JP2003186038A - 液晶表示装置用薄膜トランジスタ基板 - Google Patents

液晶表示装置用薄膜トランジスタ基板

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 側面視認性に優れた多重ドメイン液晶表示装
置を実現する。 【解決手段】 第１絶縁基板上に横方向のゲート線２
０、半導体層５０及び縦方向のデータ線７０が形成され
ている。半導体層５０上にはソース電極７１とドレーン
電極７２とが形成されている。データ線７０上の保護膜
上にはドレーン電極７２と連結されていて複数のスリッ
ト９９と横切除部９５を有する画素電極９０が形成され
ている。これと対向する第２絶縁基板上には複数の切除
部５１０、５２０、５３０を有する共通電極が形成され
ている。画素電極９０の横切除部９５と共通電極の切除
部５１０、５２０、５３０は画素領域を左右ドメインと
上下ドメインに分割しており、スリット９９は左右ドメ
イン部分に位置する。この構成により左右ドメイン内の
電界を上下ドメイン内の電界に比べて弱く維持し、左右
側面からの視認性を向上させることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は液晶表示装置及びそ
れに用いられる基板に関する。
【０００２】
【従来の技術】液晶表示装置は一般に共通電極とカラー
フィルターなどが形成されている上部基板と薄膜トラン
ジスタ及び画素電極などが形成されている下部基板との
間に液晶物質を注入しておいて画素電極と共通電極に互
いに異なる電位を印加することによって電界を形成して
液晶分子の配列を変更させ、これによって光の透過率を
調節することによって画像を表現する装置である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところが、液晶表示装
置は視野角が狭いのが重要な短所である。このような短
所を克服しようと視野角を広くするための様々な方案が
開発されているが、その中でも液晶分子を上下基板に対
して垂直に配向し、画素電極とその対向電極である共通
電極に一定の切除パターンを形成したり突起を形成して
画素を多くのドメインに分割する多重ドメイン化の方法
が有力視されている。
【０００４】切除パターンを形成する方法としては、画
素電極と共通電極とに各々切除パターンを形成し、これ
ら切除パターンによって形成されるフリンジフィールド
（パターン輪郭部電界）を利用して液晶分子が傾く方向
を調節することによって視野角を広くする方法がある。
【０００５】突起を形成する方法は、上下基板上に形成
されている画素電極と共通電極上に各々突起を形成し、
この突起によって歪曲される電界を利用して液晶分子の
傾く方向を調節する方法である。
【０００６】他の方法としては、下部基板上に形成され
ている画素電極には切除パターンを形成し上部基板に形
成されている共通電極上には突起を形成して切除パター
ンと突起によって形成されるフリンジフィールドを利用
して液晶の傾く方向を調節することによってドメインを
形成する方法がある。
【０００７】このような多重ドメイン液晶表示装置は
１:１０のコントラスト比を基準とするコントラスト比
基準視野角や階調間の輝度反転の限界角度で定義される
階調反転基準視野角は全方向８０゜以上で非常に優れて
いる。しかし、正面のガンマ曲線と側面のガンマ曲線と
が一致しない側面ガンマ曲線歪曲現象が発生してＴＮモ
ード液晶表示装置に比べても左右側面で劣等な視認性を
示す。例えば、ドメイン分割手段として切除部を形成す
るＰＶＡ（patterned vertically aligned）モードの場
合には、側面に向かうほど全体的に画面が明るく表示さ
れ、色は白い側に移動する傾向があり、激しい場合に
は、明るい階調の間の間隔差がなくなって絵が崩れるよ
うに表示される場合も発生する。しかし、液晶表示装置
がマルチメディア用として用いられ、絵や動画像を見る
ことが増加しているので、視認性がますます重要視され
ている。
【０００８】本発明が目的とする技術的課題は、側面視
認性に優れた多重ドメイン液晶表示装置を実現すること
である。
【０００９】
【課題を解決するための手段】このような課題を解決す
るために本発明では、液晶が左右に傾く左右ドメイン内
の電界を上下に傾く上下ドメイン内の電界に比べて弱く
維持する。
【００１０】具体的には、一つの画素領域が複数の小ド
メインに分割されていて、各小ドメインはその内部に含
まれている液晶分子が駆動電界印加時に傾く平均方向に
よって第１方向ドメインとこれに交叉する方向を有する
第２方向ドメインに分類される液晶表示装置において、
前記第１方向ドメイン内部の駆動電界は前記第２方向ド
メイン内部の駆動電界に比べて弱い液晶表示装置を用意
する。
【００１１】通常のテレビとして用いるためには、前記
第１方向は液晶表示装置を正面で見る時左右方向であ
り、前記第２方向は上下方向であり、前記第１方向ドメ
イン内部の駆動電界が前記第２方向ドメイン内部の駆動
電界に比べて弱い程度は液晶表示装置のセルギャップを
ｄとする時、０．０２/ｄ（Ｖ/ｕｍ）から０．５/ｄ
（Ｖ/ｕｍ）の間であるのが好ましい。
【００１２】より具体的には、第１絶縁基板と、前記第
１絶縁基板上に第１方向に形成されている第１信号線
と、前記第１絶縁基板上に第２方向に形成されていて前
記第１信号線と絶縁されて交差している第２信号線と、
前記第１信号線及び前記第２信号線に連結されている第
１薄膜トランジスタと、前記第１薄膜トランジスタが連
結されている前記第１信号線及び前記第２信号線に連結
されている第２薄膜トランジスタと、前記第１薄膜トラ
