(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の基板と第２の基板の間に液晶層が挟持され、前記第１の基板上の共通電極と前記第２の基板上の画素電極の間に電圧を印加する構造を有する液晶表示装置において、前記第１の基板上には、複数の画素にわたって基準電位を与える共通電極を有し、前記第２の基板上には、複数の走査信号電極と、それらにマトリクス状に交差する複数の映像信号電極と、これらの電極のそれぞれの交点に対応して形成された複数の薄膜トランジスタとを有し、前記複数の走査信号電極および映像信号電極で囲まれるそれぞれの領域で少なくとも一つの画素が構成され、それぞれの画素に対応する薄膜トランジスタに接続されている画素電極を有し、前記画素電極と前記走査電極、前記映像信号電極および前記薄膜トランジスタとが層間絶縁膜を介して分離され、
液晶層が、誘電率異方性が負の液晶から構成され、電圧無印加時に前記第１の基板と前記第２の基板に対してほぼ垂直に配向しており、前記画素電極が、前記共通電極よりも小面積で、前記共通電極で覆われていると共に、３つの回転対称中心を有する対称性の良い形状の電極が連なり、隣接する対称性の良い形状の電極どうしが、互いの回転対称中心を結ぶ直線上の１ヶ所で接続される形状であることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
回転対称中心を有する対称性の良い形状が円形あるいは正多角形であることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項３】
請求項１〜２のいずれかに記載の液晶表示装置において、前記画素電極が、対称性の良い形状の回転対称中心から放射状の切り欠き部または突出部を有することを特徴とする液晶表示装置。
【請求項４】
請求項１〜２のいずれかに記載の液晶表示装置において、前記画素電極が、対称性の良い形状の回転対称中心から周縁に向かう電極が形成されていない無電極部が放射状に形成されることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項５】
請求項１〜２のいずれかに記載の液晶表示装置において、前記画素電極が、対称性の良い形状の回転対称中心から周縁に向かう放射状の凹部を有することを特徴とする液晶表示装置。
【請求項６】
請求項５に記載の液晶表示装置において、前記凹部を、層間絶縁膜またはオーバーコート層に形成したことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれかに記載の液晶表示装置において、光学的に負の補償フィルムと光学的に正の補償フィルムの少なくとも一方を前記第１または第２の基板と偏光板との間に設置することにより、前記液晶層と前記補償フィルムの屈折率異方性を等方的にしたことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれかに記載の液晶表示装置において、前記液晶層の両側にそれぞれ四分の一波長板を有しており、四分の一波長板の光軸が互いに直交していることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれかに記載の液晶表示装置において、液晶材にカイラル剤が含まれていることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれかに記載の液晶表示装置において、少なくとも画素電極の一部が反射部であることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれかに記載の液晶表示装置において、前記走査信号電極および映像信号電極の少なくとも一方の上部に前記画素電極の一部またはシールド用の電極が配置されていることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項１２】
請求項１〜１１のいずれかに記載の液晶表示装置の互いに隣接する画素同士における互いの電圧を、正負を逆に印加することを特徴とする液晶表示装置の駆動方法。
【請求項１３】
請求項１〜１１のいずれかに記載の液晶表示装置の液晶表示を、一つのフレームが終了する前に黒状態に戻すことを特徴とする液晶表示装置の駆動方法。
【請求項１４】
請求項１〜１１のいずれかに記載の液晶表示装置に、一つのフレームが開始する前に、液晶のしきい値電圧とほぼ等しい電圧を印加することを特徴とする液晶表示装置の駆動方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示装置及びその製造方法並びにその駆動方法に関し、特に、製造が容易であり、しかも視角特性の優れた表示装置として利用される液晶表示装置及びその製造方法並びにその駆動方法に関する。
【０００２】
本発明における液晶表示装置は、パーソナルコンピュータのモニタ、ＦＡ用のモニタ、家庭用のテレビ、病院、図書館、美術館などにおける端末モニタ、航空管制塔などにおけるモニタ、新聞の閲覧、各役所での閲覧などに利用するモニタ、学校や塾における個人用モニタ、個人での各種メディア利用用端末モニタ、パチンコなど娯楽施設におけるモニタなどに利用される。また、液晶プロジェクタ用のライトバルブにも利用することができる。
【背景技術】
【０００３】
従来より広く使用されているねじれネマティック（ｔｗｉｓｔｅｄ  ｎｅｍａｔｉｃ：以下“ＴＮ”と略記する）型の液晶表示装置においては、電圧非印加時の液晶分子が基板表面に平行になっている「白」表示状態から、印加電圧に応じて液晶分子が電界方向に配向ベクトルの向きを変化させていくことにより、「白」表示状態から次第に「黒」表示となる。しかし、この電圧印加の液晶分子の特有の挙動により、ＴＮ型液晶表示装置の視野角が狭いという問題がある。この視野角が狭いという問題は、中間調表示における液晶分子の立ち上がり方向において特に著しい。
【０００４】
液晶表示装置の視角特性を改善する方法として、特許文献１−３に開示されているような技術が提案されている。これらの技術では、図１５（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すように、カラーフィルター基板５０１にスリット５１７を有する共通電極５０２と配向膜５０３を積層した上側基板と、基板５０７に設けられた画素電極５０４と配向膜５０３を積層した下側基板間にホメオトロピック配向させた液晶セル５０８を挟持し、偏光軸が直交するように設置した２枚の偏光板の間に挟み、共通電極５０２のスリット５１７により、各画素内に斜め電界を発生させ、これにより各画素を２個以上の液晶ドメインとし、視角特性を改善している。スリット５１７は（ｂ）のような矩形型や（ｃ）に示すようなｘ字型など種々のものがある。
【０００５】
特許文献１では、特に、電圧を印加したときに液晶が傾く方向を制御することによって、高コントラストを実現している。また、特許文献２に記載されているように、必要に応じて光学補償板を使用し、黒の視角特性を改善している。
【０００６】
さらに、特許文献２においては、ホメオトロピック配向させた液晶セルのみならず、ＴＮ配向させたセルにおいても、斜め電界により各画素を２個以上のドメインに分割し、視角特性を改善している。
【０００７】
さらに特許文献３には、開口部を有する共通電極によって生成される斜め電界の効果が、薄膜トランジスタ、ゲートライン、ドレインラインからの電界に影響されることを防ぐために、薄膜トランジスタ、ゲートライン、ドレインラインを表示電極の下部に配置することが述べられている。
【０００８】
さらに、特許文献４には、液晶層に２種以上の微小領域が共存する液晶表示装置において、一方の基板に開口部を有し、開口部に第二の電極を設け、この第二の電極に電圧を印加することによって斜め電界を生じ、画素内の液晶の配向方向を分割し、広視野角化する技術が、主にＴＮ配向させたセルについて述べられている。
【０００９】
また、特許文献５には、液晶分子を基板と水平方向に保ったまま回転させるため、２つの電極を共に片方の基板上に設けるようにし、この２つの電極間に電圧をかけて、基板と水平方向の電界を生じさせるようにしたＩｎ−Ｐｌａｎｅ−Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ（ＩＰＳ）方式の液晶表示装置が提案されている。この方式では、電圧を印加したときに液晶分子の長軸が基板に対して立ち上がることはない。このため視角方向を変えたときの液晶の複屈折の変化が小さく、視野角が広いという特徴がある。
【００１０】
さらに、Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｐｈｙｓｉｃｓ，Ｖｏｌ．４５，Ｎｏ．１２（１９７４）５４６６または、特許文献６には上記のＩＰＳモードの他に誘電率異方性が正の液晶をホメオトロピック配向させておき、基板に水平方向の電界で液晶分子を基板と水平方向に倒す方式が述べられている。このとき、電界の方向のためホメオトロピック配向させた液晶分子は傾く方向が異なる２つ以上の領域に分かれる結果、視野角の広い液晶表示装置が得られる。
【００１１】
また、特許文献７には、感光性物質を用いて正方形の壁を作成し、この構造を基本単位として画素を形成し、電圧印加により誘電率異方性が負の液晶を各画素内で分割して倒すことが提案されている。
【００１２】
【特許文献１】特開平４−２６１５２２号公報
【特許文献２】特開平６−４３４６１号公報
【特許文献３】特開平１０−３３３１８０号公報
【特許文献４】特開平１０−２０３２３号公報
【特許文献５】特表平５−５０５２４７号公報
【特許文献６】特開平１０−１８６３５１号公報
【特許文献７】特開平１０−１８６３３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、上述した共通電極にスリットを有する技術においては、通常のＴＮ型の液晶表示装置の作製工程では必要とされない“共通電極５０２についてのフォトレジスト工程等の微細加工工程”が必要となるとともに、上下基板５０１、５０７の高度な貼りあわせ技術が必要とされるという問題がある。この問題はＴＦＴなどのスイッチング素子を用いたアクティブマトリクス液晶表示装置の場合、特に大きな問題である。
【００１４】
すなわち、通常のアクティブマトリックス液晶表示装置では、一方の透明基板上に薄膜ダイオード等のアクティブ素子を作製するため、フォトレジスト工程等の微細加工工程が必要とされるのは、アクティブ素子を作製する片側の基板のみであり、通常「共通電極」と呼ばれる他の基板においては微細加工を施す必要はなく、全面に電極が形成されているのみである。
【００１５】
ところが、従来技術においては、通常は微細加工が必要とされていない「共通電極」についても、フォトレジスト工程等の微細加工工程が必要とされ、工程が増加すると共に、上下基板５０１、５０７の高度な貼り合わせ技術が必要とされることになる。
【００１６】
さらに特許文献３：特開平１０−３３３１８０号公報に記載されているように、薄膜トランジスタ、ゲートライン、ドレインラインを表示電極の下部に配置すると、開口率が低下するという問題があった。
【００１７】
また、特許文献４：特開平１０−２０３２３号公報に記載されている技術では、駆動時に第２の電極に電圧を印加するために特殊な駆動が必要となるという問題、さらに、配向分割するために第２の電極に電圧を印加する工程が必要になるという問題があった。
【００１８】
また、ＩＰＳ方式および垂直配向した液晶を横方向電界で倒す方式においては、開口率が低くなる、高速化のためにセルギャッブを小さくすると駆動電圧が高くなるという問題があった。
【００１９】
また、ＩＰＳ方式、および垂直配向した液晶を横方向電界で駆動する方式においては、従来では、液晶が配置される層と対向基板との間にカラーフィルターの層が配置されていたため、特にＴＦＴ構造でスイッチング素子を形成した場合、ソース電極と引き出されている共通電極との間に電位を印加することで形成される電界が、カラーフィルターの層に影響を及ぼし、表示の特性を悪化させるという問題があった。
【００２０】
