JP2011237829A

JP2011237829A - 平板表示装置

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Publication number: JP2011237829A
Application number: JP2011179306A
Authority: JP
Inventors: Jang-Kun Song; 長根宋
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Current assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Priority date: 2003-08-13
Filing date: 2011-08-19
Publication date: 2011-11-24
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Abstract

【課題】視認性が優れると同時に、液晶分子の応答速度を確保して、輝度が向上される平板表示装置を提供する。
【解決手段】平板表示装置は、基板の上に配置されているゲート線と、ゲート線と平行に伸びている信号線と、ゲート線と交差しているデータ線と、基板の上に配置されている第１副画素電極及び第２副画素電極と、ゲート線に接続されている第１端子、データ線に接続されている第２端子、及び第１副画素電極に接続されている第３端子を有する第１薄膜トランジスタと、ゲート線に接続されている第１端子、データ線に接続されている第２端子、及び第２副画素電極に接続されている第３端子を有する第２薄膜トランジスタと、信号線に接続されている第１端子、第１副画素電極に接続されている第２端子、及び結合電極に接続されている第３端子を有する第３薄膜トランジスタとを含む。
【選択図】図６

Description

本発明は、平板表示装置、特に、液晶表示装置及びそれに用いられる表示板に関する。

液晶表示装置は一般に、共通電極とカラーフィルターなど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などが形成されている下部表示板との間に液晶物質を注入し、画素電極と共通電極に互いに異なる電圧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することによって画像を表現する装置である。

ところが、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するために、視野角を広くできる様々な方法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垂直に配向し、画素電極とその対向電極である共通電極に一定の切開パターンや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、これらの切開パターンによって形成されるフリンジフィールドを用いて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、上下の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り、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。

この他に、下部表示板上に形成されている画素電極には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は突起を形成することで、切開パターン及び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のコントラスト比率を基準とするコントラスト比基準視野角や階調間の輝度反転の限界角度で定義される階調反転基準視野角が全方向８０度以上で非常に優れている。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に比しても左右側面における視認性が劣る。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）モードの場合には、側面に向かうほど全体的に画面が明るく見え、白色の方に移動する傾向があり、ひどい時には明るい階調間の間隔差がなくなり、画像が崩れてしまうこともある。ところが最近、液晶表示装置がマルチメディア用として用いられるようになり、画像を見たり動画を見ることが増えて、視認性が益々重要視されている。

そして、突起や切開パターンを有する垂直配向モードの液晶表示装置は、液晶の応答速度を速くするのに限界がある。その要因の１つは、駆動電圧の印加時に、ドメインの周縁である切開パターンに隣接するように配列されている液晶分子は、フリンジフィールドによって配向方向が決定され迅速に再配列されるが、ドメインの中央に配列されている液晶分子は、垂直方向に形成された電界の影響だけで特定の配向方向が決定されない。したがって、ドメインの中央に位置する液晶分子は、ドメインの外郭に配列された液晶分子の配列によるずれや衝突によって再配向が決定するため、全体的に液晶分子の応答速度が遅くなる。このような問題点を解決するために、切開パターンを狭い間隔で配置することもできるが、画素の開口率を低下させることになる。

本発明の技術的課題は、視認性の優れた多重ドメイン液晶表示装置を実現することにある。そして、視認性を確保し、輝度の減少及び文字ボケを防止でき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関する。また、視認性が優れると同時に液晶分子の応答速度を確保して輝度が向上される多重ドメイン液晶表示装置及びそれに用いられる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、画素電極を２つ以上に分け、２つ以上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する。この時、互いに異なる電位は、データ線を通じて伝達される画像信号電圧と等しいか、あるいはこれより高いか低い電圧とすることができる。

さらに詳細に、本発明の実施例による平板表示装置は、基板と、前記基板の上に配置されているゲート線と、前記ゲート線と平行に伸びている信号線と、前記ゲート線と交差しているデータ線と、前記基板の上に配置されている第１副画素電極及び第２副画素電極と、前記ゲート線に接続されている第１端子、前記データ線に接続されている第２端子、及び前記第１副画素電極に接続されている第３端子を有する第１薄膜トランジスタと、前記ゲート線に接続されている第１端子、前記データ線に接続されている第２端子、及び前記第２副画素電極に接続されている第３端子を有する第２薄膜トランジスタと、前記信号線に接続されている第１端子、前記第１副画素電極に接続されている第２端子、及び結合電極に接続されている第３端子を有する第３薄膜トランジスタとを含む。

ここで、前記ゲート線と同一の層に配置されている維持電極パターンをさらに含み、前記結合電極は前記維持電極パターンの一部と重なっていることが好ましい。

前記結合電極と前記維持電極パターンとの間の容量は、前記第１副画素電極と前記維持電極パターンとの間の容量とは異なっていることが好ましい。

前記結合電極と前記維持電極パターンとの間の容量は、前記第１副画素電極と前記維持電極パターンとの間の容量の約１／１０〜約１／３の範囲内のものであることが好ましい。

前記第１副画素電極の面積と前記第２副画素電極の面積との比は、約５０：５０〜約８０：２０であることが好ましい。

前記第１副画素電極はドメイン分割手段を有することが好ましい。

前記第３薄膜トランジスタの前記第１端子と前記第３端子との間の寄生容量は前記第１薄膜トランジスタの前記第１端子と前記第３端子との間の寄生容量より大きいことが好ましい。

前記信号線は前記ゲート線に隣接した他のゲート線であることが好ましい。

また、本発明の他の実施例による平板表示装置は、基板と、前記基板の上に配置されている第１ゲート線及び第２ゲート線と、前記第１ゲート線及び前記第２ゲート線と同一の層に配置されている維持電極パターンと、前記第１ゲート線及び前記第２ゲート線と交差しているデータ線と、前記基板の上に配置されている第１副画素電極及び第２副画素電極と、前記第１ゲート線に接続された第１端子、前記データ線に接続された第２端子、および前記第１副画素電極に接続された第３端子を有する第１薄膜トランジスタと、前記第１ゲート線に接続された第１端子、前記データ線に接続された第２端子、および前記第２副画素電極に接続された第３端子を有する第２薄膜トランジスタと、前記第２ゲート線に接続された第１端子、前記第１副画素電極に接続された第２端子、および前記維持電極パターンの一部と重なっている結合電極に接続されている第３端子を有する第３薄膜トランジスタとを含む。

ここで、前記結合電極は前記第１及び第２副画素電極と重なっていないことが好ましい。

本発明により、輝度の減少を防止し、文字ボケ問題を解決し、液晶表示装置の側面視認性を向上し、表示特性を向上することができる。そして、画素を通るデータ線をドメイン規制手段と平行に配置してテクスチュア（texture）の発生を最少化し、画素の開口率を拡大することができる。また、１つの画素に２つ以上の異なる電圧が印加される画素電極を配置することによって液晶表示装置の側面視認性を確保できると共に、ドメイン規制手段と高い電圧が伝達される画素電極を重畳配置することで液晶分子の応答速度を向上させることができる。

