JP5295483B2 - 薄膜トランジスタ表示板 - Google Patents

Description

本発明は薄膜トランジスタ表示板に関し、より詳しくは各々の画素をスイッチング素子である薄膜トランジスタを利用して駆動する薄膜トランジスタ表示板に関する。

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の一つであって、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二枚の表示板と、その間に挿入されている液晶層で構成され、電界生成電極に電圧を印加して液晶層に電界を生成し、これによって液晶層の液晶分子配向を決定し、入射光の偏光を制御することによって映像を表示する。

このような液晶表示装置は画素電極が配置されている薄膜トランジスタ表示板と共通電極が配置されている共通電極表示板を含み、このような表示板の製造方法では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多層の配線または絶縁膜の接触孔などの薄膜パターンを形成するが、一つの母基板には複数の表示装置用表示板が作られ、写真エッチング工程によってパターンを完成した後には母基板を表示板で各々分離する。

写真エッチング工程でマスク大きさより母基板でパターンが形成されるアクティブ領域が大きい場合に、このアクティブ領域にパターンを形成するためにはアクティブ領域を分割してステップアンドリピート（step and repeat）工程を行う分割露光が必要である。この場合、実際のショットはマスクの転移（shift）、回転（rotation）、歪み（distortion）などの歪曲が発生するためにショットの間が正確に整列されず、ショットの間の各配線と画素電極の間または薄膜トランジスタのゲート電極とドレイン電極の間で発生する寄生容量が変わる。このような寄生容量の差は分割露光領域間の電気的な特性の差と開口率の差を招くために、結局ショット間の境界部分で画面の明るさの差を招いてステッチ不良またはフリッカーなどの問題点が生じる。ここで、フリッカーとはフレーム間液晶に印加される実効電圧が共通電圧を基準に差が発生することによって現れる点滅現象であるが、フリッカーの発生原因としては多様なものが提示されている。その中の一つがキックバック電圧である。このキックバック電圧は薄膜トランジスタのゲート電極とドレイン電極間に存在する寄生容量に起因して発生するが、互いに異なるショットでマスクの転移、回転、歪みなどの歪曲が発生すれば、ゲート電極とドレイン電極間に存在する寄生容量が領域ごとに異なるようになり、これによって画面の点滅現象が現れる。

本発明が解決しようとするとする技術的課題は、ゲート電極とドレイン電極間の寄生容量を均一に確保して画面の点滅現象を防止することができる薄膜トランジスタ表示板を提供することにある。

このような課題を解決するために本発明ではドレイン電極とゲート電極の重畳面積が分割露光と関係なく一定の構造で配置されている。

さらに詳しくは、本発明の一実施形態による薄膜トランジスタ表示板にはゲート線及びゲート線と絶縁されて交差しているデータ線が形成されている。各々のゲート線のゲート電極及びデータ線のソース電極と連結されており、ゲート電極と絶縁されて重なって２本の分枝を有するドレイン電極と連結された薄膜トランジスタと、ゲート線、データ線及び薄膜トランジスタを覆う保護膜が形成されている。保護膜の上部にはドレイン電極と連結されている画素電極が形成されている。この時、２本の分枝は一直線上に所定の距離をおいて離隔された形態で配置されている。

ドレイン電極は二つの端部を有する環模様からなっており、ソース電極はドレイン電極の二つの端部を囲んでいるのが好ましい。

ソース電極はゲート線またはデータ線と平行なゲート電極の中心線に対して対称であるのが好ましい。

ソース電極はゲート線と重ならなくても良い 。

ソース電極は９０度回転した“H”字型、“H”字型、“S”字型及び上部横辺を除いた“S”字型のうちの一つの模様からなることができる。

ソース電極が“H”字型である時、画素電極はゲート線を中心に下半面と上半面に分かれており、ドレイン電極はゲート線の中心線に対して対称構造にからなるのが好ましい。

画素電極及びドレイン電極のうちの少なくとも一つと重なって保持容量を形成する維持電極を有する維持電極線をさらに含むことができ、維持電極線は互いに隣接する画素電極の間に配置されているのが好ましい。

本発明によれば、ゲート電極とドレイン電極の重畳面積がゲート線またはデータ線と平行なゲート電極の中心線に対して対称構造をなすことによって製造工程時に整列誤差が発生してもゲート電極とドレイン電極との間に形成される寄生容量を一定に維持することができる。その結果、画面の点滅現象を除去することができるので表示装置の表示特性を向上させることができる。

添付した図面を参照して本発明の一実施形態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、本発明は多様で相異なる形態で実現することができ、ここで説明する実施形態に限定されるものではない。

図面で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。明細書全体に渡って類似な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、その中間に他の部分がある場合も含む。これに反し、ある部分が他の部分の“直上”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。

以下では添付した図面を参照して本発明の一実施形態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。

まず、図１乃至図２を参照して本発明の一つの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について詳細に説明する。

