(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに対向する上基板と下基板との間に液晶層が挟持され、前記液晶層の上下に上偏光層と下偏光層とを有する液晶パネルを備えた液晶表示装置であって、
前記下基板の外面側に下偏光板が設けられており、
前記下基板の内面側に部分的に反射層が形成され、表示領域内においては前記反射層上のみに前記下偏光層が形成されたことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
前記反射層と、前記下偏光層とが、平面視略同一形状に形成された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】
前記反射層より上側、又は前記反射層自体に光拡散手段が備えられたことを特徴とする請求項１又は２に記載の液晶表示装置。
【請求項４】
前記反射層及び下偏光層が設けられていない領域に、透光性の樹脂層が設けられたことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
【請求項５】
前記反射層を覆って保護層が形成され、
前記保護層上の平面視略同一位置に、前記下偏光層が形成されたことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
【請求項６】
前記下偏光層が、水溶性の二色性染料であることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
【請求項７】
互いに対向する上基板と下基板との間に液晶層が挟持され、前記液晶層の上下に上偏光層と下偏光層とを有する液晶パネルを備えた液晶表示装置の製造方法であって、
前記下基板上に部分的に反射層を形成する工程と、
前記反射層を覆って保護層を形成する工程と、
前記保護層上に水溶性のリオトロピック液晶染料材料を用いて下偏光層を形成する工程と、
前記下偏光層上に、感光性樹脂層を形成する工程と、
前記感光性樹脂層を前記反射層と平面視略同一形状にパターニングする工程と、
前記感光性樹脂層をマスク層として、前記反射層と平面視略同一形状に前記下偏光層をパターニングする工程と、
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】
互いに対向する上基板と下基板との間に液晶層が挟持され、前記液晶層の上下に上偏光層と下偏光層とを有する液晶パネルを備えた液晶表示装置の製造方法であって、
前記下基板上に反射層を形成する工程と、
前記反射層上に水溶性のリオトロピック液晶染料材料を用いて下偏光層を形成する工程と、
前記下偏光層上に感光性樹脂層を形成する工程と、
前記感光性樹脂層をパターニングする工程と、
前記感光性樹脂層をマスク層として前記下偏光層をパターニングする工程と、
前記感光性樹脂層をマスク層として前記反射層をパターニングする工程と、
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９】
互いに対向する上基板と下基板との間に液晶層が挟持され、前記液晶層の上下に上偏光層と下偏光層とを有する液晶パネルを備えた液晶表示装置の製造方法であって、
前記下基板上に部分的に反射層を形成する工程と、
前記反射層が設けられていない領域に選択的に透光性の撥水性樹脂を設け、樹脂層を形成する工程と、
前記反射層上に、水溶性のリオトロピック液晶染料材料を用いて下偏光層を形成する工程と、
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１０】
互いに対向する上基板と下基板との間に液晶層が挟持され、前記液晶層の上下に上偏光層と下偏光層とを有する液晶パネルを備えた液晶表示装置の製造方法であって、
前記下基板上に反射層を形成する工程と、
前記反射層上に透明導電材料層を形成する工程と、
前記反射層及び透明導電材料層をパターニングする工程と、
パターニングされた透明電極層上に、水溶性のリオトロピック液晶染料材料を用いて下偏光層を形成する工程と、
前記透明電極層上以外の領域に形成された下偏光層を除去する工程と、
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１１】
前記下偏光層をパターニングする工程、あるいは前記下偏光層を部分的に除去する工程が、水洗浄によることを特徴とする請求項７ないし１０のいずれか１項に記載の液晶表示装置の製造方法。
【請求項１２】
前記下偏光層を覆うように、保護層を形成する工程を含むことを特徴とする請求項７ないし１１に記載の液晶表示装置の製造方法。
【請求項１３】
前記下偏光層を形成する工程において、前記液晶材料の溶液を、塗布面に応力を印加しながら塗布することを特徴とする請求項７ないし１２のいずれか１項に記載の液晶表示装置の製造方法。
【請求項１４】
請求項１ないし７のいずれか１項に記載の液晶表示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】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶表示装置及びその製造方法、並びに電子機器に係り、特に透過モード時にも十分な明るさの表示が可能な半透過反射型の液晶表示装置の構成、及びその構成を備えた液晶装置の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、自然光や照明光などの外光を利用して表示を行う反射モードと、バックライトなどの照明装置を光源として表示を行う透過モードの両方を備えた半透過反射型の液晶表示装置が実用に供されている。このような半透過反射型液晶表示装置としては、外光を反射させるために、液晶パネルの内側に設けられた反射層の一部に、光を透過させるための透孔が形成されており、この透孔を介してバックライトの光を透過させ、透過モードの表示を行うものが知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来の半透過反射型の液晶表示装置では、反射モードの表示を行う場合に、液晶パネルに入射した光が反射層で反射されて外側へ出射される間に２回液晶層を通過するため、反射層で円偏光を反射させ、その偏光軸の回転方向を反転させることで、画素のスイッチングを行うようになっていた。この構成では、透過モードでの明暗表示を行うためには、下基板側から液晶層に入射する光を円偏光とする必要があり、その結果、上基板側の偏光板に入射する光が円偏光又は直線偏光となり、明表示では入射した円偏光の一部（概ね半分）を透過させて表示を行うこととなっていた。このように、透過モード時において液晶層に入射した光の利用効率が低いために、透過モード時に十分な輝度が得られないという問題があった。
