(57)【要約】【課題】  エッチング工程を経て製造されたマイクロレンズを備える場合でも、レンズ特性にばらつきがなく、表示領域全体に亘って均一な輝度とコントラストを得ることのできる液晶装置を提供すること。【解決手段】  ＴＦＴ及び走査線並びにデータ線３５等が形成されたＴＦＴアレイ基板１に対向して配設される対向基板２を、下地基板２ａとカバーガラス２ｂで構成し、下地基板２ａには、下地基板２ａ上に設けた感光性材料を凸形状に熱処理した後にエッチング処理を経て、マイクロレンズ６２を形成する。そして、このマイクロレンズ６２は、各画素の開口領域に対応する位置だけでなく、表示領域を規定する周辺見切り５３の下方位置にもダミーマイクロレンズとして設ける。【選択図】    図５
2004252475.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の第１基板及び第２基板と、
前記第１基板及び第２基板間に挟持された液晶と、
前記第１基板上にマトリクス状に設けられた複数の画素電極と、
前記複数の画素電極により規定される表示領域の周囲に沿って、前記第１基板または第２基板のいずれかに形成された第１遮光層と、
前記各画素電極に対応して形成されたマイクロレンズとを備え、
前記マイクロレンズは、前記表示領域及び前記第１遮光層が形成された領域に形成されてなることを特徴とする液晶装置。
【請求項２】
前記第１基板上に設けられた複数のデータ線と、該複数のデータ線に交差して前記第１基板上に設けられた複数の走査線と、前記第１基板上にて各データ線及び走査線並びに前記画素電極に接続された薄膜トランジスタと、該複数の薄膜トランジスタの少なくともチャネル形成用領域及び前記複数の走査線並びに複数のデータ線に、平面的に見て重なる位置で、前記第１基板または第２基板のいずれかに設けられ、各画素の開口領域を規定する第２遮光層とを備えたことを特徴とする請求項１に記載の液晶装置。
【請求項３】
前記マイクロレンズは、前記夫々の集光部が、凸状に形成された集光連結部により連結されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の液晶装置。
【請求項４】
前記第２の基板は、透明な下地基板と、該下地基板上に取り付けられ、前記液晶と接する透明なカバー部材とを含み、前記マイクロレンズは、前記下地基板の前記カバー部材との対向側に形成され、前記第１遮光層は、前記カバー部材の前記液晶との接触側に形成されることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の液晶装置。
【請求項５】
前記遮光層は、前記第１基板の前記液晶との対向側の面に形成されることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の液晶装置。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５の何れか一項に記載の液晶装置を備えたことを特徴とする電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、対向基板にマイクロレンズを備えた液晶装置及びこれを用いた電子機器の技術分野に属し、特に投影型あるいは透過型の液晶装置の一方の面にマイクロレンズアレイを備えた液晶装置及びこれを用いた電子機器の技術分野に属する。
【背景技術】
【０００２】
従来の薄膜トランジスタ駆動によるアクティブマトリクス駆動方式等の液晶装置においては、縦横に夫々配列された多数の走査線及びデータ線並びにこれらの各交点に対応して多数の画素電極がＴＦＴアレイ基板上に設けられている。従って、このような液晶装置においては、走査線及びデータ線の位置関係などにより規制されて、表示を行う個々の画素の画素電極を大きく形成することができず、液晶装置の表示画面中の画素領域の占める割合、いわゆる開口率が小さくなる傾向にある。
【０００３】
また、電圧非印加時に透過、印加時に非透過となる、いわゆるノーマリーホワイトモードにより表示を行う場合、表示コントラスト及び色再現性を向上させるためには、画素電極とデータ線との間の光漏れを防止する必要がある。そのために、 ＴＦＴ及びデータ線が設けられたアクティブマトリクス基板に対向する対向基板上であって、当該ＴＦＴ及びデータ線に向き合う部分に、金属などからなる遮光層を増設し、表示に寄与しない光を吸収また反射させるようにしている。
【０００４】
しかし、この遮光層は、対向基板の貼り合わせ精度を考慮してマージンを含んだ大きさで形成する必要があり、そのために開口率はより一層小さくなり、表示画面が暗くなるという問題があった。
【０００５】
そこで、このような問題を解決するために、液晶装置を構成する２枚の基板のうち光源側に位置する基板の液晶層との対向面に、各画素の夫々に対応する位置に複数のマイクロレンズをマトリクス状に配列して形成したり、或いは液晶装置の光源側に別の透明板を設け、その透明板の片面の各画素の夫々に対応する位置に複数のマイクロレンズをマトリクス状に配列したりして、光源から照射される光を各マイクロレンズで画素領域に夫々集光し、それによって表示画面を明るくする方法が提案され、例えば特開昭６０−１６５６２１〜１６５６２４号公報等に掲載されている。
【０００６】
また、前記マイクロレンズは、一般に感光性材料を熱変形させることにより製造するが、感光性材料自体が光吸収性であり光の利用効率が低下するという問題があった。また、光吸収により温度が上昇するとレンズ自体が軟化して高エネルギーの光に対して使用できないという問題もあった。更に、光の利用効率からすると、個々のマイクロレンズがお互いに連結してアレイを構成し、マイクロレンズアレイ全体に入射する光を全てマイクロレンズに集光できるようにすることが望ましいが、従来の熱変形法では、マイクロレンズを互いに連結してマイクロレンズアレイを作成することが困難であった。
【０００７】
そこで、熱変形工程に加えて、エッチングにより凸面形状のアレイ配置を彫り移すことにより、所望の屈折面形状及びそのアレイ配列状態を基板に製造する方法が提案され、例えば特開平６−１９４５０２号公報等に掲載されている。
【０００８】
