JP2006048055A - 薄膜トランジスタ表示板及び該表示板を備える液晶表示装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】各画素は、ゲート線及びデータ線171に接続されている複数の薄膜トランジスタ(ソース電極173、ドレイン電極175)、並びに該薄膜トランジスタと接続されている第1副画素電極190a及び該第1副画素電極と容量性結合されている第2副画素電極190bを有する。画素は赤色画素R、緑色画素G、青色画素Bを有し、正面から見た場合の赤色、緑色、青色成分の階調に対する輝度の比率と側面から見た場合の赤色、緑色、青色成分の階調に対する輝度の比率が同一になるように、第1副画素電極に印加される電圧に対する第2副画素電極に印加される電圧の比率または面積の比率を赤色画素、緑色画素、青色画素で互いに異ならせる。
【選択図】 図1
Description
突起を形成する方法は、上下表示板に形成されている画素電極と共通電極の上にそれぞれ突起を設けることによって、突起によって歪曲される電場を利用して液晶分子の横になる方向を調節する方法である。
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と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、全方向において80度以上であり極めて優れている。
本発明の目的は、正面と側面との色感差がほとんどなく、高い透過率を実現する薄膜トランジスタ表示板及びそれを備える液晶表示装置を実現することである。
本発明の一実施形態に係る液晶表示装置においては、前記第1副画素電極に印加される電圧に対する前記第2副画素電極に印加される電圧の比率は、前記赤色画素に比べて前記青色及び緑色画素において小さい。
本発明の一実施形態に係る液晶表示装置においては、前記第1副画素電極に印加される電圧に対する前記第2副画素電極に印加される電圧の比率は、前記青色画素に比べて前記緑色画素において小さい。
本発明の一実施形態に係る液晶表示装置においては、前記第1副画素電極に印加される電圧に対する前記第2副画素電極に印加される電圧の比率は、赤色画素で0.675〜0.725、緑色画素で0.600〜0.650、青色画素で0.650〜0.700範囲である。
本発明の一実施形態に係る薄膜トランジスタ表示板においては、前記結合電極と前記第2副画素電極が重畳する面積が、前記赤色画素に比べて前記青色及び緑色画素において小さい。
本発明の一実施形態に係る薄膜トランジスタ表示板においては、前記結合電極と前記第2副画素電極が重畳する面積が、前記青色画素に比べて前記緑色画素において小さい。
本発明の一実施形態に係る液晶表示装置においては、前記複数の画素は、赤色画素、緑色画素及び青色画素を有する。
図面は、各種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ている。明細書全体を通じて類似した部分については同一の参照符号を付けている。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“すぐ上に”ある場合に限らず、その中間に更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“すぐ上に”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、本発明の一実施形態に係る液晶表示装置用の薄膜トランジスタ基板の配置図であり、図2は、本発明の一実施形態に係る液晶表示装置用のカラーフィルタ基板の配置図であり、図3は、図1及び図2の二つの表示板を有する本発明の一実施形態に係る液晶表示装置における赤色(R)画素の配置図であり、図4は図3のIV-IV´線に沿って切断した断面図である。
下部表示板100にはガラスなどの透明な絶縁物質からなる絶縁基板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及び第2画素電極190a、190bが形成されている。このうち第1画素電極190aは、薄膜トランジスタに接続されデータ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と電磁気的に結合(容量性結合)される。