すなわち、カラーフィルター層を構成する色素には、不純物としてナトリウムイオンなどが含まれているため、カラーフィルターの層に電界がかかると、そこに電荷がたまって、チャージアップする。そしてカラーフィルター層がチャージアップすると、その箇所の下部の液晶に不要な電界がいつでもかかっている状態となるため、表示特性に特に色ムラとして影響を及ぼすという問題があった。
【００２１】
また、特許文献７：特開平１０−１８６３３０号公報で開示された壁を作成する方法では、液晶の配向分割を行うために、フォトリソグラフィーを用いて壁を作成する必要があり、やはり工程が増加するという問題点があった。
【００２２】
本発明は上記問題点にかんがみてなされたものであり、上記のような従来技術の問題、すなわち、フォトレジスト工程などの煩雑な工程を増加させたり、高度な張り合わせ技術を要求することなく、高コントラストで、視角特性の優れた液晶表示装置を提供することを目的とする。特に、かかる液晶表示装置において、色ムラの発生を抑制することを目的とする。
【００２３】
また、本発明は、かかる液晶表示装置を容易に製造できる液晶表示装置の製造方法を提供することを目的とする。さらに、本発明は、本発明の液晶表示装置の視角特性を有効に生かす駆動方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２４】
上記目的を達成するため、本発明の液晶表示装置は、第１の基板と第２の基板の間に液晶層が挟持され、前記第１の基板上の共通電極と前記第２の基板上の画素電極の間に電圧を印加する構造を有する液晶表示装置において、液晶層が、誘電率異方性が負の液晶から構成され、電圧無印加時に前記第１の基板と前記第２の基板に対してほぼ垂直に配向しており、前記画素電極が、前記共通電極よりも小面積で、前記共通電極で覆われていると共に、複数の対称性の良い形状の電極が連なった形状であり、互いに隣接する対称性の良い形状の電極どうしは、少なくとも１ヶ所の接続部を介して接続されていることを特徴とする。
【００２５】
このような構成の発明によれば、共通電極と画素電極間に電圧を印加して駆動させる際の電界が、基板に対して斜めになり、一画素内の液晶の配向が自然に複数の領域に分割され、広視野角化が図れる。また、共通電極は従来と同様でよいので、工程数が増加せず、特別な技術は不要である。
【００２６】
本発明の液晶表示装置は、本発明は対称性の良い形状の電極が３つ連なったことを特徴とする液晶表示装置である。このような構成の発明によれば、長方形の画素に対してもこのような形状の画素電極とすることにより、一画素内の液晶の配向が自然に複数の領域に分割され、広視野角化が図れる。
【００２７】
本発明の液晶表示装置は、対称性の良い形状が円形あるいは正多角形であることを特徴とする液晶表示装置である。このような構成の発明によれば、対称性のよい形状の画素電極とすることにより、共通電極と画素電極間に電圧を印加して駆動させる際の電界が、基板に対して対称性良く斜めになり、一画素内の液晶の配向が自然に複数の領域に分割され、広視野角化が図れる。
【００２８】
本発明の液晶表示装置は、前記共通電極が、前記第１の基板のほぼ全面に設けられていることを特徴とする液晶表示装置である。このような構成の発明によれば、共通電極をパターン化する必要がないため、フォトレジストなどの煩雑な工程を増加させることがない。
【００２９】
本発明の液晶表示装置は、前記画素電極が、対称性の良い形状の中心から放射状の切り欠き部または突出部を有することを特徴とする液晶表示装置である。このような構成の発明によれば、液晶の配向の分割位置を確実にして、広視野角化が図れる。
【００３０】
本発明の液晶表示装置は、前記画素電極が、対称性の良い形状の中心から周縁に向かう放射状の電極が形成されていない無電極部を有することを特徴とする液晶表示装置である。このような構成の発明によれば、液晶の配向の分割位置を確実にして、広視野角化が図れる。
【００３１】
本発明の液晶表示装置は、前記画素電極が、対称性の良い形状の中心から周縁に向かう放射状の凹部を有することを特徴とする液晶表示装置である。このような構成の発明によれば、液晶の配向の分割位置を確実にして、広視野角化が図れる。
【００３２】
本発明の液晶表示装置は、前記凹部を、層間絶縁膜またはオーバーコート層に形成したことを特徴とする液晶表示装置。このような構成の発明によれば、製造工程を煩雑にすることなく凹部を深く作成することができ、境界部における液晶の固定をより確実にして、広視野角化が図れる。
【００３３】
本発明の液晶表示装置は、光学的に負の補償フィルムと光学的に正の補償フィルムの少なくとも一方を前記第１または第２の基板と偏光板との間に設置することにより、前記液晶層と前記補償フィルムの屈折率異方性を等方的にしたことを特徴とする液晶表示装置である。このような構成の発明によれば、電圧無印加時の液晶のリタデーションが打ち消され、優れた視角特性が得られる。
【００３４】
本発明の液晶表示装置は、前記液晶層の両側にそれぞれ四分の一波長板を有しており、四分の一波長板の光軸が互いに直交していることを特徴とする液晶表示装置である。このような構成の発明によれば、電圧を印加した後に液晶が倒れる方向が異なる遷移領域において、明るさの低下を効果的に防止することができる。
【００３５】
本発明の液晶表示装置は、液晶材にカイラル剤が含まれていることを特徴とする液晶表示装置である。
【００３６】
本発明の液晶表示装置の駆動方法は、前記液晶表示装置の互いに隣接する画素同士における互いの電圧を、正負を逆に印加することを特徴とする液晶表示装置の駆動方法である。このような発明によれば、画素が細かくなっても確実に広視野角化が図れる。
【００３７】
本発明の液晶表示装置の駆動方法は、前記液晶表示装置の液晶表示を、一つのフレームが終了する前に黒状態に戻すことを特徴とする液晶表示装置の駆動方法である。このような発明によれば、動画表示における切れを良くすることができるとともに、見かけ上の応答速度を早くすることができる。
【００３８】
本発明の液晶表示装置の駆動方法は、前記液晶表示装置に、一つのフレームが開始する前に、液晶のしきい値電圧とほぼ等しい電圧を印加することを特徴とする液晶表示装置の駆動方法である。このような発明によれば、特に画素が大きい場合に、あらかじめ液晶の倒れる方向が規定されるため、分割状態に落ち着く時間が短くなり、応答速度を短縮することができる。
【００３９】
本発明の液晶表示装置は、前記画素電極の周囲にシールド電極を有する構成としてもよい。このような構成の発明によれば、映像信号線や走査信号線からの電界の影響を防止して、高コントラストの液晶表示装置とすることができる。
【００４０】
本発明の液晶表示装置は、前記第１の基板上には、複数の画素にわたって基準電位を与える共通電極を有し、前記第２の基板上には、複数の走査信号電極と、それらにマトリクス状に交差する複数の映像信号電極と、これらの電極のそれぞれの交点に対応して形成された複数の薄膜トランジスタとを有し、前記複数の走査信号電極および映像信号電極で囲まれるそれぞれの領域で少なくとも一つの画素が構成され、それぞれの画素に対応する薄膜トランジスタに接続されている画素電極を有し、前記画素電極と前記走査電極、前記映像信号電極および前記薄膜トランジスタとが層間絶縁膜を介して分離されている構成とすることができる。
【００４１】
このような構成の発明によれば、広視野角で高コントラストの薄膜トランジスタ駆動の液晶表示装置とすることができる。
【００４２】
本発明の液晶表示装置は、上記液晶表示装置において、前記第１の基板上には、複数の画素にわたって基準電位を与える共通電極を有し、前記第２の基板上には、複数の走査信号電極と、それらにマトリクス状に交差する複数の映像信号電極と、これらの電極のそれぞれの交点に対応して形成された複数の薄膜トランジスタとを有し、前記複数の走査信号電極および映像信号電極で囲まれるそれぞれの領域で少なくとも一つの画素が構成され、それぞれの画素に対応する薄膜トランジスタに接続されている画素電極を有し、前記画素電極と前記走査電極、前記映像信号電極および前記薄膜トランジスタとが層間絶縁膜を介して分離され、かつ、前記走査信号電極および映像信号電極の少なくとも一方の上部に前記画素電極の一部またはシールド用の電極が配置されている構成とすることができる。
【００４３】
このような構成の発明によれば、映像信号線や走査信号線からの電界の影響を防止して、高コントラストの薄膜トランジスタ駆動の液晶表示装置とすることができる。
【００４４】
本発明の液晶表示装置は、上記の液晶表示装置において、前記透明な第１の基板と第２の基板とこれらに挟まれた液晶層とカラーフィルター層とを有し、前記カラーフィルター層は前記第２基板上に配置され、前記液晶層は前記カラーフィルター層と前記第１の基板との間に配置され、前記カラーフィルター層下の前記第２の基板上には、複数の走査信号電極と、それらにマトリクス状に交差する複数の映像信号電極と、これらの電極のそれぞれの交点に対応して形成された複数の薄膜トランジスタとを有し、前記複数の走査信号電極および映像信号電極で囲まれるそれぞれの領域で少なくとも一つの画素が構成され、それぞれの画素に対応する薄膜トランジスタに接続されている画素電極とを有し、前記第１の基板上に複数の画素にわたって基準電位を与える共通電極を有し、前記画素電極は、前記カラーフィルター層と前記液晶層との間に配置されている構成とすることができる。
【００４５】
このような構成の発明によれば、カラーフィルタ層のチャージアップを確実に防止でき、表示特性がよい薄膜トランジスタ駆動の液晶表示装置とすることができる。
【００４６】
本発明の液晶表示装置は、上記の液晶表示装置において、前記第１の透明な基板と前記第２の基板とこれらに挟まれた液晶層とカラーフィルター層とを有し、前記カラーフィルター層は前記第２基板上に配置され、前記液晶層は前記カラーフィルター層と前記第１の基板との間に配置され、前記カラーフィルター層下の前記第２の基板上には、複数の走査信号電極と、それらにマトリクス状に交差する複数の映像信号電極と、これらの電極のそれぞれの交点に対応して形成された複数の薄膜トランジスタとを有し、前記複数の走査信号電極および映像信号電極で囲まれるそれぞれの領域で少なくとも一つの画素が構成され、それぞれの画素に対応する薄膜トランジスタに接続されている画素電極とを有し、前記第１の基板上には、複数の画素にわたって基準電位を与える共通電極を有し、前記画素電極は、前記カラーフィルター層と前記液晶層との間に配置され、かつ、前記走査電極および映像信号電極の少なくとも一方の上部に前記画素電極の一部またはシールド用の電極が配置されている構成とすることができる。
【００４７】
このような構成の発明によれば、カラーフィルタ層のチャージアップを確実に防止できると共に、映像信号線や走査信号線からの電界の影響を防止して、表示特性がよい薄膜トランジスタ駆動の液晶表示装置とすることができる。
【００４８】
本発明の液晶表示装置は、上記の液晶表示装置において、液晶が高分子有機化合物を含む構成とすることができる。このような構成の発明によれば、分割形状に従ったプレチルト角を与え、初期配向の制御を確実にすることができる。
【００４９】
本発明の液晶表示装置は、上記の液晶表示装置において、前記液晶層が、誘電率異方性が負の液晶から構成され、電圧無印加時に前記第１の基板と前記第２の基板に対してほぼ垂直に配向している構成とすることができる。このような構成の発明によれば、配向膜に特別な処理をしなくても広い視角特性を示す液晶表示装置となる。
【００５０】
上記の液晶表示装置は、上記の液晶表示装置において、電圧を印加した際に液晶が倒れる方向に沿ってあらかじめプレチルト角が形成されている構成とすることができる。このような構成の発明によれば、分割形状に従ったプレチルト角の制御により、初期配向の制御を確実にすることができる。
【００５１】
本発明の液晶表示装置は、上記の液晶表示装置において、前記液晶層が、誘電率異方性が正の液晶から構成され、電圧無印加時にねじれネマチック構造を有する構成とすることができる。このような構成の発明によれば、配向膜のラビング処理により、液晶はねじれ方向と立ち上がり方向が異なる各部に自然に分割され、広い視角特性を示す液晶表示装置となる。
【００５２】
