一种基板、其制造方法及采用该基板的半反半透lcd的制作方法

专利名称：一种基板、其制造方法及采用该基板的半反半透lcd的制作方法
技术领域：
本发明涉及平板显示技术，特别涉及一种基板、其制造方法及采用该基板的半反 半透LCD。
背景技术：
液晶显示装置(Liquid Crystal Display, LCD)广泛应用于手机、掌上电脑 (Personal Digital Assistant, PDA)等便携式电子产品中。一般，LCD包括两个相互隔开 面对的基板以及形成于两个基板之间的液晶材料层。通过感应电场控制液晶分子的排列进 而控制液晶材料层的透光率来显示图像。由于LCD本身不发光，所以它需要一个外部光源 来显示图像，根据光源的种类，IXD分为以背光组件作为光源的透射式IXD、以环境光作为 光源的反射式LCD以及介于二者之间的半反半透式LCD。在透射式IXD中，基板必须是透明的，且每一个基板的电极也必须为透明导电材 料。液晶板后面的背照光透过液晶板，根据液晶分子的排列控制光的透射量。由于采用背 照光作为光源，所以它可以在暗的环境下显示明亮的图像。然而，由于光的透射量只占到背 照光的很小一部分，因此需要增强背照光的亮度以增强图像亮度从而导致其功耗很高。此外，透射式LCD的缺点还有光学特性的视角依赖性。尤其在倾斜视角下，其图像对比度降低 且会经受灰度反转。而且，在明亮的环境光下(例如直射的太阳光)，透射式IXD实际上是 不可读的，这限制了它的使用。在反射式LCD中，根据液晶分子的排列，来自外部的光在LCD的反射板上受到反 射。由于采用环境光作为IXD的光源，所以其功耗比透射式IXD低得多。然而也正因为它 依赖于外部光源，因此无法用于暗的环境下且具有有限的亮度和对比度。半反半透式IXD兼有反射式IXD和透射式IXD的优点，其环境光适应性强且功耗 低。出于控制背光功率和户外显示特性的考虑，现在很多LCD均采用半反半透模式。通常半 反半透式IXD的每一个像素单元同时包含反射区域和透射区域，在反射区域利用反射层来 反射外部光线以实现补偿亮度的效果，在透射区域利用背光组件提供光源。由于二者的光 源不同且存在不同的光程路径差异，在反射模式和透射模式时将呈现不同的显示效果。因 此，反射率和颜色配比都是技术上需要考虑的部分。由于透射光只经过一次色阻彩膜而反 射光会经过两次色阻彩膜，因此两个部分光的亮度和色纯度不一致，这会导致混色后颜色 不纯，严重时会在不同环境下得到不同的颜色从而引起失真。为了减少混色造成的影响，现有的半反半透IXD—般包括上基板、下基板以及形 成于所述上基板与所述下基板之间的液晶材料层，所述上基板上形成有色阻彩膜，所述下 基板上形成有栅极线、数据线以及薄膜晶体管，其中所述栅极线和所述数据线交叉形成多 个像素，所述多个像素中的每一个像素包括反射区域和透射区域，其中，反射区域覆盖有反 射金属，所述上基板上的色阻彩膜对应于反射区域形成有开孔，透射区域上形成有像素电 极以控制透射区域的像素电位。图Ia与图Ib示意了现有的半反半透IXD的像素结构，其 中图Ia为上基板像素结构示意图，图Ib为下基板像素结构示意图。图Ia中，上基板上的色阻彩膜11形成有开孔14。图Ib中，下基板的反射区域覆盖有反射金属13，透射区域上 形成有像素电极12。其中，开孔14与反射金属13的位置相对应。从图中可以看出，现有技 术采用的在色阻彩膜上对应于反射区域直接形成开孔的方法，使得反射光分为未经过色阻 彩膜、经过一次色阻彩膜和经过两次色阻彩膜的三部分，以此在反射区域增加反射光的穿 透率从而增加亮度并降低色纯度，以期和透射区域的颜色尽量一致。然而，从开孔中透过的 反射光都没有经过色阻彩膜，这使得整体反射区域偏白，显示效果不佳。

发明内容
