KR100254326B1

KR100254326B1 - 반사형 액정장치용 화소전극기판, 이 기판을 사용하는 액정장치 및 이 액정장치를 사용하는 표시장치

Info

Publication number: KR100254326B1
Application number: KR1019970053628A
Authority: KR
Inventors: 히로오 아카보리; 오사무 코야마; 마모루 미야와키; 타케시 이찌카와; 카쯔미 쿠레마쯔
Original assignee: 미다라이 후지오; 캐논 가부시끼가이샤
Priority date: 1996-10-18
Filing date: 1997-10-18
Publication date: 2000-05-01
Also published as: KR19980032962A; CN1191323A; DE69723797T2; EP0837354A3; CN1099611C; DE69723797D1; HK1009499A1; EP0837354A2; EP0837354B1; TW429368B; JP3188411B2; JPH10177169A; US6166792A

Abstract

본 발명에 의한 반사형 액정장치는 상면에 복수의 화소전극을 가지는 화소전극기판과, 상기 화소전극과 마주향해서 설치된 대향기판과, 기판사이의 간격을 채우고 상기 화소전극이 상기 대향기판으로부터 들어오는 광을 반사하도록 함으로써 화상을 표시하도록 적용되는 액정재로 이루어진다. 또, 반사층은 상기 복수의 화소전극에 의해 규정되는 개구부밑에 배치되어 개구부를 통해서 상기 개구부로 되들어오는 광을 반사한다.

Description

반사형 액정장치용 화소전극기판, 이 기판을 사용하는 액정장치 및 이 액정장치를 사용하는 표시장치

본 발명은 반사형 액정장치에 사용가능한 화소전극기판과, 이러한 화소전극 기판을 이용해서 그림이나 문자 등을 표시하는 액정장치 및 이러한 액정장치를 이용한 표시장치에 관한 것이다. 구체적으로는, 1쌍의 대향기판과 이들 기판사이의 갭에 충전한 액정을 구비하고, 이들 기판중 한쪽기판은 그위에 다른쪽기판으로부터 방출된 광을 수광하기 위한 복수의 패턴화된 화소전극을 지니고 있는 반사형 액정 장치에 관한 것이다.

현재 세계는, 소위 다중매체시대로 들어갔으며, 통신목적용 화상정보를 교환하는 장치 및 장비가 세계에서 계속증가하는 중요한 역할을 하고 있다. 이러한 추세에서, 액정장치는 얇고 휴대가능한 형태로 실현할 수 있고 또 소량만의 전력을 소비하기 때문에 주목받고 있으며, 따라서 이러한 장치를 제조하는 산업은 반도체 산업과 비교할 수 있는 주요산업의 하나로서 성장하고 있다.

액정장치는 현재 10인치정도의 작은 크기를 가진 소위 노트북사이즈개인용컴퓨터에 널리 사용되고 있다. 또한, 액정은 전형적으로 대형 디스플레이스크린을 가진 가정용 텔레비젼수상기와 전자워크스테이션의 디스플레이에 있어서 중요한 역할을 할 것으로 예상된다. 그러나 대형 디스플레이스크린은 높은 제조코스트를 초래하고, 이러한 대형의 스크린을 구동하기 위하여 엄격한 전기적 요구조건을 만족시키는 것이 필요하다. 대체로 보아서 액정표시패널의 제조코스트는 스크린의 크기의 자승 또는 3승에 비례한다고 한다.

따라서, 대안으로서, 소형의 액정패널을 사용해서, 그위에 형성된 화상을 확대하게 되어 있는 프로젝션시스템이 제안되어 있다. 이러한 시스템은, 주로 우수하게 작동하고 또 저코스트로 제조할 수 있는 미소한 크기의 반도체디바이스의 최근의 개발로 인해 실현가능하게 되었다.

최근의 기술개발에 비추어, 화소전극의 스위칭소자로서의 박막트랜지스터를 사용하는 TFT를 가진 액정표시패널에 사용될 만족할 만한 구동전력이 공급되는 소형 TFT에 대한 요구가 증가되고 있다. 또한, 아몰퍼스Si보다는 다결정Si를 사용하는 TFT가 널리 사용되고 있다. NTSC텔레비젼시스템에 사용되는 NTSC규격을 만족하는 해상도 레벨용의 비디오신호는 고속처리능력을 필요로 하지 않는다. 따라서 TFT뿐만 아니라 시프트레지스터 및 디코더를 포함하는 주변회로의 성분도 또한 다결정Si로 만들 수 있어, 표시영역과 주변구동회로가 일체적으로 형성되는 액정표시장치를 제조할 수 있다.

그러나 다결정Si는 단결정Si보다 성능이 떨어지므로, 예를 들면 시프트레지스터는 NTSC규격이 요구하는 레벨보다 높은 해상도레벨을 가진 텔레비젼수상기 또는, 소위 XGA 또는 SXGA급의 해상도를 가진 컴퓨터디스플레이를 실현하기 위하여 분리되어 설치된 복수의 그룹으로 분할되어야 한다. 이때, 표시영역내의 분리된 디바이스의 경계를 따라서 노이즈가 코스트로서 나타날 수 있어 해결해야할 문제가 된다.

이 문제를 바이패스하기 위한 시도로서, 높은 구동전위를 가진 단결정Si기판을 구비한 표시장치가 단결정Si를 사용하는 상기 일체형의 표시장치를 대체하기 위하여 제안되었다. 이 표시장치의 주변구동회로의 트랜지스터의 구동전위는 만족할 만 하기 때문에 디바이스를 분할하는 상기 기술은 여기서는 필요치 않으며, 따라서 노이즈 문제를 성공적으로 피할 수 있다.

전술한 바와 같은 액정표시장치는, 전형적으로, 입사광의 투과를 제어함으로써 화상을 표시하기 위해 투명 전극사이에 배열된 액정층을 구비한 투과형과, 뒤쪽 기판상에 광반사면을 형성해서 입사광의 반사를 제어함으로써 화상을 표시하는 반사형의 2종류로 분류된다.

반사형 액정장치에 대해서는, 뒤쪽기판상에 배열된 화소전극을 패턴화하여 인접하게 위치된 화소전극간에 개구부를 지니는 매트릭스형상으로 한다. 이 개구부를 통하여 광이 입사함에 따라, 화소전극아래에 배치된 트랜지스터 등의 화소전극 및 일부 주변회로에 입사광이 조사되어, 누설전류를 발생하여 장치의 화상표시 특성에 악영향을 미치게 되는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 상기 각 문제점이 없는 동시에, 장치의 화소전극에 의해 형성된 개구부를 통해 입사되는 입사광을 효율적으로 이용할 수 있는 반사형액정장치를 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은, 복수의 화소전극을 구비하고 이들 화소전극에 의해 입사광이 반사됨으로써 화상을 표시하는 액정장치에 사용되는 화소전극기판에 있어서 상기 복수의 화소전극에 의해 형성된 개구부아래쪽에 반사층을 배치하여 해당 개구부를 통해 입사되는 광을 해당 개구부로 도로 반사하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 화소전극기판을 제공하는 데 있다.

본 발명의 또다른 목적은, 복수의 화소전극을 구비한 화소전극기판, 상기 화소전극과 대향해서 배치된 대향기판 및 상기 기판사이의 갭에 충전되는 액정물질로 이루어져, 상기 화소전극에 의해 상기 대향기판으로부터 입사되는 광을 반사해서 화상을 표시하는 반사형 액정장치에 있어서, 상기 복수의 화소전극에 의해 형성된 개구부아래쪽에 반사층을 배치하여 해당 개구부를 통해 입사되는 광을 해당 개구부로 도로 반사하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 반사형 액정장치를 제공하는 데 있다.

본 발명에 의하면, 인접하게 배치된 상기 복수의 화소전극에 의해서 각각 형성되는 개구부아래쪽에 반사층을 형성하고, 해당 개구부를 통해 입사되는 광을 해당 개구부로 도로 반사시킴으로써 이하와 같은 이점을 지닌다. 즉,

(1) 신호광의 강도를 상승시켜(회절광성분의 감도가 감소됨), 표시화상의 선명도 및 콘트라스트를 향상시킨다.

(2) 하나의 화소전극과 다른 하나의 화소전극간의 영역이 화상표시시에 관여할 수 있으므로, 화소전극간의 경계선이 없는 매우 자연스러운 표시화상으로 된다.

(3) 표시화상에 화소전극간의 경계선이 없으므로, 아무런 문제없이 소형패널상에 다수의 화소를 고밀도로 배열할 수 있다. 또, 화소전극간의 경계선이 현저할 경우, 화소전극은 그 현저한 경계선의 효과를 최소화할 수 있는 크기로 해야하므로, 선명한 화상을 표시하도록 설계된 표시패널은 대형화가 불가피해진다. 본 발명에 의한 반사층의 구성은 이러한 문제를 해소한 것이다.

제1도는 본 발명에 의한 액정장치의 개략단면도.

제2도는 본 발명에 의한 화소전극기판의 회로도.

제3도는 본 발명에 의한 주변회로를 포함한 액정장치의 개략회로도.

제4도는 영상신호와 샘플링펄스를 정확히 동기시키는 회로의 개략도.

제5도는 액정패널의 실링배열과의 관계를 도시한 개략평면도.

제6a도 및 제6b도는 본 발명에 의한 액정장치의 제조에 이용하는 에칭작업의 수용성과 비수용성을 결정하는 그래프.

제7도는 본 발명에 의한 반사형 액정장치를 구성하는 광학계의 개략도.

제8도는 본 발명에 의한 반사형 액정장치의 주변회로의 개략블록도.

제9도는 본 발명에 의한 반사형 액정장치의 표시영역의 단면을 도시한 개략도.

제10도는 반사형 액정표시장치의 표시영역의 단면을 도시한 개략도.

제11도는 본 발명에 의한 반사형 액정표시장치의 개략적 부분단면도.

제12도는 95%이상으로 표시패널의 전계를 받는 액정의 비와 인접화소전극간의 갭거리에 대한 액정층두께의 비(=d1/d2)와의 관계를 표시한 그래프.

제13도는 반사형 액정표시장치의 액정층의 두께가 6㎛이고 인접화소전극이 1㎛거리로 떨어져 있는 것을 도시한 개략적 부분단면도.

제14도는 화소전극으로부터의 거리와 전계감도와의 관계를 표시한 그래프.

제15도는 액정장치의 제조공정을 도시한 개략적부분단면도.

제16a도, 제16b도 및 제16c도는 본 발명에 의한 투사형 표시장치를 도시한 개략도.

제17a도, 제17b도 및 제17c도는 본 발명에 의한 투사형 표시장치에 사용가능한 다이크로익미러의 분광반사특성을 도시한 그래프.

제18도는 본 발명에 의한 투사형 표시장치의 색분리/조명부의 개략도.