本発明の液晶表示装置は、上記の液晶表示装置において、各画素内の前記液晶層に液晶分子のねじれ方向と立ち上がり方向が異なる複数の微小領域が共存する構成とすることができる。このような構成の発明によれば、広い視角特性を示す液晶表示装置となる。
【００５３】
本発明の液晶表示装置は、上記の液晶表示装置において、前記液晶層が、誘電率異方性が正の液晶から構成され、電圧無印加時にホモジニアス構造を有する構成とすることができる。このような構成の発明によれば、配向膜のラビング処理などにより、液晶の配向方向を規定することができ、広い視角特性を示す液晶表示装置となる。
【００５４】
本発明の液晶表示装置は、上記の液晶表示装置において、各画素内の前記液晶層に、液晶分子の立ち上がり方向が異なる二種類の微小領域が共存する構成としてある。このような構成の発明によれば、広い視角特性を示す液晶表示装置となる。
【００５５】
本発明の液晶表示装置は、上記の液晶表示装置において、前記液晶層の前記第１基板と第２基板に対するプレチルト角が１°以下である構成とすることができる。このような構成の発明によれば、誘電率異方性が正の液晶での液晶の立ち上がる方向を等確率とすることができるため、配向分割を正確にすることができる。
【００５６】
本発明の液晶表示装置は、上記の液晶表示装置において、液晶のしきい値電圧とほぼ等しい電圧を印加した際に、光漏れする部分を遮光する構成とすることができる。このような構成の発明によれば、しきい値以上の電圧を印加した場合であっても、光漏れや透過光量が変化するなどの現象に起因するコントラストの低下を防ぐことができる。
【００５７】
本発明の液晶表示装置の製造方法は、液晶及びモノマー及び／又はオリゴマーを含有する液晶組成物を、共通電極を有する第１の基板と、前記共通電極より面積が小さく、前記共通電極で覆われ、かつ、対称性のよい形状の画素電極を有する第２の基板間に注入する注入工程と、前記モノマー及び又はオリゴマーを重合させる重合工程とを有する。
【００５８】
このような製造方法によれば、上記一画素内の液晶の配向が自然に複数の領域に分割され、広視野角の液晶表示装置を製造することができる。
【００５９】
本発明の液晶表示装置の製造方法は、前記重合工程が、光を照射しながら行うことにより、液晶にプレチルト角を形成する。このような製造方法によれば、プレチルト角を液晶に確実に与えることができる。
【００６０】
本発明の液晶表示装置の製造方法は、基板に対して斜めに光を照射する工程を有する。このような工程によれば、プレチルト角を液晶に確実に与えることができる。
【００６１】
前記光照射の光を偏光とすれば、プレチルト角を液晶に確実に与えることができる。
【００６２】
前記偏光を基板に対してほぼ垂直方向から照射することにより、液晶のプレチルト角を１°以下にする。このような発明によれば、誘電率異方性が正の液晶の分割配向を確実にすることができる。
【発明の効果】
【００６３】
以上説明したように、本発明の液晶表示装置によれば、第１の基板と第２の基板の間に液晶層が挟持され、前記第１の基板上の共通電極と前記第２の基板上の画素電極の間に電圧を印加する構造を有する液晶表示装置において、前記画素電極が、前記共通電極の面積より小さく共通電極で覆われていると共に、対称性の良い形状としたので、電圧により液晶は対称的に倒れ、自然に１画素が複数の領域に分割される。そのため、フォトリソグラフィーなどの工程を増加させることなく、広視野角化が図れる。特に、カラーフィルターを第２の基板上に作成した場合、基板の貼りあわせの際の高度な目合わせが全く不要となり、高精細の画素を有するパネルでも簡単に作成することができる。
【００６４】
また、本発明の液晶表示装置の製造方法によれば、かかる液晶表示装置を容易に製造することができる。
【００６５】
さらに、本発明の液晶表示装置の駆動方法によれば、かかる液晶表示装置における画素面積が小さくなっても画素の配向分割をより確実に行うことができ、また、応答速度を速くすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００６６】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しつつ説明する。＜第１実施形態＞本発明の第１実施形態の液晶表示装置を図１〜図６を用いて説明する。この液晶表示装置は単純マトリクス駆動であり、その１画素の断面図を図１（ａ）に示す。なお、図１（ａ）は図１（ｂ）の平面図のＡ−Ａ’線の断面図を示している。
【００６７】
上部基板は、ガラス基板１０１上にＩＴＯなどの透明電極（共通電極）１０２が形成され、垂直配向膜１０３が塗布されて構成されている。なお、単純マトリクス駆動の場合、透明電極１０２は、図１（ｂ）に示すように、ストライプ状に形成されている。下側基板は、基板１１０上に上側基板の透明電極１０２と直交する透明電極１１１がストライプ状に形成され、その上に窒化シリコンなどの絶縁膜１１２が形成され、スルーホール１１３を介して、対称的な形状をした画素電極１１４に接続されている。その上には垂直配向膜１１５が塗布されている。この上下基板がスペーサーを介して貼りあわされ、誘電率異方性が負である液晶１００が注入されている。
【００６８】
画素電極１１４は、共通電極１０２より小さく、共通電極１０２で覆われている。また、対称性の良い形状、例えば、円形ないし楕円形、あるいは多角形状であり、具体的には、図１（ｃ）に示すように、円形ないし楕円形、あるいは正５角形、正６角形、正８角形、正方形などの正多角形の形状である。なお、多角形の場合、正確に正多角形である必要はなく、ある程度の変形は許容される。
【００６９】
また、画素電極１１４の回りにシールド電極１１６を配置してあり、下部の透明電極１１１からの電界で液晶の配向方向の分割が影響を受けるのを防いでいる。
【００７０】
電圧無印加時には液晶分子１００は上下基板の配向膜１０３、１１５が垂直配向膜のため、基板に対してほぼ垂直に配向している。上下の基板の共通電極１０２と画素電極１１４間に電圧が印加されると、画素電極１１４とこれに対向配置している共通電極１０２の間に電界が誘起される。このとき、画素電極１１４の形状が対称性が高いことおよび共通電極１０２が画素電極１１４より大きいため、両電極間に生じる電界は基板に対して垂直ではなく、図１（ａ）に示すように、画素電極周辺部から中央に向かう斜め電界となる。この電界により、図１（ａ）に示すように、誘電率異方性が負である液晶分子１００は画素中央に向って対称に倒れ、図１（ｃ）に示すような対称性のある画素形状のため、対称性を保ちながら分割される。このため画素内の液晶の配向方向は自然に分割される。
【００７１】
このように本実施形態では、特別に配向膜に処理を加えることをしなくても、自動的に液晶の倒れる方向を分割することができ、広視野角化が達成できる。透過軸が互いに直交するように配置した偏光板の間にはさめば、電圧が無印加のとき黒で、電圧が印加されたとき明るくなるノーマリブラックモードのディスプレイが得られ、広い視角特性を示す。
【００７２】
また、通常の液晶表示装置の場合、画素電極は長方形であるが、図２に示すように、画素電極に切り込みをいれ、いくつかの対称性のよい形状が連なった形状の画素電極とすることで、各対称性のよい形状の部分で、上記のように配向分割を行うことができるので、全体として対称性のよい形状の電極と同様の効果が得られる。
【００７３】
液晶の倒れる分割位置をさらに確実にするため、図３に示すように、対称性のよい形状の周縁部に中心から放射状の、特に多角形の場合は各角に切り欠き１１４ａを設けた画素電極１１４としてもよい。あるいは図４に示すように、対称性のよい形状の周縁部、特に多角形の場合は各角に中心から放射状に突出する突出部１１４ｂを設けた画素電極１１４としてもよい。
【００７４】
さらに、図５に示すように、破線で示すような対称性のよい形状の中心から周縁にわたる放射状に電極を設けないような無電極部１１４ｃを設けた構造の画素電極１１４とすることも有効である。また、図６に示すように、対称性のよい形状の中心から周縁にわたる放射状に凹部１１４ｄを形成しても良い。この凹部は画素電極の上であっても、画素電極そのものが凹部を形成していてもどちらでも良い。勿論これらを組み合わせてもよい。
【００７５】
また、このような凹部１１４ｄを設ける構造においては、ＴＦＴと画素電極の間に有機膜などで作成した層間絶縁膜がある場合や、カラーフィルター層と液晶層の間に画素電極が配置される場合には、層間絶縁膜またはオーバーコート層に凹部を形成することによって、製造工程を煩雑にすることなく凹部１１４ｄを深く形成することができ、境界部における液晶の固定をより確実にすることができる。
【００７６】
また、垂直配向の場合は、電圧を印加すると渦巻き状の配向に安定化していくが、カイラル剤を入れて、この配向をさらに安定化して、応答速度を速くしてもよい。さらにまた、上記の画素の一部の切り込みや、凹部の形を画素内で渦巻き状に設定してもよい。
【００７７】
なお、これらの切り欠き１１４ａ、突出部１１４ｂ、無電極部１１４ｃ、凹部１１４ｄは、上記説明では、中心から角部に放射状に設けられているが、特に誘電率異方性が正の液晶で、上下基板における液晶の初期配向をパラレルまたはアンチパラレルにしたホモジニアス配向である場合、辺と平行に設けることがよい場合もある。
【００７８】
本発明における液晶表示装置は、さらに、視角特性を改善するために、偏光板と液晶セルの間に少なくとも１枚の光学補償板を有していてもよい。この補償板は電圧無印加時に液晶がホメオトロピック配向をとっているため、光学的に負の補償板を使用することが、斜め方向から見たときのリタデーションの変化を打ち消す観点から、好ましい。このような補償板は２軸延伸のような方法で作成した１枚のフィルムであってもよいし、１軸延伸したフィルムを２枚以上重ねて、実質的に光学的に負の１軸の補償板として用いても同様の効果が得られる。これにより、電圧無印加時の液晶のリタデーションが、打ち消され、どの方向から見ても、完全な黒が得られ、さらに優れた視角特性が得られる。
【００７９】
また、素子によっては、電圧を印加した後に生じる倒れる方向が異なる部分の遷移領域が生じることがあり、この遷移領域は、直交偏光板の下では黒く観察され、明るさの低下を引き起こす。また、場合によっては、この遷移領域の動きが遅く、見かけ上の応答速度が遅くなることがある。これに対し、特に、上述の１軸延伸したフィルムが四分の一波長板である場合には、境界部の動きを、不可視化させ、見かけ上速い応答を得ることが可能である。つまり、この四分の一波長板を液晶セルの両側に配置し、光軸が直交偏光板の吸収軸とそれぞれ４５°の角度をなすように、直交させて配置すると、四分の一波長板の複屈折性が軽減されるので、さらに１軸延伸したフィルムを重ねて実質的に光学的に負の１軸の補償板として用いてもよい。
【００８０】
なお、初期配向は原理的に垂直配向であるが、素子の特性により、ある方向に偏りが出た場合などは、さらにこれを補償するために、光学異方性が正のフィルムを貼り付けてもよい。
【００８１】
また、透過型を例にとって説明しているが、画素電極をＡｌなどの反射率の高い金属で作成することで、反射型として使用することも問題なくできる。このとき、画素電極の表面に凹凸を形成する、または、拡散板を用いるなどの方法で、白表示をより見やすくすることができる。また、ここでは、カラーフィルター層を省略したが、上部基板１０１と透明電極１０２の間にカラーフィルター層を設ければ、カラー表示を得ることができる。
【００８２】
本発明における液晶表示装置の製造方法は、共通電極と画素電極の間に電圧を印加することによって、初期配向を制御した後、液晶中に少量混合した重合性のモノマーまたはオリゴマーを高分子化することによって、初期の液晶配向をさらに確実なものにすることができる。初期配向を制御する際には、加熱により液晶層を等方相にした後、共通電極と画素電極の間に電圧を加えながら、温度を降下させてもよいし、室温で共通電極と画素電極の間に電圧を印加するだけでもよい。
【００８３】
また、モノマーの反応も等方相に加熱する前に起こさせても、加熱中に起こさせてもよいし、冷却後に起こさせてもよい。室温で共通電極と画素電極の間に電圧を印加し、初期配向を制御する場合も、電圧印加の前に反応を起こさせておいてもよいし、電圧印加後に、反応を起こさせてもよい。このとき、通常の駆動の形式で配向分割ができるので、特開平１０−２０３２３号公報に記載されているような第２の電極（制御電極）に電圧を印加する工程は必要ない。
