JP2011107266A - 液晶表示装置及び液晶表示装置の製造方法 - Google Patents

液晶表示装置及び液晶表示装置の製造方法 Download PDF

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Abstract

【課題】光配向処理によって形成される液晶配向膜を用いた液晶表示装置において、液晶配向膜の配向異方性を高めることを目的とする。
【解決手段】光配向処理によって配向規制力が付与された液晶配向膜を含む液晶表示装置の製造方法であって、光が照射されることによって主鎖が切断される高分子を含む被膜を形成する成膜工程と、前記成膜工程において形成された前記被膜に１００℃未満の雰囲気下で光を照射することによって、前記被膜に配向規制力を付与する光配向処理工程と、前記光を照射した後に、前記光が照射されることにより前記高分子の主鎖が切断されることによって生成された低分子量成分を除去する除去工程とを含むことを特徴とする液晶表示装置の製造方法、及び前記製造方法によって製造された液晶表示装置。
【選択図】図１

Description

本発明は、液晶表示装置及び液晶表示装置の製造方法に関する。
液晶表示装置に使用される液晶配向膜は、配向処理すなわち液晶配向能を付与する工程を経て形成される。配向処理においては、近年、光配向処理の開発が進められている。光配向処理は、基板表面に形成された有機被膜の表面にほぼ直線に偏光した光を照射することによって配向能を有機被膜の表面に付与する方法である。
従来技術として、特許文献１には配向制御能の低下を阻止して高品位の表示を可能とした液晶表示パネルを用いた液晶表示装置の製造方法が記載されている。具体的には光配向処理において、１００℃以上に加熱をしながら偏光紫外線を被膜に照射し、配向異方性を被膜に付与する方法が記載されている。
また特許文献２には、ポリアミック酸薄膜に偏光紫外線を照射した後、ポリアミック酸をポリイミドに変換することによって配向異方性を有する液晶配向膜を形成する方法が記載されている。
特開２００７−２２６０９７号公報 特開２００３−２５５３４９号公報
しかしながら特許文献１および２に記載された光配向剤並びに光配向処理によって形成された液晶配向膜は、配向異方性が低いという問題を有していた。配向異方性が低いことは、液晶の配向規制力が弱いことを意味する。液晶の配向規制力が弱い液晶配向膜が備えられた液晶表示装置は、液晶素子の画質特性が十分得られないという問題を有する。
発明者らは上記配向規制力の低下は、光配向処理において光分解する高分子が低分子量成分を生成し、液晶配向膜中に低分子量成分が残存しており、この低分子量成分が配向規制力の低下、ひいては液晶素子の画質特性の低下を引き起こしていることを見出した。
そこで本発明は、光配向処理によって形成される液晶配向膜を用いた液晶表示装置において、液晶配向膜の配向異方性を高めることを目的とする。また、本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面によって明らかにする。
本発明に係る液晶表示装置の製造方法は、光配向処理によって配向規制力が付与された液晶配向膜を含む液晶表示装置の製造方法であって、光が照射されることによって主鎖が切断される高分子を含む被膜を形成する成膜工程と、前記成膜工程において形成された前記被膜に１００℃未満の雰囲気下で光を照射することによって、前記被膜に配向規制力を付与する光配向処理工程と、前記光を照射した後に、前記光が照射されることにより前記高分子の主鎖が切断されることによって生成された低分子量成分を除去する除去工程と、を含むことを特徴とする。
また、前記除去工程において、前記光が照射された後の前記被膜を加熱することによって前記低分子量成分を除去することとしてもよい。また、前記除去工程における前記加熱は、減圧雰囲気下にて行うこととしてもよい。
また、前記除去工程において、前記光が照射された後の前記被膜を洗浄することによって前記低分子量成分を除去することとしてもよい。また、前記除去工程における前記洗浄は、水溶性有機溶剤を含む溶液を用いて行うこととしてもよい。また、前記除去工程における前記洗浄は、界面活性剤を含む溶液を用いて行うこととしてもよい。
また、前記高分子が、下記化学式（１）で示される化合物であることとしてもよい。但し、Ｒは電子供与性の二価の有機基であり、ｎは高分子の繰り返し単位の数である。
Figure 2011107266
また、上記各製造方法により製造された液晶表示装置であることを特徴とする。
光配向処理によって形成される液晶配向膜を用いた液晶表示装置において、液晶素子の画質特性の低下を軽減することができる。