제19도는 본 발명에 의한 액정패널의 개략단면도.

제20a도, 제20b도 및 제20c도는 본 발명에 의한 액정패널용의 색분리 및 색합성의 기본원리를 표시한 도면.

제21도는 본 발명에 의한 액정패널의 개략적인 부분확대평면도.

제22도는 본 발명에 의한 투사형 표시장치의 투사광학계의 개략도.

제23도는 본 발명에 의한 투사형 표시장치의 구동회로계의 개략블록도.

제24도는 본 발명에 의한 투사형 표시장치의 표시화면상에 투사된 화상의 개략확대도.

제25도는 본 발명에 의한 액정패널의 개략적인 부분확대평면도.

제26도는 본 발명에 의한 액정패널의 개략단면도.

제27a도 및 제27b도는 본 발명에 의한 액정패널의 개략적인 부분확대평면도 및 개략적인 단면확대측면도.

제28도는 미소렌즈를 구비한 공지의 투과형 액정패널의 개략적인 부분단면확대측면도.

제29도는 미소렌즈를 구비한 투과형 액정패널을 이용해서 실현한 공지의 투사형 표시장치에 의해 얻어진 투사화상의 개략적 부분확대도.

〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉

1 : 반도체기판 2 : p형웰

2' : n형웰 3, 13' : 소스영역

4 : 게이트 5, 5' : 드레인영역

6 : 필드산화막 7 : 고반사층

7, 107 : 차광층 8, 9 : 절연층

10 : 소스전극 11 : 복호기

12 : 화소전극 12' : 전극층

13, 20 : 반사방지막 15 : 공통투명전극

16 : 대향기판 17 : 액정층

18 : 화소 19 : 표시영역

20 : 반사방지막 21, 34 : 수평시프트레지스터

22, 36 : 수직시프트레지스터 23 : n-채널MOSFET

24 : p-채널 MOSFET 25 : 유지용량

26 : 화소전극 27 : 신호트랜스퍼스위치

28 : 실리콘반도체기판 33 : 샘플링스위치

40, 41, 42 : 다이크로익미러 5c, 73, 75 : 프레넬렌즈

54 : 증폭기 78 : 반사형 액정장치

80 : 프로젝션렌즈 88 : 제어보드

93 : 디코더 96 : 외부장치

103 : 메인보드 111 : 글라스기판

106 : 게이트전극 262 : 화소전극

611 : 액정 622 : 블랙매트릭스

624 : 전극

이하, 첨부도면을 참조해서 본 발명을 설명한다. 먼저, 고려중인 반사형 표시장치와 공통인 기초사상과 기본 구성을 설명하기 위하여, 본 발명의 발명자들이 이미 개시한 반사형 액정표시장치(일본국 특원평 7-18473호)에 대해서, 도 10을 참조해서 설명한다.

도 10은 반사형 표시장치의 표시영역의 단면을 도시한 개략도이다. 도 10에 있어서는, 절연층(8), 예를 들면, Ti, TiN, W 또는 Mo 등의 저반사율을 지닌 재료로 이루어진 차광층(107), 예를 들면 알루미늄, 또는 Al, AlSi, AlSiCu, AlSiGe, AlGeCu 또는 AlC 등의 알루미늄화합물, 혹은 Cr, Au 또는 Ag 등의 기타 금속으로 이루어진 반사면을 지닌 화소전극(12), 액정층(14) 및 인접하게 배치된 화소전극간의 개구부(S)가 도시되어 있다.

차광층(107)은 화소전극(12)에 의해 형성된 개구부(5)의 적어도 바로 밑에, 해당 차광층(107)에 의해 개구부(S)에 입사되는 광이 차단되어 해당 차광층밑에 위치된 회로에 닿지 않도록 구성되어 있다.

도 9에 있어서, 본 발명에 의한 반사형 액정장치에 있어서는, 예를 들면 Ti, TiN, W 또는 Mo 등의 저반사형 재료로 이루어진 차광층(107) 대신에 고반사층(7)을 이용하여, 각 개구부(S)로 입사되는 광선이 각각의 개구부(S)로 도로 반사되도록 하고 있다. 이 고반사층(7)은 고반사금속재료로 형성하는 것이 바람직하다. 해당 고반사층(7)에 이용가능한 재료로서는, Al, AlSi, AlSiCu, AlSiGe, AlGeCu, AlC, AlCu 및 AlSiGeCu뿐만 아니라 Cr, Au 또는 Ag 등의 기타 금속 등을 들 수 있다. 도 9에 있어서 (d1)은 액정층(14)의 두께, (d2)는 개구부(S)의 폭이다.

고반사층(7)의 재료는, 화소전극의 재료와 동일해도 되고 달라도 된다. 고반사층의 반사율은 해당 층의 관련된 계면의 조건에 의존하므로, 상기 계면을 평활화함으로써 해당 층의 반사율을 향상시킬 수 있다. 구체적으로는, 통상의 퇴적장치에 의해 형성된 금속층의 표면의 반사율이 알루미늄에 대해서 80~85%정도인 데 대해서, 그 금속층의 표면을 평활화 및 연마해서 거울처럼 빛나게 함으로써 그 반사율을 현저하게 향상시킬 수 있다. 또, 밑에 있는 절연층 및/또는 고반사층자체를 화학·기계적연마(이하 "CMP"라 표기함)에 의해 평활화함으로써 고반사층의 반사율을 향상시킬 수도 있다.

고반사층의 반사율이 개구부위쪽에 위치된 액정층의 투과율과 화소전극위쪽에 위치된 액정층의 투과율의 비에 따라 변하더라도, 고반사층에 의해 반사된 광이 신호광용으로 사용될 경우에는 고반사층의 반사율은 화소전극의 반사율의 60~150%, 바람직하게는 80~120%이다.

단, 화소전극이 2중층구조를 지니는 동시에, 상기 화소전극 혹은 해당 화소전극의 반사율을 향상시키기 위하여 설계된 층상에 배열된 투명보호막을 구비한다 하더라도, 해당 화소전극은 통상의 반사면을 지니고, 또 예를 들면 상기 열거한 고반사금속재료로부터 선택된 재료로 이루어진다.

이하, 고반사층의 기능에 대해 도 11내지 도 14를 참조해서 설명한다.

특히 도 11에 있어서, 화소전극(12)과 대향배치된 공통전극(15)사이에 전압(V)을 인가할 경우 화소전극(12)에 의해 형성되는 각 개구부의 위쪽에 위치된 액정층(14)의 영역상에 전계가 발생한다.

상기 개구부위쪽에 발생된 전계의 필드강도는, 공통전극(15)에 가까이 위치된 각 영역에 있어서는 화소전극위쪽의 필드강도와 거의 동일한 반면, 개구부에 가까이 위치된 영역에 있어서는(특히 개구부의 중심에서) 화소전극위쪽의 필드강도보다도 약해지도록 감쇄된다.

상기 개구부의 폭이 좁은 경우, 상기 개구부에 가까이 위치된 영역에 있어서 상기 필드강도의 감쇄가 현저하지 않으므로, 상기 고반사층에 의해 반사된 광은 개구부상의 신호광용으로 대부분 사용가능하다. 그러나, 이에 대해서, 상기 개구부의 폭이 클 경우에는, 개구부에 가까이 위치된 영역에 있어서 필드강도의 감쇄가 현저하므로, 상기 고반사층에 의해 반사된 광의 일부만을 상기 개구부상의 신호광용으로 사용할 수 있다.

또, 상기 고반사층에 의해 반사된 광을 신호광으로 효율적으로 사용하는 방법을 예의 연구한 결과, 본 발명의 발명자들은, 액정층의 두게가 d1, 개구부의 폭이 d2일 경우, 상기 액정층의 두께와 개구부의 폭이 d1/d2

5의 관계를 보일 때 상기 고반사층에 의해 반사된 광을 효율적으로 이용할 수 있는 것을 발견하였다.

도 12는 도 11에 도시한 바와 같은 표시장치를 이용한 실험결과로서 얻어진 개구부의 중심(도 11에 있어서 (a)점)과 공통전극(도 11에 있어서 (b)점)사이에서 95%이상으로 표시패널의 전계를 받는 액정의 비와 화소전극간의 갭거리에 대한 액정층두께의 비(=d1/d2)와의 관계를 표시한 그래프이다. 도 11에 있어서는, 고반사층(7) 및 공통전극(15)에 전압(V)을 가하고, 화소전극(12)은 0V로 유지하고 있다.

도 12에 도시한 바와 같이, 95%이상으로 표시패널의 전계를 받는 액정의 비는 d1/d2

5일 때 50%를 초과하므로, 고반사층에 의해 반사된 광을 신호광으로 이용할 수 있다. 바람직하게는, 상기 두께의 상기 폭에 대한 비가 6이상 혹은 d1/d2

6이다.

도 13은 반사형 액정표시장치의 액정층의 두께가 6㎛이고 인접화소간의 거리가 1㎛떨어져 있는 것(d1/d2=6)을 표시한 개략부분단면도이다. 도 13으로부터 알 수 있는 바와 같이, 개구부의 중심(도 13에 있어서 (a)점;Y=0)과 공통전극(도 13에 있어서 (b)점; Y=6㎛)사이에서 95%이상의 표시패널의 전계를 받는 액정의 비를 나타내는 영역은, (b)점과 이로부터 약 3.6㎛아래쪽(d1=6㎛의 60%정도)사이의 영역으로 한정되고, 전계강도는 (b)점으로부터의 거리에 따라 감소한다. 또, 반사형 액정표시장치에 있어서, 고반사층(7) 및 공통전극(15)에는 V=10(V)의 전압을 인가하고, 화소전극(12)은 V=0V로 유지되고 있다. 도 14는 화소전극으로부터의 거리(Y)와 (a)와 (b)를 연결하는 선상의 필드강도와의 관계를 표시한 그래프이다.

이하, 본 발명을 바람직한 각 실시예를 통해 설명하나, 본 발명은 이것으로 한정되는 것은 아니다. 본 실시예에서는 반도체기판을 구비하고 있으나, 본 발명은 반도체기판을 사용하는 것으로 한정되지 않고, 통상의 투명기판을 사용하는 것도 가능하다. 또한, 이하의 설명에 있어서는 액정패널용의 화소스위치로서 MOSFET 및 TFT를 이용하고 있으나, 다이오드 등의 2단자형 디바이스를 이용해도 된다. 또 후술하는 바와 같은 액정패널의 실시예는, 가정용 텔레비젼수상기, 프로젝터, 헤드마운트디스플레이, 3-D화상비데오게임기, 랩탑컴퓨터, 전자수첩, 화상회의 시스템, 차량네비게이션시스템 및 항공기의 계기패널 등의 용도에도 적용가능하다.

이하, 본 발명을, 첨부도면을 참조해서 각 실시예에 의해 더욱 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 의한 전형적인 액정패널의 개략단면도이다.

