具有反射电极的液晶显示板及其制造方法

专利名称：具有反射电极的液晶显示板及其制造方法
技术领域：
本发明涉及一种液晶显示板，并尤其涉及一种具有反射电极的液晶显示板及其制造方法，以下将该液晶显示板称作“反射式液晶板或反射-透射式的液晶显示板”。
背景技术：
图1表示在日本待审专利申请No.2000-258787中解释的反射式液晶显示板的一个典型实例。现有的反射式液晶显示板拆分成一对基底结构S1/S2，液晶LC1，密封层(未示出)和间隔物(未示出)。基底结构S1和S2通过间隔物彼此分开，并与密封层一起形成一个内部空间。内部空间填充液晶LC1。在此例子当中，基底结构S1和S2之间的内部空间中密封着扭转向列液晶。图中的椭圆形代表液晶分子并用标号121表示。
基底结构S1制作在绝缘基底110上。绝缘基底110由石英或非碱性玻璃形成。在绝缘基底110上制作开关晶体管阵列。开关晶体管是薄膜晶体管，在图1中只表示了一个薄膜晶体管。其它的薄膜晶体管与该薄膜晶体管同时地制作。薄膜晶体管制作如下。首先，在绝缘基底110上形成由耐火金属如铬(Cr)或钼(Mo)制成的栅电极111。栅电极111被栅绝缘层112覆盖，在栅绝缘层112上对活性层113产生图案。活性层113由多晶硅形成。在活性层113上形成绝缘挡块114。栅电极111上的部分活性层113充当薄膜晶体管的沟道区113c。利用绝缘挡块114做为离子植入掩膜，将掺杂离子植入活性层113并在沟道区113c的两侧形成漏极区113d和源极区113s。
在所得结构的整个表面上连续沉积二氧化硅(SiO2)、氮化硅(SiNx)和二氧化硅(SiO2)，它们组合形成一种内层绝缘层115。在内层绝缘层115中形成一个接触孔，接触孔到达漏极区113d。将金属层如铝层制作成漏电极116的图案。漏电极116穿过形成在内层绝缘层115中的接触孔，并与漏极区113d保持接触。
例如，把有机化合物树脂沉积在所得结构的整个表面并形成一个平面化的层117。在平面化层117和内层绝缘层115中形成一个接触孔。源极区113s暴露给接触孔。在平面化层117上形成反射电极119的图案。反射电极119穿过接触孔并保持与源极区113s接触。因而反射电极119还充当源电极。反射电极119和平面化层117的暴露表面被取向层120覆盖，取向层120由有机化合物树脂如聚酰亚胺形成。
另一个的基底结构S2与上述的基底结构S1相反并且也制作在绝缘基底130上。绝缘基底130有两个主表面。一个主表面与基底结构S相对，以下称作“内表面”。另一个主表面与内表面相反，以下称作“外表面”。
在绝缘基底130的内表面上制作彩色滤光片131和黑色矩阵132图案。彩色滤光片131选择三基色，即红、绿G和兰B，并且这些滤光片分别与反射电极119对齐。黑色矩阵132不透明，并与薄膜晶体管对齐。彩色滤光片131和黑色矩阵132被合成树脂的保护层133覆盖，保护层被反电极134覆盖。反电极134与取向层135层叠。另一方面，在绝缘基底130的外表面上形成一个相位差片143，相位差片被偏振片144覆盖。
在上述已有的反射型液晶显示板中，反射电极119由铝-钕合金、即Al-Nd合金形成。该日本待审专利申请指出，合金包含的钕的重量等于或大于1％。该专利还坚持认为钕的重量含量等于或大于1％对抵制异常析出(hillock)很有效。该专利还坚持认为在200℃的基底温度下生长的铝-钕合金的反射率与在室温下生长的铝层的一样大。
在日本待审专利申请JP5-80327中揭示了另一种涉及反射片的技术。该专利申请提供了一种形成散射反射片的方法。该方法起始于有机化合物层的制备。在100℃～250℃的温度下在有机化合物层上生长铝或铂反射层。在有机化合物层上生长反射物质、即铝或铂的同时，由于有机化合物和反射物质的热膨胀系数的差异，在有机化合物层中发生起皱，并且反射物质在有机化合物层上形成颗粒。因而，反射片起伏不平。这导致反射片不规律反射特性的提高。
日本待审专利申请NO.2000-111906中公开了另一种涉及反射片的现有技术。该专利申请给出了另一种制作带有粗糙反射层的电光装置的方法。电光装置包含“液晶显示板”，该现有的方法包括下列步骤。首先通过利用研磨(honing)或n蚀刻在下层上形成凸起，再在100℃～300℃的温度下以80-250埃/分钟的速度在凸起上生长金属。凸起从下层转移到金属层。金属层充当一个反射层。至于金属，该日本待定专利申请中称，“用于反射层的材料是铝或任意金属”。但是，该日本专利申请没有记载“任意金属”的具体例子。生长金属之后，对反射片进行热处理，从而在反射片的表面上以1-2微米的平均间距形成微小的凸起。微小凸起的高度在0.2微米量级。通过微小凸起改进了反射片的不规律反射特性。但是，该日本待定专利申请没有记载另外的目的。
日本待审专利申请NO.2000-111906还提供了一个取向层，该取向层使得液晶分子在特定的方向上均匀地取向。该日本专利指出，取向层由“高分子有机化合物”形成。在该专利中例举了两类高分子有机化合物，即聚酰亚胺和聚乙烯醇。但是，该专利没有记载成象平面被制成黄色的现象，并且也没有包含对平均间距与对特定波长光成份的反射率之间的关系的描述。
本发明研究了现有技术。本发明人按照日本待定专利申请2000-258787的指导，做出了现有的带有铝-钕合金形成的反射电极的液晶显示板的样品。
特定的样品在基底上有不同的取向层120。在这些样品中，铝-钕以大约200℃的温度在基底上生长，并且之后，在反射电极119上形成取向层120。本发明者把基底结构S1/S2和其它组件组装成特定的样品。本发明者发现在一些样品中具有黄色成象平面。
其它的样品中具有在70℃的基底上生长的反射电极，对基底不进行热处理。具体地说，本发明者在每个样品的绝缘基底上制作了薄膜晶体管，并且在薄膜晶体管上散布有机化合物以形成内层绝缘层117。在内层绝缘层117中形成用于源极区113s的接触孔，并在内层绝缘层117上以特定的基底温度沉积铝钕合金，其中基底温度在室温～70℃的范围内。将铝钕合金形成反射电极119的图案。形成取向层120之后，基底结构S1与另一基底结构S2组装，从而完成每个样品。这些样品按类型分成反射式液晶显示板和反射-透射液晶显示板。本发明者驱动样品发现，载象信号没有被完全写入到象素电极上。这是因为反射电极119和源极区113s之间的接触电阻太高这一事实。另外，在不对基底进行热处理而生长铝-钕合金的情况下，由于铝-钕合金沉积中的热凝缩，内层绝缘层117的温度升高，并在有机化合物中发生渗气。该气体导致铝-钕质量的变化，并使得反射电极119表面不均匀。这样导致反射率的下降。
本发明人还制作了日本待定专利申请2000-111906中公开的电光装置的样品。该样品具有从下层转移而来的微小凸起。但该微小凸起不能有效地抵制淡黄色的成象平面。
这些问题在日本待定专利申请2000-258787公开的现有液晶显示板中也遇到。

发明内容
因此，本发明的一个重要的目的在于提供一种液晶显示板，尽管液晶板中的取向层对紫外光的透射率小于对可见光的透射率，但可以摆脱淡黄色的成象平面。
本发明的另一个目的在于提供一种制作该液晶显示板的方法。
