(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁基板、
前記絶縁基板の上に形成され、画素領域の第１境界を区切っている第１信号線、
前記絶縁基板の上に形成され、前記画素領域の中央部を横切っている維持電極線であり、他の部分より幅の広い維持電極を含む維持電極線、
前記第１信号線と前記維持電極線の上に形成されているゲート絶縁膜、
前記ゲート絶縁膜の上に形成されて前記第１信号線と前記維持電極線から絶縁され、前記第１信号線と交差し、前記画素領域の第２境界を区切っている第２信号線、
前記ゲート絶縁膜の上に形成され、前記維持電極の全体と重なっている結合電極、
前記第１信号線に接続されている第１端子、前記第２信号線に接続されている第２端子、及び第３端子を含む薄膜トランジスタ、
第１コンタクトホールと第２コンタクトホールを含み、前記第２信号線、前記結合電極、及び前記薄膜トランジスタの上に形成されている保護膜、
前記保護膜の上に形成され、前記第１コンタクトホールを通して前記薄膜トランジスタの第３端子に接続され、前記第２コンタクトホールを通して前記結合電極に接続されている第１画素電極、並びに、
前記保護膜の上に形成され、前記第１画素電極と切開部を介して分離され、一部が前記結合電極と重なって配置されている第２画素電極、
を備えている薄膜トランジスタ表示パネルであり、
前記第１画素電極と前記第２画素電極とは前記維持電極線の方向に沿って交互に配置され、
前記切開部は、前記維持電極と重なって配置される第１部分と、前記第１部分以外の第２部分とを含み、
前記第１部分は、分離される画素領域の中で、前記維持電極線の延在方向に対して略直交する方向に延びるようにして形成され、当該第１部分全体が前記維持電極と重なり、
前記第２部分は、前記維持電極線の延在方向に対して上斜め向きの第１斜め方向に延びて形成される部分と、前記維持電極線の延在方向に対して下斜め向きの第２斜め方向に延びて形成される部分と、を有する、
薄膜トランジスタ表示パネル。
【請求項２】
前記維持電極は前記結合電極との間に保持容量を形成する、請求項１に記載の薄膜トランジスタ表示パネル。
【請求項３】
絶縁基板、
前記絶縁基板の上に形成され、画素領域の第１境界を区切っている第１信号線、
前記絶縁基板の上に形成され、前記画素領域の中央部を横切っている維持電極線であり、他の部分より幅の広い維持電極を含む維持電極線、
前記第１信号線と前記維持電極線の上に形成されているゲート絶縁膜、
前記ゲート絶縁膜の上に形成されて前記第１信号線と前記維持電極線から絶縁され、前記第１信号線と交差し、前記画素領域の第２境界を区切っている第２信号線、
前記ゲート絶縁膜の上で前記画素領域の中央部に形成され、前記維持電極の全体と重なるように配置されている結合電極、
前記第１信号線に接続されている第１端子、前記第２信号線に接続されている第２端子、及び第３端子を含む薄膜トランジスタ、
第１コンタクトホールと第２コンタクトホールを含み、前記第２信号線、前記結合電極、及び前記薄膜トランジスタの上に形成されている保護膜、
前記保護膜の上に形成され、前記第１コンタクトホールを通して前記薄膜トランジスタの第３端子に接続され、前記第２コンタクトホールを通して前記結合電極に接続されている第１画素電極、並びに、
前記保護膜の上に形成され、前記第１画素電極からは切開部によって分離され、一部が前記結合電極と重なっている第２画素電極、
を備えている薄膜トランジスタ表示パネルであり、
前記第１画素電極と前記第２画素電極とは前記維持電極線の方向に沿って交互に配置され、
前記切開部は、前記維持電極と重なって配置される第１部分と、前記第１部分以外の第２部分とを含み、
前記第１部分は、分離される画素領域の中で、当該第１部分全体が前記維持電極と重なり、
前記第２部分は、前記維持電極線の延在方向に対して上斜め向きの第１斜め方向に延びて形成される部分と、前記維持電極線の延在方向に対して下斜め向きの第２斜め方向に延びて形成される部分と、を有する、
薄膜トランジスタ表示パネル。
【請求項４】
前記維持電極は前記結合電極との間に保持容量を形成する、請求項３に記載の薄膜トランジスタ表示パネル。
【請求項５】
前記第２部分は前記第１信号線と実質的に９０°の角度を成す、請求項３に記載の薄膜トランジスタ表示パネル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、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に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に液晶表示装置は、共通電極及びカラーフィルタ等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等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するため、視野角を広くする様々な方案が開発されており、特に、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を形成したり、突起を形成する方法が有力視されている。
【０００３】
切開パターンを形成する方法として、画素電極及び共通電極にそれぞれ切開パターンを形成し、こ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（fringe field）を利用して、液晶分子が横になる方向を調節して視野角を広くする方法がある。
突起を形成する方法は、上下表示板に形成されている画素電極と共通電極の上にそれぞれ突起を形成し、突起のため歪曲する電場を利用して、液晶分子の横になる方向を調節する方法である。