도 1에 있어서는, 반도체기판(1)과 트랜지스터의 소스영역(3), (3'), 게이트(4) 및 드레인영역(5), (5')을 따른 p형 웰(2) 및 n형웰(2')이 도시되어 있다.

도 1로부터 알 수 있는 바와 같이, 표시영역의 트랜지스터에는 20~35V의 고전압이 인가되고 있으므로, 소스/드레인층은 정렬되지 않고 게이트로부터 오프셋되어, 이들 사이에 저농도n층(3')과 저농도p^-층(5')이 배열되어 있다. 이때의 오프셋량은 0.5~2.0㎛인 것이 바람직하다. 한편 주변회로의 일부가 1에 도시되어 있다. 이 부분에 있어서 소스/드레인층과 게이트가 정렬되어 있는 것을 알 수 있다. 게이트는, 1.5~5V에서만 구동되는 논리형 회로이기 때문에 상기 주변회로의 부분에 있어서의 소스/드레인층과 정렬시켜서, 소형트랜지스터를 사용함과 동시에, 트랜지스터의 구동효율을 향상시키고 있다. 이상에서는 소스/드레인층의 오프셋을 특정치로해서 설명하였으나, 이들은 변형해서 게이트길이를 최적하여 그 자체가 내압에 적합하도록 해도 된다.

기판(1)은 p형 반도체재료로 이루어져 최저전위(통상 접지전위)를 보인다. 화소에 인가해야 할 20~35V사이의 전압도 표시영역내의 n형웰에 인가되는 반면, 1.5~5V사이의 논리구동전압은 주변회로의 논리부에 인가된다. 이 구성에 의하면, 장치를 각 전압에 대해서 최적으로 작동시킬 수 있으므로, 칩크기를 감축할 수 있을 뿐만 아니라 화소를 고속으로 구동하여 고화질의 화상을 표시하는 것이 가능하다.

또한, 도 1에는, 필드산화막(6)과, 반사면을 제공하기 위해 예를 들면 재료로 이루어진 화소전극(12)을 따라 각각의 데이터라인에 접속된 소스전극(10) 및 상기 각각의 화소전극에 접속된 드레인전극(11) 및 표시영역을 덮는 고반사층(7)이 도시되어 있다. 고반사층에 사용가능한 재료로서는, 알루미늄, 또는 Al, AlSi, AlSiCu, AlSiGe, AlGeCu, AlC, AlCu 또는 AlSiGeCu등의 알루미늄화합물, 혹은 Cr, Au 또는 Ag 등의 기타 금속등을 들 수 있다. (7')는 예를 들면 고반사층(7)과 동일한 재료로 이루어져 주변영역을 덮도록 설계된 차광층이다. 그러나, 고반사층(7)과 달리, 주변영역을 덮는 차광층(7')은 광을 반사할 필요가 없으므로, 예를 들면 차광층(107)의 경우와 마찬가지로 Ti, TiN, W 또는 Mo 등의 재료로 형성해도 된다.

도 1로부터 알 수 있는 바와 같이, 표시영역내의 고반사층(7)은 화소전극과 드레인전극을 연결하는 영역을 제외하고 트랜지스터를 덮고 있는 반면, 주변영역내의 차광층(7')은 정교한 방법으로 비데오라인과 클록라인의 일부 등 라인용량을 크게할 수 있는 영역에서는 일부제거되어 있어, 아무런 문제없이 고속으로 신호를 전송할 수 있도록 되어 있다. 차광층(7')이 제거되어 있는 영역을 통해서 조명광이 내부로 들어가서 회로의 일부에 동작불량을 일으킬 수 있는 경우에, 이들 영역은 화소전극(12)의 높이로 배열된 전극층(12')으로 덮을 필요가 있다.

(8)은 고반사층(7) 또는 차광층(7') 밑에 배열되어, SOG에 의해 평활화되어 있는 p-SiO층과, 이것을 덮고 있어 절연효과를 발휘하기 위한 다른 p-SiO층으로 이루어진 절연층이다. SOG를 이용한 평활화작업 대신, P-TEOS막을 형성하고, 이 막을 P-SiO막으로 덮고, CMP처리에 의해 절연층을 처리하는 작업을 이용해도 된다.

(9)는 화소전극(12)과 고반사층(7) 사이 및 전극층(12')과 차광층(7') 사이에 형성된 절연층이며, 이 절연층에 의해 화소전극의 전하유지용량이 형성된다. 큰 용량을 형성하기 위하여, SiO₂층 대신에 사용할 경우 고투과성의 P-SiN 또는 Ta₂O₅층, 혹은 이것과 SiO₂와의 다층구조가 효율적이다. 절연층은, 고반사층상에 500~5000Å의 막두께로 형성하는 것이 바람직하다.

한편, 도 1에는 액정물질(14), 공통투명전극(15), 대향기판(16), 고농도불순물영역(17), (17') 및 반사방지막(20)도 도시되어 있다.

도 1로부터 알 수 있는 바와 같이, 트랜지스터 밑에 형성된 고농도불순물층(17), (17')은, 웰과 동일한 극성을 지니고, 웰의 내부 및 웰의 주위에 형성된다. 이러한 구성에 의하면, 웰의 전위가 저저항층의 형성에 기인한 소정의 레벨로 확실하게 유지되므로 고진폭신호를 소스에 인가할 경우 고화질의 화상이 표시될 수 있다. 또한, 필드산화막을 사이에 개재시킨 채로 n형웰과 p형웰사이에 고농도불순물층(17), (17')을 형성함으로써, 통상의 MOS트랜지스터용의 필드산화막밑에 통상 직접 놓이는 채널스톱층을 배치할 필요가 없게 된다.

소스/드레인영역을 제작하는 공정중에 고농도불순물층(17), (17')을 형성할 수 있으므로, 마스크의 수 및 층형상을 위한 처리공정의 수를 감소할 수 있어, 전체제작비용을 낮출 수 있다.

도 1에 있어서, (13)은 그곳에 배치된 액정의 굴절률을 고려해서 계면반사율을 저감시키기 위하여 공통투명전극과 대향기판사이에 배치된 반사방지막이다. 절연막은 대향기판보다도, 또한 투명전극보다도 낮은 굴절률을 지니는 것이 바람직하다.

도 2는 전술한 바와 같은 구성을 지닌 액정표시패널로 이루어진 액정표시장치의 개략적 회로도이다.

도 2에 있어서는, 수평시프트레지스터(HSR)(21), 수직시프트레지스터(VSR)(22), n-채널MOSFET(23), p-채널MOSFET(24), 유지용량(25), 액정층(26), 신호트랜스퍼스위치(27), 리세트스위치(28), 리세트펄스입력단자(29), 리세트전원단자(30) 및 영상신호입력단자(31')가 도시되어 있다. (19)는 표시영역이다.

도 1에 도시한 바와 같이, 웰영역(2)은 p형웰로 구성되어 있는 반면, 웰영역(2')은 n형웰로 구성되어 있다. 도 2에 있어서 (2)는 p형웰영역이다. 도 2에 있어서는, p형반도체기판을 이용했으나, 기판은 n형반도체재료로 이루어진 것이어도 된다.

p형웰영역(2) 및 n형웰영역(2')에는, 반도체기판(1)보다도 높은 농도레벨로 불순물이 주입되는 것이 바람직하다. 따라서, 반도체기판(1)의 불순물농도가 10¹⁴~10¹⁵(㎝^-3)일 경우, 웰영역(2)의 불순물농도는 10⁵~10¹⁷(㎝^-3)인 것이 바람직하다.

전원전극(10)은 전송되는 표시신호에 의해서 각 데이터라인에 접속되고, 한편 드레인전극(11)은 각화소전극(12)에 접속된다. Al, AlSi, AlSiCu, AlGeCu 또는 AlCu로 된 와이어는 전극(10), (11)용으로 사용된다. 안정한 접촉은 안정하고, 감소된 일정한 저항은 전극(10), (11) 아래의 Ti와 TiN으로 된 방해 금속층을 사용함으로서 제공된다. 화소전극(12)은 일반적으로 매끈한 면을 제공할 수 있는 매우 반사적인 물질로 되어 있다. 화소전극에 사용되는 물질은 Cr, Cu, Au, Ag와 마찬가지로 일반적으로 와이어용으로 사용되는 Al, AlSi, AlSiCu, AlGeCu와 AlC을 포함한다. 바람직하게는, 밑에 깔린, 절연층의 면과 화소전극(12)의 면은, 면의 평평도를 개선하기 위해 화학적/기계적폴리싱(CMP)기술에 의해서 처리된다.

유지용량(25)은 화소전극(12)과 일반전송전극(15) 사이의 각 신호를 유지하는 용량이다. 기판의 전위는 웰영역(2)에 작용한다. 줄의 트랜스미션게이트는 구성되어서, n-채널MOSFETs(23)은 첫 번째줄에 각 p-채널MOSFETs(24)에 위치되고, 한편 n-채널MOSFETs(23)은 2번째줄 등에 선택적으로 배열된다. 줄무늬형상 웰은 표시영역의 주변에 전력공급라인에 접촉하여 고정되는 것 뿐만 아니라 단단한 접촉을 보장하는 표시영역에 미세한 전력공급라인을 공급하는 것을 주의하여야 한다.

웰의 저항의 안정성은 표시장치의 작동에 매우 중요하다는 것을 주의하여야 한다. 더욱이 이 예에서는, 표시영역에서 접촉지역이나 n-웰의 접촉의 수는 p-웰의 반대편의 것보다 더 크게 만든다. p-웰이 p-형기판에 일정전위에 고정되면, 이 기판은 저저항체로서 중요한 역할을 한다. 그러면, 섬과 같이 배열된 n-웰의 동작은, 전원과 드레인의 입출력 신호에 의해서 심하게 변동되어서, 그런변동을 위쪽 배선층과 접촉하는 수를 증가시킴으로서 방지하여 액정판의 스크린에 표시되는 고화질화상을 보장한다.

비디오신호(일반 비디오신호와 펄스-변조한 디지털 신호를 포함)는, 비디오 신호입력터미널(31)에 작용하여 신호전송스위치(27)을 통전하고 단전시키며, 이 스위치는 신호를 수평시프트레지스터로부터 펄스에 따라서 데이터라인에 출력한다. 수직시프트레지스터(22)는 선택한 줄의 n-채널 MOSFETs(23)의 게이트에 높은 펄스와 선택한 줄의 p-채널 MOSFETs(24)의 게이트에 낮은 펄스에 작용한다.

