KR100237530B1 - 액정표시장치 - Google Patents

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KR100237530B1
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카쯔히코 시바타
요시오 토리야마
노오토 코바야시
시로 우에다
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나시모토 류조
히다찌디바이스엔지니어링 가부시키가이샤
가나이 쓰도무
가부시키가이샤 히다치 세이사꾸쇼
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Abstract

본 발명은, 액정표시패널의 아래에 백라이트를 배치한 액정표시장치에 관한 것으로서, 그 구성은 적어도 한쪽의 투명기판면위에 복수개의 전극배선을 평행하게 배열한 액정표시패널의 아래에 백라이트를 배치하고, 또한, 상기 액정표시패널과 상기 백라이트와의 사이에 복수개의 스트라이프홈을 평행하게 배열한 프리즘판을 배치해서 이루어진 액정표시장치에 있어서, 상기 스트라이프홈의 피치를 λ1(㎜)로 하고, 상기 스트라이프홈과 평행한 상기 전극배선의 피치를 λ2(㎜)로 할 때, λ1≤0.075 λ2/(λ2+0.075)인 액정표시장치를 제공함으로써, 백라이트의 휘도를 증대시키는 동시에, 표시화면에 있어서의 간섭무늬의 발생을 방지할 수 있는 것이다.

Description

액정표시장치
제1도는 본 발명을 적용한 액티브 매트릭스방식의 컬러액정표시장치의 액정표시부의 1화소와 그 주변을 표시한 요부평면도.
제2도는 제1도의 2-2 절단선에 있어서의 1화소와 그 주변을 표시한 단면도.
제3도는 제1도의 3-3 절단선에 있어서의 부가용량(Cadd)의 단면도.
제4도는 제1도에 표시한 화소를 복수배치한 액정표시부의 요부평면도.
제5도는 제1도에 표시한 화소의 층(g2), (AS)만을 그린 평면도.
제6도는 제1도에 표시한 화소의 층(d1), (d2), (d3)만을 그린 평면도.
제7도는 제1도에 표시한 화소의 화소전극층, 차광막 및 컬러필터층만을 그린 평면도.
제8도는 제6도에 표시한 화소배열의 화소전극층, 차광막 및 컬러필터층만을 그린 요부평면도.
제9도는 게이트단자(GTM)와 게이트배선(GL)의 접속부 부근을 표시한 평면도(A) 및 단면도(B).
제10도는 드레인단자(DTM)와 영상신호선(DL)과의 접속부 부근을 표시한 평면도(A) 및 단면도(B).
제11도는 액티브 매트릭스방식의 컬러액정표시장치의 액정표시부를 표시한 등가회로도.
제12도는 제1도에 표시한 화소의 등가회로도.
제13도는 기판(SUB1)쪽의 공정 A∼C의 제조공정을 표시한 화소부와 게이트단자부의 단면도의 순서도.
제14도는 기판(SUB1)쪽의 공정 D∼F의 제조공정을 표시한 화소부와 게이트단자부의 단면도의 순서도.
제15도는 기판(SUB1)쪽의 공정 G∼I의 제조공정을 표시한 화소부와 게이트단자부의 단면도의 순서도.
제16도는 표시패널의 매트릭스주변부의 구성을 설명하기 위한 평면도.
제17도는 제16도의 주변부를 약간 과장하여 더욱 구체적으로 설명하기 위한 패널평면도.
제18도는 상하기판의 전기적 접속부를 포함한 표시패널의 모서리부의 확대평면도.
제19도는 중앙에 매트릭스의 화소부를 양쪽에 패널 모서리부근과 영상신호단자부 부근을 표시한 단면도.
제20도는 좌측에 주사신호단자, 우측에 외부접속단자가 없는 패널가장자리부분을 표시한 단면도.
제21도는 구동회로를 구성하는 집적회로칩(CHI)이 가요성 배선기판에 탑재된 테이프캐리어패키지(TCP)의 단면구조를 표시한 도면.
제22도는 테이프캐리어패키지(TCP)를 액정표시패널(PNL)의 영상신호회로용 단자(DTM)에 접속한 상태를 표시한 요부단면도.
제23도는 액정표시모듈의 분해사시도.
제24도는 액정표시모듈의 시일드케이스의 평면도, 앞측면도, 후측면도, 우측면도 및 좌측면도.
제25도는 시일드케이스의 상면쪽에서 본 사시도.
제26도는 액정표시패널에 주변의 구동회로를 실장한 상태를 표시한 평면도.
제27도는 중간프레임의 평면도, 앞측면도, 후측면도, 우측면도 및 좌측면도.
제28도는 중간프레임의 밑면도.
제29도는 중간프레임의 상부면쪽에서 본 사시도.
제30도는 중간프레임에 탑재되는 구동회로기판의 밑면도.
제31도는 액정표시부의 구동회로기판(상부면이 보임)과 중간프레임의 구동회로 기판(하부면이 보임)과의 접속상태를 표시한 평면도.
제32도는 백라이트지지체의 평면도, 후측면도, 우측면도, 좌측면도.
제33도는 백라이트지지체의 상부면쪽에서 본 사시도.
제34도는 아래쪽 케이스의 평면도(반사쪽), 후측면도, 우측면도 및 좌측면도.
제35도는 아래쪽 케이스의 밑면도.
제36도는 아래쪽 케이스의 상부면쪽에서 본 사시도.
제37도는 아래쪽 케이스에 백라이트지지체, 백라이트, 인버터회로기판을 탑재한 상태를 표시한 평면도, 후측면도, 우측면도 및 좌측면도.
제38도는 아래쪽 케이스의 단면도(제34도의 38-38 절단선에 있어서의 단면도).
제39도는 제37도의 39-39 절단선에 있어서의 단면도.
제40도는 프리즘판의 단면형상을 표시하기 위한 부분단면도.
제41도는 프리즘판의 스트라이프홈의 피치 λ1및 액정표시패널의 게이트라인 또는 데이터라인의 피치 λ2와, 이들의 간섭에 의해 표시화면에 발생하는 간섭무늬의 피치 L과의 관계를 표시한 도면.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
SUB : 투명유리기판 GL : 주사신호선
DL : 영상신호선 GI : 절연막
GT : 게이트전극 AS : i형 반도체층
SD : 소스전극 또는 드레인전극 PSV : 보호막
BM : 차광막 LC : 액정
TFT : 박막트랜지스터 ITO : 투명화소전극
g,d : 도전막 add : 유지용량소자
AOF : 양극산화막 AO : 양극산화마스크
GTM : 게이트단자 DTM : 드레인단자
SHD : 시일드케이스 PNL : 액정표시패널
SPB : 광학산판 MFR : 중간프레임
BL : 백라이트 BLS : 백라이트지지체
LCA : 아래쪽 케이스 RM : 백라이트광반사꼭대기
PSB : 프리즘판 λ1: 프리즘판의 스트라이프홈의 피치
λ2: 액정표시패널의 게이트라인 또는 데이터라인의 피치
L : 간섭무늬의 피치
본 발명은 액정표시패널의 아래에 백라이트를 배치한 액정표시장치에 관한 것으로, 특히 백라이트의 휘도와 표시품질을 향상할 수 있는 액정표시장치에 관한 것이다.
액티브 매트릭스방식의 액정표시장치는, 매트릭스 형상으로 배열된 복수의 화소전극의 각각에 대응해서 비선형소자(스위칭소자)를 설치한 것이다. 각 화소에 있어서의 액정은 이론적으로는 상시 구동(듀티비 1.0)되고 있으므로, 시분할구동방식을 채용하고 있는, 소위 단순 매트릭스방식과 비교해서 액티브방식은 콘트라스트가 좋고, 특히 컬러 액정표시장치에서는 없어서는 안될 기술로 되고 있다. 스위칭소자로서 대표적인 것으로는박막트랜지스터(TFT)가 있다.
액정표시패널(액정표시소자)은, 액정층을 기준으로 해서 하부투명유리기판위에 박막트랜지스터, 투명화소전극, 박막트랜지스터의 보호막, 액정분자의 방향을 설정하기 위한 하부배향막이 순차 형성된 하부기판과, 상부투명유리기판위에 블랙매트릭스, 컬러필터, 컬러필터의 보호막, 공통투명화소전극, 상부배향막이 순차 형성된 상부기판을 서로 배향막이 대향하도록 맞포개고, 기판의 가장자리 주위에 배치한 시일재에 의해서 양기판을 접착함과 동시에 양기판간에 액정을 밀봉한다. 또한, 하부기판쪽에는 백라이트가 배치된다.
또한, 박막트랜지스터를 사용한 액티브 매트릭스방식의 액정표시장치는, 예를들면 일본국 특개소 63-309921호 공보나, 「용장구성을 채용한 12.5형 액티브 매트릭스방식 컬렁액정디스플레이」(닛케이 엘렉트로닉스, 페이지 193∼210, 1986년 12월 15일, 닛케이 맥그로우힐사 발행)로 알려져 있다.
종래의 액정표시장치는, 투명전극과, 배향막 등을 적층한 면이 각각 대향하도록 2매의 투명유리기판을 맞포개고, 양 기판간에 액정을 밀봉해서 이루어진 액정표시패널과, 그 아래에 배치된 이 액정표시패널에 광을 공급하는 백라이트와, 상기 액정표시패널의 3변의 바깥쪽 혹은 상기 백라이트의 아래에 배치된 상기 액정표시패널의 구동회로를 가진 프린트기판과, 이들 각 부재를 수납하고, 액정표시창이 형성된 금속제 프레임을 포함해서 구성되어 있다.
또한, 상기 백라이트는, 광을 인도하기 위한 반투명의 합성수지판을 이루어진 도광체의 측면을 따라서 냉음극형광관을 근접해서 배치한 타입과, 액정표시패널의 바로 아래에 복수개의 냉음극형광관을 각각 평행하게 배열한 타입이 있다. 전자에서는 도광체와 액정표시패널과의 사이, 후자에서는 복수개의 냉음극형광관과 액정표시패널과의 사이에, 광을 확산하고, 액정표시패널에 균일하게 광을 조사하기 위한 확산판이 배치되고, 이 확산판은 각 백라이트의 구성요소가 되고 있다.
또한, 종래의 백라이트에서는, 액정표시패널과, 그 아래에 배치한 백라이트의 확산판과의 사이에 상부면이 다수개의 스트라이프홈을 평행하게 배열한 프리즘면, 하부면이 평활면인 투명한 프리즘판을 배치함으로써, 휘도를 증대시켜, 밝고 균일한 액정표시화면을 얻고자 하는 기술이 제안되어 있다(일본국 특개평 2-257188호 공보, 닛케이 엘렉트로닉스 1991년 9월 참조). 이 기술에서는, 확산판으로부터 큰 각도로 확산하는 광의 확산각도를 프리즘판의 프리즘면에 의해서 작게하는, 즉 표시화면에 대해서 수직방향에 가깝게 함으로써 휘도를 증대시키는 것이다.
그러나, 이 기술에서는 휘도는 증대하나, 프리즘판의 면위에 평행하게 배열형성된 다수개의 스트라이프홈과, 액정표시패널의 투명기판면 위에 상기 스트라이프홈과 평행하게 배열형성된 다수개의 전극배선(본 명세서에 있어서 전극배선이란, 불투명한 게이트라인 또는 데이터라인, 혹은 투명한 분할전극 또는 공통전극을 의미함)이 간섭하고, 표시화면에 간섭무늬가 발생하여, 표시품질이 저하하는 문제가 있었다.
본 발명의 목적은, 백라이트의 휘도를 증대시키는 동시에, 표시화면에 있어서의 간섭무늬의 발생을 방지할 수 있는 박형의 액정표시장치를 제공하는 데 있다.
상기의 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은, 적어도 한쪽의 투명기판면 위에 복수개의 전극배선을 평행하게 배열한 액정표시패널의 아래에 백라이트를 배치하고, 또한 상기 액정표시패널과 상기 백라이트와의 사이에 복수개의 스트라이트홈을 평행하게 배열한 프리즘판을 배치해서 이루어진 액정표시장치에 있어서, 상기 스트라이프홈의 피치를 λ1(㎜)로 하고, 상기 스트라이프홈과 평행한 상기 전극배선의 피치를 λ2(㎜)로 할 때, λ1≤0.075 λ2/(λ2+0.075)인 액정표시장치를 제공한다.
본 발명의 액정표시장치에서는, 스트라이프홈의 피치 λ1(㎜)을, λ1≤0.075 λ2/(λ2+0.075)로 함으로써, 표시화면에 있어서의 간섭무늬의 간격을 보통인간의 시력으로 인식할 수 없는 75㎛(0.075㎜)이하로 할 수 있으므로, 간섭무늬가 보이지 않아, 표시품질을 향상할 수 있다.
본 발명과, 본 발명의 또다른 목적 및 본 발명의 또다른 특징은 도면을 참조한 이하의 설명으로부터 명백해질 것이다.
[액티브 매트릭스 액정표시장치]
이하, 액티브 매트릭스방식의 컬러액정표시장치에 본 발명을 적용한 실시예를 설명한다. 또한, 이하 설명하는 도면에서, 동일 기능을 가진 것을 동일부호를 붙이고, 그 반복설명은 생략한다.
[매트릭스부의 개요]
제1도는 본 발명이 적용되는 액티브 매트릭스방식 컬러액정표시장치의 1화소와 그 주변을 표시한 평면도, 제2도는 제1도의 2-2 절단선에 있어서의 단면을 표시한 도면, 제3도는 제1도의 3-3 절단선에 있어서의 단면도이다. 또, 제4도에는 제1도에 표시한 화소를 복수개 배치했을 때의 평면도를 표시한다.
