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技術 液晶表示装置

出願人 三星ディスプレイ株式會社
発明者 盧相龍
出願日 2015年12月22日 (5年0ヶ月経過) 出願番号 2015-250016
公開日 2016年7月28日 (4年5ヶ月経過) 公開番号 2016-136244
状態 特許登録済
技術分野
  • -
主要キーワード 非透光領域 光反応物質 曲面型 外部影響 輝度変動量 周縁辺 色系列 工程能力
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (12)

課題

液晶分子の方向に対する制御力を高める液晶表示装置提示する。

解決手段

透光領域および前記透光領域に隣接した遮光領域を含む基板、前記遮光領域に位置し、ソース電極ドレイン電極ゲート電極を含む薄膜トランジスタ、前記ドレイン電極の上に位置し前記ドレイン電極を露出させる接触孔を含む第1絶縁層、前記第1絶縁層の上に位置し前記接触孔を通じて前記ドレイン電極と接続されている画素電極、前記画素電極の上に位置する突出部を含み、前記画素電極は前記透光領域に位置する幹部、前記透光領域に位置し前記幹部と接続されている複数の微細枝部、そして前記遮光領域に位置し前記幹部または前記微細枝部から延長されている延長部を含み、前記突出部は前記延長部と重畳する。

概要

背景

液晶表示装置(liquid crystal display、LCD)、有機発光表示装置(organic light emitting diode display)などの表示装置は、一般にスイッチング素子を含む複数の画素および複数の信号線が備えられた表示板階調基準電圧を生成する階調電圧生成部、そして階調基準電圧を用いて複数の階調電圧を生成し、生成された階調電圧のうちの入力画像信号に該当する階調電圧をデータ信号としてデータ線印加するデータ駆動部などを含む。

このうち、液晶表示装置は画素電極および対向電極が備えられた少なくとも一つの表示板と誘電率異方性(dielectric anisotropy)を有する液晶層を含む。画素電極は行列形態に配列されており、薄膜トランジスタ(TFT)などスイッチング素子に接続されて一行ずつ順次にデータ電圧の印加を受ける。対向電極は共通電圧Vcomの印加を受ける。画素電極および対向電極に電圧を印加して液晶層に電界を生成し、この電界の強さを調節して液晶層を通過する光の透過率を調節することによって所望の画像を得る。

複数の信号線は、データ電圧を伝達する複数のデータ線と、ゲート信号を伝達する複数のゲート線とを含む。画素電極にデータ電圧を伝達するための薄膜トランジスタは、半導体層、半導体層と重畳しデータ線と接続されたソース電極、半導体層と重畳しソース電極と対向するドレイン電極、そしてゲート線と接続されており、半導体層と重畳するゲート電極を含む。

薄膜トランジスタの上には絶縁層が位置する。絶縁層はドレイン電極を露出させる接触孔を含み、絶縁層上に位置する画素電極は絶縁層の接触孔を通じて薄膜トランジスタのドレイン電極と電気的、物理的に接続される。

概要

液晶分子の方向に対する制御力を高める液晶表示装置を提示する。透光領域および前記透光領域に隣接した遮光領域を含む基板、前記遮光領域に位置し、ソース電極、ドレイン電極、ゲート電極を含む薄膜トランジスタ、前記ドレイン電極の上に位置し前記ドレイン電極を露出させる接触孔を含む第1絶縁層、前記第1絶縁層の上に位置し前記接触孔を通じて前記ドレイン電極と接続されている画素電極、前記画素電極の上に位置する突出部を含み、前記画素電極は前記透光領域に位置する幹部、前記透光領域に位置し前記幹部と接続されている複数の微細枝部、そして前記遮光領域に位置し前記幹部または前記微細枝部から延長されている延長部を含み、前記突出部は前記延長部と重畳する。

目的

第2絶縁層180bはカラーフィルタ230に対する蓋膜であって、カラーフィルタ230が露出することを防止し、平坦面を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

透光領域および該透光領域に隣接した遮光領域が形成された基板と、前記遮光領域に位置し、ソース電極ドレイン電極、そしてゲート電極を含む薄膜トランジスタと、前記ドレイン電極の上に位置し、前記ドレイン電極を露出させる接触孔を含む第1絶縁層と、前記第1絶縁層の上に位置し、前記接触孔を通じて前記ドレイン電極と接続されている画素電極と、該画素電極の上に位置する突出部とを含み、前記画素電極は、前記透光領域に位置する幹部、前記透光領域に位置し前記幹部と接続されている複数の微細枝部、そして前記遮光領域に位置し前記幹部または前記微細枝部から延長されている延長部を含み、前記突出部は、前記延長部と重畳することを特徴とする液晶表示装置

請求項2

前記突出部は、前記接触孔に向かう逆段差面、および該逆段差面の反対側面である正段差面を含むことを特徴とする請求項1に記載の液晶表示装置。

請求項3

前記逆段差面および前記正段差面は、前記延長部を横切る部分を含むことを特徴とする請求項2に記載の液晶表示装置。

請求項4

前記正段差面と前記基板の面とが成すテーパ角は、5度以上60度以下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。

請求項5

前記突出部の幅は、5μm乃至20μm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。

請求項6

前記突出部の高さは、0.5μm乃至1.5μm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。

請求項7

前記第1絶縁層は、有機物質を含むことを特徴とする請求項2に記載の液晶表示装置。

請求項8

前記延長部は、前記幹部に概して平行に伸びる縦部および前記縦部に接続されており前記縦部と異なる方向に伸びる横部を含み、前記横部は、前記ドレイン電極と接続されている拡張部を含むことを特徴とする請求項2に記載の液晶表示装置。

請求項9

前記突出部は、前記幹部と前記接触孔の間に位置し前記画素電極の一辺に沿って長く形成されている部分を含むことを特徴とする請求項2に記載の液晶表示装置。

請求項10

前記基板の上に位置し複数の液晶分子を含む液晶層をさらに含み、前記液晶分子は、前記基板の面に対して実質的に垂直配向されていることを特徴とする請求項2に記載の液晶表示装置。

