JP5025129B2 - 薄膜トランジスタ表示板 - Google Patents
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Description
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。切開部と突起によって液晶分子が傾く方向を決定することができるので、これらを使用して液晶分子の傾斜方向を多方向に分散させることによって広視野角を確保することができる。
前記遮蔽電極は、前記ゲート線と少なくとも一部分が重なることが好ましい。
前記遮蔽電極は、前記ゲート線と前記データ線に沿って延びていることが好ましい。
前記画素電極は切開部を有するのが好ましい。
前記画素電極は、第1画素電極と、該第1画素電極と容量性で結合される第2画素電極とを有することが好ましい。
また、画素電極を分割して互いに異なるように印加することによって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という効果がある。
また、画素電極と同一層で遮蔽電極を形成することにより、液晶表示装置の表示特性を向上させることができるという効果がある。
図面においては、本発明を明確に説明するために、厚さを拡大して示した。明細書全体を通じて類似した部分については同一の図面符号を付けた。層、膜、領域、板などの部分が他の部分の“上にある”とする時、それは他の部分の“すぐにある”場合のみだけでなく、その中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“すぐ上にある”とする時には、中間に何もないことを意味する。
以下に、本発明の実施例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の構造を示した配置図であり、図2は、本発明の第1の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、図1の薄膜トランジスタ表示板と図2の薄膜トランジスタ表示板とからなる液晶表示装置の構造を示した配置図であり、図4及び図5は、図3の液晶表示装置のIV−IV’線及びV−V’線に沿って切断した断面図である。
まず、図1、図3、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は主に横方向に延びて互いに分離されており、ゲート信号を伝達する。
各々の維持電極線131は主に横方向に延びており、互いに隣接するゲート線121の間に配置されている。各々の維持電極線131は、互いに隣接するゲート線121の中央に位置しており、維持電極135を成す複数の突出部を各々含む。維持電極線131には、液晶表示装置の共通電極表示板200の共通電極270に印加される共通電圧などの所定の電圧が印加される。
ゲート線121及び維持電極線131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の上部には、水素化非晶質シリコン(非晶質シリコンは略称a−Siという)などからなる複数の島状半導体154が形成されている。各々の島状半導体154はゲート電極124に向かって延びて出ている。島状半導体154はゲート線121上部まで延びており、維持電極線131の上部にも配置される。
島状半導体154と島状抵抗性接触部材161、165の側面もまた基板110の表面に対して傾いており、その傾斜角は30〜80゜であるのが好ましい。
島状抵抗接触部材163、165及びゲート絶縁膜140上には、各々複数のデータ線171と、これから分離されている複数のドレイン電極175とが形成されている。
各々のドレイン電極175は、各々の維持電極135と重なる拡張部を含む。ゲート線121と平行したドレイン電極175の拡張部の辺は維持電極135の辺と実質的に平行する。データ線171の各々は複数の突出部を含み、この突出部は、島状半導体154上部に位置するドレイン電極175の一端部分を一部囲むように折れ曲がってソース電極173を形成する。一つのゲート電極124、一つのソース電極173、及び一つのドレイン電極175は、島状半導体154の突出部と共に一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とドレイン電極175との間の突出部に形成される。
データ線171及びドレイン電極175もゲート線121及び維持電極線131と同様に、その側面が約30〜80゜の角度で各々傾いてある。
データ線171及びドレイン電極175とこれらで覆われずに露出された島状半導体154部分の上には、保護膜180が形成されている。保護膜180は平坦化特性が優れており、感光性を有する有機(絶縁)物質、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4.0以下の低誘電率の絶縁物質、又は無機物質である窒化ケイ素や酸化ケイ素などからなるのが好ましい。保護膜180は、無機物質からなる下部絶縁膜と有機(絶縁)物質からなる上部絶縁膜とを含むことができる。
保護膜180の上には、ITO又はIZOからなる複数対の画素電極190、遮蔽電極88、及び複数の接触補助部材81、82が形成されている。これとは異なって、画素電極190は透明な導電性ポリマーで形成することもでき、反射型液晶表示装置の場合には、画素電極190が不透明な反射性金属で形成することもできる。この場合、接触補助部材81、82は画素電極190と異なる物質、例えばITOやIZOで形成することもできる。
