KR100390283B1

KR100390283B1 - 광시야각특성을 지닌 액정표시장치

Info

Publication number: KR100390283B1
Application number: KR1019980015873A
Authority: KR
Inventors: 마스유키 오오타; 카즈히코 야나가와; 케이이치로 아시자와; 야스유키 미시마; 카즈히로 오가와; 마사히토 오오에; 마시히로 야나이; 카쯔미 콘도
Original assignee: 가부시끼가이샤 히다치 세이사꾸쇼
Priority date: 1995-03-17
Filing date: 1998-05-02
Publication date: 2003-10-17
Anticipated expiration: 2016-03-16
Also published as: US5754266A; US6201590B1; CN1234039C; CN1260606C; EP0732612A1; DE69633650T2; KR100413584B1; SG78253A1; DE69633650D1; EP1202108B1; MY113588A; US20010000439A1; KR960035089A; DE69637979D1; CN1325985C; US5956111A; US5929958A; US5978059A; EP1202108A3; US6417906B2

Abstract

본 발명은, 액정분자가 비틀림회전가능한 액정조성물층과, 적어도 한쪽은 투명하고 상기 액정조성물층을 사이에 끼워 유지시키는 제 1기판과 제 2기판으로 이루어진 기판과, 상기 제 1기판면과 상기 액정조성물층의 면사이의 각 화소마다에, 적어도 한쌍으로된 화소전극과 대향전극이 구비되고; 상기 화소전극과 상기 대향전극사이에 발생되는 상기 제 1기판과 평행한 성분을 포함하는 전계에 의해서 상기 액정조성물의 액정분자의 광투과율을 제어시키는 액정표시장치로서; 상기 각 화소의 대향전극은, 대향전압신호를 통해서 대향전압이 인가되고, 상기 대향전압신호선을 공통으로 접속시키는 공통버스라인을 구비하는 동시에, 상기 각 대향전압신호선은 각각 상기 공통버스라인을 개재해서 대향전극단자에 인출되고, 상기 공통버스라인은 다층구조로 이루어진 도전층을 가진 것을 특징으로 하는 액정표시장치를 제공한다.

Description

광시야각특성을 지닌 액정표시장치

본 발명은 액정표시장치에 관한 것으로, 특히, 박막트랜지스터를 사용한 액티브매트릭스방식의 광시야각특성을 지닌 액정표시장치에 관한 것이다.

박막트랜지스터(TFT)로 대표되는 액티브장치를 사용한 액티브매트릭스형 액정표시장치는 경량이고, 음극선관과 등가의 고화질을 지니므로 OA기기 등의 표시단말로서 널리 보급되고 있다.

액정표시장치의 표시방식은 크게 둘로 나눌수 있다. 하나는 투명전극이 구성된 2매의 기판에 의해 액정을 샌드위치하여 투명전극으로 인가된 전압으로 구동시키고 투명전극을 투과하여 액정으로 입사한 광을 변조하여 표시하는 방식이며, 현재 보급되어 있는 제품은 모두 이 방식을 채용하고 있다. 다른 하나는 동일한 기판상에 형성한 2개의 전극사이의 기판면에 거의 평행한 전계에 의해 액정을 구동시키고, 2개의 전극사이의 갭을 통해 액정으로 입사한 광을 변조하여 표시하는 방법이다. 이 방식에 의한 제품은 아직까지 없지만, 시야각이 현저하게 넓다고 하는 특징을 지니므로, 액티브매트릭스형 액정표시장치에 관해서 유망한 기술이다.

후자의 방식의 특징은, 예를들면, 일본국 특개평 5-505247호공보, 일본국 특공소 63-21907호 공보 및 일본국 특개평 6-160878호 공보 등의 문헌에 개시되어 있다.

이하, 본 발명에 의해 해결하려는 제 1과제를 설명한다.

후자의 방식의 종래의 액정표시장치는, 두께가 수천Å정도인 박막전극을 통해 기판면과 대략 평행한 전계를 발생시키므로, 전자의 방식에 비해 액정층내에 전계를 유효하게 발생시키는 것이 곤란하다.

그러므로, 전자의 방식보다도 강한 전계를 전극간에 발생시켜야 하므로, 소비전력이 증대하여, 구동회로로서 파괴전압이 높은 LSI를 이용할 필요가 있다.

제 2과제로서, 전자의 방식에서는 불필요한 광이 투과하는 부분을 커버하는 블랙매트릭스(차광막)로서 차광성이 양호한 금속재료를 이용했지만, 이 금속재료를 후자의 방식에 적용한 경우에는 전극간의 전계가 블랙매트릭스로 흡수되어 전극간의 유효전계를 발생시키는 것이 곤란하다.

제 3과제로서, 전자의 방식에서는 영상신호선으로부터의 전계가 영상신호선을 형성하고 있는 기판과 대향한 기판의 거의 전체면에 형성된 대향전극에 의해 흡수되므로, 영상신호선에 의해 형성된 전계가 전극간에 발생된 전계에 영향을 미치지 않는다. 그러나, 후자의 방식에서는 영상신호선을 형성하고 있는 기판과 대향한 기판상에 전극이 존재하지 않으므로 영상신호선에 의해 형성된 전계가 전극간에 발생된 전계에 영향을 미쳐 다른 행의 영상정보도 표시에 영향을 미치는 누화가 특히 화면의 상하방향으로 발생하여, 이른바 '세로 스미어(vertical smear)'라 칭하는 스트라이프형상의 영상이 나타나게 된다.

제 4과제로서 후자의 방식에서는, 대향전극을 선형상으로 형성할 수 있으므로, 대향전극의 입력단부로부터 다른 단부까지의 저항은 전자의 방식의 대향전극이 면형상으로 형성된 경우보다도 매우 커진다. 그러므로 대향전압이 말단화소까지 충분하게 전달되지 않고, 대향전압신호선이 영향신호선과 교차하는 부분의 용량으로 인해 대향전압이 영상신호에 의해 왜곡되어 누화가 특히, 화면의 수평방향으로발생하여, '가로 스미어'라 칭하는 스트라이프형상의 영상이 나타난다.

제 5과제로서, 후자의 종래방식에서는 동일한 기판상에 화소전극(PX)및 대향전극(CT)을 배치하므로 전자의 종래방식에 비해 대향전압신호선(CL)의 배치분만큼 표시에 기여하는 개구면적이 저하한다.

더욱이, 매트릭스형태로 배치된 배선의 교차점수의 증가에 의해 배선사이에 단락불량이 증가함과 동시에 신호선간의 기생용량이 증가하여 신호의 원활한 전달을 방해한다.

그밖에, 전자의 방식의 화소전극(PX)은 면형상인 반면, 후자의 방식의 화소전극(PX)은 폭이 좁은 스트라이프형상 또는 선형상이므로, 화소는 종종 단선에 의한 결함이 발생한다.

제 6과제로서, 후자의 종래방식에서는 액정층에 AC(교류)전압을 인가하는 AC구동방법, 예를 들면, 수평주사간격마다 액정층으로 인가된 구동전압을 반전시키는 AC구동방법을 이용한다. 이 경우, 저항(R) 및 용량(C)을 지닌 대향전압신호선(CL)에 펄스전압을 인가하면 펄스전압에 왜곡이 발생한다. 이하, 도 25 및 도 26을 참조하여 제 6과제를 설명한다.

도 25는 후자의 방식의 액정표시장치에 있어서의 대향전압신호선(CL)으로 인가된 구동전압을 전송하기 위한 전송경로의 등가회로도이고, 도 26은 각 점에서의 대향전극(CT)으로 인가된 구동전압의 파형도이다.

대향전극(CT)으로 인가된 구동전압을 전송하기 위한 전송경로에는 주로 대향전압신호선(CL)의 저항(50), 공통전압구동회로(52)와 대향전압신호선(CL)간의 공통버스선(CB)의 저항(51) 및 화소내의 축적용량(53)이 존재한다. 그러므로, AC구동전압에 의해 액정층을 구동하는 경우에는, 공통전압발생구동회로(103)의 공통전압구동회로(52)로부터 대향전극(CT)으로 공급된 구동전압(펄스전압)의 파형에 왜곡이 발생한다.

도 26에 도시한 D점의 대향전압파형(54), E점의 대향전압파형(55), F점의 대향전압파형(56) 및 G점의 대향전압파형(57)으로부터 알 수 있는 바와 같이, 대향전극(CT)으로 공급된 구동전압의 파형의 왜곡은 D점으로부터 G점까지 거리의 증가에 의해 증대한다.

그 결과, 각 화소내의 화소전극(PX)과 대향전극(CT)간의 전계가 다르므로, 대향전압신호선(CL)에 따라 휘도불균일(표시불균일)이 생겨 액정표시패널의 표시품질이 손상된다.

이것은, 특히, 수평주사간격마다 액정층으로 인가된 구동전압을 반전시키는 AC구동방식을 채용하는 경우에 심각한 문제점이 된다.

또, 대향전압신호선(CL)이 한 곳이라도 단선된 경우에는, 단선부분으로부터 앞의 화소의 대향전극(CT)으로 구동전압이 더 이상 공급되지 않으므로 액정을 구동하는 것이 불가능하여 액정표시패널의 표시품질이 손상된다.

또, 종래예의 구성에 의하면, 영상신호선(DL)과 주사신호선(GL)을 도출한 부분과 도출하지 않은 부분에 따라 신호선의 막두께 만큼 막두께가 달라진다. 그러므로, 패널전체에서 갭이 불균일해져, 액정표시패널의 표시품질이 손상된다.

본 발명은 상기 종래예의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 저전압 및 저소비전력으로 구동함과 동시에 시야각특성이 양호하고, 효율적으로 제조가능한 고화질의 액정표시장치를 제공하는 것이다.

본 명세서에 기재된 본 발명의 대표적인 것의 설명은 하기와 같다.

수단 1.

적어도 한쪽이 투명한 한쌍의 기판과, 상기 한쌍의 기판에 의해 샌드위치된 액정층과, 상기 기판중 하나와 상기 액정층사이에 형성된 화소전극 및 대향전극이 구비되어, 상기 화소전극과 상기 대향전극사이에서 상기 한쪽의 기판과 평행하게 발생된 전계에 의해 상기 액정의 광투과율 또는 광반사율을 변화시키는 액정표시장치에 있어서, 상기 액정층의 유전율이방성(△ε) 및 유효막두께(deff), 상기 화소전극의 측면방향의 폭(Wp), 상기 대향전극의 측면방향의 폭(WC) 및 상기 화소전극과 상기 대향전극과의 갭(L)이 이하의 관계식,

△ε>0, 2.8㎛<deff<4.5㎛

1.2×deff<Wp<L/1.2 및 1.2×deff<Wc<L/1.2

를 만족하는 것을 특징으로 한다.

수단 2.

△ε>0, 4.2㎛<deff<8.0㎛

1.2×deff<Wp<L/1.2 및 1.2×deff<Wc<L/1.2

를 만족하는 것을 특징으로 한다.

수단 3.

적어도 한쪽이 투명한 한쌍의 기판과, 상기 한쌍의 기판에 의해 샌드위치된 액정층과, 상기 기판중 하나와 상기 액정층사이에 형성된 화소전극 및 대향전극이 구비되어, 상기 화소전극과 상기 대향전극사이에서 상기 한쪽의 기판과 평행하게 발생된 전계에 의해 상기 액정의 광투과율 또는 광반사율을 변화시키도록 화소를 형성함과 동시에, 평면상에 화소를 둘러싸는 블랙매트릭스가 형성되어 있는 액정표시장치에 있어서, 상기 블랙매트릭스는 절연성재료인 것을 특징으로 한다.

수단 4.

적어도 한쪽이 투명한 한쌍의 기판과, 상기 한쌍의 기판에 의해 샌드위치된 액정층과, 상기 기판중 하나와 상기 액정층사이에 형성된, 영상신호선, 드레인전극, 상기 영상신호선으로부터의 영상신호가 상기 드레인전극 및 박막트랜지스터를 통해 인가되는 화소전극 및 대향전극이 구비되어, 상기 화소전극과 상기 대향전극사이에서 상기 한쪽의 기판과 평행하게 발생된 전계에 의해 상기 액정의 광투과율 또는 광반사율을 변화시키도록 화소를 형성한 액정표시장치에 있어서, 인접한 화소의 대향전극이 영상신호선의 양측에 위치하고, 상기 대향전극의 폭이 상기 영상신호선의 폭의 1/2이상인 것을 특징으로 한다.

수단 5.

수단 4에 있어서, 상기 대향전극은 양극화성가능한 금속으로 이루어지고, 이 금속의 양극화성막(즉, 양극산화막)이 대향전극을 커버하는 것을 특징으로 한다.

수단 6.

수단 5에 있어서, 상기 대향전극은 알루미늄으로 이루어진 것을 특징으로 한다.

수단 7.

수단 5에 있어서, 상기 대향전극을 양극화성된 면을 지닌 금속층으로 구성된 게이트신호선과 동시에 형성한 것을 특징으로 한다.

수단 8.

적어도 한쪽의 투명한 한쌍의 기판과, 상기 한쌍의 기판에 의해 샌드위치된 액정층과, 상기 기판중 하나와 상기 액정층사이에 형성된 영상신호선, 드레인전극, 상기 영상신호선으로부터의 영상신호가 상기 드레인전극 및 박막트랜지스터를 통해 인가되는 화소전극, 상기 박막트랜지스터를 온시키는 게이트전극에 접속된 게이트신호선 및 대향전압신호선을 통해 대향전압이 인가되는 대향전극이 구비되어, 상기 화소전극과 상기 대향전극사이에서 상기 한쪽의 기판과 평행하게 발생된 전계에 의해 상기 액정의 광투과율을 변화시키도록 화소를 형성한 액정표시장치에 있어서, 상기 게이트신호선은 양극화성된 면을 지닌 금속층으로 이루어져 있고, 상기 대향전압신호선은 상기 게이트신호선과 동일한 재료로 이루어진 것을 특징으로 한다.

수단 9.

수단 8에 있어서, 상기 대향전압신호선은 알루미늄으로 이루어진 것을 특징으로 한다.

수단 10.

수단 8에 있어서, 상기 대향전압신호선 및 상기 게이트신호선을 동일한 공정에 의해 형성한 것을 특징으로 한다.

수단 11.

적어도 한쪽이 투명한 한쌍의 기판과, 상기 한쌍의 기판에 의해 샌드위치된 액정층과, 상기 기판중 하나와 상기 액정층사이에 형성된, 영상신호선, 드레인전극, 상기 영상신호선으로부터의 영상신호가 상기 드레인전극 및 박막트랜지스터를 통해 인가되는 화소전극, 상기 박막트랜지스터를 온시키는 게이트전극과, 대향전압신호선을 통해 대향전압이 인가되는 대향전극 및 상기 대향전압신호선의 일부에 층간절연막을 통해 화소전극의 일부가 중첩되어 형성된 축적용량이 구비되어, 상기 화소전극과 상기 대향전극사이에서 상기 한쪽의 기판과 평행하게 발생된 전계에 의해 상기 액정의 광투과율을 변화시키도록 화소를 형성한 액정표시장치에 있어서, 상기 대향전압신호선은 양극화성된 면을 지닌 알루미늄으로 이루어진 것을 특징으로 한다.

