JP4826979B2 - 薄膜トランジスタ表示板及びこれを含む液晶表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、薄膜トランジスタ表示板及びこれを含む液晶表示装置に関し、特に、画素を多重ドメインで分割するドメイン分割手段を有する薄膜トランジスタ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、現在最も広く用いられている平板表示装置のうちの一つであって、電界生成電極が形成されている二枚の表示板と、その間に挿入されている液晶層とからなり、電極に電圧を印加して液晶層の液晶分子を再配列させることによって、液晶層を通過する光の透過率を調節する表示装置である。

液晶表示装置の中でも現在主に用いられているのは、電界生成電極が、二つの表示板にそれぞれ備えられているものである。この中でも、一方の表示板には複数の画素電極が行列形態に配列されており、他方の表示板には一つの共通電極が表示板全面を覆っている構造の液晶表示装置が主流である。この液晶表示装置での画像の表示は、各画素電極に別途の電圧を印加することによって行われる。このために、画素電極に印加される電圧をスイッチングするための三端子素子である薄膜トランジスタを各画素電極に接続し、この薄膜トランジスタを制御するための信号を伝達するゲート線と画素電極に印加される電圧を伝達するデータ線とを表示板に設置する。

ところが、このような液晶表示装置は、視野角が狭いことが、大きな短所である。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、液晶分子を上下表示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とに一定の切開パターンを形成したり、突起を形成する方法が有力視されている。

切開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それぞれ切開パターンを形成し、これら切開パターンによって形成されるフリンジフィールド（ｆｒｉｎｇｅ ｆｉｅｌｄ）を利用し、液晶分子のチルト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。

突起を形成する方法は、上下表示板に形成されている画素電極と共通電極との上にそれぞれ突起を形成することによって、突起によって歪曲される電場を利用し、液晶分子のチルト方向を調節する方式である。

他の方法としては、下部表示板上に形成されている画素電極には切開パターンを形成し、上部表示板に形成されている共通電極上には突起を形成し、切開パターンと突起とによって形成されるフリンジフィールドを利用し、液晶のチルト方向を調節することによってドメインを形成する方式がある。

しかし、このような液晶表示装置では、データ線と画素電極または共通電極の切開部との間に電界が形成されるが、このような電場は、画素の縁に配置されている一部液晶分子の配向を歪曲させる。このような配向歪曲によって、画素の周縁では、光漏れ現象が現れ、これは、液晶表示装置の表示特性を低下させる原因として作用する。

また、このような液晶表示装置は、画素が常に明るく表示されたり、暗く表示される画素不良が発生するが、これを最少化することができる配置構造で配線をパターニングすることが好ましく、不良が発生しても修理することが容易でなければならない。

本発明の目的は、液晶分子の配向歪曲を最少化することができる薄膜トランジスタ表示板及びこれを含む液晶表示装置を提供することにある。
本発明の他の目的は、画素不良を最少化することができ、画素不良を容易に修理することができる薄膜トランジスタ表示板及びこれを含む液晶表示装置を提供することにある。

上記目的を達成するためになされた本発明による薄膜トランジスタ表示板は、走査信号を伝達するゲート線と、前記ゲート線と交差して映像信号を伝達するデータ線と、前記ゲート線と前記データ線が定義する画素ごとに形成されている画素電極と、前記ゲート線に接続されているゲート電極、前記データ線の一部に接続されたソース電極及び前記画素電極に接続されているドレイン電極を含む薄膜トランジスタと、前記画素電極と分離されており、前記ゲート線の延長方向に延長される第１部分と前記データ線の延長方向に延長される第２部分とを含んで網状からなっている補助電極とを有し、前記補助電極と前記画素電極との境界線間の間隔は、７μｍ以上であり、前記補助電極は、前記ゲート線と重畳する前記第１部分と、前記データ線と重畳する前記第２部分とを含み、前記第１部分は、前記ゲート線と部分的に重畳し、前記第１部分の境界線は、前記ゲート線の境界線内に位置し、前記第２部分は、前記データ線を完全に覆うことを特徴とする。

前記画素電極は、前記ゲート線に対してほぼ±４５°をなすドメイン規制手段として切開部を有することが好ましい。
前記切開部で分けれた前記画素電極のサブ画素電極は、前記ゲート線と平行な前記画素電極の辺に位置する接続部によって互いに接続されていることが好ましい。

前記データ線と平行な前記画素電極の辺で、前記切開部は、前記画素電極の辺まで延長していることが好ましい。
前記ゲート線及び前記データ線に隣接した前記切開部の端部は、前記画素電極の辺まで延長していることが好ましい。

前記補助電極と前記画素電極とは、同一層からなることが好ましい。
前記画素電極と重畳して維持容量を形成する維持電極をさらに含むことが好ましい。

前記補助電極と前記維持電極とは、互いに電気的に接続されていることが好ましい。
前記薄膜トランジスタ、前記ゲート線及び前記データ線を覆う絶縁膜をさらに含み、前記補助電極と前記画素電極とは、前記絶縁膜の上部に形成されていることが好ましい。
前記絶縁膜は、有機絶縁物質からなることが好ましい。

