(57)【要約】【課題】選択反射カラーフィルタを用いた時の反射表示の色調と透過表示の色調を同一にし、明るい反射表示と透過表示が可能となり、コントラストの改善ができる。【解決手段】液晶表示素子は、第１基板１の内面に可視光領域の特定波長の光を反射し、特定波長以外の光を透過する選択反射カラーフィルタ５，６，７を配設するとともに、選択反射カラーフィルタ５，６，７に開口部を形成し、開口部内に特定波長の光を通過し、特定波長以外の光を吸収する透過型カラーフィルタ５５，５６，５７を配設する。さらに選択反射カラーフィルタ５，６，７上に透過型カラーフィルタ５５，５６，５７を配設しても良い。【選択図】　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１表示電極を有する第１基板と第２表示電極を有する第２基板との間に液晶層を封止した液晶表示素子において、前記第１基板の内面に可視光領域の特定波長の光を反射し、特定波長以外の光を透過する選択反射カラーフィルタを配設するとともに、前記選択反射カラーフィルタに開口部を形成し、該開口部に特定波長の光を透過し、特定波長以外の光を吸収する透過型カラーフィルタを配設したことを特徴とする液晶表示素子。
【請求項２】
前記開口部を含む選択反射カラーフィルタの上に特定波長の光を通過し、特定波長以外の光を吸収する透過型カラーフィルタを積層した請求項１記載の液晶表示素子。
【請求項３】
前記開口部内に配設された透過型カラーフィルタと前記選択反射カラーフィルタに積層された透過型カラーフィルタとが、ほぼ同一波長特性を有する透過型カラーフィルタである請求項２記載の液晶表示素子。
【請求項４】
前記開口部内に配設された透過型カラーフィルタと前記選択反射カラーフィルタ上に積層された透過型カラーフィルタとが一体に構成されている請求項３記載の液晶表示素子。
【請求項５】
前記選択反射カラーフィルタが反射する特定波長と透過型カラーフィルタが通過させる特定波長とが可視光領域でほぼ等しい波長領域である請求項１記載の液晶表示素子。
【請求項６】
前記透過型カラーフィルタは透過波長の異なる複数の透過色別カラーフィルタからなり、前記開口部毎に異なる透過色別カラーフィルタが形成され、それぞれの前記透過色別カラーフィルタは厚さが異なる請求項１記載の液晶表示装置。
【請求項７】
前記透過型カラーフィルタは、光を拡散する拡散部材を有する請求項１乃至６項の何れか１項記載の液晶表示素子。
【請求項８】
前記第１基板と選択反射カラーフィルタとの間に遮光層を設けた請求項１乃至７項の何れか１項記載の液晶表示素子。
【請求項９】
前記選択反射カラーフィルタおよび前記透過型カラーフィルタの液晶層側には、保護用絶縁層を形成し、該保護用絶縁層上に第１表示電極を形成した請求項１記載の液晶表示素子。
【請求項１０】
前記第１表示電極と前記第２表示電極との交差部が画素であり、前記開口部は前記画素内に複数個設ける請求項１記載の液晶表示素子。
【請求項１１】
前記選択反射カラーフィルタは、反射波長の異なる複数の反射色別カラーフィルタからなり、それぞれの前記反射色別カラーフィルタを平面的に配設するとともに、前記反射色別カラーフィルタ毎に開口部が設けられており、前記透過型カラーフィルタは、透過波長の異なる複数の透過色別カラーフィルタからなり、各々の前記反射色別カラーフィルタ毎に透過色別カラーフィルタが積層されており、かつ積層された反射色別カラーフィルタの反射波長領域と吸収色別カラーフィルタの透過波長領域とが、ほぼ等しい波長領域を有する請求項１乃至６の何れか１項記載の液晶表示素子。
【請求項１２】
前記各反射色別カラーフィルタは赤色の反射Ｒカラーフィルタ、緑色の反射Ｇカラーフィルタ、青色の反射Ｂカラーフィルタである請求項１１記載の液晶表示素子。
【請求項１３】
前記液晶表示素子は前記反射Ｒカラーフィルタ、反射Ｇカラーフィルタ、反射Ｂカラーフィルタを１組として、１表示画素を構成している請求項１２記載の液晶表示素子。
【請求項１４】
前記第１基板の内面上には、半導体素子を設け、前記透過型カラーフィルタ上に前記第１表示電極を設け、該第１表示電極は、前記選択反射カラーフィルタにおける表示電極接続開口部を介して半導体素子に接続する請求項１記載の液晶表示素子。
【請求項１５】
前記半導体素子と選択反射カラーフィルタあるいは透過型カラーフィルタとの間にパッシベーション膜を設けることを特徴とする請求項１４記載の液晶表示素子。
【請求項１６】
前記パッシベーション膜は、光を吸収する部材からなることを特徴とする請求項１５記載の液晶表示素子。
【請求項１７】
前記半導体素子と選択反射カラーフィルタとの間には、遮光層を有することを特徴とする請求項１４乃至１６の何れか１項記載の液晶表示素子。
【請求項１８】
前記選択反射カラーフィルタの開口部に設ける透過型カラーフィルタの厚さは、選択反射カラーフィルタ上に設ける透過型カラーフィルタと選択反射カラーフィルタを積層厚さより薄いことを特徴とする請求項１４乃至１７の何れか１項記載の液晶表示素子。
【請求項１９】
前記第２基板の内面上には、半導体素子を設け、前記半導体素子は前記第２表示電極と接続していることを特徴とする請求項１記載の液晶表示素子。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は選択反射カラーフィルタによりカラー表示を行う液晶表示素子に関するものであり、反射型液晶表示素子あるいは半透過反射型液晶表示素子に関するものである。また、液晶表示画素毎に半導体素子を有するアクティブマトリクス液晶表示素子および、液晶表示画素に半導体素子を設けていないパッシブマトリクス液晶表示素子に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
現在、小型情報機器に用いられる液晶表示素子としては、液晶表示素子に光源を内蔵させた透過型液晶表示素子あるいは半透過型液晶表示素子、または液晶表示素子の使用環境からの光に電気光学的な変調を行うことによって表示を可能とする反射型液晶表示素子等が主流である。
【０００３】
特に、反射型液晶表示素子あるいは半透過反射型液晶表示素子では、明るさが非常に重要であるために、選択反射カラーフィルタを利用する技術がある。選択カラーフィルタは、光の干渉特性を利用し、特定の波長領域の光を反射するため、従来の透過型カラーフィルタと反射板との組み合わせた液晶表示素子に比較し、吸収がないため明るいこと、反射板とカラーフィルタとの間隔による視差の発生がないこと、反射板を設ける必要がないことが有効である。
【０００４】
また、選択反射カラーフィルタには、例えば、屈折率の異なる膜、すなわち誘電体多層膜を利用することができる。この誘電体多層膜の選択反射カラーフィルタは各膜間の屈折率差と、膜厚により特定波長の光を反射する。そのため、誘電体膜に対して垂直方向の膜厚が最小膜厚で、垂直方向から斜めになるに従い、相対的に膜厚が厚くなり、すなわち、反射波長が変化してしまうという特性を有している。
