JP2001147433A - Reflection type liquid crystal display device - Google Patents

Reflection type liquid crystal display device

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JP2001147433A
JP2001147433A JP33100599A JP33100599A JP2001147433A JP 2001147433 A JP2001147433 A JP 2001147433A JP 33100599 A JP33100599 A JP 33100599A JP 33100599 A JP33100599 A JP 33100599A JP 2001147433 A JP2001147433 A JP 2001147433A
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JP
Japan
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liquid crystal
pixel
alignment film
light
display device
Prior art date
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Application number
JP33100599A
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Japanese (ja)
Inventor
Masanobu Shigeta
正信 茂田
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Victor Company of Japan Ltd
Original Assignee
Victor Company of Japan Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a reflection type liquid crystal display device having good color reproducibility when one or two pixels in the pixels corresponding to the light of three colors are driven. SOLUTION: The reflection type liquid crystal display device 1 consists of at least a pixel electrode layer 3, a first alignment film 4, a common electrode 7 formed on a transparent substrate 8, and a second alignment film 6. The pixel electrode layer 3 is formed by successively forming a unit of three pixel electrodes 3R, 3G, 3B arranged at a specified pitch corresponding to the light of three primary colors and arranging the units in a matrix on a substrate 2. Further, the device 1 is produced by disposing the first alignment film 4 and the second alignment film 6 facing each other through a specified gap to laminate the substrate 2 and the transparent substrate 8, and injecting a liquid crystal layer 5. The arrangement direction of the liquid crystal molecules 5a in the liquid crystal layer 5 is controlled to the range of ±30 deg. to ±50 deg. with respect to one direction of the alignment directions of the pixel electrodes 3R, 3G, 3B.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、大画面ディスプレ
イ用液晶プロジェクタに用いられる反射型液晶表示デバ
イスに係わり、特にその輝度と色再現性の改善に関する
ものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a reflection type liquid crystal display device used for a liquid crystal projector for a large screen display, and more particularly to an improvement in luminance and color reproducibility.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、液晶表示デバイスを用いた表
示装置として液晶プロジェクタが知られている。この液
晶プロジェクタは、フルカラー表示を行うために3枚の
液晶表示デバイスを用いて、3原色光を各液晶表示デバ
イスに照射し、光変調した後、合成してスクリーン上に
投射するものが一般的である。この液晶プロジェクタに
対しては、高解像度性能が求められる一方、小型軽量及
び低価格化の要望が強い。このため、表示を行う画素密
度を高め、液晶表示デバイスを3枚から1枚にし、それ
に伴い、光学系等を簡素化することが行われている。上
記の要求を満たす液晶表示デバイスには、画素密度を高
くしても大きな開口率を有する反射型液晶表示デバイス
がある。
2. Description of the Related Art Conventionally, a liquid crystal projector has been known as a display device using a liquid crystal display device. This liquid crystal projector generally uses three liquid crystal display devices to perform full color display, irradiates each liquid crystal display device with three primary color lights, modulates the light, synthesizes the light, and projects it on a screen. It is. While high resolution performance is required for this liquid crystal projector, there is a strong demand for small size, light weight and low cost. For this reason, the density of pixels for display is increased, the number of liquid crystal display devices is reduced from three to one, and accordingly, the optical system and the like are simplified. As a liquid crystal display device satisfying the above requirements, there is a reflective liquid crystal display device having a large aperture ratio even when the pixel density is increased.

【0003】以下に、従来の反射型液晶表示デバイスに
ついて図5を用いて説明する。図5は、従来の反射型液
晶表示デバイスを示す概略断面図である。反射型液晶表
示デバイス1は、液晶素子Aと、この液晶素子A上に形
成されたR用カラーフィルタ9R、G用カラーフィルタ
9G、B用カラーフィルタ9Bがマトリクス状に配列さ
れてなるカラーフィルタ9とからなる。液晶素子Aは、
以下の構成を有する。アクティブマトリクス駆動を行う
ための複数のトランジスタ等が形成されたMOS基板2
上に所定のピッチを有して、前記トランジスタによって
選択的に制御駆動され、画素電極3R、3G、3Bを一
組とし、これがマトリクス状に配列された画素電極層3
と、第1配向膜4とが形成されている。一方、ガラス基
板8に形成された透明な共通電極7上には第2配向膜6
が形成されている。なお、共通電極7上の第2配向膜6
の配向方向は、第1配向膜4の配向方向と並行である。
更に、スペーサSを介して第1配向膜4と第2配向膜6
とが対向配置され、MOS基板2とガラス板8とが貼り
合わされ、このスペーサSの形成する間隙に液晶層5が
注入されている。
A conventional reflection type liquid crystal display device will be described below with reference to FIG. FIG. 5 is a schematic sectional view showing a conventional reflective liquid crystal display device. The reflection type liquid crystal display device 1 includes a liquid crystal element A and a color filter 9 in which an R color filter 9R, a G color filter 9G, and a B color filter 9B formed on the liquid crystal element A are arranged in a matrix. Consists of The liquid crystal element A is
It has the following configuration. MOS substrate 2 on which a plurality of transistors and the like for performing active matrix driving are formed
The pixel electrodes 3R, 3G, and 3B are selectively controlled and driven by the transistor with a predetermined pitch on the upper side, and the pixel electrodes 3R, 3G, and 3B are formed as a set.
And the first alignment film 4 are formed. On the other hand, the second alignment film 6 is formed on the transparent common electrode 7 formed on the glass substrate 8.
Are formed. The second alignment film 6 on the common electrode 7
Is parallel to the alignment direction of the first alignment film 4.
Further, the first alignment film 4 and the second alignment film 6 are interposed via the spacer S.
Are arranged opposite to each other, the MOS substrate 2 and the glass plate 8 are bonded to each other, and the liquid crystal layer 5 is injected into the gap formed by the spacer S.

【0004】また、R用カラーフィルタ9R〜MOS基
板2間の各層で赤色画素r(以下、画素rという。)、
G用カラーフィルタ9G〜MOS基板2間の各層で緑色
画素g(以下、画素gという。)及びB用カラーフィル
タ9B〜MOS基板2間の各層で青色画素b(以下、画
素bという。)を構成する。
In each layer between the R color filter 9R and the MOS substrate 2, a red pixel r (hereinafter, referred to as a pixel r),
A green pixel g (hereinafter, referred to as pixel g) in each layer between the G color filter 9G and the MOS substrate 2 and a blue pixel b (hereinafter, pixel b) in each layer between the B color filter 9B and the MOS substrate 2. Constitute.

