JP5313373B2 - 液晶表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、液晶表示装置に関し、特に、広視野角を実現す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。

液晶表示装置は、一般に、共通電極やカラーフィルタなどが形成されている上部表示板と、薄膜トランジスタや画素電極などが形成されている下部表示板との間に液晶物質を注入し、画素電極及び共通電極に互いに異なる電圧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、これにより光の透過率を調節することによって、画像を表現する装置である。

ところが、液晶表示装置は、視野角が狭いことが大きな短所である。このような短所を克服して視野角を広くする多様な方案が開発されているが、その中でも、液晶分子を上部表示板及び下部表示板に対して垂直に配向して、画素電極及びその対向電極である共通電極に一定の切開パターンを形成するか又は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、画素電極及び共通電極に各々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を利用して液晶分子が傾斜する方向を調節することにより、視野角を広くする方法がある。

突起を形成する方法としては、上部表示板及び下部表示板に形成されている画素電極及び共通電極上に各々突起を形成し、突起によって歪曲される電場を利用して液晶分子が傾斜する方向を調節することにより、視野角を広くする方法がある。
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突起を形成し、切開パターン及び突起によって形成されるフリンジフィールドを利用して液晶が傾斜する方向を調節することにより、ドメインを形成する方法がある。
このような多重ドメイン液晶表示装置は、１：１０のコントラストを基準にするコントラスト基準視野角や、階調間の輝度反転の限界角度として定義される階調反転基準視野角は、全方向で８０°以上と非常に優れている。

しかしながら、多重ドメイン液晶表示装置は、正面のガンマ曲線及び側面のガンマ曲線が一致しないことによる側面ガンマ曲線歪曲現象が発生して、左右側面で劣った視認性を示すという問題点がある。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て色が白色側に移動する傾向があり、著しい場合には、明るい階調においては階調間の差がなくなって絵がゆがんで見えることもある。ところが、最近では、液晶表示装置がマルチメディア用として使用されて絵や動画を見ることが増加したため、視認性がより一層重要視されている。
また、このような垂直配向モードの液晶表示装置では、信号線の段差によって液晶分子の配向が歪曲して、このような部分で光漏れ現象が発生してコントラスト比が低下するという問題点がある。
本発明は、上記した従来例の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、視認性の優れた液晶表示装置を実現することにある。
また、本発明の他の目的は、高いコントラストを確保することができる液晶表示装置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、本発明に係る液晶表示装置では、画素電極を二つ以上のサブ画素電極に分割し、サブ画素電極を、結合電極を利用して互いに容量性結合して、サブ画素電極に少なくとも互いに異なる二つの電圧を印加する。この時、結合電極は、偏光板の偏光方向に対して垂直又は平行にのびている。

より詳細には、本発明の一態様による液晶表示装置は、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信号線と絶縁されて交差している第２信号線と、前記第１信号線及び前記第２信号線に接続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接続されている第１画素電極と、前記第１画素電極に容量性結合されている少なくとも一つの第２画素電極と、前記第１画素電極と接続されており、前記第２画素電極と重畳して結合容量を形成する結合電極と、前記結合電極と前記薄膜トランジスタの一つの端子と接続されている接続部と、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おり、前記第１画素電極及び前記第２画素電極と対向している共通電極と、前記第１絶縁基板及び前記第２絶縁基板の外側面のうちの少なくとも一方に付着されている偏光板と、を含み、前記結合電極は、前記偏光板の偏光方向に対して平行又は垂直にのびて、前記偏光板の偏光方向に対して平行又は垂直な境界を有し、前記接続部は、前記結合電極の幅より小さい幅を有し、かつ、少なくとも一つの屈曲部を含み、前記接続部は、前記偏光板の偏光方向に対して垂直又は平行な部分を含む。