수단 12.

적어도 한쪽이 투명한 한쌍의 기판과, 상기 한쌍의 기판에 의해 샌드위치된 액정층과, 상기 기판중 하나와 상기 액정층사이에 형성된 영상신호선, 드레인전극, 상기 영상신호선으로부터의 영상신호가 상기 드레인전극 및 박막트랜지스터를 통해 인가되는 화소전극, 상기 박막트랜지스터를 온시키는 게이트전극, 대향전압신호선을 통해 대향전압이 인가되는 대향전극이 구비되어, 상기 화소전극과 상기 대향전극사이에서 상기 한쪽의 기판과 평행하게 발생된 전계에 의해 상기 액정의 광투과율을 변화시키도록 화소를 형성한 액정표시장치에 있어서, 상기 복수의 화소의 상기 대향전압신호선을 공통으로 접속시키는 공통버스선을 구비함과 동시에, 이 공통버스선은 2층이상의 도전층의 다층구조로 되어있는 것을 특징으로 한다.

수단 13.

수단 12에 있어서, 상기 공통버스선은 상기 게이트전극과 동일한 재료의 도전층 및 상기 영상신호선과 동일한 재료의 도전층으로 이루어져 있고 이들 각 도전층을 상기 게이트전극 및 상기 영상신호선의 형성과 동시에 형성한 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의한 상술한 제 5과제를 해결하기 위해서는, 상기 대향전압신호선 및 상기 드레인전극을 열방향으로 서로 인접한 2개화소에서 공용함과 동시에, 상기 대향전압신호선의 일부에 축적용량을 형성한다.

수단 14.

적어도 한쪽이 투명한 한쌍의 기판과, 상기 한쌍의 기판에 의해 샌드위치된 액정층과, 상기 기판중 하나와 상기 액정층사이에 형성된, 영상신호선, 드레인전극, 상기 영상신호선으로부터의 영상신호가 상기 드레인전극 및 박막트랜지스터를 통해 인가되는 화소전극, 상기 박막트랜지스터를 온시키는 게이트전극, 대향전압신호선을 통해 대향전압을 인가하는 대향전극 및 상기 대향전압신호선의 일부에 층간절연막을 통해 화소전극의 일부가 중첩되어 형성된 축적용량이 구비되어, 상기 화소전극과 상기 대향전극사이에서 상기 한쪽의 기판과 평행하게 발생된 전계에 의해 상기 액정의 광투과율을 변화시키도록 화소를 형성한 액정표시장치에 있어서, 상기 게이트전극에 접속된 상기 주사신호선 및 상기 대향전극에 접속된 상기 대향전압신호선은 매트릭스형태로 배치된 상기 복수의 화소의 제 1방향으로 평행하게 배치함과 동시에, 상기 드레인전극에 접속된 상기 영상신호를 제 2방향으로 평행하게 배치하고, 상기 대향전압신호선을 상기 제 2방향으로 서로 인접한 2개의 화소에서 공용하는 것을 특징으로 한다.

수단 15.

수단 14에 있어서, 상기 열방향으로 서로 인접한 상기 2개의 화소의 상기 게이트전극, 주사신호선 및 박막트랜지스터장치를 서로 대향시켜 배치하고, 상기 2개의 화소에서 상기 드레인전극을 공통하며, 상기 드레인전극으로부터 상기 영상신호선까지의 배선을 상기 대향하고 있는 게이트신호선사이에 배치한 것을 특징으로 한다.

수단 16.

수단 15에 있어서, 상기 박막트랜지스터를, 화소내에서 복수의 해당 박막트랜지스터가 상기 화소전극에 접속하도록 상기 주사신호선을 따라서 형성한 것을 특징으로 한다.

이하, 상술한 제 6과제를 해결하기 위한 수단을 이하 설명한다.

수단 17.

적어도 한쪽이 투명한 한쌍의 기판과, 상기 한쌍의 기판에 의해 샌드위치된 액정층과, 상기 기판중 하나와 상기 액정층사이에 형성된, 영상신호선, 드레인전극, 상기 영상신호선으로부터의 영상신호가 상기 드레인전극 및 박막트랜지스터를 통해 인가되는 화소전극, 상기 박막트랜지스터를 온시키는 게이트전극에 접속된 게이트신호선 및 대향전압신호선을 통해 대향전압이 인가되는 대향전극이 구비되어, 상기 화소전극과 상기 대향전극사이에서 상기 한쪽의 기판과 평행하게 발생된 전계에 의해 상기 액정의 광투과율을 변화시키도록 화소를 형성한 액정표시장치에 있어서, 상기 대향전압신호선의 양 측상의 단부를, 공통버스선을 통해 공통전압발생 구동수단에 접속한 것을 특징으로 한다.

수단 18.

수단 17에 있어서, 상기 기판중 한쪽의 비표시영역에 막두께조정패턴을 형성하고, 이 막두께조정패턴은 상기 공통버스선과 동일한 재질로 이루어지고 동일한 막두께를 지닌 것을 특징으로 한다.

수단 19.

수단 17 또는 수단 18에 있어서, 상기 공통버스선과 상기 게이트신호선 또는 상기 영상신호선과의 교차영역 및 상기 공통버스선과 상기 대향전압신호선과의 접속영역이외의 비교차영역에서, 상기 공통버스선의 상부 또는 하부에 상기 게이트전극과 동일한 재질로 이루어지고 동일한 막두께를 지닌 막두께 조정막을 형성한 것을 특징으로 한다.

수단 20.

수단 17 또는 수단 18에 있어서, 상기 공통버스선과 상기 게이트신호선 또는 상기 영상신호선과의 교차영역 및 상기 공통버스선과 상기 대향전압신호선과의 접속영역이외의 비교차영역에서, 상기 공통버스선의 상부 또는 하부에 상기 게이트전극과 동일한 재질로 이루어진 동일한 막두께를 지닌 막두께조정막을 형성한 것을 특징으로 한다.

수단 1의 구성에 의하면, 양의 유전율이방성을 지닌 액정조성을 이용하는 경우, 복굴절모드시 파장에 거의 의존하지 않는 투과특성을 얻을 수 있고, 즉 양호한 백색표시를 얻을 수 있고, 또 액정층으로 기판과 수직인 방향의 전계성분보다도 강하고 또한 기판과 평행한 전계성분을 인가하는 것이 가능하다. 그러므로, 화소전극과 대향전극간의 전압이 액정구동용전압의 상승없이 기판에 평행한 방향의 성분으로 유효하게 변환가능한 가장 효율적인 전송상태를 사용할 수 있다.

수단 2의 구성에 의하면, 음의 유전율이방성을 지닌 액정조성을 이용하는 경우, 복굴절모드시 파장에 거의 의존하지 않는 투과특성을 얻을 수 있고, 즉 양호하고 또한 백색표시를 얻을 수 있고, 액정층으로 기판과 수직인 방향의 전계성분보다도 강한, 기판과 평행한 전계성분을 인가하는 것이 가능하다. 그러므로 화소전극과 대향전극간의 전압이 액정구동용전압의 상승없이 기판에 평행한 방향의 성분으로 유효하게 변환가능한 가장 효율적인 전송상태를 사용할 수 있다.

수단 3의 구성에 의하면, 블랙매트릭스를 절연성재료로 구성하므로, 화소전극과 대향전극간의 전계에 대한 영향을 제거하는 것이 가능하다. 블랙매트릭스는 각 전극간의 이간거리를 감소시킬 수 있는 화소전극과 대향전극간의 전계에 대한 영향을 차단한다. 그러므로, 개구율의 향상을 도모함과 동시에, 액정의 구동전압의 상승없이 기판면에 평행한 전계가 유효하게 액정층으로 인가된다.

수단 4의 구성에 의하면, 영상신호선으로부터의 전기력선을 그 양측에 위치한 대향전극에서 흡수하므로, 이른바 누화의 발생을 방지하는 것이 가능하게 된다. 이 경우, 영상신호선으로 부터의 전기력선은 양측의 각 대향전극에 의해 50%씩 등분되어, 전체적으로, 전기력선의 100%가 흡수된다.

수단 5의 구성에 의하면, 양측의 대향전극을 가능한 한 서로 근접시키거나 또는 영상신호선과 교차하도록 배치하여도 단락의 발생이 방지된다. 이것에 의해, 개구율을 향상시키는 것이 가능하다.

수단 6의 구성에 의하면, 대향전극의 저항치가 작으므로, 각 대향전극을 통해 거의 균등하고 안정한 전류가 흐르는 것에 의해, 대향전압이 말단의 화소에 까지 충분하게 전달됨과 동시에, 수단 4의 효과를 보다 향상시키는 것이 가능하다.

수단 7의 구성에 의하면, 제조공정수를 증대시키지 않고 수단 5의 효과를 얻는 것이 가능하다.

수단 8의 구성에 의하면, 대향전압신호선과 영상신호선과의 교차영역에 있어서의 단락의 확률을 저감시키는 것이 가능하다.

수단 9의 구성에 의하면, 대향전압신호선의 저항치가 작고, 각 대향전극을 통해 거의 균등하고 안정한 전류가 흐르므로, 대향전압이 말단의 화소에 까지 충분하게 전달되어서 각 화소의 표시를 균일하게 얻는 것이 가능하다.

수단 10의 구성에 의하면, 제조공정수를 증대시키지 않고, 수단 7의 효과가 얻어진다.

수단 11의 구성에 의하면, 층간절연막을 통해 형성된 하부측의 전극이 양극화성된 면을 지닌 알루미늄으로 이루어져 있으므로, 이른바 휘스커로 인한 점결함에 의해 야기되는 문제를 거의 발생시키지 않는 축적용량을 형성하는 것이 가능하다.

수단 12의 구성에 의하면, 공통버스선의 폭을 증대시키지 않고 저항을 저감시키며, 각 대향전극의 단부에 이르기까지 충분한 전압을 인가하는 것이 가능하다. 이것에 의해, 영상신호에 의한 대향전압의 왜곡에 의해 야기되는 누화(특히, 화면의 좌우방향의 누화)를 저감시킬 수 있다.

수단 13의 구성에 의하면, 제조공정수를 증대시키지 않고 수단 12의 효과를 얻는 것이 가능하다.

수단 14의 구성에 의하면, 게이트전극(GT)에 접속된 게이트신호선(GL) 및 대향전극(CT)에 접속된 대향전압신호선(CL)을 매트릭스형태로 배치된 복수의 화소의 행방향으로 평행하게 배치하고, 대향전압신호선(CL)을 열방향으로 서로 인접한 2개의 화소에서 공용하고, 드레인전극(SD2)에 접속된 영상신호선(DL)을 열방향으로 평행하게 배치함으로써, 배선간의 기생용량을저감하고, 수율을 증대시키며, 화소내의 개구를 확보하고, 대향전압신호선(CL)의 저항을 저감시킨다.

수단 15의 구성에 의하면, 수단 14의 구성에서의 열방향으로 서로 인접한 2개화소의 게이트전극(GT), 게이트신호선(GL) 및 박막트랜지스터장치를 서로 대향시켜 배치하고, 드레인전극(SD2)을 2개화소에서 공용하고, 드레인전극(SD2)으로부터 영상신호선(DL)까지의 배선을 대향하고 있는 게이트신호선(GL)사이에 배치함으로써, 배선간의 기생용량을 저감하고, 수율을 증대시키며, 화소내의 개구부를 확보하고, 대향전압신호선(CL)의 저항을 저감시킨다.

수단 16의 구성에 의하면, 복수의 박막트랜지스터가 수단 15의 구성의 1개화소내의 화소전극(PX)에 접속되도록 게이트신호선(GL)을 따라서 박막트랜지스터를 형성함으로써, 배선간의 기생용량을 저감하고, 수율을 증대시키며, 화소내의 개구부를 확보하고, 대향전압신호선(CL)의 저항을 저감시킨다.

수단 17∼수단 20의 구성에 의하면, 대향전압신호선(CL)의 양단부를, 저항치가 대향전압신호선(CL)보다도 작은 공통버스선(CB)에 접속한다. 그러므로, 공통전압구동회로(52)로부터 대향전극(CT)으로 인가된 구동전압의 파형왜곡을 감소하고, 패널내에서 각 화소내의 화소전극(PX)과 대향전극(CT)간의 전계강도를 균일화하며, 대향전압신호선(CL)을 따라 발생하는 휘도의 불균일을 경감시키는 것이 가능하다.

대향전압신호선(CL)이 일부에서 단선된 경우에도, 대향전압신호선(CL)의 양단부로부터 공통전압을 인가하여 각 화소의 액정을 구동할 수 있다. 그러므로, 종래예와 달리, 단선부분으로부터 앞의 화소의 액정을 구동할 수 있어, 표시품질이 손상되지 않는다.

또, 공통버스선(CB)이 배치된 영역의 단면구조는 공통버스선(CB)과 게이트신호선(GL) 또는 영상신호선(DL)과의 교차영역과 동일하므로, 공통버스선(CB)이 형성된 기판의 가장자리부에서의 막두께의 불균일을 경감할 수 있고, 이것에 의해, 2매의 기판간의 갭의 길이를 균일하게 할 수 있어 액정표시장치의 갭의 불균일을 경감시키는 것이 가능하다.

본 발명의 상기 목적, 기타의 목적, 이점, 동작의 방법 및 신규의 특징은, 첨부도면과 관련하여 읽을때에 이하의 상세한 설명으로부터 이해될 것이다.

