(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光反応性の配向制御膜に用いられる配向膜材料であって、
前記配向膜材料が、シクロブタンテトラカルボン酸二無水物及びその誘導体とジアミン化合物からなるポリアミック酸またはポリイミドとからなり、
前記シクロブタンテトラカルボン酸二無水物及びその誘導体が、下記一般式で示される化合物１から化合物３（但し、Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４はそれぞれ独立に水素原子、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、フェニル基又は炭素数１〜６のアルキル基、アルコキシ基又はビニル基［−（ＣＨ2）ｍ−ＣＨ＝ＣＨ2，ｍ＝０，１，２］、又はアルキニル基［−（ＣＨ2）ｍ−ＣＨ≡ＣＨ，ｍ＝０，１，２］）からなる化合物群から選択される化合物の少なくとも１種を含有し、
前記ジアミン化合物が、下記一般式で示される化合物５から化合物１８、化合物２１、または化合物２２（但し、化合物５から化合物１８のＲ１〜Ｒ８はそれぞれ独立に水素原子、フッ素原子、塩素原子、または炭素数１〜６のアルキル基、アルコキシ基、又はビニル基［−（ＣＨ2）ｍ−ＣＨ＝ＣＨ2，ｍ＝０，１，２］、またはアルキニル基［−（ＣＨ2）ｍ−ＣＨ≡ＣＨ，ｍ＝０，１，２］を示す。また、化合物１０〜１２においてＸは−ＣＨ2−，−ＮＨ−，−ＣＯ−，−Ｏ−，または−Ｓ−の結合基を示す。また、化合物２１、２２のＲ１はそれぞれ独立に炭素数１〜６のアルキル基を示す。）からなる化合物群から選択される化合物の少なくとも１種を含有する配向膜材料。
【化１】
0005594835.tif 000059
【化２】
0005594835.tif 000060
【化３】
0005594835.tif 000061
【化５】
0005594835.tif 000062
【化６】
0005594835.tif 000063
【化７】
0005594835.tif 000064
【化８】
0005594835.tif 000065
【化９】
0005594835.tif 000066
【化１０】
0005594835.tif 000067
【化１１】
0005594835.tif 000068
【化１２】
0005594835.tif 000069
【化１３】
0005594835.tif 000070
【化１４】
0005594835.tif 000071
【化１５】
0005594835.tif 000072
【化１６】
0005594835.tif 000073
【化１７】
0005594835.tif 000074
【化１８】
0005594835.tif 000075
【化２１】
0005594835.tif 000076
【化２２】
0005594835.tif 000077
【請求項２】
前記ジアミン化合物が、さらに、下記一般式で示される化合物１９または化合物２０（化合物１９及び化合物２０のＲ１、Ｒ２はそれぞれ独立に水素原子、フッ素原子、塩素原子、または炭素数１〜６のアルキル基、アルコキシ基、またはビニル基［−（ＣＨ2）ｍ−ＣＨ＝ＣＨ2，ｍ＝０，１，２］、またはアルキニル基［−（ＣＨ2）ｍ−ＣＨ≡ＣＨ，ｍ＝０，１，２］を示す。また、化合物２０のＲ３、Ｒ４はそれぞれ独立に炭素数１〜６のアルキル基を示す。）からなる化合物群から選択される化合物の少なくとも１種を含有する請求項１に記載の配向膜材料。
【化１９】
0005594835.tif 000078
【化２０】
0005594835.tif 000079
【請求項３】
光反応性の配向制御膜に用いられる配向膜材料であって、
前記配向膜材料が、シクロブタンテトラカルボン酸二無水物及びその誘導体とジアミン化合物からなるポリアミック酸またはポリイミドとからなり、
前記シクロブタンテトラカルボン酸二無水物及びその誘導体が、下記一般式で示される化合物１（但し、Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４はそれぞれ独立に水素原子、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、フェニル基又は炭素数１〜６のアルキル基、アルコキシ基又はビニル基［−（ＣＨ2）ｍ−ＣＨ＝ＣＨ2，ｍ＝０，１，２］、又はアルキニル基［−（ＣＨ2）ｍ−ＣＨ≡ＣＨ，ｍ＝０，１，２］）を含有し、
前記ジアミン化合物が、下記一般式で示される化合物７（但し、化合物７のＲ１〜Ｒ２はそれぞれ独立に水素原子、フッ素原子、塩素原子、または炭素数１〜６のアルキル基、アルコキシ基、又はビニル基［−（ＣＨ2）ｍ−ＣＨ＝ＣＨ2，ｍ＝０，１，２］、またはアルキニル基［−（ＣＨ2）ｍ−ＣＨ≡ＣＨ，ｍ＝０，１，２］を示す。)および化合物１９（化合物１９のＲ１、Ｒ２はそれぞれ独立に水素原子、フッ素原子、塩素原子、または炭素数１〜６のアルキル基、アルコキシ基、またはビニル基［−（ＣＨ2）ｍ−ＣＨ＝ＣＨ2、ｍ＝０，１，２］、またはアルキニル基［−（ＣＨ2）ｍ−ＣＨ≡ＣＨ，ｍ＝０，１，２］を示す。）を含有する配向膜材料。
【化１】
0005594835.tif 000080
【化７】
0005594835.tif 000081
【化１９】
0005594835.tif 000082
【請求項４】
前記シクロブタンテトラカルボン酸二無水物及びその誘導体が、さらに、下記一般式で示される化合物１（但し、Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４はそれぞれ独立に水素原子、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、フェニル基または炭素数１〜６のアルキル基、アルコキシ基又はビニル基［−（ＣＨ2）ｍ−ＣＨ＝ＣＨ2，ｍ＝０，１，２］、またはアルキニル基［−（ＣＨ2）ｍ−ＣＨ≡ＣＨ，ｍ＝０，１，２］）からなる化合物群から選択される化合物の１種を含有する請求項１に記載の配向膜材料。
【化１】
0005594835.tif 000083
【請求項５】
光反応性の配向制御膜に用いられる配向膜材料であって、
前記配向膜材料が、シクロブタンテトラカルボン酸二無水物及びその誘導体とジアミン化合物からなるポリアミック酸またはポリイミドとからなり、
前記シクロブタンテトラカルボン酸二無水物及びその誘導体が、下記一般式で示される化合物１（但し、Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４はそれぞれ独立に水素原子、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、フェニル基又は炭素数１〜６のアルキル基、アルコキシ基又はビニル基［−（ＣＨ2）ｍ−ＣＨ＝ＣＨ2、ｍ＝０，１，２］、又はアルキニル基［−（ＣＨ2）ｍ−ＣＨ≡ＣＨ、ｍ＝０，１，２］）を含み、
前記ジアミン化合物が、下記一般式で示される化合物４および化合物４４、または、化合物１６および化合物１８（但し、化合物４、１６、１８のＲ１〜Ｒ６はそれぞれ独立に水素原子、フッ素原子、塩素原子、または炭素数１〜６のアルキル基、アルコキシ基、又はビニル基［−（ＣＨ2）ｍ−ＣＨ＝ＣＨ2、 ｍ＝０，１，２］、またはアルキニル基［−（ＣＨ2）ｍ−ＣＨ≡ＣＨ，ｍ＝０，１，２］を示す。）を含有する配向膜材料（但し、Ｒ１〜Ｒ４がすべて水素原子である化合物１を含む場合、及び１，３−ジメチル−１，２，３，４−シクロブタンテトラカルボン酸二無水物を含む場合を除く）。
【化１】
0005594835.tif 000084
【化４】
0005594835.tif 000085
【化１６】
0005594835.tif 000086
【化１８】
0005594835.tif 000087
【化４４】
0005594835.tif 000088
【請求項６】
光反応性の配向制御膜に用いられる配向膜材料であって、
前記光反応性の配向制御膜が、シクロブタンテトラカルボン酸二無水物及びその誘導体とジアミン化合物からなるポリアミック酸またはポリイミドとからなり、
前記シクロブタンテトラカルボン酸二無水物及びその誘導体が、下記一般式で示される化合物２または３（但し、Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４はそれぞれ独立に水素原子、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、フェニル基または炭素数１〜６のアルキル基、アルコキシ基またはビニル基［−（ＣＨ2）ｍ−ＣＨ＝ＣＨ2、ｍ＝０，１，２］、またはアルキニル基［−（ＣＨ2）ｍ−ＣＨ≡ＣＨ、ｍ＝０，１，２］）からなる化合物群から選択される化合物の少なくとも一種を含有し、
前記ジアミン化合物が、下記一般式で示される化合物４から化合物２２（但し、化合物５から化合物１８のＲｌ〜Ｒ８はそれぞれ独立に水素原子、フッ素原子、塩素原子、または炭素数１〜６のアルキル基、アルコキシ基、またはビニル基［−（ＣＨ2）ｍ−ＣＨ＝ＣＨ2、ｍ＝０，１，２］、またはアルキニル基［−（ＣＨ2）ｍ−ＣＨ≡ＣＨ、ｍ＝０、１、２］を示す。また、化合物１０〜１２においてＸは−ＣＨ2−，−ＮＨ−，−ＣＯ−，−Ｏ−，−Ｓ−の結合基を示す。また、化合物２１、２２のＲ１はそれぞれ独立に炭素数１〜６のアルキル基を示す。また、化合物４、化合物１９及び化合物２０のＲ１、Ｒ２はそれぞれ独立に水素原子、フッ素原子、塩素原子、又は炭素数１〜６のアルキル基、アルコキシ基、又はビニル基［−（ＣＨ2）ｍ−ＣＨ−ＣＨ2、ｍ＝０，１，２］、又はアルキニル基［−（ＣＨ2）ｍ−ＣＨ≡ＣＨ、ｍ＝０，１，２］を示す。また、化合物２０のＲ３、Ｒ４はそれぞれ独立に炭素数１〜６のアルキル基を示す。）からなる化合物群から選択される化合物の少なくとも１種を含有することを特徴とする配向膜材料。
【化２】
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【化３】
0005594835.tif 000090
【化４】
0005594835.tif 000091
【化５】
0005594835.tif 000092
【化６】
0005594835.tif 000093
【化７】
0005594835.tif 000094
【化８】
0005594835.tif 000095
【化９】
0005594835.tif 000096
【化１０】
0005594835.tif 000097
【化１１】
0005594835.tif 000098
【化１２】
0005594835.tif 000099
【化１３】
0005594835.tif 000100
【化１４】
0005594835.tif 000101
【化１５】
0005594835.tif 000102
【化１６】
0005594835.tif 000103
【化１７】
0005594835.tif 000104
【化１８】
0005594835.tif 000105
【化１９】
0005594835.tif 000106
【化２０】
0005594835.tif 000107
【化２１】
0005594835.tif 000108
【化２２】
0005594835.tif 000109
【請求項７】
前記光反応性の配向制御膜が、シクロブタンテトラカルボン酸二無水物及びその誘導体とジアミン化合物からなるポリアミック酸又はポリイミドの繰り返し構造を少なくとも５０％以上含んでいることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の配向膜材料。
【請求項８】
前記配向膜材料として、さらに、ＮＭＰ、γブチルラクトンまたはブチルセロソルブを含む請求項１乃至７のいずれか１項に記載の配向膜材料。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光配向法を適用する配向膜材料とこの配向膜材料を用いて形成した配向膜を備えた液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
