JP2004078218A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

　【課題】　本発明の技術的目的は、液晶表示装置のフリッカーの発生と輝度差を減らして画質を向上させることである。
　【解決手段】　液晶表示装置は隣接した一対の中央画素と前記中央画素を中心に交差するように配置された一対の第１色の画素及び一対の第２色の画素を各々含む複数の画素群からなり、行列状に配置された画素配置と、前記横方向に伸びており前記画素にゲート信号を伝達する複数のゲート線と、そして縦方向に伸びていてデータ信号を伝達する複数のデータ線を含み、前記各画素は画素電極と薄膜トランジスタを含み、前記画素は極性反転される。
【選択図】　　　図２１

Description

　本発明は、液晶表示装置に関するものである。

　液晶表示装置は一般に、画素電極と共通電極など電場を生成する二種類の電界生成電極を有する二つの表示板と、その間にある誘電率異方性液晶層を含む。二つの電極の間の電圧差が変化すれば、二つの電極が生成する電場の強さが変化し、これによって液晶層を通過する光の透過率が変化する。従って、二つの電極の間の電圧差を調節することによって所望の画像を表示することができる。

　このような液晶表示装置は、画素電極と赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の色フィルターを含む複数の画素を有する。各画素は表示信号線を通じて印加される信号により駆動されて表示動作を行う。表示信号線には、走査信号を伝達するゲート線（または走査信号線）と、データ信号（画像信号）を伝達するデータ線があり、各画素には一つのゲート線及び一つのデータ線と連結されている薄膜トランジスタが備えられており、これを通じて画素に形成されている画素電極への画像信号伝達が制御される。

　なお、赤色、緑色、青色の色フィルターの配置方法はさまざまである。例えば、同一色の色フィルターを画素列の単位で配置するストライプ型と、縦及び横方向に赤色Ｒ、緑色Ｇ、青色Ｂの色フィルターを順次に配置するモザイク型と、縦方向に画素を交差するようにジグザグ状に配置して赤色Ｒ、緑色Ｇ、青色Ｂの色フィルターを順次に配置するデルタ型などがある。デルタ型は、赤色Ｒ、緑色Ｇ、青色Ｂの色フィルターを含む三つの単位画素を一つのドットとして画像を表示する際、画面表示の円形や対角線を表現するのに有効である。なお、以下では横方向の並びを行、縦方向の並びを列と記す。

　また、クレアボランテ研究所“ＣｌａｉｒＶｏｙａｎｔｅ　Ｌａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓ”では、画像表示においてより有効な高い解像度の表現力を備えると共に設計コストも最少化できるペンタイルマトリックス（商標名）“Ｔｈｅ　ＰｅｎＴｉｌｅ　Ｍａｔｒｉｘ^ＴＭ”という画素配置を提案した。このようなペンタイルマトリックスの画素配置では、互いに隣接する青色の画素は、一つのデータ線を通じてデータ信号を受け、互いに異なるゲート線を通じて印加される信号によって駆動される。このようなペンタイルマトリックス画素配置を用いると、ＳＶＧＡ級の表示装置を利用して、ＵＸＧＡ級の解像度を実現することができ、低価格のゲート駆動集積回路の数は増加するが、反対に高価なデータ駆動集積回路の数を減らすことができるので、表示装置の生産コストを最少化することができる。

　しかし、ペンタイルマトリックス画素配置では、青色画素の大きさが赤色及び緑色画素の大きさと異なるために液晶充電率の差による保持容量の変更などが要求される問題点がある。

　なお、反転駆動を適用する際、赤色、緑色及び青色画素に対して極性が不規則に発生し、これによってフリッカーが発生し、画素列間に輝度の差が発生する等、表示装置の画質が低下する問題点がある。

　本発明の技術的目的は、ペンタイルマトリックス方式のように中央画素または中央画素群に対して対向配置された第１色の画素対と第２色の画素対を有する液晶表示装置のフリッカーと輝度差を減らして画質を向上させることである。

　本発明の一つの特徴による液晶表示装置は、各画素に含まれる画素電極と薄膜トランジスタ、横方向に伸びていて前記画素にゲート信号を伝達する複数のゲート線及び縦方向に伸びていてデータ信号を伝達する複数のデータ線を備え、隣接している青色及び白色画素と、前記青色及び白色画素を中心に斜めに対向している一対の赤色画素と、前記赤色画素に隣接して前記青色及び白色画素を中心に斜めに対向している一対の緑色画素とを各々含む複数の画素群で構成された画素配列を特徴とする。

　各画素に印加される階調電圧の極性割り当て状況に関して、前記一つの画素群において、前記青色及び白色画素は同一な極性を有し、前記赤色画素も同一極性を有し、前記緑色画素も同一極性を有することができる。また、前記極性を周期的に反転する方式として、前記極性反転は列反転であるか、２×１反転であることができる。

　前記一つの画素群において、前記青色及び白色画素が同一極性を有し、前記赤色画素が互いに異なる極性を有し、前記緑色画素も互いに異なる極性を有することができ、前記極性反転は２×２反転であることができる。

　縦方向または横方向に隣接した二つの画素群の青色画素と白色画素の相対的位置の前後が変わることがある。

　前記画素は長方形であり、前記青色画素と前記白色画素は縦方向に配置されて独立的な列をなしたり、前記青色画素と前記白色画素は二等辺三角形であり、一緒になって菱形である。前記青色画素と前記白色画素の境界線は横方向または縦方向に伸びることができる。

　隣接した二つの列の前記赤色画素は互いに異なる行に位置し、隣の行の赤色画素は互いに異なる列に位置し、隣接した二つの列の前記緑色画素は互いに異なる行に位置し、隣の行の緑色画素は互いに異なる列に位置し、横方向に隣接した二つの画素群の前記青色画素または前記白色画素は互いに異なる行に位置したり縦方向に隣接した二つの画素群の前記青色画素または前記白色画素は互いに異なる列に位置することができる。

　前記液晶表示装置はレンダリング駆動技法で駆動することができる。

　この液晶表示装置は、前記画素に光を供給するバックライトユニットをさらに含み、前記バックライトユニットが出す光はｘ色座標が０．３１から０．３４の間であり、ｙ色座標が０．３２から０．３５の間であることが好ましい。

　前記赤色、緑色及び青色画素は、赤色、緑色及び青色顔料を各々含む赤色、緑色及び青色有機物フィルターをさらに含み、前記白色画素は透明有機物フィルターをさらに含むことができる。

　前記赤色、緑色、青色及び白色画素は、前記有機物フィルター上に形成されている共通電極及び/または前記有機物フィルターと前記共通電極の間に形成されているオーバーコート膜をさらに含むことができる。

　前記透明有機物フィルターは前記オーバーコート膜と同一物質からなることができる。

　前記オーバーコート膜表面の高さは実質的に均一であることが好ましい。

　前記赤色、青色、緑色及び白色画素は、前記薄膜トランジスタ上に形成されて突出部を有する保護膜と、前記保護膜と対向する赤色、緑色及び青色の色フィルターと、前記色フィルター上に形成されている共通電極と、そして前記画素電極と前記共通電極との間に充填されている液晶を含み、前記突出部は前記白色画素に位置し、前記共通電極の高さは、前記赤色、緑色及び青色画素のものより前記白色画素のものが低いことがある。

　前記共通電極と前記保護膜表面との間の距離は実質的に同一であることが好ましい。

　前記画素電極と前記共通電極は切開部を有することができる。

　本発明の他の特徴による液晶表示装置は、隣接した一対の中央画素と、前記中央画素を中心に交差するように配置された一対の第１色の画素、及び一対の第２色の画素を各々含む複数の画素群からなり、行列状に配置された画素配置と、横方向に伸びており前記画素にゲート信号を伝達する複数のゲート線と、そして縦方向に伸びておりデータ信号を伝達する複数のデータ線を含み、前記各画素は画素電極と薄膜トランジスタを含み、前記画素は極性反転される。

　前記一つの画素群において前記中央画素が同一極性を有し、前記第１色の画素も同一極性を有し、前記第２色の画素も同一極性を有することができる。

　前記極性反転は列反転または２×１反転であることができる。

　前記一つの画素群で前記中央画素が同一極性を有し、前記第１色の画素は互いに異なる極性を有し、前記第２色画素も互いに異なる極性を有することができ、前記極性反転は２×２反転であることができる。

　前記中央画素は青色画素であり、前記第１色及び第２色の画素は各々緑色及び赤色画素であるか前記中央画素は赤色画素であり、前記第１色及び第２色画素は各々緑色及び青色画素であるか前記中央画素は青色及び白色画素であり、前記第１色及び第２色の画素は各々緑色及び赤色画素であることができる。また、前記中央画素の彩度は互いに異なることが可能で、この際中央画素は赤色であることが好ましい。

　ペンタイルマトリクスのような４色表示と、光源の色分布調整、各画素毎の画素形状・面積比・明度・彩度等の調整を行う描画操作（レンダリング）の採用により、表示画像の品質を向上させ、バックライト光の利用率を高めることができる。

