JP5259652B2 - 多重ドメイン液晶表示装置 - 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モードの液晶表示装置に関する。

液晶表示装置では、一般的に、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、薄膜トランジスタと画素電極などが形成されている下部基板との間に、液晶物質が注入されている。そして、画素電極と共通電極とに互いに異なる電位が印加されることにより電界が形成され、液晶分子の配列が変更されて、液晶物質を通る光の透過率が調節されることにより、画像が表示される。

ところが、液晶表示装置は視野角の狭いことが重要な短所である。このような短所を克服しようと視野角を広げるための様々な方案が開発されている。例えば、液晶分子を上下基板に対して垂直に配向させ、画素電極に又はその対向電極である共通電極に一定の切開パターンまたは突起を形成して画素を多重ドメインに分割する方法が有力視されている。

しかし、突起や切開パターンを有する垂直配向モードの液晶表示装置では、突起や切開パターンで斑模様や残像が発生したり、画面を擦った時に斑模様が残留するおそれがある。その原因の一つはドメインの境界に配列されている液晶分子は、ドメイン内に配列される液晶分子の配列による詰め込みまたは衝突によって再配列が決定されるが、このような液晶分子の方向子が不規則的で不安定に配列されるためである。

本発明が解決しようとする他の技術的課題は、液晶分子のドメインを安定的に形成することができる液晶表示装置を提供することにある。

本発明では、第１絶縁基板と、第１絶縁基板上に形成されている第１信号線と、第１絶縁基板上に形成されており、第１信号線と絶縁されて交差している第２信号線と、第１信号線と第２信号線が交差して定義される画素毎に形成されている画素電極と、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と、第１絶縁基板と対向している第２絶縁基板と、第２絶縁基板上に形成されている共通電極と、第１絶縁基板と第２絶縁基板との間に形成されている液晶層と、共通電極内に形成されており、液晶層の液晶分子を前記画素の領域において複数のドメインに分割する切開部とを備え、切開部は、互いに約９０度をなして接続する第１直線部分と第２直線部分とを含む第１部分と、第１部分から第１信号線と平行な方向に一部分突出されている延長部とを有し、かつ切開部は、第１直線部分及び第２直線部分に形成されており、凹部及び凸部の少なくとも一方である節目を有することを特徴とする液晶表示装置を提供する。

ここで、切開部の両端に第２信号線と平行な方向に延長部をさらに有することが好ましい。

第１発明に係る液晶表示装置では、液晶分子の配列が不安定になりやすい領域（例えば、ドメインの境界）においても、液晶分子を安定して傾斜させることができるので、液晶分子のドメインを安定的に形成することができる。

本発明の第１実施形態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実施形態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実施形態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。 本発明の実施形態による液晶表示装置において、ドメイン規制手段である切開部に形成された節目の模様を示した図面である。 本発明の実施形態による液晶表示装置において、ドメイン規制手段である切開部に形成された節目の模様を示した図面である。 本発明の実施形態による液晶表示装置において、ドメイン規制手段である切開部に形成された節目の模様を示した図面である。 本発明の実施形態による液晶表示装置において、ドメイン規制手段である切開部に形成された節目の模様を示した図面である。 本発明の第２実施形態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’線にそって切断した断面図である。 本発明の第３実施形態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る。 本発明の第３実施形態による液晶表示装置用対向表示板の構造を示した配置図である。 図８及び図９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をX-X’線に沿って切断した断面図である。 図８の液晶表示装置でXI-XI’線及びXI’-XI''線に沿って切断した断面図である。

添付図面を参考にして、本発明の実施形態を、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、本発明は様々に異なる形態でも実現できて、ここで説明する実施形態に限定されるものではない。

図面には、いろいろ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部分については、同じ図面符号を付けた。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"直ぐ上に"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。逆に、ある部分が他の部分の"直ぐ上に"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。

以下、図面を参考にして本発明の実施形態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実施形態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実施形態による液晶表示装置用対向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の表示板を整列（位置合わせ）させて、完成した第１実施形態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’線に沿って切断した断面図である。

図４に示すように、本発明の第１実施形態による液晶表示装置は、下部表示板１００と上部表示板２００と液晶層３００とを備える。上部表示板２００は、下部表示板１００と対向している。液晶層３００は、液晶分子３１０を含む。液晶分子３１０は、下部表示板１００と上部表示板２００との間に注入され、下部表示板１００と上部表示板２００とに垂直に配向されている。この時、上部表示板２００と下部表示板１００の内側面には各々配向膜１１、２１が形成されている。配向膜１１、２１は、液晶分子３１０を垂直に配向させるための垂直配向特性を有する。