根据本发明的一个方面，提供的一种液晶显示板包括一个第一基底结构，该结构包含反射片和取向层，其中反射片具有由平均间距等于或小于1微米表示的表面形态，取向层形成在反射片之上，该基底结构对波长等于或小于400nm的光有第一透射率，对可见光具有大于第一透射率的第二透射率；一个第二基底结构，具有与取向层相对的内表面；和密封在取向层与内表面之间的空间中的液晶，液晶与反射片一起形成所述象素，从而依据反射片附近建立的局域电场强度选择性地改变多个象素的透射率。
根据本发明的另一方面，提供了一种制造液晶显示板的方法，包括步骤a)制作第一基底结构的中间结构，b)在将中间结构加热到等于或小于170℃的特定温度的条件下，在中间结构之上生长高反射性物质，以形成高反射性物质层，c)制作高反射性物质层图案以形成反射片，d)用一个取向层覆盖反射片阵列，从而完成第一衬底结构，其中该取向层对等于或小于400nm波长的光具有第一透射率，对可见光具有大于第一透射率的第二透射率，e)组装第一基底结构和第二基底结构，其组装方式为取向层与第二基底结构的内表面相对，和f)在取向层和内表面之间的空间中密封液晶。


通过下面参考附图进行的详细描述，对本发明液晶显示板及其制造方法的特点和优点将有更清晰的理解，其中图1是表示日本待定专利申请2000-258787中公开的现有反射式液晶显示板的结构截面图；图2是根据本发明的反射式液晶显示板的结构截面图；图3是引入到反射式液晶显示板中的基底结构的组件配置平面图；图4是引入到反射式液晶显示板中的另一基底结构的组件配置平面图；图5是图3所述基底结构上的薄膜晶体管和反射电极的轮廓平面图；图6A～6I是图5沿B-B线的截面图，表示制造液晶显示板的流程；图7A～7E是表示在另一截面上的制造流程截面图；图8A～8E是制造本发明另一液晶显示板的另一流程步骤截面图；图9是引入在本发明另一液晶显示板中的象素组件的配置平面图；图10A～10K是制造液晶显示板的流程截面图；图11是根据本发明另一液晶显示板的结构截面图；图12是一条表示溅射中的基底温度和间距的关系曲线；图13是一条表示对光成分的相对反射率的曲线；图14是一条表示150nm的铝-钕合金层对光成分的相对反射率曲线；图15是一条表示300nm的铝-钕合金层对光成分的相对反射率曲线；图16是一条表示在不同有机化合物中透射率和光成分之间的关系曲线；图17是表示钕含量和异常析出/反射率之间的关系视图；图18是表示基底温度、在成象平面上的颜色、反射率和接触电阻之间的关系图。
具体实施例方式
第一实施例参见附图中的图2，本发明实施例的液晶显示板基本上是一对基底结构10/20，液晶LC2，密封层23和球形隔离物35。基底结构10和20彼此相对，密封层23和球形隔离物35保持基底结构10和20彼此隔开。具体地说，密封层23沿基底结构10/20的外围延伸，球形隔离物35散布在密封层23的内部。密封层23和球形隔离物35夹在基底结构10和20之间，液晶LC2填充由基底结构10/20和密封层23限定的空间。图中的椭圆代表液晶分子，用标号36表示。
下面同时参考图2和图3对基底结构10进行描述。基底结构10制作在透明绝缘基底10a上，包括用于扫描信号的导电带11，用于数据信号的导电带12，用于恒定电压的导电带13，薄膜晶体管阵14列和反射电极31。用于扫描信号的导电行11在透明绝缘基底10a上平行延伸，并连接连接到薄膜晶体管14行的栅电极。扫描信号经信号端15提供给导电带11，从而使薄膜晶体管14的行依次导通。
用于数据信号的导电带12在垂直于扫描信号的导电带11的方向延伸，并且连接到薄膜晶体管列14的漏极区。数据信号经信号端16提供给导电带12，从而将代表产生的图像的数据信息指定给薄膜晶体管14列。虽然用于数据信号的导电带12于用于扫描信号的导电带11交叉，但用于数据信号的导电带12通过栅绝缘层53与用于扫描信号的导电带11电绝缘。因而，用于扫描信号的导电带11和用于数据信号的导电带12在透明绝缘层10a的中心区上限定多个交叉点，并且多个交叉点分别指定给薄膜晶体管14。
虽然指定给扫描信号的端口15和指定给数据信号的端口16沿扫描行并沿图3中基底结构10的端行分布，但对于便携式用途，端口15/16可以沿反射式液晶显示板基底结构的侧行分布(见图4)。
用于恒定电压的导电带13平行于扫描信号的导电带11延伸，并在间隙处加宽。导电带13的较宽部分分别与薄膜晶体管14相连，并且充当保持电容器的反电极。端口18经指定带(distributing strip)17连接到导电带13，其中导电带17在导电带12的两侧延伸，并且经端口18和指定带17将公共电压施加到导电带13。公共电压最终到达反电极。
反射电极31按矩阵分布，并且分别连接到薄膜晶体管14的源极区。因而，反射电极31分别充当象素电极。在薄膜晶体管14阵列和反射电极31之间插入中间绝缘层32，并且反射电极31分别与其下的反电极相对。反射电极31的阵列被取向层34覆盖。取向层34由有机化合物形成，这使得成象平面发黄。
中间绝缘层32形成有较大的凸起，并且这些较大的凸起使得反射电极31起伏不平。反射电极31具有表面形态平滑的上表面。上表面的不平度平均间距等于或小于1微米。平均间距等于或小于0.6微米更好。平滑的表面形态防止成象平面发黄。这是因为平滑的表面形态减少对200nm～400nm波长的紫外光的吸收。反射电极31上表面的不平度与较大的凸起不同。在此说明书中，“表面形态”意指晶体味着晶体结构的表面不平度。
在透明绝缘基底20a上制作另一个基底结构20。如在图4中所见，在透明绝缘基底20a的中心区中制作彩色滤光片图案21，并由黑色矩阵22包围彩色滤光片21。在此实例中，黑色矩阵22形成在周围区域，不占据中心区域。黑色矩阵使得图像的对比度更高。彩色滤光片21、即红色滤光片、绿色滤光片和蓝色滤光片分别与反射电极31对齐并被反电极33覆盖。反电极33被取向层34覆盖。公共电压施加给反电极33。换言之，反电极33与保持电容器的反电极电势相等。基底结构10的取向层34通过密封层23和球形隔离物35与另一基底结构20的取向层34隔开，并且液晶LC2填充取向层34之间的间隙。液晶LC2通过形成在密封层23中的开口注入，开口用插塞24闭合。点虚线A-A和C-C表示图2中所示点虚线A-A和C-C的交叉部分。
薄膜晶体管、连接到薄膜晶体管的反射电极31、与反射电极对齐的彩色滤光片21、反射电极33以及其间的液晶LC2构成一个像素。红、绿和蓝一组滤光片、与其对齐的反射电极31、连接到反射电极31的薄膜晶体管14以及其间的液晶LC2共同形成一个彩色像素。即带有红色滤光片的像素、带有绿色滤光片的像素以及带有蓝色滤光片的像素总的构成每个彩色图象，并且多个彩色像素形成成像平面。
基底结构20还具有四分之一波长板37和偏振片38。四分之一波长板37固定到透明绝缘基底20a的表面，该表面与制作彩色滤光片21和黑色矩阵22图案的表面反向，并用偏振片38覆盖四分之一波长板37。
尽管在图4中没有示出，半导体芯片安装在端16上，半导体芯片上的驱动电路与液晶显示板相连。液晶显示板和COG(Chip-ON-Glass)集成电路作为一个整体构成一个液晶显示单元。
液晶显示单元的操作如下。扫描信号依次使薄膜管14的行导通，并且数据信号将表示一部分图象的数据信息传送到与所选择的薄膜晶体管行相应的反射电极31上。数据信号到达所选反射电极31，并产生在所选反射电极31和公用电极33之间的局部电场。使液晶分子36在该局部电场中有选择地上升(raised)。当数据信号达到与最后行的薄膜晶体管14相应的反射电极31时，液晶LC2变成部分透明，在反射电极31上反射入射光39。反射光40通过透明液晶层LC2，在图象形成表面上形成图象。
