JP4707980B2 - 薄膜トランジスタ表示板 - Google Patents

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Description

本発明は、液晶表示装置等に用いられる薄膜トランジスタ表示板に関する。
液晶表示装置は、最も広く用いられる平板表示の一つであって、電界生成電極が備えられた二つの表示板とその間の液晶層とを含む。このような液晶表示装置は、電界生成電極に互いに異なる電圧を印加して電界を形成し、液晶分子の配列を変更させて入射光の偏光を調節することによって、画像を表示する。
ところで、液晶表示装置は視野角が狭いのが大きな短所である。このような短所を克服できる視野角を広くする様々な方案が開発されているが、その中でも、液晶分子を上下表示板に対して垂直に配向し、画素電極と共通電極など電界生成電極に切開部と突起を形成する方法が有力視されている。
切開パターンを形成する方法には、画素電極と共通電極に各々切開パターンを形成し、これら切開パターンによって形成されるフリンジフィールド（fringe field）を利用し、液晶分子が横になる方向を調節することによって、視野角を広くする方法がある。
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各々突起を形成することによって、突起のために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。
その他の方法には、下部表示板上に形成されている画素電極に切開パターンを形成し、上部表示板に形成されている共通電極上に突起を形成し、切開パターンと突起によって形成されるフリンジフィールドを利用して液晶の横になる方向を調節することによって、ドメインを形成する方法がある。
このような多重ドメイン液晶表示装置は、１：１０の比を基準とする比基準視野角や階調間の輝度反転の限界角度で規定される階調反転基準視野角が、全方向８０度以上であり、非常に優れている。しかし、正面のガンマ曲線と側面のガンマ曲線が一致しない、側面ガンマ曲線の歪曲現象が生じ、ＴＮ（twisted nematic）モード液晶表示装置と比べても、左右側面における視認性が劣っている。例えば、ドメイン分割手段として切開部を形成するＰＶＡ（patterned vertically aligned）モードの場合に、側面に向けるほど全体的に画面が明るく見え、色は白色側に移動する傾向があり、極端な場合には、明るい階調間の間隔差がなくなり、映像が崩れてしまう場合もある。ところが、最近、液晶表示装置がマルチメディア用に使われるようになり、画像や動画を見ることが増えるにつれて、視認性がますます重要となってきた。
本発明が目的とする技術的課題は、視認性に優れた液晶表示装置を実現することにある。
このような課題を解決するために、本発明では、画素電極を二つに分け、二つのサブ画素電極に互いに異なる電位が印加されるようにし、赤色画素、緑色画素及び青色画素で二つのサブ画素間の電圧差を異ならせる。
具体的には、本発明は、絶縁基板と、前記絶縁基板上に形成されている第１信号線と、前記第１信号線と絶縁されて交差している第２信号線と、前記第１信号線と前記第２信号線が交差して画定する画素ごとに形成されている第１画素電極と、前記第１信号線、前記第２信号線及び第１画素電極に３端子が各々接続されている薄膜トランジスタと、前記画素ごとに形成され、前記第１画素電極に容量性で結合されている第２画素電極と、前記第１画素電極と接続され、前記第２画素電極と絶縁状態で重畳して、前記第１画素電極と前記第２画素電極とを容量性結合する接合電極とを有し、前記画素は、赤色画素、緑色画素及び青色画素を含み、前記第１画素電極と前記第２画素電極の結合容量は、前記赤色画素、緑色画素及び青色画素で互いに異なり、前記接合電極の面積は緑色画素、赤色画素、青色画素で互いに異なり、前記結合電極の前記第２画素電極と重畳している部分の長さは、緑色画素、赤色画素、青色画素の順に減少することを特徴とする薄膜トランジスタ表示板を提供する。
この時、前記結合電極は第１画素電極と接続され、前記第２画素電極と絶縁状態で重畳しているのが好ましく、前記第１画素電極と前記第２画素電極のうちの少なくとも一つは、ドメイン分割手段を有することができ、前記結合電極は、前記第１薄膜トランジスタのドレイン電極から延長されるのが好ましい。
また、本発明による薄膜トランジスタ表示板は、絶縁基板と、前記絶縁基板上に形成されている第１信号線と、前記第１信号線と絶縁されて交差している第２信号線と、前記第１信号線と前記第２信号線が交差して画定する画素ごとに形成されている第１画素電極と、前記第１信号線、前記第２信号線及び第１画素電極に３端子が各々接続されている薄膜トランジスタと、前記画素ごとに形成され、前記第１画素電極に容量性で結合されている第２画素電極と、前記第１画素電極と接続され、前記第２画素電極と絶縁状態で重畳して、前記第１画素電極と前記第２画素電極とを容量性結合する接合電極とを有し、前記画素は、赤色画素、緑色画素及び青色画素を含み、前記第１画素電極と前記第２画素電極の結合容量は、前記赤色画素、緑色画素及び青色画素で互いに異なり、前記接合電極の面積は緑色画素、赤色画素、青色画素で互いに異なり、前記結合電極の前記第２画素電極と重畳している部分の幅は、緑色画素、赤色画素、青色画素の順に減少することを特徴とする。
