配向制御膜
【課題】露光に対する感度の高い配向制御膜を提供する。
【解決手段】ポリイミドおよびポリイミドの前駆体からなり、ポリイミドおよびポリイミドの前駆体は、原料として下記化学式（１）に示されるシクロブタンテトラカルボン酸二無水物誘導体および芳香族ジアミンを含み、光配向処理によって配向規制力が付与されていることを特徴とする配向制御膜。（但し、Ｚ１からＺ４のうち少なくとも一つは、−ＮＲ２、−ＳＲ、−ＯＨ、−ＣＯＲ、−（ＣＨ２）ｎ−ＣＯＯＲ、−ＣＮまたは−ＮＯ２に示す置換基（Ｒはそれぞれ独立に水素原子もしくは炭素数１から４のアルキル基、ｎは０から２の整数。）であり、その他は水素原子である。）
【解決手段】ポリイミドおよびポリイミドの前駆体からなり、ポリイミドおよびポリイミドの前駆体は、原料として下記化学式（１）に示されるシクロブタンテトラカルボン酸二無水物誘導体および芳香族ジアミンを含み、光配向処理によって配向規制力が付与されていることを特徴とする配向制御膜。（但し、Ｚ１からＺ４のうち少なくとも一つは、−ＮＲ２、−ＳＲ、−ＯＨ、−ＣＯＲ、−（ＣＨ２）ｎ−ＣＯＯＲ、−ＣＮまたは−ＮＯ２に示す置換基（Ｒはそれぞれ独立に水素原子もしくは炭素数１から４のアルキル基、ｎは０から２の整数。）であり、その他は水素原子である。）
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、配向制御膜に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来技術として、特許文献１には高電圧保持率および低焼き付き性の液晶配向剤を提供することを課題とし、１，２，３，４−シクロブタンテトラカルボン酸二無水物誘導体ならびに１，４−ジアミノシクロヘキサン、ビシクロ［２．２．１］ヘプタン−２，６−ビス（メチルアミン）、１，３−ビス（アミノメチル）シクロヘキサン、イソホロンまたはこれらのジアミンのアルキル置換体を、テトラカルボン酸二無水物ならびにジアミン化合物の少なくとも一部として得られたポリアミック酸、そのイミド化重合体あるいはその他のイミド化重合体との混合物からなり、アミック酸結合単位の割合が５〜８０％である液晶配向剤の提供について開示がされている。特許文献１に開示された液晶配向剤は、ラビング配向処理によって配向規制力が付与されるものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−４８１７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、ラビング配向処理は有機被膜と布とを物理的に擦りあわせる工程を含むため、形成された配向膜の表面に不要な削りカスが発生してしまうことがある。削りカスは表示装置の表示不良を発生させる原因となるため、ラビング配向処理に変わり得るクリーンな配向処理方法、例えば光配向処理方法の確立が必要とされる。
【０００５】
光配向処理は、基板表面に形成された有機被膜の表面にほぼ直線に偏光した光を照射することによって配向規制力を有機被膜の表面に付与する方法であり、照射される光のエネルギーを有効に利用するためにも液晶配向剤には、露光に対する感度の高いものが用いられることが必要とされる。
【０００６】
本発明の目的は、露光に対する感度の高い配向制御膜を提供することを目的とする。また、本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面によって明らかにする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る液晶表示装置は、少なくとも一方が透明な一対の基板と、前記一対の基板間に配置された液晶層と、前記一対の基板の少なくとも一方の基板に形成され、前記液晶層に電界を印加するための電極群と、前記一対の基板の少なくとも一方の基板に配置された配向制御膜を含む液晶表示装置において、前記配向制御膜は、ポリイミドおよび前記ポリイミドの前駆体からなり、前記ポリイミドおよび前記ポリイミドの前駆体は、原料として下記化学式（１）に示されるシクロブタンテトラカルボン酸二無水物誘導体と、芳香族ジアミンと、を含み、前記配向制御膜は光配向処理によって配向規制力が付与されていることを特徴とする。
【０００８】
【化１】
（但し、Ｚ１からＺ４のうち少なくとも一つは、−ＮＲ２、−ＳＲ、−ＯＨ、−ＣＯＲ、−（ＣＨ２）ｎ−ＣＯＯＲ、−ＣＮまたは−ＮＯ２に示す置換基（Ｒはそれぞれ独立に水素原子もしくは炭素数１から４のアルキル基、ｎは０から２の整数。）であり、その他は水素原子である。）
【０００９】
また、前記芳香族ジアミンは下記化学式（１０１）から（１１０）に示される化合物群より選択される芳香族ジアミンのうち少なくとも一種を含むこととしてもよい。
【００１０】
【化２】
（但し、Ｘはそれぞれ独立に、次に示すいずれかの構造である。：−ＣＨ２−、−ＣＯ−、−Ｏ−、−ＮＨ−、−ＣＯ−ＮＨ−、−Ｓ−、−ＳＯ−、−ＳＯ２−）
【００１１】
また、前記芳香族ジアミンは前記化学式（１０１）から（１１０）に示される化合物群より選択される芳香族ジアミンのうち異なる二種以上を含む、こととしてもよい。
【００１２】
また、前記ポリイミドおよび前記ポリイミドの前駆体の原料として用いられるテトラカルボン酸二無水物は、前記化学式（１）に示される１，２，３，４−シクロブタンテトラカルボン酸二無水物誘導体を、７０モル％以上１００モル％以下の割合で含有する、こととしてもよい。
【００１３】
さらに、本発明に係る液晶表示装置は、前記ポリイミドおよび前記ポリイミドの前駆体は、原料として下記化学式（２）に示される１，２，３，４−シクロブタンテトラカルボン酸二無水物誘導体を更に含むこととしてもよい。
【００１４】
【化３】
（但し、Ｙ１からＹ４のうち少なくとも一つはメチル基またはメトキシ基であり、その他は水素原子である。）
【００１５】
本発明に係る液晶表示装置における、前記ポリイミドの前駆体は、アルキル基の炭素数が１から４のポリアミド酸アルキルエステルを含むこととしてもよい。また、前記電極群は前記一対の基板のうちいずれか一方にのみ形成されていることとしてもよい。また、前記液晶層のプレチルト角が１度以下であることとしてもよい。
【００１６】
また、前記化学式（１）中の、Ｚ１からＺ４のうち少なくとも二つは、−ＮＲ２、−ＳＲ、−ＯＨ、−ＣＯＲ、−（ＣＨ２）ｎ−ＣＯＯＲ、−ＣＮまたは−ＮＯ２に示す置換基（Ｒはそれぞれ独立に水素原子もしくは炭素数１から４のアルキル基、ｎは０から２の整数。）であり、その他は水素原子であることとしてもよい。
【００１７】
また、前記ポリイミドおよび前記ポリイミドの前駆体は、置換された置換基の数が異なる二種以上の化学式（１）に示されるシクロブタンテトラカルボン酸二無水物誘導体を原料として含むこととしてもよい。
【発明の効果】
【００１８】
本発明により、露光に対する感度の高い配向制御膜を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】実施例１に係る液晶表示装置の１画素付近の模式断面図である。
【図２Ａ】実施例１に係る液晶表示装置の１画素付近の構成を示すアクティブマトリクス基板の模式平面図である。
【図２Ｂ】図２Ｂは図２Ａに示す２Ｂ線に沿った断面図である。
【図２Ｃ】図２Ｃは図２Ａに示す２Ｃ線に沿った断面図である。
【図３】実施例２に係る液晶表示装置の１画素付近の模式断面図である。
【図４Ａ】実施例２に係る液晶表示装置の１画素付近の構成を示すアクティブマトリクス基板の模式平面図である。
【図４Ｂ】図４Ａに示す４Ｂ線に沿った断面図である。
【図４Ｃ】図４Ａに示す４Ｃ線に沿った断面図である。
【図５】実施例３に係る液晶表示装置の１画素付近の模式断面図である。
【図６】実施例４に係る液晶表示装置の１画素付近の模式断面図である。
【図７】実施例５に係る液晶表示装置の１画素付近の模式断面図である。
【図８】実施例５に係る液晶表示装置の１画素付近の構成を示すアクティブマトリクス基板の模式平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
ラビング配向法の問題点を解決するラビングレス配向法として光照射による光配向法が提案、検討されているが、実用上以下のような問題点を抱えている。ポリビニルシンナメート等に代表される高分子側鎖に光反応性基を導入した高分子材料系では、配向の熱安定性が十分ではなく実用性の面ではまだ十分な信頼性が得られてはいない。
【００２１】
また、この場合、液晶の配向を発現させる構造部位が高分子の側鎖部分であると考えられることから、液晶分子をより均一に配向させ、かつ、より強い配向を得る上では必ずしも好ましいとは言えない。
【００２２】
また、低分子の二色性色素を高分子中に分散した場合には、液晶を配向させる色素自体が低分子であり、実用的な観点からみて熱的又は光に対する信頼性の面で課題が残されている。
【００２３】
シクロブタン系ポリイミドの光分解を利用した光配向法は配向の安定性が高く有用な方法であるが、近年、配向の安定性に対する要求がますます高まってきており、従来のシクロブタン系ポリイミド材料では、その要求レベルを満たせなくなってきている。またシクロブタン系ポリイミドは光反応に多量の光量を必要とするため、製造上スループットが低いという問題がある。
【００２４】
本発明の目的は、露光に対する感度の高い配向制御膜を備えた液晶表示装置を提供することを目的とする。それによって、配向処理の製造マージンが狭いという問題を解決し、初期配向方向の変動による表示不良の発生を低減し、かつ、安定な液晶配向を実現し、コントラスト比を高めた高品位な画質を有する液晶表示装置を提供する。
【００２５】
本発明に係る液晶表示装置における配向制御膜は、ポリイミドおよびポリイミドの前駆体からなり、ポリイミドおよびポリイミドの前駆体は、原料として下記化学式（１）に示されるシクロブタンテトラカルボン酸二無水物誘導体および芳香族ジアミンを含み、前記配向制御膜は光配向処理によって配向規制力が付与されていることを特徴とする。
【００２６】
【化４】
（但し、Ｚ１からＺ４のうち少なくとも一つは、−ＮＲ２、−ＳＲ、−ＯＨ、−ＣＯＲ、−（ＣＨ２）ｎ−ＣＯＯＲ、−ＣＮまたは−ＮＯ２に示す置換基（Ｒはそれぞれ独立に水素原子もしくは炭素数１から４のアルキル基、ｎは０から２の整数。）であり、その他は水素原子である。）
【００２７】
また、Ｒはそれぞれ独立に水素原子もしくは炭素数１から３のアルキル基、ｎは０から２の整数であることとしてもよい。また、Ｒはそれぞれ独立に水素原子もしくは炭素数１から２のアルキル基、ｎは０から２の整数であることとしてもよい。また、Ｒはそれぞれ独立に水素原子もしくはメチル基、ｎは０から２の整数であることとしてもよい。
【００２８】
本発明による配向制御膜を構成するポリイミドおよびその前駆体の原料となる化学式（１）に示されるシクロブタンテトラカルボン酸二無水物誘導体は、例えば下記化学式（Ｂ−１）から（Ｂ−１８）で示される化合物群Ｂに示すものである。これら化合物群Ｂで示される化合物は単に一例を示すもので、これらに限定されるものではない。
【００２９】
【化５】
【００３０】
【化６】
（但し、化合物群Ｂに示される化合物中のＲ1はそれぞれ独立に水素原子又は炭素数１から４のアルキル基であり、ｎは０から２の整数である。）
【００３１】
上記化合物群Ｂの中でも、(Ｂ−１)(Ｂ−２)(Ｂ−３) (Ｂ−４) (Ｂ−５) (Ｂ−６) (Ｂ−７) (Ｂ−８)は光反応性が高く、特に(Ｂ−１)(Ｂ−２)(Ｂ−３)は非常に光反応性が高いため特に有効である。
【００３２】
すなわち、上記化学式（１）で示される化合物において、Ｚ１からＺ４のうち少なくとも一つは、−ＮＲ２に示す置換基（Ｒはそれぞれ独立に水素原子もしくは炭素数１から４のアルキル基。）であり、その他は水素原子であることは好適である。また、Ｒはそれぞれ独立に水素原子もしくは炭素数１から３のアルキル基、ｎは０から２の整数であることとしてもよい。また、Ｒはそれぞれ独立に水素原子もしくは炭素数１から２のアルキル基、ｎは０から２の整数であることとしてもよい。また、Ｒはそれぞれ独立に水素原子もしくはメチル基、ｎは０から２の整数であることとしてもよい。
【００３３】
また、上記化学式（１）で示される化合物において、Ｚ１からＺ４のうち少なくとも一つは、−ＮＨＲに示す置換基（Ｒはそれぞれ独立に水素原子もしくは炭素数１から４のアルキル基。）であり、その他は水素原子であることとしてもよい。また、Ｒはそれぞれ独立に水素原子もしくは炭素数１から３のアルキル基、ｎは０から２の整数であることとしてもよい。また、Ｒはそれぞれ独立に水素原子もしくは炭素数１から２のアルキル基、ｎは０から２の整数であることとしてもよい。また、Ｒはそれぞれ独立に水素原子もしくはメチル基、ｎは０から２の整数であることとしてもよい。
【００３４】
また、上記化学式（１）で示される化合物において、Ｚ１からＺ４のうち少なくとも一つは、−ＮＨ２に示す置換基であり、その他は水素原子であることとしてもよい。
【００３５】
また、本発明に係る表示装置における配向制御膜を構成するポリイミドおよび前記ポリイミドの前駆体は、原料として下記化学式（２）に示されるシクロブタンテトラカルボン酸二無水物誘導体を化合物群Ｂに加えて更に含むことは好適である。
【００３６】
【化７】
（但し、化学式（２）中のＹ１からＹ４のうち少なくとも一つはメチル基またはメトキシ基であり、その他は水素原子である。）
【００３７】
また、化学式（２）中のＹ１からＹ４のうち少なくとも二つはメチル基またはメトキシ基であり、その他は水素原子であることとしてもよい。また、化学式（２）中のＹ１からＹ４のうち少なくとも一つはメチル基であり、その他は水素原子またはメトキシ基であることとしてもよい。また、化学式（２）中のＹ１からＹ４のうち少なくとも二つはメチル基であり、その他は水素原子またはメトキシ基であることとしてもよい。
【００３８】
化学式（２）に示されるシクロブタンテトラカルボン酸二無水物誘導体の具体的な一例を下記化学式（Ｃ−１）から（Ｃ−６）で示される化合物群Ｃに示す。化合物群Ｃに示された化合物は単に一例を示すもので、これらに限定されるものではない。
【００３９】
【化８】
【００４０】
上記化合物群Ｃに示されるシクロブタンテトラカルボン酸二無水物誘導体を含むことにより液晶配向安定性が高まるため特に有効である。
【００４１】
また、本発明に係る表示装置における配向制御膜を構成するポリイミドおよび前記ポリイミドの前駆体は、原料として下記化学式（１０１）から（１１０）に示される化合物群より選択される芳香族ジアミンのうち少なくとも一種を含むことは好適である。
【００４２】
【化９】
（但し、Ｘはそれぞれ独立に、次に示すいずれかの構造である。：−ＣＨ２−、−ＣＯ−、−Ｏ−、−ＮＨ−、−ＣＯ−ＮＨ−、−Ｓ−、−ＳＯ−、−ＳＯ２−）
【００４３】
本発明による配向制御膜を構成するポリイミドおよびその前駆体の原料となる芳香族ジアミンの具体的な構造例を下記化学式（Ａ−１）から（Ａ−６７）で示される化合物群Ａに示す。これら構造は具体的な化学構造の一例を示すもので、これら構造に限定されるものではない。
【００４４】
【化１０】
【００４５】
【化１１】
【００４６】
【化１２】
【００４７】
【化１３】
【００４８】
【化１４】
【００４９】
上記化合物群Ａの中でも（Ａ−１）（Ａ−４）（Ａ−８）（Ａ−１９）（Ａ−２１）（Ａ−２２）（Ａ−２８）（Ａ−２９）（Ａ−３０）（Ａ−３２）（Ａ−４７）（Ａ−５３）は液晶配向性が良好であるため、特に好ましい。
【００５０】
また、本発明による配向制御膜を構成するポリイミドの前駆体はポリアミド酸およびポリアミド酸アルキルエステルであることを特徴とする。下記技術文献１に記載されているように、ポリアミド酸は、有機溶媒中でジアミン化合物とテトラカルボン酸二無水物とを攪拌、重合させることにより得られる。
【００５１】
技術文献１：日本ポリイミド研究会編 最新ポリイミド 株式会社エヌ・ティー・エス発行（２００２）
【００５２】
具体的には、ジアミン化合物をＮＭＰなどの極性アミド系溶媒に溶解させる。この溶液中にジアミン化合物とほぼ等モルのテトラカルボン酸二無水物を加えて室温下で攪拌すると、テトラカルボン酸二無水物の溶解とともにジアミン化合物との間で開環付加重合反応が進行し、高分子量のポリアミド酸が得られる。またポリアミド酸エステルの場合は、テトラカルボン酸二無水物にアルコールを反応させて得られるジエステルジカルボン酸に塩化チオニルなどの塩素化試薬を反応させ、高反応性のジエステルジカルボン酸クロリドを得る。これにジアミン化合物を反応、重縮合させることによりポリアミド酸アルキルエステルが得られる。