図１は本発明の一つの実施形態による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は図１の薄膜トランジスタ表示板をII-II´線に沿って切断して示した断面図である。

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は主に横方向に伸びていて互いに分離されており、ゲート信号を伝達する。各ゲート線１２１の一部は複数のゲート電極１２４を構成する複数の突出部と他の層または外部装置の接触のための面積の広い端部１２９を含む。また、各ゲート線の他の一部は下方向に突出して複数の拡張部１２７を構成する。

ゲート線１２１はアルミニウム系金属、銀系金属、銅系金属、モリブデン系金属、クロム、チタニウム、タンタルなどからなるのが好ましく、単一膜構造からなったり多層膜構造からなったりなることができる。多層膜、例えば物理的性質の異なる二つの導電膜、つまり、下部膜とその上の上部膜を含むことができる。一つの導電膜は信号遅延や電圧降下を減らすように低い比抵抗の金属、例えば、アルミニウムやアルミニウム合金などアルミニウム系の金属、銀や銀合金など銀系の金属、銅や銅合金など銅系の金属からなることができる。これとは異なって、他の導電膜は他の物質、特にITO（indium tin oxide）及びIZO（indium zinc oxide）との接触特性に優れた物質、例えばクロム、モリブデン、モリブデン合金、タンタルまたはチタニウムなどからなることができる。二つの導電膜の良い例としてはクロム/アルミニウム-ネオジム合金またはモリブデンまたはモリブデン合金/アルミニウム合金がある。

ゲート線１２１の側面は各々傾いており、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上には窒化ケイ素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してa-Siとも言う）などからなる複数の島形半導体１５１、１５４が形成されている。一つの島形半導体１５４はゲート電極１２４上部に位置し、その境界線はゲート電極１２４内に位置する。他の島形半導体１５１はゲート線１２１と交差する地点付近で幅が大きくなってゲート線１２１の境界線を覆い、広い面積でゲート線１２１と重なっている。この時、ゲート電極１２４と重なる半導体１５４の境界線はゲート電極１２４の境界線内に位置することによって、液晶表示装置の光源であるバックライトから基板１１０の下部で入射する光を完全に遮断することができ、これによって薄膜トランジスタのオフ時に半導体１５４で電子が発生することを最少化し、薄膜トランジスタのオフ時に流れ得るオフ電流を最少化することができる。

島形半導体１５１、１５４の上部にはシリサイドまたは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作られた複数の島形抵抗性接触部材１６１、１６３、１６５が形成されている。ゲート電極１２４を中心に対向する一対の抵抗性接触部材１６３、１６５は半導体１５４上に位置し、他の島形の抵抗性接触部材１６１はゲート線１２１上部の島形半導体１５１上部に位置する。

半導体１５１、１５４と抵抗性接触部材１６１、１６３、１６５の側面もやはり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。

抵抗接触部材１６１、１６３、１６５及びゲート絶縁膜１４０上には各々複数のデータ線１７１と複数のドレイン電極１７５及び複数のストレージキャパシタ用導電体１７７が形成されている。

データ線１７１は主に縦方向に伸びてゲート線１２１と交差し、データ電圧を伝達する。各データ線１７１は他の層または外部装置との接触のための広い端部１７９を有している。

ドレイン電極１７５は一直線上に所定の距離をおいて離隔された形態で配置されてゲート電極１２４の縦中心線に対して対称構造からなる一対の環模様分枝部を含んでおり、上部に広い面積からなる拡張部を有する。ドレイン電極１７５の分枝部は時計方向に９０゜回転した“C”模様をしてゲート電極１２４を囲んでおり、端部はゲート電極１２４の対向する縦辺を通ってゲート電極１２４の境界線内側に位置して、中心線に対して対称構造でゲート電極１２４と重なっている。データ線１７１の各々は複数の突出部を含み、この突出部は半導体１５４またはゲート電極１２４の上部に位置するドレイン電極１７５の２本の分枝端部を囲むように対称構造で曲がって９０度回転した“H”模様で複数のソース電極１７３を構成する。このようにデータ線１７１と平行なゲート電極１２４の中心線に対しドレイン電極１７５を対称構造で配置することによって製造工程時にマスクの転移、回転、歪みなどの歪曲が発生してもゲート電極１２４とドレイン電極１７５との間の重畳面積は一定である。つまり、製造工程時にマスクの転移、回転、歪みなどによって左右方向にゲート電極１２４とドレイン電極１７５が誤整列されてもデータ線１７１と平行なゲート電極１２４の中心線を基準に一側でゲート電極１２４とドレイン電極１７５の重畳面積が減少しても他の一側ではゲート電極１２４とドレイン電極１７５の重畳面積が増加する。したがって、ゲート電極１２４とドレイン電極１７５間に存在する寄生容量は一定であり、これによって画面の点滅現象を防止することができる。もちろん、このような本発明の実施形態による構造では上下方向に誤整列が発生してもゲート電極１２４とドレイン電極１７５との間の重畳面積は変わらない。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は半導体の突出部１５４と共に一つの薄膜トランジスタ（TFT）を構成し、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１５４に形成される。

