KR100359792B1 - 액티브매트릭스액정표시장치 - Google Patents

Abstract

(목적) 본 발명은 개구율을 크게하여 고정세화에 대응할 수 있는 액정표시장치의 제공을 목적으로 한다.

(구성) 본 발명은 투명한 기판상에 주사전극선과 신호전극선이 매트릭스 상으로 배선되고, 주사전극선과 신호 전극선에 의하여 구획된 부분에 투광성의 화소 전극이 설치되고, 주사전극선 및 신호전극선과 화소전극이 스위치소자를 거쳐 접속되어 있고, 화소전극의 상방에 액정이 설치된 액티브 매트릭스 액정표시장치에 있어서, 화소전극의 연부에 화소전극과 전기적으로 접속된 차광성 도전층이 설치되어 있다.

(효과) 본 발명에 따르면, 차광도전층의 부분을 빛은 통과할 수 없으므로, 차광도전층의 부분에 대응하는 액정에는 빛이 입사되지 아니하여, 이 부분의 액정은 표시, 비표시에 관여하지 않지만, 차광도전층에 의해 전계는 인가되어 액정은 배향되므로 표시, 비표시에 대응한 액정의 배향성에 기여한다. 따라서 이 부분의 액정의 배향성이 화소전극에 대응하는 액정의 배향성에 악영향을 미치지 아니한다.

Description

액티브 매트릭스 액정표시장치

본 발명은 개구율을 높게 할 수가 있어 표시의 흐트러짐이 적은 액티브 매트릭스 액정표시장치에 관한 것이다.

제10도는 트랜지스터를 스위치 소자로 사용한 액티브 매트릭스 액정표시장치의 등가회로의 일 구조예를 나타낸 것이다.

제10도에 있어서 다수의 주사전극선(G₁, G₂,···· G_n)과, 다수의 신호전극선(S₁, S₂,‥·· S_m)이 매트릭스 상으로 배선되고, 각 주사전극선(G)은 각각 주사회로(1)에 각 신호전극선(S)은 각각 신호공급회로(2)에 접속되고, 각선의 교차부분의 근방에 트랜지스터(스위치소자)(3)가 설치되고, 이 트랜지스터(3)의 드레인에 콘덴서가 되는 용량부(4)와 액정소자(5)가 접속되어 회로가 구성되어 있다.

제10도에 나타낸 회로에 있어서는 주사전극(G₁, G₂,··‥G_n)을 순차 주사하여 1개의 주사전극선(G)상의 모든 트랜지스터(3)를 일제히 온 상태로 하고, 이 주사선에 동기시켜 신호공급회로(2)로부터 신호전극선(S₁,S₂,··‥S_m)을 거쳐 이 온상태의 트랜지스터(3)에 접속되어 있는 용량부(4)중, 표시해야 할 액정소자(5)에 대응한 용량부(4)에 신호전하를 축적한다. 이 축적된 신호전하는 트랜지스터(3)가 오프상태가 되어도 다음의 주사에 이르기까지 대응하는 액정소자(5)를 계속 여기시키므로, 액정소자(5)가 제어신호에 의하여 제어되어 표시되게 된다. 즉, 이와 같은 구동을 행함으로써 외부의 구동용의 회로(1,2)로부터는 시분할 구동되고 있어도, 각 액정소자(5)는 스테이틱 구동되어 있게 된다.

제11도와 제12도는 제10도에 등가회로로 나타낸 종래의 액티브 매트릭스 액정표시장치에 있어서, 주사전극선(G)과 신호전극선(S)등의 부분을 기판 상에 갖춘 것의 일 구조예를 나타낸 것이다.

제11도와 제12도에 나타낸 액티브 매트릭스 표시장치에 있어서, 유리 등의 투명한 기판(6)상에, 주사전극선(G)과 신호전극선(S)이 서로의 교차 부분에 게이트 절연층(9)을 거쳐 매트릭스 상으로 배선되어 있다. 또, 주사전극선(G)과 신호전극선(S)과의 교차부분의 근방에 박막의 트랜지스터(3)가 설치되어 있다.

제11도와 제12도에 나타낸 트랜지스터(3)는 가장 일반적인 구성의 일예이고, 주사전극선(G)으로부터 인출하여 설치한 게이트전극(8)상에 게이트절연층(9)을 설치하고, 이 게이트 절연층(9)상에 아몰파스 실리콘(a-Si)으로 이루어진 반도체층(10)을 설치하고, 다시 이 반도체층(10)상에 알루미늄 등의 도체로 이루어진 드레인 전극(11)과 소스전극(12)을 설치하여 구성되고 있다. 또한, 반도체층(10)의 최상층은 이온을 도오프한 아몰파스 실리콘층(10a)으로 되어 있다. 또, 상기 드레인전극(11)은 게이트절연층(9)에 뚫린 콘택트 홀(13)을 거쳐 기판(6)상에 형성된 화소전극(15)에 접속됨과 동시에, 상기 소스전극(12)은 신호전극선(S)에 접속되어 있다.

그리고, 상기 게이트 절연층(9)과 드레인전극(11)과 소스전극(12)등을 커버하여 이들 위에 페시베이션층(16)이 설치되고, 이 페시베이션층(16)상에 배향막(17)이 형성되고, 이 배향막(17)의 상방에 배향막(18)을 구비한 투명한 기판(19)이 설치되고, 다시 배향막(17,18)의 사이에 액정(20)이 봉입되어 액티브 매트릭스 액정표시장치가 구성되어 있어, 상기 화소전극(15)이 상기 액정(20)의 분자에 전계를 인가하면 액정분자의 배향제어가 되도록 되어 있다.

