JPH0968707A - 液晶表示素子 - Google Patents

液晶表示素子

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JPH0968707A
JPH0968707A JP7247028A JP24702895A JPH0968707A JP H0968707 A JPH0968707 A JP H0968707A JP 7247028 A JP7247028 A JP 7247028A JP 24702895 A JP24702895 A JP 24702895A JP H0968707 A JPH0968707 A JP H0968707A
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liquid crystal
transmittance
crystal display
polarizing plates
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JP7247028A
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Katsuto Sakamoto
克仁 坂本
Zenta Kikuchi
善太 菊地
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Casio Computer Co Ltd
Original Assignee
Casio Computer Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 着色の少ない「白」を表示できる液晶表示素
子を提供することである。 【解決手段】 TFT21と画素電極22とが形成され
たTFT基板11と、対向電極31が形成された対向基
板12とその間に封止された液晶13とから構成される
液晶セル16を挟んで第1と第2の偏光板14、15を
配置する。第1と第2の偏光板14と15は、透過軸が
垂直になるように重ねて合わせた場合の波長500nmの
透過率と波長440nmの透過率との比の値が0.4未満
で、透過軸が平行になるように重ねて組み合わせた場合
の波長460nmの透過率と波長640nmの透過率の差が
−3%より大きい関係を満足する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は高品質の画像を表
示することができる液晶表示素子、特に、複屈折制御方
式のカラー液晶表示素子に関する。
【0002】
【従来の技術】カラー液晶表示素子としては、カラーフ
ィルタを用いたもの、複屈折制御方式によるもの等が知
られている。このうち、複屈折制御方式のカラー液晶表
示素子は、対向する電極が形成された基板間に液晶を封
入して形成された液晶セルと、液晶セルを挟んで配置さ
れた一対の偏光板と、から構成されている。複屈折制御
方式のカラー液晶表示素子は、対向する電極間に電圧を
印加して液晶分子の配列(配向)を変化させることによ
り、液晶の複屈折を制御し、一対の偏光板を通過する光
の強度を波長毎に制御することにより任意の色及び白と
黒との表示を得ている。
【0003】従来の複屈折制御方式の液晶表示素子は、
同一のものを透過軸が垂直になるように重ね合わせた時
の透過率が図18に示す分光特性を有し、透過軸が平行
になるように重ね合わせた時の透過率が図19に示す分
光特性を有する第1の偏光板と、透過軸が垂直になるよ
うに重ね合わせた時の透過率が図20に示す分光特性を
有し、透過軸が平行になるように重ね合わせた時の透過
率が図21に示す分光特性を有する第2の偏光板の組を
使用している。
【0004】このような特性を有する第1と第2の偏光
板を、それらの透過軸が垂直になるように重ね合わせた
際の透過率の分光特性を図22に、それらの透過軸が平
行になるように重ね合わせた際の透過率の分光特性を図
23にそれぞれ示す。
【0005】しかし、このような特性の第1と第2の偏
光板を液晶表示素子に使用した場合には、「白」の表示
が黄色味を帯びてしまうという問題がある。
【0006】この黄色味を帯びた「白」を純粋な「白」
に改善するために、黄色の補色である青色味を帯びた偏
光板を使用する方法が考えられる。例えば、透過軸が垂