本发明的目的在于提供一种基板、其制造方法及采用该基板的半反半透LCD，该 LCD的反射区域的颜色较现有技术更加接近透射区域，混色后具有更好的显示效果。本发明提供一种基板，包括基底层；反射元件，形成于所述基底层表面上，且所 述反射元件形成为上表面为穹顶形的圆柱体；以及金属层，覆盖于所述穹顶形的圆柱体外 侧。进一步的，所述反射元件为绝缘层，并且所述绝缘层为氧化物、氮化物或氮氧化合 物的一种或其组合。本发明还提供了所述基板的制造方法，包括步骤1，提供一基底层，在所述基底层上沉积一绝缘层；步骤2，通过光刻、刻蚀工艺去除部分绝缘层，使所述绝缘层上形成反射元件，且所 述反射元件形成为上表面为穹顶形的圆柱体；步骤3，在所述反射元件的外侧形成金属层。进一步的，所述步骤2具体包括以下步骤在所述绝缘层上涂布光刻胶，通过曝 光、显影在对应于反射元件的区域形成光刻胶图形；干法刻蚀所述光刻胶图形以及所述绝 缘层，在所述绝缘层上形成上表面为穹顶形的圆柱体，其中，刻蚀气体的浓度在光刻胶图形 处由四周向中间递减分布。本发明还提供了一种半反半透液晶显示装置，包括上基板、下基板以及形成于所 述上基板与所述下基板之间的液晶材料层，所述上基板上形成有色阻彩膜，并且所述下基 板上形成有栅极线、数据线以及薄膜晶体管，所述栅极线和所述数据线交叉形成多个像素， 其中，所述多个像素中的每一个像素中包括反射区域和透射区域，所述反射区域包括多个 凸起，并且对应于所述多个凸起，所述色阻彩膜上形成多个开孔。进一步的，所述半反半透液晶显示装置还包括配向层，所述配向层形成于所述上基板与所述色阻彩膜的靠近液晶材料层的一侧。进一步的，所述半反半透液晶显示装置还包括形成于所述透射区域的像素电极， 以及形成于所述反射区域的反射电极。进一步的，所述凸起为上表面为穹顶形的圆柱体。进一步的，所述凸起与所述开孔的截面为圆形。进一步的，所述凸起与所述开孔的截面为椭圆形。与现有技术相比，本发明提供的一种半反半透液晶显示装置，通过形成包括多个 凸起的反射区域，并且在色阻彩膜上对应于所述多个凸起形成多个开孔，提高了只经过一 次色阻彩膜的反射光的比例，且可以大大减少未经过色阻彩膜即出射的反射光的比例，从而提高显示效果。此外，通过控制调整所述多个凸起的高度，可以使得反射光与透射光之间 光程更加匹配。这都使得反射区域的颜色更加接近透射区域，整个显示区域的出射光更加 单一，从而形成更好的显示效果。


图Ia为现有技术的半反半透IXD的上基板像素结构示意图；图Ib为现有技术的半反半透IXD的下基板像素结构示意图；图2为本发明实施例提出的基板结构示意图；图3A至图3G为本发明实施例提出的基板的制造方法的各步骤相应结构的剖面示 意图；图4为本发明的采用图2所示的基板的半反半透LCD的结构示意图；图5a为本发明的半反半透IXD的上基板像素结构示意图；
图5b为本发明的半反半透IXD的下基板像素结构示意图。
具体实施例方式为使本发明的目的、特征更明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式
作 进一步的说明。在背景技术中已经提及，现有技术采用的在色阻彩膜上对应于反射区域直接形成 开孔的方法，由于从开孔中透过的反射光都没有经过色阻彩膜，这使得整体反射区域偏白 从而无法得到较佳的显示效果。本发明的核心思想在于，通过形成包括多个凸起的反射区域，并且在色阻彩膜上 对应于所述多个凸起形成多个开孔，提高只经过一次色阻彩膜的反射光的比例，从而使反 射区域的颜色更加接近透射区域进而达到优化显示效果的目的。图2为本发明实施例提出的基板结构示意图，所示基板为半反半透LCD的下基板。 基板2包括基底层21，形成于所述基底层21表面上的绝缘层22，且所述绝缘层22表面形 成有凸起23，以及覆盖于所述凸起23外侧的金属层24，所述基底层21包括有数据线、栅极 线及薄膜晶体管等其它组成部件，为方便说明，此处未图示。进一步的，所述绝缘层22构成 反射元件，并且所述绝缘层22为氧化物、氮化物或氮氧化合物的一种或其组合。