JP4110889B2 - 液晶表示装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、半透過反射型のカラー液晶表示装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
半透過反射型の液晶表示装置としては、1つの画素領域内に部分的に反射層を形成することで反射表示領域を形成し、残部の光透過領域を透過表示領域としたものが知られている。この種の液晶表示装置においては、液晶表示装置を構成する2枚の基板のいずれかにカラーフィルタを設けることでカラー表示が可能になるが、前記透過表示領域と反射表示領域とでは、その表示方式の違いにより、光源から出射された光が観察者に到達する間にカラーフィルタを透過する回数が異なるために、前記両領域で共通のカラーフィルタを用いると透過表示の色度が反射表示に劣る、あるいは暗い反射表示となるなどの問題が生じる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、1画素領域内のカラーフィルタに透過表示用の色材層と反射表示用の色材層とをそれぞれの領域に区画して形成し、透過表示と反射表示の色度を揃えることが考えられる。このようなカラーフィルタを作製する場合、画素領域内に前記2種類の色材層を隙間無く形成する必要があり、極めて高精度の製造技術が要求される。そのため、通常は両色材層の境界部で両色材層が部分的に重なるように形成することとなり、その部分でカラーフィルタの層厚が大きくなるために、液晶層厚の不均一による表示の乱れが生じ易く、高コントラストの表示が得られない原因となっていた。
【0004】
本発明は、上記課題を解決するために成されたものであって、1画素領域内の反射表示領域と透過表示領域とで異なる色度が得られ、かつ明るい表示が得られる半透過反射型のカラー液晶表示装置を提供することを目的としている。
【0005】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は、対向して配置された第1基板及び第2基板と、前記第1基板に形成された対向電極と前記第2基板に形成された画素電極との間に挟持された液晶層と、前記画素電極と前記第2基板との間に配置された保持容量と、を備え、1つの画素領域内に反射表示領域と透過表示領域とが形成され、前記透過表示領域と前記反射表示領域との間に、前記液晶層の厚さが連続的に変化する傾斜領域を有し、前記第2基板の前記反射表示領域に反射層を備えた半透過反射型の液晶表示装置であって、前記保持容量は前記反射層と前記第2基板との間に配置され、容量線と電気的に接続された第1電極と前記第1電極に対向して配置された第2電極とを有し、前記第1電極の縁端部の少なくとも一部及び前記第2電極の縁端部の少なくとも一部が前記傾斜領域と平面視において重なっており、前記液晶層を挟持して、前記第1基板に第1の色材層と、前記第2基板に第2の色材層とが設けられたことを特徴とする。
上記構成によれば、第1の色材層と第2の色材層とにより、1画素領域内に複数の色度を有する液晶表示装置を容易に構成することができる。すなわち、反射表示用の色材と透過表示用の色材とを同一基板上に形成する場合のように、両色材の突き合わせや重なりを考慮する必要が無く、製造が容易であり、また明るい表示が得られる。
【0006】
次に、本発明の液晶表示装置は、前記第1の色材層が、前記反射表示領域を含む平面領域に形成され、前記第2の色材層が、前記透過表示領域を含む平面領域に形成されており、前記画素領域内に、平面視において前記両色材層が部分的に重なる領域を有する構成とすることができる。
上記構成によれば、前記反射表示領域においては、主に前記第1の色材層を介してカラー表示を行い、透過表示領域においては、主に第2の色材層を介してカラー表示を行う構成の液晶表示装置、あるいは反射表示領域と透過表示領域のいずれか又は両方において第1の色材層及び第2の色材層を介してカラー表示を行う構成の液晶表示装置が得られる。これらの液晶表示装置において、第1、第2の色材層は平面視において部分的に重なる領域を有しているため、前記色材層同士の突き合わせはこの領域の縁端において自然になされる。また、同一基板上で両色材層が重ね合わされるものではないため、複数の色材層を画素領域に設けていながら液晶層厚の不均一がこれらの色材層に起因して生じることがない。従って、係る構成によれば、反射表示と透過表示とで異なる色度を有し、表示品質に優れる液晶表示装置を容易に得ることができる。
