專利名稱：反射器及具有該反射器的液晶顯示模塊的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種液晶顯示(LCD)模塊，特別涉及一種形成在反射型或半透射型LCD模塊上的反射器。
背景技術：
因為液晶顯示(LCD)模塊具有諸如小尺寸、小厚度和低耗電這樣的特征，所以其已經(jīng)實際應用在各種領域，諸如辦公自動化設備、便攜設備。與CRT或EL顯示不同，LCD不具有自身發(fā)光的功能。因此，稱作透射型的LCD設置有背光源，并通過使用液晶面板切換背光的透射/關閉來控制顯示。透射型LCD模塊可用不依賴于環(huán)境條件的背光來提供明亮的屏幕。然而，透射型LCD模塊具有下面的缺點。也就是說，因為背光源耗電大，尤其是當透射型LCD模塊用電池驅(qū)動時，操作時間較短。
為了解決背光源耗電的上述缺點，已經(jīng)提出了反射型LCD模塊，其通過利用環(huán)境光來進行顯示。在反射型LCD模塊中，代替背光源，設置反射器來反射環(huán)境光，并通過使用液晶面板來切換反射光的透射/關閉，來控制顯示。由此，可減小耗電、尺寸和重量。然而，另一方面，產(chǎn)生了下面的缺點；也就是說，當環(huán)境暗時，很難獲得用作顯示的光源的環(huán)境光的足夠反射，導致差的可視性。
因此，為了解決各缺點；也就是說，在透射型中由于背光源導致的耗電增加和在反射型中由于環(huán)境條件導致的差的可視性，已經(jīng)提出了如下LCD模塊，在該LCD模塊中每個像素都設置有透射區(qū)域和反射區(qū)域。提供透射型LCD模塊和反射型LCD模塊的兩種功能的這種LCD模塊稱作半透射型LCD模塊。
在上面的反射型LCD模塊和半透射型LCD模塊中，通常在形成有諸如薄膜晶體管(TFT)的開關元件的基板(TFT基板)上，形成具有凸出和凹陷的樹脂層，在該樹脂層上設置諸如金屬膜的反射膜，以形成反射器。該反射器擴散地反射環(huán)境光。然而，在規(guī)則地設置樹脂層的凸出和凹陷的情況中，產(chǎn)生了下面的缺點。也就是說，特別是當諸如直接太陽光的具有方向性的光束入射時，由每個凸出和凹陷反射的光束彼此干涉，從而導致干涉條紋或稱作牛頓環(huán)的色斑。
將參照附圖描述該色斑。圖12A和圖12B是示意性示出在反器中的每個凸出或凹陷部處反射的光束狀態(tài)的圖表。圖12A示出了規(guī)則地形成凸出和凹陷的例子。因為在凸出和凹陷之間的距離彼此相等，且凸出和凹陷的傾斜也指向相同的方向，所以從特定方向入射的光束在每個凸出和凹陷處向特定方向反射，從而導致在反射光束之間的干涉。另一方面，圖12B示出了不規(guī)則地形成凸出和凹陷的例子。因為凸出和凹陷不規(guī)則地設置，所以凸出和凹陷之間的距離彼此不同，且凸出和凹陷的傾斜也指向不同的方向。即使當具有方向性的光束入射時，入射光束也能向不同的方向反射。由此，可防止光束之間的干涉。
作為設置有如上所述在不規(guī)則位置處以不規(guī)則結構形成凸出和凹陷的反射器的LCD模塊，現(xiàn)有技術文獻中公開了下面的LCD模塊。
日本專利申請未決公開No.Hei 11-337935(2-3頁，圖1)公開了下面的反射型LCD模塊。也就是說，在單位像素中用于散射反射光的凸出-凹陷電極構造為多個區(qū)域，多個區(qū)域中的每一個都具有在相鄰凹陷部或凸出部之間的距離分布的不同標準偏差。日本專利申請未決公開No.2001-201743(2-3頁，圖1)公開了如下反射型LCD模塊，在該反射型LCD模塊中在單位像素中用于散射反射光的凸出-凹陷電極構造為多個區(qū)域，該多個區(qū)域包括規(guī)則地設置凸出部或凹陷部的區(qū)域和不規(guī)則地設置凸出部或凹陷部的區(qū)域，且該多個區(qū)域以行-列結構設置。日本專利申請未決公開No.2003-302633(5-16頁，圖2)和日本專利申請未決公開No.2003-302742(5-16頁，圖2)公開了如下掩模，在該掩模中以100到2000個點的區(qū)域或以整個屏幕中為單位，在平面方向上不規(guī)則地設置透明區(qū)域或不透明區(qū)域。
如上所述，在反射器中不規(guī)則地設置凸出和凹陷可防止干涉并減小色斑。然而，干涉的程度還隨不規(guī)則的程度而變化。因此，在不規(guī)則的程度低的情況中，不能滿意地防止干涉。結果，存在不能滿意地減小色斑的缺點。
對于上述缺點，盡管上述日本專利申請未決公開No.Hei 11-337935和日本專利申請未決公開No.2001-201743描述了如下設置，在該設置中凸出部或凹陷部之間的距離分布構造在四個區(qū)域中，每個區(qū)域都具有彼此不同的標準偏差。然而，該文獻并沒有描述標準偏差彼此不同的程度。此外，上述日本專利申請未決公開No2003-302633和日本專利申請未決公開No.2003-302742描述了在平面方向上不規(guī)則地設置透明區(qū)域或不透明區(qū)域。然而，該文獻并沒有描述不規(guī)則的程度。因此，即使當使用現(xiàn)有技術文獻中公開的技術時，也不能可靠地防止由于光束之間的干涉導致的色斑。
