JP2008026908A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】液晶表示装置に設置されるデータ駆動回路チップの数を減らし、列反転駆動時にクロストークの発生を防止する液晶表示装置を提供する。
【解決手段】本発明の一特徴による液晶表示装置は、基板と、基板上に形成される複数のゲート線と、ゲート線と交差する複数のデータ線と、ゲート線及びデータ線と接続されてドレーン電極を含む複数の薄膜トランジスタと、薄膜トランジスタと接続されて行列状に配列され、ゲート線に平行な第１辺及び第１辺より長さが短くて第１辺と隣接する第２辺を有する複数の画素電極と、を有し、ドレーン電極の一部は隣接する画素電極の間に配置され、ドレーン電極の一部は隣接する画素電極の極性が異なる場合に何れか一つの画素電極にだけ重なり、隣接する画素電極の極性が同じ場合に二つの画素電極と全て重なる。
【選択図】図８

Description

本発明は、液晶表示装置に関する。

液晶表示装置は、現在最も広く使用さ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場生成電極が形成されている二枚の表示板とその間に入っている液晶層を含む。液晶表示装置は、電場生成電極に電圧を印加して液晶層に電場を生成し、これを通して液晶層の液晶分子の配向を決定して、入射光の偏光を制御することによって映像を表示する。

液晶表示装置は、また、各画素電極に接続されているスイッチング素子及びスイッチング素子を制御して画素電極に電圧を印加するためのゲート線とデータ線など複数の信号線を含む。ゲート線は、ゲート駆動回路が生成したゲート信号を生成し、データ線はデータ駆動回路が生成したデータ電圧を伝達し、スイッチング素子はゲート信号によってデータ電圧を画素電極に伝達する。

このようなゲート駆動回路及びデータ駆動回路は、複数の集積回路チップ形態で表示板に直接装着されたり、可撓性回路フィルムなどに装着されたりして表示板に付着されるが、このような集積回路チップは液晶表示装置の製造費用の高い割合を占める。特にデータ駆動集積回路チップの場合、ゲート駆動回路チップに比べてそのコストが非常に高いため、高解像度、大面積液晶表示装置の場合、その数を減らす必要がある。ゲート駆動回路の場合、ゲート線、データ線及びスイッチング素子と共に表示板に集積することによってその費用を節減できるが、データ駆動回路はその構造が多少複雑で表示板に集積するのが困難であることから、さらにその数を減らす必要があるという問題点がある。

そこで、本発明は上記従来の液晶表示装置の問題点に鑑みてなされたものであって、本発明の目的は、液晶表示装置に設置されるデータ駆動回路チップの数を減らし、列反転駆動時のクロストークの発生を防止する液晶表示装置を提供することにある。

上記目的を達成するためになされた本発明の一特徴による液晶表示装置は、基板と、前記基板上に形成される複数のゲート線と、前記ゲート線と交差する複数のデータ線と、前記ゲート線及び前記データ線と接続されてドレーン電極を含む複数の薄膜トランジスタと、前記薄膜トランジスタと接続されて行列状に配列され、前記ゲート線に平行な第１辺及び該第１辺より長さが短く該第１辺と隣接する第２辺を有する複数の画素電極と、を有し、前記ドレーン電極の一部は隣接する画素電極の間に配置され、前記ドレーン電極の一部は隣接する画素電極の極性が異なる場合に何れか一つの画素電極にだけ重なり、隣接する画素電極の極性が同じ場合に二つの画素電極と全て重なる。
前記画素電極の極性はｍ×１反転駆動できる。
前記ｍは３でよい。
前記画素電極及び前記ドレーン電極と重なる維持電極線をさらに含むことができる。
前記ドレーン電極の一部と前記維持電極線は、列方向に隣接する画素電極の間に配置できる。
前記画素電極は前段ゲート線を覆うことができる。
前記画素電極と前記データ線及び前記ゲート線の間に形成される有機膜をさらに含むことができる。
前記第１辺の長さは前記第２辺の長さの３倍でよい。
前記ゲート線と接続されるゲート駆動部をさらに含み、前記ゲート駆動部は、前記ゲート線、前記データ線、及び前記薄膜トランジスタと同一層に位置できる。

上記目的を達成するためになされた本発明の他の特徴による液晶表示装置は、基板と、前記基板上に形成される複数のゲート線と、前記ゲート線と交差する複数のデータ線と、前記ゲート線及び前記データ線と接続される複数の薄膜トランジスタと、各々前記薄膜トランジスタと接続され、各々前記ゲート線に平行な第１辺及び該第１辺より長さが短く該第１辺と隣接する第２辺を有して列方向に隣接する第１画素電極、第２画素電極、及び第３画素電極と、を有し、前記第２及び第３画素電極は極性が同一で、前記第１画素電極は前記第２及び第３画素電極と極性が反対であり、前記ドレーン電極は、前記第１及び第２画素電極の間に配置される第１ドレーン電極、及び前記第２及び第３画素電極の間に配置される第２ドレーン電極を含み、前記第１ドレーン電極は前記第１画素電極にだけ重なり、前記第２ドレーン電極は前記第２及び第３画素電極と全て重なる。
前記画素電極及び前記ドレーン電極と重なる維持電極線をさらに含むことができる。
前記画素電極は前段ゲート線を覆うことができる。
前記画素電極と前記データ線及び前記ゲート線の間に形成される有機膜をさらに含むことができる。
前記第１辺の長さは前記第２辺の長さの３倍でよい。
前記ゲート線と接続されるゲート駆動部をさらに含み、前記ゲート駆動部は、前記ゲート線、前記データ線、及び前記薄膜トランジスタと同一層に位置できる。

