JP2006184923A - アクティブマトリクス型液晶表示装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】横電界型液晶表示方式において、画像の焼き付き，残像現象を低減させ、表示むらの少ない高画質の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と、一対の基板間に配置された液晶層と、一対の基板の一方の基板に形成され、この基板面に対して支配的に平行な成分を持った電界を前記液晶層に発生させるための電極構造と、一対の基板上の液晶層に接触するそれぞれの面上に形成された一対の配向制御膜とを有し、液晶層と配向制御膜との界面のガラス転移温度Ｔｇが前記液晶層を形成する液晶組成物のネマティック−等方相転移温度
Ｔ（Ｎ−Ｉ）以上であるアクティブ型液晶表示装置。
【選択図】図３
【解決手段】少なくとも一方が透明な一対の基板と、一対の基板間に配置された液晶層と、一対の基板の一方の基板に形成され、この基板面に対して支配的に平行な成分を持った電界を前記液晶層に発生させるための電極構造と、一対の基板上の液晶層に接触するそれぞれの面上に形成された一対の配向制御膜とを有し、液晶層と配向制御膜との界面のガラス転移温度Ｔｇが前記液晶層を形成する液晶組成物のネマティック−等方相転移温度
Ｔ（Ｎ−Ｉ）以上であるアクティブ型液晶表示装置。
【選択図】図３
Description
本発明は、アクティブマトリクス型液晶表示装置に係り、特に、基板平面にほぼ平行な電界を発生させ液晶を駆動する横電界方式のアクティブマトリクス型液晶表示装置に関する。
液晶表示装置の表示は、基板間に挟まれた液晶層の液晶分子に電界を加えることにより液晶分子の配向方向を変化させ、それにより生じる液晶層の光学特性の変化により行われる。
従来のアクティブマトリクス型液晶表示装置は、液晶に印加する電界の方向が基板界面にほぼ垂直な方向に設定され、液晶の光旋光性を利用した表示を行うツイステッドネマチック（ＴＮ）表示方式に代表される。一方、櫛歯電極を用いて液晶に印加する電界の方向を基板表面にほぼ平行とし、液晶の複屈折性を用いて表示を行う方式（横電界方式）が、例えば特公昭63−21907号，特開平5−505247号により提案されている。この横電界方式は従来のＴＮ方式に比べて広視野角，低負荷容量などの利点があり、アクティブマトリクス型液晶表示装置として有望な技術である。
近年の液晶表示装置の高速応答化に伴い、液晶表示素子の残像と呼ばれる画像の焼き付け現象という表示不良が生じている。この画像の焼き付け現象、すなわち残像問題は、通常約５０ミリ秒程度の液晶応答速度に比べ著しく応答の遅い領域が発生する場合に用いられる。従来のＴＮ型液晶表示装置におけるこれらの発生は各画素の液晶配向膜界面に直流電荷が蓄積し、実効的な電圧が変化してしまうことによる。すなわち、画素電極上の配向膜、又は液晶配向膜の界面において電圧印加時の電位が応答時間内に解消されずに保持されることにより、液晶層に掛かる実効的な電圧が変化するため発生する。このような残像現象と残留直流電圧成分との相関関係が検討され、現在は残留直流電圧が低減されるほど残像現象が改良されることが分かりはじめている。そのため、従来のＴＮ方式の配向膜には直流電荷が蓄積し難い性質、即ち、残留直流電圧成分が少ない配向膜が要求されている。
一方、前記の横電界方式においても画像の焼き付け（残像）現象が発生し、黒レベルの低下，コントラスト低下および隣接画素間で階調反転などを引き起こし画質や歩留まりの低下で量産性が低下するという問題がある。そこで従来ＴＮ方式において残像現象と相関があった画素電極に残留する直流電圧をこの横電界方式についても測定したところ、(１)残像の発生する液晶表示素子と発生しないものとの残留直流電圧値に有意な差がほとんど無いこと、また（２）この横電界方式では画像の焼き付きが半永久的に持続しコントラストの著しい低下を引き起こすものがあることが分かった。また残像，焼き付き領域の液晶の配向方向を調べると、初期に設定した配向方向から駆動時の配向方向に微妙な大きさの角度だけ回転しており、初期配向方向に完全に戻りきっていないことが分かった。以上の点から、この横電界方式の残像，焼き付き現象は従来のＴＮ方式とは全く異なった横電界方式固有の残像メカニズムに基づいていると考えられ、横電界特有の画像の焼き付け，残像問題の解決が求められている。以後、この残像をＩＰＳ（In-Plane Switching）残像と呼ぶ。
したがって、本発明の目的は、横電界方式を用いたアクティブマトリクス型液晶表示装置において、画像の焼き付き残像現象による表示むらが少なく、高画質のアクティブマトリクス型液晶表示装置を提供することにある。
本発明の他の目的は量産性に優れた高画質のアクティブマトリクス型液晶表示装置を提供することにある。
本発明の課題を解決するための手段を以下に説明する。
本発明では、複数のスイッチング素子を有するアクティブマトリクス型液晶表示装置であって、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、この基板面に対して支配的に平行な成分を持った電界を前記液晶層に発生させるための電極構造と、前記一対の基板上の前記液晶層に接触するそれぞれの面上に形成された一対の配向制御膜と、前記一対の基板を挟むように配置された一対の偏光板とを有し、前記一対の配向制御膜の表面弾性率は１ＧＰａ以上であり、前記一対の配向制御膜の少なくとも一方が、化学式Ｈ2Ｎ−Ｒ−ＮＨ2で示すジアミン化合物と、化学式
で示すテトラカルボン酸二無水物からなるポリアミック酸の脱水閉環した有機高分子であり、その繰り返し構造の中のＲ及びＸに、−Ｏ−，−Ｓ−，−ＣＨ2−,−Ｃ(ＣＨ3)2−，−Ｃ(ＣＦ3)2−，−ＳＯ2− が合わせて３個以下の有機高分子であるアクティブマトリクス型液晶表示装置の構成を採る。
また上記構成において、前記配向制御膜と前記液晶層との界面における液晶分子に対する前記配向制御膜表面のねじれ結合係数Ａ２が２０μＮ／ｍ以下であることを特徴とするアクティブマトリクス型液晶表示装置の構成を採る。
また上記構成において、前記液晶層の屈折異方性をΔｎ、厚さをｄとしたときのパラメータｄ・Δｎが０.２μｍ＜ｄ・Δｎ＜０.５μｍを満たすアクティブマトリクス型液晶表示装置の構成を採る。
本発明によれば、基板に対してほぼ平行な方向に電界を液晶層に印加して動作させる
ＩＰＳ−ＴＦＴ−ＬＣＤの固有の問題である画像の焼き付き，残像現象の低減が可能になり、画像の焼き付き，残像現象による表示むらの少ない高画質で量産性の優れたアクティブマトリクス型液晶表示装置を提供することが可能になる。
ＩＰＳ−ＴＦＴ−ＬＣＤの固有の問題である画像の焼き付き，残像現象の低減が可能になり、画像の焼き付き，残像現象による表示むらの少ない高画質で量産性の優れたアクティブマトリクス型液晶表示装置を提供することが可能になる。
まず、本発明の前提となる横電界方式の動作原理を図１を例に用いて説明する。図１
（ａ），（ｂ）は横電界方式の液晶素子１画素内での液晶の動作を示す側断面を、図１
（ｃ），（ｄ）はその正面図を表す。
（ａ），（ｂ）は横電界方式の液晶素子１画素内での液晶の動作を示す側断面を、図１
（ｃ），（ｄ）はその正面図を表す。
電圧無印加時のセル側断面を図１（ａ）に、その時の正面図を図１（ｃ）に示す。一方の基板の内側に線状電極１，４が形成され、基板表面は対となる基板の双方とも配向膜５となっており、基板間には液晶組成物が挟持されている（この例ではその誘電異方性は正と仮定しているが、負の液晶組成物では液晶分子の長軸と短軸の方向を入れ換えるだけで横電界方式は同様に実現可能である）。
