JP2004185011A - 液晶表示装置用薄膜トランジスタ表示板 - Google Patents

Abstract

【課題】 水平電界駆動方式において開口率を高め、電極の数を容易に調節する。
【解決手段】 薄膜トランジスタ表示板は、ゲート線121と、共通電極134及び共通電極線138を含む共通信号線とを有する。ゲート線121は、基板上部に台形状の画素領域を定義するために画素領域の境界で屈曲している。共通電極134は、ゲート線121と平行に配列されている。共通電極線138は、複数の共通電極134を連結してデータ線171と平行に配列される。ゲート線121と共通信号線とを覆うゲート絶縁膜上部には、データ線171と画素信号線とが形成される。データ線171は、ゲート線と交差して画素領域を定義する。画素信号線は、共通電極と平行に対向して配列されている画素電極174と、複数の画素電極を連結する画素電極線172,178とを含む。データ線171と画素信号線とを覆う保護膜上部には、液晶分子をデータ線に対して垂直に配向するための配向膜が形成されている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、液晶表示装置及びその製造方法に関し、特に液晶分子に水平電界を印加するために、電極及び電界印加手段である薄膜トランジスタが同一基板に形成されている液晶表示装置及びその製造方法に関する。

水平電界による液晶駆動方式として、従来技術が特許文献１に示されている。しかし、特許文献１に示された液晶表示装置は、水平電界を印加するための共通電極と画素電極のうち、共通電極と共通電極に連結され、共通信号を伝達する共通信号線が互いに隣接部分である画素の上部及び下部において液晶駆動の歪曲が発生する問題がある。このような歪曲を隠すためにブラックマトリックスを広く形成すると、開口率が減少する問題が生じる。

また、画素電極に電圧を印加するデータ線とこれに平行な画素電極または共通電極との間にカップリング効果（ｃｏｕｐｌｉｎｇ ｅｆｆｅｃｔ）または歪曲された駆動が発生し、光が漏れ、これによってクロストークが発生する問題がある。これを隠すためにデータ線に隣接した共通電極を必要以上に広く形成し、開口率を減少させる原因となる。また、共通電極と画素電極は、データ線と平行にゲート線とデータ線で囲まれた画素の長さ方向と平行に形成され、電極の数を増やすことが容易ではない。
米国特許第５，５９８，２８５号

本発明の課題は、水平電界駆動方式の液晶表示装置の開口率を向上させることである。本発明の他の課題は、水平電界を印加するための電極の数を容易に調節することができる液晶表示装置を提供することである。

このような技術的課題を解決するために本発明に係る液晶表示装置においては、ゲート線及びデータ線の交差により定義される台形状の画素領域が形成されている。さらに、各画素領域において、共通電極はゲート線と互いに平行に配列され、共通電極に連結されている共通信号線はデータ線と平行に形成され、液晶分子はデータ線と垂直方向に初期配向されている。

すなわち、本発明による液晶表示装置用薄膜トランジスタ表示板には、ゲート線及びゲート線と絶縁されて交差するデータ線が形成されている。ゲート線とデータ線との交差により定義される台形状の画素領域には、一定の間隔をおいて互いに平行に対向する線状の共通電極及び画素電極が、それぞれ少なくとも二つ以上形成されている。それぞれの画素領域には薄膜トランジスタが形成されている。薄膜トランジスタのゲート電極、ソース電極、及びドレーン電極は、ゲート線、データ線、画素電極に各々連結されている。ゲート線は画素領域の境界で屈曲し、台形状の画素領域を形成している。共通電極と前記画素電極はゲート線と平行に配列されており、共通電極と前記画素電極は画素領域の一辺と平行に配列されることが好ましい。

また、共通電極と連結され、データ線と平行に形成されている共通電極線をさらに含むことができ、画素電極及び共通電極と各々連結されて互いに重なって維持蓄電器を構成する第１及び第２導電体パターンをさらに含むことが好ましい。共通電極及び画素電極により駆動される液晶分子がデータ線に対して垂直方向に配向されるようにラビングされている配向膜を含むことが好ましい。