【0005】画素電極3R、3G、3BはR用カラーフ
ィルタ9R、G用カラーフィルタ9G、B用カラーフィ
ルタ9Bに対応して配列され、かつR用カラーフィルタ
9R、G用カラーフィルタ9G、B用カラーフィルタ9
Bと同一ピッチを有している。なお、液晶層5は、例え
ばコントラスト性能に優れた負の誘電率を有する垂直型
ネマチック液晶である。また、第1配向膜4及び第2配
向膜6は垂直配向の場合には、電界を印加した際に液晶
分子5aが一定方向に倒れるようににわずかな傾き(プ
レチルト)を与えるためのもので、配向方向とは、液晶
分子5aが倒れる方向である。
The pixel electrodes 3R, 3G, 3B are arranged corresponding to the R color filter 9R, the G color filter 9G, and the B color filter 9B, and are arranged for the R color filter 9R, the G color filter 9G, B. Color filter 9
B has the same pitch as B. The liquid crystal layer 5 is, for example, a vertical nematic liquid crystal having a negative dielectric constant and excellent contrast performance. In the case of vertical alignment, the first alignment film 4 and the second alignment film 6 are for giving a slight tilt (pretilt) so that the liquid crystal molecules 5a fall in a certain direction when an electric field is applied. The alignment direction is a direction in which the liquid crystal molecules 5a fall.

【0006】次に、反射型液晶表示デバイス1の作用に
ついて説明する。MOS基板2に形成された各トランジ
スタによりR画像信号、G画像信号、B画像信号の書込
みを行った後、反射型液晶表示デバイス1に略垂直上方
から読出し光を照射すると、この読出し光は、R用カラ
ーフィルタ9R、G用カラーフィルタ9G、B用カラー
フィルタ9Bでそれぞれ赤色(R)、緑色(G)、青色
(B)に色分解され、液晶層5に入射した後、画素電極
層3で反射する。前記読出し光は、液晶層5を往復する
間に光変調される。
Next, the operation of the reflection type liquid crystal display device 1 will be described. After writing the R image signal, the G image signal, and the B image signal by the respective transistors formed on the MOS substrate 2, when the reflective liquid crystal display device 1 is irradiated with read light from substantially vertically above, the read light becomes After being separated into red (R), green (G), and blue (B) by the R color filter 9R, the G color filter 9G, and the B color filter 9B, respectively, and incident on the liquid crystal layer 5, the pixel electrode layer 3 Reflected by The read light is modulated while traveling back and forth in the liquid crystal layer 5.

【0007】この後、液晶層5を往復する間に光変調さ
れた光は、第2配向膜6、共通電極7を透過した後、そ
れぞれの色に対応したR用カラーフィルタ9R、G用カ
ラーフィルタ9G、B用カラーフィルタ9Bを透過し、
反射型液晶表示デバイス1の上方に画像情報光として射
出される。更に、各色の画像情報光は、図示しないスク
リーン上にカラー画像を表示する。
After that, the light modulated during the reciprocation of the liquid crystal layer 5 passes through the second alignment film 6 and the common electrode 7, and then becomes an R color filter 9 R and a G color filter corresponding to each color. The light passes through the color filters 9B for the filters 9G and B,
The light is emitted as image information light above the reflective liquid crystal display device 1. Further, the image information light of each color displays a color image on a screen (not shown).

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】ところが、前述した従
来例の反射型液晶表示デバイス1の画素密度を大きくし
た場合(即ち、各画素電極3R、3G、3Bの大きさを
小さくした場合)には以下の問題点を生ずることがわか
った。以下に、この問題点について図6を用いて説明す
る。図6は、反射型液晶表示デバイスに入射した読出し
光が反射され出射した際の各画素r、g、bの輝度とそ
の位置関係を示す図であり、(A)は、液晶層の液晶分
子及び配向膜の傾斜角を示し、(B)は、画素gだけを
最大輝度に駆動した場合の輝度分布を示し、(C)は、
画素r及び画素gだけを最大輝度に駆動した場合の輝度
分布を示す図である。図6中では、配向膜4の配向方向
に対して右方向に傾斜した液晶分子5aの様子を示す。
However, when the pixel density of the reflection type liquid crystal display device 1 of the conventional example described above is increased (that is, when the size of each of the pixel electrodes 3R, 3G, 3B is reduced). It has been found that the following problems occur. Hereinafter, this problem will be described with reference to FIG. FIGS. 6A and 6B are diagrams showing the luminance of each pixel r, g, b and its positional relationship when the readout light incident on the reflection type liquid crystal display device is reflected and emitted, and FIG. 6A shows the liquid crystal molecules of the liquid crystal layer. (B) shows the luminance distribution when only the pixel g is driven to the maximum luminance, and (C) shows the inclination angle of the alignment film.
FIG. 11 is a diagram illustrating a luminance distribution when only the pixel r and the pixel g are driven to the maximum luminance. FIG. 6 shows a state of the liquid crystal molecules 5a inclined rightward with respect to the alignment direction of the alignment film 4.

【0009】一般的に、色再現性に影響を与える要因と
しては、ディスクリネーションの発生と隣接する画素へ
及ぼす電界とがある。ディスクリネーションは、画素
r、画素g及び画素bを駆動する際、隣接する画素電極
間の急峻な電位差がある場合に生じて、光が有効に光変
調されないため、色再現性悪化の原因となる。通常、デ
ィスクリネーションとは、液晶層5の液晶分子5aの配
向方向が不連続になる線又は、点をいうが、ここでは各
画素r、g、b上に観察される暗線をいう。
In general, factors affecting color reproducibility include the occurrence of disclination and the electric field exerted on adjacent pixels. Disclination occurs when driving a pixel r, a pixel g, and a pixel b when there is a sharp potential difference between adjacent pixel electrodes, and light is not effectively modulated, which causes deterioration in color reproducibility. Become. Usually, the disclination refers to a line or a point at which the alignment direction of the liquid crystal molecules 5a of the liquid crystal layer 5 becomes discontinuous. Here, it refers to a dark line observed on each of the pixels r, g, and b.