通常、液晶表示装置の表示は、一対の基板間に挟まれた液晶層の液晶分子に電界を印加することにより液晶分子の配向方向を変化させ、それにより生じた液晶層の光学特性の変化により行われる。
【０００３】
従来、画素毎に薄膜トランジスタ等のスイッチング素子を備えた、所謂アクティブ駆動型液晶表示装置は、液晶層を挟持する一対の基板のそれぞれに電極を設け、液晶層に印加する電界の方向が基板界面に対してほぼ垂直になるように設定され、液晶層を構成する液晶分子の光旋光性を利用して表示を行うツイステッドネマチック（Twisted Nematic：ＴＮ）表示方式に代表される。このＴＮ方式の液晶表示装置においては視野角が狭いことが最大の課題とされている。
【０００４】
一方、一対の基板の一方に形成した櫛歯電極を用いて発生する電界が当該基板面にほぼ平行な成分を有するようにして液晶層を構成する液晶分子をほぼ基板と平行な面内で回転動作させ、液晶層の複屈折性を用いて表示を行うＩＰＳ方式が、下記特許文献１、特許文献２等に開示されている。このＩＰＳ方式は液晶分子の面内スイッチングに起因して従来のＴＮ方式に比べて視野角が広く、低負荷容量である、などの利点があり、ＴＮ方式に代わる新たな液晶表示装置として有望視され近年急速に進歩している。
【０００５】
なお、下記特許文献１には、スペーサビーズと液晶層との間に、偏光照射により液晶配向能を付与する材料を用いて配向膜を形成することによって、コントラストを３２０とした液晶表示装置が記載され、また、下記特許文献２には、直線偏光を高分子膜に照射する配向方法によりコントラストを２５０とした液晶表示装置が記載されている。
【０００６】
このような視角特性（輝度コントラスト比、階調・色調反転）に優れ、表示の明るいＩＰＳ方式の液晶表示装置（以下「ＩＰＳ−ＴＦＴ−ＬＣＤ」という。）は、表示領域が大きなモニターやテレビなどへ向けた有力な技術である。
【０００７】
液晶表示装置では、液晶層を挟持する一対の基板の当該液晶層との界面には液晶配向制御能を付与した配向制御膜が形成される。しかし、今後２０型以上のより大きな画面に対応したＩＰＳ−ＴＦＴ−ＬＣＤを実用化するには、サイズの大きい表示装置（大型パネル）用の新しい構造やプロセスの開発が必要である。
【０００８】
特に、液晶層に対面する表面に段差構造が多いＩＰＳ−ＴＦＴ−ＬＣＤにおいては、配向制御膜に大画面にわたって均一な配向処理を施すことは困難である。配向制御膜に配向処理を施す際のマージンは、従来型のＴＮ方式、とりわけ現在主流のノーマリオープン型ＴＮ方式（低電圧で明表示、高電圧で暗表示）に比べて著しく狭い。マージンが狭い理由は以下の（１）（２）（３）に説明する３点である。
【０００９】
（１）段差構造
ＩＰＳ−ＴＦＴ−ＬＣＤにおいては、原理上数μｍ程度の幅を持つ細長い電極（櫛歯電極（Inter digital electrode ）と称する場合もある）を多数配設する必要がある。そのため、微細な段差構造が形成される。
【００１０】
段差の大きさは、電極の厚みやその上に形成される各種の膜の形状により決まるが、通常１０ｎｍ以上である。高透過率画素構造では、無機絶縁膜が厚く形成されており、無機絶縁膜以下の段差凹凸はある程度平坦化されている。
【００１１】
したがって、高透過率画素構造の配向制御膜の段差は、主に有機絶縁膜上の電極に起因している。これらの膜の最上層にポリイミド等の高分子膜からなる配向制御膜（配向膜とも称する）が形成される。
【００１２】
従来の量産技術においては、この配向制御膜上をラビング処理し、液晶配向能（初期配向）を付与する。一方で、ラビング用の布は、太さが１０〜３０μｍ程度の細い繊維を束ねて構成されており、実質的にはこの細い繊維一本一本が、配向膜の局所的な部分に一定方向の剪断力を与えることで液晶配向能を付与する処理がなされる。
【００１３】
繊維としては、数ミクロン程度の極細繊維も存在するが、ラビング用としてはある程度の摩擦力を付与するための剛性が要求されることから、このような極細繊維を用いたものは実用化されていない。
【００１４】
ＩＰＳ方式での電極間隔も上記繊維の径と同程度の１０〜３０μｍ程度であるため、段差近傍のラビングは十分になされず、配向が乱れやすい。この配向の乱れは黒レベルの上昇、ならびにそれによるコントラスト比の低下や、輝度の不均一性といった画質の低下を引き起こす。
【００１５】
（２）配向角
ＩＰＳ−ＴＦＴ−ＬＣＤにおいては、初期配向方向は原理上電極が伸びた方向、或いはそれと垂直な方向からある一定以上の角度をもってずらして設定する必要がある。ここで電極とは、信号配線電極、画素内の共通電極、画素電極を指す。
【００１６】
初期配向の方向をラビングで規定するには、前述のように１０〜３０μｍ程度の繊維で所定角度方向に擦る必要があるが、信号配線電極、画素内の共通電極、画素電極といった一定方向に伸びた配線とその端部の段差により、設定の角度から段差方向に繊維が引きずられてしまい配向が乱れ、それによる黒レベルの上昇などの画質低下を引き起こす。
【００１７】
（３）暗レベルの沈み込み
ＩＰＳ−ＴＦＴ−ＬＣＤの特徴の一つとして、暗レベル（黒表示）の沈み込みが良好である点が挙げられる。そのため、他の方式に比較して配向の乱れが目立ちやすい。
【００１８】
従来のノーマリオープン型ＴＮ方式では、暗レベルが高電圧を印加した状態で得られる。この場合、高電圧では、液晶分子のほとんどが基板面に垂直な一方向である電界方向に揃っており、その液晶分子配列と偏光板の配置との関係で、暗レベルが得られている。したがって、暗レベルの均一性は原理上低電圧時の初期配向状態にはあまり依存しない。
【００１９】
さらに、人間の目は、輝度のムラを輝度の相対的な比率として認識し、かつ対数スケールに近い反応をするため、暗レベルの変動には敏感である。この観点からも高電圧で、強制的に一方向に液晶分子を配列させる従来のノーマリオープン型ＴＮ方式では、初期配向状熊に鈍感になり有利である。
【００２０】
一方、ＩＰＳ方式では、低電圧或いは電圧ゼロにおいて暗レベルの表示をするため、初期配向状態の乱れには敏感である。特に、液晶分子配向方向を上下基板上で互いに平行とするホモジニアス配列とし、かつ一方の偏光板の光透過軸をその液晶分子配向方向に平行、他方の偏光板を直交とした配置（複屈折モードと呼ばれる）では、液晶層に入射した偏光光は、直線偏光をほとんど乱されずに伝搬する。このことは暗レベルを沈み込ませるのに有効である。複屈折モードの透過率Ｔは、一般に、次の式で表せる。
【００２１】
Ｔ＝Ｔ0・sin2｛２θ(Ｅ)｝・sin2｛(π・deff・Δｎ)／λ｝
【００２２】
ここで、Ｔ0は係数で、主として液晶パネルに使用される偏光板の透過率で決まる数値、θ(Ｅ)は液晶分子の配向方向（液晶層の実効的な光軸）と偏光透過軸のなす角度、Ｅは印加電界強度、deffは液晶層の実効的な厚さ、Δｎは液晶の屈折率異方性、λは光の波長を表す。
【００２３】
また、ここで、液晶層の実効的な厚さdeff 液晶の屈折率異方性Δｎの積、すなわちdeff・Δｎをリタデーションという。なお、ここでの液晶層の厚さdeffは液晶層全体の厚さではなく、電圧が印加されたとき、実際に配向方向を変える液晶層の厚さに相当する。
【００２４】
何故なら、液晶層の界面近傍の液晶分子は、界面でのアンカリングの影響により、電圧が印加されてもその配向方向を変えないためである。したがって、基板によって挟持された液晶層全体の厚さをdLCとすると、この厚さｄＬＣとｄｅｆｆの間には、常にｄｅｆｆ＜ｄＬＣの関係があり、その差は液晶パネルに用いる液晶材料と、液晶層と接する界面、例えば、配向膜材料の種類によって異なるが、概ね２０ｎｍ〜４０ｎｍ程度と見積もることができる。
【００２５】
上記の式から明らかなように、電界強度に依存するのはsin2｛２θ(Ｅ)｝の項であり、角度θを電界強度Ｅに応じて変えることで輝度が調整できる。
【００２６】
ノーマリークローズ型にするには、電圧無印加時にθ＝０度となるよう偏光板を設定するため、初期配向方向の乱れに敏感になるように作用する。
【００２７】
このようにＩＰＳ方式では、配向均一性が非常に重要な要素であり、現在用いられているラビング法の問題が明らかになってきている。
【００２８】
一般的に、ラビング配向処理には摩擦により発生する静電気によるＴＦＴ破損やラビング布の毛先の乱れや塵による配向乱れによる表示不良、さらにはラビング布の交換頻度が多いなどラビング処理法に関わる問題が多い。
【００２９】
これらのラビング配向処理の問題を解決する目的で、ラビングなしで液晶の配向させるいわゆる「ラビングレス」配向法が検討され、様々な方法が提案されている。そのなかでも、偏光した紫外線等を高分子膜の表面に照射し、ラビング処理をすることなく液晶分子を配向させる光配向法が提案されている。
【００３０】
その例として、下記非特許文献１に開示された方法は、従来のラビング処理を必要とせず、偏光した光照射により一定方向に液晶を配向させることが特徴である。
【００３１】
この光配向法によれば、ラビング法による膜表面の傷や静電気等の問題がなく、また工業的な生産を考慮した際の製造プロセスとしてより簡便であることが利点であり、今後のラビング処理を用いない新たな液晶配向処理方法として注目されている。
【００３２】
これまでの報告で使用されている液晶配向膜材料として、偏光した光に対する光化学的感度を得る必要性から、高分子の側鎖に光反応性基を導入した高分子化合物を用いることが提案されている。
【００３３】
その代表的な例として、ポリビニルシンナメートが挙げられるが、この場合光照射による側鎖部分での二量化により高分子膜中に異方性を発現し液晶を配向させるものと考えられている。
【００３４】
また、その他として、高分子材料中に低分子の二色性アゾ色素を分散し、この膜表面に対して偏光した光を照射することで一定の方向に液晶分子を配向させうることが提案されている。
【００３５】
またさらには、特定のポリイミド膜に偏光した紫外線等を照射することによって液晶分子が配向することが報告されている。この場合光照射により、一定方向のポリイミド主鎖が分解することにより液晶配向を発現しているものと考えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００３６】
【特許文献１】特許第３３０３７６６号明細書
【特許文献２】特開平１１-２１８７６５号公報
【非特許文献】
【００３７】
【非特許文献１】ギボンズら、「ネイチャー」３５１巻、４９ページ（１９９１年）（W.M. Gibbons et al., Nature, 351, 49(1991) ）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００３８】
このように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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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、あるいは光に対する信頼性の面で課題が残されている。
【００４２】
さらに、特定のポリイミドに偏光した紫外線を照射する方法においては、ポリイミド自体としては、耐熱性等の信頼性は高いものの、その配向機構が光による分解に起因していると考えられることから、実用面において十分な信頼性を確保するのが困難である。
【００４３】
すなわち、今後この偏光照射を用いた液晶配向を実際に応用する場合には、液晶を単に初期的に配向させるだけでなく、信頼性の観点から、より安定な配向を発現させることが必要とされる。
【００４４】
また、実際の工業的な応用を考えた場合、熱的にも安定な高分子構造を選択することが望まれている。これらの点で、従来光照射による液晶配向に対して提案されている高分子材料は、配向力及びその安定性の面で必ずしも十分ではなく、光照射によるラビングレス配向を実現する大きな課題となっているのが実情である。
