(57)【要約】【課題】簡便な構成及び駆動形態を採用し、コントラスト及び応答性に優れる表示を実現した液晶装置を提供する。【解決手段】本発明の液晶装置は、液晶層５０を挟持して対向するＴＦＴアレイ基板１０及び対向基板２０と、ＴＦＴアレイ基板１０の内面側に形成された共通電極（第１電極）１９と、共通電極１９上に形成された絶縁膜１３を介して共通電極１９に対向する画素電極９と、対向基板２０の内面側に形成された対向電極（第３電極）２１とを備え、動作時における対向電極２１の電位を、共通電極１９と画素電極９との電位差が最大であるときの両電極９，１９の電位と異なる電位であり、かつ共通電極１９と画素電極９との電位差が最小であるときの両電極９，１９の電位と、前記最大電位差を生じるときの両電極９，１９の電位との間の電位に保持する駆動回路（駆動手段）１０２を備えたことを特徴とする。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液晶層を挟持して対向する第１基板及び第２基板と、前記第１基板の前記液晶層側に形成された第１電極と、前記第１電極上に形成された絶縁膜を介して前記第１電極に対向する第２電極と、前記第２基板の前記液晶層側に形成された第３電極とを備えた液晶装置であって、
動作時における前記第３電極の電位を、前記第１電極と前記第２電極との電位差が最大であるときの前記第１電極及び第２電極の電位と異なる電位であり、かつ前記最大電位差を生じるときの前記第１電極の電位と第２電極の電位との間の電位に保持する駆動手段を備えたことを特徴とする液晶装置。
【請求項２】
液晶層を挟持して対向する第１基板及び第２基板と、前記第１基板の前記液晶層側に形成された第１電極と、前記第１電極上に形成された絶縁膜を介して前記第１電極に対向する第２電極と、前記第２基板の前記液晶層側に形成された第３電極とを備えた液晶装置であって、
黒表示状態において、前記第２電極の電位を、前記第１電極の電位と異なる電位であり、かつ前記第１電極の電位と前記第３電極の電位との間の電位に保持する駆動手段を備えたことを特徴とする液晶装置。
【請求項３】
前記駆動手段は、動作時に前記第１電極又は前記第２電極の電位の極性を反転させるとともに、前記第３電極の電位を前記振幅の中心に位置する電位に保持する駆動手段であることを特徴とする請求項１又は２に記載の液晶装置。
【請求項４】
前記駆動手段は、動作時における前記第３電極の電位を、前記第１電極と前記第２電極との電位差が最大であるときの前記第１電極の電位と前記第２電極の電位との中間点に位置する電位に保持する駆動手段であることを特徴とする請求項１又は２に記載の液晶装置。
【請求項５】
１つのサブ画素領域内に、反射表示を行う反射表示領域と透過表示を行う透過表示領域とが形成されていることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の液晶装置。
【請求項６】
前記液晶層は、正の誘電率異方性を有する液晶からなることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の液晶装置。
【請求項７】
前記第３電極は、平面ベタ状の導電膜からなることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の液晶装置。
【請求項８】
請求項１から７のいずれか１項に記載の液晶装置を備えたことを特徴とする電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶装置及び電子機器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置の一形態として、液晶層に基板面方向の電界を印加して液晶の配向制御を行う方式（以下、横電界方式と称する。）のものが知られており、液晶に電界を印加する電極の形態によりＩＰＳ（In-Plane Switching）方式、ＦＦＳ（Fringe-Field Switching）方式等と呼ばれるものが知られている（例えば特許文献１参照）。この種の液晶表示装置では、一方の素子基板に第１電極及び第２電極が形成され、他方の対向基板には電極を形成しないのが一般的であるが、対向基板に第３電極が形成された構成も知られている（例えば特許文献２、３参照）。
【特許文献１】特開平１１−２０２３５６号公報
【特許文献２】特開２０００−２５６７８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
対向基板に第３電極を備えた構成によれば、対向基板の帯電等による電界を前記第３電極により遮断できるので、静電気耐性を高めることができる。しかし、横電界方式で一般的な正の誘電率異方性を有する液晶を用いた液晶表示装置では、対向基板側に電極が設けられていると、上記厚さ方向の電界に沿って液晶が配向するために、光漏れが生じてコントラストが低下するという問題がある。そこで特許文献２記載の液晶表示装置では、液晶層に負の誘電率異方性を有する液晶を用いることで、液晶層の厚さ方向の電界によって液晶が基板面方向に配向するようにし、液晶層の厚さ方向の電界によるコントラスト低下を防止するようになっている。しかしながら、本発明者が検討したところ、引用文献２記載の構成及び駆動制御方法では、依然として輝度やコントラストの低下が生じることが明らかになった。
