KR100643444B1 - 액정표시장치 - Google Patents

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가부시키가이샤 히타치세이사쿠쇼
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Abstract

본 발명은 액정표시장치에 관한 것으로서, 액정을 사이에 두고 대향배치되는 한쌍의 투명기판과, 상기 액정의 초기배향방향을 규제하는 수단과, 상기 투명기판의 액정측 면의 각 화소영역에 서로 이간되어 형성된 화소전극과 대향전극을 갖추고, 상기 화소전극과 대향전극과의 사이의 전계에 의하여 이들 전극간을 투과하는 액정 내의 빛의 양을 제어하는 액정표시장치에 있어서, 상기 화소영역 중의 광투과영역에 상기 화소전극과 대향전극과의 사이의 전계방향과 상기 초기배향방향이 이루는 각도가 설정된 한쪽 영역에 대하여, 상기 각도가 서로 다른 전계방향과 초기배향방향을 가지는 다른 영역을 설치함으로써, 브라운관 정도의 시야각을 실현할 수 있으며, 기판면에 평행한 전계로 표시를 제어하여, 표시얼룩이 적은 휘도 균일성이 양호한 액정표시장치를 제공하는 기술이 제시된다.

Description

액정표시장치{LIQUID DISPLAY DEVICE}
본 발명은 액정표시장치에 관한 것으로서, 특히 횡전계방식을 이용한 액정표시장치에 관한 것이다.
액정표시장치는, 얇고 경랑이라는 특징 때문에 노트북으로 대표되는 휴대기기의 표시장치로서 넓게 보급되고 있다. 특히, 박막 트랜지스터소자(TFT)로 대표되는 능동소자를 이용한 액티브 매트릭스형 액정표시장치는, 브라운관에 필적하는 고화질이라는 점에서, 최근들어 데스크탑 퍼스널 컴퓨터의 모니터 및 OA기기 등의 표시단말로서 폭넓게 보급되기 시작하고 있다.
그렇지만, 액정표시장치에는 시야각이 좁다고 하는 특유의 결점이 존재한다. 이를 발본적으로 해결하는 수단으로서 제안되어 있는 것이 인 플레인 스위칭모드(IPS)라 불리는 표시모드이다.
상기 인 플레인 스위칭모드에 관해서는, 예를들어 「R.Kiefer, B. Weber, F. Windcheid and G. Baur, Proceedings of the Twelfth International Display Research Conference(Japan Display'92) pp.547-550」에 개시되어 있다.
또한, 그 밖에 「SID 97 DIGEST p184∼187」, 일본 특허공개 평10-62788호 공보, 일본 특허공개 평10-62802호 공보 등에도 기재되어 있다.
상술한 문헌에서 명백히 알 수 있듯이, 상기 인 플레인 스위칭모드를 이용하는 액정표시장치는, 한쪽 투명기판의 액정측 면의 각 화소영역에 적어도 한쌍(반드시 정수일 필요는 없으며, 예를들어 3개의 전극으로 1.5쌍이어도 좋다)의 전극이 형성되어, 이들 전극 사이에 상기 투명기판면과 수평방향으로 발생하는 전계에 의하여 상기 전극간을 투과하는 빛의 양을 제어하는 구성으로 되어 있다.
그렇지만, 이와 같이 구성된 액정표시장치는, 그 각 화소에 있어서 각 전극에 인가하는 전압(전압차)에 대한 광투과율(휘도와 동등)의 특성을 조사해 보면, 중간조영역(휘도 0∼20%)에서 급하게 변화하는 사실이 인정된 것이 확인되게 되었다.
이는, 전극간의 전압의 미소한 변화에 의해서도 광투과량이 크게 변화하여, 중간조영역의 경우에 있어서 그것이 매우 용이하게 육안으로 판별할 수 있다는 것을 의미한다.
이 때문에, 중간조영역 부근의 상기 특성을 상기 중간조영역 이외의 다른 영역의 특성과 균형을 꾀함으로써 표시품질을 향상시킬 필요가 있게 되었다.
또한, 상기 각 전극은 이들 간격을 균일하게 함으로써 소정의 광투과율을 얻을 수 있는데, 이들 각 전극을 형성할 때의 포토리소그래피나 에칭의 불균일성으로 각 화소마다에 있어서의 전극의 간격이 불균일하게 되는 것을 피할 수 없다.
이에 대해, 전극을 형성할 때의 포토리소그래피나 에칭의 불균일성을 최대한 억제할 수 있도록 포토레지스트재나 에칭액 등을 개량하여 대책을 취하고 있지만, 액정표시장치의 화면의 대형화에 따라 불균일성도 커지게 되어 그와 같은 대책으로 는 대처할 수 없게 되었다.
본 발명은, 상기의 과제를 해결하는 것으로서, 그 목적은 브라운관 정도의 넓은 시야각을 가지는 IPS방식의 액티브 매트릭스형 액정표시장치에 있어서, 휘도얼룩이 없이 휘도 균일성이 높은 양호한 화질을 가지는 것을 제공하는 것에 있다.
본원에 있어서 개시되는 발명 중 대표적인 것의 개요를 간단하게 설명하면 다음과 같다.
즉, 액정을 사이에 두고 대향배치되는 한쌍의 투명기판과, 상기 액정의 초기배향방향을 규제하는 수단과, 상기 투명기판의 액정측 면의 각 화소영역에 서로 이간되어 형성된 화소전극과 대향전극을 구비하고, 상기 화소전극과 대향전극과의 사이의 전계에 의하여 이들 전극간을 투과하는 액정 내의 빛의 양을 제어하는 액정표시장치에 있어서, 상기 화소영역 중의 광투과영역에 상기 화소전극과 대향전극과의 사이의 전계방향과 상기 초기배향방향이 이루는 각도가 설정된 한쪽 영역에 대하여, 상기 각도가 서로 다른 전계방향과 초기배향방향을 가지는 다른 영역이 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 것이다.
이와 같이 구성된 액정표시장치는, 화소전극과 대향전극과의 사이의 전계방향과 상기 초기배향방향이 이루는 각도를 소정의 값으로 설정함으로써, 액정을 투과시키는 빛의 투과율의 향상을 꾀할 수 있게 되는데, 그 전압(화소전극과 대향전극과의 사이의)-휘도특성에 있어서, 특히 중간조영역 부근에서 전압변화에 대하여 광투과(휘도)변화가 커지는 부분(특성커브가 급해지는 부분)이 생기고 있다는 것이 확인된다.
이로부터, 각 화소영역중의 광투과영역에 있어서 화소전극과 대향전극과의 사이의 전계방향과 상기 초기배향방향이 이루는 각도가 설정된 한쪽 영역에 대하여, 상기 각도가 서로 다른 전계방향과 상기 초기배향방향을 가지는 다른 영역을 설치함으로써, 이들 각 화소영역의 전압-휘도특성의 커브를 완만하게 할 수 있으며, 상술한 바와 같은 전압변화에 대하여 휘도변화가 커지는 부분을 없앨 수 있게 된다.
즉, 화소전극과 대향전압과의 사이에 인가되는 전압에 대하여, 휘도의 변화를 거의 일정하게 할 수 있어, 표시품질의 향상을 꾀할 수 있게 된다.
또한, 서로 다른 화소영역에 있어서, 화소전극과 대향전극과의 사이의 거리에 불균일이 생기면 휘도의 불균일이 휘도얼룩으로서 용이하게 인식되기 쉬워지는데, 상술한 바와 같은 구성으로 함으로써 화소전극과 대향전극과의 사이의 불균일에 대하여 휘도의 변화를 둔하게 할 수 있게 된다.
따라서, 화소전극과 대향전극 간의 거리의 불균일이 생긴다고 하여도, 표시면에 있어서의 휘도얼룩을 대폭 줄일 수 있어 표시의 품질을 향상시킬 수 있게 된다.
그리고, 이 경우, 다른쪽 영역을 한쪽 영역의 존재를 전제로 하여 설치함으로써, 화소전극과 대향전극 사이에 인가하는 소망 전압의 상승을 거의 억제시킨 상태에서 화소영역의 전압-휘도특성의 커브를 완만하게 할 수 있다.
따라서, 화소전극 및 대향전극에 공급하는 신호를 형성하는 구동회로계를 거 의 변경시키지 않으면서 휘도얼룩의 발생을 크게 줄일 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 실시예 1의 액티브 매트릭스형 칼라 액정표시장치의 액정표시부의 한 화소와 그 주변을 나타내는 요부평면도이다.
도 2는 도 2의 6-6 절단선에 있어서의 화소의 단면도이다.
도 3은 도 1의 7-7 절단선에 있어서의 박막 트랜지스터소자(TFT)의 단면도이다.
도 4는 도 1의 8-8 절단선에 있어서의 축적용량(Cstg)의 단면도이다.
도 5는 표시패널의 매트릭스 주변부의 구성을 설명하기 위한 평면도이다.
도 6은 좌측에 주사신호단자, 우측에 외부접속단자가 없는 패널 가장자리부분을 나타내는 단면도이다.
도 7은 게이트단자(GTM)와 게이트배선(GL)의 접속부 근변을 나타내는 평면과 단면의 도이다.
도 8은 드레인단자(DTM)와 영상신호선(DL)의 접속부 근변을 나타내는 평면과 단면의 도이다.
도 9는 공통전극단자(CTM1), 공통버스라인(CB1) 및 공통전압신호선(CL)의 접속부 근변을 나타내는 평면과 단면의 도이다.
도 10은 공통전극단자(CTM2), 공통버스라인(CB2) 및 공통전압신호선(CL)의 접속부 근변을 나타내는 평면과 단면의 도이다.
도 11은 본 발명의 액티브 매트릭스형 칼라 액정표시장치의 매트릭스부와 그 주변을 포함하는 회로도이다.
도 12는 본 발명의 액티브 매트릭스형 칼라 액정표시장치의 구동파형을 나타내는 도이다.
도 13은 기판 SUB1 측의 공정 A∼C의 제조공정을 나타내는 화소부와 게이트 단자부의 단면도의 순서도이다.
도 14는 기판 SUB1 측의 공정 D∼F의 제조공정을 나타내는 화소부와 게이트 단자부의 단면도의 순서도이다.
도 15는 기판 SUB1 측의 공정 G의 제조공정을 나타내는 화소부와 게이트 단자부의 단면도의 순서도이다.
도 16은 액정표시패널에 주변의 구동회로를 실장한 상태를 나타내는 상면도이다.
도 17은 액정표시모듈의 분해사시도이다.
도 18은 인가전계방향, 러빙방향, 편광판 투과축의 관계를 나타내는 도이다.
도 19는 종래의 전압-휘도특성(대수표시)를 나타내는 도이다.
도 20은 종래의 전압-휘도특성을 나타내는 도이다.
도 21은 본 발명의 전압-휘도특성을 나타내는 도이다.
도 22는 본 발명의 효과를 설명하는 모식그래프이다.
도 23은 본 발명에 의한 다른 실시예를 나타내는 구성도이다.
도 24는 본 발명에 의한 다른 실시예를 나타내는 구성도이다.
도 25는 본 발명에 의한 다른 실시예를 나타내는 구성도이다.
도 26은 도 25에 나타낸 액정표시장치의 구성에 있어서의 화소의 B-V특성을 나타낸 그래프이다.
도 27은 도 25에 나타낸 액정표시장치의 구성에 있어서의 화소의 B-V특성을 나타낸 그래프이다.
도 28은 도 25에 나타낸 액정표시장치의 구성에 있어서의 화소의 B-V특성을 나타낸 그래프이다.
도 29는 본 발명에 의한 다른 실시예를 나타내는 구성도이다.
도 30은 본 발명에 의한 다른 실시예를 나타내는 구성도이다.
도 31은 본 발명에 의한 다른 실시예를 나타내는 구성도이다.