【００８４】
また、本発明における液晶表示装置の製造方法は、基板にあらかじめ光配向などの方法を使用して、分割形状に従ったプレチルト角の制御を行い、初期配向の制御を極めて確実にしてもよい。これにより、斜め電界とプレチルト角の効果が相乗的に効いて、どちらか一方の処理よりも、はるかに効果的に分割配向が実現できる。
【００８５】
例えば、ケイ皮酸基のような偏光により液晶の配向を制御できる官能基を有する物質、または、エーエムエルシーディー‘９６／アイディーダブリュ’９６のダイジェストオブテクニカルペイパーズ（ＡＭ−ＬＣＤ‘９６／ＩＤＷ’９６Ｄｉｇｅｓｔ  ｏｆ  Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ  Ｐａｐｅｒｓ）Ｐ．３３７に記載されているような偏光照射により感光基が重合するような高分子を配向膜に用いて、分割形状にそった方向にプレチルト角がつくように、各部にマスクを介して、斜め方向から偏光を照射する。この場合は、多角形の辺の数が余り多いと光配向の操作が増えるので、８角形から４角形程度が望ましい。
【００８６】
このような分割配向の方法はよく知られているが、このような場合でも、液晶中に少量混合した重合性のモノマーまたはオリゴマーを高分子化することにより、駆動時においてもより確実に分割を維持することができる。
【００８７】
本発明に使用するモノマー，オリゴマとしては、光硬化性モノマー，熱硬化性モノマー，あるいはこれらのオリゴマ等のいずれを使用することもでき、また、これらを含むものであれば他の成分を含んでいてもよい。本発明に使用する「光硬化性モノマー又はオリゴマ」とは、可視光線により反応するものだけでなく、紫外線により反応する紫外線硬化モノマー等を含み、操作の容易性からは特に後者が望ましい。
【００８８】
また、本発明で使用する高分子化合物は、液晶性を示すモノマー、オリゴマーを含む液晶分子と類似の構造を有するものでもよいが、必ずしも液晶を配向させる目的で使用されるものではないため、アルキレン鎖を有するような柔軟性のあるものであってもよい。また、単官能性のものであってもよいし、２官能性のもの，３官能以上の多官能性を有するモノマー等でもよい。
【００８９】
本発明で使用する光または紫外線硬化モノマーとしては、例えば、２−エチルヘキシルアクリレート，ブチルエチルアクリレート，ブトキシエチルアクリレート，２−シアノエチルアクリレート，ベンジルアクリレート，シクロヘキシルアクリレート，２−ヒドロキシプロピルアクリレート，２−エトキシエチルアクリレート，Ｎ、Ｎ−エチルアミノエチルアクリレート，Ｎ、Ｎ−ジメチルアミノエチルアクリレート，ジシクロペンタニルアクリレート，ジシクロペンテニルアクリレート，グリシジルアクリレート，テトラヒドロフルフリルアクリレート，イソボニルアクリレート，イソデシルアクリレート，ラウリルアクリレート，モルホリンアクリレート，フェノキシエチルアクリレート，フェノキシジエチレングリコールアクリレート，２，２，２−トリフルオロエチルアクリレート，２，２，３，３，３−ペンタフルオロプロピルアクレート，２，２，３，３−テトラフルオロプロピルアクリレート，２，２，３，４，４，４−ヘキサフルオロブチルアクリレート等の単官能アクリレート化合物を使用することができる。
【００９０】
また、２−エチルヘキシルメタクリレート，ブチルエチルメタクリレート，ブトキシエチルメタクリレート，２−シアノエチルメタクリレート，ベンジルメタクリレート，シクロヘキシルメタクリレート，２−ヒドロキシプロピルメタクリレート，２−エトキシエチルアクリレート，Ｎ、Ｎ−ジエチルアミノエチルメタクリレート，Ｎ、Ｎ−ジメチルアミノエチルメタクリレート，ジシクロペンタニルメタクリレート，ジシクロペンテニルメタクリレート，グリシジルメタクリレート，テトラヒドロフルフリルメタクリレート，イソボニルメタクリレート，イソデシルメタクリレート，ラウリルメタクリレート，モルホリンメタクリレート，フェノキシエチルメタクリレート，フェノキシジエチレングリコールメタクリレート，２，２，２−トリフルオロエチルメタクリレート，２，２，３，３−テトラフルオロプロピルメタクリレート，２，２，３，４，４，４−ヘキサフルオロブチルメタクリレート等の単官能メタクリレート化合物を使用することができる。
【００９１】
さらに、４，４’−ビフェニルジアクリレート，ジエチルスチルベストロールジアクリレート，１，４−ビスアクリロイルオキシベンゼン，４，４’−ビスアクリロイルオキシジフェニルエーテル，４，４’−ビスアクリロイルオキシジフェニルメタン，３，９−ビス［１，１−ジメチル−２−アクリロイルオキシエチル］−２，４，８，１０−テトラスピロ［５，５］ウンデカン，α，α′−ビス［４−アクリロイルオキシフェニル］−１，４−ジイソプロピルベンゼン，１，４−ビスアクリロイルオキシテトラフルオロベンゼン，４，４’−ビスアクリロイルオキシオクタフルオロビフェニル，ジエチレングリコールジアクリレート，１，４−ブタンジオールジアクリレート，１，３−ブチレングリコールジアクリレート，ジシクロペンタニルジアクリレート，グリセロールジアクリレート，１，６−ヘキサンジオールジアクリレート，ネオペンチルグリコールジアクリレート，テトラエチレングリコールジアクリレート，トリメチロールプロパントリアクリレート，ペンタエリスリトールテトラアクリレート，ペンタエリスリトールトリアクリレート，ジトリメチロールプロパンテトラアクリレート，ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート，ジペンタエリスリトールモノヒドロキシペンタアクリレート，４，４’−ジアクリロイルオキシスチルベン，４，４’−ジアクリロイルオキシジメチルスチルベン，４，４’−ジアクリロイルオキシジエチルスチルベン，４，４’−ジアクリロイルオキシジプロピルスチルベン，４，４’−ジアクリロイルオキシジブチルスチルベン，４，４’−ジアクリロイルオキシジペンチルスチルベン，４，４’−ジアクリロイルオキシジヘキシルスチルベン，４，４’−ジアクリロイルオキシジフルオロスチルベン，２，２，３，３，４，４−ヘキサフルオロペンタンジオール−１，５−ジアクリレート，１，１，２，２，３，３−ヘキサフルオロプロピル−１，３−ジアクリレート，ウレタンアクリレートオリゴマ等の多官能アクリレート化合物を用いることができる。
【００９２】
さらにまた、ジエチレングリコールジメタクリレート，１，４−ブタンジオールジメタクリレート，１，３−ブチレングリコールジメタクリレート，ジシクロペンタニルジメタクリレート，グリセロールジメタクリレート，１，６−ヘキサンジオールジメタクリレート，ネオペンチルグリコールジメタクリレート，テトラエチレングリコールジメタクリレート，トリメチロールプロパントリメタクリレート，ペンタエリスリトールテトラメタクリレート，ペンタエリスリトールトリメタクリレート，ジトリメチロールプロパンテトラメタクリレート，ジペンタエリスリトールヘキサメタクリレート，ジペンタエリスリトールモノヒドロキシペンタメタクリレート，２，２，３，３，４，４−ヘキサフルオロペンタンジオール−１，５−ジメタクリレート，ウレタンメタクリレートオリゴマ等の多官能メタクリレート化合物，その他スチレン，アミノスチレン，酢酸ビニル等があるが、これに限定されるものではない。
【００９３】
また、本発明の素子の駆動電圧は、高分子材料と液晶材料の界面相互作用にも影響されるため、フッ素元素を含む高分子化合物であってもよい。このような高分子化合物として、２，２，３，３，４，４−ヘキサフルオロペンタンジオール−１，５−ジアクリレート，１，１，２，２，３，３−ヘキサフルオロプロピル−１，３−ジアクリレート，２，２，２−トリフルオロエチルアクリレート，２，２，３，３，３−ペンタフルオロプロピルアクリレート，２，２，３，３−テトラフルオロプロピルアクリレート，２，２，３，４，４，４−ヘキサフルオロブチルアクリレート，２，２，２−トリフルオロエチルメタクリレート，２，２，３，３−テトラフルオロプロピルメタクリレート，２，２，３，４，４，４−ヘキサフルオロブチルメタクリレート，ウレタンアクリレートオリゴマ等を含む化合物から合成された高分子化合物が挙げられるが、これに限定されるものではない。
【００９４】
本発明に使用する高分子化合物として光または紫外線硬化モノマーを使用する場合には、光または紫外線用の開始剤を使用することもできる。この開始剤としては、種々のものが使用可能であり、たとえば、２，２−ジエトキシアセトフェノン，２−ヒドロキシ−２−メチル−１−フェニル−１−オン，１−（４−イソプロピルフェニル）−２−ヒドロキシ−２−メチルプロパン−１−オン，１−（４−ドデシルフェニル）−２−ヒドロキシ−２−メチルプロパン−１−オン等のアセトフェノン系、ベンゾインメチルエーテル，ベンゾインエチルエーテル，ベンジルジメチルケタール等のベンゾイン系、ベンゾフェノン，ベンゾイル安息香酸，４−フェニルベンゾフェノン，３，３−ジメチル−４−メトキシベンゾフェノン等のベンゾフェノン系、チオキサンソン，２−クロルチオキサンソン，２−メチルチオキサンソン等のチオキサンソン系、ジアゾニウム塩系、スルホニウム塩系、ヨードニウム塩系、セレニウム塩系等が使用できる。
【００９５】
次に、第１実施形態について、具体的に実施例を示す。（実施例１）ガラス基板１０１、１１０上にＩＴＯをスパッタ成膜し、フォトリソグラフィー技術を用いて、ＩＴＯ電極１０２、１１１をマトリクス状に形成した。下側の基板１１０のみ窒化シリコン膜１１２を堆積し、フォトリソグラフィーを用いてスルーホール１１３を形成した。この上にＩＴＯをスパッタし、フォトリソグラフィーを用いて六角形の画素電極１１４を作成した。垂直配向膜（日産化学社製ＳＥ１２１１）１０３、１１５を塗布し、２００℃、１時間加熱乾燥を行った。
【００９６】
基板周囲にシール剤を塗布し、スペーサー剤を散布した後、上下基板をマトリクス状電極が交互に、ＸＹ状の電極を構成するように貼りあわせ、加熱によりシール剤を硬化させた。誘電率異方性が負のネマチック液晶１００を注入し、注入孔を光硬化樹脂で封止した。液晶層のΔｎｄと大きさが等しく、符号が逆となる光学的に負の補償フィルムを貼り付けた後、偏光板を上下基板にその透過軸が直交するように貼り付けた。
【００９７】
このようにして得られたパネルの視角特性を測定したところ、階調反転は全くなく、高コントラストの領域が非常に広い優れた視角特性が得られた。
【００９８】
（実施例２）下側の基板１１０の窒化シリコン膜１１２上に、六角形の画素電極１１４の周囲に各電極を囲むようにシールド用の電極１１６を作成した以外は、実施例１と全く同様にして、液晶表示装置を作成した。なお、シールド用の電極１１６はマスクの変更のみで作成できた。シールド用電極１１６は０Ｖに接続した。
【００９９】
このようにして得られたパネルの視角特性を測定したところ、階調反転は全くなく、高コントラストの領域が非常に広い優れた視角特性が得られた。また、顕微鏡で画素内の観察を行ったところ、実施例１の場合にまれに見られた画素内の異常なディスクリネーションは、全く見られなかった。
【０１００】
＜第２実施形態＞本発明の第２実施形態を図７を参照して説明する。図７において、図７（ａ）は図１（ｂ）の平面図のＡ−Ａ’線の断面図を示している。第２実施形態は、単純マトリクス駆動であり、誘電率異方性が正で、電圧無印加時にねじれネマチック配向をとる液晶を用いる液晶表示装置である。
【０１０１】
上部基板は、ガラス基板１０１上にＩＴＯなどの透明電極（共通電極）１０２が形成され、配向膜１０３ａが塗布されて構成されている。この配向膜１０３ａのラビングにより、液晶がラビング方向と垂直に配向し、プレチルト角はほとんど０°であるか、非常に低い（１°以下）のプレチルト角を与える。なお、単純マトリクス駆動の場合、透明電極１０２は、ストライプ状に形成されている。下側基板は、基板１１０上に上側基板の透明電極１０２と直交する透明電極１１１がストライプ状に形成され、その上に窒化シリコンなどの絶縁膜１１２が形成され、スルーホール１１３を介して、対称的な形状をした画素電極１１４に接続されている。その上には垂直配向膜１１５ａが塗布されている。この上下基板がスペーサーを介して貼りあわされ、誘電率異方性が正である液晶１００ａが注入されている。