　添付した図面を参照して本発明の実施例について本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者が容易に実施できるように詳細に説明する。しかし、本発明は多様な形態に実現することができ、ここに説明する実施例に限定されない。

　図面において多くの層及び領域を明確に表すために厚さを拡大して示した。明細書においては、類似した部分には同一の図面符号を付けた。層、膜、領域、板などの部分が他の部分の“上に”あるとする場合、これは他の部分の“真上に”ある場合に限らずその中間に他の部分がある場合も含む。しかし、ある部分が他の部分の"真上に"あるとする場合は、その中間に他の部分がないことを意味する。なお、構造記述において「基板の上側・下側」とは、当該基板より液晶層に近い側を上側または内側、遠い側を下側または外側と記す。また、全体構造の上下（前後）は、画像光線の主放射方向を上または前、バックライトのある側を下または後と記す。

　それでは図面を参照して本発明の実施例による液晶表示装置とその駆動装置及びその駆動方法について説明する。

　図１は本発明の一実施例による液晶表示装置のブロック図であり、図２は本発明の一実施例による液晶表示装置の分解斜視図であり、図３は本発明の一実施例による液晶表示装置の一つの画素に対する等価回路図である。また、図１１は他の実施例による液晶表示装置の断面図である。

　図１に示すように、本発明の一実施例による液晶表示装置は、液晶表示板組立体３００及びこれに連結されたゲート駆動部４００とデータ駆動部５００、データ駆動部５００に連結された階調電圧生成部８００、液晶表示板組立体３００に光を照射する照明部９００、そしてこれらを制御する信号制御部６００を含む。

　一方、図２に示すように、本発明の一実施例による液晶表示装置を構造的に見れば表示部３３０とバックライト部３４０を含む。

　表示部３３０は液晶表示板組立体３００とこれに付着されたゲートＦＰＣ基板４１０及びデータＦＰＣ基板５１０、そして該当ＦＰＣ基板４１０、５１０に付着されているゲートＰＣＢ４５０及びデータＰＣＢ５５０を含む。

　液晶表示板組立体３００を構造的に見れば、図２及び図３に示すように、下部表示板１００及び上部表示板２００とその間にある液晶層３を含んでおり、図１及び図３に示すように、等価回路から見れば複数の表示信号線（Ｇ₁-Ｇ_n、Ｄ₁-Ｄ_m）とこれに連結されていて大略行列形態に配置された複数の画素を含む。

　表示信号線（Ｇ₁-Ｇ_n、Ｄ₁-Ｄ_m）は下部表示板１００に備えられており、ゲート信号（“走査信号”ともいう。）を伝達する複数のゲート線Ｇ₁-Ｇ_nとデータ信号を伝達するデータ線Ｄ₁-Ｄ_mを含む。

　ゲート線Ｇ₁-Ｇ_nは大略横方向に伸びて互いに大略平行しており、データ線Ｄ₁-Ｄ_mはゲート線と直交するように、大略横方向に伸びていて互いにほぼ平行である。

　各画素は表示信号線（Ｇ₁-Ｇ_n、Ｄ₁-Ｄ_m）に連結されたスイッチング素子Ｑとこれに連結された液晶蓄電器Ｃ_LC及び維持蓄電器Ｃ_STを含む。維持蓄電器Ｃ_STは不要ならば省略できる。

　スイッチング素子Ｑは下部表示板１００に備えられており、薄膜トランジスタなどの三端子素子としてその制御端子及び入力端子は各々ゲート線Ｇ₁-Ｇ_n及びデータ線Ｄ₁-Ｄ_mに連結されており、出力端子は液晶蓄電器Ｃ_LC及び維持蓄電器Ｃ_STに連結されている。

　液晶蓄電器Ｃ_LCは、下部表示板１００の画素電極１９０と上部表示板２００の共通電極２７０を二つの端子としており、両電極１９０、２７０間の液晶層３は誘電体として機能する。画素電極１９０は、スイッチング素子Ｑに連結されて共通電極２７０は上部表示板２００の前面に形成されて共通電圧Ｖ_comが印加される。図３とは異なり、共通電極２７０が下部表示板１００に備わる場合もあり、この時には両電極１９０、２７０が全て線形または棒形に作られる。

　液晶蓄電器Ｃ_LCの補助的な役割を果たす維持蓄電器Ｃ_STは、下部表示板１００に具備された別個の信号線（図示せず）と画素電極１９０を、絶縁体を介して重ねたもので、ここでいう別の信号線には共通電圧Ｖ_comなどの定められた電圧が印加される。しかし、維持蓄電器Ｃ_STは、画素電極１９０が絶縁体を介して、すぐ真上側の前段ゲート線と重ねられて、構成されることもある。

　一方、色表示を実現するためには、各画素が色相を表出できるようにしなければならないが、これは画素電極１９０に対応する領域に色フィルター２３０を備えることによって可能となる。図３では、色フィルター２３０は上部表示板２００の該当領域に形成されているが、下部表示板１００の画素電極１９０上または下に形成することもできる。

　色フィルター２３０の色相は、光の三原色である赤色、緑色及び青色のいずれかが好ましく、以下には、各画素をその画素が表示する色相によって赤色画素、緑色画素及び青色画素と呼び、図面符号はそれぞれＲ、Ｇ、Ｂである。

　図２において、バックライト部３４０は液晶表示板組立体３００の下側にあり、両側端に光を発する複数のランプ３４１、ランプ３４１からの光を組立体３００に誘導及び拡散する導光板３４２及び複数の光学シート３４３、導光板３４２下部に位置してランプ３４１から下方に放射される光を液晶表示板組立体３００側に向けて反射させる反射板３４４、そしてランプ３４１を覆っているランプ蓋３４５を含む。

　ランプ３４１は、図１において照明部９００と記されており、ＣＣＦＬ（ｃｏｌｄ　ｃａｔｈｏｄｅ　ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｔ　ｌａｍｐ）、ＥＥＦＬ（ｅｘｔｅｒｎａｌ　ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ　ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｔ　ｌａｍｐ）など蛍光ランプを使用する。しかし、発光ダイオードＬＥＤなどもランプとして用いることができる。

　液晶表示板組立体３００の二つの表示板１００、２００の外側面にはランプ３４１から出る光を偏光させる偏光子（図示せず）が付着されている。

　図４ａ及び図５ａに、本発明の二つの実施例による液晶表示装置の画素の空間的な配置が示されている。

　図４ａ及び図５ａに示すように、本実施例によれば、複数の画素が行列状に配置されている。

　各画素行（横方向の並び）は各色相の画素、つまり赤色画素Ｒ、緑色画素Ｇ及び青色画素Ｂの全てを含む。図４ａにおいては、赤色画素Ｒ、青色画素Ｂ、緑色画素Ｇの順または緑色画素Ｇ、青色画素Ｂ、赤色画素Ｒの順に配置されている。ところが、図５ａには、青色画素Ｂ、赤色画素Ｒ、緑色画素Ｇの順に、または緑色画素Ｇ、赤色画素Ｒ、青色画素Ｂの順に配置されている。また、読み出しの初期位置を適当に選べば、図４ａにおいては、第１行がＲＢＧ、第２行がＲＧＢであり、図５ａには、第１行がＲＧＢ、第２行がＲＢＧの順であって、同じ要素の組み合わせである。

　一方、画素列（縦方向の並び）は交互に配置された２種の色相の画素を含む２色画素列と、一種類の色相の画素だけを含む単色画素列に分類される。図４ａでは、２色画素列は赤色画素Ｒと緑色画素Ｇで構成され、単色画素列は青色画素Ｂのみである。なお、図５ａでは、２色画素列は青色画素Ｂと緑色画素Ｇ、単色画素列は赤色画素Ｒのみで構成される。

　単色画素列を無視して、２色画素列のみを考えれば、隣接した二つの２色画素列において、横方向または縦方向のいずれでも隣接画素は互いに異なる色相となるので、西洋将棋盤（ｃｈｅｃｋｅｒｂｏａｒｄ）のようなパターンになる。単色画素列は２色画素列２列毎に１列挿入されているので各色相の画素面積は実質的に同一である。

　図４ｂ及び図５ｂに示す６画素配列は、それぞれ図４ａ及び図５ａの画素配置における、画像の色表示に関する基本単位、つまり一つのドットを成す一群の画素を示すものであって、単色画素列の縦方向に隣接した二つの画素と、この二つの画素に対して各々横方向に隣接した２色画素列の二つずつの画素を含み全部で６個の画素からなる。

