(57)【要約】【課題】液晶セルにおける保持電圧の低下のメカニズムを解明し、液晶セルのＶＨＲの低下を評価することで液晶セルの信頼性を評価する方法を提供するとともに、液晶セルの保持電圧の低下を抑制することができる液晶セルを提供する。【解決手段】特定の式を用いて、液晶層が配向膜で挟持された液晶セルにパルス電圧を印加した後の、液晶セルの保持電圧の減衰を解析する。そして、これにより得られた離脱エネルギーが０．０９ｅＶ以下となるように配向膜１１・２１の材料を選択する。配向膜１１・２１が、イオン包接機能を有する環状化合物４２を含むことで、上記離脱エネルギーを満足する液晶セル１を得ることができる。【選択図】図１
2010122511.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
下記式（１）
【数１】
2010122511.tif 000033
（式中、ｔは、液晶層が配向膜で挟持された液晶セルにパルス電圧を印加後に、上記液晶層に蓄積された電荷を開放したときの開放時間を示し、Ｖ（ｔ）は、パルス電圧印加後の上記開放時間中の液晶セルの保持電圧を示し、αｎｆは、上記液晶層を挟持する配向膜のうち少なくとも一方の配向膜における上記液晶層との界面に吸着するイオンの吸着速度を示し、βは、上記少なくとも一方の配向膜における上記液晶層との界面に吸着しているイオンが上記界面から離脱する離脱速度を示し、Ｖａｐｐｌは、上記液晶層に印加される印加パルス電圧を示し、Ｖａｄｓｏｒｂｅｄ−ｉｏｎ（０）は、上記少なくとも一方の配向膜における上記液晶層との界面に吸着しているイオンによって発生する、上記パルス電圧印加直後の上記液晶セル内部の電圧を示す）
を用いて、液晶層が配向膜で挟持された液晶セルにパルス電圧を印加した後の、上記液晶セルの保持電圧の減衰を解析することを特徴とする液晶セルの評価方法。
【請求項２】
上記式（１）を用いて保持電圧の減衰を解析した解析データを、液晶セルのセル温度を種々変更したときの実測データにフィッティングさせることで、液晶セルのセル温度を種々変更したときの上記式（１）におけるβの値を求め、
上記βの値を、上記セル温度の逆数に対してアレニウスプロットし、該アレニウスプロットの傾きから、上記少なくとも一方の配向膜における上記液晶層との界面に吸着しているイオンが上記界面から離脱する離脱エネルギーを求めることを特徴とする請求項１記載の液晶セルの評価方法。
【請求項３】
請求項２記載の液晶セルの評価方法を用いて得られた離脱エネルギーが０．０９ｅＶ以下であることを特徴とする液晶セル。
【請求項４】
請求項３記載の液晶セルを備えていることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項５】
液晶層が配向膜で挟持されてなる液晶セルに用いられる配向膜であって、
請求項２記載の液晶セルの評価方法を用いて得られた離脱エネルギーが０．０９ｅＶ以下となることを特徴とする配向膜。
【請求項６】
イオン包接機能を有する環状化合物を含むことを特徴とする請求項５記載の配向膜。
【請求項７】
液晶層が配向膜で挟持されてなる液晶セルの製造方法であって、
請求項２記載の液晶セルの評価方法を用いて得られた離脱エネルギーが０．０９ｅＶ以下となるように配向膜の材料を選択することを特徴とする液晶セルの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶セルの評価方法、液晶セル、液晶表示装置、配向膜、液晶セルの製造方法に関するものであり、より詳しくは、液晶セルの保持電圧の低下を評価することで液晶セルの信頼性を評価する液晶セルの評価方法、並びに、保持電圧の低下を抑制することができる液晶セル、液晶液晶表示装置、配向膜、および液晶セルの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置は、薄型、軽量、低消費電力を特徴とし、家庭用のテレビ等のＡＶ機器、パーソナルコンピュータ等のＯＡ機器、携帯端末における表示装置等、様々な分野で広く用いられている。
【特許文献１】特開２００１−１８３６８３（公開日：２００１年７月６日）
【特許文献２】特開２００１−２０１７３４（公開日：２００１年７月２７日）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、液晶表示装置は、長時間使用し続けると、ＶＨＲ（電圧保持率）が低下するという問題点を有している。
【０００４】
特に、液晶表示装置を屋外の明るい環境や高温環境下で長時間使用し続けると、ＶＨＲの低下によりフリッカが発生し、表示が見辛くなる。
【０００５】
しかしながら、ＶＨＲの低下の要因は未だ明確になっていない。このため、未だ、ＶＨＲの低下を抑制することができる液晶表示装置あるいはそのための適切な材料開発がなされていない。
【０００６】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、まず液晶セルにおける保持電圧の低下のメカニズムを解明し、液晶セルの保持電圧の低下を評価することで液晶セルの信頼性を評価する方法を提供することにある。また、本発明の他の目的は、ＶＨＲの低下のメカニズムを解明することで、ＶＨＲの低下を抑制することができる液晶セルおよび液晶表示装置並びに液晶セルに用いられる構成の適切な開発を行うことにある。本発明においては、上記構成として、ＶＨＲの低下を抑制することができる配向膜を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明にかかる液晶セルの評価方法は、上記課題を解決するために、下記式（１）
【０００８】
【数１】
2010122511.tif 000003
【０００９】
（式中、ｔは、液晶層が配向膜で挟持された液晶セルにパルス電圧を印加後に、上記液晶層に蓄積された電荷を開放したときの開放時間を示し、Ｖ（ｔ）は、パルス電圧印加後の上記開放時間中の液晶セルの保持電圧を示し、αｎｆは、上記液晶層を挟持する配向膜のうち少なくとも一方の配向膜における上記液晶層との界面に吸着するイオンの吸着速度を示し、βは、上記少なくとも一方の配向膜における上記液晶層との界面に吸着しているイオンが上記界面から離脱する離脱速度を示し、Ｖａｐｐｌは、上記液晶層に印加される印加パルス電圧を示し、Ｖａｄｓｏｒｂｅｄ−ｉｏｎ（０）は、上記少なくとも一方の配向膜における上記液晶層との界面に吸着しているイオンによって発生する、上記パルス電圧印加直後の上記液晶セル内部の電圧を示す）
を用いて、液晶層が配向膜で挟持された液晶セルにパルス電圧を印加した後の、上記液晶セルの保持電圧の減衰を解析することを特徴としている。
【００１０】
上記液晶セルの評価方法によれば、式（１）を用いて、液晶層が配向膜で挟持された液晶セルにパルス電圧を印加した後の、上記液晶セルの保持電圧の減衰を解析することで、液晶セルの保持電圧の低下（ＶＨＲ）を、シミュレーションにより評価することができ、これにより、液晶セルの信頼性を評価することができる。また、式（１）を用いて上記液晶セルの保持電圧の減衰を解析することで、以下に示すように液晶セルの離脱エネルギーを求めることができ、液晶セルの信頼性を評価することができる。
【００１１】
本発明にかかる液晶セルの評価方法は、上記式（１）を用いて保持電圧の減衰を解析した解析データを、液晶セルのセル温度を種々変更したときの実測データにフィッティングさせることで、液晶セルのセル温度を種々変更したときの上記式（１）におけるβの値を求め、上記βの値を、上記セル温度の逆数に対してアレニウスプロットし、該アレニウスプロットの傾きから、上記少なくとも一方の配向膜における上記液晶層との界面に吸着しているイオンが上記界面から離脱する離脱エネルギーを求める方法である。
【００１２】
本願発明者らが鋭意検討した結果、式（１）を用いて液晶セルの吸着速度（αｎｆ）および離脱速度（β）についてアレニウスプロットを行い、これら吸着速度（αｎｆ）および離脱速度（β）の温度依存性を評価することで、各アレニウスプロットから吸着エネルギーおよび離脱エネルギーを求めることができるとともに、吸着エネルギーおよび離脱エネルギーのうち、電荷保持の割合に影響を及ぼすのは離脱エネルギーであり、離脱エネルギーを小さくすることにより保持電圧の低下を改善できることを見出した。
