如图1所示，传统的垂直取向方式液晶显示装置采用的方式是： 在彩色滤光膜侧基板1的透明共用电极4上，形成控制液晶分子14 运动方向的凸起5，并且在有源矩阵基板13的透明像素电极8上设 置控制液晶分子14运动方向的槽9，凸起5与槽9形成一组，确定 液晶分子14运动方向。也有在彩色滤光膜侧基板1上在透明共用电 极4上形成槽来取代凸起5对液晶分子14运动方向实施控制的方式。 这两种方式均已实用化，并在批量生产中得到应用。

传统的多畴垂直取向方式液晶显示装置必须在彩色滤光膜侧基板 上的透明共用电极上形成凸起或槽，必须增加一次光掩模工序，因 此成本上升是不可避免的。
另外，如图1所示，如果在彩色滤光膜层3侧上形成凸起5的垂 直取向方式液晶显示装置中不精确控制凸起5的宽度、高度和倾斜 面的角度，则液晶分子14的倾斜就会出现偏差，在中间色调区域易 产生不匀。
由于凸起的材质是正型光刻胶，所以必须完全除去有机溶剂，在 200度以上的高温下焙烧、坚膜，难以缩短工序。在污染物从正型光 刻胶的凸起溶出而进入液晶时会出现残留图像的现象，使可靠性成 为问题。
在采用传统凸起的彩色滤光膜基板中因为采用正型光刻胶作为凸 起材料，在垂直取向膜6的涂敷工序中出现不良的情况下，需要返 工时，不能用采用氧等离子体的干灰化方法。因此存在这样的缺点： 即必须用成本高的采用有机溶剂的湿清除方法，这使返工成本变得 非常高。
在采用传统凸起、槽的垂直取向方式液晶显示装置中，存在从黑 显示变为中间色调显示或者从白显示变为中间色调显示时液晶响应 速度慢的缺点。
本发明的目的在于解决上述问题，以能够提高大型垂直取向方式 液晶显示装置的可靠性，能够低成本和短周期地制造，并能够实现 亮度高、响应速度快的液晶显示。
为了解决上述课题，实现上述目的，本发明采取以下方案。
〔方案1〕为了在有源矩阵基板与彩色滤光膜基板上已垂直取向 的负介电常数各向异性液晶分子上施加电压、使液晶分子向不同的 两个方向或四个方向倾斜，在有源矩阵基板的一个像素内形成以下 两类电极结构：
i)在彩色滤光膜基板侧采用透明的面共用电极，
在与它相向的有源矩阵基板侧的透明像素电极上形成细长的槽状 图案(在槽部没有透明电极)；
ii)在彩色滤光膜基板侧采用透明的面共用电极，
在与它相向的有源矩阵基板侧的透明像素电极上形成细长的槽状 图案，在透明像素电极的下层隔着绝缘膜设有使两行相互分离、且 分别设定为不同电位的液晶取向方向控制电极，其中任何一个液晶 取向方向控制电极的形状与细长的槽状的图案形状大致相同，尺寸 大于槽且相互分离独立的两行液晶取向方向控制电极，在扫描信号 布线方向上每隔一定的像素周期相互转换，它们配置在形成于透明 像素电极的细长槽的下层。
〔方案2〕作为具有方案1的电极结构的垂直取向方式液晶显示 装置的驱动方法采用以下的驱动方式：
在有源矩阵基板侧的每个像素上分离的透明像素电极的电位低于 相向的彩色滤光膜基板侧的面共用电极的电位时，将设置在透明像 素电极的槽的下层的液晶取向方向控制电极的电位设为低于透明像 素电极的电位；并且在透明像素电极的电位高于相向的彩色滤光膜 基板侧的面共用电极的电位时，将设置在透明像素电极的槽的下层 的液晶取向方向控制电极的电位设为高于透明像素电极的电位；并 且靠近扫描信号布线两侧配置的液晶取向方向控制电极的电位设为 极性相互不同的电位；并且，透明像素电极的电位和在一个像素内 分离独立的两行液晶取向方向控制电极的各自的电位，每一垂直扫 描周期相对于彩色滤光膜基板侧的面共用电极的电位而转换极性。
〔方案3〕对于在扫描信号布线的方向上相邻的透明像素电极连 接在由相互不同的扫描信号布线控制的薄膜晶体管元件上的垂直取 向方式液晶显示装置，为了对在有源矩阵基板与彩色滤光膜基板之 间已垂直取向的液晶分子施加电压、使液晶分子向不同的两个方向 和不同的四个方向倾斜，在有源矩阵基板的一个像素内形成以下两 类电极结构：
i)在彩色滤光膜基板侧采用透明的面共用电极，
在与它相向的有源矩阵基板侧的透明像素电极上形成细长的槽状 图案(在槽部没有透明电极)；
ii)在彩色滤光膜基板侧采用透明的面共用电极，
在与它相向的有源矩阵基板侧的透明像素电极上形成细长的槽状 图案，在该槽的下层隔着绝缘膜而形成液晶取向方向控制电极，其 形状与槽的形状大致相同，尺寸大于槽。
〔方案4〕作为具有方案3的电极结构的垂直取向方式液晶显示 装置的驱动方法采用以下的驱动方式：
在有源矩阵基板侧的每个像素上分离的透明像素电极的电位低于 相向的彩色滤光膜基板侧的面共用电极的电位时，将设置在透明像 素电极的槽的下层的液晶取向方向控制电极的电位设为低于透明像 素电极的电位；并且在透明像素电极的电位高于相向的彩色滤光膜 基板侧的面共用电极的电位时，将设置在透明像素电极的槽的下层 的液晶取向方向控制电极的电位设为高于透明像素电极的电位；并 且，透明像素电极的电位与液晶取向方向控制电极的电位，每一垂 直扫描周期相对于彩色滤光膜基板侧的面共用电极的电位而转换极 性。
〔方案5〕为了在有源矩阵基板与彩色滤光膜基板之间已垂直取 向的负介电常数各向异性液晶分子上施加电压、使液晶分子向多个 方向倾斜，在有源矩阵基板的一个像素内形成以下两类电极结构：
i)在彩色滤光膜基板侧采用透明的面共用电极，
在与它相向的有源矩阵基板侧的透明像素电极上形成多个圆形或 多边形孔(在孔的部分上没有透明电极)；
ii)在彩色滤光膜基板侧采用透明的面共用电极，
在与它相向的有源矩阵基板侧的透明像素电极上形成细长的槽状 图案，在该槽的下层隔着绝缘膜而形成设有使两行相互分离、且分 别设为不同电位的液晶取向方向控制电极，其中任何一个液晶取向 方向控制电极的形状与细长的槽状的图案形状大致相同，尺寸大于 槽且相互分离独立的两行液晶取向方向控制电极，在扫描信号布线 方向上每隔一定的像素周期相互转换，它们配置在形成于透明像素 电极的细长槽的下层。
〔方案6〕作为具有方案5的电极结构的垂直取向方式液晶显示 装置的驱动方法采用以下的驱动方式：
在有源矩阵基板侧的每个像素上分离的透明像素电极的电位低于 相向的彩色滤光膜基板侧的面共用电极的电位时，将设置在透明像 素电极的槽的下层的液晶取向方向控制电极的电位设为低于透明像 素电极的电位；并且在透明像素电极的电位高于相向的彩色滤光膜 基板侧的面共用电极的电位时，将设置在透明像素电极的槽的下层 的液晶取向方向控制电极的电位设为高于透明像素电极的电位；并 且靠近扫描信号布线两侧而配置的液晶取向方向控制电极的电位， 设为极性相互不同的电位；并且，透明像素电极的电位和在一个像 素内分离独立的两行液晶取向方向控制电极的各自的电位，每一垂 直扫描周期相对于彩色滤光膜基板侧的面共用电极的电位而转换极 性。
〔方案7〕对于在扫描信号布线的方向上相邻的透明像素电极连 接在由相互不同的扫描信号布线控制的薄膜晶体管元件上的有源矩 阵型垂直取向方式液晶显示装置，为了在有源矩阵基板与彩色滤光 膜基板之间已垂直取向的液晶分子上施加电压、使液晶分子向多个 方向倾斜，在有源矩阵基板的一个像素内形成以下两类电极结构：
i)在彩色滤光膜基板侧采用透明的面共用电极，
在与它相向的有源矩阵基板侧的透明像素电极上形成多个圆形或 多边形孔(在孔的部分上没有透明电极)；
ii)在彩色滤光膜基板侧采用透明的面共用电极，
在与它相向的有源矩阵基板侧的透明像素电极上形成细长的槽状 图案，在该槽的下层隔着绝缘膜而形成液晶取向方向控制电极，其 形状与槽的形状大致相同，尺寸大于槽。
〔方案8〕作为具有方案7的电板结构的垂直取向方式液晶显示 装置的驱动方法采用以下的驱动方式：
在有源矩阵基板侧的每个像素上分离的透明像素电极的电位低于 相向的彩色滤光膜基板侧的面共用电极的电位时，将设置在透明像 素电极的槽的下层的液晶取向方向控制电极的电位设为低于透明像 素电极的电位；并且在透明像素电极的电位高于相向的彩色滤光膜 基板侧的面共用电极的电位时，将设置在透明像素电极的槽的下层 的液晶取向方向控制电极的电位设为高于透明像素电极的电位；并 且，透明像素电极的电位与液晶取向方向控制电极的电位，每个垂 直扫描周期相对于彩色滤光膜基板侧的面共用电极的电位而转换极 性。
〔方案9〕在方案1、3中，在有源矩阵基板侧的透明像素电极上 形成的细长延伸的槽和与液晶取向方向控制电极成组的槽，在与扫 描信号布线的方向成约±45度角度的方向上相互保持大致平行的关 系而交替配置；设置在液晶盒外部的两枚偏光片的偏光轴与扫描信 号布线方向和图像信号布线方向一致、相互垂直而配置。
