(57)【要約】【課題】  ＩＰＳ方式の液晶表示装置における液晶配向制御膜の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の画質を有する液晶表示装置を提供する。【解決手段】  少なくとも一方が透明な一対の基板１０１，１０２の間に配置された液晶配向制御膜１０９と、一対の基板の一方の基板に形成されて基板面にほぼ平行な成分を持った電界を前記液晶層に印加するための電極群１０３，１０５およびこれらの電極に接続された複数のアクティブ素子と、液晶層１１０′と、一対の基板の少なくとも一方に形成されて液晶層の分子配向状態に応じて光学特性を変える光学手段１１４とを有し、配向制御膜１０９の少なくとも一方が光反応性のポリイミドおよび／またはポリアミック酸からなり、その配向制御膜能がほぼ直線に偏光した光を照射して付与されている。【選択図】図１
2004206091.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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、当該基板面に対してほぼ平行な成分を持った電界を前記液晶層に印加するための電極群と、
前記電極群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何れか一方の基板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何れ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光学手段とを有し、
前記配向制御膜の少なくとも一方が、ほぼ直線に偏光した光を照射して配向制御能を付与した光反応性のポリイミドおよび／またはポリアミック酸からなる配向制御膜であることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
前記配向制御膜上の液晶層を構成する液晶分子の長軸方向が、前記光照射したほぼ直線に偏光した偏光軸と平行または直交していることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項３】
前記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２無水物および又はその誘導体と芳香族ジアミンからなるポリアミック酸またはポリイミドを含んでいることを特徴とする請求項２に記載の液晶表示装置。
【請求項４】
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２無水物および又はその誘導体と芳香族ジアミンからなるポリアミック酸またはポリイミドの繰り返し構造を少なくとも５０％以上含んでいるポリアミック酸またはポリイミドであることを特徴とする請求項２に記載の液晶表示装置。
【請求項５】
前記シクロブタンテトラカルボン酸２無水物およびその誘導体が、下記一般式〔１〕
【化１】
2004206091.tif 000054
（但し、Ｒ1，Ｒ2，Ｒ3，Ｒ4はそれぞれ独立に水素原子，フッ素原子、又は炭素数１〜６のアルキル基、アルコキシ基）
で示される化合物であることを特徴とする請求項３または４に記載の液晶表示装置。
【請求項６】
前記芳香族ジアミン化合物が、下記一般式〔２〕〜〔１６〕
【化２】
2004206091.tif 000055
【化３】
2004206091.tif 000056
【化４】
2004206091.tif 000057
【化５】
2004206091.tif 000058
【化６】
2004206091.tif 000059
【化７】
2004206091.tif 000060
【化８】
2004206091.tif 000061
【化９】
2004206091.tif 000062
【化１０】
2004206091.tif 000063
【化１１】
2004206091.tif 000064
【化１２】
2004206091.tif 000065
【化１３】
2004206091.tif 000066
【化１４】
2004206091.tif 000067
【化１５】
2004206091.tif 000068
【化１６】
2004206091.tif 000069
（但し、一般式〔２〕〜〔１６〕においてＲ1，Ｒ2，Ｒ3，Ｒ4はそれぞれ独立に水素原子，フッ素原子、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)ｎ−Ｃ≡
ＣＨ，ｎ＝０，１，２｝を示す。また、一般式〔５〕においてＸは−Ｓ−，−ＣＯ−，
−ＮＨ−の結合基）
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請求項３または４に記載の液晶表示装置。
【請求項７】
前記ポリイミド材料からなる前記配向制御膜の膜厚が、１ｎｍから１００ｎｍであることを特徴とする請求項１乃至６の何れかに記載の液晶表示装置。
【請求項８】
前記配向制御膜の前記電極群を構成する電極上の膜厚が、１ｎｍから５０ｎｍであることを特徴とする請求項１乃至６の何れかに記載の液晶表示装置。
【請求項９】
前記配向制御膜の前記電極群を構成する電極上の膜厚が、１ｎｍから３０ｎｍであることを特徴とする請求項１乃至５の何れかに記載の液晶表示装置。
【請求項１０】
前記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請求項１乃至９の何れかに記載の液晶表示装置。
【請求項１１】
前記液晶層のプレチルト角が１度以下であることを特徴とする請求項１乃至１０の何れかに記載の液晶表示装置。
【請求項１２】
前記電極群は画素電極と共通電極を有し、前記画素電極と前記共通電極の少なくとも一方が透明電極で構成されていることを特徴とする請求項１乃至１１の何れかに記載の液晶表示装置。
【請求項１３】
前記透明電極は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で構成されていることを特徴とする請求項１２に記載の液晶表示装置。
【請求項１４】
前記共通電極または前記共通電極配線又は信号配線が、Ａｌ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｔａ，Ｗ、またはこれらの何れか１つを含む合金からなることを特徴とする請求項１乃至１３の何れかに記載の液晶表示装置。
【請求項１５】
前記画素電極およびこれと対向する前記共通電極が互いに平行に配置され、かつ屈曲構造を有することを特徴とする請求項１乃至１４の何れかに記載の液晶表示装置。
【請求項１６】
前記共通電極または／および前記画素電極が有機絶縁膜上に形成され、前記有機絶縁膜および前記電極群上に前記液晶配向膜が形成されていることを特徴とする請求項１乃至
１５の何れかに記載の液晶表示装置。
【請求項１７】
前記液晶層と前記一対の基板上に形成されている前記配向制御膜との二つの界面における前記液晶分子の配向制御方向がほぼ同一方向であることを特徴とする請求項１乃至１６の何れかに記載の液晶表示装置。
【請求項１８】
一方の基板の基板面に対してほぼ平行な成分を持った電界を印加するための電極群と、前記電極群に接続された複数のアクティブ素子を有し、少なくとも一方が透明な一対の基板の間に液晶層を挟持し、前記液晶層と前記一対の基板の少なくとも何れか一方の基板に、ほぼ直線に偏光した光を照射して配向制御能を付与した光反応性のポリイミドおよび／またはポリアミック酸からなる配向制御膜を配置し、前記一対の基板の少なくとも何れ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光学手段とを有する液晶表示装置の製造方法であって、
前記液晶配向膜に照射する前記偏光の光波長が２００ｎｍから４００ｎｍの範囲であることを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
【請求項１９】
前記液晶配向膜に液晶配向能を付与するための配向処理が、ほぼ直線に偏光した第一の波長を持つ偏光と第二の波長を持つ偏光の少なくとも２種類の波長の偏光照射処理であることを特徴とする請求項１８に記載の液晶表示装置の製造方法。
【請求項２０】
前記液晶配向膜に液晶配向能を付与するための配向処理が、ほぼ直線に偏光した第一の波長を持つ偏光と第二の波長を持つ偏光の少なくとも２種類の波長の偏光照射処理に加えて、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二次処理を施すことを特徴とする請求項１８または１９に記載の液晶表示装置の製造方法。
【請求項２１】
前記偏光照射処理と前記二次処理を時間的な重なりをもって行うことを特徴とする請求項２０に記載の液晶表示装置の製造方法。
【請求項２２】
前記二次処理が前記液晶配向膜のイミド化焼成処理を兼ねていることを特徴とする請求項２０または請求項２１記載の液晶表示装置の製造方法。
【請求項２３】
前記二次処理を行う場合の前記配向制御膜の温度が、１００℃から４００℃の範囲であることを特徴とする請求項２０または２１に記載の液晶表示装置の製造方法。
【請求項２４】
前記二次処理を行う場合の前記配向制御膜の温度が、１５０℃から３００℃の範囲であることを特徴とする請求項２０または２１に記載の液晶表示装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板に対してほぼ平行方向に電界を液晶層に印加して動作させる、いわゆるインプレーン・スイッチング（In-plane Switching：ＩＰＳ）方式の液晶表示装置とその製造方法に関する。
【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。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に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。
【０００３】
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、「特許文献１」，「特許文献２」，「特許文献３」，「特許文献４」，「特許文献５」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。また、液晶層に電界を印加するための対の電極の少なくとも何れか一方を透明導電膜で構成することにより、透過率を向上させたＩＰＳ方式が「特許文献６」に開示されている。