【0007】
次に、本発明の液晶表示装置は、前記透過表示領域と反射表示領域との間に、前記液晶層の厚さが連続的に変化する傾斜領域を有しており、前記第1の色材層と第2の色材層とが平面的に重なる領域に、前記傾斜領域が含まれている構成とすることができる。
上記構成の液晶表示装置は、透過表示領域と、反射表示領域とで互いに異なる液晶層厚を有する構成とされており、両者の液晶層厚の変位領域が、前記傾斜領域とされたものである。この傾斜領域は、液晶層厚が一定ではないために表示には不適な領域である。本構成の液晶表示装置では、前記第1の色材層と、第2の色材層とが平面的に重なって比較的光が透過し難くされた領域に、前記傾斜領域が含まれるように配置されていることで、この傾斜領域を透過する光量を極力抑えることができ、これにより表示コントラストが低下するのを抑えることができる。
【0008】
次に、本発明の液晶表示装置は、前記第1の色材層の透過表示領域側の縁端が、前記傾斜領域の透過表示領域側の縁端と平面視略同一位置とされた構成とすることもできる。
上記構成によれば、主に反射表示用の色材層として機能する第1の色材層が透過表示領域において第2の色材層と平面的に重ならず、かつ表示不良部となる傾斜領域は覆うように形成されるので、透過表示領域の色度や開口率に影響せずに傾斜領域の光透過量を抑えることが可能になる。すなわち、第2の色材層のみで透過表示領域のカラー表示を行うため、透過表示領域の色度をより正確に設定することが可能である。
【0009】
次に、本発明の液晶表示装置は、前記第2の色材層の反射表示領域側の縁端が、前記傾斜領域の反射表示領域側の縁端と平面視略同一位置とされた構成とすることもできる。
上記構成によれば、主に透過表示用の色材層として機能する第2の色材層が反射表示領域において第1の色材層と平面的に重ならず、かつ表示不良部となる傾斜領域は覆うように形成されるので、反射表示領域の色度や開口率に影響せずに傾斜領域の光透過量を抑えることが可能になる。すなわち、第1の色材層のみで透過表示領域のカラー表示を行うため、透過表示領域の色度をより正確に設定することが可能である。
また、上記第1の色材層の縁端部配置と組み合わせることで、透過表示と反射表示の色度をそれぞれ独立かつ任意に設定することが可能になる。
【0010】
次に、本発明の液晶表示装置は、前記第1の色材層が、前記画素領域の全面に渡って形成された構成とすることもできる。
上記構成によれば、前記第1の色材層と第2の色材層とが平面的に重なる領域と、第1の色材層のみが設けられた平面領域とで異なる色度の表示が可能な液晶表示装置が得られる。そして、前記第1の色材層が反射表示領域を含む領域に形成され、前記第2の色材層が透過表示領域を含む領域に形成されているならば、前記第1の色材層と第2の色材層とが平面的に重なる領域が透過表示用の色材層として機能し、前記第1の色材層のみが設けられた平面領域が反射表示用の色材層として機能する液晶表示装置を構成することができる。このような構成とするならば、前記第2の色材層の縁端部が、前記異なる色度の領域同士の境界と一致するため、色度の異なる領域同士での突き合わせを考慮することなく色材層を形成することができるので、液晶表示装置の製造容易性を向上させることができる。
【0011】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
(第1の実施形態)
図1は、本発明の第1の実施形態であるアクティブマトリクス型の液晶表示装置を構成するマトリクス状に形成された複数の画素における配線構造を示す回路構成図であり、図2は、図1に示す1画素領域10の平面構成図であり、図3は、図2に示すA−A線に沿う部分断面構造図である。本実施形態の液晶表示装置は、図2及び図3に示すように、1つの画素領域内に反射表示領域33と透過表示領域34とを有し、前記表示領域33,34の間に傾斜領域18を有する液晶パネル1と、その背面側に配設されたバックライト(照明装置)2とを備えた半透過反射型の液晶表示装置である。