〔方案10〕在方案1、3中形成如下结构：在有源矩阵基板侧的 透明像素电极上形成的细长延伸的槽在与扫描信号布线的方向成约 ±45度角度的方向上配置，并且与所述液晶取向方向控制电极成组 的槽在与扫描信号布线的方向平行的方向和垂直的方向上配置，并 且形成液晶取向方向控制电极隔着绝缘膜与透明像素电极相重叠、 同时围住上述透明像素电极的外周部。设置在液晶盒外部的两枚偏 光片的偏光轴与扫描信号布线方向和图像信号布线方向一致地相互 垂直配置。
〔方案11〕在方案1、3中形成以下结构：在有源矩阵基板侧的 透明像素电极上形成的细长延伸的槽在与扫描信号布线的方向平行 的方向和垂直的方向上配置，并且与所述液晶取向方向控制电极成 组的槽在与扫描信号布线的方向平行地配置，并且形成上述液晶取 向方向控制电极隔着绝缘膜与透明像素电极相重叠、同时围住透明 像素电极的外周部。设置在液晶盒外部的两枚偏光片的偏光轴与扫 描信号布线方向和图像信号布线方向一致地相互垂直配置。
〔方案12〕在方案1、3中形成以下结构：在有源矩阵基板侧的 透明像素电极上形成的细长延伸的槽在与扫描信号布线的方向平行 的方向和垂直的方向上配置，并且与液晶取向方向控制电极成组的 槽在与扫描信号布线的方向成±45度角度的方向上配置。设置在液 晶盒外部的两枚偏光片的偏光轴与扫描信号布线方向和图像信号布 线方向一致地相互垂直配置。
〔方案13〕在方案5、7中形成以下结构：与液晶取向方向控制 电极成组的槽在与扫描信号布线的方向平行的方向和垂直的方向上 配置，将有源矩阵基板侧的透明像素电极上形成的多个圆形或多边 形孔围住；并且液晶取向方向控制电极隔着绝缘膜与透明像素电极 重叠，同时围住透明像素电极的外周部。设置在液晶盒外部的两枚 偏光片的偏光轴与扫描信号布线方向和图像信号布线方向一致地相 互垂直配置。
〔方案14〕在方案1、3、5、7中，在透明像素电极的槽的下层 隔着绝缘膜形成的液晶取向方向控制电极，在扫描信号布线形成时 在同一层上同时形成。
〔方案15〕在方案1、3、5、7中，通过在透明像素电极的槽的 下层隔着绝缘膜形成的液晶取向方向控制电极和透明像素电极，形 成附加电容。
〔方案16〕在方案1、5中，全部扫描信号布线与液晶取向方向 控制电极完全地分离而独立，分别被连接在其它的驱动IC的输出端 子上；控制一行像素的两行液晶取向方向控制电极的连接端子夹在 不同的扫描信号布线的连接端子之间而配置。
〔方案17〕在方案3、7中，全部扫描信号布线与液晶取向方向 控制电极完全地分离而独立，分别被连接在其它的驱动IC的输出端 子上，控制一行像素的一行上述液晶取向方向控制电极的连接端子 夹在不同的扫描信号布线的连接端子之间而配置。
〔方案18〕在方案1、3、5、7中，扫描信号布线的连接端子配 置在显示画面部的左侧或右侧的任一侧上，并且液晶取向方向控制 电极的连接端子配置在与扫描信号布线的连接端子不同的另一侧 上，各连接端子完全地分离而独立，分别连接在其它的驱动IC的输 出端子上。
〔方案19〕在方案1、5中，全部扫描信号布线与液晶取向方向 控制电极完全地分离而独立，各自的连接端子配置在显示画面部的 左右两侧，并且控制一行像素的两行液晶取向方向控制电极的连接 端子夹在不同的扫描信号布线的连接端子之间而配置。
〔方案20〕在方案3、7中，全部扫描信号布线与液晶取向方向 控制电极完全地分离而独立，各自的连接端子配置在显示画面部的 左右两侧，并且控制一行像素的一行液晶取向方向控制电极的连接 端子夹在不同的扫描信号布线的连接端子之间而配置。
〔方案21〕在方案2、4、6、8中，在显示运动画面时，在透明 像素电极的槽的下层形成的液晶取向方向控制电极与透明像素电极 之间施加的偏压比显示静止画面时增大，将负介电常数各向异性液 晶分子的倾倒速度加快。
〔方案22〕为了在有源矩阵基板与彩色滤光膜基板之间已垂直取 向的负介电常数各向异性液晶分子上施加电压、使液晶分子向不同 的两个方向和不同的四个方向倾斜，在有源矩阵基板的一个像素内 形成以下两类电极结构和结构配置：
i)在彩色滤光膜基板侧采用透明的面共用电极，
在与它相向的有源矩阵基板侧的透明像素电极上形成细长的槽状 图案(在槽部没有透明电极)。
ii)在彩色滤光膜基板侧采用透明的面共用电极，
在与它相向的有源矩阵基板侧的透明像素电极上形成细长的槽状 图案，在该槽的下层隔着绝缘膜形成液晶取向方向控制电极，其形 状与槽的形状大致相同，尺寸大于槽。
iii)在n行m列的像素中，在(n-1)行扫描信号布线与(m+1)列 图像信号布线交叉的位置上形成薄膜晶体管元件，(m+1)列图像信 号布线与n行m列的像素上用的液晶取向方向控制电极通过该薄膜 晶体管元件相连接；并且在n行扫描信号布线与m列图像信号布线 交叉的位置上形成薄膜晶体管元件，m列图像信号布线与n行m列的 像素上用的透明像素电极通过该薄膜晶体管元件连接。
〔方案23〕为了在有源矩阵基板与彩色滤光膜基板之间已垂直取 向的负介电常数各向异性液晶分子上施加电压、使液晶分子向不同 的两个方向和不同的四个方向倾斜，在有源矩阵基板的一个像素内 形成以下两类电极结构和结构配置：
i)在彩色滤光膜基板侧采用透明的面共用电极，
在与它相向的有源矩阵基板侧的透明像素电极上形成细长的槽状 图案(在槽部没有透明电极)。
ii)在彩色滤光膜基板侧采用透明的面共用电极，
在与它相向的有源矩阵基板侧的透明像素电极上形成细长的槽状 图案，在该槽的下层隔着绝缘膜形成液晶取向方向控制电极，其形 状与槽的形状大致相同，尺寸大于槽。
iii)在n行m列的像素中，在(n-1)行扫描信号布线上形成薄膜 晶体管元件，n行的共用电极与n行m列的像素上用的液晶取向方向 控制电极通过该薄膜晶体管元件相连接；并且在n行扫描信号布线 与m列图像信号布线交叉的位置上形成薄膜晶体管元件，m列图像信 号布线与n行m列的像素上用的透明像素电极通过该薄膜晶体管元 件相连接。
〔方案24〕为了在有源矩阵基板与彩色滤光膜基板之间已垂直取 向的负介电常数各向异性液晶分子上施加电压、使液晶分子向多个 方向倾斜，在有源矩阵基板的一个像素内形成以下两类电极结构和 结构配置：
i)在彩色滤光膜基板侧采用透明的面共用电极，
在与它相向的有源矩阵基板侧的透明像素电极上形成多个圆形或 多边形孔(在孔的部分上没有透明电极)。
ii)在彩色滤光膜基板侧采用透明的面共用电极，
在与它相向的有源矩阵基板侧的透明像素电极上形成细长的槽状 图案，在该槽的下层隔着绝缘膜形成液晶取向方向控制电极，其形 状与槽的形状大致相同，尺寸大于槽。
iii)在n行m列的像素中，在(n-1)行扫描信号布线与(m+1)列 图像信号布线交叉的位置上形成薄膜晶体管元件，(m+1)列图像信 号布线与n行m列的像素上用的液晶取向方向控制电极通过该薄膜 晶体管元件相连接；并且在n行扫描信号布线与m列图像信号布线 交叉的位置上形成薄膜晶体管元件，m列图像信号布线与n行m列的 像素上用的透明像素电极通过该薄膜晶体管元件相连接。
〔方案25〕为了在有源矩阵基板与彩色滤光膜基板之间已垂直取 向的负介电常数各向异性液晶分子上施加电压、使液晶分子向多个 方向倾斜，在有源矩阵基板的一个像素内形成以下两类电极结构和 结构配置：
i)在彩色滤光膜基板侧采用透明的面共用电极，
在与它相向的有源矩阵基板侧的透明像素电极上形成多个圆形或 多边形孔(在孔的部分上没有透明电极)。
ii)在彩色滤光膜基板侧采用透明的面共用电极，
在与它相向的有源矩阵基板侧的透明像素电极上形成细长的槽状 图案，在该槽的下层隔着绝缘膜形成液晶取向方向控制电极，其形 状与槽的形状大致相同，尺寸大于槽。
iii)在n行m列的像素中，在(n-1)行扫描信号布线上形成薄膜 晶体管元件，n行的共用电极与n行m列的像素上采用的液晶取向方 向控制电极通过该薄膜晶体管元件相连接；并且在n行扫描信号布 线与m列图像信号布线交叉的位置上形成薄膜晶体管元件，m列图像 信号布线与n行m列的像素上用的透明像素电极通过该薄膜晶体管 元件相连接。
〔方案26〕在方案22、23、24、25中，扫描信号布线中的扫描 信号波形的时间宽度为水平周期的2倍以上，第(n-1)行扫描信号 布线中的扫描信号波形与第n行扫描信号布线中的扫描信号波形在 水平周期的1倍以上相重合；并且，m列图像信号布线的图像信号电 压与(m+1)列图像信号布线的图像信号电压的极性相互不同，每一 水平周期相互转换极性，且每一垂直周期相互转换极性。