【００１３】
つまり、本発明によれば、上記方法により、電荷保持の割合に影響を及ぼす離脱エネルギーを求めることで、液晶セルの保持電圧の低下を評価することができ、これにより、液晶セルの信頼性を評価することができる。
【００１４】
保持電圧を高くするには、離脱エネルギーを小さくすればよく、特に、上記離脱エネルギーを０．０９ｅＶ以下とすることで、保持電圧の低下を抑制することができ、９５％以上のＶＨＲを得ることができる。したがって、高い保持電圧を得ることができる。
【００１５】
すなわち、本発明にかかる液晶セルは、上記課題を解決するために、上記液晶セルの評価方法を用いて得られた離脱エネルギーが０．０９ｅＶ以下であることを特徴としている。
【００１６】
また、本発明にかかる液晶表示装置は、上記液晶セルを備えていることを特徴としている。
【００１７】
また、本発明にかかる配向膜は、液晶層が配向膜で挟持されてなる液晶セルに用いられる配向膜であって、上記液晶セルの評価方法を用いて得られた離脱エネルギーが０．０９ｅＶ以下となることを特徴としている。
【００１８】
また、本発明にかかる液晶セルの製造方法は、上記課題を解決するために、液晶層が配向膜で挟持されてなる液晶セルの製造方法であって、上記液晶セルの評価方法を用いて得られた離脱エネルギーが０．０９ｅＶ以下となるように配向膜の材料を選択することを特徴としている。
【００１９】
特に、上記配向膜は、イオン包接機能を有する環状化合物を含むことが好ましい。
【００２０】
上記環状化合物に包接されたイオンは、イオン吸着部として機能する上記配向膜における液晶層との界面に、吸着イオンとして完全に吸着され、半永久的に離脱することはない。したがって、上記環状化合物に包接されたイオンは、フレーム時間（通常１６．６ｍｓｅｃ）内に離脱することはない。したがって、液晶層内の事実上の可動イオン濃度を低下させることができる。しかしながら、液晶層内の可動イオン濃度を完全に（１００％）ゼロにすることはできない。したがって、液晶層中に残ったイオンの配向膜界面からの離脱エネルギーは小さい（つまり、イオンが離脱し易い）ことが望ましい。上記の構成によれば、保持電圧の低下に影響を及ぼすイオンは、上記環状化合物に包接されなかったイオンのみとなる。上記環状化合物に包接されなかった、液晶層と配向膜との界面近傍のイオンは、配向膜表面から容易に離脱する。したがって、包接されないイオンの離脱エネルギーは低い。このように、離脱エネルギーが低いことにより、配向膜界面に吸着したイオンは、その多くが、パルス電圧印加中に上記配向膜界面から離脱する。よってパルス電圧印加後の開放期間中に配向膜界面から離脱するイオンのイオン量は少ないため、上記液晶セルの保持電圧は高く保たれる。
【００２１】
したがって、上記の構成によれば、上記配向膜界面からのイオンの実質的な離脱エネルギーを低下させ、保持電圧（ＶＨＲ）を高くすることができるので、電圧保持率を向上させることができる。
【００２２】
また、上記の構成によれば、特許文献２のように有機膜（配向膜）に紫外線を照射しないので、有機膜自体が劣化することは無い。
【００２３】
また、上記の形態によれば、イオンを配向膜に直接化学結合させるので、イオン吸着部位が液晶層に溶出する恐れも無い。
【００２４】
また、本発明によれば、上記したように離脱エネルギーが、０．０９ｅＶ以下となるように配向膜の材料を選択するだけで、設計変更の必要がないことから、既存の製造装置を用いて、工程変更することなく、上記液晶セルおよび該液晶セルを備えた液晶表示装置を安価に製造することができる。
【００２５】
したがって、上記の各構成によれば、保持電圧の低下を抑制することができるのみならず、イオン性不純物の溶出等に伴うイオン性不純物の影響や、配向膜の劣化がなく、表示品位並びに信頼性が高い液晶セルおよび液晶表示装置並びにこれら液晶セルおよび液晶表示装置に好適に用いることができる配向膜を提供することができる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明にかかる液晶セルの評価方法によれば、以上のように、式（１）を用いて、液晶層が配向膜で挟持された液晶セルにパルス電圧を印加した後の、上記液晶セルの保持電圧の減衰を解析することで、液晶セルの保持電圧の低下を、シミュレーションにより評価することができ、これにより、液晶セルの信頼性を評価することができる。
【００２７】
また、本願発明者らは、式（１）を用いて上記液晶セルの保持電圧の減衰を解析することで、液晶セルの吸着エネルギーおよび離脱エネルギーを決定することができるとともに、電荷保持の割合に影響を及ぼすのは離脱エネルギーであり、離脱エネルギーを小さくすることにより保持電圧の低下を改善できることを見出した。
【００２８】
保持電圧を高くするには、離脱エネルギーを小さくすればよく、特に、上記離脱エネルギーを０．０９ｅＶ以下とすることで、保持電圧の低下を抑制することができ、９５％以上のＶＨＲを得ることができる。したがって、高い保持電圧を得ることができる。
【００２９】
すなわち、本発明にかかる液晶セルは、上記課題を解決するために、上記液晶セルの評価方法を用いて得られた離脱エネルギーが０．０９ｅＶ以下であることを特徴としている。
【００３０】
また、本発明にかかる液晶表示装置は、上記液晶セルを備えていることを特徴としている。
【００３１】
また、本発明にかかる配向膜は、液晶層が配向膜で挟持されてなる液晶セルに用いられる配向膜であって、上記液晶セルの評価方法を用いて得られた離脱エネルギーが０．０９ｅＶ以下となることを特徴としている。
【００３２】
また、本発明にかかる液晶セルの製造方法は、上記課題を解決するために、液晶層が配向膜で挟持されてなる液晶セルの製造方法であって、上記液晶セルの評価方法を用いて得られた離脱エネルギーが０．０９ｅＶ以下となるように配向膜の材料を選択することを特徴としている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
本発明の実施の一形態について図１〜図１２に基づいて説明すれば以下の通りである。
【００３４】
本発明は、液晶セルおよび該液晶セルを備えた液晶表示装置における信頼性の評価に関するものである。本発明によれば、下記式（１）
【００３５】
【数２】
2010122511.tif 000004
【００３６】
（式中、ｔは、液晶層が配向膜で挟持された液晶セルにパルス電圧を印加後に、上記液晶層に蓄積された電荷を開放したときの開放時間を示し、Ｖ（ｔ）は、パルス電圧印加後の上記開放時間中の液晶セルの保持電圧を示しαｎｆは、上記液晶層を挟持する配向膜のうち少なくとも一方の配向膜における上記液晶層との界面に吸着するイオンの吸着速度を示し、ｎｆは、上記液晶層中に存在するイオン全体のイオン濃度を示し、βは、上記少なくとも一方の配向膜における上記液晶層との界面に吸着しているイオンが上記界面から離脱する離脱速度を示し、Ｖａｐｐｌは、上記液晶層に印加される印加パルス電圧を示し、Ｖａｄｓｏｒｂｅｄ−ｉｏｎ（０）は、上記少なくとも一方の配向膜における上記液晶層との界面に吸着しているイオンによって発生する、上記パルス電圧印加直後の上記液晶セル内部の電圧を示す）
を用いて、液晶層が配向膜で挟持された液晶セルにパルス電圧を印加した後の、上記液晶セルの保持電圧の減衰を解析することで、液晶セルの保持電圧の低下を評価することができる。
【００３７】
以下に、本発明についてより詳細に説明する。
【００３８】
図１０は、ＶＨＲ（電圧保持率）と使用時間との関係を示すグラフである。図１０に示すように、液晶表示装置は、長時間使用し続けると、ＶＨＲが低下するという問題点を有している。しかしながら、前記したようにＶＨＲの低下の要因は未だ明確になっていない。
【００３９】
ＶＨＲの低下の要因の一つとして、例えば、特許文献１には、配向膜と液晶層との界面におけるイオン性不純物のトラップによるイオンの偏在が指摘されている。