ンジスタに連結されている第１画素電極と、前記第２薄
膜トランジスタに連結されている第２画素電極と、前記
第１絶縁基板と対向する第２絶縁基板と、前記第２絶縁
基板上に形成されている共通電極と、前記第１基板と前
記第２基板の間に注入されている液晶物質層と、前記第
１絶縁基板と前記第２絶縁基板のうちの少なくともいず
れか一つの基板上に形成されていて、前記第１画素電極
と前記第２画素電極を複数の小ドメインに分割するドメ
イン分割手段、とを含み、前記ドメイン分割手段は前記
第１画素電極と前記第２画素電極とを各々第１方向ドメ
インと第２方向ドメインとに分割し、前記第１画素電極
と前記第２画素電極とは互いに容量性結合をなす液晶表
示装置を備える。
【００１３】この時、ｎとｍとを整数とする時、ｍ列の
ｎ行画素の第１及び第２薄膜トランジスタはｍ番目デー
タ線に連結されており、ｍ列のｎ＋１行画素の第１及び
第２薄膜トランジスタはｍ＋１番目データ線に連結され
ることができる。また、前記第２画素電極が全体画素領
域で３０％乃至７０％を占める。前記液晶物質層に含ま
れている液晶分子は駆動電界が印加されない状態で前記
第１及び第２絶縁基板に対して垂直に配向されている。
【００１４】一方、前記薄膜トランジスタ基板に形成さ
れていて、前記第１画素電極及び前記第２画素電極との
間で各々保持容量を形成する保持容量線をさらに含み、
前記第２画素電極と前記共通電極との間に形成される液
晶容量をＣｌｃｂ、前記第２画素電極と前記保持容量線
との間で形成される保持容量をＣｓｔｂ、第１画素電極
と第２画素電極との間で形成される結合容量をＣｐｐと
する時、 Ｔ＝（Ｃｌｃｂ＋Ｃｓｔｂ−Ｃｐｐ）／（Ｃｌｃｂ＋Ｃ
ｓｔｂ＋Ｃｐｐ） で定義されるＴが０．６５から０．９５の間の値を有す
るのが好ましい。
【００１５】他の構成としては、第１絶縁基板と、前記
第１絶縁基板上に第１方向に形成されている第１信号線
と、前記第１絶縁基板上に第２方向に形成されていて、
前記第１信号線と絶縁されて交差している第２信号線
と、前記第１信号線及び前記第２信号線に連結されてい
る薄膜トランジスタと、前記薄膜トランジスタに連結さ
れていて複数のスリットを有する画素電極と、前記第１
絶縁基板と対向する第２絶縁基板と、前記第２絶縁基板
上に形成されている共通電極と、前記第１基板と前記第
２基板との間に注入されている液晶物質層と、前記第１
絶縁基板と前記第２絶縁基板のうちの少なくともいずれ
か一つの基板上に形成されていて、前記画素電極を複数
の小ドメインに分割するドメイン分割手段とを含み、前
記ドメイン分割手段は前記画素電極を各々第１方向ドメ
インと第２方向ドメインとに分割しており、前記第１方
向ドメインは前記スリットが位置する部分に配置されて
いる液晶表示装置がある。
【００１６】この時、前記画素電極が有する前記スリッ
トの幅は２〜５μmの間であり、隣接する二つの前記ス
リットの間の距離は２〜１０μmの間であるのが好まし
い。
【００１７】他の構成としては、第１絶縁基板と、前記
第１絶縁基板上に第１方向に形成されている第１信号線
と、前記第１絶縁基板上に第２方向に形成されていて前
記第１信号線と絶縁されて交差している第２信号線と、
前記第１信号線及び前記第２信号線に連結されている薄
膜トランジスタと、前記薄膜トランジスタに連結されて
いる画素電極と、前記第１絶縁基板と対向する第２絶縁
基板と、前記第２絶縁基板上に形成されている共通電極
と、前記画素電極と前記共通電極のうちの少なくともい
ずれか一つの上に形成されている誘電体層と、前記第１
基板と前記第２基板との間に注入されている液晶物質層
と、前記第１絶縁基板と前記第２絶縁基板のうちの少な
くともいずれか一つの基板上に形成されていて前記画素
電極を複数の小ドメインに分割するドメイン分割手段と
を含み、前記ドメイン分割手段は前記画素電極を各々第
１方向ドメインと第２方向ドメインに分割しており、前
記誘電体層は前記液晶物質よりも小さい誘電率を有する
と共に前記第１方向ドメインが位置する部分に形成され
ている液晶表示装置がある。また、前記誘電体の誘電率
を前記液晶より大きくして、前記第１方向ではなく、前
期第２方向のドメイン上に形成してもよい。また、高誘
電率物質の替わりに導電物質を用いてもよい。
【００１８】この時、前記誘電体層の厚さは５００Åか
ら１．５μmの間が好ましく、前記ドメイン分割手段は
前記画素電極と前記共通電極とが各々有する切除部であ
りうる。
【００１９】
【発明の実施の形態】以下、図面を参考として本発明の
実施例による液晶表示装置について説明する。
【００２０】図１は、本発明の第１実施例による液晶表
示装置の配置図であり、図２は図１のII-II'線による断
面図である。
【００２１】ガラスなどの透明な絶縁基板１０上に横方
向にのびているゲート線２０が形成されており、ゲート
線と平行して保持容量線３０が形成されている。ゲート
線２０にはゲート電極が枝２１の形態で形成されてお
り、保持容量線３０には第１乃至第４維持電極３１、３
２、３３、３４と維持電極連結部３５、３６が連結され
ている。第１維持電極３１は保持容量線３０に直接連結
されて縦方向に形成されており、第２維持電極３２と第
３維持電極３３は各々第１維持電極３１に連結されて横
方向にのびている。第４維持電極３４は第２及び第３維
持電極３２、３３に連結されて縦方向にのびている。維
持電極連結部３５、３６は第４維持電極３４と隣接する
画素の第１維持電極３１を連結している。ゲート配線２
０、２１と保持容量配線３０、３１、３２、３３、３
４、３５、３６上にはゲート絶縁膜４０が形成されてお
り、ゲート電極２１上部のゲート絶縁膜４０上には非晶
質シリコンからなる半導体層５０が形成されている。半
