KR100501628B1 - 액정표시장치 - Google Patents

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KR100501628B1
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마시히코 스즈기
츠토무 이소노
키미토시 오오기이치
아키라 이시이
준이치 오오와다
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히다찌디바이스엔지니어링 가부시기가이샤
가부시끼가이샤 히다치 세이사꾸쇼
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Abstract

본 발명은, 외부광의 반사의 문제를 해결하고, 시일부에 있어서의 기판의 벗겨짐과 광누설을 방지하여, 표시품질과 신뢰성에 뛰어나고, 또한, 표시영역이 넓은 액정표시장치를 제공하는 것을 목적으로한 것이며, 그 구성에 있어서, 표시영역의 주위의 영역을 작게한 액정표시장치에 있어서, 블랙매트릭스(BM)을 착색한 유기계 수지로 형성하고, 시일재(SL)의 거의 전체둘레에 걸쳐서, 시일재(SL)와 블랙매트릭스(BM)이 포개지는 부분과 포개지지않는 부분을 형성하고, 하부투명유리기판(SUB1)의 아래면의 그 포개지지않는 부분에 대응하는 부분에, 차광테이프(TAPE)를 첩부해서, 시일부의 광누설을 방지하는 것을 특징으로 한 것이다.

Description

액정표시장치
본 발명은, 각각 표시용 투명전극을 형성한 면이 서로 대향하도록, 2매의 절연기판을 소정의 간격을 사이에두고 맞포개고, 양기판사이의 둘레가장자리부에 테두리형상으로 형성한 시일재에 의해 양기판을 접착하는 동시에, 시일재의 안쪽의 양 기판사이에 액정을 밀봉해서 이루어진 액정표시소자를 가진 액정표시장치에 관한 것으로서, 특히, 한쪽의 기판에 블랙매트릭스를 형성한 액정표시장치에 관한 것이다.
액티브·매트릭스방식의 액정표시장치는, 매트릭스형상으로 배열된 복수의 화소전극의 각각에 대응해서 비선형소자(스위치소자)를 형성한 것이다. 각 화소에 있어서의 액정은 이론적으로는 상시구동(듀티비1.0)되고 있으므로, 시분할구동방식을 채용하고 있는, 소위 단순매트릭스방식과 비교해서 액티브방식은 콘트라스트가 좋고, 특히 컬러액정표시장치에서는 없어서는 안되는 기술로 되고 있다. 스위칭소자로서 대표적인 것으로는 박막트랜지스터(TFT)가 있다.
또한, 박막트랜지스터를 사용한 액티브·매트릭스방식의 액정표시장치는, 예를들면 미국특허공보 USP.5,432,626으로 알려지고 있다. 또, 화소전극의 주위를 수지로 이루어진 차광막으로 덮는 구성은, 일본국 특공평4-342229호 및 특공평5-72540호로 알려져 있다.
액정표시장치는, 예를들면, 표시용 투명화소전극과 배향막 등을 각각 적층한면이 대향하도록 소정의 간격을 사이에 두고 2매의 유리등으로 이루어진 투명절연기판을 맞포개고, 상기 양기판사이의 둘레가장자리부에 테두리형상으로 형성한 시일재에 의해, 양기판을 맞붙이는 동시에, 시일재의 일부에 형성한 액정봉입구로부터 양기판사이의 시일재의 안쪽에 액정을 봉입, 밀봉하고, 또 양기판의 바깥쪽에 편광판을 설치해서 이루어진 액정표시소자(즉, 액정표시패널, 액정표시부, LCD(Liquid crystal display))와, 액정표시소자의 아래에 배치되고, 액정표시소자에 광을 공급하는 백라이트와, 액정표시소자의 외주부의 바깥쪽에 배치한 액정표시소자의 구동용회로기판과, 이들 각부재를 유지하는 몰드성형품인 테두리형상체와, 이들 각부재를 수납하고, 액정표시창이 형성된 금속제실드케이스(프레임) 등을 포함해서 구성되어 있다.
종래의 액정표시소자에서는, 컬러필터를 형성하는 쪽의 기판에, 블랙매트릭스를 형성하고 있다. 블랙매트릭스는, 상하의 양기판에 형성한 투명화소전극으로 구성되는 각화소의 주위에 격자형상으로 형성되고, 이 격자에 의해 1화소의 유효표시영역이 간막이되어 있고, 이에 의해, 각화소의 윤곽을 확실하게하고, 콘트라스트를 향상할 수 있다. 또한, 블랙매트릭스는, 액정표시소자의 둘레가장자리부의 시일재를 형성하는 부분에도, 그 부분의 차광을 하기 위하여 연장형성하고 있다.
종래는, 블랙매트릭스의 재료로서는, 크롬(Cr) 등의 금속막이 사용되고 있었다. 또한, 넓은면적에 걸쳐서 형성되는 블랙매트릭스를 형성한 기판쪽이 표시화면쪽(관찰쪽)이 도니느 경우는, 상기 블랙매트릭스가 Cr과 같이 반사성의 금속재료로 형성되고 있으면, 표시화면쪽의 외부의 광(이하, 외부광이라 칭함)이 블랙매트릭스에 의해 바깥쪽(관찰쪽)으로 반사하고, 화면을 보기어렵게 되고(거울과 같이 되어), 콘트라스트가 저하하고, 표시품질이 저하하는 무제가 있었다. 이 문제를 해소하기 위해, 블랙매트릭스를, 저반사인 유기계수지로 형성하는 것이 제안되어 있다. 이 경우, 유기계수지의 기판과의 접착강도가 저하하기 때문에, 액정표시소자의 제조공정에 있어서의 기판의 절단공정 등에 의해, 시일재를 형성한 부분(이하, 시일부라 칭함)에 스트레스가 걸리고, 시일부에 있어서의 블랙매트릭스와 기판과의 계면에서 박리가 발생하는 문제가 생겼다.
또, 시일부에 블랙매트릭스를 배치하지 않으면, 시일부에서 광누설이 발생하고, 표시품질이 저하하는 문제가 있다. 또, 이 문제를 해소하기위해, 시일부를 실드케이스로 피복할려고 하면, 표시영역의 주위의 이른바 액자부분의 치수가 크게되며, 해당액정표시장치, 즉, 액정표시모듈의 표시영역에 대한 최종외형치수가 크게 된다고 하는 문제가 있다. 따라서, 종래는, 상기한 바와 같이, 블랙매트릭스를 시일부까지 연장형성하고 있다.
본 발명의 목적은, 외부광의 반사의 문제를 해결하고, 시일부에 있어서의 기판의 벗겨짐과 광누설을 방지하고, 표시품질과 신뢰성에 뛰어나고, 또한, 표시영역의 넓은액정표시장치를 제공하는 데 있다.
상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은, 제 1 및 제 2의 투명절연기판을 각각 표시용 투명전극을 형성한 면이 서로 대향하도록 소정의 간격을 사이에 두고 맞포개고, 상기 양기판사이의 둘레가장자리부에 테두리형상으로 형성한 시일재에 의해 상기 양기판을 접착하는 동시에, 상기 시일재의 안쪽의 상기 양기판사이에 액정을 밀봉하고, 또한, 상기 제 1기판에 블랙매트릭스를 형성한 액정표시소자를 가진 액정표시장치에 있어서, 상기 블랙매트릭스가 착색된 유기계수지로 이루어지고, 또한, 상기 기판면과 수직방향에서 본 경우, 상기 시일재의 거의 전체둘레에 걸쳐서, 상기 시일재와 상기 블랙매트릭스가 포개지는(즉, 오버랩하는)부분을 표시영역쪽에 형성하고, 포개지지않는 부분을 상기 표시영역과 반대쪽에 형성한 것을 특징으로 한다.
