JP5025129B2 - 薄膜トランジスタ表示板 - Google Patents

Description

本発明は薄膜トランジスタ表示板に係り、より詳しくは、液晶表示装置の一つの基板として使用し、信号歪曲を最小化することができる薄膜トランジスタ表示板に関するものである。

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など、電界生成電極が形成されている二枚の表示板と、その間に挿入されている液晶層とから構成され、電界生成電極に電圧を印加して液晶層に電界を生成し、これを通じて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画像を表示する。

その中でも、電界が印加されていない状態で、液晶分子の長軸を上下表示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、広視野角実現が容易であるので脚光を浴びている。
垂直配向モード液晶表示装置で広視野角を実現するための手段としては、電界生成電極に切開部を形成する方法と、電界生成電極上に突起を形成する方法などがある。切開部と突起によって液晶分子が傾く方向を決定することができるので、これらを使用して液晶分子の傾斜方向を多方向に分散させることによって広視野角を確保することができる。

しかし、液晶表示装置の薄膜トランジスタ表示板には、走査信号を伝達するゲート線と画像信号を伝達するデータ線などの複数の信号線が形成され、これら信号線は自体抵抗と周辺の信号線とのカップリングによる静電容量を有する。このような自体抵抗と静電容量は信号線を通じて伝達される信号を歪曲するという問題があった。

そこで、本発明は上記従来の薄膜トランジスタ表示板における問題点に鑑みてなされたものであって、本発明の目的は、信号歪曲を最小化することができる薄膜トランジスタ表示板を提供することにある。

このような課題を解決するために、本発明では、信号線と重なる他の電極には静電容量を最小化するために切開部が形成されている。

つまり詳細には、上記目的を達成するためになされた本発明による薄膜トランジスタ表示板は、ゲート線と、前記ゲート線と交差するデータ線と、各々の前記ゲート線及び前記データ線に連結されている薄膜トランジスタと、前記薄膜トランジスタに連結されている画素電極と、前記データ線上に形成される保護膜と、前記データ線に沿って延長され、前記データ線の境界線を完全に覆うように重畳し、前記データ線を露出する切開部を有する遮蔽電極とを有し、前記遮蔽電極は、前記画素電極と同一層に形成され、前記遮蔽電極と前記画素電極は、前記保護膜上部に位置し、前記画素電極と重畳する維持電極をさらに有し、前記遮蔽電極と前記維持電極は接続され、実質的に同一の電圧が伝達されることを特徴とする。

前記保護膜は有機絶縁物質を含んでなるのが好ましい。
前記遮蔽電極は、前記ゲート線と少なくとも一部分が重なることが好ましい。
前記遮蔽電極は、前記ゲート線と前記データ線に沿って延びていることが好ましい。

前記遮蔽電極は、前記ゲート線より狭く、前記データ線より広いことが好ましい。
前記画素電極は切開部を有するのが好ましい。
前記画素電極は、第１画素電極と、該第１画素電極と容量性で結合される第２画素電極とを有することが好ましい。

本発明に係る薄膜トランジスタ表示板によれば、遮蔽電極に切開部を設けてデータ線と遮蔽電極とが重なる面積を最小化し、データ線と遮蔽電極との間の寄生容量を最小化することにより、データ線を通じて伝達される信号に対する歪曲を最小化することができるという効果がある。
また、画素電極を分割して互いに異なるように印加することによって液晶表示装置の側面視認性を向上させ、視野角を拡張することができるという効果がある。

また、層間の導電膜を連結する接触孔を不透明膜の切開部の中に配置することにより、段差によって液晶分子の配列が歪曲して発生する光漏れを遮断し、画素の開口率が低下することを防止できるという効果がある。
また、画素電極と同一層で遮蔽電極を形成することにより、液晶表示装置の表示特性を向上させることができるという効果がある。

次に、本発明に係る薄膜トランジスタ表示板を実施するための最良の形態の具体例を図面を参照しながら説明する。
図面においては、本発明を明確に説明するために、厚さを拡大して示した。明細書全体を通じて類似した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“上にある”とする時、それは他の部分の“すぐにある”場合のみだけでなく、その中間に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“すぐ上にある”とする時には、中間に何もないことを意味する。
以下に、本発明の実施例による薄膜トランジスタ表示板及びこれを含む液晶表示装置について説明する。

まず、図１乃至図５を参照して、本発明の第１の実施例によ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の実施例による液晶表示装置用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２は、本発明の第１の実施例による液晶表示装置用共通電極表示板の構造を示した配置図であり、図３は、図１の薄膜トランジスタ表示板と図２の薄膜トランジスタ表示板とからなる液晶表示装置の構造を示した配置図であり、図４及び図５は、図３の液晶表示装置のＩＶ−ＩＶ’線及びＶ−Ｖ’線に沿って切断した断面図である。

本実施例による液晶表示装置は、薄膜トランジスタ表示板１００、共通電極表示板２００、これら二つの表示板１００、２００の間に挿入されている液晶層３を含む。
まず、図１、図３、図４、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。
絶縁基板１１０上に、複数のゲート線１２１と複数の維持電極線１３１が形成されている。
ゲート線１２１は主に横方向に延びて互いに分離されており、ゲート信号を伝達する。

各ゲート線１２１は、複数のゲート電極１２４を成す複数の突出部と、他の層又は外部装置の接続のための面積の広い端部１２９とを含む。
各々の維持電極線１３１は主に横方向に延びており、互いに隣接するゲート線１２１の間に配置されている。各々の維持電極線１３１は、互いに隣接するゲート線１２１の中央に位置しており、維持電極１３５を成す複数の突出部を各々含む。維持電極線１３１には、液晶表示装置の共通電極表示板２００の共通電極２７０に印加される共通電圧などの所定の電圧が印加される。

