JP2002196342A - 液晶表示装置及び液晶表示装置に用いる基板 - Google Patents

液晶表示装置及び液晶表示装置に用いる基板

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 液晶表示装置において、開口パターンまたは
突起などのドメイン規制手段の配置間隔を最適化して液
晶表示装置の画質を向上させることである。 【解決手段】 絶縁基板と、絶縁基板上に一方向に形成
されている第１配線１１４、第１配線１１４と絶縁され
て交差している第２配線１３０と、第１配線１１４と第
２配線１３０とが交差してなす画素領域内に形成されて
いる画素電極１５０と、第１配線１１４、第２配線１３
０及び画素電極１５０に連結されているスイッチング素
子とを含んでいる。隣接した二つの第２配線１３０の間
の間隔は一定の長さを周期にして反復的に変化し、画素
電極１５０の第２配線１３０と隣接した辺が第２配線１
３０と同一なパターンに屈折して、画素電極１５０が幅
の狭い部分と幅の広い部分とを有している。

Description

【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に係
り、特に広視野角を得るために画素領域を多数の小ドメ
インに分割する垂直配向液晶表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】液晶表示装置は、一般に、共通電極、カ
ラーフィルター（color filter）などが形成されている
上部基板と薄膜トランジスタ、画素電極などが形成され
ている下部基板との間に液晶物質を注入しておき、画素
電極と共通電極とに互いに異なる電位を印加することに
よって電界を形成して液晶分子の配列を変更させ、これ
により光の透過率を調節することによって画像を表現す
る装置である。
【０００３】ところが、液晶表示装置は視野角が狭いと
いうのが大きな短所である。このような短所を克服する
ために視野角を広くするための多様な方案が開発されて
おり、その中でも液晶分子を上下基板に対して垂直に配
向して画素電極とその対向電極である共通電極とに一定
の開口パターンを形成したり突起を形成する方法が有力
である。
【０００４】開口パターンを形成する方法としては、画
素電極と共通電極とに各々開口パターンを形成してこれ
ら開口パターンによって形成されるフリンジフィールド
（fringe field）を利用して液晶分子が横になる方向を
調節することによって視野角を広くする方法がある。
【０００５】突起を形成する方法は、上下基板上に形成
されている画素電極及び共通電極上に各々突起を形成し
て突起によって歪曲される電気場を利用して液晶分子の
横になる方向を調節する方式である。
【０００６】また、他の方法としては、下部基板上に形
成されている画素電極には開口パターンを形成し、上部
基板上に形成されている共通電極には突起を形成して開
口パターンと突起とによって形成されるフリンジフィー
ルドを利用して液晶の横になる方向を調節することによ
ってドメインを形成する方法がある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかし、このような方
法を適用する場合、開口パターンまたは突起が形成され
ている部分は光を通過させない暗い部分として示され
る。従って、開口パターンまたは突起が占める面積が過
度に広い場合には輝度が低下する。しかし、逆に開口パ
ターンまたは突起があまりにも狭く形成される場合には
液晶の傾く方向を規制する効果が低下することがあり、
これによって液晶が不均一に配列される時に発生するテ
クスチャー（texture）が広い領域を占めるようになっ
て輝度と共に画質を低下させる。
【０００８】本発明が目的とする技術的課題は、開口パ
ターンまたは突起などのドメイン規制手段の配置間隔を
最適化して液晶表示装置の画質を向上させることであ
る。
【０００９】
【課題を解決するための手段】このような課題を解決す
るために、本発明では画素電極の形態を幅の狭い部分と
広い部分とを有するように変形させる。
【００１０】具体的には、絶縁基板、絶縁基板上に一方
向に形成されている第１配線、第１配線と絶縁されて交