棒状の液晶分子６は、配向膜５との結合により両基板界面において共に電極１，４長手方向（図１（ｃ）正面図）に若干の角度をもつ方向１０の向きに配向制御されており、電界無印加時には液晶層内ではほぼ一様にこの初期配向方向を向いた状態となっている。ここで、画素電極４と共通電極１のそれぞれに異なる電位を与え、それらの間の電位差により液晶組成物層に電界９を印加すると、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図１（ｂ），（ｄ）に示したように液晶分子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版８の作用により本液晶素子の光学特性が変化し、この変化により表示を行う。
図２は、横電界方式の液晶表示装置の電極間の印加電圧とその表示輝度との関係を模式的に示したグラフである。図２（ａ）の実線は初期の基本特性を示しており、（ｂ）の点線は典型的な残像（ＩＰＳ残像）を示す場合の電圧・輝度特性曲線を示している。このように残像，画像の焼き付け現象は、人間の視感度上、敏感な暗レベル又は中間調領域で顕著な輝度変動を示している。
ここで、残像現象のメカニズムについて考察する。
前記の配向膜と液晶分子の結合による配向規制力（結合力）は、配向膜材料やそのラビング処理条件等によって大きく異なることが知られているが、配向膜表面での液晶分子の配向変化の方向によっても異なる。表面にほぼ水平に配向した正の誘電率異方性を持つ液晶材料を考えると、電界印加により生じる基板表面の液晶分子の配向変化方向は、基板界面に対して電界がほぼ垂直に印加されるＴＮ方式では基板表面から立ち上がる方向（図３に示す極角方向）に、また基板界面に対して電界がほぼ平行に印加される横電界方式では基板面内方向（図３に示す面内のねじれ回転方向）となる。したがって、従来のＴＮ方式では液晶分子の極角方向の配向変化の戻り難さが画像の焼き付き，残像に対応し、またそれは上下の対電極付近に残留する直流電位に起因すると考えられている。一方、横電界方
式では、画像の焼き付き，残像は基板面内方向の液晶分子のねじれ変形の戻り難さに相当する。また先に述べたように残像と画素電極近傍に残留する直流電位との相関が認められないことから、これは電気的な要因というよりはむしろ液晶／配向膜界面の相互作用に基づくと考えられる。
式では、画像の焼き付き，残像は基板面内方向の液晶分子のねじれ変形の戻り難さに相当する。また先に述べたように残像と画素電極近傍に残留する直流電位との相関が認められないことから、これは電気的な要因というよりはむしろ液晶／配向膜界面の相互作用に基づくと考えられる。
そこで本発明者らが鋭意検討した結果、横電界方式の画像の焼き付き，残像現象の発生は、電界印加による液晶分子の面内捻れ変形に基づき発生する回転トルクにより液晶分子の初期配向の方向１０を規制している配向膜表面が弾性変形し、その変形・クリープが高分子特有の（遅延弾性変形後の）弾性余効、すなわち残留した歪みとしてある有限の遅延時間とともに回復していく残像現象として、または永久変形としての画像の焼き付き現象として現れることが分かった。
したがって、このような残像現象の発生を低減する対策としては、（１）ツイスト弾性定数を小さな液晶組成物を用い面内捻れ変形による回転トルクの大きさを減少させること、または（２）配向膜の硬さ（弾性率）を増大させ、液晶分子の駆動による回転トルクの影響を受け難い高弾性高分子表面を形成することが有効である。さらには（３）液晶層の回転トルクが配向膜層に伝搬し難いように界面のねじれ結合の弱い状態を形成することが効果的である。
配向膜の高弾性率化を図るための具体策としては、配向膜を構成するポリマーの分子構造が剛直で直線性に富んだ構造であることが望ましく、また分子量をなるべく大きくするのが好ましい。さらには単分散系にするのが良い。また配向膜塗布・焼成硬化・ラビング配向処理後の光架橋反応により高次のネットワークを構築し力学的に強度を高めるのも良い。分子量を１０,０００ 以上に大きくすることによって、ポリマー鎖間の凝集力を増加させ弾性率の増加を図ることができる。しかし、一方で分子量が３００,０００ 以上に大きくなると、配向膜ワニスの融液状態でポリマー鎖の絡み合いが発生し、ポリマー鎖の密度の高いパッキングが妨げられることがある。
また高分子の分子軸の回転を可能にする結合基、−Ｏ−，−Ｓ−，−ＣＨ2−，
−Ｃ(ＣＨ3)2−，−ＳＯ2− ，メタ結合，オルト結合が合わせて３個以下であることが望ましい。なぜならば、ポリマー主鎖間の拡散はほとんど起こらないが、上記のような結合基が多数存在すると分子軸回りの回転が容易となり局所的な熱運動が可能となるため、配向膜高分子の弾性率の低下を引き起こす結果となる。このような現象は弾性率の温度特性に現れる側鎖の副分散（Ｔｇ（ｂ））として知られている。また、従来のＴＮ方式に用いられる配向膜ではチルト角を制御するために直鎖アルキル基等の側鎖を導入する方法が用いられているが、横電界方式では視野角の広さを保持するためにも、また上記の観点からもチルト角を発生する直鎖アルキル基などの長鎖の枝分かれした側鎖官能基の少ないもの、またはかさ高い側鎖置換基を全く持たないポリマーが好適である。
−Ｃ(ＣＨ3)2−，−ＳＯ2− ，メタ結合，オルト結合が合わせて３個以下であることが望ましい。なぜならば、ポリマー主鎖間の拡散はほとんど起こらないが、上記のような結合基が多数存在すると分子軸回りの回転が容易となり局所的な熱運動が可能となるため、配向膜高分子の弾性率の低下を引き起こす結果となる。このような現象は弾性率の温度特性に現れる側鎖の副分散（Ｔｇ（ｂ））として知られている。また、従来のＴＮ方式に用いられる配向膜ではチルト角を制御するために直鎖アルキル基等の側鎖を導入する方法が用いられているが、横電界方式では視野角の広さを保持するためにも、また上記の観点からもチルト角を発生する直鎖アルキル基などの長鎖の枝分かれした側鎖官能基の少ないもの、またはかさ高い側鎖置換基を全く持たないポリマーが好適である。
またポリマー配向膜の弾性率は周囲の環境条件、特に温度により大きな影響を受けることが知られている。この観点から上記のような高弾性率配向膜の選定の指標として弾性率以外に配向膜高分子のガラス転移温度Ｔｇがある。このＴｇが高ければ高いほど配向膜の高い弾性率が保証されることになる。実際に用いる液晶セルでは配向膜と液晶の界面における界面Ｔｇと、用いる液晶のネマティック−等方相の転移温度Ｔ（Ｎ−Ｉ）の間に以下のような関係が考えられる。液晶の回転トルクの大きさは主に液晶のツイスト弾性定数Ｋ２に比例する。また液晶のツイスト弾性定数Ｋ２は液晶の温度上昇と共に徐々に低下し、ネマティック−等方相の相転移温度Ｔ（Ｎ−Ｉ）で急激に減少する。即ち、Ｔ（Ｎ−Ｉ）点以上では、液晶の回転トルクが非常に小さくなり、配向膜への応力負荷が著しく減少す
る。したがって、配向膜の表面または液晶層との界面近傍のガラス転移温度Ｔｇが液晶のＴ（Ｎ−Ｉ）温度よりも高い（Ｔｇ＞Ｔ（Ｎ−Ｉ））場合は、配向膜表面は非常に硬いガラス状態に近い状態として存在し、液晶の回転トルクによる弾性変形を受け難くなる。すなわち、横電界方式特有の残像（ＩＰＳ残像）が最小限に抑えられることになる。
る。したがって、配向膜の表面または液晶層との界面近傍のガラス転移温度Ｔｇが液晶のＴ（Ｎ−Ｉ）温度よりも高い（Ｔｇ＞Ｔ（Ｎ−Ｉ））場合は、配向膜表面は非常に硬いガラス状態に近い状態として存在し、液晶の回転トルクによる弾性変形を受け難くなる。すなわち、横電界方式特有の残像（ＩＰＳ残像）が最小限に抑えられることになる。
