JP4921701B2 - 多重ドメイン液晶表示装置及びその薄膜トランジスタ基板 - Google Patents

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液晶表示装置に関する。

液晶表示装置は、一般に共通電極とカラーフィルターなどが形成されている上部基板と薄膜トランジスタ及び画素電極などが形成されている下部基板の間に液晶物質を注入し、画素電極と共通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することで画像を表現する装置である。

ところが液晶表示装置は、視野角が狭いのが大きな短所である。このような短所を克服するために視野角を広くする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基板に対し垂直に配向し、画素電極とその対向電極である共通電極に一定の切開パターンもしくは突起を形成する方法が有力視されている。

このような多重ドメイン液晶表示装置は、１：１０のコントラスト比率を基準にするコントラスト比基準視野角や階調間の輝度反転の限界角度で定義される階調反転基準視野角は全方向８０°以上で極めて優れている。

しかし、多重ドメイン液晶表示装置では、正面のガンマ曲線と側面のガンマ曲線が一致しない側面ガンマ曲線の歪曲現象が生じ、ＴＮ（twisted nematic）モード液晶表示装置に比べても左右側面の視認性が劣っている。例えばドメイン分割手段として切開部を形成するＰＶＡ（patterned vertically aligned）モードの場合には、側面に向かうほど全体的に画面が明るく見え、白色の方に移動する傾向があり、さらにひどい時は、明るい階調間の間隔差がなくなって画像が崩れてしまう事も発生する。ところが最近、液晶表示装置がマルチメディア用として用いられるようになり、画像を見たり動画を見ることが増えるにつれて、視認性の重要性が益々高まっている。

一方、突起や切開パターンを形成する方法では、突起や切開パターン部分によって開口率が低下する。これを補完するために、画素電極を最大に広く形成する超高開口率構造が考案されている。しかし、この超高開口率構造では、隣接する画素電極間の距離が非常に近いため、画素電極間に形成される横方向の電場（lateral field）が強く形成される。このため、画素電極の周縁に位置する液晶がこの横方向電場の影響を受けて配向がばらつき、テクスチャーや光漏れが発生する。

本発明が目的とする技術的課題は、視認性に優れた多重ドメイン液晶表示装置の実現にある。本発明の他の技術的課題は、安定した多重ドメインを形成する液晶表示装置を提供することにある。本発明の他の技術的課題は、多重ドメイン液晶表示装置の開口率を向上することにある。

このような課題を解決するために本発明では、次のような薄膜トランジスタ表示板と液晶表示装置を用意する。

第１絶縁基板、
前記第１絶縁基板上に形成されており、第１方向にのびている第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、２つの直線部を含む屈折部と、前記第１方向と交差している第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毎に、前記第２信号線に沿って屈曲して形成されており、屈曲している部分から、前記第２信号線の２つの直線部が出会う部分である第１側に向かって前記第１方向に沿って形成されている第１切開部を有する第１画素電極、
前記画素毎に前記第２信号線に沿って屈曲して形成され、前記第１画素電極と容量性結合をなしており、屈曲している部分から、前記第１側に向かって前記第１方向に沿って形成されている第２切開部を有する第２画素電極、
前記第１信号線、前記第２信号線及び前記第１画素電極と連結されている薄膜トランジスタ、
前記第１絶縁基板と対向している第２絶縁基板、
前記第２絶縁基板上に前記第２信号線に沿って屈曲して形成され、ドメイン分割手段を備えている共通電極、
前記第１絶縁基板と前記第２絶縁基板との間に充填されている液晶層を含み、
前記ドメイン分割手段は、前記第２信号線に沿って屈曲した第３切開部からなり、
前記第３切開部は、屈曲している部分から、前記第１側に向かって前記第１方向に沿って形成されている第１部分と、前記屈曲している部分から離隔した端部において、前記第１側とは反対側の第２側に向かって前記第１方向に沿って形成されている第２部分と、を有し、
前記第１及び第２画素電極は、前記ドメイン分割手段によって複数のドメインに分割され、前記ドメインの長辺２つは隣接する前記第２信号線の屈折部と実質的に平行であり、前記第２信号線の屈折部は画素の長さ毎に２つ以上現れる液晶表示装置を用意する。

本発明のように、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、隣接する画素間の横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。

前記第３切開部は、前記屈曲している部分と前記端部との間に、前記第１側及び前記第２側に向かって前記第１方向に沿って形成されている第３部分をさらに有する。

この時、前記液晶層に含まれている液晶は、負の誘電率異方性を有し、前記液晶はその長軸が前記第１及び第２基板に対し垂直に配向されるのが好ましく、ドメイン分割手段は、前記共通電極が有する切開夫であるのが好ましい。

この時、前記２つの直線部のうちの１つは前記第１信号線に対し実質的に１３５度をなし、もう１つは前記第１信号線に対し実質的に４５度をなすのが好ましく、前記第１画素電極と連結され、前記第２画素電極と絶縁状態で重畳している結合電極をさらに含むことができる。

また、偏光板の透過軸をゲート線に対し垂直または平行な方向に配置するので偏光板を安価に製造できるほか、全てのドメインで液晶の配向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。

また、画素は３回折れ曲がった帯状に形成され、前記第１画素電極と前記第２画素電極は画素の２番目に折れ曲がった部分を境界にして画素の面積を両分して占有したり、または前記第１画素電極と前記第２画素電極とが占める面積が互いに異なることができる。

そして、前記ゲート線と平行に形成されている維持電極線及び前記維持電極線に連結され、前記結合電極と少なくとも一部分が重畳している維持電極をさらに含むのが好ましい。

本発明のように、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、隣接する画素間の横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。

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、図面を参照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は本発明の第１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り、図３は本発明の第１実施例による液晶表示装置の配置図であり、図４は図３のIV-IV´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とこれと対向している共通電極表示板２００、及び両表示板１００、２００の間に注入されて、そこに含まれている液晶分子の長軸が両表示板１００、２００に対して垂直に配向されている液晶層３からなる。

まず、図１、図４及び図５を参照して、薄膜トランジスタ表示板１００についてさらに詳細に説明する。

絶縁基板１１０上に、横方向にゲート線１２１が形成されており、ゲート線１２１にゲート電極１２４が連結されている。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。

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。維持電極線１３１は横方向に延在しており、維持電極１３３は維持電極線１３１に対し１３５度をなす方向に延在し、かつ１３５度をなす方向に延在する途中で９０度に折れ曲がって所定の長さほど延在している。