【0010】また、隣接する画素に生じる電界は、隣接
する画素の液晶層5に影響を与え、この液晶層5の光変
調率が変化するため、色再現性悪化の原因となる。即
ち、隣接する画素に電界を生じた状態で、この隣接した
画素が駆動している場合には、液晶層5の光変調率を低
下させ、駆動していない場合には、液晶層5の光変調率
を0の状態から増加させる。
Further, an electric field generated in an adjacent pixel affects the liquid crystal layer 5 of the adjacent pixel, and the light modulation rate of the liquid crystal layer 5 changes, thereby causing deterioration of color reproducibility. That is, when an adjacent pixel is driven in a state where an electric field is generated in an adjacent pixel, the light modulation rate of the liquid crystal layer 5 is reduced. The modulation rate is increased from the state of 0.

【0011】以下、ディスクリネーション及び隣接する
画素へ横方向に生じる電界の色再現性に与える影響につ
いて詳細に説明する。まず初めに、画素gを駆動し、画
素r及び画素bを駆動しない場合に発生するディスクリ
ネーションについて説明する。ここで、画素rの駆動
は、画素電極3Rと共通電極7との間に駆動電圧を印加
して、画素g及び画素bの駆動を行う場合も同様に画素
電極3G及び画素電極3Bと共通電極7との間に駆動電
圧を印加して行う。
Hereinafter, the effect of the disclination and the electric field generated laterally on adjacent pixels on the color reproducibility will be described in detail. First, the disclination that occurs when the pixel g is driven and the pixels r and b are not driven will be described. Here, the pixel r is driven by applying a driving voltage between the pixel electrode 3R and the common electrode 7 to drive the pixel g and the pixel b. 7 is performed by applying a drive voltage.

【0012】液晶層5は、負の誘電率異方性を有してい
るので、この液晶層5に電圧が印加されると、液晶層5
中の液晶分子5aには、この電圧により形成された電界
により、この電界に垂直な方向に向かせる力が作用す
る。
Since the liquid crystal layer 5 has a negative dielectric anisotropy, when a voltage is applied to the liquid crystal layer 5, the liquid crystal layer 5
An electric field formed by this voltage acts on the middle liquid crystal molecules 5a in a direction perpendicular to the electric field.

【0013】通常、画素電極3Gと共通電極7との間に
電圧を加えると、これによって生じる電界は、これらの
電極間に略垂直方向に作用し、液晶分子5aは、この電
界の大きさに応じて、第1配向膜4及び第2配向膜6に
よって決められた配向方向に向かって傾斜する。しか
し、隣接した電極3R及び3Bと共通電極7との間に
は、電界が印加されていないので、画素電極3Gのエッ
ジ近傍では、電界の方向が大きく変化する。特に、画素
電極3B側の画素電極3G近傍では、画素電極3Gの中
央部で第1配向膜4の配向方向に配向している液晶分子
5aの傾斜方向とは異なる傾斜方向を示す液晶分子5a
を生じさせる電界が発生し、第1配向膜4の配向方向と
異なる方向に傾斜した液晶分子5bを生じる。このた
め、第1配向膜4の配向方向に配向している液晶分子5
aに対し、それと異なる方向に配向している液晶分子5
bによるディスクリネーションを生じる。このディスク
リネーション部分では入射する光の強度に応じた光変調
率を得ることができず、前記電界が大きくなると共に前
記スクリーン上には暗部となって表示される。図6
(A)中には、ディスクリネーションが斜線部で示され
ている。
Normally, when a voltage is applied between the pixel electrode 3G and the common electrode 7, an electric field generated by the voltage acts in a substantially vertical direction between these electrodes, and the liquid crystal molecules 5a cause the magnitude of the electric field to increase. Accordingly, it is inclined toward the alignment direction determined by the first alignment film 4 and the second alignment film 6. However, since no electric field is applied between the adjacent electrodes 3R and 3B and the common electrode 7, the direction of the electric field changes largely near the edge of the pixel electrode 3G. In particular, in the vicinity of the pixel electrode 3G on the pixel electrode 3B side, the liquid crystal molecules 5a exhibiting a tilt direction different from the tilt direction of the liquid crystal molecules 5a aligned in the alignment direction of the first alignment film 4 at the center of the pixel electrode 3G.
Is generated, and the liquid crystal molecules 5b tilted in a direction different from the alignment direction of the first alignment film 4 are generated. Therefore, the liquid crystal molecules 5 aligned in the alignment direction of the first alignment film 4
liquid crystal molecules 5 oriented in a different direction from
b causes disclination. In this disclination portion, a light modulation rate corresponding to the intensity of incident light cannot be obtained, and the electric field increases and the image is displayed as a dark portion on the screen. FIG.
In (A), the disclination is indicated by hatching.

【0014】このディスクリネーションは、電界が急峻
に変化している部分だけに生じるので、画素電極3R、
3G、3Bの大きさには無関係である。このため、画素
電極3R、3G、3Bの大きさが小さいほどその影響が
大きくなる。この結果、図6(B)に示すように、画素
gに生じているディスクリネーションに対応する部分で
反射されて出射する反射光の輝度は、低下する。
Since this disclination occurs only in the portion where the electric field changes sharply, the pixel electrodes 3R,
It is independent of the size of 3G, 3B. Therefore, the smaller the size of the pixel electrodes 3R, 3G, 3B, the greater the effect. As a result, as shown in FIG. 6B, the luminance of the reflected light that is reflected and emitted by the portion corresponding to the disclination occurring in the pixel g decreases.

【0015】次に、画素gを駆動し、画素r及び画素b
を駆動しない場合の画素r及び画素bへ与える電界の影
響について説明する。画素gを駆動する電圧による電界
が画素r及び画素b方向へ広がると、画素r及び画素b
の液晶層5の液晶分子5aには、この電界と垂直方向に
作用する力が加わるので、画素r及び画素bの液晶層5
の光変調率は増加する。この電界は、画素gから遠ざか
る方向に弱くなって行くので、画素r及び画素bの液晶
層5の光変調率は、画素gから遠ざかるにつれて小さく
なる。
Next, the pixel g is driven, and the pixel r and the pixel b are driven.
The effect of the electric field on the pixels r and b when the pixel is not driven will be described. When the electric field generated by the voltage for driving the pixel g spreads in the directions of the pixels r and b, the pixels r and b
The liquid crystal layer 5 of the pixel r and the pixel b is subjected to a force acting in a direction perpendicular to this electric field on the liquid crystal molecules 5a of the liquid crystal layer 5 of FIG.
The light modulation rate increases. Since this electric field becomes weaker in the direction away from the pixel g, the light modulation rate of the liquid crystal layer 5 of the pixel r and the pixel b decreases as the distance from the pixel g increases.

