液晶显示装置和显示设备转让专利
申请号 : CN200810006339.7
文献号 : CN100592183C
文献日 : 2010-02-24
发明人 : 田中大直 , 野口幸治 , 金谷康弘 , 中岛大贵 , 野津大辅 , 猪野益充
申请人 : 索尼株式会社
摘要 :
本发明提供了一种液晶显示装置和显示设备，其中，该液晶显示装置包括介于第一基板和第二基板之间的液晶层，并且在第一基板侧上具有用于向所述液晶层施加电场的共电极和像素电极，该液晶显示装置包括：多条扫描线和多条信号线；驱动元件；第一绝缘膜；共电极；第二绝缘膜；以及像素电极，其中，共电极覆盖第一绝缘膜上除接触孔的形成区域外的像素区域、以及扫描线和信号线中的至少一条。
权利要求 :
1.一种液晶显示装置，包括介于第一基板和第二基板之间的液晶 层，并且在第一基板侧上具有用于向所述液晶层施加电场的共 电极和像素电极，所述液晶显示装置包括：多条扫描线和多条信号线，被配置为以矩形形式设置在 所述第一基板上；
驱动元件，被配置为设置在所述扫描线和所述信号线之 间的交叉点处；
第一绝缘膜，被配置为设置在所述第一基板上并覆盖所 述驱动元件；
共电极，被配置为设置在所述第一绝缘膜上；
第二绝缘膜，被配置为设置在所述第一绝缘膜上并覆盖 所述共电极；以及像素电极，被配置为设置在像素区域内的所述第二绝缘 膜上并且具有多个狭缝，所述像素电极经由设置在所述第二绝 缘膜和所述第一绝缘膜中的接触孔连接至所述驱动元件，其 中，所述共电极覆盖在所述第一绝缘膜上除所述接触孔的形 成区域外的所述像素区域、以及所述扫描线和所述信号线中的 至少一条，所述共电极连接至由具有比所述共电极的电阻值低的电 阻值的材料构成的共电位线，以及所述共电位线在平面图中与所述信号线或所述扫描线重 叠。
2.根据权利要求1所述的液晶显示装置，其中，所述共电极被设置在所述第一绝缘膜上除所述接触孔的 所述形成区域外的整个显示区域上。
3.根据权利要求1所述的液晶显示装置，其中，所述第一绝缘膜由旋涂玻璃膜或有机绝缘膜形成。
4.根据权利要求1所述的液晶显示装置，其中，所述像素电极的所述多个狭缝平行于所述信号线设置。
5.根据权利要求1所述的液晶显示装置，其中所述像素电极经过配置，使所述像素电极在信号线侧上 的端部和最接近所述信号线的狭缝之间的电极部分的宽度不 同于其它狭缝间的电极部分的宽度。
6.一种包括液晶显示装置的显示设备，所述液晶显示装置包括介 于第一基板和第二基板之间的液晶层，并且在第一基板侧上具 有用于向所述液晶层施加电场的共电极和像素电极，所述显示 设备通过使用由所述液晶显示装置调制的光来显示影像，所述 显示设备包括：多条扫描线和多条信号线，被配置为以矩形形式设置在 所述第一基板上；
驱动元件，被配置为设置在所述扫描线和所述信号线之 间的交叉点处；
第一绝缘膜，被配置为设置在所述第一基板上并覆盖所 述驱动元件；
共电极，被配置为设置在所述第一绝缘膜上；
第二绝缘膜，被配置为设置在所述第一绝缘膜上并覆盖 所述共电极；以及像素电极，被配置为设置在像素区域内的所述第二绝缘 膜上并且具有多个狭缝，所述像素电极经由设置在所述第二绝 缘膜和所述第一绝缘膜中的接触孔连接至所述驱动元件，其 中，所述共电极覆盖在所述第一绝缘膜上除所述接触孔的形 成区域外的所述像素区域、以及所述扫描线和所述信号线中的 至少一条，所述共电极连接至由具有比所述共电极的电阻值低的电 阻值的材料构成的共电位线，以及所述共电位线在平面图中与所述信号线或所述扫描线重 叠。
说明书 :
相关申请的交叉引用
本发明包含于2007年2月27日向日本专利局提交的日本专利 申请JP 2007-046534的主题，其全部内容结合于此作为参考。
技术领域
本发明涉及一种液晶显示装置和显示设备，更具体地，涉及一 种边缘场切换(FFS)模式(也称为板内切换(IPS)支持模式)的 液晶显示装置以及包括该液晶显示装置的显示设备。
背景技术
在FFS模式的液晶显示装置中，用于向液晶层施加基本上与基 板表面平行的横向电场的共电极和像素电极被设置同一基板侧上， 并且通过该横向电场驱动液晶元件用于显示图像。以下将参考图14 描述现有技术的FFS模式的液晶显示装置。图14A的截面图是沿图 14B中的线A-A’得到的。
该附图中所示的液晶显示装置是透射的。该液晶显示装置包括 液晶面板，液晶面板由第一基板110、面向第一基板110的元件形 成表面设置的第二基板120、以及介于这些第一基板110和第二基 板120之间的液晶层130形成。而且，在该液晶面板中，偏光镜140 和150分别紧密接触第一基板110和第二基板120的外表面设置。 在第一基板110上的偏光镜140的更外侧，设置用作用于透射显示 的光源的背光(未示出)。
第一基板110由诸如玻璃的透明基板形成。在其面向液晶层130 的表面上，以矩阵形式排列多条扫描线111和多条信号线112。在 条扫描线111和信号线112的每个交叉点处，设置用于驱动各个像 素的由薄膜晶体管(TFT)形成的驱动元件。被扫描线111和信号 线112所包围的区域用作像素区域110A。
在扫描线111和用于相邻像素的下一扫描线111之间，平行于 这些扫描线111、接近用于相邻像素的扫描线111设置共电位线113。 此外，在同一平面，在除TFT 1的形成区域外的像素区域110A中 设置共电极114，以此方式使共电极114的端部与共电位线113重 叠。共电极114与扫描线111设置在相同的平面上，因此，共电极 114的排列受限于扫描线111。
TFT 1的栅电极2由扫描线111的一部分形成。在第一基板110 上，设置栅极绝缘膜3以覆盖扫描线111、共电位线113、和共电极 114。此外，在覆盖栅电极2的栅极绝缘膜3上图样化形成半导体 层4。
半导体层4直接位于栅电极2之上的一部分用作沟道层4a。在 沟道层4a的两个侧面上，设置含有n型杂质的源极区4b和漏极区 4c。在源极区4b上，源电极6a经设置连接至源极区4b，并且源电 极6a连接至信号线112。在漏极区4c上，漏电极6b经设置连接至 漏极区4c。以此方式形成了TFT 1。
在栅极绝缘膜3上，设置层间绝缘膜115以覆盖TFT 1。在该 层间绝缘膜115中，设置了连接到TFT1的漏极6b的接触孔115a。 在层间绝缘膜115上，设置通过接触孔115a连接至TFT1并具有多 个狭缝的像素电极116。这些狭缝116a与扫描线111平行。此外， 在层间绝缘膜115之上设置对准层117，并且对准层117覆盖像素 电极116。
由于这种结构，在共电极114和像素电极116的电极部分的端 部之间产生电场，其中，这些电极部分夹着狭缝116a。因此，向液 晶层130施加基本上平行于基板表面的横向电场。
第二基板120也由诸如玻璃基板的透明基板形成。在面向液晶 层130的表面上，顺序设置分别用于红色(R)、绿色(G)、和蓝色 (B)的各种颜色的滤色片121、以及对准层122。
在具有上述结构的液晶显示装置中，扫描线111和共电极114 位于第一基板110的同一平面上，因此共电极114的形成区域受扫 描线111的限制。这会导致孔径比(aperture ratio)低和透光率低的 问题。
为了解决这些问题，已报道了液晶显示装置的一个实施例，这 种液晶显示装置是通过在以上通过使用图14所述的液晶显示装置 的结构中，将具有狭缝116a的像素电极116设置在栅极绝缘膜3 上以及将共电极114设置在层间绝缘膜115上而得到的(例如，参 看第3742837号日本专利(专利文献1))。
此外，也已报道了以下的实施例，其中，在以上通过使用图14 所述的液晶显示装置中，共电极114被设置在栅极绝缘膜3上(例 如，参看第3740514号日本专利和第3742836号日本专利(专利文 献2和3))。
然而，在专利文献1所述的液晶显示装置中，尽管对共电极114 的配置没有任何限制，但是由于具有狭缝116a的像素电极116并没 有接近液晶层130设置，所以很难施加与基板表面平行的电场。因 此，不能控制液晶层130，并因此本身就很难进行液晶显示。
而且，在专利文献2和3描述的液晶显示装置中，共电极114 的配置受到信号线112的限制，因此很难维持高孔径比。
为了解决这些问题，如图15A的平面图所示，经形成在信号线 侧具有比共电极114更大尺寸的像素电极116’经过设置与信号线 112重叠。然而，在此结构中，如图15B的电路图所示，在信号线 112和像素电极116’之间生成寄生电容C1和C2，这会导致垂直的 色度亮度干扰(crosstalk)。
该附图中所示的液晶显示装置是透射的。该液晶显示装置包括 液晶面板，液晶面板由第一基板110、面向第一基板110的元件形 成表面设置的第二基板120、以及介于这些第一基板110和第二基 板120之间的液晶层130形成。而且，在该液晶面板中，偏光镜140 和150分别紧密接触第一基板110和第二基板120的外表面设置。 在第一基板110上的偏光镜140的更外侧，设置用作用于透射显示 的光源的背光(未示出)。
第一基板110由诸如玻璃的透明基板形成。在其面向液晶层130 的表面上，以矩阵形式排列多条扫描线111和多条信号线112。在 条扫描线111和信号线112的每个交叉点处，设置用于驱动各个像 素的由薄膜晶体管(TFT)形成的驱动元件。被扫描线111和信号 线112所包围的区域用作像素区域110A。
在扫描线111和用于相邻像素的下一扫描线111之间，平行于 这些扫描线111、接近用于相邻像素的扫描线111设置共电位线113。 此外，在同一平面，在除TFT 1的形成区域外的像素区域110A中 设置共电极114，以此方式使共电极114的端部与共电位线113重 叠。共电极114与扫描线111设置在相同的平面上，因此，共电极 114的排列受限于扫描线111。
TFT 1的栅电极2由扫描线111的一部分形成。在第一基板110 上，设置栅极绝缘膜3以覆盖扫描线111、共电位线113、和共电极 114。此外，在覆盖栅电极2的栅极绝缘膜3上图样化形成半导体 层4。