【００５３】
このとき、ジアミン化合物およびテトラカルボン酸二無水物の原料を複数種混合させることにより、一つの高分子鎖に複数の化学種が重合された共重合高分子を得ることができる。
【００５４】
上記化合物群Ａに示すような芳香族ジアミン成分を複数種混合させることにより、生成したポリイミドの吸収波長域が広くなるため、照射する光源のスペクトルを有効に活用でき有効である。
【００５５】
すなわち、本発明による配向制御膜を構成するポリイミドおよびその前駆体は、芳香族ジアミンは前記化学式（１０１）から（１１０）に示される化合物群より選択される芳香族ジアミンのうち異なる二種以上を含むことは好適である。
【００５６】
また、本発明による配向制御膜を構成するポリイミド前駆体の原料として用いられるジアミンは、化学式（１０１）から（１１０）に示される化合物群より選択される芳香族ジアミンのうち少なくとも一種を５０モル％から１００モル％含むことは好ましく、また、７０モル％から１００モル％含むことはさらに好ましく、８０モル％から１００モル％含むことは特に好ましい。このような構成とすることにより、光反応性が高くなり、また液晶の配向安定性が向上する。
【００５７】
また、本発明による配向制御膜を構成するポリイミドおよびその前駆体は、その原料として化学式（１）で示され、また化合物群Ｂで例示されるようなシクロブタンテトラカルボン酸二無水物誘導体のうち少なくとも一種を７０モル％から１００モル％含むことは好ましく、また、８０モル％から１００モル％含むことはさらに好ましく、９０モル％から１００モル％含むことは特に好ましい。このような構成とすることにより、光反応性が高くなり、また液晶の配向安定性が向上する。
【００５８】
また、化学式（１）中のＺ１からＺ４のうち複数の置換基が、−ＮＲ２、−ＳＲ、−ＯＨ、−ＣＯＲ、−（ＣＨ２）ｎ−ＣＯＯＲ、−ＣＮまたは−ＮＯ２で示される置換基（Ｒはそれぞれ独立に水素原子もしくは炭素数１から４のアルキル基、ｎは０から２の整数。）である場合には、光反応性がさらに高くなり、また液晶の配向安定性が向上する。
【００５９】
すなわち、化学式（１）中の、Ｚ１からＺ４のうち少なくとも二つは、−ＮＲ２、−ＳＲ、−ＯＨ、−ＣＯＲ、−（ＣＨ２）ｎ−ＣＯＯＲ、−ＣＮまたは−ＮＯ２に示す置換基（Ｒはそれぞれ独立に水素原子もしくは炭素数１から４のアルキル基、ｎは０から２の整数。）であり、その他は水素原子であることは好適である。
【００６０】
また、−ＮＲ２、−ＳＲ、−ＯＨ、−ＣＯＲ、−（ＣＨ２）ｎ−ＣＯＯＲ、−ＣＮまたは−ＮＯ２に示す置換基が（Ｒはそれぞれ独立に水素原子もしくは炭素数１から４のアルキル基、ｎは０から２の整数。）化学式（１）中に多く置換されるほど光反応性が高くなり、また液晶の配向安定性が向上するため好ましい。
【００６１】
ところで、化学式（１）で示され、また化合物群Ｂで例示されるような構造のシクロブタンテトラカルボン酸二無水物誘導体が単体で用いられた場合、ジアミンとの開環付加重合反応性の低い構造であると開環付加重合反応が十分に進まず、高分子量体が得られない場合がある。
【００６２】
これは、開環付加重合反応の反応条件によっても異なるため一概にはいえないが、例えばシクロブタンテトラカルボン酸二無水物誘導体の構造中に含まれる置換基の数および種類の組合せによって、開環付加重合反応が十分に進まないためと考えられる。
【００６３】
開環付加重合反応が十分に進まないと、形成されるポリイミドおよびその前駆体の分子量が低くなり成膜性が悪化し、ひいては膜表面にムラができてしまうという問題が生じる可能性がある。しかしながら、上述の問題は、芳香族ジアミンとの開環付加重合反応性の異なるシクロブタンテトラカルボン酸二無水物誘導体を複数種混合させて用いることにより、十分に分子量の高いポリイミドおよびポリイミドの前駆体が得られる。
【００６４】
例えば、ポリイミドおよびポリイミドの前駆体は、置換基の数が異なる二種以上の化学式（１）に示されるシクロブタンテトラカルボン酸二無水物誘導体を原料として含むことは好適である。ポリイミドおよびポリイミドの前駆体が、置換基の数が異なる二種以上の化学式（１）に示されるシクロブタンテトラカルボン酸二無水物誘導体を原料として含むことによって、光反応性、および液晶の配向安定性の高い配向制御膜を形成することができる。
【００６５】
例えば、ポリイミドおよびポリイミドの前駆体は、原料として、一つの置換基を有する化学式（１）に示されるシクロブタンテトラカルボン酸二無水物誘導体（Ｚ１からＺ４のうち１つが−ＮＲ２、−ＳＲ、−ＯＨ、−ＣＯＲ、−（ＣＨ２）ｎ−ＣＯＯＲ、−ＣＮまたは−ＮＯ２に示す置換基であり、Ｒはそれぞれ独立に水素原子もしくは炭素数１から４のアルキル基、ｎは０から２の整数である。）と、２、３又は４つの置換基を有する化学式（１）に示されるシクロブタンテトラカルボン酸二無水物誘導体（Ｚ１からＺ４のうち１つが−ＮＲ２、−ＳＲ、−ＯＨ、−ＣＯＲ、−（ＣＨ２）ｎ−ＣＯＯＲ、−ＣＮまたは−ＮＯ２に示す置換基であり、Ｒはそれぞれ独立に水素原子もしくは炭素数１から４のアルキル基、ｎは０から２の整数である。）と、を含むことは光反応性、および液晶の配向安定性の高い配向制御膜を形成することができる。
【００６６】
本発明による配向制御膜を構成するポリイミドはその前駆体であるポリアミド酸またはポリアミド酸エステルを加熱または化学イミド化によりイミド化反応を進行させることにより得られることを特徴とする。なお、ポリイミド前駆体は複数種混合されていても良く、例えばポリアミド酸とポリアミド酸エステルが混合されたものであっても良い。
【００６７】
また、この際イミド化反応は必ずしも１００％進行している必要は無く、全体の５０％から１００％進行していることが好ましく、より好ましくは６０％から９５％であり、さらに好ましくは７０％から９０％である。イミド化反応の進行度が高いほど、光配向性が良く、液晶の配向安定性が高いが、あまり高すぎると配向制御膜の比抵抗が高くなり、電気特性上好ましくない。
【００６８】
本発明による配向制御膜は比抵抗の低い材料をブレンドして用いることができる。このとき配向制御膜の比抵抗を低下させることができ、焼きつきが起こりにくくなるため有効である。比抵抗値の低い材料とは、ポリイミドおよびその前駆体に混合される電気伝導度の高い他のポリマーであってもよいし、また、ポリイミドおよびその前駆体の原料に、炭素数２以上の側鎖成分を持たない芳香族ジアミンを用いてもよい。
【００６９】
また配向制御膜を構成するポリイミドの分子量は高い方が望ましく、ポリアミド酸アルキルエステルはポリアミド酸のような加熱時の低分子量化が起こらないため、液晶の配向安定性が高くなりより好ましい。
【００７０】
シクロブタン系ポリイミドに光を照射すると、シクロブタンの環構造が開裂し、マレイミド末端が生成する光分解反応が生じる。この光分解反応の反応速度が速いほど、より少ない光量で反応が進むため、製造上のスループットが早くなるという利点がある。
【００７１】
しかし従来のシクロブタン系ポリイミドの光反応効率は低く、製造工程上不十分であるという課題があった。発明者らは、シクロブタン環にある種の置換基を導入した際、光分解反応が非常に早く進むことを見出した。本発明によるシクロブタン系ポリイミドは光反応効率が非常に高いため、スループットが早く、また配向安定性にも優れるという特徴を有する。
【００７２】
以下、本発明の実施例について、図面を参照して詳細に説明する。これら実施例に用いた本発明による配向制御膜はその一例を示したもので、その他の構造についても同様の効果が確認されている。なお、以下では、薄膜トランジスタ等のアクティブ素子を形成した基板をアクティブマトリクス基板という。また、その対向基板にカラーフィルタを有する場合は、これをカラーフィルタ基板ともいう。また、本発明において、目標として望ましいコントラストは５００：１以上であり、目標とする残像が解消される時間は５分以内が望ましい。なお、残像の解消される時間は下記の実施例において定義される方法にて決定される。
【実施例】
【００７３】
［実施例１］
図１は、実施例１に係る液晶表示装置の１画素付近の模式断面図である。また、図２は、実施例１に係る液晶表示装置の１画素付近の構成を示すアクティブマトリクス基板の模式平面図である。図２Ａ実施例１に係る液晶表示装置の１画素付近の構成を示すアクティブマトリクス基板の模式平面図である。図２Ｂは図２Ａに示す２Ｂ線に沿った断面図である。図２Ｃは図２Ａに示す２Ｃ線に沿った断面図である。また、図１は、図２Ａに示す２Ｂ線に沿った断面の一部に対応する。
【００７４】
なお、図２Ｂと図２Ｃは、要部構成を強調して模式的に示すもので、図２Ａの２Ｂ線と２Ｃ線の切断部に１対１で対応しない。例えば、図２Ｂでは半導体膜１１６は図示せず、図２Ｃではコモン電極１０３とコモン配線１２０を接続するスルーホール１１８は１箇所のみを代表して示してある。
【００７５】
本実施例では、アクティブマトリクス基板としてのガラス基板１０１上には、Ｃｒ（クロム）からなる走査配線（ゲート電極）１０４及び共通電極配線（コモン配線）１２０が配置され、このゲート電極１０４及びコモン配線１２０を覆うように窒化シリコンからなるゲート絶縁膜１０７が形成されている。
【００７６】
また、ゲート電極１０４上には、ゲート絶縁膜１０７を介してアモルファスシリコン又はポリシリコンからなる半導体膜１１６が配置され、アクティブ素子として薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）１１５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１１６のパターンの一部に重畳するようにＣｒ・Ｍｏ（クロム・モリブデン）よりなる信号配線（ドレイン電極）１０６と画素電極（ソース電極）１０５が配置され、これら全てを被覆するように窒化シリコンよりなる保護絶縁膜１０８が形成されている。
【００７７】
また、図２Ｃに示すように、ゲート絶縁膜１０７と保護絶縁膜１０８を貫通して形成されたスルーホール１１８を介してコモン配線１２０に接続するコモン電極１０３がオーバーコート層（有機保護膜）１１２上に配置されている。また、図２Ａに示すように、平面的には１画素の領域において、その画素電極１０５に対向するように、コモン配線１２０からスルーホール１１８を介して引き出されているコモン電極１０３が形成されている。
【００７８】
本実施例においては、画素電極１０５は、有機保護膜１１２の下層の保護絶縁膜１０８のさらに下層に配置され、有機保護膜１１２上に共通電極１０３が配置された構成となっている。これらの複数の画素電極１０５と共通電極１０３とに挟まれた領域で、１画素が構成される構造となっている。また、以上のように構成した単位画素をマトリクス状に配置したアクティブマトリクス基板の表面、すなわち、共通電極１０３が形成された有機保護膜１１２上には配向制御膜１０９が形成されている。
【００７９】
一方、図１に示すように、対向基板を構成するガラス基板１０２には、カラーフィルタ層１１１が遮光膜（ブラックマトリクス）１１３で画素毎に区切られて配置され、また、カラーフィルタ層１１１及び遮光膜１１３上は、透明な絶縁性材料からなる有機保護膜１１２で覆われている。さらに、その有機保護膜１１２上にも配向制御膜１０９が形成されてカラーフィルタ基板を構成している。
【００８０】
これらの配向制御膜１０９は、高圧水銀ランプを光源とし、石英板を積層したパイル偏光子を用いて取り出される紫外線の直線偏光照射により液晶配向能が付与されている。
【００８１】
アクティブマトリクス基板を構成するガラス基板１０１とカラーフィルタ基板を構成するガラス基板１０２とが、配向制御膜１０９の面で対向配置され、これらの間に液晶分子１１０ａで構成される液晶層（液晶組成物層）１１０ｂが配置される。また、アクティブマトリクス基板を構成するガラス基板１０１及びカラーフィルタ基板を構成するガラス基板１０２の外側の面のそれぞれには、偏光板１１４が形成されている。
【００８２】
以上のようにして、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を用いたアクティブマトリクス型液晶表示装置（ＴＦＴ液晶表示装置）が構成される。このＴＦＴ液晶表示装置では、液晶組成物層１１０ｂを構成する液晶分子１１０ａは、電界無印加時には対向配置されているガラス基板１０１，１０２面にほぼ平行に配向された状態となり、光配向処理で規定された初期配向方向に向いた状態でホモジニアス配向している。
【００８３】
ここで、ゲート電極１０４に電圧を印加してＴＦＴ１１５をオンにすると、画素電極１０５と共通電極１０３の間の電位差により液晶組成物層１１０ｂに電界１１７が印加され、液晶組成物層１１０ｂが持つ誘電異方性と電界との相互作用により液晶組成物層１１０ｂを構成する液晶分子１１０ａは電界方向にその向きを変える。このとき液晶組成物層１１０ｂの屈折異方性と偏光板１１４の作用により液晶表示装置の光透過率を変化させ表示を行うことができる。
【００８４】
また、有機保護膜１１２は、絶縁性、透明性に優れるアクリル系樹脂、エポキシアクリル系樹脂又はポリイミド系樹脂などの熱硬化性樹脂を用いればよい。また、有機保護膜１１２として光硬化性の透明な樹脂を用いてもよいし、ポリシロキサン系の樹脂など無機系の材料を用いてもよい。さらには、有機保護膜１１２が配向制御膜１０９を兼ねるものであってもよい。
【００８５】
以上のように、本実施例によれば、配向制御膜１０９の液晶配向制御能をバフ布で直接摩擦するラビング配向処理ではなく、非接触の光配向法を用いることにより、電極近傍に局所的な配向の乱れがなく、表示領域全面に渡り均一な配向を付与することが可能となる。
【００８６】
一般的に、ＩＰＳ方式においては、従来のＴＮ方式に代表される縦電界方式と異なり基板面との界面チルトが原理的に必要なく、界面チルト角が小さいほど視角特性が良いことが知られており、光配向制御膜においても小さい界面チルト角が望ましく、特に、１度以下にすることにより、液晶表示装置の視角による色変化、明度変化を大幅に抑制することが出来るため、効果的である。
【００８７】
次に、本実施例の液晶表示装置の製造方法として、液晶配向制御膜のラビングレス配向法を用いた配向制御膜の形成について説明する。本実施例による配向制御膜の形成工程のフローは、以下（１）から（４）のようになる。
（１）配向制御膜の塗膜・形成（表示領域全面にわたり均一な塗膜を形成する）
（２）配向制御膜のイミド化焼成（ワニス溶剤の除去と耐熱性の高いポリイミド化を促進する）
（３）偏光照射による液晶配向能付与（表示領域に均一な配向能を付与する）
（４）（加熱、赤外線照射、遠赤外線照射、電子線照射、放射線照射）による配向能の促進・安定化
【００８８】
以上の４段階のプロセスを介して配向制御膜を形成するが、上記（１）から（４）のプロセスの順番に限定されるものではなく、以下（ａ）（ｂ）のような場合には更なる効果が期待される。
（ａ）上記（３）（４）を時間的に重なるように処理することにより液晶配向能付与を加速し架橋反応などを誘起することで、更に効果的に配向制御膜を形成することが可能となる。
（ｂ）上記（４）の加熱、赤外線照射、遠赤外線照射などを用いる場合には、上記（２）（３）（４）を時間的にオーバーラップさせることにより、上記（４）のプロセスが上記（２）のイミド化プロセスを兼ねることも可能となり、短時間に配向制御膜の形成が可能となる。
【００８９】
次に、本実施例の具体的な製造方法について説明する。アクティブマトリクス基板を構成するガラス基板１０１及びカラーフィルタ基板を構成するガラス基板１０２として、厚みが０．７ｍｍで表面を研磨したガラス基板を用いる。ガラス基板１０１に形成する薄膜トランジスタ１１５は、画素電極（ソース電極）１０５、信号配線（ドレイン電極）１０６、走査配線（ゲート電極）１０４及びアモルファスシリコン１１６から構成される。
【００９０】
走査配線１０４、共通電極配線１２０、信号配線１０６及び画素電極１０５は、全てクロム膜をパターニングして形成し、画素電極１０５と共通電極１０３との間隔は７μｍとした。なお、共通電極１０３と画素電極１０５については、低抵抗でパターニングの容易なクロム膜を使用したが、ＩＴＯ膜を使用することで透明電極を構成して、より高い輝度特性を達成することも可能である。