ゲート線１２１及び維持電極線１３１は、アルミニウム系列金属、銀系列金属、銅系列金属、モリブデン系列金属、クロム、チタニウム、タンタルなどからなるのが好ましく、単一膜構造を有したり多層膜構造からなることができる。多層膜、例えば物理的性質が異なる二つの膜、つまり、下部膜とその上の上部膜を含むことができる。一つの導電膜は、信号遅延や電圧降下を減少できるように、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、銀（Ａｇ）や銀合金など銀系列の金属、銅（Ｃｕ）や銅合金など銅系列の金属からなることができる。これとは異なって、他の導電膜は他の物質、特に、ＩＴＯ（インジウム錫酸化物）及びＩＺＯ（インジウム亜鉛酸化物）との接触特性が優れた物質、例えば、クロム、モリブデン（Ｍｏ）、モリブデン合金、タンタル（Ｔａ）、又はチタニウム（Ｔｉ）などからなることができる。二つの導電膜の好ましい例としては、クロム／アルミニウム−ネオジム（Ｎｄ）合金又はモリブデン又はモリブデン合金／アルミニウム合金が挙げられる。

また、ゲート線１２１及び維持電極線１３１の側面は基板１１０の表面に対して傾いており、その傾斜角は約３０〜８０゜であるのが好ましい。
ゲート線１２１及び維持電極線１３１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の上部には、水素化非晶質シリコン（非晶質シリコンは略称ａ−Ｓｉという）などからなる複数の島状半導体１５４が形成されている。各々の島状半導体１５４はゲート電極１２４に向かって延びて出ている。島状半導体１５４はゲート線１２１上部まで延びており、維持電極線１３１の上部にも配置される。

半導体１５４の上部には、シリサイド又はリンなどの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などの物質からなる複数の島状抵抗性接触部材１６３、１６５が形成されている。島状抵抗性接触部材１６３、１６５は対をなして半導体１５４上に配置されているが、ゲート電極１２４を中心に互いに対向する。
島状半導体１５４と島状抵抗性接触部材１６１、１６５の側面もまた基板１１０の表面に対して傾いており、その傾斜角は３０〜８０゜であるのが好ましい。
島状抵抗接触部材１６３、１６５及びゲート絶縁膜１４０上には、各々複数のデータ線１７１と、これから分離されている複数のドレイン電極１７５とが形成されている。

データ線１７１は、主に縦方向に延びてゲート線１２１及び維持電極線１３１と交差し、データ電圧を伝達する。各データ線１７１は、他の層又は外部装置との接続のための広い端部１７９を有している。
各々のドレイン電極１７５は、各々の維持電極１３５と重なる拡張部を含む。ゲート線１２１と平行したドレイン電極１７５の拡張部の辺は維持電極１３５の辺と実質的に平行する。データ線１７１の各々は複数の突出部を含み、この突出部は、島状半導体１５４上部に位置するドレイン電極１７５の一端部分を一部囲むように折れ曲がってソース電極１７３を形成する。一つのゲート電極１２４、一つのソース電極１７３、及び一つのドレイン電極１７５は、島状半導体１５４の突出部と共に一つの薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を形成し、薄膜トランジスタのチャンネルはソース電極１７３とドレイン電極１７５との間の突出部に形成される。

データ線１７１及びドレイン電極１７５は、クロム又はモリブデン系列の金属、タンタル及びチタニウムなど耐火性金属を含むのが好ましく、耐火性金属などの下部膜（図示せず）とその上に位置した低抵抗物質の上部膜（図示せず）とからなる多層膜構造を有することもできる。
データ線１７１及びドレイン電極１７５もゲート線１２１及び維持電極線１３１と同様に、その側面が約３０〜８０゜の角度で各々傾いてある。

抵抗性接触部材１６３、１６５は、その下部の島状半導体１５４とその上部のデータ線１７１及びドレイン電極１７５の間にだけ存在し、接触抵抗を低くする役割を果たす。島状半導体１５４は、ソース電極１７３とドレイン電極１７５との間を始めとして、データ線１７１及びドレイン電極１７５で覆われずに露出された部分を有している。
データ線１７１及びドレイン電極１７５とこれらで覆われずに露出された島状半導体１５４部分の上には、保護膜１８０が形成されている。保護膜１８０は平坦化特性が優れており、感光性を有する有機（絶縁）物質、プラズマ化学気相蒸着（ＰＥＣＶＤ）で形成されるａ−Ｓｉ：Ｃ：Ｏ、ａ−Ｓｉ：Ｏ：Ｆなど４．０以下の低誘電率の絶縁物質、又は無機物質である窒化ケイ素や酸化ケイ素などからなるのが好ましい。保護膜１８０は、無機物質からなる下部絶縁膜と有機（絶縁）物質からなる上部絶縁膜とを含むことができる。

保護膜１８０には、ドレイン電極１７５の拡張部とデータ線１７１の端部１７９を各々露出する複数の接触孔１８２、１８５が形成されており、ゲート絶縁膜１４０と共にゲート線１２１の端部１２９を露出する複数の接触孔１８１が形成されている。接触孔１８１、１８２、１８５は、多角形又は円形など様々な模様で形成されることができる。接触孔１８１、１８２、１８５、１８６の側壁は３０〜８５゜の角度に傾いたり、階段型であるのが好ましい。
保護膜１８０の上には、ＩＴＯ又はＩＺＯからなる複数対の画素電極１９０、遮蔽電極８８、及び複数の接触補助部材８１、８２が形成されている。これとは異なって、画素電極１９０は透明な導電性ポリマーで形成することもでき、反射型液晶表示装置の場合には、画素電極１９０が不透明な反射性金属で形成することもできる。この場合、接触補助部材８１、８２は画素電極１９０と異なる物質、例えばＩＴＯやＩＺＯで形成することもできる。