도 1은 본 발명의 액정표시장치의 기본동작을 설명하기 위한 화소의 개략인 설명도

도 2는 제 1실시예의 액티브매트릭스형 컬러액정표시장치의 액정표시부에 있어서의 화소와 그 주변부를 도시한 주요부분의 평면도

도 3은 제 1실시예의 블랙매트릭스의 패턴의 설명도

도 4는 제 2실시예의 액티브매트릭스형 컬러액정표시장치의 액정표시부에 있어서의 화소와 그 주변부를 도시한 주요부분의 평면도

도 5는 제 1실시예의 화소를 배치하여 형성한 액정표시패널상의 복수의 화소의 평면도

도 6은 제 1실시예의 열방향으로 서로 인접한 2개의 화소의 전기적 등가회로도

도 7는 도 2의 선(3-3)을 따라 절단한 화소의 단면도

도 8는 도 2의 선(4-4)을 따라 절단한 박막랜지스터소자(TFT)의 단면도

도 9는 도 2의 선(5-5)을 따라 절단한 축적용량(Cstg)의 단면도

도 10는 표시패널의 매트릭스의 주변부의 구성을 도시한 평면도

도 11는 좌측에는 게이트신호단자가 있고, 우측에는 외부접속단자가 없는 패널가장자리부를 도시한 단면도

도 12(A) 및 12(B)는 게이트단자(GTM)와 게이트배선(GL)과의 접속영역을 도시한 평면도 및 단면도

도 13(A) 및 13(B)는 드레인단자(DTM)와 영상신호선(DL)과의 접속영역을 도시한 평면도 및 단면도

도 14(A) 및 14(B)는 공통전극단자(CTM)와 공통버스선(CB)과 공통전압신호선(CL)과의 접속영역을 도시한 평면도 및 단면도

도 15는 기판(SUB1)을 제조하는 스텝A∼스텝C를 설명하는 화소와 게이트단자의 단면도의 플로차트

도 16은 기판(SUB1)을 제조하는 스텝D∼스텝F를 설명하는 화소와 게이트단자의 단면도의 플로차트

도 17는 기판(SUB1)을 제조하는 스텝G∼스텝H를 설명하는 화소와 게이트단자의 단면도의 플로차트

도 18는 인가전계방향, 러빙방향 및 편광자판의 투과축과의 관계의 설명도

도 19는 본 발명의 액티브매트릭스형 컬러액정표시장치의 매트릭스부와 그 주변부를 도시한 회로도

도 20은 본 발명의 액티브매트릭스형 컬러액정표시장치를 구동시키는 파형도

도 21은 액정표시패널상에 주변구동회로를 장착한 상태를 도시한 평면도

도 22는 구동회로를 구성하는 집적회로칩(CHI)이 가요성배선기판상에 탑재된 테이프캐리어패키지(TCP)의 구조를 도시한 단면도

도 23는 테이프캐리어패키지(TCP)를 액정표시패널(PNL)의 게이트신호회로용 단자(GTM)에 접속한 상태의 주요부분을 도시한 단면도

도 24는 액정표시모듈을 도시한 분해사시도

도 25는 도 19의 액정표시장치에서 구동전압을 대향전극(CT)으로 전송하기 위한 경로의 등가회로도

도 26는 도 25에 도시한 각 점에서의 구동전압의 파형을 도시한 특성도

도 27는 제 3실시예의 액정표시장치의 구성을 도시한 개략적인 블록도

도 28는 제 3실시예의 액정표시장치에서 구동전압을 대향전극(CT)으로 전송하기 위한 경로의 등가회로도

도 29는 도 28에 도시한 각 점에서의 구동전압의 파형을 도시한 특성도

도 30(A)∼도 30(C)는 도 27의 매트릭스기판상의 A점에서의 대향전압신호선(CL)과 공통버스선(CB)과의 접속예를 도시한 평면도 및 단면도

도 31(A) 및 도 31(B)는 도 27의 매트릭스기판상의 B점에서의 대향전압신호선(CL)과 공통버스선(CB)과의 접속예를 도시한 평면도 및 단면도

도 32(A) 및 도 32(B)는 도 27의 매트릭스기판상의 C점에서의 영상신호선(DL)과 공통버스선(CB)과의 교차부를 도시한 평면도 및 단면도

도 33(A)∼도 33(C)는 도 27의 매트릭스기판상의 A점에서의 대향전압신호선(CL)과 공통버스선(CB)과의 다른 접속예를 도시한 평면도 및 단면도

도 34는 제 3실시예의 공통버스선(CB)의 다른 배치예를 도시한 평면도

도 35는 제 3실시예의 공통버스선(CB)의 또 다른 배치예를 도시한 평면도

도 36(A)∼도 36(C)는 제 4실시예의 액정표시장치에 있어서 도 27의 매트릭스기판상의 A점에 대응하는 점에서의 대향전압신호선(CL)과 공통버스선(CB)과의 접속예를 도시한 평면도 및 단면도

도 37(A) 및 도 37(B)는 제 4실시예의 액정표시장치에 있어서 도 27의 매트릭스기판상의 B점에 대응하는 점에서의 대향전압신호선(CL)과 공통버스선(CB)과의 접속예를 도시한 평면도 및 단면도

도 38(A) 및 도 38(B)는 제 4실시예의 액정표시장치에 있어서 도 27의 매트릭스기판상의 C점에 대응하는 점에서의 영상신호선(DL)과 공통버스선(CB)과의 교차부를 도시한 평면도 및 단면도

도 39는 제 4실시예의 공통버스선(CB)의 다른 배치예를 도시한 평면도

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

SUB1, SUB2: 투명유리기판 CT: 대향전극

GI: 절연막 DL: 영상신호선

PX: 화소전극 POL1, POL2: 편광판

BM: 블랙매트릭스 LC: 액정

SD2: 드레인전극 SD1: 소스전극

GL: 게이트신호선(주사신호선) CL: 대향전압신호선

DL: 영상신호선(드레인신호선) TFT: 박막트랜지스터

Cstg: 축적용량 GT: 게이트전극

FIL: 컬러필터 AS: i형반도체층

g1: 도전막 31: 기생용량

AOF: 양극산화막 d1, d2: 도전층

PSV1: 보호막 AR: 매트릭스부

OC: 오버코트막 PNL: 표시패널

TCP: 테이프캐리어패키지 SL: 밀봉패턴

DTM: 드레인단자 CTM: 대향전극단자

CB: 공통버스선 SHD: 차폐케이스

본 발명의 기타 목적 및 특징은 도면을 참조한 이하의 설명으로부터 명백해질 것이다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.

[액티브매트릭스형 액정표시장치]

이하, 본 발명을 액티브매트릭스방식의 컬러액정표시장치에 적용한 일실시예를 설명한다. 도면에 있어서, 동일한 기능을 갖는 부분은 동일한 참조부호로 표시하고 그 설명은 반복하지 않는다.

먼저, 본 발명의 실시예를 설명하기 전에, 본 발명을 적용한 액정표시장치의 기본동작을 설명한다.

도 1(A)∼도 1(D)는 본 발명을 적용한 액정표시장치의 동작을 설명하기 위한 화소의 개략도로서, 도 1(A)는 전압을 인가하지 않은 경우의 단면도, 도 1(B)는 전압을 인가한 경우의 단면도, 도 1(C)는 전압을 인가하지 않은 경우의 평면도, 도1(D)는 전압을 인가한 경우의 평면도이다. 이들 도면에 있어서, (SUB1)및 (SUB2)는 투명유리기판(이하, 기판이라고도 약칭함), (CT)는 대향전극, (GI)는 절연막, (DL)은 영상신호선, (PX)는 화소전극, (POL1) 및 (POL2)는 편광판, (MAX1)은 하부편광판의 편광축, (MAX2)는 상부편광판의 편광축, (RDR)은 액정분자의 초기배향, (EDR)은 전계의 방향, (BM)은 블랙매트릭스, (FIL)은 컬러필터, (OC)는 평탄화막(이하, 보호막 또는 오버코드막이라고도 함), (ORI1) 및 (ORI2)는 배향막, (LC)는 액정(막대형상액정분자)이다.

액정표시장치에 있어서, 편광자판(POL2), 차광용의 블랙매트릭스(BM), 컬러필터(FIL), 보호막(OC) 및 배향막(ORI2)은 2개의 투명유리기판(SUB1) 및 (SUB2)중 한쪽기판(SUB2)상에 형성되어 있고, 액정(LC)을 통한 다른 기판(SUB1)상에는, 편광자판(POL1), 배향막(ORI1), 드레인전극(SD2), 화소전극(PX), 대향전극(CT), 배선 및 박막트랜지스터가 형성되어 있다. 이들 도면에는 배선과 박막트랜지스터는 도시되어 있지 않다.

도 1(A)및 도 1(C)를 참조하면, 액정(LC)은 미리 기판(SUB1)표면과 대략 평행한 배향(RDR)으로 배향막(ORI1) 및 (ORI2)에 의해 배향되어 있다. 이 상태에서, 액정(LC)의 초기배향(RDR)은 편광판(POL1)의 편광축(MAX1)과 거의 일치하고, 상기 편광축(MAX1)과 다른 편광판(POL2)의 편광축(MAX2)은 직각으로 교차하며, 화소는 비표시상태이다.

다음에, 도 1(B) 및 도 1(D)를 참조하면, 기판(SUB1)의 표면과 대략 평행한 전계(EDR방향)가 발생되도록 유리기판(SUB1)상에 형성된 대향전극(CT)과 화소전극(PX)사이에 전압을 인가하는 경우에는, 기판(SUB1)의 표면과 대략 평행한 평면상에서 액정분자(LC)가 꼬인다.

따라서, 화소가 표시상태로 된다. 다수의 화소가 배열되어 표시패널을 구성한다.

[매트릭스부(화소부)의 평면구성]

도 2는 본 발명의 제 1실시예의 액티브매트릭스형 컬러액정표시장치에 있어서 화소와 그 주변부를 도시한 평면도이다.

도 2를 참조하면, 게이트신호선(게이트신호선 또는 수평신호선)(GL), 대향전압신호선(대향전극배선)(CL) 및 2개의 인접한 영상신호선(드레인신호선 또는 수직신호선)(DL)이 교차하는 영역(4개의 신호선으로 둘러싸인영역)에 각 화소가 설치되어 있다. 각 화소는 박막트랜지스터(TFT), 축적용량(Cstg), 화소전극(PX)및 대향전극(CT)을 포함하고 있다. 게이트신호선(GL)과 대향전압신호선(CL)은 도면에 있어서 좌우방향으로 연장하고 있고 상하방향으로는 복수개 배치되어 있다. 영상신호선(DL)은 상하방향으로 연장하고 있고 좌우방향으로는 복수개 배치되어 있다. 화소전극(PX)은 박막트랜지스터(TFT)와 접속하고 있고, 대향전극(CT)은 대향전압신호선(CL)과 일체로 형성되어 있다.

2개의 인접한 화소는 동일한 크기 및 패턴을 지니도록 영상신호선(DL)을 따라 평면구성을 하고 있다. 그 이유는, 영상신호선(DL)을 따라서 2개의 수직으로 인접한 화소에서 대향전압신호선(CL)을 공용하므로, 대향전압신호선(CL)의 폭이 증가하여 대향전압신호선(CL)의 저항을 저감하기 때문이다. 이것에 의해 외부회로로부터 좌우방향으로 배치된 화소의 대향전극(CT)으로 대향전압을 충분하게 공급하는 것이 용이하다.

화소전극(PX)과 대향전극(CT)은 서로 대향하고 있고, 각 화소전극(PX)과 대향전극(CT)사이의 전계에 의해 액정(LC)의 광학적상태를 제어함으로써 표시를 제어한다. 화소전극(PX)과 대향전극(CT)은 빗살형상으로 형성되어 상하방향으로 가늘게 연장되어 있다.

화소전극(PX)과 대향전극(CT)을 동일기판의 표면상에 배치하면, 본 실시예의 액정표시장치는, 열방향으로 서로 인접한 2개의 화소에 의해 대향전압신호선(CL)을 공용화하지 않는 배선구성에 비해, 광을 투과시키는 화소의 개구부영역을 증대시키고, 대향전압신호선(CL)의 폭을 넓게 하는 것이 가능하다.

그 결과, 대향전압신호선(CL)이 저항이 감소하여, 공통신호가 원활하게 전파되고, 화질도 향상하며, 공통신호발생회로는 전력소비량이 감소한다.

또, 대향전압신호선(CL)을 공용하는 것에 의해, 종래의 구조에 비해 영상신호선(DL)이 대향영상신호선(CL)을 교차하는 부분의 수가 25%정도나 감소하여, 영상신호선(DL)과 대향전압신호선(CL)간의 단락의 확률도 감소한다.

도 6는 본 실시예의 가로횡전계방식의 액정표시장치를 구성하고 열방향으로 서로 인접한 2개의 화소의 전기적 등가회로도이다.

동도에 있어서, (24)는 영상신호선(DL)으로부터 드레인전극(SD2)까지의 배선, (31)은 대향전압신호선(CL)과 영상신호선(DL)사이의 선간용량, (32)는 게이트신호선(GL)과 영상신호선(DL)사이의 선간용량, (33)은 게이트전극(GT)과 화소전극(PX)사이의 선간용량이다.

도면에 도시한 바와 같이, 제 1실시예의 구성에 의해, 영상신호선(DL)과 대향전압신호선(CL)사이의 기생용량(31)을 감소시키고, 액티브필터배선을 통해 액정구동신호를 드레인전극(SD2) 및 대향전극(CT)으로 원활하게 전파할 수 있다.

상술한 바와 같이 본 실시예에 의하면, 화질을 향상시키고, 신호발생회로에 의해 전력소비량을 감소시키는 것이 가능하다.

또, 도 2에 도시한 바와 같이, 게이트전극(GT), 게이트신호선(GL) 및 박막트랜지스터(TFT)는 열방향으로 서로 인접한 2개의 화소에 의해 분할되고, 드레인전극(SD2)은 공용되고, 공용되는 드레인전극(SD2)으로부터 영상신호선(DL)까지의 배선(24)은 대향하고 있는 게이트신호선(GL)사이에 설치되어 있다. 본 실시예의 구성에 의해, 드레인전극(SD2)과 게이트신호선(GL)과의 교차면적을 감소시켜, 드레인전극(SD2)과 게이트신호선(GL)사이의 단락의 확률을 저감시키는 것이 가능하다.

도 6의 등가회로를 참조하면, 기생용량(선간용량)(32)은 드레인전극(SD2)과 게이트신호선(GL)사이에서 감소하여, 신호가 게이트전극(GT)으로 원활하게 전파될 수 있고 화질이 향상하며 신호발생회로에 의해 전력소비량이 감소한다.

또, 열방향으로 서로 인접한 2개의 화소에 의해 대향전압신호선(CL)과 드레인전극(SD2)을 공용하는 본 실시예의 구성을 세로전계방식의 종래의 액정표시패널에 적용할 수도 있다.

또, 드레인전극(SD2)과 게이트전극(GT)과의 교차면적을 증가시키지 않고, 박막트랜지스터(TFT)의 위치를 게이트신호선(GL)상에서 이동시킬 수 있다.

여기서, 본 발명에 의한 액정표시장치내의 화소전극(PX)은 폭이 좁은 선형상이므로 단선시 화소결함이 발생할 수도 있다.

도 4는 본 발명에 의한 제 2실시예의 액정표시장치를 구성하는 화소의 구조를 도시한 평면도이다. 도 2에 도시된 바와같이, 제 1실시예의 특징을 살리면서 화소전극(PX)의 수만큼 박막트랜지스터(TFT)를 복수개 접속하고, 드레인전극(SD2)을 공용화해서 드레인전극(SD2)으로부터 영상신호선(DL)까지의 배선을 대향하는 게이트신호선(GL)사이에 형성함으로써, 화소전극(PX)중 하나가 일부에서 단선된 경우에도 화소의 표시는 거의 정상상태에 있다.

또, 박막트랜지스터중 어느 하나가 결함이 있으면, 레이저수정수단 등에 의해 이 결함있는 박막트랜지스터에 접속되어 있는 화소전극(PX)을 절단함으로써, 화상은 다른 정상의 박막트랜지스터를 이용하여 표시된다.

상술한 바와 같이 제 2실시예에 의하면, 고화질임과 동시에 효율적으로 제조된 액티브매트릭스형 액정표시장치를 얻는 것이 가능하다.

도 5는 제 1실시예의 화소를 배치하여 형성한 평면전계방식의 액정표시패널내의 복수의 화소를 도시한 평면도이다. 동도에 있어서는, 화살표(P)로 표시된 열방향으로 서로 인접한 2개의 화소에 의해 대향전압신호선(CL)이 공용되고 있다.

