KR100220614B1

KR100220614B1 - 액티브매트릭스형 액정표시판넬 및 투사형 표시장치

Info

Publication number: KR100220614B1
Application number: KR1019960060167A
Authority: KR
Inventors: 데쓰야 고바야시; 도시히로 스즈키; 다케시 고토; 히사시 야마구치; 가즈타카 하나오카; 야수토시 다사카; 세이지 다누마; 마코토 오하시; 다카시 사사바야시; 요헤이 나카니시
Original assignee: 아끼구사 나오유끼; 후지쓰 가부시키가이샤
Priority date: 1995-12-27
Filing date: 1996-11-30
Publication date: 1999-09-15
Also published as: JPH09179108A; TW430750B; KR970029266A; US5847792A; JP3556364B2

Abstract

액티브매트릭스형 액정표시는 복수의 능동소자, 복수의 주사버스라인, 복수의 데이터버스라인 및 복수의 화소전극을 갖는 제1의 기판 1과, 제1의 기판에 대향하는 측의 면에 대향전극을 갖는 제2의 기판과, 제1의 기판에 있어서, 화소전극의 끼리의 사이에 형성된 제1의 차광막과, 제2의 기판에 있어서 적어도 능동소자의 반도체영역에 대향하는 영역에 형성된 제2의 차광막과, 제1의 기판과 제2의 기판사이에 봉입되는 액정을 갖는 것을 특징으로 한다.

Description

액티브매트릭스형 액정표시판넬 및 투사형 표시장치

제1도는 제1의 종래예의 액티브매트릭스형의 액정표시판넬의 화소영역을 도시한 TFT기판의 평면도.

제2(a)도는 제1도에 도시한 액정표시판넬의 I-I선 단면도.

제2(b)도는 제1도에 도시한 액정표시판넬의 Ⅱ-Ⅱ선 단면도.

제3도는 제1의 종래예의 액티브매트릭스형의 액정표시판넬의 게이트 버스라인과 그 근방을 도시한 단면도.

제4(a)도는 본 발명의 제1실시형태에 의한 액티브매트릭스형의 액정표시판넬을 도시한 평면도.

제4(b)도는 그 측면도.

제5도는 본 발명의 제1실시형태를 도시한 액티브매트릭스형의 액정표시판넬의 1화소영역의 TFT기판을 도시한 평면도.

제6도는 본 발명의 실시형태를 도시한 액티브매트릭스형의 액정표시판넬의 1화소영역의 공통기판을 도시한 평면도.

제7(a)도는 제5도에 도시한 액정표시판넬의 Ⅲ-Ⅲ선 단면도.

제7(b)도는 제5도에 도시한 액정표시판넬의 Ⅳ-Ⅳ의 단면도.

제8도는 본 발명의 제2실시형태에 의한 액티브매트릭스형의 액정표시판넬의 단면도.

제9도는 본 발명의 제3실시형태에 의한 액티브매트릭스형의 액정표시판넬의 단면도.

제10(a)도는 본 발명의 제4실시형태에 의한 액티브매트릭스형의 액정표시판넬의 박막트랜지스터와 그 근방을 도시한 단면도.

제10(b)도는 그 액정표시판넬의 데이터버스라인과 그 근방을 도시한 단면도.

제11(a)도는 본 발명의 제5실시형태에 의한 액티브매트릭스형의 액정표시판넬의 박막트랜지스터와 그 근방을 도시한 단면도.

제11(b)도는 그 액정표시판넬의 데이터버스라인과 그 근방을 도시한 단면도.

제12도는 본 발명의 제5실시형태에 의한 액티브매트릭스형의 액정표시판넬의 공통기판을 도시한 평면도.

제13(a)도는 본 발명의 제6실시형태에 의한 액티브매트릭스형의 액정표시판넬의 박막트랜지스터와 그 근방을 도시한 단면도.

제13(b)도는 그 액정표시판넬의 데이터버스라인과 그 근방을 도시한 단면도.

제14도는 본 발명의 각 실시예가 적용되는 칼라액정프로젝터의 개요를 도시한 구성도.

제15도는 본 발명의 각 실시예가 적용되는 칼라액정프로젝터의 액정표시부를 도시한 구성도.

제16도는 본 발명의 제7실시형태를 도시한 액티브매트릭스형의 액정표시판넬의 1화소영역의 TFT기판을 도시한 평면도.

제17(a)도는 제16도에 도시한 액정표시판넬의 Ⅴ-Ⅴ선 단면도.

제17(b)도는 제16도에 도시한 액정표시판넬의 Ⅵ-Ⅵ선 단면도.

제18(a)도는 본 발명의 제8실시형태에 의한 액티브매트릭스형의 액정표시판넬의 박막트랜지스터와 그 근방을 도시한 단면도.

제18(b)도는 그 액정표시판넬의 데이터버스라인과 그 근방을 도시한 단면도.

제19(a)도는 본 발명의 제9실시형태에 의한 액티브매트릭스형의 액정표시판넬의 화소영역을 도시한 TFT기판측의 평면도.

제19(b)도는 그 액정표시판넬의 화소영역의 단면도.

제20도는 본 발명의 제9실시형태에 의한 액티브매트릭스형의 액정표시판넬의 화소영역을 도시한 공통기판의 평면도.

제21(a)도는 본 발명의 제10실시형태에 의한 액티브매트릭스형의 액정표시판넬의 화소영역을 도시한 TFT기판측의 평면도.

제21(b)도는 그 액정표시판넬의 화소영역의 단면도.

제22도는 본 발명의 제10실시형태에 의한 액티브매트릭스형의 액정표시판넬의 화소영역을 도시한 공통기판의 평면도.

본 발명은 액티브매트릭스(active matrix)형 액정표시판넬 및 투시형 표시장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 화소영역의 주위에 차광막이 배치된 액티브매트릭스형 액정표시판넬 및 그 액정표시판넬을 구비한 투사형 표시장치에 관한 것이다.

액정표시판넬은 액정프로젝터(projector)로 불리는 전면 또는 배면투사형 디스플레이등에 사용되고 있다.

액정프로젝터는 확대투사한 상(像)의 휘도를 밝게할 필요가 있으므로, 그중의 액정판넬에는 직시형(直視型) 액정판넬에 비하여 강한 광을 입사시킬 필요가 있다. 더욱이, 액정판넬의 투과율을 크게할 필요가 있고, 그 때문에 개구율을 크게하는 구조를 채용할 필요가 있다. 또한, 개구율이란 화소단위면적에 대한 유효표시면적의 비율이다.

다음에, 액티브매트릭스형의 액정표시판넬의 화소영역의 구조의 일예를 제1도의 평면도, 제2(a)도, 제2(b)도의 단면도로 도시한다.

그 액정표시판넬은 TFT기판 101과 공통기판 102에 의해 액정 103을 삽입시킨 구조를 갖고 있다. TFT기판 101중 액정 103측의 면에는 박막트랜지스터 (이하, TFT(thin film transistor)라 함)104, 게이트버스라인 105, 데이터버스라인 106 및 투명한 화소전극 107이 형성되어 있다.

게이트버스라인 105는 TFT 104의 게이트 전극 104g에 접속되고, 데이터버스라인 106은 TFT 104의 드레인 104d에 접속되고, 화소전극 107은 TFT 104의 소스 104s에 접속되어 있다. 또, 공통기판 102 중 액정 103측의 면에는 투명도전재로 되는 공통전극 108이 형성되어 있다.

그래서, 게이트버스라인 105에는 TFT 104를 온,오프하기 위해 게이트전압Vg가 인가되고, 데이터버스라인 106에는 액정 103의 광투과율을 제어하기위해 데이터전압 Vd가 인가되어 있다.

게이트버스라인 105에 인가된 게이트전압 Vg가 온레벨인 경우에 TFT 104가 온하고, 이것에 의하여 데이터전압 Vd가 화소전극 107에 인가된다.

통상, 공통전극 102와 화소전극 107의 사이의 액정 103의 광투과율은 그들의 전극간의 전압차, 즉 공통전압 Vc와 데이터전압 Vd의 차에 의하여 결정된다.

또, 게이트버스라인 105의 게이트전압 Vg가 오프레벨로 되면, TFT 104가 오프한다. 이 결과, 게이트전압 Vg가 온레벨시에 써넣은 화소전압은 다음에 TFT 104가 온할 때 까지 보지된다.

그런데, 제2(a)도, 제2(b)도에 도시한 바와같은 금속패키지 109가 존재하지 않은 액티브매트릭스형 액정표시판넬, 특히 액정프로젝터에 사용되는 액티브매트릭스형 액정표시판넬에는 강력한 광이 광원에서 조사되므로, 다음과 같은 2가지 문제가 생긴다.

