JP2008033323A - 液晶表示装置 - Google Patents

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旻 ▲いく▼ 朴
Woo-Sung Sohn
宇 成 孫
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▲ばい▼ 亨 秋
Kyung Suk Jung
敬 錫 鄭
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Abstract

【課題】薄膜トランジスタの不良およびゲート線とデータ線間の短絡の不良を容易に修理できる液晶表示装置を提供する。
【解決手段】基板と、基板上に形成され、ゲート線121とトランジスタのゲート電極124とを含むゲート導電体と、ゲート線と交差するデータ線171とゲート電極上に位置する前記トランジスタのソース電極173とを含むデータ導電体と、トランジスタのドレイン電極175と接続されている画素電極191と、を含み、データ線とソース電極とは、第1接続部174と第2接続部178によって接続されていることを特徴とする液晶表示装置。
【選択図】図6

Description

本発明は、液晶表示装置に関する。
液晶表示装置は、現在、最も広く用いら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といった電場生成電極が形成されている2枚の表示板と、その間に挿入される液晶層とからなり、電場生成電極に電圧を印加して液晶層に電場を生成し、これにより液晶層の液晶分子の配向を決定し、入射光の偏光を制御することによって映像を表示する。
液晶表示装置は、また、各画素電極に接続されているスイッチング素子、およびスイッチング素子を制御して画素電極に電圧を印加するためのゲート線とデータ線といった複数の信号線を含む。
液晶表示装置に用いられるスイッチング素子は、主に薄膜トランジスタを用いる。薄膜トランジスタは種々の層の薄膜からなる端子を含むが、各端子の間に短絡が生じて修理を行わなければならない場合が発生する。
本発明が解決しようとする技術的課題は、液晶表示装置の薄膜トランジスタの不良だけでなく、ゲート線及びデータ線の間の短絡の不良も容易に修理できる液晶表示装置を提供することにある。
上記目的を達成するために、本発明に係る液晶表示装置は、基板と、前記基板上に形成され、ゲート線とトランジスタのゲート電極とを含むゲート導電体と、前記ゲート線と交差するデータ線と前記ゲート電極上に位置する前記トランジスタのソース電極とを含むデータ導電体と、前記トランジスタのドレイン電極と接続されている画素電極と、を含み、前記データ線と前記ソース電極とは、第1接続部と第2接続部によって接続されていることを特徴とする。
前記第1接続部および前記第2接続部は、前記ゲート線に対して互いに反対側に配置されうる。
前記第1接続部および前記第2接続部は、ゲート線と重畳しないことが望ましい。
前記第1接続部および前記第2接続部は、前記データ線と前記ゲート線との交差点に対して互いに反対側に配置されうる。
前記画素電極は、前記ゲート線と斜角をなす切開パターンである第1切開部が形成されうる。
さらに、前記画素電極と対向する共通電極を含み、前記共通電極には、前記第1切開部と平行する第2切開部が形成されうる。
前記画素電極の形状は、前記ゲート線および前記データ線に平行する2対の辺を有しうる。
前記画素電極は、互いに離隔した第1副画素電極と第2副画素電極を含みうる。
前記第1副画素電極と前記第2副画素電極の電圧は、互いに異なりうる。
前記第1副画素電極と前記第2副画素電極は、一つの映像情報から得られた互いに異なるデータ電圧の印加を受けうる。
前記トランジスタは、ドレイン電極が前記第1副画素電極と接続されている第1薄膜トランジスタとドレイン電極が前記第2副画素電極と接続されている第2薄膜トランジスタとを含み、前記ゲート線は、前記第1薄膜トランジスタの前記ゲート電極と接続されている第1ゲート線と前記第2薄膜トランジスタの前記ゲート電極と接続されている第2ゲート線とを含み、前記データ線は、前記第1薄膜トランジスタの前記ソース電極と前記第2薄膜トランジスタの前記ソース電極と接続され、前記第1信号線および第2信号線と交差しうる。
前記第1薄膜トランジスタと前記第2薄膜トランジスタは、それぞれ前記第1ゲート線および前記第2ゲート線からの信号により導通し、前記データ線からの信号をそれぞれ前記第1副画素電極と前記第2副画素電極へ伝達しうる。
前記トランジスタは、ドレイン電極が前記第1副画素電極と接続されている第1薄膜トランジスタとドレイン電極が前記第2副画素電極と接続されている第2薄膜トランジスタとを含み、前記データ線は、前記第1薄膜トランジスタの前記ソース電極と接続されている第1データ線と前記第2薄膜トランジスタの前記ソース電極と接続されている第2データ線とを含み、前記ゲート線は、前記第1薄膜トランジスタの前記ゲート電極と前記第2薄膜トランジスタの前記ゲート電極と接続されうる。
前記第1薄膜トランジスタと前記第2薄膜トランジスタは、それぞれ前記ゲート線からの信号により導通し、前記第1データ線と前記第2データ線とからの信号をそれぞれ前記第1副画素電極と前記第2副画素電極へ伝達しうる。
前記第1副画素電極と前記第2副画素電極とは、容量性結合されうる。
前記トランジスタは、ドレイン電極が前記第1副画素電極と接続されている第1薄膜トランジスタを含み、前記ゲート線は、前記第1薄膜トランジスタの前記ゲート電極と接続されているゲート線を含み、前記データ線は、前記第1薄膜トランジスタの前記ソース電極と接続されているデータ線を含みうる。
前記画素電極は、前記ゲート線に平行する第1辺と、前記第1辺より長さが短く前記第1辺と隣接する第2辺と、を有しうる。
前記第1辺の長さは、前記第2辺の長さの3倍でありうる。
基板と、前記基板上に形成され、ゲート線とトランジスタのゲート電極とを含むゲート導電体と、前記ゲート線と交差するデータ線と前記ゲート電極上に位置する前記トランジスタのソース電極とを含むデータ導電体と、前記トランジスタのドレイン電極と接続されている画素電極と、を含み、前記データ線と前記ソース電極は、少なくとも2つの接続部によって接続されうる。
前記接続部は、少なくとも一部分が前記ゲート導電体と重畳しない。
本発明によれば、液晶表示装置の薄膜トランジスタの不良だけでなく、ゲート線とデータ線の間の短絡による不良についても容易に修理することができるので、液晶表示装置の歩留まりを向上させることができる。
以下、添付した図面を参照して、本発明の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実施できるように詳細に説明する。しかし、本発明は以下説明する実施形態に限定されるものではない。
図面においては、種々の層および領域を明確に表現するために厚さを誇張して示している。明細書の全体にわたって同様な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(下)」にあるとするとき、これは他の部分の「直上(下)」にある場合だけでなく、その間に他の部分がある場合をも意味する。逆に、ある部分が他の部分の「直上(下)」にあるとするときは、間に他の部分がないことを意味する。
まず、図1および図2を参照して、本発明の第1実施形態に係る液晶表示装置について詳細に説明する。
図1は本発明の第1実施形態に係る液晶表示装置のブロック図であり、図2は本発明の第1実施形態に係る液晶表示装置の画素の等価回路図である。
図1に示すように、本発明の第1実施形態に係る液晶表示装置は、液晶表示板組立体(liquid crystal panel assembly)300、液晶表示板組立体300と接続されたゲート駆動部400およびデータ駆動部500、データ駆動部500に接続された階調電圧生成部800、ならびにこれらを制御する信号制御部600を含む。
液晶表示板組立体300は、複数の信号線(図示せず)と、これに接続され、ほぼ行列状に配列された複数の画素PXとを含む。図2に示すように、液晶表示板組立体300は、互いに対向する下部表示板100および上部表示板200と、その間に入っている液晶層3とを含む。
図1に示すように、信号線は、ゲート信号(「走査信号」とも言う)を伝達する複数のゲート線(図示せず)と、データ信号を伝達する複数のデータ線(図示せず)とを含む。ゲート線は、ほぼ互いに平行に、行方向に伸び、データ線は、ほぼ互いに並行に、列方向に伸びる。
各画素PX、例えば、i番目(i=1、2、...、n)ゲート線GLと、j番目(j=1、2、...、m)データ線DLとに接続された画素PXは、信号線をなすゲート線GLおよびデータ線DLに接続されたスイッチング素子Qと、これに接続された液晶キャパシタ(liquid crystal capacitor)Clcと、ストレージキャパシタ(storagecapacitor)Cstとを含む。ストレージキャパシタCstは必要に応じて省略できる。
スイッチング素子Qは、下部表示板100に備えられている薄膜トランジスタなどの三端子素子であって、その制御端子(すなわち、ゲート電極)はゲート線GLと接続され、入力端子(すなわち、ソース電極)はデータ線DLと接続され、出力端子(すなわち、ドレイン電極)は液晶キャパシタClcおよびストレージキャパシタCstと接続される。