【0016】この結果、駆動していない画素r及び画素
bからも光変調の寄与を生じ、図6(B)中に示すよう
に、この反射光の輝度は、画素gから遠ざかるにつれて
低くなる。従って、この場合も電界の変化は、各画素電
極3R、3G、3Bの大きさに係わらないため、画素
r、g、bが小さくなるほど相対的に影響が大きくな
る。このように、画素gからは、ディスクリネーション
部分で低下した輝度の光を出射する一方、駆動していな
い画素r及び画素bからも光が出射するので、これらの
光が画素gから出射されるG光に混入するため、スクリ
ーン上に投影された光の色再現性が低下する。この関係
は、画素r及び画素bだけを駆動した場合にも同様であ
る。
As a result, light modulation also contributes to the pixels r and b that are not driven, and as shown in FIG. 6B, the luminance of the reflected light decreases as the distance from the pixel g increases. Therefore, also in this case, the change in the electric field does not depend on the size of each of the pixel electrodes 3R, 3G, and 3B. Therefore, the smaller the pixels r, g, and b, the larger the influence. As described above, while the pixel g emits light having reduced luminance at the disclination portion, the light also emits from the undriven pixels r and b, so that these lights are emitted from the pixel g. Of the light projected on the screen, the color reproducibility is reduced. This relationship is the same when only the pixel r and the pixel b are driven.

【0017】次に、画素g及び画素rを駆動し、画素b
を駆動しない場合に発生するディスクリネーションにつ
いて説明する。画素gと画素rとの間の電界は、画素g
と画素rとが同電位のため電界方向は略一定である。こ
のため、互いに隣接する画素電極3R及び3Gのエッジ
部近傍にはディスクリネーションの発生はない。しか
し、画素電極3B側の画素電極3G近傍では前記したよ
うに画素gだけを駆動したのと同様の電界方向の変化が
あるためディスクリネーションの発生がある。この結
果、図6(C)に示すように、画素gに生じているディ
スクリネーションに対応する部分で反射されて出射する
反射光の輝度は、低下する。
Next, the pixel g and the pixel r are driven, and the pixel b and the pixel b are driven.
The disclination that occurs when the device is not driven will be described. The electric field between pixel g and pixel r is
Since the pixel and the pixel r have the same potential, the direction of the electric field is substantially constant. Therefore, no disclination occurs near the edge portions of the pixel electrodes 3R and 3G adjacent to each other. However, in the vicinity of the pixel electrode 3G on the pixel electrode 3B side, there is a change in the direction of the electric field in the same manner as when only the pixel g is driven as described above, so that disclination occurs. As a result, as shown in FIG. 6C, the luminance of the reflected light that is reflected and emitted by the portion corresponding to the disclination occurring in the pixel g decreases.

【0018】次に、画素g及び画素rを駆動し、画素b
を駆動しない場合における画素g及び画素rによる電界
が隣接する画素bの横方向に延びて、画素bへ与える電
界の影響について説明する。画素g及び画素rを駆動す
る電圧による電界が画素b方向へ広がると、画素bの液
晶層5の液晶分子5aには、この電界と垂直方向に作用
する力が加わるので、画素bの液晶層5の光変調率は、
増加する。この電界は、画素g及び画素rから遠ざかる
方向に弱くなって行くので、画素bの液晶層5の光変調
率は、画素g及び画素rから遠ざかるにつれて小さくな
る。この結果、画素bの画素電極3Bからも光変調の寄
与を生じ、図6(C)中に示すように、この反射光の輝
度は、画素g及び画素rから遠ざかるにつれて低くな
る。
Next, the pixel g and the pixel r are driven, and the pixel b and the pixel b are driven.
The effect of the electric field on the pixel b when the electric field by the pixel g and the pixel r extends in the horizontal direction of the adjacent pixel b when the pixel is not driven will be described. When the electric field generated by the voltage for driving the pixels g and r spreads in the direction of the pixel b, the liquid crystal molecules 5a of the liquid crystal layer 5 of the pixel b are subjected to a force acting in the direction perpendicular to the electric field. The light modulation rate of 5 is
To increase. Since this electric field becomes weaker in the direction away from the pixels g and r, the light modulation rate of the liquid crystal layer 5 of the pixel b decreases as the pixels go away from the pixels g and r. As a result, light modulation contributes also from the pixel electrode 3B of the pixel b, and as shown in FIG. 6C, the luminance of the reflected light decreases as the distance from the pixel g and the pixel r increases.

【0019】画素rからはディスクリネーションのない
光が出射するのに対して画素gからは、ディスクリネー
ション部分で低下した光が出射されるので、画素rと画
素gとは異なる輝度の光が出射する一方、これらに隣接
する駆動していない画素bからも光が出射するので、こ
れらの光が画素rから出射されるR光及び画素gから出
射されるG光に混入するため、B光の補色を悪化させる
ことになる。
The pixel r emits light without disclination, whereas the pixel g emits light reduced at the disclination part, so that light having a different luminance from the pixels r and g is emitted. Are emitted from the undriven pixel b adjacent thereto, and these lights are mixed with the R light emitted from the pixel r and the G light emitted from the pixel g. It will worsen the complementary color of light.