제1의 문제는 액정표시판넬내의 TFT 104에 광이 조사되면, TFT 104가 오프상태로서도 광전효과에 의하여 TFT 104가 온상태로 변화하고, 화소전극 107의 전압이 보지되지 않아서 소망의 표시를 할 수가 없다. 이것에 의하여 액정표시판넬에 광 리크(leak)가 생긴다.

제2의 문제는 화소전극 107 이외의 영역에서 광이 누출되는 것이다. 1개의 화소영역에는 화소전극 107외에 상기한 바와 같은 TFT 104와 2개의 버스라인 105, 106이 배치되므로, 화소전극 107의 주위에는 통상 5정도 스페이스가 형성된다. 이 때문에, 화소전극 107과 2개의 버스라인 105, 106의 사이의 영역, TFT 104와 화소전극 107의 사이의 영역등에서 광이 누출되어서 표시의 콘트라스트를 저하시키는 원인으로 된다.

이들의 문제를 해결하는 구조로서, 제2(a)도, 제2(b)도에 도시한 바와같이, 공통기판 102에 금속박막의 패턴을 형성하였다. 즉, 공통기판 102의 액정 103측의 면중, 화소전극 107의 주위에 차광용의 금속패턴 109를 형성하였다. 그 금속패턴 109는 일반적으로 블랙매트릭스라 불린다.

또한, 이해를 용이하게 하기 위하여, 제1도의 평면도에 있어서 절연막은 전부 생략되어 있다.

그러나, 블랙미트릭스를 갖는 액정표시판넬에 있어서는, 접착제를 사용하여 공통기판과 TFT기판의 각 주변부분끼리를 맞출때의 위치정합 마진을 5정도 확보할 필요가 있다. 즉, TFT기판 101과 공통기판 102의 맞춤이 상대적으로 5정도 벗어나도, 화소전극 107의 주위가 차광될 필요가 있다.

따라서, 제2(b)도에 도시한 바와같이, 위치정합 마진 W₁₀로서, 블랙매트릭스 109를 화소전극 104의 주변에서 내부에 5정도 들어간 영역까지 확장하여 형성하지 않으면 아니되고, 이것이 개구율을 작게하는 원인이 된다.

그래서, 블랙매트릭스를 TFT기판 101측에 형성하는 2개의 구조가 제안되어 있다.

제1의 구조는 제3도에 도시한 바와 같이, 화소전극 107의 주변에 절연막을 통하여 금속제의 블랙매트릭스를 형성하는 구조이다. 이 구조에 의하면, 절연막과 금속제의 블랙매트릭스가 기생용량의 일부를 구성하기 때문에, 버스라인 105, 106과 화소전극 104가 그 기생용량을 통하여 접속되는 것으로 된다. 이 기생용량에 의해, 화소전압이 버스전압의 영향을 받아, 크로스 토크(cross-talk)가 발생하는 문제가 생긴다. 이 경우, 광투과율 0.01%이하로 하기 위하여 금속제의 블랙매트릭스의 막두께를 수백㎚로 두껍게하고 있으므로, 저저항으로 되고 기생용량의 영향이 커진다. 또한, 액정프로젝터에 있어서 액정표시판넬에 입사하는 광은 약 100만 럭스로 크기 때문에 투과율을 0.01%이하로 억제하는 것은 바람직하다.

또, 제2의 구조는 제3도에 도시한 바와 같이 TFT기판 101상에 형성하는 블랙매트릭스 110을 금속대신에 흑색수지로 형성하는 구조이다. 흑색수지는 직시형 액정표시판넬의 공통기판 102상에 칼라필터를 형성하는 기술을 응용하여 형성이 가능하다. 이 경우, 그 흑색수지는 고저항이므로, 버스라인 105, 106과 화소전극 107의 사이의 기생용량이 크게되는 것이 없다.

그러나, 흑색수지의 광투과율은 입사광에 대하여 1%로 크로, 흑색수지를 투과한 광은 TFT에 입사하여 TFT에 리크전류를 생기게 하는 원인이 된다. 또, 흑색수지를 두껍게 형성하면, 광원에서 광을 흡수하여 액정판넬의 온도가 상승하여 TFT가 트랜지스터를 열화시켜서, 액정특성을 변화한다.

더욱이, 그 흑색수지의 차광성을 높이기 위하여 막두께를 1정도로 하면, 그 흑색수지의 테두리와 화소전극 107의 단차가 1정도로 되므로, 그 단차에 의하여 액정분자의 방향이 흐트러진다. 이 결과, 전압인가시에 액정분자의 상승방향이 화소전극 107의 중앙영역과 흑색수지의 테두리의 부분에서는 역으로 된다. 이와같이 액정분자가 화소전극 107의 중앙에 대하여 역으로 향하게 된 것을 역경사영역이라 칭한다.

역경사영역은 화소전극의 주위의 단차의 모두에서 생기는 것은 없고 부분적으로 발생하기 쉽다. 예를들면 제3도에서 일점쇄선으로 에워싸도록 블랙매트릭스 110과 화소전극 107과의 단차중 러빙(rubbing)방향에 대하여 후방부분에서 생기기 쉽다. 또한, 부호 111은 블랙매트릭스 110과 화소전극 107을 피복하는 배향막을 표시하고 있다.

이와 같이 역경사영역이 발생하면, 정상의 영역과 역경사영역이 발생하는 영역의 경계에서 광이 누출되기 때문에, 표시콘트라스트가 저하한다.

본 발명은 이러한 문제에 감안 한 것으로서, 블랙매트릭스를 TFT기판측에 형성하는 경우에 기생용량을 저감하면서, TFT의 리크전류의 증가를 억제하고, 더욱이 역경사영역에 의한 광의 누출은 방지할 수 있는 액티브매트릭스형 액정표시장치 및 투사형 표시장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

(1)상기한 과제는 제6도, 제7도에 예시한 바와 같이, 복수의 능동소자 4, 복수의 게이트버스라인 5, 복수의 데이터버스라인 6 및 복수의 화소전극 8을 갖는 제1의 기판 1과, 상기 제1의 기판 1에 대향하는 측의 면에 대향전극 12를 갖는 제2의 기판 2와, 상기 제1의 기판 1과 제2의 기판 2의 사이에 봉입되는 액정 3을 갖는 액티브매트릭스형 액정표시판넬에 있어서, 상시 제1의 기판 1에 있어서, 상기 화소전극 8의 상호간에 형성된 제1의 차광막 10과, 상기 제2의 기판 2에 있어서 적어도 상기 능동소자 4의 반도체영역에 대향하는 영역 W₀에 형성된 제2의 차광막 11을 갖는 것을 특징으로 하는 액티브매트릭스형 액정표시판넬에 의하여 해결한다.

(2)또, 상기한 과제는 제11도 또는 제13도에 예시한 바와같이, 복수의 능동소자 4, 복수의 게이트버스라인 5, 복수의 데이터버스라인 6 및 복수의 화소전극 8을 갖는 제1의 기판 1과, 상기 제1의 기판 1에 대향하는 측의 면에 대향전극 12를 갖는 제2의 기판 2와, 상기 제1의 기판 1과 제2의 기판 2의 사이에 봉입되는 액정 3을 갖는 액티브매트릭스형 액정표시판넬에 있어서, 상기 제1의 기판 1에 있어서 상기 화소전극 8 상호간에는 백색수지층 16을 갖는 제1의 차광막 14, 17이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 액티브매트릭스형 액정표시판넬에 의하여 해결한다.

이 액티브매트릭스형 액정표시판넬에 있어서, 상기 백색수지층 16의 아래에는 흑색수지층 15가 형성되고, 상기 백색수지층 16과 그 흑색수지층 15에 의하여 상기 제1의 차광막 17이 구성되어 있는 것을 특징으로 한다.

(3)또, 상기한 과제는, 제19도 또는 제22도에 예시한 바와 같이, 복수의 게이트버스라인 5와 복수의 데이터버스라인 6의 각 교차영역에 능동소자 4와 화소전극 8이 형성되고, 더욱이 그 게이트버스라인 5와 그 데이터버스라인 6, 그 능동소자 4 및 화소전극 8의 위에 제1의 배향막 34가 형성된 제1의 기판 1과, 상기 제1의 기판 1에 대향하는 측의 면에 대향전극 12와 제2의 배향막 36을 갖는 제2의 기판 2와, 상기 제1의 기판 1과 제2의 기판 2 사이에 봉입되는 액정 3을 갖는 액티브매트릭스형 액정표시판넬에 있어서, 상기 제1의 기판 1에 있어서, 상기 화소전극 8끼리의 사이에 형성되고 더욱이 상기 화소전극 8의 주변부중 역경사영역이 발생하기 어려운 부분을 피복하는 제1의 차광막 33과, 상기 화소전극 8의 주변부중 역경사영역이 발생하기 쉬운 부분에 대향하는 영역의 상기 제2의 기판 2에 형성된 제2의 차광막 35를 갖는 것을 특징으로 하는 액티브매트릭스형 액정표시판넬에 의하여 해결한다.