上記目的を達成するためになされた本発明による液晶表示装置は、走査信号を伝達するゲート線と、前記ゲート線と交差して映像信号を伝達するデータ線と、前記ゲート線と前記データ線とが定義する画素ごとに形成されている画素電極と、前記ゲート線に接続されているゲート電極、前記データ線の一部に接続されたソース電極及び前記画素電極に接続されているドレイン電極を含む薄膜トランジスタと、前記画素電極と分離されており、前記ゲート線の延長方向に延長される第１部分と前記データ線の延長方向に延長される第２部分とを含んで網状からなり、前記画素電極と７μｍ以上の間隔で分離されている補助電極とを含む薄膜トランジスタ表示板と、前記薄膜トランジスタ表示板と対向し、前記画素電極と対向する共通電極を有する共通電極表示板と、前記薄膜トランジスタ表示板と前記共通電極表示板との間に形成されている液晶層とを有し、前記補助電極は、前記ゲート線と重畳する前記第１部分と、前記データ線と重畳する前記第２部分とを含み、前記第１部分は、前記ゲート線と部分的に重畳し、前記第１部分の境界線は、前記ゲート線の境界線内に位置し、前記第２部分は、前記データ線を完全に覆うことを特徴とする。

前記画素電極または前記共通電極は、前記ゲート線に対してほぼ±４５°をなすドメイン規制手段として切開部を有することが好ましい。
前記共通電極の前記切開部は、前記データ線と平行な前記画素電極の辺と重畳する端部を有し、前記端部の境界のうち前記画素電極と重畳する境界と前記画素電極の辺との間は、５〜８μｍの範囲の間隔で配置されていることが好ましい。

前記共通電極の前記切開部は、前記データ線と平行な前記画素電極の辺と重畳する端部を有し、前記端部の境界のうち前記画素電極と重畳する境界は、前記画素電極の辺と平行しないことが好ましい。
前記共通電極の前記切開部は、前記データ線と平行な前記画素電極の辺と重畳する端部を有し、前記端部の境界のうち前記画素電極と重畳する境界は、前記切開部に対して４５゜以下の傾斜角を有することが好ましい。

前記ドレイン電極は、前記切開部と重畳することが好ましい。
前記共通電極と前記補助電極とは、同一な信号が伝達されることが好ましい。

本発明による薄膜トランジスタ表示板及びこれを含む液晶表示装置は、画素電極と同一層で補助電極を配置する時、これらの間の間隔を７μｍに配置し、画素不良の位置を容易に検出して修理することができる最小の大きさを確保することができ、製造工程時に感光膜パターンを形成する露光器の解像度に対して最小の大きさを確保することができる。

また、ゲート線は、当該画素の画素電極と重畳しないように配置し、これらの間で発生する寄生容量（Ｃｇｓ）を最少化し、キックバック電圧も変化を最少化して、画像がちらつくフリッカー現象及びオフ電流に起因した残像を最少化することができる。

また、画素電極の切開部を画素の境界まで延長して、画素の縁で発生するテクスチャーを最少化することができ、これを通じて液晶の応答速度を極大化し、表示特性を向上させることができる。

また、画素電極と重畳する共通電極の切開部端部の境界は、画素電極の境界を互いに５-８μｍ範囲で隣接するように配置されていたり、このような境界を画素の中央に位置する斜線切開部の境界に対して４５゜以下の傾斜角で配置されており、画素の縁に配列されている液晶分子をドメインを形成する液晶分子とほぼ同一な方向で配列する。これを通じて画素の縁で発生するテクスチャーを最少化することができ、液晶の応答速度を向上させることができる。

添付した図面を参考にし、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、多様に相異した形態で実現でき、ここで説明する実施例に限定されるものではない。

図面で様々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。明細書全体を通じて類似する部分については、同一な図面符号を付けた。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“すぐ上に”ある場合だけでなく、その中間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”あるとする時には、中間に他の部分がないことを意味する。

では、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構造を示した配置図であり、図２は、本発明の一実施例による液晶表示装置用共通電極表示板の構造を示した配置図であり、図３は、本発明の図１及び図２の表示板を位置合わせして完成した一実施例による液晶表示装置の構造を示した配置図であり、図４は、図３の液晶表示装置をＩＶ-ＩＶ´線で切った断面図であり、図５は、図３の液晶表示装置をＶ-Ｖ´線で切った断面図である。

液晶表示装置は、下側の薄膜トランジスタ表示板１００と、これと対向している上側の共通電極表示板２００と、これらの間に形成されており二つの表示板１００、２００に対してほぼ垂直に配向している液晶分子を含む液晶層３と、からなる。この時、それぞれの表示板１００、２００には、配向膜１１、２１が形成されており、配向膜１１、２１は、液晶層３の液晶分子を表示板１００、２００に対して垂直に配向するようにする垂直配向モードであることが好ましいが、そうでないこともある。また、上部表示板２００と下部表示板１００との外側面には、それぞれ、上部及び下部偏光板２２、１２が付着している。