直になるように重ね合わせた時の透過率が図24に示す
分光特性を有し、透過軸が平行になるように重ね合わせ
た時の透過率が図25に示す分光特性を有する第1の偏
光板と、透過軸が垂直になるように重ね合わせた時の透
過率が図26に示す分光特性を有し、透過軸が平行にな
るように重ね合わせた時の透過率が図27に示す分光特
性を有する第2の偏光板の組を使用することが考えられ
る。これらの偏光板は、直交時の透過率の分光スペクト
ルが、図22及び図28に示すように、420nm〜44
0nm付近と500nm付近の2カ所に極大値をもってい
る。
【0007】このような分光特性を有する第1と第2の
偏光板を、透過軸が垂直になるように重ね合わせた時の
透過率の分光特性を図28に、透過軸が平行になるよう
に重ね合わせた時の透過率の分光特性を図29に示す。
しかし、このような特性の第1と第2の偏光板を使用し
た場合でも、「白」の表示は依然として黄色味を帯びて
しまう。また、暗状態、即ち、黒表示があまり暗くなら
ずに青みを帯びた表示となってしまうという問題があ
る。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】以上説明したように、
従来の偏光板の組み合わせでは、「白」と「黒」をそれ
ぞれ適切な表示ができないという欠点がある。これらの
欠点を解決するため、全波長域にわたり高偏光度で、高
透過率である偏光板を用いることが考えられるが、この
ような偏光板は実質的に実現困難である。
【0009】この発明は上記実状に鑑みてなされたもの
で、着色の少ない「白」を表示できる液晶表示素子を提
供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、この発明の液晶表示素子は、第1の電極が形成され
た第1の基板と、前記第1の基板に対向して配置され、
前記第1の基板に対向する面に第2の電極が形成された
第2の基板と、前記第1と第2の基板間に封止された液
晶と、前記第1と第2の基板を挟んで配置され、透過軸
が実質的に垂直となるように重ねた場合に、波長500
nmの光の透過率を波長440nmの光の透過率で割った値
が実質的に0.4未満となる偏光特性を有する第1と第
2の偏光板と、から構成されることを特徴とする。
【0011】前記第1と第2の偏光板は、透過軸が実質
的に平行になるように重ねた場合に、波長460nmの光
の透過率から波長640nmの光の透過率を引いた値が−
3%より大きい光学特性をさらに有することが望まし
い。
【0012】上記構成とすることにより、図22及び図
23に示すように、着色の少ない白を表示することがで
きる。また、このような優れた特性は、特に、反射型の
場合に得られる。
【0013】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を、
複屈折制御方式のTFT液晶表示素子を例に図面を参照
して説明する。図1はこの実施の形態にかかる液晶表示
素子の断面構造を示し、図2はTFT基板の平面構造を
示し、図3は対向基板の平面構造を示す。
【0014】図1に示すように、この液晶表示素子は、
シール材SCにより接合された一対の透明基板11、1
2と、一対の透明基板11、12間に封止された液晶1
3とより構成される液晶セル16と、液晶セル16を挟
んで配置された偏光板14、15と、偏光板14の外側
に配置された反射板17と、より構成されている。
【0015】透明基板11、12はガラス基板、可撓性
フィルム基板等から構成される。図1及び図2に示すよ
うに、下側の透明基板(以下、TFT基板)11には、
TFT(薄膜トランジスタ)21とTFT21のソース
に接続された画素電極22がマトリクス状に配置され、
これらの上に配向膜23が配置されている。
【0016】図2に示すように、各行のTFT21のゲ
ート電極は対応するゲートラインGLに接続され、各列
のTFT21のドレイン電極は対応するデータラインD
Lに接続されている。
【0017】図1及び図3に示すように、上側の透明基
板(以下、対向基板)12上には、画素電極22と対向
する透明な対向電極31が形成されている。対向電極3
1は、ITO等から形成され、電極端子37を介して基
準電圧(コモン電圧)が印加されている。対向電極31
の上には、ポリイミド等からなる配向膜36が形成され
ている。
