薄膜晶體管陣列基板和液晶顯示裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種可實現(xiàn)高速響應(yīng)化和高透射率化的能夠適用于三層電極結(jié)構(gòu)的液晶顯示裝置等且開口率大的薄膜晶體管陣列基板和具備它的液晶顯示裝置。本發(fā)明的薄膜晶體管陣列基板為具有薄膜晶體管元件、柵極總線和源極總線的薄膜晶體管陣列基板，其中，上述薄膜晶體管陣列基板具有電極，上述電極包含第一電極和第二電極，上述第一電極包含沿源極總線的線狀部分，上述第一電極包含沿柵極總線的線狀部分，沿上述源極總線的線狀部分的至少一個在俯視基板主面時，相對于沿柵極總線的線狀部分橫向設(shè)置，在與柵極總線重疊的位置與薄膜晶體管元件的漏極電極連接，上述第二電極為面狀電極。
【專利說明】薄膜晶體管陣列基板和液晶顯示裝置【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及薄膜晶體管陣列基板和液晶顯示裝置。更詳細(xì)而言，涉及包含在沒有施加電壓時在與基板主面垂直的方向上取向的液晶分子的液晶顯示裝置中使用的薄膜晶體管陣列基板和液晶顯示裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]薄膜晶體管陣列基板能夠?qū)︼@示裝置等進(jìn)行電控制而進(jìn)行顯示/非顯示的驅(qū)動，例如在液晶顯示裝置中用作夾持液晶的基板等正得到廣泛普及。具體而言，它已成為在個人計算機(jī)、電視機(jī)、汽車導(dǎo)航等車輛用的設(shè)備、手機(jī)等便攜式信息終端的顯示器、能夠進(jìn)行立體顯示的顯示裝置等日常生活和商 務(wù)中不可或缺的器件。在這些用途中正針對用于改變液晶層的光學(xué)特性的電極配置等，研究面向各種模式的液晶顯示裝置的薄膜晶體管陣列基板。
[0003]另外，作為近年來使用的液晶顯示裝置的顯示方式，可以列舉:具有使負(fù)的介電常數(shù)各向異性的液晶分子與基板面垂直地取向的垂直取向(VA:Vertical Alignment)模式；使具有正或負(fù)的介電常數(shù)各向異性的液晶分子與基板面平行地取向，對液晶層施加橫向電場的面內(nèi)開關(guān)(IPS:1n_Plane Switching)模式和邊緣電場開關(guān)(FFS:Fringe FieldSwitching)模式等。
[0004]例如，作為FFS驅(qū)動方式的液晶顯示裝置，已公開一種具有高速響應(yīng)性和廣視野角的薄膜晶體管型液晶顯示器，該薄膜晶體管型液晶顯示器包括:具有第一共用電極層的第一基板；具有像素電極層和第二共用電極層的第二基板；被夾持在上述第一基板與上述第二基板之間的液晶；和為了帶來對高速的輸入數(shù)據(jù)傳送速度的高速響應(yīng)性和對于收視者而言的廣視野角而在設(shè)于上述第一基板的上述第一共用電極層與設(shè)于上述第二基板的上述像素電極層以及第二共用電極層之間產(chǎn)生電場的單元(例如，參照專利文獻(xiàn)I)。
[0005]另外，作為通過多個電極施加橫向電場的液晶裝置，已公開一種相對配置的一對基板間夾持有由介電常數(shù)各相異性為正的液晶構(gòu)成的液晶層的液晶裝置，該液晶裝置中，構(gòu)成上述一對基板的各個第一基板、第二基板設(shè)置有隔著上述液晶層對置并且對該液晶層施加縱向電場的電極，并且上述第二基板設(shè)置有對上述液晶層施加橫向電場的多個電極(例如，參照專利文獻(xiàn)2)。
[0006]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0007]專利文獻(xiàn)
[0008]專利文獻(xiàn)1:日本特表2006-523850號公報
[0009]專利文獻(xiàn)2:日本特開2002— 365657號公報

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]發(fā)明要解決的技術(shù)問題
[0011 ] 如專利文獻(xiàn)I所記載的，在FFS驅(qū)動方式的液晶顯示裝置中，上升沿(顯示狀態(tài)從暗狀態(tài)[黑顯示]變化為亮狀態(tài)[白顯示]的期間)能夠通過下側(cè)基板的上層狹縫電極-下層面狀電極間產(chǎn)生的邊緣電場(FFS驅(qū)動)使液晶分子旋轉(zhuǎn)，下降沿(顯示狀態(tài)從亮狀態(tài)[白顯示]變化為暗狀態(tài)[黑顯示]的期間)能夠通過基板間的電位差產(chǎn)生的縱向電場使液晶分子旋轉(zhuǎn)，即，上升沿和下降沿均通過電場使液晶分子旋轉(zhuǎn)，從而實現(xiàn)高速響應(yīng)化。
[0012]上述專利文獻(xiàn)2中記載:在具有三層電極結(jié)構(gòu)的液晶顯示裝置中利用梳齒電極提高響應(yīng)速度。但是實質(zhì)上只有關(guān)于顯示方式為扭曲向列(TN:Twisted Nematic)模式的液晶裝置的記載，而沒有關(guān)于作為有利于得到廣視野角、高對比度的特性等的方式的垂直取向型的液晶顯示裝置的任何公開。
[0013]另外，在垂直取向型的具有三層電極(對置電極、上層電極、下層電極)的液晶裝置中，上升沿通過下側(cè)基板的上層梳齒電極間的橫向電場(或上層電極與下層電極的邊緣驅(qū)動所產(chǎn)生的邊緣電場)使液晶分子旋轉(zhuǎn)，下降沿通過由上下基板間的電位差產(chǎn)生的縱向電場使液晶分子旋轉(zhuǎn)，即上升沿、下降沿均通過電場使液晶分子旋轉(zhuǎn)，從而能夠?qū)崿F(xiàn)高速響應(yīng)化。特別如日本特愿2011-142346號、特愿2011-142351號所記載的，能夠使上層電極如同一對梳齒電極那樣產(chǎn)生橫向電場，由此能夠進(jìn)一步提高上升沿時的透射率。
[0014]此時，為了進(jìn)行驅(qū)動而將漏極電極與電極(ITO)電連接(相連)，但是由于連接的方式而導(dǎo)致開口率下降。
[0015]另外，當(dāng)上層電極具有兩個以上的要由TFT驅(qū)動的電極時，有時出現(xiàn)因為電極的形狀和與TFT的位置關(guān)系的原因而無法很好地連接的情況。
[0016]在如上所述的垂直取向型的具有三層電極的液晶裝置等中，針對適當(dāng)?shù)谋∧ぞw管陣列基板的電極結(jié)構(gòu)、電極結(jié)構(gòu)與透射率的相關(guān)性等，在作為現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)的上述專利文獻(xiàn)所記載的發(fā)明的基礎(chǔ)上還可以進(jìn)一步改進(jìn)。
[0017]另外，作為現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)的上述專利文獻(xiàn)、日本特愿2011-142346號、特愿2011-142351號中也沒有特別提及關(guān)于驅(qū)動方法的內(nèi)容，雖在將ITO和漏極電極電連接時存在技術(shù)問題，但沒有關(guān)于技術(shù)問題及其解決方法的任何記載。
[0018]本發(fā)明是鑒于上述現(xiàn)狀而完成的，其目的在于提供一種可實現(xiàn)高速響應(yīng)化和高透射率化的能適用于三層電極結(jié)構(gòu)的液晶顯示裝置等且開口率大的薄膜晶體管陣列基板和具有該薄膜晶體管陣列基板的液晶顯示裝置。
[0019]解決技術(shù)問題的技術(shù)方案