本発明の実施例によれば、共通電極線をデータ線と平行に画素の長さ方向に形成して開口率を向上させることができ、光漏れ現象を減らすことができる。また、台形状の画素領域の辺と共通電極及び画素電極を平行に配列することによって画素領域の角部まで画像を表示することができるので、画素の表示能力を極大化できる。また、共通電極及び画素電極を画素の長さ方向に配列することによってこれらの数を容易に調節することができる。

添付した図面を参照して本発明の実施例に対し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で実現することができ、ここで説明する実施例に限定されない。

図面は、各種層及び領域を明確に表現するために厚さを拡大して示している。明細書全体を通じて類似した部分については同一図面符号を付けている。層、膜、領域、板などの部分が他の部分の“上に”あるとする時、これは他の部分の“すぐ上に”ある場合に限らず、その中間に更に他の部分がある場合も含む。逆に、ある部分が他の部分の“すぐ上に”あるとする時は、中間に他の部分がないことを意味する。

以下、本発明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について図面を参照して詳細に説明する。

本発明による液晶表示装置用薄膜トランジスタ表示板には、台形状の画素領域を定義するゲート線とデータ線が配置され、共通電極に連結されている共通信号線はデータ線と平行に画素領域の長さ方向に延びている。また、液晶分子はデータ線及び共通信号線と垂直に初期配向され、データ線と共に画素領域を定義するゲート線は共通電極と平行に形成されている。

まず、本発明第１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について説明する。図１は、本発明の第１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における単位画素の構成を簡略に示した配置図で、図２及び図３は、図１のＩＩ-ＩＩ’及びＩＩＩ-ＩＩＩ’線に沿った断面図である。

図１乃至図３のように、絶縁基板１１０上に主に横方向に延びている複数のゲート線１２１が形成されている。ゲート線１２１は低い比抵抗の物質、例えば銀や銀合金またはアルミニウムやアルミニウム合金からなる単一膜を含むことができる。これとは異なって、ゲート線１２１は前述した物質を含む少なくとも一つの膜と他の物質との接触特性の良いパッド用の少なくとも一つの膜を含む多層膜から構成されることができる。ゲート線１２１の一端付近に位置した部分（図示せず）は、外部からのゲート信号をゲート線に伝達し、各ゲート線１２１の複数の枝は、薄膜トランジスタのゲート電極１２３を構成する。この時、ゲート線１２１は、以降形成されるデータ線１７１と交差して台形状の画素領域を定義するために、画素領域の境界で屈曲されている。図中横方向に隣り合う台形状の画素領域の隣接する辺の長さは互いに一致している。台形状の画素領域を定義する４辺のうち、互いに平行な２辺はデータ線１７１で構成され、他の２辺はゲート線１２１で構成される。

また、ゲート線１２１と同一層である絶縁基板１１０上部には、縦方向に平行に延びている共通電極線１３８、１３２が形成され、これら１３８、１３２を連結し、ゲート線１２１と平行に配列されている共通電極１３４が多数形成されている。この時、画素領域の最外殻に配置されている共通電極１３４と共通電極線１３８、１３２は梯子状のパターンを形成している。画素領域の中央には、維持蓄電器用第１導電体パターン１３６が形成されている。この第１導電体パターン１３６は、共通電極線１３８、１３２及び共通電極１３４と連結されている。また、第１導電体パターン１３６は、画素電極１７４と連結されている維持蓄電器用第２導電体パターン１７６と重なるように形成されている。以下、共通電極１３４と共通電極線１３８、１３２を一緒に説明する時はこれらを共通信号線と記載する。