【００４０】
特許文献１によれば、従来、液晶注入工程において、液晶材料が流動した方向に沿って発生する注入ムラは、液晶材料の注入時に混入したイオン性不純物または液晶材料自体に含まれていたイオン性不純物が、流入中に配向膜と液晶層との界面にトラップ（吸着）されるために起こると考えられており、イオン性不純物がトラップされてイオンが偏在した部分は、液晶パネルの駆動時にＶＨＲが低下することが指摘されている。
【００４１】
なお、イオン性不純物は、ＶＨＲの低下に拘らず、従来から、表示不良の要因の一つとして知られている。
【００４２】
例えば、特許文献２には、液晶表示装置を長期間湿度の高い場所に保存すると、シール樹脂部分から水分やイオン成分が液晶パネル内に侵入し、表示不良を生じるという問題が指摘されている。
【００４３】
また、特許文献１には、上記特許文献２と類似の問題点として、アクティブマトリクス型の液晶表示装置においては、バックライトの照射等によってイオンが生成され、このイオンが表示に悪影響を及ぼすことが指摘されている。
【００４４】
上記の問題は、液晶表示装置を屋外の明るい環境や高温環境下で長時間使用し続けると表示が見辛くなるという問題に一致する。
【００４５】
液晶層へのイオン性不純物の混入防止方法あるいは液晶層に混入したイオン性不純物の除去方法としては、これまで様々な提案がなされている。
【００４６】
図１１は、特許文献２に記載の液晶パネルの概略構成を模式的に示す断面図である。
【００４７】
特許文献２に記載の液晶パネルは、図１１に示すように、シール樹脂１０４を介して対向配置された１対の基板１０１・１０２間に液晶層１０３が設けられ、上記一対の基板１０１・１０２のうち少なくとも一方の基板１０２における表示領域周辺に、周辺遮光体１０５となる有機膜をオゾン雰囲気中で紫外線を照射して改質することでイオン吸着層１０６が設けられた構成を有している。
【００４８】
上記構成は、配向膜や液晶に吸着材を分散させると、配向膜や液晶の特性が変化し、映像の焼き付き現象や液晶の配向乱れによる表示むら等が発生し易くなるという問題点に鑑みなされたものである。特許文献２によれば、上記イオン吸着層１０６は、金属酸化膜等で形成することもできるが、イオン吸着層１０６の活性度が低下し、水分やイオン成分を吸着しなくなることを避けるために、上記イオン吸着層１０６上には配向膜１０８は形成されていない。
【００４９】
また、図１２は、特許文献１に記載の液晶パネルの概略構成を模式的に示す断面図である。
【００５０】
特許文献１に記載の液晶パネルは、図１２に示すように、液晶層２０３を挟んで対向配置された一対の基板２０１・２０２における少なくとも一方の基板２０１に、液晶層２０３を形成する際に供給する液晶材料の流れを制御するための突起部２０４が設けられた構成を有している。
【００５１】
特許文献１によれば、注入口２０５の付近に上記突起部２０４を設けることで、注入されている液晶材料の流路が小さくなって流速が遅くなるとともに、いわゆる乱流が発生する。このため、液晶材料の流れが分散し、液晶材料中に含まれるイオン性不純物がより均一に分散するため、表示不良の影響が小さくなるとともに、流入速度が遅くなるため、イオン性不純物が、電極が形成された領域に達する以前に配向膜にトラップされて、表示不良を防ぐことができる。
【００５２】
また、上記突起部２０４に、導電性を有する突起部を使用し、この突起部を画素電極または対向電極と電気的に接続して上記突起部２０４に電気的にイオン性不純物を吸着させたり、上記突起部２０４の表面を、金属酸化物、多孔質ガラス、あるいはイオン交換樹脂等、イオン性不純物を物理的あるいは化学的に吸着する材料で形成したりすることで、液晶層２０３に混入したイオン性不純物を除去している。
【００５３】
そこで、本願発明者らは、液晶層が配向膜で挟持されたセルモデルを使用し、ＶＨＲの低下のメカニズムを、液晶層に存在する不純物イオンの挙動と配向膜による不純物の吸着とよりモデル化することで、ＶＨＲの低下のメカニズムを解明した。
【００５４】
以下に、ＶＨＲの低下のメカニズムについて説明する。
【００５５】
図２（ａ）〜（ｃ）は、液晶セル中における陽イオンのイオン挙動を模式的に示す断面図であり、図２（ａ）は短絡状態でのイオン挙動、図２（ｂ）はパルス電圧印加状態でのイオン挙動、図２（ｃ）はパルス電圧印加後の開放期間におけるイオン挙動をそれぞれ示している。なお、図２（ａ）〜（ｃ）では、説明を簡略化するため、イオンとして陽イオンのみを図示するとともに、陽イオンを例に挙げて説明するが、実際に液晶層中に存在するイオンは、陰イオンであったり、陽イオンと陰イオンとが混在していたりする場合もあり、以下のイオンは、陽イオンにのみ限定されるものではない。
【００５６】
また、以下の説明では、液晶層を挟持する一対の配向膜のうち一方の配向膜への陽イオンの吸着および該配向膜からの陽イオンの離脱を例に挙げて説明する。しかしながら、本実施の形態はこれに限定されるものではなく、実際には、式（１）に示したように、以下の説明において、配向膜１１の界面１１ａあるいは配向膜２１の界面２１ａは、少なくとも一方の配向膜１１・２１の界面１１ａ・２１ａと読み替えることができる。
【００５７】
本実施の形態では、図２（ａ）〜（ｃ）に示すように、表面にそれぞれ配向膜１１・２１が設けられた電極１２・２２間に液晶層３０が設けられた液晶セル１をセルモデルとして、上記液晶セル１において電極１２・２２にパルス電圧を印加した後、図２（ｃ）に示すように液晶セル１を開放（開回路）して電圧の印加を停止することで上記液晶層３０に蓄積された電荷を開放したときの上記液晶セル１の保持電圧（保持電荷）の減衰について解析した。
【００５８】
まず、図２（ａ）に示す液晶セル１において、電極１２・２２間にパルス電圧を６０μｓ間印加した後の１６．６１ｍｓ間の開放期間でのイオン挙動について着目する。
【００５９】
上記電極１２・２２にパルス電圧を印加すると、図２（ｂ）に示すように、液晶層３０と配向膜２１との界面２１ａ近傍に存在するフリーイオンである陽イオン（以下、単に「イオン」と記す）は、液晶層３０と配向膜２１との界面２１ａに吸着する。
【００６０】
ここで、液晶層３０と配向膜１１・２１との両界面１１ａ・２１ａに発生した全界面電荷密度（クーロン）をＱｔｏｔａｌとし、液晶の分極（イオンとは無関係）により液晶層３０と配向膜２１との界面２１ａに発生する界面電荷密度（クーロン）をＱＬＣとし、上記界面２１ａに吸着したイオンによって該界面２１ａに発生した界面電荷密度（クーロン）をＱａｄｓｏｒｂｅｄ−ｉｏｎとすると、パルス電圧印加後の全界面電荷密度Ｑｔｏｔａｌは、次式（２）
【００６１】
【数３】
2010122511.tif 000005
【００６２】
で示される。
【００６３】
次に、パルス電圧印加後に上記液晶層３０に蓄積された電荷を開放すると、液晶層３０中に遊離状態で存在していたイオンは、図２（ｃ）に示すように移動し、イオンが吸着された上記界面２１ａとは反対側の界面１１ａに吸着する。
【００６４】
ここで、上記電極１２・２２の開放期間中の開放時間をｔ（ｓｅｃ）とし、上記開放期間中に上記イオンが上記界面１１ａに吸着することによって発生する界面電荷密度（クーロン）をＱｍｏｂｉｌｅ−ｉｏｎ（ｔ）とし、素電荷（定数）をｑとし、吸着サイトの濃度（すなわち、上記界面１１ａにおけるイオン濃度）（クーロン）をＮとし、液晶層３０中に存在するイオン全体のイオン濃度（クーロン）をｎｆとし、液晶層３０中の配向膜１１における液晶層３０との界面１１ａに吸着するイオンの吸着速度定数をαとし、電荷開放直後（ｔ＝０）のＱＬＣをＱＬＣ（０）とすると、電荷開放状態でのＱＬＣの時間変化ＱＬＣ（ｔ）は、次式（３）
【００６５】
【数４】
2010122511.tif 000006
【００６６】
で示される。
【００６７】
また、パルス電圧印加直後に界面２１ａに吸着しているイオンのイオン濃度（クーロン）をｎａｄｓｏｒｂｅｄ−ｉｏｎ（０）とし、上記界面２１ａに吸着しているイオン（吸着イオン）が上記界面２１ａから離脱する離脱速度定数（または離脱速度）をβとすると、式（２）におけるＱａｄｓｏｒｂｅｄ−ｉｏｎの開放期間中の時間変化は、次式（４）
