(57)【要約】【課題】プレナー状態で高い透明性を呈するメモリ性液晶を用いた液晶表示装置において、隣接する電極同士の間の部分を透明に保てるようにする。【解決手段】セルギャップをｄ（μｍ）としたときに、列電極４の電極間隔ａ（μｍ）を、４．０・ｄ≦ａ≦１５．０・ｄが満たされるように定める。また、行電極３の電極間隔も同様に定める。また、メモリ性液晶を液晶セル内に注入した後、その液晶をアイソトロピック状態に変化させる。そして、行電極と列電極とに挟まれる液晶に対し、２０Ｖ／μｍ以上の電圧を印加したまま、アイソトロピック状態から徐冷して、電圧を急激に除去する。【選択図】  図２
2004191684.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明電極が設けられた二枚の透明基板間に、少なくとも２つの安定状態を呈するメモリ性液晶を備える液晶表示装置であって、
各透明基板は、透明電極が配置された面に６０°以上のプレチルト角を実現する樹脂膜を備え、
前記メモリ性液晶は、選択反射光の波長に可視域外の波長を含むメモリ性液晶であり、
セルギャップをｄ（μｍ）、各透明基板上の隣接する透明電極の間隔をａ（μｍ）としたときに、４．０・ｄ≦ａ≦１５．０・ｄを満足する
ことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
透明電極が設けられた二枚の透明基板間に、少なくとも２つの安定状態を呈するメモリ性液晶を備える液晶表示装置であって、
各透明基板は、透明電極が配置された面に６０°以上のプレチルト角を実現する樹脂膜を備え、
前記メモリ性液晶は、選択反射光の波長に可視域外の波長を含むメモリ性液晶であり、
セルギャップをｄ（μｍ）、各透明基板上の隣接する透明電極の間隔をａ（μｍ）、一つの透明電極の幅をｗ（ｍｍ）としたときに、４．０・ｄ≦ａ≦１０００・ｗ／２を満足する
ことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項３】
樹脂膜は、ラビング処理が施された樹脂膜である請求項１または請求項２に記載の液晶表示装置。
【請求項４】
選択反射光の波長に赤外域の波長を含むメモリ性液晶を有する請求項１から請求項３のうちのいずれか１項に記載の液晶表示装置。
【請求項５】
同一の透明基板上で隣接する透明電極の間隔をａ（μｍ）、予め定めたセルギャップをｄ（μｍ）としたときに、４．０・ｄ≦ａ≦１５．０・ｄを満足するように、二枚の透明基板上にそれぞれ透明電極を設け、
各透明基板の透明電極側の面に、６０°以上のプレチルト角を実現する樹脂膜を形成し、
各透明基板の透明電極側の面を対向させ、選択反射光の波長に可視域外の波長を含むメモリ性液晶を透明基板間に配置し、
前記メモリ性液晶をアイソトロピック状態に変化させ、
対向する透明電極間に存在するメモリ性液晶に、２０Ｖ／μｍ以上であって、前記対向する透明電極間に短絡を生じさせる電圧よりも低い電圧を印加しながら、メモリ性液晶を徐冷し、
前記メモリ性液晶がアイソトロピック状態から相転移した後に電圧の印加を停止する
ことを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
【請求項６】
同一の透明基板上で隣接する透明電極の間隔をａ（μｍ）、予め定めたセルギャップをｄ（μｍ）、一つの透明電極の幅をｗ（ｍｍ）としたときに、４．０・ｄ≦ａ≦１０００・ｗ／２を満足するように、二枚の透明基板上にそれぞれ透明電極を設け、
各透明基板の透明電極側の面に、６０°以上のプレチルト角を実現する樹脂膜を形成し、
各透明基板の透明電極側の面を対向させ、選択反射光の波長に可視域外の波長を含むメモリ性液晶を透明基板間に配置し、
対向させた透明基板を介してメモリ性液晶に加圧することによりメモリ性液晶をプレナー状態に変化させる
ことを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
【請求項７】
同一の透明基板上で隣接する透明電極の間隔をａ（μｍ）、予め定めたセルギャップをｄ（μｍ）、一つの透明電極の幅をｗ（ｍｍ）としたときに、４．０・ｄ≦ａ≦１０００・ｗ／２を満足するように、二枚の透明基板上にそれぞれ透明電極を設け、
各透明基板の透明電極側の面に、６０°以上のプレチルト角を実現する樹脂膜を形成し、
各透明基板の透明電極側の面を対向させ、選択反射光の波長に可視域外の波長を含むメモリ性液晶を透明基板間に配置し、
対向させた透明基板の外側から、メモリ性液晶をプレナー状態に変化させるための電圧を印加する
ことを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
【請求項８】
透明基板上に複数の透明電極を配置し、第２の基板上に第２の電極を配置し、透明基板と第２の基板の表面に樹脂膜を形成し、隣接する透明電極の間の領域の樹脂膜に紫外線を照射し、隣接する第２の電極の間の領域の樹脂膜に紫外線を照射し、それぞれの樹脂膜にラビング処理を施し、
透明基板と第２の基板との間のセルギャップがｄ（μｍ）となるように対向配置し、
その後、透明基板と第２の基板の間に少なくとも２以上の安定した光学状態を有するカイラルネマチック液晶を設け、
液晶の配向性について、透明電極に対応した位置においては６０°以上の高プレチルト角を生じせしめ、
隣接する透明電極の間の領域に対応する位置にあっては、２０°以内の低プレチルト角を生じせしめる液晶表示装置の製造方法。
【請求項９】
第２の基板を透明とし、第２の基板上の第２の電極を透明とする請求項８に記載の液晶表示装置の製造方法。
【請求項１０】
カイラルネマチック液晶の選択反射波長域に可視外域の波長を含む請求項８または９に記載の液晶表示装置の製造方法。
【請求項１１】
一つの透明電極の幅をｗ（ｍｍ）とし、透明電極上の隣接する透明電極の間隔をａ（μｍ）とすると、４．０・ｄ≦ａ≦１０００・ｗ／２を満足する請求項８、９または１０に記載の液晶表示装置の製造方法。
【請求項１２】
透明基板上に複数の透明電極を配置し、
第２の基板上に第２の電極を配置し、透明基板と第２の基板のそれぞれの内面に第１の樹脂膜を形成し、
隣接する透明電極の間の領域に第２の樹脂膜を形成し、第１の樹脂膜と第２の樹脂膜は異なる配向能を有するものとし、
第１の樹脂膜と第２の樹脂膜にラビング処理を施し、透明基板と第２の基板のセルギャップをｄ（μｍ）となるように対向配置し、
その後、透明基板と第２の基板の間に少なくとも２以上の安定した光学状態を有するカイラルネマチック液晶層を封入し、
液晶層の配向性について、透明電極に対応した位置においては６０°以上の高プレチルト角を生じせしめ、
隣接する透明電極の間の領域に対応する位置にあっては、２０°以内の低プレチルト角を生じせしめる液晶表示装置の製造方法。
【請求項１３】
二枚の電極付き基板間に、少なくとも２つの安定状態を有するカイラルネマチック液晶が備えられ、少なくとも一方の基板の一部または全部が透明とされ、透明な基板に対応する基板上の電極は透明電極とされ、
カイラルネマチック液晶に接して樹脂膜が基板上に備えられてなる液晶表示装置において、
透明電極に対応する位置に第１の樹脂膜が配置され、透明電極の間の領域に第２の樹脂膜が配置され、
前記第１の樹脂膜はカイラルネマチック液晶に対して６０°以上の高プレチルト角を与える配向能を有し、
前記第２の樹脂膜はカイラルネマチック液晶に対して２０°以下の低プレチルト角を与える配向能を有することを特徴とする液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、透明状態を呈するメモリ性液晶層を含む液晶表示装置およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在、ＴＮ、ＳＴＮ、ＴＦＴ液晶表示素子が広く使用されている。これらの液晶表示素子は、所定の駆動を常時行って表示を行う。これに対し、メモリ性の動作モードを有するコレステリックまたはカイラルネマチック液晶等のメモリ性液晶が注目され、それを備えた液晶表示装置の実用化が検討されている。カイラルネマチック液晶を用いた液晶表示装置のセル構造、液晶材料、駆動法などの基本構成については、非特許文献１や特許文献１〜６に示されている。
【０００３】
一対の平行基板間に挟持されたメモリ性液晶は、その液晶ディレクタが一定周期でねじれた「ねじれ構造」を有する。そのねじれ中心軸（以下、ヘリカル軸という。）の基板に対する向きによって、光の反射態様が異なる。図１０は、メモリ性液晶の各種状態を示す模式図であり、鼓型で表した液晶ドメインの配列状態を示す。
【０００４】