【０００４】
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（ＩＰＳ−ＴＦＴ−ＬＣＤと略称する）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。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。
【０００５】
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）〜（３）に説明する３点である。
（１）段差構造
ＩＰＳ−ＴＦＴ−ＬＣＤにおいては、原理上数ミクロン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。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０.１ ミクロン（μｍ）以上である。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。
【０００６】
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１０〜３０ミクロン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。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。
ＩＰＳ方式での電極間隔も上記繊維の径と同程度の１０〜３０ミクロン程度であるため、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。
（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。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１０〜３０ミクロン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の低下を引き起こす。
（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。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。従って、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。更に、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。
【０００７】
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。
【０００８】
複屈折モードの透過率Ｔは、一般に、次の式で表せる。
【０００９】
Ｔ＝Ｔ0・sin2｛２θ(Ｅ)｝・sin2｛(π・ｄeff・Δｎ)／λ｝
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。また、ここで、液晶層の実効的な厚さｄeff と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。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。従って、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。
【００１０】
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。ノーマリ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。
【００１１】
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。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。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方法が提案されている。
【００１２】
その例として「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。この方法によれば、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。
【００１３】
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。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。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。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。
【００１４】
【特許文献１】特公昭６３−２１９０７号公報
【特許文献２】米国特許明細書第４３４５２４９号
【特許文献３】ＷＯ９１／１０９３６号公報
【特許文献４】特開平６−２２７３９号公報
【特許文献５】特開平６−１６０８７８号公報
【特許文献６】特開平９−７３１０１号公報
【特許文献７】特許第３３０３７６６号明細書
【特許文献８】特開平１１−２１８７６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
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。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。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い難い。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。
【００１６】
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。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。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およ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。
【００１７】
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、且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。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の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
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、この基板面にほぼ平行成分を持った電界を前記液晶層に印加するための電極群およ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光学手段とを有し、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および／また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。
【００１９】
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直交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２無水物，ジアミンとして少なくとも芳香族ジアミンから構成されるポリアミック酸またはポリイミドであることが望ましい。
【００２０】
また、シクロブタンテトラカルボン酸２無水物およびその誘導体が、下記一般式〔１７〕で示される化合物であることを特徴とする。
【００２１】
【化１７】
2004206091.tif 000003
【００２２】
（但し、一般式〔１７〕においてＲ1，Ｒ2，Ｒ3，Ｒ4はそれぞれ独立に水素原子，フッ素原子、又は炭素数ｎ＝１〜6 のアルキル基，アルコキシ基）。
【００２３】
一方、芳香族ジアミン化合物は、下記一般式〔１８〕〜〔３２〕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。
【００２４】
【化１８】
2004206091.tif 000004
【００２５】
【化１９】
2004206091.tif 000005
【００２６】
【化２０】
2004206091.tif 000006
【００２７】
【化２１】
2004206091.tif 000007
【００２８】
【化２２】
2004206091.tif 000008
【００２９】
【化２３】
2004206091.tif 000009
【００３０】
【化２４】
2004206091.tif 000010
【００３１】
【化２５】
2004206091.tif 000011
【００３２】
【化２６】
2004206091.tif 000012
【００３３】
【化２７】
2004206091.tif 000013
【００３４】
【化２８】
2004206091.tif 000014
【００３５】
【化２９】
2004206091.tif 000015
【００３６】
【化３０】
2004206091.tif 000016
【００３７】
【化３１】
2004206091.tif 000017
【００３８】
【化３２】
2004206091.tif 000018
【００３９】
（但し、一般式〔１８〕〜〔３２〕においてＲ1，Ｒ2，Ｒ3，Ｒ4はそれぞれ独立に水素原子，フッ素原子、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)n−Ｃ≡