【０００４】
その他の方法として、下部表示板の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の上には突起を形成し、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で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のコントラスト比を基準に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は、全方向８０ー以上と極めて優れている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
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発生し、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、側面に行くほど全体的に画面が明るく表示され、色は白色側に移動する傾向があり、酷い場合には、明るい階調間の間隔差がなくなって画像が不鮮明になってしまうことも発生する。しかし最近になって、液晶表示装置がマルチメディア用として使用されるようになり、画像を見たり動画を見ることが増加し、視認性が益々重要視されている。
【０００６】
そこで、本発明が目的とする技術的課題は、視認性が優れた多重ドメイン液晶表示装置を実現することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
このような課題を解決するために本発明では、画素電極を少なくとも二つのサブ画素電極に分け、各サブ画素電極に対して異なる電圧を印加する。
本発明の薄膜トランジスタ表示パネルは、絶縁基板、前記絶縁基板の上に形成され、画素領域の第１境界を区切っている第１信号線、前記絶縁基板の上に形成され、前記画素領域の中央部を横切っている維持電極線であり、他の部分より幅の広い維持電極を含む維持電極線、前記第１信号線と前記維持電極線の上に形成されているゲート絶縁膜、前記ゲート絶縁膜の上に形成されて前記第１信号線と前記維持電極線から絶縁され、前記第１信号線と交差し、前記画素領域の第２境界を区切っている第２信号線、前記ゲート絶縁膜の上に形成され、前記維持電極の全体と重なっている結合電極、前記第１信号線に接続されている第１端子、前記第２信号線に接続されている第２端子、及び第３端子を含む薄膜トランジスタ、第１コンタクトホールと第２コンタクトホールを含み、前記第２信号線、前記結合電極、及び前記薄膜トランジスタの上に形成されている保護膜、前記保護膜の上に形成され、前記第１コンタクトホールを通して前記薄膜トランジスタの第３端子に接続され、前記第２コンタクトホールを通して前記結合電極に接続されている第１画素電極、並びに、前記保護膜の上に形成され、前記第１画素電極と切開部を介して分離され、一部が前記結合電極と重なって配置されている第２画素電極、を備えている薄膜トランジスタ表示パネルであり、前記第１画素電極と前記第２画素電極とは前記維持電極線の方向に沿って交互に配置され、前記切開部は、前記維持電極と重なって配置される第１部分と、前記第１部分以外の第２部分とを含み、前記第１部分は、分離される画素領域の中で、前記維持電極線の延在方向に対して略直交する方向に延びるようにして形成され、当該第１部分全体が前記維持電極と重なるとともに当該第１部分の一部分が前記結合電極と重なるように配置され、前記第２部分は、前記維持電極線の延在方向に対して上斜め向きの第１斜め方向に延びて形成される部分と、前記維持電極線の延在方向に対して下斜め向きの第２斜め方向に延びて形成される部分と、を有する。
【０００８】
各画素領域には第１画素電極と第２画素電極とが形成され、それらの間に容量性結合が形成されている。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ると、画素電極ごとに異なるガンマ曲線が形成される。２つのガンマ曲線が互いに補償し合うことにより、視角に応じたガンマ曲線の歪曲が減少するので、優れた視認性が確保される。
【０００９】
このような薄膜トランジスタ表示パネルでは、維持電極が結合電極と重なって結合電極との間に保持容量を形成する。維持電極の境界は結合電極の境界内に位置するのが好ましい。
また、維持電極を設けることで結合電極の電圧を維持することができる。また、結合電極と維持電極とは、一方が他方の全体と重なっているため、画素の開口率の減少を防ぐことができる。
【００１０】
また、維持電極の境界が結合電極の境界内に位置するように結合電極と維持電極とが重なっているため、画素の開口率の減少をさらに防ぐことができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、液晶表示装置の側面視認性を向上させて視野角を拡張できる。また、維持電極と結合電極とはゲート絶縁膜のみを隔てて重なって保持容量を形成し、サブ画素電極と結合電極とは保護膜を隔てて、一方が他方の全体に重なって結合容量を形成している。それにより、各電極間の重なりを十分に狭く維持したままで保持容量及び結合容量を十分に確保する。その結果、画素の開口率を十分に高く維持できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】一般の液晶表示装置における様々な角度からのガンマ曲線を示すグラフである。
【図２Ａ】一つの画素内に液晶分子の傾斜方向が異なる複数のドメインが形成されている液晶表示装置での液晶分子の配列を示す。
【図２Ｂ】複数のドメインが形成されている液晶表示装置での各ドメインにかかる電圧が異なる場合の液晶分子の配列を示す。