【００６８】
【数５】
2010122511.tif 000007
【００６９】
で示される。
【００７０】
また、式（３）と式（４）とから、パルス電圧印加後の開放期間中における全界面電荷密度Ｑｔｏｔａｌの時間変化は、次式（５）
【００７１】
【数６】
2010122511.tif 000008
【００７２】
で示される。
【００７３】
したがって、印加パルス電圧をＶａｐｐｌとし、パルス電圧印加直後の吸着イオンによって発生する上記液晶セル１内部の電圧をＶａｄｓｏｒｂｅｄ−ｉｏｎ（０）とすると、次式（６）
【００７４】
【数７】
2010122511.tif 000009
【００７５】
に示す関係より、式（５）から式（１）が導かれる。なお、式（６）中、ＣＬＣは液晶層３０の容量を示し、その他のパラメータについては、他の式で説明した通りである。
【００７６】
以上のように、開放期間中の上記液晶セル１の保持電圧は、前記式（１）で示される。したがって、前記式（１）を用いることで、液晶層３０が配向膜１１・２１で挟持された液晶セル１にパルス電圧を印加した後の、液晶セル１の保持電圧の減衰を解析することができる。
【００７７】
次に、式（１）から算出された、パルス電圧印加後の開放時間ｔ（ｓｅｃ）に対する保持電圧Ｖｔ（Ｖ）の減衰を、実測データと比較した。
【００７８】
式（１）中、αｎｆは、液晶層３０に存在するフリーイオンが配向膜１１における液晶層３０との界面１１ａに吸着する吸着速度（ｓｅｃ−１）を示し、βは、上記配向膜２１における液晶層３０との界面２１ａに吸着しているイオンの離脱速度（ｓｅｃ−１）（または離脱速度定数）を示す。αは上記したように吸着速度定数を示し、ｎｆは上記液晶層３０中に存在するイオン全体のイオン濃度を示すが、αは実測値から単独では決定することができず、上記したように吸着速度αｎｆとして求められる。一方、βは単独で決定できることから、上記したように、βは、離脱速度定数でもあり、離脱速度でもある（すなわちβ＝離脱速度定数＝離脱速度）。
【００７９】
図３（ａ）は、式（１）から算出された、パルス電圧印加後の開放時間ｔ（ｓｅｃ）に対する保持電圧Ｖｔ（Ｖ）と、図２（ａ）に示す液晶セル１による実測データとの関係を示すグラフであり、図３（ｂ）は、式（１）から算出された、パルス電圧印加後の開放時間ｔ（ｓｅｃ）に対する保持電圧Ｖｔ（Ｖ）と、ＣＲサンプル（容量−抵抗サンプル；Capacitance-Resistance sample）における実測データとの関係を示すグラフである。
【００８０】
図３（ａ）に示すように、図２（ａ）に示す液晶セル１を用いた実測データを、次式（７）
【００８１】
【数８】
2010122511.tif 000010
【００８２】
で示される公知の関係式を用いて解析（一成分解析）しても、点線で示すように、上記実測データと一致しない。なお、図３（ｂ）に示すように、ＣＲサンプルを一成分解析すると、実測値とよく一致する。なお、式（７）中、ηは緩和速度（ｓｅｃ−１）を示す。
【００８３】
しかしながら、図３（ａ）に示すように、図２（ａ）に示す液晶セル１を用いた実測データを、図２（ａ）に示す液晶セル１を用いた実測データを式（１）で解析すると、実線で示すように、よくフィットすることが判る。
【００８４】
したがって、本発明にかかる液晶セルの評価方法によれば、式（１）を用いて、液晶層が配向膜で挟持された液晶セルにパルス電圧を印加した後の、上記液晶セルの保持電圧の減衰を解析することで、液晶セルの保持電圧の低下（ＶＨＲ）を、シミュレーションにより評価することができ、これにより、液晶セルの信頼性を評価することができる。
【００８５】
また、式（１）から、保持電圧の低下（電圧保持率の低下）は、液晶層３０中に存在するイオンの配向膜２１における液晶層３０との界面２１ａへの吸着速度（吸着速度定数）および上記界面２１ａからの吸着イオンの離脱速度（離脱速度定数）に関係することが明確になった。
【００８６】
そこで、次に、式（１）を用いて、ＶＨＲが異なる二種類の液晶セル１（液晶セル（１）・（２））の保持電圧の減衰を解析し、その解析データをセル温度を種々変更したときの実測データにそれぞれフィッティングさせることで、式（１）における吸着速度αｎｆ、離脱速度β、およびＶａｄｓｏｒｂｅｄ−ｉｏｎ（０）を求めた。また、このときの液晶セル（１）・（２）のセル温度は、２５℃、４０℃、５５℃、７０℃とした。
【００８７】
次に、上記液晶セル（１）・（２）の吸着速度αｎｆおよび離脱速度βを、温度の逆数に対してアレニウスプロットし、該アレニウスプロットの傾きから、上記液晶セル（１）・（２）における液晶層３０内にフリーで存在していたイオンが、それぞれの液晶セル（１）・（２）における少なくとも一方の配向膜１１・２１における上記液晶層３０との界面に吸着する吸着エネルギー（ｅＶ）と、上記少なくとも一方の配向膜１１・２１における上記液晶層との界面に吸着しているイオンが上記界面から離脱する離脱エネルギー（ｅＶ）とを求めることで、これら吸着エネルギーおよび離脱エネルギーを評価した。
【００８８】
すなわち、上記吸着エネルギーをＥａ（ｅＶ）、離脱エネルギーをＥｄ（ｅＶ）とすると、上記吸着エネルギーＥａおよび離脱エネルギーＥｄは、図３（ａ）に示したように実測値を式（１）でカーブフィッティングさせることにより決定したαｎｆおよびβのそれぞれのアレニウスプロットを作成することで、次式（８）・（９）
【００８９】
【数９】
2010122511.tif 000011
【００９０】
より、アレニウスプロットの傾きから決定することができる。
【００９１】
なお、式（８）および式（９）中、ｋはボルツマン定数を示し、Ｔは絶対温度（Ｋ；ケルビン）を示し、（αｎｆ）０は絶対温度無限大での吸着速度（ｓｅｃ−１）を示し、（β）０は絶対温度無限大での離脱速度（ｓｅｃ−１）を示す。
【００９２】
解析に用いた各液晶セル（１）・（２）の７０℃でのＶＨＲを、表１に示す。
【００９３】
【表１】
2010122511.tif 000012
【００９４】
また、解析に用いた液晶セル（１）の吸着速度成分および離脱速度成分の各速度（吸着速度αｎｆ、離脱速度β）のアレニウスプロット（ｌｎαｎｆ、ｌｎβ）、並びに分率を、それぞれ図４（ａ）・（ｂ）に示す。また、解析に用いた液晶セル（２）の吸着速度成分および離脱速度成分の各速度（吸着速度αｎｆ、離脱速度β）のアレニウスプロット（ｌｎαｎｆ、ｌｎβ）、並びに分率を、それぞれ図５（ａ）・（ｂ）に示す。
【００９５】
なお、図４（ａ）および図５（ａ）中、「〇」は各セル温度における吸着速度αｎｆを示し、「△」は各セル温度における吸着速度成分の分率を示す。また、図４（ｂ）および図５（ｂ）中、「〇」は各セル温度における離脱速度βを示し、「△」は各セル温度における離脱速度成分の分率を示す。また、本実施の形態において、上記実測は複数回行っており、図４（ａ）・（ｂ）および図５（ａ）・（ｂ）に記載のプロットは、各速度並びに分率の平均値である。また、図４（ａ）・（ｂ）および図５（ａ）・（ｂ）中、「〇」および「△」の上下に付した横線は、各速度並びに分率の値の幅を示す。
【００９６】
なお、上記吸着速度成分および離脱速度成分の各分率は、図３（ａ）に示したように実測値を式（１）でカーブフィッティングさせることにより決定したＶａｄｓｏｒｂｅｄ−ｉｏｎ（０）により、次式（１０）・（１１）
【００９７】
【数１０】
2010122511.tif 000013
【００９８】
により算出することができる。
【００９９】
図４（ｂ）・および図５（ｂ）に示すように、液晶セル（１）・（２）における各離脱速度成分の分率は、何れも、温度上昇とともに増加傾向を示した。
【０１００】
一方、図４（ａ）および図５（ａ）に示すように、液晶セル（１）・（２）における各吸着速度成分の分率は、何れも、温度上昇とともに低下傾向を示した。
【０１０１】
不純物イオン濃度は、温度上昇とともに増加する。このことから、吸着イオン濃度も温度上昇とともに増加すると考えられる。したがって、図４（ｂ）および図５（ｂ）における離脱速度成分の分率の増加は、吸着イオンの離脱（離脱速度β）に由来すると考えられる。