半导体层4直接位于栅电极2之上的一部分用作沟道层4a。在 沟道层4a的两个侧面上，设置含有n型杂质的源极区4b和漏极区 4c。在源极区4b上，源电极6a经设置连接至源极区4b，并且源电 极6a连接至信号线112。在漏极区4c上，漏电极6b经设置连接至 漏极区4c。以此方式形成了TFT 1。
在栅极绝缘膜3上，设置层间绝缘膜115以覆盖TFT 1。在该 层间绝缘膜115中，设置了连接到TFT1的漏极6b的接触孔115a。 在层间绝缘膜115上，设置通过接触孔115a连接至TFT1并具有多 个狭缝的像素电极116。这些狭缝116a与扫描线111平行。此外， 在层间绝缘膜115之上设置对准层117，并且对准层117覆盖像素 电极116。
由于这种结构，在共电极114和像素电极116的电极部分的端 部之间产生电场，其中，这些电极部分夹着狭缝116a。因此，向液 晶层130施加基本上平行于基板表面的横向电场。
第二基板120也由诸如玻璃基板的透明基板形成。在面向液晶 层130的表面上，顺序设置分别用于红色(R)、绿色(G)、和蓝色 (B)的各种颜色的滤色片121、以及对准层122。
在具有上述结构的液晶显示装置中，扫描线111和共电极114 位于第一基板110的同一平面上，因此共电极114的形成区域受扫 描线111的限制。这会导致孔径比(aperture ratio)低和透光率低的 问题。
为了解决这些问题，已报道了液晶显示装置的一个实施例，这 种液晶显示装置是通过在以上通过使用图14所述的液晶显示装置 的结构中，将具有狭缝116a的像素电极116设置在栅极绝缘膜3 上以及将共电极114设置在层间绝缘膜115上而得到的(例如，参 看第3742837号日本专利(专利文献1))。
此外，也已报道了以下的实施例，其中，在以上通过使用图14 所述的液晶显示装置中，共电极114被设置在栅极绝缘膜3上(例 如，参看第3740514号日本专利和第3742836号日本专利(专利文 献2和3))。
然而，在专利文献1所述的液晶显示装置中，尽管对共电极114 的配置没有任何限制，但是由于具有狭缝116a的像素电极116并没 有接近液晶层130设置，所以很难施加与基板表面平行的电场。因 此，不能控制液晶层130，并因此本身就很难进行液晶显示。
而且，在专利文献2和3描述的液晶显示装置中，共电极114 的配置受到信号线112的限制，因此很难维持高孔径比。
为了解决这些问题，如图15A的平面图所示，经形成在信号线 侧具有比共电极114更大尺寸的像素电极116’经过设置与信号线 112重叠。然而，在此结构中，如图15B的电路图所示，在信号线 112和像素电极116’之间生成寄生电容C1和C2，这会导致垂直的 色度亮度干扰(crosstalk)。
发明内容
本发明需要提供一种可以提高孔径比并抑制寄生电容的液晶 显示装置，以及包括该液晶显示装置的显示设备。
根据本发明的实施例，提供了一种液晶显示装置，其包括介于 第一基板和第二基板之间的液晶层，并且在第一基板侧上具有用于 向液晶层施加电场的共电极和像素电极。该液晶显示装置包括被配 置为以矩阵形式设置在第一基板上的多条扫描线和多条信号线、被 配置为设置在扫描线和信号线之间的交叉点处的驱动元件、以及被 配置为设置在第一基板上并且盖驱动元件的第一绝缘膜。此外，该 液晶显示装置还包括被配置为设置在第一绝缘膜上的共电极、被配 置为设置在第一绝缘膜上并覆盖共电极的第二绝缘膜、以及被配置 为设置在像素区域内的在第二绝缘膜上并且具有多个狭缝的像素 电极。像素电极经由设置在第二绝缘膜和第一绝缘膜中的接触孔连 接至驱动元件。共电极覆盖第一绝缘膜上除接触孔的形成区域外的 像素区域、以及扫描线和信号线中的至少一条。
根据本发明的另一个实施例，提供了包括液晶显示装置的显示 设备，该液晶显示装置包括介于第一基板和第二基板之间的液晶 层，并且在第一基板侧上具有用于向液晶层施加电场的共电极和像 素电极。该显示设备通过使用由液晶显示装置调制的光显示影像 (video)。该显示设备包括被配置为以矩阵形式设置在第一基板上 的多条扫描线和多条信号线、被配置为设置在扫描线和信号线之间 的交叉点处的驱动元件、以及被配置为设置在第一基板上并且盖驱 动元件的第一绝缘膜。此外，该液晶设备还包括被配置为设置在第 一绝缘膜上的共电极、被配置为设置在第一绝缘膜上并覆盖共电极 的第二绝缘膜、以及被配置为设置在像素区域内的在第二绝缘膜上 并且具有多个狭缝的像素电极。像素电极经由设置在第二绝缘膜和 第一绝缘膜中的接触孔连接至驱动元件。共电极覆盖第一绝缘膜上 除接触孔的形成区域外的像素区域、以及扫描线和信号线中的至少 一条。
在这种液晶显示装置和显示设备中，共电极被设置在覆盖信号 线和扫描线的第一绝缘膜上，从而共电极不仅覆盖除接触孔的形成 区域外的像素区域，并且还覆盖扫描线和信号线中的至少一条。这 个特征使得有效像素区域增大，并且可以提高孔径比。此外，由于 提供了覆盖扫描线和信号线中的至少一条的共电极，所以抑制了在 扫描线和像素电极之间或者信号线和像素电极之间的寄生电容。
如上所述，根据本发明实施例的液晶显示装置和显示设备，可 以提高孔径比。因此，增强了光的透射，并且提高了液晶显示装置 的对比度。此外，由于抑制了在扫描线和像素电极之间或者信号线 和像素电极之间的寄生电容，所以可以防止像素中出现信号干扰。 因此，稳定了所保持的像素电位，并且既不会出现垂直色度亮度干 扰，也不会出现水平色度亮度干扰，这可以提高液晶显示装置的图 像质量。
此外，由于来自信号线、扫描线以及像素电极的电场，根据本 发明实施例的液晶显示装置以及包括该液晶显示装置的显示设备 没有在由例如晶体管形成的驱动元件的半导体层中生成反向沟道。 因此，可以防止由于寄生的反向沟道所引起的不稳定运行。
根据本发明的实施例，提供了一种液晶显示装置，其包括介于 第一基板和第二基板之间的液晶层，并且在第一基板侧上具有用于 向液晶层施加电场的共电极和像素电极。该液晶显示装置包括被配 置为以矩阵形式设置在第一基板上的多条扫描线和多条信号线、被 配置为设置在扫描线和信号线之间的交叉点处的驱动元件、以及被 配置为设置在第一基板上并且盖驱动元件的第一绝缘膜。此外，该 液晶显示装置还包括被配置为设置在第一绝缘膜上的共电极、被配 置为设置在第一绝缘膜上并覆盖共电极的第二绝缘膜、以及被配置 为设置在像素区域内的在第二绝缘膜上并且具有多个狭缝的像素 电极。像素电极经由设置在第二绝缘膜和第一绝缘膜中的接触孔连 接至驱动元件。共电极覆盖第一绝缘膜上除接触孔的形成区域外的 像素区域、以及扫描线和信号线中的至少一条。
根据本发明的另一个实施例，提供了包括液晶显示装置的显示 设备，该液晶显示装置包括介于第一基板和第二基板之间的液晶 层，并且在第一基板侧上具有用于向液晶层施加电场的共电极和像 素电极。该显示设备通过使用由液晶显示装置调制的光显示影像 (video)。该显示设备包括被配置为以矩阵形式设置在第一基板上 的多条扫描线和多条信号线、被配置为设置在扫描线和信号线之间 的交叉点处的驱动元件、以及被配置为设置在第一基板上并且盖驱 动元件的第一绝缘膜。此外，该液晶设备还包括被配置为设置在第 一绝缘膜上的共电极、被配置为设置在第一绝缘膜上并覆盖共电极 的第二绝缘膜、以及被配置为设置在像素区域内的在第二绝缘膜上 并且具有多个狭缝的像素电极。像素电极经由设置在第二绝缘膜和 第一绝缘膜中的接触孔连接至驱动元件。共电极覆盖第一绝缘膜上 除接触孔的形成区域外的像素区域、以及扫描线和信号线中的至少 一条。
在这种液晶显示装置和显示设备中，共电极被设置在覆盖信号 线和扫描线的第一绝缘膜上，从而共电极不仅覆盖除接触孔的形成 区域外的像素区域，并且还覆盖扫描线和信号线中的至少一条。这 个特征使得有效像素区域增大，并且可以提高孔径比。此外，由于 提供了覆盖扫描线和信号线中的至少一条的共电极，所以抑制了在 扫描线和像素电极之间或者信号线和像素电极之间的寄生电容。
如上所述，根据本发明实施例的液晶显示装置和显示设备，可 以提高孔径比。因此，增强了光的透射，并且提高了液晶显示装置 的对比度。此外，由于抑制了在扫描线和像素电极之间或者信号线 和像素电极之间的寄生电容，所以可以防止像素中出现信号干扰。 因此，稳定了所保持的像素电位，并且既不会出现垂直色度亮度干 扰，也不会出现水平色度亮度干扰，这可以提高液晶显示装置的图 像质量。
此外，由于来自信号线、扫描线以及像素电极的电场，根据本 发明实施例的液晶显示装置以及包括该液晶显示装置的显示设备 没有在由例如晶体管形成的驱动元件的半导体层中生成反向沟道。 因此，可以防止由于寄生的反向沟道所引起的不稳定运行。
附图说明
图1A和图1B是分别示出了根据本发明实施例的液晶显示装 置的结构的截面图和平面图；
图2A和图2B是示出了根据本发明实施例的液晶显示装置的 第一基板的主要部分的沿图1B中的线A-A’的放大截面图；
图3A和图3B是分别示出了在根据本发明实施例的液晶显示 装置中不设置共电位线的情况、和设置共电位线的情况的示意图；
图4是示出了根据本发明实施例的液晶显示装置的第一基板的 主要部分的沿图1B中的线B-B’的放大截面图；
图5是示出了根据本发明实施例的使用相邻像素的像素电极之 间距离的改变所测量的漏光(light leakage)的曲线图；
图6是示出了根据本发明实施例的在与相邻像素的像素电极之 间距离的改变相关联的信号线宽度和第二绝缘膜的厚度之间关系 的曲线图；
图7A和图7B是分别示出了根据本发明实施例的分别与y截 距相关的对数近似(log approximation)和线性近似的曲线图，y截 距是用于表示与作为变量的像素电极间的距离相关联的信号线宽 度的线性函数的术语，并且y截距取决于第二绝缘膜的膜厚度；
图8是示出了根据本发明实施例的液晶显示装置的第一基板的 主要部分的沿图1B中的线B-B’的放大截面图；
