JP2008064792A - 液晶表示装置及び電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】一対の電極及びカラーフィルタ層が一方の基板に形成された液晶表示装置において液晶層に十分な大きさの電界を発生させることができる液晶表示装置及びこれを備える電子機器を提供すること。
【解決手段】素子基板２１が、複数の画素領域に対応して配置された第１カラーフィルタ層３３と、第１カラーフィルタ層３３よりも液晶層２３側に配置された第２カラーフィルタ層３３、３４を有し、共通電極４１が、第１及び第２カラーフィルタ層３３、３４の間に配置されている。
【選択図】図３

Description

本発明は、横電界駆動方式を用いた液晶表示装置及びこれを備える電子機器に関するものである。

従来から、液晶表示装置の高視野角化を図る一手段として、液晶層に対して基板方向の電界を発生させて液晶分子の配向制御を行う方式（以下、横電界方式と称する）を用いることが知られており、このような横電界方式としてＩＰＳ（In-Plane Switching）方式やＦＦＳ（Fringe-Field Switching）方式が知られている。

一般に、このような横電界方式を用いた液晶表示装置では、液晶層を挟持する一対の基板のうちの一方に、液晶層を駆動するための一対の電極や一対の電極間に電界を発生させるための各種配線が設けられている。また、このような液晶表示装置では、ノーマリブラックモードで画像の表示を行っている。そのため、一対の電極間以外の箇所において横電界が発生することで光漏れが発生することによる表示不良が生じることがある。
そこで、他方の基板には、光漏れが視認されないようにするために、幅広のブラックマトリックスを形成する必要があるが、一対の基板の貼り合わせ時の貼り合わせ誤差を考慮するとさらに幅広のブラックマトリックスを形成する必要がある。そのため、画素領域の開口率の低下や画像表示の低輝度化が生じるという問題がある。

ここで、一方の基板にブラックマトリックスやカラーフィルタ層を設けることによりブラックマトリックスの幅狭化を図って開口率を向上させる、ＣＯＡ（Color filter On Array）技術が提案されている。このようなＣＯＡ技術を用いると共にＦＦＳ方式を採用した液晶表示装置において、一対の電極間に配置される絶縁膜をカラーフィルタ層によって形成することや、液晶層側の電極上にカラーフィルタ層を形成することが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００２−２９６６１５号公報

しかしながら、上記従来の液晶表示装置においても、以下の課題が残されている。すなわち、一対の電極間にカラーフィルタ層を配置したときには、カラーフィルタ層を透過した光によって画像を形成した際の良好な色表示を行うためにカラーフィルタ層を厚く形成するので、一対の電極間の間隔が大きくなる。このため、カラーフィルタ層における電圧降下が大きくなって一対の電極間に十分な電圧を印加することができず、液晶層に発生する横電界の強度が小さくなるという問題がある。また、液晶層側の電極上にカラーフィルタ層を配置したときには、液晶層と電極との間隔が大きくなる。このため、一対の電極間に発生した電界の強度が液晶層において小さくなるという問題がある。
なお、一対の電極よりも液晶層から離間する側にカラーフィルタ層を配置することが考えられるが、カラーフィルタ層のうち液晶層から離間する側に形成された他の層とカラーフィルタ層の液晶層側に配置した電極との導通を図るためにカラーフィルタ層に貫通孔を形成することが困難となる。このため、液晶表示装置の製造が複雑になるという問題がある。

本発明は、上記従来の問題に鑑みてなされたもので、一対の電極及びカラーフィルタ層が一方の基板に形成された液晶表示装置において液晶層に十分な大きさの電界を発生させることができる液晶表示装置及びこれを備える電子機器を提供することを目的とする。

本発明は、前記課題を解決するために以下の構成を採用した。すなわち、本発明にかかる液晶表示装置は、液晶層を挟持して平面状に配置された複数の画素領域を構成する一対の基板のうち一方の基板に第１及び第２電極と該第１電極に接続される駆動素子とが設けられ、前記第１及び第２電極間に生じる電界によって前記液晶層を構成する液晶分子を駆動させる液晶表示装置であって、前記一方の基板が、前記複数の画素領域に対応して配置された第１カラーフィルタ層と、該第１カラーフィルタ層よりも前記液晶層側に配置された第２カラーフィルタ層とを有し、前記第１及び第２電極のいずれか一方が、前記第１及び第２カラーフィルタ層の間に配置されていることを特徴とする。