ゲート配線１２１、１２４、１２９及び維持電極配線１３１、１３３は、物理的、化学的特性の優れたCrまたはMo合金などで形成される下部層と、低抵抗のAlまたはAg合金などで形成される上部層の二重層からなるのが好ましい。これらゲート配線１２１、１２４、１２９及び維持電極配線１３１、１３３は、必要に応じて単一層もしくは３重層以上で形成することもできる。

ゲート配線１２１、１２４、１２９及び維持電極配線１３１、１３３の上にはゲート絶縁膜１４０が形成されている。

ゲート絶縁膜１４０上には、非晶質シリコンなどの半導体からなる半導体層１５１、１５４、１５６が形成されている。半導体層１５１、１５４、１５６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半導体層１５４と、データ線１７１下に位置するデータ線部半導体層１５１及び結合電極１７６の下に位置する結合電極部半導体層１５６を含む。

半導体層１５１、１５４、１５６の上には、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層１６１、１６３、１６５、１６６が形成されている。抵抗性接触層１６１、１６３、１６５、１６６もデータ線の下に位置するデータ線部接触層１６１とソース電極１７３及びドレーン電極１７５の下に各々位置するソース部接触層１６３とドレーン部接触層１６５及び結合電極部半導体層１６６を含む。

抵抗性接触層１６１、１６３、１６５及びゲート絶縁膜１４０の上には、データ配線１７１、１７３、１７５、１７９が形成されている。データ配線１７１、１７３、１７５、１７９は長く延在しており、ゲート線１２１と交差して画素を定義するデータ線１７１、データ線１７１の分枝で、抵抗性接触層１６３の上部まで延在しているソース電極１７３、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の反対側抵抗性接触層１６５の上部に形成されているドレーン電極１７５からなる。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反復的に屈折した部分と縦に延在した部分とが現れるように形成されている。この時、データ線１７１の屈折部は２つの直線部からなり、その直線部のうち１つはゲート線１２１に対し１３５度をなし、もう１つはゲート線１２１に対し４５度をなしている。データ線１７１の縦に延在し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。

この時、データ線１７１の屈折部と縦に延在した部分の長さ比率は１：１乃至９：１の範囲（即ち、データ線１７１における屈折部が占める比率が５０％から９０％の範囲）である。したがって、ゲート線１２１とデータ線１７１が交差して形成される画素は折れ曲がった帯状になる。

一方、ドレーン電極１７５には、ドレーン電極１７５と同じ層に同じ物質からなる結合電極１７６が連結されている。結合電極１７６は、ドレーン電極１７５から図１中横方向に延在する部分を有するとともに、横方向に延在する途中で屈折してデータ線１７１の屈折部と平行に形成されている。即ち、ドレーン電極１７５と連結される部分では、ゲート線１２１と平行に延在し、ゲート線１２１と平行に延在する途中で１度屈折してゲート線１２１に対し１３５度をなす方向に進み、さらに一度屈折してゲート線１２１に対し４５度をなす方向に所定距離ほど延在している。

データ配線１７１、１７３、１７５、１７９及び結合電極１７６の上には、有機絶縁膜からなる保護膜１８０が形成されている。ここで保護膜１８０は、感光性有機物質を露光及び現像して形成する。必要に応じて、保護膜１８０を感光性のない有機物質を塗布して写真エッチング工程によって形成することもできるが、感光性有機物質で保護膜１８０を形成する方が形成工程を簡略化することができる。

保護膜１８０には、ドレーン電極を露出する接触孔１８１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とが形成されている。また、接触孔１８３が保護膜１８０と共にゲート絶縁膜１４０を通りゲート線の幅が拡張されている端部１２９を露出している。

この時、これら接触孔１８１、１８２、１８３の側壁は、基板面に対し３０度から８５度の範囲の緩慢な傾斜や階段状のプロファイルを有すると、接触部で断線が生じたり、接触孔の接触抵抗が増加されるのを防止し、製造工程を簡単化し、製造コストを最小に節減できるので好ましい。

また、これら接触孔１８１、１８２、１８３は、多角形や円形など様々な形状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。

一方、保護膜１８０は、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することもできる。

保護膜１８０上には、画素の形状に沿って折れ曲がった帯状となっており、横方向の切開部１９１、１９２を各々有する第１画素電極１９０aと第２画素電極１９０bが形成されている。第１画素電極１９０aと第２画素電極１９０bは、実質的に同じ形状であり、画素を左右に両分して占有している。したがって、第１画素電極１９０aをゲート線１２１に沿って所定距離を平行移動すれば第２画素電極１９０bと一致する。

このうち、第１画素電極１９０aは、接触孔１８１を通じてドレーン電極１７５と連結されている。第２画素電極１９０bは、電気的に浮遊状態にあるが、ドレーン電極１７５と連結されている結合電極１７６と重畳していて第１画素電極１９０aと容量性結合をなしている。即ち、第１画素電極１９０aに印加される電圧によって第２画素電極１９０bの電圧が変動する状態にある。この時、第２画素電極１９０bの電圧は、第１画素電極１９０aの電圧に比して絶対値が常に低くなる。

このように、1つの画素領域内で異なる電圧の２つの画素電極を配設すれば、２つの画素電極が互いに補償してガンマ曲線の歪曲を減らすことができる。第１画素電極１９０aと第２画素電極１９０bの結合関係は、図５を参照して後で説明する。

また、保護膜１８０上には、接触孔１８２、１８３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９５、９７が形成されている。ここで、画素電極１９０a、１９０b及び接触補助部材９５、９７は、ITO（indium tin oxide）またはIZO（indium zinc oxide）で形成される。

次に、図２、図４及び図５を参照して、共通電極表示板について説明する。

ガラスなど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と赤、緑、青のカラーフィルター２３０が形成されており、カラーフィルター２３０上には、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の上には、ITOまたはIZOなどの透明な導電物質からなり、切開部２７１を有する共通電極２７０が形成されている。

この時、切開部２７１はドメイン規制手段として作用し、その幅は９μmから１２μmの範囲であるのが好ましい。もしドメイン規制手段として切開部２７１の代わりに有機物突起を形成する場合には、幅を５μmから１０μmの範囲とするのが好ましい。

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、画素の形状に沿って周期的に屈折されている。

共通電極２７０の切開部２７１、２７２は各画素毎に２つ配置され、画素の形状に沿って折れ曲がっており、それぞれの切開部２７１、２７２が第１画素電極１９０a及び第２画素電極１９０bを各々左右に両分する位置に形成されている。切開部２７１、２７２の両端は、さらにもう１度屈折されてゲート線１２１と平行に所定の長さほど延長されている。また、切開部２７１、２７２の中央部もゲート線１２１と平行に所定の長さほど延長されているが、切開部２７１、２７２の両端とは反対方向に延長されている。