前記結合電極は、前記薄膜トランジスタの一つの端子であるドレイン電極に接続されていることが好ましく、前記ドレイン電極、前記結合電極、及び前記接続部が同一の層に形成されていることが好ましい。
前記ドレイン電極は、前記偏光板の偏光方向に対して垂直又は平行な境界を有することが好ましく、前記接続部は、前記偏光板の偏光方向に対して垂直又は平行な境界を有することが好ましい。
本発明による液晶表示装置は、前記第１画素電極又は前記第２画素電極と重畳して保持容量を形成する保持電極を有する保持電極線を更に含み、前記接続部は、前記保持電極線からのびた拡張部と平行な部分を少なくとも一部分有することが好ましく、前記保持電極線は、前記偏光板の偏光方向に対して垂直又は平行な境界を有することが好ましい。
前記第１画素電極、前記第２画素電極、及び前記共通電極のうちの少なくとも一つは、画素領域を複数のドメインに分割するドメイン分割手段を有し、前記接続部は、前記ドメイン分割手段がのびている方向に沿って形成されている領域を含むことが好ましい。
前記接続部は、前記ドメイン分割手段と重畳する領域を含むことが好ましく、前記ドメイン分割手段は、前記第１信号線と前記第２信号線とで囲まれた領域の上下二等分線に対して実質的に鏡対称をなすことが好ましい。
ドメイン分割手段は、前記第１信号線及び前記第２信号線と４５゜をなすことが好ましく、前記ドメイン分割手段は、前記第１画素電極及び前記第２画素電極のうちの少なくとも一つが有する切開部又は前記共通電極が有する切開部を含むことが好ましい。
前記結合電極は、四角形の形状を有することが好ましく、前記結合電極の少なくとも一つの角は、前記第２信号線に対して平行であり、前記偏光板の偏光方向に対して垂直又は平行な境界を有することが好ましい。
前記結合電極の少なくとも一つの角に凹部が形成されていることが好ましく、前記第１信号線を横切って、隣接した保持電極線を接続する保持配線接続橋を更に含むことが好ましい。

以上のような構造によって、本発明による液晶表示装置では、一つの画素に二つのガンマ曲線で画像を表示するので、側面の視認性を向上させることができる。また、画素内に位置する信号線の境界が偏光板の偏光方向に対して垂直又は平行に配置されることにより、信号線の段差による光漏れ現象を最少化するので、コントラストを最大化することができる。

本発明の一実施例による液晶表示装置用の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用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の液晶表示装置のＩＶ−ＩＶ´線による断面図である。 本発明の実施例による液晶表示装置における一つの画素の回路図である。 本発明の他の実施例による薄膜トランジスタ表示板を含む液晶表示装置の配置図である。 図６の液晶表示装置のＶＩＩ−ＶＩＩ´線による断面図である。 本発明の他の実施例による薄膜トランジスタ表示板を含む液晶表示装置の配置図である。

以下、添付した図面を参照して、本発明の実施例について、本発明が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することが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。
図面では、各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。明細書全体を通して、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、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意味する。反対に、ある部分が他の部分の“直上”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。

図１は、本発明の一実施例による液晶表示装置用の薄膜トランジスタ表示板の配置図であり、図２は、本発明の一実施例による液晶表示装置用の共通電極表示板の配置図であり、図３は、図１及び図２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構造を示した配置図であり、図４は、図３の液晶表示装置のＩＶ−ＩＶ´線による断面図であり、図５は、本発明の実施例による液晶表示装置における一つの画素の回路図である。

本発明の一実施例による液晶表示装置は、図４に示すように、下部表示板１００、これと対向している上部表示板２００、及び下部表示板１００と上部表示板２００との間に注入されて、表示板１００、２００に垂直に配向されている液晶分子を含む液晶層３を含む。各々の表示板１００、２００には配向膜１１、２１が形成されていて、配向膜１１、２１は、液晶層３の液晶分子が表示板１００、２００に対して垂直に配向されるようにする垂直配向モードであることが好ましいが、他のモードであってもよい。また、上部表示板２００及び下部表示板１００の外側面には、上部偏光板２２及び下部偏光板１２がそれぞれ付着されている。二つの偏光板１２、２２の偏光方向は互いに垂直になるように配置されていて、これによって、垂直配向モードの液晶表示装置は、電圧が印加されない状態での光漏れ現象を最少化することができ、コントラストを最大化することができる。本実施例による液晶表示装置において、偏光板１２、２２の偏光方向は、図３に上下方向及び左右方向の矢印で示すように、横方向及び縦方向に配置されている。