상기 종래예 구성의 액티브 매트릭스 액정표시장치에 있어서는 액정(20)의상방부분에 있어서, 기판(19)과 배향막(18)의 사이에 블랙마스크(22)를 설치하여, 화소전극(15)의 상방영역 이외의 부분은 덮어씌우도록 구성하고 있다. 이것은 화소전극(15)의 상방영역 이외의 부분에서는 액정분자의 배향성을 제어할 수 없으므로, 이 배향성을 제어할 수 없는 부분을 덮어 보이지 않게 하기 위한 것이다.

그러나, 화소전극(15)에 전하를 인가하여 화소전극(15)이 발생시키는 전계에 의하여 액정분자의 배향성을 제어하는 경우, 화소전극(15)의 상방영역에 위치하는 액정분자는 화소전극(15)이 작용시키는 정규의 전계를 받아 배향하나, 화소전극(15)의 상방영역으로부터 벗어난 위치에 있는 액정분자는 화소전극(15)이 발생시키는 전계의 영향밖에 있으므로 배향성이 제어되고 있지 않아, 소위 흐트러진 배향상태에 있다. 그러면, 이 흐트러진 배향 상태의 액정분자가 화소전극(15)상의 액정분자의 배향성에도 나쁜 영향을 주게 되어, 결과적으로 화소전극(15)의 주연부분의 상방에 위치하는 액정분자의 배향성이 흐트러지는 문제가 있어, 이 부분의 액정이 소정의 투과율이 되지 않는 문제가 있다. 또, 화소전극(15)과 주사전극선(G) 또는 신호전극 선(S)의 전위가 다르기 때문에 발생하는 가로방향의 전계에 의해서도 화소 전극(15)의 주연부분의 상방에 위치하는 액정분자의 배향성이 흐트러져 동일한 문제가 있다.

그러므로, 종래 이 배향성이 흐트러지는 부분에 의한 표시를 행하지 않을 목적으로, 제12도에 나타낸 바와 같이 화소전극(15)의 주연부분의 상방 영역(R)에 대해서도 블랙마스크(22)로 덮어씌우는 구조를 채용하고 있었다. 구체적으로는 화소전극(15)의 주연부분에 있어서 10μm이상의 폭 부분을 블랙마스크(22)로 덮고 있었다.

그러나, 이와 같은 구조이면 블랙마스크(22)의 개구부분의 면적이 화소 전극(15)의 면적보다 작아져 , 개구율이 저하하는 결점이 있고, 액정화면의 고정세화(高精細化)가 곤란해지는 문제가 있다.

또, 액티브 매트릭스 액정표시장치의 제조시에 있어서, 블랙마스크(22)가 설치된 투명기판(19)과 화소전극(15)이 설치된 투명기판(6)과의 2매의 기판을 맞붙이는 것이므로, 블랙마스크(22)의 개구부분과 화소전극(15)을 정확하게 위치 맞춤하는 것이 곤란하고, 위치맞춤 오차가 크면, 화소전극(15)의 필요부분까지도 블랙마스크(22)로 덮이게 되어, 개구율이 저하될 염려가 있었다.

다음에, 액정을 교류 구동하는 경우에 생기는 문제점에 대하여 설명한다.

상기 액정(20)에 같은 극성의 전하를 계속하여 인가하면, 직류성분에 의하여 액정에 접하고 있는 배향막(17,18)의 이온성분이 한쪽으로 뭉쳐져, 흡착한 전하에 의하여 전장이 생겨 표시가 소부(燒付)되어 버릴 문제가 있기 때문에, 화소전극(15)에 인가되는 전압의 극성이 역이 되어도 액정은 동일 광투과 특성을 가지는 것을 이용하여, 액정의 교류구동을 행하여 상기 소부의 문제의 해소를 도모하고 있다.

그러나, 액정을 교류구동했을 경우, 기생용량이 발생하여 게이트 전압이 화소전극으로 날아들어 화소전극(15)의 전위의 동적 전압 시프트가 발생한다.

상기 전압시프트를 발생시키는 기생용량이라 함은, 액티브 매트릭스 액정표시장치의 일부에 형성한 게이트 절연층(9)이 용량화되어 버리기 때문이다.

이것은, 실제의 액티브 매트릭스 액정표시장치의 구조에 있어서, 기판 상에 주사전극선(G)이나 화소전극(15)을 형성한 후에 이들을 커버하는 게이트 절연층(9)을 형성하고, 이 절연층(9)상에 여러 가지의 막의 형성을 행하여 박막형상의 트랜지스터(3)등을 형성하는 관계 때문에, 이들의 부분과 주사전극선(G)과의 사이의 절연층 부분이 용량을 형성하여, 이것이 기생용량이 되어 버리는데 기인하고 있어, 현재의 액티브 매트릭스 액정표시장치에서는 구조적으로 피할 수 없는 것이다.

또, 액정자체를 용량소자로 간주했을 경우, 액정분자의 배향상태의 상위 계조()의 상위에 의하여 유전율의 이방성을 발생하므로, 액정표시소자를 상기한 바와 같이 교류구동했을 경우에 액정표시소자의 구동전압별로 전압시프트량이 달라지는 문제가 있다.

여기서, 본 발명자등이 앞서 제안하고 있는 액정표시장치에 있어서는, 액정의 이방성등의 요인에 의하여 그 용량치가 다소 변동하여도 용량부(4)의 용량이 충분히 크면, 전압시프트량의 변동이 작아지는 것을 이용하여, 예를 들면 제13도에 나타낸 바와 같이, 용량부(4)를 주사전극선(G)에 접속하여 구성하거나, 제14도에 나타낸 바와 같이, 주사전극선(G)과 평행으로 Al 등으로 이루어지는 단독 독립전극선(18)을 설치하고, 이 독립전극선(18)에 용량부(4)를 접속하여 구성하고, 이것을 축적용량으로 함으로써, 상기 액정의 유전율 이방성 등의 영향을 해소하는 구조를 채용하고 있다.