이 경우, 상기 제2의 차광막 35는 상기 능동소자 4의 반도체층 4a를 피복한 것을 특징으로 한다.

또, 상기한 (1)~(3)의 액티브매트릭스형 액정표시판넬에 있어서, 상기 제1의 차광막은 흑색수지막, 백색수지막 또는 백흑이외의 특정색의 반사율이 높은 칼라수지로 형성되어 있는 것을 특징으로 한다. 이 경우, 상기 칼라수지에는 상기 특정색의 광을 반사하는 입경을 갖는 안료미립자가 분산되어 있는 것을 특징으로 한다.

또, 상기한 (1)~(3)의 액티브매트릭스형 액정표시판넬에 있어서, 상기 제1의 차광막은 제1의 색이 착색된 하측수지층과, 그 제1의 색이외의 제2의 색이 착색된 상측수지층의 적층구조로 되는 것을 특징으로 한다. 이 경우, 상기 하측수지층은 백색수지층 또는 흑색수지층이고, 상기 상측수지층은 흑색외의 칼라수지층인 것을 특징으로 하고, 또는 상기 상측수지층은 적색, 청색 또는 녹색의 수지층이고, 상기 하측수지층은 상측수지층에 포함되지 않은 적색, 청색 또는 녹색중 2색의 수지층으로 되는 2층구조인 것을 특징으로 한다.

또, 상기한 (1),(3)의 액티브매트릭스형 액정표시판넬에 있어서, 상기 제1의 차광막은 절연층과 그 절연층의 위에 형성된 막두께 0.2~2의 얇은 금속막의 2층구조로 형성되는 것을 특징으로 한다.

또, 상기한 (1)~(3)의 액티브매트릭스형 액정표시판넬에 있어서, 상기 제1의 차광막은 패터닝용 마진량으로 상기 화소전극내에 돌출하여 있는 것을 특징으로 한다.

또, 상기한 (1),(3)의 액티브매트릭스형 액정표시판넬에 있어서, 상기 제2의 차광막은 금속막으로 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

또, 상기한 (1),(3)의 액티브매트릭스형 액정표시판넬에 있어서, 상기 제2의 차광막은 상기 제1의 기판과 상기 제2의 기판의 정합용 마진량만 넓게 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

(4)또, 상기한 과제는 상이한 특징을 갖는 어느 하나의 액티브매트릭스형 액정표시판넬을 갖는 액정프로젝터에 의하여 해결한다.

백색광을 복수의 색으로 분리한 광을 액정판넬에 조사하여 투사하는 액정프로젝터에 있어서, 액정판넬의 차광막을 구성하는 수지의 색을 조사하는 광의 색에 정합하는 것을 특징으로 한 액정프로젝터에 의하여 해결한다.

다음에 본 발명의 작용에 대하여 설명한다.

본 발명에 의하면, 능동소자기판에 있어서 화소전극의 상호간을 제1의 차광막으로 피복함과 함께, 공통기판에 있어서 적어도 상기 능동소자의 반도체 영역에 대향하는 영역에 제2의 차광막을 형성하고 있다. 이것에 의하여, 능동소자의 주변에 존재하는 화소에서는 기판의 맞춤에 요하는 마진만 제2의 차광막으로 피복되고, 또 나머지 영역의 화소전극은 패터닝용의 마진분만 제1의 차광막에 의하여 피복되는 것으로 되기 때문에, 종래에 비하여 개구율을 높일 수가 있다. 또, 능동소자는 적어도 제2의 차광막에 의하여 확실하게 차광하도록 하여 있으므로, 능동소자에서는 광기전력에 의한 리크전류가 억제된다.

또, 능동소자 기판측의 제1의 차광막을 흑색수지, 백색수지등으로 형성하여 있으므로, 기생용량의 문제나 광누출의 문제도 없다.

더욱이, 제1의 차광막을 백색수지, 또는 막두께가 얇은 금속에서 형성하는 경우에는, 액정표시판넬에 입사한 광은 반사되므로, 제1의 차광막에서는 광흡수량이 적어지고 과잉으로 가열되는 것은 없어지고, 액정표시판넬의 열화를 억제시킬 수 있다.

또, 본 발명에서는, 능동소자기판에 형성되는 제1의 차광막을 반사율이 높은 칼라수지에 의하여 형성하고 있으므로, 광흡수량은 적고, 액정표시판넬의 온도상승은 억제된다. 칼라수지의 반사율은 칼라수지에 포함되는 적, 청 또는 안료의 입경을 0.1~0.5정도로 하면 높게 된다. 또, 이 색수지를 차광층에 사용한 패널을 프로젝터에 조립할 때, 백색광원에서의 광에서 분리된 3원색인 적, 청, 녹의 각 색을 받은 각 액정표시판넬의 수지색이 그 수광의 색으로 되도록 차광층을 착색하면, 각 색의 광은 수지층에서 반사되고, 흡수되지 않으므로, 패널온도가 상승되어 충분한 차광성이 얻어지게 된다.

더욱이, 제1의 차광막을 다층구조로 하여 상층측을 반사용의 수지로 형성하고 하층측을 흑색수지로 형성하면, 광반사량을 증대하여 광흡수를 적게 할 수가 있다.

더욱이 다른 발명에 의하면, 화소전극중, 역경사영역의 발생이 쉬운 영역만을 공통기판측의 제2의 차광막으로 피복하고, 그 이외의 영역을 능동소자기판측의 제1의 차광막으로 피복하도록 하고 있으므로, 화소전극상에서의 역경사영역의 발생이 방지되고, 더욱이 패턴마진이 적은 제1의 차광막의 형성에 의하여 개구율을 종래보다도 높게 할 수가 있다.

또한, 본 발명의 액티브매트릭스형 액정표시판넬은 액정프로젝터나 직시형 액정표시판넬에 적용할 수가 있고, 신뢰성이 높고, 더욱이 고휘도의 화상표시가 가능케 된다.

이하에 본 발명의 실시형태를 도면에 의거하여 설명한다.

[제1실시형태]

제4(a)도는 본 발명의 제1의 실시형태에 의한 액티브매트릭스형의 액정표시판넬의 전체상을 도시한 평면도, 제4(b)도는 그 측면도이다. 제5도는 제1실시형태의 액정표시판넬의 1화소영역을 도시한 TFT기판측의 평면도, 제6도는 그 공통기판측의 평면도이다. 제7(a)도는 액정표시판넬의 1화소영역에서의 단면도, 제7(b)도는 화소전극의 상호간의 경계영역을 도시한 단면도이다.

본 실시형태에 의한 액정표시판넬은 제4(a), (b)도에 도시한 바와 같이, TFT기판 1과 기판 2를 그들의 주변부에서 스페이서 1a를 통하여 접착제로 부착함과 함께, 제 7(a),(b)도에 도시한 바와같이, TFT기판 1과 공통기판 2의 사이에 액정 3을 봉지한 구조로 되어 있다. 또, TFT기판 1상에는 후술하는 게이트버스라인 5에 접속된 게이트버스단자 T₁과 후술하는 데이터버스라인 6에 접속된 데이터버스단자 T₂가 노출하여 있다.

그 TFT기판 1은 대각 3.2인치, 화소수 640×480, 화소피치 100×100로 되어 있다.

다음에 액정판넬의 1화소영역의 구조에 대하여 설명한다.

제5도에 도시한 바와같이, 유리등으로 되는 TFT기판 1의 상에는 게이트버스라인 5가 일정간격을 두고 복수개 병렬로 형성되고, 또 게이트버스라인 5와 교차하는 방향에는 복수의 데이터버스라인 6이 복수개 형성되어 있다.

게이트버스라인 5은 도면중 x방향으로 뻗어있고, 또 데이터버스라인 6은 도면중 y방향으로 뻗어 있다.

게이트버스라인 (주사버스라인) 5와 데이터버스라인 6의 교차영역의 근방에는 박막트랜지스터 (TFT)4가 형성되어 있다.

그 TFT 4는 이하와 같은 구조를 갖고 있다.

제5도 및 제7(a)도에 도시한 바와 같이, TFT 4의 게이트 전극 4g는 게이트버스라인 5와 동일 금속막, 예를들면 크롬막으로 형성되어 있다. 또, 게이트버스라인 5 및 게이트전극 4g와 TFT기판 1의 위에는 SiO₂로 되는 절연막 7이 형성되고, 이 절연막 7은 게이트전극 4g상에는 게이트절연막으로서 기능한다. 게이트버스라인 5와 게이트전극 4g상에는 도일의 Cr막으로 형성되어 있다.

또, 게이트전극 4g상에는 절연막 7을 통하여 실리콘으로 되는 동작반도체층 4a가 형성되고, 더욱이 동작반도체층 4a상의 중앙에는 SiO₂등으로 되는 보호막 4p가 형성되어 있다. 보호막 4p는 광투과성을 가져도 좋다.

