KR970005638B1 - 계조액정표시패널 - Google Patents

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KR970005638B1
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야스히로 우카이
토미히사 스나타
토시야 이나다
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호시덴 가부시기가이샤
후루하시 켄지
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Abstract

내용 없음.

Description

[발명의 명칭]
계조액정표시패널
[도면의 간단한 설명]
제1도는 복수의 부화소로 이루어지는 계조표시가능한 화소영역의 평면도.
제2도는 제1도에 있어서의 Ⅱ-Ⅱ선의 단면을 표시한 도면.
제3도는 제1도에 표시한 표시화소의 등가회로.
제4도는 본 발명의 액정표시패널의 화소구조를 표시한 평면도.
제5도는 제4도에 있어서의 Ⅴ-Ⅴ선의 단면을 표시한 도면.
제6도는 본 발명의 액정표시패널이 가진 각표시화소의 등가회로를 표시한 도면.
제7도는 제4 및 제5도에 표시한 화소에 있어서의 구동전압 Va에 대한 각 액정콘덴서에서의 광투과율특성의 예를 설명하기 위한 도면.
제8도는 제4도의 실시예의 변형예에 있어서의 제5도와 대응한 단면도.
제9도는 제8도의 화소구성에 있어서 게이트보텀형 박막트랜지스터를 사용하였을 경우의 실시예의 단면을 표시한 도면.
제10도는 본 발명의 다른 실시예에 있어서의 각 표시화소의 평면도.
제11도는 제10도에 있어서의 XI-XI선을 따른 단면도.
제12도는 제10도에 표시한 화소의 등가회로를 표시한 도면.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1,5 : 투명기판 2 : 제어콘덴서전극
41,42: 부화소전극 6 : 공통전극
7 : 액정 8 : 박막트랜지스터
8D : 드레인전극 8S : 소오스전극
8SC : 반도체층 8G : 게이트전극
12 : 부가콘덴서전극 15 : 절연층
15H : 콘택트홀 21 : 소오스라인
24 : 게이트절연막 25 : 게이트라인
Va: 전압 GP : 갭
Cs: 부가콘덴서 CC,CC1,CC2: 제어콘덴서
CLC1,CLC2,CLC3: 액정콘덴서
[발명의 상세한 설명]
[기술분야]
본 발명은, 각 화소가 복수의 부화소로 이루어지는 계조표시가능한 액정표시 패널에 관한 것이다.
[배경기술]
이 종류의 종래기술로서, 미합중국 특허 제 4,840,460호에 개시되어 있는 액정표시패널에 있어서는, 액정을 사이에 두어 공통전극에 대향하는 각화소전극은 동일 면적의 복수의 부화소전극으로 분할되고, 이들 분할된 부화소전극의 각각과 절연층을 개재하여 상이한 면적으로 대향하는 제어콘덴서전극이 형성되어 있다.
각 표시화소내의 모든 제어콘덴서전극은 상호전기적으로 접속되어 있다.
각 제어콘덴서전극과, 절연층을 개재해서 그것에 대향하는 부화소전극은 제어콘덴서를 구상하고, 그 부화소전극과 액정을 개재해서 그 부화소전극에 대향하는 공통전극은 액정콘덴서를 구성하고 , 이들 2개의 콘덴서는 직렬로 접속되어 있다. 제어전극에 주어지는 구동전압은 이들 2개의 콘덴서에 의해서 분할된다.
각 액정콘덴서의 용량은 동등하나, 각 제어콘덴서의 용량은 모두 상이하다.
그 때문에, 모든 제어콘덴서 전극에 공통적으로 전압을 인가해도 각각의 액정콘덴서에 인가되는 용량분할 전압은 상이하다. 액정의 드레숄드치전압(액정표시패널의 광투과가 시작될때의 액정에 인가된 전압)은 액정표시패널의 전체면에 걸쳐서 거의 일정하므로, 제어콘덴서전극에 대한 인가전압을 억제하므로서, 액정에 인가되는 각각의 용량분할전압이 드레숄드치전압보다 높은 부화소전극과 낮은 부화소전극의 수를 제어할 수 있고, 따라서 표시화소의 분할영역을 단계적으로 구동하는 일이 가능하게 된다.
액정표시패널을 텔레비젼과 같은 중간조(中間調)를 포함하는 화상표시에 적용할 경우, 액정표시패널의 각각의 표시화소에 주어지는 구동전압은 화상신호레벨에 따라서 어떤 전압범위내에서 여러가지 크기를 취득한다. 각 표시화소가 부화소가 분할되어 있지 않은 액정표시패널에서는, 구동전압의 증가와 동시에 표시화소영역의 광투고율의 시작으로부터 포화까지의 투과율곡선의 경사영역을 이용해서 계조표시를 행한다. 이 투과율곡선의 경사영역에서는 액정분자가 기판에 대하여 비스듬히 배향한 상태가 된다. 이 상태에서의 광투과율은 시각의존성이 크기 때문에, 이와 같은 액정표시패널에 대한 적정한 시야각(視野角)은 통상적으로 상당히 좁다.