이 독립전극선(18)을 설치한 액티브 매트릭스 액정표시장치의 일 구성예를제15도와 제16도에 나타낸다. 또한 제15도와 제16도에 있어서, 제11도와 제12도를 기초로 앞서 설명한 액티브 매트릭스 액정표시장치와 동일한 구성 요소에는 동일한 부호를 붙이고 있다.

이 구성의 액티브 매트릭스 액정표시장치에 있어서는, 기판(6)상에 독립 전극선(18)이 설치되고, 이 독립전극선(18)이 게이트 절연층(9)으로 커버됨과 동시에, 이 게이트 절연층(9)상에 화소전극(15a)이 형성되어 있다.

상기 구성의 액티브 매트릭스 액정표시장치에 있어서, 독립전극선(18)을 게이트 전극선(G)과 동일한 Al등의 금속재료로 형성하면, 기판(6)상에 게이트 전극선(G)을 형성할 때에 동시에 성막하여 독립전극선(18)을 형성할 수가 있어 불필요하게 공정을 증가시킬 필요는 없으나, 독립전극선(18)의 부분이 불투명 부분이 되어, 화소전극(15a)에 입사하는 광을 차폐하므로 액정표시장치의 개구율이 저하하는 문제가 있다.

또, 개구율의 저하를 피하기 위하여, 독립 전극선(18)을 ITO(인듐주석 산화물)등의 투명 도전재료로 형성하면, 독립전극선(18)을 설치하기 위하여, 화소전극(15a)의 형성공정과 합쳐 ITO의 성막공정이 2회 필요하게 되어, 공정이 증가하여 수율이 저하되는 문제가 있다.

다음에, 실제의 액티브 매트릭스 액정표시장치에 있어서, 독립전극선을 설치함으로써 개구율의 저하비율에 대하여 설명한다.

기판상에 다수 형성되는 화소전극 피치의 부분의 면적은 현재 알려져 있는일반적인 액티브 매트릭스 액정표시장치에 있어서는 160μm x 70μm=1.12 x 10^-4cm^-2가 된다. 또, 화소전극의 면적은 150μm x 60μm=9× 10^-5cm^-2이 된다. 다시, 독립전극선의 면적은 19.2μm x 50μm=9.6× 10^-6cm^-2(축적용량 C_s=약 0.2pF)가 된다.

따라서, (독립전극선 면적)/(화소피치면적) = 약 8.6%가 되어, 이 정도의 개구율의 저하가 생기게 된다.

본 발명은 상기 사정에 감안하여 이루어진 것으로, 개구율을 크게 하여 액정 화면의 고정세화에 대응할 수가 있음과 동시에, 독립전극선을 설치해도 개구율을 저하시키는 일없이, 수율의 저하도 생기지 않는 구성의 액티브 매트릭스 액정표시장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

청구항 1 기재의 발명은 상기 과제를 해결하기 위하여, 투명기판상에 주사전극선과 신호전극선을 매트릭스상으로 배선하고, 주사전극선과 신호전극선에 의하여 구획된 부분에 투과성의 화소전극을 설치하고, 주사전극선 및 신호전극선과 화소전극을 스위치소자를 거쳐 접속한 액티브 매트릭스 액정표시장치에 있어서, 화소전극의 연부에 화소전극과 전기적으로 접속된 차광도전층을 설치하여 이루어진 것이다.

청구항2 기재의 발명은 상기 과제를 해결하기 위하여, 투명기판상에 주사전극선과 신호전극선을 매트릭스상으로 배선하고, 주사전극선과 신호전극 선에 의하여 구획된 부분에 투광성의 화소전극을 설치하고, 주사전극선 및 신호전극선과 화소전극과를 스위치소자를 거쳐 접속하고, 화소전극을 절연 층을 거쳐 기판상에 설치하여 이루어진 액티브 매트릭스 액정표시장치에 있어서, 화소전극의 연부에 화소전극과 전기적으로 접속된 차광도전층을 설치한 것이다.

청구항3 기재의 발명은 상기 과제를 해결하기 위하여, 투명기판상에 주사 전극선과 신호전극선을 매트릭스상으로 배선하고, 주사전극선과 신호전극선에 의하여 구획된 부분에 투광성의 화소전극을 설치하고, 주사전극선 및 신호전극선과 화소전극을 스위치소자를 거쳐 접속하고, 화소전극을 절연 층을 거쳐 기판상에 설치하여 이루어진 액티브 매트릭스 액정표시장치에 있어서, 화소전극의 연부에 화소전극과 전기적으로 접속된 차광도전층을 설치하고, 화소전극과 기판과의 사이에 설치된 절연층에 차광도전층과 기판과의 사이에 위치하여 화소전극과 전기적으로 절연된 차광용량 도전층을 설치하여 이루어진 것이다.

청구항4 기재의 발명은 상기 과제를 해결하기 위하여, 투명기판상에 주사전극선과 신호전극선을 매트릭스 상으로 배선하고, 주사전극선과 신호전극선에 의하여 구획된 부분에 투광성의 화소전극을 설치하고, 주사전극선 및 신호전극선과 화소전극선을 스위치소자를 거쳐 접속하고, 화소전극을 절연층을 거쳐 기판상에 설치하여, 이루어진 액티브 매트릭스 액정표시장치에 있어서, 화소전극과 기판과의 사이에 설치된 절연층에 화소전극 주연부와 기판과의 사이에 위치하여 화소전극과 전기적으로 절연된 차광용량 절연층을 설치하여 이루어진 것이다.