液晶キャパシタClcは、下部表示板100の画素電極191と、上部表示板200の共通電極270とを2つの端子とし、2つの電極191、270の間の液晶層3を誘電体として、容量として機能する。画素電極191はスイッチング素子Qと接続され、共通電極270は上部表示板200の全面に形成されており、共通電圧Vcomが印加される。図2とは異なり、共通電極270が下部表示板100に備えられる場合もあり、この場合には、2つの電極191、270のうちの少なくとも一つを線状または棒状に製造しうる。
液晶キャパシタClcの補助的な役割を果たすストレージキャパシタCstは、下部表示板100に具備された別個の維持電極線SLと画素電極191とが絶縁体を間に置いて重畳してなり、この別個の信号線には共通電圧Vcomといった決められた電圧が印加される。しかし、ストレージキャパシタCstは、画素電極191が絶縁体を媒介として、すぐ上の前段ゲート線と重畳することにより形成されてもよい。
一方、色表示を実現するためには、各画素PXが基本色(primary color)のうちの一つを固有に表示したり(空間分割)、各画素PXが時間によって交互に基本色を表示するように(時間分割)して、これら基本色が空間的、時間的に合計されることによって所望の色相が認識されるようにする。基本色としては、赤色、緑色、青色といった三原色がある。図2は、空間分割の例として、各画素PXが画素電極191と対応する上部表示板200の領域に基本色のうちの一つを示すカラーフィルタ230を備えている様を示している。図2と異なり、カラーフィルタ230は、下部表示板100の画素電極191上または画素電極191下に形成することもできる。
液晶表示板組立体300の外側の一面には、光を偏光させる少なくとも一つの偏光子(図示せず)が付着される。
再び図1を参照する。階調電圧生成部800は、画素PXの透過率と関連する複数の階調電圧(または基準階調電圧)を生成する。
ゲート駆動部400は、液晶表示板組立体300のゲート線と接続され、ゲートオン電圧Vonとゲートオフ電圧Voffとの組み合わせからなるゲート信号Vgをゲート線に印加する。
データ駆動部500は、液晶表示板組立体300のデータ線と接続され、階調電圧生成部800からの階調電圧を選択し、これをデータ信号としてデータ線に印加する。しかし、階調電圧生成部800は、全階調に対する電圧を全て提供するのではなく、決められた数の基準階調電圧のみを提供し、データ駆動部500は、基準階調電圧を分圧して全体階調に対応する階調電圧を生成し、この中からデータ信号を選択してもよい。
信号制御部600は、ゲート駆動部400およびデータ駆動部500を制御する。
このような駆動装置である、ゲート駆動部400、データ起動部500、信号制御部600、階調電圧生成部800各々は、少なくとも一つの集積回路チップの形態で液晶表示板組立体300上に直接装着されてもよく、フレキシブル印刷回路膜(flexible printed circuit film)(図示せず)上に実装されてTCP(tape carrier package)の形態で液晶表示板組立体300に実装されてもよく、別途の印刷回路基板(printed circuit board)(図示せず)上に実装されてもよい。また、これら駆動装置である、ゲート駆動部400、データ起動部500、信号制御部600、階調電圧生成部800は、液晶表示板組立体300に集積されることもできる。また、駆動装置である、ゲート駆動部400、データ起動部500、信号制御部600、階調電圧生成部800は単一チップに集積することができ、この場合、これら駆動装置のうちの少なくとも一つ、またはこれら駆動装置をなす回路素子のうち少なくとも一つの回路素子が、当該単一チップの外側にあってもよい。
図3〜図5、および前述した図1および図2を参照して、本発明の第1実施形態に係る液晶表示装置の構成要素である液晶表示板組立体について詳細に説明する。
図3は、本発明の第1実施形態に係る液晶表示板組立体の配置図であり、図4および図5は、各々図3に示す液晶表示板組立体のIV−IV線及びV−V線に沿った断面図である。
図3、図4および図5を参照すれば、本発明の第1実施形態に係る液晶表示装置の構成要素である液晶表示板組立体は、互いに対向する下部表示板100と上部表示板200、およびこれら2つの表示板100、200の間に挿入される液晶層3を含む。まず、下部表示板100について説明する。
透明なガラスまたはプラスチックで作られた絶縁基板110上に、複数のゲート線(gate line)121と複数の維持電極線(storage electrode lines)131とを含むゲート導電体が形成される。
ゲート線121はゲート信号を伝達し、主に横方向に伸びる。各ゲート線121は、上下に突出した複数のゲート電極(gate electrode)124と、他の層または外部駆動回路との接続のための広い端部129とを含む。ゲート信号を生成するゲート駆動回路(図示せず)は、基板110上に実装されるフレキシブル印刷回路膜(図示せず)上に実装されてもよく、基板110上に直接実装されてもよく、基板110に集積されてもよい。ゲート駆動回路が基板110上に集積される場合、ゲート線121が延長されてゲート駆動回路と直接接続されうる。
維持電極線131には、所定の電圧が印加される。また、維持電極線131は、上下に突出した複数の維持電極137を含む。維持電極線131の形状および配置は多様に変更しうる。
ゲート導電体をなすゲート線121と維持電極線131は、アルミニウム(Al)やアルミニウム合金などアルミニウム系金属、銀(Ag)や銀合金など銀系金属、銅(Cu)や銅合金など銅系金属、モリブデン(Mo)やモリブデン合金などモリブデン系金属、クロム(Cr)、タンタル(Ta)およびチタニウム(Ti)により製造しうる。しかし、これらは、物理的性質の異なる2つの導電膜(図示せず)を含む多重膜構造を有してもよい。多重層膜をなす2つの導電膜のうち一の導電膜は、信号遅延や電圧降下を小さくするために比抵抗(resistivity)の小さい金属、例えば、アルミニウム系金属、銀系金属、銅系金属でありうる。そして、他の導電膜は、他の物質、特にITO(indium tin oxide)およびIZO(indium zinc oxide)との物理的、化学的、電気的接触特性に優れた物質、例えば、モリブデン系金属、クロム、タンタル、チタニウムでありうる。このような組み合わせの例としては、クロム下部膜とアルミニウム(合金)上部膜、およびアルミニウム(合金)下部膜とモリブデン(合金)上部膜がある。しかし、ゲート線121、維持電極線131は、その他にも多様な金属または導電体により製造されうる。
ゲート線121、維持電極線131の側面は、基板110面に対して傾斜しており、その傾斜角は約30゜〜約80゜であることが望ましい。
ゲート線121、維持電極線131上には、窒化ケイ素(SiNx)または酸化ケイ素(SiOx)からなるゲート絶縁膜(gate insulating layer)140が形成される。
ゲート絶縁膜140上には、水素化非晶質シリコン(hydrogenated amorphous silicon)(以後、非晶質シリコンは、略してa−Siと記す)、または多結晶シリコン(polysilicon)からなる複数の島型半導体154が形成される。半導体154はゲート電極124上に位置する。
半導体154上には、一対の島型オーミックコンタクト部材(ohmic contact)163、165が形成される。オーミックコンタクト部材163、165は、リンなどのn型不純物が高濃度にドーピングされているn+水素化非晶質シリコンといった物質、またはシリサイド(silicide)により製造されうる。
半導体154とオーミックコンタクト部材163、165の側面も、基板110面に対して傾斜しており、傾斜角は30゜〜80゜程度でありうる。
オーミックコンタクト部材163、165およびゲート絶縁膜140上には、複数のデータ線(data line)171と複数のドレイン電極(drain electrode)175とを含むデータ導電体が形成されうる。
データ線171はデータ信号を伝達し、主に縦方向に伸びてゲート線121および維持電極線131と交差する。各データ線171はゲート電極124に向かって各々伸びて、U字状に曲がった複数のソース電極(source electrode)173と、他の層またはデータ駆動部500との接続のために面積の広い端部179とを含む。データ駆動部500が基板110上に集積されている場合、データ線171が延長されてこれと直接接続されうる。
データ線171とソース電極173は、第1接続部174および第2接続部178を通じて互いに接続される。第1接続部174および第2接続部178は、ゲート線121に対して互いに対称的に位置し、第1接続部174および第2接続部178はゲート線121と重畳しない。
ドレイン電極175は、データ線171と分離され、ゲート電極124を中心にソース電極173と対向する。各ドレイン電極175は、広い一端部と棒状の他端部とを有しており、棒状の端部はソース電極173によって一部取り囲まれる。
一つのゲート電極124、一つのソース電極173、および一つのドレイン電極175は、半導体154とともに一つの薄膜トランジスタ(thin film transistor、TFT)をなし、薄膜トランジスタのチャネルは、ソース電極173とドレイン電極175との間の半導体154に形成される。