本発明によれば、液晶表示装置に設置されるデータ駆動回路チップの数を減らし、クロストークの発生を防止しながらも開口率を確保することができる。

以下、本発明の液晶表示装置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詳細に説明する。しかし、本発明は多様な形態に実現でき、ここで説明する実施形態に限定されない。

図面から多様な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た。明細書全体にわたって類似する部分については同一図面符号を付けた。層、膜、領域、板などの部分が他の部分の「上」にあるとする時、これは他の部分の「直ぐ上」にある場合だけでなく、その中間に他の部分がある場合も含む。一方、ある部分が他の部分の「直上」にあるとする時には中間に他の部分がないことを意味する。

図１及び図２を参照して本発明の実施形態１による液晶表示装置について説明する。
図１は、本発明の実施形態１による液晶表示装置のブロック図であり、図２は、本発明の実施形態１による液晶表示装置の一つの画素に対する等価回路図である。

図１及び図２を参照すると、本発明の実施形態１による液晶表示装置は、液晶表示板組立体３００とこれに接続された一対のゲート駆動部４００及びデータ駆動部５００、データ駆動部５００に接続された階調電圧生成部８００、そしてこれらを制御する信号制御部６００を含む。

液晶表示板組立体３００は、等価回路から見ると、複数の表示信号線と、これに接続されて略行列状に配列された複数の画素（ＰＸ１、ＰＸ２、ＰＸ３）を含む。一方、図２に示した構造から見ると、液晶表示板組立体３００は互いに対向する下部及び上部に位置するトランジスタ表示板１００及び共通電極表示板２００とその間に入っている液晶層３を含む。

信号線（Ｇ_１−Ｇ_ｎ、Ｄ_１−Ｄ_ｍ）は、ゲート信号（「走査信号」とも言う）を伝達する複数のゲート線（Ｇ_１−Ｇ_ｎ）とデータ信号を伝達する複数のデータ線（Ｄ_１−Ｄ_ｍ）を含む。
ゲート線（Ｇ_１−Ｇ_ｎ）は、略行方向にのびて互いにほぼ平行し、データ線（Ｄ_１−Ｄ_ｍ）は略列方向にのびて互いにほぼ平行する。

各画素（ＰＸ１、ＰＸ２、ＰＸ３）は行方向の長い構造を有し、例えば、ゲート線（ＧＬ）とデータ線（ＤＬ）に接続された画素（ＰＸ１、ＰＸ２、ＰＸ３）は、信号線（ＧＬ、ＤＬ）に接続されたスイッチング素子（Ｑ）と、これに接続された液晶キャパシタ（Ｃｌｃ）及びストレージキャパシタ（Ｃｓｔ）を含む。ストレージキャパシタ（Ｃｓｔ）は必要に応じて省略できる。

スイッチング素子（Ｑ）は、下部表示板（トランジスタ表示板）１００に備えられている薄膜トランジスタなどの三端子素子であり、その制御端子はゲート線（ＧＬ）と接続され、入力端子はデータ線（ＤＬ）と接続され、出力端子は液晶キャパシタ（Ｃｌｃ）及びストレージキャパシタ（Ｃｓｔ）と接続されている。

液晶キャパシタ（Ｃｌｃ）は、下部表示板１００の画素電極１９１と上部表示板（共通電極表示板）２００の共通電極２７０を二つの端子として、画素電極１９１と共通電極２７０との二つの電極間の液晶層３は誘電体として機能する。画素電極１９１はスイッチング素子（Ｑ）と接続され、共通電極２７０は上部表示板２００の前面に形成されて共通電圧（Ｖｃｏｍ）が印加される。図２とは異なって、共通電極２７０が下部表示板１００に備えられる場合もあり、この時には二つの電極１９１、２７０のうちの少なくとも一つを線状または棒状に形成できる。

液晶キャパシタ（Ｃｌｃ）の補助的役割を果たすストレージキャパシタ（Ｃｓｔ）は、下部表示板１００に備えられた維持電極線（ＳＬ）と画素電極１９１が絶縁体を間に置いて重なって形成され、この別途の信号線には共通電圧（Ｖｃｏｍ）などの決められた電圧が印加される。しかし、ストレージキャパシタ（Ｃｓｔ）は、画素電極１９１が絶縁体を介して直ぐ上の前段ゲート線と重なることで構成されるようにすることもできる。

一方、色表示を実現するためには、各画素（ＰＸ１−ＰＸ３）が基本色のうちの一つの色を固有に表示したり（空間分割）、各画素（ＰＸ１−ＰＸ３）が時間によって交互に基本色を表示したり（時間分割）するようにして、これらの基本色の空間的、時間的合計で望む色が認識されるようにする。基本色の例としては、赤色、緑色、青色など三原色がある。図２は、空間分割の一例として、各画素（ＰＸ１−ＰＸ３）が画素電極１９１に対応する上部表示板２００の領域に基本色のうちの一つの色を示すカラーフィルター２３０を備えることを示している。図２とは異なって、カラーフィルター２３０は下部表示板１００の画素電極１９１上または下に形成できる。行方向に隣接した画素（ＰＸ１−ＰＸ３）のカラーフィルター２３０は互いに接続されて行方向に長くのびていて、列方向には互いに異なる色を示すカラーフィルター２３０が交互に配置されている。