【０００４】
本発明の目的は、透過モード時にも明るい表示が可能な半透過反射型の液晶表示装置を提供することにある。
また本発明の他の目的は、工数の著しい増加を伴うことなく、上記液晶表示装置を製造することができる液晶表示装置の製造方法を提供することにある。
さらに本発明の他の目的は、表示が明るく、視認性に優れる液晶表示部を備える電子機器を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
（液晶表示装置）
上述の、透過モード時の表示輝度が不足するという半透過反射型の液晶表示装置の問題点を解決するために、液晶パネルを構成する一対の基板の内側全面に偏光板と同等の機能を有する偏光層を設けた液晶表示装置が提案されている。
図７は、この種の半透過反射型液晶表示装置の断面構造を示す図であり、対向して配置された上基板１０１と下基板１０２との間に、液晶層１０４を挟持するとともにシール材１０５で封止した液晶パネル１００と、この液晶パネル１００の背面側（図示下側）に配設されたバックライト（照明装置）１３０とを備えて構成されている。
液晶パネル１００の上基板１０１の内面側（液晶層１０４側）に、カラーフィルタ層１１１と、平坦化膜１１２と、平面視ストライプ状に配列された複数の電極１１３と、配向膜１１４とが備えられている。また、上基板１０１の外面側（図示上面側）には、前方散乱板１１７と、位相差板１１８と、偏光板１１９とが順に積層されている。
一方、液晶パネル１００の下基板１０２の内面側（液晶層１０４側）には、反射層１２０と、偏光層１２１と、平坦化膜１２２と、平面視ストライプ状に配列された複数の電極１２３と、配向膜１２４とが備えられている。また、下基板１０２の外面側には、偏光板１２９が設けられている。また、この下基板１０２の電極１２３の延在方向は、上記上基板１０１の電極１１３の延在方向と互いに直交するように配置されている。そして、反射層１２０には、部分的に透孔１１０が設けられており、この透孔１１０を介してバックライト１３０の光を液晶層１０４に入射させるようになっている。
【０００６】
図８は、上記構成を備えた半透過反射型液晶表示装置の表示原理を説明するための説明図であり、図７に示す液晶表示装置の要部のみが図示されている。また、図８左側は反射モードにおける動作を示し、図示右側は透過モードにおける動作を示している。
図８に示すように、図７に示す液晶表示装置では、液晶層１０４に電圧を印加した状態（オン状態）とすると、反射モード、透過モードのいずれにおいても、そのドットは暗表示され、電圧を印加しない状態（オフ状態）では、そのドットは明表示されるようになっている。
【０００７】
まず、反射モードでは、図８左側に示すように、液晶パネル１００に入射した外光は、紙面に平行な透過軸を有する偏光板１１９により紙面に平行な直線偏光に変換されて液晶層１０４に入射する。ここで、液晶層１０４がオン状態の場合には、この入射光は、紙面に平行な直線偏光のまま偏光層１２１に入射し、紙面に垂直な透過軸を有する偏光層１２１により吸収されるので、ドットが暗表示される。一方、液晶層１０４がオフ状態の場合には、液晶層１０４の作用により紙面に垂直な直線偏光に変換されて偏光層１２１へ入射し、この偏光層１２１を透過された後、反射層１２０により反射され、再び偏光層１２１を透過して液晶層１０４に入射する。そして、液晶層１０４の作用により紙面に平行な直線偏光に変換され、偏光板１１９を透過されて上基板１０１の外側へ出射される。このようにして、ドットが明表示される。
【０００８】
次に、透過モードでは、図８右側に示すように、バックライト１３０から出射された光は、偏光板１２９により紙面に垂直な直線偏光に変換された後、反射層１２０に設けられた透孔１１０を通過して偏光層１２１に入射し、紙面に垂直な透過軸を有する偏光層１２１を透過して液晶層１０４に入射する。ここで、液晶層１０４がオン状態の場合には、この入射光は液晶層１０４による作用を受けずに、紙面に垂直な直線偏光のまま上基板１０１の偏光板１１９に入射し、紙面に平行な透過軸を有するこの偏光板１１９に吸収され、ドットが暗表示される。一方、液晶層１０４がオフ状態の場合には、入射光は液晶層１０４の作用により紙面に平行な直線偏光に変換されて偏光板１１９に入射する。そして、偏光板１１９を透過して外側へ出射され、ドットが明表示される。
【０００９】
このように、図７に示す偏光層１２１を基板１０１，１０２の内側に備えた液晶表示装置においては、透過モードの明表示時に液晶層１０４から偏光板１１９に入射する光が直線偏光とされていることで、偏光板１１９による光の吸収がほとんど無く、従来半透過反射型の液晶表示装置で問題となっていた透過モード時の輝度の不足の問題を解決し、明るい表示を得ることができる液晶表示装置とされている。
図７に示す液晶表示装置では、構造上、液晶層１０４に入射する光を最大限表示に利用することができるようになっているため、透過モードの表示輝度を最大で従来の２倍程度とすることができると考えられるが、実際には透過モードの表示輝度を２倍程度まで向上させることはできず、依然として反射モードとの表示輝度差が生じていた。そこで、本発明者らは、上記半透過反射型の液晶表示装置における、透過モードの輝度不足を解消するための検討を重ね、本発明を完成するに到った。
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明に係る液晶表示装置は、互いに対向する上基板と下基板との間に液晶層が挟持され、前記液晶層の上下に上偏光層と下偏光層とを有する液晶パネルを備えた液晶表示装置であって、前記下基板の外面側に下偏光板が設けられており、前記下基板の内面側に部分的に反射層が形成され、表示領域内においては前記反射層上のみに前記下偏光層が形成されたことを特徴とする。
