CN102096261A - Tft基板、具备该基板的液晶显示面板和液晶显示装置、以及tft基板的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供TFT基板、具备该基板的液晶显示面板和液晶显示装置、以及TFT基板的制造方法。在像素(1)中，由多个电容电极(2a)和多个电容电极(2b)构成电容配线(Cs)的倾斜部分，电容电极(2b)配置在邻接的电容电极(2a)彼此之间。在电容电极(2b)上形成包括绝缘膜(6)的绝缘层，进而，在该绝缘层上形成像素电极(7)。在电容电极(2a)与像素电极(7)之间，施加对液晶施加的电压，在电容电极(2b)与像素电极(7)之间形成辅助电容。由此，实现在对液晶施加电压的电极的电场集中用图案具有在液晶层的厚度方向的上下相互交错地排列的结构的液晶显示装置中使用的、制造工艺简化的TFT基板。

Description

TFT基板、具备该基板的液晶显示面板和液晶显示装置、以及TFT基板的制造方法
本申请是2007年6月14日提出的申请号为200780016517.8的同名申请的分案申请 
技术领域
本发明涉及对液晶施加电压的电极的电场集中用图案具有在液晶层的厚度方向的上下相互交错地排列的结构的液晶显示装置。 
背景技术
以往，已提出具有广视野角特性的MVA(Multi-domain Vertical Alignment：多畴垂直取向)驱动方式的液晶显示装置。图5表示专利文献1中记载的MVA驱动方式的液晶显示装置130中的像素的平面图。另外，图6的(a)～(c)表示该像素的I-I截面图。 
图5的像素的平面图将TFT基板和彩色滤光片基板两者一起表示。在TFT基板上具备栅极总线10、漏极总线12、TFT14和像素电极16。彩色滤光片基板具备突起20。 
TFT14具备源极电极12S和漏极电极12D，源极电极12S与像素电极16连接，漏极电极12D与漏极总线12连接。另外，TFT14的栅极电极与栅极总线10连接。 
在像素电极16上，以相对于像素区域倾斜的方式设置有狭缝18。狭缝18为对TFT基板一侧的液晶的取向进行控制的构造物。另外，在像素电极16上，以不被狭缝18电分离的方式设置有连接部16a，由此，一个像素内的像素电极16被电连接。 
突起20为对彩色滤光片基板一侧的液晶的取向进行控制的构造物，与TFT基板的狭缝18一起控制液晶的取向。突起20由抗蚀剂等绝缘体(电介质)构成。 
另外，从图6(a)～(c)可知，TFT基板一侧为以下结构：在玻 璃基板24上形成有像素电极16，将像素电极16和在像素电极16上形成的狭缝18覆盖而形成有取向膜(垂直取向膜)32。另外，彩色滤光片基板一侧为以下结构：在玻璃基板22上，与像素电极16相对在整个面上形成有辅助电容电极26，并且在辅助电容电极26上形成有突起20，进一步，将辅助电容电极26和突起20覆盖而形成有取向膜(垂直取向膜)28。另外，在TFT基板与彩色滤光片基板之间设置有液晶层LC。此外，图5的符号40表示取向不良区域。 
图6(a)表示没有向一对基板的电极间施加电压时的液晶的状态。液晶分子相对于取向膜32和28垂直地取向。从而，液晶分子也相对于在突起20表面形成的取向膜28垂直地取向，突起20表面附近的液晶分子成为相对于玻璃基板22倾斜的状态。另外，虽然没有图示，但在玻璃基板22、24的外侧以正交尼科尔的状态配置有一对偏光板，因此，在没有施加电压的状态下成为黑显示。 
图6(b)表示向一对基板的电极间施加电压时的等电位线。当向电极16与26之间施加电压时，形成有狭缝18或突起20的部分的电场分布与其它部分的电场分布不同。 
图6(c)表示向一对基板的电极间施加电压时的液晶的状态。液晶分子沿着图中箭头的方向、即与电场方向垂直的方向，与电压的大小相应地倾倒，在施加电压的状态下可得到白显示。此时，突起20附近的液晶分子，在突起20如图5所示呈线状设置的情况下，以突起20为边界，向与设置突起20的方向大致垂直的两个方向倾倒。同样，狭缝18附近的液晶分子，也以狭缝18为边界，向与设置狭缝18的方向大致垂直的两个方向倾倒。 
这样，在图6(a)的两个点划线之间的区域(在图5中用[A]表示的区域)中，形成液晶分子向相同方向倾倒、即向相同方向取向的区域。如在图5中以[A]～[D]代表性地表示的那样，在MVA液晶显示装置130中，在1个像素中形成有4个不同取向方向的区域，因此可得到广视野角的特性。 
在专利文献2中公开了在液晶层的上下具有相互交错地配置的梳形电极的液晶显示装置，另外，在专利文献3中公开了在液晶层的上下具有相互交错地配置的梳齿电极的IPS驱动方式的液晶显示装置。 
专利文献1：日本公开专利公报“特开2001-83517号公报(公开日：2001年3月30日)” 
专利文献2：日本公开专利公报“特开平9-244046号公报(公开日：1997年9月19日)” 
专利文献3：日本公开专利公报“特开2000-56325号公报(公开日：2000年2月25日)” 
发明内容
然而，在以专利文献1为代表的MVA驱动方式的液晶显示装置中，通常，在TFT基板中，需要栅极电极层或辅助电容配线层、非晶硅层、源极电极层、绝缘层和透明电极层这5个层，在彩色滤光片基板中，除了黑矩阵以外，需要RGB的彩色层、透明电极和突起层这3层。因此，存在层数多、制造工艺复杂的问题。 
另外，专利文献2、3的液晶显示装置也会发生同样的问题。 
本发明鉴于上述问题而做出，其目的在于实现在对液晶施加电压的电极的电场集中用图案具有在液晶层的厚度方向的上下相互交错地排列的结构的液晶显示装置中使用的、制造工艺简化的TFT基板、具备该基板的液晶显示面板和液晶显示装置、以及TFT基板的制造方法。 
