(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
マトリックス状に形成された画素電極と、前記画素電極上に形成された第１の垂直配向膜とを有する第１の基板と、対向電極と、前記対向電極上に形成された第２の垂直配向膜とを有する第２の基板と、前記第１の垂直配向膜と前記第２の垂直配向膜とが対向するように配置された前記第１の基板と前記第２の基板との間に封入された液晶とを有する液晶表示パネルであって、
前記画素電極と前記第１の垂直配向膜との間、及び／又は前記対向電極と前記第２の垂直配向膜との間に、各前記画素電極面に沿って誘電率が徐々に変化するように形成された誘電体層を有することを特徴とする液晶表示パネル。
【請求項２】
請求項１記載の液晶表示パネルにおいて、
前記誘電体層は、前記各画素電極のほぼ中心線に対して誘電率がほぼ対称に変化するように形成されていることを特徴とする液晶表示パネル。
【請求項３】
マトリックス状に形成された画素電極と、前記画素電極上に形成された第１の垂直配向膜とを有する第１の基板と、対向電極と、前記対向電極上に形成された第２の垂直配向膜とを有する第２の基板と、前記第１の垂直配向膜と前記第２の垂直配向膜とが対向するように配置された前記第１の基板と前記第２の基板との間に封入された液晶とを有する液晶表示パネルであって、
前記第１の垂直配向膜及び／又は前記第２の垂直配向膜は、各前記画素電極面に沿って誘電率が徐々に変化するように形成されていることを特徴とする液晶表示パネル。
【請求項４】
請求項３記載の液晶表示パネルにおいて、
前記第１の垂直配向膜及び／又は前記第２の垂直配向膜は、前記各画素電極のほぼ中心線に対して誘電率がほぼ対称に変化するように形成されていることを特徴とする液晶表示パネル。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の液晶表示パネルにおいて、
前記液晶は、負の誘電率異方性を有する液晶であることを特徴とする液晶表示パネル。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか１項に記載の液晶表示パネルにおいて、
前記第１の垂直配向膜及び前記第２の垂直配向膜には、ラビング処理が行われていないことを特徴とする液晶表示パネル。
【請求項７】
マトリックス状に形成された画素電極と、前記画素電極上に形成された第１の垂直配向膜とを有する第１の基板と、対向電極と、前記対向電極上に形成された第２の垂直配向膜とを有する第２の基板と、前記第１の垂直配向膜と前記第２の垂直配向膜とが対向するように配置された前記第１の基板と前記第２の基板との間に封入された液晶と、前記画素電極と前記第１の垂直配向膜との間、及び／又は前記対向電極と前記第２の垂直配向膜との間に、各前記画素電極面に沿って膜厚が徐々に変化するように形成された誘電体層とを有する液晶表示パネルの製造方法であって、
前記画素電極上及び／又は前記対向電極上に感光性材料より成る誘電体層を成膜し、前記各画素電極に対応するように光の透過率がマスク面に沿って徐々に変化するマスクを用いて前記誘電体層を露光し、この後前記誘電体層を現像することにより、前記各画素電極に沿って膜厚が徐々に変化する前記誘電体層を形成することを特徴とする液晶表示パネルの製造方法。
【請求項８】
マトリックス状に形成された画素電極と、前記画素電極上に形成された第１の垂直配向膜とを有する第１の基板と、対向電極と、前記対向電極上に形成された第２の垂直配向膜とを有する第２の基板と、前記第１の垂直配向膜と前記第２の垂直配向膜とが対向するように配置された前記第１の基板と前記第２の基板との間に封入された液晶と、前記画素電極と前記第１の垂直配向膜との間、及び／又は前記対向電極と前記第２の垂直配向膜との間に、各前記画素電極面に沿って誘電率が徐々に変化するように形成された誘電体層とを有する液晶表示パネルの製造方法であって、
前記画素電極上及び／又は前記対向電極上に感光性材料より成る誘電体層を成膜し、前記各画素電極に対応するように光の透過率がマスク面に沿って徐々に変化するマスクを用いて前記誘電体層を露光して前記誘電体層の膜質を変化することにより、前記各画素電極に沿って誘電率が徐々に変化する前記誘電体層を形成することを特徴とする液晶表示パネルの製造方法。
【請求項９】
マトリックス状に形成された画素電極と、前記画素電極上に形成された第１の垂直配向膜とを有する第１の基板と、対向電極と、前記対向電極上に形成された第２の垂直配向膜とを有する第２の基板と、前記第１の垂直配向膜と前記第２の垂直配向膜とが対向するように配置された前記第１の基板と前記第２の基板との間に封入された液晶とを有し、前記第１の垂直配向膜及び／又は前記第２の垂直配向膜は、各前記画素電極面に沿って膜厚が徐々に変化するように形成されていることを特徴とする液晶表示パネルの製造方法であって、
前記画素電極上及び／又は前記対向電極上に感光性の誘電体である前記第１の垂直配向膜及び／又は前記第２の垂直配向膜を成膜し、前記各画素電極に対応するように光の透過率がマスク面に沿って徐々に変化するマスクを用いて前記第１の垂直配向膜及び／又は前記第２の垂直配向膜を露光し、この後前記第１の垂直配向膜及び／又は前記第２の垂直配向膜を現像することにより、前記各画素電極に沿って膜厚が徐々に変化する前記第１の垂直配向膜及び／又は前記第２の垂直配向膜を形成することを特徴とする液晶表示パネルの製造方法。
【請求項１０】
マトリックス状に形成された画素電極と、前記画素電極上に形成された第１の垂直配向膜とを有する第１の基板と、対向電極と、前記対向電極上に形成された第２の垂直配向膜とを有する第２の基板と、前記第１の垂直配向膜と前記第２の垂直配向膜とが対向するように配置された前記第１の基板と前記第２の基板との間に封入された液晶とを有し、前記第１の垂直配向膜及び／又は前記第２の垂直配向膜は、各前記画素電極面に沿って誘電率が徐々に変化するように形成されていることを特徴とする液晶表示パネルの製造方法であって、