以上のような観点から、本発明に用いる配向膜の合成材料であるアミン成分の化合物およびその他共重合可能な化合物は、例えば、芳香族ジアミンとしては、ｐ−フェニレンジアミン、ｍ−フェニレンジアミン、２，４−ジアミノトルエン、２，５−ジアミノトルエン、２，６−ジアミノトルエン、ジアミノデュレン、ベンジジン、Ｏ−トリジン、３，３−ジメトキシベンジジン、４，４″−ジアミノターフェニル、１，５−ジアミノナフタレン、２，７−ジアミノフルオレン、４，４′−ジアミノジフェニルエーテル、４，４′−ジアミノジフェニルスルフィド、４，４′−ジアミノジフェニルメタン、３，３′−ジメチル−４，４′−ジアミノジフェニルメタン、２，５−ジアミノピリジン、４，４′−ビス（ｐ−アミノフェノキシ）ビフェニル、２，２−ビス｛４−（ｐ−アミノフェノキシ）フェニル｝プロパン、２，２−ビス｛４−（ｐ−アミノフェノキシ）フェニル｝ヘキサフルオロプロパン、４，４′−ビス（ｍ−アミノフェノキシ）ジフェニルスルフォンなどが挙げられるが、これらに限定されるものではない。
一方、酸成分の化合物およびその他共重合可能な化合物は例えば、芳香族テトラカルボン酸二無水物としては、ピロメリット酸二無水物、メチル−ピロメリット酸二無水物、ジメチレントリメリテート酸二無水物、３，３′，４，４′−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、３，３′，４，４′−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、ジメチレントリメリテート酸二無水物、２，３，６，７−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、３，３′，４，４′−ビフェニルスルホンテトラカルボン酸二無水物、３，３′，４，４′−ジフェニルエーテルテトラカルボン酸二無水物、３，３′，４，４′−ジフェニルメタンテトラカルボン酸二無水物、脂環式テトラカルボン酸二無水物としては、１，２，３，４−ブタンテトラカルボン酸二無水物、１，２，３，４−ビスシクロブタンテトラカルボ
ン酸二無水物、１，２，３，４−シクロペンタンテトラカルボン酸二無水物、などが挙げられるが、これらに限定されるものではない。
ン酸二無水物、１，２，３，４−シクロペンタンテトラカルボン酸二無水物、などが挙げられるが、これらに限定されるものではない。
また、溶剤については例えば極性を有するＮ−メチル−２−ピロリドン，ジメチルホルムアミド，ジメチルアセトアミド，ジメチルスルホキサイド，スルフォラン，ブチルラクトン，クレゾール，フェノール，シクロヘキサノン，ジメチルイミダゾリジノン，ジオキサン，テトラヒドロフラン，ブチルセルソルブ，ブチルセルソルブアセテート，アセトフェノンなどを用いることができる。
更に、有機高分子中に例えばγ−アミノプロピルトリエトキシシラン，δ−アミノプロピルメチルジエトキシシラン，Ｎ−β（アミノエチル）γ−アミノプロピルトリメトキシシランなどのアミノ系シランカップリング剤，エポキシ系シランカップリング剤，チタネートカップリング剤，アルミニウムアルコレート，アルミニウムキレート，ジルコニウムキレートなどの表面処理剤を混合もしくは反応することもできる。配向膜の形成は一般的なスピンコート，印刷，刷毛塗り，スプレー法などによって行うことができる。
用いる液晶としては、例えば４−置換フェニル−４′−置換シクロヘキサン，４−置換シクロヘキシル−４′−置換シクロヘキサン，４−置換フェニル−４′−置換ジシクロヘキサン，４−置換ジシクロヘキシル−４′−置換ジフェニル，４−置換−４″−置換ターフェニル，４−置換ビフェニル−４′−置換シクロヘキサン，２−（４−置換フェニル）−５−ピリミジン，２−（４−置換ジオキサン）−５−フェニル，４−置換安息香酸−
４′−フェニルエステル，４−置換シクロヘキサンカルボン酸−４′−置換フェニルエステル，４−置換シクロヘキサンカルボン酸−４′−置換ビフェニルエステル，４−（４−置換シクロヘキサンカルボニルオキシ）安息香酸−４′−置換フェニルエステル，４−
（４−置換シクロヘキシル）安息香酸−４′−置換フェニルエステル，４−（４−置換シクロヘキシル）安息香酸−４′−置換シクロヘキシルエステル，４−置換−４′−置換ビフェニル等を挙げることができ、これらの化合物の中でも、少なくても分子の一方の末端にアルキル基，アルコキシ基，アルコキシメチレン基，シアノ基，フッ素基，ジフッ素基，トリフッ素基を有する多成分系の混合液晶組成物が用いられる。
４′−フェニルエステル，４−置換シクロヘキサンカルボン酸−４′−置換フェニルエステル，４−置換シクロヘキサンカルボン酸−４′−置換ビフェニルエステル，４−（４−置換シクロヘキサンカルボニルオキシ）安息香酸−４′−置換フェニルエステル，４−
（４−置換シクロヘキシル）安息香酸−４′−置換フェニルエステル，４−（４−置換シクロヘキシル）安息香酸−４′−置換シクロヘキシルエステル，４−置換−４′−置換ビフェニル等を挙げることができ、これらの化合物の中でも、少なくても分子の一方の末端にアルキル基，アルコキシ基，アルコキシメチレン基，シアノ基，フッ素基，ジフッ素基，トリフッ素基を有する多成分系の混合液晶組成物が用いられる。
また、上記のようなラビング処理により配向制御をするポリイミド配向膜層ではなく、斜方蒸着法により配向能を持たせた無機配向膜を用いることにより解決することもできる。これにより、液晶組成物を昇温せず液晶相のまま注入しても配向むらが生じない程度の配向能が対基板の双方の基板表面上で得られ、また酸化シリコン等の無機材料の斜方蒸着により配向制御された表面の液晶分子については、一般的に用いられているラビング処理されたポリイミド配向膜上の液晶分子に較べて格段に弱いねじれ結合を示すことから、上記の弱いねじれ結合の効果により横電界方式特有の残像（ＩＰＳ残像）を低減することができる。
また、横電界方式の大きな利点の一つである広視野角特性は、基板表面における液晶分子のチルト角が小さいほど良好となり、チルト角が０°の時が理論的に最も広視野角となるが、ラビング処理により配向制御された有機配向膜の場合にはその表面上での液晶分子のチルト角を０°とすることが困難であるのに対して、酸化シリコン等の無機材料の斜方蒸着により配向制御された表面の液晶分子については、容易にチルト角をほぼ０°とすることが可能であることが知られており好都合である。
さらに、上記のような弱いねじれ結合を得るための別の配向膜材料として光反応性材料層、特に選択的に光化学反応を生じさせるように偏光光照射処理された光反応性配向膜を用いても良い。
光反応性配向膜は、従来一般的に、強いねじれ結合と十分な（数度以上）界面チルト角を付与することが困難とされてきた配向制御方法であるが、その弱いねじれ結合は本発明の実現に好都合であり、さらに横電界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界面チルトが原理的に必要ないため、横電界方式との組み合わせにより量産性などの実用性を向上させることができる。
さらに、横電界方式においては、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、上記の光反応性配向膜では界面チルト角が非常に小さな物となることは逆に好都合であり、良好な視角特性が期待できる。
また、このような光反応性の配向膜材料の中に光、または熱、または放射線の照射で硬化するポリマー前駆体を前もって混入させ、光配向処理と同時またはその前後に上記の硬化処理を行うことによって、光反応性配向膜の高弾性率化を可能とし横電界特有のＩＰＳ残像を更に低減することができる。また、上記のようなポリマー前駆体の混入以外の方法としては、光配向膜と基板の間に前記光配向膜よりも厚くかつ透明な有機高分子層を介在させ、配向膜全体の高弾性率化を図り、本発明の目的を達成することが可能である。
本発明を実施例により具体的に説明する。
（実施例１）