複数の液晶ドメインの各ヘリカル軸の平均的な方向が基板面に対してほぼ垂直となる状態をプレナー状態という。図１０（ａ），（ｂ）は、このプレナー状態を示している。プレナー状態のうち、図１０（ｂ）に示すように各ヘリカル軸が揃った状態を完全プレナー状態という。プレナー状態では、入射光のうちの、液晶層のねじれの向きに対応した円偏光を選択反射する。選択反射される波長λは、液晶組成物の平均屈折率ｎＡＶＧと液晶組成物のピッチｐの積にほぼ等しい（λ＝ｎＡＶＧ・ｐ）。
【０００５】
ピッチｐは、カイラル剤等の光学活性物質の添加量ｃと光学活性物質の定数ＨＴＰ（Ｈｅｌｉｃａｌ  Ｔｗｉｓｔｉｎｇ  Ｐｏｗｅｒ）から、ｐ＝１／（ｃ・ＨＴＰ）によって決まる。したがって、選択反射波長は、光学活性物質の種類と添加量によって調整できる。メモリ性液晶の選択反射波長が可視域外となるようにピッチを設定すれば、選択反射時に特定の色を反射することはなくなる。このとき、図１０（ａ）に示すように、複数の液晶ドメインのヘリカル軸が平均的にはほぼ基板に対して垂直な方向を向いているものの、向きが僅かずつ異なっていると、その液晶ドメイン間にて入射光の散乱現象が発生する。この場合、やや白濁のある透明状態を呈する。
【０００６】
選択反射を呈するプレナー状態に対して、複数の液晶ドメインのヘリカル軸が基板面に対してランダム方向または非垂直方向に配列したフォーカルコニック状態をとることもできる。図１０（ｃ）は、フォーカルコニック状態を示している。一般的に、フォーカルコニック状態の液晶層は全体として散乱状態を示す。選択反射時のように特定の波長の光を反射することはない。また、フォーカルコニック状態およびプレナー状態は、無電界時でも安定に存在する。よって、選択反射波長を可視域外に設定した場合には、プレナー状態では弱い散乱を含む透明状態になり、フォ−カルコニック状態では比較的強い散乱状態になる。
【０００７】
また、樹脂膜に液晶層が接した際に接触面となる面に対する液晶分子の配向角度をプレチルト角という。面と液晶分子とが完全に平行になる場合のプレチルト角は０°である。プレチルト角は、液晶層に接する樹脂膜に大きく依存する。
【０００８】
特許文献７には、樹脂膜の種類およびラビング処理の有無によるメモリ性液晶の状態の違いが示されている。低いプレチルト角を実現する樹脂膜にラビング処理を施さない場合、プレナー状態もフォーカルコニック状態も安定する。ただし、この場合におけるプレナー状態は、ヘリカル軸の向きに僅かなばらつきがある（図１０（ａ）参照）。高いプレチルト角を実現する樹脂膜にラビング処理を施さない場合も同様である。また、低いプレチルト角を実現する樹脂膜にラビング処理を施した場合、フォーカルコニック状態が安定しない。すなわち、液晶をフォーカルコニック状態に変化させたとしても、プレナー状態に戻ってしまう。このプレナー状態は、液晶ドメイン間のヘリカル軸のばらつきを抑制した完全プレナー状態（図１０（ｂ）参照）である。また、高いプレチルト角を実現する樹脂膜にラビング処理を施した場合、プレナー状態もフォーカルコニック状態も安定する。このときのプレナー状態は、完全プレナー状態である。特に、特許文献７では、ラビング処理が施されたプレチルト角６０°以上の樹脂膜に接するようにメモリ性液晶層を設けることにより、完全プレナー状態を発現させる液晶表示素子が開示されている。
【０００９】
なお、低いプレチルト角とは、２０°以下のプレチルト角を指し、高いプレチルト角とは６０°以上のプレチルト角を指す。一般にプレチルト角が２０〜６０°の範囲の角度になる場合はほとんど知られていない。
【００１０】
６０°以上の高いプレチルト角を実現する樹脂膜にラビング処理を施した液晶表示素子は、完全プレナー状態を発現させた場合において、散乱を生じさせずに光を選択反射する。この液晶表示素子に、選択反射波長の一部に赤外光を含むカイラルネマチック液晶を用いることで、従来得ることができなかった高い透明性を呈する透過−散乱型のメモリ性液晶表示素子を実現することができる。選択反射波長を可視域外に設定し、完全プレナー（図１０（ｂ））とした場合には、非常に透明度の高い透明状態を得ることができ、フォ−カルコニックの散乱状態（図１０（ｃ））とのあいだで高い透過−散乱のコントラストを得られる。このように完全プレナー状態において高い透明性を呈する液晶表示装置を透明表示装置という。
【００１１】
本出願人は、この透過−散乱型のメモリ性液晶表示素子の発明を特願２００１−３７３２７４号として出願し、透過−散乱型の情報表示体の発明を特願２００２−２８２５６２号として出願している。
【００１２】
また、液晶をアイソトロピック状態から液晶状態（液晶としての性質を示す状態）に変化させたときに、液晶が最初にプレナー状態になるかフォーカルコニック状態になるかは、液晶の種類や界面となる樹脂膜の種類に依存する。プレナー状態で透明になるメモリ性液晶を、６０°以上のプレチルト角を実現する樹脂膜に接するように配置し、そのメモリ性液晶をアイソトロピック状態から液晶状態に変化させるとする。従来、このような場合に最初に透明なプレナー状態になるようなメモリ性液晶は確認されていなかった。すなわち、アイソトロピック状態から液晶状態に変化したときに最初にフォーカルコニック状態になるメモリ性液晶しか確認されていなかった。
【００１３】
次に、液晶表示装置の駆動法について説明をする。特許文献１では、駆動電圧の振幅の大きさによって、プレナー状態をフォーカルコニック状態に、またフォーカルコニック状態をプレナー状態にそれぞれ変化させている。後者の場合は、液晶分子が電圧印加方向にほぼ平行になるホメオトロピック状態を経由して起こすので、最も高い電圧が必要とされる。
【００１４】
メモリ性液晶では、一連の印加電圧波形の実効値が直接電圧消去後の状態を決定するのではなく、電圧消去後の表示は、直前に印加された電圧パルスの印加時間および振幅値に依存する。
【００１５】
図１１は、印加電圧と電圧印加後の液晶の状態（反射率）との関係の例を示す。反射率が高くなっている状態はプレナー状態であり、反射率が低くなっている状態はフォーカルコニック状態である。メモリ性液晶を用いて線順次駆動を行う場合に、メモリ性液晶をプレナー状態にするための電圧をＶＰとする。また、フォーカルコニック状態にするための電圧をＶＦとする。この場合、Ｖｒ＝（ＶＰ＋ＶＦ）／２，Ｖｃ＝（ＶＰ−ＶＦ）／２となるような電圧Ｖｒ，Ｖｃを用いて駆動する。ただし、電圧を印加しても表示状態が変わらない上限電圧Ｖｓよりも電圧Ｖｃが低くなるように、電圧ＶＰ，ＶＦ，Ｖｒ，Ｖｃを定める。
【００１６】
駆動の際、選択行の行電極をＶｒに設定し、非選択行の行電極を０Ｖに設定する。また、ある行電極が選択された場合、プレナー状態に変化させるべき画素が存在する列の列電極を−Ｖｃに設定し、フォーカルコニック状態に変化させるべき画素が存在する列の列電極をＶｃに設定する。すると、図１２に示すように、選択行の画素のうち、プレナー状態に変化すべき画素にはＶｒ＋Ｖｃ（すなわちＶＰ）が印加される。また、フォーカルコニック状態に変化させるべき画素にはＶｒ−Ｖｃ（すなわちＶＦ）が印加される。この結果、選択行の各画素は、プレナー状態またはフォーカルコニック状態に変化する。そして、各行を選択していくことにより所望の画像を表示する。なお、非選択行の画素にはＶｃまたは−Ｖｃが印加されるが、Ｖｃ＜Ｖｓであるので非選択行の表示は変化しない。
【００１７】
次に、透明状態を呈さない液晶表示装置の電極間隔について説明する。図１３は、電極の配置状況を示す説明図である。マトリクス表示を行う液晶表示装置では、一方の基板上に、間隔を開けて行電極１０１が配置される。もう一方の基板上にも、間隔を開けて列電極１０２が配置される。以下、この間隔を電極間隔と記す。また、同一基板上で隣り合う電極同士の間の領域を線間領域と記す。透明にならない液晶（可視域の選択反射光を反射する液晶）を用いる場合、フォーカルコニック状態の画素に挟まれる線間領域１０５がプレナー状態になっていると、その線間領域１０５で選択反射が生じて表示のコントラスト比が低下してしまう。
【００１８】
また、メモリ性液晶は、外力が加えられるとプレナー状態に変化する性質を有する。従って、指などで液晶表示装置に触れると、その領域がプレナー状態に変化することがある。その領域をフォーカルコニック状態に戻す場合、画素の領域は電圧ＶＦを印加することでフォーカルコニック状態に戻すことができる。一方、線間領域１０５では液晶が電極に挟まれていないので、電圧ＶＦを印加できない。
【００１９】
そこで、フォーカルコニック状態に戻してコントラスト比の低下を防止するため、電極間隔が所定の値になるように定めていた。図１４は、セルギャップ（行電極１０１と列電極１０２との間の間隔）と電極間隔との関係を示す説明図である。図１４に示すように、セルギャップがｄ（μｍ）である場合、電極間隔ａ（μｍ）は１．０・ｄ〜４．０・ｄとなるように定められる。このように電極間隔を定めれば、線間領域１０５に隣接する画素に電圧ＶＰを印加したときに、電極の近傍領域１０６に漏れ電界が生じ、近傍領域１０６はフォーカルコニック状態に変化する。そして、電極間隔ａ（μｍ）が１．０・ｄ〜４．０・ｄの範囲になるように定められていれば、近傍領域１０６のフォーカルコニック状態が線間領域１０５に波及し、線間領域１０５の液晶がフォーカルコニック状態になる。従って、電極に挟まれていない線間領域１０５の液晶をフォーカルコニック状態に戻すことができる。なお、画素に電圧ＶＰを印加した場合、その画素はプレナー状態になる。このように電極間隔を定める液晶表示装置の構成については、例えば特許文献８に記載されている。
