JP2004341526A - 薄膜トランジスタ表示板及びこれを含む多重ドメイン液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 開口率を確保しながら安定した多重ドメインを形成するとともに、ステッチ不良を最少化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を提供する。
【解決手段】 絶縁基板上に形成され、ゲート電極を有するゲート線１２１、ゲート線を覆うゲート絶縁膜上に形成されている半導体層、半導体層上に形成されているソース電極１７３を有し、屈折した部分とゲート線１２１と直交する部分を有するデータ線１７１、ゲート電極上部でソース電極１７３と各々対向しているドレーン電極１７５ａ、露出された半導体層を覆う保護膜、保護膜上に形成されており、ドレーン電極１７５ａと電気的に連結されており、データ線１７１に平行に曲がっている画素電極を含む薄膜トランジスタ表示板を用意する。この時、画素電極は二つの部分に分けられ、二つのサブ画素を形成する第１画素電極１９１ａと第２画素電極１９１ｂとを含む。
【選択図】図１

Description

本発明は液晶表示装置及びその薄膜トランジスタ表示板に関し、特に広視野角を得るために画素を複数のドメインに分割する薄膜トランジスタ表示板及びこれを含む多重ドメイン液晶表示装置に関する。

液晶表示装置は一般に、共通電極と色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と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が注入される。そして、画素電極と共通電極に互いに異なる電位を印加することにより電界を形成して、液晶分子の配列を変更させ、これにより光の透過率を調節し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して視野角を広くするために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基板に対して垂直に配向して、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を形成したり、突起を形成する方法が有力視されている。

しかし、突起や切開パターンを形成する方法では、突起や切開パターン部分のため開口率が低下する。これを補うために、画素電極を最大に広く形成する超高開口率の構造が考案されている。しかし、このような超高開口率の構造は、隣接した画素電極間の距離が非常に近いため、画素電極間に形成される横方向の電界（側方向電界（lateral field））が強く形成される。したがって、画素電極の縁に位置する液晶が側方向電場の影響を受けて配向が乱れる。これにより、テクスチャーや光漏れが発生して表示特性を低下させる。

また一般に、マスクの大きさより液晶表示装置用パネルのアクティブ領域が大きい場合に、このアクティブ領域にパターンを形成するためには、アクティブ領域を分割してステップアンドリピート（step and repeat）工程を行う分割露光が必要である。この場合、実際のショットでは、マスクの転移（shift）、回転（rotation）、ねじれ（distortion）などの歪曲が発生するため、ショットの間が正確に整列されず、ショットの間の各配線と画素電極間に寄生容量の差が生じたり、パターン位置の差が生じる。このような寄生容量の差とパターン位置の差は、各々領域の電気的な特性の差と開口率の差をもたらすため、結局ショット間の境界部分での画面明るさの差をもたらしてステッチ不良が発生する。

本発明が目的とする技術的課題は、開口率を確保しながら安定した多重ドメインを形成す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を提供することにある。

また、本発明が目的とする他の技術的課題は、ステッチ不良を最少化することが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、次のような薄膜トランジスタ表示板と液晶表示装置を用意する。

本発明の実施例による薄膜トランジスタ表示板は、絶縁基板、絶縁基板上に形成されている第１信号線、絶縁基板上に形成され、第１信号線と絶縁されて交差し、屈折部を有する第２信号線、第１信号線と第２信号線が交差する部分に配置されて前記第１及び第２信号線に連結されている薄膜トランジスタ、前記薄膜トランジスタを通じて第１信号線及び第２信号線に電気的に連結され、画素ごとに配置されている画素電極を含み、画素は少なくとも二つの部分のサブ画素に分離され、第２信号線の屈折部は画素の長さを単位として反復的に現れる。

第２信号線の屈折部は少なくとも２つの直線部を含み、直線部は第１信号線に対し実質的に-４５度及び４５度をなすのが好ましい。

このような薄膜トランジスタ表示板は、第１信号線と並んで延在している第３信号線をさらに含み、画素電極と連結される薄膜トランジスタの端子が第３信号線と重畳して保持容量を形成し、サブ画素は第２信号線の一側に位置し、画素電極は切開されてサブ画素に各々位置する第１及び第２画素電極を含む。ここで、第３信号線は第１及び第２画素電極の間の切開部と重畳する分枝を含むのが好ましい。

また、第１信号線と並んで延在している第３信号線をさらに含み、画素電極と連結される薄膜トランジスタの端子が第３信号線と重畳して保持容量を形成し、サブ画素は第２信号線の両側に各々位置し、画素電極は切開されてサブ画素に各々位置する第１及び第２画素電極を含み、薄膜トランジスタは第１及び第２画素電極と各々連結されている第１及び第２薄膜トランジスタを含む。ここで、第３信号線は画素の縁に配置されて第２信号線に隣接して並んで延在している分枝を有するのが好ましい。そして、このような分枝は、第２信号線の両側に各々配置されており、第１及び第２画素電極の縁と重畳するのが好ましく、第１及び第２画素電極と一部重畳して第１及び第２画素電極の境界は第３信号線の分枝に位置するのが好ましい。

この時、第１及び第２画素電極は、連結部を通じて互いに連結されているが、連結部は第２信号線の屈折部と交差するのが好ましく、連結部は画素電極または第１信号線と同一な層からなることができる。