ストレージキャパシタ用導電体１７７はゲート線１２１の拡張部１２７と重なっている。

この時、データ線１７１、ドレイン電極１７５及びストレージキャパシタ用導電体１７７も他の物質、特にIZOまたはITO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、モリブデン合金（例:モリブデン-タングステン合金、モリブデン-ニオブ合金）などからなる導電膜とデータ信号の遅延や電圧降下を減らすように低い比抵抗の金属、例えば、アルミニウム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導電膜を含むのが好ましい。一つの例としてアルミニウム系の導電膜とモリブデンまたはモリブデン合金（例:モリブデン-タングステン合金、モリブデン-ニオブ合金）などからなる導電膜を含む二重膜または三重膜からなることができ、モリブデン、モリブデン-タングステン合金またはモリブデン-ニオブ合金などの単一膜からなることもできる。

データ線１７１、ドレイン電極１７５及びストレージキャパシタ用導電体１７７もゲート線１２１と同様にその側面が約３０〜８０゜の角度で各々傾いている。

抵抗性接触部材１６１、１６３、１６５はその下部の半導体１５１、１５４とその上部のデータ線１７１及びドレイン電極１７５の間にのみ存在し、接触抵抗を下げる役割を果たす。半導体１５４はソース電極１７３とドレイン電極１７５の間をはじめとしてソース電極１７３及びドレイン電極１７５に覆われずに露出された部分を有しているが、ほとんどデータ線１７１に沿って伸びており、データ線１７１の幅より狭い線状の半導体を有することができる。

データ線１７１、ドレイン電極１７５及びストレージキャパシタ用導電体１７７とこれらで覆われなずに露出された半導体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い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４.０以下の低誘電率絶縁物質、または無機物質である窒化シリコンや酸化シリコンなどからなるのが好ましい。

保護膜１８０が有機物質からなった実施形態はデータ線１７１とドレイン電極１７５との間の半導体１５４が露出された部分に保護膜１８０の有機物質が接することを防止するために保護膜１８０は半導体１５４を覆う窒化シリコンまたは酸化シリコンからなる無機絶縁膜を含むのが好ましい。

保護膜１８０にはドレイン電極１７５の拡張部とデータ線１７１の端部１７９とストレージキャパシタ用導電体１７７を各々露出する複数の接触孔１８２、１８５、１８７が形成されており、ゲート絶縁膜１４０とゲート線１２１の端部１２９を露出する複数の接触孔１８１が形成されている。接触孔１８１、１８２、１８５、１８７は多角形または円形など多様な模様で作ることができる。接触孔１８１、１８２の面積は約０.５mm×１５μm以上、約２mm×６０μm以下であるのが好ましい。接触孔１８１、１８２、１８５、１８７の側壁は３０゜乃至８５゜の角度で傾いており、階段型であっても良い。

保護膜１８０上にはIZOまたはITOからなる複数の画素電極１９０及び複数の接触補助部材８２、８１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作っても良く、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作っても良い。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で作ることもできる。

画素電極１９０は接触孔１８５、１８７を通じてドレイン電極１７５及びストレージキャパシタ用導電体１７７と各々物理的・電気的に連結されてドレイン電極１７５からデータ電圧の印加受け、ストレージキャパシタ用導電体１７７にデータ電圧を伝達する。

データ電圧が印加された画素電極１９０は共通電圧の印加を受ける他の表示板（図示せず）の共通電極（図示せず）と共に電場を生成することによって液晶層の液晶分子を再配列する。

また、前述したように画素電極１９０と共通電極はキャパシタ（以下、“液晶キャパシタ”と言う）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キャパシタと並列に連結された他のキャパシタを置き、これを“ストレージキャパシタ”と言う。ストレージキャパシタは画素電極１９０及びこれと隣接するゲート線１２１（これを“前段ゲート線”という）の重畳などで作られ、ストレージキャパシタの静電容量、つまり、保持容量を増やすためにゲート線１２１を拡張した拡張部１２７を置いて重畳面積を大きくする一方、画素電極１９０と連結されて拡張部１２７と重なるストレージキャパシタ用導電体１７７を保護膜１８０下に置いて二つの間の距離を短くする。

画素電極１９０はまた隣接するゲート線１２１及びデータ線１７１と重なって開口率を高めているが、重ならないこともある。

接触補助部材８１、８２は接触孔１８１、１８２を通じてデータ線の端部１２９、１７９と各々連結される。接触補助部材８１、８２はゲート線１２１及びデータ線１７１の各端部１２９、１７９と駆動集積回路のような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。接触部材８１、８２は異方性導電膜（図示せず）などを通じて外部装置と連結される。