제1도에 표시한 바와같이, 각 화소는 인접하는 2개의 주사신호선(게이트신호선 또는 수평신호선)(GL)과, 인접하는 2개의 영상신호선(드레인 신호선 또는 수직 신호선)(DL)과의 교차영역내(4개의 신호선으로 둘러싸인 영역내)에 배치되어 있다. 각 화소는 박막트랜지스터(TFT), 투명화소전극(ITO 1) 및 유지용량소자(Cadd)를 포함한다. 주사신호선(GL)은 열방향으로 뻗어 있고, 행방향으로 복수개 배치되어 있다. 영상신호선(DL)은 행방향으로 뻗어 있고, 열방향으로 복수개 배치되어 있다.
제2도에 표시한 바와같이, 액정(LC)을 기준으로 하부투명유리기판(SUB 1)쪽에는 박막트랜지스터(TFT) 및 투명화소전극(ITO 1)이 형성되고, 상부투명유리기판(SUB2) 쪽에는 컬러필터(FIL), 차광용블랙매트릭스패턴(BM)이 형성되어 있다. 하부투명유리기판(SUB 1)은 예를들면 1.1㎜정도의 두께로 구성되어 있다. 또, 투명유리기판(SUB1), (SUB 2)의 양면에는 침지처리 등에 의해서 형성된 산화실리콘막(SIO)이 형성되어 있다.
이 때문에, 투명유리기판(SUB 1), (SUB 2)의 표면에 샤프한 흠이 있었다고 해도, 그 샤프한 흠을 산화실리콘막(SIO)으로 덮을 수가 있으므로, 그 위에 용착되는 주사신호선(GL), 차광막(BM) 등의 막질을 균질하게 유지할 수 있다.
상부투명유리기판(SUB 2)의 안쪽(액정(LC)쪽)의 표면에는, 차광막(BM), 컬러필터(FIL), 보호막(PSV 2), 공통투명화소전극(ITO 2)(COM) 및 상부배향막(ORI 2)이 순차적으로 적층해서 형성되어 있다.
[매트릭스 주변의 개요]
제16도는 상하의 유리기판(SUB 1), (SUB 2)을 포함한 표시패널(PNL)의 매트릭스(AR) 주변의 요부평면을, 제17도는 그 주변부를 더욱 과장한 평면을, 제18도는 제16도 및 제17도의 패널 왼쪽의 모서리부에 대응하는 시일부(SL)부근을 확대한 평면을 표시한 도면이다. 또, 제19도는 제2도의 단면을 중앙으로 해서, 좌측에 제18도의 19a-19a 절단선에 있어서의 단면을, 우측에 영상신호구동회로가 접속되어야 할 외부접속단자(DTM) 부근의 단면을 표시한 도면이다. 마찬가지로 제20도는, 좌측에 주사회로가 접속되어야 할 외부 접속단자(GTM) 부근을, 우측에 외부접속단자가 없는 경우의 시일부 부근의 단면을 표시한 도면이다.
이 패널의 제조에서는, 작은 사이즈면 시스템 효율향상을 위하여 1매의 유리기판으로 복수개분의 디바이스를 동시에 가공해서 분할하고, 큰 사이즈면 제조설비의 공용을 위해서 어떤 품종이라도 표준화된 크기의 유리기판을 가공한 다음 각 품종에 맞는 사이즈로 작게하고, 어느 경우도 대략의 공정을 거친 다음 유리를 절단한다. 제16도∼제18도는 후자의 예를 표시한 것으로, 제16도, 제17도는 양자모두 상하기판(SUB 1), (SUB 2)의 절단후를, 제18도를 절단전을 표시하고 있고, (LN)은 양기판의 절단전의 가장자리를, (CT 1)과 (CT 2)는 각각 기판(SUB 1), (SUB 2)의 절단해야 될 위치를 표시한다. 어느 경우도, 완성상태에서 외부접속단자군(Tg), (Td)(첨자생략)이 존재하는(도면에서 상하변과 좌변의) 부분은 그들을 노출하도록 위쪽기판(SUB 2)의 크기가 아래쪽기판(SUB 1)보다도 안쪽으로 제한되어 있다. 단자군(Tg), (Td)은 각각 후술하는 주사회로접속용단자(GTM), 영상신호회로접속용 단자(DTM)와 그들의 인출배선부를 접적회로칩(CHI)이 탑재된 테이프캐리어 패키지(TCP)(제20도, 제21도)의 단위로 복수개 통합해서 명명한 것이다. 각 군의 매트릭스부에서 외부접속단자부에 이르기까지의 인출배선은, 양끝에 접근함에 따라 경사지고 있다. 이것은, 패키지(TCP)의 배열피치 및 각 패키지(TCP)에 있어서의 접속단자피치에 표시패널(PNL)의 단자(DTM), (GTM)를 맞추기 위한 것이다
투명유리기판(SUB 1), (SUB 2)의 사이에는 그 가장자리를 따라서, 액정밀봉구(INJ)를 제외하고, 액정(LC)을 밀봉하도록 시일패턴(SL)이 형성된다. 시일재는 예를들면에폭시 수지로 이루어진다. 상부투명유리기판(SUB 2)쪽의 공통투명화소전극(ITO 2)은, 적어도 1개소에 있어서, 본 실시예에서는 패널의 4모서리에서 은페이스트재(AGP)에 의해서 하부투명유리기판(SUB 1)쪽에 형성된 그 인출배선(INT)에 접속되어 있다. 이 인출배선(INT)은 후술하는 게이트단자(GTM), 드레인 단자(DTM)와 동일제조공정으로 형성된다.
배향막(ORI 1), (ORI 2), 투명화소전극(ITO 1), 공통투명화소전극(ITO 2)의 각각의 층은, 시일패턴(SL)의 안쪽에 형성되다. 편광판(POL 1), (POL 2)은 각각 하부투명유리기판(SUB 1), 상부투명유리기판(SUB 2)의 바깥쪽의 표면에 형성되어 있다. 액정(LC)은 액정분자의 방향을 설정하는 하부배향막(ORI 1)과 상부배향막(ORI 2)과의 사이에서 시일패턴(SL)으로 칸막이된 영역에 밀봉되어 있다. 하부배향막(ORI 1)은 하부투명유리기판(SUB 1)쪽의 보호막(PSV 1)의 상부에 형성된다.
상기 액정표시장치는, 하부투명유리기판(SUB 1)쪽, 상부투명유리기판(SUB 2)쪽에서 별개로 여러 가지 층을 겹쳐쌓고, 시일패턴(SL)을 기판(SUB 2)쪽에 형성하고, 하부투명유리기판(SUB 1)과 상부투명유리기판(SUB 2)를 맞포개고, 시일재(SL)의 개구부(INJ)로부터 액정(LC)을 주입하고, 주입구(INJ)를 에폭시수지 등으로 밀봉하고, 상하기판을 절단함으로써 조립된다.
[박막트랜지스터(TFT)]
박막트랜지스터(TFT)는, 게이트전극(GT)에 정(+)바이어스를 인가하면, 소스드레인간의 채널저항이 작아지고, 바이스를 0으로 하면, 채널저항은 커지도록 동작한다.
각 화소의 박막트랜지스터(TFT)는, 화소내에 있어서 2개(복수)로 분할되고, 박막트랜지스터(분할박막트랜지스터)(TFT 1) 및 (TFT 2)로 구성되어 있다. 박막트랜지스터(TFT 1),(TFT 2)의 각각은 실질적으로 동일사이즈(채널길이, 채널폭이 동일)로 구성되어 있다. 이 분할된 박막트랜지스터(TFT 1), (TFT 2)의 각각은, 게이트전극(GT), 게이트절연막(GI), i형(진성(intrinsic) ; 도전형결정불순물이 도핑되어 있지 않음)비정질 실리콘(Si)으로 이루어진 i형 반도체층(AS), 1쌍의 소스전극(SD 1), 드레인전극(SD 2)을 가진다. 또한, 소스, 드레인은 본래 그 사이의 바이어스극성에 의해서 결정되는 것으로서, 이 액정표시장치의 회로에서는 그 극성은 동작중 반전하므로, 소스, 드레인은 동작중 교체되는 것으로 이해하기 바란다. 그러나, 이하의 설명에서는, 편의상 한쪽을 소스, 다른쪽을 드레인으로 고정해서 표현한다.
[게이트전극(GT)]
게이트전극(GT)은 제5도(제1도의 제2도전막(g2) 및 i형 반도체층(AS)만을 그린 평면도)에 표시한 바와같이, 주사신호선(GL)으로부터 수직방향(제1도 및 제5도에 있어서 위쪽방향)으로 돌출하는 형상으로 구성되어 있다(T자 형상으로 분기되어 있다). 게이트전극(GT)은 박막트랜지스터(TFT 1), (TFT 2)의 각각의 능동영역을 초과하도록 돌출하고 있다. 박막트랜지스터(TFT 1), (TFT 2)의 각각의 게이트전극(GT)은, 일체적으로(공통게이트전극으로서) 구성되어 있고, 주사신호선(GL)에 연속해서 형성되어 있다. 본 예에서는, 게이트전극(GT)은, 단층의 제2도전막(g2)으로 형성되어 있다. 제2도전막(g2)은 예를들면 스퍼터에 의해서 형성된 알루미늄(Al)막을 사용하고, 1000∼5500Å 정도의 막두께로 형성한다. 또, 게이트전극(GT) 위에서 알루미늄(Al)의 양극산화막(AOF)이 형성되어 있다.
상기 게이트전극(GT)은 제1도, 제2도 및 제5도에 표시되어 있는 바와같이, i형 반도체층(AS)을 완전히 덮도록(아래쪽에서 보아서) 그것보다 큼직하게 형성된다. 따라서, 하부투명유리기판(SUB 1)의 아래쪽에 형광관 등의 백라이트(BL)를 장착한 경우, 이 불투명한 Al로 이루어진 게이트전극(GT)이 그림자가 되어, i형 반도체층(AS)에는 백라이트광이 닿지 않고, 광조사에 의한 도전현상 즉 박막트랜지스터(TFT)의 오프특성열화는 일어나기 어렵게 된다. 또한, 게이트전극(GT)의 본래의 크기는, 소스전극(SD 1)과 드레인전극(SD 2)과의 사이를 걸치는데 최저 필요한(게이트전극(GT)과 소스전극(SD 1)과 드레인전극(SD 2)과의 위치 맞춤여유분도 포함해서) 폭을 가지고, 채널폭 W를 결정하는 그 속깊이 길이는 소스전극(SD 1)과 드레인전극(SD 2)과의 사이의 거리(채널길이) L과의 비, 즉 상호 콘턱턴스 gm을 결정하는 인자 W/L을 몇 개로 할 것인가에 따라서 결정된다. 이 액정표시장치에 있어서의 게이트전극(GT)의 크기는 물론, 상술한 본래의 크기보다 크게 된다.
[주사신호선(GL)]
주사신호선(GL)은 제2도전막(g2)으로 구성되어 있다. 이 주사신호선(GL)의 제2도전막(g2)은 게이트전극(GT)의 제2도전막(g2)과 동일 제조공정에서 형성되고, 또한 일체로 구성되어 있다. 또, 주사신호선(GL) 위에도 Al의 양극산화막(AOF)이 형성되어 있다.
[절연막(GI)]
절연막(GI)은 박막트랜지스터(TFT 1), (TFT 2)의 각각의 게이트절연막으로서 사용된다. 절연막(GI)은 게이트전극(GT) 및 주사신호선(GL)의 상층에 형성되어 있다. 절연막(GI)은 예를들면 플라즈마 CVD에 의해서 형성된 질화실리콘막을 사용하여, 1200∼2700Å의 막두께(이 액정표시장치에서는, 2000Å 정도의 막두께)로 형성된다. 게이트절연막(GL)은 제18도에 표시한 바와같이, 매트릭스부(AR)의 전체를 포위하도록 형성되고, 주변부는 외부접속단자(DTM), (GTM)를 노출하도록 제거되어 있다.
[i형 반도체층(AS)]
i형 반도체층(AS)은 제5도에 표시한 바와같이, 복수로 분할된 박막트랜지스터(TFT 1), (TFT 2)의 각각의 채널형성영역으로서 사용된다. i형 반도체층(AS)은 비정질 실리콘막 또는 다결정 실리콘막으로 형성되고, 200∼2200Å의 막두께(이 액정표시장치에서는, 2000Å 정도의 막두께)로 형성된다.
상기 i형 반도체층(AS)은, 공급가스의 성분을 바꾸어 Si3N4로 이루어진 게이트 절연막으로서 사용되는 절연막(GI)의 형성에 연속해서, 동일플라즈마 CVD장치에서, 또한 그 플라즈마 CVD 장치로부터 외부에 노출되는 일없이 형성된다. 또, 오믹콘택트용의 인(P)을 2.5%도우프한 N(+)형 반도체층(d0)(제2도)도 마찬가지로 연속해서 200∼500Å의 막두께(이 액정표시장치에서는, 300Å 정도의 막두께)로 형성된다. 그런후, 하부투명유리기판(SUB 1)은 CVD장치로부터 밖으로 인출되어, 사진처리기술에 의해 N(+)형 반도체층(d0) 및 i형 반도체층(AS)은 제1도, 제2도 및 제5도에 표시한 바와같이 독립된 섬형상으로 패터닝된다.
i형 반도체층(AS)은, 제1도 및 제5도에 표시한 바와같이, 주사신호선(GL)과 영상신호선(DL)과의 교차부(크로스오버부)의 양자간에도 형성되어 있다. 이 교차부의 i형 반도체층(AS)은 교차부에 있어서의 주사신호선(GL)과 영상신호선(DL)과의 단락을 저감한다.
[투명화소전극(ITO 1)]
투명화소전극(ITO 1)은 액정표시부의 화소전극의 한쪽을 구성한다.
