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CN1912719A - 薄膜晶体管阵列屏板 - Google Patents

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CN1912719A
CN1912719A CNA2006101091963A CN200610109196A CN1912719A CN 1912719 A CN1912719 A CN 1912719A CN A2006101091963 A CNA2006101091963 A CN A2006101091963A CN 200610109196 A CN200610109196 A CN 200610109196A CN 1912719 A CN1912719 A CN 1912719A
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Abstract

一种薄膜晶体管阵列屏板，包括：基板；形成于所述基板上的多个栅极线；形成于所述基板上并由透明材料构成的多个公共电极；与所述栅极线交叉的多个数据线；连接至所述数据线和所述栅极线的多个薄膜晶体管；以及连接至所述薄膜晶体管并与所述公共电极交叠的多个像素电极。所述像素电极包括与第二子像素电极间隔一定距离的第一子像素电极。

Description

薄膜晶体管阵列屏板
技术领域
本发明涉及薄膜晶体管阵列屏板(array panel)。
背景技术
液晶显示器(LCD)是最为广泛使用的平板显示器之一。LCD包括两个屏板和插置在所述两屏板之间的液晶(LC)层。所述屏板含有诸如像素电极和公共电极的场发生电极。这样的一个LCD提供在一个屏板上按矩阵排列的多个像素电极和覆盖另一屏板的整个表面的公共电极。LCD通过向场发生电极施加电压，在LC层内产生电场而显示图像。电场影响LC层内LC分子的取向，由此调整入射光的偏振。
在垂直配向(VA)模式LCD中，在没有电场的情况下，LC分子的长轴垂直于所述屏板。这种类型的显示器具有高对比度系数。
已经开发出了PVA(构图垂直配向)模式LCD、IPS(平面内切换(in-planeswitching))模式LCD和PLS(面到线切换(plane to line switching))模式LCD来获得更宽的视角，所述PVA型LCD实际上是一种改进的VA模式LCD，其向场发生电极添加了切口(cutout)。
但是，PLS模式和IPS模式LCD具有偏离像素(off-pixel)缺陷。由于在同一基板上形成公共电极和像素电极，因此，它们经常相互短路，从而引起像素错误地显示黑色。
发明内容
根据本发明示范性实施例，提供了一种薄膜晶体管阵列屏板，包括：基板；形成于所述基板上的多个栅极线；形成于所述基板上并由透明材料构成的多个公共电极；与所述栅极线交叉的多个数据线；连接至所述数据线和所述栅极线的多个薄膜晶体管；以及连接至所述薄膜晶体管并与所述公共电极交叠的多个像素电极，其中，所述像素电极至少包括彼此隔开的第一和第二子像素电极。
在本发明的示范性实施例中，所述薄膜晶体管包括分别连接至第一和第二子像素电极的第一和第二漏电极。所述第一和第二子像素电极包括多个具有平行布置的分支电极。
所述公共电极在所述分支电极之间可以具有连续表面。所述第一和第二子像素电极的所述分支电极可以设置在不同区域内。所述第一和第二子像素电极可以设置在所述栅极线的两侧。所述第一和第二子像素电极的分支电极可以相互交替布置。所述第一和第二子像素电极的分支电极可以相对于所述栅极线或数据线弯曲，并且，它们可以相对于平行于所述栅极线的公共电极的中线具有反演对称性(inverse symmetry)。
所述薄膜晶体管阵列屏板还可以包括多个连接公共电极的公共电极线。
附图说明
通过参照附图详细描述本发明的示范性实施例，本发明将变得更加显而易见，其中：
图1是根据本发明的示范性实施例的LCD的方框图；
图2是根据本发明的示范性实施例的LCD的像素的电路图；
图3是根据本发明的示范性实施例的LCD的TFT阵列屏板的布局图；
图4、图5和图6分别是沿IV-IV、V-V和VI-VI线得到的图3所示的TFT阵列屏板的截面图；
图7是根据本发明另一示范性实施例的液晶显示器(LCD)TFT阵列屏板的电极的布局图；
图8是沿图7的VIII-VIII线得到的截面图，其示出了上下两屏板以及所述两屏板之间的电力线；
图9是说明在本发明的另一示范性实施例中液晶分子的扭转角(twistangle)的电极布局图；
图10是说明根据本发明另一示范性实施例液晶分子的扭转角随着水平位置的改变而变化的曲线图；
图11是说明根据本发明另一示范性实施例液晶分子的扭转角随着高度的改变而变化的曲线图；
图12示出了根据本发明的示范性实施例液晶分子的倾角的变化；
图13是说明根据本发明的示范性实施例液晶分子的倾角随着高度的改变而变化的曲线图；
图14是说明根据本发明的示范性实施例液晶分子的倾角随着水平位置的改变而变化的曲线图；
图15到图18是根据本发明另一示范性实施例的LCD的TFT阵列屏板的布局图；以及
图19到图22是根据本发明又一示范性实施例的LCD的TFT阵列屏板的布局图。
具体实施方式
在下文中，将参考附图对本发明的示范性实施例子以详细描述。在附图中，为了清晰起见夸大了层、膜和区域的厚度。在附图中采用类似的附图标记表示类似的元件。
当称一元件，例如层、膜、区域或基板在另一元件“上”时，它可能直接在另一元件上，或者也可能存在中间元件。相反，在称一元件直接位于另一元件上时，不存在中间元件。
将参考图1和图2对包括根据本发明的示范性实施例的薄膜晶体管阵列屏板的液晶显示器进行详细说明。