前記第１画素電極と前記第２画素電極の結合容量は、緑色画素で１とすると、赤色画素で０．９５〜１．０、青色画素で０．７５〜０．９５であるのが好ましい。
本発明はまた、絶縁基板と、前記絶縁基板上に形成されている第１信号線と、記第１信号線と絶縁されて交差している第２信号線と、前記第１信号線と前記第２信号線が交差して画定する画素ごとに形成されている第１画素電極と、前記第１信号線、前記第２信号線及び第１画素電極に３端子が各々接続されている薄膜トランジスタと、前記画素ごとに形成され、前記第１画素電極に容量性で結合されている第２画素電極と、前記第１画素電極と接続され、前記第２画素電極と絶縁状態で重畳して、前記第１画素電極と前記第２画素電極とを容量性結合する接合電極とを有し、前記画素は、赤色画素、緑色画素及び青色画素を含み、前記第１画素電極と前記第２画素電極の面積比率は、前記赤色画素、緑色画素及び青色画素で互いに異なり、緑色画素、赤色画素、青色画素の順に増加し、前記結合電極の前記第２画素電極と重畳している部分の面積は緑色画素、赤色画素、青色画素で同一であることを特徴とする薄膜トランジスタ表示板を提供する。
前記結合電極の面積は緑色画素、赤色画素、青色画素で同一であることが好ましい。また、前記第１画素と前記第２画素の面積比率は、緑色画素で６：４、赤色画素で５．５：４．４、青色画素で５：５であるのが好ましい。
本発明により、液晶表示装置の側面視認性を向上し、視野角を拡張することができる。
添付した図面を参照して、本発明を、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、多様な形態で実現することができ、ここで説明する実施例に限定されない。
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な図面符号を付けている。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。
以下、図面を参考にして、本発明の実施例による液晶表示装置用の薄膜トランジスタ基板の構造について説明する。
図１は本発明の一実施例による液晶表示装置用薄膜トランジスタ基板の配置図であり、図２は本発明の一実施例による液晶表示装置用カラーフィルタ基板の配置図であり、図３は本発明の一実施例による液晶表示装置の配置図であり、図４aは図３のIVa-IVa´線による断面図であり、図４bは図３のIVb-IVb´線による断面図である。
本発明の一実施例による液晶表示装置は、図４ａに示すように、薄膜トランジスタ表示板１００と、これと対向している共通電極表示板２００と、これら二つの表示板１００、２００の間に注入され、それに含まれている液晶分子の長軸がこれら表示板１００、２００に対して垂直に配向されている液晶層３とからなる。
下部表示板１００は次のような構成を有する。
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っている第１画素電極１９０a及び第２画素電極１９０bが形成されている。ここで、第１画素電極１９０aは、薄膜トランジスタに接続されて画像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と重畳することで、第１画素電極１９０aと電磁気的に結合（容量性結合）されている。
第２画素電極１９０bが結合電極１７６と重畳する面積は、赤色画素、緑色画素及び青色画素別に異なる。
そして、薄膜トランジスタは、走査信号を伝達するゲート線１２１と画像信号を伝達するデータ線１７１に各々接続されて、走査信号に従って第１画素電極１９０aに印加される画像信号をオン（on）、オフ（off）する。第２画素電極１９０bは、図１に示すように、切開部１９２を有する。また、絶縁基板１１０の下面には、下部偏光板１２が装着されている。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の場合、透明な物質から構成されないこともあり、そのときは下部偏光板１２も不要である。
上部表示板の構成は次の通りである。
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、光漏れを防止するためのブラックマトリックス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。共通電極２７０には、切開部２７１、２７２、２７３が形成されている。ブラックマトリックス２２０は、画素領域の周囲部だけでなく、共通電極２７０の切開部２７１、２７２、２７３と重なる部分にも形成することができる。これは、切開部２７１、２７２、２７３によって生じる光漏れを防止するためである。
図１、図４a、図４b及び図５を参照して、薄膜トランジスタ表示板１００について詳細に説明する。