入射光穿过每个取向层34两次。如果反射电极具有由大于1微米的平均间距表示的表面粗糙形态，取向层在厚度方向的宽度变化，并且取向层34中的光路在入射光线之间根据入射点而不同。在反射液晶显示板中，光程差增大两倍。取向层34由有机化合物形成，该有机化合物对紫外光的透射率远小于对可见光的透射率。光39在取向层34中传播时，紫外光成分被吸收的比可见光成分多。此结果导致黄色成C像平面。
相反，根据本发明的反射电极31具有由等于或小于1微米的平均间距表示的表面粗糙形态。取向层34在厚度方向上基本均匀，并且入射光束39的光程与另一入射光束39的光程近似相等。即使光束穿过取向层34两次，光程差也不显著，并且取向层不吸收紫外光成分。因而，具有平滑表面形态的反射电极31有效地抑制成像平面的发黄。
下面参见图5、6A～6I和7A～7E对液晶显示板的制造方法进行描述。图5表示分别连接到反射电极31的薄膜晶体管14。图5中所示的薄膜晶体管14位于阵列的最外侧位置。薄膜晶体管14具有反向的台阶结构，点虚线B-B表示图6A～6I所示的交叉部分。图7A-7E表示基底结构10周边区域的交叉部分。交叉部分沿平行于端口15/16/18短边的线截取。
为了使方法可以清楚的理解，参考图5对彩色像素及其结构的轮廓进行描述。如图5所示，扫描信号的导电带11彼此平行延伸，数据信号的导电带12垂直于导电带11延伸。公共电压的导电带13另外地平行于导电带11延伸并接近相连的导电带11。导电带11和12限定多个矩形区域，薄膜晶体管14分别占据矩形区域。导电带13的较宽部分伸入到矩形区并分别与相连的反射电极31相对。中间绝缘层32夹在较宽部分和反射电极31之间，使得分别在矩形区之上产生保持电容。薄膜晶体管14的结构彼此类似。每个薄膜晶体管14有一个栅电极41、一个栅绝缘层53(见图6B)、一个漏极42、一个源极43和一个活性层(active layer)44。未掺杂的非晶硅层44a和重掺杂的n型非晶硅层44b形成活性(见图6B)。
在透明绝缘基底10a的主表面上形成薄膜晶体管14的栅电极41以及扫描信号的导电带11的图案，栅电极41与相应的扫描信号的导电带11归并(merged)。每个栅电极41被删绝缘层53覆盖，并且在栅绝缘层53上以位于相应的栅电极41之上的方式形成活性层44的图案。每个活性层44充当薄膜晶体管14的漏极区和源极区。
在栅绝缘层53上形成漏电极42、源电极43和数据信号的导电带12。漏电极42与相连的导电带12归并并保持与漏极区在活性层14中接触。另一方面，源电极43保持在活性层14中与源极区接触。漏电极42、源电极43和数据信号的导电带12被钝化层54覆盖(见图6D)。钝化层54防止薄膜晶体管被损坏，并且在钝化层54上层叠两个绝缘层51和52。绝缘层51形成很陡的凸起，其它绝缘层52使得陡凸起变得适中。因而，绝缘层51和52产生原凸起，为形成较大的凸起，将这些凸起转移到反射电极31。较大的凸起在成像平面上产生均匀的反射特性。为此，绝缘层51无规则地形成在指定给彩色像素的基底结构10的中心区。但是，绝缘层51不延伸到指定给端口的周围区域。另一方面，绝缘层52延伸到中心区上并穿入周围区域，使得原凸起被绝缘层52完好地覆盖。钝化层53和绝缘层51/52作为一个整体构成中间绝缘层32。
源接触孔45形成在绝缘层51/52以及钝化层54中。源接触孔45分别到达源电极43。反射电极31形成在绝缘层52上并分别占据矩形区域。反射电极31分别穿过源极接触孔45并保持与源电极43接触。
原凸起从绝缘层51转移到反射电极31，并且较大的凸起赋予反射40预定的光学特性。因而，大凸起深刻地关系到形成在成象平面上的图像质量。为此，将大凸起设计成成实现光学特性。在设计工作中，凸起的间距、谷间距、凸起的高度和谷的深度都要考虑在内。大凸起的设计方式使得间距、高度和深度之一具有不止一个值，即两种值或多于两种值。
绝缘层51还对象素的电特性有影响。如图5所示，用于扫描信号的导电带11和用于数据信号的导电带12部分地与反射电极31重叠，并且在导电带11/12和反射电极31之间插着层间绝缘层31，即钝化层54和绝缘层51/52。不希望导电带11/12、层间绝缘层32和反射电极31形成寄生电容。如果绝缘层51太薄，则入射光39在方向上将不会太宽的变化，并且寄生电容具有很大的电容值。大电容使得信号通过导电带11/12很慢，并且数据信息几乎不能写入到反射电极31中。而且，局部电场很不理想地变得很强，强的局部电场引发象素附近液晶分子取向的严重紊乱。这导致成象平面上产生的图像不良地收缩。为了避免象素出现这些问题，需要绝缘层51的厚度处于1微米～3微米之间。
其他的绝缘层52设计成使很陡的凸起变适中。如果绝缘层52太薄，则原凸起将变得太陡，并且制造者会遇到不良的台阶覆盖。另一方面，如果绝缘层太厚，则大凸起将不能形成在反射电极31中。在此例中，绝缘层52的厚度范围为0.3微米-1.5微米。
图6A～6I和7A-7E表示包括下列步骤的加工程序(1)对金属层制作图案以形成栅电极41、端口15/16/18和导电带11/13，(2)在栅绝缘层上制作非晶硅层以形成活性层44，(3)制作金属层图案以形成导电带12和源/漏极43/42中，(4)在钝化层54中形成接触孔，(5)在端口连接电极中模制透明导电层，(6)在原凸起中模制绝缘层，(7)在沉积于原凸起至少的绝缘层52中形成接触孔，和(8)在反射电极31中模制金属层。
该过程起始于透明绝缘基底10a的制备。透明绝缘基底10a由非碱性玻璃制成，0.5毫米厚。溅射铬靶，从而在透明绝缘基底10a的整个表面之上沉积100nm～300nm厚的铬层。在铬层上制备光致抗蚀剂掩膜(未示出)，并且部分地蚀刻铬层。将栅电极41、用于扫描信号的导电带11、用于公共电压的导电带13以及用于端口15/16/18的金属层61留在透明绝缘基底10a的主表面上。虽然看不到用于扫描的导电带11和用于公共电压的导电带13，但图6A和7A示出了最终的结构。
栅电极41、导电带11/13和金属层61可以由另外一种金属或合金形成，将金属/合金形成一个薄膜并形成图案。顺便举例说明，另外一种金属/合金可以是Mo，Al或铝合金。栅电极41、导电带11/13和金属层61可以有多层结构，例如，铝、铝合金或钼层被铬、钼或钛金属阻挡层覆盖。
随后，利用等离子辅助的化学气相沉积技术将氮化硅、即SiNx沉积到所得结构的整个表面上300nm～500nm的厚度，并形成栅极绝缘层53。栅电极41和金属层61被栅极绝缘层53覆盖。图7B表示被栅极绝缘层53覆盖的金属层61。
也利用等离子辅助的化学气相沉积技术在栅极绝缘层53上沉积150nm-300nm厚的未掺杂非晶硅，并且再沉积重掺杂的n型非晶硅30nm-50nm厚。未掺杂的非晶硅形成未掺杂的非晶硅层，重掺杂的n型非晶硅在未掺杂非晶硅层上形成n+型非晶硅层。利用光刻技术制备光致抗蚀剂蚀刻掩膜，并且再制作未掺杂的非晶硅层和n+型非晶硅层以形成未掺杂的非晶硅带44a和n+型非晶硅带44b，如图7B所示。未掺杂的非晶硅带44a和n+型非晶硅带44b组合形成活性层44，并且活性层44有间隔地分布在栅电极41上。n+型非晶硅带44b与源/漏极43/42形成欧姆接触。
