JP5371063B2 - 薄膜トランジスタ表示板及びこれを含む液晶表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、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関し、特に、高開口率の液晶表示装置に関する。

液晶表示装置は、一般に、対向電極が形成されている上部表示板と、薄膜トランジスタ及び画素電極等が形成されている下部表示板と、これらの間に形成されている液晶層と、を含み、画素電極と対向電極に互いに異なる電位を印加することによって電界を形成して液晶分子の配列を変更し、これによって、光の透過率を調節して画像を表現する装置である。

このような一般的な液晶表示装置において、画素の開口率を確保することが、画面の輝度を向上させ、それに伴う様々な効果のため、重要な技術的課題となる。このために、画素電極とデータ線とが重畳するように配置するが、これにより、画素電圧が印加された画素電極と、連続的に変化するデータ電圧が伝達されるデータ線との間に寄生容量が発生し、この寄生容量のために、様々な不良が発生する。一例として、液晶表示装置の製造工程である写真工程において、表示板の画素電極が位置するアクティブ領域よりも小さい露光マスクを用いる場合、表示板を幾つかのブロックに分けて露光工程を実施するが、露光マスクと表示板との整列の程度によって、画素電極とデータ線との間の距離が、ブロック毎に若干異なることがある。その結果、画素電極とデータ線との間で発生する寄生容量が、ブロックによって異なり、ステッチ不良が発生する。

本発明の目的は、画素電極とデータ線との間で発生する寄生容量が均一な薄膜トランジスタ表示板及びこれを含む液晶表示装置を提供することである。

前記本発明の目的を達成するための薄膜トランジスタ表示板は、走査信号を伝達する複数のゲート線と、前記ゲート線と交差し映像信号を伝達し、それぞれ互いに電気的に接続され、互いに離れている第１の副データ線及び第２の副データ線をそれぞれ含む複数のデータ線と、前記ゲート線及び前記データ線と薄膜トランジスタを通じて電気的に接続され、隣接する第１の副データ線または第２の副データ線の両側の周縁を覆う複数の画素電極と、前記データ線と前記画素電極間に形成されている保護膜と、第１の副データ線と前記第２の副データ線との間を遮る光遮断部材と、を含む。

また、前記本発明の目的を達成するための他の液晶表示装置は、走査信号を伝達する複数のゲート線と、前記ゲート線と交差し映像信号を伝達し、それぞれ互いに電気的に接続され、互いに離れている第１の副データ線及び第２の副データ線をそれぞれ含む複数のデータ線と、前記ゲート線及び前記データ線と薄膜トランジスタを通じて電気的に接続され、隣接する第１の副データ線または第２の副データ線の両側の周縁を覆う複数の画素電極と、前記データ線と前記画素電極との間に形成されているカラーフィルタ層を有する薄膜トランジスタ表示板と、分割されたデータ線と重畳されて形成された光遮断部材と、を含む。

このように、各データ線を互いに平行な一対の副データ線で形成し、各副データ線の両側に位置する画素電極がそれぞれ隣接する副データ線と重畳するようにし、その間を光遮断部材が遮るときは、データ線と画素電極との間で発生する寄生容量を最少化し、開口率を最大することができる。

本発明は、一対の副データ線からなるデータ線と、これと重畳する画素電極と、副データ線間を遮る光遮断層との位置によって、多様な実施例がある。

本発明の実施例による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、ゲート線と交差して映像信号を伝達し、少なくとも画素電極周辺の一部では互いに距離を置いて位置する一対の副データ線を含むデータ線、ゲート線とデータ線が定義する画素領域に配置されている画素電極、並びに、ゲート線に接続されているゲート電極、データ線に接続されたソース電極及び画素電極に接続されているドレイン電極を含む薄膜トランジスタが形成されている。

薄膜トランジスタ表示板は、薄膜トランジスタ、ゲート線及びデータ線を覆う絶縁膜をさらに含み、画素電極は、絶縁膜上に形成されることが好ましく、絶縁膜は、有機絶縁物質またはカラーフィルタからなることができ、画素電極と重畳して維持容量を形成する維持電極をさらに含むことができる。

データ線は、画素の長さ単位で反復する形状を有し、一対の副データ線は、平行に配置されることが好ましい。データ線は、直線形状若しくは屈折形状である。データ線が屈折する場合、屈折部と直線部が反復的に出現する。直線部は、ゲート線と交差する。屈折部は、少なくとも２つの斜線部を含み、斜線部は、ゲート線に対し実質的に±４５度を成すことが好ましく、画素電極は、データ線の屈折した形状に沿ってパターニングされることが好ましい。

ここで、画素電極は、隣接するデータ線の両側の周縁を覆い、光遮断部材は、データ線と電気的に絶縁され、有機材料又は金属材料からなり、特に各対の副データ線の間を少なくとも遮り、光遮断部材の外側周縁が、副データ線の外側周縁を越えないのが好ましい。このような薄膜トランジスタ表示板を含む液晶表示装置は、薄膜トランジスタ表示板と対向し、画素電極と対向する対向電極を有する対向表示板と、薄膜トランジスタ表示板と対向表示板との間に形成されている液晶層と、をさらに含む。

