JP2003241181A - 反射型液晶表示素子及びその画像表示装置 - Google Patents

反射型液晶表示素子及びその画像表示装置

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JP2003241181A
JP2003241181A JP2002038255A JP2002038255A JP2003241181A JP 2003241181 A JP2003241181 A JP 2003241181A JP 2002038255 A JP2002038255 A JP 2002038255A JP 2002038255 A JP2002038255 A JP 2002038255A JP 2003241181 A JP2003241181 A JP 2003241181A
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μm
crystal display
average diameter
average
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JP2002038255A
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English (en)
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Yoshio Iwai
Tomoaki Sekime
Hisanori Yamaguchi
久典 山口
義夫 岩井
智明 関目
Original Assignee
Matsushita Electric Ind Co Ltd
松下電器産業株式会社
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 アンチグレア処理を施した偏光フィルムを使
用した液晶表示素子では、モアレやギラツキが発生して
いた。 【解決手段】 アンチグレア処理を施した偏光フィルム
20において、凸部28aの平均直径は50μm以下で
あり、かつ、平均隣接凸部間距離が100μm以下であ
り、かつ、平均直径に対する平均隣接凸部間距離の比率
が2以上であり、さらに好ましくは、凸部28aの平均
直径は25μm以下であり、かつ、平均隣接凸部間距離
が50μm以下であり、かつ、平均直径に対する平均隣
接凸部間距離の比率が2以上であり、さらに好ましくは
凸部28aの平均直径が5μm以上である。

Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【発明の属する技術分野】本発明は、反射型液晶表示素
子及び反射型液晶表示素子を搭載した画像表示装置に関
する。 【0002】 【従来の技術】反射型液晶表示素子は、薄型化及び軽量
化において優れており、また、極めて消費電力が低いと
いう特性から、近年、携帯型の情報端末のディスプレイ
をはじめとして、様々な用途に広く用いられている。 【0003】図5は、従来の反射型液晶表示素子の一例
を示す概略断面図である。この液晶表示素子1は、TF
T駆動タイプの反射型液晶表示素子1であり、液晶セル
17と、高分子フィルム11a,11bと偏光フィルム
10とから構成される。液晶セル17は、対向する一対
のガラス基板12a,12bと、ガラス基板12a,1
2bの間に液晶が挟持されて形成される液晶層16と、
カラーフィルタ層13と、透明電極14aと散乱反射金
属電極14bと、配向膜15a,15bとから構成され
る。液晶セル17の外側には、高分子フィルム11a,
11bと、偏光フィルム10とが配置されている。この
液晶セル2に電圧を印加することで、液晶層16の液晶
分子の配向状態を変化させてカラーフィルタ層13の各
カラーフィルタごとの光の透過率を変化させ、一方のガ
ラス基板12aの上面側に向かってカラー表示を行って
いる。また、反射型液晶表示素子1は自らは発光せず
に、光の透過強度を変化させて表示を行う受光型素子で
あり、且つ、バックライト等の光源を有しておらず、自