薄膜トランジスタは、第２信号線と連結される端子が第１信号線と交差する部分に連結されている。

また、本発明の他の実施例による薄膜トランジスタ表示板には、絶縁基板上にゲート電極を有するゲート線が形成されており、ゲート線を覆うゲート絶縁膜上には半導体層が形成されている。その上には、少なくとも一部が半導体層上に位置するソース電極を有し、屈折部とゲート線が直交する部分を有するデータ線と少なくとも一部は半導体層上に位置し、ゲート電極上部でソース電極と各々対向しているドレーン電極が形成されている。半導体層を覆う保護膜上には、ドレーン電極と電気的に連結されており、データ線と隣接した辺がデータ線に沿って曲がっており、少なくとも二つの部分に分けられた第１及び第２画素電極を含む画素電極が形成されている。

このような薄膜トランジスタ表示板は、第１及び第２画素電極と重畳して保持容量を形成し、データ線の屈折部と並んで延在している維持電極を有する維持電極配線を含むのが好ましい。

この時、維持電極配線は、ゲート線と並んで形成されている維持電極線を含み、維持電極線は他の部分より広い幅を有する部分をさらに含み、ドレーン電極は画素電極と連結される部分の幅が拡張されていて、この部分が維持電極配線の広い部分と重畳している。

データ線の屈折部はゲート線と４５度をなす第１部分と、ゲート線と-４５度をなす第２部分とを含むのが好ましい。

第１及び第２画素電極は、データ線を中心にして両側に配置されることができ、ドレーン電極はソース電極を中心にして両側に配置されて、第１及び第２画素電極に各々連結されている第１及び第２ドレーン電極を含むのが好ましい。

この時、第１及び第２画素電極は、連結部を通じて互いに連結されているが、連結部は第１及び第２画素電極と同一な層からなることができ、連結部は前記ゲート線と同一な層からなることができる。連結部はデータ線の屈折部と交差して前記第１及び第２画素電極を互いに連結する。

第１及び第２画素電極はデータ線の一側に位置し、切開部を通じて分離されていることができ、維持電極線は切開部と重畳する分枝を有するのが好ましい。

このような薄膜トランジスタ表示板は、保護膜の下部に形成されている色フィルターをさらに含み、色フィルターはデータ線によって区分されている画素列に沿って赤、緑及び青の色フィルターが各々長く形成されて、赤色、緑色及び青色が反復的に現れるのが好ましい。

また、本発明の実施例による液晶表示装置は、第１絶縁基板上に形成されている第１信号線、第１絶縁基板上に形成され、第１信号線と絶縁されて交差し、屈折部を有する第２信号線、第１信号線と第２信号線が交差して定義する画素ごとに形成されている画素電極、第１信号線、第２信号線及び画素電極と連結されている薄膜トランジスタを含む第１表示板と第１絶縁基板と対向している第２絶縁基板上に形成されている共通電極、第１絶縁基板と第２絶縁基板のうちの少なくとも一側に形成されているドメイン分割手段を含む第２表示板と第１絶縁基板と第２絶縁基板との間に注入されている液晶層を含み、画素は少なくとも二つのサブ画素に分けられており、液晶層の液晶分子はドメイン分割手段によって複数のドメインに分割配向され、ドメインの長辺２つは隣接した第２信号線の屈折部と実質的に並んでいる。

液晶層に含まれている液晶分子は負の誘電率異方性を有し、液晶はその長軸が第１及び第２基板に対し垂直に配向されていることができ、液晶層に含まれている液晶分子は正の誘電率異方性を有し、液晶分子はその長軸が第１及び第２基板面に対し平行に配向されて、第１基板から第２基板に達するまで捩じれて配向されることができる。

ドメイン分割手段は、共通電極上に形成されている突起、または画素電極、または前記共通電極に形成されている切開部であることができる。第１表示板は画素電極と重畳して保持容量を形成し、前記第２信号線と並んで配置されている分枝を有する第３信号線をさらに含むことができる。

本発明のように、データ線を屈折させて画素を折れた帯状で形成すれば、隣接した画素間の側方向電界がドメインの形成を助ける方向に作用してドメインが安定して形成され、共通電圧が印加される維持電極線を画素電極の切開部に重なるように配置してフリンジフィールドを強化することにより、画素の開口率を極大化することができる。

また、画素を二つのサブ画素に分け、データ線を中心にして両側にサブ画素を配置して形成することにより、製造工程時のマスクの転移、回転、ねじれなどの歪曲が発生してもデータ線と画素電極との間の寄生容量の偏差を最少化することができるので、画面明るさの差が生じることを防止することができる。

また、維持電極をデータ線の両側に配置し、画素電極の縁を維持電極と重畳させることで、データ線と画素電極との間の寄生容量を最少化して、画面明るさの差が生じることを防止することができる。

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、各種の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”あるとする時は、中間に他の部分がないことを意味する。

以下、図面を参照して本発明の実施例による多重ドメイン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。

図１は本発明の第１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配置図であり、図２は図１の液晶表示装置でII-II´線による断面図である。

本発明の第１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とこれと対向している共通電極表示板２００及びこれら二つの表示板の間に注入されて、それに含まれている液晶分子３１０の長軸がこれらの表示板１００、２００に対して垂直に配向されている液晶層３００からなる。

まず、図１及び図２を参照して本発明の第１実施例による薄膜トランジスタ表示板について詳細に説明する。

絶縁基板１１０上に横方向にゲート線１２１が形成されており、ゲート線１２１に突起状の第１及び第２ゲート電極１２３a、１２３bを含むゲート電極が連結されている。ゲート線１２１の一端部１２９は、外部回路との連結のために幅が拡張されている。

