JPH11202318A - 表示装置用カラーフィルターおよび反射型液晶表示装置 - Google Patents

表示装置用カラーフィルターおよび反射型液晶表示装置

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JPH11202318A
JPH11202318A JP10003106A JP310698A JPH11202318A JP H11202318 A JPH11202318 A JP H11202318A JP 10003106 A JP10003106 A JP 10003106A JP 310698 A JP310698 A JP 310698A JP H11202318 A JPH11202318 A JP H11202318A
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layer
color filter
magenta
cyan
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JP10003106A
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Taku Nakamura
卓 中村
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 シアン、マゼンタ、イエロー配列フィルター
において、赤、青、緑の原色の鮮やかさを増し彩度を高
め、従来、非表示部とされた電極なし部分の領域を、画
素の一部とすることによって開口率を向上させ、さらに
接近した画素電極配置を可能にして、電極なし領域から
の不要反射を解消する。 【解決手段】 アレイ基板20の電極54が基板面に間
隔sをあけてマトリクス配置され、これに液晶層90を
挟んで対向電極84を有する対向基板80が配置され、
前記複数の電極の位置に対応して形成されるシアン、マ
ゼンタ、イエローの少なくとも3色のカラーフィルター
層52C 、52M 、52Y が配置される。前記電極の間
隔位置に対応して、シアンフィルター層とマゼンタフィ
ルター層との間に青色領域53B を配置し、マゼンタフ
ィルター層とイエローフィルター層との間に赤色領域5
3R を配置し、イエローフィルター層とシアンフィルタ
ー層の間に緑色領域53G を配置する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、表示装置用カラー
フィルターおよび反射型液晶表示装置に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、反射型液晶表示装置が注目されて
いる。反射型液晶表示装置はバックライトを必要としな
いために、光源の電力が不要となり、システムの消費電
力を大幅に低減することができる。そのため、ノート型
パーソナルコンピュータや携帯情報端末に代表される各
種OA機器など多くの応用分野において、高画質の反射
型液晶表示装置が必要とされている。
【0003】従来の反射型液晶表示装置の代表的構造
は、TFT型装置で基本的にマトリクス状に複数の画素
電極とスイッチング素子(TFT:Thin Film Transist
er)が形成されたアレイ基板と、共通電極が形成された
対向基板と、これらの基板の間に挟持されてなる液晶層
とにより構成されている。
【0004】カラーフィルターは各画素ごとに対向基板
側に形成される場合と、アレイ基板側に形成される場合
とがあり、フィルター構成として、シアン、マゼンタ、
イエロー(黄)の3色のストライプ状配列と、赤、青、
緑の3色のストライプ配列の2配列がある。
【0005】図7(a)にシアン、マゼンタ、イエロー
配列フィルターの各色の分光透過率を、図7(b)に
赤、青、緑配列フィルターの3色の分光透過率を図示す
る。図8は、600ルクスの拡散照明下で測定した反射
型液晶表示装置としての色再現範囲をxy色度座標上に
斜線領域で図示したもので、(a)はシアン、マゼン
タ、イエロー配列フィルターの色再現範囲を、(b)は
赤、青、緑配列フィルターの色再現範囲を示す。
【0006】対向基板にカラーフィルターを配置した反
射型液晶表示装置の構成に、図7(b)に示した赤、