【００２０】
また、有機化学の分野において、紫外線を照射してアルキル基を切断する技術が知られている。紫外線を照射してアルキル基を切断する技術は、例えば、フィルム上に透明電極を配置した液晶パネルに利用されている。フィルムにはアルキル基が存在し、このアルキル基によって、フィルムへのシール材の接着が困難になっていた。シール材の印刷部分に紫外線を照射することで、フィルムにシール材を接着しやすくする技術が利用されている。なお、本出願において特許を受けようとする発明は、紫外線を照射してアルキル基を切断する技術についての文献調査を行わずに発明されたものである。
【００２１】
【特許文献１】
米国特許第３９３６８１５号明細書
【００２２】
【特許文献２】
米国特許第４０９７１２７号明細書
【００２３】
【特許文献３】
米国特許出願公開第２００２／００３６６１４Ａ１明細書
【００２４】
【特許文献４】
米国特許出願公開第２００２／００４７８１９Ａ１明細書
【００２５】
【特許文献５】
米国特許出願公開第２００２／０１２２１４８Ａ１明細書
【００２６】
【特許文献６】
米国特許出願公開第２００２／０１２６２２９Ａ１明細書
【００２７】
【特許文献７】
特開２００１−３４３６４８号公報（段落０００８，０００９，００１７−００２５、第１図）
【００２８】
【特許文献８】
特開２００１−３３７３１４号公報（段落００２７−００４４）
【００２９】
【非特許文献１】
George H.Heilmeier, Joel E.Goldmacher et al, Appl. Phys. Lett., 13(1968),132
【００３０】
【発明が解決しようとする課題】
透明表示装置の使用態様として、透明なガラス板の一部に配置する使用態様が考えられる。この場合、各画素をプレナー状態にしておけば、ガラス板全体を透明にすることができる。また、画素をフォーカルコニック状態にしておけば、透明なガラス板の一部に所望の情報を表示することができる。また、複数の透明表示装置を連接する使用態様も考えられる。しかし、従来の液晶表示装置と同様に電極間隔を定めると、線間領域がフォーカルコニック状態になる。そのため、透明表示装置が透明状態であるときであっても、透明表示装置の画素がグリッドとして認識されてしまう。すなわち、図１５に示すように、ガラス板１１１の一部として透明表示装置１１２を連接して、ガラス板１１１全体を透明にしておく場合であっても、透明表示装置１１２のグリッドが観察者に認識されてしまう。美観の点を考慮すると、透明表示装置１１２に情報を表示しない場合には、グリッドも認識されず、ガラス板１１１全体が透明に見えることが好ましい。
【００３１】
また、液晶の透明状態と散乱状態を利用した液晶表示装置の態様として、片側の基板のみを透明基板とする場合も考えられる。この場合においても、グリッドが認識されにくくすることが好ましい。
【００３２】
そこで、本発明は、線間領域のメモリ性液晶をプレナー状態またはプレナー状態に近い状態に維持し、グリッドが認識されにくくすることができる液晶表示装置およびその液晶表示装置の製造方法を提供することを目的とする。
【００３３】
【課題を解決するための手段】
本発明の態様１は、透明電極が設けられた二枚の透明基板間に、少なくとも２つの安定状態を呈するメモリ性液晶を備える液晶表示装置であって、各透明基板は、透明電極が配置された面に６０°以上のプレチルト角を実現する樹脂膜を備え、メモリ性液晶は、選択反射光の波長に可視域外の波長を含むメモリ性液晶であり、セルギャップをｄ（μｍ）、各透明基板上の隣接する透明電極の間隔をａ（μｍ）としたときに、４．０・ｄ≦ａ≦１５．０・ｄを満足することを特徴とする液晶表示装置を提供する。
【００３４】
本発明の態様２は、透明電極が設けられた二枚の透明基板間に、少なくとも２つの安定状態を呈するメモリ性液晶を備える液晶表示装置であって、各透明基板は、透明電極が配置された面に６０°以上のプレチルト角を実現する樹脂膜を備え、メモリ性液晶は、選択反射光の波長に可視域外の波長を含むメモリ性液晶であり、セルギャップをｄ（μｍ）、各透明基板上の隣接する透明電極の間隔をａ（μｍ）、一つの透明電極の幅をｗ（ｍｍ）としたときに、４．０・ｄ≦ａ≦１０００・ｗ／２を満足することを特徴とする液晶表示装置を提供する。
【００３５】
本発明の態様３は、樹脂膜はラビング処理が施された樹脂膜である液晶表示装置を提供する。
【００３６】
本発明の態様４は、選択反射光の波長に赤外域の波長を含むメモリ性液晶を有する液晶表示装置を提供する。
【００３７】
本発明の態様５は、同一の透明基板上で隣接する透明電極の間隔をａ（μｍ）、予め定めたセルギャップをｄ（μｍ）としたときに、４．０・ｄ≦ａ≦１５．０・ｄを満足するように、二枚の透明基板上にそれぞれ透明電極を設け、各透明基板の透明電極側の面に、６０°以上のプレチルト角を実現する樹脂膜を形成し、各透明基板の透明電極側の面を対向させ、選択反射光の波長に可視域外の波長を含むメモリ性液晶を透明基板間に配置し、メモリ性液晶をアイソトロピック状態に変化させ、対向する透明電極間に存在するメモリ性液晶に、２０Ｖ／μｍ以上であって、対向する透明電極間に短絡を生じさせる電圧よりも低い電圧を印加しながら、メモリ性液晶を徐冷し、メモリ性液晶がアイソトロピック状態から相転移した後に電圧の印加を停止することを特徴とする液晶表示装置の製造方法を提供する。
【００３８】
本発明の態様６は、同一の透明基板上で隣接する透明電極の間隔をａ（μｍ）、予め定めたセルギャップをｄ（μｍ）、一つの透明電極の幅をｗ（ｍｍ）としたときに、４．０・ｄ≦ａ≦１０００・ｗ／２を満足するように、二枚の透明基板上にそれぞれ透明電極を設け、各透明基板の透明電極側の面に、６０°以上のプレチルト角を実現する樹脂膜を形成し、各透明基板の透明電極側の面を対向させ、選択反射光の波長に可視域外の波長を含むメモリ性液晶を透明基板間に配置し、対向させた透明基板を介してメモリ性液晶に加圧することによりメモリ性液晶をプレナー状態に変化させることを特徴とする液晶表示装置の製造方法を提供する。
【００３９】
本発明の態様７は、同一の透明基板上で隣接する透明電極の間隔をａ（μｍ）、予め定めたセルギャップをｄ（μｍ）、一つの透明電極の幅をｗ（ｍｍ）としたときに、４．０・ｄ≦ａ≦１０００・ｗ／２を満足するように、二枚の透明基板上にそれぞれ透明電極を設け、各透明基板の透明電極側の面に、６０°以上のプレチルト角を実現する樹脂膜を形成し、各透明基板の透明電極側の面を対向させ、選択反射光の波長に可視域外の波長を含むメモリ性液晶を透明基板間に配置し、対向させた透明基板の外側から、メモリ性液晶をプレナー状態に変化させるための電圧を印加することを特徴とする液晶表示装置の製造方法を提供する。
【００４０】
本発明の態様８は、透明基板上に複数の透明電極を配置し、第２の基板上に第２の電極を配置し、透明基板と第２の基板の表面に樹脂膜を形成し、隣接する透明電極の間の領域の樹脂膜に紫外線を照射し、隣接する第２の電極の間の領域の樹脂膜に紫外線を照射し、それぞれの樹脂膜にラビング処理を施し、透明基板と第２の基板との間のセルギャップがｄ（μｍ）となるように対向配置し、その後、透明基板と第２の基板の間に少なくとも２以上の安定した光学状態を有するカイラルネマチック液晶を設け、液晶の配向性について、透明電極に対応した位置においては６０°以上の高プレチルト角を生じせしめ、隣接する透明電極の間の領域に対応する位置にあっては、２０°以内の低プレチルト角を生じせしめる液晶表示装置の製造方法を提供する。
【００４１】
本発明の態様９は、第２の基板を透明とし、第２の基板上の第２の電極を透明とする液晶表示装置の製造方法を提供する。
【００４２】
本発明の態様１０は、カイラルネマチック液晶の選択反射波長域に可視外域の波長を含む液晶表示装置の製造方法を提供する。
【００４３】
本発明の態様１１は、一つの透明電極の幅をｗ（ｍｍ）とし、透明電極上の隣接する透明電極の間隔をａ（μｍ）とすると、４．０・ｄ≦ａ≦１０００・ｗ／２を満足する液晶表示装置の製造方法を提供する。
【００４４】