薄膜トランジスタ表示板１００には、ＩＴＯ（ｉｎｄｉｕｍ ｔｉｎ ｏｘｉｄｅ）やIＺＯ（ｉｎｄｉｕｍ Zｉｎｃ ｏｘｉｄｅ）などの透明な導電物質からなっており、切開部１９１、１９２、１９３、１９４、１９５、１９６、１９７、１９８を有している画素電極１９０が、形成されており、各画素電極１９０は、薄膜トランジスタに接続されて画像信号電圧を印加される。この時、薄膜トランジスタは、走査信号を伝達するゲート線１２１と画像信号を伝達するデータ線１７１とにそれぞれ接続され、走査信号によって画素電極１９０をオン、オフする。ここで、画素電極１９０は、反射型液晶表示装置である場合は透明な物質からならないこともあり、この場合には、下部偏光板１２も不要になる。

また、薄膜トランジスタ表示板１００と対向する共通電極表示板２００には、画素の縁で発生する光漏れを防止するためのブラックマトリックス２２０と、赤、緑、青の色フィルター２３０と、ＩＴＯまたはIＺＯなどの透明な導電物質からなっている共通電極２７０と、が形成されている。ブラックマトリックス２２０は、画素領域の周縁部分だけでなく、共通電極２７０の切開部２７１、２７２、２７３、２７４、２７５、２７６、２７７、２７８と重畳する部分にも、形成することができる。これは、切開部２７１、２７２、２７３、２７４、２７５、２７６、２７７、２７８によって発生する光漏れを防止するためである。

次に、図１、図３及び図５を参照して、薄膜トランジスタ表示板１００についてより詳細に説明する。
薄膜トランジスタ表示板１００には、下部絶縁基板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、主に横方向に延在し、各ゲート線１２１の一部は、複数のゲート電極１２４を構成する。ゲート線１２１には、ゲート電極１２４は突起形態で形成されており、本実施例のようにゲート線１２１は、外部からのゲート信号をゲート線１２１に伝達するための接触部を有し、この時にゲート線１２１の端部１２９は、他の部分より広い幅を有することが好ましく、基板１１０上部にゲート駆動回路が形成されている実施例で、ゲート線１２１は、ゲート駆動回路の出力端に電気的に接続される。

絶縁基板１１０上には、ゲート線１２１と同一層でゲート線１２１と電気的に分離した複数の維持電極線１３１が形成されており、このような維持電極線１３１は、ドレイン電極１７５と重畳させて維持容量を形成する維持電極１３３を含む。維持電極線１３１は、共通電圧などの予め決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の重畳で発生する維持容量が十分である場合、維持電極線１３１は、省略することができ、画素の開口率を極大化するために画素領域の縁に配置することもできる。

各維持電極線１３１は、以降に形成される画素電極１９０の切開部１９１、１９２、１９３、１９４、１９５、１９６、１９７、１９８と重畳し、画素で漏洩される光を遮断する維持電極を含む。

ゲート線１２１及び維持電極線１３１は、Ａｌ、Ａｌ合金、Ａｇ、Ａｇ合金、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｍｏなどの金属などからなる。図４に示されているように、本実施例のゲート線１２１及び維持電極配線１３１は、単一層で示されているが、物理化学的特性に優れたＣｒ、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｔａなどの金属層と比抵抗が小さいＡｌ系列またはＡｇ系列の金属層を含む単一層または多重層からなることがあり、多重層の例として、ＡｌまたはＡｌ ａｌｌｏｙ/ＭｏまたはＭｏ ａｌｌｏｙがある。その他にも多様な金属または導電体で、ゲート線１２１と維持電極線１３１を形成することができる。

ゲート線１２１と維持電極線１３１は、側面が傾斜を有し、水平面に対する傾斜角は、３０-８０゜であることが好ましい。
ゲート線１２１と維持電極配線１３１との上には、窒化ケイ素（ＳｉＮｘ）などからなるゲート絶縁膜１４０が形成されている。

ゲート絶縁膜１４０上には、複数のデータ線１７１をはじめとして、複数のドレイン電極１７５が形成されている。各データ線１７１は、主に縦方向に延在し、各ドレイン電極１７５に対向する複数の分枝を有し、データ線１７１から拡張されたソース電極１７３を有する。データ線１７１の一端部分に位置した接触部１７９は、外部からの画像信号をデータ線１７１に伝達する。

データ線１７１、ドレイン電極１７５も、ゲート線１２１と同様に、クロムとアルミニウムなどの導電物質を含む金属からなり、単一層または多重層からなる。
データ線１７１、ドレイン電極１７５下の一部には、複数の島状半導体１５４が形成されている。非晶質シリコンなどからなる各島状半導体１５４は、各ゲート電極１２４、ソース電極１７３及びドレイン電極１７５に向かって拡張され、薄膜トランジスタのチャンネルが形成されるチャンネル部を有する。この時、島状半導体１５４は、データ線１７１の形状に沿って線状に形成される。また、島状半導体１５４のほとんどは、ゲート電極１２４の境界線内側に位置することが好ましい。

半導体１５４とデータ線１７１及びドレイン電極１７５との間には、両者の接触抵抗をそれぞれ減少させるための複数の島状抵抗性接触部材１６３、１６５が形成されている。抵抗性接触部材１６３、１６５は、シリサイドやｎ型不純物が高濃度にドーピングされた非晶質シリコンなどからなり、ゲート電極１２４を中心に互いに対向する。