【０００５】
あるいは、選択反射カラーフィルタとして、微小干渉縞（溝）を記録し、干渉縞を干渉フィルタとするホログラフィクカラーフィルタと称されるものがある。ホログラフィクカラーフィルタは、感光層とミラーを密着させ、所定のマスクを配置して、赤の波長のレーザー光を垂直入射させる。照射したレーザー光はミラーからの反射光と干渉して、露光部分には面に平行に干渉縞が記録される。このような露光を順次マスクをずらして緑、青について行い干渉縞を記録することにより形成できる。
【０００６】
特に、このホログラフィクカラーフィルタは、三次元構造により、光の入射角に対して、反射する角度を正反射あるいは正反射からオフセットを持たせることが可能である。そのため、反射型液晶表示素子に利用する場合には、正反射では液晶表示素子を構成する偏光板、ガラス基板等からの反射が発生するため、液晶表示素子を構成する部材からの反射強度の弱い角度にオフセットを持たせることが有効である。例えば、液晶表示素子を構成する基板の垂線に対して３０度からの入射光を垂線方向に反射する方法である。
【０００７】
しかし、従来のホログラフィクカラーフィルタは、干渉縞に対する光の入射方向角度をθａとすると、溝幅（ｗ）に対して、溝の長さは、ｗ・ｃｏｓθａである。この角度を設計値とすると、光の入射角θｂでは、ｗ（ｃｏｓθａ−ｃｏｓθｂ）の差が発生してしまう。以上により、目的の選択反射波長からはずれた波長の光が反射してしまう。
【０００８】
現在、ホログラフィクカラーフィルタの製造工程で、熱処理を行い、光の入射波長、あるいは観察者の視認する方向で大きく色変化を発生しない工夫が種々されているが、制御が難しく、改善はされているが、選択反射色の変化が生じやすい。
【０００９】
この現象を図１４を用いて説明する。図１４は、横軸に波長をｎｍ単位で示し、縦軸に反射強度を示している。まず観察者とホログラフィクカラーフィルタとの角度がθａの時の選択反射特性をＲ２に示す。これに対し、θｂの時の選択反射特性をＲ３に示す。Ｒ２に比較し、Ｒ３は長波長側にシフトしている。すなわち観察者の液晶表示素子を見る方向により色変化が発生する。
【００１０】
また選択反射カラーフィルタは、反射の光学波長領域と、透過の光学波長領域は補色関係にある。例えば、反射で赤の場合には、透過はシアンとなり、反射で緑の場合には、透過でマゼンダとなり、反射で青は、透過でイエローとなる。
【００１１】
この現象を図１３を用いて説明する。図１３は、横軸に波長をｎｍ単位で示し、緑の波長領域の光を選択的に反射する選択反射カラーフィルタの反射強度と透過強度を示しており、曲線Ｒ１は反射強度を、曲線Ｔ１は透過強度を示している。この場合に、透過（Ｔ１）では、緑の波長領域以外の光、すなわち、緑の補色の光を透過する。そのため、選択反射カラーフィルタを利用する反射型液晶表示素子では、反射表示で目的の画像を表示し、そのままの駆動方法で透過表示を行うと、色の変化が発生してしまうことになる。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
以上の説明に示すように、誘電体多層膜あるいはホログラフィクカラーフィルタに代表される光干渉フィルタを利用する液晶表示素子では、光源の方向あるいは、観察者側の液晶表示素子を見る方向により、色調の変化が発生する。さらに、反射表示から透過表示に切り換えることにより、色の変化が発生してしまう。また、液晶表示部内でも部分的に色調のずれを発生し、表示むらとして認識される。特に、ホログラフィクカラーフィルタは、三次元構造と微小干渉縞を利用しているため、観察者が液晶表示素子を観察する方向により、色調の変化、あるいはモアレ縞が観察されてしまう。
【００１３】
そこで本発明の目的は、選択反射カラーフィルタの長所を保持し、光源の方向あるいは、観察者側の液晶表示素子を見る方向により、色調の変化を防止するとともに、透過表示と反射表示で色の変化を防止し、透過表示と反射表示とも目的の表示を達成するものである。さらに、選択反射カラーフィルタのみを利用する場合に比較し、透過表示の際にコントラストを改善する構成を提案する。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本発明の液晶表示素子は、第１基板の内面に可視光領域の特定波長の光を反射し、特定波長以外の光を透過する選択反射カラーフィルタを配設するとともに、選択反射カラーフィルタに開口部を形成し、この開口部内に特定波長の光を通過し、特定波長以外の光を吸収する透過型カラーフィルタを配設することを特徴とする。
【００１５】
ここで透過型カラーフィルタを配設する際には、開口部を含む選択反射カラーフィルタの上に透過型カラーフィルタを積層する。そして、開口部内に配設された透過型カラーフィルタと選択反射カラーフィルタに積層された透過型カラーフィルタとが同一波長特性を有する透過型カラーフィルタを採用することが好ましい。さらに、開口部内に配設された透過型カラーフィルタと選択反射カラーフィルタに積層された透過型カラーフィルタとが一体に構成されている透過型カラーフィルタを採用することが好ましい。
【００１６】
本発明の液晶表示素子は、選択反射カラーフィルタが反射する特定波長と透過型カラーフィルタが通過させる特定波長とが可視光領域でほぼ等しい波長領域を有するカラーフィルタを採用する。また、本発明の液晶表示素子に使用する透過型カラーフィルタは、光を拡散する拡散部材を有する。また、第１基板と選択反射カラーフィルタの間に遮光層を設けても良い。
【００１７】
また本発明の液晶表示素子は、第１基板と選択反射カラーフィルタとの間に遮光層を設けることを特徴とする。さらに選択反射カラーフィルタの開口部内と上面とに、透過型カラーフィルタを設け、透過型カラーフィルタ上に保護用絶縁層を形成し、保護用絶縁層上に第１表示電極を形成しても良い。
【００１８】
本発明の液晶表示素子に使用する選択反射カラーフィルタは、反射波長の異なる複数の反射色別カラーフィルタを平面的に配設するとともに、各反射色別カラーフィルタ毎に開口部が設けられており、さらに各反射色別カラーフィルタ毎に吸収波長の異なる複数の吸収色別カラーフィルタが積層されており、かつ積層された反射色別カラーフィルタの反射波長領域と透過色別カラーフィルタの通過波長領域とが、ほぼ等しい波長領域を有する。
【００１９】
本発明の液晶表示素子に使用する各反射色別カラーフィルタは赤色を反射する反射Ｒカラーフィルタ、緑色を反射する反射Ｇカラーフィルタ、青色を反射する反射Ｂカラーフィルタである。これら反射Ｒカラーフィルタ、反射Ｇカラーフィルタ、反射Ｂカラーフィルタを１組として、１表示画素を構成している。
【００２０】