下部の絶縁基板１１０上に、主に横方向にのびている複数のゲート線１２１と維持電極線１３１とが形成されている。
ゲート信号を伝達するゲート線１２１は、主に横方向にのびて互いに分離されている。各ゲート線１２１は、複数のゲート電極１２３を含み、外部回路との接続のために幅が拡張されている拡張部１２５を有する。
各維持電極線１３１は、主に横方向にのびており、ここからのびた複数組の維持電極１３３a、１３３b、１３３cを含む。一組の維持電極１３３a、１３３b、１３３cのうち、二つの維持電極１３３a、１３３bは縦方向にのびて、横方向にのびたもう一つの維持電極１３３cによって互いに接続されている。この時、各維持電極線１３１は、２つ以上の横線からなることもできる。

ゲート線１２１及び維持電極線１３１は、物理的な性質が異なる二つの膜、即ち、下部膜（図示せず）とその上の上部膜（図示せず）とを含むことができる。上部膜は、ゲート線１２１と維持電極線１３１の信号遅延や電圧降下を減らせるように、低い比抵抗の金属、例えば、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列の金属からなる。これとは異なって、下部膜は、他の物質、特にITO及びIZOとの接触特性の優れた物質、例えば、モリブデン（Mo）、モリブデン合金、クロム（Cr）などからなる。下部膜と上部膜の組み合わせの例としては、クロム/アルミニウム-ネオジム（Nd）合金が挙げられる。
ゲート線１２１と維持電極線１３１の側面は傾斜しており、水平面に対する傾斜角は３０〜８０度であるのが好ましい。
ゲート線１２１と維持電極線１３１の上には、窒化ケイ素（SiNx）などからなるゲート絶縁膜１４０が形成されている。
ゲート絶縁膜１４０上には、水素化非晶質シリコン（非晶質シリコンはa-Siと略称する）などからなる複数の線状半導体（層）１５１（図４ａ）が形成されている。線状半導体１５１は、主に縦方向にのびており、ここから複数の突出部１５４がゲート電極１２３に向けてのびている。
半導体１５１、１５４上には、シリサイドまたは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などの物質からなる抵抗性接触部材１６１が形成されている。抵抗性接触部材１６１は、突出部１５４の周辺を除く半導体１５１、１５４と実質的に同じパターンで形成されている。即ち、線状半導体１５１の上部に線状接触部材１６１が形成され、突出部１５４上に位置するソース接触部材１６３とドレイン接触部材１６５が互いに分離されて形成されている。
抵抗性接触部材１６１、１６３、１６５及びゲート絶縁膜１４０の上には、複数のデータ線１７１をはじめとして複数の薄膜トランジスタのドレイン電極１７５、複数の結合電極１７６、及び複数の橋下金属片（under-bridge metal piece）１７２が形成されている。

各データ線１７１は、主に縦方向にのびており、各ドレイン電極１７５に向けて複数の分枝をだして、薄膜トランジスタのソース電極１７３を形成する。各データ線１７１は、他の層もしくは外部装置との接続のために幅が拡張されている拡張部１７９を含む。橋下金属片１７２はゲート線１２１上に位置する。
結合電極１７６は、ドレイン電極１７５と接続されており、Ｖ字状に屈折している。また、結合電極１７６は、赤色画素、緑色画素及び青色画素別に、その長さが異なっている。緑色（G）画素の結合電極１７６が最も長く、赤色（R）画素の結合電極１７６がその次であり、青色（B）画素の結合電極１７６が最も短い。
データ線１７１、ドレイン電極１７５、結合電極１７６及び橋下金属片１７２も物理的な性質が異なる二つの膜、即ち、下部膜（図示せず）とその上の上部膜（図示せず）とを含むことができる。上部膜は、データ線１７１の信号遅延や電圧降下を減らせるように、低い比抵抗の金属、例えば、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列の金属で形成される。これとは異なって、下部膜は、他の物質、特にITO及びIZOとの接触特性の優れた物質、例えば、モリブデン（Mo）、モリブデン合金、クロム（Cr）などで形成される。下部膜と上部膜の組み合わせの例としては、クロム/アルミニウム-ネオジム（Nd）合金が挙げられる。
データ線１７１、ドレイン電極１７５及び橋下金属片１７２の上には、窒化ケイ素などの無機絶縁物や樹脂などの有機絶縁物からなる保護膜１８０が形成されている。
保護膜１８０には、ドレイン電極１７５の少なくとも一部とデータ線１７１の拡張部１７９を各々露出させる複数の接触孔１８１、１８３が備えられ、ゲート線１２１の端部１２５と維持電極線１３１の一部を各々露出する複数の接触孔１８２、１８４、１８５がゲート絶縁膜１４０と保護膜１８０を通っている。
保護膜１８０上には、複数の画素電極１９０a、１９０bをはじめとして複数の接触補助部材９５、９７及び複数の維持電極線接続橋９１が形成されている。画素電極１９０a、１９０b、接触補助部材９５、９７及び接続橋９１は、ITOやIZO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の優れた不透明導電体などで形成される。