データ線１７１及びドレイン電極１７５上には、平坦化特性が優れ、感光性を有する有機物質、プラズマ化学気相蒸着（ｐｌａｓｍａ ｅｎｈａｎｃｅｄ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｖａｐｏｒ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ、ＰＥＣＶＤ）で形成されるａ-Ｓｉ:Ｃ:Ｏ、ａ-Ｓｉ:Ｏ:Ｆなどの低遺伝率絶縁物質からなる保護膜１８０が、厚く形成されている。この時、保護膜１８０は、ソース電極１７３とドレイン電極１７５との間に露出された半導体１５４を覆う絶縁膜を含むことが好ましく、このような絶縁膜は、薄膜トランジスタの特性を安定的に確保するためのものであり、窒化ケイ素からなることが好ましい。また、保護膜１８０は、アクリル系の有機絶縁物質からなり、赤色、緑色、青色の顔料を含んで構成された色フィルターを含む。

保護膜１８０には、ドレイン電極１７５の少なくとも一部とデータ線１７１の端部１７９とをそれぞれ露出させる複数の接触孔１８５、１８２が備えられている。一方、ゲート線１２１の端部１２９も、外部の駆動回路と接続するための接触部を有するが、複数の接触孔１８１がゲート絶縁膜１４０と保護膜１８０とを貫通して、ゲート線１２１の端部を露出する。

保護膜１８０上には、切開部１９１、１９２、１９３、１９４、１９５、１９６、１９７、１９８を有する複数の画素電極１９０をはじめとして、複数の接触補助部材８２、８１が、形成されている。この時、画素電極１９０は、切開部１９１、１９２、１９３、１９４、１９５、１９６、１９７、１９８を通じて分離したいくつかのサブ画素電極に分れており、このようなサブ画素電極は、Ａ部分に位置する接続部を通じて互いに接続されているが、データ線１７１に隣接するようにＢ部分に位置する切開部１９１、１９２、１９３、１９４、１９５、１９６、１９７、１９８の端部は、画素電極１９０の縁まで貫通している。また、画素電極１９０は、ゲート線１２１及びデータ線１７１と重畳する部分を有しない。特に、画素電極１９０の下部分は、該当する画素に走査信号を伝達する自身のゲート線１２１と画素電極１９０とが重畳せず、これらの間で発生する寄生容量を最少化して画像を表示する時にキックバック電圧による画面がちらつくフリッカー現象及び残像が発生するのを防止することができる。画素電極１９０とデータ接触補助部材８１、８２は、ＩＴＯやＩＺＯなどのような透明導電体やアルミニウム（Ａｌ）のような光反射特性に優れた不透明導電体を使用して形成する。

画素電極１９０に形成されている切開部１９１、１９２、１９３、１９４、１９５、１９６、１９７、１９８は、画素電極１９０を上下に半分にする横線に対して対称をなし、それぞれ斜線方向に形成されている。切開部１９４、１９５は、画素電極１９０の左側辺から右側辺に向かって凹んだ端部を含む。したがって、画素電極１９０は、それぞれゲート線１２１とデータ線１７１とが交差して定義する画素領域を上下に二等分する線（ゲート線と並ぶ線）に対して実質的に鏡状対称をなしている。

この時、画素領域で上下の切開部１９１、１９２、１９３、１９４、１９５、１９６、１９７、１９８は、互いに垂直をなしているが、これは、フリンジフィールドの方向を４方向に平均して分散させるためである。

また、画素電極１９０と同一層には、上部表示板２００の共通電極２７０に伝達される共通電圧が伝達される補助電極１９９が形成されている。
補助電極１９９は、横方向に延在してゲート線１２１と平行な部分と、縦方向に延在してデータ線１７１と平行な部分と、を含んで網状を有する。

この時、データ線１７１と平行な補助電極１９９の縦部分は、データ線１７１を完全に覆い、補助電極１９９の境界線が、データ線１７１の境界線外に位置し、画素電極１９０は、前段ゲート線１２１を部分的に重畳している。前段ゲート線１２１は、隣接する画素行に配置されている画素電極１９０に走査信号を伝達するゲート線１２１である。

また、ゲート線１２１と平行な補助電極１９９の横部分は、ゲート線１２１と部分的に重畳し、当該ゲート線１２１の境界線のうち当該画素電極１９０に隣接した境界線は、補助電極１９９の横部分の境界線内に位置する。

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では、データ線１７１より補助電極１９９の縦部分が、画素電極１９０の境界にさらに隣接するように配置されており、データ線１７１と画素電極１９０との間に位置する液晶分子は、補助電極１９９と画素電極１９０との間に形成される電場によって駆動され、このような電場は、基板１１０面に対しほぼ平行に形成される。したがって、データ線１７１と画素電極１９０との間に位置する液晶分子は、二つの表示板１００、２００に対して垂直に配列された状態を維持し、これによって、補助電極１９９と画素電極１９０との間は暗く表示され、漏洩する光が発生せず、液晶表示装置の表示特性を向上させることができる。また、これを通じて共通電極表示板２００に形成されているブラックマトリックス２２０の幅を最小の幅に設計することができ、画素の開口率を極大化することができる。