为了解决上述课题，本发明提供一种TFT基板，其用于由扫描信号线驱动电路和数据信号线驱动电路驱动的液晶显示面板，形成有TFT、扫描信号线和数据信号线，其特征在于：在各像素中，第一电压施加用电极相互沿着基板表面隔开间隔配置有多个，在邻接的上述第一电压施加用电极彼此之间的、比上述第一电压施加用电极距离上述基板表面的高度更高的位置配置的第二电压施加用电极，沿着上述基板表面配置，在上述第二电压施加用电极的上述基板表面一侧，配置有与上述第一电压施加用电极连接的第三电极，当上述TFT通过上述扫描信号线的电压而成为导通状态时，上述数据信号线与上述第二电压施加用电极连接，由此，成为在上述第一电压施加用电极与上述第二电压施加用电极之间对液晶施加电压、并且在上述第一电压施加用电极与上述第三电极之间不对液晶施加电压的状态。 
根据上述的发明，在各像素中，用于对液晶施加电压的电极，作 为第一电压施加用电极和第二电压施加用电极，均配置在TFT基板上。第一电压施加用电极沿着基板表面隔开间隔配置有多个，另外，第二电压施加用电极，在邻接的上述第一电压施加用电极彼此之间的、比上述第一电压施加用电极距离基板表面的高度更高的位置，沿着基板表面配置。另外，与第一电压施加用电极连接的第三电极，配置在第二电压施加用电极的基板表面一侧。 
当TFT通过扫描信号线的电压而成为导通状态时，数据信号线与第二电压施加用电极连接，由此，成为在第一电压施加用电极与第二电压施加用电极之间对液晶施加电压、并且在第一电压施加用电极与第三电极之间不对液晶施加电压的状态。 
从而，第一电压施加用电极与第二电压施加用电极，当TFT通过扫描信号线的电压而成为导通状态，数据信号线与第二电压施加用电极连接，由此在相互之间施加对液晶施加的电压时，作为电场集中用电极起作用。 
在此，所谓电场集中用电极，是在第一电压施加用电极与第二电压施加用电极之间在单元厚度方向具有高低差的产生电位差的电极。 
另外，第一电压施加用电极与第三电极相互连接，作为在相互之间不对液晶施加电压的电极起作用。 
从而，只要TFT基板形成第一电压施加用电极、从基板表面到第二电压施加用电极的绝缘层、和第二电压施加用电极，进而形成垂直取向膜并填充具有负介电常数各向异性的液晶，就能够实现在液晶层的厚度方向的上下之间对液晶施加电压的结构。另外，在与TFT基板相对配置的基板上不需要形成电极。 
通过以上所述，能起到以下效果：能够实现在对液晶施加电压的电极的电场集中用图案具有在液晶层的厚度方向的上下相互交错地排列的结构的液晶显示装置中使用的、制造工艺简化的TFT基板。 
为了解决上述课题，本发明的TFT基板的特征在于：上述第三电极隔着绝缘层配置在上述第二电压施加用电极的上述基板表面一侧。 
根据上述的发明，与第一电压施加用电极连接的第三电极隔着绝缘层与第二电压施加用电极之间形成静电电容，因此，能起到能够设置作为辅助电容电极起作用的电极的效果。 
为了解决上述课题，本发明提供一种TFT基板，其用于由扫描信号线驱动电路和数据信号线驱动电路驱动的液晶显示面板，形成有TFT、扫描信号线和数据信号线，其特征在于：在各像素中，第一电压施加用电极相互沿着基板表面隔开间隔配置有多个，在邻接的上述第一电压施加用电极彼此之间的、比上述第一电压施加用电极距离上述基板表面的高度更高的位置配置的第二电压施加用电极，沿着上述基板表面配置，当上述TFT通过上述扫描信号线的电压而成为导通状态时，上述数据信号线与上述第二电压施加用电极连接，由此，成为在上述第一电压施加用电极与上述第二电压施加用电极之间对液晶施加电压的状态，上述第一电压施加用电极由透明电极构成，并设置成覆盖突起状的绝缘物和位于上述绝缘物周围的上述基板表面。 
根据上述的发明，用于对液晶施加电压的电极，作为第一电压施加用电极和第二电压施加用电极，均配置在TFT基板上。第一电压施加用电极沿着基板表面隔开间隔配置有多个，另外，第二电压施加用电极，在邻接的上述第一电压施加用电极彼此之间的、比上述第一电压施加用电极距离基板表面的高度更高的位置，沿着基板表面配置。 
当TFT通过扫描信号线的电压而成为导通状态时，数据信号线与第二电压施加用电极连接，由此，成为在第一电压施加用电极与第二电压施加用电极之间对液晶施加电压的状态。 
从而，第一电压施加用电极与第二电压施加用电极，当TFT通过扫描信号线的电压而成为导通状态，数据信号线与第二电压施加用电极连接，由此在相互之间施加对液晶施加的电压时，作为电场集中用电极起作用。 
在此，所谓电场集中用电极，是在第一电压施加用电极与第二电压施加用电极之间在单元厚度方向具有高低差的产生电位差的电极。 
从而，只要TFT基板形成第一电压施加用电极、从基板表面到第二电压施加用电极的绝缘层、和第二电压施加用电极，进而形成垂直取向膜并填充具有负介电常数各向异性的液晶，就能够实现在液晶层的厚度方向的上下之间对液晶施加电压的结构。另外，在与TFT基板相对配置的基板上不需要形成电极。 
通过以上所述，能起到以下效果：能够实现在对液晶施加电压的 电极的电场集中用图案具有在液晶层的厚度方向的上下相互交错地排列的结构的液晶显示装置中使用的、制造工艺简化的TFT基板。 
另外，当在第一电压施加用电极与第二电压施加用电极之间形成有电场时，电力线通过的范围在液晶分子倾倒时的指向矢方向上扩展，对显示有贡献的液晶分子增加。而且，因为使用透明电极，所以可以不遮挡来自基板背面一侧的光。从而，能起到显示的亮度格外提高的效果。 