【0012】
図1に示すように、本実施形態の液晶表示装置は、複数の走査線11と、走査線11に対して交差する方向に延びる複数のデータ線12と、各走査線11と並列に延びる容量線13とがそれぞれ配線された構成を有しており、走査線11とデータ線12との各交点付近に、画素領域10が設けられている。画素領域10の各々には、画素電極23と、画素スイッチング素子としてのTFT素子22とが形成されており、画像信号が供給されるデータ線12がTFT素子22のソース領域に電気的に接続されている。TFT素子22のゲート電極には、走査線11が電気的に接続されている。また、画素電極23はTFT素子22のドレインに電気的に接続されており、走査線11から供給される走査信号によりTFT素子22をスイッチングすることで、データ線12から供給される画像信号を所定のタイミングで画素電極23に書き込み、液晶層を挟持して対向する電極との間で画像信号を保持するようになっている。また、前記画素電極23に書き込まれた画像信号のリークを防止するために、上記画素電極23と並列に保持容量17が付加されており、保持容量17を構成する一方の電極は容量線13に電気的に接続されている。
【0013】
次に、図2及び図3を参照して図1に示す画素領域10の詳細な構成について説明する。
図2に示すように、画素領域10には、平面視矩形状の透光性の画素電極23と、この画素電極23の一部領域に平面的に重なるように反射層35が形成されている。この反射層35が形成された領域が反射表示領域33とされており、この反射表示領域33の図示上側の透過表示領域34は、画素電極23が形成された領域のうち光を透過する領域とされている。反射層35の下層には、容量線13を構成する矩形状の電極部26が形成され、この電極部26の下層に形成された矩形状の容量電極27と互いに対向して配置され、保持容量17を構成している。また、平面視において電極部26は反射層35よりも透過表示領域34側に一部突出されており、容量電極27は前記電極部26よりもさらに透過表示領域34側に一部突出されている。そして、平面視において、これら反射表示領域33と、透過表示領域34との間の領域が傾斜領域18と対応する。
【0014】
また、画素領域10において、前記画素電極23の縦横の境界に沿ってデータ線12及び走査線11が設けられており、データ線12と走査線11との交差部近傍に、TFT素子22が形成されている。TFT素子22は、半導体層の一部である平面視略U形のTFT形成部24に形成されており、このTFT形成部24のU形の一方の先端には矩形状の容量電極27が延設されて前記TFT形成部24とともに半導体層を構成している。
そして、本実施形態に係るTFT素子22は、略U形のTFT形成部24と走査線11とが平面視において交差する2箇所にチャネル領域22a、22bが形成されたダブルゲート型のTFT素子とされている。TFT形成部24のデータ線12に沿う一方の腕部の先端にコンタクトホール25が形成され、このコンタクトホール25を介してデータ線12とTFT素子25のソース側とが電気的に接続されている。前記コンタクトホール25と反対側のTFT形成部24の腕部先端側がTFT素子24のドレイン側とされている。また、容量電極27の図示下端中央部に、コンタクトホール40が形成されており、このコンタクトホール40を介して反射層35と容量電極27との間の層に形成された中継層37に容量電極27が電気的に接続されている。前記中継層37には、コンタクトホール41を介して画素電極23が電気的に接続されており、コンタクトホール40,41及び中継層37を介してTFT素子22のドレインと画素電極23とが電気的に接続されている。また、前記コンタクトホール40,41を含む中継層37の平面領域は、反射層35に設けられた矩形状の開口部35aの平面領域と重なるように形成されている。
【0015】
一方、図3に示す断面構成図において、本実施形態の液晶表示装置は、互いに対向して配置されたアレイ基板20と、対向基板30と、これらの基板20,30に挟持された液晶層50とから概略構成された液晶パネル1と、この液晶パネル1の下基板20の外面側に配設されたバックライト2とを備えて構成されている。アレイ基板20は、ガラスやプラスチック、樹脂フィルムなどからなる透明基板20Aを有している。