[0020]本發(fā)明人研究了在垂直取向型的液晶顯示面板和液晶顯示裝置中如何同時實現(xiàn)高速響應(yīng)化和高透射率化，著眼于在上升沿、下降沿均通過電場對液晶分子進(jìn)行取向控制的液晶顯示裝置中使用的薄膜晶體管陣列基板進(jìn)行了研究。而且，對電極結(jié)構(gòu)，特別是在連接電極(ITO)和漏極電極(像素電極)時最佳的像素的電極的配置進(jìn)行了進(jìn)一步的研究，發(fā)現(xiàn)通過設(shè)法改進(jìn)電極的結(jié)構(gòu)和TFT、源極總線的位置關(guān)系，例如通過采用如下的結(jié)構(gòu)，無需降低開口率，就能驅(qū)動，所采用結(jié)構(gòu)是:上述薄膜晶體管陣列基板所具有的電極包含第一電極(一對梳齒電極等)和第二電極(面狀電極)，上述一對梳齒電極中的一個梳齒電極包括沿源極總線的線狀部分，上述一對梳齒電極中的另一個梳齒電極包括沿柵極總線的線狀部分，上述沿源極總線的線狀部分在俯視基板主面時，相對于上述沿源極總線的線狀部分橫向設(shè)置，在與柵極總線重疊的位置與薄膜晶體管元件的漏極電極連接。
[0021]另外，本發(fā)明的發(fā)明人還發(fā)現(xiàn)，這種薄膜晶體管陣列基板特別適用于這樣一種液晶顯示裝置，即，在該液晶裝置中，夾持液晶層的薄膜晶體管陣列基板和對置基板具有電極，在上升沿，產(chǎn)生上層梳齒電極間的橫向電場(或上層電極與下層電極的邊緣驅(qū)動所產(chǎn)生的邊緣電場)，在下降沿，通過基板間的電位差產(chǎn)生縱向電場，由此發(fā)現(xiàn)，上升沿和下降沿均能夠通過電場使液晶分子旋轉(zhuǎn)，實現(xiàn)高速響應(yīng)化，想到能夠很好地解決上述技術(shù)問題的方法，完成了本發(fā)明。在本發(fā)明中，如上所述，通過設(shè)法改進(jìn)薄膜晶體管陣列基板的像素的電極等的配置，能夠在垂直取向型的具有三層電極結(jié)構(gòu)的液晶顯示裝置中實現(xiàn)高速響應(yīng)化以及高透射率化，在這一點上本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)所記載的發(fā)明不同。進(jìn)而言之，在場序驅(qū)動方式的液晶顯示裝置或在低溫環(huán)境下，響應(yīng)速度的技術(shù)問題變得特別顯著時，本發(fā)明就能夠解決這種問題，并且還能夠?qū)崿F(xiàn)優(yōu)異的透射率。
[0022]換而言之，本發(fā)明是一種薄膜晶體管陣列基板，其具有薄膜晶體管元件、柵極總線和源極總線，上述薄膜晶體管陣列基板的特征在于:上述薄膜晶體管陣列基板具有電極，上述電極包含第一電極和第二電極，上述第一電極包含沿源極總線的線狀部分，上述第一電極包含沿柵極總線的線狀部分，上述沿源極總線的線狀部分的至少一個在俯視基板主面時，相對于上述沿源極總線的線狀部分橫向設(shè)置，在與柵極總線重疊的位置與薄膜晶體管元件的漏極電極連接，上述第二電極為面狀電極。
[0023]上述沿源極總線的線狀部分在俯視基板主面時，相對于上述沿源極總線的線狀部分橫向設(shè)置是指，例如在俯視基板主面時，上述第一電極(優(yōu)選為如后所述的一對梳齒電極中的一個梳齒電極)的沿源極總線的線狀部分通過上述第一電極(優(yōu)選為一對梳齒電極中的另一個梳齒電極)的沿柵極總線的線狀部分的延長線。此處，上述沿源極總線的線狀部分配置成從由上述沿柵極總線的線狀部分及其延長線來分隔而得到的一側(cè)延長至另一偵U。由此，上述沿源極總線的線狀部分適當(dāng)?shù)卦谂c柵極總線重疊的位置與薄膜晶體管元件的漏極電極連接，在該連接部位(接觸部)不會致開口率下降。另外，上述沿柵極總線的線狀部分只要能夠起到本發(fā)明的效果，也可以不在與上述沿柵極總線的線狀部分垂直的方向上橫向設(shè)置，但優(yōu)選實質(zhì)上在垂直方向上橫向設(shè)置。
[0024]另外，優(yōu)選上述第一電極為一對梳齒電極，上述一對輸出電極中的一個梳齒電極包含沿源極總線的線狀部分，上述一對梳齒電極中的另一個梳齒電極包含沿柵極總線的線狀部分，上述沿源極總線的線狀部分的至少一個在俯視基板主面時，相對于上述沿源極總線的線狀部分橫向設(shè)置，在與柵極總線重疊的位置與薄膜晶體管元件的漏極電極連接。
[0025]優(yōu)選上述沿源極總線的線狀部分在俯視基板主面時比上述沿柵極總線的線狀部分長。例如，上述沿源極總線的線狀部分的長度在俯視基板主面時，可以為上述沿柵極總線的線狀部分的長度的1.05倍?1.3倍。由此，例如在像素的縱向的間距和橫向的間距實質(zhì)上相等時，上述沿源極總線的線狀部分能夠更適當(dāng)?shù)卦谂c柵極總線重疊的位置與薄膜晶體管元件的漏極電極連接。
[0026]優(yōu)選上述源極總線包含能夠沿上述源極總線同時驅(qū)動至少兩個像素的至少兩條源極總線。進(jìn)一步優(yōu)選，上述兩個像素沿源極總線相鄰。這樣，例如通過采用雙源極(doublesource)驅(qū)動，特別是在大型的液晶顯示面板中，能夠使向像素寫入信號的時間充分長，能夠充分對像素進(jìn)行充電。另外，本發(fā)明特別優(yōu)選的方式之一就是源極總線包含能夠同時驅(qū)動沿源極總線相鄰的兩個像素的兩條源極總線。另外，只要能夠發(fā)揮上述效果，也可以不是薄膜晶體管陣列基板的所有源極線都用于同時驅(qū)動相鄰的至少兩條像素的源極總線。[0027]優(yōu)選上述第一電極按每個像素配置，上述沿柵極總線的線狀部分通過像素的中央，分別配置在沿上述源極總線相鄰的兩個像素的第一電極，具有在俯視基板主面時彼此反轉(zhuǎn)的結(jié)構(gòu)。反轉(zhuǎn)的結(jié)構(gòu)是指與將像素旋轉(zhuǎn)180°時的電極結(jié)構(gòu)大致相同的電極結(jié)構(gòu)。在能夠進(jìn)行雙源極驅(qū)動的薄膜晶體管陣列基板等中，在上述沿柵極總線的線狀部分通過像素的中央的情況下，采用這樣將第一電極沿上述源極總線依次反轉(zhuǎn)的結(jié)構(gòu)，由此上述沿源極總線的線狀部分在與柵極總線重疊的位置能夠與薄膜晶體管元件的漏極電極連接。
[0028]優(yōu)選上述薄膜晶體管陣列基板中，與一個像素(子像素)重疊的源極總線至少有四條，從像素的外側(cè)向內(nèi)一條的兩條源極總線(除了像素的最外側(cè)的兩條源極總線之外，位于該像素的最外側(cè)的兩條源極總線)分別與上述一對梳齒電極中的一個梳齒電極電連接或與上述一對梳齒電極中的另一個梳齒電極電連接。與一個像素重疊的源極總線至少有四條是指，通常，彼此大致平行的四條源極總線在俯視基板主面時配置為與一個像素重疊。下層電極即使在沒有每個像素的TFT的情況下，也有可能通過沿源極總線或柵極總線連接等而能夠驅(qū)動，因此源極總線的數(shù)量最少為四條。另外，在通過每個像素的TFT驅(qū)動下層電極的情況下，通常與一個像素(子像素)重疊的源極總線為六條。
[0029]優(yōu)選上述薄膜晶體管陣列基板中，與一個像素重疊的源極總線至少有四條，從像素的外側(cè)向內(nèi)一條的兩條源極總線與上述一對梳齒電極的外側(cè)的線狀部分連接。特別優(yōu)選從像素的外側(cè)向內(nèi)一條的兩條源極總線與上述一對梳齒電極的最外側(cè)的線狀部分連接。外側(cè)是指例如在柵極總線的長度方向上像素內(nèi)的靠外側(cè)的位置。
[0030]通過將向內(nèi)一條的源極總線這樣連接，由此能夠適當(dāng)?shù)剡B接所有的TFT和像素電極。
[0031]優(yōu)選上述面狀電極在源極總線方向的像素間或柵極總線方向的像素間共用地連接。由此，例如每一個像 素能夠減少一個TFT，結(jié)果能夠提高開口率。
[0032]另外，優(yōu)選上述薄膜晶體管元件包含氧化物半導(dǎo)體。
[0033]優(yōu)選上述第一電極為用于產(chǎn)生橫向電場的電極。上述橫向電場是指水平方向(與基板主面平行的方向)的電場，通常，本發(fā)明的液晶顯示面板用于通過產(chǎn)生該水平方向的電場進(jìn)行白顯示。即，上述橫向電場也可以是包含諸如在基板的上層電極-下層電極間產(chǎn)生的邊緣電場之類的水平分量的電場，但優(yōu)選為在一對梳齒電極(優(yōu)選為設(shè)置在同一層的一對梳齒電極)間產(chǎn)生的橫向電場。