또, 제 1 및 제 2의 투명절연기판을 각각 표시용 투명전극을 형성한 내부면이 서로 대향하도록 소정의 간격을 사이에 두고 맞포개고, 상기 양기판사이의 둘레갖아자리부에 테두리형상으로 형성된 시일재에 의해 상기 양기판을 접착하는 동시에, 상기 시일재의 안쪽의 상기 양기판사이에 액정을 밀봉하고, 또한, 상기 제 1기판의 내부면에 블랙매트릭스를 형성한 액정표시소자를 가진 액정표시장치에 있어서, 상기 블랙매트릭스가 착색된 유기계수지로 이루어지고, 상기 기판면과 수직방향에서 본 경우, 상기 시일재의 거의 전체둘레에 걸쳐서, 상기 시일재와 상기 블랙매트릭스가 일부포개져있고, 또한 적어도 상기 시일재와 상기 블랙매트릭스가 포개지지않는 부분의 상기 제 2절연기판의 바깥면에 차광테이프를 첩부한 것을 특징으로 한다.
또, 상기 액정표시소자를 수납하는 실드케이스의 표시창의 영역내에 있어서의 상기 시일재를 형성한 부분에, 상기 블랙매트릭스를 형성한 것을 특징으로 한다.
또, 상기 기판면과 수직방향에서 본 경우, 상기 제 1기판쪽에 표시창을 구성하는 실드케이스와, 상기 제 2기판의 내부면에 형성한 반사성금속으로 이루어진 배선이 포개지지않는 부분에 적어도 상기 블랙매트릭스를 형성한 것을 특징으로 한다.
또, 표시영역과 반대쪽의 상기 블랙매트릭스의 단부를, 상기 배선의 패턴을 따라서 형성한 것을 특징으로 한다.
본 발명에서는, 블랙매트릭스를 착색된 저반사의 유기계수지로 형성하므로, 블랙매트릭스를 형성한 기판쪽이 표시화면쪽(관찰쪽)이 되는 경우, 표시화면쪽의 외부광이 블랙매트릭스에서 바깥쪽(관찰쪽)으로 반사하여, 화면을 보기 어렵게되고 (거울과 같이 되어), 콘트라스트가 저하하고, 표시품질이 저하하는 문제를 해소할 수 있다.
또, 기판면과 수직방향에서 본 경우, 액정봉입구를 제외한 시일재의 거의 전체 둘레에 걸쳐서, 기판이나 시일재에 대해서 접착강도가 낮은 유기계수지로 이루어진 블랙매트릭스를 시일부에 있어서 일부제거하고, 이 블랙매트릭스와 시일재가 포개지는 부분과 포개지지않는 부분을 형성하였으므로, 이 포개지지않는 부분에 있어서는, 예를들면 기판/보호막/시일재의 접착강도가 높은 짜맞춤이 되어, 시일부의 접착강도를 향상시킬 수 있다.
또, 시일재와 블랙매트릭스가 포개지지않는 부분의, 블랙매트릭스를 형성하지 않는 쪽의 기판의 바깥면에 차광테이프를 형성하므로서, 시일부에 있어서의 이 부분의 백라이트광의 광누설을 방지할 수 있다. 즉, 접착강도향상을 위하여, 시일부에 있어서의 블랙매트릭스를 일부 제거해서 시일재와 포개지지않는부분을 형성할때, 백라이트로부터의 광누설을 방지하기 위하여, 차광테이프를 사용한다. 또한, 블랙매트릭스를 시일재와 전혀 오버랩하지않고, 또한, 이 오버랩하지않는 부분에 차광테이프를 기판 단부로부터 연장한 구성으로 하면, 차광테이프의 단부가 표시영역에 접근하고, 기판면에 대해서 비스듬이 가로방향에서보면, 표시영역으로부터 차광테이프가 보일가능성이 있다. 또, 시일재의 전체둘레에 있어서, 시일재와 블랙매트릭스와의 오버랩의 유무가 있으면, 액정표시소자의 양기판의 갭얼룩이 발생하여, 표시얼룩이 생긴다. 이러한 일로, 블랙매트릭스와 시일재는 전체둘레에 있어서 오버랩부분을 형성한다.
또, 기판면과 수직방향에서본 경우, 블랙매트릭스를 형성한 제 1기판쪽에 표시창을 구성하는 실드케이스와, 제 2기판의 내부면에 형성한 반사성금속으로 이루어진 배선이 포개지지않는 부분에, 적어도 블랙매트릭스를 형성함으로써, 시일부에 있어서의 상기 부분의 외부광의 반사를 방지할 수 있다. 즉, 접착강도향상을 위하여 시일부에 있어서의 블랙매트릭스를 일부제거할 때, 배선에 외부광이 닿아, 반사가 발생하면, 표시품질이 저하함으로, 실드케이스로부터 나오는 부분, 즉, 표시창의 영역내에 있어서의 금속배선부분에는, 블랙매트릭스를 부분적으로 남기고, 외부광의 반사를 방지한다.
또, 액정표시소자의 외주부를 피복하는 실드케이스에 의한 시일부의 마스킹이 불필요하게 됨으로, 표시영역이 넓은, 소형, 대화면의 액정표시소자를 얻을 수 있다.
이하, 도면을 사용해서 본 발명의 실시예에 대해서 설명한다.
<액티브·매트릭스액정표시장치>
이하, 액티브·매트릭스방식의 컬러액정표시장치에 본 발명을 적용한 실시예를 설명한다. 또한, 이하에서 설명하는 도면에서, 동일기능을 가진 것을 동일부호를 붙여, 그 반복되는 설명은 생략한다.
<액정표시모듈의 전체구성>
도 3은, 액정표시모듈(MDL)의 분해사시도이다.
(SHD)는 금속판으로 이루어진 실드케이스(멜타프레임로도 일컬음), (WD)는 표시창, (SPC1)∼(SPC4)는 절연스페이서, (FPC1),(FPC2)는 다층가요성회로기판((FPC1)은 게이트쪽회로기판, (FPC2)는 드레인쪽회로기판), (HS)는 드레인쪽회로기판(FPC2)의 그라운드와 실드케이스(SHD)와의 전기적접속을 취하기 위하여 설치되는 금속박으로 이루어진 프레임그라운드, (PCB)는 인터페이스회로기판, (ASB)는 어셈블리된 구동회로기판부착액정표시소자, (PNL)은 맞포갠 2매의 투명절연기판의 한쪽의 기판위에 구동 IC를 탑재한 액정표시소자(액정표시패널로도 칭함)(GC1) 및 (GC2)는 고무쿠션, (PRS)는 프리즘시트(본 실시예에서는 2매의 광학시트로 구성되어 있다.), (SPS)는 확산시트, (GLB)는 도광판, (RFS)는 반사시트, (SLV)는 확산시트(SPS) 및 프리즘시트(PRS)를 고정하는 슬리브, (MCA)는 일체적성형에 의해 형성된 아래쪽케이스(몰드케이스), (LP)는 형광관, (LS)는 형광관(LP)의 광을 도광판(GLB)쪽에 반사하는 반사기, (LPC1), (LPC2)는 램프케이블, (LCT)는 인버터용의 접속커넥터, (GB)는 형광관(LP)를 지지하는 고무부시이다.
(BL)는 형광관(LP), 반사기(LS), 도광판(GLB), 반사시트(RFS)확산시트(SPS)프리즘시트(PRS)로 구성되는 백라이트로서, 액정표시패널(PNL)의 이면에 균일한 광을 공급하고, 액정표시패널(PNL)의 표면에서보는 관측자가, 액정의 광투과율의 변화를 화상표시로서 인식하기 위하여 설치되어 있다.
도 3에 표시한 바와 같이 아래쪽케이스(MCA), 백라이트(BL), 구동회로기판부착 액정표시소자(ASB), 실드케이스(SHD)등이 포개쌓여져서 액정표시모듈(MDL)이 조립된다.
<매트릭스부의 개요>
도 4는 본 발명이 적용가능한 액티브·매트릭스방식컬러액정표시소자의 화소부의 평면도이다.
도 5는 본 발명이 적용가능한 액티브·매트릭스방식컬러액정표시소자의 화소부를 중앙으로해서 (b), 양측(a),(c)에 각각 액정표시소자귀퉁이 근처와 영상신호단자부근처를 표시한 단면도이다.
도 5(b)는 도 4의 5-5의 절단면에 상당한다.