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の液晶分子を再配列させる。
各画素電極190は角部で面取りされており、面取りされた斜辺はゲート線121に対して約45゜の角度を有する。
下部及び上部の切開部93a、93b、94a、94b、95a、95bは、大略画素電極190の左側辺から右側辺に斜めに延びており、画素電極190を横方向に二等分する中心線で分けた下半面と上半面に各々位置している。下部及び上部の切開部93a、93b、94a、94b、95a、95bは、ゲート線121に対して約45゜の角度で互いに垂直に延びており、中央の切開部91、92は、下部の切開部93a、94a、95aと上部の切開部93b、94b、95bに各々ほとんど平行した一対の分枝からなる。
中央の切開部91、92は、中央で横方向に延びた横部を有する。
接触補助部材81、82は、接触孔181、182を介してゲート線121の端部129及びデータ線171の端部179に各々連結される。接触補助部材81、82は、ゲート線121の露出された端部129及びデータ線171の露出された端部179と外部装置との接着性を補完し、これらを保護する役割を果たすものである。接触補助部材81、82は異方性導電膜(図示せず)などを介して外部装置に連結される。
また、遮蔽電極88は切開部881を有しているので、データ線171と遮蔽電極88との間で寄生容量が発生しても、切開部881が占める面積に比例して寄生容量を最小化することができ、したがってデータ線171を通じて伝達されるデータ信号の歪曲が減少する。
それだけでなく、画素電極190と遮蔽電極88が同一層で形成されるので、これらの間の距離が一定に維持され、したがってこれらの間の寄生容量が一定になる。
透明なガラスなどからなる絶縁基板210上に遮光部材220が形成されており、遮光部材220は、画素電極190と対向して画素電極190とほとんど同一な模様を有する複数の切開部を有している。これとは異なって、遮光部材220は、データ線171に対応する部分と薄膜トランジスタに対応する部分とからなることもできる。
色フィルタ230の上には蓋膜250が形成されている。
蓋膜250上には、ITO、IZOなどの透明な導電体などからなる共通電極270が形成されている。
一組の切開部71、72、73a、73b、74a、74b、75a、75bは一つの画素電極190と対向し、中央の切開部71、72、下部の切開部73a、74a、75a、及び上部の切開部73b、74b、75bを含む。切開部71、72、73a、73b、74a、74b、75a、75bの各々は隣接した画素電極190の切開部91、92、93a、93b、94a、94b、95a、95bの間、又は縁切開部95a、95bと画素電極190の斜辺との間に配置される。また、各切開部71、72、73a、73b、74a、74b、75a、75bは、画素電極190の切開部91、92、93a、93b、94a、94b、95a、95bと平行に延びた少なくとも一つの斜線部を含む。
中央の切開部71、72は、大略画素電極190の左側辺から横部に延びた中央横部、この中央横部の端部で中央横部と斜角をなし、画素電極190の左側辺に向かって延びた一対の斜線部、及び斜線部の各端部から画素電極190の左側辺に沿って左側辺と重なりながら延び、斜線部と鈍角をなす縦断縦部を含む。
表示板100、200の内側面には垂直配向膜11、21が各々塗布されており、外側面には偏光板12、22が備えられている。垂直配向膜11、21は水平配向膜であっても可能である。
表示板100、200と偏光板12、22との間には、各々液晶層3の遅延値を補償するための位相遅延フィルムを配置することができる。位相遅延フィルムは複屈折性を有し、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又は二軸性光学フィルムを用いることができ、特に、負の一軸性光学フィルムを用いることができる。
液晶層3は負の誘電率異方性を有し、液晶層3の液晶分子は、電界のない状態でその長軸が二つの表示板の表面に対して垂直をなすように配向されている。したがって、入射光は直交する偏光板12、22を通過せずに遮断される。
少なくとも一つの切開部71、72、73a、73b、74a、74b、75a、75b、91、92、93a、93b、94a、94b、95a、95bは、突起(図示せず)や陥没部(図示せず)に代替することができる。突起は有機物又は無機物で形成されることができ、電界生成電極190a、190b、270の上又は下に配置されることができ、その幅は約5μm〜10μmであるのが好ましい。
図6及び図7を参照すれば、本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、共通電極表示板200、これら二つの表示板100、200の間に挿入されている液晶層3、二つの表示板100、200の外側面に付着されている一対の偏光板12、22を含む。
本実施例による表示板100、200の層状構造は、図1乃至図5のものとほとんど同一である。
このような写真エッチング工程で使用する感光膜パターンは位置によって厚さが異なり、特に、厚さが薄くなる順序に第1部分と第2部分を含む。第1部分は、データ線及びドレイン電極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。
このようにすれば一回の写真エッチング工程を減らすことができるので、製造方法がより簡単になる。
