JP2001188242A - 垂直配向型液晶表示装置 - Google Patents

垂直配向型液晶表示装置

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JP2001188242A JP2000329982A JP2000329982A JP2001188242A JP 2001188242 A JP2001188242 A JP 2001188242A JP 2000329982 A JP2000329982 A JP 2000329982A JP 2000329982 A JP2000329982 A JP 2000329982A JP 2001188242 A JP2001188242 A JP 2001188242A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 垂直配向型液晶表示装置の画質を改善する。 【解決手段】 本発明による液晶表示装置は、薄膜トラ
ンジスタ基板上にゲート線と共に共通電極線が形成され
ており、共通電極線には分枝として保持容量電極が形成
されている。ゲート線と共通電極線の上にはゲート絶縁
膜が形成されており、ゲート絶縁膜の上にはデータ線が
形成されている。データ線の上には保護膜が形成されて
おり、保護膜の上には第１開口パターンを有する画素電
極が形成されている。薄膜トランジスタ基板と対向する
上部基板にはブラックマトリックスと第２開口パターン
を有する共通電極が形成されている。この時、画素電極
は、第２開口パターンと画素電極の辺とが重なる部分に
おいて、保持容量電極を完全に覆うように形成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は垂直配向型液晶表示
装置に係り、特に電極に開口パターンを形成して広視野
角を確保した垂直配向型液晶表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】液晶表示装置は、一般に、共通電極とカ
ラーフィルター（color filter）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を注入し画素電極と共
通電極に互いに異なる電位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し、この配列変更によ
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。
【０００３】このような装置のうち、電界が印加されな
い状態で液晶分子の長軸が上下基板に対して垂直をなす
ように配列した垂直配向モード液晶表示装置はコントラ
スト比が大きく広視野角具現が容易であるため脚光を浴
びている。
【０００４】垂直配向モード液晶表示装置で広視野角を
具現するための手段には、電極に開口パターンを形成す
る方法と突起を形成する方法などがある。これらは全て
フリンジフィールド（fringe field）を形成して液晶の
傾く方向を４つの方向に均等に分散させることによって
広視野角を確保する方法である。
【０００５】以下、電極に開口パターンを形成して広視
野角を確保する従来の垂直配向モード液晶表示装置につ
いて図面を参照して説明する。
【０００６】図１は従来の技術による電極に開口パター
ンを形成した垂直配向型液晶表示装置の断面図である。
【０００７】下部の絶縁基板１００上にゲート電極（図
示しない）を含むゲート線（図示しない）が横方向に形
成されている。これと平行に共通電極線（図示しない）
が形成されており、共通電極線には縦方向に保持容量電
極２３０、２４０が連結されている。ゲート線と共通電
極線などの上にゲート絶縁膜３１０が全面に形成されて
いる。ゲート絶縁膜３１０の上には縦方向にデータ線４
００が形成されている。データ線４００の上には保護膜
３２０が形成されている。保護膜４００の上には開口パ
ターン５１０を有する画素電極５００が形成されてい
る。
【０００８】画素電極５００の周縁線は保持容量電極２
３０、２４０の一部と重なっている。これによって、液
晶表示装置を上方から見る時、画素電極５００の周縁に
沿って保持容量電極２３０、２４０の一部が露出されて
いる。
【０００９】上部の絶縁基板６００には下面にブラック
マトリックス（black matrix）７００が形成されてお
り、ブラックマトリックス７００の下には開口パターン
８１０を有する透明な共通電極８００が形成されてい
る。
【００１０】液晶表示装置には以上で説明された要素以
外にも多くの要素がさらに含まれる。例えば、下部基板
１００の上には薄膜トランジスタをなすソース及びドレ
イン電極、半導体層などが形成されて薄膜トランジスタ