技術分野

0001

本発明は液晶表示装置係り、より詳しくは、液晶分子の方向に対する制御力を高める液晶表示装置に関する。

背景技術

0002

液晶表示装置(liquid crystal display、LCD)、有機発光表示装置(organic light emitting diode display)などの表示装置は、一般にスイッチング素子を含む複数の画素および複数の信号線が備えられた表示板階調基準電圧を生成する階調電圧生成部、そして階調基準電圧を用いて複数の階調電圧を生成し、生成された階調電圧のうちの入力画像信号に該当する階調電圧をデータ信号としてデータ線印加するデータ駆動部などを含む。

0003

このうち、液晶表示装置は画素電極および対向電極が備えられた少なくとも一つの表示板と誘電率異方性(dielectric anisotropy)を有する液晶層を含む。画素電極は行列形態に配列されており、薄膜トランジスタ(TFT)などスイッチング素子に接続されて一行ずつ順次にデータ電圧の印加を受ける。対向電極は共通電圧Vcomの印加を受ける。画素電極および対向電極に電圧を印加して液晶層に電界を生成し、この電界の強さを調節して液晶層を通過する光の透過率を調節することによって所望の画像を得る。

0004

複数の信号線は、データ電圧を伝達する複数のデータ線と、ゲート信号を伝達する複数のゲート線とを含む。画素電極にデータ電圧を伝達するための薄膜トランジスタは、半導体層、半導体層と重畳しデータ線と接続されたソース電極、半導体層と重畳しソース電極と対向するドレイン電極、そしてゲート線と接続されており、半導体層と重畳するゲート電極を含む。

0005

薄膜トランジスタの上には絶縁層が位置する。絶縁層はドレイン電極を露出させる接触孔を含み、絶縁層上に位置する画素電極は絶縁層の接触孔を通じて薄膜トランジスタのドレイン電極と電気的、物理的に接続される。

発明が解決しようとする課題

0006

液晶表示装置が衝撃を受けると、内部の液晶分子の配列が一部分乱れ部分的に異常液晶配列によるテクスチャが発生することがある。衝撃による圧力が除去された後には大部分の液晶分子の配列が原状復帰するが、接触孔が位置する部分の液晶分子は接触孔による段差およびその上部の配向膜の傾斜および段差による影響により元の配列に復帰せず異常配列を維持することがある。特に接触孔が形成された絶縁層が有機物質を含む場合、接触孔の段差がさらに大きくなるので、接触孔周囲の液晶分子の配列が原状復帰することが難しくなる。このように接触孔周囲において発生した乱れた液晶分子の配列は隣接した画素電極上に位置する液晶分子の配列にも影響を与え、画素の透過領域内に位置する液晶分子の配列が制御されないこともある。

0007

このように画素の透過領域内において異常な方向に配列された液晶分子によるテクスチャは表示品質を低下させ、特に高解像度の液晶表示装置であるほど画素のサイズが小さくなるので、一つの画素の透過領域に占めるテクスチャ領域比率が高くなってテクスチャがさらに強く視認され、画素の輝度変動量が増加して表示品質が低下する。

0008

従って、本発明が解決しようとする課題は、接触孔による段差によって発生した液晶分子の異常な配列が画素の透過領域に伝播しないようにして、衝撃などの外部影響によって乱れた液晶分子の配列が復元されないことを防止し画素の透過領域内のテクスチャ発生を減らすことである。

課題を解決するための手段

0009

本発明の一実施形態による液晶表示装置は、透光領域および該透光領域に隣接した遮光領域が形成された基板と、前記遮光領域に位置し、ソース電極、ドレイン電極、そしてゲート電極を含む薄膜トランジスタと、前記ドレイン電極の上に位置し、前記ドレイン電極を露出させる接触孔を含む第1絶縁層と、前記第1絶縁層の上に位置し、前記接触孔を通じて前記ドレイン電極と接続されている画素電極と、該画素電極の上に位置する突出部とを含み、前記画素電極は、前記透光領域に位置する幹部、前記透光領域に位置し前記幹部と接続されている複数の微細枝部、そして前記遮光領域に位置し前記幹部または前記微細枝部から延長されている延長部を含み、前記突出部は前記延長部と重畳する。

0010

前記突出部は、前記接触孔に向かう逆段差面、および該逆段差面の反対側面である正段差面を含むことができる。

0011

前記逆段差面および前記正段差面は、前記延長部を横切る部分を含むことができる。

0012

前記正段差面と前記基板の面とが成すテーパ角は、5度以上60度以下であってもよい。

0013

前記突出部の幅は、5μm乃至20μmであってもよい。

0014

前記突出部の高さは、0.5μm乃至1.5μmであってもよい。

0015

前記第1絶縁層は、有機物質を含むことができる。

0016

前記延長部は前記幹部に概して平行に伸びる縦部および前記縦部に接続されており前記縦部と異なる方向に伸びる横部を含み、前記横部は前記ドレイン電極と接続されている拡張部を含むことができる。

0017

前記突出部は、前記幹部と前記接触孔の間に位置し前記画素電極の一辺に沿って長く形成されている部分を含むことができる。

0018

前記基板の上に位置し複数の液晶分子を含む液晶層をさらに含み、前記液晶分子は、前記基板の面に対して実質的に垂直配向されていてもよい。

発明の効果

0019

本発明の実施形態によれば、接触孔による段差によって発生した液晶分子の異常な配列が画素の透過領域に伝播しないようにできる。したがって、画素の透過領域において衝撃などの外部影響によって乱れた液晶分子の配列が復元されないことを防止し、画素の透過領域内のテクスチャ発生を減らすことができる。