투명화소전극(ITO 1)의 박막트랜지스터(TFT 1)의 소스전극(SD 1) 및 박막트랜지스터(TFT 2)의 소스전극(SD 1)의 양쪽에 접속되어 있다. 이 때문에, 박막트랜지스터(TFT 1), (TFT 2)중의 1개의 결함이 발생해도, 그 결함이 부작용을 초래하는 경우는 레이저 등에 의해서 적절한 장소를 절단하고, 그렇지 않은 경우는 다른 쪽의 박막트랜지스터가 정상으로 동작하고 잇으므로 방치하면 된다. 또한 2개의 박막트랜지스터(TFT 1), (TFT 2)에 동시에 결함이 발생되는 일은 드물고, 이와같은 용장방식에 의해 점결함이나 선결함의 확률을 매우 작게 할 수가 있다. 투명화소전극(ITO 1)은 제1도전막(d1)으로 구성되어 있고, 이 제1도전막(d1)은 스퍼터링에 의해서 형성된 투명도전막(Indium-Tin-Oxide : ITO; Nesa막)으로 이루어지고, 1000∼2000Å의 막두께(이 액정표시장치에서는, 1400Å정도의 막두께)로 형성된다.
[소스전극(SD 1), 드레인전극(SD 2)]
복수로 분할된 박막트랜지스터(TFT 1), (TFT 2)의 각각의 소스전극(SD 1)과 드레인전극(SD 2)은, 제1도, 제2도 및 제6도(제1도의 제1∼제3도전막 (d1)∼(d3)만을 그린 평면도)에 표시한 바와같이 i형 반도체층(AS)위에 각각 격리되어 형성되어 있다.
소스전극(SD 1)과 드레인전극(SD 2)의 각각은, N(+)형 반도체층(d0)에 접속하는 하층쪽으로부터, 제2도전막(d2), 제3도전막(d3)을 순차적으로 맞포개서 구성되어 있다. 소스전극(SD 1)의 제2도전막(d2) 및 제3도전막(d3)은, 드레인전극(SD 2)의 제2도전막(d2) 및 제3도전막(d3)과 동일제조공정으로 형성된다.
제2도전막(d2)은 스퍼터에 의해서 형성한 크롬(Cr)막을 사용하여, 500∼1000Å의 막두께(이 액정표시장치에서는, 600Å정도의 막두께)로 형성한다. Cr막은 막두께를 두껍게 형성하면 스트레스가 크게되므로, 2000Å 정도의 막두께를 초과하지 않는 범위에서 형성한다. Cr막은 N(+)형 반도체층(d0)과의 접촉이 양호하다. Cr막은 후술하는 제3도전막(d3)의 Al이 N(+)형 반도체층(d0)에 확산하는 것을 방지하는 소위 배리어층을 구성한다. 제2도전막(d2)으로서, Cr막외에 고융점금속(Mo, Ti, Ta, W)막, 고융점급속 실리사이드(MoSi2, TiSi2, TaSi2, WSi2)막을 사용해도 된다.
제3도전막(d3)은 Al의 스퍼터링에 의해서 3000∼5000Å의 막두께(이 액정표시 장치에서는, 4000Å 정도의 막두께)로 형성된다. Al막은 Cr막에 비해서 스트레스가 작고, 두꺼운 막두께로 형성하는 것이 가능하고, 소스전극(SD 1)과 드레인전극(SD 2) 및 영상신호선(DL)의 저항치를 저감하도록 구성되어 있다. 제3도전막(d3)으로서 순 Al막외에 실리콘이나 구리(Cu)를 첨가물로서 함유시킨 Al막을 사용해도 된다.
제2도전막(d2), 제3도전막(d3)을 동일마스크패턴에서 패터닝한 후, 동일마스크를 사용해서, 혹은, 제2도전막(d2), 제3도전막(d3)을 마스크로 해서 N(+)형 반도체층(d0)이 제거된다. 즉, i형 반도체층(AS)위에 남아있던 N(+)형 반도체층(d0)은 제2도전막(d2), 제3도전막(d3)이외의 부분이 셀프얼라인먼트에 의해 제거된다. 이때, N(+)형 반도체층(d0)은 그 두께부분은 모두 제거되도록 에칭되므로, i형 반도체층(AS)도 약간 그 표면부분이 에칭되나, 그 정도는 에칭시간으로 제어하면 된다.
소스전극(SD 1)은 투명화소전극(ITO 1)에 접속되어 있다. 소스전극(SD 1)은, i형 반도체층(AS)단차(제2도전막(g2)의 막두께, 양극산화막(AOF)의 막두께, i형 반도체층(AS)의 막두께 및 N(+)형 반도체층(d0)의 막두께를 가산한 막두께에 상당하는 단차)를 따라서 구성되어 있다. 구체적으로는, 소스전극(SD 1)은, i형 반도체층(AS)의 단차를 따라서 형성된 제2도전막(d2), 이 제2도전막(d2)의 상부에 형성한 제3도전막(d3)으로 구성되어 있다. 소스전극(SD 1)의 제3도전막(d3)은 제2도전막(d2)의 Cr막의 스트레스의 증대로 인해 두껍게 형성될 수 없고, i형 반도체층(AS)의 단차형상을 타고넘지 못하므로, 이 i형 반도체층(AS)의 타고넘을 수 있도록 구성되어 있다. 즉, 제3도전막(d3)은 두껍게 형성함으로써 스텝커버리지를 향상하고 있다. 제3도전막(d3)은 두껍게 형성될 수 있으므로, 소스전극(SD 1)의 저항치(드레인전극(SD 2)이나 영상신호선(DL)에 대해서도 마찬가지)의 저감에 크게 기여하고 있다.
[보호막(PSV 1)]
박막트랜지스터(TFT) 및 투명화소전극(ITO 1)위에는 보호막(PSV 1)이 형성되어 있다. 보호막(PSV 1)은 주로 박막트랜지스터(TFT)를 습기등으로부터 보호하기 위하여 형성되어 있다. 투명성이 높고 또한 내습성이 좋은 것을 사용한다. 보호막(PSV 1)은 예를들면 플라즈마 CVD 장치에서 형성한 산화실리콘막이나 질화실리콘막으로 형성되어 있고, 1㎛정도의 막두께로 형성한다.
보호막(PSV 1)은 제18도의 표시한 바와같이, 매트릭스부(AR)의 전체를 에워싸도록 형성되고, 주변부는 외부접속단자(DTM), (GTM)를 노출하도록 제거되고, 또 상부기판(SUB 2)쪽의 공통전극(COM)을 하부쪽기판(SUB 1)의 외부접속단자접속용 인출배선(INT)에 은페이스트(AGR)로 접속하는 부분도 제거되어 있다. 보호막(PSV 1)과 게이트절연막(GI)의 두께관계에 관해서는, 전자는 보호효과를 고려해서 두껍게하고, 후자는 트랜지스터의 상호콘덕턴스 gm을 고려해서 얇게 한다. 따라서 제18도에 표시한 바와같이, 보호효과가 높은 보호막(PSV 1)은 주변부도 될 수 있는 한 넓은 범위에 걸쳐서 보호되도록 게이트절연막(GI)보다도 크게 형성되어 있다.
[차광막(BM)]
상부투명유리기판(SUB 2)쪽에는, 외부광(제2도에서는 위쪽으로부터의 광)이 채널 형성영역으로서 사용되는 i형 반도체층(AS)에 입사되지 않도록, 차광막(BM)이 형성되고, 차광막(BM)은 제7도의 빗금으로 표시한 바와같은 패턴으로 되어 있다. 또한, 제7도는 제1도에 있어서의 ITO막으로 이루어진 제1도전막(d1), 컬러필터(FIL) 및 차광막(BM)만을 그린 평면도이다. 차광막(BM)은 광에 대한 차폐성이 높은 예를들면 알루미뉴막이나 크롬막 등으로 형성되어 있고, 이 액정표시장치에서는 크롬막이 스퍼터링으로 1300Å정도의 막두께로 형성된다.
따라서, 박막트랜지스터(TFT 1), (TFT 2)의 i형 반도체층(AS)은 상하에 있는 차광막(BM) 및 큼직한 게이트전극(GT)에 의해서 샌드위치되어, 그 부분은 외부의 자연광이나 백라이트광이 비치지 않게 된다. 차광막(BM)은 제7도의 빗금친 부분으로 표시한 바와같이, 화소의 주위에 형성된다. 즉 차광막(BM)은 격자형상으로 형성되고(블랙매트릭스), 이 격자에 의해서 1화소의 유효표시영역이 칸막이되어 있다. 따라서, 각 화소의 윤곽이 차광막(BM)에 의해서 분명해져, 콘트라스트가 향상된다. 즉, 차광막(BM)은 i형 반도체층(AS)에 대한 차광과 블랙매트릭스의 2개의 기능을 가진다.
또, 투명화소전극(ITO 1)의 러빙방향의 근본쪽의 에지부에 대향하는 부분(제1도 오른쪽아래 부분)이 차광막(BM)에 의해서 차광되고 있기 때문에, 상기 부분에 도메인이 발생하였다고 해도, 도메인이 보이지 않으므로, 표시특성이 열화되는 일은 없다.
또한, 백라이트를 상부투명유리기판(SUB 2)쪽에 장착하고, 하부투명유리기판(SUB 1)을 관찰쪽(외부노출쪽)으로 할 수도 있다.
차광막(BM)은 주변부에도 제17도에 표시한 바와같이 프레임형상의 패턴으로 형성되고, 그 패턴은 도트형상으로 복수의 개구부를 형성한 제7도에 표시한 매트릭스부의 패턴과 연속해서 형성되어 있다. 주변부의 차광막(BM)은 제17도∼제20도에 표시한 바와같이, 시일부(SL)의 바깥쪽으로 연장되고, 개인용 컴퓨터 등의 실장기에 기인되는 반사광 등의 누설광이 매트릭스부에 난입되는 것을 방지하고 있다. 다른 한편, 이 차광막(BM)은 기판(SUB 2)의 가장자리보다 약 0.3∼1.0㎜정도 안쪽으로 머물게 되고, 기판(SUB 2)의 절단영역을 피해서 형성되어 있다.
[컬러필터(FIL)]
컬러필터(FIL)는 아크릴수지 등의 수지재료로 형성되는 염색기재에 염료를 착색해서 구성되어 있다. 컬러필터(FIL)는 화소에 대향하는 위치에 스트라이프형상으로 형성되고(제8도), 염색구분되어 있다(제8도는 제4도의 제1도전막(d1), 차광막(BM) 및 컬러필터(FIL)만을 그린 것으로서, B, R, G의 각 컬러필터(FIL)는 각각, 45°, 135°, 크로스의 빗금을 실시하고 있다). 컬러필터(FIL)는 제7도, 제9도에 표시한 바와같이 투명화소전극(ITO 1)의 전부를 덮을 수 있도록 큼직하게 형성되고, 차광막(BM)은 컬러필터(FIL) 및 투명화소전극(ITO 1)의 에지부분과 겹치도록 투명화소전극(ITO 1)의 둘레가장자리부보다 안쪽에 형성되어 있다.
컬러필터(FIL)는 다음과 같이 형성할 수 있다. 먼저, 상부투명유리기판(SUB 2)의 표면에 염색기재를 형성하고, 사진평판기술로 적색필터형성영역이외의 염색기재를 제거한다. 그후, 염색기재를 적색염료로 염색하고, 고착처리를 실시하여, 적색필터(R)를 형성한다. 다음에, 마찬가지공정을 실시함으로써, 녹색필터(G), 청색필터(B)를 순차적으로 형성한다.
[보호막(PSV 2)]
보호막(PSV 2)은 컬러필터(FIL)를 다른색으로 염색구분만 연료가 액정(LC)에 누설되는 것을 방지하기 위해 형성되어 있다. 보호막(PSV 2)은 예를들면 아크릴수지, 에폭시수지 등의 투명수지재료로 형성되어 있다.
[공통투명화소전극(ITO 2)]
공통투명화소전극(ITO 2)은, 하부투명유리기판(SUB 1)쪽에 화소마다 설치된 투명화소전극(ITO 1)에 대향하고, 액정(LC)의 광학적인 상태는 각 화소전극(ITO 1)과 공통투명화소전극(ITO 2)과의 사이의 전위차(전계)에 응답해서 변화한다. 이 공통투명화소전극(ITO 2)에는 공통전압 Vcom이 인가되도록 구성되어 있다. 본 실시예에서는, 공통전압 Vcom은 영상신호선(DL)에 인가되는 로우레벨의 구동전압 Vdmin과 하이레벨의 구동전압 Vdmax와의 중간전위에 설정되나, 영상신호구동회로에서 사용되는 집적회로의 전원전압을 약 절반으로 저감하고 싶은 경우에는, 교류전압을 인가하면 된다. 또한, 공통투명화소전극(ITO 2)의 평면혀앙은 제17도, 제18도를 참조하기 바란다.
[게이트 단자부]
제9도는 표시매트릭스의 주사신호선(GL)으로부터 그 외부접속단자(GTM)까지의 접속구조를 표시한 도면이고, (A)는 평면이고, (B)는 (A)의 B-B 절단선에 있어서의 단면을 표시하고 있다. 또한, 동 도면은 제18도 아래쪽 부근에 대응하고, 경사배선의 부분은 편의상 일직선상태로 표시하였다.
