JPH1010512A - 液晶表示素子 - Google Patents

液晶表示素子

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JPH1010512A
JPH1010512A JP8167293A JP16729396A JPH1010512A JP H1010512 A JPH1010512 A JP H1010512A JP 8167293 A JP8167293 A JP 8167293A JP 16729396 A JP16729396 A JP 16729396A JP H1010512 A JPH1010512 A JP H1010512A
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JP
Japan
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liquid crystal
crystal display
phosphor layer
phosphor layers
phosphor
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JP8167293A
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Inventor
Toshiro Takei
寿郎 武井
Yasuhiro Daiku
康宏 代工
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Casio Computer Co Ltd
Original Assignee
Casio Computer Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】蛍光体層を用いてカラー画像を表示する反射型
の液晶表示素子として、前記蛍光体層の上に形成する透
明電極の断線や液晶分子の配向状態の乱れを生じさせな
いようにして、信頼性および表示品質を向上させ、しか
も、より高輝度でかつ鮮明なカラー画像を表示すること
ができるものを提供する。 【解決手段】裏側基板2の内面に、白色下地膜12の上
に複数の色の蛍光体層13R,13G,13Bを形成し
た蛍光反射膜11を設け、その各色の蛍光体層の側面を
それぞれ傾斜面とすることによって、これらの蛍光体層
の上に形成する透明電極15の断線や液晶分子aの配向
状態の乱れを生じさせないようにし、さらに、前記蛍光
反射膜11に入射した光を白色下地膜12で散乱させて
より多くの光を蛍光体層13R,13G,13Bに吸収
させることにより、これらの蛍光体層が発する着色蛍光
の強度を高めてやるようにした。

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、蛍光体層を用い
てカラー画像を表示する反射型の液晶表示素子に関する
ものである。
【0002】
【従来の技術】カラー画像を表示する液晶表示素子とし
ては、一般に、液晶層をはさんで対向する表裏一対の基
板のうちのいずれか一方の基板の内面に、各画素部にそ
れぞれ対応させて、複数の色カラーフィルタ、例えば
赤、緑、青の三色のカラーフィルタを交互に並べて形成
したものが知られている。
【0003】しかし、この液晶表示素子は、カラーフィ
ルタを用いて透過光を着色するものであるため、その表
示が暗いという問題をもっている。これは、カラーフィ
ルタが、可視光のうちの特定の波長域の光を透過させ他
の波長域の光を吸収して着色光とするものであるため、
このカラーフィルタでの光吸収が大きいからであり、特
に、自然光や室内照明光等の外光を利用して表示す反射
型の表示素子では、表面側から入射した光がカラーフィ
ルタを透過して裏面側の反射板で反射され、再び前記カ
ラーフィルタを透過して表面側に出射するため、カラー
フィルタでの光吸収がより大きくなって、表示がかなり
暗くなる。
【0004】そこで、従来から、蛍光体層を用いてカラ
ー画像を表示する液晶表示素子が提案されている。この
液晶表示素子は、液晶層をはさんで対向する表裏一対の
基板のうちの裏側の基板の内面に、各画素部にそれぞれ