【0020】この関係は、画素b及び画素rを駆動し、
画素gを駆動しない場合、画素g及び画素rを駆動し、
画素bを駆動しない場合にも同様の結果となる。このよ
うな反射型液晶表示デバイスを用いた液晶プロジェクタ
の色再現性を改善するためには、各画素を大きな電圧で
駆動しなければ良いが、十分な光変調が行えなくなるの
で、液晶プロジェクタ全体が暗くなる。この各画素r、
g、bから出射される光の輝度をディスクリネーション
を生じている部分に合わせるように電気的補正をするこ
とも考えられるが、駆動回路が複雑になりコストアップ
につながり実用的ではない。この場合も、最大の輝度が
可能な電圧より低いレベルに合わせる必要があるため、
白色を表示した時の輝度が低下してしまう。
This relationship is to drive pixel b and pixel r,
When the pixel g is not driven, the pixel g and the pixel r are driven,
The same result is obtained when the pixel b is not driven. In order to improve the color reproducibility of a liquid crystal projector using such a reflective liquid crystal display device, it is necessary to drive each pixel with a large voltage, but sufficient light modulation cannot be performed. Get dark. Each pixel r,
Although it is conceivable to perform electrical correction so that the luminance of the light emitted from g and b is adjusted to the portion where the disclination occurs, the driving circuit becomes complicated and the cost increases, which is not practical. In this case, too, the maximum brightness must be adjusted to a level lower than the possible voltage,
The brightness when displaying white is reduced.

【0021】また、ディスクリネーションを低減するた
め、液晶表示デバイスの液晶層5の液晶分子5aのプレ
チルト角(液晶分子が垂直方向から傾く角)を初期状態
から大きく傾けると良いことが知られている。しかし、
コントラスト比が悪化し、色再現性も悪くなる。
In order to reduce disclination, it is known that the pretilt angle (the angle at which the liquid crystal molecules are tilted from the vertical direction) of the liquid crystal molecules 5a of the liquid crystal layer 5 of the liquid crystal display device should be greatly tilted from the initial state. I have. But,
The contrast ratio deteriorates, and the color reproducibility also deteriorates.

【0022】そこで、本発明は上記問題に鑑みて成され
たものであり、3色光に対応する画素のうち、1つ又は
2つの画素を駆動した場合の色再現性の良好な反射型液
晶表示デバイスを提供することを目的とする。
Accordingly, the present invention has been made in view of the above problems, and a reflection type liquid crystal display having good color reproducibility when one or two of the pixels corresponding to three color lights are driven. The purpose is to provide a device.

【0023】[0023]

【課題を解決するための手段】本発明の反射型液晶表示
デバイスは、少なくとも、基板上に順次形成された3原
色光に対応し、所定ピッチに配列された3つの画素電極
を一組として、これをマトリクス状に配列されてなる画
素電極層と、第1配向膜と、一方、透明基板上に形成さ
れた共通電極と、第2配向膜とからなり、更に前記第1
配向膜と前記第2配向膜とを所定の間隙を有して対向配
置させて、前記基板と前記透明基板とが貼り合わされ、
前記間隙に注入された液晶層とからなる反射型液晶表示
デバイスにおいて、前記画素電極の一配列方向に対して
前記液晶層の液晶分子の配向方向を±30°〜±40°
の範囲にしたことを特徴とする。
The reflection type liquid crystal display device of the present invention comprises a set of at least three pixel electrodes corresponding to three primary color lights sequentially formed on a substrate and arranged at a predetermined pitch. It comprises a pixel electrode layer arranged in a matrix, a first alignment film, a common electrode formed on a transparent substrate, and a second alignment film.
The alignment film and the second alignment film are arranged facing each other with a predetermined gap, and the substrate and the transparent substrate are bonded to each other,
In a reflective liquid crystal display device comprising a liquid crystal layer injected into the gap, an orientation direction of liquid crystal molecules of the liquid crystal layer is ± 30 ° to ± 40 ° with respect to an alignment direction of the pixel electrode.
It is characterized by having been set in the range.

【0024】[0024]

【発明の実施の形態】本発明の実施形態について以下図
1〜図4を参照しながら説明する。図1は、液晶素子の
作製方法を示す図である。図2は、液晶素子の評価を行
う評価システムを示す図である。図3は、光強度比と液
晶分子の配向方向との関係を示す図である。図4は、相
対輝度と液晶分子の配向方向との関係を示す図である。
従来例と同一構成には同一符号を付し、その説明を省略
する。本発明の実施形態の反射型液晶表示デバイスは、
従来の反射型液晶表示デバイス1における液晶層5の液
晶分子5aを各画素電極3R、3G、3Bの一配列方向
に対して±30°〜±40°の範囲に傾けた方向に配向
させたものである。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. FIG. 1 illustrates a method for manufacturing a liquid crystal element. FIG. 2 is a diagram showing an evaluation system for evaluating a liquid crystal element. FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the light intensity ratio and the orientation direction of liquid crystal molecules. FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the relative luminance and the orientation direction of the liquid crystal molecules.
The same components as those of the conventional example are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted. The reflective liquid crystal display device according to the embodiment of the present invention includes:
In the conventional reflection type liquid crystal display device 1, the liquid crystal molecules 5a of the liquid crystal layer 5 are oriented in a direction inclined in a range of ± 30 ° to ± 40 ° with respect to the alignment direction of each of the pixel electrodes 3R, 3G, 3B. It is.

【0025】以下に、本発明の反射型液晶表示デバイス
における液晶素子Aの画素電極3R、3G、3Bのうち
の所定の2色光に対応する画素電極を駆動した状態で、
読出し光をこの反射型液晶表示デバイスに照射し、反射
した後、出射される読出し光の相対輝度及び光強度比を
調べた。ここでは、単純化して調べるためカラーフィル
タ9を除いた。また、3つの画素電極3R、3G、3B
のうち、R光対応の画素電極3RとG光対応の画素電極
3Gを駆動させた。
In the following, in the reflection type liquid crystal display device of the present invention, the pixel electrodes 3R, 3G, and 3B of the liquid crystal element A are driven while the pixel electrodes corresponding to predetermined two-color light are driven.
The readout liquid crystal display device was irradiated with readout light, and after reflection, the relative luminance and light intensity ratio of the readout light emitted were examined. Here, the color filter 9 is removed for simplification and examination. Also, three pixel electrodes 3R, 3G, 3B
Among them, the pixel electrode 3R for R light and the pixel electrode 3G for G light were driven.