상기 언급한 바처럼, 화소섹션의 스위치는 단결정CMOS트랜스미션 게이트에 의해서 구성되며, 이 게이트는, 화소전극에 쓰이는 신호는 MOSFETs의문턱값에 의존하지 않아서 전원신호가 제한없이 쓰일 수 있다는 이점을 가진다. 부가적으로, 스위치가 단결정트랜지스터로 형성되면, 스위치는 폴리실리콘TFTs(폴리-Si TFT_S)의 결정그레인의 경계지역에 동작의 어떤 불안정을 나타내지 않아서 신뢰할 수 있고 안정된 고속구동동작을 실현한다.

폴리실리콘박막트랜지스터(폴리-Si TFTs)는 아래에 언급한 바와 같이 이발명의 목적을 위하여 액정장치용 절연글라스 기판에 형성될 수 있다.

특히, 액정장치용 폴리-Si TFT_S를 준비하는 처리는 도 15를 참조함으로써 설명될 것이다.

첫 번째는 글라스기판(111)은 버퍼-산화에 기인한다. 그 다음 a-Si피막은 LPCVD기술을 사용하여 침전에 의해서 약 50nm의 두께로 기판에 형성된다. 그후에 피막은, KrF엑시머레이저로 피막에 조사함으로써 다결정실리콘층(103)으로 변한다. 그후 산화물 피막(105)은 게이트산화물피막용으로 10과 100nm사이의 두께로 형성된다. 게이트전극(106)을 형성한 후에는, 전원/드레인, (152, 103, 107)은 이온도핑기술에 의해서 형성된다. 질소표면에 어닐링함으로써, 불순물을 활성화한 후에는, 절연피막(110)이 약 500nm의 두께로 형성된다. 그러면, 접촉홀은 패턴화에 의해서 각 트랜지스터장치에 생성되고, 그 다음 배선층(108a)(108b)은 피막의 덮음에 의해서 층(108a)용 TiN피막의 침전과, 또한 피막덮음에 의해서 층(108b)용 Al-Si피막의 순차적인 침전에 의해서 일반적으로 형성되고, 2개의 피막층을 동시에 패턴화한다. 그후에 반사층(707)은 피막덮음과, 패턴화로 침전되고, 절연피막(109)은, 암모니아가스나 플라즈마안의 N₂O가스와 실란가스의 혼합가스를 침전시키고, 200℃와 400℃사이의 온도에서 분해생성물을 침전시킴으로서 용량을 위해서 형성된다. 그후에, 다결정실리콘은 수소가스나, 수소가스와 질소가스와 같은 비활성가스의 혼합가스에서 350℃ 내지 500℃로 10내지 240분동안 수소와 화합을 위하여 열처리된다. 각 장치에 관통홀을 형성한 후에는, ITO(508)는 투명한 전극으로 형성된다. 다음에, 액정(611)은 기판과 반대편 전극사이의 틈사이로 주입된다. 반대편기판은, 순차적으로 블랙메트릭스(622), 컬러필터(623), ITO의 투명한 일반전극(624), 방지피막(625)과 오리엔테이션피막(626)을 배열함으로서 일반적으로 준비된다. 실험에 있어서, 생산된 폴리-Si TFTs의 기동성과 리크전류는 60㎠/V·sec과 10^-10A로 각각 압축될 수 있다. 그래서, 발명에 따라서 폴리-Si TFTs를 포함한 액정표시장치는 전력을 절약하고 작은칩면적으로 준비될 수 있다.

이제는, 표시판의 주변회로는 도 3을 참조함으로서 설명될 것이다.

도 3에 있어서, 레벨시프터회로(32), 비디오신호샘플링스위치(33), 수평시프트레지스터(HRS)(34), 비디오신호입력터미널과 수직시프트레지스터(VSR)(36)를 표시한다.

상기 회로배열로는, 수평·수직시프트레지스트를 포함한 논리회로는 1.5V내지 5V의 저전압으로 구동되어, 비디오신호의 진폭을 무시하고, 빠르고 저전압의 동작을 실현한다. 수평과, 수직시프트레지스터(HSR, VSR)양쪽모두는 선택스위치에 의해서 반대방향으로 주사할 수 있어서, 이판은, 어떤 변경도 필요하지 않으며 광학시스템의 위치배열과 그로 인한 다른 생산물에 적용되는 판 자체에 특히 그런 생산물의 제조단가에 의해서 판의 큰 이점이 되도록 만든다. 도 3의 비디오신호샘플링스위치(33)는 단극 트랜지스터를 구비하여, 이 스위치는 선택적으로 다른 장치를 포함하여 CMOS트랜스미션게이트에 의한 모든 신호라인에 입력비디오신호를 쓴다.

CMOS트랜스미션게이트를 사용하면, 게이트의 동작은 게이트의 오버랩용량과, 전원/드레인 영역의 용량과의 차이뿐만 아니라, NMOS게이트의 지역과 PMOS게이트의 지역에 의존하는 비디오신호에 의해서 변동될 것이다. 그렇지만, 이 문제점은 방지될 수 있고 비디오신호는 각신호라인에 상응하는 극성의 샘플링스위치(33)의 MOSFETs의 길이의 절반과 동등한 게이트길이를 가지는 MOSFETs의 전원과 드레인을 접속하고 반대상에 펄스를 작용시킴으로서 신호라인에 쓸 수 있다. 이 배열로 고화질의 화상은 표시판의 스크린에 표시할 수 있다.

이제, 비디오신호와 샘플링펄스를 정확하게 동기화 하는 방법을 도 4를 참조하여 설명할 것이다. 여기에는 펄스지연인버터(42), 펄스지연인버터중에 하나를 선정하는 스위치(43), 제어한 지연량(OUTB는 반대화상출력을 의미하고, OUT는 내부화상출력을 의미한다)의 출력을 위한 출력터미널(44), 용량(45)과 방지회로(46)을 표시한다.

SEL1(SEL1B:SEL1B는 SEL1의 변형된 신호)내지 SEL3(SEL3B:SEL3B는 SEL3의 변형된 신호)중의 어느것의 결합한 사용으로서, 샘플링펄스는 선정된 많은 지연인버터(42)를 통과하게 될 수 있다.

동기회로가 표시판에 조립되기 때문에, 만약 외부에서 작용한 펄스의 균형은 표시판의 레드, 그린, 블루의 3개판에 대한 지연량에 의하여 지그에 기인하는 어떤 이유로 충격을 받는다면, 이 균형은 상기 선택스위치에 의해서 회복할 수 있으며, 고주파대에서, 펄스의 상시프트 때문에 레드, 블루, 그린의 컬러분리로부터 자유로운 선명한 화상을 표시한다. 선택적으로는 지연량은 조립된 다이오드와 저장된 참조테이블에 의해서 측정된 온도를 사용한 온도보정에 의해서 조정된다.

이제, 이 발명에 따른 액정표시장치의 액정판은, 구성요소와 액정물질에 의해서 설명될 것이다. 도 1의 평평한 액정판은 반대편 기판과, 기판(16)의 표면에 배열된 일반투명전극(15)과, 공유영역에서 반사를 피하기 위하여, 파동을 나타내는 액정의 일반전극기판(16)으로 구성되어 있다. 이 일반전극기판(16)은 반사방지막(20)으로 반대면에 설치된다. 이 구성요소들은 표시된 화상의 콘트라스트를 개선하기 위하여 미세한 모래로 구성요소를 폴리싱함으로서 파동치는 윤곽을 나타낼 수 있다.

비록 폴리머 분산액정 PDLC가 폴리머네트워크액정에 선택적으로 사용되지만, 폴리머 네트워크액정 PNLC은 이판의 액정으로 사용된다. 폴리머 네트워크액정 PNLC는 중합상 분리기술에 의해서 생산되며, 액정용액과 폴리머의 모노머나 소중합체를 준비하고 알려진 기술로 셀에 주입하고 다음에 액정과 폴리머를 UV중합에 의해서 상-분리하여, 액정에 폴리머네트워크를 형성한다. PNLC는 대부분(70 내지 90wt%)액정을 포함한다.

빛의 분산은 매우 이방성의 굴절성(△n)을 가진 네마틱액정이 PNLC에 사용될때 PNLC에서 증가될 것이다. 저전압구동은 전열적으로 매우 이방성의 특성을 가진 네마틱액정의 사용으로 가능하다. 빛의 분사는, 폴리머의 네트워크의 크기가, 1과 1.5(㎛)사이의 인접한 메시의 중심사이의 차이에 의해서, 표현될 때 화상의 표시를 위한 예리한 콘트라스트를 얻기위하여 강하게 만들 수 있다.

이제, 씰링배열과 판의 구성은 도 5를 참조함으로서 설명될 것이다. 도 5에 있어서, 여기에 씰링부재(51), 전극패드유니트(52), 시계버퍼회로(53), 증폭기(54)를 표시하고 이 증폭기는 출력버퍼로 작동하여 판의 전기적인 시험에 사용된다. 한편, 여기에 또한, 반대기판의 섹션과 동일한 전위를 표시하는 Ag페이스트 섹션(55), 표시섹션(56)과 일반적으로 SR(시프트레지스트)와 다른 장치를 구비한 주변회로섹션(57)을 표시한다. 도 5로부터 표시되는 바처럼, 회로는, 전체칩크기를 줄이기 위하여 씰의 내면과 외면양쪽에 배열된다. 모든 패드가 판의 측면에 배열되면서, 모든 패드는 판의 상부나 하부면에 또는 고속클락을 효율적으로 핸들링하기 위해 판의 2개면이나 그이상에 선택적으로 배열한다.

Si기판을 사용함으로서 액정장치를 준비하면, 기판의 전위는, 프로젝트로부터 방출되는 빛의 강한빔이 기판의 한 측면벽이나 그 이상을 부딪히면 변동하여 판의 작동의 실패를 발생시킨다. 그래서 판의 상부와 측면에 주변회로섹션은 빛을 차단할 수 있는 기판홀더의 형태로 실행되는 것이 매우 바람직하다. 첨부하여 Si기판은 금속의 판으로 기판의 뒤쪽표면에 바람직하게 설치되며 이 판은 부착되는 약품에 의해서 기판에 부착되는 Cu와 같이 높은 열전도성을 가지고 또한 홀더로 작용하는 금속판의 높은 열전도성을 가진다.

이제는, 화소전극(12)과 전극층(12')을 준비하는 구성과 방법을 설명할 것이다.

도 1에서 표시하는 바와 같이, 화소전극(12)과 전측층(12')은 화학적-기계적 폴리싱(CMP)에 의한 완전히 평평한 반사전극의 형태로 실현될 수 있다. CMP기술로, 금속층의 패턴화와 패턴화된 금속의 폴리싱의 일반적인 방법과 같지 않으며, 절연영역에 에칭함으로서 전극패턴용 홈을 형성하는 전극을 형성하고, 절연영역에 금속층을 생성시킨 후에, 전극패턴의 금속을 절연영역의 레벨에 따라서 평탄화하면서, 지역의 전극패턴이외의 금속을 폴리싱으로 제거한다. 이 기술은 영역의 잔류지역에 관하여 큰 너비를 가지는 와이어에 적합하며, 아래에 언급한 바와 같이 상기 불이익한 문제점과 동반한다.