また、データ線１７１より補助電極１９９の縦部分が、画素電極１９０の境界にさらに隣接するように配置されており、データ線１７１と画素電極１９０との間に形成される電場は、遮断され、データ線１７１と画素電極１９０との間で形成されるカップリング容量を発生せず、これを通じてステッチ不良を防止することができる。

そして、補助電極１９９と画素電極１９０との間の間隔は、写真エッチング工程時の現象段階で使用する露光器の分解能より大きく、パーティクルに損傷を検出したり、画素不良が発生しない最小限の大きさで配置されており、画素の開口率を最大化することができる。つまり、補助電極１９９と画素電極１９０との間の間隔が、露光器の分解能より小さい場合には、製造工程で補助電極１９９と画素電極１９０とが互いに短絡（Ｓｈｏｒｔ）したり、微細粒子によって画素不良が発生しやすく、画素不良を検出することが非常に困難である。また、補助電極１９９と画素電極１９０との間の間隔が広い場合には、画素の開口率を減少する。このような問題点を考慮し、画素電極１９９と補助電極１９９との間の間隔は、少なくとも７μｍ以上に配置されている。なぜなら、画素電極１９０と補助電極１９９とが短絡して画素不良が発生した時に、画素不良の位置を容易に検出して修理することができる最小の大きさを確保することができ、製造工程時の写真エッチング工程で画素電極１９０と補助電極１９９とをパターニングするための感光膜パターンを形成する露光器の解像度に対して最小の大きさを確保することができるためである。

また、補助電極１９９ａとデータ線１７１とが重畳する部分は、補助電極１９９が、データ線１７１を完全に覆い、補助電極１９９の境界線が、データ線１７１の境界線外に位置する。したがって、データ線１７１を完全に覆う補助電極１９９と画素電極１９０との間には、金属層及びブラックマトリックスを配置せず、これを通じて上部基板及び下部表示板１００、２００が結合した液晶セル状態でも、補助電極１９９と画素電極１９０との間に短絡が発生する場合にレーザーで切断することができる。

一方、薄膜トランジスタ表示板１００と対向する共通電極表示板２００には、上部の絶縁基板２１０に画素縁から光が漏れるのを防止するためのブラックマトリックス２２０が形成されている。ブラックマトリックス２２０の上には、赤、緑、青の色フィルター２３０が形成されている。色フィルター２３０の上には、全面的に平坦化膜２５０が形成されており、その上部には、切開部２７１、２７２、２７３、２７４、２７５、２７６、２７７、２７８を有する共通電極２７０が形成されている。共通電極２７０は、ＩＴＯまたはＩＺＯなどの透明な導電体で形成する。

共通電極２７０の一組の切開部２７１、２７２、２７３、２７４、２７５、２７６、２７７、２７８は、画素電極１９０の切開部１９１、１９２、１９３、１９４、１９５、１９６、１９７、１９８のうちゲート線１２１に対して４５゜をなす部分と交互に配置され、これと並ぶ斜線部と画素電極１９０の縁辺と重畳する端部を含み、このような端部は、縦方向端部と横方向端部とに分類される。

以上のような構造の薄膜トランジスタ基板と共通電極表示板とを位置合わせして結合し、その間に液晶物質を注入して垂直配向すれば、本発明による液晶表示装置の基本構造が、形成される。

薄膜トランジスタ表示板１００と共通電極表示板２００とを位置合わせした時、画素電極１９０の切開部１９１、１９２、１９３、１９４、１９５、１９６、１９７、１９８と共通電極２７０の切開部２７１、２７２、２７３、２７４、２７５、２７６、２７７、２７８とは、画素領域を複数のドメインに分割する。これらドメインは、その内部に位置する液晶分子の平均長軸方向によって４つの種類に分類され、それぞれのドメインは、長めに形成され、幅と長さとを有する。

この時、画素電極１９０の切開部１９１、１９２、１９３、１９４、１９５、１９６、１９７、１９８と共通電極２７０の切開部２７１、２７２、２７３、２７４、２７５、２７６、２７７、２７８とは、液晶分子を分割配向するドメイン規制手段として作用し、ドメイン規制手段としては、切開部の代わりに画素電極１９０及び共通電極２７０の上部または下部に無機物質または有機物質で突起を形成する場合には、幅を５μｍから１０μｍの間とすることが好ましい。

このような本発明の実施例による液晶表示装置では、前述したように、Ｂ部分でデータ線１７１に隣接した切開部１９１、１９２、１９３、１９４、１９５、１９６、１９７、１９８の端部は、画素電極１９０の縁まで貫通している。したがって、データ線１７１に隣接しても切開部１９１、１９２、１９３、１９４、１９５、１９６、１９７、１９８の端部に対応して位置する液晶分子は、ドメインを形成する液晶分子のように切開部１９１、１９２、１９３、１９４、１９５、１９６、１９７、１９８の斜線境界線によって形成されるフリンジフィールドによって制御され、これを通じてデータ線１７１と平行な画素の縁で発生するテクスチャーを最少化することができ、液晶の応答時間が遅延することを最少化することができる。