[0034]即，上述第一電極優(yōu)選為一對梳齒電極。上述一對梳齒電極只要是可稱之為在俯視基板主面時，配置成兩個梳齒電極相對即可。通過這一對梳齒電極能夠在梳齒電極間適當(dāng)?shù)禺a(chǎn)生橫向電場，因此當(dāng)液晶層包含具有正的介電常數(shù)各向異性的液晶分子時，上升沿時的響應(yīng)性能和透射率優(yōu)異，而當(dāng)液晶層包含具有負(fù)的介電常數(shù)各向異性的液晶分子時，在下降沿時能夠通過橫向電場使液晶分子旋轉(zhuǎn)，實現(xiàn)高速響應(yīng)化。另外，上述第一基板和上述第二基板所具有的電極只要能夠在基板間施加電位差即可，由此，在液晶層包含具有正的介電常數(shù)各向異性的液晶分子的情況下的下降沿時，以及在液晶層包含具有負(fù)的介電常數(shù)各向異性的液晶分子的情況下的上升沿時，能夠以基板間的電位差產(chǎn)生縱向電場，通過電場使液晶分子旋轉(zhuǎn)，實現(xiàn)高速響應(yīng)化。
[0035]一對梳齒電極可以設(shè)置在同一層，只要能發(fā)揮本發(fā)明的效果，一對梳齒電極也可以配置在不同的層，但優(yōu)選一對梳齒電極設(shè)置在同一層。一對梳齒電極設(shè)置在同一層是指，各個梳齒電極在其液晶層側(cè)和/或與液晶層側(cè)相反的一側(cè)，與共用的部件(例如，絕緣層、液晶層等)接觸。
[0036]優(yōu)選上述一對梳齒電極在俯視基板主面時，梳齒部分彼此平行。其中，優(yōu)選一對梳齒電極的梳齒部分彼此大致平行，換而言之，一對梳齒電極各自具有多個大致平行的狹縫。
[0037]上述一對梳齒電極優(yōu)選能夠在閾值電壓以上設(shè)為不同的電位。例如指在將亮狀態(tài)的透射率設(shè)定為100%時，賦予5%的透射率的電壓值。能夠在閾值電壓以上設(shè)為不同的電位，只要是能夠?qū)崿F(xiàn)在閾值電壓以上設(shè)為不同的電位的驅(qū)動操作即可，由此能夠適當(dāng)?shù)乜刂剖┘佑谝壕拥碾妶觥２煌碾娢坏膬?yōu)選上限值例如為20V。作為能夠成為不同的電位的結(jié)構(gòu)，例如通過利用某TFT驅(qū)動一對梳齒電極中的一個電極，并且用另外的TFT驅(qū)動另一電極，或者使該另一電極與該另一電極的下層電極導(dǎo)通，能夠使一對梳齒電極分別為不同的電位。一對梳齒電極的梳齒部分的寬度例如優(yōu)選為2μπι以上。另外，梳齒部分與梳齒部分之間的寬度(本說明書中也稱為空隙)，例如優(yōu)選為2 μ m~7 μ m。
[0038]另外，本發(fā)明的薄膜晶體管陣列基板所具有的面狀電極在本說明書中包括在多個像素內(nèi)電連接的方式，作為優(yōu)選的薄膜晶體管基板的面狀電極，例如可列舉在所有像素內(nèi)電連接的方式，沿像素線電連接的方式等。
[0039]另外，特別優(yōu)選令薄膜晶體管陣列基板的液晶層側(cè)的電極(上層電極)為一對梳齒電極(狹縫電極)，令薄膜晶體管陣列基板的與液晶層側(cè)相反的一側(cè)的電極(下層電極)為面狀電極的方式。由此，在將本發(fā)明的薄膜晶體管陣列基板應(yīng)用于液晶顯示裝置時，能夠適當(dāng)?shù)厥┘訖M向電場、縱向電場。例如，能夠在薄膜晶體管陣列基板的一對梳齒電極(或狹縫電極)的下層隔著絕緣層設(shè)置面狀電極。而且，上述薄膜晶體管陣列基板的面狀電極優(yōu)選沿像素線電連接，但也可以按各像素單位獨立。另外，在一對梳齒電極中的一個梳齒電極與作為其下層電極的面狀電極導(dǎo)通的情況下，該面狀電極沿像素線電連接時，該梳齒電極也成為沿像素線電連接的方式，該方式也是本發(fā)明優(yōu)選方式之一。另外，優(yōu)選本發(fā)明的薄膜晶體管陣列基板的面狀電極至少在俯視基板主面時，與薄膜晶體管陣列基板所具有的電極重疊的部位為面狀。沿像素線電連接，只要是沿著像素的縱向、橫向等的排列中任意的至少一個，在多個像素內(nèi)電連接即可。另外，各個電極不必在所有像素線中電連接，只要是能稱之為在液晶顯示面板中實質(zhì)上沿像素線電連接即可。
[0040]上述面狀電極優(yōu)選形成為與一對梳齒電極之間隔著電阻層。上述電阻層優(yōu)選為絕緣層。絕緣層只要是在本發(fā)明的【技術(shù)領(lǐng)域】中能稱之為絕緣層即可。
[0041]上述面狀電極進(jìn)一步優(yōu)選為在同一像素列內(nèi)電連接的方式。上述同一像素列是指例如在薄膜晶體管陣列基板為有源矩陣基板的情況下，在俯視基板主面時，沿有源矩陣基板的柵極總線配置的像素列。這樣通過第一基板的面狀電極和/或第二基板的面狀電極在同一像素列內(nèi)電連接，能夠?qū)﹄姌O施加電壓，使得例如在與偶數(shù)柵極總線對應(yīng)的每個像素，和與奇數(shù)柵極總線對應(yīng)的每個像素中，電位變化反轉(zhuǎn)，能夠適當(dāng)?shù)禺a(chǎn)生縱向電場而實現(xiàn)高速響應(yīng)化。
[0042]上述薄膜晶體管陣列基板的面狀電極只要是在本發(fā)明的【技術(shù)領(lǐng)域】中能稱之為面狀即可，可以在其一部分的區(qū)域具有肋、狹縫等取向限制結(jié)構(gòu)體，或者在俯視基板主面時在像素的中心部分具有該 取向限制結(jié)構(gòu)體，但是優(yōu)選實質(zhì)上不具有取向限制結(jié)構(gòu)體。
[0043]此處，能夠?qū)Π磁紨?shù)線、奇數(shù)線共用連接的下層電極(薄膜晶體管陣列基板所具有的面狀電極)進(jìn)行施加，使電位變化反轉(zhuǎn)。另外，也可以將保持在恒定電壓的電極的電位設(shè)為中間電位，當(dāng)將保持在該恒定電壓的電極的電位視為OV時，也可以說是對每個總線的下層電極施加的電壓的極性進(jìn)行了反轉(zhuǎn)。
[0044]本發(fā)明的液晶顯示面板所具備的薄膜晶體管陣列基板是用于夾持液晶的一對基板中的一個基板，例如通過以玻璃、樹脂等絕緣基板為母體，在絕緣基板上制作配線、電極、彩色濾光片等而形成。
[0045]另外，優(yōu)選上述一對梳齒電極中的至少一個梳齒電極為像素電極，本發(fā)明的薄膜晶體管陣列基板為有源矩陣基板。
[0046]另外，本發(fā)明也是包括本發(fā)明的薄膜晶體管陣列基板的液晶顯示裝置。本發(fā)明的液晶顯示裝置的薄膜晶體管陣列基板優(yōu)選的實施方式與上述本發(fā)明的液晶顯示面板所優(yōu)選的實施方式相同。
[0047]本發(fā)明的液晶顯示面板通常包括本發(fā)明的薄膜晶體管陣列基板、對置基板和被夾持于兩基板間的液晶層。
[0048]優(yōu)選上述對置基板具有電極。上述電極進(jìn)一步優(yōu)選為面狀電極。對置基板的面狀電極只要是在本發(fā)明的【技術(shù)領(lǐng)域】中能稱之為面狀即可，可以在其一部分的區(qū)域具有肋、狹縫等取向限制結(jié)構(gòu)體，或者在俯視基板主面時在像素的中心部分具有該取向限制結(jié)構(gòu)體，但是優(yōu)選實質(zhì)上不具有取向限制結(jié)構(gòu)體。
[0049]上述液晶層通常是通過在本發(fā)明的薄膜晶體管陣列基板的電極或本發(fā)明的薄膜晶體管陣列基板與對置基板之間產(chǎn)生的電場在閾值電壓以上包含與基板主面平行的分量地取向，但其中優(yōu)選包含在水平方向上取向的液晶分子。在水平方向上取向，只要是例如通過在一對梳齒電極間產(chǎn)生的電場在本發(fā)明的【技術(shù)領(lǐng)域】能夠稱為在水平方向上取向即可。由此，能夠進(jìn)一步提高透射率。上述液晶層所含的液晶分子優(yōu)選實質(zhì)上由在閾值電壓以上在與基板主面平行的方向上取向的液晶分子構(gòu)成。
[0050]上述液晶層優(yōu)選包含具有正的介電常數(shù)各向異性的液晶分子(正液晶分子)。具有正的介電常數(shù)各向異性的液晶分子是在施加電場時能在恒定方向上取向的液晶分子，其容易進(jìn)行取向控制，能夠進(jìn)一步實現(xiàn)高速響應(yīng)化。另外，上述液晶層還優(yōu)選包含具有負(fù)的介電常數(shù)各向異性的液晶分子(負(fù)液晶分子)。由此，能夠進(jìn)一步提高透射率。即，可以說，從高速響應(yīng)化的觀點出發(fā)，優(yōu)選上述液晶分子實質(zhì)上由具有正的介電常數(shù)各向異性的液晶分子構(gòu)成，而從透射率的觀點出發(fā)，優(yōu)選上述液晶分子實質(zhì)上由具有負(fù)的介電常數(shù)各相異性的液晶分子構(gòu)成。