データ導電体をなす、データ線171、ドレイン電極175は、モリブデン、クロム、タンタルおよびチタニウムなどの耐火性金属(refractory metal)、またはこれらの合金からなることが望ましく、耐火性金属膜(図示せず)と低抵抗導電膜(図示せず)とを含む多重膜構造を有しうる。多重膜構造の例としては、クロムまたはモリブデン(合金)下部膜とアルミニウム(合金)上部膜の二重膜、モリブデン(合金)下部膜とアルミニウム(合金)中間膜とモリブデン(合金)上部膜の三重膜がある。しかし、データ導電体をなす、データ線171、ドレイン電極175は、その他にも多様な金属または導電体からなりうる。
データ導電体をなす、データ線171、ドレイン電極175も、その側面が基板110面に対して30゜〜80゜程度の傾斜角で傾斜していることが望ましい。
オーミックコンタクト部材163、165は、その下の半導体154とその上のデータ導電体をなす、データ線171、ドレイン電極175との間にのみ存在し、これらの間の接触抵抗を小さくする。半導体154は、ソース電極173とドレイン電極175との間といった、データ導電体をなすデータ線171、ドレイン電極175によって覆われずに露出した部分を有する。
データ導電体をなす、データ線171、ドレイン電極175および半導体154の露出した部分上には、保護膜(passivation layer)180が形成される。保護膜180は無機絶縁物または有機絶縁物からなり、表面が平坦でありうる。有機絶縁物は4.0以下の誘電定数を有することが望ましく、感光性(photosensitivity)を有してもよい。しかし、保護膜180は、有機膜の優れた絶縁特性を生かしながら、半導体154の露出した部分に損傷を与えないように、下部無機膜と上部有機膜の二重膜構造を有することができる。
保護膜180には、データ線171の端部179とドレイン電極175の一端部を各々露出する複数のコンタクトホール(contact hole)182、185が形成され、保護膜180とゲート絶縁膜140には、ゲート線121の端部129を各々露出する複数のコンタクトホール181が形成される。
保護膜180上には、複数の画素電極(pixel electrode)191および複数のコンタクト補助部材(contact assistant)81、82が形成される。これらは、ITOまたはIZOといった透明な導電物質や、アルミニウム、銀、クロムまたはその合金などの反射性金属からなりうる。
画素電極191は、コンタクトホール185を通じてドレイン電極175と物理的、電気的に接続され、ドレイン電極175からデータ信号電圧の印加を受ける。データ信号電圧が印加された画素電極191は、共通電圧(common voltage)の印加を受ける共通電極表示板200の共通電極(common electrode)270とともに電場を生成することによって、2つの電極191、270の間の液晶層3の液晶分子31の方向を決定する。このように決定された液晶分子31の方向によって、液晶層3を通過する光の偏光が変わる。画素電極191と共通電極270は、キャパシタ(以下、「液晶キャパシタ(liquid crystal capacitor)」と称する)を構成し、薄膜トランジスタがターンオフされた後も印加された電圧を維持する。
画素電極191は、維持電極137a、137bをはじめとする維持電極線131と重畳し、容量を形成する。画素電極191が維持電極線131と重畳して形成する容量を「ストレージキャパシタ(storage capacitor)」といい、ストレージキャパシタは液晶キャパシタの電圧維持能力を強化する。
各画素電極191は、ゲート線121またはデータ線171とほぼ平行する2対の辺を有する四角形状である。各画素電極191は、右側の角が面取りされて(chamfered)斜辺をなし、斜辺はゲート線121に対して約45゜の角度をなす。
画素電極191には、第1上部切開部91a、第1下部切開部91b、第2上部切開部92a、および第2下部切開部92bが形成され、画素電極191は、これら切開部91a、91b、92a、92bによって複数の領域(patition)に分割される。切開部91a、91b、92a、92bは、画素電極191を二等分する維持電極線131に対してほぼ反転対称をなす。
切開部91a、91b、92a、92bは、ほぼ画素電極191の右側辺から左側辺に斜めに伸びる。第1上部切開部91aおよび第2上部切開部92aと、第1下部切開部91bおよび第2下部切開部92b各々は、維持電極線131に対して上半分の部分と下半分の部分に各々位置している。第1上部切開部91aおよび第2上部切開部92aと、第1下部切開部91bおよび第2下部切開部92bは、ゲート線121に対して約45゜の角度をなして互いに垂直に伸びる。
したがって、画素電極191の下半分の部分は、第1下部切開部91bおよび第2下部切開部92bによって3つの領域(partitio)に分割され、上半分の部分も第1上部切開部91aおよび第2上部切開部92aによって3つの領域に分割される。このとき、領域の数または切開部の数は、画素電極191の大きさ、画素電極191の横辺と縦辺の長さの比、液晶層3の種類や特性など設計要素によって変わりうる。
コンタクト補助部材81、82は、各々コンタクトホール181、182を通じてゲート線121の端部129およびデータ線171の端部179と接続される。コンタクト補助部材81、82は、ゲート線121の端部129およびデータ線171の端部179と外部装置との接着性を補完し、保護する。
次に、上部表示板200について説明する。
透明なガラスまたはプラスチックで作られた絶縁基板210上に、遮光部材(light blocking member)220が形成される。遮光部材220はブラックマトリックス(black matrix)ともいい、画素電極191の間の光漏れを防止する。遮光部材220は、データ線171に対応する線状部分と薄膜トランジスタに対応する面状部分とを含み、画素電極191の間の光漏れを防止し、画素電極191と対向する開口領域を定義する。遮光部材220は、画素電極191と対向して画素電極191とほとんど同一の形状を有する複数の開口部(図示せず)を有することもできる。
絶縁基板210上には、また、複数のカラーフィルタ230が形成される。カラーフィルタ230は、遮光部材230によって取り囲まれた領域内にほぼ存在し、画素電極191の列に沿って縦方向に長く伸びる。各カラーフィルタ230は、赤色、緑色および青色の三原色など基本色(primary color)のうちの一つを表示しうる。
カラーフィルタ230および遮光部材220上には蓋膜(overcoat)250が形成される。蓋膜250は、絶縁物で作ることができ、カラーフィルタ230が露出することを防止し、平坦面を提供する。蓋膜250は省略できる。
蓋膜250上には共通電極270が形成される。共通電極270は、ITO、IZOなどの透明な導電体などで作られ、共通電極270には複数の切開部71、72a、72bのグループが形成される。
一つの切開部71〜72bのグループは、一つの画素電極191と対向し、中央切開部71、下部切開部72a、および上部切開部72bを含む。切開部71〜72b各々は、画素電極191の隣接切開部91〜92bの間、または切開部92a、92bと画素電極191の面取りされた斜辺90a、90bとの間に配置する。また、各切開部71〜72bは、画素電極191の下部切開部92aまたは上部切開部92bとほとんど平行に伸びた少なくとも一つの斜線部を含む。切開部71〜72bは、維持電極線131に対してほぼ反転対称をなす。
下部切開部72aおよび上部切開部72b各々は、斜線部、横部、および縦部を含みうる。斜線部は、ほぼ画素電極191の上側または下側辺から左側辺に伸びる。横部および縦部は、斜線部の各端から画素電極191の辺に沿って辺と重畳して伸び、斜線部と鈍角をなす。
中央切開部71は、中央縦部、一対の斜線部、および一対の縦断縦部を含む。中央縦部は、ほぼ画素電極191の左側辺から維持電極線131に対して垂直に伸びる。一対の斜線部は、中央横部の端から画素電極191の右側辺に向かって中央横部と鈍角をなしながら、各々下部切開部72aおよび上部切開部72bとほぼ平行に伸びる。縦断縦部は、対応する斜線部の端から画素電極191の右側辺に沿って右側辺と重畳しながら伸び、斜線部と鈍角をなす。
切開部71〜72bの数も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71〜72bと重畳して切開部71〜72bの付近の光漏れを遮断することができる。
少なくとも一つの切開部71〜72b、91a、91b、92a、92bは、突起(protrusion)する部分(図示せず)や陥没(depression)する部分(図示せず)に代替できる。突起する部分は、有機物または無機物で作ることができ、電場生成電極191、270の上または下に配置されうる。
表示板100、200の内側面には配向膜(alignment layer)11、21が形成され、これらの配向板は垂直配向膜であってもよい。
表示板100、200の外側面には偏光子(polarizer)12、22が備えられるが、2つの偏光子12、22の偏光軸は直交し、このうちの一つの偏光軸はゲート線121a、121bに対して平行とすることが望ましい。反射型液晶表示装置の場合は、2つの偏光子12、22のうちの一つを省略できる。
液晶表示装置は、偏光子12、22、位相遅延膜、表示板100、200、および液晶層3に光を供給する照明部(backlight unit)(図示せず)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の液晶分子は、電場のない状態でその長軸が2つの表示板の表面に対して垂直をなすように配向される。