画素電極１９０は接触孔１８５を介してドレイン電極１７５と物理的・電気的に連結され、ドレイン電極１７５からデータ電圧の印加を受ける。
データ電圧が印加された画素電極１９０は、共通電極２７０と共に電場を生成することによって液晶層３の液晶分子を再配列させる。

画素電極１９０と共通電極２７０はキャパシタ（蓄電器）（以下、“液晶キャパシタ”と言う）を成して、薄膜トランジスタが遮断された後にも印加された電圧を維持するが、電圧維持能力を強化するために、液晶キャパシタと並列に接続された他のキャパシタを設け、それをストレージキャパシタという。ストレージキャパシタは画素電極１９０と維持電極線１３１とが重なることによって形成され、ストレージキャパシタを増量するために、維持電極線１３１に維持電極１３５を形成し、画素電極１９０に接続されたドレイン電極１７５を延長及び拡張させて重ねることによって端子間の距離を短くし、重畳面積を大きくする。

複数の画素電極１９０は、データ線１７１とゲート線１２１とで囲まれた領域内にほとんどが存在し、境界のほとんどがゲート線１２１及びデータ線１７１と平行して長方形を成す。
各画素電極１９０は角部で面取りされており、面取りされた斜辺はゲート線１２１に対して約４５゜の角度を有する。

画素電極１９０は、中央の切開部９１、９２、下部の切開部９３ａ、９４ａ、９５ａ、及び上部の切開部９３ｂ、９４ｂ、９５ｂを有し、これら切開部９１、９２、９３ａ、９３ｂ、９４ａ、９４ｂ、９５ａ、９５ｂによって複数の領域で分割される。切開部９１、９２、９３ａ、９３ｂ、９４ａ、９４ｂ、９５ａ、９５ｂは画素電極１９０の横中心線に対してほとんど対称構造を成す。
下部及び上部の切開部９３ａ、９３ｂ、９４ａ、９４ｂ、９５ａ、９５ｂは、大略画素電極１９０の左側辺から右側辺に斜めに延びており、画素電極１９０を横方向に二等分する中心線で分けた下半面と上半面に各々位置している。下部及び上部の切開部９３ａ、９３ｂ、９４ａ、９４ｂ、９５ａ、９５ｂは、ゲート線１２１に対して約４５゜の角度で互いに垂直に延びており、中央の切開部９１、９２は、下部の切開部９３ａ、９４ａ、９５ａと上部の切開部９３ｂ、９４ｂ、９５ｂに各々ほとんど平行した一対の分枝からなる。
中央の切開部９１、９２は、中央で横方向に延びた横部を有する。

したがって、画素電極１９０の上半面と下半面は切開部９１、９２、９３ａ、９３ｂ、９４ａ、９４ｂ、９５ａ、９５ｂによって各々６個の領域に分かれ、このような領域は画素電極１９０を上下に分割する二等分線又は互いに隣接するゲート線１２１間の中心線に対して対称構造を有する。この時、領域の数又は切開部の数は、画素の大きさ、画素電極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したがって変わる。

画素電極１９０はまた、隣接するゲート線１２１又はデータ線１７１と重なって開口率を高める。
接触補助部材８１、８２は、接触孔１８１、１８２を介してゲート線１２１の端部１２９及びデータ線１７１の端部１７９に各々連結される。接触補助部材８１、８２は、ゲート線１２１の露出された端部１２９及びデータ線１７１の露出された端部１７９と外部装置との接着性を補完し、これらを保護する役割を果たすものである。接触補助部材８１、８２は異方性導電膜（図示せず）などを介して外部装置に連結される。

ゲート駆動回路が薄膜トランジスタ表示板１００に集積される場合、接触補助部材８１は、ゲート駆動回路の金属層とゲート線１２１とを連結する役割を果たすことができる。同様に、データ駆動回路が薄膜トランジスタ表示板１００に集積される場合に接触補助部材８２は、データ駆動回路の金属層とデータ線１７１とを連結する役割を果たすことができる。

遮蔽電極８８はデータ線１７１及びゲート線１２１に沿って延びており、データ線１７１上部に位置する部分はデータ線１７１より広い幅を有し、境界線はデータ線１７１の外に位置し、ゲート線１２１上部に位置する部分はゲート線１２１より狭い幅を有し、ゲート線１２１の境界線の内に位置する。しかし、その幅は調節できて、データ線１７１より狭くし、ゲート線１２１の境界線の外に位置する境界線を有することもできる。この時、遮蔽電極８８はデータ線１７１を露出する切開部８８１を有するが、切開部８８１はデータ線１７１より狭い幅を有し、境界線はデータ線１７１上部に位置し、切開部８８１の縦中心線はデータ線１７１の縦中心線と一致するのが好ましい。遮蔽電極８８には共通電圧が印加されるが、このために保護膜１８０及びゲート絶縁膜１４０の接触孔（図示せず）を介して維持電極線１３１に連結したり、共通電圧を薄膜トランジスタ表示板１００から共通電極表示板２００に伝達する短絡点（図示せず）に連結することもできる。この時、開口率減少が最小になるように、遮蔽電極８８と画素電極１９０との間の距離を最小にするのが好ましい。