下部表示板１００には、ガラス等の透明な絶縁物質からなる下部絶縁基板１１０上に、ＩＴＯ（ｉｎｄｉｕｍ ｔｉｎ ｏｘｉｄｅ）やＩＺＯ（ｉｎｄｉｕｍ ｚｉｎｃ ｏｘｉｄｅ）などの透明な導電物質からなる第１画素電極１９０ａ及び第２画素電極１９０ｂを含む画素電極１９０が形成されている。画素電極１９０は、一組の切開部９１、９２、９３、９４ａ、９４ｂを有し、第１画素電極１９０ａ及び第２画素電極１９０ｂは、互いに接続されている切開部９３によって分割されている。このうちの第１画素電極１９０ａは、薄膜トランジスタに接続されて画像信号電圧の印加を受け、第２画素電極１９０ｂは、第１画素電極１９０ａと直接接続されている結合電極１７６と重畳することによって、第１画素電極１９０ａと容量結合されている。本実施例による液晶表示装置において、画素電極１９０は、少なくとも二つの複数のサブ画素電極を含み、サブ画素電極は、薄膜トランジスタと直接接続されているサブ画素電極及び容量結合されている一つ以上のサブ画素電極からなる。
ここで、反射型液晶表示装置である場合には、画素電極１９０が透明物質で構成される必要がなく、この場合には、下部偏光板１２も不必要になる。

次に、上部表示板２００の構造について説明する。
前記と同様に、ガラス等の透明な絶縁物質からなる上部絶縁基板２１０の下面即ち下部表示板１００に対向する面には、開口部を有して光漏れ現象を防止するためのブラックマトリックス２２０、赤、緑、青のカラーフィルタ２３０、及びＩＴＯ又はＩＺＯなどの透明な導電物質からなる共通電極２７０が形成されている。この時、共通電極２７０は、切開部７１、７２、７３ａ、７３ｂ、７４ａ、７４ｂを有する。ブラックマトリックス２２０は、共通電極２７０のこれら切開部と重畳する部分にも形成されることができ、これは、これら切開部によって発生する光漏れ現象を防止するためである。

より詳細に、下部表示板１００である薄膜トランジスタ表示板は、下記のような構造からなる。
下部絶縁基板１１０上に、主に横方向にのびている複数のゲート線１２１及び保持電極線１３１が形成されている。
ゲート線１２１は、主に横方向にのびていて、各ゲート線１２１の一部はゲート電極１２４をなす。ゲート線１２１には、ゲート電極１２４が突起の形態に形成されていて、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することができ、接触部であるゲート線１２１の端部１２９は他の部分より幅が広い。ゲート駆動回路は、軟性印刷回路基板に実装されるか又は基板１００の上部に直接形成されることができ、ゲート線１２１の端部１２９は、ゲート駆動回路の出力端に電気的に接続される。

各保持電極線１３１は、ゲート線１２１と共に横方向にのびていて、それからのび出た複数組の保持電極（ストレージ電極）１３３ａ、１３３ｂ、１３３ｃ、１３３ｄ、１３３ｅを含む。一組の保持電極１３３ａ、１３３ｂは、縦方向にのび出て画素の周縁に配置されており、保持電極１３３ｄは、斜線方向にのびて切開部９１、９２、９３、９４ａ、９４ｂ、と重畳して、縦方向の二つの保持電極１３３ａ、１３３ｂを接続する。各保持電極線１３１は、画素の上部及び下部に位置する二つ以上の横線として構成することもできる。