〔方案27〕在方案22、24中，在(n-1)行扫描信号布线与(m+1) 列图像信号布线交叉的位置上形成的、连接在液晶取向方向控制电 极上的薄膜晶体管元件的沟道长度(L2)，比在n行扫描信号布线与m 列图像信号布线交叉的位置上形成的、连接在透明像素电极上的薄 膜晶体管元件的沟道长度(L1)长(L1＜L2)。
〔方案28〕在方案23、25中，在(n-1)行扫描信号布线上形成 的、连接在液晶取向方向控制电极上的薄膜晶体管元件的沟道长度 (L2)，比在n行扫描信号布线与m列图像信号布线交叉的位置上形成 的、连接在透明像素电极上的薄膜晶体管元件的沟道长度(L1)长(L1 ＜L2)。
〔方案29〕在方案22、23、24、25中，与液晶取向方向控制电 极相连接的薄膜晶体管元件中采用双晶体管元件结构或偏移沟道 (offset channel)元件结构。
〔方案30〕在方案22、23中，在有源矩阵基板侧的透明像素电 极上形成的细长延伸的槽和与液晶取向方向控制电极成组的槽，在 与扫描信号布线的延伸方向成约±45度角度的方向上相互保持大致 平行的关系，同时交替地配置。设置在液晶盒外部的两枚偏光片的 偏光轴，与扫描信号布线方向和图像信号布线方向一致，相互垂直 地配置。
〔方案31〕在方案22、23中，在有源矩阵基板侧的透明像素电 极上形成的细长延伸的槽，在相对于扫描信号布线延伸的方向大致 平行的方向和垂直的方向上配置，并且与液晶取向方向控制电极成 组的槽在与扫描信号布线的方向成大约±45度角度的方向上配置。 设置在液晶盒外部的两枚偏光片的偏光轴与扫描信号布线方向和图 像信号布线方向一致，相互垂直地配置。
〔方案32〕在方案22、23中形成以下结构：在有源矩阵基板侧 的透明像素电极上形成的细长延伸的槽，在与扫描信号布线延伸的 方向成大约±45度角度的方向上配置；并且与液晶取向方向控制电 极成组的槽，在与扫描信号布线延伸的方向大致平行的方向和垂直 的方向上配置；并且液晶取向方向控制电极隔着绝缘膜与透明像素 电极相重叠，同时围住透明像素电极的外周部。设置在液晶盒外部 的两枚偏光片的偏光轴，与扫描信号布线方向和图像信号布线方向 一致，相互垂直地配置。
〔方案33〕在方案24、25中形成以下结构：为了围住有源矩阵 基板侧的透明像素电极上形成的多个圆形或多边形孔，与液晶取向 方向控制电极成组的槽配置在相对于扫描信号布线延伸的方向平行 的方向和垂直的方向上；并且，液晶取向方向控制电极与透明像素 电极隔着绝缘膜相重叠，同时围住透明像素电极的外周部。设置在 液晶盒外部的两枚偏光片的偏光轴与扫描信号布线方向和图像信号 布线方向一致，相互垂直地配置。
〔方案34〕在方案22、23、24、25中，在透明像素电极的槽的 下层隔着绝缘膜形成的液晶取向方向控制电极，与扫描信号布线形 成时在同一层上同时形成。
〔方案35〕在方案22、23中，在透明像素电极的槽的下层隔着 绝缘膜形成的液晶取向方向控制电极，在图像信号布线形成时在同 一层上同时形成。
〔方案36〕在方案22中，为驱动一个像素，在一个像素中需要 两个薄膜晶体管元件；设有一个用以将在n行扫描信号布线与m列 图像信号布线交叉的位置上形成的薄膜晶体管元件的漏电极与透明 像素电极在电气上连接的接触孔。
〔方案37〕在方案22、24中，为驱动一个像素，在一个像素中 需要两个薄膜晶体管元件；设有两个用以将在(n-1)行扫描信号布 线与(m+1)列图像信号布线交叉的位置上形成的薄膜晶体管元件的 漏电极与液晶取向方向控制电极在电气上连接的接触孔，并设有一 个用以将在n行扫描信号布线与m列图像信号布线交叉的位置上形 成的薄膜晶体管元件的漏电极与透明像素电极在电气上连接的接触 孔。
〔方案38〕在方案22、23、24、25中，为驱动一个像素，在一 个像素中需要两个薄膜晶体管元件，一个薄膜晶体管元件连接在透 明像素电极上，剩余的一个薄膜晶体管元件连接在液晶取向方向控 制电极上，使透明像素电极与液晶取向方向控制电极隔着绝缘膜相 重叠而形成电容。
〔方案39〕在方案22、23、24、25中，具有与液晶取向方向控 制电极连接的双晶体管结构的薄膜晶体管元件的中间电极，隔着绝 缘膜与透明像素电极重叠而形成电容。
〔方案40〕在方案22、24中，n行m列的透明像素电极隔着绝 缘膜与第(n-1)行扫描信号布线相重叠，形成保持电容。
〔方案41〕在方案23、25中，n行m列的透明像素电极隔着绝 缘膜与n行的共用电极相重叠，形成保持电容。
[发明效果]
如图2、图3、图5、图6所示，通过采用方案1、2、3、4、5、 6、7、8，能够使负介电常数各向异性液晶分子从已垂直取向的状态 倾斜到目标方向。
因此没有必要再形成图1所示的必须在传统垂直取向方式液晶显 示装置的彩色滤光膜基板侧中形成的液晶分子运动方向控制用凸起 5。因此如图4所示，就能采用廉价的彩色滤光膜制作多畴垂直取向 方式液晶显示装置。
另外，由图4可知：由于在彩色滤光膜侧的面共用电极4与有源 矩阵基板的透明像素电极8之间只存在取向膜6、7和负介电常数各 向异性液晶14，因此来自凸起5的污染物的扩散等问题完全不存在， 可靠性显著提高。
另外，由于没有凸起5，因此即使取向膜涂敷不成功，也能通过 干灰化方法的氧等离子体简单地在短时间内再生。由于在取向膜涂 敷前的表面处理中能够进行采用干灰化方法的氧和氩的等离子体处 理，因此能使取向膜涂敷工序中出现的凹陷、针孔急剧减少。
通过采用方案9、10、11、12、13，能大幅提高偏光片的有效利 用效率，减少超大型液晶显示装置中使用的偏光片成本。另外，由 背光源中使用的两类材料的多层叠层体构成的反射性偏光片的有效 利用效率也同样能够大幅提高，因此能降低超大型液晶显示装置用 背光源的成本。另外，由于能在四个方向控制液晶分子的运动方向， 因此也能实现大视角。
通过采用方案14、15，能够不改变传统有源矩阵基板的制造工序， 按照完全相同的工艺制造本发明的有源矩阵基板。
另外，如图7、图8、图9、图10、图14、图16、图17、图18、 图25所示，因为液晶取向方向控制电极靠近图像信号布线两侧而配 置，因此图像信号布线的电位变动易于被屏蔽。所以能够完全控制 垂直方向的交叉干扰(Crosstalk)的发生。
通过采用方案16、17、18、19、20，能每一行地分别驱动各行的 透明像素电极的槽的下层上形成的液晶取向方向控制电极，在显示 画面的上部、中部、下部都能在相同的条件下均匀地显示。
通过采用方案2、4、6、8、21，能使负介电常数各向异性液晶分 子从已垂直取向的状态倾斜到目标方向，能防止差别(デイスクリ ネ-ション)的发生，使均匀的中间色调显示成为可能。另外，对 于在传统的垂直取向方式液晶显示模式中存在的、从黑显示变为中 间色调显示或者从白显示变为中间色调显示时响应速度慢的问题， 通过采用本发明可以大幅度得到改善。在显示运动画面时，通过增 大在透明像素电极与透明像素电极的槽的下层形成的液晶取向方向 控制电极之间施加的偏压，能更加提高响应速度。在本发明中，越 接近黑显示上述偏压越大，因此能够全范围地改善响应速度。
通过采用方案22、23、24、25、26，在彩色滤光膜(CF)基板3 上不必再形成图1所示的传统的液晶分子运动方向控制用凸起5。形 成如图34、图40、图45、图46所示的简单的彩色滤光膜结构，能 够实现低成本。另外，成为传统问题的来自凸起的污染物扩散到液 晶中的问题完全不存在，因凸起形状的不均匀性而引起的中间色调 区域中的不匀的问题也完全不存在。因此能同时实现合格率和可靠 性的显著提高。
另外，由于没有凸起，因此即使取向膜涂敷不成功，也能采用干 灰化方法用氧等离子体简单地在短时间内再生。由于在取向膜涂敷 前的表面处理中能够采用干灰化方法进行氧和氩等离子体处理，因 此能使取向膜涂敷工序中出现的凹陷、针孔急剧减少。
通过采用方案22、23、24、25、26、27、28、29、39，不再需要 驱动液晶取向方向控制电极的特殊的驱动IC和连接端子部，因此能 实现产品的低价格。另外，通过采用双晶体管结构和偏置晶体管结 构，能够减少漏电流。即使在晶体管的源电极和漏电极之间施加大 电压，也能够分散并防止电场的集中，因此能够减少薄膜晶体管的 阈值电压(Vth)的漂移，能实现可靠性高的液晶屏。通过增加连接在 液晶取向方向控制电极上的薄膜晶体管元件的沟道长度(L2)，能够减 少漏电流。
通过采用方案22、23、24、25、26、30、31、32、33，与传统的 TN(Twisted Nematic：螺旋向列相)型的液晶屏相比，能大幅提高偏 光片的有效利用率，能减少超大型液晶显示装置中使用的偏光片成 本。另外，背光源中使用的两类材料的多层叠层体(商品名：3M公司 产的DBEF)构成的反射性偏光片的有效利用率也同样能大幅提高，因 此能降低超大型液晶显示装置用背光源的成本。