【００９１】
ゲート絶縁膜１０７と保護絶縁膜１０８は窒化珪素からなり、膜厚はそれぞれ０．３μｍとした。その上にはアクリル系樹脂を塗布し、２２０℃、１時間の加熱処理により透明で絶縁性のある有機保護膜１１２を形成した。
【００９２】
次に、フォトリソグラフィ、エッチング処理により、図２Ｃに示すように、共通電極配線１２０までスルーホール１１８を形成し、共通電極配線１２０と接続する共通電極１０３をパターニングして形成した。
【００９３】
その結果、単位画素（１画素）内では、図２Ａに示すように、画素電極１０５が３本の共通電極１０３の間に配置されている構成となり、画素数は１０２４×３（Ｒ、Ｇ、Ｂに対応）本の信号配線１０６と、７６８本の走査配線１０４とから構成される１０２４×３×７６８個とするアクティブマトリクス基板を形成した。
【００９４】
本実施例において、配向制御膜１０９として、下記表１に示される原料組成で合成した各種ポリアミド酸１から５を合成し、これら配向制御膜を用いて５台の液晶表示装置を作製した。ポリアミド酸を、樹脂分濃度５重量％、ＤＭＡＣ６０重量％、γブチロラクトン２０重量％、ブチルセロソルブ１５重量％のワニスに調製し、アクティブマトリクス基板の上に印刷形成して熱処理によりイミド化し、イミド化率約８０％、膜厚約１１０ｎｍの緻密なポリイミド及びポリアミド酸からなる配向制御膜１０９を形成した。
【００９５】
【表１】
【００９６】
同様に、ＩＴＯを成膜したもう一方のガラス基板１０２の表面にも同様のポリアミド酸アミドワニスを印刷形成し、イミド化率約８０％、約１１０ｎｍの緻密なポリイミド及びポリアミド酸からなる配向制御膜１０９を形成した。その表面に液晶配向能を付与するために、偏光ＵＶ（紫外線）光を配向制御膜１０９に照射した。光源には高圧水銀ランプを用い、干渉フィルタを介して、２４０ｎｍ〜３２０ｎｍの範囲のＵＶ光を取り出し、石英基板を積層したパイル偏光子を用いて偏光比約１０：１の直線偏光とし、１．５Ｊ／ｃｍ２の照射エネルギーで照射した。その結果、配向制御膜表面の液晶分子の配向方向は、照射した偏光ＵＶの偏光方向に対し、直交方向であることがわかった。
【００９７】
次に、これらの２枚のガラス基板１０１、１０２をそれぞれの液晶配向能を有する配向制御膜１０９を有する表面を相対向させて、分散させた球形のポリマービーズからなるスペーサを介在させ、周辺部にシ−ル剤を塗布し、液晶表示装置となる液晶表示パネル（以下「セル」ともいう。）を組み立てた。２枚のガラス基板１０１、１０２の液晶配向方向は互いにほぼ並行とした。このセルに、誘電異方性Δεが正で、その値が１０．２（１ｋＨｚ、２０℃）であり、屈折率異方性Δｎが０．０７５（波長５９０ｎｍ、２０℃）、ねじれ弾性定数Ｋ２が７．０ｐＮ、ネマティック−等方相転移温度Ｔ（Ｎ−Ｉ）が約７６℃のネマティック液晶組成物Ａを真空で注入し、紫外線硬化型樹脂からなる封止材で封止した。液晶層の厚み（ギャップ）は４．２μｍの液晶パネルを製作した。
【００９８】
この液晶表示パネルのリタデーション（Δｎ・ｄ）は、約０．３１μｍとなる。Δｎ・ｄは０．２μｍ≦Δｎ・ｄ≦０．５μｍの範囲が望ましく、この範囲を超えると白表示が色づいてしまうなどの問題がある。また、このパネルに用いた配向制御膜と液晶組成物とが同等のものを用いてホモジニアス配向の液晶表示パネルを作製し、クリスタルローテーション法を用いて液晶のプレチルト角を測定したところ約０．２度を示した。この液晶表示パネルを２枚の偏光板１１４で挾み、一方の偏光板の偏光透過軸を上記の液晶配向方向とほぼ平行とし、他方をそれに直交するように配置した。その後、駆動回路、バックライトなどを接続してモジュール化し、アクティブマトリクス型の液晶表示装置を得た。本実施例では、低電圧で暗表示、高電圧で明表示となるノーマリークローズ特性とした。
【００９９】
次に、本実施例による５台の液晶表示装置の表示品位を評価したところ、コントラスト比５００対１の高品位な表示が確認されるとともに、中間調表示時における広視野角が確認された。ジアミン化合物（Ａ−１）（Ａ−１９）（Ａ−２１）を用いた液晶表示装置のコントラスト比は６００：１を超え、特に良好な表示品位であった。
【０１００】
また、本実施例による５台の液晶表示装置の画像の焼き付け、残像を定量的に測定するため、ホトダイオードを組合せたオシロスコープを用いて評価した。まず、画面上に最大輝度でウインドウパターンを１０時間表示し、その後、残像が最も目立つ中間調表示、ここでは、輝度が最大輝度の１０％となるように全面を切り換え、ウインドウパターンのエッジ部のパターンが消えるまでの時間を残像緩和時間として評価した。ただし、ここで許容される残像緩和時間は５分以下である。その結果、使用温度範囲（０℃〜５０℃）において残像の緩和時間は５分以下であり、目視による画質残像検査においても、画像の焼き付け、残像による表示むらも一切見られず、高い表示特性が得られた。
【０１０１】
［比較例１］
配向制御膜１から５において、その原料であるテトラカルボン酸二無水物をテトラカルボン酸二無水物として同様の液晶表示装置を作製したところ、実施例１と同等の表示特性を示すのに照射エネルギー６Ｊ／ｃｍ２以上を必要とした。
【０１０２】
［実施例２］
図３は、実施例２に係る液晶表示装置の１画素付近の模式断面図である。図４Ａは、実施例２に係る液晶表示装置の１画素付近の構成を示すアクティブマトリクス基板の模式平面図である。図４Ｂは図４Ａに示す４Ｂ線に沿った断面図である。図４Ｃは図４Ａに示す４Ｃ線に沿った断面図である。
【０１０３】
また、図４は、本実施例による液晶表示装置の１画素付近の構成を説明するアクティブマトリクス基板の模式図であり、図４Ａは平面図、図４Ｂは図４Ａに示す４Ｂ線に沿った断面図、図４Ｃは図４Ａの４Ｃ線に沿った断面図を示す。また、図３は図４Ａに示す４Ｂ線に沿った断面の一部に対応する。
【０１０４】
なお、図４Ｂと図４Ｃは、要部構成を強調して模式的に示すもので、図４Ａの４Ｂ線と４Ｃ線の切断部に１対１で対応しない。例えば、図４Ｂでは半導体膜１１６は図示していない。
【０１０５】
本実施例では、アクティブマトリクス基板を構成するガラス基板１０１上には、Ｃｒよりなるゲート電極１０４及び共通電極配線１２０が配置され、ゲート電極１０４と共通電極配線１２０を覆うように窒化シリコンからなるゲート絶縁膜１０７が形成されている。また、ゲート電極１０４上には、ゲート絶縁膜１０７を介してアモルファスシリコン又はポリシリコンからなる半導体膜１１６が配置され、アクティブ素子である薄膜トランジスタ１１５の能動層として機能するようにされている。
【０１０６】
また、半導体膜１１６のパターンの一部に重畳するようにクロム・モリブデンよりなるドレイン電極１０６とソース電極（画素電極）１０５が配置され、これら全てを被覆するように窒化シリコンよりなる保護絶縁膜１０８が形成されている。この保護絶縁膜１０８上には、有機保護膜１１２が配置されている。この有機保護膜１１２は、例えば、アクリル樹脂などの透明な材料から構成する。また、画素電極１０５はＩＴＯ（Ｉｎ２Ｏ３：Ｓｎ）などの透明電極から構成されている。共通電極１０３は、ゲート絶縁膜１０７、保護絶縁膜１０８及び有機保護膜１１２を貫通するスルーホール１１８を介して、共通電極配線１２０に接続している。
【０１０７】
液晶を駆動する電界を与える場合に、画素電極１０５と対をなす共通電極１０３は、平面的に１画素の領域を囲うように形成されている。また、この共通電極１０３は、有機保護膜１１２の上に配置されている。そして、この共通電極１０３は、上部から見たときに下層に配置しているドレイン電極１０６、走査配線１０４及び能動素子である薄膜トランジスタ１１５を隠すように配置され、半導体膜１１６を遮光する遮光層を兼ねている。
【０１０８】
以上のように構成した単位画素（１画素）をマトリクス状に配置したアクティブマトリクス基板を構成するガラス基板１０１の表面、すなわち、有機保護膜１１２上及びその上に形成された共通電極１０３の上には、配向制御膜１０９が形成されている。一方、対向基板を構成するガラス基板１０２にも、カラーフィルタ層１１１の上に形成される有機保護膜１１２の上には、配向制御膜１０９が形成されている。
【０１０９】
ここで、実施例１と同様に、高圧水銀ランプを光源とし、石英板を積層したパイル偏光子を用いて取り出される紫外線の直線偏光照射により、これらの配向制御膜１０９に液晶配向能が付与されている。
【０１１０】
そして、ガラス基板１０１と対向ガラス基板１０２が、配向制御膜１０９の形成面で対向配置され、これらの間に液晶分子１１０ａで構成された液晶組成物層１１０ｂが配置される。また、ガラス基板１０１及び対向ガラス基板１０２の外側の面のそれぞれには偏光板１１４が形成されている。
【０１１１】
このように、本実施例においても、先に述べた実施例１と同様に、画素電極１０５は、有機保護膜１１２及び保護絶縁膜１０８の下層に配置され、画素電極１０５と有機保護膜１１２との上に共通電極１０３が配置された構成となっている。また、共通電極１０３の電気抵抗が十分低い場合には、この共通電極１０３は、最下層に形成されている共通電極配線１２０も兼ねることができる。その際には、最下層に配置している共通電極配線１２０の形成及びそれに伴うスルーホール１１８の加工を省くことができる。
【０１１２】
本実施例では、図４Ａに示すように、格子状に形成された共通電極１０３に囲まれた領域で１画素が構成され、画素電極１０５と合わせて１画素を４つの領域に分割するように配置されている。また、画素電極１０５及びそれと対向する共通電極１０３がお互いに平行に配置されたジグザグな屈曲構造からなり、１画素が２つ以上の複数の副画素を形成している。これにより面内での色調変化を相殺する構造となっている。
【０１１３】
次に、本実施例による液晶表示装置の製造方法について説明する。ガラス基板１０１及び１０２としては、厚みが０．７ｍｍで表面を研磨したガラス基板を用いる。薄膜トランジスタ１１５は、画素電極（ソース電極）１０５、信号配線（ドレイン電極）１０６、走査配線（ゲート電極）１０４及びアモルファスシリコン１１６から構成される。走査配線１０４は、アルミニウム膜をパターニングし、共通電極配線１２０及び信号配線１０６は、クロム膜をパターニングし、画素電極１０５は、ＩＴＯ膜をパターニングし、図４Ａに示すように、走査配線１０４以外は、ジグザグに屈曲した電極配線パターンに形成した。その際、屈曲の角度は１０度に設定した。ゲート絶縁膜１０７と保護絶縁膜１０８は窒化珪素からなり、膜厚はそれぞれ０．３μｍとした。
【０１１４】
次に、フォトリソグラフィ法とエッチング処理により、図４Ｃに示すように、共通電極配線１２０まで約１０μｍ径の円筒状にスルーホール１１８を形成し、その上にはアクリル系樹脂を塗布し、２２０℃、で１時間の加熱処理により透明で絶縁性のある誘電率約４の有機保護膜１１２を約１μｍ厚に形成した。この有機保護膜１１２により表示領域の画素電極１０５の段差起因の凹凸を平坦化し、また、隣接する画素間のカラーフィルタ層１１１の境界部分の段差凹凸を平坦化した。
【０１１５】
その後、約７μｍ径にスルーホール１１８を再度エッチング処理し、その上から共通電極配線１２０と接続する共通電極１０３を、ＩＴＯ膜をパターニングして形成した。その際、画素電極１０５と共通電極１０３との間隔は７μｍとした。さらに、この共通電極１０３は、信号配線１０６、走査配線１０４及び薄膜トランジスタ１１５の上部を覆い画素を囲むように格子状に形成し、遮光層を兼ねるようにした。
【０１１６】
その結果、単位画素内では図４Ａに示すように、画素電極１０５が３本の共通電極１０３の間に配置されている構成となり、画素数は１０２４×３（Ｒ、Ｇ、Ｂに対応）本の信号配線１０６と、７６８本の走査配線１０４とから構成される１０２４×３×７６８個とするアクティブマトリクス基板が得られた。
【０１１７】
本実施例において、配向制御膜１０９として、下記表２に示される原料組成で合成した各種ポリアミド酸ｔ-ブチルエステル１から３を合成し、これら配向制御膜を用いて３台の液晶表示装置を作製した。ポリアミド酸ｔ-ブチルエステルを、樹脂分濃度５重量％、ＤＭＡＣ６０重量％、γブチロラクトン２０重量％、ブチルセロソルブ１５重量％のワニスに調製し、アクティブマトリクス基板の上に印刷形成して熱処理によりイミド化し、イミド化率約９０％、膜厚約１２０ｎｍの緻密なポリイミド及びポリアミド酸ｔ-ブチルエステルからなる配向制御膜１０９を形成した。
【０１１８】
【表２】
【０１１９】
その配向処理方法は、実施例１と同様の偏光ＵＶを１．５Ｊ／ｃｍ２の照射エネルギーで照射した。
【０１２０】
次に、これらの２枚のガラス基板１０１、１０２をそれぞれの配向制御膜を有する表面を相対向させて、分散させた球形のポリマービーズからなるスペーサを介在させて、周辺部にシール剤を塗布し、液晶表示パネルを組み立てた。２枚のガラス基板１０１、１０２の液晶配向方向は互いにほぼ並行とした。
【０１２１】
この液晶表示パネルに誘電異方性Δεが正でその値が１０．２（１ｋＨｚ、２０℃）であり、屈折率異方性Δｎが０．０７５（波長５９０ｎｍ、２０℃）、ねじれ弾性定数Ｋ２が７．０ｐＮ、ネマティック−等方相転移温度Ｔ（Ｎ−Ｉ）が約７６℃のネマティック液晶組成物Ａを真空で注入し、紫外線硬化型樹脂からなる封止材で封止した。液晶層の厚み（ギャップ）は４．２μｍの液晶パネルを製作した。このパネルのリタデーション（Δｎｄ）は、約０．３１μｍとなる。
【０１２２】
また、この液晶表示パネルに用いた配向制御膜と液晶組成物とが同等のものを用いてホモジニアス配向の液晶表示パネルを作製し、クリスタルローテーション法を用いて液晶のプレチルト角を測定したところ約０．２度を示した。このパネルを２枚の偏光板１１４で挾み、一方の偏光板の偏光透過軸を上記の液晶配向方向とほぼ平行とし、他方をそれに直交するように配置した。その後、駆動回路、バックライトなどを接続してモジュール化し、アクティブマトリクス型の液晶表示装置を得た。本実施例では、低電圧で暗表示、高電圧で明表示となるノーマリークローズ特性とした。
【０１２３】
次に、本実施例による３台の液晶表示装置の表示品位を評価したところ、実施例１の液晶表示装置に比べて開口率が高く、コントラスト比５００：１の高品位な表示が確認されるとともに、中間調表示時における広視野角も確認された。ジアミン化合物（A-1）（A-19）を60モル％以上含む液晶表示装置のコントラスト比は６００：１を超え、特に良好な表示品位であった。また、実施例１と同様にして、この液晶表示装置の画像の焼き付け、残像の緩和時間を定量評価したところ、０℃〜５０℃の使用温度範囲において残像の緩和時間は５分以下であり、目視による画質残像検査においても、画像の焼き付け、残像による表示むらも一切見られず、実施例１と同等の高い表示特性が得られた。
【０１２４】
［実施例３］
図５は、実施例３に係る液晶表示装置の１画素付近の模式断面図である。図中、前記した各実施例の図面と同一符号は同一機能部分に対応する。図５に示すように、本実施例では、保護絶縁膜１０８の下層に配置した画素電極１０５を、スルーホール１１８を介して有機保護膜１１２上に引き上げて共通電極１０３と同層に配置した。この構成とした場合には、液晶を駆動する電圧をさらに低減することが可能である。
【０１２５】
以上のように構成されたＴＦＴ液晶表示装置では、電界無印加時には、液晶組成物層１１０ｂを構成する液晶分子１１０ａは対向配置されているガラス基板１０１と１０２の面にほぼ平行な状態となり、光配向処理で規定された初期配向方向に向いた状態でホモジニアス配向している。ここで、ゲート電極１０４に電圧を印加して薄膜トランジスタ１１５をオンにすると、画素電極１０５と共通電極１０３との間の電位差により液晶組成物層１１０ｂに電界１１７が印加され、液晶組成物が持つ誘電異方性と電界との相互作用により液晶分子１１０ａは電界方向にその向きを変える。このとき液晶組成物層１１０ｂの屈折異方性と偏光板１１４の作用により液晶表示装置の光透過率を変化させ表示を行うことができる。
【０１２６】