然光や室内光等の外部光を散乱反射金属電極14bに反
射させることで表示を行っている。 【0004】なお、一枚の偏光フィルムの透過率は45
%程度であり、このとき偏光フィルムの吸収軸に平行な
偏光の透過率はほぼ0%であり、垂直な偏光の透過率は
ほぼ90%である。したがって、偏光フィルムを二枚用
いる場合は、光が偏光フィルムを4回通って出射するた
め、カラーフィルタの吸収を考えないとき、(0.9)
4×50%=32.8%となり、反射率は白黒パネルで
も最大約33%となる。そこで、表示を明るくするため
に、偏光フィルムを一枚だけ使用して、液晶セルを一枚
の偏光フィルムと反射板で挟む構成がいくつか提案され
ている(例えば、特開平07−146469号公報や特
開平07−84252号公報)。この場合、偏光フィル
ムを2回しか通らないので、カラーフィルターの吸収を
考えないとき、(0.9)2×50%=40.5%とな
り、偏光フィルムを二枚用いた場合に対して最大約2
3.5%の反射率の向上が期待できる。 【0005】 【発明が解決しようとする課題】前述したように、反射
型液晶表示素子1は、透過型液晶表示素子のように外光
とは独立なバックライトシステム等からの一定の光源で
表示するのではなく、環境状態によって様々に変化する
外光を利用して表示を行う。外光には、直接光と間接
光、また、平行光と散乱光とが混在している。したがっ
て、反射型液晶表示素子1に一方向からのみ光が入射す
ることは非常に稀であり、一般には、ある広がりを持っ
た方向から入射してくる散乱成分を含んだ光を利用する
ことになる。このため、反射型液晶表示素子1では、偏
光フィルム10の表面に凸部18aと凹部18bとを形
成し、反射光を散乱させるアンチグレア処理が施されて
いる(図6)。アンチグレア処理(anti-glare treatme
nt:AG)は、偏光フィルム10の表面に凹凸などを設
けることによって鏡面反射を低減させる処理であり、反
射型液晶表示素子1の外側から入射する光線が反射する
ことにより発生する映り込みを低減させることが可能と
なる。 【0006】しかしながら、従来の反射型液晶表示素子
1では、アンチグレア処理によって形成される凸部18
a及び凹部18bと液晶セルの画素を形成しているドッ
トピッチとの干渉により、モアレやギラツキが極めて先
鋭に発生していた。ここで、反射型液晶表示素子におけ
るモアレの発生について説明する。モアレは、凸部18
a及び凹部18bで反射光の透過率が異なるために生じ
る明暗の縞と、反射型液晶素子1の画素となる液晶セル
のモザイク模様の配列とによって生じる干渉縞であり、
この縞によって画像が観察し難くなるという問題を生じ
る。 【0007】また、光の散乱度合いを表すヘイズ値が高
いと、入射光や出射光がアンチグレア処理によって散乱
されることにより、表示に利用されている光までが散乱
され、画像の輪郭のシャープネスが損なわれる画像ボケ
が発生していた。 【0008】そこで、本発明の目的は、モアレやギラツ
キ及び画像ボケの発生を抑制できるアンチグレア処理が
施された液晶表示素子及びその画像表示装置を提供する
ことにある。 【0009】 【課題を解決するための手段】本発明の請求項1記載の
反射型液晶表示素子は、対向する一対の基板の間に液晶
を挟持した液晶セルと、一方の基板側に配された反射手
段と、他方の基板の表示面側に配された偏光フィルムと
を備え、前記偏光フィルムの表面には凸部を形成するこ
とによるアンチグレア処理が施されている反射型液晶表
示素子において、アンチグレア処理の凸部の平均直径は
50μm以下であり、かつ、平均隣接凸部間距離が10
0μm以下であり、かつ、平均直径に対する平均隣接凸
部間距離の比率が2以上であること、さらに好ましく
は、前記凸部の平均直径は25μm以下であり、かつ、
平均隣接凸部間距離が50μm以下であり、かつ、平均
直径に対する平均隣接凸部間距離の比率が2以上である
ことを特徴とする。 【0010】この発明によれば、モアレやギラツキの発
生及び画像ボケの発生を防止することができる。すなわ
ち、上記範囲に設定すると、アンチグレア処理の凸部間
の距離が離れすぎたり、一つの凸部が占める面積が大き