本発明の実施形態に係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。 本発明の実施形態に係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。 本発明の実施形態に係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り、図２Ａの切断線２Ｂ−２Ｂにおける断面を示す図である。 本発明の実施形態に係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り、図２Ａの切断線２Ｃ−２Ｃにおける断面を示す図である。
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明を行う。
本発明の実施の形態に係る液晶表示装置の製造方法は、光配向処理によって配向規制力が付与された液晶配向膜を含む液晶表示装置の製造方法であって、光が照射されることによって主鎖が切断される高分子を含む被膜を形成する成膜工程と、成膜工程において形成された被膜に１００℃未満の雰囲気下で光を照射することによって、被膜に配向規制力を付与する光配向処理工程と、光を照射した後に、光が照射されることにより高分子の主鎖が切断されることによって生成された低分子量成分を除去する除去工程とを含むことを特徴とする。
本発明の実施の形態に係る液晶表示装置の製造方法においては、例えばＩＰＳ（Ｉｎ−Ｐｌａｎｅ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）方式の液晶表示装置やＶＡ（Ｖｅｒｔｉｃａｌｌｙ Ａｌｉｇｎｅｄ）方式やＴＮ（Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｎｅｍａｔｉｃ）方式、その他の駆動方式の液晶表示装置の製造方法であってもよい。
例えば、本発明の実施の形態に係る液晶表示装置の製造方法は、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、一対の基板の少なくとも一方の基板に形成され、液晶層に電界を印加するための電極群と、一対の基板の少なくとも一方の基板に光配向処理によって配向規制力が付与された液晶配向膜を含む液晶表示装置の製造方法であって、上記成膜工程と、上記光配向処理工程と、上記除去工程とを含むことを特徴とする液晶表示装置の製造方法であってもよい。
まず本発明における、光が照射されることによって主鎖が切断される高分子に関して説明する。本発明における光が照射されることによって主鎖が切断される高分子とは、直接光分解をする高分子である。すなわち、外部から照射された光を吸収し、高分子そのものが光分解する。
例えば光が照射されることによって主鎖が切断される高分子として、ポリイミドをあげることができる。また、ポリイミドのうち、原料としてシクロブタンテトラカルボン酸二無水物を用いて合成された、シクロブタン系ポリイミドは好適である。
シクロブタン系ポリイミドは具体的には下記化学式（１）に示される化合物をあげることができる。本発明の実施の形態に係る液晶表示装置の製造方法において高分子が、下記化学式（１）で示される化合物であることは好適である。
Figure 2011107266
但し、Ｒは電子供与性の二価の有機基である。また、ｎは高分子の繰り返し単位の数であり、１００〜１０００の整数であることは好適である。
上記化学式（１）に示される化合物に紫外線が照射されると、下記化学式（１）に示される化合物は紫外線を吸収し、シクロブタンの環構造が開裂し、マレイミド末端が生成する光分解反応をおこす。
化学式（１）に示される化合物において光分解反応が進行すると、初期的には高分子量であった化学式（１）に示される化合物より分子量が低い光分解物が生成することとなる。
なお、上記化学式（１）に示される化合物は、単に光が照射されることによって主鎖が切断される高分子の一例を示すものであってこれに限定されるものではない。
次に、本発明における成膜工程に関して説明する。成膜工程は例えば、液晶配向膜を形成する少なくとも一種以上の化合物を溶剤にて溶解した液晶配向剤ワニスを用いて行うことができる。例えば上記化学式（１）で示される化合物を成膜する場合、上記化学式（１）で示される化合物の前駆体であるポリアミック酸を溶剤に溶解した液晶配向剤ワニスを用いて行うことができる。
このように、上記化学式（１）で示される化合物のようなポリイミドは、多くの石油溶剤に不溶なため、直接液晶配向剤ワニスに添加することは難しい。よって、ポリイミドの前駆体であるポリアミック酸及び／又はポリアミック酸エステルの状態で液晶配向剤ワニスに添加することとなる。すなわちポリイミドを主成分とする液晶配向膜が形成される場合、ポリアミック酸及び／又はポリアミック酸エステルが液晶配向剤ワニス中に含まれることとなる。
ポリイミドに限らず、液晶配向膜を構成する化合物が液晶配向剤ワニス中に含まれる溶剤に不溶な場合においては、前記液晶配向膜を構成する化合物の前駆体等の状態で、液晶配向膜を形成する化合物として液晶配向剤ワニス中に含まれてもよい。
