(57)【要約】  行方向には赤色、青色、緑色画素が順に配列されており、列方向には赤色及び緑色画素は交互に、青色画素は同一に配列されており、互いに隣接する２つの画素行において、青色画素を中心に、赤色及び緑色の４つの画素は互いに対向するように配置されている。この時、横方向には、画素行に対して各々配置されて、画素に走査信号又はゲート信号を伝達するゲート線が形成されており、縦方向には、ゲート線と絶縁交差して画素列に対して各々配置されて、データ信号を伝達するデータ線が形成されている。また、各々の画素には、画素電極と、ゲート電極、データ線に連結されているソース電極、及び画素電極に連結されているドレーン電極を含む薄膜トランジスタとが形成されている。ここで、青色画素は、赤色及び緑色画素と同一又は小さく形成されており、画素電極とゲート線及びデータ線とは互いに重なっており、これらの間には、低い誘電率を有する有機物質又はＳｉＯＣ又はＳｉＯＦなどの絶縁物質からなる保護膜が形成されている。
2005513572.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
行方向には赤色、青色、緑色画素が順に配列されており、列方向には前記赤色及び緑色画素は交互に、前記青色画素は同一に配列されており、互いに隣接する２つの画素行において、隣接する前記２つの青色画素を中心に、隣接する前記赤色及び緑色の４つの画素は互いに対向するように配置されている画素配列、
前記画素行に対して行方向に各々配置されており、前記画素に走査信号又はゲート信号を伝達するゲート線、
前記ゲート線と絶縁交差して前記画素列に対して列方向に各々配置されており、画像信号又はデータ信号を伝達するデータ線、
前記画素に行及び列方向に各々形成されており、前記データ信号が伝達される画素電極、
前記画素に行及び列方向に各々形成されており、前記ゲート線に連結されているゲート電極、前記データ線に連結されているソース電極、及び前記画素電極に連結されているドレーン電極を含む薄膜トランジスタを含む液晶表示装置。
【請求項２】
前記液晶表示装置はレンダリング駆動技術で駆動する、請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項３】
前記画素電極は、隣接する前段の前記画素行に前記走査信号又はゲート信号を伝達する前段の前記ゲート線、又は前記ゲート線と分離されており、前記ゲート線と同一の層に形成されている維持電極線と重なって保持容量を形成する、請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項４】
前記データ線と同一の層に形成されて前記ドレーン電極に連結されており、前記維持電極線と重なっている維持蓄電器用導電体パターンをさらに含む、請求項３に記載の液晶表示装置。
【請求項５】
前記画素電極と前記ゲート線及び前記データ線との間に形成されており、アクリル系の有機絶縁物質又は化学気相蒸着法で形成された４．０以下の低誘電率絶縁物質からなる保護膜をさらに含み、
前記保護膜は、前記画素電極と前記ドレーン電極とを電気的に連結するための接触孔を有する、請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項６】
前記接触孔は、前記維持蓄電器用導電体パターンの上部に形成されている、請求項５に記載の液晶表示装置。
【請求項７】
前記データ線には、外部から前記データ信号の伝達を受けるためのデータパッドが各々連結されている、請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項８】
前記画素電極は、透明な導電物質又は反射度を有する導電物質からなる、請求項１に記載の液晶表示装置用基板。
【請求項９】
前記青色画素は、前記緑色及び赤色画素より小さな面積を有する、請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項１０】
前記液晶表示装置は、白色を表示する赤色、緑色、及び青色の光量が１：１：１である条件と比較して、青色の光量が赤色及び緑色の光量より大きなバックライトを有する、請求項９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に係り、より詳しくは、高解像度の画像を表示するためのペンタイル（Pentile）マトリックス画素配列構造を有する液晶表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置は、一般に、電場を生成する電極を有する２つの基板の間に液晶物質を注入し、２つの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させ、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。
このような液晶表示装置は、画素電極と赤色、緑色、青色のカラーフィルターとが形成されている複数の画素を有し、この画素は配線を通じて印加される信号によって駆動される。配線には、走査信号を伝達する走査信号線又はゲート線、画像信号を伝達する画像信号線又はデータ線があり、各画素には１つのゲート線及び１つのデータ線に連結されている薄膜トランジスタが形成されており、これによって画素に形成されている画素電極に伝達される画像信号が制御される。
【０００３】
この時、各々の画素に赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）のカラーフィルターを配列する方法には多様な方法があるが、同一色のカラーフィルターを画素列を単位に配列するストライプ（stripe）型、列及び行方向に赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）のカラーフィルターを順に配列するモザイク（mosaic）型、列方向に単位画素を交差するようにジグザグ形態に配置し、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）のカラーフィルターを順に配列するデルタ（delta）型などがある。デルタ型の場合は、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）のカラーフィルターを含む３つの単位画素を１つのドットとして画像を表示すると、画面表示の際に円形や対角線を表現するのに有利である。
【０００４】
また、“Clair  Voyante  Laboratories”では、画像を表示する際により有利な高解像度の表現能力を有すると同時に、設計費用を最小化することができる“The  Pentile  MatrixTM  color  pixel  arrangement”という画素配列構造を提案した。このようなペンタイルマトリックス画素配列構造では、青色の単位画素は２つのドットを表示する際に共に共有されており、互いに隣接する青色の単位画素は１つのデータ駆動集積回路によってデータ信号が伝達され、互いに異なるゲート駆動集積回路によって駆動される。このようなペンタイルマトリックス画素配列構造を利用すれば、ＳＶＧＡ級の表示装置を用いてＵＸＧＡ級の解像度を表現することができ、低価なゲート駆動集積回路の数は増加するが、相対的に高価なデータ駆動集積回路の数を減らすことができるので、表示装置の設計費用を最小化することができる。
【０００５】