그런데 상기의 미합중국특허에 표시된 바와 같이 각 표시화소를 복수의 부화소로 부할하여, 각각의 부화소에 인가되는 전압을 순차적으로 상이하게한 표시화소에 있어서는, 구동전압을 높혀감에 따라서, 1개의 부화소영역의 광투과가 시작되고 나서 상기한 경사영역을 거쳐서 포화에 도달하고, 다음에 또 1개의 부화소영역의 광투과가 시작되고 나서 경사영역을 거쳐서 포화에 도달하는 것과 같이, 각각의 부화소영역이 차례로 투과율곡선의 경사영역을 통과해서 포화영역에 도달한다. 따라서 임의의 중간조의 표시상태에 있어서는 겨우 1개의 부화소영역에서 액정분자가 비스듬히 배향한 상태가 되나, 그 밖의 부화소 영역에서는 액정분자는 기판에 대하여 수직인가 수평인가의 어느한 가지의 배향으로 되어 있다.
이와 같이 중간조표시에 있어서 액정분자가 비스듬히 배향되어 있는 영역을 적게하므로서 표시화소영역내의 시약각의존성이 큰 영역을 작게하고, 따라서 표시화소영역전체로서는 평균적시야각 의존성을 작게할 수 있다.
그러나 이 미합중국특허에 표시된 화소구조에서는, 분할된 부화소전극사이의 틈새에는 전압을 인가할 수 없는 영역, 즉, 표시에 기여하지 않는 영역이 있고, 그만큼 각 표시화소의 개구율을 작게하고 있다. 이점을 개선하기 위하여 본출원의 발명자들은 1991년 7월 19일에 출원한 미합중국 특허출원 일련번호 07/733,177(일본국 특허출원 제 2-194632, 1990년 7월 23일 출원, 본원의 우선출원일 보다 뒤의 1992년 1월 공개에 대응)에 있어서 부화소 사이의 갭을 커버하고, 또한 각각의 부화소와 소망하는 면적에서 오버랩하도록 부화소전극 및 제어콘덴서전극을 형성하고, 절연층에 개방된 콘택트홀을 통과해서 부화소전극의 1개와 제어콘덴서 전극을 접속하여, 구동전압을 상기 1개의 부화소전극에 직접인가하므로서 그 부화소 및 갭영역에 있어서 액정에 거의 동일한 전압이 인가되도록 하고, 그에 따라서 표시화소의 개구율을 높이는 일을 제안하고 있다. 그 화소구조를 제1도 및 제2도를 참조해서 다음에 설명한다.
제1도는, 매트릭스 배열된 표시화소를 가진 액정표시패널의 1개의 표시화소영역의 평면도이며, 제2도는, 제1도에 있어서의 직선Ⅱ-Ⅱ로 표시되는 단면을 화살 표시방향에서 본 도면이다. 이들 도면에 있어서, (1)은 예를 들면 투명유리로 이루어진 투명기판이며, 그 내면에는 제어콘덴서전극(2)의 형성되고, 제어콘덴서전극(2)의 윗면에는 기판(1)의 거의 전체면에 걸쳐서 절연층(15)이 형성되어 있다. 이 절연층(15)의 뒷면에는 화소 영역의 한귀퉁이가 사각형으로 잘라내어진 직사각형의 부화소전극(42)이 형성되고, 그 잘라내어진 영역에 부화소전극(42)과 갭 GP를 두어서 직사각형이 부화소전극(41)이 형성되어 있다.
절연층(15)에는 부화소전극(41)의 대략 중앙에서 콘택트홀(15H)이 형성되고, 이 콘택트홀(15H)을 통과해서 제어콘덴서전극(2)과 부화소전극(41)이 접속되어 있다. (8)은 부화소전극(41)의 근방에 구성된 박막트랜지스터를 표시한 심벌을 표시하고 있으나, 제2도에서는 그 구조를 단면으로 표시하고 있다.
트랜지스터(8)의 게이트절연막(24)은 기판(1)의 거의 전체면에 걸쳐서 형성되고, 부화소전극(41) 및 (42), 트랜지스터(8)의 반도체층(8SC)의 윗면을 씌우고 있다. 트랜지스터(8)의 소오스전극(8S)과 게이트전극(8G)은 제1도에 있어서 심벌적으로 표시된 소오스라인(21)과 게이트라인(25)에 각각 접속되어 있다. (5)는 예를 들면 투명유리로 이루어진 투명기판이며, 그 내면에는 공통전극(6)이 형성되어 있다. (12)는 벨트형상의 부가콘덴서이며, 부화소전극(42)의 일부와 게이트절연막(24)을 개재하여 대향해서 형성되고, 전체표시화소의 부가콘덴서전극(12)에는 공통의 전위가 주어진다. 공통전극(6)과 게이트절연막(24)과의 사이에는 액정(7)이 봉입되어 있다. 또한, 제어콘덴서전극(2), 부화소전극(41)(42) 및 공통전극(6)은 예를 들면 ITO로 이루어진 투명전극이다. 부화소전극(41)에는 그 근방에 구성된 박막트랜지스터(8)의 드레인전극(8D)이 접속되어 있고, 이것을 통과해서 화상신호레벨에 따른 전압 Va가 인가된다.
