JP2006301089A - 液晶表示装置およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】視認性を向上できる液晶表示素子を提供する。
【解決手段】アレイ基板２の各画素４毎に反射方式領域42および透過方式領域43を設ける。アレイ基板２の画素電極21とゲート絶縁膜７との間に、各画素４の反射方式領域42に設けた第２のカラーフィルタ層34に対応した分光特性を有する第１のカラーフィルタ層13を設ける。反射方式領域42は、第２のカラーフィルタ層34を透過して反射層22で反射された光にて画像表示が可能である。透過方式領域43は、第１のカラーフィルタ層13を透過したバックライト53からの光にて画像表示が可能である。第１のカラーフィルタ層13および第２のカラーフィルタ層34による分光にて液晶表示素子１の画像表示が可能となる。
【選択図】図１

Description

本発明は、アレイ基板と対向基板との間に液晶層が介在された液晶表示装置およびその製造方法に関する。

従来、この種の液晶を用いた液晶表示装置は、軽量および薄型化が可能であるとともに、低駆動電圧および低消費電力であり、発光型の表示装置には見られない特徴を有することから、ラップトップや、ポータブルタイプのパーソナルコンピュータやワードプロセッサなどのディスプレイとして広く用いられている。特に近年は、アクティブマトリクス型の液晶表示装置は、カラーブラウン管に変わる表示装置となりつつある。

そして、この種のアクティブマトリクス型の液晶表示装置としては、透明絶縁性基板上にスイッチング素子として薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）が設けられており、この薄膜トランジスタを含む透明絶縁基板上に層間絶縁膜が積層されている。さらに、この層間絶縁膜上に画素電極が積層されており、この画素電極はコンタクトホールを介して薄膜トランジスタのドレイン電極に電気的に接続されてアクティブマトリクス基板が構成されている。そして、このアクティブマトリクス基板に対向基板が対向して配設され、これらアクティブマトリクス基板と対向基板との間に液晶組成物が封止されて液晶層が形成された構成が知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００１−２９６５５９号公報

しかしながら、上述の液晶表示装置は、非発光型の表示装置であるため、屋外などの明るい環境下では表示させた画像の視認性が低下してしまうという問題を有している。

本発明は、このような点に鑑みなされたもので、視認性を向上できる液晶表示装置およびその製造方法を提供することを目的とする。

本発明は、第１の基板と、前記第１の基板の一主面上に交差して設けられた複数の信号線および走査線と、前記信号線および前記走査線にて仕切られた領域に設けられ所定の開口面積を有する複数の画素と、前記画素に設けられたスイッチング素子と、前記スイッチング素子を含む前記第１の基板の一主面上に設けられた第１の絶縁層と、前記画素の前記第１の絶縁層上に設けられ前記スイッチング素子に電気的に接続された画素電極と、を備えたアレイ基板と、第２の基板と、前記第２の基板の一主面上に設けられた第２の絶縁層と、を備え、前記アレイ基板に対向して配設された対向基板と、前記アレイ基板と前記対向基板との間に介在された液晶層と、を具備する液晶表示装置であって、前記アレイ基板の前記第１の絶縁層は、少なくとも赤、緑および青の三色以上の色のいずれか一色の分光特性を有し、前記対向基板の前記第２の絶縁層は、前記アレイ基板の前記画素電極の少なくとも一部に対向し前記第１の絶縁層に対応した分光特性を有するものである。

そして、第１の基板の一主面上の複数の画素に設けられたスイッチング素子を含む第１の基板の一主面上に所定の分光特性を有する第１の絶縁層を設けてから、各画素の第１の絶縁層上に画素電極を設けてスイッチング素子に電気的に接続させてアレイ基板とする。また、第２の基板上のアレイ基板の画素電極の少なくとも一部に対向する位置に第１の絶縁層に対応した分光特性を有する第２の絶縁層を設けて対向基板とする。この後、これらアレイ基板と対向基板とを対向させて配設してから、これらアレイ基板と対向基板との間に液晶層を介在させる。