また、絶縁基板１１０上には維持電極線１３１と第１及び第２維持電極１３３a、１３３bを含む維持電極配線が形成されている。維持電極線１３１は横方向に延在しており、第１及び第２維持電極１３３a、１３３bは、図２に示すようにその断面形状が菱形または長方形で維持電極線１３１に連結されている。第１及び第２維持電極１３３a、１３３bそれぞれは第１及び第２ゲート電極１２３a、１２３bに隣接するように配置されている。

ゲート線１２１及び維持電極配線１３１、１３３a、１３３bは、物理化学的特性に優れたCrまたはMo合金などからなる第１層と、低抵抗のAlまたはAg、またはこれらの合金などからなる第２層の二重層からなることができ、必要に応じて単一膜または二重膜以上からなることもできる。

ゲート線１２１及び維持電極配線１３１、１３３a、１３３bの上にはゲート絶縁膜１４０が形成されている。

第１及び第２ゲート電極１２３a、１２３bのゲート絶縁膜１４０上には非晶質シリコンなどの半導体からなる半導体層１５０が形成されている。半導体層１５０は、薄膜トランジスタのチャンネルを形成するチャンネル部を含み、チャンネル部は第１ゲート電極１２３a上部に位置する第１チャンネル部と第２ゲート電極１２３b上部に位置する第２チャンネル部を含む。この時、半導体層１５０は後に形成されるデータ線１７１下に位置するデータ線部を含むことができる。これに関して第２実施例で説明する。

半導体層１５０の上には、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層が形成されている。抵抗性接触層は、第１及び第２ゲート電極１２３a、１２３b上の中央に位置するソース部抵抗性部材１６３と第１及び第２ゲート電極１２３a、１２３bを中心にしてソース部抵抗性部材１６３と各々対向する第１及び第２ドレーン部抵抗性部材１６５a、１６５bからなる。

抵抗性接触層１６３、１６５a、１６５b及びゲート絶縁膜１４０上にはデータ線１７１と第１及び第２ドレーン電極１７５a、１７５bが形成されている。データ線１７１は延在しており、ゲート線１２１と交差している。データ線１７１に連結されて、ソース部抵抗性部材１６３の上部まで延在しているソース電極１７３を有する。第１及び第２ドレーン電極１７５a、１７５bは、ソース電極１７３と分離されており、第１及び第２ゲート電極１２３a、１２３bに対してソース電極１７３の反対側第１及び第２ドレーン部抵抗性部材１６５a、１６５b上に各々位置する。データ線１７１の一端部１７９は外部回路と連結するために幅が拡張されている。

ここで、データ線１７１は、画素の長さを周期として反復的に屈折部と縦に延在した部分を有する。この時、データ線１７１の屈折部は二つの直線部からなり、これらの二つの直線部のうち一つは、ゲート線１２１に対して４５度をなし、もう一つはゲート線１２１に対して-４５度をなす。データ線１７１の縦に延在し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の屈折部と縦に延在した部分の長さの比は１:１乃至９:１の間（つまり、データ線１７１のうちの屈折部が占める比率は５０％から９０％の間）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、折れた帯状であり、データ線１７１を中心にして両側に配置されている二つのサブ画素（Pa、Pb）に分離されている。

また、第１及び第２ドレーン電極１７５a、１７５bは、第１及び第２画素電極１９１a、１９２bと連結される部分が長方形に広く拡張されて、第１及び第２維持電極１３３a、１３３bと重畳している。このように、第１及び第２ドレーン電極１７５a、１７５bは、第１及び第２維持電極１３３a、１３３bとゲート絶縁膜１４０だけを介在して重畳することで、より効果的に保持容量を形成する。

データ線１７１及びドレーン電極１７５上には有機絶縁膜からなる保護膜１８０が形成されている。ここで保護膜１８０は、感光性有機物質を露光及び現像して形成する。必要に応じて保護膜１８０を感光性のない有機物質で塗布して写真エッチング工程によって形成することもできるが、感光性有機物質で保護膜１８０を形成することに比べて形成工程が複雑になる。

一方、保護膜１８０の下部に、データ線１７１及び第１及び第２ドレーン電極１７５a、１７５bによって遮らない半導体１５０を覆い、窒化ケイ素または酸化ケイ素からなる絶縁膜が追加できる。

保護膜１８０には第１及び第２ドレーン電極１７５a、１７５bを露出する接触孔１８５a、１８５bとデータ線１７１の幅が拡張されている端部１７９を露出する接触孔１８９が形成されている。また、ゲート線１２１の幅が拡張されている端部１２５を露出する接触孔１８２は、保護膜１８０と共にゲート絶縁膜１４０を貫通して形成されている。

この時、これらの接触孔１８５a、１８５b、１８９、１８２の側壁は、基板１１０面に対して３０度から８５度の間の緩やかな傾斜を有したり、階段状プロファイルを有する。

また、これらの接触孔１８５a、１８５b、１８９、１８２は、角のあるパターンや円形など様々なパターンに形成することができる。ここで、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。一方、保護膜１８０は、窒化ケイ素または酸化ケイ素などの無機絶縁物質から形成することもできる。