すぎることがなく、モアレやギラツキの発生及び画像ボ
ケの発生を防止することができる。 【0011】本発明の請求項2記載の反射型液晶表示素
子は、請求項1記載の反射型液晶表示素子を前提とし
て、前記凸部の平均直径は5μm以上であることを特徴
とする。 【0012】この発明によれば、一つの凸部が締める面
積が小さすぎることがなく、光を散乱させることがで
き、外光の映り込みを防止するというアンチグレア処理
の効果を確保しつつも、モアレやギラツキの発生及び画
像ボケの発生を防止することができる。 【0013】請求項3記載の画像表示装置は、請求項1
又は請求項2のいずれかに記載の反射型液晶表示素子を
搭載することを特徴とする。 【0014】この発明によれば、請求項1又は請求項2
記載のいずれかに記載の反射型液晶表示素子の作用を反
映した画像表示装置となり、モアレやギラツキ及び画像
ボケの発生を防止することができる画像表示装置とな
る。 【0015】 【発明の実施の形態】まず、本発明者等は、従来の反射
型液晶表示素子に様々なアンチグレア処理を施した偏光
フィルムを用いて目視によりモアレやギラツキ及び画像
ボケの発生について観察し、その発生の原因について検
討した。その結果、アンチグレア処理の凸部間の距離が
離れすぎたり、一つの凸部が占める面積が大きすぎる場
合や小さすぎる場合に、モアレやギラツキ及び画像ボケ
が発生することがわかった。そこで、発明者等は、アン
チグレア処理の凸部間の距離と一つの凸部が占める面積
について、モアレ等が発生しない範囲を限定するために
実験1及び実験2を行った。以下に実験1及び実験2と
その結果を示す。 【0016】図1は、実験に使用する反射型液晶表示素
子2を示す概略断面図である。この反射型液晶表示素子
2は、偏光フィルムを使用するものであり、TFT駆動
タイプの反射型液晶表示素子2である。図1に示すよう
に、反射型液晶表示素子2は、液晶セル27と、高分子
フィルム21a,21bと偏光フィルム20とから構成
される。液晶セル27は、対向する一対のガラス基板2
2a,22bと、ガラス基板22a,22bの間に液晶
が挟持されて形成される液晶層26と、カラーフィルタ
層23と、透明電極24aと散乱反射金属電極24b
と、配向膜25a,25bとから構成される。液晶セル
27の外側には、高分子フィルム21a,21bと、偏
光フィルム20とが配置されている。この液晶セル27
に電圧を印加することで、液晶層26の液晶分子の配向
状態を変化させてカラーフィルタ層23の各カラーフィ
ルタごとの光の透過率を変化させ、一方のガラス基板2
2aの上面側に向かってカラー表示を行っている。ま
た、反射型液晶表示素子2は自らは発光せずに、光の透
過強度を変化させて表示を行う受光型素子であり(バッ
クライト等の光源を有しておらず)、自然光や室内光等
の外部光を反射手段(散乱反射金属電極24b)に反射
させることで表示を行っている。 【0017】一方のガラス基板22aの下面には、カラ
ーフィルタ層23が形成されている。カラーフィルタ層
23は、赤色、緑色、青色がストライプ状に配列されて
いる。各ストライプ状の配列は、顔料を分散した材料を
使用して、フォトリソグラフィーで形成される。 【0018】カラーフィルター層23の下側にはインジ
ウム・錫・オキサイドにより形成される透明電極24a
が形成されている。また、他方のガラス基板22bの上
側には、散乱反射金属電極24bとして、駆動用の薄膜
トランジスタ(TFT)及び反射電極が形成されてい
る。散乱反射金属電極24bは、薄膜トランジスタ(T
FT)を形成したガラス基板22bに、アクリル性感光
樹脂で凹凸を形成し、アルミで反射電極を蒸着すること
により形成される。 【0019】電極24aが形成されたガラス基板22a
の下側及び電極24bが形成されたガラス基板22bの
上側には、配向膜25a,25bが形成されている。配
向膜25a,25bは、電極24a,24bが形成され
たガラス基板22a,22b上に、ポリアミク酸のγブ
チロラクトン5重量%溶液を印刷し、250℃のオーブ
ンで硬化してポリイミド化した後、液晶の配向が63度