このうち、第１画素電極１９０aは、接触孔１８１を通じてドレイン電極１７５と接続されている。第２画素電極１９０bは、電気的に浮遊状態にあるが、ドレイン電極１７５と接続されている結合電極１７６と重畳しており、第１画素電極１９０aと容量性で結合されている。即ち、第１画素電極１９０aに印加される電圧によって、第２画素電極１９０bの電圧が変動される状況にある。
この時、第１画素電極１９０aと第２画素電極１９０bの結合容量は、緑色画素（G）、赤色画素（R）、青色画素（B）の順に次第に小さくなるが、これは、結合電極１７６の長さを画素別に異ならせたことに起因する。第１画素電極１９０aと第２画素電極１９０bの結合容量を緑色画素（G）、赤色画素（R）、青色画素（B）で互いに異ならせる方法には、結合電極１７６の長さを異ならせる方法以外に、結合電極の幅を異ならせたり、配置を異ならせる等、種々の方法がある。ここで、第１画素電極１９０aと第２画素電極１９０bの結合容量は、緑色（G）画素を１とすると、赤色（R）画素が０．９５〜１．０、青色（B）画素が０．７５〜０．９５である。
第１画素電極１９０aと第２画素電極１９０bを分離する境界は、ゲート線１２１に対して４５度をなす部分１９１、１９３と、垂直をなす部分１９４に区分され、このうち、４５度をなす部分１９１、１９３が垂直をなす部分１９４に対比して長さが長い。また、４５度をなす２部分１９１、１９３は、互いに直交している。
第２画素電極１９０bは、切開部１９２を有し、切開部１９２は、第２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、入口は広く拡張されている。
第１画素電極１９０aと第２画素電極１９０bは、各々ゲート線１２１とデータ線１７１が交差して画定する画素領域を上下に二分する線（ゲート線と並ぶ線）に対し、実質的に鏡状対称をなしている。
保護膜１８０の上には、ゲート線１２１を隔ててその両側に位置する２維持電極線１３１を接続する維持配線接続橋９１が形成されている。維持配線接続橋９１は、保護膜１８０とゲート絶縁膜１４０を通る接触孔１８３、１８４を通じて維持電極１３３a及び維持電極線１３１に接触している。維持配線接続橋９１は、橋部金属片１７２と重畳している。維持配線接続橋９１は、下部基板１１０上の維持電極線１３１の全体を電気的に接続する役割をする。このような維持電極線１３１は、必要に応じて、ゲート線１２１やデータ線１７１の欠陥を修理するのに利用でき、橋下金属片１７２は、このような修理のためにレーザーを照射する時に、ゲート線１２１と維持配線接続橋９１の電気的接続を補助するために形成される。
接触補助部材９５、９７は、各々接触孔１８２、１８３を通じてゲート線の拡張部１２５とデータ線の拡張部１７９に接続されている。
次に、図２、図４a、図４b及び図５を参照して、共通電極表示板２００について説明する。
上部の絶縁基板２１０には、光漏れを防止するためのブラックマトリックス２２０が形成されている。ブラックマトリックス２２０上には、赤、緑、青のカラーフィルタ２３０が形成されている。カラーフィルタ２３０の上には、オーバーコート膜２５０が形成されており、オーバーコート膜２５０上には、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される。
共通電極２７０の一組の切開部２７１、２７２、２７３は、二つの画素電極１９０a、１９０bの境界のうちのゲート線１２１に対し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の辺と重なっている端部とを含む。この時、端部は縦方向端部と横方向端部とに分類される。
以上のような構造の薄膜トランジスタ表示板とカラーフィルタ表示板を整列して結合し、その間に液晶物質を注入して垂直配向すれば、本発明の一実施例による液晶表示装置の基本構造が提供される。
薄膜トランジスタ表示板とカラーフィルタ表示板を整列した時、共通電極２７０の一組の切開部２７１、２７２、２７３は、二つの画素電極１９０a、１９０bを各々複数のサブ領域に区分するが、本実施例では、図３に示したように、二つの画素電極１９０a、１９０bを各々４のサブ領域に分ける。図３から分かるように、各サブ領域は細長く形成され、幅方向と長さ方向とが区分される。
画素電極１９０a、１９０bの各サブ領域とこれに対応する基準電極２７０の各サブ領域との間にある液晶層３の部分を、以下では小領域といい、これら小領域は、電界印加時にその内部に位置する液晶分子の平均長軸方向によって４種類に分類されるが、以下では、これをドメインという。
このような構造の液晶表示装置で、第１画素電極１９０aは、物理的電気的にドレイン電極１７５に接続されて画像信号電圧の印加を受けるのに対し、第２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ため、第２画素電極１９０bの電圧は、第１画素電極１９０bの電圧に比し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サブ画素電極を配置すれば、二つのサブ画素電極が互いに補償してガンマ曲線の歪曲を減らすことができる。