각 화소는 인접하는 2개의 주사신호선(게이트신호선 또는 수평신호선)(GL)과, 인접하는 2개의 영상신호선(드레인신호선 또는 수직신호선)(DL)과의 교차영역내(4개의 신호선으로 둘러싸인 영역내)에 배치되어 있다. 각화소는 박막트랜지스터(TFT), 투명화소전극(IT01) 및 유지용량소자(Cadd)를 포함한다. 주사신호선(GL)은 좌우방향으로 뻗어있고, 상하방향으로 복수개 배치되어 있다. 영상신호선(DL)은 상하방향으로 뻗어있고, 좌우방향으로 복수개배치되어 있다.
도 5에 표시한 바와 같이, 액정층(LC)를 기준으로해서 하부투명유리기판(SUB1)쪽에는 박막트랜지스터(TFT) 및 투명화소전극(ITO1)이 형성되고, 상부투명유리기판(SUB2)쪽에는 컬러필터(FIL), 가광용블랙매트릭스패턴(BM)이 형성되어 있다. 투명유리기판(SUB1),(SUB2)의 양면에는 담금질처리에 의해서 형성된 산화실리콘막(SIO)가 형성되어 있다.
상부투명유리기판(SUB2)의 안쪽(액정(LC)쪽)의 표면에는, 블랙매트릭스(BM), 컬러필터(FIL), 보호막(PSV2), 공통투명화소전극(ITO2)(공통) 및 상부배향막(ORI2))가 차례로 적층해서 형성되어 있다.
<매트릭스주변의 개요>
도 2는 상하의 유리기판(SUB1),(SUB2)를 포함하는 액정표시소자(액정표시패널)(PNL)의 매트릭스(AR)주변부를 과장한 평면을, 도 1은 도 2의 패널좌상부귀퉁이부분에 대응하는 시일부(SL)부근의 확대평면을 표시한 도면이다. 또, 도 5는 화소부에 있어서의 단면을 중앙으로해서, 좌측에 도1의 8a-8a절단선에 있어서의 단면을, 우측에 영상신호구동회로가 접속되어야할 외부접속단자(DTM)부근의 단면을 표시한 도면이다.
이 패널의 제조에서는, 작은 사이즈라면 스루풋향상을 위하여, 1매의 유리기판에 의해 복수개분의 디바이스를 동시에 가공한 다음에 분할하고, 큰사이즈라면 제조설비의 공용을 위해 어느품종에서도 표준화된 크기의 유리기판을 가공한 다음에 각품종에 맞는 사이즈로 작게하고, 어느경우도 대강의 공정을 거친다음에 유리를 절단한다. 도 1, 도 2는 후자의 예를 표시한 것으로서, 도 2는 상하기판(SUB1),(SUB2)의 절단후를, 도 1은 절단전을 나타내고 있으며, (LN)은 양기판의 절단전의 가장자리를, CT1과 CT2는 각각 기판(SUB1),(SUB2)의 절단해야할 위치를 표시한다. 어느경우도, 완성상태에서는 외부접속단자군(Tg),(Td)(첨자생략)가 존재하는(도면에서 상하변과 좌변의)부분은 그들을 노출하도록 위쪽기판(SUB2)의 크기가 아래쪽기판(SUB1)보다도 안쪽으로 제한되어 있다. 단자군(Tg),(Td)는 각각 후술하는 주사회로접속용단자(GTM), 영상신호회로접속용단자(DTM)와 그들의 인출배선부를 집적회로칩(CHI)가 탑재된 테이프캐리어패키지(TCP)의 단위로 복수개모아서 명칭부여한 것이다. 각군의 매트릭스부로부터 외부접속단자부에 이르기까지의 인출배선은, 양 끝에 근접함에 따라 경사지고 있다. 이것은, 패키지(TCP)의 배열피치 및 각패키지(TCP)에 있어서의 접속단자피치에 표시패널(PNL)의 단자(DTM),(GTM)을 맞추기 위해서이다.
또한 도 1에 표시한 바와 같이, 유리를 절단하여 기판(SUB1)을 분리하기전에는, 박막트랜지스터의 정전파괴방지를 위해, 단자군(Tg),(Td)안의 단자는 각각 쇼트선(SHg),(SHd)에 의해 단락되어 있고, 쇼트선(SHg),(SHd)끼리도 접속부(PRT)에 의해서 전기적으로 결합하고 있다.
투명유리기판(SUB1),(SUB2)의 사이에는 그가장자리를 따라서, 액정봉입구(INJ)를 제외하고, 액정(LC)를 밀봉하도록 시일패턴(SL)이 형성된다. 시일재는 예를들면 에폭시수지로 이루어진다. 상부투명유리기판(SUB2)쪽의 공통투명화소전극(ITO2)는, 적어도 1개소에 있어서, 본 실시예에서는 패널의 4귀퉁이에서 은페이스트재(AGP)에 의해서 하부투명유리기판(SUB1)쪽에 형성된 그 인출배선(INT)에 접속되어 있다. 이 인출배선(INT)는 후술하는 게이트단자(GTM), 드레인단자 DTM과 동일제조공정에서 형성된다.
배향막(ORI1),(ORI2), 투명화소전극(ITO1), 공통투명화소전극(ITO2), 각각의 층은, 시일패턴(SL)의 안쪽에 형성된다. 편광판(POL1),(PLL2)는 각각 하부투명유리기판(SUB1), 상부투명유리기판(SUB2)의 바깥쪽의 표면에 형성되어 있다. 액정(LC)는 액정분자의 방향을 설정하는 하부배향막(ORI1)과 상부배향막(ORI2)의 사이에서 시일패턴(SL)로 간막이된 영역에 봉입되어 있다. 하부배향막(ORI1)은 하부투명유리기판(SUB1)쪽의 보호막(PSV1)의 상부에 형성된다.
이 액정표시장치는, 하부투명유리기판(SUB1)쪽, 상부투명유리기판(SUB2)쪽에서 별개로 여러 가지의 층을 포개어쌓고, 시일패턴(SL)을 기판(SUB2)쪽에 형성하고, 하부투명유리기판(SUB1)과 상부투명유리기판(SUB2)를 맞포개고, 시일재(SL)의 개구부(INJ)로부터 액정LC를 추입하여, 주입구INJ를 에폭시수지등으로 밀봉하고, 상하 기판을 절단함으로서 조립된다.
<박막트랜지스터(TFT)>
다음에, 도 5에 되돌아가, TFT기판(SUB1)쪽의 구성을 상세히 설명한다.
박막트랜지스터 TFT는, 게이트전극(GT)에 정(+)의 바이어스를 인가하면, 소스-드레인간의 채널저항이 작아지고, 바이어스를 영(0)으로하면, 채널저항은 커지도록 동작한다.
각화소에는 복수(2개)의 박막트랜지스(TFT1),(TFT2)가 장황하게 형성된다. 박막트랜지스터(TFT1),(TFT2)의 각각은, 실질적으로 동일사이즈(채널길이, 채널폭이 동일함)로 구성되고, 게이트전극(GT), 게이트절연막(GI), i형 (진성, intrinsic, 도전형결정(決定)불순물이 도프되어 있지않는)비정질실리콘(Si)으로 이루어진 i형 반도체층(AS), 1쌍의 소스전극(SD1), 드레인전극(SD2)를 가진다. 또한, 소스, 드레인은 본래 그사이의 바이어스극성에 의해서 결정되는 것으로서, 이 액정표시장치의 회로에서는 그 극성은 동작중반전하므로, 소스, 드레인은 동작중에 교대하는 것으로 이해하기 바람. 그러나, 이하의 설명에서는, 편의상 한쪽을 소스, 다른쪽을 드레인으로 고정해서 표현한다.
<게이트전극(GT)>
게이트전극(GT)는 주사선호선(GL)로부터 수직방향으로 돌출하는 형상으로 구성되어있다(T자형상으로 분기되어 있다). 게이트전극(GT)는 박막트랜지스터(TFT1), (TFT2)의 각각의 능동영역을 넘도록 돌출하고 있다. 박막트랜지스터(TFT1), (TFT2)의 각각의 게이트전극(GT)는, 일체적으로(공통의 게이트전극으로서)구성되어 있으며, 주사신호선(GL)에 연속해서 형성되어 있다. 본예에서는, 게이트전극(GT)는, 단층의 제 2도전막(g2)로 형성되어 있다. 제 2도전막(g2)로서는 예를들면 스퍼터에 의해 형성된 알루미늄(Al)막이 사용되며, 그 위에는 Al의 양극산화막(AOF)가 형성되어 있다.