まず、下部表示板１００である薄膜トランジスタ表示板は次のような構成を有する。

絶縁基板１１０上に画素電極１９０が形成されている。絶縁基板１１０は、ガラス等の透明な絶縁物質からなる。画素電極１９０は、ITO（インジウム錫酸化物）やIZO（インジウム亜鉛酸化物）などの透明な導電物質で構成されている。この時、画素電極１９０には、切開部１９１、１９２、１９３、１９４、１９５、１９６（図１参照）が形成されている。薄膜トランジスタは、走査信号を伝達するゲート線１２１（図１参照）と画像信号を伝達するデータ線１７１（図１参照）とに各々連結されて、走査信号に応じて画素電極１９０に印加される画像信号をオン（導通）オフ（遮断）する。絶縁基板１１０の下面には、下部偏光板１２が付着されている。ここで、反射型液晶表示装置である場合、画素電極１９０が透明な物質で構成されなくてもよく、下部偏光板１２もなくてもよい。

次に、上部表示板２００の構成は次の通りである。

図４に示すように、絶縁基板２１０の下面に、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と共通電極２７０とが形成されている。絶縁基板２１０は、ガラス等の透明な絶縁物質からなる。ブラックマトリックス２２０は、光漏れを防止する。共通電極２７０は、ITOまたはIZOなどの透明な導電物質で構成されている。ここで、共通電極２７０には、画素電極１９０の切開部１９１、１９２、１９３、１９４、１９５、１９６と投影面上で交互に配置される切開部２７１、２７２、２７３、２７４、２７５、２７６（図２参照）が形成されている。

液晶表示装置についてより詳細に説明する。

図４に示すように、薄膜トランジスタ表示板１００（下部表示板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（図１参照）が形成されている。ゲート線１２１（図１参照）は主に横方向にのびており、各ゲート線１２１（図１参照）の一部は複数のゲート電極１２４をなす。ゲート線１２１（図１参照）にはゲート電極１２４が突起の形態で形成されている。ゲート線１２１は、外部のゲート駆動集積回路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（図８に示す端部１２９参照）を有していてもよい。あるいは、ゲート線１２１は、基板１１０上部に直接形成されておりゲート駆動回路の出力端に連結されるゲート線１２１の端部を有していてもよい。

図４に示す絶縁基板１１０上には、ゲート線１２１と同じ層に維持電極配線１３０が形成されている。図１に示す維持電極配線１３０は、維持電極線１３１と、複数の維持電極（蓄積電極）１３３a、１３３b、１３３c、１３３dと、制御用電極３１、３２、３３、３４、３５、３６とを含む。維持電極線１３１は、画素領域の周縁でゲート線１２１と並んで伸びている。維持電極（蓄積電極）１３３a、１３３b、１３３c、１３３dは、維持電極線１３１から伸び出ている。一組みの維持電極１３３a、１３３b、１３３c、１３３dのうち、二つの維持電極１３３a、１３３bは縦方向にのびており、三つ目の維持電極１３３cは維持電極線１３１と同じく横方向にのびており、残りの維持電極１３３dは互いに隣接する画素の二つの維持電極１３３a、１３３bを連結する。この時、各維持電極線１３１は、画素の上部及び下部に配置して２つ以上の横線で構成されていてもよい。また、維持電極線１３１及び維持電極１３３a、１３３b、１３３c、１３３dには、制御用電極３１、３２、３３、３４、３５、３６が連結されている。制御用電極３１、３２、３３、３４、３５、３６は、画素電極１９０の切開部１９１、１９２、１９３、１９４、１９５、１９６と重ねられていて、切開部１９１、１９２、１９３、１９４、１９５、１９６の中央部で発生するテクスチャーを制御する。

ゲート線１２１及び維持電極配線１３１、１３３a、１３３b、１３３c、１３３d、３１、３２、３４、３５、３６は、Al、Al合金、Ag、Ag合金、Cr、Ti、Ta、Moなどの金属で作られる。図４に示すように、第１実施形態のゲート線１２１及び維持電極配線１３１、１３３a、１３３b、１３３c、１３３d、３１、３２、３３、３４、３５、３６は、単一層で構成されるが、物理化学的な特性に優れるCr、Mo、Ti、Taなどの金属層と、比抵抗が小さいAl系またはAg系の金属層とを含む二重層に構成する事もできる。この他にも、多様な金属または導電体でゲート線１２１と維持電極配線１３１、１３３a、１３３b、１３３c、１３３d、３１、３２、３３、３４、３５、３６を作ることができる。