図３は本発明の他の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り、図４及び図５各々は図３に示した薄膜トランジスタ表示板をIV-IV´線及びV-V´線に沿って切断して示した断面図である。

図３乃至図５に示すように、本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層状構造はほとんど図１及び図２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、その上にゲート絶縁膜１４０、複数の半導体１５４及び複数の抵抗性接触部材１６３、１６５が順次に形成されている。抵抗性接触部材１６３、１６５及びゲート絶縁膜１４０上には複数のデータ線１７１、複数のドレイン電極１７５及びストレージキャパシタ用導電体１７７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及びゲート絶縁膜１４０、保護膜１８０またはゲート絶縁膜１４０には複数の接触孔１８２、１８５、１８１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８１、８２が形成されている。

しかし、図１及び図２に示した薄膜トランジスタ表示板と異なって、本実施形態による薄膜トランジスタ表示板はゲート線１２１に拡張部を置く代わりにゲート線１２１と同一層にゲート線１２１と電気的に分離された複数の維持電極線１３１を置いてストレージキャパシタ用導電体１７７と重ねてストレージキャパシタを作る。維持電極線１３１は共通電圧などの既に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の重畳で発生する保持容量が十分である場合、維持電極線１３１は省略することもでき、画素の開口率を極大化するために画素領域の周縁に配置することもできる。

薄膜トランジスタの半導体１５４と同一層にはデータ線１７１の下部に沿って形成された線形の半導体１５１が形成されて連結されているが、ソース電極１７３とドレイン電極１７５との間の一部を除いた薄膜トランジスタの半導体１５４と線形の半導体１５１はデータ線１７１及びドレイン電極１７５と実質的に同一な平面形状を有する。データ線１７１と線形の半導体１５１との間にも線形の抵抗性接触部材１６１が形成されているが、抵抗性接触部材１６１、１６３、１６５はデータ線１７１及びドレイン電極１７５と実質的に同一な平面形態を有している。

また、ストレージキャパシタ用導電体１７７の下部にも抵抗性接触部材及び半導体と同一層からなっており、ストレージキャパシタ用導電体１７７と同一模様のパターンからなる非晶質シリコン層１５７、１６７が形成されている。

また、ソース電極１７３はゲート線１２１の境界線外でデータ線１７１から突出されている。このような構造ではソース電極１７３とゲート線１２１との間で形成される寄生容量を最少化することができる。

このような薄膜トランジスタ表示板を本発明の一つの実施形態によって製造する方法ではデータ線１７１、ドレイン電極１７５及びストレージキャパシタ用導電体１７７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する。

このような写真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。

位置によって感光膜パターンの厚さを異ならせる方法としては多様なものがあり得るが、例えば、光マスクに透明領域及び遮光領域の他に半透明領域を置く方法がある。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えられる。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の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のが好ましい。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、透明領域と遮光領域のみを有する通常の露光マスクでリフロー可能な感光膜パターンを形成した後、リフローさせて感光膜が残留しない領域に流して薄い部分を形成することである。

このようにすれば、一回の写真工程を減らすことができるので製造方法が簡単になる。

前記で説明した図１及び図２の薄膜トランジスタ表示板に対する多くの特徴が図３乃至図５のような実施形態にも適用することができる。

図６は本発明の他の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７は本発明の他の実施形態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８は図６の薄膜トランジスタ表示板と図７の薄膜トランジスタ表示板からなる液晶表示装置の構造を示した配置図であり、図９は図８の液晶表示装置をIX-IX´線に沿って切断した断面図である。ここで、前記実施形態と同一な構成については説明を省略する。

本実施形態による液晶表示装置は、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を含んで成る。

まず、図６、図８及び図９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。

図６、図８及び図９に示すように、本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層状構造はほとんど図１及び図２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、その上にゲート絶縁膜１４０、複数の半導体１５４及び複数の抵抗性接触部材１６３、１６５が順次に形成されている。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及びゲート絶縁膜１４０保護膜１８０またはゲート絶縁膜１４０には複数の接触孔１８２、１８５、１８１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８１、８２が形成されている。

しかし、ゲート線１２１と同一層に複数の維持電極線１３１が形成されているが、各維持電極線１３１は主に横方向に伸びていて、第１乃至第４維持電極１３３a、１３３b、１３３c、１３３dを構成する複数対の分枝集合を含む。第１維持電極１３３aと第２維持電極１３３bは縦方向に伸びており、第３及び第４維持電極１３３c、１３３dは斜線方向に伸びていて第２維持電極１３３bの両端に連結されている。第３及び第４維持電極１３３c、１３３ｄは隣接した二つのゲート線１２１の間の中央線に対して反転対称をなす。維持電極線１３１には液晶表示装置共通電極表示板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。