本発明の態様１２は、透明基板上に複数の透明電極を配置し、第２の基板上に第２の電極を配置し、透明基板と第２の基板のそれぞれの内面に第１の樹脂膜を形成し、隣接する透明電極の間の領域に第２の樹脂膜を形成し、第１の樹脂膜と第２の樹脂膜は異なる配向能を有するものとし、第１の樹脂膜と第２の樹脂膜にラビング処理を施し、透明基板と第２の基板のセルギャップをｄ（μｍ）となるように対向配置し、その後、透明基板と第２の基板の間に少なくとも２以上の安定した光学状態を有するカイラルネマチック液晶層を封入し、液晶層の配向性について、透明電極に対応した位置においては６０°以上の高プレチルト角を生じせしめ、隣接する透明電極の間の領域に対応する位置にあっては、２０°以内の低プレチルト角を生じせしめる液晶表示装置の製造方法を提供する。
【００４５】
本発明の態様１３は、二枚の電極付き基板間に、少なくとも２つの安定状態を有するカイラルネマチック液晶が備えられ、少なくとも一方の基板の一部または全部が透明とされ、透明な基板に対応する基板上の電極は透明電極とされ、カイラルネマチック液晶に接して樹脂膜が基板上に備えられてなる液晶表示装置において、透明電極に対応する位置に第１の樹脂膜が配置され、透明電極の間の領域に第２の樹脂膜が配置され、第１の樹脂膜はカイラルネマチック液晶に対して６０°以上の高プレチルト角を与える配向能を有し、第２の樹脂膜はカイラルネマチック液晶に対して２０°以下の低プレチルト角を与える配向能を有することを特徴とする液晶表示装置を提供する。
【００４６】
【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。
［実施の形態１］まず、第一の実施の形態について説明する。図１は、本発明による液晶表示装置の例を示す模式的断面図である。また、図２は、この液晶表示装置の電極の配置状態を示す説明図である。なお、図２では、図１に示す高分子薄膜７を省略して示している。
【００４７】
行電極側基板１および列電極側基板２は、透明基板（例えば、ガラス基板）である。列電極側基板２上には、間隔を開けて複数の列電極４が配置される。同様に、行電極側基板１上にも間隔を開けて複数の行電極３が配置される。ただし、図１，２では、一本の行電極のみを示している。行電極３および列電極４は、互いに直交するように設けられる。
【００４８】
図２に示すように、各列電極４の間の電極間隔をａ（μｍ）とする。この電極間隔ａ（μｍ）は、列電極と行電極との間隔（セルギャップ）をｄ（μｍ）としたときに、４．０・ｄ≦ａ≦１５．０・ｄを満足するように定められる。４．０・ｄ＜ａ≦１５．０・ｄを満足するように定めてもよい。また、図２では、行電極間の線間領域を示していないが、各行電極の間の電極間隔（ａ（μｍ）とする）も、列電極の電極間隔と同様に定めればよい。
【００４９】
行電極側基板１および列電極側基板２の間には、メモリ性液晶６が配置される。メモリ性液晶６は、プレナー状態のときに透明状態を呈する液晶である。メモリ性液晶６として、例えば、入射光が選択反射されて選択反射光が生じるプレナー状態と、入射光が散乱するフォーカルコニック状態とを呈し、選択反射光の波長に赤外域の波長が含まれるカイラルネマチック液晶が用いられる。以下、このようなカイラルネマチック液晶をメモリ性液晶６として用いる場合を例に説明する。このカイラルネマチック液晶の選択反射光の中心波長は、０．７μｍ以上１．２μｍ以下であることが好ましい。選択反射光の中心波長がこの範囲内にあれば、フォーカルコニック状態の散乱性が高く、より高い透過−散乱のコントラストを得ることができる。
【００５０】
行電極３および列電極４には、それぞれ高分子薄膜（樹脂膜）７が設けられる。高分子薄膜７は、基板間に挟持されるメモリ性液晶６に接するように設けられる。高分子薄膜７は、６０°以上のプレチルト角を実現する樹脂膜である。８０°以上のプレチルト角を実現する樹脂膜であればさらに好ましい。高分子薄膜７は、硬化した樹脂として各基板上に固着される。硬化した樹脂とは、例えば、ガラス転移温度が少なくとも６０℃以上になっている状態の樹脂である。ガラス転移温度は６０℃以上になっていればよいが、ガラス転移温度が１００℃以上になっていればさらに好ましい。６０°以上のプレチルト角を実現する樹脂膜は、例えばＪＳＲ株式会社製の品番「ＪＡＬＳ−８６２−Ｒ３」のポリイミドを硬化させることによって実現させることができる。高分子薄膜７は、６０°以上のプレチルト角を実現できるものであれば、他の樹脂によって形成されてもよい。
【００５１】
樹脂膜７には、ラビング処理を施すことが好ましい。樹脂膜７にラビング処理を施さない場合、樹脂膜７に挟まれる液晶は、プレナー状態のときに、完全プレナー状態ではなく液晶ドメイン間のヘリカル軸がわずかにずれた状態になる（図１０（ａ））。この結果、斜め方向から液晶表示装置を観察した場合、透過率が若干低下する。一方、樹脂膜７にラビング処理を施した場合、樹脂膜７に挟まれる液晶は、プレナー状態に変化させると、完全プレナー状態で安定する。この場合、斜め方向から液晶表示装置を観察しても透明状態として視認される。従って、樹脂膜７にラビング処理を施すことが好ましい。特に、行電極側基板１と列電極側基板２の双方の樹脂膜７に対してラビング処理を施すことが最も好ましい。また、液晶表示装置が垂直入射光のみを使用する場合には、ラビング処理を施さなくてもよい。例えば、液晶表示装置を光学シャッタとして用いる場合には、ラビング処理を施さなくてもよい。以下の説明では、各基板の樹脂膜７にそれぞれラビング処理を行ったものとして説明する。
【００５２】
メモリ性液晶６は、液晶表示装置作製時に完全プレナー状態にされる。液晶表示装置作成時において完全プレナーにされるのは、各画素の位置（各行電極３と各列電極４の交差部分）に配置されたメモリ性液晶だけではない。各列電極４の線間領域２１および各行電極３の線間領域（図１，２において図示せず）に配置されたメモリ性液晶も液晶表示装置作成時に完全プレナー状態にされる。各線間領域に配置されたメモリ性液晶を完全プレナー状態にする液晶表示装置の製造方法については後述する。
【００５３】
行電極３と樹脂膜７との間または列電極４と樹脂膜７との間に、金属酸化物によって形成される電気絶縁層を設けてもよい。
【００５４】
また、行電極３と列電極４との間の間隔（セルギャップ）はスペーサ等で保持し、２μｍ以上６μｍ以下とすることが好ましい。特に４μｍとすることが好ましい。セルギャップが小さすぎると表示のコントラスト比が低下し、大きすぎると駆動電圧が上昇し、またプレナー状態での液晶配向に乱れが生じ透明性が若干損なわれることがあるからである。
【００５５】
また、液晶表示装置は、その外周部に沿って、メモリ性液晶６を封止するためシール材５を備える。シール材５として、硬化後に透明になるシール材を用いることが好ましい。硬化後に透明になるシール材としては、例えば、エポキシ系、アクリル系、ウレタン系、エン−チオール系またはそれらの混合系のシール材がある。シール材は、例えば熱硬化や光硬化等の方式により硬化する。
【００５６】
既に説明したように、メモリ性液晶６は、液晶表示装置作製時に完全プレナー状態にされている。液晶表示装置作製後に液晶表示装置を駆動した際の液晶の状態について説明する。
【００５７】
まず、画素部分、すなわち行電極と列電極とが交差した部分における液晶の状態について説明する。駆動時において、行電極の電位を設定する行電極ドライバ（図示せず。）は、各行電極３を一本ずつ選択し、選択した行電極の電位をＶｒとし、非選択行の行電極の電位を０Ｖに設定する。また、列電極の電位を設定する列電極ドライバ（図示せず。）は、個々の行が選択されると、各列電極の電位をＶｃ，−Ｖｃのいずれかに設定する。この結果、選択行の各画素にはＶｒ＋Ｖｃ（すなわちＶＰ）またはＶｒ−Ｖｃ（すなわちＶＦ）の電圧が印加される。そして、選択行の各画素は、印加電圧に応じて完全プレナー状態（透明状態）またはフォーカルコニック状態（散乱状態）を呈する。このように、画素部分の液晶は、初期状態（液晶表示装置作製時）には完全プレナーであるが、駆動時には印加電圧に応じて状態が変化する。
【００５８】
次に、各列電極４の線間領域２１に位置するメモリ性液晶の状態について説明する。図２に示す行電極３が選択され、行電極３の電位がＶｒに設定されているとする。このとき、図２に示す二つの列電極４の電位はＶｃまたは−Ｖｃに設定されている。この場合、線間領域では一方の基板側にしか透明電極が存在しないため、線間領域に配置されたメモリ性液晶にはメモリ性液晶をフォーカルコニック状態に変化させる電圧が印加されることはない。従って、線間領域に配置されたメモリ性液晶は、フォーカルコニック状態に変化しない。よって、線間領域のメモリ性液晶は、液晶表示装置作製時に完全プレナー状態（透明状態）にされ、駆動時に散乱状態に変化することはない。
【００５９】