ゲート線１２１と維持電極配線１３１、１３３a、１３３b、１３３c、１３３d、３１、３２、３３、３４、３５、３６とは、側面が傾いており、水平面に対する側面の傾斜角は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、１３３a、１３３b、１３３c、１３３d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。

図４に示すゲート絶縁膜１４０上には、複数のデータ線１７１をはじめとして、複数のドレーン電極１７５が形成されている。図１に示すように、各データ線１７１は、主に縦方向にのびており、ソース電極１７３を有する。ソース電極１７３は、データ線１７１において、各ドレーン電極１７５に向かって複数の分枝を出して拡張されている部分である。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。また、ゲート絶縁膜１４０上にはゲート線１２１と重複する橋部金属片１７２が形成されている。

データ線１７１、ドレーン電極１７５も、ゲート線１２１と同じくクロムとアルミニウムなどの物質で作られ、単一層または多重層として構成することができる。

図４に示すように、データ線１７１、ドレーン電極１７５の下には、データ線１７１に沿って主に縦に長くのびた複数の線状半導体１５１（図１参照）が形成されている。図１に示すように、非晶質シリコンなどからなる各線状半導体１５１は、チャンネル部１５４を有する。チャンネル部１５４は、線状半導体１５１において、各ゲート電極１２４、ソース電極１７３及びドレーン電極１７５に向かって拡張されている部分である。

図４に示すように、線状半導体１５１とデータ線１７１及びドレーン電極１７５との間には、両者間の接触抵抗を各々減少させるための複数の線状抵抗性接触部材１６１と島型の抵抗性接触部材１６５が形成されている。抵抗性接触部材１６１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で作られ、抵抗性接触部材１６３を有する。抵抗性接触部材１６３は、抵抗性接触部材１６１において、抵抗性接触部材１６５へ向かって複数の分枝を出して拡張されている部分である。島型の抵抗性接触部材１６５は、ゲート電極１２４を中心に抵抗性接触部材１６３と対向する。

データ線１７１及びドレーン電極１７５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感光性を有する有機物質、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などの低誘電率絶縁物質、または窒化ケイ素などからなる。

保護膜１８０には、複数の接触孔１８５、１８２（図１参照）が形成されている。接触孔１８５は、ドレーン電極１７５の少なくとも一部を露出させる。接触孔１８２は、データ線１７１の端部１７９の少なくとも一部を露出させる。一方、ゲート線１２１の端部も外部の駆動回路と連結するための接触部（図８に示す端部１２９参照）を備える場合には、複数の接触孔がゲート絶縁膜１４０と保護膜１８０を貫通するように形成されることにより、ゲート線１２１の接触部（図８に示す端部１２９参照）を露出させるができる。

保護膜１８０上には、ドメイン規制手段である切開部１９１、１９２、１９３、１９４、１９５、１９６（図１参照）が形成された複数の画素電極１９０をはじめ、複数のデータ接触補助部材８２（図１参照）が形成されている。画素電極１９０とデータ接触補助部材８２（図１参照）は、ITOやIZOなどのような透明導電体や、アルミニウム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。

図１に示すように、画素電極１９０の切開部１９１、１９２。１９３、１９４、１９５、１９６は、ゲート線１２１に対して略４５゜の角度を成し、各々は画素電極１９０の一部を取り除くように形成されている。また、画素電極１９０の切開部１９４は、画素電極１９０の右辺中央から左に向かって堀り入った形態であり、入口は広く拡張されて、漏斗型の形態である。画素電極１９０の切開部１９３は、ゲート線１２１に対して略４５゜の角度を成す部分と、右辺から左辺に向かって掘り入った部分とを含む。

画素電極１９０の切開部１９１、１９２、１９３、１９４、１９５、１９６は、各々、水平なゲート線１２１と垂直なデータ線１７１とが交差して定義される画素領域を上下に二等分する線（ゲート線と並んだ仮想線）に対して、実質的に鏡像対称を成している。

また、保護膜１８０上には、ゲート線１２１を跨いで、その両側に位置する二つの維持電極１３３ａ下端と維持電極線１３１とを連結する維持配線連結橋８３が形成されている。維持配線連結橋８３は、保護膜１８０（図４参照）とゲート絶縁膜１４０（図４参照）とを貫通する接触孔１８４、１８３を通じて、それぞれ、維持電極１３３c左端及び維持電極線１３１に接触している。維持配線連結橋８３は、下部基板１１０上の維持電極線１３１全体を電気的に網のように連結する役割を果たしている。このような維持電極線１３１は、必要な場合ゲート線１２１やデータ線１７１の欠陥を修理することに利用することができる。このような修理のためにレーザーを照射する時、ゲート線１２１と維持配線連結橋８３の電気的連結を補助するために、これらの間にはデータ線１７１と同じ層に橋部金属片だけ配置される。