　このような画素配置においては、解像度を高めるために特殊なレンダリング（描画操作）を行うが、これについて図６を参照して詳細に説明する。

　図６は本発明の一実施例による液晶表示装置のレンダリングの基本単位を示している。

　図６に示すように、本実施例では、２色画素列の任意の画素Ｐ１（細かい網点部）を中心に、２色画素列において、その画素Ｐ１に上下左右で隣接した別の色相である４つの周辺画素Ｐ２（粗い網点部）と二つの隣接した単色画素列の画素Ｐ３（黒い部分）を、一つの単位としてレンダリングを行う。レンダリングを行う際には、本発明による実施例の特徴として、中心画素Ｐ１に全体の半分程の加重値を与える。

　ところが、図４ｂ、図５ｂ及び図６において、２色画素列の二つの色相の画素は、対称的に互いに交差して配置されていて混合色相として認識される。しかし、単色画素列の画素は、縦方向の帯として現れるので２色画素列の二つの色相と対称ではない。それで混色が不完全となり画質の劣化を生ずることがある。特に、図４ｂでは、２色画素列が示す色相が緑色と赤色であって、緑色と赤色を合せれば黄色になるが、黄色は青色より明度が高いために２色画素列は明るく示され、同色画素列の青色は暗く示される現象を生ずることもある。しかし、図５ｂでは、２色画素列の示す色相が青色と緑色であり、青色と緑色を合せればシアン（ｃｙａｎ）になるが、シアンの場合は単色画素列の赤色と比べて明度の差がほとんどないために、このような明度差を生ずる現象が非常に少ない。

　このような現象をさらに減らすために図５ｂには、レンダリングとして、縦方向に隣接した二つの赤色画素Ｒの彩度を互いに異ならせる。具体的には、左側に青色画素Ｂが位置し右側に緑色画素Ｇが位置した赤色画素Ｒの彩度を、左右反対の場合より低く、つまり、左側に緑色画素Ｇが位置し右側に青色画素Ｂが位置した赤色画素Ｒの彩度より低くする。そうすると、左側画素を基準に暗い青色画素Ｂに隣接した赤色画素Ｒは、青色画素Ｂに比べて彩度が低いながら明度が高く、明るい緑色画素Ｇに隣接した赤色画素Ｒは緑色画素Ｇに比べて彩度が高いながら明度が低い。従って、上下の画素間の明度差及び左右の画素間の明度差が小さくなる。

　彩度が互いに異なる赤色画素Ｒを作製するには、図３に示した色フィルター２３０の材料である感光膜に混合する色原料の量を調節すればよい。また、他の方法を用いることもできる。以上のような描画操作（レンダリング）を実施することにより、表示画像の品質を向上させ、また、後述のようにバックライト光の利用率を高めることができる
　次に、本発明の一実施例による液晶表示装置の薄膜トランジスタ表示板の詳細な構造について図７及び図８を参照して詳細に説明する。

　図７は、本発明の一実施例による液晶表示装置用薄膜トランジスタ表示板の平面図であり、図８は、図７に示した薄膜トランジスタ表示板をＶＩＩＩ-ＶＩＩＩ’線に沿って切断した断面図である。

　絶縁基板１１０上にゲート信号を伝達する複数のゲート線１２１が形成されている。ゲート線１２１は主に横方向に伸びており、各ゲート線１２１の一部は複数のゲート電極１２３を構成する。また、各ゲート線の他の一部は下方向に突出して複数の拡張部１２７を構成する。

　ゲート線１２１は比抵抗が低い銀（Ａｇ）や銀合金などの銀系金属、アルミニウム（Ａｌ）やアルミニウム合金などのアルミニウム系列金属などからなる導電膜を含み、このような導電膜に加えて、別の物質、特にクロム（Ｃｒ）、チタニウム（Ｔｉ）、タンタル（Ｔａ）、モリブデン（Ｍｏ）及びこれらの合金（たとえば、モリブデン-タングステン（ＭｏＷ）の合金）などのように、ＩＴＯまたはＩZＯとの物理的、化学的、電気的接触特性が良い導電物質からなる他の導電膜を含む多層膜構造、例えば下部膜と上部膜の組み合わせを有することもできる。下部膜と上部膜の組み合わせの例としては、クロム/アルミニウム-ネオジム（Ｎｄ）の合金を挙げることができる。

　本例では、上部配線の段切れ防止のため、ゲート線１２１の側面は傾斜しており、傾斜角は基板１１０の表面に対して約３０-８０゜の範囲である。

　ゲート線１２１上には、窒化ケイ素（ＳｉＮ_x）などからなるゲート絶縁膜１４０が形成されている。

　ゲート電極１２３上のゲート絶縁膜１４０上部には、水素化非晶質シリコンなどからなる複数の島状半導体１５４が形成されている。

　半導体１５４上部には、シリサイドまたはｎ形不純物が高濃度にドーピングされているｎ+水素化非晶質シリコンなどの物質で作られた複数の島状抵抗性接触部材１６３、１６５が対となって形成されている。

　　半導体１５４と抵抗性接触部材１６３、１６５の側面も傾斜していて傾斜角は３０-８０゜である。

　抵抗接触部材１６３、１６５及びゲート絶縁膜１４０上には、各々複数のデータ線１７１と複数のドレーン電極１７５及び複数の維持蓄電器用導電体１７７が形成されている。

　データ線１７１は、主に縦方向に伸びてゲート線１２１と交差し、データ電圧を伝達する。各データ線１７１からドレーン電極１７５に向かって伸びた枝がソース電極１７３を構成する。一対となるソース電極１７３及びドレーン電極１７５は、互いに分離されており、ゲート電極１２３を中間として互いに反対側に位置する。ゲート電極１２３、ソース電極１７３及びドレーン電極１７５は、島状半導体１５４と共に薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を構成し、薄膜トランジスタのチャンネルは、ソース電極１７３とドレーン電極１７５の間の島状半導体１５４に形成される。

　維持蓄電器用導電体１７７はゲート線１２１の拡張部１２７と重なっている。

　データ線１７１、ドレーン電極１７５及び維持蓄電器用導電体１７７、また、比抵抗が低い銀（Ａｇ）や銀合金などの銀系の金属、アルミニウム（Ａｌ）やアルミニウム合金などアルミニウム系金属などからなる導電膜を含み、このような導電膜に加えて他の物質、特にクロム（Ｃｒ）、チタニウム（Ｔｉ）、タンタル（Ｔａ）、モリブデン（Ｍｏ）及びこれらの合金（例えば、モリブデン-タングステン（ＭｏＷ）の合金）などのように、ＩＴＯまたはＩZＯと物理的、化学的、電気的接触特性の良い物質からなる他の導電膜を含む多層膜構造、例えば下部膜と上部膜の組み合わせを有することもできる。下部膜と上部膜の組み合わせの例としては、クロム/アルミニウム-ネオジム（Ｎｄ）合金を挙げることができる。

　データ線１２１、ドレーン電極１７５及び維持蓄電器用導電体１７７の側面も傾斜しており、傾斜角は基板１１０の表面に対して約３０-８０゜の範囲である。

　抵抗性接触部材１６３、１６５は、その下部の半導体１５４とその上部のデータ線１７１及びドレーン電極１７５の間にのみ存在し、接触抵抗を低くする役割を果たす。

　データ線１７１、ドレーン電極１７５及び維持蓄電器用導電体１７７と露出された島状半導体１５４部分の上には平坦化特性が優れていて感光性を有する有機物質、プラズマ化学気相蒸着（ＰＥＣＶＤ）で形成されるａ-Ｓｉ:Ｃ:Ｏ、ａ-Ｓｉ:Ｏ:Ｆなどの低誘電率絶縁物質、または無機物質である窒化ケイ素などからなる保護膜１８０が形成されている。さらに、保護膜１８０は有機物と窒化ケイ素の二重層であってもよい。

　保護膜１８０には、ドレーン電極１７５、維持蓄電器用導電体１７７及びデータ線１７１の端部１７９を各々露出する複数の接触孔１８５、１８７、１８９が形成されており、ゲート絶縁膜１４０と共にゲート線１２１の端部１２５を露出する複数の接触孔１８２が形成されている。

　保護膜１８０上には、ＩZＯからなる複数の画素電極１９０及び複数の接触補助部材９２、９７が形成されている。

　画素電極１９０は、接触孔１８５、１８７を通じてドレーン電極１７５及び維持蓄電器用導電体１７７と各々物理的・電気的に連結されており、ドレーン電極１７５からデータ電圧を印加されて導電体１７７にデータ電圧を伝達する。

　図３をさらに参照すると、データ電圧が印加された画素電極１９０は、共通電圧を印加される上部表示板２００の共通電極２７０と共に電場を生成することによって二つの電極１９０、２７０の間の液晶層３の液晶分子を再配向させる。

　また、前述のように、画素電極１９０と共通電極２７０は、蓄電器を形成して薄膜トランジスタが遮断された後も印加された電圧を維持するが、電圧維持能力を強化するために液晶蓄電器と並列に連結された他の蓄電器を設けることがあり、これを“維持蓄電器”という。維持蓄電器は、画素電極１９０と、これの上側に隣接し、直前に駆動されたばかりのゲート線１２１（これを“前段ゲート線”という。）との重畳などで作られる。維持蓄電器の静電容量、つまり、保持容量を増やすためには、ゲート線１２１を部分的に拡幅した拡張部１２７を設けて重畳面積を大きくする他、画素電極１９０と連結されて拡張部１２７と重なる維持蓄電器用導電体１７７を保護膜１８０の下部に設けて二つの間の距離を近くする、などの工夫をする。