前記画素電極上及び／又は前記対向電極上に感光性の誘電体である前記第１の垂直配向膜及び／又は前記第２の垂直配向膜を成膜し、前記各画素電極に対応するように光の透過率がマスク面に沿って徐々に変化するマスクを用いて前記第１の垂直配向膜及び／又は前記第２の垂直配向膜を露光して前記第１の垂直配向膜及び／又は前記第２の垂直配向膜の膜質を変化することにより、前記各画素電極に沿って誘電率が徐々に変化する前記第１の垂直配向膜及び／又は前記第２の垂直配向膜を形成することを特徴とする液晶表示パネルの製造方法。
【請求項１１】
請求項７乃至１０記載の液晶表示パネルの製造方法において、
前記マスクは、対応する前記各画素電極のほぼ中心線に対して光の透過率がそれぞれほぼ対称になるように形成されていることを特徴とする液晶表示パネルの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶表示パネル及びその製造方法に係り、特に視野角の広い液晶表示パネル及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、液晶ディスプレイ装置は、薄型、軽量、低電圧駆動、低消費電力といった特徴を生かして各種電子機器に広く用いられるようになってきている。特に、ＴＦＴ（Thin Film Transistor）等の能動素子が画素毎に形成されたアクティブマトリクス（active matrix）方式の液晶表示パネルでは、ＣＲＴに匹敵するほどの表示品質が得られるようになってきた。
【０００３】
しかし、このようなアクティブマトリクス方式の液晶表示パネルでも、視野角についてはＣＲＴに比べて狭いのが現状である。そこで、視野角の広い液晶表示パネルの開発が切望されている。
液晶表示パネルは、図１７に示すように、２枚のガラス基板１１２、１３２間に液晶１３８を封入し、これらのガラス基板１１２、１３２の上下に吸収軸が互いに直交する偏光板１４０、１４２を設けることにより構成されている。ガラス基板１１２上には、ＴＦＴ等の能動素子（図示せず）、バスライン（図示せず）、及び透明な画素電極１１０等が形成されており、これらの上には配向膜１３０が形成されている。また、ガラス基板１３２下には、透明な対向電極１３４、カラーフィルタ（図示せず）等が形成されており、これらの下には配向膜１３６が形成されている。配向膜１３０、１３６は、液晶分子を所望の方向に配向するためのものである。配向膜１３０、１３６の種類を適宜選択することにより、また、配向膜１３０、１３６にラビング処理を行うことにより、液晶分子の配向方向をガラス基板１１２、１３２に対して平行、垂直、あるいは傾斜して配向することができる。
【０００４】
次に、配向膜１３０と配向方向との関係について図１８を用いて説明する。図１８は、液晶分子の配向方向を示す概念図である。なお、図１８では、便宜上、液晶分子１３８ａとガラス基板１１２以外の構成要素は省略している。
図１８（ａ）に示すように液晶分子１３８ａをガラス基板１１２に対して平行に配向したい場合、すなわちプレチルト角を約０°にしたい場合には、水平配向膜１３０（図１７参照）が用いられる。
【０００５】
また、図１８（ｂ）に示すように液晶分子１３８ａをガラス基板１１２に対して垂直に配向したい場合、すなわちプレチルト角を約９０°にしたい場合には、垂直配向膜１３０（図１７参照）が用いられる。
また、図１８（ｃ）に示すように液晶分子１３８ａをガラス基板１１２に対して傾斜配向させたい場合には、レーヨン等の布により配向膜１３０の表面を一定方向に擦るラビング処理が行われるのが一般的である。例えば、垂直配向膜１３０にラビング処理を行えば、図１８（ｃ）に示すように、液晶分子はガラス基板１１２に対して垂直方向からやや傾いた方向に配向され、プレチルト角は９０°より小さくなる。
【０００６】
次に、画素電極１１０と対向電極１３４との間に電圧を印加した場合の液晶分子１３８ａの配列方向について図１９及び図２０を用いて説明する。図１９は、水平配向膜と正の誘電率異方性を有するネマティック液晶とを用いた液晶表示パネルの液晶分子の配列方向を示す概念図である。図２０は、垂直配向膜と負の誘電率異方性を有するネマティック液晶とを用いた液晶表示パネルの液晶分子の配列方向を示す概念図である。
【０００７】
通常、水平配向膜１３０、１３６を用いた場合には、正の誘電率異方性を有するネマティック液晶１３８が用いられる。正の誘電率異方性とは、画素電極１１０と対向電極１３４との間に電圧を印加したときに液晶分子１３８ａが電界の方向に沿って配列することをいう。水平配向膜１３０、１３６と正の誘電率異方性を有するネマティック液晶１３８とを用いた液晶表示パネルにおいては、画素電極１１０と対向電極１３４との間に電圧を印加していない場合には、図１９（ａ）に示すように、液晶分子１３８ａが水平配向膜１３０、１３６の作用により水平配向膜１３０、１３６に対して平行に配向される。そして、画素電極１１０と対向電極１３４との間の電圧を徐々に高くしていくと、しきい値電圧を境に液晶分子１３８ａが電界の方向に向き始め、やがて図１９（ｂ）に示すように液晶分子１３８ａはガラス基板１１２、１３２に対してほぼ垂直に配列される。
【０００８】
一方、垂直配向膜１３０、１３６を用いた場合には、通常、負の誘電率異方性を有するネマティック液晶１３８が用いられる。垂直配向膜１３０、１３６と負の誘電率異方性を有するネマティック液晶１３８とを用いた液晶表示パネルでは、画素電極１１０と対向電極１３４との間に電圧を印加していない場合には、図２０（ａ）に示すように、液晶分子１３８ａが垂直配向膜１３０、１３６の作用によりガラス基板１１２、１３２に対して垂直に配向される。そして、画素電極１１０と対向電極１３４との間の電圧を徐々に高くしていくと、しきい値電圧を境に液晶分子１３８ａが電界と垂直の方向に向き始め、やがて図２０（ｂ）に示すように液晶分子１３８ａはガラス基板１１２、１３２に対してほぼ平行に配列される。