도 32는 도 31 및 도 32의 구성에 의한 효과를 설명하는 설명도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
AS : i형 반도체층 B : 청색필터
BL : 백라이트 형광관 BM : 블랙매트릭스
CB : 공통버스라인 CHI : 집적회로칩
CL : 대향전압신호선 COT : 대향전극단자
Cstg : 축적용량 CT ; 대향전극
DL : 영상신호선 DTM, GTM : 외부접속단자
EDR : 전계인가방향 FIL : 칼라필터
g3 : 도전막 G : 녹색필터
GI : 절연막 GL : 주사신호선
GT : 게이트 전극 GTM : 주사회로접속용 단자
INJ : 액정봉입구 LC : 액정조성물
LCA : 백라이트 케이스 LCB : 도광체
MDL : 액정표시모듈 OC : 오버코트막
ORI1, ORI2 : 배향막 PCB3 : 인버터 회로기판
PNL : 표시패널 POL1, POL2 : 편광판
PSV1 : 보호막 PX : 화소전극
R : 적색필터 RDR : 초기배향방향
RM : 반사판 SD1 : 소스전극
SD2 : 드레인전극 Si : 비정질 실리콘
SL : 실부 SPB : 광확산판
SUB1, SUB2 : 투명유리기판 TCP : 테이프 캐리어 팩키지
TFT : 박막 트랜지스터 Tg, Td : 외부접속단자
Vcoh, Vcom : 대향전압 Vdmax : 최대레벨의 구동전압
Vdmin : 최소레벨의 구동전압 Vg : 게이트 전압
본 발명의 또 다른 목적 및 본 발명의 또 다른 특징은 도면을 참조한 이하의 설명에서 명확히 알 수 있게 된다. 또한, 본 발명의 주된 목적은, 전극의 형상을 연구하여 전극의 규격 불균일에 대한 휘도변화를 억제하는 것으로, 즉 전압-휘도특성의 기울기를 최대구동전압(Vmax)을 올리지 않고도 완만하게 하는 것이다.
실시예 1
《액티브 매트릭스 액정표시장치》
이하, 액티브 매트릭스방식의 칼라 액정표시장치에 본 발명을 적용한 실시예를 설명하기로 한다. 또한, 이하 설명하는 도면에서 동일한 기능을 가지는 것은 동일한 부호르 ㄹ붙여 그 반복 설명은 생략하기로 한다.
《매트릭스부(화소부)의 평면구성》
도 1은 본 발명의 액티브 매트릭스방식 칼라 액정표시장치의 한 화소와 그 주변을 나타내는 평면도이다.
도 1에 나타낸 바와 같이, 각 화소는 주사신호선(게이트 신호선 또는 수평신호선)(GL)과, 대향전압신호선(대향전극배선)(CL)과, 인접하는 2개의 영상신호선(드레인 신호선 또는 수직신호선)(DL)과의 교차영역 내(4개의 신호선으로 둘러싸인 영역 내)에 배치되어 있다. 각 화소는 박막 트랜지스터(TFT), 축적용량(Cstg), 화소전극(PX) 및 대향전극(CT)을 포함한다. 주사신호선(GL), 대향전압신호선(CL)은 도에서는 좌우방향으로 연방배치되어 상하방향으로 복수개 배치되어 있다. 영상신호선(DL)은 상하방향으로 연장배치되고, 좌우방향으로 복수개 배치되어 있다. 화소전극(PX)은 소스전극(SD1)을 사이에 두고 박막 트랜지스터(TFT)와 전기적으로 접속되어, 대향전극(CT)도 대향전압신호선(CL)과 전기적으로 접속되어 있다. 여기서, 주사신호선(GL)은 각 화소의 박막 트랜지스터소자에 주사신호를 전달하기 위한 것이며, 영상신호선(DL)은 각 화소의 화소전극(PX)에 박막 트랜지스터소자를 사이에 두고 영상신호전압을 공급하기 위한 것으로, 대향전압신호선(CL)은 각 화소의 대향전 극(CT)에 대향전압을 공급하기 위한 것이다.
화소전극(PX)과 대향전극(CT)은 서로 대향하며, 각 화소전극(PX)과 대향전극(CT)과의 사이에서 발생되는 기판면에 거의 평행한 전계에 의하여 액정조성물(LC)의 광학적인 상태를 제어하여 표시를 제어한다. 화소전극(PX)과 대향전극(CT)은 빗살모양으로 구성되어 각각 도의 상하방향으로 길고 가는 전극으로 되어 있다.
본 실시예에서는, 1화소 내의 대향전극(CT)은 3개, 화소전극(PX)의 개수는 2개로 하였다. 단, 이에 한정되지 않고, 1화소 내의 대향전극(CT)의 개수 O(빗살모양의 개수), 화소전극(PX)의 개수(빗살모양의 개수) P는 O = P + 1의 관계를 가지도록 구성하면 좋다.
여기서, 화소전극(PX)과 대향전극(CT)의 사이를 2개의 영역으로 분할한다(도 1의 A, B). 도 1의 A영역은, 본 실시예의 화소의 주된 광학 스위칭영역이며, 도 1의 B영역은 전극규격 불균일에 대한 휘도변동을 완만하게 하기 위한 보조적인 광학 스위칭영역이다. 본 실시예에서는, A영역과 B영역의 면적비율(A영역 : B영역)을 약 1 : 0.15로 하였다. 본 실시예에서는, A영역의 전극간격(L1)은 4분할된 각 영역에서 약 10㎛로 하였다(영역마다 ±2㎛ 정도의 오차는 생긴다). 또한, B영역의 전극간격(L2)은 4분할된 각 영역에서 약 5㎛로 하였다(영역마다 ±2㎛ 정도의 오차는 생긴다). 또한, B영역은 전계인가방향(EDR)을 수평방향(주사선의 연장배치방향)과 평행한 방향으로부터 약 15°기울어지도록 전극형상을 구성하였다. 이로 인해, 후술하는 초기배향방향(RDR)과 전계방향(EDR)이 이루는 각 φ(LC)는 약 60°가 된다. 한편, A영역에서는, 전계인가방향(EDR)은 수평방향과 평행하기 때문에, 후술하는 초기배향방향(RDR)과 전계방향(EDR)이 이루는 각 φ(LC)는 약 75°가 된다. 즉, 본 실시예에서는 A영역과 B영역의 전계인가방향(EDR)을 약 15°바꾸고, 후술하는 초기배향방향(RDR)과 전계방향(EDR)이 이루는 각 φ(LC)를 약 15°바꾸고 있다.
여기서, 상술한 실시예에서는 A영역에서의 전극간격(L1)에 대하여 B영역에서의 전극간격(L2)을 좁게(이 값은 일정할 필요가 없으며 변화하는 것이어도 좋다)하고 있지만, 반드시 이와 같은 구성으로 하지 않아도, L1 = L2의 관계에 있어도 본 발명의 목적을 달성할 수 있다.
A영역에 있어서의 화소전극(PX)과 대향전극(CT)이 B영역으로 연장배치되는 장소에서 그 연장배치방향을 변화시키는 구성만으로 함으로써, 각 영역의 전계방향이 서로 다르며, 나아가 각 영역에 있어서의 전계방향과 상기 초기배향방향이 이루는 각도를 각각 서로 다르게 할 수 있기 때문이다.
이와 같은 영역B를 설치함으로써, 각 화소영역의 전체로서의 전압-휘도특성의 커브를 완만하게 할 수 있으며, 화소전극과 대향전극 간의 거리의 불균일에 기인하는 전압변화에 대하여 휘도변화가 커지는 일이 없어진다.
즉, 도 22의 모식그래프에 나타낸 바와 같이, A영역의 특성을 나타내는 그래프와 B영역의 특성을 나타내는 그래프가 있다. 이 경우, A영역의 특성은 본 발명을 적용하지 않는 경우의 특성이며, 그 일부에 있어서 전압변화에 대하여 휘도변화의 급격한 부분이 존재하는 사실이 분명해진다.
그러나, B영역을 설치하고, 그 부분의 특성을 도시한 바와 같이 설정함으로 써, 화소전체의 특성은 A영역의 특성과 B영역의 특성을 합성한 특성이 되며, 그 특성은 전압변화에 대하여 휘도변화를 완만하게 할 수 있다.
이 때문에, 각 화소영역에 있어서의 화소전극(PX)과 대향전극(CT) 간의 거리의 불균일이 생긴다 하여도, 표시면에 있어서의 휘도얼룩을 크게 줄일 수 있어, 표시의 품질을 향상시킬 수 있게 된다.
그리고, 본 실시예에 있어서, 특히 B영역에 있어서 A영역 보다도 화소전극(PX)과 대향전극(CT)의 겨리를 작게하고 있는 것은 다음과 같은 이유에서이다.
즉, B영역에 있어서의 전계방향을 변화시키는 것은, 그 영역에 있어서의 새로운 전압-휘도특성을 형성하는 것을의미하는데, 화소전극(PX)과 대향전극(CT) 간의 거리를 변화시킴으로써, 전압-휘도특성을 그 전압방향(도 22의 화살표 Q방향)에 미묘하게 시프트시킬 수 있어, 상기 화소영역에 있어서 소정의 전압-휘도특성을 얻는 경우 그 제어가 매우 쉬워지기 때문이다.
또한, 상술한 실시예에서는, A영역과 B영역의 면적비율을 약 1 : 0.15로 한 것인데, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. B영역을 설치하는 취지는, 화소영역에 있어서 A영역만의 경우와 비교하여 그 전압-휘도특성을 완만하게 하기 위함이며, 이것이 만족되어지면 되기 때문이다.
그러나, 본 실시예에 있어서, 후술하는 바와 같이 B영역의 면적은 A영역의 면적의 0.05배에서 0.3배의 범위내에 있는 것이 바람직하다고 확인되어졌다.
그 이유는, 휘도얼룩은 중간조영역(휘도 0∼20%)에 있어서 가장 크다는 것이 판명되어, 그 부근의 규격 불균일에 대한 감도를 둔하게 하려면 상술한 면적비로 충분하다는 것이 확인되어 있기 때문이다.
또한, 상술한 실시예에서는, 화소전극(PX)과 대향전극(CT)의 각각을 A영역으로부터 B영역에 걸쳐 이들의 연장배치방향을 변화시킴으로써, 각 영역에 있어서 전계방향을 서로 다르게 한 것이다.
그러나, 이에 한정되는 것이 아니라, 예를들어 도 23에 나타낸 바와 같이, 화소전극(PX)과 대향전극(CT) 중 그 한쪽 전극만(도에서는 화소전극(PX))을 패턴변경시키도록 하여도 물론 좋다.
이 경우에 있어서도, 도 23의 화살표 P에 나타낸 바와 같이, A영역에 대하여 B영역에 있어서의 전계방향을 서로 다르게 할 수 있기 때문이다.
동일한 취지로부터, 화소전극(PX)과 대향전극(CT)의 쌍방에 있어서 패턴변경하여도 물론 좋다.
또한, 도 23에서는, 도 1과 비교하여 화소영역에 있어서의 B영역의 장소가 서로 다르다. B영역의 장소는 특별히 한정될 필요는 없으며, 또한 한곳에 한정되지 않고 분산되어 형성되어 있어도 동일한 효과를 볼 수 있게 된다.
또한, 화소전극(PX)과 대향전극(CT) 간의 전극간격은, 이용하는 액정재료에 따라 달라진다. 이는, 액정재료에 따라 최대투과율을 달성하는 전계강도가 서로 다르기 때문에, 전극간격을 액정재료에 따라 설정하여 이용하는 영상신호 구동회로(신호측 드라이버)의 내압으로 설정되는 신호전압의 최대진폭의 범위에서 최대투과율을 얻을 수 있게 하기 위함이다.
《매트릭스부(화소부)의 단면구성》
도 2는 도 1의 6-6 절단선에 있어서의 단면을나타내는 도이고, 도 3은 도 1의 7-7 절단선에 있어서의 박막 트랜지스터(TFT)의 단면도이고, 도 4는 도 1의 8-8 절단선에 있어서의 축적용량(Cstg)의 단면을 나타내는 도이다. 도 2∼도 4에 나타낸 바와 같이, 액정조성물층(LC)을 기준으로 하여 하부 투명유리기판(SUB1) 측에는 박막 트랜지스터(TFT), 축적용량(Cstg) 및 전극군이 형성되고, 상부 투명유리기판(SUB2) 측에는 칼라필터(FIL), 차광용 블랙 매트릭스패턴(BM)이 형성되어 있다.
또한, 투명유리기판(SUB1, SUB2)의 각각의 내측(액정(LC)측)의 표면에는, 액정의 초기배향을 제어하는 배향막(ORI1, ORI2)이 설치되어 있으며, 투명유리기판(SUB1, SUB2)의 각각의 외측 표면에는 편광판(POL1, POL2)이 설치되어 있다.
《TFT기판》
우선, 하측 투명유리기판(SUB1)측(TFT기판)의 구성을 상세하게 설명하기로 한다.