그 보호막 4p의 양측의 동작반도체층 4a상에는 n형 실리콘으로 되는 콘택트층 4c가 형성되어 있다. 그 중 한쪽의 콘택트층 4c상에는 데이터버스라인 6에 접속되고, 또 데이터버스라인 6과 동일한 금속막, 예를 들면 Cr막을 패터닝하여 되는 드레인전극 4d가 형성되어 있다. 또한, 데이터버스라인 6은 절연막 7상에 형성되어 있어 게이트버스라인 5와는 절연된 상태로 되어있다.

또, 다른쪽의 콘택트층 4c상에는 예를 들면 Cr막으로 되는 소스전극 4s가 형성되어 있다.

게이트버스라인 5와 데이터버스라인 6에 둘러싸인 영역의 절연막 7상에는 게이트버스라인 5, 데이터버스라인 6 및 TFT 4에서 각각 약 5정도의 간격을 두고 화소전극 8이 형성되고, 그 화소전극 8의 일부는 소스전극 4s에 접속되어 있다. 또한, 화소전극 8은 투명도전재, 예를 들면 ITO로 형성되어 있다.

또, TFT기판 1측의 화소저늑 8의 테두리 내부에 2정도 들어간 영역과 화소전극 8 상호간의 영역에는 막두께 1정도의 흑색수지로 되는 제1의 차광 10이 형성되고, TFT 4, 게이트버스라인 5 및 드레인버스라인 6을 피복하고 있다. 환언하면, 제1의 차광막 10에는 화소전극 8을 노출하는 개구부 10a가 형성되고, 그 개구부 10a는 화소전극 8에서 돌출하지 않도록 2정도 패터닝마진 W가 확보되도록 되어 있다.

그 흑색수지는 예를들면 카본으로 되는 흑색안료를 분산시킨 아크릴수지로 구성되고, 0.5정도 두께로 형성되어 있다. 또한, S₀는 차광영역을 나타내고 있다.

한편, 유리로 되는 공통기판 2중 TFT 4에 대향하는 영역에는 제6도, 제7(a)도에 도시한 바와 같이, 크롬막, 알루미늄막, 다층구조의 금속막등으로 되는 막두께 300㎚의 제2의 차광막 11이 형성되어 있고, 그 광투과율은 0.01% 이하로 되어 있다. 제2의 차광막 11은 제7(a)도에 도시한 바와 같이, 소스전극 4s와 드레인전극 4d의 사이의 영역 W₀에 기판 위치정합 마진 W₁을 가한 영역까지 형성되어 있다. 기판 위치정합 마진 W₁은 예를 들면 5정도로 되어 있다. 또, 공통기판 2중 제2의 차광막 11이 형성된 측의 면에는, 제2의 차광막 11 및 공통기판 2를 피복한 대향전극 12가 형성되어 있다.

또한, 제5도에 있어서는 절연막을 제6도에 있어서는 대향전극 12를 각각 생략한 평면구조로 되어 있다. 또, 대향전극 12와 화소전극 8상에 형성되는 배향막은 도면에서는 생략되어 있다.

이상의 구조의 액티브매트릭스형의 액정표시판넬에 있어서는, 흑색수지로 되는 제1의 차광막 10을 TFT기판 1측의 화소전극 8 상호간에 형성하여 있으므로, 제1의 차광막 10의 위치편차는 제1의 차광막 10에 개구부 10a를 형성할 때의 마진 W(약 2)를 고려하면 충분하고, 이것에 의해 개구율이 커지게 된다.

더욱이, 공통기판 2중 TFT 4에 대향하는 영역에 제2의 차광막 11을 형성하고, 그 제2의 차광막 11은 기판끼리의 부착 위치정합 마진 W₁을 확보한 크기로 되어 있으므로, TFT에 광원에서의 광이 조사되는 것이 없다.

더욱이, 그 위치정합 마진은 제2의 차광막 11만에 설치되어 있으므로, 차광막에 의한 개구율의 감소는 최소한으로 억제된다.

그런데, 제4도에 도시한 구조에 있어서는, 제1의 차광막 10과 제2의 차광막 11을 흑색수지로 형성되어도 좋다. 이 경우에서도 TFT 4의 상방에는 이중으로 차광막이 배치되므로, 제1의 차광막 10과 제2의 차광막 11의 광투과율을 각각 1%로 하면, 양쪽을 중첩한 광투과율을 0.01%까지 감소시킬수가 있다.

이 경우에서도, 제1의 차광막 10의 위에는 금속막이 없으므로, 막두께 1의 흑색수지의 도전성을 고려하여도 기생용량은 극히 작다.

또한, 제2의 차광막 11에 의하여 TFT 3의 차광효과가 충분히 확보되는 경우에는, TFT 3을 제1의 차광막 10에 의해 피복할 필요는 없으므로, 개구부 10a를 패터닝할 때에 TFT 3상의 제1의 차광막을 제거하여도 좋다.

[제2실시형태]

상기한 액정판넬에서는 TFT기판측의 제1의 차광막 10을 흑색수지로 형성하고 있으나, 제8도에 도시한 바와 같이, 제1의 차광막 10 아래에 하지절연막 13을 개재시킴과 함께, 그 제1의 차광막 10을 크롬이나 알루미늄등의 금속막에 의하여 형성하여도 좋다.

그러나, 하지절연막 13의 막두께가 두꺼운 경우에는, 도전성의 제1의 차광막 10을 통하여 화소전극 8과 버스라인 5,6의 사이에 기생용량을 발생시키는 원인으로 되므로, 제1의 차광막 10을 75㎚이하의 두께로 하여 그 저항치를 증가할 필요가 있다. 그래서, 제1의 차광막 10을 그히 얇게 하면 1%보다도 크게되므로, 그 막두께를 38㎚이상으로 할 필요가 있다. 따라서, 금속제의 제1의 차광막 10의 막두께는 38~75㎚의 범위가 최적한 범위로 된다.

금속제의 제1의 차광막 10의 아래에 형성되는 하지절연막 13은 저유전율의 재료, 예를 들면 아크릴수지, 포토레지스트를 1~2㎜의두께로 형성한 것을 이용하면, 기생용량을 적게 할 수가 있다. 그 하지절연막 13을 수지로 형성하는 경우에는 수지의 유전율이 작더라도, 그 위의 금속제의 제1의 차광막 10의 막두께를 균일하게 할 수가 없고, 더욱이 핀홀이 발생할 가능성이 있기 때문에, 제1의 차광막 10을 너무 얇게 하는 것은 바람직하지 않고, 상기한 막두께 범위가 적당케 된다.

[제3실시형태]

아크릴수지, 레지스트 또는 흑색수지는 열경화에 의하여 응력이 생기므로, 그들의 수지재를 TFT 4의 동작반도체층 4a에 바로 접촉시키면 트란지스토 특성을 열화시켜 버린다.

따라서, 동작반도체층 4a를 보호막으로 피복하지 않는 구조의 TFT 4를 채용하는 경우에는, 제9도에 도시한 바와 같이, 소스전극 4s와 드레인전극 4d의 사이의 영역에서는 그와 같은 수지재를 제거할 필요가 있다.

제9도는 보호막을 갖지 않는 TFT에 있어서, 소스전극 4s와 드레인전극 4d사이의 영역 위에 있는 흑색수지로 되는 제1의 차광막 10을 제거하여 제2의 개구부 10b를 설치한 상태를 나타내고 있다. 그 제거는 제1의 차광막 10에 개구부 10a를 형성할 때에 동시에 제거한다.

[제4실시형태]

한편, 제7(a)도에 도시한 예에서는, 금속제의 제2의 차광막 11을 TFT의 윗쪽에만 배치하고 있지만, 제10(a),(b)도에 도시한 바와 같이, 그 제2의 차광막 11a를 제1의 차광막 10에 대향하는 영역까지 넓혀서 크게 형성하여도 좋다.

그러나, 제2의 차광막 11A중 TFT 4의 대향부분을 제외한 영역에서는 TFT기판 1과 공통기판 2의 부착때에, 제2의 차광막 11A와 제1의 차광막의 개구부 10a가 중첩되지 않게 할 필요가 있다. 개구율의 저하를 방지할 수 있기 때문이다.

그러므로, TFT 4가 형성되지 않은 영역에서는, 제2의 차광막 11A를 제1의 차광막 10 보다도 화소전극 8내로 돌출하지 않게 하기 위하여, 제2의 차광막 11A를 제1의 차광막 10과 같은 크기보다도 좁은 크기로 할 필요가 있다.

이와같은 구조에 의하면, 금속제의 제2의 차광막 11A가 광원에서의 100만 럭스라는 강한 입사광을 차광하므로, 흑색수지로 되는 제1의 차광막 11이 그 광에 의하여 가열되는 일은 없고, 액정판넬의 온도상승에 의한 표시열화가 방지된다.