【特許文献１】特開昭６０−１６５６２１号公報
【特許文献２】特開昭６０−１６５６２２号公報
【特許文献３】特開昭６０−１６５６２３号公報
【特許文献４】特開昭６０−１６５６２４号公報
【特許文献５】特開平６−１９４５０２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、前記従来のエッチングを用いた製造方法によれば、マイクロレンズアレイの中央部よりも、周辺部の方がエッチングによる除去量が多くなり、その結果、レンズとの凸状部の高さ、または直径等が中央部と周辺部とで異なるこになり、レンズ特性にばらつきを生じるという問題点があった。
【００１０】
従って、液晶装置の表示領域の周辺部と中央部とで、輝度、コントラストがばらつくという問題があった。
【００１１】
そこで、マイクロレンズを用いることなく、各画素の開口率を従来よりも高くすることが考えられるが、この対策は、データ線あるいは走査線のパターンの幅、更にはＴＦＴの面積等によりある程度の制限があり、前記問題を解決するには至らなかった。
【００１２】
本発明は上述した問題点に鑑みなされたものであり、エッチング工程を経て製造されたマイクロレンズを備える場合でも、レンズ特性にばらつきがなく、表示領域全体に亘って均一な輝度とコントラストを得ることのできる液晶装置及び当該液晶装置を備えた電子機器を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の液晶装置は、前記課題を解決するために、一対の第１基板及び第２基板と、前記第１基板及び第２基板間に挟持された液晶と、前記第１基板上にマトリクス状に設けられた複数の画素電極と、前記複数の画素電極により規定される表示領域の周囲に沿って、前記第１基板または第２基板のいずれかに形成された第１遮光層と、前記各画素電極に対応して形成されたマイクロレンズとを備え、前記マイクロレンズは、前記表示領域及び前記第１遮光層が形成された領域に形成されてなることを特徴とする。
【００１４】
本発明の液晶装置によれば、前記各画素電極が設けられる各画素に対応してマイクロレンズを設け、各画素の開口領域に光を集光するので、輝度の低下が防止される。特に、開口領域外に入射するような光をも、前記開口領域側に集光させるため、高輝度の液晶装置が提供されることになる。
【００１５】
しかも、前記マイクロレンズは、前記開口領域だけでなく、前記第１基板または第２基板のいずれかにおいて、前記複数の画素電極により規定される表示領域の周囲に沿って第１遮光層が形成された領域にも形成されてなるので、前記複数のマイクロレンズのうち、表示領域周辺部側のマイクロレンズは、前記第１遮光層が形成された領域に位置することになる。従って、表示領域周辺部側のマイクロレンズにより集光された光は第１遮光層により遮光され、前記開口領域に対する集光には寄与しないことになる。この表示領域周辺部側のマイクロレンズは、表示領域中央部側のマイクロレンズに比べて、エッチング処理の際に彫り移される量が多くなり、レンズ特性が異なるものである。従って、このようにレンズ特性の異なるマイクロレンズは、前記開口領域に対する集光に寄与せず、レンズ特性の均一なマイクロレンズのみによって、前記開口領域に対する集光が行われるので、均一な輝度とコントラストが得られる。
【００１６】
本発明の液晶装置は、前記課題を解決するために、請求項１に記載の液晶装置において、前記第１基板上に設けられた複数のデータ線と、該複数のデータ線に交差して前記第１基板上に設けられた複数の走査線と、前記第１基板上にて各データ線及び走査線並びに前記画素電極に接続された薄膜トランジスタと、該複数の薄膜トランジスタの少なくともチャネル形成用領域及び前記複数の走査線並びに複数のデータ線に、平面的に見て重なる位置で、前記第１基板または第２基板のいずれかに設けられ、各画素の開口領域を規定する第２遮光層とを備えたことを特徴とする。
【００１７】
本発明の液晶装置によれば、第１基板上に設けられた複数の薄膜トランジスタの少なくともチャネル形成用領域と、同じく第１基板上に設けられた複数の走査線並びに複数のデータ線は、第１基板または第２基板のいずれかに設けられた第２遮光層により、これらが液晶に対向する側から夫々覆われる。従って、第１基板側から光が入射した場合であっても、前記薄膜トランジスタのチャネル形成用領域に対する当該光の入射を確実に防止し、リーク電流の発生を抑える。
【００１８】
また、前記遮光層で前記チャネル形成用領域及び走査線並びにデータ線を覆うことにより、各画素の開口領域が規定されることになるが、液晶の非配向部が生じ易い前記画素電極の周縁部は、走査線及びデータ線を覆う前記第２遮光層により覆われることになり、前記非配向部が原因となる前記開口領域内における輝度のむら、あるいはコントラストむらを確実に防止する。従って、上述したマイクロレンズにより均一な輝度とコントラストが得られると共に、リーク電流の発生が抑えられ、高品位の画像を得ることができる。
【００１９】
本発明の液晶装置は、前記課題を解決するために、請求項１または請求項２に記載の液晶装置において、前記マイクロレンズは、前記夫々の集光部が、凸状に形成された集光連結部により連結されていることを特徴とする。
【００２０】
本発明の液晶装置によれば、前記マイクロレンズは、いわゆるマイクロレンズアレイを形成し、各マイクロレンズの夫々の集光部は、凸状に形成された集光連結部により連結されている。従って、前記開口領域に入射する光だけでなく、前記開口領域外に入射する光をも、前記開口領域に集光させるので、光の利用効率を極めて高くすることができる。
【００２１】
本発明の液晶装置は、前記課題を解決するために、請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の液晶装置において、前記第２の基板は、透明な下地基板と、該下地基板上に取り付けられ前記液晶と接する透明なカバー部材とを含み、前記マイクロレンズは、前記下地基板の前記カバー部材との対向側に形成され、前記第１遮光層は、前記カバー部材の前記液晶との接触側に形成されることを特徴とする。
【００２２】