以下、本実施例による液晶表示装置の製造方法について説明する。ガラス基板１０１と１０２としては、厚みが０．７ｍｍで表面を研磨したガラス基板を用いる。薄膜トランジスタ１１５は、画素電極（ソース電極）１０５、信号配線（ドレイン電極）１０６、走査配線（ゲート電極）１０４及びアモルファスシリコン１１６から構成される。走査配線１０４はアルミニウム膜をパターニングし、共通電極配線１２０、信号配線１０６及び画素電極１０５はクロム膜をパターニングして形成した。ゲート絶縁膜１０７と保護絶縁膜１０８は窒化珪素からなり、膜厚はそれぞれ０．３μｍとした。その上にアクリル系樹脂を塗布し、２２０℃、１時間の加熱処理により透明で絶縁性のある誘電率約４の有機保護膜１１２を約１．０μｍ厚に形成した。この有機保護膜１１２により表示領域の画素電極１０５の段差起因の凹凸を平坦化し、また、隣接する画素間の段差凹凸を平坦化した。
【０１２７】
次に、フォトリソグラフィ法とエッチング処理により、図５に示すように、ソース電極１０５まで約１０μｍ径の円筒状にスルーホール１１８を形成し、その上からソース電極１０５と接続する画素電極１０５を、ＩＴＯ膜をパターニングして形成した。また、共通電極配線１２０についても約１０μｍ径の円筒状にスルーホールを形成し、その上からＩＴＯ膜をパターニングして共通電極１０３を形成した。その際、画素電極１０５と共通電極１０３との間隔は７μｍとし、走査配線１０４以外は、ジグザグに屈曲した電極配線パターンに形成した。その際、屈曲の角度は１０度に設定した。さらに、この共通電極１０３は信号配線１０６、走査配線１０４及び薄膜トランジスタ１１５の上部を覆い画素を囲むように格子状に形成し、遮光層を兼ねるようにした。
【０１２８】
その結果、単位画素内に２種類のスルーホールが形成されている以外は、実施例２とほぼ同様に、画素電極１０５が３本の共通電極１０３の間に配置されている構成となり、画素数は１０２４×３（Ｒ、Ｇ、Ｂに対応）本の信号配線１０６と、７６８本の走査配線１０４とから構成される１０２４×３×７６８個とするアクティブマトリクス基板を形成した。
【０１２９】
以上のように、画素構造と、用いる配向制御膜以外は、実施例２と同様として、図５に示すように、液晶表示装置を作製した。
【０１３０】
本実施例において、配向制御膜１０９として、下記表３に示される原料組成で合成した各種ポリアミド酸エチルエステル１から３を合成し、これら配向制御膜を用いて３台の液晶表示装置を作製した。ポリアミド酸エチルエステルを、樹脂分濃度５重量％、ＤＭＡＣ６０重量％、γブチロラクトン２０重量％、ブチルセロソルブ１５重量％のワニスに調製し、アクティブマトリクス基板の上に印刷形成して熱処理によりイミド化し、イミド化率約８０％、膜厚約１４０ｎｍの緻密なポリイミド及びポリアミド酸エチルエステルからなる配向制御膜１０９を形成した。
【０１３１】
【表３】
【０１３２】
その配向処理方法は、実施例１と同様の偏光ＵＶを１．５Ｊ／ｃｍ２の照射エネルギーで照射した。
【０１３３】
次に、本実施例による３台の液晶表示装置の表示品位を評価したところ、実施例１の液晶表示装置と同等の高品位な表示が確認されるとともに、中間調表示時における広視野角も確認された。また、実施例１と同様にして、本実施例による液晶表示装置の画像の焼き付け、残像の緩和時間を定量評価したところ、残像の緩和時間は５分以下であり、目視による画質残像検査においても、画像の焼き付け、残像による表示むらも一切見られず、高い表示特性が得られた。
【０１３４】
図５に示すように、ＴＦＴ１１５に直接接続されている画素電極１０５が基板最表面に形成され、その上には薄い配向制御膜１０９が形成される場合には、通常のラビング配向処理を行うと摩擦による帯電が発生し、場合によっては表面近傍の画素電極を介してＴＦＴ１１５がダメージを受けることがある。このような場合は、本実施例のようなラビングレスの光配向処理が非常に有効である。
【０１３５】
［実施例４］
図６は、実施例４に係る液晶表示装置の１画素付近の模式断面図である。図中、前記した各実施例の図面と同一符号は同一機能部分に対応する。本実施例では、電極などによる段差が大きい構造となっている。図６において、薄膜トランジスタ１１５のゲート電極１０４と共通電極１０３とを同層に形成し、共通電極１０３と画素電極１０５による電界１１７によって、液晶分子１１０ａはその電界方向に向きを変える。
【０１３６】
また、上記した各実施例においては、１つの画素における共通電極１０３と画素電極１０５から構成される表示領域は、複数組設けることが可能である。このように、複数組設けることによって、１つの画素が大きい場合でも、画素電極１０５と共通電極１０３との間の距離を短くできるので、液晶を駆動させるために印加する電圧を小さくできる。
【０１３７】
また、上記した各実施例においては、画素電極と共通電極の少なくとも一方を構成する透明導電膜の材料としては、特に制限はないが、加工の容易さ、信頼性の高さ等を考慮して、インジウム・チン・オキサイド（ＩＴＯ）のようなチタン酸化物にイオンドープされた透明導電膜又はイオンドープされた亜鉛酸化物を用いるのが望ましい。
【０１３８】
本実施例による液晶表示装置の製造方法において、ガラス基板１０１と１０２としては、厚みが０．７ｍｍで表面を研磨したガラス基板を用いる。薄膜トランジスタ１１５は画素電極（ソース電極）１０５、信号配線（ドレイン電極）１０６、走査配線（ゲート電極）１０４及びアモルファスシリコン１１６から構成される。走査配線１０４、共通電極配線１２０、信号配線１０６、画素電極１０５及び共通電極１０３は、全てクロム膜をパターニングして形成し、画素電極１０５と共通電極１０３との間隔は７μｍとした。ゲート絶縁膜１０７と保護絶縁膜１０８は窒化珪素からなり、膜厚はそれぞれ０．３μｍとした。
【０１３９】
本実施例において、配向制御膜１０９として、下記表４に示される原料組成で合成した各種ポリアミド酸１から５を合成し、これら配向制御膜を用いて５台の液晶表示装置を作製した。ポリアミド酸を、樹脂分濃度５重量％、ＤＭＡＣ６０重量％、γブチロラクトン２０重量％、ブチルセロソルブ１５重量％のワニスに調製し、アクティブマトリクス基板の上に印刷形成して熱処理によりイミド化し、イミド化率約８０％、膜厚約１１０ｎｍの緻密なポリイミド及びポリアミド酸からなる配向制御膜１０９を形成した。
【０１４０】
【表４】
【０１４１】
その配向処理方法は、実施例１と同様の偏光ＵＶを１．５Ｊ／ｃｍ２の照射エネルギーで照射した。その結果、画素数は１０２４×３（Ｒ、Ｇ、Ｂに対応）本の信号配線１０６と、７６８本の走査配線１０４とから構成される１０２４×３×７６８個とするアクティブマトリクス基板を形成した。
【０１４２】
以上のように、画素構造以外は実施例１と同様として、図６に示す本実施例の液晶表示装置を作製した。
【０１４３】
次に、本実施例による３台の液晶表示装置の表示品位を評価したところ、実施例１の液晶表示装置と同等の高品位な表示が確認されるとともに、中間調表示時における広視野角も確認された。ジアミン化合物（Ａ−２２）（Ａ−５３）を用いた液晶表示装置のコントラスト比は６００：１を超え、特に良好な表示品位であった。また、実施例１と同様にして、本実施例による液晶表示装置の画像の焼き付け、残像の緩和時間を定量評価したところ、残像の緩和時間は５分以下であり、目視による画質残像検査においても、画像の焼き付け、残像による表示むらも一切見られず、高い表示特性が得られた。
【０１４４】
［実施例５］
図７は、実施例５に係る液晶表示装置の１画素付近の模式断面図である。図中、前記した各実施例の図面と同一符号は同一機能部分に対応する。本実施例において、画素電極１０５と共通電極１０３は、ＩＴＯにより形成されており、共通電極１０３は画素のほぼ全体を覆うベタ電極で構成されている。本構成により電極上も透過部として利用することができ、開口率を向上することができる。また、電極間隔を短くすることができ、電界を効率よく液晶に印加できる。
【０１４５】
図８は、実施例５に係る液晶表示装置の１画素付近の構成を示すアクティブマトリクス基板の模式平面図であり、薄膜トランジスタ１１５、共通電極１０３、画素電極１０５、信号配線１０６の構造を示す。
【０１４６】
本実施例による液晶表示装置の製造方法において、ガラス基板１０１としては、厚みが０．７ｍｍで表面を研磨したガラス基板を用いる。ガラス基板１０１上には、共通電極１０３、画素電極１０５、信号配線１０６及び走査配線１０４の短絡を防止するためのゲート絶縁膜１０７と、薄膜トランジスタ１１５、画素電極１０５及び信号配線１０６を保護する保護絶縁膜１０８を形成してＴＦＴ基板とする。
【０１４７】
薄膜トランジスタ１１５は、画素電極（ソース電極）１０５、信号配線（ドレイン電極）１０６、走査配線（ゲート電極）１０４及びアモルファスシリコン１１６から構成される。走査配線（ゲート電極）１０４はアルミニウム膜をパターニングし、信号配線（ドレイン電極）１０６はクロム膜をパターニングし、そして共通電極１０３と画素電極１０５とはＩＴＯをパターニングして形成する。
【０１４８】
ゲート絶縁膜１０７と保護絶縁膜１０８は窒化珪素からなり、膜厚はそれぞれ０．２μｍと０．３μｍとした。容量素子は画素電極１０５と共通電極１０３でゲート絶縁膜１０７と保護絶縁膜１０８を挟む構造として形成する。
【０１４９】
画素電極１０５は、ベタ形状の共通電極１０３の上層に重畳する形で配置されている。画素数は１０２４×３（Ｒ，Ｇ，Ｂに対応）本の信号配線１０６と、７６８本の走査配線１０４とから構成される１０２４×３×７６８個とする。
【０１５０】
ガラス基板１０２上には、実施例１と同様に、ブラックマトリクス１１３付きカラーフィルタ層１１１を形成し、対向カラーフィルタ基板とした。
【０１５１】
本実施例において、配向制御膜１０９として、下記表５に示される原料組成で合成した各種ポリアミド酸メチルエステル１から５を合成し、これら配向制御膜を用いて３台の液晶表示装置を作製した。ポリアミド酸メチルエステルを、樹脂分濃度５重量％、ＤＭＡＣ６０重量％、γブチロラクトン２０重量％、ブチルセロソルブ１５重量％のワニスに調製し、アクティブマトリクス基板の上に印刷形成して熱処理によりイミド化し、イミド化率約７０％、膜厚約１３０ｎｍの緻密なポリイミド及びポリアミド酸メチルエステルからなる配向制御膜１０９を形成した。
【０１５２】
【表５】
【０１５３】
同様に、ＩＴＯを成膜したもう一方のガラス基板１０２の表面にも同様のポリアミド酸エチルエステルワニスを印刷形成して熱処理によりイミド化し、イミド化率約８０％、約１１０ｎｍの緻密なポリイミド及びポリアミド酸メチルエステルからなる配向制御膜１０９を形成した。
【０１５４】
その配向処理方法は、実施例１と同様の偏光ＵＶを１．５Ｊ／ｃｍ２の照射エネルギーで照射した。
【０１５５】
ＴＦＴ基板及びカラーフィルタ基板における配向制御膜１０９の配向方向は互いにほぼ平行とした。これらの基板間に平均粒径が４μｍのポリマービーズをスペーサとして分散し、ＴＦＴ基板とカラーフィルタ基板との間に液晶分子１１０ａを挟み込んだ。液晶分子１１０ａは、実施例１と同じ液晶組成物Ａを用いた。
【０１５６】
ＴＦＴ基板とカラーフィルタ基板とを挟む２枚の偏光板１１４はクロスニコルに配置した。そして、低電圧で暗状態となり、高電圧で明状態をとるノーマリークローズ特性を採用した。
【０１５７】
次に、本実施例による液晶表示装置の表示品位を評価したところ、実施例１の液晶表示装置に比べて開口率が高く、コントラスト比７００：１の高品位な表示が確認されるとともに、中間調表示時における広視野角も確認された。また、実施例１と同様にして、この液晶表示装置の画像の焼き付け、残像の緩和時間を定量評価したところ、０℃〜５０℃の使用温度範囲において残像の緩和時間は５分以内であり、目視による画質残像検査においても、画像の焼き付け、残像による表示むらも一切見られず、実施例１と同等の高い表示特性が得られた。
【０１５８】
［実施例６］
本実施例では、配向制御膜１０９として下記表６に示される原料組成で合成した各種ポリアミド酸メチルエステルを用いた他は実施例５と同様にして液晶表示装置を作成した。
【０１５９】
【表６】
【０１６０】
次に、本実施例による液晶表示装置の表示品位を評価したところ、実施例１の液晶表示装置に比べて開口率が高く、コントラスト比８００：１の高品位な表示が確認されるとともに、中間調表示時における広視野角も確認された。また、実施例１と同様にして、この液晶表示装置の画像の焼き付け、残像の緩和時間を定量評価したところ、０℃〜５０℃の使用温度範囲において残像の緩和時間は２分以内であり、実施例７と比較して高い液晶配向安定性を示した。また、目視による画質残像検査においても、画像の焼き付け、残像による表示むらも一切見られず、実施例１と同等の高い表示特性が得られた。
【符号の説明】
【０１６１】
１０１，１０２ ガラス基板、１０３ 共通電極（コモン電極）、１０４ 走査配線（ゲート電極）、１０５ 画素電極（ソース電極）、１０６ 信号配線（ドレイン電極）、１０７ ゲート絶縁膜、１０８ 保護絶縁膜、１０９ 配向制御膜、１１０ａ 液晶分子、１１０ｂ 液晶組成物層（液晶層）、１１１ カラーフィルタ層、１１２ 有機保護膜（オーバーコート層）、１１３ 遮光膜（ブラックマトリクス）、１１４ 偏光板、１１５ 薄層トランジスタ（ＴＦＴ）、１１６ 半導体膜（アモルファスシリコン又はポリシリコン）、１１７ 電界（電界方向）、１１８ スルーホール、１２０ 共通電極配線（コモン配線）。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、配向制御膜に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来技術として、特許文献１には高電圧保持率および低焼き付き性の液晶配向剤を提供することを課題とし、１，２，３，４−シクロブタンテトラカルボン酸二無水物誘導体ならびに１，４−ジアミノシクロヘキサン、ビシクロ［２．２．１］ヘプタン−２，６−ビス（メチルアミン）、１，３−ビス（アミノメチル）シクロヘキサン、イソホロンまたはこれらのジアミンのアルキル置換体を、テトラカルボン酸二無水物ならびにジアミン化合物の少なくとも一部として得られたポリアミック酸、そのイミド化重合体あるいはその他のイミド化重合体との混合物からなり、アミック酸結合単位の割合が５〜８０％である液晶配向剤の提供について開示がされている。特許文献１に開示された液晶配向剤は、ラビング配向処理によって配向規制力が付与されるものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−４８１７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、ラビング配向処理は有機被膜と布とを物理的に擦りあわせる工程を含むため、形成された配向膜の表面に不要な削りカスが発生してしまうことがある。削りカスは表示装置の表示不良を発生させる原因となるため、ラビング配向処理に変わり得るクリーンな配向処理方法、例えば光配向処理方法の確立が必要とされる。
【０００５】
光配向処理は、基板表面に形成された有機被膜の表面にほぼ直線に偏光した光を照射することによって配向規制力を有機被膜の表面に付与する方法であり、照射される光のエネルギーを有効に利用するためにも液晶配向剤には、露光に対する感度の高いものが用いられることが必要とされる。
【０００６】
本発明の目的は、露光に対する感度の高い配向制御膜を提供することを目的とする。また、本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面によって明らかにする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る液晶表示装置は、少なくとも一方が透明な一対の基板と、前記一対の基板間に配置された液晶層と、前記一対の基板の少なくとも一方の基板に形成され、前記液晶層に電界を印加するための電極群と、前記一対の基板の少なくとも一方の基板に配置された配向制御膜を含む液晶表示装置において、前記配向制御膜は、ポリイミドおよび前記ポリイミドの前駆体からなり、前記ポリイミドおよび前記ポリイミドの前駆体は、原料として下記化学式（１）に示されるシクロブタンテトラカルボン酸二無水物誘導体と、芳香族ジアミンと、を含み、前記配向制御膜は光配向処理によって配向規制力が付与されていることを特徴とする。
【０００８】
【化１】
（但し、Ｚ１からＺ４のうち少なくとも一つは、−ＮＲ２、−ＳＲ、−ＯＨ、−ＣＯＲ、−（ＣＨ２）ｎ−ＣＯＯＲ、−ＣＮまたは−ＮＯ２に示す置換基（Ｒはそれぞれ独立に水素原子もしくは炭素数１から４のアルキル基、ｎは０から２の整数。）であり、その他は水素原子である。）
【０００９】