图1是根据本发明的示范性实施例的LCD的方框图，图2是根据本发明的示范性实施例的LCD的像素的电路图。
参考图1，根据示范性实施例的LCD包括液晶(LC)屏板组件300、与所述屏板组件300耦合的栅极驱动器400和数据驱动器500、与所述数据驱动器500耦合的灰度(gray)电压发生器800以及控制上述元件的信号控制器600。
屏板组件300包括多个信号线G1-Gn和D1-Dm，以及连接至所述信号线G1-Gn和D1-Dm的、基本按矩阵排列的多个像素。在图2所示的结构图中，屏板组件300包括彼此相对的下部屏板和上部屏板100和200，以及插置在屏板100和200之间的LC层3。
信号线包括多个用于传输栅极信号(下文也称为“扫描信号”)的栅极线G1-Gn和多个用于传输数据信号的数据线D1-Dm。栅极线G1-Gn基本沿行方向延伸，并且基本相互平行，而数据线D1-Dm基本沿列方向延伸，并且基本相互平行。
参考图2，每一个像素，例如连接至第i个栅极线Gi(i＝1，2，…，n)和第j个数据线Dj(j＝1，2，…，m)的像素，包括连接至信号线Gi和Dj的开关元件Q，以及连接至开关元件Q的LC电容器CLC和存储电容器CST。可以省略存储电容器CST。
开关元件Q设置在下屏板100上，并具有三个端子，即连接至栅极线Gi的控制端子、连接至数据线Dj的输入端子以及连接至LC电容器CLC和存储电容器CST的输出端子。LC电容器CLC包括设置在下屏板100上的作为两个端子的像素电极191和公共电极131。LC层3设置在两个电极191和131之间，起着LC电容器CLC的介质的作用。像素电极191连接至开关元件Q。公共电极131整个形成于下屏板100上，并被供以公共电压Vcom。
存储电容器CST是LC电容器CLC的辅助电容器。存储电容器CST包括像素电极191和公共电极131，公共电极131设置于下屏板100上并通过绝缘体与像素电极191交叠。
像素电极191包括彼此隔开的第一像素电极1911和第二像素电极1912。存储电容器CST和LC电容器CLC分别包括并联的第一和第二存储电容器CST1和CST2，以及并联的第一和第二LC电容器CLC1和CLC2。
对于彩色显示器而言，每一像素单独显示一种原色(即空间划分)或每一像素按顺序轮流显示所有的原色(时间划分)，从而将所述原色的空间或时间和识别为预期颜色。一组原色的例子包括红色、绿色和蓝色。图2示出了一种空间划分的例子，其中，每一像素包括位于与像素电极191相对的上屏板200的一区域内的，显示所述原色中的一种的滤色器230。或者，滤色器230设置在下屏板100的像素电极191上面或下面。
一个或多个偏振器(未示出)附着于屏板组件300上。
再次参考图1，灰度电压发生器800产生两组与像素的透射率相关的多个参考灰度电压。一组中的参考灰度电压相对于公共电压Vcom具有正极性，另一组中的参考灰度电压相对于公共电压Vcom具有负极性。
栅极驱动器400连接至屏板组件300的栅极线G1-Gn，并综合(synthesize)栅极开启电压Von和栅极关闭电压Voff，以产生用于施加到栅极线G1-Gn上的栅极信号。
数据驱动器500连接至屏板组件300的数据线D1-Dm并将从灰度电压发生器800提供的灰度电压中选出的数据信号施加到数据线D1-Dm上。但是，当灰度电压发生器800只产生一些参考灰度电压而不是所有灰度电压时，数据驱动器500可以划分所述参考灰度电压，以生成所有的灰度电压，并在所述灰度电压中选择数据信号。
信号控制器600控制栅极驱动器400、数据驱动器500等。
每一驱动器件400、500、600和800可以包括至少一个安装在LC屏板组件300上或安装在附着于屏板组件300的带载封装(TCP)型软性印刷电路(FPC)膜上的集成电路(IC)芯片。所述驱动器件400、500、600和800中的至少一个可以连同信号线G1-Gn和D1-Dm以及开关元件Q一起集成到屏板组件300当中。或者，可以将所有的驱动器件400、500、600和800集成到单个IC芯片当中。
向信号控制器600提供图像信号R、G和B，以及来自外部图形控制器(未示出)的，用于控制其显示的输入控制信号，例如垂直同步信号Vsync、水平同步信号Hsync、主时钟信号MCLK和数据起动信号(enable signal)DE。
在生成栅极控制信号CONT1和数据控制信号CONT2，并在输入控制信号的基础上，对图像信号R、G、B进行处理，以确保它们适于屏板组件300的运行之后，信号控制器600向栅极驱动器400提供栅极控制信号CONT1，向数据驱动器500提供修改的图像数据DAT和数据控制信号CONT2。
栅极控制信号CONT1包括用于指示扫描开始的扫描起始信号，和至少一个用于控制栅极开启电压Von的输出时间的时钟信号。所述栅极控制信号CONT1还可以包括用于界定栅极开启电压Von的持续时间的输出起动信号OE。
数据控制信号CONT2包括用于针对一组像素通知图像数据DAT的数据传输开始的水平同步起始信号STH、用于指示向数据线D1-Dm施加数据电压的加载信号LOAD以及数据时钟信号HCLK。数据控制信号CONT2还可以包括用于反转数据电压的极性(相对于公共电压Vcom)的反转信号RVS。
数据驱动器500从信号控制器600接收针对像素行的图像数据DAT包(packet)，并将所述包转换为模拟数据电压。响应来自信号控制器600的数据控制信号CONT2，从灰度电压发生器800提供的灰度电压中选出数据电压。
响应于来自信号控制器600的栅极控制信号CONT1，栅极驱动器400向栅极线G1-Gn施加栅极开启电压Von。由于每一栅极线G1-Gn连接至对应像素行的开关元件Q，因此，所述每一栅极线G1-Gn开启连接至其上的开关元件。因而，通过开关元件Q将施加到数据线D1-Dm上的数据电压提供给某一行的像素。