本発明の液晶装置によれば、前記マイクロレンズは、従来のように感光性材料の熱変形のみによって作られるのではなく、その後のエッチング処理により、前記第２の基板を構成する透明な下地基板に形成されるので、光吸収性が極めて低く、従来のように感光性材料によって形成される場合に比べて光の利用効率を十分に高めることができる。また、前記下地基板は温度上昇による軟化等が発生せず、高エネルギーの光に対する使用が可能である。前記第１遮光層は、前記透明な下地基板に取り付けられるカバー部材に形成されるので、上述したようなレンズ特性の異なるマトリクス端部のマイクロレンズを確実に覆うことができ、レンズ特性の等しいマイクロレンズのみによる開口領域に対する集光を可能とする。更に、前記第１遮光層についても前記カバー部材に取り付けられるので、遮光層とマイクロレンズの集光部との位置合わせを精度良く行うことができ、光洩れのない高輝度の液晶装置を提供する。
【００２３】
本発明の液晶装置は、前記課題を解決するために、本発明の液晶装置において、前記遮光層は、前記第１基板の前記液晶との対向側の面に形成されることを特徴とする。
【００２４】
本発明の液晶装置によれば、前記遮光層は、前記第１基板の前記液晶との対向側の面に形成されるので、複数の画素電極複数の画素電極により規定される表示領域を精度良く規定することができ、液晶装置を遮光性のケースに入れる際に位置ずれが生じた場合でも、当該ずれを許容して、前記ケースの開口における適切な位置に前記表示領域を設定することができる。
【００２５】
本発明の電子機器は、本発明の液晶装置を備えたことを特徴とする。
【００２６】
本発明の電子機器によれば、本発明の液晶装置を備えたので、光洩れがなく、コントラストむらのない高輝度の表示を行うことのできる液晶装置により、高品位な表示を行うことができる。
【００２７】
本発明のこのような作用及び他の利得は次に説明する実施の形態から明らかにされる。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、第１基板上に各画素の開口領域に個々に対応したマイクロレンズを設けると共に、当該マイクロレンズを設ける範囲を、表示領域の周辺に沿って設けられる周辺見切りの下の領域にまで拡げ、周辺見切りの下のマイクロレンズをダミーのマイクロレンズとしたので、表示領域に用いるマイクロレンズのレンズ特性を揃えることができ、高輝度で且つ輝度むら、コントラストむらのない液晶装置及びこの液晶装置により高品位の画像表示が可能な電子機器を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００３０】
（液晶装置の構成）
先ず、液晶装置の全体構成を図１から図３に基づいて説明する。図１は、液晶装置の実施の形態におけるＴＦＴアレイ基板上に設けられた各種配線、周辺回路等の構成を示すブロック図であり、図２は、ＴＦＴアレイ基板をその上に形成された各構成要素と共に対向基板の側から見た平面図であり、図３は、対向基板を含めて示す図２のＨ−Ｈ’断面図である。
【００３１】
図１において、液晶装置２００は、例えば石英基板、ハードガラス等からなるＴＦＴアレイ基板１を備えている。ＴＦＴアレイ基板１上には、マトリクス状に設けられた複数の画素電極１１と、Ｘ方向に複数配列されており夫々がＹ方向に沿って伸びるデータ線３５と、Ｙ方向に複数配列されており夫々がＸ方向に沿って伸びる走査線３１と、各データ線３５と画素電極１１との間に夫々介在すると共に該間における導通状態及び非導通状態を、走査線３１を介して夫々供給される走査信号に応じて夫々制御するスイッチング素子の一例としての複数のＴＦＴ３０とが形成されている。またＴＦＴアレイ基板１上には、蓄積容量のための配線である容量線３１’（蓄電容量電極）が、走査線３１と平行に形成されている。なお、容量線３１’は、走査線３１と平行に形成する構成だけでなく、前段の走査線下を利用して蓄積容量を形成するように構成しても良い。画素電極１１と容量線３１’との間には容量が形成されるが、図１には、この容量を省略して図示してある。
【００３２】
ＴＦＴアレイ基板１上には更に、複数のデータ線３５に所定電圧レベルのプリチャージ信号を画像信号に先行して夫々供給するプリチャージ回路２０１と、画像信号をサンプリングして複数のデータ線３５に夫々供給するサンプリング回路３０１と、データ線駆動回路１０１と、走査線駆動回路１０４とを形成されている。なお、これらの回路は、 ＴＦＴアレイ基板１上に必ず設けられている必要はなく、 ＴＦＴアレイ基板１とは別の基板等に設けるように構成しても良い。
また、プリチャージ回路２０１とサンプリング回路３０１は、本発明に必須の要件ではないが、これらの回路を設けると、輝度むら、コントラストむらを無くすのに有利である。
【００３３】
走査線駆動回路１０４は、外部制御回路から供給される電源、基準クロック等に基づいて、所定タイミングで走査線３１に走査信号をパルス的に印加する。
【００３４】
データ線駆動回路１０１は、外部制御回路から供給される電源、基準クロック等に基づいて、走査線駆動回路１０４が走査信号を印加するタイミングに合わせて、６つの画像信号線３０４に画像信号ＶＩＤ１〜ＶＩＤ６が供給される際に、６つの画像信号線３０４の夫々とデータ線の導通を図るべく、データ線３５毎にサンプリング回路駆動信号をサンプリング回路３０１にサンプリング回路駆動信号線３０６を介して供給する。
【００３５】
プリチャージ回路２０１は、ＴＦＴ２０２を各データ線３５毎に備えており、プリチャージ信号線２０４がＴＦＴ２０２のソース電極に接続されており、プリチャージ回路駆動信号線２０６がＴＦＴ２０２のゲート電極に接続されている。
そして、プリチャージ信号線２０４を介して、外部電源からプリチャージ信号を書き込むために必要な所定電圧の電源が供給され、プリチャージ回路駆動信号線２０６を介して、各データ線３５について画像信号に先行するタイミングでプリチャージ信号を書き込むように、外部制御回路からプリチャージ回路駆動信号が供給される。プリチャージ回路２０１は、好ましくは中間階調レベルの画素データに相当するプリチャージ信号（画像補充信号）を供給する。
【００３６】