本発明によれば、アレイ基板の第１の基板と画素電極との間に赤、青および緑の三色以上の色のいずれか一色の分光特性を有する第１の絶縁層を設けたことにより、アレイ基板の画素電極のうち対向基板の第２の絶縁層が対向して設けられていない部分が、第１の絶縁層への光の透過にて画像表示が可能な領域となるとともに、このアレイ基板の画素電極のうち対向基板の第２の絶縁層が対向して設けられている部分が、第２の絶縁層への光の透過にて画像表示が可能な領域となる。したがって、これら第１の絶縁層あるいは第２の絶縁層による分光にて画像表示が可能となるので、視認性を向上できる。

以下、本発明の液晶表示装置の一実施の形態の構成を図１を参照して説明する。

図１において、１は液晶表示装置としての液晶表示素子で、この液晶表示素子１は、マルチギャップ方式であるとともに非発光型の表示装置である。さらに、この液晶表示素子１は、アクティブマトリクス型であるとともに半透過型の液晶パネルであって、ボトムゲートタイプの略矩形平板状のアレイ基板２を備えている。このアレイ基板２は、略透明な矩形平板状の透光性を有する絶縁性板としての第１の基板であるガラス基板３を有している。このガラス基板３の一主面である表面上には、図示しないアンダーコート層が積層されて成膜されている。

そして、このアンダーコート層上には、複数の画素４がマトリクス状に設けられており、これら複数の画素４のそれぞれには、スイッチング素子としてのボトムゲート型の薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）５が設けられている。これら薄膜トランジスタ５は、アクティブマトリクス素子であるとともにＴＦＴ素子であって、走査線としてのゲート線である線状のゲート電極６を備えている。このゲート電極６は、例えばアルミニウム（Ａｌ）にて構成されており、アンダーコート層上に積層されて成膜されている。また、このゲート電極６は、ガラス基板３の横方向に沿って平行に等間隔に離間されて配線されている。

さらに、これらゲート電極６を含むアンダーコート層上の全面には、絶縁性を有する絶縁層であるゲート絶縁膜７が積層されている。このゲート絶縁膜７は、例えば二酸化珪素（ＳｉＯ_２）あるいは窒化ケイ素（Ｓｉ_３Ｎ_４）にて構成されている。さらに、ゲート電極６に対向したゲート絶縁膜７上には、活性層としての島状の半導体層８が積層されている。この半導体層８は、例えばアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）にて構成されている。さらに、この半導体層８は、ゲート絶縁膜７を介したゲート電極６上に設けられており、このゲート電極６より若干大きな幅寸法を有している。

また、半導体層８上には、互いに電気的に絶縁されて信号線としてのソース電極11およびドレイン電極12のそれぞれが積層されている。これらソース電極11およびドレイン電極12は、例えばクロム（Ｃｒ）にて構成されている。ここで、このソース電極11は、ガラス基板３の縦方向に沿って平行に等間隔に離間されて配線されている。したがって、これらソース電極11は、各ゲート電極６に対して直交して配線されており、これらソース電極11およびゲート電極６にて仕切られて囲まれた矩形状の領域のそれぞれに画素４がそれぞれ設けられている。

そして、このソース電極11は、長手方向の他端部である右側部が半導体層８上に積層されており、この半導体層８上に積層されている以外の部分はゲート絶縁膜７上に積層されている。さらに、ドレイン電極12は、ソース電極11に相対する側の長手方向の一端部である左側部が、このソース電極11の右側部に対して電気的に絶縁された状態で、半導体層８上に積層されており、この半導体層８上に積層されている以外の部分がソース電極11とは反対側のゲート絶縁膜７上に積層されている。

さらに、これら半導体層８、ソース電極11およびドレイン電極12を含むゲート絶縁膜７上の全面には、第１の絶縁層である第１のカラーフィルタ層13が設けられている。この第１のカラーフィルタ層13は、図示しないフォトマスクを介したフォトエッチングによるパターニングが容易であることから感光性を有する有機樹脂であるとともに染色可能な物質にて形成されている。さらに、この第１のカラーフィルタ層13は、顔料を分散させた光吸収型の着色層である。