本発明に係る液晶表示装置では、反射モード時に光を反射させるために部分的に形成された反射層と平面視略同一位置に、下偏光層が設けられており、反射層が設けられていない領域（すなわち透過表示領域）には下偏光層が形成されていない。このような構成とすることで、透過モード時の表示輝度を向上させることができ、反射モードの表示輝度との差が小さく、視認性に優れた液晶表示装置を提供することができる。
【００１１】
図７に示す構成の半透過反射型液晶表示装置における透過モードでの輝度不足の問題を解決するために、本発明者らは研究を重ね、液晶パネル１００の内面側に設けられた偏光層１２１の透過表示領域（反射層１２０に設けられた透孔１１０の平面領域）における偏光機能が、反射表示領域（すなわち反射層１２０が設けられた領域）における偏光機能よりも低くなっていることが原因であると考えた。つまり、バックライト１３０から出射されて透孔１１０に入射された光が、偏光層１２１により減衰されるために、透過モードにおける光源の利用効率が低下し、十分な輝度が得られないものと考えた。
このように反射層１２０の透孔１１０において偏光層１２１の偏光機能が低下するのは、偏光層の形成方法によるものと考えられる。より詳細には、偏光層１２１は液晶材料が溶解された溶液を反射層に塗布、乾燥固化させて形成するが、偏光層の透過軸の方向を決定するために、応力を付与しながら所定方向に延伸して形成される。このような形成方法では、平坦面である反射層１２０上では良好に液晶材料が配向されるため、良好な偏光特性を得ることができるが、透孔１１０では、反射層１２０との段差部の近傍で偏光層を構成する液晶材料の配向が乱れることとなる。従って、透孔１１０における偏光層１２１の偏光機能が、反射層１２０上よりも低下し、下基板１０２側から透孔に入射する光が減衰されることとなる。
また、このような液晶材料によって形成された偏光層は、フィルムを延伸して作成した偏光板と比較して、一般的に偏光度や透過率が劣る。そのため、バックライト１３０から出射された光が偏光層１２１と偏光板１２９を２度通過することは、透過率の劣化を招く。
これに対して、上記本発明に係る液晶表示装置によれば、反射層の透孔上に下偏光層の開口部が配置される構成とされているため、開口部を通過して液晶層に入射する光が、下偏光層により減衰されることが無く、光源の利用効率を高めることができるので、明るい表示を得ることができる。
【００１２】
次に、本発明に係る液晶表示装置においては、前記反射層と、前記下偏光層とが、平面視略同一形状に形成されることが好ましい。この構成によれば、反射層上の平面視略同一位置に、平面視略同一形状の下偏光層が形成されるので、反射層以外の領域（透過表示領域）を通過する光が、下偏光層により減衰されること無く液晶層に入射され、かつ反射表示領域（反射層と偏光層とが平面的に重なる領域）を最大化することができるので、反射モードの表示輝度を最大限確保しつつ、透過モードの表示輝度を向上させることができる。
【００１３】
次に、本発明に係る液晶表示装置においては、前記反射層より上側、又は前記反射層自体に光拡散手段が備えられた構成とすることが好ましい。この構成によれば、反射層で反射された光を拡散させることができるので、前記反射光の強度が、入射光の正反射方向で著しく大きくなり、液晶表示装置の視認性を損なうのを防止することができる。この光拡散手段としては、反射層自体に微細な凹凸形状を付与する手法や、反射層上に光拡散層を設ける手法、あるいは前方散乱板を用いる手法などを用いることができる。
【００１４】
次に、本発明に係る液晶表示装置においては、前記反射層及び下偏光層が設けられていない領域に、透光性の樹脂層が設けられた構成とすることができる。この構成によれば、前記樹脂層により反射層及び下偏光層の側端面を保護することができるとともに、部分的に形成された反射層及び下偏光層により生じる段差の高さを小さくすることができるので、下偏光層上面における平坦性を向上させることができる。従って、前記段差により液晶層の厚さが不均一になり、表示の乱れが生じるのを防ぐことができる。
【００１５】
次に、本発明に係る液晶表示装置においては、前記反射層を覆って保護層が形成され、前記保護層上の平面視略同一位置に、前記下偏光層が形成された構成とすることもできる。この構成の液晶表示装置は、部分的に形成された反射層により生じる段差を、予め保護層により平坦化し、その平坦面上に前記下偏光層部分的に形成した液晶表示装置である。このような構成とすることで、下偏光層を構成する液晶材料を良好に配向させることができ、より優れた偏光特性を有する下偏光層を形成することができるので、液晶表示装置の表示品質を向上させることができる。
【００１６】
次に、本発明に係る液晶表示装置においては、前記下偏光層が、水溶性の二色性染料色素構成されることが好ましい。このような材料は国際公開番号ＷＯ９９／０８１４０に水溶性のリオトロピック液晶染料材料として示されている。この構成によれば、前記下偏光層を容易にパターン形成することができ、製造が容易になる。
【００１７】
（液晶表示装置の製造方法）
次に、本発明に係る液晶表示装置の製造方法は、互いに対向する上基板と下基板との間に液晶層が挟持され、前記液晶層の上下に上偏光層と下偏光層とを有する液晶パネルを備えた液晶表示装置の製造方法であって、
前記下基板上に部分的に反射層を形成する工程と、
前記反射層を覆って保護層を形成する工程と、
前記保護層上に水溶性のリオトロピック液晶染料材料を用いて下偏光層を形成する工程と、
前記下偏光層上に、感光性樹脂層を形成する工程と、
前記感光性樹脂層を前記反射層と平面視略同一形状にパターニングする工程と、
前記感光性樹脂層をマスク層として、前記反射層と平面視略同一形状に前記下偏光層をパターニングする工程と、
を含むことを特徴とする。
【００１８】
この製造方法によれば、透孔を備えた反射層が保護層により平坦化され、この保護層の平坦面上に下偏光層が形成されており、かつ部分的に設けられた反射層と平面視略同一位置に、下偏光層が形成された液晶表示装置を容易に製造することができる。本構成では、下偏光層をパターニングするために、下偏光層上に感光性樹脂層を形成し、この感光性樹脂層を露光、現像することで感光性樹脂層をパターニングし、その感光性樹脂層をマスク層として下偏光層の部分的な除去を行うようになっている。