この時、画素電極１９０のサブ画素電極は、Ａ部分の接続部を通じて共通に接続されて画素電圧が伝達され、Ａ部分ではテクスチャーが発生することがあるが、Ａ部分はゲート線１２１及び維持電極１３３が覆っており、このようなテクスチャーによって表示特性が低下しない。

また、図５のように、共通電極２７０の切開部２７１、２７２、２７３、２７４、２７５、２７６、２７７、２７８の縦方向の端部境界線のうち画素電極１９０と重畳する境界線と、画素電極１９０の境界線との間の間隔（ａ）と、画素電極１９０と重畳しない境界線と画素電極１９０の境界線との間の間隔（ｂ）は、１０μｍ以下、５-７μｍ範囲であることが好ましく、二つの間隔の合計（ａ+ｂ）は、１１-１３μｍを越えないことが好ましい。このような構造では、共通電極２７０の切開部２７１、２７２、２７３、２７４、２７５、２７６、２７７、２７８の境界線と画素電極１９０の境界線とを５-７μｍ範囲近くに配置し、この部分で共通電極２７０と画素電極１９０との間に形成される電場を、ドメインを形成する液晶分子の配列方向でフリンジフィールドの方向に近くなるように形成することができる。したがって、縦方向の端部に対応する部分に配列されている液晶分子を、ドメインを形成する液晶分子の配列方向とほぼ同一に配列して画素の縁で発生するテクスチャーを最少化することができ、これを通じて液晶分子の応答速度を極大化することができ、向上した表示特性を確保することができる。

このような本発明の実施例による液晶表示装置で、補助電極１９９ａ、１９９ｂと共通電極２７０には、互いに同一な電圧が印加され、液晶表示装置の駆動時に画素電極１９０に駆動電圧が印加されても補助電極１９９と共通電極２７０との間の液晶分子は動かず、表示板１００、２００に垂直に配列されている垂直配向モードを維持する。したがって、補助電極１９９に対応する部分は、暗く表示され、互いに隣接する画素領域の間では、光漏れが発生せず、これを通じて、液晶表示装置の表示特定を向上させることができる。

このような構造の本実施例による液晶表示装置において、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、下部絶縁基板１１０上部に、ＣｒまたはＭｏまたはＭｏ合金などからなる導電膜と、抵抗が小さいＡｌまたはＡｇまたはこれらを含む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単一膜または多層膜で積層し、マスクを利用した写真エッチング工程で乾式または湿式エッチングを利用して、ゲート線１２１と維持電極線１３１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を利用して、それぞれ１,５００Åないし５,０００Å、５００Åないし２,０００Å、３００Åないし６００Åの厚さで連続蒸着し、マスクを利用した写真エッチング工程で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、チャンネル部が接続されている抵抗性接触層と非晶質シリコンの島状半導体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抵抗が小さいＡｌまたはＡｇまたはこれらを含む合金などからなる導電膜などを、スパッタリングなどの方法で単層または多層で１,５００Åないし３,０００Åの厚さで蒸着した後、マスクを利用した写真エッチング工程でパターニングして、データ線１７１及びドレイン電極１７５を形成する。

次に、ソース電極１７３とドレイン電極１７５とに覆われていない抵抗性接触層をエッチングし、ソース電極１７３とドレイン電極１７５との間の半導体１５４を露出して両側に分離した抵抗性接触層１６３、１６５を形成する。

次に、平坦化特性が優れ、感光性を有する有機絶縁物質を塗布して、保護膜１８０を形成し、光マスクを利用した写真工程で、保護膜１８０を露光し、現像して、接触孔１８１、１８２、１８５を形成する。この時、有機絶縁物質を塗布する前に窒化ケイ素または酸化ケイ素を化学気相蒸着などの方法で積層して、ソース電極１７３とドレイン電極１７５との間に露出する半導体１５４を覆う絶縁膜を、追加で形成することが好ましい。

次に、図１、図３及び図４のように、ＩＴＯまたはＩＺＯを４００Åないし５００Å厚さで蒸着し、マスクを利用した写真エッチングを施して、画素電極１９０、補助電極１９９ａ、１９９ｂと接触補助部材８１、８２とを形成する。

一方、本発明の実施例で薄膜トランジスタ表示板は、他の形態を有することができ、一実施例を図面を参照して具体的に説明する。
図６は、本発明の他の実施例による液晶表示装置の構造を示した配置図であり、図７は、図６の液晶表示装置をＶＩＩ-ＶＩＩ´線で切った断面図であり、図８は、図６の液晶表示装置をＶＩＩＩ-ＶＩＩＩ´線で切った断面図である。

図６及び図７のように、本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層状構造は、ほぼ図１ないし図４に示した液晶表示装置の薄膜トランジスタ表示板の層状構造と同一である。つまり、基板１１０上に、複数のゲート電極１２４を含む複数のゲート線１２１が形成されており、ゲート絶縁膜、半導体１５４及び抵抗性接触部材１６３、１６５が形成されている。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及び複数のドレイン電極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／又は及び／又はゲート絶縁膜１４０には、複数の接触孔１８２、１８１、１８５が形成されており、その上部には画素電極１９０と接触補助部材８１、８２が形成されている。