상기와 같이 구성된 제1 및 제2도에 표시되는 표시화소는, 부화소전극(41)과 그에 접속된 제어콘덴서전극(2)의 갭영역 GP에 의해 구성되는 부화소와, 부화소전극(42)에 의해 구성되는 부화소로 2분할된 것이다. 제2도에 표시된 바와 같이, 부화소전극(41)(42) 및 제어콘덴서전극(2)의 각각과 공통전극(6)과의 사이에는 액정콘덴서 CLC1,CLC2,CLC3가 형성되고, 제어콘덴서전극(2)과 부화소전극(42)과의 사이에는 제어콘덴서 CC가 형성된다. 따라서 제1도에 표시되는 표시화소의 등가회로는 제3도에 표시되는 것으로 된다.
박막트랜지스터(8)의 드레인전극(8D)으로부터 주어진 구동전압 Va는 부화소전극(41)에는 그대로 인가되는 한편, 부하전극(42)에는 액정콘덴서 CLC3과 부가용량 Cs의 합과 제어콘덴서 CC에 의해 분할된 전압이 인가된다. 이 용량분할 전압은 제어콘덴서CC의 값, 즉 부화소전극(42)과 제어콘덴서전극(2)이 포개지는 면적을 적당히 선택하는 것과, 또는 부가콘덴서전극(12)의 면적을 적당히 선택하므로서 조정된다. 여기서, 액정패널은, 광투과가 시작되는 (ON이되는)드레숄드치전압과 광투과가 포화하는 전압을 가지고 있고, 구동전압 Va을 낮은 전압으로부터 서서히 높혀가면, 어떤 드레숄드치전압에 의해 부화소전극(41)의 영역과 갭 GP의 영역의 광투과가 시작되고(ON이 되고), 또 전압을 높혀가면 광투과량이 점차로 증가한다. 또 구동전압 Va을 높이면 부화소전극(42)의 영역도 ON이 되어, 얼마 안 있어 포화하고, 즉 전체화소 영역이 최대투과상태로 된다. 이와 같이 구동전압 Va을 제어해서 각 부화소전극에 인가되는 전압을 변화시키므로서 계조표시를 행할 수 있도록 할 수 있다.
그런데, 제1 및 제2도에 표시된 먼저의 출원의 액정표시패널에 있어서는, 박막트랜지스터(8)를 통해서 부화소전극(41)에 구동전압 Va를 직접인가하는 동시에, 절연층(15)에 콘택트홀(15H)을 형성하고, 이 콘택트홀(15H)을 통과해서 제어콘덴서전극(2)에 부화소전극(41)을 직결하는 구성을 채용하고 있다. 그 때문에, 이 예와 같이 부화소전극을 2개로 한 경우는, 제어콘덴서전극(2)과 부화소전극(42)이 단락하면, 이 부화소전극(42)에도 부화소전극(41)과 동일한 구동전압 Va가 직접가하여진다. 따라서 예를 들면 부화소전극(41)과 갭영역 GP만을 중간조표시로하는 구동전압을 부여해도 부화소전극(42)을 포함한 전체화소영역에서 동일한 계조의 표시상태가 되어버리고, 단락이 없는 경우보다 광투과량이 증대하여, 오히려 결함요소로서 인식된다. 또한 전체화소 영역에 있어서 액정분자가 비스듬한 배향이 되므로, 액정표시패널의 시각의존성이 크게되고, 특히 컬러표시에 적용되었을 경우에는, 색, 채도(彩度)가 단락이 없는 경우와 명료하게 달라지는 결함화소가 된다.
상기한 예에서는, 광투과형의 액정표시패널에 대해서 설명했으나, 부화소전극(41),(42)및 제어콘덴서전극(2)을 금속층으로 형성한 반사형액정표시패널에 대해서도 마찬가지의 것을 말할 수 있다.
본 발명의 목적은 개구율이 큰 표시화소를 가진 계조액정표시패널을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 하나의 목적은 부화소전극의 1개와 제어콘덴서전극이 단락해도 시각의존성이 그다지 커지지 않는 표시화소를 가진 계조액정표시패널을 제공하는 것이다.