通过采用方案22、23、24、25、34、35，能够几乎不改变传统的 TN型的有源矩阵基板的制造工序和彩色滤光膜的制造工序，用相同 的工艺制造本发明的有源矩阵液晶屏，因此在合格率和低成本化方 面具有优势。
通过采用方案22、23、24、25、26、36、37、38，能够实现结构 最简单的垂直取向方式液晶显示装置。由于在一个像素内没有多余 的不必要的薄膜晶体管元件，能将开口率做到最大，实现明亮的显 示。
通过采用方案22、23、24、25、26、27、28、29、39，由于能够 在透明像素电极与液晶取向方向控制电极之间施加大电压，因此能 够产生非常大的用以驱动已垂直取向的液晶分子的电场畸变。因此 能够增加液晶分子的反应速度，即使显示运动画面也几乎不会出现 图像拖影和图像残留现象。
通过采用方案22、23、24、25、40、41，使得在n行扫描线断开 时，透明像素电极的电位变动变小，能够减轻闪烁(Flicker)。
通过采用方案22、23、24、25、26，由于在黑显示时已垂直取向 的液晶分子在几乎整个区域都垂直取向，与采用传统凸起的装置相 比，漏光显著变少，在暗室内也能实现完全均匀的黑显示。
附图说明
[图1]传统的多畴垂直取向方式液晶屏的剖面结构图。
[图2]由平面电极与槽分割电极形成的电场引起的垂直取向后的 负介电常数各向异性液晶分子的运动方向。
[图3]由平面电极、槽分割电极与液晶取向方向控制电极形成的 电场引起的垂直取向后的负介电常数各向异性液晶分子的运动方 向。
[图4]本发明的多畴垂直取向方式液晶屏的剖面结构图。
[图5]说明本发明的多畴垂直取向方式液晶屏的驱动原理的剖面 结构图(像素电极为负的数据时)。
[图6]说明本发明的多畴垂直取向方式液晶屏的驱动原理的剖面 结构图(像素电极为正的数据时)。
[图7]本发明的多畴垂直取向方式液晶屏的平面结构图。
[图8]本发明的多畴垂直取向方式液晶屏的平面结构图。
[图9]本发明的多畴垂直取向方式液晶屏的平面结构图。
[图10]本发明的多畴垂直取向方式液晶屏的平面结构图。
[图11]在本发明的多畴垂直取向方式液晶屏的奇数列第n行与 第(n+1)行的薄膜晶体管元件上施加的电压波形的示图。
[图12]在本发明的多畴垂直取向方式液晶屏偶数列第n行与第(n +1)行的薄膜晶体管元件上施加的电压波形的示图。
[图13]本发明的多畴垂直取向方式液晶屏的扫描线与液晶取向 方向控制电极的连接端子部的平面图。
[图14]本发明的垂直取向方式液晶屏的平面结构图。
[图15]本发明的垂直取向方式有源矩阵基板的平面图。
[图16]本发明的多畴垂直取向方式液晶屏的平面结构图。
[图17]本发明的多畴垂直取向方式液晶屏的平面结构图。
[图18]本发明的多畴垂直取向方式液晶屏的平面结构图。
[图19]本发明的多畴垂直取向方式液晶屏的扫描线与液晶取向 方向控制电极的连接端子部的平面图。
[图20]本发明的垂直取向方式有源矩阵基板的平面图。
[图21]本发明的垂直取向方式有源矩阵基板的平面图。
[图22]在本发明的多畴垂直取向方式液晶屏的与奇数列第n行 与第(n+1)行的像素对应的薄膜晶体管元件上施加的电压波形的示 图。
[图23]在本发明的多畴垂直取向方式液晶屏的与偶数列第n行 与第(n+1)行的像素对应的薄膜晶体管元件上施加的电压波形的示 图。
[图24]本发明的多畴垂直取向方式液晶屏的平面结构图。
[图25]本发明的多畴垂直取向方式液晶屏的平面结构图。
[图26]本发明的垂直取向方式有源矩阵基板的平面图。
[图27]本发明的垂直取向方式有源矩阵基板的平面图。
[图28]本发明的液晶取向方向控制电极与透明像素电极上形成 的槽的平面图与剖面结构图。
[图29]本发明的液晶取向方向控制电极与透明像素电极上形成 的槽的平面图与剖面结构图。
[图30]本发明的多畴垂直取向方式液晶屏的剖面结构图。
[图31]本发明的多畴垂直取向方式液晶取向方向液晶屏的驱动 原理剖面结构图(像素电极为负的数据时)。
[图32]说明本发明的多畴垂直取向方式液晶屏的驱动原理的剖 面结构图(像素电极为正的数据时)。
[图33]在本发明的多畴垂直取向方式液晶屏的奇数列第n行与 第(n+1)行的薄膜晶体管元件上施加的电压波形的示图。
[图34]本发明的多畴垂直取向方式液晶屏的剖面结构图。
[图35]本发明的多畴垂直取向方式液晶屏的平面结构图。
[图36]本发明的多畴垂直取向方式液晶屏的平面结构图。
[图37]本发明的多畴垂直取向方式液晶屏的驱动电压波形。
[图38]本发明的多畴垂直取向方式液晶屏的平面结构图。
[图39]本发明的多畴垂直取向方式液晶屏的平面结构图。
[图40]本发明的多畴垂直取向方式液晶屏的剖面结构图。
[图41]本发明的液晶取向方向控制电极与透明像素电极上形成 的槽平面结构图。
[图42]本发明的液晶取向方向控制电极与透明像素电极上形成 的槽的平面结构图。
[图43]本发明的多畴垂直取向方式液晶屏的平面结构图。
[图44]本发明的多畴垂直取向方式液晶屏的平面结构图。
[图45]本发明的多畴垂直取向方式液晶屏的剖面结构图。
[图46]本发明的多畴垂直取向方式液晶屏的剖面结构图。
[图47]本发明的多畴垂直取向方式液晶屏的电路模式图。
[图48]关于图47的电路模式图中的A、B电位的表。
[图49]本发明的多畴垂直取向方式液晶屏的电路模式图。
[图50]关于图47的电路模式图中的A、B电位的表。
[图51]本发明的多畴垂直取向方式液晶屏的5掩模制造工序流 程说明。
[图52]本发明的多畴垂直取向方式液晶屏的4掩模制造工序流 程说明。
[图53]本发明的多畴垂直取向方式液晶屏的5掩模制造工序流 程说明。
[图54]本发明的多畴垂直取向方式液晶屏的4掩模制造工序流 程说明。
[图55]本发明的多畴垂直取向方式液晶屏的5掩模制造工序流 程。
[图56]本发明的多畴垂直取向方式液晶屏的4掩模制造工序流 程说明。
[图57]本发明的多畴垂直取向方式液晶屏的5掩模制造工序流 程说明。
[图58]本发明的多畴垂直取向方式液晶屏的4掩模制造工序流 程说明。
[图59]本发明的多畴垂直取向方式液晶屏的平面结构图。
[图60]本发明的多畴垂直取向方式液晶屏的平面结构图。
[图61]本发明的多畴垂直取向方式液晶屏的剖面结构图。
[图62]本发明的多畴垂直取向方式液晶屏的剖面结构图。
[图63]本发明的多畴垂直取向方式液晶屏的剖面结构图。
[图64]本发明的多畴垂直取向方式液晶屏的剖面结构图。
[图65]本发明的多畴垂直取向方式液晶屏的剖面结构图。
[图66]本发明的多畴垂直取向方式液晶屏的剖面结构图。
[图67]本发明的多畴垂直取向方式液晶屏的剖面结构图。
[图68]本发明的多畴垂直取向方式液晶屏的剖面结构图。
[图69]本发明的多畴垂直取向方式液晶屏的电路模式图。
[图70]本发明的多畴垂直取向方式液晶屏的电路模式图。
[图71]本发明的多畴垂直取向方式液晶屏的电路模式图。
[图72]本发明的多畴垂直取向方式液晶屏的电路模式图。
[图73]本发明的多畴垂直取向方式液晶屏的电路模式图。
[图74]本发明的多畴垂直取向方式液晶屏的电路模式图。
[图75]本发明的多畴垂直取向方式液晶屏的局部平面图。
[图76]本发明的多畴垂直取向方式液晶屏的局部平面图。
[图77]本发明的多畴垂直取向方式液晶屏的局部平面图。
[图78]本发明的多畴垂直取向方式液晶屏的局部平面图。
[图79]本发明的多畴垂直取向方式液晶屏的局部平面图。
[图80]本发明的多畴垂直取向方式液晶屏的局部平面图。
[图81]本发明的多畴垂直取向方式液晶屏的局部平面图。
[图82]本发明的多畴垂直取向方式液晶屏的局部平面图。
[图83]本发明的多畴垂直取向方式液晶屏的局部平面图。
[图84]本发明的多畴垂直取向方式液晶屏的局部平面图。
[图85]本发明的多畴垂直取向方式液晶屏的局部平面图。
[图86]本发明的多畴垂直取向方式液晶屏的局部平面图。
[图87]本发明的多畴垂直取向方式液晶屏用偏置薄膜晶体管元 件的平面图。
[图88]本发明的多畴垂直取向方式液晶屏用偏置薄膜晶体管元 件的剖面图。
[图89]本发明的多畴垂直取向方式液晶屏用偏置薄膜晶体管元 件的剖面图。
[图90]本发明的多畴垂直取向方式液晶屏用偏置薄膜晶体管元 件的剖面图。
[图91]本发明的多畴垂直取向方式液晶屏用偏置薄膜晶体管元 件的剖面图。