数据电压和公共电压Vcom之间差值被表示为跨越LC电容器CLC的电压，将其称为像素电压。LC电容器CLC中的LC分子具有取决于像素电压的幅度的取向，所述分子取向确定穿过LC层3的光的偏振。偏振器(一个或多个)将光偏振转换为透光率，使得像素具有通过图像信号DAT的灰度表示的亮度。
像素电极191通过开关元件Q连接至栅极线121和数据线171。将像素电极191划分为第一和第二像素电极1911和1912。即使第一和第二像素电极1911和1912之一被短接至公共电极131，另一个也不会被短接至公共电极131，其通过开关元件Q接收数据电压。因此，可以防止引起像素显示黑色的偏离像素缺陷。
通过以水平周期(也称为“1H”，等于水平同步信号Hsync、数据起动信号DE和栅极时钟CPV的一个周期)为单位重复这一程序，依次向所有的栅极线G1-Gn提供栅极开启电压Von，由此向所有的像素施加数据信号，以显示一帧图像。
当前一帧结束下一帧开始时，控制向数据驱动器500施加的反转控制信号RVS，使得数据信号的极性反转(称其为“帧反转”)。也可以控制反转控制信号RVS使得在数据线内传输的数据信号的极性在一帧内周期性地反转(例如行反转和点反转(dot inversion))，或者反转一个包内的数据信号的极性(例如，列反转和点反转)。
将参照图3到图6详细描述根据本发明实施例的LCD屏板组件。
图3是根据本发明的示范性实施例的LCD的TFT阵列屏板的布局图，图4、图5和图6分别是沿IV-IV、V-V和VI-VI线得到的图3所示的TFT阵列屏板的截面图。
在由诸如透明玻璃的材料构成的绝缘基板110上形成多个栅极线121、多个公共电极线125和多个公共电极131。
栅极线121基本沿横向延伸，其彼此隔开并传输栅极信号。每一栅极线121包括形成多个栅电极124的多个突起和具有用于与其他层或外部驱动电路接触的大面积的端部129。用于产生栅极信号的栅极驱动电路(未示出)可以安装在软性印刷电路(FPC)膜(未示出)上，软性印刷电路膜可以贴附于基板110、直接安装在基板110上或者与基板110集成。可以延伸栅极线121使其连接到驱动电路，驱动电路可以与基板110集成。
每一公共电极线125基本沿横向延伸，并被供以公共电压。公共电极线125设置于两相邻栅极线121的中央部分，并且由与栅极线121相同的层构成。公共电极线可以包括至少一个阻挡光泄漏的扩大部分(expansion)。
公共电极131连接到公共电极线125，并接收公共电压。公共电极131为四边形(tetragonal shape)，其在栅极线121之间设置成矩阵排列。公共电极131可以包括诸如ITO(氧化铟锡)或IZO(氧化铟锌)的透明材料。公共电极线125可以由与公共电极131相同的层构成。
栅极线121和公共电极线125可以由金属Al、Ag、Cu、Mo、Cr、Ti或Ta，或者其金属合金构成。栅极线121可以具有多层结构，所述多层结构包括具有不同物理特性的两个层。所述两个层中的一个可以由诸如Al、Ag或Cu的低电阻金属或其金属合金构成，以降低栅极线121中的信号延迟或电压降。另一层优选由具有良好的物理、化学特性以及与诸如氧化铟锡(ITO)或者氧化铟锌(IZO)的其他材料之间良好的电接触特性的材料构成，所述材料含有金属Mo、Cr、Ta或Ti，或者其金属合金。例子包括下部Cr层和上部Al-Nd合金层、下部Al层和上部Mo层。但是，栅极线121可以由各种其他金属或导电材料构成。
此外，栅极线121和公共电极线125的侧面相对于基板表面以某一角度倾斜，其倾斜角处于大约30到80度的范围内。
优选由氮化硅(SiNx)构成的栅极绝缘层140形成于栅极线121、公共电极线125和公共电极131上。栅极绝缘层140防止栅极线121和公共电极131相互短接，或者与在后涂覆的其他层短接。
在本发明的示范性实施例中，在栅极绝缘层140上形成由氢化非晶硅(简称“a-Si”)或多晶硅构成的多个半导体154。所述多个半导体154中的每一个设置于栅电极124上，并且可以具有朝栅极线121伸出的多个伸展部(extension)。
在半导体154上形成多个欧姆接触岛163和165，欧姆接触岛163和165优选由硅化物或以诸如磷的n型杂质重掺杂的n+氢化a-Si构成。欧姆接触岛163和165在半导体154上成对设置。
半导体154和欧姆接触岛163和165的侧面相对于基板表面以某一角度倾斜，其倾斜角处于大约30度到80度的范围内。
在欧姆接触岛163和165以及栅极绝缘层140上形成多个数据线171和与数据线171隔开的多个漏电极175。
用于传输数据电压的数据线171基本沿纵向延伸并与栅极线121以直角相交。数据线171还与公共电极线125交叉，使得每一数据线171设置在公共电极131之间。每一数据线171包括具有与其他层或外部装置接触的大面积的端部179。每一数据线171包括向漏电极175突出的多个源电极173。用于产生数据信号的数据驱动电路(未示出)可以安装在FPC膜(未示出)上，FPC膜可以贴附于基板110、直接安装在基板110上或者与基板110集成。可以延伸数据线171使其连接到驱动电路，驱动电路可以与基板110集成。
漏电极175与数据线171分开，并关于栅电极124而与源电极173相对设置。每一漏电极175包括彼此隔开的第一和第二漏电极175a和175b。
栅电极124、源电极173和漏电极175与半导体154一起形成TFT，TFT具有形成于设置在源电极173和漏电极175之间的半导体154中的沟道。
数据线171和漏电极175可以由诸如Cr、Mo、Ti、Ta或其合金的难熔金属构成。但是，数据线171和漏电极也可以具有包括低电阻层(未示出)和接触层(未示出)的多层结构。例如下部Mo(Mo合金)层、中间Al(Al合金)层和上部Mo(Mo合金)层。但是，数据线171和漏电极175可以由各种其他金属或导电材料构成。