1화소내의 대향전극(CT)의 수(0)(빗살형상의 수)를 화소전극(PX)의 수(P)(빗살형상의 수)에 대해서 0=P+1의 관계를 항상 유지하도록 선택한다(본 실시예에서는 0=3, P=2). 그 이유는 대향전극(CT)과 화소전극(PX)은 교대로 배치되고, 대향전극(CT)은 평면상의 영상신호선(DL)의 양측에 설치되기 때문이다. 이것에 의해 영상신호선(DL)으로부터의 전기력선을 대향전극(CT)으로 차폐하여 영상신호선(DL)에 의해 발생하는 전계에 의해 대향전극(CT)과 화소전극(PX)간의 전계가 영향을 받지않도록 하는 것이 가능하다. 대향전극(CT)은, 외부유닛, 즉, 후술할 대향전압신호선(CL)으로부터 전위가 항상 공급되고 있으므로, 안정한 전위를 취한다. 그러므로, 대향전극(CT)의 전위는 영상신호선(DL)에 가까이 놓인 경우에도 거의 변화하지 않는다. 또 이것에 의해 화소전극(PX)을 영상신호선(DL)으로부터 기하학적으로 멀리 배치할 수 있으므로, 화소전극(PX)과 영상신호선(DL)사이의 기생용량은 크게 감소하여 영상신호전압에 의해 야기되는 화소전극전위(Vs)내에서의 변동을 억제하는 것이 가능하다. 그러므로, 상하방향으로 발생하는 누화(세로 스미어라 칭하는 화상결함)이 억제된다.

화소전극(PX)과 대향전극(CT)의 폭(Wp), (Wc)은 각각 6㎛로, 후술할 액정층의 소정의 최대 두께인 4.5㎛보다도 매우 크다. 제조시의 편차를 고려하여, 20%이상의 마진을 유지하는 것이 바람직하다. 그러므로, 이들 전극은 바람직하게는 5.4㎛보다도 큰 폭을 가져야만 한다. 따라서, 액정층에 인가되는 기판의 표면과 평행한 전계성분이 기판표면에 수직인 방향의 전계성분보다도 커지므로 액정구동용전압을 저하시키는 것이 가능하다.

또, 화소전극(PX)과 대향전극(CT)의 최대폭(Wp),(Wc)은 해당 화소전극(PX)과 해당대향전극(CT)과의 갭(L)보다도 작은 것이 바람직하다. 그 이유는 전극간이 갭이 너무 작으면 전기력선이 크게 만곡되어, 기판표면에 수직인 전계성분이 기판표면과 평행한 전계성분보다도 커지는 부분의 면적이 증대하여, 액정층에 기판의 표면과 평행한 전계성분을 효율적으로 인가하는 것이 곤란하다. 그러므로 마진이 20%이면, 화소전극(PX)과 대향전극(CT)간의 갭(L)은 7.2㎛보다도 커야만 한다.

제 1 및 제 2실시예는 해상도가 640×480도트이고, 대각선이 10.4인치이며, 화소피치가 110㎛이다. 화소를 4등분하면 갭(L)은 7.2㎛보다도 커지게 된다. 즉, 화소를 8이하로 등분하면 갭(L)>7.2㎛를 만족한다. 그러나, 화소를 10이상의 수로 등분하면 갭(L)은 7㎛보다도 작아지게 되어 필요조건을 만족하지 않는다.

또, 영상신호선(DL)의 폭이 8㎛이면, 단선되지 않으므로 화소전극(PX)과 대향전극(CT)의 폭보다 약간 커진다. 단락을 방지하기 위해서는 영상신호선(DL)과 대향전극(CT)사이에 1㎛의 갭을 형성한다. 여기서, 영상신호선(DL)의 폭은 그 양측에 위치한 대향전극(CT)의 폭의 2배이하이다. 또는, 수율에 의거해서 영상신호선(DL)의 폭을 결정하는 경우에는 영상신호선(DL)의 양측에 위치한 대향전극의 폭이 영상신호선(DL)의 폭의 1/2이상이 되도록 결정한다. 그 이유는 영상신호선(DL)으로부터 발생한 전기력선이 그 양측의 대향전극(CT)에 의해 흡수되기 때문이다. 임의의 폭을 지닌 영상신호선으로부터 발생한 전기력선을 흡수하기 위해서는, 전기력선을 흡수하는 선이 전기력선을 발생하는 선폭이상의 폭을 지녀야만 한다.

그러므로, 영상신호선(DL)의 폭의 절반(각 4㎛)으로부터 발생한 전기력선은 그 양측의 각 대향전극(CT)에 의해 흡수되어야만 한다. 이를 위해서, 영상신호선(DL)의 양측에 위치한 대향전극(CT)의 폭은 그것의 1/2이상이다. 이것에 의해, 영상신호에 의해 야기된 누화(특히, 상하(수직)방향으로의 누화)를 방지하는 것이 가능하다.

게이트신호선(GL)은, 말단(후술할 게이트전극단자(GTM)의 반대측)의 화소의 게이트전극(GT)으로 충분한 게이트전압을 인가할 수 있는 저항치를 만족시키는 폭을 지닌다. 또, 대향전압신호선(CL)도, 말단(후술할 공통버스선(CB)의 반대측)의 화소의 대향전극(CT)으로 충분한 대향전압을 인가할 수 있는 저항치를 만족시키는 폭을 지닌다.

한편, 화소전극(PX)과 대향전극(CT)간의 갭은 사용하는 액정재료에 의해 변화한다. 그 이유는 최대투과율을 달성하는 전계강도가 액정재료에 따라 다르기 때문이다. 그러므로, 양 전극간의 갭은, 사용하는 영상신호구동회로(신호측의 구동회로)의 파괴전압에 의해 결정되는 신호전압의 최대폭의 범위내에서 최대투과율을 얻도록 액정재료에 따라 결정된다. 양 전극간의 갭은 후술의 액정재료를 사용할 경우 16㎛가 된다.

[매트릭스부(화소부)의 단면구성]

도 7는 도 2의 선(3-3)을 따라 절단한 단면도이고, 도 8는 도 2의 선(4-4)을 따라 절단한 박막트랜지스터장치(TFT)의 단면도, 도 9는 도 2의 선(5-5)을 따라 절단한 축적용량(Cstg)의 단면도이다. 도 7∼도 9에 도시한 바와 같이, 액정층(LC)에 대해서 하부투명 유리기판(SUB1)측상에는 박막트랜지스터(TFT), 축적용량(Cstg) 및 전극군이 형성되어 있고, 상부투명유리기판(SUB2)측상에는 컬러필터(FIL)와 광을 차광하는 블랙매트릭스패턴(BM)이 형성되어 있다.

또, 투명유리기판(SUB1) 및 (SUB2)의 내부면(액정(LC)측)에는 액정의 초기배향을 제어하는 배향막(ORI1),(ORI2)이 설치되어 있고, 투명유리기판(SUB1) 및 (SUB2)의 외부면에는 직각으로 교차하는 편광축(크로스니스콜배치)이 편광판에 설치되어 있다.

[TFT기판]

이제, 하부투명유리기판(SUB1)(TFT기판)의 구성에 대해서 상세히 설명한다.

[박막트랜지스터(TFT)]

박막트랜지스터(TFT)는, 그의 게이트전극(GT)에 양의 바이어스를 인가한 경우는 소스와 드레인사이의 채널저항이 감소하고 0의 바이어스를 인가한 경우는 채널저항이 증가하도록 동작한다.

도 8를 참조하면, 박막트랜지스터(TFT)는 게이트전극(GT), 게이트절연막(GI), 고유도전형 결정불순물을 도프하지 않은 i형비정질실리콘(a-Si)으로 이루어진 i형반도체층(AS), 한쌍의 소스전극(SD1)과 드레인전극(SD2)을 포함하고 있다. 소스와 드레인은 통상 그 사이의 바이어스극성에 의해 결정된다. 액정표시장치의 회로에 있어서는, 동작중에 극성이 반전된다. 그러므로, 동작중에 소스와 드레인을 교환해야만 한다. 그러나, 이하의 설명에서는, 설명의 편의상 그중 하나를 소스로서, 다른 하나를 드레인으로서 고정하여 표현한다.

[게이트전극(GT)]

게이트전극(GT)은 게이트신호선(GL)에 연속해서, 게이트신호선(GL)의 영역의 일부로 형성되어 있다. 게이트전극(GT)은 박막트랜지스터(TFT)의 액티브영역위로 연장하고 있는 부분이고, i형반도체층(AS)을 완전히 커버하도록 형성되어 있다(아래쪽으로부터 보는 경우). 그러므로, 그 역할외에도, 게이트전극(GT)은 외부광이나 역광으로부터 i형반도체층(AS)을 차폐하는 작용을 한다. 본 실시예에서는 게이트전극(GT)은 1개의 도전막(g1)으로 이루어져 있다. 도전막(g1)으로서는, 예를들면, 스퍼터링에 의해 형성된 알루미늄막을 이용할 수 있고, 그위 에는 알루미늄의 양극산화막(AOF)이 형성되어 있다.

[주사(게이트)신호선(GL)]

주사(게이트)신호선(GL)은 도전막(g1)으로 구성되어 있다. 주사신호선(GL)을 형성하는 도전막(g1)은 게이트전극(GT)의 도전막(g1)을 형성하는 것과 동일한 스텝에 의해 단일구조로서 형성된다. 주사신호선(GL)을 통해, 게이트전압(Vg)은 외부회로로부터 게이트전극(GT)으로 공급된다. 주사신호선(GL)상에도 알루미늄의 양극산화막(AOF)이 형성되어 있다. 영상신호선(DL)과 교차하는 부분은 그 영상신호선에 대해서 단락의 확률이 감소하도록 좁게 형성되어 있고, 단락한 경우에도 레이저트리밍에 의해 분리될 수 있도록 2개로 갈라져 있다.

[대향전극(CT)]

대향전극(CT)은 게이트전극(GT)과 주사신호선(GL)과 동일한 층의 도전막(g1)으로 구성되어 있다. 대향전극(CT)상에도 알루미늄의 양극산화막(AOF)이 형성되어 있다. 대향전극(CT)은 양극산화막(AOF)으로 완전히 커버되어 있어, 영상신호선에 가능한 한 가깝게 배치된 경우에도 단락을 방지한다. 게다가, 이들을 교차하도록 구성할 수도 있다. 대향전압(Vcom)은 대향전극(CT)으로 인가된다. 본 실시예에서는 대향전압(Vcom)은 영상신호선(DL)으로 인가된 최소레벨의 구동전압(Vdmin)과 최대레벨의 구동전압(Vdmax)사이의 중간전위보다도, 박막트랜지스터장치(TFT)를 오프상태로 한 경우에 발생하는 필드스루(field-through)전압(△Vs)분만큼 낮은 전위로 설정되어 있으나, 영상신호구동회로에 사용되는 집적회로의 전원전압을 거의 반감할 필요가 있을 때는 AC(교류)전압을 인가하면 된다.

[대향전압신호선(CL)]

대향전압신호선(CL)은 도전막(g1)으로 구성되어 있다. 대향전압신호선(CL)을 형성하는 도전막(g1)은 게이트전극(GT), 주사신호선(GL) 및 대향전극(CT)의 도전막(g1)을 형성하는 것과 동일한 스텝을 통해 단일구조로서 형성되어 있다. 대향전압신호선(CL)을 통해, 대향전압(Vcom)은 외부회로로부터 대향전극(CT)으로 공급된다. 대향전압신호선(CL)상에도 알루미늄의 양극산화막(AOF)이 형성되어 있다. 영상신호선(DL)과 교차하는 부분은 주사신호선(GL)의 경우와 마찬가지로 영상신호선에 대해서 단락의 확률이 감소하도록 좁게 형성되어 있고, 단락한 경우에도 레이저트리밍에 의해 분리될 수 있도록 2개로 갈라져 있다.

[절연막(GI)]

절연막(GI)은 박막트랜지스터(TFT)에 있어서 전계를 게이트전극(GT)및 반도체층(AS)으로 부여하기 위한 게이트절연막으로서 이용된다. 게이트절연막(GI)은 게이트전극(GT) 및 주사신호선(GL)상에 형성되어 있다. 게이트절연막(GI)으로서는, 예를들면, 두께가 1200∼2700Å(본 실시예에서는 약 2400Å)인 플라즈마로 형성된 질화규소막을 사용한다. 게이트절연막(GI)은 매트릭스부(AR)전체를 둘러싸도록 형성하고, 주변부는 외부접속단자(DTM),(GTM)가 노출되도록 제거한다. 절연막(GI)은 주사신호선(GL), 대향전압신호선(CL) 및 영상신호선(DL)을 전기적으로 절연하는 것에도 기여한다.

[i형 반도체층(AS)]

i형반도체층(AS)은 비정질실리콘으로 이루어져 있고, 그 두께는 200∼2200Å(본 실시예에서는 약 2000Å)이다. 층(d0)은 오믹콘택트를 위해 인(P)으로 도프된 N(+)형 비정질실리콘반도체층이며, 그 아래쪽에 i형반도체층(AS)이 존재하고, 그 위쪽에 도전층(d1),(d2)이 존재하는 부분에만 남아있다.

또한 i형반도체층(AS)은 주사신호선(GL), 대향전압신호선(CL) 및 영상신호선(DL)이 교차하는 부분(크로스오버부분)에도 설치되어 있다. 이 교차하는 부분에서의 i형반도체층(AS)은 주사신호선(GL), 대향전압신호선(CL) 및 영상신호선(DL)이 교차하는 부분에서의 단락의 확률을 저감한다.

[소스전극(SD1), 드레인전극(SD2)]

소스전극(SD1) 및 드레인전극(SD2)은 각각 N(+)형반도체층(d0)과 접촉하고 있는 도전막(d1)과 그 위에 형성되어 있는 도전막(d2)으로 구성되어 있다.

도전막(d1)은 스퍼터링에 의해 형성된 크롬(Cr)막으로 이루어져 있고, 그 두께는 500∼1000Å(본 실시예에서는 약 600Å)이다. Cr막은 그 두께가 증가할 수록 스트레스가 생성되므로 2000Å정도이하로 형성한다. Cr막은 N(+)형반도체층(d0)에 대한 접착성을 향상시키고, 도전막(d2)의 알루미늄이 N(+)형반도체층(d0)으로 확산하는 것을 방지할 목적으로서 즉, 이른바 배리어층으로서 사용한다. 도전막(d1)으로서는, Cr막외에 고용융금속(Mo, Ti, Ta 또는 W)막 및 고용융금속규화물(MoSi₂, TiSi₂, TaSi₂또는 WSi₂)막을 사용해도 된다.

두께가 3000∼5000Å(본 실시예에서는 약 4000Å)인 도전막(d2)은 Al스퍼터링에 의해 형성된다. Al막은 Cr막에 비해 스트레스가 적으므로, 소스전극(SD1), 드레인전극(SD2) 및 영상신호선(DL)등의 저항을 감소시키고, 게이트전극(GT)과 i형반도체층(AS)에 의해 야기되는 단차위로 확실하게 연장하도록 (단차적용범위를 향상시키도록)하기 위해서는 두께를 크게 형성할 수 있다. 도전막(d1) 및 (d2)을 동일한 마스크패턴을 사용해서 패턴화한 후, 동일한 마스크를 사용하거나 혹은 도전막(d1) 및 (d2)을 마스크로서 사용하여 N(+)형반도체층(d0)을 제거한다. 즉, i형반도체층(AS)상에 남아있는 N(+)형반도체층(d0)을 도전막(d1) 및 (d2)의 부분을 제외하고 셀프얼라인먼트방식으로 제거한다. 이 경우에는 에칭에 의해 N(+)형반도체층(d0)을 제거하므로 i형반도체층(AS)의 표면이 어느 정도 에칭되지만 에칭시간을 변화시키는 것에 의해 제어할 수 있다.