【００４５】
したがって、本発明の目的は、以上のようなＩＰＳ−ＴＦＴ−ＬＣＤの固有の問題である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特に大型の液晶表示装置を提供することにある。
【００４６】
また、本発明の他の目的は、量産性に優れた高画質・高精細度の液晶表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００４７】
上記目的を達成するため、本発明は、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、前記一対の基板の一方の基板に形成され、前記液晶層に印加するための電極群及びこれらの電極に接続された複数のアクティブ素子と、前記液晶層と前記一対の基板の少なくともどちらか一方の基板の間に配置された配向制御膜と、前記一対の基板の少なくともどちらか一方の基板に形成され前記液晶層の分子配向状態に応じて光学特性を変える偏光手段とを有し、前記配向制御膜の少なくとも一方が、光反応性のポリイミド及び／又はポリアミック酸からなり、ほぼ直線に偏光した光を照射して配向制御膜を形成することを特徴とする。
【００４８】
また、本発明は、前記液晶層に印加される電界が、前記電極群の形成された基板面に対してほぼ平行であることを特徴とする。
【００４９】
また、本発明は、配向制御膜上の液晶層中の液晶分子の長軸方向が、光照射したほぼ直線に偏光した偏光軸と平行又は直交(垂直)していることを特徴とする。特に、光反応性の配向制御膜が、酸無水物として少なくともシクロブタンテトラカルボン酸二無水物、ジアミンとして少なくとも芳香族ジアミン化合物から構成されるポリアミック酸又はポリイミドであることが望ましい。
【００５０】
また、前記シクロブタンテトラカルボン酸二無水物及びその誘導体が、下記一般式〔化合物１〕〜〔化合物３〕で示される化合物であることを特徴とする。
【化１】
0005594835.tif 000002
【化２】
0005594835.tif 000003
【化３】
0005594835.tif 000004
（但し、Ｒ1，Ｒ2，Ｒ3，Ｒ4はそれぞれ独立に水素原子、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、フェニル基又は炭素数１〜６のアルキル基、アルコキシ基又はビニル基[−(ＣＨ2)m−ＣＨ＝ＣＨ2,ｍ＝０，１，２]、又はアセチル基[−(ＣＨ2)m−ＣＨ≡ＣＨ2,ｍ＝０，１，２]）
【００５１】
また、前記芳香族ジアミン化合物が、下記一般式〔化合物４〕〜〔化合物２２〕からなる化合物群から選択される化合物の少なくとも１種を含有することを特徴とする。
【化４】
0005594835.tif 000005
【化５】
0005594835.tif 000006
【化６】
0005594835.tif 000007
【化７】
0005594835.tif 000008
【化８】
0005594835.tif 000009
【化９】
0005594835.tif 000010
【化１０】
0005594835.tif 000011
【化１１】
0005594835.tif 000012
【化１２】
0005594835.tif 000013
【化１３】
0005594835.tif 000014
【化１４】
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【化１５】
0005594835.tif 000016
【化１６】
0005594835.tif 000017
【化１７】
0005594835.tif 000018
【化１８】
0005594835.tif 000019
【化１９】
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【化２０】
0005594835.tif 000021
【化２１】
0005594835.tif 000022
【化２２】
0005594835.tif 000023
（但し、化合物４から化合物１９のＲ1〜Ｒ8及び化合物２０のＲ1、Ｒ2はそれぞれ独立に水素原子、フッ素原子、塩素原子、又は炭素数１〜６のアルキル基、アルコキシ基、又はビニル基[−(ＣＨ2)m−ＣＨ＝ＣＨ2,ｍ＝０，１，２]、又はアセチル基[−(ＣＨ2)m−ＣＨ≡ＣＨ2,ｍ＝０，１，２]を示す。また、化合物１０〜１２においてＸは−ＣＨ２−,−ＮＨ−,−ＣＯ−,−Ｏ−,−Ｓ−の結合基を示す。また、化合物２０のＲ3、Ｒ4及び化合物２１、２２のＲ1はそれぞれ独立に炭素数１〜６のアルキル基を示す。）
【００５２】
また、配向制御膜の膜厚を１ｎｍから１００ｎｍのように薄膜にすることにより、光の透過性が向上すること、さらに偏光照射による光反応の効率が向上し効果的である。また、液晶表示装置を作製した場合にも、液晶を駆動する電圧を有効に液晶層に印加するのに効果的である。
【００５３】
さらに、電極上の配向制御膜の膜厚が１ｎｍ〜５０ｎｍ、さらに１ｎｍ〜３０ｎｍと薄膜化することにより液晶表示装置の各画素内の電極／配向制御膜／液晶層／配向制御膜／電極の間に残留する直流電圧成分（いわゆる残留ＤＣ電圧）を低減することが可能となり、ひいては残像、焼き付き特性が向上するなど効果的である。
【００５４】
また、本発明は、液晶表示装置の液晶層のプレチルト角が１度以下であることに特徴がある。また、従来のラビング配向法では、電極段差端部がラビング布の繊維のガイドとして作用し、段差部が伸びた方向に繊維が引き込まれたり、段差のコーナー部に繊維が届かず配向処理ができず配向不良が生じたりする。
【００５５】
特に、画素電極、又は共通電極、又は共通電極配線の少なくとも一方が透明な電極で構成されている場合には、電極段差近傍の配向状態が目立つため、本発明が有効である。
【００５６】
特に、透明電極がイオンドープ酸化チタン膜、又はイオンドープ酸化亜鉛膜(ＺｎＯ)で構成されている場合には、本発明が有効に作用する。
【００５７】
また、一方で画素電極及びそれと対向する共通電極が、お互いに平行に配置されジグザグな屈曲構造からなる場合には、液晶配向膜が下地の有機絶縁膜との密着性に劣る場合があり、従来のラビング配向処理を施すと、配向膜の剥がれなどの表示不良を引き起こす場合がある。このような場合には本発明は有効である。
【００５８】
また、本発明は、共通電極及び／又は画素電極が、有機絶縁膜上に形成され、その有機絶縁膜及び電極上に液晶配向膜が形成されている場合に、特に有効である。
【００５９】
また、本発明は、液晶層と前記一対の基板上に形成されている配向制御膜との二つの界面における液晶分子の配向制御方向がほぼ同一方向であることに特徴を有する。
【００６０】
そして、本発明は、液晶配向膜に偏光照射することにより液晶配向処理を付与することを特徴とする。
【００６１】
本発明によれば、配向処理に用いる偏光の光波長が２００から４００ｎｍの範囲であることを特徴とする。さらに、本発明は、配向処理に用いるほぼ直線に偏光した第一の波長の光と、第二の波長の光の少なくとも２種類の波長の偏光を用いる場合にさらに有効である。
【００６２】
また、本発明は、液晶配向制御膜のガラス転移温度が２５０℃以上であることを特徴とする。
【００６３】
さらに、本発明は、液晶配向膜に偏光照射により液晶配向能を付与する場合に、加熱、赤外線照射、遠赤外線照射、電子線照射、放射線照射のうち少なくとも一つの処理を加えることにより、さらに有効に作用する。配向制御膜に偏光照射することにより液晶配向能を付与する際に、加熱、赤外線照射、遠赤外線照射、電子線照射、放射線照射を加えることにより、偏光照射による液晶配向能付与を加速、さらには架橋反応などを誘起することにより、液晶配向能を促進、安定化するのに効果的である。
【００６４】
特に、加熱、赤外線照射、遠赤外線照射、電子線照射、放射線照射のうち少なくとも一つの処理を偏光照射処理と時間的な重なりをもって行うことにより、本発明はさらに有効に作用する。
【００６５】
また、配向制御膜のイミド化焼成処理と偏光照射処理を時間的な重なりをもって行うことによっても、本発明は有効に作用する。特に、液晶配向膜に偏光照射に加え、加熱、赤外線照射、遠赤外線照射、電子線照射、放射線照射のうち少なくとも一つの処理を行う場合に、配向制御膜の温度が１００°Ｃ〜４００°Ｃの範囲であること、さらには１５０°Ｃ〜３００°Ｃの範囲であることが望ましい。
【００６６】
また、加熱、赤外線照射、遠赤外線照射の処理は、配向制御膜のイミド化焼成処理と兼用することも可能であり有効である。
【００６７】
また、本発明において、目標とするコントラストは、５００：１以上であり、目標とする残像が解消される時間は、５分以内であることとする。なお、残像の解消される時間は下記の実施形態において定義される方法にて決定される。なお、本発明は、目標とするコントラストが５００：１以上の高コントラストにより高画質化されているために、従来の目標とするコントラストが約２００：１の低コントラストの残像評価に比べて残像の消失の判断基準が厳しく、目標とする残像が解消される時間を５分以内とした。
【００６８】
以上説明したように、本発明によれば、ＩＰＳ方式の液晶表示装置において、配向処理の製造マージンが狭いという固有の問題を解決し、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、量産性に優れ、かつ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ことができる。
【発明の効果】
【００６９】
以上説明したように、本発明によれば、ＩＰＳ方式の液晶表示装置において、配向処理の製造マージンが狭いという固有の問題を解決し、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、量産性に優れ、かつ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ことができる。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】本発明による液晶表示装置の第１の実施の形態の画素構成を説明する画素部分の断面図。
【図２】本発明による液晶表示装置の第１の実施の形態の画素構成を説明する画素部分の平面図及び断面図。
【図３】本発明による液晶表示装置の第２の実施の形態の画素構成を説明する画素部分の断面図。
【図４】本発明による液晶表示装置の第２の実施の形態である液晶表示装置の画素構成を説明する画素部分の平面図及び断面図。
【図５】本発明による液晶表示装置の第３の実施の形態の画素構成を説明する画素部分の断面図。
【図６】本発明による液晶表示装置の第４の実施の形態の画素構成を説明する画素部分の断面図。
【図７】本発明による液晶表示装置の第５の実施の形態である液晶表示装置の画素構成を説明する画素部分の断面図。
【図８】本発明による液晶表示装置の第５の実施の形態である液晶表示装置の画素構成を説明する画素部分の平面図。
【発明を実施するための形態】
【００７１】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。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。
【００７２】
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の形態において定義される方法にて決定される。なお、本発明は、目標とするコントラストが５００：１以上の高コントラストにより高画質化されているために、従来の目標とするコントラストが約２００：１の低コントラストの残像評価に比べて残像の消失の判断基準が厳しく、目標とする残像が解消される時間を５分以内とした。