[발명의 개시]
본 발명에 의하면, 투명한 제1 및 제2의 기판이 액정을 사이에 끼워서 상호평행으로 배치되고, 상기 제1기판의 안쪽면에는 매트릭스배열된 표시화소와, 각각의 상기 표시화소에 접속된 박막트랜지스터와, 각열의 상기 박막트랜지스터의 소오스에 접속되고, 구동전압을 그들의 박막트랜지스터에 공급하기 위한 소오스선과, 각 행(行)의 상기 박막트랜지스터의 게이트에 접속되어 그들은 ON,OFF제어하는 게이트신호를 공급하기 위한 게이트선이 배설되고, 상기 제2기판의 안쪽면에는 모든 상기 표시화소와 공통해서 대향하는 투명한 공통전극이 설치되어 있는 계조액정표시패널에 있어서, 각 상기 표시화소는, 상기 제1기판상에 형성된 투명한 절연층과 상기 절연층의 한쪽면위에 서로 갭을 두어서 형성된 적어도 2개의 부화소전극과 상기 절연층의 다른 쪽면위에 설치되고, 상기 갭의 거의 전체영역 및 상기 적어도 2개의 부화소전극의 각각 미리 결정된 면적에서 각각 오버랩하는 적어도 1개의 제어콘덴서전극을 포함하고, 상기 제어콘덴서전극과 상기 2개의 부화소전극은 상기 절연층을 사이에 끼워서 각각 제어콘덴서를 구성하고, 상기 표시화소에 대응하는 상기 박막트랜지스터의 드레인전극은 상기 2개의 부화소전극의 한쪽에 접속되어 있다. 각 표시화소는 이와 같이 구성되어 있기 때문에, 제어콘덴서전극에는 용량분할 전압을 인가할 수 있고, 부화소전극사이의 갭영역에 있어서도 표시가능하게되고, 그만큼 개구율이 크게된다. 또 부화소전극의 어느 한쪽과 제어콘덴서전극의 단락해도 다른쪽의 제어콘덴서에 의해 2개의 부화소전극은 서로 용량결합되고 있으므로 이들을 단계적으로 구동하는 일이 가능하며, 시각의존성이 그다지 크게되지 않는다.
[발명을 실시하기 위한 최량의 형태]
본 발명의 일실시예를 제4도 및 제5도를 참조해서 설명한다. 제4도는, 매트릭스 배열된 표시화소를 가진 액정표시패널의 1개의 표시화소영역의 평면도이며, 제5도는, 제4도에 있어서의 직선 V-V에 의해 표시되는 단면을 화살표시방향으로 본 도면이다. 이들 도면에 있어서, (1)은 예를 들면 투명유리로 이루어진 투명기판이며, 그 내면에는 직사각형화소의 한귀퉁이에 그것보다 작은 직사각형의 제어콘덴서전극(2)이 형성되고, 제어콘덴서전극(2)의 윗면에는 기판(1)의 거의 전체면에 걸쳐서 제1절연층(15)이 형성되어 있다. 이 절연층(15)의 윗면에는 갭 GP를 형성하도록 간격을 두어서 부화소전극(41)과 (42)이 형성되어 있다.
제어콘덴서전극(2)은 이 갭 GP의 거의 전체영역을 커버하는 동시에, 부화소전극(41)(42)과 각각 미리 결정한 면적의 영역과 오버랩하고, 제어콘덴서전극(2)과 부화소전극(41)(42)과의 사이에 각각 제어콘덴서 CC1,CC2를 형성하고 있다.
박막트랜지스터(8)의 소오스전극(8S), 각열의 소오스전극(8S)을 접속하는 소오스라인(21), 부화소전극(41)에 접속된 드레인전극(8D), 및 반도체층(8SC)은 각각 제1의 절연층(15)의 부화소전극(41)(42)과 같은 쪽면에 형성되고, 그들의 위로부터 기판(1)의 거의 전체면에 걸쳐서 제2의 절연층(24)이 모든 박막트랜지스터(8)에 공통인 게이트절연막을 겸해서 형성되어 있다. 게이트절연막(24)위에 반도체층(8SC)과 대향하는 게이트전극(8G)과, 부화소전극(42)의 옆가장자리부와 대향하는 벨트형상부가 콘덴서전극(12)이 형성되고, 또 각행의 게이트전극(8G)을 접속하는 게이트라인(25)이 형성되어 있다. 부가콘덴서전극(12)은 부화소전극(42)과의 사이에 부가콘덴서 Cs를 형성하고 있다. 기판(1)과 액정(7)사이에 두고 대향하는 투명기판(5)의 안쪽전체면에는 투명한 공통전극(6)이 형성되어 있다. 부화소전극(41),(42)과 공통전극의 사이에 액정콘덴서 CLC1,CLC3이 형성되는 동시에 갭영역 GP에 있어서 제어콘덴서전극(2)과 공통전극(6)의 사이에 액정콘덴서 CLC2가 형성된다. 제어콘덴서전극(2), 부화소전극(41)(42)및 공통전극(6)은 예를 들면 ITO로 이루어지는 투명전극이다.