図面の簡単な説明

0020

本発明の一実施形態による液晶表示装置の一画素に対する配置図である。
図1に示した液晶表示装置のII−II線による断面図である。
本発明の一実施形態による液晶表示装置の一画素の等価回路図である。
本発明の一実施形態による液晶表示装置の液晶層に電場が生成された時の液晶分子の配列方向を示した図である。
本発明の一実施形態による液晶表示装置の液晶層に電場が生成され液晶表示装置に衝撃が加えられた後の液晶分子の配列方向を示した図である。
本発明の実施形態による液晶表示装置の斜視図である。
図1に示した液晶表示装置のII−II線による断面図の他の例である。
本発明の一実施形態による液晶表示装置の一画素に対する配置図である。
本発明の一実施形態による液晶表示装置の一画素に対する配置図である。
本発明の一実施形態による液晶表示装置の一画素に対する配置図である。
本発明の一実施形態による液晶表示装置の一画素に対する配置図である。

実施例

0021

以下、添付した図面を参照して本発明の実施形態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しく説明する。しかし、本発明は様々な形態に実現でき、ここで説明する実施形態に限定されない。

0022

図面において様々な層およ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の部分については同一の図面符号を付けた。層、膜、領域、板などの部分が他の部分の“上”にあるというとき、これは他の部分の“直上”にある場合だけでなく、その中間にまた他の部分がある場合も含む。逆に、ある部分が他の部分の“直上”にあるというときは中間に他の部分がないことを意味する。

0023

本発明を明確に説明するために説明上不必要な部分は省略した。

0024

明細書全体において、ある部分が他の部分と“接続”されているというとき、これは“直接的に接続”されている場合だけでなく、その中間に他の素子を挟んで“電気的に接続”されている場合も含む。また、ある部分がある構成要素を“含む”というとき、これは特別な記載がない限り、他の構成要素を除くのではなく、他の構成要素をさらに含むことができることを意味する。

0025

以下、図1乃至図3を参照して本発明の一実施形態による液晶表示装置について詳細に説明する。

0026

図1は本発明の一実施形態による液晶表示装置の一画素に対する配置図であり、図2図1に示した液晶表示装置のII−II線による断面図であり、図3は本発明の一実施形態による液晶表示装置の一画素の等価回路図である。

0027

図1および図2に示すように、本発明の一実施形態による液晶表示装置は複数の画素PXを含む。一画素PXは少なくとも一つの表示板と液晶層3を含む。本実施形態においては液晶表示装置が互いに対向する下部表示板100と上部表示板200、そしてこれら二つの表示板100、200の間に入っている液晶層3を含む例を挙げて説明するが、これに限定されるものではなく、一つの表示板のみを含む構造からなっていてもよい。

0028

平面構造を見るとき、液晶表示装置は画像を表示する表示領域を含み、表示領域は複数の画素PXを含む。複数の画素PXは複数の画素行と複数の画素列を含む行列形態に配列されてもよいが、これに限定されない。

0029

下部表示板100について説明すれば、ガラスプラスチックなどの絶縁物質を含む基板110の上にゲート線121および維持電極線131を含むゲート導電体が位置する。

0030

ゲート線121は主に行方向に伸び、ゲート信号を伝達する。ゲート線121は上または下に突出した第1ゲート電極124Hおよび第2ゲート電極124Lを含む。第1ゲート電極124Hおよび第2ゲート電極124Lは互いに接続されて一つの突出部を成す。しかし、第1ゲート電極124Hおよび第2ゲート電極124Lの形態は多様に変形されてもよい。

0031

維持電極線131はゲート線121と平行に伸び、ゲート線121と離隔されている。維持電極線131は維持電極133、135を含む。

0032

維持電極133は、行方向に伸びる維持電極線131の上に突出して第1透光領域OPaの周縁を囲むように形成する。維持電極133は省略されてもよい。

0033

維持電極135は、行方向に伸びる維持電極線131から上または下に(例えば、図1では下方に)突出する。図1は一画素PXに対して維持電極線131が一対の維持電極135を含む例を示す。一対の維持電極135はそれぞれ第1ゲート電極124Hおよび第2ゲート電極124Lに向かって伸びる。

0034

ゲート導電体の上にはゲート絶縁膜(gate insulating layer)140が位置する。ゲート絶縁膜140は、シリコン窒化物(SiNx)、シリコン酸化物(SiOx)などの無機絶縁物質から形成できる。ゲート絶縁膜140は単一膜または多重膜として形成する。

0035

ゲート絶縁膜140の上には第1半導体(first semiconductor)154Hおよび第2半導体(second semiconductor)154Lが位置する。第1半導体154Hは第1ゲート電極124Hの上に配置し、第2半導体154Lは第2ゲート電極124Lの上に配置する。

0036

第1半導体154Hおよび第2半導体154Lは、非晶質シリコン(amorphous silicon)、多結晶シリコン(polycrystalline silicon)、または金属酸化物(metal oxide)などを含む。

0037

第1半導体154Hおよび第2半導体154Lの上にはそれぞれオーミック接触部材(ohmic contact member)163H、165Hをさらに配置する。オーミック接触部材は、シリサイド(silicide)またはn型不純物高濃度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形成する。オーミック接触部材163H、165Hは省略されてもよい。

0038

オーミック接触部材163H、165H、第1および第2半導体154H、154Lおよびゲート絶縁膜140の上には第1データ線(first data line)171Hおよび第2データ線(second data line)171Lを含む複数のデータ線、複数の第1ドレイン電極(first drain electrode)175H、そして複数の第2ドレイン電極(second drain electrode)175Lを含むデータ導電体が位置する。

0039

第1データ線171Hおよび第2データ線171Lは、データ信号を伝達し、主に列方向に伸びてゲート線121および維持電極線131と交差する。

0040

第1データ線171Hと第2データ線171Lは一つの画像信号に対して互いに異なる輝度を示すデータ電圧をそれぞれ伝達する。例えば、ある一階調の画像信号に対して第2データ線171Lが伝達するデータ電圧が第1データ線171Hが伝達するデータ電圧より低くてもよいが、これに限定されるものではない。

0041

第1データ線171Hは第1ゲート電極124Hに向かって突出した第1ソース電極(first source electrode)173Hを含み、第2データ線171Lは第2ゲート電極124Lに向かって突出した第2ソース電極(second source electrode)173Lを含む。