サンプリング回路３０１は、ＴＦＴ３０２を各データ線３５毎に備えており、画像信号ＶＩＤ１〜ＶＩＤ６の供給が行われる画像信号線３０４が、ＴＦＴ３０２のソース電極に接続されており、サンプリング回路駆動信号線３０６がＴＦＴ３０２のゲート電極に接続されている。そして、画像信号線３０４を介して、例えば６相展開された６つのパラレルな画像信号ＶＩＤ１〜ＶＩＤ６が入力されると、これらの画像信号ＶＩＤ１〜ＶＩＤ６をサンプリングする。また、サンプリング回路駆動信号線３０６を介して、データ線駆動回路１０１からサンプリング回路駆動信号が入力されると、６つの画像信号線３０４夫々についてサンプリングされた画像信号ＶＩＤ１〜ＶＩＤ６を、６つの隣接するデータ線３５毎に順次印加する。即ち、データ線駆動回路１０１とサンプリング回路３０１とは、画像信号線３０４から入力された６つのパラレルな画像信号ＶＩＤ１〜ＶＩＤ６を６相展開して、データ線３５に供給するように構成されている。
【００３７】
尚、画像信号の相展開数には制約がないが、ビデオ表示させる場合には、ＲＧＢ各々に画像信号線が必要なことから、３の倍数で構成すると外部制御回路が比較的容易に構成できる。また、少なくとも画像信号の相展開数分だけ画像信号線３０４が必要なことは言うまでもない。また、このような相展開を行う構成も、本発明に必須の要件ではないが、ドットクロックが速い場合には、画像信号の駆動トランジスタの負荷を軽減できるという利点がある。
【００３８】
本実施の形態では特に、プリチャージ回路２０１及びサンプリング回路３０１は、図１中斜線領域で示すように且つ図２及び図３に示すように、対向基板２に形成された遮光性の周辺見切り５３に対向する位置においてＴＦＴアレイ基板１上に設けられており、データ線駆動回路１０１及び走査線駆動回路１０４は、液晶層５０に面しないＴＦＴアレイ基板１の狭く細長い周辺部分上に設けられている。
【００３９】
図２及び図３において、ＴＦＴアレイ基板１の上には、複数の画素電極１１により規定される表示領域（即ち、実際に液晶層５０の配向状態変化により画像が表示される液晶装置の領域）の周囲において両基板を貼り合わせて液晶層５０を包囲するシール部材の一例としての光硬化性樹脂からなるシール材５２が、表示領域に沿って設けられている。そして、対向基板２上における表示領域とシール材５２との間には、遮光性の周辺見切り５３が設けられている。
【００４０】
周辺見切り５３は、後に表示領域に対応して開口が開けられた遮光性のケースにＴＦＴアレイ基板１が入れられた場合に、当該表示領域が製造誤差等により当該ケースの開口の縁に隠れてしまわないように、あるいは単に表示領域を規定するために、例えばＴＦＴアレイ基板１のケースに対する数百μｍ程度のずれを許容するように、表示領域の周囲に５００μｍ以上の幅を持つ帯状の遮光性材料から形成されたものである。このような遮光性の周辺見切り５３は、例えば、Ｃｒ（クロム）やＮｉ（ニッケル）やＡｌ（アルミニウム）などの金属材料を用いたスパッタリング、フォトリソグラフィ及びエッチングにより対向基板２に形成される。或いは、カーボンやＴｉ（チタン）をフォトレジストに分散した樹脂ブラックなどの材料から形成される。
【００４１】
シール材５２の外側の領域には、表示領域の下辺に沿ってデータ線駆動回路１０１及び実装端子１０２が設けられており、表示領域の左右の２辺に沿って走査線駆動回路１０４が表示領域の両側に設けられている。そして、シール材５２とほぼ同じ輪郭を持つ対向基板２が当該シール材５２によりＴＦＴアレイ基板１に固着されている。
【００４２】
プリチャージ回路２０１及びサンプリング回路３０１は、基本的に交流駆動の回路である。このため、シール材５２により包囲され両基板間に挟持された液晶層５０に面するＴＦＴアレイ基板１部分にこれらのプリチャージ回路２０１及びサンプリング回路３０１を設けても、直流電圧印加による液晶層５０の劣化という問題は生じない。これに対して、データ線駆動回路１０１及び走査線駆動回路１０４は、液晶層５０に面することのないＴＦＴアレイ基板１の周辺部分に設けられている。従って、液晶層５０に、特に直流駆動されるデータ線駆動回路１０１や走査線駆動回路１０４からの直流電圧成分が、漏れ込んで印加されることを未然に防止できる。
【００４３】
そして、このように周辺見切り５３下に、プリチャージ回路２０１及びサンプリング回路３０１を設けた場合は、走査線駆動回路１０４やデータ線駆動回路１０１をＴＦＴアレイ基板１の周辺部分に余裕を持って形成することができ、特定の仕様に沿うようにこれらの周辺回路を設計することが容易になるという利点がある。また、言わばデッドスペースである周辺見切り５３下に、プリチャージ回路２０１やサンプリング回路３０１を設けることで、液晶装置２００における有効表示面積の減少を招くこともなく、同時に、特に周辺見切り５３は遮光性であるので、表示領域を介して入射される光に対する遮光をプリチャージ回路２０１やサンプリング回路３０１を構成するＴＦＴ２０２及び３０２に施す必要がないという利点もある。加えて、シール材５２に面するＴＦＴアレイ基板１部分にプリチャージ回路２０１やサンプリング回路３０１を形成する訳ではないので、これらの回路を構成するＴＦＴ２０２及び３０２をシール材５２に混入されたスペーサにより破壊する恐れはない。更に、これらの回路を構成するＴＦＴ２０２及び３０２に対して、別途遮光層を設ける必要も無いので、このような遮光層がシール材５２の光硬化の妨げになる事態も未然に防げる。即ち、両基板のシール材５２に対向する位置には、遮光層を設ける必要はないので、シール材５２を光硬化させる工程で両基板側から光を十分に照射でき、良好に光硬化を行える。このため、基板の変形等が懸念される熱硬化性樹脂をシール材５２として使用しなくて済み有利である。
【００４４】
一方、対向基板２において、以上のような周辺見切り５３によって囲まれ、画素電極１１がマトリクス状に設けられたＴＦＴアレイ基板１の表示領域に対応する領域には、周辺見切り５３と同時に同一材料により図２に示すように遮光層２３が設けてもよい。
【００４５】