이 실시예에서는 제1절연층(15)에 제1도의 경우와 같은 콘택트홀(15H)을 형성하지 않고, 박막트랜지스터(8)의 드레인전극(8D)은 직접부화소전극(41)에 접속되어 있고, 또 제어콘덴서전극(2)과 부화소전극(41)은 그들 사이에서 형성되는 제어콘덴서 CC1에 의해 용량결합되어 있다. 따라서, 제4도 및 제5도에 표시한 실시예의 표시화소의 등가회로는 제6도에 표시한 바와 같이 되고, 액정 콘덴서 CLC1,CLC2,CLC3은 박막트랜지스터(8)의 드레인 D에 각각 직접, 제어콘덴서 CC1을 개재해서, 및 2개의 제어콘덴서 CC1,CC1을 개재해서 접소되어 있다. 따라서 박막트랜지스터(8)를 개재해서 주어지는 구동전압 Va는 그대로 액정콘덴서 CLC2의 양단부에 인가되나 CLC3=CLC3+C3로 놓으면 액정콘덴서 CLC2에는 전압 Va가 용량분할 된 다음식
로 표시되는 전압 V2가 인가되고, 액정콘덴서 CLC3에는 그 분할된 전압 V2가 또 용량분할된 다음식 로 표시되는 전압 V3이 인가되므로, 인가전압은 순차적으로 작아지고 있다. 즉, 이 표시화소에 있어서는 액정콘덴서 CLC2를 구성하고 있는 제어콘덴서전극(2)의 갭 GP의 영역도 부화소로서 기능하고 있고, 1개의 표시화소가 3개의 부화소로 분할되어 있는 것과 등가이다. 또한, 각 부가콘덴서전극(12)은 도시되지 않은 배선에 의해 공통의 일정전위가 부여되므로, 부가콘덴서 Cs는 등가적으로 액정 콘덴서 CLC3과 병렬로 접속되어 있다. 부가용량 Cs는 각표시화소에 있어서의 전하축적량을 증가시켜, 표시상태를 유지할 수 있는 시간을 길게 하기 위한 것이다.
제어콘덴서전극(2)과 각 부화소전극(41)(42)이 오버랩하는 면적(따라서 제어 콘덴서 CC1,CC2의 용량)은, 구동전압 Va에 대한 각 액정콘덴서 CCC에서의 투과광량(포화투과광량을 100%로 한다)을 표시하는 동작곡선이 예를 들면 제7도에 표시한 바와 같은 관계가 되도록 결정한다. 즉, 동작곡선(27)으로 표시한 액정콘덴서 CLC1에 있어서의 투과광량이 포화하는 전압 Vt3이 부여되었을 때에 동작곡선(28)으로 표시한 액정콘덴서 CLC2에 있어서의 투과광량이 상승하고, 동작곡선(28)으로 표시한 액정콘덴서 CLC2에 있어서의 투과광량이 포화하는 전압 Vt3이 부여되었을 때에 액정콘덴서에 CLC3있어서의 투과광량이 동작곡선(29)으로 표시한 바와 같이 상승하는 관계가 되도록 결정되게 된다.
예를 들면 제4도의 실시예에 있어서, 박막트랜지스터(8)로부터의 구동전압 Va로서 부화소전극(41)에 투과광량이 상승과 포화의 중간, 예를 들면 투과광량 50%가 되는 전압 Va를 부여하고 있는 것으로 한다. 따라서 부화소전극(41)의 영역에서 액정분자는 기판에 대하여 비스듬하게 배향한 상태로 되어 있으나, 갭 GP의 영역 및 부화소전극(42)의 영역에서는 액정분자는 기판에 대하여 평행으로 배향되어 있는 상태에 있다. 제6도의 등가회로에서 명백한 바와 같이, 예를 들면 제어콘덴서 CC1이 단락하면 액정콘덴서 CLC2에도 전압 Vd가 인가되고, 액정콘덴서 CLC3에 인가되는 전압 V3'는 식 (2)에 의해서 CC1에 무한대를 대입하면 다음식과 같이 표시된다.