【０００９】
ところが、液晶分子１３８ａが垂直配向膜１３０、１３６に対して完全に垂直に配向されている場合には、画素電極１１０と対向電極１３４との間に印加する電圧を高くしていったときに液晶分子１３８ａの配列方向が一定方向に揃わない。液晶分子１３８ａの配列方向が一定方向に揃わないと、画素電極１１０と対向電極１３４との間に電圧を印加することにより所望の光の透過率を得ることができない。そこで、図２１（ａ）に示すように、配向膜１３０、１３６に所定の方向のラビング処理を行うことにより液晶分子１３８ａを一定方向に傾斜配向し、画素電極１１０と対向電極１３４との間に電圧を印加したときに、図２１（ｂ）に示すように液晶分子１３８ａが一定方向に揃って傾いていくようにしている。
【００１０】
このような従来の液晶表示パネルは、図２２に示すような等コントラスト曲線が得られる。図２２は、液晶表示パネル面の法線方向に対して０°乃至８０°の範囲であらゆる方向から見たときの等コントラスト曲線である。
また、このような従来の液晶表示パネルを液晶表示パネル面の法線方向から見ると、図２３に示すような電圧−透過率特性が得られる。図２３は、横軸に画素電極１１０と対向電極１３４との間に印加する電圧を示し、縦軸に光の透過率を示したものである。このように液晶表示パネル面の法線方向、すなわち液晶パネルの正面方向から液晶表示パネルを見た場合には、図２３に示すような良好な電圧−透過率特性が得られる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の液晶表示パネルは、液晶表示パネルの法線方向に対して一定角度傾いた方向から見ると、図２４に示すような電圧−透過率特性となっていた。図２４では、印加電圧が高い場合の方が、印加電圧が低い場合よりも低い透過率になってしまう電圧範囲があり、これにより液晶表示パネルの階調反転が発生してしまう。
【００１２】
図２５は、液晶表示パネル面の法線方向に対して０°乃至８０°の範囲であらゆる方向から見たときに、階調反転が発生する視角領域を斜線部として示したものである。図２５からわかるように、従来の液晶表示パネルは、広い視角領域にわたって階調反転が生じてしまうものであり、これが表示品質が低い要因となっていた。
【００１３】
また、液晶分子１３８ａを配向するためのラビング処理では、静電気等を発生することがあり、また、塵、埃等が配向膜１３０、１３６に付着してしまうことがあり、液晶表示パネルの製造歩留まりが低い原因となっていた。
本発明の目的は、階調反転が発生しにくい、優れた液晶表示パネル及びその製造方法を提供することにある。
【００１４】
また、本発明の他の目的は、ラビング処理を行うことなく液晶分子を所定の方向に配列することができる液晶表示パネル及びその製造方法を提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、マトリックス状に形成された画素電極と、前記画素電極上に形成された第１の垂直配向膜とを有する第１の基板と、対向電極と、前記対向電極上に形成された第２の垂直配向膜とを有する第２の基板と、前記第１の垂直配向膜と前記第２の垂直配向膜とが対向するように配置された前記第１の基板と前記第２の基板との間に封入された液晶とを有する液晶表示パネルであって、前記画素電極と前記第１の垂直配向膜との間、及び／又は前記対向電極と前記第２の垂直配向膜との間に、各前記画素電極面に沿って誘電率が徐々に変化するように形成された誘電体層を有することを特徴とする液晶表示パネルにより達成される。これにより、各画素において電界強度が強い領域から順に液晶分子の配列方向が変化していくので、階調反転が発生しにくい、優れた液晶表示パネルを提供することができる。また、各画素電極に沿って誘電率が徐々に変化するように誘電体層を形成したので、電界の方向が基板に対して一定角度傾いた方向となるため、ラビング処理を行うことなく、ネマティック液晶の液晶分子を一定方向に揃うように配列することができる。
【００１７】
また、上記の液晶表示パネルにおいて、前記誘電体層は、前記各画素電極のほぼ中心線に対して誘電率がほぼ対称に変化するように形成されていることが望ましい。
【００１８】
また、上記目的は、マトリックス状に形成された画素電極と、前記画素電極上に形成された第１の垂直配向膜とを有する第１の基板と、対向電極と、前記対向電極上に形成された第２の垂直配向膜とを有する第２の基板と、前記第１の垂直配向膜と前記第２の垂直配向膜とが対向するように配置された前記第１の基板と前記第２の基板との間に封入された液晶とを有する液晶表示パネルであって、前記第１の垂直配向膜及び／又は前記第２の垂直配向膜は、各前記画素電極面に沿って誘電率が徐々に変化するように形成されていることを特徴とする液晶表示パネルにより達成される。これにより、各画素において電界強度が強い領域から順に液晶分子の配列方向が変化していくので、階調反転が発生しにくい、優れた液晶表示パネルを提供することができる。また、各画素電極に沿って誘電率が徐々に変化するように配向膜を形成したので、電界の方向が基板に対して一定角度傾いた方向となるため、ラビング処理を行うことなく、ネマティック液晶の液晶分子を一定方向に揃うように配列することができる。
【００１９】
また、上記の液晶表示パネルにおいて、前記第１の垂直配向膜及び／又は前記第２の垂直配向膜は、前記各画素電極のほぼ中心線に対して誘電率がほぼ対称に変化するように形成されていることが望ましい。
また、上記の液晶表示パネルにおいて、前記液晶は、負の誘電率異方性を有する液晶であることを特徴とする液晶表示パネルが望ましい。
