(57)【要約】【課題】高い電圧を印加しなくても、液晶層中の液晶分子の配列をスプレイ状態からベンド状態に速やかに、かつ、安定に発生させることができる液晶表示装置及びその製造方法を提供すること。【解決手段】本発明に係る液晶表示装置の配向膜においては、第１の方向に均一に第１配向処理された第１領域と、第１配向処理の後に、配向膜における微小領域に対して、第１の方向に対して略直交する第２の方向に及び第１の方向と逆の第３の方向に、第２配向処理された第２領域と、を含む。この場合において、第１領域が光配向性処理された領域であっても良く、あるいは、第２領域が光配向性処理された領域であっても良い。光配向性処理を行う場合には、例えば、光配向性を付与する領域に選択的に紫外線を照射することにより行う。【選択図】図４
2007178835.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電極と配向制御層とがそれぞれ配置された一対の基板間に正の誘電異方性を有する液晶層が挟持された液晶表示装置であって、少なくとも初期に前記配向制御層の近傍で、前記液晶層中の液晶分子が前記一対の基板に関して、それぞれ互いに逆方向のプレティルト角を有しており、スプレイ配列からベンド配列への転移が、電圧印加時に液晶分子のねじれ配列が互いに異なるねじれ構造を経由するような表面配向処理が前記配向制御層に施されており、前記転移の起点が所定の配置密度でパネル全面内に複数個形成された微小領域であり、前記配向制御層が光配向性処理された領域を含むことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
前記配向制御層は、第１の方向に均一に第１配向処理された第１領域と、前記第１配向処理の後に、前記配向制御層における微小領域に対して、前記第１の方向に対して略直交する第２の方向に及び前記第１の方向と逆の第３の方向に、第２配向処理された第２領域と、を含むことを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
【請求項３】
前記第２領域が光配向性処理されていることを特徴とする請求項２記載の液晶表示装置。
【請求項４】
前記光配向性処理された領域は、偏光方向にほぼ平行な方向に配向性を示すことを特徴とする請求項３記載の液晶表示装置。
【請求項５】
前記光配向性処理された領域は、偏光方向にほぼ直交する方向に配向性を示すことを特徴とする請求項３記載の液晶表示装置。
【請求項６】
前記それぞれの微小領域が、アクティブマトリクス基板上に形成されていることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載の液晶表示装置。
【請求項７】
電極を有する第１基板と配向制御層を有する第２基板とを準備する工程と、少なくとも初期に前記第２基板の前記配向制御層の近傍で、前記液晶層中の液晶分子が前記第１及び第２基板に関して、それぞれ互いに逆方向のプレティルト角を有しており、スプレイ配列からベンド配列への転移が、電圧印加時に液晶分子のねじれ配列が互いに異なるねじれ構造を経由するような表面配向処理を前記配向制御層に対して施す工程と、前記第１及び第２基板を前記電極と前記配向制御層とが対向するように配置し、前記第１基板と前記第２基板との間に液晶層を設ける工程と、を具備し、前記表面配向処理は、前記配向制御層に対して、第１の方向に均一に第１配向処理を行う工程と、前記第１配向処理の後に、前記配向制御層における微小領域に対して、前記第１の方向に対して略直交する第２の方向に及び前記第１の方向と逆の第３の方向に、第２配向処理を行う工程と、前記第１及び第２配向処理を施した配向制御層を有する基板に対向する基板の配向制御層に対して、前記第１の方向と略同じ方向の第３配向処理を行う工程と、を含み、前記第１配向処理又は前記第２配向処理は、光配向性付与処理を含むことを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
【請求項８】
前記第１及び第２配向処理された前記配向制御層上の配向規制力が、第１の方向＞第２及び／又は第３の方向になるように制御されることを特徴とする請求項７記載の液晶表示装置の製造方法。
【請求項９】
前記第１配向処理がラビング処理であり、前記第２の方向又は前記第３の方向の第２配向処理が光配向性付与処理であることを特徴とする請求項７又は請求項８記載の液晶表示装置の製造方法。
【請求項１０】
前記第１配向処理が光配向性付与処理であり、前記第２の方向又は前記第３の方向の第２配向処理がラビング処理であることを特徴とする請求項７又は請求項８記載の液晶表示装置の製造方法。
【請求項１１】
前記光配向性付与処理は、偏光紫外線を用いて光配向性高分子に配向性を付与することを特徴とする請求項９又は請求項１０記載の液晶表示装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、広視角化及び高速応答性を実現するＯＣＢ（Optically  Compensated  Birefringence  又はOptically  Compensated  Bend）モードの液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、液晶表示装置では、ＯＣＢモードと呼ばれる表示方式が注目されている（例えば、非特許文献１，２を参照）。このＯＣＢモードは、一対の基板間に挟み込まれた液晶層をスプレイ配向状態とし、駆動電圧の印加時にベンド配向状態に転移させる液晶パネルと、この液晶パネルの光学補償を行う光学補償フィルムとを組み合わせることで、広視野角化と高速応答性を実現するものである。しかしながら、このＯＣＢモードにおいては、通常の配向処理をした場合には、初期スプレイ配向状態にある液晶層をベンド配向状態に速やかに転移させることは容易ではなく、基板上のプレティルト角を１０°程度に設定した場合であっても、１０Ｖ以上、例えば２０Ｖ程度の高い電圧が必要になる。このような高い電圧を印加することは駆動電圧の制御上から非常に困難である。また、このような液晶層の転移を全ての画素で発生させることも容易ではなく、液晶層が転移しないまま残った一部の画素は欠陥としてパネルの表示品位を大きく低下させることになる。