青、緑配列のような特性を備えたカラーフィルターを用
いると表示色が濃くなりすぎ、表示の明るさが暗くなっ
てしまい、実用的でないことが一般的に知られている。
【0007】そこで、シアン、マゼンタ、イエロー配列
のカラーフィルターをアレイ基板側に配置した反射型液
晶表示装置が提案されている。このような装置では、ア
レイ基板と対向基板とを組み立てる際に精密な位置あわ
せが不要であり、また、製造後も、これらの基板のずれ
に対する許容度が大きくなるとともに、シアン、マゼン
タ、イエローを用いているので、赤、青、緑のカラーフ
ィルターの透過率に比べて透過率が約2倍になり、反射
型で実用的な表示の明るさを確保できることが知られて
いる。
【0008】もちろん、赤、青、緑配列フィルターの場
合でも、図7(c)に図示したように、各色を薄くして
透過率を高め底上げすることは可能であるが、その場合
は赤、青、緑の原色、およびシアン、マゼンタ、イエロ
ーの中間色が共に非常に淡くなり、図8(c)の斜線領
域で図示したように色再現範囲が狭くなり実用上問題と
なる。シアン、マゼンタ、イエロー配列フィルターの場
合は図8(a)の色再現領域のようにシアンC、マゼン
タM、イエローYの中間色の再現範囲が広いという長所
がある。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】しかし、液晶表示装置
においては、シアン、マゼンタ、イエローのカラーフィ
ルターを用いるため、シアン、マゼンタ、イエローの中
間色の色再現範囲は広いが、赤、青、緑の原色の再現範
囲が狭いとう問題がある。
【0010】この場合、文字表示が中心となるような電
子手帳などの携帯情報機器には十分実用的であるが、
赤、青、緑の原色の色再現範囲が狭いと写真やテレビ画
像などの各種画像を取り扱うような情報機器には不十分
である。
【0011】また、画素電極間は非表示領域であり、こ
の領域の間隔幅が開口率を決定するが、印加電圧の影響
による不要な反射を除くためにある程度の間隔を設ける
必要があり、開口率の向上に限度がある。さらに表示を
明るくするには、この開口率を高めることが要望されて
いる。
【0012】本発明は上述した問題点に鑑みてなされた
ものである。すなわち、本発明は、シアン、マゼンタ、
イエローの中間色の色再現範囲が広く、かつ、赤、青、
緑の原色の再現範囲も十分に実用的な広さを備え、写真
やテレビ画像などの各種画像を高品位に表示できるカラ
ーフィルターおよびこれを用いた反射型の液晶表示装置
を得るものである。
【0013】さらに、非電極領域の反射を有効に利用し
て開口率を高める反射型液晶表示装置を得るものであ
る。
【0014】
【課題を解決するための手段】本発明は、1つの基板
と、この基板の一主面に交互に配列され可視光波長帯域
の内の一部波長帯域の光を透過する少なくともシアン、
マゼンタ、イエローの3色のカラーフィルター層と、前
記1つのカラーフィルター層と隣接する他の色のカラー
フィルター層との間に設けられこれらの隣接するカラー
フィルター層に共通する透過光波長を選択的に透過する
前記隣接するカラーフィルター層よりも幅狭のカラー領
域とからなる表示装置用カラーフィルターにある。
【0015】さらに、カラー領域が隣接するカラーフィ
ルター層を重ねて形成されたものである上記の表示装置
用カラーフィルターにある。
【0016】さらに、本発明は、一方の基板の電極が基
板面に間隔をあけて配置された複数の電極に形成されて
おり対向して電極を有する2枚の基板と、前記複数の電
極の位置に対応して前記2枚の基板のいずれかに設けら
れるシアン、マゼンタ、イエローの少なくとも3色のカ
ラーフィルター層と、前記間隔位置に形成され、前記シ
アン層と前記マゼンタ層との間に配置される青色領域
と、前記マゼンタ層とイエロー層との間に配置される赤
色領域と、前記イエロー層とシアン層の間に配置される
緑色領域と、前記2枚の基板間に挟持される液晶層とか
らなる反射型液晶表示装置にある。
【0017】さらに、電極間の間隔に対して青色領域、
赤色領域および緑色領域の幅が同じか幅広でなる上記の
反射型液晶表示装置にある。
【0018】さらに、電極面の周縁の少なくとも一部に
青色領域、赤色領域および緑色領域が重なるように形成
されてなる上記の反射型液晶表示装置にある。
【0019】さらに、本発明は、基板面上にマトリクス