基板として、厚みが１.１mm で表面を研磨した透明なガラス基板を２枚用い、これらの基板のうち一方の基板の上に横電界が印加できる薄膜トランジスタおよび配線電極を形成し、更にその上の最表面に窒化シリコンからなる絶縁保護膜を形成した。薄膜トランジスタおよび各種電極の構造を図４に、基板面に垂直な方向から見た正面図と、正面図のＡ−Ａ′，Ｂ−Ｂ′における側断面図として示す。
基板として、厚みが１.１mm で表面を研磨した透明なガラス基板を２枚用い、これらの基板のうち一方の基板の上に横電界が印加できる薄膜トランジスタおよび配線電極を形成し、更にその上の最表面に窒化シリコンからなる絶縁保護膜を形成した。薄膜トランジスタおよび各種電極の構造を図４に、基板面に垂直な方向から見た正面図と、正面図のＡ−Ａ′，Ｂ−Ｂ′における側断面図として示す。
薄膜トランジスタ素子１４は画素電極（ソース電極）４，信号電極（ドレイン電極）３，走査電極（ゲート電極）１２およびアモルファスシリコン１３から構成される。共通電極１と走査電極１２、および信号電極３と画素電極４とはそれぞれ同一の金属層をパターン化して構成した。
画素電極４は正面図において、３本の共通電極１の間に配置されている。
画素ピッチは横方向（すなわち信号電極３間）は１００μｍ、縦方向（すなわち走査電極１２間）は３００μｍである。
電極幅は、複数画素間にまたがる配線電極である走査電極，信号電極，共通電極配線部（走査配線電極に並行に延びた部分）を広めにし、線欠陥を回避した。
幅はそれぞれ１０μｍ，８μｍ，８μｍである。
一方、開口率向上のために１画素単位で独立に形成した画素電極、および共通電極の信号配線電極の長手方向に延びた部分の幅は若干狭くし、それぞれ５μｍ，６μｍとした。これらの電極の幅を狭くしたことで異物などの混入により断線する可能性が高まるが、この場合１画素の部分的欠落ですみ、線欠陥には至らない。
信号電極３と共通電極１は絶縁膜を介して２μｍの間隔を設けた。
画素数は、６４０×３（Ｒ，Ｇ，Ｂ）本の信号配線電極と、４８０本の配線電極とにより６４０×３×４８０個とした。
用いた配向膜は、ｐ−フェニレンジアミン１.０ モル％をＮ−メチル−２−ピロリドン中に溶解させ、これにピロメリット酸二無水物１モル％を加えて２０℃で１２時間反応させて、標準ポリスチレン換算重量平均分子量が約100,000 、重量平均分子量／数平均分子量（Ｍｖ／Ｍｎ）が約１.６ のポリアミック酸ワニスを得た。このワニスを６％濃度に希釈してγ−アミノプロピルトリエトキシシランを固形分で０.３ 重量％添加後、印刷形成して２１０℃／３０分の熱処理を行い、約８００Åの緻密なポリイミド配向膜を形成した。
次に、ラビングローラに取り付けたバフ布で配向膜表面をラビング処理し、液晶配向膜を付与した。
もう一方の基板には、遮光層付きカラーフィルタを形成し、上記と同様に最表面にポリイミド配向膜を形成しラビング処理により液晶配向能を付与した。
本実施例では配向能を付与する方法としてラビング法を用いたが、それ以外の例えば紫外線硬化型樹脂溶液を塗布して配向膜とし、それに偏光紫外線光を照射して光化学反応を生じさせることにより液晶配向能を付与する方法や、水面上に展開した有機分子膜を基板上に引き上げて形成した配向性の良い多層膜を配向膜として用いる方法なども利用できる。
特に後者の二つの方法は、従来十分大きな界面チルト角を付与することが困難とされてきた配向制御方法であるが、横電界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界面チルト角が原理的に必要ないため、横電界方式との組み合わせにより量産性などの実用性を向上させることができる。
次に、これらの２枚の基板をそれぞれの液晶配向能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−ズからなるスペーサを介在させて、周辺部にシール剤を塗布し、セルを組み立てた。２枚の基板のラビング方向は互いにほぼ並行で、かつ印加横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４.８μｍ 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、０.３６μｍ となる。このパネルを２枚の偏光板（日東電工社製
G1220DU)で挾み、一方の偏光板の偏光透過軸を上記のラビング方向とほぼ並行とし、他方をそれに直交させた。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クローズ特性とした。
G1220DU)で挾み、一方の偏光板の偏光透過軸を上記のラビング方向とほぼ並行とし、他方をそれに直交させた。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クローズ特性とした。
このように作製した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み合わ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のパターンを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、ウインドウのエッジ部のパターンが消えるまでの時間を残像時間として評価し、またウインドウの残像部分と周辺中間調部分の輝度Ｂの輝度変動分の大きさΔＢ／Ｂ（１０％）を残像強度として評価した。但し、ここで許容される残像強度は３％以下である。
その結果、輝度変動分である残像強度ΔＢ／Ｂ（１０％）は約２％であり、残像が消失するまでの時間は約５０ミリ秒でここで用いた液晶の立ち下がり応答時間約３５ミリ秒とほとんど同じであった。目視による画質残像検査においても、画像の焼き付け，残像による表示むらも一切見られず、高い表示特性が得られた。このように上記配向膜を使用することにより画像の焼き付き，残像の表示不良が低減される液晶表示素子を得ることができた。
また、この液晶表示素子の液晶／配向膜界面のガラス転移温度Ｔｇを評価するため、ホットステージを用いて、上記輝度変動分ΔＢ／Ｂ（１０％）（残像強度）の温度依存性を測定した。その結果、室温から用いた液晶組成物Ａのネマティック−等方相転移温度
Ｔ（Ｎ−Ｉ）近傍の約７３℃までの間は、輝度変動分ΔＢ／Ｂ（１０％）は約３％以下と一定の値を示した。さらに、この液晶組成物Ａとツイスト弾性定数，誘電率異方性Δεがほぼ同等で、Ｔ（Ｎ−Ｉ）点が１１５℃と高い別の液晶組成物Ｂを用い、それ以外の液晶セル形成プロセス，材料を全く同じにして作製した液晶表示素子を用いて、同様な界面
Ｔｇの温度依存性を測定した。その結果、図５に示すように約１００℃を越えた付近で輝度変動分ΔＢ／Ｂ（１０％）が徐々に増加し、１１０℃では約１０％に達した。以上の結果から、本実施例に用いた液晶表示素子の界面Ｔｇは約１００℃と見積もられ、用いた液晶組成物ＡのＴ（Ｎ−Ｉ）点７６℃よりも高いことが分かった。
Ｔ（Ｎ−Ｉ）近傍の約７３℃までの間は、輝度変動分ΔＢ／Ｂ（１０％）は約３％以下と一定の値を示した。さらに、この液晶組成物Ａとツイスト弾性定数，誘電率異方性Δεがほぼ同等で、Ｔ（Ｎ−Ｉ）点が１１５℃と高い別の液晶組成物Ｂを用い、それ以外の液晶セル形成プロセス，材料を全く同じにして作製した液晶表示素子を用いて、同様な界面
Ｔｇの温度依存性を測定した。その結果、図５に示すように約１００℃を越えた付近で輝度変動分ΔＢ／Ｂ（１０％）が徐々に増加し、１１０℃では約１０％に達した。以上の結果から、本実施例に用いた液晶表示素子の界面Ｔｇは約１００℃と見積もられ、用いた液晶組成物ＡのＴ（Ｎ−Ｉ）点７６℃よりも高いことが分かった。
（実施例２）