導体層５０上にはリン（P）などのＮ形不純物が高濃度
でドーピングされている非晶質シリコンからなる接触層
６１、６２が形成されている。両側接触層６１、６２上
には各々ソース電極７１とドレーン電極７２が形成され
ており、ソース電極７１はゲート絶縁膜４０上に縦方向
にのびているデータ線７０に連結されている。データ配
線７０、７１、７２上にはドレーン電極７２を露出させ
る接触孔８１を有する保護膜８０が形成されており、保
護膜８０上には接触孔８１を通じてドレーン電極７２と
連結されている画素電極９０が形成されている。画素電
極９０はＩＴＯ（indium tin oxide）またはＩＺＯ（in
dium zinc oxide）などの透明な導電物質からなる。
【００２２】この時、画素電極９０は第１乃至第３小部
分９１、９２、９３に分離されており、これら小部分は
連結部９４、９５、９６を通じて互いに連結されてされ
ている。第１小部分９１は二つのゲート線２０と二つの
データ線７０の交差によって定義される画素領域の下半
面に四つの角部が切れた（以下、“面取り”という）長
方形模様で形成されており、接触孔８１を通じてドレー
ン電極７２と直接連結されている。第２及び第３小部分
９２、９３は画素領域の上半面ににはやり四つの角部が
切れた長方形模様で形成されている。第２小部分９２は
第１小部分９１と第１及び第２連結部９４、９６を通じ
て連結されており、第３小部分９３は第２小部分９２と
第３連結部９５を通じて連結されている。
【００２３】この時、第１小部分９１には複数のスリッ
ト９９が形成されている。これらスリット９９によって
有効電極面積率が減少し、電束が拡散するので、第１小
部分９１と共通電極４００との間に形成される電界は第
２小部分９２や第３小部分９３と共通電極４００の間に
形成される電界に比べて弱い。
【００２４】一方、第１小部分９１と第２小部分９２と
の間には第２維持電極３２が位置し、第２小部分９２と
第３小部分９３との間には第３維持電極３３が位置し、
第１維持電極３１と第４維持電極３４とは画素電極９０
とデータ線７０との間に位置する。第１小部分９１はデ
ータ線と平行した辺がゲート線と平行した辺に比べて長
く、第２小部分と第３小部分はデータ線と平行した辺が
ゲート線と平行した辺に比べて短い。この時、第２及び
第３小部分９２、９３は第１及び第４維持電極３１、３
４と重なるが、第１小部分９１は第１及び第４維持電極
３１、３４と重ならない。また、保持容量線３０はゲー
ト線２０と第３小部分９３との間に位置する。この時、
保持容量線３０、維持電極３１、３２、３３、３４及び
維持電極連結部３５、３６には後述する色フィルター基
板の共通電極に印加される電位が印加されることが普通
である。
【００２５】以上のように、データ線と画素電極との間
及びゲート線と画素電極との間に共通電位が印加される
保持容量線や維持電極を配置すれば、データ線電位また
はゲート線電位が画素領域の電界に与える影響を保持容
量線または維持電極により遮断して安定したドメインを
形成することができる。
【００２６】次に、本発明の第１実施例による液晶表示
装置の色フィルター基板について説明する。
【００２７】ガラスなどからなる透明な基板１００上に
クロム/酸化クロム二重層からなるブラックマトリック
ス２００が形成されていて画素領域を定義している。各
画素領域には色フィルター３００が形成されており、色
フィルター３００上には透明な導電体からなる共通電極
４００が基板１００全面に形成されている。共通電極４
００には切除パターン５１０、５２０、５３０が形成さ
れている。この時、切除パターン５１０、５２０、５３
０は第１乃至第３切除部５１０、５２０、５３０からな
っている。第１切除部５１０は画素領域の下半部を左右
に２分しており、第２切除部５２０と第３切除部５３０
は画素領域の上半部を上下に３分している。各切除部５
１０、５２０、５３０の両端部はしだいに拡張されて二
等辺三角形模様をなしており、これら各切除部５１０、
５２０、５３０は互いに分離されている。
【００２８】前記でブラックマトリックスは有機物質で
形成することもでき、色フィルターは薄膜トランジスタ
基板に形成することもできる。
【００２９】以下、本発明の第１実施例による液晶表示
装置について図１を参照しながら説明する。
【００３０】薄膜トランジスタ基板と色フィルター基板
を整列して結合し、２枚の基板の間に液晶物質９００を
注入して、それに含まれている液晶分子の方向子（普通
は長軸方向）を垂直に配向し、二つの偏光板１１、１０
１を２枚の基板１０、１００の外部にその偏光軸が互い
に直交するように配置すれば、第１実施例による液晶表
示装置が備えられる。
【００３１】２枚の基板１０、１００が整列された状態
では薄膜トランジスタ基板の画素電極９０の各小部分９
１、９２、９３と色フィルター基板の共通電極４００に
形成されている第１乃至第３切除部５１０、５２０、５
３０が重畳して画素領域を複数の小ドメインに分割す
る。ここで、第１小部分９１と第１切除部５１０によっ
て分割される小ドメインを上左右ドメイン（縦方向に長
く形成される）、第２及び第３小部分９２、９３と第２
及び第３切除部５２０、５３０によって分割される小ド
メインを上下ドメイン（横方向に長く形成される）と区
分する。これは電界印加時に液晶が傾く方向によって区
分したものである。このように区分することにより、左
右ドメインでは液晶分子の方向子が左右方向に傾き、上
下ドメインでは液晶分子の方向子が上下方向に傾くの
で、ＶＡモードの上下左右全ての方向で一定水準の視野
角を得ることができる。この時、画素電極９０の各小部
分９１、９２、９３は二つの長辺と二つの短辺からな
り、各小部分の長辺はデータ線７０またはゲート線２０