在本实施 例中，所述凸起23为上表面为穹顶形的圆柱体。图3A至图3F为本发明实施例提出的基板的制造方法的各步骤相应结构的剖面示 意图。首先，提供一基底层21，通过化学气相沉积(CVD)的方式在所述基底层21上沉积 一绝缘层22，如图3A所示。然后，在所述绝缘层22上涂布厚度较薄的光刻胶，通过具有预先定义的图形的掩 模板(未图示)使所述光刻胶曝光并显影，形成光刻胶图形20，如图3B所示。接下来，进行干法刻蚀，刻蚀气体的浓度在光刻胶图形20处由四周向中间递减分 布。刻蚀气体的浓度越大，刻蚀速率越快。因此，未被光刻胶图形20保护的绝缘层区域首 先被刻蚀，如图3C所示；同时，光刻胶图形20的边缘也被刻蚀，如图3D所示；当光刻胶图 形20的边缘被刻蚀完毕时，开始刻蚀失去其保护的绝缘层区域，如图3E所示；之后光刻胶图形20的剩余中间区域也被刻蚀完毕，这样从四周至中间逐步刻蚀形成凸起23，如图3F所示。最后在所述凸起23外侧通过溅射或蒸发的方式沉积金属层24，如3G所示。图4为本发明的采用图2所示的基板的半反半透LCD的结构示意图。所述半反半 透LCD 3由上基板36、下基板31以及形成于两个基板之间的液晶材料层32成盒构成。下 基板31采用如图2所示的基板结构，包括基底层311，形成于所述基底层311表面上的绝缘 层312，且所述绝缘层312表面形成有多个凸起313，以及覆盖于所述多个凸起313外侧的 金属层314。所述凸起313为上表面为穹顶形的圆柱体。所述基底层311包括数据线，栅极 线及薄膜晶体管，为方便说明，此处未图示。多个凸起313定义了反射区域，覆盖于其外侧 的金属层314构成所述反射区域的反射电极。绝缘层312上多个凸起313之间的间隔部分 定义了透射区域，其上形成有像素电极315。上基板36的下表面上包括色阻彩膜34，所述 色阻彩膜34上对应于多个凸起313形成有多个开孔35，且涂布有一层用于锚定液晶材料层 32中的液晶分子并平坦表面的配向层33。优选地，所述凸起313的中心高度为液晶材料层 32的厚度的一半，以使得光经过反射区域的光程差和经过透射区域的光程差基本相等，从 而提高显示质量。图4还示意了光经过反射区域的光程路径。入射光37入射液晶屏表面即上基板 36后发生折射，到达金属层314的表面后发生反射，反射光38被眼睛39接收即形成显示效 果。从图中可以看出，由于色阻彩膜34在对应于凸起313的位置形成有开孔35，经过色阻 彩膜34入射的入射光部分遇到反射弧面(即金属层314)反射后部分从开孔35出射，从开 孔35入射的入射光部分遇到反射弧面反射后部分从色阻彩膜34出射，这就大大提高了只 经过一次色阻彩膜34的反射光的比例。因此，连同透射光在内，大部分被眼睛接收的出射 光都只经过一次色阻彩膜，且可以大大减少未经过色阻彩膜即出射的反射光的比例，从而 提高显示效果。此外，由图可知，反射光的光程与凸起313的高度密切相关，而透射光的光 程由上下基板间的距离决定，因此通过控制调整凸起313的高度可以使得反射光与透射光 之间光程更加匹配。这都使得反射区域的颜色更加接近透射区域，整个显示区域的出射光 更加单一，从而形成更好的显示效果。图5a与图5b示意了本发明的半反半透IXD的像素结构，其中，图5a为上基板像 素结构示意图，图5b为下基板像素结构示意图。图5a中，上基板上的色阻彩膜34形成有 多个开孔35。图5b中，下基板的反射区域包括多个凸起313，透射区域上形成有像素电极 315。其中，开孔35与凸起313的位置相对应。从图中可以看出，色阻彩膜34对应于反射区 域的多个凸起313形成有多个开孔35可以增加只经过一次色阻彩膜34的反射光的比例。优选的，凸起313和开孔35的截面为圆形。在其它实施例中，凸起313和开孔35的截面可以设计成其它形状以改善左右或上下的反射光显示效果，比如说椭圆形。