【００１９】
また、本発明に係る液晶表示装置の製造方法としては、互いに対向する上基板と下基板との間に液晶層が挟持され、前記液晶層の上下に上偏光層と下偏光層とを有する液晶パネルを備えた液晶表示装置の製造方法であって、
前記下基板上に反射層を形成する工程と、
前記反射層上に水溶性のリオトロピック液晶染料材料を用いて下偏光層を形成する工程と、
前記下偏光層上に感光性樹脂層を形成する工程と、
前記感光性樹脂層をパターニングする工程と、
前記感光性樹脂層をマスク層として前記下偏光層をパターニングする工程と、
前記感光性樹脂層をマスク層として前記反射層をパターニングする工程と、
を含むことを特徴とする製造方法も適用することができる。
【００２０】
この製造方法によれば、基板上に部分的に形成された反射層上に、この反射層と平面視略同一形状を備えた下偏光層が形成された液晶表示装置を容易に製造することができる。本構成において、下偏光層をパターン形成するための工程は上述の製造方法と同様であるが、さらに本構成では、パターニングされた下偏光層を介して反射層を部分的に除去することで、反射層のパターニングを行うようになっている。従って、本製造方法によれば、反射層のパターニングと、下偏光層のパターニングのためのマスク層として、一つの感光性樹脂層を用いるので、マスク形成のためのフォトリソグラフィ工程が一回のみでよく、工数の削減によるコスト削減効果を得ることができる。
【００２１】
また、本発明に係る液晶表示装置の製造方法としては、互いに対向する上基板と下基板との間に液晶層が挟持され、前記液晶層の上下に上偏光層と下偏光層とを有する液晶パネルを備えた液晶表示装置の製造方法であって、
前記下基板上に部分的に反射層を形成する工程と、
前記反射層が設けられていない領域に選択的に透光性の撥水性樹脂を設け、樹脂層を形成する工程と、
前記反射層上に、水溶性のリオトロピック液晶染料材料を用いて下偏光層を形成する工程と、
を含むことを特徴とする製造方法も適用することができる。
【００２２】
この製造方法によれば、基板上に部部的に形成された反射層上に下偏光層が形成され、これらの反射層及び下偏光層が設けられていない領域が透光性の樹脂層により充填されている液晶表示装置を容易に製造することができる。
本構成の製造方法は、下偏光層を構成する液晶材料が水溶性であることを利用している。つまり、下偏光層を設けない領域に予め透光性の撥水性樹脂を設け、その上側から液晶材料の溶液を塗布する。すると、水溶性のリオトロピック液晶染料材料が前記撥水性樹脂に弾かれて撥水性樹脂上には下偏光層が形成されず、反射層上にのみ下偏光層が配置される。
また、本構成の製造方法においては、前記撥水性樹脂の高さを前記反射層の層厚よりも高くなるように形成することが好ましく、反射層と下偏光層とが積層された際の層厚と形成することがより好ましい。前記撥水性樹脂をこのような高さとすることで、反射層の透孔内に形成された撥水性樹脂の上に、下偏光層を構成する液晶材料の溶液が配置され難くなり、反射層の透孔の上方に下偏光層が形成されるのを効果的に防止することができる。
【００２３】
更に、本発明に係る液晶表示装置の製造方法としては、互いに対向する上基板と下基板との間に液晶層が挟持され、前記液晶層の上下に上偏光層と下偏光層とを有する液晶パネルを備えた液晶表示装置の製造方法であって、
前記下基板上に反射層を形成する工程と、
前記反射層上に透明導電材料層を形成する工程と、
前記反射層及び透明導電材料層をパターニングする工程と、
パターニングされた透明電極層上に、水溶性のリオトロピック液晶染料材料を用いて下偏光層を形成する工程と、
前記透明電極層上以外の領域に形成された下偏光層を除去する工程と、
を含むことを特徴とする製造方法も適用することができる。
【００２４】
この製造方法は、下偏光層を構成する液晶材料と、透明導電材料との密着性が良好であること、及び下基板を構成するガラス等との密着性に乏しいことを利用して下偏光層を選択的に配置する製造方法である。選択的に配置された透明導電材料層上に下偏光層の液晶材料の溶液を塗布すると、透明導電材料層上に形成された下偏光層は強固に密着されるが、透明導電材料層が設けられていない領域に形成された下偏光層はその基材（例えば下基板）との密着性に乏しいため、下偏光層を形成した後、基板全面に渡り下偏光層の除去処理を施すことで、透明導電材料層上に形成された下偏光層のみを選択的に残存させることができる。このようにして、反射層上にのみ下偏光層が選択的に形成された液晶表示装置を製造することができる。
【００２５】
次に、本発明に係る液晶表示装置の製造方法においては、前記下偏光層をパターニングする工程、あるいは下偏光層を部分的に除去する工程が、水洗浄による工程とすることができる。本発明に係る下偏光層は水溶性のリオトロピック液晶染料材料で構成されるため、下偏光層の形成後であっても、水洗浄を行うことにより下偏光層の一部を容易に除去することができる。
【００２６】
次に、本発明に係る液晶表示装置の製造方法においては、前記下偏光層を覆うように、保護層を形成する工程を含むことができる。この構成によれば、所定領域（反射層上）に選択的に形成された下偏光層を保護することができるとともに、前記反射層の透孔及び下偏光層の開口部により生じた段差部を、前記保護層により平坦化することができるので、電極層や配向膜の形成が容易になる。
【００２７】
次に、本発明に係る液晶表示装置の製造方法においては、前記下偏光層を形成する工程において、前記液晶材料の溶液を、塗布面に応力を付与しながら塗布することが好ましい。この製造方法によれば、所定方向の透過軸を有する下偏光層を容易に形成することができる。
【００２８】
（電子機器）
次に本発明にかかる電子機器は、先に記載の液晶表示装置を備えたことを特徴とする。この構成によれば、透過モード時の表示も明るく、視認性に優れた液晶表示部を備えた電子機器を提供することができる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
（液晶表示装置）