[제5실시형태]

상기한 제1실시형태에서는, TFT기판 1측에 형성하는 차광막을 흑색수지로 형성하고 있지만, 그 차광막을 백색수지막으로 형성하여도 좋다.

예를들면, 제11(a),(b)도에 도시한 바와 같이, TFT기판 1측의 화소전극 8의 테두리에서 내부에 2정도 들어간 영역과 화소전극 8 상호간의 영역에는 막두께 2정도의 백색수지로 되는 제1의 차광막 14가 형성되고, TFT 4, 게이트버스라인 5 및 드레인버스라인 6을 피복하고 있다.

환언하면, 제1의 차광막 14에는 화소전극 8을 노출하는 개구부 10a가 형성되고, 그 개구부 10a는 화소전극 8에서 돌출하지 않게 2정도의 패터닝마진 W가 확보되도록 되어 있다.

그 백색수지는 박막화가 가능하도록 예를들면, 감광성을 갖는 아크릴계등의 유기수지중의, 백색안료를 분산시킨 것을 사용한다. 그 백색안료로서는 산화티탄, 실리카겔, 황산바륨, 탄산칼륨과 같은 유기수지의 굴절율보다도 상당히 높은 굴절율을 갖는 안료를 분산시키면, 포토레지스트보다도 은폐력이 강하고, 백색을 나타내는 것이 얻어진다.

이것에 의하여, 제11(a)도에 도시한 바와 같이, 광원에서 액정표시판넬에 조사된 광에너지는 백색의 제1의 차광막 14에 의해 흡수되지 않고 반사되므로, 액정표시판넬의 온도상승을 억제할 수가 있고, TFT의 트랜지스터특성, 액정의 특성의 변화를 억제할 수 있다.

또, 액정판넬의 개구부 14a를 TFT기판 1측의 백색의 제1의 차광막 14에 의하여 규정할 수가 있으므로, 종래의 맞춤마진을 포함한 액정판넬에 비하여 3.2인치 VGA모드에서는 약 13%, 2인치 VGA모드에서는 약 27%, 3.2인치 XGA모드에서는 약 35%의 개구율이 향상하고, 투사화면의 휘도가 향상한다.

더욱이, TFT 4를 제1의 반사막 14와 제2의 반사막 11에 의해 피복하므로, TFT 4의 광여기전류를 억제할 수가 있다.

이와같은 액정표시판넬의 개선에 의하여 고휘도로 고화질의 화상이 얻어진다.

또, 본 실시형태에서도, 제1실시형태와 같이 공통기판 2에 제2의 차광막 1을 형성하는 구조를 채용하여도 좋고, 제2의 반사막 11끼리를 제12도에 도시한 바와 같이 상호 접속하여도 좋다.

제2의 차광막 1끼리를 접속하는 경우에는, 게이트버스라인 5상에 따라서 제2의 반사막 11을 구성하는 금속막(예를들면 크롬막)으로 되는 금속패턴 11a에 의하여 제2의 반사막 11 사이를 접속하면, 대향전극 12의 저저항화가 도모되어 전압분포를 균일하게 할 수가 있다.

[제6실시형태]

제5실시형태에서는 도시한 백색수지로 되는 차광막은 일부의 광을 투과시킬 가능성이 있다.

이 경우에는, 제13(a),(b)도에 도시한 바와 같이, TFT기판 1상에, 막두께 1의 흑색수지층 15와 막두께 1의 백색수지층 16을 이순서로 형성한 다층구조에 의하여 제1의 차광막 17을 구성하여도 좋다.

이 구조에 의하면, 백색수지층 16에 의하여 광을 반사하는 한편, 백색수지층 16을 투과한 일부의 광을 흑색수지층 15에서 흡수할 수가 있고, 광누출은 보다 확실하게 방지된다. 또, 흑색수지만으로 차광막을 구성하는 경우에 비하여 열의 흡수를 적게하여 액정표시판넬의 온도상승을 억제할 수가 있다.

더욱이, 흑색수지층 16이 카본을 함유한 수지인 경우에는, 카본의 함유량을 너무 증가시키면 도전성을 띠므로, 가능한 적은 쪽이 바람직하다.

[제7실시형태]

상기한 제1~제6실시형태에 도시한 구조는, 액정프로젝터뿐만 아니라 직시형의 액정표시에 적용가능한 것이다. 칼라액정프로젝터에 사용되는 액정표시판넬의 차광막에 대하여는 상기한 구조이외에 이하에 설명하는 구조의 것을 채용하여도 좋다.

칼라액정프로젝터에 있어서는, 예를들면 제14도에 도시한 바와 같이, 메탈 할라이드 램프등의 광원 21에서 방출한 광은 액정표시부 22에 조사된다.

액정표시부 22에 의하여 형성된 화상은 투사렌즈 23, 및 미러 24를 통하여 스크린 25에 조사하도록 구성되어 있다.

그 액정표시부 22는 제15도에 도시한 바와 같이, 청색용의 액정표시판넬 26B와 녹색용의 액정표시판넬 26G와 적색용의 액정표시판넬 26R을 사용하는 3매 방식을 채용하고 있다.

제15도에 있어서, 광원 21에서 방출한 백색광은 2개의 다이크로믹 미러 27a, 27b를 사용하여 청, 녹, 적의 3색으로 분리된다. 청색광은 반사경 28a를 반사하여 청색용의 액정표시판넬 26B에 조사되고, 녹색광은 녹색용의 액정표시판넬 26G에 조사되고, 적색광은 적색용의 액정표시판넬 26R에 조사된다.

그러나, 각 액정표시판넬 26B, 26G, 26R을 투과한 청,녹,적의 광은 반사경 28b와 2매의 다이크로믹 미러 27c, 27d를 통하여 합성되어 투사렌즈 23에 조사된다.

각 액정표시판넬 26B, 26G, 26R내의 화소전극사이와 화소전극의 테두리에는 이미 설명한 백색수지, 흑색수지 또는 금속으로 되는 차광막을 설치할 수도 있지만, 이하에 설명한 바와 같은 백, 흑이외의 착색된 수지를 사용하여도 좋다.

다음에 적생용의 액정표시판넬의 구조를 예를들어 설명한다. 제16도는 적색용의 액정표시판넬의 TFT기판의 평면도, 제17(a),(b)도는 그 액정표시판넬의 화소영역의 단면도이다. 또, 제17(a),(b)도에 있어서, 제17(a),(b)도와 동일한 부호는 동일한 요소를 나타내고 있다.

이들의 도면에 있어서, TFT기판 1측의 화소전극 8의 테두리에서 내부로 2정도 들어간 영역과 화소전극 8상호간의 영역에는, 막두께 2정도의 적색수지로 되는 제1의 차광막 29가 형성되고, TFT 4, 게이트버스라인 5 및 드레인버스라인 6을 피복하고 있다.

환언하면, 제1의 차광막 29에는 화소전극 8을 노출하는 개구부 29a가 형성되고, 그 개구부 29a는 화소전극 8에서 돌출하지 않도록 2정도의 패터닝마진 W가 확보되도록 되어 있다.

그 적색수지는 예를들면 감광성을 갖는 아크릴계와 유기수지중에 적색안료를 분산시킨 것을 사용한다. 그 적색안료로서는 레커드(Lackered)등이 있고, 그 안료입경은 0.5정도의 크기인 것을 사용한다. 이 정도의 입경의 적색안료를 갖는 제1의 차광막 29는 적색을 흡수하기 보다도 반사하는 성질이 크게 된다.

따라서, 제17(a)도에 도시한 바와 같이, 광원 21에서 적색용의 액정표시판넬 26R에 조사된 적색광에너지는 제1의 차광막 14에 의해 반사되므로, 액정표시판넬 26R의 온도상승이 억제되고, TFT 4의 트랜지스터특성과 액정특성의 변화를 억제할 수 있다.

이와같은 구조는 청색용의 액정표시판넬 26B, 녹색용 액정표시판넬 26G에 대하여도 적용한다. 즉, 청색용의 액정표시판넬 26B의 TFT기판측의 차광막을 입경 0.5정도의 청색안료를 혼입한 수지에 의하여 형성하고, 녹색용의 액정표시판넬 26G의 TFT기판측의 차광막을 입경 0.1~0.5정도의 녹색안료를 혼입한 수지에 의하여 형성한다. 또, 청색안료로서는 프탈로시아닌 블루(phthalocyanine blue)등, 녹색안료로서는 프탈로시아닌 그린등이 있다.

이것에 의하여 고위도로 고화질의 화상이 얻어진다.

또, 제17(a),(b)도에서는 공통기판 2측에 차광막을 설치하지 않지만, 제1실시형태에 도시한 바와 같은 제2의 반사막을 설치하여 TFT 4의 광여기전류의 발생을 확실하게 방지하도록 하여도 좋다.