以下、第１画素電極１９０aの電圧が第２画素電極１９０bの電圧よりも低く維持される理由について、図５を参照して説明する。
図５は本発明の一実施例による液晶表示装置の回路図である。
図５で、Clcaは、第１画素電極１９０aと共通電極２７０との間に形成される液晶における容量を示し、Cstは第１画素電極１９０aと維持電極線１３１との間に形成される保持容量を示す。Clcbは第２画素電極１９０bと共通電極２７０との間に形成される液晶における容量を示し、Ccpは第１画素電極１９０aと第２画素電極１９０bとの間に形成される結合容量を示す。
共通電極２７０電圧に対する第１画素電極１９０aの電圧をVa、第２画素電極１９０bの電圧をVbとすると、電圧分配法則によって、
Va=Vb×[Ccp/（Ccp+Clcb）]
であり、Ccp/（Ccp+Clcb）は常に１より小さいので、VbはVaに比して常に小さい。
一方、Ccpを調節することによってVaに対するVbの比率を調整できる。Ccpの調節は、結合電極１７６と第２画素電極１９０bの重畳面積と距離を調整することによって可能である。結合電極１７６と第２画素電極１９０bの重畳面積は、結合電極１７６の幅を変化させることによって容易に調整でき、結合電極１７６と第２画素電極１９０bの距離は、結合電極１７６の形成位置を変化させることによって調整できる。つまり、本発明の実施例では、結合電極１７６をデータ線１７１と同じ層に形成したが、ゲート線１２１と同じ層に形成することによって、結合電極１７６と第２画素電極１９０bとの間の距離を増加させることができる。
また、赤色画素、緑色画素及び青色画素別に二つのサブ画素電極の結合容量を異ならせると、二つのサブ画素電極間の電圧差が赤色画素、緑色画素及び青色画素別に異なるようになるが、これが青色化（bluish）現象を緩和し、側面からの視認性を向上させる。
以下、図１０a〜図１０cを参照して、青色化現象の原因を説明し、本発明が青色化現象を緩和できる仕組みについて説明する。
図１０aは、正面から見た時の赤色(Rrd)、緑色（Green）、青色（Blue）のガンマ曲線であり、図１０bは、上方から見たときの赤色、緑色、青色のガンマ曲線であり、図１０cは、対角方向から見たときの赤色、緑色、青色ガンマ曲線である。
図１０a〜図１０cから明らかなように、正面から見たときは、赤色、緑色、青色のガンマ曲線がほとんど一致するが、上方と対角方向から見た時は、赤色と緑色のガンマ曲線が低階調に向かうほど青色ガンマ曲線から離れる現象を示し、特に対角方向からみたときに、青色のガンマ曲線が大きく離れることが分かる。これは、上方と対角方向において低階調に向かうほど青色成分の比率が大きく増加することを意味するもので、青色化現象の原因となる。
本発明では、このような低階調における青色成分比率の増加を緩和するために、二つのサブ画素電極の結合容量を他の色画素よりも青色画素で小さくする。二つのサブ画素電極の結合容量が小さいと、静電誘導によって浮遊状態のサブ画素電極にかかる電圧も低い。したがって、同一の階調で画素電極にかかる電圧が、青色＜赤色＜緑色の順で与えられ、このような色相別の電圧差は低階調に向かうほど階調電圧に対する比率が高くなる。したがって、同一の階調で緑色画素電圧に対する青色画素電圧の比率が低階調に向かうほど小さくなる。また、赤色画素電圧に対する青色画素電圧の比率も低階調に向かうほど小さくなる。その結果、青色化現象が緩和される。
本発明は、ＴＮ（twisted nematic）モードに対しても適用できる。これについては、他の実施例で説明する。
図６は本発明の他の実施例による液晶表示装置用の薄膜トランジスタ表示板の配置図であり、図７は図６のVII-VII´線による断面図である。
下部の絶縁基板１１０上に、主に横方向にのびている複数のゲート線１２１と維持電極線１３１が形成されている。
ゲート信号を伝達するゲート線１２１は、主に横方向にのびて互いに分離されている。各ゲート線１２１は、複数のゲート電極１２３を含み、外部回路との接続のために幅が拡張されている拡張部１２５を有する。
各維持電極線１３１は、主に横方向にのびており、それからのびた複数組の維持電極１３３a、１３３b、１３３cを含む。一組の維持電極１３３a、１３３b、１３３cのうちの二つの維持電極１３３a、１３３bは、縦方向にのびており、横方向にのびたもう一つの維持電極１３３cによって互いに接続されている。この時、各維持電極線１３１は、２以上の横線からなることもできる。
ゲート線１２１及び維持電極線１３１は、物理的性質が異なる二つの膜、即ち、下部膜（図示せず）とその上の上部膜（図示せず）とを含むことができる。上部膜は、ゲート線１２１と維持電極線１３１の信号遅延や電圧降下を減らせるように、低い比抵抗の金属、例えば、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列の金属からなる。これとは異なって、下部膜は、他の物質、特にITO（indium tin oxide）及びIZO（indium zinc oxide）との接触特性の優れた物質、例えば、モリブデン（Mo）、モリブデン合金、クロム（Cr）などで形成される。下部膜と上部膜の組み合わせの例としては、クロム/アルミニウム-ネオジム（Nd）合金を挙げられる。
