JP2005055897A - 多重ドメイン液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 データ線に関わる負荷とデータ線と基準電極とのカップリングによる静電容量を減少させ、画質の向上とデータ線周辺の光漏れを減少させることにある。
【解決手段】 薄膜トランジスタ基板は、基板上にゲート電極、ゲート絶縁膜、半導体層が順次形成され、さらに、半導体層上に形成されたソース電極とドレーン電極を有する。ソース電極はデータ線に連結され、データ線は屈折部を有すると共にゲート線と直交する。画素電極は、保護膜上に形成され、ドレーン電極と電気的に連結される。画素電極のデータ線と隣接した辺がデータ線に沿って屈折し、データ線の両側に分離して配置され、それぞれ第１画素電極と第２画素電極に対応する二つの副画素を形成する。ゲート電極と同じ層には画素電極の周辺部に配置され、画素の形状に沿って屈折した維持電極を有する。また、対向基板には画素電極と対向し、データ線に対応する部分に開口部を有する共通電極を有する。
【選択図】 図３

Description

本発明は液晶表示装置に関し、特に広視野角を得るために、画素を複数のドメインに分割する垂直配向方式の液晶表示装置に関する。

液晶表示装置は、一般に、基準電極とカラーフィルターなどが形成されている上部表示板と、薄膜トランジスタと画素電極などが形成されている下部表示板との間に液晶物質を注入し、画素電極と基準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して画像を表現する装置である。

この中でも、電界が印加されない状態で液晶分子の長軸を上下基板に対し垂直になるように配列した垂直配向モード液晶表示装置は、対比比が大きく高コントラストで、広視野角の実現が容易なため脚光を浴びている。

垂直配向モード液晶表示装置で、広視野角を実現するための手段として、電極に切開パターンを形成する方法、突起を形成する方法などがある。これらの方法は、フリンジフィールドを形成して液晶の傾斜方向を４方向に均一に分散させることによって広視野角を確保する方法である。この中で、電極に切開パターンを形成するＰＶＡ（ｐａｔｔｅｒｎｅｄ ｖｅｒｔｉｃａｌｌｙ ａｌｉｇｎｅｄ）モードは、ＩＰＳ（Ｉｎ Ｐｌａｎｅ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）モードに代わる広視野角技術として認められている。

ＰＶＡモードは、液晶分子の動きに捩じれがなく、電界方向と垂直方向にスプレイ（ｓｐｌａｙ）したり、あるいは屈折する弾力性による動きのみがあるために、ＴＮ（Ｔｗｉｓｔｅｄ ｎｅｍａｔｉｃ）方式と比べて相対的に速い応答特性を有する。

しかし、液晶表示装置の薄膜トランジスタ表示板には、走査信号を伝達するゲート線と画像信号を伝達するデータ線など複数の配線が形成され、これらの配線は、配線自身の自体抵抗と、周辺配線または上部基板の共通電極と配線とのカップリングによる静電容量とを有する。このような配線自身の自体抵抗と静電容量は、各配線で負荷として作用し、ＲＣ遅延などが配線を通じて伝達される信号を歪曲する。特に、データ線と共通電極との間のカップリングは、その二つの間に位置する液晶分子を駆動し、データ線周辺における光漏れを起こして画質を低下させる。、さらに、このような光漏れを遮断するためにブラックマトリックスを広く形成することによって、開口率が低下する原因となる。

本発明が目的とする技術的課題は、データ線の負荷を減少させ、画質を向上させることにある。本発明の他の技術的課題は、データ線と基準電極との間のカップリングによる静電容量を減少させ、データ線周辺の光漏れを減少させることにある。

このような課題を解決するために本発明の実施例による液晶表示装置では、データ線に対応する基準電極に開口部が形成されている。

詳細には、本発明は、下記の構成要素を含む液晶表示装置を提供する。
・第１絶縁基板、
・前記第１絶縁基板上に形成され、第１方向にのびる第１信号線、
・前記第１絶縁基板上に形成され、前記第１信号線と絶縁されて交差し、屈折部と第２方向にのびている部分とを有する第２信号線、
・前記第１信号線と前記第２信号線が交差して定義する画素ごとに形成されている画素電極、
・前記第１信号線、前記第２信号線及び前記画素電極と連結されている薄膜トランジスタ、
・前記第１絶縁基板と対向する第２絶縁基板、
・前記第２絶縁基板の上部に全面的に形成され、前記第２信号線と対応する部分に開口部を有する共通電極。

この液晶表示装置において、前記第２信号線の屈折部と前記第２方向にのびた部分とは、前記画素の長さを単位として繰返し現れている。

データ線（第２信号線）を屈折させ、画素を折れ曲がった帯状に形成すれば、隣接した画素間の側方向電界がドメインの形成を手伝う方向に働きドメインが安定に形成される。

また、データ線の上部の共通電極を除去してデータ線の上部に開口部を設けることによって、配線を通じて伝達される信号の負荷が減少し、配線にかかる液晶容量の変化量が縮少される。その結果、側面クロストークによる光漏れが減少し、開口率を上げることができる。また、開口部を設けることにより、データ線と共通電極との間のカップリングによる静電容量を減少させ、データ線周辺で発生する光漏れ現象を最少化することができる。

配線の負荷が減少すれば、データ線として用いられる導電物質の選択、及び解像度面での限界を克服できる。なお、配線にかかる液晶容量の変化量が縮少されれば、充電率が低い時に真っ先に発生する縦ラインのクロストーク問題が改善できるので、充電率に対する限界をた高くできる。その他に側面クロストークによる光漏れ減少と、開口率増大によって優れた画質の液晶表示装置を得ることができる。

好ましくは、前記液晶表示装置は、前記画素電極と重畳して保持容量を形成し、前記画素の周縁に配置され前記第１信号線に隣接して平行にのびている第３信号線をさらに含む。保持容量を十分に確保することができる。