ＣＨ，ｎ＝０，１，２｝を示す。また、一般式〔５〕においてＸは−Ｓ−，−ＣＯ−，
−ＮＨ−の結合基）。
【００４０】
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。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。
【００４１】
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。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。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。また、一方で画素電極およ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。
【００４２】
また、本発明は、共通電極および／または画素電極が、有機絶縁膜上に形成され、その有機絶縁膜およ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。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。
【００４３】
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。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。
【００４４】
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。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更に有効に作用する。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、更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。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。
【００４５】
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℃〜４００℃の範囲であること、さらには１５０℃〜300℃の範囲であることが望ましい。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。
【００４６】
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。
【発明の効果】
【００４７】
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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４８】
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称する。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称する。
【００４９】
また、本発明において、目標として望ましいのはコントラストは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形態において定義される方法にて決定される。
【００５０】
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。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。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。
【００５１】
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およびコモン配線
（共通電極配線）１２０が配置され、このゲート電極１０４および共通電極配線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。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また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。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膜１０８が形成されている。
【００５２】
また、図２（ｃ）に模式的に示したように、ゲート絶縁膜１０７と保護膜１０８を貫通して形成されたスルーホール１０３′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１１２上に配置されている。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１０３′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。
【００５３】
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。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。
【００５４】
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で画素ごとに区切られて配置され、またカラーフィルタ層１１１および遮光部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。
【００５５】
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。なお配向制御膜は加熱等により表面が架橋されている。
【００５６】
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。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およ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。
【００５７】
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。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。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。
【００５８】
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、またはポリイミド系樹脂などの熱硬化性樹脂を用いれば良い。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良いし、ポリシロキサン系の樹脂など無機系の材料を用いても良い。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良い。
【００５９】
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。
【００６０】
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。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３(ａ）のＡ−Ａ′線に沿った断面図、図４（ｃ）は図３（ａ）のＢ−Ｂ′線に沿った断面図を示す。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）はの断面図は、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）では半導体膜１１６は図示していない。
【００６１】
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および共通電極配線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ある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。
【００６２】
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膜１０８が形成されている。この保護膜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，保護膜１０８，有機保護膜１１２を貫通するスルーホール１０３′を介し、共通電極配線１２０に接続している。
【００６３】
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。また、この共通電極１０３は、有機保護膜１１２の上のオーバーコート層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およ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。
【００６４】
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上およ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１０２にも、カラーフィルタ層１１１およ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。
【００６５】
また、第２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。なお配向制御膜は加熱等により表面が架橋されている。
【００６６】
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および対向基板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。
【００６７】