ゲート線１２１と維持電極線１３１の側面は傾斜しており、水平面に対する傾斜角は３０〜８０度であるのが好ましい。ゲート線１２１と維持電極線１３１の上には、窒化ケイ素（SiNx）などからなるゲート絶縁膜１４０が形成されている。
ゲート絶縁膜１４０上には、水素化非晶質シリコン（非晶質シリコンは、a-Siと略称する）などからなる複数の線状半導体１５１が形成されている。線状半導体１５１は、主に縦方向にのびており、ここから複数の突出部１５４がゲート電極１２３に向けてのびている。
半導体１５１、１５４上には、シリサイドまたは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などの物質からなる抵抗性接触部材１６１が形成されている。抵抗性接触部材１６１は、突出部１５４周辺を除く半導体１５１、１５４と実質的に同じパターンを形成している。即ち、図４ａに示すように、線状半導体１５１の上部に、線状接触部材１６１が形成されており、突出部１５４上に位置するソース接触部材１６３とドレイン接触部材１６５が互いに分離されて形成されている。
抵抗性接触部材１６１、１６３、１６５及びゲート絶縁膜１４０上には、複数のデータ線１７１をはじめとして、複数の薄膜トランジスタのドレイン電極１７５、複数の結合電極１７６及び複数の橋下金属片１７２が形成されている。
各データ線１７１は、主に縦方向にのびており、各ドレイン電極１７５に向けて複数の分枝を出して、薄膜トランジスタのソース電極１７３をなす。各データ線１７１は、他の層または外部装置との接続のために幅が拡張されている拡張部１７９を含む。橋下金属片１７２は、ゲート線１２１上に位置する。
結合電極１７６は、ドレイン電極１７５と接続されており、赤色（R）、緑色（G）及び青色（B）画素別にその幅が異るように形成されている。ここで、緑色（G）画素の結合電極１７６の幅が最も広くて、赤色（R）画素の結合電極１７６がその次であり、青色（B）画素の結合電極１７６が最も狭い。
データ線１７１、ドレイン電極１７５、結合電極１７６及び橋下金属片１７２も、物理的性質が異なる二つの膜、即ち、下部膜（図示せず）とその上の上部膜（図示せず）とを含むことができる。上部膜は、データ線１７１の信号遅延や電圧降下を減らせるように、低い比抵抗の金属、例えば、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列の金属からなる。これとは異なって、下部膜は、他の物質、特にITO及びIZOとの接触特性の優れた物質、例えば、モリブデン（Mo）、モリブデン合金、クロム（Cr）などで形成される。下部膜と上部膜の組み合わせの例としては、クロム/アルミニウム-ネオジム（Nd）合金を挙げられる。
データ線１７１、ドレイン電極１７５及び橋下金属片１７２上には、窒化ケイ素などの無機絶縁物や樹脂などの有機絶縁物からなる保護膜１８０が形成されている。
保護膜１８０には、ドレイン電極１７５の少なくとも一部とデータ線１７１の拡張部１７９を各々露出させる複数の接触孔１８１、１８３が備えられ、ゲート線１２１の端部１２５と維持電極線１３１の一部を各々露出する複数の接触孔１８２、１８４、１８５がゲート絶縁膜１４０と保護膜１８０を通っている。
保護膜１８０上には、複数の画素電極１９０a、１９０bをはじめとして複数の接触補助部材９５、９７及び複数の維持電極線接続橋９１が形成されている。画素電極１９０a、１９０b、接触補助部材９５、９７及び接続橋９１は、ITOやIZO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の優れた不透明導電体などで形成される。
このうち、第１画素電極１９０aは、接触孔１８１を通じてドレイン電極１７５と接続されている。第２画素電極１９０bは、電気的に浮遊状態にあるが、ドレイン電極１７５と接続されている結合電極１７６と重畳しており、第１画素電極１９０aと容量性で結合されている。即ち、第１画素電極１９０aに印加される電圧に従って、第２画素電極１９０bの電圧が変動する状態にある。
この時、第１画素電極１９０aと第２画素電極１９０bの結合容量は、緑色（G）、赤色（R）、青色（B）画素の順に次第に小さくなるが、これは、結合電極１７６の幅を各画素別に異ならせたことに起因する。図１〜図４ｂの実施例で説明したように、第１画素電極１９０aと第２画素電極１９０bの結合容量を緑色（G）、赤色（R）、青色（B）画素で互いに異ならせる方法には種々の方法があり、本実施例では、結合電極１７６の幅を異ならせる方法を説明する。
一方、第１画素電極１９０aと第２画素電極１９０bの結合容量は、緑色（G）画素を１とすると、赤色（R）画素が０．９５〜１．０、青色（B）画素が０．７５〜０．９５である。