この時、液晶層として、様々な種類が該当するが、本実施例では、ＴＮモードを基準として図面等を説明しているが、また、垂直配向モードの場合も、同様と言える。垂直配向モード液晶表示装置の場合、液晶層が負の誘電率異方性を有し、液晶分子の長軸は、二つの表示板の表面に対し垂直に配向している。垂直配向モードの液晶表示装置の場合、対向電極と画素電極に切開部や突起等を設け、液晶層に電界が印加されるとき、液晶分子が横になる方向を互いに異ならせることで、所謂視野角の向上に寄与できる。

薄膜トランジスタ表示板は、ゲート電極とソース電極及びドレイン電極との間に形成されている半導体層をさらに含み、主に島状であったり、場合によっては、データ線の下部までのびることもあり、ソース電極とドレイン電極との間のチャンネル部を除く半導体層は、データ線とドレイン電極と同一の平面形状を有することもできる。

本発明によれば、データ線と画素電極との間で発生する寄生容量を最少化し、開口率を最大化することができる。これにより、寄生容量またはこれらの偏差のために表示装置の画質が低下することを防ぎ、特に寄生容量の偏差によって発生するステッチ現象を最少に抑制することができる。

本発明の第１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配置図である。 図１の薄膜トランジスタ表示板及び対向表示板を組み立てた状態の液晶表示装置の図１のII-II´線による断面図である。 図１の薄膜トランジスタ表示板及び対向表示板を組み立てた状態の液晶表示装置の図１のIII-III´線による断面図である。 本発明の第２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配置図である。 図４の薄膜トランジスタ表示板及び対向表示板を組み立てた状態の液晶表示装置の図４のV-V´´線による断面図である。 図４の薄膜トランジスタ表示板及び対向基板を組み立てた状態の液晶表示装置のVI-VI´線による断面図である。 本発明の第３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配置図である。 図７の薄膜トランジスタ表示板と対向表示板を組み立てた状態の液晶表示装置の図７のVIII-VIII´線による断面図である。 図７の薄膜トランジスタ表示板と対向表示板を組み立てた状態の液晶表示装置の図７のIX-IX´線による断面図である。 本発明の第４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配置図である。 図１０に示した薄膜トランジスタ表示板と対向表示板を組み立てた状態の液晶表示装置の図１０のXI-XI´線による断面図である。 図１０に示した薄膜トランジスタ表示板と対向表示板を組み立てた状態の液晶表示装置の図１０のXII-XII´線による断面図である。 本発明の第５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配置図である。 図１３の薄膜トランジスタ表示板と対向表示板を組み立てた状態の液晶表示装置の図１３のXIV-XIV´´線による断面図である。 図１３の薄膜トランジスタ表示板と対向基板を組み立てた状態の液晶表示装置のXV-XV´線による断面図である。

以下、添付した図面を参照して、本発明の実施例に対して、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することが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、板等の部分が、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、添付した図面を参考にして、本発明の各実施例による液晶表示装置に対して説明する。

図１は、本発明の第１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配置図であり、図２は、図１の薄膜トランジスタ表示板及び対向表示板を組み立てた状態の液晶表示装置の図１に示すII-II´線による断面図であり、図３は、図１の薄膜トランジスタ表示板及び対向基板を組み立てた状態の液晶表示装置の図１に示すIII-III´線による断面図である。

図２及び図３に示すように、本実施例による液晶表示装置は、互いに対向する薄膜トランジスタ表示板１００と、対向表示板２００と、それらの間に具備されている液晶層３００と、シール材３３０と、を含む。また、薄膜トランジスタ表示板１００上には、信号線４２０が形成されている可撓性印刷回路（flexible printed circuit）フィルム等の基板４３０と、基板４３０を表示板１００に付着するための異方性導電フィルム４１０と、が設けられている。

まず、薄膜トランジスタ基板１００を概略的に見れば、図１のように、ガラス等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）等の透明な導電物質からなる複数の画素電極１９０と、画素電極１９０に接続されている複数の薄膜トランジスタと、薄膜トランジスタに接続され走査信号を伝達する複数のゲート線１２１と、映像信号を伝達する一対の副データ線１７１ａ、１７１ｂからなる複数のデータ線１７１と、が形成されている。薄膜トランジスタは、走査信号に従ってオン、オフされ、映像信号を選択的に画素電極１９０に伝達する。ここで、複数の画素電極１９０が位置する領域を、アクティブ領域（または画面領域）と言い、その外側を周辺領域と言う。

薄膜トランジスタ表示板１００に関して詳細に説明する。

透明な絶縁基板１１０上に、主に横方向にのびている複数のゲート線１２１と複数の維持電極線１３１が形成されている。

ゲート線１２１は、ゲート信号を伝達し、各ゲート線１２１の一部は突出して、突起状の複数のゲート電極１２４をなす。ゲート線１２１は、外部からのゲート信号を受けるためのゲートパッド１２９を有する。ところが、これとは異なって、ゲート線１２１の端部は、基板１１０上に直接形成されているゲート駆動回路の出力端に接続することもできる。