ゲート線１２１及び保持電極線１３１は、Ａｌ、Ａｌ合金、Ａｇ、Ａｇ合金、銅、銅合金、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｍｏ、又はモリブデン合金などの金属などからなる。本実施例のゲート線１２１及び保持電極線１３１は、単一膜、又は物理化学的特性の優れたＣｒ、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｔａなどの金属層と比抵抗が小さいＡｌ系又はＡｇ系又は銅の金属層とを含む多層膜からなり、一例として、Ｍｏ（又はＭｏ合金）／Ａｌ（又はＡｌ合金）がある。
ゲート線１２１及び保持電極線１３１の側面は傾いていて、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及び保持電極線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、主に縦方向にのびていて、各ドレイン電極１７５に向かって複数の分分岐を出し、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の一端部に位置する接触部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と同一層には、接続部１７８を通じてドレイン電極１７５と接続されている複数の結合電極１７６が形成されている。結合電極１７６は、画素の中央に位置して第２画素電極１９０ｂと重畳して結合容量を形成する。接続部１７８の大部分１７８ｂ及び結合電極１７６は縦方向にのびていて、偏光板１２、２２の偏光方向に対して平行又は垂直な境界を有する。このような構造では、電圧が印加されない状態において、基板１１０、２１０に垂直に配向された液晶分子が結合電極１７６及び接続部１７８の段差によって傾いても、接続部１７８の大部分１７８ｂ及び結合電極１７６の境界は偏光板１２、２２の偏光方向と平行又は垂直であるので、液晶分子も偏光板１２、２２の偏光方向と垂直又は平行な状態に傾く。従って、接続部１７８の大部分１７８ｂ及び結合電極１７６の境界を透過する光に対して液晶層３では位相遅延がほとんど発生せず、他の部分と同様に、液晶層３を透過する光の部分は、偏光方向が垂直に配置された二つの偏光板１２、２２によって遮断される。従って、接続部１７８の大部分１７８ｂ及び結合電極１７６の境界で光漏れ現象がほとんど発生せず、これによって、信号線の段差によってコントラストが低下するのを最少化することができる。もちろん、ドレイン電極１７５、保持電極線１３１などのように画素において光が透過する領域内に位置する薄膜も、偏光板の偏光方向に対して平行又は垂直な境界を有しているので、段差によるコントラストの低下を最少化することができる。

一方、結合電極１７６及び接続部１７８の一部１７８ａ、１７８ｃが偏光方向に対して４５゜に傾いた境界を有するとしても、これらの境界は切開部１９５、２７２、２７３、及び保持電極１３３ｃと重畳しているので、光が漏れる部分を最少化するか、又は保持電極１３３ｃによって光の漏洩を遮断することができる。
また、データ線１７１と同一な層には、ゲート線１２１上に位置する複数の橋部金属片（ｕｎｄｅｒ−ｂｒｉｄｇｅ ｍｅｔａｌ ｐｉｅｃｅ）１７２が形成されており、このような橋部金属片１７２は、ゲート線１２１と重畳して配置されている。

データ線１７１、ドレイン電極１７５、結合電極１７６、接続部１７８、及び橋部金属片１７２も、ゲート線１２１と同様に、Ａｌ、Ａｌ合金、Ａｇ、Ａｇ合金、銅、銅合金、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｍｏ、又はモリブデン合金などの金属などからなり、これらの単一膜、又は物理化学的特性の優れたＣｒ、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｔａなどの金属層と比抵抗が小さいＡｌ系又はＡｇ系又は銅の金属層とを含む二重膜又は多重膜で構成することができる。
データ線１７１及びドレイン電極１７５の下には、データ線１７１に沿って縦方向に長くのびた複数の線状半導体１５１が形成されている。非晶質シリコンなどからなる各線状半導体１５１は、ゲート電極１２４、ソース電極１７３、及びドレイン電極１７５に向かって分岐を出して、突出部１５４を構成する。

半導体１５１とデータ線１７１及びドレイン電極１７５との間には、両者の接触抵抗を減少させるための複数の線状オーミックコンタクト１６１及び島型オーミックコンタクト１６５が形成されている。オーミックコンタクト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から構成され、分岐としてのびた突出部１６３を有し、島型オーミックコンタクト１６５は、ゲート電極１２４を中心に突出部１６３と対向する。
データ線１７１、ドレイン電極１７５、結合電極１７６、接続部１７８、及び橋部金属片１７２上、並びに、データ線１７１及びドレイン電極１７５で覆われない半導体１５１上には、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（ｐｌａｓｍａ ｅｎｈａｎｃｅｄ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｖａｐｏｒ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：ＰＥＣＶＤ）によって形成されるａ−Ｓｉ：Ｃ：Ｏ、ａ−Ｓｉ：Ｏ：Ｆなどの低誘電率絶縁物質、又は窒化ケイ素などからなる保護膜１８０が形成されている。

