JP2010002907A - 表示板およびこれを含む液晶表示装置およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】表示板およびこれを含む液晶表示装置およびその製造方法に関する。
【解決手段】表示板は、互いに分離されている第１副画素電極、第２副画素電極および第３副画素電極を含む画素電極と、第１副画素電極、第２画素電極にそれぞれ接続されている第１薄膜トランジスタ、第２薄膜トランジスタと、第１薄膜トランジスタおよび第２薄膜トランジスタと接続されているゲート線と、ゲート線と電気絶縁状態で交差し、第１薄膜トランジスタおよび第２薄膜トランジスタと接続されているデータ線、およびゲートラインに平行であり、第１副画素電極を横切って延長される第１維持電極線ラインとを含み、第１薄膜トランジスタまたは第２薄膜トランジスタのドレーン電極は第３副画素電極と重複する。
【選択図】図４

Description

本発明は表示板およびこれを含む液晶表示装置およびその製造方法に関するものである。

液晶表示装置は、現在最も広く使われているフラットパネル表示装置の１つであって、画素電極と共通電極など電磁場を生成する電極が形成されている２枚の表示板と、その間に入っている液晶層から成り、電磁場を生成する電極に電圧を印加して液晶層に電磁場を生成して、これによって液晶層の液晶分子の配向を決定して入射光の偏光を制御することによって映像を表示する。

また、液晶表示装置は、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など多数の信号線を含む。

このような液晶表示装置の中でも、電磁場が印加されていない状態で液晶分子の長軸を表示板に対して垂直を成すように配列した垂直配向方式（ｖｅｒｔｉｃａｌｌｙ ａｌｉｇｎｅｄ ｍｏｄｅ）の液晶表示装置は、コントラスト比が大きく基準視野角が広いため脚光を浴びている。ここで基準視野角とは、コントラスト比が１：１０である視野角または階調間の輝度反転限界角度を意味する。

このような方式の液晶表示装置の場合には、側面視認性を前面視認性に近づけるため、１つの画素を２つの副画素に分割して２つの副画素に異なる電圧を印加することによって透過率を異ならせる方法が提案されている。

大韓民国特許出願公開２００７−０１１９８４８号公報

このような方法において、２つの副画素の電圧を維持蓄電器を利用して調節する方法があるが、このような方法は側面視認性を前面視認性に近づけることはできるが、側面から視認される映像が自然に見えないこともある。

本発明が解決しようとする課題は、側面視認性を前面視認性に近づかせ、側面からの画面表示が自然になるようにすることにある。

本発明の一実施形態による表示板は、互いに分離されている第１副画素電極、第２副画素電極および第３副画素電極を含む画素電極と、前記第１副画素電極に接続されている第１薄膜トランジスタと、前記第２副画素電極に接続されている第２薄膜トランジスタと、前記第１薄膜トランジスタおよび第２薄膜トランジスタと接続されているゲート線と、前記ゲート線と電気絶縁状態で交差し、前記第１薄膜トランジスタおよび第２薄膜トランジスタと接続されているデータ線、および前記ゲートラインに平行であり、前記第１副画素電極を横切って延長される第１維持電極線ラインとを含み、前記第１薄膜トランジスタおよび第２薄膜トランジスタは、前記ゲート線に接続されたゲート電極、前記データ線に接続されたソース電極および前記第１副画素電極および第２副画素電極にそれぞれ接続されたドレーン電極を含み、前記第１薄膜トランジスタまたは第２薄膜トランジスタのドレーン電極は前記第３副画素電極と重複する。

本発明による一実施形態による液晶表示装置は、第１基板と、前記第１基板に形成されたゲート線と、前記ゲート線と電気絶縁状態で交差するデータ線と、互いに分離されている第１副画素電極、第２副画素電極および第３副画素をそれぞれ含む複数のピクセルと、前記ゲート線に平行であり、前記第１副画素電極を横切って延長される第１維持電極線と、基準電圧を印加するように共通電極を含む第２基板と、前記第１基板と前記第２基板上に介在した液晶層と、前記第１副画素電極、前記共通電極および前記液晶層によって形成された第１液晶蓄電器と、前記第１副画素電極に接続された第１薄膜トランジスタと、前記第２副画素電極に接続された第２薄膜トランジスタとを含み、前記第１薄膜トランジスタおよび第２薄膜トランジスタは、前記第１副画素電極および第２副画素電極と重複する第１維持電極線と、並びに前記第２副画素電極および第３副画素電極と重複する第２維持電極線とを含み、前記第１薄膜トランジスタおよび第２薄膜トランジスタは、前記ゲート線に接続されたゲート電極、前記データ線に接続されたソース電極および前記第１副画素電極および第２副画素電極にそれぞれ接続されたドレーン電極とを含み、前記画素は、前記第１薄膜トランジスタまたは第２薄膜トランジスタのドレーン電極と前記第３副画素電極と重畳して形成されたカップリング蓄電器とを含む。

前記第１副画素電極から第３副画素電極のうち少なくとも１つは液晶分子の移動を促進するための複数のスリットを含みうる。

第１維持電極線は、１フレームより小さい周期を有する電圧が供給される。

前記表示板は、前記第２副画素電極または前記第３副画素電極を横切って延長する第２維持電極線をさらに含みうる。

前記第１副画素電極に印加された電圧は、前記第２副画素電極に印加された電圧より高く、前記第２副画素電極に印加された電圧は、前記第３副画素電極に印加された電圧より高い。

前記第１副画素電極に印加された電圧は、前記第２副画素電極に印加された電圧より０．５〜１．５Ｖ高くすることができ、前記第２副画素電極に印加された電圧は、前記第３副画素電極に印加された電圧より０．１〜１．０Ｖ高くすることもできる。