維持電極線１３１は、幅の広い維持電極１３５を含む。

対向表示板２００側に共通電圧を伝達するために、ゲート線１２１と同一層で、対向電極電圧印加用配線（図示せず）を形成できる。

ゲート線１２１及び維持電極線１３１は、Ａｌ、Ａｌ合金、Ａｇ、Ａｇ合金、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｍｏ等の金属からなる。本実施例のゲート線１２１及び維持電極線１３１は、単一層に形成されているが、物理、化学的特性が優れたＣｒ、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｔａ等の耐火金属層と、低い比抵抗のＡｌ系またはＡｇ系の金属層とを含む二重層に形成することもできる。特に、アルミニウムを用いる場合は、二重層以上に形成して、画素電極材料との接触を避ける必要がある。この他にも、様々な金属や導電体で、ゲート線１２１及び維持電極線１３１を形成することができる。

ゲート線１２１、維持電極線１３１等、ゲート線と同一層に形成される金属層パターンの側面は、傾斜しており、水平面に対し約３０°乃至８０°の傾斜角を有するのが好ましい。

ゲート線１２１と維持電極線１３１の上には、窒化ケイ素（ＳｉＮｘ）等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、複数のデータ線１７１を始めとして、複数のドレイン電極１７５及び維持電極線接続部１７６が、形成されている。

ドレイン電極１７５は、維持電極線１３１の中間の維持電極１３５にまでのびて重畳している。ドレイン電極１７５と維持電極線１３１との間には、少なくともゲート絶縁膜１４０を含む誘電体層が介在されているので、これらの間で、維持容量を確保することができる。

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なるソース電極１７３を有する。データ線１７１はまた、一端部に位置する接触部１７９を含み、接触部１７９は、外部から画像信号を受ける。ここで、各データ線１７１は、アクティブ領域において、電気的に互いに接続された一対の副データ線１７１ａ、１７１ｂを含む。各対の副データ線１７１ａ、１７１ｂは、アクティブ領域内では、複数の接続部１７８を通じて接続され、周辺領域では、一つになって一つの接触部１７９をなしている。維持電極線接続部１７６は、アクティブ領域の外側に位置し、主に縦方向にのびて、ゲートパッド１２９に隣接するところでゲート線１２１と交差する。維持電極線接続部１７６はまた、維持電極線１３１の端部と隣接し、後に説明するが、全ての維持電極線１３１と接続されて、これらの維持電極線１３１に一定の電圧、例えば対向表示板２００に供給される共通電圧を供給する。ゲートパッド部１２９を有しない場合、維持電極線１３１のパターンが統合的に接続された構造（図示せず）を有することもできる。

データ線１７１、ドレイン電極１７５及び維持電極線接続部１７６も、大概は、クロム、モリブデン、アルミニウム等の物質からなり、図２及び図３のように、単一層に形成したり、多重層に形成することもできる。多重層の代表的な例として、Ｍｏ/Ａｌ/Ｍｏの三重層があり、このように、アルミニウム等の低抵抗金属層を中間に設け、その上下部をモリブデンのような耐火金属とするのが一般的である。

ソース電極１７３、ドレイン電極１７５及びそれらの間の部分の下には、島状半導体１５４が形成されている。図１で、半導体１５４の幅が、ソース電極１７３及びドレイン電極１７５の幅よりも若干拡張されて示されているが、逆に狭くすることもできる。また、維持電極線１３１とデータ線１７１との交差部にも、島状半導体１５２が形成され、この他にも、ゲート線１２１とデータ線１７１との交差部にも、二つの信号線１２１、１７１の間に半導体を設けて、二つの信号線１２１、１７１の断線等を防止することができる。図１と異なって、データ線１７１下にも、半導体を設けることができる。半導体１５２、１５４は、非晶質シリコン等で形成される。

島状半導体１５１、１５２と、ソース電極１７３及びドレイン電極１７５との間、場合によっては、島状半導体１５１、１５２と、データ線１７１との間には、両者の接触抵抗を低減させるための複数の島状抵抗性接触部材１６１、１６２が形成されている。抵抗性接触部材１６１、１６２は、シリサイドやｎ型不純物が高濃度にドーピングされた非晶質シリコン等で形成される。

ゲート電極１２１、ソース電極１７３及びドレイン電極１７５は、ソース電極１７３とドレイン電極１７５との間の半導体１５４部分と共に薄膜トランジスタをなす。

データ線１７１、ドレイン電極１７５、維持電極線接続部１７６及びこれらで覆われない半導体１５２、１５４上には、窒化ケイ素等からなる無機絶縁材をプラズマ化学気相蒸着（ＰＥＣＶＤ）法で形成した厚さ３００Å〜７００Å程度の薄い無機保護膜１８０ａが、形成されている。無機保護膜１８０ａは、ドレイン電極１７５の一部、ゲート線１２１のゲートパッド１２９、データ線１７１の接触部１７９及び維持電極線１３１の端部、維持電極線接続部１７６及びその端部の上に位置する複数の接触孔（コンタクトホール）１８５、１８１、１８２、１８３、１８４、１８６を有する。