また、液晶配向剤ワニスに含まれる溶剤は、液晶配向膜を構成する高分子に応じて適宜変更することができる。
液晶配向剤ワニスの塗布方法は特定の方法に限られず、例えば円圧式印刷装置やインクジェット塗布装置等を用いて行うことができる。液晶配向剤ワニスを液晶配向膜が形成される基板に塗布した後、外部から熱を加え、ワニス中に含まれる溶剤を揮発させることによって、被膜を形成することができる。
液晶配向剤ワニスが所定の基板上に塗布されたのち、ワニス中に含まれる溶剤を揮発させることによって被膜を形成することができる。
次に、本発明における光配向処理工程に関して説明する。本発明における光配向処理工程は、成膜工程において形成された被膜に１００℃未満の雰囲気下で光を照射することによって、前記被膜に配向規制力を付与する光配向処理工程である。
光配向処理において、被膜中に含まれる光が照射されることによって主鎖が切断される高分子は、（１）照射された光によって被膜を構成する高分子がある確率で光分解する（２）光分解によって分子鎖長が短くなった高分子が熱運動で位置を変え再配列する（３）再配列した高分子がある確率で再度架橋する、という３つの反応を行うと考えられる。
光分解によって、分子鎖長が短くなった液晶配向膜を構成する高分子の他に、副生成物として低分子量成分も生成される。この低分子量成分は、例えば光が照射される前の高分子の末端付近で光分解した遊離成分であり、液晶配向膜の配向規制力の付与には寄与しないものである。
また、低分子量成分は液晶配向膜の配向規制力の低減を引き起こすものであり、生成された低分子量成分が、液晶配向膜を構成する高分子の側鎖に架橋して残存すると配向規制力を低下させる大きな原因となる。また、仮に液晶配向膜を構成する高分子の側鎖と、低分子量成分とが一度架橋してしまうと、その後液晶配向膜から架橋された低分子量成分を取り除くことは極めて困難である。
本発明における光配向処理は、１００℃未満の雰囲気下で光の照射を行うことによって液晶配向膜を構成する高分子の側鎖と、低分子量成分との架橋反応を抑制することができる。すなわち光が照射されることによって生成された低分子量成分は、未架橋のまま液晶配向膜に残存することとなる。
この未架橋のまま残存する低分子量成分も、液晶配向膜の配向規制力を低減する原因となるため除去される必要がある。この低分子量成分の除去工程に関しては後に詳細に説明を行う。
また、成膜工程において形成された被膜に７５℃以下の雰囲気下で光を照射することによって、被膜に配向規制力を付与する光配向処理工程を行うことは好ましい。また、５０℃以下の雰囲気下で光を照射することは更に好ましく、２５℃以下の雰囲気下で光を照射することは特に好ましい。
また、光配向処理に用いられる光は、例えば紫外線、赤外線、可視光線等をあげることができる。本発明の実施の形態に係る液晶表示装置の製造方法においては、紫外線をほぼ直線に偏光させた偏光紫外線を用いて光配向処理を行うことは好適である。
すなわち、光の照射が紫外線の照射の場合においても同様であり、７５℃以下の雰囲気下で紫外線を照射することは好ましい。また、５０℃以下の雰囲気下で紫外線を照射することは更に好ましく、２５℃以下の雰囲気下で紫外線を照射することは特に好ましい。
次に、本発明における除去工程に関して説明する。前述の成膜工程、光配向処理工程を経て形成された液晶配向膜と未架橋の、液晶配向膜の表面に残存する低分子量成分が除去されることによって、液晶配向膜はより高い配向規制力が付与されることとなる。
液晶配向膜の配向規制力は、膜の表面状態の影響を強く受ける。したがって除去工程において、残存する低分子量成分を液晶配向膜の表面から除去することが必要である。
換言すれば、形成された液晶配向膜の内部に低分子量成分が残存するとしても、内部に残存する低分子量成分は、表面に残存する低分子量成分と比較して配向規制力に大きな影響を及ぼさない。よって、除去工程後においても液晶配向膜の内部に低分子量成分が残存していてもよい。
なお、例えば光配向処理工程においては、光の照射を複数回に分けて行ってもよい。この場合、除去工程は、複数回に分けて行われるそれぞれの光の照射後に除去工程を行ってもよいし、複数回に分けて行われる光の照射の、最後の光の照射後のみに、除去工程を行ってもよい。
また、除去工程において、光が照射された後の被膜を加熱することによって低分子量成分を除去することは好適である。加熱方法は、例えば、赤外線加熱、熱風加熱、ホットプレート加熱又はこれらを組合せた方法を適宜行うことが可能である。
加熱温度は、光が照射された後の被膜の表面に残存している低分子量成分が、揮発する温度以上で行うことが好ましい。また、光が照射された後の被膜の物性によって適時変更することが好ましい。例えば、加熱温度の上限は、光が照射された後の被膜を形成する高分子の軟化点を超えない温度であることが好ましい。
具体的には、光が照射された後の被膜を１５０℃以上、３００℃以下の範囲内で加熱することによって低分子量成分を除去することは好適であり、また、光が照射された後の被膜表面を１５０℃以上、３００℃以下の範囲内で加熱することによって低分子量成分を除去することは好適である。