　さらに、画素電極１９０は、隣接するゲート線１２１及びデータ線１７１と重なる所まで広げて、開口率（ａｐｅｒｔｕｒｅ　ｒａｔｉｏ）を高めているが、重ならないこともある。

　接触補助部材９２、９７は、接触孔１８２、１８９を通じてゲート線の端部１２５及びデータ線の端部１７９と各々連結される。接触補助部材９２、９７は、ゲート線１２１及びデータ線１７１の各端部１２５、１７９と外部配線との接着性を補完し、これらを保護する役割を果たすものであるが、必須ではなくこれらの適用の可否は選択的である。

　本発明の他の実施例によれば、画素電極１９０の材料として透明な導電性ポリマー、例えば臭素をドーピングしたポリアセチレンなどを使用しているが、反射型液晶表示装置の場合は不透明な反射性金属、例えば銀、アルミなどを用いてもよい。この時、接触補助部材９２、９７は画素電極１９０と別の物質、例えばＩZＯで作製することができる。本例では、反射性金属とデータ線用金属が同種になっているが、これは、偶然ではなく、両者の好ましい特性が共通して、高い電子移動度に依存するためである。

　次に、本発明の他の実施例による液晶表示装置の薄膜トランジスタ表示板の詳細構造に対して図９及び図１０ａ、図１０ｂを参照して詳細に説明する。

　図９は、本発明の他の実施例による液晶表示装置用薄膜トランジスタ表示板の平面図であり、図１０ａ及び図１０ｂは、各々図９に示した薄膜トランジスタ基板をＸａ-Ｘａ’線及びＸｂ-Ｘｂ’線に沿って切断した断面図である。

　図面に示すように、本実施例による液晶表示装置用の薄膜トランジスタ表示板の層状構造は、大概は図７及び図８に示した液晶表示装置用の薄膜トランジスタ表示板の層状構造と同じである。つまり、図７及び図８と図９及び図１０を比較すると、図７及び図８では基板１１０の上に複数のゲート電極１２３を含む複数のゲート線１２１が形成されており、その上にゲート絶縁膜１４０が形成されている。図７及び図８に示す島状半導体１５４に対応して、図９及び図１０でも複数の突出部１５４を含む複数の線形半導体１５１がゲート絶縁膜１４０上に形成されており、同様に、図７及び図８に示す島状抵抗性接触部材１６３、１６５に対応して、図９及び図１０でも突出部１６３を含む線形抵抗性接触部材１６１及び複数の島状抵抗性接触部材１６５が線形半導体１５１上に形成されている。抵抗性接触部材１６１、１６５及びゲート絶縁膜１４０上には、複数のソース電極１７３を含む複数のデータ線１７１、複数のドレーン電極１７５、複数の維持蓄電器用導電体１７７が形成されており、その上に保護膜１８０が形成されている。保護膜１８０及び/またはゲート絶縁膜１４０には複数の接触孔１８２、１８５、１８７、１８９が形成されており、保護膜１８０上には複数の画素電極１９０と複数の接触補助部材９２、９７が形成されている。

　しかし、図７及び図８に示した薄膜トランジスタ表示板とは異なり、本実施例による薄膜トランジスタ表示板は、図９及び図１０に示すように、ゲート線１２１に拡張部を設ける代わりに、ゲート線１２１と同一層にゲート線１２１から電気的に分離された複数の維持電極線１３１を設け、維持蓄電器用の導電体１７７と重畳させて維持蓄電器を作製する。維持電極線１３１は共通電圧など予め定められた電圧の印加を外部から受け、画素電極１９０とゲート線１２１の重畳で発生する保持容量が充分な場合、維持電極線１３１と維持蓄電器用導電体１７７は省略する事も出来る。

　また、線形半導体１５１及び抵抗性接触部材１６１、１６５とともに、複数の島状半導体１５７及びその下の複数の島状接触部材１６７が維持蓄電器用導電体１７７とゲート絶縁膜１４０の間に設けられている。

　半導体１５１、１５７は、薄膜トランジスタが位置する突出部１５４を除けば、データ線１７１、ドレーン電極１７５、維持蓄電器用導電体１７７及びその下部の抵抗性接触部材１６１、１６５、１６７と実質的に同一の平面形態を有する。具体的には、島状半導体１５７と維持蓄電器用導電体１７７及び島状抵抗性接触部材１６７は実質的に同一の平面形態を有している。これとは異なって、線形半導体１５１は、データ線１７１及びドレーン電極１７５とその下部の抵抗性接触部材１６１、１６５下に存在する部分の他にも、ソース電極１７３とドレーン電極１７５の間に、これらに遮られず露出された部分を有している。

　図１１は、本発明の他の実施例による液晶表示装置の断面図であり、図１２乃至図１５は、本発明の実施例による液晶表示装置の画素配置を示したものである。

　図１１を参照すれば、本発明の他の実施例による液晶表示装置は、下部表示板１００、これと対向している上部表示板２００、下部表示板１００と上部表示板２００の間に充填され、所定方向に配向されている液晶分子を含む液晶層３を含む。液晶表示装置は、さらに上部及び下部偏光板１２、２２と上部及び下部補償板１３、２３を含む。このような構造のため、液晶分子の配向は電界印加によって変わり、配向の変わる程度によって光の透過量が変わってくる。

　下部表示板１００は、ガラスなどの透明な絶縁物質からなる下部基板１１０、その面上に形成されている複数の薄膜トランジスタＴＦＴ、薄膜トランジスタと連結されていてＩＴＯやＩＺＯなどの透明な導電物質からなる複数の画素電極１９０を含む。この際、薄膜トランジスタＴＦＴは、画素電極１９０に印加されるデータ電圧の導通・遮断を制御する。

　上部表示板２００には、ガラスなどの透明な絶縁物質からなる上部基板２１０、その上に形成されて行列に配置された画素領域を定義するブラックマトリックス２２０、ブラックマトリックス２２０が定義する画素領域に形成されている赤色、緑色、青色の色フィルター２３０Ｒ、２３０Ｇ、２３０Ｂ及びＩＴＯまたはＩZＯなどの透明な導電物質からなる共通電極２７０が形成されている。

　赤色、緑色、青色の色フィルター２３０Ｒ、２３０Ｇ、２３０Ｂは順番に配置されており、赤色、緑色、青色の色フィルター２３０Ｒ、２３０Ｇ、２３０Ｂのいずれも形成されていない画素領域が白色画素領域Ｗとなり、ここでは入射光の全ての成分をほぼ同じように遮断したり通過させる。白色画素領域Ｗには色フィルターがないために、白色画素領域Ｗの色フィルター表示板２００は内側の面が他の画素領域Ｒ、Ｇ、Ｂに比べて高さが低く、白色画素領域Ｗのセル間隔は他の画素領域Ｒ、Ｇ、Ｂに比べて大きい。

　この明細書において、“画素”とは画像表示動作の基本要素であって、画素には、画素電極１９０、これに対向する共通電極２７０の対応部分、これらの間の液晶層３の対応部分、薄膜トランジスタＴＦＴ及び色フィルター２３０Ｒ、２３０Ｇ、２３０Ｂを含む。また、“画素領域”は画素が占める平面的広がりを意味する。しかし、便宜上“画素”と“画素領域”を区別しない。

　図１２に示す例において、赤、緑、青色画素と白色画素の数は同じである。赤色、緑色、青色及び白色画素は画素行に沿って順番に配置されている。この際、青色画素と白色画素の面積は赤色画素や緑色画素の面積に比べて小さく、おおよそ１/２程度である。従って、白色画素一つと青色画素一つの面積を合せれば赤色画素や緑色画素一つの面積とほぼ同じである。

　図１３に示す例において、大きさが同一の画素からなる２行３列の画素行列が画像の基本単位である一つのドットを構成するが、第一の行には赤色、青色、緑色画素Ｒ、Ｂ、Ｇが順番に配置されており、第二の行には緑色、白色、赤色画素Ｇ、Ｗ、Ｒが順番に配置されている。

　図１４に示す例において、青色画素Ｂの大きさが拡大され、白色画素Ｗの大きさが縮少されたことを除けば、図１３の例と同じ配置である。

　図１５に示す例において、図１３の例と同じ画素配置を示しており、白色画素Ｗ周囲のブラックマトリックスＢＭの幅が他の部分に比べて拡幅された点が特徴である。これは白色画素Ｗに色フィルターが形成されないために発生する段差によって光が漏れる、つまりディスクリネーション線が現れることを防ぐためである。