以上のような構造の薄膜トランジスタ表示板と共通電極表示板を結合し、その間に液晶を注入して液晶層３を形成すれば、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備えられる。

液晶層３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、負の誘電率異方性を有する。

下部基板１１０と上部基板２１０は、画素電極１９０がカラーフィルター２３０と対応して正確に重なるように整列される。このようにすれば、画素は第１及び第２画素電極１９０a、１９０bと切開部２７１、２７２によって複数のドメインに分割される。この時、第１及び第２画素電極１９０a、１９０bは、切開部２７１、２７２によってそれぞれ左右に両分されると同時に、上下にも両分され、４種類のドメインに分割される。
この時、ドメインの２つの長辺間距離、即ちドメインの幅は１０μmから３０μmの範囲が好ましい。

液晶表示装置は、このような基本パネルの両側に偏光板１２、２２、バックライト、補償板１３、２３などの要素を配設してなる。この時、偏光板１２、２２は、基本パネルの両側に各々１つずつ配置され、その透過軸はゲート線１２１に対して、そのうち１つは平行であり、もう１つ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時に、各ドメイン内の液晶がドメインの長辺に対し垂直をなす方向に傾く。ところがこの方向は、データ線１７１に対して垂直をなす方向であるために、データ線１７１を介在して隣接する２つの画素電極１９０間に形成される横方向電界によって液晶が傾く方向と一致するもので、横方向電界が各ドメインの液晶配向を手伝うことになる。

液晶表示装置は、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方法を一般に用いるので、横方向電界はほとんど常時発生し、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、全てのドメインで液晶の配向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。ただし、データ線１７１が屈折されるために配線の長さが増加する。例えば、データ線１７１における屈折部が５０％を占める場合、配線の長さは約２０％増加する。データ線１７１の長さが増加する場合、配線の抵抗と負荷が増加し、信号歪曲が増加する問題がある。しかし、超高開口率の構造ではデータ線１７１の幅を十分広く形成でき、厚い有機物保護膜１８０を使用するので、配線の負荷も十分小さく、データ線１７１長さの増加による信号歪曲問題は無視できる。

一方、このような構造の液晶表示装置で、第１画素電極１９０aは薄膜トランジスタを通じて画像信号電圧の印加を受けるのに対し、第２画素電極１９０bは結合電極１７６との容量性結合によって電圧が変動するため、第２画素電極１９０bの電圧は、第１画素電極１９０aの電圧に比べて絶対値が常に低くなる。このように、１画素内に電圧の異なる２つの画素電極１９０a、１９０bを配置すれば、２つの画素電極１９０a、１９０bが互いに補償してガンマ曲線の歪曲を減らすことができる。具体的には、側面における視認性は、正面における視認性よりも歪みを生じる。つまり、側面においてガンマ値に変化が生じ、側面視認性の歪みが顕著に現れ、正面に比べて側面の色が変化してしまう。そこで、１画素内において異なる電圧を印加することで１画素内の液晶の傾く角度を変化させる。よって、側面から視認する角度に敏感でない構成とすることができる。具体的に、第１画素電極１９０aには電圧Ｖａを印加し、第２画素電極１９０bには、電圧Ｖａの大きさにより変化する電圧Ｖｂが印加される。

以上のような構成により、液晶表示装置の側面視認性を向上させ視野角を拡張することができる。また、画素の空間的な分散度を減少させてイメージが崩れる現象を減らすことができる。

以下、第１画素電極１９０aの電圧が第２画素電極１９０bの電圧よりも低く維持される理由を図５を参照して説明する。

図５は本発明の第１実施例による液晶表示装置の回路図である。

図５で、Clcaは第１画素電極１９０aと共通電極２７０との間に形成される液晶容量を示し、Cstは第１画素電極１９０aと維持電極配線１３１、１３３との間に形成される保持容量を示す。Clcbは第２画素電極１９０bと共通電極２７０との間に形成される液晶容量を示し、Ccpは第１画素電極１９０aと第２画素電極１９０bとの間に形成される結合容量を示す。

共通電極２７０電圧に対する第１画素電極１９０aの電圧をVaとし、第２画素電極１９０bの電圧をVbとすれば、電圧分配法則によって、
Vb=Va×[Ccp/（Ccp+Clcb）]
であり、Ccp/（Ccp+Clcb）は常に１より小さいので、VbはVaに比べて常に小さい。そしてCcpを調節することによってVaに対するVbの比率を調整できる。Ccpの調節は、結合電極１７６と第２画素電極１９０bの重畳面積または距離を調整することによって可能である。重畳面積は、結合電極１７６の幅を変化させることによって容易に調整でき、距離は結合電極１７６の形成位置を変化させることによって調整できる。即ち、本発明の実施例では、結合電極１７６をデータ線１７１と同じ層に形成したが、ゲート線１２１と同じ層に形成することによって結合電極１７６と第２画素電極１９０bとの間の距離を増加させることができる。

結合電極１７６の配置は様々な変形ができる。その一例を第２実施例で説明する。

以下、第１実施例と区別される特徴についてのみ説明し、その他の部分に関する説明は省略する。

図６は本発明の第２実施例による液晶表示装置の配置図である。

第１実施例に比べて第２実施例では、第１画素電極１９０aと第２画素電極１９０bとの位置が互いに入れ替わり、これにより、結合電極１７６と維持電極１３３の位置も互いに入れ替わっている。即ち、第１実施例で画素の右側に位置していた第１画素電極１９０aと維持電極１３３が画素の左側に移動し、逆に第２画素電極１９０bと結合電極１７６は画素の左側から右側に移動した。

一方、データ線１７１の屈折部と図中縦に延在した部分の長さの比率が変われば、画素の形状も変わるようになるが、縦に延在した部分の長さが相当量増加した場合を第３実施例で説明する。

図７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８は本発明の第３実施例による液晶表示装置用共通電極表示板の配置図であり、図９は本発明の第３実施例による液晶表示装置の配置図である。

第３実施例では、データ線１７１の縦に延在した部分の長さが増加して画素が折れ曲がった帯部分と折れ曲がった帯部分の上下段に連結される長方形部分とを有する。この時、縦に延在した部分の長さが屈折部の長さよりも大きいのが好ましい。したがって、画素電極１９０a、１９０bの形状も画素の面積を最大に利用できるように変形されている。即ち、第１画素電極１９０aの両端辺はデータ線１７１の縦に延在した部分と平行に隣接し、第２画素電極１９０bの両端辺はゲート線１２１と平行に隣接する。そして、第２画素電極１９０bは画素のその他の領域を充填するために、上下両端の幅が拡張されている。