此外，除在單位區(qū)域中的凸出和凹陷的規(guī)則性之外，色斑還隨單位區(qū)域的尺寸而出現(xiàn)。也就是說，即使當通過不規(guī)則地設置凸出和凹陷來防止單位區(qū)域中的干涉時，當在LCD模塊中重復地形成單位區(qū)域時，突出和凹陷宏觀地具有規(guī)則性。特別地，在單位區(qū)域小的情況下，由于單位區(qū)域自身的規(guī)則性，所以在單位區(qū)域之間的凸出和凹陷具有規(guī)則性。結果，發(fā)生了光的干涉，這導致了色斑。
對于上述缺點，日本專利申請未決公開No.2003-302633和日本專利申請未決公開No.2003-302742描述了100到2000個點的區(qū)域或整個屏幕組成單位區(qū)域。然而，因為組成LCD模塊的像素尺寸依賴于LCD模塊，所以即使當規(guī)定點的數(shù)量時，單位區(qū)域的實際尺寸也不能規(guī)定。此外，在單位區(qū)域的尺寸小于規(guī)定的值時，不論在單位區(qū)域中多么不規(guī)則地設置凸出和凹陷，凸出和凹陷也都在單位區(qū)域之間產(chǎn)生規(guī)則性。因此，不能滿意地防止光束間的干涉。因此不能防止色斑。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述缺點，提出了本發(fā)明。本發(fā)明的主要目的是提供一種反射器，其能防止由于凸出和凹陷的規(guī)則性而產(chǎn)生的光束間的干涉所導致的色斑，并提供一種設置有該反射器的反射型或半透射型的LCD模塊。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的LCD模塊是用于反射入射到LCD模塊上的光的反射器，以利用該光作為顯示的光源，其中該反射器形成有凸出和凹陷圖案，其中凹陷部或凸出部不規(guī)則地設置在每個多邊形中，且規(guī)定單位區(qū)域的尺寸使得多邊形的一個邊是單位像素的整數(shù)倍且基本上為1900μm或更大，并且小于或等于LCD模塊的整個屏幕。
凸出和凹陷圖案可以為下述任意一種圖案A.一種圖案，其中在平面方向上重復規(guī)定的多邊形，使得邊長或中心之間的距離分布符合高斯分布，且多邊形的中心或所有邊分別形成在凹陷部或凸出部中。
B.一種圖案，其中在平面方向上重復其中心或每個頂點都設置在規(guī)則格子的交點被移動的位置處的多邊形，使得邊長或中心之間的距離符合高斯分布，且凸出和凹陷圖案的多邊形的中心或所有邊分別形成在凹陷部或凸出部中。
C.一種圖案，其中在平面方向上重復形成規(guī)定的圓形或橢圓形，使得中心之間的距離符合高斯分布，且圓形或橢圓形的中心或整個外圍形成有凸出部或凹陷部中任一個。
D.一種圖案，其中在平面方向上重復其中心設置在規(guī)則格子的交點被移動的位置處的圓形或橢圓形，使得中心之間的距離分布符合高斯分布，且該圓形或橢圓形的中心或整個外圍形成有凸出部或凹陷部中任一個。
在本發(fā)明中，高斯分布的標準偏差優(yōu)選為3或更大且為14或更小，或5或更大且為14或更小。本發(fā)明的反射型LCD模塊或半透射型LCD模塊設置有反射器。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明的實施例，不用點的數(shù)量而是用其尺寸來規(guī)定形成有不規(guī)則凸出和凹陷圖案的單位區(qū)域，此外用高斯分布的標準偏差來規(guī)定每個單位區(qū)域內(nèi)凸出和凹陷圖案的不規(guī)則性。因此，能夠可靠地防止單位區(qū)域內(nèi)凸出和凹陷的規(guī)則性導致的干涉以及由單位區(qū)域間的凸出和凹陷導致的干涉。因而，獲得了沒有色斑且具有滿意顯示質(zhì)量的反射型LCD模塊或半透射型LCD模塊。


圖1是示出形成在根據(jù)本發(fā)明實施例的LCD模塊反射器上的凸出和凹陷圖案的單位區(qū)域以及凸出和凹陷圖案的不規(guī)則性的圖表；圖2是示出凸出和凹陷圖案的不規(guī)則性與高斯分布的標準偏差之間的關系的圖表；圖3是示出標準偏差和色斑的程度之間的相關性的圖表；圖4A、B和C是每個都示出組成單位區(qū)域的基本格子的結構變化的例子的圖表；圖5是示出形成有凸出和凹陷圖案的單位區(qū)域的尺寸與干涉/重復的存在之間的相關性的圖表；圖6是示意性示出根據(jù)本發(fā)明一個實施例的反射型LCD模塊的結構的截面圖；圖7A到D是示出根據(jù)本發(fā)明一個實施例的反射型LCD模塊的制造工藝的圖表；圖8是示意性示出根據(jù)本發(fā)明一個實施例的半透射型LCD模塊的結構的截面圖；圖9A到D是示出根據(jù)本發(fā)明一個實施例的半透射型LCD模塊的制造工藝的圖表；圖10A、B和C是每個都示出凸出和凹陷圖案的不規(guī)則性與反射型LCD模塊中的衍射數(shù)之間的相關性的圖表；圖11A、B和C是示出凸出和凹陷圖案的不規(guī)則性與半透射型LCD模塊中的衍射數(shù)之間的相關性的圖表；以及圖12A和B是每個都示意性示出在凸出和凹陷規(guī)則地設置和不規(guī)則地設置的情況中的反射光狀態(tài)的圖表。