간단히 하면, 폴리머는 와이어에 침전될 수 있으며, 만약 일반적인 에칭장치를 사용하면 에칭처리시 패턴화 동작을 방해한다. 이 폴리머는, 아마 피막을 덮고 에칭하는 동작과 표면에 존재하는 가스의 반응생성물로 구성된다.

이 문제의 관점에 있어서, 산화막형(CF₄/CHF₃형)에칭동작의 에칭상태는 본 발명의 발명자에 의해서 행해진 실험에서 연구된다. 도 6a와 도 6b는 실험의 결과의 일부를 표시하는 그래프이다. 도 6a는 1.7Torr의 총압력을 사용하는 에칭처리의 효과를 설명하며, 한편 도 6b는 이 발명의 목적으로 지정된 1.0Torr의 총압력을 사용하는 에칭처리의 효과를 표시한다.

폴리머침전은 1.7Torr의 총압력하에서 쉽게 침전하는 CHF₃가스의 집중을 감소시킴으로서 감소되면서, 비교적 저항체에 가까이 위치하고, 또 저항체로부터 멀리 위치하는 패턴의 치수적인 불일치(로딩효과)는 상당히 증가하여 처리를 실행할 수 없게 만든다.

한편, 이 발명의 목적을 위하여 설계된 에칭처리로서 로딩효과는 압력을 점차로 감소시켜서 1Torr아래로 압력이 떨어질때까지 의미있게 압축될 수 있고, 뛰어난 에칭효과는 CHF₃의 사용을 제거하고 단지 CF₄를 사용함으로서 얻을 수 있다.

첨부하여, 단지 표시영역에 화소전극(12)형성의 배열로 홈은 단지표시영역의 절연층에서 에칭에 의해 형성되며, 실질적으로 표시영역에 존재하는 저항체는 없으며 한편 주변지역은 저항체로 차지하게 된다. 화소전극(12)의 형태와 유사한 형태를 가진 전극(12')이 표시영역의 주변지역에 형성되지 않으면, 이런 구조를 생성하는 것은 실질적으로 불가능하다.

이 배열로, 표시섹션과 주변지역의 사이의 스텝이나 알려진 비교표시장치에 일반적으로 관측되는 씰링부재는 제거되고, 장치의 틈은 정확히 치수화되어 전체표면지역에 작용되는 일정한 압력을 얻고, 액정의 균일하지 않은 주입을 줄여서, 결과적으로 고화질화상을 표시할 수 있는 액정표시장치제조의 높은 양품율을 얻는다.

이제, 광학시스템은, 발명에 따라서 반사형액정판에 사용될 수 있으며 도 7을 참조하여 설명될 것이다. 도 7에 있어서, 여기에 라이트전원(71), 라이트전원의 포커싱화상을 생성하는 포커싱렌즈(72), 프레넬렌즈(73), (75)와 바람직한 이색성거울이나 회절격자인 컬러분할광학장치(74)를 표시한다.

또한, 이 광학시스템은 빛의 분할된 레드, 그린, 블루빔을 각 R, G, B판으로 이끄는 거울(76), 포커스된 빔을 평행하게 함으로서 얻은 라이트의 수평한 광선으로 판을 밝히는 전망렌즈(77), 반사형 액정장치(78)과 (79)위치에 위치한 아이리스(도시안함)를 구비한다. (80)은 프로젝션렌즈를 표시하고, (81)은 투상된 라이트를 평행하게 하는 프레넬렌즈와 전망각도를 수직, 수평으로 확장하는 볼록렌즈를 구비한 이중층구조의 스크린을 일반적으로 표시한다. 단순하게는, 도 7에서 단지 단일컬러의 단일판을 표시하며, 비록 마이크로렌즈 정열을 반사판의 표면에 형성하여 각 화소영역을 때리는 라이트의 다른 투사광선을 일으킬 때, 단일 판정열은 3개판을 대신하여 가능하게 사용된다. 전압이 액정장치(78)의 액정층에 작용하면, 투사라이트는 화소에 의해서 규칙적으로 반사되고 스크린(81)에 투영되기 전에 위치(79)에 위치한 아이리스를 통과한다.

한편, 반사형 액정장치(78)을 때리는 투사라이트는, 전압이 액정층에 작용되지 않고, 액정층이 산란된 상태일 때 등방사형으로 산란되며, 위치(79)에 위치한 아이리스의 틈을 향해 진행하는 라이트의 산란된 광선을 제외하고 프로젝션렌즈(80)을 때리는 라이트가 없어서, 결과적으로 표시스크린은 균일하게 검정색으로 남는다. 광학시스템의 상기 설명으로부터 인식할 수 있으므로, 평광판이 광학시스템에 요구되지 않고, 신호라이트는, 고반사도를 가지는 화소전극의 전체표면에 의해서 라이트가 프로젝션렌즈를 때거기 전에 반사되면, 이 표시판은 알려진 비교표시판의 밝기보다 2배 내지 3배 더 높은 밝기의 정도를 제공할 수 있다. 반사방지 수단이 이 예에서 반대편기판의 위와 기판의 공유영역에 설치되면 라이트의 노이즈 구성요소는 축소되고 고접촉표시출력이 제공된다. 첨부하여, 모든 광학장치(렌즈, 거울등등)는 축소되며, 이 판은 치수의 감소에 적용되기 때문에 제조단가와 표시장치의 무게를 줄일 수 있다. 컬러와 라이트전극의 밝기의 불균일과 변동에 컬러와 표시스크린의 불균일과 변동은 라이트전원과 광학시스템사이에 (플라이아이형 또는 로드형) 인/그레이터를 삽입함으로써 제거될 수 있다.

도 8은 판이외의 주변전기회로의 개략적인 블록도이다.

도 8에 있어서, 여기에 판과 신호처리회로를 구동하는 시스템 전력전원과 램프용 전력전원을 구비한 전력전원유니트(85), 플러그(86), 램프의 어떤 비정상적인 온도를 검출하는 램프온도센서(87), 비정상적인 온도를 표시하는 어떤 램프의 전압을 감하는 제어보드(88), 램프이외의 어떤 실패한 장치의 전압을 감하는 필터안전스위치(89)를 표시한다. 예를 들면, 장치의 박스에 있는 고온램프를 여는 실행은 안전수단을 제공하여, 실행을 방해하기 때문에 실패할 것이다. 그렇지않으면, 또한 여기에, 스피커(90), 3D사운드와 서라운드사운드용 빌트-인 프로세서에 제공되는 오디오-보드(91), 확장보드(92), 또는 S-터미널로부터 신호를 포함하는 신호를 제공하는 외부장치(96)에 접속된 입력터미널을 구비한 확장보드(1), 합성그림과 음성, 하나이상의 적절한 신호를 선택하는 선택스위치(95)와 튜너(94)를 표시한다. 신호는 디코더(93)에 의해서, 확장보드(1)로부터 확장보드(2)로 전송된다. 이 확장보드(2)는, 비디오디코터와/또는 컴퓨터와 같이 신호전원을 분리하여 접속되는 Dsub 15핀 터미널을 구비하고 스위치(100)에 의해 터미널에 작용하는 신호는 A/D변환기(101)에 의해 디지털 신호로 변환된다.

(103)은 주요구성요소와 같이 메모리와 CPU를 구비한 메인보드를 표시한다. 변환된 A/D인 NTSC신호는 메모리에 기억되어, 대량의 화소에 신호를 적절히 할당하기 위하여 보간에 의해서 미씽신호를 발생시키고, 신호는 감마변형, 에지강조, 밝기조정과 바이어스조정을 포함한 액정장치에 적합한 작동처리에 기인한다. NTSC신호이외에, 컴퓨터 신호는, 판이 고해상도, XGA판이고 VGA신호가 제공되면, 해상도 변환을 포함한 동작의 처리에 기인한다. 그림처리데이터의 동작에 첨가하여, 메인보드는 복수의 그림데이터NTSC신호와 컴퓨터신호를 종합하여 결합하기 위해 작동한다. 메인보드의 출력신호는 직렬/병렬변환에 기인하여, 신호를 헤드보드(104)로 전송하기 전에 노이즈에 의해서, 적게영향을 받는 형태를 가지며, 이 신호는 다시한번 직렬/병렬 변환을 거쳐서, 증폭기에 의한 판의 비디오라인의 수에 따라서 D/A변환기를 거치고, 판(105), (106), (107)에 쓰여진다. (102)는 TV화면표시와 같이 단순한 방식으로 조정되는 컴퓨터화면표시를 허용하는 원격제어판을 표시한다. 상기 언급한 바와 같이, 이 발명에 따른 화면표시장치는, 고화질화상을 대단히 용해되지 않는 화상으로 처리함으로서, 얻을 수 있기 때문에 미세하고 선명한 화상을 표시할 수 있다. 이제, 마이크로렌즈를 설치한 액정장치(판)을 구비한 소위 단일판형 전컬러화면표시장치를 설명할 것이다.

본 특허출원인은 일본국 특허원 No.9-72646에 새로운 화면표시판을 제안하여, R, G, B화소의 모자이크배열이 시청자에게 두드러져서 마이크로렌즈를 설치한 알려진 화면표시판의 스크린에 표시된 화상의 화질을 떨어뜨리는 문제점을 해결하였다. 일본국 특개평 9-72646호 공보에 제안된 표시패널은 일련의 화소유닛을 소정의 피치로 배열하여 얻은 화소유닛어레이, 여기서 각 화소유닛은 제 1컬러, 제 2컬러, 제 3컬러로 구성되어 있으며, 여기서 제 1컬러화소 및 제 2컬러화소는 제 1방향으로 배열되어 있고 제 1컬러화소 및 제 3컬러화소는 제 1방향과는 다른 제 2방향으로 배열되어 있으므로 제 1방향으로 배열된 2개의 화소는 제 1칼라의 화소를 제 2방향으로 배열된 2개의 화소와 공유하는 화소유닛어레이와, 기판상의 화소유닛어레이상에 제 1방향으로의 화소배열의 피치와 제 2방향으로의 화소배열의 피치와 대응하는 피치로 배열된 복수개의 마이크로렌즈를 구비하고 있다. 이하, 상기 인용된 일본국 특개평 9-72646호 공보에서 제안된 표시패널은 본 발명에 의한 액정장치와 표시장치에 적용된다.

도 16a내지 도 16c는 표시패널을 구비한 투사형 액정표시장치의 광학시스템을 도시한 개략도로서 주요부분만을 도시한 것이다. 도 16a는 평면도, 도 16b는 정면도, 도 16c는 측면도이다.