欧姆接触163和165插置在下部半导体154和位于其上的上方数据线171和漏电极175之间，并降低其间的接触电阻。半导体154的伸展部用于使表面的轮廓平滑，由此防止数据线171的断开。半导体154包括一些未被数据线171和漏电极175覆盖的暴露部分，其中，这样的部分位于源电极173和漏电极175之间。
数据线171和漏电极175具有倾斜侧面，其倾斜角处于大约30到80度的范围内。
钝化层180形成于数据线171、漏电极175和半导体154的暴露部分上。钝化层180可以由含有氮化硅或氧化硅的无机绝缘体、具有良好平坦度特征的感光有机材料、或者诸如a-Si:C:O和a-Si:O:F的介电常数小于4.0的低介电绝缘材料构成，钝化层180可以通过等离子体增强化学气相淀积(PECVD)形成。钝化层180可以包括由无机绝缘体构成的下层膜和由有机绝缘体构成的上层膜，使得其具有有机绝缘体的绝缘特性，同时防止半导体154的暴露部分受到有机绝缘体的损害。
钝化层180具有多个接触孔182和185，其分别暴露数据线171的端部179以及第一和第二漏电极175a和175b。钝化层180和栅极绝缘层140具有暴露栅极线121的端部129的多个接触孔181。
在钝化层180上形成优选由诸如ITO或IZO的透明导体构成的多个像素电极191、多个接触辅助物81和82以及跨路(overpass)83。
像素电极191基本沿纵向延伸，并覆盖公共电极131。像素电极191包括彼此隔开的第一子像素电极191a和第二子像素电极191b。
第一子像素电极191a和第二子像素电极191b分别设置在由栅极线121和数据线171包围的区域的左侧和右侧。
第一子像素电极191a包括多个相互平行并在中央部分弯曲预定角度的上部和下部分支电极191a1和191a2，以及分别用于连接至上部和下部分支电极191a1和191a2的上部和下部连接192a1和192a2。像素电极191的每一上部和下部分支电极191a1和191a2基本相对于与栅极线121平行的公共电极131的中心线镜面对称，上部和下部连接192a1和192a2靠近相邻的栅极线121设置。此外，第一子像素电极191a包括多个右侧分支电极191a3和191a4，右侧分支电极191a3和191a4平行于上部和下部分支电极191a1和191a2，并连接至上部和下部分支电极191a1和191a2的右外部。右侧分支电极191a3和191a4比上部和下部分支电极191a1和191a2短，并通过与公共电极线125重叠的连接连接至上部和下部分支电极191a1和191a2。
第二子像素电极191b包括多个相互平行并在中央部分弯曲预定角度的上部和下部分支电极191b1和191b2，以及分别用于连接至上部和下部分支电极191a1和191a2的上部和下部连接192b1和192b2。第二子像素电极191b的每一上部和下部分支电极191b1和191b2基本相对于与栅极线121平行的公共电极131的中心线镜面对称，上部和下部连接192b1和192b2靠近相邻的栅极线121设置。此外，第二子像素电极191b包括多个左侧分支电极191b3和191b4，左侧分支电极191b3和191b4平行于上部和下部分支电极191b1和191b2，并连接至上部和下部分支电极191b1和191b2的左外部。左侧分支电极191b3和191b4比上部和下部分支电极191b1和191b2短，并通过上部和下部连接192b1和192b2连接至上部和下部分支电极191b1和191b2。
像素电极191的分支电极191a1、191a2、191b1和191b2在平行于栅极线121的中央部分相对于数据线171弯曲预定角S。每一上部分支电极191a2和191b2大约从像素电极191的左下部分倾斜延伸至像素电极191的大约右上部分，每一下部分支电极191a1和191b1大约从像素电极191的左上部分延伸至像素电极191的大约右下部分。
由“R”表示垂直方向，由“S”表示上部分支电极191a2和191b2的延伸方向。
第一和第二子像素电极191a和191b分别通过接触孔185a和185b从物理和电的角度连接至第一和第二漏电极175a和175b，使得第一和第二像素电极191a和191b从第一和第二漏电极175a和175b接收数据电压。
由于将像素电极191再分为分别从漏电极175a和175b接收数据电压的第一和第二子像素电极191a和191b，因此，即使将第一和第二子像素电极191a和191b连接到开关元件Q，第一和第二子像素电极191a和191b也相互电断开。因此，其中分别设置了第一和第二子像素电极191a和191b的两个区域A和A′接收相同的数据电压，但是受到独立驱动。因此，即使第一和第二子像素电极191a和191b之一被短接至公共电极131，另一个也不会被短接至公共电极131，其通过开关元件Q接收数据电压。因此，可以防止产生短路的像素显示图像，并可以避免引起黑像素的偏离像素缺陷。
像素电极191被供以数据电压，从而与公共电极131协同产生电场。公共电极131确定液晶层中的液晶分子的取向，以调整入射光的偏振。
像素电极191和公共电极131形成液晶电容器CLC，其在关闭TFT之后存储所施加的电压。设置与液晶电容器并联的被称为“存储电容器CST”的辅助电容器，来增强电压存储能力。通过栅极绝缘层140和钝化层180将像素电极191与公共电极131叠置，由此实现存储电容器CST。
接触辅助物81和82分别经由接触孔181和182连接到栅极线121的端部129和数据线171的端部179。接触辅助物81和82保护端部129和179并有助于端部129和179与外部器件之间的粘附力。