【0018】図1で下側の配向膜23には、図4の破線
で示す方向(0°の方向)にラビング等の配向処理が施
され、上側の配向膜36には、図4の実線で示す方向
(90°の方向)に配向処理が施されている。液晶13
はカイラル剤が添加されたネマティック液晶(TN液
晶)から構成され、配向処理に従って下基板11から上
基板12に向けて時計回り方向に90°(0°〜−90
°)ツイストして配向している。
【0019】また、図4に示すように、下側の偏光板1
4はその透過軸が下側の配向膜23に施された配向処理
の方向に反時計回りに約135゜で交差するように設定
され、上側の偏光板15はその透過軸が下側の配向膜2
3の配向処理の方向に反時計回りに約117゜で交差す
るように設定されている。
【0020】このような構成の折制御方式のTFTカラ
ー液晶表示素子においては、偏光板15を通過した直線
偏光は種々の波長成分を有し、これらの光は波長毎に異
なった複屈折作用を受け、液晶13を通過する間に波長
毎に異なった偏光状態となる。
【0021】液晶13を通過した光のうち、偏光板14
の透過軸に平行な成分の光のみが偏光板14を通過し、
反射板17で反射される。反射板17で反射された光は
再び液晶13を通過し、その複屈折作用を受け、波長毎
にさらに異なった偏光状態となる。液晶13を通過した
光のうち、偏光板15の透過軸に平行な成分の光のみが
偏光板15を通過して出射する。この出射光の波長成分
により定まる色が表示される。
【0022】画素電極22と対向電極31間に電圧を印
加すると、この電圧に応じて液晶13の分子配列(配
向)が変化し、液晶13の複屈折性が変化する。このた
め、偏光板15から出射する光の色及び強度が変化し、
赤、緑、青等の有彩色と白、黒等の無彩色の表示が可能
になる。
【0023】この発明においては、偏光板14と15
は、印加する電圧に応じて表示される「白」の着色が低
減するように、個々の特性及びその組み合わせの特性が
選択されている。透過軸が垂直になるように重ね合わせ
た時の透過率の分光特性が数1を満たし、望ましくは、
透過軸が平行になるように重ね合わせた時の透過率の分
光特性が数2を満たす特性を有する偏光板14と15を
使用した際に、着色の少ない「白」を表示でき、高品質
の画像を表示できることが確認された。そこで、偏光板
14と15は、それぞれ、少なくとも数1を満足し、望
ましくは数2を満足する特性を有する。
【0024】
【数1】波長500nmの光の透過率/波長440nmの光
の透過率<0.4
【0025】
【数2】波長460nmの光の透過率−波長640nmの光
の透過率>−3%
【0026】次に、数1と数2を充足する特性を有する
偏光板を使用することにより、表示画像の品質が向上す
る点について具体的に説明する。
【0027】まず、この発明では、一対の偏光板の分光
特性を定義するため、透過軸が垂直になるように重ね合
わせた時の波長440nmの光の透過率と波長500nmの
光の透過率との比を第1のパラメータとして導入する。
従来技術の欄で説明したように、従来の偏光板の組み合
わせでは、透過軸が直交するように重ね合わせた際の透
過率が440nm近傍と500nm近傍に極大値を有する。
この第1パラメータはこの極大値の比を表すものであ
り、漏れ光のスペクトル分布を表す。
【0028】また、透過軸が平行になるように重ね合わ
せた時の、波長460nmの光の透過率と波長640nmの
光の透過率との差を第2のパラメータとして導入する。
この第2のパラメータは、一対の偏光板を、透過軸が平
行になるように重ね合わせた時の透過率の分光特性の平
坦さを表す。一般に、波長が長い程透過率が高く、その
値は通常負の値になる。
【0029】表1は、実験に使用した複数対の偏光板の
中の4つの例の光学特性を示す。
【表1】
【0030】表1において、比較例1は、図18〜図2
3を参照して説明した特性を有する一対の偏光板であ
り、第1のパラメータT500/T440は0.529であり、
基準値0.4より大きく、第2のパラメータT460ーT640
は−5.48%であり基準値−3%より小さい。即ち、
数1を充足していない。また、比較例2は、図24〜図
29を参照して説明した特性を有する一対の偏光板であ
り、第1のパラメータT500/T440は0.848であり基
準値0.4より大きく、第2のパラメータT460ーT640