随后，利用溅射技术在所得结构的整个表面上沉积100nm-300nm厚的铬层。利用光刻技术制备光致抗蚀剂掩膜。利用光致抗蚀剂掩膜，通过干蚀刻技术制作铬层图案以形成漏电极42、源电极43和用于数据信号的导电带12。
漏/源电极42/43和导电带12可以由另外一种金属或合金形成，将金属/合金形成一个薄膜并形成图案。顺便举例说明，另外一种金属/合金可以是Mo，Al或铝合金。导电带12和源/漏电极42/43可以有多层结构，例如，铝、铝合金或钼层被铬、钼或钛金属阻挡层覆盖。
利用漏/源电极42/43作为蚀刻掩膜，通过采用干蚀刻技术部分地蚀刻n+型非晶硅带44b，并且彼此分开欧姆接触部分。因而，只在未掺杂的非晶硅带44a中形成沟道区，通过有关栅电极41处的栅电势控制沟道区的电导率。换言之，电流不会直接在欧姆接触部分流动。所得的结构如图6C所示。
随后，利用等离子辅助的化学气相沉积技术在所得结构的整个表面上沉积100nm-300nm厚的氮化硅，并形成钝化层54。用钝化层54覆盖漏电极42、和源电极43，并且有钝化层54覆盖栅极绝缘层53(见图7C)。钝化层54避免未掺杂的非晶硅带44a进入无用的离子，使得薄膜晶体管14中不会发生故障。
在钝化层54上通过利用光刻技术制备光致抗蚀剂蚀刻掩膜。利用光致抗蚀剂蚀刻掩膜，局部蚀刻栅极绝缘层53和/或钝化层54，以形成接触孔55/62，并且源电极43和金属层61暴露于接触孔55/62，如图6D和7D所示。虽然在附图中没有示出，但接触孔同时地形成在钝化层54和/或栅极绝缘层53中，使得用于公共电压的导电带13、用于数据信号的金属层61和邻近金属层61的导电带12暴露于接触孔。
虽然，利用溅射技术沉积40nm-100nm厚的透明金属，如ITO(氧化铟锡)，并且再制作氧化铟锡层以形成与金属层61保持接触的连接电极63，以用于端口15/16/18、互连带17和导电带12与端口16之间的互连。但是，在指定图象成象平面的中心区中留下氧化铟锡。为此原因，如果源电极43由钼或夹在钼之间的铝、或夹在钼之间的铝合金形成，则利用对钼不活泼性的一类蚀刻剂蚀刻氧化铟锡。可以将含草酸的蚀刻剂用于蚀刻。另一方面，如果源电极43由铬、铝或夹在铬或钛之间的铝形成，则蚀刻剂可以是王水系列或氯化铁系列。从指定给成象平面的中心区域除去氧化铟锡的原因在于氧化铟锡与铝一起形成电池(battery)。即使把氧化铟锡层叠到源电极43上，由于电池现象，氧化铟锡层也容易被剥去。金属层61上的氧化铟锡层63增强了COG(芯片处于玻璃上)安装的可靠性。图7E表示由金属层61和氧化铟锡层63的层叠而实现的端口15/16/18之一。
随后，在所得的结构上遍布光敏诺活拉克(novolak)树脂溶液，并形成1微米～3微米厚的光敏诺活拉克树脂。原凸起的图案图形被转移到光敏诺活拉克树脂层，并再在碱性显影溶液中对潜象显影。然后，在指定给成象平面的中心区中光敏诺活拉克绝缘层51中形成不规则的凸起(见图6E)。由陡壁限定凸起。在光敏物质用于绝缘层51的情形中，通过包括下列步骤的程序产生原凸起(1)展布光敏物质，(2)将图案转移到光敏物质层，(3)对在光敏物质层中产生的潜象显影。
绝缘层51由光敏物质或非光敏物质形成。如果将非光敏物质用作绝缘层51，则原凸起通过包括下列步骤的程序产生(1)展布非光敏物质，(2)用光致抗蚀剂层涂覆非光敏物质层，(3)将图案转移到光致抗蚀剂层，(4)对潜象显影，(5)利用构图的光致抗蚀剂层蚀刻非光敏物质层，(6)去除非光敏物质层上表面的构图的光致抗蚀剂层。因而，光敏物质的使用使得加工程序简单化。
随后，使陡壁变适中。将图6E中所示的结构放到煅烧腔中，并对凸起进行80℃～200℃的加热处理。凸起的表面部分在高温环境下回流，并且陡壁变为平缓的壁。因而，通过回流绝缘层51形成有原凸起。原凸起可以通过在化学溶剂中熔化表面部分而形成，溶剂例如是N-甲基-2吡硌脘酮(N-methyl-2-pyrrolidone)。在200℃～250℃的温度下烘烤树脂，获得如图6F所示的带有原凸起的绝缘层51。
随后，在所得结构的整个表面上展布光敏诺活拉克溶液，并形成厚度在0.3微米～1.5微米的光敏诺活拉克层。把图案的图像转移到光敏诺活拉克层，并再在碱性显影液中对潜象显影。然后，在光敏诺活拉克层中形成接触孔45。在200℃～250℃的温度下烘烤光敏诺活拉克层，并用绝缘层52覆盖绝缘层51。把接触孔55嵌套在接触孔45中，并且将源电极43暴露于接触孔45中，如图6G所示。
在此例中，绝缘层51/52由诺活拉克系列中的有机化合物形成。可用于绝缘层51/52的另一种物质是JSP制造的PC403。绝缘层51和52可以为不同的物质。例如，丙烯酸树脂和聚酰亚胺可以被选择用于绝缘层51和52。有机物质和无机物质的组合物业可以被选择用于绝缘层51和52。氮化硅和丙烯酸树脂的组合物以及氧化硅和聚酰亚胺的组合物就是有机物和无机物的组合物的例子。在有机/无机物质层的任何一个的绝缘层51上形成原凸起。
在第一实施例中，将光刻技术用于绝缘层51/52。绝缘层51/52可以通过印刷技术形成。印刷技术使得该过程简化。可用于绝缘层51/52的其他技术是湿法，如液相生长技术和干法，如等离子体聚合技术。因而，能观察到渗气作用的各种绝缘物质层被称作“绝缘层51/52”。
随后，利用溅射技术在所得结构上分别沉积钼、之后是铝钕合金，厚度为50nm-200nm和100nm-300nm，并在层间绝缘层32上层叠钼层和铝钕层。钼层通过接触孔45/55并保持与源电极43接触。
利用光刻技术在铝钕层上制备光致抗蚀剂蚀刻掩膜，并在40℃～60℃下通过湿刻来有选择地湿刻铝钕层和钼层，以形成如图6H所示的反射电极31。湿刻剂包含磷酸、乙酸和硝酸。因为反射电极31还用作象素电极，所以反射电极31沿导电带11和导电带12间隔地分开。除去周边区域的钼层和铝钕层。因而，钼层和铝钕层一点儿也不会留在端口15/16/18上。钼层充当氧化铟锡层63和铝钕层之间的阻挡金属。而形成铝钕层图案的同时，阻挡金属防止氧化铟锡层63被湿蚀刻剂入侵。如果湿蚀刻剂到达氧化铟锡层63，则在氧化铟锡层63和铝钕层之间不理想地产生电池，并且氧化铟锡层63易于脱离。因而，钼层应该厚到足以防止氧化铟锡层63进湿蚀刻剂。
下面详细描述溅射条件。首先，把图6G所示的所得结构插入到加热腔中，并且在70℃～170℃的真空环境中对基底结构加热1-2分钟。在高温环境中蒸发水，并将水从绝缘层51/52中消除。当水从绝缘层51/52中消除时，将基底结构从加热腔传送到溅射腔。在溅射抢种形成真空，并在溅射腔中将钼和铝钕合金依次沉积到基底结构上。
最好在独立于加热腔的溅射腔中形成真空。如果在单个腔中执行加热操作和溅射，则从绝缘层51/52中的蒸汽脱气将改变溅射金属/合金的质量，并且反射电极和源电极之间的接触电阻将不理想地增大。如果在同一腔中执行加热和溅射，则加热延长2-5分钟，并且在溅射期间气体成分将会理想地从腔中排出。
在上述条件下沉积的铝钕合金没有起皱的表面，并且因此实现很高的反射率。而且，源电极43和反射电极31之间的接触电阻很低且稳定。
钼沉积和铝钕沉积之间的基底温度可以不同。最好钼沉积中的基底温度高于铝钕沉积中的基底温度。例如，在基底温度为摄氏150℃时沉积钼，例如在铝-钕的沉积中基底温度为摄氏120℃。这是因为以相对低的基底结构温度沉积将使钼的晶体变差。劣质晶体在铝钕合金的晶体中有影响，劣质晶体不允许湿蚀刻剂在反射电极31中形成细轮廓。当然，在沉积钼和沉积铝钕合金之间基底温度可以相等。