【０１０２】
図４（ａ）および図５（ａ）において、吸着速度αｎｆ（吸着速度のアレニウスプロット（ｌｎαｎｆ）によって得られた関数の傾きで示される各液晶セル（１）・（２）の吸着エネルギー（ｅＶ）、および、図４（ｂ）および図５（ｂ）において、離脱速度βのアレニウスプロット（ｌｎβ）によって得られた関数の傾きで示される各液晶セル（１）・（２）の離脱エネルギー（ｅＶ）を、表２に示す。
【０１０３】
【表２】
2010122511.tif 000014
【０１０４】
表２に示すように、吸着エネルギーは液晶セルにより若干の違いはあるものの、同オーダーであった。一方、離脱エネルギーは、液晶セル（１）・（２）で大きく異なっていた。つまり、ＶＨＲが高い液晶セル（２）の離脱エネルギーは、ＶＨＲが低い液晶セル（１）よりも一桁小さかった。
【０１０５】
このことから、配向膜２１から離脱するイオンの離脱エネルギーを小さくすることによりＶＨＲの低下を改善できることが明らかになった。
【０１０６】
すなわち、本実施の形態によれば、式（１）を用いて液晶セル（１）・（２）の吸着速度αｎｆおよび離脱速度βについてアレニウスプロットを行い、これら吸着速度αｎｆおよび離脱速度βの温度依存性を評価することで、各アレニウスプロットから吸着エネルギーおよび離脱エネルギーを決定することができるとともに、吸着エネルギーおよび離脱エネルギーのうち、電荷保持の割合に影響を及ぼすのは、離脱エネルギーであることが判った。
【０１０７】
以上のように、本実施の形態によれば、液晶層３０が配向膜１１・２１で挟持されたセルモデルを用いて保持電圧の低下のメカニズムをモデル化し、保持電圧の低下を評価する方法を確立したことで、保持電圧の低下の要因が明確になり、電荷保持率を高くするには、離脱エネルギーを小さくする必要があることが判った。
【０１０８】
そこで、次に、保持電圧の低下を抑制することができる液晶セルおよび該液晶セルに用いられる構成並びにその材料の開発を行った。
【０１０９】
図１は、本実施の形態にかかる液晶表示装置における液晶セル１の概略構成（概念）を模式的に示す断面図である。
【０１１０】
本実施の形態にかかる液晶表示装置における液晶セル１の構造そのものは、従来の液晶表示装置に使用される一般的な液晶セルと同様であり、また、図２（ａ）〜（ｃ）に示すセルモデルとしての液晶セル１と同様の構成とすることができる。このため、その詳細な説明並びに図示は省略する。液晶セル１の構造そのものは特に限定されず、適宜公知の構造の液晶セルを適用することができる。
【０１１１】
本実施の形態にかかる液晶セル１は、例えば、図１に示すように、互いに対向して配置された一対の基板１０・２０（例えばアレイ基板および対向基板）間に液晶層３０が挟持され、これら一対の基板１０・２０における液晶層３０との対向面に、それぞれ配向膜１１・２１が設けられた構造を有している。
【０１１２】
上記対向基板は、例えば、ガラス等の図示しない透明基板（透明絶縁性基板）における上記アレイ基板との対向面上に、ブラックマトリクス、平坦化膜、対向電極、配向膜が、上記透明基板側からこの順に配された構造を有している。なお、必要に応じて、下地膜やカラーフィルタ等が設けられていてもよい。
【０１１３】
一方、上記アレイ基板としては、例えば、アクティブマトリクス基板が用いられる。上記アレイ基板としては、代表的には、ＴＦＴ基板等が挙げられるが、これに限定されるものではない。
【０１１４】
上記アレイ基板は、例えば、ガラス等の図示しない透明基板（透明絶縁性基板）上に、ゲートライン、ゲート電極等で構成される第１の金属電極層、ゲート絶縁膜、ソースライン、ソース電極、ドレイン電極等で構成される第２の金属電極層、層間絶縁膜、画素電極、配向膜が、この順に形成された構造を有している。
【０１１５】
このように、上記液晶セル１は、一般的な液晶セルと同様に設計することができる。但し、本実施の形態にかかる液晶セル１は、前記したように離脱エネルギーを小さくするために、配向膜１１・２１近傍に存在するイオンを、イオン包接機能を有するイオン包接化合物により包接させることで、上記配向膜１１・２１における液晶層３０との界面に吸着させている点で、従来の液晶セルとは異なっている。
【０１１６】
本実施の形態では、配向膜材料に、上記イオン包接化合物（イオン吸着剤）として、イオン包接機能を有する環状化合物４２を用いることで、配向膜１１・２１中に、イオン包接機能を有する環状化合物４２を導入している。
【０１１７】
図１は、液晶層３０中の不純物イオン４１が、配向膜１１・２１中に導入された上記環状化合物４２に包接されている様子を模式的に示している。
【０１１８】
また、図６は、上記環状化合物４２が、イオン（不純物イオン４１）を包接して安定化している様子を模式的に示している。なお、上記環状化合物４２は、包接錯体を形成することで、安定化している。
【０１１９】
本実施の形態によれば、（１）上記環状化合物４２に包接された不純物イオン４１は、イオン吸着部として機能する配向膜１１・２１における液晶層３０との界面１１ａ・２１ａに、吸着イオンとして完全に吸着され、半永久的に離脱することはない。したがって、上記環状化合物４２に包接された不純物イオン４１は、フレーム時間（通常１６．６ｍｓｅｃ）内に離脱することはない。したがって、液晶層３０内の事実上の可動イオン濃度を低下させることができる。
【０１２０】
しかしながら、液晶層３０内の可動イオン濃度を完全に（１００％）ゼロにすることはできない。したがって、液晶層３０中に残った不純物イオン４１の上記配向膜１１・２１の界面１１ａ・２１ａからの離脱エネルギーは小さい（つまり、イオンが離脱し易い）ことが望ましい。
【０１２１】
本実施の形態によれば、（２）保持電圧の低下に影響を及ぼすイオンは、上記環状化合物４２に包接されなかったイオンのみとなる。上記環状化合物４２に包接されなかった、液晶層３０と配向膜１１・２１との界面近傍の不純物イオン４１は、配向膜１１・２１表面から容易に離脱する。したがって、包接されない不純物イオン４１の離脱エネルギーは低い。離脱エネルギーが低いことにより、上記配向膜１１・２１における上記界面１１ａ・２１ａに吸着したイオンは、その多くが、パルス電圧印加中に上記界面１１ａ・２１ａから離脱する。よってパルス電圧印加後の開放期間中に上記界面１１ａ・２１ａから離脱する不純物イオン４１のイオン量は少ないため、上記液晶セル１の保持電圧は高く保たれる。
【０１２２】
したがって、本実施の形態によれば、上記（１）・（２）の理由から、上記配向膜１１・２１における上記界面１１ａ・２１ａからの不純物イオン４１の実質的な離脱エネルギーを低下させ、保持電圧（保持電荷）を高くすることができるので、ＶＨＲを向上させることができる。
【０１２３】
以下に、本実施の形態にかかる液晶セル１のＶＨＲについて、比較実験により、より具体的に検証する。但し、本実施形態は、以下の実験例にのみ限定されるものではない。
【０１２４】
〔イオン吸着剤含有ジアミンモノマーの合成例〕
イオン吸着剤としてポルフィリンを側鎖に含むジアミンモノマーの合成例を以下に示す。
【０１２５】
まず、下記構造式（１）
【０１２６】
【化１】
2010122511.tif 000015
【０１２７】
で示される化合物（２，４−ジニトロフェニル酢酸）を含むチオニルクロリド溶液を、４０℃で２時間加熱還流させた。その後、真空蒸留により過剰のチオニルクロリドを取り除くことにより、下記構造式（２）
【０１２８】
【化２】
2010122511.tif 000016
【０１２９】
で示される化合物（２，４−ジニトロフェニル酸クロリド）を得た。
【０１３０】
次に、上記構造式（２）で示される化合物を含むベンゼン溶液中に、下記構造式（３）
【０１３１】
【化３】
2010122511.tif 000017
【０１３２】
で示される化合物（５−（４−アミドフェニル）−１０，１５，２０−トリフェニルポルフィリン）と、トリエチルアミン（ＮＥｔ３）との混合溶液を滴下し、約５時間、５０℃にて還流することにより、上記構造式（２）で示される化合物と構造式（３）で示される化合物とを反応させた。