具体的に、この第１のカラーフィルタ層13は、少なくとも赤、緑および青の光の三原色以上のである１組の色単位、例えば赤（Red:Ｒ）色の分光特性を有するとともに分光透過率を有する着色層である第１の赤色部14と、緑（Green:Ｇ）色の分光透過率を有する着色層である第１の緑色部15と、青（Blue:Ｂ）色の分光透過率を有する着色層である第１の青色部16との３つのドットが、アレイ基板２上の各画素４に対応して、このアレイ基板２のガラス基板３の縦方向および横方向のそれぞれに向けて繰り返し配置されて構成されている。すなわち、これら第１の赤色部14、第１の緑色部15および第１の青色部16は、アレイ基板２の各画素４の大きさに略等しい平面視矩形状に形成されている。また、これら第１の赤色部14、第１の緑色部15および第１の青色部16は、互いに等しい厚さ寸法に形成されているとともに、着色されている色によって透過させる光の波長が異なる。

さらに、これら複数の第１の赤色部14、第１の緑色部15および第１の青色部16にて構成された第１のカラーフィルタ層13には、この第１のカラーフィルタ層13を貫通して薄膜トランジスタ５のドレイン電極12に導通した導通部としての開口部であるコンタクトホール17が設けられている。このコンタクトホール17は、スルーホールであって、薄膜トランジスタ５の半導体層８より外側に離間した位置で、この薄膜トランジスタ５のドレイン電極12に貫通している。

そして、このコンタクトホール17を含む第１のカラーフィルタ層13上には、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）にて構成された透明な画素電極21が積層されて設けられている。この画素電極21は、コンタクトホール17を介して薄膜トランジスタ５のドレイン電極12に電気的に接続されている。したがって、この画素電極21は、薄膜トランジスタ５にて駆動が制御される。また、この画素電極21は各画素４に対応して設けられているとともに、この画素電極21の下に第１のカラーフィルタ層13が設けられている。すなわち、この画素電極21は、各画素４内の薄膜トランジスタ５の半導体層８寄りのドレイン電極12の内側部から所定距離離間した位置から、この薄膜トランジスタ５のドレイン電極12側に隣接する他の薄膜トランジスタ５のソース電極11の半導体層８寄りの内側部の位置までに亘って一体的に連続して設けられている。

さらに、この画素電極21上には、ガラス基板３の表面側から入射する光を反射する反射層22が積層されて設けられている。この反射層22は、各画素電極21の幅方向の中間部から、この画素電極21を駆動させる薄膜トランジスタ５のドレイン電極12側に隣接した他の薄膜トランジスタ５側の一端部である左側部上までである画素電極21の左側部までに亘って一体的に連続して設けられている。そして、この反射層22は、この反射層22の上方から入射する光を反射するとともに、この反射層22の下方から入射する光も反射する反射特性を有している。さらに、この反射層22は、４００ｎｍ以上７００ｎｍ以下の波長の光、すなわち赤色光から紫色光までの可視光に対して９０％以上の表面反射率を有するモリブデン（Ｍｏ）層とアルミニウム（Ａｌ）層の２層構造で構成されている。また、これら反射層22および画素電極21を含む第１のカラーフィルタ層13上の全面には、ポリイミドの配向処理にて形成された配向膜23が積層されている。

一方、アレイ基板２に対向してコモン基板としての矩形平板状の対向基板31が配設されている。この対向基板31は、略透明な矩形平板状の透光性を有する絶縁基板としての第２の基板であるガラス基板32を備えている。このガラス基板32のアレイ基板２に対向した側の一主面である表面には、このガラス基板32をアレイ基板２のガラス基板３に対向させた際に、このアレイ基板２の各画素４に対応した遮光層33が設けられている。この遮光層33は、対向基板31のガラス基板32をアレイ基板２のガラス基板３に対向させた状態で、このガラス基板３上の各画素４の第１のカラーフィルタ層13の画素電極21にて覆われていない部分を覆うように設けられている。すなわち、この遮光層33は、アレイ基板２の各薄膜トランジスタ５のソース電極11の幅方向の中央部から、この薄膜トランジスタ５のドレイン電極12の幅方向の中央部までに亘って一体的に連続して設けられている。

さらに、対向基板31のガラス基板32上には、このガラス基板32をアレイ基板２のガラス基板３に対向させた状態で、このアレイ基板２の各画素４の反射層22に対向する第２の絶縁層としての第２のカラーフィルタ層34が設けられている。この第２のカラーフィルタ層34は、対向基板31をアレイ基板２に対向させた状態で、このアレイ基板２の各画素４の反射層22のそれぞれに対向して上下方向に重なる位置に設けられている。言い換えると、この第２のカラーフィルタ層34は、液晶表示素子１をガラス基板３の法線方向である鉛直方向から観察した際に、各画素４の反射層22に重なる位置に設置されている。