ゲート絶縁膜１４０上部には複数の島形半導体１５１a、１５１b、１５４が各々形成されているが、一部島形半導体１５１a、１５４は前記実施形態と同一にデータ線１７１が交差するゲート線１２１上部とゲート電極１２４の上部に位置する。他の一つの島形半導体１５１bはソース電極１７３が通るゲート電極１２４の境界上部に位置する。

画素電極１９０の外側境界は左側角が面取りされたほぼ四角形模様である。

画素電極１９０は中央切開部９１、下部切開部９３a及び上部切開部９３bを有し、これら切開部９１、９３a、９３bによって複数の領域に分割される。切開部９１、９３a、９３bは画素電極１９０をゲート線１２１と平行に二等分する横中心線に対してほとんど対称をなしている。

下部及び上部切開部９３a、９３bはほぼ画素電極の右側辺から左側辺に斜めに伸びており、画素電極の横中心線に対して下半面と上半面に各々位置している。下部及び上部切開部９３a、９３bはゲート線１２１に対して約４５度の角度をなし、互いに垂直に伸びている。

中央切開部９１は画素電極１９０の中央に配置されていて、右側辺に入口を有している。中央切開部９１の入口は下部切開部９３aと上部切開部９３bに各々ほとんど平行な一対の斜辺を有している。

したがって、画素電極の下半面は下部切開部９３aによって二つの領域に分けられ、上半面もまた上部切開部９３bによって二つの領域に分けられる。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比、液晶層３の種類や特性など設計要素に応じて変わり、傾いた方向が変わることもある。

次に、図７乃至図９を参照して共通電極表示板２００について説明する。

透明なガラスなどからなる絶縁基板２１０上に遮光部材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とほとんど同一な模様を有する複数の開口部を有しており、ゲート線１２１及びデータ線１７１に対応する部分と薄膜トランジスタに対応する部分からなるのが好ましい。

基板２１０上にはまた複数の色フィルター２３０が形成されており、遮光部材２３０で囲まれた領域内にほとんど位置する。色フィルター２３０は画素電極１９０に沿って縦方向に長く伸びることができる。色フィルター２３０は赤色、緑色及び青色などの原色のうちの一つを表示することができる。

色フィルター２３０の上には蓋膜２５０が形成されている。

蓋膜２５０の上には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。

共通電極２７０は複数対の切開部７１、７３a、７３b集合を有する。

一対の切開部７１、７３a、７３bは一つの第１及び第２画素電極（図示せず）と対向して中央切開部７１、下部切開部７３a及び上部切開部７３bを含む。切開部７１、７３a、７３bの各々は画素電極１９０の隣接切開部９１、９３a、９３bの間または切開部９３a、９３bと画素電極１９０の面取りされた斜辺の間に配置されている。また、各切開部７１、７３a、７３bは画素電極の下部切開部９３aまたは上部切開部９３bと平行に伸びた少なくとも一つの斜線部を含む。

下部及び上部切開部７３a、７３bの各々はほぼ画素電極の左側辺から上側または下側辺に向かって伸びた斜線部、そして斜線部の各端部から画素電極の辺に沿って辺と重畳しながら伸びて斜線部と鈍角をなす横部及び縦部を含む。

中央切開部７１はほぼ画素電極の左側辺から横方向に伸びた中央横部、この中央横部の端部から中央横部と斜角をなして画素電極の右側辺に向かって伸びた一対の斜線部、そして斜線部の各端部から画素電極の右側辺に沿って右側辺と重畳しながら伸びて斜線部と鈍角をなす縦断縦部を含む。

切開部７１、７３a、７３bの数及び方向もまた設計要素によって変わることがあり、遮光部材２２０が切開部７１、７３a、７３bと重なって切開部７１、７３a、７３b付近の光漏れを遮断することができる。

表示板１００、２００の内側には垂直配向膜１１、２１が塗布されており、外側には偏光板１２、２２が備えられている。二つの偏光板の透過軸は直交し、このうち一つの透過軸はゲート線１２１に対して平行である。反射型液晶表示装置の場合には二つの偏光板１２、２２のうちの一つが省略できる。

表示板１００、２００と偏光子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介在することができる。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または二軸性光学フィルムを使用することができ、特に負性（negative）一軸性光学フィルムを使用することができる。

液晶表示装置はまた、偏光子１２、２２、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３１０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、入射光は直交偏光子１２、２２を通過せずに遮断される。

配向膜１１、２１は水平配向膜であっても良い。

一方、液晶分子３１０の傾斜方向と偏光子１２、２２の透過軸が４５度になれば最高輝度を得ることができるが、本実施形態の場合、全てのドメインで液晶分子３１０の傾斜方向がゲート線１２１と４５゜の角をなし、ゲート線１２１は表示板１００、２００の周縁と垂直または水平である。従って、本実施形態の場合、偏光子１２、２２の透過軸を表示板１００、２００の周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、偏光子１２、２２を安く製造することができる。