また、第１基板の内面上の各画素毎に半導体素子を設けても良い。その際には、透過型カラーフィルタ上に第１表示電極を設け、この第１表示電極は、選択反射カラーフィルタにおける表示電極接続開口部を介して半導体素子に接続する構成を採用する。また、第１基板上に設ける半導体素子と選択反射カラーフィルタあるいは透過型カラーフィルタとの間にパッシベーション膜を設けることが好ましい。さらに、このパッシベーション膜は、光を吸収する部材であれば、なお好ましい。
【００２１】
また、第１基板上に設ける半導体素子と選択反射カラーフィルタとの間には、遮光層を有しても良く、さらに選択反射カラーフィルタの開口部に設ける透過型カラーフィルタの厚さは、選択反射カラーフィルタ上に設ける透過型カラーフィルタと選択反射カラーフィルタを積層厚さより薄いことが好ましい。また、半導体素子は第２基板に設けても良く、第２基板上の第２表示電極と接続しても構わない。
【００２２】
【発明の実施の形態】
＜第１の実施形態＞
〔第１の実施形態のおける液晶表示素子の構成：図１、図２〕
以下に本発明を実施するための最良の形態における液晶表示素子について図面を参照しながら説明する。第１の実施形態の特徴は、選択反射カラーフィルタに開口部を設け、開口部内に特定波長の光を透過し、特定波長以外の光を吸収する透過型カラーフィルタを配設する点である。図２は本発明の液晶表示素子の平面図である。図１は、図２におけるＡ−Ａ線における液晶表示素子の断面図である。以下に、図１と図２とを交互に用いて第１の実施形態を説明する。
【００２３】
第１基板１上の液晶層側には第１表示電極２を設け、第１基板１と第２基板２１とを所定の間隙をスペーサー（図示せず）により間隔を持って設け、シール部２６により接着する。第２基板２１上の第１基板１側の面には、透明導電膜からなりストライプ状の第２表示電極２２を設ける。第１表示電極２と第２表示電極２２上には、液晶層２５を所定の方向に配向する配向膜（図示せず）を設ける。液晶層２５は、第１基板１と第２基板２１を接着するシール部２６と封孔部２７により、封止される。第１表示電極２と第２表示電極２２との交点により表示画素を形成する。本実施形態は、液晶層２５に、２４０度ツイスト角のスーパーツイストネマティック（ＳＴＮ）液晶を利用し、各表示画素に半導体素子を設けていないパッシブマトリクス型の液晶表示素子である。
【００２４】
第１基板１の液晶層２５と反対の面には、第１基板１側より、透過表示に使用する第２の位相差板３８と第２の偏光板３７の順に設ける。さらに、第２の偏光板３８の下側には、透過表示の際に使用するバックライトユニット４１を設ける。バックライトユニット４１は、冷陰極管と導光板と光学フィルムと拡散板と反射板を有し、液晶表示素子の外周に設ける冷陰極管からの光を導光板と反射板で液晶表示素子の表示領域まで導光し、拡散板と光学フィルムにより、均一化と液晶表示素子への出射を可能とする。
【００２５】
まず透明基板からなる第１基板１上には、選択反射カラーフィルタとして、ホログラフィクカラーフィルタを設けた。ホログラフィックカラーフィルタには、反射する光の波長がそれぞれ異なる複数の反射色別カラーフィルタを設置した。反射色別カラーフィルタは、赤色を反射する反射Ｒカラーフィルタ５、緑色を反射する反射Ｇカラーフィルタ６、青色を反射する反射Ｂカラーフィルタ７を設ける。ホログラフィクカラーフィルタ５，６，７には、開口部９を設ける。反射表示の明るさを重視するため、第１表示電極と第２表示電極の重なり部を表示画素とすると、開口部９の面積は、表示画素面積の内３０％とした。
【００２６】
これらの開口部９には、透過型カラーフィルタとして透過波長がそれぞれ異なる透過色別カラーフィルタを配設する。反射Ｒカラーフィルタに設ける開口部９には、赤色を透過し、赤色以外の光を吸収する透過赤色カラーフィルタ５５を設ける。同様に、反射Ｇカラーフィルタに設ける開口部９には、透過緑色カラーフィルタ５６を配設する。反射Ｂカラーフィルタに設ける開口部９には、透過青色カラーフィルタを配設する。すなわち、可視光領域において、ホログラフィクカラーフィルタの各反射の特定波長とほぼ同一の波長領域の光を透過する透過型カラーフィルタを、それぞれの表示画素における開口部９に配設する。
【００２７】
また、ホログラフィクカラーフィルタと第１基板１との間には、クロム膜からなる遮光層３９を設ける。透過型カラーフィルタ５５，５６，５７と第１基板１との間には、遮光層３９は設けていない。第１の基板１に対して液晶層と反対側にバックライトユニット４１を設置すれば、第１の基板１の下側から光が入射し、透過表示を実行することができる。透過表示の時には、遮光層３９により、ホログラフィクカラーフィルタには光の入射がないため、透過型カラーフィルタから光が出射することになる。
【００２８】
ホログラフィクカラーフィルタと透過型カラーフィルタ上には、両カラーフィルタを後処理工程から保護するために、保護用絶縁層１１を設ける。保護用絶縁層１１上には、透明導電膜からなるストライプ状の第１表示電極２を設ける。また、第１基板１上には、第１表示電極２と同一膜からなる接続電極１５を設ける。接続電極１５は、外部回路（図示せず）からの信号を第１表示電極２に印加するための接続部分である。
【００２９】
第２基板２１側から入射する液晶表示素子の外部光源（図示せず）からの外部入射光４５は、ホログラフィクカラーフィルタに至り、回折効果により入射光角４９より垂線に対して小さい角度の出射光角４８の方向に反射出射光４６として出射し、表示を呈示する。
【００３０】
第２基板２１の液晶層２５と反対の面には、第２基板２１側より第１の位相差板３２と第１の偏光板３１の順に設ける。第１の位相差板３２は、複数の位相差板を積層し、複数の位相差板の内、一枚はポリマー型位相差板を採用している。以上の構成を採用することにより、観察者が液晶表示素子を視認する方向に依存することなく、彩度の良い液晶表示素子を実現することが可能となる。
【００３１】
つぎに、第１の実施形態に採用するホログラフィクカラーフィルタの詳細な作製方法を説明する。まず、感光層とミラーを密着させ、所定のマスクを配置して、赤の波長のレーザー光を垂直入射させる。照射したレーザー光はミラーからの反射光と干渉して、露光部分には面に平行に干渉縞が記録される。これを現像して乾燥させる。このような露光を順次マスクをずらして緑、青について行い干渉縞を記録する。詳細な作製条件を以下に示す。
【００３２】
感光材料として重クロム酸ゼラチン（メチルブルー注入により赤色増感したもの）
2004020826.tif 000003
【００３３】
つぎに、図１６を用いて第１の実施形態の特徴と説明する。図１６は、横軸に波長をｎｍ単位で示し、縦軸に反射強度と透過強度とを示している。ホログラフィクカラーフィルタ５，６，７に設ける開口部には、ホログラフィクカラーフィルタの選択反射波長に相当する可視光波長領域を透過し、それ以外の光を吸収する透過型カラーフィルタ５５，５６，５７を形成する。反射赤カラーフィルタの開口部９には、図１６のＴ２の透過強度を示す透過赤カラーフィルタ５５を設ける。