【００７３】
図１は、本発明による液晶表示装置の第１の実施の形態を説明する一画素付近の模式断面図である。
【００７４】
また、図２は本発明による液晶表示装置の第１の実施の形態を説明する一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２（ａ）は平面図、図２（ｂ）は図２（ａ）のＡ−Ａ'線に沿った断面図、図２（ｃ）は図２（ａ）のＢ−Ｂ'線に沿った断面図を示す。
【００７５】
また、図１は図２（ａ）のＡ−Ａ'線に沿った断面の一部に対応する。なお、図２（ｂ）と図２（ｃ）の断面図は、要部構成を強調して模式的に示すもので、図２（ａ）のＡ−Ａ'線、Ｂ−Ｂ'線の切断部に一対一で対応しない。例えば、図２（ｂ）では図１に示す半導体膜１１６は図示せず、図２（ｃ）では対向電極とコモン配線１２０を接続するスルーホールは一箇所のみを代表して示してある。
【００７６】
本実施の形態の液晶表示装置では、アクティブマトリクス基板としてガラス基板１０１上には、Ｃｒ（クロム）からなるゲート電極（走査信号電極）１０４及びコモン配線（共通電極配線）１２０(図２)が配置され、このゲート電極１０４及び共通電極配線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。
【００７７】
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）の能動層として機能するようにされている。
【００７８】
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）よりなるドレイン電極（映像信号配線）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。
【００７９】
また、図２（ｃ）に模式的に示したように、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を介して共通電極配線１２０に接続するコモン電極（共通電極）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。
【００８０】
また、図２（ａ）から分かるように、平面的には一画素の領域においてその画素電極１０５に対向するように、共通電極配線１２０よりスルーホール１１８を介して引き出されている共通電極１０３が形成されている。
【００８１】
したがって、本発明の第１の実施の形態においては、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、一画素が構成される構造となっている。
【００８２】
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。
【００８３】
一方、図１に示されたように、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、遮光部（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及び遮光部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。
【００８４】
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。
【００８５】
アクティブマトリクス基板を構成するガラス基板１０１と対向電極を構成するガラス基板１０２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１１０で構成される液晶層（液晶組成物層）１１０'が配置されているように構成されている。
【００８６】
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及び対向電極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。
【００８７】
以上のようにして薄膜トランジスタを用いたアクティブマトリクス型液晶表示装置（すなわち、ＴＦＴ液晶表示装置）が構成される。
【００８８】
このＴＦＴ液晶表示装置では、液晶組成物層１１０'を構成する液晶分子１１０は、電界無印加時には、対向配置されている基板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。
【００８９】
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（ＴＦＴ）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組成物層を構成する液晶分子１１０は電界方向にその向きを変える。このとき液晶組成物層の屈折異方性と偏光板１１４の作用により本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。
【００９０】
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。
【００９１】
以上のように、第１の実施の形態によれば、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。
【００９２】
次に、本発明による液晶表示装置の第２の実施の形態を説明する。図３は、本発明による液晶表示装置の第２の実施の形態を説明する一画素付近の模式断面図である。
【００９３】
また、図４は、本発明による液晶表示装置の第２の実施の形態を説明する一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４（ａ）は平面図、図４（ｂ）は図４（ａ）のＡ−Ａ'線に沿った断面図、図４（ｃ）は図４（ａ）のＢ−Ｂ'線に沿った断面図を示す。
【００９４】
また、図３は図４（ａ）のＡ−Ａ'線に沿った断面の一部を示している。なお、図４（ｂ）と図４（ｃ）の断面図は、要部構成を強調して模式的に示すもので、図４（ａ）のＡ−Ａ'線、Ｂ−Ｂ'線の切断部に一対一で対応しない。例えば、図４（ｂ）では図３に示す半導体膜１１６は図示していない。
【００９５】
本発明の第２の実施の形態の液晶表示装置では、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。
【００９６】
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或い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（ＴＦＴ）の能動層として機能するようにされている。
【００９７】
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，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。
【００９８】
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。
【００９９】
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。
【０１００】
共通電極１０３は、ゲート絶縁膜１０７、保護絶縁膜１０８、有機保護膜１１２を貫通するスルーホール１１８を介し、共通電極配線１２０に接続している。
【０１０１】
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、平面的に一画素の領域を囲うように形成されている。
【０１０２】
また、この共通電極１０３は、有機保護膜（オーバーコート層）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、走査信号配線１０４及び能動素子である薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）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。
【０１０３】
なお、以上のように構成した単位画素（一画素）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。
【０１０４】
一方、対向基板を構成するガラス１０２にも、カラーフィルタ層１１１及びその上に形成される有機保護膜１１２、配向制御膜１０９が形成されている。
【０１０５】
また、第１の実施の形態と同様に、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。
【０１０６】
そして、ガラス基板１０１と対向基板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１１０で構成された液晶組成物層１１０'が配置されているように構成されている。また、ガラス基板１０１及び対向基板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。
【０１０７】
このように、本発明の第２の実施の形態においても、先に述べた第１の実施の形態と同様に、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。
【０１０８】
また、共通電極１０３の電気抵抗が十分低い場合には、当該共通電極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の加工を省くことができる。
【０１０９】
この第２の実施の形態では、図４（ａ）に示すように格子状に形成された共通電極１０３に囲まれた領域で一画素が構成され、画素電極１０５とあわせて一画素を４つの領域に分割するように配置されている。
【０１１０】
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、一画素が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。
【０１１１】
また、図５は、本発明による液晶表示装置の第３の実施の形態を説明する一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。
【０１１２】
図５に示すように、本実施の形態では、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。
【０１１３】
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１１０'を構成する液晶分子１１０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。
【０１１４】
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（ＴＦＴ）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１１０'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１１０は電界方向にその向きを変える。このとき液晶組成物層１１０'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。
【０１１５】
また、上記した本発明の各実施の形態においては、１つの画素における共通電極と画素電極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、画素電極と共通電極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。
【０１１６】
また、上記した本発明の各実施の形態においては、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。
【０１１７】