各カラーフィルター２３０が赤色、緑色、青色のうちのいずれか一つの色を示すと仮定して、赤色フィルター２３０を備えた画素を赤色画素、緑色フィルター２３０を備えた画素を緑色画素、青色フィルター２３０を備えた画素を青色画素という。赤色画素、青色画素、緑色画素は列方向に順に交互に配列されている。
このように三原色の画素（ＰＸ１−ＰＸ３）は、画像表示の基本単位の何れか一つのドット（ＤＴ）を成す。

再び図１を参照して説明すると、ゲート駆動部４００は、信号線（Ｇ_１−Ｇ_ｎ、Ｄ_１−Ｄ_ｍ）及び薄膜トランジスタスイッチング素子（Ｑ）などと共に液晶表示板組立体３００に集積されて、液晶表示板組立体３００の左側と右側に各々位置している（図示せず）。ゲート駆動部４００はゲートオン電圧（Ｖｏｎ）とゲートオフ電圧（Ｖｏｆｆ）の組み合わせで構成されるゲート信号をゲート線（Ｇ_１−Ｇ_ｎ）に印加する。ゲート駆動部４００は、集積回路チップ状で組立体３００上に直接装着されたり可撓性印刷回路フィルム（図示せず）上に装着されたりして、ＴＣＰ（ｔａｐｅ ｃａｒｒｉｅｒ ｐａｃｋａｇｅ）状で液晶表示板組立体３００に付着されたり、別途の印刷回路基板（図示せず）上に装着されたりし得る。

液晶表示板組立体３００の外側面には光を偏光させる少なくとも一つの偏光子（図示せず）が付着されている。

階調電圧生成部８００は、画素（ＰＸ）の透過率と関係がある二対の階調電圧集合（または基準階調電圧集合）を生成する。二対のうちの一対は、共通電圧（Ｖｃｏｍ）に対して正の値を有し、他の一対は負の値を有する。

データ駆動部５００は、液晶表示板組立体３００のデータ線（Ｄ_１−Ｄ_ｍ）に接続されており、階調電圧生成部８００からの階調電圧を選択して、これをデータ信号としてデータ線（Ｄ_１−Ｄ_ｍ）に印加する。しかし、階調電圧生成部８００が全ての階調に対する電圧を全て提供するのではなく、決められた数の基準階調電圧のみを提供する場合、データ駆動部５００は基準階調電圧を分圧して全体階調に対する階調電圧を生成して、この中でデータ信号を選択する。データ駆動部５００は、集積回路チップ状で液晶表示板組立体３００上に直接装着されたり、可撓性印刷回路フィルム（図示せず）上に装着されたりして、ＴＣＰ状で液晶表示板組立体３００に付着されたり、別途の印刷回路基板（図示せず）上に装着されたりし得る。しかし、信号線（Ｇ_１−Ｇ_ｎ、Ｄ_１−Ｄ_ｍ）及び薄膜トランジスタのスイッチング素子（Ｑ）などと共に液晶表示板組立体３００に集積されるようにすることもできる。

信号制御部６００はゲート駆動部４００及びデータ駆動部５００などを制御する。
このような液晶表示装置の動作について詳細に説明する。

信号制御部６００は、外部のグラフィック制御機（図示せず）から入力映像信号（Ｒ、Ｇ、Ｂ）及びその表示を制御する入力制御信号を受信する。入力映像信号（Ｒ、Ｇ、Ｂ）は各画素（ＰＸ）の輝度情報を含み、輝度は決められた数、例えば、１０２４（＝２^１０）、２５６（＝２^８）または６４（＝２^６）個の階調（ｇｒａｙ）を有している。入力制御信号の例としては、垂直同期信号（Ｖｓｙｎｃ）と水平同期信号（Ｈｓｙｎｃ）、メインクロック（ＭＣＬＫ）、データイネーブル信号（ＤＥ）などがある。

信号制御部６００は、外部のグラフィック制御機（図示せず）から入力映像信号（Ｒ、Ｇ、Ｂ）及びその表示を制御する入力制御信号を受信して、液晶表示板組立体３００の動作条件に合わせて処理してゲート制御信号（ＣＯＮＴ１）及びデータ制御信号（ＣＯＮＴ２）などを生成した後、各々ゲート駆動部４００及びデータ駆動部５００に出力する。信号制御部６００のこのような映像信号処理には、画素の配置によって入力映像信号（Ｒ、Ｇ、Ｂ）を再配列する動作が含まれる。

ゲート制御信号（ＣＯＮＴ１）は、走査開始を指示する走査開始信号（ＳＴＶ）とゲートオン電圧（Ｖｏｎ）の出力周期を制御する少なくとも一つのクロック信号を含む。ゲート制御信号（ＣＯＮＴ１）はまた、ゲートオン電圧（Ｖｏｎ）の持続時間を限定する出力イネーブル信号（ＯＥ）をさらに含むことができる。