基板を構成しており、上部基板６００にはカラーフィル
ター（color filter）が形成されている。このような要
素は、周知のことであるので、図面の単純化及び理解の
便利のために省略した。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】しかし、このような液
晶表示装置においては画素領域内で意図しなかった液晶
分子の配列反転が発生し、これは画面上にテクスチャー
で表示されて、すなわち、細かい模様になって画質を低
下させる。
【００１２】本発明が達成しようとする技術的課題は液
晶表示装置の画質を改善することである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】このような課題を解決す
るために本発明では、液晶表示装置を上側から見る時に
保持容量電極が画素電極の周辺に露出されないように形
成する。
【００１４】具体的には、絶縁基板上に形成されており
枝電極を有する第１共通電極線と、この共通電極線から
絶縁されており第１開口パターンを有する画素電極とを
含む液晶表示装置用薄膜トランジスタ基板において、薄
膜トランジスタ基板を上側から見る時に画素電極が第１
共通電極線の枝電極を特定の部分で完全に覆うように形
成する。
【００１５】また、このような薄膜トランジスタ基板
と、薄膜トランジスタ基板に対向している上部基板、上
部基板の下面に形成されており第２開口パターンを有す
る第２共通電極を含む液晶表示装置において、画素電極
が第１共通電極線の枝電極を完全に覆っている特定部分
は、第２開口パターンと画素電極の輪郭付近（以後は辺
と記す）とが重なる部分である。
【００１６】この時、枝電極は画素電極の左右側にそれ
ぞれ一つずつ位置することができ、第１共通電極線は２
つ以上の独立した線であってもよい。また、第１開口パ
ターンは画素電極を上下に二分する位置に横方向に形成
されている横開口部と、二分された画素電極の上下部分
にそれぞれ斜方向に形成されている斜線開口部とを含む
ことができる。この時、上下の斜線開口部は互いに垂直
をなす。第２開口パターンは第１開口パターンの斜線開
口部を中間に挟んでおり、これと平行な斜線部と、画素
電極の辺と重なっている屈折部とを含んでいる。この
時、画素電極が共通電極線の枝電極を完全に覆っている
特定部分は、第２開口パターンの屈折部が画素電極の縦
辺と重なっている部分である。
【００１７】
【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明の一
実施形態による液晶表示装置用薄膜トランジスタ基板の
構造について説明する。
【００１８】図２は本発明の一実施形態による電極に開
口パターンを形成した垂直配向型液晶表示装置の配置図
であり、図３は図２のIII−III´線による断面図であ
る。
【００１９】下部の絶縁基板１０上に横方向にゲート線
２０が形成されている。ゲート線２０にはゲート電極２
１が突起形態のパターンとして形成されている。絶縁基
板１０上にはゲート線２０と平行な２つの共通電極線２
２、２３が形成されている。２つの共通電極線２２、２
３は縦方向に形成されている２つの保持容量電極２４、
２５によって互いに連結されている。この時、共通電極
線２２、２３の数は３つ以上であることもでき、または
単一線で形成することもできる。ゲート線２０、ゲート
電極２１、共通電極線２２、２３及び保持容量電極２
４、２５はアルミニウムまたはクロムなどの金属で形成
する。この時、これらは単一層で形成することもでき、
クロム層とアルミニウム層を連続積層して形成された二
重層で形成することもできる。その外にも多様な金属を
使用してゲート配線と共通配線を形成することができ
る。
【００２０】ゲート線２０と共通電極線２２、２３及び
保持容量電極２４、２５の上には窒化ケイ素（ＳｉＮ
ｘ）などからなるゲート絶縁膜３１が形成されている。
【００２１】ゲート絶縁膜３１の上には縦方向にデータ
線４０が形成されている。データ線４０には分枝として
ソース電極４１が形成されており、ソース電極４１に隣
接してチャネル部により隔てられたドレイン電極４２が
形成されている。データ線４０、ソース電極４１及びド
レイン電極４２もゲート配線と同様にクロムとアルミニ
ウムなどの物質で形成する。また、単一層または多重層
で形成することができる。
【００２２】ソース電極４１とドレイン電極４２の下部
には薄膜トランジスタのチャンネル部として使用される
半導体層（図示しない）と、ソース及びドレイン電極４
１、４２と半導体層との間の接触抵抗を減少させるため
の接触層（図示しない）が形成されているが、図面には
示されていない。半導体層は通常非晶質シリコンを使用
して形成し、接触層はｎ型不純物が高濃度でドーピング