[图92]本发明的多畴垂直取向方式液晶屏用偏置薄膜晶体管元 件的剖面图。
[图93]本发明的液晶取向方向控制电极与透明像素电极上形成 的槽的平面结构图。
[图94]本发明的液晶取向方向控制电极与透明像素电极上形成 的槽的平面结构图。
[图95]本发明的液晶取向方向控制电极与透明像素电极上形成 的槽的平面结构图。
[图96]本发明的多畴垂直取向方式液晶屏的平面结构图。
[图97]本发明的多畴垂直取向方式液晶屏的平面结构图。
[图98]本发明的多畴垂直取向方式液晶屏的平面结构图。
[图99]在由平面电极与槽分割电极形成的电场下已垂直取向的 负介电常数各向异性液晶分子的运动方向。
[图100]在由平面电极、槽分割电极与液晶取向方向控制电极形 成的电场下已垂直取向的负介电常数各向异性液晶分子的运动方 向。
[图101]在由平面电极、槽分割电极与液晶取向方向控制电极形 成的电场下已垂直取向的负介电常数各向异性液晶分子的运动方 向。
[符号说明]
1彩色滤光膜侧的玻璃基板
2黑色掩模(遮光膜)
3彩色滤光膜层
4彩色滤光膜侧的透明导电膜(透明共用电极)
5垂直取向液晶分子的方向控制用凸起
6彩色滤光膜侧的垂直取向膜
7有源矩阵基板侧的垂直取向膜
8透明像素电极
9在像素电极侧形成的槽开口部
10钝化膜
11图像信号布线
12栅绝缘膜
13有源矩阵元件侧的玻璃基板
14负介电常数各向异性液晶
15液晶取向方向控制电极
16连接在透明像素电极上的薄膜晶体管元件
17扫描信号布线
18接触孔
19上部液晶取向方向控制电极
20下部液晶取向方向控制电极
21透明共用电极电位
22奇数列图像信号布线波形
23n行扫描线信号波形
24(n+1)行扫描线信号波形
25n行上部液晶取向方向控制电极信号波形
26n行下部液晶取向方向控制电极信号波形
27(n+1)行上部液晶取向方向控制电极信号波形
28(n+1)行下部液晶取向方向控制电极信号波形
29偶数列图像信号布线波形
30(n-1)行扫描线连接端子
31n行上部液晶取向方向控制电极连接端子
32n行下部液晶取向方向控制电极连接端子
33n行扫描线连接端子
34(n+1)行上部液晶取向方向控制电极连接端子
35(n+1)行下部液晶取向方向控制电极连接端子
36(n+1)行扫描线连接端子
37在像素电极侧形成的孔开口部
38(n-1)行液晶取向方向控制电极连接端子
39n行液晶取向方向控制电极连接端子
40图像信号布线端子部
41像素周围共用电极端子部
42静电保护电路
43(n-1)行扫描线信号波形
44n行液晶取向方向控制电极信号波形
45(n+1)行液晶取向方向控制电极信号波形
48有源矩阵基板侧的共用电极
49连接在液晶取向方向控制电极上的薄膜晶体管元件
50连接在共用电极与液晶取向方向控制电极上的薄膜晶体管
51共用电极电位
52(n-1)行扫描线信号波形
53m列图像信号布线信号波形
54(m+1)列图像信号布线信号波形
55n行扫描线信号波形
56连接透明像素电极与晶体管漏电极的接触孔
57连接共用电极与晶体管源电极的接触孔
58连接共用电极与晶体管源电极的接触孔
59在液晶取向方向控制电极上的透明像素电极上形成的开口部
60薄膜晶体管元件的漏电极
61连接液晶取向方向控制电极与晶体管漏电极的接触孔
62连接液晶取向方向控制电极与晶体管漏电极的接触孔
63在透明像素电极上形成的四边形开口部
64扫描线端子部
65非掺杂薄膜半导体层
66n+a-Si层(欧姆接触层)
C1由透明像素电极与CF(彩色滤光膜)基板侧的面透明共用电极形成的电容
C2由透明像素电极与液晶取向方向控制电极形成的电容
C3由透明像素电极与扫描线形成的电容
C4由双薄膜晶体管的中间电极与透明像素电极形成的电容
C5由透明像素电极与有源矩阵基板侧的共用电极形成的电容
67双薄膜晶体管的中间电极
68蚀刻阻挡层
F偏置薄膜晶体管元件的偏移量
69源电极(连接于共用电极)
70漏电极(连接于液晶取向方向控制电极)
71连接液晶取向方向控制电极与晶体管漏电极的接触孔
72连接液晶取向方向控制电极与晶体管漏电极的接触孔

以下，参照附图说明本发明的最佳实施例。
[实施例1]
图4、5、6是本发明实施例1的剖面图。在彩色滤光膜基板1上 有面透明共用电极4，与该基板1相向地平行配置有源矩阵基板13。
在有源矩阵基板13上，首先同时在同一层上形成扫描信号布线17 和液晶取向方向控制电极15，然后淀积栅绝缘膜12、无定形硅层和 欧姆接触用的n+无定形硅层。
在形成薄膜晶体管元件部之后，形成图像信号布线11和漏电极。
接着在淀积钝化膜10之后，在漏电极部分上形成接触孔18，淀 积透明导电膜。如图7所示，透明导电膜上形成若干个槽，按各像 素完全分离，成为透明像素电极8。
本发明的电极结构的特征在于，在一个像素内同时存在：如图2 所示的与面透明共用电极4相向而形成细长的槽9或者圆形或多边 形孔的部分，以及如图3所示的与面透明共用电极4相向地、以与 细长槽及与槽大致相同的形状形成尺寸大于槽的液晶取向方向控制 电极15的部分。
如图5、6所示，通过这两类电极结构，能够控制负介电常数各 向异性液晶14在一个像素内向两个方向或四个方向或多个方向倾斜 到正确的目标方向。在图2、图3中描出了等电位线的分布。
如图4、图5、图6所示，在实施例1中靠近图像信号布线11左 右两侧配置液晶取向方向控制电极15。由于液晶取向方向控制电极 15屏蔽了图像信号布线11的信号电压变化，因此透明像素电极8不 会受到图像信号布线11的影响。与传统的图1所示的垂直取向方式 液晶显示装置相比，图4的本发明的垂直取向方式液晶显示装置的 垂直交叉干扰(stroke)的发生少。由于也能使彩色滤光膜的BM(遮 光膜(黑底))2的宽度小于传统的宽度，因此能够实现开口率大的 垂直取向方式液晶显示装置。
[实施例2]
图30、图31、图32是本发明实施例2的剖面图。基本的方案采 用与实施例1大致相同的结构。其特征在于：在一个像素内同时存 在图2和图3所示的两类电极结构。
如图30、图31、图32所示，由于图像信号布线11仅由透明像 素电极8从左右两侧夹着，能够将图像信号布线11的电容设计成最 小；因此，即使图像信号布线11的电阻值大，信号延迟的问题也难 以发生。
图24是实施例2的平面图。在一个像素内仅有一行液晶取向方 向控制电极15。相邻的透明像素电极8分别连接在由不同的扫描信 号布线17控制的薄膜晶体管元件16上。
如图24的平面图所示，由于液晶取向方向控制电极15靠近扫描 信号布线17的区域小，因此扫描信号布线17与液晶取向方向控制 电极15即使在同一层上同时形成，产生相互连接而在电气上短路的 缺陷的几率是非常小的。
槽9在与扫描信号布线17平行的方向以及垂直的方向上形成， 与液晶取向方向控制电极15成组的槽在与扫描信号布线的方向成± 45度角度的方向上延伸。与液晶取向方向控制电极15成组的槽也可 以是连接成图28、图29中的菱形那样的形状，也可以是排列成四边 形的形状。
[实施例3]
图7是本发明实施例3的平面图。本例中，一个像素内部混合存 在实施例1的剖面结构图所示的结构与实施例2的剖面结构图所示 的两类结构。在一个像素内配置上部液晶取向方向控制电极19和下 部液晶取向方向控制电极20这样的两行液晶取向方向控制电极，各 自的电位以相向的彩色滤光膜侧的面共用电极4的电位为基准，分 别成为正极电位和负极电位。相邻的透明像素电极8分别通过不同 的液晶取向方向控制电极来控制。
图11、图12中示出：透明共用电极电位21、奇数列图像信号布 线波形22、n行扫描线信号波形23、(n+1)行扫描线信号波形24、 n行上部液晶取向方向控制电极信号波形25、n行下部液晶取向方向 控制电极信号波形26、(n+1)行上部液晶取向方向控制电极信号波 形27、(n+1)行下部液晶取向方向控制电极信号波形28和偶数列 图像信号布线波形29。
如图11、图12所示，在透明像素电极8上写入正极性信号时， 在透明像素电极8的槽9的下层、隔着绝缘膜12形成的液晶取向方 向控制电极的电位处在高于透明像素电极8的正极性电位；在透明 像素电极8上写入负极性信号时，在透明像素电极8的槽9的下层 隔着绝缘膜12形成的液晶取向方向控制电极的电位处在低于透明像 素电极8的负极性电位。
透明像素电极8和配置在一个像素内的两行液晶取向方向控制电 极19、20按照每个垂直周期变换各自的极性。