窒化ケイ素（ＳｉＮｘ）などからなるゲート絶縁膜１４０が、ゲート線１２１及び共通信号線１３２、１３４、１３６、１３８を覆っている。

ゲート電極１２５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島形半導体１５０が形成され、半導体１５０上部にはシリサイドまたはｎ型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で作製された複数の抵抗性接触体１６３、１６５が対となって形成されている。各対の抵抗性接触体１６３、１６５は、該当ゲート線１２１を中心に互いに分離されている。この時、半導体１５０と抵抗性接触体１６３、１６５は、以降形成されるデータ線１７１に沿って線形を有することができ、データ線１７１及びドレーン電極１７５と同一な模様を有することもできる。

抵抗性接触体１６３、１６５及びゲート絶縁膜１４０上には、複数のデータ線１７１及び複数のドレーン電極１７５が形成されている。データ線１７１とドレーン電極１７５は、アルミニウムまたは銀のような低抵抗の導電物質からなる導電膜を含む。データ線１７１は、主に縦方向に延びてゲート線１２１と交差して台形状の画素領域のうち互いに平行な２辺を定義する。データ線１７１の複数の枝１７３は、各対の抵抗性接触体１６３、１６５の一つ１６３の上部まで延在して、薄膜トランジスタのソース電極１７３を構成する。データ線１７１の一端付近に位置した部分（図示せず）は外部からの画像信号をデータ線１７１に伝達する。薄膜トランジスタのドレーン電極１７５は、データ線１７１と分離され、ゲート電極１２３に対してソース電極１７３の反対側抵抗性接触体１６５上部に位置する。また、ゲート絶縁膜１４０の上部には、画素電極１７４、画素電極線１７２、１７８及び維持蓄電器用第２導電体パターン１７６が形成されている。画素電極１７４は共通電極１３４と平行に対向している。画素電極線１７２、１７８はドレーン電極１７５と連結され、さらに画素領域の周囲に配置されて共通電極線１３２、１３８と重なっている。また、維持蓄電器用第２導電体パターン１７６は、画素電極線１７２に連結され、維持蓄電器用第１導電体パターン１３６と重なって維持蓄電器を構成する。ここでも、画素電極１７４及び画素電極線１７２、１７８は画素信号線と記載する。

データ線１７１、ドレーン電極１７５及び画素信号線１７２、１７４、１７８と、これらにより覆われない半導体１５０上部には、窒化ケイ素または平坦化特性の優れた有機物質からなる下部保護膜１８０が形成されている。保護膜１８０上には液晶分子を配向するための配向膜１１が形成されている。

この時、ゲート電極１２３、ゲート絶縁膜１４０、半導体１５０、抵抗性接触制１６３、１６５、ソース及びドレーン電極１７３、１７５は薄膜トランジスタを構成する。

ここで、共通信号線１３２、１３４、１３８及び画素信号線１７２、１７４、１７８は、各々ゲート線１２１またはデータ線１７１と同一層に配置されているが、これらは一緒に同一層に配置でき、全て保護膜１８０上部に配置することができる。この時、配向膜１１で段差による配向不良を防止するために、共通信号線１３２、１３４、１３８及び画素信号線１７２、１７４、１７８は、２，０００Å以下の厚さを有することが好ましい。

図１に、横の矢印方向（→）は液晶分子を初期配向するための配向膜１１のラビング方向で、この方向はデータ線１７１または共通電極線１３２と垂直であることが好ましい。勿論、配向膜１１のラビング方向は矢印方向（→）に対して反対方向であり得る。

このような本発明の第１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においては、共通電極線１３２がデータ線１７１に平行に画素の長さ方向に形成され、しかもデータ線１７１に垂直に液晶分子が初期配向されるように配向膜１１がラビングされている。そのため、データ線１７１と共通電極線１３２に電圧差が発生して液晶分子が駆動されても、液晶分子は初期配向方向と同一方向に駆動されるので、暗く表示され側面クロストークが発生しない。従って、データ線１７１に隣接した共通信号線２４を細く形成して画素の開口率を増加させることができる。