用いた配向膜以外は実施例１と同様にして、ｍ−フェニレンジアミン１.０ モル％をＮ−メチル−２−ピロリドン中に溶解させ、これに３，３′，４，４′−ジフェニルエーテルテトラカルボン酸二無水物１.０ モル％を加え４０℃で６時間反応させ、標準ポリスチレン換算重量平均分子量が約２１,０００ 、重量平均分子量／数平均分子量(Ｍｖ／Ｍｎ)が約１.８ のポリアミック酸ワニスを得た。このワニスを６％濃度に希釈してγ−アミノプロピルトリエトキシシランを固形分で０.３ 重量％添加後、印刷形成して２２５℃／
３０分の熱処理を行い、約６００Åの緻密なポリイミド配向膜を形成した。
用いた配向膜以外は実施例１と同様にして、ｍ−フェニレンジアミン１.０ モル％をＮ−メチル−２−ピロリドン中に溶解させ、これに３，３′，４，４′−ジフェニルエーテルテトラカルボン酸二無水物１.０ モル％を加え４０℃で６時間反応させ、標準ポリスチレン換算重量平均分子量が約２１,０００ 、重量平均分子量／数平均分子量(Ｍｖ／Ｍｎ)が約１.８ のポリアミック酸ワニスを得た。このワニスを６％濃度に希釈してγ−アミノプロピルトリエトキシシランを固形分で０.３ 重量％添加後、印刷形成して２２５℃／
３０分の熱処理を行い、約６００Åの緻密なポリイミド配向膜を形成した。
また、上記と同様な製法で得たポリイミド配向膜の表面弾性率を走査型粘弾性顕微鏡
(Scanning Viscoelasticity Microscopy、ＳＶＭと略記する）装置を用いて評価した。ここで、表面弾性率測定の原理について簡単に説明する。ＳＶＭは、近年、一般に良く知られている原子間力顕微鏡(Atomic Force Microscopy、ＡＦＭと略記する）装置を応用し、ＡＦＭの探針とサンプル表面に斥力が働く領域、すなわち探針が表面に変形を与える状態でピエゾ素子を用いてサンプルに強制的に正弦的振動（歪み）を与え、探針からの同じ周期の応答振動（応力）を検出する。この応力と歪み信号の振幅および位相差からサンプル表面の動的粘弾性関数を評価するものである（詳しくは、田中 敬二ほか，高分子論文集，５３巻（Ｎｏ.１０），１９９６，ｐ５８２.に記載されている）。
(Scanning Viscoelasticity Microscopy、ＳＶＭと略記する）装置を用いて評価した。ここで、表面弾性率測定の原理について簡単に説明する。ＳＶＭは、近年、一般に良く知られている原子間力顕微鏡(Atomic Force Microscopy、ＡＦＭと略記する）装置を応用し、ＡＦＭの探針とサンプル表面に斥力が働く領域、すなわち探針が表面に変形を与える状態でピエゾ素子を用いてサンプルに強制的に正弦的振動（歪み）を与え、探針からの同じ周期の応答振動（応力）を検出する。この応力と歪み信号の振幅および位相差からサンプル表面の動的粘弾性関数を評価するものである（詳しくは、田中 敬二ほか，高分子論文集，５３巻（Ｎｏ.１０），１９９６，ｐ５８２.に記載されている）。
この装置を用いて、上記のポリイミド配向膜の１０Ｈｚの表面弾性率を測定した結果、約２.５ＧＰａ という値を得た。
実施例１と同様、このように作製した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み合わ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のパターンを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、ウインドウのエッジ部のパターンが消えるまでの時間を残像時間として評価し、またウインドウの残像部分と周辺中間調部分の輝度Ｂの輝度変動分の大きさΔＢ／Ｂ（１０％）を残像強度として評価した。但し、ここで許容される残像強度は３％以下である。
その結果を輝度変動分である残像強度ΔＢ／Ｂ（１０％）は約３％であり、残像が消失するまでの時間は約６２ミリ秒でここで用いた液晶の立ち下がり応答時間約３５ミリ秒とほとんど同じであった。目視による画質残像検査においても、画像の焼き付け，残像による表示むらも一切見られず、高い表示特性が得られた。このように上記配向膜を使用することにより画像の焼き付き，残像の表示不良が低減される液晶表示素子を得ることができた。
また、実施例１同様の方法で、この液晶／配向膜の界面Ｔｇを評価した結果、この界面Ｔｇは約９０℃であり、用いた液晶組成物ＡのＴ（Ｎ−Ｉ）＝７６℃以上であった。
（実施例３）
用いた配向膜以外は実施例１と同様にして、４，４′−ジアミノジフェニルメタン1.0モル％をＮ−メチル−２−ピロリドンとジメチルアセトアミドの混合溶媒中に溶解させ、これに１，２，３，４−シクロペンタンテトラカルボン酸二無水物１.０ モル％を加え
３０℃で１２時間反応させ、標準ポリスチレン換算重量平均分子量が約１２,０００〜
２５０,０００ のポリアミック酸ワニスを作製した。その後このワニスをゲル浸透クロマトグラフィを用いて重量平均分子量が約１５０,０００ 、重量平均分子量／数平均分子量（Ｍｖ／Ｍｎ）が１.５１の単分散ポリアミック酸ワニスに分集した。このワニスを６％濃度に希釈してγ−アミノプロピルトリエトキシシランを固形分で０.３ 重量％添加後、印刷形成して２２０℃／３０分の熱処理を行い、約６００Åの緻密なポリイミド配向膜を形成した。
用いた配向膜以外は実施例１と同様にして、４，４′−ジアミノジフェニルメタン1.0モル％をＮ−メチル−２−ピロリドンとジメチルアセトアミドの混合溶媒中に溶解させ、これに１，２，３，４−シクロペンタンテトラカルボン酸二無水物１.０ モル％を加え
３０℃で１２時間反応させ、標準ポリスチレン換算重量平均分子量が約１２,０００〜
２５０,０００ のポリアミック酸ワニスを作製した。その後このワニスをゲル浸透クロマトグラフィを用いて重量平均分子量が約１５０,０００ 、重量平均分子量／数平均分子量（Ｍｖ／Ｍｎ）が１.５１の単分散ポリアミック酸ワニスに分集した。このワニスを６％濃度に希釈してγ−アミノプロピルトリエトキシシランを固形分で０.３ 重量％添加後、印刷形成して２２０℃／３０分の熱処理を行い、約６００Åの緻密なポリイミド配向膜を形成した。
実施例１と同様、このように作製した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み合わ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のパターンを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、ウインドウのエッジ部のパターンが消えるまでの時間を残像時間として評価し、またウインドウの残像部分と周辺中間調部分の輝度Ｂの輝度変動分の大きさΔＢ／Ｂ（１０％）を残像強度として評価した。但し、ここで許容される残像強度は３％以下である。
その結果を輝度変動分である残像強度ΔＢ／Ｂ（１０％）は約２％であり、残像が消失するまでの時間は約４８ミリ秒でここで用いた液晶の立ち下がり応答時間約３５ミリ秒とほとんど同じであった。目視による画質残像検査においても、画像の焼き付け，残像による表示むらも一切見られず、高い表示特性が得られた。このように上記配向膜を使用することにより画像の焼き付き，残像の表示不良が低減される液晶表示素子を得ることができた。
次に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、ラビング処理し、同一の液晶組成物を封入して液晶セルを作製し、フレデリックス転移法（ヤング，ローゼンブラッド，アプライド フィジックス レター，Ｖｏｌ.４３，１９８３，ｐ６２)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を表す外挿長を測定すると、１.０μｍであった。