第１画素電極１９０aと第２画素電極１９０bは、横方向にのびている維持電極１３３cを中心にして上下に分けられている。
保護膜１８０の上には、ゲート線１２１を隔ててその両側に位置する二つの維持電極線１３１を接続する維持配線接続橋９１が形成されている。維持配線接続橋９１は、保護膜１８０とゲート絶縁膜１４０を通る接触孔１８３、１８４を通じて、維持電極１３３a及び維持電極線１３１に接触している。維持配線接続橋９１は、橋下金属片１７２と重畳している。維持配線接続橋９１は、下部基板１１０上の維持電極線１３１の全体を電気的に接続する役割をする。このような維持電極線１３１は、必要に応じて、ゲート線１２１やデータ線１７１の欠陥を修理するのに利用でき、橋下金属片１７２は、このような修理のためにレーザーを照射する時に、ゲート線１２１と維持配線接続橋９１の電気的接続を補助するために形成される。
接触補助部材９５、９７は、各々接触孔１８２、１８３を通じてゲート線の拡張部１２５とデータ線の拡張部１７９に接続されている。
このように、一つの画素領域内に電圧が異なる二つのサブ画素電極を配置すれば、二つのサブ画素電極が互いに補償し、ガンマ曲線の歪曲を減らせる。
なお、赤色画素、緑色画素及び青色画素別に二つのサブ画素電極の結合容量を異ならせると、二つのサブ画素電極間の電圧差が赤色画素、緑色画素及び青色画素別に相違することになるが、これが青色化（bluish）現象を緩和し、側面からの視認性を向上させる。
赤色画素、緑色画素及び青色画素別二つのサブ画素電極間の電圧差を異ならせるための他の手段を、他の実施例で説明する。
図８は、本発明の他の実施例による液晶表示装置用の薄膜トランジスタ表示板の配置図である。
図８の実施例による液晶表示装置用の薄膜トランジスタ表示板は、図１〜図４bの実施例と比較して、結合電極１７６の長さが、赤色画素、緑色画素、青色画素で全て同じである代わりに、第１画素電極１９０aと第２画素電極１９０bの面積比率が赤色画素、緑色画素、青色画素で互いに異なる。
第１画素電極１９０aに対する第２画素電極１９０bの面積比率は、緑色画素で最も小さく、赤色画素、青色画素の順に増加する。即ち、全体の画素面積で第２画素電極１９０bが占める面積が、緑色、赤色、青色の順に増加する。第１画素電極１９０aと第２画素電極１９０bの面積比率は、緑色画素で６：４、赤色画素で５．５：４．５、青色画素で５：５であるのが好ましいが、第２画素電極１９０bが占める面積が緑色、赤色、青色の順に増加するのであれば、多様な比率を適用できる。
このようにすれば、同一の階調電圧を印加しても、赤色画素、緑色画素及び青色画素別に画素電圧が異なり、視認性が改善される。
図９は、本発明の他の実施例による液晶表示装置用の薄膜トランジスタ表示板の配置図である。
図９の実施例による液晶表示装置用の薄膜トランジスタ表示板は、ＴＮモードに第１画素電極１９０aと第２画素電極１９０bの面積比率を異ならせる方法を適用したものであって、図６及び図７の実施例と比較すると、結合電極１７６の幅が赤色画素、緑色画素、青色画素で全て同じである代わりに、第１画素電極１９０aと第２画素電極１９０bの面積比率が赤色画素、緑色画素、青色画素で互いに異なる。
第１画素電極１９０aに対する第２画素電極１９０bの面積比率は、緑色画素で最も小さく、赤色画素、青色画素の順に増加する。即ち、全体画素面積で第２画素電極１９０bが占める面積が緑色、赤色、青色の順に増加する。第１画素電極１９０aと第２画素電極１９０bの面積比率は、緑色画素で６：４、赤色画素で５．５：４．５、青色画素で５：５であるのが好ましいが、第２画素電極１９０bが占める面積が緑色、赤色、青色の順に増加するのであれば、多様な比率を適用できる。
以上で、本発明の好ましい実施例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ず、特許請求の範囲で定義している本発明の基本概念を利用した当業者の様々な変形及び改良形態も本発明の権利範囲に属するものである。特に、画素電極と共通電極に形成する切開部の配置は、多様に変形できる。
本発明の一実施例による液晶表示装置用の薄膜トランジスタ表示板の配置図である。 本発明の一実施例による液晶表示装置用のカラーフィルタ表示板の配置図である。 本発明の一実施例による液晶表示装置の配置図である。 図３のIVa-IVa´線による断面図である。 図３のIVb-IVb´線による断面図である。 本発明の図１０図４bに示した液晶表示装置の一部の回路図である。 本発明の他の実施例による液晶表示装置用の薄膜トランジスタ表示板の配置図である。 図６のVII-VII´線による断面図である。 本発明の他の実施例による液晶表示装置用の薄膜トランジスタ表示板の配置図である。 本発明の他の実施例による液晶表示装置用の薄膜トランジスタ表示板の配置図である。 正面から見たときの赤色、緑色、青色のガンマ曲線のグラフである。 上方から見たときの赤色、緑色、青色のガンマ曲線のグラフである。 対角方向から見たときの赤色、緑色、青色のガンマ曲線のグラフである。
符号の説明
１２１ ゲート線
１２３ ゲート電極
１３３a、１３３b、１３３c 維持電極