保護膜１８０上には接触孔１８５a、１８５bを通じて第１及び第２ドレーン電極１７５a、１７５bと連結され、画素のパターンに沿って折れた帯状で第１及び第２画素電極１９１a、１９１bが形成されている。この時、第１及び第２画素電極１９１a、１９１bは、縁がデータ線１７１と重畳する程度に広く形成されていて最大の開口率を確保している。また、第１及び第２画素電極１９１a、１９１bは連結部１９２を通じて互いに連結されている。

また、保護膜１８０上には接触孔１８２、１８９を通じてゲート線の端部１２５とデータ線の端部１７９とそれぞれ連結されている接触補助部材１９２、１９９が形成されている。ここで、画素電極１９１a、１９１b及び接触補助部材１９２、１９９は、ＩＴＯ（indium tin oxide）またはＩＺＯ（indium zinc oxide）からなる。

次に、図１及び図２を参照して共通電極表示板について説明する。

ガラスなどの透明な絶縁物質からなる上部基板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、青の色フィルター２３０が順に形成されており、色フィルター２３０上には有機物質からなるオーバーコート膜２５０が形成されている。オーバーコート膜２５０の上にはＩＴＯまたはＩＺＯなどの透明な導電物質からなっている共通電極２７０が形成されており、共通電極２７０の上には有機物質からなる突起２４０が形成されている。

この時、突起２４０はドメイン規制手段として作用して、その幅は５μmから１０μmの間であるのが好ましい。例えば、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に突起２４０の代わりに切開部を形成する場合には、切開部の幅を９μmから１２μmの間とするのが好ましい。

ここで、ブラックマトリックス２２０は、データ線１７１の屈折した部分に対応する線形部分とデータ線１７１の縦に延在した部分及び薄膜トランジスタ部分に対応する部分とを含む。

赤、緑、青の色フィルター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、画素パターンに沿って周期的に曲がっている。

突起２４０もまた曲がっており、屈折したサブ画素を左右に両分するパターンで形成されているが、突起２４０の端部は様々なパターンを有することができる。

このような本発明の実施例による薄膜トランジスタ表示板１００と共通電極表示板２００には、互いに対向する面の上に配向膜１３、２３がそれぞれ形成されている。ここで、それぞれの配向膜１３、２３は、液晶分子を基板面に対して垂直に配向する垂直配向膜であることもでき、そうでないこともできる。

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を結合して、その間に液晶を注入して液晶層３００を形成すれば、本発明の第１実施例による液晶表示装置の基本パネルが形成される。

液晶層３００に含まれている液晶分子は、画素電極１９１a、１９１bと共通電極２７０との間に電界が印加されていない状態でその方向子が下部基板１１０と上部基板２１０に対して垂直をなすように配向されており、負の誘電率異方性を有する。

下部基板１１０と上部基板２１０は、第１及び第２画素電極１９１a、１９１bが色フィルター２３０と対応して正確に重なるように整列される。このようにすれば、画素の液晶分子３１０は、突起２４０によって形成された突起２４０の傾斜面に対して垂直に配向されて、複数のドメインに分割配向される。この時、サブ画素は突起２４０によって左右に両分され、サブ画素の屈曲部分を中心にして上下の液晶の配向方向が互いに異なっていて、４種類のドメインに分割される。

このような液晶表示装置の構造では、色フィルター２３０が共通電極表示板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、この場合には、ゲート絶縁膜１４０または保護膜１８０の下部に形成できる。

液晶表示装置は、このような基本パネルの両側に偏光板、バックライト、補償板などの要素を配置して構成される。偏光板は、基本パネルの両側にそれぞれ一つずつ配置され、その透過軸は、二つのうち一つはゲート線１２１に対して並んでおり、もう一つは垂直をなすように配置する。

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て垂直をなす方向に傾く。ところがこの方向は、データ線１７１に対して垂直をなす方向である。よってこの方向と、データ線１７１を隔てて隣接する二つの画素電極１９１a、１９１bの間で形成される側方向電界によって液晶が傾く方向とが一致して、側方向電界が各ドメインの液晶配向を助けることになる。

液晶表示装置は、データ線１７１の両側に位置する画素電極に反対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法を一般に使用するため、側方向電界はほとんど常時発生し、その方向はドメインの液晶配向を助ける方向となる。

また、偏光板の透過軸をゲート線１２１に対して垂直または平行な方向に配置するので、偏光板を安価に製造することができ、また全てのドメインで液晶の配向方向が偏光板の透過軸と４５度をなすようになり、最高輝度を得ることができる。

ただし、データ線１７１が曲がっているので配線の長さが増加するが、データ線１７１で曲がった部分が５０％を占める場合に、配線の長さは約２０％増加する。データ線１７１の長さが増加すれば、配線の抵抗と負荷が増加し、信号歪曲が増加する問題がある。しかし、超高開口率の構造では、データ線１７１の幅を十分に広く形成することができ、厚い有機物の保護膜１８０を使用するので配線の負荷も十分小さく、データ線１７１長さの増加による信号歪曲の問題は無視できるようなものである。

このような構造の液晶表示装置において、薄膜トランジスタ表示板を製造する方法について概略的に説明する。

まず、CrまたはMo合金などからなる金属層または低抵抗のAlまたはAg合金などからなる金属層をスパッタリングなどの方法で連続積層し、マスクを用いた第１の写真エッチング工程で乾式または湿式エッチングして、ゲート線１２１と維持電極配線１３１、１３３a、１３３bを形成する。