【０１３３】
なお、ベンゼン溶液中における上記構造式（２）で示される化合物の割合（濃度）は、５０ｍＭとした。また、上記構造式（３）で示される化合物とトリエチルアミンとの混合比率は、上記構造式（３）で示される化合物５０ｍＭに対し、トリエチルアミン１００ｍＭとした。
【０１３４】
反応終了後、過剰のトリエチルアミン塩を水中に分離させて取り除き、続いて、カラムクロマトグラフィー（トルエン：酢酸エチル＝４：１）にて精製し、下記構造式（４）
【０１３５】
【化４】
2010122511.tif 000018
【０１３６】
で示される化合物を得た。
【０１３７】
最後に、上記構造式（４）で示される化合物０．５ｇとスズ０．２ｇとを含む塩化メチレン１０ｍＬを、水素気流化、２５℃で５時間攪拌することにより、下記構造式（５）
【０１３８】
【化５】
2010122511.tif 000019
【０１３９】
で示されるジアミンモノマーを合成した。
【０１４０】
次に、下記構造式（６）
【０１４１】
【化６】
2010122511.tif 000020
【０１４２】
（式中、Ｒ１は芳香族炭化水素基あるいは脂肪族炭化水素基を表す）
で示される酸無水物と、上記構造式（５）で示されるジアミンモノマーとを、室温で縮合重合することにより、上記構造式（５）で示されるジアミンモノマーを５０％含む、下記構造式（７）
【０１４３】
【化７】
2010122511.tif 000021
【０１４４】
（式中、Ｒ１、Ｒ２は、それぞれ独立して芳香族炭化水素基あるいは脂肪族炭化水素基を表し、Ｒ３はアルキル基または水素原子を表し、ｎは２〜２００の整数を表す）
で示されるポリアミック酸（ポリアミド酸）を合成した後、加熱処理し、イミド化することにより、下記構造式（８）
【０１４５】
【化８】
2010122511.tif 000022
【０１４６】
（式中、Ｒ１、Ｒ２は、それぞれ独立して芳香族炭化水素基あるいは脂肪族炭化水素基を表し、Ｒ３はアルキル基または水素原子を表し、ｎは２〜２００の整数を表す）
で示される構造単位を有する化合物（環状化合物）を合成した。
【０１４７】
なお、上記芳香族炭化水素基は、単環式であってもよく、縮合多環式であってもよい。また、上記脂肪族炭化水素基は、鎖状であってもよく、環状であってもよい。また、上記Ｒ１、Ｒ２は側鎖を有していてもよく、炭素数は特に限定されるものではない。また、上記Ｒ３の炭素数も特に限定されるものではない。
【０１４８】
上記ポリアミック酸としては、例えば、上記Ｒ１、Ｒ２がそれぞれフェニル基であり、Ｒ３がアルキル基であるポリアミック酸が挙げられるが、本実施の形態は、これに限定されるものではない。上記構造式（１）または構造式（２）で示されるジアミンモノマーの原料あるいは構造式（６）で示される酸無水物としては、一般的な出発物質あるいは従来公知の原料を用いることができる。また、上記ポリアミック酸としては、従来公知のポリアミック酸を用いることができ、例えば、市販品であってもよい。
【０１４９】
また、上記縮合重合までの合成スキームは以下の通りである。
【０１５０】
【化９】
2010122511.tif 000023
【０１５１】
〔液晶セルの作製〕
次に、イオン包接機能を有する環状化合物をイオン吸着剤（イオン包接化合物）として用いた配向膜１１・２１を有する液晶セル１の作製方法について以下に説明する。
【０１５２】
前記したように本実施の形態にかかる液晶セル１の構造そのものは、従来の液晶表示装置に使用される一般的な液晶セルと同様である。このため、上記液晶セル１を構成する各層の積層方法については、従来の液晶セルの製造方法と同様の方法を用いることができる。
【０１５３】
例えば、前記構成を有するアレイ基板、対向基板を、基板１０・２０として用いる場合、前記したように、上記対向基板は、例えば、ガラス等の図示しない透明基板（透明絶縁性基板）における上記アレイ基板との対向面上に、ブラックマトリクスおよびカラーフィルタ、平坦化膜、対向電極、配向膜を、スピンコート法、スパッタリング法、プラズマＣＶＤ（化学的気相成長）法等の公知の方法を用いて成膜し、必要に応じてパターニングすることにより、上記透明基板側からこの順に積層すればよい。
【０１５４】
また、上記アレイ基板は、例えば、ガラス等の図示しない透明基板（透明絶縁性基板）上に、ゲートライン、ゲート電極等で構成される第１の金属電極層、ゲート絶縁膜、ソースライン、ソース電極、ドレイン電極等で構成される第２の金属電極層、層間絶縁膜、画素電極、配向膜を、上記したように公知の方法により成膜し、必要に応じてパターニングすることにより、上記透明基板側からこの順に積層すればよい。
【０１５５】
また、上記液晶セル１は、一般的な液晶セルと同様に設計することができ、配向膜材料を除けば、各層の材料およびその膜厚、形状等については、一般的な液晶セルと同様の条件を適用することができる。
【０１５６】
したがって、本実施の形態では、配向膜の積層工程についてのみ説明するものとし、また、その膜厚等の詳細な説明並びに図示は省略する。
【０１５７】
まず、配向膜材料として、上記合成例にしたがって合成した、前記構造式（５）で示されるジアミンモノマーを５０％含む前記構造式（７）で示されるポリアミック酸を、例えば図２（ａ）〜（ｃ）に示すように電極１２・２２上に成膜し、その後、９０℃でプリベークを行い、引き続き２００℃でポストベークを行って、図１に示す配向膜１１・２１を形成した。次にラビングにより上記配向膜１１・２１に配向処理を施した。
【０１５８】
引き続き、上記一対の基板１０・２０のうち一方の基板にシール剤を塗布し、他方の基板（例えば対向基板）にビーズを散布後、両基板１０・２０を貼合せ、その後、正の誘電率異方性を示す液晶を上記一対の基板１０・２０間に真空注入した。このようにして液晶注入後、注入口の封止を行い、１３０℃で加熱急冷を行った。このようにして、環状化合物４２として前記構造式（８）で示される構造単位を有するポリイミド配向膜を配向膜１１・２１に含む液晶セル１として、液晶セル（３）を作製した。
【０１５９】
以上の工程で作成した液晶セル（３）のＶＨＲを、５Ｖ、７０℃で測定した。この結果を、表３に示す。また、図７に、式（１）から算出された、パルス電圧印加後の開放時間ｔ（ｓｅｃ）に対する保持電圧Ｖｔ（Ｖ）と、上記液晶セル（３）を用いたその実測データとを併せて示す。
【０１６０】
〔比較例〕
比較用の液晶セルとして、上記環状化合物４２を含む配向膜１１・２１に代えて、下記構造式（９）
【０１６１】
【化１０】
2010122511.tif 000024
【０１６２】
（式中、ｍは２〜３００の整数を表す）
で示される構造単位を有するポリイミドからなる通常のポリイミド配向膜を用いて、液晶セル（３）と同様の手順で、液晶セル（４）を作製した。この結果を、表３に示す。また、図８に、式（１）から算出された、パルス電圧印加後の開放時間ｔ（ｓｅｃ）に対する保持電圧Ｖｔ（Ｖ）と、上記液晶セル（４）を用いたその実測データとを併せて示す。
【０１６３】
【表３】
2010122511.tif 000025
【０１６４】
図７および図８から、前記構造式（７）で示される化合物を配向膜材料に用いることにより保持電圧の低下が抑制され、ＶＨＲが改善することが判る。
【０１６５】
また、表３から、前記構造式（７）で示される化合物を配向膜材料に用いた液晶セル（３）において、配向膜１１・２１における液晶層３０との界面１１ａ・２１ａに吸着した不純物イオン４１の離脱エネルギーが、比較用の液晶セル（４）と比べて小さくなることにより、保持電圧の低下が抑えられることが判る。
【０１６６】
なお、上記液晶セル（４）では、上記界面１１ａ・２１ａ近傍の不純物イオン４１の多くが、上記環状化合物４２に包接されたため、実質的なイオン濃度が低下し、表３に示すように、開放中のイオン（不純物イオン４１）の上記界面１１ａ・２１ａへの吸着エネルギーも小さくなった。
【０１６７】