次に、液晶表示装置の動作について詳細に説明する。
信号制御部600は、外部のグラフィック制御器(図示せず)から入力映像信号R、G、Bおよびその表示を制御する入力制御信号を受信する。入力映像信号R、G、Bは、各画素PXの輝度(luminance)情報を含んでおり、輝度は決められた数、例えば、1024(=210)、256(=28)または64(=26)個の階調(gray)を有する。入力制御信号の例としては、垂直同期信号Vsync、水平同期信号Hsync、メインクロックMCLK、およびデータイネーブル信号DEがありうる。
信号制御部600は、入力映像信号R、G、Bと入力制御信号に基づいて、入力映像信号R、G、Bを液晶表示板組立体300およびデータ駆動部500の動作条件に合うように適切に処理し、ゲート制御信号CONT1およびデータ制御信号CONT2を生成した後、ゲート制御信号CONT1をゲート駆動部400に送信し、データ制御信号CONT2と処理した映像信号DATをデータ駆動部500に出力する。出力映像信号DATはデジタル信号であって、決められた数の値(または階調)を有する。
ゲート制御信号CONT1は、走査の開始を指示する走査開始信号STVと、ゲートオン電圧Vonの出力周期を制御する少なくとも一つのクロック信号とを含む。ゲート制御信号CONT1は、ゲートオン電圧Vonの持続時間を限定する出力イネーブル信号OEをさらに含みうる。
データ制御信号CONT2は、一群の副画素に対する映像データの伝送開始を知らせる水平同期開始信号STH、液晶表示板組立体300にデータ信号の印加を指示するロード信号LOAD、およびデータクロック信号HCLKを含む。データ制御信号CONT2は、また、共通電圧Vcomに対するデータ信号の電圧極性(以下、「データ信号の極性」と称する)を反転させる反転信号RVSをさらに含みうる。
信号制御部600からのデータ制御信号CONT2によって、データ駆動部500は一群の副画素に対するデジタル映像信号DATを受信し、各デジタル映像信号DATに対応する階調電圧を選択することによって、デジタル映像信号DATをアナログデータ信号に変換した後、これを対応するデータ線に印加する。
ゲート駆動部400は、信号制御部600からのゲート制御信号CONT1によってゲートオン電圧Vonをゲート線に印加し、このゲート線に接続したスイッチング素子を導通させる。そうすると、データ線に印加されたデータ信号が導通したスイッチング素子を通じて対応する画素に印加される。
1水平周期(「1H]」と記すこともあり、水平同期信号Hsyncおよびデータイネーブル信号DEの一周期と同一である)を単位としてこのような過程を繰り返すことにより、全ての画素PXにデータ信号を印加して1フレーム(frame)の映像を表示する。
1フレームが終了すると、次のフレームが開始し、各画素PXに印加されるデータ信号の極性が直前フレームにおける極性と反対になるように、データ駆動部500に印加される反転信号RVSの状態が制御される(これを、「フレーム反転」と称する)。この時、1フレーム内でも反転信号(RVS)の特性により、一つのデータ線を通じて流れるデータ信号の極性が変わったり(例:行反転、点反転)、一群の画素に印加されるデータ信号の極性も互いに異なるようにさせることがある。(例:列反転、点反転)。
次に、図6、図7、および前述した図4を参照して、本発明の第1実施形態に係る液晶表示装置において、液晶表示装置を修理する方法について詳細に説明する。
図6および図7aは、各々本発明の第1実施形態に係る液晶表示装置において、これを修理する方法を示す図面であり、図7bは、図7aのVIIb−VIIb線に沿った断面図である。
図4を参照すれば、薄膜トランジスタを構成しているゲート電極124、ソース電極173とドレイン電極175は、断面図上、ゲート絶縁膜140、半導体層154、およびオーミックコンタクト部材163、165を間に置いて対向する。ゲート絶縁膜140、半導体層154、およびオーミックコンタクト部材163、165はいずれも薄膜であるので、工程上の誤差などによってゲート電極124、ソース電極173、およびドレイン電極175の間に短絡(short)が起こりうる。これによって、該当する薄膜トランジスタは正常機能を発揮しえず、該当する画素は液晶表示装置の正常な表示動作に寄与できない不良画素となる。
このような場合には、データ線171とソース電極173とを接続する第1接続部174および第2接続部178をレーザによって切断し、データ線171とソース電極173とを電気的、物理的に分離させる。そうすると、データ線171を流れるデータ電圧はソース電極173に印加されず、薄膜トランジスタが非正常的に動作することを防止できる。
第1接続部174および第2接続部178の切断によってフローティング(floating)状態となる画素電極191は、維持電極線131とレーザによって短絡させる。そうすると、維持電極線131を流れる共通電圧Vcomが画素電極191に常に印加されるので、画素電極191はブラック状態を維持し、これによって不良画素は液晶表示装置の表示動作から排除することができる。
図7aおよび図7bに示すように、データ線171とゲート線121とが交差する部分には半導体片153が形成される。半導体片153は表面のプロファイルをスムースにすることによってデータ線171が断線することを防止する。この部分でゲート線121とデータ線171との間には、ゲート絶縁膜140、半導体片153、オーミックコンタクト部材160が積層されているので、ゲート線121とデータ線171とは互いに絶縁されている状態である。しかし、ゲート絶縁膜140、半導体片153、およびオーミックコンタクト部材160はいずれも薄膜であるので、ゲート線121とデータ線171との間に短絡が起こりうる。
このような場合には、図7aに示すように、ゲート線121とデータ線171との交差地点がデータ線171から分離されるようにデータ線171の2つの部分を切断する。このとき、データ線171の第1切断線CL1および第2切断線CL2は、第1接続部174と第2接続部178との間である。そうすると、第1切断線CL1の上側のデータ線171に沿って電導されるデータ電圧は、データ線171とゲート線121との交差部の代りに第2接続部178、ソース電極173、および第1接続部174を通じて第2切断線CL2の下のデータ線171に沿って電導さるようになる。したがって、データ電圧は、データ線171とゲート線121との短絡に影響を受けず、円滑に電導される。
このように本発明の第1実施形態に係る液晶表示装置は、薄膜トランジスタを構成するゲート電極124、ソース電極173、およびドレイン電極175の間の短絡だけでなく、データ線171とゲート線121との間の短絡も容易に修理できる。
以下、図8〜図11を参照して、本発明の第2実施形態に係る液晶表示装置の構成要素である液晶表示板組立体について詳細に説明する。
図8は、本発明の第2実施形態に係る液晶表示装置の構成要素である液晶表示板組立体の2つの副画素に関する等価回路図である。
図8に示すように、各画素PXは一対の副画素を含み、各副画素は液晶キャパシタ(liquid crystal capacitor)Clca、Clcbをなす。2つの副画素のうちの少なくとも一つは、ゲート線、データ線、および液晶キャパシタClca、Clcbと接続されたスイッチング素子(図示せず)を含む。
液晶キャパシタClca/Clcbは、下部表示板100の副画素電極PEa/PEbと、上部表示板200の共通電極270を2つの端子とし、副画素電極PEa/PEbと共通電極270との間の液晶層3を誘電体とした容量として機能する。一対の副画素電極PEa、PEbは互いに分離され、一つの画素電極PEをなす。共通電極270は上部表示板200の全面に形成され、共通電圧Vcomの印加を受ける。液晶層3は負の誘電率異方性を有し、液晶層3の液晶分子は、電場が無い状態でその長軸が2つの表示板の表面に対して垂直をなすように配向されうる。
その他、カラーフィルタ230および偏光子(図示せず)に関する内容は第1実施形態における説明と重複するので省略する。
以下、図9、図10、図11、および前述した図1および図8を参照して、本発明の第2実施形態に係る液晶表示装置の構成要素である液晶表示板組立体について詳細に説明する。
図9は、本発明の第2実施形態に係る液晶表示装置の構成要素である液晶表示板組立体の一つの画素の等価回路図である。
図9に示すように、第2実施形態に係る液晶表示装置の構成要素である液晶表示板組立体は、複数対のゲート線GLa、GLb、複数のデータ線DL、および複数の維持電極線SLを含む信号線と、これに接続された複数の画素PXとを含む。
各画素PXは、一対の副画素PXa、PXbを含み、各副画素PXa/PXbは、各々対応するゲート線(第1ゲート線/第2ゲート線)GLa/GLbおよびデータ線DLに接続されるドランジスタからなるスイッチング素子(第1薄膜トランジスタ/第2薄膜トランジスタ)Qa/Qbと、これに接続された液晶キャパシタClca/Clcbと、スイッチング素子Qa/Qbおよび維持電極線SLに接続されるストレージキャパシタ(storage capacitor)Csta/Cstbとを含む。