ここで、上記のフレデリックス転移法による外挿長の測定方法について、その原理を説明する。この測定方法は、液晶層と対となる２枚の基板の双方の界面におけるねじれ結合が等しい場合に近似的に得られる横電界方式における液晶分子の横電界に対する配向変化（フレデリックス転移）のしきい値電圧Ｖｃの液晶層の厚みｄへの依存性を表す（１）式（横山，モレキュラークリスタル アンド リキッドクリスタル，Ｖｏｌ.１６５ ，1988，ｐ２６５、および、大江，近藤，アプライド フィジックス レター，Ｖｏｌ.６７，１９９５，ｐ３８９５)より外挿長を測定する方法である。
（１／Ｖｃ）＝（ｄ＋２ｂ）×πｇ√（Δε／Ｋ２） （１）
ここで、ｄおよびｇはそれぞれ基板間ギャップ（液晶層の厚み），電極端間ギャップ、Ｋ２およびΔεはそれぞれ液晶組成物のツイスト弾性定数，誘電異方性で、ｂは配向膜表面のねじれ結合係数Ａ２を用いて次式で定義される界面における液晶分子と配向膜表面のねじれ結合の強さを表す外挿長である。
ここで、ｄおよびｇはそれぞれ基板間ギャップ（液晶層の厚み），電極端間ギャップ、Ｋ２およびΔεはそれぞれ液晶組成物のツイスト弾性定数，誘電異方性で、ｂは配向膜表面のねじれ結合係数Ａ２を用いて次式で定義される界面における液晶分子と配向膜表面のねじれ結合の強さを表す外挿長である。
ｂ＝Ｋ２／Ａ２ （２）
この外挿長ｂは上記の配向膜表面でのねじれ結合が強いほど小さくなり、例えば配向膜表面で液晶分子の配向方向が固定されていると考えられるほど強い結合の場合には外挿長ｂは０と考えられる。
この外挿長ｂは上記の配向膜表面でのねじれ結合が強いほど小さくなり、例えば配向膜表面で液晶分子の配向方向が固定されていると考えられるほど強い結合の場合には外挿長ｂは０と考えられる。
この式より、液晶層の厚みｄのみが異なる液晶セルを複数作成し、横（ｘ）軸にｄ、縦（ｙ）軸にそれらの液晶セルそれぞれについて測定した（１／Ｖｃ）をとり測定値をプロットすると、それらの点を直線で外挿したｙ切片が、−２ｂすなわち外挿長（この場合の係数２は上下界面が同じとした場合の双方からの外挿長への寄与を表す）を与える。
この測定方法では、原理的に外挿長が液晶層の厚みと同程度となる弱いねじれ結合の場合にのみ正確な測定が可能である。
より強いねじれ結合の場合にも適用可能な外挿長の測定方法としては、強電場法（横山，ファン スプラング，ジャーナルオブアプライドフィジックス，Ｖｏｌ.５７,１９８５，ｐ４５２）や、界面での微小ねじれを測定する方法（赤羽，金子，木村，ジャパニース ジャーナルオブ アプライドフィジックス，Ｖｏｌ．３５，１９９６，ｐ４４３４）などが知られているが、本発明の趣旨にある弱いねじれ結合の場合には、その測定値はこれらのどの測定法によっても大差ない値が十分な精度で得られる。
この様にして得られた外挿長から、上記の中心ギャップ４.６μｍ で計算すると、外挿長ｂのギャップｄに対する比率ｂ＊＝ｂ／ｄは０.２１７である。
配向膜表面でのねじれ結合係数Ａ２は、外挿長ｂと、液晶のねじれ弾性定数Ｋ２より
（２）式から次式を用いて機械的に得ることが出来る。
（２）式から次式を用いて機械的に得ることが出来る。
Ａ２＝Ｋ２／ｂ （３）
従って、本実施例の場合には、Ａ２は７.０μＮ／ｍとなる。
従って、本実施例の場合には、Ａ２は７.０μＮ／ｍとなる。
（実施例４）
用いた配向膜以外は実施例１と同様にして、４−フルオロ−メタフェニレンジアミン
１.０ モル％をＮ−メチル−２−ピロリドン中に溶解させ、これに３，３′，４，４′−ビスシクロブタンテトラカルボン酸二無水物１.０ モル％を加えて２０℃で８時間および１００℃で２時間反応させて、標準ポリスチレン換算重量平均分子量が約１７,０００、重量平均分子量／数平均分子量（Ｍｖ／Ｍｎ）が１.８５ のポリアミドイミドを得た。このワニスを６％濃度に希釈してγ−アミノプロピルトリエトキシシランを固形分で０.３ 重量％添加後、印刷形成して２００℃／３０分の熱処理を行い、約６００Åの緻密なポリアミドイミド配向膜を形成し、液晶層の厚みｄが４.２μｍ の液晶表示装置を作成した。
用いた配向膜以外は実施例１と同様にして、４−フルオロ−メタフェニレンジアミン
１.０ モル％をＮ−メチル−２−ピロリドン中に溶解させ、これに３，３′，４，４′−ビスシクロブタンテトラカルボン酸二無水物１.０ モル％を加えて２０℃で８時間および１００℃で２時間反応させて、標準ポリスチレン換算重量平均分子量が約１７,０００、重量平均分子量／数平均分子量（Ｍｖ／Ｍｎ）が１.８５ のポリアミドイミドを得た。このワニスを６％濃度に希釈してγ−アミノプロピルトリエトキシシランを固形分で０.３ 重量％添加後、印刷形成して２００℃／３０分の熱処理を行い、約６００Åの緻密なポリアミドイミド配向膜を形成し、液晶層の厚みｄが４.２μｍ の液晶表示装置を作成した。
実施例１と同様、このように作製した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み合わ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のパターンを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、ウインドウのエッジ部のパターンが消えるまでの時間を残像時間として評価し、またウインドウの残像部分と周辺中間調部分の輝度Ｂの輝度変動分の大きさΔＢ／Ｂ（１０％）を残像強度として評価した。但し、ここで許容される残像強度は３％以下である。
その結果を輝度変動分である残像強度ΔＢ／Ｂ（１０％）は約２％であり、残像が消失するまでの時間は約５５ミリ秒でここで用いた液晶の立ち下がり応答時間約３５ミリ秒とほとんど同じであった。目視による画質残像検査においても、画像の焼き付け，残像による表示むらも一切見られず、高い表示特性が得られた。このように上記配向膜を使用することにより画像の焼き付き，残像の表示不良が低減される液晶表示素子を得ることができた。
また、実施例１同様の方法で、この液晶／配向膜の界面Ｔｇを評価した結果、この界面Ｔｇは約１０５℃であり、用いた液晶組成物ＡのＴ（Ｎ−Ｉ）＝７６℃以上であった。さらに実施例２同様の走査型粘弾性顕微鏡(ＳＶＭ)装置を用いて、上記のポリイミド配向膜の５０Ｈｚの表面弾性率を測定した結果、約５ＧＰａという値を得た。
（実施例５）
用いた配向膜材料以外は、実施例１と同様にして、液晶層の厚み（ギャップ）ｄが5.0μｍの液晶パネルを作製した。このパネルのリタデ−ション（Δｎｄ)は、０.３７５μｍとなる。
用いた配向膜材料以外は、実施例１と同様にして、液晶層の厚み（ギャップ）ｄが5.0μｍの液晶パネルを作製した。このパネルのリタデ−ション（Δｎｄ)は、０.３７５μｍとなる。
配向膜材料は、薄膜トランジスタ側の基板には、窒化シリコンからなる絶縁保護膜の上の最表面に酸化シリコンからなる無機配向制御層を斜方蒸着法により形成した無機配向膜材料を用いた。
斜方蒸着は、液晶配向のチルト角をほぼ０°するため、基板法線より６０°の方向となるように蒸着方向を規制するルーバー（高分子学会編，新高分子実験学，第１０巻：高分子の物性（３）−表面，界面と膜・輸送−，２３３ｐ）を用いて行った。
もう一方の基板には、遮光層付きカラーフィルタを形成し、最表面にポリイミド配向膜を形成した後、ラビングローラに取り付けたバフ布で配向膜表面をラビング処理し、液晶配向膜を付与した。
ポリイミド配向膜は溶剤可溶型のポリイミド前駆体である日立化成製ＰＩＱの溶液を基板表面上に印刷形成した後、２１０℃／３０分の熱処理を行う事により形成した。
また、実施例３と同じくフレデリックス転移法により外挿長ｂを測定すると１.６μｍであった。
ポリイミド配向膜ＰＩＱをラビングした表面と液晶分子とのねじれ結合は非常に強く、この界面での外挿長がほぼ０であることが別途行った実験より知られていることから、上記の外挿長はそのほとんどが、酸化シリコンを斜方蒸着して形成した無機配向膜側の寄与であると考えられる。