本発明の一実施形態による液晶表示装置の製造方法は、ゲート線、ゲート電極および前記ゲート線に平行である第１維持電極線を形成する段階と、前記ゲート線と前記第１維持電極線上にゲート絶縁膜を形成する段階と、前記ゲート絶縁膜上に複数の半導体島を形成する段階と、前記ドレーン電極と前記ゲート線を露出させる複数のコンタクトホールを含む保護膜を形成する段階、および互いに分離された第１副画素電極、第２副画素電極および第３副画素電極を含むピクセル電極を含み、前記第１副画素電極および第２副画素電極は、それぞれコンタクトホールを通じて前記ドレーン電極に接続され、前記第１維持電極線は、前記第１副画素電極を横切って延長し、前記ドレーン電極のうち少なくとも１つは前記第３副画素電極と重畳される。

その他実施形態の具体的な事項は詳細な説明および図に含まれている。

本発明によれば、側面視認性を前面視認性に近づかせつつ、側面からの画面が自然な画像で認識できるようになる。

本発明の一実施形態による液晶表示装置のブロック図である。 本発明の一実施形態による液晶表示装置の構造と３つの副画素に対する等価回路である。 本発明の一実施形態による液晶表示装置の一画素に対する等価回路図である。 本発明の一実施形態による液晶表示板組立体の配置図である。 図４に図示した液晶表示板組立体をV-V線に沿って切断した断面図である。 図４に図示した液晶表示板組立体をVI-VI線に沿って切断した断面図である。 本発明の一実施形態による液晶表示装置の１画素に印加される３つの副画素電圧の信号図である。 本発明の他の実施形態による液晶表示板組立体の前面および側面ガンマ曲線を図示するグラフである。 本発明の一実施形態による液晶表示板組立体の前面および側面ガンマ曲線を図示するグラフである。

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できるように詳細に説明する。しかし、本発明は、様々な相異なる形態で具現されることができ、ここで説明する実施形態に限定されない。

図面に様々な層および領域を明確に表現するために厚さを拡大して示した。明細書全体にかけて類似の部分に対しては同一な図面符号を付けた。層、膜、領域、板などが他の部分の「上に」あるとした時、これは他の部分の「真上に」ある場合だけではなく、その間にまた他の部分がある場合も含む。反対にある部分が他の部分の「真上に」あるとした時には間に他の部分がないことを意味する。

本発明の一実施形態による液晶表示装置について図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施形態による液晶表示装置のブロック図であり、図２は、本発明の一実施形態による液晶表示装置の構造と３つの副画素に対する等価回路図であり、図３は、本発明の一実施形態による液晶表示装置の１画素に対する等価回路図である。

図１に示す通り、本発明の一実施形態による液晶表示装置は液晶表示板組立体（ｌｉｑｕｉｄ ｃｒｙｓｔａｌ ｐａｎｅｌ ａｓｓｅｍｂｌｙ）３００、ゲート駆動部４００、データ駆動部５００、維持電極駆動部７００、階調電圧生成部８００、そして信号制御部６００を含む。ゲートドライバ４００は、液晶表示板組立体３００の各側面に配置される一対のドライバを含みうる。

液晶表示板組立体３００は、図１に示す通り、等価回路で見る時、複数の信号線（Ｇ１−Ｇｎ、Ｄ１−Ｄｍ、ＳＬａ１−ＳＬ１ｎ）とこれに接続されており、概ね行列の形態で配列された複数の画素（ｐｉｘｅｌ）（ＰＸ１、ＰＸ２、およびＰＸ３）を含む。これに対し、図２に示された構造で見る時、液晶表示板組立体３００は互いに対向する下部表示板および上部表示板１００、２００と、その間に入っている液晶層３を含む。

信号線（Ｇ１−Ｇｎ、Ｄ１−Ｄｍ、ＳＬａ１−ＳＬ１ｎ）は、ゲート信号（「走査信号」という）を伝達する複数のゲート線（Ｇ１−Ｇｎ）とデータ電圧（Ｖｄ）を伝達する複数のデータ線（Ｄ１−Ｄｍ）および維持電極信号を伝達する複数の維持電極線（ＳＬａ１−ＳＬａｎ）を含む。ゲート線（Ｇ１−Ｇｎ）と維持電極線（ＳＬａ１−ＳＬａｎ）は、概ね図の横方向に延び、互いにほぼ平行であり、データ線（Ｄ１−Ｄｍ）は、概ね図の縦方向に延び、互いにほぼ平行である。

各画素（ＰＸ１、ＰＸ２およびＰＸ３）は、３つの副画素、すなわち第１、第２および第３副画素（ＰＸａ、ＰＸｂ、ＰＸｃ）を含む。各ピクセルは、液晶蓄電器（Ｃｌｃａ、ＣｌｃｂおよびＣｌｃｃ）を含み、第１と第２副画素（ＰＸａおよびＰＸｂ）は、各信号線に接続されたスイッチング素子（ＱａおよびＱｂ）を含む。

第１／第２／第３スイッチング素子（Ｑａ／Ｑｂ／Ｑｃ）は、下部表示板１００に形成されている薄膜トランジスタなどの三端子素子であって、その制御端子はゲート線（Ｇｎ）と接続されており、入力端子はデータ線（Ｄｍ）と接続されており、出力端子は液晶蓄電器（ＣｌｃａまたはＣｌｃｂ）、カップリング蓄電器（Ｃｃｐ）または維持蓄電器（Ｃｓｔａ）と接続されている。