도 16a내지 16c에서 광학시스템은 소정의 평면상에 마이크로렌즈를 제공한 액정장치를 구비하는 표시패널(액정패널)(2)상에 표시되는 화소데이터를 투사하기 위한 투사렌즈(1)와, S-편광빔을 투과시키고 P-편광빔을 반사하도록 전형적으로 설계된 편광빔스플리터(splitter)(PBS)(3)와, 모든색의 빔을 반사시키기 위한 R(붉은광)반사형색선벽거울(40), B/G(파랑과 초록광)반사형 색선별거울(41), B(파랑광)반사형색선별거울(42), 고반사경(43)과, 프레넬렌즈(50)와, 오목렌즈(정(正)렌즈)(51)와, 막대형상적분기(6)와, 탄원형의 반사경(7)과, 메탈할리드(hallide) 또는 반사경(7)의 중앙에 위치된 광방출평면(8a)를 지닌 UHP등의 아크램프(광원)(8)를 구비하고 있다. R(붉은광)반사색선별거울(40), B/G(파랑과 초록)반사색선별거울(41), B(파랑광)반사색선별거울(42)은 도 17a, 17b, 17c에 각각 도시된 바와 같이 스펙트럼반사특성을 갖는다. 색선별거울은 도 18에 도시한 바와 같이 고반사경(43)으로 3차원 배열되어서 광원(8)으로부터의 백색조명광을 R, G, B의 3원색으로 분리하여 이하 더욱 상세히 설명하는 바와 같이 각각 다른방향의 3원색광의 광선을 3차원으로 액정패널(2)을 조명한다.

광원(8)으로부터의 광의 플럭스는 이하 설명하는 방법으로 진행한다. 먼저, 램프(8)로부터 방출된 백색광의 플럭스는 그것에 대해 위를 향해 배열된 타원형의 반사기(7)에 의해 적분기(6)의 입구(평면에 충돌하는 입사광)로 집속되어 다음에 적분기(6)를 통과하며 반사경에서 반복적으로 반사되어 균일한 공간강도분포를 얻는다. 적분기(6)의 출구(6b)밖으로 나온 광의 플럭스는 다음에 B반사색선별거울(42)에 닿기 전에 오목렌즈(51)와 프레넬렌즈(50)에 의해 x축을 따라 진행하는 병렬플럭스로(도 16b에 도시한 바와 같음)전환된다.

B광(파랑광)의 광선들만이 B반사형 색선별거울(42)에 의해 아래쪽으로 반사되어 z축에 대하여 소정의 각도로(도 16b에 도시한 바와 같음)R-반사형 색선별거울(40)쪽으로 향한다. 한편, 나머지 광인 빨강과 초록(R/G광)은 B반사형색선별거울(42)을 통과하여 고반사경(43)에 의해 z축의 방향으로 직각으로 반사되고 또한 R반사형색선별거울(40)쪽으로 향한다.

따라서, B반사형색선별거울(42)과 고반사경(43)모두 적분기(6)으로부터 나온광의 플럭스를(x축을 따름) 도 16b의 z축을 따라 아래쪽으로 반사하도록 배열되고 고반사경(43)은 Y축을 둘러싼 x-y평면으로부터 45°기울어져 있고, 반면에 B반사형 색선별거울(42)은 y축을 둘러싼 x-y평면으로부터 45°더 작은 각도로 기울어져 있다.

그 결과, 고반사경(43)에 의해 반사된 R/G광선은 Z축선을 따라 정확하게 R-반사 타이크로익미러(42)를 향하고, B반사 다이크로익 미러(42)에 의해 반사된 B광전은 도 16b에 있어서의 z축(x-y평면에 있어서의 경사)에 대하여 소정의 각도만큼 경사진 경로를 따라 R-반사다이크로익 미러(40)를 향해 밑으로 향한다. 고반사경(43)으로부터의 B-반사 다이크로익 미러(42)의 위치이동 및 각도 경사는, 3컬러의 광선이 액정패널(2)에서 교차하도록 해서, B 및 R/G광선이 액정패널(2)상의 동일한 영역을 커버하도록 결정된다.

그후 도 16b에 있어서 밑으로 향한 R/G/B광선은 R반사 다이크로익 미러(40) 및 B/G반사다이크로익 미러(41)를 향하고, 이들 미러는 B반사 다이크로익 미러(42) 및 고반사경(43)아래에 위치한다. 더 구체적으로는, B/G반사 다이크로익 미러(41)는 x축 둘레의 x-z평면에 대해서 45°만큼 경사지고, 반면에 R반사다이크로익 미러는 x축 주변의 x-z평면에 대해서 45°보다 작은 각도만큼 경사진다.

이와 같이, R/G/B의 입사광선중, B/G광의 것만이 R반사 다이크로익미러(40)를 투과해서, 이들이 PBS(3)에 의해 편광되어 x-z평면상에 수평으로 배열된 액정패널(2)을 조사하기 이전에 B/G반사 다이크로익 미러(41)에 의해서 y-축의 양의 방향으로 직각으로 반사된다.

상술한 바와 같이(도 16a 및 16b를 참조), B광선은 x-축에 대하여 소정의 각도(x-z면에서의 경사)선행하기 때문에, 이들은 또한 B/G반사 다이크로익 미러(41)에 의해 반사된 후에 y축에 대해서 소정의 각도(x-z면에서의 경사)를 유지하며, 그 각도와 동일한 입사각(x-y면을 따른)으로 액정판넬(2)을 조사한다.

한편, G광선은 이들이 PBS(3)에 의해 편광되어 0°와 같은 입사각과 수직으로 액정패널(2)을 조사하기 이전에 B/G반사 다이크로익 미러(41)에 의해 직각으로 반사된다.

또, R광선은 상기한 바와 같은 방법으로 B/G반사 다이크로익 미러(41)에 대하여 상류에 배치된 R반사 다이크로익 미러(40)에 의하여 y축의 양의 방향으로 반사되고, 이들이 PBS(3)에 의해 편광되어 소정의 각도와 동일한 입사각(y-z평면을 따른)으로 액정패널(2)을 조사하기 이전에 도 16에 도시한 바와 같이, y축에 대하여 소정의 각도를 나타낸다.

상술한 바와 같이, 위치이동 및 R반사 다이크로익 미러(40)로부터의 각도경사는, RGB 3광선이 액정패널(2)상에서 서로 교차하게 하여 R광선과 B/G광선이 액정패널(2)상의 동일영역에서 커버하도록 결정된다.

도 17a~17c에 도시한 바와 같이, B/G반사 다이크로익 미러(41)를 통과한 후에 오렌지광선이 광로로부터 버려져서 최적의 색균형을 제공하도록 B/G-반사다이크로익 미러(41)의 차단파장은 570nm이고, R반사다이크로익 미러(40)의 차단주파수는 600nm이다.

이후에 설명하는 바와같이, R, G, B광선은 액정패널(2)에 의해 반사/편광조절되고 PBS(3)로 다시 반사하며, 이것은 상기 광선을 PBS표면(3a)에 의해 x축의 양의 방향으로 반사시켜서 상기 광선이 투사렌즈(1)를 비추도록 한다. 투사렌즈(1)는 스크린(도시하지 않음)에 화상을 투사하기 전에 액정패널(2)상에 표시된 화상을 확대한다.

R. G. B광의 광선들이 각각 서로 다른 각의 입사각으로 액정패널(2)에 충돌하기 때문에, R. G. B광의 반사광 또한 다른 각도를 보인다. 그러므로 투사렌즈(1)은 그들 광선을 모두 잡을 수 있도록 큰직경과 큰구경을 지닐 필요가 있다. 투사렌즈(1)에 충돌하는 광의 플럭스의 각의 기울기는, 원색의 광이 마이크로렌즈를 두번통과한 후 조준되는 식으로 보정되어 액정패널에의 입사각이 유지된다.

한편, 도 28에 도시한 잘 알려진 투과형 액정패널(LP)에서, 액정패널(LP)를 통과하는 광의 플럭스는 마이크로렌즈어레이(16)의 집속효과에 기인하여 일부가 흩어지기 때문에 투사렌즈는 큰수의 구경 즉 큰직경을 가져서 흩어진 광의 플럭스를 수용하는 것이 요구된다.

도 18에서 (16)은 마이크로렌즈(16a)를 소정의 피치로 배열하여 얻은 마이크로렌즈어레이, (17), (18)은 각각 액정층과 R(빨강), G(초록), B(파랑) 삼원색의 화소이다.

R, G, B광의 광선들은 각각 서로 다른 입사각도로 액정패널을 조명하도록 되어 있어서 다른색의 광의 광선들은 마이크로렌즈에 집속효과에 기인하여 대응하는 색의 화소(18)에 의해 각각 받아들여진다. 이러한 배열은 색필터의 사용을 필요없게 하며 높은 효율을 지닌 액정패널을 제공한다. 따라서, 이러한 표시패널을 구비한 투사형 표시장치는, 그것이 단일액정패널로 이루어져 있다면 선명하고 밝은색 화상을 표시가능하다.

그러나, 상기한 바와 같은 마이크로렌즈어레이가 제공된 표시패널을 구비한 잘 알려진 투사형 표시장치는, R, G, B 3원색의 화소가 확대되어 스크린에 표시되어 있는 화상으로 투사된다는 결점을 갖고 있어 시청자들이 명확히 볼 수 있는 R, G, B화소의 모자이크배열이 스크린에 표시된 화상의 질을 격감시킨다.

이에 반하여, 이 예의 액정패널(2)로부터 나오는 광의 플럭스는 상대적으로 제한된 범위에서만이 흩어짐을 보이기 때문에 밝고 깨끗한 화상이 상대적으로 작은 수의 구경을 가진 투사렌즈에 의해 스크린상에 투사될 수 있다.

이하 이 예의 액정패널에 대하여 더 설명한다. 도 19는 이예의 액정패널을 확대한 개략부분도이다. 도 19에서 본 발명의 특징점을 포함하는 반사층이 도시되지 않았다. 이 특징점은 상기에 상세히 설명되어 있다.

도 19는, 마이크로렌즈기판(유리기판)(1), 마이크로렌즈(22), 박판유리(23), 투명대향전극(24), 액정층(25), 화소전극(26), 액티브매트릭스구동회로(27), 실리콘반도체기판(28)으로 구성되어 있다. 마이크로렌즈(22)는 화소전극(26)피치보다 2배 큰 피치로 이온교환법에 의해 유리기판(알칼리형 유리)(21)에 형성되어 2차원적인 배열을 보인다. 이것을 마이크로렌즈어레이라 칭한다.

액정층(25)은, 적응층에 의해 반사형 표시패널이 적용되고 적응상태를 유지하는 DAP나 HAN등의 ECB모드 네마틱액정에 의해 형성된다. 화소전극(26)은 표면 조건 및 반사율을 향상시키기 위하여 Al(알루미늄)로 만들어졌으며 패터닝 동작후에 CMP처리를 받은 많은 반사기로서 또한 동작하도록 설계되어 있다.