前記基板20Aの内面側(液晶層50側)に、容量電極27と、容量電極27を覆う第1層間絶縁膜45と、電極部26(及び走査線11)と、電極部26を覆う第2層間絶縁膜46と、中継層37と、中継層37を覆う第3層間絶縁膜47と、反射層35及び第2カラーフィルタ(第2の色材層)42と、前記反射層35及び第2カラーフィルタ42とを覆う画素電極23と、が形成されている。
【0016】
前記容量電極27と電極部26とは液晶パネル垂直方向で互いに対向して配置されており、第1層間絶縁膜45を絶縁層とする保持容量17を形成している。中継層37は、第1層間絶縁膜45及び第2層間絶縁膜46を貫通して形成されたコンタクトホール40を介して容量電極27に電気的に接続されており、この中継層37は、第3層間絶縁膜47を貫通して形成されたコンタクトホール41を介して画素電極23と電気的に接続されている。
【0017】
反射層35は、電極部26上方の第3層間絶縁膜47上に形成されており、この反射層35と同層に隣接して第2カラーフィルタ42が配設されている。画素電極23は、これら反射層35及び第2カラーフィルタを覆って形成されている。反射層35が形成された領域の第3層間絶縁膜47表面には、微細な凹部32が複数形成されている。
また、基板20Aの外面側には、偏光板21が設けられている。
【0018】
対向基板30は、ガラスやプラスチック、樹脂フィルムなどからなる透明基板30Aを有しており、基板30Aの内面側(液晶層50側)には、反射表示領域33及び透過表示領域34にほぼ対応する平面領域に第1カラーフィルタ(第1の色材層)48が形成されており、この第1カラーフィルタ48上に部分的に樹脂層36が設けられており、この樹脂層36及び第1カラーフィルタ48とを覆うようにITO等の透明導電材料からなる対向電極38が設けられている。基板30Aの外面側には、偏光板39が設けられている。
前記樹脂層36は、画素領域10の反射表示領域33に対応する位置に形成されており、この樹脂層36により反射表示領域33の液晶層厚drと、透過表示領域34の液晶層厚dtとを調整すること前記両表示領域における光路長を調整し、反射表示と透過表示のいずれにおいても高輝度の表示を可能にしている。また樹脂層36は、その縁端部に、基板30Aに対して傾斜した傾斜部36aを有しており、この傾斜部36aは反射層35の平面領域から外側に配置されている。本明細書では、この傾斜部36aのうち、反射表示領域33と透過表示領域34との間に位置される部分の平面領域を傾斜領域18としている。
尚、図示は省略したが、画素電極23及び対向電極38上には、これらの電極を覆って配向膜が設けられている。
【0019】
上記構成の本実施形態の液晶表示装置は、明るい屋外等の外光を利用できる環境では反射表示領域33の反射層35により外光を反射させて反射表示を行い、外光の利用が困難な環境では、バックライト2から出射される光を透過させて透過表示を行うようになっている。
上記の液晶表示装置では、対向基板30の反射表示領域33と透過表示領域34とを含む領域に第1カラーフィルタ48が設けられ、アレイ基板20の透過表示領域34を含む領域に第2カラーフィルタ42が設けられていることで、反射表示領域33においては、第1カラーフィルタ48を用いたカラー表示を行い、透過表示領域においては、第1カラーフィルタ48と第2カラーフィルタ42の両方を用いたカラー表示を行うようになっている。このような構成とすることで、反射表示と透過表示との色度が適切に調整されるとともに、第1カラーフィルタ48と第2カラーフィルタ42との平面的な境界は、第2カラーフィルタ42の縁端部と一致するため、反射表示用のカラーフィルタと透過表示用のカラーフィルタを同一基板に形成する場合に比して、カラーフィルタの加工精度が緩和され、製造の容易性が向上する。従って、本実施形態の構成は、特に画素領域10がより微細な高精細の液晶表示装置に好適な構成である。
【0020】