청구항5 기재의 발명은 상기 과제를 해결하기 위하여, 청구항 3 또는 4 기재의 액티브 매트릭스 액정표시장치에 있어서, 차광용량 도전층으로 독립 전극선의 일부를 구성하여 이루어진 것이다.

청구항6 기재의 발명은 상기 과제를 해결하기 위하여, 청구항 1,2,3,4 또는 5기재의 액티브 매트릭스 액정표시장치에 있어서, 차광도전층 또는 차광용량 도전층의 적어도 한쪽을 화소전극의 전주에 형성하여 이루어진 것이다.

청구항 7 기재의 발명은 상기 과제를 해결하기 위하여, 청구항 1,2,3,4,5 또는 6 기재의 액티브 매트릭스 액정표시장치에 있어서, 액정의 상방에 블랙마스크를 설치하여, 이 블랙마스크에 화소전극과 차광도전층과 차광용량도전층의 적어도 하나에 대응하는 크기의 개구부를 형성하여 이루어진 것이다.

투광성의 화소전극의 연부에 차광도전층을 설치함으로써, 화소전극과 차광도전층의 양쪽에서 액정에 전계를 인가하여 액정의 배향성을 제어할 수가 있다. 이 때, 광은 화소전극을 통과할 수가 있으므로, 액정에 입사하여 액정의 배향성에 의하여 투과율이 조절되므로 표시, 비표시가 행해진다. 또, 차광도전층의 부분을 빛은 통과할 수 없으므로 차광도전층의 부분에 대응하는 액정은 표시, 비표시에 관여하지 않는다. 여기서, 차광도전층의 부분에 대응하는 액정에는 빛이 도달하지 않으나, 차광도전층에 의하여 전계는 인가되어 액정은 배향되므로 이 부분의 액정은 표시, 비표시에 대응한 액정의 배향성에 따르고 있다. 따라서, 이 부분의 액정의 배향성이 화소전극에 대응하는 액정의 배향성에 악영향을 미치는 일은 없다. 따라서, 화소 전극의 연부분에 대응하는 액정의 배향성이, 화소전극의 중앙부측에 대응하는 액정의 배향성과 동일하게 되어 흐트러짐을 발생하지 않는다.

또한, 이와 같은 작용은 투명기판상에 화소전극을 직접 형성한 구조와 투명기판상에 절연층을 형성한 후 화소전극을 형성한 구조중 어느 구조에서도 얻을 수가 있다. 그리고 차광도전층을 형성하는 위치는 화소전극의 연부이면 좋으므로, 화소전극의 바깥쪽에 화소전극과 연속시켜 차광도전층을 형성해도 좋고, 화소전극의 연부의 상하에 화소전극과 연속 또는 불연속으로 차광도전층을 형성해도 지장은 없다.

또, 화소전극의 연부에 대응하는 부분의 액정의 배향성에 흐트러짐이 생기지 않는다면, 이 부분을 블랙마스크로 덮어 감출 필요는 없어져, 블랙 마스크의 개구부의 면적을 그만큼 넓게 할 수가 있다. 따라서, 화소전극의 전주에 차광도전층을 설치한다면 화소전극의 전주에 대응시켜, 차광도전층의 면적만큼 블랙 마스크의 개구부를 넓게 할 수가 있어, 이에 의하여 액정 표시장치의 개구율이 향상된다.

투명기판과 화소전극과의 사이에 절연층을 설치한 구조로, 절연층중에 차광용량 도전층을 형성한 것은 이 차광용량 도전층으로 액티브 매트릭스 액정표시장치의 축적용량을 형성할 수 있다.

이 축적용량의 존재에 의하여 액정자체에 다소의 용량변화가 생겨도 이 용량변화의 영향을 흡수할 수가 있어 액정표시가 안정되게 된다.

또, 차광용량 도전층을 화소전극 연부의 차광도전층의 밑에 형성하는 구조이라면, 화소전극을 통과하는 빛에 영향을 차단하는 일은 없으므로 액정표시장치의 개구율을 저하시키는 일없이 축적 용량 형성용의 차광도전층이 설치된다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 설명한다.

제1도는 본 발명에 의한 액티브 매트릭스 액정표시장치용 기판의 제1실시예의 평면구조를 나타내고, 제2도는 제1도에 나타낸 기판을 구비한 액정 표시장치의단면구조를 나타낸 것이다.

제1도와 제2도에 나타낸 구조에 있어서, 제11도와 제12도를 기초로 앞서 설명한 액티브매트릭스 액정표시장치와 동일한 구성요소에는 동일부호를 붙여 그들의 설명은 생략한다.

이 예의 액정표시장치에 있어서 앞서 설명한 것과 다르게 되어 있는 것은 화소전극(15)의 주연부분에, 화소전극(15)의 전주를 둘러싸고 화소전극(15)에 전기적으로 접속된 차광도전층(25)이 형성되어 있는 점이다.

이 차광도전층(25)은 Al등의 차광성의 금속 도전재료로 이루어지고, 그 두께는 화소전극(15)과 거의 동일한 두께로 형성되고, 그 폭은 5~10μm정도로 형성되어 있다. 따라서 차광도전층(25)은 화소전극(15)과 그 주위의 신호전극선(G)과의 사이에 위치하도록 그리고 화소전극(15)과 그 주위의 주사 전극선(S)과의 사이에 위치하도록 설치되어 있다.