対応させて複数の色の蛍光体層、例えば赤、緑、青の三
色の蛍光体層を交互に並べて形成したものであり、この
液晶表示素子は一般に、その裏面(裏側基板の外面)に
反射板を配置して、反射型表示素子として使用されてい
る。
【0005】すなわち、この液晶表示素子は、光を受け
て着色蛍光を発する蛍光体層によって着色光を得るもの
であり、前記蛍光体層は、カラーフィルタのように可視
光のうちの特定の波長域の光を透過させ他の波長域の光
を吸収して着色光とするものではなく、吸収光のエネル
ギーによって蛍光を発するものであるため、この蛍光体
層が発生する着色光の強度は、カラーフィルタによる着
色光の強度に比べてはるかに高く、したがって、外光を
利用して反射型表示を行なうものであっても、充分な明
るさのカラー画像を表示することができる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記蛍光体
層を用いる液晶表示素子においては、蛍光体層がその吸
収光量に応じた強度の着色蛍光を発するため、充分な強
度の着色蛍光を得るには、前記蛍光体層を厚く形成する
ことが望まれる。
【0007】また、この液晶表示素子においては、その
一対の基板の内面にそれぞれ設ける透明電極のうちの裏
側基板に設ける透明電極を、前記蛍光体層の上に形成す
るのが望まれており、このように蛍光体層の上に透明電
極を形成すれば、両基板の電極間に印加される電圧を効
率良く液晶に作用させることができる。
【0008】しかしながら、従来の蛍光体層を用いる液
晶表示素子は、前記蛍光体層を厚くすると、蛍光体層部
分と隣り合う蛍光体層間の部分との段差が大きくなるた
め、これらの蛍光体層の上に形成された透明電極の厚さ
が前記蛍光体層の側面部において極端に薄くなって、こ
の電極に断線欠陥が発生することがあるし、また、前記
段差の影響により液晶分子の配向状態が乱れて、光の漏
れによる表示欠陥を発生することがあった。
【0009】この発明は、蛍光体層を用いてカラー画像
を表示する反射型の液晶表示素子として、充分な強度の
着色蛍光が得られるように前記蛍光体層を厚くしても、
この蛍光体層の上に形成する透明電極の断線や液晶分子
の配向状態の乱れを生じさせないようにして、信頼性お
よび表示品質を向上させ、しかも、より高輝度でかつ鮮
明なカラー画像を表示することができるものを提供する
ことを目的としたものである。
【0010】
【課題を解決するための手段】この発明の液晶表示素子
は、液晶層をはさんで対向する表裏一対の基板のうちの
裏側の基板の内面に、白色の下地膜の上に各画素部にそ
れぞれ対応させて複数の色の蛍光体層を交互に並べて形
成した蛍光反射膜を設け、この裏側基板の内面に設ける
透明電極を前記蛍光反射膜の上に形成するとともに、前
記蛍光反射膜の各色の蛍光体層の側面をそれぞれ、前記
基板面に対して斜めに立ち上がる傾斜面としたことを特
徴とするものである。
【0011】すなわち、この発明の液晶表示素子は、前
記蛍光反射膜の各色の蛍光体層の側面をそれぞれ基板面
に対して斜めに立ち上がる傾斜面とすることにより、蛍
光体層部分と隣り合う蛍光体層間の部分との段差をなだ
らかにしたものであり、したがって、充分な強度の着色
蛍光が得られるように前記蛍光体層を厚くしても、これ
らの蛍光体層の上に形成する透明電極の断線や液晶分子
の配向状態の乱れは生じないから、信頼性および表示品
質を向上させることができる。
【0012】しかも、この液晶表示素子においては、白
色の下地膜の上に複数の色の蛍光体層を形成して前記蛍
光反射膜を構成しているため、この蛍光反射膜に入射し
た光を前記白色の下地膜で散乱させて、より多くの光を
前記蛍光体層に吸収させることができ、したがって、前
記蛍光体層が発する着色蛍光の強度を高めて、より高輝
度でかつ鮮明なカラー画像を表示することができる。
【0013】
【発明の実施の形態】この発明の液晶表示素子は、その
裏側基板の内面に、白色の下地膜の上に複数の色の蛍光
体層を形成した蛍光反射膜を設け、その各色の蛍光体層
の側面をそれぞれ前記基板面に対して斜めに立ち上がる
傾斜面とすることによって、これらの蛍光体層の上に形
成する透明電極の断線や液晶分子の配向状態の乱れを生