이 게이트전극(GT)는 i형 반도체층(AS)를 완전히 덮도록(하부쪽에서 관찰해서) 그것보다 조금크게 형성되며, i형 반도체층(AS)에 외부광이나 백라이트광이 닿지 않도록 고안되어 있다.
<주사신호선(GL)>
주사신호선(GL)는 제 2도전막(g2)로 구성되어 있다. 이 주사신호선(GL)의 제 2도전막(g2)는 게이트전극(GT)의 제 2도전막(g2)와 동일제조공정에서 형성되고, 또한 일체적으로 구성되어 있다. 또, 주사신호선(GL)상에도 Al의 양극산화막(AOF)가 형성되어 있다.
<절연막(GI)>
절연막(GI)는, 박막트랜지스터(TFT1),(TFT2)에 있어서, 게이트전극(GT)와 함께 반도체층(AS)에 전계를 부여하기 위한 게이트절연막으로서 사용된다. 절연막(GI)는 게이트전극(GT) 및 주사신호선(GL)의 상층에 형성되어 있다. 절연막(GI)로서는 예를들면 플라즈마CVD에 의해 형성된 질화실리콘막이 선택되고, 1200~2700Å의 두께로(본실시예에서는, 2000Å정도)형성된다. 게이트절연막(GI)는 도 1에 표시한 바와같이, 매트릭스(AR)의 전체를 둘러싸도록 형성되며, 주변부는 외부접속단자(DTM),(GTM)을 노출하도록 제거되어 있다. 절연막(GI)는 주사신호선(GL)과 영상신호선(DL)의 전기적절연에도 기여하고 있다.
<i형 반도체층(AS)>
i형 반도체층(AS)는, 본예에서는 박막트랜지스(TFT1),(TFT2)의 각각에 독립한 섬이되도록 형성되고, 비정질실리콘으로, 200∼2200Å의 두께로(본 실시예에서는, 2000Å정도의 막두께)형성된다. 층(d0)는 저항콘택트용의 인(P)를 도프한 N+형 비정질실리콘반도체층이며, 아래쪽에 i형 반도체층(AS)가 존재하고, 위쪽에 도전층(d2(d3))가 존재하는 부분에만 남겨두고 있다.
i형 반도체층(AS)는 주사신호선(GL)과 영상신호선(DL)와의 교차부(크로스오버부)의 양자간에도 형성되어 있다. 이 교차부의 i형 반도체층(AS)는 교차부에 있어서의 주사신호선(GL)과 영상신호선(DL)과의 단락을 저감한다.
<투명화소전극(ITO1)>
투명화소전극(ITO1)은 액정표시부의 화소전극의 한쪽을 구성한다.
투명화소전극(ITO1)은 박막트랜지스터(TFT1)의 소스전극(SD1) 및 박막트랜지스터(TFT2)의 소스전극(SD1)의 양쪽에 접속되어 있다. 이 때문에, 박막트랜지스터(TFT1),(TFT2)중의 하나에 결함이 발생하더라도, 그 결함이 부작용을 초래하는 경우는 레이저광 등에 의해서 적절한 개소를 절단하고, 그렇지않는 경우 다른쪽의 박막트랜지스터가 정상으로 동작하고 있으므로 방치하면 된다. 투명화소전극(TIO1)은 제 1도전막(d1)에 의해서 구성되어 있고, 이 제 1도전막(d1)은 스퍼터링에 의해 형성된 투명도전막(Indium-Tin-Oxide ITO:네사막)으로 이루어지고, 1000~2000Å의 두께로(본 실시예에서는, 1400Å정도의 막두께)형성된다.
<소스전극(SD1), 드레인전극(SD2)>
소스전극(SD1), 드레인전극(SD2)의 각각은, N+형반도체층(d0)에 접촉하는 제 2 도전막(d2)와 그위에 형성된 제 3도전막(d3)으로 구성되어 있다.
제 2도전막(d2)는 스퍼터에 의해 형성한 크롬(Cr)막을 사용하고, 500~1000Å의 두께(본실시예에서는, 600Å정도)로 형성된다. Cr막은 막두께를 두껍게형성하면 스트레스가 커지므로, 2000Å정도의 막두께를 넘지않는 범위에서 형성한다. Cr막은 N+형 반도체층(d0)와의 접착성을 양호하게 하고, 제 3도전막(d3)의 Al의 N+형 반도체층(d0)에 확산하는 것을 방지할(소위 장벽층의)목적으로 사용된다. 제 2도전막(d2)로서, Cr막이외에 고융점금속(Mo, Ti, Ta, W)막, 고융점금속실리사이드(MoSi2, TiSi2, TaSi2, WSi2)막을 사용해도 된다.
제 3도전막(d3)은 Al의 스퍼터링에 의해 3000∼5000Å의 두께로(본실시예에서는, 4000Å정도)형성된다. Al막은 Cr막에 비해서 스트레스가 작고, 두꺼운 막두께로 형성하는 것이 가능하고, 소스전극(SD1), 드레인전극(SD2) 및 영상신호선(이)의 저항치를 저감하거나, 게이트전극(GT)나 i형 반도체층(AS)에 기인하는 단차타고넘기를 확실하게 하는(스텝커버레이지를 좋게하는)작용이 있다.
제 2도전막(d2), 제 3도전막(d3)을 동일마스크패턴으로 패터닝한 후, 동일마스크를 사용해서, 또는 제 2도전막(d2), 제 3도전막(d3)을 마스크로해서, N+형반도체층(d0)가 제거된다. 즉, i형 반도체층(AS)위에 잔류하고 있던 N+형반도체층(d0)는 제 2도전막(d2), 제 3도전막(d3)이외의 부분이 자체중심맞춤에 의해 제거된다. 이때, N+형반도체층(d0)는 그 두께정도는 모두 제거되도록 에칭되므로, i형 반도체층(AS)도 약간 그 표면부분이 에칭되나, 그 정도는 에칭시간에서 제어하면 된다.
<영상신호선(DL)>
영상신호선(DL)은 소스전극(SD1), 드레인전극(SD2)와 동일층의 제 2도전막(d2), 제 3도전막(d3)으로 구성되어 있다.
<보호막(PSV1)>
박막트랜지스터(TFT) 및 투명화소전극(ITO1)위에는 보호막(PSV1)이 형성되어 있다. 보호막(PSV1)은 주로 박막트랜지스터(TFT)를 습기등으로부터 보호하기 위하여 형성되어 있고, 투명성이 높고 또한 내습성이 양호한 것을 사용한다. 보호막(PSV1)은 예를들면 플라즈마CVD장치에 의해 형성한 산화실리콘막이나 질화실리콘막으로 형성되어 있고, 1㎛정도의 막두께로 형성한다.
보호막(PSV1)은 도 1에 표시한 바와 같이, 매트릭스부(AR)의 전체를 둘러싸도록 형성되고, 주변부는 외부접속단자(DTM),(GTM)을 노출하도록 제거되고, 또 상부기판쪽(SUB2)의 공통전극(COM)을 아래쪽기판(SUB1)의 외부접속단자접속용인출배선(INJ)에 은페이스트(AGP)로 접속하는 부분도 제거되어 있다. 보호막(PSV1)과 게이트절연막(GI)의 두께관계에 관해서는, 전자는 보호효과를 고려하여 두껍게되고, 후자는 트랜지스터의 상호콘덕턴스gm이 얇게된다. 따라서, 도 1에 표시한 바와 같이, 보호효과가 높은 보호막(PSV1)은 주변부도 가능한한 넓은 범위에 걸쳐서 보호하도록 게이트절연막(GI)보다도 크게 형성되어 있다.