また、アレイ基板20側の第2カラーフィルタ42は、この傾斜領域18と平面的に重なる位置まで延在しており、傾斜領域18において第1カラーフィルタ48と第2カラーフィルタ42とが平面的に重なっているので、液晶層50の厚さが変化しているために表示領域として不適な傾斜領域18において、光が比較的透過し難くくなり、この傾斜領域18を覆うためのブラックマスクを設けなくとも表示のコントラストが低下するのを極力抑えることができ、開口率の向上による表示輝度の向上効果を得ることができる。
【0021】
尚、上記実施の形態では、第2カラーフィルタ42の反射表示領域33側の縁端と、反射層35の縁端とが突き合わされて形成され、両者の境界が傾斜部36aの反射表示領域33の縁端と平面視略同一位置とされた場合について説明したが、この第2カラーフィルタ42の縁端は、少なくとも傾斜領域18から外側(反射表示領域33側)に形成されていれば良く、場合によってはその一部が、反射層35の一部と重なるように形成されていても良い。このような場合であっても、反射表示の色度に若干の影響はあるものの、透過表示の色度には影響が無く、また開口率を低下させることもないので、高コントラストで明るい、高品位の表示を得ることができる。
【0022】
(第2の実施形態)
次に、図4及び図5を参照して本発明の第2の実施形態について説明する。図4は、本発明の第2の実施形態の液晶表示装置における1画素領域を示す平面構成図であり、図5は、図4に示すB−B線に沿う部分断面構成図である。これらの図に示す本実施形態の液晶表示装置と、図1ないし図3に示す液晶表示装置との異なる点は、対向基板30に設けられた第1カラーフィルタ(第1の色材)の構成のみである。従って、以下では、このカラーフィルタの構成についてのみ詳細に説明することとし、上記第1の実施形態と重複する説明については省略する。また、図4及び図5において、図1ないし図3に示すものと同一の符号は、同一の構成要素を示している。
【0023】
本実施形態の液晶表示装置では、図4及び図5に示すように、反射表示領域33に対応する領域の基板30A内面に第1カラーフィルタ49が設けられており、このカラーフィルタ49上に樹脂層36が形成されている。また、樹脂層36を覆って基板30A上に対向電極38が形成されている。第1カラーフィルタ49の縁端部と樹脂層36の縁端部は、平面視略同一位置とされ、樹脂層36の周縁部に形成された傾斜部36aは、上記第1の実施形態の液晶表示装置と同様に反射層35の平面領域から外側に配置されている。すなわち、アレイ基板20側の第2カラーフィルタ42の反射表示領域33側の縁端と、反射層35の透過表示領域34側の縁端とは突き合わされて形成されているので、反射表示領域33、透過表示領域34間の傾斜部36aの平面領域である傾斜領域18において、第1カラーフィルタ49とアレイ基板20側の第2カラーフィルタ42とが平面的に重なるように配置されている。
【0024】
上記構成の本実施形態の液晶表示装置では、図4及び図5に示すように、第1カラーフィルタ49と第2カラーフィルタ42とが、傾斜領域18のみで平面的に重なるようになっているため、反射表示では第1カラーフィルタ49を介してカラー表示を行い、透過表示では第2カラーフィルタ42を介してカラー表示を行うようになっている。このような構成とすることで、透過表示と反射表示の色度を独立かつ任意に設定することが可能になり、色度調整の自由度が向上する。また、傾斜領域18においては、第1カラーフィルタ49と第2カラーフィルタ42とが平面的に重なっているので、液晶層50の厚さが変化しているために表示領域として不適な傾斜領域18において、光が比較的透過し難くくなり、この傾斜領域18を覆うためのブラックマスクを設けなくとも表示のコントラストが低下するのを極力抑えることができ、開口率の向上による表示輝度の向上効果を得ることができる。
【0025】