この発明では、カラーフィルタ層を第１及び第２カラーフィルタ層に分割して第１及び第２電極のいずれか一方を第１及び第２カラーフィルタ層の間に配置することで、液晶層に十分な強度の横電界を発生させることができる。
すなわち、第１及び第２電極間に第１及び第２カラーフィルタ層の一方が配置されているため、第１及び第２電極間に厚層のカラーフィルタ層を設ける場合と比較して、第１及び第２電極の距離を短くすることができる。これにより、第１及び第２電極間に電圧を印加したときに、カラーフィルタ層において生じる電圧降下が低減される。したがって、液晶層に対して十分な強度の横電界を発生させることができる。
また、第１及び第２電極のうち液晶層側に配置された一方の電極上に厚層のカラーフィルタ層を設ける場合と比較して、一方の電極と液晶層との距離を短くなる。したがって、十分な強度の横電界を液晶層に発生させることができる。
以上より、カラーフィルタ層の層厚を大きくして良好な色表示を行える液晶表示装置が得られる。

また、本発明の液晶表示装置は、前記第１及び第２カラーフィルタ層が、前記画素領域ごとで同一材料により構成されていることが好ましい。
この発明では、第１及び第２カラーフィルタ層を同一材料で構成することにより、第１及び第２電極間で電界を発生させたときに、第１電極に供給される信号によって第１及び第２カラーフィルタ層の界面で電荷が溜まることを抑制する。これにより、液晶分子の配向規制不良が発生して表示焼付が生じることを防止できる。

そして、本発明の液晶表示装置は、前記第１電極が、前記第１及び第２カラーフィルタ層の間に配置され、前記第２電極が、前記第１カラーフィルタ層よりも前記液晶層から離間する側に配置されていることとしてもよい。
この発明では、第１電極上に第２カラーフィルタ層を設け、第１及び第２電極間に第１カラーフィルタ層を配置することで、カラーフィルタ層における電圧降下を低減すると共に液晶層との距離を短くし、十分な強度の横電界を液晶層に発生させる。
また、第１及び第２電極間に厚層のカラーフィルタ層を配置することや、第１電極上に厚層のカラーフィルタ層を配置して第１及び第２電極間に他の絶縁膜を配置することと比較して、液晶層に横電界を発生させたときにおける第１電極及び第２電極間の電界の経路の対称性が向上する。すなわち、第１電極から液晶層を経由して第２電極に至る経路と、第２電極から液晶層を経由して第１電極に至る経路との一致点が多くなる。したがって、経路の非対称性に起因した直流成分によって経路中に帯電が発生することによる配向規制不良の発生を抑制して表示焼付を防止できる。

また、本発明の液晶表示装置は、前記第１電極が、前記第１及び第２カラーフィルタ層の間に配置され、前記第２電極が、前記第２カラーフィルタ層の前記液晶層側の上面に配置されていることとしてもよい。
この発明では、第２電極上を第２カラーフィルタ層を設け、第１及び第２電極間に第２カラーフィルタ層を配置することで、カラーフィルタ層における電圧降下を低減すると共に液晶層との距離を短くし、十分な強度の横電界を液晶層に発生させる。

さらに、本発明の液晶表示装置は、前記駆動素子が、前記第１カラーフィルタ層よりも前記液晶層から離間する側に設けられ、前記第１カラーフィルタ層に、前記第１電極と前記駆動素子とを導通させる貫通孔が形成されていることが好ましい。
この発明では、カラーフィルタ層を第１及び第２カラーフィルタ層に分割することで、第１電極のうち液晶層から離間する側に厚層のカラーフィルタ層を形成する場合と比較して、貫通孔を容易に形成することができる。

また、本発明の電子機器は、上記記載の液晶表示装置を備えることを特徴とする。
この発明では、第１及び第２カラーフィルタ層を分割形成することにより、上述したように、良好な色表示及び液晶層への十分な強度の横電界の発生を行うことができ、高視野角、高開口率で高輝度な画像表示が行われる。

［第１の実施形態］
以下、本発明における液晶表示装置の第１の実施形態を、図面に基づいて説明する。なお、以下の説明に用いる各図面では、各部材を認識可能な大きさとするために縮尺を適宜変更している。ここで、図１は液晶表示装置の等価回路図、図２は液晶表示装置のサブ画素領域を示す部分拡大平面構成図、図３は図２のＡ−Ａ’矢視断面図、図４は図２の光学軸配置を示す説明図である。

〔液晶表示装置〕
本実施形態における液晶表示装置１は、ＦＦＳ方式を用いたカラー液晶表示装置であって、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の各色光を出力する３個のサブ画素で１個の画素を構成する液晶表示装置である。ここで、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」、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。