接触補助部材８２は、各々、接触孔１８２を通じてデータ線１７１の端部１７９に連結されている。同様に、ゲート線１２１が接触部を有する実施形態では、ゲート線１２１の端部（図８に示す端部１２９参照）に連結される接触補助部材を追加することができる。

一方、薄膜トランジスタ表示板１００と対向する対向表示板２００（上部表示板２００）には、画素の縁から光が漏れることを防止するために、絶縁基板２１０の下に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の横には、赤、緑、青色のカラーフィルター２３０が形成されている。カラーフィルター２３０の下には全面的に平坦化膜２５０が形成されており、その下部にはドメイン規制手段である切開部２７１、２７２、２７３、２７４、２７５、２７６（図２参照）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。

図３に示すように、共通電極２７０の一組みの切開部２７１、２７２、２７３、２７４、２７５、２７６は、斜線部と、端部とを含んでいる。斜線部は、画素電極１９０の切開部１９１、１９２、１９３、１９４、１９５、１９６のうち、ゲート線１２１に対して４５゜を成す部分を投影面において真ん中に挟んで並ぶように配置される。端部は、画素電極１９０の辺と重なっている部分である。この時、端部は、縦方向端部と横方向端部とに分類される。

また、図２に示すように、共通電極２７０の一組みの切開部２７１、２７２、２７３、２７４、２７５、２７６は、各々、節目２７７を含む。この時、切開部２７１、２７２、２７３、２７４、２７５、２７６の節目２７７を様々な模様に変形できて、これについては以後に図面を参照して具体的に説明する。

以上のような構造の薄膜トランジスタ基板１００（図４参照）と対向表示板２００（図４参照）を整列して結合し、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備えられる。

図３に示すように、薄膜トランジスタ表示板１００（図４参照）とカラーフィルター表示板２００（図４参照）とを整列した時、共通電極２７０の一組みの切開部２７１、２７２、２７３、２７４、２７５、２７６は、画素電極１９０を各々複数の小さい副領域に区分する。

画素電極１９０の各副領域と、これに対応する基準電極２７０の各副領域の間にある液晶層３００部分を今後は"小領域"といい、これら小領域は電界を印加する時、その内部に位置する液晶分子の平均長軸方向によって８個の種類に分類され、今後はこれを"ドメイン"という。

次に、前述したようにドメイン規制手段に形成されている節目の模様と機能に対して具体的に説明する。図５には節目によって液晶分子の方向子（通常は長軸方向に一致）が再配列される模様を共に示した。

図５a〜図５dは本発明の第１実施形態による液晶表示装置のドメイン規制手段に形成された節目の模様を示した図面である。

図５a〜図５dのように、ドメイン規制手段である切開部２７１、２７２、２７３、２７４、２７５、２７６に形成されている節目２７７は、三角形または四角形、台形、半円形の模様を採用することができるが、節目２７７は膨んだりまたは凹むように作られ得る。あるいは、節目２７７は、凹凸のパターンとして形成されてもよい。この時、節目２７７は、切開部２７１、２７２、２７３、２７４、２７４、２７５、２７６に対応するドメイン境界に位置する液晶分子３１０の配列方向を決定してくれる。

したがって、このような本発明の第１実施形態による液晶表示装置では、ドメインの境界に配列されている液晶分子を節目２７７によって安定的かつ規則的に配列することができるので、ドメインの境界で斑模様や残像が発生することを防止することができる。また、節目２７７によってドメインの境界に配列されている液晶分子３１０を安定的に配列することができ、切開部２７１、２７２、２７３、２７４、２７４、２７５、２７６の幅を８μm〜１０μmの範囲に限定することができるので、輝度を増加させることができる。

この時、節目２７７は一つのドメイン規制手段に一つだけを配置することができ、凹んだ節目２７７と膨らんだ節目２７７とを交互に複数配置する事も出来る。また、第１実施形態では、共通電極２７０の切開部２７１、２７２、２７３、２７４、２７５、２７６（図２参照）にだけ節目２７７を配置したが、画素電極１９０の切開部１９１、１９２、１９３、１９４、１９５、１９６（図１参照）に節目２７７を配置することもでき、薄膜トランジスタ表示板１００または対向表示板２００両者共に配置する事も出来る。薄膜トランジスタ表示板１００及び対向表示板２００の両者共に配置した場合、画素電極１９０の切開部１９１、１９２、１９３、１９４、１９５、１９６（図１参照）と共通電極２７０の切開部２７１、２７２、２７３、２７４、２７５、２７６（図２参照）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する。