《박막 트랜지스터(TFT)》
박막 트랜지스터(TFT)는, 게이트 전극(GT)에 양의 바이어스를 인가하면 소스-드레인간의 채널저항이 작아지며, 바이어스를 0으로 하면 채널저항은 커지도록 작동한다.
박막 트랜지스터(TFT)는, 도 3에 나타낸 바와 같이 게이트 전극(GT), 절연막(GI), i형(진성, intrinsic, 도전형 결정 불순물이 도프되어 있지 않다) 비정질 실리콘(Si)으로 이루어지는 i형 반도체층(AS), 한쌍의 소스전극(SD1), 드레인 전극(SD2)을 가진다. 또한, 소스, 드레인은 본래 그 사이의 바이어스 극성에 의하여 결정되는 것으로, 상기 액정표시장치의 회로에서는 그 극성은 동작중 반전하기 때문에 소스, 드레인은 동작중 교체된다고 보면 된다. 그러나, 이하의 설명에서는, 편의상 한쪽을 소스, 다른쪽을 드레인으로 고정시켜 표현한다.
《게이트 전극(GT)》
게이트 전극(GT)은 주사신호선(GL)과 연속해서 형성되어 있으며, 주사신호선(GL)의 일부 영역이 게이트 전극(GT)으로 되도록 구성되어 있다. 게이트 전극(GT)은 박막 트랜지스터(TFT)의 능동영역을 넘는 부분이다. 본 예에서는, 게이트 전극(GT)은 단층의 도전막(g3)으로 형성되어 있다. 도전막(g3)으로는 예를들어 스퍼터로 형성된 크롬-몰리브덴 합금(Cr-Mo)막이 이용되는데, 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 다른 종의 금속을 2층 형성하여도 좋다.
《주사신호선(GL)》
주사신호선(GL)은 도전막(g3)으로 구성되어 있다. 이 주사신호선(GL)의 도전막(g3)은 게이트 전극(GT)의 도전막(g3)과 동일한 제조공정으로 형성되며, 동시에 일체로 구성되어 있다. 상기 주사신호선(GL)에 의하여 외부회로로부터 게이트 전압(주사전압)(Vg)을 게이트 전극(GT)에 공급한다. 본 예에서는, 도전막(g3)으로는 예를들어 스퍼터로 형성된 크롬-몰리브덴 합금(Cr-Mo)막이 이용된다. 또한, 주사신호선(GL) 및 게이트 전극(GT)은, 크롬-몰리브덴 합금에만 한정되는 것이 아니 라, 예를들어 저저항화를 위하여 알루미늄 또는 알루미늄 합금을 크롬-몰리브덴으로 둘러싼 2층 구조로 하여도 좋다. 또한, 영상신호선(DL)과 교차하는 부분은 영상신호선(DL)과의 단락의 확율을 작게 하기 위하여 좁게 하고, 또한 단락되어도 레이저 트리밍으로 잘라 낼 수 있도록 2갈래로 하여도 좋다.
《대향전압신호선(CL)》
대향전압신호선(CL)은 도전막(g3)으로 구성되어 있다. 상기 대향전압신호선(CL)의 도전막(g3)은 게이트 전극(GT), 주사신호선(GL) 및 대향전극(CT)의 도전막(g3)과 동일한 제조공정으로 형성되고, 동시에 대향전극(CT)과 일체로 형성되어 있다. 상기 대향전압신호선(CL)에 의하여, 외부회로로부터 대향전압(Vcom)을 대향전극(CT)에 공급한다. 또한, 대향전압신호선(CL)은, 크롬-몰리브덴 합금에만 한정되는 것이 아니라, 예를들어 저저항화를 위하여 알루미늄 또는 알루미늄 합금을 크롬-몰리브덴으로 둘러싼 2층 구조로 하여도 좋다. 또한, 영상신호선(DL)과 교차하는 부분은 영상신호선(DL)과의 단락의 확율을 작게하기 위하여 좁게 하고, 또한, 단락되어도 레이저 트라밍으로 잘라 낼 수 있도록 2갈래로 하여도 좋다.
《절연막(GI)》
절연막(GI)은, 박막 트랜지스터(TFT)에 있어서, 게이트 전극(GT)과 함께 반도체층(AS)에 전계를 부여하기 위한 게이트 절연막으로서 사용된다. 절연막(GI)은 게이트 전극(GT) 및 주사신호선(GL)의 상층에 형성되어 있다. 절연막(GI)으로는 예를들어 플라스마 CVD로 형성된 질화실리콘막이 선택되며, 2000∼4500Å의 두께로( 본 실시예에서는 3500Å 정도) 형성된다. 또한, 절연막(GI)은 주사신호선(GL) 및 대향전압신호선(CL)과 영상신호선(DL)의 층간절연막으로서도 작용하여, 이들 전기적 절연에도 기여하고 있다.
《i형 반도체층(AS)》
i형 반도체층(AS)은, 비정질 실리콘으로 150∼2500Å의 두께로(본 실시예에서는 1200Å 정도의 막두께) 형성된다. 층(d0)는 오옴 접촉용 인(P)을 도프한 N(+)형 비정질 실리콘 반도체층이며, 하측에 i형 반도체층(AS)이 존재하고 상측에 도전층(d3)이 존재하는 부분에만 남아 있다.
i형 반도체층(AS) 및 층(d0)은, 주사신호선(GL) 및 대향전압신호선(CL)과 영상신호선(DL)과의 교차부(크로스오버부)의 양자간에도 설치되어 있다. 상기 교차부의 i형 반도체층(AS)은 교차부에 있어서의 주사신호선(GL) 및 대향전압신호선(CL)과 영상신호선(DL)의 단락을 줄인다.
《소스전극(SD1), 드레인 전극(SD2)》
소스전극(SD1), 드레인 전극(SD2)의 각각은, N(+)형 반도체층(d0)에 접촉하는 도전막(d3)으로 구성되어 있다.
도전막(d3)은 스퍼터로 형성한 크롬-몰리브덴 합금(Cr-Mo)막을 이용하여, 500∼3000Å의 두께로(본 실시예에서는 2500Å 정도) 형성된다. Cr-Mo막은 저응력이기 때문에, 비교적 막두께를 두껍게 형성할 수 있어 배선의 저저항화에 기여한다. 또한, Cr-Mo막은 N(+)형 반도체층(d0)과의 접착성도 양호하다. 도전막(d3)으로 서 Cr-Mo막 외에 고융점 금속(Mo, Ti, Ta, W)막, 고융점 금속 실리사이드(MoSi2, TiSi2, TaSi2, WSi2)막을 이용하여도 좋고, 또한 알루미늄 등과의 적층구조로 하여도 좋다.
《영상신호선(DL)》
영상신호선(DL)은 소스전극(SD1), 드레인 전극(SD2)과 동층인 도전막(d3)으로 구성되어 있다. 또한, 영상신호선(DL)은 드레인 전극(SD2)과 일체로 형성되어 있다. 본 예에서는, 도전막(d3)은 스퍼터로 형성한 크롬-몰리브덴 합금(Cr-Mo)막을 이용하여, 500∼3000Å의 두께로 (본 실시예에서는 2500Å 정도) 형성된다. Cr-Mo막은 저응력이기 때문에, 비교적 막두께를 두껍게 형성할 수 있어 배선의 저저항화에 기여한다. 또한, Cr-Mo막은 N(+)형 반도체층(d0)과의 접착성도 양호하다. 도전막(d3)으로서 Cr-Mo막 외에 고융점 금속(Mo, Ti, Ta, W)막, 고융점 금속 실리사이드(MoSi2, TiSi2, TaSi2, WSi2)막을 이용하여도 좋고, 또한 알루미늄 등과의 적층구조로 하여도 좋다.
《축적용량(Cstg)》
도전막(d3)은 박막 트랜지스터(TFT)의 소스전극(SD1) 부분에 있어서, 대향전압신호선(CL)과 겹쳐지도록 형성되어 있다. 이 겹쳐짐은 도 5에서도 명백히 알 수 있듯이 소스전극(SD1)(d3)을 한쪽 전극으로 하고, 대향전압신호(CL)를 다른쪽 전극으로 하는 축적용량(정전용량소자)(Cstg)을 구성한다. 상기 축적용량(Cstg)의 유전체막은 박막 트랜지스터(TFT)의 게이트 절연막으로서 사용되는 절연막(GI)으로 구 성되어 있다.
도 1에 나타낸 바와 같이 평면적으로는 축적용량(Cstg)은 대향전압신호선(CL)의 일부분에 형성되어 있다.
《보호막(PSV1)》
박막 트랜지스터(TFT) 상에는 보호막(PSV1)이 설치되어 있다. 보호막(PSV1)은 주로 박막 트랜지스터(TFT)를 습기 등으로부터 보호하기 위하여 형성되어 있으며, 투명성이 높고 더구나 내습성이 좋은 것을 사용한다. 보호막(PSV1)은 예를들어 플라스마 CVD 장치로 형성한 산화실리콘막이나 질화실리콘막으로 형성되어 있으며, 0.1∼1㎛ 정도의 막두께로 형성한다.
보호막(PSV1)은, 외부접속단자(DTM, GTM)를 노출하도록 제거되어 있다. 보호막(PSV1)과 절연막(GI)의 두께관계에 관해서는, 전자는 보호효과를 생각해 두껍게 되어 있으며, 후자는 트랜지스터의 상호컨덕턴스(gm)가 얇게 되어 있다.
또한, 보호막(PSV1)은 폴리이미드 등의 유기막을 두껍게 구성한 것과의 적층구조로 하여도 좋다.
《화소전극(PX)》
화소전극(PX)은 소스전극(SD1)과 일체로 형성되어 있다. 여기서, 상술한 바와 같이 A영역과 B영역에서 전계인가방향(EDR)을 서로 다르게 하기 위하여 전극과 く자형으로 완곡시키고 있다.
《대향전극(CT)》
대향전극(CT)은 대향전극신호선(CL)과 일체로 형성되어 있다. 여기서, 화소 전극과 마찬가지로, 상술한 바와 같이 A영역과 B영역에서 전계인가방향(EDR)을 서로 다르게 하기 위하여 전극을 く자 형으로 완곡시키고 있다.
대향전극(CT)에는 대향전압(Vcom)이 인가되도록 구성되어 있다. 본 실시예에서는, 대향전압(Vcom)은 영상신호선(DL)에 인가되는 최소레벨의 구동전압(Vdmin)과 최대레벨의 구동전압(Vdmax)과의 중간 직류전위로부터 박막 트랜지스터소자(TFT)를 오프상태로 할 때 발생하는 관통접속전압(ΔVs)분 만큼 낮은 전위로 설정되는데, 영상신호 구동회로에서 사용되는 집적회로의 전원전압을 약 절반으로 줄이고자 하는 경우에는 교류전압을 인가하면 된다.
《칼라필터기판》
다음으로, 도 1, 도 2로 되돌아가, 상측 투명유리기판(SUB2)측(칼라필터기판)의 구성을 상세하게 설명하기로 한다.
《차광막(BM)》
상부 투명유리기판(SUB2)측에는, 도 1에 나타낸 BM 경계선과 같이 불필요한 간격부(화소전극(PX)와 대향전극(CT)간 이외의 간격)로부터의 투과광이 표시면 측에 출사되어 콘트래스트비 등을 저하시키지 않도록 차광막(BM)(이른바 블랙 매트릭스)을 형성하고 있다. 차광막(BM)은 외부광 또는 백라이트 빛이 i형 반도체층(AS)에 입사되지 않도록 하는 역할도 하고 있다. 즉, 박막 트랜지스터(TFT)의 i형 반도체층(AS)은 상하에 있는 차광막(BM) 및 큼직한 게이트 전극(GT)에 의하여 샌드위치되어 외부의 자연광이나 백라이트 빛이 닿지 않게 된다.
이에 의해, 각 화소영역은 상기 차광막(BM)에 의하여 구획되는 광투과영역을 가지며, 상기 광투과영역이 실질적인 화소영역으로서 기능하게 된다.
도1에 나타낸 차광막(BM)은, 하나의 화소에 대하여만 나타내고 있지만, 모든 화소마다의 내측이 개구로 되도록 형성되어 있다. 또한, 이 패턴은 하나의 예이다. 빗살모양 전극단부 등의 전계방향이 흐트러지는 부분에 있어서는, 그 부분의 표시는 화소내의 영상정보에 1대 1로 대응하고, 동시에, 흑의 경우에는 흑, 백의 경우에는 백이 되기 때문에 표시의 일부로서 이용할 수 있다.