データ制御信号（ＣＯＮＴ２）は、一つの行の画素に対するデジタル映像信号（ＤＡＴ）の伝送開始を知らせる水平同期開始信号（ＳＴＨ）と、データ線（Ｄ_１−Ｄ_ｍ）にアナログデータ信号を印加することを指示するロード信号（ＬＯＡＤ）、及びデータクロック信号（ＨＣＬＫ）を含む。データ制御信号（ＣＯＮＴ２）はまた、共通電圧（Ｖｃｏｍ）に対するアナログデータ信号の電圧極性（以下、「共通電圧に対するデータ信号の電圧極性」を略して「データ信号の極性」とする）を反転させる反転信号（ＲＶＳ）をさらに含むことができる。

信号制御部６００からのデータ制御信号（ＣＯＮＴ２）によって、データ駆動部５００は、一つの行の画素に対するデジタル映像信号（ＤＡＴ）を受信して、各デジタル映像信号（ＤＡＴ）に対応する階調電圧を選択することによって、デジタル映像信号（ＤＡＴ）をアナログデータ信号に変換した後に、これを対応するデータ線（Ｄ_１−Ｄ_ｍ）に印加する。

ゲート駆動部４００は、信号制御部６００からのゲート制御信号（ＣＯＮＴ１）によってゲートオン電圧（Ｖｏｎ）をゲート線（Ｇ_１−Ｇ_ｎ）に印加し、このゲート線（Ｇ_１−Ｇ_ｎ）に接続されたスイッチング素子（Ｑ）を導通させる。以下、データ線（Ｄ_１−Ｄ_ｍ）に印加されたデータ信号が導通したスイッチング素子（Ｑ）を通して対応する画素（ＰＸ）に印加される。

画素（ＰＸ）に印加されたデータ信号の電圧と共通電圧（Ｖｃｏｍ）の差は、液晶キャパシタ（Ｃｌｃ）の充電電圧、つまり、画素電圧として現れる。液晶分子は画素電圧の大きさによってその配列を異ならせて、それにより液晶層３を通過する光の偏光が変化する。このような偏光の変化は、液晶表示板組立体３００に付着された偏光子によって光の透過率変化に現れて、これによって画素（ＰＸ）は映像信号（ＤＡＴ）の階調が示す輝度を表示する。

１水平周期［「１Ｈ」ともいい、水平同期信号（Ｈｓｙｎｃ）及びデータイネーブル信号（ＤＥ）の一周期と同一］を単位とし、このような過程を繰り返すことによって、全てのゲート線（Ｇ_１−Ｇ_ｎ）に対して順次に（通常は画面の上から下へ）ゲートオン電圧（Ｖｏｎ）を印加して、全ての画素（ＰＸ）にデータ信号を印加して１フレームの映像を表示する。

１フレームが終わると、フレームが始まって各画素（ＰＸ）に印加されるデータ信号の極性が直前フレームでの極性と逆になるように、データ駆動部５００に印加される反転信号（ＲＶＳ）の状態が制御される（フレーム反転）。この時、１フレーム内でも反転信号（ＲＶＳ）の特性によって、一つのデータ線を通して流れるデータ信号の極性が変わったり（例：行反転、点反転）、一つの画素行に印加されるデータ信号の極性も互いに異なったり（例：列反転、点反転）する場合もありうる。

以下、このような液晶表示板組立体３００の一例について、図３乃至図５を参照して詳細に説明する。

図３は、本発明の実施形態１による液晶表示板組立体用薄膜トランジスタ表示板の配置図であり、図４は、本発明の実施形態１による液晶表示板組立体用共通電極表示板の配置図であり、図５、は図３の薄膜トランジスタ表示板と図４の共通電極表示板で構成される液晶表示板組立体の配置図であり、図６及び図７は、図５の液晶表示板組立体をＶＩ−ＶＩ及びＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿って切断して示した断面図である。

まず、図３、図５、図６及び図７を参照して本発明の実施形態１による液晶表示板組立体用薄膜トランジスタ表示板について説明する。
透明なガラスまたはプラスチックなどで形成された絶縁基板１１０上に複数のゲート線１２１及び維持電極線１３１が形成されている。

ゲート線１２１はゲート信号を伝達して主に横方向にのびている。各ゲート線１２１は、上にまたは下に突出した複数のゲート電極１２４と他の層または外部駆動回路との接続のために広いゲート線の端部１２９を含む。

維持電極線１３１は、共通電圧など所定の電圧が印加されてゲート線１２１と平行にのびている。維持電極線１３１は維持電極１３７を含む。しかし、維持電極線１３１のパターン及び配置は多様に変更することもできる。

ゲート線１２１及び維持電極線１３１は、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金属、銀（Ａｇ）や銀合金など銀系金属、銅（Ｃｕ）や銅合金など銅系金属、モリブデン（Ｍｏ）やモリブデン合金などモリブデン系金属、クロム（Ｃｒ）、タンタル（Ｔａ）及びチタン（Ｔｉ）などで形成できる。しかし、これらは物理的性質が異なる二つの導電膜（図示せず）を含む多重膜構造を有してもよい。このうちの一つの導電膜は信号遅延や電圧降下を減らせるように、比抵抗が低い金属、例えば、アルミニウム系金属、銀系金属、銅系金属などで形成できる。これとは異なって、他の導電膜は他の物質、特にＩＴＯ及びＩＺＯとの物理的、化学的、電気的接触特性に優れた物質、例えばモリブデン系金属、クロム、タンタル、チタンなどで構成できる。このような組み合わせの良い例としては、クロム下部膜とアルミニウム（合金）上部膜及びアルミニウム（合金）下部膜とモリブデン（合金）上部膜がある。しかし、ゲート線１２１及び維持電極線１３１は、その他にも多様な金属または導電体で形成できる。