無機保護膜１８０a上には、図１及び図２のように、副データ線１７１a、１７１b間の空間を覆う光遮断部材１６０が、形成されている。この時に、アクティブ領域では開口率の減少を防止するために、光遮断部材１６０が、副データ線１７１a、１７１bの外側の周縁を越えないようにする。この時、図２のように、副データ線１７１a、１７１bの外側周縁と光遮断部材１６０の外側周縁との間の距離（w２）が、約１μm以上となるようにする。そして、光遮断部材１６０の材料は、データ線１７１との間に不必要な寄生容量が生じないように、有機絶縁材が好ましく、パターンを容易に形成するために、感光性があるものが好ましい。例えば、炭素又は黒色顔料などが分散されている感光材が好ましい。

光遮断部材１６０はまた、図１のように、アクティブ領域外の周辺領域でアクティブ領域を囲む帯状を有し、これは、アクティブ領域と周辺領域との間で発生する光漏れを防止するためである。そうすると、対向基板２００の側に、光遮断部材を別途に備えなくても良い。

光遮断部材１６０及び露出された無機保護膜１８０ａ上には、平坦化特性が優れた感光性有機物からなり、誘電定数３．０以下の低誘電率膜である有機保護膜１８０ｂが、形成されている。該有機保護膜１８０ｂは、厚さが約０．７μｍ以上である。前記有機保護膜１８０ｂも、無機保護膜１８０ａと同様に、無機保護膜１８０ａの接触孔１８５、１８１、１８２、１８４、１８６とほぼ同じ位置及び同じ形状の接触孔１８５、１８１、１８２、１８３、１８４、１８６を有している。即ち、ドレイン電極１７５の少なくとも一部と、データ線１７１の端部であるデータパッド部１７９とをそれぞれ露出する複数の接触孔１８２、及び維持電極線１３１の一つの端部上に位置する複数の接触孔１８６、及び維持電極線接続部１７６の中間及びその端部に位置する複数の接触孔１８７、１８８を有する。

前記接触孔用途は、二つあり、薄膜トランジスタ表示板の周縁側にあるものは、主に半導体チップ等から各種信号の印加を受けており、内部側に位置するものは、内部の配線を電気的に接続する手段である。後に説明するが、電気的な接続手段として、保護膜１８０ｂ上に導電性材料で接続橋（接続ブリッジ）を設け、これを接触孔を通じて下部の導電体等と接続する方法が用いられる。

特に、ゲート線１２１端部のゲートパッド１２９、維持電極線１３１端部上にある接触孔１８１、１８６は、これら配線１２１、１３１がいずれもゲート絶縁膜１４０の下にあるため、保護膜１８０ａ、１８０ｂのみならずゲート絶縁膜１４０も貫通し、それぞれの配線１２１、１３１を露出する。

図２に図面符号Ｃで示されるように、例えば、ドレイン電極１７５を露出する接触孔１８５の周辺で、有機保護膜１８０ｂの厚さが薄くなり、有機保護膜１８０ｂの表面から接触孔１８５までの段差が、緩やかである。このような構造を容易に形成するためには、前記のように、有機保護膜１８０ｂの材料が、感光性を有することが望ましく、この場合、段差が緩やかな接触孔１８５の周辺構造を形成する方法について、簡単に説明する。

まず、基板１１０上に、陽性の感光性有機膜を塗布し、露光マスク（図示せず）を整列した後、マスク（図示せず）を通じて露光する。

露光マスクには、透明な領域、不透明な領域、及び、露光器の分解能よりも狭い幅を有する複数のスリットからなるスリットパターンを有する半透過領域が、具備されている。露光マスクの透明領域は、接触孔１８５に対応し、透明領域の周辺には、スリットパターンが配置されている。スリットパターンを通じて露光された感光膜部分の露光量は、少なく、透明領域を通じて露光された接触孔１８５部分の露光量は、充分であるので、感光膜の現像後、露光量が少ない感光膜部分は、一部の厚さが残留し、露光量が充分な接触孔１８５部分は、完全に除去される。次いで、露出された無機絶縁膜１８０ａ部分及びゲート絶縁膜１４０部分を、有機絶縁膜１８０ｂをエッチング阻止（エッチングストッパ）層にして乾式エッチングして、接触孔１８５を形成する。

この時、維持電極線１３１の端部のように、ゲート線１２１と同一層の金属層からなる配線を露出させるための接触孔１８６、１８１を形成するためには、無機絶縁膜のゲート絶縁膜１４０も共に、乾式エッチングして除去する必要があるが、この時、金属と無機絶縁膜とのエッチング選択比が異なり、データ線１７１と同一層にある配線上の接触孔を通じて露出された金属層は、殆どエッチングされない特性を利用する。

