JP2006259746A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電極パターンの境界領域の影響を受けずに液晶分子を最小化して液晶の配向を速くして、液晶の衝突などによる残像を最少化することができる液晶表示装置を提供する。
【解決手段】液晶表示装置は、基板、基板上に形成されている電界生成電極、そして基板上に形成されていて稜線と斜面を含む傾斜部材を含み、稜線には少なくとも１つの特異部が形成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は表示板及びこれを含む液晶表示装置に関する。

液晶表示装置は、現在最も広く使用されている平板表示装置のうち１つであり、画素電極と共通電極など電界生成電極が形成されている２枚の表示板とその間に挿入される液晶層を含む。液晶表示装置は、電界生成電極に電圧を印加して液晶層に電界を生成し、これを通して液晶層の液晶分子の方向を決定して、入射光の偏光を制御することによって映像を表示する。

液晶表示装置の中でも、電界が印加されない状態で液晶分子をその長軸が表示板に対して垂直をなすように配列した垂直配向モード方式（ｖｅｒｔｉｃａｌｌｙ ａｌｉｇｎｅｄ ｍｏｄｅ）液晶表示装置は、コントラスト比が大きくて基準視野角が広いため注目されている。
垂直配向方式液晶表示装置において、広視野角を実現するための手段としては、電界生成電極に切開部を形成する方法と、電界生成電極上に突起を形成する方法などがある。切開部または突起は、液晶分子が傾く方向を決定するので、これらを多様に配置して液晶分子の傾斜方向を多様に分散させることによって、基準視野角を広くすることができる。

しかし、切開部を形成する方法は、共通電極をパターニングするために別途のマスクが必要であり、色フィルターの顔料が共通電極の切開部を通して液晶層から流出して汚染することを防止するために色フィルター上にオーバーコート膜を形成する必要がある。
また、突起や切開部がある垂直配向方式の液晶表示装置は、応答速度が遅いという問題がある。その原因の１つは、切開部または突起はその周辺の液晶分子には制御が利いている（影響力が強い）が、遠く離れた液晶分子にはあまり利かない（影響力が弱い）ためである。
日本特許登録第２９９９９５５号

本発明が目的とする技術的課題は、電極パターンの境界部分（ｆｒｉｎｇｅフィールド）の影響を受けずに液晶分子を最小化して液晶の配向を速くし、液晶の衝突などによる残像を最小化することができる液晶表示装置を提供することである。

このような課題を解決するために、本発明には液晶分子が初期状態で任意の方向に傾くように傾斜部材が形成されており、傾斜部材は凹部または凸部を有する。
具体的には、本発明による液晶表示装置は、基板、基板上に形成されている電界生成電極、そして基板上に形成されていて稜線と斜面を含む傾斜部材を含み、稜線には少なくとも１つの特異部が形成されている。

そして特異部は、凹部または凸部であるのが好ましい。
また、特異部は稜線を通る垂直面、または、両斜面がなす角を２等分する面に関して対称であるのが好ましい。
また、稜線から延びる特異部の幅は１０〜１５μｍであり、稜線方向に延びる特異部の長さは２０μｍ以下であるのが好ましく、前記特異部の水平面投影形状が前記稜線に関して対称であることが好ましい。

また、特異部は稜線の中央部に位置するのが好ましい。
また、特異部は稜線に２つ以上配置されているのが好ましい。
また、特異部の底面または表面は、平坦または曲がっているのが好ましい。
また、電界生成電極は、基板の前面を完全に覆うのが好ましい。
また、斜面の傾斜角は、１〜１０゜であるのが好ましい。

また、斜面は折曲されていることが好ましい。
また、傾斜部材の厚さは、０．５〜２．０μｍであるのが好ましい。
また、電界生成電極下に形成されている複数の色フィルターをさらに含むことができる。
また、電界生成電極と色フィルターの間に形成される蓋膜をさらに含むことができる。

また、傾斜部材は、蓋膜と共通電極の間に位置するのが好ましい。
また、傾斜部材は、蓋膜と一体になるのが好ましい。
また、基板、基板上に形成されている第１電界生成電極、第１電界生成電極と対向する第２電界生成電極、第１電界生成電極と第２電界生成電極の間に位置する液晶層、そして基板上に形成されていて稜線と斜面を含む傾斜部材を含み、稜線には少なくとも１つの特異部が形成されているのが好ましい。

また、特異部は凹部または凸部であるのが好ましい。
また、特異部は稜線を通る垂直面、または、両斜面がなす角を２等分する面に関して対称であるのが好ましい。
また、稜線から延びる特異部の幅は１０〜１５μｍであり、稜線方向に延びる特異部の長さは２０μｍ以下であるのが好ましく、前記特異部の水平面投影形状が前記稜線に関して対称であることが好ましい。

また、特異部の底面または表面は、平坦または曲がっているのが好ましい。
また、電界生成電極は基板の前面を完全に覆うのが好ましい。
また、斜面の傾斜角は１〜１０゜であるのが好ましい。
また、傾斜部材は、電界生成電極が面積の半分以上を占めるのが好ましい。

本発明によれば、傾斜部材を追加して液晶分子に傾斜を与え、液晶の応答速度を向上させて動映像実現が可能な液晶表示装置を形成することができる。
また、傾斜部材を形成して液晶の配向を助けるため、共通電極に切開部を形成しなくても共通電極のパターニング工程を省略することができるので、静電気の流入などによる損傷を防止することができる。