(A0)는 사전처리용의 마스크패턴, 환언하면 선택적 양극산화의 포토레지스트 패턴이다. 따라서, 이 포토레지스트는 양극산화후 제거되고, 도면에 표시한 패턴(A0)은 완성품으로서는 남지 않으나, 게이트배선(GL)에는 단면도에 표시한 바와같이 산화막(AOF)이 선택적으로 형성됨으로써 그 궤적이 남는다. 평면에 있어서, 포토레지스트의 경계선(A0)을 기준으로 해서 좌측은 레지스트로 덮고 양극산화하지 않는 영역, 우측은 레지스트로부터 노출되어 양극산화되는 영역이다. 양극산화된 Al층(g2)은 표면에 그 산화물 Al2O3막(AOF)이 형성되어 아래쪽의 도전부는 체적이 감소한다. 물론, 양극산화는 그 도전부가 남도록 적절한 시간, 전압 등을 설정해서 행하여진다. 마스크패턴(A0)은 주사선(GL)에 단일 직선에서는 교차시키지 않고, 크랭크형상으로 꺾어서 교차시키고 있다.
도면중 Al층(g2)은, 알기 쉽게 하기 위해 빗금을 실시하고 있으나, 양극화성되지 않은 영역은 빗형상으로 패터닝되어 있다. 이것은, Al층의 폭이 넓으면 표면에 위스커가 발생하므로, 1개 1개의 폭은 좁게하고, 그들을 복수개 병렬로 뭉친 구성으로 하므로서, 위스커의 발생을 방지하면서, 단선의 확률이나 도전율의 희생을 최저한으로 억제하는 데에 목적이 있다. 따라서, 본예에서는 빗의 근본에 상당하는 부분도 마스크(A0)를 따라서 어긋나게 하고 있다.
게이트단자(GTM)는 산소규소(SiO)층과 접착성이 좋고 Al등 보다 내전촉성이 높은 Cr층(g1)과, 또 그 표면을 보호하고 화소전극(ITO 1)과 동일레벨(동일층, 동시형성)의 투명도전층(d1)으로서 구성되어 있다. 또한, 게이트절연막(GI)위 및 그 측면부에 형성된 도전층(d2) 및 (d3)은, 도전층 (d3)이나 (d2)의 에칭시 핀홀 등이 원인으로 도전층(g2)이나 (g1 )이 함께 에칭되지 않도록 그 영역을 포토레지스트로 덮고 있던 결과로서 남아이는 것이다. 또, 게이트절연막(GI)을 타고 넘어 오른쪽으로 연장된 ITO층(d1)은 마찬가지 대책을 더욱 만전을 기한 것이다.
평면도에 있어서, 게이트절연막(GI)은 그 경계선보다 우측에, 보호막(PSV 1)도 그 경계선보다 우측에 형성되어 있고, 좌단부에 위치하는 단자부(GTM)는 그것으로부터 노출하는 외부회로와의 전기적 접촉이 될 수 있도록 되어 있다. 도면에서는, 게이트선(GL)과 게이트단자의 1개의 쌍만이 표시되고 있으나, 실제로는 이와같은 쌍이 제8도에 표시한 바와같이 상하로 복수개 늘어서서 단자군(Tg)(제17도, 제18도)이 구성되고, 게이트단자의 좌단부는, 제조과정에서는, 기판의 절단영역(CT 1)을 넘어 연장되어 배선(SHg)에 의해서 단락된다. 제조과정에 있어서의 이와같은 단락선(SHg)은 양극화성시의 급전과, 배향막(ORI 1)의 러빙시 등의 정전파괴방지에 도움이 된다.
[드레인단자(DTM)]
제10도는 영상신호선(DL)을부터 그 외부접속단자(DTM)까지의 접속을 표시한 도면이고, (A)는 그 평면을 표시하고, (B)는 (A)의 B-B 절단선에 있어서의 단면을 표시한다. 또한, 동도면은 제18도 오른쪽위 부근에 대응하고, 도면의 방향은 편의상 변경되어 있으나 우단부 방향이 기판(SUB 1)의 상단부(또는 하단부)에 해당한다.
(TST d)는 검사단자이고 여기에는 외부회로는 접속되지 않으나, 프로브침 등을 접촉할 수 있도록 배선부보다 폭이 넓혀져 있다. 마찬가지로, 드레인단자(DTM)도 외부회로와의 접속이 될 수 있도록 배선부보다 폭이 넓혀져 있다. 검사단자(TST d)와 외부접속드레인단자(DTM)는 상하방향으로 지그재그형상으로 복수개교호로 배열되고, 검사단자(TST d)는 도면에 표시한 바와같이 기판(SUB 1)의 끝부부에 도달되는 일없이 종단되고 있으나, 드레인단자(DTM)는, 제18도에 표시한 바와같이 단자군(Td)(첨자생략)을 구성하여 기판(SUB 1)의 절단선(CT 1)을 넘어서 더 연장되고, 제조과정중에는 정전파괴방지를 위하여 그 전부가 서로 배선(SH d)에 의해서 단락된다. 검사단자(TST d)가 존재하는 영상신호신(DL)의 매트릭스를 끼워서 반대쪽에는 드레인접속단자가 접속되고, 반대로 드레인접속단자(DTM)가 존재하는 영상신호선(DL)의 매트릭스를 끼워서 반대쪽으로는 검사단자가 접속된다.
드레인접속단자(DTM)는 상술한 게이트단자(GTM)와 마찬가지 이유에서 Cr층(g1) 및 ITO층(d1)의 2층으로 형성되어 있고, 게이트절연막(GI)을 제거한 부분에서 영상신호선(DL)과 접속되어 있다. 게이트절연막(GI)의 끝부분위에 형성된 반도체층(AS)은 게이트절연막(GI)의 가장자리를 테이퍼형상으로 에칭하기 위한 것이다. 단자(DTM) 위에서는 외부회로와의 접속을 행하기 위하여 보호막(PSV 1)은 물론 제거되어 있다. (AO)는 상술한 양극산화마스크이고, 그 경계선은 매트릭스 전체를 크게 에워싸도록 형성되고, 도면에서는 그 경계선으로부터 왼쪽이 마스크로 덮이나, 이 도면에서 덮이지 않은 부분에는 층(g2)이 존재하지 않으므로 이 패턴은 직접 관계하지는 않는다.
매트릭스부로부터 드레인단자부(DTM)까지의 인출배선은 제19도의 (c)부에도 표시되는 바와같이, 드레인단자부(DTM)와 동일레벨의 층(d1), (g1)의 바로 위에 영상신호선(DL)과 동일레벨의 층(d2),(d3)이 시일패턴(SL)의 도중까지 적층된 구조로 되어 있으나, 이것은 단선의 확률을 최소한으로 억제하고, 전촉되기 쉬운 Al층(d3)을 보호막(PSV 1)이나 시일패턴(SL)에 의해서 될 수 있는 한 보호하기 위함이다.
[유지용량소자(Cadd)의 구조]
투명화소전극(ITO 1)은, 박막트랜지스터(TFT)와 접속되는 끝부분과 반대쪽의 끝부분에 있어서, 인접한 주사신호선(GL)과 겹치도록 형성되어 있다. 이 맞포갬은, 제1도, 제3도에서도 명백한 바와같이, 투명화소전극(ITO 1)을 한쪽의 전극(PL 2)으로 하고, 인접한 주사신호선(GL)을 다른쪽의 전극(PL 1)으로 하는 유지용량소자(정전용량소자)(Cadd)를 구성한다. 이 유지용량소자(Cadd)의 유전체막은, 박막트랜지스터(TFT)의 게이트절연막으로서 사용되는 절연막(GI) 및 양극산화막(AOF)으로 구성되어 있다.
유지용량소자(Cadd)는, 제5도에서도 명백한 바와같이, 주사신호선(GL)의 제2도전막(g2)의 폭을 넓힌 부분에 형성되어 있다. 또한, 영상신호선(DL)과 교차하는 부분의 제2도전막(g2)은 영상신호선(DL)과의 단락의 확률을 작게하기 위해 미세하게 되어있다.
유지용량소자(Cadd)의 전극(PL 1)의 단차부에 있어서 투명화소전극(ITO 1)이 단선해도 그 단차를 걸치도록 형성된 제2도전막(d2) 및 제3도전막(d3)으로 구성된 섬영역에 의해서 그 불량은 보상된다.
[표시장치전체등가회로]
표시매트릭스부의 등가회로와 그 주변회로의 결선도를 제11도에 표시한다. 동도면은 회로도이기는 하나, 실제의 기하학적인 배치에 대응해서 그려져 있다. (AR)은 복수의 화소를 2차원 형상으로 배열한 매트릭스 어레이이다. 도면중, (X)는 영상신호선(DL)을 의미하고, 첨자(G), (B) 및 (R)은 각각 녹, 청 및 적화소에 대응해서 부가되어 있다. (Y)는 주사신호선(GL)을 의미하고, 첨자 1, 2, 3,…, end는 주사타이밍의 순서에 따라서 부가되어 있다.
영상신호선(X)(첨자생략)은 교호로 위쪽(또는 홀수)영상신호구동회로(He), 아래쪽(또는 짝수)영상신호구동회로(Ho)에 접속되어 있다.
주사신호선(Y)(첨자생략)은 수직주사회로(V)에 접속되어 있다.
(SUP)는 1개의 전압원으로부터 복수의 분압된 안정화된 전압원을 얻기 위한 전원회로나 호스트(상위연산처리장치)로부터의 CRT(음극선관)용의 정보를 TFT 액정표시장치용의 정보로 교환하는 회로를 포함한 회로이다.
[유지용량소자(Cadd)의 등가회로와 그 동작]
제1도에 표시된 화소의 등가회로를 제12도에 표시한다. 제12도에 있어서, (Cgs)는 박막트랜지스터(TFT)의 게이트전극(GT)과 소스전극(SD 1)과의 사이에 형성되는 기생용량이다. 기생용량(Cgs)의 유전체막은 절연막(GI) 및 양극산화막(AOF)이다. (Cpix)는 투명화소전극(ITO 1)(PIX)과 공통투명화소전극(ITO 2)(COM)과의 사이에 형성되는 액정용량이다. 액정용량(Cpix)의 유전체막은 액정(LC), 보호막(PSV 1) 및 배향막(ORI 1), (ORI 2)이다. (VIC)는 중간점 전위이다.
유지용량소자(Cadd)는, 박막트랜지스터(TFT)가 스위칭할 때, 중간점전위(화소전극전위)(VIC)에 대한 게이트전위변화(△Vg)의 영향을 저감하도록 작용한다. 이 모양을 식으로 표시하면, 다음식과 같이 된다.
△VIC={Cgs/(Cgs+Cadd+Cpix)}×△Vg
여기서, (△VIC)는 (△Vg)에 의한 중간점전위의 변화분을 표시한다. 이 변화분 (△VIC)은 액정(LC)에 부가되는 직류성분의 원인으로 되나, 유지용량(Cadd)을 크게하면 할수록, 그 값을 작게할 수 있다. 또, 유지용량소자(Cadd)는 방전시간을 길게하는 작용도 있고, 박막트랜지스터(TFT)가 오프된 후의 영상정보를 길게 축적한다. 액정(LC)에 인가되는 직류성분의 저감은, 액정(LC)의 수명을 향상하고, 액정표시화면의 절환시에 앞의 화상이남는 소위 인화를 저감할 수 있다.
상술한 바와같이, 게이트전극(GT )은 i형 반도체층(AS)을 완전히 덮을 수 있도록 크게되어 있는 분만큼, 소스전극(SD 1)과 드레인전극(SD 2)과의 오버랩면적이 증가되고, 따라서 기생용량(Cgs)이 크게되고, 중간점 전위(VIC)는 게이트(주사)신호(Vg)의 영향을 받기쉽게 된다고하는 역효과가 발생한다. 그러나, 유지용량소자(Cadd)를 설치함으로써 이 결점도 해소할 수가 있다.
유지용량소자(Cadd)의 유지용량은, 화소의 기입특성에서, 액정용량(Cpix)에 대해서 4∼8배(4·Cpix＜Cadd＜8·Cpix), 기생용량(Cgs)에 대해서 8∼32배(8·Cgs＜Cadd＜32·Cgs) 정도의 값으로 설정한다.
[유지용량소자(Cadd)전극선의 결선방법]
유지용량전극선으로만 사용되는 처음단계의 주사신호선(GL(YO))은, 제11도에 표시한 바와같이, 공통투명화소전극(ITO 2(Vcom))과 동일전위로 한다. 제18도의 예에서는, 처음단계의 주사신호선은 단자(GTO), 인출선(INT), 단자(DTO) 및 외부배선을 통해서 공통전극(COM)에 단락된다. 혹은, 처음단계의 유지용량전극선(Yo)은 치종단계의 주사신호선(Yend)에 접속, (Vcom)이외의 직류전위점(교류접지점)에 접속하거나 또는 수직주사회로(V)에서 1개 여분으로 주사펄스(Yo)를 받도록 접속해도 된다.
[외부회로와의 접속구조]
제21도는 주사신호구동회로(V)나 영상신호구동회로(He), (Ho)를 구성하는 집적회로집(CHI)이 가요성배선기판(통칭 TAB, Tape Automated Bonding)에 탑재된 테이프 캐리어패키지(TCP)의 단면구조를 표시한 도면이고, 제22도는 그것을 액정표시패널의 본예에서는 영상신호회로용 단자(DTM)에 접속한 상태를 표시한 요부단면도이다.
동 도면에 있어서, (TTB)는 집적회로(CHI)의 입력단자·배선부이고, (TTM)은 집적회로칩(CHI)의 출력단자·배선부로, 예를들면 Cu로 이루어지고, 각각의 안쪽의 선단부(통칭 이너리이드)에는 집적회로(CHI)의 본딩패드(PAD)가 소위 페이스다운본딩법에 의해 접속된다. 단자(TTB), (TTM)의 바깥쪽의 선단부(통칭 아우터리이드)는 각각 반도체집적회로칩(CHI)의 입력 및 출력에 대응하고, 납땜 등에 의해 CRT/TFT 변환회로·전원회로(SUP)에, 이방성 도전막(ACF)에 의해서 액정표시패널(PNL)에 접속된다. 패키지(TCP)는 그 선단부가 패널(PNL)쪽의 접속단자(DTM)를 노출한 보호막(PSV 1)을 덮도록 패널에 접속되어 있고, 따라서, 외부접속단자(DTM(GTM))는 보호막(PSV 1)이나 패키지(PCP)의 적어도 한쪽에 의해서 덮이므로 전촉에 대해서 강하게 된다.