と平行しており、偏光板の偏光軸とは４５゜をなす（図
２参照）。ここで、データ線７０やゲート線２０と隣接
して画素電極９０の各小部分９１、９２、９３の長辺が
位置している場合にはデータ線７０と長辺との間及びゲ
ート線２０と長辺との間に保持容量線３０や維持電極３
１、３２、３３、３４が配置される。一方、画素電極の
各小部分９１、９２、９３の短辺周囲には保持容量配線
３０、３１、３２、３３、３４が配置されなかったり、
配置されている場合には画素電極９０によって完全に覆
われたりまたは画素電極９０から３μm以上遠く離れて
いるのが好ましい。このように保持容量配線３０、３
１、３２、３３、３４を配置する理由はデータ線７０ま
たはゲート線２０が画素電極小部分９１、９２、９３の
長辺と隣接する部分ではデータ線７０またはゲート線２
０の電位がドメイン形成を妨害する方向に作用し、反対
に短辺と隣接する部分ではデータ線７０またはゲート線
２０の電位がドメイン形成を助ける方向に作用するため
である。
【００３２】一方、画素電極の第１小部分９１に形成さ
れているスリット９９によって左右ドメイン内に形成さ
れる電界は上下ドメイン内に形成される電界に比べて弱
い。これによって液晶表示装置の左右側面視認性が向上
する。この時、液晶表示装置のセルギャップをｄとすれ
ば、左右ドメイン内に形成される電界が上下ドメイン内
に形成される電界に比べて弱い程度は０．０２/ｄ（Ｖ/
ｕｍ）から０．５/ｄ（Ｖ/ｕｍ）の間の値になるのが適
当である。つまり、共通電極と画素電極との間の電圧差
は左右ドメインをなす部分が上下ドメインをなす部分に
比べて０．１Ｖから１Ｖ程度弱いのが適当である。この
ためにスリット９９の幅は２〜５μmの間になるのが好
ましく、隣接する二つのスリット９９の間の距離は２〜
１０μmの間になるのが好ましい。
【００３３】以下、左右ドメイン内に形成される電界が
上下ドメイン内に形成される電界に比べて弱い時、視野
角が改善される理由を見てみる。
【００３４】図３は、テスト用セルの正面と側面６０゜
でのガンマ曲線を示すグラフである。
【００３５】図３は階調レベルと輝度の関係を示し、正
面で液晶表示装置を見る時のガンマ曲線に比べて、側面
（６０゜）で見る時のガンマ曲線がさらに高いことが分
かる。特に、低い階調では正面ガンマ曲線と側面ガンマ
曲線との間の幅が非常に大きくて、同一な階調を正面で
見るか、そうでなければ側面から見るかによって２倍乃
至１０倍以上の輝度差が発生する。ところが、赤、緑、
青画素の階調が互いに独立的に変動されるので側面から
のガンマ曲線の歪曲程度も赤、緑、青画素が互いに異な
る。したがって、側面から見る時は正面から見る時とは
全く異なる色に感じるようになる。例えば、図５に示し
たように、赤、緑、青画素が各々５６階調、４８階調、
２４階調を示しているとする時、これを正面から見れば
、赤、緑、青の比率は Ｒ：Ｇ：Ｂ=７３:５０:１０=５５％:３７％:８％ であるのに対し、側面６０゜から見れば、赤、緑、青の
比率が Ｒ：Ｇ：Ｂ=７５:６６:４１=４１％:３６％:２３％ になって、正面に比べて青色の比率が３倍以上高まって
正面でとは全く異なる色に見える。
【００３６】図５のような形態でガンマ曲線が歪曲され
れば正面で比率が低い色は側面で比率が高くなり、反対
に、正面で比率の高い色は側面では比率が低くなるの
で、赤、緑、青色の比率が似ている傾向を示す。結果的
に、正面から見れば互いに異なる色が側面からは色感差
が減って似た色に見え、全般的に色が薄くなりながら白
に近づく傾向（ホワイトシフト）を示す。このような現
象により色再現性が落ちるようになり、絵が霞んで現れ
る。ホワイトシフトの最も大きい原因は低い階調でガン
マ曲線の歪曲が大きいということである。高い階調では
ガンマ歪曲が発生しても割合で見れば大きい変化ではな
いが、低い階調（３２階調以下）ではガンマ歪曲によっ
て輝度が２倍から１０倍以上差が出る。このような大き
い変化はホワイトシフト現象が顕著に現れるようにす
る。
【００３７】図４は、単一ドメインの垂直配向液晶セル
を８方向の側面から見る時のＶＴ曲線を示すグラフであ
る。
【００３８】図４を見れば、低い階調でＶＴ曲線が左側
に移動する現象が上側や下側で顕著に現れ、左側と右側
では低い階調で正面とほとんど同じ曲線を描いて上昇し
ており、左下側と右下側では初期に階調反転が発生して
再びＶＴが右側に移動して上昇曲線を描くことが分か
る。結局、低い階調でガンマ曲線が上側に歪曲される現
象は液晶セルを観測する方向と電界印加によって液晶分
子が傾く方向が同様な場合（液晶分子の頭側または尻側
で見る場合）に激しく現れ、液晶セルを観測する方向と
電界印加によって液晶分子が傾く方向が垂直をなす場合
には少なく現れる。したがって、左右側面での視認性基
準の視野角に悪影響を及ぼす要素としては左右ドメイン
のガンマ曲線歪曲が重要であって、上下側面での視認性
基準の視野角に悪影響を及ぼす要素としては上下ドメイ
ンのガンマ曲線歪曲が重要である。しかし、液晶表示装
置を使用する観点から見る時、左右側面での視野角が上
下側面での視野角に比べて重要である。したがって、本
発明では左右側面視認性に悪影響を及ぼす左右ドメイン
のガンマ曲線歪曲を補償する方案として、左右ドメイン
内の電界強さを上下ドメイン内に比べて弱くする。これ
についてさらに詳しく見てみる。
【００３９】図５は、ラビングを上下方向にアンチパラ
レル（anti parallel）するように作った単一ドメイン
（上下ドメインと同一に上下方向に液晶分子が傾く）Ｖ
Ａセルで正面でのＶＴ曲線、左右方向６０度でのＶＴ曲
線を平均した曲線、上下方向６０度でＶＴ曲線を平均し
た曲線及び上下方向の曲線を０．３Ｖ移動させた曲線を