【０００４】
本発明は、上記従来技術の問題点に鑑み成されたものであって、簡便な構成及び駆動形態を採用し、コントラスト及び応答性に優れる表示を実現した液晶装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上記課題を解決するために、液晶層を挟持して対向する第１基板及び第２基板と、前記第１基板の前記液晶層側に形成された第１電極と、前記第１電極上に形成された絶縁膜を介して前記第１電極に対向する第２電極と、前記第２基板の前記液晶層側に形成された第３電極とを備えた液晶装置であって、  動作時における前記第３電極の電位を、前記第１電極と前記第２電極との電位差が最大であるときの前記第１電極及び第２電極の電位と異なる電位であり、かつ前記最大電位差を生じるときの前記第１電極の電位と第２電極の電位との間の電位に保持する駆動手段を備えたことを特徴とする。
【０００６】
引用文献２記載の液晶表示装置では、負の誘電率異方性を有する液晶を用い、液晶層の層厚方向に生じる電界の影響を排除している。しかしながら、引用文献２に記載のように第１基板に設けられた第１の共通電極と、第２基板に設けられた第２の共通電極とを同電位に保持する構成では、画素電極に電圧を印加したときに、画素電極と第２の共通電極との間の電位差と、第１の共通電極と第２の共通電極との間の電位差が異なることとなり、画素電極上の液晶と画素電極の開口領域上の液晶とで配向状態が異なってしまう。そしてこれにより画素内で透過率に分布が生じる結果、輝度が低下する。
【０００７】
そこで本発明の液晶装置は、第２基板の液晶層側に形成された第３電極の電位を積極的に制御する駆動手段を備え、かかる駆動手段により制御される第３電極の電位は、上記のように前記第１電極と前記第２電極との電位差が最大であるときの前記第１電極及び第２電極の電位と異なる電位であり、かつ前記最大電位差を生じるときの前記第１電極の電位と第２電極の電位との間の電位とされる。
【０００８】
本発明者が検討したところ、第３電極の電位を第１電極又は第２電極と同電位としたときに画素内の輝度分布が最も大きくなるが、第３電極の電位を第１電極と第２電極との電位差が最大となるときの第１電極の電位と第２電極の電位との間の電位とすることで、上記輝度分布を縮小することができる。これは、第１電極又は第２電極に電圧を印加したときに、第１電極と第３電極との間に生じる電位差と、第２電極と第３電極との間に生じる電位差とが同等の電位差に近づくためである。
【０００９】
また本発明によれば、第３電極による静電遮蔽機能が得られるのに加えて、応答速度を向上させることができる。ＦＦＳ方式の液晶装置では、第１電極と第２電極との間に斜め方向の電界を生じさせるため、液晶に対して、液晶を基板面方向に配向させる力と、液晶を液晶層厚方向に配向させる力とが作用する。そして、前記第１電極及び第２電極と第３電極との間の電位差によって生じる電界は、液晶を液晶層厚方向に配向させる作用を奏するものであるため、液晶を駆動する電界が実質的に増大し、液晶の応答性が向上するのである。
【００１０】
また本発明の液晶装置は、液晶層を挟持して対向する第１基板及び第２基板と、前記第１基板の前記液晶層側に形成された第１電極と、前記第１電極上に形成された絶縁膜を介して前記第１電極に対向する第２電極と、前記第２基板の前記液晶層側に形成された第３電極とを備えた液晶装置であって、黒表示状態において、前記第２電極の電位を、前記第１電極の電位と異なる電位であり、かつ前記第１電極の電位と前記第３電極の電位との間の電位に保持する駆動手段を備えたことを特徴とする。
【００１１】
この構成によれば、良好な黒表示を得られるので、コントラストを高めることができる。良好な黒表示を得るには、液晶層の配向状態が表示領域内で一様であることを要するが、第２基板に第３電極が設けられている場合には、第１電極及び第２電極と、第３電極との電位差が問題となる。つまり、良好な黒表示を得るべく液晶の配向状態を一様にするには、第１〜第３電極を介して液晶層に作用する電界が一様であることを要するが、第２電極と第３電極との間には液晶層が配されているのに対し、第１電極と第３電極との間には、液晶層に加えて絶縁膜が配されている。そのため、第１電極と第２電極とを同電位としたのでは、第３電極との間の電位差に差異が生じてしまい、良好な黒表示が得られなくなる。そこで本発明では、黒表示における第１電極の電位と第２電極との電位とを異ならせるとともに、第２電極の電位を第１電極と第３電極との間の電位とすることで、上記絶縁膜による電圧降下を補償して液晶の配向状態を一様なものとし、良好な黒表示を得られる液晶装置を実現している。
【００１２】
前記駆動手段は、動作時に前記第１電極又は前記第２電極の電位の極性を反転させるとともに、前記第３電極の電位を前記振幅の中心に位置する電位に保持する駆動手段であることが好ましい。
【００１３】
この構成によれば、上記極性を反転させた場合にも、第１電極及び第２電極のうち反転駆動される電極と第３電極との電位差を一定に保持することができるため、高輝度、高コントラストの表示を得ることができる。
【００１４】