【図３】図２Ｂの場合、電圧が異なる二つの領域での液晶分子の傾斜角を示す。
【図４Ａ】図２Ａに示した液晶表示装置における正面ガンマ曲線及び側面ガンマ曲線を示したグラフである。
【図４Ｂ】図２Ｂに示した液晶表示装置における正面ガンマ曲線及び側面ガンマ曲線を示したグラフである。
【図５】本発明の一実施形態による正面及び側面のガンマ曲線を示したグラフである。
【図６】３つの副画領域を有する液晶表示装置の正面及び側面のガンマ曲線を示したグラフである。
【図７】本発明の一実施形態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８】本発明の一実施形態による液晶表示装置用対向表示板の配置図である。
【図９】本発明の一実施形態による液晶表示装置の配置図である。
【図１０】図９に示す液晶表示装置をＩＶ-ＩＶエ線に沿って切断した断面図である。
【図１１】本発明の一実施形態による液晶表示装置の回路図である。
【図１２Ａ】図７乃至図１０に示した液晶表示装置の薄膜トランジスタ表示板を本発明の一実施形態によって製造する方法の中間段階における配置図で、その工程順で示したものである。
【図１２Ｂ】図１２Ａに示した薄膜トランジスタ表示板をＶＩｂ-ＶＩｂエ線に沿って切断した断面図である。
【図１３Ａ】図７乃至図１０に示した液晶表示装置の薄膜トランジスタ表示板を本発明の一実施形態によって製造する方法の中間段階における配置図で、その工程順で示したものである。
【図１３Ｂ】図１３Ａに示した薄膜トランジスタ表示板をＶＩＩｂ-ＶＩＩｂエ線に沿って切断した断面図である。
【図１４Ａ】図７乃至図１０に示した液晶表示装置の薄膜トランジスタ表示板を本発明の一実施形態によって製造する方法の中間段階における配置図で、その工程順で示したものである。
【図１４Ｂ】図１４Ａに示した薄膜トランジスタ表示板をＶＩＩＩｂ-ＶＩＩＩｂエ線に沿って切断した断面図である。
【図１５】図１４Ａに示した薄膜トランジスタ表示板をＶＩＩＩｂ-ＶＩＩＩｂエ線に沿って切断した断面図で、図１４Ｂに続く工程を示すものである。
【図１６Ａ】図７乃至図１０に示した液晶表示装置の薄膜トランジスタ表示板を本発明の一実施形態によって製造する方法の中間段階における配置図で、その工程順で示したものである。
【図１６Ｂ】図１６Ａに示した薄膜トランジスタ表示板をＸｂ-Ｘｂエ線に沿って切断した断面図で、図１５に続く工程を示すものである。
【図１７】図１６Ａに示した薄膜トランジスタ表示板をＸｂ-Ｘｂエ線に沿って切断した断面図で、図１６Ｂに続く工程を示すものである。
【図１８】本発明の他の実施形態による液晶表示装置の構造を示した配置図である。
【図１９】図１８の液晶表示装置をＸＩＩ-ＸＩＩエ線に沿って切断した断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
添付した図面を参照して、本発明の実施形態を、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形態に限定されない。
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した部分については同一な参照符号を付けている。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。
【００１４】
以下、図面を参照して本発明の実施形態による液晶表示装置及びこれに用いられる薄膜トランジスタ表示板の構造について説明する。
まず、本発明の原理を図１乃至図４Ｂを参照して詳細に説明する。
図１は、一般の液晶表示装置における様々な角度からのガンマ曲線を示したグラフで、Ｃ１は正面からのガンマ曲線、Ｃ２は上側方向からのガンマ曲線、Ｃ３は右側方向からのガンマ曲線、Ｃ４は対角方向からのガンマ曲線である。
【００１５】
図１は、正面からのガンマ曲線とその他の方向からのガンマ曲線とにおいて大きな差があるガンマ歪曲現象を示す。即ち、同一な電圧を印加して同一な階調を表示しようとしても、正面と側面からの輝度差によって正面と側面からのイメージが異なる視認性の歪曲が発生する。特に、高諧調では、階調間の明るさの差のため更に酷い歪曲が発生する。
図２Ａ、図２Ｂ、図３及び図４Ａ、図４Ｂは、このような視認性問題を解決するための本発明の基本概念を示している。図２Ａ及び図２Ｂは、一つの画素内に液晶分子の傾斜方向が異なる複数のドメインが形成されている液晶表示装置での液晶分子の配列を示す。図３は、図２Ｂの場合、電圧が異なる二つの領域での液晶分子の傾斜角を示す。図４Ａは、図２Ａに示した液晶表示装置における正面ガンマ曲線及び側面ガンマ曲線を示したグラフである。図４Ｂは、図２Ｂに示した液晶表示装置における正面ガンマ曲線及び側面ガンマ曲線を示したグラフである。
【００１６】
図２Ａのように、一つの画素内に多重ドメインが存在しても、一つの画素内では、電場を生成する二つの電極の電位差が一定な場合には、図４Ａに示すように、正面ガンマ曲線と側面ガンマ曲線との差が極めて大きい。
しかし、図２Ｂのように、二つの電界生成電極のうち一つの電極を二つの副電極に分けて互いに異なる電圧を印加すると、二つの副電極上の液晶層領域、つまり副領域にかかる電場の強さが変化し、そのため図３のように、二つの副領域内の液晶分子の傾斜角が異なるようになる。このようにして、図４Ｂのように、二つの副領域内の液晶分子の傾斜角差によって、側面からのガンマ曲線が正面からのガンマ曲線に近づく。その結果、正面と側面間の画面歪曲が減少し、視認性が優れた液晶表示装置を実現することができる。
【００１７】