なお、図２に示す行電極３の電位がＶｒに設定されている場合、線間領域に配置されたメモリ性液晶に全く電圧が印加されないわけではない。また、線間領域に配置されたメモリ性液晶において、フォーカルコニック状態に変化し始める電圧（しきい電圧）が低い部分が存在している場合もある。そのため、行電極３の電位をＶｒに設定した際、線間領域のメモリ性液晶の一部がフォーカルコニック状態に近づく場合も生じうる。しかし、線間領域のメモリ性液晶において、フォーカルコニック状態に変化し始めるしきい電圧が低い部分が存在したとしても、そのようなメモリ性液晶はわずかである。従って、行電極３の電位がＶｒに設定されたとしても、線間領域全体が散乱状態に変化することはなく、液晶表示装置作製時に設定された完全プレナー状態（透明状態）に近い状態に維持される。
【００６０】
ただし、図２に示す列電極４の電位が−Ｖｃに設定されると、列電極４と行電極３との間に電圧ＶＰが印加される。この場合、列電極４の近傍１１に漏れ電界が生じ、列電極４の近傍１１の液晶はフォーカルコニック状態に変化する。しかし、電極間隔ａ（μｍ）をセルギャップの４倍以上に設定しているので、近傍１１のフォーカルコニック状態が線間領域に波及することはない。
【００６１】
また、ここでは、図２に示す行電極３が選択されている場合を例に説明した。図２に示す行電極３が選択されていない場合、行電極３の電位は０Ｖに設定されるので、列電極４の線間領域には電圧が印加されない。従って、列電極４の線間領域のメモリ性液晶はフォーカルコニック状態に変化しない。
【００６２】
同様に、行電極の線間領域（図１，２において図示せず。）のメモリ性液晶もフォーカルコニック状態に変化しない。各列電極の電位はＶｃまたは−Ｖｃに設定される。しかし、行電極の線間領域では、列電極側基板にしか透明電極が存在しない。そのため、行電極の線間領域でも、メモリ性液晶はフォーカルコニック状態に変化しない。
【００６３】
以上のように、列電極の線間領域および行電極の線間領域に存在するメモリ性液晶は、液晶表示装置作製時に完全プレナー状態にされ、その後フォーカルコニック状態に変化しない。従って、各画素を完全プレナー状態にして、表示領域全体を透明にした場合に、図１５に示すようなグリッドを認識されにくくすることができる。
【００６４】
次に、本実施の形態の液晶表示装置の製造方法について説明する。図３は、本発明による製造方法の一例を示す流れ図である。
【００６５】
まず、行電極側基板、列電極側基板になるそれぞれの透明基板に、ストライプ状の透明電極を設ける（ステップＳ１）。この透明電極は、例えばＩＴＯ（Indium Tin Oxide）で形成される。透明電極を設ける際には、予め液晶表示装置のセルギャップの値（ｄ（μｍ））を定めておき、そのセルギャップｄ（μｍ）に対して電極間隔が所定の関係を満たすように透明電極を設ける。すなわち、列電極側基板２になる透明基板に列電極４を設ける場合には、列電極４の電極間隔が４．０・ｄ以上１５．０・ｄ以下の範囲に収まるように各列電極４を配置する。同様に、行電極側基板１になる透明基板に行電極３を設ける場合には、行電極３の電極間隔が４．０・ｄ以上１５．０・ｄ以下の範囲に収まるように各行電極３を配置する。
【００６６】
なお、ステップＳ１では、各透明電極の電位を設定する駆動ドライバと各透明電極とを接続する配線も設ける。
【００６７】
続いて、それぞれの透明基板上に樹脂膜を形成する（ステップＳ２）。ステップＳ２では、例えば、各透明基板上にポリイミドを印刷し、各透明基板を焼成してポリイミドを基板上に固着させる。このポリイミドは、液晶分子のプレチルト角が６０°以上になるような樹脂膜を形成するためのものである。なお、透明基板上にポリイミドを配置する際、印刷ではなく、スピンコート法によってポリイミドを配置してもよい。
【００６８】
続いて、行電極側基板１および列電極側基板２の樹脂膜を設けた面に対して、ラビング処理を行う（ステップＳ３）。すなわち、形成された樹脂膜７の表面を、布等で一定方向に擦る処理を行う。ラビング方向は、例えば、それぞれのストライプ電極が交差交差するように二枚の基板を重ね合わせた際、各基板におけるラビング方向が対向するように定める。
【００６９】
ラビング処理後、二枚の透明基板から空セルを作製し、その空セルに液晶を注入する（ステップＳ４）。ステップＳ４では、透明基板の外周部のうち液晶注入孔となる箇所以外にシール材（硬化後透明になるシール材）を印刷する。次に、一方の透明基板を下側に配置し、スペーサを散布してからもう一方の基板を重ね合わせ、シール材を硬化させる。このとき、予め定めたセルギャップｄ（μｍ）と等しい直径のスペーサを用いる。また、各透明基板を重ね合わせる際には、行電極と列電極とが直交するように重ね合わせる。この結果得られる空セルに対し、メモリ性液晶（プレナー状態のときに透明状態を呈する液晶）６を注入し、液晶注入孔を封止する（ステップＳ４）。
【００７０】
ステップＳ４において、液晶セル内に注入され、線間領域に配置されたメモリ性液晶は、完全プレナー状態になっているとは限らない。そこで、以下のステップＳ５以降の処理を行い、線間領域に配置されたメモリ性液晶を完全プレナー状態に変化させる。
【００７１】
ステップＳ４の後、液晶セル内のメモリ性液晶６をアイソトロピック状態に変化させる（ステップＳ５）。ステップＳ５では、メモリ性液晶６のクリアリングポイントよりも高い温度環境下に液晶セルを配置することによって、液晶の状態をアイソトロピック状態に変化させる。液晶は、温度に応じて、液晶としての性質を示す状態とアイソトロピック状態とに変化する。クリアリングポイントとは、液晶としての性質を示す状態を維持する温度とアイソトロピック状態を維持する温度との境界温度である。一般に、クリアリングポイントはＴｃと表される。
【００７２】
液晶の温度をＴｃよりも高くし、液晶をアイソトロピック状態にしたならば、各行電極３と各列電極４の電位を設定して、行電極と列電極との間のメモリ性液晶６に電圧を印加する。このとき、メモリ性液晶６に対して２０Ｖ／μｍ以上の電圧を印加する。すなわち、液晶層１μｍあたりの印加電圧が２０Ｖ以上になるようにする。メモリ性液晶６に対する印加電圧は、行電極および列電極間に短絡を生じせしめる電圧よりも低い電圧になるようにする。例えば、メモリ性液晶６に対する印加電圧の最大値を２５Ｖ／μｍに定める。すなわち、メモリ性液晶６に対する印加電圧を、２０Ｖ／μｍ以上２５Ｖ／μｍ以下の電圧として定める。
【００７３】
例えば、セルギャップが４μｍである場合、行電極と列電極との間の液晶に８０Ｖ以上１００Ｖ以下の電圧を印加すればよい。なお、電極と樹脂膜との間に絶縁膜を設けた場合には、列電極と行電極との間に、絶縁膜による電圧降下分だけ高い電圧を発生させてもよい。例えば、セルギャップが４μｍであっても、絶縁膜を設けた場合には、行電極と列電極との間に１８０Ｖまでの電圧を発生させてもよい。絶縁膜において電圧降下が生じるので、短絡が発生することはない。
【００７４】
メモリ性液晶６に、２０Ｖ／μｍ以上であって、短絡を生じせしめる電圧よりも低い電圧を印加したならば、その電圧を印加したままメモリ性液晶６をＴｃよりも低い温度に徐冷する（ステップＳ６）。メモリ性液晶の温度がＴｃよりも低くなったならば、画素領域１２に存在するメモリ性液晶への電圧印加を急激に遮断する（ステップＳ７）。
【００７５】
アイソトロピック状態のメモリ性液晶６をＴｃより低い温度に徐冷すると、メモリ性液晶６はアイソトロピック状態から相転移して、液晶としての性質を示す。図４は、このときのメモリ性液晶の状態を示す説明図である。図４では、行電極と列電極との間の画素領域１２を斜線で示した。ステップＳ６，７において、この画素領域１２の液晶に２０Ｖ／μｍ以上の電圧を印加しながら、Ｔｃより低い温度に徐冷した後、電圧印加を急激に遮断すると、画素領域１２の液晶は完全プレナー状態になる。画素領域１２の液晶では、２０Ｖ／μｍ以上の電圧が印加されているときに、液晶分子の長軸方向が電界方向とほぼ平行な状態になる。この液晶は、印加電圧が急激に遮断されることで完全プレナー状態になる。また、線間領域２１に存在する液晶には、画素領域１２と同一の２０Ｖ／μｍ以上の電圧は印加されない。しかし、液晶を高温状態とすることで液晶の配向変化のしきい値電界強度を低下させることができる。そのため、４．０・ｄ≦ａ≦１５．０・ｄを満足するａ（μｍ）を電極間隔と定めた場合には、画素領域１２において液晶分子の長軸方向が電界方向とほぼ平行な状態になると、その状態が線間領域２１にも波及する。すなわち、線間領域２１に存在する液晶も画素領域１２に存在する液晶と同様の状態（液晶分子の長軸方向が電界方向とほぼ平行な状態）になる。そして、この状態のときに印加電圧を急激に遮断すると、画素となる箇所だけでなく線間領域も含めて、液晶全体がプレナー状態に変化する。
【００７６】
ただし、電極間隔ａ（μｍ）を１５．０・ｄ（μｍ）よりも大きく定めると、間隔が広すぎて、電圧印加時に液晶分子の長軸方向を電界方向とほぼ平行な状態に変化させていく波及効果が及びにくくなる。そのため、電極間隔の上限を１５．０・ｄ（μｍ）と定める。
【００７７】