また、傾斜部材の上部に凹部または凸部を形成して、電界の影響を受けずに液晶分子を最小化し、液晶分子の衝突などが発生することを防止して残像などが発生しない高品質の液晶表示装置を提供することができる。

添付図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に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。
図面において、多様な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た。明細書全体にわたって類似する部分については同一図面符号を付けた。層、膜、領域、板などの部分が他の部分の“上”にあるとする時、これは他の部分の“直上”にある場合だけでなく、その間に他の部分がある場合も含む。反対にある部分が他の部分の“直上”にあるとする時にはその間に他の部分がないことを意味する。

添付図を参照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。
図１は、本発明の一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り、図３は図１の液晶表示装置用共通電極表示板の配置図であり、図４は図１の液晶表示装置をIV-IV'-IV''-IV'''線に沿って切断した断面図であり、図５は本発明の実施例による傾斜部材に形成されている凹部及び凸部を示した斜視図であり、図６は図５に示した凹部または凸部の平面パターンを示した図である。

本実施例による液晶表示装置は、互いに対向する薄膜トランジスタ表示板１００及び共通電極表示板２００と、これら２つの表示板１００、２００の間に挿入される液晶層３を含む。
まず、図１、図２及び図４を参照して薄膜トランジスタ表示板１００に関して詳細に説明する。

絶縁基板１１０上に複数のゲート線１２１と複数の維持電極線１３１が形成されている。
ゲート線１２１はゲート信号を伝達し、主に図の横方向に延びるように形成され互いに分離されている。各ゲート線１２１は、上下に突出した複数のゲート電極１２４と他の層または駆動回路と接続するための面積が広い端部１２９を有する。駆動回路（図示せず）が薄膜トランジスタ表示板１００に集積される場合、ゲート線１２１が延長されて駆動回路と接続される。

各維持電極線１３１は、主に図の横方向に延びるように形成されていて隣接する２つのゲート線１２１の間に位置し、２つのゲート線１２１のうち、上側ゲート線１２１に近い。維持電極線１３１は、各画素毎に複数の枝１３３ａ〜１３３ｄと連結部１３３ｅを含む。
各画素内のそれぞれの枝の集合は、図２縦方向に延びるように形成されて左右に分離されている第１及び第２維持電極１３３ａ、１３３ｂと、斜め方向に延びるように形成される第１維持電極１３３ａと、第２維持電極１３３ｂと接続される第３及び第４維持電極１３３ｃ、１３３ｄを含む。

第１維持電極１３３ａは、画素図面内上方の維持電極線１３１に接続されている固定端と、その反対側（図面内下方）に位置して突出部を形成する自由端を有している。
第３及び第４維持電極１３３ｃ、１３３ｄは、各々画素内左の第１維持電極１３３ａの中央付近から画素内右の第２維持電極１３３ｂの両端に接続される。第３及び第４維持電極１３３ｃ、１３３ｄは、隣接する２つのゲート線１２１の間の中央線（仮想の線）に関して線対称をなす。連結部１３３ｅは、 隣接する画素の境界で第１維持電極１３３ａと第２維持電極１３３ｂを接続する。

維持電極線１３１には共通電極表示板２００の共通電極２７０に印加される共通電圧など所定の電圧が印加される。それぞれの維持電極線１３１は、横方向に延びるように形成される一対の幹線を含むことができる。
ゲート線１２１及び維持電極線１３１は、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、銀（Ａｇ）や銀合金など銀系金属、銅（Ｃｕ）や銅合金など銅系金属、モリブデン（Ｍｏ）やモリブデン合金などモリブデン系金属、クロム、チタン、タンタルなどで形成されるのが好ましい。しかし、これらは物理的性質が異なる二種の導電膜（図示せず）を含む多重膜構造とすることができる。このうち一方の導電膜は、信号遅延や電圧降下を減らすことができるように、低い比抵抗の金属、例えば、アルミニウム系の金属、銀系の金属、銅系の金属で形成することができる。これとは異なって、他方の導電膜は、他の物質、特にＩＴＯ（インジウム錫酸化物）やＩＺＯ（インジウム亜鉛酸化物）との物理的、化学的、電気的接触特性に優れた物質、例えばモリブデン系金属、クロム、タンタル（Ｔａ）、またはチタン（Ｔｉ）などで形成することができる。このような組み合わせの良い例としては、クロム下部膜とアルミニウム（合金）上部膜及びアルミニウム（合金）下部膜とモリブデン（合金）上部膜がある。しかし、ゲート線１２１と維持電極線１３１は、その他にも多様な金属と導電体で形成されることができる。

ゲート線１２１及び維持電極線１３１の側面は基板１１０の表面に対して傾いて形成されており、その傾斜角は約３０〜８０゜であるのが好ましい。
ゲート線１２１及び維持電極線１３１上には、窒化ケイ素（ＳｉＮｘ）などで形成されたゲート絶縁膜１４０が形成されている。
ゲート絶縁膜１４０上には、水素化非晶質シリコン（非晶質シリコンは略称ａ-Ｓｉで示す）、または多結晶シリコンなどで形成された複数の線状半導体１５１が形成されている。線状半導体１５１は、主に縦方向に延びるように形成されていて、ゲート電極１２４に向かけて突出する複数の突出部１５４を含む。

線状半導体１５１は、ゲート線１２１、維持電極線１３１及び連結部１３３ｅ付近で幅が広くなり、これらを幅広く覆っている。
半導体１５１上には、シリサイドまたはリンなどのｎ型不純物が高濃度で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形成された複数の線状及び島型抵抗性接触部材１６１、１６５が形成されている。線状接触部材１６１は複数の突出部１６３を有し、この突出部１６３と島型抵抗性接触部材１６５は対をなして半導体１５１の突出部１５４上に配置されている。