ゲート線１２１及び維持電極線１３１の側面は、基板１１０面に対して傾いており、その傾斜角は約３０°乃至約８０°であるのが望ましい。

ゲート線１２１及び維持電極線１３１上には、窒化ケイ素（ＳｉＮｘ）または酸化ケイ素（ＳｉＯｘ）などで構成されたゲート絶縁膜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（非晶質シリコンは略してａ−Ｓｉという）または多結晶シリコンなどで形成された複数の島型の半導体１５４が形成されている。半導体１５４はゲート電極１２４上に位置する。

半導体１５４上には複数の島型の抵抗性接触（オーミックコンタクト）部材１６３、１６５が形成されている。抵抗性接触部材１６３、１６５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で形成されたり、シリサイドで形成されたりし得る。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。

半導体１５４と抵抗性接触部材１６３、１６５の側面も基板１１０面に対して傾いており、傾斜角は３０°乃至８０°程度である。

抵抗性接触部材１６３、１６５及びゲート絶縁膜１４０上には複数のデータ線１７１及び複数のドレーン電極１７５が形成されている。

データ線１７１は、データ信号を伝達して主に縦方向にのびてゲート線１２１と交差する。各データ線１７１は、ゲート電極１２４に向かってのびた複数のソース電極１７３と他の層または外部駆動回路との接続のために面積が広いデータ線の端部１７９を含む。データ信号を生成するデータ駆動回路（図示せず）は、基板１１０上に付着される可撓性印刷回路フィルム（図示せず）上に装着されたり、基板１１０上に直接装着されたり、基板１１０に集積されたりし得る。データ駆動回路が基板１１０上に集積されている場合、データ線１７１がのびてこれと直接接続される。

ドレーン電極１７５は、データ線１７１と分離されていてゲート電極１２４を中心にソース電極１７３と対向する。各ドレーン電極１７５は面積が広い一側の端部（ドレーン電極の端部）１７７と棒状の他側端部を含み、広い端部１７７は維持電極１３７と重なって、棒状端部はＵ字型で曲がったソース電極１７３で一部囲まれている。

一つのゲート電極１２４、一つのソース電極１７３及び一つのドレーン電極１７５は、半導体１５４と共に一つの薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）をなし、薄膜トランジスタのチャンネルはソース電極１７３とドレーン電極１７５の間の半導体１５４に形成される。

データ線１７１及びドレーン電極１７５は、モリブデン、クロム、タンタル及びチタンなどの耐火性金属またはこれらの合金で形成されるのが望ましく、耐火性金属膜（図示せず）と低抵抗導電膜（図示せず）を含む多重膜構造を有することができる。多重膜構造の例としては、クロムまたはモリブデン（合金）下部膜とアルミニウム（合金）上部膜の二重膜、モリブデン（合金）下部膜とアルミニウム（合金）中間膜とモリブデン（合金）上部膜の三重膜がある。しかし、データ線１７１及びドレーン電極１７５は、その他にも多様な金属または導電体で形成できる。

データ線１７１及びドレーン電極１７５も、その側面が基板１１０面に対して３０°乃至８０°程度の傾斜角に傾くことが望ましい。

抵抗性接触部材１６３、１６５は、その下の半導体１５４とその上のデータ線１７１及びドレーン電極１７５の間にだけ存在して、これらの間の接触抵抗を低くする。半導体１５４にはソース電極１７３とドレーン電極１７５の間をはじめとしてデータ線１７１及びドレーン電極１７５で覆われずに露出された部分がある。

データ線１７１、ドレーン電極１７５及び露出された半導体１５４部分上には保護膜１８０が形成されている。保護膜１８０は窒化ケイ素と酸化ケイ素などの無機絶縁物で形成される。しかし、保護膜１８０は有機絶縁物でも形成でき、表面が平坦でもよい。有機絶縁水の場合、感光性を有することができ、その誘電常数は約４．０以下であるのが望ましい。保護膜１８０は、また、有機膜の優れた絶縁特性を生かしながらも露出された半導体１５４部分に害を及ばないように下部無機膜と上部有機膜の二重膜構造を有してもよい。

保護膜１８０にはデータ線１７１の端部１７９とドレーン電極１７５を各々露出する複数の接触孔（コンタクトホール）１８２、１８５が形成されており、保護膜１８０とゲート絶縁膜１４０にはゲート線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。

保護膜１８０上には複数の画素電極１９１、複数の接触補助部材８１及び複数の接触補助部材８２が形成されている。これらはＩＴＯまたはＩＺＯなどの透明な導電物質やアルミニウム、銀、クロムまたはその合金などの反射性金属で形成できる。