された非晶質シリコンを使用して形成する。
【００２３】データ線４０などの上には窒化ケイ素など
の無機絶縁物または樹脂などの有機絶縁物からなる保護
膜３２が形成されている。保護膜３２にはドレイン電極
４２を露出させる接触孔（図示しない）が形成されてい
る。
【００２４】保護膜３２上には開口パターン５１を有す
る画素電極５０が形成されている。画素電極５０はＩＴ
Ｏ（indium tin oxide）またはＩＺＯ（indium zinc ox
ide）などのような透明導電体またはアルミニウム（Ａ
ｌ）のような光反射特性が優れた不透明導電体を使用し
て形成する。画素電極５０に形成されている開口パター
ン５１は、画素電極５０を上下に二分する位置に横方向
に形成されている横開口部と、二分された画素電極５０
の縦方向の上下部分にそれぞれ斜方向に形成されている
斜線開口部とを含む。この時、上下の斜線開口部は互い
に垂直をなしている。これはフリンジフィールドの方向
を４方向に均等に分散させるためである。
【００２５】この時、保持容量電極２４、２５は、液晶
表示装置を上側から見る時にＡ、Ｂ、Ｃ及びＤ部分で画
素電極５０によって完全に覆われるように形成されてい
る。
【００２６】上部の絶縁基板６０には光が漏れることを
防止するためのブラックマトリックス７０が形成されて
いる。ブラックマトリックス７０の下には開口パターン
８１を有する共通電極８０が形成されている。共通電極
８０はＩＴＯまたはＩＺＯなどの透明な導電体で形成す
る。上部基板６０には通常カラーフィルターも形成する
が、図面の単純化のために図示しなかった。なお、ブラ
ックマトリックス７０とカラーフィルターは下部基板１
０に形成することもできる。
【００２７】共通電極８０の開口パターン８１は画素電
極５０の斜線開口部を中間に挟んでおり、これと平行な
斜線部と画素電極５０の辺と重なっている屈折部とを含
んでいる。この時、屈折部は縦方向屈折部と横方向屈折
部とに分類される。このうちの縦方向屈折部と重なる画
素電極５０の部分（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ）では画素電極５０
がその下部の保持容量電極２４、２５を完全に覆ってい
る。
【００２８】以下、図１及び図３を参照してテクスチャ
ーの発生原因と本発明による液晶表示装置でテクスチャ
ーの発生が防止される理由を説明する。
【００２９】まず、図１を参照して従来の技術による液
晶表示装置でテクスチャーが発生する原因を説明する。
【００３０】図１には共通電極８００と画素電極５００
との間に電界が印加された時の電気力線の模様とこれに
よって配列された液晶分子が示されている。図１に示さ
れているように、保持容量電極２３０、２４０と画素電
極の外郭との間に強い電界が形成される。このような電
界は画素領域周辺部の電界に影響を及ぼす。このような
影響は、共通電極８００が除去され開口パターン８１０
が形成されている部分（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ）で特に大きく
現れる。このため、画素領域周辺部に画素領域の中央部
とは反対方向に傾いたフリンジフィールドが形成され
る。従って、画素領域の周辺部と中央部との間の部分
（Ｔ）で液晶分子の配列方向が反転される。この部分
（Ｔ）が画面にテクスチャーとして表示される。
【００３１】以下、図３を参照して本発明による液晶表
示装置でテクスチャーの発生が防止される理由を説明す
る。
【００３２】図３では画素電極５０が保持容量電極２
４、２５を完全に覆っている。従って、画素電極５０と
保持容量電極２４、２５との間に形成される電気力線は
大部分画素電極５０の下側表面と連結される。その結
果、保持容量電極２４、２５との間で形成される電界は
液晶分子には影響を及ぼさない。保持容量電極２４、２
５の影響を受けないフリンジフィールドは画素領域内で
は一定の方向性を維持し、画素領域を外れた地点（ブラ
ックマトリックスで覆われた部分）で傾き方向が変化す
る。結局、液晶分子の配列方向が反転される部分（Ｔ）
も画素領域を外れた部分で現れる。この部分はブラック
マトリックスによって覆われるので画面上にはテクスチ
ャーが表示されない。
【００３３】
【発明の効果】このような構成によれば、テクスチャー
の発生を防止でき、液晶表示装置の画質を向上させるこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の技術による、電極に開口パターンを形成
した垂直配向型液晶表示装置の断面図である。
【図２】本発明の一実施形態による、電極に開口パター
ンを形成した垂直配向型液晶表示装置の配置図である。
【図３】図２のIII−III´線による断面図である。
【符号の説明】