この遮光層２３は、前述の周辺見切り５３と同様に、ＣｒやＮｉやＡｌなどの金属材料を用いたスパッタリング、フォトリソグラフィ及びエッチングにより形成され、あるいカーボンやＴｉをフォトレジストに分散した樹脂ブラックなどの材料から形成される。遮光層２３は、このような材料で形成されると共に、ＴＦＴ３０のポリシリコン層３２を覆う位置に設けられ、 ポリシリコン層３２当該に対する遮光を行って、リーク電流の発生を防止している。また、遮光層２３は、コントラストの向上、色材の混色防止などの機能を有する。つまり、液晶層５０は、画素電極１１に対する電圧の印加により配向状態が変化する性質を有するが、画像電極１１の表面に接する全ての液晶層５０が一様に等しい配向状態となるのではなく、画素電極１１の周縁側ほど所望の配向状態に至らない、いわゆる非配向領域が存在する。そこで、このような非配向部を遮光層２３で覆うことにより、コントラストを均一化させ、混色を防止するのである。
【００４６】
本実施形態における遮光層２３は、以上のような機能を確実に発揮させるために、図４に斜線で示すような形状としている。図４はＴＦＴアレイ基板１の表示領域の一部を拡大した平面図であり、理解を容易にするために、対向基板２に形成された遮光層２３を重ねて記載してある。
【００４７】
図４に示すように、ＴＦＴアレイ基板１上には、マトリクス状に複数の透明な画素電極１１が設けられており、画素電極１１の縦横の境界に夫々沿ってデータ線３５、走査線３１及び容量線３１’が設けられている。そして、遮光層２３は、図４に示すように、対向基板２の側から見て、金属等により形成された遮光性のデータ線３５やポリシリコン等からなる走査線３１、更には走査線３１と同一工程で形成される容量線３１’を覆う位置に設けられている。また、対向基板２とＴＦＴアレイ基板１との貼り合わせの際にずれが生じた場合でも、確実にＴＦＴ３０に対する遮光を行い、かつ非配光部を確実に覆うために、マージンを持った大きさを有して構成されている。
【００４８】
従って、各走査線とデータ線により区画され、薄膜トランジスタと画素電極とからなる画素の開口領域は、以上のようにある程度のマージンを持った大きさの遮光層２３により規定されることになるので、画面中の画素領域の占める割合、いわゆる開口率が小さくなり、表示画面が暗くなる傾向にある。
【００４９】
そこで、本実施形態においては、光源側に位置する対向基板２の表面の、各画素の夫々に対応する位置に、複数のマイクロレンズ６２をマトリクス状に配列して形成することにより、光源から照射される光を各マイクロレンズ６２で画素領域に夫々集光し、それによって表示画面を明るくするように構成している。
【００５０】
本実施形態においては、マイクロレンズ６２の形成されている位置は、図３の丸印Ａで示す部分の拡大図である図５に示すように、対向基板２の下地基板２ａのＴＦＴアレイ基板側の表面である。本実施形態においては、図５の丸印Ｂの部分の拡大図である図６に示すように、この下地基板２ａの前記表面側に、カバーガラス２ｂを取り付けており、前記遮光層２３はこのカバーガラス２ｂのＴＦＴアレイ基板１側の表面に形成される。
【００５１】
また、マイクロレンズ６２は、図６及び対向基板２をＴＦＴアレイ基板１側から見た平面図である図７に示すように、その直径は遮光層２３により規定される開口領域の幅よりも大きく形成されており、開口領域においてできるだけ非集光領域が形成されないように構成されている。
【００５２】
また、本実施形態においては、各画素領域に一対一に対応してマイクロレンズ６２が設けられており、各画素の実効的な開口率を高くして、液晶装置の輝度を高くするように構成されている。
ここで、対向基板２の製造工程を、図８に基づいて説明する。
【００５３】
（対向基板の製造工程）
まず、厚さ１．０〜１．１ｍｍのネオセラムあるいは石英基板等により形成された下地基板２ａ上に、スパッタリング法等によりクロムあるいはクロム合金等の金属膜を約１０００〜２０００オングストローム程度の厚さに形成した後、フォトリソグラフィ工程、フォトエッチング工程を施すことにより、ＴＦＴアレイ基板１との貼り合わせのためのアライメントマーク６０を形成する（図８（１））。
【００５４】
次に、前記アライメントマーク６０が形成された下地基板２ａの表面にプライマーを塗布し、その上に熱変形性の感光性材料としてのポジ型のフォトレジストを厚さ約７．３μｍ程度塗布し、プリベークを行って厚さ約７μｍのレジスト膜を得る（図８（２））。
【００５５】
次に、縦横約１５μｍ程度の長方形形状の遮光部がマトリクス状に配列され、各遮光部の周囲に約２μｍ程度の光透過性の枠部が形成されたマスクを、前記レジスト膜に密着して重ね、紫外線露光を行い、その後通常のフォトレジストの現像法に従って現像を行い、リンスする（図８（３））。
【００５６】
次に、以上のような光パターニングによりパターニングされた感光性材料の膜を熱変形温度以上の約１５０℃に加熱してポストベークを行う。その結果、各長方形状の膜は滑らかな凸面となり、基板からの高さは約７μｍとなった（図８（４））。
【００５７】
そして、酸素を導入ガスとするＥＣＲプラズマエッチングにより異方性エッチング工程を行う。この時の選択比は、感光性材料の膜：下地基板２ａ＝１：１とした。その結果、下地基板２ａに前記滑らかな凸面のアレイ形状が彫り移されて、所望のマイクロレンズアレイが得られる（図８（５））。
【００５８】
このようにして形成されるマイクロレンズアレイは図９に示すような形状を有しており、夫々のマイクロレンズは互いに連結部６４により連結されている。この連結部６４は、マイクロレンズ６２の凸状部に比べると基板からの高さは低いが、マイクロレンズ６２と同様に凸形状を有しており、この連結部６４の働きにより、光の利用効率が向上し、マイクロレンズアレイ全体に入射する光をほぼ全てマイクロレンズで集光することができる。
【００５９】
次に、マイクロレンズアレイが形成された下地基板２ａの表面上にアクリル樹脂等の接着剤６３を塗布して下地基板２ａとカバーガラス２ｂとを貼りあわせる。その後、カバーガラス２ｂ上にスパッタリング法等によりクロムあるいはクロム合金等の金属膜を約１０００〜２０００オングストローム程度の厚さに形成した後、フォトリソグラフィ工程、フォトエッチング工程を施すことにより、上述した遮光層２３を形成する（図８（６））。
【００６０】
最後に、カバーガラス２ｂの表面にスパッタリング法等によりＩＴＯ膜を、約１０００〜２０００オングストローム程度の厚さに形成した後、パターンニングを行って、透明な共通電極２１を形成する（図８（７））。