また、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、第1及び第2画素電極190a、190bは、反射型液晶表示装置であるとき、透明な物質で形成される必要が無く、その場合は下部偏光板12も不要である。
ガラスなどの透明な絶縁物質からなる絶縁基板210の下面に光漏れを遮断するための遮光部材220と、赤、緑、青のカラーフィルタ230及びITOまたは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。ここで、共通電極270には切開部271、272、273が形成されている。遮光部材220は、画素領域の周囲部のみならず、共通電極270の切開部271、272、273と重畳する部分にも形成することができる。これは、切開部271、272、273によって発生する光漏れを遮断するためである。
下部の絶縁基板110上に複数のゲート線121と複数の保持(ストレージ)電極線131が形成されている。
ゲート線121は主に横方向に延びており、各ゲート線121は下上に突出した複数のゲート電極124を有する。ゲート線121は、ゲート駆動回路(図示せず)からのゲート信号をゲート線121に伝達するための接触(接続)部129を有し、この時、ゲート線121の接触部129の面積は、他の部分より広い。ゲート駆動回路は、可撓性印刷回路基板(図示せず)または基板110上に装着されるか、又は基板110に集積化されることが可能であり、ゲート線121の端部129は、ゲート駆動回路の出力端に接続される。
ゲート線121と保持電極線131の側面は傾斜され、基板110の表面に対する傾斜角は30〜80度であることが好ましい。
ゲート絶縁膜140上には複数のデータ線171を始めとして、複数のドレイン電極175及び複数のブリッジ部金属片(under-bridge metal piece)172が形成されている。
各データ線171は主に縦方向に延びており、ドレイン電極175に向けて延びたソース電極173を有する。データ線171の一端部に位置した接触部179は、外部からのデータ信号をデータ線171に伝達する。
ブリッジ部金属片172は、ゲート電極124付近のゲート線121上に位置している。
データ線171及びドレイン電極175の下には、データ線171に沿って主に縦に長く延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、各ゲート電極124、ソース電極173及びドレイン電極175に向けて枝を出し、薄膜トランジスタのチャネル154をなす。
保護膜180上には、複数の画素電極190を始めとして、複数の接触補助部材81、82及び複数の保持電極線接続ブリッジ84が形成されている。画素電極190、接触補助部材81、82及び接続ブリッジ84は、ITO(indium tin oxide)やIZO(indium zinc oxide)などのような透明導電体やアルミニウム(Al)のような光反射特性に優れた不透明導電体などで作られる。
第2副画素電極190bは切開部192を有し、切開部192は、第2副画素電極190bの右側辺から左側辺に向けて切り込まれた形であり、入口が広く拡張されている。
第1副画素電極190aと第2副画素電極190bは、各々ゲート線121とデータ線171が交差して画定される画素領域を上下に二等分する線(ゲート線121と並ぶ線)に対して実質的に鏡面対称をなしている。
接触補助部材81、82は、それぞれコンタクトホール181、182を通じてゲート線の端部129とデータ線の端部179に接続されている。
上部の絶縁基板210には、画素領域に開口部を有し、隣接する画素領域の間から漏れる光を遮断する遮光部材(ブラックマトリックスとも言う)220が形成されている。
それぞれの画素領域には赤、緑、青のカラーフィルタ230が順次に形成されており、周縁部の遮光部材220と重畳している。
複数組の切開部271、272、273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。
共通電極270の一組の切開部271、272、273は、二つの副画素電極190a、190bの境界の中でゲート線121に対して45度をなす部分191、193を介在しており、これと並ぶ斜線部と画素電極190の辺と重畳する端部を有している。この時、端部は縦方向端部と横方向端部に分類される。
薄膜トランジスタ表示板とカラーフィルタ表示板を位置あわせしたとき、共通電極270の一組の切開部271、272、273は画素電極190をそれぞれ複数の副領域に区分するが、本実施形態では、図3に示したように、画素電極190をそれぞれ4つの副領域に分ける。同図に示すように、各副領域は細長く形成され、幅方向と長手方向とが区別される。