保護膜１８０には、ドレイン電極１７５の少なくとも一部及びデータ線１７１の端部１７９を各々露出させる複数の接触孔１８５、１８２が形成されており、ゲート線１２１の端部１２９及び保持電極線１３１の一部を各々露出する複数の接触孔１８１、１８３ａ、１８３ｂがゲート絶縁膜１４０及び保護膜１８０を貫通している。
保護膜１８０上には、複数の第１画素電極１９０ａ及び第２画素電極１９０ｂを含む画素電極１９０をはじめとして、複数の接触補助部材８１、８２及び複数の保持電極線接続橋（ｓｔｏｒａｇｅ ｂｒｉｄｇｅ）８３が形成されている。画素電極１９０、接触補助部材８１、８２、及び接続橋８３は、ＩＴＯやＩＺＯなどのような透明な導電物質やアルミニウム（Ａｌ）のような光反射特性の優れた不透明な導電物質などからなる。

画素電極１９０は、切開部９３によって第１画素電極１９０ａ及び第２画素電極１９０ｂに分割されていて、第１画素電極１９０ａは、接触孔１８５を通じてドレイン電極１７５と接続されており、第２画素電極１９０ｂは、第１画素電極１９０ａに接続されている結合電極１７６と重畳している。従って、第２画素電極１９０ｂは、第１画素電極１９０ａに容量性結合されている。
第１画素電極１９０ａ及び第２画素電極１９０ｂの切開部９１、９２、９３、９４ａ、９４ｂは、ゲート線１２１に対して±４５゜で交差する部分を備え、切開部９３は、４５゜をなす二つの部分が垂直をなす部分に比べて長さが長く、垂直をなす部分は保持電極１３３ａと重畳している。

第２画素電極１９０ｂは切開部９１を有し、切開部９１は、第２画素電極１９０ｂの右側辺から左側辺に向かって入り込んだ形態であり、入口は広く拡張されている。
第１画素電極１９０ａ及び第２画素電極１９０ｂは、各々ゲート線１２１及びデータ線１７１が交差して定定する画素を上下に二等分する線（ゲート線と並んだ線）に対してほぼ鏡面対称をなしている。

また、保護膜１８０上には、ゲート線１２１を横切ってその両側に位置する二つの保持電極線１３１を接続する保持配線接続橋８３が形成されている。保持配線接続橋８３は、保護膜１８０及びゲート絶縁膜１４０を貫通する接触孔１８３ａ、１８３ｂを通じて保持電極１３３ａ及び保持電極線１３１に接触している。保持配線接続橋８３は、橋部金属片１７２と重畳している。保持配線接続橋８３は、下部絶縁基板１１０上の保持電極線１３１全体を電気的に接続する役割を果たす。このような保持電極線１３１は、必要時にはゲート線１２１やデータ線１７１の欠陥を修理するのに利用され、橋部金属片１７２は、このような修理のためにレーザーを照射する時にゲート線１２１及び保持配線接続橋８４の電気的な接続を補助するために形成される。
接触補助部材８１、８２は、接触孔１８１、１８２を通じてゲート線の端部１２９及びデータ線の端部１７９に接続されている。

次に、共通電極表示板２００について具体的に説明する。
上部絶縁基板２１０には、画素領域に開口部を有し、互いに隣接する画素間で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。開口部を画定するブラックマトリックス２２０は、偏光板１１、２１の偏光方向に対して平行又は垂直な境界を有しているので、コントラストが低下するのを防止することができる。各々の画素には、赤色、緑色、青色のカラーフィルタ２３０が順次に形成され、該フィルタが周縁部分でブラックマトリックス２２０と重畳している。カラーフィルタ２３０上には、図２に示すように、複数組の切開部７１、７２、７３ａ、７３ｂ、７４ａ、７４ｂを有する共通電極２７０が形成されている。共通電極２７０は、ＩＴＯ又はＩＺＯなどの透明な導電物質からなる。
共通電極２７０の一組の切開部は、画素電極１９０の切開部９１、９２、９３、９４ａ、９４ｂのうちのゲート線１２１に対して４５゜をなす部分を間に挟んで交互に配置されていて、これらと並んだ斜線部及び画素電極１９０の辺と重畳している端部を含む。この端部は、縦方向端部及び横方向端部に分類される。