【０００３】
このような問題を解決するために、多くの工夫が提案されている。例えば、特許文献１には、長手方向である第１の方向にラビング処理された溝部を設け、これと異なる第２の方向にラビング処理された第１の基板と、該第２の方向にラビング処理された第２の基板（対向基板）を用いたＯＣＢモードの液晶表示装置において、前記２つの方向のなす角度を４５°〜１３５°にした液晶表示装置が開示されている。
【０００４】
また、特許文献２には、ラビング処理及び基板上の凹凸形状、柱状、山状などの構造体を部分的に設け、局所的に他の領域に対し異配向領域を形成することにより、電圧印加時にツイスト配列を取り、これが転移核となってスプレイ（splay）配列からベンド（bend）配列への転移を容易にした液晶表示装置が開示されている。
【非特許文献１】SID  93  Digest  p277  ,  Y.  Yamaguchi  et  al.  “Wide-Viewing-Angle  Display  Mode  for  the  Active-Matrix  LCD  Using  Bend-Alignment  Liquid  Crystal  Cell”
【非特許文献２】SID  94  Digest  p927  ,  C-L.  Kuo  et  al.  “Improvement  of  Gray-Scale  performance  of    Optically  Compensated  Birefringence(OCB)  Display  Mode  for  AMLCDs”
【特許文献１】特許第３５３９７２７号公報
【特許文献２】特開２００２−１６９１６０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、これらの技術を用いても、携帯用機器、例えば携帯電話、ＰＤＡなどにＯＣＢモードの液晶表示素子を適用しようとすると、数ボルトの電圧では、待機中に画面全領域をベンド配向に転移させるのに数秒以上の時間を要するため、実用的な表示装置にほとんどなり得ない。また、携帯用機器の電源であるバッテリー駆動を前提にすると、１０Ｖを超える電圧印加が必要となり、バッテリー寿命の問題がある。また、転移核から高速・繰り返し再現性のあるベンド転移を起こすために基板表面に大きな凹凸形状・構造体を高密度で形成すると、パネル製造がしにくくなり、仮に部分的にベンド転移が起こっても、これらの方法では表示全領域を転移させることはほとんど不可能である。
【０００６】
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、高い電圧を印加しなくても、液晶層中の液晶分子の配列をスプレイ（splay）状態からベンド（bend）状態に速やかに、かつ、安定に発生させることができる液晶表示装置及びその製造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】
【０００７】
本発明の液晶表示装置は、電極と配向制御層とがそれぞれ配置された一対の基板間に正の誘電異方性を有する液晶層が挟持された液晶表示装置であって、少なくとも初期に前記配向制御層の近傍で、前記液晶層中の液晶分子が前記一対の基板に関して、それぞれ互いに逆方向のプレティルト角を有しており、スプレイ配列からベンド配列への転移が、電圧印加時に液晶分子のねじれ配列が互いに異なるねじれ構造を経由するような表面配向処理が前記配向制御層に施されており、前記転移の起点が所定の配置密度でパネル全面内に複数個形成された微小領域であり、前記配向制御層が光配向性処理された領域を含むことを特徴とする。
【０００８】
この構成によれば、単純なパネル構造であっても、均一な配向処理された広い領域の中に、微小幅で異なる２方向に配向処理された部分が起点となって、数ボルトの低い電圧で、ＯＣＢ型液晶表示装置の表示を行う上で最も基本となるスプレイ配列からベンド配列への転移が速やかにかつ安定に行われる液晶表示装置を実現することができる。
【０００９】
本発明の液晶表示装置においては、前記配向制御層は、第１の方向に均一に第１配向処理された第１領域と、前記第１配向処理の後に、前記配向制御層における微小領域に対して、前記第１の方向に対して略直交する第２の方向に及び前記第１の方向と逆の第３の方向に、第２配向処理された第２領域と、を含むことが好ましい。
【００１０】
本発明の液晶表示装置においては、前記第２領域が前記光配向性処理されていることが好ましい。さらに、この場合において、前記光配向性処理された領域は、偏光方向にほぼ平行な方向に配向性を示すことが好ましく、あるいは、前記光配向性された領域は、偏光方向にほぼ直交する方向に配向性を示すことが好ましい。
【００１１】
本発明の液晶表示装置においては、前記それぞれの微小領域が、アクティブマトリクス基板上に形成されていることが好ましい。
【００１２】
本発明の液晶表示装置の製造方法は、電極を有する第１基板と配向制御層を有する第２基板とを準備する工程と、少なくとも初期に前記第２基板の前記配向制御層の近傍で、前記液晶層中の液晶分子が前記第１及び第２基板に関して、それぞれ互いに逆方向のプレティルト角を有しており、スプレイ配列からベンド配列への転移が、電圧印加時に液晶分子のねじれ配列が互いに異なるねじれ構造を経由するような表面配向処理を前記配向制御層に対して施す工程と、前記第１及び第２基板を前記電極と前記配向制御層とが対向するように配置し、前記第１基板と前記第２基板との間に液晶層を設ける工程と、を具備し、前記表面配向処理は、前記配向制御層に対して、第１の方向に均一に第１配向処理を行う工程と、前記第１配向処理の後に、前記配向制御層における微小領域に対して、前記第１の方向に対して略直交する第２の方向に及び前記第１の方向と逆の第３の方向に、第２配向処理を行う工程と、前記第１及び第２配向処理を施した配向制御層を有する基板に対向する基板の配向制御層に対して、前記第１の方向と略同じ方向の第３配向処理を行う工程と、を含み、前記第１配向処理又は前記第２配向処理は、光配向性付与処理を含むことを特徴とする。
【００１３】