0042

第1ドレイン電極175Hおよび第2ドレイン電極175Lはそれぞれ広い一端部と棒状の他端部を含む。第1ドレイン電極175Hおよび第2ドレイン電極175Lの広い端部は維持電極線131の下に突出している維持電極135と重畳する。第1ドレイン電極175Hおよび第2ドレイン電極175Lの棒状端部はそれぞれ第1ソース電極173Hおよび第2ソース電極173Lによって一部囲まれていてもよい。

0043

第1ドレイン電極175Hの広い端部は一つの維持電極135と重畳し、第2ドレイン電極175Lの広い端部は他の一つの維持電極135と重畳する。

0044

第1ゲート電極124H、第1ソース電極173H、第1ドレイン電極175Hは第1半導体154Hと共に第1薄膜トランジスタ(thin film transistor、TFT)QHを成し、第2ゲート電極124L、第2ソース電極173L、第2ドレイン電極175Lは第2半導体154Lと共に第2薄膜トランジスタQLを成す。第1および第2薄膜トランジスタQH、QLのチャンネル(channel)は互いに対向するソース電極173H、173Lおよびドレイン電極175H、175Lの間の半導体154H、154Lに形成される。第1および第2薄膜トランジスタQH、QLはゲート線121が伝達するゲート信号によってデータ電圧を伝達するスイッチング素子としての機能を果たす。

0045

図1に示すように、一画素PXは互いに隣接した第1および第2透光領域OPa、OPbとその間に位置する遮光領域BFZを含む。第1および第2透光領域OPa、OPbは画像が大部分表示される領域であって光が透過される領域であり、遮光領域BFZは画像を表示しようとする領域ではなく大部分の領域において光が透過されない領域である。

0046

ゲート線121、維持電極線131、そして第1および第2薄膜トランジスタQH、QLは、遮光領域BFZに配置する。

0047

データ導電体の上には第1絶縁層180aが位置する。第1絶縁層180aは有機絶縁物質または無機絶縁物質からなり、単一膜または多重膜を含む。

0048

第1絶縁層180aの上にはカラーフィルタ230を配置する。各カラーフィルタ230は、赤色、緑色および青色の三原色または四原色などの基本色(primary color)のうちの一つを表示する。カラーフィルタ230は赤色、緑色、および青色の三原色に限定されず、青緑色(cyan)、紫紅色(magenta)、黄色(yellow)、白色系列の基本色を表示することもできる。

0049

各カラーフィルタ230は画素列に沿って長く伸びる。カラーフィルタ230は第1および第2ドレイン電極175H、175Lの一部の上にそれぞれ位置する開口部235を含む。

0050

カラーフィルタ230の上には第2絶縁層180bをさらに配置する。第2絶縁層180bは無機絶縁物質または有機絶縁物質を含む。第2絶縁層180bはカラーフィルタ230に対する蓋膜であって、カラーフィルタ230が露出することを防止し、平坦面を提供する。第2絶縁層180bはカラーフィルタ230の顔料などの不純物が液晶層3に流入することを防止する。

0051

第2絶縁層180bは省略されてもよい。

0052

第1絶縁層180aと第2絶縁層180bは、第1ドレイン電極175Hの一部を露出させる第1接触孔181H、そして第2ドレイン電極175Lの一部を露出させる第2接触孔181Lを含む。第1および第2接触孔181H、181Lはそれぞれカラーフィルタ230の開口部235の内に配置する。

0053

第2絶縁層180bの上には複数の画素電極が位置する。一画素電極は一つの電極からなるか、または複数の副画素電極を含む。以下においては一画素電極が第1副画素電極191Hおよび第2副画素電極191Lを含む例を中心として説明する。

0054

第1副画素電極191Hは大部分第1透光領域OPaに配置し、第2副画素電極191Lは大部分第2透光領域OPbに配置する。即ち、第1副画素電極191Hと第2副画素電極191Lは遮光領域BFZを挟んで上および下に分離されて配置される。しかし、第1副画素電極191Hと第2副画素電極191Lの配置および形態は図面に示したものに限定されず、多様に変形できる。

0055

第1副画素電極191Hおよび第2副画素電極191Lそれぞれの全体的な形状は例えば四角形である。第1副画素電極191Hおよび第2副画素電極191Lそれぞれは横幹部193H、193Lおよび縦幹部192H、192Lを含む十字形幹部、そして十字形幹部から外側に伸びる複数の微細枝部194H、194Lを含む。

0056

第1副画素電極191Hおよび/または第2副画素電極191Lは横幹部193H、193Lと縦幹部192H、192Lによってそれぞれ4つの副領域に分けられる。微細枝部194H、194Lは横幹部193H、193Lおよび縦幹部192H、192Lからななめに伸びており、その伸びる方向はゲート線121または横幹部193H、193Lと45度または135度の角を成す。隣接の副領域の微細枝部194H、194Lが伸びる方向は互いに異なり、例えば、互いに直交する。

0057

第1副画素電極191Hおよび第2副画素電極191Lはそれぞれ第1透光領域OPaおよび第2透光領域OPbの外郭を囲む外郭幹部(図示せず)をさらに含む。

0058

第1副画素電極191Hは遮光領域BFZに向かって伸びる第1延長部を含み、第2副画素電極191Lは遮光領域BFZに向かって伸びる第2延長部を含む。

0059

第1延長部は第1透光領域OPaに位置する第1副画素電極191Hの下側辺と接続された第1縦部196H1、そして第1縦部196H1と接続された第1横部196H2からなる。

0060

第1縦部196H1は図1に示したように第1副画素電極191Hの微細枝部194Hまたは縦幹部192Hから遮光領域BFZに向かって大体縦方向に伸びる。第1縦部196H1は第1副画素電極191Hの縦幹部192Hの延長上に配置されているが、これに限定されず、若干左側または右側に配置されてもよい。