[0051]在本發(fā)明的液晶顯示裝置中，在上述薄膜晶體管陣列基板和對置基板中的至少一個基板的液晶層側(cè)通常具有取向膜。該取向膜優(yōu)選為垂直取向膜。另外，作為該取向膜，可列舉由有機(jī)材料、無機(jī)材料形成的取向膜、由光活性材料形成的光取向膜等。另外，上述取向膜也可以是未實施摩擦處理等的取向處理的取向膜。通過利用由有機(jī)材料、無機(jī)材料形成的取向膜、光取向膜等無需進(jìn)行取向處理的取向膜，能夠使工藝變簡單，由此能削減成本，并且能夠提高可靠性和成品率。另外，在進(jìn)行摩擦處理的情況下，由于混入來自摩擦布等的雜質(zhì)而導(dǎo)致液晶污染，因異物而導(dǎo)致點缺陷不良，由于在液晶面板內(nèi)摩擦不均勻，有可能發(fā)生顯示不均勻等，但是通過利用由有機(jī)材料、無機(jī)材料形成的取向膜、光取向膜等無需進(jìn)行取向處理的取向膜，能夠消除這些不利點。另外，優(yōu)選在上述薄膜晶體管陣列基板和對置基板中的至少一個基板的與液晶層側(cè)相反的一側(cè)具有偏光板。該偏光板優(yōu)選為圓偏光板。由這種結(jié)構(gòu)，更能夠發(fā)揮透射率改善效果。該偏光板還優(yōu)選直線偏光板。由這種結(jié)構(gòu)，能夠?qū)崿F(xiàn)優(yōu)異的視野角特性。
[0052]本發(fā)明的液晶顯示裝置在產(chǎn)生縱向電場時，通常至少在薄膜晶體管陣列基板所具有的電極與對置基板所具有的電極之間產(chǎn)生電位差。優(yōu)選的方式是在上述薄膜晶體管陣列基板所具有的電極與對置基板所具有的電極之間，產(chǎn)生比薄膜晶體管陣列基板所具有的電極(例如一對梳齒電極)間高的電位差的方式。
[0053]另外，在產(chǎn)生橫向電場時，通常至少在上述薄膜晶體管陣列基板所具有的電極(例如一對梳齒電極)間產(chǎn)生電位差。例如能夠采用在上述薄膜晶體管陣列基板所具有的電極(例如一對梳齒電極)間產(chǎn)生比上述薄膜晶體管陣列基板所具有的電極與對置基板所具有的電極間高的電位差的方式。另外，進(jìn)行低灰度顯示時，能夠采用在上述薄膜晶體管陣列基板所具有的電極間產(chǎn)生比上述薄膜晶體管陣列基板所具有的電極與對置基板所具有的電極間低的電位差的方式。
[0054]本發(fā)明的液晶顯示面板所具備的對置基板是用于夾持液晶的一對基板中的一個基板，例如通過以玻璃、樹脂等絕緣基板為母體，在絕緣基板上制作配線、電極、彩色濾光片等而形成。
[0055]本發(fā)明的液晶顯示裝置可以是透射型、反射型、半透射型中的任一種。另外，作為本發(fā)明的液晶顯示裝置的用途，可列舉個人計算機(jī)、電視機(jī)、汽車導(dǎo)航儀等車載用的設(shè)備、手機(jī)等便攜信息終端的顯示器等，特別優(yōu)選應(yīng)用于汽車導(dǎo)航儀等車載用的設(shè)備等在低溫環(huán)境下等使用的設(shè)備。
[0056]上述面狀電極優(yōu)選沿像素線電連接。上述面狀電極也可以由透明導(dǎo)電體和與該透明導(dǎo)電體電連接的金屬導(dǎo)電體構(gòu)成。
[0057]另外，上述一對梳齒電極中的至少一個梳齒電極能夠設(shè)為與上述面狀電極電連接。
[0058]另外，換而言之，在本說明書中，電極沿像素線電連接是指電極至少按每同一數(shù)量的像素線電連接，例如電極可以按每一條像素線連接，電極也可以按每η條像素線連接(η條η條地連接)，均予以優(yōu)選。另外，η是2以上的整數(shù)。電極按每多條(η條)像素線連接，只要是與該多條像素線對應(yīng)的電極電連接即可，例如也包含電極按奇數(shù)像素線、偶數(shù)像素線連接的方式。這樣，電極按每多條像素線連接時，通常使該多條線同時反轉(zhuǎn)。
[0059]作為本發(fā)明的薄膜晶體管陣列基板和液晶顯示裝置的結(jié)構(gòu)，只要是以這種結(jié)構(gòu)部件作為必備形成，則對于其他結(jié)構(gòu)部件沒有特別的限制，能夠適當(dāng)應(yīng)用薄膜晶體管陣列基板和液晶顯示裝置中通常使用的其他結(jié)構(gòu)。
[0060]上述各實施方式在不脫離本發(fā)明的宗旨的范圍內(nèi)，也可以適當(dāng)進(jìn)行組合。
[0061]發(fā)明效果
[0062]根據(jù)本發(fā)明的薄膜晶體管陣列基板和液晶顯示裝置，可實現(xiàn)高速響應(yīng)化和高透射率化的能夠適用于三層電極結(jié)構(gòu)的液晶顯示裝置等且能夠使開口率變大。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0063]圖1是本實施方式的液晶顯示裝置的產(chǎn)生橫向電場時的剖視示意圖。[0064]圖2是本實施方式的液晶顯示裝置的產(chǎn)生縱向電場時的剖視示意圖。
[0065]圖3是表示能夠進(jìn)行雙源極驅(qū)動的薄膜晶體管陣列基板的源極總線與像素電極連接的例子的俯視示意圖。
[0066]圖4是實施方式I的薄膜晶體管陣列基板的像素俯視示意圖。
[0067]圖5是實施方式I的變形例的薄膜晶體管陣列基板的像素俯視示意圖。
[0068]圖6是實施方式2的薄膜晶體管陣列基板的像素俯視示意圖。
[0069]圖7是表示本實施方式的液晶顯示裝置的接觸孔的配置的圖。
[0070]圖8是實施方式3的薄膜晶體管陣列基板的像素俯視示意圖。
[0071]圖9是表示本實施方式的液晶顯示裝置的一例的剖視示意圖。
[0072]圖10是本實施方式中使用的有源驅(qū)動元件周邊的俯視示意圖。
[0073]圖11是本實施方式中使用的有源驅(qū)動元件周邊的剖視示意圖。
[0074]圖12是比較例I的薄膜晶體管陣列基板的像素俯視示意圖。
[0075]圖13是比較例2的薄膜晶體管陣列基板的像素俯視示意圖。
[0076]圖14是比較例3的薄膜晶體管陣列基板的像素俯視示意圖。
[0077]圖15是比較例3的變形例的薄膜晶體管陣列基板的像素俯視示意圖。
【具體實施方式】
[0078]以下，列舉實施方式，參照附圖對本發(fā)明進(jìn)行更詳細(xì)的說明，但本發(fā)明不僅限于這些實施方式。本說明書中，只要沒有特別明示，像素也可以是子像素(subpixel)。另外，面狀電極只要是在本發(fā)明的【技術(shù)領(lǐng)域】中能稱之為面狀電極，則例如也可以形成有點狀的肋和/或狹縫，但優(yōu)選實質(zhì)上不具有取向限制結(jié)構(gòu)體。另外，配置在薄膜晶體管陣列基板的電極中，顯示面?zhèn)鹊碾姌O也稱為上層電極，與顯示面相反的一側(cè)的電極也稱為下層電極。而且，本實施方式的薄膜晶體管陣列基板由于具有薄膜晶體管元件(TFT)等原因，也稱為TFT基板。另外，在本實施方式的液晶顯示裝置中，在上升沿(施加橫向電場)/下降沿(施加縱向電場)，均將TFT設(shè)為導(dǎo)通狀態(tài)，對一對梳齒電極中的至少一個的電極(像素電極)施加電壓。
[0079]另外，在各實施方式中，對發(fā)揮同樣功能的部件和部分標(biāo)注相同的附圖標(biāo)記。另夕卜，圖中，預(yù)先若沒有特別說明，(i)表示位于下側(cè)基板的上層的梳齒電極中的一個梳齒電極的電位，Qi)表示位于下側(cè)基板的上層的梳齒電極中的另一個梳齒電極的電位，Qii)表示下側(cè)基板的下層的面狀電極的電位，(iv)表示上側(cè)基板的面狀電極的電位。另外，在各實施方式中，對發(fā)揮同樣功能的部件和部分標(biāo)注同樣的附圖標(biāo)記。另外，在本實施方式中，作為上層電極、下層電極，使用IT0(Indium Tin Oxide ;氧化銦錫)，但例如也可以適當(dāng)?shù)厥褂?IZO (Indium Zinc Oxide ;氧化銦鋅)來代替 ITO0
[0080]首先，對能夠適用本實施方式的薄膜晶體管陣列基板的液晶顯示裝置進(jìn)行說明。