【０１０２】
画素電極１１４は、共通電極１０２より小さく、共通電極１０２で覆われている。また、画素電極１１４の回りにシールド電極１１６を配置してあり、下部の透明電極１１１からの電界で液晶の配向方向の分割が影響を受けるのを防いでいる。
【０１０３】
この実施形態では、上下の配向膜１０３ａ、１１５ａにラビング、又は光配向の処理を行い、液晶の配向方向を規定する。図７（ｂ）では、基板１０１側の液晶の配向方向を矢印１１７で表し、下側基板１１０側の液晶の配向方向が矢印１１８で表している。このような配向は、例えば、ラビング方向と垂直方向に配向する配向膜や、光配向膜に基板の法線方向から偏光を照射することによって容易に得ることができる。また、カイラル剤は入れない。
【０１０４】
誘電率異方性が正でねじれネマチック配向している液晶では、ねじれる方向と立ち上がる方向の組み合わせが二種類以上となり、画素内の液晶の配向分割を行うことができる。ねじれネマチック配向の場合、液晶の立ち上がる方向が等確率となる観点から、液晶の基板面におけるプレチルト角はなるべく小さいことが好ましく、１°以下、できれば０°であることが望ましい。
【０１０５】
電圧無印加時には液晶分子１００ａは、上下基板の配向膜１０３ａ、１１５ａのラビング方向と垂直に配向し、プレチルト角はほとんど０°であるか、非常に低い（１°以下）のプレチルト角を有する。上下の基板の共通電極１０２と画素電極１１４間に電圧が印加されると、画素電極１１４とこれに対向配置している共通電極１０２の間に電界が誘起される。このとき、画素電極１１４の形状が対称性の高いことおよび共通電極１０２が画素電極１１４より大きいため、両電極間に生じる電界は基板に対して垂直ではなく、図７（ａ）に示すように、画素電極周辺部から中央に向かう斜め電界となり、上下の電極の形状の特性のため、斜め電界が対象性良く生じる。
【０１０６】
画素の各部分では、右ねじれと左ねじれの両方が生じる可能性があるが、この斜め電界により、例えば、図７（ｂ）示す画素の各部分では、一方のねじれ方向が優先的に生じ、自動的に、図７（ｂ）に示すような配向状態が生じる。すなわち、下側基板の画素電極１１４が対象性の良い形状であり、上側基板上の共通電極１０２が画素電極１１４を覆い、かつ、共通電極１０２が画素電極１１４より広いため、ねじれネマチック配向の場合も、自然に対称性の良い画素分割が可能である。このため画素内の液晶の配向方向は自然に分割され、広視野角化が達成できる。
【０１０７】
透過軸が互いに直交するように配置した偏光板の間にはさみ、液晶の配向方向と偏光板の透過軸が一致するように配置すれば、電圧が無印加のとき白で、電圧が印加されたとき黒くなるディスプレイが得られ、広い視角特性を示す。なお、各部の境界は、ねじれ方向が異なる領域が出会うため、光漏れが起こらず、遮光層などを設けなくても高コントラストを保つことができる。
【０１０８】
液晶の倒れる分割位置をさらに確実にするため、図３に示したように、対称性のよい形状の周縁部に中心から放射状の、特に多角形の場合は各角に切り欠き１１４ａを設けた画素電極１１４としてもよい。あるいは図４に示したように、対称性のよい形状の周縁部、特に多角形の場合は各角に中心から放射状に突出する突出部１１４ｂを設けた画素電極１１４としてもよい。
【０１０９】
さらに、図５に示したように、破線で示すような対称性のよい形状の中心から周縁にわたる放射状に電極を設けないような無電極部１１４ｃを設けた構造の画素電極１１４とすることも有効である。また、図６に示したように、対称性のよい形状の中心から周縁にわたる放射状に凹部１１４ｄを形成しても良い。この凹部は画素電極の上であっても、画素電極そのものが凹部を形成していてもどちらでも良い。勿論これらを組み合わせてもよい。
【０１１０】
なお、光配向で分割をさらに確実にする工夫は、ねじれネマチックの場合は意味をなさないが、液晶中に少量混合した重合性のモノマー又はオリゴマーを高分子化することにより、駆動時においてもより確実に分割を維持することができるのは、誘電率異方性が負の場合と全く同様である。
【０１１１】
また、液晶１００ｂの誘電率異方性が正で、電圧無印加時にホモジニアス配向をとっている場合の例を図８（ａ）に示す。この場合上下基板にラビング、または光配向の処理を行い、液晶の配向方向を規定する。図８（ｂ）では、基板１０１側の液晶の配向方向を矢印１１７で表し、下側基板１１０側の液晶の配向方向が矢印１１８で表している。この場合も、ねじれネマチック配向の場合と同様、プレチルト角はほとんど０°が望ましく、このような配向は、ラビング方向と垂直方向に配向する配向膜や、光配向膜に基板の法線方向から偏光を照射することによって容易に得ることができる。また、カイラル剤は入れない。
【０１１２】
このような状態で上下の電極間に電圧を印加すると、上下の電極の形状の特性のため、斜め電界が対称性よく生じる。これにより、基板界面での液晶の配向方向が規定されているため立ち上がり方向が異なる二種類のドメインが生じる。また、ホモジニアス配向の場合は、特に、境界領域を安定化させるために、中央部に凹部１１４ｅが設けられていることが望ましい。また、図８における液晶表示装置は、その他の構造については図７と同様であるので、同じ部材には同じ符号を付してその説明は省略する。
【０１１３】
また、誘電率異方性が正の液晶を用い、電圧無印加時にホモジニアス配向をさせた場合には、４分割でなく、初期配向方向からの立ち上がり方向のみが異なる２分割となるが、負の１軸の補償フィルムを、光軸が電圧無印加時の液晶の光軸と一致するように配置するか（ノーマリブラック）、負の補償フィルムを電圧印加時のどちらか一方の領域の液晶配向を模擬するように膜内で光軸が徐々に傾斜するように配置するか（ノーマリホワイト）のいずれかの方法とする。ここで、ノーマリブラックの場合は、電圧無印加時に、ノーマリホワイトの場合は、電圧印加時に、少なくとも一方の領域の液晶と補償フィルムのレタデーションを０となるようにすることで充分に広視野角化が図れる。
【０１１４】
なお、この場合は、下側基板の画素表示用の電極の一部の図３に示した切り込み、図５に示した電極の無い部分、あるいは図６に示した凹部などは、画素電極の辺に平行にいれ、液晶の初期配向はこれらに垂直になるように設定した方がよい。また、プレチルト角はＴＮ場合と同様ほとんど０°であることが望ましい。
【０１１５】
また、分割に際しては、画素間の間隔を十分に離せば、通常は問題ないが、特に設計の都合上、画素が接近する場合などは、駆動に際し、隣り合う画素毎に印加される電圧の正負が逆になるいわゆるドット反転駆動を行えば、斜め電界の発生状況がより望ましい方向となり、より良い駆動を与える。
【０１１６】
さらに、液晶の初期の応答は非常に速いので、この速い応答のみを表示に利用することを目的として、一つのフレームの中で黒状態に戻すリセットをいれて駆動することができる。このように、リセットを入れる駆動は、一般的に、動画表示における切れをよくする目的で用いられることがあるが、本発明における液晶表示装置では、さらに見かけ上の応答を速くするという、好ましい副次効果が得られるので、より良い駆動を与える。
【０１１７】
また、透過型を例にとって説明しているが、画素電極をＡｌなどの反射率の高い金属で作成することで、反射型として使用することも問題なくできる。このとき、画素電極の表面に凹凸を形成する、または、拡散板を用いるなどの方法で、白表示をより見やすくすることができる。また、ここでは、カラーフィルター層を省略したが、上部基板１０１と透明電極１０２の間にカラーフィルター層を設ければ、カラー表示を得ることができる。
【０１１８】
（実施例３）実施例１と全く同様にして、フォトリソグラフィを用いてＩＴＯ電極、窒化シリコン膜を作成後、四角形の画素電極１１４を作成した。配向膜としてＪＳＲ製ＪＡＬＳ−４２８、誘電率異方性が正の液晶剤としてＺＬ１４７９２のカイラル剤を抜いたものに変え、液晶パネルを作成した。但し、下側基板と上側基板における液晶の配向方向を直交するように、特に四角形の対角線の方向になるようにラビングを行った。ＪＡＬＳ−４２８はラビング方向と垂直方向に液晶が配向し、クリスタルローテーション法で求めたプレチルト角はほぼ０°であった。また、セル厚はほぼ５μｍであった。
【０１１９】
補償フィルムとして、住友化学社製のＮｅｗ−Ｖａｃフィルムを用い、パネルの視角特性を測定したところ、全面で階調反転はなく、優れた視角特性が得られた。
【０１２０】
＜第３実施形態＞本発明の第３実施形態を図９を用いて説明する。図９において図９（ａ）は図９（ｂ）の平面図のＢ−Ｂ’線の断面図を示している。第３実施形態においては、液晶をアクティブ素子で駆動する。
【０１２１】
上側の透明基板２０１にはカラーフィルター層２０２と遮光層２０３が形成され、その上に共通電極２０４が透明基板２０１のほぼ全面に形成されている。共通電極２０４の上に垂直配向膜２０５が塗布されている。
【０１２２】
下側基板２１１上には、薄膜トランジスタ２２０が設けられている。このトランジスタ２２０はＣｒよりなるゲート電極（走査信号電極）２２１が配置され、このゲート電極２２１を覆うように窒化シリコンからなるゲート絶縁膜２２２が形成されている。また、ゲート電極２２１上には、ゲート絶縁膜２２２を介して非晶質シリコンからなる半導体膜２２３が配置され、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）２２０の能動層として機能するようにされている。また、半導体膜２２３のパターンの一部に重畳するようにモリブデンよりなるドレイン電極２２４、ソース電極２２５が配置されている。これらすべてを被覆するように窒化シリコンよりなる保護膜２２６が形成されている。
【０１２３】
なお、ドレイン電極２２４、ソース電極２２５は、それぞれ図示していないが、ｎ形不純物が導入された非晶質シリコン膜を介し、半導体膜２２３のパターンの一部に重畳している。
【０１２４】
また、図９（ｂ）に示すように、ドレイン電極２２４は、データ線（映像信号電極）２２４ａに接続している。言い換えると、ドレイン電極２２４は、データ線２２４ａの一部として形成されている。また、ゲート電極２２１も、走査信号線２２１ａの一部を構成している。さらに、縁膜２２２上に、ソース電極２２５と接続された画素電極２１２が設けられ、その上に垂直配向膜２１３が形成されている。
【０１２５】
この実施形態では、画素電極２１２にソース電極２２５が接続されており、映像信号が画素電極２１２に印加されるようになっている。この映像信号のｏｎ、ｏｆｆは走査信号により制御される。画素電極２１２は対称性の高い形状をしている。ここでは六角形を例示したが、図１（ｃ）に示したように、円、五角形、正方形、などでも同様の効果が得られる。なお、これらの上下基板の間に、電率異方性が負である液晶分子２００が挟持されている。
【０１２６】
上下基板の配向膜２０４、２１３が垂直配向膜のため、電圧無印加時には、液晶２００は基板に対して概ね垂直に配向している。
【０１２７】
ゲート電極２２１に電圧を印加して薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）２２０をオンにすると、ソース電極２２５に電圧が印加されて、画素電極２１２とこれに対向配置している共通電極２０４の間に電界が誘起される。このとき、画素電極２１２の形状が対称性が高いことおよび共通電極２０４が画素電極２１２より大きいため、両電極間に生じる電界は基板に対して垂直ではなく、画素電極周辺部から中央に向かう斜め電界となる。この電界により、誘電率異方性が負である液晶分子２００は図９（ａ）に示すように画素中央に向って対称に倒れていく。このため、画素内の液晶の配向方向は自然に分割される。
【０１２８】
このように本発明では、誘電率異方性が負の液晶を用いると、特別に配向膜に処理を加えることをしなくても、自動的に液晶の倒れる方向を分割することができ、広視野角化が達成できる。
【０１２９】