また、ドメイン規制手段としては、切開部２７１、２７２、２７３、２７４、２７５、２７６、１９１、１９２、１９３、１９４、１９５、１９６（図１，図２参照）の代わりに、画素電極１９０及び共通電極２７０の少なくとも一方に対して、上部及び下部の少なくとも一方に、電界を乱すような物質、例えば導体あるいは液晶とは誘電率の異なる誘電体、または、無機物質あるいは有機物質で突起を形成することができて、節目もやはり突起と共に配置することができる。

一方、本発明の第２実施形態による液晶表示装置用薄膜トランジスタ表示板１００（図４参照）は、図１〜図４と別の構造を有することができ、赤、緑、青のカラーフィルターを有することもでき、二つの特徴を択一的に有することもできる。これについて、図面を参照して具体的に説明する。

図６は本発明の第２実施形態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’線に沿って切断した断面図である。

図６及び図７に示すように、第２実施形態による液晶表示装置用薄膜トランジスタ表示板１００の層状構造は、ほとんど図１及び図４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。つまり、絶縁基板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、その上にゲート絶縁膜１４０、複数の突出部１５４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、及び複数の島型抵抗性接触部材１６５が順次に形成されている。抵抗性接触部材１６１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、及びドレーン電極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には複数の接触孔１８２、１８５が形成されており、保護膜１８０上には複数の画素電極１９０と複数の接触補助部材８２が形成されている。

しかし、図１〜図４に示した薄膜トランジスタ表示板１００（第１実施形態）とは違って、第２実施形態による薄膜トランジスタ表示板１００において、線状半導体１５１は、薄膜トランジスタが位置する突出部１５４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、１６５と実質的に同じ平面形態を有している。
このような液晶表示装置用薄膜トランジスタ表示板１００では、データ線１７１及びドレーン電極１７５a、１７５b。１７５cと半導体層１５１とが、一枚の感光膜パターン（現像済みフォトレジスト）を利用したエッチング工程で形成され得る。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１７１及びドレーン電極１７５に対応する部分より厚さが薄い。この時、薄い感光膜パターンは、データ線１７１を除去し線状半導体１５１を露出させるように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１７１及びドレーン電極１７５を残留させるように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。このような製造方法により、互いに異なる二つの薄膜を一つの感光膜パターンで形成して製造費用を最少化することができる。

また、ゲート電極１２４を有するゲート線１２１の一端部分１２９（図８参照）は外部回路との連結のための接触部を有する。図７に示す保護膜１８０の上部には、ゲート接触補助部材８１が、データ接触補助部材と同じ導電層を用いて形成されている。ゲート接触補助部材８１は、保護膜１８０及びゲート絶縁膜１４０の接触孔１８１（図８参照）を通じて、ゲート線１２１の端部１２９に連結されている。

また、本発明の第２実施形態による液晶表示装置は、少なくとも一回以上に曲がった模様を画素として有することができ、薄膜トランジスタ表示板はカラーフィルターを有することができ、これについて図面を参照して具体的に説明する。

図８は本発明の第３実施形態による液晶表示装置用薄膜トランジスタ表示板１００（図１０参照）の構造を示した配置図であり、図９は本発明の第３実施形態による液晶表示装置用対向表示板２００（図１０参照）の構造を示した配置図であり、図１０は図８及び図９の薄膜トランジスタ表示板１００と対向表示板２００を含む液晶表示装置をX-X’線に沿って切断した断面図であり、図１１は図８の液晶表示装置において、XI-XI’線及びXI’-XI”線に沿って切断した断面図である。

まず、図８〜図１１を参照して本発明の第３実施形態による薄膜トランジスタ表示板１００に対してより詳細に説明する。

ゲート信号を伝達するゲート線１２１は、主に横方向にのびており、並んだ他のゲート線１２１と互いに分離されている。各ゲート線１２１は、複数のゲート電極１２４を成す複数の分枝を有している。

維持電極配線１３０は、維持電極線１３１を有している。各維持電極線１３１は、主に横方向にのびており、維持電極１３３を含む。維持電極１３３は、維持電極線１３１において、枝のように伸びた部分である。維持電極１３３は、四角形（または菱形）であり、ゲート電極１２４付近に位置していて、維持電極線１３１の長手方向に対して略４５°傾いた形態を有する。これはゲート線１２１及びデータ線１７１に定義される画素の模様に沿って設計されたものである。維持電極線１３１には、液晶表示装置の対向表示板２００の共通電極に印加される共通電位に対して、所定の電圧差を持った電圧が印加される。