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および保護膜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、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の形成およびそれに伴うスルーホールの加工を省くことができる。
【００６８】
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。また画素電極１０５およ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。
【００６９】
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。図５に示すように、本実施の形態では、保護膜１０８の下層に配置した画素電極１０５をスルーホール１０３′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。
【００７０】
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面の面にほぼ平行状態となり、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
（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。
【００７１】
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。
【００７２】
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、また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。
【００７３】
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度以下が効果的である。
【００７４】
次に、本発明による液晶表示装置の製造方法としての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ようになる。すなわち、
［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
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、［１］〜［４］のプロセスの順番によっては、以下のような場合には更なる効果が期待される。
【００７５】
（１）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。特に、配向制御膜にシクロブタンテトラカルボン酸二無水物を用いたポリイミドを採用した場合、配向制御能の付与は偏光照射によるシクロブタン環の開裂により行われると考えられるが、ここで偏光照射と時間的に重なるように加熱工程を加えると、環の開裂により生じるマレイミドが架橋し、表面を安定化させコントラストと残像の低減を達成できる。ここで加熱がないと、配向制御膜中のポリマーであるが分断され、低分子の残部が発生する。この低分子が発生するため、電場等の外部ストレスに対して不安定な状態となり、コントラストの低下と残像を顕著にしてしまう。
【００７６】
また（２）上記［４］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。
【００７７】
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。
「第１実施例」
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。
【００７８】
本発明の第１実施例である液晶表示装置の製造において、アクティブマトリクス基板を構成するガラス基板１０１および対向基板（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。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１０５，信号電極１０６，走査電極１０４及びアモルファスシリコン１１６から構成される。走査電極１０４，共通電極配線１２０および信号電極１０６，画素電極１０５はすべ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。尚、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。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。
【００７９】
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。
【００８０】
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。
【００８１】
次に、配向制御膜として、一般式〔３３〕に示す４，４′ジアミノスチルベンと一般式〔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からなるポリアミック酸ワニスを、樹脂分濃度５重量％、ＮＭＰ４０重量％、γブチルラクトン４０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℃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。
【００８２】
【化３３】
2004206091.tif 000019
【００８３】
【化３４】
2004206091.tif 000020
【００８４】
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℃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。
【００８５】
そして、基板を遠赤外線の照射により１８０℃として加熱しつつ、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。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。
【００８６】
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ーズからなるスペーサを介在させ、周辺部にシール剤を塗布し、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。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。
【００８７】
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。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。
【００８８】
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。
【００８９】
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。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。但し、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。
【００９０】
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。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。
【００９１】
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、６.０×１０-4Ｎ／ｍであった。
「第２実施例」
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、酸二無水物として一般式〔３５〕に示した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、一般式〔３６〕に示したジアミン化合物としてｍ−フェニレンジアミンからなるポリアミック酸を基板表面に印刷形成して、２３０℃で３０分の焼成でイミド化を行い、膜厚約５０ｎｍに成膜した。その後、基板をホットプレートで１８０℃に加熱しつつ、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。
【００９２】
【化３５】
2004206091.tif 000021
【００９３】
【化３６】
2004206091.tif 000022
【００９４】
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℃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。
【００９５】
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。
【００９６】
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。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℃〜５０℃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。
「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、酸二無水物として一般式〔３７〕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一般式〔３８〕に示したｐ−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。
【００９７】
【化３７】
2004206091.tif 000023
【００９８】
【化３８】
2004206091.tif 000024
【００９９】