しかし、薄膜トランジスタのチャンネル部が位置する島状の半導体１５４は、データ線１７１下部に位置する線状半導体１５１に接続されており、島状の抵抗性接触部材１６３も、線状の抵抗性接触部材１６１に接続されている。この時、線状半導体１５１は、突出部１５４を除けばデータ線１７１、ドレイン電極１７５及びその下部の抵抗性接触部材１６１、１６５と実質的に同一な平面形態を有している。具体的には、線状半導体１５１は、データ線１７１及びドレイン電極１７５とその下部の抵抗性接触部材１６１、１６５の下に存在する部分の他にもソース電極１７３とドレイン電極１７５との間にこれらに覆われず露出した部分を有している。

また、画素電極１９０の切開部１９１、１９２、１９３、１９４、１９５、１９６、１９７、１９８は、画素の縁から画素電極１９０の境界まで延在し、いくつかの部分に分けられたサブ画素電極を接続する接続部は、画素の内部に維持電極１３３と重畳する位置または任意の位置であるＣ部分に配置されている。この時、接続部の数は、最少化することが好ましい。

また、図８のように共通電極２７０の切開部２７３のうち画素電極１９０の境界と重畳する縦方向端部の境界線のうち画素電極１９０と重畳する境界線２７３ｄは、画素電極１９０の縁辺またはデータ線１７１の境界に対して平行せず、切開部２７１、２７２、２７３、２７４、２７５、２７６、２７７、２７８を定義する境界に対して４５゜以下の傾斜角を有する。このような構造を通じて画素の縁で縦方向端部に対応して配置されている液晶分子は、ドメインを形成する液晶分子に沿って傾斜し、前述したように画素の縁で液晶分子の配列が歪曲されることを防止してテクスチャーを最少化することができ、液晶表示装置の表示特性を向上させることができる。

このような本実施例による液晶表示装置の薄膜トランジスタ表示板は、製造工程でデータ線１７１と半導体１５１とを、部分的に位置によって異なる厚さを有する感光膜パターンを利用した写真エッチング工程で共にパターニングして形成したものである。

一方、このような液晶表示装置の構造で、色フィルター２３０が、共通電極表示板２００に配置されているが、薄膜トランジスタ表示板１００に配置することができ、この場合にはゲート絶縁膜１４０の下部に配置することができ、保護膜１８０の下部に配置することもできる。また、画素の開口率を極大化するために、ドレイン電極１７５は、画素電極または共通電極の切開部と重畳して配置することができ、図面を参照して具体的に説明する。

図９及び図１０は、本発明の他の実施例による液晶表示装置の構造を示した配置図である。
図９及び図１０のように、本実施例による液晶表示装置で、薄膜トランジスタ表示板の配置構造は、図１ないし図４の構造と同一である。

しかし、画素の中央に延在しているドレイン電極１７５が、図９の実施例では、共通電極２７０の切開部２７３と重畳しており、図１０の実施例では、画素電極１９０の切開部１９３と重畳している。これを通じて画像が表示される画素の開口率を極大化することができる。

一方、本発明の実施例では、液晶分子が二つの表示板１００、２００に対して垂直に配列されている垂直配向モードの液晶表示装置についてだけ説明したが、本願の構成は、二つの表示板に対して液晶分子を平行しながら螺旋型にねじったツイストネマチック方式、共通電極と画素電極を同一な表示板に配置して表示板に平行に配列されている液晶分子を駆動する平面駆動方式などの様々な方式の液晶表示装置に、ドメイン分割手段を配置する時に同一に適用することができる。

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、当該技術分野における通常の知識を有する者ならば、これから様々な変形及び均等な他の実施例が、可能であるという点を理解することができる。したがって、本発明の権利範囲は、これに限定されるものではなく、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様々な変形及び改良形態もまた、本発明の権利範囲に属するものである。

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配置図である。 本発明の一実施例による液晶表示装置の共通電極表示板の配置図である。 図１及び図２の二つの表示板を含む本発明の一実施例による液晶表示装置の配置図である。 図３の液晶表示装置をＩＶ-ＩＶ´線で切った断面図である。 図３の液晶表示装置をＶ-Ｖ´線で切った断面図である。 本発明の他の実施例による液晶表示装置の構造を示した配置図である。 図６の液晶表示装置をＶＩＩ-ＶＩＩ´線で切った断面図である。 図６の液晶表示装置でＤ部分を拡大して示した配置図である。 本発明の他の実施例による液晶表示装置の構造を示した配置図である。 本発明の他の実施例による液晶表示装置の構造を示した配置図である。

符号の説明

８１、８２ 接触補助部材
１１０ 基板
１２１、１２９ ゲート線
１２４ ゲート電極
１４０ ゲート絶縁膜
１５１、１５４ 半導体
１６１、１６５ 抵抗性接触部材
１７１、１７９ データ線
１７３ ソース電極
１７５ ドレイン電極
１８０ 保護膜
１８１、１８２、１８５ 接触孔
１９０ 画素電極
１９９ 補助電極

Claims (17)