図１は、本発明の一実施の形態である液晶表示装置の部分断面構成図である。この図に示す液晶表示装置は、液晶パネル１０と、液晶パネル１０の背面側（図示下側）に配設されたバックライト（照明装置）３０とから概略構成されている。尚、本実施形態では、本発明をパッシブマトリクス型の液晶表示装置に適用した場合について説明する。また、以下で参照する図面については、図面を見易くするため、各構成要素の膜厚や寸法などを適宜異ならせて図示している。
【００３０】
液晶パネル１０は、上基板１と下基板２とが互いに対向して配置され、これらの基板１，２間に、液晶層４が挟持されるとともに、シール材５により封止されて構成されている。
上基板１の内面側（液晶層４側）には、平面視マトリクス状に配列形成された複数のカラーフィルタ１１と、これらのカラーフィルタ１１を覆って形成された平坦化膜１２と、平坦化膜１２上に平面視ストライプ状に形成されたＩＴＯなどの透明導電材料からなる複数の電極１３と、電極１３を覆って形成された配向膜１５とが備えられている。また、上基板１の外面側には、前方散乱板１７と、位相差板１８と、偏光板１９とが積層されている。
一方、下基板２の内面側（液晶層４側）には、ＡｌやＡｇ等の高反射率の金属薄膜からなる反射層２０と、下偏光層２１と、下偏光層２１上に形成された透光性の感光性樹脂層３２と、感光性樹脂層３２を覆って形成された樹脂材料からなる保護層（樹脂層）２２と、保護層２２上に平面視ストライプ状に形成された、ＩＴＯ等の透明導電材料からなる複数の電極２３と、電極２３を覆って形成された配向膜２５とが備えられている。また、下基板２の外面側には、偏光板２９が設けられている。
また、バックライト３０の外面側（液晶パネル１０と反対側）には、ＡｌやＡｇ等の高反射率の金属膜からなる反射膜３１が設けられている。
【００３１】
下基板２上に形成された反射層２０には、反射層２０を貫通して透孔２０ａが形成され、反射層２０上に形成された下偏光層２１には下偏光層２１を貫通して開口部２１ａが形成されており、下偏光層２１上の感光性樹脂層３２にも感光性樹脂層３２を貫通して開口部３２ａが形成されている。そして、これらの透孔２０ａ、開口部２１ａ、３２ａは互いに平面視同一形状を成すとともに、平面視同一位置に形成されている。さらに、感光性樹脂層３２を覆って形成された保護層２２が、前記開口部２１ａ、３２ａ及び透孔２０ａ内部に充填されている。
このような構成とされていることで、本実施形態の液晶表示装置は、バックライト３０から出射され、前記透孔２０ａを通過した光が下偏光層２１を通過することなく液晶層４に入射するようになっている。従って、液晶層４に入射する光が下偏光層２１により減衰されることが無いので、透過モードにおける表示輝度を高めることができる。また、上記保護層が、開口部２１ａ、３２ａ、及び透孔２０ａ内に充填されているので、反射層２０及び下偏光層２１の側面を水分や腐食成分から保護することができ、高い信頼性を得ることができる。
【００３２】
本実施形態に係る下偏光層２１は、水溶性のリオトロピック液晶を主体とする液晶材料から構成されることが好ましい。この種の液晶材料は、水溶性であるため、水溶液の状態で反射層２０上に塗布し、応力を付与しながら反射層上に展延することで、所定方向の透過軸を有する偏光層を構成することができる。また、下偏光層２１を構成する材料としてはサーモトロピック液晶を主体とする液晶材料も適用することができる。この場合には、反射層２０上に配向膜を形成し、所定方向にラビング処理を施した後、配向膜上に上記液晶材料を塗布後感光性樹脂を混ぜてあるため光を照射することにより光重合し固めることで下偏光層２１を形成することができる。
【００３３】
尚、上記感光性樹脂層３２は、上記構成の液晶表示装置を製造する際に下偏光層２１の開口部２１ａ及び反射層２０の透孔２０ａを開口するためのマスク層として設けられるものであり、前記開口部２１ａ、透孔２０ａを形成した後に除去してもよいが、除去しなくとも液晶表示装置の構成及び動作への支障は無いため、製造工程を簡素化の点からは除去せずに残しておくことが好ましい。
【００３４】
次に、上記構成を備えた液晶表示装置の動作原理を図２を参照して以下に説明する。図２は、液晶表示装置の動作原理を説明するための説明図であり、図１に示す液晶表示装置の要部のみを示している。図２左側は、反射モードにおける動作を示しており、図２右側は透過モードにおける動作を示している。また、以下の説明において、液晶層４は、電圧を印加された状態（オン状態）では基板１，２面方向に対してほぼ垂直に配向され、電圧を印加されない状態（オフ状態）では、基板１，２面方向とほぼ平行に配向されるものとする。従って、液晶層４がオン状態の場合には液晶層４に入射した光は、液晶層による作用をほとんど受けることなく液晶層を透過し、液晶層４がオフ状態の場合に液晶層４に入射した光は、液晶層４による作用を受けながら液晶層を透過する。尚、上記液晶層４による作用とは、液晶層に入射した偏光に対する旋光や複屈折を含む偏光変換作用を指す。
【００３５】
まず、反射モードでは、図２左側に示すように、液晶パネル１０に入射した外光は、紙面に平行な透過軸を有する偏光板１９により紙面に平行な直線偏光に変換されて液晶層４に入射する。ここで、液晶層４がオン状態の場合には、この入射光は、紙面に平行な直線偏光のまま偏光層２１に入射し、紙面に垂直な透過軸を有する下偏光層２１により吸収されるので、ドットは暗表示される。一方、液晶層４がオフ状態の場合には、前記入射光は、液晶層４の旋光作用により紙面に垂直な直線偏光に変換されて偏光層２１に入射し、紙面に垂直な透過軸を有する偏光層２１を透過して反射層２０に入射する。次いで、この反射層２０により反射されて再び偏光層２１を透過した後、液晶層４に下基板２側から入射する。この時、液晶層４はオフ状態とされているので、液晶層４を透過した光は液晶層４の旋光作用により紙面に平行な直線偏光の状態となっている。そして、紙面に平行な透過軸を有する偏光板１９を透過して外部へ出射され、ドットが明表示される。
【００３６】
次に、透過モードでは、図２右側に示すように、バックライト３０から出射された光は、偏光板２９により紙面に垂直な直線偏光に変換された後、反射層２０に設けられた透孔２０ａ及び下偏光層２１の開口部２０ａを通過して液晶層４に入射する。ここで、液晶層４がオン状態の場合には、この入射光は液晶層４による作用を受けずに、紙面に垂直な直線偏光のまま上基板１の偏光板１９に入射し、紙面に平行な透過軸を有するこの偏光板１９に吸収され、ドットが暗表示される。一方、液晶層４がオフ状態の場合には、入射光は液晶層４の作用により紙面に平行な直線偏光に変換されて偏光板１９に入射する。そして、偏光板１９を透過して外側へ出射され、ドットが明表示される。