在各圖中，1為LCD面板；2為單位區(qū)域；1A為TFT基板；1B為相對基板；3為基本格子；4為凸出和凹陷圖案的頂點的位置；5為透明絕緣基板；6為柵電極；7為柵絕緣膜；8為半導體層；9A為源電極；9B為漏電極；10為鈍化膜；11為有機凸出和凹陷膜；11A為光敏樹脂；12為像素電極(反射器)；13為取向?qū)樱?4為透明絕緣基板；15為彩色濾光器；16為相對電極；17為取向?qū)樱?8為液晶；19為透明電極；并且圖1示出了規(guī)定凸出和凹陷圖案的隨意性，使得凸出和凹陷圖案的頂點位置相對于基本格子的位置的位移量(Δr)，或凸出和凹陷圖案的頂點之間的距離(r’)相對于基本格子之間的距離(r)的變化量符合標準偏差為5或更大的高斯分布。
具體實施例方式
下面將參照附圖描述執(zhí)行本發(fā)明的最佳方式。
如相關技術中所描述的，在反射型LCD模塊或半透射型LCD模塊中，反射器形成在一個基板上，在反射器中，形成有凸出和凹陷。由此散射地反射用于顯示的作為光源的環(huán)境光。在規(guī)則地設置凸出和凹陷的情況中，當象直射太陽光那樣的具有方向性的光束入射時，在反射光束之間發(fā)生干涉。結果，產(chǎn)生了生成色斑的這種缺點。為了減小色斑，增加單位區(qū)域內(nèi)反射器的凸出和凹陷圖案的不規(guī)則性很重要。此外，為了消除單位區(qū)域之間的規(guī)則性，增加單位區(qū)域的尺寸很重要。為了規(guī)定凸出和凹陷圖案的不規(guī)則性及單位區(qū)域的尺寸以防止色斑，進行了下面的試驗。
首先，為了規(guī)定不規(guī)則性以防止色斑，在相對于形成在基板上的基本格子之間的距離來改變凸出和凹陷圖案的頂點之間的距離分布的同時，研究其趨勢。
圖1是示出凸出和凹陷圖案的單位區(qū)域以及凸出和凹陷圖案的不規(guī)則性的圖表，該凸出和凹陷圖案形成在根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的LCD模塊的反射器中。后面將描述液晶面板1中的單位區(qū)域2。在單位區(qū)域2中形成基本格子3，與基本格子3的結構相關地形成凸出和凹陷圖案的頂點4的位置。
這里，單詞“基本格子”是指如下結構，在該結構中使用具有諸如正三角形、正四邊形、矩形、圓形、橢圓形或六邊形的任意圖形的格子作為基本圖形，并且格子的圖形重復地規(guī)則設置。在圖1中，給出了正三角形作為格子的圖形。(圖4A、B和C是每個都示出了組成單位區(qū)域的基本格子的結構的變化的例子的圖表。然而，基本格子的結構并不限于這些規(guī)則的結構。例如，可以使用具有如下結構的任何多邊形作為基本圖形，該結構是諸如能夠彼此結合的具有三個不同邊的三角形、菱形、五邊形或類似形狀的結構)。作為格子圖形的交點的點(對應于角的部分)定義為頂點，并且對應于圖形的邊的部分定義為格子。
使用對應于格子圖形的頂點的位置作為參考，當凸出和凹陷圖案的頂點設置在其頂點的位置被不規(guī)則地移動的位置處時，研究對應于基本格子之間的距離的凸出和凹陷圖案的頂點之間的距離分布。這里，研究格子圖形的交點位置及凸出和凹陷圖案的頂點的位置的位移量的分布趨勢(圖1中為Δr)，或基本格子之間的距離(格子圖形的邊長；圖1中用r表示)及凸出和凹陷圖案的頂點之間的距離(圖1中用r’表示)的變化量的趨勢。
這里，將描述凸出和凹陷的結構以及凸出和凹陷圖案的頂點之間的距離。在凸出和凹陷結構中具有兩個圖案。第一個圖案是其中對應于格子圖形的邊的部分成為凸出部或凹陷部的凸出和凹陷圖案，而第二個圖案是其中對應于格子圖形的頂點的圓形或橢圓形的結構成為凸出部或凹陷部的凸出和凹陷圖案。在其中多邊形的中心或所有邊形成為凹陷部或凸出部的第一個凸出和凹陷圖案中，格子圖形的邊長或格子圖形的中心之間的距離定義為凸出和凹陷圖案的頂點之間的距離。在其中圓形或橢圓形的中心或整個外圍形成為凹陷部或凸出部的第二個凸出和凹陷圖案中，圓形或橢圓形的中心之間的距離定義為凸出和凹陷圖案的頂點之間的距離。
圖2示出了相對于形成在基板上的基本格子之間的距離，凸出和凹陷圖案的頂點之間的距離分布的觀察結果。圖2示出了凸出和凹陷圖案的不規(guī)則性與高斯分布的標準偏差之間的關系。在圖2中，橫坐標表示從基本長度的移動長度(頂點之間的距離相對于格子之間的距離的變化量)，縱坐標表示頻率的歸一化值。(這里，單詞“歸一化”是指將被評估的樣品的總數(shù)定義為1時，用橫坐標表示的數(shù)值的樣品數(shù)與被評估的樣品總數(shù)的比值定義為“頻率”)。在圖2中，“md”表示不規(guī)則的程度。