各画素電極１９１は、ゲート線１２１またはデータ線１７１と殆ど平行な四つの周辺を有する。このうちのゲート線１２１と平行な二つの横辺（１９１ｌ：ｌは英字Ｌの小文字）は、データ線１７１と平行な二つの縦辺（１９１ｓ）の長さより長い略３倍である。従って、横辺が縦辺より短い場合と比べて、各行に位置する画素電極１９１の数が少ないが代わりに各列に位置する画素電極１９１の数が多い。従って、データ線１７１の全体数が減るため、データ駆動部５００用集積回路チップの数を減らして材料費を節減できる。もちろん、ゲート線１２１の数がその分増えるが、ゲート駆動部４００はゲート線１２１、データ線１７１、薄膜トランジスタなどと共に液晶表示板組立体３００に集積できるので、ゲート線１２１の数の増加が特に問題にはならない。また、ゲート駆動部４００が集積回路チップ状で装着されても、ゲート駆動部４００用集積回路チップのコストが相対的に安いため、データ駆動部５００用集積回路チップの数を減らせる分、さらに有利になる。

画素電極１９１は、接触孔１８５を通してドレーン電極１７５と物理的、電気的に接続されており、ドレーン電極１７５からデータ電圧が印加される。データ電圧が印加された画素電極１９１は、共通電圧が印加される共通電極表示板２００の共通電極２７０と共に電場を生成することによって、画素電極１９１及び共通電極２７０の二つの電極間の液晶層３の液晶分子の方向を決定する。このように決定された液晶分子の方向によって、液晶層３を通過する光の偏光が変わる。画素電極１９１と共通電極２７０は、液晶キャパシタを構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。

画素電極１９１は、維持電極１３７をはじめとする維持電極線１３１と重なって、液晶キャパシタの電圧維持能力を強化するストレージキャパシタを構成する。さらに詳細に説明すると、先ず、維持電極線１３１の維持電極１３７は、隣接する二つの画素電極（１９１ｎ、１９１ｐ）の間を横切って、二つの画素電極（１９１ｎ、１９１ｐ）と全て重なる。維持電極１３７は画素電極１９１の間の光漏れを遮断する役割を果たすことができる。

画素電極１９１はゲート線１２１とも重なる。さらに詳細に説明すると、列方向に隣接する二つの画素電極（１９１ｎ、１９１ｐ）のうち、上部に位置する第１画素電極（１９１ｐ）に接続されている薄膜トランジスタ（Ｑｐ）のゲート電極１２４が接続されているゲート線（１２１ｐ）は、第１画素電極（１９１ｐ）と重畳せず、下部に位置する第２画素電極（１９１ｎ）と重なる。また、下部画素電極（１９１ｎ）に接続されている薄膜トランジスタ（Ｑｎ）のゲート電極１２４が接続されているゲート線（１２１ｎ）は、第２画素電極（１９１ｎ）の下に隣接している第３画素電極（１９１ｍ）と重なる。

このように画素電極１９１の間に維持電極線１３１を形成し、ゲート線１２１は隣接する画素電極１９１と重なるようにすることによって、キックバック電圧を減らすことができ、開口率を増やすことができる。

接触補助部材８２は接触孔１８２を通してデータ線１７１の端部１７９と接続される。接触補助部材８２は、データ線１７１の端部１７９と外部装置との接着性を補完してこれらを保護する。

接続部材８１は接触孔１８１を通してゲート線１２１の端部１２９と接続される。接続部材８１はゲート線１２１の端部１２９とゲート駆動部４００を接続する。ゲート駆動部４００が集積回路チップ状の場合、接続部材８１は接触補助部材８２と類似するパターン及び機能を有することができる。

図４、図５及び図６を参照して共通電極表示板２００について説明する。
透明なガラスまたはプラスチックなどで形成された絶縁基板２１０上に遮光部材２２０が形成されている。遮光部材２２０はブラックマトリックスとも称し、光漏れを防ぐ。

基板２１０及び遮光部材２２０上にはまた複数のカラーフィルター２３０が形成されている。カラーフィルター２３０は、遮光部材２２０に囲まれた領域内に殆ど存在し、画素電極１９１行に沿って長くのびてもよい。各カラーフィルター２３０は、赤色、緑色及び青色の三原色など基本色のうちの一つの色を表示できる。

カラーフィルター２３０及び遮光部材２２０上には蓋膜２５０が形成されている。蓋膜２５０は有機絶縁物で形成でき、カラーフィルター２３０が露出されることを防止して平坦面を提供する。蓋膜２５０は省略できる。

下部及び上部表示板１００、２００の内側面には配向膜１１、２１が塗布されていて、これらは垂直配向膜でもよい。下部及び上部表示板１００、２００の外側面には偏光板１２、２２が備えられているが、二つの偏光板の偏光軸は平行または直交できる。反射型液晶表示装置の場合には二つの偏光板のうちの一つを省略できる。

本実施形態による液晶表示装置は、液晶層３の遅延を補償するための位相遅延膜（図示せず）をさらに含むことができる。液晶表示装置は、また、偏光板１２、２２、位相遅延膜、下部表示板１００、上部表示板２００及び液晶層３に光を供給する照明部（図示せず）を含むことができる。

液晶層３は、正または負の誘電率異方性を有し、液晶層３の液晶分子３１は電場がない状態でその長軸が下部及び上部１００、２００の二つの表示板の表面に対して殆ど平行または垂直に配向されている。

図８及び図９を参照して本発明の実施形態２による液晶表示板組立体について詳細に説明する。
図８は、本発明の実施形態２による液晶表示板組立体の配置図であり、図９は、図８に示した液晶表示板組立体をＩＸ−ＩＸ線に沿って切断して示した断面図である。