次に、ゲート絶縁膜１４０、水素化非晶質シリコン層及びリン（P）などのn型不純物が高濃度にドーピングされている非晶質シリコン層を化学気相蒸着法を利用して各々１，５００Å乃至５，０００Å、５００Å乃至２，０００Å、３００Å乃至６００Åの厚さで連続蒸着し、マスクを用いた写真エッチング工程でドーピングされた非晶質シリコン層と非晶質シリコン層を順にパターニングして、チャンネル部が連結されている抵抗性接触層と非晶質シリコン層１５４を形成する。

次に、CrまたはMo合金などからなる第１金属層または低抵抗のAlまたはAg合金などからなる第２金属層などの導電体層をスパッタリングなどの方法で１，５００Å乃至３，０００Åの厚さで蒸着した後に、マスクを用いた写真エッチング工程でパターニングして、データ線１７１と第１及び第２ドレーン電極１７５a、１７５bを形成する。

次に、データ線１７１及び第１及び第２ドレーン電極１７５a、１７bで遮らない抵抗性接触層１５４をエッチングして、ソース電極１７３と第１及び第２ドレーン電極１７５a、１７５bの間の半導体層１５０を露出し、両側に分離された抵抗性接触層１６３、１６５a、１６５bを形成する。

次に、感光性有機絶縁物質を塗布して保護膜１８０を形成し、保護膜１８０をゲート絶縁膜１４０と共にパターニングして接触孔１８５a、１８５b、１８１、１８２を形成する。

次に、図１及び図２に示されるように、ＩＴＯまたはＩＺＯを４００Å乃至５００Åの厚さで蒸着し写真エッチングして、第１及び第２画素電極１９１a、１９１bと接触補助部材１９２、１９９を形成する。

このような本発明の実施例による薄膜トランジスタ表示板の構造では、データ線１７１を中心にしてサブ画素（Pa、Pb）が配置されていて、マスクを用いた写真エッチング工程でマスクの転移（shift）、回転（rotation）、ねじれ（distortion）などの歪曲が生じても、データ線１７１を中心にして両側に第１及び第２画素電極１９１a、１９１bが位置して互いに補償する構造となるので、各データ線１７１と第１及び第２画素電極１９１a、１９１bとの間に寄生容量の偏差を最少化することができ、ショット（shot）間の境界部分でも画面明るさの差が発生することを防止できて、ステッチ不良を除去することができる。

このような方法は、５枚のマスクを用いる製造方法であるが、４枚のマスクを利用して本発明による液晶表示装置用薄膜トランジスタ表示板を製造することもできる。その場合には、データ線１７１及びドレーン電極１７５a、１７５bと半導体層を一つの感光膜パターンを利用し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、チャンネル部に対応する部分は他のデータ線及びドレーン電極に対応する部分より低い厚さを有する。

図３は本発明の第２実施例による液晶表示装置の配置図であり、図４は図４の液晶表示装置でIV-IV´線による断面図である。

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は、上述の通り４枚のマスク工程で製造したもので、５枚のマスク工程で製造した薄膜トランジスタ表示板に比べて次のような特徴を有する。

データ線１７１及び第１及び第２ドレーン電極１７５a、１７５bの下に、これと実質的に同一なパターンで接触層１６１、１６３、１６５a、１６５bが形成されており、ソース電極１７３と第１及び第２ドレーン電極１７５a、１７５bの間のチャンネル部が連結されていることを除いて、半導体層１５２もデータ線１７１及び第１及び第２ドレーン電極１７５a、１７５bと実質的に同一なパターンを有する。

一方、本発明の第２実施例による薄膜トランジスタ表示板において、第１及び第２画素電極１９１a、１９１bは互いに分離されている。その他の構成は、第１実施例と同様であり同様の作用効果を奏する。このように、４枚のマスク工程で製造することにより、製造工程を簡略化することができる。

前記第１及び第２実施例では、色フィルターが共通電極表示板に形成されているが、これと異なって、薄膜トランジスタ基板に形成されることもできる。このような構造について第３実施例で説明する。

図５は本発明の第３実施例による液晶表示装置の配置図であり、図６は図５の液晶表示装置でVI-VI´線による断面図である。

まず、薄膜トランジスタ表示板について詳細に説明する。

第１及び第２実施例とは異なって、データ線１７１に対して一側にサブ画素（Pa、Pb）が配置されており、サブ画素の第１及び第２画素電極１９１a、１９１bは互いに連結されており、一つの接触孔１８５を通じて一つのドレーン電極１７５と連結されている。

また、絶縁基板１１０上に形成されている維持電極配線は、ドレーン電極１７５と重畳する維持電極１３３だけでなく、ゲート線１２１とデータ線１７１とが交差してなす画素の折れた帯状に沿って延在しており、第１及び第２画素電極１９１a、１９１bの間に位置する第３維持電極１３４を含む。

データ線１７１及びドレーン電極１７５が形成されているゲート絶縁膜１４０の上部には赤、緑及び青の色フィルター２３０が形成されている。色フィルター２３０は、各々データ線１７１によって区画される画素列に沿って縦に長く形成され、画素パターンに沿って周期的に曲がっている。また、色フィルター２３０は、隣接する色フィルター２３０がデータ線１７１の上で互いに部分的に重なっていることができる。