このような構造の液晶表示装置において、第1副画素電極190aは、薄膜トランジスタを通じてデータ信号電圧の印加を直接受けるのに対し、第2副画素電極190bは、結合電極176との容量性結合によって電圧が変動するので、第2副画素電極190bの電圧は、第1副画素電極190bの電圧に比べて絶対値が常に低くなる。このように、一つの画素領域内で電圧が異なる二つの副画素電極を配置すれば、二つの副画素電極が光学的に補償し合って側面ガンマ曲線の歪曲を減らすことができる。
図5は、本発明の実施形態に係る液晶表示装置の一つの画素を回路図として示したものである。
図5において、Clcaは第1副画素電極190aと共通電極270の間に形成される液晶容量を示し、Cstは第1副画素電極190aと維持電極線131の間に形成される保持容量を示す。Clcbは第2副画素電極190bと共通電極270の間に形成される液晶容量を示し、Ccpは第1副画素電極190aと第2副画素電極190bの間に形成される結合容量を示す。
Vb=Va[Ccp/(Ccp+Clcb)]
であり、Ccp/(Ccp+Clcb)は常に1より小さいので、VbはVaに比べて常に小さい。
図6は、画素に印加された階調電圧(グレイスケール)による透過率を示すガンマ曲線である。この時、実線(a)は視野角が0である正面からの正面ガンマ曲線であり、点線(b)は画素を分割しない状態で側面視野角でのガンマ曲線であり、太い実線(c)及び太い点線(d)は画素電極分割構造における側面ガンマ曲線であって、二つの副画素電極間の電圧比を異ならせた2つの場合である。
特に、人間が認知する色感に大きい影響を及ぼすいわゆるメモリカラーに対し、本発明のように、副画素電極の面積比または電圧比を画素毎に異ならせて、側面視認性をより増大化することができる。本発明の一実施形態によれば、メモリカラーの中で人間の皮膚色と似ているスキンカラー系に対し、正面からの色感と側面からの色感がほぼ同一になるように、二つの副画素電極190a、190bの面積比または電圧比を変更した。その結果、少なくとも緑色及び青色画素における第1副画素電極190aに対する第2副画素電極190bの電圧比が、赤色画素における電圧比より小さいことが好ましく、より好ましくは第1副画素電極190aに対する第2副画素電極190bの電圧比が、赤色画素、青色画素、緑色画素の順に減少することが好ましいと分かった。
スキンカラー系は、通常、赤色、緑色、青色の比率が赤色>緑色>青色順に構成されており、正面視野角に対する側面視野角で、全体的に赤色より緑色及び青色の比率が高くなる方に色感が歪曲される。その理由は、通常、スキンカラー系の色比率が、赤色が約50%、緑色が20〜30%、青色が10〜20%の領域を多く用いており、低階調領域(低い透過率領域)であるほど(側面透過率)/(正面透過率)の比が大きくなるためである。たとえば、正面視野角で赤色、緑色、青色の比率が50:20:10である場合、側面視野角ではその比率が60:40:30に変化することが、色感が悪くなる大きい原因である。このため、赤色画素、緑色画素、青色画素毎にガンマ曲線形態を最適化する必要がある。
表1は、0.800〜0.600の範囲で電圧比を変更しながら196階調電圧での正面及び側面の透過率測定値を示した結果である。表2は、表1の測定結果をより分かりやすくするために、各電圧比間の側面/正面透過率の比率の差を示した結果である。前述のように、スキンカラー系の場合、側面視野角で赤色成分の比率が相対的に減少するため、赤色画素の場合、側面/正面の比率が値が大きくなる方が側面視認性の面で好ましい。表1及び表2から分かるように、赤色画素では側面/正面の比率値が比較的に一定である。一方、電圧比が減少するほど正面視野角基準の透過率損失が予想される。したがって、側面視認性及び正面透過率を両方考慮して、比較的に高い0.675〜0.800範囲で電圧比を設定することが好ましい。本実施形態では、0.700の電圧比を赤色画素の最適な電圧比として選定した。