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よいことが知られており、光反応性の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度以下が効果的である。
【０１１８】
次に、本発明による液晶表示装置における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。本発明による配向制御膜の形成工程のフローは以下の（１）〜（４）のようになる。
【０１１９】
（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）。
【０１２０】
（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）。
【０１２１】
（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）。
【０１２２】
（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。
【０１２３】
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）〜（４）のプロセスの順番に限定されるものではなく、以下（I）（II）のような場合には、さらなる効果が期待される。
【０１２４】
（I）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、さらに効果的に配向制御膜を形成することが可能となる。
【０１２５】
（II）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。
【０１２６】
次に、本発明による液晶表示装置の製造方法の具体的な実施例について説明する。
【実施例１】
【０１２７】
第１実施例は、前記した本発明の第１の実施形態で説明した液晶表示装置に対応する。以下、本発明の第１実施例について、図１及び図２を参照して詳細に説明する。
【０１２８】
本発明の第１実施例である液晶表示装置を製造する場合において、アクティブマトリクス基板を構成するガラス基板１０１及び対向基板（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。
【０１２９】
ガラス基板１０１に形成する薄膜トランジスタはソース電極（画素電極）１０５、ドレイン電極（信号電極）１０６、ゲート電極（走査電極）１０４及び半導体膜（アモルファスシリコン）１１６から構成される。
【０１３０】
走査電極１０４、共通電極配線１２０及び信号電極１０６、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。
【０１３１】
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膜を使用し透明電極を構成して、より高い輝度特性の達成することも可能である。
【０１３２】
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°Ｃ、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。
【０１３３】
次に、フォトリソグラフィ、エッチング処理により、図２（ｃ）に示すように共通電極配線１２０までスルーホールを形成し、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。
【０１３４】
その結果、単位画素（一画素）内では、図２（ａ）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）本の信号電極１０６と７６８本の走査電極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。
【０１３５】
次に、配向制御膜として、下記一般式〔化合物２３〕に示す１，４−ジアミノピリジンと下記一般式〔化合物２４〕に示す１−メチル−１，２，３，４−シクロブタンテトラカルボン酸二無水物からなるポリアミック酸ワニスを、樹脂分濃度５重量％、ＮＭＰ６０重量％、γブチルラクトン２０重量％、ブチルセロソルブ１５重量％に調整し、上記アクティブマトリクス基板の上に印刷形成して２２０°Ｃで３０分の熱処理によりイミド化し、約７０ｎｍの緻密なポリイミド配向制御膜１０９を形成する。
【化２３】
0005594835.tif 000024
【化２４】
0005594835.tif 000025
【０１３６】
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ック酸ワニスを印刷形成し、２２０°Ｃで３０分の熱処理を行い、約７０ｎｍの緻密なポリイミド膜からなる配向制御膜１０９を形成した。
【０１３７】
その表面に液晶配向能を付与するために、偏光ＵＶ（紫外線）光をポリイミド配向制御膜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〜３８０ｎｍ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、約５Ｊ／ｃｍ2の照射エネルギーで照射した。
【０１３８】
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。
【０１３９】
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ビ−ズからなるスペ−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（セルとも称する）を組み立てた。２枚のガラス基板の液晶配向方向は、互いにほぼ並行で、かつ印加電界方向とのなす角度を７５゜とした。
【０１４０】
このセルに誘電異方性Δεが正で、その値が１０．２（１ｋＨｚ、２０°Ｃ）であり、屈折率異方性Δｎが０．０７５（波長５９０ｎｍ、２０°Ｃ）、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°Ｃ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。
【０１４１】
この液晶表示パネルのリタデーション（Δｎｄ）は、約０．３１μｍとなる。また、このパネルに用いた配向制御膜と液晶組成物と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。
【０１４２】
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。
【０１４３】
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。
【０１４４】
次に、本発明の第１実施例である上記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６００対１の高品位の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。
【０１４５】
また次に、本発明の第１実施例である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。
【０１４６】
まず、画面上に最大輝度でウインドウパターンを３０分間表示し、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。
【０１４７】
その結果、使用温度範囲（０°Ｃ〜５０°Ｃ）において、残像の緩和時間は１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。
【０１４８】
従来、光配向では液晶の配向性を付与することはできるが、アンカリングエネルギー、すなわち、配向した液晶分子を配向膜表面に束縛するエネルギーが、一般のラビング配向に比べ弱いといわれている。
【０１４９】
このアンカリングエネルギーが弱いと液晶表示装置の製品としての信頼性が不足するとも言われている。特に、ホモジニアス配向の場合には、極角方向のアンカリングエネルギーよりも方位角方向のアンカリングエネルギーが重要といわれている。
【０１５０】
そこで、この様にして得た液晶表示装置と同一の配向膜材料を用い、同一プロセスでガラス基板上に配向膜を形成、配向処理し、同一の液晶組成物を封入して液晶セルを作製し、トルクバランス法（長谷川ほか、液晶学会討論会講演予行集３Ｂ１２（２００１）ｐ.２５１）により、界面における液晶分子と配向膜表面とのねじれ結合の強さ、方位角方位アンカリングエネルギーＡ２を測定すると、７．０×１０‐4Ｎ／ｍであった。以下で示す比較例１では、このＡ２は８．６×１０‐5Ｎ／ｍである。
【実施例２】
【０１５１】
第２実施例で用いた配向制御膜以外は第１実施例と同様にして、酸二無水物として、下記一般式〔化合物２５〕に示したテトラカルボン酸二無水物と、下記一般式〔化合物２６〕に示したジアミン化合物として３，４−ジアミノチオフェンからなるポリアミック酸を基板表面に印刷形成して、２２０°Ｃで３０分の焼成でイミド化を行い、膜厚約４０ｎｍに成膜した。その後、その表面にＫｒＦエキシマレーザの波長２４８ｎｍと窒素レーザの３３７ｎｍの偏光ＵＶを用いた光照射による光配向処理を行った。
【化２５】
0005594835.tif 000026
【化２６】
0005594835.tif 000027
【０１５２】
その後、第１実施例と同様にネマティック液晶組成物Ａを封入後、１００°Ｃで１０分のアニーリングを施し、上記の照射偏光方向に対してほぼ垂直方向に良好な液晶配向を得た。
【０１５３】
このようにして、液晶層の厚みｄが４．０μｍの液晶表示パネルを得た。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０．５度を示した。
【０１５４】
次に、第１実施例同様の方法で、液晶表示装置の表示品位を評価したところ、第１実施例の液晶表示装置とほぼ同等のコントラスト比が、全面に渡り５００：１を越える高品位の表示が確認されるとともに、中間調表示時における広い視野角も確認された。
【０１５５】
また、第１実施例と同様にして、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°Ｃ〜５０°Ｃの使用温度範囲において、残像の緩和時間は約１分であり、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同等の高い表示特性が得られた。
【０１５６】
〔比較例１〕
本実施例の効果を説明するための比較例として、配向制御膜以外は第１実施例の場合と同様にして、酸二無水物として、下記一般式〔化合物２７〕に示したピロメリット酸二無水物と、ジアミン化合物として、下記一般式〔化合物２８〕に示したｍ−フェニレンジアミンからなるポリアミック酸ワニスを用いて液晶表示パネルを構成した。
【化２７】
0005594835.tif 000028
【化２８】
0005594835.tif 000029
【０１５７】
これを第１実施例と同様の方法で表示品位を評価したところ、第１実施例の液晶表示装置とほぼ同等の広い視野角が確認されたものの、コントラスト比が、全面に渡り１００：１を下回る表示であることが確認された。
【０１５８】
また、第１実施例と同様にして、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°Ｃ〜５０°Ｃの使用温度範囲において残像の緩和時間が、約２０分と、目視による画質残像検査においても残像の緩和時間が遅く、実施例１同等の高い表示特性は得られなかった。なお、方位角方位アンカリングエネルギーＡ２の値は約８．６×１０‐5Ｎ／ｍであった。
【実施例３】
【０１５９】