まず、液晶表示装置１の概略構成について説明する。液晶表示装置１は、図１に示すように、画素表示領域を構成する複数のサブ画素領域がマトリックス状に配置されている。
また、液晶表示装置１の画素表示領域を構成する複数のサブ画素領域には、それぞれ画素電極（第１電極）１１と、画素電極１１をスイッチング制御するためのＴＦＴ（Thin Film Transistor：薄膜トランジスタ）素子（駆動素子）１２とが形成されている。このＴＦＴ素子１２は、ソースが液晶表示装置１に設けられたデータ線駆動回路１３から延在するデータ線１４に接続され、ゲートが液晶表示装置１に設けられた走査線駆動回路１５から延在する走査線１６に接続され、ドレインが画素電極１１に接続されている。
データ線駆動回路１３は、データ線１４を介して画像信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎを各サブ画素領域に供給する構成となっている。また、走査線駆動回路１５は、走査線１６を介して走査信号Ｇ１、Ｇ２、…、Ｇｍを各サブ画素領域に供給する構成となっている。ここで、データ線駆動回路１３は、画像信号Ｓ１〜Ｓｎをこの順で線順次で供給してもよく、互いに隣接する複数のデータ線１４同士に対してグループごとに供給してもよい。また、走査線駆動回路１５は、走査信号Ｇ１〜Ｇｍを所定のタイミングでパルス的に線順次で供給する。

そして、液晶表示装置１は、スイッチング素子であるＴＦＴ素子１２が走査信号Ｇ１〜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１４から供給される画像信号Ｓ１〜Ｓｎが所定のタイミングで画素電極１１に書き込まれる構成となっている。そして、画素電極１１を介して液晶に書き込まれた所定レベルの画像信号Ｓ１〜Ｓｎは、画素電極１１と液晶を介して配置された後述する共通電極４１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Ｓ１〜Ｓｎがリークすることを防止するため、画素電極１１と後述する共通電極４１との間に形成される液晶容量と並列接続されるように蓄積容量１８が付与されている。この蓄積容量１８は、ＴＦＴ素子１２のドレインと容量線１９との間に設けられている。

次に、液晶表示装置１の詳細な構成について、図２及び図３を参照しながら説明する。なお、図２では、対向基板の図示を省略している。また、図３では、画素電極を構成する帯状電極の図示を適宜省略している。
液晶表示装置１は、図３に示すように、素子基板（一方の基板）２１と、素子基板２１と対向配置された対向基板（他方の基板）２２と、素子基板２１と対向基板２２との間に挟持された液晶層２３と、素子基板２１の外面側（液晶層２３と反対側）に設けられた偏光板２４と、対向基板２２の外面側に設けられた偏光板２５とを備えている。そして、液晶表示装置１は、素子基板２１の外面側から照明光が照射される構成となっている。
また、液晶表示装置１には、素子基板２１と対向基板２２とが対向する領域の縁端に沿ってシール材（図示略）が設けられており、このシール材、素子基板２１及び対向基板２２によって液晶層２３が封止されている。

素子基板２１は、例えばガラスや石英、プラスチックなどの透光性材料からなる基板本体３１と、基板本体３１の内側（液晶層２３側）の表面に順に積層されたゲート絶縁膜３２、第１カラーフィルタ層３３、第２カラーフィルタ層３４及び配向膜３５とを備えている。
また、素子基板２１は、基板本体３１の内側の表面に配置された走査線１６、容量線１９及び共通電極４１と、ゲート絶縁膜３２の内側の表面に配置されたデータ線１４（図２に示す）、半導体層４２、ソース電極４３ドレイン電極４４及び容量電極４５と、第１カラーフィルタ層３３の内側の表面に配置された画素電極１１と、第２カラーフィルタ層３４の内側の表面に配置された遮光膜４６とを備えている。

ゲート絶縁膜３２は、窒化シリコンや酸化シリコンなどの絶縁性を有する透光性材料で構成されており、基板本体３１上に形成された走査線１６、容量線１９及び共通電極４１を覆うように設けられている。

第１カラーフィルタ層３３は、サブ画素領域に対応して配置されており、例えばアクリルなどで構成されて各サブ画素の表示色に対応する色材を含有している。また、第１カラーフィルタ層３３は、ゲート絶縁膜３２上に形成された半導体層４２、ソース電極４３、ドレイン電極４４及び容量電極４５を覆うように設けられている。そして、第１カラーフィルタ層３３のうち平面視で画素電極１１の後述する枠部１１ａ及び容量電極４５と重なる部分には、貫通孔であるコンタクトホール３３ａが形成されている。
また、第２カラーフィルタ層３４は、第１カラーフィルタ層３３と同様の構成材料であって、例えばアクリルなどで構成されて各サブ画素の表示色に対応する色材を含有しており、第１カラーフィルタ層３３上に形成された画素電極１１を覆うように積層して設けられている。

ここで、第１及び第２カラーフィルタ層３３、３４を合わせた層厚は、第１及び第２カラーフィルタ層３３、３４に照明光を透過させたときにＲ、Ｇ、Ｂの各色光の色表示を良好とするために必要な厚さとなっている。そして、第１カラーフィルタ層３３の層厚は、画素電極１１と共通電極４１との間に十分な電圧を印加することが可能な程度の厚さとなっている。
このとき、第１カラーフィルタ層３３は、第２カラーフィルタ層３４を設けずに第１カラーフィルタ層３３の層厚を第１カラーフィルタ層３３のみによって色表示を良好に行うために必要な厚さとすることと比較して、その層厚が薄くなっている。したがって、第１カラーフィルタ層３３にコンタクトホール３３ａを容易に形成できる。