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る。図２は、本発明の第１実施例による液晶表示装置用対向表示板の配置図である。図３は、本発明の第１実施例による液晶表示装置の配置図である。図４は、図３に示す液晶表示装置のIV-IV'線による断面図である。図５は、図３に示す液晶表示装置のV-V'線による断面図である。図６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回路図である。図７は、本発明の実施例による液晶表示装置を利用したシミュレーションにおける電圧の変化を測定したグラフである。図８は、本発明の実施例による液晶表示装置を利用したシミュレーションによって得られた画素電圧及び画像信号電圧を示したグラフである。図９は、本発明の実施例による液晶表示装置を利用したシミュレーションによって得られた分割された画素電極の電圧比率と面積比率を示したグラフである。図１０は、本発明の実施例による液晶表示装置を利用したシミュレーションによって得られた分割された画素電極の電圧比率と面積比率を示したグラフである。図１１ａは、１つの画素を分割しない液晶表紙装置におけるガンマ曲線の歪曲を示したグラフである。図１１ｂは、本発明の実施例のように１つの画素を互いに異なる画素電圧が伝達される２つのサブ画素に分割した液晶表示装置におけるガンマ曲線の歪曲を示したグラフである。図１１ｃは、１つの画素を互いに異なる画素電圧が伝達される３つのサブ画素に分割した液晶表示装置におけるガンマ曲線の歪曲を示したグラフである。図１２は、本発明の第２実施例による薄膜トランジスタ表示板を含む液晶表示装置の概略的な回路図である。図１３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る。図１４は、図１３のXIV-XIV'線による断面図である。図１５は、図１３のXV-XV'線による断面図である。図１６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る。図１７は、本発明の第４実施例による液晶表示装置用対向表示板の配置図である。図１８は、図１６及び図１７の薄膜トランジスタ表示板と対向表示板を含む本発明の第４実施例による液晶表示装置の配置図である。図１９は、図１８に示す液晶表示装置のXIX-XIX'線による断面図である。図２０は、図１８に示す液晶表示装置のXX-XX'線による断面図である。図２１は、図１８に示す液晶表示装置のXXI-XXI'線による断面図である。図２２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る。図２３は、図２２に示すXXIII-XXIII'線による断面図である。図２４は、図２２に示すXXIV-XXIV'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する部分については同一の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。

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薄膜トランジスタ表示板の構造について説明する。

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は本発明の第１実施例による液晶表示装置用対向表示板の配置図であり、図３は本発明の第１実施例による液晶表示装置の配置図であり、図４及び図５は図３の液晶表示装置のIV-IV'線及びV-V'線による断面図であり、図６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構造を示した回路図である。

本発明の実施例による液晶表示装置は、下部表示板１００とこれと対向している上部表示板２００及び下部表示板１００と上部表示板２００との間に注入され表示板１００、２００に垂直に配向されている液晶分子を含む液晶層３からなる。この時、それぞれの表示板１００、２００には、配向膜１１、２１が形成されており、配向膜１１、２１は液晶層３の液晶分子を表示板１００、２００に対し垂直に配向させる垂直配向モードであるのが好ましいが、垂直配向モードでない場合についても適用することが可能である。

まず、下部表示板の構成は次の通りである。

ガラス等の透明な絶縁物質からなる下部絶縁基板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る第１及び第２画素電極１９０a、１９０b、第１〜第３薄膜トランジスタ（Q１、Q２、Q３）の結合電極１７６が形成されている。このうち、第１及び第２画素電極１９０a、１９０bは、第１及び第２薄膜トランジスタQ１、Q２に直接連結されて共に画像信号電圧の印加を受けるが、第２画素電極１９０bはまた第１画素電極１９０aと連結されている第３薄膜トランジスタQ３に連結されている結合電極１７６と重畳している。第１及び第２薄膜トランジスタQ１、Q２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に各々連結され、走査信号によって第１及び第２画素電極１９０a、１９０bに印加される画像信号をオン（on）オフ（off）する。また、第３薄膜トランジスタQ３は、隣接するゲート線１２１及び第１画素電極１９０aに連結され走査信号によって結合電極１７６に伝達される第１画素電極１９０aの画像信号を制御する。第３薄膜トランジスタQ３がオンになった時、結合電極１７６には第１画素電極１９０aに伝達された画素電圧が伝達されるが、結合電極１７６は第２画素電極１９０bと重畳して容量性結合され、初期に伝達された第１及び第２画素電極１９０a、１９０bの画素電圧が変化するが、これについて後で具体的に説明する。この時、第１及び第２画素電極１９０a、１９０bは切開部１９１、１９３によって分離されており、結合電極１７６は第３薄膜トランジスタQ３の１端子から延長され、第２画素電極１９２は切開部１９２を有する。また、絶縁基板１１０の下面には下部偏光板（図示せず）が取り付けられている。ここで、反射型液晶表示装置の場合、第１及び第２画素電極１９０a、１９０bは、透明でない物質で形成することができ、その場合は下部偏光板も不要である。

次に、上部表示板の構成は次の通りである。

また、ガラス等の透明な絶縁物質からなる上部絶縁基板２１０の下面に、画素領域に開口部を有して画素領域間から漏れる光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ー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。ここで、共通電極２７０には、第１及び第２画素電極１９０a、１９０bの切開部１９１、１９２、１９３と共にフリンジフィールドを形成して液晶分子を分割配向するドメイン分割手段である切開部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と重畳する部分にも形成することができる。これは切開部２７１、２７２、２７３によって発生する光漏れを防止するためである。

第１実施例による液晶表示装置の薄膜トランジスタ表示板について、図１、図３〜図６を参照して詳細に説明する。

下部の絶縁基板１１０上に、主に横方向に延設された複数のゲート線１２１と維持電極配線が形成されている。

ゲート線１２１は、上下に拡張された複数の部分を備えており、第１及び第２ゲート電極１２４a、１２４cを構成している。ゲート線１２１の一端部には、外部のゲート駆動回路との連結のために広く拡張された接触部を構成することができ、本実施例のように、接触部を構成しない場合には、基板の上部に形成されているゲート駆動回路の出力端にゲート線１２１の端部を直接連結することができる。

各維持電極配線は、画素領域の中央を横切り、横方向に延設されている維持電極線１３１と、この維持電極線１３１からさらに延設される複数組の維持電極１３３a、１３３b、１３６とを含む。図において、２組の維持電極１３３a、１３３bは縦方向に延設されており、横方向に設けられた維持電極線１３１によって互いに連結されている。この時、各維持電極線１３１は、各画素について２つ以上設けることも可能である。そして、維持電極１３１ｂの一方から拡張された維持電極１３６は広い面積を有し、後の結合電極１７６と重なって維持蓄電器を構成する。

ゲート線１２１及び維持電極配線１３１、１３３a、１３３b、１３６は、Al、Al合金、Ag、Ag合金、Cr、Ti、Ta、Moなどの金属などからなる。図４及び図５に示したように、本実施例のゲート線１２１及び維持電極配線１３１、１３３a、１３３b、１３６は単一層からなるが、物理的、化学的特性の優れたCr、Mo、Ti、Taなどの金属層と比抵抗の低いAl系列またはAg系列の金属層を含む二重層から構成することもできる。この他にも、多様な金属もしくは導電体でゲート線１２１及び維持電極線１３１、１３３a、１３３b、１３６を形成できる。