为了解决上述课题，本发明提供一种TFT基板，其用于由扫描信号线驱动电路和数据信号线驱动电路驱动的液晶显示面板，形成有TFT、扫描信号线和数据信号线，其特征在于：在各像素中，第一电压施加用电极相互沿着基板表面隔开间隔配置有多个，在邻接的上述第一电压施加用电极彼此之间的、比上述第一电压施加用电极距离上述基板表面的高度更高的位置配置的第二电压施加用电极，沿着上述基板表面配置，当上述TFT通过上述扫描信号线的电压而成为导通状态时，上述数据信号线与上述第二电压施加用电极连接，由此，成为在上述第一电压施加用电极与上述第二电压施加用电极之间对液晶施加电压的状态，上述第一电压施加用电极由透明电极构成，并呈平面状设置在位于邻接的上述第二电压施加用电极之间的上述基板表面上。 
根据上述的发明，在各像素中，用于对液晶施加电压的电极，作为第一电压施加用电极和第二电压施加用电极，均配置在TFT基板上。第一电压施加用电极沿着基板表面隔开间隔配置有多个，另外，第二电压施加用电极，在邻接的上述第一电压施加用电极彼此之间的、比上述第一电压施加用电极距离基板表面的高度更高的位置，沿着基板表面配置。 
当TFT通过扫描信号线的电压而成为导通状态时，数据信号线与第二电压施加用电极连接，由此，成为在第一电压施加用电极与第二电压施加用电极之间对液晶施加电压的状态。 
从而，第一电压施加用电极与第二电压施加用电极，当TFT通过扫描信号线的电压而成为导通状态，数据信号线与第二电压施加用电极连接，由此在相互之间施加对液晶施加的电压时，作为电场集中用电极起作用。 
在此，所谓电场集中用电极，是在第一电压施加用电极与第二电压施加用电极之间在单元厚度方向具有高低差的产生电位差的电极。 
从而，只要TFT基板形成第一电压施加用电极、从基板表面到第二电压施加用电极的绝缘层、和第二电压施加用电极，进而形成垂直取向膜并填充具有负介电常数各向异性的液晶，就能够实现在液晶层的厚度方向的上下之间对液晶施加电压的结构。另外，在与TFT基板相对配置的基板上不需要形成电极。 
通过以上所述，能起到以下效果：能够实现在对液晶施加电压的电极的电场集中用图案具有在液晶层的厚度方向的上下相互交错地排列的结构的液晶显示装置中使用的、制造工艺简化的TFT基板。 
另外，当在第一电压施加用电极与第二电压施加用电极之间形成有电场时，电力线通过的范围在液晶分子倾倒时的指向矢方向上扩展，对显示有贡献的液晶分子增加。而且，因为使用透明电极，所以可以不遮挡来自基板背面一侧的光。从而，能起到显示的亮度格外提高的效果。 
为了解决上述课题，本发明的TFT基板的特征在于：上述液晶为以垂直取向模式驱动的液晶。 
根据上述的发明，能起到以下效果：能够利用在第一电压施加用电极与第二电压施加用电极之间形成的电场，良好地控制液晶分子的取向。 
为了解决上述课题，本发明的TFT基板的特征在于：上述液晶的层厚为2.8μm以上10μm以下。 
根据上述的发明，能起到以下效果：液晶的厚度成为能够在配置有第一电压施加用电极和第二电压施加用电极的状态下进行良好的显示的厚度。 
为了解决上述课题，本发明提供一种TFT基板的制造方法，其为具备上述第三电极的上述TFT基板的制造方法，其特征在于：用相同的材料同时形成上述第一电压施加用电极、上述第三电极、上述扫描信号线、和上述TFT的栅极电极，在形成上述第一电压施加用电极之后，用与上述扫描信号线相同的材料形成上述第二电压施加用电极。 
根据上述的发明，用相同的材料同时形成第一电压施加用电极、 第三电极、扫描信号线、和TFT的栅极电极，在形成第一电压施加用电极之后，用与扫描信号线相同的材料形成第二电压施加用电极，因此，能起到能够容易地进行TFT基板上的整体层数的削减和工艺简化的效果。 
为了解决上述课题，本发明的TFT基板的制造方法的特征在于：用相同的材料同时形成作为上述第二电压施加用电极与上述第三电极之间的绝缘层的一部分并且接着上述第三电极形成的绝缘膜、和上述TFT的栅极绝缘膜。 
根据上述的发明，用相同的材料同时形成接着第三电极形成的绝缘膜和上述TFT的栅极绝缘膜，因此，在形成第三电极的情况下，也能起到能够容易地进行TFT基板上的整体层数的削减和工艺简化的效果。 
为了解决上述课题，本发明提供一种液晶显示面板，其特征在于：包括上述TFT基板。 
根据上述的发明，能起到以下效果：能够实现一种液晶显示面板，其具备在对液晶施加电压的电极的电场集中用图案具有在液晶层的厚度方向的上下相互交错地排列的结构的液晶显示装置中使用的TFT基板，并且制造工艺简化。 
为了解决上述课题，本发明提供一种液晶显示装置，其特征在于：包括上述液晶显示面板。 
根据上述的发明，能起到以下效果：能够实现对液晶施加电压的电极的电场集中用图案具有在液晶层的厚度方向的上下相互交错地排列的结构、并且制造工艺简化的液晶显示装置。 
为了解决上述课题，本发明的液晶显示装置的特征在于：上述TFT基板与对置基板组合构成上述液晶显示面板，上述对置基板不具有与上述TFT基板相对的对置电极，液晶以MVA模式驱动。 
根据上述的发明，使用在TFT基板一侧在第一电压施加用电极与第二电压施加用电极之间形成的、将液晶层LC的厚度方向的上下之间连接的倾斜方向电场，同时将液晶层LC多畴化，由此，能够以MVA模式驱动液晶，因此，通过在对置基板上不设置对置电极而以MVA模式驱动液晶，能起到能够实现对置基板一侧的结构简化的MVA驱动方 式的液晶显示装置的效果。 
为了解决上述课题，本发明的液晶显示装置的特征在于：在上述TFT基板中，上述第一电压施加用电极与上述第二电压施加用电极设置成沿着上述基板表面相互平行地延伸的状态，在上述对置基板上未设置对液晶分子进行取向控制的构造物。 