差している第２配線、第１配線と第２配線とが交差して
なす画素領域内に形成されている画素電極、第１配線、
第２配線及び画素電極に連結されているスイッチング素
子を含み、隣接した二つの第２配線の間の間隔は一定の
長さを周期にして反復的に変化し、画素電極の第２配線
と隣接した辺が第２配線と同一なパターンに屈折してい
ることによって画素電極が幅の狭い部分と幅の広い部分
とを有する液晶表示装置用基板を提供する。
【００１１】この時、画素電極は、幅の狭い部分を第２
配線の方向に沿って分割する第１開口部と、幅の広い部
分を第１配線の方向に沿って分割する第２開口部とを有
し、第２配線と絶縁されて交差し、第１開口部及び第２
開口部と各々重畳する第１枝線及び第２枝線を有する維
持電極線をさらに含むことができる。また、維持電極線
は画素電極の幅の狭い部分と幅の広い部分との境界部分
と重畳しているのが好ましい。第１開口部は画素電極の
幅の狭い部分を２等分し、第２開口部は画素電極の幅の
広い部分を３分割し、３分割された部分のうちの中央に
位置した部分の幅が残り二つの部分に比べて２倍以上に
なるようにするのが良い。
【００１２】また、絶縁基板、基板上に形成されている
第１配線、基板上に形成されている維持容量線、第１配
線及び維持容量線上に形成されているゲート絶縁膜、ゲ
ート絶縁膜上に形成されており、第１配線及び維持容量
線と交差する第２配線、第２配線上に形成されている保
護絶縁膜、保護絶縁膜上に形成されており、第２配線と
隣接した二つの辺が屈折していることによって幅の狭い
部分と幅の広い部分とを有する画素電極を含む液晶表示
装置用基板を提供する。
【００１３】ここで、第２配線を挟んで配置されている
二つの画素電極は互いに逆に配置されており、画素電極
は、幅の狭い部分を第２配線の方向に沿って分割する第
１開口部と、幅の広い部分を第１配線の方向に沿って分
割する第２開口部とを有し、第２配線と絶縁されて交差
し、第１開口部及び第２開口部と各々重畳する第１枝線
及び第２枝線を有する維持電極線をさらに含むのが好ま
しい。
【００１４】また、絶縁第１基板、第１基板上に一方向
に形成されている第１配線、第１配線と絶縁されて交差
している第２配線、第１配線と第２配線とが交差してな
す画素領域内に形成されており、前記第２配線と隣接し
た二つの辺が屈折していることによって幅の狭い部分と
幅の広い部分とを有する画素電極、第１配線、第２配線
及び画素電極に連結されているスイッチング素子、第１
基板と対向している第２基板、第２基板に形成されてい
るブラックマトリックス、第２基板に形成されている共
通電極、第１基板と第２基板とのうちの少なくとも一側
に形成されているドメイン規制手段を含む液晶表示装置
を提供する。
【００１５】この時、ドメイン規制手段は、画素電極及
び共通電極に各々形成されている第１及び第２開口パタ
ーンであり、第１開口パターンは、画素電極の幅の狭い
部分を２等分する第１開口部と画素電極の幅の広い部分
を３分割する第２開口部とからなり、第２開口パターン
は、画素電極の幅の狭い部分の第２配線と隣接した二つ
の辺と重畳する第３開口部と画素電極の幅の広い部分の
第２配線と垂直な二つの境界線と重畳する第４開口部と
二つの前記第４開口部の中央に位置する第５開口部とか
らなることができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施例による液晶表示装置について説明する。
【００１７】図１は本発明の第１実施例による液晶表示
装置用薄膜トランジスタ基板の配置図であり、図２は本
発明の第１実施例による液晶表示装置の共通電極に形成
されている開口部の配置図であり、図３は本発明の第１
実施例による液晶表示装置を正面から見る時の画素電極
と開口部の配置図であり、図４は図３のIV−IV'線の断
面図である。
【００１８】まず、図１及び図４を参照して薄膜トラン
ジスタ基板について説明する。
【００１９】絶縁基板１００上に横方向にゲート線１１
４が形成されており、ゲート線１１４と同一な方向に維
持容量線１１０が形成されている。この時、維持容量線
１１０は一直線形状に形成されていない。即ち、幅の広
い棒が横方向にのびている仮想の直線を中心にして交互
に上下に少しずつずれるように配列されており、これら