(BF 1)은 폴리이미드 등으로 이루어진 베이스필름이고, (SRS)는 납땜시 땜납이 불필요한 부분에 붙지 않도록 마스크하기 위한 솔더레지스트막이다. 시일패턴(SL)의 바깥쪽의 상하유리기판의 빈틈은 세정후 에폭시수지(EPX) 등에 의해 보호되고, 패키지(TCP)와 위쪽기판(SUB 2)의 사이에는 또 실리콘수지(SIL)가 충전되어 다중으로 보호되고 있다.
[제조방법]
다음에, 상술한 액정표시장치의 기판(SUB 1)쪽의 제조방법에 대해서 제13도∼제15도를 참조해서 설명한다. 또한 동도면에 있어서, 중앙의 문자는 “공정명”의 약칭이고, 좌측은 제2도에 표시한 화소부분, 우측은 제9도에 표시한 게이트단자부근의 단면형상으로 본 가공의 흐름을 표시한다. 공정 D를 제외하고 공정 A∼공정 I는 각 사진처리에 대응해서 구분한 것으로서, 각 공정의 어느것의 단면도도 사진처리후의 가공이 끝나고 포트레지스트를 제거한 단계를 표시하고 있다. 또한, 사진처리란 본 발명에서는 포토레지스트의 도포로부터 마스크를 사용한 선택노광을 거쳐 그것을 현상하기까지의 일련의 작업을 표시하는 것으로 하고, 반복 설명은 피한다. 이하 구분한 공정에 따라서, 설명한다.
[공정 A, 제13도 참조]
7059 유리(상품명)로 이루어진 하부투명유리기판(SUB 1)의 양면에 산화실리콘막(SIO)을 침지처리에 의해 형성한 후, 500℃, 60분간의 베이킹을 행한다. 하부투명유리기판(SUB 1)위에 막두께가 1100Å인 크롬으로 이루어진 제1도전막(g1)을 스퍼터링에 의해 형성하고 사진처리후, 에칭액으로서 질산제 2세륨암모늄용액으로 제1도전막(g1)을 선택적으로 에칭한다. 그것에 의해서, 게이트단자(GTM), 드레인단자(DTM), 게이트단자(GTM)를 접속하는 양극산화버스라인(SHg), 드레인단자(DTM)를 단락하는 버스라인(SHd), 양극산화버스라인(SHg)에 접속된 양극산화패드(도시생략)를 형성한다.
[공정 B, 제13도 참조]
막두께가 2800Å인 Al-Pb, Al-Si, Al-Si-Ti, Al-Si-Cu 등으로 이루어진 제2도전막(g2)을 스퍼터링에 의해 형성한다. 사진처리후, 인산과 질산과 빙초산과의 산혼합액으로 제2도전막(g2)을 선택적으로 에칭한다.
[공정 C, 제13도 참조]
사진처리후(상술한 양극산화마스트(A0)형성후), 3%타르타르산을 암모니아에 의해 PH6.25±0.05로 조정한 용액을 에틸렌글리콜액으로 1:9로 희석한 액으로 이루어진 양극산화액속에 기판(SUB 1)을 침지하고, 화성전류밀도가 0.5㎃/㎠가 되도록 조정한다(정전류화성). 다음에 소정의 Al2O3막두께를 얻는데 필요한 화성전압이 125V에 달할 때까지 양극산화를 행한다. 그후 이 상태에서 수 10분 유지하는 것이 필요하다(정전압화성). 이것은 균일한 Al2O3막을 얻는데 있어서 중요한 일이다. 그것에 의해, 도전막(g2)이 양극산화되고, 주사신호선(GL), 게이트전극(GT) 및 전극(PL 1)위에 막두께가 1800Å인 양극산화막(AOF)이 형성된다.
[공정 D, 제14도 참조]
플라즈마 CVD 장치에 암모니아가스, 실란가스, 질소가스를 도입해서, 막두께가 2000Å인 질화 Si막을 형성하고, 플라즈마 CVD 장치에 실란가스, 수소가스를 도입해서, 막두께가 2000Å인 i형 비정질 Si막을 형성한 후, 플라즈마 CVD 장치에 수소가스, 포스핀가스를 도입해서, 막두께가 300Å인 N(+)형 비정질 Si막을 형성한다.
[공정 E, 제14도 참조]
사진처리후, 드라이에칭가스로서 SF6, CCl4를 사용해서 N(+)형 비정질 Si막, i형 비정질 Si막을 선택적으로 에칭함으로써, i형 반도체층(AS)의 섬을 형성한다.
[공정 F, 제14도 참조]
사진처리후, 드라이에칭가스로서 SF6을 사용해서, 질화 Si막을 선택적으로 에칭한다.
[공정 G, 제15도 참조]
막두께가 1400Å인 ITO막으로 이루어진 제1도전막(d1)을 스퍼터링에 의해 형성한다. 사진처리후, 에칭액으로서 염산과 질산과의 산혼합액으로 제1도전막(d1)을 선택적으로 에칭함으로써, 게이트단자(GTM), 드레이단자(DTM)의 최상층 및 투명화소전극(ITO 1)을 형성한다.
[공정 H, 제15도 참조]
막두께가 600Å인 Cr로 이루어진 제2도전막(d2)을 스퍼터링에 의해 형성하고, 또 막두께가 4000Å인 Al-Pb, Al-Si, Al-Si-Ti, Al-Si-Cu 등으로 이루어진 제3도전막(d3)을 스퍼터링에 의해 형성한다. 사진처리후, 제3도전막(d3)을 공정 B와 마찬가지 액으로 에칭하고, 제2도전막(d2)을 공정 A와 마찬가지 액으로 에칭하고, 영상신호선(DL), 소스전극(SD 1), 드레인전극(SD 2)을 형성한다. 다음에, 드라이에칭장치에 CCl4, SF6을 도입해서 N(+)형 비정질 Si막을 에칭함으로써, 소스와 드레인사이의 N(+)형 반도체층(d0)을 선택적으로 제거한다.
[공정 I, 제15도 참조]
플라즈마 CVD 장치에 암모니아가스, 실란가스, 질소가스를 도입해서, 막두께가 1㎛인 질화 Si 막을 형성한다. 사진처리후, 드라이에칭가스로서 SF6을 사용한 사진에칭기술로 질화 Si막을 선택적으로 에칭함으로써, 보호막(PSV 1)을 형성한다.
[액정표시모듈의 전체구성]
제23도는 액정표시모듈(MDL)의 분해사시도이고, 각 구성부품의 구체적인 구성은 제24도∼제39도에 표시한다.
(SHD)는 금속판으로 이루어진 시일드케이스(=매탈프레임), (LCW)는 액정표시창, (PNL)은 액정표시패널, (PSB)는 프리즘판, (SPB)는 광학산판, (MFR)은 중간프레임, (BL)은 백라이트, (BLS)는 백라이트 지지체, (LCA)는 아래쪽케이스이고, 도면에 표시한 바와같은 상하의 배치관계로 각 부재가 겹쳐 포개져서 모듈(MDL)이 조립된다.
모듈(MLD)은, 아래쪽케이스(LCA), 중간프레임(MFR), 시일드케이스(SHD)의 3종류의 유지부재를 가진다. 이들 3부재는 각각 대략 상자형상을 이루고, 상기 기재순서로 무거운 상자식으로 겹쳐 포개지고 시일드케이스(SHD)에 의해서 각 부품을 탑재한 다른 2부재를 유지하는 구성으로 되어 있다. 표시패널(PNL)과 광학산판(SPB)은 일단 중간프레임(MFR)위에 놓을 수 있고, 4개의 백라이트(냉음극형광관)(BL)를 지지하는 백라이트지지체(BLS)는 아래쪽케이스(LCA)위에 일단 놓을 수 있다. 따라서, 아래쪽케이스(LCA)와 중간프레임(MFR)의 2부재에 각각 필요한 부품을 실장하면서 이 2부재를 뒤집는 일없이 겹쳐 포개서 제조할 수 있으므로, 제조를 용이하게 행할 수 있어, 조립성이 좋고, 신뢰성이 높은 장치를 제공할 수 있는 이점이 있다. 이것이 본 모듈의 하나의 큰 특징이다.
이하, 각 부재에 대해서 상세히 설명한다.
[시일드케이스(SHD)]
제24도는 시일드케이스(SHD)의 상부면, 앞측면, 후측면, 우측면, 좌측면을 표시한 도면이고, 제25도는 시일드케이스(SHD)를 비스듬히 위쪽에서 보았을때의 사시도이다.
시일드케이스(메탈프레임)(SHD)는, 1매의 금속판을 프레스가공기술에 의해, 펀칭이나 절곡가공에 의해 제작된다. (LCW)는 표시패널(PNL)을 시야에 노출하는 개구부를 표시하고, 이하 표시창이라고 칭한다.
(CL)은 중간프레임(MFR)고정용 갈고리(모두 19개), (FK)는 아래쪽케이스(LCA)고정용 훅(모두 9개)으로, 시일드케이스(SHD)에 일체적으로 설치되어 있다. 도면에 표시된 상태의 고정용 갈고리(CL)는 조립시, 각각 안쪽으로 절곡되어 중간프레임(MFR)에 설치된 사각의 고정용 갈고리구멍(CLH)(제27도의 각 측면도참조)에 삽입된다 이에 의해, 시일드케이스(SHD)가 표시패널(PNL) 등을 유지·수납하는 중간프레임(MFR)을 유지하고, 양자가 단단하게 고정된다. 고정용 훅(FK)은, 각각 아래쪽케이스(LCA)에 설치된 고정용 돌기(FKP)(제34도의 각 측면도 참조)에 끼워맞춤된다. 이에 의해, 시일드케이스(SHD)가 백라이트(BL), 백라이트지지체(BLS)등을 유지·수납하는 아래쪽케이스(LCA)를 유지하고, 양자가 단단히 고정된다. 또한, 중간프레임(MFR)과 아래쪽케이스(LCA)와는 둘레가장자리부에 있어서 끼워맞춤되고, 또, 시일드케이스(SHD)는 중간프레임(MFR)의 피복·끼워맞춤되어, 3부재는 합체되도록 되어있다. 또, 패시패널(PNL)의 상부면 및 하부면의 표시에 영향을 주지 않는 사방의 가장자리 주위에는 얇고 가늘고 긴 직사각형상의 고무스페이서(고무쿠션, 도시생략)가 설치되어 있다. 상부면쪽의 고무스페이서는, 표시패널(PNL)과 시일드케이스(SHD)와의 사이에 개재되고, 하부면쪽의 고무스페이서는, 표시패널(PNL)과 중간프레임(MFR) 및 광학산판(SPB)과의 사이에 개재된다. 이들 고무스페이서의 탄성을 이용해서, 시일드케이스(SHD)를 장치내부방향으로 밀어넣음으로써 고정용 훅(FK)이 고정용 돌기(FKP)에 걸리고, 양 고정용 부재가 스토퍼로서 기능하고, 또, 고정용 갈고리(CL)가 절곡되고, 갈고리구멍(CLH)에 삽입되어서, 시일드케이스(SHD)에 의해 중간프레임(MFR)과 아래쪽케이스(LCA)가 고정되고, 모듈전체가 일체적으로 되어 단단하게 유지되어, 다른 고정용 부재가 불필요하다. 따라서, 조립이 용이하고, 제조비용을 저감할 수 있다. 또, 기계적 강도가 크고, 내진동 충격성을 향상할 수 있어, 장치의 신뢰성을 향상할 수 있다. 또, 고정용 갈고리(CL)와 고정용 훅(FK)은 분리가 용이하기 때문에(고정용 갈고리(CL)의 절곡을 연장하여, 고정용 훅(FK)을 벗기는 것만으로), 3부재의 분해·조립이 용이하므로, 수리가 용이하고, 백라이트(BL)의 교환도 용이하다(백라이트 교환 등으로 벗기는 확률이 큰 아래쪽케이스(LCA)의 고정용 훅(FK) 쪽이 고정용 갈고리(CL)보다 벗기기 쉽게되어 있다). 또한, 이 모듈에서는, 아래쪽케이스(LCA)와 중간프레임(MFR)은, 상기 고정용 부재에 의해 장착외에, 각각 4개씩 설치한 아래쪽케이스(LCA)의 나사구멍이 형성된 관통구멍(LHL)(제34도∼제36도 참조)과 중간프레임(MFR)의 나사구멍(MVH)(제28도 참조)과 나사에 의해 더욱 나사고정되어 있다.
(COH)는 공통관통구멍이다. 공통관통구멍(COH)은, 이 시일드케이스(SHD)외에 표시패널(PNL)의 구동회로기판(PCB 1), 중간프레임(MFR)의 구동회로기판(PCB 2), 중간프레임(MFR), 아래쪽케이스(LCA)에 2개씩 공통해서(동일 평면위치에서)형성된 관통구멍으로서, 제조시, 고정해서 세운 핀에 아래쪽케이스(LCA)로부터 순서대로 각 공통관통구멍(COH)을 삽입해서 각 부품을 실장해감으로써, 각 부재·각 부품의 상대위치를 정밀도 좋게 설정하기 위한 것이다. 또, 당해 모듈(MDL)을 개인용 컴퓨터 등의 응용제품에 실장할 때, 이 공통관통구멍(COH)을 위치결정의 기준으로 할 수 있다.