のツイスト角となるようにレーヨン布を用いた回転ラビ
ング法による配向処理を行うことによって形成される。 【0020】基板22aと22bとの間には、液晶層2
6を挟持するための間隔を形成するためのスペーサが挟
持されている(図示せず)。スペーサは直径3.0μm
の樹脂ビーズであり、150個/mm2の割合で散布さ
れている。 【0021】基板22aと22bとの間には、基板22
a,22bの周辺部に熱硬化性シール樹脂が形成されて
いる(図示せず)。熱硬化性シール樹脂は、例えば三井
東圧化学(株)製のストラクトボンド(商品名)であ
り、所定の径のガラスファイバーが1.5重量%混入さ
れている。 【0022】液晶層26は、基板22aと基板22bと
の間に挟持されるように形成されており、複屈折量が
0.09のエステル系ネマティック液晶から構成され
る。液晶層26は以下のように形成される。まず、一方
の基板22aの周辺部に、前記熱硬化性シール樹脂を印
刷し、さらに前記スペーサを散布した後、他方の基板2
2bに貼り合わせ、150℃で熱硬化性シール樹脂を硬
化する。その後、複屈折量が0.09のエステル系ネマ
ティック液晶を真空注入し、注入口を紫外線硬化性樹脂
で封口した後、紫外線光により紫外線硬化性樹脂を硬化
する。 【0023】前記液晶セル27の一方の基板22aの表
示面側(上面側)には、高分子フィルム21a,21b
が配置されている。高分子フィルム21a,21bは、
二軸性に延伸されたポリカーボネートであり、光学的に
色補償を行う位相差板である。 【0024】高分子フィルム21aの表示面側には、偏
光フィルム20が配置されている。偏光フィルム20
は、ニュートラルグレーの偏光フィルム(例えば、日東
電工(株)製NPF−HEG1425DU)であり、内
層20aと外層20bから構成される。外層20bは、
トリ・アセチル・セルロース層(TAC層)であり、シ
リカ系の粒子を混入することでアンチグレア(AG)処
理が施されている。また外層20bには無反射コート
(ARコート)も施されている。図2(a)(b)にア
ンチグレア処理を施した偏光フィルム20の斜視図及び
断面図を示す。凸部28aはシリカ系粒子が突出するこ
とにより形成される。凸部28aの直径29は、シリカ
系粒子の沈む程度によって様々であるが、シリカ系粒子
の直径に依存する。つまり、直径の大きなシリカ系粒子
を使用すると、凸部28aの平均直径は大きくなる。隣
接凸部間距離30は、一の凸部28aの中心から、隣接
する他の凸部28aの中心までの距離である。ここで、
凸部28aの中心とは、凸部28aを外層20bの表面
で切断した場合にできる断面の中心をいう。また、隣接
する他の凸部28aとは、一の凸部28aの中心から隣
接する他の凸部28aの中心に直線を引いたときに、そ
れら以外の凸部28aに遮られることがない凸部28a
をいう。そして、平均隣接凸部間距離とは、隣接凸部間
距離30の平均値である。平均隣接凸部間距離は、シリ
カ系粒子の混入量に依存する。つまり、シリカ系粒子の
混入量が少なければ、平均隣接凸部間距離は大きくな
る。 【0025】(実験1)シリカ系粒子の直径と混入量と
を変更することにより、凸部28aの平均直径及び平均
隣接凸部間距離とを異ならせた偏光フィルム20を複数
枚用意して、各偏光フィルム20を使用した場合の反射
型液晶表示素子2について実験を行った。各実験で使用
する外部光の条件は同一である。 【0026】実験1の結果を図3に示す。モアレやギラ
ツキと映り込みと画像ボケの発生については、それぞれ
目視により判断した。また、散乱度合いを表すヘイズ値
が30%以下(好ましくは20%以下)であれば画像ボ
ケは発生しないことが経験上確認されているため、それ
ぞれの反射型液晶表示素子2についてヘイズ値を測定し
た。図3(a)のグラフでは、平均直径と平均隣接凸部
間距離との関係を、前記実験結果に基づいてA乃至Fの
領域に区分してある。図3(b)は各領域ごとに、モア
レやギラツキの発生及び画像ボケの発生についてまとめ
た表である。A乃至Fの領域におけるモアレやギラツキ
の発生及び画像ボケの発生について以下のような結果を