同じグラフに示したものである。
【００４０】図５に示したように、単一ドメインセルに
おいては、左右方向ＶＴ曲線は低階調で正面ＶＴ曲線と
ほとんど一致するが、上下方向ＶＴ曲線は正面ＶＴ曲線
に比べて低い電圧で上昇し始める。つまり、ＶＴh（臨
界電圧）が正面に比べて上下方向で低く現れる。しか
し、上下方向ＶＴ曲線を約０．３Ｖ移動させれば正面Ｖ
Ｔ曲線と低階調でほとんど一致する。上下方向ＶＴ曲線
が正面ＶＴ曲線と一致するというのは、上下側面での視
認性が正面での視認成果と同一になるということを意味
する。つまり、図５を通じて該当側面（上下側面または
左右側面）の視認性を向上させるためには、該当ドメイ
ン（上下または左右ドメイン）の電圧を０．３Ｖ程度低
くしなければならない事を確認した。結局、多重ドメイ
ンセルにおいて、左右側面での視認性を正面での視認性
と同一な水準に向上させるためには、左右ドメインの左
右側面ＶＴ曲線を所定の電圧ほど移動させれば良い。左
右側面ＶＴ曲線を移動させることと同一な効果が得られ
る方法が、左右ドメイン内の電界を上下ドメイン内の電
界に比べて低くする方法である。
【００４１】図６は、本発明の第２及び第３実施例によ
る液晶表示装置用薄膜トランジスタ基板の配置図であ
り、図７は、図６のVII-VII'線による断面図で、本発明
の第２実施例による断面図である。
【００４２】第２実施例による液晶表示装置は、画素電
極の第１小部分９１にスリットを形成する代わりに、第
１小部分９１上に液晶より低誘電率の誘電体層６００が
形成されているという点が異なるだけであって、他は第
１実施例による液晶表示装置と同一である。
【００４３】第２実施例で誘電体層６００を形成する効
果は第１実施例で第１小部分９１にスリットを形成する
ことと同一である。つまり、左右ドメイン内の電界を誘
電体に吸収させて液晶内電界を上下ドメイン内の電界よ
り弱くする。ここで、誘電体層６００の厚さは５００Å
〜１．５μmの間に形成するのが好ましい。
【００４４】図８は、図７と同じく図６のVII-VII'線に
よる断面図で、本発明の第３実施例による断面図であ
る。
【００４５】第３実施例による液晶表示装置は画素電極
の第１小部分９１にスリットが形成されないで、共通電
極４００上の第１小部分９１に対応する部分に誘電体層
６００が形成されているという点が異なるだけであっ
て、他は第１実施例による液晶表示装置と同一である。
【００４６】第３実施例で誘電体層６００を形成する効
果は第２実施例と同様に第１実施例で第１小部分９１に
スリットを形成することと同一である。つまり、左右ド
メイン内の電界を上下ドメイン内の電界より弱くする。
【００４７】図９は、本発明の第４実施例による液晶表
示装置用薄膜トランジスタ基板の画素レベル配置図であ
り、図１０と図１１は、各々図９のX−X'線とXI−XI'線
による断面図であり、図１２は、図９の薄膜トランジス
タ基板を適用した液晶表示装置の等価回路図である。
【００４８】第４実施例は、第１〜第３実施例とは異な
り、第１画素電極９１と第２画素電極９２の夫々が薄膜
トランジスタを有している。まず、薄膜トランジスタ基
板について説明する。
【００４９】ガラスなどの透明な絶縁基板１０上にゲー
ト配線２０、２１と保持容量線３０が形成されている。
【００５０】ゲート配線２０、２１は横方向にのびてい
るゲート線２０を含み、ゲート線２０の一部は図の上下
方向に枝状に突出してゲート電極２１を構成する。
【００５１】保持容量線３０はゲート線２０と平行して
形成されており、示していないが、枝線を有することも
ある。
【００５２】ゲート配線２０、２１と保持容量線３０と
はゲート絶縁膜４０で覆われており、ゲート絶縁膜４０
上には非晶質シリコンからなる半導体層５０が形成され
ている。半導体層５０はゲート電極２１と重複して薄膜
トランジスタのチャンネル部を形成する。半導体層５０
上にはリンなどのＮ形不純物が高濃度でドーピングされ
た非晶質シリコンからなる抵抗性接触層６１、６２、６
３が形成されている。
【００５３】接触層６１、６２、６３及びゲート絶縁膜
４０上にはデータ配線７０、７１、７２、７３及び結合
電極７４が形成されている。データ配線７０、７１、７
２、７３は半導体層５０に沿ってのびたデータ線７０と
これに連結されたソース電極７１及びこれらと分離され
た第１及び第２ドレーン電極７２、７３を含む。ソース
電極７１はゲート電極２１上部でデータ線７０から突出
しており、第１及び第２ドレーン電極７２、７３はソー
ス電極７１の両側に各々配置されていて、それぞれの一
端はゲート線２０を中心にして両側に位置する第１及び
第２画素領域の内側にのびている。結合電極７４は保持
容量線３０と一部が重なっており、後述するように、保
持容量線３０を中心にして両側が分離されている第１画
素電極９１と第２画素電極９２を電磁気的に容量性結合
している。ここで、抵抗性接触層６１、６２、６３は半
導体層５０とデータ配線７０、７１、７２、７３が重複
する部分にだけ形成されている。
【００５４】データ配線７０、７１、７２、７３上には
保護膜８０が形成されている。この時、保護膜８０は第
１及び第２ドレーン電極７２、７３の一端を各々露出す
る第１及び第２接触孔８１、８２と結合電極７４の一端
を露出する第３接触孔８３を有している。
【００５５】保護膜８０上には第１接触孔８１と第２接
触孔８２を通じて第１ドレーン電極７２及び第２ドレー
ン電極７２、７３と各々連結されている第１及び第２画
素電極９１、９２が形成されている。ここで、第２画素
電極９２は結合電極７４と第３接触孔８３を通じて連結
されており、第１画素電極９１は結合電極７４下端のＬ
字形導電部と重なっていて電磁気的に結合（容量性結