好ましくは、前記液晶表示装置は、前記第２信号線に隣接するように前記屈折部と平行に形成されている維持電極を有している。

また、好ましくは、前記画素は、少なくとも２部分の副画素に分離されている。

副画素の周縁に位置する液晶分子は、画素電極の境界で形成されるフリンジフィールドによって分割配向される。維持電極には、共通電極に印加される共通電圧が伝達される。そして維持電極は、画素電極の境界に形成されるフリンジフィールドを強化させる役割をする。

前記副画素は、前記第２信号線の両側に各々位置しているとよい。前記画素電極は、切開され前記副画素に各々位置する第１画素電極及び第２画素電極を含婿とが好ましい。前記薄膜トランジスタは、前記第１及び第２画素電極と各々連結されている第１薄膜トランジスタ及び第２薄膜トランジスタを含んでいると好適である。

画素を二つの副画素に分け、データ線を中心に両側に副画素を配置して形成することによって、製造工程時のマスクの転移、回転、ねじれなどの歪曲が生じても、データ線と画素電極との間の寄生容量の偏差を最少に抑制できる。したがって、画素電極に伝達される画素電圧では、ほとんど歪曲が発生しないので、画像表示時のむらを防止でき、ショット間の境界部分における明るさの差が発生しないので、ステッチ不良の現象を防止できる。また、第１画素電極と第２画素電極との間の間隔を密接に配置できるので、画素の開口率を極大化することができる。

好ましくは、前記第３信号線の前記維持電極は、前記第２信号線の両側に各々配置され、前記第１及び第２画素電極の周縁と重畳する。

前記維持電極は、前記第１及び第２画素電極と一部重なり、前記第１及び第２画素電極の境界は前記維持電極の上部に位置すると好ましい。

また、前記開口部の境界線は、前記データ線の境界線と前記維持電極の境界線との間に位置することが好ましい。データ線と共通電極との間のカップリングによる静電容量を減少させ、データ線周辺で発生する光漏れ現象を最少化することができる。

前記第１画素電極と前記第２画素電極は互いに連結されており、連結部は前記第２信号線の屈折部と交差するとよい。

前記第２信号線の屈折部は、２以上の直線部を含み、前記２以上の直線部は前記第１信号線に対し実質的に交互に±４５度をなすと好ましい。

前記画素電極に連結される前記薄膜トランジスタの１端子は、前記第３信号線の上部までのびているとよい。

前記画素の形状に沿って屈折部を有し、前記画素電極または前記共通電極の上部に形成されている突起若しくは前記画素電極または前記共通電極に形成されている切開部からなるドメイン分割手段をさらに含むと好ましい。

液晶に電界が印加された際に各ドメイン内の液晶がドメインの長辺に対して垂直をなす方向に傾く。この方向は、データ線１７１に対して垂直をなす方向であるため、データ線を隔てて隣接する画素電極間に形成される側方向電界によって液晶が傾く方向と一致する。したがって、側方向電界が各ドメインの液晶配向を手伝うことになる。
本発明の実施例による液晶表示装置には、第１絶縁基板上に第１方向にのびた第１信号線と、第１信号線と絶縁されて交差し、屈折部と第２方向にのびる部分を有する第２信号線とが形成されている。また、第１信号線と第２信号線が交差して定義する画素ごとに画素電極が形成されており、第１信号線、第２信号線及び画素電極と連結されている薄膜トランジスタが形成されている。第１絶縁基板と対向する第２絶縁基板の上部に、第２信号線と対応する部分に開口部を有する共通電極が全面的に形成されている。この時、第２信号線の屈折部と第２方向にのびた部分は、画素の長さを単位として繰返し現れている。

このような液晶表示装置は、画素電極と重畳して保持容量を形成し、画素の周縁に配置され第１信号線に隣接して平行にのびている第３信号線をさらに含むのが好ましい。この第３信号線は、第２信号線に隣接するように屈折部と平行に形成されている維持電極を有するのが好ましい。

画素は、少なくとも２部分の副画素に分離でき、副画素は、第２信号線の両側に各々位置しており、画素電極は、切開されて副画素に各々位置する第１及び第２画素電極を含み、薄膜トランジスタは、第１及び第２画素電極と各々連結されている第１及び第２薄膜トランジスタを含むことができる。

第３信号線の維持電極は、第２信号線の両側に各々配置され、第１及び第２画素電極の周縁と重なることが好ましく、維持電極は、第１及び第２画素電極と一部重なり、第１及び第２画素電極の境界が維持電極の上部に位置するのが好ましい。この時、開口部の境界線は、データ線の境界線と維持電極の境界線との間に位置するのが好ましい。

第１画素電極と第２画素電極は、互いに連結されており、連結部は第２信号線の屈折部と交差する。第２信号線の屈折部は、２以上の直線部を含み、２以上の直線部は、第１信号線に対して実質的に交互に±４５度をなすのが好ましい。

画素電極に連結される薄膜トランジスタの一端子は、第３信号線の上部まで延長できる。

このような液晶表示装置は、画素の形状に沿って屈折部を有し、共通電極の上部に形成されている突起または画素電極または共通電極に形成されている切開部からなる分割手段をさらに含む。

本発明によれば、のように、データ線を屈折させ、画素を折れ曲がった帯状に形成すれば、隣接した画素間の側方向電界がドメインの形成を手伝う方向に働きドメインが安定に形成され、画素を二つの副画素に分け、データ線を中心に両側に副画素を配置して形成することによって、製造工程時のマスクの転移、回転、ねじれなどの歪曲が生じても、データ線と画素電極との間に寄生容量の偏差を最少に抑制できるので、データ線の負荷を減少させ、画面のむらを防止し、開口率を向上することができる。
明るさの差が生じるのを防止できる。また、データ線の上部の共通電極を除去してデータ線の上部に開口部を設けることによって、配線を通じて伝達される信号の負荷が減少し、配線にかかる液晶容量の変化量が縮少され、側面クロストークによる光漏れが減少し、開口率を上げられる。配線の負荷が減少すれば、データ線として用いられる導電物質の選択、及び解像度面での限界を克服できる。なお、配線にかかる液晶容量の変化量が縮少されれば、充電率が低い時に真っ先に発生する縦ラインのクロストーク問題が改善できるので、充電率に対する限界をた高くできる。その他に側面クロストークによる光漏れ減少と、開口率増大によって優れた画質の液晶表示装置を得ることができる。