液晶蓄電器（Ｃｌｃａ、ＣｌｃｂまたはＣｌｃｃ）は、スイッチング素子（Ｑａ、ＱｂまたはＱｃ）と接続されており、液晶蓄電器（Ｃｌｃａ、ＣｌｃｂまたはＣｌｃｃ）は、２つの端子であって下部表示板１００に形成された副画素電極（ＰＥａ、ＰＥｂまたはＰＥｃ）と上部表示板２００の共通電極２７０、および誘電体として副画素電極（ＰＥａ、ＰＥｂまたはＰＥｃ）と共通電極２７０との間の液晶層３によって形成される。３つの副画素電極（ＰＥａ、ＰＥｂおよびＰＥｃ）は互いに分離されており、１つの画素電極（ＰＥ）を形成する。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）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の液晶分子は電磁場が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成すように配向されていることもある。

第１副画素（ＰＸａ）は、また第１スイッチング素子（Ｑａ）および第１維持電極線（ＳＬａ）に接続されている第１維持蓄電器（Ｃｓｔａ）を含む。第１液晶蓄電器に対する補助蓄電器である第１維持蓄電器（Ｃｓｔａ）は下部表示板１００に形成された維持電極線（ＳＬａ）と第１副画素電極（ＰＥａ）が絶縁体を介して重畳して形成される。この信号線に所定の振幅で振動する交流電圧が供給される。

第２副画素（ＰＸｂ）は、第２スイッチング素子（Ｑｂ）を含み、第２維持蓄電器（図示せず）を含みうる。

第３副画素（ＰＸｃ）は、第２スイッチング素子（Ｑｂ）と第３副画素電極（ＰＥｃ）が絶縁体を介して重畳して形成され、第３維持蓄電器（図示せず）を含みうる。

一方、色表示を具現するためには、各画素（ＰＸ１、ＰＸ２およびＰＸ３））が原色（ｐｒｉｍａｒｙ ｃｏｌｏｒ）のうち１つを固有に表示するか（空間分割）時間に応じて交互に原色を表示するように（時間分割）し、これら原色の空間的、時間的合計によって所望の色相が認識されるようにする。原色の例としては赤色、緑色、青色など三原色がある。図２は、空間分割の一例として各画素（ＰＸ１、ＰＸ２およびＰＸ３）が上部表示板２００の領域に原色のうち１つを示すカラーフィルタ２３０を形成していることを示している。図２とは異なって、カラーフィルタ２３０は、下部表示板１００の副画素電極（ＰＥａ、ＰＥｂ、ＰＥｃ）の上または下に形成することもできる。

このような方式で、三原色を示す画素（ＰＸ１、ＰＸ２およびＰＸ３）は、イメージを表示するための基本ユニットである１つのドット（ＤＴ）を形成する。

表示板１００、２００の外側面には偏光子（ｐｏｌａｒｉｚｅｒ）（未図示）が形成されているが、２つの偏光子の偏光軸は直交することができる。反射型の液晶表示装置の場合には、２つの偏光子１２、２２のうち１つを省略することもできる。直交偏光子の場合、電磁場がない液晶層３に入った入射光を遮断する。

また図１を参照すると、ゲートドライバ４００は、液晶表示板組立体３００のゲート線（Ｇ１−Ｇｎ）に接続されて、ゲートオン電圧（Ｖｏｎ）とゲートオフ電圧（Ｖｏｆｆ）の組み合わせから成るゲート信号（Ｖｇ）をゲート線（Ｇ１−Ｇｎ）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（Ｄ１−Ｄｍ）と接続されており、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（Ｄ１−Ｄｍ）に印加する。しかし、階調電圧生成部８００がすべての階調に対する電圧をすべて提供することではなく、定められた数の基準階調電圧のみを提供する場合に、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する階調電圧を生成してそのうちデータ信号を選択する。

ゲート駆動部４００とデータ駆動部５００は、少なくとも１つのＩＣチップ形態で液晶表示板組立体３００に直接実装することもできる。これとは異なって、ゲート駆動部４００とデータ駆動部５００は、液晶表示板組立体３００に取り付けられたテープキャリアパッケージ（ＴＣＰ）形態で可撓性印刷回路膜（ＦＰＣ）（図示せず）に実装するか、別途の印刷回路ボード（図示せず）に実装することもできる。また他の実施形態として、ゲート駆動部４００とデータ駆動部５００は液晶表示板組立体３００、信号線（Ｇ１−Ｇｎ、Ｄ１−Ｄｍ）およびスイッチング素子と共に形成されうる。

信号制御部６００は、ゲート駆動部４００、データ駆動部５００および維持電極駆動部７００などを制御する。

図１〜図３と共に図４〜図６を参照して本発明の一実施形態による液晶表示板組立体について詳細に説明する。

図４は、本発明の一実施形態による液晶表示板組立体の配置図であり、図５および図６は、それぞれ図４に図示した液晶表示板組立体をV-VおよびVI-VI線に沿って切断した断面図である。

図４〜図６を参照すると、本発明の一実施形態による液晶表示装置は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１００、２００の間に入っている液晶層３を含む。

先ず、下部表示板１００について説明する。

絶縁基板１１０の上に複数のゲート線（ｇａｔｅ ｌｉｎｅ）１２１および複数の維持電極線が形成されている。

ゲート線１２１は、互いに離隔されゲート信号を伝達し、主に横方向に延びている。各ゲート線１２１は、各ピクセルに複数のゲート電極（１２４ａおよび１２４ｂ）を含む。第１と第２ゲート電極１２４ａ、１２４ｂは、ゲート線１２１と分離して延長されるが、一体で形成される。

ゲート線１２１は、アルミニウム（Ａｌ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、モリブデン（Ｍｏ）系列金属、クロム（Ｃｒ）、タンタル（Ｔａ）およびチタニウム（Ｔｉ）などから成されうる。しかし、これらは、物理的な性質が異なる２つの導電膜（図示せず）を含む多重膜構造で構成することもできる。そのうち導電膜は、信号遅延や電圧降下を減らすことができるように比抵抗（ｒｅｓｉｓｔｉｖｉｔｙ）が低い金属、例えばアルミニウム系金属合金、銀系金属合金、銅系金属合金などからなる。これとは異なって、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、電気的接触特性が優秀な物質、例えばモリブデン系金属合金、クロム、タンタル、チタニウムなどから形成される。