このように、共通電圧が印加される遮蔽電極８８をデータ線１７１上部に配置すれば、遮蔽電極８８がデータ線１７１と画素電極１９０との間で形成される電界を遮断でき、画素電極１９０の電圧歪曲が減少する。
また、遮蔽電極８８は切開部８８１を有しているので、データ線１７１と遮蔽電極８８との間で寄生容量が発生しても、切開部８８１が占める面積に比例して寄生容量を最小化することができ、したがってデータ線１７１を通じて伝達されるデータ信号の歪曲が減少する。

また、画素電極１９０と遮蔽電極８８の短絡を防止するために、これらの間に距離をおかなければならないので、画素電極１９０がデータ線１７１からより遠くなり、これらの間の寄生容量が減少する。さらに、液晶層３の誘電率が保護膜１８０の誘電率より高いので、データ線１７１と遮蔽電極８８との間の寄生容量が、遮蔽電極８８のない場合のデータ線１７１と共通電極２７０との間の寄生容量に比べて小さい。
それだけでなく、画素電極１９０と遮蔽電極８８が同一層で形成されるので、これらの間の距離が一定に維持され、したがってこれらの間の寄生容量が一定になる。

次に、図２乃至図５を参照して、共通電極表示板２００について説明する。
透明なガラスなどからなる絶縁基板２１０上に遮光部材２２０が形成されており、遮光部材２２０は、画素電極１９０と対向して画素電極１９０とほとんど同一な模様を有する複数の切開部を有している。これとは異なって、遮光部材２２０は、データ線１７１に対応する部分と薄膜トランジスタに対応する部分とからなることもできる。

絶縁基板２１０上には、また、複数の色フィルタ２３０が形成されており、遮光部材２３０で囲まれた領域内にほとんどが位置する。色フィルタ２３０は画素電極１９０に沿って縦方向に長く延びることができる。色フィルタ２３０は、赤色、緑色、及び青色などの原色のうちで一つを表示することができる。
色フィルタ２３０の上には蓋膜２５０が形成されている。
蓋膜２５０上には、ＩＴＯ、ＩＺＯなどの透明な導電体などからなる共通電極２７０が形成されている。

共通電極２７０は、有節形状の切開部７１、７２、７３ａ、７３ｂ、７４ａ、７４ｂ、７５ａ、７５ｂの集合を有する。
一組の切開部７１、７２、７３ａ、７３ｂ、７４ａ、７４ｂ、７５ａ、７５ｂは一つの画素電極１９０と対向し、中央の切開部７１、７２、下部の切開部７３ａ、７４ａ、７５ａ、及び上部の切開部７３ｂ、７４ｂ、７５ｂを含む。切開部７１、７２、７３ａ、７３ｂ、７４ａ、７４ｂ、７５ａ、７５ｂの各々は隣接した画素電極１９０の切開部９１、９２、９３ａ、９３ｂ、９４ａ、９４ｂ、９５ａ、９５ｂの間、又は縁切開部９５ａ、９５ｂと画素電極１９０の斜辺との間に配置される。また、各切開部７１、７２、７３ａ、７３ｂ、７４ａ、７４ｂ、７５ａ、７５ｂは、画素電極１９０の切開部９１、９２、９３ａ、９３ｂ、９４ａ、９４ｂ、９５ａ、９５ｂと平行に延びた少なくとも一つの斜線部を含む。

下部及び上部の切開部７３ａ、７３ｂ、７４ａ、７４ｂ、７５ａ、７５ｂの各々は、大略画素電極１９０の右側辺から下側辺又は上側辺に向かって延びた斜線部と、斜線部の各端部から画素電極１９０の辺に沿って辺と重なりながら延びて斜線部と鈍角をなす横部及び縦部を含む。
中央の切開部７１、７２は、大略画素電極１９０の左側辺から横部に延びた中央横部、この中央横部の端部で中央横部と斜角をなし、画素電極１９０の左側辺に向かって延びた一対の斜線部、及び斜線部の各端部から画素電極１９０の左側辺に沿って左側辺と重なりながら延び、斜線部と鈍角をなす縦断縦部を含む。

切開部７１、７２、７３ａ、７３ｂ、７４ａ、７４ｂ、７５ａ、７５ｂの数は、設計要素にしたがって変更することができ、遮光部材２２０が切開部７１、７２、７３ａ、７３ｂ、７４ａ、７４ｂ、７５ａ、７５ｂと重なって切開部７１、７２、７３ａ、７３ｂ、７４ａ、７４ｂ、７５ａ、７５ｂ付近の光漏れを遮断することができる。
表示板１００、２００の内側面には垂直配向膜１１、２１が各々塗布されており、外側面には偏光板１２、２２が備えられている。垂直配向膜１１、２１は水平配向膜であっても可能である。

二つの偏光板１２、２２の透過軸は直交し、このうちの一つの透過軸はゲート線１２１に対して平行にする。反射型液晶表示装置の場合には、二つの偏光板１２、２２のうちの一つを省略することができる。
表示板１００、２００と偏光板１２、２２との間には、各々液晶層３の遅延値を補償するための位相遅延フィルムを配置することができる。位相遅延フィルムは複屈折性を有し、液晶層３の複屈折性を逆に補償する役割を果たす。遅延フィルムとしては一軸性又は二軸性光学フィルムを用いることができ、特に、負の一軸性光学フィルムを用いることができる。

液晶表示装置はまた、偏光板１２、２２、位相遅延フィルム、表示板１００、２００、及び液晶層３に光を供給する照明部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、電界のない状態でその長軸が二つの表示板の表面に対して垂直をなすように配向されている。したがって、入射光は直交する偏光板１２、２２を通過せずに遮断される。