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。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℃〜５０℃の使用温度範囲において残像の緩和時間が約７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。
【０１００】
また、Ａ２の値は約６.５×１０-4Ｎ／ｍであった。
「第３実施例」
用いた配向制御膜以外は第１実施例と同様にして、酸二無水物として一般式〔３９〕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一般式〔４０〕に示すピロメリット酸二無水物をモル比にして６：４とし、ジアミン化合物として一般式〔４１〕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。
【０１０１】
【化３９】
2004206091.tif 000025
【０１０２】
【化４０】
2004206091.tif 000026
【０１０３】
【化４１】
2004206091.tif 000027
【０１０４】
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。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℃〜５０℃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。
【０１０５】
なお、Ａ２の値は約８.２×１０-4Ｎ／ｍであった。
【０１０６】
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１，２，３，４−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４：６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４７０：１，２００：１の結果を得た。また、残像の緩和時間はそれぞれ約２分と６分という結果が得られ、酸無水物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４：６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。
【０１０７】
なお、コントラスト比２００：１のパネルのＡ２の値は約２.３×１０-4Ｎ／ｍであった。
「比較例２」
本実施例の効果を説明するための比較例として、配向処理以外は第１実施例の場合と同様にして、液晶表示パネルを構成した。
【０１０８】
配向処理は以下とした。
【０１０９】
上記配向制御膜として、一般式〔３３〕に示す４，４′ジアミノスチルベンと一般式
〔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からなるポリアミック酸ワニスを、樹脂分濃度５重量％、ＮＭＰ４０重量％、γブチルラクトン４０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℃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。
【０１１０】
【化４２】
2004206091.tif 000028
【０１１１】
【化４３】
2004206091.tif 000029
【０１１２】
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℃で３０分の熱処理を行い、約１００ｎｍ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。
【０１１３】
そして、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３Ｊ／cm2 の照射エネルギーで照射した。但し偏光照射の際、加熱等の架橋に関する工程は行わなかった。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。
【０１１４】
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。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℃〜５０℃の使用温度範囲において残像の緩和時間が約５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。
【０１１５】
また、Ａ２の値は約０.５×１０-4Ｎ／ｍであった。
「比較例３」
本実施例の効果を説明するための比較例として、配向膜以外は第１実施例の場合と同様にして、液晶表示パネルを構成した。
【０１１６】
配向膜は、酸二無水物として一般式〔３７〕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一般式〔３８〕に示したｐ−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た。
【０１１７】
【化４４】
2004206091.tif 000030
【０１１８】
【化４５】
2004206091.tif 000031
【０１１９】
同様に、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℃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。
【０１２０】
そして、その表面に液晶配向能を付与するために、基板をホットプレートで２００℃に加熱しつつ、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。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。
【０１２１】
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２００：１を下回る表示であることが確認された。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℃〜５０℃の使用温度範囲において残像の緩和時間が約５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。
【０１２２】
また、Ａ２の値は約０.１×１０-4Ｎ／ｍであった。
「第４実施例」
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の製造において、ガラス基板１０１および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１０５，信号電極１０６，走査電極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および信号電極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。
【０１２３】
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。
【０１２４】
その後、約７μｍ径に上記スルーホール部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およ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。
【０１２５】
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。
【０１２６】
次に、配向制御膜１０９として、一般式〔４２〕に示す１，２，３，４−シクロブタンテトラカルボン酸２無水物と一般式〔４３〕に示す１，４−ジアミノナフタレンからなるポリアミック酸ワニスを用い、膜厚約４０nm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。但し、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。
【０１２７】
【化４６】
2004206091.tif 000032
【０１２８】
【化４７】
2004206091.tif 000033
【０１２９】
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。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。
【０１３０】
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。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。
【０１３１】
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。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℃〜５０℃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。
【０１３２】
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℃〜３００℃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出来なかった。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℃以上と考えられる。
【０１３３】
また、Ａ２の値は約８.６×１０-4Ｎ／ｍであった。
「第５実施例」
配向制御膜として、一般式〔４４〕に示す１，２，３，４−シクロブタンテトラカルボン酸２無水物と一般式〔４５〕に示す２，６−ジアミノナフタレンからなるポリアミック酸ワニスを用い、膜厚約５０ｎｍ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２４０
ｎｍ〜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。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。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。