【００６１】
以上のような工程により、各画素に対応した微細なマイクロレンズを形成することができ、各画素の実効的な開口率を上昇させて、高輝度の液晶装置を提供することができる。
【００６２】
また、本実施形態のマイクロレンズ６２単に感光性材料を熱変形させるだけでなく、当該変形後にエッチング処理を行うことによりネオセラム等の下地基板２ａに形成しているので、光吸収性が極めて少なく、光の利用効率を従来よりも高くすることができる
また、マイクロレンズ６２は、ネオセラム等の下地基板２ａに形成しているので、感光性材料のみで形成する場合に比べて、光吸収による温度上昇、更には温度上昇による軟化等が生じないため、高エネルギーの光に対しても使用可能である。
【００６３】
（マイクロレンズの構成）
しかしながら、図８（５）に示した異方性エッチング工程においては、中央部と外周部とで、マイクロレンズ６２の凸状部の基板からの高さが異なるという問題があった。
【００６４】
つまり、中央部の下地基板２ａは、上述のように凸状に成形されたレジストに沿ってエッチングされるため、個々の凸状部が周囲の凸状部の影響を受けながら彫り写されることになる。これに対し、最外周部であるＬ１，Ｌｍにおいては、図８（５）に示すように、隣接する凸状部が片側にしか存在しない。従って、外側の凸状部ほど、中央部の凸状部に比べて深く彫られることになる。即ち、最外周部Ｌ１，Ｌｍの凸状部は、中央部の凸状部よりも基板からの高さが低くなる。
そして、その最外周部Ｌ１，Ｌｍに隣接する凸状部の基板からの高さは、最外周部Ｌ１，Ｌｍの凸状部のそれよりも高いが、中央部に比べると低くなる。
【００６５】
このように、マイクロレンズの高さは、最外周部に近い程、中央部に比べて徐々にテーパー状に低くなり、その結果、中央部と外周部とでは、マイクロレンズの特性が異なり、液晶装置として動作させた場合には、輝度、コントラストに差を生じるという問題があった。
【００６６】
そこで、本実施形態は、このような問題を解決するために、マイクロレンズアレイの形成領域を、図５及び図６に示すように周辺見切り５３の置かれた領域にまで拡げ、これらのマイクロレンズアレイをダミーのマイクロレンズとするように構成した。
【００６７】
本実施形態では、表示領域において、例えば１水平走査方向の画素電極１０２４個に対応して、１０２４個のマイクロレンズアレイが必要な場合、１０２４個のマイクロレンズに加えて、約２０個を対向基板２の周辺見切り５３の置かれた領域にダミーマイクロレンズ（ダミーレンズ）として形成した。尚、ダミーレンズは２０個にかぎられるものでない。従って、表示領域に対して集光を行うマイクロレンズには、外周部から十分に離れたマイクロレンズのみを使用することができる。つまり、上述したようなエッチング工程時に生じる特性の異なる外周部のマイクロレンズは、図５及び図６に示すように周辺見切り５３により覆われることになり、表示領域に対する集光には寄与しない。このように、特性の揃ったマイクロレンズのみを使用して表示領域における各画素への集光を行うことができ、輝度差、またはコントラスト差のない良好な液晶装置、液晶装置を提供することができる。
【００６８】
しかも、上述したように、本実施形態におけるマイクロレンズ６２は、光の利用効率を十分に高くすることができるので、輝度差、またはコントラスト差がないだけでなく、従来に比べて高輝度の液晶装置とすることができる。
【００６９】
更に、図９に示すように、夫々のマイクロレンズ６２は集光機能を有する連結部６４により連結されたマイクロレンズアレイとなっているため、従来においては遮光される部分に照射される光をも開口領域に集光することができるので、実効的な開口率を従来よりも著しく高めることができる。
【００７０】
そして、この集光は、上述したように、レンズ特性の揃ったマイクロレンズにより行われるため、表示領域の全域において均一に行われ、高輝度でありながら、むらのない、高品位の表示が可能である。尚、周辺見切りは、対向基板２側に設けられているが、ＴＦＴ基板１側に設けて、ダミーマイクロレンズを覆うように形成しても良い。
【００７１】
（他の実施形態）
尚、本発明の液晶装置に用いる液晶層５０の一例としては、ネマティック液晶を挙げることができる。また、液晶を高分子中に微小粒として分散させた高分子分散型液晶を用いれば、配向膜及び偏光フィルム、偏光板等が不要となり、光利用効率が高まることによる液晶装置の高輝度化や低消費電力化の利点が得られる。更にまた、液晶装置においては、液晶層５０に対し垂直な電界（縦電界）を印加するように対向基板２の側に共通電極２１を設けているが、液晶層５０に平行な電界（横電界）を印加するように一対の横電界発生用の電極から画素電極１１を夫々構成する（即ち、対向基板２の側には縦電界発生用の電極を設けることなく、ＴＦＴアレイ基板１の側に横電界発生用の電極を設ける）ことも可能である。このように横電界を用いると、縦電界を用いた場合よりも視野角を広げる上で有利である。その他、各種の液晶材料（液晶相）、動作モード、液晶配列、駆動方法等に本実施の形態を適用することが可能である。
【００７２】
以上のように、画素電極１１に電圧が印加されると、液晶層５０におけるこの画素電極１１と共通電極２１とに挟まれた部分における液晶の配向状態が変化し、ノーマリーホワイトモードであれば、印加された電圧に応じて入射光がこの液晶部分を通過不可能とされ、ノーマリーブラックモードであれば、印加された電圧に応じて入射光がこの液晶部分を通過可能とされ、全体として液晶装置からは画像信号に応じたコントラストを持つ光が出射する。この際、本実施の形態では特に、液晶層５０の非配向部を、遮光層２３により確実に防止して、ノーマリーホワイトモード使用時における、電圧印加時における光の抜けを確実に防止することができる。しかも、この遮光層２３を、対向基板２とＴＦＴアレイ基板１との貼り合わせの際のずれを考慮して、所定のマージンをもった大きさ及び形状としているため、従来よりもより一層確実に光の抜けを防止することができる。そして、遮光層２３をこのような大きさ及び形状とした場合でも、上述したマイクロレンズ６２により実効的な開口率を上昇させ、更に上述したように各マイクロレンズの特性は揃っているた、表示領域には、高輝度でむらのない高品質の画像が表示される。