[영상신호선(DL)]

영상신호선(DL)은 소스전극(SD1) 및 드레인전극(SD2)과 동일한 층의 제 1도 전막(d1) 및 제 2도전막(d2)으로 구성되어 있다. 게다가, 영상신호선(DL)은 드레인전극(SD2)과 일체로 형성되어 있다.

[화소전극(PX)]

화소전극(PX)은 소스전극(SD1) 및 드레인전극(SD2)과 동일한 층의 제 1도전막(d1) 및 제 2도전막(d2)으로 구성되어 있다. 게다가, 화소전극(PX)은 소스전극(SD1)과 일체로 형성되어 있다.

[축적용량(Cstg)]

화소전극(PX)는, 박막트랜지스터(TFT)에 접속된 단부와는 반대쪽의 단부에서, 대향전압신호선(CL)상에 중첩되도록 형성되어 있다. 도 9로부터 명백한 바와 같이, 이러한 중첩은 한쪽전극(PL2)으로서 화소전극(PX)을 지니고 다른쪽 전극(PL1)으로서 대향전압신호선(CL)을 지니는 축적용량(용량장치)(Cstg)을 구성한다. 이 축적용량(Cstg)의 유전막은 박막트랜지스터(TFT)의 게이트절연막으로서 이용되는 절연막(GT) 및 양극산화막(AOF)으로 이루어져 있다.

도 2에 도시한 바와 같이, 위쪽에서 보면 축적용량(Cstg)은 대향전압신호선(CL)의 도전막(g1)의 신장된 부분에 형성되어 있다.

이 경우에, 축적용량(Cstg)의 절연막(GI)아래에 위치한 전극은 양극화성된 면을 지닌 알루미늄으로 이루어져 있다. 그러므로, 축적용량은 알루미늄의 소위 휘스커에 의해 야기되는 결함(상부측의 전극과의 단락)을 거의 발생하지 않는다.

[보호막(PSV1)]

보호막(PSV1)은 박막트랜지스터(TFT)상에 설치되어 있고, 주로 습기등으로부터 박막트랜지스터(TFT)를 보호하므로 고투명성을 지니고 습도에 대해서 내성이 양호해야 한다. 보호막(PSV1)은 예를들면, 플라즈마CVD장치에 의해 형성된 산화규소막 또는 질화규소막으로 이루어져 있고, 그 두께는 약 1㎛이다.

보호막(PSV1)은 매트릭스부(AR)전체를 둘러싸도록 형성하고 그 주변부는 외부접속단자(DTM),(GTM)가 노출되도록 제거한다. 보호막(PSV1) 및 게이트절연막(GI)의 두께로서는, 보호효과를 고려해서 전자를 두껍게 형성하고, 트랜지스터와의 상호컨덕턴스를 고려해서 후자를 얇게 형성한다. 그러므로, 높은 보호효과를 보이는 보호막(PSV1)은 가능한 한 넓은 주변부조차도 보호하도록 게이트절연막(GI)보다도 큰 사이즈로 형성한다.

[컬러필터기판]

도 2 및 도 7를 다시 참조하여, 이하에, 상부투명유리기판(SUB2)(컬러필터기판)의 구성에 대해서 상세히 설명한다.

[차광막(BM)]

상부투명유리기판(SUB2)상에는 갭(화소전극(PX)과 대향전극(CT)사이의 갭이외의 갭)을 통해 투과된 바람직하지 못한 광이 표시면측으로 진행하여, 콘트라스트 등을 열화시키지 않도록 차광막(BM)(소위 블랙매트릭스)을 형성하고 있다. 또한 차광막(BM)은 외부광이나 역광이 i형반도체층(AS)으로 입사하는 것을 방지한다. 즉, 박막트랜지스터(TFT)의 i형 반도체층(AS)은 상부측과 하부측에 위치한 차광막(BM)과 큰 사이즈의 게이트전극(GT)에 의해 샌드위치되어 있으므로 외부측으로부터의 자연광 또는 역광을 수광하지 않는다.

도 2에 도시된 차광막(BM)의 다각형의 윤곽선은 차광막(BM)이 형성되지 않은 내측의 개구부를 나타낸다. 이것은 윤곽선의 일례일뿐이다. 커다란 개구부를 형성하고자 할 경우에,패턴은 도 3에 도시한 것이면 된다. 도 3의 영역(A)에 있어서, 전계의 방향은 무질서하고, 이 부분의 표시는 이 부분이 흑색이면 흑색이고 백색이면 백색인 1대 1방식으로 화소내의 영상데이터에 대응한다. 그러므로, 이 부분을 표시의 일부로서, 사용할 수 있다. 또, 도면의 상하방향의 경계선은 상부 및 하부기판의 일치정밀도에 의해 결정된다. 일치정밀도가 영상신호선(DL)의 양측에 위치한 대향전극(CT)의 폭보다도 양호하면, 상기 대향전극의 폭 이내로 경계선을 설정함으로써 개구부를 넓힐 수 있다.

차광막(BM)은 광에 대한 차광성을 지니고, 또 화소전극(PX)과 대향전극(CT)사이의 전계에 영향을 미치지 않도록 고도의 절연막으로 이루어져 있다. 이것에 의해 기판표면과 평행한 전계성분이 액정층으로 효율적으로 인가될 수 있고, 액정구동용 전압을 저하시키는 것이 가능하다.

차광막(BM)은 흑색안료를 레지스트재료와 혼합하여 얻어진 재료로 이루어져 있고, 그 두께는 약 1.2㎛이다. 다른 실시예에서는 팔라듐 및 비전해도금된 니켈을 레지스트재료와 혼합하여 얻어진 재료를 사용할 수 있다.

이 경우에 있어서, 화소전극(PX)과 대향전극(CT)사이에서 갭을 어느 정도 증가시킬 수 있으므로 개구율을 증가시키는 것이 가능하다.

차광막(BM)은 각 화소를 둘러싼 격자형상으로 형성되어 있다. 이 격자에 의해 각 화소의 유효표시영역이 칸막이로 되어 있다. 그러므로, 각 화소의 윤곽은 차광막(BM)에 의해 명확하게 표시된다. 즉, 차광막은 블랙매트릭스와, i형반도체층(AS)상에 입사되는 광에 대한 차광과의 2가지 기능을 지닌다.

차광막(BM)은 주변부상에도 프레임형상으로 형성되어 있고, 도트형상의 복수의 개구부를 지닌 매트릭스부의 패턴에 연속하는 패턴을 지닌다. 주변부상의 차광막(BM)은 밀봉부분(SL) 위에서 바깥쪽으로 연장하여 디스플레이가 장착된 퍼스널컴퓨터 등의 기기에 의한 반사광 등의 누설광이 매트릭스부로 들어가는 것을 방지한다. 차광막(BM)은 기판(SUB2)의 가장자리보다도 약 0.3∼1.0mm만큼 짧으므로, 기판(SUB2)의 절단영역까지 연장되지 않는다.

[컬러필터(FIL)]

컬러필터(FIL)은 화소에 대향하는 위치에 적, 녹, 청색선을 반복해서 스트라이프형상으로 형성된다. 컬러필터(FIL)는 차광막(BM)의 단부상에 중첩하도록 형성되어 있다.

컬러필터(FIL)는 이하와 같이 형성된다. 먼저, 상부투명유리기판(SUB2)의 표면에 아크릴수지등의 염색가능한 부재를 형성한 후, 포토리소그래피기술에 의해 적색필터형성영역상의 염색가능한 부재만 남기고 나머지는 제거한다. 그 다음에, 염색가능한 부재를 적색염료로 염색하고 고착시켜 적색필터(R)를 형성하도록 다음에, 동일한 스텝으로 계속해서 녹색필터(G)와 청색필터(B)를 형성한다.

[오버코트막(OC)]

오버코트막(OC)은 컬러필터(FIL)의 염료가 액정(LC)으로 누설되는 것을 방지함과 동시에 컬러필터(FIL)와 차광막(BM)에 의해 발생하는 단차를 평탄화하기 위해 설치한다. 오버코트막(OC)은 아크릴수지, 에폭시수지 등의 투명수지재료를 이용하여 형성한다.

[액정층 및 편광판]

이하, 액정층, 배향막 및 편광판에 대해서 설명한다.

[액정층]

액정재료(LC)로서는, 13.2의 양의 유전율이방성(△ε)과 0.081(20℃에서 589nm)의 굴절률이방성(△n)을 지닌 네마틱액정 및 -7.3의 음의 유전율이방성(△ε)과 0.053(20℃에서 589nm)의 굴절률이방성(△n)을 지닌 네마틱액정을 사용한다. 액정층의 두께(갭)는, 양의 유전율이방성(△ε)을 지닐때, 2.8㎛이상 4.5㎛이하이다.

이 경우, 리타레이션(△n·d)이 0.25㎛이상 0.32㎛이하이면, 가시광의 범위내의 파장에 의해 거의 변하지 않는 투과율이 얻어지고, 양의 유전율이방성(△ε)을 갖는 대부분의 액정은 0.07이상 0.09이하의 복굴절이방성(△n)을 갖는다.

한편, 음의 유전율이방성(△ε)을 갖는 경우, 액정층의 두께(갭)는 4.2㎛이상 8.0㎛이하가 된다. 그 이유는 양의 유전율이방성(△ε)을 갖는 액정의 경우에서 처럼, 리타데이션(△n·d)을 0.25㎛이상 0.32㎛이하의 범위내로 결정해야할 필요가 있기 때문이다. 이 경우, 음의 유전율이방성(△ε)을 갖는 대부분의 액정은 0.04이상 0.06이하의 복굴절이방성(△n)을 갖는다.

후술할 배향막과 편광판과의 조합에 의해 액정분자가 러빙방향(RDR)으로부터 전계방향(EDR)으로 약 45°만큼 회전한 경우 최대투과율을 얻는 것이 가능하다.

액정층의 두께(갭)는 폴리머비드를 사용하여 제어한다.

액정재료(LC)는 네막틱액정재료인한 특별한 제한은 없다. 유전율이방성(△ε)의 값이 커질 수록 구동전압이 저감시킬 수 있다. 굴절률이방성(△n)이 작을수록 액정층의 두께(갭)를 증대시키는 것이 가능하므로 액정을 주입하는 시간을 단축함과 동시에 갭의 편차를 줄일 수 있다.

[배향막]

배향막(ORI)은 폴리이미드로 이루어져 있다. 상부 및 하부기판은 인가된 전계방향(EDR)에 대해서 75°각도를 이루고 서로 평행한 러빙방향(RDR)을 지닌다. 도 18는 그 관계를 설명한 것이다.

러빙방향(RDR)과 인가전계방향(EDR)이 이루는 각도는 액정재료가 양의 유전율이방성(△ε)을 지닐때 45°초과 90°미만이고, 액정재료가 음의 유전율이방성(△ε)을 지닐때 0°초과 45°미만이면 된다.

[편광판]

도 18는 인가전계방향과 러빙방향과 편광판의 투과축과의 관계의 설명도이다.

사용하는 편광판(POL)은 니토덴코사제품G1220DU이다. 하부편광판(POL1)의 투과축(MAX1)은, 러빙방향(RDR)과 대략 평행하고, 상부편광판(POL2)의 투과축(MAX2)과 대략 직교한다. 도 18는 이들 관계를 설명하고 있다. 이와같이해서 투과율이, 화소로 인가되는 전압(화소전극(PX)과 대향전극(CT)사이의 전압)의 증가에 따라 상승하는 정상닫힘특성이 얻어진다.

[매트릭스주변부의 구성]

도 10은 상부 및 하부유리기판(SUB1) 및 (SUB2)을 나타내는 표시패널(PNL)의 매트릭스(AR)의 주변부의 주요부분을 도시한 평면도이다. 도 11는, 좌측에 주사회로가 접속되어야 할 외부접속단자(GTM) 및 그 부근을, 우측에 외부접속단자가 없는 곳의 밀봉부 및 그 부근을 도시한 단면도이다.

제조하려는 패널이 사이즈가 작으면, 처리량을 향상시키기 위해 1매의 유리시트상에 복수의 장치를 제작하여, 분할하고, 패널의 사이즈가 크면, 제작설비의 공용을 위해 규격사이즈의 유리판을 가공하여 품종에 맞는 사이즈로 분할한다. 어느 경우든 소정의 공정을 통해 처리한 후 유리를 절단한다. 도 10 및 도 11는 후자의 예를 도시한 것으로, 절단한 후의 상부 및 하부기판(SUB1) 및 (SUB2)을 예시하고 있고, 이중 (LN)은 절단하기 전의 2개의 기판의 가장자리부이다. 어느 경우든 완성된 상태에 있어서, 상부기판(SUB2)은 하부기판(SUB1)보다도 작으므로, 외부접속단자군(Tg),(Td) 및 단자(CTM)가 존재하는 부분(도면에서는 상부측과 좌측)이 노출된다. 단자군(Tg),(Td)은, 주사회로에의 접속용 단자(GTM), 영상신호회로에의 접속용 단자(DTM) 및 이들의 인출배선부를, 집적회로칩(CHI)이 탑재된 테이프캐리어패키지(TCP)(도 22 및 도 23)의 단위로 복수개 합해서 붙인 명칭이다. 각 군의 매트릭스부로부터 외부접속단자부까지의 인출배선은 양사이드를 향해 기울어져 있다. 그 이유는, 표시패널(PNL)의 단자(DTM),(GTM)가 패키지(TCP)의 배열피치 및 패키지(TCP)에 있어서 접속단자피치와 일치하기 때문이다. 대향전극단자(CTM)는 외부회로로부터 대향전극(CT)으로 대향전압을 인가하기 위한것이다. 매트릭스부의 대향전극신호선(CL)은 주사회로용 단자(GTM)의 반대측(도면의 우측)으로 인출되어, 각 대향전압신호선은 공통버스선(CB)을 통해 함께 모아져 대향전극단자(CTM)에 접속된다.

투명유리기판(SUB1)과 (SUB2)사이에는 액정(LC)을 넣기 위해 액정주입구(INJ)를 제외한 밀봉패턴(SL)이 형성되어 있다. 밀봉재료는, 예를들면, 에폭시수지이다.

배향막(ORI1) 및 (ORI2)은 밀봉패턴(SL)의 안쪽에 형성되어있다. 편광판(POL1)과 (POL2)은 하부투명유리기판(SUB1)과 상부투명유리기판(SUB2)의 외부면상에 형성되어 있다. 액정(LC)은 액정분자의 배향을 결정하는 하부배향막(ORI1)과 상부배향막(ORI2)사이에서 밀봉패턴(SL)에 의해 칸막이된 영역에 밀봉되어 있다. 하부배향막(ORI1)은 하부투명유리기판(SUB1)측상의 보호막(PSV1)상에 형성되어 있다.