如图7所示，在透明像素电极8上形成的槽9和在槽的下层配置 的液晶取向方向控制电极19、20在与扫描信号布线17的方向成±45 度的角度上配置。在一个像素的上半部和下半部内，槽9与槽的下 层的液晶取向方向控制电极19、20分别大致相互平行地错开配置。 其特征在于：在像素的中央部，上半部和下半部分离地配置液晶取 向方向控制电极。偏光片在液晶盒的外部按照相互垂直的关系配置， 使偏光轴与扫描信号布线17成平行与垂直的方向关系。
[实施例4]
图8、图9、图10是本发明实施例4的平面图。本例采用实施例 1剖面结构图。液晶取向方向控制电极19、20包围着透明像素电极 8的外周。因此透明像素电极8不容易受到图像信号布线11电位变 动的影响，所以垂直交叉干扰难以发生。另外，由于液晶取向方向 控制电极19、20与透明像素电极8相重叠，因而能收窄彩色滤光膜 的遮光膜(BM)2的范围，从而提高开口率。
另外，在一个像素内存在两行液晶取向方向控制电极19、20，可 以采用与实施例3大致相同的驱动方式。
在图8中，透明像素电极8上形成的槽9配置在与扫描信号布线 方向成±45度的方向上。在图9中，透明像素电极8上形成的槽9 配置在与扫描信号布线方向为水平、垂直两个方向上。在图10中， 透明像素电极8上细槽的刻纹设在液晶分子运动方向上。偏光片的 配置可以与实施例3完全相同。
[实施例5]
图14是本发明实施例5的平面图。本例采用实施例1剖面结构 图。液晶取向方向控制电极19、20包围着透明像素电极8的外周。 因此透明像素电极8不容易受到图像信号布线11电位变动的影响， 垂直交叉干扰难以发生。与实施例4的不同点在于，在透明像素电 极8上形成多个圆形孔37。除了圆形以外，可以是任何形状的多边 形孔。在一个像素内存在两行液晶取向方向控制电极19、20，本例 采用与实施例3相同的驱动方式，偏光片的配置也可以与实施例3 的相同。
[实施例6]
图16是本发明实施例6的平面图。其结构为一个像素内部混合 存在实施例1的剖面结构图所示的结构与实施例2的剖面结构图所 示的两类(结构)。在一个像素内配置一行液晶取向方向控制电极15， 相邻的透明像素电极8分别连接在由不同的扫描信号布线17控制的 薄膜晶体管元件16上。在透明像素电极8上形成的细长的槽9以及 在槽的下层隔着绝缘膜12形成的液晶取向方向控制电极15的形状 大致与实施例3相同，它们以与扫描信号布线17的方向成±45度的 角度加以配置。
在一个像素的上半部和下半部内，槽9与在槽的下层形成的液晶 取向方向控制电极15分别大致相互平行地错开配置。在像素的中央 部，配置将上半部和下半部分离的液晶取向方向控制电极15。偏光 片在液晶盒的外部以相互垂直的关系配置，使偏光轴相对于扫描信 号布线17成平行与垂直的方向关系。
在本发明的所有实施例中透明像素电极8与液晶取向方向控制电 极15、19、20均隔着绝缘膜12相互重叠，从而形成附加电容(保 持电容)。如果要增加附加电容量，则可以增大相互重叠的区域。如 果要减小附加电容量，则可以减少相互重叠的区域。在通常的范围 内，重合宽度为2微米(2μm)左右，就能得到充分的附加电容量。
图22、图23示出实施例6的驱动方法，它与实施例3的驱动方 法稍有不同。
在图22、图23中示出透明共用电极电位21、奇数列图像信号布 线波形22、n行扫描线信号波形23、(n+1)行扫描线信号波形24、 偶数列图像信号布线波形29和(n-1)行扫描线信号波形43。
在实施例3中，相邻的透明像素电极8由同一扫描信号布线17 控制，采用从图像信号布线11分别写入不同极性的图像信号的方式。 在实施例6中，相邻的透明像素电极8由不同的扫描信号布线17控 制，采用偏移一个水平扫描期间而从图像信号布线11写入相同极性 的图像信号的方式。如图22、图23所示，在透明像素电极上写入正 信号时，液晶取向方向控制电极的电位处在高于透明像素电极的正 极性电位；在透明像素电极上写入负信号时，液晶取向方向控制电 极的电位处在低于透明像素电极的负极性电位。透明像素电极与液 晶取向方向控制电极，每个垂直周期使各自的极性反向。
在本发明的所有实施例中，均能通过增加透明像素电极8与液晶 取向方向控制电极15、19、20的电位差，使负介电常数各向异性液 晶分子14从垂直方向倾斜到目标方向。使之从垂直方向(90度)仅 倾斜1～2度，就已充分。通常施加4～5V以上的偏压电位。为了高 速响应，必须使之有10度以上倾斜角的倾斜，这时要施加6～8V以 上的偏压电位。本发明用于液晶电视时，透明像素电极8与液晶取 向方向控制电极15、19、20的偏压电位可设定得大些。在兼作计算 机用显示装置和电视用运动画面显示装置时，可以对电路加以设计， 使偏压电位能够变化。
[实施例7]
图17、图18是本发明实施例7的平面图。本例采用实施例1剖 面结构图。液晶取向方向控制电极15包围着透明像素电极8的外周。 因此，透明像素电极8不容易受到图像信号布线11电位变动的影响， 垂直交叉干扰难以发生。一个像素中有一行液晶取向方向控制电极 15，相邻的透明像素电极8分别连接在由不同的扫描信号布线17控 制的薄膜晶体管元件16上。本例的驱动方法与实施例6相同，偏光 片的配置也与实施例6相同。
[实施例8]
图25是本发明实施例8的平面图。本例采用实施例1剖面结构 图。液晶取向方向控制电极15包围着透明像素电极8的外周。因此， 透明像素电极8不容易受到图像信号布线11电位变动的影响，垂直 交叉干扰难以发生。一个像素中有一行液晶取向方向控制电极15， 相邻的透明像素电极8分别连接在由不同的扫描信号布线17控制的 薄膜晶体管元件16上。本例的驱动方法与实施例6相同。在透明像 素电极8上形成多个圆形孔。除了圆形以外，可以是任何形状的多 边形孔。通过在负介电常数各向异性液晶中混合左旋或右旋的任一 种手性(chiral)材料，可以实现旋光性液晶显示模式。在这种情 况下液晶盒的间隙d与折射率各向异性Δn之积的数值可以在0.30～ 0.60微米(μm)范围内。通过使负介电常数各向异性液晶分子以圆 形孔为中心向左或向右旋转、螺旋状进行取向、倾斜，能使背光源 的光通过垂直交叉设置的偏光片。
[实施例9]
图20是本发明实施例9有源矩阵基板的平面图。扫描信号布线 的连接端子30、33、36和液晶取向方向控制电极连接端子38、39 这两方的连接端子部集中在显示画面的左侧。图19是连接端子部的 放大平面图。
一个像素内部设有两行液晶取向方向控制电极的连接端子部的放 大平面图为图13。在图13中，示出n行上部液晶取向方向控制电极 连接端子31、n行下部液晶取向方向控制电极连接端子32、(n+1) 行上部液晶取向方向控制电极连接端子34、(n+1)行下部液晶取向 方向控制电极连接端子35。一根扫描信号布线由不同行的液晶取向 方向控制电极从上下两侧夹着。如图33所示，通过同时进行上下液 晶取向方向控制电极的极性反向的定时，能将扫描信号布线的电位 变动抑制到最小程度，从而在显示画面上难以发生水平方向的周期 不匀。如图13所示，通过留出扫描信号布线的连接端子30、33、36 与上部液晶取向方向控制电极的连接端子31、32、34、35的距离， 能防止连接端子之间短路。
[实施例10]
图15、图21是本发明实施例10的有源矩阵基板的平面图。扫描 信号布线的连接端子30、33、36和液晶取向方向控制电极连接端子 38、39的连接端子部分别设置在显示画面的左侧和右侧。驱动方法 可以是图11、图12所示的方法，也可以是图33所示的方法。在本 发明的实施例中，通过采用图15、图21所示的配置，可以扩大连接 端子之间的距离，所以能防止连接端子之间的短路。另外，由于可 采用通常的TN型的扫描信号布线驱动IC，因此能降低开发成本和生 产成本。
[实施例11]
图26、图27是本发明实施例11的有源矩阵基板的平面图。扫描 信号布线的连接端子30、33、36和液晶取向方向控制电极连接端子 31、32、34、35、38、39设置在显示画面的左右两端。在驱动大型 液晶显示装置时，能容易地解决成为最大问题的扫描信号波形延迟 的问题。
另外，在图15、图20、图21、图26、图27中，示出了图像信 号布线的端子部40、像素周围共用电极端子部41和静电保护电路 42。
[实施例12]
图34、图35、图38是本发明实施例12的剖面图、模式图和平 面图。图51、图52是本发明实施例12的TFT(Thin Film Transistor： 薄膜晶体管)阵列基板的制造工艺流程的说明。图63、图64是TFT 阵列基板的放大剖面图。