本発明の液晶表示装置の製造方法においては、前記第１及び第２配向処理された前記配向制御層上の配向規制力が、第１の方向＞第２及び／又は第３の方向になるように制御されることが好ましい。
【００１４】
本発明の液晶表示装置の製造方法においては、前記第１配向処理がラビング処理であり、前記第２の方向又は前記第３の方向の第２配向処理が光配向性付与処理であることが好ましく、前記第１配向処理が光配向性付与処理であり、前記第２の方向又は前記第３の方向の第２配向処理がラビング処理であることが好ましい。この場合において、前記光配向性付与処理は、偏光紫外線を用いて光配向性高分子に配向性を付与することが好ましい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、電極と配向制御層とがそれぞれ配置された一対の基板間に正の誘電異方性を有する液晶層が挟持された液晶表示装置であって、少なくとも初期に前記配向制御層の近傍で、前記液晶層中の液晶分子が前記一対の基板に関して、それぞれ互いに逆方向のプレティルト角を有しており、スプレイ配列からベンド配列への転移が、電圧印加時に液晶分子のねじれ配列が互いに異なるねじれ構造を経由するような表面配向処理が前記配向制御層に施されており、前記転移の起点が所定の配置密度でパネル全面内に複数個形成された微小領域であり、前記配向制御層が光配向性高分子を含むので、高い電圧を印加しなくても、液晶層中の液晶分子の配列をスプレイ（splay）状態からベンド（bend）状態に速やかに、かつ、安定に発生させることができる液晶表示装置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】
【００１６】
本発明者は、ＯＣＢ型液晶表示装置におけるスプレイ（splay）ベンド（bend）転移を安定的に行わせるために必要な条件を鋭意検討した結果、表示画素間の微小領域において、特徴的なディスクリネーションを積極的に発生させることにより、これを起点として、速やかに、かつ、安定な転移を生ぜしめることを見出し本発明をするに至った。
【００１７】
すなわち、本発明の基本的な技術的思想は、少なくとも初期に前記配向制御層の近傍で、前記液晶層中の液晶分子が前記一対の基板に関して、それぞれ互いに逆方向のプレティルト角を有しており、スプレイ配列からベンド配列への転移が、電圧印加時に液晶分子のねじれ配列が互いに異なるねじれ構造を経由するような表面配向処理を施して、特徴的なディスクリネーションを積極的に発生させることにより、スプレイ配列からベンド配列への転移を速やかに、かつ、安定して生ぜしめることである。この場合、転移の起点は、所定の配置密度でパネル全面内に複数個形成された微小領域で生じる。
【００１８】
以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の説明で用いる図面では、特徴を分かり易くするために、必要に応じて、特徴となる部分を拡大して示している。
【００１９】
図１に示すように、本発明に係る液晶表示装置１は、ＯＣＢモードの液晶パネル２を備えている。この液晶パネル２は、例えばアクティブマトリクス駆動方式を採用した透過型のカラー液晶パネルであり、赤、緑、青の３原色に対応した３つのドット（サブピクセル）によって１つの単位画素（ピクセル）が構成されるとともに、ドット１つ１つにアクティブ駆動素子を設けて各画素の点灯状態を制御することによりカラー表示が行われる。なお、図１では、各赤、緑、青の各サブピクセルがストライプ状に並んだ例について説明しているが、サブピクセルが斜めに配列されたり、トライアングル状に配列されていても良い。
【００２０】
この液晶パネル２は、互いに対向配置された一対の基板３，４と、これら一対の基板３，４の間に挟まれた光変調層としての液晶層５と、背面側基板（目視側とは反対側の基板）３の下方に配置された光源６と、さらに前面側基板（目視側の基板）４上に配置された偏光板７と、少なくとも１枚の位相差板８と、下側基板３の下方に配置された偏光板９と、少なくとも１枚の位相差板１０などを備えている。また、一対の基板３，４は、ガラスやプラスチックなどの矩形状の透過基板であり、液晶層５内に分散又は所定の場所に固着された球形などのスペーサ（図示せず）によって、互いの対向間隔が均一に保持されるとともに、その周辺部がエポキシ系樹脂などによるシール剤（図示せず）により封止されて接合一体化されている。なお、図示されていないが、上記前面側基板４には、全面に透明電極が設けられており、基板３，４における液晶層５に面する表面には、それぞれ所定の液晶配向状態を制御する配向制御層２３，２４（図２参照）が設けられている。
【００２１】
一対の基板３，４のうち、一方（背面側）の基板３は、図２及び図３に示すように、いわゆるアクティブマトリクス基板であり、その液晶層５と対向する面には、スイッチング素子であるＴＦＴ（Thin Film Transistor）１１がマトリックス状に複数配列して形成されている。このＴＦＴ１１は、基板３側から順に、ゲート電極１２及びゲート絶縁層１３と、半導体層１４と、ソース電極１５及びドレイン電極１６とが積層された逆スタガー型の構造を有している。すなわち、この構造においては、最下層のゲート電極１２を覆うゲート絶縁層１３上には、島状の半導体層１４がゲート電極１２を遮るように形成されるとともに、この半導体層１４の一端側には、半導体層１４を介してソース電極１５が形成され、この半導体層１４の他端側には、半導体層１４を介してドレイン電極１６が形成されている。なお、半導体層１４上には、島状の絶縁層１７が形成されており、この絶縁層１７によってソース電極１５とドレイン電極１６との間が絶縁されている。この絶縁層１７は、半導体層１４を形成する際に、この半導体層１４を保護するエッチングストッパとしての機能を有している。
【００２２】