最好是，铝钕合金包括至少重量比0.5％的钕。钕的含量等于或大于重量比0.5％时能有效防止在焙烧期间在取向层34上的异常析出，并保持反射率高。进一步地，最好在沉积铝钕合金期间基底结构温度保持在摄氏170℃或更低。摄氏170℃或更低温度沉积能使反射电极31上的表面形态的平均间距等于或小于1微米。所得铝-钕电极实现了对波长200nm-400nm的光的反射率等于或大于90％，相对于波长400nm的可见光而言。对波长200nm-400nm的光的高反射率能有效防止形成的图象面发黄，不论取向膜34为何种物质。但是，不主张钕含量大于重量比10％。如果钕含量超过重量比10％，则反射电极31变皱，并且不能实现对可见光成分的高反射率。因而，钕含量的优选范围是重量比0.5％-10％。
此例中，在制造薄膜晶体管14的方法中，从高反射率和良好对准的观点看，铝钕合金是理想的。但是，任何金属或合金都可以用于反射电极31，只要金属/合金显示出高反射率即可。另一类铝合金如铝钛合金或铝钼合金也可用于反射电极31。同样，反射电极31也可以由高反射性的金属形成，如银。
最后，在反射电极31的阵列上形成取向层34。具体地说，在所得结构上通过印刷技术印刷有机化合物。有机化合物层为50nm-100nm厚。在200℃～230℃的温度下烘烤有机化合物层并使之趋向。结果获得基底结构10。
在透明绝缘基底20上独立于上述程序地制造其它的基底结构20。在透明绝缘基底20a上制作彩色滤光片21图案，并在彩色滤光片21上沉积氧化铟锡以形成反电极33。在彩色滤光片21的周边区域中形成黑色矩阵22。把50nm-100nm厚的有机化合物印刷到反电极33上，并在200℃～230℃的温度下烘烤有机化合物层。通过取向过程完成取向层34。最好有机化合物使得取向层实现对300nm～600nm波长的光成分有等于或大于95％的透射率。
在基底10的中心区域散布合成树脂的球形隔离物35，并且在周边区域沿基底结构的边缘设置环氧树脂系列的密封剂。如图6I所示地彼此面对基底结构10和20并组装。球形隔离物35保持基底结构10和20隔开预定的间隙。密封层有一个开口(见图4)，并且通过开口把液晶LC2注入到间隙中。开口用丙烯酸盐系列中的紫外可固化树脂24密封，并且固化紫外可固化树脂24。液晶LC2由此被限制在基底结构10和20之间的空间中。
将四分之一波片37和偏振片38相继粘结到透明绝缘基底20a。虽然图中未示出，在半导体芯片安置在所得结构的周边区域，将半导体芯片的导电衬垫连接到用于扫描信号、数据信号和公共电压的端口15/16/18。
从前面的描述可以知道，根据本发明的液晶显示板包括具有平均间距等于或小于1微米的平滑表面形态的反射电极。平滑的表面形态减小了对200nm-400nm波长的光的吸收，并避免了成象平面的发黄。
另外，虽然铝钕合金在等于或小于170℃的基底温度下生长，但铝钕合金层的表面形态平均间距等于或小于1.0微米。
第二实施例本发明实施的另一液晶显示板类似与第一实施例，除薄膜晶体管14阵列和反射电极31之间的层间绝缘层外。为此原因，其它的层、带和基底采用于第一实施例中对应的层、带和基底相同的标号。下面将参考图5、6A-6D、7A-7E和8A-8E对制造第二实施例中的液晶显示板的方法进行描述。图8A-8E表示沿图5中B-B线的截面图。
该方法包括步骤(1)制作金属层图案以形成栅电极41和用于扫描信号的导电带11，(2)在栅绝缘层53上制作未掺杂/n+非晶硅层以形成活性层41，(3)制作金属层图案以形成源/漏极43/42和用于数据信号的导电带12，(4)形成钝化层54，(5)制作透明导电层图案以形成在端口连接电极63，(6)在层间绝缘层71中形成原凸起，和(7)制作合金层图案以形成反射电极31。
该过程起始于透明绝缘基底10a的制备，其中的步骤(1)～(5)与第一实施例相似。在透明绝缘基底10a上制作薄膜晶体管14阵列、钝化层54、用于扫描信号的端口15、用于数据信号的端口16和用于公共电压的端口18的图案，如图7E和图8A所示。
随后，在所得的结构上展布光敏诺活拉克溶液，并形成厚度在2.0微米～4.5微米的光敏诺活拉克层。将半色调掩膜与所得结构对齐，并将图案的图像从半色调掩膜转移到光敏诺活拉克层71，如图8B所示。半色调掩膜有一个透明图案，一个半透明图案和一个不透明图案。透明图案对曝光光线透明，不透明图案不能通过曝光光线。曝光光线被半透明图案部分吸收。不透明图案指定为不被蚀刻的区域72a，即层间绝缘层71的高地部分，半透明图案指定为部分蚀刻的区域72b，即层间绝缘层71的谷地。透明图案指定为被完全蚀刻的其它部分72c。半色调掩膜以半透明图案邻近透明图案的方式设计。用光照射半色调掩膜，载象光束落入光敏诺活拉克树脂层71。载象光束在光敏诺活拉克树脂层71中形成潜象。
对潜象显影。在基底上留下与不透明图案对齐的区域，并从该结构上去除与透明图案对齐的区域。部分蚀刻与半透明图案对齐的区域，使得在层间绝缘层71中形成谷地。半透明图案邻近透明图案。换言之，不透明图案不与透明图案邻接。虽然在层间绝缘层71中形成凸起，但层间绝缘层71具有图8C所示的平缓的轮廓。
半色调掩膜改变曝光光线的强度，并且潜象在深度中的色散对应于光强中的色散。潜象可以通过改变曝光时间形成。因此，在单个层间绝缘层71中形成凸起。层间绝缘层71对应于两个绝缘层51和52。因而，可以通过较简单的程序形成凸起。
随后，以80℃～200℃的温度对所得结构进行热处理，并且使层间绝缘层71回流。层间绝缘层71的表面变得平缓。平缓的表面可以通过化学试剂形成。在200℃～250的温度下烘烤层间绝缘层，并在层间绝缘层71中形成原凸起，如图8D所示。
剩余的过程类似与第一实施例。利用溅射在所得结构的整个表面上相继沉积50nm-200nm的钼和100nm-300nm的铝钕。预加热和溅射条件类似与第一实施例。通过光刻和蚀刻制作铝钕层和钼层图案以形成反射电极31，如图8E所示。反射电极31具有平均间距等于或小于1.0微米的平滑表面形态。
用取向层34覆盖反射电极31的阵列和层间绝缘层71的曝光表面。类似于第一实施例地制作其它基底结构20。把基底结构10和20组装到一起，并且把液晶密封在基底结构10和20之间的间隙中。
反射电极31具有间距等于或小于1.0微米的平滑表面形态，并实现对200-400nm波长的光成分有很高的反射率。对这些光成分的较高反射率有效地抑制了成象平面的发黄。
因为反射材料在类似于第一实施例的条件下生长，所以实现了平滑的表面形态。而且，通过简单的程序在层间绝缘层71中形成原凸起，并因此降低了制作成本。
可以用一组光掩膜代替半色调掩膜。在此实例中，利用一个光掩膜产生被部分蚀刻的区域72b的潜象，并且利用其它的光掩膜产生被完全蚀刻的区域72c的潜象。同样，可以利用另一种半色调掩膜产生潜象，该潜象具有极精细的图案，超过曝光光线的分辨率极限，并且穿过极精细图案的光线产生被部分蚀刻的区域的潜象。
第三实施例转过来参见图9，在本发明另一液晶显示板中，一些象素占据指定给彩色象素阵列的中心区域的周围。在第三实施例中实施的液晶显示板分类为反射-透射液晶显示板。反向阶梯型薄膜晶体管14、反射电极31、反电极33(见图10K)透明象素电极81、彩色滤光片21(见图10K)和一种液晶组合形成一个象素，一个具有红色滤光片的象素、一个具有绿色滤光片的象素和一个具有蓝色滤光片的象素作为一个整体总得构成一个类似与第一实施例的彩色象素。