一方、データ線１７１端部のデータパッド１７９とゲート線１２１端部のゲートパッド１２９とが位置する周辺領域では、寄生容量に対する心配がないため、図２及び図３に示すように、有機絶縁膜１８０ｂの厚さを、アクティブ領域でよりも小さくする。このようにすれば、ゲート信号またはデータ電圧を印加するための信号線４２０が形成されている基板４３０または駆動回路チップのパッドバンプ（図示せず）を接触孔１８１、１８２を通じて露出させた配線１２１、１７１と異方性導電フィルム４１０等で付着する際に、接触信頼性が高くなる。そのために、保護膜１８０ａ、１８０ｂパターンを形成する工程において、接触孔の周辺部と同様に、露光器の分解能よりも小さいスリット或いは半透明材料からなる半透過領域を周辺領域に対応させることによって、画素電極１９０があるアクティブ領域に比べて、保護膜１８０ｂの高さが、低くなるようにする。

保護膜１８０上には、複数の画素電極１９０を始めとして複数のデータパッド１７９及びゲートパッド１２９及び維持電極線接続部１７６端部のパッドとその上の接触孔１８１、１８２、１８６を通じて電気的に接続される複数の接触補助部材８１、８２、８６、並びに例えば、維持電極線１３１と維持電極線接続部１７６間の接続橋等を含む接続橋８５が形成されている。これらはいずれも、同じ材料であるＩＴＯやＩＺＯのような導電体からなる。

画素電極１９０は、図１及び図２のように、隣接する副データ線１７１ａ、１７１ｂの内側の周縁を完全に覆う。図２のように、画素電極１９０の周縁とこれに隣接する副データ線１７１ａ、１７１ｂの内側周縁との間の距離（ｗ１）は、約２μm以上であることが好ましい。しかし、前記距離は、露光装備の誤整列のマージンによって、変化する。また、画素電極１９０は、維持電極線１３１にまで延長されたドレイン電極１７５上の接触孔１８５を通じて薄膜トランジスタと電気的に接続される。

このように、画素電極１９０が、隣接する副データ線１７１ａ、１７１ｂの内側の周縁まで覆うとき、表示板１００左右において整列の誤差内で偏差が生じても、画素電極１９０と副データ線１７１ａ、１７１ｂがなす寄生容量は、同じである。

以下、対向表示板２００について説明する。

ガラスのような透明絶縁基板２１０上に、カラーフィルタ層２３０が薄膜トランジスタ表示板１００の画素電極１９０と対向して形成され、その上に有機物からなる透明絶縁膜２５０が形成され、その上に対向電極２７０が形成されている。透明絶縁膜２５０は、必須のものではなく、カラーフィルタ層２３０上に直接対向電極２７０が形成されても良い。既に説明したように、薄膜トランジスタ表示板１００の光遮断部材１６０が必要な所において、光漏れを充分防ぐことができるので、対向表示板２００に、別途ブラックマトリックス等の遮光部材を設ける必要がない。

薄膜トランジスタ表示板１００及び対向表示板２００内側面の上には、それぞれ配向膜１１、２１が形成され、外側面には、偏光板１２、２２が付着されている。配向膜１１、２１は、殆どアクティブ領域内に位置する。

シール材３３０は、薄膜トランジスタ表示板１００と対向表示板２００との間に位置し、対向表示板２００の周囲に沿ってのびる帯形状である。シール材３３０と光遮断部材１６０とが少なくても一部重なっていることが、光漏れを防ぐために望ましい。

液晶層３００は、薄膜トランジスタ表示板１００、対向表示板２００の画素電極１９０及び対向電極１７０の上にそれぞれ形成された配向膜１１、２１の間に位置し、シール材３３０で囲まれた領域内に収められている。

配向膜１１、２１材料の種類、液晶３００の種類、配向方法等に応じて、様々な種類の液晶表示装置を構成することができる。図１乃至図３に示す液晶表示装置の場合、ねじれネマチック（ＴＮ）モードで用いることが好ましい。

この液晶表示装置を垂直配向モードで使用する場合、視野角を広くするために、画素電極１９０及び対向電極２７０に複数の切開部（図示せず）を設けるのが好ましい。切開部は、互いに平行で、少なくとも一度屈折していて、画素電極１９０と対向電極２７０によって発生する電界が切開部によるフリンジフィールド効果のため捩れ、一つの画素電極１９０上に位置する液晶分子の横になる方向が多様になる。二つの電極１９０、２７０の全てに切開部を設ける代わりに、画素電極１９０には切開部を設け、対向電極２７０側には配向膜２１と対向電極２７０間に、画素電極１９０の切開部と平行で、感光性有機膜等からなる突起を設けても良い。突起の誘電率と液晶の誘電率との差、または突起の傾斜面によって、液晶分子が横になる方向が決定されるので、結局、一方は、フリンジフィールド効果で、もう一方は、突起の誘電率若しくは傾斜面の効果で液晶分子の横になる方向を多様にすることができる。切開部がなく、画素電極１９０上と対向電極２７上に全て突起のみを設けることもできる。

図４乃至図６を参照して、本発明の第２実施例による液晶表示装置について説明する。

図４は、本発明の第２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配置図であり、図５は、図４の薄膜トランジスタ表示板及び対向表示板を組み立てた状態の液晶表示装置の図４のV-V´´線による断面図であり、図６は、図４の薄膜トランジスタ表示板及び対向表示板を組み立てた状態の液晶表示装置の図４のVI-VI´線による断面図である。