【００２０】
また、上記の液晶表示パネルにおいて、前記第１の垂直配向膜及び前記第２の垂直配向膜には、ラビング処理が行われていないことが望ましい。
また、上記目的は、マトリックス状に形成された画素電極と、前記画素電極上に形成された第１の垂直配向膜とを有する第１の基板と、対向電極と、前記対向電極上に形成された第２の垂直配向膜とを有する第２の基板と、前記第１の垂直配向膜と前記第２の垂直配向膜とが対向するように配置された前記第１の基板と前記第２の基板との間に封入された液晶と、前記画素電極と前記第１の垂直配向膜との間、及び／又は前記対向電極と前記第２の垂直配向膜との間に、各前記画素電極面に沿って膜厚が徐々に変化するように形成された誘電体層とを有する液晶表示パネルの製造方法であって、前記画素電極上及び／又は前記対向電極上に感光性材料より成る誘電体層を成膜し、前記各画素電極に対応するように光の透過率がマスク面に沿って徐々に変化するマスクを用いて前記誘電体層を露光し、この後前記誘電体層を現像することにより、前記各画素電極に沿って膜厚が徐々に変化する前記誘電体層を形成することを特徴とする液晶表示パネルの製造方法により達成される。これにより、各画素において電界強度が強い領域から順に液晶分子の配列方向が変化していくようにすることができるので、階調反転が発生しにくい、優れた液晶表示パネルを製造することができる。また、各画素電極面に沿って膜厚が徐々に変化するように誘電体層を形成したので、電界の方向が基板に対して一定角度傾いた方向となるため、ラビング処理を行うことなく、ネマティック液晶の液晶分子を一定方向に揃うように配列することができる。
【００２１】
また、上記目的は、マトリックス状に形成された画素電極と、前記画素電極上に形成された第１の垂直配向膜とを有する第１の基板と、対向電極と、前記対向電極上に形成された第２の垂直配向膜とを有する第２の基板と、前記第１の垂直配向膜と前記第２の垂直配向膜とが対向するように配置された前記第１の基板と前記第２の基板との間に封入された液晶と、前記画素電極と前記第１の垂直配向膜との間、及び／又は前記対向電極と前記第２の垂直配向膜との間に、各前記画素電極面に沿って誘電率が徐々に変化するように形成された誘電体層とを有する液晶表示パネルの製造方法であって、前記画素電極上及び／又は前記対向電極上に感光性材料より成る誘電体層を成膜し、前記各画素電極に対応するように光の透過率がマスク面に沿って徐々に変化するマスクを用いて前記誘電体層を露光して前記誘電体層の膜質を変化することにより、前記各画素電極に沿って誘電率が徐々に変化する前記誘電体層を形成することを特徴とする液晶表示パネルの製造方法により達成される。これにより、各画素において電界強度が強い領域から順に液晶分子の配列方向が変化していくようにすることができるので、階調反転が発生しにくい、優れた液晶表示パネルを製造することができる。また、各画素電極に沿って誘電率が徐々に変化するように誘電体層を形成したので、電界の方向が基板に対して一定角度傾いた方向となるため、ラビング処理を行うことなく、ネマティック液晶の液晶分子を一定方向に揃うように配列することができる。
【００２２】
また、上記目的は、マトリックス状に形成された画素電極と、前記画素電極上に形成された第１の垂直配向膜とを有する第１の基板と、対向電極と、前記対向電極上に形成された第２の垂直配向膜とを有する第２の基板と、前記第１の垂直配向膜と前記第２の垂直配向膜とが対向するように配置された前記第１の基板と前記第２の基板との間に封入された液晶とを有し、前記第１の垂直配向膜及び／又は前記第２の垂直配向膜は、各前記画素電極面に沿って膜厚が徐々に変化するように形成されていることを特徴とする液晶表示パネルの製造方法であって、前記画素電極上及び／又は前記対向電極上に感光性の誘電体である前記第１の垂直配向膜及び／又は前記第２の垂直配向膜を成膜し、前記各画素電極に対応するように光の透過率がマスク面に沿って徐々に変化するマスクを用いて前記第１の垂直配向膜及び／又は前記第２の垂直配向膜を露光し、この後前記第１の垂直配向膜及び／又は前記第２の垂直配向膜を現像することにより、前記各画素電極に沿って膜厚が徐々に変化する前記第１の垂直配向膜及び／又は前記第２の垂直配向膜を形成することを特徴とする液晶表示パネルの製造方法により達成される。これにより、各画素において電界強度が強い領域から順に液晶分子の配列方向が変化していくようにすることができるので、階調反転が発生しにくい、優れた液晶表示パネルを製造することができる。また、各画素電極に沿って膜厚が徐々に変化するように配向膜を形成したので、電界の方向が基板に対して一定角度傾いた方向となるため、ラビング処理を行うことなく、ネマティック液晶の液晶分子を一定方向に揃うように配列することができる。
【００２３】
また、上記目的は、マトリックス状に形成された画素電極と、前記画素電極上に形成された第１の垂直配向膜とを有する第１の基板と、対向電極と、前記対向電極上に形成された第２の垂直配向膜とを有する第２の基板と、前記第１の垂直配向膜と前記第２の垂直配向膜とが対向するように配置された前記第１の基板と前記第２の基板との間に封入された液晶とを有し、前記第１の垂直配向膜及び／又は前記第２の垂直配向膜は、各前記画素電極面に沿って誘電率が徐々に変化するように形成されていることを特徴とする液晶表示パネルの製造方法であって、前記画素電極上及び／又は前記対向電極上に感光性の誘電体である前記第１の垂直配向膜及び／又は前記第２の垂直配向膜を成膜し、前記各画素電極に対応するように光の透過率がマスク面に沿って徐々に変化するマスクを用いて前記第１の垂直配向膜及び／又は前記第２の垂直配向膜を露光して前記第１の垂直配向膜及び／又は前記第２の垂直配向膜の膜質を変化することにより、前記各画素電極に沿って誘電率が徐々に変化する前記第１の垂直配向膜及び／又は前記第２の垂直配向膜を形成することを特徴とする液晶表示パネルの製造方法により達成される。これにより、各画素において電界強度が強い領域から順に液晶分子の配列方向が変化していくようにすることができるので、階調反転が発生しにくい、優れた液晶表示パネルを製造することができる。また、各画素電極に沿って誘電率が徐々に変化するように配向膜を形成したので、電界の方向が基板に対して一定角度傾いた方向となるため、ラビング処理を行うことなく、ネマティック液晶の液晶分子を一定方向に揃うように配列することができる。