前記駆動手段は、動作時における前記第３電極の電位を、前記第１電極と前記第２電極との電位差が最大であるときの前記第１電極の電位と前記第２電極の電位との中間点に位置する電位に保持する駆動手段である構成とすることもできる。すなわち、第１電極及び第２電極のうち、一方の電極の電位を一定の電位に保持し、他方の電極の電位を変化させることで階調表示を行う場合には、第３電極の電位は、前記電位を変化させる電極の最大電位と最小電位との中間点に位置する電位とするのがよい。このような構成とすれば、第１電極と第２電極の電位差が最小であるときと、最大であるときの双方で、第３電極に対する電位差を同じくすることができるため、輝度が低下したり黒が浮いたりするのを防止することができる。
【００１５】
１つのサブ画素領域内に、反射表示を行う反射表示領域と透過表示を行う透過表示領域とが形成されている構成であってもよい。すなわち、半透過反射型の液晶装置として構成することもできる。さらに、反射表示領域に対応して液晶層厚調整層が設けられたマルチギャップ構造の液晶装置とすることもできる。
【００１６】
前記液晶層は、正の誘電率異方性を有する液晶からなることが好ましい。正の誘電率異方性を有する液晶を用いることで、第１電極及び第２電極と第３電極との間に生じる液晶層厚方向の電界によって液晶をその層厚方向に配向させることができるため、応答速度を向上させることができる。
【００１７】
前記第３電極は、平面ベタ状の導電膜からなるものであってもよい。基板上への形成が極めて容易であり、静電遮蔽機能にも優れたものとなる。さらには、電位を制御するための駆動手段を簡素な構造とすることができるという利点もある。
【００１８】
本発明の電子機器は、先に記載の本発明の液晶装置を備えたことを特徴とする。この構成によれば、明るく、応答速度に優れ、また静電気等の外部電界の影響を受けにくいことから信頼性に優れた表示部を具備した電子機器を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の第１実施形態に係る液晶装置について図面を参照して説明する。本実施形態の液晶装置は、液晶に対して基板面方向の電界（横電界）を作用させ、配向を制御することにより画像表示を行う横電界方式のうち、ＦＦＳ（Fringe Field Switching）方式と呼ばれる方式を採用した液晶装置である。
【００２０】
また本実施形態の液晶装置は、基板上にカラーフィルタを具備したカラー液晶装置であり、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の各色光を出射する３個のサブ画素で１個の画素を構成するものとなっている。したがって表示を構成する最小単位となる表示領域を「サブ画素領域」と称し、一組（Ｒ，Ｇ，Ｂ）のサブ画素から構成される表示領域を「画素領域」と称する。
【００２１】
図１は、本実施形態の液晶装置を構成するマトリクス状に形成された複数のサブ画素領域の回路構成図である。図２（ａ）は液晶装置１００の任意の１サブ画素領域における平面構成図、図２（ｂ）は（ａ）図における光学軸配置を示す図である。図３は図２（ａ）のＡ−Ａ'線に沿う部分断面構成図であり、図４は、本実施形態に係る作用効果の説明図である。
【００２２】
なお、各図においては、各層や各部材を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各層や各部材毎に縮尺を異ならせて表示している。
【００２３】
本実施形態の液晶装置１００は、図３に示すように、互いに対向して配置されたＴＦＴアレイ基板（第１基板）１０と対向基板（第２基板）２０と、これらの基板１０，２０間に挟持された液晶層５０とを備え、ＴＦＴアレイ基板１０の外面側にバックライト９０を配設してなる半透過反射型の液晶装置である。
【００２４】
図１に示すように、液晶装置１００の画像表示領域を構成するマトリクス状に形成された複数のサブ画素領域には、それぞれ画素電極９と、画素電極９に電気的に接続されスイッチング制御するＴＦＴ３０とが形成されており、データ線駆動回路（駆動手段）１０１から延びるデータ線６ａがＴＦＴ３０のソースに電気的に接続されている。データ線駆動回路１０１は、画像信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎをデータ線６ａを介して各画素に供給する。画像信号Ｓ１〜Ｓｎはこの順に線順次に供給しても構わないし、相隣接する複数のデータ線６ａ同士に対して、グループ毎に供給するようにしても良い。
【００２５】
また、ＴＦＴ３０のゲートには、走査線駆動回路（駆動手段）１０２から延びる走査線３ａが電気的に接続されており、走査線駆動回路１０２から所定のタイミングで走査線３ａにパルス的に供給される走査信号Ｇ１、Ｇ２、…、Ｇｍが、この順に線順次でＴＦＴ３０のゲートに印加されるようになっている。画素電極９は、ＴＦＴ３０のドレインに電気的に接続されている。スイッチング素子であるＴＦＴ３０が走査信号Ｇ１、Ｇ２、…、Ｇｍの入力により一定期間だけオン状態とされることで、データ線６ａから供給される画像信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎが所定のタイミングで画素電極９に書き込まれるようになっている。
【００２６】