액정콘덴서 CLC2에 인가되는 전압 V2는 Va와 동등하게 되므로 제7도에 있어서의 동작곡선(28)은 곡선(27)의 위치에 시프트한다. 액정콘덴서 CLC3에 인가되는 전압 V3'은 식(3)에서 명백한 바와 같이 단락이 없는 경우의 전압 V3보다 크게되므로 제7도에 있어서의 동작 곡선(29)은 곡선(28)의 가까이에 시프트한다. 따라서 갭 GP영역에 있어서도 액정분자는 비스듬히 배향하게 되나, 부화소전극(42)에 인가되는 전압 V3'은 드레숄드치전압 Vt2를 초과하지 않도록 할 수 있으므로 부화소전극(42)의 영역에서는 액정분자는 여전히 기판과 평행인 배향을 유지하고 있다. 이와 같이 액정분자가 기판에 대하여 비스듬히 배향한 영역은 증가하고, 그에 따라서 표시화소 영역전체로서의 투과광량도 증가하나, 표시화소의 전체영역에 걸쳐서 액정분자가 비스듬한 배향으로 되는 것을 피할 수 있다. 즉, 제어콘덴서의 단락에 의한 최적시야각의 장소 및 투과광량의 증가는 제1도의 경우에 비해서 적다.
제어콘덴서 CC2가 단락한 경우는 제6도에서 명백한 바와 같이 액정콘덴서 CLC3와 CLC3의 병렬접속이 되고, 액정콘덴서 CLC3에 인가되는 전압 V3'은 식(2)에 의해서 CC2에 무한대를 대입하면 다음식과 같이 표시된다.
식(4)에서 명백한 바와 같이 전압 V3''은 단락이 없는 경우의 전압 V3보다 크게 되므로 제7도의 동작곡선(29)은 곡선(28)의 가까이에 시프트하나(곡선(28) 자체도 약간 우로 시프트한다.) 부화소전극(42) 및 제어콘덴서전극(2)에 인가되는 전압 V3''은 여전히 드레숄드치전압 Vt2보다 낮으므로, 이들 영역에서의 표시에 변화는 없다.
액정표시패널에서는 최적한 시야각외로부터 표시를 관찰하면 명도(明度) 및 콘트라스트가 최적시야각내에서 관찰하였을 경우와 달라져버린다. 이 변화는 특히 액정표시패널이 컬러표시로 되어 있는 것(R, G, B의 컬러필터가 각각 표시화소에 설치되어 있다)으로는, 표시색, 채도의 변화로 되어서 나타나므로 매우 눈에 띄기 쉽다. 따라서, 제1도에 표시한 바와 같은 앞의 출원의 액정표시패널에 있어서는, 제어콘덴서가 단락하므로서 표시화소영역전체의 색 및 채도가 변화하고, 명료한 화소결함으로서 인식된다. 이에 대하여, 예를 들면 제4도의 실시예에서는 한쪽의 제어콘덴서가 단락해도 부화소전극(41)과 (42)는 다른쪽의 제어콘덴서에 의해 상호 용량결합되어 있다. 단락에 의해 제어콘덴서 전극(2)과 한쪽의 부화소전극이 접속되어, 등가적으로 그 부화소전극의 면적이 증가하나, 중간조표시에 있어서 액정분자가 비스듬한 배향으로 될 수 있는 영역은 면적이 증가한 부화소영역이거나, 다른 쪽의 부화소영역이거나 그 어느 한쪽이며, 표시화소영역전체에 액정분자가 비스듬한 배향으로 되는 일은 없다. 따라서 그 만큼 표시상태의 시야각의존성은 작고, 또 컬러표시에 적용하였을 경우에 있어서도 표시색, 채도의 변화는 그 만큼 작다. 또 제4도 및 제5도의 실시예에 있어서는 박막트랜지스터(8)의 드레인전극(8D)과 부화소전극(4)이 절연층(15)의 동일면상에 형성되어, 서로 직접접속되어 있으므로, 절연층(15)에 제2도에 표시한 바와 같은 콘택트홀(15H)을 형성할 필요는 없고, 따라서 액정패널의 제조공정이 그만큼 적어지는 이점이 있다.
제4도 및 제5도의 실시예에 있어서는 제어콘덴서전극(2)은 제1절연층(15)의 기판(1)쪽의 면에 배설되고, 부화소전극(41)(42)은 제1절연층(15)의 기판(1)과 반대쪽의 면에 배설되어 있으나, 이들 위치를 제5도와 대응해서 제8도에 단면으로 표시한 바오 같이 서로 반대로 해도 된다. 즉, 제8도의 실시예에서는 전극(2),(41),(42)의 형상은 제4도에 표시한 실시예와 마찬가지이지만, 부화소전극(41),(42)은 기판(1)의 내면에 형성되고, 이들과 동일면에 박막트랜지스터의 소오스전극(8S)과 드레인전극(8D)도 형성되어, 드레인전극(8D)이 부화소전극(41)에 직접접속되어 있다. 제1절연층(15)은 박막트랜지스터(8)의 게이트절연막을 겸하고 있고, 이 제1절연층(15)의 윗면에 제어콘덴서 전극(2), 박막트랜지스터의 게이트전극(8G) 및 부가콘덴서전극(12)이 형성된다. 이 실시예에 있어서는 제어콘덴서전극(2)의 전체영역이 1개의 부화소전극으로서 작용하나, 제4도 및 제5도의 실시예와 마찬가지로 제어콘덴서전극(2)은 부화소전극(41)과 (42)을 제어콘덴서 CC1,CC2에 의해서 직열로 접속하고 있다. 따라서 표시화소의 등가회로는 제6도에 표시한 것과 마찬가지로 되고, 제4도 및 제5도의 실시예와 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다.