−4.03%であり基準値−3.0%より小さい。
【0031】これに対し、実施例1は、透過軸が垂直に
なるように重ね合わせた時の透過率が図5に示す分光特
性を有し、透過軸が平行になるように重ね合わせた時の
透過率が図6に示す分光特性を有する第1の偏光板と、
透過軸が垂直になるように重ね合わせた時の透過率が図
7に示す分光特性を有し、透過軸が平行になるように重
ね合わせた時の透過率が図8に示す分光特性を有する第
2の偏光板とから成る一対の偏光板である。
【0032】この場合、第1の偏光板と第2の偏光板
を、透過軸が垂直になるように重ね合わせた時の透過率
の分光特性は図9に示すようになり、透過軸が平行にな
るように重ね合わせた時の透過率の分光特性は図10に
示すようになる。図9に示す分光特性より、実施例1の
第1のパラメータT500/T440は、0.370%/1.0
50%=0.352となり、図10に示す分光特性よ
り、第2のパラメータT460ーT640は、36.99%−4
1.42%=−4.43%となる。
【0033】また、実施例2は、透過軸が垂直になるよ
うに重ね合わせた時の透過率が図11に示す分光特性を
有し、透過軸が平行になるように重ね合わせた時の透過
率が図12に示す分光特性を有する第1の偏光板と、透
過軸が垂直になるように重ね合わせた時の透過率が図7
に示す分光特性を有し、透過軸が平行になるように重ね
合わせた時の透過率が図8に示す特性を有する第2の偏
光板との組み合わせである。
【0034】この場合、第1の偏光板と第2の偏光板
を、透過軸が垂直になるように重ね合わせた時の透過率
の分光特性は図13に示すようになり、透過軸が平行に
なるように重ね合わせた時の透過率の分光特性は図14
に示すようになる。図13に示す分光特性より、第1の
パラメータT500/T440は、0.565%/2.815%
=0.201となり、図14に示す分光特性より、第2
のパラメータT460ーT640は、38.32%−40.53
%=−2.21%となる。
【0035】実施例1、実施例2、従来例1、従来例2
の偏光板を使用した液晶表示素子の印加電圧Vと反射率
Rの関係を図16に、表示色の変化(L***表色系
による表示)を、白色近傍部分を拡大して図17に示
す。これらの特性は、図15に示すように表示面の鉛直
上方より3時、6時、9時、12時の方向にそれぞれ3
0゜ずつ傾けた方向から白色光を入射し、それらの平均
を求めたものである。図16及び図17において、破線
は実施例1を示し、実線は実施例2を示し、一点鎖線は
比較例1を示し、二点鎖線は比較例2を示す。
【0036】実施例1の偏光板を使用した液晶表示素子
では、図16に示す反射率Rが最大値を示す印加電圧7
V付近では、表示色は図17における座標(-0.29,8.0
7)に位置し、白色(座標(0,0))に近い。実施例2
の偏光板を使用した液晶表示素子では、図16に示す反
射率Rが最大値を示す印加電圧7V付近では、表示色は
図17における座標(0.04,7.59)に位置し、白色(座
標(0,0))に近い。
【0037】また、比較例1の偏光板を使用した液晶表
示素子では、図16に示す反射率Rが最大値を示す印加
電圧7V付近では、表示色は図17における座標(0.0
6,11.72)に位置し、かなり黄色味を帯びている。
【0038】短波長側(青側)の透過率が高い比較例2
の偏光板を使用した液晶表示素子においても、反射率R
が最大値を示す印加電圧7V付近では、表示色は座標
(-0.46,10.17)に位置し、依然として黄色味を帯びて
いる。
【0039】このように、実施例1及び2の偏光板を用
いた場合の表示色「白」は、比較例1及び2の偏光板を
用いた場合の表示色「白」よりも着色が少ない。前述の
ように、実施例1と2の第1のパラメータT500/T440
基準値0.4未満であり、比較例1と2の第2の第1の
パラメータT500/T440は0.4より大きい。従って、こ
の実験結果より、数1を満足する偏光板を使用すること
により、着色が少なく明るい「白」を表示できる液晶表
示素子が得られることが確認できる。
【0040】また、図16及び図17から理解できるよ
うに、実施例2の表示色「白」は実施例1の表示色
「白」よりも着色が小さい。ここで、実施例1の第2の
パラメータT460ーT640は基準値−3%より大きく、実施
例1の第2のパラメータT460ーT640は基準値−3%より