图9是示出了根据本发明实施例的电路图；
图10是示出了根据本发明实施例的一个像素的电路图；
图11是示出了根据本发明实施例的另一个晶体管的结构图；
图12是示出了根据本发明实施例的变型实例1的平面图；
图13是示出了根据本发明实施例的变型实例2的平面图；
图14A和图14B是分别用于阐述现有技术的液晶显示装置的 结构的截面图和平面图；
图15A和图15B是分别示出了现有技术的液晶显示装置的问 题的平面图和电路图。
图2A和图2B是示出了根据本发明实施例的液晶显示装置的 第一基板的主要部分的沿图1B中的线A-A’的放大截面图；
图3A和图3B是分别示出了在根据本发明实施例的液晶显示 装置中不设置共电位线的情况、和设置共电位线的情况的示意图；
图4是示出了根据本发明实施例的液晶显示装置的第一基板的 主要部分的沿图1B中的线B-B’的放大截面图；
图5是示出了根据本发明实施例的使用相邻像素的像素电极之 间距离的改变所测量的漏光(light leakage)的曲线图；
图6是示出了根据本发明实施例的在与相邻像素的像素电极之 间距离的改变相关联的信号线宽度和第二绝缘膜的厚度之间关系 的曲线图；
图7A和图7B是分别示出了根据本发明实施例的分别与y截 距相关的对数近似(log approximation)和线性近似的曲线图，y截 距是用于表示与作为变量的像素电极间的距离相关联的信号线宽 度的线性函数的术语，并且y截距取决于第二绝缘膜的膜厚度；
图8是示出了根据本发明实施例的液晶显示装置的第一基板的 主要部分的沿图1B中的线B-B’的放大截面图；
图9是示出了根据本发明实施例的电路图；
图10是示出了根据本发明实施例的一个像素的电路图；
图11是示出了根据本发明实施例的另一个晶体管的结构图；
图12是示出了根据本发明实施例的变型实例1的平面图；
图13是示出了根据本发明实施例的变型实例2的平面图；
图14A和图14B是分别用于阐述现有技术的液晶显示装置的 结构的截面图和平面图；
图15A和图15B是分别示出了现有技术的液晶显示装置的问 题的平面图和电路图。
具体实施方式
以下将详细描述本发明实施例。
<第一实施例>
图1A是示出了FFS模式的透射型液晶显示装置的截面图，以 及图1B是其平面图。图1A是沿图1B中的线A-A’得到的。
液晶显示装置100包括液晶面板，该液晶面板由第一基板10、 面向第一基板10的元件形成表面设置的第二基板20、和介于第一 基板10和第二基板20之间的液晶层30形成。液晶层30由向列型 液晶构成。在该液晶面板中，设置偏光镜40和50，使用粘合剂作 为中间物(未示出)，使偏光镜40和50分别紧密接触第一基板10 和第二基板20的外表面。所设置的这些偏光镜40和50处于为正 交偏光镜状态(crossed-Nicols state)。在第一基板10上的偏光镜40 的更外侧，设置用作用于进行透射显示的光源的背光(未示出)。
除第一基板10外，该结构是一个很一般的结构。例如，作为 显示侧基板的第二基板20由诸如玻璃基板的透明基板形成。在其 面向液晶层30的表面上，顺序设置分别用于红色(R)、绿色(G) 和蓝色(B)的滤色片21以及对准层22。
另一方面，作为背侧基板的第一基板10具有特有结构，因此， 以下将对其进行详细描述。
第一基板10由诸如玻璃基板的透明基板形成。在其面向液晶 层30的表面上，以矩阵形式设置多条扫描线11和多条信号线12。 作为扫描线11和信号线12的材料，可以使用以下材料中的任意种： 铝(Al)、钼(Mo)、铬(Cr)、钨(W)、钛(Ti)、铅(Pb)、任意 这些材料的复合层(例如，Ti/Al)、以及金属化合物层(MoSi、AlSi)。 在本实例中，例如，这两种线都由铝(Al)构成。然而，扫描线11 和信号线12可以由不同材料构成。
在扫描线11和信号线12之间的每个交叉点处，设置用于驱动 各个像素的由底栅型TFT 1形成的驱动元件。被扫描线11和信号 线12包围的区域用作像素区域1A。在本实例中，例如，平面图中， 此像素区域1A具有矩形形状，该矩形形状具有沿信号线12延伸的 较长边，和沿扫描线11延伸的较短边。
如图2A(沿线A-A’的主要部分的放大截面图)所示，TFT 1 的栅电极2由扫描线11的一部分形成。在第一基板10上形成栅极 绝缘膜3，并且栅极绝缘膜3覆盖包括栅电极2的扫描线11。此外， 在覆盖栅电极2的栅极绝缘膜3上图样化形成半导体层4。
例如，半导体层4由不定形硅(a-Si)、多晶硅(poly-Si)、或 单晶硅构成。其在栅电极2正上方的部分用作沟道层4a。例如，在 沟道层4a的两侧上，设置含有n型杂质的源极区4b和漏极区4c。 此外，在沟道层4a与源和漏极区4b和4c之间，设置杂质浓度低 于源和漏极区4b和4c的杂质浓度的LDD区域4b’和4c’。
在栅极绝缘膜3上，设置绝缘层5以覆盖半导体层4。将源电 极6a和漏电极6b经由接触孔连接至源和漏极区4b和4c，接触孔 被设置在绝缘层5中，从而能够到达源和漏极区4b和4c。源电极 6a由与信号线12相同的层形成。
在绝缘层5上，设置第一绝缘膜13以覆盖源和漏电极6a和6b。 在接下来的步骤中，将以约200℃到400℃的高温，在第一绝缘膜 13上沉积第二绝缘膜。因此，优选地，第一绝缘膜13具有耐热性。 此外，由于将在第一绝缘膜13上形成共电极，所以优选地，第一 绝缘膜13具有高平面性。此外，为了抑制寄生电容，优选地，第 一绝缘膜13具有高的透射性、低的膜应力、和低的相对介电常数。 作为具有这样特性的第一绝缘膜13，例如，尤其优选地，使用旋涂 玻璃(spin-on-glass，SOG)膜。第一绝缘膜13的厚度对扫描线11、 信号线12、和将在接下来的步骤中形成在第一绝缘膜13上的共电 极的负载电容具有很大的影响：教大的厚度得到教小的负载电容。 因此，在与液晶显示装置的驱动特性相关的容许范围内，例如，第 一绝缘膜13优选地具有约0.5μm～4.0μm范围的膜厚度。
代替SOG薄膜，还可以将诸如通过化学汽相沉积(CVD)沉 积的氧化硅(SiO2)或氮化硅(SiN)的无机绝缘膜用作第一绝缘 膜13。可选地，可以使用有机绝缘膜。然而，比使用由CVD沉积 的无机绝缘膜更优选地，使用有机绝缘膜作为第一绝缘膜13，这是 因为有机绝缘膜具有更高的平面性和更低的相对介电常数，并且可 以通过涂覆的方法轻易进行沉积。对于有机绝缘膜，使用非感光树 脂或者感光树脂。非感光树脂的实例包括丙烯酸树脂、聚酯、氯乙 烯、聚碳酸酯、聚丙烯、聚乙烯、三乙酸酯、和聚酰亚胺。感光树 脂的实例包括丙烯酸树脂、聚酰亚胺、和由Sumitomo Bakelite Co.， Ltd.生产的Sumiresin Excel CRC-8300。在表1中示出了有机绝缘膜 的材料的性质。
表1-1
聚酯 PET 氯乙烯 PVC 聚碳酸 酯PC 聚丙烯PP 聚乙烯PE 厚度(μm) 25 25 25 25 25 密度(g/cm2) 1.40 1.40 1.20 0.91 0.92 抗张强度(Mpa) 176 98 98 186 20 延伸率(％) 120 50 140 110 400 边缘撕裂强度(Kg) 23 8 10 15 2 透湿性 (g/m2·24hr) 21 35 60 8 20 透氧性 (cc/m2·hr·atm) 3 6 300 100 250 吸水率(％) 0.3 0.05 0.2 0.01 0.02 热膨胀系数 (ppm/℃) 90 118 70 110 170 湿膨胀系数 (ppm/％RH) - - - - - 击穿电压(KV/mm) 130 80 1200 120 80 体积电阻率(Ω·cm) 1.0E+17 1.0E+15 1.0E+17 1.0E+16 1.0E+17 介电常数 3.2 3.0 3.0 2.1 2.3 介质损耗角正切 0.002 0.01 0.002 0.003 0.0005 熔点(℃) 258 180 240 170 135 脆化温度 -70 -45 -100 -40 -60 适用温度 -70～ 150 -20～80 -100～ 130 -50～120 -50～75
表1-2
三乙酸 酯TAC 聚酰亚胺1 *1 聚酰亚胺2 *2 聚酰亚胺3 *3 CRC-8300 Sumitomo Bakelite 厚度(μm) 25 25 25 12 12 密度(g/cm2) 1.30 1.43 - - - 抗张强度(Mpa) 118 274 140～350 120 120 延伸率(％) 30 9 57～150 42 65 边缘撕裂强度 (Kg) 3 17 - - - 透湿性 (g/m2·24hr) 700 4 - 150 300 透氧性 (cc/m2·hr·atm) 110 9.3 - - - 吸水率(％) 4.4 1.3 1.0～2.9 1.9 0.3 热膨胀系数 (ppm/℃) - 54 16～60 43 47 湿膨胀系数 (ppm/％RH) - - 16～24 - - 击穿电压 (KV/mm) 60 140 60～400 260 260 体积电阻率 (Ω·cm) 1.0E+1 1.0E+17 1.0E+15 3.5E+16 1.0E+16 介电常数 3.5 3.3 - 3.5 2.9 介质损耗角正 切 0.02 0.001 - - - 熔点(℃) 290 - - - - 脆化温度 - - - - - 适用温度 ～120 - - - -
*1…非感光性，PI(Literature)
*2…非感光性，Du Pont-Toray
*3…非感光性，Sumitomo Bakelite
作为本实施例的特性，共电极14被设置在第一绝缘膜13上， 从而覆盖除用于连接后述的像素电极和TFT 1的接触孔的形成区域 外的像素区域1A、以及扫描线11和信号线12中的至少一条。由 于此特性，由于用共电极14覆盖扫描线11和信号线12中的至少 一条，所以可以增大有效像素区域并且可以提高孔径比。例如，此 共电极14由氧化铟锡(ITO)或氧化铟锌(IZO)膜的透明电极膜 形成。