根据上述的发明，第一电压施加用电极与第二电压施加用电极设置成沿着基板表面相互平行地延伸的状态，由此，作为相互邻接的第一电压施加用电极与第二电压施加用电极之间的倾斜方向电场，沿着上述延伸的方向，可得到方向和强度均匀地分布的电场。从而，在相互邻接的第一电压施加用电极与第二电压施加用电极之间的区域中，液晶分子倾倒的方向一致，能够在该区域构成1个畴(domain)。另外，至少在相互邻接的区域中，倾斜方向电场相互对称地分布，由此，液晶分子的倾倒方向相互相反，因此能够构成不同的畴。从而，能够容易地将液晶层多畴化，通过在对置基板中将对液晶进行取向控制的构造物省略，能起到能够实现非常简化的结构的MVA驱动方式的液晶显示装置的效果。 
为了解决上述课题，本发明的液晶显示装置的特征在于：在上述第一电压施加用电极与上述第二电压施加用电极之间的、比上述第二电压施加用电极更靠近上述基板表面一侧的区域中，不产生液晶分子进行响应的与上述基板表面平行的横向电场。 
根据上述的发明，在第一电压施加用电极与第二电压施加用电极之间的、比第二电压施加用电极更靠近基板表面一侧的区域、即对显示有贡献的液晶分子所存在的区域中，不产生液晶分子进行响应的与基板表面平行的横向电场，因此，即使在第一电压施加用电极与第二电压施加用电极之间施加电压，也能够不产生液晶分子以垂直取向的方式进行响应的部分。从而，能起到能够使MVA模式的显示成为高品质的效果。 
本发明的其它目的、特征和优点，通过以下所示的记载将会充分了解。另外，本发明的优点通过参照附图进行的以下说明将变得明白。 
附图说明
图1表示本发明的实施方式，是表示像素的结构的平面图。 
图2是图1的像素的截面图，(a)表示A-B线截面，(b)表示C-D线截面，(c)表示E-F线截面。 
图3是表示TFT基板的制造方法的工艺步骤图，(a)至(e)表示工艺按照该顺序进行。 
图4是表示具备图1的像素的液晶显示装置的结构的框图。 
图5表示现有技术，是表示像素的结构的平面图。 
图6是表示图5的像素的结构和动作的截面图，(a)表示没有施加电压时的液晶的状态，(b)表示向液晶施加电压的状态下的等电位线，(c)表示施加电压时的液晶的状态。 
图7表示以往的像素构造的驱动原理，(a)表示等效电路，(b)表示驱动电位波形。 
图8是表示本实施方式的像素构造的驱动原理的图，(a)表示等效电路，(b)表示驱动电位波形。 
图9是表示在本实施方式的结构中具有第一电极配置的像素的液晶的响应的图，(a)表示没有施加电压的状态，(b)表示施加电压的状态。 
图10是表示在本实施方式的结构中具有第二电极配置的像素的液晶的响应的图，(a)表示没有施加电压的状态，(b)表示施加电压的状态。 
图11是表示在本实施方式的结构中具有第三电极配置的像素的液晶的响应的图，(a)表示没有施加电压的状态，(b)表示施加电压的状态。 
符号说明 
1   像素 
2   栅极电极 
2a  电容电极(第一电压施加用电极) 
2b  电容电极(第三电极) 
3   绝缘膜、栅极绝缘膜 
6   透明绝缘膜 
7   像素电极(第二电压施加用电极) 
7a  源极电极 
7b  漏极电极 
52  电容电极(第一电压施加用电极) 
61  电容电极(第一电压施加用电极) 
400 栅极驱动器(扫描信号线驱动电路) 
300 源极驱动器(数据信号线驱动电路) 
GL  栅极线(扫描信号线) 
SL  源极线(数据信号线) 
具体实施方式
根据图1至图4以及图7至图9对本发明的一个实施方式进行说明如下。 
图4是将液晶显示装置的结构与其显示部的等效电路一起表示的框图。该液晶显示装置包括：作为数据信号线驱动电路的源极驱动器300；作为扫描信号线驱动电路的栅极驱动器400；有源矩阵型的显示部100；用于对源极驱动器300和栅极驱动器400进行控制的显示控制电路200；和灰度等级电压源600。 
上述液晶显示装置的显示部100包括：多条(m条)作为扫描信号线的栅极线GL1～GLm；与这些栅极线GL1～GLm分别交叉的多条(n条)作为数据信号线的源极线SL1～SLn；和与这些栅极线GL1～GLm与源极线SL1～SLn的交叉点分别对应设置的多个(m×n个)像素形成部。这些像素形成部呈矩阵状配置，构成像素阵列，各像素形成部由以下部分构成：栅极端子与通过对应的交叉点的栅极线GLj连接、并且源极端子与通过该交叉点的源极线SLi连接的作为开关元件的TFT10；与该TFT10的漏极端子连接的像素电极(第二电压施加用电极)；作为在上述多个像素形成部中共用地设置的电极的电容电极(如后所述，有第一电压施加用电极和第三电极两种)；和在上述多个像素形成部中共用地设置，并配置在像素电极与作为第一电压施加用电极的电容电极之间的液晶层。由像素电极和作为第一电压施加用电极的电容电极形成液晶电容，由像素电极和作为第三电极的电容电极 形成辅助电容，由上述液晶电容和上述辅助电容构成像素电容Cp。作为第一电压施加用电极的电容电极和作为第三电极的电容电极相互连接，施加电压Vcs。此外，上述辅助电容，为了在像素电容中可靠地保持电压，与液晶电容并联设置，也可以代替形成该辅助电容，而通过在像素电极的下侧将第三电极形成为一体来增大像素电极自身的电容。 
由源极驱动器300和栅极驱动器400，向各像素形成部中的像素电极提供与要显示的图像相应的电位。由此，与像素电极和作为第一电压施加用电极的电容电极之间的电位差相应的电压被施加在液晶上，通过施加该电压，控制光相对于液晶层的透过量，由此进行图像显示。其中，为了通过向液晶层施加电压来控制光的透过量，使用偏光板，在本液晶显示装置中，以成为常黑的方式配置有相位差板和偏光板。 
显示控制电路200从外部的信号源接收表示要显示的图像的数字视频信号Dv、与该数字视频信号Dv对应的水平同步信号HSY和垂直同步信号VSY、和用于控制显示动作的控制信号Dc，根据这些信号Dv、HSY、VSY、Dc，生成并输出源极起动脉冲信号SSP、源极时钟信号SCK、表示要显示的图像的数字图像信号DA(与数字视频信号Dv相当的信号)、栅极起动脉冲信号GSP、栅极时钟信号GCK、和栅极驱动器输出控制信号GOE，作为用于使该数字视频信号Dv所表示的图像显示在显示部100上的信号。 