ゲート線１２１及び維持電極線１３１、１３３a、１３３b、１３６は側面が傾斜し、水平面に対する傾斜角が３０〜８０度であるのが好ましい。

ゲート線１２１及び維持電極線１３１、１３３a、１３３b、１３６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、複数のデータ線１７１をはじめとして、複数のドレーン電極１７５a、１７５b、１７５c、複数の結合電極１７６が形成されている。各データ線１７１は、主に縦方向に延設されており、各第１及び第２薄膜トランジスタQ１、Q２のドレーン電極１７５a、１７５bに向けて複数の分枝を出し、データ線１７１から拡張された第１及び第２薄膜トランジスタQ１、Q２のソース電極１７３aを有する。第１薄膜トランジスタQ１のドレーン電極１７５bは、画素領域の中央部まで延設されてている。第３薄膜トランジスタQ３のドレーン電極１７５cは、第３薄膜トランジスタQ３のゲート電極１２４cの上部に位置し、延長されて結合電極１７６と連結されており、ゲート電極１２４cを中心に第３薄膜トランジスタQ３のドレーン電極１７５cの向い側には第３薄膜トランジスタQ３のソース電極１７３cが形成されている。結合電極１７６は、第３薄膜トランジスタQ３のドレーン電極１７５cと連結され、広い面積に拡張されて維持電極１３６と重畳している。

データ線１７１、ソース電極１７３a、１７３c、ドレーン電極１７５a、１７５b、１７５c、結合電極１７６もゲート線１２１と同様に、クロムとアルミニウムなどの物質から形成され、単一層または多重層で構成することができる。

データ線１７１、ソース電極１７３a、１７３c、ドレーン電極１７５a、１７５b、１７５cの下には、データ線１７１に沿って主に縦に長く延設された複数の線状半導体１５１が形成されている。非晶質シリコンなどからなる各線状半導体１５１は、各ゲート電極１２４a、１２４c、ソース電極１７３a、１７３c及びドレーン電極１７５a、１７５b、１７５cに向けて拡張され、第１〜第３薄膜トランジスタQ１、Q２、Q３のチャンネル部１５４a、１５４cを構成する。

半導体１５１とデータ線１７１及びソース電極１７３a、１７３c、ドレーン電極１７５a、１７５b、１７５cの間には、両者間の接触抵抗を各々減少させるための複数の線状抵抗性接触部材１６１と島状の抵抗性接触部材１６５a、１６５bが形成されている。抵抗性接触部材１６１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などから形成され、分枝にのびた抵抗性接触部材１６３aを有する。

データ線１７１、ソース電極１７３a、１７３c及びドレーン電極１７５a、１７５b、１７５cの上には、平坦化特性が優れて感光性を有する有機物質、プラズマ化学気相成長法（ＰＥＣＶＤ）によって形成されるa-Si:C:O、a-Si:O:Fなどの低誘電率絶縁物質または窒化ケイ素などからなる保護膜１８０が形成されている。

保護膜１８０には、第１及び第２薄膜トランジスタのドレーン電極１７５a、１７５bの少なくとも一部とデータ線１７１の端部１７９を各々露出させる複数の接触孔１８５a、１８５b、１８２が設けられており、第３薄膜トランジスタQ３のソース電極１７３cを露出する複数の接触孔１８３cが設けられている。一方、ゲート線１２１の端部も外部の駆動回路と連結されるための接触部を有する場合には、複数の接触孔がゲート絶縁膜１４０と保護膜１８０を通り、ゲート線１２１の端部を露出することができる。

保護膜１８０上には、複数の第１及び第２画素電極１９０a、１９０bをはじめとして複数の接触補助部材８２が形成されている。画素電極１９０a、１９０b、接触補助部材８２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が優れた不透明導電体などから形成される。

画素電極は、第１画素電極１９０aと第２画素電極１９０bとに分類され、第１画素電極１９０aは、接触孔１８５aを通じて第２薄膜トランジスタQ２のドレーン電極１７５aと連結されており、第２画素電極１９０bは接触孔１８５bを通じて第１薄膜トランジスタQ１のドレーン電極１７５bと連結されている。また、第１画素電極１９０aは、接触孔１８３cを通じて第３薄膜トランジスタQ３のソース電極１７３cと連結されており、第２画素電極１９０bは第３薄膜トランジスタQ３のドレーン電極１７５cと連結された結合電極１７６と重畳している。したがって、第２画素電極１９０bは、第１画素電極１９０aに連結された第３薄膜トランジスタQ３に連結されている結合電極１７６と電磁気的な結合（容量性結合）をなしている。

第１画素電極１９０aと第２画素電極１９０bを分ける境界は、ゲート線１２１に対し４５度をなす部分１９１、１９３と垂直をなす部分とに区分され、このうち４５度をなす２つの部分１９１、１９３が垂直をなす部分に比して長さが長い。また、４５度をなす２つの部分１９１、１９３は互いに垂直をなしている。

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むけて切り込む形であり、入口は広く拡張されている。

第１画素電極１９０a及び第２画素電極１９０bは、各々ゲート線１２１とデータ線１７１が交差して定義する画素領域を上下に２等分する線（ゲート線に平行な線）に対し実質的に線対称（鏡状対称）をなしている。

データ接触補助部材８２は、接触孔１８２を通じてデータ線の端部１７９に連結されている。この時、ゲート線１２１の端部に接触部を有する実施例では、保護膜１８０の上部にゲート線１２１と連結するゲート接触補助部材８１を追加することも可能である。

下部絶縁基板１１０と対向する上部絶縁基板２１０には、図２、図３〜図５のように、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。この時、ブラックマトリックス２２０は概略的に示したものであって、画素領域の周辺または薄膜トランジスタの周辺から漏れる光を遮断するために様々な形に変更できる。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ー２３０が順次に形成されている。カラーフィルター２３０の上には、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１組の切開部２７１、２７２、２７３は、第１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と交互に配置され、これと平行の斜線部と第１及び第２画素電極１９０a、１９０bの辺と重なっている端部を含む。この時、端部は縦方向の端部と横方向の端部に分類される。

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ー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、本発明に一実施例による液晶表示装置の基本構造が備えられる。

薄膜トランジスタ表示板とカラーフィルター表示板を整列した時、共通電極２７０の１組の切開部２７１、２７２、２７３は、ドメイン分割手段として２つの画素電極１９０a、１９０bを各々複数の副領域に区分するが、本実施例では図３のように、２つの画素電極１９０a、１９０bを各々４つの副領域に分ける。図３で示すように、各副領域は細長く形成され、幅方向と長さ方向が区別される。

画素電極１９０a、１９０bの各副領域とこれに対応する基準電極２７０の各副画素との間にある液晶層３部分を以下では小領域（subregion）といい、これらの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、それを以下ではドメイン（domain）という。