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な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、これは中間に他の部分がない場合を意味する。

以下、図面を参考にして本発明の実施例による多重ドメイン液晶表示装置について説明する。

図１は本発明の第１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配置図であり、図２は図１の薄膜トランジスタ表示板のＩＩ-ＩＩ’線による断面図であり、図３は本発明の第１実施例による液晶表示装置用対向表示板の配置図であり、図４は図３の対向表示板のＩＶ-ＩＶ’線による断面図であり、図５は図１及び図２の薄膜トランジスタ表示板と、図３及び図４の対向表示板とを含む本発明の第１実施例による液晶表示装置の配置図であり、図６は図５の液晶表示装置のＶＩ-ＶＩ’線による断面図である。

本発明の第１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（図５及び図６参照）と、これと対向している対向表示板２００（図５及び図６参照）、及び前記二つの表示板の間に注入され、それに含まれている液晶分子の長軸が前記二つの表示板に対して垂直に配向されている液晶層（図示せず）からなる。

まず、図１及び図２を参照して本発明の第１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詳細に説明する。

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は主に横方向にのびており、各ゲート線１２１の一部は複数のゲート電極をなす。このゲート電極は、第１ゲート電極１２４ａ及び第２ゲート電極１２４ｂを含む。ゲート線１２１の一端部は、外部回路との連結のために幅が拡張されることができ、絶縁基板１１０の上部に、ゲート駆動回路を直接設計する実施例におけるゲート線の端部は、ゲート駆動回路の出力端と連結されている。

また、絶縁基板１１０上には、画素領域の上部及び下部に位置する二重の維持電極線１３１ａ、１３１ｂと、第１及び第２維持電極１３４、１３５が形成されている。維持電極線１３１ａ、１３１ｂは、横方向にのびており、第１及び第２維持電極１３４、１３５は、二重の維持電極線１３１ａ、１３１ｂを互いに連結し、画素の形状に沿って屈折しており、第１維持電極１３４は、後に形成されるデータ線１７１の両側に配置され、第２維持電極１３５は、互いに隣接する画素の副画素Ｐａ、Ｐｂの間に配置されている。

ゲート線１２１及び維持電極配線１３１ａ、１３１ｂ、１３４、１３５は、物理的な性質が異なる二つの膜を含むことができ、単一膜からなることもできる。二つの導電膜の場合、一方の膜はゲート信号の遅延や電圧降下を減らせるように低い比抵抗の金属、例えば、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列の金属で形成し、もう一方の膜は、他の物質、特にＩＺＯ（ｉｎｄｉｕｍ ｚｉｎｃ ｏｘｉｄｅ）またはＩＴＯ（ｉｎｄｉｕｍ ｔｉｎ ｏｘｉｄｅ）との物理的、化学的、電気的な接触特性の優れた物質、例えばモリブデン（Ｍｏ）、モリブデン合金（例：モリブデン-タングステン（ＭｏＷ）合金）、クロム（Ｃｒ）などで形成するのが好ましい。

ゲート線１２１及び維持電極配線１３１ａ、１３１ｂ、１３４、１３５の側辺は傾斜しており、その傾斜角は基板１１０表面に対して約３０-８０度の範囲であり、これらの上部には、窒化ケイ素などからなるゲート絶縁膜１４０が形成されている。

第１及び第２ゲート電極１２４ａ、１２４ｂのゲート絶縁膜１４０の上には、水素化非晶質シリコン（非晶質シリコンはａ-Ｓｉと略称する）などからなる複数の半導体１５１が形成されている。半導体層１５１は、薄膜トランジスタのチャンネルを形成するチャンネル部を含み、チャンネル部は、第１ゲート電極１２４ａの上部に位置する第１チャンネル部１５４ａと、第２ゲート電極１２４ｂの上部に位置する第２チャンネル部１５４ｂとを含む。この時、半導体１５１は、後に形成されるデータ線１７１に沿って線状にのびており、データ線１７１とゲート線１２１及び維持電極線１３１ａ、１３１ｂが交差する位置では広い幅を有し、これら１７１、１２１、１３１ａ、１３１ｂが交差する部分よりも広い面積に拡張されている。

半導体層１５１上には、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の物質からなる抵抗性接触部材１６１が形成されている。抵抗性接触層は、第１及び第２ゲート電極１２４ａ、１２４ｂの上部中央に位置するソース部抵抗性接触部材１６３と、第１及び第２ゲート電極１２４ａ、１２４ｂを中心にソース部抵抗性部材１６３と各々対向する第１及び第２ドレーン部抵抗性接触部材１６５ａ、１６５ｂからなる。

抵抗性接触層１６３、１６５ａ、１６５ｂ及びゲート絶縁膜１４０の上には、データ線１７１と第１及び第２ドレーン電極１７５ａ、１７５ｂが形成されている。データ線１７１は、長くのびてゲート線１２１と交差しており、データ線１７１に連結され、ソース部抵抗性接触部材１６３の上部までのびているソース電極１７３を有する。第１及び第２ドレーン電極１７５ａ、１７５ｂは、ソース電極１７３と分離され、第１及び第２ゲート電極１２４ａ、１２４ｂに対してソース電極１７３の反対側の第１及び第２ドレーン部抵抗性接触部材１６５ａ、１６５ｂの上部に各々位置する。データ線１７１の一端部１７９は、外部回路と連結するために幅が拡張されている。