상기의 각 실시예에 있어서는 박막트랜지스터(8)로서 게이트톱형의 것을 사용하였을 경우를 표시하였으나, 게이트 보텀형의 박막트랜지스터를 사용해도 되는 것은 명백하며, 그 예를 제8도의 실시예에 적용하였을 경우에 대해서 제9도에 대응하는 부분에 동일 부호를 붙여서 단면으로 표시한다.
제9도의 단면에 표시한 바와 같이 박막트랜지스터(8)의 게이트전극(8G)은 부화소전극(41)(42)과 마찬가지로 기판(1)과 절연층(15)의 사이에 형성되고, 반도체층(8SC)은 게이트절연막을 겸하는 절연층(15)의 위에 게이트전극(8D)과 대향해서 형성된다. 또, 소오스전극(8S) 및 드레인전극(8D)은 전도체층(8SC)의 양쪽가장자리부에 각각 걸터타는 것처럼 절연층(15)의 위에 형성되고, 드레인 전극(8D)은 절연층(15)에 형성된 콘택트홀(15H)을 통과해서 부화소전극(41)에 접속되어 있다. 그밖의 구성은 제8도의 경우와 마찬가지이며, 제어콘덴서전극(2)은 갭 GP의 전체영역을 커버하는 동시에 부화소전극(41)및 (42)과 각각 소정의 면적에서 오버랩하도록 절연층(15)의 위에 형성되어 있다. 따라서 제8도의 경우와 마찬가지로 화소의 등가회로는 제6도와 마찬가지로 되고, 제4도 및 제5도의 실시예와 마찬가지의 효과를 얻을 수 있는 것은 명백하다. 제9도의 실시예에 있어서, 제4도 및 제5도의 실시예와 마찬가지로 제어콘덴서전극(2)을 절연층(15)과 기판(1)의 사이에 형성하고, 부화소전극(41),(42)을 절연층(15)의 위에 형성해도 된다. 그 경우는 절연층(15)에 콘택트홀(15H)을 형성할 필요가 없고, 드레인전극(8D)을 직접 부화소전극(41)에 접속할 수 있으므로 제조공정이 적어진다.
상기의 각 실시예에 있어서는, 2개의 부화소전극(41),(42)과 1개의 제어콘덴서전극(2)에 의해 3단계로 순차 구동가능한 표시화소구성을 표시하였으나, 본 발명의 원리에 따라서 제어콘덴서전극 및 부화소전극의 수를 더욱 더 증가해서 구동단계수를 많게 해도 된다. 예를 들면 제4도 및 제5도의 구성에 있어서, 제어콘덴서전극과 부화소전극을 1개씩 증가한 실시예를 제4도 및 제6도에 대응해서 제10도 및 제11도에 표시하고, 그 표시화소의 등가회로를 제12도에 표시한다. 이 실시예에 있어서는 부화소전극(41), (42), (43)이 각각 갭영역 GP1,GP2를 각각 커버하고, 또한 인접부화소전극의 소망의 면적의 영역과 오버랩하는 제어콘덴서전극(21), (22)이 배설되어 있다. 이 구조에 의해서 부화소전극 (41), (42), (43)은 수차적으로 제어콘덴서 CLC1,,CLC2,,CLC3, CLC4에 의해서 직열로 용량결합되고, 각각 대향하는 공통전극(6)과 액정콘덴서 CLC1, CLC3, CLC5를 형성한다. 또 제어콘덴서전극(21), (22)도 갭영역 GP1, GP2에 있어서 각각 공통전극(6)과 액정콘덴서 CLC2, CLC4를 형성한다. 제12도의 등가회로에서 명백한 바와 같이, 박막트랜지스터(8)를 개재해서 부여되는 구동전압 Va는 액정콘덴서 CLC1에 직접 인가되는 동시에 그것이 용량분할되어서 순차적으로 작게된 전압이 액정콘덴서 CLC2∼CLC5에 인가된다. 따라서 표시화소영역을 5단계로 분할 구동하는 일이 가능하다. 제어콘덴서(21), (22)와 각각 오버랩하는 부화소전극의 면적을 적당히 선택하므로서, 각 액정콘덴서 CLC2∼CLC5에 인가되는 용량분할전압을 소망하는 대로 선택할 수 있다는 것은 용이하게 이해된다.
상기의 각종 실시예는 투과형액정표시패널의 경우에 대해서 설명하였으나, 각 화소의 부화소전극 및 제어콘덴서전극을 금속층으로 형성하므로서 반사형액정표시패널을 구성해도 되는 것은 명백하다.