當用單詞“不規(guī)則移動”來規(guī)定偏差量作為不規(guī)則時，可允許移動任何距離。因此，在該試驗中，規(guī)定“移動量的最大值”，且在范圍內(nèi)不規(guī)則地實現(xiàn)該移動。對于與高斯分布的關系，當在移動量的規(guī)定最大值之內(nèi)不規(guī)則地實現(xiàn)該移動時，獲得了接近高斯分布的分布。另一方面，當凸出部或凹陷部的長度在規(guī)定的高斯分布范圍內(nèi)時，存在如下可能性，即在移動量的規(guī)定最大值內(nèi)圖案被不規(guī)則地移動。
如上所述，當不規(guī)則地移動規(guī)則地設置的基本格子的交點時，用“移動量的最大值”來規(guī)定不規(guī)則的程度。
參照圖2，當不規(guī)則的程度分別為1.3μm，3.9μm，6.5μm和9.8μm時，每個標準偏差分別為1，3，5和10時格子之間的距離分布很好地與高斯分布一致。因此，可以看出，可以使用高斯分布中的標準偏差來規(guī)定凸出和凹陷圖案的不規(guī)則的程度。
接下來，研究色斑相對于高斯分布的標準偏差的變化。圖3示出了研究結果。
在圖3中，橫坐標表示標準偏差(例如，在其中重復設置圖4A中所示的正三角形的圖形的基本格子的情況中，凸出和凹陷圖案的頂點位置的位移量相對于格子圖形交點的不規(guī)則的程度)；縱坐標表示由于干涉導致的色斑的程度，其在正反射之外的部分處可視覺地觀察到。在縱坐標中，“×”表示其中產(chǎn)生可見干涉的亮線的狀態(tài)；“△”表示其中可視覺地觀察到相當細的亮線，但是可觀察到顯示圖像的狀態(tài)；“○”表示觀察不到亮線，且可很容易觀察到顯示圖像的狀態(tài)。用格子之間的距離(圖1中的“r”)作為參數(shù)，將可視覺觀察到的每個結果作圖。就是說，如上所述，當“不規(guī)則的程度”變化時，格子之間的距離分布與高斯分布一致。當基本格子之間的距離變化為17.2μm，20μm，26μm和28μm以改變不規(guī)則的程度時，根據(jù)不規(guī)則的程度，計算高斯分布的標準偏差并在圖3中的橫坐標上作圖，那時的干涉程度在縱坐標上作圖。
參照圖3，可以看到，當標準偏差小時，因為保持了凸出和凹陷的規(guī)則性，所以產(chǎn)生了色斑；當標準偏差為3或更大時，減小了色斑；當標準偏差為5或更大且為14或更小時，不會產(chǎn)生色斑。此外，可以看到上面的趨勢不依賴于格子間的距離(圖1中的“r”)。因此，可以理解，當凸出和凹陷設置在下面的分布條件中時，在不依賴于基本格子間的距離的情況下可防止色斑；該分布條件即由“不規(guī)則的程度”(其與高斯分布的標準偏差一致)規(guī)定的“從基本格子不規(guī)則地移動之后格子間的距離”。
因此，當凸出和凹陷圖案的頂點間的距離規(guī)定為使高斯分布與3或更大且為14或更小(優(yōu)選地，為5或更大且為14或更小)的標準偏差一致時，能夠可靠地防止色斑。當凸出和凹陷圖案的每個中心或頂點設置在下述位置時也能夠可靠地防止色斑，所述位置是移動規(guī)則格子的交點使得凸出和凹陷圖案的頂點之間的距離符合標準偏差為3或更大且為14或更小(優(yōu)選地，為5或更大且為14或更小)的高斯分布。
在上文中，已經(jīng)描述了重復地設置正三角形的基本格子，如圖4A中所示。然而，用作參考的基本格子的基本圖形的結構并沒有特別限制?？梢允褂萌我獾亩噙呅?，如圖4B中所示的正四邊形、圖4C中所示的六邊形、矩形或菱形。此外，對于凸出和凹陷圖案，可以以凹入形狀或凸出形狀形成與多邊形的中心或邊對應的部分?？梢砸园既胄螤罨蛲钩鲂螤钣命c圖案形成圓形或橢圓形的中心或整個外圍。
接下來，為了規(guī)定不產(chǎn)生色斑的單位區(qū)域的尺寸，研究當單位區(qū)域的尺寸變化時色斑如何變化。圖5示出了研究的結果。
在圖5中，橫坐標表示單位區(qū)域一個邊的尺寸，縱坐標表示存在干涉或重復(repetition)(在單位區(qū)域內(nèi)凸出和凹陷的分布可視覺地觀察到的現(xiàn)象)。
參照圖5，可以看到，當單位區(qū)域小時，發(fā)生干涉；但隨著單位區(qū)域的尺寸變大，干涉逐漸減??；當單位區(qū)域的尺寸大約為700μm或更大時，不會發(fā)生干涉。當單位區(qū)域尺寸到達特定的程度時，在單位區(qū)域內(nèi)凸出和凹陷的分布中有時會發(fā)現(xiàn)偏差。在這種情況中，當單位區(qū)域在特定范圍內(nèi)時，觀察到凸出和凹陷的分布偏差為重復的圖案。然而，可以看到，當單位區(qū)域大約為1900μm或更大時，不會發(fā)生重復。根據(jù)這些結果，可以理解，為了減小由單位區(qū)域的尺寸導致的色斑，單位區(qū)域應如下規(guī)定；也就是說，單位區(qū)域的尺寸應該為單位像素的整數(shù)倍；一個邊應該為1900μm或更大，且比整個屏幕小。