在彩色滤光膜基板1上有面透明共用电极4，有源矩阵基板13与 基板1相向地平行配置。如图1所示，传统的垂直取向模式的液晶 屏中，在面透明共用电极4上形成用于控制液晶运动方向的凸起5， 而本发明的垂直取向模式的液晶屏上不需要这种凸起。
在有源矩阵基板1上，首先形成扫描信号布线17，然后淀积绝缘 膜12、无定形硅层(非掺杂层)65和欧姆接触用的n+无定形硅层66。 在形成薄膜晶体管元件部之后，在同一层同时形成图像信号布线11、 漏电极和液晶取向方向控制电极15。通过采用日本公开特许(特开 2000-066240号)公报公开的半色调曝光技术，也能够同时在同一层 制作薄膜晶体管元件、图像信号布线11、漏电极和液晶取向方向控 制电极15。图64是采用半色调曝光的本发明实施例12的薄膜晶体 管元件和有源矩阵基板的剖面图。另外，在图63、64中示出了扫描 线端子部64。
如图38所示，在本发明实施例12中，一个像素内只要有两个必 需的薄膜晶体管元件就足够。n行m列的透明像素电极8连接在n行 扫描信号布线17与m列图像信号布线11交叉的位置上形成的薄膜 晶体管元件16上；液晶取向方向控制电极15连接在(n-1)行扫描 信号布线17与(m+1)列图像信号布线11交叉的位置上形成的薄膜 晶体管元件49上。在透明像素电极8上形成两类槽，其剖面放大图 见图99、图100。
在图99所示类型的槽9中，施加电压时已垂直取向的液晶分子14 向图99所示的方向倾斜。在图100所示类型的槽9中，在槽的下层 隔着绝缘膜配置液晶取向方向控制电极15。在图100类型的槽9中， 在施加电压时，已垂直取向的液晶分子14向图100所示的方向倾斜。 图41、图42是图99、图100的变形图。在图41、图42中，示出在 液晶取向方向控制电极15上的透明像素电极上形成的开口部59。在 图100中，液晶取向方向控制电极15的尺寸比透明像素电极8的槽 大，二者隔着绝缘膜相重叠。本发明的要点是：透明像素电极8与 液晶取向方向控制电极15隔着绝缘膜相重叠而形成电容。在图101 所示的电极结构配置中，虽然也能使负介电常数各向异性液晶14向 与图100相同的方向运动，但是由于在图93那样的平面结构中透明 像素电极8与液晶取向方向控制电极15不重叠，因此由透明像素电 极8与液晶取向方向控制电极15形成的电容小，在采用本发明的驱 动方式时存在问题。
如图94和图95所示，透明像素电极8与液晶取向方向控制电极 15尽管不多却有隔着绝缘膜相重叠的部分，在本发明的驱动方式中 这点特别重要。
[实施例13]
图40、图43是本发明实施例13的剖面图和平面图。图53、图54 是本发明实施例13的TFT阵列基板的制造工艺流程的说明。图61、 图62是TFT阵列基板的放大剖面图。
在彩色滤光膜基板1上有面透明共用电极4，与实施例12同样没 有凸起。
在有源矩阵基板13上，首先在同一层同时形成扫描信号布线17 和液晶取向方向控制电极15，然后淀积绝缘膜12、无定形硅层(非 掺杂层)65和欧姆接触用的n+无定形硅层66。在形成薄膜晶体管元 件部之后，同时形成图像信号布线11与漏电极。
采用日本公开特许(特开2000-066240号)所公开的半色调曝 光技术，也能在同一层同时制作薄膜晶体管元件部、图像信号布线11 与漏电极。图62是采用了半色调曝光的本发明实施例13的薄膜晶 体管元件和有源矩阵基板的剖面图。
如图43所示，在本发明实施例13中，一个像素中有两个必要的 薄膜晶体管元件就足够。n行m列的透明像素电极8连接在n行扫描 信号布线17与m列图像信号布线11交叉的位置上形成的薄膜晶体 管元件16上，液晶取向方向控制电极15连接在(n-1)行扫描信号 布线17与(m+1)列图像信号布线11交叉的位置上形成的薄膜晶体 管元件49上。在实施例12的情况下，由于该薄膜晶体管元件的漏 电极与液晶取向方向控制电极15同时在同一层上形成，因此被自动 连接；而在实施例13的情况下，由于该薄膜晶体管元件的漏电极与 液晶取向方向控制电极15不在同一层上形成，因此，为了在电气上 连接这两个电极，必须有两个接触孔61、62。在实施例12中，两个 薄膜晶体管元件16、49和一个接触孔56已足够，而如图43所示， 在实施例13中，需要有两个薄膜晶体管元件16、49和三个接触孔56、 61、62。
[实施例14]
图34、图36、图39是本发明实施例14的剖面图、模式图和平 面图。图55、图56是本发明实施例14的TFT阵列基板的制造工艺 流程的说明。
图67、图68是TFT阵列基板的放大剖面图。
在彩色滤光膜基板1上有面透明共用电极4，且与实施例12同样 没有凸起。
在有源矩阵基板13上，首先同时在同一层形成扫描信号布线17 和有源矩阵基板侧的共用电极48，然后淀积绝缘膜12、无定形硅层 (非掺杂层)65和欧姆接触用的n+无定形硅层66。在形成薄膜晶体 管元件部之后，同时在同一层形成图像信号布线11、漏电极60、70 和液晶取向方向控制电极15。
采用日本公开特许(特开2000-066240号)公开的半色调曝光技 术，也能同时在同一层制作薄膜晶体管元件部、图像信号布线11、 漏电极60、70和液晶取向方向控制电极15。图68是采用半色调曝 光的本发明实施例14的薄膜晶体管元件和有源矩阵基板的剖面图。
如图39所示，在本发明实施例14中，一个像素中仅有两个必要 的薄膜晶体管元件就足够。n行m列的透明像素电极8连接在n行的 扫描信号布线17与m列的图像信号布线11交叉的位置上形成的薄 膜晶体管元件16上，液晶取向方向控制电极15连接在(n-1)行的 扫描信号布线17上形成的薄膜晶体管元件50上。作为透明像素电 极8的结构，可以是实施例12、实施例13的那种形状；而在图39 中，在透明像素电极8上开的槽9与扫描信号布线17延伸的方向成 为平行配置和垂直配置，与液晶取向方向控制电极15成组的槽在与 扫描线延伸的方向成±45度的角度上配置。在实施例14的情况下， 由于在(n-1)行扫描信号布线17上形成的薄膜晶体管元件50的源 电极69与n行的共用电极48不在同一层上形成，因此为了在电气 上连接这两个电极，必须有两个接触孔。所以如图39所示，在实施 例14中与实施例13同样，需要有两个薄膜晶体管元件16、50和三 个接触孔56、57、58。
[实施例15]
图40、图96是本发明实施例15的剖面图和平面图。图57、图58 是本发明实施例15的TFT阵列基板的制造工艺流程的说明。图65、 图66是TFT阵列基板的放大剖面图。
在彩色滤光膜基板1上有面透明共用电极4，与实施例12同样没 有凸起。
在有源矩阵基板13上，首先在同时同一层形成扫描信号布线17、 共用电极48和液晶取向方向控制电极15，然后淀积绝缘膜12、无 定形硅层(非掺杂层)65和欧姆接触用的n+无定形硅层66。在形成 薄膜晶体管元件部之后，同时在同一层形成图像信号布线11和漏电 极。
通过采用日本公开特许(特开2000-066240号)公开的半色调曝 光技术，也能够同时在同一层制作薄膜晶体管元件部、图像信号布 线11和漏电极。图66是采用半色调曝光的本发明实施例15的薄膜 晶体管元件和有源矩阵基板的剖面图。
如图96所示，在本发明实施例15中，一个像素中仅有两个必要 的薄膜晶体管元件就足够。n行m列的透明像素电极8连接在n行的 扫描信号布线17与m列的图像信号布线11交叉的位置上形成的薄 膜晶体管元件16上，液晶取向方向控制电极15连接在(n-1)行的 扫描信号布线17上形成的薄膜晶体管元件50上。在实施例15的情 况下，为了将在(n-1)行的扫描信号布线17上形成的薄膜晶体管元 件的源电极69和漏电极70分别与共用电极48和液晶取向方向控制 电极15在电气上连接，必须各开两个接触孔57、58、71、72。所以 如图96所示，在实施例15中需要两个薄膜晶体管元件16、50和5 个接触孔56、57、58、71、72。
[实施例16]
图37是关于本发明实施例16的驱动波形的时间图，是用于驱动 实施例12、13、14、15所述的垂直取向方式液晶显示装置的驱动波 形。这里重要的是：(n-1)行的扫描信号布线的扫描信号波形(地 址信号宽度)52与n行的扫描信号布线的信号波形(地址信号宽度) 55至少具有水平周期2倍以上的时间宽度，并且以一个水平周期以 上的时间宽度相互重叠，并且m列的图像信号布线的图像信号电压 极性与(m+1)列的图像信号布线的图像信号电压极性相互不同，且 每一水平周期相互转换极性。
在图37中表示了共用电极电位51、m列图像信号布线的信号波 形53和(m+1)列图像信号布线的信号波形54。