액정표시장치에 있어서, 하부투명유리기판(SUB1)과 상부투명유리기판(SUB2)상에는 각종 층이 따로따로 적층되어 있고, 기판(SUB2)상에는 밀봉패턴(SL)이 형성되어 있고, 하부투명유리기판(SUB1)과 상부투명유리기판(SUB2)은 한쪽위에 다른쪽이 중첩되어 있고, 액정(LC)은 밀봉부재(SL)내에 형성된 개구부, 즉 주입부(INJ)를 통해 주입되고, 이 주입구(INJ)는 에폭시수지 등으로 밀봉된다. 그 다음에 상부 및 하부기판을 절단하여 액정표시장치를 얻는다.

[게이트단자부]

도 12(A) 및 도 12(B)는 표시매트릭스의 주사신호선(GL)으로부터 그 외부접속단자(GTM)까지의 접속구조를 도시한 것으로, 도 12(A)는 평면도이고, 도 12(B)는 도 12(A)의 선(B-B)을 따라 절단한 단면도이다. 설명의 편의상 경사진 배선을 직선으로 나타낸다.

(AO)는 직접 포토레지스트 묘화(描畵:여기서 "묘화"란 그림을 본떠서 그리듯이 화상데이터를 그대로 묘사하는 것을 의미함.)의 경계선 또는, 다시말하면, 선택적 양극산화의 포토레지스트패턴이다. 그러므로, 포토레지스트는 양극산화후에 제거되므로 도시되어 있는 패턴(AO)은 완성품에는 남아있지 않다. 그러나, 단면도에 도시한 바와 같이, 산화막(AOF)은 게이트배선(GL)상에 선택적으로 형성되어 그 흔적이 남는다. 평면도에 있어서, 포토레지스트의 경계선(AO)에 대해서 좌측은 레지스트로 피복되어 있어, 양극산화를 행하지 않고, 우측은 레지스트로 피복되어 있지 않아 양극산화를 행한다. 양극산화Al층(g1)은 그 표면상에 Al₂O₃막(AOF)이 형성되어 그 하부층의 도전부는 체적이 감소된다. 양극산화는, 그 도전부가 남을 수 있도록 적당한 시간과 전압을 결정해서 행한다.

동도에 있어서, 알루미늄(Al)층(g1)은 이해를 돕기위해 빗금을 쳤으나 양극산화되지 않은 영역은 빗살형상으로 패턴화되어 있다. 그 이유는 알루미늄층의 폭이 넓은 경우에는 표면상에서 휘스커가 발생하기 때문이다. 그러므로, 각각의 선패턴은 좁게 형성되어, 복수의 선패턴이 병렬로 묶여 있어, 휘스커의 발생을 방지하면서 전기전도성의 감소와 단선의 확률을 최소화하고 있다.

게이트단자(GTM)는 알루미늄층(g1)과, 또 그 표면을 보호하고 TCP(테이프캐리어패키지)와의 접속의 신뢰성을 향상시키기 위한 투명도전층(g2)으로 구성되어 있다. 투명도전막(g2)은 스퍼터링에 의해 형성되고 두께가 1000∼2000Å(본 실시예에서는 약 1400Å)인 막(인듐주석산화물(ITO):네사막)이다. 알루미늄층(g1)상에 형성된 도전층(d1)과 그 표면측상에 형성된 도전층(d2)은 알루미늄층과 투명도전층(g2)사이의 접속불량을 보강함과 동시에 접속저항을 저감시키기 위해서 크롬층(d1)을 알루미늄층과 투명도전층(g2)에 접속하고 있다. 도전층(d2)은 도전층(d1)을 형성하는 마스크와 동일한 마스크를 사용하여 형성하므로 잔존한다.

평면도에 있어서, 게이트절연막(GI)은 경계선의 우측에 형성되어 있고, 보호막(PSV1)은 경계선의 좌측에 형성되어 있고, 좌단부에 위치한 단자부(GTM)는 외부회로와 오믹콘택트할 수 있도록 노출되어 있다. 도면에는 한쌍의 게이트선(GL)과 게이트단자만이 도시되어 있지만, 실제로는 도 12(A) 및 도 12(B)에 도시된 바와 같이 상부 및 하부측상에 쌍으로 배치되어 단자군(Tg)(도 10)을 이루고 있다. 제조과정에서는, 게이트단자의 좌단부를, 기판을 절단하는 영역위로 연장하여 배선(SHg)(도시생략)에 의해 단락시킨다. 제조과정에 있어서, 이 단락선(SHg)은 양극산화시에 전력을 공급함과 동시에, 배향막(ORI1)의 러빙시에 정전기의 방전을 방지한다.

[드레인단자(DTM)]

도 13(A) 및 도 13(B)는 영상신호선(DL)과 외부접속단자(DTM)와의 접속을 설명하는 도면으로, 도 13(A)는 평면도이고, 도 13(B)는 도 13(A)의 선(B-B)을 따라 절단한 단면도이다. 이들 도면은 도 19의 상부부분에 상당한다. 도면의 방향은 편의상 변경되어 있으므로, 좌단부방향이 기판(SUB1)의 상단부에 상당한다.

(TSTd)는, 여기에 외부회로는 접속되지 않지만 탐사침등으로 감지될 수 있도록 배선부보다도 넓게 확장된 검사단자이다. 드레인단자(DTM)도 마찬가지로, 외부회로에 접속될 수 있도록 배선부보다도 넓게 확장되어 있다. 외부회로에 접속하기 위한 드레인단자(DTM)는 상하방향으로 배치되어 있고, 도 10에 도시된 바와같이 단자군(Td)(아래첨자생략)을 구성하며, 기판(SUB1)의 절단선위로 연장하고, 배선(SHd)(도시생략)에 의해 모두 단락되어 제조과정중에 정전파괴를 방지한다. 검사단자(TSTd)는 도 13(A) 및 도 13(B)에 도시된 바와 같이 1개 걸른 영상신호선(DL)마다 형성되어 있다.

드레인접속단자(DTM)는 1개의 투명도전층(g2)에 의해 형성되고, 게이트절연막(GI)이 제거된 부분에서 영상신호선(DL)에 접속된다. 게이트절연막(GI)의 단부상에 형성되어 있는 반도체층(AS)은 게이트절연막(GI)의 단부를 테이퍼형상으로 에칭하기 위한 것이다. 드레인단자(DTM)상에서는, 외부회로에 접속할 수 있도록 보호막(PSV)이 제거되어 있음은 말할 것도 없다.

매트릭스부로부터 드레인단자(DTM)까지의 인출배선은 보호막(PSV)내에까지 구성되어 있고, 보호막(PSV)속에서 투명도전막(g2)과 접속되고 있고 영상신호선(DL)과 동일한 레벨의 층(d1),(d2)을 지닌다. 그 이유는 보호막(PSV)과 밀봉패턴(SL)을 이용하여 가능한 한 전식이 용이하게 수행되는 알루미늄층(d2)을, 보호할 필요가 있기 때문이다.

[대향전극단자(CTM)]

도 14(A) 및 도 14(B)는 대향전극신호선(CL)으로부터 외부접속단자(CTM)까지의 접속예를 도시한 도면으로, 도 14(A)는 평면도이고, 도 14(B)는 도 14(A)의 B-B선을 따라 절단한 단면도이다. 이들 도면은 도 19의 좌측상부부분에 상당한다.

대향전압신호선(CL)은 공통버스선(CB)에 의해 모아져 대향전극단자(GM)로 인출된다. 공통버스선층(d2)이 형성되어 있는 구조를 하고 있다. 그 이유는 대향전압이 외부회로로부터 대향전압신호선(CL)으로 충분히 공급되도록 공통버스선(CB)의 저항이 저감되기 때문이다.

따라서, 대향전압은 말단화소에 까지도 충분하게 전달되므로 영상신호선(DL)에 공급된 영상신호에 응답하여 대향전극(CT)의 전압의 왜곡으로 야기되는 누화(특히, 화면상에서 좌우방향으로의 누화)의 발생을 저감시키는 것이 가능하다. 이 구조는 도전층을 추가로 설치하지 않고도 공통버스선의 저항을 낮추는 특징이 있다. 공통버스선(CB)의 도전층(g1)은 도전층(d1)과 도전층(d2)에 전기적으로 접속될 수 있도록 양극산화하지 않는다. 그밖에, 도전층(g1)은 게이트절연막(GI)을 통해 노출된다.

대향전극단자(CTM)는 투명도전층(g2)이 도전층(g1)상에 형성되어 있는 구조를 하고 있고, 전식을 방지하기 위해서 표면은 투명도전층(g2)에 의해 보호되어 있고, 도전층(g1)은 내구성이 양호한 투명도전층(g2)으로 피복되어 있다.

상술한 실시예에 있어서, 도전층(d1)과 도전층(d2)은 공통버스선(CB)상에 형성되어 있지만 본 발명은 반드시 이들 도전층으로만 한정되는 것은 아니다. 이경우에도, 공통버스선(CB)의 저항을 저감시키는 것이 가능하다.

[제조방법]

이하, 도 5∼도 17를 참조하여, 상술한 액정표시장치의 기판(SUB1)의 제조방법에 대해서 설명한다. 이들 도면에 있어서, 중앙의 문자는 각 공정의 명칭을 간략화한 것으로, 좌측은 도 8에 도시된 박막트랜지스터의 부분이고, 우측은 도 12(A) 및 도 12(B)의 단면도에 도시된 게이트단자부Z의 공정의 순서를 도시한 것이다. 스텝B와 스텝D를 제외한 스텝 A∼I는 포토그래피(사진)처리에 따라 구분한 것이다. 각 스텝의 단면도는 포토그래피의 처리를 완료하고, 포토레지스트를 제거한 후의 단계를 나타낸다. 본 실시예에서의 포토그래피의 처리라는 것은 포토레지스트의 도포로부터 마스크를 이용한 선택적 노광을 거쳐 현상하기까지의 일련의 동작을 의미한다. 이하, 구분된 각 스텝에 대해서 설명한다.

스텝A(도 15)

AN635유리(상품명)로 이루어진 하부투명유리기판(SUD1)상에 Al-Pd, Al-Si, Al-Ta, Al-Ti-Ta등으로 이루어지고 막두께가 3000Å인 도전막(g1)을 스퍼터링에 의해 형성한다. 포토그래피처리후, 도전막(g1)을 인산, 질산 및 빙초산의 혼합산성용액을 이용하여 선택적으로 에칭한다. 이와 같이해서 게이트전극(GT), 주사신호선(GL), 대향전극(CT), 대향전압신호선(CL), 전극(PL1), 게이트단자(GTM), 공통버스선(CB)의 제 1도전층, 대향전극단자(CTM)의 제 1도전층, 게이트단자(GTM)접속용 양극산화버스선(SHg)(도시생략) 및 양극산화버스선(SHg)에 접속된 양극산화패드(도시생략)를 형성한다.

스텝B(도 15)

직접 묘화에 의한 양극산화마스크(AO)를 형성한 후, 3%타르타르산을 암모니아에 의해 pH6.25±0.05로 조정한 용액을 에틸렌글리콜용액에 의해 1:9로 희석하여 얻어진 양극산화용액중에 기판(SUB1)을 침수시켜 양극산화전류밀도를 0.5mA/cm²로 조정한다(정전류양극산화). 다음에, 소정의 막두께를 지닌 Al₂O₃막을 얻는데 필요한 양극산화전압이 125V에 도달할 때까지 양극산화를 행한다. 이 상태를 수십분간 유지하는 것이 바람직하다(정전압양극산화). 이것은 균일한 Al₂O₃막을 형성하는 관점에 있어서 중요하다. 이와같이해서, 도전막(g1)을 양극산화하여, 게이트전극(GT), 주사신호선(GL), 대향전극(CT), 대향전압신호선(CL) 및 전극(PL1)상에 막두께가 1800Å인 양극산화막(AOF)이 형성된다.

스텝C(도 15)

막두께가 1400Å인 ITO막의 투명도전막(g2)을 스퍼터링에 의해 형성한다. 포토그래피처리후, 에칭액으로서 염산과 질산의 혼합산성용액에 의해 투명도전막(g2)을 에칭하여 게이트단자(GTM)의 최상층과, 드레인단자(DTM) 및 대향전극단자(CTM)의 제 2도전층을 형성한다.

스텝D(도 15)

플라즈마CVD장치에 암모니아기체, 실란기체 및 질소기체를 도입하여 막두께가 2200Å인 질화규소막을 형성한다. 그 다음에, 플라즈마CVD장치에 실란기체와 수소기체를 도입하여 막꼐가 2000Å인 i형비정질규소막을 형성한 후, 플라즈마CVD장치에 수소기체와 포스핀기체를 도입하여 막두께가 300Å인 N(+)형비정질규소막을 형성한다.

스텝E(도 16)

포토그래피처리후, 드라이에칭가스로서 SF₆과 CCl₄를 사용해서 N(+)형 비정질규소막과 i형비정질규소막을 선택적으로 에칭하여, i형반도체층(AS)의 섬부를 형성한다.

스텝F(도 16)

포토그래피처리후, 드라이에칭가스로서 SF₆을 사용하여 질화규소막을 선택적으로 에칭한다.

스텝G(도 17)

크롬으로 이루어지고 막두께가 600Å인 도전막(d1)을 스퍼터링에 의해 형성하고, 또 Al-Pd, Al-Si, Al-Ta, Al-Ti-Ta등으로 이루어지고 막두께가 4000Å인 도전막(d2)을 스퍼터링에 의해 형성한다. 포토그래피처리후, 스텝A에서 사용한 것과 동일한 용액을 사용하여 도전막(d2)을 에칭하고, 세릭암모늄나이트레이트용액을 사용해서 도전막(d1)을 에칭하여 영상신호선(DL), 소스전극(SD1), 드레인전극(SD2), 화소전극(PX), 전극(PL2), 공통버스선(CB)의 제 2 및 제 3도전층, 드레인단자(DTM)를 단락시키는 버스선(SHd)(도시생략)등을 형성한다. 다음에, 드라이에칭장치에 CCl₄와 SF₆기체를 도입하여 N(+)형 비정질규소막을 에칭하고 소스와 드레인사이의 N(+)형 반도체층(d0)을 선택적으로 제거한다.

스텝H(도 17)

플라즈마CVD장치에 암모니아기체, 실란기체 및 질소기체를 도입하여 막두께가 1㎛인 질화규소막을 얻는다. 포토그래피처리후, 드라이에칭가스로서 SF₆을 사용함으로써 포토엔그레이빙기술에 의해 질화규소막을 선택적으로 에칭하여 보호막(PSV)을 형성한다.

[표시장치전체의 등가회로]

도 19는 표시매트릭스부의 등가회로와 그 주변회로의 접속도이다. 이 회로도는 실제의 기하학적 배치에 대응하도록 도시된 것으로, (AR)은 복수의 화소를 2차원적인 구성으로 배열한 매트릭스어레이이다.

동도중, (X)는 영상신호선(DL)이고, 첨자 G, B및 R은 각각 녹, 청 및 적색화소에 부가된 것이다. (Y)는 주사신호선(GL)이고, 첨자 1,2,3,…, end는 주사타이밍의 순서에 따라서 부가된 것이다.