根據(jù)上述結果，如圖1中所示，單位區(qū)域2的尺寸如下規(guī)定。也就是說，單位區(qū)域2的尺寸應該為單位像素的整數(shù)倍，其一個邊應該為1900μm或更大，且尺寸應該小于或等于液晶面板的整個屏幕的尺寸。在每個單位區(qū)域2中，應該規(guī)定其中重復形成例如多邊形、圓形、橢圓形或類似形狀的基本圖形的凸出和凹陷圖案，使得邊長或中心之間的距離的變化符合高斯分布；中心或每個頂點應該設置成下面的位置，即在該位置處，移動規(guī)則格子的交點使得邊長或中心之間的距離的變化符合高斯分布。由此，可滿意地防止單位區(qū)域內(nèi)反射器的凸出和凹陷的規(guī)則性以及由單位區(qū)域間反射器的凸出和凹陷導致的干涉。通過形成其中遵循LCD模塊內(nèi)的上述規(guī)定而形成凸出和凹陷的反射器，則可獲得不具有色斑而具有出色顯示質(zhì)量的反射型LCD模塊或半透射型LCD模塊。
例子將參照圖6到圖11詳細描述根據(jù)上述發(fā)明的一個實施例的反射器及具有該反射器的LCD模塊。
圖6是示意性示出根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的反射型LCD模塊的結構的截面圖；圖7A、7B、7C和7D是根據(jù)其制造方法示出制造工藝的截面圖。圖8是示意性示出根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的半透射型LCD模塊的結構的截面圖；圖9A、9B、9C和9D根據(jù)其制造方法示出制造工藝的截面圖。圖10A、10B和10C示出了在反射型LCD模塊上衍射的圖像的觀察結果；圖11A、11B和11C示出了在半透射型LCD模塊上衍射的圖像的觀察結果。
如圖6中所示，反射型LCD模塊包括形成有諸如TFT的開關元件的基板(這里，稱作TFT基板1a)、與TFT基板1a相對的相對基板1b以及夾在TFT基板1a和相對基板1b之間的液晶18。在TFT基板1a中，在透明絕緣基板5上形成有柵極線和柵電極6、柵絕緣膜7、半導體層8、數(shù)據(jù)線和源/漏電極9a和9b；在覆蓋上面的鈍化膜10上形成有機凸出和凹陷膜11。在有機凸出和凹陷膜11中，形成下述凸出和凹陷圖案；也就是說，規(guī)定單位區(qū)域的尺寸，使得一個邊是單位像素的整數(shù)倍，且為1900μm或更大，且小于整個屏幕的尺寸；邊長或中心之間的距離的偏差符合其高斯分布，中心或每個頂點設置在如下位置，在該位置處，移動規(guī)則格子的交點，使得邊長或中心之間的距離的偏差符合高斯分布。在有機凸出和凹陷膜11上形成諸如Al或Al合金的金屬材料的像素電極12，其也用作反射器。在相對基板1b中，在透明絕緣基板14上形成用于顯示RGB色的彩色濾光器15、用于遮蔽過多光的黑色矩陣和由ITO(銦錫氧化物)形成的相對電極16。在基板的相對表面上形成取向?qū)?3和17。在插入間隔器的情況下，將基板彼此粘結，以形成期望的間隙。在該間隙中，夾有液晶18，以形成反射型LCD模塊。
將參照圖7A、7B、7C和7D描述組成反射型LCD模塊的TFT基板1a的制造方法。
首先，如圖7A中所示，在諸如玻璃的透明絕緣基板5上，堆積諸如Cr的金屬，然后使用公知的光刻技術和蝕刻技術，形成柵極線和柵電極6。然后，在插入SiO2，SiNx，SiOx或類似物的柵絕緣膜7的情況下，堆積a-Si或類似物的半導體層8。在經(jīng)過構圖成島狀形狀后，堆積諸如Cr的金屬，并經(jīng)過構圖來形成數(shù)據(jù)線、源電極9a和漏電極9b。之后，使用等離子CVD等堆積SiNx或類似物，以形成用于保護TFT的鈍化膜10。
然后，如圖7B中所示，在鈍化膜10上，使用旋涂方法涂覆變成用于形成反射器的凸出和凹陷的有機凸出和凹陷膜11的光敏樹脂11a。盡管光敏樹脂11a的種類沒有特別限制，但可使用丙烯酸樹脂、環(huán)氧樹脂、硅樹脂和酚醛樹脂。對于光敏丙烯酸樹脂，例如可使用通過JSR制備的PC403，415G和405G。
然后，通過使用光掩模來曝光光敏樹脂11a，在其表面層上形成規(guī)定的凸出和凹陷圖案。
在現(xiàn)有LCD模塊中，為了防止由凸出和凹陷的規(guī)則性導致的干涉，在單位區(qū)域內(nèi)形成四個區(qū)域，每一個區(qū)域都具有凹陷部或凸出部的中心之間的距離分布的不同標準偏差(日本專利申請未決公開No.Hei 11-337935)；在單位區(qū)域中交替地設置規(guī)則地布置凸出和凹陷的區(qū)域以及不規(guī)則地布置凸出和凹陷的區(qū)域(日本專利申請未決公開No.2001-201743)；在100到2000個點的單位區(qū)域中不規(guī)則地形成凸出和凹陷(日本專利申請未決公開No.2003-302633和日本專利申請未決公開No.2003-302742)。
然而，如本發(fā)明的實施例中所述，為了可靠地防止由凸出和凹陷的規(guī)則性導致的干涉，必須規(guī)定單位區(qū)域的尺寸和單位區(qū)域內(nèi)凸出和凹陷圖案的不規(guī)則性。因此，現(xiàn)有結構不能防止由干涉導致的色斑。