在本实例中，共电极14被设置在除接触孔的形成区域外的整 个显示区域上。在此情况中，从连接至显示区域外侧的Vcom端的 金属互连线(metal interconnect)向共电极14提供电位，因此可以 进一步提高孔径比。共电极14与接触孔分离，从而能够防止后述 设置在接触孔中的像素电极对共电极形成短路。
尽管在本实施例中，从连接至显示区域外侧的Vcom端的金属 互连线向共电极14提供电位，但是图2B所示的结构也是可行的。 具体地，在此结构中，在第一绝缘膜13上平行于扫描线11设置由 具有低于共电极14的电阻值的材料构成的多条共电位线18。共电 位线18连接至共电极14。例如，通过使用Al、Mo、Ti、Pb、W、 Cr中的任意种、任意这些金属的复合层(例如、Ti/Al)、以及金属 化合物层(MoSi，AlSi)形成共电位线18。在本实例中，与扫描线 11和信号线12类似，例如，共电位线18由Al构成。然而，扫描 线11、信号线12、和共电位线18可以由不同材料构成。
图3A是示出了没有设置共电位线的情况的示意图，以及图3B 是示出了设置有共电位线的情况的示意图。这些图用来对这些情况 间的电阻值进行比较。在图3的这些实例中，连接至Vcom端V的 金属互连线19并列在配置有像素区域1A的显示区域10A的两侧， 并且从这些金属互连线19向设置在除接触孔的形成区域外的整个 显示区域10A上的共电极14提供电位。由此，从两条金属互连线 19向显示区域10A的中心O提供电位。
在图3A的情况下，没有设置共电位线并因此从设置在显示区 域10A外侧的金属互连线19直接向ITO构成的共电极14提供电位， 共电极14在从显示区域10A的端部到中心O的范围内的电阻R1 很高，因为ITO的电阻为10Ω/um2～200Ω/um2。因此，在从显示 区域10A的端部向中心O提供电位中出现时滞(time lag)，这将导 致亮度在液晶面板的显示区域10A中的各处不同。相反，在图3B 的情况下，为每个像素行设置了多条共电位线18，共电极14在从 显示区域10A的端部到中心O的范围内的电阻R2低于电阻R1，这 是因为共电位线18的金属材料具有比用于共电极14的ITO更低的 电阻：例如，Al和Mo的电阻分别为0.05Ω/um2和0.5Ω/um2。因 此，可以防止从显示区域10A的端部向中心O提供的电位中出现 时滞，从而可以抑制亮度在显示区域10A中的各处不同。
优选地，共电位线18与扫描线11或者信号线12重叠，因为 这种结构能够所设置的共电位线18不会对孔径比起反作用。
尽管在图3的实施例中，在显示区域10A的两侧上设置两个金 属互连线19，但另一种在显示区域10A的一侧上仅设置一个金属 互连线19的结构也是可行的。然而，优选地，在显示区域10A的 两侧上设置两个金属互连线19，因为可以减小共电极14从显示区 域10A的端部到其中心的范围内的电阻。
尽管在本实例中共电位线18被设置在第一绝缘膜13和共电极 14之间，但是只要连接至共电极14，可以将共电位线18设置在绝 缘层5、栅极绝缘膜3、和第一基板10中的任一个上。
再次参照图2A，在共电极14上，设置由例如通过CVD沉积 的SiO2或SiN薄膜的无机绝缘膜形成的第二绝缘膜15。使用通过 CVD沉积的作为第二绝缘膜15的无机绝缘膜提供了防止预烧 (burn-in)和提高成品率等优点。代替无机绝缘膜，还可以由SOG 薄膜或有机绝缘膜形成第二绝缘膜15。作为有机绝缘膜的材料，可 以使用预上述用于第一绝缘膜13的材料相同的任意材料。
在表2中示出了第一绝缘膜13和第二绝缘膜15之间的组合。
表2
第一绝缘膜 第二绝缘膜 体系1 SOG CVD-无机绝缘膜 体系2 有机绝缘膜 CVD-无机绝缘膜 体系3 CVD-无机绝缘膜 CVD-无机绝缘膜 体系4 SOG SOG 体系5 有机绝缘膜 SOG 体系6 CVD-无机绝缘膜 SOG 体系7 SOG 有机绝缘膜 体系8 有机绝缘膜 有机绝缘膜 体系9 CVD-无机绝缘膜 有机绝缘膜
虽然如表2所示第一绝缘膜13和第二绝缘膜15之间存在各种 组合，但是优选的是体系1和体系2的组合，其中，如上所述，SOG 膜或者有机绝缘膜用作第一绝缘膜13，而将通过CVD沉积沉积的 无机绝缘膜(表2中的“CVD-无机绝缘膜”)用作第二绝缘膜15。
在第二绝缘膜15和第一绝缘膜13中，设置到达漏电极6b的 接触孔15a和13a以彼此互通，即，在平面图中相互重叠。在第二 绝缘膜15上，设置像素电极16以经由接触孔15a和13a连接至漏 电极6b。
因为接触孔15a和13a在平面图中相互重叠，所以优选地，通 过使用一个蚀刻掩膜的一次蚀刻形成这些孔。尽管本实施例还可以 应用于接触孔15a和13a在平面图中并不相互重叠的情况，但是优 选地，这些孔相互重叠，因为这样的结构提供更高的孔径比。
对准层17被设置在第二绝缘膜15上并覆盖像素电极16。如图 1B所示，像素电极16具有平行于信号线12设置的多个狭缝16a。
当因此平行于信号线12设置像素电极16的多个狭缝16a时， 与以上图14所述的现有技术相同，与平行于扫描线11设置多个狭 缝的情况相比，增大了有效像素区域。这是由于以下原因。具体地， 当狭缝平行于扫描线11时，接近信号线12的狭缝的短边附近的区 域将不用作有效像素区域，因为液晶分子m的取向受到限定这些短 边的电极部分的约束。相反，当平行于信号线12设置狭缝16a时， 甚至包括像素电极16在信号线侧上的端部也可以用作有效像素区 域。同样，在这种情况中，像素电极16在狭缝16a的短边附近的 区域也不用作有效像素区域。然而，如果这个区域与扫描线11重 叠，那么可以顺利确保高孔径比。
参照图4，其是在图1B中沿线B-B’的截面图，用于驱动像素 的驱动电压受到狭缝16a在像素电极16的中心部分的宽度、电极 部分16b在狭缝16a间的宽度、以及第二绝缘膜15的厚度的限定。 如果相邻像素的像素电极16间的距离X过小，从相邻像素会出现 漏光。因此，优选地，使像素电极16彼此分隔预定距离或更远的 距离。为了控制相邻像素的像素电极16间的距离X，存在于像素 电极16在信号线侧上的端部和最接近信号线12的狭缝16a间的电 极部分16b’的宽度经过调节不同于电极部分16b除这个电极部分 16b’外的宽度。
图5是示出了通过测量从彼此相邻的白色显示像素B到黑色显 示像素A的漏光而得到的曲线图。在曲线图的纵坐标上绘制漏光作 为透射率。通过使像素A和B的像素电极16间的距离X变为2、4、 6、7、8、10、12、16、和20μm执行测量。如该图所示，证明相 邻像素的像素电极16间的较小距离X会导致更高程度的漏光。由 Al构成的信号线12用作光屏蔽体。因此，可以通过增加信号线12 的线宽度Z防止漏光。
通过模拟研究信号线12的优选宽度。对于这个模拟，黑色显 示像素A中0.1或更低的透射率用作了在像素A中无法视觉识别漏 光的状态的标准。图6是示出了作为模拟结果得到的提供了透射率 为0.1或更低的黑色显示像素A的信号线12的宽度Z的曲线图。 在曲线图中，在横坐标上绘制相邻像素的像素电极16间的距离X。 通过使第二绝缘膜15的厚度Y变为200、400、600、800、和1000 nm进行模拟。如该曲线图所示，发现通过线性函数表示信号线的 宽度Z(y)，线性函数的变量是像素电极16间的距离X，并且与第 二绝缘膜15的厚度无关，该函数的斜率几乎为常数。此外，发现 函数的y截距取决于第二绝缘膜15的厚度，并且较大的第二绝缘 膜15的厚度需要用作光屏蔽体的信号线的宽度更大。
如下归纳了线性函数的表达式。具体地，作为归纳表达式的斜 率，采用作为对于第二绝缘膜15的不同厚度得到的模拟结果的五 个表达式的斜率的平均值。通过使用近似等式获得归纳表达式的截 距。图7A和图7B是分别示出了关于截距的对数近似和线性近似的 曲线图。
基于归纳表达式，当采用对数(log)近似时，通过表达式(1) 表示信号线12的优选宽度Z，而当采用线性近似时，通过表达式(2) 表示信号线12的优选宽度Z。
Z≥-0.92558X+3.237ln(Y)-10.593 …表达式(1)
Z≥-0.92558X+0.0063Y+5.8833 …表达式(2)
相邻像素的像素电极间的距离X、第二绝缘膜的膜厚度Y、和 光屏蔽体的线宽Z经过设置以满足这两个表达式中的一个。更具体 地，当基于更精确的对数近似的表达式(1)设置各个值时，可以 确保抑制漏光。
然而，在本实施例中，光屏蔽体的功能通过信号线12实现， 并且基于液晶显示装置的设计限定信号线12的宽度和第二绝缘膜 15的厚度Y。然而，较小的宽度Z提供较高的孔径比。因此，通过 将宽度Z设为最小值，相邻像素的像素电极间的距离X经过设置以 满足表达式(1)或表达式(2)。此外，如图8所示，像素电极16 最接近信号线12的电极部分16b’的宽度经过设置小于另一电极部 分16b的宽度，从而调节相邻像素的像素电极间的距离X。
尽管在本实施例中信号线12还用作光屏蔽体，可以在信号线 12下设置并不电连接至任何电极的光屏蔽体。
再次参照图1，以下将描述液晶显示装置100的操作。当不施 加任何电场时，液晶层30中的液晶分子m经过取向以不会产生任 何相位差。因此，从背光发出并穿过偏光镜40的光h被偏光镜50 吸收，其中，相对于偏光镜40，以正交偏光镜状态设置偏光镜50， 从而显示黑色。
另一方面，当施加电场时，由于光穿过液晶层30，液晶分子m 的排列使其出现λ/2的相位差。因此，作为穿过液晶层30的结果， 从背光发出并穿过偏光镜40的光h转变为由λ/2的相位差产生的 90°旋转线性偏光。因此，光穿过偏光镜50，从而显示白色。
图9是液晶显示装置100的电路图。在液晶显示装置100的第 一基板10上，限定显示区域10A和外围区域10B。该电路对应于 如上图3A和图3B所述的将用于提供电位的金属互连线19仅安置 在显示区域10A外部的一侧的外围区域10B的情况。