액티브매트릭스 구동회로(27)는 실리콘기판(28)상에 배열되고 수평방향구동기회로와 수직방향구동기회로 모두다 구비한다. 그것은 R, G, B 3원색의 영상신호를 R, G, B 화소전극(26)에 기록하도록 설계되어 있다. 화소전극(26)이 어떠한 색필터도 구비하지는 않지만, 액티브매트릭스구동회로(27)에 의해 기록된 원색의 영상신호에 의해 R, G, B 화소로서 구별되므로 이하 설명하는 바와같은 R, G, B 화소어레이를 형성한다. 먼저, G광을 액정패널(2)를 조명하는 광의 일부로서 설명한다. 앞서 설명한 바와같이, 제 1G광의 광선들은 액정패널(2)에 직각으로 충돌하기 전에 PBS(3)에 의해 편광된다. 도19에는 마이크로렌즈(22)에 충돌하는 G광중 하나의 광선만을 화살표G(입/출사)로 도시했다.

도시한 바와 같이, 마이크로렌즈(22a)에 충돌하는 G광의 광선들은 렌즈(22a)에 의해 집속되어 Al로 이루어진 G화소전극(26g)을 조명하는데 이 G화소전극은 광선을 반사시켜 동일 마이크로렌즈(22a)를 통과하여 액정패널(2) 밖으로 나가도록 광선을 조정한다.

G광의 광선들이 왕복으로 액정패널(25)를 통과할 때, 광선들이 PBS(3)로 돌아오기 전에 그들은 신호전압이 인가될 때 G화소전극(26g)와 대향전극(24)사이에 형성된 전계에 의한 액정의 작용에 의해 조정된다. PBS표면(3a)에 의해 반사되어 투사렌즈(1)를 향하는 광의 양은 조정의 정도에 따라 변화하여 다른 광밀도와 다른 계조를 가진 화상이 화소에 의해 표시된다.

y-z평면을 따라 비스듬히 떨어지는 R광의 광선들은 마이크로렌즈(22b)에 충돌하기 전에 PBS(3)에 의해 도19의 화살표R(입사)에 의해 표시한 것처럼 편광된다. 다음에, 마이크로렌즈(22b)에 의해 집속되어 렌즈(22b)바로 아래에서 약간 왼쪽에 위치한 R화소전극(26r)을 조명하는데, 이 화소전극(26r)은 광선을 반사시켜 옆의 마이크로렌즈(22a)를 통과하여 액정패널(2)(R(출사))의 밖으로 나가도록 광선을 조정한다.

(편광선)R광의 광선들은 또한 그들이 액정패널(2)을 빠져나와 PBS(3)로 되돌아가기전에 R화소전극(26r)과 대향화소전극(24)사이에 신호가 인가될 때 형성되는 전계에 의한 액정의 작용에 의해 조정된다. 이후 광선들은 화상의 일부로서 스크린상에 투사되어 상기 설명한 G광의 광선들과 마찬가지 방법으로 스크린에 표시된다.

도 19에서 G화소전극(26g)에 충돌하는 G광의 광선들과 R화소전극(26r)에 충돌하는 R광의 광선들이 서로 간섭하는 것처럼 보일수도 있으나, 그것은 단지 액정층이 그 두께에 의해 그곳에서 불균형하게 확대되기 때문이다. 실제 조건에서, 액정층(25)은 5㎛이하의 두께를 갖는다. 이것은 50~100㎛사이의 두께를 가진 박판유리(23)에 비하여 매우 적다. 그러므로 그러한 간섭은 각 화소의 사이즈에 관계없이 일어나지 않는다.

도 20a~20c는 본 발명의 목적에 대하여 색분리 및 색선별이 어떻게 실행되는지를 도시한 것이다. 도 20a는 액정패널(2)의 위쪽면을 도시한 개략평면도이고, 도 20b 및 20c는 각각 20B-20B선(x방향)과 20C-20C선(z방향)을 따라 절단한 단면도이다.

도 20c는 y-z평면을 따라 절단되어 각각의 마이크로렌즈(22)를 입출사하는 G, R광의 광선들을 도시한 바와 같이 도 19에 대응함을 알 수 있다. 또한 G화소전극은 제 1화소전극으로서 대응하는 마이크로렌즈(22) 바로 아래에 위치되어 있고, 반면에 R화소전극은 제 2화소전극으로서 마이크로렌즈(22)의 각각의 경계부분 바로 아래에 위치되어 있다는 것을 알 수 있다. 따라서, R광의 입사각 θ는, tanθ가 화소배열의 피치와, 마이크로렌즈어레이(22)와 화소전극어레이(26)사이의 거리의 비율과 같도록 바람직하게 선택한다.

한편, 도 20b는 액정패널의 x-y평면을 따라 절단한 단면도이다. 제 3화소인 B화소전극은 도 20c의 경우처럼 G화소전극과 교대로 배열되어 있음을 알 수 있다. 여기서 G화소전극은 대응하는 마이크로렌즈(22) 바로 아래에 위치되어 있고, B화소전극은 제 3화소로서 마이크로렌즈(22)의 각 경계부분 바로아래에 위치되어 있다.

상기 설명한 바와 같이 액정패널(2)을 조명하는 B광의 광선들이 그들이 PBS(3)에 의해 편광된 이후에 패널에 비스듬히(x-y평면을 따라)충돌하기 때문에 마이크로렌즈(22)로부터 나온 광선들은 각각의 B화소전극에 의해 반사되고 도 20b에 도시한 바와 같이 x방향으로 인접한 마이크로렌즈로부터 각각 빠져나온다.

B화소전극상의 액정층(25)의 조정모드와 액정패널(2)의 B광의 투사모드는 G 및 R광에 대해 상기 설명한 것과 동일하다.

B화소전극은 마이크로렌즈(22)의 각각의 경계부분 바로 아래에 위치하고 있으므로, B광의 입사각θ는, tanθ가 (G와 B화소의)화소배열의 피치와, 마이크로렌즈어레이(22)와 화소전극어레이(26)사이의 거리의 비율과 동등하도록 바람직하게 선택된다.

따라서, 이 예의 액정패널(2)에는, R, G, B 화소가 z방향(제 1방향)을 따라 RGRGRG순서로 z방향(제 2방향)을 따라 BGBGBG순서로 배열된다. 도 20a는 위에서 보았을 때 보이는 모습을 도시한 것이다.

상기 설명한 바와 같이, 화소각각은 어느한 방향으로 마이크로렌즈 각각의 피치의 절반과 같은 길이를 가지므로 화소는 x 및 z방향을 따라 마이크로렌즈(22)의 배열의 피치의 절반과 동일한 피치로 배열된다. 위에서 보았을 때, G화소는 각각의 마이크로렌즈(22)의 중앙 바로 아래에 위치되어 있고, 반면에 R화소는 대응하는 G화소사이에 z방향으로 마이크로렌즈(22)의 각각의 경계부분바로 아래에 위치되어 있다. 그리고 B화소는 대응하는 G화소사이에 x방향으로 마이크로렌즈(22)의 각각의 경계부분 바로 아래에 위치되어 있다. 각 마이크로렌즈는 대응하는 화소의 측(sides)보다 2배큰 측을 가진 직각방향 윤곽을 갖는다.

도 21은 액정패널(2)을 확대한 개략적인 부분평면도이다. 도 21에 점선으로된 격자는 화상을 표시하기 위한 R, G, B 화소의 화소단위를 정의한다.

화소단위는 기판상에 소정의 피치로 2차원적으로 배열되어 화소단위어레이를 생성한다. 즉 R, G, B 화소가 도 19의 액티브매트릭스 구동회로(27)에 의해 구동될 때, 격자형의 점선(29)에 의해 정의된 각 화소단위의 R, G, B 화소는 화소단위의 위치에 대응하는 각 R, G, B 영상신호선에 의해 구동된다.

하나의 R화소전극(26r), 하나의 G화소전극(26g)와 하나의 B화소전극(26b)으로 구성된 하나의 화소단위를 보면, 화살표(r1)에 의해 표시된 바와 같이, R화소전극(26r)은 마이크로렌즈(22b)로부터 비스듬히 나오는 R광의 광선들에 의해 조명되고, 다음에 이 R광의 광선들은 반사되어 화살표(r2)에 의해 표시된 것처럼 마이크로렌즈(22a)를 이동통과한다. 마찬가지로, B화소전극(26b)는 화살표(b1)으로 표시한 바와 같이 마이크로렌즈(22c)로부터 비스듬히 나오는 B광의 광선들에 의해 조명되고, 다음에 이 B광의 광선들은 화살표(b2)로 표시한 바와 같이 반사되어 마이크로렌즈(22a)를 이동통과한다.

한편, G화소전극(26g)은 화살표g12로 표시한 바와 같이 마이크로렌즈(22a)(도 21에 대하여)로부터 직각으로 나오는 G광의 광선들에 의해 조명된다. 이 G광의 광선들은 다음에 되반사되어 마이크로렌즈(22a)를 직각으로 이동통과한다.

따라서, 이 예의 액정패널(2)에서 원색광의 광선들이 각가 다른 입사각으로 각 화소단위에 충돌하지만, 동일마이크로렌즈에 (상기 설명한 예에서 마이크로렌즈(22a))에 의해 화소단위를 통과한다.

도 22는 액정패널(2)로부터 나오는 광의 모든 광선들이 PBS(3)과 투사렌즈(1)에 의해 화면(9)상에 투사되는 방법을 도시한 것이다. 도 21에 도시한 바와 같은 액정패널이 여기서는 사용된다. 마이크로렌즈의(22) 그리고/또는 액정패널(2)의 인접영역의 화상이 집속되어 표시화면(9)에 투사되도록 광학계를 조절하는 경우, 각 화소단위의 R, G, B 화소로부터 방출된 광의 광선은 도 24에 도시한 바와 같이 마이크로렌즈(22)의 격자형의 대응하는 영역에서 서로 혼합되어 본래의 색을 재생한다.

이 예에서는, 도 21에 도시한 바와 같은 표시패널이 사용되고 마이크로렌즈(22) 그리고/또는 인접영역의 평면이 표시화면으로 접합된 관계를 제공하여 깨끗하고 밝은 색의 화상이 R, G, B 화소의 모자이크 배열을 보이지 않고 스크린상에 표시될 수 있다.

도 23은 이예의 투사형 액정표시장치의 구동회로시스템의 블록선도이다.