因此，在本發(fā)明的實施例中，使用下述光掩模曝光光敏樹脂11a。也就是說，單位區(qū)域的一個邊的尺寸規(guī)定為1900μm或更大；在每個單位區(qū)域中，設置凸出和凹陷圖案的頂點使得通過不規(guī)則地移動基本格子的交點，使格子之間的距離分布的標準偏差符合3或更大且為14或更小，優(yōu)選5或更大且為14或更小的高斯分布，在基本格子中規(guī)則地設置有基本圖形(正三角形、正四邊形、矩形等的任意結構)。
凸出和凹陷的形成方法并沒有特別限制。例如，用小曝光量曝光對應于凸出和凹陷圖案的凹陷部的部分；不曝光對應于凸出部的部分；用足夠的曝光量曝光對應于源電極9a上的接觸孔的部分。為了進行上述曝光，使用多個光掩模(用于曝光對應于凹陷部的部分的光掩模和用于曝光對應于接觸孔等的部分的光掩模)?？梢允褂孟旅娴陌肷{(diào)(灰色調(diào))掩模。也就是說，對應于凸出部的部分形成為反射膜；對應于完全移除光敏樹脂11a的部分，如接觸孔的區(qū)域形成為透明膜；以及對應于凹陷部的部分形成為半透明膜。當使用半色調(diào)時，可通過一次曝光形成凸出和凹陷。
之后，如圖7C中所示，使用堿性顯影劑，利用在每個凹陷部、凸出部和接觸孔中，溶解到堿性溶液的速度不同，在光敏樹脂11a的表面上形成凸出和凹陷。然后，例如，光敏樹脂11a在220℃下固化大約一個小時。這樣，形成具有期望結構的有機凸出和凹陷膜11。
接下來，如圖7D中所示，使用濺射、淀積或類似技術，在形成于有機凸出和凹陷膜11的上部中和源電極9a上的接觸孔內(nèi)，形成諸如Al、Al合金等金屬材料的膜以形成連接到源電極9a的像素電極12。像素電極12用作反射器。之后，在像素電極12上形成聚酰亞胺的取向?qū)?3；因而制成了TFT基板1a。在TFT基板1a和形成有彩色濾光器15、黑色矩陣和相對電極16并且在其上涂布有取向?qū)?7的相對基板1b之間，夾入液晶。在相對基板1b的外部設置延遲膜和偏光板；因而，完成了反射型LCD模塊。
上面已經(jīng)描述了反射型LCD模塊。如圖8中所示，本發(fā)明適用于半透射型LCD模塊，其中在一個像素中形成有反射區(qū)域和透射區(qū)域，且僅在反射區(qū)域中形成反射器。在下文中，將參照圖9A、9B、9C和9D示意性地描述組成半透射型LCD模塊的TFT基板1a的制造方法。
首先，如圖9A中所示，以與反射型LCD模塊相同的方式，在諸如玻璃的透明絕緣基板5上堆積諸如Cr的金屬，并形成柵極線和柵電極6。接下來，在插入SiO2，SiNx，SiOx或類似物的柵絕緣膜7的情況下，堆積a-Si或類似物的半導體層8。在經(jīng)過構圖成島狀形狀后，堆積諸如Cr的金屬以形成數(shù)據(jù)線、源電極9a和漏電極9b。之后，使用等離子CVD等堆積SiNx膜或類似物，以形成用于保護TFT的鈍化膜10。
然后，在半透射型LCD模塊的情況中，因為在透射區(qū)域中不能形成金屬材料的像素電極，所以形成源電極9a之上的開口后，通過濺射在整個表面上形成透明導電膜，如ITO。經(jīng)過構圖后，在每個像素上形成透明電極19。之后，如圖9B中所示，通過旋涂在透明電極19上涂布光敏樹脂11a，該光敏樹脂將成為用于形成反射器的凸出和凹陷的有機凸出和凹陷膜11。
然后，使用光掩模，使用小曝光量曝光對應于凸出和凹陷圖案的凹陷部的部分；不曝光對應于凸出部的部分；并使用足夠的曝光量曝光對應于透射區(qū)域的部分。因而，在反射區(qū)域的表面層中形成了規(guī)定的凸出和凹陷圖案。在該實施例中，還使用下面的光掩模來曝光光敏樹脂11a。也就是說，單位區(qū)域的邊的尺寸規(guī)定為單位像素的整數(shù)倍，為1900μm或更大，且比整個屏幕小，在每個單位區(qū)域中，設置凸出和凹陷圖案的頂點，使得通過不規(guī)則地移動基本格子的交點，使格子之間的距離分布的標準偏差符合3或更大且為14或更小，優(yōu)選為5或更大且為14或更小的高斯分布，在基本格子中規(guī)則地設置有基本圖形。
之后，如圖9C中所示，使用堿性顯影劑，利用在每個凹陷部、凸出部和接觸孔中溶解到堿性溶液的速度不同，在光敏樹脂11a的表面上形成凸出和凹陷。然后，例如，光敏樹脂11a在220℃下固化大約一個小時。因而，形成了具有期望結構的有機凸出和凹陷膜11。
接下來，如圖9D中所示，使用濺射、淀積或類似技術，在有機凸出和凹陷膜11的上部中及一部分透明電極膜19中，形成諸如Al、Al合金或類似物的金屬材料的膜，以形成連接到源電極9a的像素電極12。之后，在透明電極19和反射器上形成聚酰亞胺的取向?qū)?3；因而制造了TFT基板1a。在TFT基板1a與相對基板1b之間夾入液晶，其中相對基板1b形成有彩色濾光器15、黑色矩陣和相對電極16且在其上涂布有取向?qū)?7。在相對基板1b的外部設置延遲膜和偏光板；因而，形成了半透射型LCD模塊。
接下來，為了檢驗本發(fā)明的效果，使用上述方法，制備下述樣品。也就是說，凸出和凹陷圖案的邊長相對于基本格子的格子之間的距離的分布基本上符合高斯分布，其標準偏差(在下文中，高斯分布的標準偏差的值稱作“不規(guī)則性”)分別為1，3，5。在每個樣品上，照射670.5nm波長和2mm直徑的激光束，并測量其衍射圖像。圖10A、B和C及11A、B和C示出了結果。圖10A、B和C分別為當將激光束照射到反射型LCD模塊上時的衍射圖像。圖11A、B和C分別為當將激光束照射到半透射型LCD模塊上時的衍射圖像。