<블랙매트릭스(BM)>
상부투명유리기판(SUB2)쪽에는, 외부광 또는 백라이트광이 i형 반도체층(AS)에 입사하지 않도록 차광막으로서 블랙매트릭스(BM)이 형성되어 있다. 블랙매트릭스(BM)의 닫힌 다각형의 윤곽선은, 그 안쪽의 블랙매트릭스(BM)이 형성되지 않는 개구를 표시하고 있다. 블랙매트릭스(BM)은 카본블랙, 흑색의 유기안료 등을 첨가한 예를들면 아크릴, 에폭시, 폴리이미드수지 등의 유기계수지로 이루어지고, 0.5~2.5㎛(본 실시예에서는 1.6㎛정도)의 두께로 형성된다.
따라서, 박막트랜지스터(TFT1),(TFT2)의 i형 반도체층(AS)는 상하에 있는 블랙매트릭스(BM) 및 조금 큰 게이트전극(GT)에 의해서 샌드위치가 되고, 외부의 자연광이나 백라이트광이 닿지않게 된다. 블랙매트릭스(BM)은 각화소의 주위에 격자형상으로 형성되고, 이 격자에서 1화소의 유효표시영역이 간막이되어 있다. 따라서, 각화소의 윤곽이 블랙매트릭스(BM)에 의해서 확실하게하고, 콘트라스트가 향상한다. 즉, 블랙매트릭스(BM)은 i형 반도체층(AS)에 대한 차광과 블랙매트릭스의 2가지의 기능을 가진다.
투명화소전극(ITO1)의 러빙방향의 뿌리쪽의 에지부분도 블랙매트릭스(BM)에 의해서 차광되고 있으므로, 상기 부분에 영역이 발생했다고하더라도, 영역이 관찰되지 않으므로, 표시특성이 열악화하는 일은 없다.
블랙매트릭스(BM)은 도 2에 표시한 바와같이 주변부에도 액자형상으로 형성되고, 그 패턴은 도트형상으로 복수의 개구를 형성한 매트릭스부의 패턴과 연속해서 형성되어 있다. 주변부의 시일부에서는, 시일재(SL)은 차광성이므로, 퍼스널컴퓨터 등의 실장기기에 기인하는 반사광 등의 누설광이 매트릭스부에 파고들어가는 것을 방지하고 있다.
<컬러필터(FIL)>
컬러필터(FIL)는 화소에 대향하는 위치에 적, 녹, 청의 반복에 의해서 스트라이프형상으로 형성된다. 컬러필터(FIL)은 투명화소전극(TIO1)의 전부를 덮도록 조금 크게형성되고, 블랙매트릭스(BM)은 컬러필터(FIL) 및 투명화소전극(ITO1)의 에지부분과 포개지도록 투명화소저늑(ITO1)의 둘레가장자리부보다 안쪽으로 형성되어 있다.
컬러필터(FIL)은 다음과 같이 형성할 수 있다. 먼저, 상부투명유리기판(SUB2)의 표면에 아크릴계수지 등의 염색기재를 형성하고, 사진평판기술에 의해 적색필터 형성영역이외의 염색기재를 제거한다. 이후, 염색기재를 적색염료로 염색하고, 고착처리를 행하고, 적색필터(R)을 형성한다. 다음에, 마찬가지의 공정을 행함으로서, 녹색필터(G), 청색필터(B)를 차례로 형성한다.
<보호막(PSV2)>
보호막(PSV2)는 컬러필터(FIL)의 착색제가 액정(LC)에 누설되는 것을 방지하기 위하여 형성되어 있다. 보호막(PSV2)는 예를들면 아크릴수지, 에폭시수지 등의 투명수지재료로 형성되어 있다.
<공통투명화소전극(ITO2)>
공통투명화소전극(ITO2)는, 하부투명유리기판(SUB1)쪽에 화소마다 형성된 투명화소전극(ITO1)에 대항하고, 액정(LC)의 광학적인상태는 각화소전극(ITO1)과 공통투명화소전극(ITO2)간의 전위차(전계)에 응답해서 변화한다. 이 공통투명화소전극(ITO2)에는 공통전압(Vcom)이 인가되도록 구성되어 있다. 본 실시예에서는, 공통전압(Vcom)은 영상신호선(DL)에 인가되는 최소레벨의 구동전압(Vdmin)과 최대레벨의 구동전압(Vdmax)와의 중간직류전위에 설정되나, 영상신호구동회로에서 사용되는 집적회로의 전원전압을 약절반으로 저감하고 싶은 경우는, 교류전압을 인가하면 된다. 또한, 공통투명화소전극(ITO2)의 평면형상은 도 1, 도 2를 참조바람.
<드레인쪽출력배선>
도 6(A)는, 드레인쪽의 출력배선의 일례를 표시한 평면도이다.
드레인쪽의 출력배선에는, 드레인선(영상신호선)(DL)에 인가되는 드레인전압으로서, 1수평기간의 약 262μsec마다 약 0~3V의 사이에서, 레벨변화하는 전압이 인가된다. 예를들면, 유효표시부(AR)내의 드레인선(DL)의 저항치(R)는 약 8.8kΩ이고, 또, 액정표시패널로서, 드레인(DL)에 부하되는 용량의 종합된 값(C)는 약 55PF이다. 이 때문에, RC정수에 의한 약 0.4μsec의 파형왜곡을 발생한다. 또, 상기한 바와 같이, 폭 30㎛를 가정하더라도, 저항차1kΩ로부터의 파형왜곡증가분은, 약 0.1μsec이며, 이 정도의 드레인파형의 일어서기지연은, 게이트파형의 일어서기를 적당한 관계에 의핸 시프트시켜, 지연시키는 수단에 의해서, 표시에의 악영향을 대부분막을 수도 있다. 한편, 게이트파형의 일어서기왜곡의 양은, 그대로, 기록시간의 감소에 이어진다. 따라서, 게이트쪽에 비해, 드레인쪽의 출력배선에는, 비교적 배선저항의 불균일에 여유도를 취할 수 있어, 신뢰성을 중시한 배선방법을 채용하기로 하였다.
먼저, 본예에서는, 시일부(SL)로부터 유효표시부(유효화소에어리어)(AR)까지의 거리로 약 2.2mm이나, 이 사이의 배선저항은, 저저항재료로 이루어진 배선층(d2),(d3)을 사용하고, 특성상저항을 무시할 수 있는 값으로 되어있다. 즉, 예를들면, 배선층(d3)의 막두께를 4000Å으로 하면, Al-Pd에서는, 저항율0.1Ω/口정도, Al-Ta-Ti에서는, 저항율0.2Ω/口정도, Al-Ta에서는, 저항율0.5Ω/口정도이기 때문에, 배선폭 30㎛를 가정하더라도, 50Ω이하로 된다.
또한, 도 6(B)는 도 6(A)의 1점쇄선으로 표시한 절단선에 있어서의 단며도이나, 유효표시부(AR)의 드레인선(DL)과 출력배선의 연결분분은, N+형비정질Si막(d0), i형 비정질Si막(AS), 질화Si막(GI)를 투명도전막(d1)과의 사이에 개재시켜, 테이퍼형상의 단면형상으로함으로써, 직접 접속시켰을경우의 투명도전막(d1)의 단차에 의한 출력배선(d2),(d3)의 단선을 방지하고 있다.
다음에, 시일부의 바깥쪽에서는, 신뢰성상비교적 안정적인 투명도전막(d1)만을 사용해서 배선한다.
투명도전막(ITO)에 의한 배선은, 알루미늄(Al)재료층을 함유하는 저저항배선에 비해, 전기분해하기어려운 것이 실험에 의해서 판명되어있다. 예를들면, 가속실험에 의하면, 보호막(PSV1)없이, 2전극단자간을 특정의 거리를 이간하고, 순수를 적하하고, 전원주파수 15.6kHz, 4V피크전압의 교류를 인가했을경우에 있어서, 투명도전막(ITO)에 의한 배선에서는, 90분이상문제없이, 전식(電蝕)이 발생하지 않았으나, 알루미늄(Al)재료층을 함유하는 배선을 투명도전막(ITO)배선의 위에 형성한 2층배선에서는, 50분경과후, 전식이 발생하였다.