【００７３】
また、上述の説明においては、周辺見切り５３及び遮光層２３は対向基板２側に設けた例について説明したが、本発明はこれに限られるものではなく、周辺見切り５３及び遮光層２３をＴＦＴアレイ基板１側に設けるように構成しても良い。このように構成すれば、周辺見切り５３及び遮光層２３の、各画素の開口領域及び表示領域に対する位置精度を向上させることができ、上述したような位置ずれを考慮したマージンをとる必要がないので、周辺見切り５３及び遮光層２３を小さく形成することが可能となり、実際の開口率を上昇させることができる。
【００７４】
以上説明した実施の形態では、プリチャージ回路２０１及びサンプリング回路３０１を設けるようにしたが、これらに代えて又は加えて周辺見きり５３下に、製造途中や出荷時の当該液晶装置の品質、欠陥等を検査するための検査回路を設けてもよい。このように検査回路を周辺見切り５３下に設ければ、走査線駆動回路１０４やデータ線駆動回路１０１をＴＦＴアレイ基板１の周辺部分に余裕を持って形成することができ、液晶装置における有効表示面積の減少を招くことなく、同時に、特に周辺見切り５３は遮光性であるので、表示領域を介して入射される光に対する遮光を検査回路を構成するＴＦＴに施す必要も無い。更に、プリチャージ回路２０１及びサンプリング回路３０１に代えて又は加えて周辺見きり５３下に、当該液晶装置を動作させるための、例えば画質の向上、消費電力の低減、コストの低減等の観点からＴＦＴ等を用いた各種の周辺回路のうち、交流電圧駆動されるタイプの回路を設けてもよい。このように周辺回路を設ければ、液晶装置における有効表示面積の減少を招くことなく、同時に、特に周辺見切り５３は遮光性であるので、表示領域を介して入射される光に対する遮光を周辺回路を構成するＴＦＴに施す必要も無い。そして、周辺回路は交流電圧駆動されるので、直流電圧印加による液晶層５０の劣化という問題は生じない。
【００７５】
また、データ線駆動回路１０１及び走査線駆動回路１０４をＴＦＴアレイ基板１の上に設ける代わりに、例えばＴＡＢ（テープオートメイテッドボンディング基板）上に実装された駆動用ＬＳＩに、ＴＦＴアレイ基板１の周辺部に設けられた異方性導電フィルムを介して電気的及び機械的に接続するようにしてもよい。
また、サンプリング回路２０１、プリチャージ回路３０１及び検査回路のうちのいずれか一つのみを周辺見切り５３下に形成し、残りをＴＦＴアレイ基板１上の周辺部分等に形成しても、デッドスペースの有効利用の効果は多少なりとも得られる。
【００７６】
更にまた、以上の実施の形態において、特開平９−１２７４９７号公報、特公平３−５２６１１号公報、特開平３−１２５１２３号公報、特開平８−１７１１０１号公報等に開示されているように、ＴＦＴアレイ基板１上においてＴＦＴ３０に対向する位置（即ち、ＴＦＴ３０の下側）にも、例えば高融点金属からなる遮光層を設けてもよい。このようにＴＦＴ３０の下側にも遮光層を設ければ、ＴＦＴアレイ基板１の側からの戻り光等がＴＦＴ３０に入射するのを未然に防ぐことができる。上記の実施例はＴＦＴについて記載したが、本発明のマイクロレンズを搭載する液晶装置は、ＴＦＴの場合に限られるものではなく、パッシブ型の液晶装置にも適用可能である。
【００７７】
（電子機器）
次に、以上詳細に説明した液晶装置を含む液晶装置２００を備えた電子機器の実施の形態について図１０から図１３を参照して説明する。
【００７８】
先ず図１０に、このように液晶装置２００を備えた電子機器の概略構成を示す。
【００７９】
図１０において、電子機器は、表示情報出力源１０００、表示情報処理回路１００２、前述の走査線駆動回路１０４及びデータ線駆動回路１０１を含む駆動回路１００４、前述のように周辺見切り下にプリチャージ回路及びサンプリング回路が設けられた液晶装置１０、クロック発生回路１００８並びに電源回路１０１０を備えて構成されている。表示情報出力源１０００は、ＲＯＭ（Read  Only  Memory）、ＲＡＭ（Random  Access  Memory）、光ディスク装置などのメモリ、同調回路等を含み、クロック発生回路１００８からのクロックに基づいて、所定フォーマットのビデオ信号などの表示情報を表示情報処理回路１００２に出力する。表示情報処理回路１００２は、増幅・極性反転回路、相展開回路、ローテーション回路、ガンマ補正回路、クランプ回路等の周知の各種処理回路を含んで構成されており、クロックに基いて入力された表示情報からデジタル信号を順次生成し、クロックCLKと共に駆動回路１００４に出力する。駆動回路１００４は、走査信号駆動回路１０４及び画像信号駆動回路１０１によって前述の駆動方法により液晶装置１０を駆動する。電源回路１０１０は、上述の各回路に所定電源を供給する。尚、液晶装置１０を構成するＴＦＴアレイ基板の上に、駆動回路１００４を搭載してもよく、これに加えて表示情報処理回路１００２を搭載してもよい。
【００８０】
このように構成された電子機器の具体例としては、図１１に示す液晶プロジェクタ、図１２に示すマルチメディア対応のパーソナルコンピュータ（ＰＣ）及びエンジニアリング・ワークステーション（ＥＷＳ）、あるいは携帯電話、ワードプロセッサ、テレビ、ビューファインダ型又はモニタ直視型のビデオテープレコーダ、電子手帳、電子卓上計算機、カーナビゲーション装置、ＰＯＳ端末、タッチパネルを備えた装置などを挙げることができる。
【００８１】
次に図１１から図１３に基づいて、このように構成された電子機器の具体例について説明する。
【００８２】
図１１において、電子機器の一例たる液晶プロジェクタ１１００は、投射型の液晶プロジェクタであり、光源１１１０と、ダイクロイックミラー１１１３，１１１４と、反射ミラー１１１５，１１１６，１１１７と、入射レンズ１１１８，リレーレンズ１１１９，出射レンズ１１２０と、液晶ライトバルブ１１２２，１１２３，１１２４と、クロスダイクロイックプリズム１１２５と、投写レンズ１１２６とを備えて構成されている。液晶ライトバルブ１１２２，１１２３，１１２４は、上述した駆動回路１００４がＴＦＴアレイ基板上に搭載された液晶装置１０を含む液晶表示モジュールを３個用意し、夫々液晶ライトバルブとして用いたものである。また、光源１１１０はメタルハライド等のランプ１１１１とランプ１１１１の光を反射するリフレクタ１１１２とからなる。