显示区域10A作为像素阵列部而形成，其中，以矩阵形式设置 多条扫描线11和多条信号线12，并且在扫描线11和信号线12的 每个交叉点处设置一个像素A。
此外，在外围区域10B中安放以下单元：逐行顺序选择在显示 区域10A中的各个像素A的垂直驱动器61；将像素信号逐行写入 各个像素A的水平驱动器62；用于进行时分驱动的时分切换单元 63；以及控制垂直和水平驱动器61和62以及时分切换单元63的 控制系统64。
每个像素A均包括TFT 1、显示元件D、和辅助电容器S。TFT 1的栅电极连接至扫描线11-1～11-m中之一，以及TFT 1的源电极 6a连接至信号线12-1～12-n中之一。显示元件D的像素电极16连 接至TFT 1的漏电极6b。辅助电容器S的一个电极连接至TFT 1 的漏电极6b。在具有该结构的每个像素A中，显示元件D的共电 极以及辅助电容器S的另一个电极连接至共电位线18。对共电位线 18，提供与水平同步信号同步的预定DC电压或矩形波形电压作为 共电位VCOM。
该液晶显示装置100是通过时分驱动方法驱动的。在时分驱动 方法中，以使彼此相邻的多条信号线12作为一个单元(部件)的 方式划分显示区域10A，并且以时序(time-series)方式从水平驱动 器62的各个输出端输出将被提供给一个分割部件中的多条信号线 12的信号电压。此外，对许多信号线12提供时分切换单元63作为 一个单元，并且通过时分切换单元63以时分方式采样从水平驱动 器62输出的时序信号电压，接下来将这些电压顺序提供给多条信 号线。
时分切换单元63由用于以时分方式采样从水平驱动器62输出 的时序信号电压的模拟开关(传输开关)形成。以下将描述时分切 换单元63的具体配置实例。为水平驱动器62的各个输出设置一个 时分切换单元63。本实例对应于对红色(R)、绿色(G)和蓝色(B) 的三种颜色执行三重时分驱动(tripartite-time-division manner)的情 况。
该时分切换单元63由每个均具有通过并联连接PchMOS晶体 管和NchMOS晶体管得到的CMOS配置的模拟开关63-1、63-2、 和63-3形成。尽管在本实施例中采用具有CMOS配置的开关作为 模拟开关63-1、63-2、和63-3，但也可能使用具有PMOS或者NMOS 配置的开关。
在该时分切换单元63中，三个模拟开关63-1、63-2、和63-3 的各个输入端连接在一起，而其每个输出端分别连接至三条信号线 12-1、12-2和12-3的各个端部。对这些模拟开关63-1、63-2、和63-3 的各个输入端，提供以时序方式从水平驱动器62输出的信号电位。
如果本实施例的共电极14还被设置在模拟开关63-1、63-2和 63-3上，那么每个均由具有底栅结构的TFT 1形成的模拟开关63-1、 63-2和63-3可以消除由于来自附近的栅极选择信号以及每个邻近 的信号线12-1、12-2、和12-3的寄生电容带来的电位变化的影响。 显然，当所形成模拟开关63-1、63-2和63-3具有顶栅结构时，也 得到同样的优点。
两条控制线连接至一个模拟开关；提供总共六条控制线65-1～ 65-6。模拟开关63-1的两个控制输入端(例如，CMOS晶体管的各 个栅极)连接至控制线65-1和65-2。模拟开关63-2的两个控制输 入端连接至控制线65-3和65-4。模拟开关63-3的两个控制输入端 连接至控制线65-5和65-6。
对六条控制线65-1～65-6，从后述的定时控制器(TC)66提 供用于顺序选择三个模拟开关63-1、63-2、和63-3的栅极选择信号 S1～S3和XS1～XS3。栅极选择信号XS1到XS3是栅极选择信号 S1～S3的反转信号。
同步于从水平驱动器62输出的时序信号电位，栅极选择信号 S1～S3和XS1～XS3，依次打开三个模拟开关63-1、63-2、和63-3。 因而，在1H时间内，模拟开关63-1、63-2和63-3以三重时分方式 取样从水平驱动器62输出的时序信号电位，然后将信号电位分别 提供给对应信号线12-1、12-2、和12-3。
控制垂直驱动器61、水平驱动器62、和时分切换单元63的控 制系统64包括定时控制器(TC)66、基准电压发生源67、和DC-DC 转换器68等。这些电路与垂直驱动器61、水平驱动器62以及时分 切换单元63一起被安装在第一基板上的外围区域10B中。
对该控制系统64中的定时控制器66，经由TCP(未示出)输 入来自外部电源单元(未示出)的电源电压VDD、来自外部CPU (未示出)的数字图像数据、以及来自外部时钟发生器(未示出) 的时钟CLK。
图10是示出了本实施例的液晶显示装置中的每个像素A的电 路图。如图10所示，由于共电极14被设置在除接触孔的形成区域 外的整个显示区域10A上，所以分别在信号线12和像素电极16间、 以及扫描线11和像素电极16间产生的寄生电容C1和C2耦连至共 电极14，从而抑制了对像素电位的影响。
在这种液晶显示装置和包括其的显示设备中，共电极14被设 置在第一绝缘膜13上，以不仅覆盖除接触孔13a和15a的形成区 域外的像素区域1A并且还覆盖扫描线11和信号线12中的至少一 条。该特征可以增大有效像素区域，并且可以提高孔径比。因此， 可以提高透光率，并且可以提高对比度。
此外，由于所提供的共电极14覆盖扫描线11和信号线12中 的至少一条，因此抑制了信号线12和像素电极16间或者扫描线11 和像素电极16间的寄生电容。更具体地，在本实施例的液晶显示 装置中，除接触孔13a和15a的形成区域外的整个显示区域10A被 共电极14覆盖。该特征可以确保防止像素中出现信号干扰。因此， 稳定所保持的像素电位，并且既不会出现垂直色度亮度干扰，也不 会出现水平色度亮度干扰，从而提高了液晶显示装置的图像质量。
此外，由于来自于信号线11、扫描线12、和像素电极16的电 场，本实施例的液晶显示装置以及包括其的显示设备不会在对半导 体层4采用a-Si、多晶-Si、或者单晶硅的底栅极TFT 1的半导体层 4中生成反向沟道。因此，可以防止由于寄生反向沟道带来的不稳 定操作。显然，也提供了与顶栅型TFT同样的优点。
当如图11所示，TFT 1为顶栅型晶体管时，在第一基板10上 图样化形成a-Si、多晶-Si或者单晶硅构成的半导体层4。在该半导 体层4上，使用栅极绝缘膜3作为中间物图样化形成沿一个方向延 伸并且具有作为栅电极2的一部分的扫描线11。在这种情况中，使 用栅电极2作为注入掩膜离子注入n型杂质。因此，直接位于栅电 极2下方的半导体层4用作沟道层4a，并且在沟道层4a的两侧上 的半导体层4用作源极区4b和漏极区4c。此外，绝缘层5被设置 在栅电极2和栅极绝缘膜3上，并且源和漏极区4b和4c经由设置 在绝缘层5中的接触孔5a和5b连接至源和漏电极6a和6b。此外， 第一绝缘膜13经过设置覆盖源和漏电极6a和6b。
<变型实例1>
在上述第一实施例中，像素电极16具有矩形形状，并且作为 实例提供矩形狭缝16a。可选地，可以使用图12的平面图所示的多 域结构。具体地，在图12的结构中，像素电极16’具有通过在平面 图中使矩形电压在纵向侧的中心弯曲得到的形状，即，通过将矩形 电极弯曲成“V字型”得到的形状。在这种情况中，像素电极16’ 的狭缝16a’也展开成为“V字型”以匹配像素电极16’的外侧形状。 在该结构中，具有不同电场方向的两个域存在于像素区域1A中。 因此，像素区域1A中的液晶分子m的取向方向数也是二，从而可 以大大改善视角特性。在图12的结构中，信号线12被设置成Z字 型，从而匹配像素电极16’的弯曲。
如下设计展开成“V字型”的狭缝16a’的具体形状。具体地， 如果当施加电场时，在上述两个具有不同电场方向的域中，将液晶 分子m的纵轴的排列方向设定为90°，则相对于液晶分子m的纵轴 将狭缝16a’的纵向角度设为等于或大于45°并小于90°，并且优选地 设为等于或大于65°并等于或小于89°。
<变型实例2>
如图13的平面图所示，可以基本上平行于扫描线11设置像素 电极16”的许多狭缝16a”。“主要地平行”意味着狭缝16a”相对于 扫描线11具有0°到约45°范围内的倾斜。同样，在该结构中，由于 共电极14被设置在除接触孔13a和15a的形成区域外的整个显示 区域10A上，所以提高了孔径比，并且抑制了信号线12和像素电 极16”间以及扫描线11和像素电极16”间的寄生电容。然而，如以 上第一实施例所述，优选地，因为得到了更高的孔径比，所以平行 于信号线12设置像素电极16的狭缝16a。
即使在这样的液晶显示装置中，由于孔径比的增大，提高了透 光率，并且可以提高对比度。此外，因为抑制了扫描线和像素电极 间或者信号线和像素电极间的寄生电容，所以可以防止像素中的信 号干扰。因此，稳定了所保持的像素电位，并且既不会出现垂直色 度亮度干扰，也不会出现水平色度亮度干扰，从而提高了液晶显示 装置的图像质量。
同样，对于变型实例2的结构，如图2B所述设置连接至共电 极14的共电位。此外，可以应用变型实例1所述的多域结构。
将上述实施例以及变型实例作为实施例应用于透射型液晶显 示装置。然而，本发明的实施例并不限于此，而可以应用于反射型 或具有反射区和透射区的半透明型的FFS模式液晶显示装置。
实施例
以下将具体描述实例的各个具体实施例。
<实施例1>
制造液晶显示装置，其中，类似于关于第一实施例的图1所述 的结构，共电极14被设置在第一绝缘膜13上除接触孔的形成区域 外的整个显示区域上，并且平行于信号线12设置像素电极16的多 个狭缝。
<实施例2>
制造液晶显示装置，其中，类似于关于变型实例2的图13所 述的结构，共电极14被设置在第一绝缘膜13上除接触孔的形成区 域外的整个显示区域上，并且平行于扫描线11设置像素电极16” 的多个狭缝16a”。
<比较实例1>
作为关于实施例1和实施例2的比较实例，制造液晶显示装置， 其中，类似于关于现有技术的图14所述的结构，共电极114被设 置在第一基板110上除TFT 1的形成区域外的整个像素区域上，并 且平行于扫描线111设置像素电极116的多个狭缝116a。