数字视频信号Dv在内部存储器中根据需要进行定时调整等以后，作为数字图像信号DA从显示控制电路200输出。源极时钟信号SCK作为决定源极驱动器300内的移位寄存器的动作定时的信号而生成。源极起动脉冲信号SSP作为根据水平同步信号HSY，在每1个水平扫描期间，仅在规定期间成为高电平(H电平)，在移位寄存器内传输的信号而生成。栅极起动脉冲信号GSP作为根据垂直同步信号VSY，在每1帧期间(1个垂直扫描期间)，仅在规定期间成为H电平的信号而生成。栅极时钟信号GCK根据水平同步信号HSY生成。栅极驱动器输出控制信号GOE(GOE1～GOEq)根据水平同步信号HSY和控制信号Dc生成。 
如上所述，在显示控制电路200中生成的信号中，数字图像信号 DA与源极起动脉冲信号SSP和源极时钟信号SCK被输入到源极驱动器300，栅极起动脉冲信号GSP和栅极时钟信号GCK与栅极驱动器输出控制信号GOE被输入到栅极驱动器400。 
源极驱动器300，根据数字图像信号DA与源极起动脉冲信号SSP和源极时钟信号SCK，在每1个水平扫描期间依次生成数据信号S(1)～S(n)，作为与数字图像信号DA所表示的图像的各水平扫描线中的像素值相当的模拟电压，并将这些数据信号S(1)～S(n)分别施加到源极线SL1～SLn。作为用于作为模拟电压信号S(1)～S(n)进行选择的灰度等级基准电压，使用由灰度等级电压源600生成的电压V0～Vp。另外，灰度等级电压源600还生成并输出向电容电极施加的电压Vcs。 
栅极驱动器400，为了根据栅极起动脉冲信号GSP和栅极时钟信号GCK与栅极驱动器输出控制信号GOEr(r＝1、2、……、q)，将各数据信号S(1)～S(n)写入到各像素形成部(的像素电容)，在数字图像信号DA的各帧期间(各垂直扫描期间)中，每隔大致1个水平扫描期间依次选择栅极线GL1～GLm。 
接着，对上述液晶显示装置的像素结构详细进行说明。 
图1表示各像素形成部的像素1的平面图，图2(a)表示图1的A-B线截面图，图2(b)表示图1的C-D线截面图，图2(c)表示图1的E-F线截面图。 
如图1所示，像素1被设置成由相互邻接的两条栅极线GL和相互邻接的两条源极线SL包围的矩形状的区域。此外，以下所示的图案形成，在TFT基板上进行。另外，向作为第一电压施加用电极的电容电极2a和作为第三电极的电容电极2b施加电压Vcs的电容配线Cs，设置成与栅极线GL平行地通过像素1的中央部。电容配线Cs以由矩形区域包围部分2将像素1的矩形区域的周围包围的方式在各像素内设置。 
另外，在电容配线Cs的矩形区域包围部分2的内侧，从该矩形区域包围部分2，电容配线Cs相对于栅极线GL和源极线SL沿着倾斜方向呈线状设置。该倾斜部分在与栅极线GL平行地通过像素1的中央部的电容配线Cs的两侧的区域中，以相互成为镜像关系的方式配置。电 容配线Cs的倾斜部分，如图2(a)所示，由多个电容电极(第一电压施加用电极)2a和多个电容电极(第三电极)2b构成。多个电容电极2a相互沿着玻璃基板31表面隔开间隔配置。例如，电容电极2a的线宽为8μm，间距为63μm，上述间隔为55μm。电容电极2b配置在邻接的电容电极2a彼此之间。电容电极2a、2b的厚度例如为0.4μm。 
电容电极2a、2b由与图2(b)所示的TFT10的栅极电极2(栅极线GL)相互相同的材料Ti/Al/Ti或TiN/Al/Ti形成。电容电极2a、2b、TFT10的栅极电极2和栅极线GL同时形成。 
在电容电极2b上以覆盖电容电极2b的方式形成有绝缘膜3，在绝缘膜3上，形成有由能够增大厚度的透明绝缘膜(JAS)构成的绝缘膜6，进而，在绝缘膜6上，形成有像素电极(第二电压施加用电极)7。绝缘膜3的厚度例如为0.3μm，绝缘膜6的厚度例如为1.9μm。该像素电极7由于绝缘膜3、6，配置在距离玻璃基板31表面的高度比电容电极2a高的位置。这样，多个像素电极7相互沿着玻璃基板31表面配置。像素电极7的线宽例如为11μm、厚度例如为0.18μm。此外，在将电容电极2b在像素电极7下面形成为一体的情况下，像素电极7只要从玻璃基板31表面仅隔着例如绝缘膜6等绝缘层形成即可。 
绝缘膜3由与图2(b)所示的TFT10的栅极绝缘膜(栅极绝缘体)3相同的材料形成。绝缘膜3和栅极绝缘膜3同时形成。另外，在TFT10中，在栅极绝缘膜3上形成有由非晶硅的i层(本征半导体层)构成的沟道形成区域4。在沟道形成区域4的端部上，形成有由微晶硅的n+层构成的源极区域5a和漏极区域5b。沟道形成区域4的厚度例如为0.23μm，源极区域5a和漏极区域5b的厚度例如为0.06μm。在源极区域5a上形成有源极电极7a，在漏极区域5b上形成有漏极电极7b。源极区域5a的外层部分和漏极区域5b的外层部分作为电极的欧姆接触层起作用。上述像素电极7由与栅极线GL相同的材料Ti/Al/Ti或TiN/Al/Ti形成。像素电极7、源极电极7a和漏极电极7b同时形成。另外，在没有设置TFT10的栅极线GL上，如图2(b)所示，形成有绝缘膜3。 
另外，图1的区域35，作为电容配线Cs与源极线SL交叉的区域、以及电容配线Cs与像素电极7交叉的区域，形成为比交叉配线的每个 大的一边的矩形状区域。该区域35以及电容配线Cs的矩形区域包围部分2与像素电极7重叠的区域，如图2(c)所示，成为在电容配线Cs(或矩形包围部分2)上依次叠层有绝缘膜3、由在TFT10的沟道形成区域4中使用的i层和在TFT10的源极区域5a和漏极区域5b中使用的n+层构成的叠层体45、以及源极线SL(或像素电极7)的结构。 