画素電極９を介して液晶に書き込まれた所定レベルの画像信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎは、画素電極９と液晶を介して対向する共通電極との間で一定期間保持される。ここで、保持された画像信号がリークするのを防ぐために、画素電極９と共通電極との間に形成される液晶容量と並列に蓄積容量７０が接続されている。蓄積容量７０はＴＦＴ３０のドレインと容量線３ｂとの間に設けられている。
【００２７】
図２（ａ）に示すように、液晶装置１００のサブ画素領域には、平面視略梯子状を成すＹ軸方向に長手の画素電極（第２電極）９と、画素電極９と平面的に重なって配置された平面略ベタ状の共通電極（第１電極）１９とが設けられている。サブ画素領域の図示左上の端部の角部（或いは各サブ画素領域の間隙）には、ＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０とを所定間隔で離間した状態に保持するための柱状スペーサ４０が立設されている。
【００２８】
画素電極９は、平面史略矩形枠状の枠体部９ａと、枠体部９ａの枠内に互いに平行に設けられるとともに、枠体部９ａのＹ軸方向に延びる部分と両端を接続された複数本（図示では１５本）の帯状電極（枝電極）９ｃとからなる。
【００２９】
共通電極１９は、図２（ａ）に示すサブ画素領域内に部分的に設けられた反射層２９を覆うように形成されている。本実施形態の場合、共通電極１９はＩＴＯ（インジウム錫酸化物）等の透明導電材料からなる平面ベタ状の導電膜であり、反射層２９は、アルミニウムや銀等の光反射性の金属膜や、屈折率の異なる誘電体膜（ＳｉＯ２とＴｉＯ２等）を積層した誘電体積層膜（誘電体ミラー）からなるものである。液晶装置１００は、反射層２９での反射光を散乱させる機能を具備していることが好ましく、かかる構成により反射表示の視認性を向上させることができる。
【００３０】
なお、共通電極１９は、本実施形態のように反射層２９を覆うように形成されている構成のほか、透明導電材料からなる透明電極と、光反射性の金属材料からなる反射電極とが平面的に区画されている構成、すなわち、透過表示領域に対応して配置された透明電極と反射表示領域に対応して配置された反射電極とを、反射表示領域と透過表示領域との間（境界部）で互いに電気的に接続した構成も採用することができる。この場合、前記透明電極と反射電極とが画素電極９との間に電界を生じさせる共通電極を構成する一方、前記反射電極は当該サブ画素領域の反射層としても機能する。
【００３１】
サブ画素領域には、Ｙ軸方向に延びるデータ線６ａと、Ｘ軸方向に延びる走査線３ａと、走査線３ａに隣接して走査線３ａと平行に延びる容量線３ｂとが形成されている。データ線６ａと走査線３ａとの交差部に対応してその近傍にＴＦＴ３０が設けられている。ＴＦＴ３０は走査線３ａの平面領域内に部分的に形成されたアモルファスシリコンからなる半導体層３５と、半導体層３５と一部平面的に重なって形成されたソース電極６ｂ及びドレイン電極３２を備えている。走査線３ａは半導体層３５と平面的に重なる位置でＴＦＴ３０のゲート電極として機能する。
【００３２】
ＴＦＴ３０のソース電極６ｂは、データ線６ａから分岐されて半導体層３５上に延びる平面視略Ｌ形に形成されており、ドレイン電極３２は、−Ｙ側に延びた位置で平面視略矩形状の容量電極３１と電気的に接続されている。容量電極３１上には、画素電極９の枠体部９ａのうち−Ｙ側の端縁部と平面的に重なって配置されている。画素電極９と容量電極３１とは、両者が平面的に重なる位置に形成された画素コンタクトホール４５を介して電気的に接続されている。また容量電極３１は容量線３ｂの平面領域内に配置されており、当該位置にて厚さ方向で対向する容量電極３１と容量線３ｂとを電極とする蓄積容量７０を構成している。
【００３３】
図３に示す断面構造をみると、液晶装置１００は、互いに対向して配置されたＴＦＴアレイ基板（第１基板）１０と対向基板（第２基板）２０との間に液晶層５０を挟持した構成を備えており、液晶層５０はＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０とが対向する領域の縁端に沿って設けられたシール材（図示略）によって前記両基板１０，２０間に封止されている。ＴＦＴアレイ基板１０の背面側（図示下面側）には、導光板９１と反射板９２とを具備したバックライト（照明装置）９０が設けられている。
【００３４】
ＴＦＴアレイ基板１０は、ガラスや石英、プラスチック等からなる基板本体１０Ａを基体としてなり、基板本体１０Ａの内面側（液晶層５０側）には、走査線３ａ及び容量線３ｂが形成されており、走査線３ａ及び容量線３ｂを覆ってゲート絶縁膜１１が形成されている。ゲート絶縁膜１１上に、アモルファスシリコンの半導体層３５が形成されており、半導体層３５に一部乗り上げるようにしてソース電極６ｂと、ドレイン電極３２とが形成されている。ドレイン電極３２の図示右側には容量電極３１が一体に形成されている。半導体層３５は、ゲート絶縁膜１１を介して走査線３ａと対向配置されており、当該対向領域で走査線３ａがＴＦＴ３０のゲート電極を構成するようになっている。容量電極３１はゲート絶縁膜１１を介して容量線３ｂと対向配置されており、容量電極３１と容量線３ｂとが対向する領域に、ゲート絶縁膜１１を誘電体膜とする蓄積容量７０が形成されている。
【００３５】