【００３４】
図１３に示したように、ホログラフィクカラーフィルタに代表される選択反射カラーフィルタは、反射分光特性の反射強度が大きい波長領域では、透過分光特性では、反射が発生し、弱い透過強度となる。そのため、反射Ｒカラーフィルタのみを用いる反射表示では、赤色を示すが、透過表示では、赤の補色であるシアンをとなってしまう。同様に、緑色のホログラフィクカラーフィルタ６の領域では、透過表示がマゼンダとなり、青色のホログラフィクカラーフィルタの領域では、透過表示がイエローとなる。
【００３５】
しかし、本実施形態を採用することにより、図１６に示すように、反射表示では、明るいホログラフィクカラーフィルタを採用し、透過表示では、彩度が良く、ホログラフィクカラーフィルタの反射色と同様の透過波長領域の透過型カラーフィルタを採用するため、反射表示の分光特性Ｒ２と透過表示の分光特性Ｔ２にほとんど差を無くすことが可能となる。
【００３６】
さらに、本実施形態では、ホログラフィクカラーフィルタと第１基板１との間に、クロム膜からなる遮光層３９を配置する。また、遮光層３９は、表示領域外周まで延在し、見切りも兼用している。バックライトユニット４１からの透過出射光４３は、第２の偏光板３７と第２の位相差板３８により偏光となり、透過型カラーフィルタ５７の領域は透過し、遮光層３９の部分は、反射され、バックライトユニット４１にて、偏光解消と反射により再度透過型カラーフィルタ領域に達する。
【００３７】
遮光層３９は、ホログラフィクカラーフィルタによる透過型カラーフィルタとの異なった波長領域の光の出射を防止するとともに、透過型カラーフィルタを設ける領域への光の出射効率の改善に寄与している。
【００３８】
以上に示すように、選択反射カラーフィルタに開口部を設け、開口部に透過型カラーフィルタを配設することにより、反射表示では、選択反射カラーフィルタの明るい色表示が可能となる。さらに、透過表示では、選択反射カラーフィルタの反射波長領域とほぼ等しい透過波長領域を有する透過型カラーフィルタにより、反射表示と色変化をほとんど発生することなく表示を行うことができる。
【００３９】
さらに、ホログラフィクカラーフィルタと第１基板１との間に、反射性金属材料からなる遮光層３９を設けることにより、透過表示の際に発生するホログラフィクカラーフィルタを透過して出射することによる色変化をさらに低減するとともに、遮光層３９からの反射光をバックライトユニット４１により、再度透過型カラーフィルタに出射すうため、透過表示の明るさ向上も達成できる。
【００４０】
＜第２の実施形態＞
〔第２の実施形態のおける液晶表示素子の構成：図３〕
以下に、本発明を第２の実施形態における液晶表示素子について、図面を参照しながら説明する。図３は、図２のＡ−Ａ線に相当する断面図である。本実施形態の特徴は、選択反射カラーフィルタに設ける開口部と、選択反射カラーフィルタ上との両方に透過型カラーフィルタを配設する点である。特に本実施形態では、開口部内に配設された透過型カラーフィルタと選択反射カラーフィルタ上に積層した透過型カラーフィルタとを一体として形成している。第１の実施形態と同じか、または類似する構成要素については同じ記号または符号をつけて参照し、従ってその詳細な説明は省略する。
【００４１】
まず透明基板からなる第１基板１上には、選択反射カラーフィルタとして、複数の反射色別カラーフィルタを設ける。反射色別カラーフィルタは、赤色を反射する反射Ｒカラーフィルタ５、緑色を反射する反射Ｇカラーフィルタ６、青色を反射する反射Ｂカラーフィルタ７を設ける。
【００４２】
選択反射カラーフィルタのそれぞれの反射色別カラーフィルタ５，６，７には、開口部９を設ける。開口部９を埋めるとともに、反射色別カラーフィルタ５，６，７上には、各反射色別カラーフィルタの反射波長領域とほぼ同じ波長領域の光を透過する透過型カラーフィルタ５５，５６，５７をそれぞれ配置する。
【００４３】
つぎに、図１５を用いて本実施形態の特徴と説明する。図１５は、横軸に波長をｎｍ単位で示し、縦軸に反射強度と透過強度とを示している。図３で図示した入射光ａ４５に対する反射出射光ａ４６の角度がθａの時の反射強度をＲ２とし、θｂの時の反射強度をＲ３とすると、図１５で示したように、Ｒ２に比較し、Ｒ３は長波長側にシフトしている。すなわち、液晶表示パネルを観察者が視認する方向で、色彩に変化が発生していることが分かる。また、透過赤カラーフィルタ５５のみの透過強度は図１５のＴ２である。本実施形態では、反射色別カラーフィルタ５，６，７上には、各反射色別カラーフィルタの反射波長領域とほぼ同じ波長領域の光を透過する透過型カラーフィルタ５５，５６，５７をそれぞれ配置しているので、反射Ｒカラーフィルタと赤透過型カラーフィルタとを重ね合わせた分光特性はθａとθｂの範囲の何れの方向からでも、最終反射光Ｒ４を認識することが可能となる。
【００４４】
よって、Ｔ２の透過強度を示す透過型カラーフィルタ５５を採用することにより、図１５に示すように、反射Ｒカラーフィルタ５であるホログラフィクカラーフィルタの反射光の角度依存性による反射光波長のずれを防止する。
【００４５】
反射Ｒカラーフィルタと同様に、反射Ｇカラーフィルタ６上には、透過緑カラーフィルタ５６を、反射Ｂカラーフィルタ７上には、透過青カラーフィルタ５７を設ける。それぞれの表示画素において、入射光に対する反射出射光は、色々な角度において、反射強度が最も大きい波長を示すセンター反射波長のずれがなく、分光特性もほぼ一定にすることが可能となる。
【００４６】
バックライトユニット４１を点灯することによって、透過表示を実行することができる。透過表示の場合には、赤のホログラフィクカラーフィルタである反射Ｒカラーフィルタ５からは、赤の補色であるシアンの出射があるが、シアンの波長は透過赤カラーフィルタ５５の吸収波長に相当するため、反射Ｒカラーフィルタ５からの透過光は透過赤カラーフィルタ５５により遮断され、遮光部となる。
【００４７】
透過赤カラーフィルタ５５の部分は、赤の波長領域の光が透過するため、バックライトユニット４１からの透過出射光４３は、赤色となり観察者側に出射する。図１５のＴ２と同等の分光特性となる。緑、青のホログラフィクカラーフィルタと透過型カラーフィルタとを設ける画素も同等であり、それぞれ緑と青の出射が可能となり、反射と透過でほぼ同じ色彩の表示が可能となる。
【００４８】
以上の説明から明らかなように、選択反射カラーフィルタであるホログラフィクカラーフィルタに開口部を設け、ホログラフィクカラーフィルタ上と開口部を埋める部分との両方に、ホログラフィクカラーフィルタの選択反射波長に相当する可視光波長領域を透過し、それ以外の光を吸収する透過型カラーフィルタを設けることにより、反射表示の場合に、液晶表示素子を観察する方向に依存することなく、同一の色彩の表示が可能となる。さらに、透過表示においても、反射表示とほぼ同等の色彩の表示が可能となる。
【００４９】