図７は、本発明の一実施形態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８は、本発明の一実施形態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９は、本発明の一実施形態による液晶表示装置の配置図であり、図１０は、図９に示す液晶表示装置をＩＶ-ＩＶエ線に沿って切断した断面図である。
液晶表示装置は、下側の薄膜トランジスタ表示板１００と、これと対向している上側の対向表示板２００、及びこれらの間に形成され、二つの表示板１００、２００に対しほぼ垂直に配向されている液晶分子３１０を有する液晶層３からなる。この時、各々の表示板１００、２００の内側には、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３１０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、そうでない場合もある。また、上部表示板２００と下部表示板１００の外側面には、各々上部及び下部偏光板１２、２２が付着されている。
【００１８】
まず、下部の薄膜表示板は、次のような構成を有する。
ガラス等の透明な絶縁物質からなる絶縁基板１１０上に、ＩＴＯ（indium tin oxide）やＩＺＯ（indium zinc oxide）等の透明な導電物質からなり、切開部１９１、１９３を通じて分離されている第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は、薄膜トランジスタに接続されて画像信号電圧の印加を受け、第２画素電極１９０bは、第１画素電極１９０aと接続されている結合電極１７６と重畳することで、第１画素電極１９０aと電磁気的に結合（容量性結合）している。この時、薄膜トランジスタは、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に各々接続されて、走査信号に基づいて第１画素電極１９０aに印加される画像信号をオン（on）、オフ（off）する。第２画素電極１９０bは、切開部１９２を有する。前記第１及び第２画素電極１９０a、１９０bにおいて、反射型液晶表示装置の場合には、透明な物質からならないこともあり、その場合には、下部偏光板１２も不要である。
【００１９】
次に、上部対向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絶縁基板２１０の下面に光漏れを防ぐ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２３０、及びＩＴＯまたはＩＺＯ等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、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、画素領域の周囲部のみならず共通電極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のため生ずる光漏れを防ぐためである。
【００２０】
次に、薄膜トランジスタ表示板１００について更に詳細に説明する。
薄膜トランジスタ表示板１００には、下部絶縁基板１１０上にゲート信号を伝達する複数のゲート線１２１が形成されている。ゲート線１２１は、主に横方向に延びており、各ゲート線１２１の一部は複数のゲート電極１２４をなす。ゲート線１２１には、ゲート電極１２４は突起状に形成され、本実施形態のように、ゲート線１２１は、外部からのゲート信号をゲート線１２１に伝達するための接触部を有することができる。この時、ゲート線１２１の端部１２９は、他の部分より広い幅を有するが、そうでない場合には、ゲート線１２１の端部は、基板１１０上部に直接形成されているゲート駆動回路の出力端に直接接続される。
【００２１】
ゲート線１２１と同一な層には、維持電極線１３１が横方向に延びて形成されており、各々の維持電極線１３１は、他の部分より広い幅を有する維持電極１３３を有する。
ゲート線１２１及び維持電極線１３１は、Al、Al合金、Ag、Ag合金、Cr、Ti、Ta、Mo等の金属で作られる。本実施形態のゲート線１２１及び維持電極線１３１は、単一層からなるが、物理化学的な特性が優れたCr、Mo、Ti、Ta等の金属層と、低い比抵抗のAl系または
Ag系の金属層を含む二重層からなることもできる。その他にも様々な金属または導電体にてゲート線１２１及び維持電極線１３１を作ることができる。
【００２２】
ゲート線１２１及び維持電極線１３１の側面は傾斜しており、水平面に対する傾斜角は３０〜８０ーであるのが好ましい。
ゲート線１２１及び維持電極線１３１の上には、窒化ケイ素（SiNx）等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を始めとして複数のドレイン電極１７５が形成されている。各データ線１７１は、主に縦方向に延びており、各ドレイン電極１７５に向けて複数の枝を出して、データ線１７１から拡張したソース電極１７３を有する。データ線１７１の一端部に位置した接触部１７９は、外部からの画像信号をデータ線１７１に伝達する。
【００２３】
また、データ線１７１と同一な層には、維持電極１３３と重畳して、ゲート絶縁膜１４０を介在してストレージキャパシタＣｓｔ（図１１参照）を構成する結合電極１７６が形成されている。この時、結合電極１７６は、ドレイン電極１７５から分離されているが、これら１７５、１７６は接続されていてもよい。この時、結合電極１７６は、維持電極１３３と重畳するように配置して、画素の開口率が減少するのを防ぐことができ、維持電極１３３の境界は、結合電極１７６の境界内に位置する。
【００２４】