基板３の液晶層５と対向する面には、各ＴＦＴ１１のゲート電極１２と電気的に接続された配線である走査線１８が、図３中矢印Ｘ方向（行方向）に互いに平行に複数並んで形成されるとともに、各ＴＦＴ１１のソース電極１５と電気的に接続された配線である信号線１９が、図３中矢印Ｙ方向（列方向）に複数並んで形成されており、これら走査線１８と信号線１９との交差位置の近傍に上記ＴＦＴ１１が形成されている。なお、これら走査線１８と信号線１９とによって升目状に区画された１つ１つの矩形状の領域が、各ドットに対応した基板３側のドット対応領域を形成しており、これらのドット対応領域がマトリクス状に複数配列されることで、全体として液晶パネル２の表示領域が形成されている。また、この表示領域の外側の部分には、図示を省略するが、各走査線１８に選択パルスを印加する走査ドライバと、各信号線１９に信号電圧を印加する信号ドライバとが設けられている。
【００２３】
そして、この基板３の液晶層５と対向する面には、上述したＴＦＴ１１、走査線１８及び信号線１９を被覆する絶縁膜２０が形成されている。また、この絶縁膜２０には、上記各ＴＦＴ１１のドレイン電極１６に臨むコンタクトホール２１が形成されている。そして、この絶縁膜２０上には、コンタクトホール２１を介して各ＴＦＴ１１のドレイン電極１６と電気的に接続された画素電極２２が、各ドットに対応してマトリクス状に複数配列して形成されている。この画素電極２２は、ＩＴＯ（Indium-Tin Oxide）などの透明な導電材料で構成され、上記各ドット対応領域のほぼ全域を覆うように矩形状に形成されている。そして、この画素電極２２が形成された基板３上には、後述する処理がなされた配向制御層２３が形成されている。
【００２４】
これに対して、他方（前面側）の基板４の液晶層５と対向する面には、後述する処理がなされた配向制御層２４と、ＩＴＯ（Indium-Tin Oxide）などの透明な導電材料で構成された対向電極２７と、各ドットに対応したドット対応領域を区画する遮光性のブラックマトリクス層２５と、このブラックマトリクス層２５によって区画された、例えば赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）のカラーフィルタ層２６Ｒ，２６Ｇ（２６Ｂは図示せず）とが順に形成されている。具体的には、矩形のブラックマトリクス層２５によって升目状に区画された１つ１つの矩形領域が、各ドットに対応した基板４側のドット対応領域を形成している。このブラックマトリクス層２５は、各カラーフィルタ間における光の混色を防ぐための遮光壁であり、前記赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の各色のうちいずれか１つの色のドットが埋め込み形成された形となっている。カラーフィルタ層２６Ｒ，２６Ｇ（２６Ｂは図示せず）は、これら異なる色の層がストライプ状、斜め状、トライアングル状などのモザイク状に周期的に配列された構造を有している。したがって、各画素の赤、緑、青に対応した３つのドット対応領域毎に、画素電極２２と対向電極２７との間に印加される駆動電圧を制御することにより、各画素の表示色が制御され、これにより所望の画像が表示可能となる。
【００２５】
液晶層５は、一方の基板３の配向制御層２３と、対向基板４の配向制御層２４との間に封入された正の誘電異方性を有するネマティック液晶組成物を含む。さらに、液晶層５は、初期（電圧無印加状態又は配向状態の変化を起こさない低電圧状態）で、それぞれの基板３，４上において、互いに液晶分子のプレティルト角が逆となったスプレイ配列になるように配向制御されている。
【００２６】
本発明の液晶表示装置においては、後述するような液晶分子配向を与えたパネルに対して、液晶駆動電圧に応じて適正な光学補償条件を満たすように、複数の位相差板および偏光板などの光学フィルムが配置される。
【００２７】
例えば、透過型ノーマリブラックモードで表示を行う場合には、パネル（２枚の基板間に正の誘電異方性のネマティック液晶組成物を挟持してなる）に対して、パネル内の液晶層と合わせて複屈折位相差がトータルでゼロとなるように、また、その光学軸がラビング方向とそれぞれ直交する向きに設定された２軸性光学補償フィルム（ｎｘ＞ｎｙ＞ｎｚ、ここでｘ，ｙはパネル面内の方向を表し、ｚはパネルの厚み方向を表す）をパネル上下に配置する。特に、ベンド配列状態を保持する最も低い電圧（ＯＦＦ電圧）で黒表示になるように、ベンド配列から十分に液晶分子が立ち上がる電圧（ＯＮ電圧）で白表示になるように、上記の光学フィルム類の条件（相互の光学軸方向、位相差値など）を設定する。例えば、パネルの電圧無印加状態（スプレイ配向状態）における位相差が９６０ｎｍであり、ＯＮ電圧を５．０Ｖとした場合、二軸性光学補償フィルムの位相差を５０ｎｍ、Ｎｚ係数を７．５にすると、パネルの液晶層と二軸性光学補償フィルムの複屈折位相差がトータルでゼロとなる。ここで、Ｎｚ係数とは、位相差板の遅相軸方向の屈折率、進相軸方向の屈折率、厚さ方向の屈折率をそれぞれｎｘ、ｎｙ、ｎｚとしたとき、Ｎｚ＝（ｎｘ−ｎｚ）／（ｎｘ−ｎｙ）で定義される値である。なお、いわゆるノーマリホワイトの場合に、上記の黒表示と白表示になる条件を逆にして設定することはいうまでもない。さらに、偏光板と１／４波長板（１／４λ板）とを、両者の光学軸が約４５°となるように設定して円偏光板を形成した積層体を、上記の外側に上下共配置する。
【００２８】
一方、反射型（ノーマリブラック）表示の場合には、パネル（２枚の基板間に正の誘電異方性のネマティック液晶組成物を挟持してなる）の観察側と反対側の基板内面（液晶層と接する側の面）又は基板外面に反射層を形成するとともに、パネル内の液晶層とその複屈折位相差がトータルでゼロとなるような二軸性光学補償フィルム（ｎｘ＞ｎｙ＞ｎｚ，ここでｘ、ｙはパネル面を表し、ｚはパネルの厚み方向を表す）を設ける。例えば、パネルの電圧無印加状態（スプレイ配向状態）における位相差が４８０ｎｍ、ＯＮ電圧を５．０Ｖとした場合、二軸性光学補償フィルムの位相差を５０ｎｍ、Ｎｚ係数を７．５にすると、パネルの液晶層と二軸性光学補償フィルムの複屈折位相差がトータルでゼロとなる。そしてさらに、その上面（観察側に近い面）には、偏光板と１／４波長板（１／４λ板）とを、両者の光学軸が約４５°となるように設定して円偏光板を形成した積層体を、配置する。なお、ノーマリホワイトの場合に、前述の黒表示と白表示の関係を逆にすることも上記と同様である。
【００２９】