(FG)는 금속성 시일드케이스(SHD)와 일체적으로 형성된 6개의 프레임그랜드로서, 시일드케이스(SHD)에 개방된 「ㄷ」자형상의 개구부, 환언하면, 4각의 개구부 속에 뻗은 가늘고 긴 돌기부에 의해 구성된다. 이 가늘고 긴 돌기부가, 각각 장치내부를 향하는 방향으로 절곡되고, 표시패널(PNL)의 구동회로기판(PCB 1)의 그랜드라인이 접속된 프레임그랜드패드(FGP)(제26도)에 납땜에 의해 접속된 구조로 되어있다.
[표시패널(PNL)의 구동회로기판(PCB 1)]
제26도는 제16도 등에 표시한 표시패널(PNL)에 구동회로를 실장한 상태를 표시한 평면도이다.
(CHI)는 패시패널(PNL)을 구동시키는 구동 IC칩(아래쪽의 3개는 수직주사회로쪽의 구동 IC칩, 좌우의 6개씩은 영상신호구동회로쪽의 구동 IC칩)이다. (TCP)는 제21도, 제22도에서 설명한 바와같이 구동용 IC칩(CHI)이 테이프 오토메이티드본딩법(TAB)에 의해 실장된 테이프캐리어패키지, (PCB 1)은 각각 (TCP)나 콘덴서(CDS) 등이 실장된 (PCB)(프린티드 서킷 보드)로 이루어진 구동회로기판으로서 3개 분할되어 있다. (FGP)는 프레임그랜드패드이다. (FC)는 아래쪽의 구동회로기판(PCB 1)과 왼쪽의 구동회로기판(PCB 1) 및 아래쪽의 구동회로기판(PCB 1)과 오른쪽의 구동회로기판(PCB 1)을 전기적으로 접속하는 플랫케이블이다. 플랫케이블(FC)로서는 도면에 표시한 바와같이, 복수의 리이드선(인청동의 소재에 Sn 도금을 실시한 것)을 스트라이프형상의 폴리에틸렌층과 폴리비닐알코올층으로 샌드위치해서 지지한 것을 사용한다.
[구동회로기판(PCB 1)]
구동회로기판(PCB 1)은, 제26도에 표시한 바와같이, 3개로 분할되어, 표시패널(PNL)의 주위에 「ㄷ」자형상으로 배치되고, 2개의 플랫케이블(FC)에 의해서 각각 전기적, 기계적으로 접속되어 있다. 구동회로기판(PCB 1)은 분할되어 있으므로, 표시패널(PNL)과 구동회로기판(PCB 1)과의 열팽창률의 차에 의해 구동회로기판(PCB 1)의 장축방향에 생기는 응력(스트레스)이 플랫케이블(FC)의 개소에서 흡수되고, 접속강도가 약한 테이프 캐리어패키지(TCP)테이프의 출력리이드(제21도, 제22도의 (TTM))와 표시패널의 외부접속단자(DTM)(GTM)의 박리를 방지할 수 있고, 열에 대한 모듈의 신뢰성을 향상할 수 있다. 이와같은 기판의 분할방식은, 또, 1매의 「ㄷ」자 형상기판에 비해서, 각각이 직사각형상의 단순한 형상이므로 1매의 기판재료로부터 다수매의 기판(PCB 1)을 얻을 수 있어 프린트기판재료의 이용률이 높아져, 부품·재료비를 저감할 수 있는(본 실시예의 경우는 약 50%로 저감)효과가 있다. 또한, 구동회로기판(PCB 1)은, (PCB)대신 유연한 (FPC)(가요성 프린티드서킷)를 사용하면, (FPC)는 휘게되므로 리이드박리방지효과를 한층더 높일 수 있다. 또, 분할하지 않은 일체형의 「ㄷ」자형상의 (PCB)를 사용할 수도 있고, 그 경우는 공정수의 저감, 부품점수 삭감에 의한 제조공정관리의 단순화, (PCB)간 접속케이블의 폐지에 의한 신뢰성향상에 효과가 있다.
3개로 분할된 각 구동회로기판(PCB 1)의 각 그랜드라인에 접속된 프레임그랜드패드(FGP)는, 제26도에 표시한 바와같이, 각 기판마다 2개씩 함께 6개 형성되어 있다. 구동회로기판(PCB 1)이 복수로 분할되어 있는 경우, 직류적으로는 구동회로기판중 적어도 1개소가 프레임그랜드에 접속되어 있으면, 전기적인 문제는 일어나지 않으나, 고주파영역에서는 그 개소가 적으면, 각 구동회로기판의 특성임피던스의 차이 등에 의해 전기신호와 반사, 그랜드라인의 전위가 흔들리는 등이 원인으로, EMI(엘렉트로 마그네틱인터피어렌스)를 야기시키는 불필요한 복사전파의 발생 가능성이 높아진다. 특히, 박막트랜지스터를 사용한 모듈(MDL)에서는, 고속의 클록을 사용하므로, EMI 대책이 어렵다. 이것을 방지하기 위해, 복수로 분할된 각 구동회로기판(PCB 1)마다 적어도 1개소, 본 실시예에서는 2개소에서 그랜드배선(교류 접지전위)을 임피던스가 충분히 낮은 공통의 프레임(즉, 시일드케이스(SHD))에 접속한다. 이에 의해, 고주파영역에 있어서의 그랜드라인이 강화되므로, 전체에서 1개소만 시일드케이스(SHD)에 접속한 경우와 비교하면, 본 실시예의 6개의 경우는 복사의 전계강도에서 5dB이상의 개선을 보였다.
시일드케이스(SHD)의 프레임그랜드(FG)는, 금속의 가늘고 긴 돌기부로 구성되고, 절곡함으로써 용이하게 표시패널(PNL)의 프레임그랜드패드(FGP)에 접속되고, 접속용의 특별한 와이어(리이드선)가 불필요하다. 또, 프레임그랜드(FG)를 개재해서 시일드케이스(SHD)와 구동회로기판(PCB 1)을 기계적으로도 접속할 수 있으므로, 구동회로기판(PCB 1)의 기계적 강도도 향상할 수 있다.
[중간프레임(MFR)]
제27도는 중간프레임(MFR)의 평면도, 앞측면도, 후측면도, 우측면도, 좌측면도, 제28도는 중간프레임(MFR)의 밑면도, 제29도는, 중간프레임(MFR)의 상부면쪽으로부터 본 사시도이다.
중간프레임(MFR)은 구동회로기판(PCB 1)과 일체적으로 구성된 액정표시부(LCD), 광확산판(SPB), L자형의 구동회로기판(PCB 2)의 유지부재이다.
(BLW)는 백라이트(BL)의 광을 액정표시부(LCD)에 받아들이기위한 백라이트광수광창으로, 여기에 광확산판(SPB)이 놓여 유지된다. (SPBS)는, 광확산판(SPB)의 지부이다. (RDW)는 방열구멍, (CW)는 외부와 접속되는 코넥터용의 잘린 부분이다. (MVH)는 4개의 나사구멍이고, 이 나사구멍(MVH)과 아래쪽케이스(LCA)의 관통구멍(LHL)(제34도∼제36도 참조)을 개재해서 도시하지 않은 나사에 의해 아래쪽케이스(LCA)와 중간프레임(MFR)이 고정된다. (CLH)는 시일드케이스(SHD)의 고정용 갈고리(CL)가 삽입되는 고정용 갈고리구멍이다(제27도의 각 측면도, 제29도 참조). (2HL)은 구동회로기판(PCB 2)(제30도 참조)의 고정용 구멍으로서, 나일론리벳 등의 물림쇠가 삽입된다. L자형의 구동회로기판(PCB 2)은 제27도의 중간프레임(MFR)의 평면도의 우측 및 아래의 가장자리의 L자 영역에 배치된다. 또한, 중간프레임(MFR)은, 백라이트 지지체(BLS), 아래쪽케이스(LCA)와 동일한 백색의 합성수지에 의해 형성되어 있다. 또, 중간프레임(MFR)은, 합성수지로 제작되어 있으므로, 구동회로기판(PCB 1) 및 구동회로기판(PCB 2)의 절연상 유리하다.
[광확산판(SPB)]
광확산판(SPB)(제23도 참조)은, 중간프레임(MFR)의 백라이트광 수광창(BLW)의 사방의 둘레가장자리부에 설치된 유지부(SPBS)(제27도, 제29도 참조, 중간프레임(MFR)의 상부면보다 낮음)위에서 유지된다. 광확산판(SPB)을 유지부(SPBS) 위에 놓으면, 광확산판(SPB)의 상부면과 중간프레임(MFR)의 상부면은 동일평면이 된다. 광확산판(SPB)의 위에는, 구동회로기판(PCB 1)과 일체적으로 된 액정표시부(LCD)가 놓인다. 액정표시부(LCD)와 광확산판(SPB)과의 사이에는, 액정표시부(LCD)의 하부면의 사방의 가장자리주위에 배치된 4개의 고무스페이서(도시생략, 시일드케이스(SHD)의 설명란 참조)가 개재하고, 액정표시부(LCD)와 광확산판(SPB)과의 사이가 이들 고무스페이서에 의해 밀폐되어 있다. 즉, 광확산판(SPB)은 중간프레임(MFR)(프레임체)위에 놓여, 광확산판(SPB)의 상부면은, 액정표시부(LCD)에 의해서 덮이고, 또한, 액정표시부(LCD)와 광확산판(SPB)과의 간격은 고무스페이서에 의해서 완전밀폐되어 있다(광확산판(SPB)과 액정표시부(LCD)를 중간프레임(MFR)을 사용해서 백라이트부와 독립해서 일체화 고정화 하였다). 따라서, 액정표시부(LCD)와 광확산판(SPB)과의 사이에 이물질이 침입하거나, 표시영역이외에 정전기 등에 의해 부착되어 있던 이물질이 표시영역으로 이동하거나 해서 표시품질이 저하되는 문제를 억제할 수 있다. 또한, 광확산판(SPB)은 광확산시이트와 비교해서 두꺼우므로, 광확산판(SPB)하부면쪽의 이물질의 존재는 눈에 띄지 않는다. 또, 광확산판(SPB)의 하부면쪽에 존재하는 이물질은, 액정표시부(LCD)로부터 멀기 때문에, 초점을 맺기 어려워, 상(像)이 확산되어 버리므로, 거의 문제가 되지 않는다. 또, 광확산판(SPB)과 액정표시부(LCD)를 차례로 중간프레임(MFR)에 유지시키는 구성이므로, 조립성도 좋다.
[구동회로기판(PCB 2)]
제30도는 구동회로기판(PCB 2)의 밑면도이다. 중간프레임(MFR)에 유지·수납되는 액정표시부(LCD)의 구동회로기판(PCB 2)은, 제30도에 표시한 바와같이, L자형을 하고 있고, IC, 콘덴서, 저항 등의 전자부품이 탑재되어 있다. 이 구동회로기판(PCB 2)에는, 1개의 전압원으로부터 복수의 분압된 안정화된 전압원을 얻기 위한 전원회로나, 호스트(상위연산처리장치)로부터의 CRT(음극선관)용의 정보를 TFT액정표시장치용의 정보로 변환하는 회로를 포함한 회로가 탑재되어 있다. (CJ)는 외부와 접속되는 도시하지 않은 코넥터가 접속되는 코넥터접속부이다. 또한, 구동회로기판(PCB 2)과 구동회로기판(PCB 1)은, 제31도에 표시한 바와같이, 플랫케이블(FC)에 의해 전기적으로 접속된다(상세한 것은 후술). 또, 구동회로기판(PCB 2)과 인버터회로기판(IPCB)은, 구동회로기판(PCB 2)의 백라이트접속부(BC 2) 및 인버터회로기판(IPCB)의 백라이트접속부(BCI)에 접속되는 도시하지 않은 백라이트코넥터 및 백라이트케이블에 의해, 중간프레임(MFR)에 형성된 코넥터구멍(CHL)(제27도∼제29도 참조)을 개재해서 전기적으로 접속된다.
[구동회로기판(PCB 1)과 구동회로기판(PCB 2)과의 전기적 접속]
제31도는, 액정표시부(LCD)의 구동회로기판(PCB 1)(상부면이 보임)과 중간프레임(MFR)의 구동회로기판(PCB 2)(하부면이 보임)과의 접속상태를 표시한 평면도이다.
액정표시부(LCD)와 구동회로기판(PCB 2)은 절곡가능한 플랫케이블(FC)에 의해 전기적으로 접속되어 있다. 이 상태에서 동작체크를 행할 수 있다. 구동회로기판(PCB 2)은, 플랫케이블(FC)을 180°절곡함으로써, 액정표시부(LCD)의 하부면쪽에 겹쳐서 배치되고, 중간프레임(MFR)의 소정의 오목부에 끼워맞춤되어, 나일론 리벳 등의 물림쇠 등에 의해 고정되고, 그 위에 액정표시부(LCD)와 일체적으로 된 구동회로기판(PCB 1)이 놓여 유지된다.
[백라이트지지체(BLS)]
제32도는 백라이트지지체(BLS)의 평면도, 후측면도, 우측면도, 좌측면도, 제33도는 백라이트지지체(BLS)의 상부면쪽에서 본 사시도이다.
백라이트지지체(BLS)는, 4개의 백라이트(냉음극 형광관)(BL)(제37도, 제23도참조)를 지지한다. (SPC)는 구멍(공간)이고, 백라이트지지체(BLS)는 프레임체를 이루고 있다.
백라이트지지체(BLS)는, 4개의 백라이트(BL)를 백색의 실리콘고무(SG)(제37도, 제39도 참조)를 개재해서 지지하도록 되어 있다. (SS)는 백라이트지지부로, 여기에 실리콘고무(SG)를 개재해서 각 백라이트(BL)의 양끝을 지지하도록 되어 있다. 또한, 실리콘고무(SG)는, 백라이트(BL)의 점등영역내에의 이물질방지의 역할도 한다. (RH)는 백라이트(BL)의 양 끝에 접속된 리이드선(LD)(제37도 참조)이 통과하는 리이드선 구멍이다.