棒の間を幅の狭い連結部が連結する形態を有している。
維持容量線１１０には縦方向にのびている第１及び第２
枝電極１１１、１１２が連結されており、第２枝電極１
１２には横方向にのびている第３枝電極１１３が連結さ
れている。
【００２０】ゲート線１１４及び維持容量配線１１０、
１１１、１１２、１１３上にはゲート絶縁膜１２０が形
成されている。
【００２１】ゲート絶縁膜１２０上にはデータ線１３０
が縦方向に形成されている。ここでデータ線１３０は一
直線形状に形成されていない。即ち、多数の棒が縦方向
にのびている仮想の直線を中心にして交互に左右に少し
ずつずれるように配列されており、これら互いにずれて
いる棒の間を連結部が連結する形態を有している。棒の
間のずれている距離は３μｍ〜２０μｍの範囲内である
のが好ましい。この時、隣接する二つのデータ線１３０
は左右にずれる順序が互いに反対になっていて二つのデ
ータ線１３０によってその間に形成される領域は狭い部
分と広い部分とが交互に現れるようになっている。これ
は左右方向及び上下方向の全てで同一である。データ線
１３０は維持容量線１１０及びゲート線１１４と交差
し、データ線１３０と維持容量線１１０とは両者の連結
部で互いに交差する。
【００２２】データ線１３０上には保護膜１４０が形成
されている。
【００２３】保護膜１４０上には隣接する二つのゲート
線１１４とデータ線１３０とが交差してなす一つの画素
領域に一つずつＩＴＯ（indium tin oxide）やＩＺＯ
（indium zinc oxide）からなる画素電極１５０が形成
されている。画素電極１５０は画素領域の模様と同一に
広い部分及び狭い部分を有しており、狭い部分には縦方
向に長く第１開口部１５１が形成されており、広い部分
には横方向に長く二つの第２開口部１５２が形成されて
いる。この時、画素電極１５０の狭い部分は第１開口部
１５１によって左右に両分され、広い部分は第２開口部
１５２によって上下に３分割される。３分割された広い
部分のうちの中間に位置する部分は残り二つの部分に比
べて２倍以上広い幅を有する。この時、第１開口部１５
１は維持容量線１１０の第１枝電極１１１と重畳してお
り、第２開口部１５２は第３枝電極１１３と重畳してい
る。
【００２４】薄膜トランジスタ（図示せず）は、一つの
画素電極１５０に対応して一つずつ画素領域内に形成さ
れる。薄膜トランジスタのゲート電極（図示せず）はゲ
ート線１１４に連結されており、ソース電極（図示せ
ず）はデータ線１３０に連結されており、ドレーン電極
（図示せず）は画素電極１５０に連結されている。ソー
ス電極とドレーン電極とはチャンネルを形成する半導体
層によって連結されている。
【００２５】以下、図２及び図４を参照して薄膜トラン
ジスタ基板と対向する上部基板について説明する。
【００２６】絶縁基板２００の下にブラックマトリック
ス２１０が形成されており、ブラックマトリックス２１
０の下に赤、緑、青の色フィルター２２０が形成されて
いる。色フィルター２２０の下には保護膜２３０が形成
されており、保護膜２３０の下にはＩＴＯまたはＩＺＯ
などの透明導電物質からなる共通電極２４０が形成され
ている。ここで、共通電極２４０には図２に示したよう
なパターンの開口部が形成されている。即ち、縦方向に
長くのびている第３開口部２４１と横方向に長くのびて
いる第４及び第５開口部２４２、２４３とが形成されて
いる。これら開口部２４１、２４２、２４３の配置は第
３開口部２４１の左右側に第４及び第５開口部２４２、
２４３が位置しており、第５開口部２４３は二つの第４
開口部２４２の間に配置されている。また、第３開口部
２４１の第４及び第５開口部２４２、２４３と隣接する
境界線は第４及び第５開口部２４２、２４３の端部と分
離されるように屈曲をなしている。
【００２７】以下、図３及び図４を参照して薄膜トラン
ジスタ基板１００と上部基板２００とを結合した状態で
の各種配線、画素電極及び開口部の配置を説明する。
【００２８】第３開口部２４１は画素電極１５０の狭い
部分の左右辺と重畳しており、第４開口部２４２は画素
電極１５０の広い部分の上下境界部と重畳している。第
５開口部２４３は画素電極１５０の広い部分を上下に２
等分する位置に配置されている。従って、画素電極１５