次に、基板３，４への本発明の配向処理方法を以下詳述する。図４は、一方の基板、例えば下側基板３表面に付与される複数の配向エリアの位置関係を模式的に表した図である。この図において、ａの方向は全画素にわたる基本的な液晶分子の配向方向（第１の方向）を表している。すなわち、基板３の基板表面上の配向制御層である配向膜全面に対して、ａの方向にラビングなどの第１配向処理（全面均一処理）がなされる。
【００３０】
ここで、配向膜は、ラビング処理により所定のプレティルト角を持ちながらラビング方向に沿った液晶配向性を示すとともに、さらに光、特に紫外領域（通常２００ｎｍ〜３５０ｎｍ、好ましくは２２０ｎｍ〜２８０ｎｍ）の直線偏光によっても偏光方向に沿った方向に配向性を示す高分子材料（光配向性高分子）を含む材料で形成されている。このような材料としては、ＰＢＭＣ系（側鎖に光反応性シンナモイル基とベンゼン核を有する化合物の一種）、ジアゾ系などの高分子材料が挙げられる。このような材料は、分子の光吸収の遷移モーメントが特定方向に存在するもので、偏光方向をこの方向に揃えることにより光配向性が発揮される。したがって、本発明においては、表面配向処理として、ラビング処理と光配向性付与処理とを併用する。この光配向性付与処理は、偏光紫外線を用いることが好ましい。
【００３１】
次いで、ａの方向の第１配向処理が施された領域に比べて狭い領域をなすように、上記ａの方向に対して略９０°をなすｂの方向（第２の方向）、及び上記ａの方向とは反対方向にｃの方向（第３の方向）に、第２配向処理を行う。その結果、ｂ方向及びｃ方向の交差した部分には、ａ〜ｃの方向に配向処理された微小領域３１が存在することとなる。これらｂ方向の配向処理及びｃ方向の配向処理が施された領域は、例えば画素間スペースのブラックマスクに相当する部分となるようにすることが好ましく、例えば、画素の幅寸法が約５０μｍ〜９０μｍの場合、約１０μｍ〜約２０μｍの幅が好ましい。一方、対向基板４には、平面視した場合、第１の方向（ａ）と同じ方向（破線で表される方向）に第３配向処理される。
【００３２】
したがって、本発明に係る液晶表示装置の配向膜においては、第１の方向に均一に第１配向処理された第１領域と、第１配向処理の後に、配向膜における微小領域に対して、第１の方向に対して略直交する第２の方向に及び第１の方向と逆の第３の方向に、第２配向処理された第２領域と、を含む。この場合において、第１領域が光配向性処理された領域であっても良く、あるいは、第２領域が光配向性処理された領域であっても良い。光配向性処理を行う場合には、例えば、光配向性を付与する領域に選択的に紫外線（例えば偏光紫外線）を照射することにより行う。この場合、光配向性処理された領域は、偏光方向にほぼ平行な方向に配向性を示しても良く、あるいは、偏光方向にほぼ直交する方向に配向性を示しても良い。
【００３３】
このように、本発明の方法に係る表面配向処理の態様としては、第１の方向の第１配向処理がラビング処理であり、第２の方向又は第３の方向の第２配向処理が光配向性付与処理である態様と、第１の方向の第１配向処理が光配向性付与処理であり、第２の方向又は前記第３の方向の第２配向処理がラビング処理である態様が挙げられる。
【００３４】
このとき配向処理の強さは、処理後の各エリアの液晶分子に対する配向規制力（アンカリング）が、ａの方向の配向処理が施された領域よりもｂの方向及びｃの方向の配向処理が施された領域の方が弱くなるように設定されることが好ましい。すなわち、配向規制力に関して、ａの方向＞ｂの方向及び／又はｃの方向のように設定されることが好ましい。
【００３５】
配向規制力を変化させるには種々の方法が採用可能であり、例えば、ラビング配向処理の場合、ラビング配向処理の程度を半定量的に表す「ラビング強度パラメータ」（Y.  Sato,  K.  Sato  and  T.  Uchida  :  Jpn.  J.  Appl.  Phys.,  31(1992)  L579参照）を決める因子を変化させることで制御可能である。このパラメータは、一般に下式で表される。なお、長さに関する単位は全てｍｍとする。
Ｌ＝Ｎ×ｌ×（ｌ＋２πｒｎ／６０ｖ）
ここで、Ｎ（ｍｍ）はラビング回数を表し、ｌ（ｍｍ）はラビング布が基板に接触する幅（接触長）を表し、ｒ（ｍｍ）はラビングロールの半径を表し、ｎ（ｒｐｍ）はロールの回転数を表し、ｖは基板ステージの移動速度を表す。その結果、基板上でラビング布のファイバの一点が単位時間内に接触する距離に関係する量を表す。上式から明らかなように、ラビング回数や接触長を増減させたり、あるいはラビングロールの径や回転速度を増減させる方法や、基板送り速度を変化させる方法などにより、配向規制力の強弱を制御することが可能である。
【００３６】
さらに、ラビングによる配向処理では、上記ラビング強度によって、液晶分子のプレティルト角を制御することができる。この場合、配向膜の分子構造に応じてラビング強度を制御して、プレティルト角を高くたり、低くしたりする。
【００３７】
一方、光配向処理の場合において、配向規制力の制御には、通常、光強度や光量（積算光量）を利用することができるが、波長を用いて制御を行っても良い。さらに、この種の配向膜では、基板に対する光照射角度によって、液晶分子のプレティルト角が制御される。例えば、図５（ａ）に示すように、光源４１からの光が偏光手段４２を通って基板４３上に形成された配向膜４４に照射角度αで照射された場合のプレティルト角θ0が照射角度αに沿って制御されても良く、図５（ｂ）に示すように、プレティルト角θ0が照射角度αと逆に制御されても良い。
【００３８】
これらａ〜ｃの方向への配向処理により微小領域毎に得られる液晶分子の初期（電圧無印加での）配向状態を図６（ａ）に示す。この図６（ａ）は、図４と同じ領域の位置関係を示している。すなわち、互いに平行な方向に配向処理された画素領域Ａ１〜Ａ４領域では、図６（ｂ）に示すように、液晶分子が典型的なスプレイ配列をとっている。なお、配列断面図では、平面図の右方向から見た断面を表す。また、第１の方向ａに対して、第２及び第３の方向ｂ，ｃの配向規制力が小さくなるような配向処理を行うことにより、Ｃ１，Ｃ２領域では、図６（ｄ）に示すように、液晶分子が下側基板から上側基板にかけて、第１の方向ａに対して９０°よりも小さな角度（例えば７０°〜８８°）だけ右ねじれしたスプレイ配列をとることとなる。
【００３９】