[0081]圖1是表示本實施方式的液晶顯示裝置的產(chǎn)生橫向電場時的液晶顯示裝置的剖視示意圖。圖2是表示本實施方式的液晶顯示裝置的產(chǎn)生縱向電場時的液晶顯示裝置的剖視示意圖。圖1和圖2中，虛線表示所產(chǎn)生的電場方向。實施方式I的液晶顯示面板具有利用作為具有正的介電常數(shù)各向異性的液晶(正液晶)的液晶分子31的垂直取向型的三層電極結(jié)構(gòu)(此處，位于第二層的下側(cè)基板的上層電極為一對梳齒電極(本說明書中也稱為第一電極))。上升沿，如圖1所示，通過一對梳齒電極16 (例如，包括電位為7V的梳齒電極17和電位為14V的梳齒電極19)間的以7V電位差產(chǎn)生的橫向電場，使液晶分子旋轉(zhuǎn)。此時，實質(zhì)上不產(chǎn)生基板間(電位為10.5V的下層電極(本說明書中也稱為第二電極)13與電位為7V的對置電極23之間)的電位差。
[0082]另外，下降沿，如圖2所示，通過基板間(例如，電位分別為14V的下層電極13、上層電極17和上層電極19，與電位為OV的對置電極23之間)的以14V電位差產(chǎn)生的縱向電場，使液晶分子旋轉(zhuǎn)。此時，實質(zhì)上不產(chǎn)生一對梳齒電極16 (例如由電位為14V的梳齒電極17和電位為14V的梳齒電極19構(gòu)成)間的電位差。
[0083]上升沿、下降沿均通過電場使液晶分子旋轉(zhuǎn)，由此實現(xiàn)高速響應(yīng)。即，在上升沿，利用一對梳齒電極間的橫向電場成為導(dǎo)通狀態(tài)，能夠?qū)崿F(xiàn)高透射率化，在下降沿，利用基板間的縱向電場成為導(dǎo)通狀態(tài)，能夠?qū)崿F(xiàn)高速響應(yīng)化。另外，通過梳齒驅(qū)動的橫向電場，也能夠?qū)崿F(xiàn)高透射率化。此外，在實施方式I及其以后的實施方式中，作為液晶，使用了正型液晶，但也可以使用負(fù)型液晶代替正型液晶。使用負(fù)型液晶的情況下，通過一對基板間的電位差，液晶分子在水平方向(與基板主面平行的方向)上取向，通過一對梳齒電極間的電位差，液晶分子也在水平方向上取向。由此，透射率變優(yōu)異，并且在上升沿/下降沿，均能夠通過電場使液晶分子旋轉(zhuǎn)，實現(xiàn)高速響應(yīng)化。另外，后述的各實施方式的薄膜晶體管陣列基板能夠特別適合應(yīng)用于這種液晶顯示裝置，但除此之外也能夠應(yīng)用于FFS驅(qū)動的液晶顯示裝置或TBA模式的液晶顯示裝置。這種液晶顯示裝置需要對梳齒電極17、梳齒電極19、作為面狀電極的下層電極13施加不同的電壓，因此有時需要三個TFT。
[0084]實施方式I的液晶顯示面板如圖1和圖2所示，通過薄膜晶體管陣列基板10、液晶層30和對置基板20 (彩色濾光片基板)從液晶顯示面板的背面?zhèn)认蛴^察面?zhèn)纫来委B層而構(gòu)成。本實施方式的液晶顯示面板如圖2所示，在不足閾值電壓時使液晶分子垂直取向。另外，如圖1所示，在梳齒電極間的電壓差為閾值電壓以上時，利用玻璃基板11 (薄膜晶體管陣列基板的玻璃基板)上形成的上層電極17、19( 一對梳齒電極16)間產(chǎn)生的電場使液晶分子在梳齒電極間傾斜至水平方向，由此控制透射光量。面狀的下層電極13(對置電極13)在與上層電極17、19( 一對梳齒電極16)之間隔著絕緣層15而形成。絕緣層15中例如使用氧化膜SiO2、氮化膜SiN、丙烯酸樹脂等，或者也能使用這些材料的組合。
[0085]雖未在圖1、圖2不出，但在兩基板的與液晶層相反的一側(cè)配置有偏光板。作為偏光板，圓偏光板和直線偏光板均能夠使用。另外，在兩基板的液晶層側(cè)分別配置有取向膜，這些取向膜可以是有機(jī)取向膜和無機(jī)取向膜中任一者。另外，這些取向膜既可以使液晶分子在與膜面垂直的方向上取向，也可以使該液晶分子在與膜面平行的方向上取向。
[0086]在被掃描信號線選擇的時刻，使從視頻信號線供給的電壓通過薄膜晶體管元件(TFT)施加在用于驅(qū)動液晶材料的上層電極19。另外，在后述的各實施方式中，上層電極17和上層電極19形成在同層，優(yōu)選形成在同層的方式，但是，只要能夠在梳齒電極間產(chǎn)生電壓差而施加橫向電場，從而發(fā)揮提高透射率的本發(fā)明的效果，則也可以形成在不同層。上層電極19經(jīng)接觸孔與從TFT延伸的漏極電極連接。另外，在圖1、圖2中，下層電極13、對置電極23為面狀，下層電極13例如能夠按柵極總線中的偶數(shù)線、奇數(shù)線共用連接(下層電極13例如能夠與柵極總線中的偶數(shù)線共用連接，并且與柵極總線的奇數(shù)線共用連接)。這種電極在本說明書中也稱作面狀電極。另外，對置電極23與所有像素共用連接。[0087]在本實施方式中，梳齒電極的電極寬度L例如優(yōu)選為2μπι以上。梳齒電極的電極間隔S例如優(yōu)選為2 μ m以上。另外，優(yōu)選的上限值例如為7 μ m。
[0088]另外，作為電極間隔S與電極寬度L之比(L/S)，例如優(yōu)選為0.4~3。進(jìn)一步優(yōu)選的下限值為0.5，進(jìn)一步優(yōu)選的上限值為1.5。
[0089]液晶單元間隙(cell gap)d只要為2μπι~7μπι即可，優(yōu)選處于該范圍內(nèi)。液晶單元間隙d(液晶層的厚度)優(yōu)選在本說明書中對全部的液晶顯示面板的液晶層的厚度取平均算出。
[0090]另外，本實施方式的液晶顯示裝置能夠適當(dāng)包括通常的液晶顯示裝置所具備的部件(例如，光源等)。
[0091]接著，對后述的實施方式2、3的雙源極驅(qū)動進(jìn)行說明。
[0092]圖3是表示能夠進(jìn)行雙源極驅(qū)動的薄膜晶體管陣列基板的源極總線與像素電極連接的例子的俯視示意圖。其中，在圖中，線粗的縱線和線細(xì)的縱線均表示源極總線。通過同時驅(qū)動TFT，能夠每次寫入兩條柵極總線。
[0093]當(dāng)在大型面板中進(jìn)行240Hz驅(qū)動時，像素的寫入時間非常短。例如，在柵極總線的條數(shù)為1080條的情況下，單源極驅(qū)動下的一條線的寫入時間為4μ s( = ls/240Hz/1080條)。這樣，因為寫入時間短，所以無法充分地對像素進(jìn)行充電。
[0094]通過將其制成雙源極驅(qū)動，同時對第η個像素和第η+1個像素進(jìn)行寫入(同時寫入兩條柵極總線)， 由此寫入時間變?yōu)?倍的8μ s(= ls/240Hz/540條)，能夠?qū)崿F(xiàn)與120Hz驅(qū)動的寫入時間8 μ s(= ls/120Hz/1080條)相同時間的寫入。
[0095]實施方式I (單源極驅(qū)動、兩個TFT的情況)
[0096]圖4是實施方式I的薄膜晶體管陣列基板的像素俯視示意圖。
[0097]在實施方式I中，優(yōu)選作為一對梳齒電極中的一個梳齒電極的上層電極(像素電極)19具有凸形(T字形)的主干部分，上層電極17具有凹形的主干部分。另外，上層電極(像素電極)19的主干部分和上層電極17的主干部分相對。上層電極(像素電極)19和上層電極17分別具有從主干部分以45° (135° )的角度延伸的分支部分。分支部分也可以說是與梳齒電極的齒的部分對應(yīng)，可以說，上層電極(像素電極)19的分支部分和上層電極17的分支部分交替配置，彼此相對。另外，這種電極結(jié)構(gòu)在后述的實施方式中也一樣。
[0098]作為一對梳齒電極中的一個梳齒電極的上層電極(像素電極)19包括沿源極總線A、B的線狀部分。此處，上層電極19所包含的沿源極總線A、B的線狀部分在像素中設(shè)置在柵極總線的長度方向最靠外側(cè)(圖4的像素中最右側(cè))的位置。沿柵極總線G的另一個主干部分從沿該源極總線A、B的線狀部分的中心附近，與該線狀部分成90°的角度地向圖中左側(cè)延伸。
[0099]另外，作為一對梳齒電極中的另一個梳齒電極的上層電極17包括沿柵極總線G的線狀部分。沿該柵極總線G的線狀部分在像素中設(shè)置在源極總線的長度方向上最靠外側(cè)(圖4的像素中最上側(cè)和最下側(cè))的位置。上層電極19的沿源極總線A、B的線狀部分，在圖4中以虛線包圍的部分41處，相對于上層電極17的沿柵極總線G的線狀部分橫向設(shè)置。另外，上層電極19的沿源極總線A、B的線狀部分不與上層電極17的沿柵極總線G的線狀部分重疊。由此，上層電極19的沿源極總線A、B的線狀部分在與柵極總線G重疊的位置與薄膜晶體管元件的漏極電極d適當(dāng)連接。另外，沿著源極總線A、B的上層電極19的線狀部分比沿著柵極總線的上層電極17的線狀部分長。當(dāng)上層電極中的一個電極的沿源極總線的線狀部分比上層電極中的另一個電極的沿柵極總線的線狀部分長時，能夠與漏極電極d適當(dāng)?shù)剡B接。