色フィルター２３０上には感光性有機物質または窒化ケイ素または酸化ケイ素のような無機物質からなる保護膜１８０が形成されている。

一方、色フィルター２３０の下部には半導体層１５０を覆い、窒化ケイ素からなる絶縁膜が備わることができる。

このような本発明の第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は、垂直配向モードだけでなく、液晶分子が基板に平行に配列され、下部基板１１０から上部基板２１０に達するまで螺旋形で順に捩られたＴＮネマチック方式にも適用することができる。この場合には、突起２４０と共に第１及び第２画素電極１９１a、１９１bの間に形成されている切開部（図５中、斜線部）もドメイン分割手段として利用される。

以上のような構造で液晶表示装置の液晶に電界が印加された時に、各ドメイン内の液晶分子のうちの薄膜トランジスタ表示板に隣接し、サブ画素の縁に位置する液晶分子は、第１及び第２画素電極１９１a、１９１bの縁で形成されるフリンジフィールドによって分割配向される。この時、第１画素電極１９１aと第２画素電極１９１bとの間の下部には第３維持電極１３４が配置されており、第３維持電極１３４には共通電極２７０に印加される共通電圧が伝達されて第１及び第２画素電極１９１a、１９１bの縁で形成されるフリンジフィールドを強化させる役目をする。通常、液晶分子を分割配向する時にフリンジフィールドを利用して安定的に制御するために、切開部の幅である第１画素電極１９１aと第２画素電極１９１bとの間の間隔が１０μｍ以上であるのが好ましいが、第１画素電極１９１aと第２画素電極１９１bとの間に第３維持電極１３４を配置してフリンジフィールドを強化することにより、第１画素電極１９１aと第２画素電極１９１bとの間の間隔を５μmの程度まで減らすことができる。したがって、画素の開口率を極大化することができる。

一方、データ線と平行な維持電極をデータ線の両側に配置し、画素電極の縁を維持電極と重畳させることができる。これに関して図面を参照して具体的に説明する。

図７は本発明の第４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配置図であり、図８は図７の液晶表示装置でVIII-VIII´線による断面図である。

図７及び図８のように、本発明の第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１００は図１及び図２とほとんど同様である。

ところが、ゲート線１２１の一端部に外部回路との連結のための接触部を有しないが、本実施例では、絶縁基板１１０の上にゲート駆動回路が直接設計されていてゲート線１２１の端部はゲート駆動回路の出力端と連結される。

また、絶縁基板１１０上には画素領域の上部及び下部に位置する二重の維持電極線１３１a、１３１bと、第１及び第２維持電極１３３a、１３３bと、第３維持電極１３４、１３５が形成されている。維持電極線１３１a、１３１bは横方向（ゲート線方向）に延在して、第３維持電極のうちの一部１３４は後に形成されるデータ線１７１の両側に配置されており、残りの一部１３５は互いに隣接する画素のサブ画素（Pa、Pb）の間に配置されている。

この時、第１及び第２画素電極１９１a、１９１bは、縁が第３維持電極１３４、１３５と重畳し、第１及び第２画素電極１９１a、１９１bの境界線は縁が第３維持電極１３４、１３５上部に位置する。第１及び第２画素電極１９１a、１９１bは連結部１９２を通じて互いに連結されている。

このような本発明の第４実施例による薄膜トランジスタ表示板では、それぞれのサブ画素電極１９０a、１９０bが第３維持電極１３４、１３５とは重なっているが、データ線１７１と重なっておらず、サブ画素電極１９０a、１９０bとデータ線１７１との間では寄生容量がほとんど発生しない。製造工程時に誤整列が発生しても、サブ画素電極１９０a、１９０bがデータ線１７１を中心にして両側に配置されているので寄生容量を補償する構造となっている。したがって、画素電極に伝達される画素電圧はほとんど歪曲が発生しないので、画像を表示する時に染みの発生を防止することができ、ショット間の境界部分で画面明るさの差がなくなり、ステッチ不良の発生を防止することができる。

一方、本発明の第１及び第４実施例による薄膜トランジスタ表示板で第１及び第２画素電極１９１a、１９１bは、これらと同一な層からなる連結部１９２を通じて互いに連結されているが、これらは他の層の導電膜を通じて連結されることができる。これについて図面を参照して具体的に説明する。

図９は本発明の第５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構造を示した配置図であり、図１０は図９の液晶表示装置でX-X´線に沿って切断した断面図である。

図９及び図１０のように、大部分の構造は図７及び図８と同様である。

ところが、図７及び図８と異なって、データ線１７１に隣接するように配置されている第３維持電極１３４は、画素領域が屈折した部分で分離されており、この部分にはデータ線１７１の屈折した部分と交差するサブ画素電極連結部１２８が形成されている。この時、サブ画素電極連結部１２８は、ゲート線１２１と同一な層をなし、保護膜１８０及びゲート絶縁膜１４０の接触孔１８８を通じて二つのサブ画素電極１９０a、１９０bと連結されて、データ線１７１を中心にして両側に配置されている二つのサブ画素電極１９０a、１９０bを電気的に連結する。

一方、本発明の第４実施例による薄膜トランジスタ表示板は、５枚のマスクを用いる写真エッチング工程で完成できるが、４枚のマスクを用いて薄膜トランジスタ表示板を完成することができる。そのように完成された薄膜トランジスタ表示板の構造について図面を参照して具体的に説明する。

図１１は本発明の第６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構造を示した配置図であり、図１２は図１１の液晶表示装置でXII-XII´線による断面図である。