半導体層３５、ソース電極６ｂ、ドレイン電極３２、及び容量電極３１を覆って、第１層間絶縁膜１２が形成されており、第１層間絶縁膜１２上の一部に反射層２９が形成されている。反射層２９と第１層間絶縁膜１２とを覆って、ＩＴＯ等の透明導電材料からなる共通電極１９が形成されている。
【００３６】
したがって、本実施形態の液晶装置１００は、図２に示した１サブ画素領域内のうち、画素電極９を内包する平面領域と、共通電極１９が形成された平面領域とが重なった平面領域のうち反射層２９の形成領域を除いた領域が、バックライト９０から入射して液晶層５０を透過する光を変調して表示を行う透過表示領域Ｔとなっている。また、画素電極９を内包する平面領域と、反射層２９が形成された平面領域とが平面的に重なった領域が、対向基板２０の外側から入射して液晶層５０を透過する光を反射、変調して表示を行う反射表示領域Ｒとなっている。
【００３７】
共通電極１９を覆ってシリコン酸化物等からなる第２層間絶縁膜１３が形成されている。第２層間絶縁膜１３の液晶層側の表面にＩＴＯ等の透明導電材料からなる画素電極９が形成されている。また、画素電極９、第２層間絶縁膜１３を覆ってポリイミドやシリコン酸化物等からなる配向膜１８が形成されている。
【００３８】
第１層間絶縁膜１２及び第２層間絶縁膜１３を貫通して容量電極３１に達する画素コンタクトホール４５が形成されており、この画素コンタクトホール４５内に画素電極９の枠体部９ａが一部埋設されることで、画素電極９と容量電極３１とが電気的に接続されている。画素コンタクトホール４５の形成領域に対応して共通電極１９にも開口部が設けられており、この開口部を介して画素電極９と容量電極３１とが電気的に接続されるとともに、共通電極１９と画素電極９とが短絡しないような構成になっている。
【００３９】
一方、対向基板２０は、ガラスや石英、プラスチック等からなる基板本体２０Ａを基体としてなり、基板本体２０Ａの内面側（液晶層５０側）には、マルチギャップ構造を形成するためのアクリル等からなる段差形成膜２３、カラーフィルタ２２が設けられており、カラーフィルタ２２上には、ＩＴＯ等の透明導電材料からなる対向電極（第３電極）２１が形成され、対向電極２１を覆ってポリイミドやシリコン酸化物等からなる配向膜２８が形成されている。
【００４０】
カラーフィルタ２２は、各サブ画素の表示色に対応する色材層を主体としてなるものであるが、当該サブ画素領域内で色度の異なる２以上の領域に区画されていてもよい。例えば、透過表示領域Ｔの平面領域に対応して設けられた第１の色材領域と、反射表示領域Ｒの平面領域に対応して設けられた第２の色材領域とに個別に設けられた構成が採用できる。この場合に、第１の色材領域の色度を第２の色材領域の色度より大きくすることで、表示光がカラーフィルタ２２を１回のみ透過する透過表示領域Ｔと、２回透過する反射表示領域Ｒとで表示光の色度が異なってしまうのを防止し、透過表示と反射表示の見映えを揃えることができる。
【００４１】
本実施形態の場合、第１電極である共通電極１９と第２電極である画素電極９とを離間している第２層間絶縁膜１３の比誘電率ε＝６、膜厚ｔ＝０．１μｍである。液晶層５０を構成する液晶として、比誘電率がそれぞれε⊥＝４．０、ε//＝１５．３である正の異方性を持つものを使用した。透過表示領域Ｔの液晶層厚は３．５μｍとし、反射表示領域Ｒの液晶層厚は透過表示領域Ｔにおける液晶層厚の約半分である。また、基板本体１０Ａ、２０Ａの外面側（液晶層とは反対側）には、それぞれ偏光板１４，２４が配設されている。
【００４２】
本実施形態の液晶装置における各光学軸の配置は、図２（ｂ）に示すようなものとなっている。
【００４３】
ＴＦＴアレイ基板１０側の偏光板１４の透過軸１５３と、対向基板２０側の偏光板２４の透過軸１５５とが互いに直交するように配置されており、前記透過軸１５３がＸ軸に対し平行であり、透過軸１５５がＹ軸に対し平行である無機に配置されている。また、配向膜１８，２８は、透過表示領域Ｔ及び平面視で同一方向に（例えばラビング処理によって）初期的に配向が付与されており、その方向は、図２（ｂ）に示す初期配向方向１５１であり、Ｘ軸方向に対して平行である。
【００４４】
初期配向方向１５１は、図２（ｂ）に示す方向に限定されるものではないが、画素電極９と共通電極１９との間に生じる電界の主方向と交差する方向（一致しない方向）とする。
【００４５】
上記構成を具備した液晶装置１００は、ＦＦＳ方式の液晶装置であり、ＴＦＴ３０を介して画素電極９に画像信号（電圧）を印加することで、画素電極９と共通電極１９との間に基板面方向の電界を生じさせ、かかる電界によって液晶を駆動し、各サブ画素ごとの透過率／反射率を変化させることで画像表示を行うものとなっている。図２（ｂ）に示したように、液晶層５０を挟持して対向する配向膜１８，２８は平面視で同一方向に配向処理されているので、画素電極９に電圧を印加しない状態では、液晶層５０を構成する液晶分子は、基板１０，２０間で初期配向方向１５１に沿って水平に配向した状態となっている。この状態において画素電極９と共通電極１９との間に電圧を印加すると、画素電極９と共通電極１９と対向電極２１との間にそれぞれ電界が形成される。そして、この電界の作用により、図２（ａ）に示す帯状電極９ｃの線幅方向に沿う向きに液晶分子が配向し、液晶の配向状態の差異に基づく複屈折性を利用した明暗表示が可能になる。
【００４６】