＜第３の実施形態＞
〔第３の実施形態のおける液晶表示素子の構成：図４〕
以下に、本発明を第３の実施形態における液晶表示素子について、図面を参照しながら説明する。図４は、図２のＡ−Ａ線に相当する断面図である。本実施形態の特徴は、選択反射カラーフィルタに設ける開口部を埋める透過型カラーフィルタと選択反射カラーフィルタ上に設ける透過型カラーフィルタを別体にする点である。第１の実施形態と同じかまたは類似する構成要素については同じ記号または符号をつけて参照し、従ってその詳細な説明は省略する。
【００５０】
まず透明基板からなる第１基板１上には、選択反射カラーフィルタとして、複数の反射色別カラーフィルタを設ける。反射色別カラーフィルタは、先の実施形態と同様に、反射Ｒカラーフィルタ５、反射Ｇカラーフィルタ６、反射Ｂカラーフィルタ７である。それぞれの反射色別カラーフィルタ５，６，７には、開口部９を設ける。開口部９を埋めるように、透過型カラーフィルタ５５，５６，５７を設ける。透過型カラーフィルタは透過赤カラーフィルタ５５と透過緑カラーフィルタ５６と透過青カラーフィルタ５７で厚さが異なる。さらに、ホログラフィクカラーフィルタ５，６，７と透過型カラーフィルタ５５，５６，５７上には、第２の透過型カラーフィルタとして、第２の透過赤カラーフィルタ５８と、第２の透過緑カラーフィルタ５９と、第２の透過青カラーフィルタ６０とを設ける。
【００５１】
本実施形態では、ホログラフィクカラーフィルタの開口部９を埋める透過型カラーフィルタと、ホログラフィクカラーフィルタ上に設ける透過型カラーフィルタとの透過波長領域の波長範囲を変える。さらに、透過型カラーフィルタの吸収波長領域の透過率を変えている。本実施形態では、ホログラフィクカラーフィルタの開口部９を埋める透過型カラーフィルタは、ホログラフィクカラーフィルタ上に設ける透過型カラーフィルタに比較し、彩度を重視するために、透過波長領域を狭くする。さらに吸収波長領域の透過率は小さくする。以上により、反射表示の視認性の改善と明るさの向上ができる。透過表示の場合には、彩度の高い良好な表示が可能となる。
【００５２】
＜第４の実施形態＞
〔第４の実施形態のおける液晶表示素子の構成：図５〕
以下に、本発明を第４の実施形態における液晶表示素子について、図面を参照しながら説明する。図５は、図２のＡ−Ａ線に相当する断面図である。本実施形態の特徴は、選択反射カラーフィルタの開口部９と選択反射カラーフィルタ上とに設ける透過型カラーフィルタに、光拡散性を備える点である。第１の実施形態と同じかまたは類似する構成要素については同じ記号または符号をつけて参照し、従ってその詳細な説明は省略する。
【００５３】
まず透明基板からなる第１の基板１上には、選択反射カラーフィルタとして、反射Ｒカラーフィルタ５、反射Ｇカラーフィルタ６、青色を反射する反射Ｂカラーフィルタ７を設ける。反射色別カラーフィルタ５，６，７には、開口部９を設ける。開口部９を埋める部分と、反射色別カラーフィルタ５，６，７上には、透過型カラーフィルタ５５，５６，５７とを設ける。透過型カラーフィルタ５５，５６，５７には、透明アクリル樹脂に顔料を混合し、さらに、透明アクリル樹脂と屈折率の異なる透明部材を混合している。この透明部材は光を拡散させる機能を有する拡散部材である。透明アクリル樹脂と透明部材との界面で反射し、透過型カラーフィルタ内で複数回の反射が繰り返されることにより、光を拡散する。
【００５４】
選択反射カラーフィルタは拡散性を有することなく、所定の波長を反射し、それ以外の波長の光を透過するため、選択反射カラーフィルタのみでは、入射光に対して正反射方向には強い反射特性を有して明るいが、それ以外の方向では、反射光が弱くなってしまう。また、選択反射カラーフィルタに光の拡散性を持たせるのでは、拡散方向で、選択反射色が異なる現象が発生する。すなわち、見る方向で色彩が変化してしまう。よって、本実施形態のように、透過型カラーフィルタに光の拡散性を持たせることにより、色々な方向に比較的強い反射が可能となる。さらに、拡散方向による色の変化を透過型カラーフィルタの透過波長領域により波長限定を行うことができる。また、透過表示の場合にも、適度な散乱性を有するため色々な角度より視認でき（透過光４３，７６，７７）、良好な透過表示が得られる。
【００５５】
以上の説明から明らかなように、選択反射カラーフィルタ上と開口部９内に透過型カラーフィルタを設け、さらに、透過型カラーフィルタには光の拡散性を持たせることにより、色々な方向での表示の視認性および良好な色彩表示が可能となる。
【００５６】
＜第５の実施形態＞
〔第５の実施形態のおける液晶表示素子の構成：図６〕
以下に、本発明を第５の実施形態における液晶表示素子について、図面を参照しながら説明する。図６は、図２のＡ−Ａ線に相当する断面図である。本実施形態の特徴は、選択反射カラーフィルタの開口部と選択反射カラーフィルタ上とに設ける透過型カラーフィルタを有し、ホログラフィクカラーフィルタと第１の基板との間に遮光層を有する点である。第１の実施形態と同じかまたは類似する構成要素については同じ記号または符号をつけて参照し、従ってその詳細な説明は省略する。
【００５７】
第２基板２１の液晶層２５と反対の面には、拡散層３５を備えている。その他の第２基板２１側の構成は先の実施形態と変わらない。透明基板からなる第１の基板１上には、ホログラフィクカラーフィルタの開口部９に相当する部分を除いた表示領域に、酸化クロム膜からなる遮光層３９を設ける。遮光層３９上には、選択反射カラーフィルタとして、複数の反射色別カラーフィルタを設ける。反射色別カラーフィルタは、赤色を反射する反射Ｒカラーフィルタ５、緑色を反射する反射Ｇカラーフィルタ６、青色を反射する反射Ｂカラーフィルタ７を設ける。反射色別カラーフィルタ５，６，７には、開口部９を設ける。そして開口部９を埋める部分と、選択反射カラーフィルタ５，６，７上とのそれぞれに透過型カラーフィルタ５５，５６，５７を設ける。
【００５８】
遮光膜３９は、ホログラフィクカラーフィルタを透過してくる外部入射光４５を再度ホログラフィクカラーフィルタ側に反射し、ホログラフィクカラーフィルタを再度透過させる。透過型カラーフィルタにより、反射出射光４６は外部入射光４５と同等の波長領域の光として第２基板２１側に出射することができるため、光の高効率化が達成できる。
【００５９】
さらに、遮光膜３９は、バックライトユニット４１を点灯させて透過表示を行う際に、ホログラフィクカラーフィルタに設ける開口部９の透過型カラーフィルタ以外の部分の光を反射する。そのため、透過型カラーフィルタの分光特性に従った彩度の高い表示が可能となる。
【００６０】
以上の構成を採用することにより、反射表示を明るく、視野角による色変化を防止することが可能となり、透過表示では、色純度の高い表示が可能となる。
【００６１】
＜第６の実施形態＞
〔第６の実施形態のおける液晶表示素子の構成：図７〕