また、バックライト３０から出射され、偏光板２５を透過した後、反射層２０の外面側（下基板２側）で反射された光は、偏光板２５により紙面に垂直な直線偏光となっているので、偏光板２５を透過されてバックライト３０に再度入射する。そして、バックライト３０の外面側に設けられた反射膜３１により反射されて再び液晶パネル１０へ向かう光となる。このように、反射層２０の外面側で反射された光は、バックライト３０の反射膜３１との間で反射を繰り返す。この反射を繰り返すうちに反射層２０の透孔２０ａに入射して表示光として利用されるようになっている。従って、本実施形態の液晶表示装置では、バックライト３０から出射された光を効率よく透過モードの表示に利用することができ、光源の利用効率が高まることによっても、明るい表示が得られるようになっている。
【００３７】
このように、本実施形態の液晶表示装置においては、透過モードの明表示時に液晶層４から偏光板１９に入射する光が直線偏光とされていることで、偏光板１９による光の吸収がほとんど無い。また、透過モードにおいて、液晶層４に入射する光が下偏光層２１を通過しないため、反射層２０の透孔２０ａを通過した光が下偏光層２１により吸収されることが無く、図７に示す基板内面側の全面に偏光層を備えた液晶表示装置の問題点を解決し、さらに明るい表示が可能となっている。
従って、本実施形態の液晶表示装置によれば、従来より格段に明るい透過モード表示が可能であり、その結果、反射モードとの表示輝度の差が小さく、優れた視認性を備えた液晶表示装置を実現することができる。
【００３８】
尚、上記実施の形態では本発明に係る液晶表示装置として、パッシブマトリクス型の液晶表示装置を例に挙げて説明したが、本発明は上記の構成に限定されず、反射層に透孔（開口部）を有する半透過反射型の液晶表示装置であれば、その液晶駆動方式を問わず適用することができ、例えば、アクティブマトリクス型の液晶表示装置にも問題なく適用することができる。
【００３９】
（液晶表示装置の製造方法）
以下、本発明に係る液晶表示装置の製造方法を、図面を参照して説明する。本実施形態では構成及び製造工程の異なる４種類の製造方法について説明する。但し、以下に説明するいずれの製造方法においても、本発明の特徴とするところの下基板の内面側に下偏光層を選択的に形成するための製造工程についてのみ詳細に説明し、下基板上に設けられる電極や配向膜、及び上基板の製造方法についての詳細な説明は省略している。
また、いずれの製造方法より作製された液晶表示装置も光学的には同等の機能を有するものであり、図２に示す動作原理に基づいて動作させることができる。
【００４０】
［第１の製造方法］
図３は、本発明に係る液晶表示装置の第１の製造方法を示す断面工程図であり、図示上側から下側へ向かって工程順に図示している。
本発明に係る第１の製造方法により液晶表示装置を製造するには、まず、ガラスや透明樹脂からなる下基板２を用意し、この下基板２上に、ＡｌやＡｇ等の金属材料を成膜して反射層２０をベタ状に形成した後、図３Ａに示すように、フォトリソグラフィ工程により反射層２０の所定位置に反射層２０を貫通する透孔２０ａを形成するとともに、基板２の周縁部などの反射層２０の不要部分を除去する。次に、前記透孔２０ａを形成したならば、図３Ｂに示すように、反射層２０を覆うように保護層２２ａを樹脂材料などで形成して、反射層２０表面と透孔２０ａとの間の段差部を平坦化する。この保護層を形成する樹脂材料としては、アクリル系やポリイミド系などの透過率の高い透明樹脂を用いるのがよい。
次に、図３Ｃに示すように、保護層２２ａを含む基板２全面に下偏光層２１を形成する。この下偏光層２１の形成方法としては、リオトロピック液晶を主体とする水溶性のリオトロピック液晶染料材料の水溶液を、所定方向の応力を付与しながら保護層２２ａ上に塗布する方法を挙げることができ、この方法により、上記応力方向と平行な透過軸を有する下偏光層２１を形成することができる。
次に、下偏光層２１上に、感光性樹脂層をベタ状に形成し、次いで、図３Ｄに示すように、この感光性樹脂層をフォトリソグラフィ工程により反射層２０と平面視略同一形状にパターニングすることで、下偏光層２１上に選択配置され、反射層２０の透孔と平面視同一位置に開口部３２ａを有する感光性樹脂層３２を形成する。
次に、図３Ｄに示す下基板２の上面側を水洗することで、下偏光層２１の一部を除去する。この除去工程により、図３Ｅに示すように、感光性樹脂層３２が形成された部分の下偏光層２１は保護層２２ａ上に残り、感光性樹脂層３２が設けられていない部分の下偏光層２１は除去され、下偏光層２１は感光性樹脂層３２と平面視略同一形状にパターニングされる。そして、感光性樹脂層３２の開口部３２ａの平面視同一位置の下偏光層２１に、開口部２１ａが形成される。このように水洗浄により下偏光層２１を除去できるのは、下偏光層２１を構成する材料が水溶性のリオトロピック液晶染料材料であるためである。
これらの工程により、反射層２０の透孔２０ａと、下偏光層２１の開口部２１ａと、感光性樹脂層３２の開口部３２ａとが平面視略同一位置に形成される。
最後に、図３Ｆに示すように、感光性樹脂層３２及び下偏光層２１を覆うように、保護層２２ｂを形成することで、下基板２の内面側に本発明に係る下偏光層２１を形成することができる。
【００４１】
尚、実際の液晶表示装置の製造においては、図３Ｆに示す保護層２２ｂ上に平面視ストライプ状に透明電極が形成され、この透明電極を覆って配向膜が形成されて下基板が作製される。そして、この下基板と、別途用意した上基板とを対向配置させた状態で両基板の周縁部内面側を平面視略額縁状のシール材により封止し、このシール材と両基板とに囲まれた空間に液晶を封入することで液晶パネルが作製され、その後液晶パネル外面側に偏光板や前方散乱板などが配設される。また、後述する第２〜第４の製造方法においても、下基板２以外の製造方法については、上記製造方法と同様であり、また従来の液晶表示装置の製造方法を適用することができるため、後述の第２〜第４の製造方法では、本発明の特徴である下基板２の構成と製造方法についてのみ詳細に説明し、それ以外については説明を省略することとする。