【００２４】
また、上記の液晶表示パネルの製造方法において、前記マスクは、対応する前記各画素電極のほぼ中心線に対して光の透過率がそれぞれほぼ対称になるように形成されていることが望ましい。
【００２５】
【発明の実施の形態】
［第１実施形態］
本発明の第１実施形態による液晶表示パネルを図１乃至図８を用いて説明する。図１は、本実施形態による液晶表示パネルのパターンレイアウトを示す上面図である。図２は、本実施形態による液晶表示パネルを示す断面図である。図３は、本実施形態による液晶表示パネルの誘電体層を形成する際に用いるマスクの遮光部を示す上面図である。図４は、本実施形態による液晶表示パネルのネマティック液晶における等電位線及び電界の方向を示す断面図である。図５及び図６は、本実施形態による液晶表示パネルの液晶分子の配列方向の変化を示す動作概念図である。図７は、本実施形態による液晶表示パネルの電圧−透過率特性を示すグラフである。図８は、本実施形態による液晶表示パネルの階調反転が発生する視角領域を示すグラフである。
【００２６】
まず、本実施形態による液晶表示パネルのパターンレイアウトを図１を用いて説明する。透明の画素電極１０は、ガラス等より成る透明の基板１２（図２参照）上にマトリクス状に形成されている。各画素電極１０には薄膜トランジスタ１４が形成されている。薄膜トランジスタ１４のゲート電極１６を共通接続するため、図１の横方向に延びるゲートバスライン１８が形成されている。また、薄膜トランジスタ１４のドレイン電極２０を共通接続するため、図１の縦方向に延びるドレインバスライン２２が形成されている。画素電極１０とソース電極２４とは、コンタクトホール２６を介して接続されている。
【００２７】
次に、本実施形態による液晶表示パネルの１画素における断面図を図２を用いて説明する。図２は、液晶表示パネルの断面を図１の一点鎖線に沿って示したものである。
基板１２上には、画素電極１０が形成されている。画素電極１０上には、膜厚がテーパ状に変化する誘電体層２８が形成されている。誘電体層２８上には、垂直配向膜３０が形成されている。垂直配向膜３０は、例えば、日本合成ゴム製の垂直配向材料JALS-204を転写印刷により塗布し、この後焼成することにより形成される。
【００２８】
また、基板１２に離間して、ガラス等より成る透明の基板３２が設けられている。基板３２下には、カラーフィルタ（図示せず）、透明の対向電極３４が形成されている。対向電極３４下には、垂直配向膜３６が形成されている。垂直配向膜３６は、日本合成ゴム製の垂直配向材料JALS-204を転写印刷により塗布し、この後焼成することにより形成される。
【００２９】
このようにして各構成要素が形成された２枚の基板１２、３２は、直径３．５μｍのスペーサ（図示せず）を介して貼り合わせられている。そして２枚の基板１２、３２の間には、負の誘電率異方性を有するネマティック液晶３８が封入されている。負の誘電率異方性を有するネマティック液晶３８としては、例えばメルク製のMJ95785が用いられている。
【００３０】
また、基板１２下には偏光板４０が設けられ、基板３２上には偏光板４２が設けられている。偏光板４０と偏光板４２とは、光の吸収軸が互いに直交するように設けられている。
次に、本実施形態による液晶表示パネルの誘電体層２８の形成方法について説明する。
【００３１】
まず、画素電極１０上に感光性ポリイミド材料を転写印刷により塗布する。感光性ポリイミド材料としては、例えば、宇部興産製のリソコートPI−400を用いればよい。
次に、光の透過率分布がマスク面に沿って徐々に変化するマスクを用いて露光する。感光性ポリイミド材料がポジ型である場合は、誘電体層２８の膜厚を厚くしたい領域ほど光の透過率が大きくなるようにし、誘電体層２８の膜厚を薄くしたい領域ほど光の透過率が小さくなるようにする。光の透過率分布がマスク面に沿って徐々に変化するマスクは、例えば光の透過率を小さくしたい領域には微小なドット状の遮光部４４を高い密度で形成し（図３（ａ）参照）、光の透過率を大きくしたい領域には微小なドット状の遮光部４４を低い密度で形成する（図３（ｂ）参照）ことにより作成される。
【００３２】
この後、現像を行うと膜厚がテーパ状に変化する誘電体層２８が形成される。次に、本実施形態による液晶表示パネルの動作を図４乃至図６を用いて説明する。
図４は、画素電極１０と対向電極３４との間に所定の電圧を印加したときの、ネマティック液晶３８における等電位線４６及び電界の方向４８を示したものである。なお、図４では、便宜上、基板１２、３２、及びネマティック液晶３８以外の構成要素を省略している。
【００３３】
図４からわかるように、ＡＢ近傍における等電位線４６の間隔は最も密であり、ＣＤ近傍に向かって等電位線４６の間隔が徐々に疎になっている。等電位線４６の間隔が各領域で異なっているのは、ネマティック液晶３８と誘電体層２８とにより、画素電極１０と対向電極３４との間に印加した電圧が分圧されるためである。画素電極１０と対向電極３４との間に印加した電圧は、ネマティック液晶３８とＡＢからＣＤに向かって膜厚が徐々に厚くなる誘電体層２８とにより分圧され、これによりＡＢからＣＤに向かって等電位線４６の密度が徐々に疎になっていく。なお、等電位線４６の間隔が最も密であるＡＢ近傍では電界強度は最も強く、等電位線４６の間隔が最も疎であるＣＤ近傍では電界強度は最も弱い。