本実施形態による液晶表示板組立体も互いに対向する薄膜トランジスタ表示板１００と共通電極表示板２００、及びこれら二つの表示板の間に入っている液晶層３を含む。
本実施形態による液晶表示板組立体の層状構造は、殆ど図３乃至図７に示した液晶表示板組立体の層状構造と同様である。

下部表示板１００について説明すると、絶縁基板１１０上に複数のゲート線１２１及び維持電極線１３１を含む複数のゲート導電体が形成されている。各ゲート線１２１はゲート電極１２４とゲート線の端部１２９を含み、各維持電極線１３１は維持電極１３７を含む。ゲート導電体上にはゲート絶縁膜１４０が形成されている。ゲート絶縁膜１４０上には島型の半導体１５４が形成されており、その上には複数の抵抗性接触部材１６３、１６５が形成されている。抵抗性接触部材１６３、１６５及びゲート絶縁膜１４０上には複数のデータ線１７１と複数のドレーン電極１７５を含むデータ導電体が形成されている。データ線１７１は複数のソース電極１７３とデータ線の端部１７９を含む。データ導電体及び露出された半導体１５４部分上には保護膜１８０が形成されており、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。保護膜上には複数の画素電極１９１と複数の接触補助部材８１、８２が形成されている。画素電極１９１、接触補助部材８１、８２及び保護膜１８０上には配向膜１１が形成されている。

上部表示板２００について説明すると、絶縁基板２１０上に遮光部材２２０、複数のカラーフィルター２３０、蓋膜２５０、共通電極２７０、そして配向膜２１が形成されている。

図８に示す液晶表示板組立体は反転駆動方式に特徴があって、データ駆動部５００からデータ線１７１に印加されるデータ電圧は、縦長配列の３画素を反転単位として３×１（３行１列）反転駆動される。即ち、列方向に隣接する三画素電極を第１画素電極１９１ａ、第２画素電極１９１ｂ及び第３画素電極１９１ｃとして、第１画素電極１９１ａの上方（又は、第３画素電極１９１ｃの下方）に隣接する画素電極を第４画素電極１９１ｄとすると、例えば第１乃至第３画素電極（１９１ａ、１９１ｂ、１９１ｃ）の画素電極電圧の極性が正極性（＋）であり第４画素電極１９１ｄの電圧極性は負極性（−）でありうる。

この時、第１画素電極１９１ａと第４画素電極１９１ｄの間に形成されている維持電極線１３１ａと重なるドレーン電極１７７ａは、第１及び第４画素電極（１９１ａ、１９１ｄ）のうちの何れか一つの画素電極にだけ重なる。つまり、隣接する二つの画素電極（１９１ａ、１９１ｄ）の電圧極性が互いに異なる場合には、ドレーン電極１７７ａは二つの画素電極（１９１ａ、１９１ｄ）全てとは重ならずに何れか一つの画素電極１９１ｄとだけ重なる。

一方、第１画素電極１９１ａと第２画素電極１９１ｂの間に形成されている維持電極線１３１ｂと重なるドレーン電極１７７ｂは、第１及び第２画素電極（１９１ａ、１９１ｂ）と全て重なる。また、第２画素電極１９１ｂと第３画素電極１９１ｃの間に形成されている維持電極線１３１ｃと重なるドレーン電極１７７ｃは、第２及び第３画素電極１９１ｂ、１９１ｃと全て重なる。つまり、隣接する二つの画素電極（１９１ａ、１９１ｂ／１９１ｂ、１９１ｃ）の電圧極性が互いに同じ場合には、ドレーン電極（１７７ｂ／１７７ｃ）が二つの画素電極（１９１ａ、１９１ｂ／１９１ｂ、１９１ｃ）と全て重なる。

隣接する二つの画素電極１９１の電圧極性が互いに逆の場合、二つの画素電極１９１の電圧差が大きい。この場合、ドレーン電極１７７が二つの画素電極１９１と全て重なるようになると、各々の画素電極１９１とドレーン電極１７７の間に寄生容量が発生するが、寄生容量は二つの画素電極１９１電圧に互いに影響を与えて画面不良を起こす。従って、本発明のように、隣接する二つの画素電極１９１の極性が同じ場合、ドレーン電極１７７を二つの画素電極１９１と全て重なるようにすると開口率を確保でき、隣接する二つの画素電極１９１の極性が反対の場合に、何れか一つの画素電極１９１とだけ重なるようにすると、寄生容量による画素不良が発生することを防止できる。

本実施形態では３×１反転駆動を基準として説明したが、これに限定されることはなく、ｍ×１（ｍは２以上の整数であって、反転駆動の単位となる画素ブロックに含まれる画素行の行数を示す。）反転駆動の場合全てに適用できる。つまり、ｍ×１反転駆動の場合にも、隣接する画素電極１９１の極性が逆の場合、ドレーン電極１７７は何れか一つの画素電極１９１にだけ重なって、隣接する画素電極１９１の極性が同じ場合にはドレーン電極１７７が二つの画素電極１９１に全て重なる。

以上、本発明の望ましい実施形態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ことはなく、本発明の基本概念を利用した当業者の多様な変形及び改良形態も本発明の権利範囲に属する。