データ線１７１、ドレイン電極１７５及び結合電極１７６は、ゲート線１２１のように、クロム（Cr）、アルミニウム（Al）、モリブデン（Mo）、チタニウム（Ti）、タンタル（Ta）またはこれらの導電物質に素子の合金用金属を添加した（例：Al-Nd、Mo-N、Mo-Nb）合金で作ることができ、これらの単一膜またはこれらを含む多層膜（例：Mo/Al-Nd/Mo、Cr/Al）からなることができる。
【００２５】
データ線１７１、ドレイン電極１７５の下には、データ線１７１に沿って主に縦に長く延びた複数の線状半導体１５１が形成されている。非晶質シリコン等からなる各線状半導体１５１は、各ゲート電極１２４、ソース電極１７３及びドレイン電極１７５に向けて拡張されてチャンネル部１５４を有する。
半導体１５１とデータ線１７１及びドレイン電極１７５の間には、両者の接触抵抗をそれぞれ減少させるための複数の線状オーミック接触部材１６１及び島状のオーミック接触部材１６５が形成されている。オーミック接触部材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等で作られ、枝として延びたオーミック接触部材１６３を有し、島状のオーミック接触部材１６５は、ゲート電極１２４を中心にオーミック接触部材１６３と対向する。
【００２６】
データ線１７１及びドレイン電極１７５の上には、平坦化特性が優れて感光性を有する有機物質、プラズマ化学気相蒸着（ＰＥＣＶＤ）で形成されるa-Si:C:O、a-Si:O:F等の低誘電率絶縁物質または窒化ケイ素等からなる保護膜１８０が形成されている。この時、保護膜１８０は、窒化ケイ素または酸化ケイ素からなる第１絶縁膜８０１と有機絶縁物質からなる第２絶縁膜８０２を含む。薄膜トランジスタ表示板１００の上部に、赤、緑、青のカラーフィルタ２３０を形成する別の実施形態において、第２絶縁膜８０２は、赤、緑、青のカラーフィルタ２３０の絶縁層を有したり、これらをカラーフィルタ層で代替することができる。
【００２７】
保護膜１８０には、ドレイン電極１７５の少なくとも一部とデータ線１７１の端部１７９をそれぞれ露出する複数のコンタクトホール（接触孔）１８２、１８５が備えられ、ゲート線１２１の端部１２９の一部を露出する複数のコンタクトホール１８１がゲート絶縁膜１４０と保護膜１８０を貫通している。また、保護膜１８０には、結合電極１７６を露出するコンタクトホール１８６が備えられているが、コンタクトホール１８６は、第１絶縁膜８０１に形成されており、第２絶縁膜８０２には、結合電極１７６上部の第１絶縁膜８０１を露出する開口部１８８が備えられている。
【００２８】
保護膜１８０上には、複数の画素電極を始めとして複数の接触補助部材８１、８２が形成されている。画素電極１９０a、１９０b及び接触補助部材８１、８２は、ＩＴＯやＩＺＯ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等で作られる。
複数の画素電極は、切開部１９１、１９３を通じて分離された第１画素電極１９０aと第２画素電極１９０bを含み、第１画素電極１９０aは、コンタクトホール１８６、１８５を通じてドレイン電極１７５及び結合電極１７６と接続され、第２画素電極１９０bは、結合電極１７６と重畳している。これにより、第２画素電極１９０bと結合電極１７６の間には、結合容量Ｃｃｐ（図１１参照）が形成され、これを通じて第２画素電極１９０bは、第１画素電極１９０aに電磁気的に結合（容量性結合）している。この時、第２画素電極１９０bは、開口部１８８を通じて露出した第１絶縁膜８０１のみを介在して結合電極１７６と重畳していて、これら１９０b、１７６の間では、狭い重畳面積で充分な結合容量を形成することができる。
【００２９】
なお、第１または第２画素電極１９０a、１９０bと重畳して保持容量を形成する時に、第１画素電極１９０aと接続している結合電極１７６及び維持電極１３３は、ゲート絶縁膜１４０のみを介在して重畳していて、これら１３３、１７６の間では、狭い重畳面積で充分な保持容量を形成することができる。また、本実施形態のような構造によれば、結合容量及び保持容量を充分確保しながら結合電極１７６と維持電極１３３を重畳して配置することによって、画素の開口率を充分に確保できる。
【００３０】
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ーをなす部分１９１、１９３と垂直をなす部分とに分けられ、４５ーをなす二つの部分１９１、１９３が垂直をなす部分に比べて長さが長い。また、４５ーをなす二つの部分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向けて切り込まれた形であり、入口は広く拡張されている。
【００３１】
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二等分する線（ゲート線と平行な線）に対し実質的に鏡対称をなしている。
接触補助部材８１、８２は、各々コンタクトホール１８１、１８２を通じてゲート線の端部１２９とデータ線の端部１７９に接続している。
【００３２】
また、上部の絶縁基板２１０には、光漏れを防ぐためのブラックマトリクス２２０が形成されている。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２３０が形成されている。カラーフィルタ２３０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等の透明な導電体で形成する。
【００３３】
共通電極２７０の一組の切開部２７１、２７２、２７３は、二つの画素電極１９０a、１９０bの境界のうちゲート線１２１に対し４５ーをなす部分１９１、１９３を介在し、これと平行な斜線部と画素電極１９０の辺と重畳する端部を有する。この時、端部は、縦方向端部と横方向端部に分類される。