以上のような構造の薄膜トランジスタ表示板及び共通電極表示板を整列して結合し、その間に液晶物質を注入して垂直配向すれば、本発明の一実施例による液晶表示装置の基本構造を構成することができる。
薄膜トランジスタ表示板及び共通電極表示板を整列する時、共通電極２７０の一組の切開部７１、７２、７３ａ、７３ｂ、７４ａ、７４ｂは、二つの画素電極１９０ａ、１９０ｂを各々複数の副領域に分ける。本実施例では、図３に示したように、二つの画素電極１９０ａ、１９０ｂを各々８個の副領域に分ける。図３から分かるように、各副領域は長細く形成されていて、幅方向及び長さ方向が区別される。
以下では、画素電極１９０ａ、１９０ｂの各副領域とこれに対応する共通電極２７０の各副領域との間にある液晶層３の部分を小領域とする。これら小領域は、電界の印加時に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種類に分類され、これをドメインとする。

このような構造の液晶表示装置において、第１画素電極１９０ａは、ドレイン電極１７５を通じて薄膜トランジスタに接続され、薄膜トランジスタを通じてデータ線１７１を伝達される画像信号電圧の印加を受ける。第２画素電極１９０ｂは、結合電極１７６との重畳による容量結合によって電圧が変動するので、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。一方、本発明の他の実施例では、第２画素電極１９０ｂに共通電圧などのような任意の電圧を印加して、第１画素電極１９０ａと容量性結合して、第１画素電極１９０ａの電圧に比べて絶対値が常に高い電圧を印加することもできる。このように、一つの画素領域内で電圧が異なる二つの画素電極を配置すれば、二つの画素電極を通じて互いに異なるガンマ曲線を形成することができ、このようなガンマ曲線は互いに補償するので、ガンマ曲線が歪曲されるのを減少させることができ、これによって優れた視認性を確保することができる。ここで、画像信号が直接伝達される第１画素電極１９０ａに対して、該電極よりも高い（又は低い）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、また、第１画素電極１９０ａと容量結合する第２画素電極１９０ｂは、二つ以上配置することができる。

以下、第１画素電極１９０ａの電圧が第２画素電極１９０ｂの電圧より低く保持される理由を、図５を参照して説明する。
図５において、Ｃｌｃａは第１画素電極１９０ａと共通電極２７０との間で形成される液晶容量を示し、Ｃｓｔａは第１画素電極１９０ａと保持電極線１３１との間で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との間で形成される液晶容量を示し、Ｃｓｔｂは第２画素電極１９０ｂと保持電極線１３１との間で形成される保持容量を示し、Ｃｃｐは第２画素電極１９０ｂと第１画素電極１９０ａに接続された結合電極１７６との間で形成される結合容量を示す。

共通電極２７０の電圧に対する第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＋Ｃｓｔｂ）
が成立し、Ｃｃｐ／（Ｃｃｐ＋Ｃｌｃｂ＋Ｃｓｔｂ）は常に１より大きくないため、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の電圧Ｖｃｏｍ、及びＣｓｔａ及びＣｓｔｂに対する保持電極線１３１の電圧が異なることがあるが、このような場合には、Ｃｌｃａ及びＣｌｃｂに印加される共通電極２７０の電圧が同一であれば、Ｃｌｃａに印加される画像信号電圧Ｖａの絶対値はＣｌｃｂに印加される画像信号電圧Ｖｂの絶対値より常に大きい値を有するようになる。

一方、Ｃｃｐを調節することによってＶａに対するＶｂの比率を調整することができる。Ｃｃｐの調節は、結合電極１７６及び第２画素電極１９０ｂの重畳面積及び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することができ、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することができる。つまり、本発明の実施例では、結合電極１７６をデータ線１７１と同一層に形成したが、ゲート線１２１と同一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倍であることが好ましい。

一方、本発明の他の実施例による液晶表示装置においては、薄膜トランジスタ表示板を異なる構造とすることができ、これについて図６及び図７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薄膜トランジスタ表示板を含む液晶表示装置の構造を示した配置図であり、図７は図６の液晶表示装置のＶＩＩ−ＶＩＩ´線による断面図である。

図６及び図７に示したように、本実施例による液晶表示装置用の薄膜トランジスタ表示板の層状構造は、図１、図３、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ほぼ同一である。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及び保持電極線１３１が形成されていて、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オーミックコンタクト１６１、及び複数の島型オーミックコンタクト１６５が順次に形成されている。オーミックコンタクト１６１、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、複数のドレイン電極１７５、接続部１７７を通じてドレイン電極１７５に接続されている複数の結合電極１７６が形成されていて、その上に保護膜１８０が形成されている。保護膜１８０及び／又はゲート絶縁膜１４０には、複数の接触孔１８１、１８２、１８３ａ、１８３ｂ、１８５が形成されていて、保護膜１８０上には、複数の画素電極１９０ａ、１９０ｂ、複数の接触補助部材８１、８２、及び保持配線接続橋８３が形成されている。