じさせないようにし、さらに、前記蛍光反射膜に入射し
た光を前記白色の下地膜で散乱させてより多くの光を前
記蛍光体層に吸収させることによって、前記蛍光体層が
発する着色蛍光の強度を高めてやるようにしたものであ
る。
【0014】この発明の液晶表示素子において、前記蛍
光体層の側面の基板面に対する傾斜角は60°以下、よ
り好ましくは45°以下であるのが望ましく、前記蛍光
体層の側面の傾斜角をこのように選べば、前記各色の蛍
光体層の上に形成する透明電極の断線や液晶分子の配向
状態の乱れをほとんどなくすことができる。
【0015】また、この発明の液晶表示素子において、
前記各色の蛍光体層の表面は、少なくともその蛍光体層
が対応する画素部の全域にわたってほぼ平坦であるのが
望ましく、このようにすれば、各画素の表示色およびそ
の輝度を、画素全域にわたってほぼ均一にすることがで
きる。
【0016】
【実施例】図1はこの発明の一実施例を示す液晶表示素
子の一部分の断面図である。なお、この実施例の液晶表
示素子はアクティブマトリックス方式のものである。こ
の液晶表示素子の構成を説明すると、液晶LCの層をは
さんで対向する表裏一対の基板1,2のうち、表側の基
板(図において上側の基板)1は、ガラス板等からなる
無色の透明板であり、この表側基板1の内面には、複数
の透明な画素電極3とこれらの画素電極3にそれぞれ対
応する複数のスイッチング素子4とが行方向および列方
向に並べてマトリックス状に配列形成されており、その
上に、配向処理を施した配向膜10が形成されている。
【0017】上記スイッチング素子4は例えばTFT
(薄膜トランジスタ)であり、このTFT4は、基板1
上に形成されたゲート電極5と、このゲート電極5を覆
うゲート絶縁膜6と、前記ゲート絶縁膜6の上に前記ゲ
ート電極5と対向させて形成されたa−Si (アモルフ
ァスシリコン)等からなる半導体膜7と、この半導体膜
8の両側部に形成されたソース電極8およびドレイン電
極9とからなっている。なお、前記ゲート絶縁膜6は透
明膜であり、液晶表示素子の表示領域全体にわたって形
成されている。
【0018】また、図示しないが、上記表側基板1の内
面には、上記TFT4のゲート電極5にゲート信号を供
給するゲートライン(アドレスライン)と、前記TFT
4のドレイン電極9に画像データに応じたデータ信号を
供給するデータラインとが配線されている。前記ゲート
ラインは、基板1上に、上記TFT4のゲート電極5と
一体に形成されており、このゲートラインは、その端子
部を除いてゲート絶縁膜6で覆われている。また、デー
タラインは、前記ゲート絶縁膜6の上に形成されてお
り、このデータラインはTFT4のドレイン電極9につ
ながっている。
【0019】また、上記画素電極3は、上記ゲート絶縁
膜6の上に形成されており、各画素電極3はそれぞれ、
その一端において対応するTFT4のソース電極8に接
続されている。
【0020】一方、裏側の基板(図において下側の基
板)2は、ガラス板等からなっており、この裏側基板2
の内面には、蛍光反射膜11が液晶表示素子の表示領域
全体にわたって設けられており、この蛍光反射膜11の
上に、前記表側基板1の各画素電極3に対応する一枚膜
状の透明な対向電極15が形成されるとともに、その上
に、配向処理を施した配向膜16が形成されている。
【0021】上記蛍光反射膜11は、裏側基板2の上に
白色の下地膜12を形成し、その上に各画素部(各画素
電極3が対応する部分)にそれぞれ対応させて複数の色
の蛍光体層、例えば赤、緑、青の三色の蛍光体層13
R,13G,13Bを交互に並べて形成したものであ
る。
【0022】この蛍光反射膜11の白色下地膜12は、
例えば、硫酸バリウムを基板2上に塗布して形成された
ものであり、この白色下地膜12は、それに入射した光
を広範囲に散乱させて反射する特性をもっている。
【0023】また、上記蛍光体層13R,13G,13
Bは、それぞれ、その色の蛍光染料または蛍光顔料ある
いはその両方を分散させた感光性レジストを前記白色下
地膜12の上に塗布し、その膜を所定のパターンに露光
処理した後に現像処理する方法で形成されたものであ
り、これらの蛍光体層13R,13G,13Bの側面は
それぞれ、基板2面に対して斜めに立ち上がる傾斜面と