[제8실시형태]

제7실시형태에서 도시한 칼라수지로 되는 차광막은 광의 일부를 투과시킬 기능성이 있다.

이 경우에는, 제18(a),(b)도에 도시한 바와 같이, TFT기판 1상에 막두께 1의 하측수지층 30과 막두께 1의 적, 청 또는 녹의 칼라수지층 31을 이순서로 형성한 다층구조에 의하여 제1의 차광막 32를 구성하여도 좋다.

하측수지층 30이 흑색수지층인 경우에는, 칼라수지층 31에 의하여 광을 반사하는 한편, 칼라수지층을 투과한 일부의 광을 흑색수지층 30에서 흡수할 수가 있고, 광누출은 방지된다. 또, 흑색수지만으로 차광막을 구성하는 경우에 비하여 열의 흡수를 적게하여 액정표시판넬의 온도상승을 억제할 수가 있다.

하측수지층 30이 백색수지층인 경우에는 칼라수지층 31을 투과한 광을 백색수지층 30에 의하여 반사할 수가 있고, 반사효율을 높게 할 수가 있다.

또, 칼라수지충 31이 적색수지층인 경우에는, 제18(a)도의 파선으로 둘러싸이게 도시한 바와 같이, 하측수지층 30을 청색수지층 30a와 녹색수지층 30b의 2층 구조로하면, 액적표시판넬에 적이외의 색의 광을 포함하는 경우에, 청색수지층 30a와, 녹색수지층 30b에 의하여 적이외의 색이 광을 반사 또는 흡수하여 광투과를 방지할 수 있다.

마찬가지로하여, 칼라수지 31이 청색수지의 경우에는 그 아래에 적색수지층과 녹색수지층을 형성하고 또는 칼라수지 31이 녹색수지인 경우에는 그 아래에 적색수지층과 청색수지층 형성하여도 좋다. 이들의 경우에도, 근소하게 포함되어 있는 색의 광의 투과를 방지할 수 있다.

칼라수지 31을 구성하는 수지로서 음형 감광성수지를 사용함과 함께 하측수지 30을 구성하는 수지로서 양형 감광성수지를 사용하면, 칼라수지층 31을 노광, 형상할 때에, 남겨질 영역의 하측수지층 30은 칼라수지 31에 피복되어서 제거되는 것은 없고, 제거될 영역에는 광은 조사되지 않은 채로 현상액에 의하여 불용상태로 된다. 그 후에, 하측수지 30은 칼라수지 31의 패턴을 마스크로 하여 노광되고, 더 현상된다. 그러나, 이는 칼라수지 31과 하측수지층 30의 평면형상이 거의 동일한 경우에 적용한다.

[제9실시형태]

상술한 실시형태에 있어서는, TFT기판 1측의 차광막 10, 12, 14, 29, 32의 막두께가 1이상으로 두꺼운 경우에는, 화소전극 8과 대향극 12사이에 높은 전압이 인가되어 있는 상태에서, 액정분자의 상승방향이 정상상태와는 반대의 것, 즉 역경사영역이 화소전극 8과 차광막의 경계의 일부에 존재한다.

그와 같은 역경사영역은 드레인버스라인 5, 데이터버스라인 6에서 발생하는 횡방향의 전계가 차광막주위의 단차나 배향막의 러빙방향등의 원인으로 발생한다.

예를들면, 제1도 및 제3도에 도시한 바와 같이, 1화소영역에 있어서, 화소전극 8, 게이트버스라인 105, 데이터버스라인 106, 차광용 전극패턴 109를 피복한 배향막 111의 표면을 러빙하면, 화소전극 8상에 있어서, 러빙방향에 대하여 후방에 존재하는 게이트버스라인 105, 데이터버스라인 106에서 발생하는 전계에 의하여 액정분자가 다른 영역과는 역방향으로 상승하게 된다. 또한, 정상의 액정분자는 러빙방향에 대하여 전방으로 상승한다.

이러한 역경사영역이 발생하면, 정상의 경사영역과 역경사영역의 경계부분에서 광이 누출하기 시작하고, 표시콘트라스트를 저하시킨다. 이것을 방지하기 위하여, TFT기판 1측의 제1의 차광막 제19(a),(b)도에 도시한 바와 같은 패턴형상으로 하면 좋다.

그 제1의 차광막 33은 상기한 실시형태에 비하여, 흑색수지, 백색수지, 칼라수지,또는 저저항의 얇은 금속으로 구성되어 있는 점에서는 동일하지만, 화소전극 8을 피복한 영역은 다음과 같이 된다.

직사각형의 화소전극 8상의 배향막 34는 TFT 4가 접속된 1개의 각에서 대각으로의 방향으로 러빙되므로, 그 TFT 4에 접속되는 게이트버스라인 5A 및 데이터버스라인 6A에서의 횡방향의 전계에 의하여 역경상영역이 발생하기 쉬운 영역은 그들의 게이트버스라인 5A 및 데이터버스라인 6A에 근접한 영역이다.

그러므로, 그들의 게이트버스라인 5A 및 데이터버스라인 6A에 근접한 영역의 화소전극 8A를 제1의 차광막 33으로 피복하면, 그 화소전극 8A와 제1의 차광막 33의 단차에 존재하는 액정분자의 영역은 다른 영역과는 역으로 되버린다.

그래서, 직사각형의 화소전극 8A에 있어서는, 게이트버스라인 5A 및 데이터버스라인 6A의 전계의 영향을 받기 쉬운 2측면을 제1의 차광막 33으로 피복하고, 더욱이 나머지 2측면의 테두리에서 2내부로 들어간 영역을 제1의 차광막 33으로 피복하도록 하면, 화소전극 8A상에서는 역경상영역이 발생하기 어렵게 된다.

이 경우, 제1의 차광막 33에 피복되지 않은 화소전극 8의 2측면에서 게이트버스라인 5A 및 데이터버스라인 6A의 사이의 영역과 TFT 4위도 제1의 차광막 33으로 피복되지 않게 된다. 그러나, 1화소영역에 있어서, 화소전극 8A에서 떨어져 존재하는 게이트버스라인 5 및 데이터버스라인 6까지의 사이의 영역은 제1의 차광막 33으로 피복하도록 한다.

한편, 공통기판 2중 TFT기판 1에 대향하는 측의 면에는 제20도에 도시한 바와 같이, 제1의 차광막 33에 피복되지 않은 화소전극 8A의 2측면에서 게이트버스라인 5A 및 데이터버스라인 6A의 사이의 영역과 TFT 4에 대향하는 제2의 차광막 35를 형성한다. 이 제2의 차광막 35는 크롬, 산화크롬등에 의하여 형성한다.

그 제2의 차광막 35는 기판사이의 위치정합 마진 W₁₂를 5정도 확보할 필요가 있다.

상기한 구조는 다른 화소영역에서도 채용된다.

이상과 같이, TFT기판 1측에서는 역경상영역이 생기기 쉬운 영역을 제외한 영역만을 제1의 차광막 33으로 피복하는 한편, 공통기판 2측에서는 역경사영역이 생기기 쉬운 영역에 대향하는 영역에 금속제의 제2의 차광막 35를 형성하도록 하고 있으므로, 광누출이 없는 액정표시판넬을 얻을 수가 있다. 더욱이, TFT 4를 제2의 차광막 35에 의해 피복하므로, TFT 4에서는 광기전력에 의한 리크전류의 발생은 방지된다.

또한, 제2의 차광막 35의 패턴은 기판사이의 위치정합마진을 확보할 필요로부터 상기 실시형태에 비하여 개구율을 좁게하지만, 공통기판 2측에만 차광막을 갖는 종래의 액정표시판넬에 비하여, 화소전극 8의 일부를 TFT기판 1측의 제1의 차광막 33에 의하여 피복하고 있는 만큼 개구율이 넓어지게 된다.

공통기판 2의 제2의 차광막 35의 주변에 생기는 역경사영역은 제1의 차광막 37에서 피복되므로, 광누출은 생기지 않는다.

다음에, 종래장치와 비교에 있어서 개구율과 액정의 배향성을 비교하면서 표 1에 표시한 바와 같은 결과가 얻어진다.

비교예 1은 TFT기판측에만 화소전극의 주위에 흑색수지로 된 차광막을 형성한 액정표시판넬이고, 비교예 2는 공통기판측에만 차광막을 형성한 액정표시판넬이다.

또, 표 1에 표시한 액정판넬에서는, 화소수가 640×480이고, 화소전극과 게이트버스라인의 간격이 3, 화소전극과 데이터버스라인의 간격이 3, 화소전극의 피치는 x방향, y방향으로도 100로 하였다. 또, TFT기판측의 차광막은 아크릴계의 흑색수지로 형성하고, 공통기판측의 차광막은 산화크롬으로 형성하였다. 그 흑색수지성의 차광막은 화소전극의 주변을 2의 폭으로 피복하도록 형성하고, 그 막두께를 1로 하였다.