또, 상기 투명도전막ITO에 의한 배선은, 보호막(PSV1)에 의해 피복함으로써, 내전식성을 향상시키고 있다.
<게이트쪽출력배선>
다음에, 도 7은 게이트쪽의 출력배선의 일예를 표시한 평면도이다.
게이트쪽의 출력배선에는, 예를들면, 게이트선(GL)에 인가하는 게이트전압으로서, 1수평기간의 약 26μsec동안은, 게이트ON때의 펄스로서, 약 10V의 전압을 가하고, 나머지의 게이트OFF때동안(약 16msec)은, 게이트OFF전압(약 -14~9V)를 가한다.
그러나, 유효표시부(AR)내의 게이트선GL의 저항치R은 예를들면 약 12kΩ이고, 또 액정표시패널로서, 게이트선(GL)에 부하되는 용량의 종합한 값C는 약 270PF이다. 이 때문에 RC정수에 의한 약 3.2μsec의 파형왜곡이 발생한다. 이 게이트파형의 일어서기왜곡의 양은, 그대로, 기록시간의 감소에 이어진다. 따라서, 게이트쪽에서는, 배선저항의 불균일을 작게할 뿐만 아니라, 출력배선저항자체를 작게할 필요가 발생하였다.
본예에서는, 될 수있는한, 알루미늄을 함유하는 게이트배선층(g1)을 시일(SL)바깥쪽까지 연장하고, 저항을 내리고 있다.
<블랙매트릭스(BM)과 시일재(SL)과 차광테이프(TAPE)>
도 8은 본 발명을 적용한 액티브·매트릭스방식컬러액정표시장치의 실드케이스(SHD)쪽에서본 평면도 및 측면도이다.
도 9는 본 발명을 적용한 액티브·매트릭스방식컬러액정표시장치의 단부, 즉, 액정표시소자를 구성하는 1쌍의 상하투명유리기판을 접착하고, 또한, 상기 양기판 사이에 액정을 밀봉하고 있는 시일부근처의 단부의 개략단면도이다.
도 9는 도 8에 표시한 평면도의 9-9에서 절단한 단면에 상당한다.
(SUB1)은 하부투명유리기판, (SUB2)는 상부투명유리기판, (BM)은 블랙매트릭스, (BME)는 블랙매트릭스(BM)의 단부, (PSV2)는 보호막, (SL)는 시일재, (LC)는 액정층, (TAPE)는 차광테이프, (GTM),(DTM)은 배선(외부접속용단자),(POL1),(POL2)는 편광판, (AR)는 매트릭스부(표시영역), (SHD)는 금속제실드케이스, (WD)는 실드케이스(SHD)의 개구로구성되는 표시창, (LGT)는 표시화면쪽의 외부광, (BLL)는 백라이트광이다. 또한, 단면구조의 상세는, 도 5에 표시하고 있다.
본예에서는, 블랙매트릭스(BM)을 예를들면 카본블랙, 흑색의 유기안료 등을 첨가한 아크릴, 에폭시, 폴리이미드수지 등의 착색한 유기계수지로 형성하고, 기판(SUB1),(SUB2)면과 수직방향에서 본 경우, 도 9, 도 2, 도 1에 표시한 바와같이, 액정봉입구(도 2의 INJ)를 제외한 시일재(SL)의 거의 저체둘레에 걸쳐서, 시일재(SL)와 블랙매트릭스(BM)가 포개지는 (오버랩하는)부분을 표시영역(AR)쪽에 형성하고, 포개지지않는 부분을 표시영역(AR)과 반대쪽에 형성하고 있다. 또한, 블랙매트릭스(BM)은, 실드케이스(SHD)의 표시창(WD)의 영역내에 있어서의 시일재(SL)을 형성한 부분에 적어도 형성되어 있다. 또, 블랙매트릭스(BM)은, 기판(SUB1),(SUB2)면과 수직방향에서 보았을 경우, 실드케이스(SHD)와, 하부투명유리기판(SUB1)의 윗면에 형성한 배선GTM, DTM의 반사성금속부(즉, 투명도전막은 제외)가 포개지지않는 부분에 적어도 형성하고 있다. 또, 시일재(SL)과 블랙매트릭스(BM)이 포개지지않는 부분을 적어도 포함하는, 실드재(SL)로부터 하부투명유리기판(SUB1)의 단부까지의 이 기판(SUB1)의 아래면에, 차광테이프(TAPE)가 점착제층을 개재해서 첩부되어 있다. 또, 표시영역(AR)과 반대쪽의 블랙매트릭스(BM)의 단부(BME)는, 도 6(A), 도 7에 표시한 바와 같이, 배선(GTM),(DTM)의 패턴을 따라서 형성되어 있다.
본예에서는, 블랙매트릭스(BM)이 착색된 저반사의 유기계수지로 이루어짐으로, 블랙매트릭스(BM)을 형성한 기판(SUB2)쪽이 표시화면쪽(관찰쪽)이될 경우, 표시화면쪽의 외부광이 블랙매트릭스(BM)에서 바깥쪽(관찰쪽)으로 반사하여, 화면이 보기 어렵게되고(거울과 같이 되어), 콘트라스트가 저하하여, 표시품질이 저하하는 문제를 해소할 수 있다.
또, 시일재(SL)의 거의 전체둘레에 걸쳐서, 유리기판이나 시일재에 대해서 접착강도가 낮은 유기계수지로 이루어진 블랙매트릭스(BM)을 일부제거하고, 이 블랙매트릭스(BM)과 시일재(SL)이 포개지는 부분과 포개지지않는 부분을 형성하였음으로, 이 포개지지않는 부분에 있어서는, 예를들면 유리기판(SUB2)./보호막(PSV2)/시일재(SL)의 접착강도가 높은 짜맞춤으로되어, 시일부의 접착강도를 향상할 수 있다.
또, 시일재(SL)와 블랙매트릭스(BM)이 포개지지않는 부분의 하부투명유리기판(SUB1)의 아래면에 차광테이프(TAPE)를 첩부하였음으로, 시일부에 있어서의 이 부분의 백라이트광(BLL)의 광누설을 방지할 수 있다. 즉, 접착강도향상을 위하여, 시일부에 있어서의 블랙매트릭스(BM)을 일부제거해서 시일재(SL)과 포개지지않는 부분을 형성할 때, 백라이트광(BLL)의 광누설을 방지하기 위하여, 차광테이프(TAPE)를 사용한다. 차광테이프(TAPE)는, 적어도 기판(SUB1)에 첩부하는 쪽의 면을 흑색으로 착색하고, 또 무반사성의 면으로 한다. 차광테이프는, 투명도전막으로 이루어진 배선을 통해서 차광테이프의 유리기판(SUB1)과 접착하는 면이 표시화면쪽에서 관찰되어버림으로, 흑색으로하는 것이 바람직하다. 또, 차광테이프와 유리기판(SUB1)의 경계에서 광이 반사하지 않도록, 차광테이프의 유리기판(SUB1)과 접하는 면의 굴절율을 유리기판(SUB1)의 굴절율에 가까운값으로하고, 차광테이프와 유리기판(SUB1)의 경계를 무반사성의 면으로 하는 것이 바람직하다. 시일재(SL)의 전체둘레에 있어서, 시일재(SL)과 블랙매트릭스(BM)와의 오버랩의 유무가 있으면, 액정표시소자의 양기판(SUB1),(SUB2)의 갭얼룩이 발생하여, 표시얼룩이 발생한다. 이러한 일로, 블랙매트릭스(BM)과 시일재(SL)은 액정봉입구(도 2의 INJ)이외의 거의 전체둘레에 있어서 오버랩부를 형성하고 있다.
