(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに交差する複数の第１方向に延在しているゲート線及び複数の第２方向に延在しているデータ線、そして
前記ゲート線及び前記データ線と連結され、赤色副画素、緑色副画素、青色副画素及び第４色副画素を各々含む複数の画素を含み、
前記第４色副画素の大きさが前記赤色副画素及び前記青色副画素よりも小さく、
前記赤色副画素、緑色副画素、青色副画素及び第４色副画素は前記第１方向に延長される一つの画素行にすべて含まれており、
前記各データ線は前記副画素間を通り少なくとも一つの屈折部を有し、
前記屈折部は直角に屈折しており、前記データ線の長さは実質上同一であり、
前記第４色副画素を挟んで隣接する二つのデータ線の屈折方向は互いに異なる、液晶表示装置。
【請求項２】
前記副画素の高さが同じであって、前記第４色副画素の横幅が前記赤色、緑色及び青色の副画素の横幅よりも小さく、
前記副画素は第1方向に順次に反復的に配列され、
隣接する前記第1方向の副画素配列が所定の副画素数ほどずれている、請求項1に記載の液晶表示装置。
【請求項３】
前記副画素の第1方向配列順は、赤色副画素、緑色副画素、第４色副画素及び青色副画素であり、
前記赤色副画素と前記第４色副画素が第2方向に隣接し、前記赤色副画素と第４色副画素の前記第２方向の中心線が一致している、請求項2に記載の液晶表示装置。
【請求項４】
前記各画素は、前記赤色副画素、前記赤色副画素に第2方向に隣接する前記第４色副画素、そして前記第４色副画素に第1方向に隣接する前記緑色副画素及び前記青色副画素からなる、請求項3に記載の液晶表示装置。
【請求項５】
前記各画素は、前記赤色副画素、前記赤色副画素に第1方向に隣接する前記緑色副画素、そして前記赤色副画素及び前記緑色副画素に各々第2方向に隣接する前記第４色副画素及び前記青色副画素からなる、請求項3に記載の液晶表示装置。
【請求項６】
前記副画素は1×1ライン反転する、請求項3に記載の液晶表示装置。
【請求項７】
前記副画素は1×1ドット反転する、請求項3に記載の液晶表示装置。
【請求項８】
前記隣接する第1方向の副画素配列は、二つの副画素ほどずれている、請求項2に記載の液晶表示装置。
【請求項９】
前記液晶表示装置は、副画素レンダリングされる、請求項1に記載の液晶表示装置。
【請求項１０】
前記副画素レンダリング時の第1論理画素は、前記赤色副画素、前記赤色副画素に第1方向に隣接する前記緑色副画素、そして前記赤色副画素及び前記緑色副画素に各々第2方向に隣接する前記第４色副画素及び前記青色副画素からなる、請求項9に記載の液晶表示装置。
【請求項１１】
前記副画素レンダリング時の第2論理画素は、前記赤色副画素、前記赤色副画素に列方向に隣接する前記第４色副画素、そして前記第４色副画素に行方向に隣接する前記緑色副画素及び前記青色副画素からなる請求項9に記載の液晶表示装置。
【請求項１２】
前記第４色副画素は白色副画素である、請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項１３】
前記第４色副画素と前記第２方向に隣接する前記赤色副画素、緑色副画素、および青色副画素の前記第２方向の境界線は、前記第４色副画素の前記第２方向の境界線とずれている、請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項１４】
前記データ線は、前記第４色副画素、赤色副画素、緑色副画素、および青色副画素の境界線に沿って延在している、請求項１３に記載の液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示装置、特に色再現性の高い表示装置及び４原色液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置は、一般に、画素電極と共通電極など電場を生成する二種類の電界生成電極を有する二つの表示板と、その間に入っている誘電率異方性液晶層とを含む。二つの電極間の電圧差が変化すれば、二つの電極が生成する電場の強さが変化し、これにより、液晶層を通過する光の透過率が変化する。したがって、二つの電極間の電界を調節することによって所望の画像を表示することができる。
【０００３】
このような液晶表示装置は、画素電極と赤色（R）、緑色（G）、青色（B）のカラーフィルタを含む複数の画素を有する（以下、赤色、緑色、青色のカラーフィルタを含む画素を各々赤色画素、緑色画素、青色画素という）。各画素は、表示信号線を通じて印加される信号によって駆動され表示動作を行う。信号線には、走査信号を伝達するゲート線、データ信号を伝達するデータ線があり、画素には、ゲート線及びデータ線と連結されている薄膜トランジスタが備えられ、これを通じて画素電極に伝達される画像信号が制御される。
【０００４】
一方、赤色画素、緑色画素及び青色画素の配列方法は種々である。この中に、同じ色の画素を同じ列に配列するストライプ型、列方向及び行方向に赤色画素、緑色画素、青色画素を順次に配列するモザイク型、列方向に画素が交差するようにジグザグ状に配置し、赤色画素、緑色画素、青色画素を順次に配列するデルタ型などがある。デルタ型の場合には、赤色画素、緑色画素、青色画素を一つのドットで画像を表示する時、円形や対角線の表現に有利である。
【０００５】
しかし、赤色、緑色、青色の３色画素に基づいて一つのドットを表示する一般の液晶表示装置において、各画素に配置されたカラーフィルタは、入射される光の一定部分のみを透過させるので、光効率が低いことがある。最近は、高輝度化のために、カラーフィルタのない白色画素を設けたり、赤色、緑色、青色以外の色の副画素を追加した液晶表示装置の開発が進んでいる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の技術的課題は、液晶表示装置の輝度を向上しながらも、色濃度の低下を防止することにある。