液晶装置１００における基本的動作は上記のようなものであるが、本実施形態の場合には、ＴＦＴアレイ基板１０側の画素電極９及び共通電極１９に加えて、対向基板２０の内面側に対向電極２１が形成されている。そのため、動作時には画素電極９と共通電極１９の間のみならず、画素電極９と対向電極２１との間、及び共通電極１９と対向電極２１との間に電界が形成される。本実施形態の液晶装置１００は、対向電極２１に関わる電界を考慮した液晶駆動を可能にし、もって高コントラストで応答速度に優れた表示を実現している。
【００４７】
ここで図４は、液晶装置１００における作用効果の説明図であって、図４（ａ）は液晶装置１００の要部を拡大して示す部分断面構成図、図４（ｂ）は、図４（ａ）に対応するサブ画素内の透過率分布を示す図である。図４（ａ）には、図３に示した構成要素のうち、説明に必要な構成要素のみを抜き出して示しており、図示上側から順に、基板本体２０Ａ、対向電極２１、液晶層５０、画素電極９、第２層間絶縁膜１３、共通電極１９、及び基板本体１０Ａが示されている。
【００４８】
図４（ａ）に示すように、ＴＦＴアレイ基板１０に形成された画素電極９には、図示略のＴＦＴ３０を介して接続されたデータ線駆動回路１０１からデータ信号が入力され、共通電極１９に対しては走査線駆動回路１０２から基準電位制御信号が入力される。さらに、対向電極２１には、走査線駆動回路１０２から対向電位制御信号が入力されるようになっている。このように本実施形態では、駆動手段である走査線駆動回路１０２により対向電極２１に対して所望の電圧を印加することができ、動作時において、画素電極９及び共通電極１９と、対向電極２１との間に形成される電界を制御することができるようになっている。
【００４９】
上記構成において、液晶装置１００は、共通電極１９の電位を固定し、共通電極電位に対して画素電極９の電位を変化させる駆動方式を採用してもよく、走査線駆動回路１０２から供給される基準電位制御信号に基づき共通電極１９の電位をフレーム毎、ライン毎に反転させる駆動方式を採用してもよい。例えば、対向電極２１の電位を０Ｖに保持した状態で、共通電極１９をフレーム毎に＋２Ｖと−２Ｖとに切り替えつつ、画素電極９に印加する電圧を−２Ｖから２Ｖの間で変化させることで、各サブ画素における階調表示を行うことができる。図５は、対向電極２１の電位が０Ｖ、共通電極１９の電位が−２Ｖであるときに、画素電極９の電位を−２Ｖ〜２Ｖの範囲で変化させた場合の電気光学特性（Ｔ−Ｖ特性）を示すグラフである。図５のグラフ中、実線で示された曲線が本実施形態の液晶装置１００の電気光学特性であり、破線で示された曲線は対向電極２１が設けられていない以外は本実施形態の液晶装置１００と同様の構成を備えた液晶装置の電気光学特性である。
【００５０】
本実施形態では、走査線駆動回路１０２からの対向電位制御信号の入力による対向電極２１の電位制御に際して、対向電極２１の電位は、画素電極９と共通電極１９との電位差が最大であるときの画素電極９及び共通電極１９の電位と異なる電位であり、かつ画素電極９と共通電極１９との電位差が最小であるときの画素電極９及び共通電極１９の電位と、前記最大電位差を生じるときの画素電極９及び共通電極１９の電位との間の電位に保持される。例えば、上記に挙げたように、共通電極１９を２Ｖと−２Ｖとの間で反転駆動し、画素電極９の電位を−２Ｖ〜２Ｖの範囲で変化させる場合には、画素電極９の電位が２Ｖ（−２Ｖ）、共通電極１９の電位が−２Ｖ（２Ｖ）であるときに電位差が最大であり、画素電極９及び共通電極１９の電位がいずれも−２Ｖ（あるいは２Ｖ）であるときに電位差が最小となる。したがって、かかる駆動方式においては、対向電極２１の電位は、−２Ｖを超えて２Ｖ未満の範囲内に設定される。より好ましくは、対向電極２１の電位は反転駆動される共通電極１９の振れ幅の中間点に位置する電位であり、上記の場合には０Ｖである。
【００５１】
対向電極２１が設けられている場合、先に記載のように、動作時に画素電極９及び共通電極１９と、対向電極２１との間に電界が形成されるため、かかる電界が液晶に作用して配向状態が変化し、液晶層５０のリタデーションが変化する。そして、上記電界は対向電極２１の電位によって調整可能であることから、本実施形態では、上記のように対向電極２１の電位の範囲を規定している。図４（ｂ）は、図４（ａ）に示す電極構成において、サブ画素を白表示状態としたとき（共通電極１９の電位を−２Ｖ、画素電極９の電位を１．２Ｖとした。）のサブ画素内の輝度分布を模式的に示す図である。図４（ｂ）中、実線で示された曲線は、対向電極２１の電位が０Ｖであるときの輝度分布に対応し、破線で示された曲線は、対向電極２１の電位が−２Ｖであるときの輝度分布に対応する。
【００５２】
図４（ｂ）の輝度分布から明らかなように、対向電極２１の電位を共通電極１９と同電位とした場合には、対向電極２１の電位を０Ｖとした場合に比して、画素電極９の間の領域において輝度が局所的に低下している。ＦＦＳ方式の液晶装置では、画素電極９（帯状電極９ｃ）の端縁と共通電極１９との間に形成される電界により液晶を駆動するようになっており、白表示状態のサブ画素では、帯状電極９ｃの端縁近傍で最も輝度が高くなり、端縁から離れた位置となる帯状電極９ｃの中央部と、帯状電極９ｃ間の開口領域中央部において輝度が低くなる。そして、ＦＦＳ方式の液晶装置では、この帯状電極９ｃ端縁で発生する電界強度に関して、帯状電極９ｃの中央部における電界強度と、開口領域中央部における電界強度とが均等（対称）であることが、サブ画素の明るさに大きく影響する。ところが、対向電極２１が設けられている場合には、画素電極９と対向電極２１との電位差によって生じる電界と、共通電極１９と対向電極２１との電位差によって生じる電界とにより上記対称性が崩れ、図４（ｂ）に示すように電極の開口領域でサブ画素の輝度が低下する。