【０１３４】
【化４８】
2004206091.tif 000034
【０１３５】
【化４９】
2004206091.tif 000035
【０１３６】
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℃〜４５℃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。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℃〜３００℃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出来なかった。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℃以上と考えられる。
【０１３７】
また、Ａ２の値は約６.８×１０-4Ｎ／ｍであった。
「第６実施例」
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、あらかじ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一般式〔４６〕に示した３，３′−ジメチル−４，４′−ジアミノビフェニルと一般式〔４７〕に示した４，４′−ジアミノフェニルチオエーテルをモル比１：２の割合とし、酸無水物として一般式〔４８〕に示した１，３−ジフルオロ−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３０ｎｍに製膜した。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。
【０１３８】
【化５０】
2004206091.tif 000036
【０１３９】
【化５１】
2004206091.tif 000037
【０１４０】
【化５２】
2004206091.tif 000038
【０１４１】
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。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。
【０１４２】
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。
【０１４３】
また、Ａ２の値は約１.０×１０-3Ｎ／ｍであった。
「第７実施例」
用いた配向制御膜およびその配向処理条件以外は第４実施例４同様にして、一般式
〔４９〕に示したジアミン化合物として９−メトキシ−２，７−ジアミノフルオレンと、一般式〔５０〕に示した酸二無水物として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℃で３０分の焼成してイミド化を行い、膜厚約５０ｎｍに成膜した。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３Ｊ／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１８０℃であった。
【０１４４】
【化５３】
2004206091.tif 000039
【０１４５】
【化５４】
2004206091.tif 000040
【０１４６】
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℃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。
【０１４７】
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。
【０１４８】
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。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。
【０１４９】
また、Ａ２の値は約８.０×１０-4Ｎ／ｍであった。
「第８実施例」
用いた配向制御膜およ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一般式〔５１〕に示した２，７−ジアミノビフェニレンと、酸二無水物として一般式〔５２〕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を基板表面に印刷形成して、２３０℃，３０分の焼成，イミド化を行い、膜厚約２０ｎｍに製膜した。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℃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℃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。
【０１５０】
【化５５】
2004206091.tif 000041
【０１５１】
【化５６】
2004206091.tif 000042
【０１５２】
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。
【０１５３】
次に、実施例１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。また、本発明の第１の実施例と同様にして、この第８の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。
【０１５４】
また、本実施例で用いた配向制御膜は、遠赤外線照射および窒素レーザの偏光ＵＶ照射の組合わせ以外にも、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。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。
【０１５５】
また、Ａ２の値は約１.０×１０-3Ｎ／ｍであった。
「第９実施例」
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の実施例である液晶表示装置の製造において、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。薄膜トランジスタ１１５はソース電極１０５，信号電極
１０６，走査電極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および信号電極１０６およびソース電極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の段差起因の凹凸ならびに隣接する画素間の段差凹凸を平坦化した。
【０１５６】
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。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およ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。
【０１５７】
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。
【０１５８】
以上のように画素構造、用いる配向制御膜以外は実施例４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。本実施例で用いた配向制御膜はジアミンとして一般式〔５３〕に示した２，６−ジアミノ、９，１０−ジメチルアントラセンと、一般式〔５４〕に示した４，４′−ジアミノベンゾフェノンをモル比２：１の割合とし、酸二無水物として一般式〔５５〕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一般式〔５６〕に示した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２０nmの配向制御膜を作製した。
【０１５９】
【化５７】
2004206091.tif 000043
【０１６０】
【化５８】
2004206091.tif 000044
【０１６１】
【化５９】
2004206091.tif 000045
【０１６２】
【化６０】
2004206091.tif 000046
【０１６３】
次に、本実施例９の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。次に、本発明の第１の実施例と同様にして、この本比較例１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。
【０１６４】
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。
【０１６５】
また、Ａ２の値は約８.１×１０-4Ｎ／ｍであった。
「第１０実施例」
図６は本発明による液晶表示装置の第１０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の製造において、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１０５，信号電極１０６，走査電極１０４及びアモルファスシリコン１１６から構成される。走査電極１０４，共通電極配線１２０および信号電極１０６，画素電極１０５および共通電極１０３はすべ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。その上には配向制御膜として一般式
〔５７〕に示したジアミン化合物として９，１０−ジアミノアントラセンと、酸二無水物として一般式〔５８〕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℃，３０分の焼成、イミド化を行い、膜厚約２０nmに成膜した。
【０１６６】
【化６１】
2004206091.tif 000047
【０１６７】
【化６２】
2004206091.tif 000048
【０１６８】