このような構造の液晶表示装置で、第１及び第２画素電極１９０a、１９０bには、データ線１７１を通じて伝達される画像信号電圧を第１及び第２薄膜トランジスタQ１、Q２を通じて同じ画像信号電圧の印加を受けるが、第１画素電極１９０aと第２画素電極１９０bは、結合電極１７６を通じた容量性結合により、印加された電圧が変動する。この時、第１画素電極１９０aの電圧は、データ線１７１を通じて伝達される画像信号電圧よりも低く、第２画素電極１９０bの電圧は画像信号電圧よりも高くなる。このように、１つの画素領域内に電圧が異なる２つの画素電極を配置すれば、２つの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。これについては後で具体的に説明する。

まず、画像信号電圧に対して低い第１画素電極１９０aの電圧と高い第２画素電極１９０bの電圧とに変動する理由を図７を参照して説明する。

図７は本発明の実施例による液晶表示装置を用いたシミュレーションにおける電圧変化を測定したグラフである。液晶表示装置で画素電極の電圧は共通電極の共通電圧を基準にする。

図６のように、上側に位置するゲート線１２１にオン（ON）信号が伝達されると、第１及び第２薄膜トランジスタQ１、Q２を通じて第１及び第２画素電極１９０a、１９０bには同じ画像信号電圧が伝達され、上側ゲート線１２１がオフ（OFF）されると、第１及び第２画素電極１９０a、１９０bは分離される。次いで、下側ゲート線１２１にオン（ON）信号が伝達されると、第３薄膜トランジスタQ３を通じて第１画素電極１９０aと結合電極１７６は互いに電気的に連結され、共通電極２７０の共通電圧に対し同一の電位が形成される。この時、結合電極１７６と第２画素電極１９０bは、互いに重畳して容量性結合がなされているために、結合電極１７６の電圧が変動すると、第２画素電極１９０bの電圧も変わる。

この時、本発明の実施例のシミュレーションによる液晶表示装置で、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容量であり、Cstaは第１画素電極１９０aと維持電極配線１３１、１３３aとの間に形成される保持容量であり、Cgdaは第２薄膜トランジスタQ２のドレーン電極１７５aとゲート電極１２４aとの間に形成される寄生容量であり、Cgsaは第３薄膜トランジスタQ３のソース電極１７３cとゲート電極１２４cとの間に形成される寄生容量である。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容量であり、Cstbは第２画素電極１９０bと維持電極配線１３１、１３３b、１３６との間に形成される保持容量であり、Cbcは第２画素電極１９０bと結合電極１７６との間に形成される結合容量であり、Cgdbは第１薄膜トランジスタQ１のドレーン電極１７５bとゲート電極１２４aとの間に形成される寄生容量である。Clccは結合電極１７６と共通電極２７０との間に形成される液晶容量であり、Cstcは結合電極１７６と維持電極配線１３６との間に形成される保持容量であり、Cgdcは第３薄膜トランジスタQ３のドレーン電極１７５cとゲート電極１２４cとの間に形成される寄生容量を示す。

図７で、Ａは第１画素電極１９０aに伝達された電圧の変化を示す線であり、Ｂは第２画素電極１９０bに伝達された電圧の変化を示す線であり、Ｃは結合電極１７６に伝達された電圧の変化を示す線であり、Ｄは上側ゲート線１２１に伝達されたゲート電圧を示す線であり、Ｅは下側ゲート線１２１に伝達されたゲート電圧を示す線であり、Ｆはデータ線１７１を通じて伝達される画像信号電圧を示した線である。横軸は時間であり、縦軸は基準電圧である共通電圧（Vcom）と階調電圧（１V、-２V、-３V、-４V、-５V、-６V）を示すものである。

図７のように、n及びn+１番目の各々のフレームで５回の電圧変化が発生した。上側ゲート線１２１がオンになった状態で各々の第１及び第２画素電極１９０a、１９０bに同一の画像信号電圧Ａ、Ｂが伝達され、結合電極１７６には任意電圧Ｃが充電される。次いで、上側ゲート線１２１がオフされた時、第１薄膜トランジスタQ１の第１及び第２ドレーン電極１７５a、１７５bとゲート電極１２４aの寄生容量によるキックバック電圧（kick back voltage）によってそれぞれの電極１９０a、１９０b、１７６に伝達された電圧Ａ、Ｂ、Ｃは微細に変動する。次に、下側ゲート線１２１がオンになった時、第２薄膜トランジスタQ２のドレーン電極１７５cとゲート電極１２４cの寄生容量によるキックバック電圧によってそれぞれの電極１９０a、１９０b、１７６に伝達された電圧Ａ、Ｂ、Ｃは微細に変動する。次に、下側ゲート線１２１がオンになった状態では、第ａ画素電極１９０aと結合電極１７６は同じ電位Ａ、Ｃをなし、第２画素電極１９０bの電圧Ｂが変動するが、この時、第１画素電極１９０aに伝達される電圧Ａの絶対値はデータ線１７１を通じて伝達される画像信号電圧Ｆよりも小さく、第２画素電極１９０bに伝達される電圧Ｂの絶対値は画像信号電圧Ｆよりも大きい。次に、第３薄膜トランジスタQ３がオフになった時、第３薄膜トランジスタQ３のドレーン電極１７５cとゲート電極１２４cとの間に発生する寄生容量によるキックバック電圧によってそれぞれの電極１９０a、１９０b、１７６に伝達された電圧Ａ、Ｂ、Ｃは微細に変動する。この時にも、第１画素電極１９０aに伝達された電圧Ａの絶対値はデータ線１７１を通じて伝達される画像信号電圧Ｆよりも小さく、第２画素電極１９０bに伝達される電圧Ｂの絶対値は画像信号電圧Ｆよりも大きく維持される。

この時、第１及び第２画素電極１９０a、１９０bの電圧差は前記の様々な容量によって決定されるが、最も重要な変数は結合電極１７６と第２画素電極１９０bとの間の結合容量（Cbc）と、結合電極１７６と保持容量配線１３６との間の保持容量（Cstc）である。この時、結合電極１７６と保持容量配線１３６との間の保持容量（Cstc）は、第１画素電極１９０aと保持容量配線１３１、１３３aとの間の保持容量（Csta）と比べて１/１０-１/３の範囲で小さいのが好ましく、結合電極１７６と第２画素電極１９０bとの間の結合容量（Cbc）は、結合電極１７６と保持容量配線１３６との間の保持容量（Cstc）に近似していることが好ましく、互いに対して２倍を超えない範囲であることが好ましい。

結合電極１７６は第２画素電極１９０bに完全に覆われるのが好ましく、これにより、結合電極１７６と共通電極２７０との間の液晶容量（Clcc）はほぼ０に近い方が好ましい。本発明の実施例のように、結合電極１７６はデータ線１７１と同じ層で形成され、第２画素電極１９０bと維持電極１３６との間に配置されることが好ましく、この時最大の開口率を確保できる。勿論維持電極１３６と結合電極１７６は互いに重畳せず配置されることもでき、保持容量配線１３１、１３３a、１３３b、１３６の構造は様々な形に変形でき、結合電極１７６も様々な形に変形できる。