第３実施例で用いた配向制御膜以外は第１実施例と同様にして、酸二無水物として、下記一般式〔化合物２９〕に示す１，３−ジメチル−１，２，３，４−シクロブタンテトラカルボン酸二無水物と、下記一般式〔化合物３０〕に示すピロメリット酸二無水物をモル比にして７：３とし、ジアミン化合物として、下記一般式〔化合物３１〕に示すｐ−フェニレンジアミンを用いて、ポリアミック酸ワニスを調整し液晶表示パネルを作製した。その際、配向制御膜の膜厚は約５０ｎｍとした。
【化２９】
0005594835.tif 000030
【化３０】
0005594835.tif 000031
【化３１】
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【０１６０】
次に、第１実施例と同様の方法で、液晶表示装置の表示品位を評価したところ、第１実施例の液晶表示装置とほぼ同等のコントラスト比が、全面に渡り５５０：１を越える高品位の表示が確認されるとともに、中間調表示時における広い視野角も確認された。
【０１６１】
また、本発明の第１実施例と同様にして、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°Ｃ〜５０°Ｃの使用温度範囲において残像の緩和時間は、約１分であり、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同等の高い表示特性が得られた。
【０１６２】
さらに、配向制御膜に用いたポリアミック酸ワニスの上記２種類の酸無水物１，３−ジメチル−１，２，３，４−シクロブタンテトラカルボン酸二無水物とピロメリット酸二無水物の組成比を１：１と３：７した２種類のポリアミック酸ワニスを調整し、それぞれを用いて２種類の液晶表示パネルを作製した。この液晶表示パネルを用いた液晶表示装置のコントラスト比は、それぞれ約４５０：１、１８０：１の結果を得た。
【０１６３】
また、残像の緩和時間は、それぞれ約３分と８分という結果が得られ、酸無水物１，３−ジメチル−１，２，３，４−シクロブタンテトラカルボン酸二無水物とピロメリット酸二無水物の組成比３：７の場合にはその他の場合に比べ表示特性が著しく低下した。
【実施例４】
【０１６４】
次に、本発明の第２の実施形態である液晶表示装置の具体的構成として、第４実施例を図３及び図４を用いて説明する。本発明の第４実施例である液晶表示装置を製造する場合において、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。
【０１６５】
薄膜トランジスタはソース電極（画素電極）１０５、ドレイン電極（信号電極）１０６、ゲート電極（走査電極）１０４及び半導体膜（アモルファスシリコン）１１６から構成される。走査電極１０４は、アルミニウム膜をパターニングし、共通電極配線１２０及び信号電極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４（ａ）に示すように、走査電極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。
【０１６６】
次に、フォトリソグラフィ法とエッチング処理により、図４（ｃ）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°Ｃ、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の層間絶縁膜１１２を約１μｍ厚に形成した。この層間絶縁膜１１２により表示領域の画素電極１０５の段差起因の凹凸ならびに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。
【０１６７】
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、映像信号配線１０６、走査信号配線１０４及び薄膜トランジスタ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。
【０１６８】
その結果、単位画素内では図４（ａ）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）本の信号電極１０６と７６８本の走査電極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。
【０１６９】
次に、配向制御膜１０９として、下記一般式〔化合物３２〕に示す１，２，３，４−テトラメチル−１，２，３，４−シクロブタンテトラカルボン酸二無水物と、下記一般式〔化合物３３〕に示すｍ−フェニレンジアミンからなるポリアミック酸ワニスを用い、膜厚約６０ｎｍの配向制御膜を作製し、その配向処理方法は、実施例１と同様の偏光ＵＶを約３Ｊcm-2の照射エネルギーで照射した。ただし、偏光ＵＶ照射中に、配向制御膜の形成してある基板をホットプレート上で約１５０℃に加熱処理も同時に実施した。
【化３２】
0005594835.tif 000033
【化３３】
0005594835.tif 000034
【０１７０】
次に、これらの２枚のガラス基板を、それぞれの液晶配向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枚のガラス基板の液晶配向方向は、互いにほぼ並行で、かつ印加電界方向とのなす角度を７５゜とした。
【０１７１】
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°Ｃ）であり、屈折率異方性Δｎが０．０７５（波長５９０ｎｍ、２０°Ｃ）、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°Ｃ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。
【０１７２】
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。
【０１７３】
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。
【０１７４】
次に、本発明の第４実施例である液晶表示装置の表示品位を評価したところ、第１の実施例の液晶表示装置に比べて開口率が高く、コントラスト比６００：１の高品位の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。
【０１７５】
また、本発明の第１実施例と同様にして、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°Ｃ〜５０°Ｃの使用温度範囲において残像の緩和時間は、約１分であり、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同等の高い表示特性が得られた。
【０１７６】
また、本実施例と同様の方法でガラス基板上に作製した配向制御膜を削り取り、示差走査熱量計（ＤＳＣ；Differential Scanning Calorimetry ）を用いて、配向制御膜のガラス転移温度を評価したところ、５０°Ｃ〜３００°Ｃまでの温度範囲では明確なガラス転移点を確認することができなかった。したがって、本実施例の配向制御膜のガラス転移温度は測定温度上限の３００°Ｃ以上と考えられる。
【実施例５】
【０１７７】
配向制御膜として、下記一般式〔化合物３４〕に示す１，２，３，４−シクロブタンテトラカルボン酸二無水物と、下記一般式〔化合物３５〕に示す２，７−ジアミノカルバゾールからなるポリアミック酸ワニスを用い、膜厚約１００ｎｍの配向制御膜を作製し、その配向処理方法は、第１実施例と同様の高圧水銀ランプからの光を干渉フィルタと石英のパイル偏光子を用いて、２４０ｎｍ〜３８０ｎｍの波長範囲で１０：１の偏光比の偏光ＵＶとし、照射エネルギーは約５Ｊ／ｃｍ2 で照射した。それ以外は第４実施例と同様にして第５実施例の液晶表示パネルを作製した。
【化３４】
0005594835.tif 000035
【化３５】
0005594835.tif 000036
【０１７８】
この液晶表示パネルを用いて得た液晶表示装置の表示品位を評価したところ、第４実施例の液晶表示装置と同等の高品位の表示が確認された。また中間調表示時における広視野角も確認された。
【０１７９】
また、本発明の第１実施例と同様にして、この第５実施例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°Ｃ〜４５°Ｃの使用温度範囲において、残像の緩和時間は、第４実施例４同様に１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。
【０１８０】
また、第４実施例と同様の方法でガラス基板上に作製した配向制御膜を削り取り、示差走査熱量計（ＤＳＣ；Differential Scanning Calorimetry ）を用いて、配向制御膜のガラス転移温度を評価したところ、５０°Ｃ〜３００°Ｃまでの温度範囲では明確なガラス転移点を確認することができなかった。したがって、本実施例の配向制御膜のガラス転移温度は測定温度上限の３００°Ｃ以上と考えられる。
【０１８１】
また、酸無水物として１，３−ジメチル−１，２，３，４−シクロブタンテトラカルボン酸二無水物を用い、照射エネルギーを約３Ｊ／ｃｍ2として本実施例と同様に液晶表示装置を作製、評価したところ、本実施例と同等の表示特性を持つ液晶表示装置が得られた。
【０１８２】
また、酸無水物として１，２，３，４−テトラメチル−１，２，３，４−シクロブタンテトラカルボン酸二無水物を用い、照射エネルギーを約２Ｊ／ｃｍ2として本実施例と同様に液晶表示装置を作製したところ、本実施例と同等の表示特性を持つ液晶表示装置が得られた。
【実施例６】
【０１８３】
液晶表示装置のセルギャップ制御に用いているポリマービーズからなるスペーサの代わりに、予めアクティブマトリクス基板の配向制御膜を形成する前にネガ型の感光性のアクリル系樹脂を塗布・露光・現像処理により、約１０μｍ径の柱状にパターニングして、各画素のＴＦＴ部分の近傍で走査配線１０４の上層の遮光層である共通電極１０３上に形成し、その後に配向制御膜として、ジアミン化合物として、下記一般式〔化合物３６〕に示した１−アミノ−２−（４’−アミノフェニル）−エテンと、下記一般式〔化合物３７〕に示した３，６−ジアミノインダセンをモル比１：２の割合とし、酸無水物として、下記一般式〔化合物３８〕に示した１，３−ジクロロ−１，２，３，４−シクロブタンテトラカルボン酸二無水物を用いてポリアミック酸ワニスを調整し、膜厚約４０ｎｍに製膜した。
【化３６】
0005594835.tif 000037
【化３７】
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【化３８】
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【０１８４】
また、その配向処理方法は実施例５と同様の高圧水銀ランプからの光を干渉フィルタと石英のパイル偏光子を用いて２４０ｎｍ〜３１０ｎｍの波長範囲で１０：１の偏光比の偏光ＵＶとし、照射エネルギーは約３Ｊ／ｃｍ2 で照射した。また同時に軟Ｘ線発生装置を用い軟Ｘ線を近距離から照射した。
【０１８５】
以上の工程以外は第５実施例と同様にして第６の実施例となる液晶表示装置を作し、本発明の第６実施例である液晶表示装置の表示品位を評価したところ、第５実施例の液晶表示装置に比べて高いコントラスト比を示す高品位の表示が確認された。
【０１８６】
また、中間調表示時における広視野角も確認された。これは第５実施例の液晶表示装置に見られる画素内にランダムに分布するスペーサビーズ周りの液晶の配向の乱れに起因した光漏れが完全に除去されたためと考えられる。
【０１８７】
また、本発明の第１実施例と同様にして、この第６実施例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、残像の緩和時間は実施例５と同様に１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。