图7是本发明的示范性实施例的LCD的电极的布局图，图8是沿图7的VIII-VIII线得到的截面图，其示出了上下两屏板以及所述屏板之间的电力线。
在由诸如玻璃或石英的透明绝缘材料构成的下部基板110的内表面上形成由透明平面导电材料构成的公共电极131。公共电极131被栅极绝缘层140和钝化层180、以及多个窄线状(像素)电极191(分支电极)覆盖。像素电极191相互平行，其沿垂直方向伸长(elongated)，并形成于钝化层180上。像素电极191可以是透明的或不透明的。像素电极191的宽度小于等于两个相邻像素电极191的相邻边界线之间的距离。在整个表面上涂覆由聚酰亚胺构成的配向层11。可以摩擦或不摩擦配向层11，配向层11可以是均质的(homogeneous)。偏振板或检偏器(analyzer)12附着于下部基板110的外表面。
滤色器230形成于上部基板210的内表面和具有聚酰亚胺涂层的配向层21上，上部基板210与下部基板110相对，并且也由透明绝缘材料构成。配向膜21可以是均质的。偏振板或检偏器22附着于上部基板210的外表面。
具有正光学各向异性的液晶层3插置在位于基板110和210上的配向膜11和21之间。因此，在没有具有角度S(参考图3)的电场的情况下，液晶层3的液晶分子根据配向膜11的摩擦方向在几乎平行于像素电极191的方向对准。在施加电场时，液晶层3的液晶分子根据所述电场几乎沿垂直于像素电极191的方向对准，以调整入射光的偏振。
液晶显示器的光源可以是位于基板110之下的背光单元(未示出)或通过上部基板210进入LCD的自然光。就采用自然光的反射型LCD而言，可以不需要附着于下部基板110的偏振板12，像素电极191和公共电极131可以由诸如铝的具有高反射率的不透明材料构成。此外，下部基板110可以是不透明的。
在向电极191和131施加电压时，由于电极191和270之间的电势差产生了图8所示的电场。在图8中，虚线表示电力线。
如图8所示，电场的形状相对于像素电极191上的窄区域NR的垂直中线C(线C对应于一平面)，以及像素电极191之间的宽区域WR的垂直中线B(线B也对应于一平面)对称。所述电力线具有半椭圆或抛物线状(为简单起见，下文将所述电力线的形状称为抛物线)，所述电力线形成于位于窄区域NR的中线C和宽区域WR的中线B之间的区域内。电力线的顶点位于窄区域NR和宽区域WR之间的边界线A上(线A对应于一表面)。
在窄区域NR和宽区域WR之间的边界线A上与电力线相切的线基本平行于基板110，而在窄区域NR和宽区域WR的中点处的切线基本垂直于基板110和210。此外，抛物线的中心和抛物线的垂直顶点位于窄区域NR和宽区域WR之间的边界线A上，两个水平顶点分别位于宽区域WR和窄区域NR内。由于位于窄区域NR内的水平顶点比位于宽区域WR内的水平顶点更靠近抛物线的中央，因此，抛物线相对于边界线A是不对称的。此外，电力线的密度基于位置而变化，因此，场强也根据电力线的密度按比例变化。因此，在窄区域NR和宽区域WR之间的图7所示的边界线A-A上场强最大。场强朝宽区域BR和窄区域NR的中线C-C和B-B，以及朝上基板210降低。
摩擦两个配向膜11和21，或将其暴露在紫外线下，液晶分子沿一个水平方向对准。所述液晶分子可以相对于基板110和210具有某一预倾角，但是基本平行于基板110和210对准。当在平行于基板110和210的平面上观察时，通过排列使液晶分子相对于平行和垂直于像素电极191的方向具有预定角度。偏振板12和22的偏振方向相互垂直，偏振器12的偏振方向几乎与摩擦方向重合。插置在两个配向膜11和21之间的液晶材料是具有正介电各向异性的向列型液晶材料。
在施加到像素电极191上的电压高于施加到公共电极131上的电压时，使液晶分子310重新排列，使得由电场产生的力相互平衡。所述力取决于电场的方向和强度，以及由配向处理引起的弹性恢复力。
参考图3-4，垂直于基板的方向为z方向，垂直于基板和像素电极191的方向的方向为x方向，平行于像素电极191的方向的方向为y方向。在图3中，从左至右的方向为正x方向，在图3中，沿像素电极191向上的方向为正y方向，在图4中从下部基板110到上部基板210的方向为正z方向。
参考图9到图11对扭转角(twist angle)的变化进行描述，界定所述扭转角的角是由液晶分子310纵轴(vertical axis)的投影与x轴或平行于基板110的x-y平面上的初始对准方向构成的。
图9是说明在本发明的示范性实施例中液晶分子的扭转角的电极布局图。图10是说明根据本发明另一示范性实施例液晶分子的扭转角随着水平位置的改变而变化的曲线图。图11是说明根据本发明示范性实施例液晶分子的扭转角随着高度的改变而变化的曲线图。
如图9所示，由
Figure A20061010919600151
表示所述摩擦方向，由
Figure A20061010919600152
表示所述电场的x-y平面分量，由
Figure A20061010919600153
表示所述偏振板12的光轴的偏振方向。由R表示摩擦方向
Figure A20061010919600154
与x轴构成的角，由LC表示由液晶分子的纵轴与x轴构成的角。由于偏振板12的光轴平行于摩擦方向
Figure A20061010919600155
因此，偏振板12的光轴与x轴构成的角P等于R。
电场的x-y平面分量 处于从边界线A到宽区域WR的中线B的正x方向，以及从宽区域WR的中线B到下一边界线D的负x方向。
电场分量
Figure A20061010919600157
的强度在边界线A和D上最大，并朝中线B-B变小，在中线B-B处电场分量
Figure A20061010919600158
的强度为零。
通过摩擦工艺产生的弹性恢复力的幅度在x-y平面上基本为常数，不管位置如何。