또, 액정기판의 상방에 설치되는 블랙 마스크(22a)의 개구부(22b)는 화소전극(15)의 전영역과 동등 또는 크고 또한 차광도전층(25)을 포함한 영역과 동등 또는 작게 형성되어 있다. 즉, 차광도전층(25)의 외주연부와 화소 전극(15)의 외연부 사이에 블랙 마스크(22a)의 개구부(22b)의 내주연부가 위치맞춤되어 있다.

또한, 당연히 투명한 기판(6)의 하면측에는 도시생략한 백라이트가 설치되어 아래쪽에서부터 광이 투사되도록 되어 있다.

상기 구조의 액티브 매트릭스 액정표시장치를 사용하여 표시를 행하기 위해서는, 필요한 주사전극선(G)과 신호전극선(S)에 신호를 인가하여 특정의 스위치소자(3)에 의하여 특정의 화소전극(15)에 전하를 인가하여 액정(20)의 분자에 전계를 인가함으로써 행한다.

이 경우, 화소전극(15)의 주위의 차광도전층(25)이 액정분자에 대하여 화소전극(15)과 동일한 전계를 인가하므로 차광도전층(25)에 의해서도 액정의 배향성을 제어할 수가 있다. 그리고 차광도전층(25)은 백라이트의 빛을 차단하므로, 이 부분을 빛이 통과하지 않는다. 그러나, 이 광이 통과하지 않는 부분의 영역에 존재하는 액정분자는 차광도전층(25)의 전계에 의하여 배향제어되고 있으므로, 화소전극(15)에 의하여 배향제어된 액정분자의 배향성에 악영향을 미치는 일은 없다. 이상으로부터 화소전극(15)의 상방 영역에 존재하는 액정분자는 그 주위의 액정분자에 흐트러지는 일이 없이 정규의 배향성을 유지한다. 따라서 액정분자의 배열제어를 종래 구조 보다도 정확하게 행할 수가 있어, 화소전극(15)의 주위영역의 액정의 배향 흐트러짐을 일으키지 않는다.

또, 종래는 제12도에 나타낸 구조와 같이 블랙마스크(22)의 개구부를 화소전극(15)의 면적보다 작게하고 있었으나, 본 구조를 채용함으로써, 블랙 마스크(22a)의 개구부(22b)를 종래 보다 크게 할 수 있으므로 개구율이 향상하여 고정세도 액정장치로서 바람직한 것이 된다.

상기 구조의 액정표시장치를 제조하는 경우, 기판(6)위에 주사전극선(G)을 게이트 전극선(8)을 Al등의 차광성의 도전성 금속재료로 형성하고, 그 후에 게이트 절연층(9)을 형성한다.

여기서, 이 때에, 차광도전층(25)을 주사전극선(G) 또는 게이트 전극선(8)의형성재료와 동일한 차광성의 도전성 금속재료로 형성할 수가 있다.

이와 같이 하면, 차광도전층(25)을 형성하는 공정을 주사전극선(G) 및 게이트전극(8)의 형성공정과 동시에 행해지므로, 특별한 신규공정을 부가하는 일없이 차광도전층(25)의 형성을 행할 수가 있어, 공정의 증가를 방지할 수 있어, 수율의 저하를 방지할 수 있다.

또, 트랜지스터(3)와 패시베이션층(16)과 배향막(17)을 형성하여 액티브 매트릭스 표시장치용의 기판을 구성한 후, 블랙 마스크(22a)와 배향막(18)과를 일체화한 기판(19)을 준비하고, 양기판의 사이에 스페이서를 개재시켜 양기판을 소정간격으로 유지하고, 이에 의하여 생기는 공간부에 액정을 유입시켜, 양기판의 단부를 밀봉하여 제2도에 나타낸 단면구조의 액티브 매트릭스 액정표시장치를 제조한다.

여기서, 화소전극(15)을 구비한 측의 기판과, 블랙마스크(22a)를 구비한 측의 기판의 위치맞춤을 행할 필요가 있다. 그리고, 이 위치맞춤을 행하는 경우에, 블랙 마스크(22a)의 개구부(22b)와, 화소전극(15) 및 차광도전층(25)의 위치를 정확하게 맞추지 않으면 개구율이 저하되어 버린다.

이 점에 있어서 본 구조를 사용하고 있으면, 블랙마스크(22a)의 개구부(22b)의 내주연부는, 차광도전층(25)의 외주연부와 화소전극(15)의 외연부와의 사이에 위치 맞춤되어 있으면 실질상 개구율은 저하하지 않는다.

이에 대하여 종래는 화소전극(15)보다도 면적을 작게한 블랙마스크(22a)의 개구부가 화소전극(15)과 위치 맞춤되고, 다시 화소전극(15)의 주연부분의 상방에 위치하는 액정분자의 흐트러진 배향상태의 영역을 덮어버리도록 설계할 필요가 있었다. 즉, 위치맞춤 정밀도의 5∼10μm 및 배향흐트러짐 영역 5~10μm의 합계분 만큼 화소전극(15)보다 블랙마스크의 개구부를 작게 설계하고 있었으므로 개구율이 저하되고 있었다. 이 문제는 액정화소의 고정세화에 따른 화소피치의 미세화와는 독립이기 때문에, 고정세화가 될수록 그 영향이 크고, 개구율이 저하되어 버린다.

제3도는 본 발명의 제2실시예의 단면구조를 나타낸다. 제1도와 제2도를 기초로 앞서 설명한 실시예의 구조와 동일부분에는 동일부호를 붙이고, 그들 부분의 설명은 생략한다.