しかし、このようなペンタイルマトリックス画素配列構造を有する液晶表示装置は、青色画素が菱形に配列されており、これに対応してデータ信号を伝達するデータ信号線だけ長さが長くなるため、青色の単位画素に伝達されるデータ信号にだけ著しい遅延が発生して表示特性が不均一となり、大型の液晶表示装置にペンタイルマトリックス画素配列構造を適用するには限界がある。また、２つの画素列のうちの１つの青色画素の両側に赤色又は緑色画素が各々配置されており、青色画素は赤色又は緑色画素と大きさが異なるため、液晶表示装置で必須に要求される保持容量を形成するのが非常に難しいという短所がある。また、赤色又は緑色画素にデータ信号を伝達するデータ信号線又は２つのゲート信号線が互いに隣接するように形成されており、配線の短絡が容易に発生するので、工程の収率が減少し、隣接するデータ信号線間の間接により表示特性が低下する可能性がある。また、隣接した青色画素は１つのデータ駆動集積回路によって駆動され、画像が表示される表示領域を中心に必ず両側にデータ駆動集積回路を配置しなければならないため、表示装置が大きくなると同時に、配線の断線又は短絡を修理するための修理線を表示領域の周囲に形成するのが難しいという短所がある。また、液晶の劣化を防止するために反転駆動を実施しなければならないが、赤色、緑色及び青色画素に対して極性が不規則に発生し、これによりフリッカー（flicker）が発生し、また画素列間に輝度の差が発生するなど、表示装置の画質が低下する問題点がある。
【０００６】
一方、このようなペンタイルマトリックス画素配列構造を有する液晶表示装置でも、高解像度に画像を表示するためには、レンダリング（rendering）駆動技法を利用して画素を駆動しなければならない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の技術的課題は、表示能力が優れていると同時に、互いに隣接する画素の信号線間の短絡を防止することができる、液晶表示装置用薄膜トランジスタ基板を提供することにある。
本発明の他の技術的課題は、表示能力が優れていると同時に、保持容量を安定的に確保することができる、液晶表示装置用薄膜トランジスタ基板を提供することにある。
【０００８】
また、本発明の他の技術的色課題は、表示能力が優れていると同時に、基板の大きさを最小化することができ、配線の短絡又は断線を修理するための修理線を容易に形成することができる、液晶表示装置用薄膜トランジスタ基板を提供することにある。
また、本発明の他の技術的課題は、規則性の反転駆動を実施することができる液晶表示装置用薄膜トランジスタ基板を製造することにある。
【０００９】
また、本発明の他の技術的課題は、高解像度で画像を表示するためのレンダリング駆動技法を容易に適用することができる液晶表示装置用薄膜トランジスタ基板を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
このような本発明によるペンタイルマトリックス画素配列構造を有する液晶表示装置の薄膜トランジスタ基板において、互いに隣接する青色画素列のデータ線はデータパッド連結部によって１つのパッドに電気的に連結されており、互いに隣接するゲート線又はデータ線は互いに離隔して配置されている。
また、１番目又は２番目に隣接する青色画素列のデータ線は１つのパッドに連結されて画像信号の伝達を受けると同時に、互いに隣接する赤色及び緑色画素列のデータ線は互いに交差して画像信号を伝達する。
【００１１】
また、青色画素は、他の赤色及び緑色画素と同様に、薄膜トランジスタと画素電極とを各々有し、画像信号を伝達するデータ線もデータパッドに各々連結されている。
また、青色画素は、他の赤色及び緑色画素より小さな面積に形成されている。
この時、ゲート線とデータ線との交差によって定義される画素に形成されている画素電極は、縁部分がゲート線又はデータ線と重なっており、これらの間には、有機絶縁物質の有機絶縁膜又は化学気相蒸着によって形成されてＳｉＯＣ又はＳｉＯＦなどからなる低誘電率絶縁膜が形成されている。
【００１２】
より詳細に、本発明の実施例による液晶表示装置は、行方向には赤色、青色、緑色画素が順に配列されており、列方向には前記赤色及び緑色画素は交互に、青色画素は同一に配列されており、互いに隣接する２つの画素行において、隣接する前記２つの青色画素を中心に、隣接する赤色及び緑色の４つの画素は互いに対向するように配置されている画素配列を有する。この時、画素行に対して行方向に各々配置されており、画素に走査信号又はゲート信号を伝達するゲート線が形成されており、ゲート線と絶縁交差して画素列に対して列方向に各々配置されており、画像信号又はデータ信号を伝達するデータ線が形成されている。また、各々の画素には行及び列方向にデータ信号が伝達される画素電極が形成されており、画素の各々にはゲート線に連結されているゲート電極、データ線に連結されているソース電極、及び画素電極に連結されているドレーン電極を含む薄膜トランジスタが形成されている。
【００１３】
このような液晶表示装置はレンダリング駆動技法で駆動するのが好ましく、この時、画素電極は、隣接する前段の画素行に走査信号又はゲート信号を伝達する前段のゲート線、又はゲート線と分離されており、ゲート線と同一の層に形成されている維持電極線と重なって保持容量を形成することができる。
また、このような液晶表示装置は、データ線と同一の層に形成されてドレーン電極に連結されており、維持電極線と重なっている維持蓄電器用導電体パターンをさらに含み、画素電極とゲート線及びデータ線との間には、アクリル系の有機絶縁物質又は化学気相蒸着法で形成された４．０以下の低誘電率絶縁物質からなる保護膜をさらに含むことができる。この時、保護膜は、画素電極とドレーン電極とを電気的に連結するための接触孔を有し、接触孔は、維持蓄電器用導電体パターンの上部に形成されることができる。
【００１４】
この時、データ線には、外部からデータ信号の伝達を受けるためのデータパッドが各々連結されているのが好ましく、画素電極は透明な導電物質又は反射度を有する導電物質からなるのが好ましい。
ここで、青色画素は、緑色及び赤色画素より小さな面積に形成されているのが好ましく、この時、白色を表示する赤色、緑色、及び青色の光量が１：１：１である条件と比較して、青色の光量が赤色及び緑色の光量より大きなバックライトを用いて画像を表示するのが好ましい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によるペンタイルマトリックス画素配列構造では、文字及び図形の画像を表示する際に、より有利な高解像度の表現能力を有しながらも設計費用を最小化することができると同時に、青色の単位画素に信号を伝達するデータ線を他の配線と同様に直線形態に形成するので、表示特性が不均一になるのを防止することができる。また、前段のゲート線を用いて保持容量を確保すると同時に、それ自身のゲート線と画素電極連結部とが重なることによって発生する寄生容量を最適化して、保持容量を均一に形成することができる。また、データ配線とゲート配線とが一定の間隔で離隔しているので、隣接する配線間の短絡を防止することができ、データパッド連結部を用いて表示領域を中心に一側にデータ駆動集積回路を配置することができるので、表示装置の大きさを最適化することができ、これにより配線の断線又は短絡を修理するための修理線を表示領域の周囲に容易に形成することができる。また、互いに電気的に連結されている２つの青色画素列の間に互いに隣接する赤色及び緑色画素列の画像信号を交差して印加することによって、より均一な極性を有する反転駆動を実施することができる。また、互いに隣接する青色画素列を１/２画素だけ移動して、全ての青色画素で前段のゲート線又はそれ自身のゲート線を用いて均一な反転駆動を実施すると同時に保持容量を均一に確保することができる。また、低い誘電率を有する絶縁物質を介在してゲート線及びデータ線と画素電極とを重なるようにするので、最大の開口率を確保することができ、これによりレンダリング駆動技法を効果的に適用して、画像をより繊細で高解像度に表現することができる。また、データ線に各々のデータパッドを通じて画像信号を伝達するので、複雑な配線構造又は連結構造を構成する必要がなく、レンダリング駆動又は反転駆動を容易に実施することができる。また、青色画素の大きさを緑色及び赤色画素より小さく設計することによりレンダリング駆動時の位相誤差を最小化することができ、この時、バックライトの青色の光量を増加させることにより色再現性を最適化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下では、添付した図面を参照して、本発明による液晶表示装置に対する実施例を、本発明が属する技術分野における通常の技術を有する者が容易に実施できる程度に詳細に説明する。