得た。凸部28aの平均直径が50μm以下であり、か
つ、平均隣接凸部間距離が100μm以下であり、か
つ、平均直径に対する平均隣接凸部間距離の比率が2以
上である領域(D,E)では、モアレやギラツキの発生
はほとんど発生しないか又はほぼ発生せず、実用上問題
とならないレベルであった。また、散乱度合いを表すヘ
イズ値は30%以下となり、画像ボケは実用上問題とな
らないレベルであった。前記領域(D,E)のうち、前
記凸部28aの平均直径が25μm以下であり、かつ、
平均隣接凸部間距離が50μm以下であり、かつ、平均
直径に対する平均隣接凸部間距離の比率が2以上である
領域(E)では、モアレやギラツキはほとんど発生せ
ず、使用に際しさらに好ましいレベルであった。また、
散乱度合いを示すヘイズ値は20%以下となり、画像ボ
ケはほとんど発生しなかった。なお、凸部28aの直径
29よりも隣接凸部間距離30を小さくすることができ
ないため、領域Fは実験不可能である。 【0027】以上の実験1の結果より、凸部28aの平
均直径は50μm以下であり、かつ、平均隣接凸部間距
離が100μm以下であり、かつ、平均直径に対する平
均隣接凸部間距離の比率が2以上にすることにより、使
用に際し問題とならない程度にモアレやギラツキ及び画
像ボケの発生を防止できることがわかった。また、凸部
28aの平均直径は25μm以下であり、かつ、平均隣
接凸部間距離が50μm以下であり、かつ、平均直径に
対する平均隣接凸部間距離の比率が2以上にすることに
より、さらに効果的にモアレやギラツキ及び画像ボケを
防止できることがわかった。なお、偏光フィルム20の
表面にはアンチグレア処理が施されていることが前提で
あるので、凸部28aの平均直径は0μmよりも大きく
なければならない。 【0028】しかしながら、凸部28aの平均直径が小
さすぎる場合や平均隣接凸部間距離が小さすぎる場合に
は、モアレやギラツキ及び画像ボケを防止することはで
きても、映り込みが発生するという問題が生じた。これ
は、アンチグレア処理の凸部間(28aと28aの間)
の距離が近づきすぎたり、一つの凸部28aが締める面
積が小さすぎるために、アンチグレア処理の効果である
映り込みの防止を確保することはできないためである。
そこで、発明者等は、アンチグレア処理の凸部間(28
aと28aの間)の距離と一つの凸部28aが占める面
積について、映り込みが発生しない範囲を限定するため
に、前記領域D,Eにおいて映り込みの発生についても
目視による観察を行った。 【0029】(実験2)実験2の結果を図4に示す。領
域(D,E)のうち、凸部28aの平均直径が5μm未
満である領域(d2,e2)では、ヘイズ値が小さくな
り、映り込みが発生した。平均直径が5μm以上である
領域(d1,e1)のうち、領域d1では映り込みはほ
とんど発生せず、領域e1では映り込みはほぼ発生しな
かった。 【0030】実験2の結果より、凸部28aの平均直径
を5μm以上にすることにより、アンチグレア処理の効
果である映り込みの防止を確保しつつも、モアレやギラ
ツキを防止できることがわかった。 【0031】なお、本発明は、シリカ系粒子によってア
ンチグレア処理を施した偏光フィルム20に限らず、他
の方法により凹凸を形成することによりアンチグレア処
理を施した偏光フィルムにも適用可能である。 【0032】また、反射型液晶表示素子は、外光が弱く
なると、表示が不可能となり、使用できなくなる。この
ため、外光の反射光を利用して反射表示を行うととも
に、バックライトの透過光を利用して透過表示を行う半
透過型液晶表示装置が提案されており、本発明は半透過
型液晶表示素子についても適用可能である。 【0033】 【発明の効果】本発明によれば、アンチグレア処理の凸
部の平均直径は50μm以下であり、かつ、平均隣接凸
部間距離が100μm以下であり、かつ、平均直径に対
する平均隣接凸部間距離の比率が2以上であり、さらに
好ましくは、凸部の平均直径は25μm以下であり、か
つ、平均隣接凸部間距離が50μm以下であり、かつ、
平均直径に対する平均隣接凸部間距離の比率が2以上で
あることにより、モアレやギラツキ及び画像ボケの発生