0061

第1横部196H2は第1縦部196H1と異なる方向に伸び、例えば横方向に伸びる。第1横部196H2はその端に拡張部195Hを含む。拡張部195Hは第1ドレイン電極175Hの広い端部と重畳する。拡張部195Hは第1接触孔181Hを通じて第1ドレイン電極175Hと接続されてデータ電圧の印加を受ける。

0062

第2延長部は、第2副画素電極191Lの上側辺と接続された第2縦部196L1、そして第2縦部196L1と接続された第2横部196L2からなる。

0063

第2縦部196L1は、図1に示したように、第2副画素電極191Lの微細枝部194Lまたは縦幹部192Lから遮光領域BFZに向かって縦方向に伸びる。第2縦部196L1は第2副画素電極191Lの縦幹部192Lの延長上に配置されているが、これに限定されず、若干左側または右側に配置されてもよい。

0064

第2横部196L2は第2縦部196L1と異なる方向に伸び、例えば横方向に伸びる。第2横部196L2はその端に拡張部195Lを含む。拡張部195Lは第2ドレイン電極175Lの広い端部と重畳する。拡張部195Lは第2接触孔181Lを通じて第2ドレイン電極175Lと接続されてデータ電圧の印加を受ける。

0065

第1横部196H2の拡張部195Hと第2横部196L2の拡張部195Lは、図1に示したように、横方向に隣接してもよい。

0066

第1薄膜トランジスタQHおよび第2薄膜トランジスタQLがターンオンされると、第1副画素電極191Hおよび第2副画素電極191Lはそれぞれ第1ドレイン電極175Hおよび第2ドレイン電極175Lからそれぞれのデータ電圧の印加を受ける。

0067

第1副画素電極191Hおよび第2副画素電極191Lは、インジウムスズ酸化物(ITO、Indium Tin Oxide)、インジウム−亜鉛酸化物(IZO、Indium Zinc Oxide)、金属薄膜などの透明な導電物質を含む。

0068

本実施形態において説明した画素PXの配置、形態、薄膜トランジスタの構造および画素電極の形状は一つの例に過ぎず、多様な変形が可能である。

0069

画素電極と第2絶縁層180bの上には複数のスペーサ330および複数の第1突出部330H、第2突出部330Lが位置する。スペーサ330と第1突出部330H、第2突出部330Lは同一層に位置し、同一物質を含む。液晶表示装置の製造過程においてスペーサ330と第1突出部330H、第2突出部330Lは同一工程により形成する。

0070

スペーサ330は液晶層3のセルギャップ、即ち、下部表示板100と上部表示板200の間の間隔を維持する役割を果たす。スペーサ330の上面は上部表示板200の下面と実質的に接触するか、または、ある程度間隔をおく。スペーサ330の高さは一定であるか、または、多様である。スペーサ330は例えば図1では遮光領域BFZに配置されているか、さらにゲート線121、データ線171H、171Lのような信号線と重畳する所に配置されてもよい。

0071

第1突出部330H、第2突出部330Lの高さH1はスペーサ330より低い。例えば、第1突出部330H、第2突出部330Lの高さH1は0.5μm乃至1.5μmであるが、これに限定されない。高さH1の最大値は液晶層3のセルギャップによって変わり、液晶層3の分散性を考慮して決定される。また、高さH1の最小値は液晶分子31に対する制御効果を考慮して決定される。

0072

第1突出部330H、第2突出部330Lの幅W1は例えば5μm乃至20μmであるが、これに限定されない。幅W1の最小値は露光限界によってさらに小さくなってもよく、最大値は液晶表示装置のサイズまたは解像度によって変わり、高解像度の液晶表示装置であるほど最大値には限界がある。

0073

第1突出部330Hは第1接触孔181Hに隣接したところに位置し、第2突出部330Lは第2接触孔181Lに隣接したところに位置するが、これに限定されるものではなく、第1突出部330Hおよび第2突出部330Lのうちの一つは省略されてもよい。

0074

本発明の一実施形態によれば、第1突出部330Hは第1延長部の第1横部196H2と重畳する。即ち、第1突出部330Hは第1横部196H2が拡張部195Hと接続される部分に配置され、第1横部196H2を縦方向に横切る。

0075

図2に示すように、第1突出部330Hは第1接触孔181Hに向かう逆段差面(reverse stepped side)A2、そして逆段差面A2の反対側面である正段差面(forward stepped side)A1を含む。正段差面A1と逆段差面A2それぞれは第1横部196H2を横切ってもよい。

0076

第2突出部330Lは第2延長部の第2横部196L2と重畳する。即ち、第2突出部330Lは第2横部196L2が拡張部195Lと接続される部分に配置され、第2横部196L2を縦方向に横切る。

0077

第2突出部330Lは第2接触孔181Lに向かう逆段差面(図示せず)、そして逆段差面の反対側面である正段差面(図示せず)を含む。正段差面と逆段差面それぞれは第2横部196L2を横切る。

0078

第1突出部330H、第2突出部330Lの正段差面A1は第1接触孔181Hに近づくほど高さが高くなる。正段差面A1が基板110の面または正段差面A1が接する下部面と成す角のうちの第1突出部330H、第2突出部330Lの内部のテーパ角(taper angle)AG1は5度以上60度以下である。テーパ角AG1の最小値は液晶分子31に対する制御力を考慮して決定でき、最大値は露光工程能力によって変わる。

0079

逆段差面A2が基板110の面または逆段差面A2が接する下部面と成す角のうちの第1突出部330H、第2突出部330Lの内部のテーパ角も5度以上60度以下である。

0080

スペーサ330と第1突出部330H、第2突出部330Lは有機物質を含む。また、スペーサ330と第1突出部330H、第2突出部330Lは透明であるか、またはブラックなどの有色を帯びてもよい。スペーサ330と第1突出部330H、第2突出部330Lは一つの光マスクを用いて形成できる。この場合、光マスクは光が透過する透光領域、光が遮断される非透光領域、そして光が一部のみ透過されるハーフトーン領域を含み、ハーフトーン領域は第1突出部330H、第2突出部330Lに対応できる。ハーフトーン領域は複数のスリットまたは光が一部のみ透過される半透過部などを含む。