半導体１５１と抵抗性接触部材１６１、１６５の側面も、基板１１０の表面に対して傾いて形成されており、その傾斜角は３０〜８０゜であるのが好ましい。
抵抗接触部材１６１、１６５及びゲート絶縁膜１４０上には、複数のデータ線１７１と複数のドレーン電極１７５及び複数の孤立金属片１７８が形成されている。
データ線１７１は、データ電圧を伝達し、主に縦方向に延びるように形成されゲート線１２１とほぼ直角に交差する。データ線１７１は、また、維持電極線１３１及び連結部１３３ｅと交差しており、各画素において維持電極線１３１から分岐した第１維持電極１３３ａ〜第４維持電極１３３ｄを１つの枝集合とするとき、隣接する枝集合の第１維持電極１３３ａと第２維持電極１３３ｂとの間に位置して形成されている。各データ線１７１は、ゲート電極１２４に向かって延びた複数のソース電極１７３と他の層または外部装置との接続するための広い端部１７９を含む。データ電圧を生成するデータ駆動回路が基板１１０上に集積される場合、データ線１７１が延長されてデータ駆動回路と直接接続される。

各ドレーン電極１７５は、他の層との接続のために面積が広い端部とゲート電極１２４上に位置した棒状端部を含む。ソース電極１７３は、この棒状端部を一部囲むように曲がっている。
１つのゲート電極１２４、１つのソース電極１７３及び１つのドレーン電極１７５は、半導体１５１の突出部１５４と共に１つの薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を形成し、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の間の突出部１５４に形成される。

データ線層の金属片１７８はブリッジ配線として、維持電極１３３ａの端部付近のゲート線１２１上に絶縁されて位置する。
データ線１７１、ドレーン電極１７５及び金属片１７８は、モリブデン系、クロム、タンタル及びチタンなどの高融点金属、またはこれらの合金を含むことが好ましく、高融点金属などの導電膜（図示せず）と低抵抗物質導電膜（図示せず）で構成される多層膜構造を有してもよい。多層膜構造の例としては、クロムまたはモリブデン（合金）下部膜とアルミニウム（合金）上部膜の二重膜及びモリブデン（合金）下部膜と、アルミニウム（合金）中間膜とモリブデン（合金）上部膜の三重膜がある。しかし、これらはその他にも多様な金属と導電体で形成することができる。

ゲート線１２１及び維持電極線１３１と同様に、データ線１７１及びドレーン電極１７５もその側面が基板１１０面に対して約３０〜８０゜の傾斜角で傾いて形成することが好ましい。
抵抗性接触部材１６１、１６５は、その下部の半導体１５１とその上部のデータ線１７１及びドレーン電極１７５の間にだけ存在して接触抵抗を低くする。線状半導体１５１は、ソース電極１７３とドレーン電極１７５などデータ線１７１及びドレーン電極１７５で覆われずに露出された部分を有している。大部分の所では線状半導体１５１の幅がデータ線１７１の幅より小さいが、前述したようにゲート線１２１及び維持電極線１３１と接触する部分において幅が広く構成されていることから、段差がゆるやかとなりデータ線１７１の断線を防止することができる。

データ線１７１、ドレーン電極１７５及び金属片１７８と、これらに覆われずに露出した半導体１５１部分との上には保護膜１８０が形成されている。保護膜１８０は、窒化ケイ素や酸化ケイ素などの無機絶縁物、有機絶縁物、低誘電率絶縁物などで形成される。低誘電率絶縁物の誘電定数は４．０以下であるのが好ましく、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などがその例である。有機絶縁物のうち、感光性を有する物質で保護膜１８０を作ることができ、保護膜１８０の表面を平坦に形成してもよい。また、保護膜１８０は、有機膜の優れた絶縁特性を生かしながらも、露出された半導体１５１部分が損傷しないように、下部無機膜と上部有機膜の二重膜構造にすることができる。

保護膜１８０にはデータ線１７１の端部１７９とドレーン電極１７５の拡張された端部を各々露出する複数の接触孔１８２、１８５が形成されており、保護膜１８０とゲート絶縁膜１４０にはゲート線１２１の端部１２９を露出する複数の接触孔１８１、第１維持電極１３３ａ固定端付近の維持電極線１３１一部を露出する複数の接触孔１８３ａ、そして第１維持電極１３３ａ自由端の突出部を露出する複数の接触孔１８３ｂが形成されている。

保護膜１８０上には複数の画素電極１９０、複数の接触補助部材８１、８２及び複数の連結橋８３が形成されている。これらはＩＴＯまたはＩＺＯなどの透明な導電物質やアルミニウムまたは銀合金の導電性に優れた金属のうち、少なくとも１つで形成することができる。画素電極１９０は、接触孔１８５を通してドレーン電極１７５と物理的・電気的に接続されて、ドレーン電極１７５からデータ電圧の印加を受ける。データ電圧が印加された画素電極１９０は、共通電極２７０と共に電場を生成することによって、液晶層３の液晶分子３１の方向を決定する。

画素電極１９０と共通電極２７０は、蓄電器（以下、“液晶蓄電器”という）を構成して薄膜トランジスタが遮断された後に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接続された他の蓄電器を形成し、これを維持蓄電器という。維持蓄電器は、画素電極１９０と維持電極線１３１の重畳などで形成される。
各画素電極１９０は、左側角で面取りされて、面取りされた斜辺はゲート線１２１に対して約４５°の角度を成す。