維持電極１３３と結合電極１７６は、各々第１画素電極１９０aと第２画素電極１９０bの中央部と重畳できるように位置が調整されている。

共通電極２７０の切開部２７１、２７２は、維持電極１３３及び結合電極１７６と重畳できるように屈曲して形成されている。この時、切開部２７１の両端はさらにもう１度屈折しゲート線１２１と平行にで所定の長さほど延在しており、切開部２７２の両端はさらにもう１度屈折しデータ線１７１と平行に所定の長さほど延在している。なお、２つの切開部２７１、２７２の中央部もゲート線１２１と平行に所定の長さほど延在しているが、切開部２７１の両端とは反対方向に延在している。このような構造は、画素が折れ曲がった帯状に形成されることにより文字などが化けて見える現象を緩和するためのものである。

以上で説明した第１乃至第３実施例では、データ配線１７１、１７３、１７５、１７９及び結合電極１７６の下部に抵抗性接触層１６１、１６３、１６５、１６６がデータ配線１７１、１７３、１７５、１７９及び結合電極１７６と実質的に同一の平面パターンで形成されており、非晶質シリコン層１５１、１５４、１５６もチャンネル部１５４を除いた領域では、データ配線１７１、１７３、１７５、１７９及び結合電極１７６と実質的に同一の平面パターンで形成されている。

このような構造的特徴は、非晶質シリコン層１５１、１５４、１５６、抵抗性接触層１６１、１６３、１６５、１６６及びデータ配線１７１、１７３、１７５、１７９と結合電極１７６を、厚さが３段階に区分されている１つの感光膜パターンを用いて共にパターニングして形成することによるものである。

このような方法を用いれば、４枚の光マスクのみで液晶表示装置の薄膜トランジスタ表示板を製造できる。即ち、ゲート配線及び維持電極配線を形成する時に１枚目、ゲート絶縁膜、非晶質シリコン層、抵抗性接触層及びデータ金属層の蒸着後に非晶質シリコン層、抵抗性接触層及びデータ金属層をパターニングする時に２枚目、保護膜に接触孔を形成する時に３枚目、画素電極及び接触補助部材を形成する時に４枚目が用いられる。ここで、２枚目のマスクは光を全て透過させる部分と光を遮断する部分の他に、光を一部だけ透過させる部分（スリットパターンや半透明膜を用いる）を含み、光を一部だけ透過させる部分はチャンネル部に位置する。場所により光を透過させる割合を変えて、フォトレジストを露光すると、厚さの異なるフォトレジストを形成することができる。この厚さの異なるフォトレジストを利用して、まず、フォトレジストのないところをエッチングし、次に厚みの薄いフォトレジストを除去して露出された部分をエッチングする。さらに、厚みの厚いところのフォトレジストを除去して露出された部分をエッチングする。このように場所により厚みの異なるフォトレジストを利用すれば、マスクの枚数を減らすことができる。

ところで、本発明による液晶表示装置用薄膜トランジスタ表示板は、５枚の光マスクを用いて製造することもできる。以下では、５枚の光マスクを用いて製造した薄膜トランジスタ表示板の液晶表示装置について第４乃至第６実施例で説明する。

図１０は本発明の第４実施例による液晶表示装置の配置図であり、図１１は図１０のXI-XI´線による断面図である。

本発明の第４実施例による液晶表示装置は、半導体層１５１、１５４と抵抗性接触層１６１、１６３、１６５のパターンがデータ配線１７１、１７３、１７５、１７９及び結合電極１７６と一致しない点で第１実施例による液晶表示装置と区別される。

即ち、データ線１７１下部に形成されているデータ線部の半導体層１５１は、データ線１７１よりも幅が狭く形成され、結合電極１７６下には半導体層が形成されていない。データ線部接触層１６１も半導体層１５１と同様に、データ線１７１よりも幅が狭く形成され、結合電極１７６下には形成されていない。

このような構造は、半導体層１５１、１５４と抵抗性接触層１６１、１６３、１６５を写真エッチング工程で共に形成し、その後、その上にデータ配線１７１、１７３、１７５及び結合電極１７６を別途の写真エッチング工程で形成するためになされるものである。即ち、第１実施例では、１枚の光マスクのみを用いて形成する半導体層、抵抗性接触層及びデータ配線と結合電極に対し、第４実施例では２枚の光マスクを用いて形成することによる構造的な差異である。

図１２は本発明の第５実施例による液晶表示装置の配置図である。

本発明の第５実施例による液晶表示装置は、半導体層１５１、１５４と抵抗性接触層１６１、１６３、１６５のパターンがデータ配線１７１、１７３、１７５、１７９及び結合電極１７６と一致しない点で第２実施例による液晶表示装置と区別される。

即ち、データ線１７１の下部に形成されているデータ線部の半導体層１５１は、データ線１７１よりも幅が狭く形成され、結合電極１７６下には半導体層が形成されていない。データ線部接触層１６１も半導体層１５１と同様に、データ線１７１よりも幅が狭く形成され、結合電極１７６下には形成されていない。

これは、第２実施例では１枚の光マスクのみを用いて形成する半導体層、抵抗性接触層及びデータ配線と結合電極に対し、第５実施例では２枚の光マスクを用いて形成することによる構造的な差異である。

図１３は本発明の第６実施例による液晶表示装置の配置図である。

本発明の第６実施例による液晶表示装置は、半導体層１５１、１５４と抵抗性接触層１６１、１６３、１６５のパターンがデータ配線１７１、１７３、１７５、１７９及び結合電極１７６と一致しない点で第３実施例による液晶表示装置と区別される。

即ち、データ線１７１の下部に形成されているデータ線部半導体層１５１は、データ線１７１よりも幅が狭く形成され、結合電極１７６下には半導体層が形成されていない。データ線部接触層１６１も半導体層１５１と同様に、データ線１７１よりも幅が狭く形成され、結合電極１７６下には形成されていない。

これは、第３実施例では、１枚の光マスクのみを用いて形成する半導体層、抵抗性接触層及びデータ配線と結合電極に対し、第６実施例では２枚の光マスクを用いて形成することによる構造的な差異である。

本発明において、第１画素電極１９０aと第２画素電極１９０bを配置する方法には様々な変形があり得る。その２例を第７及び第８実施例で説明する。

図１４は本発明の第７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１５は本発明の第７実施例による液晶表示装置用カラーフィルター表示板の配置図であり、図１６は本発明の第７実施例による液晶表示装置の配置図であり、図１７は図１６のXVII-XVII´線による断面図である。