そして、CgdaとCgdbは互いに近似した大きさであるのが好ましく、CgdcはCgdbよりも大きい必要がある。

次に、シミュレーションによって得られた画素電圧と画像信号電圧について具体的に説明する。

図８は本発明の実施例による液晶表示装置を用いるシミュレーションによって得られた画素電圧と画像信号電圧のグラフである。ここで、画素電圧は、第１及び第２画素電極１９０a、１９０bに伝達された電圧であってＡ及びＢで示しており、画像信号電圧は、データ線１７１を通じて伝達された電圧であって実線で示した。

図８のように、画像信号電圧が２Ｖである時に第１及び第２画素電極１９０a、１９０bの電圧差は０．５９Ｖであり、画像信号電圧が５Ｖである時は１．１９Ｖであった。５Ｖである時、第１画素電極１９０aの電圧降下は０．５５Ｖであり、第２画素電極１９０bの電圧上昇は０．６４Ｖであった。ここで、容量値または電極の面積を変化させることにより、電圧降下及び上昇は自由に調節できる。

本発明の実施例によるシミュレーションにおいて、最適の条件の第１画素電極１９０a面積と第２画素電極１９０b面積の比率は５０:５０〜８０:２０の範囲が好ましく、７０:３０〜８０:２０の範囲が最も好ましい。第１画素電極１９０aと第２画素電極１９０b間の電圧比率は１:１．３〜１:１．５の範囲が最も好ましい。以下でこれについて具体的に説明する。

図９及び図１０は、本発明の実施例による液晶表示装置を用いたシミュレーションによって得られた分割された画素電極の電圧比率及び面積比率を各々示すグラフである。図９で、横軸は１つの単位画素で第２画素電極１９０bが占める面積比率であり、図１０で、横軸は第１画素電極１９０aと第２画素電極１９０b間の画素電圧比率であり、図９及び図１０で、縦軸は視認性の歪曲量である。ここで、“右側６０度”は液晶表示装置の正面から右方向に６０度となる位置であり、“対角６０度”は液晶表示装置の正面から対角方向に６０度となる位置を指す。

画素電極を分割するとしても液晶表示装置の表示特性を確保するためには、視認性の歪曲を最少に抑える必要があるため、図９のように、視認性歪曲量を最少化するためには、第２画素電極１９０bが占める面積は２０〜３０％が好ましい。したがって、第１画素電極１９０aと第２画素電極１９０bの面積比率は８０:２０〜７０:３０の範囲が好ましい。そして、図１０のように、視認性歪曲量を最少化するためには、第１画素電極１９０aと第２画素電極１９０b間の電圧比率は１．３〜１．５の範囲が好ましい。

以下、前記説明のように、１つの画素内に異なる電圧が伝達される２つ以上の画素電極を配置すれば、それぞれのサブ画素電極が互いに補償してガンマ曲線の歪曲が減少する原理について詳細に説明する。

図１１aは１つの画素を分割しない液晶表示装置におけるガンマ曲線の歪曲を示したグラフであり、図１１bは本発明の実施例のように１つの画素を互いに異なる画素電圧が伝達される２つのサブ画素に分割した液晶表示装置におけるガンマ曲線の歪曲を示したグラフであり、図１１cは１つの画素を互いに異なる画素電圧が伝達される３つのサブ画素に分割した液晶表示装置におけるガンマ曲線の歪曲を示したグラフである。１階調から６４階調による輝度量を測定した曲線であって、図１１a〜図１１cで、横軸は階調であり、縦軸は階調による輝度量であり、実線は正面のガンマ曲線であって、点線は側面のガンマ曲線である。

図１１aのように、一般的な液晶表示装置、即ち１つの画素に１つの画素電極のみが形成される液晶表示装置では、正面ガンマ曲線と比べて側面のガンマ曲線が上方へと大きく歪曲されることが分かる。特に、低階調で輝度量が急激に増加し、ガンマ曲線の歪曲が著しく生じることが分かる。

ところが、図１１bのように、画素電極を２つの画素電極（第１サブ画素電極及び第２サブ画素電極）に分割し、これらの第１及び第２サブ画素電極を薄膜トランジスタまたは結合電極を用いて容量性結合した時、本発明の実施例のように、第１及び第２画素電極１９０a、１９０bは、データ線１７１を通じて伝達される画像信号電圧よりも高いか、あるいは低い画素電圧が伝達され画像を表示する。この時、画像信号電圧よりも高い画素電圧が伝達される画素電極を有する部分が第１サブ画素であり、画像信号電圧よりも低い画素電圧が伝達される画素電極を有する部分が第２サブ画素とすれば、低い階調から低い画素電圧にシフトされる第２サブ画素はほとんどブラック状態を維持し、高い電圧にシフトされる第１サブ画素のみが主に画像を表示し、全体画素の輝度量が減少する（図１１bの“第１サブ画素”）。一方、任意の階調以上の高い階調では、第２サブ画素も画像を表示し、全体画素の輝度量が増加する（図１１bの“第２サブ画素”）。したがって、図１１bに示したように、側面ガンマ曲線の歪曲が減少する。

もちろん、１つの画素電極を３部分に分割する実施例では、同様の原理を利用して、図１１cに示されるような側面ガンマ曲線を得ることができ、さらに側面ガンマ曲線の歪曲が減少する。これについて具体的に説明する。

前記の実施例では、図６のように、単位画素の画素電極を２つに分割した構造についてのみ説明したが、画素電極は２つ以上に分割することができるので、画素電極を３つに分割する実施例について説明する。

図１２は本発明の第２実施例による薄膜トランジスタ表示板を含む液晶表示装置を概略的に示した回路図である。

図１２のように、本発明の第２実施例による薄膜トランジスタ表示板の構造は概ね図６と同じである。

ところが、図６と異なり、第１及び第２画素電極１９０a、１９０bだけでなく、それぞれの単位画素で第３画素電極１９０cが形成されており、このような第３画素電極１９０cは、第１及び第２画素電極１９０a、１９０bが共通に連結されているゲート線１２１及びデータ線１７１に連結されている第３薄膜トランジスタQ３に連結されている。

このような構造では、第１〜第３画素電極１９０a、１９０b、１９０cは第３薄膜トランジスタQ３に連結され、共に画像信号電圧の印加を受けるが、前述したように、第１及び第２画素電極１９０a、１９０bに伝達された画素電圧を変動させ、第３画素電極１９０cにデータ線１７１を通じて伝達される画素電圧はそのまま維持される。

表示装置の側面視認性を改善するために、画素電極を分割し、画素電圧が異なって印加されるようにしても、電圧降下が１Ｖ以上で著しく発生すれば、画素の輝度減少がひどく発生する問題点が起こる。なお、電圧上昇のために１つの画素電極には画像信号電圧がそのまま伝達され、その他の画素電極を結合容量で連結する場合には、輝度が減少する問題は生じないが、文字ボケなどの問題が発生する。

本発明の実施例のような構造で、電圧降下が著しく発生せず、側面視認性を改善すると共に輝度減少を防止でき、文字ボケなどの問題点が発生せず、表示装置の表示特性を確保することができた。