上記の結果から、イオン包接機能を有する環状化合物４２を配向膜１１・２１中に化学結合により導入することにより、液晶層３０中のイオンが上記環状化合物４２に包接され、１６．６１ｍｓｅｃのフレーム時間内では離脱せず、従来よりもＶＨＲを向上させることができることが明確になった。
【０１６８】
本願発明者らが鋭意検討した結果、通常用いられる液晶材料と配向膜との組み合わせにおいては、上記吸着エネルギーは、０．５ｅＶ〜０．８ｅＶの範囲内であり、一般的には約０．６ｅＶ〜約０．７ｅＶの範囲内である。
【０１６９】
そこで、吸着エネルギーを、例えば０．６ｅＶとしたときのＶＨＲと離脱エネルギーとの関係を、図９に示す。
【０１７０】
図９に示す結果から、電荷保持の割合に影響を及ぼすのは離脱エネルギーであり、電荷保持率を高くするには離脱エネルギーを小さくする必要があることが明白になるとともに、９５％以上のＶＨＲを得るためには、離脱エネルギーを０．０９ｅＶ以下とすることが望ましく、９８％以上のＶＨＲを得るためには、離脱エネルギーを０．０８ｅＶ以下とすることが望ましく、０．０７５ｅＶ以下とすることがより望ましく、０．０７ｅＶ以下とすることがさらに望ましいことが判った。
【０１７１】
また、上記の結論は、表３並びに前記表２の結果から、上記した液晶セルの評価方法を用いてアレニウスプロットを行って得られた離脱エネルギーが、０．０９ｅＶ以下のときに、例えば図７並びに前記表１に示すように高いＶＨＲを得ることができることでも実証された。
【０１７２】
したがって、本実施の形態によれば、上記した液晶セルの評価方法を用いて得られた離脱エネルギーが０．０９ｅＶ以下となるように配向膜１１・２１の材料を選択することで、保持電圧の低下を抑制することができる液晶セル１および該液晶セル１を備えた液晶表示装置を提供することができることが判る。
【０１７３】
また、本実施の形態によれば、上記したように高いＶＨＲを得ることができることに加え、イオン性不純物の影響による表示不良を無くし、特許文献１、２によりも表示品位を向上させることができるという利点を併せて得ることができる。
【０１７４】
つまり、特許文献１、２は、イオン性不純物の混入防止方法あるいは液晶層に混入したイオン性不純物の除去方法として、前記したように、イオン性不純物を吸着させる方法を種々提案している。
【０１７５】
しかしながら、特許文献２に示すように有機膜に紫外線を照射することでイオン吸着層１０６を形成すると、有機膜自体が劣化し、有機系不純物イオンが発生し、該有機系不純物イオンが液晶層１０３中に溶出してしまう。また、上記イオン吸着層１０６として金属酸化物を形成すると、金属系イオンが液晶層１０３中に溶出してしまう。
【０１７６】
また、上記特許文献１は、上記突起部２０４を形成する工程を必要とするのみならず、上記突起部２０４に電気的にイオン性不純物を吸着させる場合には、液晶層の形成工程の後に、使用電圧よりも高い電圧を電極に印加する工程等を必要とする。さらに、上記特許文献１は、障害物として上記突起部２０４を形成することで、上記特許文献１が目的とするように、液晶材料の流路が小さくなり、流入速度が遅くなる。このため、上記特許文献１に記載の方法は、製造工程の増加のみならず、既存の工程にも従来以上に時間を要し、製造効率を大幅に低下させるとともに、上記液晶パネルを安価に製造することができない。
【０１７７】
さらに、上記特許文献１は、上記突起部２０４に金属酸化物を用いた場合、上記特許文献２と同様の問題を招来する。また、上記特許文献１に示すように、上記突起部２０４に、イオン交換樹脂からなる突起部を用いた場合、イオン交換樹脂は、それ自体が電離（解離）するので、イオン交換樹脂自体から新たなイオンを発生させることになる。このため、ＶＨＲの低下を引き起こす可能性がある。
【０１７８】
しかしながら、本実施の形態によれば、イオン性が全く無い包接化合物を用いることで、ＶＨＲの低下を改善することができる。
【０１７９】
しかも、本実施の形態によれば、特許文献２のように有機膜（配向膜）に紫外線を照射しないので、有機膜自体が劣化することは無い。
【０１８０】
また、本実施の形態によれば、イオン吸着層は、配向膜１１・２１に化学的に設けられており、また、イオン（不純物イオン４１）を、配向膜１１・２１に直接化学結合させることができるので、イオン吸着部位が液晶層に溶出する恐れも無い。
【０１８１】
前記特許文献２には、配向膜や液晶に吸着材を分散させる方法では、配向膜や液晶は表示品位を決める重要な要素であるため、吸着材を分散させることによる配向膜や液晶の特性が変化し、映像の焼き付き現象が発生したり、液晶の配向みだれによる表示むら等が発生し易くなる等の問題が発生したりすることが指摘されている。しかしながら、本実施の形態によれば、吸着材を分散させるのではなく、上記したように、配向膜１１・２１に、イオン吸着層となる、イオン包接機能を有する環状化合物４２を、直接化学結合させるので、表示品位の低下を起こすことが無い。
【０１８２】
また、本実施の形態によれば、上記したように離脱エネルギーが、０．０９ｅＶ以下となるように配向膜の材料を選択するだけで、設計変更の必要がないことから、既存の製造装置を用いて、工程変更することなく、上記液晶セル１および該液晶セル１を備えた液晶表示装置を安価に製造することができるという利点をも有している。
【０１８３】
したがって、本実施の形態によれば、上記したように特許文献１、２の問題点を併せて解消することができる。
【０１８４】
したがって、本実施の形態によれば、以上のように、保持電圧の低下を抑制することができるのみならず、イオン性不純物の溶出等に伴うイオン性不純物の影響や、配向膜の劣化がなく、表示品位並びに信頼性が高い液晶セルおよび液晶表示装置並びにこれら液晶セルおよび液晶表示装置に好適に用いることができる配向膜を提供することができる。
【０１８５】
なお、本実施の形態では、主に、前記構造式（５）で示される化合物（ジアミンモノマー）を用いた前記構造式（７）で示される構造単位を有する化合物（ポリアミック酸）からなる、前記構造式（８）で示される構造単位を有する化合物（ポリイミド）を、上記環状化合物４２を含む配向膜１１・２１として用いた場合を例に挙げて説明したが、本実施の形態はこれに限定されるものではない。
【０１８６】
上記配向膜１１・２１には、例えば、未反応の上記ジアミンモノマー（前記構造式（５）で示される化合物）およびポリアミック酸（前記構造式（７）で示される構造単位を有する化合物）の少なくとも一方が含まれていてもよく、これらジアミンモノマー、ポリアミック酸、並びに、前記構造式（８）で示される構造単位を有する化合物（ポリイミド）は、それぞれ単独で上記環状化合物４２として用いることができる。
【０１８７】
また、本実施の形態において、上記環状化合物４２は、上記例示にのみ限定されるものではない。上記環状化合物４２としては、上記例示の化合物以外に、例えば、下記構造式（１０）〜（１４）
【０１８８】
【化１１】
2010122511.tif 000026
【０１８９】
で示される化合物が挙げられる。
【０１９０】
前記例示の化合物も含め、上記環状化合物４２は、何れか一種類のみを用いてもよく、複数種類併用しても構わない。
【０１９１】
したがって、上記配向膜材料としては、例えば、下記構造式（１５）
【０１９２】
【化１２】
2010122511.tif 000027
【０１９３】
（式中、Ｒ１は芳香族炭化水素基あるいは脂肪族炭化水素基を表し、Ｒ４は芳香族ジアミンまたは脂肪族ジアミンに由来する有機残基を表し、Ｒ５はイオン包接機能を有する環状化合物に由来する有機残基を表し、ｐは２〜３００の整数を表す）
で示される構造単位を有するポリイミドが挙げられる。
【０１９４】
上記Ｒ１としては、前記したように、例えばフェニレン基等が挙げられる。また、上記−Ｒ４（Ｒ５）−で示される基は、ポリアミック酸の合成に用いたジアミンモノマーに由来する基であり、例えば、前記構造式（５）で表されるジアミンモノマーにおける各アミノ基からそれぞれ１つずつ水素原子が離脱した基が挙げられる。すなわち、上記Ｒ４は、例えば、イオン包接基を有するジアミンモノマーの合成に用いた出発物質（例えば前記構造式（１）で示される化合物）をアミノ化した化合物に由来し、Ｒ５としては、例えば、前記構造式（３）で表される環状化合物（イオン包接化合物）に由来するイオン包接基が挙げられる。但し、上記配向膜材料としては、これに限定されるものではなく、例えば、上記Ｒ５としては、前記構造式（５）および構造式（１０）〜（１４）からなる群より選ばれる少なくとも一種の環状化合物に由来する構造（有機残基）が挙げられる。