配向膜３５は、例えばポリイミドなどの有機材料やシリコン酸化物などの無機材料で構成されており、液晶層２３を構成する液晶分子を配向させるための配向処理が施されている。そして、配向膜３５は、第１カラーフィルタ層３３上に形成された遮光膜４６を覆うように設けられている。ここで、配向膜３５の配向方向は、図４に示す矢印Ｒ１方向のように、Ｘ軸と同方向となっている。

データ線１４は、図２に示すように、Ｙ軸方向に延在しており、走査線１６及び容量線１９は、Ｘ軸方向に延在している。したがって、データ線１４、走査線１６及び容量線１９が平面視でほぼ格子状に配線されている。
半導体層４２は、走査線１６と平面視で重なる領域に部分的に形成されたアモルファスシリコンなどの半導体で構成されている。また、ソース電極４３は、図２に示すように、平面視でほぼ逆Ｌ字状を有する配線であって、データ線１４から分岐して半導体層４２と導通している。そして、ドレイン電極４４は、図２に示す−Ｙ側の端部においてサブ画素領域の辺端に沿って延在する接続配線４７と導通しており、接続配線４７を介してサブ画素領域の反対側の端縁部に形成された容量電極４５と導通している。これら半導体層４２、ソース電極４３及びドレイン電極４４によってＴＦＴ素子１２が構成される。したがって、ＴＦＴ素子１２は、データ線１４及び走査線１６の交差部近傍に設けられている。

容量電極４５は、平面視でほぼ矩形状を有しており、容量線１９と平面視で重なると共に容量電極４５上に画素電極１１の枠部１１ａのうち図２に示す−Ｙ側の端縁部と平面視で重なるように形成されている。そして、容量電極４５は、枠部１１ａのうち−Ｙ側の端縁部と平面視で重なる位置に設けられて第１カラーフィルタ層３３を貫通するコンタクトホール３３ａを介して画素電極１１と導通している。また、容量電極４５と容量線１９とによって蓄積容量１８が形成されている。

画素電極１１は、平面視でほぼ梯子形状であって、例えばＩＴＯ（酸化インジウムスズ）などの透光性導電材料で構成されている。そして、画素電極１１は、平面視で矩形の枠状の枠部１１ａと、ほぼＸ軸方向に延在すると共にＹ軸方向で間隔をあけて互いに平行となるように複数（１５本）配置された帯状電極１１ｂとを備えている。ここで、帯状電極１１ｂは、その両端がそれぞれ枠部１１ａのうちのＹ軸方向に延在する部分と接続されている。
共通電極４１は、平面視で図２に示すＸ軸方向に延在する帯状であって、画素電極１１と同様に、例えばＩＴＯなどの透光性導電材料で構成されている。そして、共通電極４１は、画素電極１１よりも液晶層２３から離間する側、すなわち、第１カラーフィルタ層３３よりも基板本体３１側（第１カラーフィル倒す３３と基板本体３１との間）に配置されている。そして、共通電極４１には、例えば、液晶層２３の駆動に用いられる所定の一定な電位あるいは０Ｖが印加されるもの、または所定の一定な電位とこれとは異なる他の所定の一定の電位とが周期的（フレーム期間ごとまたはフィルド期間）に切り替わる信号が印加されるものとされている。
以上より、画素電極１１と共通電極４１とは、絶縁性を有するゲート絶縁膜３２及び第１カラーフィルタ層３３を介して配置されている。また、画素電極１１を構成する帯状電極１１ｂは、その間隔が帯状電極１１ｂの電極幅や液晶層２３の層厚よりも小さくなっている。これにより、画素電極１１と共通電極４１とは、ＦＦＳ方式の電極構造を構成している。

遮光膜４６は、遮光性材料で構成されており、平面視でデータ線１４、走査線１６及び容量線１９やＴＦＴ素子１２と重なるように形成されている。

対向基板２２は、図３に示すように、例えばガラスや石英、プラスチックなどの透光性材料で構成され基板本体５１と、基板本体５１の内側（液晶層２３側）の表面に積層された配向膜５２とを備えている。
配向膜５２は、例えばポリイミドなどの有機材料やシリコン酸化物などの無機材料で構成されており、その配向方向が配向膜３５の配向方向と同方向となっている。

偏光板２４、２５は、それぞれの透過軸が互いに直交するように設けられている。すなわち、偏光板２４の透過軸は図４に示す矢印Ｒ２方向のようにＹ軸方向となっており、偏光板２５の透過軸は矢印Ｒ３方向のように偏光板２４の透過軸と直交するＸ軸方向となっている。