이 실시예의 구조에 있어서는, 화소전극(26)이 게이트 절연층(9)의 상방에 형성되고, 이 화소전극(26)의 주위에 차광도전층(27)이 형성되어 있다. 또, 차광도전층(27)의 형성은 드레인전극(11)과 소스전극(12)의 형성과 동시에 행하면 좋다.

제3도에 나타낸 구조를 채용함으로써 앞서 설명한 제1실시예의 구조와 동등한 효과를 얻을 수가 있다.

제4도 내지 제7도는 각각 화소전극과 차광도전층의 구조예를 나타낸 것이다.

제4도는 본 발명의 제3실시예의 구조를 나타낸 것으로, 이 실시예는 화소전극(26a)의 주연부상에, 전주에 걸쳐 차광도전층(27a)을 형성한 예이다. 기타의 구조는 앞에서 설명한 실시예의 구조와 동등하다.

제5도는 본 발명의 제4실시예의 구조를 나타낸 것으로, 이 실시예는 게이트 절연층(9)상에 미리 차광도전층(27b)을 형성하고, 그 후에 게이트 절연층(9)과 차광도전층(27b)을 덮도록 화소전극(26b)을 형성한 예이다. 이 예에서는 차광도전충(27c)의 상면전부를 화소전극(26b)의 주연부로 덮고 있다.

제6도는 본 발명의 제5실시예의 구조를 나타낸 것으로, 이 실시예는 게이트 절연층(9)위에 미리 차광도전층(27c)을 형성하고, 그 후에 게이트 절연층(9)과 차광도전층(27c)을 덮도록 화소전극(26c)을 형성한 예이다. 이 예에서는 차광도전층(27c)의 상면 절반 정도를 화소전극(26b)의 주연부로 덮고 있다.

제7도는 본 발명의 제6실시예를 나타낸 것으로, 이 실시예는 게이트 절연층(9)상에 화소전극(26d)을 형성하고, 그 주연부와 그 주위의 게이트 절연층(9)을 소정폭으로 덮도록 차광도전층(27d)을 형성한 예이다.

제4도 내지 제7도에 나타낸 각각의 구조에 있어서, 앞에서 설명한 실시예의 구조와 동등한 효과를 얻을 수가 있다.

이상 설명한 바와 같이 차광도전층과 화소전극의 구조는 여러 가지의 구조를 취할 수가 있어, 도면에 나타낸 구조이외에도, 화소전극의 주연부를 둘러싸는 여러가지의 구조를 채용할 수 있음은 물론이다. 또한, 상기 어느 실시예에서도 차광도전층은 화소전극의 전주를 둘러싸는 구조로 하였으나, 차광도전층은 화소전극의 전주를 둘러쌀 필요는 없고, 화소전극의 일부에 차광도전층을 접속하여 설치한 구조이더라도 좋음은 물론이다.

제8도는 본 발명에 의한 액티브 매트릭스 액정표시장치의 제7실시예의 단면구조를 나타낸 것이다. 제8도에 나타낸 구조에 있어서 , 제3도를 기초로 앞에 설명한 액티브 매트릭스 액정표시장치와 동일한 구성요소에는 동일 부호를 붙여 이들의 부분의 설명은 생략한다.

이 예에 액정표시장치에 있어서는, 게이트 절연층(9)상에 화소전극(26)이 형성되고, 화소전극(26)의 주위에 차광도전층(27)이 형성됨과 동시에, 차광도전층(27)의 아래쪽의 기판(6)상에 차광용량 도전층(30)이 설치되고, 이 차광용량도전층(30)상에 게이트 절연층(9)이 피복되어 있다.

제8도에 나타낸 구조에 있어서도 앞에서 설명한 실시예의 경우와 마찬가지로 액정의 배향성의 흐트러짐을 저지할 수가 있다.

또, 이 구조에 있어서 상기 차광용량도전층(30)을 게이트 절연층(9)을 거쳐 대향하여 설치하고 있으므로, 이 부분이 용량을 구성한다. 따라서, 액정표시장치의 회로에 설치하는 축적 용량으로서 이용할 수가 있다. 또한, 이 구조에 있어서는, 차광용량도전층(30)을 차광도전층(27)의 아래쪽에 설치하고 있으므로, 제15도와 제16도를 기초로 설명한 독립전극선(18)과 같이 화소전극(15)의 일부를 가리는 구조와는 달리, 차광용량도전층(30)이 화소전극(15)에 대하여 차광을 행하는 일은 없다. 따라서, 액정표시장치의 개구율을 저하시키는 일 없이 축적용량을 설치할 수가 있다.

또, 제15도에 나타낸 바와 같이 화소전극(15a)을 가리도록 독립전극선(18)을 설치한 예와 비교하면, 화소전극(15)을 차폐하는 것이 아니라, 앞서의 계산결과와 같이 약 8.6%의 개구율의 저하는 생기지 않는다. 다시 말하면, 본 구조를 채용함으로써, 제15도에 나타낸 구조 보다도 8.6%정도 개구율이 향상한다.

제9도는 본 발명에 의한 액티브 매트릭스 액정표시장치의 제8실시예의 단면 구조를 나타낸 것이다. 제9도에 나타낸 구조에 있어서, 제8도를 기초로 앞서 설명한 액티브 매트릭스 액정표시장치와 동일한 구성요소에는 동일한 부호를 붙여 그들의 부분의 설명은 생략한다.