画素電極１９０は、その枠内に中央切開部９１、下部切開部９２ａ及び上部切開部９２ｂが形成されて、切開部９１、９２ａ、９２ｂによって複数の領域に分割される。これら切開部９１〜９２ｂは、画素電極１９０を二等分する仮想の横中心線に関して略線対称をなしている。
下部及び上部切開部９２ａ、９２ｂは、およそ画素電極１９０の略右側辺から左側辺に斜めに延びていて、第３及び第４維持電極１３３ｃ、１３３ｄと重畳する。下部及び上部切開部９２ａ、９２ｂは、画素電極１９０の横中心線に関し下半部と上半部に各々位置している。下部及び上部切開部９２ａ、９２ｂは、ゲート線１２１に対して約４５°の角度を成して互いに垂直に延びている。

中央切開部９１は、画素電極１９０の横中心線に沿って延びるように形成されており、右側辺方向に入口を有している。中央切開部９１の入口は、下部切開部９２ａと上部切開部９２ｂに各々殆ど平行な一対の斜辺を有している。
従って、画素電極の下半部は、下部切開部９２ａによって２つの領域に分けられて、上半部も上部切開部９２ｂによって２つの領域に分割される。この時、領域の数または切開部の数は、画素の大きさ、画素電極の横辺と縦辺の長さの比、液晶層３の種類または特性など、設計要素によって変わることがある。

接触補助部材８１、８２は、接触孔１８１、１８２を通して各々ゲート線１２１の端部１２９及びデータ線１７１の端部１７９と接続される。接触補助部材８１、８２は、データ線１７１及びゲート線１２１の端部１７９、１２９と外部装置との接着性を補ってこれらを保護する。
連結橋８３は上下に隣接する画素の維持電極線１３３ａを一体に接続するもので、ゲート線１２１を横切って、ゲート線１２１を間に置いて反対方向に位置する接触孔１８３ａ、１８３ｂを通して、第１維持電極１３３ａ自由端の露出された端部と維持電極線１３１の露出された部分に接続されている。連結橋８３は、金属片１７８と重畳しており、金属片１７８と電気的に接続することもできる。維持電極１３３ａ〜１３３ｄをはじめとする維持電極線１３１は、連結橋８３及び金属片１７８と共にゲート線１２１やデータ線１７１、または薄膜トランジスタの欠陥を修理する時に使用することができる。ゲート線１２１を修理する時には、ゲート線１２１と連結橋８３とが交差する点にレーザー照射し、ゲート線１２１と連結橋８３を接続することによって、ゲート線１２１と維持電極線１３１を電気的に接続する。この時、金属片１７８はゲート線１２１と連結橋８３の電気的接続を強化する。

次に、図１、図３及び図４を参照して、共通電極表示板２００について説明する。
透明なガラスなどで形成された絶縁基板２１０上にブラックマトリックスという遮光部材２２０が形成されている。遮光部材２２０は、画素電極１９０と対向して画素電極１９０とほとんど同一模様を有する複数の開口部２２５を有する。これと異なり、遮光部材２２０をデータ線１７１に沿って延びる線状部分のみを含む構成とすることができ、ここに薄膜トランジスタと対向する部分をさらに含む構成とすることができる。遮光部材２２０は、クロム単一膜またはクロムと酸化クロムの二重膜で構成される黒色顔料を含む有機膜で構成することができる。

また、基板２１０上には複数の色フィルター２３０が形成されており、これらはほぼ遮光部材２３０の開口部２２５内に位置する。これとは異なり、色フィルター２３０は、画素電極１９０に沿って縦方向に長く延びる構成とすることができる。色フィルター２３０は、基本色のうち１つを表示することができ、基本色の例としては赤、緑、青の三原色がある。隣接する色フィルター２３０の周縁は重なるように形成することもできる。

色フィルター２３０上には、ＩＴＯまたはＩＺＯなどの透明な導電体などで形成された共通電極２７０が形成されている。
共通電極２７０と色フィルター２３０の間には、色フィルターが露出されることを防止して平坦面を提供するための蓋膜（図示せず）を形成することができる。
共通電極２７０上には、複数の傾斜部材３３０ａ、３３０ｂ、３３０ｃの集合が形成されている。傾斜部材３３０ａ〜３３０ｃは、誘電体で形成されてその誘電定数は液晶層３の誘導定数以下であるのが好ましい。

各々の傾斜部材３３０ａ〜３３０ｃ集合は、画素電極１９０と対向する三個の傾斜部材３３０ａ〜３３０ｃを含む。各々の傾斜部材３３０ａ〜３３０ｃは、主辺と副辺を含む平行台形または鳥翼型である。主辺は切開部９１〜９２ｂの斜辺及び画素電極１９０の斜辺と実質的に平行で、切開部９１〜９２または画素電極１９０の斜辺と対向する。副辺はゲート線１２１またはデータ線１７１と平行する。

各傾斜部材３３０ａ〜３３０ｃは、図面の太い点線で表示した稜線と斜面を含む。稜線は傾斜部材３３０ａ〜３３０ｃの切開部９１〜９２ｂの間、または切開部９２ａ、９２ｂと画素電極１９０の斜辺の間に位置して切開部９１〜９２ｂと平行に延びるように形成される。
斜面は、稜線から主辺に至るまでの面であり、次第に高さが低くなる。稜線の高さは約０．５〜２．０μｍであり、斜面の傾斜角（θ）は約１〜１０゜であるのが好ましい。