特に、アクティブマトリクス液晶表示装置の場合、走査信号電極２２１ａ、映像信号電極２２４ａからの横方向電界の影響で、不必要なディスクリネーションラインが画素電極部に入り込み、液晶の配向が乱れることがある。このような問題は、走査信号電極２２１ａ、映像信号電極２２４ａと画素電極２１２との距離を大きくすることで解決することができるが、この距離を余り大きくすることは、画素サイズが小さくなった場合、開口率の観点から望ましくない。
【０１３０】
この問題を解決するもう一つの方法は、走査信号電極２２１ａ、映像信号電極２２４ａの少なくとも一方の上部に画素電極２１２の一部またはシールド用の電極を配置することである。すなわち、画素電極２１２で走査信号電極２２１ａ、映像信号電極２２４ａのすべてをシールドすると開口率が低下する。
【０１３１】
そこで、走査信号電極２２１ａ、映像信号電極２２４ａの少なくとも一方の上部に、画素電極２１２またはシールド用の電極を配置することによって、開口率の低下を防ぐことができる。ここで、どのような配置を選ぶかは、画素の形状と走査信号電極２２１ａ、映像信号電極２２４ａの配置、およびシールド用の電極の作成手順を考えて、最もよい配置を選ぶことができる。
【０１３２】
さらに、画素の設計上、開口率が低下するため十分な距離がとれない場合など、液晶の倒れる方向を、より完全に制御したい場合には、配向膜に光配向膜を用い、その光配向膜の性質に応じ、斜めからの偏光または無偏光の照射するなどの操作を行ってもよい。また、液晶の配向が乱れるのを防ぐことを目的に、液晶中に少量のモノマーを導入し、適当な配向状態を記憶させるために、ポリマー化してもよい。
【０１３３】
分割境界を安定させることを目的に、図３に示したように画素の一部に切り欠き部を設けてもよい。また、図４に示したように、画素電極の角の部分が外側に向って突出ている突出部を形成しても効果がある、さらに図５の破線で示したように、画素電極の一部が除去された無電極部１１４ｃの構造も効果がある。
【０１３４】
また、図１０に示すように、正方形の画素電極２１２の一部に、図６に示したような凹部２１２ｄを画素電極２１２の中心から各角に放射状に形成してもよい。この凹部２１２ｄは画素電極の上であっても、画素電極２１２そのものが凹部を形成していてもどちらでもよい。図１０における液晶表示装置は、画素電極２１２の凹部２１２ｄを除くと図９と同様であるので、同じ部材には同じ符号を付してその説明は省略する。
【０１３５】
さらに、第１実施形態と全く同様にして、偏光板とガラス基板の間に光学的に負の１軸の補償フィルムをはさめば、電圧無印加時の液晶のリタデーションが、打ち消され、どの方向から見ても、完全な黒が得られ、さらに優れた視角特性が得られる。
【０１３６】
さらに、初期配向は原理的に垂直配向であるが、素子の特性により、ある方向に偏りが出た場合などは、さらにこれを補償するために、光学異方性が正のフィルムを貼り付けてもよい。
【０１３７】
また、上記説明では、液晶の誘電率異方性が負で、電圧無印加時に液晶が基板に対して垂直配向をとっていると仮定しているが、第２実施形態のように、液晶の誘電率異方性が正で、電圧無印加時にねじれネマチック配向をとっている場合も、第２実施形態で述べた液晶配向とほぼ同様の液晶配向が生じ、広視野角化が図れる。この場合は、液晶層は、図７（ａ）、（ｂ）に示したように４つに分割される。ねじれネマチック配向を用いる場合は、四角形の画素が望ましい。以下の全ての実施の形態でも同様である。
【０１３８】
本発明は、特に、ＴＦＴなどのスイッチング素子を用いたアクティブマトリクス液晶表示装置の場合に、効果が著しい。すなわち、アクティブマトリクス液晶表示装置の場合、通常のＴＮモードを用いた液晶表示装置では、フォトレジスト工程等の微細加工工程が必要とされるのは、アクティブ素子を作製する片側の基板のみであり、通常、「共通電極」と呼ばれる他の基板においては微細加工を施す必要はなく、全面に電極が形成されているのみである。このままでは、視野角が狭いので、視野角を広げるために画素内の液晶に配向分割を施そうとすると、従来技術ではフォトレジスト工程が増加する。このフォトレジスト工程の増加は、生産設備への負荷、歩留まりの低下を引き起こすので、省略することが望ましい。本発明によれば、フォトレジスト工程の増加がなく画素内の液晶の配向分割を行うことができ、広い視角特性を得ることができる。
【０１３９】
第３実施形態の液晶表示装置の液晶の製造方法は、第１実施形態と同様とすることができる。
【０１４０】
次に、第３実施形態の実施例を示す。（実施例４）アモルファスシリコン薄膜トランジスタアレイ（ＴＦＴ）２２０を有する基板を、成膜過程とリソグラフィー過程を繰り返して、ガラス基板２１１上に作製した。このＴＦＴ２２０は、基板２１１側よりゲート：クロム層２２１，窒化シリコン：ゲート絶縁層２２２，アモルファスシリコン：半導体層２２３，ドレイン・ソース：モリブデン層２２４、２２５から構成されている。ソース電極２２５は四角形の形状をした画素ＩＴＯ電極２１２と接続されている。これらを覆うように窒化シリコンからなる保護膜２２６を成膜した。
【０１４１】
全面にＩＴＯがスパッタされたブラックマトリクスつきのカラーフィルター基板を用意し、対向基板とした。両方の基板に垂直配向膜（日産化学社製ＳＥ１２１１）２０５、２１３を塗布し、２００℃、１時間加熱乾燥を行った。基板周囲にシール剤を塗布し、スペーサー剤を散布した後、加熱によりシール剤を硬化させ、誘電率異方性が負のネマチック液晶を注入し、注入孔を光硬化樹脂で封止した。液晶層のΔｎｄと大きさが等しく、符号が逆となる光学的に負の補償フィルムを貼り付けた後、偏光板を上下基板にその透過軸が直交するように貼り付けた。
【０１４２】
このようにして得られたパネルの視角特性を測定したところ、階調反転は全くなく、高コントラストの領域が非常に広い優れた視角特性が得られた。
【０１４３】
（実施例５）実施例４と全く同様にして、ＴＦＴ基板を作成し、ＩＴＯ電極の一部に図５に示したような電極のない無電極部１１４ａを作成した。それ以外は実施例４と全く同様にして液晶表示パネルを得た。
【０１４４】
このようにして得られたパネルの視角特性を測定したところ、階調反転は全くなく、高コントラストの領域が非常に広い優れた視角特性が得られた。なお、画素内を顕微鏡で詳しく観察したところ、実施例４の非常に少数の画素で見られた異常なディスクリネーションは見られなかった。
【０１４５】
（実施例６）実施例４と全く同様にして、ＴＦＴ基板を作成し、フォトリソグラフィーを用いてゲート絶縁膜の一部を図１０に示した形状のようにエッチングし、凹部２１２ｄを形成した。ここにＩＴＯをスパッタすることにより最終的に図１０のような形状を得た。すなわちＩＴＯ２１２の一部にも凹部が形成された。実施例４と全く同様にして、液晶表示パネルを作成した。
【０１４６】
このようにして得られたパネルの視角特性を測定したところ、階調反転は全くなく、高コントラストの領域が非常に広い優れた視角特性が得られた。なお、画素内を顕微鏡で詳しく観察したところ、実施例４の少数の画素で見られた駆動時における異常なディスクリネーションの動きは全く見られなかった。
【０１４７】
（実施例７）実施例４と全く同様にして、ＴＦＴ基板とカラーフィルター基板を用意した。配向膜としてＪＡＬＳ−４２８を塗布し、２００℃、１時間加熱乾燥を行った後、実施例３と同様に、下側基板と上側基板における液晶の配向方向を直交するように、特に対角線の方向になるようにラビングを行い、配向膜２０５ａと配向膜２１３ａをそれぞれの配向が、図１１（ｂ）に示すように、矢印２３１、２３２となるようにラビングされている。誘電率異方性が正の液晶として、カイラル剤を抜いたＺＬ１４７９２を注入し、実施例４と全く同様に図１１に示すような液晶パネルを作成した。ＺＬ１４７９２はラビング方向と垂直方向に液晶が配向し、クリスタルローテーション法で求めたプレチルト角はほぼ０°であった。なお、図１１においては、図９と同じ部材には同じ符号を付し、説明は省略する。
【０１４８】
このようにして得られたパネルの視角特性を測定したところ、階調反転は全くなく、高コントラストの領域が非常に広い優れた視角特性が得られた。
【０１４９】
＜第４実施形態＞本発明の第４実施形態を図１２を用いて説明する。第３実施形態と全く同様にして、液晶をアクティブ素子で駆動する。図１２（ａ）は図１２（ｂ）の平面図Ｃ−Ｃ’線の断面図を示している。第３実施形態との違いは、画素電極３１２とソース電極３２５が直接ではなくスルーホール３２７を介して接続されていることである。
【０１５０】
上側の透明基板３０１にはカラーフィルター層３０２と遮光層３０３が形成され、その上に共通電極３０４が透明基板３０１のほぼ全面に形成されている。共通電極３０４の上に垂直配向膜３０５が塗布されている。
【０１５１】
下側基板３１１上には、薄膜トランジスタ３２０が設けられている。このトランジスタ３２０はＣｒよりなるゲート電極（走査信号電極）３２１が配置され、このゲート電極３２１を覆うように窒化シリコンからなるゲート絶縁膜３２２が形成されている。
【０１５２】
また、ゲート電極３２１上には、ゲート絶縁膜３２２を介して非晶質シリコンからなる半導体膜３２３が配置され、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）３２０の能動層として機能するようにされている。また、半導体膜３２３のパターンの一部に重畳するようにモリブデンよりなるドレイン電極３２４、ソース電極３２５が配置されている。これらすべてを被覆するように窒化シリコンよりなる保護膜３２６が形成されている。この保護膜３２６は窒化シリコンのみでもよいが、窒化シリコンの上にさらにアクリル樹脂等の有機膜をコートしてもよい。
【０１５３】
なお、ドレイン電極３２４、ソース電極３２５は、それぞれ図示していないが、ｎ形不純物が導入された非晶質シリコン膜を介し、半導体膜３２３のパターンの一部に重畳している。画素電極３１２とソース電極３２５はスルーホール３２７を介して接続されている。また、図１２（ｂ）に示すように、ドレイン電極３２４は、データ線（映像信号電極）３２４ａに接続している。言い換えると、ドレイン電極３２４は、データ線３２４ａの一部として形成されている。また、ゲート電極３２１も、走査信号線３２１ａの一部を構成している。
【０１５４】
保護膜３２６上に、ソース電極３２５と接続された画素電極３１２が設けられ、その上に垂直配向膜３１３が形成されている。
【０１５５】
第４実施形態でも、画素電極３１２にソース電極３２５が接続されており、映像信号が画素電極に印加されるようになっている。この映像信号のｏｎ、ｏｆｆは走査信号により制御される。画素電極３１２は対称性の高い形状をしている。ここでは八角形を例示したが、図１（ｃ）に示したように、円、五角形、四角形、などでも同様の効果が得られる。
【０１５６】
これらの上下基板の間に誘電率異方性が負である液晶分子３００が挟持されている。上下基板の配向膜が垂直配向膜のため、電圧無印加時には、液晶３００は基板に対して該垂直に配向している。
【０１５７】
ゲート電極３２１に電圧を印加して薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）３２０をオンにすると、ソース電極３２５に電圧が印加されて、画素電極３１２とこれに対向配置している共通電極３０４の間に電界が誘起される。このとき、画素電極３１２の形状が対称性が高い形状であること、および共通電極３０４が画素電極３１２より大きいため、両電極間に生じる電界は基板に対して垂直ではなく、画素電極周辺部から中央に向かう斜め電界となる。この電界により、誘電率異方性が負である液晶分子３００は画素中央に向って対称に倒れていく。このため画素内の液晶の配向方向は自然に分割される。
【０１５８】
このように本発明では、誘電率異方性が負の液晶を用いると、特別に配向膜に処理を加えることをしなくても、自動的に液晶の倒れる方向を分割することができ、広視野角化が達成できる。
【０１５９】
特に、アクティブマトリクス液晶表示装置の場合、走査信号電極３２１ａ、映像信号電極３２４ａからの横方向電界の影響で、不必要なディスクリネーションラインが画素電極部に入り込み、液晶の配向が乱れることがある。このような問題は、走査信号電極３２１ａ、映像信号電極３２４ａと画素電極３１２との距離を大きくすることで解決することができるが、この距離を余り大きくすることは、画素サイズが小さくなった場合、開口率の観点から望ましくない。