주사신호선(Y)(첨자생략)은 수직주사회로(V)에 접속되어 있고, 영상신호선(X)(첨자생략)은 영상신호구동회로(H)에 접속되어 있다.

(SUP)는 1개의 전압원의 전압을 분압하는 것에 의해 발생됨과 동시에 안정화된 복수의 전압을 발생하는 전원회로와, 호스트(상위연산처리장치)로부터의 CRT(음극선관)에 대한 정보를 TFT액정표시장치에 대한 정보로 변환하는 회로를 포함한 회로이다.

[구동방법]

도 20은 본 발명의 액정표시장치의 구동파형이다. 대향전압을 Vch와 Vcl의 2개의 값의 AC(교류)직사각각형상 파형으로 하고, 그와 동기한 주사신호Vg(i-1) 및 Vg(i)의 비선택전압을 1주사기간마다 2개의 값, 즉, Vg1h 및 Vg11로 변화시킨다. 대향전압의 진폭은 비선택전압의 진폭과 동일하도록 설정한다. 영상신호전압은 액정층으로 인가하려는 전압에서 대향전압의 진폭의 1/2을 감산하여 얻은 나머지이다.

대향전압은 DC(직류)전압이어도 된다. 하지만, AC전압을 사용하는 것에 의해 영상신호전압의 최대진폭을 저감시켜 파괴전압이 감소된 영상신호구동회로(신호측구동회로)를 사용하는 것이 가능하다.

[축적용량(Cstg)의 동작]

축적용량(Cstg)은 화소에 기록된 영상데이터(박막트랜지스터(TFT)를 오프한후의 영상데이터)를 연장하여 축적하기 위해 설치한다. 본 발명에서 이용하고 있는 전계를 기판표면과 평행하게 인가하는 방식에 의하면, 전계를 기판표면에 수직으로 인가하는 방식과는 달리 화소전극과 대향전극에 의해 구성된 용량(이른바 액정용량)이 거의 존재하지 않는다. 즉, 액정용량은 영상데이터를 화소에 축적할 수 없다. 그러므로, 전계를 기판표면과 평행하게 인가하는 방식에서는 축적용량(Cstg)이 필수적인 구성요소이다.

또, 박막트랜지스터(TFT)가 스위칭동작을 행하는 경우에, 축적용량(Cstg)은 화소전극전위(Vs)에 대한 게이트전위의 변화(△Vg)의 영향을 저감시킨다. 이것은 이하의 식으로 표현된다.

△Vs={Cgs/(Cgs+Cstg+Cpix)}×△Vg

식중, Cgs는 박막트랜지스터의 게이트전극(GT)과 소스전극(SD1)사이에 형성된 기생용량, Cpix는 화소전극(PX)와 대향전극(CT)사이에 형성된 용량, △Vs는 △Vg에 의한 화소전극전위의 변화분, 즉, 피드스루(feed-through)전압이다. 이 변화분(△Vs)은 액정(Lc)으로 인가되는 DC성분의 원인이되지만, 축적용량(Cstg)의 증가에 의해 감소될 수 있다. 액정(LC)으로 인가된 DC성분의 저감은, 액정(LC)의 수명을 길어지게 하고, 액정표시스크린상의 화면이 절환될 때 이전의 화상이 남는 이른바 프린팅화상을 저감시킬 수 있다.

초기에 설명한 바와 같이, 게이트전극(GT)의 사이즈는 i형반도체층(AS)을 완전히 커버하도록 크게되어 있으므로, 게이트전극(GT)과 소스전극(SD1)이 서로 오버랩하는 면적이 증가하여 기생용량(Cgs)이 증가하면, 화소전극전위(Vs)가 게이트(주사)신호(Vg)에 의해 쉽게 영향받는 역효과가 생긴다. 그러나, 축적용량(Cstg)을 설치하는 것에 의해 이러한 결함도 제거할 수 있다.

[대향전압신호선(CL)과 공통버스선(CB)과의 접속방법]

도 27는 본 발명에 의한 제 3실시예의 액정표시장치의 구성을 도시한 개략블록도이다.

본 실시예의 액정표시장치는 화소(120)가 매트릭스형태로 배치된 매트릭스기판(SUB1), 대향기판(SUB2), 타이밍제어회로(100), 드레인구동회로(102), 게이트구동회로(104), 공통전압발생구동회로(103) 및 매트릭스기판(SUB1)과 대향기판(SUB2)사이에 밀봉된 액정(도시생략)으로 구성되어 있다.

매트릭스기판(SUB1)상에는 화소(120)를 구동하는데 필요한 구동전압을 공급하는 영상신호선(DL) 및 주사신호선(GL)이 배치되어 있다. 영상신호선(DL)과 주사신호선(GL)은 서로 직교해서 화소(120)를 둘러싸고 있고, 영상신호선(DL)은 드레인구동회로(102)에, 주사신호선(GL)은 게이트구동회로(104)에 접속되어 있다.

화소(120)내의 대향전극에 접속된 대향전압신호선(CL)은 주사신호선(GL)과 평행하게 배치되어 있다. 또 대향전압신호선(CL)은 공통버스선(CB)을 통해 공통전압발생구동회로(103)에 그 양단부를 접속하고 있다.

게이트구동회로(104)와 드레인구동회로(102)는 타이밍제어회로(100)에 접속되어 있다. 타이밍제어회로(100)는 외부호스트(101)로부터 영상신호와 타이밍신호를 수신하고, 드레인구동회로(102)는 영상신호에 대응한 구동전압을 발생하여 이것을 타이밍신호에 응답해서 영상신호선(DL)으로 공급한다.

게이트구동회로(104)는 타이밍제어회로(100)로부터 공급된 타이밍신호를 수신하고, 영상신호에 대응한 게이트구동전압을 발생하여 이것을 타이밍신호에 응답해서 주사신호선(GL)으로 공급한다.

그 결과, 영상신호에 대응한 드레인전압이 계속해서 매트릭스기판(SUB1)내의 화소(120)로 인가된다.

본 실시예에서는, 대향전압신호선(CL)이 공통버스선(CB)에 그 양단부를 접속하고 있다. 여기서 공통버스선(CB)은 매트릭스기판의 비표시영역상에 형성되어, 폭을 넓게할 수 있으므로, 공통버스선(CB)의 저항을 대향전압신호선(CL)의 저항보다도 작게 설정할 수 있다.

도 28는 본 실시예의 액정표시장치에 있어서 대향전극(CT)으로 인가되는 구동전압의 전송경로의 등가회로도이고, 도 29는 도 28의 각 점에서의 구동전압의 파형도이다.

공통버스선(CB)의 저항(59)이 대향전압신호선(CL)의 저항(58)보다도 작으므로, 도 28의 D,E,F 및 G점에 있어서의 공통전압구동회로(60)로부터 공급된 구동전압의 파형은 도 29에 도시한 바와같이, 각각 D점의 대향전압(62), E점의 대향전압(63), F점의 대향전압(64) 및 G점의 대향전압(65)이 된다.

도 29로부터 알 수 있는 바와같이, 본 실시예에 의하면, 공통전압발생구동회로(103)내의 공통전압구동회로(60)로부터 대향전극(CT)으로 공급되는 구동전압의 파형왜곡을 경감시키는 것이 가능하다.

그러므로, 각 화소(120)내의 화소전극(PX)과 대향전극(CT)사이의 전계강도가 거의 균일하게 되어 대향전압신호선(CL)을 따라서 발생하는 휘도불균일을 경감시키는 것이 가능하다.

또, 대향전압신호선(CL)이 일부에서 단선하여도, 대향전압신호선(CL)의 양단부로부터 대향전극(CT)으로 구동전압을 공급하므로, 단선부분으로부터 앞의 화소(120)의 대향전극(CT)으로 구동전압이 더 이상 공급되지 않아 액정이 더 이상 구동되지 않는 종래예와는 달리 표시품질이 손상되는 것을 방지할 수 있다.

도 30(A)는 도 27의 매트릭스기판상의 A점에서의 대향전압신호선(CL)과 공통버스선(CB)과의 접속예를 도시한 평면도이고, 도 30(B)는 도 30(A)의 선(I-I')을 따라 절단한 단면도, 도 30(C)는 도 30(A)의 선(H-H')을 따라 절단한 단면도이다.

도 27에 도시한 A점에 있어서, 매트릭스기판상에 알루미늄층(g1)을 이용하여 주사신호선(GL)과 대향전압신호선(CL)을 형성한 후, 양극산화하여 신호선상에 산화알루미늄(AOF)을 형성한다. 이 경우, 대향전압신호선(CL)의 단부는 레지스트를 이용하여 산화알루미늄(AOF)이 형성되지 않도록 하고 있다. 다음에, 게이트산화막(GI)을 형성하는데, 이때에는, 대향전압신호선(CL)의 단부에 콘택트홀(CHL)을 형성한다. 그 다음에, 크롬층(d1)과 알루미늄층(d2)을 이용하여 영상신호선(DL)과 공통버스선(CB)을 동시에 형성한다. 공통버스선(CB)은 대향전압신호선(CL)의 단부상에도 형성하여, 대향전압신호선(CL)의 단부의 콘택트홀(CHL)에 의해 공통버스선(CB)과 대향전압신호선(CL)을 함께 전기적으로 접속한다. 최종적으로 보호막(PSV)을 형성한다음, 표면처리를 행한다.

도 31(A)는 도 27의 매트릭스기판상의 B점에서의 대향전압신호선(CL)과 공통버스선(CB)과의 접속예를 도시한 평면도이고, 도 31(B)는 도 31(A)의 선(J-J')을 따라 절단한 단면도이다.

매트릭스기판상에 알루미늄층(g1)을 이용하여 주사신호선(GL), 대향전압신호선(CL) 및 공통버스선(CB)을 동시에 형성한 후, 양극산화하여 신호선상에 산화알루미늄(AOF)을 형성하고 또, 그위에 게이트산화막(GI)을 형성한다. 이 경우, 대향전압신호선(CL)의 단부와 공통버스선(CB)상에는 레지스트를 이용하여 산화알루미늄(AOF) 및 게이트산화막(GI)이 형성되지 않도록 하고 있다. 다음에, 크롬층(d1)과 알루미늄층(d2)의 2개층을 이용하여 영상신호선(DL)을 형성함과 동시에, 공통버스선(CB)상에도 크롬층(d1)과 알루미늄층(d2)을 형성한다. 이와같이, 공통버스선(CB)은 알루미늄층(g1), 크롬층(d1) 및 알루미늄층(d2)으로 구성되어, 저항도 작다. 최종적으로, 보호막(PSV)을 형성한 후 표면처리를 행한다.

도 32(A)는 도 27의 매트릭스기판상의 C점에서의 영상신호선(DL)과 공통버스선(CB)과의 교차부를 도시한 평면도이고, 도 32(B)는 도 32(A)의 선(K-K')을 따라 절단한 단면도이다. 매트릭스기판상에 알루미늄층(g1)을 이용하여 주사신호선(GL)과 대향전압신호선(CL)을 형성한 후, 양극산화하여 신호선상에 산화알루미늄(AOF)을 형성한다.

그 다음에 게이트산화막(GI)을 형성하고, 크롬층(d1)과 알루미늄층(d2)의 2개층을 이용하여 영상신호선(DL)을 형성한다. 최종적으로, 보호막(PSV)을 형성한 후 표면처리를 행한다.

도 30(A)∼도 30(C)에서는 공통버스선(CB)과 영상신호선(DL)사이의 영역에 대향전압신호선(CL)과 공통버스선(CB)사이의 접속부[콘택트홀(CHL)]를 형성하였지만, 반드시 이것에만 한정되는 것을 아니고, 도 33(A)∼도 33(C)에 도시한 바와 같이, 공통버스선(CB)에 대해서 영상신호선(DL)과 반대측상의 영역에 콘택트홀(CHL)을 형성해도 된다.

도 33(A)는 도 27의 매트릭스기판상의 A점에서의 대향전압신호선(CL)과 공통버스선(CB)과의 다른 접속예를 도시한 평면도이고, 도 33(B)는 도 33(A)의 선(Q-Q')을 따라 절단한 단면도, 도 33(C)는 도 33(A)의 선(R-R')을 따라 절단한 단면도이다.

도 27에 도시한 A점에 있어서, 매트릭스기판상에 알루미늄층(g1)을 이용하여 주사신호선(GL)과 대향전압신호선(CL)을 형성한 후, 양극산화하여 신호선상에 산화알루미늄(AOF)을 형성한다. 이 경우, 대향전압신호선(CL)의 단부는 레지스트를 이용하여 산화알루미늄(AOF)이 형성되지 않도록 하고 있다. 다음에, 게이트산화막(GI)을 형성하는데, 이때에는, 대향전압신호선(CL)의 단부에 콘택트홀(CHL)을 형성한다. 그 다음에, 크롬층(d1)과 알루미늄층(d2)의 2개층을 이용하여 영상신호선(DL)과 공통버스선(CB)을 동시에 형성한다.

공통버스선(CB)은 대향전압신호선(CL)의 단부상에도 형성하여, 대향전압신호선(CL)의 단부의 콘택트홀(CHL)에 의해 공통버스선(CB)과 대향전압신호선(CL)을 함께 전기적으로 접속한다. 최종적으로 보호막(PSV)을 형성한다음, 표면처리를 행한다.

도 33(A)∼도 33(C)에 도시한 실시예에서는 대향전압신호선(CL)과 공통버스선(CB)과의 교차부에 산화알루미늄(AOF)을 형성하고 있다.

또, 일반적으로, 주사신호선(GL)상에도 산화알루미늄(AOF)을 형성하고 있어, 주사신호선(GL)과 게이트구동회로(104)를 접속하는 접속부에도 콘택트홀(CHL)을 형성할 필요가 있다.

또, 콘택트홀(CHL)을 형성하려는 부분에는 레지스트를 이용하여 산화알루미늄(AOF)이 형성되지 않도록 하고 있다.

이 경우, 도 30(A)∼도 30(C)에 도시한 실시예에서는, 대향전압신호선(CL)과 공통버스선(CB)을 함께 접속하는 콘택트홀(CHL)을 형성하기 위해 레지스트를 정확하게 형성할 필요가 있다.

그러나, 도 33의 실시예에서는, 공통버스선(CB)에 대해서 영상신호선(DL)과 반대측의 매트릭스기판상의 주변부에 레지스트를 형성하는 것에 의해, 대향전압신호선(CL)과 공통버스선(CB)을 접속하는 콘택트홀(CHL) 및 주사신호선(GL)과 게이트구동회로(104)를 접속하는 콘택트홀(CHL)을 형성한다. 게다가, 레지스트를 직접 묘화하는 경우에는 그 정밀도를 완화시킬 수 있다.

이상 설명한 바와 같이, 주사신호선(GL) 및 영상신호선(DL)과 동일한 재료 및 동일한 제조공정에 의해 공통버스선(CB)을 패널가장자리부를 따라 형성하고, 대향전압신호선(CL)의 양단부에 접속한다.

도 34 및 도 35는 본 실시예의 공통버스선(CB)의 다른 배치예를 도시한 도면이다.