具体的に、この第２のカラーフィルタ層34は、第１のカラーフィルタ層13と同様に、少なくとも赤、緑および青の光の三原色以上の１組の色単位、例えば赤（Red:Ｒ）色の分光特性を有するとともに分光透過率を有する着色層である第２の赤色部35と、緑（Green:Ｇ）色の分光特性を有する着色層である図示しない第２の緑色部と、青（Blue:Ｂ）色の分光特性を有する着色層である第２の青色部37との３つのドットが、アレイ基板２上の各画素４の第１のカラーフィルタ層13の第１の赤色部14、第１の緑色部15および第１の青色部16のそれぞれに対応して、この対向基板31のガラス基板32の縦方向および横方向のそれぞれに向けて繰り返し配置されて構成されている。

すなわち、これら第２の赤色部35、第２の緑色部および第２の青色部37のそれぞれは、対向基板31のガラス基板32をアレイ基板２のガラス基板３に対向させた状態で、このアレイ基板２の画素電極21の少なくとも一部に対向するとともに、このアレイ基板２上の各画素４内の第１の赤色部14、第１の緑色部15および第１の青色部16のそれぞれに対向するように設けられている。具体的に、第２の赤色部35は、第１の赤色部14の幅方向の中央部である反射層22の幅方向の左側部から、この第１の赤色部14の幅方向の他端部としての右側部である反射層22の幅方向の右側部までに亘って対向して覆っている。また、第２の緑色部は、第１の緑色部15の幅方向の中央部である反射層22の左側部から、この第１の緑色部15の幅方向の右側部である反射層22の幅方向の右側部までに亘って対向して覆っている。さらに、第２の青色部37は、第１の青色部16の幅方向の中央部である反射層22の幅方向の左側部から、この第１の青色部16の幅方向の右側部である反射層22の幅方向の右側部までに亘って対向して覆っている。

また、これら第２の赤色部35、第２の緑色部および第２の青色部37のそれぞれは、対向基板31のガラス基板32上の遮光層33の中央部から、この遮光層33に対向する薄膜トランジスタ５のソース電極11側である一端部としての左側部までを覆っている。すなわち、これら第２の赤色部35、第２の緑色部および第２の青色部37のそれぞれは、これら第２の赤色部35、第２の緑色部および第２の青色部37のそれぞれの幅方向の他側である右側が遮光層33の約２分の１の領域上に積層されている。また、これら第２の赤色部35、第２の緑色部および第２の青色部37のそれぞれは、互いに等しい厚さ寸法に形成されているとともに、着色されている色によって透過させる光の波長が異なる。

さらに、これら第２の赤色部35、第２の緑色部、第２の青色部37および遮光層33を含むガラス基板32上の全面には、ＩＴＯにて構成されたコモン電極としての共通電極である対向電極38が積層されている。この対向電極38上には、ポリイミドの配向処理にて形成された配向膜39が積層されている。

そして、この対向基板31の配向膜39とアレイ基板２の配向膜29とが基板間隙材としての図示しないスペーサを介して所定の間隙である液晶封止領域Ａが形成されるように対向して配設されて貼り合わされている。このとき、これら対向基板31の配向膜39とアレイ基板２の配向膜23との間の液晶封止領域Ａの幅寸法が、セルギャップＧ_１,Ｇ_２となる。さらに、この液晶封止領域Ａには、図示しない液晶組成物が注入されて封止されて光変調層としての液晶層41が形成されている。

ここで、アレイ基板の各画素４の反射層22にて覆われ遮光層33にて覆われていない領域が、光の反射にて視認可能である反射方式の表示が可能な反射領域としての反射方式領域42となる。よって、この反射方式領域42は、各画素４の反射層22の一端縁である左側縁から、この反射層22上の第２のカラーフィルタ層34が積層されている遮光層33の一他縁である左側縁までに亘った領域である。

さらに、各画素４の反射層22および遮光層33のそれぞれにて覆われていない領域が、光の透過にて視認可能である透過方式の表示が可能な透過領域としての透過方式領域43となる。よって、この透過方式領域43は、各画素４の薄膜トランジスタ５上の遮光層33の他端縁である右側縁から、この画素４内の反射層22の左側縁までに亘った領域である。