ゲート線１２１の側面は、基板１１０面に対して傾いており、その傾斜角は約３０°〜約８０°であることが好ましい。

第１維持電極線１３１ａは、横方向に第１副画素（ＰＸａ）を横切って延長され所定の振幅を有する交流電圧の印加を受ける。維持電極線１３１ａは、隣接するゲート線の間に位置して第１副画素（ＰＸａ）に少なくとも１つの維持電極（１３７ａ）を含む。図面に図示されていないが、また他の維持電極線が各副画素に印加されたデータ電圧を維持するために第２副画素（ＰＸｂ）または第３副画素（ＰＸｃ）を横切って延長することができる。

ゲート線１２１の上には、窒化ケイ素（ＳｉＮｘ）または酸化ケイ素（ＳｉＯｘ）などで形成されたゲート絶縁膜（ｇａｔｅ ｉｎｓｕｌａｔｉｎｇ ｌａｙｅｒ）１４０が形成されている。

ゲート絶縁膜１４０の上には水素化非晶質シリコン（ｈｙｄｒｏｇｅｎａｔｅｄ ａｍｏｒｐｈｏｕｓ ｓｉｌｉｃｏｎ）（非晶質シリコンは略称ａ−Ｓｉという）または多結晶シリコン（ｐｏｌｙｓｉｌｉｃｏｎ）などから成る複数の島状半導体１５４ａ、１５４ｂが形成されている。

半導体１５４ａ、１５４ｂは、それぞれ第１ゲート電極ないし第２ゲート電極１２４ａ、１２４ｂの上に位置する。半導体１５４ａ、１５４ｂは、第１ゲート電極および第２ゲート電極１２４ａ、１２４ｂのように一体型で形成されており、第１ゲート電極および第２ゲート電極１２４ａ、１２４ｂの形態によって分離されて形成されうる。

半導体１５４ａ、１５４ｂの上には複数の島状の抵抗性接触部材（ｏｈｍｉｃ ｃｏｎｔａｃｔ）１６３ａ、１６３ｂが形成されている。抵抗性接触部材１６３ａ、１６３ｂは、リンなどのｎ型不純物が高濃度でドーピングされているｎ＋水素化非晶質シリコンなどの物質で形成され得、シリサイド（ｓｉｌｉｃｉｄｅ）で形成されうる。抵抗性接触部材１６３ａ、１６３ｂは、対１６３ａ、１６５ａとなって各半導体１５４ａ、１５４ｂの上に一対ずつ配置されている。

半導体１５４ａ、１５４ｂと抵抗性接触部材１６３ａ、１６３ｂの側面もまた基板１１０面に対して傾斜しており、傾斜角は３０°〜８０°程度である。

抵抗性接触部材１６３ｂ、１６５ｂおよびゲート絶縁膜１４０の上には、複数のデータ線（ｄａｔａ ｌｉｎｅ）１７１と複数の第１ドレーン電極、第２ドレーン電極１７５ａ、１７５ｂが形成されている。

データ線１７１は、データ電圧を伝達し、主に縦方向に延びてゲート線１２１と交差する。各データ線１７１は、ゲート電極部１２４ａ、１２４ｂに向かって延びたソース電極部１７３ａ、１７３ｂおよび他の層または外部駆動回路との接続のため広い端部１７９を含む。それぞれのソース電極１７３ａ、１７３ｂは、Ｕ字型またはＷ字型で曲がっており、互いに接続されている複数の第１、第２ソース電極１７３ａ、１７３ｂを含む。

第１ドレーン電極ないし第２ドレーン電極１７５ａ、１７５ｂは互いに分離されており、データ線１７１とも分離されている。第１ドレーン電極ないし第２ドレーン電極１７５ａ、１７５ｂは、第１、第２ゲート電極１２４ａ、１２４ｂを中心に第１ソース電極、第２ソース電極１７３ａ、１７３ｂと対向する。

各ドレーン電極１７５ａ、１７５ｂは、広い一側の端部と棒型の他の方の一側の端部を有しており、棒型の端部はソース電極１７３ａ、１７３ｂでＵ字型に囲まれている。また、各ドレーン電極１７５ａ、１７５ｂは、さらに他の層に接続されるように延長され、第１ソース電極ないし第２ソース電極１７３ａ、１７３ｂと対向されない拡張部を含む。

第１ゲート電極〜第２ゲート電極１２４ａ、１２４ｂ、第１ソース電極〜第２ソース電極１７３ａ、１７３ｂおよび第１ドレーン電極〜第２ドレーン電極１７５ａ、１７５ｂは、第１チャネル部〜第２チャネル部１５４ａ、１５４ｂと共に第１薄膜トランジスタ〜第２薄膜トランジスタ（ｔｈｉｎ ｆｉｌｍ ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ、ＴＦＴ）（Ｑａ、Ｑｂ）を成し、各薄膜トランジスタ（Ｑａ、Ｑｂ）は、第１ソース電極〜第２ソース電極１７３ａ、１７３ｂと第１ドレーン電極〜第２ドレーン電極１７５ａ、１７５ｂとの間にそれぞれ形成されたチャネル部を含む。

一体で形成された第１薄膜トランジスタ〜第２薄膜トランジスタ（Ｑａ、Ｑｂ）を形成する第１ソース電極〜第２ソース電極１７３ａ、１７３ｂ、第１ゲート電極〜第２ゲート電極１２４ａ、１２４ｂ、および第１半導体〜第２半導体１５４ａ、１５４ｂは互いに分離されて形成されうる。