１つの傾斜部材３３０ａ〜３３０ｃが占める面積は、画素電極１９０の面積の半分以上である方が好ましい。隣接する画素電極１９０に対する傾斜部材３３０ａ〜３３０ｃは互いに連結される。
傾斜部材３３０ａ〜３３０ｃの斜面は、図１１のように、途中で一度曲げた形状にすることができる。この時斜面の傾斜角は、底の付近ではα=１０゜以下であるのが好ましく、その上に位置する傾斜角β=５゜以下であるのが好ましい。図１１は本発明の１つの実施例による傾斜部材の断面図である。

傾斜部材３３０ａ〜３３０ｃの稜線中央には凹部（Ｈ）が形成されている。このような凹部（Ｈ）は、図５に示したような多様な形態の凹部（Ｈ）または凸部（Ｐ）で代替することができる。凹部（Ｈ）または凸部（Ｐ）（以下、特異部とする）は各稜線に２つ以上存在する構成とすることもできる。図５に示したように、凹部（Ｈ）の底面は（ａ）のように平坦であっても、（ｂ）のように曲がっていてもよく、凸部（Ｐ）の表面も、（ｃ）のように平坦であっても、（ｄ）のように曲がっていてもよい。図６に示したように、特異部（Ｈ、Ｐ）の平面模様（投影図）は、稜線（Ｒ）に関して殆ど対称である円、楕円または多角形状でもよい。特異部（Ｈ、Ｐ）の稜線からの幅（Ｌ１）は約１０〜１５μｍであり、稜線方向での長さ（Ｌ２）は約２０μｍ以内であるのが好ましい。特異部（Ｈ、Ｐ）の形態と大きさはこれに制限されるものではなく多様に変形することができる。

このような凹部（Ｈ）または凸部（Ｐ）は有機物質を塗布した後、マスクを利用した写真工程または写真エッチング工程で形成することができる。この時マスクには、露光量を調節することができるスリットまたは半透明膜などを含めて凹部または凸部及び傾斜部材の傾斜面に対して露光量を調整できるようにする。
以上説明した２つの表示板１００、２００の内側面（対向面）には、配向膜１１、２１が各々塗布されているが、配向膜１１、２１は垂直配向膜でもよい。２つの表示板１００、２００の外側面には偏光子（図示せず）が各々設けられているが、２つの偏光子の透過軸は直交し、このうち１つの透過軸はゲート線１２１と平行であることが好ましい。反射型液晶表示装置の場合には２つの偏光子のうち１つが省略できる。

表示板１００、２００と偏光子の間には、液晶層３の遅延値を補償するための少なくとも１つの位相遅延フィルム（図示せず）が挿まれるように構成してもよい。位相遅延フィルムは、複屈折性を有して液晶層３の複屈折性を逆に補償する役割を果たす。遅延フィルムとしては、一軸性または二軸性光学フィルムがあり、特にネガティブ（負）の一軸性光学フィルムが好ましい。

薄膜トランジスタ表示板１００と共通電極表示板２００の間には絶縁物質が形成され、２つの表示板１００、２００の間隔を一定に維持するための間隔材（図示せず）が形成されている。
液晶表示装置は、さらに偏光子、位相遅延フィルム、表示板１００、２００及び液晶層３に光を供給する照明部を含むことができる。

液晶層３は負（−）の誘電率異方性を有し、液晶層３の液晶分子３１は電界がない状態でその長軸が２つの表示板の表面に対してほとんど垂直になるように配向されている。従って、入射光は直交偏光子を通過できずに遮断される。
共通電極２７０に共通電圧を印加し画素電極１９０にデータ電圧を印加すると、表示板１００、２００の表面に殆ど垂直な電界が生成される。液晶分子３１は、電界に対応してその長軸が電界の方向と垂直になるように方向を変えようとする。この時、共通電極２７０の傾斜部材３３０ａ〜３３０ｃ、画素電極１９０の切開部９１〜９２ｂと画素電極１９０の辺は、液晶分子３１の寝る方向または傾斜方向を決定する。これについて詳細に説明する。

液晶分子３１は、電界が加わっていない状態で傾斜部材３３０ａ〜３３０ｂによって既に傾いている（ｐｒｅ-ｔｉｌｔｅｄ、プレチルト）。このように予め傾いていると電界を印加した時にその方向に傾くようになり、この傾斜方向は切開部９１〜９２ｂの辺と画素電極１９０の辺に垂直となる。
一方、画素電極１９０の切開部９１〜９２ｂ及びこれらと平行な画素電極１９０の辺は、電界を歪曲して傾斜方向を決定する水平成分を形成する。電界の水平成分も切開部９１〜９２ｂの辺と画素電極１９０の辺に垂直である。

また、傾斜部材３３０ａ〜３３０ｃの厚さに差異があるため、電場の等電位線が変化して、液晶分子３１に対して垂直方向から傾こうとする力を加える。このような傾こうとする力も、切開部９１〜９２ｂ及び傾斜部材３３０ａ〜３３０ｃによって決定される傾斜方向と一致するものであり、このことは傾斜部材３３０ａ〜３３０ｃの誘電定数が液晶層３より小さい時に特にこのような傾向となる。