[0100]使上層電極(像素電極)19的主干部分延伸至像素的外側(cè)(用虛線包圍的部位)。漏極電極d與上層電極19的接觸在柵極總線G上進(jìn)行。由此，能夠充分防止漏極電極d與上層電極19在像素附近(與像素區(qū)域重疊的部位等)接觸時發(fā)生的取向紊亂。
[0101]另外，圖4中，η表示從圖的上側(cè)起數(shù)在像素排列中沿著柵極總線的像素列的情況下的第η個像素，同樣，η+1表示第η+1個像素。后述的圖中也一樣。
[0102]實施方式I的圖4是以下層電極13為共用電極在柵極總線方向或源極總線方向上連接，每個像素具有兩個TFT的情形，但在下層電極13也由每個像素的TFT來驅(qū)動這樣的每個像素有三個TFT的情況下，同樣能夠應(yīng)用本發(fā)明。
[0103]圖5是實施方式I的變形例的薄膜晶體管陣列基板的像素俯視示意圖。
[0104]圖5表示像素從實施方式I起旋轉(zhuǎn)90°的情況。在該情況下，上層電極19’的沿柵極總線的線狀部分變短，上層電極17’的沿源極總線的線狀部分變長。上層電極17’的沿源極總線(圖5的上下部分)的線狀部分，在圖5中由虛線包圍的部分43處，相對于上層電極19’的沿柵極總線(圖5的左右方向)的線狀部分橫向設(shè)置。而且，雖未圖示，但在與柵極總線重疊的位置與薄膜晶體管元件的漏極電極連接。
[0105]實施方式2 (雙源極驅(qū)動、兩個TFT的情況:像素的反轉(zhuǎn))
[0106]圖6是實施方式2 的薄膜晶體管陣列基板的像素俯視示意圖。
[0107]作為上層電極119的主干部分的沿源極總線A~F的線狀部分設(shè)得比上層電極117的沿柵極總線G的線狀部分長，并且在柵極總線G上與TFT3或TFT6連接。換而言之，作為上層電極117的主干部分的沿柵極總線G的線狀部分設(shè)得較短，以免產(chǎn)生干擾，使上層電極119的沿源極總線的線狀部分相對于該上層電極117的沿柵極總線G的線狀部分在由虛線包圍的部分141處橫向設(shè)置。
[0108]通過使上層電極117和上層電極119在第η個像素和第η+1個像素中反轉(zhuǎn)配置，無論是哪個像素，上層電極的沿源極總線的線狀部分均在柵極總線上與TFT的漏極電極電連接。
[0109]此時，當(dāng)令源極總線從左端起依次為Α、B、C、D、E、F時，連接的順序依次成為:
[0110]A:與第η個像素的上層電極117連接
[0111]B:與第η+1個像素的上層電極119連接
[0112]C:與第η個像素的下層電極113連接
[0113]D:與第η+1個像素的下層電極113連接
[0114]E:與第η個像素的上層電極119連接
[0115]F:與第η+1個像素的上層電極117連接
[0116]這樣的連接是優(yōu)選方式之一。
[0117]與上層電極117連接的源極總線A、F和與下層電極113連接的源極總線C、D也可以是反過來的。另外，與第η個像素的下層電極113連接的源極總線C和與第η+1個像素的下層電極113連接的源極總線D也可以是反過來的，與第η+1個像素的上層電極119連接的源極總線B和與第η個像素的上層電極119連接的源極總線E也可以是反過來的。其中尤為重要的是，從兩外側(cè)向內(nèi)一條的源極總線B、E (除了最外側(cè)的兩條源極總線A、F之外，位于該像素的最外側(cè)的兩條源極總線B、E)與相對于上層電極117的沿柵極總線設(shè)置的部分橫向設(shè)置的、作為一對梳齒電極中的一個梳齒電極的上層電極119連接，優(yōu)選這種方式。
[0118]另外，以下層電極113為共用電極，在柵極總線方向或源極總線方向連接，每個像素以兩個TFT進(jìn)行驅(qū)動的情況下，也同樣能夠應(yīng)用實施方式2的像素結(jié)構(gòu)。
[0119]另外，在能夠進(jìn)行雙源極驅(qū)動的薄膜晶體管陣列基板中，像素中央的主干不與源極總線平行時，在第η個像素和第η+1個像素中，像素的電極的配置成為反轉(zhuǎn)的結(jié)構(gòu)，優(yōu)選這種結(jié)構(gòu)。
[0120]圖7是表示本實施方式的液晶顯示裝置的接觸孔的配置的圖。
[0121]由白色 的虛線包圍的位置為接觸孔。像這樣在柵極總線上設(shè)置漏極電極與上層電極的接觸孔，由此如上所述，能夠充分防止在接觸孔位于像素附近時產(chǎn)生的取向紊亂。
[0122]實施方式3 (雙源極驅(qū)動、三個TFT的情況:將像素旋轉(zhuǎn)90° )
[0123]圖8是實施方式3的薄膜晶體管陣列基板的像素俯視示意圖。
[0124]作為上層電極217的主干部分的沿源極總線A~F的線狀部分設(shè)得比上層電極219的沿柵極總線G的線狀部分長，并且分別在柵極總線G上與TFT3或TFT4連接。換而言之，作為上層電極219的主干部分的沿柵極總線G的線狀部分設(shè)得較短，以免產(chǎn)生干擾，使上層電極217的沿源極總線的線狀部分相對于該上層電極219的沿柵極總線G的線狀部分在由虛線包圍的部分241橫向設(shè)置。
[0125]通過使上層電極的像素圖案從實施方式I等所示的像素圖案旋轉(zhuǎn)90°，上層電極217與漏極電極d沒有問題地電連接。
[0126]此時，當(dāng)令源極總線從左端起依次為A、B、C、D、E、F時，連接的順序依次成為:
[0127]A:與第η個像素的上層電極219連接
[0128]B:與第η+1個像素的上層電極217連接
[0129]C:與第η個像素的下層電極213連接
[0130]D:與第η+1個像素的下層電極213連接
[0131]E:與第η個像素的上層電極217連接
[0132]F:與第η+1個像素的上層電極219連接
[0133]這樣的連接是優(yōu)選方式之一。
[0134]與上層電極219連接的源極總線A、F和與下層電極213連接的源極總線C、D也可以是反過來的。另外，與第η個像素的上層電極219連接的源極總線A和與第η+1個像素的上層電極219連接的源極總線F可以是反過來的，與第η個像素的下層電極213連接的源極總線C和與第η+1個像素的下層電極213連接的源極總線D也可以是反過來的，與第η+1個像素的上層電極217連接的源極總線B和與第η個像素的上層電極217連接的源極總線E也可以是反過來的。
[0135]另外，在實施方式3中，如圖8的附圖標(biāo)記245所示，漏極電極d與下層電極213電連接，但是代之，也可以以下層電極213為共用電極，在柵極總線方向或源極總線方向連接，每個像素用兩個TFT進(jìn)行驅(qū)動。這種情況下也同樣能夠適當(dāng)應(yīng)用實施方式3的其他像素結(jié)構(gòu)。
[0136]另外，在實施方式3的情況下，重要的是六條源極總線的排列方法為，兩個外側(cè)的源極總線(A和F)與上層電極(ii)(或下層電極(iii))電連接，從兩個外側(cè)向內(nèi)一條的源極總線(B和E)與上層電極⑴電連接，最內(nèi)側(cè)的源極總線(C和D)與下層電極(iii)(或上層電極(ii))連接，特別優(yōu)選這種方式。即，采用B的源極總線以及E的源極總線與上層電極(i)相連的設(shè)計，能夠適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行設(shè)計。
[0137]在上述各實施方式中，上層電極的主干與漏極電極d連接，因此為向柵極總線側(cè)延伸的長的結(jié)構(gòu)。