用于扫描信号的导电带11在透明绝缘基底10a上平行分布，并且分别连接到相关行中薄膜晶体管14的栅电极41。用于公共电压的导电带13平行于导电带11分布，并与导电带11交替分布。导电带13在间隔中具有较宽的部分。用于数据信号的导电带12在垂直于导电带11/13的方向上延伸，并连接到相关列中薄膜晶体管14的漏电极42。因而，导电带11和导电带12象栅格一样地分布在透明绝缘基底10a上，并限定分别指定给象素的矩形区域。薄膜晶体管14和较宽部分占据相关的矩形区域，并被相关的反射电极31和透明象素电极81覆盖。反射电极31连接到相关薄膜晶体管14的源电极43，并与透明象素电极81电连接。透明象素电极81被相关的反射电极31包围，透明象素电极81的外围保持与反射电极31的内周接触。因而，用于数据信号的导电带12通过薄膜晶体管14、即漏电极42、活性层44和源电极43可电连接到反射/透明象素电极31/81，并且代表一部分产生的图像的数据信息被写入到反射/透明象素电极31/81。
层间绝缘层54/51/52插入薄膜晶体管14阵列和反射/透明象素电极31/81之间，使得分别在相关的薄膜晶体管14中提供保持电容。原凸起形成在层间绝缘层54/51/52中，并转移到反射电极31。在预定的条件下沉积反射物质，使得反射电极31具有平滑的表面形态。表面形态的特征在于平均间隔的粗糙度等于或小于1.0微米。
下面将参考图10A-10K和图7A-7E对制造液晶显示板的过程进行描述。图10A-10K表示沿图9中B-B线的截面图。第三实施例的加工程序与第一实施例的类似，除用于形成透明象素电极81的步骤之外。在第三实施例中执行的加工程序包括步骤(1)制作金属层图案，形成栅电极41、金属层61和导电带11/13，(2)在栅绝缘层53上制作的无掺杂/n+非晶硅层图案，形成活性层44，(3)制作金属层图案，形成导电带12和源/漏极43/42，(4)在钝化层54上制作绝缘层图案，(5)用另一个绝缘层覆盖原凸起，(6)在钝化层54中形成源接触孔45，(7)制作透明导电层图案，形成端口连接电极63和透明象素电极81，和(8)制作反射金属层图案，形成反射电极31。
制备透明绝缘基底10a，并制作铬层图案以形成栅电极41、用于扫描信号的导电带11和用于公共电压的导电带13，如图10A所示。栅电极41和导电带11/13被栅极绝缘层53覆盖，未掺杂的非晶硅层44a和重掺杂的n型非晶硅层44b沉积在栅极绝缘层53上。制作无掺杂/n+非晶硅层44a/44b图案，形成活性层44，如图10B所示。铬层沉积到所得结构的整个表面上并对铬层制作图案以形成漏/源电极42/43和导电带12。每个活性层44的两个端部被源电极和漏电极43和42覆盖，利用漏/源电极42/43作为蚀刻掩膜部分地蚀刻掉n+非晶硅层44b。由此在透明绝缘基底10a上形成薄膜晶体管14的阵列。薄膜晶体管14阵列被钝化层54覆盖。但是，源极接触孔45不形成在钝化层54中。因此，该过程类似于第一实施例，直到在钝化层54中形成源极接触孔45。
将绝缘层51模制到凸起中(见图10E)，并使凸起的表面部分回流，从而变得平缓。在绝缘层51中形成原凸起，如图10F所示。原凸起被绝缘层52覆盖，如图10g所示。因此，步骤(4)和(5)对应于第一实施例中执行的过程的步骤(6)和(7)。差异在于在绝缘层51/52中的潜象显影之后无需任何掩膜地曝光。曝光有效地抵制着色。因为液晶显示板是反射-透射型，所以优选抗着色处理。
有选择地蚀刻栅极绝缘层53和/或钝化层54，从而形成源极接触孔55和端口接触孔62(见图10H和7D)，并且源电极43和金属层61暴露于源极接触孔55和端口接触孔62。接触孔同时形成在栅极绝缘层53和钝化层54中，导电带13的端部、用于端口16的金属层61和接近端口12的导电带12的端部分别暴露于接触孔。
随后，利用溅射在所得结构上沉积40nm-100nm的氧化铟锡。制作氧化铟锡图案，形成透明象素电极81、用于端口15/16/18的连接电极63、公共连接带17和端口16与导电带12之间的互连。氧化铟锡的生长类似于反射电极31的反射物质的生长，从而避免了透明象素电极81的渗气。因为从接触孔55中除去氧化铟锡层，所以源电极43仍暴露于源极接触孔55。所得的结构示于图10I和7E。
随后，利用溅射在所得结构的整个表面相继沉积50nm-200nm和100nm-300nm厚的钼和铝钕，并制作钼层和铝钕层图案以形成反射电极31，如图10J所示。即，从沿导电带11和12的狭窄区域和从指定给端口的周边区域中除去钼层和铝钕层。由此，反射电极31彼此电绝缘。反射电极31分别通过源极接触孔55保持与有关的薄膜晶体管14的源电极43接触。每个反射电极31的内周保持与有关的透明象素电极81的外围接触。钼层插在象素电极81和铝钕层之间，并且在透明象素电极81的外围上留下光致抗蚀剂蚀刻掩膜。虽然利用蚀刻剂制作铝钕层和钼层，但是光致抗蚀剂蚀刻掩膜不允许蚀刻剂穿透透明象素电极81和钼层之间的间隙。在透明象素电极81和铝钕层之间产生任意电池。透明象素电极81不会被损坏，并且绝不会从绝缘层52上脱落。
在反射电极31阵列和绝缘层52的暴露表面上形成取向层34，并完成基底结构10。与基底结构10分开地制备另一基底结构20。基底结构10与另一基底结构20对齐，如图10K所示，并且液晶密封在基底结构10和20之间的间隙中。
在与第一实施例相同的条件下执行溅射，并且在反射电极31的上表面上实现平滑的表面形态。上表面的粗糙度由等于或小于1微米的平均间距表示。对200nm-400nm波长的光成分的反射率等于或大于对可见光成分反射率90％。因此，反射电极31有效地抵制了成象平面的发黄。
第四实施例参见图11，本发明实施的另一液晶显示板包括两个基底结构10A和20A，一个密封层23，填充在基底结构10和20A之间的球形隔离物35和液晶LC3。点虚线A-A、B-B和C-C分别表示与沿图4中点虚线A-A、图5中点虚线B-B和图4中点虚线C-C所取的横截面图相应的横截面图。
基底结构10类似于第一实施例的情形。但是，其它的基底结构20不同于第一实施例。在彩色滤光片21和反电极33之间插入不规则反射片92。因此，层间绝缘层31A不粗糙，并且直接在钝化层54’上制作反射电极31。
第四实施例中实施的液晶显示板通过下列程序制造。该制造过程包括步骤(1)制作金属层图案以形成导电带11/13和栅电极41，(2)在栅极绝缘层53上制作未掺杂/n+非晶硅层以形成活性层44，(3)制作金属层图案，形成漏/源电极42/43和导电带12，(4)用钝化层54覆盖漏/源电极42/43和导电带12，(5)制作透明导电层图案，形成端口连接电极63，和(6)制作金属层图案，形成反射电极31。因此，第四实施例中执行的制造方法不包括第一实施例制造液晶显示板的方法中的步骤(6)和(7)。