第２実施例による液晶表示装置は、第１実施例による液晶表示装置と類似する配置構造及び層状構造を有する。

まず、薄膜トランジスタ表示板を見ると、基板１１０上に、複数のゲート電極１２４を含む複数のゲート線１２１及び複数の維持電極１３３を含む複数の維持電極線１３１が形成されており、その上にゲート絶縁膜１４０、複数の半導体１５４、複数の抵抗性接触部材１６１、１６２が順次に形成されている。抵抗性接触部材１６１、１６２上には、複数のソース電極１７３を含み、それぞれ一対の副データ線１７１ａ、１７１ｂからなる複数のデータ線１７１、複数のドレイン電極１７５、及び維持電極線接続部１７６が形成され、その上に無機保護膜１８０ａが形成されている。無機保護膜１８０a上には、遮光部材１６０が形成されており、その上には有機保護膜１８０ｂが形成されている。保護膜１８０ａ、１８０ｂ及び／又はゲート絶縁膜１４０には、複数の接触孔１８１、１８２、１８３、１８４、１８５、１８６が形成され、有機保護膜１８０ｂ上には、複数の画素電極１９０、１９０と複数の接触補助部材８１、８２及び複数の接続橋８５が形成されている。

対向表示板２００は、絶縁基板２１０とその上の共通電極２７０を含む。

二つの表示板１００、２００の内側面には、配向膜１１、２１が、外側面には、偏光板１２、２２が具備されており、二つの表示板１００、２００の間には、シール材３３０と液晶層３００が、また、薄膜トランジスタ表示板１００上には、信号線４２０が形成されている基板４３０が異方性導電フィルム４１０で付着されている。

図４及び図５のように、本実施例による液晶表示装置において、カラーフィルタ層２３０が、対向表示板２００でなく薄膜トランジスタ表示板１００の無機保護膜１８０ａと光遮断部材１６０間に形成されている。カラーフィルタ層２３０は、ＲＧＢ（赤、緑、青）の三原色等を有し、各カラーフィルタ層２３０の周縁が副データ線１７１ａ、１７１ｂの間に位置し、副データ線１７１ａ、１７１ｂ内側の境界を覆っている。カラーフィルタ層２３０は、アクティブ領域にのみ位置し、接触孔１８５の無機保護膜１８０ａ側の周縁を露出する複数の接触孔２３１を有する。このように、カラーフィルタ層２３０が薄膜トランジスタ表示板１００側に位置するので、図５のように、対向電極２７０が、ガラス基板２１０のすぐ上に形成されている。よって、本実施例による対向表示板２００は、別途の写真工程なく、簡単に形成することができる。

図７乃至図９を参照して、本発明の第３実施例による液晶表示装置について詳細に説明する。

図７は、本発明の第３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配置図であり、図８は、図７の薄膜トランジスタ表示板と対向表示板を組み立てた状態の液晶表示装置の図７のVIII-VIII´線による断面図であり、図９は、図７の薄膜トランジスタ表示板と対向表示板を組み立てた状態の液晶表示装置の図７のIX-IX´線による断面図である。

図７乃至図９に示した液晶表示装置は、図４乃至図６に示した液晶表示装置と類似した配置構造及び層状構造を有する。

まず、薄膜トランジスタ表示板を見ると、基板１１０上に、複数のゲート電極１２４を含む複数のゲート線１２１及び複数の維持電極１３３を含む複数の維持電極線１３１が形成されており、その上にゲート絶縁膜１４０、複数の半導体１５４、複数の抵抗性接触部材１６１、１６２が順次に形成されている。抵抗性接触部材１６１、１６２上には複数のソース電極１７３を含み、それぞれ一対の副データ線１７１a、１７１bからなる複数のデータ線１７１、複数のドレイン電極１７５及び維持電極線接続部１７６が形成されており、その上に無機保護膜１８０aが形成されている。無機保護膜１８０a上には、カラーフィルター層２３０が形成されており、その上には有機保護膜１８０bが形成されている。保護膜１８０a、１８０b及び／又はゲート絶縁膜１４０には、複数の接触孔１８１、１８２、１８３、１８４、１８５、１８６が形成されており、カラーフィルター層２３０には接触孔２３１が形成されており、有機保護膜１８０b上には複数の画素電極１９０、１９０、複数の接触補助部材８１、８２及び複数の接続橋８５が形成されている。

対向表示板２００は、絶縁基板２１０とその上の共通電極２７０を含む。

二つの表示板１００、２００の内側面には、配向膜１１、２１が、外側面には、偏光板１２、２２が備えられており、二つの表示板１００、２００間には、シール材３３０と液晶層３００が、薄膜トランジスタ表示板１００の上には、信号線４２０が形成されている基板４３０が、異方性導電フィルム４１０で付着されている。