【0026】液晶素子Aは、以下のようにして作製し
た。予めMOS基板2上にマトリクス状に配列されて形
成された画素電極3R、3G、3Bに第1ポリイミド膜
を塗布し、焼成後ラビング処理を行って第1配向膜4を
形成する。ここでは、画素電極3R、3G、3Bのピッ
チは、7.5μmである。図1(A)に示すように、こ
のラビング処理は、マトリクス状に配列された画素電極
3R、3G、3Bの一配列方向をX軸方向とする時、こ
のX軸方向に対して所定のラビング処理角θを有した方
向に行う。一方、図1(B)に示すように、ガラス基板
8上に形成された共通電極7に第2ポリイミド膜を塗布
し、焼成後、X軸方向に対して(180度-θ)方向、
即ち、第1配向膜4のラビング処理方向と反並行にラビ
ング処理を行って第2配向膜6を形成する。
The liquid crystal element A was manufactured as follows. A first polyimide film is applied to the pixel electrodes 3R, 3G, and 3B that are formed in a matrix on the MOS substrate 2 in advance, and rubbing is performed after firing to form a first alignment film 4. Here, the pitch between the pixel electrodes 3R, 3G, and 3B is 7.5 μm. As shown in FIG. 1A, when one arrangement direction of the pixel electrodes 3R, 3G, and 3B is defined as an X-axis direction, a predetermined rubbing process is performed with respect to the X-axis direction. The processing is performed in the direction having the processing angle θ. On the other hand, as shown in FIG. 1B, a second polyimide film is applied to the common electrode 7 formed on the glass substrate 8 and, after firing, a (180 ° -θ) direction with respect to the X-axis direction.
That is, rubbing is performed in an antiparallel direction to the rubbing direction of the first alignment film 4 to form the second alignment film 6.

【0027】次に、図1(C)に示すように、第1配向
膜4と第2配向膜6とを互いに対向させて、画素電極3
R、3G、3Bが形成されたMOS基板2上に厚さ3.
2μmのスペーサSを介して共通電極7が形成されたガ
ラス基板8を貼り合わせる。スペーサSによって得られ
る第1配向膜4と第2配向膜6との間の間隙に液晶層5
を注入して液晶素子Aを作製する。液晶層5の液晶分子
5aの配向方向は、第1及び第2配向膜4、6の配向方
向と同じであるので、X軸とθの角度をなす。
Next, as shown in FIG. 1C, the first alignment film 4 and the second alignment film 6 face each other,
2. thickness on the MOS substrate 2 on which R, 3G and 3B are formed;
The glass substrate 8 on which the common electrode 7 is formed is bonded via a 2 μm spacer S. The liquid crystal layer 5 is provided in a gap between the first alignment film 4 and the second alignment film 6 obtained by the spacer S.
To form a liquid crystal element A. Since the alignment direction of the liquid crystal molecules 5a of the liquid crystal layer 5 is the same as the alignment direction of the first and second alignment films 4 and 6, it forms an angle of θ with the X axis.

【0028】次に、液晶素子Aの相対輝度及び光強度比
を測定する評価システム10は以下の構成を有する。評
価システム10は、光源11と、この光源11から出射
される読出し光を偏光する偏光子12と、この偏光子1
2によって偏光された読出し光の半分を反射し、残りの
半分を通過させるハーフミラー13と、このハーフミラ
ー13で反射された読出し光の進行方向に配置された液
晶素子Aにより光変調された読出し光がハーフミラー1
3を介して出射する側に順次配列された検光子14と、
レンズ15と、輝度評価器16とからなる。なお、輝度
評価器16は、液晶素子Aの各画素r、g、bから出射
される読出し光のうち、特定の画素から出射される読出
し光の輝度を直接測定することができる。なお、読出し
光は、白色光でも単色光でも良い。
Next, the evaluation system 10 for measuring the relative luminance and the light intensity ratio of the liquid crystal element A has the following configuration. The evaluation system 10 includes a light source 11, a polarizer 12 for polarizing reading light emitted from the light source 11, and a polarizer 1.
2. A half mirror 13 that reflects half of the read light polarized by 2 and passes the other half, and a read light modulated by a liquid crystal element A disposed in the traveling direction of the read light reflected by the half mirror 13. Light is half mirror 1
Analyzers 14 sequentially arranged on the side that exits through 3;
It comprises a lens 15 and a luminance evaluator 16. The luminance evaluator 16 can directly measure the luminance of the read light emitted from a specific pixel among the read lights emitted from the pixels r, g, and b of the liquid crystal element A. Note that the reading light may be white light or monochromatic light.

【0029】この評価システム10を用いた液晶素子A
の相対輝度及び光強度比は以下のようにして測定する。
まず、液晶層5の液晶分子5aの配向方向を30°〜6
0°の範囲で変化させ作製された液晶素子Aを用意す
る。前記したように、ハーフミラー13で反射された読
出し光の出射側が液晶素子Aのガラス板8側と対向する
ように配置する。更に、駆動回路17を液晶素子Aに接
続し、この駆動回路17により、液晶素子Aにおける所
定の画素r、gを駆動させた状態にする。光源11から
読出し光を出射し、ハーフミラー13で反射された読出
し光を液晶素子Aに入射させる。前記読出し光は、液晶
素子Aの画素電極層3で反射して、ガラス板8側から出
射し、ハーフミラー13、検光子14、レンズ15を介
して輝度評価器16に入射させて輝度を測定する。
A liquid crystal element A using this evaluation system 10
Are measured as follows.
First, the orientation direction of the liquid crystal molecules 5a of the liquid crystal layer 5 is set to 30 ° to 6 °.
A liquid crystal element A manufactured by changing the angle in the range of 0 ° is prepared. As described above, the liquid crystal element A is arranged such that the emission side of the readout light reflected by the half mirror 13 faces the glass plate 8 side of the liquid crystal element A. Further, the driving circuit 17 is connected to the liquid crystal element A, and the driving circuit 17 drives predetermined pixels r and g of the liquid crystal element A. The reading light is emitted from the light source 11 and the reading light reflected by the half mirror 13 is incident on the liquid crystal element A. The readout light is reflected by the pixel electrode layer 3 of the liquid crystal element A, exits from the glass plate 8 side, enters the luminance evaluator 16 via the half mirror 13, the analyzer 14, and the lens 15, and measures the luminance. I do.