如图10所示，边界线A和D上的液晶分子的纵轴或分子轴基本平行于电场分量
Figure A20061010919600159
并且相对于摩擦方向
Figure A200610109196001510
成大角，因为可以通过排列液晶分子使两个力平衡。但是，区域NR和WR的中线越靠近，分子轴与摩擦方向成的角|R-LC|越小。中线B和C上的分子轴处于摩擦方向
Figure A200610109196001511
由于偏振板12的光轴平行于摩擦方向 因此，偏振板12的光轴与分子轴构成的角具有与上述相同的分布，该角与入射光的透射率密切相关。
可以通过改变窄区域NR和宽区域WR的宽度的比率，产生各种形状的电场。尽管当像素电极191不透明时不能将像素电极191上的窄区域NR用作显示区，但是当像素电极191透明时可以将其用作显示区。
电场的x-y平面分量 沿z轴从下部配向膜11向上部配向膜21变小。由配向处理产生的弹性恢复力在配向膜11和21的表面最大，并朝配向膜11和21之间的液晶层的中心降低。
图11示出了沿z轴从下部配向膜11到上部配向膜21分子轴与x轴所成的扭转角。在图11中，水平轴表示由下部配向膜11计的高度，纵轴表示扭转角，其中，d是两配向膜11和21之间的单元缝隙。
如图11所示，由于配向膜11和21的配向力大，因此，配向膜11和21表面上的扭转角大。扭转角朝液晶层中央变小，液晶层中央的分子轴基本处于电场分量 的方向。配向膜11和21上的分子轴沿摩擦方向
Figure A200610109196001515
排列。
在本领域已知将相邻液晶分子之间的扭转角的差称作扭转(twist)。扭转对应于图11中的曲线的斜率(slope)。靠近配向膜11和21的表面扭转大，并朝液晶层的中央减小。
图12到14示出了分子轴与x轴或垂直于基板的平面(例如z-x平面)上的初始配向方向所成的倾斜角的变化。
图12示出了根据本发明的示范性实施例的液晶分子的倾角。图13是说明根据本发明的示范性实施例液晶分子的倾角随着高度的改变而变化的曲线图。图14是说明根据本发明的示范性实施例液晶分子的倾角随着水平位置的改变而变化的曲线图。
出于简化说明的目的，图12仅示出了基板110和210。在图12中，由 表示在图9中表示摩擦方向的
Figure A20061010919600162
的z-x平面分量，由 表示电场的z-x平面分量。由θE表示电场分量
Figure A20061010919600164
与x轴所成的角，由θLC表示分子轴与x轴所成的倾斜角。假设忽略预倾角，由于矢量
Figure A20061010919600165
存在于x-y平面上，因此 处于x方向。
在从下部基板110向上部基板210移动时，场分量
Figure A20061010919600167
的度和角θE变小。
由配向处理引起的弹性恢复力在两基板110和210的表面上较大，并朝液晶层的中央变小。
可以通过排列液晶分子使两个力平衡。如图13所示，基板110和210表面上的分子轴通过排列基本平行于x轴，因为该处配向力最强。由于和来自基板110和210的配向力相比，电场产生的力变得相对更强，因此，倾斜角θLC的幅度连续增大。曲线的顶点形成于接近下部基板110的点上。
电场分量 与x轴所成的角θE在边界线A和D上几乎为零，并朝中心线B-B变大。电场分量 的幅度在边界线A和D上最大，并朝中线B-B减小。
来自配向处理的弹性恢复力的幅度在x轴上为常数，而不论位置如何。
因此，如图14所示，液晶分子的倾斜角在边界线A和D上几乎为零，并朝中线C和B增大。因此，液晶分子的倾斜角具有与电场分量 和x轴所成的角θE相似的分布，尽管所述倾斜角比角θE变化更为平滑。
在向两个电极191和131施加电压时，重新排列液晶分子，产生扭转角和倾斜角。入射光的透射率由于扭转角和倾斜角的变化而改变。在边界线A和D上，倾斜角沿z轴几乎不变化，但是扭转角大幅变化。在中线B和C上，扭转角沿z轴几乎不变化，倾斜角也几乎不变化。因此，扭转角和倾斜角都在边界线A和D与中线B和C之间的区域内变化。因此，作为位置的函数的透射率曲线具有与电力线类似的形状。
如图3所示，以相对于第一和第二子像素电极191a和191b的上部和下部分支191a1、191b1、191a2和191b2的初始扭转角S对分别对应于第一和第二子像素电极191a和191b的上部和下部分支191a1、191b1、191a2和191b2的液晶分子310配向。
由分支电极191a的上部和下部分支的摩擦方向R和垂直方向S之间的角定义初始扭转角S。初始扭转角S处于大约0-10度的范围内。
在施加电压之后，使对应于第一和第二子像素电极191a和191b的上部分支191a2和191b2的液晶分子310逆时针方向旋转初始扭转角S。在施加电压之后，使对应于第一和第二子像素电极191a和191b的下部分支191a1和191b1的液晶分子310顺时针方向旋转初始扭转角S。因此，由于液晶分子产生了具有不同旋转方向的两个域，因此提高了侧面可视性，增大了视角。
液晶层3具有负光学各向异性。由于液晶分子相对于像素电极191和公共电极131之间形成的电场的方向被垂直重新配向，因此，液晶分子相对于像素电极191的上部和下部分支191a1、191b1、191a2和191b2的垂直方向受到垂直扭转。液晶分子具有初始扭转角S，以确定液晶分子的扭转方向。
图15到图18是根据本发明示范性实施例的LCD的TFT阵列屏板的布局图。
在基板110上形成多个包括栅电极124和端部129的栅极线121、多个公共电极131和多个用于连接公共电极131的公共电极线125，并在其上形成栅极绝缘层140、多个半导体154和多个欧姆接触岛163和165。在欧姆接触岛163和165上形成多个包括源电极173和端部179的数据线171和多个漏电极175，并在其上形成钝化层180。在钝化层180和栅极绝缘层140处设置多个接触孔181、182和185。在钝化层180上形成多个像素电极191和多个接触辅助物81和82。