【００５３】
そこで本実施形態では、対向電極２１の電位を調整することで、上記輝度の低下を防止している。図４（ｂ）に示すように、画素電極９と共通電極１９との電位差が最大であるときに、対向電極２１が共通電極１９と同電位であると、画素電極９と対向電極２１との間の電位差（４Ｖ）と、共通電極１９と対向電極２１との間の電位差（０Ｖ）との差が最も大きくなり、上述した輝度の低下が生じる。そして、対向電極２１の電位を０Ｖに近づけていくと、それに伴って前記電極の開口領域での輝度低下の度合いが小さくなり、対向電極２１の電位が０Ｖ（画素電極９と共通電極１９との電位差が最大であるときの両者の電位の中間点に位置する電位）であるときに輝度低下が最も小さくなる。
【００５４】
したがって本実施形態においては、対向電極２１の電位は、画素電極９と共通電極１９との電位差が最大であるときの画素電極９及び共通電極１９の電位（サブ画素内の輝度低下が最も顕著に表れる電位）と異なる電位であって、前記最大電位差となるときの画素電極９の電位と共通電極１９の電位との間の電位とされ、より好ましくは前記最大電位差となるときの画素電極９の電位と共通電極１９の電位との中間点に位置する電位とされる。
【００５５】
また本実施形態のように、共通電極１９の電位の極性がフレーム毎（あるいはライン毎）に反転する駆動方式の場合には、対向電極２１の電位は、共通電極１９の電位の振れ幅（２Ｖ〜−２Ｖ）の中間点に位置する電位（０Ｖ）とすることが好ましい。このような構成とすれば、共通電極１９と対向電極２１との電位差が共通電極１９の極性によらず一定になるため、上記輝度低下を効果的に防止することができる。
【００５６】
ところで液晶装置１００は、共通電極１９を反転駆動する方式に限定されず、共通電極１９の電位を例えば０Ｖに保持し、画素電極９の電位を例えば０Ｖから４Ｖの範囲で変化させる駆動方式も採用することができる。このような駆動方式を採用した場合も同様に本発明の構成を採用することができ、この場合には対向電極２１の電位は０Ｖを超えて４Ｖ未満の範囲に設定される。そして、０Ｖと４Ｖの中間点である２Ｖに対向電極２１の電位を設定することが好ましい。
【００５７】
また本実施形態の液晶装置１００では、対向電極２１を設けたことにより以下に挙げる利点を得ることができる。
【００５８】
まず、対向電極２１を設けることで、応答速度を向上させることができる。図６は、画素電極９に対する印加電圧を一定速度で下降させ（０〜１００ｍｓ期間）、次いで上昇させた（１００〜２００ｍｓ期間）ときの透過率の変化を示すグラフであり、横軸は電圧印加開始からの経過時間、縦軸は最大値で規格化した透過率を示している。図６中、実線で示す曲線は本実施形態の液晶装置１００における透過率の変化を示すものであり、破線で示す曲線は対向電極を備えない以外は本実施形態と同様とした液晶装置の透過率変化を示すものである。
【００５９】
図６に示すように、対向電極２１が設けられた本実施形態の液晶装置１００は、対向電極を設けない構成の液晶装置に比して透過率の立ち上がり、立ち下がりのいずれも速度が向上している。本実施形態では、ＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０との間に電位差があり、液晶層５０を構成する液晶は正の誘電率異方性を有するものであるため、画素電極９に電圧を印加して液晶を駆動すると、液晶層５０の層厚方向に液晶を配向させる電界が生じる。ＦＦＳ方式の液晶装置では、帯状電極９ｃの端縁と共通電極１９との間に生じる断面視斜め方向の電界により液晶を駆動するため、液晶に対して、当該液晶を基板面方向に配向させるのとは別に、液晶層厚方向に配向させる力が作用する。そして、対向電極２１によって生じる液晶層厚方向の電界が、このＦＦＳ方式で特有な液晶層厚方向への配向規制効果に影響する結果、液晶層５０の応答速度が大きく向上するものと考えられる。
【００６０】
また通常の液晶装置では、液晶層５０に対して電圧を印加しない初期配向状態（電圧無印加状態）と、電圧を印加して液晶を再配向させた状態（電圧印加状態）との間で黒〜白の表示を調整するようになっており、電圧印加状態から電圧無印加状態への移行（立ち下がり）に際しては、液晶に対して作用している電界を減じて液晶の復元力により配向状態を変化させるため、電界を作用させて液晶を再配向させる場合（立ち上がり）に比して応答が遅くなる傾向がある。これに対して本実施形態では、先に記載のように、対向電極２１を所定の電位に保持しているため、白表示から黒表示へ移行する際（立ち下がり）にも液晶に対して電界が作用し、図６に示すように応答速度の向上が顕著である。
【００６１】