なお、徐冷の際、液晶温度がＴｃより低くなる前に、画素領域１２における液晶分子の長軸方向は電界方向とほぼ平行な状態になっていて、この状態が線間領域２１にも波及していると考えられる。
【００７８】
また、２０Ｖ／μｍ以上の電圧を印加する際、画素領域１２の近傍には、図１４に示す場合と同様の漏れ電界が生じていると考えられれる。しかし、液晶をフォーカルコニック状態に変化させる漏れ電界の効果よりも、液晶分子の長軸方向を電界方向とほぼ平行な状態に変化させていく波及効果の方が大きい。そのため、徐冷の際、線間領域２１において液晶の一部がフォーカルコニック状態になることはない。
【００７９】
以上のように、画素領域１２および線間領域２１において、液晶分子の長軸方向が電界方向とほぼ平行な状態に変化し、その後、急激に電圧印加を遮断することで、メモリ性液晶は完全プレナー状態に変化する。従って、電圧印加を停止した時点で、線間領域も含む表示領域全体が透明な状態となる。この結果、図１５に示すようなグリッドが認識されにくくなる。
【００８０】
プレナー状態で透明になるメモリ性液晶を、６０°以上のプレチルト角を実現する樹脂膜に接するように配置し、そのメモリ性液晶をアイソトロピック状態から液晶状態に変化させたときに、完全プレナー状態になる液晶は従来確認されていなかった。しかし、本発明の製造方法のように、電圧を印加しつつアイソトロピック状態から徐冷することで、画素領域１２の液晶を、液晶分子の長軸方向が電界方向とほぼ平行になる状態とし、その後、電圧印加を急激に遮断して完全プレナー状態にすることができる。そして、電極間隔ａ（μｍ）をセルギャップの１５倍以下に定めているので、画素領域１２において液晶分子の長軸方向が電界方向とほぼ平行な状態になった際、その状態を線間領域２１に波及させることができる。従って、印加電圧を急激に遮断したときに、画素領域１２に存在する液晶だけでなく、線間領域２１に存在する液晶も、完全プレナーに変化させることができる。
【００８１】
そして、既に説明したように、４．０・ｄ≦ａとしているので、この液晶表示装置を駆動した場合に線間領域に配置されたメモリ性液晶はフォーカルコニック状態に変化しない。従って、線間領域では、メモリ性液晶が完全プレナー状態（透明状態）に近い状態に維持される。その結果、グリッドを認識しにくくすることができる。
【００８２】
［実施の形態２］次に、第二の実施の形態について説明する。第二の実施の形態による液晶表示装置の構成は、図１に示す場合と同様である。ただし、電極間隔ａ（μｍ）の範囲が異なる。第一の実施の形態では、セルギャップをｄ（μｍ）としたときに、４．０・ｄ≦ａ≦１５．０・ｄを満足する値として電極間隔ａを定めた。しかし、本実施の形態では、１５．０・ｄ以下という制限を設けない。、その代わりに、ある透明電極の両側の線間領域の幅が、その透明電極の幅の１／２以下になるようにし、その関係がそれぞれの透明電極で成立するようにする。すなわち、セルギャップをｄ（μｍ）、任意の透明電極の幅をｗ（ｍｍ）とし、その透明電極とその透明電極に隣接する透明電極との電極間隔ａ（μｍ）としたときに、４．０・ｄ≦ａ≦１０００・ｗ／２を満足する値として電極間隔ａ（μｍ）を定める。電極間隔ａ（μｍ）の上限を、電極の幅の１／２よりも大きくすると、画素間の間隔が広くなり、表示が粗くなってしまうからである。なお、各透明電極の幅は同一であることが一般的であるので、以下の説明では、各透明電極の幅がいずれもｗ（ｍｍ）であるとする。
【００８３】
また、本実施の形態においても、各列電極４の線間領域および各行電極３の線間領域に配置されたメモリ性液晶は、液晶表示装置作製時に完全プレナー状態にされ、以後、完全プレナー状態を維持する。
【００８４】
本実施の形態の液晶表示装置を駆動した際の液晶の状態は、図１に示す場合と同様である。すなわち、各画素の位置に配置されるメモリ性液晶は、印加電圧（ＶＰまたはＶＦ）に応じて完全プレナー状態またはフォーカルコニック状態に変化する。また、線間領域に配置されるメモリ性液晶は、一方の基板側にしか透明電極が存在しないので、液晶表示装置製造時以降、フォーカルコニック状態に変化しない。また、電極間隔ａ（μｍ）はセルギャップの４倍以上に設定されている。従って、透明電極の近傍の液晶が漏れ電界によりフォーカルコニック状態に変化したとしても、透明電極近傍のフォーカルコニック状態が線間領域に波及することはない。
【００８５】
次に、本実施の形態の液晶表示装置の製造方法について説明する。液晶セルを作製するまでの処理は、上述のステップＳ１〜Ｓ４までの処理と同様である。ただし、ステップＳ１において、電極を透明基板に配置する際には、４．０・ｄ≦ａ≦１０００・ｗ／２を満足する値として電極間隔ａ（μｍ）を定める。ここでｄ（μｍ）はセルギャップ、ｗ（ｍｍ）は１本の電極の幅である。ステップＳ４において、液晶セル内に注入され線間領域に配置されたメモリ性液晶は、完全プレナー状態になっているとは限らない。そこで、以下に示す方法で、線間領域に配置された液晶を完全プレナー状態に変化させる。
【００８６】
液晶セルを作製したならば、その液晶セルの外部からメモリ性液晶６に対し外力を加える。メモリ性液晶は、電圧が印加されなくても外力が加えられればプレナー状態に変化する性質がある。従って、メモリ性液晶６が配置された各領域に対し一定の外力を加えれば、線間領域に配置された液晶を含むメモリ性液晶６の層全体をプレナー状態に変化させることができる。なお、プレチルト角は６０°以上であり、各基板の樹脂膜にはラビング処理が施されているので、メモリ性液晶６は完全プレナー状態に変化する。
【００８７】
図５は、液晶セルに一定の外力を加える方法の例を示す説明図である。平板３１から所定の高さにローラ３２を設ける。この平板３１上に液晶セル３３を配置して、ローラ３２の下を通過させる。ローラ３２の高さは、平板３１との間に液晶セルを配置したときに、メモリ性液晶をプレナーに変化させる力を加える高さに設定する。ローラ３２と平板３１との間を液晶セル３３が通過すると、ローラ３２は透明基板を介して液晶セル３３内のメモリ性液晶を端の領域から順に加圧する。液晶セル３３は、ローラ３２によって一定の力を加えられ、線間領域に配置された液晶を含むメモリ性液晶６の層全体がプレナー状態になる。
【００８８】
外力を加えるのではなく、液晶セルの透明基板の外側から電圧を印加することによってメモリ性液晶をプレナー状態に変化させてもよい。図６は、液晶セルの透明基板の外側から電圧を印加する状態を示す説明図である。図６では、図１と同じ構成部を、図１と同様の符号で示している。一対の電極３５は、二枚の透明基板１，２の外側から液晶セルに対して電圧を印加する。この電圧の値は、線間領域に配置されたメモリ性液晶をプレナー状態に変化させる電圧に、透明基板１，２による電圧降下相当の電圧を加算した値である。このような電圧を印加することによって、線間領域に配置されたメモリ性液晶をプレナー状態にすることができる。プレチルト角は６０°以上であり、各基板の樹脂膜にはラビング処理が施されているので、メモリ性液晶６は完全プレナー状態に変化する。
【００８９】
第一の実施の形態で示した製造方法では、液晶を高温状態ととし、２０Ｖ／μｍ以上の高電圧を印加することで画素領域における液晶分子の長軸方向を電界方向とほぼ平行な状態とした。そして、この状態が線間領域にも波及するので、電圧印加を遮断したときに、画素領域および線間領域の液晶を完全プレナー状態にすることができた。それに対し、本実施の形態では、透明基板を介してメモリ性液晶を加圧したり、あるいは、透明基板の外側からメモリ性液晶に電圧を加える。この場合、線間領域のメモリ性液晶は、加圧や電圧印加によって周囲の状態とは無関係に完全プレナー状態になる。従って、電極間隔ａ（μｍ）の上限をセルギャップの１５倍と定める必要はない。ただし、電極間隔が電極の幅の１／２を越えると表示が粗くなるので、電極間隔の上限を電極の側の１／２とする。
【００９０】
本製造方法によって製造した液晶表示装置を駆動した場合、線間領域に配置されたメモリ性液晶はフォーカルコニック状態に変化しない。従って、線間領域では、メモリ性液晶が完全プレナー状態（透明状態）に近い状態に維持される。その結果、グリッドを認識しにくくすることができる。
【００９１】
なお、第二の実施の形態においても、第一の実施の形態と同様、液晶表示装置が垂直入射光のみを使用する場合にはラビング処理を施さなくてもよい。
【００９２】
［実施の形態３］液晶分子のプレチルト角を６０°以上にすることができる樹脂膜の化学構造については、明らかになっていない。本発明者は、液晶分子を垂直に配向させることができるシランカップリング材に基づいて、６０°以上のプレチルト角を実現できる樹脂膜の表面状態を推定した。
【００９３】