【０００７】
本願発明の他の技術的課題は、液晶表示装置の画質を向上することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
互いに交差する複数の第１方向に延在しているゲート線及び複数の第２方向に延在しているデータ線、そして
前記ゲート線及び前記データ線と連結され、赤色副画素、緑色副画素、青色副画素及び第４色副画素を各々含む複数の画素を含み、
前記第４色副画素の大きさが前記赤色副画素及び前記青色副画素よりも小さく、
前記各データ線は前記副画素間を通り少なくとも一つの屈折部を有し、
前記屈折部は直角に屈折しており、前記データ線の長さは実質上同一である、液晶表示装置を提供する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、４色液晶表示装置における白色副画素の大きさを他の副画素の大きさよりも小さく設計するため、４色液晶表示装置の輝度が向上しながらも、色濃度の低下を防止し、躍動感のある映像を表示できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施例による４色液晶表示装置のブロック図である。
【図２】本発明の一実施例による液晶表示装置の一画素に対する等価回路図である。
【図３ａ】各々本発明の一実施例による４色液晶表示装置の副画素配列構造である。
【図３ｂ】各々本発明の一実施例による４色液晶表示装置の副画素配列構造である。
【図４ａ】本発明の他の実施例による４色液晶表示装置の副画素の空間的な配列及び基本画素構造である。
【図４ｂ】本発明の他の実施例による４色液晶表示装置の副画素の空間的な配列及び基本画素構造である。
【図４ｃ】本発明の他の実施例による４色液晶表示装置の副画素の空間的な配列及び基本画素構造である。
【図５】図３a及び図３bに示したモザイク構造の４色液晶表示装置で表示したハングル文字“ソング”を拡大したものである。
【図６ａ】図４bに示したデルタ構造の４色液晶表示装置で表示したハングル文字“ソング”を拡大したものである。
【図６ｂ】図４bに示したデルタ構造の４色液晶表示装置で表示したハングル文字“ソング”を拡大したものである。
【図７ａ】図４cに示したデルタ構造の４色液晶表示装置で表示したハングル文字“ソング”を拡大したものである。
【図７ｂ】図４cに示したデルタ構造の４色液晶表示装置で表示したハングル文字“ソング”を拡大したものである。
【図８ａ】図３a及び図３bに示したモザイク構造の４色液晶表示装置における基本画素とレンダリング時の論理画素を示したものである。
【図８ｂ】図４bに示したデルタ構造の４色液晶表示装置における基本画素とレンダリング時の論理画素を示したものである。
【図８ｃ】図４cに示したデルタ構造の４色液晶表示装置における基本画素とレンダリング時の論理画素を示したものである。
【図９】本発明の一実施例による液晶表示装置の薄膜トランジスタ基板の配置図である。
【図１０ａ】図９の薄膜トランジスタ表示板のXa-Xa'線による断面図である。
【図１０ｂ】図９の薄膜トランジスタ表示板のXb-Xb'線による断面図である。
【図１０ｃ】図９の薄膜トランジスタ表示板のXc-Xc'線による断面図である。
【図１１】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における薄膜トランジスタ付近の配置図である。
【図１２】本発明の実施例によるモザイク構造の４色液晶表示装置に１×１ドット反転を適用する時の副画素別極性を示したものである。
【図１３】本発明の実施例によるデルタ構造の４色液晶表示装置に１×１ドット反転を適用する時の副画素別極性を示したものである。
【図１４】本発明の実施例によるモザイク構造の４色液晶表示装置に２×２ドット反転を適用する時の副画素別極性を示したものである。
【図１５】本発明の実施例によるデルタ構造の４色液晶表示装置に２×４反転を適用する時の副画素別極性を示したものである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
添付した図面を参考にして本発明の実施例につい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。
【００１２】
本発明の実施例による４色液晶表示装置及びその駆動方法について図面を参考にして詳細に説明する。
【００１３】
まず、図１及び図２を参照して、本発明の一実施例による４色液晶表示装置について説明する。
【００１４】
図１は本発明の一実施例による４色液晶表示装置のブロック図であり、図２は本発明の一実施例による液晶表示装置の１副画素の等価回路図である。
【００１５】
図１に示したように、本発明の一実施例による液晶表示装置は、液晶表示板組立体３００及びこれに連結されたゲート駆動部４００とデータ駆動部５００、データ駆動部５００に連結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。
【００１６】
液晶表示板組立体３００は、等価回路から見れば、複数の表示信号線G１-Gn、D１-Dmと、これに連結され、大略行列状に配列された複数の副画素とを含む。
【００１７】
表示信号線G１-Gn、D１-Dmは、下部表示板１００に備えられており、ゲート信号（走査信号ともいう）を伝達する複数のゲート線G1-Gnと、データ信号を伝達するデータ線D１-Dmを含む。ゲート線G１-Gnは、大略行方向に延在し、互いにほぼ平行であり、データ線D１-Dmは、大略列方向に延在し、互いにほぼ平行である。
【００１８】
各副画素は、表示信号線G１-Gn、D１-Dmに連結されたスイッチング素子（Q）と、これに連結された液晶蓄電器（CLC）及び維持蓄電器（CST）を含む。維持蓄電器（CST）は必要によっては省略できる。
【００１９】