図１は、本発明の第１実施例による液晶表示装置の画素配列構造を示した配置図であり、図２及び図３は、図１のII-II'及びIII-III'線による液晶表示装置用薄膜トランジスタ基板の断面図である。ここで、図２は、画素部とパッド部とを詳細に示した断面図であり、図３は、隣接する２つの青色画素（Ｂ１、Ｂ２）にデータ信号を伝達するデータ線を１つのパッドに連結するための連結部（Ｃ）を具体的に示した断面図である。
【００１７】
図１のように、本発明の第１実施例による液晶表示装置には、マトリックス形態に配列されている赤色、青色、緑色のカラーフィルター用画素（…Ｒ、Ｂ１、Ｇ、Ｒ、Ｂ２、Ｇ、…）が形成されている。この時、行方向には赤色、青色、緑色画素（…Ｒ、Ｂ１、Ｇ、Ｒ、Ｂ２、Ｇ、…）が順に配列されており、列方向には隣接する行方向と同一に赤色、緑色、青色画素（…Ｒ、Ｂ１、Ｇ、Ｒ、Ｂ２、Ｇ、…）が配列されている。ここでは互いに隣接する列の赤色及び緑色画素（Ｒ、Ｇ）を同一に配列されているが、青色画素（Ｂ１、Ｂ２）を中心に、対角線方向に赤色及び緑色画素（Ｒ、Ｇ）が同一に対向するように配置することもできる。この時、図１のように、横方向には、走査信号又はゲート信号を伝達するゲート線（又は走査信号線、２２）が、画素の行方向に各々の画素行に対して１つずつ形成されており、縦方向には、データ信号を伝達し、ゲート線２２と交差して単位画素を定義するデータ線６２が、ゲート線２２と絶縁されて、画素（…Ｒ、Ｂ１、Ｇ、Ｒ、Ｂ２、Ｇ、…）列に対して形成されている。ここで、ゲート線２２とデータ線６２とが交差する部分には、ゲート線２２に連結されているゲート電極２６、データ線６２に連結されているソース電極６５、及びゲート電極２６に対してソース電極６５と対向側に形成されているドレーン電極６６及び半導体層４０を含む薄膜トランジスタが形成されており、各々の画素には、薄膜トランジスタを介してゲート線２２及びデータ線６２に電気的に連結されている画素電極８２が形成されている。この時、隣接する２つの行の青色画素（Ｂ１、Ｂ２）に形成されている画素電極８２は、画素列に対して交互に形成されている第１及び第２画素電極連結部８５１、８５２を介して互いに連結されており、このような画素電極８２を有する青色画素（Ｂ１、Ｂ２）には、２つの画素行に対して薄膜トランジスタが交互に１つずつ配置されている。ここで、第１及び第２画素電極連結部８５１、８５２は１つのゲート線２２と重なるように配置されているが、薄膜トランジスタと共に２つの画素行に対して交互に１つずつ配置されることもでき、このような場合には、第１及び第２画素電極連結部８５１、８５２の両方がそれ自身の画素列に走査信号を伝達するゲート線と重なるようにすることもでき、そうしないこともできる。
【００１８】
次に、このような画素配列構造を有する本発明の第１実施例による液晶表示装置の薄膜トランジスタ基板の構造について、図１〜図３を参照してより詳細に説明する。
まず、図１〜図３のように、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アレイ基板には、絶縁基板１０の上に、アルミニウム（Ａｌ）又はアルミニウム合金（Ａｌ  ａｌｌｏｙ）、モリブデン（Ｍｏ）、クロム（Ｃｒ）、タンタル（Ｔａ）、又は銀又は銀合金（Ａｕ  Ａｌｌｏｙ）などの金属又は導電体を含むゲート配線が形成されている。ゲート配線は、横方向に二重に延びている走査信号線又はゲート線２２、２８、ゲート線２２の一部である薄膜トランジスタのゲート電極２６、及び二重のゲート線２２、２８を連結するゲート線連結部２７、並びにゲート線２２の一端に連結されており、外部から走査信号の印加を受けてゲート線２２に伝達するゲートパッド２４を含む。ゲート配線２２、２６、２７、２８は後述する隣接する画素行の画素電極８２と重なって、画素の電荷保存能力を向上させるための保持容量を有する維持蓄電器を構成する。この時、保持容量が十分でない場合には、ゲート配線２２、２６、２７、２８と同一の層に後述する画素電極８２と重なる維持配線を別途に形成することもできる。一方、ゲート配線２２、２６、２７、２８と同一の層には、互いに隣接する青色画素（Ｂ１、Ｂ２）列の画素電極８２に共にデータ信号を伝達するために、互いに隣接する青色（Ｂ）画素列のデータ線６２を１つのデータパッド６８に連結するための第１データパッド連結部２１が、青色画素列に対して各々表示領域（Ｄ）の外側のＣ部分に形成されている。ここで、表示領域（Ｄ）は、画像が表示され、赤色、青色、緑色画素（…Ｒ、Ｂ１、Ｇ、Ｒ、Ｂ２、Ｇ、…）の集合からなる領域を意味する。
【００１９】
ゲート配線２２、２６、２７、２８は単一層で形成することもできるが、二重層や三重層で形成することもできる。二重層以上で形成する場合には、１つの層は抵抗の小さな物質で形成し、他の層は他の物質との接触特性の良い物質で形成するのが好ましく、Ｃｒ/Ａｌ（又はＡｌ合金）の二重層又はＡｌ/Ｍｏの二重層が例に挙げられる。
ゲート配線２２、２６、２７、２８及び第１データパッド連結部２１の上には、窒化ケイ素（ＳｉＮｘ）などからなるゲート絶縁膜３０が形成されて、ゲート配線２２、２６、２７、２８及び第１データパッド連結部２１を覆っている。
【００２０】
ゲート絶縁膜３０の上には、水素化非晶質シリコン（hydrogenated  amorphous  silicon）などの半導体からなる半導体層４０が形成されており、半導体層４０の上には、リン（Ｐ）などのｎ型不純物で高濃度にドーピングされている非晶質シリコンなどからなる抵抗性接触層又は中間層５５、５６が形成されている。
接触層５５、５６の上には、Ａｌ又はＡｌ合金、Ｍｏ又はＭｏＷ合金、Ｃｒ、Ｔａ、Ｃｕ又はＣｕ合金などの導電物質を含むデータ配線が形成されている。データ配線は、縦方向に形成されているデータ線６２、データ線６２に連結されている薄膜トランジスタのソース電極６５、及びデータ線６２の一端に連結されて外部から画像信号の印加を受けるデータパッド６８からなるデータ線部を含み、また、データ線部６２、６５、６８と分離されており、ゲート電極２６又は薄膜トランジスタの半導体層４０に対してソース電極６５の反対側に位置する薄膜トランジスタのドレーン電極６６を含む。この時、互いに隣接する青色画素（Ｂ１、Ｂ２）列のデータ線６２は、その端部が他の部分より広い幅で突出した第２データパッド連結部６１を有しており、第１データパッド連結部２１は第２データパッド連結部６１に隣接するように配置されている。
【００２１】
データ配線６２、６５、６６、６８及び第２データパッド連結部６１も、ゲート配線２２、２６、２７、２８と同様に単一層に形成されることもできるが、二重層や三重層に形成されることもできる。もちろん、二重層以上に形成する場合には、１つの層は抵抗の小さな物質で形成し、他の層は他の物質との接触特性の良い物質で形成するのが好ましい。
接触層５５、５６は、その下部の半導体層４０とその上部のソース電極６５及びドレーン電極６６との間の接触抵抗を低くする役割を果たす。
【００２２】
データ配線６２、６５、６６、６８及びデータ配線で覆わない半導体層４０の上には、窒化ケイ素からなる保護膜７０が形成されており、保護膜７０は、ドレーン電極６６及びデータパッド６８を各々露出する接触孔７６、７８を有し、ゲート絶縁膜３０と共にゲートパッド２４を露出する接触孔７４を有する。また、保護膜７０は、第２データパッド連結部６１を露出する接触孔７１と、ゲート絶縁膜３０と共に第１データパッド連結部２１を露出する接触孔７２とを有する。
【００２３】