【００３４】
また、誘電体層２８の膜厚がＡＢからＣＤに向かって徐々に厚くなるため、図４に示すように、等電位線４６は基板１２、３２に対して水平とはならない。このため、等電位線４６に対して垂直な電界の方向４８は、基板１２、３２に対して垂直とはならず、一定角度傾いた方向となる。
等電位線４６の間隔が最も密であるＡＢ近傍では電界強度は最も強く、等電位線４６の間隔が最も疎であるＣＤ近傍では電界強度は最も弱いので、画素電極１０と対向電極３４との間の印加電圧を徐々に高くしていったとき、液晶分子３８ａの配列方向は図５及び図６のようにＡＢ近傍から順に変化していく。図５及び図６は、画素電極１０と対向電極３４との間に印加する電圧を徐々に高くしていったときの液晶分子３８ａの配列方向を示す断面図である。なお、図５及び図６では、便宜上、基板１２、３２、及びネマティック液晶３８の液晶分子３８ａ以外の構成要素を省略している。
【００３５】
図５（ａ）は、画素電極１０と対向電極３４との間に電圧を印加していない場合の液晶分子３８ａの配列方向を示している。液晶分子３８ａは垂直配向膜３０、３６の作用により基板１２、３２に対してほぼ垂直に配列している。
そして、画素電極１０と対向電極３４との間に印加する電圧を徐々に高くしていくと、ＡＢ近傍の電界強度が最も強いため、図５（ｂ）に示すようにＡＢ近傍の液晶分子３８ａから順に配列方向が変化していく。ネマティック液晶３８は負の誘電率異方性を有しているので、液晶分子３８ａは電界の方向４８（図４参照）に対して垂直になるように配列方向が変化していく。電界の方向４８は、基板１２、３２に対して垂直ではなく、基板１２、３２に対して一定角度傾いた方向となるため、液晶分子３８ａの配列方向は一定方向に揃って変化していく。
【００３６】
更に、画素電極１０と対向電極３４との間に印加する電圧を徐々に高くしていくと、液晶分子３８ａは電界強度に応じて配列方向が変化していく（図５（ｃ）、図６（ａ）、及び図６（ｂ）参照）。ＣＤ近傍の電界強度は最も弱いため、画素電極１０と対向電極３４との間に印加する電圧を十分高くするまで配列方向は変化しない。そして画素電極１０と対向電極３４との間の電圧が所定の電圧に達すると、図６（ｃ）に示すようにＡＢ乃至ＣＤ近傍の液晶分子３８ａがすべて基板１２、３２とほぼ水平方向に配列される。
【００３７】
次に、本実施形態による液晶表示パネルの特性を図７及び図８を用いて説明する。図７（ａ）は、図４の−θ方向から見た場合の電圧−透過率特性を示しており、図７（ｂ）は、図４の＋θ方向から見た場合の電圧−透過率特性を示している。なお、−θ方向、＋θ方向とも、液晶表示パネル面の法線方向を基準とした角度である。また、図７（ａ）、図７（ｂ）とも、横軸には画素電極１０と対向電極３４との間に印加する電圧が示され、縦軸には光の透過率が示されている。細線は、図１の画素電極１０上の６つの領域１０ａ乃至１０ｆにおける透過率をそれぞれ求めたものであり、太線は、細線で示した６つの領域の光の透過率の平均を求めたものである。
【００３８】
画素電極１０と対向電極３４との間の印加電圧を徐々に高くしていくと、ＡＢ近傍の電界強度が最も高いため、液晶分子３８ａの配列方向はＡＢ近傍から順に変化していき、図７（ａ）に示すように、細線で示す光の透過率特性にはそれぞれずれが生じる。また、細線で示す光の透過率特性では、印加電圧が低い場合の方が、印加電圧が高い場合よりも高い透過率を得られてしまう電圧範囲がある。ところが、人間の目は細部までとらえることができないので、細線の電圧−透過率特性が平均化された太線の電圧−透過率特性で見えることになる。太線の電圧−透過率特性では、印加電圧に対して透過率が極端に低下することはなくほぼ漸増しており、良好な電圧−透過率特性が得られている。
【００３９】
また、図７（ｂ）に示すように、＋θ方向から液晶表示パネルを見た場合は、細線の光の透過率特性、太線の平均化された光の透過率特性とも印加電圧に対して透過率が漸増しており、良好な電圧−透過率特性が得られている。
このような光の透過率特性を有する液晶表示パネルでは、階調反転が発生する視角領域は図８のようになる。図８は、液晶表示パネル面の法線方向に対して０°乃至８０°の範囲であらゆる方向から見たときに、階調反転が発生する視角領域を斜線部として示したものである。図２５に示す従来の液晶表示パネルの階調反転が発生する視角領域と比べて、階調反転が発生する視角領域が非常に狭くなっている。
【００４０】
このように、本実施形態によれば、膜厚がテーパ状に変化する誘電体層を形成することにより、ＡＢ近傍から順に液晶分子の配列方向が変化していくようにしたので、階調反転が発生しにくい、優れた液晶表示パネルを提供することができる。
また、膜厚がテーパ状に変化する誘電体層上に垂直配向膜を形成したので、電界の方向が基板に対して一定角度傾いた方向となるため、ラビング処理を行うことなく、ネマティック液晶の液晶分子を一定方向に揃うように配列することができる。
【００４１】
［第２実施形態］
本発明の第２実施形態による液晶表示パネルを図９乃至図１５を用いて説明する。図９は、本実施形態による液晶表示パネルのパターンレイアウトを示す上面図である。図１０は、本実施形態による液晶表示パネルを示す断面図である。なお、図１０は、図９の一点鎖線に沿った断面を示したものである。図１１は、ネマティック液晶における等電位線及び電界の方向を示す断面図である。図１２及び図１３は、本実施形態による液晶表示パネルの液晶分子の配列方向の変化を示す動作概念図である。図１４は、本実施形態による液晶表示パネルの電圧−透過率特性を示すグラフである。図１５は、本実施形態による液晶表示パネルの階調反転が発生する視角領域を示すグラフである。図１乃至図８に示す第１実施形態による液晶表示パネルと同一の構成要素には、同一の符号を付して説明を省略または簡潔にする。