また、前記芳香族ジアミンは下記化学式（１０１）から（１１０）に示される化合物群より選択される芳香族ジアミンのうち少なくとも一種を含むこととしてもよい。
【００１０】
【化２】
（但し、Ｘはそれぞれ独立に、次に示すいずれかの構造である。：−ＣＨ２−、−ＣＯ−、−Ｏ−、−ＮＨ−、−ＣＯ−ＮＨ−、−Ｓ−、−ＳＯ−、−ＳＯ２−）
【００１１】
また、前記芳香族ジアミンは前記化学式（１０１）から（１１０）に示される化合物群より選択される芳香族ジアミンのうち異なる二種以上を含む、こととしてもよい。
【００１２】
また、前記ポリイミドおよび前記ポリイミドの前駆体の原料として用いられるテトラカルボン酸二無水物は、前記化学式（１）に示される１，２，３，４−シクロブタンテトラカルボン酸二無水物誘導体を、７０モル％以上１００モル％以下の割合で含有する、こととしてもよい。
【００１３】
さらに、本発明に係る液晶表示装置は、前記ポリイミドおよび前記ポリイミドの前駆体は、原料として下記化学式（２）に示される１，２，３，４−シクロブタンテトラカルボン酸二無水物誘導体を更に含むこととしてもよい。
【００１４】
【化３】
（但し、Ｙ１からＹ４のうち少なくとも一つはメチル基またはメトキシ基であり、その他は水素原子である。）
【００１５】
本発明に係る液晶表示装置における、前記ポリイミドの前駆体は、アルキル基の炭素数が１から４のポリアミド酸アルキルエステルを含むこととしてもよい。また、前記電極群は前記一対の基板のうちいずれか一方にのみ形成されていることとしてもよい。また、前記液晶層のプレチルト角が１度以下であることとしてもよい。
【００１６】
また、前記化学式（１）中の、Ｚ１からＺ４のうち少なくとも二つは、−ＮＲ２、−ＳＲ、−ＯＨ、−ＣＯＲ、−（ＣＨ２）ｎ−ＣＯＯＲ、−ＣＮまたは−ＮＯ２に示す置換基（Ｒはそれぞれ独立に水素原子もしくは炭素数１から４のアルキル基、ｎは０から２の整数。）であり、その他は水素原子であることとしてもよい。
【００１７】
また、前記ポリイミドおよび前記ポリイミドの前駆体は、置換された置換基の数が異なる二種以上の化学式（１）に示されるシクロブタンテトラカルボン酸二無水物誘導体を原料として含むこととしてもよい。
【発明の効果】
【００１８】
本発明により、露光に対する感度の高い配向制御膜を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】実施例１に係る液晶表示装置の１画素付近の模式断面図である。
【図２Ａ】実施例１に係る液晶表示装置の１画素付近の構成を示すアクティブマトリクス基板の模式平面図である。
【図２Ｂ】図２Ｂは図２Ａに示す２Ｂ線に沿った断面図である。
【図２Ｃ】図２Ｃは図２Ａに示す２Ｃ線に沿った断面図である。
【図３】実施例２に係る液晶表示装置の１画素付近の模式断面図である。
【図４Ａ】実施例２に係る液晶表示装置の１画素付近の構成を示すアクティブマトリクス基板の模式平面図である。
【図４Ｂ】図４Ａに示す４Ｂ線に沿った断面図である。
【図４Ｃ】図４Ａに示す４Ｃ線に沿った断面図である。
【図５】実施例３に係る液晶表示装置の１画素付近の模式断面図である。
【図６】実施例４に係る液晶表示装置の１画素付近の模式断面図である。
【図７】実施例５に係る液晶表示装置の１画素付近の模式断面図である。
【図８】実施例５に係る液晶表示装置の１画素付近の構成を示すアクティブマトリクス基板の模式平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
ラビング配向法の問題点を解決するラビングレス配向法として光照射による光配向法が提案、検討されているが、実用上以下のような問題点を抱えている。ポリビニルシンナメート等に代表される高分子側鎖に光反応性基を導入した高分子材料系では、配向の熱安定性が十分ではなく実用性の面ではまだ十分な信頼性が得られてはいない。
【００２１】
また、この場合、液晶の配向を発現させる構造部位が高分子の側鎖部分であると考えられることから、液晶分子をより均一に配向させ、かつ、より強い配向を得る上では必ずしも好ましいとは言えない。
【００２２】
また、低分子の二色性色素を高分子中に分散した場合には、液晶を配向させる色素自体が低分子であり、実用的な観点からみて熱的又は光に対する信頼性の面で課題が残されている。
【００２３】
シクロブタン系ポリイミドの光分解を利用した光配向法は配向の安定性が高く有用な方法であるが、近年、配向の安定性に対する要求がますます高まってきており、従来のシクロブタン系ポリイミド材料では、その要求レベルを満たせなくなってきている。またシクロブタン系ポリイミドは光反応に多量の光量を必要とするため、製造上スループットが低いという問題がある。
【００２４】
本発明の目的は、露光に対する感度の高い配向制御膜を備えた液晶表示装置を提供することを目的とする。それによって、配向処理の製造マージンが狭いという問題を解決し、初期配向方向の変動による表示不良の発生を低減し、かつ、安定な液晶配向を実現し、コントラスト比を高めた高品位な画質を有する液晶表示装置を提供する。
【００２５】
本発明に係る液晶表示装置における配向制御膜は、ポリイミドおよびポリイミドの前駆体からなり、ポリイミドおよびポリイミドの前駆体は、原料として下記化学式（１）に示されるシクロブタンテトラカルボン酸二無水物誘導体および芳香族ジアミンを含み、前記配向制御膜は光配向処理によって配向規制力が付与されていることを特徴とする。
【００２６】
【化４】
（但し、Ｚ１からＺ４のうち少なくとも一つは、−ＮＲ２、−ＳＲ、−ＯＨ、−ＣＯＲ、−（ＣＨ２）ｎ−ＣＯＯＲ、−ＣＮまたは−ＮＯ２に示す置換基（Ｒはそれぞれ独立に水素原子もしくは炭素数１から４のアルキル基、ｎは０から２の整数。）であり、その他は水素原子である。）
【００２７】
また、Ｒはそれぞれ独立に水素原子もしくは炭素数１から３のアルキル基、ｎは０から２の整数であることとしてもよい。また、Ｒはそれぞれ独立に水素原子もしくは炭素数１から２のアルキル基、ｎは０から２の整数であることとしてもよい。また、Ｒはそれぞれ独立に水素原子もしくはメチル基、ｎは０から２の整数であることとしてもよい。
【００２８】
本発明による配向制御膜を構成するポリイミドおよびその前駆体の原料となる化学式（１）に示されるシクロブタンテトラカルボン酸二無水物誘導体は、例えば下記化学式（Ｂ−１）から（Ｂ−１８）で示される化合物群Ｂに示すものである。これら化合物群Ｂで示される化合物は単に一例を示すもので、これらに限定されるものではない。
【００２９】
【化５】
【００３０】
【化６】
（但し、化合物群Ｂに示される化合物中のＲ1はそれぞれ独立に水素原子又は炭素数１から４のアルキル基であり、ｎは０から２の整数である。）
【００３１】
上記化合物群Ｂの中でも、(Ｂ−１)(Ｂ−２)(Ｂ−３) (Ｂ−４) (Ｂ−５) (Ｂ−６) (Ｂ−７) (Ｂ−８)は光反応性が高く、特に(Ｂ−１)(Ｂ−２)(Ｂ−３)は非常に光反応性が高いため特に有効である。
【００３２】
すなわち、上記化学式（１）で示される化合物において、Ｚ１からＺ４のうち少なくとも一つは、−ＮＲ２に示す置換基（Ｒはそれぞれ独立に水素原子もしくは炭素数１から４のアルキル基。）であり、その他は水素原子であることは好適である。また、Ｒはそれぞれ独立に水素原子もしくは炭素数１から３のアルキル基、ｎは０から２の整数であることとしてもよい。また、Ｒはそれぞれ独立に水素原子もしくは炭素数１から２のアルキル基、ｎは０から２の整数であることとしてもよい。また、Ｒはそれぞれ独立に水素原子もしくはメチル基、ｎは０から２の整数であることとしてもよい。
【００３３】
また、上記化学式（１）で示される化合物において、Ｚ１からＺ４のうち少なくとも一つは、−ＮＨＲに示す置換基（Ｒはそれぞれ独立に水素原子もしくは炭素数１から４のアルキル基。）であり、その他は水素原子であることとしてもよい。また、Ｒはそれぞれ独立に水素原子もしくは炭素数１から３のアルキル基、ｎは０から２の整数であることとしてもよい。また、Ｒはそれぞれ独立に水素原子もしくは炭素数１から２のアルキル基、ｎは０から２の整数であることとしてもよい。また、Ｒはそれぞれ独立に水素原子もしくはメチル基、ｎは０から２の整数であることとしてもよい。
【００３４】
また、上記化学式（１）で示される化合物において、Ｚ１からＺ４のうち少なくとも一つは、−ＮＨ２に示す置換基であり、その他は水素原子であることとしてもよい。
【００３５】
また、本発明に係る表示装置における配向制御膜を構成するポリイミドおよび前記ポリイミドの前駆体は、原料として下記化学式（２）に示されるシクロブタンテトラカルボン酸二無水物誘導体を化合物群Ｂに加えて更に含むことは好適である。
【００３６】
【化７】
（但し、化学式（２）中のＹ１からＹ４のうち少なくとも一つはメチル基またはメトキシ基であり、その他は水素原子である。）
【００３７】
また、化学式（２）中のＹ１からＹ４のうち少なくとも二つはメチル基またはメトキシ基であり、その他は水素原子であることとしてもよい。また、化学式（２）中のＹ１からＹ４のうち少なくとも一つはメチル基であり、その他は水素原子またはメトキシ基であることとしてもよい。また、化学式（２）中のＹ１からＹ４のうち少なくとも二つはメチル基であり、その他は水素原子またはメトキシ基であることとしてもよい。
【００３８】
化学式（２）に示されるシクロブタンテトラカルボン酸二無水物誘導体の具体的な一例を下記化学式（Ｃ−１）から（Ｃ−６）で示される化合物群Ｃに示す。化合物群Ｃに示された化合物は単に一例を示すもので、これらに限定されるものではない。
【００３９】
【化８】
【００４０】
上記化合物群Ｃに示されるシクロブタンテトラカルボン酸二無水物誘導体を含むことにより液晶配向安定性が高まるため特に有効である。
【００４１】
また、本発明に係る表示装置における配向制御膜を構成するポリイミドおよび前記ポリイミドの前駆体は、原料として下記化学式（１０１）から（１１０）に示される化合物群より選択される芳香族ジアミンのうち少なくとも一種を含むことは好適である。
【００４２】
【化９】
（但し、Ｘはそれぞれ独立に、次に示すいずれかの構造である。：−ＣＨ２−、−ＣＯ−、−Ｏ−、−ＮＨ−、−ＣＯ−ＮＨ−、−Ｓ−、−ＳＯ−、−ＳＯ２−）
【００４３】
本発明による配向制御膜を構成するポリイミドおよびその前駆体の原料となる芳香族ジアミンの具体的な構造例を下記化学式（Ａ−１）から（Ａ−６７）で示される化合物群Ａに示す。これら構造は具体的な化学構造の一例を示すもので、これら構造に限定されるものではない。
【００４４】
【化１０】
【００４５】
【化１１】
【００４６】
【化１２】
【００４７】
【化１３】
【００４８】
【化１４】
【００４９】
上記化合物群Ａの中でも（Ａ−１）（Ａ−４）（Ａ−８）（Ａ−１９）（Ａ−２１）（Ａ−２２）（Ａ−２８）（Ａ−２９）（Ａ−３０）（Ａ−３２）（Ａ−４７）（Ａ−５３）は液晶配向性が良好であるため、特に好ましい。
【００５０】
また、本発明による配向制御膜を構成するポリイミドの前駆体はポリアミド酸およびポリアミド酸アルキルエステルであることを特徴とする。下記技術文献１に記載されているように、ポリアミド酸は、有機溶媒中でジアミン化合物とテトラカルボン酸二無水物とを攪拌、重合させることにより得られる。
【００５１】
技術文献１：日本ポリイミド研究会編 最新ポリイミド 株式会社エヌ・ティー・エス発行（２００２）
【００５２】
具体的には、ジアミン化合物をＮＭＰなどの極性アミド系溶媒に溶解させる。この溶液中にジアミン化合物とほぼ等モルのテトラカルボン酸二無水物を加えて室温下で攪拌すると、テトラカルボン酸二無水物の溶解とともにジアミン化合物との間で開環付加重合反応が進行し、高分子量のポリアミド酸が得られる。またポリアミド酸エステルの場合は、テトラカルボン酸二無水物にアルコールを反応させて得られるジエステルジカルボン酸に塩化チオニルなどの塩素化試薬を反応させ、高反応性のジエステルジカルボン酸クロリドを得る。これにジアミン化合物を反応、重縮合させることによりポリアミド酸アルキルエステルが得られる。
【００５３】
このとき、ジアミン化合物およびテトラカルボン酸二無水物の原料を複数種混合させることにより、一つの高分子鎖に複数の化学種が重合された共重合高分子を得ることができる。
【００５４】
上記化合物群Ａに示すような芳香族ジアミン成分を複数種混合させることにより、生成したポリイミドの吸収波長域が広くなるため、照射する光源のスペクトルを有効に活用でき有効である。
【００５５】
すなわち、本発明による配向制御膜を構成するポリイミドおよびその前駆体は、芳香族ジアミンは前記化学式（１０１）から（１１０）に示される化合物群より選択される芳香族ジアミンのうち異なる二種以上を含むことは好適である。
【００５６】
また、本発明による配向制御膜を構成するポリイミド前駆体の原料として用いられるジアミンは、化学式（１０１）から（１１０）に示される化合物群より選択される芳香族ジアミンのうち少なくとも一種を５０モル％から１００モル％含むことは好ましく、また、７０モル％から１００モル％含むことはさらに好ましく、８０モル％から１００モル％含むことは特に好ましい。このような構成とすることにより、光反応性が高くなり、また液晶の配向安定性が向上する。
【００５７】
また、本発明による配向制御膜を構成するポリイミドおよびその前駆体は、その原料として化学式（１）で示され、また化合物群Ｂで例示されるようなシクロブタンテトラカルボン酸二無水物誘導体のうち少なくとも一種を７０モル％から１００モル％含むことは好ましく、また、８０モル％から１００モル％含むことはさらに好ましく、９０モル％から１００モル％含むことは特に好ましい。このような構成とすることにより、光反応性が高くなり、また液晶の配向安定性が向上する。
【００５８】
また、化学式（１）中のＺ１からＺ４のうち複数の置換基が、−ＮＲ２、−ＳＲ、−ＯＨ、−ＣＯＲ、−（ＣＨ２）ｎ−ＣＯＯＲ、−ＣＮまたは−ＮＯ２で示される置換基（Ｒはそれぞれ独立に水素原子もしくは炭素数１から４のアルキル基、ｎは０から２の整数。）である場合には、光反応性がさらに高くなり、また液晶の配向安定性が向上する。
【００５９】
すなわち、化学式（１）中の、Ｚ１からＺ４のうち少なくとも二つは、−ＮＲ２、−ＳＲ、−ＯＨ、−ＣＯＲ、−（ＣＨ２）ｎ−ＣＯＯＲ、−ＣＮまたは−ＮＯ２に示す置換基（Ｒはそれぞれ独立に水素原子もしくは炭素数１から４のアルキル基、ｎは０から２の整数。）であり、その他は水素原子であることは好適である。
【００６０】
また、−ＮＲ２、−ＳＲ、−ＯＨ、−ＣＯＲ、−（ＣＨ２）ｎ−ＣＯＯＲ、−ＣＮまたは−ＮＯ２に示す置換基が（Ｒはそれぞれ独立に水素原子もしくは炭素数１から４のアルキル基、ｎは０から２の整数。）化学式（１）中に多く置換されるほど光反応性が高くなり、また液晶の配向安定性が向上するため好ましい。
【００６１】
ところで、化学式（１）で示され、また化合物群Ｂで例示されるような構造のシクロブタンテトラカルボン酸二無水物誘導体が単体で用いられた場合、ジアミンとの開環付加重合反応性の低い構造であると開環付加重合反応が十分に進まず、高分子量体が得られない場合がある。
【００６２】
これは、開環付加重合反応の反応条件によっても異なるため一概にはいえないが、例えばシクロブタンテトラカルボン酸二無水物誘導体の構造中に含まれる置換基の数および種類の組合せによって、開環付加重合反応が十分に進まないためと考えられる。
【００６３】
開環付加重合反応が十分に進まないと、形成されるポリイミドおよびその前駆体の分子量が低くなり成膜性が悪化し、ひいては膜表面にムラができてしまうという問題が生じる可能性がある。しかしながら、上述の問題は、芳香族ジアミンとの開環付加重合反応性の異なるシクロブタンテトラカルボン酸二無水物誘導体を複数種混合させて用いることにより、十分に分子量の高いポリイミドおよびポリイミドの前駆体が得られる。
【００６４】
例えば、ポリイミドおよびポリイミドの前駆体は、置換基の数が異なる二種以上の化学式（１）に示されるシクロブタンテトラカルボン酸二無水物誘導体を原料として含むことは好適である。ポリイミドおよびポリイミドの前駆体が、置換基の数が異なる二種以上の化学式（１）に示されるシクロブタンテトラカルボン酸二無水物誘導体を原料として含むことによって、光反応性、および液晶の配向安定性の高い配向制御膜を形成することができる。
【００６５】