図8乃至図10を参照すれば、本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、共通電極表示板200、これら二つの表示板100、200の間に挿入されている液晶層3、二つの表示板100、200の外側面に付着されている一対の偏光板12、22を含む。
本実施例による表示板100、200の層状構造は、図1乃至図5のものとほとんど同一である。
しかしながら、本実施例による表示板100は、ゲート線121と同一層には複数の容量性補助電極136が形成されており、各々の容量性補助電極136は、主に横方向に延びて長方形の模様をなしており、互いに隣接する二つのゲート線121の間の中央に位置する。各々の容量性補助電極136の左側は、ゲート線121に対して45゜傾いた斜辺を有して、左側は漏斗模様を成す。
また、ドレイン電極175は、画素の中央で縦方向に延び、容量性補助電極136と重なる容量性結合電極176を有するが、容量性補助電極136の辺と平行な辺を有して左側の一部が漏斗模様を成す。容量性結合電極176は、境界線内で容量性補助電極136の上部に位置する切開部76を有する。
また、ドレイン電極175は、二つの拡張部175a、175bと容量性結合電極176とを互いに連結し、データ線171に隣接して並行し、互いに隣接したゲート線121の中心線に対して対称に延びた連結部177a、177bを有する。
Ccp/(Ccp+Clcb+Cstb)は常に1より大きくできないため、VbはVaに比べて常に小さい。この時、Clca及びClcbに対する共通電極270電圧と、Csta及びCstbに対する維持電極線131a、131b電圧とが異なることができるが、このような場合にもClcaとClcbに印加される共通電極270の電圧が同一であるので、Clcaに印加される画像信号電圧(Va)の絶対値は、常にClcbに印加される画像信号電圧(Vb)の絶対値より大きい値を有する。このように、一つの画素内で電圧が異なる二つの画素電極を配置すれば、液晶分子は互いに異なる電圧で駆動されて互いに異なる傾斜角で傾き、これによって側面視認性を向上させることができる。
つまり、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。この時、Vbは、Vaに対して0.6〜0.8倍であるのが好ましい。
画像信号が直接伝達される第1画素電極190aに対して高かったり低かったりする画素電圧が伝達される第2画素電極190bの面積比は、1:0.85〜1:1.15の範囲であるのが好ましく、第1画素電極190aと容量性で結合する第2画素電極190bは二つ以上に配置することもできる。
図12及び図13を参照すれば、本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、共通電極表示板200、これら二つの表示板100、200の間に挿入されている液晶層3、二つの表示板100、200の外側面に付着されている一対の偏光板12、22を含む。
本実施例による表示板100、200の層状構造は、図1乃至図5のものとほとんど同一である。
11、21 (垂直)配向膜
12、22 偏光板
100、200 (薄膜トランジスタ表示板、共通電極)表示板
110、210 絶縁基板
121 ゲート線
124 ゲート電極
131 維持電極線
135 維持電極
136 容量性補助電極
140 ゲート絶縁膜
151、154 (線状、島状)半導体
161、163、165 (線状、島状)抵抗性接触部材
171 データ線
173 ソース電極
175 ドレイン電極
176 容量性結合電極
180 保護膜
181、182、185、186 接触孔
190、190a、190b 画素電極
220 遮光部材
230 色フィルタ
250 蓋膜
270 共通電極
Claims (7)
- ゲート線と、
前記ゲート線と交差するデータ線と、
各々の前記ゲート線及び前記データ線に連結されている薄膜トランジスタと、
前記薄膜トランジスタに連結されている画素電極と、
前記データ線上に形成される保護膜と、
前記データ線に沿って延長され、前記データ線の境界線を完全に覆うように重畳し、前記データ線を露出する切開部を有する遮蔽電極とを有し、
前記遮蔽電極は、前記画素電極と同一層に形成され、前記遮蔽電極と前記画素電極は、前記保護膜上部に位置し、
前記画素電極と重畳する維持電極をさらに有し、
前記遮蔽電極と前記維持電極は接続され、実質的に同一の電圧が伝達されることを特徴とする薄膜トランジスタ表示板。 - 前記保護膜は、有機絶縁物質を含んで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。
- 前記遮蔽電極は、前記ゲート線と少なくとも一部分が重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。
- 前記遮蔽電極は、前記ゲート線と前記データ線に沿って延び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。
- 前記遮蔽電極は、前記ゲート線より狭く、前記データ線より広いことを特徴とする請求項4に記載の薄膜トランジスタ表示板。
- 前記画素電極は、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。
- 前記画素電極は、第1画素電極と、該第1画素電極と容量性で結合される第2画素電極と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。
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