在如图15所示的根据本发明示范性实施例的薄膜晶体管阵列屏板内，像素电极191包括沿横向延伸并彼此隔开的第一子像素电极191c和第二子像素电极191d。
大多数第一和第二子像素电极191c和191d分别设置在由公共电极线125将栅极线121和数据线171包围的区域二等分而得到的下方部分和上方部分内。
通过接触孔185c连接至第一漏电极175c的每一第一子像素电极191c包括多个下部分支电极191c1。下部分支电极191c1设有相对于栅极线121的预定角度S。邻近右侧数据线171设置用于连接下部分支电极191c1的连接192c。
通过接触孔185d连接至第二漏电极175d的每一第二子像素电极191d包括多个上部分支电极191d1。上部分支电极191d1设有相对于栅极线121的预定角度S。分支电极191c1相对于公共电极线125具有对称结构。第一和第二连接192d1和192d2连接上部分支电极191d1，并且分别邻近数据线171设置。第一连接192d1包括按照栅极线121和数据线171延伸的横向和垂直伸展部。横向伸展部在第二漏电极175d之下延伸，并平行于下部分支电极191c1。分别与第一和第二漏电极175c和175d叠置的第一和第二连接192c1和192c2的部分被扩大。
在如图16和17所示的根据本发明示范性实施例的薄膜晶体管阵列屏板内，像素电极191包括沿横向延伸并彼此隔开的第一子像素电极191e和第二子像素电极191f。
第一和第二子像素电极191e和191f分别设置在由公共电极线125将栅极线121和数据线171包围的区域二等分而得到的下方部分和上方部分内。
通过接触孔185e连接至第一漏电极175e的每一第一子像素电极191e包括多个设置有相对于栅极线121的预定角S的下部分支电极191e1。第一和第二连接192e1和192e2连接下部分支电极191e1的侧端，并分别邻近两数据线171设置。
通过接触孔185f连接至第二漏电极175f的每一第二子像素电极191f包括多个设置有相对于栅极线121的预定角S的上部分支电极191f1。下部分支电极191e1相对于公共电极线125具有对称结构。第一和第二连接192d1和192d2分别连接上部分支电极191d1的右端和左端，并且分别邻近两数据线171设置。
第二漏电极175f包括按照栅极线121和数据线171延伸的横向和垂直伸展部175f1和175f2，垂直伸展部175f2的端部通过接触孔185f连接至第二连接192f2。
如图16所示，邻近数据线171的第二漏电极175f的垂直伸展部175f2与第一子像素电极191e的第二连接192e2交叠，但是，如图17所示，邻近数据线171的第二漏电极175f的垂直伸展部175f2不与第一子像素电极191e的第二连接192e2交叠。
如图18所示，在根据本发明的示范性实施例中，由栅极线121的中央部分划分第一和第二子像素电极191g和191h，第一和第二子像素电极191g和191h分别设置在由栅极线121和数据线171包围的区域的上方侧和下方侧。栅极线121设置在第一和第二子像素电极191g和191h之间的中央部分，第一和第二漏电极175g和175h设置在栅电极124的上方侧和下方侧。
公共电极131包括分别设置在栅极线121的上方侧和下方侧的下部和上部公共电极131g和131h，公共电极线125包括连接上部公共电极131h的上部公共电极线1252和连接下部公共电极131g的下部公共电极线1251。
通过接触孔185g连接至第一漏电极175g的每一第一子像素电极191g包括多个设置有相对于栅极线121的预定角S的下部分支电极191g1。第一和第二连接192g1和192g2连接下部分支电极191g1的侧端，并分别邻近两数据线171设置。
通过接触孔185h连接至第二漏电极175h的每一第二子像素电极191h包括多个设置有相对于栅极线121的预定角S的上部分支电极191h1。下部分支电极191g1相对于栅极线121相称的具有对称结构。第一和第二连接192h1和192h2分别连接上部分支电极191h1的侧端，并分别邻近两数据线171设置。
图19到图22是根据本发明示范性实施例的LCD的TFT阵列屏板的布局图。
在基板110上形成多个包括栅电极124和端部129的栅极线121、多个公共电极131和多个用于连接公共电极131的公共电极线125，并在其上形成栅极绝缘层140、多个半导体154和多个欧姆接触岛163和165。在欧姆接触岛163和165上形成多个包括源电极173和端部179的数据线171和多个漏电极175，并在其上形成钝化层180。在钝化层180和栅极绝缘层140上设置多个接触孔181、182和185。在钝化层180上形成多个像素电极191和多个接触辅助物81和82。
如图19所示，彼此隔开的第一和第二子像素电极191j和191k相对于公共电极线125具有对称结构，公共电极线125将栅极线121和数据线171包围的区域二等分。
通过接触孔185j连接至第一漏电极175j的每一第一子像素电极191j包括多个设置有相对于栅极线121的预定角S的下部和上部分支电极191j1和191j2。所述下部和上部分支电极相对于公共电极线125具有对称结构。连接192j连接下部和上部分支电极191j1和191j2的左侧端，并分别邻近左侧数据线171设置。
通过接触孔185k连接至第二漏电极175k的每一第一子像素电极191k包括多个设置有相对于栅极线121的预定角S的下部和上部分支电极191k1和191k2。下部和上部分支电极191k1和191k2相对于公共电极线125具有对称结构。连接192j连接下部和上部分支电极191k1和191k2的右侧端，并分别邻近右侧数据线171设置。