단, 차광막(BM)은 빛에 대한 차폐성을 가지지 않으면 안된다. 특히 화소전극(PX)과 대향전극(CT) 간의 간격은, 영상신호선 방향의 크로스토크(세로 스미어)를 제어하기 위하여 광학농도 3 이상이 필요하다. 또한, Cr 등의 도전성을 가지는 금속으로 형성하여도 좋지만, 화소전극(PX)과 대향전극(CT) 간의 전계에 영향을 주지 않도록 절연성이 높은 막으로 형성하는 편이 바람직하다. 본 실시예에서는 흑색의 유기안료를 레지스트재에 혼입하여, 1.2㎛ 정도의 두께로 형성하고 있다. 또한, 빛에 대한 차폐성을 향상시키기 위하여 카본, 티탄산화물(TixOy)을, 절연성이 액정조성물층 내의 전계에 영향을 주지 않는 108Ωcm 이상을 유지할 수 있는 범위에서 혼입시켜도 좋다.
또한, 차광막(BM)은 각 행의 유효표시영역이 나뉘어져 있기 때문에, 각 행의 화소의 윤곽을 분명하게 하는 역할도 가진다.
도 1의 상하방향의 경계선에 있어서, 특히 상측부분은 화소내의 영상정보에 1대 1로 대응하고, 동시에 흑의 경우에는 흑, 백의 경우에는 백이 되기 때문에, 표 시의 일부로서 이용할 수 있다. 또한, 도의 좌우방향의 경계선은 상하기판의 맞춤정도에 의하여 결정되며, 맞춤정도가 영상신호선(DL)에 인접하는 대향전극(CT)의 전극폭 보다도 좋은 경우에는, 대향전극의 폭 사이에 설정하면 보다 개구부를 확대시킬 수 있다. 즉, 상하방향의 경계선은 적어도 박막 트랜지스터(TFT)의 부분을 차광하면 충분하며, 좌우방향의 경계선은 영상신호선의 양측의 대향전극의 폭 사이에 설정하면 가장 개구율을 향상시킬 수 있다.
차광막(BM)은 주변부에도 프레임 모양으로 형성되며, 그 패턴은 도 1에 나타낸 매트릭스부의 패턴과 연속해서 형성되어 있다. 주변부의 차광막(BM)은 실부(SL)의 외측으로 연장되어, PC 등의 실장기에 기인하는 반사광 등의 누설광이 매트릭스부에 들어가는 것을 방지함과 동시에, 백라이트 등의 빛이 표시영역 밖으로 새어나가는 것도 방지하고 있다. 한편, 상기 차광막(BM)은 기판(SUB2)의 가장자리 보다도 약 0.3∼1.0mm 정도 내측으로 설정되어 있어 기판(SUB2)의 절단영역을 피해서 형성되어 있다.
《칼라필터(FIL)》
칼라필터(FIL)는 화소에 대향하는 위치에 적, 록, 청을 반복하여 스트라이프 모양으로 형성한다. 칼라필터(FIL)는 차광막(BM) 부분과 겹쳐지도록 형성되어 있다.
칼라필터(FIL)는 다음과 같이 형성할 수 있다. 우선, 상부 투명유리기판(SUB2)의 표면에 아크릴계 수지 등의 염색기재를 형성하고, 포토리소그래피 기술로 적색필터 형성영역 이외의 염색기재를 제거한다. 그 후, 염색기재를 적색안료로 물들이고 고착처리를 실시하여 적색필터(R)를 형성한다. 다음으로, 동일한 공정을 실시함으로써 녹색필터(G), 청색필터(B)를 순서대로 형성한다. 또한, 염색에는 염료를 이용하여도 좋다.
《오버코트막(OC)》
오버코트막(OC)은 칼라필터(FIL)의 염료의 액정조성물층(LC)으로의 누설 방지, 및 칼라필터(FIL), 차광막(BM)에 의한 단차의 평탄화를 위하여 설치되어 있다. 오버코트막(OC)은 예를들어 아크릴수지, 에폭시수지 등의 투명수지재료로 형성되어 있다. 또한, 오버코트막(OC)으로서 유동성이 좋은 폴리이미드 등의 유기막을 사용하여도 좋다.
《액정층 및 편향판》
다음으로, 액정층, 배향막, 편광판 등에 대하여 설명하기로 한다.
《액정층》
액정조성물(LC)로는, 유전율 이방성(Δε)이 양으로, 그 값이 13.2, 굴절율 이방성(Δn)이 0.081(589nm, 20℃)의 네마틱 액정을 이용한다. 액정조성물층의 두께(갭)는 3.8㎛로서, 리타데이션(Δn·d)은 0.31㎛로 한다. 상기 리타데이션(Δn·d)의 값은, 0.25㎛ 이상에서 0.35㎛ 사이, 바람직하게는, 0.28㎛ 이상에서 0.32㎛ 사이로 설정하고, 후술하는 배향막과 편광판을 조합하여 액정분자가 초기배향방향으로부터 전계방향으로 45°회전하였을 때 최대 투과율을 얻을 수 있으며, 가시광의 범위 내에서 파장의존성이 거의 없는 투과광을 얻을 수 있게 한다.
또한, 액정조성물층의 두께(갭)는, 수직배향처리를 실시한 폴리머 비즈로 제어하고 있다. 이로써, 흑표시 시의 비즈 주변의 액정분자의 배향을 안정화하여 양호한 흑레벨을 얻어 콘트래스트비를 향상시키고 있다.
또한, 액정재료(LC)는, 특히 한정된 것은 아니며, 유전율 이방성(Δε)은 음이라도 좋다. 유전율 이방성(Δε)은, 그 값이 큰 편이 구동전압을 저감할 수 있으며, 굴절율 이방성(Δn)은 작은 편이 액정층의 두께(갭)를 두껍게 할 수 있어 액정의 봉입시간이 단축되며, 동시에 갭의 불균일을 적게할 수 있다.
또한, 액정조성물의 비저항으로는, 109Ωcm 이상 1014Ωcm 이하, 바람직하게는 1011Ωcm 이상 1013Ωcm 이하인 것을 이용한다. 본 방식에서는, 액정조성물의 저항이 낮아도 화소전극과 대향전극 간에 충전된 전압을 충분히 보지할 수 있으며, 그 하한은 109Ωcm, 바람직하게는 1011Ωcm이다. 이것은, 화소전극과 대향전극을 동일한 기판상에 구성하고 있는 것에 의한다. 또한, 저항이 너무 높으면 제조공정상으로 들어간 정전기를 완화시키기 어렵기 때문에, 1014Ωcm 이하, 바람직하게는 1013Ωcm 이하가 좋다.
《배향막》
배향막(ORI)으로는 폴리이미드를 이용한다. 초기배향방향(RDR)은 상하기판에서 서로 평행하게 한다. 초기배향방향을 부여하는 방법으로는, 러빙이 가장 일반적이지만, 그 밖에 사방(斜方)증착이 있다. 초기배향방향(RDR)과 인가전계방향(EDR) 의 관계는 도 18에 나타낸다.
본 실시예에서는, 초기배향방향(RDR)은 수평방향에 대하여 약 75°로 하였다. 이로써, 도 1의 A영역에서는 초기배향방향(RDR)과 인가전계방향(EDR)이 이루는 각이 75°가 되고, B영역에서는 초기배향방향(RDR)과 인가전계방향(EDR)이 이루는 각이 60°가 된다.
그러나, 화소영역의 전압-휘도특성의 최대투과율을 얻는 전압은 낮으며, 동시에 상대투과율 10% 부근의 특성을 완만하게 한다고 하는 본 발명의 목적에서 보면, 반드시 상술한 값에 한정되는 것이 아니며, A영역은 최대투과율을 얻는 전압을 낮게 하기 위하여 전계방향과 초기배향방향이 이루는 각도는 70°이상, B영역은 상대투과율 10% 부근의 특성을 완만하게 하기 위하여 전계방향과 초기배향방향이 이루는 각도는 30°초가 75°미만의 범위 내에 있으면 충분하다는 사실이 확인되었다.
또한, 초기배향방향(RDR)과 인가전계방향(EDR)이 이루는 각도는, 액정재료의 유전율 이방성(Δε)이 양이면 90°미만, 유전율 이방성(Δε)이 음이면 0°를 넘지 않으면 안된다.
여기서, 본 실시예에서는 도 1에 나타낸 바와 같이 각 화소영역에 있어서 영역 A내에서 연장배치하는 화소전극(PX)과 대향전극(CT)을 굴곡시킴으로써 영역 B를 형성한 것이지만, 이와 같이 구성하지 않고 배향막(ORI)의 일부 가공에 의해서도 동일한 효과를 얻도록 할 수 있다.
즉, 투명기판(SUB1) 상의 화소영역의 구성에 있어서, 도 4(a)에 나타낸 바와 같이 화소전극(PX)과 대향전극(CT)에 아무런 궁리가 되어 있지 않고, 도 4(b)에 나타낸 바와 같이 상기 화소영역의 B영역에 상당하는 부분의 배향막(ORI)에 있어서 그 초기배향방향이 A영역에 있어서의 그것과 서로 다르게 되어 있다.
이와 같이 한 경우에 있어서도, A영역의 전계방향과 초기배향방향이 이루는 각도는 B영역의 전계방향과 초기배향방향이 이루는 각도가 서로 다르기 때문에, 상기 화소영역의 전압-휘도특성이 완만해지고, 화소전극(PX)과 대향전극(CT)의 간격의 불균일에 의한 휘도얼룩을 감소시킬 수 있게 된다.
이와 같은 B영역에 있어서의 배향막의 형성으로는, 예를들어 다음과 같은 방법이 있다.
우선, 폴리이미드의 피막을 형성한 후에, 그 전역에 A영역에 있어서 설정되는 초기배향방향으로 러빙을 실시한다. 그리고, 이와 같이 러빙된 표면에 포토레지스트막을 전면에 형성하고, 주지의 포토리소그래피 기술에 의하여 B영역에 상당하는 부분에 구멍을 뚫는다. 또한, 상기 포토레지스트막의 표면에 소정방향(상기 초기배향방향과 서로 다른 방향)으로 러빙을 실시함으로써, 구멍이 뚫린 포토레지스트막으로부터 노출되어 있는 부분(B영역)의 상기 폴리이미드에 러빙을 실시한다. 그리고, 상기 포토레지스트막을 제거한다.
또한, 이와 같이 한 경우에 있어서도, 예를들어 B영역에 있어서의 화소전극(PX)과 대향전극(CT)의 각각의 전극폭을 A영역에 있어서의 그것 보다도 크게 하고, 이들 전극폭의 제어에 수반하는 화소전극(PX)과 대향전극(CT)과의 간격의 제어에 의하여 소정의 전압-휘도특성을 용이하게 얻도록 구성하여도 물론 좋다.
《편광판》
편광판(POL)으로는 도전성을 가지는 편광판을 이용하며, 하측 편광판(POL1)의 편광투과축(MAX1)을 초기배향방향(RDR)과 일치시켜, 상측의 편광판(POL2)의 편광투과축(MAX2)을 그것에 직교시킨다. 도 18에 그 관계를 나타내었다. 이로 인해, 본 발명의 화소에 인가되는 전압(화소전극(PX)과 대향전극(CT) 간의 전압)을 증가시킴에 따라 투과율이 상승하는 노멀리 클로즈(normally closed) 특성을 얻을 수 있으며, 또한, 전압을 인가하지 않을 시에는 양질의 흑표시를 할 수 있다.
또한, 본 실시예에서는 편광판에 도전성을 가지게 함으로써 외부로부터의 정전기에 의한 표시불량 및 EMI대책을 실시하고 있다. 도전성에 관해서는, 정전기에 의한 영향에 대한 대책을 마련하기 위한 것 뿐이라면, 시트저항이 108Ω/ㅁ 이하, EMI에 대해서도 대책을 마련하는 것이라면 104Ω/ㅁ 이하로 하는 것이 바람직하다. 또한, 유리기판의 액정조성물 협지면의 이면(편광판을 점착시키는 면)에 도전층을 설치하여도 좋다.
《매트릭스 주변의 구성》
도 5는 상하 유리기판(SUB1, SUB2)을 포함하는 표시패널(PNL)의 매트릭스(AR) 주변의 요부평면을 나타내는 도이다. 또한, 도 6은 좌측에 주사회로가 접속될 외부접속단자(GTM) 부근의 단면을 나타내고, 우측에 외부접속단자가 없는 부분의 실부 부근의 단면을 나타내는 도이다.