〔液晶表示装置の動作〕
続いて、以上のような構成の液晶表示装置１の動作について図を参照しながら説明する。ここで、図５は画素電極と共通電極との間に発生する電界の発生状態を説明する断面図であり、図６は画素電極と共通電極との間に発生した電界の経路を説明する説明図であって、（ａ）が本発明の液晶表示装置における経路、（ｂ）は従来の液晶表示装置における経路、（ｃ）は従来の他の液晶表示装置における経路である。なお、図５における矢印は電界を示しており、太いほど電界の強度が大きいことを示している。

本実施形態における液晶表示装置１は、ＦＦＳ方式を用いた横電界方式の液晶表示装置であり、ＴＦＴ素子１２を介して画素電極１１に画像信号（電圧）を供給することで、画素電極１１と共通電極４１との間に基板面方向の電界を生じさせ、この電界によって液晶を駆動する。そして、液晶表示装置１は、サブ画素領域ごとに透過率を変更させて表示を行う。
すなわち、画素電極１１に電圧を印加しない状態において、液晶層２３を構成する液晶分子は、図４に示す矢印Ｒ１方向に水平配向している。そして、画素電極１１及び共通電極４１を介して画素電極１１を構成する帯状電極１１ｂの延在方向に対して直交する方向に沿う電界を液晶層２３に発生させると、この方向に沿って液晶分子が配向する。

液晶表示装置１において、照明光は、偏光板２４を透過することで偏光板２４の透過軸に沿う直線偏光に変換され、液晶層２３に入射する。
そして、液晶層２３がオフ状態（非選択状態）であれば、液晶層２３に入射した直線偏光は、入射時と同一の偏光状態で液晶層２３から出射する。この直線偏光は、直線偏光と直交する透過軸を有する偏光板２５に吸収されて、サブ画素領域が暗表示となる。
一方、液晶層２３がオン状態（選択状態）であれば、液晶層２３に入射した直線偏光は、液晶層２３により所定の位相差（１／２波長）が付与されて、入射時の偏光方向から９０°回転した直線偏光に変換されて液晶層２３から出射する。この直線偏光は、偏光板２５の透過軸と平行であるため、偏光板２５を透過して表示光として視認され、サブ画素領域が明表示となる。
以上より、本実施形態における液晶表示装置１は、オフ状態において暗表示となる、ノーマリブラックモードを用いた液晶表示装置となっている。

ここで、第１及び第２カラーフィルタ層３３、３４の間に画素電極１１を配置しているため、従来の液晶表示装置のように、画素電極１１と共通電極４１との間にのみカラーフィルタ層を形成して画素電極１１を覆うように配向膜３５を形成した場合と比較して、画素電極１１と共通電極４１との距離が短くなっている。このため、オン状態において画素電極１１と共通電極４１との間で発生する電圧降下を軽減し、液晶層２３に十分な強度の電界が発生する。
また、従来の他の液晶表示装置のように、画素電極１１上にのみカラーフィルタ層を形成して画素電極１１と共通電極４１との間に例えば窒化シリコンからなる層間絶縁膜を形成した場合と比較して、画素電極１１と液晶層２３との距離が短縮している。このため、オン状態において液晶層２３に十分な強度の電界が発生する。

ところで、ＴＦＴ素子１２を介して画素電極１１に供給される画像信号は、交流（ＡＣ）信号となっている。そのため、画素電極１１から共通電極４１に向かう電界の経路と、共通電極４１から画素電極１１に向かう電界の経路との間に相違点が存在する場合、すなわち経路が非対称である場合には、経路中に配置された各部材の仕事関数が異なることに起因して発生した直流（ＤＣ）成分によって経路中に電荷が溜まることがある。そして、この帯電によって液晶分子への配向規制不良が発生し、表示焼付が生じることがある。

ここで、画素電極１１と共通電極４１との間に電圧を印加すると、図５の矢印Ｒ４、Ｒ５に示すような方向で電界が発生する。このように、液晶層２３をオン状態としたときにおける画素電極１１から共通電極４１に向かう電界の経路は、図６（ａ）に示すように、画素電極１１／第２カラーフィルタ層３４／配向膜３５／液晶層２３／配向膜３５／第２カラーフィルタ層３４／第１カラーフィルタ層３３／ゲート絶縁膜３２／共通電極４１の順となっている。そして、画素電極１１から液晶層２３に向かう経路は、画素電極１１／第２カラーフィルタ層３４／配向膜３５／液晶層２３であり、共通電極４１から液晶層２３に向かう経路は、共通電極４１／ゲート絶縁膜３２／第１カラーフィルタ層３３／第２カラーフィルタ層３４／配向膜３５／液晶層２３である。このため、両経路の一致点が第２カラーフィルタ層３４／配向膜３５／液晶層２３となり、相違点がゲート絶縁膜３２及び第１カラーフィルタ層３３となる。