しかし、図１、図３、及び図４に示した薄膜トランジスタ表示板とは異なって、本実施例による薄膜トランジスタ表示板では、半導体１５１が、薄膜トランジスタが位置する突出部１５４を除いては、データ線１７１、ドレイン電極１７５、及びその下部のオーミックコンタクト１６１、１６５と実質的に同一な平面形態をとる。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とその下部のオーミックコンタクト１６１、１６５の下に存在する部分以外にも、ソース電極１７３とドレイン電極１７５との間に、これらで覆われずに露出された部分を有している。

このような本実施例による液晶表示装置用の薄膜トランジスタ表示板は、結合電極１７６を含み、結合電極１７６の下部には、線状半導体１５１、オーミックコンタクト１６５が同一形態に形成されている。
また、ドレイン電極１７５及び結合電極１７６を接続する接続部１７８は、偏光板１２、２２（図１参照）の偏光方向（図３参照）と平行又は垂直な第１部分１７８ａ及び第２部分１７８ｂのみからなる。このような構造によって、前記実施例と同様に、本実施例でも信号線の段差による光漏れ現象を最少化することができるので、高いコントラストを確保することができる。

このような薄膜トランジスタ表示板の製造方法においては、部分的に厚さが異なる感光膜パターンを形成する。このような感光膜パターンは、厚さがしだいに小さくなる第１〜第３部分を含み、第１部分は、データ線及びドレイン電極などが位置する“配線領域”に対応し、第２部分は、第１部分より厚さが薄く、薄膜トランジスタのチャネルが位置する“チャネル領域”に対応する。続いて、一連のエッチング工程によって“配線領域”及び“チャネル領域”に複数の突出部１５４を含む複数の線状半導体１５１を形成する。次に、“配線領域”に複数のソース電極１７３を各々含む複数のデータ線１７１、複数のドレイン電極１７５、接続部１７８、結合電極１７６、その下部に位置する複数の突出部１６３を各々含む複数の線状オーミックコンタクト１６１、及び複数の島型オーミックコンタクト１６５を形成する。

また、本発明の他の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の結合電極は異なる構造とすることもでき、これについて図８を参照して具体的に説明する。
図８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。ここで、層状構造は第１実施例と同一であるので、図面には示さない。
図８に示すように、本実施例による液晶表示装置用の薄膜トランジスタ表示板の配置構造は、図１、図３、及び図４に示した液晶表示装置用の薄膜トランジスタ表示板の配置構造とほぼ同一である。

しかし、第２画素電極１９０ｂと重畳して結合容量を形成して、ドレイン電極１７５と接続されている結合電極１７６が、データ線１７１と平行に縦方向にのびていて、偏光板１２、２２の偏光方向に平行又は垂直な境界を有する。この時、結合電極１７６は、保持電極１３３ｂと重畳するように配置することができる。
前記のように画素内に位置する信号線の境界を偏光板の偏光方向に対して垂直又は平行に配置する構造は、垂直配向モードの液晶表示装置だけでなく、捩じれネマチックモード又は線状の二つの電極を同一な表示板に形成して液晶分子を駆動する平面駆動モードなどの液晶表示装置にも、同一に適用することができる。
一方、本発明の他の実施例では、前記した実施例で示された画素構造における赤色、緑色、青色のカラーフィルタを薄膜トランジスタ表示板に配置することができ、共通電極表示板にはブラックマトリックスを形成しないよう構成することもできる。

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、本発明の権利範囲はこれに限定されず、特許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、本発明の権利範囲に属する。特に、画素電極及び共通電極に形成される切開部の配置は多様な変形があり得る。