[0138]另外，在本發(fā)明的各實施方式中，優(yōu)選使用氧化物半導(dǎo)體TFT (IGZ0等)。以下對該氧化物半導(dǎo)體TFT進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0139]上述薄膜晶體管基板包括薄膜晶體管元件。上述薄膜晶體管元件優(yōu)選包含氧化物半導(dǎo)體。即，在薄膜晶體管元件中，優(yōu)選利用氧化鋅等氧化物半導(dǎo)體膜來代替硅半導(dǎo)體膜，形成有源驅(qū)動元件(TFT)的活性層。將這種TFT稱作“氧化物半導(dǎo)體TFT”。氧化物半導(dǎo)體具有這樣的特征，即呈現(xiàn)比非晶硅高的載流子遷移率，特性偏差也小。因此，氧化物半導(dǎo)體TFT適用于能夠比非晶硅TFT更高速地動作，驅(qū)動頻率高，更加高精密的下一代顯示裝置的驅(qū)動。另外，氧化物半導(dǎo)體膜由比多晶硅膜簡單的工序形成，因此具有也能夠適用于需要大面積的裝置的優(yōu)點。
[0140]本實施方式的液晶驅(qū)動方法特別是在FSD (場序顯示裝置)中使用的情況下，如下的特征很顯著。
[0141](I)像素電容比通常的VA(垂直取向)模式大(圖9是表示本實施方式的液晶顯示裝置的一例的剖 視示意圖，圖9中，在箭頭所示的部位，在上層電極與下層電極之間，產(chǎn)生較大的電容，因此像素電容比通常的垂直取向[VA:Vertical Alignment]模式的液晶顯示裝置大)。(2)RGB的三個像素成為一個像素，因此一個像素的電容為三倍。(3)而且，需要240Hz以上的驅(qū)動，因此柵極導(dǎo)通時間非常短。
[0142]另外，應(yīng)用了氧化物半導(dǎo)體TFT(IGZ0等)的情形的優(yōu)點如下所不。
[0143]由上述⑴和⑵的原因，52型的像素電容為UV2A的240Hz驅(qū)動的機(jī)種的約20倍。
[0144]因而，當(dāng)利用現(xiàn)有技術(shù)的a — Si制作晶體管時，晶體管會變大約20倍以上，具有無法得到足夠的開口率的技術(shù)問題。
[0145]IGZO的遷移率為a — Si的約10倍，因此晶體管的大小成為約1/10。
[0146]利用彩色濾光片RGB的液晶顯示裝置中的三個晶體管成為一個，因此能夠制作成與a — Si大致同等或更小的程度。
[0147]如上所述，隨著晶體管變小，Cgd的電容也減小，因此與此相應(yīng)地對源極總線的負(fù)擔(dān)也會減小。
[0148](具體例)
[0149]圖10、圖11表示氧化物半導(dǎo)體TFT的結(jié)構(gòu)圖(例示)。圖10是本實施方式中使用的有源驅(qū)動元件周邊的俯視示意圖。圖11是用于本實施方式的有源驅(qū)動元件周邊的剖視示意圖。其中，附圖標(biāo)記T表示柵極?源極端子。附圖標(biāo)記Cs表示輔助電容。
[0150]以下對氧化物半導(dǎo)體TFT的制作工序的一例(該部)進(jìn)行說明。
[0151]利用了氧化物半導(dǎo)體膜的有源驅(qū)動元件(TFT)的活性層氧化物半導(dǎo)體層105a、105b能夠如下這樣形成。[0152]首先，利用濺射法，在絕緣膜113i之上形成例如厚度為30nm以上300nm以下的In—Ga — Zn — O類半導(dǎo)體(IGZO)膜。然后，利用光刻法，形成覆蓋IGZO膜的規(guī)定區(qū)域的抗蝕劑掩模。接著，利用濕法刻蝕，除去IGZO膜中未被抗蝕劑掩模覆蓋的部分。然后，剝離抗蝕劑掩模。這樣，得到島狀的氧化物半導(dǎo)體層105a、105b。另外，也可以利用其它的氧化物半導(dǎo)體膜來代替IGZO膜，形成氧化物半導(dǎo)體層105a、105b。
[0153]然后，使絕緣膜107沉積在基板Illg的整個表面后，對絕緣膜107進(jìn)行圖案化。
[0154]具體而言，首先，在絕緣膜113i和氧化物半導(dǎo)體層105a、105b之上，作為絕緣膜107，例如通過CVD法形成SiO2 (厚度:例如為約150nm)。
[0155]絕緣膜107優(yōu)選包含SiOy等氧化物膜。
[0156]若使用氧化物膜，則在氧化物半導(dǎo)體層105a、105b產(chǎn)生氧缺損的情況下，能夠利用氧化物膜中所包含的氧，使氧缺損得以恢復(fù)，因此能夠更為有效地減少氧化物半導(dǎo)體層105a、105b的氧化缺損。此處，作為絕緣膜107，使用由SiO2膜構(gòu)成的單層，但是絕緣膜107也可以具有以SiO2為下層且以SiNx膜為上層的疊層結(jié)構(gòu)。
[0157]絕緣膜107的厚度(在具有疊層結(jié)構(gòu)的情況下為各層的總厚度)，優(yōu)選為50nm以上200nm以下。如果為50nm以上，則在源極.漏極電極的圖案化工序等中，能夠更加可靠地保護(hù)氧化物半導(dǎo)體層105a、105b的表面。另一方面，如果超過200nm，則由于源極電極或漏極電極而產(chǎn)生更大的臺階，因此有可能引起斷線等。
[0158]另外，本實施方式的氧化物半導(dǎo)體層105a、105b優(yōu)選為例如由Zn — O類半導(dǎo)體(ZnO)、In-Ga-Zn-O 類半導(dǎo)體(IGZO)、In — Zn — O 類半導(dǎo)體(IZO)、或 Zn — Ti一O 類半導(dǎo)體(ZTO)等構(gòu)成的層 。其中，進(jìn)一步優(yōu)選In — Ga — Zn — O類半導(dǎo)體(IGZO)。
[0159]另外，本模式通過與上述氧化物半導(dǎo)體TFT組合而獲得一定的作用效果，但是也能夠利用非晶硅SiTFT、多晶硅SiTFT等公知的TFT元件來驅(qū)動。
[0160]比較例I (單源極驅(qū)動、兩個TFT的情況)
[0161]圖12是比較例I的薄膜晶體管陣列基板的像素俯視示意圖。
[0162]在電場導(dǎo)通-電場導(dǎo)通模式的液晶顯示裝置中，利用TFT驅(qū)動上層電極317、上層電極319時，每一個像素需要兩個TFT。
[0163]左側(cè)的源極總線A與上層電極317連接。右側(cè)的源極總線B與上層電極319連接，但是，由于上層電極317的主干較長，因此無法如由虛線包圍的部分347所示那樣連接。用TFT驅(qū)動下層電極313的、每一個像素具有三個TFT的薄膜晶體管陣列基板的情況下也一樣。
[0164]比較例2 (雙源極驅(qū)動、兩個TFT的情況)
[0165]圖13是比較例2的薄膜晶體管陣列基板的像素俯視示意圖。
[0166]在電場導(dǎo)通-電場導(dǎo)通模式的液晶顯示裝置中，驅(qū)動上層電極417、上層電極419時，每一個像素需要兩個TFT。
[0167]進(jìn)行240Hz驅(qū)動時，因為TFT的導(dǎo)通時間過短，因此在雙源極驅(qū)動時需要同時寫入兩個像素。因為極性反轉(zhuǎn)，因此向源極總線交替寫入+和_。
[0168]左側(cè)的兩個源極總線A、B與上層電極417連接。
[0169]右側(cè)的兩個源極總線C、D與上層電極419連接，但是，由于在第η+1個像素中，漏極d的前端不在上層電極419的方向上，因此無法連接。[0170]另外，在單源極驅(qū)動的情況下，如果上層電極417的主干較長，則無法連接。
[0171]比較例3 (雙源極驅(qū)動、三個TFT的情況)
[0172]圖14是比較例3的薄膜晶體管陣列基板的像素俯視示意圖。
[0173]在電場導(dǎo)通-電場導(dǎo)通模式的液晶顯示裝置中，對上層電極517、上層電極519、下層電極513這三個電極單獨地施加電壓時，每一個像素使用三個TFT。
[0174]進(jìn)行240Hz驅(qū)動時，因為TFT的導(dǎo)通時間過短，因此在雙源極驅(qū)動時需要同時寫入兩個像素。
[0175]每一個像素具有三個TFT，因此每一個像素總共有六條源極總線。因為極性反轉(zhuǎn)，因此向源極總線交替寫入+和_。
[0176]左側(cè)的兩個源極總線A、B與上層電極517連接。
[0177]中央的兩個源極總線C、D與下層電極513連接。
[0178]右側(cè)的兩個源極總線E、F與上層電極519連接，但是，由于在第η+1個像素中，漏極d的前端不在上層電極519的方向上，因此在第η+1個像素中無法連接。
[0179]不對下層電極513進(jìn)行TFT驅(qū)動，每一個像素具有兩個TFT的情況下也一樣。
[0180]另外，在單源極驅(qū)動的情況下，如果上層電極517的主干較長，則無法連接。