以下に、本発明を第６の実施形態における液晶表示素子について、図面を参照しながら説明する。図６は、図２のＡ−Ａ線に相当する断面図である。本実施形態の特徴は、第１基板上に半導体素子と選択反射カラーフィルタとを有し、選択反射カラーフィルタには開口部を設け、さらにスイッチング素子と表示電極と接続するための表示電極用接続開口部を設ける点である。先の実施形態と同じかまたは類似する構成要素については同じ記号または符号をつけて参照し、従ってその詳細な説明は省略する。
【００６２】
まず透明基板からなる第１の基板１上には、画素に対応する箇所に半導体素子を形成する。第１の基板上にクロム膜からなるゲート電極８１と、ゲート電極８１上に設ける窒化シリコン膜からなるゲート絶縁膜８２と、アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）膜からなる半導体層８３と、半導体層８３上に設ける不純物ドープ半導体層８４と、不純物ドープ半導体層８４上に設けるソース電極８５と、ドレイン電極８６とを形成する。ドレイン電極８６には、第１表示電極２に接続するためのドレイン接続電極８７を設ける。以上の構成が、半導体素子である薄膜トランジスター（ＴＦＴ）８８である。
【００６３】
薄膜トランジスター８８上には、後工程での薄膜トランジスター８８の劣化を防止するために、パッシベーション膜９０を設ける。パッシベーション膜９０は、薄膜トランジスター８８による凹凸を平坦化する効果も有する。パッシベーション膜９０は、窒化シリコン膜と有機膜との複合膜を利用すると平坦化には良好であった。
【００６４】
パッシベーション膜９０上には、選択反射カラーフィルタとして、複数の反射色別カラーフィルタを設ける。反射色別カラーフィルタは、赤色を反射する反射Ｒカラーフィルタ５、緑色を反射する反射Ｇカラーフィルタ６、青色を反射する反射Ｂカラーフィルタ７である。
【００６５】
反射色別カラーフィルタ５，６，７には、開口部９を設ける。そして開口部９と反射色別カラーフィルタ５，６，７上には、反射色別カラーフィルタの分光反射特性とほぼ同等の分光透過特性を有する透過型カラーフィルタである透過色別カラーフィルタ５５，５６，５７を設ける。開口部９を埋める透過型カラーフィルタの厚さは、選択反射カラーフィルタとその上に設ける透過型カラーフィルタとの積層厚さより薄くしている。
【００６６】
透過型カラーフィルタ５５，５６，５７上には、後工程でのカラーフィルタの劣化を防止するために、保護用絶縁膜１１を設ける。図７に示すように、保護用絶縁膜１１上には、透明導電膜からなる第１表示電極２を設ける。第１表示電極２は、保護用絶縁膜１１と透過型カラーフィルタとホログラフィクカラーフィルタとパッシベーション膜９０を貫通する表示電極接続開口部８９を介して、薄膜トランジスター８８のドレイン接続電極８７に接続する。
【００６７】
薄膜トランジスター８８と第１表示電極２との接続を容易にするために、ホログラフィクカラーフィルタと透過型カラーフィルタを薄膜化した。薄膜化しても彩度の低下はほとんど発生していない。透過型カラーフィルタは、透過型液晶表示素子に使用するカラーフィルタ材料を薄くすることにより、大きな透過率と薄型化を達成した。さらに、薄膜トランジスター８８は反射機能を備えているため、入射光は透過型カラーフィルタを２度通過するため彩度が改善する。また、ホログラフィクカラーフィルタも透過型カラーフィルタとの複合により最終分光特性を決定するために薄くしても彩度を維持することが可能となる。
【００６８】
第１の基板１と所定の間隙をスペーサー（図示せず）により設け、シール部２６により接着する第２の基板２１上の第１の基板１側の面には、透明導電膜からなる第２表示電極２２を設ける。第１表示電極２と第２表示電極２２上には、液晶層２５を所定の方向に配向する配向膜（図示せず）を設ける。液晶層２５には、７０度ツイスト角のツイストネマティック（ＴＮ）液晶を利用し、第２の基板２１の液晶層２５と反対の面には、第２の基板２１側より、第１の位相差板３２と第１の偏光板３１の順に設ける。第１の位相差板３２は、複数の位相差板を積層し、１／４波長板として機能させる。
【００６９】
第１表示電極２と第２表示電極２２との間隙が液晶層２５の厚さに相当するが、選択反射カラーフィルタの開口部９の領域では、液晶層２５の厚さが相対的に厚くなり、他の表示電極２，２２の重なる表示画素では、液晶層２５の厚さが相対的に薄くしている。これは開口部９の部分を透過表示に使用するため、液晶の常光と異常光との屈折率差（Δｎ）と液晶層２５の厚さから求めるΔｎｄを大きくすることを可能とする。そして、液晶表示素子の白の色つきと高コントラストを達成している。
【００７０】
以上の説明から明らかなように、半導体素子を設けることで、高品質の画質が達成できるのは当然であるが、選択反射カラーフィルタと透過型カラーフィルタとに表示電極接続開口部を設け、液晶層２５に近接して第１表示電極を設けることで、液晶層へ効果的に電圧を印加することが可能となる。
【００７１】
さらに、選択反射カラーフィルタの開口部に設ける透過型カラーフィルタを薄くして相対的に液晶層の厚さを厚くすることにより、液晶層のΔｎｄを大きくし、液晶表示素子の透過光の色つきを防止するとともに、高コントラストを達成できる。
【００７２】
外部入射光４５による半導体素子の光照射を低減する目的のために、半導体素子上に設けるパッシベーション膜に光吸収部材を作用することも可能である。光照射を防止することにより、半導体素子のリーク電流の低減、誤動作の防止が可能となる。
【００７３】
＜第７の実施形態＞
〔第７の実施形態のおける液晶表示素子の構成：図８〕
以下に、本発明を第７の実施形態における液晶表示素子について、図面を参照しながら説明する。図８は、図２のＡ−Ａ線に相当する断面図である。本実施形態の特徴は、第１基板上に半導体素子と選択反射カラーフィルタとを有し、半導体素子と選択反射カラーフィルタとの間に遮光層を有する点である。選択反射カラーフィルタの開口部では、他の領域に比較して薄い遮光層を利用する点である。先の実施形態と同じかまたは類似する構成要素については同じ記号または符号をつけて参照し、従ってその詳細な説明は省略する。
【００７４】
第１基板１上には、第６の実施形態と同様に薄膜トランジスター（ＴＦＴ）８８を設ける。薄膜トランジスター８８上には、後工程での薄膜トランジスター８８の劣化を防止するために、パッシベーション膜９０を設ける。パッシベーション膜９０は、薄膜トランジスター８８による凹凸を平坦化する効果も有する。パッシベーション膜９０は、窒化シリコン膜と有機膜との複合膜を利用すると平坦化には良好であった。
【００７５】
パッシベーション膜９０上には、クロム膜からなる遮光層３９を設ける。遮光層３９は一部光を透過することができるように、膜厚が薄く箇所を設けている。遮光層３９上には、選択反射カラーフィルタ５，６，７を設け、薄膜にした遮光層３９上には、選択反射カラーフィルタの開口部９を設け、透過型カラーフィルタ５５，５６，５７を直接設ける。