【0030】次に、画素r及び画素gを駆動させ、画素
bを駆動しない状態でこの液晶素子Aに読出し光を照射
し、画素電極3R又は、画素電極3Gだけから出射され
た読出し光を測定して画素gから出射された光に対する
画素rから出射された光の光強度比を測定した。その結
果を図3に示す。図3中、縦軸は、画素gから出射され
た光に対する画素rから出射された光の光強度比であ
り、横軸は、液晶層5の液晶分子5aの配向方向であ
る。
Next, the liquid crystal element A is irradiated with readout light in a state where the pixels r and g are driven and the pixel b is not driven, and the readout light emitted from only the pixel electrode 3R or the pixel electrode 3G is measured. Then, the light intensity ratio of the light emitted from the pixel r to the light emitted from the pixel g was measured. The result is shown in FIG. 3, the vertical axis represents the light intensity ratio of the light emitted from the pixel r to the light emitted from the pixel g, and the horizontal axis represents the orientation direction of the liquid crystal molecules 5a of the liquid crystal layer 5.

【0031】図3に示すように、液晶層5の液晶分子5
aの配向方向をX軸から30°〜40°の範囲で傾けた
方向に配向させた場合には、画素gから出射される光に
対する画素rから出射される光の光強度比は、0.68
〜0.95の範囲である。通常、この光強度比は、0.
65以上であれば、電気的補正も容易で視覚的に十分な
補色が得られるので、この範囲にすることにより良好な
色再現性が得られる。このことは、画素電極2G上に発
生するディスクリネーションが小さく、また、画素g及
び画素rによる電界が隣接する画素bへの影響が小さい
ためと思われる。また、画素r及び画素b又は、画素g
及び画素bだけを駆動させた場合にも同様な結果が得ら
れ、良好な色再現性が得られる。
As shown in FIG. 3, the liquid crystal molecules 5 of the liquid crystal layer 5
In the case where the alignment direction of a is tilted in the range of 30 ° to 40 ° from the X axis, the light intensity ratio of the light emitted from the pixel r to the light emitted from the pixel g is 0. 68
0.90.95. Normally, this light intensity ratio is 0.
If it is 65 or more, electrical correction is easy and a sufficiently complementary color can be obtained visually. Therefore, by setting it in this range, good color reproducibility can be obtained. This is presumably because the disclination generated on the pixel electrode 2G is small, and the electric field generated by the pixel g and the pixel r has little effect on the adjacent pixel b. Further, the pixel r and the pixel b or the pixel g
Similar results are obtained when only the pixel b is driven, and good color reproducibility is obtained.

【0032】次に、画素gを駆動させた状態で、読出し
光を液晶素子Aに照射し、これらの画素から出射する光
を測定して、この輝度を測定した。図4中、縦軸は、液
晶層5の液晶分子の配向方向が45°の時の輝度に対す
る相対輝度であり、横軸は、液晶層5の液晶分子の配向
方向θである。
Next, while the pixel g was driven, the liquid crystal element A was irradiated with readout light, the light emitted from these pixels was measured, and the luminance was measured. In FIG. 4, the vertical axis represents the relative luminance with respect to the luminance when the orientation direction of the liquid crystal molecules in the liquid crystal layer 5 is 45 °, and the horizontal axis represents the orientation direction θ of the liquid crystal molecules in the liquid crystal layer 5.

【0033】図4に示すように、相対輝度は、液晶層5
の液晶分子5aの配向方向が45°の時に頂点を有する
上に凸な曲線となり、この45°の時が最も高くなり、
30°〜60°の範囲では0.75〜1の範囲にある。
なお、図中の45°は、最大輝度を得ることを優先した
ために用いられていた従来の液晶分子5aの配向方向で
ある。通常、相対輝度が0.75以上では、視覚的に
は、大幅な低下が認められないため、液晶層5の液晶分
子5aの配向方向を30°〜60°の範囲にすれば、十
分な輝度を得られることがわかる。なお、画素r、画素
bだけを駆動させた場合も同様である。
As shown in FIG. 4, the relative luminance is
When the orientation direction of the liquid crystal molecules 5a is 45 °, the curve becomes an upwardly convex curve having an apex.
In the range of 30 ° to 60 °, it is in the range of 0.75 to 1.
Note that 45 ° in the drawing is the orientation direction of the conventional liquid crystal molecules 5a used for giving priority to obtaining the maximum luminance. In general, when the relative luminance is 0.75 or more, a significant decrease is not visually recognized. Therefore, if the orientation direction of the liquid crystal molecules 5a of the liquid crystal layer 5 is in the range of 30 ° to 60 °, sufficient luminance is obtained. It turns out that it can obtain. The same applies when only the pixel r and the pixel b are driven.

【0034】以上のように、液晶層5の液晶分子5aの
配向方向を30°乃至40°の範囲にすれば、画素電極
3R上に生じる液晶層5のディスクリネーションが小さ
く、画素g及び画素rによる電界が隣接する画素bへの
影響が小さくなるので、画素電極3R、3G、3Bを小
さい場合にも(画素電極3R、3G、3Bを高密度にし
た場合にも)良好な色再現性が得られ、かつ十分な輝度
を得ることができる。また、この範囲で単色駆動した
時、隣接した画素の浮きも小さくなり原色の色再現性も
向上する。上記では、液晶分子5aの配向方向を+の場
合について説明したが、−の場合も同様である。即ち、
液晶層5の液晶分子5aの配向方向が−40°〜−30
°の範囲の場合にも同様の効果が得られる。上記では、
MOS基板2とガラス基板8とを貼り合わせた際に、第
1配向膜4と第2配向膜6のラビング処理方向を反並行
としたが、反並行でない場合(ツイストしている場合)
には第1配向膜4のラビング処理角と第2配向膜6のラ
ビング処理角の中間の角度が±30°〜±40°の範囲
となるようにすれば同様の効果が得られる。
As described above, when the alignment direction of the liquid crystal molecules 5a of the liquid crystal layer 5 is set in the range of 30 ° to 40 °, the disclination of the liquid crystal layer 5 generated on the pixel electrode 3R is small, and the pixel g and the pixel Since the influence of the electric field by r on the adjacent pixel b is reduced, good color reproducibility can be obtained even when the pixel electrodes 3R, 3G, 3B are small (even when the pixel electrodes 3R, 3G, 3B are made dense). Is obtained, and a sufficient luminance can be obtained. In addition, when the single color driving is performed in this range, the floating of the adjacent pixels is reduced, and the color reproducibility of the primary colors is improved. Although the case where the alignment direction of the liquid crystal molecules 5a is + has been described above, the same applies to the case where the alignment direction is-. That is,
The alignment direction of the liquid crystal molecules 5a of the liquid crystal layer 5 is −40 ° to −30.
The same effect can be obtained in the case of the range of °. In the above,
When the MOS substrate 2 and the glass substrate 8 are bonded to each other, the rubbing directions of the first alignment film 4 and the second alignment film 6 are antiparallel, but are not antiparallel (when twisted).
The same effect can be obtained if the intermediate angle between the rubbing angle of the first alignment film 4 and the rubbing angle of the second alignment film 6 is in the range of ± 30 ° to ± 40 °.