상기 패널의 제조에서는, 작은 크기이면 쓰루우풋의 향상을 위한 1장의 유리기판으로 복수개 분의 디바이스를 동시에 가공한 후에 분할하고, 큰 크기이면 제조 설비의 공용을 위해 어떠한 품종이라도 표준화된 크기의 유리기판을 가공한 후에 각 품종에 맞는 크기로 작게 하고, 두 경우 모두 대강의 공정을 거친 후에 유리를 절단한다. 도 5, 도 6은 후자의 예를 나타낸 것으로, 도 5, 도 6의 양 도면 모두 상하기판(SUB1, SUB2)의 절단 후를 나타내고 있으며, LN은 양 기판의 절단 전의 테두리를 나타낸다. 이와 같은 경우 모두 완성상태에서는 외부접속단자군(Tg, Td) 및 단자(COT)(첨자생략)가 존재하는(도에서 상변과 좌변의) 부분은 이들을 노출시키도록 상측 기판(SUB2)의 크기가 하측기판(SUB1) 보다도 내측으로 제한되어 있다. 단자군(Tg, Td)은 각각 후술하는 주사회로접속용 단자(GTM), 영상신호회로접속용 단자(DTM)와 이들의 인출배선부를 집적회로칩(CHI)이 탑재된 테이프 캐리어 팩키지(TCP)의 단위로 복수개 종합하여 이름붙힌 것이다. 각 군의 매트릭스부로부터 외부접속단자부에 이르기 까지의 인출배선은, 양 단에 가까워짐에 따라 경사져 있다. 이는, 팩키지(TCP)의 배열피치 및 각 팩키지(TCP)에 있어서의 접속단자피치에 표시패널(PNL)의 단자(DTM, GTM)를 맞추기 위함이다. 또한, 대향전극단자(COT)는, 대향전극(CT)에 대향전압을 외부회로로부터 부여하기 위한 단자이다. 매트릭스부의 대향전압신호선(CL)은, 주사회로용 단자(GTM)의 반대측(도에서는 우측)으로 꺼내어, 각 대향전압신호선을 공통버스라인(CB)에서 하나로 합쳐 대향전극단자(COT)에 접속하고 있다.
투명유리기판(SUB1, SUB2)의 사이에는 그 테두리를 따라 액정봉입부(INJ)를 제외하고, 액정(LC)을 실드하도록 실패턴(SL)이 형성된다. 실재는 예를들어 에폭시수지로 이루어진다.
배향막(ORI1, ORI2)의 층은, 실패턴(SL)의 내측에 형성된다. 편광판(POL1, POL2)은 각각 하부 투명유리기판(SUB1), 상부 투명유리기판(SUB2)의 외측 표면에 구성되어 있다. 액정(LC)은 액정분자의 방향을 설정하는 하부배향막(ORI1)과 상부배향막(ORI2)과의 사이에서 실패턴(SL)으로 구획된 영역에 봉입되어 있다. 하부배향막(ORI1)은 하부 투명유리기판(SUB1) 측의 보호막(PSV1)의 상부에 형성된다.
상기 액정표시장치는, 하부 투명유리기판(SUB1)측, 상부 투명유리기판(SUB2) 측에서 별개로 다양한 층을 적층하고, 실패턴(SL)을 기판(SUB2) 측에 형성하고, 하부 투명유리기판(SUB1)과 상부 투명유리기판(SUB2)을 겹쳐서 실재(SL)의 개구부(INJ)로부터 액정(LC)을 주입하여 주입구(INJ)를 에폭시수지 등으로 실드하여, 상하기판을 절단함으로써 조립되어진다.
《게이트 단자부》
도 7은 표시매트릭스의 주사신호선(GL)으로부터 그 외부접속단자(GTM)까지의 접속구조를 나타내는 도로서, (A)는 평면이고 (B)는 (A)의 B-B 절단선에 있어서의 단면을 나타내고 있다. 또한, 도 7은 도 5의 하방 근방에 대응하고 경사진 배선의 부분은 편의상 일직선상으로 나타내었다.
도에서 Cr-Mo층(g3)은 알기 쉽게 하기 위해 해치를 실시하였다.
게이트 단자(GTM)는 Cr-Mo층(g3)과 그 표면을 보호하고, 동시에 TCP(Tape Carrier Packege)와의 접속의 신뢰성을 향상시키기 위한 투명도전층(i1)으로 구성되어 있다. 상기 투명도전층(i1)은 투명도전막(ITO)을 이용하고 있다.
평면도에 있어서, 절연막(GI) 및 보호막(PSV1)은 그 경계선 보다도 우측에 형성되어 있으며, 좌단에 위치하는 단자부(GTM)는 이들로부터 노출되어 외부회로와의 전기적 접촉이 가능하도록 되어 있다. 도에서는, 게이트선(GL)과 게이트단자의 한쌍 만이 나타나 있지만, 실제로는 이와 같은 쌍이 상하로 복수개 나열되어 단자군(Tg)(도 5)이 구성되고, 게이트단자의 좌단은 제조과정에서는 기판의 절단영역을 넘어 연장되어 배선(SHg)(도시생략)에 의해 단락된다. 제조과정에 있어서의 배향막(ORI1)의 러빙시 등의 정전파괴방지에 도움이 된다.
《드레인단자(DTM)》
도 8은 영상신호선(DL)으로부터 그 외부접속단자(DTM)까지의 접속을 나타내는 도이며, (A)는 그 평면을 나타내고, (B)는 (A)의 B-B 절단선에 있어서의 단면을 나타낸다. 또한, 도 8은 도 5의 우측 상단 부근에 대응하고, 도면의 방향은 편의상 바뀌어져 있는데, 우측단 방향이 기판(SUB1)의 상단부에 해당한다.
TSTd는 검사단자이고, 여기에는 외부회로는 접속되어 있지 않지만, 프로브침 등을 접촉할 수 있도록 배선부 보다 폭이 넓어져 있다. 마찬가지로, 드레인 단자(DTM)도 외부회로와의 접속이 가능하도록 배선부 보다 폭이 넓어져 있다. 외부접속드레인단자(DTM)는 상하방향으로 배열되고, 드레인단자(DTM)는 도 5에 나타낸 바와 같이 단자군(Td)(첨자생략)을 구성하고 기판(SUB1)의 절단선을 넘어 더 연장되고, 제조과정 중은 정전파괴방지를 위하여 그 모두가 서로 배선(SHd)(도시생략)에 의해 단락된다. 검사단자(TSTd)는 도 8에 나타낸 바와 같이 하나 걸러 영상신호선(DL)에 형성된다.
드레인 접속단자(DTM)는 투명도전층(i1)으로 형성되어 있으며, 보호막(PSV1) 을 제거한 부분에서 영상신호선(DL)과 접속되어 있다. 상기 투명도전막(i1)은 게이트단자(GTM)의 때와 마찬가지로 투명도전막(ITO)을 이용하고 있다.
매트릭스부로부터 드레인단자부(DTM)까지의 인출배선은, 영상신호선(DL)과 동일한 레벨의 층(d3)이 구성되어 있다.
《대향전극단자(CTM)》
도 9는 대향전압신호선(CL)으로부터 그 외부접속단자(CTM)까지의 접속을 나타내는 도로서, (A)는 그 평면을 나타내고, (B)는 (A)의 B-B 절단선에 있어서의 단면을 나타낸다. 또한, 도 9는 도 5의 좌측상단 부근에 대응한다.
각 대향전압신호선(CL)은 공통버스라인(CB1)에서 하나로 합쳐 대향전극단자(CTM)로 끌어내어진다. 공통버스라인(CB1)은 도전층(g3) 상에 도전층(d)을 적층하고, 투명도전층(i1)에서 이들을 전기적으로 접속시킨 구조로 되어 있다. 이는, 공통버스라인(CB)의 저항을 저감시키고, 대향전압이 외부회로로부터 각 대향전압신호선(CL)에 충분히 공급되도록 하기 위함이다. 본 구조에서는, 특히 새롭게 도전층을 부하하지 않고 공통버스라인의 저항을 내릴 수 있는 것이 특징이다.
대향전극단자(CTM)는, 도전층(g3) 상에 투명도전층(i1)이 적층된 구조로 되어 있다. 투명도전층(i1)은 다른 단자일 때와 마찬가지로 투명도전막(ITO)을 이용하고 있다. 투명도전층(i1)에 의하여 그 표면을 보호하고, 전식 등을 막기 위하여 내구성이 좋은 투명도전층(i1)에서 도전층(g3)을 덮고 있다. 또한, 투명도전층(i1)과 도전층(g3) 및 도전층(d3)과의 접속은 보호막(PSV1) 및 절연막(GI)에 쓰루우홀 을 형성하여 도통을 취하고 있다.
한편, 도 10은 대향전압신호선(CL)의 또 한쪽 단으로부터 그 외부접속단자(CTM2)까지의 접속을 나타내는 도이며, (A)는 그 평면을 나타내고, (B)는 (A)의 B-B 절단선에 있어서의 단면을 나타낸다. 또한, 도 10은 도 5의 우측 상단부근에 대응한다. 여기서, 공통버스라인(CB2)에서는 각 대향전압신호선(CL)의 또 한쪽 단(게이트단자(GTM) 측)에서 하나로 합쳐 대향전극단자(CTM2)로 끌어내어져 있다. 공통버스라인(CB1)과 서로 다른 점은, 주사신호선(GL)과는 절연되도록 도전층(d3)과 투명도전층(i1)으로 형성되어 있는 점이다. 또한, 주사신호선(GL)과의 절연은 절연막(GI)에서 이루어지고 있다.
《표시장치 전체 등가회로》
표시매트릭스부의 등가회로와 그 주변회로의 결선도를 도 11에 나타내었다. 도 11은 회로도이기는 하지만, 실제의 기하학적 배치에 대응하여 그려져 있다. AR은 복수의 화소를 2차원상으로 배열한 매트릭스 어레이이다.
도에서, X는 영상신호선(DL)을 의미하고, 첨자 G, B 및 R이 각각 록, 청 및 적화소에 대응하여 부가되어 있다. Y는 주사신호선(GL)을 의미하고, 첨자 1, 2, 3, …, end는 주사타이밍의 순서에 따라 부가되어 있다.
주사신호선(Y)(첨자생략)은 수직주사회로(V0에 접속되어 있으며, 영상신호선(X)(첨자생략)은 영상신호 구동회로(H)에 접속되어 있다.
SUP는 하나의 전압원으로부터 복수의 분압된 안정화된 전압원을 얻기 위한 전원회로나 호스트(상위연산처리장치)로부터의 CRT(음극선관)용 정보를 TFT 액정표 시장치용 정보로 교환하는 회로를 포함하는 회로이다.
《구동방법》
도 12는 본 실시예의 액정표시장치의 구동파형을 나타낸다. 대향전압(Vch)은 일정전압으로 된다. 주사신호(Vg)는 1주사기간마다 온레벨을 취하고, 그 밖에는 오프레벨을 취한다. 영상신호전압은, 액정층에 인가하고자 하는 전압의 2배의 진폭으로 양극과 음극을 1프레임마다 반전시켜 하나의 화소에 전달하도록 인가한다. 여기서, 영상신호전압(Vd)은 1열 마다 극성을 반전시키고, 2행마다에도 극성을 반전시킨다. 이로 인해, 극성이 반전된 화소가 상하좌우에 인접하는 구성으로 되어, 플리커, 크로스토크(스미어)가 발생되기 어렵게 할 수 있다. 또한, 대향전압(Vc)은 영상신호전압의 극성반전의 센터전압으로부터 일정량 내린 전압으로 설정한다. 이것은, 박막 트랜지스터소자가 온에서 오프로 변할 때 발생하는 피이드 쓰르우 전압을 보정하는 것이며, 액정에 직류성분이 적은 교류전압을 인가하기 위하여 수행한다(액정은 직류가 인가되면 잔상, 열화 등이 심해지기 때문임).
또한, 이 외에도, 대향전압은 교류화함으로써 영상신호전압의 최대진폭을 줄일 수 있으며, 영상신호 구동회로(신호측 드라이버)에 내압이 낮은 것을 이용할 수도 있다.