本発明の他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は、図１〜図５とは異なる構造とすることができ、赤、緑、青のカラーフィルターを含む構成とすることもできる。この２つの特徴は択一的に適用できるが、本実施例では、この特徴を全て備えた構造について図面を参照して説明する。

図１３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構造を示した配置図であり、図１４及び図１５は、図１３のXIV-XIV'線及びXV-XV'線による断面図である。

図１３〜図１５のように、本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層状構造は、概ね図１〜図５に示した液晶表示装置用薄膜トランジスタ表示板の層状構造と同じである。即ち、基板１１０上に複数のゲート電極１２４a、１２４bを含む複数のゲート線１２１が形成され、その上にゲート絶縁膜１４０、複数の突出部１５４a、１５４bを含む複数の線状半導体１５１、複数の突出部１６３aを各々含む複数の線状抵抗性接触部材１６１及び複数の島状抵抗性接触部材１６３c、１６５a、１６５b、１６５cが順次に形成されている。抵抗性接触部材１６１、１６５a、１６５b、１６５c及びゲート絶縁膜１４０上には、複数のソース電極１７３aを含む複数のデータ線１７１、第１薄膜トランジスタの第１及び第２ドレーン電極１７５a、１７５b、第２薄膜トランジスタのソース電極１７３cとドレーン電極１７５c及び結合電極１７６が形成され、その上に保護膜１８０が形成されている。保護膜１８０及び/または複数の接触孔１８２、１８５a、１８５b、１８３cが形成され、保護膜１８０上には、複数の第１及び第２画素電極１９０a、１９０bと複数の接触補助部材８２が形成されている。

図１〜図５に示した薄膜トランジスタ表示板と異なり、本実施例による薄膜トランジスタ表示板における半導体１５１は、薄膜トランジスタが位置する突出部１５４a、１５４bを除いて、データ線１７１、第１及び第２ドレーン電極１７５a、１７５b、第２薄膜トランジスタのソース電極１７３cとドレーン電極１７５c及びその下部の抵抗性接触部材１６１、１６３c、１６５a、１６５b、１６５cと実質的に同じ平面形状を有している。
また、保護膜１８０の下部には、ドレーン電極１７５a、１７５b及びソース電極１７３cを露出する接触孔２３５a、２３５b、２３３cを有する赤、緑及び青のカラーフィルター２３０が画素に順次形成されている。赤、緑、青のカラーフィルター２３０は、各々データ線１７１の上部に境界を置いて画素列に沿って縦に長く形成されており、隣り合うカラーフィルターがデータ線１７１上で互いに部分的に重なり、データ線１７１上で丘形状をなす構成とすることができる。この時、互いに重なっている赤、緑、青のカラーフィルター２３０は、隣り合う画素領域の間から漏れる光を遮断するブラックマトリックスの機能を有することができる。したがって、本実施例による液晶表示装置用対向表示板には、ブラックマトリックスを省略し、共通電極２７０だけを形成できる。

このような本液晶表示装置用薄膜トランジスタ表示板は、データ線１７１及びドレーン電極１７５a、１７５b、１７５cと半導体層１５１を１つの感光膜パターンを用いた写真エッチング工程で形成し、このような感光膜パターンは、薄膜トランジスタのチャンネル部に対応する部分が、他のデータ線及びドレーン電極に対応する部分よりも低い厚さを有する。この時、感光膜パターンは半導体１５１をパターニングするためのエッチングマスクであり、厚い部分はデータ線及びドレーン電極をパターニングするためのエッチングマスクとして用いる。このような製造方法は、互いに異なる２つの薄膜を１つの感光膜パターンで形成し、製造コストを最小化することができる。

また、ゲート電極１２４a、１２４bを有するゲート線１２１は、一端部１２９が外部回路との連結のための接触部を有する。

図１６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基板の配置図であり、図１７は本発明の第４実施例による液晶表示装置用カラーフィルター基板の配置図であり、図１８は本発明の第４実施例による液晶表示装置の配置図であり、図１９〜図２１は図１８に示す液晶表示装置のXIX-XIX'線、XX-XX'線及びXXI-XXI'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も、下部表示板１００、上部表示板２００及び下部表示板１００と上部表示板２００との間に注入され表示板１００、２００に垂直に配向されている液晶分子を含む液晶層３からなる。

下部表示板の基本的な構成は図６の回路図と同様であるが、第１及び第２画素電極１９０a、１９０bは、スリット１９１を通じて分離されている。

また、上部表示板の共通電極２７０には切開部２７１が形成されている。切開部２７１は、画素領域でフリンジフィールドを形成し液晶分子を分割配向するドメイン規制手段であり、第１画素電極１９０aの境界に形成されるフリンジフィールドも液晶分子を分割配向するドメイン規制手段である。この時、ドメイン規制手段としてフリンジフィールドを形成するために、共通電極２７０及び第１画素電極１９０aの切開部を利用したが、配向膜の配向力を傾斜するよう誘導して液晶分子を分割配向するための突起を利用する事もできる。

第４実施例による液晶表示装置の薄膜トランジスタ表示板について図１６、図１８〜図２１を参照して詳細に説明する。

大部分の層状構造は、前記の実施例と同様である。即ち、基板１１０上に複数のゲート電極１２４a、１２４cを含む複数のゲート線１２１が形成され、その上にゲート絶縁膜１４０、複数の突出部１５４a、１５４cを含む複数の線状半導体１５１、複数の突出部１６３aを各々含む複数の線状抵抗性接触部材１６１及び複数の島状抵抗性接触部材１６３c、１６５a、１６５b、１６５cが順次形成されている。抵抗性接触部材１６１、１６３c、１６５a、１６５b、１６５c及びゲート絶縁膜１４０の上には、複数のソース電極１７３aを含む複数のデータ線１７１、第１及び第２薄膜トランジスタQ１、Q２のドレーン電極１７５a、１７５b、第３薄膜トランジスタQ３のソース電極１７３cとドレーン電極１７５c及び結合電極１７６が形成され、その上に保護膜１８０が形成されている。保護膜１８０及び/または複数の接触孔１８２、１８５a、１８５b、１８３cが形成され、保護膜１８０上には、複数の第１及び第２画素電極１９０a、１９０bと複数の接触補助部材８２が形成されている。

画素の配置構造は前述した実施例とは相当異なっており、以下これについて説明する。

データ線１７１は、画素の長さを周期として反復的に屈折した部分と縦にのびた部分を有する。この時、データ線１７１の屈折部は２つの直線部からなり、この２つの直線部分のうちの１つはゲート線１２１に対し４５度をなし、もう１つはゲート線１２１に対し-４５度をなしている。データ線１７１の縦にのびた部分にはソース電極１７３が連結されており、この部分がゲート線１２１と交差する。この時、データ線１７１の屈折部は２つ以上とすることができ、その他様々な形態とすることができる。

この時、データ線１７１の屈折部と縦に延設された部分の長さ比率は、１：１〜９：１の範囲（即ち、データ線１７１のうちの屈折部が占める比率は５０％から９０％の範囲）である。したがって、ゲート線１２１とデータ線１７１が交差してなす画素は折れ曲がった帯状である。