も小さい。従って、数2を満足する偏光板を使用するこ
とにより、着色がより少なくより明るい「白」を表示で
きる液晶表示素子が得られることが確認できる。
【0041】また、実施例1と2では、比較例2と異な
り、短波長側の透過率はさほど高くない。このため、暗
状態の表示色はより黒色に近くなる。従って、表示色
「白」は明るく無着色となり、表示色黒は暗く無着色と
なる。このため、コントラストの高い表示が得られる。
【0042】この発明は上記実施の形態に限定されず、
種々の変形及び応用が可能である。例えば、図1〜図4
に示した液晶セルの構成は例示であり、この発明の偏光
板は任意の構成の液晶セルとの組み合わせで使用でき
る。また、偏光板の配置、配向処理の方向等も任意に変
更可能である。
【0043】また、TFT基板11と下側の偏光板14
の間もしくは対向基板12と上側の偏光板15の間のど
ちらか一方、または両方に位相差板を配置してもよい。
【0044】また、上下配向膜23、36に施す配向処
理の方向及び偏光板14、15の透過軸の配置は上記実
施の形態に限定されず、任意に変更可能である。例え
ば、下側偏光板14の透過軸を下配向膜23の配向処理
と平行又は垂直としてもよい。また、上側偏光板15の
透過軸を下側偏光板14の透過軸と平行又は垂直として
もよい。
【0045】上記実施の形態においては、TFT液晶表
示素子を例にこの発明を説明したが、MIMをアクティ
ブ素子とする液晶表示素子にも適用可能である。また、
アクティブ素子を使用しないパッシブマトリクス方式の
液晶表示素子にも適用可能である。
【0046】この発明は、液晶を約90°ツイスト配向
させたTN型液晶表示素子に限らず、180〜250°
ツイスト配向させたSTN型液晶表示素子などにも同様
に適用可能である。また、反射型液晶表示素子に限ら
ず、反射板を配置しない透過型液晶表示素子にも適用可
能である。また、白黒表示の液晶表示素子に限らず、カ
ラーフィルタ等を配置したカラー液晶表示素子にも適用
可能である。
【0047】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、着色が少なく、明るい「白」を表示する液晶表示素
子を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施の形態にかかる液晶表示素子の
構成を示す断面図である。
【図2】TFT基板の構成を示す平面図である。
【図3】対向基板の電極の構成を示す平面図である。
【図4】配向処理の方向と液晶の配向方向を説明するた
めの図である。
【図5】実施例1の第1の偏光板2枚を、透過軸が垂直
になるようにそれぞれ重ね合わせた際の透過率の分光特
性を示す図である。
【図6】実施例1の第1の偏光板2枚を、透過軸が平行
になるようにそれぞれ重ね合わせた際の透過率の分光特
性を示す図である。
【図7】実施例1の第2の偏光板2枚を、透過軸が垂直
になるようにそれぞれ重ね合わせた際の透過率の分光特
性を示す図である。
【図8】実施例1の第2の偏光板2枚を、透過軸が平行
になるようにそれぞれ重ね合わせた際の透過率の分光特
性を示す図である。
【図9】実施例1の第1と第2の偏光板を、透過軸が垂
直になるようにそれぞれ重ね合わせた際の透過率の分光
特性を示す図である。
【図10】実施例1の第1と第2の偏光板を、透過軸が
平行になるようにそれぞれ重ね合わせた際の透過率の分
光特性を示す図である。
【図11】実施例2の第1の偏光板2枚を、透過軸が垂
直になるようにそれぞれ重ね合わせた際の透過率の分光
特性を示す図である。
【図12】実施例2の第1の偏光板2枚を、透過軸が平
行になるようにそれぞれ重ね合わせた際の透過率の分光
特性を示す図である。
【図13】実施例2の第1と第2の偏光板を、透過軸が
垂直になるようにそれぞれ重ね合わせた際の透過率の分
光特性を示す図である。
【図14】実施例2の第1と第2の偏光板を、透過軸が
平行になるようにそれぞれ重ね合わせた際の透過率の分
光特性を示す図である。
【図15】液晶表示素子の反射率及び表示色を求めるた
めの入射光の入射方向を説明するための図である。
【図16】実施例1、2及び比較例1、2の偏光板を使
用した液晶表示素子の印加電圧Vと反射率Rの関係を示
す図である。
【図17】実施例1、2及び比較例1、2の偏光板を使