在此程序中，钝化层54’不展布在薄膜晶体管14阵列上。钝化层54’由氮化硅形成，氮化硅利用等离子辅助的化学气相沉积法沉积。当在类似于图6D和7D的钝化层54’上形成源/漏极接触孔时，所得结构传送到加热腔，并且将其保持在室温或加热到170℃或更低。之后，将所得结构输送到溅射腔。溅射腔与加热腔既可以相同，也可以不同。在溅射腔中，钼和铝钕相继沉积到所得结构上。这是因为钝化层54’的渗气是不可忽视的这一事实。铝钕层不起皱并显示很高的反射率。最好钝化层54’厚于钝化层54。钝化层54’的厚度范围为300nm-800nm。如果薄膜晶体管14阵列被钝化层54覆盖，则在薄膜晶体管14阵列上展布该钝化层并烘烤，取代钝化层54’。只从程序中删除形成原凸起的步骤，制作金属/合金层图案以形成反射电极31的步骤与第一实施例中的方法步骤类似。因此，对反射电极31仍需要消除渗气的影响并且最好影响很小。
但是，反射电极31在与第一实施例相同的条件下形成。铝钕合金的钕含量为重量比0.5％-10％，铝钕合金在基底温度等于或小于170℃下生长。在反射电极31的上表面上产生平均间距等于或小于1微米的表面形态。结果，反射电极31对200nm-400nm波长的光成分的反射率等于或大于对可见光的反射率90％，并且在形成取向层34的烘烤步骤中避免了异常析出。因此，反射电极31不会使成象平面发黄，无论用于取向层34的物质是什么。而且，源电极43和反射电极31之间的接触电阻也不会增大，使得确保数据信息能够写入到象素中。
另一方面，另一基底结构20A包括不规则的反射片91，并且制造方法不同于第一实施例所述的情形。不规则反射片91由颗粒状散布的诺活拉克树脂形成。例如，该颗粒是由合成树脂形成的珠粒，散布在诺活拉克树脂中。优化珠粒的大小和混合比例，使得不规则反射片91达到与形成有凸起的反射电极31相同的光散射特性。本发明的液晶显示板达到很高的反射率，没有成象平面的发黄以及数据信息写不到象素中等情况。
限制的理由本发明设计如下的最佳表面形态和溅射条件。首先，本发明者在玻璃基底上以不同的基底温度值溅射铝钕合金。铝钕合金包含重量比4.5％的钕。本发明者通过扫描电子束显微镜以15000的放大比例观察表面形态，并且以一定的倾斜角度对样品的表面形态拍摄。本发明者测量粗糙度的平均间距，平均间距绘成图12中的曲线。本发明者发现，当基底温度降低时，粗糙变得平滑。当基底温度为摄氏200℃时，平均间距为1.5微米。基底温度下降到摄氏150℃，则平均间距为0.9微米。当在基底温度等于或小于摄氏100℃的温度下执行溅射时，平均间距等于或小于0.5微米。粗糙的深度与基底温度一起减小。当基底温度为摄氏200℃时，深度的数量级为0.5微米。基底温度降到摄氏150℃，则深度减小到大约0.3微米。当在基底温度等于或小于摄氏100℃时溅射时，深度降低到0.2-0.1微米。
随后，本发明者测量铝钕层对光成分的反射率。相对于铝层的反射率对该反射率规一化。换言之，铝层上的反射率描绘为100％。相对反射率绘于图13中的曲线。
当在摄氏200℃下溅射铝钕合金时，平均间距为1.5微米的量级(见图12)，并且相对反射率的峰值在大约400nm的波长处，在峰值的两侧相对反射率减小。另一方面，当在摄氏120℃的温度下溅射时，平均间距为0.7微米，对400nm以下波长的光的相对反射率不降低。铝钕合金的相对反射率与平均间距为1.5微米的铝钕合金的相对反射率呈现同样的趋势。然而，甚至当波长减小到短于400nm时，平均间距为0.7微米的铝钕合金的相对反射率增加。本发明者证实，平均间距等于或小于1.0微米的铝钕合金不减少对等于或小于400nm波长的光的相对反射率。本发明者总结出平均间距等于或小于1.0微米的表面形态有效地抵制成象平面的发黄。
随后，本发明者研究了厚度对反射率的影响。本发明者在不同的基底温度值下将铝钕合金溅射到各种厚度。本发明者测得铝钕合金层的反射率，并且相对于图13中摄氏120℃下曲线表示的反射率对本反射率规一化。换言之，在120℃溅射的铝钕合金层的反射率绘为100％。在150nm厚的铝钕合金层上的规一化反射率或相对反射率绘为图14中的曲线。类似地，在300nm厚的铝钕层上的相对反射率绘为图15的曲线。在图14和15中，“RT”代表“室温”。
比较图14中的曲线和图15中的曲线可以知道，当铝钕合金层的厚度增大时对紫外光成分的相对反射率减小。例如，在100℃溅射的铝钕合金层显示出的相对反射率仍然增大到对紫外光在150nm厚时的反射率。但是，当厚度增大到300nm时，在100℃溅射的铝钕合金层显示与参照样品，即在120℃下沉积的铝钕合金层，有相同的相对反射率。在200℃下溅射的铝钕合金层对紫外光成分显示出糟糕的反射率，无论厚度怎样。
随后，发明者研究用于取向层34的有机化合物对光成分的透射率。取向层“A”由Nissan Chemical Corporation ltd.制造，取向层“B”由JSR制造。两取向层的成分不同。虽然两取向层“A”和“B”都包含聚酰亚胺，但二者成分不同。取向层“A”的有机化合物显示出的透射率处于97％～99％的范围。而取向层“B”的有机化合物显示出的透射率随波长逐渐减小。当把取向层“B”用在液晶显示板时，成象平面变黄。但是，根据本发明的反射电极用于液晶显示板，避免了成象平面变黄。
本发明者还研究了钕含量对异常析出和反射率的影响。本发明者在钕含量不同的铝钕合金上溅射，并且在230℃下对铝钕合金层进行1小时的处理。热处理的条件与取向层34的烘烤步骤类似。热处理之后，本发明者通过光学显微镜观察铝钕合金层，查看在铝钕合金层上是否有异常析出。在图17中给出总结。当钕含量小于重量比0.5％，即0.1％时，观察到异常析出，并且样品标以“x”。处于重量比在0.1％-5％之间的样品，显示出反射率与室温下沉积的纯铝层一样大，并且标以“0”。400nm波长的光成分在重量比10％的样品上的反射率降到6-8％，并且样品标以“Δ”。但是，400nm波长的光成分在重量比20％的样品上的反射率减小超过10％，并且样品标以“x”。因而，本发明者总结出钕含量处于重量比0.5％-10％的范围。
最后，本发明从三个方面来评估样品，即成象平面上的颜色、反射率和源电极43与反射电极31之间的接触电阻。在图18中总结结果。样品分别是在有机化合物层上形成的铝钕层以及包含重量4.5％的钕的铝钕合金。铝钕合金层被取向膜”B”覆盖。但是，在不同的基底温度下沉积铝钕层。在200℃沉积的铝钕层样品中成象平面发黄，样品标以“x”。在170℃和200℃沉积的铝钕层的样品中对400nm波长的光成分的反射率减小到1-5％。为此原因，样品标以“Δ”。虽然在20℃沉积的铝钕层在玻璃基底上显示出goo反射率，但由于有机化合物层的渗气，铝钕层变皱，并且对400nm波长的光成分的反射率降到5％。为此原因，样品标以“Δ”。只要基底温度等于或大于70℃，样品就显示出较低的接触电阻。但是，当在室温下、即20℃下沉积铝钕合金时，由于渗气而使不变(constant)电阻增大。为此，样品标以“x”。本发明者总结出在基底温度等于或小于170℃下利用溅射将铝钕沉积在绝缘层上，其中绝缘层例如是氮化硅，通过等离子辅助化学气相沉积而生长。另一方面，当绝缘层通过树脂展布而形成并烘烤时，利用溅射在70℃～170的基底温度下沉积铝钕合金。
本发明者还研究了其它的样品，这些样品具有由反射率大于铝的物质形成的反射电极31。这些物质的例子有银或银合金。样品显示出与铝钕合金类似的反射率、抵制异常析出的特性和接触电阻。