ここで、データ線１７１は、画素の長さを周期として繰返し屈折部と縦にのびた部分を有する。このデータ線１７１の屈折部は、二つの直線部分からなり、そのうち一方はゲート線１２１に対して４５度をなし、もう一方はゲート線１２１に対して-４５度をなす。データ線１７１の縦にのびた部分には、ソース電極１７３が連結されており、この部分がゲート線１２１と交差する。

データ線１７１の屈折部と縦にのびた部分の長さ比率は、１：１乃至９：１の範囲（つまり、データ線１７１の屈折部の占める比率が５０％から９０％の間）である。

したがって、ゲート線１２１とデータ線１７１が交差してなされる形成される画素は、折れ曲がった帯状であり、データ線１７１を中心に２副画素Ｐａ、Ｐｂに分離されている。第１及び第２維持電極１３４、１３５は、２副画素Ｐａ、Ｐｂの周縁に各々配置され、データ線１７１の屈折部と平行に曲がっている。

なお、第１及び第２ドレーン電極１７５ａ、１７５ｂは、第１及び第２画素電極１９０ａ、１９０ｂと連結される部分が、長方形に広く拡張され維持電極１３１ａと重畳している。この時、第１及び第２ドレーン電極１７５ａ、１７５ｂは、維持電極線１３１ａとゲート絶縁膜１４０のみを介在して重畳することによって保持容量を効果的に形成するが、保持容量をさらに十分に確保するために、第１及び第２ドレーン電極１７５ａ、１７５ｂと重畳する部分で、維持電極線１３１ａは広い幅に拡張でき、屈折された画素の形状に沿って平行四辺形または菱形など様々な形態の境界線を有することができる。

データ線１７１と、第１及び第２ドレーン電極１７５ａ、１７５ｂ、及び露出された半導体層１５４の上には、プラズマ化学気相蒸着（ＰＥＣＶＤ）法により形成される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。

保護膜１８０には、第１及び第２ドレーン電極１７５ａ、１７５ｂを露出する接触孔１８５ａ、１８５ｂとデータ線の幅が拡張されている端部１７９を露出する接触孔１８２が形成されている。また、保護膜１８０は、ゲート線１２１の端部（図示せず）を露出する接触孔をゲート絶縁膜１４０と共に有することができ、このような実施例では、ゲート線もデータ線と似た接触部を有する。

図２のように、接触孔１８５ａ、１８５ｂの側壁は、基板１１０面に対し３０度から８０度の範囲の緩慢な傾斜を有したり、階段状プロファイルを有する。

そして、これら接触孔１８５ａ、１８５ｂは、平面的に角度のある形態や円形の多様な形態に形成されることができ、形状寸法は２ｍｍ×６０μｍを超えず、０．５ｍｍ×１５μｍ以上であるのが好ましい。

保護膜１８０上には、接触孔１８５ａ、１８５ｂを通じて第１及び第２ドレーン電極１７５ａ、１７５ｂと各々連結され、画素の形状に沿って折れ曲がった帯状に第１及び第２画素電極１９０ａ、１９０ｂがそれぞれの副画素Ｐａ、Ｐｂに形成されている。この第１及び第２画素電極１９０ａ、１９０ｂは、周縁が第１及び第２維持電極１３４、１３５と重畳し、第１及び第２画素電極１９０ａ、１９０ｂの境界線は、周縁が第１及び第２維持電極１３４、１３５の上部に位置する。第１及び第２画素電極１９０ａ、１９０ｂは、連結部１９２を通じて互いに連結され、画素の中央に縦方向にのびた開口部１９１ａ、１９１ｂを有する。連結部１９２は、データ線１７１の屈折部と交差する。開口部１９１ａ、１９１ｂの境界線は、データ線１７１の境界線と第１及び第２維持電極１３４，１３５の境界線との間に位置している。この第１及び第２画素電極１９０ａ、１９０ｂは、データ線１７１と交差する互いに異なる層の導電膜で連結されることもできる。

保護膜１８０上には、接触孔１８２を通じてデータ線の端部１７９と各々連結されているデータ接触補助部材８２が形成されている。勿論、ゲート線１２１の端部にゲート接触補助部材を追加できる。前記画素電極１９０ａ、１９０ｂ及び接触補助部材８２は、ＩＴＯまたはＩＺＯで形成される。

次に、図３及び図４を参考にして対向表示板表示板について説明する。

ガラス等の透明な絶縁物質からなる上部基板２１０の下面に、光漏れを防止するためのブラックマトリックス２２０が形成され、それぞれの画素には赤、緑、青のカラーフィルター２３０が順次に形成されており、カラーフィルター２３０上には、窒化ケイ素または有機物質からなるオーバーコート膜２５０が形成されている。オーバーコート膜２５０上には、ＩＴＯまたはＩＺＯなどの透明な導電物質からなり、切開部２７１ａ、２７１ｂ及び開口部２７７を有する共通電極２７０が形成されている。この切開部２７１ａ、２７１ｂは、ドメイン規制手段として働き、その幅は９μｍから１２μｍの範囲が好ましい。ここで、ドメイン規制手段として切開部２７１ａ、２７１ｂの代わりに有機物突起を設ける場合には、幅を５μｍから１０μｍの範囲とするのが好ましい。

開口部２７７は、データ線１７１の屈折部に対応して配置され、ブラックマトリックス２２０の内側に位置するが、共通電極２７０に印加された共通電圧が伝えられる経路を横方向に確保するために、開口部２７７はゲート線１２１と交差するデータ線１７１の上部では延長されておらず、共通電極２７０は全面的に連結されている。