도 23에는 대향전극(24)과 변화하는 타이밍신호를 구동하는 구동신호에 따라 R, G, B 영상신호를 생성하는 패널구동기(10)와, 영상신호와 제어전송신호를 대응하는 표준영상신호등으로 복호화하는 인터페이스(12)와, 인터페이스(12)로부터의 표준영상신호를 R, G, B의 원색신호로 복호화하여 신호를 동기시키는 복호기(11)와, 광을 방출하는 아크램프(8)를 구동시키는 안정기(14)와 회로블록에 전원을 공급하는 전원회로(15)가 도시되어 있다. (13)은 회로블록의 동작을 제어하기 위한 동작부(도시안함)로 구성된 제어기이다.

상기 설명한 바와 같은 투사형액정표시장치는 R, G, B 화소의 모자이크배열은 보이지 않고 선명하고 밝은 화상을 표시할 수 있다.

도 25는 본 발명에 의한 액정의 변경예를 도시한 개략적인 확대평면도이다. 이 예에서는, B화소는 제 1색화소로서 각각의 마이크로렌즈(22)의 중앙 바로 아래에 배열되고, 반면에 G화소는 제 2화소로서 측면방향으로 교대로 배열되고 R화소는 제 3화소로서 수직방향으로 B화소와, 또한 교대로 배열된다.

그렇게 배열을 다시하여, B광의 광선들이 대응하는 화소단위에 직각으로 충돌하도록 만들어지고 R/G광의 광선들은 화소단위에 비스듬히 충돌하도록 (동일 입사각으로 다른 방향에서)만들어져 있어 광의 반사된 광선들이 동일한 공통의 렌즈를 통하여 화소단위를 통과한다. 따라서, 최종결과는 선행실시예와 정확히 동일하다./대신으로, R화소가 제 1화소로서 각각의 마이크로렌즈(22)의 중앙 바로 아래에 배열되고 나머지 화소들은 측면을 따라 수직방향으로 교대로 각각 배열되도록 그렇게 배열하여도 좋다.

이하 마이크로렌즈를 구비한 표시장치의 다른 예에 대하여 설명한다.

도 26은 이 예의 액정패널(20)을 확대한 개략단면도이며 주요영역을 도시한 것이다. 이 액정패널은, 박판유리(23)가 대향유리기판으로 사용되고 마이크로렌즈(220)가 소위 리플로우(reflow)기술이라고 불리우는 기술에 의해 박판유리상에 열가소성 수지를 입힘으로써 형성된다는 점에서 도 19의 액정패널과 다르다. 또, 칼럼스페이서(251)가 화소가 없는 영역에 배열된다. 스페이서는 광감전용 수지로 만들어졌으며 사진평판술에 의해 생성된다.

도 27a는 액정패널(20)의 개략적인 부분평면도이다. 도시한 바와 같이, 칼럼스페이서(251)는 화소배열기능으로서 마이크로렌즈(220)의 코너에 위치한 화소없는 영역에 소정의 피치로 배열된다. 도 27b는 칼럼스페이서(251)를 통과하는 선27B-27B를 따라 절단한 단면도를 도시한 것이다. 칼럼스페이서(251)은 10~100화소에 대응하는 피치로 바람직하게 배열되어 스페이서의 매트릭스를 도시한다. 칼럼스페이서의 배열은 박판유리(23)의 평면성과 액정의 주사가능성을 필요로 한다. 이것은 스페이서의 공급과 모순되는 것이다.

또 이 예의 장치는, 어떠한 누출광도 마이크로렌즈의 경계지역을 통하여 내부로 들어오는 것을 방지하기 위해 패턴화된 금속막인 광차단층(221)을 구비하고 있다. 이 배열은 누출광으로 인하여 투사된 화상의 콘트라스트와 색채도가 격감되는 것을 효과적으로 방지할 수 있다. 따라서, 본 발명에 의한 액정패널을 구비한 도 16a~16c의 장치는 깨끗하게 선명한 고화질의 화상을 표시가능하다.

상기에서 상세하게 설명한 바와 같이, 본 발명은, 액정표시패널의 화소전극에 의해 한정된 개구아래에 높은 반사층을 형성하여 그들로부터 되돌아오는 개구를 통하여 입사하는 광을 반사시킴으로써 다음과 같은 이점을 제공한다.

(1) 신호광의 강도가 증가되어(그리고 회절된 광성분의 강도가 감소하여)표시화상의 콘트라스트 및 선명도가 향상된다.

(2) 화소전극에 의해 점유된 화소전극기판의 영역이 화상표시동작에 참여할 수 있기 때문에, 표시된 화상은 화소전극의 경계선이 없고 매우 자연스럽게 보인다.

(3) 표시된 화상에는 화소전극의 경계선이 없으므로, 많은 화소가 어떠한 문제를 일으키지 않고도 작은 패널에 밀집해서 배열할 수 있다. 화소전극의 경계선이 눈에 띄는 경우, 화소전극은 눈에 띄는 경계선의 효과를 축소하도록 사이즈화되어야 하며 이렇게 해서 깨끗한 화상을 표시하도록 설계된 표시패널이 고선명 TV수상기의 표시패널의 경우에서처럼 필연적으로 커지게 된다.

본 발명에 의한 반사층의 배열은 이러한 문제를 해결해준다.

Claims

복수의 화소전극으로 이루어지고, 화소전극이 입사광을 반사하도록 함으로써 화상을 표시하도록 적용되는 액정장치에 사용되는 화소전극기판에 있어서, 반사층이 상기 복수의 화소전극에 의해 규정되는 개구부 밑에 배치되어 개구부를 통해서 상기 개구부로 되들어오는 광을 반사하는 것을 특징으로 하는 화소전극기판.
제1항에 있어서, 상기 반사층의 반사율은 상기 화소전극의 60%와 150%사이인 것을 특징으로 하는 화소전극기판.
제2항에 있어서, 상기 반사율은 상기 화소전극의 80%와 120%사이인 것을 특징으로 하는 화소전극기판.
제1항에 있어서, 상기 반사층은 금속재인 것을 특징으로 하는 화소전극기판.
제4항에 있어서, 상기 금속재는 알루미늄을 함유하는 것을 특징으로 하는 화소전극기판.
제5항에 있어서, 상기 금속재는 Al, AlSi, AlSiCu, AlSiGe, AlGeCu, AlC, AlCu 및 AlSiGeCu로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 화소전극기판.
제4항에 있어서, 상기 금속재는 Cr, Au 및 Ag로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 화소전극기판.
제1항에 있어서, 상기 전극은 금속재로 이루어진 것을 특징으로 하는 화소전극기판.
제8항에 있어서, 상기 금속재는 알루미늄을 함유하는 것을 특징으로 하는 화소전극기판.
제9항에 있어서, 상기 금속재는 Al, AlSi, AlSiCu, AlSiGe, AlGeCu, AlC, AlCu 및 AlSiGeCu로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 화소전극기판.
제8항에 있어서, 상기 금속재는 Cr, Au 및 Ag로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 화소전극기판.
제1항에 있어서, 상기 화소전극은 반도체기판상에 형성되는 것을 특징으로 하는 화소전극기판.
제1항에 있어서, 상기 화소전극은 유리기판상에 형성되는 것을 특징으로 하는 화소전극기판.
제1항에 있어서, 상기 화소전극은 화학기계적인 연마에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 화소전극기판.
상면에 복수의 화소전극을 가진 하나의 화소전극기판과, 상기 화소전극과 마주향해서 설치된 대향기판과, 기판사이의 간격을 채우고 상기 화소전극이 상기 대향기판으로부터 들어오는 광을 반사하도록 함으로써 화상을 표시하도록 적용되는 액정재로 이루어진 반사형 액정장치에 있어서, 반사층이 상기 복수의 화소전극에 의해 규정되는 개구부 밑에 배치되어 개구부를 통해서 상기 개구부로 되들어오는 광을 반사하는 것을 특징으로 하는 반사형 액정장치.
제15항에 있어서, 상기 반사층의 반사율은 상기 화소전극의 60%와 150%사이인 것을 특징으로 하는 반사형 액정장치.
제16항에 있어서, 상기 반사율은 상기 화소전극의 80%와 120%사이인 것을 특징으로 하는 반사형 액정장치.
제15항에 있어서, 상기 반사층은 금속재로 이루어진 것을 특징으로 하는 반사형 액정장치.
제18항에 있어서, 상기 금속재는 알루미늄을 함유하는 것을 특징으로 하는 반사형 액정장치.
제19항에 있어서, 상기 금속재는 Al, AlSi, AlSiCu, AlSiGe, AlGeCu, AlC, AlCu 및 AlSiGeCu로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 액정장치.
제18항에 있어서, 상기 금속재는 Cr, Au 및 Ag로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 반사형 액정장치.
제15항에 있어서, 상기 화소전극은 금속재로 이루어진 것을 특징으로 반사형 액정장치.
제22항에 있어서, 상기 금속재는 알루미늄을 포함하는 것을 특징으로 하는 반사형 액정장치.
제23항에 있어서, 상기 금속재는 Al, AlSi, AlSiCu, AlSiGe, AlGeCu, AlC, AlCu 및 AlSiGeCu로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 반사형 액정장치.
제22항에 있어서, 상기 금속재는 Cr, Au 및 Ag로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 반사형 액정장치.
제15항에 있어서, 상기 화소전극은 반도체기판상에 형성되는 것을 특징으로 하는 반사형 액정장치.
제15항에 있어서, 상기 화소전극은 유리기재상에 형성되는 것을 특징으로 하는 반사형 액정장치.
제15항에 있어서, 상기 화소전극은 화학기계적인 연마수단에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 반사형 액정장치.
제15항에 있어서, 청구항 15기재의 반사형 액정장치로 이루어진 것을 특징으로 하는 표시장치.
제29항에 있어서, 광원으로부터의 광은 상기 반사형 액정장치를 조사하도록 이루어지고, 반사된 광은 광시스템에 의해 스크린을 조사해서 상기 스크린에 화상을 조사하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 표시장치.
제30항에 있어서, 상기 반사형 액정장치는, 제 1컬러의 각 화소가 제 1 및 제 2컬러의 화소쌍 및 제 1 및 제 3컬러의 화소쌍에 의해 분배되는 방법으로 제 1 컬러의 화소와 제 2 컬러의 화소가 제 1 방향으로 배열되고 제 1컬러의 화소 및 제 3컬러의 화소가 상기 제 1방향과는 다른 제 2방향으로 배열된 제 1 내지 제 3컬러의 3개의 화소로 이루어진 화소유닛을 배열함으로써 형성되는 화소유닛 어레이와, 제 1 및 제 2방향으로 모두 화소배열의 피치에 대응하는 피치로 복수의 마이크로렌즈를 2차원적으로 배열함으로써 형성되는 마이크로렌즈어레이로 이루어진 것을 특징으로 하는 표시장치.
제15항에 있어서, 상기 액정재의 두께(d1)와 상기 화소전극의 배열피치(d2)는 d1/d2
5를 만족하는 것을 특징으로 하는 반사형 액정장치.