なっている。
【0024】この傾斜面は、蛍光体層13R,13G,
13Bを形成する際の感光性レジスト膜の露光量を選択
することによって形成されたものであり、前記感光性レ
ジスト膜を弱い光で長い時間露光することにより、ま
た、露光量に対する感光度の変化がなだらかな感光性を
もつレジストを用いることによって、その側面を傾斜面
にすることができる。
【0025】すなわち、感光性レジストの重合感度とそ
の露光量を適正に選択すれば、側面を所望の角度で傾斜
させた、断面が台形状の蛍光体層13R,13G,13
Bを形成することができる。
【0026】上記蛍光反射膜11の表面、つまり各色の
蛍光体層13R,13G,13Bの表面は、透明な絶縁
膜からなる保護膜14で覆われており、その上に対向電
極15が形成されている。
【0027】また、上記表側基板1および裏側基板2の
内面に形成された配向膜10,16は、ポリイミド等か
らなる水平配向膜であり、これらの配向膜10,16
は、その膜面を所定の方向にラビングすることによって
配向処理されている。
【0028】そして、上記表側基板1と裏側基板2は、
表示領域を囲む枠状のシール材(図示せず)を介して接
合されており、これらの基板1,2間の前記シール材で
囲まれた領域に液晶LCが封入されている。
【0029】この液晶LCは、誘電異方性が正のネマテ
ィック液晶に黒の二色性染料を添加したものであり、そ
の液晶分子aおよび染料分子bは、上記配向膜10,1
6によって両基板1,2の近傍における配向方向を規制
され、これらの基板1,2間において所定のツイスト角
(例えば90°)でツイスト配向している。なお、図で
は液晶分子aおよび染料分子bを水平に示したが、これ
らの分子a,bは、前記配向膜10,16面に対して僅
かにプレチルトした状態でツイスト配向している。
【0030】この液晶表示素子は、自然光や室内照明光
等の外光を利用して反射型表示を行なうものであり、液
晶分子aおよび染料分子bが基板1,2面に対して最も
倒伏した初期のツイスト配向状態にあるときは、表面側
から入射した光が染料分子bによって吸収され、黒が表
示される。
【0031】また、画素電極3と対向電極15との間に
液晶分子aを基板1,2面に対してほぼ垂直に立上がり
配向させる電圧を印加すると、液晶分子aとともに染料
分子bがほぼ垂直に立上がり配向し、表面側からの入射
光がほとんど染料分子bに吸収されずに液晶層を透過し
て裏側基板2の内面の蛍光反射膜11に入射するため、
このときは、前記蛍光反射膜11の蛍光体層13R,1
3G,13Bが光を受けて着色蛍光を発生し、その光が
反射光として表面側に出射して、電圧を印加した画素部
が、前記蛍光体層13R,13G,13Bが発する着色
蛍光の強度に応じた高輝度でかつ鮮明な色に点灯する。
【0032】この場合、前記蛍光体層13R,13G,
13Bに入射した光のうちの一部の光は、この蛍光体層
13R,13G,13Bを吸収されることなく透過する
が、その光は、白色下地膜12により広範囲に散乱反射
されて再び蛍光体層13R,13G,13Bに入射する
ため、これらの蛍光体層13R,13G,13Bの光の
吸収量を多くして、より強い着色蛍光を発生させること
ができる。
【0033】したがって、この液晶表示素子によれば、
赤色蛍光体層13R、緑色蛍光体層13G、青色蛍光体
層13Bがそれぞれ対応する各画素部をそれぞれ高輝度
でかつ鮮明な色に点灯させて、高画質のフルカラー画像
またはマルチカラー画像を表示することができる。
【0034】そして、この液晶表示素子においては、そ
の裏側基板2の内面に設けた蛍光反射膜11の各色の蛍
光体層13R,13G,13Bの側面をそれぞれ前記基
板2面に対して斜めに立ち上がる傾斜面としているた
め、これらの蛍光体層部分と隣り合う蛍光体層間の部分
との段差はなだらかである。
【0035】このため、上記液晶表示素子によれば、充
分な強度の着色蛍光が得られるように上記各色の蛍光体
層13R,13G,13Bを厚くしても、これらの蛍光
体層13R,13G,13Bの上に形成する透明電極
(この実施例では対向電極)15の断線や液晶分子aお
よび二色性染料分子bの配向状態の乱れは生じないた
め、信頼性および表示品質を向上させることができる。