図７と図９のように、本実施例による液晶表示装置では、図４乃至図６に示した液晶表示装置とは異なって、対向電極基板２００の絶縁基板２１０と対向電極２７０との間に光遮断部材１６０が形成されている。図７に光遮断部材１６０が示されているが、これは、理解のために、薄膜トランジスタ基板１００に転写された形状に表したものである。光遮断部材１６０の幅は、二つの表示板１００、２００を組立てた時、データ線１７１の幅より広いことが好ましく、特に、一対の副データ線１７１a、１７１bを全て覆うことが好ましい。

第１及び第２実施例において、光遮断部材１６０は、無機保護膜１８０aと有機保護膜１８０bとの間にあるか又はカラーフィルター層２３０上に位置するが、光遮断部材１６０が有機物である場合には、その層状位置は、重要でない。例えば、無機保護膜１８０aの下部或いはカラーフィルター層２３０の下部に位置することも可能である。但し、前述したように、データ線１７１a、１７１bの幅よりは、狭いことが好ましい。

また、第２及び第３実施例では、有機保護膜１７１bを省略し、カラーフィルター層２３０だけをおくことも、カラーフィルター層２３０の材料によって可能であり、このような場合には、隣接するカラーフィルター層２３０が互いに重なった構造を有することが平板化特性の側面から有利である。

そして第１、第２、第３実施例の全てにおいて、データ線１７１と同一層に形成される全ての金属パターンとゲート絶縁膜１４０との間に半導体が存在できる。これは、表示板１００を製造する時に半導体層、抵抗性接触層、データ金属層を連続で積層し、金属層とその下の層を順次にパターニングする場合に可能となることは明らかなことと言える。

また、画素電極１９０の形状が、長方形の代りにブーメラン形状、つまり、少なくとも一度曲がった形状を有することができ、この場合には、データ線１７１及び光遮断膜１６０も、画素電極１９０の形状に沿って曲がることができる。

図１０乃至図１２を参照して、本発明の第４実施例による液晶表示装置について説明する。

図１０は、本発明の第４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配置図であり、図１１は、図１０の薄膜トランジスタ表示板と対向表示板を組み立てた状態の液晶表示装置の図１０のXI-XI´線による断面図であり、図１２は、図１０の薄膜トランジスタ表示板と対向表示板を組み立てた状態の液晶表示装置の図１０のXII-XII´線による断面図である。

本実施例による液晶表示装置は、図１乃至図３に示した液晶表示装置と類似した配置構造及び層状構造を有する。

まず、薄膜トランジスタ表示板を見ると、基板１１０上に、ゲート電極１２４を含む複数のゲート線１２１及び維持電極１３３を含む複数の維持電極線１３１が形成されており、その上にゲート絶縁膜１４０、複数の半導体１５４、複数の抵抗性接触部材１６１、１６２が順次に形成されている。抵抗性接触部材１６１、１６２上には、ソース電極１７３を含んでそれぞれ一対の副データ線１７１a、１７１bからなる複数のデータ線１７１と複
数のドレイン電極１７５及び維持電極線接続部１７６が形成されており、その上に無機保護膜１８０aが形成されている。無機保護膜１８０a上には、有機保護膜１８０bが形成されている。保護膜１８０a、１８０b及びゲート絶縁膜１４０には、複数の接触孔１８１、１８２、１８３、１８４、１８５、１８６が形成されており、有機保護膜１８０b上には複数の画素電極１９０、１９０と複数の接触補助部材８１、８２及び複数の接続橋８５が形成されている。また、光遮断層１６０が形成されている。

対向表示板２００は、絶縁基板２１０とその上の共通電極２７０を含む。

二つの表示板１００、２００の内側面には、配向膜１１、２１が、外側面には、偏光板１２、２２が備えられており、二つの表示板１００、２００の間には、シール材３３０と液晶層３００が、そして薄膜トランジスタ表示板１００の上には、信号線４２０が形成されている基板４３０が、異方性導電フィルム４１０で付着されている。

しかし、図１乃至図３に示した液晶表示装置とは異なって、本実施例による液晶表示装置の光遮断層１６０は、ゲート線１２１と同一層で光遮断層１６０が形成されている。光遮断層１６０は、主に縦方向にのびており、ゲート線１２１及び維持電極線１３１と分離されて電気的に浮遊状態にある。

副データ線１７１a、１７１b間の空間は、光遮断部材１６０によって遮られるが、アクティブ領域では、開口率の減少を防止するために、光遮断部材１６０が、副データ線１７１a、１７１bの外側の周縁を越えないようにする。前述したように、光遮断部材１６０が電気的に浮遊状態にあるため、副データ線１７１a、１７１bと光遮断部材１６０間に寄生容量がほとんど形成されない。

図１３乃至図１５を参照して、本発明の第５実施例による液晶表示装置について説明する。

図１３は、本発明の第５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配置図であり、図１４は、図１３の薄膜トランジスタ表示板と対向表示板を組み立てた状態の液晶表示装置の図１３のXIV-XIV´´線による断面図であり、図１５は、図１３の薄膜トランジスタ表示板と対向表示板を組み立てた状態の液晶表示装置の図１３のXV-XV´線による断面図である。