液晶分子を垂直に配向させることが可能なシランカップリング材の例として、「Ｒ−Ｓｉ（ＯＨ）３」、「Ｒ，Ｒ’−Ｓｉ（ＯＨ）２」等がある。Ｒ，Ｒ’の構成は「ＣＨ３（ＣＨ２）ｎ−」である（ただし、ｎは６〜２２程度）。なお、「Ｒ−Ｓｉ（ＯＨ）３」は、「Ｒ−Ｓｉ（ＯＣＨ３）３」や「Ｒ−Ｓｉ（ＯＨ２ＣＨ３）３」を加水分解して生じる。また、「Ｒ，Ｒ’−Ｓｉ（ＯＨ）２」は、「Ｒ，Ｒ’−Ｓｉ（ＯＣＨ３）２」や「Ｒ，Ｒ’−Ｓｉ（ＯＨ２ＣＨ３）２」を加水分解して生じる。
【００９４】
ポリイミドには、ジアミンやピロメリット酸のような無水酸化物が含まれている。
【００９５】
垂直配向可能なシランカップリング材の構造より、ポリイミドに含まれるジアミンの一部は、長鎖アルキル基を有していると推定される。そして、長鎖アルキル基によって、液晶分子が界面に対して高角度（６０°以上）をなすように拘束されるため、プレチルト角が高くなると考えられる。なお、この界面にラビング処理を施すと、界面に対して高角度をなすように配列した液晶分子が平坦な面を形成し、その結果液晶ドメインのヘリカル軸が揃って完全プレナー状態を呈すると推定される。本発明者は以上の知見に基づき、本発明の第三の実施の形態を導いた。
【００９６】
本発明の第三の実施の形態における液晶表示装置の構成は、図１に示す場合と同様である。ただし、第二の実施の形態と同様に、セルギャップをｄ（μｍ）とし、任意の透明電極の幅をｗ（ｍｍ）とし、その透明電極とその透明電極に隣接する透明電極との電極間隔ａ（μｍ）としたときに、４．０・ｄ≦ａ≦１０００・ｗ／２を満足する値として電極間隔ａ（μｍ）を定める。なお、以下の説明では、各透明電極の幅がいずれもｗ（ｍｍ）であるとする。また、行電極側基板１および列電極側基板２において、線間領域に位置する樹脂膜７は、紫外線を照射される。すると、線間領域の樹脂膜の表面に存在するアルキル基は切断される。従って、線間領域の樹脂膜に接する液晶分子はアルキル基によって拘束されなくなる。その結果、線間領域の樹脂膜と液晶層との界面において、プレチルト角は２０°以下になる。よって、紫外線照射後の樹脂膜にラビング処理を施せば、ラビング配向面を有し２０°以下のプレチルト角を実現する樹脂膜を形成することができる。
【００９７】
ラビング配向面を有し２０°以下のプレチルト角を実現する樹脂膜に接するメモリ性液晶は、フォーカルコニック状態が不安定になり、完全プレナー状態を保とうとする。すなわち、仮にメモリ性液晶をフォーカルコニック状態に変化させる電圧が印加されたとしても、その電圧印加が停止されればメモリ性液晶は完全プレナー状態に戻る。従って、第一の実施の形態におけるステップＳ５〜Ｓ７の処理を行わなくても、線間領域に配置される液晶を完全プレナーに近い状態にすることができる。また、第二の実施の形態のように、外力を加えたり、透明基板の外側から電圧を印加しなくてもよい。
【００９８】
線間領域では片側の透明基板にしか透明電極が存在しない。従って、液晶表示装置を駆動する際、線間領域にはメモリ性液晶をフォーカルコニック状態にするような電圧は印加されない。また、その片側の透明基板の透明電極に設定された電位によってメモリ性液晶の状態が変化したとしても、プレチルト角が２０°以下となるラビングされた樹脂膜に接するメモリ性液晶は完全プレナー状態に戻ろうとする。同様に、透明電極の近傍の液晶が漏れ電界によりフォーカルコニック状態に変化したとしても、電圧印加停止後、その液晶は完全プレナー状態に戻ろうとする。従って、線間領域では、完全プレナー状態（透明状態）に近い状態になり、グリッドを認識されにくくすることができる。
【００９９】
なお、一方の基板の線間領域に対向する領域も線間領域であるとは限らない。この場合、メモリ性液晶は、一方の基板側では、ラビング配向面を有し２０°以下のプレチルト角を実現する樹脂膜に接する。もう一方の基板側では、ラビング配向面を有し６０°以上のプレチルト角を実現する樹脂膜に接する。このメモリ性液晶は、二つの基板の界面においてフォーカルコニック状態が不安定になるわけではない。しかし、少なくとも一方の基板の界面ではフォーカルコニック状態が不安定であり、その界面付近のメモリ性液晶は完全プレナー状態を保とうとする。従って、線間領域において、完全プレナー状態を維持しようとするメモリ性液晶が存在しているので、線間領域の表示状態を透明状態に近い状態にすることができる。その結果、各画素を完全プレナー状態にして、表示領域全体を透明にした場合に、グリッドを目立たなくすることができる。
【０１００】
次に、本実施の形態の液晶表示装置の製造方法について説明する。図８は、本発明による製造方法の一例を示す流れ図である。
【０１０１】
行電極側基板、列電極側基板になるそれぞれの透明基板に、ストライプ状の透明電極を設ける（ステップＳ１１）。続いて、それぞれの透明基板上に樹脂膜を形成する（ステップＳ１２）。ステップＳ１１，Ｓ１２は、上述のステップＳ１，Ｓ２と同様の処理である。ただし、電極を透明基板に配置する際には、４．０・ｄ以上、電極の幅の１／２以下の範囲の値として電極間隔ａ（μｍ）を定める。
【０１０２】
次に、行電極側基板と列電極側基板のそれぞれにおいて、配線領域以外の領域をマスクする。そして、樹脂膜を形成した面に紫外線を照射する（ステップＳ１３）。すると、マスクされていない配線領域の樹脂膜の表面に存在するアルキル基が切断される。この結果、各基板に設けられた樹脂膜のうち、配線領域の樹脂膜は、２０°以下のプレチルト角を実現する樹脂膜に変化する。
【０１０３】
次に、行電極側基板および列電極側基板の樹脂膜を設けた面に対して、ラビング処理を行う（ステップＳ１４）。その後、各基板にシール材を印刷し、スペーサを散布してから二枚の基板を重ね合わせる。この結果得られる空セルに対してメモリ性液晶を注入する（ステップＳ１５）。ステップＳ１４，Ｓ１５の処理は、ステップＳ３，Ｓ４と同様の処理である。
【０１０４】
このように液晶表示装置を製造すれば、線間領域に配置されたメモリ性液晶は、２０°以下のプレチルト角を実現し、かつラビング処理された樹脂膜に接する。そして、この樹脂膜に接するメモリ性液晶は、完全プレナー状態を維持しようとする。従って、線間領域の表示を透明状態に近い状態に維持することができる。その結果、各画素を完全プレナー状態にして表示領域全体を透明にした場合に、グリッドを目立たなくすることができる。
【０１０５】
［実施の形態４］  本発明の第四の実施の形態における液晶表示装置の構成は、第三の実施の形態と同様である。セルギャップをｄ（μｍ）とし、任意の透明電極の幅をｗ（ｍｍ）とし、その透明電極とその透明電極に隣接する透明電極との電極間隔ａ（μｍ）としたときに、４．０・ｄ≦ａ≦１０００・ｗ／２を満足する値として電極間隔ａ（μｍ）を定める。なお、以下の説明では、各透明電極の幅がいずれもｗ（ｍｍ）であるとする。
【０１０６】
ただし、本実施の形態では、液晶層に接する樹脂膜として、配向能の異なる２種類の樹脂材料をあらかじめ準備し、それらを基板上に塗り分けて配置する。透明電極に対応する位置には、液晶に対して高プレチルト角（６０°以上）の配向能を有する樹脂材料を塗布し配置する。また、電極線間の細い間隙の位置においては、液晶に対して低プレチルト角（２０°以下）の配向能を有する第２の樹脂材料を準備し、それをインクジェット方式で基板上に塗布し配置すればよい。図７に示すように、インクジェット方式で樹脂膜を塗布することにより、細い線間領域のみに第２の樹脂材料を塗布することができる。なお、基板上に樹脂膜を設ける前に基板上に透明電極を設けるが、この処理は、第三の実施の形態のステップＳ１１と同様の処理である。
【０１０７】
その後、基板上の第１の樹脂膜と第２の樹脂膜に対して、ラビング処理を施する。さらに、二つの基板の周辺にシール材を配置し、二つの基板を対向配置せしめて空セルを形成し、空セル内にカイラルネマチック液晶を注入する。この処理は、第三の実施の形態におけるステップＳ１４，Ｓ１５と同様の処理である。
【０１０８】
すると、基板間の液晶は、電極線間の領域に位置する液晶も、電極に応じた位置にある液晶も、第１の樹脂膜と第２の樹脂膜のそれぞれの配向能によって、基板面上で所望の配向状態をとることができる。すなわち、透明電極上の樹脂膜は、液晶に対して６０°以上の高プレチルト角を与える配向能を有し、またラビング処理が施されているので、各画素の液晶を所望の状態にすることができる。また、線間領域の樹脂膜は、液晶に対して２０°以下の低プレチルト角を与える配向能を有し、またラビング処理が施されているので、線間領域の樹脂膜に接する液晶がフォーカルコニック状態になったとしても完全プレナー状態（透明状態）に戻すことがでいる。よって、基板面の全体において、電極で駆動できる領域と駆動できない領域の双方について、透明状態を保持できる。その結果、各画素を完全プレナー状態にして、表示領域全体を透明にした場合に、グリッドを目立たなくすることができる。
【０１０９】