各スイッチング素子Qa/Qbは、下部表示板100に備えられている薄膜トランジスタといった三端子素子であって、その制御端子はゲート線GLa/GLbと接続されており、入力端子はデータ線DLと接続されており、出力端子は液晶キャパシタClca/ClcbおよびストレージキャパシタCsta/Cstbと接続される。
液晶キャパシタClca/Clcbの補助的な役割を果たすストレージキャパシタCsta/Cstbは、下部表示板100に具備された維持電極線SLと画素電極PEとが絶縁体を間に介して重畳してなり、維持電極線SLには共通電圧Vcomといった決められた電圧が印加される。ここで、ストレージキャパシタCsta、Cstbは、副画素電極(第1副画素電極、第2副画素電極)PEa、PEbが絶縁体を介してすぐ上の前段ゲート線と重畳することによって形成してもよい。
液晶キャパシタClca、Clcbについては第1実施形態についての説明において述べたので、詳細な説明は省略する。
このような液晶表示板組立体を含む液晶表示装置においては、信号制御部600が一つの画素PXに対する入力映像信号R、G、Bを受信して、2つの副画素PXa、PXbに対する出力映像信号DATに変換してデータ駆動部500に伝送することができる。これとは異なり、階調電圧生成部800において2つの副画素PXa、PXbに対する階調電圧集合を別途に作って、これを交互にデータ駆動部500に提供したり、データ駆動部500でこれを交互に選択したりすることによって、2つの副画素PXa、PXbに互いに異なる電圧を印加してもよい。ただし、このとき、2つの副画素PXa、PXbの合成ガンマ曲線が、正面における基準ガンマ曲線に近くなるように映像信号を補正するか、または階調電圧集合を作ることが望ましい。例えば、正面における合成ガンマ曲線は、この液晶表示板組立体に最も適するように決められた正面における基準ガンマ曲線と一致するようにし、側面における合成ガンマ曲線は正面における基準ガンマ曲線に最も近くなるようにする。
次に、図9に示す本発明の第2に実施形態に係る液晶標示装置の構成要素である液晶表示板組立体について、図10および図11を参照して詳細に説明する。
図10は、本発明の第2実施形態に係る液晶表示装置の構成要素である液晶表示板組立体の配置図であり、図11は、図10に示す液晶表示板組立体のXI−XI線に沿った断面図である。
図10および図11に示す本発明の第2実施形態に係る液晶表示装置の構成要素である液晶表示板組立体も、互いに対向する下部表示板100と上部表示板200、およびこれら2つの表示板の間に入っている液晶層3を含む。
本実施形態に係る液晶表示板組立体の層状構造は、ほとんど図3〜図5に示す本発明の第1実施形態に係る液晶表示装置の構成要素である液晶表示板組立体の層状構造と同様である。
図10および図11を参照して、下部表示板について説明する。絶縁基板110上に、複数対の第1ゲート線121aおよび第2ゲート線121bと、維持電極線131とを含む複数のゲート導電体が形成される。各ゲート線121a、121bは、第1ゲート電極124a、第2ゲート電極124b、および端部129a、129bを含む。維持電極線131は維持電極137a、137bを含む。ゲート導電体をなす第1ゲート線121a、第2ゲート線121bと維持電極線131上にはゲート絶縁膜140が形成される。ゲート絶縁膜140上には島型半導体154a、154bが形成され、その上には複数のオーミックコンタクト部材163a、165aが形成される。オーミックコンタクト部材163a、165aおよびゲート絶縁膜140上には、複数のデータ線171と、複数対の第1ドレイン電極175aおよび第2ドレイン電極175bとを含むデータ導電体が形成されている。データ線171は、複数対の第1ソース電極173aおよび第2ソース電極173bと、端部179とを含む。第1ソース電極173aおよび第2ソース電極173bは、各々第1接続部174a、174bおよび第2接続部178a、178bを通じてデータ線171に接続される。データ導電体をなすデータ線171、第1ドレイン電極175a、第2ドレイン電極175bと、露出した半導体154a、154bの部分上には保護膜180が形成され、保護膜180およびゲート絶縁膜140には複数のコンタクトホール181a、181b、182、185a、185bが形成される。保護膜上には、複数の画素電極191と、複数のコンタクト補助部材81a、81b、82とが形成されている。画素電極191、コンタクト補助部材81a、81b、82、および保護膜上には、配向膜11が形成されている。
上部表示板は、絶縁基板210上に、遮光部材220、蓋膜250、共通電極270、および配向膜21が形成される。
図10および図11に示した本発明の第2実施形態に係る液晶表示装置の構成要素である液晶表示板組立体は、図3〜図5に示した本発明の第1実施形態に係る液晶表示装置の構成要素である液晶表示板組立体とは異なり、画素電極191が互いに分離された第1副画素電極191aおよび第2副画素電極191bを含む。第1副画素電極191aおよび第2副画素電極191bは、間隙94を介して互いに離隔される。間隙94は斜線部を含み、斜線部はゲート線121と45゜の角度をなす。
一対の副画素電極191a、191bには、一つの入力映像信号に対して予め設定された互いに異なるデータ電圧が印加されるが、その大きさは副画素電極191a、191bの大きさおよび形状に応じて設定されうる。副画素電極191a、191bの面積は互いに異なってもよい。例としては、第2副画素電極191bは、第1副画素電極191aに比べて高い電圧の印加を受け、第1副画素電極191aより面積が大きくされうる。
液晶分子が傾く角度は電場の強さによって変わるが、2つの液晶キャパシタClca、Clcbの電圧が互いに異なるので、液晶分子が傾く角度が異なり、そのため2つの副画素の輝度が異なる。したがって、第1液晶キャパシタClcaの電圧と第2液晶キャパシタClcbの電圧とを適切に合せれば、側面から見る映像を正面から見る映像に最大限近づけることがでる。すなわち、側面ガンマ曲線を正面ガンマ曲線に最大限近づけることができ、これによって側面視認性を向上することができる。
また、高い電圧の印加を受ける第1副画素電極191aの面積を第2副画素電極191bの面積より小さくすれば、側面ガンマ曲線を正面ガンマ曲線にさらに近づけることができる。特に、第1副画素電極191aおよび第2副画素電極191bの面積比がほぼ1:2〜1:3の場合、側面ガンマ曲線が正面ガンマ曲線により一層近くなって側面視認性がさらに良くなる。
副画素電極191a、191bの間の電圧差によって副次的に生成される副電場(secondary electric field)の方向は、副画素領域の辺と垂直である。したがって、副電場の方向と主電場の水平成分の方向と一致する。結局、副画素電極191a、191bの間の副電場は、液晶分子の傾斜方向の決定を強化するように作用する。
また、本発明の第2実施形態に係る液晶表示装置の構成要素である液晶表示装置組立体は、図10および図11に示すように、図3〜図5に示す本発明の第1実施形態に係る液晶表示装置の構成要素である液晶表示板組立体とは異なり、2つのゲート線121a、121b、ゲート電極124a、124b、島型半導体154a、154b、ソース電極173a、173b、及びドレイン電極175a、175bを含む。
第1/第2ゲート電極124a/124b、第1/第2ソース電極173a/173b、および第1/第2ドレイン電極175a/175bは、第1/第2半導体154a、154bと共に第1/第2薄膜トランジスタ(thin film transistor、TFT)Qa/Qbをなし、第1/第2薄膜トランジスタQa/Qbのチャネル(channel)は、第1/第2ソース電極173a/173bと第1/第2ドレイン電極175a/175bとの間の第1/第2半導体154a/154bに形成される。
さらに、半導体154a、154bは、データ線171およびドレイン電極175a、175bに沿って延長されて線状半導体151をなし、オーミックコンタクト部材163bは、データ線171に沿って延長されて線状オーミックコンタクト部材161をなす。線状半導体151は、データ線171、ドレイン電極175a、175b、およびその下部のオーミックコンタクト部材161、165bと実質的に同一の平面形状を有する。
このような本実施形態に係る液晶表示板は、データ線171とドレイン電極175a、175b、半導体151、およびオーミックコンタクト部材161、165bを一回の写真工程によって形成する。
写真工程で用いる感光膜は、位置によって厚さが異なるようにし、特に厚さが薄くなる順で第1部分と第2部分とを有する。第1部分は、データ線171とドレイン電極175a、175b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ネル領域に位置する。
位置によって感光膜の厚さを変える方法は多様であり、例えば、光マスクに透光領域(light transmitting area)および遮光領域(light blocking area)の他に、半透明領域(translucent area)を設ける方法がある。半透明領域には、スリットパターン(slit pattern)、格子パターン(lattice pattern)、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用いる際には、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(resolution)より小さいことが好ましい。他の方法としては、リフローの可能な感光膜を用いる方法がある。つまり、透光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の可能な感光膜を形成した後、リフローさせて感光膜が残留しない領域に流れるようにすることによって、薄い部分を形成する方法がある。