共通電極２７０に共通電圧を印加し、画素電極１９０にデータ電圧を印加すれば、表示板の表面にほとんど垂直な電界が生成される。液晶分子は電界に応答し、その長軸が電界の方向に垂直をなすように方向を変えようとする。一方、共通電極２７０及び画素電極１９０の切開部７１、７２、７３ａ、７３ｂ、７４ａ、７４ｂ、７５ａ、７５ｂ、９１、９２、９３ａ、９３ｂ、９４ａ、９４ｂ、９５ａ、９５ｂと画素電極１９０の斜辺は、電界を歪曲して液晶分子の傾斜方向を決定する水平成分を形成する。このような水平成分は切開部７１、７２、７３ａ、７３ｂ、７４ａ、７４ｂ、７５ａ、７５ｂ、９１、９２、９３ａ、９３ｂ、９４ａ、９４ｂ、９５ａ、９５ｂの辺と画素電極１９０の斜辺に対して垂直である。また、切開部７１、７２、７３ａ、７３ｂ、７４ａ、７４ｂ、７５ａ、７５ｂ、９１、９２、９３ａ、９３ｂ、９４ａ、９４ｂ、９５ａ、９５ｂの対向する二つの辺での主電界の水平成分は互いに反対方向である。

このような電界により、切開部７１、７２、７３ａ、７３ｂ、７４ａ、７４ｂ、７５ａ、７５ｂ、９１、９２、９３ａ、９３ｂ、９４ａ、９４ｂ、９５ａ、９５ｂは液晶層３の液晶分子が傾く方向を制御する。隣接する切開部７１、７２、７３ａ、７３ｂ、７４ａ、７４ｂ、７５ａ、７５ｂ、９１、９２、９３ａ、９３ｂ、９４ａ、９４ｂ、９５ａ、９５ｂによって定義されたり、切開部７５ａ、７５ｂと画素電極１９０の右側斜辺によって定義される各ドメイン内にある液晶分子は、切開部７１、７２、７３ａ、７３ｂ、７４ａ、７４ｂ、７５ａ、７５ｂ、９１、９２、９３ａ、９３ｂ、９４ａ、９４ｂ、９５ａ、９５ｂの長さ方向に対して垂直をなす方向に傾く。各ドメインの最も長い辺の２つはほとんど並行し、ゲート線１２１と約±４５゜をなし、ドメイン内で液晶分子のほとんどは４方向に傾く。

切開部７１、７２、７３ａ、７３ｂ、７４ａ、７４ｂ、７５ａ、７５ｂ、９１、９２、９３ａ、９３ｂ、９４ａ、９４ｂ、９５ａ、９５ｂの幅は約９μｍ〜１２μｍであるのが好ましい。
少なくとも一つの切開部７１、７２、７３ａ、７３ｂ、７４ａ、７４ｂ、７５ａ、７５ｂ、９１、９２、９３ａ、９３ｂ、９４ａ、９４ｂ、９５ａ、９５ｂは、突起（図示せず）や陥没部（図示せず）に代替することができる。突起は有機物又は無機物で形成されることができ、電界生成電極１９０ａ、１９０ｂ、２７０の上又は下に配置されることができ、その幅は約５μｍ〜１０μｍであるのが好ましい。

一方、液晶分子の傾斜方向と偏光板１２、２２の透過軸が４５゜を成せば最高輝度を得ることができるが、本実施例の場合、全てのドメインで液晶分子の傾斜方向がゲート線１２１と４５゜の角度を成し、ゲート線１２１は表示板１００、２００の縁と垂直又は水平である。したがって、本実施例の場合、偏光板１２、２２の透過軸を表示板１００、２００の縁に対して垂直又は平行に付着すれば、最高輝度を得ることができるだけでなく、偏光板１２、２２を安く製造することができる。

また、共通電極２７０と遮蔽電極８８に同一な共通電圧が印加されるために両者の間には電界がほとんどない。したがって、共通電極２７０と遮蔽電極８８との間に位置した液晶分子は初期垂直配向状態をそのまま維持するので、この部分に入射された光は透過されずに遮断される。

図６は、本発明の第２の実施例による液晶表示装置の構造を示した配置図であり、図７は、図６の液晶表示装置のＶＩＩ−ＶＩＩ’線に沿って切断した断面図である。
図６及び図７を参照すれば、本実施例による液晶表示装置も、薄膜トランジスタ表示板１００、共通電極表示板２００、これら二つの表示板１００、２００の間に挿入されている液晶層３、二つの表示板１００、２００の外側面に付着されている一対の偏光板１２、２２を含む。
本実施例による表示板１００、２００の層状構造は、図１乃至図５のものとほとんど同一である。

薄膜トランジスタ表示板１００について説明すれば、ゲート電極１２４を含む複数のゲート線１２１及び維持電極１３５を各々含む複数の維持電極線１３１が基板１１０上に形成されており、その上にゲート絶縁膜１４０、半導体１５４、及び抵抗性接触部材１６３、１６５が順に形成されている。ソース電極１７３を含む複数のデータ線１７１及び複数の拡張部を含む複数のドレイン電極１７５がゲート絶縁膜１４０上に形成されており、保護膜１８０がその上に形成されており、保護膜１８０及びゲート絶縁膜１４０には、複数の接触孔１８１、１８２、１８５が形成されている。保護膜１８０上には、複数の画素電極１９０、複数の遮蔽電極８８、及び複数の接触補助部材８１、８２が形成されており、その上には配向膜１１が塗布されている。