スイッチング素子（Q）は、下部表示板１００に備えられており、ゲート線G１-Gnに連結されている制御端子、データ線D１-Dmに連結されている入力端子、そして液晶蓄電器（CLC）及び維持蓄電器（CST）に連結されている出力端子を有する。
【００２０】
液晶蓄電器（CLC）は、下部表示板１００の画素電極１９０と上部表示板２００の共通電極２７０とを二つの端子として含み、二つの電極１９０、２７０間に位置し、誘電体として機能する液晶層３をさらに含む。画素電極１９０は、スイッチング素子（Q）に連結されており、共通電極２７０は、上部表示板２００の全面に形成されて、共通電圧（Vcom）の印加を受ける。これとは異なって、共通電極２７０が下部表示板１００に備えられる場合もあり、その時は、二つの電極１９０、２７０が全て線状または棒形に形成される。例えば、画素電極１９０及び共通電極２７０が互いに櫛歯状に形成される。
【００２１】
維持蓄電器（CST）は、液晶蓄電器（CLC）を補助するためのものであって、下部表示板１００に備えられた別個の信号線（図示せず）と画素電極１９０が重なって形成され、この別個の信号線には、共通電圧（Vcom）などの決められた電圧が印加される。しかし、維持蓄電器（CST）は、画素電極１９０が絶縁体を媒介としてすぐ上の前段ゲート線と重なって形成されることもできる。
【００２２】
一方、色表示を実現するために、各副画素が色相を表示できなければならないが、本発明の実施例によれば、画素電極１９０に対応する上部表示板２００の領域に赤色、緑色、青色、または透明のカラーフィルタ２３０を備えることによって可能となる。但し、白色副画素の場合にはカラーフィルタがない場合もある。
【００２３】
上部表示板２００には、光漏れを遮断するためのブラックマトリックス２２０（図２の斜線部分）が形成されており、ブラックマトリックス２２０は、画素電極１９０またはカラーフィルタ２３０に対応する領域に開口部を有している。
【００２４】
図２で、カラーフィルタ２３０は、上部表示板２００の当該領域に形成されているが、これとは異なって、下部表示板１００の画素電極１９０の上もしくは下に形成することができる。この時、上部のブラックマトリックス２２０を省略したり、下部表示板に形成することもできる。
【００２５】
液晶表示板組立体３００の二つの表示板１００、２００の外側面には、光を偏光させる偏光子（図示せず）が付着されている。
【００２６】
図３a及び３bは、各々本発明の実施例による４色液晶表示装置の副画素の空間的な配列を示す。
【００２７】
図３a及び図３bに示したように、本実施例による液晶表示装置で、一つの画素は２×２行列に配列されている赤色副画素（RP）、緑色副画素（GP）、青色副画素（BP）及び白色副画素（WP）を含む。ここで、行方向に赤色及び緑色の副画素（RP、GP）と、青色及び白色の画素（BP、WP）が隣接するように配置されており、列方向に赤色及び青色の副画素（RP、BP）と、緑色及び白色の副画素（GP、WP）が隣接するように配置されている。この時、白色副画素（WP）の面積が他の副画素（RP、GP、BP）の面積と比べて小さく、その大きさは他の副画素と比べて大略５０％以下である。
【００２８】
図３aは、赤色、緑色、青色の副画素（RP、GP、BP）はそのままにし、白色副画素（WP）の大きさだけを減らしたものである。この時、データ線D１-Dmとゲート線G１-Gnの線間幅を白色副画素（WP）の周辺で大きくしたり、白色副画素（WP）に対応するブラックマトリックス２２０の開口部の大きさを小さくすることによって、白色副画素（WP）周囲の光漏れを防止できる。この場合、カラーフィルタの大きさを変更しなくてすむので、カラーフィルタを作るために一枚のマスクだけが必要である。
【００２９】
図３bは、白色副画素（WP）の大きさを小さくするとともに、その他の副画素（RP、GP、BP）の大きさを大きくしたものである。上段にある赤色及び緑色の副画素（RP、GP）は下方に伸ばし、下段の青色副画素（BP）は右方に伸ばす。このようにすれば、赤色副画素（RP）と青色副画素（BP）の右方境界が一致しないので、画素の中央を通るデータ線Dj+１が屈折する。ところが、画素の境界を通るデータ線Djは屈折せず、直線形態を有する。この場合、赤色及び緑色の副画素（RP、GP）の大きさは同じであるが、これらと青色副画素（BP）及び白色副画素（WP）の大きさが異なるため、カラーフィルタを作るために３枚のマスクが必要となる。
【００３０】
このように、白色副画素（WP）の面積を減少させ、他の副画素の面積を増加させれば、有利な色濃度を維持できるほか、白色用副画素（WP）による輝度増加の効果も得られる。
【００３１】
図４a乃至図４cは、本発明の他の実施例による４色液晶表示装置の副画素の空間的な配列及び基本画素の構造を示している。
【００３２】
図４aに示したように、行方向には赤色、緑色、白色及び青色の副画素（RP、GP、WP、BP）が順次に反復的に配列されている。ここで、一つの画素は、行方向に配列された赤色、緑色、白色及び青色の副画素から成なる。赤色、緑色及び青色の副画素（RP、GP、BP）の大きさは同じであり、白色副画素（WP）の大きさは他より小さいが、縦の長さは他と同じで、横の長さは他より小さい。隣接する２行の副画素配列を見れば、１行の赤色副画素（RP）と他の行の白色副画素（WP）の中心が実質的に一致するように配置され、１行の副画素配列は、他の行の副画素配列で大略二つの副画素分だけ左方または右方に移動した形になる。
【００３３】
このように、図４aに示した例では、列方向に隣接する赤色副画素（RP）と白色副画素（WP）の中心線が一致するので、これら副画素（RP、WP）の左方の境界間の距離と右方境界間の距離が同一である。これにより、これらの左右境界を通る二つのデータ線の長さも同一であり、これらの信号遅延も同一である。したがって、図３bに示した、長さが異なる二つの隣接データ線Dj、Dj+１と比べて均一なデータ信号を伝達できる長所がある。
【００３４】