このようにすると、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。
図3〜図5に示す液晶表示板組立体の多くの特徴が、図10および図11に示す液晶表示板組立体にも当てはまる。
次に、本発明の第3実施形態に係る液晶表示装置の構成要素である液晶表示板組立体を、図8、図12〜図13を参照して詳細に説明する。
図12は、本発明の第3実施形態に係る液晶表示装置の構成要素である液晶表示板組立体の一つの画素に対する等価回路図である。
図12に示すように、本発明の第3実施形態に係る液晶表示装置の構成要素である液晶表示板組立体は、複数のゲート線GL、複数対のデータ線(第1データ線、第2データ線)DLc、DLd、および複数の維持電極線SLを含む信号線と、これに接続された複数の画素PXとを含む。
各画素PXは、一対の副画素PXc、PXdを含み、各副画素PXc/PXdは、各々対応するゲート線GLおよびデータ線DLc/DLdに接続されるトランジスタからなるスイッチング素子(第1薄膜トランジスタ/第2薄膜トランジスタ)Qc/Qdと、これに接続された液晶キャパシタClcc/Clcdと、スイッチング素子Qc/Qdおよび維持電極線SLに接続されるストレージキャパシタCstc/Cstdとを含む。
各スイッチング素子Qc/Qdは、下部表示板100に備えられる薄膜トランジスタといった三端子素子であって、その制御端子はゲート線GLと接続され、入力端子はデータ線DLc/DLdと接続され、出力端子は液晶キャパシタClcc/ClcdおよびストレージキャパシタCstc/Cstdと接続される。
液晶キャパシタClcc、ClcdとストレージキャパシタCstc、Cstd、およびこのような液晶表示板組立体を含む液晶表示装置の動作については、前述した第1実施形態、第2実施形態と実質的に同一であるので、詳細な説明は省略する。ただし、図9に示す本発明の第2実子形態に係る液晶表示装置の構成要素である液晶表示板組立体においては、一つの画素PXを構成する2つの副画素PXa、PXaは時差をおいてデータ電圧の印加を受けるのに対し、本発明の第3実施形態に係る液晶表示装置の構成要素である液晶表示板組立体においては、2つの副画素PXc、PXdが同一時にデータ電圧の印加を受ける。
次に、図12に示す本発明の第3実施形態に係る液晶表示装置の構成要素である液晶表示板組立体について、図13を参照して詳細に説明する。
図13は、本発明の第3実施形態に係る液晶表示装置の構成要素である液晶表示板組立体の配置図である。
本実施形態に係る液晶表示装置の構成要素である液晶表示板組立体は、互いに対向する下部表示板(図示せず)と上部表示板(図示せず)、これら2つの表示板の間に入っている液晶層(図示せず)、および表示板の外側面に付着されている一対の偏光子(図示せず)を含む。
図13に示す本発明の第3実施形態に係る液晶表示装置の構成要素である液晶表示板組立体の層状構造は、ほぼ図3〜図5に示す本発明の第1実施形態に係る液晶表示装置の構成要素である液晶表示板組立体の層状構造と同様である。
図13に示す本発明の第3実施形態に係る液晶表示装置の構成要素である液晶表示板組立体の下部表示板について説明する。絶縁基板(図示せず)上に複数のゲート線121および複数の維持電極線131を含むゲート導電体が形成されている。各ゲート線121は、複数対の第1ゲート電極124c、および第2ゲート電極124dと、端部129とを含む。各維持電極線131は、維持電極137a、137bを含む。ゲート導電体をなすゲート線121上にはゲート絶縁膜(図示せず)が形成される。ゲート絶縁膜上には第1島型半導体154cおよび第2島型半導体154dが形成され、その上には複数のオーミックコンタクト部材(図示せず)が形成される。オーミックコンタクト部材上には複数対の第1データ線171cおよび第2データ線171dと、複数の第1ドレイン電極175cおよび第2ドレイン電極175dとを含むデータ導電体が形成される。第1データ線171cおよび第2データ線171dは、各々複数の第1ソース電極173cおよび第2ソース電極173dと、端部179c、179dとを含む。第1ソース電極173cおよび第2ソース電極173dは、各々第1接続部174c、174dおよび第2接続部178c、178dを通じて第1データ線171cおよび第2データ線171dに接続される。データ導電体171c、171d、175c、175d、および露出した半導体154c、154dの部分上には保護膜(図示せず)が形成され、保護膜およびゲート絶縁膜には複数のコンタクトホール181、182c、182d、185c、185dが形成される。保護膜上には第1副画素電極191aおよび第2副画素電極191bを含む複数の画素電極191と、複数のコンタクト補助部材81、82c、82dが形成される。画素電極191、コンタクト補助部材81、82c、82d、および保護膜上には配向膜(図示せず)が形成される。
図13に示す液晶表示板組立体に対向して位置させる上部表示板について説明する。絶縁基板(図示せず)上に遮光部材(図示せず)、複数のカラーフィルタ(図示せず)、蓋膜(図示せず)、共通電極(図示せず)、及び配向膜(図示せず)が形成される。
しかし、図13に示す本発明の第3実施形態に係る液晶表示装置の構成要素である液晶表示板組立体においては、図9および図10に示す本発明の第2実施形態に係る液晶表示装置の構成要素である液晶表示板組立体と比較するとき、ゲート線121の数が半分であり、その代わりにデータ線171c、171dの数が2倍である。そして、一つの画素電極191をなす第1副画素電極191aおよび第2副画素電極191bに接続された第1薄膜トランジスタQcおよび第2薄膜トランジスタQdが、同一のゲート線121、互いに異なるデータ線171c、171dに接続される。
図3〜図5に示す本発明の第1実施形態に係る液晶表示装置の構成要素である液晶表示板組立体の多くの特徴が、図13に示す液晶表示板組立体にも当てはまる。
次に、図14、図15、および図16を参照して、図8に示す本発明の第4実施形態に係る液晶表示装置の構成要素である液晶表示板組立体について詳細に説明する。
図14は、本発明の第4実施形態に係る液晶表示装置の構成要素である液晶表示板組立体の一つの画素の等価回路図である。
図14に示すように、本実施形態に係る液晶表示装置の構成要素である液晶表示板組立体は、複数のゲート線GLと複数のデータ線DLを含む信号線と、これに接続されている複数の画素PXとを含む。
各画素PXは、一対の第1副画素PXeおよび第2副画素PXfと、2つの副画素PXe、PXfの間に接続されている結合キャパシタCcpとを含む。
第1副画素PXeは、対応するゲート線GLおよびデータ線DLに接続されているスイッチング素子Qと、これに接続された第1液晶キャパシタClceと、ストレージキャパシタCsteとを含み、第2副画素PXfは、結合キャパシタCcpと接続されている第2液晶キャパシタClcfを含む。結合キャパシタCcpは、第1副画素電極と第2副画素電極を容量的に結合させる。すなわち、結合キャパシタCcpは、第1副画素電極と第2副画素電極を容量性結合させる。
スイッチング素子Qは、下部表示板100に備えられている薄膜トランジスタといった三端子素子であって、その制御端子はゲート線GLと接続され、入力端子はデータ線DLと接続され、出力端子は液晶キャパシタClce、ストレージキャパシタCste、および結合キャパシタCcpと接続される。
スイッチング素子Qは、ゲート線GLからのゲート信号によってデータ線DLからのデータ電圧を第1液晶キャパシタClceおよび結合キャパシタCcpに印加し、結合キャパシタCcpは、この電圧を、大きさを変えて第2液晶キャパシタClcfに伝達する。
ストレージキャパシタCsteに共通電圧Vcomが印加された場合、キャパシタClce、Cste、Clcf、Ccpとその静電容量を対応する容量と同一の図面符号を用いて、第1液晶キャパシタClceに充電された電圧Veと、第2液晶キャパシタClcfに充電された電圧Vfとの関係を示すと、式(1)の通りとなる。
Vf=Ve×[Ccp/(Ccp+Clcf)] ・・・(1)
Ccp/(Ccp+Clcf)の値は、1より小さいので、第2液晶キャパシタClcfに充電された電圧Vfは第1液晶キャパシタClceに充電された電圧Veに比べて常に小さい。この関係は、ストレージキャパシタCsteに印加された電圧が共通電圧Vcomでなくても同様に成立する。
第1液晶キャパシタClceの電圧Veと、第2液晶キャパシタClcfの電圧Vfとの適正な比率は、結合キャパシタCcpの静電容量を調節することによって得られうる。
次に、このような液晶表示板組立体について、図15および図16を参照して詳細に説明する。
図15は、本発明の第4実施形態に係る液晶表示装置の構成要素である液晶表示板組立体を示す配置図であり、図16は、図15に示す液晶表示板組立体のXVI−XVI線に沿った断面図である。
図15に示すように、本実施形態に係る液晶表示装置の構成要素である液晶表示板組立体も、互いに対向する下部表示板100と上部表示板200、これら2つの表示板の間に入っている液晶層3、および表示板の外側面に実装されている一対の偏光子12、22を含む。