例えば、ポリイミドおよびポリイミドの前駆体は、原料として、一つの置換基を有する化学式（１）に示されるシクロブタンテトラカルボン酸二無水物誘導体（Ｚ１からＺ４のうち１つが−ＮＲ２、−ＳＲ、−ＯＨ、−ＣＯＲ、−（ＣＨ２）ｎ−ＣＯＯＲ、−ＣＮまたは−ＮＯ２に示す置換基であり、Ｒはそれぞれ独立に水素原子もしくは炭素数１から４のアルキル基、ｎは０から２の整数である。）と、２、３又は４つの置換基を有する化学式（１）に示されるシクロブタンテトラカルボン酸二無水物誘導体（Ｚ１からＺ４のうち１つが−ＮＲ２、−ＳＲ、−ＯＨ、−ＣＯＲ、−（ＣＨ２）ｎ−ＣＯＯＲ、−ＣＮまたは−ＮＯ２に示す置換基であり、Ｒはそれぞれ独立に水素原子もしくは炭素数１から４のアルキル基、ｎは０から２の整数である。）と、を含むことは光反応性、および液晶の配向安定性の高い配向制御膜を形成することができる。
【００６６】
本発明による配向制御膜を構成するポリイミドはその前駆体であるポリアミド酸またはポリアミド酸エステルを加熱または化学イミド化によりイミド化反応を進行させることにより得られることを特徴とする。なお、ポリイミド前駆体は複数種混合されていても良く、例えばポリアミド酸とポリアミド酸エステルが混合されたものであっても良い。
【００６７】
また、この際イミド化反応は必ずしも１００％進行している必要は無く、全体の５０％から１００％進行していることが好ましく、より好ましくは６０％から９５％であり、さらに好ましくは７０％から９０％である。イミド化反応の進行度が高いほど、光配向性が良く、液晶の配向安定性が高いが、あまり高すぎると配向制御膜の比抵抗が高くなり、電気特性上好ましくない。
【００６８】
本発明による配向制御膜は比抵抗の低い材料をブレンドして用いることができる。このとき配向制御膜の比抵抗を低下させることができ、焼きつきが起こりにくくなるため有効である。比抵抗値の低い材料とは、ポリイミドおよびその前駆体に混合される電気伝導度の高い他のポリマーであってもよいし、また、ポリイミドおよびその前駆体の原料に、炭素数２以上の側鎖成分を持たない芳香族ジアミンを用いてもよい。
【００６９】
また配向制御膜を構成するポリイミドの分子量は高い方が望ましく、ポリアミド酸アルキルエステルはポリアミド酸のような加熱時の低分子量化が起こらないため、液晶の配向安定性が高くなりより好ましい。
【００７０】
シクロブタン系ポリイミドに光を照射すると、シクロブタンの環構造が開裂し、マレイミド末端が生成する光分解反応が生じる。この光分解反応の反応速度が速いほど、より少ない光量で反応が進むため、製造上のスループットが早くなるという利点がある。
【００７１】
しかし従来のシクロブタン系ポリイミドの光反応効率は低く、製造工程上不十分であるという課題があった。発明者らは、シクロブタン環にある種の置換基を導入した際、光分解反応が非常に早く進むことを見出した。本発明によるシクロブタン系ポリイミドは光反応効率が非常に高いため、スループットが早く、また配向安定性にも優れるという特徴を有する。
【００７２】
以下、本発明の実施例について、図面を参照して詳細に説明する。これら実施例に用いた本発明による配向制御膜はその一例を示したもので、その他の構造についても同様の効果が確認されている。なお、以下では、薄膜トランジスタ等のアクティブ素子を形成した基板をアクティブマトリクス基板という。また、その対向基板にカラーフィルタを有する場合は、これをカラーフィルタ基板ともいう。また、本発明において、目標として望ましいコントラストは５００：１以上であり、目標とする残像が解消される時間は５分以内が望ましい。なお、残像の解消される時間は下記の実施例において定義される方法にて決定される。
【実施例】
【００７３】
［実施例１］
図１は、実施例１に係る液晶表示装置の１画素付近の模式断面図である。また、図２は、実施例１に係る液晶表示装置の１画素付近の構成を示すアクティブマトリクス基板の模式平面図である。図２Ａ実施例１に係る液晶表示装置の１画素付近の構成を示すアクティブマトリクス基板の模式平面図である。図２Ｂは図２Ａに示す２Ｂ線に沿った断面図である。図２Ｃは図２Ａに示す２Ｃ線に沿った断面図である。また、図１は、図２Ａに示す２Ｂ線に沿った断面の一部に対応する。
【００７４】
なお、図２Ｂと図２Ｃは、要部構成を強調して模式的に示すもので、図２Ａの２Ｂ線と２Ｃ線の切断部に１対１で対応しない。例えば、図２Ｂでは半導体膜１１６は図示せず、図２Ｃではコモン電極１０３とコモン配線１２０を接続するスルーホール１１８は１箇所のみを代表して示してある。
【００７５】
本実施例では、アクティブマトリクス基板としてのガラス基板１０１上には、Ｃｒ（クロム）からなる走査配線（ゲート電極）１０４及び共通電極配線（コモン配線）１２０が配置され、このゲート電極１０４及びコモン配線１２０を覆うように窒化シリコンからなるゲート絶縁膜１０７が形成されている。
【００７６】
また、ゲート電極１０４上には、ゲート絶縁膜１０７を介してアモルファスシリコン又はポリシリコンからなる半導体膜１１６が配置され、アクティブ素子として薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）１１５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１１６のパターンの一部に重畳するようにＣｒ・Ｍｏ（クロム・モリブデン）よりなる信号配線（ドレイン電極）１０６と画素電極（ソース電極）１０５が配置され、これら全てを被覆するように窒化シリコンよりなる保護絶縁膜１０８が形成されている。
【００７７】
また、図２Ｃに示すように、ゲート絶縁膜１０７と保護絶縁膜１０８を貫通して形成されたスルーホール１１８を介してコモン配線１２０に接続するコモン電極１０３がオーバーコート層（有機保護膜）１１２上に配置されている。また、図２Ａに示すように、平面的には１画素の領域において、その画素電極１０５に対向するように、コモン配線１２０からスルーホール１１８を介して引き出されているコモン電極１０３が形成されている。
【００７８】
本実施例においては、画素電極１０５は、有機保護膜１１２の下層の保護絶縁膜１０８のさらに下層に配置され、有機保護膜１１２上に共通電極１０３が配置された構成となっている。これらの複数の画素電極１０５と共通電極１０３とに挟まれた領域で、１画素が構成される構造となっている。また、以上のように構成した単位画素をマトリクス状に配置したアクティブマトリクス基板の表面、すなわち、共通電極１０３が形成された有機保護膜１１２上には配向制御膜１０９が形成されている。
【００７９】
一方、図１に示すように、対向基板を構成するガラス基板１０２には、カラーフィルタ層１１１が遮光膜（ブラックマトリクス）１１３で画素毎に区切られて配置され、また、カラーフィルタ層１１１及び遮光膜１１３上は、透明な絶縁性材料からなる有機保護膜１１２で覆われている。さらに、その有機保護膜１１２上にも配向制御膜１０９が形成されてカラーフィルタ基板を構成している。
【００８０】
これらの配向制御膜１０９は、高圧水銀ランプを光源とし、石英板を積層したパイル偏光子を用いて取り出される紫外線の直線偏光照射により液晶配向能が付与されている。
【００８１】
アクティブマトリクス基板を構成するガラス基板１０１とカラーフィルタ基板を構成するガラス基板１０２とが、配向制御膜１０９の面で対向配置され、これらの間に液晶分子１１０ａで構成される液晶層（液晶組成物層）１１０ｂが配置される。また、アクティブマトリクス基板を構成するガラス基板１０１及びカラーフィルタ基板を構成するガラス基板１０２の外側の面のそれぞれには、偏光板１１４が形成されている。
【００８２】
以上のようにして、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を用いたアクティブマトリクス型液晶表示装置（ＴＦＴ液晶表示装置）が構成される。このＴＦＴ液晶表示装置では、液晶組成物層１１０ｂを構成する液晶分子１１０ａは、電界無印加時には対向配置されているガラス基板１０１，１０２面にほぼ平行に配向された状態となり、光配向処理で規定された初期配向方向に向いた状態でホモジニアス配向している。
【００８３】
ここで、ゲート電極１０４に電圧を印加してＴＦＴ１１５をオンにすると、画素電極１０５と共通電極１０３の間の電位差により液晶組成物層１１０ｂに電界１１７が印加され、液晶組成物層１１０ｂが持つ誘電異方性と電界との相互作用により液晶組成物層１１０ｂを構成する液晶分子１１０ａは電界方向にその向きを変える。このとき液晶組成物層１１０ｂの屈折異方性と偏光板１１４の作用により液晶表示装置の光透過率を変化させ表示を行うことができる。
【００８４】
また、有機保護膜１１２は、絶縁性、透明性に優れるアクリル系樹脂、エポキシアクリル系樹脂又はポリイミド系樹脂などの熱硬化性樹脂を用いればよい。また、有機保護膜１１２として光硬化性の透明な樹脂を用いてもよいし、ポリシロキサン系の樹脂など無機系の材料を用いてもよい。さらには、有機保護膜１１２が配向制御膜１０９を兼ねるものであってもよい。
【００８５】
以上のように、本実施例によれば、配向制御膜１０９の液晶配向制御能をバフ布で直接摩擦するラビング配向処理ではなく、非接触の光配向法を用いることにより、電極近傍に局所的な配向の乱れがなく、表示領域全面に渡り均一な配向を付与することが可能となる。
【００８６】
一般的に、ＩＰＳ方式においては、従来のＴＮ方式に代表される縦電界方式と異なり基板面との界面チルトが原理的に必要なく、界面チルト角が小さいほど視角特性が良いことが知られており、光配向制御膜においても小さい界面チルト角が望ましく、特に、１度以下にすることにより、液晶表示装置の視角による色変化、明度変化を大幅に抑制することが出来るため、効果的である。
【００８７】
次に、本実施例の液晶表示装置の製造方法として、液晶配向制御膜のラビングレス配向法を用いた配向制御膜の形成について説明する。本実施例による配向制御膜の形成工程のフローは、以下（１）から（４）のようになる。
（１）配向制御膜の塗膜・形成（表示領域全面にわたり均一な塗膜を形成する）
（２）配向制御膜のイミド化焼成（ワニス溶剤の除去と耐熱性の高いポリイミド化を促進する）
（３）偏光照射による液晶配向能付与（表示領域に均一な配向能を付与する）
（４）（加熱、赤外線照射、遠赤外線照射、電子線照射、放射線照射）による配向能の促進・安定化
【００８８】
以上の４段階のプロセスを介して配向制御膜を形成するが、上記（１）から（４）のプロセスの順番に限定されるものではなく、以下（ａ）（ｂ）のような場合には更なる効果が期待される。
（ａ）上記（３）（４）を時間的に重なるように処理することにより液晶配向能付与を加速し架橋反応などを誘起することで、更に効果的に配向制御膜を形成することが可能となる。
（ｂ）上記（４）の加熱、赤外線照射、遠赤外線照射などを用いる場合には、上記（２）（３）（４）を時間的にオーバーラップさせることにより、上記（４）のプロセスが上記（２）のイミド化プロセスを兼ねることも可能となり、短時間に配向制御膜の形成が可能となる。
【００８９】
次に、本実施例の具体的な製造方法について説明する。アクティブマトリクス基板を構成するガラス基板１０１及びカラーフィルタ基板を構成するガラス基板１０２として、厚みが０．７ｍｍで表面を研磨したガラス基板を用いる。ガラス基板１０１に形成する薄膜トランジスタ１１５は、画素電極（ソース電極）１０５、信号配線（ドレイン電極）１０６、走査配線（ゲート電極）１０４及びアモルファスシリコン１１６から構成される。
【００９０】
走査配線１０４、共通電極配線１２０、信号配線１０６及び画素電極１０５は、全てクロム膜をパターニングして形成し、画素電極１０５と共通電極１０３との間隔は７μｍとした。なお、共通電極１０３と画素電極１０５については、低抵抗でパターニングの容易なクロム膜を使用したが、ＩＴＯ膜を使用することで透明電極を構成して、より高い輝度特性を達成することも可能である。
【００９１】
ゲート絶縁膜１０７と保護絶縁膜１０８は窒化珪素からなり、膜厚はそれぞれ０．３μｍとした。その上にはアクリル系樹脂を塗布し、２２０℃、１時間の加熱処理により透明で絶縁性のある有機保護膜１１２を形成した。
【００９２】
次に、フォトリソグラフィ、エッチング処理により、図２Ｃに示すように、共通電極配線１２０までスルーホール１１８を形成し、共通電極配線１２０と接続する共通電極１０３をパターニングして形成した。
【００９３】
その結果、単位画素（１画素）内では、図２Ａに示すように、画素電極１０５が３本の共通電極１０３の間に配置されている構成となり、画素数は１０２４×３（Ｒ、Ｇ、Ｂに対応）本の信号配線１０６と、７６８本の走査配線１０４とから構成される１０２４×３×７６８個とするアクティブマトリクス基板を形成した。
【００９４】
本実施例において、配向制御膜１０９として、下記表１に示される原料組成で合成した各種ポリアミド酸１から５を合成し、これら配向制御膜を用いて５台の液晶表示装置を作製した。ポリアミド酸を、樹脂分濃度５重量％、ＤＭＡＣ６０重量％、γブチロラクトン２０重量％、ブチルセロソルブ１５重量％のワニスに調製し、アクティブマトリクス基板の上に印刷形成して熱処理によりイミド化し、イミド化率約８０％、膜厚約１１０ｎｍの緻密なポリイミド及びポリアミド酸からなる配向制御膜１０９を形成した。
【００９５】
【表１】
【００９６】
同様に、ＩＴＯを成膜したもう一方のガラス基板１０２の表面にも同様のポリアミド酸アミドワニスを印刷形成し、イミド化率約８０％、約１１０ｎｍの緻密なポリイミド及びポリアミド酸からなる配向制御膜１０９を形成した。その表面に液晶配向能を付与するために、偏光ＵＶ（紫外線）光を配向制御膜１０９に照射した。光源には高圧水銀ランプを用い、干渉フィルタを介して、２４０ｎｍ〜３２０ｎｍの範囲のＵＶ光を取り出し、石英基板を積層したパイル偏光子を用いて偏光比約１０：１の直線偏光とし、１．５Ｊ／ｃｍ２の照射エネルギーで照射した。その結果、配向制御膜表面の液晶分子の配向方向は、照射した偏光ＵＶの偏光方向に対し、直交方向であることがわかった。
【００９７】
次に、これらの２枚のガラス基板１０１、１０２をそれぞれの液晶配向能を有する配向制御膜１０９を有する表面を相対向させて、分散させた球形のポリマービーズからなるスペーサを介在させ、周辺部にシ−ル剤を塗布し、液晶表示装置となる液晶表示パネル（以下「セル」ともいう。）を組み立てた。２枚のガラス基板１０１、１０２の液晶配向方向は互いにほぼ並行とした。このセルに、誘電異方性Δεが正で、その値が１０．２（１ｋＨｚ、２０℃）であり、屈折率異方性Δｎが０．０７５（波長５９０ｎｍ、２０℃）、ねじれ弾性定数Ｋ２が７．０ｐＮ、ネマティック−等方相転移温度Ｔ（Ｎ−Ｉ）が約７６℃のネマティック液晶組成物Ａを真空で注入し、紫外線硬化型樹脂からなる封止材で封止した。液晶層の厚み（ギャップ）は４．２μｍの液晶パネルを製作した。
【００９８】
この液晶表示パネルのリタデーション（Δｎ・ｄ）は、約０．３１μｍとなる。Δｎ・ｄは０．２μｍ≦Δｎ・ｄ≦０．５μｍの範囲が望ましく、この範囲を超えると白表示が色づいてしまうなどの問題がある。また、このパネルに用いた配向制御膜と液晶組成物とが同等のものを用いてホモジニアス配向の液晶表示パネルを作製し、クリスタルローテーション法を用いて液晶のプレチルト角を測定したところ約０．２度を示した。この液晶表示パネルを２枚の偏光板１１４で挾み、一方の偏光板の偏光透過軸を上記の液晶配向方向とほぼ平行とし、他方をそれに直交するように配置した。その後、駆動回路、バックライトなどを接続してモジュール化し、アクティブマトリクス型の液晶表示装置を得た。本実施例では、低電圧で暗表示、高電圧で明表示となるノーマリークローズ特性とした。
【００９９】
次に、本実施例による５台の液晶表示装置の表示品位を評価したところ、コントラスト比５００対１の高品位な表示が確認されるとともに、中間調表示時における広視野角が確認された。ジアミン化合物（Ａ−１）（Ａ−１９）（Ａ−２１）を用いた液晶表示装置のコントラスト比は６００：１を超え、特に良好な表示品位であった。
【０１００】
また、本実施例による５台の液晶表示装置の画像の焼き付け、残像を定量的に測定するため、ホトダイオードを組合せたオシロスコープを用いて評価した。まず、画面上に最大輝度でウインドウパターンを１０時間表示し、その後、残像が最も目立つ中間調表示、ここでは、輝度が最大輝度の１０％となるように全面を切り換え、ウインドウパターンのエッジ部のパターンが消えるまでの時間を残像緩和時間として評価した。ただし、ここで許容される残像緩和時間は５分以下である。その結果、使用温度範囲（０℃〜５０℃）において残像の緩和時間は５分以下であり、目視による画質残像検査においても、画像の焼き付け、残像による表示むらも一切見られず、高い表示特性が得られた。