如图47、图48、图49、图50所示，如果采用本发明的驱动方式， 则在(n-1)行的扫描信号布线的信号波形和n行的扫描信号布线的 信号波形重合时，能够向电路模式图的电容C2(C2是透明像素电极 与液晶取向方向控制电极隔着绝缘膜重叠而形成的电容。)充电。这 里，图48示出图47的电路模式图中A、B位置的电位，图50示出 图49的电路模式图中A、B位置的电位。
图47、图48中，液晶取向方向控制电极连接在(n-1)行的扫描 信号布线与(m+1)列的图像信号布线交叉的位置上形成的薄膜晶体 管元件上，透明像素电极连接在n行的扫描信号布线与m列的图像 信号布线交叉的位置上形成的薄膜晶体管元件上。在m列的图像信 号布线为+7V、(m+1)列的图像信号布线为-7V时，如果(n-1)行 与n行扫描线两者均被寻址，上述两个薄膜晶体管元件均动作，电 容C2被充电，A、B的电位分别变为+7V、-7V。如果关闭(n-1)行 的扫描线之后，使m列的图像信号布线的电压变化极性，从+7V变 为-7V，使(m+1)列的图像信号布线的电压变化极性，从-7V变为 +7V，则由于n行的薄膜晶体管元件动作，电容C2的A电位从+7V 变化为-7V。此时由于(n-1)行的薄膜晶体管元件不动作，电容C2 的B电位从-7V变化为-21V。然后，如果关闭n行扫描线，则对于 n行m列的像素电容C2的电位，A固定为-7V，B固定为-21V。
在一个垂直周期之后，进行相同的动作，但由于m列的图像信号 布线的信号电压与(m+1)列的图像信号布线的信号电压的极性反 向，所以对于一个垂直周期之后的电容C2的电位，A固定在+7V，B 固定在+21V。由于产生这种电位关系，形成图示的等电位线的分布， 决定液晶分子的运动方向。由于在透明像素电极与液晶取向方向控 制电极之间出现大的电场，所以能使液晶分子的运动速度增大。
在图49、图50中，液晶取向方向控制电极连接在(n-1)行的扫 描信号布线上形成的薄膜晶体管元件上，该薄膜晶体管元件的源电 极连接在n行的共用电极上。透明像素电极连接在n行的扫描信号 布线与m列的图像信号布线交叉的位置上形成的薄膜晶体管元件上。 在m列的图像信号布线为+7V、(m+1)列的图像信号布线为-7V时， 如果(n-1)行与n行扫描线两者均被寻址，则上述两个薄膜晶体管 元件动作，电容C2被充电，A、B的电位分别变为+7V、0V。如果关 闭(n-1)行的扫描线之后，使m列的图像信号布线的电压改变极性， 从+7V变为-7V，使(m+1)列的图像信号布线的电压改变极性，从 -7V变为+7V，则由于n行的薄膜晶体管元件动作，电容C2的A的 电位从+7V变化为-7V。此时，由于(n-1)行的薄膜晶体管元件不 动作，电容C2的B电位从0V变化为-14V。接着，如关闭n行扫描 线，则n行m列的像素电容C2的电位，A固定在-7V，B固定在-21V。
在一个垂直周期之后，进行相同的动作，由于m列的图像信号布 线的信号电压与(m+1)列的图像信号布线的信号电压的极性反向， 则对于一个垂直周期后的电容C2的电位，A固定在+7V，B固定在 +14V。由于产生这种电位关系，形成图示的等电位线分布，确定液 晶分子的运动方向。
[实施例17]
图44、图59、图60、图45、图46是本发明实施例17的平面图 和剖面图。图53、图54是本发明实施例17的TFT阵列基板的制造 工艺流程的说明。图61、图62是TFT阵列基板的放大剖面图。
在彩色滤光膜基板1上，有面透明共用电极4，且与实施例12同 样没有凸起。液晶取向方向控制电极15与薄膜晶体管元件的连接方 法与实施例13完全相同。
在实施例17中，在透明像素电极8上形成的槽形状与实施例13 的不同，它们具有：与图44、图59、图60所示的扫描信号布线方 向成±45度配置的结构，水平或垂直配置的结构，或者设有圆形、 多边形的开口部63的结构。如图44、图59、图60所示，液晶取向 方向控制电极15完全围住透明像素电极8的外周，与槽成组的液晶 取向方向控制电极15与扫描信号布线17的方向成水平或垂直地配 置。
[实施例18]
图69、图70、图71、图72、图73、图74和图77、图78、图79、 图80、图83、图84、图85、图86、图91、图92是本发明实施例18 的电路模式图和薄膜晶体管的平面图与剖面图。
这里，C1是透明像素电极8与CF(彩色滤光膜)基板侧的面透 明共用电极4形成的电容，C2是透明像素电极8与液晶取向方向控 制电极15形成的电容，C3是透明像素电极8与扫描线形成的电容， C4是双薄膜晶体管的中间电极67与透明像素电极8形成的电容，C5 是透明像素电极8与有源矩阵基板侧的共用电极48形成的电容。
如本发明实施例16所述，在采用本发明的驱动方式的情况下， 由于在与(n-1)行的扫描信号布线17上形成的薄膜晶体管元件相连 接的(m+1)列的图像信号布线和液晶取向方向控制电极的电极之间 可施加的电压最高达到28V左右，因此产生该两个电极之间的漏电 流增大的问题。所以，在本发明实施例18中在(n-1)行的扫描信号 布线17上形成的、与液晶取向方向控制电极15连接的薄膜晶体管 元件的结构采用双晶体管结构。如图91、图92所示，双晶体管结构 的沟道长度比通常的单晶体管元件长，因此即使在源电极与漏电极 之间施加高电压，也能抑制漏电流增加。在不采用双晶体管结构的 情况下，增加晶体管的沟道长度对于减少漏电流也是有效的。如图61 或图65所示，通过使连接在液晶取向方向控制电极上的薄膜晶体管 元件的沟道长度(L2)大于连接在透明像素电极上的薄膜晶体管元件的 沟道长度(L1)，能够减少漏电流。
作为减少源电极与漏电极之间的漏电流的方法，也可以考虑图 88、图89、图90所示的偏置晶体管的结构。在这种情况下成为图87 所示的平面结构的薄膜晶体管结构。这里，在图88、图89、图90 中F是指偏置薄膜晶体管元件的偏移量。另外，图90中示出了蚀刻 阻挡层68。
[实施例19]
图41、图42、图94、图95是本发明实施例19的平面图，涉及 实施例12、13、14、15、17中采用的透明像素电极8与液晶取向方 向控制电极15的形状。负介电常数各向异性液晶分子14具有这样 的性质：施加电压时，液晶分子14的长轴方向与透明像素电极8的 斜楔的延长方向一致，通过采用本发明实施例19的形状，能够抑制 差别的发生。
如果发生差别，则出现液晶屏的透过率降低、响应速度变慢的倾 向。通过采用本发明的形状，能够提高响应速度和透过率。
并且，作为本发明的薄膜晶体管元件的结构，考虑图97、图98 所示的两类结构。图97所示的A型具有如下的结构：在n行m列的 像素中，在(n-1)行的扫描信号布线与(m+1)列的图像信号布线交 叉的位置上形成薄膜晶体管元件，(m+1)列的图像信号布线和用于n 行m列的像素的液晶取向方向控制电极通过该薄膜晶体管元件相连 接；并且，在n行的扫描信号布线与m列的图像信号布线交叉的位 置上形成薄膜晶体管元件，m列的图像信号布线和用于n行m列的像 素的透明像素电极通过该薄膜晶体管元件相连接。
与此形成对照，图98所示的B型具有如下的结构：在n行m列 的像素中，m列的图像信号布线和用于n行m列的像素的液晶取向方 向控制电极，通过在(n-1)行的扫描信号布线与m列的图像信号布 线交叉的位置上的薄膜晶体管元件相连接；并且，(m+1)列的图像 信号布线和用于n行m列的像素的透明像素电极，通过n行的扫描 信号布线和(m+1)列的图像信号布线交叉的位置上的薄膜晶体管元 件相连接。本发明包含A型结构和B型结构中的任何一种结构。
采用本发明，不必再使用传统的多畴垂直取向方式液晶显示装置 中使用的带有凸起或槽的彩色滤光膜基板，能降低成本。
由于因凸起或槽加工引起的偏差造成的显示不匀也同时消除，因 此合格率变得非常高。
另外，由于从凸起或槽的间隙进入彩色滤光膜颜料中的杂质以及 从凸起中的杂质扩散到液晶中、引起不匀及残留图像(图像残留) 的问题也不复存在，因此能实现可靠性非常高的垂直取向方式液晶 显示装置。
由于即使在聚酰亚胺取向膜涂敷工序中产生不良，也能简单地通 过氧等离子体处理进行返工，因此能降低返工成本。
由于采用本发明的电极结构、结构配置以及驱动方法，可以制作 开口率大的有源矩阵基板，因此能实现高亮度的显示装置。另外， 由于能提高液晶分子的响应速度，所以能实现适应运动画面显示的 超大型液晶电视。
与采用凸起的传统垂直取向方式液晶显示装置相比，能在暗室内 均匀地实现漏光更少、更黑的显示。