本発明の実施形態１による液晶表示装置のブロック図である。 本発明の実施形態１による液晶表示装置の一つの画素に対する等価回路図である。 本発明の実施形態１による液晶表示板組立体用薄膜トランジスタ表示板の配置図である。 本発明の実施形態１による液晶表示板組立体用共通電極表示板の配置図である。 図３の薄膜トランジスタ表示板と図４の共通電極表示板で構成される液晶表示板組立体の配置図である。 図５に示した液晶表示板組立体をＶＩ−ＶＩ線に沿って切断して示した断面図である。 図５に示した液晶表示板組立体をＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿って切断して示した断面図である。 本発明の実施形態２による液晶表示板組立体の配置図である。 図８に示した液晶表示板組立体をＩＸ−ＩＸ線に沿って切断して示した断面図である。

符号の説明

３ 液晶層
１１、２１ 配向膜
１２、２２ 偏光板
８１、８２ 接触補助部材
１００ 下部表示板（トランジスタ表示板）
１１０、２１０ 基板
１２１ ゲート線
１２４ ゲート電極
１２９ （接続用）ゲート線の端部
１３１ 維持電極線
１３７ 維持電極
１４０ ゲート絶縁膜
１５４ 半導体
１６３、１６５ 抵抗性接触（オーミックコンタクト）部材
１７１ データ線
１７３ ソース電極
１７５ ドレーン電極
１７７ ドレーン電極の端部
１７９ （接続用）データ線の端部
１８０ 保護膜
１８１、１８２、１８５ 接触孔（コンタクトホール）
１９１ 画素電極
２００ 上部表示板（共通電極表示板）
２２０ 遮光部材
２３０ カラーフィルター
２５０ 蓋膜
２７０ 共通電極
３００ 液晶表示板組立体
４００ ゲート駆動部
５００ データ駆動部
６００ 信号制御部
８００ 階調電圧生成部

Claims (15)

1. 基板と、
   前記基板上に形成される複数のゲート線と、
   前記ゲート線と交差する複数のデータ線と、
   前記ゲート線及び前記データ線と接続されて、ドレーン電極を含む複数の薄膜トランジスタと、
   前記薄膜トランジスタと接続されて行列状に配列され、前記ゲート線に平行な第１辺及び該第１辺より長さが短くて該第１辺と隣接する第２辺を有する複数の画素電極と、を有し、
   前記ドレーン電極の一部は隣接する画素電極の間に配置され、
   前記ドレーン電極の一部は隣接する画素電極の極性が異なる場合、何れか一つの画素電極にだけ重なり、隣接する画素電極の極性が同じ場合、二つの画素電極と全て重なることを特徴とする液晶表示装置。
2. 前記画素電極の極性はｍ×１反転駆動されることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
3. 前記ｍは３であることを特徴とする請求項２に記載の液晶表示装置。
4. 前記画素電極及び前記ドレーン電極と重なる維持電極線をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
5. 前記ドレーン電極の一部と前記維持電極線は、列方向に隣接する画素電極の間に配置されることを特徴とする請求項４に記載の液晶表示装置。
6. 前記画素電極は、前段ゲート線を覆うことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
7. 前記画素電極と前記データ線及び前記ゲート線の間に形成される有機膜をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
8. 前記第１辺の長さは、前記第２辺の長さの３倍であることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
9. 前記ゲート線と接続されるゲート駆動部をさらに含み、
   前記ゲート駆動部は、前記ゲート線、前記データ線、及び前記薄膜トランジスタと同一層に位置することを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
10. 基板と、
    前記基板上に形成される複数のゲート線と、
    前記ゲート線と交差する複数のデータ線と、
    前記ゲート線及び前記データ線と接続される複数の薄膜トランジスタと、
    各々前記薄膜トランジスタと接続され、各々前記ゲート線と平行な第１辺及び該第１辺よりその長さが短く該第１辺に隣接する第２辺を有して列方向に隣接する第１画素電極、第２画素電極、及び第３画素電極と、を有し、
    前記第２及び第３画素電極は極性が同一で、前記第１画素電極は前記第２及び第３画素電極と極性が逆であり、
    前記ドレーン電極は、前記第１及び第２画素電極の間に配置される第１ドレーン電極、及び前記第２及び第３画素電極の間に配置される第２ドレーン電極を含み、
    前記第１ドレーン電極は前記第１画素電極にだけ重なり、前記第２ドレーン電極は前記第２及び第３画素電極と全て重なることを特徴とする液晶表示装置。
11. 前記画素電極及び前記ドレーン電極と重なる維持電極線をさらに含むことを特徴とする請求項１０に記載の液晶表示装置。
12. 前記画素電極は、前段ゲート線を覆うことを特徴とする請求項１０に記載の液晶表示装置。
13. 前記画素電極と前記データ線及び前記ゲート線の間に形成される有機膜をさらに含むことを特徴とする請求項１０に記載の液晶表示装置。
14. 前記第１辺の長さは、前記第２辺の長さの３倍であることを特徴とする請求項１０に記載の液晶表示装置。
15. 前記ゲート線と接続されるゲート駆動部をさらに含み、
    前記ゲート駆動部は、前記ゲート線、前記データ線、及び前記薄膜トランジスタと同一層に位置することを特徴とする請求項１０に記載の液晶表示装置。

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