【０１０１】
［比較例１］
配向制御膜１から５において、その原料であるテトラカルボン酸二無水物をテトラカルボン酸二無水物として同様の液晶表示装置を作製したところ、実施例１と同等の表示特性を示すのに照射エネルギー６Ｊ／ｃｍ２以上を必要とした。
【０１０２】
［実施例２］
図３は、実施例２に係る液晶表示装置の１画素付近の模式断面図である。図４Ａは、実施例２に係る液晶表示装置の１画素付近の構成を示すアクティブマトリクス基板の模式平面図である。図４Ｂは図４Ａに示す４Ｂ線に沿った断面図である。図４Ｃは図４Ａに示す４Ｃ線に沿った断面図である。
【０１０３】
また、図４は、本実施例による液晶表示装置の１画素付近の構成を説明するアクティブマトリクス基板の模式図であり、図４Ａは平面図、図４Ｂは図４Ａに示す４Ｂ線に沿った断面図、図４Ｃは図４Ａの４Ｃ線に沿った断面図を示す。また、図３は図４Ａに示す４Ｂ線に沿った断面の一部に対応する。
【０１０４】
なお、図４Ｂと図４Ｃは、要部構成を強調して模式的に示すもので、図４Ａの４Ｂ線と４Ｃ線の切断部に１対１で対応しない。例えば、図４Ｂでは半導体膜１１６は図示していない。
【０１０５】
本実施例では、アクティブマトリクス基板を構成するガラス基板１０１上には、Ｃｒよりなるゲート電極１０４及び共通電極配線１２０が配置され、ゲート電極１０４と共通電極配線１２０を覆うように窒化シリコンからなるゲート絶縁膜１０７が形成されている。また、ゲート電極１０４上には、ゲート絶縁膜１０７を介してアモルファスシリコン又はポリシリコンからなる半導体膜１１６が配置され、アクティブ素子である薄膜トランジスタ１１５の能動層として機能するようにされている。
【０１０６】
また、半導体膜１１６のパターンの一部に重畳するようにクロム・モリブデンよりなるドレイン電極１０６とソース電極（画素電極）１０５が配置され、これら全てを被覆するように窒化シリコンよりなる保護絶縁膜１０８が形成されている。この保護絶縁膜１０８上には、有機保護膜１１２が配置されている。この有機保護膜１１２は、例えば、アクリル樹脂などの透明な材料から構成する。また、画素電極１０５はＩＴＯ（Ｉｎ２Ｏ３：Ｓｎ）などの透明電極から構成されている。共通電極１０３は、ゲート絶縁膜１０７、保護絶縁膜１０８及び有機保護膜１１２を貫通するスルーホール１１８を介して、共通電極配線１２０に接続している。
【０１０７】
液晶を駆動する電界を与える場合に、画素電極１０５と対をなす共通電極１０３は、平面的に１画素の領域を囲うように形成されている。また、この共通電極１０３は、有機保護膜１１２の上に配置されている。そして、この共通電極１０３は、上部から見たときに下層に配置しているドレイン電極１０６、走査配線１０４及び能動素子である薄膜トランジスタ１１５を隠すように配置され、半導体膜１１６を遮光する遮光層を兼ねている。
【０１０８】
以上のように構成した単位画素（１画素）をマトリクス状に配置したアクティブマトリクス基板を構成するガラス基板１０１の表面、すなわち、有機保護膜１１２上及びその上に形成された共通電極１０３の上には、配向制御膜１０９が形成されている。一方、対向基板を構成するガラス基板１０２にも、カラーフィルタ層１１１の上に形成される有機保護膜１１２の上には、配向制御膜１０９が形成されている。
【０１０９】
ここで、実施例１と同様に、高圧水銀ランプを光源とし、石英板を積層したパイル偏光子を用いて取り出される紫外線の直線偏光照射により、これらの配向制御膜１０９に液晶配向能が付与されている。
【０１１０】
そして、ガラス基板１０１と対向ガラス基板１０２が、配向制御膜１０９の形成面で対向配置され、これらの間に液晶分子１１０ａで構成された液晶組成物層１１０ｂが配置される。また、ガラス基板１０１及び対向ガラス基板１０２の外側の面のそれぞれには偏光板１１４が形成されている。
【０１１１】
このように、本実施例においても、先に述べた実施例１と同様に、画素電極１０５は、有機保護膜１１２及び保護絶縁膜１０８の下層に配置され、画素電極１０５と有機保護膜１１２との上に共通電極１０３が配置された構成となっている。また、共通電極１０３の電気抵抗が十分低い場合には、この共通電極１０３は、最下層に形成されている共通電極配線１２０も兼ねることができる。その際には、最下層に配置している共通電極配線１２０の形成及びそれに伴うスルーホール１１８の加工を省くことができる。
【０１１２】
本実施例では、図４Ａに示すように、格子状に形成された共通電極１０３に囲まれた領域で１画素が構成され、画素電極１０５と合わせて１画素を４つの領域に分割するように配置されている。また、画素電極１０５及びそれと対向する共通電極１０３がお互いに平行に配置されたジグザグな屈曲構造からなり、１画素が２つ以上の複数の副画素を形成している。これにより面内での色調変化を相殺する構造となっている。
【０１１３】
次に、本実施例による液晶表示装置の製造方法について説明する。ガラス基板１０１及び１０２としては、厚みが０．７ｍｍで表面を研磨したガラス基板を用いる。薄膜トランジスタ１１５は、画素電極（ソース電極）１０５、信号配線（ドレイン電極）１０６、走査配線（ゲート電極）１０４及びアモルファスシリコン１１６から構成される。走査配線１０４は、アルミニウム膜をパターニングし、共通電極配線１２０及び信号配線１０６は、クロム膜をパターニングし、画素電極１０５は、ＩＴＯ膜をパターニングし、図４Ａに示すように、走査配線１０４以外は、ジグザグに屈曲した電極配線パターンに形成した。その際、屈曲の角度は１０度に設定した。ゲート絶縁膜１０７と保護絶縁膜１０８は窒化珪素からなり、膜厚はそれぞれ０．３μｍとした。
【０１１４】
次に、フォトリソグラフィ法とエッチング処理により、図４Ｃに示すように、共通電極配線１２０まで約１０μｍ径の円筒状にスルーホール１１８を形成し、その上にはアクリル系樹脂を塗布し、２２０℃、で１時間の加熱処理により透明で絶縁性のある誘電率約４の有機保護膜１１２を約１μｍ厚に形成した。この有機保護膜１１２により表示領域の画素電極１０５の段差起因の凹凸を平坦化し、また、隣接する画素間のカラーフィルタ層１１１の境界部分の段差凹凸を平坦化した。
【０１１５】
その後、約７μｍ径にスルーホール１１８を再度エッチング処理し、その上から共通電極配線１２０と接続する共通電極１０３を、ＩＴＯ膜をパターニングして形成した。その際、画素電極１０５と共通電極１０３との間隔は７μｍとした。さらに、この共通電極１０３は、信号配線１０６、走査配線１０４及び薄膜トランジスタ１１５の上部を覆い画素を囲むように格子状に形成し、遮光層を兼ねるようにした。
【０１１６】
その結果、単位画素内では図４Ａに示すように、画素電極１０５が３本の共通電極１０３の間に配置されている構成となり、画素数は１０２４×３（Ｒ、Ｇ、Ｂに対応）本の信号配線１０６と、７６８本の走査配線１０４とから構成される１０２４×３×７６８個とするアクティブマトリクス基板が得られた。
【０１１７】
本実施例において、配向制御膜１０９として、下記表２に示される原料組成で合成した各種ポリアミド酸ｔ-ブチルエステル１から３を合成し、これら配向制御膜を用いて３台の液晶表示装置を作製した。ポリアミド酸ｔ-ブチルエステルを、樹脂分濃度５重量％、ＤＭＡＣ６０重量％、γブチロラクトン２０重量％、ブチルセロソルブ１５重量％のワニスに調製し、アクティブマトリクス基板の上に印刷形成して熱処理によりイミド化し、イミド化率約９０％、膜厚約１２０ｎｍの緻密なポリイミド及びポリアミド酸ｔ-ブチルエステルからなる配向制御膜１０９を形成した。
【０１１８】
【表２】
【０１１９】
その配向処理方法は、実施例１と同様の偏光ＵＶを１．５Ｊ／ｃｍ２の照射エネルギーで照射した。
【０１２０】
次に、これらの２枚のガラス基板１０１、１０２をそれぞれの配向制御膜を有する表面を相対向させて、分散させた球形のポリマービーズからなるスペーサを介在させて、周辺部にシール剤を塗布し、液晶表示パネルを組み立てた。２枚のガラス基板１０１、１０２の液晶配向方向は互いにほぼ並行とした。
【０１２１】
この液晶表示パネルに誘電異方性Δεが正でその値が１０．２（１ｋＨｚ、２０℃）であり、屈折率異方性Δｎが０．０７５（波長５９０ｎｍ、２０℃）、ねじれ弾性定数Ｋ２が７．０ｐＮ、ネマティック−等方相転移温度Ｔ（Ｎ−Ｉ）が約７６℃のネマティック液晶組成物Ａを真空で注入し、紫外線硬化型樹脂からなる封止材で封止した。液晶層の厚み（ギャップ）は４．２μｍの液晶パネルを製作した。このパネルのリタデーション（Δｎｄ）は、約０．３１μｍとなる。
【０１２２】
また、この液晶表示パネルに用いた配向制御膜と液晶組成物とが同等のものを用いてホモジニアス配向の液晶表示パネルを作製し、クリスタルローテーション法を用いて液晶のプレチルト角を測定したところ約０．２度を示した。このパネルを２枚の偏光板１１４で挾み、一方の偏光板の偏光透過軸を上記の液晶配向方向とほぼ平行とし、他方をそれに直交するように配置した。その後、駆動回路、バックライトなどを接続してモジュール化し、アクティブマトリクス型の液晶表示装置を得た。本実施例では、低電圧で暗表示、高電圧で明表示となるノーマリークローズ特性とした。
【０１２３】
次に、本実施例による３台の液晶表示装置の表示品位を評価したところ、実施例１の液晶表示装置に比べて開口率が高く、コントラスト比５００：１の高品位な表示が確認されるとともに、中間調表示時における広視野角も確認された。ジアミン化合物（A-1）（A-19）を60モル％以上含む液晶表示装置のコントラスト比は６００：１を超え、特に良好な表示品位であった。また、実施例１と同様にして、この液晶表示装置の画像の焼き付け、残像の緩和時間を定量評価したところ、０℃〜５０℃の使用温度範囲において残像の緩和時間は５分以下であり、目視による画質残像検査においても、画像の焼き付け、残像による表示むらも一切見られず、実施例１と同等の高い表示特性が得られた。
【０１２４】
［実施例３］
図５は、実施例３に係る液晶表示装置の１画素付近の模式断面図である。図中、前記した各実施例の図面と同一符号は同一機能部分に対応する。図５に示すように、本実施例では、保護絶縁膜１０８の下層に配置した画素電極１０５を、スルーホール１１８を介して有機保護膜１１２上に引き上げて共通電極１０３と同層に配置した。この構成とした場合には、液晶を駆動する電圧をさらに低減することが可能である。
【０１２５】
以上のように構成されたＴＦＴ液晶表示装置では、電界無印加時には、液晶組成物層１１０ｂを構成する液晶分子１１０ａは対向配置されているガラス基板１０１と１０２の面にほぼ平行な状態となり、光配向処理で規定された初期配向方向に向いた状態でホモジニアス配向している。ここで、ゲート電極１０４に電圧を印加して薄膜トランジスタ１１５をオンにすると、画素電極１０５と共通電極１０３との間の電位差により液晶組成物層１１０ｂに電界１１７が印加され、液晶組成物が持つ誘電異方性と電界との相互作用により液晶分子１１０ａは電界方向にその向きを変える。このとき液晶組成物層１１０ｂの屈折異方性と偏光板１１４の作用により液晶表示装置の光透過率を変化させ表示を行うことができる。
【０１２６】
以下、本実施例による液晶表示装置の製造方法について説明する。ガラス基板１０１と１０２としては、厚みが０．７ｍｍで表面を研磨したガラス基板を用いる。薄膜トランジスタ１１５は、画素電極（ソース電極）１０５、信号配線（ドレイン電極）１０６、走査配線（ゲート電極）１０４及びアモルファスシリコン１１６から構成される。走査配線１０４はアルミニウム膜をパターニングし、共通電極配線１２０、信号配線１０６及び画素電極１０５はクロム膜をパターニングして形成した。ゲート絶縁膜１０７と保護絶縁膜１０８は窒化珪素からなり、膜厚はそれぞれ０．３μｍとした。その上にアクリル系樹脂を塗布し、２２０℃、１時間の加熱処理により透明で絶縁性のある誘電率約４の有機保護膜１１２を約１．０μｍ厚に形成した。この有機保護膜１１２により表示領域の画素電極１０５の段差起因の凹凸を平坦化し、また、隣接する画素間の段差凹凸を平坦化した。
【０１２７】
次に、フォトリソグラフィ法とエッチング処理により、図５に示すように、ソース電極１０５まで約１０μｍ径の円筒状にスルーホール１１８を形成し、その上からソース電極１０５と接続する画素電極１０５を、ＩＴＯ膜をパターニングして形成した。また、共通電極配線１２０についても約１０μｍ径の円筒状にスルーホールを形成し、その上からＩＴＯ膜をパターニングして共通電極１０３を形成した。その際、画素電極１０５と共通電極１０３との間隔は７μｍとし、走査配線１０４以外は、ジグザグに屈曲した電極配線パターンに形成した。その際、屈曲の角度は１０度に設定した。さらに、この共通電極１０３は信号配線１０６、走査配線１０４及び薄膜トランジスタ１１５の上部を覆い画素を囲むように格子状に形成し、遮光層を兼ねるようにした。
【０１２８】
その結果、単位画素内に２種類のスルーホールが形成されている以外は、実施例２とほぼ同様に、画素電極１０５が３本の共通電極１０３の間に配置されている構成となり、画素数は１０２４×３（Ｒ、Ｇ、Ｂに対応）本の信号配線１０６と、７６８本の走査配線１０４とから構成される１０２４×３×７６８個とするアクティブマトリクス基板を形成した。
【０１２９】
以上のように、画素構造と、用いる配向制御膜以外は、実施例２と同様として、図５に示すように、液晶表示装置を作製した。
【０１３０】
本実施例において、配向制御膜１０９として、下記表３に示される原料組成で合成した各種ポリアミド酸エチルエステル１から３を合成し、これら配向制御膜を用いて３台の液晶表示装置を作製した。ポリアミド酸エチルエステルを、樹脂分濃度５重量％、ＤＭＡＣ６０重量％、γブチロラクトン２０重量％、ブチルセロソルブ１５重量％のワニスに調製し、アクティブマトリクス基板の上に印刷形成して熱処理によりイミド化し、イミド化率約８０％、膜厚約１４０ｎｍの緻密なポリイミド及びポリアミド酸エチルエステルからなる配向制御膜１０９を形成した。
【０１３１】
【表３】
【０１３２】
その配向処理方法は、実施例１と同様の偏光ＵＶを１．５Ｊ／ｃｍ２の照射エネルギーで照射した。
【０１３３】
次に、本実施例による３台の液晶表示装置の表示品位を評価したところ、実施例１の液晶表示装置と同等の高品位な表示が確認されるとともに、中間調表示時における広視野角も確認された。また、実施例１と同様にして、本実施例による液晶表示装置の画像の焼き付け、残像の緩和時間を定量評価したところ、残像の緩和時間は５分以下であり、目視による画質残像検査においても、画像の焼き付け、残像による表示むらも一切見られず、高い表示特性が得られた。
【０１３４】
図５に示すように、ＴＦＴ１１５に直接接続されている画素電極１０５が基板最表面に形成され、その上には薄い配向制御膜１０９が形成される場合には、通常のラビング配向処理を行うと摩擦による帯電が発生し、場合によっては表面近傍の画素電極を介してＴＦＴ１１５がダメージを受けることがある。このような場合は、本実施例のようなラビングレスの光配向処理が非常に有効である。
【０１３５】
［実施例４］
図６は、実施例４に係る液晶表示装置の１画素付近の模式断面図である。図中、前記した各実施例の図面と同一符号は同一機能部分に対応する。本実施例では、電極などによる段差が大きい構造となっている。図６において、薄膜トランジスタ１１５のゲート電極１０４と共通電極１０３とを同層に形成し、共通電極１０３と画素電極１０５による電界１１７によって、液晶分子１１０ａはその電界方向に向きを変える。
【０１３６】
また、上記した各実施例においては、１つの画素における共通電極１０３と画素電極１０５から構成される表示領域は、複数組設けることが可能である。このように、複数組設けることによって、１つの画素が大きい場合でも、画素電極１０５と共通電極１０３との間の距離を短くできるので、液晶を駆動させるために印加する電圧を小さくできる。
【０１３７】
また、上記した各実施例においては、画素電極と共通電極の少なくとも一方を構成する透明導電膜の材料としては、特に制限はないが、加工の容易さ、信頼性の高さ等を考慮して、インジウム・チン・オキサイド（ＩＴＯ）のようなチタン酸化物にイオンドープされた透明導電膜又はイオンドープされた亜鉛酸化物を用いるのが望ましい。