図１０に示すように、ゲート線１２１と維持電極配線１３０とは、物理的性質が違う二つの膜、つまり、下部膜（例えば、膜１３３ｐ、膜１２４ｐ）とその上の上部膜（例えば、膜１３３ｑ、膜１２４ｑ）を含むことができる。上部膜は、ゲート線１２１と維持電極配線１３０の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（Al）やアルミニウム合金などアルミニウム系の金属からなる。これに対し、下部膜は、他の物質、特にITOまたはIZOとの接触特性に優れた物質、例えばモリブデン（Mo）、モリブデン合金、クロム（Cr）などからなる。下部膜と上部膜との組み合わせの例としては、クロム/アルミニウム-ネオジム（Nd）合金を挙げることができる。図面符号１２４p、１３３p、１２９pは、それぞれ、ゲート電極１２４、維持電極１３３及びゲート線の端部１２９の下部膜である。図面符号１２４q、１３３q、１２９qは、それぞれ、ゲート電極１２４、維持電極１３３及びゲート線の端部１２９の上部膜である。

また、ゲート線１２１と維持電極線１３１との側面は、傾斜しており、その傾斜角は基板１１０の表面に対して約３０-８０゜である。

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、線状半導体１５１及び抵抗性接触部材１６１、１６５が形成されている。線状半導体１５１は、水素化非晶質シリコンなどの半導体からなる。抵抗性接触部材１６１、１６５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で作られている。

半導体１５１と抵抗性接触部材１６１、１６５との側面も、また傾斜しており、傾斜角は３０-８０゜範囲である。

抵抗接触部材１６１、１６５及びゲート絶縁膜１４０上には、各々複数のデータ線１７１と複数のドレーン電極１７５が形成されている。

図８に示すように、データ線１７１は、主に縦方向にのびており、ゲート線１２１及び維持電極線１３１と交差してデータ電圧を伝達する。各データ線１７１は、反復的に曲がっており、一対の斜走行部と複数の縦部を含む。一対の斜走行部は、連結しあって、Ｖ字状または鳥の羽のような模様を成し、その両端部が各縦部に連結されている。データ線１７１の斜走行部は、ゲート線１２１と約４５゜の角度をなし、縦部は、ゲート線１２１と交差する。この時、一対の斜走行部と一つの縦部との長さの比は１:１〜９:１の間である。つまり、一対の斜走行部と一つの縦部全体との長さにおける、一対の斜走行部が占める比率は５０％〜９０％の間である。

各ドレーン電極１７５は、一つの維持電極１３３と重ねられている。データ線１７１の縦部の各々は複数の突出部を含む。この突出部が、ドレーン電極１７５とゲート電極１２４を介して対向するように、ソース電極１７３を成している。一つのゲート電極１２４、一つのソース電極１７３及びドレーン電極１７５は、半導体１５１の一部（例えば、図１０に示す半導体１５４）と共に、薄膜トランジスタをなし、各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との間の半導体１５１（例えば、図１０に示す半導体１５４）にて形成される。

図１０に示すように、データ線１７１及びドレーン電極１７５も、モリブデン（Mo）、モリブデン合金、クロム（Cr）などの下部膜１７１p、１７５p、１７９pと、その上に位置したアルミニウム系金属である上部膜１７１q、１７５q、１７９qとからなる。

データ線１７１及びドレーン電極１７５も、ゲート線１２１及び維持電極線１３１と同じく、その側面が約３０-８０゜の角度に各々傾いている。

ここで、維持電極線１３１は、二つの曲がった部分（データ線１７１の斜走行部）の間に配置されて、画素の中央を横切ることができる。

図１０に示すように、データ線１７１及びドレーン電極１７５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が形成されている。第１保護膜８０１上には、赤、緑、及び青色のカラーフィルター２３０（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２３０（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ており、画素の模様によって周期的に曲がっている。また、隣接するカラーフィルター２３０（２３０R、２３０G、２３０B）は、データ線１７１の上に、部分的に重ねられてデータ線１７１上で丘を成している（例えば図１０の左右端）。