【００４２】
本実施形態による液晶表示パネルの構成は、図１０に示すように、誘電体層２８の膜厚が、ＡＢ（図９参照）からＣＤ（図９参照）に向かって厚くなり、また、ＥＦ（図９参照）からＣＤに向かって厚くなるように形成されている他は、第１実施形態と同様である。
次に、本実施形態による液晶表示パネルの動作を図１１乃至図１３を用いて説明する。
【００４３】
図１１は、画素電極１０と対向電極３４との間に所定の電圧を印加したときの、ネマティック液晶３８における等電位線４６及び電界の方向４８を示したものである。なお、図１１では、便宜上、基板１２、３２、及びネマティック液晶３８以外の構成要素を省略している。
図１１からわかるように、ＡＢ及びＥＦ近傍における等電位線４６の間隔は最も密であり、ＣＤに向かってそれぞれ等電位線４６の間隔が徐々に疎になっている。等電位線４６の間隔が各領域で異なっているのは、ネマティック液晶３８と誘電体層２８とにより、画素電極１０と対向電極３４との間に印加した電圧が分圧されるためである。画素電極１０と対向電極３４との間に印加した電圧は、ネマティック液晶３８とＡＢからＣＤに向かって膜厚が徐々に厚くなる誘電体層２８とにより分圧され、これによりＡＢからＣＤに向かって等電位線４６の密度が徐々に疎になっていく。同様に、画素電極１０と対向電極３４との間に印加した電圧は、ネマティック液晶３８とＥＦからＣＤに向かって膜厚が徐々に厚くなる誘電体層２８とにより分圧され、これによりＥＦからＣＤに向かって等電位線４６の密度が徐々に疎になっていく。なお、等電位線の間隔が最も密であるＡＢ近傍及びＥＦ近傍では電界強度は最も強く、等電位線の間隔が最も疎であるＣＤ近傍では電界強度は最も弱い。
【００４４】
また、誘電体層２８の膜厚がＡＢからＣＤに向かって徐々に厚くなり、またＥＦからＣＤに向かって徐々に厚くなるため、図１１に示すように、等電位線４６は基板１２、３２に対して水平とはならない。このため、等電位線４６に対して垂直な電界の方向４８は、基板１２、３２に対して垂直とはならず、一定角度傾いた方向となる。
【００４５】
等電位線の間隔が最も密であるＡＢ近傍及びＥＦ近傍では電界強度は最も強く、等電位線の間隔が最も疎であるＣＤ近傍では電界強度は最も弱いので、画素電極１０と対向電極３４との間の印加電圧を徐々に高くしていったとき、液晶分子の配列方向３８ａは図１２及び図１３のようにＡＢ近傍及びＥＦ近傍から順に変化していく。図１２及び図１３は、画素電極１０と対向電極３４との間に印加する電圧を徐々に高くしていったときの液晶分子３８ａの配列方向を示す断面図である。なお、図１２及び図１３では、便宜上、基板１２、３２、及びネマティック液晶３８の液晶分子３８ａ以外の構成要素を省略している。
【００４６】
図１２（ａ）は、画素電極１０と対向電極３４との間に電圧を印加していない場合の液晶分子３８ａの配列方向を示している。液晶分子３８ａは垂直配向膜３０、３６の作用により基板１２、３２に対してほぼ垂直に配列している。
そして、画素電極１０と対向電極３４との間に印加する電圧を徐々に高くしていくと、ＡＢ近傍及びＥＦ近傍の電界強度が最も強いため、図１２（ｂ）に示すようにＡＢ近傍及びＥＦ近傍の液晶分子３８ａから順に配列方向が変化していく。ネマティック液晶３８は負の誘電率異方性を有しているので、液晶分子３８ａは電界の方向４８（図１１参照）に対して垂直になるように配列方向が変化していく。電界の方向４８は、基板１２、３２に対して垂直ではなく、基板１２、３２に対して一定角度傾いた方向となるため、液晶分子３８ａの配列方向は一定方向に揃って変化していく。
【００４７】
更に、画素電極１０と対向電極３４との間に印加する電圧を徐々に高くしていくと、液晶分子３８ａは電界強度に応じて配列方向が変化していく（図１２（ｃ）、及び図１３（ａ）参照）。ＣＤ近傍の電界強度は最も弱いため、画素電極１０と対向電極３４との間に印加する電圧を十分高くするまで配列方向は変化しない。そして画素電極１０と対向電極３４との間の電圧が所定の電圧に達すると、図１３（ｂ）に示すようにＡＢ乃至ＥＦ近傍の液晶分子３８ａがすべて基板１２、３２とほぼ水平方向に配列される。
【００４８】
次に、本実施形態による液晶表示パネルの特性を図１４及び図１５を用いて説明する。図１４は、図１１における−θ方向及び＋θ方向から見た場合の電圧−透過率特性を示している。誘電体層２８の膜厚がＣＤに対して対称であるため、−θ方向から見た場合も、＋θ方向から見た場合も同様の電圧−透過率特性となる。そして、図１４の電圧−透過率特性は、図７（ａ）及び図７（ｂ）の特性を平均化した特性となる。図１４からわかるように、印加電圧に対して透過率は漸増しており、良好な電圧−透過利得性が得られている。
【００４９】
このような光の透過率特性を有する液晶表示パネルでは、階調反転が発生する視角領域は図１５のようになる。図１５は、液晶表示パネル面の法線方向に対して０°乃至８０°の範囲であらゆる方向から見たときに、階調反転が発生する視角領域を斜線部として示したものである。図２５に示す従来の液晶表示パネルの階調反転が発生する視角領域と比べて、階調反転が発生する視角領域が非常に狭くなっている。
【００５０】
このように、本実施形態によれば、ＣＤを対称に膜厚がテーパ状に変化する誘電体層を形成することにより、ＡＢ近傍及びＥＦ近傍から順に液晶分子の配列方向が変化するようにしたので、階調反転が発生しにくい、優れた液晶表示パネルを提供することができる。
また、膜厚がテーパ状に変化する誘電体層上に垂直配向膜を形成したので、電界の方向が基板に対して一定角度傾いた方向となるため、ラビング処理を行うことなく、ネマティック液晶の液晶分子を所定の方向に配列することができる。
【００５１】
［変形実施形態］
本発明は上記実施形態に限らず種々の変形が可能である。