【００４２】
また上記第１の製造方法においては、反射層２０に透孔２０ａを形成した後、反射層２０を覆う保護層２２ａを設けているので、この保護層２２ａの表面を平坦に形成することができるならば、透孔２０ａ上に配置される下偏光層２１においても、良好な配向を得ることができ、偏光機能の低下による透過モードの輝度低下は生じないと考えられる。しかしながら、下偏光層２１と反射層２０とは可能な限り近接して形成することが好ましいので、保護層２２ａは可能な限り薄く形成することが好ましい。従って、保護層２２ａにより反射層２０とその透孔２０ａとの間の段差部に起因する凹凸を平坦化できないことが予想され、その場合には透孔２０ａの上部で下偏光層２１の液晶材料の配向不良が生じるため、上記第１の製造方法のように、下偏光層２１に開口部２１ａを形成することが好ましい。
【００４３】
［第２の製造方法］
次に、本発明に係る液晶表示装置の第２の製造方法を図４を参照して説明する。
本発明に係る第２の製造方法により液晶表示装置を製造するには、まず、図４Ａに示すように、ガラスや樹脂などからなる下基板２の図示上面に、ＡｌやＡｇなどの金属薄膜を全面ベタ状に形成して反射層２０とする。次に、図４Ｂに示すように、反射層２０上の全面に、上記第１の製造方法と同様の方法で下偏光層２１を形成する。
次に、上記下偏光層２１を形成したならば、下偏光層２１上の全面に感光性樹脂層３２を形成した後、フォトリソグラフィ工程により前記感光性樹脂層３２をパターニングし、図４Ｃに示すように、感光性樹脂層３２を貫通する開口部３２ａを形成するとともに、基板２周縁部の不要部分の除去も行う。
次に、図４Ｃに示す基板２の上面側を水洗浄することにより、下偏光層２１を部分的に除去する。この除去工程においても、上記第１の製造方法と同様に、感光性樹脂層３２の下側の下偏光層２１のみが残され、他の部分は除去される。そして、図４Ｄに示すように、下偏光層２１を貫通する開口部２１ａが、上記感光性樹脂層３２の開口部３２ａと平面視同一位置に形成される。また、感光性樹脂層３２より外側の下偏光層２１も除去されている。
次に、図４Ｅに示すように、上記感光性樹脂層３２及び下偏光層２１をマスクとして、反射層２０のパターニングを行い、反射層２０に、前記下偏光層２１の開口部２１ａと平面視同一形状の透孔２０ａを形成する。この反射層２０のパターニングはドライエッチングなどの公知の方法で行うことができる。このようにして、最初にパターン形成された感光性樹脂層３２と平面視同一形状の下偏光層２１及び反射層２０を形成することができる。
最後に、感光性樹脂層３２を覆うように保護層２２を形成することで、本発明に係る下偏光層２１を備えた下基板２を作製することができる。
【００４４】
上記第２の製造方法によれば、図１に示す液晶表示装置に備えられた下基板２を作製することができる。そして、この方法によれば、下偏光層２１のパターニングと、反射層２０のパターニングを一つの感光性樹脂層３２を用いて行うため、上述の第１の製造方法では２回（反射層２０のパターニングと、下偏光層２１のパターニング）必要とされていたフォトリソグラフィ工程を１回とすることができる。従って、本製造方法によれば、従来の液晶表示装置の製造工程に対して著しい工数の増加を伴うことなく、反射層２０の平面視同一位置に下偏光層２１の開口部２１ａが形成された液晶表示装置を製造することができる。
【００４５】
［第３の製造方法］
次に、本発明に係る液晶表示装置の第３の製造方法を図５を参照して説明する。
本発明に係る第３の製造方法により液晶表示装置を製造するには、まず、図５Ａに示すように、ガラスや透明樹脂からなる下基板２上に、ＡｌやＡｇ等の金属材料を成膜して反射層２０をベタ状に形成した後、フォトリソグラフィ工程により反射層２０の所定位置に反射層２０を貫通する透孔２０ａを形成するとともに、基板２の周縁部などの反射層２０の不要部分を除去する。
次に、前記透孔２０ａを形成したならば、図５Ｂに示すように、反射層２０に形成された透孔２０ａ内に選択的に撥水性樹脂３３を配置する。この撥水性樹脂３３の配置は、例えば液滴吐出装置などの印刷手段による選択配置により行うことができる。また、撥水性樹脂３３の形成高さは、少なくとも反射層２０の層厚より高くなるように形成することが好ましく、このような高さとすることで、後述する工程で形成される下偏光層２１の選択配置がより確実に行われるようになる。また、この撥水性樹脂を形成するための樹脂材料としては、特に限定されないが、例えばフッ素系樹脂等を挙げることができる。
次に、図５Ｃに示すように、撥水性樹脂３３及び反射層２０上に下偏光層２１を構成する液晶材料の溶液を塗布する。この液晶材料としては、上記第１の製造方法で用いた水溶性のリオトロピック液晶染料材料と同様のものを用いる。これにより、塗布された液晶材料の溶液は、撥水性樹脂３３により弾かれて撥水性樹脂３３，３３間の反射層２０上にのみ配置される。そして、この溶液を固化させることで、反射層２０上にのみ選択配置された下偏光層２１が得られる。
最後に、図５Ｄに示すように、撥水性樹脂３３及び下偏光層２１を覆うように保護層２２を形成して、本発明に係る下偏光層２１を備えた下基板２を作製することができる。
【００４６】
上記第３の製造方法では、下偏光層２１の構成材料として水溶性のリオトロピック液晶染料材料が用いられていることを利用し、撥水性樹脂を反射層２０の透孔２０ａに設け、この透孔２０ａ上に下偏光層２１が形成されないようにしている。従って、本製造方法によれば、下偏光層を除去するための工程を設ける必要が無く、上記第１、第２の製造方法と比較しても、容易に下偏光層２１の選択配置を行えるという利点がある。
【００４７】
［第４の製造方法］
次に、本発明に係る液晶表示装置の第４の製造方法について、図６を参照して以下に説明する。
本発明に係る第４の製造方法により液晶表示装置を製造するには、まず、図６Ａに示すように、ガラスや樹脂などからなる下基板２の図示上面に、ＡｌやＡｇなどの金属薄膜を全面ベタ状に形成して反射層２０とする。次に、図６Ｂに示すように、反射層２０上の全面に、ＩＴＯ等の透明導電材料からなる透明導電材料層２４を形成する。