【００８３】
以上のように構成される液晶プロジェクタ１１００においては、青色光・緑色光反射のダイクロイックミラー１１１３は、光源１１１０からの白色光束のうちの赤色光を透過させるとともに、青色光と緑色光とを反射する。透過した赤色光は反射ミラー１１１７で反射されて、赤色光用液晶ライトバルブ１１２２に入射される。一方、ダイクロイックミラー１１１３で反射された色光のうち緑色光は緑色光反射のダイクロイックミラー１１１４によって反射され、緑色光用液晶ライトバルブ１１２３に入射される。また、青色光は第２のダイクロイックミラー１１１４も透過する。青色光に対しては、長い光路による光損失を防ぐため、入射レンズ１１１８、リレーレンズ１１１９、出射レンズ１１２０を含むリレーレンズ系からなる導光手段１１２１が設けられ、これを介して青色光が青色光用液晶ライトバルブ１１２４に入射される。各ライトバルブにより変調された３つの色光はクロスダイクロイックプリズム１１２５に入射する。このプリズムは４つの直角プリズムが貼り合わされ、その内面に赤光を反射する誘電体多層膜と青光を反射する誘電体多層膜とが十字状に形成されている。これらの誘電体多層膜によって３つの色光が合成されて、カラー画像を表す光が形成される。合成された光は、投射光学系である投射レンズ１１２６によってスクリーン１１２７上に投射され、画像が拡大されて表示される。
【００８４】
以上のような液晶プロジェクタにおいて使用される液晶装置１０は、上述したように、ネオセラムあるいは石英等の基板に形成されるので、従来のように光吸収による温度上昇、更に温度上昇による軟化という現象を生じさせず、高効率のランプを使用することができる。従って、従来よりも高輝度の液晶プロジェクタを提供することができる。
【００８５】
図１２において、電子機器の他の例たるラップトップ型のパーソナルコンピュータ１２００は、上述した液晶装置１０がトップカバーケース内に備えられた液晶表示ディスプレイ１２０６と、ＣＰＵ、メモリ、モデム等を収容すると共にキーボード１２０２が組み込まれた本体部１２０４とを有する。
【００８６】
また、図１３に示すように、液晶装置用基板１３０４を構成する２枚の透明基板１３０４ａ，１３０４ｂの一方に、金属の導電膜が形成されたポリイミドテーブ１３２２にＩＣチップ１３２４を実装したＴＣＰ（Tape Carrier Package）１３２０を接続して、電子機器用の一部品である液晶装置として生産、販売、使用することもできる。
【００８７】
以上、図１１から図１３を参照して説明した電子機器の他にも、液晶テレビ、ビューファインダー型又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、電子手帳、電卓、ワードプロセッサ、ワークステーション、携帯電話、テレビ電話、ＰＯＳ端末、タッチパネルを備えた装置等が図１０に示した電子機器の例として挙げられる。
【００８８】
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が可能である。例えば、本発明は上述の各種の液晶装置の駆動に適用されるものに限らず、エレクトロルミネッセンス、プラズマディスブレ一装置にも適用可能である。
【００８９】
以上説明したように、本実施の形態によれば、マイクロレンズを用いることにより、各画素の実効的な開口率を上昇させることができるだけでなく、周辺見切りの下にダミーマイクロレンズを設ける構成としたため、表示領域におけるレンズ特性を揃えることができ、高輝度で、且つ輝度むら、コントラストむらのない、高品位の画像表示が可能な液晶装置２００を備えた各種の電子機器を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００９０】
【図１】液晶装置の実施の形態におけるＴＦＴアレイ基板上に形成された各種配線、周辺回路等のブロック図である。
【図２】図１の液晶装置の全体構成を示す平面図である。
【図３】図１の液晶装置の全体構成を示す断面図である。
【図４】図１の液晶装置に備えられる液晶装置の遮光層の形状を示す平面図である。
【図５】図３の丸印Ａで示す部分の拡大図であり、実施の形態におけるマイクロレンズの設けられた位置を説明する断面図である。
【図６】図５の丸印Ｂで示す部分の拡大図であり、実施の形態における液晶装置の対向基板の詳細な構成を示す断面図である。
【図７】図１の液晶装置に備えられる液晶装置における、マイクロレンズの配置構成を示す平面図である。
【図８】図１の液晶装置に備えられる液晶装置における、対向基板の製造工程を示す工程図である。
【図９】図８に示す工程により製造されるマイクロレンズの形態を示す斜視図である。
【図１０】本発明による電子機器の実施の形態の概略構成を示すブロック図である。
【図１１】電子機器の一例としての液晶プロジェクタを示す断面図である。
【図１２】電子機器の他の例としてのパーソナルコンピュータを示す正面図である。
【図１３】電子機器の一例としてのＴＣＰを用いた液晶装置を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００９１】
１…ＴＦＴアレイ基板
２…対向基板
２ａ…下地基板
２ｂ…カバーガラス
１０…液晶装置
１１…画素電極
２１…共通電極
２３…遮光層
３０…ＴＦＴ
３１…走査線（ゲート電極）
３５…データ線（ソース電極）
５０…液晶層
５２…シール材
５３…周辺見切り
６２…マイクロレンズ
６３…接着剤
６４…連結部
１０１…データ線駆動回路
１０２…実装端子
１０４…走査線駆動回路
２００…液晶装置
２０１…プリチャージ回路
３０１…サンプリング回路
【図１】
2004252475.tif 000003
【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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