この時、ドメイン規制手段である切開部２７１、２７２、２７３は、切り欠き形成されたノッチを有し、三角形、四角形、梯形、半円形であることができる。ノッチは、突き出た形や凹んだ形に形成することができる。図８に示す切開部２７１、２７２、２７３では、斜線部に三角形のノッチを設けている。
【００３４】
ノッチは、切開部２７１、２７２、２７３に対応するドメイン境界に位置する液晶分子３１０の配列方向を決定する。従って、ドメインの境界に配列されている液晶分子３１０は、ノッチを通じて安定的かつ規則的に配列することができるので、ドメイン境界でムラや残像が発生するのを防ぎ、切開部２７１、２７２、２７３の幅を狭くして、輝度を増加させることができる。この時、ノッチは、一つのドメイン規制手段に一つまたは二つ以上を配置することができ、凹んだノッチ及び突き出たノッチを交互に複数配置することもできる。また、本実施形態では、共通電極２７０の切開部２７１、２７２、２７３にノッチを配置したが、画素電極１９０の切開部１９１、１９２、１９３にノッチを配置したり、薄膜トランジスタ表示板１００または対向表示板２００の両方に配置することもできる。
【００３５】
前記した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ると、本発明の一実施形態による液晶表示装置の基本構造が完成する。
薄膜トランジスタ表示板とカラーフィルタ表示板を整列した時、共通電極２７０の一組の切開部２７１、２７２、２７３は、二つの画素電極１９０a、１９０bを各々複数の副領域（subarea）に区分するが、本実施形態では、図９に示したように、二つの画素電極１９０a、１９０bを各々４つの副領域に分ける。図９で、各副領域は、細長く形成されており、幅方向と長手方向が区別される。
【００３６】
画素電極１９０a、１９０bの各副領域とこれに対応する基準電極２７０の各副領域との間にある液晶層３部分を以下で小領域（subregion）と記載し、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、以下でこれをドメイン（domain）と記載する。
このような構造の液晶表示装置において、第１画素電極１９０aは、薄膜トランジスタを通じて画像信号電圧の印加を受けるのに対し、第２画素電極１９０bは、結合電極１７６との容量性結合によって電圧が変動するので、第２画素電極１９０bの電圧は、第１画素電極１９０bの電圧に比べて絶対値が常に低い。このように、一つの画素領域内に電圧が異なる二つの画素電極を配置すると、二つの画素電極を通じて互いに異なるガンマ曲線が形成され、このようなガンマ曲線は、互いに補償して、ガンマ曲線の歪曲を減少させることができ、これによって優れた視認性を確保できる。
【００３７】
また、本実施形態では、結合電極とドレイン電極が分離されているが、結合電極は、ドレイン電極と同じ導電層で接続されることができ、結合電極が第２画素電極とコンタクトホールで接続されて、第１画素電極と重畳してキャパシタを構成しても、視認性改善効果を得ることができる。そして、本実施形態では、維持電極及び維持電極線を別途設けているが、別途の維持電極の代わりに、ゲート線やデータ線を用いることもできる。
【００３８】
図５は、本実施形態の適用結果を示すガンマ曲線である。同図によれば、約０〜３０階調では、正面と側面のガンマ曲線が密着し、高諧調では、正面と側面の階調間輝度差が改善したことが分かる。
本発明の他の実施形態として、一つの画素内に互いに異なる電圧値を有する液晶キャパシタを３つ以上、つまり一つの画素内の液晶層が互いに異なる強さを有する電場の印加を受ける３つ以上の副領域を形成する場合にも適用することができる。ここで、副領域の数は、実際の表示装置を設計する時、開口率及び画素の大きさ等の設計規則に従って最適に決定する。
【００３９】
図６は、３つの副領域を有する液晶表示装置の正面及び側面ガンマ曲線を示したグラフで、二つの副領域を有する場合よりも側面ガンマ曲線がより正面ガンマ曲線に近いことが分かる。
次に、第１画素電極１９０aの電圧が第２画素電極１９０bの電圧より低く維持される理由を図１１を参照して説明する。
【００４０】
図１１は、本発明の第１実施形態による液晶表示装置の回路図である。
図１１でＣｌｃａは、第１画素電極１９０aと共通電極２７０の間で形成される液晶容量を示し、Ｃｓｔは、第１画素電極１９０aと維持電極線１３１の間で形成される保持容量を示す。Ｃｌｃｂは、第２画素電極１９０bと共通電極２７０の間で形成される液晶容量を示し、Ｃｃｐは、第１画素電極１９０aに接続された結合電極１７６と第２画素電極１９０bの間で形成される結合容量を示す。
【００４１】
共通電極２７０電圧に対する第１画素電極１９０aの電圧をＶａとし、第２画素電極１９０bの電圧をＶｂとするとき、電圧法則に従って、
Vb=Vaラ[Ccp/（Ccp+Clcb）]
であり、Ccp/（Ccp+Clcb）は、常に１より小さいので、ＶｂはＶａに比べて常に小さい。
【００４２】
一方、Ｃｃｐを調節することによって、Ｖａに対するＶｂの比率を調整することができる。Ｃｃｐの調節は、結合電極１７６と第２画素電極１９０bの重畳面積及び距離を調整することによって可能である。重畳面積は、結合電極１７６の幅を変化させることによって容易に調整でき、距離は、結合電極１７６の形成位置を変化させることによって調整することができる。即ち、本発明の実施形態では、結合電極１７６をデータ線１７１と同一層に形成したが、ゲート線１２１と同一層に形成したり、第２画素電極と結合電極の間に第２保護膜を除去しないで残すことによって、結合電極１７６と第２画素電極１９０bとの間の距離を増加させることができる。
【００４３】
以下、図７、図９及び図１０に示した液晶表示装置用薄膜トランジスタ表示板を本発明の一実施形態によって製造する方法について、図１２Ａ乃至図１７Ｂ、図７、図９及び図１０を参照して詳細に説明する。