《제조방법》
다음으로, 상술한 액정표시장치의 기판(SUB1)측의 제조방법에 대하여 도 13∼도 15를 참조하여 설명하기로 한다. 또한, 상기 도에 있어서, 중앙의 문자는 공정명의 약칭이며, 좌측은 도 3에 나타낸 박막 트랜지스터(TFT)부분, 우측은 도 7에 나타낸 게이트단자 부근의 단면형상에서 본 가공의 흐름을 나타낸다. 공정B, 공정D를 제외하고 공정A∼공정I는 각 사진처리에 대응하여 나뉘어진 것으로, 각 공정의 모든 단면도가 사진처리 후의 가공이 끝나 포토레지스트를 제거한 단계를 나타내고 있다. 또한, 사진처리란 본 설명에서는 포토레지스트의 도포로부터 마스크를 사용한 선택노광을 거쳐 그것을 현상하기 까지의 일련의 작업을 나타내는 것으로 하며, 반복설명은 생략하기로 한다.
이하 나뉘어진 공정에 따라 설명하기로 한다.
공정A, 도 13
AN635유리(상품명)로 이루어지는 하부 투명유리기판(SUB1) 상에 막두께가 2000Å인 Cr-Mo 등으로 이루어지는 도전막(g3)을 스퍼터링으로 설치한다.
사진처리 후, 질산 제 2 세륨암몬으로 도전막(g3)을 선택적으로 에칭한다. 이에 의해, 게이트전극(GT), 주사신호선(GL), 대향전압신호선(CL), 대향전극(CT), 게이트단자(GTM), 공통버스라인(CB1)의 제 1 도전층, 대향전극단자(CTM1)의 제 1 도전층, 게이트단자(GTM)를 접속하는 버스라인(SHg)(도시생략)을 형성한다.
공정B, 도 13
플라스마 CVD 장치에 암모니아기체, 실란기체, 질소기체를 도입하여 막두께가 3500Å의 질화 Si막을 설치하고, 플라스마 CVD 장치에 실란기체, 수소기체를 도입하여 막두께가 1200Å의 i형 비정질 Si막을 설치한 후, 플라스마 CVD 장치에 수소기체, 포스핀기체를 도입하여 막두께가 300Å의 N(+)형 비정질 Si막을 설치한다.
공정C, 도 13
사진처리 후, 드라이에칭기체로서 SF6, CC14를 사용하여 N(+)형 비정질 Si막, i형 비정질 Si막을 선택적으로 에칭함으로써 i형 반도체층(AS)의 섬을 형성한다.
공정D, 도 14
막두께가 300Å인 Cr로 이루어지는 도전막(d3)을 스퍼터링으로 설치한다. 사진처리 후, 도전막(d3)을 공정A와 동일한 액으로 에칭하고, 영상신호선(DL), 소스전극(SD1), 화소전극(PX), 드레인 전극(SD2), 공통버스라인(CB2)의 제 1 도전층, 및 드레인단자(DTM)를 단락하는 버스라인(SHd)(도시생략)을 형성한다. 다음으로, 드라이에칭장치에 CC14, SF6을 도입하여 N(+)형 비정질 Si막을 에칭함으로써, 소스와 드레인 간의 N(+)형 반도체층(d0)을 선택적으로 제거한다. 도전막(d3)을 마스크패턴으로 패터닝한 후, 도전막(d3)을 마스크로 하여 N(+)형 반도체층(d0)이 제거된다. 즉, i형 반도체층(AS) 상에 남아 있던 N(+)형 반도체층(d0)은 도전막(d1), 도전막(d2) 이외의 부분이 셀프얼라인으로 제거된다. 이 때, N(+)형 반도체층(d0)은 그 두께분은 모두 제거되도록 에칭되기 때문에, i형 반도체층(AS)도 약간 그 표면부분이 에칭되지만, 그 정도는 에칭시간으로 제어하면 된다.
공정E, 도 14
플라스마 CVD 장치에 암모니아기체, 실란기체, 질소기체를 도입하여 막두께가 0.4㎛인 질화 Si막을 설치한다. 사진처리 후, 드라이에칭 기체로서 SF6을 사용하여 질화 Si막을 선택적으로 에칭함으로써, 보호막(PSV1) 및 절연막(GI)을 패터닝한다. 여기서, 보호막(PSV1)과 절연막(GI)은 동일한 포토마스크로 패터닝되어 일괄적 으로 가공된다.
공정F, 도 15
막두께가 1400Å인 ITO막으로이루어지는 투명도전막(i1)을 스퍼터링으로 설치한다. 사진처리후, 에칭액으로서 염산과 질산의 혼산액으로 투명도전막(i1)을 선택적으로 에칭함으로써, 게이트단자(GTM)의 최상층, 드레인단자(DTM) 및 대향전극단자(CTM1, CTM2)의 제 2 도전층을 형성한다.
《표시패널(PNL)과 구동회로기판(PCB1)》
도 16은 도 5 등에 나타낸 표시패널(PNL)에 영상신호 구동회로(H)와 수직주사회로(V)를 접속시킨 상태를 나타내는 상면도이다.
CHI는 표시패널(PNL)을 구동시키는 구동IC칩(하측의 5개는 수직주사회로측의 구동IC칩, 좌측의 10개씩은 영상신호 구동회로측의 구동IC칩)이다. TCP는 구동용 IC칩(CHI)이 테이프 오토메이티드 본딩법(TAB)에 의하여 실장된 테이프 캐리어 팩키지, PCB1은 상기 TCP나 콘덴서 등이 실장된 구동회로기판으로, 영상신호 구동회로용과 주사신호 구동회로용의 2개로 분할되어 있다. FGP는 프레임 그랜드 패드이며, 실드케이스(SHD)에 깊이 베어 설치된 스프링상의 파편이 납땜되어진다. FC는 하측의 구동회로기판(PCB1)과 좌측의 구동회로기판(PCB1)을 전기적으로 접속하는 플랫 케이블이다. 플랫 케이블(FC)로는 도에 나타낸 바와 같이, 복수의 리드선(인청동의 소재로 Sn도금을 실시한 것)을 스트라이프상의 폴리에틸렌층과 폴리비닐알콜층으로 샌드위치시켜 지지한 것을 사용한다.
《액정표시모듈의 전체구성》
도 17은, 액정표시모듈(MDL)의 각 구성부품을 나타내는 분해사시도이다.
SHD는 금속판으로 이루어지는 틀모양의 실드케이스(메탈프레임), LCW는 그 표시창, PNL은 액정표시패널, SPB는 광확산판, LCB는 도광체, RM은 반사판, BL은 백 라이트 형광관, LCA는 백라이트 케이스이며, 도에 나타낸 바와 같은 상하의 배치관계로 각 부재가 적층되어 모듈(MDL)이 조립되어진다.
모듈(MDL)은 실드케이스(SHD)에 설치된 발톱과 훅에 의해 전체가 고정되도록 되어 있다.
백라이트 케이스(LCA)는 백라이트 형광관(BL), 광확산판(SPB), 도광체(LCB), 반사판(RM)을 수납하는 형상으로 되어 있으며, 도광체(LCB)의 측면에 배치된 백라이트 형광관(BL)의 빛을 도광체(LCB), 반사판(RM), 광확산판(SPB)에 의하여 표시면에서 동일한 백라이트로 하여 액정표시패널(PNL)측에 출사한다.
백라이트 형광관(BL)에는 인버터회로기판(PCB3)이 접속되어 있으며, 백라이트 형광관(BL)의 전원으로 되어 있다.
《본 실시예의 특성》
도 21은 이와 같이 구성한 액정표시장치의 전기광학특성(전압-휘도특성)을 나타내는 그래프이다.
여기서, 상기 그래프에서는 A영역만의 전압-휘도특성A, 및 B영역만의 전압-휘도특성B를 나타내며, 본 실시예에 의한 액정표시장치의 전압-휘도특성은 이들의 합성으로서 나타내며, 도에서 A+B로 나타내고 있다.
또한, B영역의 전압-휘도특성B는, 도 1에 나타낸 바와 같이 그 B영역에 있어 서 화소전극(PX)과 대향전극의 간격을 A영역의 그것 보다도 좁게 한 경우의 것으로, 상기 B영역에 있어서의 화소전극(PX)과 대향전극의 간격을 변화시킴으로써, 전압방향에 시프트하는(전극의 간격을 좁게 하면 그래프 좌측으로 시프트한다) 특성을 얻을 수 있게 된다.
따라서, A영역의 전압-휘도특성A를 미묘하게 변화시켜 원하는 특성으로 하기 위해서는, 상기 B영역에 있어서의 화소전극(PX)과 대향전극의 간격을 제어하는 것이 바람직하게 된다.
상기 그래프로부터 명백히 알 수 있듯이, A영역만의 전압-휘도특성A는 전압에 대한 휘도의 변화가 급격한 부분이 존재하는데, 전압-휘도특성B를 가지는 B영역을 설치함으로써 상기 부분을 완만한 부분으로 할 수 있게 된다.
본 실시예의 경우, 전압에 대한 휘도의 변화의 급격한 부분은 어두운 편인 중간조영역(투과율이 0∼20%) 중 투과율이 10인 근방에 있어서 현저하게 존재하는데, 그 부분에 있어서 완만하게 되어 있으며, 이 경우, B영역의 면적은 A영역의 면적의 0.05배에서 0.3배의 범위에 있는 경우에 있어서 효과적인 것이 판명되었다.
이와 같이 한 경우, 화소전극(PX)과 대향전극(CT)의 간격의 규격 불균일에 대한 휘도 불균일은 종래 보다도 약 50%로 억제할 수 있으며, 표시품질의 향상을 꾀할수 있었다.
그리고, 상기 도의 그래프로부터 명백히 알 수 있듯이, 상술한 효과는 화소전극(PX)과 대향전압(CT) 사이의 최대구동전압(Vmax)의 상승없이 얻을 수 있게 된다.
즉, 화소영역에 있어서의 전압-휘도특성을 완만한 커브로 하기 위한 목적만으로 보면, 각 화소영역에 있어서의 전계방향과 초기배향방향이 이루는 각도 φLC를 작게 하면 된다(다시말해, 모든 화소영역을 B영역으로 한다).
그러나, 이와 같이 한 경우, 화소의 최대투과율을 얻기 위한 화소전극(PX)과 대향전극(CT) 간의 전압(Vmax)을 크게 상승시키지 않으면 안되므로, 저소비전럭을 장점으로 하는 액정표시장치로서는 부적당하게 되어 버린다.
이러한 관점에서 보면, 도 20에 나타낸 바와 같이 A영역에 있어서의 전계방향과 초기배향방향이 이루는 각도 φLC를 75° 이상(φLC
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75°)으로 함으로써, 최대구동전압(Vmax)의 상승을 억제하고, B영역에 있어서 그 전계방향과 초기배향방향이 이루는 각도 φLC를 30°초과 75°미만의 범위에 있도록 함으로써(바람직하게는 45°에서 60°로 한다), 휘도의 시작을 가장 저전압으로 할 수 있게 된다.
또한, A영역은 상술한 바와 같이 화소전극(PX)과 대향전극(CT)과의 사이에 인가하는 전압의 상승을 억제시키기 위하여 있으며, 이 때문에 A영역은 B영역 보다도 주된 영역으로서 파악하는 것이 바람직하다. 다시말해, A영역은 B영역 보다도 큰 면적을 가지는 영역으로 하여, 화소전극(PX)과 대향전극(CT)과의 사이에 인가하는 전압을 종래의 경우의 그것과 거의 동일한 상태로 한 후 각 화소영역의 전압-휘도특성을 완만한 커브로 하도록 하는 것이 바람직하다.
그러나, 이와 같은 A영역과 B영역의 면적비는 본 발명에 있어서 특별히 한정되어 있지는 않다. 화소전극(PX)과 대향전극(CT)과의 사이에 인가하는 전압은 무조건 소정의 값 이하로 해야만 한다는 기술적 이유는 없으며, 얻고자 하는 인가전압 과 특성의 완만한 커브와의 균형으로 적절하게 정할 수 있기 때문이다.
즉, 화소전극(PX)과 대향전극(CT)과의 사이의 전계방향과 초기배향방향이 이루는 각도가 설정된 A영역에 대하여, 상기 각도가 서로 다른 전계방향과 초기배향방향을 가지는 B영역이 설치되어 있으면 된다. B영역을 설치함으로써, A영역만의 화소영역 보다도 전압-휘도특성을 완만한 커브로 할 수 있으며, 상기 각 전극 간격의 불균일에 의한 휘도의 불균일을 감소시킬 수 있기 때문이다.