状に相互に間隔をあけて離れて配置された複数の画素電
極とスイッチング素子とを有するアレイ基板と、前記ア
レイ基板に対向して配置され透明な対向電極を有する対
向基板と、前記アレイ基板と前記対向基板との間に挟持
された液晶層とを備え、前記アレイ基板は、光を反射す
る反射板と、前記反射板の上に前記複数の画素電極の位
置に対応して積層されたカラーフィルター層を備えた反
射型液晶表示装置において、前記カラーフィルター層が
シアン、マゼンタ、イエローの少なくとも3色のカラー
フィルター層であり、前記複数の画素電極間の間隔の位
置に形成され、前記シアン層と前記マゼンタ層との間に
配置される青色領域と、前記マゼンタ層とイエロー層と
の間に配置される赤色領域と、前記イエロー層とシアン
層の間に配置される緑色領域を具備する反射型液晶表示
装置にある。
【0020】さらに、画素電極が反射板を兼ねる上記の
反射型液晶表示装置にある。
【0021】図4により本発明の概要を説明する。
【0022】可視光波長帯域を大きく3分割し、長波長
帯域を赤色光、中間波長帯域を緑色光、短波長帯域を青
色光としたときに、それぞれの帯域の光を透過(反射を
含む)するフィルターが光の3原色の赤、緑、青フィル
ター(図7(b))であり、シアン、マゼンタ、イエロ
ーはこれらと補色の関係(図7(a))にある。
【0023】本発明は、1つのカラーフィルター層と隣
接する他の色のカラーフィルター層との間に共通する透
過光波長を選択的に透過するカラー領域を形成すると、
このカラー領域は原色領域となる。従来、電極間の間隔
すなわち電極なし部分を非表示領域としてここから発生
する反射光を不要光として抑制していたものを、本発明
はこの領域から出射する反射光を有効に利用するもので
ある。
【0024】本発明の一つの実施の形態として、図4
(a)にアレイ基板1と対向共通電極8をもつ対向基板
2からなる2枚の基板間に液晶層3を挟持させて配置
し、アレイ基板1の透明画素電極4にシアン、マゼン
タ、イエローの3色の縦ストライプのカラーフィルター
5C 、5M 、5Y を組合わせ配置した反射型液晶表示装
置を示す。図においてシアン、マゼンタの間を青色領域
6B 、マゼンタ、イエローの間を赤色領域6R 、イエロ
ー、シアンの間を緑色領域6G に形成している。フィル
ター下に反射板7を配置する。
【0025】図4(b)のように、例えはマゼンタに対
応する電極4に電圧を印加すると、電圧値に応じて液晶
層3の液晶分子の配列が変化し、入射する光を階調性が
あるように制御する。このとき、画素電極の面積に一致
する液晶分子が応答するだけでなく、正規の電界Eのほ
か電極周縁の画素電極のない領域に漏れ電界eがかかる
ため、この部分の液晶分子が漏れ電界の程度に応じて反
応し、配列を変化する。したがって、マゼンタの画素が
点灯するだけでなく、その両側の電極なし部分において
も、光が反射して出射する。その光強度は半減したもの
となるが、マゼンタの電極のシアンフィルター5C 側の
青色領域6B から青色光、同じくイエローフィルター5
Y 側で赤色領域6R から赤色光が反射出射する。この青
と赤の光は微小光の場合に合成されマゼンタ光として視
認されるから、主光であるマゼンタフィルターを透過し
た光を補助的に加勢する。電極部分の面積をa、電極な
し部分の面積をbとし、電極なし部分からの光強度を電
極部分のそれの1/2とすると、主光に(1/2)×b
の貢献をすることになる。
【0026】さらに、上記においてシアンの画素電極に
も電圧が印加された状態では、図4(c)に示すよう
に、シアンの電極の両側の非電極部に漏れ電界eがかか
り、一方のマゼンタ側では青色光、他方のイエロー側で
は緑色光が反射出射する。マゼンタとシアンに挟まれた
青色領域6B では、両画素電極による電界e1が画素電
極上の電界Eに近くなり、電極が存在するのとほぼ等し
く液晶分子が反応するため、一方だけの電極による反応
よりも強い青色光の反射出射を促す。
【0027】すなわちシアンとマゼンタの隣接する画素
同士が点灯すると、その間隔sの電極なし部分の液晶も
両側の電界の強い漏れ電界を受け、光lが入射・出射す
る。対向基板2−青色領域6B −反射板7一青色領域6
B −対向基板2の順に光が入射・出射することにより青
さが増す。