合）されている。結局、第１画素電極９１と第２画素電
極９２は結合電極７４を媒介として容量性結合をなして
いる。画素電極９１、９２はＩＴＯまたはＩＺＯなどの
透明な導電物質からなる。一方、第１画素電極９１は横
方向に長くのびている横切除部９５を有している。横切
除部９５の数は図９とは異なって複数個形成されること
も可能であり、第２画素電極９２には縦切除部が形成さ
れることがある。第１画素電極９１が一つの画素領域で
占める比率は３０％〜７０％になるのが好ましい。
【００５６】保持容量配線３０には第１、第２画素電極
９１、９２と対向する共通電極の電位が印加されること
が普通である。
【００５７】次に、色フィルター基板について説明す
る。
【００５８】色フィルター基板には第１実施例による液
晶表示装置でと同様に、ブラックマトリックス、色フィ
ルター、共通電極が形成されており、共通電極には第１
乃至第３切除部５１０、５２０、５３０が形成されてい
る。この時、縦方向に長くのびている第１切除部５１０
は第２画素電極９２を左右に二分して二つの左右ドメイ
ンに分割しており、横方向に長くのびている第２及び第
３切除部５２０、５３０は第１画素電極９１を上下に３
分する位置に形成されている。第２及び第３切除部５２
０、５３０と横切除部９５によって第１画素電極９１は
上下に４分されて四つの上下ドメインに分割している。
【００５９】以上の第４実施例では結合電極７４をデー
タ配線７０、７１、７２、７３と同一層に形成している
が、これと異なって結合電極７４をゲート配線２０、２
１と同一層に形成することもできる。この場合には、保
持容量配線３０を結合電極７４と重複しないように形成
しなければならない。
【００６０】このような薄膜トランジスタ基板を使用す
る液晶表示装置は次のような構造を有する。
【００６１】このような薄膜トランジスタ基板に対向し
て共通電極基板が所定の間隔をおいて配置されており、
薄膜トランジスタ基板と共通電極基板との間には液晶物
質が注入されている。この時、液晶物質は基板に対して
垂直配向されている。この他、色フィルター基板上には
二軸性（biaxial）フィルムなどの補償フィルムが付着
されており、二つの偏光板が薄膜トランジスタ基板と共
通電極基板の外側に配置されている。
【００６２】以上のように、薄膜トランジスタと画素電
極を一つの画素領域当り２つずつ形成し、結合電極を使
用して隣接する画素領域の二つの画素電極を容量性結合
しておけば液晶表示装置を左右側面から見る時、視認性
が低下することを防止することができる。これは左右ド
メインをなす第２画素電極９２の電圧が上下ドメインを
なす第１画素電極９１の電圧に比べて低く維持されて左
右ドメイン内の電界が上下ドメイン内の電界に比べて弱
くなるためである。
【００６３】以下、左右ドメインを構成する第２画素電
極９２の電圧が上下ドメインをなす第１画素電極９１の
電圧に比べて低く維持される理由を説明する。
【００６４】まず、図１２を参考として、一つの画素領
域内に配置されている二つの画素電極[Ｐ（ｎ）−ａ、
Ｐ（ｎ）−ｂ]の電位[Ｖ[Ｐ（ｎ）−ａ]、Ｖ[Ｐ（ｎ）
−ｂ]]]の間の関係を導出する。
【００６５】図１２でＣｌｃａは第１画素電極９１が位
置するａ画素電極と共通電極との間で形成される液晶容
量、Ｃｓｔａは保持容量線とａ画素電極の間で形成され
る保持容量、Ｃｌｃｂは第２画素電極９２が位置するｂ
画素電極と共通電極の間で形成される液晶容量、Ｃｓｔ
ｂは保持容量線とｂ画素電極の間で形成される保持容
量、Ｃｐｐはａ画素電極とｂ画素電極の間で形成される
結合容量を示す。
【００６６】図１２を見れば、同じゲート線とデータ線
に第１及び第２薄膜トランジスタが連結されており、第
１及び第２薄膜トランジスタには各々第１画素電極と第
２画素電極が連結されている。保持容量線３０を隔てて
いる第１画素電極と第２画素電極は互いに容量性結合
（Cpp）を構成している。
【００６７】一つのデータ線７０を基準に見る時、ｎ番
目ゲート線２０がオン（on）になると二つの薄膜トラン
ジスタ（TFT）チャンネルがオンになって、これを通じ
て第１及び第２画素電極[Ｐ（ｎ）−ａ、Ｐ（ｎ）−ｂ]
に電圧が印加される。ところが、Ｐ（ｎ）−ｂはＰ（ｎ
＋１）−ａと容量性で結合されているため、Ｐ（ｎ＋
１）−ａがオンされる時、Ｐ（ｎ）−ｂが影響を受け
る。したがって、Ｐ（ｎ）−ａ、とＰ（ｎ）−ｂの電圧
は次の通りになる。
【００６８】
【数１】
【００６９】
【数２】
【００７０】数式１及び２で、Ｖｄ（ｎ）はＰ（ｎ）画
素を駆動するためにデータ線に印加される電圧を意味
し、Ｖｄ（ｎ＋１）はＰ（ｎ＋１）を駆動するために印
加されたデータ線電圧を意味する。また、Ｖ'ｄ（ｎ＋
１）は前回フレーム（frame）のＰ（ｎ＋１）画素に印
加された電圧を意味する。
【００７１】数式１及び２に示したように、Ｐ（ｎ）−
ｂ画素に印加される電圧とＰ（ｎ）−ａに印加される電
圧は互いに異なる。特に、点反転駆動または線反転駆動
をし、次の画素行が前回画素行と同じ階調を表示する場
合（実際に殆どの画素がこのようなケースに該当する時
間が多い）には、Ｖｄ（ｎ）＝−Ｖｄ（ｎ＋１）、Ｖｄ
（ｎ）=−Ｖ'ｄ（ｎ）（共通電極電圧は接地電圧と仮定
する）であるので、数式２は次の通りに整理できる。
【００７２】
【数３】
【００７３】数式３によれば、Ｐ（ｎ）−ｂにはＰ
（ｎ）−ａより低い電圧が印加されることが分かる。こ
の時、Ｔは０．６５〜０．９５程度が適当である。
【００７４】本発明の第５実施例による液晶表示装置に
ついて説明する。
【００７５】図１３は、本発明の第５実施例による液晶
表示装置用薄膜トランジスタ基板の画素レベル配置図で