在反射型LCD模塊的情況中，當如圖10C中所示不規(guī)則性為1時，觀察到了四次或更多次的衍射圖像；當如圖10B中所示不規(guī)則性為3時，觀察到了三次的衍射圖像；當如圖10A中所示不規(guī)則性為5時，觀察到了兩次衍射圖像。在半透射型LCD模塊的情況中，當如圖11C中所示不規(guī)則性為1時，觀察到了兩次或更多次的衍射圖像；當如圖11B和11A中所示不規(guī)則性為3和5時，觀察不到衍射圖像。
從上面的結果檢驗了下述事實。也就是說，當單位區(qū)域內(nèi)的凸出和凹陷圖案的不規(guī)則性設為5或更大(也就是說，不規(guī)則地設置符合標準偏差為5或更大的高斯分布的凸出部或凹陷部的頂點的位置或頂點之間的距離的分布)時，可以將衍射次數(shù)減小到兩次或更?。灰蚨梢苑乐褂赏钩龊桶枷莸囊?guī)則性導致的干涉。此外，還驗證了當不規(guī)則性為3到5時，由于干涉導致的色斑，可視性減小了，但與不規(guī)則性小于3的情況相比，可視性提高了。如下所述可以理解，相對于不規(guī)則性的衍射次數(shù)在反射型LCD模塊和半透射型LCD模塊之間不同的原因。也就是說，在半透射型LCD模塊的情況中，因為在相鄰像素的凸出和凹陷圖案之間形成了不具有凸出和凹陷的透射區(qū)域，所以很難發(fā)生衍射。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明實施例的LCD模塊，通過設置使用在如下所述的反射型LCD模塊或半透射型LCD模塊中的反射器可獲得具有滿意顯示質(zhì)量的LCD模塊。也就是說，規(guī)定單位區(qū)域的尺寸使得一個邊是單位像素的整數(shù)倍，為1900μm或更大，且小于整個屏幕的尺寸，通過在每個單位區(qū)域內(nèi)設置由重復諸如多邊形、圓形或橢圓形的基本圖形而形成的凸出和凹陷圖案，使得邊長或中心之間的距離分布符合具有標準偏差為3到14(優(yōu)選地，5到14)的高斯分布，并通過將中心或每個頂點設置在下述位置，即在該位置處移動規(guī)則格子的交點使得邊長或中心之間的距離分布符合具有標準偏差為3到14(優(yōu)選地，5到14)的高斯分布，能夠防止由單位區(qū)域內(nèi)的凸出和凹陷的規(guī)則性以及單位區(qū)域之間的凸出和凹陷的規(guī)則性導致的干涉；因而防止了色斑。
通過形成上述反射器，能夠消除使用其中分布有TiO2或類似物的擴散膠和抗閃耀(anti-glare)處理(AG處理)的必要性。因此，可減小工藝和材料的數(shù)量。也可以防止由擴散膠導致的反射性能和透射性能的惡化。
在所述實施例中，僅在有機凸出和凹陷膜11上形成凸出和凹陷。然而，可以使用兩層或更多有機膜形成凸出和凹陷。此外，在上述實施例中，凸出和凹陷形成在有機凸出和凹陷膜11的表面層上。有機膜可以分開成島狀形狀，以形成凸出和凹陷。此外，在上述實施例中，在TFT基板1a側形成反射器。然而，當TFT基板1a的后面?zhèn)扔米黠@示面時，反射器可以形成在相對基板1b側。還有，可以使用這樣的結構，即其中可以將由符合上述規(guī)定的凸出和凹陷圖案形成的反射器附加地設置在一對基板的外側。
本發(fā)明的LCD模塊適用于任意驅(qū)動系統(tǒng)的任何LCD模塊，如其中每個基板都設置有透明電極，且使用基板間的垂直電場來驅(qū)動液晶的TN型LCD模塊，或其中將梳狀電極設置到一個基板，且通過梳狀電極間的電場驅(qū)動液晶的IPS型LCD模塊。
提供前述實施例的描述以使本領域技術人員制造并使用本發(fā)明。而且，對于本領域技術人員，很容易對這些實施例做各種修改，并且在不使用創(chuàng)造力的情況下，這里限定的一般原理和具體例子可以用于其他的實施例。因此，本發(fā)明不限于這里描述的實施例，而是如權利要求及等價物的限定所限定那樣，賦予最寬的范圍。
此外，應注意到，即使在審查期間修改了權利要求，發(fā)明人的意圖仍是限制所要求的發(fā)明的全部等價物。
權利要求
1.一種反射器，用于反射入射到LCD模塊上的光，以將該光用作顯示的光源，該反射器包括不規(guī)則地設置在所述反射器上的多個凸出和凹陷圖案，在所述反射器的平面方向上重復對應于作為格子的規(guī)定的多邊形的每個凸出和凹陷圖案，使得每個凸出和凹陷圖案的邊長或中心之間的距離分布都符合高斯分布；和由形成有凸出和凹陷圖案的多個多邊形組成的單位區(qū)域，規(guī)定其尺寸使得單位區(qū)域的一個邊是單位像素的整數(shù)倍且基本上為1900μm或更大，并且小于或等于LCD模塊的整個屏幕；其中凸出和凹陷圖案的多邊形的中心或所有邊分別形成在凹陷部或凸出部中。