即使取向层由有机化合物形成，这些化合物显示出与取向层“B”的有机化合物相同的波长相关性，但根据本发明的反射电极避免了成象平面发黄，实现了高反射率，并保持与源电极低接触电阻地接触。根据本发明的反射电极具有由等于或小于1微米的平均间距表示的表面形态。最好平均间距等于或小于0.6微米。最好反射电极31还显示出对200nm-400nm波长的光成分的反射率比对可见光的反射率95％(见图14和15)大。换言之，需要以反射电极具有上述表面形态和反射率的方式控制过程参数。
最好铝钕包含的钕处于0.5％～10％重量范围之内。还最好钕含量处于0.5％～5％重量范围之内，因为铝钕层显示出很大的反射率，没有异常析出(见图17)。异常析出是不希望的，因为摩擦辊会被污染。
如果取向层34由这样一种有机化合物形成，即该化合物对300nm-600nm波长的光成分的透射率等于或大于95％，例如是取向层“A”(见图16)，则成象平面不易于发黄。
虽然已经图示并描述了本发明的具体实施例，但本领域的技术人员应该清楚，可以在不脱落本发明实质和范围的前提下做各种变化和改型。
例如，可以用另一种晶体管、如沟道保护(channel-protected)薄膜晶体管、非反向阶梯型薄膜晶体管或共面型薄膜晶体管替代反向阶梯型通道蚀刻薄膜晶体管14。
另外，薄膜晶体管可以用MIM(金属-绝缘体-金属)二极管替代。透明绝缘基底10a/20a可以由塑料、陶瓷或半导体形成。但是，半导体基底不能用于反射-透射液晶显示板。
本发明可以应用到STN(超扭转向列相)液晶显示板。形成用于第四实施例中的反射电极的步骤可以用于制造反射式液晶显示板或反射-透射液晶显示板。这些液晶显示板可以有带有转移到反射电极的粗糙表面的玻璃基底。
权利要求
1.一种液晶显示板，包括一个第一基底结构(10)，该结构包含反射片(31)和形成在反射片之上的取向层(34)，该结构对波长等于或小于400nm的光有第一透射率，对可见光具有大于第一透射率的第二透射率；一个第二基底结构(20；20A)，具有与取向层相对的内表面；和密封在取向层与所述内表面之间的空间中的液晶，液晶与反射片一起形成多个象素，从而依据反射片附近建立的局域电场强度选择性地改变多个象素的透射率，其特征在于反射片(31)具有由等于或小于1微米的平均间距表示的表面形态。
2.如权利要求1所述的液晶显示板，其特征在于反射片(31)由反射率大于铝的反射物质形成。
3.如权利要求2所述的液晶显示板，其特征在于从包括铝钕合金、银和银合金的一组材料中选取反射物质。
4.如权利要求2所述的液晶显示板，其特征在于反射物质是铝钕合金。
5.如权利要求4所述的液晶显示板，其特征在于由铝钕合金形成的反射片(31)对200nm-400nm波长的光成分显示出的反射率等于或大于对400nm的可见光的反射率。
6.如权利要求4所述的液晶显示板，其特征在于铝钕合金包含的钕的重量比在0.5％-10％之间。
7.如权利要求1所述的液晶显示板，其特征在于第一基底结构(10)还包括多个开关晶体管(14)，该开关晶体管(14)的各个控制结(41)选择性地连接到扫描线(11)，各个数据输入结(42)选择性地连接到数据线(12)，各个数据输出结(43)分别连接到充当象素电极的反射片(31)。
8.如权利要求1所述的液晶显示板，其特征在于第一基底结构(10)还包括多个开关晶体管(14)，该开关晶体管(14)的各个控制结(41)选择性地连接到扫描线(11)，各个数据输入结(42)选择性地连接到数据线(12)，各个数据输出结(43)分别连接到充当象素电极的反射片(31)，并且第二基底结构(20；20A)包括分别与象素电极(31)和反电极(33)对齐的彩色滤光片(21)，使得在象素电极(13)和反射电极(33)之间产生所述的局部电场。
9.如权利要求7所述的液晶显示板，其特征在于反射片(31)由反射率大于铝的反射物质形成。
10.如权利要求9所述的液晶显示板，其特征在于从包括铝钕合金、银和银合金的一组材料中选取反射物质。
11.如权利要求9所述的液晶显示板，其特征在于反射物质是铝钕合金。
12.如权利要求11所述的液晶显示板，其特征在于由铝钕合金形成的反射片(31)对200nm-400nm波长的光成分显示出的反射率等于或大于对400nm的可见光的反射率。
13. 如权利要求11所述的液晶显示板，其特征在于铝钕合金包含的钕的重量比在0.5％～10％之间。
14.如权利要求7所述的液晶显示板，其特征在于第一基底结构(10)还包括分别电连接到反射片(31)的透明象素电极(81)。
15.如权利要求14所述的液晶显示板，其特征在于每个透明象素电极(81)有一个电连接到反射片(31)相应之一内周边部分的外围部分。
16.如权利要求14所述的液晶显示板，其特征在于反射片(31)由反射率大于铝的反射物质形成。
17.如权利要求16所述的液晶显示板，其特征在于从包括铝钕合金、银和银合金的一组材料中选取反射物质。
18.如权利要求16所述的液晶显示板，其特征在于反射物质是铝钕合金。
19.如权利要求18所述的液晶显示板，其特征在于由铝钕合金形成的反射片(31)对200nm～400nm波长的光成分显示出的反射率等于或大于对400nm的可见光的反射率。
20.如权利要求18所述的液晶显示板，其特征在于铝钕合金包含的钕之重量比在0.5％-10％之间。
21.一种制造液晶显示板的方法，包括步骤a)制作第一基底结构(10)的中间结构，b)在中间结构之上生长高反射性物质，以形成高反射性物质层，c)制作高反射性物质层图案以形成反射片(31)，d)用一个取向层(34)覆盖反射片(31)阵列，从而完成第一衬底结构，其中该取向层(34)对等于或小于400nm波长的光具有第一透射率，对可见光具有大于第一透射率的第二透射率，e)组装第一基底结构(10)和第二基底结构(20；20A)，其组装方式为取向层(34)与第二基底结构(20；20A)的内表面相对，和f)在取向层(34)和内表面(34)之间的空间中密封液晶(LC2；LC3)。其特征在于高反射性物质在这样的条件下生长，即中间结构达到等于或小于摄氏170℃的某一温度。
22.如权利要求21所述的方法，其特征在于步骤a)包括下面的子步骤a-1) 制备第一基底结构(10)的预备结构；a-2) 散布有机化合物溶液以形成第一有机化合物层(51)；a-3) 制作第一有机化合物层(51)图案使其成为凸起，和a-4) 用第二有机化合物层(52)覆盖凸起，使得凸起转移到第二有机化合物层(52)，形成所述中间结构的一部分。高反射性物质在70℃～170℃的特定温度下生长。
23.如权利要求22所述的方法，其特征在于在步骤b)之前加热中间结构，从释放出凸起和第二有机化合物层(51/52)中的气体成分。
24 如权利要求21所述的方法，其特征在于从包括铝钕合金、银和银合金的一组材料中选取反射物质。
全文摘要
具有反射电极(31)的一类液晶显示板趋于具有不理想的发黄的成象平面，这是由于在反射电极(31)上的取向层(34)中观察到的波长与透射率的依从关系所引起；钕含量重量比在5％－10％的铝钕合金在基底温度等于或小于摄氏170℃时沉积在层间绝缘层(32)上，用于反射电极(31)，使得表面形态由等于或小于1微米的平均间距表示；即使取向层(34)具有波长与透射率的依赖关系，但反射电极(31)使得取向层(34)中的光程相等，以致于成象平面不发黄。
文档编号G02F1/13GK1437055SQ0214580
公开日2003年8月20日 申请日期2002年10月14日 优先权日2002年2月7日
发明者前田明寿, 山本笃, 进藤知英 申请人:日本电气株式会社