【００７６】
選択反射カラーフィルタ５，６，７上には、選択反射カラーフィルタの分光反射特性とほぼ同等の分光透過特性を有する透過型カラーフィルタ５５，５６，５７を設ける。本実施形態では、開口部９の透過型カラーフィルタと選択反射カラーフィルタ上に設ける透過型カラーフィルタとは一体に形成している。
【００７７】
透過型カラーフィルタ５５，５６，５７上には、後工程でのカラーフィルタの劣化を防止するために、保護用絶縁膜１１を設ける。図８に示すように、保護用絶縁膜１１上には、透明導電膜からなる第１表示電極２を設ける。第１表示電極２は、保護用絶縁膜１１と透過型カラーフィルタと選択反射カラーフィルタとパッシベーション膜９０とを貫通する表示電極接続開口部８９を介して、薄膜トランジスター８８のドレイン接続電極８７に接続する。
【００７８】
以上の説明から明らかなように、半導体素子を設けることで、高品質の画質が達成できるのは当然であるが、薄膜トランジスター８８と選択反射カラーフィルタとの間に遮光層３９を設けることで、外部入射光４８の薄膜トランジスター８８への光照射量を極端に低減できる。さらにバックライトユニット４１を点灯させ透過表示を行う際に、選択反射カラーフィルタの開口部９に設ける透過型カラーフィルタのみに光が透過するため、彩度が良く、コントラストの高い液晶表示素子を達成できる。
【００７９】
＜第８の実施形態＞
〔第８の実施形態のおける液晶表示素子の構成：図９、図１０〕
以下に、本発明を第８の実施形態における液晶表示素子について、図面を参照しながら説明する。図９は、図２のＡ−Ａ線に相当する断面図であり、図１０は、画素と画素周辺を示す拡大平面図である。本実施形態の特徴は、第２基板上に二端子型半導体素子として、金属−絶縁膜−金属構造を有するＭＩＭ素子を設ける点である。先の実施形態と同じかまたは類似する構成要素については同じ記号または符号をつけて参照し、従ってその詳細な説明は省略する。
【００８０】
まず透明基板からなる第１基板１上には、ホログラフィクカラーフィルタとして、複数の反射色別カラーフィルタ５，６，７を設ける。反射色別カラーフィルタ５，６，７は、開口部９を有し、開口部９とホログラフィクカラーフィルタ５，６，７上には、透過型カラーフィルタ５５，５６，５７とを設ける。透過型カラーフィルタ５５，５６，５７上には、後工程でのカラーフィルタの劣化を防止するために、保護用絶縁膜１１を設ける。図９に示すように、保護用絶縁膜１１上には、透明導電膜からなる第１表示電極２を設ける。第１表示電極２はストライプ形状である。
【００８１】
第１基板１と所定の間隙をスペーサー（図示せず）により設け、シール部２６により接着する第２基板２１上の第１基板１側の面に、半導体素子としてＭＩＭ素子を形成する。第２基板２１上にタンタル膜からなる下部電極９４と、下部電極９４の陽極酸化膜である酸化タンタル膜からなる非線形抵抗層９５と、非線形抵抗層９５上に設け、第２表示電極に接続する透明導電膜からなる上部電極９６の非線形抵抗素子９８、９９とを有する。図１０に示すように、上部電極９６と第２表示電極２２の間に、第１の非線形抵抗素子９８と第２の非線形抵抗素子９９を直列に接続している。
【００８２】
また、ホログラフィクカラーフィルタ５，６，７に設ける開口部９の位置は、図１０に示すように、各画素の画素ピッチ仮想線１０１のＸ方向の中央を示すＸ画素中央線１０２と、Ｙ方向の中央を示すＹ画素中央線１０３に対して、第１の非線形抵抗素子９８と第２の非線形抵抗素子９９を設ける位置と対角に配置している。Ｘ画素中央線１０２をＸ座標軸、Ｙ画素中央線１０３をＹ座標軸と仮定し、交点を座標原点とすると、非線形抵抗素子９８，９９を設ける位置は、第２象限であり、開口部９を設ける位置は、ほぼ第４象限に位置させ、さらに原点と一部が重なる位置に設けている。
【００８３】
以上に示すように、開口部９の位置を非線形抵抗素子９８，９９の対角の方向に配置し、さらに、原点に一部重なる位置とすることで、表示電極の中央に近い位置に開口部９を配置できるとともに、反射表示に使用する選択反射カラーフィルタの領域を開口部９に対して比較的均等に四方に分散する形状とすることができる。よって、表示画素の混色性が良くなり、さらに近接する表示電極間の間隔が比較的均等にできるため、前記間隙が比較的目立たなくできる。
【００８４】
さらに、非線形抵抗素子９８の非透過部材の占める面積は第２表示電極２２に比較して小さいため、明るい表示が可能となる。また、第２基板２１上に非線形抵抗素子９８を設けることにより、第１基板１上に直接ホログラフィクカラーフィルタ５，６，７を設けることが可能となり、平坦でかつ、下地の劣化を発生することなく、良好なホログラフィクカラーフィルタの形成が可能となる。
【００８５】
＜第９の実施形態＞
〔第９の実施形態のおける液晶表示素子の構成：図１１、図１２〕
以下に、本発明を第９の実施形態における液晶表示素子について、図面を参照しながら説明する。図１１は、図２のＡ−Ａ線に相当する断面図である。図１２は、画素と画素周辺を示す拡大平面図である。本実施形態の特徴は、第１基板上に半導体素子を形成し、さらに、選択反射カラーフィルタに設ける開口部９を各画素に複数個設ける点である。本実施形態では、３個の開口部９を設けている。先の実施形態と同じかまたは類似する構成要素については同じ記号または符号をつけて参照し、従ってその詳細な説明は省略する。
【００８６】
まず透明基板からなる第１基板１上には、薄膜トランジスター８８を設ける。薄膜トランジスター８８上には、パッシベーション膜９０を設ける。パッシベーション９０上には、３箇所に開口部９を有する選択反射カラーフィルタ５，６，７を設ける。開口部９と選択反射カラーフィルタ上には、選択反射カラーフィルタの分光反射強度の大きい波長領域に分光透過率の大きい透過型カラーフィルタ５５，５６，５７を設ける。
【００８７】
透過型カラーフィルタ５５，５６，５７上には、保護用絶縁膜１１を設け、保護用絶縁膜上には、透明導電膜からなる第１表示電極２を設ける。第１表示電極２と薄膜トランジスター８８とは、保護用絶縁膜１１と選択反射カラーフィルタとパッシベーション膜とを貫通する表示電極接続開口部８９により電気的に接続している。
【００８８】
また、反射色別カラーフィルタ５，６，７に設ける開口部９の位置は、図１２に示すように、Ｘ画素中央線１０２をＸ座標軸、Ｙ画素中央線１０３をＹ座標軸と改定し、交点を座標原点とすると、薄膜トランジスター８８を設ける位置は、第２象限であり、最も大きな面積の第１開口部７８は、第４象限である。つぎに大きい面積の第２開口部７９は、第１象限であり、最小面積の第３開口部８０は、第３象限に設けている。第２開口部７９と第３開口部８０との位置が逆でも良いが、画素が横長の場合には、最小面積の第３開口部８０を第３象限に配置することが好ましい。画素が縦長の場合には、最小面積の開口部８０を第１象限に配置することが好ましかった。