在使用玻璃基板33的彩色滤光片基板(对置基板)上，与使用玻璃基板31的TFT基板相对配置有由与各像素对应的彩色抗蚀剂(例如，红、绿、蓝等)构成的彩色滤光片层32a和黑矩阵层32b。黑矩阵层32b，如图2(b)所示，设置在与TFT10相对的区域，彩色滤光片层32a，如图2(a)、(c)所示，设置在与其它部位相对的区域。在TFT基板与彩色滤光片基板之间，注入例如以VA模式、MVA模式等垂直取向模式驱动的具有负介电常数各向异性的液晶，形成有液晶层LC。作为液晶层LC的厚度的单元厚度例如为3.4μm。单元厚度优选为2.8μm以上10μm以下。 
此外，在TFT基板和彩色滤光片基板上设置有垂直取向膜51。在图2中，TFT基板一侧的垂直取向膜51以覆盖直到形成了像素电极7的状态的整个图案表面的方式形成，彩色滤光片基板一侧的垂直取向膜51以覆盖彩色滤光片32a和黑矩阵32b的方式形成。 
接着，使用图3对本实施方式的TFT基板的制造工艺进行说明。 
在步骤1)中，如图3(a)所示，在玻璃基板31上同时形成TFT10的栅极电极2(栅极线GL)和电容电极2a、2b。此时，也同时形成电容配线Cs。在步骤2)中，如图3(b)所示，在栅极电极2上形成栅极绝缘膜3，另外，同时在电容电极2b上形成绝缘膜3。在步骤3)中，如图3(c)所示，堆积作为TFT10的沟道形成区域4的层(4)与作为源极区域5a和漏极区域5b的层(5)的叠层体45。在步骤4)中，如图3(d)所示，在电容电极2b上的绝缘膜3上形成绝缘膜6。此时，在没有图示的、TFT10存在的部位以外的栅极线GL的绝缘膜3上，也同时通过涂敷法形成绝缘膜6。绝缘膜6的涂敷，使用旋转涂布机或狭缝涂布机。涂敷原料液之后，进行感光，通过显影将不需要的图案部分除去后，通过烘焙使剩余的图案硬化，由此形成绝缘膜6。在步骤5)中，如图3(e)所示，首先，在作为TFT10的源极区域5a和漏极区 域5b的层(5)上堆积源极电极和漏极电极材料。接着，在堆积的源极电极和漏极电极材料上涂敷光致抗蚀剂，在规定的图案上进行曝光和显影之后，以光致抗蚀剂作为掩模进行干蚀刻或湿蚀刻，由此，同时形成源极电极7a和漏极电极7b。此时，优选进行蚀刻偏移少的干蚀刻。此时，也同时形成源极线SL。通过对由于源极电极7a和漏极电极7b的形成而表面露出的作为源极区域5a和漏极区域5b的层(5)进行干蚀刻，形成源极区域5a和漏极区域5b。另外，利用与栅极线GL相同的材料形成像素电极7。由此，TFT10和液晶层LC驱动用的叠层构造完成。 
另外，在TFT基板完成以后，形成垂直取向膜，与同样形成有垂直取向膜的彩色滤光片基板贴合，在它们之间注入负性(VA用)液晶、即具有负介电常数各向异性的液晶，组装液晶显示面板。作为液晶显示面板，既可以是在像素1中使用非晶硅、将以图4所示的各驱动器作为IC制作出的部件安装在面板上的液晶显示面板，也可以是在像素1中使用多晶硅或CG硅等、将图4所示的各驱动器与像素1一起制作为一体的液晶显示面板。 
如以上所述，根据本实施方式，用于对液晶施加电压的电极，作为电容电极2a和像素电极7，均配置在TFT基板上。电容电极2a沿着基板表面隔开间隔配置有多个，另外，像素电极7，在邻接的电容电极2a彼此之间的、比电容电极2a距离基板表面的高度更高的位置，沿着基板表面配置。从而，电容电极2a与像素电极7，当TFT10通过栅极线GL的电压而成为导通状态，源极线SL与像素电极7连接，由此在相互之间施加向液晶施加的电压时，作为电场集中用电极起作用。此时，像素1成为在电容电极2a与像素电极7之间对液晶施加电压、并且在电容电极2a与电容电极2b之间不对液晶施加电压的状态。 
从而，只要在TFT基板上形成电容电极2a、从基板表面到像素电极7的绝缘层、像素电极7、和垂直取向膜，并在TFT基板与彩色滤光片基板之间填充具有负介电常数各向异性的液晶，就能够实现在液晶层LC的厚度方向的上下之间对液晶施加电压的结构。另外，在与TFT基板相对配置的基板(在此为彩色滤光片基板)上不需要形成电极。 
通过以上所述，能够实现在对液晶施加电压的电极的电场集中用图案具有在液晶层的厚度方向的上下相互交错地排列的结构的液晶显示装置中使用的、制造工艺简化的TFT基板。 
另外，根据本实施方式，在像素电极7的基板表面一侧，隔着绝缘层，配置有与电容电极2a连接的电容电极2b。由此，电容电极2b隔着绝缘层与像素电极7之间形成静电电容，因此，能够设置作为辅助电容电极起作用的电极。 
另外，根据本实施方式，用相同的材料同时形成电容电极2a、电容电极2b、栅极线GL、和TFT10的栅极电极2，并且用与栅极线GL相同的材料形成像素电极7，因此，能够容易地进行TFT基板上的整体层数的削减和工艺的简化。 
另外，根据本实施方式，用相同的材料同时形成作为像素电极7与电容电极2b之间的绝缘层的一部分并且接着电容电极2b形成的绝缘膜3、和TFT10的栅极绝缘膜3，因此，在形成电容电极2b时，也能够容易地进行TFT基板上的整体层数的削减和工艺的简化。 
接着，将基于本实施方式的像素构造的显示面板的驱动方法与基于以往的像素构造的显示面板的驱动方法进行比较。 
图7(a)表示以往的像素构造的等效电路。在以往的像素构造中，与TFT的漏极电极连接的像素电极，和电位Vcom的对置电极之间夹着液晶层形成液晶电容Clc，并且，和辅助电容电位Vcs的Cs总线之间形成辅助电容Ccs。该情况下的各驱动电压波形如图7(b)所示。图7(b)是表示对显示面板进行点反转驱动(将栅极基板省略的特别有效的驱动)时的波形图，源极电位Vs为0～8Vrms的矩形波，辅助电容电位Vcs为0～2.5V的DC波，电位Vcom为0～2.5V的DC波，栅极电位Vg为-10(Vgl)V～35(Vgh)V的矩形波。像素电极电位的保持周期为1帧期间(60Hz)。 