0081

スペーサ330と第1突出部330H、第2突出部330Lの上には配向膜(alignment layer)が塗布される。配向膜は垂直配向膜であってもよい。配向膜は少なくとも一方向にラビングされているか、または光反応物質を含む光配向膜であってもよい。

0082

上部表示板200について説明すれば、ガラス、プラスチックなどの絶縁物質を含む基板210の上に遮光部材220を配置する。遮光部材220は遮光領域BFZに位置する部分を含み、隣接した画素PXの間に位置する部分を含む。遮光部材220は画素PXの間の光漏れまたは第1透光領域OPaと第2透光領域OPbの間の光漏れを防止する。本発明の他の実施形態によれば、遮光部材220は上部表示板200でなく下部表示板100に配置されてもよい。

0083

遮光部材220および基板210の上には蓋膜250を配置する。蓋膜250は遮光部材220が露出されることを防止し平坦面を提供する。蓋膜250は遮光部材220の顔料などの不純物が液晶層3に流入することを防止する。

0084

蓋膜250の上には対向電極270を配置する。対向電極270は面状であって、基板210全面の上に一体型板状に形成されてもよい。対向電極270は一定の大きさの共通電圧Vcomを伝達する。

0085

対向電極270はITO、IZO、金属薄膜などの透明な導電物質を含む。

0086

対向電極270の上には配向膜が塗布されている。配向膜は垂直配向膜であってもよい。配向膜は少なくとも一方向にラビングされていてもよく、光反応物質を含む光配向膜であってもよい。

0087

液晶層3は複数の液晶分子31を含む。液晶分子31は負の誘電率異方性を有してもよく、液晶層3に電場が生成されない状態において基板110、210に例えば垂直方向配向されている。液晶分子31は、液晶層3に電場が生成されない時、一定の方向にプレチルトを成してもよい。例えば、液晶分子31は第1および第2副画素電極191H、191Lの微細枝部194H、194Lに平行な方向にプレチルトを成して傾いていてもよい。

0088

図1乃至図3に示すように、本発明の一実施形態による液晶表示の一画素PXは第1および第2データ線171H、171Lとゲート線121に接続され、第1副画素PXaおよび第2副画素PXbを含む。第1副画素PXaと第2副画素PXbは画素列または画素行方向に配置する。この時、第1副画素PXaと第2副画素PXbの間には前述の遮光領域BFZを配置する。

0089

第1副画素PXaは、ゲート線121および第1データ線171Hに接続されている第1薄膜トランジスタQH、そして第1薄膜トランジスタQHと接続されている第1液晶キャパシタClc_Hを含む。第1液晶キャパシタClc_Hは、第1副画素電極191Hと対向電極270を二つの端子にし、その間の液晶層3を誘電体として含む。

0090

第2副画素PXbは、ゲート線121および第2データ線171Lに接続されている第2薄膜トランジスタQL、そして第2薄膜トランジスタQLと接続されている第2液晶キャパシタClc_Lを含む。第2液晶キャパシタClc_Lは、第2副画素電極191Lと対向電極270を二つの端子にし、その間の液晶層3を誘電体として含む。

0091

表示板100、200の外側面には少なくとも偏光子(polarizer)(図示せず)をさらに配置する。

0092

以下、前述の図面と共に図4および図5を参照して本発明の一実施形態による液晶表示装置の動作について説明する。

0093

ゲート線121にゲートオン電圧Vonが印加されると、これに接続された第1および第2薄膜トランジスタQH、QLがターンオンされ、第1および第2データ線171H、171Lを通じて伝達されたそれぞれのデータ電圧が第1および第2副画素電極191H、191Lに印加される。そうすると、第1および第2副画素電極191H、191Lは共通電圧Vcomが印加された対向電極270と共に液晶層3に電場を生成する。

0094

液晶層3に生成された電場は表示板100、200の表面に垂直な方向の垂直成分を含み、電場の垂直成分によって液晶分子31は表示板100、200の表面に平行な方向に傾く。一方、第1および第2副画素電極191H、191Lの横幹部193H、193L、縦幹部192H、192Lおよび微細枝部194H、194Lなどの周縁辺と対向電極270の間にフリンジフィールド(fringe field)が形成され、図4に矢印により示したように、液晶分子31は十字幹部の中心に向かって、そして微細枝部194H、194Lに平行な方向に傾く。この時、液晶分子31が微細枝部194H、194Lに平行な方向にプレチルトを成していれば液晶分子31の応答速度を高める。

0095

特に横幹部193H、193Lおよび縦幹部192H、192Lの上部に位置する液晶分子31も十字幹部の中心に向かう方に傾いている。また、図4においてTAと示した部分のように、縦幹部192H、192Lまたは微細枝部194H、194Lからそれぞれ延長されている第1延長部の第1縦部196H1と第1横部196H2、および第2延長部の第2縦部196L1と第2横部196L2上に位置する液晶分子31も、縦幹部192H、192Lと第1延長部の第1縦部196H1と第1横部196H2、および第2延長部の第2縦部196L1と第2横部196L2の延長方向に沿って一定の方向に傾いている。これを液晶分子31の正常配列という。

0096

このように液晶層3に電場が生成され液晶分子31が再配列された液晶表示装置に外部から衝撃が加えられると、振動によって液晶分子31の配列が一部分乱れて異常な液晶分子31の配列が発生する。衝撃後、一定の時間が経過すると大部分の液晶分子31の配列が原状復帰するが、第1および第2接触孔181H、181Lが位置する部分の液晶分子31は、図2に示したように、第1および第2接触孔181H、181Lによる段差およびそれによる配向膜の傾斜および段差による影響により元の状態の配列に復帰せず異常配列を維持することがある。特に、第1および第2接触孔181H、181Lが形成された層がカラーフィルタ230のように有機物質を含む場合、第1および第2接触孔181H、181Lの段差がさらに大きくなるので、第1および第2接触孔181H、181L周囲の液晶分子31の配列が原状復帰することが難しくなる。