共通電極２７０に共通電圧を印加して画素電極１９０にデータ電圧を印加すれば、表示板の表面にほとんど垂直である主電界が生成される。液晶分子３１は電界に応答してその長軸が電界の方向に垂直をなすように方向を変えようとする。一方、共通電極２７０及び画素電極１９０の切開部７１、７３a、７３b、９１、９３a、９３bとこれらと平行な画素電極１９０の辺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７１、７３a、７３b、９１、９３a、９３bの辺と画素電極１９０の辺に垂直である。また、切開部７１、７３a、７３b、９１、９３a、９３bの対向する二つの辺における主電界の水平成分は互いに反対方向である。

このような電界を通じて切開部７１、７３a、７３b、９１、９３a、９３bは液晶層３の液晶分子が傾く方向を制御する。隣接する切開部７１、７３a、７３b、９１、９３a、９３bによって定義されたり切開部７２a、７２bと画素電極１９０の左側斜辺によって定義されたりする各ドメイン内にある液晶分子は切開部７１、７３a、７３b、９１、９３a、９３bの長さ方向に対して垂直をなす方向に傾く。各ドメインの最も長い辺の２つはほとんど平行でゲート線１２１と約±４５度をなし、ドメイン内で液晶分子のほとんどは４方向に傾く。

切開部９１、９３a、９３b、７１、７３a、７３bの幅は約９μm乃至約１２μmであるのが好ましい。

少なくとも一つの切開部９１、９３a、９３b、７１、７３a、７３b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。突起は有機物または無機物で作ることができ、電界生成電極１９０、２７０の上または下に配置でき、その幅は約５μm乃至約１０μmであるのが好ましい。

画素電極１９０切開部９１、９３a、９３bの境界からこれと隣接した共通電極２７０切開部７１、７３a、７３bの境界までの間隔と、画素電極の境界からこれと隣接した共通電極２７０切開部７１、７３a、７３bの境界までの間隔は約１２μm乃至約２０μmであるのが好ましく、約１７μmから約１９μm範囲であるのがさらに好ましい。このような範囲で間隔を決めたら、開口率は減少しても液晶の応答速度が速くなって必要な透過率を確保することができた。

一方、電場は電極２７０の切開部と画素電極１９０の辺によって切開部の辺と画素電極１９０の辺に垂直な水平成分を有する。したがって、各副領域液晶分子３１０の傾斜方向は互いに異なり、そのために視野角が拡張される。

前記で説明した図１乃至図５の液晶表示装置に対する多くの特徴はこのような実施形態にも適用することができる。

切開部９１、９３a、９３b、７１、７３a、７３bの模様、配置及び数などは変更することができる。

本発明の他の実施形態による液晶表示装置について図１０乃至図１３を参照して詳細に説明する。

図１０は本発明の他の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り、図１１は本発明の他の実施形態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１２は図１０に示した薄膜トランジスタ表示板と図１１に示した共通電極表示板を含む液晶表示装置の配置図であり、図１３は図１２の液晶表示装置をXIII-XIII´線に沿って切断して示した断面図である。

図１０乃至図１３に示すように、本実施形態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及び二つの表示板１００、２００の外側に付着されている一対の偏光子１２、２２を含む。

本実施形態による表示板１００、２００の層状構造は図６乃至図９に示した表示板１００、２００の層状構造とほとんど同一である。

前記薄膜トランジスタ表示板１００は、ゲート電極１２４を含む複数のゲート線１２１及び複数の維持電極線１３１が基板１１０上に形成されており、その上にゲート絶縁膜１４０、複数の半導体１５１、１５４及び複数の抵抗性接触部材１６１、１６３、１６５が順次に形成されている。ソース電極１７３を含む複数のデータ線１７１と複数のドレイン電極１７５が抵抗性接触部材１６１、１６３、１６５及びゲート絶縁膜１４０上に形成されており、保護膜１８０がその上に形成されており、保護膜１８０及びゲート絶縁膜１４０には複数の接触孔１８１、１８２、１８５が形成されている。保護膜１８０上には複数の画素電極１９０及び複数の接触補助部材８１、８２が形成されており、その上には配向膜１１が形成されている。

前記共通電極表示板２００は、遮光部材２２０、複数の色フィルター２３０、蓋膜２５０、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。