一方、Ｂ１，Ｂ２領域では、図６（ｃ）に示すように、液晶分子が下側基板から上側基板にかけてねじれのない均一な水平（ホモジニアス）配向となる。そして、交差部の領域Ｄにおいては、図６（ｅ）に示すように、下側基板から上側基板の間で、９０°以下（例えば８８°〜１１０°）の左ねじれ角度をもつ均一な水平配向となる。この領域Ｄにおいては、電圧印加によりＥの部分の領域が広がる。
【００４０】
このような複数回の配向処理においては、最後の配向処理方向でプレティルト角の方向が決まる。また、この場合の配向方位は、それぞれの配向方向における配向強度を含む合成ベクトルの方向となる。この方法において、９０°以下のねじれユニホーム（Ｃ１，Ｃ２，Ｄ領域）は、プレティルト角を小さくしてアンカリング効果を弱くすることにより発現し易くなる。
【００４１】
配向制御層である配向膜にこのような表面配向処理を施すことにより、画素部分の基本的なスプレイ配列以外に、画素間の狭い領域（微小領域）内に、互いにねじれ方向が異なった水平配列とスプレイ配列のそれぞれの領域が近接して存在する配向膜を実現することができる。このような配列が共存した状態に、あるしきい値以上の電圧が印加されると、Ｃ１，Ｃ２の９０°以下右ねじれスプレイ領域は、９０°以上左ねじれ水平領域に転移する。
【００４２】
その理由は、電圧印加時には、９０°以上のねじれがある状態でも、スプレイねじれよりも水平ねじれ配向の方がエネルギー的に安定になること、及びＣ１，Ｃ２の隣接した位置にＤの９０°以下左ねじれ水平配向領域が存在することによる。このようにＣ１，Ｃ２が９０°以上左ねじれ水平配向領域になることにより、これらの領域と、隣接するＡ１〜Ａ４領域がスプレイから９０°以上のねじれ状態を経由する。この結果、スプレイからベンドへの転移に要するエネルギー障壁が小さくなり、速やかにベンド状態に転移する。本発明においては、基板表面に特別な構造体を設けることなく、高密度で、このような挙動が発生し得るので、安定にスプレイ配列からベンド状態への転移を起こすことが可能となる。このような観点から、第１（又は第３）の方向に対する第２の方向のなす角は、パネル面を平面視した場合に、一般に９０°±２０°であれば良く、特に、９０°±１０°とすることが好ましい。
【００４３】
さらに、この転移現象は、ａ〜ｃの方向に配向処理を施した各領域のプレティルト角をそれぞれ制御することにより、さらに制御し易くなる。例えば、ａの方向に配向処理を施した領域ａに対しては８°〜１５°のプレティルト角、ｂ，ｃの方向に配向処理を施した領域ｂ，ｃに対しては３°〜１０°のプレティルト角を与えることによって、ベンド配列への転移がより迅速にかつ安定に起こる。
【００４４】
なお、本発明においては、このように微小領域に配向処理方向を異なる態様で変えるようにしても良い。例えば、照射される光の偏光方向に略平行な方向に沿って液晶分子が配向するような光配向性高分子と、照射される光の偏光方向に略直交する方向に沿って液晶分子が配向するような光配向性高分子とを利用しても良い。このような材料の例としては、例えばアゾベンゼン系高分子などを挙げることができる。
【００４５】
本発明においては、画素間の領域にアクティブ駆動素子の電極配線であるソース電極配線あるいはゲート電極配線が存在しているため、これらの電極配線間の電位差を有効に利用することができる。例えば、図７に示すように、基板全面に第１の方向（ａ）に配向処理した後、画素電極間の非表示領域に対して、第２の方向（ｂ）及び第３の方向（ｃ）に配向処理を行う。これにより、必然的にソース電極ライン５１及びゲート電極ライン５２上に微小領域の配向処理がなされるので、ソース５３及びゲート５４によってベンド転移のための液晶分子への電圧印加が可能となるとともに、領域間のディスクリネーションによる光もれに対しても遮蔽効果が期待できる。なお、図中５５はＴＦＴを示す。
【００４６】
本発明においては、安定な配向性を付与することができれば、第１領域に光配向処理を行った後に、第２領域にも光配向処理を行っても良い。さらに、第１領域に光配向処理を行った後に、微小な第２領域にラビング処理を行っても良い。あるいはまた、上記の例では、アクティブマトリクスアレイ基板上に第１及び第２領域の配向制御を行った場合について説明しているが、アクティブマトリクスアレイ基板の対向基板側に上記のような配向処理を行っても良い。
【００４７】
次に、本発明の効果を明確にするために行った実施例について説明する。
（実施例１）
図２に示すアクティブマトリクス基板３を上述したようにして作製した後、その表面にポリイミド系の光分解型の材料をフレキソ印刷して光配向膜（日産化学社製）２３を形成し、８０℃×３分の予備乾燥した後に２３０℃×５０分で焼成した。焼成後の膜厚は約６５０Åであった。光配向膜は、偏光紫外線の照射により偏光方向において配向力が低下し、その結果偏光方向に対して略直交する方向に液晶分子が配向するように配向処理される。
【００４８】
一方、対向する側の基板４には、図１に示すようなストライプタイプパターンのＲ，Ｇ，Ｂ３原色のカラーフィルタをフォトリソグラフィで形成し、その上面にＩＴＯ膜（シート抵抗約１０Ω/□）を低温スパッタ法で形成した。さらにその表面には、上記と同様の方法で光分解型の材料で構成された光配向膜２４を形成した。
【００４９】
次いで、基板３の配向膜表面をラビングロールに巻きつけたレーヨン布（吉川加工製ＹＡシリーズ）を用いて、パネルに正対して１２時方向から６時方向に、全面均一にラビングした。この方向を主たる方向（第１の方向）に設定した。ラビング条件としては、ラビングロール径を約１００ｍｍとし、ロール回転数を８００ｒｐｍとし、ラビング接触長を約０．２５〜０．３０ｍｍとし、基板送り速度を３０ｍｍとした。このときのラビング強度Ｌは約１５３２であった。また、基板４の配向膜表面も、上記と同様な方法でラビングした。この場合、配向膜面を下にしたときに、１２時から６時方向になるような方向にラビングした。
【００５０】