例えば、第１又は第２実施形態において、図１６に示すように、誘電体層を形成せずに、誘電体より成る垂直配向膜３０を用い、垂直配向膜３０の厚さをテーパ状に変化するするようにしてもよい。この場合、垂直配向膜３０と垂直配向膜３６の両者の厚さをテーパ状に変化するようにしてもよい。
【００５２】
また、第１又は第２実施形態において、誘電体層の厚さをテーパ状に厚くするのではなく、誘電体層の誘電率が画素電極面に沿って徐々に変化するようにしてもよい。このような誘電体層は、次のようにして形成される。例えば、紫外線照射によって誘電率が変化する誘電体層を形成した後、紫外線の透過率がマスク面に沿って徐々に変化するようなマスクを用いて誘電体層に紫外線を照射する。誘電体層に紫外線が照射されると、誘電体層の性質が変化し誘電率が変化するので、第１又は第２実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００５３】
また、第１又は第２実施形態において、誘電体層若しくは垂直配向膜の厚さ、又は誘電体層若しくは垂直配向膜の誘電率を、各画素電極に沿って変化させるパターンは、図２、図１０、及び図１６に示したパターンに限定されるものではなく、例えば、画素電極の中心点を中心とした同心円状とするなど様々なパターンにしてもよい。
【００５４】
また、第１又は第２実施形態において、水平配向膜と正の誘電率異方性を有するネマティック液晶とを用いてもよい。
【００５５】
【発明の効果】
以上の通り、本発明によれば、各画素において電界強度が強い領域から順に液晶分子の配列方向が変化していくので、階調反転が発生しにくい、優れた液晶表示パネルを提供することができる。
また、本発明によれば、電界の方向が基板に対して一定角度傾いた方向となるため、ラビング処理を行うことなく、ネマティック液晶の液晶分子を一定方向に揃うように配列することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態による液晶表示パネルのパターンレイアウトを示す上面図である。
【図２】本発明の第１実施形態による液晶表示パネルを示す断面図である。
【図３】本発明の第１実施形態による液晶表示パネルの誘電体層を形成する際に用いるマスクの遮光部を示す上面図である。
【図４】本発明の第１実施形態による液晶表示パネルのネマティック液晶における等電位線及び電界の方向を示す断面図である。
【図５】本発明の第１実施形態による液晶表示パネルの液晶分子の配列方向の変化を示す動作概念図（その１）である。
【図６】本発明の第１実施形態による液晶表示パネルの液晶分子の配列方向の変化を示す動作概念図（その２）である。
【図７】本発明の第１実施形態による液晶表示パネルの電圧−透過率特性を示すグラフである。
【図８】本発明の第１実施形態による液晶表示パネルの階調反転が発生する視角領域を示すグラフである。
【図９】本発明の第２実施形態による液晶表示パネルのパターンレイアウトを示す上面図である。
【図１０】本発明の第２実施形態による液晶表示パネルを示す断面図である。
【図１１】本発明の第２実施形態による液晶表示パネルのネマティック液晶における等電位線及び電界の方向を示す断面図である。
【図１２】本発明の第２実施形態による液晶表示パネルの液晶分子の配列方向の変化を示す動作概念図（その１）である。
【図１３】本発明の第２実施形態による液晶表示パネルの液晶分子の配列方向の変化を示す動作概念図（その２）である。
【図１４】本発明の第２実施形態による液晶表示パネルの電圧−透過率特性を示すグラフである。
【図１５】本発明の第２実施形態による液晶表示パネルの階調反転が発生する視角領域を示すグラフである。
【図１６】本発明の変形実施形態による液晶表示パネルを示す断面図である。
【図１７】従来の液晶表示パネルを示す断面図である。
【図１８】液晶分子の配向方向を示す概念図である。
【図１９】水平配向膜と正の誘電率異方性を有するネマティック液晶とを用いた従来の液晶表示パネルの液晶分子の配列方向を示す概念図である。
【図２０】垂直配向膜と負の誘電率異方性を有するネマティック液晶とを用いた従来の液晶表示パネルの液晶分子の配列方向を示す概念図である。
【図２１】配向膜にラビング処理をした場合の液晶分子の配列方向を示す概念図である。
【図２２】従来の液晶表示パネルの等コントラスト曲線である。
【図２３】従来の液晶表示パネルの印加電圧−透過率特性を示したグラフである。
【図２４】従来の液晶表示パネルを液晶表示パネル面の法線方向から一定角度傾いた方向から見た場合の印加電圧−透過率特性を示すグラフである。
【図２５】従来の液晶表示パネルの階調反転が発生する視角領域を示すグラフである。
【符号の説明】
１０…画素電極
１０ａ乃至１０ｆ…領域
１２…基板
１４…薄膜トランジスタ
１６…ゲート電極
１８…ゲートバスライン
２０…ドレイン電極
２２…ドレインバスライン
２４…ソース電極
２６…コンタクトホール
２８…誘電体層
３０…垂直配向膜
３２…基板
３４…対向電極
３６…垂直配向膜
３８…液晶
３８ａ…液晶分子
４０、４２…偏光板
４４…遮光部
４６…等電位線
４８…電界の方向
１１０…画素電極
１１２…ガラス基板
１３０…配向膜、垂直配向膜、水平配向膜
１３２…ガラス基板
１３４…対向電極
１３６…配向膜、垂直配向膜、水平配向膜
１３８…液晶、ネマティック液晶
１３８ａ…液晶分子
１４０、１４２…偏光板
【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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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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