３ 液晶層
１１、２１ 配向膜
１２ 下部偏光板
２２ 上部偏光板
７１、７２、７３ａ、７３ｂ、７４ａ、７４ｂ、９１、９２、９３、９４ａ、９４ｂ 切開部
１００ 下部表示板
１１０ 下部絶縁基板
１２１ ゲート線
１２４ ゲート電極
１３１ 保持電極線
１３３ａ〜１３３ｅ 保持電極
１４０ ゲート絶縁膜
１７１ データ線
１７３ ソース電極
１７５ ドレイン電極
１７６ 結合電極
１７８、１７８ａ〜１７８ｃ 接続部
１８０ 保護膜
１９０、１９０ａ、１９０ｂ 画素電極
２００ 上部表示板
２１０ 上部絶縁基板
２２０ ブラックマトリックス
２３０ カラーフィルタ
２７０ 共通電極

Claims (17)

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信号線と絶縁されて交差している第２信号線と、
   前記第１信号線及び前記第２信号線に接続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接続されている第１画素電極と、
   前記第１画素電極に容量性結合されている少なくとも一つの第２画素電極と、
   前記第１画素電極と接続されており、前記第２画素電極と重畳して結合容量を形成する結合電極と、
   前記結合電極と前記薄膜トランジスタの一つの端子と接続されている接続部と、
   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おり、前記第１画素電極及び前記第２画素電極と対向している共通電極と、
   前記第１絶縁基板及び前記第２絶縁基板の外側面のうちの少なくとも一方に付着されている偏光板と、を含み、
   前記結合電極は、前記偏光板の偏光方向に対して平行又は垂直にのびて、前記偏光板の偏光方向に対して平行又は垂直な境界を有し、
   前記接続部は、前記結合電極の幅より小さい幅を有し、かつ、少なくとも一つの屈曲部を含み、
   前記接続部は、前記偏光板の偏光方向に対して垂直又は平行な部分を含むことを特徴とする液晶表示装置。
2. 前記結合電極は、前記薄膜トランジスタの一つの端子であるドレイン電極に接続されていることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
3. 前記ドレイン電極、前記結合電極、及び前記接続部が同一の層に形成されていることを特徴とする請求項２に記載の液晶表示装置。
4. 前記ドレイン電極は、前記偏光板の偏光方向に対して垂直又は平行な境界を有することを特徴とする請求項２に記載の液晶表示装置。
5. 前記接続部は、前記偏光板の偏光方向に対して垂直又は平行な境界を有することを特徴とする請求項２に記載の液晶表示装置。
6. 前記第１画素電極又は前記第２画素電極と重畳して保持容量を形成する保持電極を有する保持電極線を更に含み、
   前記接続部は、前記保持電極線からのびた拡張部と平行な部分を少なくとも一部分有することを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
7. 前記保持電極線は、前記偏光板の偏光方向に対して垂直又は平行な境界を有することを特徴とする請求項６に記載の液晶表示装置。
8. 前記第１画素電極、前記第２画素電極、及び前記共通電極のうちの少なくとも一つは、画素領域を複数のドメインに分割するドメイン分割手段を有し、
   前記接続部は、前記ドメイン分割手段がのびている方向に沿って形成されている領域を含むことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
9. 前記接続部は、前記ドメイン分割手段と重畳する領域を含むことを特徴とする請求項８に記載の液晶表示装置。
10. 前記ドメイン分割手段は、前記第１信号線と前記第２信号線とで囲まれた領域の上下二等分線に対して実質的に鏡面対称をなすことを特徴とする請求項８に記載の液晶表示装置。
11. 前記ドメイン分割手段は、前記第１信号線及び前記第２信号線と４５゜をなすことを特徴とする請求項１０に記載の液晶表示装置。
12. 前記ドメイン分割手段は、前記第１画素電極及び前記第２画素電極のうちの少なくとも一つが有する切開部又は前記共通電極が有する切開部を含むことを特徴とする請求項１１に記載の液晶表示装置。
13. 前記結合電極は、四角形の形状を有することを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
14. 前記結合電極の少なくとも一つの角は、前記第２信号線に対して平行であることを特徴とする請求項１３に記載の液晶表示装置。
15. 前記結合電極の少なくとも一つの角は、前記偏光板の偏光方向に対して垂直又は平行な境界を有することを特徴とする請求項１４に記載の液晶表示装置。
16. 前記結合電極の少なくとも一つの角に凹部が形成されていることを特徴とする請求項１５に記載の液晶表示装置。
17. 前記第１信号線を横切って、隣接した保持電極線を接続する保持配線接続橋を更に含むことを特徴とする請求項６に記載の液晶表示装置。
    

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