また、従来の構造とは異なって、共通電極１３４と画素電極１７４を画素領域の長さ方向に並べて配列し、電極１３４、１７４の数を容易に調節きる。画素領域の大きさに応じて共通電極１３４及び画素電極１７４の間隔を調節することができるので好適である。

また、画素領域の最外殻に配置されている画素電極１７４及び共通電極１３４が、ゲート線１２１とデータ線１７１により定義される画素領域の辺と平行に配置されているので、画素領域の角部まで画像を表示することができる。また、テクスチャ（ｔｅｘｔｕｒｅ）によって表示不良が発生する画素領域の中央に維持蓄電器を配置して、画素の透過率が低下することを防止することができ、これを通じて画素の透過率を高めることができる。

前記第１の実施例では、互いに隣接する台形状の画素領域の互いに平行な２辺のうち、隣り合う画素領域の長辺同士または短辺同士が隣接するように、各画素領域が配置されているが、画素領域の互いに平行な２辺のうち、隣り合う画素領域の長辺と短辺とが隣接するように画素領域を並べて配置することもできる。図面を参照して具体的に説明する。

図４は、本発明の第２の実施例による液晶表示装置用薄膜トランジスタ基板の構造を示した配置図である。本発明の第２の実施例による液晶表示装置用薄膜トランジスタ基板の断面構造は、第１の実施例の場合と同様であるので具体的な図面は省略した。

図４のように、大部分の構造は第１の実施例の場合と同様である。しかし、互いに隣接する台形状の画素領域が並んで配列されている。

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ず、請求の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。

本発明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構造を概略的に示した配置図である。 図１のＩＩ-ＩＩ’線に沿った断面図である。 図１のＩＩＩ-ＩＩＩ’線に沿った断面図である。 本発明の第２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構造を示した配置図である。

符号の説明

１１０：絶縁基板
１２１：ゲート線
１２３：ゲート電極
１３２、１３８：共通電極線
１３４：共通電極
１３２、１３４、１３８：共通信号線
１４０：ゲート絶縁膜
１５０：半導体
１６３、１６５：抵抗性接触体
１７１：データ線
１７３：ソース電極
１７４：画素電極
１７５：ドレーン電極
１７２、１７８：画素電極線
１７２、１７４、１７８：画素信号線
１８０：保護膜

Claims (7)

1. ゲート線と、
   前記ゲート線と絶縁されて交差するデータ線と、
   前記ゲート線と前記データ線の交差により定義される台形状の画素領域に少なくとも二つ以上で各々形成され、一定の間隔をおいて互いに平行に対向する線形の共通電極及び画素電極と、
   前記ゲート線、データ線、及び画素電極にゲート電極、ソース電極、及びドレーン電極が各々連結されている薄膜トランジスタとを含む液晶表示装置用薄膜トランジスタ表示板。
2. 前記ゲート線は前記画素領域の境界で屈曲されている、請求項１に記載の液晶表示装置用薄膜トランジスタ表示板。
3. 前記共通電極及び前記画素電極は前記ゲート線と平行に配列されている、請求項１に記載の液晶表示装置用薄膜トランジスタ表示板。
4. 前記共通電極及び前記画素電極は前記画素領域の一辺と平行に配列されている、請求項１に記載の液晶表示装置用薄膜トランジスタ表示板。
5. 前記共通電極と連結され、前記データ線と平行に形成されている共通電極線をさらに含む、請求項１に記載の液晶表示装置用薄膜トランジスタ表示板。
6. 前記画素電極及び前記共通電極と各々連結され、互いに重なって維持蓄電器を構成する第１及び第２導電体パターンをさらに含む、請求項５に記載の液晶表示装置用薄膜トランジスタ表示板。
7. 前記共通電極及び前記画素電極により駆動される液晶分子が前記データ線に対して垂直方向に配向されるようにラビングされている配向膜を含む、請求項１に記載の液晶表示装置用薄膜トランジスタ表示板。
   
   

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