本実施形態に係る液晶表示装置の構成要素である液晶表示板組立体の層状構造は、ほぼ図3〜図5に示す本発明の第1実施形態に係る液晶表示装置の構成要素である液晶表示板組立体の層状構造と同様である。
下部表示板100について説明する。絶縁基板110上に複数のゲート線121と、維持電極線131とを含む複数のゲート導電体が形成される。各ゲート線121は、ゲート電極124と端部129とを含み、維持電極線131は維持電極137を含む。ゲート導電体をなすゲート線121上にはゲート絶縁膜140が形成される。ゲート絶縁膜140上には島型半導体154が形成され、その上には複数のオーミックコンタクト部材163、165が形成される。オーミックコンタクト部材163、165およびゲート絶縁膜140上には複数のデータ線171と複数のドレイン電極175とを含むデータ導電体が形成される。データ線171は、複数のソース電極173と端部179とを含む。ソース電極173は、第1接続部174および第2接続部178を通じてデータ線171と接続される。データ導電体をなすデータ線171、ドレイン電極175および露出した半導体154の部分上には保護膜180が形成され、保護膜180およびゲート絶縁膜には複数のコンタクトホール181、182、185が形成される。保護膜180上には複数の画素電極191と複数のコンタクト補助部材81、82とが形成される。画素電極191、コンタクト補助部材81、82、および保護膜180上には配向膜11が形成される。
上部表示板200について説明する。絶縁基板210上に遮光部材220、蓋膜250、共通電極270、および配向膜21が形成される。
本実施形態に係る液晶表示装置の構成要素である液晶表示板組立体の画素電極191および共通電極270は、図3に示す本発明の第1実施形態に係る液晶表示装置の構成要素である液晶表示板組立体の画素電極191および共通電極270と形態が類似する。しかし、本実施形態による画素電極191は、図3とは異なり、互いに分離されている第1副画素電極191aおよび第2副画素電極191bを含む。第1副画素電極191aは、コンタクトホール185を通じてドレイン電極175と接続される。
本実施形態に係る液晶表示装置の構成要素である液晶表示板組立体において、ドレイン電極175は結合電極(coupling electrode)176を含む。結合電極176は、データ線171と実質的に平行に伸び、共通電極270の下部切開部72bに沿って伸びる。
結合電極176は第2副画素電極191bと重畳する。結合電極176と第2副画素電極191bは結合キャパシタCcpを構成する。
本実施形態に係る液晶表示装置の構成要素である液晶表示板組立体は、前述した液晶表示板組立体とは異なり、上部表示板200にカラーフィルタがなく、下部表示板100の保護膜180の下に複数のカラーフィルタ230が形成される。
カラーフィルタ230は、画素電極191の列に沿って周期的に折れながら縦に長く伸びており、ゲート線121の端部129およびデータ線171の端部179が位置する周辺領域には存在しない。カラーフィルタ230にはコンタクトホール185が通過し、コンタクトホール185より大きい貫通孔235が形成される。
隣接するカラーフィルタ230は、データ線171の上で重畳して隣接する画素電極191の間から漏洩する光を遮断する遮光部材の機能を有しうる。この場合、上部表示板200の遮光部材を省略することができ、これによって工程が簡素化される。
カラーフィルタ230の下にも保護膜(図示せず)を設けることができる。
共通電極表示板200の蓋膜250は省略できる。
図3〜図5に示す本発明の第1実施形態に係る液晶表示装置の構成要素である液晶表示板組立体の多くの特徴が、図15および図16に示す液晶表示板組立体にも当てはまる。
次に、図17および図18を参照して、本発明の第5実施形態に係る液晶表示装置の構成要素である液晶表示装置について詳細に説明する。
図17を参照すれば、本発明の第5実施形態に係る液晶表示装置は、液晶表示板組立体(liquid crystal panel assembly)300、これに接続された一対のゲート駆動部400a、400bおよびデータ駆動部500、維持電極駆動部700、データ駆動部500に接続された階調電圧生成部800、ならびにこれらを制御する信号制御部600を含む。
液晶表示板組立体300は、等価回路の観点からは、複数の表示信号線と、これに接続され、ほぼ行列状に配列された複数の画素PX1、PX2、PX3とを含む。図17の第5実施形態に係る液晶表示装置は、図1の第1実施形態に係る液晶表示装置とは異なり、各画素PX1、PX2、PX3が行方向に長い形状を有する。すなわち、第5実施形態に係る液晶表示装置は、図1の第1実施形態に係る液晶表示装置と比較して、ゲート線G1〜Gnの数は3倍であり、データ線D1〜Dmの数は1/3倍である。
行方向に隣接する3つの画素PX1、PX2、PX3は、互いに異なる3つの色のカラーフィルタを有し、3つの色は、赤色、緑色、青色のうちのいずれか一つでありうる。三原色の画素PX1〜PX3は、映像表示の基本単位である一つのドットDTを構成する。
図17を参照すれば、各画素列は2つのデータ線と隣接し、その画素列内の画素PX1、PX2、PX3は、2つの画素ずつPX1、PX2、PX3これら2つのデータ線に交互に接続される。つまり、各画素列に隣接した2つの画素PX1、PX2、PX3のスイッチング素子Qは、互いに同じデータ線D1〜Dmに接続され、次の2つの画素PX1、PX2、PX3のスイッチング素子Qは、前の2つの画素PX1、PX2、PX3のスイッチング素子Qと異なるデータ線D1〜Dmに接続される。
しかし、スイッチング素子Qのこのような接続関係は多様に変更できる。
ゲート駆動部400a、400bは、信号線G1〜Gn、D1〜Dmおよび薄膜トランジスタスイッチング素子Qと共に液晶表示板組立体300に集積されており、液晶表示板組立体300の左側と右側に各々位置している。ゲート駆動部400a、400bは、それぞれ奇数番目ゲート線と偶数番目ゲート線に交互に接続されており、ゲートオン電圧Vonとゲートオフ電圧Voffとの組み合わせからなるゲート信号をゲート線G1〜Gnに印加する。しかし、ゲート駆動部400a、400bは、組立体300のいずれか一方にだけ設けてもよい。
データ駆動部500、信号制御部600、および階調電圧生成部800に関するその他の詳細な説明は、本発明の第1実施形態に係る液晶表示装置(図1)と同様であるので省略する。
次に、図18を参照して、図17に示す本発明の第5実施形態に係る液晶表示装置の構成要素である液晶表示板組立体について詳細に説明する。
図18に示すように、本実施形態に係る液晶表示板組立体も、互いに対向する下部表示板(図示せず)と上部表示板(図示せず)、およびこれら2つの表示板の間に位置する液晶層(図示せず)を含む。
本実施形態による液晶表示板組立体の層状構造は、ほとんど図3〜図5に示す本発明の第1実施形態に係る液晶表示装置の構成要素である液晶表示板組立体の層状構造と同様である。
下部表示板100について説明する。絶縁基板110上に複数のゲート線121が形成される。各ゲート線121は、ゲート電極124と端部129とを含む。ゲート導電体121上にはゲート絶縁膜140が形成される。ゲート絶縁膜140上には島型半導体154が形成され、その上には複数のオーミックコンタクト部材163、165が形成される。オーミックコンタクト部材163、165およびゲート絶縁膜140上には複数のデータ線171、複数のドレイン電極175、および維持電極線131を含むデータ導電体が形成されている。データ線171は、複数のソース電極173と端部179とを含む。ソース電極173は接続部174、178を通じてデータ線171に接続される。維持電極線131は維持電極137を含む。データ導電体をなすデータ線171、ドレイン電極175および露出した半導体154の部分上には保護膜180が形成され、保護膜180およびゲート絶縁膜140には複数のコンタクトホール181、182、185が形成される。保護膜上には複数の画素電極191と複数のコンタクト補助部材81、82とが形成される。画素電極191、コンタクト補助部材81、82、および保護膜上には配向膜11が形成される。
上部表示板について説明する。絶縁基板210上に遮光部材220、複数のカラーフィルタ230、蓋膜250、共通電極270、および配向膜21が形成される。
図18に示す液晶表示板組立体は、図3に示す本発明の第1実施形態に係る液晶表示装置の構成要素である液晶表示板組立体とは異なり、各画素電極191は、ゲート線121およびデータ線171とほぼ平行する4つの主辺を有する。このうち、ゲート線121と平行する2つの横辺191hは、データ線171と平行する2つの縦辺191vの長さより長く、ほぼ3倍である。したがって、横辺が縦辺より小さい場合に比べ、各行に位置する画素電極191の数が少なく、その代わりに各列に位置する画素電極191の数が多い。したがって、データ線171の全体数が減るので、データ駆動部500用の集積回路チップの数を減らして材料費を節減することができる。もちろん、ゲート線121の数がその分だけ増えるが、ゲート駆動部400a、400bはゲート線121、データ線171、薄膜トランジスタと共に組立体300に集積できるので、ゲート線121の数の増加は特に問題にならない。また、ゲート駆動部400a、400bが集積回路チップの形態で装着されても、ゲート駆動部400a、400b用の集積回路チップの値段が相対的に安いため、データ駆動部500用の集積回路チップの数を減らすことが有利である。