화소전극, 버스라인, 차광막등을 피복한 배향막은 막두께 1000의 폴리이미드로 형성하고, 그 경사각은 약 5도이었다. 또, 배향막의 러빙은 TFT의 주위에 역경사영역이 발생하기 쉬운 방향이다.

표 1에서 종래에 비하여 개구율은 높고, 또한 양호한 배향성이 얻어질 수 있었다.

또한, 본 실시형태의 액정표시판넬에 있어서, 제1의 차광막을 백색수지로 약 1.5μm의 두께로 형성하였을 때, 표 1과 동등한 개구율과 배향성이 얻어졌다. 그 백색수지는 제5실시형태에서의 것을 사용한다.

또한, 제19도중 부호 36은 공통기판 2측에 형성된 제2의 배향막을 표시하고 있다.

[제10실시형태]

제9실시형태에서는, 게이트버스라인 5A 및 데이터버스라인 6A의 근방의 화소전극 8A에 있어서, 역경사영역이 생기기 힘든 영역만을 제1의 차광막 33에서 피복하도록 하고 있다. 이 경우, 게이트버스라인 5의 근방과 데이터 버스라인 6의 근방을 비교하면, 게이트버스라인 5근방의 쪽이 역경사영역이 발생하기 어렵다.

그러므로, 제21(a),(b)도에 도시한 바와같이, TFT기판 1측에 형성되는 제1의 차광막 37은 제1실시형태와 마찬가지로, 데이터버스라인 6A 근방의 화소전극 8의 테두리를 피복하도록 함과 함께, 역경사영역이 발생하기 쉬운 측의 게이트버스라인 5A의 근방의 화소전극 8의 테두리를 피복하지 않도록 하여도 좋다.

이 경우, 공통기판 2상에서는, 제22도에 도시한 바와 같이 화소전극 8A와 게이트버스라인 5A의 사이의 영역중 제1의 차광막 37에 피복되지 않은 부분을 피복함과 함께, TFT 4를 피복한 패턴으로 제2의 차광막 40을 형성한다.

이러한 제1 및 제2의 차광막 37,40을 갖는 액정표시판넬에 있어서는, 제9실시형태에 비하여 개구율이 향상하였다.

예를들면, 버스라인과 화소전극의 간격을 4로 하고, 더욱이 본 실시형태의 제1 및 제2의 차광막 37,40을 채용하고 그 외는 제9실시형태에서 제작한 액정표시판넬과 동일한구조로 하였던 바, 개구율은 54.3%이었다. 또, 역경사영역은 발생하지 않았다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 능동소자기판에 있어서 화소전극의 상호간을 제1의 차광막으로 피복함과 함께, 공통기판에 있어서 적어도 상기 능동소자의 반도체영역에 대향하는 영역에 제2의 차광막을 형성하고 있다. 이것에 의하여, 능동소자의 주변에 존재하는 화소에서는 기판의 맞춤에 요하는 마진분만 제2의 차광막으로 피복되고, 또 나머지 영역의 화소전극은 패터닝용의 마진분만 제1의 차광막에 의하여 피복되는 것으로 되기때문에 종래에 비하여 개구율을 높일 수가 있다. 또, 능동소자는 적어도 제2의 차광막에 의하여 확실하게 차광하도록 하여 있으므로, 능동소자에서는 광기전력에 의한 리크전류가 억제된다.

또, 능동소자 기판측의 제1의 차광막을 흑색수지, 백색수지등으로 형성하여 있으므로, 기생용량의 문제나 광누출을 방지할 수 있다.

더욱이, 제1의 차광막을 백색수지 또는 막두께가 얇은 금속에서 형성하는 경우에는, 액정표시판넬에 입사한 광은 반사되므로, 제1의 차광막에서는 광흡수량이 적어지고 과잉으로 가열되는 것은 없어지고, 액정표시판넬의 열화를 억제시킬 수 있다.

또, 본 발명에서는 능동소자기판에 형성되는 제1의 차광막을 반사율이 높은 칼라수지에 의하여 형성하고 있으므로, 광흡수량은 적고, 액정표시판넬의 온도상승은 억제된다. 칼라수지의 반사율은 칼라수지에 포함되는 적, 청 또는 녹의 안료의 입경을 0.1~0.5정도로 하면 높게 된다.

더욱이, 제1의 차광막을 다층구조로 하여 상층측을 반사용의 수지로 형성하고, 하층측을 흑색수지로 형성하면, 광반사량을 증대하여 광흡수를 적게 할 수가 있다.

더욱이 다른 발명에 의하면, 화소전극중, 역경사영역이 발생하기 쉬운 영역만을 공통기판측의 제2의 차광막으로 피복하고, 그 이외의 영역을 능동소자기판측의 제1의 차광막으로 피복하도록 하고 있으므로, 화소전극상에서의 역경사영역의 발생이 방지되고, 더욱이 패턴마진이 적은 제1의 차광막의 형성에 의하여 개구율을 종래보다도 높게할 수가 있다.

본 발명의 액티브매트릭스형 액정표시판넬은 액정프로젝터나 직시형 액정표시판넬에 적용할 수가 있고, 신뢰성이 높고, 더욱이 고휘도의 화상표시가 가능케 된다.