尚、本実施形態に係る液晶表示装置では、第1カラーフィルタ49の透過表示領域34側の縁端が、樹脂層36の透過表示領域側の縁端と平面視略同一位置とされ、第2カラーフィルタ42の反射表示領域33側の縁端と反射層35の透過表示領域34側の縁端とが平面視略同一位置とした場合について図示して説明したが、前記第1カラーフィルタ49の透過表示領域側の縁端は、少なくとも樹脂層36の透過表示領域側の縁端から外側に配置されていれば良く、第2カラーフィルタ42の反射表示領域33側の縁端は、少なくとも傾斜領域18の反射表示領域33側の縁端から外側(反射表示領域側)に配置されていればよい。すなわち、第1カラーフィルタ49と第2カラーフィルタ42とが平面的に重なる領域が、傾斜部36aの平面領域である傾斜領域18を含んでいれば、表示の色度に若干の影響はあるものの、開口率を低下させることなく傾斜領域18が視認され難くすることができる。
本実施形態の液晶表示装置においても、第1カラーフィルタ49と第2カラーフィルタ42とが別々の基板に設けられていることで、前記両カラーフィルタ49,42の平面的重なりが液晶層50の厚さに影響しないという利点を有している。
【0026】
(電子機器への応用例)
上記実施の形態の液晶表示装置は、電子ブック、パーソナルコンピュータ、携帯電話、ディジタルスチルカメラ、液晶テレビ、ビューファインダ型あるいはモニタ直視型のビデオテープレコーダ、カーナビゲーション装置、ページャ、電子手帳、電卓、ワードプロセッサ、ワークステーション、テレビ電話、POS端末、タッチパネルを備えた機器等々の画像表示手段として好適に用いることができ、いずれの電子機器においても、高品位のカラー表示を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 図1は、本発明の第1の実施形態の液晶表示装置の配線構造を示す回路構成図である。
【図2】 図2は、図1に示す1画素領域10の平面構成図である。
【図3】 図3は、図2に示すA−A線に沿う部分断面構造図である。
【図4】 図4は、本発明の第2の実施形態における1画素領域を示す平面構成図である。
【図5】 図5は、図4に示すB−B線に沿う部分断面構成図である。
【符号の説明】
10 画素領域、20A 基板、30A 基板、48,49 第1カラーフィルタ(第1の色材層)、42 第2カラーフィルタ(第2の色材層)、35 反射層、33 反射表示領域、34 透過表示領域
Claims (6)
- 対向して配置された第1基板及び第2基板と、前記第1基板に形成された対向電極と前記第2基板に形成された画素電極との間に挟持された液晶層と、前記画素電極と前記第2基板との間に配置された保持容量と、を備え、1つの画素領域内に反射表示領域と透過表示領域とが形成され、前記透過表示領域と前記反射表示領域との間に、前記液晶層の厚さが連続的に変化する傾斜領域を有し、前記第2基板の前記反射表示領域に反射層を備えた半透過反射型の液晶表示装置であって、
前記保持容量は前記反射層と前記第2基板との間に配置され、容量線と電気的に接続された第1電極と前記第1電極に対向して配置された第2電極とを有し、前記第1電極の縁端部の少なくとも一部及び前記第2電極の縁端部の少なくとも一部が前記傾斜領域と平面視において重なっており、
前記液晶層を挟持して、前記第1基板に第1の色材層と、前記第2基板に第2の色材層とが設けられたことを特徴とする液晶表示装置。 - 前記第2電極は前記第1電極と前記第2基板との間に配置され、
前記第2電極の前記透過表示領域側の縁端が、前記第1電極の前記透過表示領域側の縁端よりも前記透過表示領域側に位置することを特徴とする請求項1に記載の液晶表示装置。 - 前記第1の色材層が、前記反射表示領域を含む平面領域に形成され、
前記第2の色材層が、前記透過表示領域を含む平面領域に形成されており、
前記傾斜領域内に、平面視において前記第1の色材層と前記第2の色材層とが部分的に重なる領域を有することを特徴とする請求項1又は2に記載の液晶表示装置。 - 前記第2の色材層の反射表示領域側の縁端が、前記傾斜領域の反射表示領域側の縁端と平面視略同一位置とされたことを特徴とする請求項3に記載の液晶表示装置。
- 前記第1の色材層の透過表示領域側の縁端が、前記傾斜領域の透過表示領域側の縁端と平面視略同一位置とされたことを特徴とする請求項4に記載の液晶表示装置。
- 前記第1の色材層が、前記画素領域の全面に渡って形成されたことを特徴とする請求項4に記載の液晶表示装置。
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