测量并相互比较实施例1和2以及比较实例1的液晶显示装置 的孔径比和相对透射率。相对透射率表示了当将入射光的比率限定 为100％时提取的光的比率，并且该比率与孔径比成比例。在表3 中示出了测量结果。
表3
孔径比(％) 相对透射率(％) 实例1 132 7.0 实例2 120 6.4 比较实施例1 100 5.3
如表3所示，确定了实施例1和实施例2的液晶显示装置的孔 径比高于比较实例1的液晶显示装置的孔径比：当将比较实例1的 孔径比限定为100％时，执行的实例1和2的孔径比分别为132％和 120％。此外，比较实例1的相对透射率为5.3％，而实例1和实例 2的相对透射率分别为7.0％和6.4％。因此，确定随着孔径比的增 大，相对透射率也增大。
本领域的技术人员应理解，根据设计要求和其他因素，可以有 多种修改、组合、再组合和改进，均应包含在本发明的权利要求或 等同物的范围之内。
<第一实施例>
图1A是示出了FFS模式的透射型液晶显示装置的截面图，以 及图1B是其平面图。图1A是沿图1B中的线A-A’得到的。
液晶显示装置100包括液晶面板，该液晶面板由第一基板10、 面向第一基板10的元件形成表面设置的第二基板20、和介于第一 基板10和第二基板20之间的液晶层30形成。液晶层30由向列型 液晶构成。在该液晶面板中，设置偏光镜40和50，使用粘合剂作 为中间物(未示出)，使偏光镜40和50分别紧密接触第一基板10 和第二基板20的外表面。所设置的这些偏光镜40和50处于为正 交偏光镜状态(crossed-Nicols state)。在第一基板10上的偏光镜40 的更外侧，设置用作用于进行透射显示的光源的背光(未示出)。
除第一基板10外，该结构是一个很一般的结构。例如，作为 显示侧基板的第二基板20由诸如玻璃基板的透明基板形成。在其 面向液晶层30的表面上，顺序设置分别用于红色(R)、绿色(G) 和蓝色(B)的滤色片21以及对准层22。
另一方面，作为背侧基板的第一基板10具有特有结构，因此， 以下将对其进行详细描述。
第一基板10由诸如玻璃基板的透明基板形成。在其面向液晶 层30的表面上，以矩阵形式设置多条扫描线11和多条信号线12。 作为扫描线11和信号线12的材料，可以使用以下材料中的任意种： 铝(Al)、钼(Mo)、铬(Cr)、钨(W)、钛(Ti)、铅(Pb)、任意 这些材料的复合层(例如，Ti/Al)、以及金属化合物层(MoSi、AlSi)。 在本实例中，例如，这两种线都由铝(Al)构成。然而，扫描线11 和信号线12可以由不同材料构成。
在扫描线11和信号线12之间的每个交叉点处，设置用于驱动 各个像素的由底栅型TFT 1形成的驱动元件。被扫描线11和信号 线12包围的区域用作像素区域1A。在本实例中，例如，平面图中， 此像素区域1A具有矩形形状，该矩形形状具有沿信号线12延伸的 较长边，和沿扫描线11延伸的较短边。
如图2A(沿线A-A’的主要部分的放大截面图)所示，TFT 1 的栅电极2由扫描线11的一部分形成。在第一基板10上形成栅极 绝缘膜3，并且栅极绝缘膜3覆盖包括栅电极2的扫描线11。此外， 在覆盖栅电极2的栅极绝缘膜3上图样化形成半导体层4。
例如，半导体层4由不定形硅(a-Si)、多晶硅(poly-Si)、或 单晶硅构成。其在栅电极2正上方的部分用作沟道层4a。例如，在 沟道层4a的两侧上，设置含有n型杂质的源极区4b和漏极区4c。 此外，在沟道层4a与源和漏极区4b和4c之间，设置杂质浓度低 于源和漏极区4b和4c的杂质浓度的LDD区域4b’和4c’。
在栅极绝缘膜3上，设置绝缘层5以覆盖半导体层4。将源电 极6a和漏电极6b经由接触孔连接至源和漏极区4b和4c，接触孔 被设置在绝缘层5中，从而能够到达源和漏极区4b和4c。源电极 6a由与信号线12相同的层形成。
在绝缘层5上，设置第一绝缘膜13以覆盖源和漏电极6a和6b。 在接下来的步骤中，将以约200℃到400℃的高温，在第一绝缘膜 13上沉积第二绝缘膜。因此，优选地，第一绝缘膜13具有耐热性。 此外，由于将在第一绝缘膜13上形成共电极，所以优选地，第一 绝缘膜13具有高平面性。此外，为了抑制寄生电容，优选地，第 一绝缘膜13具有高的透射性、低的膜应力、和低的相对介电常数。 作为具有这样特性的第一绝缘膜13，例如，尤其优选地，使用旋涂 玻璃(spin-on-glass，SOG)膜。第一绝缘膜13的厚度对扫描线11、 信号线12、和将在接下来的步骤中形成在第一绝缘膜13上的共电 极的负载电容具有很大的影响：教大的厚度得到教小的负载电容。 因此，在与液晶显示装置的驱动特性相关的容许范围内，例如，第 一绝缘膜13优选地具有约0.5μm～4.0μm范围的膜厚度。
代替SOG薄膜，还可以将诸如通过化学汽相沉积(CVD)沉 积的氧化硅(SiO2)或氮化硅(SiN)的无机绝缘膜用作第一绝缘 膜13。可选地，可以使用有机绝缘膜。然而，比使用由CVD沉积 的无机绝缘膜更优选地，使用有机绝缘膜作为第一绝缘膜13，这是 因为有机绝缘膜具有更高的平面性和更低的相对介电常数，并且可 以通过涂覆的方法轻易进行沉积。对于有机绝缘膜，使用非感光树 脂或者感光树脂。非感光树脂的实例包括丙烯酸树脂、聚酯、氯乙 烯、聚碳酸酯、聚丙烯、聚乙烯、三乙酸酯、和聚酰亚胺。感光树 脂的实例包括丙烯酸树脂、聚酰亚胺、和由Sumitomo Bakelite Co.， Ltd.生产的Sumiresin Excel CRC-8300。在表1中示出了有机绝缘膜 的材料的性质。
表1-1
聚酯 PET 氯乙烯 PVC 聚碳酸 酯PC 聚丙烯PP 聚乙烯PE 厚度(μm) 25 25 25 25 25 密度(g/cm2) 1.40 1.40 1.20 0.91 0.92 抗张强度(Mpa) 176 98 98 186 20 延伸率(％) 120 50 140 110 400 边缘撕裂强度(Kg) 23 8 10 15 2 透湿性 (g/m2·24hr) 21 35 60 8 20 透氧性 (cc/m2·hr·atm) 3 6 300 100 250 吸水率(％) 0.3 0.05 0.2 0.01 0.02 热膨胀系数 (ppm/℃) 90 118 70 110 170 湿膨胀系数 (ppm/％RH) - - - - - 击穿电压(KV/mm) 130 80 1200 120 80 体积电阻率(Ω·cm) 1.0E+17 1.0E+15 1.0E+17 1.0E+16 1.0E+17 介电常数 3.2 3.0 3.0 2.1 2.3 介质损耗角正切 0.002 0.01 0.002 0.003 0.0005 熔点(℃) 258 180 240 170 135 脆化温度 -70 -45 -100 -40 -60 适用温度 -70～ 150 -20～80 -100～ 130 -50～120 -50～75
表1-2
三乙酸 酯TAC 聚酰亚胺1 *1 聚酰亚胺2 *2 聚酰亚胺3 *3 CRC-8300 Sumitomo Bakelite 厚度(μm) 25 25 25 12 12 密度(g/cm2) 1.30 1.43 - - - 抗张强度(Mpa) 118 274 140～350 120 120 延伸率(％) 30 9 57～150 42 65 边缘撕裂强度 (Kg) 3 17 - - - 透湿性 (g/m2·24hr) 700 4 - 150 300 透氧性 (cc/m2·hr·atm) 110 9.3 - - - 吸水率(％) 4.4 1.3 1.0～2.9 1.9 0.3 热膨胀系数 (ppm/℃) - 54 16～60 43 47 湿膨胀系数 (ppm/％RH) - - 16～24 - - 击穿电压 (KV/mm) 60 140 60～400 260 260 体积电阻率 (Ω·cm) 1.0E+1 1.0E+17 1.0E+15 3.5E+16 1.0E+16 介电常数 3.5 3.3 - 3.5 2.9 介质损耗角正 切 0.02 0.001 - - - 熔点(℃) 290 - - - - 脆化温度 - - - - - 适用温度 ～120 - - - -
*1…非感光性，PI(Literature)
*2…非感光性，Du Pont-Toray
*3…非感光性，Sumitomo Bakelite
作为本实施例的特性，共电极14被设置在第一绝缘膜13上， 从而覆盖除用于连接后述的像素电极和TFT 1的接触孔的形成区域 外的像素区域1A、以及扫描线11和信号线12中的至少一条。由 于此特性，由于用共电极14覆盖扫描线11和信号线12中的至少 一条，所以可以增大有效像素区域并且可以提高孔径比。例如，此 共电极14由氧化铟锡(ITO)或氧化铟锌(IZO)膜的透明电极膜 形成。
在本实例中，共电极14被设置在除接触孔的形成区域外的整 个显示区域上。在此情况中，从连接至显示区域外侧的Vcom端的 金属互连线(metal interconnect)向共电极14提供电位，因此可以 进一步提高孔径比。共电极14与接触孔分离，从而能够防止后述 设置在接触孔中的像素电极对共电极形成短路。
尽管在本实施例中，从连接至显示区域外侧的Vcom端的金属 互连线向共电极14提供电位，但是图2B所示的结构也是可行的。 具体地，在此结构中，在第一绝缘膜13上平行于扫描线11设置由 具有低于共电极14的电阻值的材料构成的多条共电位线18。共电 位线18连接至共电极14。例如，通过使用Al、Mo、Ti、Pb、W、 Cr中的任意种、任意这些金属的复合层(例如、Ti/Al)、以及金属 化合物层(MoSi，AlSi)形成共电位线18。在本实例中，与扫描线 11和信号线12类似，例如，共电位线18由Al构成。然而，扫描 线11、信号线12、和共电位线18可以由不同材料构成。