保護膜７０の上には、薄膜トランジスタから画像信号の伝達を受け、上板の共通電極と共に電場を生成する画素電極８２が形成されている。画素電極８２はＩＴＯ又はＩＺＯなどの透明な導電物質からなり、接触孔７６を介して隣接する画素行に形成されている薄膜トランジスタのドレーン電極６６と物理的・電気的に連結されて画像信号の伝達を受ける。画素電極８０は、前段に隣接する画素行に形成されている薄膜トランジスタに走査信号を伝達する前段のゲート配線２２、２６、２７、２８と重なって保持容量を形成する。しかしながら、保持容量が十分でない場合には、維持配線を別途に形成して十分な保持容量を確保することもできる。この時、隣接する青色画素（Ｂ１、Ｂ２）行の画素電極８２は、第１及び第２画素電極連結部８５１、８５２を介して各々連結されており、互いに連結されている青色画素（Ｂ１、Ｂ２）の画素電極８２は、２つの画素行に対して隣接する青色画素列に交互に１つずつ配置されている薄膜トランジスタに連結されている。したがって、Ｂ部分では、第２画素電極連結部８５２が前段のゲート線２２と重なるが、隣接する２つの青色画素（Ｂ１、Ｂ２）のうちの残り１つの青色画素（Ｂ１）の画素電極８２を連結する第１画素電極連結部８５１は、Ａ部分で見られるように、該当する行の画素にゲート信号を伝達するゲート線２２自身と重なるようになる。第１画素電極連結部８５１とゲート線２２とが重なることによって寄生容量が形成され、これは、該当する画素電極８２に印加された画素電圧を低下させるキックバック電圧が原因で作用し、これによって隣接する青色画素列の輝度に差が発生する。このような問題点を最小化するために、前段のゲート配線２２、２７、２８と画素電極８２とを重なるようにして保持容量を形成する。このような第１実施例の構造によって、保持容量を均一に形成しなければならず、このためにＡ部分で第１画素電極連結部８５１とそれ自身のゲート線２２とが重なって形成される寄生容量は、該当する画素の液晶容量及び保持容量の合計に対して５％を越えないように、第１画素電極連結部８５１とゲート線２２とが重なる部分の面積を最適化することが要求される。なぜかというと、該当する画素の液晶容量及び保持容量の合計に対して、第１画素電極連結部８５１とゲート線２２との間の寄生容量が５％を越えると、キックバック電圧が約１Volt以上増加して画素間の輝度差が著しくなるからである。一方、画素電極８２と同一の層には、保護膜７０及びゲート絶縁膜３０の接触孔７４、７８を介してゲートパッド２４及びデータパッド６８に連結される補助ゲートパッド８４及び補助データパッド８８が形成されており、これらを適用するか否かは選択的である。また、画素電極８２と同一の層には、隣接する２つの青色画素（Ｂ１、Ｂ２）列にデータ信号を伝達するデータ線６２を１つのデータパッド６８に電気的に連結する第３データパッド連結部８１が形成されている。この時、隣接する２つの青色画素（Ｂ１、Ｂ２）列にデータ信号を伝達するデータ線６２に連結されている２つの第２データパッド連結部６１及びこれらと隣接した第１データパッド連結部２１は、これらを露出する接触孔７１、７２を介して第３データパッド連結��８１に連結されており、これにより隣接する赤色及び緑色画素（Ｒ、Ｇ）のデータ線と絶縁交差して隣接する青色画素の２つのデータ線６２を１つのデータパッド６８に電気的に連結する。この時、第１〜第３データパッド連結部２１、６１、８１を用いて隣接する青色画素（Ｂ１、Ｂ２）のデータ線６２を１つのデータパッド６８に連結することにより、接触孔７１、７２を含む接触部の接触抵抗と第１〜第３データパッド連結部２１、６１、８１の配線抵抗とによってデータ信号が伝達される際に負荷抵抗が追加され得る。この時、このように連結部を追加的に形成することにより発生する追加負荷抵抗は、データ線６２の総負荷抵抗に対して２０％を越えないように連結部を設計するのが好ましい。なぜかというと、このような連結部の追加によって発生する追加負荷抵抗がデータ線６２の総負荷抵抗に対して２０％を越えると、画素の充電容量が５％以上減少し、これは画像の表示特性を低下させるからである。
【００２４】
一方、図１〜図３の構造では、２つの青色画素（Ｂ１、Ｂ２）にデータ信号を伝達するデータ線を１つのパッドに連結するための連結部として、画素電極８２と同一の層の第３データパッド連結部８１を用いたが、第２データパッド連結部のみを用いることもできる。これについて、図４及び図５を参照して連結部の構造を詳細に説明する。
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アレイ基板の構造において、隣接する２つの青色画素（Ｂ１、Ｂ２）にデータ信号を伝達するデータ線を１つのパッドに連結するための連結部を示した平面図であり、図５は、図４のV-V'線による断面図である。ここで、大部分の構造は第１実施例と同様であるので詳細な図面は省略する。
【００２５】
図４及び図５のように、隣接する２つの青色画素のデータ線６２を連結するための２つの第１データパッド連結部２１は、連結用パターン２１１を介して互いに連結されており、ゲート絶縁膜３０は、２つの第１データパッド連結部２１を各々露出する接触孔３２を有している。この時、隣接する２つの青色画素にデータ信号を伝達する２つのデータ線６２は、各々に連結された第２データパッド連結部６１が各々接触孔３２を介して第１データパッド連結部２１に連結されて、電気的に互いに連結されている。
【００２６】
ここでは、画素電極８２として透明なＩＴＯ又はＩＺＯを用いた透過形モードの液晶表示装置用薄膜トランジスタ基板を例に挙げたが、画素電極８２をアルミニウム又はアルミニウム合金、銀又は銀合金などのように反射度を有する導電物質で形成することもできる。
このような本発明の実施例による構造は、ペンタイルマトリックス画素配列構造と類似していて、画像を表示する際に円又は対角線模様を表示する場合に容易に適用することができるので、文字及び図形の表現を容易にして、ＳＶＧＡ級の画素配列でもＵＸＧＡ級の解像度を表現することができると同時に、データパッド６８の数を減少させることができるので、高価なデータ駆動集積回路の数を減らすことができ、表示装置の設計費用を最小化することができる。また、青色の単位画素に信号を伝達するデータ線が、他の配線と同様に赤色及び緑色の単位画素に信号を伝達するデータ線と同一の形態に形成されているので、表示特性が不均一になるのを防止することができる。また、前段のゲート線と画素電極とが重なることによって保持容量を確保すると同時に、それ自身のゲート線と画素電極連結部とが重なることによって発生する寄生容量を最適化して、保持容量を均一に形成することができる。また、赤色又は緑色画素にデータ信号を伝達するデータ線が単位画素を隔てて配置されているので、隣接するデータ配線の短絡を防止することができる。また、隣接した青色画素を１つの駆動集積回路を用いて駆動する際に、データパッド連結部を用いて表示領域を中心に一側にデータ駆動集積回路を配置できるので表示装置の大きさを最適化することができ、これにより配線の断線又は短絡を修理するための修理線を表示領域の周囲に容易に形成することができる。
【００２７】
一方、図１及び図３では、前段のゲート線と画素電極とが重なって保持容量を形成する構造について説明したが、以下では、図６及び図７を参照して、保持容量を形成するための別途の維持配線が形成される本発明の第３実施例による液晶表示装置用薄膜トランジスタ基板の構造について具体的に説明する。
図６は、本発明の第３実施例による液晶表示装置を示した配置図であり、図７は、図６のVII-VII'線による液晶表示装置用薄膜トランジスタアレイ基板の断面図である。
【００２８】
図６のように、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アレイ基板は、ペンタイルマトリックス形態に赤色、青色、緑色のカラーフィルター用画素（…Ｒ、Ｂ１、Ｇ、Ｒ、Ｂ２、Ｇ、…）が配列されている。この時、第１実施例と同一に、行方向には赤色、青色、緑色画素（…Ｒ、Ｂ１、Ｇ、Ｒ、Ｂ２、Ｇ、…）が順に配列されており、列方向には隣接する行方向と同一に赤色、緑色、青色画素（…Ｒ、Ｂ１、Ｇ、Ｒ、Ｂ２、Ｇ、…）が配列されている。第１実施例と異なる点は、青色画素（Ｂ１、Ｂ２）が菱形で、隣接する赤色、緑色の２つの画素（Ｒ、Ｇ）列の間で互いに隣接する２つの画素（Ｒ、Ｇ）行及び列に対して１つずつ配列されて、４つの緑色及び青色（Ｇ、Ｂ）の中心に位置し、青色画素（Ｂ１、Ｂ２）を中心に配置されている赤色、緑色の４つの画素（Ｒ、Ｇ）が、青色画素（Ｂ１、Ｂ２）の菱形の４辺に各々対向して配置されている。この時、図１のように、横方向には赤色、青色、緑色画素（…Ｒ、Ｂ１、Ｇ、Ｒ、Ｂ２、Ｇ、…）行に走査信号又はゲート信号を伝達するゲート線又は走査信号線、２２１、２２２が各々の画素行に対して１つずつ形成されており、縦方向には赤色、青色、緑色画素（…Ｒ、Ｂ１、Ｇ、Ｒ、Ｂ２、Ｇ、…）列にデータ信号を伝達するデータ線（…６２Ｒ、６２Ｂ１、６２Ｇ、６２Ｒ、６２Ｂ２、６２Ｇ、…）がゲート線２２１、２２２と絶縁交差して画素（…Ｒ、Ｂ１、Ｇ、Ｒ、Ｂ２、Ｇ、…）の列方向に対して各々形成されている。