したがって、これら反射方式領域42および透過方式領域43のそれぞれは、アレイ基板２の各画素４内にそれぞれ設けられている。そして、これら各画素４内の反射方式領域42および透過方式領域43によって、各画素４内に所定の色を再現可能にさせる色再現領域44が構成される。よって、これら各画素４は、反射方式領域42と透過方式領域43とを加えた各画素の開口部となる色再現領域44の平面視での面積に等しい所定の開口面積を有している。このとき、これら各画素４内の反射方式領域42は、これら反射方式領域42内の反射層22の面積が、各画素４の画素電極21の開口面積を占める面積の５０％以下となるように構成されている。同様に、これら各画素４内の反射方式領域42は、これら反射方式領域42内の第２のカラーフィルタ層34の平面視の面積が、各画素４の開口面積の５０％以下となるように構成されている。

さらに、この反射方式領域42は、アレイ基板２の反射層22上の配向膜23から対向基板31の第２のカラーフィルタ層34上の配向膜39までの距離のセルギャップＧ_１となる。また、透過方式領域43は、アレイ基板２の画素電極21の反射層22にて覆われていない部分上の配向膜23から、対向基板31の対向電極38の遮光層33および第２のカラーフィルタ層34にて覆われていない部分上の配向膜39までの間の距離のセルギャップＧ_２となる。したがって、このセルギャップＧ_２は、反射層22および第２のカラーフィルタ層34それぞれの厚さ寸法ほどセルギャップＧ_１より大きい。具体的に、このこのセルギャップＧ_２は、セルギャップＧ_１の約２倍程度の大きさを有している。

そして、アレイ基板２および対向基板31それぞれのガラス基板３,32の他主面である裏面には、矩形平板状の偏光板51,52が積層されて貼り付けられている。また、アレイ基板２のガラス基板３の裏面に取り付けられた偏光板51の裏面には、背面光源としての面状光源である矩形平板状のバックライト53が対向して配設されている。このバックライト53は、面状の光をアレイ基板２の裏面側へと入射させて、このアレイ基板２上の薄膜トランジスタ５による画素電極21の制御によって、このアレイ基板２の各画素４の透過方式領域43に表示される各色を視認可能にする。

この結果、液晶表示素子１は、各画素４の薄膜トランジスタ５をスイッチングして画素電極21に映像用信号を印加して液晶層41中の液晶組成物の配向を制御することによって、各透過表示領域内の第１のカラーフィルタ層13を透過する光と、各反射方式領域内の第２のカラーフィルタ層34を透過して反射層にて反射される光を変調することで所定の画像を視認可能にさせる。

次に、上記一実施の形態の液晶表示素子の製造方法を説明する。

まず、ガラス基板３上にアンダーコート層を形成してから、このアンダーコート層上にアルミニウムを膜厚約０．３μｍほどスパッタリングにて成膜してからフォトリソグラフィにて所定の形状にパターニングしてゲート電極６を形成する。

次いで、このゲート電極６を含むアンダーコート層上に、二酸化ケイ素あるいは窒化ケイ素で膜厚約０．１５μｍのゲート絶縁膜７を形成してから、このゲート絶縁膜７上のゲート電極６に対向した位置に、アモルファスシリコンにて半導体層８を形成する。

さらに、この半導体層８上の両側に、クロムを膜厚約０．３μｍほど成膜してソース電極11およびドレイン電極12を形成して薄膜トランジスタ５とする。

この後、この薄膜トランジスタ５を含むゲート絶縁膜７上に、アルカリ現像可能な光硬化型アクリル系レジスト液に有機性の赤色顔料を２０質量％ほど分散させたものを、図示しないスピンナにて塗布してから、９０℃で５分間初期焼成してプリベークした後に、例えば１５０ｍＪ／ｃｍ^２の紫外線を用いて図示しないフォトマスクを介して露光する。

次いで、この露光後のガラス基板３を、０．１質量％のテトラメチルアンモニウムハイドライド（Tetra Methyl Ammonium Hydroxide:ＴＭＡＨ）水溶液で６０秒間現像してから水洗した後に、２００℃の温度で１時間本焼成してポストベークすることによって、各画素４の開口部上の厚さが約４μｍ程度の第１の赤色部14を形成する。