前記ブラックマトリックス２２０は、データ線１７１の屈折部に対応する線状部分と、データ線１７１の縦にのびた部分及び薄膜トランジスタ部分に対応する三角形部分を含む。

一方、切開部は、ドメイン規制手段として画素電極１９０ａ、１９０ｂに形成されることができ、突起も、画素電極１９０ａ、１９０ｂの上部に配置されることができる。

赤、緑、青のカラーフィルター２３０は、ブラックマトリックス２２０によって区画される画素列に沿って縦に長く形成されており、画素の形状に沿って周期的に屈折している。

切開部２７１ａ、２７１ｂも屈折されており、屈折した副画素を左右に両分する形になされている。切開部２７１ａ、２７１ｂの両端は、さらにもう１度屈折し、一端はゲート線１２１と平行であり、切開部２７１ａ、２７１ｂは、画素の中央で左右に両分された副画素を上下に両分する形に形成されている分枝２７２ａ、２７２ｂを有する。

このような本発明の実施例による薄膜トランジスタ表示板１００と共通電極表示板２００には、互いに対向する面の上部に配向膜１１、２１が各々形成されている。この配向膜１１、２１は、液晶分子を基板面に対し垂直に配向する垂直配向膜であることも、そうでないこともできる。

以上のような構造の薄膜トランジスタ表示板１００と共通電極表示板２００を結合し、その間に液晶を注入して液晶層を形成すれば、図５及び図６のように、本発明の第１実施例による液晶表示装置の基本パネルが完成する。

液晶層に含まれている液晶分子は、画素電極１９０ａ、１９０ｂと共通電極２７０との間に電界が印加されない状態で、その方向子が下部基板１１０と上部基板２１０に対して垂直をなすように配向されており、負の誘電率異方性を有する。

図５及び図６のように、下部基板１１０と上部基板２１０は、第１及び第２画素電極１９０ａ、１９０ｂがカラーフィルター２３０と対応して正確に重なり、共通電極２７０の開口部２７７は、データ線１７１に重なるように整列される。ここで、第１及び第２画素電極１９０ａ、１９０ｂの境界線は、第１及び第２維持電極１３４、１３５の上部に位置し、開口部２７７の境界線は、データ線１７１と第１維持電極１３４との間に位置して、共通電極２７０が維持電極１３４、１３５を完全に覆うのが好ましい。

このような液晶表示装置における画素の液晶分子は、切開部２７１ａ、２７１ｂのフリンジフィールドによって複数のドメインに分割配向される。副画素は、突起２４０によって左右に両分され、副画素の折れ曲がった部分を中心に上下の液晶配向の方向が異なり、４種類のドメインに分割される。図面によれば、副画素が一つの折れ曲がった部分を中心に上下に配置されているが、折れ曲がった部分を少なくとも２以上に配置することもできる。これについて他の実施例によって説明する。

このような液晶表示装置の構造で、カラーフィルター２３０が対向表示板２００に配置されているが、薄膜トランジスタ表示板１００に配置できる。その場合には、ゲート絶縁膜１４０または保護膜１８０の下部に形成されることができる。これについて他の実施例によって具体的に説明する。

液晶表示装置は、このような基本パネルの両側に偏光板、バックライト、補償板などの要素を配置して構成される。前記偏光板は、基本パネルの両側に各々一つずつ配置され、その透過軸はゲート線１２１に対して一方は平行であり、もう一方は垂直をなすように配置する。

以上のような構造で液晶表示装置を形成すれば、液晶に電界が印加された際に各ドメイン内の液晶がドメインの長辺に対して垂直をなす方向に傾く。ところで、この方向は、データ線１７１に対して垂直をなす方向であるため、データ線１７１を隔てて隣接する画素電極１９０ａ、１９０ｂ間に形成される側方向電界によって液晶が傾く方向と一致するものであり、側方向電界が各ドメインの液晶配向を手伝うことになる。

このような液晶表示装置において、データ線１７１の両側に位置する画素電極に反対極性の電圧を印加する点反転駆動、列反転駆動、２点反転駆動などの反転駆動法を一般に用いるために、側方向電界はほとんど常に発生し、その方向はドメインの液晶配向を手伝う方向となる。

また、偏光板の透過軸をゲート線１２１に対して垂直または平行の方向に配置するので、偏光板を安価に製造できるほか、全ドメインにおける液晶配向の方向が偏光板の透過軸と４５度をなすようになり、最高の輝度が得られる。

本発明の第１実施例による液晶表示装置の薄膜トランジスタ表示板では、それぞれの副画素の電極１９０ａ、１９０ｂが第３維持電極１３４、１３５とは重なっているが、データ線１７１とは重なっていないので、副画素の電極１９０ａ、１９０ｂとデータ線１７１との間に寄生容量がほとんど発生せず、製造工程時にミスアラインが起こっても、副画素の電極１９０ａ、１９０ｂはデータ線１７１を中心に両側に配置されており、寄生容量を補償する構造となる。したがって、画素電極に伝達される画素電圧では、ほとんど歪曲が発生しないので、画像表示時のむらを防止でき、ショット間の境界部分における明るさの差が発生しないので、ステッチ不良の現象を防止できる。

そして、このような本発明の実施例による薄膜トランジスタ表示板では、画素電極１９０ａ、１９０ｂと第１及び第２維持電極１３４、１３５とが重なっている部分では保持容量が形成され、保持容量を十分に確保できる。

以上のような構造の液晶表示装置において、液晶に電界が印加された時に各ドメイン内の液晶分子のうちの薄膜トランジスタ表示板に隣接し副画素Ｐａ、Ｐｂの周縁に位置する液晶分子は、第１及び第２画素電極１９０ａ、１９０ｂの境界で形成されるフリンジフィールドによって分割配向される。ここで、第１画素電極１９０ａと第２画素電極１９０ｂの下部周縁では、第１及び第２維持電極１３４、１３５の一部が露出されており、第１及び第２維持電極１３４、１３５には、共通電極２７０に印加される共通電圧が伝達され、第１及び第２維持電極１３４、１３５は、第１及び第２画素電極１９０ａ、１９０ｂの境界に形成されるフリンジフィールドを強化させる役割をする。第１画素電極１９０ａと第２画素電極１９０ｂとの間の間隔を密接に配置でき、これにより、画素の開口率を極大化することができる。