次いで、基板３の表面を画素間のスペース約８μｍに対応し、長さ約２３０μｍの矩形状の開口（ピッチ（約１４０μｍ））を有するマスクで覆いながら、パネルに正対した方向で９時方向から３時の方向に対して、６時方向に約３°傾けた方向（第２の方向）から偏光紫外線を入射して光配向性付与処理を行った。このときの偏光角度は、パネルに正対した状態で、入射方向に対して略垂直方向である。また、入射する偏光紫外線は、基板面の法線方向から３０°傾けてある。さらに、上述のフォトマスクパターンと同サイズ、同ピッチで、９時の方向から３時の方向に２３μｍずれた開口パターンを有するフォトマスクを用いて光配向性付与処理を行った。この場合、パネルに正対した状態で９時方向から３時の方向に対して、１２時方向に約３°傾けた方向（第３の方向）から偏光紫外線を入射した。このときの偏光角度は、パネルに正対した状態で、入射方向に対して略垂直方向である。また、入射する偏光紫外線は、基板面の法線方向から３０°傾けてある。これにより、部分的に第２の方向又は第３の方向に光配向性付与処理された領域は、それぞれ第１の配向処理方向に対して略直交する方向に配向規制力が生じた。
【００５１】
上記のように配向処理を行った基板３及び基板４を、図１に示すような位置関係になるように組み合わせ、樹脂製球状スペーサ（セキスイファインケミカル社製、球径約６μｍ）を所定の密度で基板面に散布した後、エポキシ系シール剤（図示せず）により接着して空セルとした。この基板間に正の誘電異方性を有するネマティック液晶（チッソ製、フッ素系化合物を含む組成物（屈折率異方性Δｎ＝０．１６））を充填し、さらに上下基板に偏光板及び位相差板を積層してパネルを完成させた。
【００５２】
このときの、偏光板及び位相差板の設定条件は次のようにした。すなわち、パネルの観察側から偏光板、１／４波長板、二軸性光学補償フィルム、パネル、二軸性光学補償フィルム、１／４波長板、偏光板という構成で積層した。それぞれのフィルムは次のものを使用した。パネル上面の偏光板はヨウ素系偏光板（日東電工製、単体透過率４４%、偏光度９９．９５%）を用い、パネル上面から見て吸収軸を３時方向から半時計回りに４５゜回転した状態にする。パネル上面の１／４波長板は、ポリカーボネート製で波長が高くなると位相差が大きくなるような波長分散特性を持つものを、パネル上面から見て遅相軸を３時方向から半時計回りに９０゜回転した状態にする。パネル上面の二軸性光学補償フィルムは、ポリカーボネート製で位相差が５０ｎｍ、Ｎｚ係数が７．５のものを、パネル上面から見て遅相軸を３時方向（パネルのラビング方向と直交する方向）に向けた状態にする。ここで、Ｎｚ係数とは、位相差板の遅相軸方向の屈折率、進相軸方向の屈折率、厚さ方向の屈折率をそれぞれｎｘ、ｎｙ、ｎｚとしたとき、Ｎｚ＝（ｎｘ−ｎｚ）／（ｎｘ−ｎｙ）で定義される値である。パネル下面の二軸性光学補償フィルムは、ポリカーボネート製で位相差が５０ｎｍ、Ｎｚ係数が７．５のものを、パネル上面から見て遅相軸を３時方向（パネルのラビング方向と直交する方向）に向けた状態にする。パネル下面の１／４波長板は、ポリカーボネート製で波長が高くなると位相差が大きくなるような波長分散特性を持つものを、パネル上面から見て遅相軸を３時方向に向けた状態にした。パネル下面の偏光板は、ヨウ素系偏光板（日東電工製、単体透過率４４%、偏光度９９．９５%）を、パネル上面から見て吸収軸を３時方向から半時計回りに１３５゜回転した状態に設定した。
【００５３】
こうして得られたパネルは、電圧無印加時に、図８に示すように、第１の方向に配向処理された領域（Ａ１，Ａ２）においてスプレイ配列をとり、第２の方向に配向処理された領域（Ｂ１，Ｂ２）において９０°以下の右ねじれスプレイ配列をとり、第３の方向に配向処理された領域（Ｃ）において９０°以下の左ねじれ水平配列をとった。
【００５４】
このパネルに電圧を印加すると、図９に示すように、第２の方向に配向処理された領域と第３の方向に配向処理された領域の境界より、第２の方向に配向処理された領域へ向けて、ツイスト角度９０°以下の右ねじれスプレイ配列からツイスト角度９０°以上の左ねじれ水平配列への転移が生じた。そして、９０°以上の左ねじれ水平配列へ転移した領域と第１の方向に配向処理された領域の境界より、スプレイからベンドへの転移が起こった。そして、ツイスト角９０°以上の左ねじれ水平配列へ転移した領域と第１の方向に配向処理された領域の境界（Ｅ）より、スプレイからベンドへの転移が起こった。この液晶表示装置において、交流電圧５Ｖ、周波数６０Hz、矩形の波形を印加したところ、スプレイからベンドへの転移に要する時間は、約０．３７秒であった。このように、実施例１の液晶表示装置において、スプレイ配列からベンド配列への速やかな転移が確認された。
【００５５】
（実施例２）
実施例１と同様にアクティブマトリクス基板３及び対向する側のカラーフィルタ基板４の表面に実施例１と同様の方法により配向膜２３を形成した。配向膜２３のプレティルト角度は、３〜４°であった。そして、基板３及び基板４の配向膜表面を実施例１と同様の方法・条件で全面均一にラビングした。次いで、転移の起点の配置密度を変えるため、上述したラビングロールのピッチを何通りかに変えて、上述のラビング条件で基板３の表面をラビング処理した。このような処理を施した基板３及び基板４を用いてパネルを完成させた。
【００５６】
得られたパネルに交流電圧５Ｖ、周波数６０Ｈｚ、矩形の波形を印加して、ベンド転移の起点の密度と転移時間との間の関係を調べた。その結果を図１０に示す。図１０から分かるように、ベンド転移の起点密度が高いほどパネル全体の転移時間は短くなり有利であった。例えば、本発明の液晶表示装置の配向膜を用いた場合、転移時間を１秒以下にするには、交流電圧５Ｖ、周波数６０Ｈｚ、矩形の波形を印加した場合、１画素当たり２個以上の起点が必要になる。
【００５７】
（実施例３）
実施例２において、プレティルト角度が異なる４種類の配向膜を用いた。各配向膜のプレティルト角度は、０．５〜１°、２〜３°、５〜７°、８〜１０°である。それぞれの配向膜を用いて、上記実施例１と同様にアクティブマトリクス基板３及び対向側のカラーフィルタ基板４の表面に同様の方法により配向膜２３，２４を形成した。そして、基板３及び基板４の配向膜表面を同様の方法・条件で全面均一にラビングし、実施例２と同様に転移の起点の配置密度を変えるための配向処理を行った。その後、基板３及び基板４を用いて実施例１と同様の方法によりパネルを完成させた。
【００５８】