この後、この薄膜トランジスタ５を含むゲート絶縁膜７上に、二色目の緑色および三色面の青色の順に、第１の赤色部14と同様の方法で第１の緑色部15および第１の青色部16のそれぞれを形成して第１のカラーフィルタ層13とする。

この後、この第１のカラーフィルタ層13の各第１の赤色部14、第１の緑色部15および第１の青色部16のそれぞれにコンタクトホール17を形成して、各薄膜トランジスタ５それぞれのドレイン電極12を露出させる。

そして、このコンタクトホール17を含み薄膜トランジスタ５の半導体層８上を除く各第１の赤色部14、第１の緑色部15および第１の青色部16それぞれ上に、ＩＴＯを膜厚約０．１μｍほど成膜して画素電極21を形成して、この画素電極21を薄膜トランジスタ５のドレイン電極12に電気的に接続させる。

この後、この画素電極21上の一部に、モリブデン層およびアルミニウム層の２層を成膜してからパターニングして、この画素電極21の面積に対して約４０％の面積を有する反射層22を設ける。

次いで、この反射層22および画素電極21を含む第１のカラーフィルタ層13上の全面に、配向膜23を設けてアレイ基板２とする。

一方、ガラス基板32上にクロムを成膜してからフォトリソグラフィにて各画素４の開口部以外の部分を覆うようにパターニングして遮光層33を形成する。

この後、この遮光層33を含むガラス基板32上に、フォトリソグラフィにて第２の赤色部35、第２の緑色部および第２の青色部37を形成して、第２のカラーフィルタ層34とする。このとき、このガラス基板32をアレイ基板２のガラス基板３に対向させた際に、このアレイ基板２の第１のカラーフィルタ層13の各第１の赤色部14、第１の緑色部15および第１の青色部16に対向する位置に、第２の赤色部35、第２の緑色部および第２の青色部37のそれぞれを形成する。

さらに、これら第２の赤色部35、第２の緑色部および第２の青色部37にて構成された第２のカラーフィルタ層34および遮光層33を含むガラス基板32上の全領域を覆うように、ＩＴＯを成膜して対向電極38を形成した後に、この対向電極38上に配向膜39を設けて対向基板31とする。

この後、対向基板31の配向膜39とアレイ基板２の配向膜23との間にスペーサを介して液晶封止領域Ａが形成されるように、これら対向基板31の配向膜39とアレイ基板２の配向膜23とを対向させて貼り合わせる。

次いで、これら対向基板31の配向膜39とアレイ基板２の配向膜23との間の液晶封止領域Ａに、液晶組成物を注入して封止して液晶層41を形成する。

さらに、これらアレイ基板２および対向基板31それぞれのガラス基板３,32の裏面に偏光板51,52を貼り付けてから、アレイ基板２側の偏光板51の裏面にバックライト53を対向させて取り付けて液晶表示素子１とする。

このとき、この液晶表示素子１の各画素４の反射層22にて覆われ遮光層33にて覆われていない領域が反射方式領域42となるとともに、これら各画素４の反射層22および遮光層33のそれぞれにて覆われていない領域が透過方式領域43となる。さらに、これら反射方式領域42と透過方式領域43とを加えた領域が色再現領域44となる。

上述したように、上記第１の実施の形態によれば、各画素４に反射方式領域42および透過方式領域43のそれぞれを設けた液晶表示素子１のアレイ基板２の画素電極21とゲート絶縁膜７との間に、この液晶表示素子１の各画素４の反射方式領域42に設けられている第２のカラーフィルタ層34に対応した分光特性を有する第１のカラーフィルタ層13を設けた。

この結果、この液晶表示素子１の反射方式領域42は、対向基板31側の第２のカラーフィルタ層34を透過して反射層22にて反射された光によって画像表示が可能な領域となる。さらに、この反射方式領域42のセルギャップＧ_１は、アレイ基板２の反射層22上の配向膜23から対向基板31の第２のカラーフィルタ層34上の配向膜39までの距離となる。

また、この液晶表示素子１の透過方式領域43は、アレイ基板２側に設けられている第１のカラーフィルタ層13を透過したバックライト53からの光によって画像表示が可能な領域となる。さらに、この透過方式領域43のセルギャップＧ_２は、アレイ基板２の画素電極21の反射層22にて覆われていない部分上の配向膜23から、対向基板31の対向電極38の遮光層33および第２のカラーフィルタ層34にて覆われていない部分上の配向膜39までの間の距離となる。