또, 표시창(WD)를 구성하는 실드케이스(SHD)와, 하부투명유리기판(SUB1)에 형성한 배선(GTM),(DTM)의 반사성금속부가 포개지지 않는 부분에, 블랙매트릭스(BM)을 적어도 형성함으로써, 시일부에 있어서의 상기 부분의 외부광(LGT)의 반사를 파선화살표에 표시한 바와 같이 방지할 수 있다. 즉, 접착강도향상을 위하여 시일부에 있어서 블랙매트릭스(BM)을 일부제거할 때, 배선(GTM),(DTM)에 외부광(LGT)이 닿고, 반사가 발생하면, 표시품질이 저하함으로, 실드케이스(SHD)로부터 나오는 부분, 즉, 표시창(WD)의 영역내에 있어서의 배선(GTM),(DTM)의 금속부분에는, 블랙매트릭스(BM)을 남겨, 외부광(LGT)의 반사를 방지한다.
또, 액정표시소자의 외주부를 피복하는 실드케이스(SHD)에 의한 시일부의 마스킹이 불필요하게됨으로, 표시영역이 넓은, 소형, 대화면의 액정표시소자를 얻을 수 있다.
또, 본 예에서는, 투명유리기판(SUB2)위에, 예를들면 카본블랙, 흑색의 유기안료 등을 첨가한 아크릴, 에폭시, 폴리이미드수지 등의 유기계수지로 이루어진 블랙매트릭스(BM)을 소정의 패턴에 형성하고, 그위에, 컬러필터 FIL(R),(G),(B)(도 5참조)를 각각 소정의 패턴에 형성하였다. 블랙매트릭스(BM)의 가시광영역에 있어서의 흡광도(OD값)는 1.5∼3.7의 범위이며, C광원으로 환산한 색조는, X, Y가 다같이 0.2∼0.5의 범위였다. 또, 컬러필터(FIL)로서는, 각각의 색조에 맞춘 유기안료를 첨가한 광경화형네가티브레지스트를 사용하여, 사진평판기술에 의해, 순차 형성하였다. 그후, 착색수지로부터의 불순물의 용출방지, 및 표면평탄성을 확보하기 위하여, 아크릴, 에폭시수지 등을 스핀코트, 롤코트, 전사인쇄법 등에 의해 도포를 행하여, 열처리를 하고, 경화시켜, 블랙매트릭스(BM)과 컬러필터(FIL)의 위에 보호막(PSV2)를 형성하였다. 다음에, 이 위에, 산화인듐을 주성분으로 하는 투명도전막을 스퍼터링법에 의해 성막해서, 투명화소전극(ITO2)를 형성하고, 컬러필터쪽기판을 제작하였다. 다음에, 이 기판의 투명화소전극(ITO2)위에, 배향막(OR12)를 전사인쇄법에 의해 전사형성한후, 180∼220℃에서 열처리를 행하였다. 또, 대향기판인 박막트랜지스터(TFT)를 형성한 기판에도 배향막(OR11)을 형성한 후, 마찬가지의 열처리를 행하였다. 이어서, 양기판에 배향처리를 행한 후, 어느쪽이든 한쪽의 기판에, 시일재(SL)를 스크린인쇄법, 디스펜서도포법 등에 의해 형성하였다. 또한, 시일재(SL)은, 투명화소전극의 단자부와 접촉하므로(도 5참조), 절연성이 요구되고, 여기서는 경화후에 있어서의 전기저항이 108Ω·cm이하가 되도록하고, 또한, 광학특성이 소정의 값이 되도록, 조정한 것을 사용하였다. 그후, 용매건조를 행하고, 상하기판의 갭을 제어하는 다수개의 스페이서(도시생략)를 한쪽기판의 전체면에 분산한 후, 대향기판과 짜맞추고, 0.5∼1.0kg/㎠의 가중을 가하여, 150~180℃, 1∼4시간의 열경화처리를 행하였다. 또한, 경화가 완료한 기판의 블랙매트릭스(BM)의 가시광영역에 있어서의 흡광도(OD치)는 1.5~3.5의 범위이며, C광원으로 환산한 색조는 X, Y가 다같이 0.2~0.5의 범위였다. 그후, 소정의 치수에 기판을 절단하고, 기판사이의 틈새에 액정(LC)를 주입하고, 양기판의 바깥쪽에 편광판(POL1),(POL2)를 첩부하고, 기판(SUB1)의 바깥쪽에 차광테이프(TAPE)를 첩부하여, 액정표시소자를 완성시켰다. 이 액정표시소자를 점등시킨결과, 표시영역외의 부분에서는, 백라이트로부터 조사되는 광(BLL)이, 블랙매트릭스(BM) 및 차광테이프(TAPE)에 의해 차광되고 있어, 표시품질의 양호한 컬러액정표시소자를 얻을 수 있었다.
또한, 도 9에 있어서, 예를들면, 시일재(SL)의 폭은 1.0mm, 블랙매트릭스(BM)과 시일재(SL)와의 오버랩폭은 0.3mm, 블랙매트릭스(BM)과 시일재(SL)와의 오버랩하지 않는 폭은 0.7mm, 배선(GTM),(DTM)과 블랙매트릭스단부(BME)와의 오버랩폭은 5㎛이상, 기판(SUB2)의 단부와 블랙매트릭스(BM)과의 간격은 1.0mm이상, 블랙매트릭스(BM)과 차광테이프(TAPE)와의 오버랩폭은 0.7mm, 블랙매트릭스단부(BME)와 실드케이스(SHD)와의 오버랩폭은 0.3mm이상, 차광테이프(TAPE)와 표시영역(AR)의 표시화소와의 간격은 1.0mm이상, 기판(SUB2)의 단부와 시일재(SL)의 단부와의 간격은 0.3mm, 기판(SUB2)의 단부와 블랙매트릭스(BE)와의 간격은 1.0mm이다.
이상 본 발명을 실시예에 의거해서 구체적으로 설명하였으나, 본 발명은, 상기 실시예에 한정되는 것이 아니고, 그 요지를 일탈하지 않는 범위에 있어서 여러 가지 변경가능하다는 것은 물론이다. 예를들면, 상기 실시예에서는, 액티브·매트릭스방식의 액정표시장치에 적용한 예를 표시하였으나, 본 발명은 단순매트릭스방식의 액정표시장치에도 적용가능하다는 것은 말할것도 없다.
또, 본 발명은 블랙매트릭스를 수지로 형성하는 실시예의외에, 블랙매트릭스를 기판과의 접착성이 좋지않는 금속막으로 형성하는 실시예에 적용하더라도, 시일부에 있어서의 블랙매트릭스와 기판의 계면으로부터 시일재가 박리하는 것을 방지하는 효과를 얻을 수 있다.
그러나, 블랙매트릭스를 수지로 형성하는 실시예에 의하면 블럭매트릭스에 의해 외부의 광이 반사하는 것을 방지하는 효과도 얻을 수 있다.
또, 상기 실시예에서는 제 1기판의 시일재와 대향하지 않는 면의 시일재와 블랙매트릭스가 포개지지않는 부분에 대응하는 영역에, 백라이트의 광을 차광하는 차광수단으로서, 차광성의 접착테이프를 사용하였으나, 상기 차광수단은 차광성의 도장막이라도 되고, 금속막 또는 차광성의 금속산화막이라도 된다.