上記のギャップ５.０μｍで計算すると外挿長ｂのギャップに対する比率ｂ＊は０.３２になり、配向膜表面でのねじれ結合係数Ａ２は、４.３８μＮ／ｍであった。
実施例１と同様、ウインドウパターンを用いて、このように作製した液晶表示装置の画像の焼き付け，残像を定量的に評価した結果、輝度変動分である残像強度ΔＢ／Ｂ（１０％）は約３％であり、残像が消失するまでの時間は約５０ミリ秒でここで用いた液晶の立ち下がり応答時間約３５ミリ秒とほとんど同じであった。目視による画質残像検査においても、画像の焼き付け，残像による表示むらも一切見られず、高い表示特性が得られた。このように上記配向膜を使用することにより画像の焼き付き，残像の表示不良が低減される液晶表示素子を得ることができた。
（実施例６）
用いた配向膜以外は実施例１と同様にして、ジアミン化合物として、ジアゾベンゼン基を含有する
用いた配向膜以外は実施例１と同様にして、ジアミン化合物として、ジアゾベンゼン基を含有する
と４，４′−ジアミノジフェニルメタンを等モル比で混入した物を用い、ピロメリット酸二無水物及び／或いは１，２，３，４−シクロブタンテトラカルボン酸二無水物の酸無水物にポリアミック酸として合成し、基板表面に塗布後、２００℃，３０分の焼成，イミド化を行い、波長４２０ｎｍの偏光光照射を行った。
その後、実施例１と同様にネマティック液晶組成物を封入後、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。
実施例１同様の方法で、この液晶／配向膜の界面Ｔｇを評価した結果、この界面Ｔｇは約８５℃であり、用いた液晶組成物ＡのＴ（Ｎ−Ｉ）＝７６℃以上であった。また、実施例１と同様、ウインドウパターンを用いて、このように作製した液晶表示装置の画像の焼き付け，残像を定量的に評価した結果、輝度変動分である残像強度ΔＢ／Ｂ（１０％）は約３％であり、残像が消失するまでの時間は約５０ミリ秒でここで用いた液晶の立ち下がり応答時間約３５ミリ秒とほとんど同じであった。目視による画質残像検査においても、画像の焼き付け，残像による表示むらも一切見られず、高い表示特性が得られた。このように上記配向膜を使用することにより画像の焼き付き，残像の表示不良が低減される液晶表示素子を得ることができた。
また、実施例３と同じくフレデリックス転移法により外挿長ｂを測定すると１.０μｍ であった。したがって、外挿長ｂのギャップに対する比率ｂ＊は０.２５ である。また、用いた液晶組成物のねじれ変形に対する弾性定数Ｋ２の値と、上記の外挿長ｂの測定値から、本実施例の配向膜表面でのねじれ結合定数Ａ２は５.０μＮ／ｍとなる。
（実施例７）
用いた配向膜以外は実施例６と同様にして、ジアミン化合物として、スチルベン基を含有する
用いた配向膜以外は実施例６と同様にして、ジアミン化合物として、スチルベン基を含有する
と４，４′−ジアミノジフェニルメタンを等モル比で混入した物を用い、ピロメリット酸二無水物及び／或いは１，２，３，４−シクロブタンテトラカルボン酸二無水物の酸無水物にポリアミック酸として合成し、基板表面に塗布後、２１０℃，３０分の焼成，イミド化を行い、波長３０８ｎｍの偏光光照射を行った。
その後、実施例１と同様にネマティック液晶組成物を封入後、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。
実施例１同様の方法で、この液晶／配向膜の界面Ｔｇを評価した結果、この界面Ｔｇは約８０℃であり、用いた液晶組成物ＡのＴ（Ｎ−Ｉ）＝７６℃以上であった。また、実施例１と同様、ウインドウパターンを用いて、このように作製した液晶表示装置の画像の焼き付け，残像を定量的に評価した結果、輝度変動分である残像強度ΔＢ／Ｂ（１０％）は約３％であり、残像が消失するまでの時間は約４８ミリ秒でここで用いた液晶の立ち下がり応答時間約３５ミリ秒とほとんど同じであった。目視による画質残像検査においても、画像の焼き付け，残像による表示むらも一切見られず、高い表示特性が得られた。このように上記配向膜を使用することにより画像の焼き付き，残像の表示不良が低減される液晶表示素子を得ることができた。
（実施例８）
実施例７と同様のスチルベン基を有するジアミン化合物に加えアセチレン基を有するジアミン化合物と、４，４′−ジアミノジフェニルメタンを等モル比で混入した物を用い、ピロメリット酸二無水物及び／或いは１，２，３，４−シクロブタンテトラカルボン酸二無水物の酸無水物にポリアミック酸として合成し、基板表面に塗布後、２１０℃，３０分の焼成、イミド化を行い、ＸｅＣｌ2 ガスのエキシマレーザを用い波長３０８ｎｍの偏光光照射を行った。
実施例７と同様のスチルベン基を有するジアミン化合物に加えアセチレン基を有するジアミン化合物と、４，４′−ジアミノジフェニルメタンを等モル比で混入した物を用い、ピロメリット酸二無水物及び／或いは１，２，３，４−シクロブタンテトラカルボン酸二無水物の酸無水物にポリアミック酸として合成し、基板表面に塗布後、２１０℃，３０分の焼成、イミド化を行い、ＸｅＣｌ2 ガスのエキシマレーザを用い波長３０８ｎｍの偏光光照射を行った。
その後、実施例１と同様にネマティック液晶組成物を封入後、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。
実施例１同様の方法で、この液晶／配向膜の界面Ｔｇを評価した結果、この界面Ｔｇは約１００℃であり、用いた液晶組成物ＡのＴ（Ｎ−Ｉ）＝７６℃以上であった。また、実施例１と同様、ウインドウパターンを用いて、このように作製した液晶表示装置の画像の焼き付け，残像を定量的に評価した結果、輝度変動分である残像強度ΔＢ／Ｂ（１０％）は約２％であり、残像が消失するまでの時間は約４０ミリ秒でここで用いた液晶の立ち下がり応答時間約３５ミリ秒とほとんど同じであった。目視による画質残像検査においても、画像の焼き付け，残像による表示むらも一切見られず、高い表示特性が得られた。このように上記配向膜を使用することにより画像の焼き付き，残像の表示不良が低減される液晶表示素子を得ることができた。
（比較例１）
２，２−ビス｛４−（ｐ−アミノフェノキシ）フェニル｝プロパン１.０ モル％、３，３′，４，４′−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物１.０ モル％をＮ−メチル−２−ピロリドン中で２０℃で１０時間重合して、標準ポリスチレン換算重量平均分子量が約２００,０００ 、重量平均分子量／数平均分子量（Ｍｖ／Ｍｎ）が約１.９ のポリアミック酸ワニスを得た。このワニスを６％濃度に希釈してγ−アミノプロピルトリエトキシシランを固形分で０.３ 重量％添加後、印刷形成して２２０℃／３０分の熱処理を行い、約８００Åの緻密なポリイミド配向膜を形成した。
２，２−ビス｛４−（ｐ−アミノフェノキシ）フェニル｝プロパン１.０ モル％、３，３′，４，４′−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物１.０ モル％をＮ−メチル−２−ピロリドン中で２０℃で１０時間重合して、標準ポリスチレン換算重量平均分子量が約２００,０００ 、重量平均分子量／数平均分子量（Ｍｖ／Ｍｎ）が約１.９ のポリアミック酸ワニスを得た。このワニスを６％濃度に希釈してγ−アミノプロピルトリエトキシシランを固形分で０.３ 重量％添加後、印刷形成して２２０℃／３０分の熱処理を行い、約８００Åの緻密なポリイミド配向膜を形成した。