また、各々の画素（…Ｒ、Ｂ１、Ｇ、Ｒ、Ｂ２、Ｇ、…）には、データ線（…６２Ｒ、６２Ｂ１、６２Ｇ、６２Ｒ、６２Ｂ２、６２Ｇ、…）を通じて画像信号が伝達される画素電極（…８２Ｒ、８２Ｂ１、８２Ｇ、８２Ｒ、８２Ｂ２、８２Ｇ、…）が形成されている。また、画素の列方向には、画素電極（…８２Ｒ、８２Ｂ１、８２Ｇ、８２Ｒ、８２Ｂ２、８２Ｇ、…）と重なって保持容量を形成して横方向に延びている保持容量用第１配線２３１、２３２と、これらから青色画素の画素電極（８２Ｂ１、８２Ｂ２）の辺に沿って延びている保持容量用第２配線２５、２７、２９とを含む保持容量配線が形成されている。ここでも、各々の画素には、ゲート線２２１、２２２、データ線（…６２Ｒ、６２Ｂ１、６２Ｇ、６２Ｒ、６２Ｂ２、６２Ｇ、…）、及び画素電極（…８２Ｒ、８２Ｂ１、８２Ｇ、８２Ｒ、８２Ｂ２、８２Ｇ、…）に各々連結されているゲート電極２６、ソース電極６５、及びドレーン電極６６を含む薄膜トランジスタが各々配置されている。
【００２９】
より詳細に、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基板では、透明な絶縁基板１０の上部にゲート配線と維持配線とが交互に形成されている。ゲート配線は、横方向に延びている走査信号線又はゲート線２２１、２２２及びゲート線２２２の一部である薄膜トランジスタのゲート電極２６を含み、第１実施例と同様に、ゲート線２２１、２２２の一端に各々連結されているゲートパッドを含むことができる。この時、１つのゲート線２２１に連結されているゲート電極２６は青色画素（Ｂ１）列にだけ形成されており、残りのゲート線２２２に連結されているゲート電極２６は青色画素（Ｂ２）列にだけ形成されている。維持配線は、横方向に延びてゲート線２２１、２２２と交互に形成されている保持容量用第１配線２３１、２３２と、保持容量用第１配線２３１、２３２に各々連結されて赤色、青色、緑色画素（…Ｒ、Ｂ１、Ｇ、Ｒ、Ｂ２、Ｇ、…）の境界に延びている保持容量用第２配線２５、２７、２９とを含む。維持配線２３１、２３１、２５、２７、２９は後述する画素（…Ｒ、Ｂ１、Ｇ、Ｒ、Ｂ２、Ｇ、…）の画素電極（…８２Ｒ、８２Ｂ１、８２Ｇ、８２Ｒ、８２Ｂ２、８２Ｇ、…）と各々重なって、画素の電荷保存能力を向上させるための保持容量を有する維持蓄電器を構成する。この時、互いに隣接する２つのゲート線２２１、２２２は、保持容量用第１配線２３１、２３２の両側に離隔して形成されているので、ゲート配線の短絡を防止することができる。
【００３０】
ゲート配線２２１、２２２、２６及び維持配線２３１、２３２、２５、２７、２９を覆うゲート絶縁膜３０の上部には、低抵抗の導電物質からなるデータ配線が形成されている。データ配線は、縦方向に形成されて赤色、青色、緑色画素（…Ｒ、Ｂ１、Ｇ、Ｒ、Ｂ２、Ｇ、…）の画素単位に１つずつ配列されているデータ線（…６２Ｒ、６２Ｂ１、６２Ｇ、６２Ｒ、６２Ｂ２、６２Ｇ、…）、これに連結されている薄膜トランジスタのソース電極６５、及びゲート電極２６又は薄膜トランジスタの半導体層４０に対してソース電極６５の反対側に位置する薄膜トランジスタのドレーン電極６６を含み、データ線６２の一端に連結されて外部から画像信号の印加を受けるデータパッドを含むことができる。この時、赤色画素（Ｒ）列のデータ線（６２Ｒ）は赤色及び緑色画素（Ｒ、Ｇ）の境界に形成されているが、青色画素（Ｂ１、Ｂ２）列のデータ線（６２Ｂ１、６２Ｂ２）は赤色及び青色画素列の中央を横切って形成され、緑色画素（Ｇ）列のデータ線（６２Ｇ）も緑色画素列の中央を横切って形成されており、各画素列でデータ線（…６２Ｒ、６２Ｂ１、６２Ｇ、６２Ｒ、６２Ｂ２、６２Ｇ、…）は互いに離間して配置されているので、データ線（…６２Ｒ、６２Ｂ１、６２Ｇ、６２Ｒ、６２Ｂ２、６２Ｇ、…）間の短絡を防止することができ、データ線（…６２Ｒ、６２Ｂ１、６２Ｇ、６２Ｒ、６２Ｂ２、６２Ｇ、…）に伝達されるデータ信号間の間接を防止することができる。
【００３１】
データ配線（６２Ｒ、６２Ｂ１、６２Ｇ、６２Ｒ、６２Ｂ２、６２Ｇ、６５、６６）及びこれらで覆わない半導体層４０の上部には、窒化ケイ素やアクリル系などの有機絶縁物質からなる保護膜７０が形成されており、保護膜７０の上部には、接触孔７６を介してドレーン電極７６に連結されている画素電極（…８２Ｒ、８２Ｂ１、８２Ｇ、８２Ｒ、８２Ｂ２、８２Ｇ、…）が各々の画素（…Ｒ、Ｂ１、Ｇ、Ｒ、Ｂ２、Ｇ、…）に画素の形態に沿って形成されている。
【００３２】
もちろん、このような本発明の第３実施例による構造でも、第１実施例で提供した隣接する２つの青色画素を単位としてデータ線を１つのデータパッドに連結するデータパッド連結部の構造を同様に適用することができ、このようなデータパッド連結部は従来のペンタイルマトリックス画素配列構造でも同様に適用することができる。
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基板は、維持配線を用いて保持容量を確保する構造であるが、ペンタイルマトリックス画素配列構造で表示特性が優れていると同時に、隣接する画素行及び列にゲート及びデータ信号を伝達する信号線が一定の間隔で離間しているので、配線の短絡を防止することができる。また、データ線が画素の中央を横切って最適な長さに形成されているので、データ線を通じて伝達される信号の遅延を均一にすることができる。一方、このような構造は、信号線が画素の中央を横切って形成されているので、画素電極（…８２Ｒ、８２Ｂ１、８２Ｇ、８２Ｒ、８２Ｂ２、８２Ｇ、…）を反射度を有する導電物質の反射膜で形成して反射型液晶表示装置に適用するのが有利である。この時、データ配線（…６２Ｒ、６２Ｂ１、６２Ｇ、６２Ｒ、６２Ｂ２、６２Ｇ、…）と画素電極（…８２Ｒ、８２Ｂ１、８２Ｇ、８２Ｒ、８２Ｂ２、８２Ｇ、…）との間の保護膜７０は、低い誘電率を有する有機絶縁物質からなって、層間の配線を十分に確保するのが好ましい。この時、反射膜の反射率を高めるために、保護膜７０の表面を凹凸を有するように形成することもでき、保護膜７０として入射光に対して反射率及び透過率の低い色の絶縁膜を採択して、隣接する画素間で漏洩する光を遮断したり、薄膜トランジスタの半導体層４０に入射する光を遮断して、ブラックマトリックスの機能を付与することもでき、ゲート配線、データ配線及び維持配線の形態を変更して、画素間で漏洩する光を遮断するブラックマトリックスとして用いることもできる。
【００３３】
一方、液晶表示装置の駆動方法において液晶の劣化を防止するために、画素電極に伝達される画像信号を共通電極に対して正、負が繰り返されるように駆動し、このような駆動方式を反転駆動方式という。この時、画素の反転極性が不規則である場合には、画素電極に伝達される画像信号が著しく歪曲してフリッカーが発生し、これによって液晶表示装置の画質が低下する問題点が発生する。このような問題点を解決するために、本発明の実施例によるペンタイルマトリックス画素配列構造で赤色、青色、緑色画素列が順に配列されている構造では、１番目又は２番目に隣接する青色画素列のデータ線を１つのパッドに連結すると同時に、１つのパッドに連結された青色画素列のデータ線間の互いに隣接する赤色及び緑色画素列のデータ線を互いに交差させて画像信号を伝達する。これについて図面を参照して具体的に説明する。
【００３４】
図８〜図１０は、本発明の第４乃至第６実施例による液晶表示装置の反転駆動及びそのための配線の連結構造を示した図である。ここで“?”は、列方向に配置されている青色画素での薄膜トランジスタの位置を示したものであり、“＋”及び“−”は、共通電極の共通電圧に対する画素電極に印加された画素電圧（画像信号）の極性を示したものである。
【００３５】