図１１及び図１２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、ほとんど図７乃至図１０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。つまり、基板１１０上に複数のゲート電極１２３a、１２３bを含む複数のゲート線１２１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１５１、１５４、複数の抵抗性接触部材１６１、１６３、１６５a、１６５bが順に形成されている。抵抗性接触部材１６１、１６３、１６５a、１６５b及びゲート絶縁膜１４０上には、複数のソース電極１７３を含む複数のデータ線１７１、複数の第１及び第２ドレーン電極１７５a、１７５b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/またはゲート絶縁膜１４０には複数の接触孔１８２、１８５a、１８５bが形成されており、保護膜１８０上には複数のサブ画素電極１９０a、１９０bと複数の接触補助部材８２が形成されている。

しかし、図７乃至図１０に示した薄膜トランジスタ表示板と異なって、本実施例による薄膜トランジスタ表示板での半導体層１５１は、線形でデータ線１７１と共に延在しており、抵抗性接触部材１６１もまたデータ線１７１と共に縦方向に延在している。

ここで、半導体層１５４は、薄膜トランジスタのチャンネル部を除いてデータ線１７１、第１及び第２ドレーン電極１７５a、１７５b及びその下部の抵抗性接触部材１６１、１６３、１６５a、１６５bと実質的に同一な平面パターンを有する。

以上、本発明の好ましい実施例を参照して説明したが、該当技術分野の熟練した当業者であれば本発明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が理解できるであろう。

本発明の第１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配置図である。 図１の液晶表示装置でII-II´線による断面図である。 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配置図である。 図３の液晶表示装置でIV-IV´線による断面図である。 本発明の第３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配置図である。 図５の液晶表示装置でVI-VI´線による断面図である。 本発明の第４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配置図である。 図７の液晶表示装置でVIII-VIIII´線による断面図である。 本発明の第５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配置図である。 図９の液晶表示装置でX-X´線による断面図である。 本発明の第６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配置図である。 図１１の液晶表示装置でXII-XII´線による断面図である。

符号の説明

１００ 薄膜トランジスタ表示板
１１０ 絶縁基板
１２１ ゲート線
１２３a、１２３b 第１及び第２ゲート電極
１３１ 維持電極線
１３３a、１３３b 第１及び第２維持電極
１４０ ゲート絶縁膜
１７１ データ線
１７５a、１７５b 第１及び第２ドレーン電極
１８０ 保護膜
１９１a、１９１b 画素電極
２００ 共通電極表示板
２２０ ブラックマトリックス
２３０ 色フィルター
２４０ 突起
２７０ 共通電極
３００ 液晶層

Claims (27)