また、このような本発明の実施例のような構造では、データ線１７１と重畳する共通電極２７０に開口部２７７を設けることによって、データ線に伝達されるデータ信号に対して遅延を最少に抑制できるので、表示装置の特性が向上する。さらに、データ線１７１と共通電極２７０との間のカップリングによる静電容量を減少させ、データ線１７１周辺で発生する光漏れ現象を最少化することができる。

このような構造の液晶表示装置における薄膜トランジスタ表示板を製造する方法について概略的に説明する。

まず、ＣｒまたはＭｏ合金などからなる金属層、または低抵抗のＡｌまたはＡｇ合金などからなる金属層をスパッタリング法などで連続積層し、マスクを用いた第１写真エッチング工程として乾式または湿式エッチング処理をして、ゲート線１２１と維持電極配線１３１ａ、１３１ｂ、１３４、１３５を形成する。

次に、ゲート絶縁膜１４０、水素化非晶質シリコン層及びリン（Ｐ）などのｎ型不純物が高濃度にドーピングされている非晶質シリコン層を化学気相蒸着法により各々１，５００Å乃至５，０００Å、５００Å乃至２，０００Å、３００Å乃至６００Åの厚さに連続蒸着し、マスクを用いた第２写真エッチング工程によりドーピングされた非晶質シリコン層と非晶質シリコン層を順次にパターニングして、チャンネル部が連結されている抵抗性接触層と非晶質シリコンの半導体層１５４を形成する。

次に、ＣｒまたはＭｏ合金などからなる導電膜または低抵抗のＡｌまたはＡｇ合金などからなる導電膜をスパッタリングなどの方法で蒸着した後、マスクを用いた第３写真エッチング工程によりパターニングして、データ線１７１と第１及び第２ドレーン電極１７５ａ、１７５ｂを形成する。

次に、データ線１７１及び第１及び第２ドレーン電極１７５ａ、１７ｂにより遮られない抵抗性接触層をエッチングし、ソース電極１７３と第１及び第２ドレーン電極１７５ａ、１７５ｂとの間の半導体層１５１を露出して、両側に分離された抵抗性接触層１６１、１６５ａ、１６５ｂを形成する。

次に、保護膜１８０を形成し、マスクを用いた第４写真エッチング工程により保護膜１８０をゲート絶縁膜１４０と共にパターニングして、接触孔１８５ａ、１８５ｂ、１８２を形成する。

次に、図１及び図２に示したように、ＩＴＯまたはＩＺＯを４００Å乃至５００Å厚さに蒸着して、マスクを用いた第５写真エッチング工程でパターニングして、第１及び第２画素電極１９０ａ、１９０ｂ、１９２と接触補助部材８２を形成する。

次に、前述したように、画素が少なくとも２回屈折した構造について図面を参照して第２実施例として説明する。

図７は本発明の第２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配置図であり、図８は図７の薄膜トランジスタ表示板のＶＩＩＩ-ＶＩＩＩ’線による断面図であり、図９は本発明の第２実施例による液晶表示装置用対向表示板の配置図であり、図１０は図９の対向表示板のＸ-Ｘ’線による断面図である。

図７及び図８のように、本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層状構造は、ほとんど図１及び図２に示した液晶表示装置用薄膜トランジスタ表示板の層状構造と同じである。即ち、基板１１０上に、複数の第１及び第２ゲート電極１２４ａ、１２４ｂ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、複数の突出部１５４ａ、１５４ｂを含む複数の線状半導体１５１、複数の突出部１６３を各々含む複数の線状抵抗性接触部材１６１、及び複数の島状抵抗性接触部材１６５ａ、１６５ｂが順次に形成されている。抵抗性接触部材１６１、１６５ａ、１６５ｂ及びゲート絶縁膜１４０の上には、複数のソース電極１７３を含む複数のデータ線１７１、複数の第１及び第２ドレーン電極１７５ａ、１７５ｂが形成され、その上に、保護膜１８０が形成されている。保護膜１８０及び/または複数の接触孔１８２、１８５ａ、１８５ｂが形成され、保護膜１８０上には、複数の第１及び第２画素電極１９０ａ、１９０ｂと複数の接触補助部材８２が形成されている。

ところで、図１及び図２に示した薄膜トランジスタ表示板と異なり、本実施例による薄膜トランジスタ表示板におけるデータ線１７１は２回屈折された形となっており、第１及び第２維持電極１３４、１３５、及び第１及び第２画素電極１９０ａ、１９０ｂも２回屈折された画素の形状を有する。

一方、半導体１５１は、薄膜トランジスタが位置する突出部１５４ａ、１５４ｂを除けば、データ線１７１、ドレーン電極１７５及びその下部の抵抗性接触部材１６１、１６５ａ、１６５ｂと実質的に同じ平面形態を有している。

勿論、図９及び図１０のように、本実施例による液晶表示装置用対向表示板の層状構造は、ほとんど図３及び図４に示した液晶表示装置用対向表示板の層状構造と同じである。即ち、基板１１０上に、ブラックマトリックス２２０、カラーフィルター２３０及び共通電極２７０が順次に形成されている。

図３及び図４に示した対向表示板と異なり、本実施例による対向表示板におけるブラックマトリックス２２０、カラーフィルター２３０、共通電極２７０の切開部２７１ａ、２７１ｂ及び開口部２７７は、画素の形状に沿って２回屈折した形状となっている。

以上のような構造の薄膜トランジスタ表示板１００と共通電極表示板２００を結合し、その間に液晶を注入して液晶層を形成すれば、本発明の第２実施例による液晶表示装置の基本パネルが完成する。