【0028】したがって、マゼンタ電極の一方の側の赤
色光とシアン電極の一方の側の緑色光により、この青色
光とが視認上、合成され、白色化しても、なお青色光が
反射出射して残り、視認される。
【0029】マゼンタ画素とシアン画素の光の所定の合
成により主たる青色光が入射・反射・出射されるが、上
記した電極なし部分の青色領域からの青色光がこれに加
わり、一層青色の彩度を高めることになる。
【0030】すなわち、シアンC、マゼンタM、イエロ
ーY3色のいずれの組合わせでも上記と同様な作用があ
り、図6の色度図に示すように、C・M・Yの色再現範
囲に対して実線で示すように赤R、青G、緑Bの原色の
再現範囲を拡大する。
【0031】この結果、(1)赤、青、緑の原色の鮮や
かさを増し彩度を高める、(2)従来、非表示部とされ
た電極なし部分の領域を、画素の一部とすることによっ
て開口率を向上させ、さらに接近した画素電極配置が得
られる、(3)電極なし領域からの不要反射を解消す
る、という効果をもたらす。
【0032】
【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態につい
て図面を参照しながら説明する。
【0033】(実施の形態1)図1乃至図3は、本発明
による一実施の形態の液晶表示装置の要部構成を表して
いる。
【0034】液晶表示装置10の液晶セル部は、アレイ
基板20と、対向基板80と、液晶層90とにより構成
されている。そして、本発明においては、アレイ基板2
0上に、反射板50、カラ−フィルター52および透明
画素電極54とがこの順序に積層されている。
【0035】アレイ基板20の構成を説明する。アレイ
基板20は、基板22の上に、ゲート電極24と信号蓄
積容量線26が形成され、これらは、絶縁膜28によっ
て覆われている。
【0036】ゲート電極24の上の所定の領域に絶縁膜
28を介してTFTスイッチング素子30が形成されて
いる。具体的には、TFT素子30は、チャネル層とな
る半導体層32と、ソース・ドレイン領域に相当する低
抵抗半導体層34、35を有する。低抵抗半導体層3
4、35にはそれぞれ、ソース電極36とドレイン電極
38が接続されている。ドレイン電極38は信号線40
に接続されている。ソース電極36は、信号蓄積容量線
26を覆うように延伸され、絶縁膜28を介して、蓄積
容量部を形成している。
【0037】さらに、TFT素子30の上には、保護膜
44および46が設けられ、この保護の上には透明アク
リル系樹脂からなる絶縁層48を介して、反射板50が
形成されている。この反射板50は、アレイ基板20の
ほぼ全面を覆い、上方から入射した外部光を反射する役
割を有する。したがって、その材料としては、例えば銀
やアルミニウムなどの反射率の高い材料を選択すること
が望ましい。
【0038】反射板50の上には、カラーフイルター5
2が形成されている。カラーフィルター52の上には画
素ごとに区切られ間隙をあけて透明画素電極54が堆積
されている。電極54の材料としては例えば、ITO
(インジウム・すず酸化物)を用いることができる。透
明画素電極54は絶縁層48、反射板50およびカラー
フィルター52に設けられている開口56を介して、T
FT素子の電極36と接続されている。これにより、信
号電位をカラーフィルターに遮られること無く液晶層9
0に印加することができる。
【0039】カラーフィルター52は図に示すように、
透明電極54と重なる領域52C 、52M 、52Y から
なり、透明電極54と重ならない電極なし部分にカラー
領域53B 、53R 、53G がある。透明電極と重なる
領域ではシアン、マゼンタ、イエローのいずれかの色で
あり、図1は主にシアンフィルター層52C 、マゼンタ
フィルター層52M を図示している。図において電極な
し部分の領域53B では両側の色を重ねることによって
得られる色であり、シアンとマゼンタフィルターの間の
部分ではそれらを重ねあわせることにより得られる青色
領域であり、本例では青色材料からなるカラーフィルタ
ーで形成してある。
【0040】さらに、カラーフィルター、反射板および
透明画素電極の配置関係を示す図3に示すように、マゼ
ンタ52M とイエロ一52Y の間では赤色53R 、イエ
ロー52Y とシアン52C の間では緑色53G である。