0097

このように第1および第2接触孔181H、181L周囲において発生した乱れた液晶分子31の配列は、第1および第2接触孔181H、181Lにそれぞれ隣接した第1延長部の第1縦部196H1、第1横部196H2および第2延長部の第2縦部196L1、第2横部196L2に沿って伝播されて第1および第2透光領域OPa、OPbの液晶分子31の配列にも影響を与えることがある。

0098

しかし、本発明の一実施形態のように第1および第2接触孔181H、181Lと隣接した第1延長部および第2延長部上に各々第1突出部330H、第2突出部330Lが配置されて、第1および2接触孔181H、181L付近の液晶分子31の異常配列が第1および第2透光領域OPa、OPbに伝播されるのを遮断する。図2および図5に示したように、第1突出部330H、第2突出部330Lの逆段差面A2上の液晶分子31は逆段差面A2の傾斜によって第1および2接触孔181H、181Lに向かって傾いているが、第1突出部330H、第2突出部330Lの正段差面A1上の液晶分子31は正段差面A1の傾斜によって第1および2接触孔181H、181Lと反対側に向かって傾いており、このような液晶分子31の配列は衝撃前の縦幹部192H、192Lと第1延長部の第1縦部196H1、第1横部196H2および第2延長部の第2縦部196L1、第2横部196L2の延長方向に沿って一定の方向に配列された正常配列と同一である。

0099

つまり、第1突出部330H、第2突出部330Lは第1および2接触孔181H、181L付近の液晶分子31の異常配列が第1および第2透光領域OPa、OPbに伝播されることを遮断し、第1および第2透光領域OPa、OPbにそれによるテクスチャが発生することを防止する。

0100

本発明の一実施形態による液晶表示装置の第1および第2副画素電極191H、191Lは微細枝部194H、194Lの伸びる方向の異なる複数の副領域を含むので、一画素PXの液晶層3は液晶分子31が傾く方向が互いに異なる複数のドメインを含む。したがって、広視野角を実現できる。

0101

液晶層3に電場が生成され新しく配列された液晶分子31は液晶層3に入射した光の偏光方向を変える。このような偏光の変化は偏光子によって光の透過率変化として現れ、これによって画素PXは画像信号の階調が示す輝度を表示する。

0102

本実施形態においては第1突出部330H、第2突出部330Lが第1および第2接触孔181H、181Lに隣接して位置し、第1および第2接触孔181H、181Lの段差による液晶分子31の異常配列の伝播を遮断するためであると説明したが、第1突出部330H、第2突出部330Lの位置がこれに限定されるものではない。例えば、下部表示板100が液晶層3と接する上側面が窪んでいて段差が大きい部分がある場合、この部分周辺に本実施形態のような第1突出部330H、第2突出部330Lを形成することによって、段差が大きい部分において生成された液晶分子31の異常配列が透光領域に伝播されることを効果的を遮断する。この場合にも第1突出部330H、第2突出部330Lは画素電極の十字幹部のような幹部から延長された延長部の上に配置する。

0103

図6は本発明の実施形態による液晶表示装置の斜視図である。

0104

図6に示すように、本発明の実施形態による液晶表示装置1は曲面型であってもよい。曲面型液晶表示装置1は少なくとも一方向に沿って撓うか曲がっていてもよく、その曲率半径は一定であるか、または位置によって変わってもよい。

0105

以下、前述の図面と共に図7を参照して本発明の一実施形態による液晶表示装置について説明する。

0106

図7図1に示した液晶表示装置のII−II線による断面図の他の例である。

0107

図7に示すように、本発明の一実施形態による液晶表示装置は前述の図1乃至図6に示した実施形態による液晶表示装置と大部分同一であるが、下部表示板100の構造が異なる。本実施形態によれば、薄膜トランジスタQH、QLと第1および第2副画素電極191H、191Lの間にカラーフィルタ230が配置されず、第3絶縁層180cが配置されている。第3絶縁層180cは絶縁物質、特に有機絶縁物質を含む。第1および第2絶縁層180a、180bのうちの少なくとも一つは省略されてもよい。

0108

カラーフィルタ230は上部表示板200に配置する。具体的に、カラーフィルタ230は基板210と蓋膜250の間に配置する。しかし、これとは異なり、カラーフィルタ230は下部表示板100に配置されてもよい。

0109

この他に、他の特徴および効果は前述と同一であるので、ここで詳細な説明は省略する。

0110

以下、前述の図面と共に図8乃至図11をそれぞれ参照して本発明の一実施形態による液晶表示装置について説明する。

0111

図8乃至図11はそれぞれ本発明の一実施形態による液晶表示装置の一画素に対する配置図である。

0112

まず、図8に示すように、本発明の一実施形態による液晶表示装置は前述の図1乃至図5に示した実施形態による液晶表示装置と大部分同一であるが、第1突出部330H、第2突出部330Lの位置が異なる。

0113

本発明の一実施形態によれば、第1突出部330Hは第1延長部の第1縦部196H1と重畳する。第1突出部330Hは第1縦部196H1を横方向に横切る。図示していないが、第1突出部330Hは第1接触孔181Hに向かう逆段差面、そして逆段差面の反対側面である正段差面を含む。正段差面と逆段差面それぞれは第1縦部196H1を横切る。

0114

第2突出部330Lは第2延長部の第2縦部196L1と重畳する。第2突出部330Lは第2縦部196L1を横方向に横切る。図示していないが、第2突出部330Lは第2接触孔181Lに向かう逆段差面、そして逆段差面の反対側面である正段差面を含む。正段差面と逆段差面それぞれは第2縦部196L1を横切る。

0115

この他に、第1突出部330H、第2突出部330Lの具体的な形態および構造は前述の実施形態と同一であるので、ここで詳細な説明は省略する。

0116

図9に示すように、本発明の一実施形態による液晶表示装置は前述の図1乃至図5に示した実施形態による液晶表示装置と大部分同一であるが、第1突出部330H、第2突出部330Lの形態および位置が異なる。