図８〜図１０のように、本発明の第４〜第６実施例による液晶表示装置では、行方向には赤色、緑色、青色画素（Ｒ、Ｇ、Ｂ）が順に配列されており、列方向には赤色及び緑色画素（Ｇ、Ｒ）が交互に配列されており、青色画素（Ｂ）は、隣接する赤色及び緑色画素（Ｇ、Ｒ）列の間で２つの画素行に対して１つずつ配列されており、青色画素（Ｂ）に隣接する赤色及び緑色の四つの画素は、青色画素（Ｂ）を中心に対向して配置されている。
【００３６】
図８のように、本発明の第４実施例による液晶表示装置では、ｎ＋４番目の青色画素列のデータ線６２がｎ＋１番目の青色画素列のデータ線６２に電気的に連結されていて、ｎ＋４番目の青色画素列はｎ＋１番目のデータ線６２に連結されているデータパッドを通じて画像信号の伝達を受け、ｎ＋７番目の青色画素列のデータ線６２はｎ＋１０番目の青色画素列のデータ線６２に電気的に連結されていて、ｎ＋７番目の青色画素列はｎ＋１０番目のデータ線６２に連結されているデータパッドを通じて画像信号の伝達を受ける。また、ｎ＋５番目の緑色画素列のデータ線６２とｎ＋６番目の赤色画素列のデータ線６２とは互いに交差して、各々ｎ＋６番目の緑色画素列とｎ＋５番目の赤色画素列とに画像信号を伝達する。
【００３７】
このような連結構造を有する液晶表示装置を列及び行方向にドット反転駆動で駆動する場合、図８のように、液晶パネル全体に対して画素の行方向に…、＋＋＋、−−−、＋−＋、−＋−、…の規則性を有しながら反転駆動を実施することができる。
図９のように、本発明の第５実施例による液晶表示装置では、ｎ＋７番目の青色画素列のデータ線６２がｎ＋１番目の青色画素列のデータ線６２に電気的に連結されていて、ｎ＋７番目の青色画素列はｎ＋１番目のデータ線６２に連結されているデータパッドを通じて画像信号の伝達を受け、ｎ＋１０番目の青色画素列のデータ線６２はｎ＋４番目の青色画素列のデータ線６２に電気的に連結されていて、ｎ＋１０番目の青色画素列はｎ＋４番目のデータ線６２に連結されているデータパッドを通じて画像信号の伝達を受ける。また、ｎ＋８番目の緑色画素列のデータ線６２とｎ＋９番目の赤色画素列のデータ線６２とは互いに交差して、各々ｎ＋９番目の緑色画素列とｎ＋８番目の赤色画素列とに画像信号を伝達する。
【００３８】
このような連結構造を有する第５実施例による液晶表示装置を列及び行方向にドット反転駆動で駆動する場合、図９のように、液晶パネル全体に対して画素の行方向に…、＋＋＋、−＋−、…の規則性を有しながら反転駆動を実施することができる。
図１０のように、本発明の第６実施例による液晶表示装置では、ｎ＋１０番目の青色画素列のデータ線６２がｎ＋１番目の青色画素列のデータ線６２に電気的に連結されていて、ｎ＋１０番目の青色画素列はｎ＋１番目のデータ線６２に連結されているデータパッドを通じて画像信号の伝達を受け、ｎ＋７番目の青色画素列のデータ線６２はｎ＋４番目の青色画素列のデータ線６２に電気的に連結されていて、ｎ＋７番目の青色画素列はｎ＋４番目のデータ線６２に連結されているデータパッドを通じて画像信号の伝達を受ける。また、ｎ＋８番目の緑色画素列のデータ線６２とｎ＋９番目の赤色画素列のデータ線６２とは互いに交差して、各々ｎ＋９番目の緑色画素列とｎ＋８番目の赤色画素列とに画像信号を伝達する。
【００３９】
このような連結構造を有する液晶表示装置を列及び行方向にドット反転駆動で駆動する場合、図１０のように、液晶パネル全体に対して画素の行方向に…、＋＋＋、−＋−、＋−＋、−−−、…の規則性を有しながら反転駆動を実施することができる。
ここで、本発明の第５実施例による液晶表示装置の駆動方法において、ドット反転駆動で駆動する場合、画素の行方向には＋＋＋、−＋−の規則性を有しながら反転駆動を実施することができるが、青色画素列に対して列方向にはフレーム反転駆動で駆動されるのでフリッカー現象が発生する恐れがある。このような問題点を改善するために、行方向にコラム反転駆動を行ったり、列方向に２ドット反転駆動を行う。
【００４０】
図１１及び１２は、本発明の第５実施例による液晶表示装置のコラム反転駆動及び２ドット反転駆動を示した図である。
図１１のように、本発明の第５実施例による液晶表示装置の駆動方法において、行方向にコラム反転駆動を実施する場合には、青色画素列もまた行方向にコラム（Column）反転駆動で駆動されるので、表示特性を向上させることができる。
【００４１】
図１２のように、列方向に２ドット反転駆動を実施する場合には、青色画素は列方向と行方向とで均一なドット反転駆動を実現することができる。
一方、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アレイ基板の構造では、隣接する青色画素（Ｂ１、Ｂ２）列において形成される液晶容量に差が発生して表示装置の特性が低下するが、これを防止するために、第１画素電極連結部８５１とそれ自身の画素にゲート信号を伝達するゲート線２２とが重なる面積を最適化する方法を開示している。そして、隣接する２つの青色画素列の間で発生する輝度の差を除去するために、第１及び第２画素電極連結部を薄膜トランジスタのように隣接する２つの画素行に対して交互に配置して、該当する画素列にゲート信号を伝達するゲート線と重ならないように配置することができる。このような構造について、図１及び図１３を参照して概略的に説明する。
【００４２】
図１３〜図１５は、本発明の第７〜第９実施例による液晶表示装置の画素構造及びドット反転駆動を示した図である。ここで、本発明の第７〜第９実施例に対する液晶表示装置用薄膜トランジスタアレイ基板の構造は、図１を参照して説明しており、図１３〜図１５は、本発明の第７〜第９実施例による液晶表示装置を用いて２ドット反転駆動を実施する場合の画素の構造を示した図である。
【００４３】
第１実施例では、図１のように、第１及び第２画素電極連結部８５１、８５２が同一なゲート線２２と重なるように形成されているが、図１を参照して説明すると、第７実施例による液晶表示装置用薄膜トランジスタアレイ基板では、第１及び第２画素電極連結部は薄膜トランジスタの配置構造と同一に隣接する２つの画素行に対して交互に配置されている。この時、第１画素電極連結部は、第２画素電極連結部と重なっているゲート線に隣接する他のゲート線と重なって、互いに隣接する２つの青色画素行の画素電極を電気的に連結する。このような構造で、Ｂ１画素及びＢ２画素の画素電極は同一の構造を有するが、図１３のように、２つの画素は１/２の画素だけ移動した配置構造を有し、青色画素の薄膜トランジスタは画素の角部にだけ位置する。
【００４４】
このような本発明の第７実施例による構造を用いて図１３のように２ドット反転駆動で駆動する場合には、均一な反転駆動を実施することができると同時に、第１及び第２画素電極連結部が隣接する前段の画素に走査信号を伝達するゲート線と全面的に重なって、青色画素で発生する輝度の差を除去することができる。
一方、青色画素列の間で発生する輝度の差を除去するために、第７実施例による液晶表示装置では、第１及び第２画素電極連結部が前段の画素行のゲート線と重なっているが、図１を参照して説明すると、本発明の第８実施例による液晶表示装置では、図１のＢ１画素のように、Ｂ２画素の第２画素電極連結部も該当する画素列のゲート線と重なるように形成されている。この場合、図１のＢ１画素及び図１４で見られるように、第１及び第２画素電極連結部は画素の中央に位置しながら、薄膜トランジスタは青色画素の一辺に位置する。しかしながら、このような第８実施例による構造では、薄膜トランジスタが、隣接する２つの画素行のゲート線のうちの１つのゲート線にだけ連結されている薄膜トランジスタに連結されているゲート線にだけ信号遅延が著しく発生するため、ゲート線の間で信号遅延の差が著しく発生する。このような問題点を解決するために、図１５の第７実施例のように、互いに隣接する画素列の青色画素を１/２だけ移動して配置することもできる。
【００４５】
一方、前述の第４〜第９実施例において、互いに隣接する赤色及び緑色画素列に画像信号を互いに交差させて伝達するためにデータ線６２を互いに交差させる際に、データ配線（第１〜第３実施例参照）、ゲート配線（第１〜第３実施例参照）、及び画素電極（第１〜第３実施例参照）と同一の層にデータ線交差用配線を形成するのが好ましく、これを図１６及び図１７を参照して具体的に説明する。
【００４６】