当设液晶电容Clc的保持电荷为Q1时，液晶电容Clc为 
Clc＝Q1/|Vs-Vcom|， 
当设辅助电容Ccs的保持电荷为Q2时，辅助电容Ccs为 
Ccs＝Q2/|Vs-Vcs|， 
其中，作为液晶电容Clc，在通过施加电压而在液晶层中发生克尔 效应时会产生附随电容。另外，辅助电容Ccs是对在液晶层中发生克尔效应的状态的液晶电容Clc来说成为辅助的电容。 
图8(a)表示本实施方式的像素构造的等效电路。在本实施方式的像素构造中，与TFT的漏极电极连接的像素电极7，和与辅助电容电位Vcs的Cs总线(即上述的电容配线Cs)连接的电容电极2a之间形成液晶电容Clc，并且，和同样与Cs总线连接的电容电极2b之间形成辅助电容Ccs。像素电容Cp＝Clc+Ccs。该情况下的各驱动电压波形如图8(b)所示。图8(b)是对显示面板进行点反转驱动(将栅极基板省略的特别有效的驱动)时的波形图，源极电位Vs为0～8Vrms的矩形波，辅助电容电位Vcs为0～2.5V的DC波，栅极电位Vg为-10(Vgl)V～35(Vgh)V的矩形波。像素电极电位的保持周期为1帧期间(60Hz)。 
当设液晶电容Clc的保持电荷为Q1时，液晶电容Clc为 
Clc＝Q1/|Vs-电容电极2a(第一电压施加用电极)的电位|， 
当设辅助电容Ccs的保持电荷为Q2时，辅助电容Ccs为 
Ccs＝Q2/|Vs-电容电极2b(第三电极)的电位|， 
其中，作为液晶电容Clc，在通过施加电压而在液晶层中发生克尔效应时会产生附随电容。另外，辅助电容Ccs是对在液晶层中发生克尔效应的状态的液晶电容Clc来说成为辅助的电容。 
接着，图9至图11表示在本实施方式的像素构造中，由第一电压施加用电极的配置的不同引起的液晶分子的响应的不同。此外，与图2相同符号的部件，只要没有预先说明，就具有与图2相同的功能。 
图9表示在液晶层LC以垂直取向模式驱动的结构中，在玻璃基板31上，在上部包括像素电极(第二电压施加用电极)7的凸部46、与电容电极(第一电压施加用电极)2a以交替排列的方式配置的像素构造。图9(a)表示没有对液晶层LC施加电压的状态，图9(b)表示对液晶层LC施加电压的状态。这是与图2相同的结构，在凸部46中，在玻璃基板31的上表面设置有电容电极2b，并且在像素电极7与电容电极2b之间设置有绝缘膜47。在图9(a)中，液晶层LC的液晶分子48……相对于垂直取向膜51、51垂直地取向。 
在对液晶层LC施加电压的状态下，如图9(b)所示，液晶分子 48……与在像素电极7与电容电极2a之间形成的电场相应而倾倒。此时，在像素电极7与电容电极2a的间隔大的情况下，电力线集中在狭窄的区域中，液晶分子48……仅在电极周围倾倒。此外，在液晶层LC中，在像素电极7的上方区域和位于与该上方区域相同高度的其它区域中，形成的电场小或者没有形成电场，因此，液晶分子48……不进行响应，对显示没有贡献。另外，在电容电极2a和与其一侧邻接的像素电极7之间的区域、以及和与其另一侧邻接的像素电极7之间的区域中，所形成的倾斜方向电场相互对称地分布，因此，液晶分子48……的倾倒方向相互相反。随着电场增大，液晶分子48……倾倒至接近水平的角度。 
图10表示鉴于图9的结构，在上部包括像素电极(第二电压施加用电极)7的凸部56、与由透明电极构成的电容电极(第一电压施加用电极)52覆盖的凸部54以交替排列的方式配置的像素构造。图10(a)表示没有对液晶层LC施加电压的状态，图10(b)表示对液晶层LC施加电压的状态。 
凸部56由设置在玻璃基板31上的突起状的绝缘物57、设置在绝缘物57上的像素电极7、和从上表面和侧面将绝缘物57和像素电极7覆盖的钝化膜50构成。钝化膜50例如由SiNx膜构成。凸部54由距离玻璃基板31的上表面(即TFT基板的上表面)达到规定高度的突起状的绝缘物53、和设置成将绝缘物53和位于绝缘物53周围的玻璃基板31的上表面覆盖的电容电极52构成。像素电极7位于从玻璃基板31的上表面看比电容电极52高的位置。电容电极52在此将相互邻接的两个凸部56、56之间的玻璃基板31的上表面，除了设置有绝缘物53的部位以外几乎全部覆盖。作为钝化膜50，当在形成像素电极7之后将电容电极52图案化时，具有防止像素电极7由于电容电极52的图案化而腐蚀的功能。另外，TFT基板的垂直取向膜51以覆盖凸部56、54的方式在整个面上形成。 
另外，电容电极52通过接触技术与电容配线Cs连接。由此，如图10(b)所示，当通过在像素电极7与电容电极52之间施加对液晶层LC的施加电压而形成有电场时，像素电极7与电容电极52作为电场集中用电极起作用，与图9的情况相比，电力线通过的范围，在液 晶分子48倾倒时的指向矢方向上扩展，对显示有贡献的液晶分子48增加。另外，因为第一电压施加用电极使用透明电极，所以可以不遮挡来自TFT基板背面一侧的光。从而，显示的亮度格外提高。 
图11表示鉴于图9的结构，代替图10的凸部54，在位于相互邻接的2个凸部56、56之间的玻璃基板31的上表面(即TFT基板的上表面)上呈平面状设置有由透明电极构成的电容电极(第一电压施加用电极)61。图11(a)表示没有对液晶层LC施加电压的状态，图11(b)表示对液晶层LC施加电压的状态。 
电容电极61在此将相互邻接的两个凸部56、56之间的玻璃基板31的上表面几乎全部覆盖。像素电极7位于从玻璃基板31的上表面看比电容电极61高的位置。根据该结构，如图11(b)所示，当在像素电极7与电容电极61之间形成有电场时，像素电极7与电容电极61也作为电场集中用电极起作用，与图9的情况相比，电力线通过的范围在液晶分子48倾倒时的指向矢方向上扩展，对显示有贡献的液晶分子48增加。另外，因为第一电压施加用电极使用透明电极，所以可以不遮挡来自TFT基板背面一侧的光。从而，显示的亮度格外提高。 