이 예의 액정표시장치에 있어서는, 게이트 절연층(9)상에 화소전극(26)이 형성되고, 화소전극(26)의 주위의 차광도전층은 생략됨과 동시에, 화소 전극(26)의 주연부 아래쪽의 기판(6)상에 차광용량 도전층(30)이 설치되고, 이 차광용량도전층(30)상에 게이트 절연층(9)이 피복되어 있다.

제9도에 나타낸 구조에 있어서도 앞에서 설명한 실시예의 경우와 마찬가지로 액정의 배향성의 흐트러짐을 저지할 수가 있다.

또, 이 구조에 있어서, 상기 차광용량 도전층(30)을 게이트 절연층(9)을 거쳐 대향하여 설치하고 있기 때문에, 이 부분이 용량을 구성한다.

따라서, 액정표시장치의 회로에 설치하는 축적용량으로 이용할 수가 있다. 또한, 이 구조에 있어서는 차광용량도전층(30)을 화소전극(26)의 주연부 아래쪽에 설치하고 있으므로 제15도와 제16도를 기초로 설명한 종래의 독립전극선(18)과 같이 화소전극(15)의 일부를 가리는 구조와는 달리, 차광 용량도전층(30)이 화소전극(15)에 대하여 차광을 행하는 일은 없다. 따라서 액정표시장치의 개구율을 저하시키는 일없이 축적용량을 설치할 수가 있다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 액티브 매트릭스 액정표시장치에 있어서, 투광성의 화소전극의 연부에 차광도전층을 설치함으로써, 화소전극과 차광도전층의 양쪽에서 액정에 전계를 인가하여 액정의 배향성을 제어할 수 있다. 이 때, 투명기판을 통과하는 백라이트 등의 광은 화소전극을 통과할 수가 있기 때문에 액정에 입사되고, 이 액정의 배향성에 의하여 투과율이 조절되므로 표시, 비표시가행해진다.

또, 차광도전층의 부분을 빛은 통과할 수 없으므로, 차광도전층의 부분에 대응하는 액정에는 빛이 입사되지 아니하여, 이 부분의 액정은 표시, 비 표시에 관여하지 않는다. 여기서, 차광도전층의 부분에 대응하는 액정에는 빛이 입사되지 않으나, 차광도전층에 의하여 전계는 인가되어 액정은 배향되므로, 이 부분의 액정은 표시, 비표시에 대응한 액정의 배향성으로 되어 있다. 따라서 이 부분의 액정의 배향성이 화소전극에 대응하는 액정의 배향성에 악영향을 미치는 일은 없다. 따라서, 화소전극의 연부분에 대응하는 액정의 배향성이 흐트러지는 일은 없고, 화소전극의 중앙부측에 대응하는 액정의 배향성과 동일하게 되어, 화소전극에 대응하는 액정의 전부분에 있어서 정확한 표시를 얻을 수 있다.

또한, 이와 같은 작용은, 투명기판상에 화소전극을 직접 형성하고, 그 위에 전극층등을 형성한 구조와, 투명기판상에 절연층을 형성하고, 그 위에 화소전극을 형성한 구조의 어느 구조에 있어서도 동일하게 얻을 수가 있다. 그리고, 차광도전층을 형성하는 위치는 화소전극의 연부이면 좋으므로, 화소전극의 바깥쪽에 화소전극과 연속시켜 차광도전층을 형성해도 좋고, 화소 전극의 연부의 상하에 화소전극과 연속 또는 불연속으로 차광도전층을 형성해도 지장없고, 어느경우나 동일한 효과를 얻을 수가 있다. 단 화소전극의 주위에 차광도전층을 형성하는 경우는 화소전극의 연부의 차광도전층을 형성하는 경우와 다르게 화소전극을 덮어씌우지 않으므로, 개구율을 더욱 크게 할 수가 있다.

또, 화소전극의 연부에 대응하는 부분의 액정의 배향성에 흐트러짐이 생기지않는다면, 종래와 같이 이 부분을 블랙 마스크로 덮어가릴 필요는 없어져, 블랙 마스크의 개구부의 면적을 그만큼 넓게 할 수가 있다. 따라서 화소전극의 전주에 차광도전층을 설치한다면, 화소전극의 전주에 대응시켜, 차광도전층의 면적분 만큼 블랙마스크의 개구부를 넓게 할 수가 있고, 이에 의하여 액정표시장치의 개구율을 넓힐 수가 있어, 고정세도화한 액티브 매트릭스 액정표시장치를 제공할 수 있다.

한편, 투명기판과 화소전극과의 사이에 절연층을 설치한 구조에 있어서, 절연층중에 차과용량도전층을 설치한 것은, 이 차광용량 도전층으로 액티브 매트릭스 액정표시장치의 축적용량을 형성할 수가 있다. 이 축적용량의 존재에 의하여, 액정자체에 다소의 용량 변화가 생겨도 이 용량변화의 영향을 흡수할 수 있게 되므로, 액정표시가 안정된다.

또, 차광용량도전층을 화소전극 연부의 차광도전층의 아래에 형성하는 구조이면, 화소전극을 통과하는 빛을 차단하는 일은 없으므로 액정표시장치의 개구율을 저하시키는 일 없이 축적용량 형성용의 차광도전층을 설치할 수가 있다.

또, 화소전극의 연부에 대응하는 영역의 액정에 있어서는 앞에서 설명한 구조와 마찬가지로 흐트러짐이 생기지 않으므로, 액정의 배향성에 우수함과 동시에, 블랙 마스크의 개구부를 크게할 수 있으므로, 그만큼, 개구율이 향상되어 고정세도화에 대응한 액티브 매트릭스 액정표시장치를 제공할 수 있다.