データ線１７１、ドレーン電極１７５ａ、１７５ｂおよび半導体１５４ａ、１５４ｂの露出された部分の上には保護膜（ｐａｓｓｉｖａｔｉｏｎ ｌａｙｅｒ）１８０が形成されている。保護膜１８０は、窒化ケイ素と酸化ケイ素などの無機絶縁物からなる。しかし、保護膜１８０は、有機絶縁物で形成することでき、表面を平坦に構成することができる。有機絶縁物の場合、感光性（ｐｈｏｔｏｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ）を有し得、その誘電率（ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ ｃｏｎｓｔａｎｔ）は約４．０以下とすることができる。保護膜１８０は、また有機膜の優秀な絶縁の特性を生かしつつも露出された半導体１５４ａ、１５４ｂ部分を損傷しないように下部無機膜と上部有機膜の二重膜の構造にすることができる。

保護膜１８０にはデータ線１７１の端部１７９を露出するコンタクトホール（ｃｏｎｔａｃｔ ｈｏｌｅ）１８２および第１ドレーン電極および第２ドレーン電極１７５ａ、１７５ｂをそれぞれ露出する複数のコンタクトホール１８５ａ、１８５ｂが形成されている。保護膜１８０とゲート絶縁膜１４０にはゲート線１２１の端部１２９を露出する複数のコンタクトホール１８１が形成されている。

保護膜１８０の上には複数の画素電極（ｐｉｘｅｌ ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ）１９１、複数の接続補助部材（ｃｏｎｔａｃｔ ａｓｓｉｓｔａｎｔ）８１、８２が形成されている。これらはＩＴＯまたはＩＺＯのような透明導電体またはＡｌ、Ａｇ、Ｃｒまたはその合金のような反射金属を含む構成とすることができる。

各画素電極１９１は、互いに分離されている第１副画素電極、第２副画素電極および第３副画素電極１９１ａ、１９１ｂ、１９１ｃを含む。各副画素電極１９１ａ、１９１ｂ、１９１ｃは概ね長方形であり、縦に一列に配列されている。また、第１画素電極、第２副画素電極および第３副画素電極１９１ａ、１９１ｂおよび１９１ｃは、例えば開口部または突起によって形成される複数のシェブロンパターンによって分割されうる。これに加えて、各副画素電極は液晶分子の移動を促進するために基板の間の距離であるセルギャップの２．５倍以下の幅を有する複数のマイクロスリット（未図示）を含みうる。

第１副画素電極１９１ａは、コンタクトホール１８５ａを通じて第１ドレーン電極１７５ａと接続されており、第２副画素電極１９１ｂは、コンタクトホール１８５ｂを通じて第２ドレーン電極１７５ｂと接続されている。第３副画素電極１９１ｃは、カップリング蓄電器（Ｃｃｐ）を形成するため、第１ドレーン電極１７５ａまたは第２ドレーン電極１７５ｂの一部と重畳している。カップリング蓄電器（Ｃｃｐ）は、２つの端子であって第３副画素電極（ＰＥｃ）と第１ドレーン電極または第２ドレーン電極１７５ａ、１７５ｂ、誘電体として第３副画素電極（ＰＥｃ）とドレーン電極間に位置する保護膜１８０を含む。カップリング蓄電器（Ｃｃｐ）の静電容量は副画素電極１９１ｃと第１ドレーン電極または第２ドレーン電極１７５ａ、１７５ｂが重畳した領域によって調節される。

次に、図４と図５を参照して上部表示板２００について説明する。

透明なガラスまたはプラスチックなどから成る絶縁基板２１０の上に遮光部材（ｌｉｇｈｔ ｂｌｏｃｋｉｎｇ ｍｅｍｂｅｒ）２２０が形成されている。遮光部材２２０は、ブラックマトリックス（ｂｌａｃｋ ｍａｔｒｉｘ）ともいい、光漏れを防ぐ。遮光部材２２０は、データ線１７１とゲート線１２１に対応する線形部と薄膜トランジスタに対応する平面部を含み、画素電極１９１間の光漏れを防ぐ。

基板２１０の上にはまた複数のカラーフィルタ２３０が形成されている。カラーフィルタ２３０は、遮光部材２２０で覆われた領域内に殆ど存在し、画素電極１９１列に沿って図の縦方向に長く延長することができる。各カラーフィルタ２３０は、赤色、緑色および青色の三原色のような原色（ｐｒｉｍａｒｙ ｃｏｌｏｒ）のうち１つを表示することができる。

カラーフィルタ２３０および遮光部材２２０の上にはオーバーコート膜（ｏｖｅｒｃｏａｔ）２５０が形成されている。オーバーコート膜２５０は、（有機）絶縁体を含み得、平らなカラーフィルタ２３０が露出されることを防ぐ。オーバーコート膜２５０は省略しても良い。

一方、遮光部材２２０またはカラーフィルタ２３０は下部基板１００上に形成されうる。

オーバーコート膜２５０の上には液晶表示板組立体３００に基準電圧が印加されるように共通電極２７０が形成されている。共通電極２７０はＩＴＯまたはＩＺＯのような透明な伝導体を含みうる。また、共通電極２７０は、副画素電極のシェブロンパターンと平行する開口部または突起によって形成された複数のシェブロンパターンによって分割されうる。さらに、共通電極２７０は、液晶分子の移動を促進するためにセルギャップの２．５倍以下の幅を有する複数のスリット（図示せず）を含むことができる。

表示板１００、２００の内側面には配向膜（ａｌｉｇｎｍｅｎｔ ｌａｙｅｒ）１１、２１が形成されており、これらは垂直配向膜とすることができる。

表示板１００、２００の外側面には偏光子（ｐｏｌａｒｉｚｅｒ）１２、２２を備えているが、２つの偏光子１２、２２の偏光軸は直交し、そのうち１つの偏光軸はゲート線１２１に対して平行であることが好ましい。反射型液晶表示装置の場合には２つの偏光子１２、２２のうち１つを省略することも可能である。