本発明の第７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とこれと対向している共通電極表示板２００及びこれら両表示板１００、２００間に充填され、それに含まれている液晶分子の長軸が両表示板１００、２００に対し垂直に配向されている液晶層３からなる。

まず、図１４、図１６及び図１７を参考にして薄膜トランジスタ表示板１００についてさらに詳細に説明する。

絶縁基板１１０上に横方向にゲート線１２１が形成されており、ゲート線１２１にゲート電極１２４が連結されている。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。

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。維持電極線１３１は横方向に延在し、維持電極１３３は維持電極線１３１の幅が部分的に拡張されている形態で形成されている。

ゲート配線１２１、１２４、１２９及び維持電極配線１３１、１３３は、物理的、化学的特性の優れたCrまたはMo合金などからなる下部層と、低抵抗のAlまたはAg合金などからなる上部層との二重層で形成するのが好ましい。これらゲート配線１２１、１２４、１２９及び維持電極配線１３１、１３３は、必要に応じて、単一層や３重層以上で形成することもできる。ゲート配線１２１、１２４、１２９及び維持電極配線１３１、１３３の上には、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、非晶質シリコンなどの半導体からなる半導体層１５１、１５４、１５６が形成されている。半導体層１５１、１５４、１５６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半導体層１５４と、データ線１７１下に位置するデータ線部半導体層１５１及び結合電極１７６の下に位置する結合電極部半導体層１５６を含む。

半導体層１５１、１５４、１５６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層１６１、１６３、１６５、１６６が形成されている。抵抗性接触層１６１、１６３、１６５、１６６も、データ線の下に位置するデータ線部接触層１６１、ソース電極１７３及びドレーン電極１７５の下に各々位置するソース部接触層１６３、ドレーン部接触層１６５及び結合電極部半導体層１６６を含む。

抵抗性接触層１６１、１６３、１６５及びゲート絶縁膜１４０の上には、データ配線１７１、１７３、１７５、１７９が形成されている。データ配線１７１、１７３、１７５、１７９は長く延在しており、ゲート線１２１と交差して画素を定義するデータ線１７１、データ線１７１の分枝であって抵抗性接触層１６３の上部まで延在しているソース電極１７３、ソース電極１７３と分離されてゲート電極１２４に対しソース電極１７３の反対側抵抗性接触層１６５の上部に形成されているドレーン電極１７５で構成される。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反復的に屈折部と縦に延在した部分とが現れるように形成されている。この時、データ線１７１の屈折部は２つの直線部からなり、この直線部のうちの１つはゲート線１２１に対し１３５度をなし、もう１つはゲート線１２１に対し４５度をなしている。データ線１７１の縦に延在し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。

この時、データ線１７１の屈折部と縦に延在した部分の長さ比率は１：１乃至９：１の範囲（即ちデータ線１７１のうちの屈折部が占める比率が５０％乃至９０％の範囲）である。したがって、ゲート線１２１とデータ線１７１が交差してなす画素は折れ曲がった帯状に形成される。

一方、ドレーン電極１７５には、ドレーン電極１７５と同じ層に同じ物質からなる結合電極１７６が連結されている。結合電極１７６は、ドレーン電極１７５から屈折し、データ線１７１の屈折部と平行に形成されている。即ち、ドレーン電極１７５と連結される部分でもう１度屈折してゲート線１２１に対し１３５度をなす方向に進み、さらにもう一度屈折してゲート線１２１に対し４５度をなす方向に所定距離ほど延長されている。

また、結合電極１７６は、維持電極１３３と重畳する部分で幅が拡張されている。これは維持電極１３３との重畳面積を広くして十分な保持容量を形成すると同時に、第１画素電極１９０aとの接触面積を確保するためである。

データ配線１７１、１７３、１７５、１７９及び結合電極１７６の上には、有機絶縁膜からなる保護膜１８０が形成されている。ここで保護膜１８０は、感光性有機物質を露光及び現像して形成する。必要に応じて、保護膜１８０を感光性のない有機物質を塗布し、写真エッチング工程によって形成することもできるが、感光性有機物質で保護膜１８０を形成する方が形成工程を簡略化することができる。

保護膜１８０には、結合電極１７６の幅が拡張された部分を露出する接触孔１８１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とが形成されている。なお、接触孔１８３が保護膜１８０と共にゲート絶縁膜１４０を通りゲート線の幅が拡張されている端部１２９を露出している。

この時、これら接触孔１８１、１８２、１８３の側壁は、基板面に対し３０度から８５度の範囲の緩慢な傾斜であったり、階段状プロファイルを有すると、接触部で断線が生じたり、接触孔の接触抵抗が増加されるのを防止し、製造工程を簡単化し、製造コストを最小に節減できるので好ましい。

また、これら接触孔１８１、１８２、１８３は、多角形や円形など様々な模様に形成することができ、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。

一方、保護膜１８０は、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することもできる。

保護膜１８０上には、画素の上下中央に位置し、画素の形状に沿って折れ曲がった帯状となり、横方向の切開部１９１を有する第１画素電極１９０aと、第１画素電極１９０a上下の２部分に分離され配置されている平行四辺形の第２画素電極１９０bとが形成されている。第１画素電極１９０aと第２画素電極１９０bは、各画素でほぼ同一な面積を占めている。

このうち、第１画素電極１９０aは接触孔１８１を通じて結合電極１７６と連結されている。第２画素電極１９０bは電気的に浮遊状態にあるが、結合電極１７６と重畳していて第１画素電極１９０aと容量性結合をなしている。即ち、第１画素電極１９０aに印加される電圧によって第２画素電極１９０bの電圧が変動する状態にある。この時、第２画素電極１９０bの電圧は第１画素電極１９０aの電圧と比べて絶対値が常に低くなる。したがって、折れ曲がった形状の画素において、屈折部の中心部には高電圧が印加され、屈折部の両端には中心部よりも若干低い電圧が印加される。

本実施例で、結合電極１７６は第１画素電極１９０a及び第２画素電極１９０bを容量性結合する役割のほかに、薄膜トランジスタを通じて伝達される画像信号の通路役割をする。

このように、１つの画素領域内に電圧が異なる２つの画素電極を配置すれば両画素電極が互いに補償してガンマ曲線の歪曲を減らすことができる。

そして、保護膜１８０上には、接触孔１８２b、１８３bを通じてゲート線の端部１２９及びデータ線の端部１７９と各々連結されている接触補助部材９５、９７が形成されている。ここで、画素電極１９０及び接触補助部材９５、９７は、ITO（indium tin oxide）またはIZO（indium zinc oxide）で形成される。