表3は0.800〜0.600範囲で電圧比を変更しながら124階調電圧での正面及び側面の透過率測定値示した結果である。表4は、表3の測定結果をより分かりやすくするために、各電圧比間の側面/正面透過率の比率の差を示した結果である。前述のように、スキンカラー系の場合、側面視野角で緑色画素の比率が相対的に増加するため、緑色画素の場合、側面/正面の比率が値が小さくなる方が好ましい。即ち、表3から分かるように、電圧比が減少するほど好ましい。しかし、電圧比が大きく減少する場合、正面視野角基準の透過率損失が予想される。緑色画素の場合、赤色画素とは異なって、電圧比の変化に伴う正面/側面透過率の比率の変化が大きい傾向があり、0.600〜0.650範囲で飽和傾向を示す。本実施形態では、側面視認性及び正面透過率を両方考慮して、0.625の電圧比を緑色画素の最適電圧比として選定した。
表5は、0.800〜0.600範囲で電圧比を変更しながら96階調電圧での正面及び側面の透過率測定値を示した結果である。表6は、表5の測定結果をより分かりやすくするために、各電圧比間の側面/正面透過率の比率の差を示した結果である。前述のように、スキンカラー系の場合、側面視野角で青色画素の比率が相対的に増加するため、青色画素の場合、側面/正面の比率が値が小さくなる方が好ましい。即ち、表5から分かるように、電圧比が減少するほど好ましい。しかし、電圧比が大きく減少する場合、正面視野角基準の透過率損失が予想される。青色画素の場合、赤色画素の場合とは異なって、電圧比の変化に伴う正面/側面透過率の比率の変化が大きい傾向があり、0.650〜0.700範囲で飽和傾向を示す。本実施形態では、側面視認性及び正面透過率を両方考慮して、0.675の電圧比を緑色画素の最適電圧として選定した。
表7のΔuv値は、国際照明委員会(CIE)標準色座標系による二色間の差を示す値で、0に近いほど同じ色として認識される。
前記した例では、第1副画素電極190aに対する第2副画素電極190bの比率が1:1.5である場合について説明したが、その他の比率に対しても本発明を適用することができる。
また、赤、緑、青の画素の中で輝度に大きく寄与する色の画素では、結合容量で接続され、相対的に小さい輝度を有する副画素電極の面積比を小さくし、薄膜トランジスタに直接接続され、相対的に大きい輝度を有する副画素電極の面積比を大きく設計して、画素の輝度を極大化することができる。
図7は、本発明の他の実施形態に係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8は、図7の薄膜トランジスタ表示板をVIII-VIII´線に沿って切断した断面図である。
図7及び図8に示したように、本実施形態に係る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に示した薄膜トランジスタ表示板とほぼ同様である。
また、第1副画素電極190aと第2副画素電極190bは、保持電極133cを中心に上下に分けられている。
また、赤、緑、青画素毎に二つの副画素電極の結合容量または面積比を異なるようにすれば、二つの副画素電極間の電圧差が赤、緑、青画素毎に異なるようになるが、これによって色再現性を増大化し、視認性を向上させ、画素の透過率を増大化することができる。
図9は、本発明の他の実施形態に係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10は、図9に示す薄膜トランジスタ表示板を備える液晶表示装置を図9のX-X´線に沿って切断した断面図である。
もちろん、このような本実施形態に係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を有し、結合電極176の下部には非晶質シリコン層154、165が同一の模様に形成されている。
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、保護膜190をパターニングするときと同様に、部分的に厚さが相違する感光膜パターンを形成する。
図11は、本発明の他の実施形態に係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12は、図11のXII-XII´線に沿って切断した断面図である。
図11及び図12に示すように、本実施形態に係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ほぼ図7及び図8に示した液晶表示装置用の薄膜トランジスタ表示板の層状構造と同様である。
124 ゲート電極
133a、133b、133c 保持電極
176 結合電極
171 データ線
173 ソース電極
175 ドレイン電極
190 画素電極
191、192、193 切開部
151、154 非晶質シリコン層
270 基準電極
271、272、273 切開部
Claims (12)