共通電極表示板２００について説明すれば、遮光部材２２０、複数の色フィルタ２３０、蓋膜２５０、共通電極２７０、及び配向膜２１が絶縁基板２１０上に形成されている。

図１乃至図５の液晶表示装置とは異なって、島状半導体１５４は、データ線１７１及びドレイン電極１７５の下部まで延びている線状半導体１５１の突出部であり、島状の抵抗性接触部材１６５に対向する島状抵抗性接触部材１６３もまた、線状の抵抗性接触部材１６１の突出部である。この時、線状の半導体１５１は、データ線１７１とドレイン電極１７５及びその下の抵抗性接触部材１６１、１６５とほとんど同一な模様を有する。しかし、線状の半導体１５１のうちの突出部１５４は、ソース電極１７３とドレイン電極１７５との間の部分のように、データ線１７１とドレイン電極１７５で覆われない部分を有する。

このような本発明の第２の実施例に係る薄膜トランジスタ表示板を製造する方法では、データ線１７１、ドレイン電極１７５、半導体１５１、及び抵抗性接触部材１６１、１６５を一回の写真エッチング工程（フォトリソグラフィ工程）で形成する。
このような写真エッチング工程で使用する感光膜パターンは位置によって厚さが異なり、特に、厚さが薄くなる順序に第１部分と第２部分を含む。第１部分は、データ線及びドレイン電極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ンネル領域に位置する。

位置によって感光膜パターンの厚さを別にする方法にはいろいろなものがあるが、例えば、光マスクに透明領域及び遮光領域の他、半透明領域を形成する方法がある。半透明領域には、スリットパターン、格子パターン、又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使用する場合は、スリットの幅やスリット間の間隔が写真工程に使用する露光器の分解能より小さいのが好ましい。他の例としては、リフローが可能な感光膜を使用する方法がある。つまり、透明領域と遮光領域のみを備えた通常の露光マスクに、リフロー可能な感光膜パターンを形成した後、リフローさせて、感光膜の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。
このようにすれば一回の写真エッチング工程を減らすことができるので、製造方法がより簡単になる。

図８は、本発明の第３の実施例によ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９は、図８の薄膜トランジスタ表示板を含む液晶表示装置の構造を示した配置図であり、図１０は、図９の液晶表示装置のＸ−Ｘ’線に沿って切断した断面図であり、図１１は、図９の液晶表示装置の概略的な回路を示した回路図である。
図８乃至図１０を参照すれば、本実施例による液晶表示装置も、薄膜トランジスタ表示板１００、共通電極表示板２００、これら二つの表示板１００、２００の間に挿入されている液晶層３、二つの表示板１００、２００の外側面に付着されている一対の偏光板１２、２２を含む。
本実施例による表示板１００、２００の層状構造は、図１乃至図５のものとほとんど同一である。

薄膜トランジスタ表示板１００について説明すれば、ゲート電極１２４を含む複数のゲート線１２１、及び維持電極１３５ａ、１３５ｂを各々含む複数の維持電極線１３１ａ、１３１ｂが基板１１０上に形成されており、その上にゲート絶縁膜１４０、半導体１５４、及び抵抗性接触部材１６３、１６５が順に形成されている。ソース電極１７３を含む複数のデータ線１７１、及び複数の拡張部１７５ａ、１７５ｂを含む複数のドレイン電極１７５がゲート絶縁膜１４０上に形成されており、保護膜１８０がその上に形成されており、保護膜１８０及びゲート絶縁膜１４０には、複数の接触孔１８１、１８２、１８５ａ、１８５ｂ、１８６が形成されている。保護膜１８０上には、複数の第１／第２画素電極１９０ａ、１９０ｂ、複数の遮蔽電極８８、及び複数の接触補助部材８１、８２が形成されており、その上には配向膜１１が塗布されている。

共通電極表示板２００について説明すれば、遮光部材２２０、複数の色フィルタ２３０、蓋膜２５０、共通電極２７０、及び配向膜２１が絶縁基板２１０上に形成されている。
しかしながら、本実施例による表示板１００は、ゲート線１２１と同一層には複数の容量性補助電極１３６が形成されており、各々の容量性補助電極１３６は、主に横方向に延びて長方形の模様をなしており、互いに隣接する二つのゲート線１２１の間の中央に位置する。各々の容量性補助電極１３６の左側は、ゲート線１２１に対して４５゜傾いた斜辺を有して、左側は漏斗模様を成す。

また、各々のドレイン電極１７５は、各々の維持電極１３５ａ、１３５ｂと重なる長方形拡張部１７５ａ、１７５ｂを含む。ドレイン電極の拡張部１７５ａ、１７５ｂの辺は維持電極１３５ａ、１３５ｂの辺と実質的に並行し、互いに隣接するゲート線１２１の中心線に対して対称構造を成す。
また、ドレイン電極１７５は、画素の中央で縦方向に延び、容量性補助電極１３６と重なる容量性結合電極１７６を有するが、容量性補助電極１３６の辺と平行な辺を有して左側の一部が漏斗模様を成す。容量性結合電極１７６は、境界線内で容量性補助電極１３６の上部に位置する切開部７６を有する。
また、ドレイン電極１７５は、二つの拡張部１７５ａ、１７５ｂと容量性結合電極１７６とを互いに連結し、データ線１７１に隣接して並行し、互いに隣接したゲート線１２１の中心線に対して対称に延びた連結部１７７ａ、１７７ｂを有する。