カラーフィルター２３０（２３０R、２３０G、２３０B）上には、第２保護膜８０２が形成されている。第２保護膜８０２は、平坦化特性が優秀で感光性を有する有機物質、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などの低誘電率絶縁物質などからなる。第１保護膜８０１と第２８０２とは、両方で二重層構造を採用しているが、単一膜であってもよい。第２保護膜８０２もカラーフィルター２３０（２３０R、２３０G、２３０B）の重畳によって形成された丘を乗り越えて丘を成しているが、このような有機膜の丘は、配向膜の傾斜面を調節して、一種のドメイン規制手段として作用するので、各ドメインでの液晶の方向制御力が強化される。

一方、カラーフィルター２３０（２３０R、２３０G、２３０B）は、ドレーン電極１７５上では除去されている。ドレーン電極１７５を露出する接触孔１８５は、第１保護膜８０１及び第２保護膜８０２を貫通している（カラーフィルター２３０を貫通していない）。また、図１１に示すように、画素を構成しないゲート線１２１の端部１２９とデータ線１７１の端部１７９とにも、カラーフィルター２３０（２３０R、２３０G、２３０B）が形成されていない。

一方、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することができる。

接触孔１８１、１８２、１８５の側壁は、絶縁基板１１０に対して３０゜〜８５゜の角度に傾いていてもよいし、（平均すると絶縁基板１１０に対して３０゜〜８５゜の傾斜を有する）階段型であってもよい。

第１保護膜８０１と第２８０２上には、ITO、IZOまたはCrからなる導電層が形成されている。この層を用いて、画素電極１９０、接触補助部材８１、８２が形成されている。接触補助部材８１は、ゲート線１２１の端子１２９に連結されている。接触補助部材８２は、データ線１７１の端子１７９に連結されている。

図８に示すように、各画素電極１９０は、データ線１７１、ゲート線１２１及び維持電極線１３１で囲まれた領域内にほとんど存在するため、あたかも鳥の羽のような模様を成す。

図１０に示すように、画素電極１９０は、接触孔１８５を通じてドレーン電極１７５と物理的、電気的に連結されている。画素電極１９０は、ソース電極１７３に供給されたデータ電圧を、半導体１５４とドレーン電極１７５とを経由して受ける。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両者の液晶層の液晶分子を再配列させる。

このような構造の液晶表示装置はカラーフィルター２３０（２３０R、２３０G、２３０B）が薄膜トランジスタ表示板１００側に形成されるので、二つの表示板（薄膜トランジスタ表示板１００、対向表示板２００）の整列マージンが拡大され、対向表示板２００でオーバーコート膜２５０（図４参照）を省略することができる等の追加的な利点がある。

本発明の第３実施形態で、第２保護膜８０２は省略することができるが、色素などの異物質をほとんど放出しない種類のカラーフィルター２３０（２３０R、２３０G、２３０B）を使用する場合に可能である。

また、本発明の第３実施形態では、第１保護膜８０１を省略することができる。

次に、対向表示板２００について説明する。

図１０に示すように、透明なガラスなどの絶縁基板２１０の下に光漏れを防止するためのブラックマトリックス２２０が形成されている。ブラックマトリックス２２０は、画素電極１９０と対向するように、ほとんど同じ模様を有する複数の開口部（ブラックマトリックス２２０が形成されていない領域）を有している。複数の赤色、緑色、青色カラーフィルター２３０R、２３０G。２３０Bが、ブラックマトリックス２２０の開口部（ブラックマトリックス２２０が形成されていない領域）内にほとんど組み込まれるように配置されている。

図１０に示すブラックマトリックス２２０下部には、共通電極２７０が形成されている。図９に示すように、共通電極２７０は、ITOまたはIZOなどの透明な導電物質で構成され、複数の切開部２７１を有している。切開部２７１は、節目２７７を含む。各切開部２７１は、投影面における画素電極１９０の縁から一定の間隔に配置され、投影面における画素電極１９０の中央部と重ねられたり、そうでない場合もある。ここで、切開部２７１は、液晶層３００の液晶分子の傾斜方向を制御するためのものであり、その幅は９μmから１２μmの範囲に限定するのが好ましい。切開部２７１の端部は、様々な模様を採ることができる。

図１０に示すように、共通電極２７０上には、水平または垂直配向膜２１が形成されている。

各表示板１００、２００の外側面には各々偏光子（図示せず）が付着されており、両偏光子の透過軸は直交し、一方の軸はゲート線１２１と平行である。この液晶表示装置はまた、液晶層３００の遅延値を補償するための遅延膜（リタデーション膜）を少なくとも一つ含むことができる。