(SHL)은 백라이트지지체(BLS)에 형성한 4개의 관통구멍으로서 아래쪽케이스(LCA)의 나사구멍(LVH)과 일치하고, 도시하지 않은 나사에 의해서 아래쪽케이스(LCA)에 고정된다.
(SRM)은 백라이트지지체(BLS)의 제32도의 좌우양 양쪽면에 형성된 백라이트(BL)(4개의 백라이트(BL)중 바깥쪽의 2개의 백라이트(BL))의 백라이트광 반사부로, 아래쪽케이스(LCA)의 백라이트광 반사꼭대기(RM)(제34도, 제36도 참조)의 상부면과 마찬가지로 백라이트(BL)의 광을 액정표시부(LCD)쪽으로 효율좋게 반사하기 위한 복수의 평면의 조합으로 구성되어 있다(후술하는(아래쪽케이스)의 설명란 참조). 또한, 백라이트지지체(BLS)는, 중간프레임(MFR), 아래쪽케이스(LCA)와 동일한 백색의 합성 수지에 의해 성형에 의해서 제작된다.
[아래쪽케이스(LCA)]
제34도는 아래쪽케이스(LCA)의 평면도(반사쪽), 후측면도, 우측면도, 좌측면도, 제35도는 아래쪽케이스(LCA)의 밑면도, 제36도는 아래쪽케이스(LCA)의 상부면쪽에서 본 사시도, 제38도는 아래쪽케이스(LCA)의 단면도(제34도의 38-38 절단선에 있어서의 단면도)이다.
아래쪽케이스(LCA)는, 백라이트(BL), 백라이트지지체(BLS), 백라이트(BL) 점등용의 인버터회로기판(IPCB)의 유지부재(백라이트수납케이스)이고, 백라이트(BL)의 백라이트광 반사판을 겸하고 있어, 백라이트(BL)의 광을 가장 효율좋게 반사하는 색인 백색의 합성수지로 1개의 틀로 일체적으로 성형함으로써 제작된다. 아래쪽케이스(LCA)의 상부면에는, 이 아래쪽케이스(LCA)와 일체적으로 형성된 3개의 백라이트광 반사꼭대기(RM)가 형성되어, 백라이트(BL)의 백라이트광 반사면을 구성하고 있다. 3개의 백라이트광 반사꼭대기(RM)는, 백라이트(BL)의 광을 액정표시부(LCD)쪽으로 효율좋게 반사하기 위한 복수의 평면조합으로 구성되어 있다. 즉, 백라이트광 반사꼭대기(RM)의 단면형상은, 제38도의 단면도에 표시한 바와같이, 백라이트(BL)의 광을 가장 효율좋게, 반사하도록 계산에 의해 구해진 곡선의 근사직선으로 구성되어 있다. 또한, 백라이트광 반사꼭대기(RM)의 높이는, 반사광률을 올리기 위해, 백라이트(BL)의 상부면보다 높게 되어 있다(제39도 참조). 이와같이, 백라이트(BL)의 수납케이스와 백라이트(BL)의 백라이트 광반사판을 일체적인 부재로 구성하였으므로, 부품점수를 적게할 수 있고, 구조를 간략화할 수 있어, 제조원가를 저감할 수 있다. 따라서, 장치의 내진동충격성, 내열충격성을 향상할 수 있고, 신뢰성을 향상할 수 있다. 또, 아래쪽케이스(LCA)는, 합성수지로 제작되어 있으므로, 인버터회로기판(IPCB)의 절연성 유리이다.
또한, (LVH)는 4개의 나사구멍이고, 이 나사구멍(LVH)과 백라이트지지체(BLS)의 관통구멍(SHL)(제32도, 제33도 참조)을 개재해서 도시하지 않은 나사에 의해 백라이트지지체(BLS)가 아래쪽케이스(LCA)에 고정된다. (LHL)은 4개의 관통구멍이고, 이 관통구멍(LHL)과, 중간프레임(MFR)의 나사구멍(MVH)(제28도 참조)를 개재해서 도시하지 않은 나사에 의해 중간프레임(MFR)과 아래쪽케이스(LCA)가 고정된다. (IHL)은 나일론리벳 등의 물림쇠가 삽입되는 인버터회로기판(IPCB)의 고정용 구멍, (CW)는 외부와 접속되는 코넥터용의 잘린 부분, (FKP)는 시일드케이스(SHD)의 고정용 훅(FK)이 끼워맞춤되는 고정용 돌기이다(제34도의 각 측면도, 제36도 참조).
[백라이트(BL)]
제37도는 아래쪽케이스(LCA)에 백라이트지지체(BLS), 백라이트(BL), 인버터회로기판(IPCB)를 탑재한 상태를 표시한 평면도, 후측면도, 우측면도, 좌측면도, 제39도는 제37도의 39-39 절단선에 있어서의 단면도이다.
백라이트(BL), 액정표시부(LCD)의 바로 밑에 배치되는 직하형 백라이트이다. 백라이트(BL)는, 4개의 냉음극 형광관에 의해 구성되어, 백라이트지지체(BLS)에 의해 지지되고, 백라이트지지체(BLS)를 아래쪽케이스(LCA)에 도시하지 않은 나사를 사용하여 백라이트지지체(BLS)의 관통구멍(SHL) 및 아래쪽케이스(LCA)의 나사구멍(LVH)을 개재해서 고정함으로써 백라이트수납케이스인 아래쪽케이스(LCA)에 유지된다.
(ECL)은 냉음극관의 밀봉쪽(형광체를 관의 내부표면에 도포하거나, 가스를 빼고 진공으로 하거나, 가스를 봉입하는 쪽을 말함)이다. 제37도에 표시한 바와같이, 나란히 배치된 3개의 백라이트(BL)의 밀봉쪽(ECL)이 좌우교호(제37도에서는 상하교호)로 배치되어 있다(재그재그배치). 이에 의해, 형광관에 있어서의 형광체도포에 기인해서 발생되는 표시화면의 색온도의 좌우경사(밀봉쪽의 색온도가 높다)를 눈에 띄지 않게 할 수 있어, 표시품질을 향상할 수 있다.
[인버터회로기판(IPCB)]
인버터회로기판(IPCB)은, 4개의 백라이트(BL)의 점등용 회로기판으로, 제37도에 표시한 바와같이, 아래쪽케이스(LCA)에 놓여, 아래쪽케이스(LCA)의 고정용 구멍(IHL)(제34도∼제36도 참조)을 개재해서 도시하지 않은 나일론 리벳 등의 물림쇄에 의해서 고정된다. 인버터회로기판(IPCB)위에는 2개의 트랜스(TF 1), (TF 2)나, 콘덴서, 코일, 저항 등의 전자부품이 탑재되어 있다. 또한, 열원이 되는 인버터회로기판(IPCB)은, 장치의 상부쪽(제37도에서는, 평면도의 좌측에 표시)에 배치되므로, 방열성이 좋다. 또, 인버터회로기판(IPCB)은 장치의 상부쪽에 배치되고, L자형의 구동회로기판(PCB 2)은 장치의 하부쪽 및 좌측(제27도의 중간프레임(MFR)의 평면도의 우측 및 아래의 가장자리의 L자 영역)에 배치되고, 열원이 되는 인버터회로기판(IPCB)과 구동회로기판(PCB 2)은 방열성이란 점과 모듈 전체의 두께를 얇게하는 점에서 상하로 겹치지 않도록 배치되어 있다.
[백라이트(BL), 백라이트지지체(BLS), 인버터회로기판(IPCB)]
백라이트지지체(BLS)에, 각각 양 끝에 리이드선(LD)(제37도 참조)이 부착된 4개의 백라이트(BL)를 끼운 다음(백라이트지지체(BLS)와 인버터회로기판(IPCB)을 아래쪽케이스(LCA)에 수납·고정하기 전에) 각 백라이트(BL)의 리이드선(LD)을 인버터회로기판(IPCB)에 납땜한다. 이에 의해, 백라이트(BL)와 백라이트지지체(BLS)와 인버터회로기판(IPCB)에 의해서 1개의 유닛이 구성된다(제23도, 제37도 참조). 이 상태에서 백라이트(BL)의 점등시험이 가능하다. 종래는, 백라이트와 인버터회로기판을 백라이트수납케이스에 각각 고정한 후, 백라이트의 리이드선을 인버터회로기판에 납땜하는 구성이었으므로, 납땜을 위한 스페이스가 매우 좁아, 작업성이 나빴으나, 본 모듈에서는, 백라이트(BL) 및 인버터회로기판(IPCB)을 아래쪽케이스(LCA)에 고정하기 전에, 백라이트(BL)가 백라이트지지체(BLS)에 지지된 상태에서 백라이트(BL)의 리이드선(LD)을 인버터회로기판(IPCB)에 납땜할 수 있으므로, 작업성이 좋다. 또, 불량부품이 발생한 경우의 부품교환도 용이하다. 점등시험이 종료되면, 제37도에 표시한 바와같이, 인버터회로기판(IPCB)을 나일론리벳 등의 물림쇠를 사용해서 아래쪽케이스(LCA)의 고정용 구멍(IHL)을 개재해서 고정하고, 백라이트지지체(BLS)를, 도시하지 않은 나사에 의해 4개의 관통구멍(SHL)과 나사구멍(LVH)(제36도, 제34도 참조)을 개재해서 아래쪽케이스(LCA)에 고정한다.
또, 종래는, 냉음극관 6개의 인버터회로기판 2개를 사용하고(각각 2개의 트랜스를 지님) 인버터회로기판 1개당 냉음극관 3개씩을 점등시키는 구성으로, 2개의인버터회로기판이 백라이트수납케이스내의 백라이트의 상하양쪽(제37도에서 말하면 아래쪽케이스(LCA)의 평면도의 좌우)에 배치되어 있기 때문에, 백라이트부 전체의 치수가 크게되고, 또, 열원인 2개의 인버터회로기판이 상하 양쪽에 배치되기 때문에, 방열성이란 점에서 문제가 있었다. 그러나, 본 장치에서는, 인버터회로기판(IPCB)이 1개뿐이므로, 백라이트부 전체의 치수를 작게할 수 있는 동시에, 방열성도 좋다. 또, 본 장치에서는, 인버터회로기판(IPCB)은, 장치의 상부쪽(제37도에서는, 평면도의 좌측에 표시함)에 배치되어 있으므로, 방열성이 좋다.
[프리즘판]
제23도에 표시한 바와같이, 광확산판(SPB)의 위, 즉 액정표시패널(PNL)과 광확산판(SPB)과의 사이에는 프리즘판(렌즈필름)(PSB)이 배치되어 있다. 프리즘판(PSB)은 예를들면 두께 0.36㎜의 폴리카보네이트필름이나, 아크릴필름으로 이루어지고, 하부면은 평활면이고, 상부면은 제40도에 표시한 바와같은 단면형상이 V자 형상인 다수의 스트라이프홈이 각각 평행하게 배열·형성되어 있다. 또한 스트라이프 홈의 V자의 각도θ는 여기서는 90°이다. 또한, 광확산판(SPB)과 프리즘판(PSB)과의 사이, 혹은 프리즘판(PSB)과 액정표시패널(PNL)과의 사이에 틈새(갭)는 형성할 필요가 없고, 광확산판(SPB)위에 프리즘판(PSB)을 올려놓고, 프리즘판(PSB) 위에 액정표시패널(PNL)이 놓이도록 구성하면 된다.
이와같은 프리즘판(PSB)을 배치하므로써, 광확산판(SPB)으로부터 큰 각도로 확산하는 광의 확산각도를 프리즘판(PSB)의 상부면에 형성된 프리즘면에 의해 작게(표시화면에 대해서 수직방향에 가깝게)할 수 있으므로, 백라이트(BL)의 휘도를 증대할 수 있다. 또한, 전체로서 확산방향을 작게할 수 있으므로, 균일한 휘도분포를 유지할 수 있다. 따라서, 백라이트(BL)의 광을 효율적으로 이용할 수 있어, 밝고 휘도가 균일한 표시화면을 얻을 수 있다.
또한, 본 발명과 종래의 백라이트의 휘도를 각각 실측했다. 광확산판(SPB)위에 프리즘판(SPB)을 배치하지 않은 경우는 2610cd/㎡였으나, 프리즘판(PSB)을 배치한 경우에는 4350cd/㎡로, 약 67%나 휘도가 증대했다.
그러나, 상술한 바와같이 종래의 단지 프리즘판을 배치하는 것만으로는, 휘도는 증대하나, 프리즘판의 면위에 평행하게 배열·형성된 다수개의 스트라이프홈과, 액정표시패널(PNL)의 투명기판(SUB 1)면 위에 평행하게 배열·형성된 다수개의 투명전극배선(프리즘판의 스트라이프홈과 평행한 게이트라인(GL) 또는 데이터라인(DL))이 간섭하여, 표시화면에 간섭무늬(비이트)가 발생하여, 표시품질이 저하하는 문제가 있었다. 본 발명에서는 이 문제를 이하에 설명하는 바와같이 해결했다.