一方、本発明の第１実施例による液晶表示装置用薄膜トランジスタ表示板は、５枚のマスクを用いる写真エッチング工程によってなされたが、本発明の第２実施例による液晶表示装置用薄膜トランジスタ表示板は、４枚のマスクを用いた写真エッチング工程によりなされたものである。このような製造方法では、データ線１７１及びドレーン電極１７５ａ、１７５ｂと半導体層１５１を一つの感光膜パターンを用いた写真エッチング工程で形成し、このような感光膜パターンは、薄膜トランジスタのチャンネル部に対応する部分が、他のデータ線及びドレーン電極に対応する部分よりも薄い厚さを有する。ここで、感光膜パターンは、半導体１５１をパターニングするためのエッチングマスクであり、厚い部分はデータ線及びドレーン電極をパターニングするためのエッチングマスクとして用いる。

本発明の他の実施例において、画素電極はデータ線の一側に位置し、薄膜トランジスタ表示板に赤、緑、青のカラーフィルターが形成されている。これについて図面を参照して具体的に説明する。

図１１は本発明の第３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配置図であり、図１２は本発明の第３実施例による液晶表示装置用対向表示板の配置図であり、図１３は図１１及び図１２の薄膜トランジスタ表示板と対向表示板を含む液晶表示装置のＸＩＩＩ-ＸＩＩＩ’線による断面図であり、図１４は図１１の液晶表示装置のＸＩＶ-ＸＩＶ’線による断面図である。

まず、図１１、図１３及び図１４を参照して、本発明の第３実施例による薄膜トランジスタ表示板について詳細に説明する。

絶縁基板１１０上に、突起状のゲート電極１２４を有するゲート線１２１が形成されており、ゲート線１２１の一端部１２９は、外部回路との連結のために幅が拡張されているのが好ましい。一方、ゲート駆動回路が基板の上部に直接配設されている場合には、ゲート線１２１の端部のゲート駆動回路の出力端で連結される。

また、絶縁基板１１０上には、維持電極線１３１と維持電極１３３が形成されている。維持電極１３３は、菱形や長方形に形成され、維持電極線１３１に対して４５度傾斜されている。これは、ゲート線１２１及びデータ線１７１により定義される画素の形状に沿って設計されたものである。

ゲート線１２１及び維持電極配線１３１、１３３は、物理化学的な特性の優れたＣｒまたはＭｏ合金などからなる第１層２１１、２４１、２９１、３１１、３３１と、低い比抵抗を有するＡｌまたはＡｇまたはこれらの合金などからなる第２層２１２、２４２、２９２、３１２、３３２の二重層で形成されている。これらゲート線１２１及び維持電極配線１３１、１３３は、必要に応じて単一層で形成したり、あるいは３重層以上に形成することもできる。

ゲート線１２１及び維持電極配線１３１、１３３を覆うゲート絶縁膜１４０上には、非晶質シリコンなどの半導体からなる半導体層１５１及びシリサイドまたは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の物質からなる抵抗性接触層１６１、１６５が形成されている。

抵抗性接触層１６１、１６５及びゲート絶縁膜１４０上には、データ線１７１及びドレーン電極１７５が形成されている。データ線１７１は、ゲート線１２１と交差して画素を定義し、データ線１７１は、分枝であり、抵抗性接触層１６３の上部までのびているソース電極１７３を有する。ドレーン電極１７５は、ソース電極１７３と分離され、ゲート電極１２４に対してソース電極１７３の反対側の抵抗性接触層１６５上部に位置する。データ線１７１の一端部１７９は、外部回路と連結するために幅が拡張されるのが好ましい。

ここで、第１及び第２実施例のように、データ線１７１は、画素の長さを周期として屈折された部分と縦にのびた部分が繰返し現れるように形成されている。データ線１７１の縦にのびた部分には、ソース電極１７３が連結されており、この部分がゲート線１２１及び維持電極線１３１と交差する。維持電極配線１３１、１３３は、二つの屈折した部分の間に配置され、画素の中央を横切ることができる。また、ドレーン電極１７５は、画素電極１９０と連結される部分が長方形に広く拡張され、維持電極１３３と重畳している。

データ線１７１及びドレーン電極１７５の上には、窒化ケイ素などの無機絶縁物質からなる第１保護膜８０１が形成されており、第１保護膜８０１上に、赤、緑、及び青のカラーフィルター２３０Ｒ、２３０Ｇ、２３０Ｂが画素に順次に形成されている。カラーフィルター２３０Ｒ、２３０Ｇ、２３０Ｂは、各々データ線１７１によって区画される画素列に沿って縦に長く形成され、画素の形状に沿って周期的に屈折されている。また、カラーフィルター２３０Ｒ、２３０Ｇ、２３０Ｂは、隣接するカラーフィルター２３０Ｒ、２３０Ｇ、２３０Ｂがデータ線１７１の上に互いに部分的に重なっており、データ線１７１の上で丘をなしている。

カラーフィルター２３０Ｒ、２３０Ｇ、２３０Ｂ上には、感光性有機物質からなる第２保護膜８０２が形成されている。第２保護膜８０２もカラーフィルター２３０Ｒ、２３０Ｇ、２３０Ｂの重畳によって形成された丘に沿って丘状となっている。このように、有機膜の丘形状は、配向膜の傾斜面を調節し、一種のドメイン規制手段として働き、各ドメインにおける液晶方向の制御力が強化される。

一方、カラーフィルター２３０Ｒ、２３０Ｇ、２３０Ｂは、ドレーン電極１７５上からは除去され、ドレーン電極１７５を露出する接触孔１８５ｂは、第１及び第２保護膜８０１、８０２のみを通っている。また、画素を形成しないゲート線の端部１２９とデータ線の端部１７９にも、カラーフィルター２３０Ｒ、２３０Ｇ、２３０Ｂが形成されない。

そして、第２保護膜８０２も窒化ケイ素または酸化ケイ素などの無機絶縁物質で形成できる。第２保護膜８０２上には、接触孔１８５ｂを通じてドレーン電極１７５と連結され、画素の形状に沿って折れ曲がった帯状に画素電極１９０が形成されている。