以下、図１５、図１６及び図１７を参照して共通電極表示板について説明する。

ガラスなど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と赤、緑、青のカラーフィルター２３０が形成されており、カラーフィルター２３０上に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２７１を有する共通電極２７０が形成されている。

この時、切開部２７１はドメイン規制手段として作用し、その幅は９μm〜１２μmの範囲であるのが好ましい。もしドメイン規制手段として切開部２７１の代わりに有機物突起を設ける場合には幅を５μm〜１０μmの範囲とするのが好ましい。

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、画素の形状に沿って周期的に屈折されている。

共通電極２７０の切開部２７１も画素の形状に沿って屈折されており、切開部２７１は第１画素電極１９０a及び第２画素電極１９０bを左右に両分する位置に形成されている。切開部２７１の両端は、さらに１度屈折してゲート線１２１と平行に所定の長さほど延長されている。切開部２７１の中央部もゲート線１２１と平行に所定の長さほど延長されているが、切開部２７１の両端とは反対方向に延長されている。切開部２７１の端部から１/４の地点及び３/４地点にも、左右に突出している枝切開部が形成されている。

以上のような構造の薄膜トランジスタ表示板と共通電極表示板を結合し、その間に液晶を充填して液晶層３を形成すれば、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備えられる。

液晶層３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、負の誘電率異方性を有する。下部基板１１０と上部基板２１０は、画素電極１９０がカラーフィルター２３０と対応して正確に重なるように整列される。このようにすれば、画素は第１及び第２画素電極１９０a、１９０bと切開部２７１によって複数のドメインに分割される。この時、第１及び第２画素電極１９０a、１９０bは、切開部２７１によって各々左右に両分されると同時に、上下にも両分され４種類のドメインに分割される。

液晶表示装置は、このような基本パネルの両側に偏光板１２、２２、バックライト、補償板１３、２３などの要素を配置して構成される。この時に偏光板１２、２２は、基本パネルの両側に各々１つずつ配置され、その透過軸はゲート線１２１に対してそのうちの１つは平行に、もう１つ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時に、各ドメイン内の液晶がドメインの長辺に対し垂直をなす方向に傾く。ところがこの方向は、データ線１７１に対し垂直をなす方向であるので、データ線１７１を介在して隣接する２つの画素電極１９０a、１９０b間に形成される横方向電界により液晶が傾く方向と一致するものであって、横方向電界が各ドメインの液晶配向を手伝うようになる。

なお、偏光板の透過軸をゲート線１２１に対して垂直または平行な方向に配置するので、偏光板を安価に製造できるほか、全てのドメインで液晶の配向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。

一方、1つの画素内に電圧が異なる画素電極１９０a、１９０bを配置することによってガンマ曲線の歪曲を補償して減らすことができる。

図１８は本発明の第８実施例による液晶表示装置の配置図である。

第７実施例と比べて第８実施例では、第１画素電極１９０aと第２画素電極１９０bの位置が互いに入れ替わり、これによって結合電極１７６の幅が拡張されている部分と維持電極１３３の位置が変化する。即ち、第７実施例で画素中央に位置していた第１画素電極１９０aが２つに分離され画素の上下に位置し、逆に第２画素電極１９０bは画素の中央に屈折した形態で配置されている。また、結合電極１７６は、上下２つに分離されている第１画素電極１９０aと連結するために幅が拡張された部分を２つ有する。

以上の実施例のように、本発明は画素を折れ曲がった帯状に形成し、画素電極を２つに分割し、互いに異なる電圧が印加されるようにすることによって側面視認性の向上及び開口率の向上などを図る。ところが、画素が折れ曲がった帯状に形成されるために画素の空間的分散度が増加する。これにより、文字などを表示する時にその形が化けてしまう現象が生じえる。このような問題を緩和するための手段を第９及び第１０実施例で説明する。

図１９は本発明の第９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２０は本発明の第９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り、図２１は本発明の第９実施例による液晶表示装置の配置図であり、図２２は図２１のXXII-XXII´線による断面図である。

本発明の第９実施例による液晶表示装置も、薄膜トランジスタ表示板１００とこれと対向している共通電極表示板２００及びこれらの両表示板１００、２００間に充填され、それに含まれている液晶分子の長軸が両表示板１００、２００に対し垂直に配向されている液晶層３からなる。

まず、図１９、図２１及び図２２を参照して、薄膜トランジスタ表示板１００についてさらに詳細に説明する。

絶縁基板１１０上に、横方向にゲート線１２１が形成されており、ゲート線１２１にゲート電極１２４が連結されている。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。

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。維持電極線１３１は、横方向に延在しており、維持電極１３３は維持電極線１３１の幅が部分的に拡張された形態に形成されている。

ゲート配線１２１、１２４、１２９及び維持電極配線１３１、１３３は、物理的、化学的特性の優れたCrまたはMo合金などからなる下部層と、低抵抗のAlまたはAg合金などからなる上部層との二重層で形成されるのが好ましい。これらゲート配線１２１、１２４、１２９及び維持電極配線１３１、１３３は、必要に応じて、単一層や３重層以上で形成することもできる。

ゲート配線１２１、１２４、１２９及び維持電極配線１３１、１３３の上には、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、非晶質シリコンなどの半導体からなる半導体層１５１、１５４、１５６が形成されている。半導体層１５１、１５４、１５６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半導体層１５４とデータ線１７１下に位置するデータ線部半導体層１５１及び結合電極１７６の下に位置する結合電極部半導体層１５６を含む。

半導体層１５１、１５４、１５６の上には、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層１６１、１６３、１６５、１６６が形成されている。抵抗性接触層１６１、１６３、１６５、１６６もデータ線の下に位置するデータ線部接触層１６１と、ソース電極１７３及びドレーン電極１７５の下に各々位置するソース部接触層１６３と、ドレーン部接触層１６５及び結合電極部半導体層１６６を含む。

抵抗性接触層１６１、１６３、１６５及びゲート絶縁膜１４０の上には、データ配線１７１、１７３、１７５、１７９が形成されている。データ配線１７１、１７３、１７５、１７９は、長く延在しており、ゲート線１２１と交差して画素を定義するデータ線１７１、データ線１７１の分枝であり抵抗性接触層１６３の上部まで延在しているソース電極１７３、ソース電極１７３と分離され、ゲート電極１２４に対しソース電極１７３の反対側の抵抗性接触層１６５の上部に形成されているドレーン電極１７５から構成される。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反復的に２つ屈折部と縦に延在した部分とが現れるように形成されている。この時、データ線１７１の屈折部は各々２つの直線部からなり、この２つの直線部のうちの１つはゲート線１２１に対し１３５度をなし、もう１つは、ゲート線１２１に対して４５度をなす。データ線１７１の縦に延在し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。したがって、ゲート線１２１とデータ線１７１が交差してなす画素は３回折れ曲がった帯状で形成される。