得られたパネルに交流電圧５Ｖ、周波数６０Ｈｚ、矩形の波形を印加して、ベンド転移の起点の密度と転移時間との間の関係を調べた。その結果を図１１に示す。評価の基準として、実用パネルがベンド配向で表示を行うことを考慮すると、パネル全面がベンド転移する時間が１秒未満を○とし、１秒以上１分未満を△、１分以上を×とした。図１１から分かるように、プレティルト角度が高く、ベンド転移起点の密度が高いほど、転移時間が短くなる傾向であった。
【００５９】
（比較例）
実施例１と同様にアクティブマトリクス基板１０３及び対向する側のカラーフィルタ基板１０４の表面に実施例１と同様の方法により配向膜を形成した。そして、基板１０３及び基板１０４の配向膜表面を実施例１と同様の方法・条件で、図１２に示す参照番号１０５の方向に全面均一にラビングした。次いで、基板１０３の表面を画素間のスペース（約１０μｍ）とピッチ（約２４０μｍ）に対応した細長い開口を有するマスクで覆いながら、パネルに正対した方向で、角度８５度の方向（図１２の参照番号１０６の方向）にラビングした。このときのラビング条件は、全面均一にラビングした条件と同様であった。このときのラビング強度Ｌは約１５３２であった。上記のように配向処理を行った基板１０３及び基板１０４を用いて、実施例１と同様の方法によりパネルを完成させた。
【００６０】
こうして得られたパネルの特性は、電圧無印加時に、参照番号１０５の方向に配向処理された領域においてスプレイ配列をとり、参照番号１０６の方向に配向処理された領域において約８５°の右ねじれスプレイ配列をとっていた。
【００６１】
このパネルに電圧を約３０秒間印加すると、参照番号１０６の方向に配向処理された領域のある一部分で、約８５°の右ねじれスプレイ配列から約９５°の左ねじれ水平配列への転移が起こった。そして、約９５°の左ねじれ水平配列へ転移した領域と参照番号１０５の方向に配向処理された領域の境界より、参照番号１０５の方向に配向処理された領域において、スプレイからベンドへの転移が起こった。しかしながら、同条件で作製した他のパネルでは、電圧を長時間印加し続けても、約８５°の右ねじれスプレイ配列から約９５°の左ねじれ水平配列への転移が起こらなかった。そのため、スプレイからベンドへの転移も起らなかった。
【００６２】
その理由として次のことが挙げられる。ある一部分から約８５°の右ねじれスプレイ配列から約９５°の左ねじれ水平配列への転移が起こる場合は、右ねじれスプレイ配列領域の配向欠陥を起点に転移が起きており、配向欠陥が無い場合は、転移は起きなかった。欠陥を起点にする転移が起きた場合でも、欠陥の数は極少数であり、ランダムに存在するため、右ねじれスプレイ配列領域の全てが、左ねじれ水平配列へ転移するには、長時間の電圧印加が必要になる。例えば、交流電圧５Ｖ、周波数６０Ｈｚ、矩形の波形を印加した場合、右ねじれスプレイ配列領域の全てが左ねじれ水平配列への転移に要する時間は約３分程度である。そのため、左ねじれ水平配列と接する領域からベンド配列への転移が起こるため、パネル全面がベンド配列へ転移するのに要する時間は電圧印加開始から３分以上を要した。
【００６３】
このように、本発明によれば、単純なパネル構造およびプロセスであっても、均一な配向処理された広い領域の中に、微小幅で異なる２方向に配向処理された部分が起点となって、数ボルトの低い電圧で、ＯＣＢ型液晶表示装置の表示を行う上で最も基本となるスプレイ配列からベンド配列への転移が速やかにかつ安定に行われる。その結果、比較的生産しやすい単純な配向構造で工程にかかるコストを低減しながら、携帯用機器にも適用可能な低消費電力かつ広視野角の高速応答性液晶表示装置が得られる。また、本発明によれば、基板表面に高い密度で微細構造体を形成するなど、プロセスを煩雑・高コストにすることなくパネル全面にベンド転移が速やかに起こり易い液晶表示装置を得ることができる。また、消費電力を上げることなく携帯用機器に適した液晶表示装置を実現することができる。
【００６４】
本発明は上記実施の形態に限定されず、種々変更して実施することが可能である。例えば、上記実施の形態で説明した数値や材質、液晶表示装置の構成などについては特に制限はない。その他、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本発明の実施の形態に係る液晶表示装置の概略構成を示す分解斜視図である。
【図２】図１に示す液晶表示装置の断面図である。
【図３】図１に示す液晶表示装置のアクティブマトリクス基板を示す拡大図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る液晶表示装置の配向処理を説明するための図である。
【図５】本発明の実施の形態に係る液晶表示装置の光配向性付与処理を説明するための図である。
【図６】（ａ）〜（ｅ）は、本発明の実施の形態に係る液晶表示装置の配向制御層における配向状態を説明するための図である。
【図７】図１に示す液晶表示装置における配向方向と配線との間の関係を示す図である。
【図８】実施例１に係る液晶表示装置の配向制御層における配向状態を示す図である。
【図９】実施例１に係る液晶表示装置の配向制御層における配向状態を示す図である。
【図１０】ベンド転移の起点の密度と転移時間の関係を説明するための図である。
【図１１】ベンド転移の起点の密度と転移時間の関係を説明するための図である。
【図１２】比較例の液晶表示装置の配向制御層の配向処理を説明するための図である。
【符号の説明】
【００６６】
３，４  基板
５  液晶層
１１  ＴＦＴ
１２  ゲート電極
１３  ゲート絶縁膜
１４  半導体層
１５  ソース電極
１６  ドレイン電極
１７  絶縁層
１８  走査線
１９  信号線
２２  画素電極
２３，２４  配向制御層
２５  ブラックマトリクス層
２６Ｒ，２６Ｇ  カラーフィルタ層
２７  対向電極
【図１】
2007178835.tif 000003
【図２】
2007178835.tif 000004
【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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