　下部及び上部偏光板１２、２２は、各々下部及び上部基板１１０、２１０の外側面に付着されており、下部及び上部補償板１３、２３は、各々基板１１０、２１０と偏光板１２、２２との間に挿入されている。ここで補償板１３、２３は、二軸性や一軸性の異方性を有することができ、また場合によっては補償板そのものを省略する事も出来る。

　色フィルターを用いない白色画素の光透過率は、色フィルター２３０Ｒ、２３０Ｇ、２３０Ｂで入射光の約１/３のみを透過させる他の画素に比べて、約３倍と高くなる。従って、本実施例のように赤色、緑色、青色及び白色の画素を一つのドットとして用いて画像を表示すれば全体的に光効率が高まる。

　例えば、下部偏光板１２を通過する光の量を“１”としよう。

　赤色、緑色及び青色の３個の画素でドットを表示する際には、各画素の面積の１/３であり、色フィルターによる透過率が１/３であるから、一つのドットの全体透過率は（１/３）×（１/３）+（１/３）×（１/３）+（１/３）×（１/３）=１/３≒３３．３％となる。

　図１２及び図１３の場合には、赤色及び緑色画素Ｒ、Ｇの面積は各々ドット一つの面積の１/３であり、青色及び白色画素Ｂ、Ｗの面積は各々ドット一つの面積の１/６である。白色画素Ｗの透過率は１であり他の画素の透過率は１/３であるから、一つのドットの全体透過率は（１/３）×（１/３）+（１/３）×（１/３）+（１/６）×（１/３）+（１/６）×１=４/９≒４４．４％となる。従って、三色液晶表示装置に比べて輝度が約３分の１程さらに高まる。

　一方、青色画素の面積が赤色画素や緑色画素より小さくなるが、赤、緑、青の三色のうち青色はその光量の変化に人間が最も鈍感な色なので、その面積縮少が画質に与える影響は最も小さい。

　しかし、青色画素の面積が縮少されれば、小さいながらも若干の画質変化があり、黄色化現象がそれである。黄色化現象とは、画像の色が黄色側に偏る現象であって、これは青色成分が不足して発生する。

　本実施例では、不足した青色成分を補充するために青色成分をさらに多く含む光を出す光源を用いる。

　つまり、図２に示すバックライト部３４０の光源３４１が出す光は、色座標上ｘ座標の０．３１から０．３４の間の値を有し、ｙ座標の０．３２から０．３５の間の値を有する光である。このような光は、従来の液晶表示装置用のバックライト光源が出す光に比べて青色成分が多く含まれている。このような光源を得る為には光源３４１が含む青色発光物質の量を一定量増加させればよい。

　図１６は、本発明の実施例による光源の発光スペクトルの一例を示すグラフである。

　“ｂｌｕｅ１”と表示されている従来の曲線に比べて“ｂｌｕｅ１．０９”、“ｂｌｕｅ１．１８”と表示されている曲線は波長が４４０〜４７０ｎｍ、つまり青色光で強化されたピークを示す一方、波長が６２０〜６５０ｎｍ、つまり赤色光で弱まったピークを示している。

　ところが前述のように、白色画素Ｗには色フィルターがないために光源３５１の青っぽい光がそのまま通過して全体的に青い光を帯びやすい。しかし、白色画素Ｗのセル間隔が他の画素に比べて大きいために、黄色に偏る傾向と相互補完して白色画素Ｗから出る光が青色化することを防止できる。

　図１７及び図１８は、本発明の他の実施例による液晶表示装置用の色フィルターの表示板の断面図である。

　図１７によれば、色フィルター表示板２００は、透明な絶縁基板２１０と絶縁基板２１０の上に形成されており、画素領域を定義する複数の開口部を有するブラックマトリックス２２０、画素領域に形成されている赤色、緑色、青色、透明色フィルター２３０Ｒ、２３０Ｇ、２３０Ｂ、２３０Ｗと、これらの色フィルター２３０Ｒ、２３０Ｇ、２３０Ｂ、２３０Ｗの上に形成されているオーバーコート膜２５０及びオーバーコート膜２５０の上に形成されている共通電極２７０などを含む。透明色フィルター２３０Ｗの材料としては、透明な有機物質の使用が好ましく、特に色素が入っていない感光剤が好ましい。

　図１８に示す色フィルター表示板２００は、透明フィルターを含まない。その代わり白色画素領域Ｗのオーバーコート膜２５０の部分が他の部分より厚くて他の部分との高さが０．２μｍ以内の差がある。こうすれば、全体的にセルの間隔が均等になり、透明色フィルター２３０Ｗを形成する工程を省くことができるために、図１７の例に比べて工程単純化の面で有利である。工程的には、オーバーコート膜の材料をスピンコートし、塗布表面を平坦化するだけで十分である。

　図１７及び図１８に示す色フィルター表示板２００の特徴は、白色画素Ｗに透明色フィルター２３０Ｗを設けたことや、オーバーコート膜２００を厚くして他の部分との段差を減らしたことである。

　このように、段差を減らしセルの間隔を均一にすれば、白色画素Ｗの黄色化現象と段差部分で発生するディスクリネーション線の発生を防止することができる上、応答速度を最適化することができる。

　液晶層の厚さ、つまり基板間の間隔は約３．７μｍであり、色フィルターの厚さは約１．５μｍから１．６μｍであることが好ましい。

　図１９は、液晶表示装置のセルの間隔により変化する応答時間のグラフである。

　図のように、応答時間はセルの間隔が増加するにつれて次第に減少（応答速度が速くなる）してセル間隔が約３．７ μｍの時最小値を示し、３．７μｍを越えてセルの間隔が大きくなれば応答時間が再び増加する。

　図２０は、本発明の他の実施例による液晶表示装置の断面図である。

　図２０を参照すれば、本実施例による液晶表示装置は、薄膜トランジスタ表示板１００、色フィルター表示板２００及びその間の液晶層３を含む。

　色フィルター表示板には、ガラスなどの透明な絶縁物質からなる上部基板２１０、その上に形成されて行列形態に配置された複数の画素領域を定義するブラックマトリックス２２０、画素領域に形成されている複数の赤色、緑色、青色色フィルター２３０Ｒ、２３０Ｇ、２３０Ｂと、色フィルター２３０Ｒ、２３０Ｇ、２３０Ｂの上に形成されているオーバーコート膜２５０、及びＩＴＯまたはＩZＯなどの透明な導電物質からなり複数の切開部２７１を有する共通電極２７０が形成されている。

　ここで、赤色、緑色、青色の色フィルター２３０Ｒ、２３０Ｇ、２３０Ｂは順番に配置されており、赤色、緑色、青色の色フィルター２３０Ｒ、２３０Ｇ、２３０Ｂのいずれも形成されていない画素領域が白色画素領域Ｗとなり、入射光の全ての成分をほぼ同じように遮断したり通過させる。右端に示す白色画素領域Ｗには色フィルターがないために、白色画素領域Ｗの色フィルター表示板２００内側の面は凹部となっている。

　薄膜トランジスタ表示板１００は、図７及び図８に示すような構造を有することができる。つまり、絶縁基板１１０の上に順次形成されている複数のゲート電極１２３、ゲート絶縁膜１４０、非晶質シリコンからなる複数の半導体１５４、複数の抵抗性接触部材１６３及び１６５、ソース電極１７３及びドレーン電極１７５、ドレーン電極１７５を露出する複数の接触孔１８５を有する保護膜１８０、接触孔１８５を通じてドレーン電極１７５と連結されて複数の切開部１９１を有する画素電極１９０などを含む。

　ここで、白色画素領域Ｗの保護膜１８０表面は、有色領域の表面から突出して凸部をなすように製作される。

　このように色フィルター表示板の凹部（盆地）と薄膜トランジスタ表示板の凸部（高原）を対応させることによって、白色画素領域Ｗも他の有色画素領域Ｒ、Ｇ、Ｂとほぼ同一のセル間隔を持つようにできる。

　このような保護膜１８０は、透明領域、半透明領域及び不透明領域を有する光マスクを用いる写真工程で作製することができる。保護膜１８０を積層してその上に感光膜を塗布したのち、透明領域は接触孔１８１部分に、不透明領域は白色画素部分に、そして半透明領域はその他の部分にそれぞれ対応するように光マスクを配置する。このように光マスクを配置して保護膜１８０上の感光膜を露光及び現像すれば、接触孔１８１が形成される部分では感光膜が全て取り除かれて保護膜１８０が露出され、白色画素部分では感光膜がそのまま残り、その他の部分では感光膜が一部取り除かれて全体の厚さのうち一部だけが残るようになる。このような感光膜をエッチングマスクとして接触孔１８１を形成し、感光膜をアッシングして全体の厚さのうち一部だけ残っている感光膜部分を取り除いて保護膜１８０部分を露出させる。こうすれば、白色画素部分にのみ感光膜が残るようになるが、これをエッチングマスクで保護膜１８０をエッチングして白色画素部分を除いた残りの部分を削り取ることによって白色画素部分に凸部を形成する。