第５実施例による液晶表示装置は、第４実施例による液晶表示装置と類似した配置構造及び層状構造を有する。

まず、薄膜トランジスタ表示板を見ると、基板１１０上に、複数のゲート電極１２４を含む複数のゲート線１２１、ゲート線１２１と同一層をなす複数の光遮断部材１６０及び複数の維持電極１３３を含む複数の維持電極線１３１が形成されており、その上にゲート絶縁膜１４０、複数の半導体１５４、複数の抵抗性接触部材１６１、１６２が順次に形成されている。抵抗性接触部材１６１、１６２上には、複数のソース電極１７３を含んでそれぞれ一対の副データ線１７１a、１７１bからなる複数のデータ線１７１と複数のドレイン電極１７５及び維持電極線接続部１７６が形成されており、その上に無機保護膜１８０aが形成されている。無機保護膜上に、有機保護膜１８０bが形成されている。保護膜１８０a、１８０b及び／又はゲート絶縁膜１４０には、複数の接触孔１８１、１８２、１８３、１８４、１８５、１８６が形成されており、有機保護膜１８０b上には複数の画素電極１９０、１９０と複数の接触補助部材８１、８２及び複数の接続橋８５が形成されている。

対向表示板２００は、絶縁基板２１０とその上の共通電極２７０を含む。

二つの表示板１００、２００の内側面には、配向膜１１、２１が、外側面には、偏光板１２、２２が備えられており、二つの表示板１００、２００間には、シール材３３０と液晶層３００が、そして薄膜トランジスタ表示板１００の上には、信号線４２０が形成されている基板４３０が、異方性導電フィルム４１０で付着されている。

図１３と図１４のように、本実施例による液晶表示装置では、カラーフィルター層２３０が、対向表示板２００でなく薄膜トランジスタ表示板１００の無機保護膜１８０a上に形成されている。カラーフィルター層２３０は、ＲＧＢ（赤、緑、青）の三原色などを有し、各カラーフィルター層２３０の周縁が、副データ線１７１a、１７１b間に位置し、副データ線１７１a、１７１bの内側境界を覆う。カラーフィルター層２３０は、アクティブ領域だけに位置し、接触孔１８５の無機保護膜１８０a側の周縁を露出する複数の接触孔２３１を有している。このようにカラーフィルター層２３０が、薄膜トランジスタ表示板１００側にあるので、図１４のように対向電極２７０が、ガラス基板２１０のすぐ上に形成されている。従って本実施例による対向表示板２００は、別途の写真工程なく、簡単に形成することができる。

以上のように、各データ線を互いに平行な一対の副データ線で形成し、各副データ線の両側に位置する画素電極が、それぞれ隣接する副データ線と重畳するようにし、その間を光遮断部材が遮るとき、データ線と画素電極との間で発生する寄生容量を最少化し、開口率を最大化することができる。これにより、寄生容量またはこれらの偏差のために表示装置の画質が低下するこをを防ぎ、特に寄生容量の偏差によって発生するステッチ現象を最少に抑制することができる。

以上、本発明の好ましい実施例を参照して説明したが、当該技術分野の熟練した当業者は、特許請求の範囲に記載された本発明の思想及び領域から逸脱しない範囲内で、本発明を多様に修正及び変更できることを理解できる。

１００ 薄膜トランジスタ表示板
１１０ 絶縁基板
１２１ ゲート線
１２４ ゲート電極
１２９ ゲートパッド
１３１ 維持電極線
１３５ 維持電極
１４０ ゲート絶縁膜
１６０ 光遮断部材
１６１、１６２ 島状抵抗性接触部材
１７１ データ線
１７１ａ、１７１ｂ 副データ線
１７３ ソース電極
１７５ ドレイン電極
１７６ 維持電極線接続部
１７９ 接触部
１８０ａ、１８０ｂ 保護膜
１８５、１８１、１８２、１８３、１８４、１８６ 接触孔
１９０ 画素電極
２００ 対向表示板
２１０ 透明絶縁基板
２３０ カラーフィルタ層
２５０ 透明絶縁膜
２７０ 対向電極
３００ 液晶層
３３０ シール材
４１０ 異方性導電フィルム

Claims (3)

1. 走査信号を伝達する複数のゲート線、
   前記ゲート線と交差し映像信号を伝達する第１の副データ線及び第２の副データ線をそれぞれ含む複数のデータ線、
   前記ゲート線及び前記データ線と薄膜トランジスタを通じて電気的に接続され、隣接する第１の副データ線または第２の副データ線の両側の周縁を覆う複数の画素電極、
   前記データ線と前記画素電極との間に形成されているカラーフィルタ層、及び
   前記ゲート線と同一層に位置し、前記分割されたデータ線の間を覆うように形成された光遮断部材、を含み、
   前記第１の副データ線及び第２の副データ線は、互いに電気的に接続されている、薄膜トランジスタ表示板。
2. 前記カラーフィルタ層と前記データ線との間に位置する無機絶縁膜をさらに含む、請求項１に記載の薄膜トランジスタ表示板。
3. 前記画素電極と重畳して維持容量を形成する維持電極をさらに含む、請求項１または２に記載の薄膜トランジスタ表示板。