液晶表示装置は、液晶層３の位相遅延を補償するために少なくとも１つの位相差板（図示せず）をさらに含みうる。位相差板は、複屈折性を有し、液晶層３と反対に位相遅延を起こす。位相差板は、一軸または２軸光学補償膜を含み、特に負の一軸補償膜を含みうる。

液晶表示装置は偏光子１２、２２、位相差板、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）を含みうる。

液晶層３は負の誘電率異方性を有し、液晶層３の液晶分子は電磁場が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と成るように配向されている。

このような液晶表示装置の動作について図８、並びに前述した図１〜図３を参照して詳細に説明する。

先ず、図１を参照すると、信号制御部６００は外部のグラフィック制御機（未図示）から入力映像信号（Ｒ、Ｇ、Ｂ）およびこれ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）情報を含み、輝度は定められた数、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）と水平同期信号（Ｈｓｙｎｃ）、メインクロック信号（ＭＣＬＫ）、データイネーブル信号（ＤＥ）などがある。

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の動作条件に合わせて適切に処理して、ゲート制御信号（ＣＯＮＴ１）、データ制御信号（ＣＯＮＴ２）および維持電極制御信号（ＣＯＮＴ３）などを生成した後、ゲート制御信号（ＣＯＮＴ１）をゲート駆動部４００に送り、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に送り、維持電極制御信号（ＣＯＮＴ３）を維持電極駆動部７００に送る。

また、入力映像信号（Ｒ、Ｇ、Ｂ）を受けて、信号制御部６００は入力映像信号（Ｒ、Ｇ、Ｂ）を処理して出力映像信号（ＤＡＴ）をデータドライバ５００に送る。出力映像信号（ＤＡＴ）はデジタル信号であって定められた数の値（または階調）を有する。

データ制御信号（ＣＯＮＴ２）によって画素（ＰＸ）の一行を駆動するためにデータ駆動部５００は出力映像信号（ＤＡＴ）を受信し、階調電圧発生器８００によって各出力映像信号（ＤＡＴ）をアナログ階調電圧に変換し、アナログ階調電圧を該当データ線（Ｄ１−Ｄｍ）に印加する。

先ず、図１、図３および図４を参照すると、ゲート駆動部がゲート制御信号（ＣＯＮＴ１）に応じてゲートオン電圧（Ｖｏｎ）をゲート線（Ｇ１−Ｇｎ）のうち１つに印加し、このゲート線に接続されたスイッチング素子（Ｑａ、Ｑｂ）をターンオンさせる。そうすると、データ線（ＤＬ）に印加されたデータ電圧（Ｖｄ）が各コンタクトホール１８５ａ、１８５ｂを通じて第１と第２副画素電極１９１ａ、１９１ｂに伝達される。したがって、データ電圧は第１液晶蓄電器と第２液晶蓄電器（Ｃｌｃａ、Ｃｌｃｂ）および第１維持蓄電器（Ｃｓｔａ）に印加される。

次に、第３副画素電極１９１ｃはこれと重複するドレーン電極（１７５ａまたは１７５ｃ）にデータ低圧（Ｖｄ）が印加されるためカップリング電圧（Ｖｃ）で充電される。カップリング電圧（Ｖｃ）は次のように表現できる。

Ｖｃ＝（ＣｌｃｃＶｃｏｍ ＋ ＣｃｐＶｄ）／（Ｃｌｃｃ ＋ Ｃｃｐ）
したがって、カップリング電圧（Ｖｃ）は第３液晶蓄電器（Ｃｌｃｃ）とカップリング蓄電器（Ｃｃｐ）に印加される。

図７に示す通り、第１、第２薄膜トランジスタ（Ｑａ、Ｑｂ）がゲート線１２１ｎに印加されたゲートオフ電圧（Ｖｏｆｆ）によってターンオフされる時まで第１、第２および第３液晶蓄電器に印加された各副画素電極電圧（Ｐａ、ＰｂおよびＰｃ）は所定のレベルに増加する。第１薄膜トランジスタ、第２薄膜トランジスタ（Ｑａ、Ｑｂ）がターンオフすると、第１副画素電極、第２副画素電極および第３副画素電極１９１ａ、１９１ｂ、１９１ｃはフローティング状態となり、各ドレーン電極１７５ａ、１７５ｂとゲート線１２１ｎとの間の寄生静電容量は、各副画素電極電圧Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃを常にその極性に関係なく負の電圧シフト、すなわち、キックバック電圧を降下（Ｖｋｂ）させる。

さらに、電圧が維持制御信号（ＣＯＮ３）に応じて第１維持電極線（ＳＬａ）に印加され、第１副画素電極電圧（Ｐａ）は両極性の高レベルに変化する。第１維持電極線（ＳＬａ）に印加された電圧は１フレーム時間、例えば１６．７ｍｓより小さい周期で極性を変化することができる。

図７に示す通り、第１副画素電極電圧（Ｐａ）は第１維持電極線（ＳＬａ）の電圧変化に比例してΔＰａほど増加する。第２副画素電極電圧、第３副画素電極電圧（Ｐｂ、Ｐｃ）は第１維持電極線（ＳＬａ）の電圧変化に関わらずそのレベルを維持する。

したがって、共通電圧（Ｖｃｏｍ）に対する第１副画素電圧、第２副画素電圧および第３副画素電圧はそれぞれＶｐａ１、Ｖｐａ２およびＶｐａ３となる。副画素電圧の絶対値はＶｐａ１＞Ｖｐｂ１＞Ｖｐｃ１となる。これらの副画素電圧は１フレームの間、その電圧レベルを維持する。