【0035】[0035]

【発明の効果】本発明の反射型液晶表示デバイスによれ
ば、少なくとも、基板上に順次形成された3原色光に対
応し、所定ピッチに配列された3つの画素電極を一組と
して、これをマトリクス状に配列されてなる画素電極層
と、第1配向膜と、一方、透明基板上に形成された共通
電極と、第2配向膜とからなり、更に前記第1配向膜と
前記第2配向膜とを所定の間隙を有して対向配置させ
て、前記基板と前記透明基板とが貼り合わされ、前記間
隙に注入された液晶層とからなる反射型液晶表示デバイ
スにおいて、前記画素電極の一配列方向に対して前記液
晶層の液晶分子の配向方向を±30°〜±40°の範囲
にしたので、各画素電極を小さい場合にも(各画素電極
を高密度にした場合にも)輝度低下が少なく、良好な色
再現性が得られる。
According to the reflective liquid crystal display device of the present invention, at least three pixel electrodes arranged at a predetermined pitch and corresponding to the three primary color lights sequentially formed on the substrate are formed as a set. A pixel electrode layer arranged in a matrix, a first alignment film, a common electrode formed on a transparent substrate, and a second alignment film; and further comprising the first alignment film and the second alignment film. In a reflection type liquid crystal display device comprising a film and a liquid crystal layer injected into the gap, the substrate and the transparent substrate being bonded to each other with a predetermined gap therebetween, and one arrangement of the pixel electrodes. Since the orientation direction of the liquid crystal molecules of the liquid crystal layer is set in the range of ± 30 ° to ± 40 ° with respect to the direction, even if each pixel electrode is small (even if each pixel electrode is made high density), the brightness is reduced. And good color reproducibility is obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】液晶素子の作製方法を示す図である。FIG. 1 illustrates a method for manufacturing a liquid crystal element.

【図2】液晶素子の評価を行う評価システムを示す図で
ある。
FIG. 2 is a diagram showing an evaluation system for evaluating a liquid crystal element.

【図3】光強度比と液晶分子の配向方向との関係を示す
図である。
FIG. 3 is a diagram showing a relationship between a light intensity ratio and an alignment direction of liquid crystal molecules.

【図4】相対輝度と液晶分子の配向方向との関係を示す
図である。
FIG. 4 is a diagram showing the relationship between relative luminance and the orientation direction of liquid crystal molecules.

【図5】従来の反射型液晶表示デバイスを示す概略断面
図である。
FIG. 5 is a schematic sectional view showing a conventional reflective liquid crystal display device.

【図6】反射型液晶表示デバイスに入射した読出し光が
反射され出射した際の各画素r、g、bの輝度とその位
置関係を示す図であり、(A)は、液晶層の液晶分子及
び配向膜の傾斜角を示し、(B)は、画素gだけを最大
輝度に駆動した場合の輝度分布を示し、(C)は、画素
r及び画素gだけを最大輝度に駆動した場合の輝度分布
を示す図である。
6A and 6B are diagrams illustrating the luminance and the positional relationship of pixels r, g, and b when readout light that has entered a reflective liquid crystal display device is reflected and emitted, and FIG. 6A illustrates liquid crystal molecules in a liquid crystal layer. (B) shows the luminance distribution when only the pixel g is driven to the maximum luminance, and (C) shows the luminance when only the pixel r and the pixel g are driven to the maximum luminance. It is a figure showing distribution.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…反射型液晶表示デバイス、2…MOS基板(基
板)、3…画素電極層、3R、3G、3B…画素電極、
4…第1配向膜、4a…配向分子、5…液晶層、5a…
液晶分子、6…第2配向膜、7…共通電極、8…ガラス
板、9…カラーフィルタ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Reflection type liquid crystal display device, 2 ... MOS substrate (substrate), 3 ... pixel electrode layer, 3R, 3G, 3B ... pixel electrode
4 ... first alignment film, 4a ... alignment molecules, 5 ... liquid crystal layer, 5a ...
Liquid crystal molecules, 6: second alignment film, 7: common electrode, 8: glass plate, 9: color filter

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】少なくとも、基板上に順次形成された3原
色光に対応し、所定ピッチに配列された3つの画素電極
を一組として、これをマトリクス状に配列されてなる画
素電極層と、第1配向膜と、一方、透明基板上に形成さ
れた共通電極と、第2配向膜とからなり、更に前記第1
配向膜と前記第2配向膜とを所定の間隙を有して対向配
置させて、前記基板と前記透明基板とが貼り合わされ、
前記間隙に注入された液晶層とからなる反射型液晶表示
デバイスにおいて、前記画素電極の一配列方向に対して
前記液晶層の液晶分子の配向方向を±30°〜±40°
の範囲にしたことを特徴とする反射型液晶表示デバイ
ス。
1. A pixel electrode layer comprising at least a set of three pixel electrodes corresponding to three primary color lights sequentially formed on a substrate and arranged at a predetermined pitch, and arranged in a matrix. A first alignment film, on the other hand, a common electrode formed on a transparent substrate, and a second alignment film;
The alignment film and the second alignment film are arranged facing each other with a predetermined gap, and the substrate and the transparent substrate are bonded to each other,
In a reflective liquid crystal display device comprising a liquid crystal layer injected into the gap, an orientation direction of liquid crystal molecules of the liquid crystal layer is ± 30 ° to ± 40 ° with respect to an alignment direction of the pixel electrode.
A reflective liquid crystal display device characterized by the following range.
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