一方、従来の前者の構成からなる液晶表示装置では、図６（ｂ）に示すように、画素電極１１から共通電極４１に向かう電界の経路が、画素電極１１／配向膜３５／液晶層２３／配向膜３５／カラーフィルタ層６１／ゲート絶縁膜３２／共通電極４１の順となる。そして、画素電極１１から液晶層２３に向かう経路は、画素電極１１／配向膜３５／液晶層２３であり、共通電極４１から液晶層２３に向かう経路は、共通電極４１／ゲート絶縁膜３２／カラーフィルタ層６１／配向膜３５／液晶層２３である。このため、両経路の一致点が配向膜３５／液晶層２３となり、相違点がゲート絶縁膜３２及びカラーフィルタ層６１となる。
したがって、本願の液晶表示装置１における経路と従来の前者の構成からなる液晶表示装置における経路とを比較すると、本願の液晶表示装置１の方が経路の一致点が多いことから経路の対称性が向上している。

また、従来の後者の構成からなる液晶表示装置では、図６（ｃ）に示すように、画素電極１１から共通電極４１に向かう電界の経路が、画素電極１１／カラーフィルタ層６２／配向膜３５／液晶層２３／配向膜３５／カラーフィルタ層６２／層間絶縁膜６３／ゲート絶縁膜３２／共通電極４１の順となる。そして、画素電極１１から液晶層２３に向かう経路は、画素電極１１／カラーフィルタ層６２／配向膜３５／液晶層２３であり、共通電極４１から液晶層２３に向かう経路は、共通電極４１／ゲート絶縁膜３２／層間絶縁膜６３／カラーフィルタ層６２／配向膜３５／液晶層２３である。このため、両経路の一致点がカラーフィルタ層６２／配向膜３５／液晶層２３となり、相違点がゲート絶縁膜３２及び層間絶縁膜６３となる。
したがって、本願の液晶表示装置１における経路と従来の後者の構成からなる液晶表示装置における経路とを比較すると、相違点である第１カラーフィルタ層３３が第２カラーフィルタ層３４と同一の材料で構成されているため、本願の液晶表示装置１の方が経路の対称性が向上している。

以上より、画素電極１１と共通電極４１との間で発生する電界の経路は、画素電極１１を覆うように第１カラーフィルタ層３３を設けることにより、その対称性が従来の構成の液晶表示装置と比較して向上する。すなわち、画素電極１１から共通電極４１に向かう経路と共通電極４１から画素電極１１に向かう経路の相違点が低減されている。このため、直流成分による帯電を抑制して液晶分子の配向規制力の低下を軽減し、表示焼付が生じることを防止する。

また、画素電極１１から共通電極４１に向けて、液晶層２３を経由せずに画素電極１１／第１カラーフィルタ層３３／共通電極４１の順に電界の経路が形成される場合がある。このとき、画素電極１１が第２カラーフィルタ層３４と同一材料で構成されている第１カラーフィルタ層３３で覆われているため、画像信号の交流成分（ＡＣ）によって第１及び第２カラーフィルタ層３３、３４の界面に電荷が溜まることが抑制される。これにより、液晶分子の配向規制力を維持して、表示焼付の発生をより軽減できる。

〔電子機器〕
次に、上述した構成の液晶表示装置１を備える電子機器について説明する。ここで、図７は、本発明の液晶表示装置を備える電子機器である携帯電話機を示す外観斜視図である。
本実施形態における電子機器は、図７に示すような携帯電話機１００であって、本体部１０１と、これに開閉可能に設けられた表示体部１０２とを有する。表示体部１０２の内部には表示装置１０３が配置されており、電話通信に関する各種表示が表示画面１０４において視認可能となっている。また、本体部１０１には操作ボタン１０５が配列されている。
そして、表示体部１０２の一端部には、アンテナ１０６が伸縮自在に取り付けられている。また、表示体部１０２の上部に設けられた受話部１０７の内部には、スピーカ（図示略）が内蔵されている。さらに、本体部１０１の下端部に設けられた送話部１０８の内部には、マイク（図示略）が内蔵されている。
ここで、表示装置１０３には、図１に示す液晶表示装置１が用いられている。