このように第１から第３液晶蓄電器（Ｃｌｃａ、Ｃｌｃｂ、Ｃｌｃｃ）の両端に電位差が生ずると表示板１００、２００の表面にほぼ垂直の主電磁場（電界）（ｐｒｉｍａｒｙ ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｆｉｅｌｄ）が液晶層３に生成される。そうすると、液晶層３の液晶分子は、電磁場に応答してその長軸が電磁場の方向に垂直と成るように傾き、液晶分子が傾いた程度により液晶層３に入射光の偏光の変化程度が変わる。このような偏光の変化は、偏光子によって透過率変化に表れ、これによって液晶表示装置は映像を表示する。

液晶分子が傾く角度は電磁場の強度により変わるが、３つの液晶蓄電器（Ｃｌｃａ、Ｃｌｃｂ、Ｃｌｃｂ）の電圧が互いに異なるため、液晶分子が傾いた角度が異なり、これに伴い３つの副画素の輝度が異なる。したがって、３つの液晶蓄電器（Ｃｌｃａ、Ｃｌｃｂ、Ｃｌｃｂ）の電圧を適切に合わせれば、側面から見る映像が前面から見る映像に極力近づけることができ、すなわち側面ガンマ曲線を前面ガンマ曲線に極力近づけることができ、このようにすることによって側面視認性を向上させることができる。

ゲート制御信号に応答して、ゲートドライバは１水平周期（「１Ｈ」ともいい、水平同期信号（Ｈｓｙｎｃ）およびデータイネーブル信号（ＤＥ）の一周期と同じである）を単位とし、各ゲート線に順にゲートオン電圧（Ｖｏｎ）を供給してすべての画素（ＰＸ）にデータ電圧（Ｖｄ）を印加し、液晶表示板組立体は１フレーム（ｆｒａｍｅ）の映像を表示する。

１フレームが終わると、次のフレームが始まり、各画素（ＰＸ）に印加されるデータ電圧（Ｖｄ）の極性が、直前フレームでの極性と反対となるように、データ駆動部５００に印加される反転制御信号（ＲＶＳ）の状態が制御される（「フレーム反転」）。

すなわち、図７を参照すると、次のフレームで各画素に印加されたデータ電圧の極性が反転制御信号を供給するデータドライバ５００によって反対に変わり、直前フレームと同一の過程を繰り返して、第１副画素電極１９１ａの電圧はＶｐａ２となり、第２副画素電極１９１ｂの電圧はＶｐｂ２となり、第３副画素電極１９１ｃの電圧はＶｐｃ２になり、その副画素電極電圧の絶対値はＶｐａ２＞Ｖｐｂ２＞Ｖｐｃ２である。

一方、１フレーム内でも反転信号（ＲＶＳ）の特性によって１つのデータ線を通じて流れるデータ電圧（Ｖｄ）の極性を変えることもでき（例：行反転、点反転）、一まとまりの画素に印加されるデータ電圧（Ｖｄ）の極性を互いに変えることもできる（例：列反転、点反転）。

図８および図９を参照して本発明の他の実施形態による液晶表示板組立体について詳細に説明する。

図８は、本発明の他の実施形態による液晶表示板組立体の前面および側面ガンマ曲線を図示するグラフである。図９は、本発明の一実施形態による液晶表示板組立体の前面および側面ガンマ曲線を図示するグラフである。

従来技術による液晶表示板組立体は互いに分離された２つの副画素を有する複数のピクセルを含む。図８において、視認性指数は０．２５０で一般的に画素電極を分割しない場合の視認性指数より優秀である。ここで、視認性指数とは、全面輝度対比と側面輝度対比の差を定量化した数値である。しかし、側面ガンマ曲線のＡ部分でガンマ曲線が突然変わる変曲点が発生し、Ｂ部分では曲線が凸状になる。このように側面ガンマ曲線が緩慢に変わらない場合には、液晶表示装置の側面で色相または輝度の変化が自然ではなく、急激に変わる現象が発生し、画面が自然に視認されない。

このような現象は、２つの副画素のうち相対的に低い電圧を有する副画素が一定の階調以上で全体電圧に寄与し始める時、該当液晶分子が急に動くため発生する。

一方、本発明の一実施形態による液晶表示板組立体の視認性指数がそれぞれ０．２０４であって従来技術より優秀である。図９に示す通り、本発明による液晶表示板組立体の側面ガンマ曲線は、変曲点現象や凸状になる現象が発生せず、比較的緩慢に表現されることが分かる。したがって、相対的に低い電圧を有する副画素が一定の階調以上で全体画素電圧に寄与し始める時、該当液晶分子が急に動いてもこれを２つの部分に分配したので、その影響を減少させて側面ガンマ曲線を緩慢にすることができる。

このように側面ガンマ曲線の凸状になる現象や変曲点現象を防止しつつも、視認性指数を十分に確保するために、図３に図示した液晶表示装置の場合には、第１副画素電極電圧（Ｖｐａ１）は共通電圧（Ｖｃｏｍ）に対して第３副画素電極電圧（Ｖｐｃ１）より０．５Ｖ〜１．５Ｖさらに高く、第２副画素電極電圧（Ｖｐｂ１）は、共通電圧（Ｖｃｏｍ）に対して第３副画素電極電圧（Ｖｐｃ１）より０．１Ｖ〜１．０Ｖさらに高いことが好ましい。本発明によれば、画素電極を２個に分割する場合に比べ、視認性指数を優秀に維持しつつも、液晶表示装置の側面で発生する画面の不良を改善することができる。

以上、本発明の望ましい実施形態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るのではなく、次の請求範囲で定義する本発明の基本概念を利用した当業者の様々な変形および改良形態もまた本発明の権利範囲に属するものである。