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、
   前記絶縁基板上に形成され、前記第１信号線と絶縁されて交差し、屈折した部分を有する第２信号線と、
   前記第１信号線と前記第２信号線が交差する部分に配置されて前記第１及び第２信号線と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を通じて前記第１信号線及び前記第２信号線と電気的に連結され、画素ごとに配置されている画素電極と、
   を含み、
   前記画素は少なくとも二つの部分のサブ画素に分離されており、前記第２信号線の屈折した部分と前記第１信号線と交差する部分が前記画素の長さを単位として反復的に現れている薄膜トランジスタ表示板。
2. 前記第２信号線の屈折した部分は少なくとも２つの直線部を含み、直線部は前記第１信号線に対して実質的に-４５度及び４５度をなす請求項１に記載の薄膜トランジスタ表示板。
3. 前記第１信号線と並んで延在している第３信号線をさらに含み、前記画素電極と連結される前記薄膜トランジスタの端子が前記第３信号線と重畳して保持容量を形成し、
   前記サブ画素は前記第２信号線の一側に位置し、前記画素電極は切開されて前記サブ画素に各々位置する第１及び第２画素電極を含み、
   前記第３信号線は前記第１及び第２画素電極の間の切開部と重畳する分枝を含む請求項１に記載の薄膜トランジスタ表示板。
4. 前記第１信号線と並んで延在している第３信号線をさらに含み、前記画素電極と連結される前記薄膜トランジスタの端子が前記第３信号線と重畳して保持容量を形成し、
   前記サブ画素は前記第２信号線の両側に各々位置し、前記画素電極は切開されて前記サブ画素に各々位置する第１及び第２画素電極を含み、
   前記薄膜トランジスタは前記第１及び第２画素電極と各々連結されている第１及び第２薄膜トランジスタを含む請求項１に記載の薄膜トランジスタ表示板。
5. 前記第３信号線は前記サブ画素の縁に配置されて前記第２信号線に隣接するように並んで延在している分枝を有する請求項４に記載の薄膜トランジスタ表示板。
6. 前記第３信号線の分枝は前記第２信号線の両側に各々配置されており、前記第１及び第２画素電極の縁と重畳する請求項５に記載の薄膜トランジスタ表示板。
7. 前記第３信号線の分枝は前記第１及び第２画素電極と一部重畳して前記第１及び第２画素電極の境界は前記第３信号線の分枝に位置する請求項５に記載の薄膜トランジスタ表示板。
8. 前記第１及び第２画素電極は連結部を通じて互いに連結されている請求項４に記載の薄膜トランジスタ表示板。
9. 前記連結部は前記第２信号線の屈折した部分と交差する請求項８に記載の薄膜トランジスタ表示板。
10. 前記薄膜トランジスタで前記第２信号線と連結される端子は前記第１信号線と交差する部分に連結されている請求項１に記載の薄膜トランジスタ表示板。
11. 絶縁基板と、
    前記絶縁基板上に形成され、ゲート電極を有するゲート線と、
    前記ゲート線上に形成されているゲート絶縁膜と、
    前記ゲート絶縁膜上に形成されている半導体層と、
    少なくとも一部は前記半導体層上に形成されているソース電極を有し、屈折した部分と前記ゲート線と交差する部分とを有するデータ線と、
    少なくとも一部は前記半導体層上に形成され、前記ゲート電極上部で前記ソース電極と各々対向しているドレーン電極と、
    前記半導体層を覆う保護膜と、
    前記ドレーン電極と電気的に連結され、前記データ線と隣接した辺が前記データ線に沿って曲がっており、少なくとも二つの部分に分けられた第１及び第２画素電極を含む画素電極と、
    を含む薄膜トランジスタ表示板。
12. 前記データ線の屈折した部分は前記ゲート線と-４５度をなす第１部分と前記ゲート線と+４５度をなす第２部分とを含む請求項１１に記載の薄膜トランジスタ表示板。
13. 前記ゲート線と並んで形成されている維持電極線及び前記維持電極線に連結されており、前記維持電極線より幅が広い維持電極をさらに含み、前記ドレーン電極は前記画素電極と連結される部分の幅が拡張されており、この部分が前記維持電極と重畳している請求項１１に記載の薄膜トランジスタ表示板。
14. 前記第１及び第２画素電極は前記データ線を中心にして両側に配置されており、前記ドレーン電極は前記ソース電極を中心にして両側に配置されて前記第１及び第２画素電極に各々連結されている第１及び第２ドレーン電極を含む請求項１１に記載の薄膜トランジスタ表示板。
15. 前記ゲート線と並んで形成されている維持電極線及び前記維持電極線に連結されており、前記第１及び第２画素電極の縁と重畳する維持電極を有する維持電極配線をさらに含む請求項１４に記載の薄膜トランジスタ表示板。
16. 前記維持電極は前記第１及び第２画素電極と一部だけ重なって、前記第１及び第２画素電極の境界は前記維持電極の上部に位置する請求項１５に記載の薄膜トランジスタ表示板。
17. 前記第１及び第２画素電極は連結部を通じて互いに連結されている請求項１５に記載の薄膜トランジスタ表示板。
18. 前記連結部は第１及び第２画素電極と同一な層からなっている請求項１７に記載の薄膜トランジスタ表示板。
19. 前記連結部は前記ゲート線と同一な層からなり、前記データ線と交差して前記第１及び第２画素電極を互いに連結する請求項１８に記載の薄膜トランジスタ表示板。
20. 前記第１及び第２画素電極は前記データ線の一側に位置し、切開部を通じて分離されている請求項１１に記載の薄膜トランジスタ表示板。
21. 前記ゲート線と並んで形成されている維持電極線、及び前記維持電極線に連結されており、前記維持電極線より幅が広い維持電極をさらに含み、前記ドレーン電極は前記画素電極と連結される部分の幅が拡張されており、この部分が前記維持電極と重畳しており、前記維持電極線は前記切開部と重畳する分枝を有する請求項２０に記載の薄膜トランジスタ表示板。
22. 前記保護膜の下部に形成されている色フィルターをさらに含み、
    前記色フィルターは前記データ線によって区分されている画素列に沿って赤、緑及び青の色フィルターが各々長く形成されており、赤色、緑色及び青色が反復的に現れる請求項１１に記載の薄膜トランジスタ表示板。
23. 第１絶縁基板と、
    前記第１絶縁基板上に形成されている第１信号線と、
    前記第１絶縁基板上に形成され、前記第１信号線と絶縁されて交差し、屈折部を有する第２信号線と、
    前記第１信号線と前記第２信号線が交差して定義する画素ごとに形成されている画素電極と、
    前記第１信号線、前記第２信号線及び前記画素電極と連結されている薄膜トランジスタと、
    前記第１絶縁基板と対向している第２絶縁基板と、
    前記第２絶縁基板上に形成されている共通電極と、
    前記第１絶縁基板と前記第２絶縁基板のうちの少なくとも一側に形成されているドメイン分割手段と、
    前記第１絶縁基板と前記第２絶縁基板との間に注入されている液晶層と、
    を含み、前記画素は少なくとも二つのサブ画素に分けられており、前記液晶層の液晶分子は前記ドメイン分割手段によって複数のドメインに分割配向され、前記ドメインの長辺２つは隣接した前記第２信号線の屈折部と実質的に並んでいる液晶表示装置。
24. 前記画素電極と重畳して保持容量を形成し、前記第２信号線と並んで配置されている分枝を有する第３信号線をさらに含む請求項２３に記載の液晶表示装置
25. 前記液晶層に含まれている液晶分子は負の誘電率異方性を有し、前記液晶はその長軸が前記第１及び第２基板に対し垂直に配向されている請求項２３に記載の液晶表示装置。
26. 前記液晶層に含まれている液晶分子は正の誘電率異方性を有し、前記液晶分子はその長軸が前記第１及び第２基板面に対し平行に配向されて第１基板から第２基板に達するまで捩じれて配列された請求項２３に記載の液晶表示装置。
27. 前記ドメイン分割手段は前記共通電極上部に形成されている突起または前記画素電極または前記共通電極に形成されている切開部である請求項２３に記載の液晶表示装置。
    

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