保護膜１８０には、ゲート絶縁膜１４０と共に容量性補助電極１３６を露出する複数の接触孔１８６が形成されている。この時、容量性補助電極１３６を露出する接触孔１８６は容量性結合電極１７６の切開部７６内に位置して、接触孔１８６の側壁によって発生する段差によって液晶分子の配列が歪曲され、この部分で漏洩する光が発生しても、容量性結合電極１７６によって遮断される。したがって、画素の開口率が確保され、ディスクリネーションの発生を遮断することができる。

保護膜１８０上に形成されている複数の第１／第２画素電極１９０ａ、１９０ｂは、対向する二つの切開部９３ａ、９３ｂによって分離されている。この時、第１画素電極１９０ａは互いに分離されて、第２画素電極１９０ｂを中心に上部及び下部に位置する二つの部分からなり、第２画素電極１９０ｂが第１画素電極１９０ａの二つの部分の間に挟まれた形態である。第１画素電極１９０ａの二つの部分と第２画素電極１９０ｂとは互いに対向しており、ゲート線１２１に対して±４５゜傾いた辺を有していて、互いに隣接するゲート線１２１の間の中心線に対し対称構造を有する。

第１画素電極１９０ａの二つの部分は、各々接触孔１８５ａ、１８５ｂを介して一対のドレイン電極１７５ａ、１７５ｂと物理的に連結され、これから直接データ電圧の印加を受ける。第２画素電極１９０ｂは接触孔１８６を介して容量性補助電極１３６に連結されているが、容量性補助電極１３６は、第１画素電極１９０ａに連結されている容量性結合電極１７６と重なっている。したがって、第２画素電極１９０ｂは、第１画素電極１９０ａに電磁気的に結合（容量性）されている。

図１１を参照して説明すると、本実施例による液晶表示装置で第１画素電極１９０ａの二つの部分は、ドレイン電極１７５ａ、１７５ｂを通じて薄膜トランジスタ（Ｑ）に直接連結され、薄膜トランジスタ（Ｑ）及びデータ線１７１を通じて伝達される画像信号電圧を印加されるに対し、第２画素電極１９０ｂの電圧は、第１画素電極１９０ａとの容量性結合によって変わる。本実施例で第２画素電極１９０ｂの電圧は、第１画素電極１９０ａの電圧に比べて絶対値が常に低くなる、その理由を次に具体的に説明する。

図１１で、Ｃｌｃａは、第１画素電極１９０ａと共通電極２７０との間で形成される液晶容量を示し、Ｃｓｔａは、第１画素電極１９０ａと維持電極線１３１ａ、１３１ｂとの間で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との間で形成される液晶容量を示し、Ｃｓｔｂは、第２画素電極１９０ｂと維持電極線１３１ａ、１３１ｂとの間で形成される保持容量を示し、Ｃｃｐは、第２画素電極１９０ｂと第１画素電極１９０ａとの間で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とし、第２画素電極１９０ｂの電圧をＶｂとすれば、電圧分配法則により、Ｖｂ＝Ｖａ×［Ｃｃｐ／（Ｃｃｐ＋Ｃｌｃｂ＋Ｃｓｔｂ）］であり、
Ｃｃｐ／（Ｃｃｐ＋Ｃｌｃｂ＋Ｃｓｔｂ）は常に１より大きくできないため、ＶｂはＶａに比べて常に小さい。この時、Ｃｌｃａ及びＣｌｃｂに対する共通電極２７０電圧と、Ｃｓｔａ及びＣｓｔｂに対する維持電極線１３１ａ、１３１ｂ電圧とが異なることができるが、このような場合にもＣｌｃａとＣｌｃｂに印加される共通電極２７０の電圧が同一であるので、Ｃｌｃａに印加される画像信号電圧（Ｖａ）の絶対値は、常にＣｌｃｂに印加される画像信号電圧（Ｖｂ）の絶対値より大きい値を有する。このように、一つの画素内で電圧が異なる二つの画素電極を配置すれば、液晶分子は互いに異なる電圧で駆動されて互いに異なる傾斜角で傾き、これによって側面視認性を向上させることができる。

Ｃｃｐを調節することによってＶａに対するＶｂの比率を調整することができる。Ｃｃｐの調節は、結合電極１７６と第２画素電極１９０ｂとの重畳面積及び距離を調整することによって可能である。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、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。この時、Ｖｂは、Ｖａに対して０．６〜０．８倍であるのが好ましい。

一方、他の実施例では、第２画素電極１９０ｂに第１画素電極１９０ａの電圧に比べて絶対値が常に高い電圧を印加することができるが、これは、第２画素電極１９０ｂに共通電圧などのように任意の電圧を印加した状態で、第１画素電極１９０ａと容量性で結合することによって行われる。
画像信号が直接伝達される第１画素電極１９０ａに対して高かったり低かったりする画素電圧が伝達される第２画素電極１９０ｂの面積比は、１：０．８５〜１：１．１５の範囲であるのが好ましく、第１画素電極１９０ａと容量性で結合する第２画素電極１９０ｂは二つ以上に配置することもできる。

図１２は、本発明の第４の実施例による液晶表示装置の構造を示した配置図であり、図１３は、図１２の液晶表示装置のＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ’線に沿って切断した断面図である。
図１２及び図１３を参照すれば、本実施例による液晶表示装置も、薄膜トランジスタ表示板１００、共通電極表示板２００、これら二つの表示板１００、２００の間に挿入されている液晶層３、二つの表示板１００、２００の外側面に付着されている一対の偏光板１２、２２を含む。
本実施例による表示板１００、２００の層状構造は、図１乃至図５のものとほとんど同一である。