液晶層３００の液晶分子はその長軸が二つの表示板１００、２００の表面に対して垂直を成すように配向されており、液晶層３００はネガ型誘電率異方性を有する。

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れば、表示板１００、２００の表面にほとんど垂直な主電界（第１電界）が生成される。液晶分子は電界に応答して、その長軸が電界方向と垂直を成すように方向を変えようとする。一方、共通電極２７０の切開部２７１と画素電極１９０の縁は主電界を歪曲して液晶分子の傾斜方向を決定する水平成分を作り出す。主電界の水平成分は切開部２７１の縁と画素電極１９０の縁に垂直であるため、液晶層３００には互いに異なる傾斜方向を有する四つのドメインが形成される。

一方、複数の画素電極１９０の間の電圧差によって副次的に生成される副電界（第２電界）の方向は切開部２７１の縁に垂直である。したがって、副電界の方向と主電界の水平成分の方向と一致する。結局、画素電極１９０の間の副電界は液晶分子の傾斜方向を強化する方に作用する。

液晶表示装置では一般的にドット反転、列反転などの反転駆動方法が使用されるので、隣接する画素電極は共通電圧を基準にして反対極性の電圧が印加される。したがって副電界はほとんど常に発生し、その方向はドメインの安定性を助ける方向になる。

一方、液晶分子の傾斜方向と偏光子の透過軸が４５°の角度をなすように形成すれば、最高輝度を得ることができる。本実施形態では、全てのドメインで液晶分子の傾斜方向がゲート線１２１と約４５゜の角を成すようにすることができ、ゲート線１２１は表示板１００、２００の縁と直角または平行である。したがって本実施形態の場合、偏光子の透過軸を表示板１００、２００の縁に対して垂直または平行になるように付着すれば、最高輝度を得ることができるだけでなく、偏光板を安く製造することができる。

データ線１７１が曲がることによって大きくなる配線の抵抗は、データ線１７１の幅を広げることで補償でき、データ線１７１の幅が増加することによって生じる寄生容量の増加や電界の歪曲等は、画素電極１９０の大きさを大きくし、厚い有機物の第２保護膜８０２を使用することによって補完することができる。

液晶分子の傾斜方向は共通電極２７０上に形成された複数の突起を使用しても、制御することができるので、切開部２７１及び節目２７７に代えて突起を使用してもいい。

以上、本発明の好ましい実施形態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上記の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させることができることを理解することができる。

１１、２１ 垂直配向膜
１２ 下部偏光板
３１、３２、３３、３４、３５、３６ 制御用電極
８１ ゲート接触補助部材
８２ データ接触補助部材
８３ 橋
１００、２００ 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、１３３ｂ、１３３ｃ、１３３ｄ 維持電極
１４０ ゲート絶縁膜
１５１ 線状半導体
１５４、１６３ 突出部
１６１、１６３、１６５ 抗性接触部材
１７１ データ線
１７１ｐ、１７５ｐ、１７９ｐ 下部膜
１７１ｑ、１７５ｑ、１７９ｑ 上部膜
１７２ 金属片
１７３ ソース電極
１７５ ドレーン電極
１７９ 端部
１８０ 保護膜
１８１、１８２、１８３、１８４、１８５ 接触孔
１９０ 画素電極
１９１、１９２、１９３、１９４、１９５、１９６ 切開部
２１０ 絶縁基板
２２０ ブラックマトリックス
２３０ カラーフィルター
２５０ 平坦化膜
２７０ 共通電極
２７１，２７２，２７３，２７４，２７５，２７６ 交代に配置される切開部
２７７ 節目
３００ 液晶層
３１０ 液晶分子
８０１ 第１保護膜
８０２ 第２保護膜

Claims (2)

1. 第１絶縁基板と、
   前記第１絶縁基板上に形成されている第１信号線と、
   前記第１絶縁基板上に形成されている第２信号線と、
   前記第１信号線と前記第２信号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、
   前記第１絶縁基板と対向している第２絶縁基板と、
   前記第２絶縁基板上に形成されている共通電極と、
   前記第１絶縁基板と前記第２絶縁基板との間に形成されている液晶層と、
   前記共通電極内に形成されており、前記液晶層の液晶分子を前記画素の領域において複数のドメインに分割する切開部と、
   を備え、
   前記切開部は、互いに約９０度をなして接続する第１直線部分と第２直線部分とを含む第１部分と、前記第１部分から前記第１信号線と平行な方向に一部分突出されている延長部とを有し、かつ前記切開部は、前記第１直線部分及び前記第２直線部分に形成されている凹部の節目を有し、前記節目は前記第１直線部分と前記第２直線部分のそれぞれの中間部分に配置されることを特徴とする、液晶表示装置。
2. 前記切開部の両端に第２信号線と平行な方向に延長部をさらに有する、請求項１に記載の液晶表示装置。