１０ 下部絶縁基板 ２０ ゲート線 ２１ ゲート電極 ２２、２３ 共通電極線 ２４、２５ 保持容量電極 ３１ ゲート絶縁膜 ３２ 保護膜 ４０ データ線 ４１ ソース電極 ４２ ドレイン電極 ５０ 画素電極 ５１、８１ 開口パターン ６０ 上部基板 ７０ ブラックマトリックス ８０ 共通電極
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｌ 21/336

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 絶縁基板と、前記絶縁基板の上に形成さ
    れているゲート線と、前記ゲート線と平行に形成されて
    いる第１共通電極線と、前記共通電極線と連結されてい
    る保持容量電極と、前記ゲート線・共通電極線及び保持
    容量電極の上に形成されているゲート絶縁膜と、前記ゲ
    ート絶縁膜の上に形成されているデータ線と、前記デー
    タ線の上に形成されている保護膜と、前記保護膜の上に
    形成されており第１開口パターンを有する画素電極とを
    含む液晶表示装置用薄膜トランジスタ基板において、 前記薄膜トランジスタ基板を上側から見る時、前記画素
    電極が前記保持容量電極を特定部分で完全に覆っている
    ことを特徴とする、液晶表示装置用薄膜トランジスタ基
    板。
  2. 【請求項２】 前記保持容量電極は、前記画素電極の両
    端部付近にそれぞれ一つづつ配置することを特徴とす
    る、請求項１に記載の液晶表示装置用薄膜トランジスタ
    基板。
  3. 【請求項３】 前記第１共通電極線は二つの独立した線
    であることを特徴とする、請求項１または２に記載の液
    晶表示装置用薄膜トランジスタ基板。
  4. 【請求項４】 前記第１開口パターンは、 前記画素電極を半分にする位置に前記第１共通電極と平
    行に形成されている横開口部と、前記半分にされた前記
    画素電極のそれぞれに、前記第１共通電極に対して斜方
    向に形成される斜線開口部とを含み、前記それぞれの斜
    線開口部は互いに垂直をなしていることを特徴とする、
    請求項１または２に記載の液晶表示装置用薄膜トランジ
    スタ基板。
  5. 【請求項５】 絶縁基板と、 前記絶縁基板の上に形成されており、枝電極を有する第
    １共通電極線と、 前記第１共通電極線と絶縁されており第１開口パターン
    を有する画素電極とを含む液晶表示装置用薄膜トランジ
    スタ基板において、 前記薄膜トランジスタ基板を上側から見る時、前記画素
    電極が前記第１共通電極線の枝電極を特定の部分で完全
    に覆っていることを特徴とする、液晶表示装置用薄膜ト
    ランジスタ基板。
  6. 【請求項６】 請求項１から５のいずれかに記載の液晶
    表示装置用薄膜トランジスタ基板と、前記薄膜トランジ
    スタ基板と対向している上部基板と、前記上部基板の下
    面に形成されており第２開口パターンを有する第２共通
    電極とを含む液晶表示装置において、 前記画素電極が前記共通電極線の枝電極を完全に覆って
    いる特定部分は、前記第２開口パターンと前記画素電極
    の辺とが重なる部分であることを特徴とする、液晶表示
    装置。
  7. 【請求項７】 前記枝電極は、前記画素電極の両端部付
    近にそれぞれ一つづつ位置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. 【請求項８】 前記共通電極線は二つの独立した線であ
    ることを特徴とする、請求項６または７に記載の液晶表
    示装置。
  9. 【請求項９】 前記第１開口パターンは、 前記画素電極を半分にする位置に前記第１共通電極と平
    行に形成されている横開口部と、前記半分にされた前記
    画素電極のそれぞれに、前記第１共通電極に対して斜方
    向に形成される斜線開口部とを含み、前記斜線開口部の
    それぞれは互いに垂直をなしており、 前記第２開口パターンは、前記第１開口パターンの斜線
    開口部を挟んでおり、前記斜線開口部と平行な斜線部
    と、前記画素電極の辺と重なっている屈折部とを含んで
    いることを特徴とする、請求項６または７に記載の液晶
    表示装置。
  10. 【請求項１０】 前記画素電極が前記共通電極線の枝電
    極を完全に覆っている特定部分は、前記第２開口パター
    ンの屈折部が前記第１共通電極に垂直な部分であること
    を特徴とする、請求項９に記載の液晶表示装置。
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