図１２Ａ、図１３Ａ、図１４Ａ及び図１６Ａは、図７乃至図１０に示した液晶表示装置の薄膜トランジスタ表示板を本発明の一実施形態によって製造する方法の中間段階における配置図で、その工程順で示したものであり、図１２Ｂは、図１２Ａに示した薄膜トランジスタ表示板をＶＩｂ-ＶＩｂエ線に沿って切断した断面図であり、図１３Ｂは、図１３Ａに示した薄膜トランジスタ表示板をＶＩＩｂ-ＶＩＩｂエ線に沿って切断した断面図であり、図１４Ｂは、図１４Ａに示した薄膜トランジスタ表示板をＶＩＩＩｂ-ＶＩＩＩｂエ線に沿って切断した断面図であり、図１５は、図１４Ａに示した薄膜トランジスタ表示板をＶＩＩＩｂ-ＶＩＩＩｂエ線に沿って切断した断面図で、図１４Ｂに続く工程を示すものであり、図１６Ｂは、図１６Ａに示した薄膜トランジスタ表示板をＸｂ-Ｘｂエ線に沿って切断した断面図で、図１５に続く工程を示すものであり、図１７は、図１６Ａに示した薄膜トランジスタ表示板をＸｂ-Ｘｂエ線に沿って切断した断面図で、図１６Ｂに続く工程を示すものである。
【００４４】
まず、透明なガラス等で作られた絶縁基板１１０上に、二つの層の金属膜をスパッタリング法等で順に積層する。この時、金属膜は、ＩＺＯまたはＩＴＯとの接触特性が優れた金属、例えばモリブデン、モリブデン合金、またはクロム等の下部膜及びアルミニウム系金属からなる上部膜で積層することができる。
次に、図１２Ａ及び図１２Ｂに示したように、感光膜パターンを用いたフォトエッチング工程で金属膜をパターニングして、複数のゲート電極１２４を含むゲート線１２１と、複数の維持電極１３３を含む維持電極線１３１を形成する。
【００４５】
図１３Ａ及び図１３Ｂに示したように、ゲート絶縁膜１４０、真性非晶質シリコン層、不純物非晶質シリコン層の３層膜を連続して積層する。次に、不純物非晶質シリコン層及び真性非晶質シリコン層をフォトエッチングして、複数の線状不純物半導体１６４及び複数の突出部１５４を各々含む線状真性半導体１５１を形成する。ゲート絶縁膜１４０の材料には、窒化ケイ素が良く、積層温度は２５０〜５００℃、厚さは２，０００〜５，０００Å程度が好ましい。
【００４６】
次に、前記した導電物質をスパッタリング法等で順に積層して金属膜を形成した後、図１４Ａ及び図１４Ｂに示したように、金属膜を順にパターニングして、複数の結合電極１７６と複数のソース電極１７３を各々含む複数のデータ線１７１及び複数のドレイン電極１７５を形成する。
次に、データ線１７１及びドレイン電極１７５の上部の感光膜を除去するか、そのままにした状態で、データ線１７１、ドレイン電極１７５及び結合電極１７６で覆われないで露出された不純物半導体１６４の一部を除去することによって、複数の突出部１６３を各々含む複数の線状オーミック接触部材１６１と複数の島状オーミック接触部材１６５を完成する一方、その下の真性半導体１５１部分を露出させる。
【００４７】
次に、真性半導体１５１部分の表面を安定化するために、酸素プラズマ処理を引き続き実施するのが好ましい。
次に、図１５のように、窒化ケイ素のような無機絶縁膜の第１絶縁膜８０１及び低誘電率を有する有機絶縁膜の第２絶縁膜８０２を順に積層して保護膜１８０を形成し、その上部に感光膜をスピンコーティング法で塗布した後、マスクを用いるフォト工程で感光膜パターン５２、５４を形成する。
【００４８】
ここで、現像された感光膜の厚さは位置によって異なっており、感光膜は、厚さが次第に薄くなる第１乃至第３部分からなる。Ａ領域（以下、その他の領域）に位置した第１部分と、Ｃ領域（以下、結合領域）に位置した第２部分は、各々図面符号５２と５４で示す。Ｂ領域（以下、接触領域）に位置した第３部分には、感光膜が残っておらず、第２絶縁膜８０２が露出している。
【００４９】
このように、位置によって感光膜の厚さを異ならせる方法は様々であって、露光マスクに透明領域と遮光領域のみならず半透明領域を設けることがその一例である。半透明領域には、スリットパターン、格子パターンまたは透過率が中間であるか、厚さが中間である薄膜が備えられる。
次に、図１６Ａ及び図１６Ｂに示したように、感光膜パターン５２、５４をエッチングマスクとして、第２絶縁膜８０２と第１絶縁膜８０１を順にエッチングして、ドレイン電極１７５及び結合電極１７６を各々露出するコンタクトホール１８５、１８６を形成する。この時、ゲート線１２１及びデータ線１７１各々の端部１２９、１７９を露出するコンタクトホール１８１、８２も同時に形成する。次に、結合領域Ｃに残っている第２部分５４をアッシングで除去する。
【００５０】
次に、図１７に示したように、結合領域Ｃで露出した第２絶縁膜８０２の一部をエッチングして、第２絶縁膜８０２に開口部１８８を形成する。
この時、第２絶縁膜８０２を感光性有機絶縁物質で形成する他の実施形態では、第２絶縁膜８０２を感光膜パターン５２、５４と共に形成した後、前記した工程順に沿ってエッチング工程を行う。
【００５１】
最後に、図７、図９及び図１０に示したように、５００Å乃至１，５００Å厚さのＩＺＯまたはＩＴＯ層をスパッタリング法で蒸着しフォトエッチングして、複数の画素電極１９０a、１９０b及び複数の接触補助部材８１、８２を形成する。ＩＺＯ層を使用する場合のエッチングは、（HNO3/（NH4）2Ce（NO3）6/H2O）等のクロム用エッチング液を使用する湿式エッチング法が好ましいが、このエッチング液は、アルミニウムを腐食させないので、データ線１７１、ドレイン電極１７５、ゲート線１２１でアルミニウム導電膜が腐食するのを防ぐことができる。
【００５２】
なお、本発明の他の実施形態による液晶表示装置で薄膜トランジスタ表示板は、別の構造を有することができる。これについて図面を参照して詳しく説明する。