이와 같은 본 발명의 효과는, 액정의 초기배향방향을 규제하는 수단만, 즉, 배향막(ORI)만에 있어서 상술한 바와 같은 개량을 실시하는 경우에 있어서도 마찬가지로 얻을 수 있다.
본 발명은, 화소영역에 A영역과 B영역이 있어, B영역에 있어서 전계방향과초기배향방향이 이루는 각도가 A영역에 있어서의 그것과 서로 다른 것에 있으며, 화소영역 내의 A영역 및 B영역에 있어서 전계방향을 일정하게 한 경우, B영역에 있어서 초기배향방향을 A영역과 서로 다르게 하면 되기 때문이다.
또한, 동일한 이유로부터, B영역에 있어서 전계방향 및 초기배향방향의 각각을 A영역의 그것과 다르게 하여, 결과적으로 B영역에 있어서 전계방향과 초기배향방향이 이루는 각도가 A영역에 있어서 그것과 다르게 하는 구성으로 하여도 동일한 효과를 얻을 수 있음은 물론이다.
또한, 상술한 실시예에서는, 특히 각 화소에 있어서의 대향전극(CT)과 화소전극(PX)의 간격의 불균일에 의한 휘도얼룩을 방지한다는 관점에서 설명을 한 것이다.
그러나, 본 발명은 화소영역의 전압-휘도특성의 일부가 급격하게 되어 있는 경우, 그 부분을 완화시켜 표시품질의 향상을 꾀한다고 하는 관점에서도 적용할 수 있기 때문에, 반드시 대향전극(CT)과 화소전극(PX)의 간격의 불균일이 있는 것을 전제로 하는 것은 아니다.
그리고, 화소영역의 전압-휘도특성이 급격해지는 부분의 하나로서, 이른바 중간조영역(광투과율이 0∼20%인 영역)이 있으며, 이 부분에 있어서 본 발명을 적용시킴으로써 육안으로 인식되기 쉬운 중간조영역의 휘도변화를 부드럽게 할 수 있다.
실시예 2
도 25는 본 발명에 의한 액정표시장치의 다른 실시예를 나타내는 구성도이다. 또한, 도 25의 7-7선에 있어서의 단면도는 도 3과 마찬가지로 되어 있다.
도 25는 매트릭스부(화소부)의 평면구성을 나타내는 도로서, 그 외의 부분에 있어서는 실시예 1의 경우와 거의 동일하게 되어 있다.
본 실시예에서는, 각 화소영역을 분단하도록 하여 그 거의 중앙으로 주행하는 대향전압신호선(CL)이 형성되어 있음과 동시에, 화소전극(PX)과 대향전극(CT)과의 간격을 A영역과 B영역에 상당하는 부분에서 서로 다르게 하는 것에 상이점을 가지고 있다.
도 25에 있어서, 투명기판(SUB1)의 주 표면에 그 좌우방향으로 연장배치되는 주사신호선(GL)이 상하로 각각 형성되고, 이들 각 주사신호선(GL)의 사이에 역시 좌우방향으로 연장배치되는 대향전압신호선(CL)이 형성되어 있다.
이 경우, 주사신호선(GL)과 대향전압신호선(CL)은 예를들어 동일한 재료로구성되어 있음과 동시에, 동시에 형성되도록 되어 있다.
화소영역은, 상기 각 주사신호선(GL)과 후술하는 서로 인접하는 영상신호선(DL)으로 둘러싸인 영역으로 구성되며, 이로 인해 각 화소영역의 거의 중앙에 대향전압신호선(CL)이 형성되도록 되어 있다.
이와 같은 구성으로 한 것은, 상기 대향전압신호선(CL)을 주사신호선(GL)으로부터 가능한 한 이간시킴으로써, 제조시에 이들이 접속되어 형성되는 것을 피하기 위함이다.
여기서, 본 실시예에서는, 상기 화소영역 중 각 상하부분, 즉 각 주사신호선(GL)에 근접하는 부분을 B영역으로서 구성하고, 다른 나머지 영역을 A영역으로서 구성하고 있다. 이들 각 영역에 있어서의 구성의 상이점은 후에 명백해질 것이다.
그리고, 대향전압신호선(CL)에는 각 화소영역 내에서 연장배치되는 대향전극(CT)이 일체로 되어 형성되어 있다.
이 대향전극(CT)은 예를들어 대향전압신호선(CL)을 사이에 두고 그 상하방향으로 각각 연장배치하여, 한쪽 영상신호선(DL)에 인접하도록 하여 1개, 다른쪽 영상신호선(DL)에 인접하여 1개, 그리고, 그 사이에 1개씩 총 3개의 대향전극(CT)으로 구성되어 있다.
또한, 본 실시예에서는 각 대향전극(CT)의 주사신호선(GL)에 근접하는 부분(화소영역 중의 B영역)에 있어서, 특별한 형상을 이루고 있다.
즉, 대향전압신호선(CL)을 사이에 두고 그 상방향으로 연장배치하는 3개 중 예를들어 좌측 2개는 우측으로 돌출하는 부분을 가지며, 이로 인해 우측에 위치결정되는 후술하는 화소전극(PX)과의 전극간 폭이 A영역 보다도 작게 형성되도록 되어 있다.
마찬가지로 대향전압신호선(CL)을 사이에 두고 그 하방향으로 연장배치되는 3개 중 예를들어 우측 2개는 좌측으로 돌출하는 부분을 가지며, 이로 인해 좌측에 위치결정되는 후술하는 화소전극(PX)과의 전극간 폭이 A영역 보다도 작게 형성되도록 되어 있다.
이와 같이 형성된 투명기판(SUB1) 상에는 주사신호선(GL), 대향전압신호선(CL)(대향전극(CT))을 덮어 절연막(GI)(도 3 참조)이 형성되어 있다.
상기 절연막(GI)은 후술하는 영상신호선(DL)에 대해서는 주사신호선(GL) 및 대향전압신호선(CT)에 대해서는 게이트 절연막으로서, 박막 트랜지스터(TFT)의 형성영역에 대해서는 게이트 절연막으로서, 축적용량(Cstg)의 형성영역에 대해서는 유전체막으로서 기능하도록 되어 있다.
상기 절연막(GI)의 표면에는 우선 그 박막 트랜지스터(TFT)의 형성영역에 있어서 비정질 실리콘(AS)이 형성되어 있다. 상기 비정질 실리콘(AS)은 주사신호선(GL) 상에 있어서 영상신호선(DL)에 근접된 부분에 중첩하여 형성되어 있다.
이로 인해, 주사신호선(GL)의 일부가 박막 트랜지스터(TFT)의 게이트 전극(GT)을 겸한 구성으로 되어 있다.
또한, 절연막(GI)의 표면에는, 그 상하방향으로 연장배치되고 좌우방향으로 나란히 설치되는 영상신호선(DL)이 형성되어 있다.
그리고, 상기 영상신호선(DL)은, 박막 트랜지스터(TFT)의 상기 비정질 실리콘(AS)의 표면 일부에까지 연장배치되어 형성된 드레인 전극(SD2)이 일체로 되어 구비되어 있다.
또한, 화소영역에 있어서의 절연막(GI) 표면에는, 영상신호선(DL)과 예를들어 동일한 재료로 이루어지고 또한 동시에 형성되는 화소전극(PX)이 형성되어 있다.
상기 화소전극(PX)은 대향전극(CT)의 사이를 주행하도록 하여 형성되어 있다.
즉, 대향전압신호선(CT)의 일부에 중첩하도록 하여 화소전극(PX)의 공통접속부(PXC)가 형성되고, 도의 좌측에 인접하여 배치되는 2개의 대향전극(CT)의 사이를 주행하도록 하여 1개, 도의 우측에 인접하여 배치되는 2개의 대향전극(CT)의 사이를 주행하도록 하여 1개씩 총 2개의 화소전극(PT)으로 구성되어 있다.
이와 같이 구성되는 화소전극(PT)은 상기 공통접속부를 포함하여 거의 "H" 모양으로 형성되며, 그 각 단의 하나는 박막 트랜지스터(TFT)의 형성영역에까지 연장배치되어 상기 박막 트랜지스터(TFT)의 소스전극(SD1)을 구성하도록 되어 있다.
여기서, 본 실시예에서는 각 화소전극(PT)의 주사신호선(GL)에 근접하는 부분(화소영역 중의 B영역)에 있어서 특별한 형상을 이루고 있다.
즉, 상기 공통접속부(PXC)를 사이에 두고 그 상방향으로 연장배치되는 2개는 우측으로 돌출하는 부분을 가지고, 이로 인해 우측에 위치결정되는 상기 대향전극(CT)과의 전극간 폭이 A영역 보다도 작게 형성되도록 되어 있다.
마찬가지로, 상기 공통접속부(PXC)를 사이에 두고 그 하방향으로 연장배치되는 2개 중 예를들어 우측 1개는 좌측으로 돌출하는 부분을 가지고, 이로 인해 좌측에 위치결정되는 상기 대향전극(CT)과의 전극간 폭이 A영역 보다도 작게 형성되도록 되어 있다.
이로 인해, 본 실시예에서는, 상기 대향전극(CT)의 설명 부분과 같이 생각하면, 화소영역의 B영역에 있어서 대향전극(CT)과 화소전극(PX)과의 이간거리가 A영역의 그것과 비교하여 작게 형성되어 있다는 사실이 명백해 진다.
이 경우, 상기 B영역에 있어서 대향전극(CT)과 화소전극(PX) 사이에 발생하는 전계를 고찰해 보면, 한쪽 전극에 대한 다른쪽 전극의 돌기 중 서로 평행하게 되어 있는 부분 간의 전계는 그것과 직교하는 방향으로 발생하기 때문에, A영역에 있어서의 전계방향과 다름이 없다.
그러나, 상기 돌기가 형성되어 있는 부분과 그렇지 않은 부분의 거의 경계에 상당하는 부분의 근방에 있어서는, 그곳에 발생하는 전계의 방향은 A영역에 있어서의 전계방향에 대하여 어느 한 각도를 가지고 있으며, 이 부분에 있어서 실질적인 B영역을 구성하게 된다.
도 25에 있어서는, 각 전극의 돌기가 형성되어 있는 부분과 그렇지 않은 부분과의 경계는 사선에 의하여 연속된 형상으로 되어 있는데, 설령 단차적으로 접속 된(돌기가 형성되어 있는 부분과 그렇지 않은 부분과의 사이가 90°의 각도를 가진다)형상이라도, 상술한 이유로부터 B영역이 형성되는 것은 물론이다.
이와 같이 해서 형성되는 B영역의 기술상의 효과는 후에 실험데이터에 의하여 명백해질 것이다.
또한, 화소전극(PX)의 공통접속부(PXC)로서 대향전압신호선(CT)에 중첩되는 부분은, 상기 대향전압신호선(CT)과의 사이에 유전체막으로서의 상기 절연막을 구비하는 축적용량(Cstg)을 구성하고 있다. 상기 축적용량(Cstg)에 의하여 예를들어 박막 트랜지스터(TFT)가 오프되었을 때 화소전극(PX)에 영상정보를 길게 축적시키는 효과를 볼 수 있게 하고 있다.
또한, 상술한 박막 트랜지스터(TFT)의 드레인 전극(SD2)과 소스전극(SD1)과의 계면에 상당하는 비정질 실리콘(AS)의 표면에는 인(P)이 도프되어 고농도층으로 되어 있으며, 이로 인해 상기 각 전극에 있어서의 오옴접촉을 꾀하고 있다. 이 경우, 비정질 실리콘(AS) 표면의 전역에는 상기 고농도층이 형성되어 있으며, 상기 각 전극을 형성한 후에 상기 전극을 마스크로 하여 상기 전극형성영역 이외의 고농도층을 에칭하도록 하여 상기의 구성으로 할 수 있다.
그리고, 이와 같이 박막 트랜지스터(TFT), 영상신호선(DL), 화소전극(PX) 및 축적용량(Cstg)이 형성된 절연막(GI) 상면에는 예를들어 실리콘 질화막으로 이루어지는 보호막(PSV)(도 3 참조)이 형성되고, 상기 보호막(PSV)의 상면에는 배향막이 형성되어 있다.
그리고, 이와 같이 구성된 투명기판(SUB1)과 액정을 사이에 두고 대향배치되 는 다른 기판인 투명기판(SUB2)의 액정측 면에는 블랙 매트릭스(BM) 및 칼라필터(FIL) 등이 형성되어 있다.