０の狭い部分は第１開口部１５１及び第３開口部２４１
によって二つの小ドメインに分割され、広い部分は第２
開口部１５２、第４開口部２４２及び第５開口部２４３
によって四つの小ドメインに分割される。この時、小ド
メインの幅は２０±５μｍであるのが好ましい。小ドメ
インの幅が狭すぎると開口率が低下し、逆に広すぎると
フリンジフィールドが弱く形成されるので液晶分子の傾
く方向の規制が難しくなるためである。
【００２９】図５及び図６には、ドメイン分割のための
開口パターンを他の形態に形成した液晶表示装置の例で
ある。ここで、共通電極の開口パターンを細い線、画素
電極を太い線で表している。本実施形態のように画素電
極１５０とドメイン分割のための開口パターン１５１、
１５２、２４１、２４２、２４３を形成した液晶表示装
置は、図５及び図６に示した形態の開口パターンを有す
る液晶表示装置に比べて顕著に向上した開口率を得るこ
とができる。測定結果によると、図５及び図６の液晶表
示装置が各々３４％及び３６％の開口率を示したのに対
して、本発明の実施例による液晶表示装置は４８％の開
口率を示した。これは縦方向及び横方向のドメインの幅
を適切に調節することができるように画素電極そのもの
形態を変形させることによって可能なものである。ま
た、図５及び図６ではＨ字形の共通電極線が形成されて
いて、製造工程中に整列誤差が発生すると、このＨ字形
の共通電極線の一部が画素領域の光が透過する部分を覆
って開口率を減少させるようになるが、本発明による液
晶表示装置ではＨ字形の共通電極線を除去して開口率の
減少を防止する。また、共通電極に形成する開口部２４
１、２４２、２４３を本来はブラックマトリックス２１
０によって覆われる画素領域周辺部に殆ど配置して開口
率の減少を最少化させる。即ち、第３開口部２４１は画
素電極１５０の狭い部分の左右辺と重畳するように配置
され、第４開口部２４２は画素電極１５０の広い部分の
上下境界部分と重畳しており、これらの部分は本来は画
素間の境界部分で光がもれるのを防止するためにブラッ
クマトリックス２１０で覆う部分であるか維持容量形成
のための維持容量線１１０が配置される部分である。従
って、これらの部分に形成されている第３及び第４開口
部２４１、２４２は別途の開口率低下を招かない。
【００３０】また、本発明による液晶表示装置では全て
の小ドメインが長方形形態を有するように形成されるの
で、応答速度及び小ドメイン角部でのテクスチャー発生
の最少化の面で有利である。
【００３１】図７は本発明の第２実施例による液晶表示
装置を正面から見た時の画素電極及び開口部の配置図で
ある。
【００３２】本発明の第２実施例による液晶表示装置
は、画素電極に形成されている開口部の形態、共通電極
に形成されている開口部の形態、及び維持容量線の形態
を除いては第１実施例による液晶表示装置と同一であ
る。
【００３３】第２実施例による液晶表示装置の画素電極
１５０も幅の広い部分と幅の狭い部分とに分かれ、幅の
広い部分に横方向に二つの第２開口部１５２が形成され
ている。二つの開口部１５２は幅の広い部分を上下に３
分割し、３分割された部分のうちの中間にある部分は残
り二つの部分に比べて２倍以上広い幅を有する。
【００３４】画素電極１５０と対向する共通電極（図示
せず）に形成されている開口部は縦方向に長くのびてい
る第３開口部２４１、横方向にのびている第４及び第５
開口部２４２、２４３に区分される。第５開口部２４３
は第４開口部２４２の間に配置されており、第３開口部
２４１は第４開口部２４２のうちの一つと連結されてい
る。
【００３５】上下基板を整列した状態での配置を説明す
ると、第３開口部２４１が画素電極１５０の狭い部分を
左右に２等分しており、第４開口部２４２は画素電極１
５０の広い部分の上下境界部と重畳している。第５開口
部２４３は画素電極１５０の広い部分を上下に２等分す
る位置に配置されている。従って、画素電極１５０の狭
い部分は第３開口部２４１によって二つの小ドメインに
分割され、広い部分は第２開口部１５２、第４及び第５
開口部２４２、２４３によって四つの小ドメインに分割
される。この時、小ドメインの幅は２０±５μｍである
のが好ましい。小ドメインの幅が狭すぎると開口率が低
下し、広すぎるとフリンジーフィールドが弱く形成され