図１６及び図１７は、本発明の第４〜第９実施例による液晶表示装置におけるデータ線交差連結部を示した平面図である。ここで、図面符号２１０はゲート配線と同一の層に形成されている第１交差用配線であり、図面符号６１０及び６２０はデータ配線と同一の層に形成されている第２交差用配線であり、図面符号８１０は画素電極と同一の層に形成されている第３交差用配線である。
【００４７】
図１６のように、本発明の第４〜第９実施例による液晶表示装置用薄膜トランジスタアレイ基板の上部には、赤色及び緑色画素列に画像信号を伝達するｎ＋５及びｎ＋６又はｎ＋８又はｎ＋９番目のデータ線６２が互いに平行に形成されており、各々のデータ線６２にはデータパッド６８が互いに交差して連結されている。ここで、第２交差用配線６１０は曲がっていて、ｎ＋５及びｎ＋８番目のデータ線６２にｎ＋６及びｎ＋９番目のデータパッド６８を各々電気的に連結し、第１交差用配線２１０及び第３交差用配線８１０は、ｎ＋６及びｎ＋９番目のデータ線６２にｎ＋５及びｎ＋８番目のデータパッド６８を各々連結する。この時、第１交差用配線２１０は、ゲート配線と同一な層に形成されて第２交差用配線６１０と交差するように曲がっており、第３交差用配線８１０は、ゲート絶縁膜３０（図２参照）又は保護膜７０（図２参照）に形成されている接触孔７００を介して第１交差用配線２１０とデータ線６２とを電気的に連結する。
【００４８】
図１７は、データ線交差連結部の接触抵抗を均一にするために、図１６の第２交差用配線６１０を第１交差用配線２１０のように変更した構造である。図１７から見られるように、第２交差用配線６２０は、ゲート絶縁膜３０（図２参照）又は保護膜７０（図２参照）に形成されている接触孔７００を介して、隣接するデータ線６２及びデータパッド６８に各々連結されている第３交差用配線８１０を互いに連結する。
【００４９】
また、赤色及び緑色画素列に画像信号を伝達し、データ線交差連結部を有するデータ線は、第１、第２又は第３交差用配線の間の接触部を有するために他のデータ線の線抵抗と比較して差があり、これが液晶表示装置の表示特性に悪い影響を与える恐れがある。このような問題を改善する方法としては、データ線全体の線抵抗偏差を最小化しなければならず、このためには各々のデータ線に連結部を形成するのが好ましく、これを図１８を参照して具体的に説明する。
【００５０】
図１８は、本発明の第４〜第９実施例による液晶表示装置用薄膜トランジスタ基板におけるデータ線連結部及びデータ線交差連結部を示した平面図である。
図１８のように、各々のデータ線６２は、ゲート配線と同一な層に形成されている第１連結用配線２５０、及び画素電極と同一な層に形成されている第２連結用配線８２０を通じてデータパッド６８に連結されている。
【００５１】
このような構造で、複数のデータ線６２は、各々２つの接触部を通じてデータパッドに連結されているので、全体的に均一な線抵抗を有するようになり、これによって表示装置の特性が不均一になるのを防止することができる。
一方、前述したような本発明の実施例によるペンタイルマトリックス画素配列構造を有する液晶表示装置で高解像度の画像を表現するためには、レンダリング駆動技術を実施しなければならない。レンダリング駆動技術とは、画像を表示する際に赤色、緑色、青色画素を個別に駆動すると同時に、駆動しようとする画素の周辺に位置する画素を共に駆動して、周辺の画素に明るさを分散して１つのドットで表現することにより、斜線又は曲線をより繊細に表現すると同時に解像度を高める技術である。しかしながら、各々の画素間には、画素間で漏洩する光を遮断するためにブラックマトリックスが形成されており、このようにブラックマトリックスが形成されている部分は常に黒色に表示されるため、ブラックマトリックスの面積の分だけはレンダリング駆動技術を適用して明るさを調整することができないので、位相誤差（phase  error）が発生する。このような問題点を解決するためには、ブラックマトリックスの幅を最小化し、画素間でブラックマトリックスが占める面積を最小化しなければならない。このためには、単位画素内で画素電極８２、８２Ｒ、８２Ｇ、８２Ｂ１、８２Ｂ２（図１及び図６参照）を最大の大きさに形成して、画素電極の縁部分がゲート線２２及びデータ線６２と重なるように形成するのが好ましい。この時、図１の構造では、ゲート線２２を１つの配線だけで形成してゲート線連結部２７を省略することができ、図２のように、別途の維持蓄電器用配線を追加することもできる。しかしながら、画素電極８２、８２Ｒ、８２Ｇ、８２Ｂ１、８２Ｂ２（図１及び図６参照）とデータ線８２とが重なっている場合には、これらの間に形成されている保護膜７０を媒介として寄生容量が発生するため、データ線６２を通じて伝達されるデータ信号が歪曲される恐れがある。このような問題点を解決するために、保護膜７０を、低い誘電率を有しながら平坦化特性が優れたアクリル系などの有機絶縁物質、又は化学気相蒸着法によって形成されたＳｉＯＣ又はＳｉＯＦなどのような４．０以下の低い誘電率を有する低誘電率絶縁物質で形成しなければならない。このようにすれば、画素内で画素電極８２、８２Ｒ、８２Ｇ、８２Ｂ１、８２Ｂ２（図１及び図６参照）の大きさを極大化することができるので高開口率を確保することができ、画素間で漏洩する光を遮断するためのブラックマトリックスの幅を最小化することができる。このようにブラックマトリックスの面積を最小化すれば、輝度を増加させ、色再現性を向上させることができるので、より繊細にレンダリング駆動技術を実施することができる。
【００５２】
一方、第１〜第９実施例による液晶表示装置用薄膜トランジスタアレイ基板の構造では、隣接する画素行の青色画素の画素電極を連結したり、１つのパッドに隣接する青色画素のデータ線を連結したりするなど、反転駆動を実施するために様々な配線構造又は配線の連結構造が提案されたが、反転駆動又はレンダリング駆動技術を容易に実施したりデータ配線の構造を単純化するために、各々のデータ線に対してデータパッドを連結してデータ信号を伝達することもできる。これについて、図面を参照して具体的に説明する。
【００５３】
図１９は、本発明の第１０実施例によるペンタイルマトリックス画素配列構造を有する液晶表示装置の構造を示した配置図である。ここで、大部分の断面構造又はパッド構造は本発明の第１〜３実施例の構造と同一であるので、断面構造に対する説明は省略し、配置構造についてのみ具体的に説明する。
図１９のように、本発明の第１０実施例によるペンタイルマトリックス画素配列構造を有する液晶表示装置には、マトリックス形態に配列されている赤色、青色、緑色のカラーフィルター用画素（…Ｒ、Ｂ、Ｇ、…）が形成されている。この時、行方向には赤色、青色、緑色画素（…Ｒ、Ｂ、Ｇ、…）が順に配列されており、列方向には赤色、青色画素（…Ｒ、Ｇ、…）は交互に、青色画素（Ｂ）は同一に配列されていて、互いに隣接する２つの行に対して、青色画素（Ｂ）を中心に対角線方向に赤色及び緑色画素（Ｒ、Ｇ）が各々対向するように配置されている。この時、図１９のように、横方向には、走査信号又はゲート信号を伝達するゲート線（又は走査信号線）２２が、画素の行方向に各々の画素行に対して１つずつ形成されており、縦方向には、データ信号を伝達し、ゲート線２２と交差して単位画素を定義するデータ線６２が、ゲート線２２と絶縁して画素（…Ｒ、Ｂ、Ｇ、…）列に対して形成されている。
【００５４】