従って、切開部９１〜９２ｂ及び画素電極１９０の斜辺から遠い液晶分子３１も横たわる（寝る）方向が決定されて液晶分子３１の応答速度が速くなる。
一方、図１に示したように、１つの切開部集合９１〜９２ｂと傾斜部材集合３３０ａ〜３３０ｃは、画素電極１９０を各々２つの主辺を有する複数の副領域に分けられるが、各副領域の液晶分子３１０は前述した傾斜方向に傾いて、傾く方向は、およそ前述した方向である。このように液晶分子３１が傾く方向を多様にすると、液晶表示装置の基準視野角が大きくなる。

一方、傾斜部材３３０ａ〜３３０ｃの特異部（Ｈ、Ｐ）は、傾斜部材３３０ａ〜３３０ｃの稜線付近にある液晶分子を特異部（Ｈ、Ｐ）の模様に合わせて配列させることによって、稜線付近の液晶分子が傾斜方向に揺れることを防止する。特異部（Ｈ、Ｐ）がない場合、傾斜部材３３０ａ〜３３０ｃの稜線付近では、プレチルトが存在しないだけではなく、両側切開部によって生じた電界の２つの水平成分の大きさが殆ど同一で反対方向であるため相殺される。従って、特異部（Ｈ、Ｐ）がない場合、稜線付近の液晶分子３１が傾斜方向を容易に決定できなくなるか、傾斜方向が頻繁に変わる等、液晶の全体反応時間に遅れが生じる。

このように画素電極１９０の切開部９１〜９２ｂと傾斜部材３３０ａ〜３３０ｃだけでも液晶分子３１の傾斜方向を決定することができるため、共通電極２７０に切開部を設けなくてもよく、これによって製造工程において共通電極２７０に切開部をパターニングする工程を省略することができる。また、切開部を省略すると、電荷が特定の位置に蓄積されることがないため、蓄積電荷が偏光子２２に移動することもなく、このような電荷移動が偏光子２２を損傷することを防止することができ、それによって偏光子２２の損傷を防止するため、従来は必要と考えられた静電気放電防止処理を省略することができる。従って、切開部の省略は、液晶表示装置の製造費用を顕著に減らすことができる。

本発明の他の実施例による液晶表示装置について、図７及び図８を参照して詳細に説明する。
図７は本発明の他の実施例による液晶表示装置の配置図であり、図８は図７の液晶表示装置のVIII-VIII'-VIII''−VIII'''線による断面図である。
図７及び図８に示したように、本実施例による液晶表示装置は互いに対向する薄膜トランジスタ表示板１００と共通電極表示板２００及びこれらの間に挿入される液晶層３を含む。

本実施例による表示板１００、２００の層状構造は、図１〜図４に示したものと殆ど同様である。
薄膜トランジスタ表示板１００について説明すると、基板１１０上にゲート電極１２４及び端部１２９を有する複数のゲート線１２１及び維持電極１３３ａ〜１３３ｄを有する複数の維持電極線１３１が形成されており、その上にゲート絶縁膜１４０、突出部１５４を含む複数の線状半導体１５１、突出部１６３を有する複数の線状抵抗性接触部材１６１及び複数の島型抵抗性接触部材１６５が順に形成されている。抵抗性接触部材１６１、１６５上にはソース電極１７３及び端部１７９を含む複数のデータ線１７１、複数のドレーン電極１７５及び複数の孤立金属片１７８が形成されて、その上に保護膜１８０が形成されている。保護膜１８０及びゲート絶縁膜１４０には複数の接触孔１８１、１８２、１８３ａ、１８３ｂ、１８５が形成され、その上には切開部９１〜９２ｂを有する複数の画素電極１９０、複数の接触補助部材８１、８２及び複数の連結橋８３が形成されている。

共通電極表示板２００について説明すると、複数の開口部２２５を有する遮光部材２２０、複数の色フィルター２３０、共通電極２７０及び配向膜２１が絶縁基板２１０上に形成されている。
しかし、図１〜図４に示した液晶表示装置とは異なって、本実施例による液晶表示装置における線状半導体１５１は、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、１６５と実質的に同じ平面模様を有している。しかし、線状半導体１５１の突出部１５４は、ソース電極１７３とドレーン電極１７５の間などデータ線１７１及びドレーン電極１７５で覆われずに露出した部分を有している。

また、本実施例による薄膜トランジスタ表示板１００は、金属片１７８の下に位置して金属片１７８と実質的に同じ平面模様を有する複数の島型半導体１５８と、その上に位置する複数の抵抗性接触部材１６８を含む。
このような薄膜トランジスタを本発明の１つの実施例によって製造する方法では、データ線１７１、ドレーン電極１７５及び金属片１７８と半導体１５１及び抵抗性接触部材１６１、１６５を一回の写真工程で形成できる。

このような写真工程で使用する感光膜（フォトレジスト）は、位置によって厚さが異なり、特に厚さが薄くなる順に第１部分と第２部分を含む。第１部分はデータ線、ドレーン電極及び金属片１７８が占める配線領域に位置し、第２部分は薄膜トランジスタのチャンネル領域に位置する。
位置によって感光膜の厚さを異ならせる方法として多様な方法がありえるが、例えば、光マスクに透光領域及び遮光領域の他に半透明領域を形成する方法がある。半透明領域には、スリットパターン、格子パターン、または透過率が中間であるか厚さが中間である薄膜が備わる。スリットパターンを使用する時には、スリットの幅やスリット間の間隔が写真工程に使用する露光器の分解能より小さいことが好ましい。他の例としては、リフローが可能な感光膜を使用する方法がある。つまり、透光領域と遮光領域のみを有する通常の露光マスクにリフロー可能な感光膜を形成した後、リフローさせて感光膜が残留していない領域に流れるようにすることによって薄い残留感光膜を形成するものである。