次に、フォトリソグラフィ工程により透明導電材料層２４及び反射層２０をパターニングして反射層２０に透孔２０ａを形成し、透明導電材料層２４に、前記透孔２０ａと平面視同一形状の透孔２４ａを形成する。これらの透孔２０ａ、２４ａは一括に形成することができる。また、本工程で同時に基板２周縁部の反射層２０及び透明導電材料層２４の不要部分を除去する。
次に、図６Ｄに示すように、パターニングされた透明導電材料層２４上に、上記第１の製造方法と同様の方法で、下偏光層２１を形成する。この工程において形成される下偏光層２１を構成する液晶材料と、透明導電材料層２４を構成する透明導電材料とは、良好に密着され、その一方で上記液晶材料と下基板２を構成するガラス基板とは密着性に乏しいため、基板２上に直接形成された下偏光層２１は、容易に剥離可能な状態となっている。
次に、図６Ｅに示すように、上記にて得られた下基板２を、イソプロピルアルコール等の有機溶剤を用いて超音波洗浄することで、下偏光層２１のうち、下基板２上に直接形成され、剥離し易い状態となっている部分を除去する。この除去工程において、透明導電材料層２４上に形成された下偏光層２１は、透明導電材料層２４と強固に密着されているため、その大部分は除去されずに透明導電材料層２４上に残る。このようにして透明導電材料層２４上に選択的に形成された下偏光層２１においては、反射層２０及び透明導電材料層２４の透孔２０ａ、２４ａの部分が開口されており、その部分が、下偏光層２１の開口部２１ａを形成している。
最後に、反射層２０ないし下偏光層２１を覆うように保護層２２を形成して、本発明に係る下偏光層２１を備えた下基板２１を作製することができる。
【００４８】
上記第４の製造方法は、下偏光層２１を構成する液晶材料の密着性を利用して、下偏光層２１を選択的に配置する製造方法である。この製造方法によれば、下偏光層２１を部分的に除去するための感光性樹脂層の形成が不要であり、上記第３の製造方法と同様に簡素な製造方法により下偏光層２１を選択的に配置することが可能である。
【００４９】
以上の第１〜第４の製造方法により作製することができる下基板２は、図１に示す液晶表示装置に適用することができ、いずれの構成の下基板を用いても、図２に示す動作原理により動作させることが可能である。いずれの製造方法を採用するかは、製造の容易性や製造歩留まりを勘案して、適宜選択すればよい。
【００５０】
（電子機器）
上記実施の形態の液晶表示装置を備えた電子機器の例について説明する。
図９Ａは、携帯電話の一例を示した斜視図である。この図において、符号１０００は携帯電話本体を示し、符号１００１は上記の液晶表示装置を用いた液晶表示部を示している。
【００５１】
図９Ｂは、腕時計型電子機器の一例を示した斜視図である。この図において、符号１１００は時計本体を示し、符号１１０１は上記の液晶表示装置を用いた液晶表示部を示している。
【００５２】
図９Ｃは、ワープロ、パソコンなどの携帯型情報処理装置の一例を示した斜視図である。この図において、符号１２００は情報処理装置、符号１２０２はキーボードなどの入力部、符号１２０４は情報処理装置本体、符号１２０６は上記の液晶表示装置を用いた液晶表示部を示している。
【００５３】
図９Ａ〜Ｃに示す電子機器は、上記実施の形態の液晶表示装置を用いた液晶表示部を備えているので、透過モードで明るい表示が得られる表示部を有する電子機器を実現することができる。
【００５４】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明に係る液晶表示装置は、互いに対向する上基板と下基板との間に液晶層が挟持され、前記液晶層の上下に上偏光層と下偏光層とを有する液晶パネルを備えた液晶表示装置であって、前記下基板の外面側に下偏光板が設けられており、前記下基板の内面側に部分的に反射層が形成され、表示領域内においては前記反射層上のみに前記下偏光層が形成された構成を備えたことで、反射層が設けられていない領域を通過して液晶層に入射する光が、偏光層により減衰されることが無く、前記透孔を通過する光をほぼ全て表示に利用することができるので、透過モードの表示輝度を高めることができ、その結果、反射モードと透過モードの輝度差を小さくすることができ、優れた視認性を得ることができる。
【００５５】
また本発明によれば、下基板上に反射層を形成し、該反射層を貫通する透孔を形成する工程と、前記透孔を有する反射層を覆って保護層を形成する工程と、前記保護層上に水溶性のリオトロピック液晶染料材料を用いて下偏光層を形成する工程と、前記下偏光層上に、感光性樹脂層を形成する工程と、前記感光性樹脂層の、前記透孔と平面視略同一位置に開口部を形成する工程と、前記感光性樹脂層の開口部を介して、前記下偏光層を部分的に除去する工程と、を含む製造方法により、反射層上に形成された下偏光層を備え、反射層の透孔と下偏光層の開口部とが平面視略同一位置に形成された液晶表示装置を容易に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  図１は、本発明に係る液晶表示装置の一実施の形態を示す部分断面構成図である。
【図２】  図２は、図１に示す液晶表示装置の動作原理を説明するための説明図である。
【図３】  図３は、本発明に係る液晶表示装置の第１の製造方法を示す断面工程図である。
【図４】  図４は、本発明に係る液晶表示装置の第２の製造方法を示す断面工程図である。
【図５】  図５は、本発明に係る液晶表示装置の第３の製造方法を示す断面工程図である。
【図６】  図６は、本発明に係る液晶表示装置の第４の製造方法を示す断面工程図である。
【図７】  図７は、基板の内面側に偏光層を備えた液晶表示装置の一例を示す部分断面図である。
【図８】  図８は、図７に示す液晶表示装置の動作原理を説明するための説明図である。
【図９】  図９は、本発明に係る電子機器の構成例を示す斜視構成図である。
【符号の説明】
１  上基板
２  下基板
４  液晶層
５  シール材
１０  液晶パネル
２０  反射層
２０ａ  透孔
２１  下偏光層
２１ａ  開口部
３２  感光性樹脂層
３２ａ  開口部
２２  保護層（樹脂層）
３０  バックライト
【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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