るので液晶分子の傾く方向の規制が難しくなるためであ
る。
【００３６】図８は本発明の第３実施例による液晶表示
装置を正面から見た時の画素電極及び開口部の配置図で
ある。
【００３７】第３実施例による液晶表示装置の画素電極
１５０も幅の広い部分と幅の狭い部分とに分かれ、幅の
広い部分に横方向に第２開口部１５２が形成されてお
り、幅の広い部分と幅の狭い部分との境界にも横方向に
第６開口部１５３が形成されている。第２開口部１５２
は幅の広い部分を上下に２分割する。
【００３８】画素電極１５０と対向する共通電極（図示
せず）に形成されている開口部は縦方向に長くのびてい
る第３開口部２４１と横方向にのびている第５開口部２
４３とに区分される。第５開口部２４３は平行に二つが
形成されている。
【００３９】上下基板を整列した状態での配置を説明す
ると、第３開口部２４１が画素電極１５０の狭い部分を
左右に２等分しており、第５開口部２４３は画素電極１
５０の広い部分を上下に３等分する位置に配置されてい
る。従って、画素電極１５０の狭い部分は第３開口部２
４１によって二つの小ドメインに分割され、広い部分は
第２開口部１５２及び第５開口部２４３によって四つの
小ドメインに分割される。この時、小ドメインの幅は２
０±５μｍであるのが好ましい。
【００４０】以上、広視野角を確保するためにドメイン
を分割する手段として画素電極及び共通電極に開口部を
形成する場合を実施例として説明した。しかし、発明の
思想はドメインを分割する手段として突起を形成する場
合、または突起及び開口部を共に形成する場合、例えば
画素電極には開口部を形成し共通電極には突起を形成す
る場合にも同様に適用することができる。
【００４１】
【発明の効果】本発明によると広視野角液晶表示装置の
開口率を画期的に向上させることができ、応答速度が優
れていてテクスチャー発生が少ない液晶表示装置を具現
することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例による液晶表示装置用薄膜
トランジスタ基板の配置図。
【図２】本発明の第１実施例による液晶表示装置の共通
電極に形成されている開口部の配置図。
【図３】本発明の第１実施例による液晶表示装置を正面
から見る時の画素電極と開口部の配置図。
【図４】図３のIV−IV'線の断面図。
【図５】従来の広視野角確保のために多様な形態の開口
部パターンを形成した液晶表示装置の例を示す図（その
１）。
【図６】従来の広視野角確保のために多様な形態の開口
部パターンを形成した液晶表示装置の例を示す図（その
２）。
【図７】本発明の第２実施例による液晶表示装置を正面
から見る時の画素電極と開口部の配置図。
【図８】本発明の第３実施例による液晶表示装置を正面
から見る時の画素電極と開口部の配置図。
【符号の説明】
１００、２００ 絶縁基板 １１０ 維持容量線 １１１ 第１枝電極 １１２ 第２枝電極 １１３ 第３枝電極 １１４ ゲート線 １２０ ゲート絶縁膜 １３０ データ線 １４０、２３０ 保護膜 １５０ 画素電極 １５１ 第１開口部 １５２ 第２開口部 １５３ 第６開口部 ２１０ ブラックマトリックス ２２０ 色フィルター ２４０ 共通電極 ２４１ 第３開口部 ２４２ 第４開口部 ２４３ 第５開口部

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】絶縁基板と、 前記基板上に一方向に形成されている第１配線と、 前記第１配線と絶縁されて交差している第２配線と、 前記第１配線と前記第２配線とが交差してなす画素領域
    内に形成されている画素電極と、 前記第１配線、第２配線及び画素電極に連結されている
    スイッチング素子とを含み、 隣接した二つの前記第２配線の間の間隔は一定の長さを
    周期にして反復的に変化し、前記画素電極の前記第２配
    線と隣接した辺が前記第２配線と同一なパターンに屈折
    していることによって前記画素電極は幅の狭い部分と幅
    の広い部分とを有することを特徴とする液晶表示装置用
    基板。
  2. 【請求項２】前記画素電極は、幅の狭い部分を前記第２
    配線の方向に沿って分割する第１開口部と、幅の広い部