あり、図１４は、図１３の薄膜トランジスタ基板を適用
した液晶表示装置の等価回路図である。
【００７６】本発明の第５実施例では一つの画素列に含
まれている薄膜トランジスタ及び画素電極が二つのデー
タ線に交互に連結されている。つまり、Ｐ（ｎ）画素の
薄膜トランジスタと二つの画素電極（ａ，ｂ）はｍ番目
データ線に連結されており、Ｐ（ｎ＋１）画素の薄膜ト
ランジスタと二つの画素電極（ａ，ｂ）はｍ＋１番目デ
ータ線に連結されている。薄膜トランジスタと画素電極
個々の具体的な構造は切除部９５、５１０、５２０、５
３０の位置が変わった点を除いては第３実施例と同一で
ある。つまり、第４実施例では横切除部９５が第２画素
電極９２に形成されており、第１切除部５１０は第１画
素電極９１を左右に両分する位置に形成されており、第
２及び第３切除部５２０、５３０は第２画素電極９２を
上下に３分する位置に形成されている。したがって、第
１画素電極９１が左右ドメインを構成し、第２画素電極
９２が上下ドメインを構成する。
【００７７】このような構造で点反転駆動を遂行すれ
ば、左右ドメイン内の電界が上下ドメイン内の電界に比
べて弱く維持される。つまり、第１画素電極９１電位が
第２画素電極９２電位に比べて常に低く維持されるため
左右側面からの視認性が向上する。以下、第１画素電極
９１電位が第２画素電極９２電位に比べて常に低く維持
される理由を見てみる。
【００７８】図１４のような構造で点反転駆動を遂行す
れば同じ画素列に属する画素電極には同一な極性の電圧
が印加されるので列（column）反転駆動と同一な特性を
示す。したがって、次の画素行が以前画素行と同一な階
調を表示する場合（実際にほとんどの画素がこのような
ケースに該当する時間が多い）を考慮すればＶｄ（ｎ）
=Ｖｄ（ｎ＋１）、Ｖｄ（ｎ）=-Ｖ'ｄ（ｎ）になって、
数式２は次の通りに整理できる。
【００７９】
【数４】
【００８０】数式４によれば、第５実施例ではｂ画素の
電圧がａ画素より高い。したがって、左右ドメイン内の
電界が上下ドメイン内の電界に比べて常に低く維持され
ることができる。
【００８１】前記では本発明の最も実際的で好ましい実
施例を参照して説明したが、本発明は前記に開示された
実施例に限られるわけではない。本発明の範囲は特許請
求範囲内に属する様々な変形及びなど等価物も含む。
【００８２】
【発明の効果】本発明では上下ドメインに比べて左右ド
メイン内の電界を常に弱く維持することによって左右側
面からの視認性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例による液晶表示装置のドメ
インレベル配置図である。
【図２】図１のII-II'線による断面図である。
【図３】テスト用セルの正面と側面６０゜でのガンマ曲
線を示すグラフである。
【図４】単一ドメインの垂直配向液晶セルを８方向の側
面から見る時のＶＴ曲線を示すグラフである。
【図５】ラビングを上下方向にアンチパラレル（anti p
arallel）するように作った単一ドメインＶＡセルで正
面でのＶＴ曲線と左右方向６０度でのＶＴ曲線を平均し
た曲線と、上下方向６０度でＶＴ曲線を平均した曲線と
上下方向の曲線を０．３Ｖ移動させた曲線を同じグラフ
に示した図面である。
【図６】本発明の第２及び第３実施例による液晶表示装
置のドメインレベル配置図である。
【図７】図６のVII-VII'線による断面図であって、本発
明の第２実施例による断面図である。
【図８】図６のVII-VII'線による断面図であって、本発
明の第３実施例による断面図である。
【図９】本発明の第４実施例による液晶表示装置の画素
レベル配置図である。
【図１０】図９のX-X'線による断面図である。
【図１１】図９のXI-XI'線による断面図である。
【図１２】図９の薄膜トランジスタ基板を適用した液晶
表示装置の等価回路図である。
【図１３】本発明の第５実施例による液晶表示装置の画
素レベル配置図である。
【図１４】図１３の薄膜トランジスタ基板を適用した液
晶表示装置の等価回路図である。
【符号の説明】
１０ 下側絶縁基板（薄膜トランジスタ基板） ２０ ゲート線 ２１ ゲート電極 ３０ 保持容量線 ３１〜３４ 第１〜第４維持電極 ４０ ゲート絶縁膜 ５０ 半導体層 ７０ データ線 ７１ ソース電極 ７２ ドレーン電極 ８０ 保護膜 ９０ 画素電極 ９１ 上下ドメイン用の電極 ９２ 左右ドメイン用の電極 １００ 色フィルター基板 ２００ ブラックマトリックス ３００ 色フィルター ４００ 共通電極 ５００ 台切除パターン ６００ 低誘電率誘電体

Claims (14)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】一つの画素領域が複数の小ドメインに分割
    されており、各小ドメインはその内部に含まれている液
    晶分子が駆動電界印加時に傾く平均方向によって第１方
    向ドメインと第２方向ドメインとに分類される液晶表示
    装置において、 前記第１方向ドメイン内部の駆動電界は前記第２方向ド
    メイン内部の駆動電界に比べて弱い液晶表示装置。
  2. 【請求項２】前記第１方向ドメインでは液晶表示装置を
    正面から見る時液晶が左右方向に傾き、前記第２方向ド
    メインでは液晶が上下方向に傾く、請求項１に記載の液
    晶表示装置。
  3. 【請求項３】前記第１方向ドメイン内部の駆動電界が前
    記第２方向ドメイン内部の駆動電界に比べて弱い程度は
    液晶表示装置のセルギャップをｄとする時、０．０２/
    ｄ（Ｖ/ｕｍ）から０．５/ｄ（Ｖ/ｕｍ）の間である、
    請求項１に記載の液晶表示装置。