一方、このような副画素配列において、図４bに示すように一つの画素は一つの赤色副画素（RP）とこの赤色副画素（RP）に列方向に隣接する白色副画素（WP）、及びこれに行方向に隣接する緑色及び青色の副画素（GP、BP）からなる。したがって、一つの画素は、大略三角形または逆三角形の形態を有し、そのために、図４a及び図４ｃに示した副画素配列をデルタ（△）構造という。これは、行方向に沿って三角形画素と逆三角形画素が交互に配置された形になる。
【００３５】
これとは異なって、図４cに示したように、一つの画素を行方向に隣接する赤色副画素（RP）と緑色副画素（GP）、そしてこれに列方向に隣接する白色副画素（WP）と青色副画素（BP）とすることもできる。この時には、一つの画素が長方形に近い梯形または逆梯形の形態を有する。
【００３６】
従来の表示装置は、赤色画素、緑色画素及び青色画素の三原色を用いたが、前記画素とともに白色画素を一つのドットとして映像を表示すれば、全体的に光効率を上げられる。
【００３７】
例えば、液晶表示装置で入射される光の量を１としよう。赤色、緑色及び青色の副画素のみで一つのドットを表示する場合に、各画素が全体ドット面積の約１/３を占め、各カラーフィルタによる透過率をαR、αG、αBとすると、一つのドットの全体透過率は、１/３×αR+１/３×αG+１/３×αB=１/３（αR+αG+αB）になる。通常、カラーフィルタの透過率が約３０〜３５％の範囲であれば、カラーフィルタと面積比を勘案した総透過率は約３３％となる。しかし、赤色、緑色、青色及び白色の画素を一つのドットとする場合、各画素の面積が全体ドット面積の１/４を占め、白色画素の透過率を１とすると、一つのドットの全体透過率は、１/４×αR+１/４×αG+１/４×αB+１/４×１=１/４（αR+αG+αB）+１/４になる。ここで、各カラーフィルタの透過率が約３０〜３５％の範囲であれば、総透過率は約５０％になる。したがって、４色液晶表示装置では３色液晶表示装置と比べて輝度が約１．５倍高くなることがわかる。しかしながら、４色液晶表示装置の場合、白色画素のために高輝度で、色濃度が低くなることがある。
【００３８】
図５乃至図７bは、本発明の実施例による４色液晶表示装置で表示したハングル文字“ソング”を拡大したものであり、図５は図３a及び図３bに示したモザイク構造の４色液晶表示装置で表示したハングル文字“ソング”を拡大したものである。図６aは図４bに示したデルタ構造の４色液晶表示装置で表示したハングル文字“ソング”を拡大したものであり、図７aは図４cに示したデルタ構造の４色液晶表示装置で表示したハングル文字“ソング”を拡大したものである。また、図６b及び図７bは、各々図６a及び図７aに示した文字１画素分だけ右方に移動したものである。
【００３９】
図５に示したモザイク型の場合は、全画素が同一の正方形であるので、直線表示に有利である。
【００４０】
図６a及び図６bに示したデルタ型の場合は、画素の横幅と縦幅が異なるために、横方向の線と縦方向の線の幅が異なり、モザイク型より直線表示には良くない。ところが、画素の横幅を縦幅と同一にすることもでき、この場合は、モザイク型よりも行方向の画素数が多くなるので解像度が向上する。一方、斜線方向に隣接する画素が一部重なっており、斜線方向の連続性がある程度維持されるので、モザイク型に比べて、斜線、さらには曲線表示に有利である。しかし、一つの画素の上辺長さと下辺長さが違いすぎて、行方向に隣接する二つの画素の模様が逆さまになるため、図６ｂのように、任意の文字を１画素分だけ移動して表示すれば、移動後の文字（図６ｂ）が移動前の文字（図６ａ）と異なるように見えることもある。
【００４１】
図７a及び図７bに示したデルタ型の場合は、画素の上辺と下辺の長さ差異があるが、その差異が小さく正方形に近いため、直線表示にも無理がなく、斜線方向の隣接画素が依然一部重畳するので、斜線及び曲線表示にも良い。また、行方向に隣接する二つの画素の模様が逆さまになってはいるものの、画素の上辺と下辺の長さ差異が小さいので、任意の文字を１画素分だけ移動して表示しても、移動後の文字（図７ｂ）と移動前の文字（図７ａ）とがほぼ同一に見える。
【００４２】
このような画素配列で解像度を高めるために、副画素レンダリングを用いることについて、図８a乃至図８cを参照して詳細に説明する。
【００４３】
図８a乃至８cは、本発明の実施例による４色液晶表示装置における副画素レンダリングを示す図面であり、図８aは図３a及び図３bに示したモザイク構造の４色液晶表示装置の基本画素とレンダリング時の論理画素を示しており、図８bは図４bに示したデルタ構造の４色液晶表示装置の基本画素とレンダリング時の論理画素を示しており、図８cは図４cに示したデルタ構造の４色液晶表示装置の基本画素とレンダリング時の論理画素を示している。図８a乃至８cで、基本画素の中心をＡ、付加的な論理画素の中心をＢで示した。
【００４４】
図８aに示したレンダリングでは、２×２行列に配列された副画素からなる論理画素（logical pixel）を単位とする。レンダリングをする時に、行方向と列方向に各々一つの副画素分だけ移動させて論理画素を作れば、一つの副画素は四つの論理画素に属するようになる。また、図８aに示したように、四つの基本画素（中心をＡとする画素が４つ）に対し付加的な論理画素がさらに五つ（中心をＢとする画素が５つ）作られて、全部で九つ論理画素が作られる。
【００４５】
図８bの例における論理画素は、図４bのものと同じ形態のもの、図４cのものと同じ形態のものの２種類がある。図８bでは、一つの副画素が五つの論理画素に属するようになり、四つの基本画素に対し六つの付加的な論理画素が作られ、全部で十の論理画素が作られる。
【００４６】
図８cの例では、論理画素を図４cに示したものと同じ画素とする。即ち、一つの論理画素は行方向に隣接する赤色副画素（RP）と緑色副画素（GP）、そして、これに列方向に各々隣接する白色副画素（WP）と青色副画素（BP）からなる。ここでは、一つの副画素が四つの論理画素に属し、四つの基本画素に対し五つの付加的な論理画素がさらに作られ、全部で九つの論理画素が作られる。