然而由 于圆形更对称均勻，以圆形设计为佳。综上所述，本发明提供的一种半反半透IXD，通过形成包括多个凸起的反射区域，并且在色阻彩膜上对应于所述多个凸起形成多个开孔，提高了只经过一次色阻彩膜的反射 光的比例，且可以大大减少未经过色阻彩膜即出射的反射光的比例，从而提高显示效果。此 夕卜，通过控制调整所述多个凸起的高度，可以使得反射光与透射光之间光程更加匹配。这都 使得反射区域的颜色更加接近透射区域，整个显示区域的出射光更加单一，从而形成更好的显示效果。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精 神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围 之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
权利要求
一种基板，其特征在于，包括基底层；反射元件，形成于所述基底层表面上，且所述反射元件形成为上表面为穹顶形的圆柱体；以及金属层，覆盖于所述穹顶形的圆柱体外侧。
2.如权利要求1所述的基板，其特征在于，所述反射元件为绝缘层，并且所述绝缘层为 氧化物、氮化物或氮氧化合物的一种或其组合。
3.—种如权利要求1所述的基板的制造方法，其特征在于，包括步骤1，提供一基底层，在所述基底层上沉积一绝缘层；步骤2，通过光刻、刻蚀工艺去除部分绝缘层，使所述绝缘层上形成反射元件，且所述反 射元件形成为上表面为穹顶形的圆柱体；步骤3，在所述反射元件的外侧形成金属层。
4.如权利要求3所述的制造方法，其特征在于，所述步骤2具体包括以下步骤在所述绝缘层上涂布光刻胶，通过曝光、显影在对应于反射元件的区域形成光刻胶图形；干法刻蚀所述光刻胶图形以及所述绝缘层，在所述绝缘层上形成上表面为穹顶形的圆 柱体，其中，刻蚀气体的浓度在光刻胶图形处由四周向中间递减分布。
5.一种半反半透液晶显示装置，包括上基板、下基板以及形成于所述上基板与所述下 基板之间的液晶材料层，所述上基板上形成有色阻彩膜，并且所述下基板上形成有栅极线、数据线以及薄膜晶体管，其中所述栅极线和所述数据线 交叉形成多个像素，其特征在于，所述多个像素中的每一个像素包括反射区域和透射区域，所述反射区域包括多个凸 起，并且对应于所述多个凸起，所述色阻彩膜上形成有多个开孔。
6.如权利要求5所述的半反半透液晶显示装置，其特征在于，还包括配向层，其形成于 所述上基板与所述色阻彩膜的靠近液晶材料层的一侧。
7.如权利要求5所述的半反半透液晶显示装置，其特征在于，还包括形成于所述透射 区域的像素电极，以及形成于所述反射区域的反射电极。
8.如权利要求5所述的半反半透液晶显示装置，其特征在于，所述凸起为上表面为穹 顶形的圆柱体。
9.如权利要求5所述的半反半透液晶显示装置，其特征在于，所述凸起与所述开孔的 截面为圆形。
10.如权利要求5所述的半反半透液晶显示装置，其特征在于，所述凸起与所述开孔的 截面为椭圆形。
全文摘要
本发明揭露了一种基板、其制造方法及采用该基板的半反半透LCD。本发明提供的半反半透LCD，通过形成包括多个凸起的反射区域，并且在色阻彩膜上对应于所述多个凸起形成多个开孔，提高了只经过一次色阻彩膜的反射光的比例，且可以大大减少未经过色阻彩膜即出射的反射光的比例，从而提高显示效果。此外，通过控制调整所述多个凸起的高度，可以使得反射光与透射光之间光程更加匹配。这都使得反射区域的颜色更加接近透射区域，整个显示区域的出射光更加单一，从而形成更好的显示效果。
文档编号G02F1/1333GK101989004SQ20091005577
公开日2011年3月23日 申请日期2009年7月31日 优先权日2009年7月31日
发明者任娇燕, 凌志华, 吴勇, 袁方, 马骏 申请人:上海天马微电子有限公司