즉, 현재 액정표시장치에 있어서 일반적으로 사용되고 있는 백라이트는, 제23도에 표시한 바와같이 복수개의 냉음극형광관을 액정표시패널(PNL)의 바로 아래에 광확산판(SPB)을 개재해서 평행하게 배열하거나, 혹은 도시하지는 않았으나, 냉음극형광관으로부터 나온 광을 반투명의 합성수지판을 이루어진 도광체와 광확산판의 광학계를 개재해서 액정표시패널에 인도하도록 되어 있다. 이와같은 백라이트에서는, 휘도는 광확산판의 광선사출면에 대해서 법선방향으로부터 90°까지 거의 균일하다. 상기 광학계위에 스트라이프홈을 형성한 프리즘판(PSB)을 배치하고, 백라이트(BL)로부터 입사하는 확산광의 출사각을 프리즘판(PSB)에 의해 조정하고, 표시화면에 수직인 방향의 휘도를 높이는 기술이 제안되고 있다. 그러나 종래의 프리즘판의 스트라이프홈의 피치는 고작해야 0.3∼0.35㎜정도이고, 액정표시패널에 형성되는 게이트라인(GL) 또는 데이터라인(DL)(제4도 참조)의 투명전극 배선과 간섭하여(단순매트릭스방식의 액정표시장치에 있어서의 분할전극 및 공통전극의 경우도 마찬가지), 간섭무늬가 발생했다. 본 발명에서는, 프리즘판(PSB)의 스트라이프홈의 피치와, 액정표시패널(PNL)에 형성되는 스트라이프홈과 평행한 투명전극배선의 피치와의 관계에 착안해서, 간섭무늬가 발생해도 통상의 시력을 가진 인간에게는 식별될 수 없을 정도로 억제하고자 하는 것이다. 즉, 스트라이프홈을 가진 프리즘판(PSB)과, 게이트라인(GL) 또는 데이터라인(DL)을 가진 액정표시패널(PNL)의 사이에서 발생하는 간섭무늬를 인간의 눈이 판별할 수 없을 정도까지 프리즘판(PSB)의 스트라이프홈의 피치(간격)를 작게 하는 것이다.
랜돌트링은 인간의 시력측정용의 지표의 하나로서 주지한 바와같이 C형상을 하고 있다. 시력은 분리할 수 있는 최소의 시각(단위는 분)의 역수로 정의한다. 외형 7.5㎜, 두께와 잘린 부분의 폭이 각각 1.5㎜인 랜돌트링의 잘린 부분을 5m 떨어진 거리에서 보면 시각은 1분이다. 이것을 겨우 식별할 수 있는 사람의 시력은 1.0이다. 한편, 정상적인 눈을 가진 사람이 고통을 느끼지 않고 관찰할 수 있는 최단거리는, 명시거리로서 통상 25㎝로 되어 있다 이상의 사실로부터, 시력 1.0인 사람이 25㎝ 떨어져서, 겨우 식별할 수 있는 간격은 75㎛정도이고, 표시화면상의 간섭무늬의 피치가 그 이하이면 식별할 수 없다는 것을 알 수 있다. 본 발명은 간섭무늬의 피치를 75㎛이하로 작게하기 위한 프리즘판(PSB)의 스트라이프홈의 피치에 관한 것이다.
주파수가 다른 동일방향(Z방향)으로 진행하는 2개의 광 μ1과 μ2의 맞포갬을 생각한다. 여기서 μ1은 백라이트(BL)위의 광확산판(SPB)으로부터 입사하여, 프리즘판(PSB)을 통과한 광이고, μ2는프리즘판(PSB)으로부터 입사하여, 게이트라인(GL) 또는 데이터라인(DL)의 투명전극배선이 배치되어 있는 액정표시패널(PNL)을 통과한 광이다. 이들 광 μ1, μ2는 다음 식으로 나타낼 수 있다.
μ1=a exp {i(ω1t-2πz/λ1+δ1)}……①
μ2=a exp {i(ω2t-2πz/λ2+δ2)}……②
여기서 a는 진폭, i는 복소수표시, ω1은 광 λ1의 각(角)주파수, ω2는 광 μ2의 각주파수, z는 장소, t는 시간, μ1(㎜)은 광 λ1의 파장(즉, 프리즘판(PSB)의 스트라이프홈의 피치), λ2(㎜)는 광 μ2의 파장(즉, 액정표시패널(PNL))의 전극 배선의 피치, 즉, 게이트라인(GL) 또는 데이터라인(DL)의 피치), δ1은 광 μ1의 초기위상, δ2는 광 μ2의 초기위상이다.
본 발명에 있어서 피치란, 평행하게 설치된 복수의 배선의 반복주기를 의미한다(제40도 참조). 따라서, 전극배선의 피치 λ2는 액정표시장치에 형성된 1개의 배선의 중심선과, 그에 인접한 배선의 중심선간의 거리를 의미한다(제5도 및 제6도 참조).
상기식 ①, ②로 나타내는 광 μ1, μ2 사이의 간섭에 의해서 발생하는 간섭무늬의 피치(간격) L을 나내는 식은,
L=λ1·λ2/|λ2-λ1|……③
상술한 바와같이, 시력 1.0인 사람이 명시거리 25㎝ 떨어져서 겨우 식별할 수 있는 간격은 75㎛정도이고, 상기 식③으로 표시되는 간섭무늬의 피치 L이 75㎛(0.075㎜)이하이면, 통상의 시력을 가진 사람으로서는 간섭무늬를 식별할 수 없다.
따라서, 상기 식 ③으로부터, 프리즘판(PSB)의 스트라이프홈의 피치 λ1(㎜)과 액정표시패널(PNL)의 게이트라인(GL) 또는 데이터라인(DL)의 피치 λ2(㎜)와의 관계가 하기의 식을 만족하면 간섭무늬는 식별할 수 없다.
λ1·λ2/|λ2-λ1|≤0.075……④
이 식을 변형하면
λ1≤0.075 λ2/(λ2+0.075)……⑤
본 발명은, 이와같은 조건을 만족하는 피치를 가진 프리즘판(PSB)을 제공한다.
제41도에 프리즘판(PSB)의 스트라이프홈의 피치 λ1및 액정표시패널(PNL)의 게이트라인(GL) 또는 데이터라인(DL)의 피치 λ2와, 이들의 간섭에 의해 표시화면에 발생하는 간섭무늬의 피치 L과의 관계를 표시한다. 가로축은 프리즘판(PSB)의 스트라이프홈의 피치 λ1, 세로축은 간섭무늬의 피치 L을 표시한다. 제40도의 프리즘판(PSB)의 단면도에 있어서, 스넬의 법칙에 따라서, 입사광은 굴절하고, 프리즘면의 A면으로부터 사출하는 광이 B면보다도 많다. 따라서, 프리즘판(PSB)을 통과한 광은, 피치가 λ1인 줄무늬형상의 광이 되고, 액정표시패널(PNL)위의 투명전극배선과 간섭하여 표시화면에서 간섭무늬가 발생한다. 프리즘판(PSB)의 스트라이프홈의 피치 λ1이 커질수록, 프리즘판(PSB)의 두께는 두꺼워지고, 또 피치 λ1이 너무 크면 액정표시패널(PNL)을 통해서 스트라이프홈이 보이게 되기 때문에, 프리즘판(PSB)의 스트라이프홈의 피치 λ1은 고작 0.수㎜ 정도가 실용적이다. 제41도에는 액정표시패널(PNL)의 게이트라인(GL) 또는 데이터라인(DL)의 피치 λ2가 0.1㎜, 0.2㎜, 0.3㎜,0.4㎜일 경우에 대해서 표시했다. L≤75㎛인 스트라이프홈의 피치 λ1이 상기 식 ⑤로 표시된다. 예를들면 액정표시패널(PNL)의 게이트라인(GL) 또는 데이터라인(DL)의 피치 λ2가 0.2㎜인 경우, 간섭무늬의 피치 L을 75㎛이하로 하려면, 스트라이프홈의 피치 λ1을 54㎛ 이하로 하면 된다. 이와같은 좁은 피치 λ1의 스트라이프홈을 형성한 프리즘판(PSB)을 광확산판(SPB)을 개재해서 백라이트(BL)위에 배치함으로써, 표시화면에서 간섭무늬를 식별할 수 없는 백라이트를 실현할 수 있다.
현재의 액정표시패널(PNL)의 투명도전막 배선의 피치 λ2는 예를들면 게이트라인(GL)에서는, 중정세패널의 경우 0.3㎜, 고정세의 경우 0.2㎜ 정도이다. 또 데이터라인(DL)에서는 중정세패널의 경우 0.1㎜, 고정세의 경우 0.07㎜ 정도이다. 프리즘판(PSB)의 스트라이프홈이 게인트라인(GL)과 평행하게 되도록 프리즘판(PSB)을 배치하면, 스트라이프홈의 피치 λ1은 50㎛정도면 간섭무늬는 발생하지 않는다는 것을 알 수 있다. 또한 중정세패널(게이트전극(GL)의 피치 λ2=0.33㎜)과 프리즘판(PSB)(스트라이프홈의 피치 λ1=0.35㎜)을 조합했을 때에 발생하는 간섭무늬의 피치 L은 실측에서 약 5.7mm이고, 상기 식③이 성립하고 있다.
이상 설명한 바와같이, 액정표시패널(PNL)과 백라이트(BL)의 광확산판(SPB)과의 사이에, 복수개의 스트라이프홈을 평행하게 배열한 프리즘판(PSB)을 배치하고, 또한 이 프리즘판(PSB)의 스트라이프홈의 피치 λ1(㎜)을, λ1≤0.075 λ2/(λ2+0.075)로 하므로써(단, λ2는 스트라이프홈과 평행한 액정표시패널(PNL)의 전극배선의 피치), 백라이트(BL)의 휘도를 증대시키는 동시에, 표시화면에 있어서의 간섭무늬의 발생을 방지할 수 있어, 표시품질을 향상할 수 있다.
또, 종래의 백라이트에 얇은 프리즘판(PSB)을 추가할 뿐인 간단한 구성으로, 박형의 백라이트를 제공할 수 있고, 또한 동일 휘도비에서 소비전력을 저감할 수 있고, 형광관의 수명을 향상할 수 있다. 또, 단순매트릭스방식의 액정표시패널에 비해서 TFT를 사용한 액티브매트릭스방식의 액정표시패널은, 투과율이 낮으나, 본 발명에 의한 백라트에서는 휘도를 증대시킬 수 있으므로, 도광체의 측면에 형광관을 배치한 박형의 백라이트가 실용 가능하게 된다.
이상 본 발명을 실시예에 의거해서 구체적으로 설명했으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것이 아니라, 그 요지를 일탈하지 않는 범위에 있어서 여러 가지로 변경가능한 것은 물론이다. 예를들면, 상기의 실시예에서는, 액정표시패널(PNL)의 아래에 광확산판(SPB)을 개재해서 4개의 냉음극형광관(열음극형광관이어도 된다)을 평행하게 배열한 백라이트(BL)를 사용했으나, 도광체와 그 측면을 따라 근접해서 배치한 형광관으로 이루어진 백라이트에도 마찬가지로 적용할 수 있다. 또 프리즘판(PSB)의 재질, 두께, 구성 등은 여러 가지의 것을 사용할 수 있다. 예를들면, 프리즘판(PSB)의 단면형상은 제40도에 표시한 것에 한정되지 않고, 예르들면 프리즘면의 산은 뾰족한 형상이 아니라, 둥근모양을 띠고 있어도 되고, 또 V자형상 스트라이프홈의 V자의 산골짜기의 각도나 피치 등도 재료의 굴절률 등을 고려해서 여러 가지의 것을 사용할 수 있다. 또 스트라이프홈의 각도나 피치도 프리즘판(PSB) 전체에 걸쳐서 균일하지 않아도 된다. 예를들면 액정표시패널(PNL)의 아래에 광확산판(SPB)을 개재해서 형광관을 배치한 경우 등은, 전체로서 균일한 휘도분포를 얻기 위하여 형광관의 바로 위만 산을 완만하게 해도 된다. 또 프리즘판(PSB)과 광확산판(SPB)을 일체적으로 형성해도 되고, 예를들면 하부면쪽을 투명수지재에 확산입자를 혼입한 재료로 광확산층을 형성하고, 상부면쪽에 프리즘면을 형성하도록 일체성형해도 된다. 또 프리즘판(PSB)의 하부면의 평활면은 약간 블록면 또는 오목면으로 되어 있어도 된다. 또 광확산판(SPB)으로서는, 공지의 여러 가지의 확산판을 사용할 수 있다. 또한, 프리즘판(PSB)의 스트라이프홈의 장축방향과 형광관의 장축방향과의 관계는 평행해도 되고, 직각이어도 된다. 또, 상기 실시예에서는 액티브매트릭스방식의 액정표시장치에 적용한 예를 표시했으나, 본 발명은, 단순매트릭스방식의 액정표시장치에도 적용할 수 있는 것은 말할 나위도 없다.
이상 설명한 바와같이, 본 발명에 의하면 백라이트의 휘도를 증대시키는 동시에, 표시화면에 있어서의 간섭무늬의 발생을 방지할 수 있다.

Claims (4)

  1. 투명기판위에 복수개의 전극배선을 평행하게 배열한 액정표시패널과, 상기 액정표시패널에 광을 공급하는 백라이트를 가지고, 상기 백라이트상에 광확산판을 얹어놓고, 상기 광확산판상에 투명한 필름으로 이루어진 프리즘판을 얹어놓고, 상기 프리즘판상에 상기 액정표시패널을 얹어놓고, 상기 프리즘판은, 상기 액정표시패널이 얹어 놓여진 쪽에, 다수의 홈을 평행으로 배열한 프리즘면을 가지고, 상기 프리즘판의 홈의 피치를 λ1(㎜)로 하고, 상기 프리즘판의 홈과 평행인 상기 전극배선의 피치를 λ2(㎜)로 할 때, λ10.075 λ2/(λ2+0.075)인 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 백라이트는 복수의 형광관을 배열한 것으로 이루어진 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 백라이트는 도광체와 그 측면을 따라서 근접한 형광관으로 이루어진 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 광확산판상에 상기 프리즘판을, 사이에 틈새를 형성하지 않고서 얹어 놓은 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
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