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 非晶質シリコン層からなる線状半導体及び突出部
２７０ 基準電極
２７１、２７２、２７３ 切開部

Claims (10)

  1. 絶縁基板と、
    前記絶縁基板上に形成されている第１信号線と、
    前記第１信号線と絶縁されて交差している第２信号線と、
    前記第１信号線と前記第２信号線が交差して画定する画素ごとに形成されている第１画素電極と、
    前記第１信号線、前記第２信号線及び第１画素電極に３端子が各々接続されている薄膜トランジスタと、
    前記画素ごとに形成され、前記第１画素電極に容量性で結合されている第２画素電極と、
    前記第１画素電極と接続され、前記第２画素電極と絶縁状態で重畳して、前記第１画素電極と前記第２画素電極とを容量性結合する接合電極とを有し、
    前記画素は、赤色画素、緑色画素及び青色画素を含み、前記第１画素電極と前記第２画素電極の結合容量は、前記赤色画素、緑色画素及び青色画素で互いに異なり、前記接合電極の面積は緑色画素、赤色画素、青色画素で互いに異なり、
    前記結合電極の前記第２画素電極と重畳している部分の長さは、緑色画素、赤色画素、青色画素の順に減少することことを特徴とする薄膜トランジスタ表示板。
  2. 前記第１画素電極と前記第２画素電極のうちの少なくとも一つは、ドメイン分割手段を有することを特徴とする請求項１に記載の薄膜トランジスタ表示板。
  3. 前記結合電極は、前記薄膜トランジスタのドレイン電極からのびていることを特徴とする請求項１に記載の薄膜トランジスタ表示板。
  4. 前記第１画素電極と前記第２画素電極の結合容量は、緑色画素で１とすると、赤色画素で０．９５〜１．０、青色画素で０．７５〜０．９５であることを特徴とする請求項１に記載の薄膜トランジスタ表示板。
  5. 絶縁基板と、
    前記絶縁基板上に形成されている第１信号線と、
    前記第１信号線と絶縁されて交差している第２信号線と、
    前記第１信号線と前記第２信号線が交差して画定する画素ごとに形成されている第１画素電極と、
    前記第１信号線、前記第２信号線及び第１画素電極に３端子が各々接続されている薄膜トランジスタと、
    前記画素ごとに形成され、前記第１画素電極に容量性で結合されている第２画素電極と、
    前記第１画素電極と接続され、前記第２画素電極と絶縁状態で重畳して、前記第１画素電極と前記第２画素電極とを容量性結合する接合電極とを有し、
    前記画素は、赤色画素、緑色画素及び青色画素を含み、前記第１画素電極と前記第２画素電極の結合容量は、前記赤色画素、緑色画素及び青色画素で互いに異なり、前記接合電極の面積は緑色画素、赤色画素、青色画素で互いに異なり、
    前記結合電極の前記第２画素電極と重畳している部分の幅は、緑色画素、赤色画素、青色画素の順に減少することを特徴とする薄膜トランジスタ表示板。
  6. 前記第１画素電極と前記第２画素電極の結合容量は、緑色画素で１とすると、赤色画素で０．９５〜１．０、青色画素で０．７５〜０．９５であることを特徴とする請求項５に記載の薄膜トランジスタ表示板。
  7. 絶縁基板と、
    前記絶縁基板上に形成されている第１信号線と、
    前記第１信号線と絶縁されて交差している第２信号線と、
    前記第１信号線と前記第２信号線が交差して画定する画素ごとに形成されている第１画素電極と、
    前記第１信号線、前記第２信号線及び第１画素電極に３端子が各々接続されている薄膜トランジスタと、
    前記画素ごとに形成され、前記第１画素電極に容量性で結合されている第２画素電極と、
    前記第１画素電極と接続され、前記第２画素電極と絶縁状態で重畳して、前記第１画素電極と前記第２画素電極とを容量性結合する接合電極とを有し、
    前記画素は、赤色画素、緑色画素及び青色画素を含み、前記第１画素電極と前記第２画素電極の面積比率は、前記赤色画素、緑色画素及び青色画素で互いに異なり、緑色画素、赤色画素、青色画素の順に増加し、
    前記結合電極の前記第２画素電極と重畳している部分の面積は緑色画素、赤色画素、青色画素で同一であることを特徴とする薄膜トランジスタ表示板。
  8. 前記結合電極は、前記薄膜トランジスタのドレイン電極からのびている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。
  9. 前記第１画素電極と前記第２画素電極のうちの少なくとも一つは、ドメイン分割手段を有する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。
  10. 前記第１画素と前記第２画素の面積比率は、緑色画素で６：４、赤色画素で５．５：４．４、青色画素で５：５である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。
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