　なお、薄膜トランジスタ表示板を製造する過程には、複数の写真工程が含まれるが、透明領域、半透明領域及び不透明領域を有する光マスクを用いれば写真工程数を減らすことができる。このような光マスクを用いれば、位置によって厚さが異なる感光膜を作ることができ、こうして作られた段差のある感光膜を用いて互いに異なるパターンのいくつかの層を作ることができる。例えば、半導体１５４、抵抗性接触部材１６３、１６５と、ソース及びドレーン電極１６３、１６５をこのような感光膜を利用して形成することができ、これによって透明及び不透明領域のみを有する通常の光マスクを用いるときより、少数のマスクによって薄膜トランジスタ表示板１００を製造することができる。この際、ソース電極１７３及びドレーン電極１７５は、抵抗性接触部材１６３、１６５と実質的に同一の平面模様を有するようになり、半導体１５４もチャンネル部を除いた部分ではソース電極１７３及びドレーン電極１７５と実質的に同一の平面模様を有する。

　以上のような構造の薄膜トランジスタ表示板１００と色フィルター表示板２００を位置合わせして結合し、その間に液晶物質３を注入して垂直配向する。一画素内の液晶層３部分を示す“液晶領域”は、画素電極１９０の切開部１９１と共通電極２７０の切開部２７１によって複数のドメインに分割され、その内部に含まれている液晶分子が電界によって傾く方向により、各ドメインは４つの種類に分けられる。いろいろな種類のドメインは、広い視野角を得るために形成する。

　図２１乃至図２３は、本発明の他の実施例による液晶表示装置の画素の配置例である。

　図２１乃至図２３を参照すれば、本実施例による液晶表示装置は、ペンタイルマトリックス状であって、赤色、青色、緑色の画素Ｒ、Ｂ、Ｇなどが配置されており、さらに、白色画素Ｗが青色画素Ｂに隣接して配置されている。

　説明の便宜のために、隣接した青色及び白色画素Ｂ、Ｗ、青色及び白色画素Ｂ、Ｗを中心に互いに交差するように対向する一対の赤色画素Ｒ及び一対の緑色画素Ｇを含む一つの画素群を考慮する。図２１乃至図２３に示す画素配置などは、このような画素群を繰り返し配置することによって得られる。縦方向または横方向に隣接した二つの画素群において、青色画素Ｂと白色画素Ｗの相対的な位置が替わっている。

　図２１に示す画素群（ドット）は２行３列であり、青色画素Ｂと白色画素Ｗは、縦方向に交互に配置されて独立的な列をなし、形状は赤色及び緑色画素Ｒ、Ｇのような長方形である。

　反面、図２２及び図２３に示した画素群（ドット）は２行３列または３行２列の変形ということができ、青色画素Ｂと白色画素Ｗは、二等辺三角形であり、一対の青色及び白色画素Ｂ、Ｗは菱形となる。図２２に示した青色及び白色画素Ｂ、Ｗは縦方向に配置されているが、図２３に示した青色及び白色画素Ｂ、Ｗは横方向に配置されている。従って、図２２に示した青色画素Ｂと白色画素Ｗの境界線は、画素行の間の境界線と一致している一方、図２３に示した青色画素Ｂと白色画素Ｗの境界線は、画素列の間の境界線と一致する。

　図２１と図２２を参照すれば、横方向に隣接した二つの画素群において青色画素Ｂと白色画素Ｗの位置が入れ替わっているが、図２３によれば、縦方向に隣接した二つの画素群において青色画素Ｂと白色画素Ｗの位置が入れ替わっている。

　この配置において、隣接した二つの列の赤色画素Ｒは互いに異なる行に位置し、となりの行の赤色画素Ｒは互いに異なる列に位置している。同様に、隣接した二つの列の緑色画素Ｇは互いに異なる行に位置し、となりの行の緑色画素Ｇは互いに異なる列に位置している。また、図２１及び図２２には、横方向に隣接した二つの画素群の青色画素Ｂまたは白色画素Ｗは互いに異なる行に位置しているが、これと反対に、図２３の縦方向に隣接した二つの画素群の青色画素Ｂまたは白色画素Ｗは互いに異なる列に位置している。従って、同色の画素、特に青色の画素Ｂが縦方向及び横方向に沿ってジグザグ状で配置されている。

　隣接した二つの画素行において、同一列に位置される青色画素Ｂ及び白色画素Ｗを中心に両側に隣接して形成された４つの赤色Ｒ及び緑色画素Ｇを一つの画素領域、つまり一つのドットとして、次の表１、または表２のように表示する事も出来る。

　また、レンダリングを適用して、隣接した二つの青色画素Ｂ及び白色画素Ｗと、一つの列の赤色及び緑色画素Ｒ、Ｇを一つのドットとして画像を表示することができる。

　いかなる場合にも、青色画素Ｂなど１色相の画素が縦方向に配列されていて、解像度が充分でない３色の液晶表示装置に現れる縦線パターンなどが視認されることはない。従って、画質特性が向上したペンタイルマトリックス構造の液晶表示装置を提供することができる。

　図２４は、図２１に示した画素配置を有する液晶表示装置の視認性を示す写真であって、縦線パターンなどが視認されることはないと認められる。

　図２２に示した画素配置を有する液晶表示装置の薄膜トランジスタの基板の例について図２５及び図２６を参照して詳細に説明する。

　図２５は、本発明の一実施例による液晶表示装置用薄膜トランジスタの表示板の平面図であり、図２６は、図２５に示した薄膜トランジスタ表示板をＸＸＶＩ-ＸＸＶＩ’線に沿って切断して示した断面図である。

　図２５及び図２６に示すように、本実施例による液晶表示装置用の薄膜トランジスタの表示板の層状構造は、大概図７及び図８に示した液晶表示装置用の薄膜トランジスタの表示板の層状構造と同様である。つまり、基板１１０上に複数のゲート電極１２３を含む複数のゲート線１２１が形成されており、その上にゲート絶縁膜１４０、複数の島状半導体１５４及び複数の島状抵抗性接触部材１６３、１６５が順番に形成されている。抵抗性接触部材１６３、１６５及びゲート絶縁膜１４０上には、複数のソース電極１７３を含む複数のデータ線１７１及び複数のドレーン電極１７５が形成されており、その上に保護膜１８０が形成されている。保護膜１８０及び/またはゲート絶縁膜１４０には、複数の接触孔１８２、１８５、１８９が形成されており、保護膜１８０上には複数の画素電極１９０と複数の接触補助部材９２、９７が形成されている。

　図２５及び図２６を参照すれば、画素Ｒ、Ｇ、Ｂ、Ｗの画素電極１９０は、図２２に示した該当画素の模様と相似している。ゲート線１２１と実質的に平行にゲート配線と同一物質で作られた維持電極線１３１が基板１１０上に形成されている。ゲート線１２１と維持電極線１３１は、画素行の境界付近に位置し、画素電極１９０と薄膜トランジスタは維持電極線１３１に対して対称に配置されている。維持電極線１３１は、隣接した画素電極１９０と重なって複数の維持蓄電器を構成する。

　さらに図１と図２を参照すれば、階調電圧生成部８００はデータＰＣＢ５５０に備えられており、画素の透過率と関連する２組の複数段階調電圧を生成する。２組のうち１組は共通電圧Ｖ_com以上の値を有し、他の１組はＶ_com未満の値を有し、前者を正の極性（プラス）、後者を負の極性（マイナス）と称する。

　ゲート駆動部４００は、集積回路チップの形態で各ゲートＦＰＣ基板４１０上に設置されており、液晶表示板組立体３００のゲート線Ｇ₁-Ｇ_nに連結されて外部からのゲートオン電圧Ｖ_onとゲートオフ電圧Ｖ_offの組み合わせからなるゲート信号をゲート線Ｇ₁-Ｇ_nに印加する。

　データ駆動部５００は、ＩＣチップの形態で各データＦＰＣ基板５１０上に設置されており、液晶表示板組立体３００のデータ線Ｄ₁-Ｄ_mに連結されて、階調電圧生成部８００で形成された階調電圧群の中から選んだ電圧をデータ電圧としてデータ線Ｄ₁-Ｄ_mに印加する。

　本発明の他の実施例によれば、ゲート駆動部４００及び/またはデータ駆動部５００は、ＩＣチップの形態で下部表示板１００上に設置される場合があり、さらに他の実施例によれば、下部表示板１００に他の素子等と共に集積される場合もある。この二つの場合、ゲートＰＣＢ４５０及び/またはゲートＦＰＣ基板４１０は省略できる。