이상의 설명에서 알 수 있는 바와 같이, 이 발명에 있어서는 ,절연층의 한쪽면에 복수의 부화소전극이 갭영역을 사이에 두고서 형성되고, 다른 쪽면에 적어도 1개의 제어콘덴서전극이 인접부화소전극사이의 갭영역을 커버하는 동시에, 각각 인접부화소전극의 소정의 면적과 오버랩하도록 형성되고, 또한 이들 부화소전극과 제어콘덴서전극에 의해 1개의 표시화소영역전체를 씌우므로서 표시화소영역전체를 표시 가능영역으로서 높은 개구율을 얻고 있다.
예를 들면 제5도의 구성과 제8도의 구성을 비교하면 이해되는 바와 같이, 본 발명에서는 부화소전극과 제어콘덴서전극은 본질적인 구별은 없다.
본 발명의 가장 두드러진 특징은 제6도 및 제12도의 등가회로에 의해서 표시한 바와 같이, 복수의 직열접속된 제어콘덴서를 형성하고, 각 제어콘덴서의 한쪽끝부분에 각각 액정콘덴서가 접속되도록 구성되어 있는 점이며, 이 구성은 직열접속된 제어콘덴서와 액정콘덴서의 쌍이 복수병렬접속된 등가회로에 의해서 표시된 미합중국특허 NO. 4,840,460에 표시되어 있는 것과 전혀 다르다.

Claims (7)

  1. 투명한 제1및 제2의 기판이 액정을 사이에 끼워서 상호 평행으로 배치되고, 상기 제1기판의 안쪽면에는 매트릭스배열된 표시화소와, 각각의 상기 표시화소에 접속된 박막트랜지스터와, 각열의 상기 박막트랜지스터의 소오스에 접속되고, 구동전압을 그들 박막트랜지스터에 공급하기 위한 소오스선과, 각 행(行)의 상기 박막트랜지스터의 게이트에 접속되어 그들을 ON·OFF제어하는 게이트신호를 공급하기 위한 게이트선이 배설되고, 상기 제2기판의 안쪽면에는 모든 상기 표시화소와 공통해서 대향하는 투명한 공통전극이 설치되어 있는 계조액정표시패널에 있어서, 각 상기 표시화소는, 상기 제1기판상에 형성된 투명한 절연층과, 상기 절연층의 한쪽면위에 서로 갭을 두어서 형성된 적어도 2개의 표시화소전극과, 상기 절연층의 다른 쪽면위에 설치되고, 상기 갭의 거의 전체영역 및 상기 적어도 2개의 부화소전극의 각각 미리 결정된 영역과 각각 오버랩하는 적어도 1개의 제어콘덴서전극, 상기 제어콘덴서전극과 상기 박막트랜지스터의 드레인전극은 상기 2개의 부화소전극의 한쪽에 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 계조액정표시패널.
  2. 제1항에 있어서, 각 상기 표시화소에 대응하는 상기 박막트랜지스터의 상기 드레인전극은 상기 절연층의 상기 적어도 2개의 부화소전극과 동일한 쪽의 면에 형성되고, 상기 드레인전극은 상기 한쪽의 부화소전극에 직접접속되어 있는 것을 특징으로 하는 계조액정표시패널.
  3. 제1항에 있어서, 각 상기 표시화소에 대응하는 상기 박막트랜지스터의 상기 드레인전극은 상기 절연층의 상기 적어도 2개의 부화소전극과 반대쪽의 면에 형성되고, 상기 드레인전극은 상기 절연층에 형성된 콘택트홀을 통과해서 상기 한쪽의 부화소전극에 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 계조액정표시패널.
  4. 제1항에 있어서, 각각의 상기 표시화소의 상기 박막트랜지스터는 상기 제1기판의 거의 전체면에 걸쳐서 형성된 상기 절연층을 각각 게이트절연층으로서 공유하고 있는 것을 특징으로 하는 계조액정표시패널.
  5. 제1항에 있어서, 각 상기 표시화소의 상기 부화소전극은 상기 절연층의 상기 제1기판쪽면에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 계조액정표시패널.
  6. 제1항에 있어서, 각 상기 표시화소의 상기 제어콘덴서전극은 상기 절연층의 상기 제1기판쪽면에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 계조액정표시패널.
  7. 제1항에 있어서, 상기 절연층의 상기 제어콘덴서전극과 동일한 쪽면에 상기 제어콘덴서전극과 간격을 두어서 또 1개의 제어콘덴서전극이 형성되고, 상기 또 1개의 제어콘덴서전극은 상기 2개의 부화소전극의 다른쪽과 소정의 면적에서 오버랩하는 영역을 가지고 있는 것을 특징으로 하는 계조액정표시패널.
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