【0041】アルミニウム薄膜でなる反射板50は、カ
ラーフィルター52によって、透明画素電極54から絶
縁されている。このように反射板50を設けることによ
り、ゲート電極24と透明電極54との間の電気的容量
結合に対するシールド効果が得られる。同様に信号線4
0と透明電極54との間の容量結合や、TFT素子30
と透明画素電極54との間の容量結合に対してもシール
ド効果が得られる。透明画素電極54の上には、図示し
ないが配向膜が堆積されている。
【0042】ー方、図1に示すように、対向基板80
は、ガラスの透明基板82の下面に共通電極84と図示
しない配向膜とが堆積されている。また、透明基板82
の上面には、光拡散板、位相差板、あるいは偏光板など
の光学フィルム88が貼られている。
【0043】さらに、アレイ基板20と対向基板80と
の間には、液晶層90が挟持されている。液晶層90の
材料としては、例えばTN型液晶駆動用にネマチック液
晶を用いることができる。
【0044】以上に説明した液晶表示装置10において
は、アレイ基板20上に形成されているTFT素子30
によって、透明電極54に印加される信号電位が画素ご
とにスイッチングされる。そして、図1において上方か
ら対向基板80を介して入射した外部光は、反射板50
により反射される前後に、画素ごとに液晶層90により
制御されて、所定の画像を表示する。この場合、電極な
し領域にある赤色領域53R 、青色領域53B 、緑色領
域53G は隣接する画素電極にかかる電圧によって生じ
る斜め電界など漏れ電界にしたがって該当する色光を透
過し、この光は主カラーフィルターの反射光に重畳され
る。
【0045】(実施の形態2)図5に示す本実施の形態
は対向基板80側にカラーフィルターを形成した反射型
液晶表示装置であって、図において図1乃至図3と同符
号の部分は同様の部分を示している。アレイ基板にはカ
ラーフィルターがなく、画素電極72はアルミニウム膜
で形成され反射板を兼ねている。
【0046】対向基板80は、ガラスの透明基板82の
下面にカラーフィルター70と、その上に共通電極84
と図示しない配向膜とが堆積されている。また、透明基
板82の上面には、光拡散板、位相差板、あるいは偏光
板などの光学フィルム88が貼られている。カラーフィ
ルター70は図ではイエローフィルター層70Y とシア
ンフィルター層70C を示しており、これらのフィルタ
ー層の端縁は画素電極なし部分で重畳され、両フィルタ
ーに共通の透過光波長帯域の光を透過する。イエローと
シアンの場合は緑色光になる。重畳部分の幅Sは隣接す
る画素電極間の間隔sと同等またはそれよりも幅広に形
成することができる。幅広にすると、反射光に占める原
色成分が増大する。
【0047】図示しないが、シアン、マゼンタ、イエロ
ー3色間の組合わせで同様に構成することにより、シア
ンとマゼンタ間で青フィルター、マゼンタとイエロー間
で赤フィルターとなる。
【0048】画素電極に印加される電圧の種々の態様に
よって電極間に発生する漏れ電界が多様に変化するが、
印加電圧が高いほど液晶分子配列の変化も大きくなり、
図において緑フィルター(緑色領域)71G を通過する
反射光も増加する。これにより前述の実施の形態1と同
様の作用により緑色表示の場合の鮮やかさを増大する。
他の原色でも同様である。さらに、開口率を高めること
になり、明るい表示を得ることができる。
【0049】さらに、本実施の形態では、隣接フィルタ
ーの一部を重ねて原色フィルターを形成するので、光食
刻プロセス時のセルフ・アライメントを容易にし製造を
簡素化するばかりでなく、別個に原色フィルター材料を
用意する必要がないという利点がある。このようなフィ
ルター構成はアレイ基板側にフィルターを配置する実施
の形態1においても同様に適用できることはいうまでも
ない。
【0050】
【発明の効果】本発明によれば(1)赤、青、緑の原色
の鮮やかさを増し彩度を高める、(2)従来、非表示部
とされた電極なし部分の領域を、画素の一部とすること
によって開口率を向上させ、さらに接近した画素電極配
置が得られる、(3)電極なし領域からの不要反射を解
消する、という効果が得られ、写真やテレビ画像などの
各種画像を明るく高品位に表示できる表示用フィルター