【００８９】
以上に示すように、複数の開口部７８，７９，８０とすることにより、反射表示に使用する選択反射カラーフィルタの領域を開口部７８，７９，８０に対して比較的均等に四方に分散する形状とすることが可能なり、表示画素の混色性が良くなり、さらに、近接する表示電極間の間隔が比較的均等にできるため前記間隙が比較的目立たなくできる。
【００９０】
【発明の効果】
本発明の液晶表示素子の構成を採用する選択反射カラーフィルタに開口部を設け、開口部に透過型カラーフィルタを配設することにより、選択反射カラーフィルタのみを用いた場合に発生する反射表示と透過表示とで発生する色調の変化を防止することが可能となる。
【００９１】
さらに、選択反射カラーフィルタに開口部を設け、開口部と選択反射カラーフィルタ上とに、透過型カラーフィルタを設けることにより、透過表示の際に発生する選択反射カラーフィルタの色調変化を防止するとともに、選択反射カラーフィルタを透過する光を透過型カラーフィルタにより補正し、最終波長限定を行いって、視認側に出射するため明るい反射表示と色調の良好な液晶表示素子を達成できる。
【００９２】
さらに、第１基板と選択反射カラーフィルタとの間に、遮光層を設けることにより、透過表示の際に発生する選択反射カラーフィルタへの迷光の防止を行うことが可能となる。透過表示の彩度の改善と、コントラストの向上ができる。
【００９３】
選択反射カラーフィルタを設ける基板上に半導体素子を設け、半導体素子上に選択反射カラーフィルタを設け、選択反射カラーフィルタに開口部を設け、開口部と選択反射カラーフィルタ上とに透過型カラーフィルタを設けることにより、画素数が多い液晶表示素子においても表示品質を良好にできる。さらに、透過型カラーフィルタ上に表示電極を設け、透過型カラーフィルタと選択反射カラーフィルタとに表示電極接続開口部を形成し、半導体素子と表示電極を直接接続することにより、液晶層に効率良く電圧の印加が可能となる。
【００９４】
選択反射カラーフィルタの開口部内に設ける透過型カラーフィルタの厚さを選択反射カラーフィルタと透過型カラーフィルタとの積層厚さより薄くすることにより、液晶層の厚さを相対的に２箇所の領域で変えることが可能となるため、反射表示と透過表示とも高コントラストと白表示の色つき防止を達成できる。
【００９５】
各画素において、選択反射カラーフィルタに一個の開口部を設ける場合に、半導体素子を設ける領域と対角の位置に開口部を設ける。さらに、画素の中心に近い位置に設けることにより、特に反射表示の画素表示形状が均整の取れた表示にできる。
【００９６】
各画素に複数の開口部を設ける場合には、大きさの異なる開口部を画素内に設ける。さらに、半導体素子を設ける領域と対角の位置に最大の開口部を配置することにより、反射表示と透過表示とも画素サイズが見かけ上小さく、画素間隙も小さな液晶表示素子にできる。
【００９７】
選択反射カラーフィルタ上に透過型カラーフィルタを積層する構成を採用する。選択反射カラーフィルタの反射波長と透過型カラーフィルタの透過波長とをほぼ等しい波長領域とすることにより、選択反射カラーフィルタに波長限定を行った光を入射し、選択反射を行うことにより、まず、選択反射の波長限定が可能となる。さらに、選択反射カラーフィルタへの入射角度に依存する選択反射波長シフトが発生しても、透過型カラーフィルタにより最終的に波長限定を行い出射するため、入射角度、出射角度に依存する色の変化は最低限に押さえることが可能となる。さらに、透過型カラーフィルタに散乱性を付加することにより、選択反射カラーフィルタの視野角依存性を低減し、視認性の良好な液晶表示素子を構成することが可能となる。
【００９８】
本願発明の実施形態では、液晶層として、ツイストネマティック（ＴＮ）液晶とスーパーツイストネマティック（ＳＴＮ）液晶を利用して説明したが、散乱型液晶、ゲストホスト液晶においても、当然有効である。さらに、選択反射カラーフィルタとしてホログラフィクカラーフィルタを中心に説明を行ったが、誘電体多層膜を利用する選択反射カラーフィルタにおいても本願発明は有効である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態における液晶表示素子の断面図である。
【図２】本発明の第１の実施形態における液晶表示素子の平面模式図である。
【図３】本発明の第２の実施形態における液晶表示素子の断面図である。
【図４】本発明の第３の実施形態における液晶表示素子の断面図である。
【図５】本発明の第４の実施形態における液晶表示素子の断面図である。
【図６】本発明の第５の実施形態における液晶表示素子の断面図である。
【図７】本発明の第６の実施形態における液晶表示素子の断面図である。
【図８】本発明の第７の実施形態における液晶表示素子の断面図である。
【図９】本発明の第８の実施形態における液晶表示素子の断面図である。
【図１０】本発明の第９の実施形態における液晶表示素子の平面図である。
【図１１】本発明の第９の実施形態における液晶表示素子の断面図である。
【図１２】本発明の第９の実施形態における液晶表示素子の平面図である。
【図１３】従来例の液晶表示素子の透過表示の分光反射強度と、反射表示の分光反射強度を示すグラフである。
【図１４】従来例の液晶表示素子における反射表示の分光反射強度の視野角依存性を示すグラフである。
【図１５】本願発明の液晶表示素子における透過表示の分光反射強度と、反射表示の分光反射強度と、反射表示の分光反射強度の視野角依存性を示すグラフである。
【図１６】本願発明の液晶表示素子における透過表示の分光反射強度と、反射表示の分光反射強度を示すグラフである。
【符号の説明】
１　第１基板
２　第１表示電極
５　反射Ｒカラーフィルタ
６　反射Ｇカラーフィルタ
７　反射Ｂカラーフィルタ
９　開口部
１１　保護用絶縁膜
２１　第２基板
２２　第２表示電極
２５　液晶層
２６　シール部
３１　第１の偏光板
３２　第１の位相差板
３５　拡散層
３９　遮光層
４１　バックライトユニット
８８　薄膜トランジスター（ＴＦＴ）
【図１】
2004020826.tif 000004
【図２】
2004020826.tif 000005
【図３】
2004020826.tif 000006
【図４】
2004020826.tif 000007
【図５】
2004020826.tif 000008
【図６】
2004020826.tif 000009
【図７】
2004020826.tif 000010
【図８】
2004020826.tif 000011
【図９】
2004020826.tif 000012
【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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