したがって、これら第１のカラーフィルタ層13および第２のカラーフィルタ層34のそれぞれによる分光によって液晶表示素子１の画像表示が可能となるので、この液晶表示素子１の視認性を向上できる。

さらに、第１のカラーフィルタ層13の膜厚を調整することによって、この第１のカラーフィルタ層13での分光透過率や、反射方式領域42のセルギャップＧ_１および透過方式領域43のセルギャップＧ_２のそれぞれを最適な幅に調整できるから、これら反射方式領域42および透過方式領域43それぞれでのセルギャップＧ_１,Ｇ_２による光路差を変化できる。したがって、これら反射方式領域42および透過方式領域43それぞれをマルチギャップ化するための新たな層が不要になるとともに、画素電極21と薄膜トランジスタ５との絶縁性の確保のための新たな層も不要になる。

同時に、第１のカラーフィルタ層13の膜厚の調整によって反射方式領域42と透過方式領域43とを加えた色再現領域44をより広くできる。このため、屋外および屋内などあらゆる状況下においても、従来に比べ大幅に視認性が向上した液晶表示素子１にできる。よって、視認性に優れた液晶表示素子１の信頼性および歩留まりを向上できるので、この視認性に優れた液晶表示素子１を安価に提供できる。

また、この液晶表示素子１の各画素４の開口面積の４０％に反射層22を設けたが、この反射層22の面積が各画素４の開口面積の５％以下の場合には、直射日光が当たるような屋外での視認性が良くない。また、この反射層22の面積が各画素４の開口面積の５０％より大きい場合には、これら各画素４の開口面積および透過方式領域43の面積が狭くなって開口率が小さくなるので、暗いところで視認し難くなるとともに、バックライト53からの光を透過させて夜間などの暗い環境下でも視認できる透過型の液晶表示素子１として使用する場合に、このバックライト53の消費電力が増大してしまう。したがって、この反射層22の面積は、各画素４の開口面積に対して５％以上５０％以下の範囲が好ましい。

さらに、アレイ基板２の反射層22を、対向基板31の第１のカラーフィルタ層13に重なる位置に設けたことにより、このアレイ基板２の各画素４内の反射方式領域42の面積を狭くできる。したがって、これら反射方式領域42が設けられている各画素４の開口率を確保できる。また、この第１のカラーフィルタ層13を、染色可能な物質にて構成したことにより、この第１のカラーフィルタ層13を、顔料で染色などして製造できる。よって、この第１のカラーフィルタ層13の製造性を向上できるとともに、より確実に効率良く分光できる。

なお、上記一実施の形態では、アモルファスシリコンにて構成された半導体層８としたが、この半導体層８が所定の特性を有すれば、アモルファスシリコンをレーザアニールしたポリシリコンや、アモルファスシリコンの表面にランプ光を照射して加熱溶解させる高速熱アニール（Rapid Thermal Annealing:ＲＴＡ）法および固層成長法などで改質させたアモルファスシリコン、化学気相生長（Chemical Vapor Deposition:ＣＶＤ）法や物理気相成長（Physical Vapor Deposition:ＰＶＤ）法などで直接形成されたポリシリコンで半導体層８を形成してもよい。

また、各画素４内の画素電極21を薄膜トランジスタ５にて制御する構成としたが、例えば薄膜ダイオード（Thin Film Diode:ＴＦＤ）などの薄膜トランジスタ５以外のスイッチング素子でもよい。また、アクティブマトリクス型の液晶表示素子１以外の、単純マトリクス型の液晶表示素子１でもよい。さらに、薄膜トランジスタ５の半導体層８としてアモルファスシリコンを用いたが、この半導体層８としてポリシリコンを用いた場合には、アレイ基板２上に駆動回路を実装させて内蔵させることもできる。

そして、アレイ基板２上の第１のカラーフィルタ層13を、感光性を有する有機樹脂にて構成したが、この第１のカラーフィルタ層13を、非感光性を有する絶縁層で構成してもよい。また、この第１のカラーフィルタ層13を、顔料を分散させた着色層としたが、染料を用いた着色層など、所望する分光特性が得られればよい。さらに、この第１のカラーフィルタ層13を、顔料を分散させた光吸収型の着色層としたが、所望の分光特性が得られれば、所定の波長の光を干渉する光干渉型や、光を選択的に反射させる選択反射型などの、非光吸収型の着色層などであってもよい。