画素電極191は、維持電極137をはじめとする維持電極線131と重畳して、液晶キャパシタの電圧維持能力を強化するストレージキャパシタを構成する。維持電極線131の幹線は、画素電極191の中央を縦に横切り、幹線から左右に拡張された維持電極137を含む。したがって、このような配置とすることにより、維持電極線131はデータ導電体と同一層に位置し、同一材質からなる。
本発明の第1実施形態に係る液晶表示装置のブロック図である。 本発明の第1実施形態に係る液晶表示装置の一つの画素に関する等価回路図である。 本発明の第1実施形態に係る液晶表示装置の構成要素である液晶表示板組立体の配置図である。 図3に示す液晶表示板組立体のIV−IV線に沿った断面図である。 図3に示す液晶表示板組立体のV−V線に沿った断面図である。 本発明の第1実施形態に係る液晶表示装置を修理する方法を説明する図面である。 本発明の第1実施形態に係る液晶表示装置を修理する方法を説明する図面である。 図7aのVIIb−VIIb線に沿った断面図である。 本発明の第2実施形態に係る液晶表示装置の構成要素である液晶表示板組立体の2つの副画素に対する等価回路図である。 本発明の第2実施形態に係る液晶表示装置の構成要素である液晶表示板組立体の一つの画素に関する等価回路図である。 本発明の第2実施形態に係る液晶表示装置の構成要素である液晶表示板組立体の配置図である。 図10に示す液晶表示板組立体のXI−XI線に沿った断面図である。 本発明の第3実施形態に係る液晶表示装置の構成要素である液晶表示板組立体の一つの画素に関する等価回路図である。 本発明の第3実施形態に係る液晶表示装置の構成要素である液晶表示板組立体の配置図である。 本発明の第4実施形態に係る液晶表示装置の構成要素である液晶表示板組立体の一つの画素に関する等価回路図である。 本発明の第4実施形態係る液晶表示装置の構成要素である液晶表示板組立体の配置図である。 図15に示す液晶表示板組立体のXVI−XVI線に沿った断面図である。 本発明の第5実施形態に係る液晶表示装置のブロック図である。 本発明の第5実施形態に係る液晶表示装置の構成要素である液晶表示板組立体の配置図である。
符号の説明
12、22 偏光板、
11、21 配向膜、
71a、71b、72 共通電極切開部、
81、81a、81b、82、82a、82b コンタクト補助部材、
91a、91b、92a、92b 画素電極切開部、
94 間隙、
110、210 基板、
121、121a、121b、129a、129b ゲート線、
124、124a、124b ゲート電極、
131 維持電極線、
137、137a、137b 維持電極、
140 ゲート絶縁膜、
154、154a、154b、154c、154d 半導体、
161、163a、165a、163b、165b オーミックコンタクト部材、
171、171c、171d、176、179、179c、179d データ線、
173、173a、173b、173c、173d ソース電極、
174 第1接続部、
175、175a、175b、175c、175d、177a、177b、177c、177d ドレイン電極、
178 第2接続部、
180 保護膜、
181、181a、181b、182、182c、182d、185、185a、185b、185c、185d コンタクトホール、
191、191a、191b 画素電極、
220 遮光部材、
230 カラーフィルタ、
250 蓋膜、
270 共通電極、
300 液晶表示板組立体、
400 ゲート駆動部、
500 データ駆動部、
600 信号制御部、
800 階調電圧生成部。

Claims (20)

  1. 基板と、
    前記基板上に形成され、ゲート線とトランジスタのゲート電極とを含むゲート導電体と、
    前記ゲート線と交差するデータ線と前記ゲート電極上に位置する前記トランジスタのソース電極とを含むデータ導電体と、
    前記トランジスタのドレイン電極と接続されている画素電極と、を含み、
    前記データ線と前記ソース電極とは、第1接続部と第2接続部によって接続されていることを特徴とする液晶表示装置。
  2. 前記第1接続部および前記第2接続部は、前記ゲート線に対して互いに反対側に配置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. 前記第1接続部および前記第2接続部は、前記ゲート線と重畳しないことを特徴とする請求項1に記載の液晶表示装置。
  4. 前記第1接続部および前記第2接続部は、前記データ線と前記ゲート線が交差する点に対して互いに反対側に配置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。
  5. 前記画素電極は、前記ゲート線と斜角をなす切開パターンである第1切開部が形成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。
  6. さらに、前記画素電極と対向する共通電極を含み、
    前記共通電極には、前記第1切開部と平行する第2切開部が形成されていることを特徴とする請求項5に記載の液晶表示装置。
  7. 前記画素電極の形状は、前記ゲート線および前記データ線に平行する2対の辺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。
  8. 前記画素電極は、互いに離隔した第1副画素電極と第2副画素電極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. 前記第1副画素電極と前記第2副画素電極の電圧は、互いに異なることを特徴とする請求項8に記載の液晶表示装置。
  10. 前記第1副画素電極と前記第2副画素電極は、一つの映像情報から得られた互いに異なるデータ電圧の印加を受けることを特徴とする請求項9に記載の液晶表示装置。
  11. 前記トランジスタは、ドレイン電極が前記第1副画素電極と接続されている第1薄膜トランジスタとドレイン電極が前記第2副画素電極と接続されている第2薄膜トランジスタとを含み、
    前記ゲート線は、前記第1薄膜トランジスタの前記ゲート電極と接続されている第1ゲート線と前記第2薄膜トランジスタの前記ゲート電極と接続されている第2ゲート線とを含み、
    前記データ線は、前記第1薄膜トランジスタの前記ソース電極と前記第2薄膜トランジスタの前記ソース電極とに接続され、前記第1信号線および第2信号線と交差していることを特徴とする請求項10に記載の液晶表示装置。
  12. 前記第1薄膜トランジスタと前記第2薄膜トランジスタは、それぞれ前記第1ゲート線および前記第2ゲート線からの信号により導通し、前記データ線からの信号をそれぞれ前記第1副画素電極と前記第2副画素電極へ伝達することを特徴とする請求項11に記載の液晶表示装置。
  13. 前記トランジスタは、ドレイン電極が前記第1副画素電極と接続されている第1薄膜トランジスタとドレイン電極が前記第2副画素電極と接続されている第2薄膜トランジスタとを含み、
    前記データ線は、前記第1薄膜トランジスタの前記ソース電極と接続されている第1データ線と前記第2薄膜トランジスタの前記ソース電極と接続されている第2データ線とを含み、
    前記ゲート線は、前記第1薄膜トランジスタの前記ゲート電極と前記第2薄膜トランジスタの前記ゲート電極とに接続されていることを特徴とする請求項10に記載の液晶表示装置。
  14. 前記第1薄膜トランジスタと前記第2薄膜トランジスタは、それぞれ前記ゲート線からの信号により導通し、前記第1データ線と前記第2データ線とからの信号をそれぞれ前記第1副画素電極と前記第2副画素電極へ伝達することを特徴とする請求項13に記載の液晶表示装置。
  15. 前記第1副画素電極と前記第2副画素電極とは、容量性結合されていることを特徴とする請求項9に記載の液晶表示装置。
  16. 前記トランジスタは、ドレイン電極が前記第1副画素電極と接続されている第1薄膜トランジスタを含み、
    前記ゲート線は、前記第1薄膜トランジスタの前記ゲート電極と接続されているゲート線を含み、
    前記データ線は、前記第1薄膜トランジスタの前記ソース電極と接続されているデータ線を含むことを特徴とする請求項15に記載の液晶表示装置。
  17. 前記画素電極は、前記ゲート線に平行する第1辺と、前記第1辺より長さが短く前記第1辺と隣接する第2辺と、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。
  18. 前記第1辺の長さは、前記第2辺の長さの3倍であることを特徴とする請求項17に記載の液晶表示装置。
  19. 基板と、
    前記基板上に形成され、ゲート線とトランジスタのゲート電極とを含むゲート導電体と、
    前記ゲート線と交差するデータ線と前記ゲート電極上に位置する前記トランジスタのソース電極とを含むデータ導電体と、
    前記トランジスタのドレイン電極と接続されている画素電極と、を含み、
    前記データ線と前記ソース電極は、少なくとも2つの接続部によって接続されていることを特徴とする液晶表示装置。
  20. 前記接続部は、少なくとも一部分が前記ゲート導電体と重畳しないことを特徴とする請求項18に記載の液晶表示装置。
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