Claims

복수의 능동소자, 복수의 주사버스라인, 복수의 데이터버스라인 및 복수의 화소전극을 갖는 제1의 기판1과, 상기 제1의 기판에 대향하는 측의 면에 대향전극을 갖는 제2의 기판과, 상기 제1의 기판에 있어서, 상기 화소전극의 상호간의 영역에 형성된 제1의 차광막과, 상기 제2의 기판에 있어서 적어도 상기 능동소자의 반도체영역에 대향하는 영역에 형성된 제2의 차광막과, 상기 제1의 기판과 제2의 기판사이에 봉입되는 액정을 갖는 것을 특징으로 하는 액티브매트릭스형 액정표시판넬.
제1항에 있어서, 상기 제1의 차광막은 흑색수지, 백색수지막 또는 칼라수지로 형성되는 것을 특징으로 하는 액티브매트릭스형 액정표시판넬.
제1항에 있어서, 상기 칼라수지에는 특정색의 광을 반사하는 입경을 갖는 안료미립자가 분산되어 있는 것을 특징으로 하는 액티브매트릭스형 액정표시판넬.
제1항에 있어서, 상기 제1의 차광막은 제1의 색이 착색된 하측수지층과, 제1의 색이외의 제2의 색이 착색된 상측수지층의 적층구조로 되는 것을 특징으로 하는 액티브매트릭스형 액정표시판넬.
제4항에 있어서, 상기 하측수지층은 백색수지층 또는 흑색수지층이고, 상기 상측수지층은 칼라수지층인 것을 특징으로 하는 액티브매트릭스형 액정표시판넬.
제4항에 있어서, 상기 상측수지층은 적색, 청색 또는 녹색의 수지층이고, 상기 하측수지층은 상측수지층에 포함되지 않은 적색, 청색 또는 녹색중 2색의 수지층으로 되는 2층 구조인 것을 특징으로 하는 액티브매트릭스형 액정표시판넬.
제1항에 있어서, 상기 제1의 차광막은 절연막과 그 절연막 상에 형성된 막두께 0.1~2인 얇은 금속막의 2층구조로 형성되는 것을 특징으로 하는 액티브매트릭스형 액정표시판넬.
제1항에 있어서, 상기 제1의 차광막은 상기 화소전극내에 돌출하여 있는 것을 특징으로 하는 액티브매트릭스형 액정표시판넬.
제1항에 있어서, 상기 제2의 차광막은 금속막, 흑색수지막, 백색수지막 또는 칼라수지로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 액티브매트릭스형 액정표시판넬.
제1항에 있어서, 상기 제2의 차광막은 상기 제1의 기판과 상기 제2의 기판의 부착용 마진량만큼 확장되어 있는 것을 특징으로 하는 액티브매트릭스형 액정표시판넬.
제1항에 있어서, 상기 능동소자는 전계효과트랜지스터로서, 그 전계효과트랜지스터의 활성영역상의 상기 제1의 차광막에는 개구부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 액티브매트릭스형 액정표시판넬.
복수의 능동소자, 복수의 주사버스라인, 복수의 데이터버스라인 및 복수의 화소전극을 갖는 제1의 기판1과, 상기 제1의 기판에 대향하는 측의 면에 대향전극을 갖는 제2의 기판과, 상기 제1의 기판에 있어서, 상기 화소전극의 상호간에는 백색수지층 또는 칼라수지로 되는 제1의 차광막과, 상기 제1의 기판과 제2의 기판사이에 봉입되는 액정을 갖는 것을 특징으로 하는 액티브매트릭스형 액정표시판넬.
제12항에 있어서, 상기 백색수지층의 아래에는 흑색수지층이 형성되고, 상기 백색수지층과 그 흑색수지층에 의하여 상기 제1의 차광막이 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 액티브매트릭스형 액정표시판넬.
제12항에 있어서, 상기 칼라수지에는 상기 특정색의 광을 반사하는 입경을 갖는 안료미립자가 분산되어 있는 것을 특징으로 하는 액티브매트릭스형 액정표시판넬.
제12항에 있어서, 상기 칼라수지로 되는 상기 제1의 차광막은 제1의 색이 착색된 하측수지층과, 그 제1의 색이외의 제2의 색이 착색된 상측수지층의 적층구조로 되는 것을 특징으로 하는 액티브매트릭스형 액정표시판넬.
제15항에 있어서, 상기 상측수지층은 적색, 청색 또는 녹색의 수지층이고, 상기 하측수지층은 상측수지층에 포함되지 않은 적색, 청색 또는 녹색중 2색의 수지층으로 되는 2층 구조인 것을 특징으로 하는 액티브매트릭스형 액정표시판넬.
제12항에 있어서, 상기 칼라수지로 되는 상기 제1의 차광막은 백 또는 흑의 하측수지층과, 칼라의 상측수지층으로 되는 것을 특징으로 하는 액티브매트릭스형 액정표시판넬.
제12항에 있어서, 상기 제1의 차광막은 패터닝용 마진량만큼 상기 화소전극내에 돌출하여 있는 것을 특징으로 하는 액티브매트릭스형 액정표시판넬.
복수의 주사버스라인과 복수의 데이터버스라인과의 각 교차영역에 능동소자와 화소전극이 형성되고, 더욱이 그 주사버스라인과 그 데이터스라인, 그 능동소자가 형성된 제1의 기판 1과, 상기 화소전극을 피복한 제1의 방향으로 러빙된 제1의 배향막과, 상기 제1의 기판에 대향하는 측의 면에 대향전극을 갖는 제2의 기판과, 상기 제2의 기판상에서 상기 대향저극상에 형성되어 제2의 방향으로 러빙되는 제2의 배향막과, 상기 제1의 기판에 있어서 상기 화소전극끼리의 사이에 형성되고 더욱이 상기 화소전극의 주변중 상기 제1의 방향에 있는 부분을 노출하고, 더욱이 상기 제1의 방향과 역의 방향에 있는 부분을 피복한 제1의 차광막과, 상기 제2의 기판에 있어서 상기 화소전극의 주변중 상기 제1의 차광막에 피복되지 않은 영역에 대향하는 부분에 형성된 제2의 차광막과, 상기 제1의 기판과 제2의 기판사이에 봉입되는 액정을 갖는 것을 특징으로 하는 액티브매트릭스형 액정표시판넬.
제19항에 있어서, 상기 제1의 차광막은 상기 화소전극을 둘러싼 2개의 상기 주사버스라인 및 2개의 상기 데이터버스라인중, 상기 화소전극에 전기적으로 접속되지 않은 상기 주사버스라인 및 상기 데이터버스라인과 상기 화소전극과의 사이에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 액티브매트릭스형 액정표시판넬.
제19항에 있어서, 상기 제1의 차광막은 상기 화소전극을 개재한 2개의 상기 주사버스라인 중, 상기 화소전극에 전기적으로 접속되지 않은 상기 주사버스라인과 상기 화소전극과의 사이에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 액티브매트릭스형 액정표시판넬.
제19항에 있어서, 상기 제1의 차광막은 상기 능동소자를 노출하고, 상기 제2의 차광막은 상기 능동소자에 대향한 영역에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 액티브매트릭스형 액정표시판넬.
제19항에 있어서, 상기 제2의 차광막은 상기 능동소자의 적어도 일부에 대향하여 있는 것을 특징으로 하는 액티브매트릭스형 액정표시판넬.
제19항에 있어서, 상기 제1의 차광막은 흑색수지, 백색수지막 또는 칼라수지로 형성되는 것을 특징으로 하는 액티브매트릭스형 액정표시판넬.
제19항에 있어서, 상기 칼라수지에는 특정색의 광을 반사하는 입경을 갖는 안료미립자가 분산되어 있는 것을 특징으로 하는 액티브매트릭스형 액정표시판넬.
제19항에 있어서, 상기 제1의 차광막은 제1의 색이 착색된 하측수지층과, 제1의 색이외의 제2의 색이 착색된 상측수지층의 적층구조로 되는 것을 특징으로 하는 액티브매트릭스형 액정표시판넬.
제26항에 있어서, 상기 하측수지층은 백색수지층 또는 흑색수지층이고, 상기 상기수지층은 칼라수지층인 것을 특징으로 하는 액티브매트릭스형 액정표시판넬.
제26항에 있어서, 상기 상측수지층은 적색, 청색 또는 녹색의 수지층이고, 상기 하측수지층은 상측수지층에 포함되지 않은 적색, 청색 또는 녹색중 2색의 수지층으로 되는 2층 구조인 것을 특징으로 하는 액티브매트릭스형 액정표시판넬.
제19항에 있어서, 상기 제1의 차광막은 절연막과 그 절연막 상에 형성된 막두께 0.2~2인 얇은 금속막의 2층구조로 형성되는 것을 특징으로 하는 액티브매트릭스형 액정표시판넬.
제19항에 있어서, 상기 제2의 차광막은 금속막, 흑색수지막, 백색수지막 또는 칼라수지로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 액티브매트릭스형 액정표시판넬.
복수의 능동소자, 복수의 주사버스라인, 복수의 데이터버스라인 및 복수의 화소전극을 갖는 제1의 기판1과, 이 제1의 기판 1에 대향하는 측의 면에 대향전극을 갖는 제2의 기판과, 상기 제1의 기판에 있어서, 상기 화소전극 상호간의 영역에 형성된 제1의 차광막과, 상기 제2의 기판에 있어서 적어도 상기 능동소자의 반도체영역에 대향하는 영역에 형성된 제2의 차광막과, 상기 제1의 기판과 제2의 기판사이에 봉입되는 액정을 갖는 액티브매트릭스형 액정표시판넬과, 상기 액티브매트릭스형 액정표시판넬에 광을 조사하는 광원과, 상기 액티브매트릭스형 액정표시판넬을 투과한 광이 조사되는 스크린을 갖는 것을 특징으로 하는 액정프로젝터.
복수의 능동소자, 복수의 주사버스라인, 복수의 데이터버스라인 및 복수의 화소전극을 갖는 제1의 기판과, 이 제1의 기판 1에 대향하는 측의 면에 대향전극을 갖는 제2의 기판과, 상기 제1의 기판에 있어서, 상기 화소전극 상호간에는 백색수지층 또는 칼라수지로 되는 제1의 차광막과, 상기 제1의 기판과 제2의 기판사이에 봉입되는 액정을 갖는 액티브매트릭스형 액정표시판넬과, 상기 액티브매트릭스형 액정표시판넬에 광을 조사하는 광원과, 상기 액티브매트릭스형 액정표시판넬을 투과한 광이 조사되는 스크린을 갖는 것을 특징으로 하는 액정프로젝터.
복수의 주사버스라인과, 복수의 데이타버스라인과의 각 교차영역에 능동소자와 화소전극이 형성되고, 또한 그 주사버스라인과 그 데이터버스라인, 그 능동소자가 형성된 제1의 기판과, 상기 화소전극을 피복한 제1의 방향으로 러빙된 제1의 배향막과, 상기 제1의 기판에 대향하는 측의 면에 대향전극을 갖는 제2의 기판과, 이 제2의 기판상에서 상기 대향전극 상에 형성되어서 제2의 방향으로 러빙되는 제2의 배향막과, 상기 제1의 기판에 있어서 상기 화소전극끼리 사이에 형성되고, 상기 화소전극의 주변중 상기 제1의 방향에 있는 부분을 노출하고, 상기 제1의 방향과 역방향에 있는부분을 피복한 제1의 차광막과, 상기 제2의 기판에 있어서, 상기 화소전극의 주변중 상기 제1의 차광막으로 피복되지 않은 영역에 대향하는 부분에 형성된 제2의 차광막과 상기 제1의 기판과 제2의 기판사이에 봉입되는 액정을 갖는 액티브매트릭스형 액정표시판넬과, 상기 액티브매트릭스형 액정표시판넬에 광을 조사하는 광원과, 상기 액티브매트릭스형 액정표시판넬을 투과한 광이 조사되는 스크린을 갖는 것을 특징으로 하는 액정프로젝터.
백색광을 방출하는 광원과, 상기 백색광을 복수의 색으로 분리하는 광학기구와, 상기 색이 통과하는 광경로마다 배치되고, 화소의 주위에 배치되는 수지제 차광막의 색이 조사되는 상기 색과 동일한 액정표시판넬을 갖는 것을 특징으로 하는 액정프로젝터.