图3A是示出了没有设置共电位线的情况的示意图，以及图3B 是示出了设置有共电位线的情况的示意图。这些图用来对这些情况 间的电阻值进行比较。在图3的这些实例中，连接至Vcom端V的 金属互连线19并列在配置有像素区域1A的显示区域10A的两侧， 并且从这些金属互连线19向设置在除接触孔的形成区域外的整个 显示区域10A上的共电极14提供电位。由此，从两条金属互连线 19向显示区域10A的中心O提供电位。
在图3A的情况下，没有设置共电位线并因此从设置在显示区 域10A外侧的金属互连线19直接向ITO构成的共电极14提供电位， 共电极14在从显示区域10A的端部到中心O的范围内的电阻R1 很高，因为ITO的电阻为10Ω/um2～200Ω/um2。因此，在从显示 区域10A的端部向中心O提供电位中出现时滞(time lag)，这将导 致亮度在液晶面板的显示区域10A中的各处不同。相反，在图3B 的情况下，为每个像素行设置了多条共电位线18，共电极14在从 显示区域10A的端部到中心O的范围内的电阻R2低于电阻R1，这 是因为共电位线18的金属材料具有比用于共电极14的ITO更低的 电阻：例如，Al和Mo的电阻分别为0.05Ω/um2和0.5Ω/um2。因 此，可以防止从显示区域10A的端部向中心O提供的电位中出现 时滞，从而可以抑制亮度在显示区域10A中的各处不同。
优选地，共电位线18与扫描线11或者信号线12重叠，因为 这种结构能够所设置的共电位线18不会对孔径比起反作用。
尽管在图3的实施例中，在显示区域10A的两侧上设置两个金 属互连线19，但另一种在显示区域10A的一侧上仅设置一个金属 互连线19的结构也是可行的。然而，优选地，在显示区域10A的 两侧上设置两个金属互连线19，因为可以减小共电极14从显示区 域10A的端部到其中心的范围内的电阻。
尽管在本实例中共电位线18被设置在第一绝缘膜13和共电极 14之间，但是只要连接至共电极14，可以将共电位线18设置在绝 缘层5、栅极绝缘膜3、和第一基板10中的任一个上。
再次参照图2A，在共电极14上，设置由例如通过CVD沉积 的SiO2或SiN薄膜的无机绝缘膜形成的第二绝缘膜15。使用通过 CVD沉积的作为第二绝缘膜15的无机绝缘膜提供了防止预烧 (burn-in)和提高成品率等优点。代替无机绝缘膜，还可以由SOG 薄膜或有机绝缘膜形成第二绝缘膜15。作为有机绝缘膜的材料，可 以使用预上述用于第一绝缘膜13的材料相同的任意材料。
在表2中示出了第一绝缘膜13和第二绝缘膜15之间的组合。
表2
第一绝缘膜 第二绝缘膜 体系1 SOG CVD-无机绝缘膜 体系2 有机绝缘膜 CVD-无机绝缘膜 体系3 CVD-无机绝缘膜 CVD-无机绝缘膜 体系4 SOG SOG 体系5 有机绝缘膜 SOG 体系6 CVD-无机绝缘膜 SOG 体系7 SOG 有机绝缘膜 体系8 有机绝缘膜 有机绝缘膜 体系9 CVD-无机绝缘膜 有机绝缘膜
虽然如表2所示第一绝缘膜13和第二绝缘膜15之间存在各种 组合，但是优选的是体系1和体系2的组合，其中，如上所述，SOG 膜或者有机绝缘膜用作第一绝缘膜13，而将通过CVD沉积沉积的 无机绝缘膜(表2中的“CVD-无机绝缘膜”)用作第二绝缘膜15。
在第二绝缘膜15和第一绝缘膜13中，设置到达漏电极6b的 接触孔15a和13a以彼此互通，即，在平面图中相互重叠。在第二 绝缘膜15上，设置像素电极16以经由接触孔15a和13a连接至漏 电极6b。
因为接触孔15a和13a在平面图中相互重叠，所以优选地，通 过使用一个蚀刻掩膜的一次蚀刻形成这些孔。尽管本实施例还可以 应用于接触孔15a和13a在平面图中并不相互重叠的情况，但是优 选地，这些孔相互重叠，因为这样的结构提供更高的孔径比。
对准层17被设置在第二绝缘膜15上并覆盖像素电极16。如图 1B所示，像素电极16具有平行于信号线12设置的多个狭缝16a。
当因此平行于信号线12设置像素电极16的多个狭缝16a时， 与以上图14所述的现有技术相同，与平行于扫描线11设置多个狭 缝的情况相比，增大了有效像素区域。这是由于以下原因。具体地， 当狭缝平行于扫描线11时，接近信号线12的狭缝的短边附近的区 域将不用作有效像素区域，因为液晶分子m的取向受到限定这些短 边的电极部分的约束。相反，当平行于信号线12设置狭缝16a时， 甚至包括像素电极16在信号线侧上的端部也可以用作有效像素区 域。同样，在这种情况中，像素电极16在狭缝16a的短边附近的 区域也不用作有效像素区域。然而，如果这个区域与扫描线11重 叠，那么可以顺利确保高孔径比。
参照图4，其是在图1B中沿线B-B’的截面图，用于驱动像素 的驱动电压受到狭缝16a在像素电极16的中心部分的宽度、电极 部分16b在狭缝16a间的宽度、以及第二绝缘膜15的厚度的限定。 如果相邻像素的像素电极16间的距离X过小，从相邻像素会出现 漏光。因此，优选地，使像素电极16彼此分隔预定距离或更远的 距离。为了控制相邻像素的像素电极16间的距离X，存在于像素 电极16在信号线侧上的端部和最接近信号线12的狭缝16a间的电 极部分16b’的宽度经过调节不同于电极部分16b除这个电极部分 16b’外的宽度。
图5是示出了通过测量从彼此相邻的白色显示像素B到黑色显 示像素A的漏光而得到的曲线图。在曲线图的纵坐标上绘制漏光作 为透射率。通过使像素A和B的像素电极16间的距离X变为2、4、 6、7、8、10、12、16、和20μm执行测量。如该图所示，证明相 邻像素的像素电极16间的较小距离X会导致更高程度的漏光。由 Al构成的信号线12用作光屏蔽体。因此，可以通过增加信号线12 的线宽度Z防止漏光。
通过模拟研究信号线12的优选宽度。对于这个模拟，黑色显 示像素A中0.1或更低的透射率用作了在像素A中无法视觉识别漏 光的状态的标准。图6是示出了作为模拟结果得到的提供了透射率 为0.1或更低的黑色显示像素A的信号线12的宽度Z的曲线图。 在曲线图中，在横坐标上绘制相邻像素的像素电极16间的距离X。 通过使第二绝缘膜15的厚度Y变为200、400、600、800、和1000 nm进行模拟。如该曲线图所示，发现通过线性函数表示信号线的 宽度Z(y)，线性函数的变量是像素电极16间的距离X，并且与第 二绝缘膜15的厚度无关，该函数的斜率几乎为常数。此外，发现 函数的y截距取决于第二绝缘膜15的厚度，并且较大的第二绝缘 膜15的厚度需要用作光屏蔽体的信号线的宽度更大。
如下归纳了线性函数的表达式。具体地，作为归纳表达式的斜 率，采用作为对于第二绝缘膜15的不同厚度得到的模拟结果的五 个表达式的斜率的平均值。通过使用近似等式获得归纳表达式的截 距。图7A和图7B是分别示出了关于截距的对数近似和线性近似的 曲线图。
基于归纳表达式，当采用对数(log)近似时，通过表达式(1) 表示信号线12的优选宽度Z，而当采用线性近似时，通过表达式(2) 表示信号线12的优选宽度Z。
Z≥-0.92558X+3.237ln(Y)-10.593 …表达式(1)
Z≥-0.92558X+0.0063Y+5.8833 …表达式(2)
相邻像素的像素电极间的距离X、第二绝缘膜的膜厚度Y、和 光屏蔽体的线宽Z经过设置以满足这两个表达式中的一个。更具体 地，当基于更精确的对数近似的表达式(1)设置各个值时，可以 确保抑制漏光。
然而，在本实施例中，光屏蔽体的功能通过信号线12实现， 并且基于液晶显示装置的设计限定信号线12的宽度和第二绝缘膜 15的厚度Y。然而，较小的宽度Z提供较高的孔径比。因此，通过 将宽度Z设为最小值，相邻像素的像素电极间的距离X经过设置以 满足表达式(1)或表达式(2)。此外，如图8所示，像素电极16 最接近信号线12的电极部分16b’的宽度经过设置小于另一电极部 分16b的宽度，从而调节相邻像素的像素电极间的距离X。
尽管在本实施例中信号线12还用作光屏蔽体，可以在信号线 12下设置并不电连接至任何电极的光屏蔽体。
再次参照图1，以下将描述液晶显示装置100的操作。当不施 加任何电场时，液晶层30中的液晶分子m经过取向以不会产生任 何相位差。因此，从背光发出并穿过偏光镜40的光h被偏光镜50 吸收，其中，相对于偏光镜40，以正交偏光镜状态设置偏光镜50， 从而显示黑色。
另一方面，当施加电场时，由于光穿过液晶层30，液晶分子m 的排列使其出现λ/2的相位差。因此，作为穿过液晶层30的结果， 从背光发出并穿过偏光镜40的光h转变为由λ/2的相位差产生的 90°旋转线性偏光。因此，光穿过偏光镜50，从而显示白色。
图9是液晶显示装置100的电路图。在液晶显示装置100的第 一基板10上，限定显示区域10A和外围区域10B。该电路对应于 如上图3A和图3B所述的将用于提供电位的金属互连线19仅安置 在显示区域10A外部的一侧的外围区域10B的情况。
显示区域10A作为像素阵列部而形成，其中，以矩阵形式设置 多条扫描线11和多条信号线12，并且在扫描线11和信号线12的 每个交叉点处设置一个像素A。
此外，在外围区域10B中安放以下单元：逐行顺序选择在显示 区域10A中的各个像素A的垂直驱动器61；将像素信号逐行写入 各个像素A的水平驱动器62；用于进行时分驱动的时分切换单元 63；以及控制垂直和水平驱动器61和62以及时分切换单元63的 控制系统64。
每个像素A均包括TFT 1、显示元件D、和辅助电容器S。TFT 1的栅电极连接至扫描线11-1～11-m中之一，以及TFT 1的源电极 6a连接至信号线12-1～12-n中之一。显示元件D的像素电极16连 接至TFT 1的漏电极6b。辅助电容器S的一个电极连接至TFT 1 的漏电极6b。在具有该结构的每个像素A中，显示元件D的共电 极以及辅助电容器S的另一个电极连接至共电位线18。对共电位线 18，提供与水平同步信号同步的预定DC电压或矩形波形电压作为 共电位VCOM。