[0181]比較例3的變形例
[0182]圖15是比較例3的變形例的薄膜晶體管陣列基板的像素俯視示意圖。
[0183]在比較例3中，當(dāng)將上層電極519向漏極d側(cè)延長，將漏極d和上層電極519連接時，與此相應(yīng)地，開口率會下降。即，圖15表示比較例3的變形例，即，將比較例3的上層電極519向漏極d側(cè)延長，將漏極d和上層電極519連接的情況，但是由虛線包圍的區(qū)域549并沒有形成如一對梳齒電極那樣能夠適當(dāng)?shù)乜刂埔壕У娜∠虻慕Y(jié)構(gòu)，因此液晶的取向會發(fā)生紊亂，透射率會下降。
[0184]在上述的各實施方式中，薄膜晶體管陣列基板容易制造，而且能夠?qū)崿F(xiàn)高透射率化。另外，它能夠?qū)崿F(xiàn)能實施場序方式，并且適合應(yīng)用于車載用的顯示裝置、或能夠立體顯示的液晶顯示裝置(3D的液晶顯示裝置)用途的響應(yīng)速度。其中尤為優(yōu)選，液晶驅(qū)動裝置為進(jìn)行場序驅(qū)動的結(jié)構(gòu)，且包括圓偏光板。在進(jìn)行場序驅(qū)動時，沒有彩色濾光片，因此內(nèi)部反射變大。這是因為彩色濾光片的透射率通常為1/3，反射光兩次通過彩色濾光片，所以存在彩色濾光片的情況下，內(nèi)部反射為1/10左右。因此，通過利用圓偏光板，能夠成分減少這種內(nèi)部反射。另外，在TFT基板和對置基板中，能夠通過SEM(Scanning Electron Microscope:掃描式電子顯微鏡)等顯微鏡觀察，確認(rèn)本發(fā)明的液晶顯示面板、液晶顯示裝置和薄膜晶體管陣列基板的電極結(jié)構(gòu)等。
[0185]另外，在本說明書中，小型的液晶顯示面板是指10寸以下的便攜式設(shè)備用顯示器。大型面板是指比20寸的個人計算機(jī)用等的顯示器大的電視機(jī)用等的顯示器。
[0186]另外，在上述實施方式中，對電極按奇數(shù)像素線、偶數(shù)像素線電連接的液晶顯示裝置進(jìn)行了說明，并在這種方式的液晶顯示裝置進(jìn)行反轉(zhuǎn)驅(qū)動的基礎(chǔ)上予以優(yōu)選，但是只要電極沿像素線電連接，就能夠減少每個像素的TFT數(shù)量，例如可以是電極按上述以外的每多條的像素線(η條線η條線地(η是2以上的整數(shù)))連接。
[0187]另外，在TFT基板和對置基板中，能夠通過SEM(Scanning Electron Microscope:掃描式電子顯微鏡)等顯微鏡觀察，確認(rèn)本發(fā)明的液晶驅(qū)動方法和液晶顯示裝置的電極結(jié)構(gòu)等。另外，能夠利用本發(fā)明的【技術(shù)領(lǐng)域】的通常方法驗證驅(qū)動電壓，從而確認(rèn)本發(fā)明的液晶驅(qū)動方法等。
[0188]另外，上述包括薄膜晶體管陣列基板的液晶顯示裝置可以適當(dāng)包括通常的液晶顯示裝置所具備的部件(例如，光源等)。
[0189]上述實施方式的各方式在不脫離本發(fā)明的宗旨的范圍內(nèi)也可以適當(dāng)組合。
[0190]另外，本申請以2011年10月31日申請的日本國專利申請2011— 239348號為基礎(chǔ)，主張基于巴黎條約和所進(jìn)入國家的法規(guī)的優(yōu)先權(quán)。該申請的全部內(nèi)容已援引至本申請中以供參考。
[0191]附圖標(biāo)記
[0192]IOUl0......薄膜晶體管陣列基板
[0193]11,21......玻璃基板
[0194]13、13’、23、113、213、313、413、513......下層電極
[0195]15、415、515......絕緣層
[0196]16.......對梳齒電極
[0197]17、17，、19、19，、117、119、217、219、317、319、417、419、517、519......上層 電極
[0198]20......對置基板
[0199]23......對置電極
[0200]30......液晶層
[0201 ] 31......液晶(液晶分子)
[0202]IOla......柵極配線
[0203]IOlb......輔助電容配線
[0204]IOlc......連接部
[0205]Illg......基板
[0206]113?......絕緣膜(柵極絕緣膜)
[0207]105a、105b......氧化物半導(dǎo)體層(活性層)
[0208]107......絕緣層(刻蝕阻擋層、保護(hù)膜)
[0209]109as、109ad、109b、115b......開口部
[0210]lllas......源極配線
[0211]Illad......漏極配線
[0212]lllc、117c......連接部
[0213]113p......保護(hù)膜
[0214]117pix......像素電極
[0215]201......像素部
[0216]202......端子配置區(qū)域
[0217]T......柵極?源極端子
【權(quán)利要求】
1.一種薄膜晶體管陣列基板，其具有薄膜晶體管元件、柵極總線和源極總線，該薄膜晶體管陣列基板的特征在于: 該薄膜晶體管陣列基板具有電極， 該電極包含第一電極和第二電極， 該第一電極包含沿源極總線的線狀部分， 該第一電極包含沿柵極總線的線狀部分， 該沿源極總線的線狀部分的至少一個在俯視基板主面時，相對于該沿柵極總線的線狀部分橫向設(shè)置，在與柵極總線重疊的位置與薄膜晶體管元件的漏極電極連接， 該第二電極為面狀電極。
2.如權(quán)利要求1所述的薄膜晶體管陣列基板，其特征在于: 所述第一電極為一對梳齒電極， 該一對梳齒電極中的一個梳齒電極包含沿源極總線的線狀部分， 該一對梳齒電極中的另一個梳齒電極包含沿柵極總線的線狀部分， 該沿源極總線的線 狀部分的至少一個在俯視基板主面時，相對于該沿柵極總線的線狀部分橫向設(shè)置，在與柵極總線重疊的位置與薄膜晶體管元件的漏極電極連接。
3.如權(quán)利要求1或2所述的薄膜晶體管陣列基板，其特征在于: 所述沿源極總線的線狀部分在俯視基板主面時比所述沿柵極總線的線狀部分長。
4.如權(quán)利要求1~3中任一項所述的薄膜晶體管陣列基板，其特征在于: 所述源極總線包含能夠沿該源極總線同時驅(qū)動至少兩個像素的至少兩條源極總線。
5.如權(quán)利要求1~4中任一項所述的薄膜晶體管陣列基板，其特征在于: 所述第一電極按每個像素配置， 所述沿柵極總線的線狀部分通過像素的中央， 分別配置在沿所述源極總線相鄰的兩個像素中的第一電極，具有在俯視基板主面時彼此反轉(zhuǎn)的結(jié)構(gòu)。
6.如權(quán)利要求2所述的薄膜晶體管陣列基板，其特征在于: 所述薄膜晶體管陣列基板中，與一個像素重疊的源極總線至少有四條，從像素的外側(cè)向內(nèi)一條的兩條源極總線分別與所述一對梳齒電極中的一個梳齒電極電連接或與所述一對梳齒電極中的另一個梳齒電極電連接。
7.如權(quán)利要求2或6所述的薄膜晶體管陣列基板，其特征在于: 所述薄膜晶體管陣列基板中，與一個像素重疊的源極總線至少有四條，從像素的外側(cè)向內(nèi)一條的兩條源極總線與所述一對梳齒電極的外側(cè)的線狀部分連接。
8.如權(quán)利要求1~7中任一項所述的薄膜晶體管陣列基板，其特征在于: 所述面狀電極在源極總線方向的像素間或柵極總線方向的像素間共用地連接。
9.如權(quán)利要求1~8中任一項所述的薄膜晶體管陣列基板，其特征在于: 所述薄膜晶體管元件包含氧化物半導(dǎo)體。
10.如權(quán)利要求1~9中任一項所述的薄膜晶體管陣列基板，其特征在于: 所述第一電極為用于產(chǎn)生橫向電場的電極。
11.一種液晶顯示裝置，其特征在于: 所述液晶顯示裝置具備權(quán)利要求1~10中任一項所述的薄膜晶體管陣列基板。
【文檔編號】G09F9/30GK104024933SQ201280053786
【公開日】2014年9月3日 申請日期:2012年10月24日 優(yōu)先權(quán)日:2011年10月31日
【發(fā)明者】居山裕一, 吉岡孝兼, 津田和彥 申請人:夏普株式會社