이 경우, 블랙 매트릭스(BM)는 적어도 박막 트랜지스터(TFT)의 형성영역 및 영상신호선(DL)과 그것에 인접하는 대향전극(CT)과의 사이의 간격을 덮도록 하여 형성하면 충분하다. 박막 트랜지스터(TFT)는 빛의 조사가 있음으로써 그 특성이 변화하고, 영상신호선(DL)과 대향전극(CT)과의 간격은 광누설이 생기기 때문이다. 이와 같은 사정은 실시예 1의 경우에 있어서도 마찬가지라 할 수 있다.
도 26은, 상술한 구성으로 이루어지는 액정표시장치의 각 화소에 있어서의 B(투과율 : 휘도)-V(대향전극과 화소전극 간의 전압) 특성을 나타낸 그래프이다.
도 26에 있어서, 본 발명을 적용하지 않은 경우의 특성(레퍼런스), 부화소영역(B영역)에 있어서 그 전극간격과 개구면적비율을 각각 (6㎛, 10%), (5㎛, 5%), (4㎛, 5%), (3㎛, 5%)로 한 경우의 각 특성을 순서대로 나타내고 있다.
여기서, 부화소의 개구면적비율이란 한 화소에 있어서의 면적에 대한 부화소의 면적비율을 말한다.
도 26에서 명확히 알 수 있듯이, 중간조에 있어서(특히 투과율이 4 근방에 있어서) 급격한 커브가 부화소영역의 존재에 의해 부드럽게 되어 있는 것이 판명되었다.
또한, 도 27은, 상술한 구성의 액정표시장치에 있어서, 그 화소의 부화소부(B영역)에 있어서의 대향전극과 화소전극의 간격을 변화시킨 경우의 B-V특성을 나타낸 그래프이다.
여기서, 부화소부의 개구면적비율을 5%로 하고, 대향전극과화소전극의 간격을 레퍼런스 상태의 3㎛로부터 ±1.0㎛ 만큼 각각 변화시킨 경우를 나타내고 있다.
한편, 도 28은 본 발명을 적용시키지 않은 경우의 대향전극과 화소전극의 간격을 변화시킨 경우의 B-V특성을 나타낸 그래프이며, 대향전극과 화소전극의 간격을 ±1.0㎛ 만큼 각각 변화시킨 경우를 나타내고 있다.
이들 도에서 명확히 알 수 있듯이, 상대투과율 10%(V10)에서의 전극간격변화에 의한 휘도변동(ΔB10)(도에서 화살표의 폭으로 나타내고 있다)이 좁은 갭폭의 부화소를 설치함으로써 크게 감소하고 있다는 사실이 판명된다.
또한, 도 28의 그래프(상술한 각 그래프에 있어서도 동일하지만)에 있어서, 투과율(B)은 육안으로 인식하는 경우 logB에 의해 인식되기 때문에, 도면의 화살표로 나타내는 변화폭은 실제보다도 큰 차를 가지고 감지되어지게 된다.
실시예 3
상술한 각 실시예에서는 이들 모두 대향전극(CT) 및 화소전극(PX)이 영상신호선(DL)과 평행하게 형성된 것이다.
그러나, 이에 한정되는 것이 아니라, 예를들어 도 29에 나타낸 바와 같이 대향전극(CT) 및 화소전극(PX)이 영상신호선(DL)에 대하여 평행일 필요는 물론 없다.
마찬가지로, 대향전극(CT) 및 화소전극(PX)의 패턴이 도 29와 같이 되어 있지 않아도 좋다. 본 발명은, 화소영역 중의 광투과영역에 주화소영역(A영역)과 부화소영역(B영역)이 존재하고, 주화소영역의 패턴에 대하여 부화소영역의 패턴이 본 명세서에서 상세히 설명해 온 각 조건 하에 정해져 있는 것이면 되기 때문이다.
또한, 상술한 각 실시예에서는 A영역과 B영역이 화소영역을 2분하도록 하여 설치하였는데, 반드시 이에 한정되는 것이 아니라, 복수의 A영역과 복수의 B영역이 있어 이들 영역이 혼재하도록 배치된 상태로 하여 형성하여도 동일한 효과를 얻을 수 있는 것은 물론이다.
실시예 4
도 30은, 화소영역 중의 광투과영역의 거의 중앙에 B영역을 설치한 구성으로 한 다른 실시예로, 예를들어 도 23에 대응한 도로 되어 있다.
도 30에 있어서, 그 화소전극(PX)의 거의 중앙에 비교적 선폭이 넓은 영역을 형성함으로써 B영역을 형성하고 있다.
이와 같이 함으로써, 화소전극(PX)은 인접하는 대향전극(CT)과의 사이에 있어서, 이들 거리가 좁은 부분이 형성되어 그 근방에 전계방향이 다른 영역인 A영역의 전계방향과 서로 다른 부분이 형성되어지게 된다.
도 32는, 이 부분을 확대한 동로서, 전계의 방향을 화소전극(PX)과 대향전극(CT) 간의 화살표로 나타내고 있다.
도 32에서 명확히 알 수 있듯이, 화소전극(PX)의 폭이 넓은 부분을 형성함으로써, 전계방향이 서로 다른 영역이 형성되고, 이 영역이 B영역으로서 기능하게 된다.
본 실시예에서는 화소전극(PX)에 비교적 선폭이 넓은 영역을 형성한 것이지만, 대향전극(CT)에 동일한 구성을 실시하도록 하여도 동일한 효과를 얻을 수 있는 것은 물론이다.
또한, 본 실시예의 구성을 바탕으로, 예를들어 도 23에 나타낸 구성을 합쳐서 채용하도록 하여도 물론 좋다. 이 경우, B영역은 화소영역 중의 광투과영역에 각각 분할된 상태로 존재하게 된다.
실시예 5
도 31은 또 다른 실시예를 나타내는 구성도이다.
도 30의 구성에서 화소전극(PX)에 선폭이 넓은 부분(돌기)을 형성함으로써, 도 32(a)에 나타낸 바와 같이, 화소전극(PX)과 돌기의 각부에 이른바 도메인(DM)이 발생해 버리는 영역이 형성되는 경우가 있다.
상기 도메인(DM)이란, 예를들어 초기배향된 액정분자의 축방향과 일치하는 방향으로 전계가 발생해 버리는 영역으로, 설령 전계가 걸려도 상기 액정분자가 뒤틀리지 않아 광투과율을 제어할 수 없게 되버리는 영역으로 되어 있다.
도 31은 이와 같은 문제를 해소하기 위한 실시예를 나타내는 도로서, 상기 도메인(DM)이 발생하는 영역을 대향전압신호선(CL)에 의하여 마스크하도록 하고 있다.
즉, 도 31은 도 25 혹은 도 29와 대응하는 도로서, 대향전압신호선(CL)에 절연막을 매개로 하여 교차하도록 하여 형성되는 화소전극(PX)에 있어서, 그 교차부에 선폭이 넓은 부분(돌기)을 형성하도록 하고 있다.
이와 같이 함으로써, 도 32(b)에 나타낸 바와 같이 대향전압신호선(CL)에 의하여 B영역을 마스크하지 않고 도메인(DM)이 발생해 버리는 영역만을 마스크할 수 있게 된다.
이 경우, 축적용량(Cstg)은 상기 화소전극(PX)의 선폭이 넓은 부분의 영역에 있어서 확보되고, 또한 복수의 각 화소전극(PX)은 주사신호선(GL)(도에서 상측)에 근접하는 부분에서 공통접속되어 있다. 이 결과, 화소전극은 コ자형의 형상을 이루어 형성되어 있다.
도메인(DM)을 마스크하는 방법으로는, 블랙 매트릭스(BM)로 매스크하는 방법도 있기 때문에 이와 같이 구성하여도 좋다.
그런, 상술한 바와 같이, 대향전압신호선(CL)에 의하여 마스크하는 경우, 맞춤정도가 블랙 매트릭스(BM) 보다도 높기 때문에, 고정도로 도메인(DM)이 발생해 버리는 영역만을 마스크할 수 있는(B영역의 일부를 마스크해 버리지 일이 없다) 효과를 낼 수 있게 된다.
또한, 본 실시예의 구성을 바탕으로, 예를들어 도 25 혹은 도 29에 나타낸 구성을 합쳐서 채용하도록 하여도 물론 좋다. 이 경우, B영역은 화소영역 중의 광투과영역에 각각 분할된 상태로 존재하게 된다.
이상 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면 브라운관 정도의 시야각을 실현할 수 있는 횡전계방식의 액정표시장치에 있어서, 전극을 형성할 때의 포토리소그래피나 에칭의 불균일성으로 전극간격이 불균일할 때에도, 휘도얼룩이 발생하기 어려워 휘도 균일성이 높은 양호한 화질을 가지는 액정표시장치를 제공할 수 있다.

Claims (26)

  1. 액정을 사이에 두고 대향 배치되는 한 쌍의 투명기판과, 상기 액정의 초기배향방향을 규제하는 수단과, 상기 투명기판의 액정측 면의 각 화소영역에 서로 이간되어 형성된 화소전극과 대향전극을 갖추고,
    상기 화소전극과 대향전극과의 사이의 전계에 의하여, 이들 전극간을 투과하는 액정 내의 빛의 양을 제어하는 액정표시장치에 있어서,
    상기 화소영역 중의 광투과영역에, 상기 화소전극과 대향전극과의 사이의 전계방향과 상기 초기배향방향이 이루는 각도가 설정된 제1의 영역과, 상기 전계방향과 초기배향방향의 각도가 다른 제2의 영역을 설치하고, 상기 제2의 영역의 면적은 상기 제1의 영역의 면적보다 작은 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 및 제2의 각 영역에 있어서, 화소전극과 대향전극과의 간격이 다르게 되어 있는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 제2의 영역의 면적은, 상기 제1의 영역의 0.05배에서 0.3배의 면적인 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 및 제2의 영역의 전계방향은, 화소전극과 대향전극 중 적어도 어느 한쪽 전극의 패턴변경에 의하여 각각 다르게 되어 있는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
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Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100756302B1 (ko) * 2000-07-14 2007-09-06 가부시키가이샤 아드반스트 디스프레이 액정표시장치
JP2002040456A (ja) 2000-07-28 2002-02-06 Nec Corp 液晶表示装置
JP4585411B2 (ja) * 2005-09-12 2010-11-24 株式会社 日立ディスプレイズ 透過型液晶表示装置
JP4997624B2 (ja) 2006-03-14 2012-08-08 Ｎｌｔテクノロジー株式会社 横電界型液晶表示装置
JP5386555B2 (ja) * 2011-07-28 2014-01-15 株式会社ジャパンディスプレイ 液晶表示装置
TWI628498B (zh) 2012-07-13 2018-07-01 群康科技(深圳)有限公司 顯示裝置及其顯示面板
JP6050985B2 (ja) * 2012-08-23 2016-12-21 株式会社ジャパンディスプレイ 液晶表示装置
CN107037642B (zh) * 2017-05-27 2020-06-12 厦门天马微电子有限公司 一种显示面板和显示装置

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0980475A (ja) * 1995-09-11 1997-03-28 Hitachi Ltd 液晶表示素子およびその製造方法
JPH103092A (ja) * 1996-06-14 1998-01-06 Oobayashi Seiko Kk 液晶表示装置

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06167711A (ja) * 1992-11-30 1994-06-14 Canon Inc 強誘電性液晶素子
CN1055769C (zh) * 1994-03-17 2000-08-23 株式会社日立制作所 有源矩阵型液晶显示系统及其驱动方法
TW477905B (en) * 1995-06-14 2002-03-01 Hitachi Ltd Liquid crystal display device formed of high resistance black matrix with wide view angle
JPH0933936A (ja) * 1995-07-20 1997-02-07 Sanyo Electric Co Ltd 液晶表示素子及びその製造方法
JPH09297310A (ja) * 1996-05-01 1997-11-18 Stanley Electric Co Ltd 液晶表示素子とその製造方法
JPH09325340A (ja) * 1996-06-07 1997-12-16 Toshiba Corp 液晶表示素子
JPH1062788A (ja) * 1996-08-22 1998-03-06 Hoechst Ind Kk 液晶表示素子

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0980475A (ja) * 1995-09-11 1997-03-28 Hitachi Ltd 液晶表示素子およびその製造方法
JPH103092A (ja) * 1996-06-14 1998-01-06 Oobayashi Seiko Kk 液晶表示装置

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