これによって、一回の写真工程を減らすことができ、製造方法が簡単になる。
図１〜図４に示した液晶表示装置の多くの特徴が図７及び図８に示した液晶表示装置にも当てはまる。
図９は、図１〜図３に示した液晶表示装置の断面図の他の例であって、図１のIV-IV'-IV''-IV'''線に沿って切って示した図である。

図９に示したように、本実施例による液晶表示装置は、互いに対向する薄膜トランジスタ表示板１００と共通電極表示板２００及びこれらの間に挿入される液晶層３を含む。
本実施例による表示板１００、２００の層状構造は、図１〜図４に示した液晶表示装置の層状構造とほぼ類似している。
薄膜トランジスタ表示板１００について説明すると、基板１１０上にゲート電極１２４及び端部１２９を有する複数のゲート線１２１及び維持電極１３３ａ〜１３３ｄを有する複数の維持電極線１３１が形成されており、その上にゲート絶縁膜１４０、突出部１５４を含む複数の線状半導体１５１、突出部１６３を有する複数の線状抵抗性接触部材１６１及び複数の島型抵抗性接触部材１６５が順に形成されている。

抵抗性接触部材１６１、１６５上には、ソース電極１７３及び端部１７９を含む複数のデータ線１７１、複数のドレーン電極１７５及び複数の孤立金属片１７８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及びゲート絶縁膜１４０には複数の接触孔１８１、１８２、１８３ａ、１８３ｂ、１８５が形成され、その上には切開部９１〜９２ｂを有する複数の画素電極１９０、複数の接触補助部材８１、８２及び複数の連結橋８３が形成されている。

共通電極表示板２００は、複数の開口部２２５を有する遮光部材２２０、共通電極２７０、複数の傾斜部材３３０ａ、３３０ｂ及び配向膜２１が絶縁基板２１０上に形成されている。
本実施例では共通電極表示板２００に色フィルターがなく、薄膜トランジスタ表示板１００の保護膜１８０の下に複数の色フィルター２３０Ｒ、２３０Ｇ、２３０Ｂが形成されている。色フィルター２３０Ｒ、２３０Ｇ、２３０Ｂは、画素電極１９０列方向に沿って縦に長く延びるように形成されていて、隣接する色フィルター２３０Ｒ、２３０Ｇ、２３０Ｂがデータ線１７１上部で重なっている。この時、互いに重なっている赤、緑、青の色フィルター２３０Ｒ、２３０Ｇ、２３０Ｂは隣接する画素電極１９０の間で漏れる光を遮断する遮光部材の機能を有することができる。従って、共通電極表示板２００には遮光部材が省略されて工程が簡素化される。

色フィルター２３０の下にも層間絶縁膜（図示せず）を形成することができる。
図７及び図８に示した液晶表示装置でも保護膜１８０の下に色フィルター２３０を形成することができる。
図１〜図４に示した液晶表示装置の多くの特徴が図９に示した液晶表示装置にも当てはまる。

本発明の他の実施例による液晶表示装置について図１０を参照して詳細に説明する。
図１０は、図１〜図３に示した液晶表示装置の断面図の他の例として、図１のIV-IV'-IV''-IV'''線による図である。
図１０に示したように、本実施例による液晶表示装置は互いに対向する薄膜トランジスタ表示板１００と共通電極表示板２００及びこれらの間に挿入される液晶層３を含む。

本実施例による表示板１００、２００の層状構造は、ほぼ図〜至図４に示した液晶表示装置の層状構造と類似している。
薄膜トランジスタ表示板１００は、基板１１０上にゲート電極１２４及び端部１２９を有する複数のゲート線１２１及び維持電極１３３ａ〜１３３ｄを有する複数の維持電極線１３１が形成されており、その上にゲート絶縁膜１４０、突出部１５４を含む複数の線状半導体１５１、突出部１６３を有する複数の線状抵抗性接触部材１６１及び複数の島型抵抗性接触部材１６５が順に形成されている。抵抗性接触部材１６１、１６５上にはソース電極１７３及び端部１７９を含む複数のデータ線１７１、複数のドレーン電極１７５及び複数の孤立金属片１７８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及びゲート絶縁膜１４０には、複数の接触孔１８１、１８２、１８３ａ、１８３ｂ、１８５が形成され、その上には切開部９１〜９２ｂを有する複数の画素電極１９０、複数の接触補助部材８１、８２及び複数の連結橋８３が形成されている。

共通電極表示板２００は、複数の開口部２２５を有する遮光部材２２０、共通電極２７０、複数の色フィルター２３０、複数の傾斜部材３３０ａ、３３０ｂ及び配向膜２１が絶縁基板２１０上に形成されている。
図１０に示した液晶表示装置では、図１〜図４に示した実施例と異なって、傾斜部材３３０ａ〜３３０ｃを共通電極２７０上に別途に形成しないで、色フィルター２３０上の、共通電極２６０下の蓋膜２５０を加工して形成する。

蓋膜２５０は、色フィルター２３０を保護し色フィルター２３０内の色素の流出を防止し、平坦面を提供するための膜として共通電極２７０に切開部（図示せず）が形成されて色フィルター２３０が露出される場合に特に有用である。
このように傾斜部材３３０ａ、３３０ｂを蓋膜２５０と一体に形成する代わりに蓋膜２５０上に別途に形成することもできる。