【0036】この液晶表示素子において、前記蛍光体層
13R,13G,13Bの側面の基板2面に対する傾斜
角θは60°以下、より好ましくは45°以下であるの
が望ましく、蛍光体層13R,13G,13Bの側面の
傾斜角θをこのように選べば、これらの蛍光体層13
R,13G,13Bの上に形成する透明電極15の断線
や液晶分子aおよび二色性染料分子bの配向状態の乱れ
をほとんどなくすことができる。
【0037】また、この液晶表示素子において、前記各
色の蛍光体層13R,13G,13Bの表面は、図1に
示したように、少なくともその蛍光体層が対応する画素
部(画素電極3が対応する部分)の全域にわたってほぼ
平坦であるのが望ましく、このようにすれば、各画素の
表示色およびその輝度を、画素全域にわたってほぼ均一
にすることができる。
【0038】しかも、この液晶表示素子においては、白
色の下地膜12の上に複数の色の蛍光体層13R,13
G,13Bを形成して蛍光反射膜11を構成しているた
め、この蛍光反射膜11に入射した光を白色下地膜12
で散乱させて、より多くの光を前記蛍光体層13R,1
3G,13Bに吸収させることができ、したがって、こ
れらの蛍光体層13R,13G,13Bが発する着色蛍
光の強度を高めて、より高輝度でかつ鮮明なカラー画像
を表示することができる。
【0039】すなわち、上記液晶表示素子は、その裏側
基板2の内面に、白色の下地膜12の上に複数の色の蛍
光体層13R,13G,13Bを形成した蛍光反射膜1
1を設け、その各色の蛍光体層13R,13G,13B
の側面をそれぞれ前記基板2面に対して斜めに立ち上が
る傾斜面とすることによって、これらの蛍光体層13
R,13G,13Bの上に形成する透明電極15の断線
や液晶分子aの配向状態の乱れを生じさせないように
し、さらに、前記蛍光反射膜11に入射した光を前記白
色の下地膜12で散乱させてより多くの光を前記蛍光体
層13R,13G,13Bに吸収させることにより、こ
れらの蛍光体層13R,13G,13Bが発する着色蛍
光の強度を高めてやるようにしたものである。
【0040】したがって、この液晶表示素子によれば、
充分な強度の着色蛍光が得られるように前記蛍光体層1
3R,13G,13Bを厚くしても、この蛍光体層13
R,13G,13Bの上に形成する透明電極15の断線
や液晶分子aの配向状態の乱れを生じさせないようにし
て、信頼性および表示品質を向上させ、しかも、より高
輝度でかつ鮮明なカラー画像を表示することができる。
【0041】さらに、上記液晶表示素子は、二色性染料
を添加した液晶LCを用いるゲスト・ホスト型のもので
あるため、一般に利用されているTN(ツイステッド・
ネマティック)型の液晶表示素子のように偏光板を用い
る必要はなく、したがって、TN型のものに比べて画面
をより明るくすることができる。
【0042】なお、上記実施例では、蛍光反射膜11の
各色の蛍光体層13R,13G,13Bを、それぞれの
間に僅かな隙間をもたせて形成しているが、これらの蛍
光体層13R,13G,13Bは、その縁部同士を互い
にラップさせて形成してもよい。
【0043】図2はこの発明の他の実施例を示す液晶表
示素子の一部分の断面図であり、この液晶表示素子は、
前記各色の蛍光体層13R,13G,13Bの縁部同士
を、その側面の傾斜幅の範囲内で互いにラップさせて形
成したものである。
【0044】なお、この実施例の液晶表示素子は、各色
の蛍光体層13R,13G,13Bの縁部同士を互いに
ラップさせているが、その他の構成は図1に示した液晶
表示素子と同じであるから、重複する説明は図に同符号
を付して省略する。
【0045】この実施例の液晶表示素子によれば、各色
の蛍光体層13R,13G,13Bの縁部同士を、その
側面の傾斜幅の範囲内で互いにラップさせているため、
これらの蛍光体層部分と隣り合う蛍光体層間の部分との
段差がよりなだらかになり、したがって、これらの蛍光
体層13R,13G,13Bの上に形成する透明電極1
5の断線や液晶分子aおよび二色性染料分子bの配向状
態の乱れをさらに確実に防いで、信頼性および表示品質
をより向上させることができる。
【0046】なお、図2に示した実施例は、各色の蛍光