공통버스선(CB)은 도 27에 도시한 패널의 가장자리부전체를 따라 연장할 필요는 없고, 도 34에 도시한 바와 같이, 영상신호선(DL)이 드레인구동회로(102)에 접속되는 영역을 피해서 연장하면 된다.

이것에 의해 영상신호선(DL)이 공통버스선(CB)과 교차하는 부분에서 발생하는 기생용량을 저감하는 것이 가능하다.

또, 도 35에 도시한 바와 같이, 공통버스선(CB)을 복수의 공통버스선(CBA),(CBB)으로 분할하여, 패널로부터 연장하여 주변부에 설치된 구동회로내에서 함께 접속해도 된다. 이것에 의해 패널내부의 공통버스선(CB)의 길이를 저감시키는 것이 가능하다.

[막두께조정막(AD)]

이하, 구성장치로서 막두께조정막(AD)을 사용하는 제 4실시예의 액정표시장치에 대해서 설명한다.

도 36(A)는 제 3실시예의 액정표시장치에 있어서 도 27의 매트릭스기판의 A점에 상당하는 점에서의 대향전압신호선(CL)과 공통버스선(CB)과의 접속부의 평면도이다. 도 36(B)는 도 36(A)의 선(M-M')을 따라 절단한 단면도이고, 도 36(C)는 도 36(A)의 선(N-N')을 따라 절단한 단면도이다.

도 36(A)에 도시한 바와같이, 도 27의 A점에 상당하는 점에 있어서, 매트릭스기판상에 알루미늄층(g1)을 이용하여 주사신호선(GL)과 대향전압신호선(CL)을 형성함과 동시에, 막두께조정막(AD)을 형성한다. 막두께조정막(AD)은 적어도 주사신호선(GL)사이에 섬형상으로 형성하지만, 주사신호선(GL)과는 전기적으로 접속되지 않는다. 그 다음에 영상신호선(DL)과 동일한 재료를 이용하여 공통버스선(CB)을 적어도 막두께조정막(AD)위를 통과하도록 형성한다.

도 37(A)는 제 4실시예의 액정표시장치에 있어서 도 27의 매트릭스기판의 B점에 상당하는 점에서의 대향전압신호선(CL)과 공통버스선(CB)과의 접속부의 평면도이고, 도 37(B)는 도 37(A)의 선(O-O')을 따라 절단한 단면도이다. 도 37(A)에 도시한 바와 같이, 도 27의 B점에 상당하는 점에 있어서, 매트릭스기판상에 알루미늄층(g1)을 이용하여 주사신호선(GL)과 대향전압신호선(CL)과 공통버스선(CB)을 동시에 형성한 다음에, 게이트산화막(AOF)을 통해 영상신호선(DL)과 막두께조정막(AD)을 형성한다. 막두께조정막(AD)은 공통버스선(CB)상에 형성한다.

도 38(A)는 제 4실시예의 액정표시장치에 있어서 도 27의 매트릭스기판의 C점에 상당하는 점에서의 영상신호선(DL)과 공통버스선(CB)과의 교차부의 평면도이고, 도 38(B)는 도 38(A)의 선(P-P')을 따라 절단한 단면도이다.

도 38(A)에 도시한 바와같이, 도 27의 C점에 상당하는 점에 있어서, 매트릭스기판상에 알루미늄층(g1)을 이용하여 주사신호선(GL)과 대향전압신호선(CL)을 형성하고, 게이트산화막(GI)상에 영상신호선(DL)과 막두께조정막(AD)을 형성한다.

막두께조정막(AD)은 적어도 영상신호선(DL)사이에 섬형상으로 형성하지만, 영상신호선(DL)과는 전기적으로 접속되지 않는다. 또, 막두께조정막(AD)을 공통버스선(CB)상에 형성한다. 막두께조정막(AD)을 삽입하는 것에 의해, 공통버스선(CB)이 형성되어 있는 부분은 동일한 단면구조와 동일한 막두께를 지닌다. 이것에 의해, 기판의 가장자리부를 따라 형성된 공통버스선(CB)의 막두께를 일정하게 하는 것이 가능하므로, 기판가장자리부의 막두께의 불균일이 저감되어 2매의 기판사이의 갭길이를 일정하게 유지할 수 있다.

도 39는 제 4실시예의 공통버스선의 다른 배치예를 도시한 도면이다.

공통버스선(CB)을 패널가장자리부를 따라 형성할 때, 공통버스선(CB)이 배치되지 않은 영역에는 도 39에 도시한 바와 같이, 공통버스선(CB)과 동일한 재료를 이용하고, 동일한 막두께를 유지하여 더미신호선(DMY)을 형성하여 패널가장자리부의 막두께의 불균일을 저감시키는 것도 가능하다.

[표시패널(PNL) 및 구동회로기판(PCB1)]

도 21는 도 10에 도시된 표시패널(PNL)에 영상신호(드레인)구동회로(H)와 수직주사(게이트구동)회로(V)를 접속한 상태를 도시한 평면도이다.

(CHI)는 표시패널(PNL)을 구동시키는 구동IC칩(하측의 5개는 수직주사회로측의 구동IC칩, 좌측의 10개는 영상신호구동회로측의 구동IC칩)이다. (TCP)는 구동IC칩이 테이프자동접착법(Tape-automated-bonding:TAB)에 의해 장착된 테이프캐리어패키지, (PCB1)은 (TCD)와 용량이 장착된 구동회로기판으로, 영상신호구동회로용과 주사신호구동회로용의 2개로 분할되어 있다. (FGP)는 프레임그라운드패드로, 차폐케이스(SHD)를 절단하여 형성된 스프링형상의 파편이 납땜되어 있고, (FC)는 하측의 구동회로기판(PCB1)과 좌측의 구동회로기판(PCB1)을 전기적으로 접속할 수 있는 플랫케이블이다. 플랫케이블(FC)은 도시한 바와 같이, 스트라이프형상의 폴리에틸렌층과 폴리비닐알콜층으로 샌드위치하여 지지한 복수의 리드선(주석으로 도금된 인청동선)을 사용한다.

[TCP의 접속구조]

도 22는 주사신호구동회로(V)와 영상신호구동회로(H)를 구성하는 집적회로칩(CHI)이 가요성배선기판상에 탑재된 테이프캐리어패키지(TCP)의 단면구조를 도시한 도면이고, 도 23는 테이프캐리어패키지(TCP)를 액정표시패널(PNL)의 신호회로용 단자(GTM)에 접속한 상태를 도시한 주요부분의 단면도이다.

동도에 있어서, (TTB)는 집적회로(CHI)의 입력단자/배선부이고, (TTM)은 집적회로(CHI)의 출력단자/배선부로, 예를들면, 구리(Cu)로 이루어져 있다. 각각의 내측의 단부(통칭, 내부리드)에는 집적회로(CHI)의 접착패드(PAD)가 이른바 페이스다운본딩법에 의해 접속된다. 단자(TTB) 및 (TTM)의 외측의 단부(통칭, 외부리드)는 각각 반도체집적회로칩(CHI)의 입력 및 출력에 대응하며, 납땜에 의해 CRT/TFT변환회로/전원회로(SUP)에, 이방성도전막(ACF)에 의해 액정표시패널(PNL)에 접속된다. 패키지(TCP)는 그 단부가 패널(PNL)측의 접속단자(GTM)를 노출한 보호막(PSV)을 커버하도록 패널에 접속되므로, 외부접속단자(GTM(DTM))는 보호막(PSV1) 또는 패키지(TCP)에 의해 커버되어 전식에 대해서 강해진다.

(BF1)은 폴리이미드 등으로 이루어진 베이스막이고, (SRS)는 납땜시 땜납이 희망하지 않는 부분에 적용되지 않도록 마스킹하기 위한 땜납레지스트막이다. 밀봉패턴(SL)의 외측의 상부 및 하부유리기판사이의 갭은 세정후 에폭시수지(EPX)등에 의해 보호된다. 패키지(TCP)와 상부기판(SUB2)사이의 갭에는 실리콘수지(SIL)가 충전되어 보호가 다중화되고 있다.

[구동회로기판(PCB2)]

구동회로기판(PCB2)상에는 IC, 용량 및 저항등의 전자부품이 탑재되어 있다. 이 구동회로기판(PCB2)상에는 1개의 전압원으로부터 전압을 분압하여 복수의 안정한 전압을 얻기 위한 전원회로와, 호스트(상위연산처리장치)로부터의 CRT(음극선관)용 데이터를 TFT액정표시장치용 데이터로 변환하는 회로를 포함한 회로(SUP)가 장착되어 있다. (CJ)는 외부와 접속된 도시되어 있지 않은 커넥터가 접속되는 커넥터접속부이다.

구동회로기판(PCB1)과 구동회로기판(PCB2)은 플랫케이블(FC)에 의해 접속되어 있다.

[액정표시모듈의 전체구성]

도 24는 액정표시모듈(MDL)의 각 구성부품을 도시한 분해사시도이다.

(SHD)는 금속판으로 이루어진 프레임형상차폐케이스(금속프레임), (LCW)는 그의 표시창, (PNL)은 액정표시패널, (SPB)는 광학산판, (LCB)는 도광체, (RM)은 반사판, (BL)은 역광형광관, (LCA)는 역광케이스로, 이들 부재가 도시한 바와 같이, 상하로 적층되어 모듈(MDL)이 조립된다.

모듈(MDL)은 차폐케이스(SHD)에 설치된 폴(pawl)과 훅에 의해 전체가 고정되도록 되어 있다.

역광케이스(LCA)는 역광형광관(BL), 광학산판(SPB), 도광체(LCB) 및 반사판(RM)을 수납한다. 도광체(LCB)의 측면에 배치된 역광형광관(BL)으로부터 출사된 광은 도광체(LCB), 반사판(RM)및 광학산판(SPB)에 의해 표시면상에 일정한 역광으로 하여 액정표시패널(PNL)측으로 출사한다.

역광형광관(BL)에는 역광형광관(BL)의 전원인 인버터회로기판(PCB3)이 접속되어 있다.

이상 설명한 것으로부터 명백한 바와같이, 본 발명의 액정표시장치에 의하면, 이하의 대표적인 효과가 얻어진다.

(1) 구동전압의 상승이 억제되므로 이른바 누화(스미어)가 저감된다. 그러므로 음극선관과 마찬가지의 넓은 시야각을 실현하고, 저전압, 저소비전력으로 동작해서 양호한 화질을 유지하는 액정표시장치가 제공된다.

(2) 표시에 기여하는 화소의 개구면적을 저하시키지 않고 배선의 폭을 확장하여, 배선의 저항을 저감하므로 화질이 향상하고, 구동회로는 저소비전력화된다.

그밖에, 배선이 교차하는 장소의 수 또는 교차면적을 감소시킬 수 있어 배선사이의 단락확률의 감소와 배선사이의 기생용량의 저감에 의해 화질의 향상과 구동회로의 저소비전력화가 얻어진다.

또, 드레인전극(SD2)의 공용의 효과를 이용하여, 배선간의 교차면적을 증가시키지 않고 1화소내의 박막트랜지스터의 수를 증가시키는 것이 가능하다. 또 복수의 화소전극(PX)에 대해 복수의 박막트랜지스터를 설치하는 것에 의해, 화소전극(PX)이 일부에서 단선된 경우에도 정상표시를 얻는 것이 가능하고, 박막트랜지스터중 하나가 불량한 경우에도, 불량한 박막트랜지스터를 절단하여 정상표시를 얻는다.

(3) 대향전압신호선(CL)의 양단부를 공통버스선(CB)에 접속함과 동시에, 공통버스선(CB)의 저항치를 대향전압신호선(CL)의 저항치보다 작게 설정하므로, 공통전압구동회로(52)로부터 공급되는 대향전극(CT)구동용전압의 파형불균일을 경감하는 것이 가능하게 되어, 각 화소내의 화소전극과 대향전극(CT)간의 전계강도가 패널내에서 거의 균일하게 되고, 대향전압신호선(CL)을 따라서 발생하는 휘도불균일을 경감하는 것이 가능하다. 또, 대향전압신호선(CL)의 양단부를 공통버스선(CB)에 접속하는 것에 의해, 대향전압신호선(CL)이 일부에서 단선한 경우에도, 대향전압신호선(CL)의 양단부로 공통전압을 공급할 수 있어, 각화소의 액정을 구동할 수 있다. 그러므로, 종래예와 달리, 단선부분으로부터 앞의 화소의 액정을 구동할 수 없게 되어 표시품질이 손상되는 것을 방지할 수 있다.

(4) 공통버스선(CB)이 배치된 영역의 단면구조는 공통버스선(CB)과 주사신호선(GL) 또는 영상신호선(DL)과의 교차부의 단면구조와 동일하다. 그러므로, 공통버스선(CB)이 형성되어 있는 기판의 가장자리부의 막두께의 불균일을 경감하는 것이 가능하고, 이것에 의해 2매의 기판간의 갭길이를 일정하게 할 수 있으므로, 액정표시장치의 갭의 불균일을 경감하는 것이 가능하다.

이상, 실시예에 의해 본 발명을 구체적으로 설명했지만, 본 발명은, 상기 실시예에 한정되지 않고 본 발명의 정신과 범위에 어긋남이 없는 각종 방법으로 변경될 수 있음은 물론이다. 예를들면, 상술한 실시예에서는, 액티브장치로서 비정질실리콘박막트랜지스터(TFT)를 사용하였지만, 폴리실리콘박막트랜지스터, 실리콘웨이퍼상의 MOS트랜지스터 또는 MIM(금속-인트린식-금속: metal- intrinsic-metal)다이오드 등의 2단자장치를 사용해도 된다. 또 본 발명은 적어도 한쪽이 투명한 한쌍의 기판, 반사수단 및 편광수단으로 구성된 반사형 액정표시장치에도 적용할 수 있다.

Claims

액정분자가 비틀림회전가능한 액정조성물층과,

적어도 한쪽은 투명하고 상기 액정조성물층을 사이에 끼워 유지시키는 제 1기판과 제 2기판으로 이루어진 기판과,

상기 제 1기판면과 상기 액정조성물층의 면과의 사이의 각 화소마다 적어도 한쌍으로된 화소전극과 대향전극으로 이루어진 전극이 구비되고,

상기 화소전극과 상기 대향전극의 사이에 발생되는 상기 제 1기판면과 평행한 성분을 포함하는 전계에 의해서 상기 액정조성물의 액정분자의 광투과율을 제어시키는 액정표시장치로서,

상기 각 화소의 대향전극은, 대향전압신호를 통해서 대향전극이 인가되고,

상기 대향전압신호선을 공통으로 접속시키는 공통버스라인을 구비하는 동시에,

상기 각 대향전압신호선은 각각 상기 공통버스라인을 통해서 대향전극단자에 인출되고, 상기 공통버스라인은 다층구조로 이루어진 도전층을 가진 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
제 1항에 있어서, 공통버스라인은 대향신호선과 일체로 형성되는 도전층과, 이 도전층보다 낮은 저항의 도전층과의 다층구조를 가진 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
제 2항에 있어서, 대향신호선과 일체로 형성되는 도전층은 게이트신호선과 동일한 재료에 의해 구성되어 있는 동시에, 낮은 저항의 도전층은 영상신호선을 구성하는 도전층과 동일한 재료에 의해 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.