また、液晶表示素子１の第１のカラーフィルタ層13と第２のカラーフィルタ層34とを対応させて顔料分散量が等しい感光性樹脂にて形成したが、この液晶表示素子１の反射方式領域42および透過方式領域43のセルギャップＧ_１,Ｇ_２によっては、これら反射方式領域42および透過方式領域43にて表示される色が同じになるように、第１のカラーフィルタ層13と第２のカラーフィルタ層34との顔料分散量を変化させることもできる。

本発明の液晶表示装置の一実施の形態を示す説明断面図である。

符号の説明

１ 液晶表示装置としての液晶表示素子
２ アレイ基板
３ 第１の基板としてのガラス基板
４ 画素
５ スイッチング素子としての薄膜トランジスタ
６ 走査線としてのゲート電極
11 信号線としてのソース電極
13 第１の絶縁層としての第１のカラーフィルタ層
21 画素電極
22 反射層
31 対向基板
32 第２の基板としてのガラス基板
34 第２の絶縁層としての第２のカラーフィルタ層
41 液晶層

Claims (8)

1. 第１の基板と、前記第１の基板の一主面上に交差して設けられた複数の信号線および走査線と、前記信号線および前記走査線にて仕切られた領域に設けられ所定の開口面積を有する複数の画素と、前記画素に設けられたスイッチング素子と、前記スイッチング素子を含む前記第１の基板の一主面上に設けられた第１の絶縁層と、前記画素の前記第１の絶縁層上に設けられ前記スイッチング素子に電気的に接続された画素電極と、を備えたアレイ基板と、
   第２の基板と、前記第２の基板の一主面上に設けられた第２の絶縁層と、を備え、前記アレイ基板に対向して配設された対向基板と、
   前記アレイ基板と前記対向基板との間に介在された液晶層と、を具備する液晶表示装置であって、
   前記アレイ基板の前記第１の絶縁層は、少なくとも赤、緑および青の三色以上の色のいずれか一色の分光特性を有し、
   前記対向基板の前記第２の絶縁層は、前記アレイ基板の前記画素電極の少なくとも一部に対向し前記第１の絶縁層に対応した分光特性を有する
   ことを特徴とする液晶表示装置。
2. 前記アレイ基板は、前記第１の絶縁層上の少なくとも一部に設けられ前記画素の前記開口面積の５０％以下の面積を有する反射層を備える
   ことを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
3. 前記対向基板の前記第２の絶縁層は、前記画素の前記開口面積の５０％以下の面積を有する
   ことを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
4. 前記アレイ基板は、前記第１の絶縁層上の少なくとも一部であるとともに前記対向基板の前記第２の絶縁層に重なる位置に設けられた反射層を備える
   ことを特徴とする請求項２または３記載の液晶表示装置。
5. 前記反射層の表面反射率は、４００ｎｍ以上７００ｎｍ以下の波長の光に対して９０％以上である
   ことを特徴とする請求項２ないし４のいずれか一項に記載の液晶表示装置。
6. 前記第１の絶縁層は、感光性を有する樹脂で形成されている
   ことを特徴とする請求項１ないし５のいずれか一項に記載の液晶表示装置。
7. アレイ基板と、前記アレイ基板に対向して配設された対向基板と、前記アレイ基板と前記対向基板との間に介在された液晶層とを具備した液晶表示装置の製造方法であって、
   第１の基板上にスイッチング素子を設け、前記スイッチング素子を含む前記第１の基板上に少なくとも赤、緑および青の三色以上の色のいずれか一色の分光特性を有する第１の絶縁層を設け、前記第１の絶縁層上に前記スイッチング素子に電気的に接続された画素電極を設けて前記アレイ基板とする工程と、
   第２の基板上の前記アレイ基板の前記画素電極の少なくとも一部に対向する位置に前記第１の絶縁層に対応した分光特性を有する第２の絶縁層を設けて前記対向基板とする工程と
   を有することを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
8. 前記第１の絶縁層を設ける工程は、感光性を有する樹脂で形成する工程である
   ことを特徴とする請求項７記載の液晶表示装置の製造方法。

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