0117

本発明の一実施形態によれば、第1突出部330Hは第1副画素電極191Hの縦幹部192Hと第1接触孔181Hの間に位置し、第1透光領域OPaと遮光領域BFZの境界に沿って長く形成する。第1突出部330Hは第1副画素電極191Hの下側辺に沿って長く形成し、第1突出部330Hの少なくとも一辺は第1縦部196H1を横方向に横切る。

0118

これにより、外部衝撃時、第1接触孔181H側から始まった液晶分子31の異常配列が第1透過領域OPaに伝播されることを遮断できる。

0119

同様に、第2突出部330Lは第2副画素電極191Lの縦幹部192Lと第2接触孔181Lの間に位置し、第2透光領域OPbと遮光領域BFZの境界に沿って長く形成する。第2突出部330Lは第2副画素電極191Lの上側辺に沿って長く形成し、第2突出部330Lの少なくとも一辺は第2縦部196L1を横方向に横切る。

0120

これにより、外部衝撃時、第2接触孔181L側から始まった液晶分子31の異常配列が第2透過領域OPbに伝播されることを遮断する。

0121

図10に示すように、本発明の一実施形態による液晶表示装置は前述の図9に示した実施形態による液晶表示装置と大部分同一であるが、第1突出部330H、第2突出部330Lの形態が異なる。

0122

本発明の一実施形態によれば、第1突出部330Hは第1副画素電極191Hの縦幹部192Hと第1接触孔181Hの間に位置し第1透光領域OPaと遮光領域BFZの境界に沿って長く形成された第1部分330H1、そして第1部分330H1に接続された第2部分330H2をさらに含む。

0123

第1部分330H1は第1副画素電極191Hの下側辺に沿って長く形成し、第1部分330H1の少なくとも一辺は第1縦部196H1を横方向に横切る。

0124

第2部分330H2は例えば縦方向に伸び、第1横部196H2と重畳する。つまり、第2部分330H2は前述の図1および図2に示した実施形態のように第1横部196H2を縦方向に横切る。

0125

同様に、第2突出部330Lは第2副画素電極191Lの縦幹部192Lと第2接触孔181Lの間に位置し第2透光領域OPbと遮光領域BFZの境界に沿って長く形成された第1部分330L1、そして第1部分330L1に接続された第2部分330L2をさらに含む。

0126

第1部分330L1は第2副画素電極191Lの上側辺に沿って長く形成し、第1部分330L1の少なくとも一辺は第2縦部196L1を横方向に横切る。

0127

第2部分330L2は縦方向に伸び、第2横部196L2と重畳する。つまり、第2部分330L2は前述の図1および図2に示した実施形態のように第2横部196L2を縦方向に横切る。

0128

本実施形態によれば、外部衝撃時、第1および第2接触孔181H、181L側から始まった液晶分子31の異常配列が第1および第2透過領域Oba、OPbに伝播されることをさらに効果的に遮断する。

0129

図11に示すように、本発明の一実施形態による液晶表示装置は前述の図10に示した実施形態による液晶表示装置と大部分同一であるが、第1突出部330H、第2突出部330Lの形態が異なる。

0130

本発明の一実施形態によれば、第1突出部330Hの第2部分330H2は第1部分330H1の中間と接続されず、第1部分330H1の端部と接続されて、第1突出部330Hは全体的に折り曲げられた形状、例えば‘逆L’字形状を有する。第1部分330H1は第1延長部の第1縦部196H1と重畳しない。これにより、第1突出部330Hは第1接触孔181Hの少なくとも二面を囲む形態を有する。

0131

同様に、第2突出部330Lの第2部分330L2は第1部分330L1の中間と接続されず、第1部分330L1の端部と接続されて、第2突出部330Lは全体的に折り曲げられた形状、例えば‘L’字形状を有する。第1部分330L1は第2延長部の第2縦部196L1と重畳しない。これにより、第2突出部330Lは第2接触孔181Lの少なくとも二面を囲む形態を有する。

0132

以上、本発明の一実施形態による液晶表示装置が二つの副画素PXa、PXbを含む例について主に説明したが、これに限定されず、一画素PXが一つの薄膜トランジスタおよびこれに接続された一つの画素電極を含むこともでき、三つ以上の副画素を含むこともできる。

0133

以上において本発明の好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のではなく、特許請求の範囲により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および改良形態も本発明の権利範囲に属する。

0134

3液晶層
31液晶分子
100 下部表示板
110、210基板
121ゲート線
124H 第1ゲート電極
124L 第2ゲート電極
131維持電極線
133、135維持電極
140ゲート絶縁膜
154H 第1半導体
154L 第2半導体
163H、165Hオーミック接触部材
171H 第1データ線
171L 第2データ線
173H 第1ソース電極
173L 第2ソース電極
175H 第1ドレイン電極
175L 第2ドレイン電極
180a 第1絶縁層
180b 第2絶縁層
180c 第3絶縁層
181H 第1接触孔
181L 第2接触孔
191H 第1副画素電極
191L 第2副画素電極
192H、192L 縦幹部
193H、193L横幹部
194H、194L微細枝部
195H、195L拡張部
196H1 第1縦部
196H2 第1横部
196L1 第2縦部
196L2 第2横部
200 上部表示板
220遮光部材
230カラーフィルタ
235 開口部
250蓋膜
270対向電極
330スペーサ
330H 第1突出部
330H1 第1突出部の第1部分
330H2 第1突出部の第2部分
330L 第2突出部
330L1 第2突出部の第1部分
330L2 第2突出部の第2部分
A1 正段差面
A2 逆段差面
BFZ遮光領域
Clc_H 第1液晶キャパシタ
Clc_L 第2液晶キャパシタ
OPa 第1透光領域
OPb 第2透光領域
PX画素
PXa 第1副画素
PXb 第2副画素
QH 第1薄膜トランジスタ
QL 第2薄膜トランジスタ

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