本発明の表示板およびこれを含む液晶表示装置およびその製造方法は、画面のコントラスト比が優秀であり、側面視認性が向上されることによって、爆発的に増加しているフラットパネル表示装置分野において非常に有用な技術となるであろう。

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
７００ 維持電極駆動部
８００ 階調電圧生成部

Claims (14)

1. 互いに分離されている第１副画素電極、第２副画素電極および第３副画素電極を含む画素電極と、
   前記第１副画素電極に接続されている第１薄膜トランジスタと、
   前記第２副画素電極に接続されている第２薄膜トランジスタと、
   前記第１薄膜トランジスタおよび第２薄膜トランジスタと接続されているゲート線と、
   前記ゲート線と電気絶縁状態で交差し、前記第１薄膜トランジスタおよび第２薄膜トランジスタと接続されているデータ線と、
   前記ゲートラインと平行であり、前記第１副画素電極を横切って延長される第１維持電極線ラインと、
   を含み、前記第１薄膜トランジスタおよび第２薄膜トランジスタは、前記ゲート線に接続されたゲート電極、前記データ線に接続されたソース電極および前記第１副画素電極および第２副画素電極にそれぞれ接続されたドレーン電極を含み、前記第１薄膜トランジスタまたは第２薄膜トランジスタのドレーン電極は前記第３副画素電極と重複する表示板。
2. 前記第１副画素電極から第３副画素電極のうち少なくとも１つは液晶分子の移動を促進するための複数のスリットを含む請求項１に記載の表示板。
3. 第１維持電極線は、１フレームより小さい周期を有する電圧が供給される請求項１に記載の表示板。
4. 前記第２副画素電極または前記第３副画素電極を横切って延長される第２維持電極線をさらに含む請求項１に記載の表示板。
5. 前記第１副画素電極に印加された電圧は、前記第２副画素電極に印加された電圧より高く、前記第２副画素電極に印加された電圧は、前記第３副画素電極に印加された電圧より高い請求項１に記載の表示板。
6. 前記第１副画素電極に印加された電圧は、前記第２副画素電極に印加された電圧より０．５〜１．５Ｖ高く、前記第２副画素電極に印加された電圧は、前記第３副画素電極に印加された電圧より０．１〜１．０Ｖ高い請求項３に記載の表示板。
7. 第１基板と、
   前記第１基板に形成されたゲート線と、
   前記ゲート線と電気絶縁状態で交差するデータ線と、
   互いに分離されている第１副画素電極、第２副画素電極および第３副画素をそれぞれ含む複数のピクセルと、
   前記ゲート線に平行し、前記第１副画素電極を横切って延長される第１維持電極線と、
   基準電圧を印加するように共通電極を含む第２基板と、
   前記第１基板と前記第２基板上に介在した液晶層と、
   前記第１副画素電極、前記共通電極および前記液晶層によって形成された第１液晶蓄電器と、
   前記第１副画素電極に接続された第１薄膜トランジスタと、
   前記第２副画素電極に接続された第２薄膜トランジスタと、
   を含み、
   前記第１薄膜トランジスタおよび第２薄膜トランジスタは、前記第１副画素電極および第２副画素電極と重複する第１維持電極線と、前記第２副画素電極および第３副画素電極と重複する第２維持電極線とを含み、前記第１薄膜トランジスタおよび第２薄膜トランジスタは、前記ゲート線に接続されたゲート電極、前記データ線に接続されたソース電極および前記第１副画素電極および第２副画素電極にそれぞれ接続されたドレーン電極とを含み、前記画素は、前記第１薄膜トランジスタまたは第２薄膜トランジスタのドレーン電極と前記第３副画素電極と重畳して形成されたカップリング蓄電器とを含む液晶表示装置。
8. 前記第１副画素電極から第３副画素電極および共通電極のうち少なくとも１つは液晶分子の移動を促進するための複数のスリットを含む請求項７に記載の液晶表示装置。
9. 第１維持電極線は、１フレームより小さい周期を有する電圧が供給される請求項７に記載の液晶表示装置。
10. 前記第２副画素電極または前記第３副画素電極を横切って延長する第２維持電極線をさらに含む請求項７に記載の液晶表示装置。
11. 前記第１副画素電極に印加された電圧は、前記第２副画素電極に印加された電圧より高く、前記第２副画素電極に印加された電圧は、前記第３副画素電極に印加された電圧より高い請求項７に記載の液晶表示装置。
12. 前記第１副画素電極に印加された電圧は、前記第２副画素電極に印加された電圧より０．５〜１．５Ｖ高く、前記第２副画素電極に印加された電圧は、前記第３副画素電極に印加された電圧より０．１〜１．０Ｖ高い請求項１１に記載の液晶表示装置。
13. 前記第１基板または、前記第２基板上に前記画素の間の光漏れを防ぐために前記データ線と前記ゲート線に対応される線形部を含む遮光部材と、
    前記第１基板または前記第２基板上に前記遮光部材によって覆われた領域に配置された複数のカラーフィルタと、
    を含む請求項１１に記載の液晶表示装置。
14. ゲート線、ゲート電極および前記ゲート線に平行した第１維持電極線を形成する段階と、
    前記ゲート線と前記第１維持電極線上にゲート絶縁膜を形成する段階と、
    前記ゲート絶縁膜上に複数の半導体島を形成する段階と、
    前記ドレーン電極と前記ゲート線を露出させる複数のコンタクトホールを含む保護膜を形成する段階と、
    互いに分離された第１副画素電極、第２副画素電極および第３副画素電極を含むピクセル電極と、
    を含み、前記第１副画素電極および第２副画素電極は、それぞれコンタクトホールを通じて前記ドレーン電極に接続され、前記第１維持電極線は、前記第１副画素電極を横切って延長し、前記ドレーン電極のうち少なくとも一つは前記第３副画素電極と重畳される液晶表示装置製造方法。

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