薄膜トランジスタ表示板１００について説明すれば、ゲート電極１２４を含む複数のゲート線１２１、容量性補助電極１３６、及び維持電極１３５ａ、１３５ｂを各々含む複数の維持電極線１３１ａ、１３１ｂが基板１１０上に形成されており、その上にゲート絶縁膜１４０、半導体１５４、及び抵抗性接触部材１６３、１６５が順に形成されている。ソース電極１７３を含む複数のデータ線１７１、及び複数の拡張部１７５ａ、１７５ｂと容量性結合電極１７６を含む複数のドレイン電極１７５がゲート絶縁膜１４０上に形成されており、保護膜１８０がその上に形成されており、保護膜１８０及びゲート絶縁膜１４０には、複数の接触孔１８１、１８２、１８５ａ、１８５ｂ、１８６が形成されている。保護膜１８０上には、複数の第１／第２画素電極１９０ａ、１９０ｂ、複数の遮蔽電極８８、及び複数の接触補助部材８１、８２が形成されており、その上には配向膜１１が塗布されている。

共通電極表示板２００について説明すれば、遮光部材２２０、複数の色フィルタ２３０、蓋膜２５０、共通電極２７０、及び配向膜２１が絶縁基板２１０上に形成されている。

本実施例による表示板１００は、図９乃至図１１の液晶表示装置とは異なって、データ線１７１及びドレイン電極１７５の下部に線状半導体１５１及び線状抵抗性接触部材１６１が形成されており、線状半導体１５１は、データ線１７１とドレイン電極１７１及びその下の抵抗性接触部材１６１、１６５とほとんど同一な模様を有する。しかし、突出部１５４は、ソース電極１７３とドレイン電極１７５との間の部分のように、データ線１７１及びドレイン電極１７５で覆われない部分を有する。

また、一方、本発明の他の実施例として、色フィルタ２３０を薄膜トランジスタ表示板に配置することができ、このような実施例で、色フィルタは下部絶縁基板１１０の上部に配置することができ、画素電極１９０、１９０ａ、１９０ｂの下部に保護膜１８０と共に配置するのが最も好ましい。

尚、本発明は、上述の実施例に限られるものではない。本発明の技術的範囲から逸脱しない範囲内で多様に変更実施することが可能である。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な変形が可能である。

本発明の第１の実施例による液晶表示装置用薄膜トランジスタ表示板の構造を示した配置図である。 本発明の第１の実施例による液晶表示装置用共通電極表示板の構造を示した配置図である。 図１の薄膜トランジスタ表示板と図２の薄膜トランジスタ表示板とからなる液晶表示装置の構造を示した配置図である。 図３の液晶表示装置のＩＶ−ＩＶ’線に沿って切断した断面図である。 図３の液晶表示装置のＶ−Ｖ’線に沿って切断した断面図である。 本発明の第２の実施例による液晶表示装置の構造を示した配置図である。 図６の液晶表示装置のＶＩＩ−ＶＩＩ’線に沿って切断した断面図である。 本発明の第３の実施例による液晶表示装置用薄膜トランジスタ表示板の構造を示した配置図である。 図８の薄膜トランジスタ表示板を含む液晶表示装置の構造を示した配置図である。 図９の液晶表示装置のＸ−Ｘ’線に沿って切断した断面図である。 図９の液晶表示装置の概略的な回路を示した回路図である。 本発明の第４の実施例による液晶表示装置の構造を示した配置図である。 図１２の液晶表示装置のＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ’線に沿って切断した断面図である。

符号の説明

３ 液晶層
１１、２１ （垂直）配向膜
１２、２２ 偏光板
１００、２００ （薄膜トランジスタ表示板、共通電極）表示板
１１０、２１０ 絶縁基板
１２１ ゲート線
１２４ ゲート電極
１３１ 維持電極線
１３５ 維持電極
１３６ 容量性補助電極
１４０ ゲート絶縁膜
１５１、１５４ （線状、島状）半導体
１６１、１６３、１６５ （線状、島状）抵抗性接触部材
１７１ データ線
１７３ ソース電極
１７５ ドレイン電極
１７６ 容量性結合電極
１８０ 保護膜
１８１、１８２、１８５、１８６ 接触孔
１９０、１９０ａ、１９０ｂ 画素電極
２２０ 遮光部材
２３０ 色フィルタ
２５０ 蓋膜
２７０ 共通電極

Claims (7)

1. ゲート線と、
   前記ゲート線と交差するデータ線と、
   各々の前記ゲート線及び前記データ線に連結されている薄膜トランジスタと、
   前記薄膜トランジスタに連結されている画素電極と、
   前記データ線上に形成される保護膜と、
   前記データ線に沿って延長され、前記データ線の境界線を完全に覆うように重畳し、前記データ線を露出する切開部を有する遮蔽電極とを有し、
   前記遮蔽電極は、前記画素電極と同一層に形成され、前記遮蔽電極と前記画素電極は、前記保護膜上部に位置し、
   前記画素電極と重畳する維持電極をさらに有し、
   前記遮蔽電極と前記維持電極は接続され、実質的に同一の電圧が伝達されることを特徴とする薄膜トランジスタ表示板。
2. 前記保護膜は、有機絶縁物質を含んでな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. 前記遮蔽電極は、前記ゲート線と少なくとも一部分が重な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. 前記遮蔽電極は、前記ゲート線と前記データ線に沿って延びていることを特徴とする請求項３に記載の薄膜トランジスタ表示板。
5. 前記遮蔽電極は、前記ゲート線より狭く、前記データ線より広いことを特徴とする請求項４に記載の薄膜トランジスタ表示板。
6. 前記画素電極は、切開部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。
7. 前記画素電極は、第１画素電極と、該第１画素電極と容量性で結合される第２画素電極と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。

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