体層13R,13G,13Bを、赤色蛍光体層13R、
緑色蛍光体層13R、青色蛍光体層13Bの順で形成し
た場合の例であって、緑色蛍光体層13Rの一側縁部が
赤色蛍光体層13Rの縁部の上に重なり、青色蛍光体層
13Bの両側縁分が前記赤色蛍光体層13Rと緑色蛍光
体層13Rの縁部の上にそれぞれ重なっているが、これ
らの蛍光体層13R,13G,13Bの形成順は任意で
よい。
【0047】また、上記各実施例の液晶表示素子は、ス
イッチング素子としてTFT4を用いたアクティブマト
リックス方式のものであるが、この発明は、MIM型の
二端子素子をスイッチング素子とするアクティブマトリ
ックス方式の液晶表示素子や、単純マトリックス方式の
液晶表示素子にも適用することができる。
【0048】さらに、上記液晶表示素子は、二色性染料
を添加した液晶LCを用いるゲスト・ホスト型のものに
限らず、TN型のものであってもよく、その場合は、液
晶表示素子の表面に、偏光子と検光子とを兼ねる1枚の
偏光板を配置すればよい。
【0049】
【発明の効果】この発明の液晶表示素子は、液晶層をは
さんで対向する表裏一対の基板のうちの裏側の基板の内
面に、白色の下地膜の上に各画素部にそれぞれ対応させ
て複数の色の蛍光体層を交互に並べて形成した蛍光反射
膜を設け、この裏側基板の内面に設ける透明電極を前記
蛍光反射膜の上に形成するとともに、前記蛍光反射膜の
各色の蛍光体層の側面をそれぞれ、前記基板面に対して
斜めに立ち上がる傾斜面としたことを特徴とするもので
あるから、充分な強度の着色蛍光が得られるように前記
蛍光体層を厚くしても、これらの蛍光体層の上に形成す
る透明電極の断線や液晶分子の配向状態の乱れを生じさ
せないようにして、信頼性および表示品質を向上させ、
しかも、より高輝度でかつ鮮明なカラー画像を表示する
ことができる。
【0050】この発明の液晶表示素子において、前記蛍
光体層の側面の基板面に対する傾斜角は60°以下、よ
り好ましくは45°以下であるのが望ましく、前記蛍光
体層の側面の傾斜角をこのように選べば、前記各色の蛍
光体層の上に形成する透明電極の断線や液晶分子の配向
状態の乱れをほとんどなくすことができる。
【0051】また、この発明の液晶表示素子において、
前記各色の蛍光体層の表面は、少なくともその蛍光体層
が対応する画素部の全域にわたってほぼ平坦であるのが
望ましく、このようにすれば、各画素の表示色およびそ
の輝度を、画素全域にわたってほぼ均一にすることがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施例を示す液晶表示素子の一部
分の断面図。
【図2】この発明の他の実施例を示す液晶表示素子の一
部分の断面図。
【符号の説明】
1…表側基板 2…裏側基板 3…画素電極 4…TFT(スイッチング素子) 11…蛍光反射膜 12…白色下地膜 13R,13G,13B…蛍光体層 14…保護膜 15…対向電極 LC…液晶 a…液晶分子 b…二色性染料分子

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】蛍光体層を用いてカラー画像を表示する反
    射型の液晶表示素子であって、 液晶層をはさんで対向する表裏一対の基板のうちの裏側
    の基板の内面に、白色の下地膜の上に各画素部にそれぞ
    れ対応させて複数の色の蛍光体層を交互に並べて形成し
    た蛍光反射膜を設け、この裏側基板の内面に設ける透明
    電極を前記蛍光反射膜の上に形成するとともに、前記蛍
    光反射膜の各色の蛍光体層の側面をそれぞれ、前記基板
    面に対して斜めに立ち上がる傾斜面としたことを特徴と
    する液晶表示素子。
  2. 【請求項2】前記蛍光体層の側面の基板面に対する傾斜
    角は60°以下であ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】前記各色の蛍光体層の表面は、少なくとも
    その蛍光体層が対応する画素部の全域にわたってほぼ平
    坦であることを特徴とする請求項1または2に記載の液
    晶表示素子。
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