제1도는 본 발명에 의한 액티브 매트릭스 액정표시장치의 제1실시예의 요부를 나타낸 평면도,

제2도는 제1도의 C-C선에 따른 단면도,

제3도는 동 액정표시장치의 제2실시예의 단면도,

제4도는 동 액정표시장치의 제3실시예의 요부를 나타낸 단면도,

제5도는 동 액정표시장치의 제4실시예의 요부를 나타낸 단면도,

제6도는 동 액정표시장치의 제5실시예의 요부를 나타낸 단면도,

제7도는 동 액정표시장치의 제6실시예의 요부를 나타낸 단면도,

제8도는 본 발명에 의한 액티브 매트릭스 표시장치의 제7실시예의 단면도,

제9도는 본 발명에 의한 액티브 매트릭스 표시장치의 제8실시예의 단면도,

제10도는 종래의 액티브 매트릭스 표시장치의 등가회로의 일예를 나타낸 등가회로도,

제11도는 본 발명자등이 앞서 제안하고 있는 액티브 매트릭스 액정표시 장치의 일구조예의 요부를 나타낸 평면도,

제12도는 제11도의 A-A선에 따른 단면도,

제13도는 종래 알려져 있는 액티브 매트릭스 액정표시장치의 등가회로의 일예를 나타낸 회로도,

제14도는 본 발명자등이 앞서 제안하고 있는 독립전극선을 구비한 액티브 매트릭스 액정표시장치의 등가회로를 나타낸 회로도,

제15도는 상기 독립 전극선을 구비한 액티브 매트릭스 액정표시장치의 요부를 나타낸 평면도,

제16도는 제15도의 B-B선에 따른 단면도,

※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

G : 주사전극선 S : 신호전극선

3 : 트랜지스터 6,19 : 기판

8 : 게이트전극 9 : 게이트 절연층

11 : 드레인 전극 12 : 소스전극

15,26 : 화소전극 20 : 액정

22a : 블랙 마스크 22b : 개구부

25,27 : 차광 전극층 26a,26b,26d : 화소전극

27a,27b,27d : 차광전극층 30 : 차광용량도전층

Claims (7)

1. 투명한 기판상에 주사전극선과 신호전극선이 매트릭스 상으로 배선되고, 주사전극선과 신호 전극선에 의하여 구획된 부분에 투광성의 화소전극이 설치되고, 주사전극선 및 신호전극선과 화소전극이 스위치소자를 거쳐 접속되어 있고, 화소전극의 상방에 액정이 설치된 액티브 매트릭스 액정표시장치에 있어서,

   화소전극의 가장자리부를 따라 화소전극과 전기적으로 접속된 차광성 도전층이 설치되어 이루어진 것을 특징으로 하는 액티브 매트릭스 액정표시장치.
2. 투명한 기판상에 주사전극선과 신호전극선이 매트릭스 상으로 배선되고, 주사전극선과 신호 전극선에 의하여 구획된 부분에 투광성의 화소전극이 설치되고, 주사전극선 및 신호전극선과 화소전극이 스위치소자를 거쳐 접속되고, 화소전극이 절연층을 거쳐 기판상에 설치되고, 화소전극의 상방에 액정이 설치된 액티브 매트릭스 액정표시장치에 있어서,

   화소전극의 가장자리부를 따라 화소전극과 전기적으로 접속된 차광성 도전층이 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 액티브 매트릭스 액정표시장치.
3. 투명한 기판상에 주사전극선과 신호전극선이 매트릭스 상으로 배선되고, 주사전극선과 신호 전극선에 의하여 구획된 부분에 투광성의 화소전극이 설치되고, 주사전극선 및 신호전극선과 화소전극이 스위치소자를 거쳐 접속되고, 화소전극이절연층을 거쳐 기판상에 설치되고, 화소전극의 상방에 액정이 설치된 액티브 매트릭스 액정표시장치에 있어서,

   화소전극의 연부에 화소전극과 전기적으로 접속된 차광성 도전층이 설치되고, 화소전극과 기판과의 사이에 설치된 절연층중에, 차광성도전층과 기판과의 사이에 위치하여 화소전극과 전기적으로 절연된 차광용량 도전층이 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 액티브 매트릭스 액정표시장치.
4. 투명한 기판상에 주사전극선과 신호전극선이 매트릭스 상으로 배선되고, 주사전극선과 신호 전극선에 의하여 구획된 부분에 투광성의 화소전극이 설치되고, 주사전극선 및 신호전극선과 화소전극이 스위치소자를 거쳐 접속되고, 화소전극이 절연층을 거쳐 기판상에 설치되어 이루어지고, 화소전극의 상방에 액정이 설치된 액티브 매트릭스 액정표시장치에 있어서,

   화소전극과 기판과의 사이에 설치된 절연층중에, 화소전극 주연부와 기판과의 사이에 위치하여 화소전극과 전기적으로 절연된 차광용량 도전층이 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 액티브 매트릭스 액정표시장치.
5. 제3항 또는 제4항에 있어서,

   차광용량 도전층이 독립 전극선의 일부로 되어 있는 것을 특징으로 하는 액티브 매트릭스 액정표시장치.
6. 제1,2,3하 또는 제4항 중 어느 하나의 항에 있어서,

   차광도전층 또는 차광용량 도전층의 적어도 한쪽이 화소전극의 전주에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 액티브 매트릭스 액정표시장치.
7. 제1,2,3항 또는 제4항 중 어느 하나의 항에 있어서,

   액정의 상방에 블랙 마스크가 설치되고, 이 블랙마스크에 화소전극과 차광도전층과 차광용량 도전층의 적어도 하나에 대응하는 크기의 개구부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 액티브 매트릭스 액정표시장치.