ソース電極１７３c、ドレーン電極１７５a、１７５b及び結合電極１７６は、第１及び第２画素電極１９１a、１９２bと連結されたり、重畳部分が多角形の形態で広く拡張されているが、屈折された画素の形状に沿って平行四辺形もしくは菱形などの様々な形の境界線とすることができる。

この時、接触孔１８３c、１８５a、１８５b、１８２の側壁は基板１１０面に対し３０度から８０度の範囲の緩慢な傾斜を有し、平面的に角度のある形や円形の様々な形態に形成することができ、形状寸法は２mm×６０μmを超えず、０．５mm×１５μm以上であるのが好ましい。

保護膜１８０上には、接触孔１８５a、１８５bを通じて第１薄膜トランジスタQ１の２つのドレーン電極１７５a、１７５bと各々連結され、画素の形状に沿って折れ曲がった帯状で第１及び第２画素電極１９０a、１９０bが形成されている。

第１画素電極１９０aと第２画素電極１９０bは、スリット１９１を通じて分離されており、スリット１９１も画素の形状に沿って屈折された形態を有する。

このような本実施例による薄膜トランジスタ表示板においても、第１及び第２画素電極１９０a、１９０bと重畳する維持電極線及び維持電極を有する維持配線を含む構成とすることができ、維持電極及び維持電極線は屈折した画素の形状に沿って様々な形に形成できる。

次に、図１７〜図２１を参照して対向表示板について説明する。

第４実施例による液晶表示装置の対向表示板の層状構造も第１実施例と同様である。

共通電極２７０は、ドメイン規制手段として１つの切開部２７１を有しているが、その幅は９μmから１２μmの範囲であるのが好ましい。もしドメイン規制手段として切開部２７１の代わりに有機物突起を形成する場合には、幅を５μmから１０μmの範囲であるのが好ましい。

一方、切開部２７１のようなドメイン規制手段は、画素電極１９０a、１９０bに配置することができ、突起も画素電極１９０a、１９０bの上部に配置することができる。

なお、ブラックマトリックス２２０は、データ線１７１の屈折部に対応する線状部分とデータ線１７１の縦に延設された部分及び薄膜トランジスタ部分に対応する部分を含む。

赤、緑、青のカラーフィルター２３０は、ブラックマトリックス２２０によって区画される画素列に沿って縦に長く形成され、画素の形状に沿って周期的に屈折している。
切開部２７１もまた屈折しており、折れ曲がった画素状で形成されている。また、切開部２７１の両端はさらにもう１度屈折し、一端はゲート線１２１と平行であり、切開部２７１は画素の中央から左右に画素を副画素に両分し、両分された副画素を上下に両分する形の分枝を有することができる。

以上のような構造の薄膜トランジスタ表示板１００と共通電極表示板２００を結合し、その間に液晶を注入して液晶層を形成すれば、図１７〜図２１に示される本発明の第４実施例による液晶表示装置の基本パネルが形成できる。

この時、図１７〜図２１のように、下部基板１１０と上部基板２１０は第１及び第２画素電極１９０a、１９０bがカラーフィルター２３０と対応して正確に重なり、共通電極２７０の切開部２７１は第２画素電極１９０bに重なるように整列される。第１画素電極１９０aの境界線の下部には維持電極が配置できる。

このような液晶表示装置における画素の液晶分子は、切開部２７１のフリンジフィールドによって複数のドメインに分割配向される。この時、画素は切開部２７１によって左右に両分され、副画素の折れ曲った部分を中心にして上下の液晶配向の方向が互いに異なり、４種類のドメインに分割される。図面では、副画素が１つの折れ曲った部分を中心に上下に配置されているが、折れ曲った部分を少なくとも２つ以上に配置することもできる。

このような液晶表示装置の構造で、カラーフィルター２３０は対向表示板２００に配置されているが、薄膜トランジスタ表示板１００に配置することもでき、その場合には、ゲート絶縁膜１４０または保護膜１８０の下部に形成される。これについて他の実施例で具体的に説明する。

以上のような構造で液晶表示装置を形成すれば、液晶に電界が印加された時に各ドメイン内の液晶がドメインの長辺に対し垂直をなす方向に傾斜する。ところがこの方向は、データ線１７１に対し垂直をなす方向であるため、データ線１７１を介在して隣接する２つの画素電極１９１a、１９１b間に形成される側方向電界によって液晶が傾斜する方向と一致し、横方向電界が各ドメインの液晶配向を手伝うことになる。
このような液晶表示装置では、データ線１７１の両側に位置する画素電極に逆の極性の電圧を印加する点反転駆動、列反転駆動、２点反転駆動などの反転駆動方法を一般に使用するために、横方向電界は概ね常に発生し、その方向はドメインの液晶配向を手伝う方向になる。

また、偏光板の透過軸をゲート線１２１に対し垂直または平行の方向に配置するので、偏光板を安価に製造できるほか、全てのドメインで液晶配向の方向が偏光板の透過軸と４５度をなすようになり、最高の輝度が得られる。

また、このような第４実施例による液晶表示装置においても、第１及び第２画素電極１９０a、１９０bには、データ線１７１を通じて伝達される画像信号電圧を第１及び第２薄膜トランジスタQ１、Q２を通じて同一の画像信号電圧の印加を受けるが、第１画素電極１９０aと第２画素電極１９０bは、結合電極１７６を通じた容量性結合によって印加された電圧が変動する。この時、第１画素電極１９０a電圧は、データ線１７１を通じて伝達された画像信号電圧よりも低く、第２画素電極１９０bの電圧は画像信号電圧よりも高くなる。このように、１つの画素領域内に電圧が異なる２つの画素電極を配置すれば、２つの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。

また、本発明の実施例のような構造では、第１画素電極１９０aと第２画素電極１９０bとの間の電圧差が０．５〜１．５Vの範囲であって、側面視認性を改善すると共に輝度の減少を防止でき、文字ボケなどの問題が生じないので、表示装置の表示特性を確保することができた。

また、図２１のように、画素の中央に配置されている第２画素電極１９０bの電圧が画素の周囲に配置されている第１画素電極１９０aの電圧よりも高く形成されるため、スリット１９１の上部では側方向電場（lateral field）が形成される。したがって、切開部２７１によって分割配向されたドメインの中央に配列されている液晶分子は、側方向電場によって再配列が決定され、液晶分子の応答速度が速くなる。

この時、第１画素電極１９０aと第２画素電極１９０bとの間の間隔であるスリット１９１の幅は２〜５μmの範囲であるのが好ましい。

一方、本発明の他の実施例による液晶表示装置用薄膜トランジスタ基板は、図１６〜図２１とは異なる構造とすることができ、赤、緑、青のカラーフィルターを含む構成とすることもできる。このような構造は、択一的に選択することができ、双方を特徴として備える構成とすることもでき、以下で前記２つの特徴を有する構造について図面を参照して具体的に説明する。

図２２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構造を示した配置図であり、図２３及び図２４は図２２のXXIII-XXIII'線及びXXIV-XXIX'線による断面図である。