図６乃至図９とは異なって、各々の維持電極線１３１は互いに隣接するゲート線１２１の間の中央に配置されており、広い幅で拡張されている維持電極１３５有する。

ドレイン電極１７５は維持電極１３５と各々重なる複数の拡張部を有しており、ドレイン電極１７５の拡張部辺は維持電極１３５の辺と実質的に平行する。

ドレイン電極１７５は前記実施形態と同様にゲート電極１２４を囲んでおり、環状分枝部のうちのゲート電極１２４と重なる二つの端部は互いに一つの線上で対向しておらず、互いに外れてある。ソース電極１７３は互いに外れた環状分枝部のドレイン電極１７５端部を囲むように“S”字型模様をしている。このような構造でもゲート電極１２４とドレイン電極１７５の重畳面積はデータ線１７１と平行なゲート電極１２４の中心線に対して対称構造をしていて、製造工程時に上下及び左右に整列誤差が発生してもゲート電極１２４とドレイン電極１７５の寄生容量を一定に形成する。

また、画素電極１９０の切開部９１、９２、９３a、９３b、９４a、９４b、９５a、９５b及び共通電極２７０の切開部７１、７２、７３ａ、７３ｂ、７４a、７４b、７５a、７５bの配置及び模様が前記実施形態と異なる。特に、共通電極２７０の切開部７２、７３a、７３b、７４a、７４b、７５a、７５bには切開部７２、７３a、７３b、７４a、７４b、７５a、７５b内の液晶分子の配向を制御する切欠が形成されている。

前記実施形態で示した薄膜トランジスタ表示板の多くの特徴は図１０乃至図１３に示した液晶表示装置にも適用することができる。

本発明の他の実施形態による液晶表示装置について図１４及び図１５を参照して詳細に説明する。

図１４は本発明の他の実施形態による液晶表示装置の配置図であり、図１５は図１４の液晶表示装置をXV-XV´線に沿って切断して示した断面図である。

図１４及び図１５に示すように、本実施形態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の外側に付着されている一対の偏光子１２、２２を含む。

本実施形態による表示板１００、２００の層状構造は図１０乃至図１３とほとんど同一である。

前記薄膜トランジスタ表示板１００は、ゲート電極１２４を含む複数のゲート線１２１及び維持電極１３５を各々含む複数の維持電極線１３１が基板１１０上に形成されており、その上にゲート絶縁膜１４０、半導体１５１、１５４及び抵抗性接触部材１６１、１６３、１６５が順次に形成されている。ソース電極１７３を含む複数のデータ線１７１と複数のドレイン電極１７５がゲート絶縁膜１４０上に形成されており、保護膜１８０がその上に形成されており、保護膜１８０及びゲート絶縁膜１４０には複数の接触孔１８１、１８２、１８５が形成されている。保護膜１８０上には複数の画素電極１９０及び複数の接触補助部材８１、８２が形成されており、その上には配向膜１１が塗布されている。

前記共通電極表示板２００は、遮光部材２２０、複数の色フィルター２３０、蓋膜２５０、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。

図１０乃至図１３の液晶表示装置とは異なって、図１４及び図１５に示すように半導体１５４はデータ線１７１及びドレイン電極１７５の下部まで伸びており、データ線１７１下部の半導体１５１と連結されて半導体１５１、１５４の全ては線形をなす。島形の抵抗性接触部材１６５に対向する抵抗性接触部材１６３もまたデータ線１７１下部まで伸びており、抵抗性接触部材１６１、１６３は線形をなす。この時、線形の半導体１５１はデータ線１７１とドレイン電極１７５及びその下の抵抗性接触部材１６１、１６５とほとんど同一な模様を有する。しかし、線形の半導体１５１のうちの突出部１５４はソース電極１７３とドレイン電極１７５との間の部分のようにデータ線１７１とドレイン電極１７５で覆われない部分を有する。

また、ソース電極１７３は前記実施形態とは異なって“S”字型模様でゲート線１２１と平行な上部分枝を除いた杓子模様をなす。

図１６は本発明の他の実施系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１６に示すように、本実施形態による液晶表示装置の配置構造もやはり図１０乃至１３とほとんど同一である。横方向に複数のゲート線１２１が伸びており、縦方向に複数のデータ線１７１が伸びており、維持電極線１３１もまたゲート線１２１と平行に伸びている。

しかし、図１０乃至図１３と異なって画素電極は画素電極を二等分する中心線に対して下半面１９０aと上半面１９０bに分けられており、これらは連結部９０abを通じて互いに連結されている。下半面１９０a及び上半面１９０bの各々はゲート線１２１の中心線に対して反転対称をなす切開部９３a、９４a、９５a、９６a及び切開部９３b、９４b、９５b、９６bを有する。もちろん、共通電極２７０も切開部９３a、９４a、９５a、９６a及び切開部９３b、９４b、９５b、９６bの間と最外角切開部９３a、９６a、９３b、９６bとこれと平行な下半面１９０aと上半面１９０bの面取りされた辺の間に位置する一対の切開部７３a、７３b、７８a、７８b、７５a、７５b、７６a、７６b、７７a、７７bを有する。

また、ゲート線１２４は画素電極の下半面１９０aと上半面１９０bの間に位置し、ゲート電極１２４は下半面１９０a、１９０bに向かって各々突出されてゲート線１２１の中心線に対して反転対称をなす。