　ゲート駆動部４００及びデータ駆動部５００などの動作を制御する信号制御部６００は、データＰＣＢ５５０またはゲートＰＣＢ４５０に備えられている。

　以下、このような液晶表示装置の表示動作に関して、図１により詳細に説明する。

　信号制御部６００は、外部のグラフィック制御機（図示せず）からＲＧＢ映像信号Ｒ、Ｇ、Ｂ及びそれの表示を制御する入力制御信号、例えば、垂直同期信号Ｖ_syncと水平同期信号Ｈ_sync、メーンクロックＭＣＬＫ、データイネーブル信号ＤＥなどの提供を受ける。信号制御部６００は、入力制御信号に基づいてゲート制御信号ＣＯＮＴ１及びデータ制御信号ＣＯＮＴ２などを生成し、映像信号Ｒ、Ｇ、Ｂを液晶表示板組立体３００の動作条件に合うように適合処理した後、ゲート制御信号ＣＯＮＴ１をゲート駆動部４００に送り、適合処理した映像信号Ｒ’、Ｇ’、Ｂ’とデータ制御信号ＣＯＮＴ２とをデータ駆動部５００に送る。

　ゲート制御信号ＣＯＮＴ１は、一つのフレームの開始を知らせる垂直同期開始信号ＳＴＶと、ゲートオン電圧Ｖｏｎの出力時期を制御するゲートクロック信号ＣＰＶ、更にゲートオン電圧Ｖｏｎの幅を限定する出力イネーブル信号ＯＥなどを含む。

　データ制御信号ＣＯＮＴ２は、水平周期の開始を知らせる水平同期開始信号ＳＴＨと、データ線Ｄ₁-Ｄ_mに該当データ電圧の印加を指示するロード信号ＬＯＡＤと、共通電圧Ｖ_comに対するデータ電圧の極性（以下、“共通電圧に対するデータ電圧の極性”を短縮して“データ電圧の極性”という。）を反転させる反転信号ＲＶＳ及びデータクロック信号ＨＣＬＫなどを含む。

　データ駆動部５００は、信号制御部６００からのデータ制御信号ＣＯＮＴ２によって一つの行（水平走査線に対応）の各画素に対応する映像データＲ’、Ｇ’、Ｂ’を順次に受信し、階調電圧生成部８００で形成された階調電圧のうちから各映像データＲ’、Ｇ’、Ｂ’に対応する階調電圧を選択することによって、映像データＲ’、Ｇ’、Ｂ’を該当データ電圧に変換する。

　ゲート駆動部４００は、信号制御部６００からのゲート制御信号ＣＯＮＴ１によって、ゲートオン電圧Ｖ_onをゲート線Ｇ₁-Ｇ_nに印加して、このゲート線Ｇ₁-Ｇ_nに連結されたスイッチング素子Ｑを導通させる。

　一つのゲート線Ｇ_i（i=１乃至ｎ）にゲートオン電圧Ｖ_onが印加されて、これに連結された一つの行のスイッチング素子Ｑ全てが導通している間（この間を“１Ｈ”または“１水平周期”といい、水平同期信号Ｈｓｙｎｃ、データイネーブル信号ＤＥ、ゲートクロックＣＰＶの１周期と同様である。）、データ駆動部４００は各データ電圧を該当データ線Ｄ₁-Ｄ_mに供給する。データ線Ｄ₁-Ｄ_mに供給されたデータ電圧は、導通したスイッチング素子Ｑを通じて該当画素に印加される。

　画素に印加されたデータ電圧と共通電圧Ｖ_comの差は、液晶蓄電器Ｃ_LCの充電電圧、つまり画素電圧として現れる。液晶分子は、画素電圧の大きさによってその配向が異なり、これによって照明部９００から出て液晶層３を通過する光の偏光状況が変化する。このような偏光状況の変化は出力側偏光板によって光透過率の変化に変えられる。

　このような方式によって、１フレーム期間内に全てのゲート線Ｇ₁-Ｇ_nが順次にゲートオン電圧Ｖ_onを印加され、フレームを構成する全ての画素にデータ電圧が印加される。一つのフレームが終われば次のフレームが始まり、各画素に印加されるデータ電圧の極性が直前フレームの極性と反対になるように制御された反転信号ＲＶＳがデータ駆動部５００に印加される（“フレーム反転”）。この際、一つのフレーム内においても、反転信号ＲＶＳの設計状況によって、一つのデータ線を通じて流れるデータ電圧の極性が行毎に変わったり（“ライン反転”）、一つの画素行に印加されるデータ電圧の極性もデータ線毎に互いに異なることもある（“ドット反転”）。なお、ここで用いた用語ドットは単位画素を意味するもので、先に色表示の単位として用いた複数画素で構成されたドットとは意味が異なる。

　次に、各画素に印加される階調電圧の極性割り当て状況に関して記す。極性は周期的に反転することを原則とし、列反転方式、ドット反転方式、２×１反転方式及び２×２反転方式などがある。まず、本発明の実施例による液晶表示装置の反転駆動について図２７乃至図２９を参照して詳細に説明する。図２７乃至図２９に示した反転駆動は、図４ａ及び図４ｂ、図５ａ及び図５ｂ、図１３乃至図１５、図２１乃至図２３などの画素配置に全て適用することができる。このような画素配置は、大略中央の２個の画素とその両側に配置された４個の画素を含み全部で６個の画素からなる画素群単位が繰り返されていることがわかる。以下に、中央に配置された２個の画素を中央画素、両側に配置された４個の画素を周辺画素という。３色画素の場合、中央画素は青色、赤色、緑色のいずれか一つであって、周辺画素は残りの二つの色相であり、４色画素の場合は、中央画素が青色Ｂ及び白色画素Ｗであり、周辺画素が赤色画素Ｒ及び緑色画素Ｇである。

　図２７は、横方向に沿って隣接した画素の極性が反対であって、縦方向に沿って隣接した画素の極性が同一、つまり列反転であることを示すものである。

　列反転は、図２７に示すように、一つの画素群内において同一色相の画素が同一極性を有するためドット反転を行う際のフリッカーが発生しない。また、横方向に隣接した各画素の極性が反対であり、各色相別に（またはドット別に）見ても横方向に隣接した画素の極性が反対なために、水平クロストークなどが防止されて横方向の表示特性が向上する。

　次に、図２８は横方向に沿って隣接した画素の極性は反対であり、縦方向に沿っては二つの画素ごとに極性が変わる２×１反転を示している。

　　図２８に示す例においても、一つの画素群内に同一色相の画素が同一極性を有するのでフリッカーが発生しない。また、横方向に隣接した各画素の極性が反対であり、各色相別に見ても横方向に隣接した画素の極性が反対であるので横方向の表示特性が向上する。これに加えて、各色相別に見れば、縦方向に沿って極性が反転されるので垂直クロストークも発生しない。

　第３の構成である図２９は、横方向及び縦方向に沿って二つの画素ごとに極性が変わる２×２反転を示している。

　図２９に示した例においては、一つの画素群内の中央の画素は同一極性を維持するが、周辺画素は同一色相の画素が互いに異なる極性を有する。このような極性配置においては、２種類の色相の周辺画素が全て同じく正極性と負極性を有するため、平均的に均一になりフリッカーが発生しない。また、各色相別に見ても、横方向に二つごとに一つずつ画素の極性が反転されるので横方向の表示特性が向上する。これに加えて、各色相別に見れば、縦方向に沿って極性が反転されるので垂直クロストークも発生しない。

　以上、本発明の好ましい実施例について詳細に説明したが、本発明の権利範囲はこれに限定されるものでなく、請求範囲で定義している本発明の基本概念を利用した当業者の多様な変形及び改良形態も本発明の権利範囲に属するものである。

　添付した図面を参考として本発明の実施例について詳細に説明することによって本発明のいろいろな効果を明らかにしたい。

本発明の一実施例による液晶表示装置のブロック図である。 本発明の一実施例による液晶表示装置の分解斜視図である。 本発明の一実施例による液晶表示装置の一つの画素に対する等価回路図である。 本発明の一実施例による液晶表示装置の画素配置を示すものである。 本発明の一実施例による液晶表示装置の画素配置を示すものである。 本発明の他の実施例による液晶表示装置の画素配置を示すものである。 本発明の他の実施例による液晶表示装置の画素配置を示すものである。 本発明の一実施例による液晶表示装置のレンダリング基本単位を示すものである。 本発明の一実施例による液晶表示装置用薄膜トランジスタ表示板の平面図である。 図７に示した薄膜トランジスタ表示板をＶＩＩＩ-ＶＩＩＩ’線に沿って切断した断面図である。 本発明の他の実施例による液晶表示装置用薄膜トランジスタ表示板の平面図である。 図９に示した薄膜トランジスタ表示板をＸａ-Ｘａ’線及びＸｂ-Ｘｂ’線に沿って切断した断面図である。 図９に示した薄膜トランジスタ表示板をＸａ-Ｘａ’線及びＸｂ-Ｘｂ’線に沿って切断した断面図である。 本発明の他の実施例による液晶表示装置の断面図である。 本発明の実施例による液晶表示装置の色フィルターの平面図である。 本発明の実施例による液晶表示装置の色フィルターの平面図である。 本発明の実施例による液晶表示装置の色フィルターの平面図である。 本発明の実施例による液晶表示装置の色フィルターの平面図である。 本発明の実施例による光源の発光スペクトルの一例を示すグラフである。 本発明の他の実施例による液晶表示装置用色フィルター表示板の断面図である。 本発明の他の実施例による液晶表示装置用色フィルター表示板の断面図である。 液晶表示装置のセル間隔による応答時間のグラフである。 本発明の他の実施例による液晶表示装置の断面図である。 本発明の他の実施例による液晶表示装置の画素配置例である。 本発明の他の実施例による液晶表示装置の画素配置例である。 本発明の他の実施例による液晶表示装置の画素配置例である。 図１１に示した画素配置を有する液晶表示装置の視認性を示す写真である。 本発明の他の実施例による液晶表示装置用薄膜トランジスタの表示板の平面図である。 図２５に示した薄膜トランジスタ表示板をＸＸＶＩ-ＸＸＶＩ’線に沿って切断した断面図である。 本発明の実施例による液晶表示装置の反転を示すものである。 本発明の実施例による液晶表示装置の反転を示すものである。 本発明の実施例による液晶表示装置の反転を示すものである。