および反射型液晶表示装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による一実施の形態の要部構成を表すも
ので図2をA−A´線に沿って切断し矢印方向にみた概
略断面図、
【図2】本発明による一実施の形態の要部構成を表す概
略平面図、
【図3】本発明による一実施の形態のカラーフィルター
構成を表す概略平面図、
【図4】(a)、(b)、(c)は本発明の作用を説明
する概略断面図、
【図5】本発明の他の実施の形態の要部構成を表す概略
断面図、液晶表示装置の色再現範囲を示す色度座標。
【図6】本発明の効果を説明する色再再現範囲を示す色
度座標、
【図7】(a)、(b)、(c)はカラーフィルターの
分光透過率特性図、
【図8】(a)、(b)、(c)はカラーフィルターの
の色再現範囲を表す色度図。
【符号の説明】
10: 反射型液晶表示装置 20: アレイ基板 30: TFTスイッチング素子 50: 反射板 52C :シアンフィルター 52M :マゼンタフィルター 52Y :イエローフィルター 53B :青色領域 53R :赤色領域 53G :緑色領域 54: 画素電極 80: 対向基板 84: 対向電極 90: 液晶層 s: 電極間隔

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 1つの基板と、この基板の一主面に交互
    に配列され可視光波長帯域の内の一部波長帯域の光を透
    過する少なくともシアン、マゼンタ、イエローの3色の
    カラーフィルター層と、前記1つのカラーフィルター層
    と隣接する他の色のカラーフィルター層との間に設けら
    れこれらの隣接するカラーフィルター層に共通する透過
    光波長を選択的に透過する前記隣接するカラーフィルタ
    ー層よりも幅狭のカラー領域とからなる表示装置用カラ
    ーフィルター。
  2. 【請求項2】 カラー領域が隣接するカラーフィルター
    層を重ねて形成されたものである請求項1記載の表示装
    置用カラーフィルター。
  3. 【請求項3】 一方の基板の電極が基板面に間隔をあけ
    て配置された複数の電極に形成されており対向して電極
    を有する2枚の基板と、前記複数の電極の位置に対応し
    て前記2枚の基板のいずれかに設けられるシアン、マゼ
    ンタ、イエローの少なくとも3色のカラーフィルター層
    と、前記間隔位置に形成され、前記シアン層と前記マゼ
    ンタ層との間に配置される青色領域と、前記マゼンタ層
    とイエロー層との間に配置される赤色領域と、前記イエ
    ロー層とシアン層の間に配置される緑色領域と、前記2
    枚の基板間に挟持される液晶層とからなる反射型液晶表
    示装置。
  4. 【請求項4】 間隔に対して青色領域、赤色領域および
    緑色領域の幅が同じか幅広でなる請求項3記載の反射型
    液晶表示装置。
  5. 【請求項5】 電極面の周縁の少なくとも一部に青色領
    域、赤色領域および緑色領域が重なるように形成されて
    なる請求項3記載の反射型液晶表示装置。
  6. 【請求項6】 基板面上にマトリクス状に相互に間隔を
    あけて離れて配置された複数の画素電極とスイッチング
    素子とを有するアレイ基板と、前記アレイ基板に対向し
    て配置され透明な対向電極を有する対向基板と、前記ア
    レイ基板と前記対向基板との間に挟持された液晶層とを
    備え、前記アレイ基板は、光を反射する反射板と、前記
    反射板の上に前記複数の画素電極の位置に対応して積層
    されたカラーフィルター層を備えた反射型液晶表示装置
    において、前記カラーフィルター層がシアン、マゼン
    タ、イエローの少なくとも3色のカラーフィルター層で
    あり、前記複数の画素電極間の間隔の位置に形成され、
    前記シアン層と前記マゼンタ層との間に配置される青色
    領域と、前記マゼンタ層とイエロー層との間に配置され
    る赤色領域と、前記イエロー層とシアン層の間に配置さ
    れる緑色領域を具備する反射型液晶表示装置。
  7. 【請求項7】 画素電極が反射板を兼ねる請求項6記載
    の反射型液晶表示装置。
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