さらに液晶装置１００では、図５に示したように、対向電極２１を設けない構成と比較して、最大透過率が得られる電圧が低くなる。したがって、対向電極２１を設けることで、駆動電圧を下げることができ、液晶装置の省電力化を実現することができる。なお、透過率が最大となる画素電極９の電位は、対向電極２１の電位によって変化することがわかっており、対向電極２１の保持電位を調整することで、駆動電圧の範囲を変更することができる。
【００６２】
ところで、本実施形態の液晶装置１００においては、黒表示を行う場合にも対向電極２１の電位に考慮する必要がある。対向電極２１が設けられていない場合には、画素電極と共通電極とを同電位にすれば、両電極間の電界が消失する結果、液晶が初期配向状態に戻って黒表示状態とすることができる。しかし本実施形態の液晶装置１００では、対向電極２１が設けられており、かかる対向電極２１は所定の電位（０Ｖ）に保持されているため、例えば図５に示す共通電極１９の電位が−２Ｖである場合に、画素電極９の電位を−２Ｖとしても、透過率が最低値をとらない。これは、画素電極９と対向電極２１との間に液晶層５０及び配向膜のみが配置されているのに対して、共通電極１９と対向電極２１との間には、液晶層５０及び配向膜に加えて、第２層間絶縁膜１３が配置されているためである。すなわち、画素電極９の開口領域に位置する第２層間絶縁膜１３における電圧降下によって当該領域と画素電極９の平面領域とで液晶層５０に印加される電圧が異なってしまうため、液晶の配向状態に差異が生じて光漏れを引き起こすのである。
【００６３】
そこで本実施形態の液晶装置１００では、その黒表示状態において、画素電極９の電位は共通電極１９の電位と異なる電位であって、共通電極１９の電位と対向電極２１の電位との間の電位とされる。画素電極９の電位をこのように制御することで、画素電極９と共通電極１９との間に介在する第２層間絶縁膜１３による電圧降下を補償することができる。その結果、黒表示状態における画素電極９上の液晶の配向状態と電極の開口領域に位置する液晶の配向状態とを均一にすることができ、光漏れを防止して良好な黒表示を得ることができる。
【００６４】
さらに、対向電極２１は、基板本体２０Ａの耐電等によって対向基板２０側から液晶層５０に作用する電界を遮蔽する機能を奏するものである。対向電極２１は、対向基板２０の内面側に設けられているため、基板外面側に導電フィルムを設ける必要が無い。したがって、基板本体２０Ａをエッチング等により薄型化する等、対向基板２０への加工や機能付与等を容易になる。
【００６５】
なお、本実施形態の液晶装置１００において、帯状電極９ｃの幅、及び帯状電極９ｃ間の開口領域の幅は、可能な限り狭くすることが好ましい。また、液晶層５０の層厚は厚い方が好ましい。さらに、画素電極９と共通電極１９との間に介在する第２層間絶縁膜１３の膜厚は薄い方が好ましい。
【００６６】
これらの調整を加えることで、帯状電極９ｃ中央部及び開口領域中央部における輝度の低下を抑え、明るい表示を得ることができる。
【００６７】
また、本発明の技術範囲は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。例えば上記の実施形態では、半透過反射型のカラー液晶装置の例を示したが、本発明は、白黒／カラー、反射型／透過型／半透過反射型を問わず、適用可能である。また、上記の実施形態においては、スイッチング素子としてＴＦＴを用いた例を説明したが、スイッチング素子としてＴＦＤ素子を用いてもよい。
【００６８】
（電子機器）
図７は、本発明に係る電子機器の一例を示す斜視図である。この図に示す携帯電話１３００は、本発明の液晶装置を小サイズの表示部１３０１として備え、複数の操作ボタン１３０２、受話口１３０３、及び送話口１３０４を備えて構成されている。上記各実施の形態の液晶装置は、上記携帯電話に限らず、電子ブック、パーソナルコンピュータ、ディジタルスチルカメラ、液晶テレビ、ビューファインダ型あるいはモニタ直視型のビデオテープレコーダ、カーナビゲーション装置、ページャ、電子手帳、電卓、ワードプロセッサ、ワークステーション、テレビ電話、ＰＯＳ端末、タッチパネルを備えた機器等々の画像表示手段として好適に用いることができる。また、本発明の液晶装置は、プロジェクタの光変調手段（液晶ライトバルブ）として用いてもよい。いずれの電子機器においても、明るく、応答速度に優れた表示が可能で、また静電気耐性に優れた高信頼性の表示部を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】実施形態に係る液晶装置の等価回路図。
【図２】１サブ画素の平面構成図。
【図３】図２のＡ−Ａ’線に沿う断面構成図。
【図４】実施形態に係る液晶装置の作用説明図。
【図５】実施形態に係る液晶装置の電気光学特性を示すグラフ。
【図６】実施形態に係る液晶装置の応答特性を示すグラフ。
【図７】電子機器の一実施形態を示す斜視構成図。
【符号の説明】
【００７０】
１００  液晶装置、１０  ＴＦＴアレイ基板（第１基板）、２０  対向基板（第２基板）、１９  共通電極（第１電極）、９  画素電極（第２電極）、２１  対向電極（第３電極）、５０  液晶層、１０１  データ線駆動回路（駆動手段）、１０２  走査線駆動回路（駆動手段）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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