以上のように、本実施形態における液晶表示装置１及びこれを備える携帯電話機１００によれば、カラーフィルタ層を第１及び第２カラーフィルタ層３３、３４に分割して画素電極１１を第１及び第２カラーフィルタ層３３、３４の間に形成することで、液晶層２３に十分な強度の横電界を発生させることができる。
また、画素電極１１と共通電極４１との間で発生する電界の経路は、画素電極１１を覆うように第１カラーフィルタ層３３を設けることにより、画素電極１１から共通電極４１に向かう経路と共通電極４１から画素電極１１に向かう経路の対称性が向上する。これにより、直流成分による帯電を抑制して液晶分子の配向規制力の低下を軽減し、表示焼付が生じることを防止する。
そして、第１及び第２カラーフィルタ層３３、３４が同一材料で構成されているので、画素電極１１と共通電極４１の間で電界を発生させたときに、電荷が第１及び第２カラーフィルタ層３３、３４の境界面で溜まることを抑制し、液晶分子の配向規制力の低下による表示焼付を防止できる。
さらに、カラーフィルタ層を第１及び第２カラーフィルタ層３３、３４に分割することで、画素電極１１の外側に厚層のカラーフィルタ層を形成する場合と比較して、画素電極１１をＴＦＴ素子１２と導通させるためのコンタクトホール３３ａを容易に形成することができる。

［第２の実施形態］
次に、本発明における液晶表示装置の第２の実施形態を、図面に基づいて説明する。なお、本実施形態では、第１の実施形態と素子基板の構造が異なるため、この点を中心に説明すると共に、上記実施形態で説明した構成要素には同一符号を付し、その説明を省略する。

〔液晶表示装置〕
本実施形態における液晶表示装置を、図８を参照しながら説明する。ここで、図８は液晶表示装置の断面図である。
本実施形態における液晶表示装置１５０の素子基板１５１は、上述した第１の実施形態と同様に、基板本体３１と、基板本体３１の内側の表面に順に積層されたゲート絶縁膜３２、第１カラーフィルタ層１５２、第２カラーフィルタ層１５３及び配向膜３５とを備えている。
そして、素子基板１５１は、第１及び第２カラーフィルタ層１５２、１５３の間に配置された画素電極１５４と、第２カラーフィルタ層１５３上に配置された共通電極１５５とを備えている。

第１カラーフィルタ層１５２は、上述と同様に、例えばアクリルなどで構成されて各サブ画素の表示色に対応する色材を含有している。そして、第１カラーフィルタ層１５２のうち平面視で画素電極１５４の及び容量電極４５と重なる部分には、画素電極１５４とＴＦＴ素子１２とを導通させるための貫通孔であるコンタクトホール１５２ａが形成されている。
第２カラーフィルタ層１５３は、第１カラーフィルタ層１５２と同様の構成材料であって、例えばアクリルなどで構成されて各サブ画素の表示色に対応する色材を含有しており、第１カラーフィルタ層１５２上に形成された画素電極１５４を覆うように設けられている。
配向膜３５は、第２カラーフィルタ層１５３上に形成された共通電極１５５を覆うように設けられている。

画素電極１５４は、上述した第１の実施形態における共通電極４１と同様の形状であって平面視で矩形状を有しており、上述と同様に例えばＩＴＯ（酸化インジウムスズ）などの透光性導電材料で構成されている。
共通電極１５５は、上述した第１の実施形態における画素電極１１と同様の形状であって平面視でほぼ梯子形状となっており、画素電極１５４と同様に、例えばＩＴＯなどの透光性導電材料で構成されている。

以上のような構成の液晶表示装置１５０においても、上述した第１の実施形態と同様の作用、効果を奏する。

なお、本発明は上記実施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、上記第１の実施形態では、画素電極を第１及び第２カラーフィルタ層の間に形成し、共通電極を基板本体上に形成しているが、第２の実施形態と同様に、平面視でほぼ矩形状の画素電極を基板本体上に形成し、平面視でほぼ梯子形状の共通電極を第１及び第２カラーフィルタ層の間に形成してもよい。このとき、画素電極は容量線と離間するように形成される。また、共通電極が走査線及び容量線と共に素子基板上に形成されているが、第１カラーフィルタ層の外面側に形成されていればよく、走査線及び容量線と異なる層上に形成されてもよい。

そして、上記第２の実施形態では、画素電極を第１及び第２カラーフィルタ層の間に形成し、共通電極を第２カラーフィルタ層上に形成しているが、第１の実施形態と同様に、平面視でほぼ矩形状の共通電極を第１及び第２カラーフィルタ層の間に形成し、平面視でほぼ梯子形状の画素電極を第２カラーフィルタ層上に形成してもよい。
また、第１の実施形態における画素電極や第２の実施形態における共通電極が平面視でほぼ梯子形状となっているが、画素電極と共通電極との間で発生した電界が液晶層を経由できる形状であればよく、例えば平面視で櫛歯形状など、他の形状であってもよい。

また、カラーフィルタ層を第１及び第２カラーフィルタ層の２層に分割して設けているが、３層以上に分割して設けてもよい。
そして、第１及び第２カラーフィルタ層を同一材料で構成しているが、同一材料でなくてもよい。
さらに、画素電極をスイッチング制御する駆動素子としてＴＦＴ素子を用いているが、ＴＦＴ素子に限らず、ＴＦＤ（Thin Film Diode：薄膜ダイオード）素子など、他の駆動素子を用いてもよい。