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。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。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１０の液晶表示装置を作製した。
【０１６９】
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。次に、本発明の第１の実施例と同様にして、この本実施例１０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。また、本実施例で用いたジアミン化合物の誘導体である一般式〔５９〕に示した１，５−ジエチリル−９，１０−ジアミノアントラセンをモル比で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。
【０１７０】
また、Ａ２の値は約６.０×１０-4Ｎ／ｍであった。
【０１７１】
【化６３】
2004206091.tif 000049
【０１７２】
「第１１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一般式〔６０〕に示した２，７−ジアミノフェナントレンと、酸二無水物として一般式〔６１〕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℃，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。その後、その表面に遠赤外線を照射し、膜表面を約２３０℃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３Ｊ／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。
【０１７３】
【化６４】
2004206091.tif 000050
【０１７４】
【化６５】
2004206091.tif 000051
【０１７５】
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℃，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。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。
【０１７６】
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。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。
【０１７７】
また、Ａ２の値は約７.２×１０-4Ｎ／ｍであった。
「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一般式〔６２〕に示した９，１０−ジアミノアントラセンと、酸二無水物として一般式〔６３〕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℃，２分の熱処理によるレベリングを行い、膜厚約３０ｎｍに製膜した。その後、その表面に遠赤外線を照射し、膜表面を約２４０℃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２６ｎｍであった。
【０１７８】
【化６６】
2004206091.tif 000052
【０１７９】
【化６７】
2004206091.tif 000053
【０１８０】
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℃，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。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。
【０１８１】
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。また、本発明の第１の実施例と同様にして、この第１２の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℃〜５０℃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。
「第１３実施例」
次に、本発明の第４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。
【０１８２】
本発明の第１３の実施例である液晶表示装置の製造において、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。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１１５，薄膜トランジスタ１１５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。
【０１８３】
図８は、薄膜トランジスタ１１５及び電極１０３，１０５，１０６の構造を示す。
【０１８４】
薄膜トランジスタ１１５は画素電極１０５，信号電極１０６，走査電極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。
【０１８５】
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。
【０１８６】
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。
【０１８７】
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。
【０１８８】
次に、配向制御膜として、４，４′−ジアミノジフェニルアミンと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からなるポリアミック酸ワニスを、樹脂分濃度５重量％，ＮＭＰ４０重量％，γブチルラクトン４０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℃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。
【０１８９】
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℃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。その表面に液晶配向能を付与するために、その表面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５Ｊ／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℃であった。
【０１９０】
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。
【０１９１】
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、実施例１と同じ液晶組成物Ａを用いた。
【０１９２】
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。
【０１９３】
そして、本発明の第１３の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。
【０１９４】
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。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℃〜５０℃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。
【０１９５】
また実施例１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１.０×１０-3Ｎ／ｍ以上の値が得られた。
【図面の簡単な説明】
【０１９６】
【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である。
【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および断面図である。
【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である。
【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および断面図である。
【図５】本発明の実施例を説明する液晶表示装置の画素の構成の断面図である。
【図６】本発明の実施例を説明する液晶表示装置の画素の構成の断面図である。
【図７】本発明による液晶表示装置の第４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である。
【図８】本発明による液晶表示装置の第４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である。
【符号の説明】
【０１９７】
１０１，１０２…ガラス基板、１０３…共通電極（コモン電極）、１０４…走査電極
（ゲート電極）、１０５…画素電極（ソース電極）、１０６…信号電極（ドレイン電極）、１０７…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…有機絶縁膜、
１１３…遮光膜（ブラックマトリクス）、１１４…偏光板、１１５…薄膜トランジスタ、１１６…半導体膜、１１７…電界方向、１２０…共通電極配線。
【図１】
2004206091.tif 000070
【図２】
2004206091.tif 000071
【図３】
2004206091.tif 000072
【図４】
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【図５】
2004206091.tif 000074
【図６】
2004206091.tif 000075
【図７】
2004206091.tif 000076
【図８】
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