    分を第１配線の方向に沿って分割する第２開口部とを有
    することを特徴とする、請求項１に記載の液晶表示装置
    用基板。
  3. 【請求項３】前記第２配線と絶縁されて交差し、前記第
    １開口部及び前記第２開口部と各々重畳する第１枝線及
    び第２枝線を有する維持電極線をさらに含む、請求項２
    に記載の液晶表示装置用基板。
  4. 【請求項４】前記維持電極線は前記画素電極の幅の狭い
    部分と幅の広い部分との境界部分と重畳していることを
    特徴とする、請求項３に記載の液晶表示装置用基板。
  5. 【請求項５】前記第１開口部は前記画素電極の幅の狭い
    部分を２等分し、前記第２開口部は前記画素電極の幅の
    広い部分を３分割し、３分割された部分のうちの中央に
    位置した部分の幅が残り二つの部分に比べて２倍以上で
    あることを特徴とする、請求項２又は３に記載の液晶表
    示装置用基板。
  6. 【請求項６】絶縁基板と、 前記基板上に形成されている第１配線と、 前記基板上に形成されている維持容量線と、 前記第１配線及び前記維持容量線上に形成されているゲ
    ート絶縁膜と、 前記ゲート絶縁膜上に形成されており、前記第１配線及
    び前記維持容量線と交差する第２配線と、 前記第２配線上に形成されている保護絶縁膜と、 前記保護絶縁膜上に形成されており、前記第２配線と隣
    接した二つの辺が屈折していることによって幅の狭い部
    分と幅の広い部分とを有する画素電極と、を含む液晶表
    示装置用基板。
  7. 【請求項７】前記画素電極は、前記第２配線を挟んで、
    画素電極の幅の広い部分と画素電極の幅の狭い部分とが
    交互に配置されている、請求項６に記載の液晶表示装置
    用基板。
  8. 【請求項８】前記画素電極は、幅の狭い部分を前記第２
    配線の方向に沿って分割する第１開口部と、幅の広い部
    分を前記第１配線の方向に沿って分割する第２開口部と
    を有することを特徴とする、請求項６又は７に記載の液
    晶表示装置用基板。
  9. 【請求項９】前記第２配線と絶縁されて交差し、前記第
    １開口部及び前記第２開口部と各々重畳する第１枝線及
    び第２枝線を有する維持電極線をさらに含む、請求項８
    に記載の液晶表示装置用基板。
  10. 【請求項１０】絶縁第１基板と、 前記第１基板上に一方向に形成されている第１配線と、 前記第１配線と絶縁されて交差している第２配線と、 前記第１配線と前記第２配線とが交差してなす画素領域
    内に形成されており、前記第２配線と隣接した二つの辺
    が屈折していることによって幅の狭い部分と幅の広い部
    分とを有する画素電極と、 前記第１配線、第２配線及び画素電極に連結されている
    スイッチング素子と、 前記第１基板と対向している第２基板と、 前記第２基板に形成されているブラックマトリックス
    と、 前記第２基板に形成されている共通電極と、 前記第１基板と前記第２基板とのうちの少なくとも一方
    に形成されているドメイン規制手段と、を含む液晶表示
    装置。
  11. 【請求項１１】前記ドメイン規制手段は、前記画素電極
    及び前記共通電極に各々形成されている第１及び第２開
    口パターンであることを特徴とする、請求項１０に記載
    の液晶表示装置。
  12. 【請求項１２】前記第１開口パターンは、 前記画素電極に形成され、前記画素電極の幅の狭い部分
    を２等分する第１開口部と、 前記画素電極に形成され、前記画素電極の幅の広い部分
    を３分割する第２開口部とからなり、 前記第２開口パターンは、 前記共通電極に形成され、前記画素電極の幅の狭い部分
    の前記第２配線と隣接した二つの辺と重畳する第３開口
    部と、 前記共通電極に形成され、前記画素電極の幅の広い部分
    の前記第２配線と垂直な二つの境界線と重畳する第４開
    口部と、 二つの前記第４開口部の中央に位置する第５開口部とか
    らなる、ことを特徴とする請求項１１に記載の液晶表示
    装置。
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