用した液晶表示素子の表示色特性を示す拡大図である。
【図18】比較例1の第1の偏光板2枚を、透過軸が垂
直になるようにそれぞれ重ね合わせた際の透過率の分光
特性を示す図である。
【図19】比較例1の第1の偏光板2枚を、透過軸が平
行になるようにそれぞれ重ね合わせた際の透過率の分光
特性を示す図である。
【図20】比較例1の第2の偏光板2枚を、透過軸が垂
直になるようにそれぞれ重ね合わせた際の透過率の分光
特性を示す図である。
【図21】比較例1の第2の偏光板2枚を、透過軸が平
行になるようにそれぞれ重ね合わせた際の透過率の分光
特性を示す図である。
【図22】比較例1の第1と第2の偏光板を、透過軸が
垂直になるようにそれぞれ重ね合わせた際の透過率の分
光特性を示す図である。
【図23】比較例1の第1と第2の偏光板を、透過軸が
平行になるようにそれぞれ重ね合わせた際の透過率の分
光特性を示す図である。
【図24】比較例2の第1の偏光板2枚を、透過軸が垂
直になるようにそれぞれ重ね合わせた際の透過率の分光
特性を示す図である。
【図25】比較例2の第1の偏光板2枚を、透過軸が平
行になるようにそれぞれ重ね合わせた際の透過率の分光
特性を示す図である。
【図26】比較例2の第2の偏光板2枚を、透過軸が垂
直になるようにそれぞれ重ね合わせた際の透過率の分光
特性を示す図である。
【図27】比較例2の第2の偏光板2枚を、透過軸が平
行になるようにそれぞれ重ね合わせた際の透過率の分光
特性を示す図である。
【図28】比較例2の第1と第2の偏光板を、透過軸が
垂直になるようにそれぞれ重ね合わせた際の透過率の分
光特性を示す図である。
【図29】比較例2の第1と第2の偏光板を、透過軸が
平行になるようにそれぞれ重ね合わせた際の透過率の分
光特性を示す図である。
【符号の説明】
11・・・TFT基板、12・・・対向基板、13・・・液晶、
14・・・偏光板、15・・・偏光板、16・・・液晶セル、1
7・・・反射板、21・・・TFT、22・・・画素電極、23・
・・配向膜、31・・・対向電極、36・・・配向膜、37・・・
電極端子、SC・・・シール材、GL・・・ゲートライン、D
L・・・データライン

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】第1の電極が形成された第1の基板と、 前記第1の基板に対向して配置され、前記第1の基板に
    対向する面に第2の電極が形成された第2の基板と、 前記第1と第2の基板間に封止された液晶と、 前記第1と第2の基板を挟んで配置され、透過軸が実質
    的に垂直となるように重ねた場合に、波長500nmの光
    の透過率を波長440nmの光の透過率で割った値が実質
    的に0.4未満となる偏光特性を有する第1と第2の偏
    光板と、 から構成されることを特徴とする液晶表示素子。
  2. 【請求項2】前記第1と第2の偏光板は、透過軸が実質
    的に平行になるように重ねた場合に、波長460nmの光
    の透過率から波長640nmの光の透過率を引いた値が−
    3%より大きい光学特性を有する、 ことを特徴とする請求項1に記載の液晶表示素子。
  3. 【請求項3】前記第1と第2の偏光板の一方の外側に反
    射板を備えることを特徴とする請求項1又は2に記載の
    液晶表示素子。
  4. 【請求項4】前記第1と第2の偏光板は、その透過軸
    が、前記第1と第2の電極間に印加される電圧に応じて
    前記液晶表示素子に複数の有彩色と白と黒の無彩色を表
    示させるための方向に合わせて配置されていることを特
    徴とする請求項1、2又は3に記載の液晶表示素子。
  5. 【請求項5】前記液晶表示素子は、前記第1と第2の電
    極間に印加される電圧に応じて複数の有彩色と白と黒の
    無彩色を表示するカラー液晶表示素子であることを特徴
    とする請求項1又は2に記載の液晶表示素子。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002107743A (ja) * 2000-09-25 2002-04-10 Koninkl Philips Electronics Nv 反射型液晶表示装置

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