維持電極線１３１は互いに隣接する画素電極の間に各々位置するが、各々の維持電極線１３１は突出部をなして維持電極線１３１を中心に両側に配置されている画素電極の下半面１９０aと上半面１９０bの外側周縁と各々重なる一対の維持電極１８５a（図示せず）、１８５bを含んでいる。

ドレイン電極１７５a、１７５bは対をなしてゲート線１２１の中心線に対して反転対称でゲート電極１２４と重なっており、各々はデータ線１７１と平行に伸びている。一対のドレイン電極１７５a、１７５bは維持電極線１３１の突出部を構成する一対の維持電極１８５a（図示せず）、１８５bと各々重なる拡張部を有する。

ソース電極１７３はゲート線１２１の中心線に対して反転対称をなす一対のドレイン電極１７５a、１７５bを囲んで“H”字型模様をしている。このような構造でもゲート電極１２４とドレイン電極１７５の重畳面積はゲート線１７１と平行なゲート電極１２４の中心線に対して対称構造をしていて、製造工程時に上下及び左右に整列誤差が発生してもゲート電極１２４とドレイン電極１７５の寄生容量を一定に維持して前記実施形態と同一な効果を得ることができる。

以上、本発明の好ましい実施形態について詳細に説明したが、本発明の権利範囲はこれに限定されるわけではなく、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また本発明の権利範囲に属する。特に、画素電極と共通電極に形成する切開部の配置は多様に変形することができる。

本発明は、表示板に用いる薄膜トランジスタにおいて利用可能である。

本発明の一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。 図１に示した薄膜トランジスタ表示板をII-II’線に沿って切断して示した断面図である。 本発明の他の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。 図３に示した薄膜トランジスタ表示板をIV-IV’線に沿って切断して示した断面図である。 図３に示した薄膜トランジスタ表示板をV-V’線に沿って切断して示した断面図である。 本発明の他の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。 本発明の他の実施形態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る。 図６の薄膜トランジスタ表示板と図７の共通電極表示板を含む液晶表示装置の構造を示した配置図である。 図８の液晶表示装置をIX-IX´線に沿って切断して示した断面図である。 本発明の他の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。 本発明の他の実施形態による液晶表示装置用共通電極表示板の配置図である。 図１０の薄膜トランジスタ表示板と図１１の共通電極表示板を含む液晶表示装置の配置図である。 図１２の液晶表示装置をXIII-XIII’線に沿って切断して示した断面図である。 本発明の他の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１４の液晶表示装置をXV-XV’線に沿って切断して示した断面図である。 本発明の他の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。

符号の説明

３ 液晶層、
１１、２１ 配向膜、
１２、２２ 偏光板、
８１、８２ 接触補助部材、
１００、２００ 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、１３３a、１３３b、１３３c、１３３d 維持電極、
１４０ ゲート絶縁膜、
１５１、１５４ 半導体、
１６１、１６３、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、
１９０a、１９０b 画素電極、
２２０ 遮光部材、
２５０ 蓋膜、
２７０ 共通電極、
３１０ 液晶分子。

Claims (4)

1. ゲート電極を有するゲート線と、
   前記ゲート線と絶縁されて交差し、ソース電極を有するデータ線と、
   前記ゲート電極及び前記ソース電極を有しており、かつ前記ゲート電極と絶縁されて重なり、２本の分枝を有するドレイン電極を有している薄膜トランジスタと、
   前記ゲート線、前記データ線及び前記薄膜トランジスタを覆う保護膜と、
   前記ドレイン電極と連結されている画素電極とを含み、
   前記ソース電極は、“Ｓ”字型模様をなす第１凹部及び第２凹部を有しており、
   前記ドレイン電極の２本の分枝のうちのゲート電極と重なるそれぞれの端部は互いに一つの線上で対向しておらず、前記ゲート電極の前記ゲート線方向における互いに対向する２つの辺をそれぞれ通っており、
   該端部のみがゲート電極と重畳するように、該端部以外のドレイン電極は前記ゲート電極を囲んでおり、
   前記ドレイン電極の２本の分枝の端部は、それぞれ前記ソース電極の前記第１凹部及び前記第２凹部により囲まれ、
   前記ゲート電極と前記ドレイン電極の重畳部分は、前記データ線方向における前記ゲート電極の中心線に対して対称構造をしていることを特徴とする薄膜トランジスタ表示板。
2. 前記データ線に連結される前記ソース電極の一部は前記ゲート線と重ならない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. 前記画素電極及び前記ドレイン電極のうちの少なくとも一つと重なって保持容量を形成する維持電極を有する維持電極線をさらに含むことを特徴とする請求項１または２に記載の薄膜トランジスタ表示板。
4. 前記維持電極線は互いに隣接する前記画素電極の間に配置され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。

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