次に、この配向膜材料を用いて実施例１と同様に液晶表示装置を作成し、液晶表示装置の画像の焼き付け，残像を定量的に測定評価した。まず、画面上に最大輝度でウインドウのパターンを３０分間表示し、その後、残像が最も目立つ中間調表示に全面を切り換え、ウインドウのエッジ部のパターンが消えるまでの時間を残像時間、及びウインドウの残像部分と周辺中間調部分の輝度Ｂの輝度変動分の大きさΔＢ／Ｂ（１０％）を残像強度として評価した。但し、ここで許容される残像強度は３％以下である。
その結果、輝度変動分である残像強度ΔＢ／Ｂ（１０％）は約５％と大きく、残像が消失するまでの時間も約６０分掛かり、目視による画質残像検査においても、明らかな画像の焼き付け，残像による表示むらとして確認された。このように上記配向膜を使用することにより画像の焼き付き，残像による表示不良が目立った。
また、実施例１同様の方法で、この液晶／配向膜の界面Ｔｇを評価した結果、この界面Ｔｇは約５８℃であり、用いた液晶組成物ＡのＴ（Ｎ−Ｉ）＝７６℃以下であった。さらに実施例２同様の走査型粘弾性顕微鏡（ＳＶＭ）装置を用いて、上記のポリイミド配向膜の１０Ｈｚの表面弾性率を測定した結果、約０.１ＧＰａという値を得た。
（比較例２）
２，２−ビス〔４−（ｐ−アミノフェノキシ）フェニル〕オクタン０.５ モル％、４，４′−ジアミノジフェニルメタン０．５ モル％、３，３′，４，４′，−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物１.０ モル％をＮ−メチル−２−ピロリドン中で２０℃で８時間重合して、標準ポリスチレン換算重量平均分子量が約４０,０００ 、重量平均分子量／数平均分子量（Ｍｖ／Ｍｎ）が約１.８ のポリアミック酸ワニスを得た。このワニスを６％濃度に希釈してγ−アミノプロピルトリエトキシシランを固形分で０.３ 重量％添加後、印刷形成して２００℃／３０分の熱処理を行い、約８００Åの緻密なポリイミド配向膜を形成した。
２，２−ビス〔４−（ｐ−アミノフェノキシ）フェニル〕オクタン０.５ モル％、４，４′−ジアミノジフェニルメタン０．５ モル％、３，３′，４，４′，−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物１.０ モル％をＮ−メチル−２−ピロリドン中で２０℃で８時間重合して、標準ポリスチレン換算重量平均分子量が約４０,０００ 、重量平均分子量／数平均分子量（Ｍｖ／Ｍｎ）が約１.８ のポリアミック酸ワニスを得た。このワニスを６％濃度に希釈してγ−アミノプロピルトリエトキシシランを固形分で０.３ 重量％添加後、印刷形成して２００℃／３０分の熱処理を行い、約８００Åの緻密なポリイミド配向膜を形成した。
次に、この配向膜材料を用いて実施例１と同様に液晶表示装置を作成し、液晶表示装置の画像の焼き付け，残像を定量的に測定評価した。まず、画面上に最大輝度でウインドウのパターンを３０分間表示し、その後、残像が最も目立つ中間調表示に全面を切り換え、ウインドウのエッジ部のパターンが消えるまでの時間を残像時間、及びウインドウの残像部分と周辺中間調部分の輝度Ｂの輝度変動分の大きさΔＢ／Ｂ（１０％）を残像強度として評価した。但し、ここで許容される残像強度は３％以下である。
その結果、輝度変動分である残像強度ΔＢ／Ｂ（１０％）は約８％と大きく、残像が消失するまでの時間も約１２０分掛かり、目視による画質残像検査においても、明らかな画像の焼き付け，残像による表示むらとして確認された。このように上記配向膜を使用することにより画像の焼き付き，残像による表示不良が目立った。
また、実施例１同様の方法で、この液晶／配向膜の界面Ｔｇを評価した結果、この界面Ｔｇは約６０℃であり、用いた液晶組成物ＡのＴ（Ｎ−Ｉ）＝７６℃以下であった。さらに実施例２同様の走査型粘弾性顕微鏡（ＳＶＭ）装置を用いて、上記のポリイミド配向膜の１０Ｈｚの表面弾性率を測定した結果、約０.０８ＧＰａという値を得た。
（比較例３）
２，２−ビス〔４−（ｐ−アミノフェノキシ）フェニル〕ヘキサフルオロプロパン1.0モル％、４，４′−ジアミノジフェニルエ−テル１.０ モル％をＮ−メチル−２−ピロリドン中で２０℃で６時間重合して、標準ポリスチレン換算重量平均分子量が約４０００、重量平均分子量／数平均分子量（Ｍｖ／Ｍｎ）が約３.５ のポリアミック酸ワニスを得た。このワニスを６％濃度に希釈してγ−アミノプロピルトリエトキシシランを固形分で
０.３ 重量％添加後、印刷形成して２００℃／３０分の熱処理を行い、約９００Åの緻密なポリイミド配向膜を形成した。
２，２−ビス〔４−（ｐ−アミノフェノキシ）フェニル〕ヘキサフルオロプロパン1.0モル％、４，４′−ジアミノジフェニルエ−テル１.０ モル％をＮ−メチル−２−ピロリドン中で２０℃で６時間重合して、標準ポリスチレン換算重量平均分子量が約４０００、重量平均分子量／数平均分子量（Ｍｖ／Ｍｎ）が約３.５ のポリアミック酸ワニスを得た。このワニスを６％濃度に希釈してγ−アミノプロピルトリエトキシシランを固形分で
０.３ 重量％添加後、印刷形成して２００℃／３０分の熱処理を行い、約９００Åの緻密なポリイミド配向膜を形成した。
次に、この配向膜材料を用いて実施例１と同様に液晶表示装置を作成し、液晶表示装置の画像の焼き付け，残像を定量的に測定評価した。まず、画面上に最大輝度でウインドウのパターンを３０分間表示し、その後、残像が最も目立つ中間調表示に全面を切り換え、ウインドウのエッジ部のパターンが消えるまでの時間を残像時間、及びウインドウの残像部分と周辺中間調部分の輝度Ｂの輝度変動分の大きさΔＢ／Ｂ（１０％）を残像強度として評価した。但し、ここで許容される残像強度は３％以下である。
その結果、輝度変動分である残像強度ΔＢ／Ｂ（１０％）は約２０％と大きく、残像が消失するまでの時間も約１００分掛かり、目視による画質残像検査においても、明らかな画像の焼き付け，残像による表示むらとして確認された。このように上記配向膜を使用することにより画像の焼き付き，残像による表示不良が目立った。
また、実施例１同様の方法で、この液晶／配向膜の界面Ｔｇを評価した結果、この界面Ｔｇは約５０℃であり、用いた液晶組成物ＡのＴ（Ｎ−Ｉ）＝７６℃以下であった。さらに実施例２同様の走査型粘弾性顕微鏡（ＳＶＭ）装置を用いて、上記のポリイミド配向膜の１０Ｈｚの表面弾性率を測定した結果、約０.１ＧＰａという値を得た。
１…共通電極（コモン電極）、２…ゲート絶縁膜、３…信号電極（ドレイン電極）、４…画素電極（ソース電極）、５…配向膜、６…液晶組成物層中の液晶分子、７…基板、８…偏光板、９…電界、１０…界面上の分子長軸配向方向（ラビング方向）、１１…偏光板偏光透過軸方向、１２…走査電極（ゲート電極）、１３…アモルファスシリコン、１４…薄膜トランジスタ素子。
Claims (3)
- 複数のスイッチング素子を有するアクティブマトリクス型液晶表示装置であって、
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、この基板面に対して支配的に平行な成分を持った電界を前記液晶層に発生させるための電極構造と、
前記一対の基板上の前記液晶層に接触するそれぞれの面上に形成された一対の配向制御膜と、
前記一対の基板を挟むように配置された一対の偏光板とを有し、
前記一対の配向制御膜の表面弾性率は１ＧＰａ以上であり、
前記一対の配向制御膜の少なくとも一方が、化学式Ｈ2Ｎ−Ｒ−ＮＨ2で示すジアミン化合物と、化学式
- 請求項１において、前記配向制御膜と前記液晶層との界面における液晶分子に対する前記配向制御膜表面のねじれ結合係数Ａ２が２０μＮ／ｍ以下であることを特徴とするアクティブマトリクス型液晶表示装置。
- 請求項１において、前記液晶層の屈折異方性をΔｎ、厚さをｄとしたときのパラメータｄ・Δｎが０.２μｍ＜ｄ・Δｎ＜０.５μｍを満たすアクティブマトリクス型液晶表示装置。
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