【００４７】
このように、図８aに示した例は、基本画素及び論理画素の中心が一定間隔を維持しながら一直線上に位置するので、文字のようなテキスト（text）表現に有利である。反面、図８bに示した例は、数多くの付加的な論理画素が作られるため、高画質を要する大画面や動映像などの表示に効率的である。しかし、図８bに示した例で、三角形形態の基本画素の中心Ａは画素行の境界に位置していないが、論理画素の中心Ｂは画素行の境界に位置するので、これら中心Ａ、Ｂが一致しない。また、基本画素及び論理画素の中心Ａ、Ｂ間の間隔も一定せず、さらには、基本画素の中心Ａも行間境界に対し下上がずれている。一方、図８cの場合には、デルタ構造で四つの副画素が配列されていても、基本画素の構造と論理画素の構造が同一であり、これら画素の中心Ａ、Ｂが全て行間境界と一致して一直線上に存在し、一定の間隔に配置されている。したがって、テキスト表現などに有利であり、画質の分布が均一になる。
【００４８】
このような点を勘案する時、デルタ型の構造を有する４色液晶表示装置では、表現する映像の種類によって基本画素構造を三角形（逆三角形）または梯形（逆梯形）に選択できる。
【００４９】
４色画素の配置は、図３a及び図３bと図４aに示した例に限定されず、種々な変形が可能である。
【００５０】
以上のように、本発明によれば、４色液晶表示装置における白色副画素の大きさを他の副画素の大きさよりも小さく設計するため、４色液晶表示装置の輝度が向上しながらも、色濃度の低下を防止し、躍動感のある映像を表示できる。そして、デルタ配列の４色液晶表示装置では、副画素間を通るデータ線の長さが同じであるため、データ線の長さ差異による負荷差が発生せず、負荷差による画質悪化が生じない。さらに、デルタ配列の４色液晶表示装置で、データ線とゲート線が重なる部分が減少し、ＲＣ遅延を低減することができる。表現しようとする映像の種類に応じてレンダリング時に用いられる基本画素の構造を選択できるので、映像表現に対する使用者の満足度が高くなる。図４aに示した副画素配列を有する本発明の一実施例による液晶表示装置用薄膜トランジスタ表示板について、図９及び図１０a乃至図１０cと図４aを参照して詳細に説明する。
【００５１】
図９は本発明の一実施例による液晶表示装置の薄膜トランジスタ基板の配置図である。図１０a乃至図１０cは、図９の薄膜トランジスタ表示板の各々Xa-Xa'線、Xb-Xb'線及びXc-Xc'線による断面図である。
【００５２】
絶縁基板１１０上に、複数のゲート線１２１と複数の維持電極１３３が形成されている。
【００５３】
ゲート信号を伝達するゲート線１２１は、主に横方向に延在しており、各ゲート線１２１の一部は上方に突出して複数のゲート電極１２４をなす。
【００５４】
維持電極１３３は、ゲート線１３１と分離されており、他の表示板（図示せず）の共通電極（図示せず）に印加される共通電圧などの予め決められた電圧の印加を受ける。維持電極１３３は、長方形の環状であり、横方向に隣接する二つの維持電極１３３を連結する連結部１３５を含む。
【００５５】
ゲート線１２１及び維持電極１３３は、低い比抵抗の銀（Ag）や銀合金などの銀系列金属、アルミニウム（Al）やアルミニウム合金などのアルミニウム系列金属などからなる導電膜を含み、このような導電膜に加えて、他の物質、特にITO（indium tin oxide）またはIZO（indium zinc oxide）との物理的、化学的、電気的な接触特性の良いクロム（Cr）、チタニウム（Ti）、タンタル（Ta）、モリブデン（Mo）及びこれらの合金（例：モリブデン-タングステン（MoW）合金）などからなる他の導電膜を含む多層膜構造、あるいは必要に応じてこれらの単一膜構造を有することもある。２層膜構造の場合、下部膜と上部膜の組み合わせの例として、クロム/アルミニウム-ネオジム（Nd）合金を挙げられる。
【００５６】
ゲート線１２１及び維持電極１３３の側面は傾斜しており、傾斜角は基板１１０の表面に対して約３０-８０度範囲である。
【００５７】
ゲート線１２１及び維持電極１３３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。
【００５８】
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a-Siと略称する）などからなる複数の線状半導体１５１が形成されている。線状半導体１５１は、ゲート電極１２４と幅広く重なる複数の突出部１５４を含む。
【００５９】
半導体１５１の上部には、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複数の抵抗性接触部材１６１、１６５が形成されている。接触部材１６１は、複数の突出部１６３を有し、この突出部１６３と接触部材１６５は対をなして線状半導体１５１の突出部１５４上に位置する。
【００６０】
半導体１５１と抵抗性接触部材１６１、１６５の側面も傾斜しており、傾斜角は３０-８０度である。
【００６１】
抵抗性接触部材１６１、１６５上には、各々複数のデータ線１７１と複数のドレーン電極１７５が形成されている。データ電圧を伝達するデータ線１７１は、主に縦方向に延在してゲート線１２１とぶつかるが、この部分でのみ横方向に延在している。
【００６２】
各データ線１７１からドレーン電極１７５に向けて延在した複数の枝がソース電極１７３をなす。一対のソース電極１７３とドレーン電極１７５は、互いに分離され、ゲート電極１２３に対して互いに反対側に位置する。ゲート電極１２３、ソース電極１７３及びドレーン電極１７５は、半導体１５１の突出部１５４と共に、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との間の突出部１５４に形成される。
【００６３】