- 絶縁基板と、
前記絶縁基板上に形成されている複数の第1信号線と、
前記第1信号線と絶縁され交差している複数の第2信号線と、
前記第1及び第2信号線に接続されている複数の画素であって、各画素が、薄膜トランジスタと、
前記薄膜トランジスタと接続されている第1副画素電極及び前記第1副画素電極と容量性結合されている第2副画素電極を有している、複数の画素と
を備え、
前記第1副画素電極に印加される電圧に対する前記第2副画素電極に印加される電圧の比率が互いに異なる2種類以上の値を有する
ことを特徴とする液晶表示装置。 - 前記複数の画素が赤色画素、緑色画素及び青色画素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。
- 前記第1副画素電極に印加される電圧に対する前記第2副画素電極に印加される電圧の比率が、前記赤色画素に比べて前記青色及び緑色画素において小さいことを特徴とする請求項2に記載の液晶表示装置。
- 前記第1副画素電極に印加される電圧に対する前記第2副画素電極に印加される電圧の比率が、前記青色画素に比べて前記緑色画素において小さいことを特徴とする請求項3に記載の液晶表示装置。
- 前記第1副画素電極に印加される電圧に対する前記第2副画素電極に印加される電圧の比率が、赤色画素で0.675〜0.725、緑色画素で0.600〜0.650、青色画素で0.650〜0.700範囲であることを特徴とする請求項3に記載の液晶表示装置。
- 絶縁基板と、
前記絶縁基板上に形成されている複数の第1信号線と、
前記第1信号線と絶縁され交差している複数の第2信号線と、
前記第1及び第2信号線に接続されている複数の画素であって、各画素が、薄膜トランジスタと、
前記薄膜トランジスタと接続されている第1副画素電極、前記薄膜トランジスタと接続されている結合電極及び前記結合電極と重畳する第2副画素電極を有する、複数の画素と
を備え、
前記結合電極と前記第2副画素電極が重畳する面積が互いに異なる2種類以上の値を有する
ことを特徴とする薄膜トランジスタ表示板。 - 前記複数の画素が赤色画素、緑色画素及び青色画素を有することを特徴とする請求項6に記載の薄膜トランジスタ表示板。
- 前記結合電極と前記第2副画素電極が重畳する面積が前記赤色画素に比べて前記青色及び緑色画素において小さいことを特徴とする請求項7に記載の薄膜トランジスタ表示板。
- 前記結合電極と前記第2副画素電極が重畳する面積が前記青色画素に比べて前記緑色画素において小さいことを特徴とする請求項8に記載の薄膜トランジスタ表示板。
- 絶縁基板と、
前記絶縁基板上に形成されている複数の第1信号線と、
前記第1信号線と絶縁され交差している複数の第2信号線と、
前記第1及び第2信号線に接続されている複数の画素であって、各画素が、薄膜トランジスタと、
前記薄膜トランジスタと接続されている第1副画素電極及び前記第1副画素電極と容量性結合している第2副画素電極を有する、複数の画素と
を備え、
前記複数の画素は赤色画素、緑色画素、青色画素を有し、
正面から見た場合の赤色、緑色、青色成分の階調に対する輝度の比率と、側面から見た場合の赤色、緑色、青色成分の階調に対する輝度の比率が、第1副画素電極に印加される電圧に対する前記第2副画素電極に印加される電圧の比率が、前記赤色、緑色、青色画素で互いに同一の場合に比べて、さらに近い値を有するように、前記第1副画素電極に印加される電圧に対する前記第2副画素電極に印加される電圧の比率を前記赤色画素、緑色画素、青色画素で互いに異なるようにして印加するよう構成されている
ことを特徴とする液晶表示装置。 - 絶縁基板と、
前記絶縁基板上に形成されている複数の第1信号線と、
前記第1信号線と絶縁され交差している複数の第2信号線と、
前記第1及び第2信号線に接続されている複数の画素であって、各画素が、薄膜トランジスタと、
前記薄膜トランジスタと接続されている第1副画素電極及び前記第1副画素電極と容量性結合している第2副画素電極を有する、複数の画素と
を備え、
前記第1副画素電極の面積に対する前記第2副画素電極の面積の比率が互いに異なる2種類以上の値を有する
ことを特徴とする液晶表示装置。 - 前記複数の画素が赤色画素、緑色画素及び青色画素を有することを特徴とする請求項11に記載の液晶表示装置。
Applications Claiming Priority (2)
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