【０１６０】
この間題を解決するもう一つの方法は、走査信号電極３２１ａ、映像信号電極３２４ａの少なくとも一方の上部に画素電極３１２の一部またはシールド用の電極を配置することである。すなわち、画素電極３１２で走査信号電極３２１ａ、映像信号電極３２４ａのすべてをシールドすると開口率が低下する。そこで、走査信号電極３２１ａ、映像信号電極３２４ａの少なくとも一方の上部に、画素電極３１２またはシールド用の電極を配置することによって、開口率の低下を防ぐことができる。ここで、どのような配置を選ぶかは、画素の形状と走査信号電極３２１ａ、映像信号電極３２４ａの配置、およびシールド用の電極の作成手順を考えて、最もよい配置を選ぶことができる。
【０１６１】
さらに、画素の設計上、開口率が低下するため十分な距離がとれない場合など、液晶の倒れる方向を、より完全に制御したい場合には、配向膜に光配向膜を用い、その光配向膜の性質に応じ、斜めからの偏光または無偏光の照射するなどの操作を行ってもよい。また、液晶の配向が乱れるのを防ぐことを目的に、液晶中に少量のモノマーを導入し、適当な配向状態を記憶させるために、ポリマー化してもよい。
【０１６２】
分割境界を安定させることを目的に図３に示したように画素の一部に切り欠き部を設けてもよい。また、図４に示したように、画素電極の角の部分が外側に向って突出ている突出部を形成しても効果がある。さらに図５の破線に示したように、画素電極の一部が除去された無電極部の構造も効果がある。
【０１６３】
また、図１０に示したように、画素電極の一部に図６に示したような凹部を作成してもよい。この凹部は画素電極の上であっても、画素電極そのものが凹部を形成していてもどちらでもよい。
【０１６４】
さらに、第１実施形態と全く同様にして、偏光板とガラス基板の間に光学的に負の１軸の補償フィルムをはさめば、電圧無印加時の液晶のリタデーションが、打ち消され、どの方向から見ても、完全な黒が得られ、さらに優れた視角特性が得られる。
【０１６５】
さらに、初期配向は原理的に垂直配向であるが、素子の特性により、ある方向に偏りが出た場合などは、さらにこれを補償するために、光学異方性が正のフィルムを貼り付けてもよい。
【０１６６】
また、上記説明では、液晶の誘電率異方性が負で、電圧無印加時に液晶が基板に対して垂直配向をとっていると仮定しているが、第２実施形態のように、液晶の誘電率異方性が正で、電圧無印加時にねじれネマチック配向をとっている場合も、第２実施形態で述べた液晶配向とほぼ同様の液晶配向が生じ、広視野角化が図れる。この場合は、液晶層は、図７（ａ）、（ｂ）に示したように４つに分割される。ねじれネマチック配向を用いる場合は、四角形の画素が望ましい。
【０１６７】
また、特に画素が大きい場合には、駆動する電圧を印加して各フレームを開始する前に、あらかじめ、しきい値電圧とほぼ等しい電圧（しきい値電圧より高い電圧でも低い電圧でもよい。）を印加して駆動することができ、このようにすると、液晶の倒れる方向が規定されるため、いきなり駆動する電圧を印加するときより、液晶の分割を確実にかつ短時間で行うことができる。なお、このようにして、液晶表示装置の応答速度を短縮した場合であって、しきい値電圧より高い電圧を印加したときは、画素周辺の液晶が倒れはじめて、この部分から光漏れが起こり、コントラストが低下する場合があるが、この部分を遮光することで、コントラストの低下を防ぐことができる。
【０１６８】
第４実施形態の液晶表示装置の液晶の製造方法は、第１実施形態と同様とすることができる。
【０１６９】
次に、第４実施形態の実施例を示す。（実施例８）実施例４と全く同様にして、ＴＦＴ３２０をガラス基板３１１上に形成した。このＴＦＴ３２０は、実施例４と同様に、基板３１１側よりゲート−クロム層３２１，窒化シリコンーゲート絶縁層３２２，アモルファスシリコン−半導体層３２３，ドレイン・ソースーモリブデン層３２４、３２５から構成されている。これらすべてを覆うように窒化シリコン３２６を成膜し、この窒化シリコン膜３２６上にスルーホール３２７を通して、ソース電極３２４に接続された画素電極３１２を八角形の形状に作成した。
【０１７０】
実施例４と同様に、全面にＩＴＯがスパッタされたブラックマトリクスつきのカラーフィルター基板を用意し、対向基板とした。両方の基板に垂直配向膜（日産化学社製ＳＥ１２１１）３０５、３１３を塗布し、２００℃、１時間加熱乾燥を行った。基板周囲にシール剤を塗布し、スペーサー剤を散布した後、加熱によりシール剤を硬化させ、誘電率異方性が負のネマチック液晶３００を注入し、注入孔を光硬化樹脂で封止した。液晶層のΔｎｄと大きさが等しく、符号が逆となる光学的に負の補償フィルムを貼り付けた後、偏光板を上下基板にその透過軸が直交するように貼り付けた。
【０１７１】
このようにして得られたパネルの視角特性を側定したところ、階調反転は全くなく、高コントラストの領域が非常に広い優れた視角特性が得られた。
【０１７２】
（実施例９）実施例８と同様にして、画素電極３１２の形状のみ四角形であるＴＦＴ基板とカラーフィルター基板を用意した。ＴＦＴ基板側のみに光配向膜を塗布し、マスクを介して四方向から、画素を４分割するように斜めから偏光紫外線を照射した。分割は図６に示すような境界で分けられるように行った。実施例８と全く同様にして、シール剤塗布、スペーサー散布を行い、液晶注入、封止を行い、液晶層のΔｎｄと大きさが等しく、符号が逆となる光学的に負の補償フィルムを貼り付けた後、偏光板を上下基板にその透過軸が直交するように貼り付けた。
【０１７３】
このようにして得られたパネルの視角特性を測定したところ、階調反転は全くなく、高コントラストの領域が非常に広い優れた視角特性が得られた。駆動中の画素の様子を顕微鏡観察したところ、実施例８で、非常に少数の画素で見られた異常なディスクリネーションの動きは全く見られなかった。
【０１７４】
（実施例１０）実施例８と全く同様にして、ＴＦＴ基板とカラーフィルター基板を用意した。カラーフィルター基板にネガレジストを用いてフォトリソグラフィーにより、スペーサとなる柱（高さ６μｍ）を画素電極をはずすように作成した。実施例８と同様にして両方の基板に垂直配向膜（日産化学社製ＳＥ１２１１）を塗布し、２００℃、１時間加熱乾燥を行った。実施例６と同様に、スペーサー剤の散布を省略し、パネルを作成した。
【０１７５】
次いで、誘電率異方性が負であるネマチック液晶（メルク社製商品名ＭＪ９５９５５）と紫外線硬化モノマー（日本化薬社製商品名ＫＡＹＡＲＡＤ  ＰＥＴ−３０）（液晶に対して０．２ｗｔ％）、開始剤（商品名イルガノックス９０７、モノマーに対して５ｗｔ％）からなる液晶溶液を注入し、液晶溶液に光が当たらないよう注意して、封孔した。共通電極に０Ｖ、画素電極に３Ｖとなるように電圧を印加しつつ、パネル全面にＴＦＴ側から紫外光を照射し、液晶中のモノマーのポリマー化を行った。液晶層のΔｎｄと大きさが等しく、符号が逆となる光学的に負の補償フィルムを貼り付けた後、偏光板を上下基板にその透過軸が直交するように貼り付けた。
【０１７６】
このようにして得られたパネルの視角特性を測定したところ、階調反転は全くなく、高コントラストの領域が非常に広い優れた視角特性が得られた。
【０１７７】
実施例９と同様に、駆動中の画素の様子を顕微鏡観察したところ、実施例８で、非常に少数の画素で見られた異常なディスクリネーションの動きは全く見られなかった。
【０１７８】
（実施例１１）実施例８と同様にして、画素電極３１２の形状のみ四角形であるＴＦＴ基板とカラーフィルター基板を用意し、これらの基板を用いて作成したパネルの応答速度を測定した。駆動方法として、バイアス電圧を印加せず、０Ｖからいきなり５Ｖの駆動電圧を印加したときは、５Ｖを印加してから４０ｍｓ経過した後でも透過光量が安定しなかった。これに対し、あらかじめバイアス電圧２．２Ｖを印加しておき、続いて５Ｖの駆動電圧を印加したときは、５Ｖを印加してから２０ｍｓ経過した後には透過光量が安定した。
【０１７９】
また、このパネルと同様の条件で作成した試験用パネルの液晶の配向状態を、ストロボを用いて観察した。この観察において、０Ｖからいきなり５Ｖを印加したときは、図１３（ａ）に示すように、４０ｍｓ後でも液晶配列の乱れが観察され、この乱れによって、透過光量が安定しないことがわかった。また、２．２Ｖのバイアス電圧を印加してから５Ｖを印加したときは、同図（ｂ）に示すように、２０ｍｓ後には乱れのない配向が観察された。このように、あらかじめ、バイアス電圧を印加しておけば、液晶パネルの応答速度が速くなることがわかった。
【０１８０】
ところが、０Ｖからいきなり５Ｖを印加したときは、５Ｖを印加する前と印加した後のコントラストが２３００あるのに対し、２．２Ｖのバイアス電圧を印加して５Ｖを印加したときは、５Ｖを印加する前と印加した後のコントラストが１３０に低下した。これは、同図（ｂ）の５ｍｓ後の液晶配向状態が示すように、画素周辺の光漏れが原因であった。
【０１８１】
このコントラスト低下に対しては、光が漏れる部分（画素電極の周辺部分）をブラックマトリクスで遮光することにより、２０００のコントラストを得ることができた。このようにすることにより、コントラストの低下に対して、ほぼ悪影響のない状態で、液晶パネルの応答速度を速くすることができた。
【０１８２】
＜第５実施形態＞本発明の第５実施形態を図１４を用いて説明する。第３、第４実施形態と全く同様にして、液晶をアクティブ素子で駆動する。図１４において図１４（ａ）は図１４（ｂ）の平面図Ｄ−Ｄ’線の断面図を示している。この第５実施形態では、カラーフィルター層が下側基板側に設けられている。
【０１８３】
上側の透明基板４０１の上に共通電極４０２が透明基板のほぼ全面に形成されている。共通電極４０２の上に垂直配向膜４０３が塗布されている。また、下側基板４１１上には、薄膜トランジスタ４２０が設けられている。このトランジスタ４２０はＣｒよりなるゲート電極（走査信号電極）４２１が配置され、このゲート電極４２１を覆うように窒化シリコンからなるゲート絶縁膜４２２が形成されている。また、ゲート電極４２１上には、ゲート絶縁膜４２２を介して非晶質シリコンからなる半導体膜４２３が配置され、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）４２０の能動層として機能するようにされている。また、半導体膜４２３のパターンの一部に重畳するようにモリブデンよりなるドレイン電極４２４、ソース電極４２５が配置されている。これらすべてを被覆するように窒化シリコンよりなる保護膜４２６が形成されている。
【０１８４】
なお、ドレイン電極４２４、ソース電極４２５は、それぞれ図示していないが、ｎ形不純物が導入された非晶質シリコン膜を介し、半導体膜４２３のパターンの一部に重畳している。また、図１４（ｂ）に示すように、ドレイン電極４２４は、データ線（映像信号電極）４２４ａに接続されている。言い換えると、ドレイン電極４２４は、データ線４２４ａの一部として形成されている。また、ゲート電極４２１も、走査信号線４２１ａの一部を構成している。
【０１８５】
さらに、第５実施形態では、保護層４２６上にカラーフィルター層４１４が形成され、また、保護層４２６上には、ＴＦＴの能動層４２３を覆うように遮光膜４２７が形成されている。カラーフィルター層４１４および遮光層４２７は、オーバーコート層４１５で覆われている。このオーバーコート層４１５はチャージアップしにくい透明な絶縁材料で作成する。
【０１８６】
オーバーコート層４１５上に、スルーホール４２８を介してソース電極４２５と接続された画素電極４１２が設けられ、その上に垂直配向膜４１３が形成されている。
【０１８７】
第５実施形態でも、画素電極４１２にソース電極４２５が接続されており、映像信号が画素電極に印加されるようになっている。この映像信号のｏｎ、ｏｆｆは走査信号により制御される。画素電極４１２は対称性の高い形状をしている。ここでは正方形を例示したが、図１（ｃ）に示したように、円、五角形、八角形などでも同様の効果が得られる。
【０１８８】
これらの上下基板の間に誘電率異方性が負である液晶分子４００が挟持されている。上下基板の配向膜が垂直配向膜のため、電圧無印加時には、液晶４００は基板に対して該垂直に配向している。