上述的图2、图9～图11所示的液晶显示装置包括TFT基板与对置基板组合而成的液晶显示面板，该对置基板不具有与TFT基板相对的对置电极，液晶以MVA模式驱动。由此，使用在TFT基板一侧在第一电压施加用电极与第二电压施加用电极之间形成的、将液晶层LC的厚度方向的上下之间连接的倾斜方向电场，同时将液晶层LC多畴化，由此，能够以MVA模式驱动液晶，因此，通过在对置基板上不设置对置电极而以MVA模式驱动液晶，能够实现对置基板一侧的结构简化的MVA驱动方式的液晶显示装置。 
另外，为了进行上述的多畴化，在TFT基板中，第一电压施加用电极与第二电压施加用电极，如图1所示，设置成沿着基板表面相互平行地延伸的状态。 
第一电压施加用电极与第二电压施加用电极设置成沿着基板表面相互平行地延伸的状态，由此，作为相互邻接的第一电压施加用电极与第二电压施加用电极之间的倾斜方向电场，沿着上述延伸的方向，可得到方向和强度均匀地分布的电场。从而，如使用图9～图11所说 明的那样，在相互邻接的第一电压施加用电极与第二电压施加用电极之间的区域中，液晶分子48……的倾倒方向一致，能够在该区域中构成1个畴。另外，在相互邻接的区域中，倾斜方向电场相互对称地分布，由此，液晶分子48……的倾倒方向相互相反，因此，能够构成不同的畴。从而，能够容易地将液晶层LC多畴化。例如，在图1中，像素区域相对于电容配线Cs镜像配置，因此，半个区域彼此具有不同的2种畴，合计形成有4种畴。 
因为能够这样利用倾斜方向电场形成畴，所以，如图2、图9～图11所示，通过在对置基板中将对液晶进行取向控制的构造物省略，能够实现非常简化的结构的MVA驱动方式的液晶显示装置。 
另外，在这样的各个畴中，特别地，优选在第一电压施加用电极与第二电压施加用电极之间的、比第二电压施加用电极更靠近TFT基板表面一侧的区域中，不产生液晶分子48……进行响应的与基板表面平行的横向电场。当在该区域、即对显示有贡献的液晶分子48……所存在的区域中，不产生液晶分子48……进行响应的与基板表面平行的横向电场时，即使在第一电压施加用电极与第二电压施加用电极之间施加电压，也能够不产生液晶分子48……以垂直取向的方式进行响应的部分。从而，能够使MVA模式的显示成为高品质。 
本发明的TFT基板，如以上所述，其用于由扫描信号线驱动电路和数据信号线驱动电路驱动的液晶显示面板，形成有TFT、扫描信号线和数据信号线，其中，在各像素中，第一电压施加用电极相互沿着基板表面隔开间隔配置有多个，在邻接的上述第一电压施加用电极彼此之间的、比上述第一电压施加用电极距离上述基板表面的高度更高的位置配置的第二电压施加用电极，沿着上述基板表面配置，在上述第二电压施加用电极的上述基板表面一侧，配置有与上述第一电压施加用电极连接的第三电极，当上述TFT通过上述扫描信号线的电压而成为导通状态时，上述数据信号线与上述第二电压施加用电极连接，由此，成为在上述第一电压施加用电极与上述第二电压施加用电极之间对液晶施加电压、并且在上述第一电压施加用电极与上述第三电极之间不对液晶施加电压的状态。 
通过以上所述，能起到以下效果：能够实现在对液晶施加电压的 电极的电场集中用图案具有在液晶层的厚度方向的上下相互交错地排列的结构的液晶显示装置中使用的、制造工艺简化的TFT基板。 
在发明内容部分中说明的具体的实施方式或实施例，只是为了使本发明的技术内容清楚，不应该仅限定于这样的具体例子狭义地进行解释，在本发明的精神和权利要求书的范围内，能够进行各种变更而实施。 
产业上的可利用性 
本发明能够适合在具有广视野角特性的液晶显示装置中使用。 

Claims (4)

1.一种TFT基板，其用于由扫描信号线驱动电路和数据信号线驱动电路驱动的液晶显示面板，形成有TFT、扫描信号线和数据信号线，该TFT基板的特征在于：
在各像素中，
电容电极相互沿着基板表面隔开间隔配置有多个，
在邻接的所述电容电极彼此之间的、比所述电容电极距离所述基板表面的高度更高的位置配置的像素电极，沿着所述基板表面配置，
当所述TFT通过所述扫描信号线的电压而成为导通状态时，所述数据信号线与所述像素电极连接，由此，成为在所述电容电极与所述像素电极之间对液晶施加电压的状态，
所述电容电极由透明电极构成，并设置成覆盖突起状的绝缘物和位于所述绝缘物周围的所述基板表面。
2.一种TFT基板，其用于由扫描信号线驱动电路和数据信号线驱动电路驱动的液晶显示面板，形成有TFT、扫描信号线和数据信号线，该TFT基板的特征在于：
在各像素中，
在上部包括像素电极的凸部在基板表面上排列有多个，并且在位于相互邻接的两个所述凸部之间的所述基板表面上呈平面状地设置有由透明电极构成的电容电极，由此，所述电容电极相互沿着所述基板表面隔开间隔配置有多个，并且在邻接的所述电容电极彼此之间的、比所述电容电极距离所述基板表面的高度更高的位置配置的所述像素电极，沿着所述基板表面配置，
形成有覆盖所述凸部和所述电容电极的垂直取向膜，
当所述TFT通过所述扫描信号线的电压而成为导通状态时，所述数据信号线与所述像素电极连接，由此，成为在所述电容电极与所述像素电极之间对液晶施加电压的状态。
3.根据权利要求1或2所述的TFT基板，其特征在于：
所述液晶为以垂直取向模式驱动的液晶。
4.根据权利要求3所述的TFT基板，其特征在于：
所述液晶的层厚为2.8μm以上10μm以下。
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