【０１９５】
なお、上記配向膜材料として、上記Ｒ５で示される基を有するポリアミック酸を用いてもよいことは、勿論、言うまでもない。
【０１９６】
また、上記配向膜材料としては、上記ポリイミドやポリアミック酸に限定されるものではない。上記配向膜材料の他の例としては、例えば、下記構造式（１６）
【０１９７】
【化１３】
2010122511.tif 000028
【０１９８】
（式中、Ｒ５はイオン包接機能を有する環状化合物に由来する有機残基を表し、ｑは２〜１０００の整数を表す）
で示される構造単位を有するビニル系ポリマー、下記構造式（１７）
【０１９９】
【化１４】
2010122511.tif 000029
【０２００】
（式中、Ｒ５はイオン包接機能を有する環状化合物に由来する有機残基を表し、ｒは２〜１０００の整数を表す）
で示される構造単位を有するシロキサン系ポリマー、下記構造式（１８）
【０２０１】
【化１５】
2010122511.tif 000030
【０２０２】
（式中、Ｒ５はイオン包接機能を有する環状化合物に由来する有機残基を表し、ｓは２〜１８の整数を表す）
で示される構造を形成するシランカップリング剤等が挙げられる。これら配向材料もまた、一種類のみを用いてもよく、適宜二種類以上を混合して用いても構わない。
【０２０３】
また、本実施の形態では、前記具体例並びに上記配向膜材料の例示から判るように、上記配向膜１１・２１として水平配向膜を用いた場合を例に挙げて説明した。しかしながら、本実施の形態はこれに限定されるものではなく、水平配向膜のみならず、垂直配向膜に対しても本発明の手法を採用することができる。
【０２０４】
上記配向膜１１・２１として垂直配向膜を用いる場合、配向膜材料としては、例えば、垂直配向膜の材料として用いられるジアミンモノマーと、前記したイオン包接化合物（環状化合物）を含むジアミンモノマーとを共重合させてなる化合物を用いることができる。
【０２０５】
上記配向膜材料としては、例えば、下記構造式（１９）
【０２０６】
【化１６】
2010122511.tif 000031
【０２０７】
（式中、ｖは２〜３００の整数を表す）
で示される化合物を用いることができる。
【０２０８】
上記構造式（１９）で示される化合物は、以下の合成スキームに示すように、例えば、テトラカルボン酸二無水物と、前記構造式（５）で示されるジアミンモノマーと、ｐ−フェニレンジアミンとを、窒素雰囲気下、室温で反応させることにより得ることができる。
【０２０９】
なお、これら各モノマーは、テトラカルボン酸二無水物のモノマー導入モル比１．０、前記構造式（５）で示されるジアミンモノマーのモノマー導入モル比０．５、ｐ−フェニレンジアミンのモノマー導入モル比０．５の割合で使用した。
【０２１０】
【化１７】
2010122511.tif 000032
【０２１１】
また、本実施の形態では、基板１０・２０の両方に、液晶層３０に電界を印加するための電極１２・２２が設けられている場合を例に挙げて説明したが、本実施の形態はこれに限定されるものではない。上記液晶層３０に電界を印加する電極は、上記基板１０・２０の少なくとも一方に設けられていればよく、上記液晶セル１は、例えば、何れか一方の基板に櫛歯電極を備えている構成を有していてもよい。
【０２１２】
何れにしても、本実施の形態によれば、以上のように、保持電圧の低下を抑制することができる、信頼性の高い液晶セルおよび配向膜を提供することができる。また、本実施の形態によれば、上記液晶セルを用いることで、保持電圧の低下を抑制することができる、信頼性の高い液晶表示装置を提供することができる。
【０２１３】
本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。すなわち、請求項に示した範囲で適宜変更した技術的手段を組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【０２１４】
上記液晶セルの評価方法によれば、液晶セルの保持電圧の低下を、シミュレーションにより評価することができるとともに、ＶＨＲの低下に影響する液晶セルの離脱エネルギーを求めることができる。したがって、ＶＨＲの低下を改善することができ、信頼性の高い液晶セル、液晶表示装置、およびそのような液晶セルや液晶表示装置を実現することができる配向膜等の材料を提供することができる。上記液晶セルや液晶表示装置は、信頼性が高く、液晶テレビ、ＤＩＤ（デジタルインフォメーションディスプレイ）等の、ＡＶ機器、ＯＡ機器、携帯端末における表示装置等に好適に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【０２１５】
【図１】本発明の実施の一形態にかかる液晶表示装置における液晶セルの概略構成を模式的に示す断面図である。
【図２】（ａ）〜（ｃ）は、陽イオンを液晶層中に含む液晶セルのイオン挙動を模式的に示す断面であり、（ａ）は短絡状態でのイオン挙動を示す断面図であり、（ｂ）はパルス電圧印加状態でのイオン挙動を示す断面図であり、（ｃ）はパルス電圧印加後の開放期間におけるイオン挙動を示す断面図である。
【図３】（ａ）は、式（１）から算出された、パルス電圧印加後の開放時間に対する保持電圧と、図２（ａ）に示す液晶セルによる実測データとの関係を示すグラフであり、（ｂ）は、式（１）から算出された、パルス電圧印加後の開放時間に対する保持電圧と、ＣＲサンプルにおける実測データとの関係を示すグラフである。
【図４】（ａ）は、液晶セル（１）の吸着速度のアレニウスプロットおよび分率を示すグラフであり、（ｂ）は、液晶セル（１）の脱離速度のアレニウスプロットおよび分率を示すグラフである。
【図５】（ａ）は、液晶セル（２）の吸着速度のアレニウスプロットおよび分率を示すグラフであり、（ｂ）は、液晶セル（２）の脱離速度のアレニウスプロットおよび分率を示すグラフである。
【図６】環状化合物が、イオンを包接して安定化している様子を模式的に示す図である。
【図７】式（１）から算出された、パルス電圧印加後の開放時間に対する保持電圧と、上記液晶セル（３）を用いたその実測データとを示すグラフである。
【図８】式（１）から算出された、パルス電圧印加後の開放時間に対する保持電圧と、液晶セル（４）を用いたその実測データとを示すグラフである。
【図９】吸着エネルギーを０．６ｅＶとしたときのＶＨＲと離脱エネルギーとの関係を示すグラフである。
【図１０】電圧保持率と使用時間との関係を示すグラフである。
【図１１】特許文献２に記載の液晶パネルの概略構成を模式的に示す断面図である。
【図１２】特許文献１に記載の液晶パネルの概略構成を模式的に示す断面図である。
【符号の説明】
【０２１６】
１    液晶セル
１０    基板
１１    配向膜
１１ａ  界面
１２    電極
２０    基板
２１    配向膜
２１ａ  界面
２２    電極
３０    液晶層
４１    不純物イオン（イオン）
４２    環状化合物
【図１】
2010122511.tif 000034
【図２】
2010122511.tif 000035
【図３】
2010122511.tif 000036
【図４】
2010122511.tif 000037
【図５】
2010122511.tif 000038
【図６】
2010122511.tif 000039
【図７】
2010122511.tif 000040
【図８】
2010122511.tif 000041
【図９】
2010122511.tif 000042
【図１０】
2010122511.tif 000043
【図１１】
2010122511.tif 000044
【図１２】
2010122511.tif 000045