  4. 【請求項４】第１絶縁基板と、 前記第１絶縁基板上に第１方向に形成されている第１信
    号線と、 前記第１絶縁基板上に第２方向に形成されており、前記
    第１信号線と絶縁されて交差している第２信号線と、 前記第１信号線及び前記第２信号線に連結されている第
    １薄膜トランジスタと、 前記第１薄膜トランジスタが連結されている前記第１信
    号線及び前記第２信号線に連結されている第２薄膜トラ
    ンジスタと、 前記第１薄膜トランジスタに連結されている第１画素電
    極と、 前記第２薄膜トランジスタに連結されている第２画素電
    極と、 前記第１絶縁基板と対向する第２絶縁基板と、 前記第２絶縁基板上に形成されている共通電極と、 前記第１基板と前記第２基板との間に注入されている液
    晶物質層と、 前記第１絶縁基板と前記第２絶縁基板のうちの少なくと
    もいずいれか一つの基板上に形成されており、前記第１
    画素電極と前記第２画素電極とを複数の小ドメインに分
    割するドメイン分割手段とを含み、 前記ドメイン分割手段は前記第１画素電極と前記第２画
    素電極とを各々第１方向ドメインと第２方向ドメインと
    に分割し、前記第１画素電極と前記第２画素電極とは互
    いに容量性結合をなす液晶表示装置。
  5. 【請求項５】ｎとｍは整数とする時、ｍ列のｎ行画素の
    第１及び第２薄膜トランジスタはｍ番目データ線に連結
    されており、ｍ列のｎ＋１行画素の第１及び第２薄膜ト
    ランジスタはｍ＋１番目データ線に連結されている、請
    求項４に記載の液晶表示装置。
  6. 【請求項６】前記第２画素電極が全体画素領域で３０％
    乃至７０％を占める、請求項４に記載の薄膜トランジス
    タ基板。
  7. 【請求項７】前記液晶物質層に含まれている液晶分子は
    駆動電界が印加されない状態で前記第１及び第２絶縁基
    板に対して垂直に配向されている、請求項４に記載の液
    晶表示装置。
  8. 【請求項８】前記薄膜トランジスタ基板に形成されてお
    り、前記第１画素電極及び前記第２画素電極との間で各
    々保持容量を形成する保持容量線をさらに含み、 前記第２画素電極と前記共通電極との間に形成される液
    晶容量をＣｌｃｂ、前記第２画素電極と前記保持容量線
    との間で形成される保持容量をＣｓｔｂ、第１画素電極
    と第２画素電極との間で形成される結合容量をＣｐｐと
    する時、 Ｔ＝（Ｃｌｃｂ＋Ｃｓｔｂ−Ｃｐｐ）／（Ｃｌｃｂ＋Ｃ
    ｓｔｂ＋Ｃｐｐ） で定義されるＴが０．６５から０．９５の間の値を有す
    る、請求項４に記載の液晶表示装置。
  9. 【請求項９】第１絶縁基板と、 前記第１絶縁基板上に第１方向に形成されている第１信
    号線と、 前記第１絶縁基板上に第２方向に形成されており、前記
    第１信号線と絶縁されて交差している第２信号線と前記
    第１信号線及び前記第２信号線に連結されている薄膜ト
    ランジスタと、 前記薄膜トランジスタに連結されており、複数のスリッ
    トを有する画素電極と、 前記第１絶縁基板と対向する第２絶縁基板と、 前記第２絶縁基板上に形成されている共通電極と、 前記第１基板と前記第２基板との間に注入されている液
    晶物質層と、 前記第１絶縁基板と前記第２絶縁基板のうちの少なくと
    もいずれか一つの基板上に形成されており、前記画素電
    極を複数の小ドメインに分割するドメイン分割手段とを
    含み、 前記ドメイン分割手段は前記画素電極を各々第１方向ド
    メインと第２方向ドメインに分割しており、前記第１方
    向ドメインは前記スリットが位置する部分に配置されて
    いる液晶表示装置。
  10. 【請求項１０】前記画素電極が有する前記スリットの幅
    は２〜５μmの間である、請求項９に記載の液晶表示装
    置。
  11. 【請求項１１】隣接する二つの前記スリットの間の距離
    は２〜１０μmの間である、請求項１０に記載の液晶表
    示装置。
  12. 【請求項１２】第１絶縁基板と、 前記第１絶縁基板上に第１方向に形成されている第１信
    号線と、 前記第１絶縁基板上に第２方向に形成されており、前記
    第１信号線と絶縁されて交差している第２信号線と、 前記第１信号線及び前記第２信号線に連結されている薄
    膜トランジスタと、 前記薄膜トランジスタに連結されている画素電極と、 前記第１絶縁基板と対向する第２絶縁基板と、 前記第２絶縁基板上に形成されている共通電極と、 前記画素電極と前記共通電極のうちの少なくともいずれ
    か一つの上に形成されている誘電体層と、 前記第１基板と前記第２基板との間に注入されている液
    晶物質層と、 前記第１絶縁基板と前記第２絶縁基板のうちの少なくと
    もいずれか一つの基板上に形成されており、前記画素電
    極を複数の小ドメインに分割するドメイン分割手段とを
    含み、 前記ドメイン分割手段は前記画素電極を各々第１方向ド
    メインと第２方向ドメインとに分割しており、前記誘電
    体層は前記第１方向ドメインが位置する部分に形成され
    ている液晶表示装置。
  13. 【請求項１３】前記誘電体層の厚さは５００Åから１．
    ５μmの間である、請求項１２に記載の液晶表示装置。
  14. 【請求項１４】前記ドメイン分割手段は前記画素電極と
    前記共通電極が各々有する切除部である、請求項４、
    ９、１２のいずれかに記載の液晶表示装置。
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