図１〜図４に示した液晶表示装置の多くの特徴が図１０に示した液晶表示装置にも当てはまる。
以上で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らに限定されることはなく、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。

本発明の１つの実施例による液晶表示装置の配置図である。 図１の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。 図１の液晶表示装置用共通電極表示板の配置図である。 図１の液晶表示装置のIV-IV'-IV''-IV'''線による断面図である。 本発明の実施例にしたがって、傾斜部材に形成されている凹部及び凸部を示した斜視図である。 図５に示した凹部または凸部の平面パターンを示した図である。 本発明の他の実施例による液晶表示装置の配置図である。 図７の液晶表示装置のVIII-VIII'-VIII''-VIII'''線による断面図である。 図１〜図３に示した液晶表示装置の断面図の他の例であって、図１のIV-IV'-IV''-IV'''線による断面図である。 図１〜図３に示した液晶表示装置の断面図の他の例であって、図１のIV-IV'-IV''-IV'''線による断面図である。 本発明の他の実施例による傾斜部材の断面図である。

符号の説明

３ 液晶層
２２ 偏光子
３１ 液晶分子
８１、８２ 接触補助部材
８３ 連結橋
９１、９２ａ、９２ｂ 切開部
１００ 薄膜トランジスタ表示板
１１０ 絶縁基板
１２１ ゲート線
１２４ ゲート電極
１２９ 端部
１３１ 維持電極線
１３３ａ〜１３３ｄ 維持電極
１４０ ゲート絶縁膜
１５１ 線状半導体
１５４、１６３ 突出部
１６１、１６５ 抵抗性接触部材
１７１ データ線
１７３ ソース電極
１７５ ドレーン電極
１７８ 金属片
１８０ 保護膜
１８１、１８２、１８３ａ、１８３ｂ、１８５ 接触孔
１９０ 画素電極
２００ 共通電極表示板
２７０ 共通電極
２２０ 遮光部材
２２５ 開口部
２３０ 色フィルター
２５０ 蓋膜
３３０ａ、３３０ｂ、３３０ｃ 傾斜部材

Claims (23)

1. 基板と、
   前記基板上に形成されている電界生成電極と、
   前記基板上に形成されていて稜線と斜面を含む傾斜部材と、
   を含み、前記稜線には少なくとも１つの特異部が形成されていることを特徴とする液晶表示装置。
2. 前記特異部は、凹部または凸部であることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
3. 前記特異部は、前記稜線を通る垂直面に関して対称であることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
4. 前記稜線から延びる前記特異部の幅は、１０〜１５μｍであり、前記稜線方向に延びる前記特異部の長さは２０μｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
5. 前記特異部は、前記稜線の中央部に位置することを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
6. 前記特異部は、前記稜線に２つ以上配置されていることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
7. 前記特異部の底面または表面は、平坦または曲がっていることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
8. 前記電界生成電極は、前記基板の前面を完全に覆うことを特徴とする請求項１〜請求項７のうち、いずれか１つに記載の液晶表示装置。
9. 前記斜面の傾斜角は、１〜１０゜であることを特徴とする請求項１〜請求項７のうち、いずれか１つに記載の液晶表示装置。
10. 前記斜面は折曲されていることを特徴とする請求項１〜請求項７のうち、いずれか１つに記載の液晶表示装置。
11. 前記傾斜部材の厚さは０．５〜２．０μｍであることを特徴とする請求項１〜請求項７のうち、いずれか１つに記載の液晶表示装置。
12. 前記電界生成電極下に形成されている複数の色フィルターをさらに含むことを特徴とする請求項１〜請求項７のうち、いずれか１つに記載の液晶表示装置。
13. 前記電界生成電極と前記色フィルターの間に形成されている蓋膜をさらに含むことを特徴とする請求項１２に記載の液晶表示装置。
14. 前記傾斜部材は、前記蓋膜と前記共通電極の間に位置することを特徴とする請求項１３に記載の液晶表示装置。
15. 前記傾斜部材は、前記蓋膜と一体にされていることを特徴とする請求項１４に記載の液晶表示装置。
16. 基板と、
    前記基板上に形成されている第１電界生成電極と、
    前記第１電界生成電極と対向する第２電界生成電極と、
    前記第１電界生成電極と前記第２電界生成電極の間に位置する液晶層と、
    前記基板上に形成されていて稜線と斜面を含む傾斜部材と、
    を含み、前記稜線には少なくとも１つの特異部が形成されていることを特徴とする液晶表示装置。
17. 前記特異部は、凹部または凸部であることを特徴とする請求項１６に記載の液晶表示装置。
18. 前記特異部は、前記稜線を通る垂直面に関して対称であることを特徴とする請求項１６に記載の液晶表示装置。
19. 前記稜線から延びる前記特異部の幅は１０〜１５μｍであり、前記稜線方向に延びる前記特異部の長さは２０μｍ以下であることを特徴とする請求項１６に記載の液晶表示装置。
20. 前記特異部の底面または表面は、平坦または曲がっていることを特徴とする請求項１６に記載の液晶表示装置。
21. 前記電界生成電極は、前記基板の前面を完全に覆うことを特徴とする請求項１６〜請求項２０のうち、いずれか１つに記載の液晶表示装置。
22. 前記斜面の傾斜角は１〜１０゜であることを特徴とする請求項１６〜請求項２０のうち、いずれか１つに記載の液晶表示装置。
23. 前記傾斜部材は、前記電界生成電極が面積の半分以上を占めることを特徴とする請求項１６〜請求項２０のうち、いずれか１つに記載の液晶表示装置。

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