図１８は、本発明の他の実施形態による液晶表示装置の構造を示した配置図であり、図１９は、図１８に示す液晶表示装置をＸＩＩ-ＸＩＩエ線に沿って切断した断面図である。
【００５３】
図１８乃至図１９のように、本実施形態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、図７、図９及び図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ほぼ同様である。即ち、基板１１０上に複数のゲート電極１２４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１５４を含む複数の線状半導体１５１、複数の突出部１６３を各々含む複数の線状オーミック接触部材１６１及び複数の島状オーミック接触部材１６５が順に形成されている。オーミック接触部材１６１、１６５及びゲート絶縁膜１４０の上には、複数のソース電極１５３を含む複数のデータ線１７１、複数のドレイン電極１７５、複数の結合電極１７６が形成され、その上に第１絶縁膜８０１及び第２絶縁膜８０２を含む保護膜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、複数のコンタクトホール１８２、１８５、１８６、１８１が形成され、保護膜１８０上には複数の画素電極１９０a、１９０bと複数の接触補助部材８１、８２が形成されている。
【００５４】
しかし、図７、図９及び図１０に示した薄膜トランジスタ表示板と異なって、本実施形態による薄膜トランジスタ表示板において、半導体１５１は、薄膜トランジスタが位置する突出部１５４を除けば、データ線１７１、ドレイン電極１７５及びその下部のオーミック接触部材１６１、１６５と実質的に同一な平面形態を有する。より詳細には、線状半導体１５１は、データ線１７１及びドレイン電極１７５とその下部のオーミック接触部材１６１、１６５の下に存在する部分以外にも、ソース電極１７３とドレイン電極１７５の間に、これらで覆われず露出する部分を有している。
【００５５】
勿論このような本実施形態による液晶表示装置用薄膜トランジスタ表示板は、結合電極１７６を有しており、結合電極１７６の下部には非晶質シリコン層１５６、１６６が同一な模様で形成されている。
このような薄膜トランジスタ表示板の製造方法では、保護膜１９０をパターニングする時と同様に、部分的に厚さが異なる感光膜パターンを形成する。このような感光膜パターンは、厚さが次第に薄くなる第１乃至第３部分からなる。これを図１５と比較して説明すると、第１部分は配線領域に対応し、第２部分はチャンネル領域に対応し、各々図面符号５２と５４に対応する。次に、一連のエッチング段階によって、複数のソース電極１７３を各々含む複数のデータ線１７１、複数のドレイン電極１７５及び結合電極１７６を形成し、複数の突出部１６３を各々含む複数の線状オーミック接触部材１６１及び複数の島状オーミック接触部材１６５、並びに複数の突出部１５４を含む複数の線状半導体１５１を形成する。
【００５６】
以上のような構成を通じて液晶表示装置の側面視認性を向上して視野角を拡張することができる。また、保持容量を形成する時、ゲート絶縁膜のみを介在して維持電極と結合電極を重畳させ、結合容量を形成する時、保護膜の一部のみを介在してサブ画素電極と結合電極を重畳させ、狭い重畳面積で維持容量及び結合容量を充分に確保することによって、画素の開口率を確保できる。
【００５７】
以上で、本発明の好適な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、画素電極及び共通電極に形成する切開部の配置は多様に変形可能である。
【符号の説明】
【００５８】
１２１  ゲート線
１２４  ゲート電極
１３１  維持電極線
１３３  維持電極
１５１、１５４  半導体
１６１、１６３、１６５  オーミック接触部材
１７６  結合電極
１７１  データ線
１７３  ソース電極
１７５  ドレイン電極
１９０  画素電極
１９１、１９２、１９３  切開部
２７０  対向電極
２７１、２７２、２７３  切開部
８０１、８０２  第１及び第２保護膜
【図１】
0004999875.tif 000002
【図２Ａ】
0004999875.tif 000003
【図２Ｂ】
0004999875.tif 000004
【図３】
0004999875.tif 000005
【図４Ａ】
0004999875.tif 000006
【図４Ｂ】
0004999875.tif 000007
【図５】
0004999875.tif 000008
【図６】
0004999875.tif 000009
【図７】
0004999875.tif 000010
【図８】
0004999875.tif 000011
【図９】
0004999875.tif 000012
【図１０】
0004999875.tif 000013
【図１１】
0004999875.tif 000014
【図１２Ａ】
0004999875.tif 000015
【図１２Ｂ】
0004999875.tif 000016
【図１３Ａ】
0004999875.tif 000017
【図１３Ｂ】
0004999875.tif 000018
【図１４Ａ】
0004999875.tif 000019
【図１４Ｂ】
0004999875.tif 000020
【図１５】
0004999875.tif 000021
【図１６Ａ】
0004999875.tif 000022
【図１６Ｂ】
0004999875.tif 000023
【図１７】
0004999875.tif 000024
【図１８】
0004999875.tif 000025
【図１９】
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