1. 走査信号を伝達するゲート線と、
   前記ゲート線と交差して映像信号を伝達するデータ線と、
   前記ゲート線と前記データ線が定義する画素ごとに形成されている画素電極と、
   前記ゲート線に接続されているゲート電極、前記データ線の一部に接続されたソース電極及び前記画素電極に接続されているドレイン電極を含む薄膜トランジスタと、
   前記画素電極と分離されており、前記ゲート線の延長方向に延長される第１部分と前記データ線の延長方向に延長される第２部分とを含んで網状からなっている補助電極とを有し、
   前記補助電極と前記画素電極との境界線間の間隔は、７μｍ以上であり、
   前記補助電極は、前記ゲート線と重畳する前記第１部分と、前記データ線と重畳する前記第２部分とを含み、前記第１部分は、前記ゲート線と部分的に重畳し、前記第１部分の境界線は、前記ゲート線の境界線内に位置し、前記第２部分は、前記データ線を完全に覆うことを特徴とする薄膜トランジスタ表示板。
2. 前記画素電極は、前記ゲート線に対してほぼ±４５°をなすドメイン規制手段として切開部を有することを特徴とする請求項１に記載の薄膜トランジスタ表示板。
3. 前記切開部で分けれた前記画素電極のサブ画素電極は、前記ゲート線と平行な前記画素電極の辺に位置する接続部によって互いに接続されていることを特徴とする請求項２に記載の薄膜トランジスタ表示板。
4. 前記データ線と平行な前記画素電極の辺で、前記切開部は、前記画素電極の辺まで延長していることを特徴とする請求項３に記載の薄膜トランジスタ表示板。
5. 前記ゲート線及び前記データ線に隣接した前記切開部の端部は、前記画素電極の辺まで延長していることを特徴とする請求項２に記載の薄膜トランジスタ表示板。
6. 前記補助電極と前記画素電極とは、同一層からなることを特徴とする請求項１に記載の薄膜トランジスタ表示板。
7. 前記画素電極と重畳して維持容量を形成する維持電極をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の薄膜トランジスタ表示板。
8. 前記補助電極と前記維持電極とは、互いに電気的に接続されていることを特徴とする請求項８に記載の薄膜トランジスタ表示板。
9. 前記薄膜トランジスタ、前記ゲート線及び前記データ線を覆う絶縁膜をさらに含み、
   前記補助電極と前記画素電極とは、前記絶縁膜の上部に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の薄膜トランジスタ表示板。
10. 前記絶縁膜は、有機絶縁物質からなることを特徴とする請求項９に記載の薄膜トランジスタ表示板。
11. 走査信号を伝達するゲート線と、前記ゲート線と交差して映像信号を伝達するデータ線と、前記ゲート線と前記データ線とが定義する画素ごとに形成されている画素電極と、前記ゲート線に接続されているゲート電極、前記データ線の一部に接続されたソース電極及び前記画素電極に接続されているドレイン電極を含む薄膜トランジスタと、前記画素電極と分離されており、前記ゲート線の延長方向に延長される第１部分と前記データ線の延長方向に延長される第２部分とを含んで網状からなり、前記画素電極と７μｍ以上の間隔で分離されている補助電極とを含む薄膜トランジスタ表示板と、
    前記薄膜トランジスタ表示板と対向し、前記画素電極と対向する共通電極を有する共通電極表示板と、
    前記薄膜トランジスタ表示板と前記共通電極表示板との間に形成されている液晶層とを有し、
    前記補助電極は、前記ゲート線と重畳する前記第１部分と、前記データ線と重畳する前記第２部分とを含み、前記第１部分は、前記ゲート線と部分的に重畳し、前記第１部分の境界線は、前記ゲート線の境界線内に位置し、前記第２部分は、前記データ線を完全に覆うことを特徴とする液晶表示装置。
12. 前記画素電極または前記共通電極は、前記ゲート線に対してほぼ±４５°をなすドメイン規制手段として切開部を有することを特徴とする請求項１１に記載の液晶表示装置。
13. 前記共通電極の前記切開部は、前記データ線と平行な前記画素電極の辺と重畳する端部を有し、前記端部の境界のうち前記画素電極と重畳する境界と前記画素電極の辺との間は、５〜８μｍの範囲の間隔で配置されていることを特徴とする請求項１２に記載の液晶表示装置。
14. 前記共通電極の前記切開部は、前記データ線と平行な前記画素電極の辺と重畳する端部を有し、前記端部の境界のうち前記画素電極と重畳する境界は、前記画素電極の辺と平行しないことを特徴とする請求項１２に記載の液晶表示装置。
15. 前記共通電極の前記切開部は、前記データ線と平行な前記画素電極の辺と重畳する端部を有し、前記端部の境界のうち前記画素電極と重畳する境界は、前記切開部に対して４５゜以下の傾斜角を有することを特徴とする請求項１２に記載の液晶表示装置。
16. 前記ドレイン電極は、前記切開部と重畳することを特徴とする請求項１２に記載の液晶表示装置。
17. 前記共通電極と前記補助電極とは、同一な信号が伝達されることを特徴とする請求項１１に記載の液晶表示装置。

Images