一方、ドレーン電極１７５には、ドレーン電極１７５と同じ層に同じ物質からなる結合電極１７６が連結されている。結合電極１７６は、ドレーン電極１７５から屈折されてデータ線１７１の屈折部と平行に形成されている。即ち、ドレーン電極１７５と連結される部分でさらに１度屈折されゲート線１２１に対し１３５度をなす方向に進み、さらにもう一度屈折されゲート線１２１に対し４５度をなす方向に所定の距離ほど延長されている。

また、結合電極１７６は、維持電極１３３と重畳する部分で幅が拡張されている。これは、維持電極１３３との重畳面積を広くして十分な保持容量を形成すると同時に、第１画素電極１９０aとの接触面積を確保するためである。

データ配線１７１、１７３、１７５、１７９及び結合電極１７６の上には、有機絶縁膜からなる保護膜１８０が形成されている。ここで保護膜１８０は、感光性有機物質を露光及び現像して形成する。必要に応じて、保護膜１８０を感光性のない有機物質を塗布し写真エッチング工程によって形成することもできるが、感光性有機物質で保護膜１８０を形成する方が形成工程を簡略化することができる。

保護膜１８０には、結合電極１７６の幅が拡張された部分を露出する接触孔１８１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、接触孔１８３が保護膜１８０と共にゲート絶縁膜１４０を通りゲート線の幅が拡張されている端部１２９を露出している。

この時、これらの接触孔１８１、１８２、１８３の側壁は、基板面に対し３０度〜８５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のが好ましい。

また、これらの接触孔１８１、１８２、１８３は、多角形や円形など様々な模様で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。

一方、保護膜１８０は、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することもできる。

保護膜１８０上には、画素の形状に沿って折れ曲がった帯状の第１画素電極１９０aと第２画素電極１９０bとが形成されている。第１画素電極１９０aと第２画素電極１９０bは、画素の２回目の折れ曲がった部分を境にして画素の面積を、図中縦方向に両分して占めている。したがって、第１画素電極１９０aと第２画素電極１９０bは１回折れ曲がった帯状である。そして、第１画素電極１９０aと第２画素電極１９０bは各々折れ曲がった部分に形成されている横方向の切開部１９１、１９２を有する。このうち、第１画素電極１９０aは、接触孔１８１を通じて結合電極１７６と連結されている。第２画素電極１９０bは、電気的に浮遊状態にあるが、結合電極１７６と重畳していて第１画素電極１９０aと容量性結合をなしている。即ち、第１画素電極１９０aに印加される電圧によって第２画素電極１９０bの電圧が変動する状態に置かれている。この時、第２画素電極１９０bの電圧は、第１画素電極１９０aの電圧と比べて絶対値が常に低くなる。したがって、３回折れ曲がった帯状の画素で２回目の折れ曲がった部分を中心に下部には高電圧が印加され、上部には下部より若干低い電圧が印加される。

本実施例で、結合電極１７６は、第１画素電極１９０aと第２画素電極１９０bを容量性結合する役割のほかに、薄膜トランジスタを通じて伝達される画像信号の通路役割もする。

このように、１つの画素領域内に電圧が異なる２つの画素電極を配置すれば、２つの画素電極が互いに補償し、ガンマ曲線の歪曲を減らすことができる。さらに、画素の空間的な分散度が減少し、つまり画素が空間的に密集し、比較的に低い解像度であってもイメージが崩れる現象が発生しない。

さらに、保護膜１８０上には、接触孔１８２b、１８３b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９５、９７が形成されている。ここで、画素電極１９０及び接触補助部材９５、９７は、ITO（indium tin oxide）またはIZO（indium zinc oxide）からなる。

次に、図２０、図２１及び図２２を参照して共通電極表示板について説明する。

ガラスなど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と赤、緑、青のカラーフィルター２３０が形成されており、カラーフィルター２３０上には、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２７１を有する共通電極２７０が形成されている。

この時、切開部２７１は、ドメイン規制手段として作用し、その幅は９μm〜１２μmの範囲が好ましい。もしドメイン規制手段として切開部２７１の代わりに有機物突起を形成する場合には、幅を５μm〜１０μmの範囲とするのが好ましい。

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されている。

共通電極２７０の切開部２７１も画素の形状に沿って屈折されており、第１画素電極１９０a及び第２画素電極１９０bを左右に両分する位置に切開部２７１が形成されている。切開部２７１の両端はさらにもう１度屈折されゲート線１２１と平行に所定の長さほど延長されている。切開部２７１の１回目及び３回目の屈折した部分もゲート線１２１と平行に所定の長さほど延長されているが、切開部２７１の両端とは反対方向に延在している。一方、切開部２７１の２回目の屈折した部分は、切開部２７１の両端と同じ方向にゲート線１２１と平行に所定の長さほど延長されている。

以上のような構造の薄膜トランジスタ表示板と共通電極表示板を結合し、その間に液晶を充填して液晶層３を形成すれば、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備えられる。

液晶層３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に対し垂直をなすように配向され、負誘電率異方性を有する。下部基板１１０と上部基板２１０は、画素電極１９０がカラーフィルター２３０と対応して正確に重なるように整列される。このようにすれば、画素は第１及び第２画素電極１９０a、１９０bと切開部２７１によって複数のドメインに分割される。この時、第１及び第２画素電極１９０a、１９０bは、切開部２７１によって各々左右に両分されると同時に、上下にも両分され４種類のドメインに分割される。

液晶表示装置は、このような基本パネルの両側に偏光板１２、２２、バックライト、補償板１３、２３などの要素を配設して形成される。この時、偏光板１２、２２は、基本パネルの両側に各々１つずつ配置され、その透過軸はゲート線１２１に対してそのうちの１つは平行であり、もう１つ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、２つの画素電極１９０a、１９０b間で形成される横方向電界が各ドメインの液晶配向を手伝うようになる。

また、偏光板の透過軸をゲート線１２１に対し垂直または平行な方向に配置するので、偏光板を安価に製造できるとともに、全てのドメインで液晶の配向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。そして、１つの画素内に電圧が異なる２つの画素電極１９０a、１９０bを配置することによってガンマ曲線の歪曲を補償して減らすことができる。