データ線１７１とドレーン電極１７５も、低比抵抗の銀（Ag）や銀合金などの銀系列金属、またはアルミニウム（Al）やアルミニウム合金などのアルミニウム系列の金属などの物質からなる導電膜を含み、このような導電膜に加えて他の物質、即ち、画素電極を形成する物質、特にITOまたはIZOとの物理的、化学的、電気的な接触特性の良いクロム（Cr）、チタニウム（Ti）、タンタル（Ta）、モリブデン（Mo）及びこれらの合金（例：モリブデン-タングステン（MoW）合金）などからなる他の導電膜を含む多層膜構造、または必要に応じてこれらの単一膜構造、またはこれらのみの多層膜構造を有する事も出来る。２層膜構造の場合、下部膜と上部膜の組み合わせの例として、クロム/アルミニウム-ネオジム（Nd）合金を挙げられ、クロムまたはモリブデン、モリブデン-タングステン合金などの単一膜構造でも可能である。
【００６４】
データ線１７１及びドレーン電極１７５の側面も傾斜しており、傾斜角は水平面に対して約３０-８０度範囲である。
【００６５】
抵抗性接触部材１６１、１６５は、その下部の半導体１５１とその上部のデータ線１７１及びドレーン電極１７５間にのみ存在し、これらの間の接触抵抗を低下させる役割をする。
【００６６】
線状半導体１５１は、データ線１７１及びドレーン電極１７５と、その下部の抵抗性接触部材１６１、１６５の下に存在する部分の他にも、ソース電極１７３及びドレーン電極１７５の間をはじめとして、これらによって遮られず露出された部分を有しており、特に突出部１５４の場合がそうである。
【００６７】
データ線１７１、ドレーン電極１７５及び露出された半導体１５４部分の上部には、平坦化特性の優れて感光性を有する有機物質、またはプラズマ化学気相蒸着（ＰＥＣＶＤ）法で形成される、a-Si:C:O、a-Si:O:Fなどの低誘電率絶縁物質、または無機物質である窒化ケイ素などからなる保護膜１８０が形成されている。これとは異なって、保護膜１８０は、有機物と窒化ケイ素の二重層で形成することができる。
【００６８】
保護膜１８０には、ドレーン電極１７５及びデータ線１７１の端部１７９を各々露出する複数の接触孔１８５、１８９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。
【００６９】
保護膜１８０上には、複数の画素電極１９０及び複数の接触補助部材８１、８２が形成されており、これらはIZO、ITOなどの透明な導電物質からなる。
【００７０】
画素電極１９０は、接触孔１８５を通じてドレーン電極１７５と各々物理的、電気的に連結され、ドレーン電極１７５からデータ電圧の印加を受ける。
【００７１】
図２によれば、データ電圧が印加された画素電極１９０は共通電圧の印加を受ける他の表示板２００の共通電極２７０と共に電場を生成することによって二つの電極１９０、２７０間の液晶層３の液晶分子を再配列する。
【００７２】
また、前述したように、画素電極１９０と共通電極２７０は液晶蓄電器（CLC）を構成し、薄膜トランジスタがターンオフされた後にも印加された電圧を維持する。図９に示したように、維持電極１３３は画素電極１９０の周囲に沿って画素電極１９０と重なっており、電圧維持能力を強化するために液晶蓄電器（CLC）と並列に連結された維持蓄電器（CST）を構成する。
【００７３】
接触補助部材８１、８２は、接触孔１８１、１８９を通じてゲート線１２１の端部１２９及びデータ線１７１の端部１７９と各々連結される。接触補助部材８１、８２は、ゲート線１２１及びデータ線１７１の各端部１２９、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するものであって、これらの適用は必須ではなく、選択的である。
【００７４】
本発明の他の実施例によれば、画素電極１９０の材料に透明な導電性ポリマーなどを用い、反射型液晶表示装置の場合、不透明な反射性金属を用いてもよい。この時、接触補助部材９２、９７は、画素電極１９０と他の物質、特にITOまたはIZOで形成することもできる。
【００７５】
図１１を参照して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について詳細に説明する。
【００７６】
図１１は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における薄膜トランジスタ付近の配置図である。
【００７７】
本実施例による薄膜トランジスタ表示板の構造は、図９及び図１０a乃至１０cに示した薄膜トランジスタ表示板の構造とほぼ同じである。
【００７８】
図９に示した本実施例の薄膜トランジスタ表示板を図９に示した薄膜トランジスタ表示板と比較すると、図９に示したゲート電極１２４は、上方にのみ突出しているが、図１１に示したゲート電極１２４は、上方、下方に突出している。さらに、図１１では、上方に突出したゲート電極１２４の高さが図９に比べて低い。これにより、ドレーン電極１７５、ソース電極１７３及びデータ線１７１、半導体１５１及び抵抗性接触部材１６１、１６５などこれに係る部分なども下方に移動している。
【００７９】
特に、図９では、上方に延在していたデータ線１７１が横方向に折れ曲がる屈折部Ｘが、ゲート線１２１上に位置している。一方、図１１では、屈折部Ｙがゲート線１２１と離れている。よって、本実施例の薄膜トランジスタ表示板では、図９の場合に比べて、ゲート線１２１とデータ線１６１の重畳面積が減ることになるので、重畳によって生じる容量性負荷が低減する。
【００８０】
薄膜トランジスタに隣接する画素電極１９０の下側境界線は下方に移動し、上方境界線は下方に移動する。これにより、画素電極１９０の下側面積は拡大する一方、上側面積は減少し、全体的な開口率に大きな変化はない。
【００８１】
そして、ドレーン電極１７５が下方に移動することによって、維持電極１３３の下方横部が短くなる等の設計上の変化がある。
【００８２】
以下、モザイク型の副画素配列を有する４色液晶表示装置と、デルタ型の副画素配列を有する４色液晶表示装置の基本的な動作特性を比較して説明する。