を抑制できるアンチグレア処理が施された液晶表示素子
及びその画像表示装置となる。 【0034】

【図面の簡単な説明】 【図1】 実験に使用した液晶表示素子の断面図であ
る。 【図2】 実験に使用した偏光フィルムあり、(a)は
その斜視図、(b)はその断面図である。 【図3】 実験1の結果とその結果を表したグラフ化し
た図である。 【図4】 実験2の結果とその結果を表したグラフ化し
た図である。 【図5】 従来の液晶表示素子の断面図である。 【図6】 従来の偏光フィルムの図であり、(a)はそ
の斜視図、(b)はその断面図である。 【符号の説明】 1,2 液晶表示素子 10,20 偏光フィルム 20a 偏光フィルムの内層 20b 偏光フィルムの外層 11a,11b,21a,21b 高分子フィルム 12a,12b,22a,22b ガラス基板 13,23 カラーフィルタ層 14a,24a 透明電極 14b,24b 散乱反射金属電極(反射手段) 15a,15b,25a,25b 配向膜 16,26 液晶層 17,27 液晶セル 18a,28a 凸部 18b,28b 凹部 29 凸部の直径 30 隣接凸部間距離

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岩井 義夫 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Fターム(参考) 2H042 AA02 AA04 AA06 AA26 BA04 BA12 BA20 DA21 2H049 BA02 BB65 BC22 2H091 FA02Y FA07X FA11X FA14Y FA31Y FA41X FA41Z FB02 FB03 FB04 FC01 FC22 FC23 FD15 GA01 GA02 GA03 GA06 GA08 GA09 GA13 LA11 LA15 LA16 LA21 LA30 2K009 AA12 BB28 CC09

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 【請求項1】 対向する一対の基板の間に液晶を挟持し
    た液晶セルと、一方の基板側に配された反射手段と、他
    方の基板の表示面側に配された偏光フィルムとを備え、
    前記偏光フィルムの表面には凸部を形成することによる
    アンチグレア処理が施されている反射型液晶表示素子に
    おいて、 アンチグレア処理の凸部の平均直径は50μm以下であ
    り、かつ、平均隣接凸部間距離が100μm以下であ
    り、かつ、平均直径に対する平均隣接凸部間距離の比率
    が2以上であり、さらに好ましくは、凸部の平均直径は
    25μm以下であり、かつ、平均隣接凸部間距離が50
    μm以下であり、かつ、平均直径に対する平均隣接凸部
    間距離の比率が2以上であることを特徴とする反射型液
    晶表示素子。 【請求項2】 前記凸部の平均直径は5μm以上である
    ことを特徴とする請求項1記載の反射型液晶表示素子。 【請求項3】 前記請求項1又は請求項2のいずれかに
    記載の反射型液晶表示素子を搭載した画像表示装置。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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US8184244B2 (en) 2005-01-25 2012-05-22 Nitto Denko Corporation Liquid crystal display apparatus

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US8184244B2 (en) 2005-01-25 2012-05-22 Nitto Denko Corporation Liquid crystal display apparatus

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