符号の説明

３　液晶層
１２、２２　偏光板
１３、２３　補償板
９２、９７　接触補助部材
１００　下部表示板
１１０　基板
１２１　ゲート線
１２３　ゲート電極
１２５　ゲート線の端部
１２７　拡張部
１３１　維持電極線
１４０　ゲート絶縁膜
１５１　線形半導体
１５１、１５４、１５７　半導体
１６１、１６３、１６５、１６７　接触部材
１７１　データ線
１７３　ソース電極
１７５　ドレイン電極
１７７　維持蓄電器用導電体
１７９　データ線の端部
１８０　保護膜
１８２、１８５、１８７、１８９　接触孔
１９０　画素電極
１９１、２７１　切開部
２００　上部表示板
２１０　上部基板
２２０　ブラックマトリックス
２３０　色フィルタ
２７０　共通電極
３００　液晶表示板組立体
３３０　表示部
３４０　バックライト部
３４１　ランプ
３４２　導光板
３４３　光学シート
３４５　反射板
３５０　液晶モジュール
４００　ゲート駆動部
４１０　ゲートＦＰＣ基板
４５０　ゲートＰＣＢ
５００　データ駆動部
５１０　データＦＰＣ基板
５５０　データＰＣＢ
６００　信号制御部
８００　階調電圧生成部
９００　照明部

Claims (32)

1. 　各画素に含まれる画素電極及び薄膜トランジスタ、横方向に伸びていて前記画素にゲート信号を伝達する複数のゲート線、及び縦方向に伸びていて前記画素にデータ信号を伝達する複数のデータ線を備える液晶表示装置であって、
   　隣接している青色及び白色画素と、
   　前記青色及び白色画素を中心に斜めに対向している一対の赤色画素と、
   　前記赤色画素に隣接して前記青色及び白色画素を中心に斜めに対向している一対の緑色画素と、
   を各々含む複数の画素群で構成された画素配列を特徴とする液晶表示装置。
2. 　各画素に印加される階調電圧の極性割り当て状況に関して、
   　前記一つの画素群において、前記青色画素と前記白色画素は同一極性を有し、前記赤色画素対の両画素も同一極性を有し、前記緑色画素対の両画素もまた同一極性を有する請求項１に記載の液晶表示装置。
3. 　前記極性を周期的に反転する方式として列反転方式を用いる請求項２に記載の液晶表示装置。
4. 　前記極性反転は２×１反転である請求項２に記載の液晶表示装置。
5. 　前記一つの画素群において、前記青色及び白色の両画素が同一極性を有し、前記赤色画素対の両画素が互いに異なる極性を有し、前記緑色画素対の両画素も互いに異なる極性を有する請求項１に記載の液晶表示装置。
6. 　前記極性反転は２×２反転である請求項５に記載の液晶表示装置。
7. 　縦方向または横方向に隣接した二つの画素群の青色画素と白色画素の相対的位置が入れ代わった請求項１に記載の液晶表示装置。
8. 　前記画素は長方形であり、前記青色画素と前記白色画素は縦方向に配置されて独立的な列を構成する請求項１に記載の液晶表示装置。
9. 　前記青色画素と前記白色画素は、二等辺三角形の平面形状を有し、両画素を組み合わせれば菱形である請求項１に記載の液晶表示装置。
10. 　前記青色画素と前記白色画素の境界線は、横方向または縦方向に伸びている請求項９に記載の液晶表示装置。
11. 　隣接した２列に含まれる前記赤色画素は互いに異なる行に位置し、隣接した２行に含まれる赤色画素は互いに異なる列に位置し、隣接した２列に含まれる前記緑色画素は互いに異なる行に位置し、隣接した２行に含まれる緑色画素は互いに異なる列に位置し、横方向に隣接した二つの画素群の前記青色画素または前記白色画素は互いに異なる行に位置するかまたは縦方向に隣接した二つの画素群の前記青色画素または前記白色画素は互いに異なる列に位置する請求項１に記載の液晶表示装置。
12. 　前記液晶表示装置はレンダリング駆動技法で駆動する請求項１に記載の液晶表示装置。
13. 　前記画素に光を供給するバックライトユニットをさらに含み、前記バックライトユニットが出す光はｘ色座標が０．３１から０．３４の間であり、ｙ色座標が０．３２から０．３５の間である請求項１に記載の液晶表示装置。
14. 　前記赤色、緑色及び青色画素は赤色、緑色及び青色顔料を各々含む赤色、緑色及び青色の有機物フィルターをさらに含み、前記白色画素は透明有機物フィルターをさらに含む請求項１に記載の液晶表示装置。
15. 　前記赤色、緑色、青色及び白色画素は、前記有機物フィルター上に形成されている共通電極をさらに含む請求項１４に記載の液晶表示装置。
16. 　前記赤色、緑色、青色及び白色画素は、前記有機物フィルターと前記共通電極の間に形成されているオーバーコート膜をさらに含む請求項１５に記載の液晶表示装置。
17. 　前記透明有機物のフィルターは、前記オーバーコート膜と同一物質からなる請求項１６に記載の液晶表示装置。
18. 　前記オーバーコート膜表面の高さは実質的に均一な請求項１５に記載の液晶表示装置用色フィルター表示板。
19. 　前記赤色、青色、緑色及び白色画素は、
    　前記薄膜トランジスタ上に形成されて突出部を有する保護膜と、
    　前記保護膜と対向する赤色、緑色及び青色の色フィルターと、
    　前記色フィルター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との間に充填されている液晶とを含み、
    　前記突出部は前記白色画素に位置し、前記共通電極の高さは前記赤色、緑色及び青色画素のものより前記白色画素のものが低い請求項１に記載の液晶表示装置。
20. 　前記共通電極と前記保護膜表面との間の距離は実質的に同一である請求項１９に記載の液晶表示装置。
21. 　前記画素電極と前記共通電極は、切開部を有する請求項１９に記載の液晶表示装置。
22. 　隣接した一対の中央画素と前記中央画素を中心に交差するように配置された一対の第１色の画素、及び一対の第２色の画素を各々含む複数の画素群からなり、行列状に配置された画素配置と、
    　前記横方向に伸びており前記画素にゲート信号を伝達する複数のゲート線と、
    　縦方向に伸びておりデータ信号を伝達する複数のデータ線とを含み、
    　前記各画素は画素電極と薄膜トランジスタを含み、
    　前記画素は極性反転される液晶表示装置。
23. 　前記一つの画素群で前記中央画素が同一極性を有し、前記第１色の画素も同一極性を有し、前記第２色の画素もまた同一極性を有する請求項２２に記載の液晶表示装置。
24. 　前記極性反転は列反転である請求項２３に記載の液晶表示装置。
25. 　前記極性反転は２×１反転である請求項２３に記載の液晶表示装置。
26. 　前記一つの画素群で前記中央画素が同一極性を有し、前記第１色の画素は互いに異なる極性を有し、前記第２色の画素も互いに異なる極性を有する請求項２２に記載の液晶表示装置。
27. 　前記極性反転は２×２反転である請求項２６に記載の液晶表示装置。
28. 　前記中央画素は青色画素であり、前記第１色及び第２色の画素は各々緑色及び赤色画素である請求項２２に記載の液晶表示装置。
29. 　前記中央画素は赤色画素であり、前記第１色及び第２色の画素は各々緑色及び青色画素である請求項２２に記載の液晶表示装置。
30. 　前記中央画素は青色及び白色画素であり、前記第１色及び第２色の画素は各々緑色及び赤色画素である請求項２２に記載の液晶表示装置。
31. 　前記中央画素は互いに彩度が異なる請求項２２に記載の液晶表示装置。
32. 　前記中央画素は赤色画素である請求項３１に記載の液晶表示装置。