【０１８９】
ゲート電極４２１に電圧を印加して薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）４２０をオンにすると、ソース電極４２５に電圧が印加されて、画素電極４１２とこれに対向配置している共通電極４０２の間に電界が誘起される。このとき、画素電極４１２の形状が対称性が高いことおよび共通電極４０２が画素電極４１２より大きいため、両電極間に生じる電界は基板に対して垂直ではなく、画素電極周辺部から中央に向かう斜め電界となる。この電界により、誘電率異方性が負である液晶分子４００は画素中央に向って対称に倒れていく。このため画素内の液晶の配向方向は自然に分割される。
【０１９０】
このように本発明では、誘電率異方性が負の液晶を用いると、特別に配向膜に処理を加えることをしなくても、自動的に液晶の倒れる方向を分割することができ、広視野角化が達成できる。
【０１９１】
なお、第５実施形態の場合には、その構造上、画素電極４１２が、ゲート線（走査信号線）４２１ａ、ドレイン線（映像信号線）４２４ａからの十分離れているため、これらの電極からの電界により液晶の配向が乱れることはほとんどない。それでも、外部から電界の悪影響を防ぐことを目的に、いずれか一方または両方の電極の上部にシールド用の電極を設けてもよい。
【０１９２】
第５実施形態では、カラーフィルター層４１４と液晶層４００の間に、画素電極４１２が配置されている。このことにより、カラーフィルター層４１４と画素電極４１２との目合わせすら不要になり、上下基板の重ね合わせ精度が大幅に軽減される。このような顕著な効果を得ることは、共通電極に開口部を有する技術においては、全く不可能である。かつ、このようにカラーフィルター層４１４と液晶層４００の間に、画素電極４１２を配置することよって、走査信号電極４２１ａ、映像信号電極４２４ａからの横方向電界の影響を大幅に軽減することができる。また、このような構成をとることによって、ＩＰＳ方式および、垂直配向した液晶を横方向電界で倒す方式において問題となっていたカラーフィルター層４１４におけるチャージアップによる色ムラの問題も解決することができる。
【０１９３】
さらに、実施の形態３、４と全く同様にして、液晶の倒れる方向を、より完全に制御したい場合には、配向膜に光配向膜を用い、その光配向膜の性質に応じ、斜めからの偏光または無偏光の照射するなどの操作を行ってもよい。また、液晶の配向が乱れるのを防ぐことを目的に、液晶中に少量のモノマーを導入し、適当な配向状態を記憶させるために、ポリマー化してもよい。
【０１９４】
また、偏光透過軸を直交させた場合は、ノーマリブラックモードとなるが、初期の液晶配向のリタデーションの観察角度依存をなくすため負の一軸の補償フィルムおよび正の一軸の補償フィルムを組み合わせて用いることができる。これにより、黒状態の観察角度依存性がなくなり、画質が向上するとともに、広視野角化が図れる。
【０１９５】
また、上記説明では、液晶の誘電率異方性が負で、電圧無印加時に液晶が基板に対して垂直配向をとっていると仮定しているが、第２実施形態のように、液晶の誘電率異方性が正で、電圧無印加時にねじれネマチック配向をとっている場合も、第２実施形態で述べた液晶配向とほぼ同様の液晶配向が生じ、広視野角化が図れる。この場合は、液晶層は、図７（ａ）、（ｂ）に示したように４つに分割される。ねじれネマチック配向を用いる場合は、四角形の画素が望ましい。
【０１９６】
第５実施形態の液晶表示装置の液晶の製造方法は、第１実施形態と同様とすることができる。
【０１９７】
次に、第５実施形態の実施例を示す。（実施例１２）実施例４と同様にして、アモルファスシリコン薄膜トランジスタアレイ（ＴＦＴ）４２０を有する基板を、成膜過程とリソグラフィー過程を繰り返して、ガラス基板４１１上に作製した。このＴＦＴ４２０は、基板側よりゲート−クロム層４２１，窒化シリコン−ゲート絶縁層４２２，アモルファスシリコン−半導体層４２３，ドレイン・ソース−モリブデン層４２４、４２５から構成されている。次にドレイン電極４２４、ソース電極４２５および半導体膜４２３を覆うようにゲート絶縁膜４２２上に保護膜４２６を形成した。
【０１９８】
次に、この保護膜４２６の上にカラーフィルター層および遮光層を形成する。カラーフィルター層４１４は、例えば、赤色や緑色もしくは青色の染料、顔料を含んだ樹脂膜から構成する。また、遮光層４２７は黒色の染料、顔料を含んだ樹脂から構成すればよい。また、金属を用いて遮光層４２７を形成するようにしてもよい。
【０１９９】
カラーフィルター層４１４は、例えば、赤色などの所望の光学特性が得られる顔料が、アクリルをベースとしたネガ形の感光性樹脂中に分散された顔料分散レジストを用いて形成すればよい。まず、顔料分散レジストを保護膜上に塗布し、レジスト膜を形成する。次いで、そのレジスト膜の所定領域、すなわち、マトリクス状に配置された画素領域に選択的に光が当たるように、フォトマスクを用いて露光する。この露光の後、所定の現像液を用いて現像し、所定のパターンを形成する。これらの工程を、色数、例えば赤・青・緑の３色分３回繰り返すことでカラーフィルター層４１４が形成できる。
【０２００】
次に、カラーフィルター層４１４および遮光層４２７上に透明な絶縁材料からなるオーバーコート層４１５を形成する。このオーバーコート層４１５は、例えばアクリル樹脂などの熱硬化性樹脂を用いればよい。また、オーバーコート層４１５として、光硬化性の透明な樹脂を用いてもよい。最後に、スルーホール４２８を形成してこれを介してソース電極４２５に接続する四角形の形状をした画素電極４１２を、オーバーコート層４１５上に形成した。
【０２０１】
対向基板として、全面にＩＴＯをスパッタしたガラス基板を用意した。実施例４と同様にして、両方の基板に垂直配向膜（日産化学社製ＳＥ１２１１）４０３、４１３を塗布し、２００℃、１時間加熱乾燥を行った。基板周囲にシール剤を塗布し、スペーサー剤を散布した後、加熱によりシール剤を硬化させ、誘電率異方性が負のネマチック液晶を注入し、注入孔を光硬化樹脂で封止した。液晶層のΔｎｄと大きさが等しく、符号が逆となる光学的に負の補償フィルムを貼り付けた後、偏光板を上下基板にその透過軸が直交するように貼り付けた。
【０２０２】
このようにして得られたパネルの視角特性を測定したところ、階調反転は全くなく、高コントラストの領域が非常に広い優れた視角特性が得られた。なお、上下基板の貼りあわせ際、目合わせは必要なく、画素のサイズが小さくなっても全く問題がないことがわかった。
【０２０３】
（実施例１３）画素電極の形状を図４に示したような突出した部分を有する形状にした以外は実施例１１と全く同様にして、パネルを作成した。
【０２０４】
このようにして得られたパネルの視角特性を測定したところ、階調反転は全くなく、高コントラストの領域が非常に広い優れた視角特性が得られた。また、実施例１１で非常に少数の画素で見られたディスクリネーションの曲がりは全く見られなかった。
【０２０５】
（実施例１４）実施例１２と全く同様にして、ＴＦＴ基板を作成し、カラーフィルター層４１４、オーバーコート層４１５を作成し、四角形の画素電極を形成した。実施例３と同様に、配向膜と液晶材をＪＳＲ製ＪＡＬＳ−４２８とＺＬＩ４７９２のカイラル材を抜いたものとし、実施例３と同様にラビングを行い、実施例１１と全く同様に液晶パネルを作成した。
【０２０６】
このようにして得られたパネルの視角特性を測定したところ、階調反転は全くなく、高コントラストの領域が非常に広い優れた視角特性が得られた。なお、上下基板の貼り合わせの際、目合わせは必要なく、画素のサイズが小さくなっても全く問題がないことがわかった。
【０２０７】
（実施例１５）画素電極の形状を図４に示したような突起を有する形状にした以外は実施例１３と全く同様にしてパネルを作成した。このようにして得られたパネルの視角特性を測定したところ、階調反転は全くなく、高コントラストの領域が非常に広い優れた視角特性が得られた。
【図面の簡単な説明】
【０２０８】
【図１】本発明の第１実施形態の液晶表示装置を示すもので、（ａ）は（ｂ）のＡ−Ａ’線に沿った断面図、（ｂ）は平面図、（ｃ）は画素電極の形状の例を示す概念図である。
【図２】対称性のよい形状を連ねた画素電極の形状の例を示す概念図である。
【図３】切り欠きを設けた画素電極の形状の例を示す概念図である。
【図４】突起部を設けた画素電極の形状の例を示す概念図である。
【図５】電極を形成しない無電極部を設けた画素電極の形状の例を示す概念図である。
【図６】凹部を設けた画素電極の形状の例を示す概念図である。
【図７】本発明の第２実施形態の液晶表示装置を示すもので、（ａ）は断面図、（ｂ）は画素の液晶の分割を示す平面図である。
【図８】液晶層が電圧無印加時にホモジニアス構造を有する液晶表示装置を示すもので、（ａ）は断面図、（ｂ）は画素の液晶の分割を示す平面図である。
【図９】本発明の第３実施形態の液晶表示装置を示すもので、（ａ）は（ｂ）のＢ−Ｂ’線に沿った断面図、（ｂ）は平面図である。
【図１０】凹部を設けた画素電極を有する液晶表示装置を示すもので、（ａ）は（ｂ）のＢ−Ｂ’線に沿った断面図、（ｂ）は平面図である。
【図１１】第３実施形態での誘電率異方性が正の液晶を用いた場合を示すもので、（ａ）は（ｂ）のＢ−Ｂ’線に沿った断面図、（ｂ）は平面図である。
【図１２】本発明の第４実施形態の液晶表示装置を示すもので、（ａ）は（ｂ）のＣ−Ｃ’線に沿った断面図、（ｂ）は平面図である。
【図１３】本発明の第１１実施例の試験用パネルにおける液晶の配向状態の遷移変化を現すもので、（ａ）はいきなり駆動電圧を印加した場合の配向状態を現す写真、（ｂ）はバイアス電圧を印加してから駆動電圧を印加した場合の配向状態を現す写真である。
【図１４】本発明の第５実施形態の液晶表示装置を示すもので、（ａ）は（ｂ）のＤ−Ｄ’線に沿った断面図、（ｂ）は平面図である。
【図１５】従来の液晶表示装置を示すもので、（ａ）は断面図、（ｂ）は共通電極の平面図、（ｃ）は画素電極の平面図である。
【符号の説明】
【０２０９】
１００  液晶分子
１０１  透明基板
１０２  共通電極
１０３  配向膜
１１０  下側基板
１１１  配線用電極
１１２  絶縁膜
１１３  スルーホール
１１４  画素電極
１１６  シールド用電極
２００  液晶
２０１  透明基板
２０２  カラーフィルタ
２０３  遮光膜
２０４  共通電極
２０５  配向膜
２１１  下側基板
２１２  画素電極
２２０  薄膜トランジスタ
２２１  ゲート電極
２２１ａ  走査信号電極
２２２  ゲート絶縁膜
２２４  ドレイン電極
２２４ａ  映像信号線
２２５  ソース電極
３００  液晶
３０１  透明基板
３０２  カラーフィルタ
３０３  遮光膜
３０４  共通電極
３０５  配向膜
３１１  下側基板
３１２  画素電極
３２０  薄膜トランジスタ
３２１  ゲート電極
３２１ａ  走査信号電極
３２２  ゲート絶縁膜
３２４  ドレイン電極
３２４ａ  映像信号線
３２５  ソース電極
３２７  スルーホール
４００  液晶
４０１  透明基扱
４０２  共通電極
４０３  配向膜
４１１  下側基板
４１２  画素電極
４１４  カラーフィルタ
４１５  オーバーコート層
４２０  薄膜トランジスタ
４２１  ゲート電極
４２１ａ  走査信号電極
４２２  ゲート絶縁膜
４２４  ドレイン電極
４２４ａ  映像信号線
４２５  ソース電極
４２７  遮光膜
４２８  スルーホール
５０１  カラーフィルター基板
５０２  共通電極
５０３  配向膜
５０４  画素電極
５０７  下側基板（ＴＦＴ基板）
５１７  スリット
【図１】
0004636057.tif 000002
【図２】
0004636057.tif 000003
【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１４】
0004636057.tif 000014
【図１５】
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【図１３】
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