また、本実施の形態においては、あらかじめ第１の樹脂材料をほぼ全面的に塗布し、その後、電極線間の位置に、インクジェット方式で第２の樹脂材料を線状に塗布することによって、第１の樹脂膜と第２の樹脂膜とを基板面上に、マトリックス状に、または所望の電極パターンの形状に応じて作り分けることができる（図７参照）。
【０１１０】
上記の各実施の形態において、メモリ性液晶は、プレナー状態において透明になるものであれば、選択反射波長が赤外域の波長でなくてもよい。すなわち、選択反射波長に可視域外の波長を含んでいればよい。例えば、選択反射波長に紫外域の波長を含むメモリ性液晶を用いてもよい。
【０１１１】
また、上記の各実施の形態において、液晶セルの片側の基板として、透明基板以外の基板を用いてもよい。このような態様の液晶表示装置においても、液晶の透明状態および散乱状態を利用して表示を行う場合、グリッドを見えにくくするという効果を得られる。なお、片側の基板のみを透明とする液晶表示装置の例として、片側の基板に鏡面基板を用い、鏡面基板の上に鏡面電極を配置する態様がある。液晶が透明状態（プレナー状態）の場合、鏡面での反射が観察される。一方、液晶が散乱状態（フォーカルコニック状態）の場合、散乱による白色が観察される。
【０１１２】
【実施例】
［例１］二枚のガラス基板にそれぞれ１６０本のストライプ状の透明電極を設けた。各透明電極の長さは２００ｍｍであり、幅は１．２５ｍｍである。また、いずれのガラス基板においても、各透明電極の電極間隔を２０μｍとした。この二枚のガラス基板を組み合わせて作製される液晶表示装置の画面サイズは２００ｍｍ×２００ｍｍであり、画素数は１６０画素×１６０画素である。
【０１１３】
そして、各ガラス基板の液晶層に接する側にポリイミド（ＪＳＲ株式会社製「ＪＡＬＳ−６８２−Ｒ３」）の樹脂溶液を印刷し、１８０°で焼成してポリイミドの樹脂層を形成した。その後、各ガラス基板の樹脂膜に対してラビング処理を行った。このとき、それぞれのストライプ電極が交差するように二つの基板を重ね合わせた際、各基板におけるラビング方向が対向するようにラビング方向を定めた。各基板の樹脂膜の膜厚は約４０ｎｍであった。また、各基板の樹脂膜によって実現されるプレチルト角は８９〜９０°であった。すなわち、８０°以上のプレチルト角を実現することができた。
【０１１４】
一方のガラス基板を下側に配置し、その基板に直径４μｍの樹脂製のスペーサを散布してセルギャップが４μｍになるようにした。また、他方の基板の外周部のうち、液晶注入孔となる部分以外にシール材を印刷した。そして、各基板のストライプ電極が交差するようにガラス基板を重ね合わせてシール材を硬化させ、空セルを作製した。この空セルのセルギャップは４μｍである。また、各基板の電極間隔は２０μｍである。従って、電極間隔はセルギャップの５倍であり、４．０・ｄ≦ａ≦１５．０・ｄという関係を満たす。
【０１１５】
市販のネマチック液晶（メルク・ジャパン株式会社製「ＭＪ００４２３」：Ｔｃ＝９４．０℃、Δｎ＝０．２３０、ε＝１５．０）の８２．２質量部、（化１）に示すカイラル剤８．９質量部、（化２）に示すカイラル剤８．９質量部からなるカイラルネマチック液晶Ａ（以下、液晶Ａと記す。）を調整した。
【０１１６】
【化１】
2004191684.tif 000003
【０１１７】
【化２】
2004191684.tif 000004
【０１１８】
この液晶Ａのヘリカルピッチの長さは０．５９９μｍであった。先に作製した空セルに液晶を真空注入法で注入し、注入孔を紫外線硬化の封止材で封止して液晶パネルを作製した。
【０１１９】
続いて、その液晶パネルの周囲の温度を上昇させ、液晶パネル内の液晶Ａの温度が液晶ＡのＴｃより高くなるようにした。すると、液晶Ａは、液晶としての性質を示さないアイソトロピック状態になった。液晶Ａがアイソトロピック状態になった後、一方のガラス基板の透明電極ともう一方のガラス基板の透明電極との電位差が８０Ｖになるように各ガラス基板の電極の電位を設定した。セルギャップは４μｍであるので、透明電極が直交する画素部では、８０Ｖ／４μｍ＝２０Ｖ／μｍの電圧が印加される。この電圧印加状態を保ちながら、液晶Ａを徐冷した。そして、液晶Ａの温度がＴｃよりも低くなったときに、液晶Ａに対する電圧印加を急激に遮断した。このとき液晶パネルは、画素領域、線間領域とも、均一な非常に透明度の高い状態を呈した。
【０１２０】
この液晶パネルの各画素をプレナー状態にするように駆動した後、線間領域の状態を顕微鏡写真で撮影した。その撮影結果を図９（ｃ）に示す。ただし、図９は、クロスニコル（偏光板直交状態）で観察した写真を示している。従って、透明状態（プレナー状態）の部分は黒く観察され、散乱状態（フォーカルコニック状態）の部分は白く観察される。図９（ｃ）に示すように、画素の部分と線間領域はともに黒く観察され、プレナー状態になっていることが確認できる。なお、画素の近傍（画素と線間領域の境界付近）は白く観察され、漏れ電界によってフォーカルコニック状態になっていることが確認される。
【０１２１】
続いて、この液晶パネルの各画素をフォーカルコニック状態にするように駆動した後、線間領域の状態を顕微鏡写真で撮影した。その撮影結果を図９（ｄ）に示す。図９（ｄ）に示すように、画素の部分は白く観察され、フォーカルコニック状態になっていることが確認できる。また、線間領域は黒く観察され、プレナー状態になっていることが確認できる。図９（ｃ），（ｄ）から、線間領域はプレナー状態に保たれていることが確認される。これは、線間領域が透明状態に保たれていることを意味する。従って、液晶パネルの全面を透明状態にする場合、線間領域も透明であるので、図１５に示すようなグリッドが視認されにくいことがわかる。
【０１２２】
［比較例１］例１と同様の空セルに液晶Ａを注入して液晶パネルを作製した。ただし、この液晶パネルでは、液晶Ａをアイソトロピック状態にして電圧を印加しながら徐例するという処理を行わなかった。
【０１２３】
この液晶パネルの各画素をプレナー状態にするように駆動した後、線間領域の状態を顕微鏡写真で撮影した。その撮影結果を図９（ａ）に示す。図９（ａ）に示すように、画素の部分は黒く観察され、プレナー状態になっていることが確認できる。しかし、線間領域は白く観察され、フォーカルコニック状態になっていることがわかる。
【０１２４】
続いて、この液晶パネルの各画素をフォーカルコニック状態にするように駆動した後、線間領域の状態を顕微鏡写真で撮影した。その撮影結果を図９（ｂ）に示す。図９（ｂ）に示すように、画素の部分と線間の部分はともに白く観察され、フォーカルコニック状態になっていることが確認できる。図９（ａ），（ｂ）から、線間領域はフォーカルコニック状態に保たれていることがわかる。従って、液晶パネルの全面を透明状態にする場合、線間領域は散乱状態を呈するため、図１５に示すようなグリッドが視認されてしまうことがわかる。
【０１２５】
【発明の効果】
本発明の液晶表示装置によれば、線間領域に配置されたメモリ性液晶をプレナー状態またはプレナー状態に近い状態に維持することができる。従って、各画素をプレナー状態にとして表示領域全体を透明にした場合であっても、グリッドが認識されにくくすることができる。
【０１２６】
また、本発明の液晶表示装置の製造方法によれば、線間領域に配置されたメモリ性液晶をプレナー状態にすることができる。従って、各画素をプレナー状態にとして表示領域全体を透明にした場合であっても、グリッドが認識されにくくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による液晶表示装置の例を示す模式的断面図。
【図２】液晶表示装置の電極の配置状態を示す説明図。
【図３】本発明による液晶表示装置の製造方法の一例を示す流れ図。
【図４】徐冷時のメモリ性液晶の状態を示す説明図
【図５】液晶セルに一定の外力を加える方法の例を示す説明図。
【図６】液晶セルの透明基板の外側から電圧を印加する状態を示す説明図。
【図７】インクジェット方式で樹脂材料を塗布する状態を示す説明図。
【図８】本発明による液晶表示装置の製造方法の一例を示す流れ図。
【図９】線間領域の顕微鏡写真の例を示す説明図。
【図１０】メモリ性液晶の各種状態を示す説明図。
【図１１】メモリ性液晶の印加電圧と反射率との関係の例を示す説明図。
【図１２】画素への印加電圧の説明図。
【図１３】電極の配置状況を示す説明図。
【図１４】従来の液晶表示装置におけるセルギャップと電極間隔との関係を示す説明図。
【図１５】ガラス板の一部にグリッドが表示される状況を示す説明図。
【符号の説明】
１  行電極側基板
２  列電極側基板
３  行電極
４  列電極
６  メモリ性液晶
７  高分子薄膜（樹脂膜）
２１  線間領域
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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