また、このような本発明の第１０実施例による液晶表示装置は、第１〜第９実施例とは異なって、青色画素は赤色及び緑色画素と同一の配置構造を有する。つまり、ゲート線２２とデータ線６２とが交差する部分には、ゲート線２２に連結されているゲート電極２６、データ線６２に連結されているソース電極６５、及びゲート電極２６に対してソース電極６５と対向側に形成されているドレーン電極６６及び半導体層４０を含む薄膜トランジスタが各々形成されており、各々の青色画素には、薄膜トランジスタを通じてゲート線２２及びデータ線６２に電気的に連結されている画素電極８２が各々形成されている。また、第１及び第２実施例と異なって、横方向には、ゲート線２２と同一の層に画素電極８２と重なって保持容量を形成する維持電極線２３が形成されており、データ配線は、ドレーン電極６６に連結され、維持電極線２３と重なって保持容量を増加させるための維持蓄電器用導電体パターン６４をさらに含む。また、画素電極８２とデータ配線とを連結するための保護膜７０（図１及び図２参照）の接触孔７６は、維持蓄電器用導電体パターン６４の上部に形成されており、各々のデータ線６２の一端には、外部から映像信号の伝達を受けてデータ線６２に伝達するためのデータパッド６８が各々連結されている。このような構造では、青色画素（Ｂ）列にデータ信号を伝達するためのデータ線６２が各々のデータパッド６８を通じてデータ信号の伝達を受けて反転駆動を容易に実施することができるので、第４〜第９実施例のように反転駆動を実施するために複雑な配線構造を有する必要がなく、反転駆動のためにデータ配線がデータ線連結部及びデータ線交差連結部を有する必要がないので、配線の線抵抗を基板全体で均一に確保することができる。また、青色画素（Ｂ）のデータ線６６が各々のデータパッド６８に連結されて画像信号の伝達を受けるので、レンダリング駆動技術を容易に実施することができるだけでなく、第１〜第３の実施例が有する効果も共に有する。
【００５５】
レンダリング駆動技術を実施する場合、青色画素は解像度に与える影響が微細であるため、赤色及び緑色画素にだけ画素電圧を印加するが、第４〜第１０実施例のように、赤色又は緑色画素は青色画素が不規則に配置されて上下左右に非対称構造を有する。このため、画像が表示される画素の中心とレンダリング駆動のために設定される画素の中心とが異なるために位相誤差が発生する。つまり、青色画素は解像度に影響をほとんど与えないため、レンダリング駆動時には青色画素の領域は無視する条件で、赤色又は緑色画素に印加される画素電圧を設定して印加するが、実質的に青色画素が占める領域が存在するため、画像が表示される画素の中心からレンダリング駆動時の画素の中心が外れて位相誤差が発生するのである。このような問題点を解決するために、青色画素の面積を赤色及び緑色画素の面積より小さく形成して、実質的に青色画素が占める領域を減らすのが好ましい。これについて、図面を参照して具体的に説明する。
【００５６】
図２０は、本発明の第１１実施例による液晶表示装置用薄膜トランジスタアレイ基板の構造を示した配置図である。
図２０のように、大部分の構造は第１０実施例と同一である。
しかしながら、青色画素（Ｂ）の面積が赤色及び緑色画素（Ｒ、Ｇ）の面積より小さく形成されている。具体的には、青色画素（Ｂ）の幅が赤色及び緑色画素（Ｒ、Ｇ）の幅より狭く形成されている。このような本発明による構造では、実質的に青色画素（Ｂ）が占める領域が小さいので、画像が表示される赤色及び緑色画素（Ｒ、Ｇ）の中心を、レンダリング駆動時に設定されるデータ電圧に対する赤色及び緑色画素（Ｒ、Ｇ）の中心に接近させることができ、位相誤差を最小化することができる。この時、青色画素（Ｂ）は他の赤色及び緑色画素（Ｒ、Ｇ）より小さいため保持容量も小さく形成しなければならず、このため、青色画素（Ｂ）の維持蓄電器用導電体パターン６８は、他の赤色及び緑色画素（Ｒ、Ｇ）の維持蓄電器用導電体パターン６８より小さな面積で維持容量線２３と重なっている。
【００５７】
しかしながら、緑色及び赤色画素（Ｇ、Ｒ）の面積に対して青色画素（Ｂ）の面積を減少させる場合には、緑色画素（Ｇ）の面積が相対的に大きくなるので輝度は増加するが、色座標でＸ及びＹの値が増加するため画像が全体的に茶色っぽくなる問題点が発生する。このような問題点を解決するために、液晶表示装置の光源となるバックライトを製造する際に、白色に表示される最適な条件の赤色、緑色及び青色の光量が１：１：１である条件より、バックライトの赤色及び緑色の光量に対して相対的に青色の光量を増加させるのが好ましい。これについて、図面を参照して具体的に説明する。
【００５８】
図２１は、本発明の第１１実施例による実験例における赤色、緑色及び青色画素の面積変化、及びバックライトの赤色、緑色及び青色の光量の変化による色座標の変化を示した表であり、図２２は、図２１を示したグラフである。ここで、条件１は、バックライトの光が白色に表示される最適な条件で、赤色、緑色及び青色の光量が１：１：１であり、条件２は、条件１と比較して、赤色、緑色及び青色の光量が０．９３：０．９８：１．０９であり、条件３は、条件１と比較して、赤色、緑色及び青色の光量が０．８７：０．９５：１．１８である。また、Ｘ及びＹは色座標の位置を示したものであって、Ｘ及びＹが増加すると画像が茶色っぽく表示され、Ｘ及びＹが減少すると画像が緑がかった色に表示される。
【００５９】
図２１及び図２２から見られるように、条件１乃至条件３の各々において、青色画素の面積を減少させ、赤色及び緑色画素の面積を増加させるほど、Ｘ及びＹが増加することが分かり、赤色、青色及び緑色画素の面積が同一な状態でバックライトの青色の光量を増加させるほど、Ｘ及びＹが減少することが分かる。この時、青色画素の面積を赤色及び緑色画素の面積と比較して２０％減少させる場合に、バックライトで赤色、緑色及び青色の光量の比を０．８７：０．９５：１．１８に調節すれば、赤色、緑色及び青色の面積比が同一になり、バックライトで赤色、緑色及び青色の光量の比が同一である場合と同じ色座標を得ることができる。このような実験の結果から、レンダリング駆動技術を実施する際に、位相誤差を最小化するために青色画素の面積を減らす場合、バックライトで青色の光量を調節して色座標を所望の値に調節することができるので、色再現性を最適化することができることが分かる。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明の第１実施例による液晶表示装置の画素構造を示した配置図である。
【図２】図１のII-II'線による断面図である。
【図３】図１のIII-III'線による断面図である。
【図４】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アレイ基板における連結部の構造を示した配置図である。
【図５】図４のV-V'線による断面図である。
【図６】本発明の第３実施例による液晶表示装置の画素構造を示した配置図である。
【図７】図６のVII-VII'線による断面図である。
【図８】本発明の第４実施例による液晶表示装置の反転駆動方法及び配線の連結構造を示した図である。
【図９】本発明の第５実施例による液晶表示装置の反転駆動方法及び配線の連結構造を示した図である。
【図１０】本発明の第６実施例による液晶表示装置の反転駆動方法及び配線の連結構造を示した図である。
【図１１】本発明の第５実施例による液晶表示装置を用いたコラム反転駆動を示した図である。
【図１２】本発明の第５実施例による液晶表示装置を用いた２ドット反転駆動を示した図である。
【図１３】本発明の第７実施例による液晶表示装置の画素構造及びドット反転駆動を示した図である。
【図１４】本発明の第８実施例による液晶表示装置の画素構造及びドット反転駆動を示した図である。
【図１５】本発明の第９実施例による液晶表示装置の画素構造及びドット反転駆動を示した図である。
【図１６】本発明の第４〜第９実施例による液晶表示装置におけるデータ線交差連結部の構造を示した平面図である。
【図１７】本発明の第４〜第９実施例による液晶表示装置におけるデータ線交差連結部の構造を示した平面図である。
【図１８】本発明の第４〜第９実施例による液晶表示装置用薄膜トランジスタ基板におけるデータ線連結部及びデータ線交差連結部を示した平面図である。
【図１９】本発明の第１０実施例によるペンタイルマトリックス画素配列構造を有する液晶表示装置の構造を示した配置図である。
【図２０】本発明の第１１実施例による液晶表示装置の画素配列構造を示した配置図である。
【図２１】本発明の第１１実施例による実験において、赤色、緑色、及び青色画素の面積の変化、並びにバックライトの赤色、緑色、及び青色の光量の変化による色座標の変化を示した表である。
【図２２】図２１を示したグラフである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【国際調査報告】
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