【００８３】
モザイク型の副画素配列のうち、全副画素（RP、GP、BP、WP）の大きさが同じである第１モザイク型、図３aに示した例の白色副画素（WP）の大きさが他の副画素（RP、GP、BP）の５０％である第２モザイク型、図９に示した第１デルタ型、図１１に示した第２デルタ型の、４種類を同じ設計規則に従って設計し比較した。ここで、図９及び図１１では、図４a及び図４ｃに示したデルタ（△）構造の副画素配列を有している。
【００８４】
モザイク型の副画素配列で第１モザイク型の場合、各副画素（RP、GP、BP、WP）の面積は１４４．５μm×１４４．５μmであり、第２モザイク型の場合、赤色、緑色及び青色の副画素（RP、GP、BP）の面積は１４４．５μm×１４４．５μm、白色副画素（WP）の面積はその半分である。デルタ型の副画素配列の２種類は、赤色、緑色及び青色の副画素（RP、GP、BP）の面積は１６１μm×１４４．５μm、白色副画素（WP）の面積は９５μm×１４４．５μmである。
【００８５】
前記４種類の開口率、データ線１７１の抵抗（Rd）、ゲート線１２１とデータ線１７１（ドレーン電極１７５包含）との間の寄生容量（Cgd）及びデータ線１７１の遅延値（RC）の特性を比較した。抵抗（Rd）、寄生容量（Cgd）及び遅延値（RC）は、第１モザイク型の配列に対する相対値を表す。
【００８６】
【表１】
0005452454.tif 000002
【００８７】
表１のように、デルタ型配列の開口率は、第１モザイク型配列とほぼ同一であるが、データ線１７１の抵抗（Rd）は、モザイク型配列に比べて増加した。これは、図４a及び図４ｂに示すように、列方向に隣接する赤色副画素（RP）と白色副画素（WP）の中心線が一致するように副画素（RP、WP）が形成されるため、右方境界間データ線が屈折しデータ線の距離がモザイク型よりも長くなるためである。
【００８８】
さらに、第１デルタ型の場合には、寄生容量（Cgd）も増加してモザイク型配列よりも高くなり、これにより、データ線１７１の遅延値（RC）がモザイク型より大幅に増加した。しかし、第２デルタ型の場合には、ゲート線１２１とデータ線１７１が重なる部分が図１１に示すように顕著に減少したため、寄生容量（Cgd）がモザイク型よりはるかに低い。結局、第２デルタ型配列においてデータ線１７１の遅延値（RC）は、モザイク型配列とほぼ同じ水準を示す。
【００８９】
図１によれば、階調電圧生成部８００は、副画素の透過率に係る２組の複数階調電圧を生成する。２組のうち一組は共通電圧（Vcom）に対して正の値を有し、もう一組は負の値を有する。
【００９０】
ゲート駆動部４００は、液晶表示板組立体３００のゲート線G１-Gnに連結され、外部からのゲートオン電圧Vonとゲートオフ電圧Voffの組み合わせからなるゲート信号をゲート線G１-Gnに印加する。
【００９１】
データ駆動部５００は、液晶表示板組立体３００のデータ線D１-Dmに連結され、階調電圧生成部８００からの階調電圧を選択してデータ信号として画素に印加する。
【００９２】
信号制御部６００は、ゲート駆動部４００及びデータ駆動部５００などの動作を制御し、外部からの三色の映像データ（R、G、B）を受けて４色映像データ（R'、G'、B'、W）に処理する。
【００９３】
以下、このような液晶表示装置の表示動作について詳細に説明する。
【００９４】
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ＲＧＢ三色の映像信号（R、G、B）及びその表示を制御する入力制御信号、例えば、垂直同期信号（Vsync）と水平同期信号（Hsync）、メーンクロック（MCLK）、データイネーブル信号（DE）などの提供を受ける。信号制御部６００は、入力制御信号に基づいてゲート制御信号CONT１及びデータ制御信号CONT２などを生成し、信号制御部６００のデータ処理部６５０は、三色映像信号（R、G、B）を液晶表示板組立体３００の動作条件に合うように４色映像信号（R'、G'、B'、W）に適切に処理した後、ゲート制御信号CONT１をゲート駆動部４００に送り、データ制御信号CONT２と処理した映像信号（R'、G'、B'、W）はデータ駆動部５００に送る。
【００９５】
ゲート制御信号CONT１は、ゲートオンパルス（ゲートオン電圧区間）の出力開始を指示する垂直同期開始信号（STV）、ゲートオンパルスの出力時期を制御するゲートクロック信号（CPV）及びゲートオンパルスの幅を限定する出力イネーブル信号（OE）などを含む。
【００９６】
データ制御信号CONT２は、映像データ（R'、G'、B'、W）の入力開始を指示する水平同期開始信号（STH）と、データ線D１-Dmに当該データ電圧の印加を指示するロード信号（LOAD）、共通電圧（Vcom）に対するデータ電圧の極性（以下、共通電圧に対するデータ電圧の極性を略してデータ電圧の極性という）を反転させる反転信号（RVS）及びデータクロック信号（HCLK）などを含む。
【００９７】
データ駆動部５００は、信号制御部６００からのデータ制御信号CONT２に従って１行の副画素に対応する映像データ（R'、G'、B'、W）を順次に受信し、階調電圧生成部８００からの階調電圧のうちの各映像データ（R'、G'、B'、W）に対応する階調電圧を選択することによって、映像データ（R'、G'、B'、W）を当該データ電圧に変換する。
【００９８】
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に従ってゲートオン電圧（Von）をゲート線G１-Gnに印加し、このゲート線G１-Gnに連結されたスイッチング素子（Q）をターンオンさせる。
【００９９】
一つのゲート線G１-Gnにゲートオン電圧（Von）が印加されてこれに連結された１行のスイッチング素子（Q）がターンオンされている間（この期間を１Ｈまたは１水平周期といい、水平同期信号（Hsync）、データイネーブル信号（DE）、ゲートクロック（CPV）の１周期と同じである）、データ駆動部５００は、各データ電圧を当該データ線D１-Dmに供給する。データ線D１-Dmに供給されたデータ電圧は、ターンオンされたスイッチング素子（Q）を通じて当該副画素に印加される。