【実施例７】
【０１８８】
第７実施例で用いた配向制御膜及びその配向処理条件以外は第４実施例４同様にして、下記一般式〔化合物３９〕に示したジアミン化合物として２，７−ジアミノジベンゾチオフェンと、下記一般式〔化合物４０〕に示した酸二無水物として１，２，３−トリメチル−１、２、３、４−シクロブタンテトラカルボン酸二無水物からなるポリアミック酸を基板表面に印刷形成して、２３０°Ｃで３０分の焼成してイミド化を行い、膜厚約３０ｎｍに成膜した。
【化３９】
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【化４０】
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【０１８９】
その後、その表面に遠赤外線を照射しながら、窒素レーザの３３７ｎｍの偏光ＵＶを照射エネルギー約４Ｊ／ｃｍ2で照射することにより光配向処理を行った。そのときの配向制御膜の温度は約２００°Ｃであった。
【０１９０】
その後、第４実施例と同様にネマティック液晶組成物Ａを封入後、１００°Ｃで１０分のアニーリングを施し、上記の照射偏光方向に対してほぼ垂直方向に良好な液晶配向を得た。
【０１９１】
このようにして、液晶層の厚みｄが４．０μｍの液晶表示装置を得た。また、このパネルに用いた配向制御膜と液晶組成物と同等のものを用いてホモジニアス配向のセルを作製し、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０．３度を示した。
【０１９２】
次に、第１実施例と同様の方法で、本発明の第７実施例である液晶表示装置の表示品位を評価したところ、第１の実施例の液晶表示装置とほぼ同等のコントラスト比が全面に渡り６００：１を越える高品位の表示が確認されるとともに、中間調表示時における広い視野角も確認された。
【０１９３】
また、本発明の第１実施例と同様にして、この第７実施例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、残像の緩和時間は１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。
【実施例８】
【０１９４】
第８実施例で用いた配向制御膜及びその配向処理条件以外は第４実施例と同様にして、ジアミン化合物として、下記一般式〔化合物４１〕に示した２，７−ジアミノフェナジンと、酸二無水物として、下記一般式〔化合物４２〕に示した１−メチル−１、２、３、４−シクロブタンテトラカルボン酸二無水物からなるポリアミック酸を基板表面に印刷形成して、２３０°Ｃ、３０分の焼成、イミド化を行い、膜厚約２０ｎｍに製膜した。
【化４１】
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【化４２】
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【０１９５】
その後、その表面に遠赤外線を照射しながら、窒素レーザの３３７ｎｍの偏光ＵＶを用いた光照射による光配向処理を行った。そのときの配向制御膜の温度は約２００°Ｃであった。その後、第４実施例と同様にネマティック液晶組成物Ａを封入後、１００°Ｃで１０分のアニーリングを施し、上記の照射偏光方向に対してほぼ垂直方向に良好な液晶配向を得た。
【０１９６】
このようにして、液晶層の厚みｄが４．０μｍの液晶表示装置を得た。また、このパネルに用いた配向制御膜と液晶組成物と同等のものを用いてホモジニアス配向のセルを作製し、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０．３度を示した。
【０１９７】
次に、第１実施例と同様の方法で、本発明の第８実施例である液晶表示装置の表示品位を評価したところ、第４実施例の液晶表示装置とほぼ同等のコントラスト比が全面に渡り６００：１を越える高品位の表示が確認されるとともに、中間調表示時における広い視野角も確認された。
【０１９８】
また、本発明の第１実施例と同様にして、この第８実施例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、残像の緩和時間は２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。
【０１９９】
また、本実施例で用いた配向制御膜は、遠赤外線照射及び窒素レーザの偏光ＵＶ照射の組み合わせ以外にも、例えば高圧水銀ランプからの光を干渉フィルタ、石英のパイル偏光子を介して３００ｎｍ〜３８０ｎｍの波長範囲の偏光ＵＶを照射エネルギー約３Ｊ／ｃｍ2で照射した場合にも、上記のような高い表示特性が得られることが分かった。
【０２００】
さらに、１０．５μｍの炭酸ガスレーザーを２００ｍＪ照射しながら上記３００〜３８０ｎｍの偏光ＵＶを照射した場合にも上記同様の高い表示特性が得られることが分かった。
【実施例９】
【０２０１】
以下、本発明の第９実施例について、図５を用いて説明する。本発明の第９実施例である液晶表示装置を製造する場合において、基板１０１、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。
【０２０２】
薄膜トランジスタはソース電極(画素電極)１０５、ドレイン電極(信号電極)１０６、ゲート電極(走査電極)１０４及び半導体膜(アモルファスシリコン)１１６から構成される。走査電極１０４はアルミニウム膜をパターニングし、共通電極配線１２０、信号電極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。
【０２０３】
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°Ｃ、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の段差起因の凹凸ならびに隣接する画素間の段差凹凸を平坦化した。
【０２０４】
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に示すように画素電極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。
【０２０５】
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１１８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、走査電極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。
【０２０６】
さらに、この共通電極１０３は映像信号配線１０６、走査信号配線１０４及び薄膜トランジスタ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。
【０２０７】
その結果、単位画素内に２種類のスルーホール１１８が形成されている以外は実施例４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）本の信号電極１０６と７６８本の走査電極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。
【０２０８】
以上のように画素構造、用いる配向制御膜以外は第４実施例と同様として、図５に示すように第９実施例の液晶表示装置を作製した。
【０２０９】
本実施例で用いた配向制御膜はジアミンとして、下記一般式〔化合物４３〕に示した１，４−ジアミノ−２―ビニルベンゼンと、下記一般式〔化合物４４〕に示した４，４’ジアミノジフェニルアミンをモル比２：１の割合とし、酸二無水物として、下記一般式〔化合物４５〕に示した１、２、３、４−シクロブタンテトラカルボン酸二無水物と、下記一般式〔化合物４６〕に示した１−アミノ−１，２，３，４−シクロブタンテトラカルボン酸ニ無水物をモル比１：２の割合として合成したポリアミック酸ワニスを用い、膜厚約３０nmの配向制御膜を作製した。
【化４３】
0005594835.tif 000044
【化４４】
0005594835.tif 000045
【化４５】
0005594835.tif 000046
【化４６】
0005594835.tif 000047
【０２１０】
次に、本実施例の液晶表示装置の表示品位を評価したところ、第１実施例の液晶表示装置と同等の高品位の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。
【０２１１】
次に、本発明の第１実施例と同様にして、本実施例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、残像の緩和時間は１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。
【０２１２】
図５に示すように、ＴＦＴに直接接続されている画素電極が基板最表面に形成され、その上には薄い配向制御膜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ＴＦＴ素子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。
【実施例１０】
【０２１３】
図６は、本発明による液晶表示装置の第４の実施の形態を説明する一画素付近の模式断面図である。本実施例の液晶表示装置を製造する場合において、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。
【０２１４】
薄膜トランジスタはソース電極(画素電極)１０５、ドレイン電極(信号電極)１０６、ゲート電極(走査電極)１０４及び半導体膜(アモルファスシリコン)１１６から構成される。走査電極１０４、共通電極配線１２０及び信号電極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。
【０２１５】
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。その上には配向制御膜としてジアミン化合物に、下記一般式〔化合物４７〕に示した２，５−ジアミノピロールと、酸二無水物として、下記一般式〔化合物４８〕に示した１，２，３，４−シクロブタンテトラカルボン酸二無水物からなるポリアミック酸ワニスを基板表面に印刷形成して、２３０°Ｃ、３０分の焼成、イミド化を行い、膜厚約５０nmに成膜した。
【化４７】
0005594835.tif 000048
【化４８】
0005594835.tif 000049
【０２１６】
その後、真空中でその表面に５ｅＶ、約０．５μＣ／ｃｍ2の電子線を照射しながら、高圧水銀ランプからの光を干渉フィルタ、石英のパイル偏光子を介して２２０ｎｍ〜３８０ｎｍの波長範囲の偏光ＵＶを照射エネルギー約３Ｊ／ｃｍ2で照射し光配向処理を施した。
【０２１７】
その結果、画素数は１０２４×３（Ｒ、Ｇ、Ｂに対応）本の信号電極１０６と７６８本の走査電極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。
【０２１８】
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に示すような本実施例の液晶表示装置を作製した。
【０２１９】
本実施例の液晶表示装置の表示品位を評価したところ、第１実施例の液晶表示装置と同等の高品位の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。
【０２２０】
次に、本発明の第１実施例と同様にして、この本実施例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、残像の緩和時間は２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、残像による表示不良は認められなかった。