さらに、画素の空間的な分散度を減少させてイメージが崩れる現象を減らすことができる。

図２３は本発明の第１０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２４は本発明の第１０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り、図２５は本発明の第１０実施例による液晶表示装置の配置図である。

第９実施例と比べて第１０実施例では、第１画素電極１９０aが占める面積が１/４程度縮少され、第２画素電極１９０bが占める面積は１/４程度拡張されている。これにより、共通電極切開部２７１が第１画素電極１９０aと第２画素電極１９０bの境界部分と重畳するように配置される分枝切開部をさらに含む。

ここで、第１画素電極１９０aと第２画素電極１９０bの面積比率は、液晶表示装置の特性に応じて調整できる。

以上の第９及び第１０実施例では、画素を３回折れ曲がった帯状に形成し、画素を上下に分割して第１画素電極１９０aと第２画素電極１９０bを配置しているが、３回折れ曲がった帯状の画素でも、第１実施例と同様に、画素を左右に分割して第１画素電極１９０aと第２画素電極１９０bを配置することもできる。

以上の第７及び第１０実施例は、４枚の光マスクを用いて製造する薄膜トランジスタ表示板を例にしているが、５枚の光マスクを用いて製造する薄膜トランジスタ表示板にも適用できることは前記した第１乃至第６実施例を通じて容易に理解できる。

以上の第１乃至第１０実施例では、本発明による液晶表示装置の例として、共通電極に切開部を形成しドメインを分割することを説明しているが、これと異なって、共通電極上に有機膜突起を形成してドメインを分割することも可能である。即ち、ドメイン分割手段として切開部の代わりに有機膜突起を用いることができる。この場合、有機膜突起の平面パターンは切開部の平面パターンと同一に形成することができる。

また、前記第１乃至第１０実施例では、本発明による液晶表示装置の例として、カラーフィルターが共通電極基板に形成されていることを説明しているが、これとは異なって、薄膜トランジスタ表示板の保護膜と画素電極との間にカラーフィルターを形成することもできる。

以上では、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であれば、特許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することができる。

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。 本発明の第１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。 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３のIV-IV´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の回路図である。 本発明の第２実施例による液晶表示装置の配置図である。 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共通電極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の配置図である。 本発明の第４実施例による液晶表示装置の配置図である。 図１０のXI-XI´線による断面図である。 本発明の第５実施例による液晶表示装置の配置図である。 本発明の第６実施例による液晶表示装置の配置図である。 本発明の第７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７実施例による液晶表示装置用カラーフィルター表示板の配置図である。 本発明の第７実施例による液晶表示装置の配置図である。 図１６のXVII-XVII´線による断面図である。 本発明の第８実施例による液晶表示装置の配置図である。 本発明の第９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９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。 本発明の第９実施例による液晶表示装置の配置図である。 図２１のXXII-XXII´線による断面図である。 本発明の第１０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１０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。 本発明の第１０実施例による液晶表示装置の配置図である。

符号の説明

１００、２００ 表示板
１１０ 絶縁基板
１２１ ゲート線
１２４ ゲート電極
１３１、１３３ 維持電極配線
１４０ ゲート絶縁膜
１５１、１５４、１５６ 半導体層
１６１、１６３、１６５、１６６ 抵抗性接触層
１７１ データ線
１７３ ソース電極
１７５ ドレーン電極
１７６ 結合電極
１８０ 保護膜
１９０a、１９０b 画素電極
２２０ ブラックマトリックス
２３０ カラーフィルター
２７０ 共通電極

Claims (8)

1. 第１絶縁基板、
   前記第１絶縁基板上に形成されており、第１方向にのびている第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、２つの直線部を含む屈折部と、前記第１方向と交差している第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毎に、前記第２信号線に沿って屈曲して形成されており、屈曲している部分から、前記第２信号線の２つの直線部が出会う部分である第１側に向かって前記第１方向に沿って形成されている第１切開部を有する第１画素電極、
   前記画素毎に前記第２信号線に沿って屈曲して形成され、前記第１画素電極と容量性結合をなしており、屈曲している部分から、前記第１側に向かって前記第１方向に沿って形成されている第２切開部を有する第２画素電極、
   前記第１信号線、前記第２信号線及び前記第１画素電極と連結されている薄膜トランジスタ、
   前記第１絶縁基板と対向している第２絶縁基板、
   前記第２絶縁基板上に前記第２信号線に沿って屈曲して形成され、ドメイン分割手段を備えている共通電極、
   前記第１絶縁基板と前記第２絶縁基板との間に充填されている液晶層を含み、
   前記ドメイン分割手段は、前記第２信号線に沿って屈曲した第３切開部からなり、
   前記第３切開部は、屈曲している部分から、前記第１側に向かって前記第１方向に沿って形成されている第１部分と、前記屈曲している部分から離隔した端部において、前記第１側とは反対側の第２側に向かって前記第１方向に沿って形成されている第２部分と、を有し、
   前記第１及び第２画素電極は、前記ドメイン分割手段によって複数のドメインに分割され、前記ドメインの長辺２つは隣接する前記第２信号線の屈折部と実質的に平行であり、前記第２信号線の屈折部は画素の長さ毎に２つ以上現れる液晶表示装置。
2. 前記第３切開部は、前記屈曲している部分と前記端部との間に、前記第１側及び前記第２側に向かって前記第１方向に沿って形成されている第３部分をさらに有する、請求項２に記載の液晶表示装置。
3. 前記液晶層に含まれている液晶は負の誘電率異方性を有し、前記液晶はその長軸が前記第１及び第２基板に対し垂直に配向されている、請求項２に記載の液晶表示装置。
4. 前記２つの直線部のうちの１つは前記第１信号線に対し実質的に１３５度をなし、もう１つは前記第１信号線に対し実質的に４５度をなす、請求項１に記載の薄膜トランジスタ表示板。
5. 前記第１画素電極と連結され、前記第２画素電極と絶縁状態で重畳している結合電極をさらに含む、請求項１に記載の薄膜トランジスタ表示板。
6. 画素は３回折れ曲がった帯状であり、前記第１画素電極と前記第２画素電極は画素の２回目の折れ曲がった部分を境にして画素の面積を両分して占有する、請求項１に記載の薄膜トランジスタ表示板。
7. 画素は３回折れ曲がった帯状であり、前記第１画素電極と前記第２画素電極が占める面積は互いに異なる、請求項１に記載の薄膜トランジスタ表示板。
8. 前記ゲート線と平行に形成されている維持電極線及び前記維持電極線に連結され、前記結合電極と少なくとも一部分が重畳している維持電極をさらに含む、請求項１に記載の薄膜トランジスタ表示板。

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