【０１００】
副画素に印加されたデータ電圧と共通電圧（Vcom）の差は、液晶蓄電器（CLC）の充電電圧、即ち、画素電圧として現れる。液晶分子は、画素電圧の大きさに応じてその配列を異ならせ、これにより、液晶層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、偏光子によって光の透過率の変化に現れる。
【０１０１】
このような方式で、１フレーム（frame）期間中全ゲート線G１-Gnに対して順次にゲートオン電圧（Von）を印加し、全副画素にデータ電圧を印加する。１フレームが終了すれば、次のフレームが始まり、各副画素に印加されるデータ電圧の極性が直前フレーム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フレーム期間内にも反転信号（RVS）の特性に基づいて一つのデータ線を通じて流れるデータ電圧の極性が変わったり（ライン反転）、一つの副画素行に印加されるデータ電圧の極性も互いに異なることがある（ドット反転）。
【０１０２】
以下、本発明の実施例による４色液晶表示装置の反転駆動について、図１２乃至図１５を参照して詳細に説明する。
【０１０３】
図１２及び図１３は、本発明の実施例による４色液晶表示装置に１×１ドット反転を適用する際の副画素別極性を示したものである。図１２は図３a及び図３bに示したものと同一のモザイク構造の４色液晶表示装置に１×１ドット反転を適用したときの副画素別極性、図１３は図４aに示したものと同一のデルタ型構造の４色液晶表示装置に１×１ドット反転を適用したときの副画素別極性である。
【０１０４】
図１２及び図１３に示した２種類の構造全てにおいて、隣接する副画素間の極性は逆である。
【０１０５】
図１２に示したモザイク構造の場合、同色副画素の極性が反転せず同一であるが、図１３に示したデルタ構造の場合には、行方向に隣接する同色副画素の極性は反転しないが、隣接する二つの画素行で隣接する同色副画素の極性が反転するライン反転の形態を見せる。したがって、クロストーク（crosstalk）とフリッカー（flicker）などの現象が発生せず、画質が向上する。
【０１０６】
図１４は本発明の実施例によるモザイク構造の４色液晶表示装置に２×２ドット反転を適用する際の副画素別極性を示したものである。
【０１０７】
図１４に示したように、行方向と列方向に隣接する同色副画素の極性が反転される１×１ドット反転をする。したがって、一般に、モザイク構造の４色液晶表示装置に２Ｎ×２反転を適用すれば、同色画素に対してＮ×１ドット反転を実現できる。
【０１０８】
図１５は本発明の実施例によるデルタ構造を有する４色液晶表示装置に２×４反転を適用する際の副画素別極性を示したものである。
【０１０９】
図１５に示したように、行方向と列方向に沿って隣接する同色副画素の極性が反転される１×１ドット反転がなされる。したがって、一般に、モザイク構造の４色液晶表示装置に２×４Ｎ反転を適用すれば、同色画素に対してＮ×１ドット反転を実現できる。
【０１１０】
以上で、本発明の好適な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ものでなく、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種々の変形及び改良形態も本発明の権利範囲に属する。添付した図面を参考にして本発明の実施例に対して詳細に説明することによって本発明の種々な効果を明らかにする。
【符号の説明】
【０１１１】
１００、２００  表示板
１２１、１３１  ゲート線
１２４  ゲート電極
１４０  ゲート絶縁膜
１５１  半導体
１６１、１６５  抵抗性接触部材
１７１  データ線
１７３  ソース電極
１７５  ドレーン電極
１８０  保護膜
１９０  画素電極
２２０  ブラックマトリックス
２３０  カラーフィルタ
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
【図１】
0005452454.tif 000003
【図２】
0005452454.tif 000004
【図３ａ】
0005452454.tif 000005
【図３ｂ】
0005452454.tif 000006
【図４ａ】
0005452454.tif 000007
【図４ｂ】
0005452454.tif 000008
【図４ｃ】
0005452454.tif 000009
【図５】
0005452454.tif 000010
【図６ａ】
0005452454.tif 000011
【図６ｂ】
0005452454.tif 000012
【図７ａ】
0005452454.tif 000013
【図７ｂ】
0005452454.tif 000014
【図８ａ】
0005452454.tif 000015
【図８ｂ】
0005452454.tif 000016
【図８ｃ】
0005452454.tif 000017
【図９】
0005452454.tif 000018
【図１０ａ】
0005452454.tif 000019
【図１０ｂ】
0005452454.tif 000020
【図１０ｃ】
0005452454.tif 000021
【図１１】
0005452454.tif 000022
【図１２】
0005452454.tif 000023
【図１３】
0005452454.tif 000024
【図１４】
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【図１５】
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