该液晶显示装置100是通过时分驱动方法驱动的。在时分驱动 方法中，以使彼此相邻的多条信号线12作为一个单元(部件)的 方式划分显示区域10A，并且以时序(time-series)方式从水平驱动 器62的各个输出端输出将被提供给一个分割部件中的多条信号线 12的信号电压。此外，对许多信号线12提供时分切换单元63作为 一个单元，并且通过时分切换单元63以时分方式采样从水平驱动 器62输出的时序信号电压，接下来将这些电压顺序提供给多条信 号线。
时分切换单元63由用于以时分方式采样从水平驱动器62输出 的时序信号电压的模拟开关(传输开关)形成。以下将描述时分切 换单元63的具体配置实例。为水平驱动器62的各个输出设置一个 时分切换单元63。本实例对应于对红色(R)、绿色(G)和蓝色(B) 的三种颜色执行三重时分驱动(tripartite-time-division manner)的情 况。
该时分切换单元63由每个均具有通过并联连接PchMOS晶体 管和NchMOS晶体管得到的CMOS配置的模拟开关63-1、63-2、 和63-3形成。尽管在本实施例中采用具有CMOS配置的开关作为 模拟开关63-1、63-2、和63-3，但也可能使用具有PMOS或者NMOS 配置的开关。
在该时分切换单元63中，三个模拟开关63-1、63-2、和63-3 的各个输入端连接在一起，而其每个输出端分别连接至三条信号线 12-1、12-2和12-3的各个端部。对这些模拟开关63-1、63-2、和63-3 的各个输入端，提供以时序方式从水平驱动器62输出的信号电位。
如果本实施例的共电极14还被设置在模拟开关63-1、63-2和 63-3上，那么每个均由具有底栅结构的TFT 1形成的模拟开关63-1、 63-2和63-3可以消除由于来自附近的栅极选择信号以及每个邻近 的信号线12-1、12-2、和12-3的寄生电容带来的电位变化的影响。 显然，当所形成模拟开关63-1、63-2和63-3具有顶栅结构时，也 得到同样的优点。
两条控制线连接至一个模拟开关；提供总共六条控制线65-1～ 65-6。模拟开关63-1的两个控制输入端(例如，CMOS晶体管的各 个栅极)连接至控制线65-1和65-2。模拟开关63-2的两个控制输 入端连接至控制线65-3和65-4。模拟开关63-3的两个控制输入端 连接至控制线65-5和65-6。
对六条控制线65-1～65-6，从后述的定时控制器(TC)66提 供用于顺序选择三个模拟开关63-1、63-2、和63-3的栅极选择信号 S1～S3和XS1～XS3。栅极选择信号XS1到XS3是栅极选择信号 S1～S3的反转信号。
同步于从水平驱动器62输出的时序信号电位，栅极选择信号 S1～S3和XS1～XS3，依次打开三个模拟开关63-1、63-2、和63-3。 因而，在1H时间内，模拟开关63-1、63-2和63-3以三重时分方式 取样从水平驱动器62输出的时序信号电位，然后将信号电位分别 提供给对应信号线12-1、12-2、和12-3。
控制垂直驱动器61、水平驱动器62、和时分切换单元63的控 制系统64包括定时控制器(TC)66、基准电压发生源67、和DC-DC 转换器68等。这些电路与垂直驱动器61、水平驱动器62以及时分 切换单元63一起被安装在第一基板上的外围区域10B中。
对该控制系统64中的定时控制器66，经由TCP(未示出)输 入来自外部电源单元(未示出)的电源电压VDD、来自外部CPU (未示出)的数字图像数据、以及来自外部时钟发生器(未示出) 的时钟CLK。
图10是示出了本实施例的液晶显示装置中的每个像素A的电 路图。如图10所示，由于共电极14被设置在除接触孔的形成区域 外的整个显示区域10A上，所以分别在信号线12和像素电极16间、 以及扫描线11和像素电极16间产生的寄生电容C1和C2耦连至共 电极14，从而抑制了对像素电位的影响。
在这种液晶显示装置和包括其的显示设备中，共电极14被设 置在第一绝缘膜13上，以不仅覆盖除接触孔13a和15a的形成区 域外的像素区域1A并且还覆盖扫描线11和信号线12中的至少一 条。该特征可以增大有效像素区域，并且可以提高孔径比。因此， 可以提高透光率，并且可以提高对比度。
此外，由于所提供的共电极14覆盖扫描线11和信号线12中 的至少一条，因此抑制了信号线12和像素电极16间或者扫描线11 和像素电极16间的寄生电容。更具体地，在本实施例的液晶显示 装置中，除接触孔13a和15a的形成区域外的整个显示区域10A被 共电极14覆盖。该特征可以确保防止像素中出现信号干扰。因此， 稳定所保持的像素电位，并且既不会出现垂直色度亮度干扰，也不 会出现水平色度亮度干扰，从而提高了液晶显示装置的图像质量。
此外，由于来自于信号线11、扫描线12、和像素电极16的电 场，本实施例的液晶显示装置以及包括其的显示设备不会在对半导 体层4采用a-Si、多晶-Si、或者单晶硅的底栅极TFT 1的半导体层 4中生成反向沟道。因此，可以防止由于寄生反向沟道带来的不稳 定操作。显然，也提供了与顶栅型TFT同样的优点。
当如图11所示，TFT 1为顶栅型晶体管时，在第一基板10上 图样化形成a-Si、多晶-Si或者单晶硅构成的半导体层4。在该半导 体层4上，使用栅极绝缘膜3作为中间物图样化形成沿一个方向延 伸并且具有作为栅电极2的一部分的扫描线11。在这种情况中，使 用栅电极2作为注入掩膜离子注入n型杂质。因此，直接位于栅电 极2下方的半导体层4用作沟道层4a，并且在沟道层4a的两侧上 的半导体层4用作源极区4b和漏极区4c。此外，绝缘层5被设置 在栅电极2和栅极绝缘膜3上，并且源和漏极区4b和4c经由设置 在绝缘层5中的接触孔5a和5b连接至源和漏电极6a和6b。此外， 第一绝缘膜13经过设置覆盖源和漏电极6a和6b。
<变型实例1>
在上述第一实施例中，像素电极16具有矩形形状，并且作为 实例提供矩形狭缝16a。可选地，可以使用图12的平面图所示的多 域结构。具体地，在图12的结构中，像素电极16’具有通过在平面 图中使矩形电压在纵向侧的中心弯曲得到的形状，即，通过将矩形 电极弯曲成“V字型”得到的形状。在这种情况中，像素电极16’ 的狭缝16a’也展开成为“V字型”以匹配像素电极16’的外侧形状。 在该结构中，具有不同电场方向的两个域存在于像素区域1A中。 因此，像素区域1A中的液晶分子m的取向方向数也是二，从而可 以大大改善视角特性。在图12的结构中，信号线12被设置成Z字 型，从而匹配像素电极16’的弯曲。
如下设计展开成“V字型”的狭缝16a’的具体形状。具体地， 如果当施加电场时，在上述两个具有不同电场方向的域中，将液晶 分子m的纵轴的排列方向设定为90°，则相对于液晶分子m的纵轴 将狭缝16a’的纵向角度设为等于或大于45°并小于90°，并且优选地 设为等于或大于65°并等于或小于89°。
<变型实例2>
如图13的平面图所示，可以基本上平行于扫描线11设置像素 电极16”的许多狭缝16a”。“主要地平行”意味着狭缝16a”相对于 扫描线11具有0°到约45°范围内的倾斜。同样，在该结构中，由于 共电极14被设置在除接触孔13a和15a的形成区域外的整个显示 区域10A上，所以提高了孔径比，并且抑制了信号线12和像素电 极16”间以及扫描线11和像素电极16”间的寄生电容。然而，如以 上第一实施例所述，优选地，因为得到了更高的孔径比，所以平行 于信号线12设置像素电极16的狭缝16a。
即使在这样的液晶显示装置中，由于孔径比的增大，提高了透 光率，并且可以提高对比度。此外，因为抑制了扫描线和像素电极 间或者信号线和像素电极间的寄生电容，所以可以防止像素中的信 号干扰。因此，稳定了所保持的像素电位，并且既不会出现垂直色 度亮度干扰，也不会出现水平色度亮度干扰，从而提高了液晶显示 装置的图像质量。
同样，对于变型实例2的结构，如图2B所述设置连接至共电 极14的共电位。此外，可以应用变型实例1所述的多域结构。
将上述实施例以及变型实例作为实施例应用于透射型液晶显 示装置。然而，本发明的实施例并不限于此，而可以应用于反射型 或具有反射区和透射区的半透明型的FFS模式液晶显示装置。
实施例
以下将具体描述实例的各个具体实施例。
<实施例1>
制造液晶显示装置，其中，类似于关于第一实施例的图1所述 的结构，共电极14被设置在第一绝缘膜13上除接触孔的形成区域 外的整个显示区域上，并且平行于信号线12设置像素电极16的多 个狭缝。
<实施例2>
制造液晶显示装置，其中，类似于关于变型实例2的图13所 述的结构，共电极14被设置在第一绝缘膜13上除接触孔的形成区 域外的整个显示区域上，并且平行于扫描线11设置像素电极16” 的多个狭缝16a”。
<比较实例1>
作为关于实施例1和实施例2的比较实例，制造液晶显示装置， 其中，类似于关于现有技术的图14所述的结构，共电极114被设 置在第一基板110上除TFT 1的形成区域外的整个像素区域上，并 且平行于扫描线111设置像素电极116的多个狭缝116a。
测量并相互比较实施例1和2以及比较实例1的液晶显示装置 的孔径比和相对透射率。相对透射率表示了当将入射光的比率限定 为100％时提取的光的比率，并且该比率与孔径比成比例。在表3 中示出了测量结果。
表3
孔径比(％) 相对透射率(％) 实例1 132 7.0 实例2 120 6.4 比较实施例1 100 5.3
如表3所示，确定了实施例1和实施例2的液晶显示装置的孔 径比高于比较实例1的液晶显示装置的孔径比：当将比较实例1的 孔径比限定为100％时，执行的实例1和2的孔径比分别为132％和 120％。此外，比较实例1的相对透射率为5.3％，而实例1和实例 2的相对透射率分别为7.0％和6.4％。因此，确定随着孔径比的增 大，相对透射率也增大。
本领域的技术人员应理解，根据设计要求和其他因素，可以有 多种修改、组合、再组合和改进，均应包含在本发明的权利要求或 等同物的范围之内。