【０１３８】
本実施例による液晶表示装置の製造方法において、ガラス基板１０１と１０２としては、厚みが０．７ｍｍで表面を研磨したガラス基板を用いる。薄膜トランジスタ１１５は画素電極（ソース電極）１０５、信号配線（ドレイン電極）１０６、走査配線（ゲート電極）１０４及びアモルファスシリコン１１６から構成される。走査配線１０４、共通電極配線１２０、信号配線１０６、画素電極１０５及び共通電極１０３は、全てクロム膜をパターニングして形成し、画素電極１０５と共通電極１０３との間隔は７μｍとした。ゲート絶縁膜１０７と保護絶縁膜１０８は窒化珪素からなり、膜厚はそれぞれ０．３μｍとした。
【０１３９】
本実施例において、配向制御膜１０９として、下記表４に示される原料組成で合成した各種ポリアミド酸１から５を合成し、これら配向制御膜を用いて５台の液晶表示装置を作製した。ポリアミド酸を、樹脂分濃度５重量％、ＤＭＡＣ６０重量％、γブチロラクトン２０重量％、ブチルセロソルブ１５重量％のワニスに調製し、アクティブマトリクス基板の上に印刷形成して熱処理によりイミド化し、イミド化率約８０％、膜厚約１１０ｎｍの緻密なポリイミド及びポリアミド酸からなる配向制御膜１０９を形成した。
【０１４０】
【表４】
【０１４１】
その配向処理方法は、実施例１と同様の偏光ＵＶを１．５Ｊ／ｃｍ２の照射エネルギーで照射した。その結果、画素数は１０２４×３（Ｒ、Ｇ、Ｂに対応）本の信号配線１０６と、７６８本の走査配線１０４とから構成される１０２４×３×７６８個とするアクティブマトリクス基板を形成した。
【０１４２】
以上のように、画素構造以外は実施例１と同様として、図６に示す本実施例の液晶表示装置を作製した。
【０１４３】
次に、本実施例による３台の液晶表示装置の表示品位を評価したところ、実施例１の液晶表示装置と同等の高品位な表示が確認されるとともに、中間調表示時における広視野角も確認された。ジアミン化合物（Ａ−２２）（Ａ−５３）を用いた液晶表示装置のコントラスト比は６００：１を超え、特に良好な表示品位であった。また、実施例１と同様にして、本実施例による液晶表示装置の画像の焼き付け、残像の緩和時間を定量評価したところ、残像の緩和時間は５分以下であり、目視による画質残像検査においても、画像の焼き付け、残像による表示むらも一切見られず、高い表示特性が得られた。
【０１４４】
［実施例５］
図７は、実施例５に係る液晶表示装置の１画素付近の模式断面図である。図中、前記した各実施例の図面と同一符号は同一機能部分に対応する。本実施例において、画素電極１０５と共通電極１０３は、ＩＴＯにより形成されており、共通電極１０３は画素のほぼ全体を覆うベタ電極で構成されている。本構成により電極上も透過部として利用することができ、開口率を向上することができる。また、電極間隔を短くすることができ、電界を効率よく液晶に印加できる。
【０１４５】
図８は、実施例５に係る液晶表示装置の１画素付近の構成を示すアクティブマトリクス基板の模式平面図であり、薄膜トランジスタ１１５、共通電極１０３、画素電極１０５、信号配線１０６の構造を示す。
【０１４６】
本実施例による液晶表示装置の製造方法において、ガラス基板１０１としては、厚みが０．７ｍｍで表面を研磨したガラス基板を用いる。ガラス基板１０１上には、共通電極１０３、画素電極１０５、信号配線１０６及び走査配線１０４の短絡を防止するためのゲート絶縁膜１０７と、薄膜トランジスタ１１５、画素電極１０５及び信号配線１０６を保護する保護絶縁膜１０８を形成してＴＦＴ基板とする。
【０１４７】
薄膜トランジスタ１１５は、画素電極（ソース電極）１０５、信号配線（ドレイン電極）１０６、走査配線（ゲート電極）１０４及びアモルファスシリコン１１６から構成される。走査配線（ゲート電極）１０４はアルミニウム膜をパターニングし、信号配線（ドレイン電極）１０６はクロム膜をパターニングし、そして共通電極１０３と画素電極１０５とはＩＴＯをパターニングして形成する。
【０１４８】
ゲート絶縁膜１０７と保護絶縁膜１０８は窒化珪素からなり、膜厚はそれぞれ０．２μｍと０．３μｍとした。容量素子は画素電極１０５と共通電極１０３でゲート絶縁膜１０７と保護絶縁膜１０８を挟む構造として形成する。
【０１４９】
画素電極１０５は、ベタ形状の共通電極１０３の上層に重畳する形で配置されている。画素数は１０２４×３（Ｒ，Ｇ，Ｂに対応）本の信号配線１０６と、７６８本の走査配線１０４とから構成される１０２４×３×７６８個とする。
【０１５０】
ガラス基板１０２上には、実施例１と同様に、ブラックマトリクス１１３付きカラーフィルタ層１１１を形成し、対向カラーフィルタ基板とした。
【０１５１】
本実施例において、配向制御膜１０９として、下記表５に示される原料組成で合成した各種ポリアミド酸メチルエステル１から５を合成し、これら配向制御膜を用いて３台の液晶表示装置を作製した。ポリアミド酸メチルエステルを、樹脂分濃度５重量％、ＤＭＡＣ６０重量％、γブチロラクトン２０重量％、ブチルセロソルブ１５重量％のワニスに調製し、アクティブマトリクス基板の上に印刷形成して熱処理によりイミド化し、イミド化率約７０％、膜厚約１３０ｎｍの緻密なポリイミド及びポリアミド酸メチルエステルからなる配向制御膜１０９を形成した。
【０１５２】
【表５】
【０１５３】
同様に、ＩＴＯを成膜したもう一方のガラス基板１０２の表面にも同様のポリアミド酸エチルエステルワニスを印刷形成して熱処理によりイミド化し、イミド化率約８０％、約１１０ｎｍの緻密なポリイミド及びポリアミド酸メチルエステルからなる配向制御膜１０９を形成した。
【０１５４】
その配向処理方法は、実施例１と同様の偏光ＵＶを１．５Ｊ／ｃｍ２の照射エネルギーで照射した。
【０１５５】
ＴＦＴ基板及びカラーフィルタ基板における配向制御膜１０９の配向方向は互いにほぼ平行とした。これらの基板間に平均粒径が４μｍのポリマービーズをスペーサとして分散し、ＴＦＴ基板とカラーフィルタ基板との間に液晶分子１１０ａを挟み込んだ。液晶分子１１０ａは、実施例１と同じ液晶組成物Ａを用いた。
【０１５６】
ＴＦＴ基板とカラーフィルタ基板とを挟む２枚の偏光板１１４はクロスニコルに配置した。そして、低電圧で暗状態となり、高電圧で明状態をとるノーマリークローズ特性を採用した。
【０１５７】
次に、本実施例による液晶表示装置の表示品位を評価したところ、実施例１の液晶表示装置に比べて開口率が高く、コントラスト比７００：１の高品位な表示が確認されるとともに、中間調表示時における広視野角も確認された。また、実施例１と同様にして、この液晶表示装置の画像の焼き付け、残像の緩和時間を定量評価したところ、０℃〜５０℃の使用温度範囲において残像の緩和時間は５分以内であり、目視による画質残像検査においても、画像の焼き付け、残像による表示むらも一切見られず、実施例１と同等の高い表示特性が得られた。
【０１５８】
［実施例６］
本実施例では、配向制御膜１０９として下記表６に示される原料組成で合成した各種ポリアミド酸メチルエステルを用いた他は実施例５と同様にして液晶表示装置を作成した。
【０１５９】
【表６】
【０１６０】
次に、本実施例による液晶表示装置の表示品位を評価したところ、実施例１の液晶表示装置に比べて開口率が高く、コントラスト比８００：１の高品位な表示が確認されるとともに、中間調表示時における広視野角も確認された。また、実施例１と同様にして、この液晶表示装置の画像の焼き付け、残像の緩和時間を定量評価したところ、０℃〜５０℃の使用温度範囲において残像の緩和時間は２分以内であり、実施例７と比較して高い液晶配向安定性を示した。また、目視による画質残像検査においても、画像の焼き付け、残像による表示むらも一切見られず、実施例１と同等の高い表示特性が得られた。
【符号の説明】
【０１６１】
１０１，１０２ ガラス基板、１０３ 共通電極（コモン電極）、１０４ 走査配線（ゲート電極）、１０５ 画素電極（ソース電極）、１０６ 信号配線（ドレイン電極）、１０７ ゲート絶縁膜、１０８ 保護絶縁膜、１０９ 配向制御膜、１１０ａ 液晶分子、１１０ｂ 液晶組成物層（液晶層）、１１１ カラーフィルタ層、１１２ 有機保護膜（オーバーコート層）、１１３ 遮光膜（ブラックマトリクス）、１１４ 偏光板、１１５ 薄層トランジスタ（ＴＦＴ）、１１６ 半導体膜（アモルファスシリコン又はポリシリコン）、１１７ 電界（電界方向）、１１８ スルーホール、１２０ 共通電極配線（コモン配線）。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリイミドおよび前記ポリイミドの前駆体からなり、
前記ポリイミドおよび前記ポリイミドの前駆体は、原料として下記化学式（１）に示されるシクロブタンテトラカルボン酸二無水物誘導体および芳香族ジアミンを含み、
光配向処理によって配向規制力が付与されている、ことを特徴とする配向制御膜。
【化１】
（但し、Ｚ１からＺ４のうち少なくとも一つは、−ＮＲ２、−ＳＲ、−ＯＨ、−ＣＯＲ、−（ＣＨ２）ｎ−ＣＯＯＲ、−ＣＮまたは−ＮＯ２に示す置換基（Ｒはそれぞれ独立に水素原子もしくは炭素数１から４のアルキル基、ｎは０から２の整数。）であり、その他は水素原子である。）
【請求項２】
前記芳香族ジアミンは下記化学式（１０１）から（１１０）に示される化合物群より選択される芳香族ジアミンのうち少なくとも一種を含む、ことを特徴とする請求項１に記載の配向制御膜。
【化２】
（但し、Ｘはそれぞれ独立に、次に示すいずれかの構造である。：−ＣＨ２−、−ＣＯ−、−Ｏ−、−ＮＨ−、−ＣＯ−ＮＨ−、−Ｓ−、−ＳＯ−、−ＳＯ２−）
【請求項３】
前記芳香族ジアミンは前記化学式（１０１）から（１１０）に示される化合物群より選択される芳香族ジアミンのうち異なる二種以上を含む、ことを特徴とする請求項２に記載の配向制御膜。
【請求項４】
前記ポリイミドおよび前記ポリイミドの前駆体の原料として用いられるテトラカルボン酸二無水物は、前記化学式（１）に示されるシクロブタンテトラカルボン酸二無水物誘導体を、７０モル％以上１００モル％以下の割合で含有する、ことを特徴とする請求項１乃至３いずれか一項に記載の配向制御膜。
【請求項５】
前記ポリイミドおよび前記ポリイミドの前駆体は、原料として下記化学式（２）に示されるシクロブタンテトラカルボン酸二無水物誘導体を更に含む、ことを特徴とする請求項１乃至３いずれか一項に記載の配向制御膜。
【化３】
（但し、Ｙ１からＹ４のうち少なくとも一つはメチル基またはメトキシ基であり、その他は水素原子である。）
【請求項６】
前記ポリイミドの前駆体は、アルキル基の炭素数が１から４のポリアミド酸アルキルエステルを含む、ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の配向制御膜。
【請求項７】
前記化学式（１）中の、Ｚ１からＺ４のうち少なくとも二つは、−ＮＲ２、−ＳＲ、−ＯＨ、−ＣＯＲ、−（ＣＨ２）ｎ−ＣＯＯＲ、−ＣＮまたは−ＮＯ２に示す置換基（Ｒはそれぞれ独立に水素原子もしくは炭素数１から４のアルキル基、ｎは０から２の整数。）であり、その他は水素原子である、ことを特徴とする請求項１乃至６いずれか一項に記載の配向制御膜。
【請求項８】
前記ポリイミドおよび前記ポリイミドの前駆体は、前記置換基の数が異なる二種以上の化学式（１）に示されるシクロブタンテトラカルボン酸二無水物誘導体を原料として含む、
ことを特徴とする請求項１乃至７いずれか一項に記載の配向制御膜。
【請求項１】
ポリイミドおよび前記ポリイミドの前駆体からなり、
前記ポリイミドおよび前記ポリイミドの前駆体は、原料として下記化学式（１）に示されるシクロブタンテトラカルボン酸二無水物誘導体および芳香族ジアミンを含み、
光配向処理によって配向規制力が付与されている、ことを特徴とする配向制御膜。
【化１】
（但し、Ｚ１からＺ４のうち少なくとも一つは、−ＮＲ２、−ＳＲ、−ＯＨ、−ＣＯＲ、−（ＣＨ２）ｎ−ＣＯＯＲ、−ＣＮまたは−ＮＯ２に示す置換基（Ｒはそれぞれ独立に水素原子もしくは炭素数１から４のアルキル基、ｎは０から２の整数。）であり、その他は水素原子である。）
【請求項２】
前記芳香族ジアミンは下記化学式（１０１）から（１１０）に示される化合物群より選択される芳香族ジアミンのうち少なくとも一種を含む、ことを特徴とする請求項１に記載の配向制御膜。
【化２】
（但し、Ｘはそれぞれ独立に、次に示すいずれかの構造である。：−ＣＨ２−、−ＣＯ−、−Ｏ−、−ＮＨ−、−ＣＯ−ＮＨ−、−Ｓ−、−ＳＯ−、−ＳＯ２−）
【請求項３】
前記芳香族ジアミンは前記化学式（１０１）から（１１０）に示される化合物群より選択される芳香族ジアミンのうち異なる二種以上を含む、ことを特徴とする請求項２に記載の配向制御膜。
【請求項４】
前記ポリイミドおよび前記ポリイミドの前駆体の原料として用いられるテトラカルボン酸二無水物は、前記化学式（１）に示されるシクロブタンテトラカルボン酸二無水物誘導体を、７０モル％以上１００モル％以下の割合で含有する、ことを特徴とする請求項１乃至３いずれか一項に記載の配向制御膜。
【請求項５】
前記ポリイミドおよび前記ポリイミドの前駆体は、原料として下記化学式（２）に示されるシクロブタンテトラカルボン酸二無水物誘導体を更に含む、ことを特徴とする請求項１乃至３いずれか一項に記載の配向制御膜。
【化３】
（但し、Ｙ１からＹ４のうち少なくとも一つはメチル基またはメトキシ基であり、その他は水素原子である。）
【請求項６】
前記ポリイミドの前駆体は、アルキル基の炭素数が１から４のポリアミド酸アルキルエステルを含む、ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の配向制御膜。
【請求項７】
前記化学式（１）中の、Ｚ１からＺ４のうち少なくとも二つは、−ＮＲ２、−ＳＲ、−ＯＨ、−ＣＯＲ、−（ＣＨ２）ｎ−ＣＯＯＲ、−ＣＮまたは−ＮＯ２に示す置換基（Ｒはそれぞれ独立に水素原子もしくは炭素数１から４のアルキル基、ｎは０から２の整数。）であり、その他は水素原子である、ことを特徴とする請求項１乃至６いずれか一項に記載の配向制御膜。
【請求項８】
前記ポリイミドおよび前記ポリイミドの前駆体は、前記置換基の数が異なる二種以上の化学式（１）に示されるシクロブタンテトラカルボン酸二無水物誘導体を原料として含む、
ことを特徴とする請求項１乃至７いずれか一項に記載の配向制御膜。
【図１】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図２Ｃ】
【図３】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図４Ｃ】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図２Ｃ】
【図３】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図４Ｃ】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１２−１８１５２７（Ｐ２０１２−１８１５２７Ａ）
【公開日】平成２４年９月２０日（２０１２．９．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−４２５５２（Ｐ２０１２−４２５５２）
【出願日】平成２４年２月２８日（２０１２．２．２８）
【分割の表示】特願２０１０−５２３１８（Ｐ２０１０−５２３１８）の分割
【原出願日】平成２２年３月９日（２０１０．３．９）
【出願人】（５０２３５６５２８）株式会社ジャパンディスプレイイースト (2,552)
【出願人】（５０６０８７８１９）パナソニック液晶ディスプレイ株式会社 (443)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年９月２０日（２０１２．９．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年２月２８日（２０１２．２．２８）
【分割の表示】特願２０１０−５２３１８（Ｐ２０１０−５２３１８）の分割
【原出願日】平成２２年３月９日（２０１０．３．９）
【出願人】（５０２３５６５２８）株式会社ジャパンディスプレイイースト (2,552)
【出願人】（５０６０８７８１９）パナソニック液晶ディスプレイ株式会社 (443)
【Ｆターム（参考）】
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