2.一種反射器，用于反射入射到LCD模塊上的光，以將該光用作顯示的光源，該反射器包括不規(guī)則地設置在所述反射器上的多個凸出和凹陷圖案，每個凸出和凹陷圖案都對應于規(guī)定的多邊形，規(guī)定的多邊形的中心或每個頂點設置在每個格子的交點被移動的位置處，在所述反射器的平面方向上重復該凸出和凹陷圖案，使得每個凸出和凹陷圖案的邊長或中心之間的距離分布符合高斯分布；和由形成有凸出和凹陷圖案的多個多邊形組成的單位區(qū)域，規(guī)定其尺寸使得單位區(qū)域的一個邊是單位像素的整數(shù)倍且基本上為1900μm或更大，并且小于或等于LCD模塊的整個屏幕；其中凸出和凹陷圖案的多邊形的中心或所有邊分別形成在凹陷部或凸出部中。
3.根據(jù)權利要求1所述的反射器，其中凸出和凹陷圖案是下述圖案，即其中在平面方向上重復被規(guī)定成中心之間的距離分布符合高斯分布的圓形或橢圓形，并且圓形或橢圓形的中心或整個外圍形成有凸出部或凹陷部中的任一個。
4.根據(jù)權利要求2所述的反射器，其中凸出和凹陷圖案是圓形或橢圓形的圖案，其中心設置在規(guī)則格子的交點被移動的位置處，使得中心之間的距離分布符合高斯分布，在平面方向上重復該圓形或橢圓形的圖案，且該圓形或橢圓形的中心或整個外圍形成有凸出部或凹陷部中的任一個。
5.根據(jù)權利要求1所述的反射器，其中高斯分布的標準偏差為3或更大且為14或更小。
6.根據(jù)權利要求2所述的反射器，其中高斯分布的標準偏差為3或更大且為14或更小。
7.根據(jù)權利要求1所述的反射器，其中高斯分布的標準偏差為5或更大且為14或更小。
8.根據(jù)權利要求2所述的反射器，其中高斯分布的標準偏差為5或更大且為14或更小。
9.一種LCD模塊，其利用入射光的反射光作為顯示的光源，包括不規(guī)則地設置在用于反射入射光的反射器上的多個凸出和凹陷圖案，在所述反射器的平面方向上重復對應于作為格子的規(guī)定的多邊形的每個凸出和凹陷圖案，使得每個凸出和凹陷圖案的邊長或中心之間的距離分布都符合高斯分布；和由形成有凸出和凹陷圖案的多個多邊形組成的反射器的單位區(qū)域，規(guī)定其尺寸使得單位區(qū)域的一個邊是單位像素的整數(shù)倍且基本上為1900μm或更大，并且小于或等于LCD模塊的整個屏幕；其中凸出和凹陷圖案的多邊形的中心或所有邊分別形成在凹陷部或凸出部中。
10.一種LCD模塊，其利用入射光的反射光作為顯示的光源，包括不規(guī)則地設置在用于反射入射光的反射器上的多個凸出和凹陷圖案，每個凸出和凹陷圖案都對應于規(guī)定的多邊形，規(guī)定的多邊形的中心或每個頂點設置在每個格子的交點被移動的位置處，在所述反射器的平面方向上重復該凸出和凹陷圖案，使得每個凸出和凹陷圖案的邊長或中心之間的距離分布符合高斯分布；和由形成有凸出和凹陷圖案的多個多邊形組成的反射器的單位區(qū)域，規(guī)定其尺寸使得單位區(qū)域的一個邊是單位像素的整數(shù)倍且基本上為1900μm或更大，并且小于或等于LCD模塊的整個屏幕；其中凸出和凹陷圖案的多邊形的中心或所有邊分別形成在凹陷部或凸出部中。
11.根據(jù)權利要求9所述的LCD模塊，其中形成在反射器上的凸出和凹陷圖案是下述圖案，即其中在平面方向上重復規(guī)定的圓形或橢圓形，使得中心之間的距離分布符合高斯分布，且圓形或橢圓形的中心或整個外圍形成有凸出部或凹陷部中的任一個。
12.根據(jù)權利要求10所述的LCD模塊，其中形成在反射器上的凸出和凹陷圖案是圓形或橢圓形的圖案，其中心設置在規(guī)則格子的交點被移動的位置處，在平面方向上重復該圓形或橢圓形的圖案，使得中心之間的距離分布符合高斯分布，且圓形或橢圓形的中心或整個外圍形成有凸出部或凹陷部中的任一個。
13.根據(jù)權利要求9所述的LCD模塊，其中高斯分布的標準偏差為3或更大且為14或更小。
14.根據(jù)權利要求10所述的LCD模塊，其中高斯分布的標準偏差為3或更大且為14或更小。
15.根據(jù)權利要求9所述的LCD模塊，其中高斯分布的標準偏差為5或更大且為14或更小。
16.根據(jù)權利要求10所述的LCD模塊，其中高斯分布的標準偏差為5或更大且為14或更小。
全文摘要
提供一種能防止由光束間的干涉導致的色斑的反射器，用于反射入射到LCD模塊上的光，以利用該光作為顯示的光源。該反射器包括不規(guī)則地設置在反射器上的多個凸出和凹陷圖案，對應于作為格子的規(guī)定的多邊形來設置每個凸出和凹陷圖案，并在反射器的平面方向上重復每個凸出和凹陷圖案，使得每個凸出和凹陷圖案的邊長或中心之間的距離分布都符合高斯分布。該反射器還包括由形成有凸出和凹陷圖案的多個多邊形組成的單位區(qū)域，規(guī)定其尺寸使得單位區(qū)域的一個邊是單位像素的整數(shù)倍且大致為1900μm或更大，并且小于或等于LCD模塊的整個屏幕。
文檔編號G02F1/1335GK1797112SQ200510120249
公開日2006年7月5日 申請日期2005年11月9日 優(yōu)先權日2004年11月9日
發(fā)明者中謙一郎, 坂本道昭 申請人:Nec液晶技術株式會社