그러나, 차광수단에 차광성의 접착테이프를 사용하는 실시예에 의하면, 차광수단의 부재코스트를 내릴수 있어, 액정표시장치의 제조원가를 저감할 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 블랙매트릭스를 저반사의 착색유기계수지로 형성하였음으로, 외부광반사의 문제를 방지할 수 있다. 또, 시일부에 블랙매트릭스와 차광테이프를 형성하였음으로, 시일부의 광누설을 방지할 수 있어, 표시품질이 향상된다. 또, 시일부에 블랙매트릭스를 일부 중복하지 않도록 배치함으로써, 블랙매트릭스의 밀착력부족에 의한 벗겨짐을 방지할 수 있음으로, 신뢰성을 향상할 수 있다. 또, 액정표시소자의 외주부를 피복하는 실드케이스에 의한 시일부의 마스킹이 불필요하게 됨으로, 표시영역을 크게할 수 있다. 이와 같이, 본 발명에 의하면, 표시품질, 신뢰성에 뛰어나, 대화면의 액정표시장치를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명을 적용한 액티브·매트릭스방식컬러액정표시소자의 상하투명유리기판의 전기적접속부를 포함하는 표시패널의 귀퉁이부분의 확대평면도
도 2는 본 발명을 적용한 액정표시소자의 매트릭스주변부의 구성을 설명하기 위한 주변부를 약간 과장하고, 또 구체적으로 설명하기 위한 패널평면도
도 3은 액정표시모듈의 분해사시도
도 4는 본 발명이 적용가능한 액티브·매트릭스방식컬러액정표시소자의 화소부의 평면도
도 5(A)는 본 발명을 적용한 액정표시소자의 패널귀퉁이부근의 단면도
도 5(B)는 본 발명을 적용한 액정표시소자의 화소부의 단면도
도 5(C)는 본 발명을 적용한 액정표시소자의 영상신호단자부부근의 단면도
도 6(A)는 드레인쪽의 출력배선의 일례를 표시한 평면도
도 6(B)는 도 6(A)의 1점쇄선으로 표시한 절단선에 있어서의 단면도
도 7은 게이트쪽의 출력배선의 일례를 표시한 평면도
도 8은 본 발명을 적용한 액티브·매트릭스방식컬러액정표시장치의 실드케이스쪽에서본 평면도 및 측면도
도 9는 본 발명을 적용한 액정표시소자의 시일부근처의 단부의 개략단면도
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
SUB1: 하부투명유리기판 SUB2: 상부투명유리기판
BM: 블랙매트릭스 BME: 블랙매트릭스의 단부
PSV2: 보호막 SL: 시일재
LC: 액정층 TAPE: 차광테이프
GTM, DTM: 배선(외부접속용단자) POL1, POL2: 편광판
AR: 매트릭스부(표시영역) SHD: 금속제실드케이스
WD: 표시창 LGT: 표시화면쪽의 외부광
BLL: 백라이트광

Claims (19)

  1. 투명한 절연기판상에 복수의 화소전극과 이 화소전극을 선택하는 박막트랜지스터를 매트릭스형상으로 배치해서 표시영역을 형성한 제 1기판과, 투명한 절연기관으로 이루어지고, 상기 제 1기판에 액정층을 개재해서 맞포개진 제 2기판과, 상기 제 1 및 제 2기판의 둘레가장자리부에 형성되고, 상기 표시영역의 바깥쪽에서 상기 액정층이 존재하는 영역을 둘러싸고, 상기 제 1 및 제 2기판사이에 형성되어 그들을 고정하는 시일재와, 상기 제 1 및 제 2기판의 주위를 덮고, 상기 표시영역과 함께 상기 시일재를 부분적으로 노출시키는 개구부를 가지고, 차광성의 테두리체로 이루어진 위쪽케이스와, 상기 제 1기판의 상기 제 2기판과는 반대쪽면에 광을 조사하는 조명수단을 구비해서 이루어지고, 상기 제 2기판상에 상기 박막트랜지스터를 덮는 차광성의 수지막으로 이루어진 블랙매트릭스를 형성하고, 상기 블랙매트릭스는 상기 시일재와 일부 포개지고, 상기 표시영역과 상기 시일재사이의 영역을 덮고, 상기 시일재안에 있는 상기 블랙매트릭스는, 상기 위쪽케이스와 포개지지않는 부분이 존재하고, 상기 시일재는 상기 위쪽 케이스 및 상기 블랙매트릭스의 어느 것에도 덮여져 있지 않은 영역이 존재하고, 상기 제 1기판의 상기 시일재와 대향하고 있는 면과는 반대쪽면에 상기 제 1기판의 단부로부터 상기 시일재에 있어서의 상기 위쪽케이스 및 상기 블랙매트리스의 어느 것에도 덮여져 있지 않는 영역에 연장하는 차광수단을 형성하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 차광수단은 흑색의 부재로 이루어진 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 차광수단의 상기 제 1기판에 접하는 면은 무반사성의면인 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  4. 제 3항에 있어서, 상기 블랙매트릭스는 상기 수지막에 흑색의 안료를 첨가해서 이루어진 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 차광수단은 상기 제 1기판의 상기 시일재와 대향하고 있는면과는 반대쪽의 면에 첨부한 차광성테이프로 이루어진 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  6. 제 5항에 있어서, 상기 차광성의 테이프는 흑색의 테이프로 이루어진 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  7. 제 6항에 있어서, 상기 차광성의 테이프의 상기 제 1기판에 접하는 면은 무반사성의 면인 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  8. 제 7항에 있어서, 상기 블랙매트릭스는 상기 수지막에 혹색의 안료를 첨가해서 이루어진 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  9. 투명한 절연기판상에 복수의 화소전극을 매트릭스형상으로 배치해서 표시영역을 형성한 제 1기판과, 투명한 절연기판으로 이루어지고, 상기 제 1기판에 액정층을 개재해서 맞포개진 제 2기판과, 상기 제 1 및 제 2기판의 둘레가장자리부에 형성되고, 상기 표시영역의 바깥쪽에서 상기 액정층이 존재하는 영역을 둘러싸고, 상기 제 1 및 제 2기판사이에 형성되어 그들을 고정하는 시일재와, 상기 제 1 및 제 2기판의 주위를 덮고, 상기 표시영역 및 상기 시일재의 일부분을 노출시키는 개구부를 가지고, 차광성의 테두리체로 이루어진 위쪽케이스와, 상기 제 1기판의 상기 제 2기판과는 반대쪽면에 광을 조사하는 조명광수단을 구비해서 이루어지고, 상기 제 2기판상에 상기 화소전극의 주위를 덮는 차광성의 수지막으로 이루어진 블랙매트릭스를 형성하고, 상기 블랙매트릭스는 상기 시일재와 일부 포개지고, 상기 표시영역과 상기 시일재사이의 영역을 덮고, 상기 시일재가 존재하는 영역내에 있는 상기 블랙매트릭스는, 상기 위쪽케이스와 포개지지않는 부분이 존재하고, 상기 시일재는 상기 위쪽케이스 및 상기 블랙매트릭스의 어느 것에도 덮여져 있지 않은 영역이 존재하고, 상기 제 1기판의 상기 시일재와 대향하고 있는 면과는 반대쪽면에, 상기 제 1기판의 단부로부터 상기 시일재에 있어서의 상기 위쪽케이스 및 상기 블랙매트리스의 어느 것에도 덮여져 있지 않는 영역에 연장하는 차광수단을 형성한 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  10. 제 9항에 있어서, 상기 차광수단은 흑색의 부재로 이루어진 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  11. 제 10항에 있어서, 상기 차광수단의 상기 제 1기판에 접하는 면은 무반사성의 면인 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  12. 제 11항에 있어서, 상기 블랙매트릭스는 상기 수지막에 흑색의 안료를 첨가해서 이루어진 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  13. 제 12항에 있어서, 상기 차광수단은 상기 제 1기판의 상기 시일재와 대향하고 있는면과는 반대쪽의 면에 첩부한 차광성테이프로 이루어진 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  14. 제 13항에 있어서, 상기 차광성의 테이프는 흑색의 테이프로 이루어진 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  15. 제 14항에 있어서, 상기 차광성의 테이프의 상기 제 1기판에 접하는 면은 무반사성의 면인 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  16. 제 15항에 있어서, 상기 블랙매트릭스는 상기 수지막에 흑색의 안료를 첨가해서 이루어진 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  17. 제 1항 또는 제 9항에 있어서, 상기 제1기판에는, 금속층으로 이루어진 복수의 주사신호선과 복수의 영상신호선이 교차해서 매트릭스형상으로 배치되고, 상기 시일재가 상기 케이스에 덮여져있지 않은 영역에서, 상기 주사신호선 및 영상신호선이 존재하는 부분을 상기 블랙매트릭스로 덮은 것을 특징으로하는 액정표시장치.
  18. 제 17항에 있어서, 상기 복수의 주사신호선의 사이 또는, 상기 복수의 영상신호선사이에 존재하는 상기 시일재는 상기 블랙매트릭스와 포개지지않는 부분을 가진 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  19. 제 18항에 있어서, 상기 블랙매트릭스는 상기 수지막에 흑색의 안료를 첨가해서 이루어진 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
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