【０２２１】
また、本実施例で用いたジアミン化合物の誘導体である下記一般式〔化合物４９〕に示した２，５−ジアミノ−３−ビニルピロールをモル比で５０％導入し合成したポリアミック酸ワニスを用いた場合には、偏光ＵＶの照射エネルギーが約２Ｊ／ｃｍ2において同等の高い表示特性が得られた。
【化４９】
0005594835.tif 000050
【実施例１１】
【０２２２】
第１１実施例で用いた配向制御膜の組成ならびに配向制御膜形成、配向処理方法以外は第１０実施例と同様にし、本実施例の配向制御膜のジアミン化合物として、下記一般式〔化合物５０〕に示したチミン誘導体と、酸二無水物として、下記一般式〔化合物５１〕に示す１，２，３，４−テトラメチル−１、２、３、４−シクロブタンテトラカルボン酸二無水物からなるポリアミック酸ワニスを基板表面に印刷形成して、９０°Ｃ、２分の熱処理によるレベリングを行い、膜厚約３５ｎｍに成膜した。
【化５０】
0005594835.tif 000051
【化５１】
0005594835.tif 000052
【０２２３】
その後、その表面に遠赤外線を照射し、膜表面を約２３０°Ｃに保持しながら、高圧水銀ランプからの光を干渉フィルタ、石英のパイル偏光子を介して２２０〜３８０ｎｍの波長範囲の偏光ＵＶを照射エネルギー約５Ｊ／ｃｍ2で照射し光配向処理を施した。処理後の配向制御膜の膜厚は約２５ｎｍであった。
【０２２４】
その後、第１０実施例と同様に図６に示すような本実施例の液晶表示装置を作製し、ネマティック液晶組成物Ａを封入後、１００°Ｃ、１０分のアニーリングを施し、上記の照射偏光方向に対してほぼ垂直方向に良好な液晶配向を得た。このようにして、液晶層の厚みｄが４．０μｍの液晶表示装置を得た。
【０２２５】
また、このパネルに用いた配向制御膜と液晶組成物と同等のものを用いてホモジニアス配向のセルを作製し、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０．１度を示した。
【０２２６】
次に、第１実施例と同様の方法で、本実施例の液晶表示装置の表示品位を評価したところ、一般にラビング配向処理で見られる電極段差近傍の配向不良による光漏れがなく、第１の実施例の液晶表示装置とほぼ同等のコントラスト比が、全面に渡り６００：１を越える高品位の表示が確認されるとともに、中間調表示時における広い視野角も確認された。
【０２２７】
また、本発明の第１実施例と同様にして、この第１１実施例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、残像の緩和時間は１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。
【０２２８】
また、波長範囲２２０〜２６０ｎｍの偏光紫外線を３Ｊ／ｃｍ2照射し、別光源から２６０〜４００ｎｍの無偏光の紫外線を５Ｊ／ｃｍ2照射した以外は本実施例と同様にして液晶表示装置を作製、評価したところ、上記本実施例と同等の表示特性を持つ液晶表示装置が得られた。
【実施例１２】
【０２２９】
第１２実施例用いた配向制御膜の組成ならびに配向制御膜形成、配向処理方法以外は実施例９と同様にして、本実施例の配向制御膜のジアミン化合物として、下記一般式〔化合物５２〕に示したケイ皮酸エステル誘導体と、酸二無水物として、下記一般式〔化合物５３〕に示した１、２、３、４−シクロブタンテトラカルボン酸二無水物からなるポリアミック酸ワニスを基板表面に印刷形成して９０°Ｃ、２分の熱処理によるレベリングを行い、膜厚約４０ｎｍに製膜した。
【化５２】
0005594835.tif 000053
【化５３】
0005594835.tif 000054
【０２３０】
その後、その表面に遠赤外線を照射し、膜表面を約２５０°Ｃに保持しながら、高圧水銀ランプからの光を干渉フィルタ、石英のパイル偏光子を介して２２０〜２８０ｎｍの波長範囲の偏光ＵＶを照射エネルギー約３Ｊ／ｃｍ2で照射し、イミド化焼成処理ならびに光配向処理を施した。処理後の配向制御膜の膜厚は約２５ｎｍであった。
【０２３１】
その後、実施例９と同様に図５に示すような本実施例１２の液晶表示装置を作製し、ネマティック液晶組成物Ａを封入後、１００°Ｃ、１０分のアニーリングを施し、上記の照射偏光方向に対してほぼ平行な方向に良好な液晶配向を得た。このようにして、液晶層の厚みｄが４．０μｍの液晶表示装置を得た。
【０２３２】
また、このパネルに用いた配向制御膜と液晶組成物と同等のものを用いてホモジニアス配向のセルを作製し、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０．１度を示した。
【０２３３】
次に、第１実施例と同様の方法で、本発明の第７実施例である液晶表示装置の表示品位を評価したところ、一般にラビング配向処理で見られる電極段差近傍の配向不良による光漏れがなく、第１実施例の液晶表示装置とほぼ同等のコントラスト比が、全面に渡り６００：１を越える高品位の表示が確認されるとともに、中間調表示時における広い視野角も確認された。
【０２３４】
また、本発明の第１実施例と同様にして、この第１２実施例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°Ｃ〜５０°Ｃの使用温度範囲において残像の緩和時間は１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。
【実施例１３】
【０２３５】
次に、本発明の第５の実施形態である液晶表示装置の具体的構成として第１３実施例を図７及び図８を用いて説明する。本発明の第１３実施例である液晶表示装置を製造する場合において、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。
【０２３６】
図７は、図８のＡ−Ａ'線に沿った断面図であって、基板１０１上には電極１０３，１０５，１０６，１０４の短絡を防止するための絶縁膜１０７，薄膜トランジスタ及び電極１０５，１０６を保護する保護絶縁膜１０８を形成してＴＦＴ基板とする。
【０２３７】
図８は、薄膜トランジスタ及び電極１０３，１０５，１０６の構造を示す。薄膜トランジスタはソース電極(画素電極)１０５，ドレイン電極(信号電極)１０６，ゲート電極(走査電極)１０４及び半導体膜(アモルファスシリコン)１１６から構成される。
【０２３８】
走査電極１０４はアルミニウム膜をパターニングし、信号電極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。
【０２３９】
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で絶縁膜１０７，１０８を挟む構造として形成する。
【０２４０】
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)本の信号電極１０６と７６８本の走査電極１０４とから構成される１０２４×３×７６８個とする。
【０２４１】
基板１０２上には、本発明の第１実施例である液晶表示装置と同様の構成のブラックマトリクス１１３付きカラーフィルタ１１１を形成し、対向カラーフィルタ基板とした。
【０２４２】
次に、配向制御膜として、ジアミン化合物に下記一般式〔化合物５４〕に示す２，５−ジアミノピリミジンと、下記一般式〔化合物５５〕に示す１，２−ジアミノエテンをモル比３：１の割合とし、酸無水物として、下記一般式〔化合物５６〕に示す１，２，３，４−シクロブタンテトラカルボン酸二無水物と、下記一般式〔化合物５７〕に示す１，２，３，４−テトラメチル−１，２，３，４−シクロブタンテトラカルボン酸二無水物のモル比２：１からなるポリアミック酸ワニスを、樹脂分濃度５重量％、ＮＭＰ６０重量％、γブチルラクトン２０重量％、ブチルセロソルブ１５重量％に調整し、上記アクティブマトリクス基板の上に印刷形成して２２０°Ｃで３０分の熱処理によりイミド化し、約１１０ｎｍの緻密なポリイミド配向制御膜１０９を形成する。
【化５４】
0005594835.tif 000055
【化５５】
0005594835.tif 000056
【化５６】
0005594835.tif 000057
【化５７】
0005594835.tif 000058
【０２４３】
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ック酸ワニスを印刷形成し、２２０°Ｃで３０分の熱処理を行い、約１１０ｎｍの緻密なポリイミド膜からなる配向制御膜１０９を形成した。
【０２４４】
その表面に液晶配向能を付与するために、遠赤外線を照射しながら、偏光ＵＶ（紫外線）光をポリイミド配向制御膜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〜３８０ｎｍ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、約２Ｊ／ｃｍ2の照射エネルギーで照射した。そのときの配向制御膜の温度は約１２０°Ｃであった。
【０２４５】
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。
【０２４６】
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、かつ印加電界１１７の方向とのなす角度を１５度とした。これらの基板間に平均粒径が４μｍの高分子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１１０を挟み込んだ。液晶１１０は、第１実施例と同じ液晶組成物Ａを用いた。
【０２４７】
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，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。
【０２４８】
そして、本発明の第１３実施例である液晶表示装置を駆動するシステムの構成は第１実施例と同様であるので、構成の詳細は省略する。
【０２４９】
次に、本発明の第１３実施例である液晶表示装置の表示品位を評価したところ、第１実施例の液晶表示装置に比べて開口率が高く、コントラスト比６５０：１の高品位の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。
【０２５０】
また、本発明の第１実施例と同様にして、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°Ｃ〜５０°Ｃの使用温度範囲において残像の緩和時間は約１分であり、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同等の高い表示特性が得られた。
【０２５１】
また、第１実施例と同様の方法で液晶配向膜界面の方位角方向アンカリングエネルギーＡ２を評価したところ、約１．０ｘ１０-3Ｎ／ｍ以上の値が得られた。
【符号の説明】
【０２５２】
１０１，１０２…ガラス基板、１０３…共通電極（コモン電極）、１０４…走査電極（ゲ−ト電極）、１０５…画素電極（ソ−ス電極）、１０６…信号電極（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、１１０…液晶分子、１１０'…液晶層（液晶組成物層）、１１１…カラーフィルタ、１１２…有機保護膜(層間絶縁膜)、１１３…遮光膜（ブラックマトリクス）、１１４…偏光板、１１６…半導体膜、１１７…電界方向、１１８…スルーホール、１２０…共通電極配線。
【図１】
0005594835.tif 000110
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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