また、液晶表示装置は、ＦＦＳ方式に限らず、例えばＩＰＳ方式など他の横電界方式を利用した液晶表示装置であってもよい。ここで、ＩＰＳ方式を利用した液晶表示装置において、画素電極及び共通電極は、互いに導通する帯状電極をそれぞれ有すると共に平面視でほぼ櫛歯形状となっている。また、画素電極及び共通電極は、それぞれの帯状電極が互いに噛み合うように配置されている。そして、画素電極を構成する帯状電極の間隔を、帯状電極の電極幅や液晶層の層厚よりも小さくしている。以上のようにして、画素電極と共通電極とがＩＰＳ方式の電極構造を構成する。
ここで、画素電極及び共通電極の一方が第１及び第２カラーフィルタ層の間に配置されていればよく、画素電極を第１及び第２カラーフィルタ層の間に形成して共通電極を第１カラーフィルタ層の外側に形成したり第２カラーフィルタ層上に形成したりしてもよく、共通電極を第１及び第２カラーフィルタ層の間に形成して画素電極を第１カラーフィルタ層の外側に形成したり第２カラーフィルタ層上に形成したりしてもよい。

また、液晶表示装置は、ノーマリブラックモードに限らず、偏光板の透過軸を適宜変更することによってノーマリホワイトモードを採用してもよい。
そして、液晶表示装置は、透過型の表示装置としているが、半透過反射型の液晶表示装置や反射型の液晶表示装置であってもよい。ここで、反射表示を行うための反射層を素子基板のうち第１及び第２カラーフィルタ層よりも外側に設けることが好ましい。
さらに、液晶表示装置は、Ｒ、Ｇ、Ｂの３色の色表示を行うカラー液晶表示装置としているが、第１及び第２カラーフィルタ層を備えていればよく、Ｒ、Ｇ、Ｂのいずれかまたは他の１色の色表示を行う単色の表示装置や、２色や４色以上の色表示を行う表示装置であってもよい。
さらに、電子機器は、カラー表示装置を備えていれば上述した携帯電話機に限らず、電子ブックやパーソナルコンピュータ、デジタルスチルカメラ、液晶テレビ、ビューファインダ型また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などの画像表示手段であってもよい。

本発明の第１の実施形態における液晶表示装置を示す回路構成図である。 液晶表示装置のサブ画素領域を示す平面構成図である。 図２のＡ−Ａ’矢視断面図である。 図２の光学軸配置を示す説明図である。 図３における電界の発生状態を説明する断面図である。 電界の経路を説明する説明図である。 本発明の携帯電話機を示す外観斜視図である。 本発明の第２の実施形態における液晶表示装置を示す断面図である。

符号の説明

１，１５０ 液晶表示装置、１１，１５４ 画素電極（第１電極）、１２ ＴＦＴ素子（駆動素子）、２１，１５１ 素子基板（一方の基板）、２２ 対向基板（他方の基板）、２３ 液晶層、３３，１５２ 第１カラーフィルタ層、３３ａ，１５２ａ コンタクトホール（貫通孔）、３４，１５３ 第２カラーフィルタ層、４１，１５５ 共通電極（第２電極）、１００ 携帯電話機（電子機器）

Claims (6)

1. 液晶層を挟持して平面状に配置された複数の画素領域を構成する一対の基板のうち一方の基板に第１及び第２電極と該第１電極に接続される駆動素子とが設けられ、前記第１及び第２電極間に生じる電界によって前記液晶層を構成する液晶分子を駆動させる液晶表示装置であって、
   前記一方の基板が、前記複数の画素領域に対応して配置された第１カラーフィルタ層と、該第１カラーフィルタ層よりも前記液晶層側に配置された第２カラーフィルタ層とを有し、
   前記第１及び第２電極のいずれか一方が、前記第１及び第２カラーフィルタ層の間に配置されていることを特徴とする液晶表示装置。
2. 前記第１及び第２カラーフィルタ層が、同一材料により構成されていることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
3. 前記第１電極が、前記第１及び第２カラーフィルタ層の間に配置され、
   前記第２電極が、前記第１カラーフィルタ層よりも前記液晶層から離間する側に配置されていることを特徴とする請求項１または２に記載の液晶表示装置。
4. 前記第１電極が、前記第１及び第２カラーフィルタ層の間に配置され、
   前記第２電極が、前記第２カラーフィルタ層の前記液晶層側の上面に配置されていることを特徴とする請求項１または２に記載の液晶表示装置。
5. 前記駆動素子が、前記第１カラーフィルタ層よりも前記液晶層から離間する側に設けられ、
   前記第１カラーフィルタ層に、前記第１電極と前記駆動素子とを導通させる貫通孔が形成されていることを特徴とする請求項３または４に記載の液晶表示装置。
6. 請求項１から５のいずれか１項に記載の液晶表示装置を備えることを特徴とする電子機器。

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