図２２〜図２４に示すように、本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層状構造は、概ね図１６〜図２１に示した液晶表示装置用薄膜トランジスタ表示板の層状構造と同様である。即ち、基板１１０上に複数のゲート電極１２４a、１２４cを含む複数のゲート線１２１が形成され、その上にゲート絶縁膜１４０、複数の突出部１５４a、１５４cを含む複数の線状半導体１５１、複数の突出部１６３aを各々含む複数の線状抵抗性接触部材１６１及び複数の島状抵抗性接触部材１６３c、１６５a、１６５b、１６５cが順次形成されている。抵抗性接触部材１６１、１６３c、１６５a、１６５b、１６５c及びゲート絶縁膜１４０の上には、複数のソース電極１７３aを含む複数のデータ線１７１、第１及び第２薄膜トランジスタのドレーン電極１７５a、１７５b、第３薄膜トランジスタQ３のソース電極１７３cとドレーン電極１７５c及び結合電極１７６が形成され、その上に保護膜１８０が形成されている。保護膜１８０及び/または複数の接触孔１８２、１８５a、１８５b、１８３cが形成され、保護膜１８０上には、複数の第１及び第２画素電極１９０a、１９０bと複数の接触補助部材８２が形成されている。

ところが、図１６〜図２１に示した薄膜トランジスタ表示板とは異なり、本実施例による薄膜トランジスタ表示板における半導体１５１は、薄膜トランジスタが位置する突出部１５４a、１５４bを除いて、データ線１７１、第１及び第２ドレーン電極１７５c、１７５b、第２薄膜トランジスタのソース電極１７３c及びドレーン電極１７５c及びその下部の抵抗性接触部材１６１、１６３c、１６５a、１６５b、１６５cと実質的に同じ平面形状を有する。

また、ゲート電極１２４a、１２４bを有するゲート線１２１は、一端部１２９は外部回路との連結のための接触部を有し、保護膜１８０の上部には、保護膜１８０及びゲート絶縁膜１４０に形成されている接触孔１８１を通じてゲート線１２１の端部に連結されているゲート接触部材１２９が形成されている。

また、平坦化特性を有する有機絶縁物質からなる保護膜１８０の下部には、赤、緑、及び青のカラーフィルター２３０が画素に順次に形成されている。赤、緑、青のカラーフィルター２３０は、各々データ線１７１の上部に境界を置いて、画素列に沿って縦に長く形成されており、隣り合うカラーフィルターがデータ線１７１上で互いに部分的に重なりデータ線１７１上で丘形状をなすように構成できる。この時、互いに重なっている赤、緑、青のカラーフィルター２３０は、隣り合う画素領域間から漏れる光を遮断するブラックマトリックスの機能を有することができる。したがって、本実施例による液晶表示装置用対向表示板には、ブラックマトリックスを省略し、共通電極２７０だけを形成することができる。

このような本液晶表示装置用薄膜トランジスタ表示板は、データ線１７１及びドレーン電極１７５a、１７５b、１７５cと半導体層１５１を１つの感光膜パターンを用いた写真エッチング工程により形成し、このような感光膜パターンは、薄膜トランジスタのチャンネル部に対応する部分が他のデータ線及びドレーン電極に対応する部分よりも薄い厚さを有する。この時、感光膜パターンは、半導体１５１をパターニングするためのエッチングマスクであり、厚い部分はデータ線及びドレーン電極をパターニングするためのエッチングマスクとして用いる。このような製造方法は、互いに異なる２つの薄膜を１つの感光膜パターンで形成し、製造コストを最少化することができる。

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るわけでなく、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。

１２１ゲート線
１２４a、１２４c ゲート電極
１３１、１３３a、１３３b 維持電極
１５１、１５４a、１５４c 非晶質シリコン層
１７１データ線
１７３a、１７３c ソース電極
１７５a、１７５b、１７５c ドレーン電極
１７６結合電極
１９０a、１９０b 画素電極
２７０共通電極

Claims

基板と、
前記基板の上に配置されているゲート線と、
前記ゲート線と平行に伸びている信号線と、
前記ゲート線と交差しているデータ線と、
前記基板の上に配置されている第１副画素電極及び第２副画素電極と、
前記ゲート線に接続されている第１端子、前記データ線に接続されている第２端子、及び前記第１副画素電極に接続されている第３端子を有する第１薄膜トランジスタと、
前記ゲート線に接続されている第１端子、前記データ線に接続されている第２端子、及び前記第２副画素電極に接続されている第３端子を有する第２薄膜トランジスタと、
前記信号線に接続されている第１端子、前記第１副画素電極に接続されている第２端子、及び結合電極に接続されている第３端子を有する第３薄膜トランジスタと、
を含むことを特徴とする、平板表示装置。
前記ゲート線と同一の層に配置されている維持電極パターンをさらに含み、
前記結合電極は前記維持電極パターンの一部と重なっていることを特徴とする、請求項１に記載の平板表示装置。
前記結合電極と前記維持電極パターンとの間の容量は、前記第１副画素電極と前記維持電極パターンとの間の容量とは異なっていることを特徴とする、請求項２に記載の平板表示装置。
前記結合電極と前記維持電極パターンとの間の容量は、前記第１副画素電極と前記維持電極パターンとの間の容量の約１／１０〜約１／３の範囲内のものであることを特徴とする、請求項３に記載の平板表示装置。
前記第１副画素電極の面積と前記第２副画素電極の面積との比は、約５０：５０〜約８０：２０であることを特徴とする、請求項１に記載の平板表示装置。
前記第１副画素電極はドメイン分割手段を有することを特徴とする、請求項１〜５のいずれかに記載の平板表示装置。
前記第３薄膜トランジスタの前記第１端子と前記第３端子との間の寄生容量は前記第１薄膜トランジスタの前記第１端子と前記第３端子との間の寄生容量より大きいことを特徴とする、請求項１〜６のいずれかに記載の平板表示装置。
前記信号線は前記ゲート線に隣接した他のゲート線であることを特徴とする、請求項１〜７のいずれかに記載の平板表示装置。
基板と、
前記基板の上に配置されている第１ゲート線及び第２ゲート線と、
前記第１ゲート線及び前記第２ゲート線と同一の層に配置されている維持電極パターンと、
前記第１ゲート線及び前記第２ゲート線と交差しているデータ線と、
前記基板の上に配置されている第１副画素電極及び第２副画素電極と、
前記第１ゲート線に接続された第１端子、前記データ線に接続された第２端子、および前記第１副画素電極に接続された第３端子を有する第１薄膜トランジスタと、
前記第１ゲート線に接続された第１端子、前記データ線に接続された第２端子、および前記第２副画素電極に接続された第３端子を有する第２薄膜トランジスタと、
前記第２ゲート線に接続された第１端子、前記第１副画素電極に接続された第２端子、および前記維持電極パターンの一部と重なっている結合電極に接続されている第３端子を有する第３薄膜トランジスタと、
を含むことを特徴とする、平板表示装置。
前記結合電極は前記第１及び第２副画素電極と重なっていないことを特徴とする、請求項９に記載の平板表示装置。