但是，薄膜晶体管阵列屏板包括第一和第二辅助物172j和172k。第一辅助物172j与第二子像素电极191k的连接192k叠置，并通过接触孔186j连接至第一子像素电极191j的上部和下部分支电极191j1和191j2的端部。第一辅助物172j具有多个连接至第一子像素电极191j的上部和下部分支电极191j1和191j2的突起，所述突起从第一辅助物172j延伸。
第二辅助物172k与第一子像素电极191j的连接192j交叠，并通过接触孔186k连接至第二子像素电极191k的上部和下部分支电极191k1和191k2的端部。第二辅助物172k具有多个连接至第二子像素电极191k的上部和下部分支电极191k1和191k2的突起，所述突起从第二辅助物172k延伸。
如图21所示，在根据本发明示范性实施例的薄膜晶体管阵列屏板中，像素电极191基本沿垂直方向延伸，其相对于公共电极线125镜面对称，并且包括彼此隔开的第一子像素电极191p和第二子像素电极191q。
第一子像素电极191p包括在中央部分弯曲预定角度的多个上部和下部分支电极191p1和191p2。上部和下部分支电极191p1和191p2相对于公共电极131的中线镜面对称。公共电极131平行于栅极线121。上部连接192p用于分别连接上部和下部分支电极191p1和191p2的上部，并且靠近上部栅极线121设置。第一子像素电极191p包括多个平行于上部和下部分支电极191p1和191p2的右侧分支电极191p3和191p4。所述多个右侧分支电极191p3和191p4连接到上部和下部分支电极191p1和191p2的右外部。多个左侧分支电极191p5平行于上部分支电极191p2，并连接至上部分支电极191p2的左外部。
第二子像素电极191q包括在中央部分弯曲预定角度的多个上部和下部分支电极191q1和191q2。所述上部和下部分支电极相对于公共电极131的中线镜面对称。公共电极平行于栅极线121。下部连接192q用于分别连接上部和下部分支电极191q1和191q2的下部，并且靠近下部栅极线121设置。第二子像素电极191q包括多个平行于下部分支电极191q1并连接到下部分支电极191q1的左外部的左侧分支电极191q3。
如图22所示，薄膜晶体管阵列屏板包括第一和第二辅助物172p和172q。第一辅助物172p靠近第二子像素电极191q的连接192q设置，第一辅助物172p通过接触孔185p连接至第一子像素电极191p的下部分支电极191p1的端部，并连接至第一漏电极175p。
第二辅助物172q与第一子像素电极191p的连接192p交叠，并通过接触孔186q连接至第二子像素电极191q的上部分支电极191q2的端部。第二辅助物172q具有多个连接至第二子像素电极191q的上部分支电极191q2的突起，并从第二辅助物172q延伸。
在图19到图22所示的薄膜晶体管阵列屏板中，即使第一和第二子像素电极191j、191k、191p和191q之一短接至公共电极131，其他的也会得到正常驱动。短接至公共电极131的子像素电极被供以公共电压，因此短接的子像素电极将作为公共电极131工作。因此，形成了一种具有平面内(in-plane)开关模式的液晶显示器，其中交替排列公共电极和像素电极。在这一结构中，即使不修复短接的子像素电极，与普通像素相比，也可以取得80％的透射率，从而消除了偏离像素缺陷。
尽管已经参考优选实施例对本发明进行了详细说明，但是，本领域的技术人员将理解，在不背离权利要求设定的本发明的精神和范围的情况下，可以对其做出各种修改和替换。
本申请要求于2005年8月9日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请No.2005-0072749的优先权，其全部内容在此引入以做参考。

Claims (10)

1.一种薄膜晶体管阵列屏板，包括：
基板；
形成于所述基板上的多个栅极线；
形成于所述基板上并由透明材料构成的多个公共电极；
与所述栅极线交叉的多个数据线；
连接至所述数据线和所述栅极线的多个薄膜晶体管；以及
连接至所述薄膜晶体管并与所述公共电极交叠的多个像素电极，
其中，所述像素电极包括与第二子像素电极间隔一距离的第一子像素电极。
2.根据权利要求1所述的薄膜晶体管阵列屏板，其中，所述薄膜晶体管包括连接至所述第一子像素电极的第一漏电极和连接至所述第二子像素电极的第二漏电极。
3.根据权利要求1所述的薄膜晶体管阵列屏板，其中，所述第一和第二子像素电极包括多个具有平行布置的分支电极。
4.根据权利要求3所述的薄膜晶体管阵列屏板，其中，所述公共电极在所述分支电极之间具有连续表面。
5.根据权利要求3所述的薄膜晶体管阵列屏板，其中，所述第一和第二子像素电极的所述分支电极设置在不同区域内。
6.根据权利要求5所述的薄膜晶体管阵列屏板，其中，所述第一和第二子像素电极设置在所述栅极线的两侧上。
7.根据权利要求3所述的薄膜晶体管阵列屏板，其中，所述第一子像素电极的所述分支电极与所述第二子像素电极的所述分支电极交替布置。
8.根据权利要求3所述的薄膜晶体管阵列屏板，其中，所述第一和第二子像素电极的所述分支电极相对于所述栅极线或数据线弯曲。
9.根据权利要求8所述的薄膜晶体管阵列屏板，其中，所述第一和第二子像素电极的所述分支电极相对于平行于所述栅极线的所述公共电极的中线镜面对称。
10.根据权利要求3所述的薄膜晶体管阵列屏板，还包括多个连接所述公共电极的公共电极线。
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