保護膜１８０上には、接触孔１８１ｂ、１８２ｂを通じてゲート線の端部１２９とデータ線の端部１７９と各々連結されている接触補助部材８１、８２が形成されている。ここで、画素電極１９０及び接触補助部材８１、８２は、ＩＴＯまたはＩＺＯで形成される。

このような構造の液晶表示装置には、第１実施例における長点以外にもカラーフィルター２３０Ｒ、２３０Ｇ、２３０Ｂが薄膜トランジスタ基板に形成されるため、二つの表示板の整列マージンが拡大し、対向表示板２００においてオーバーコート膜２５０（図４参照）を省略できる等の更なる長点がある。

本発明の第３実施例で、第２保護膜８０２は省略できるが、カラー素などの異物をほとんど出さないカラーフィルター２３０Ｒ、２３０Ｇ、２３０Ｂを用いる場合に可能である。また、本発明の他の実施例では、第３実施例における第１保護膜８０１を省略できる。

以上で、本発明の好ましい実施例を参照して説明したが、当該技術分野の熟練した当業者は、特許請求の範囲に記載された本発明の思想及び領域から逸脱しない範囲内で、本発明を多様に修正及び変更できることが理解できる。

本発明の第１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配置図である。 図１の薄膜トランジスタ表示板のＩＩ-ＩＩ’線による断面図である。 本発明の第１実施例による液晶表示装置用対向表示板の配置図である。 図３の対向表示板のＩＶ-ＩＶ’線による断面図である。 図１及び図２の薄膜トランジスタ表示板と、図３及び図４の対向表示板を含む本発明の第１実施例による液晶表示装置の配置図である。 図５の液晶表示装置のＶＩ-ＶＩ’線による断面図である。 本発明の第２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配置図である。 図７の薄膜トランジスタ表示板のＶＩＩＩ-ＶＩＩＩ’線による断面図である。 本発明の第２実施例による液晶表示装置用対向表示板の配置図である。 図９の対向表示板のＸ-Ｘ’線による断面図である。 本発明の第３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配置図である。 本発明の第３実施例による液晶表示装置用対向表示板の配置図である。 図１１及び図１２の薄膜トランジスタ表示板及び対向表示板を含む液晶表示装置のＸＩＩＩ-ＸＩＩＩ’線による断面図である。 図１１の液晶表示装置のＸＩＶ-ＸＩＶ’線による断面図である。

符号の説明

１００ 薄膜トランジスタ表示板
１１０ 絶縁基板
１２１ ゲート線
１２４ａ、１２４ｂ ゲート電極
１３４、１３５ 維持電極
１３１ａ、１３１ｂ 維持電極線
１４０ ゲート絶縁膜
１５１ 半導体
１６３、１６５ 抵抗性接触層
１７１ データ線
１７３ ソース電極
１７５ａ、１７５ｂ ドレーン電極
１８０ 保護膜
１９０ａ、１９０ｂ 画素電極
２００ 対向表示板
２２０ ブラックマトリックス
２３０ カラーフィルター
２７１ 切開部
２７０ 共通電極

Claims (12)

1. 第１絶縁基板、
   前記第１絶縁基板上に形成され、第１方向にのびる第１信号線、
   前記第１絶縁基板上に形成され、前記第１信号線と絶縁されて交差し、屈折部と第２方向にのびている部分とを有する第２信号線、
   前記第１信号線と前記第２信号線が交差して定義する画素ごとに形成されている画素電極、
   前記第１信号線、前記第２信号線及び前記画素電極と連結されている薄膜トランジスタ、
   前記第１絶縁基板と対向する第２絶縁基板、
   前記第２絶縁基板の上部に全面的に形成され、前記第２信号線と対応する部分に開口部を有する共通電極、を含み、
   前記第２信号線の屈折部と前記第２方向にのびた部分は、前記画素の長さを単位として繰返し現れている、液晶表示装置。
2. 前記画素電極と重畳して保持容量を形成し、前記画素の周縁に配置され前記第１信号線に隣接して平行にのびている第３信号線をさらに含む、請求項１に記載の液晶表示装置。
3. 前記第３信号線は、前記第２信号線に隣接するように前記屈折部と平行に形成されている維持電極を有する、請求項２に記載の液晶表示装置。
4. 前記画素は、少なくとも２部分の副画素に分離されている、請求項３に記載の液晶表示装置。
5. 前記副画素は、前記第２信号線の両側に各々位置し、前記画素電極は切開され前記副画素に各々位置する第１画素電極及び第２画素電極を含み、前記薄膜トランジスタは、前記第１及び第２画素電極と各々連結されている第１薄膜トランジスタ及び第２薄膜トランジスタを含む、請求項４に記載の液晶表示装置。
6. 前記第３信号線の前記維持電極は、前記第２信号線の両側に各々配置され、前記第１及び第２画素電極の周縁と重畳する、請求項５に記載の液晶表示装置。
7. 前記維持電極は、前記第１及び第２画素電極と一部重なり、前記第１及び第２画素電極の境界は、前記維持電極の上部に位置する、請求項６に記載の液晶表示装置。
8. 前記開口部の境界線は、前記データ線の境界線と前記維持電極の境界線との間に位置する、請求項７に記載の液晶表示装置。
9. 前記第１画素電極と前記第２画素電極は互いに連結されており、連結部は前記第２信号線の屈折部と交差する、請求項８に記載の液晶表示装置。
10. 前記第２信号線の屈折部は、２以上の直線部を含み、前記２以上の直線部は、前記第１信号線に対し実質的に交互に±４５度をなす、請求項１に記載の液晶表示装置。
11. 前記画素電極に連結される前記薄膜トランジスタの１端子は、前記第３信号線の上部までのびている、請求項３に記載の液晶表示装置。
12. 前記画素の形状に沿って屈折部を有し、前記画素電極または前記共通電極の上部に形成されている突起若しくはまたは前記画素電極または前記共通電極に形成されている切開部からなるドメイン分割手段をさらに含む、請求項１に記載の液晶表示装置。

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