また、除去工程において、光が照射された後の被膜表面を２００℃以上、２９０℃以下の範囲内で加熱することによって低分子量成分を除去することは更に好ましい。
更に低分子量成分を加熱することによって除去する工程は、５分〜６０分で行うことが好ましい。加熱時間が５分より短いと、低分子量成分が十分に揮発せず液晶配向膜表面に残存し、また加熱時間が６０分より長いと、他の部材が熱劣化を起こす原因となり得る。
すなわち、除去工程において、光が照射された後の被膜表面を２００℃以上、２９０℃以下の範囲内にて、５分以上、１５分以下加熱することによって、低分子量成分を除去することは特に好ましい。
また、除去工程における加熱は減圧雰囲気下にて行うことは好ましい。減圧雰囲気下で加熱処理を行うことによって、低分子量成分の揮発が促進され除去工程の時間の短縮や、除去の確実性が高まる。
ここでいう減圧雰囲気下とは、標準大気圧未満の状態のことをいう。すなわち、除去工程における加熱は略１００ｋＰａ以下（標準大気圧未満）の状態で行うことは好適である。また、除去工程における加熱は真空雰囲気下（１０−１Ｐａ以下）にて行うことは特に好適である。
また、除去工程において、光が照射された後の被膜を洗浄することによって低分子量成分を除去することは好適である。洗浄方法は、例えば、純粋洗浄、ブラシ洗浄、超音波洗浄、又はこれらを組合せた方法を適宜行うことが可能である。
また、除去工程における洗浄は水溶性有機溶剤を含む溶液を用いて行うことは好ましい。
ここでいう水溶性有機溶剤とは、例えばメタノール、エタノール、プロパノール（イソプロピルアルコール等）、ブタノール等、沸点１１０℃以下のアルコール化合物や、アセトン等低沸点ケトン化合物、Ｎ−メチルピロリドン，γ−ブチロラクトン等の沸点２５０℃以下の水溶性複素環式化合物等である。
また、上記に示された水溶性有機溶剤は、単に一例を示すものであってこれらの化合物に限定されるものではない。
また、除去工程における洗浄は界面活性剤を含む溶液を用いて行うことは好ましい。
ここでいう界面活性剤とは、例えばポリオキシエチレンアルキルエーテル（ポリオキシエチレンラウリルエーテル、ポリエキシエチレンセチルエーテル、ポリエキシエチレンオレイルエーテル等）、ポリオキシエチレンアルキルアリルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルエステル、ポリオキシエチレンアルキルアミンソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル等の非イオン系界面活性剤である。
上記に示された界面活性剤は、単に一例を示すものであってこれらの界面活性剤に限定されるものではない。
また、洗浄工程のハンドリング性の観点から、界面活性剤は前述の非イオン系界面活性剤が好ましい。しかしながら本発明の効果を損なわない範囲で例えばカチオン性界面活性剤、アニオン性界面活性剤、両イオン性界面活性剤を使用してもよい。
また、除去工程において洗浄は、例えば複数の界面活性剤が混合された水溶液を用いて行われてもよい。すなわち、除去工程において洗浄は、少なくとも二種以上の界面活性剤が含まれる水溶液を用いて行われてもよい。さらに、除去工程において洗浄は、界面活性剤および水溶性有機溶剤が含まれる水溶液を用いて行われてもよい。
なお、除去工程において、光が照射された後の被膜を減圧雰囲気下におかれることによって前記低分子量成分を除去してもよいし、光が照射された後の被膜を真空下（１０−１Ｐａ以下）におかれることによって前記低分子量成分を除去してもよい。
上記記載された各製造方法により製造された液晶表示装置は、液晶素子の画質特性の低下を軽減することができる。
以下、具体的に液晶配向膜を形成する化合物として下記化学式（１）に示されるポリイミドが用いられた例について説明する。
Figure 2011107266
但し、Ｒは電子供与性の二価の有機基である。また、ｎは高分子の繰り返し単位の数であり、１００〜１０００の整数であることは好適である。
光配向処理が施されたポリイミド系液晶配向膜の配向異方性を誘起するシクロブタン環の光分解には、イミド芳香環からシクロブタン環のエネルギー移動が関与していることが知られている。
ところで、化学式（１）に示される化合物には、前述のエネルギー移動をより容易とするために、イミド芳香環の近傍に電子供与性基（Ｒ）が化学結合されている。
上記化学式（１）に示される化合物は、シクロブタン環の光分解反応がよりスムーズに行われることとなる。また紫外線の波長領域や、照射量を適宜変更することによって、好ましい光分解反応が行われるようになる。
なお、上記化学式（１）中に含まれるＲは、例えば、アミノ基（―ＮＨ―）、アルコキシ基（―ＯＣｎＨ２ｎ―）を例示することができる。
上記に示された官能基は、単に電子供与基の一例を示すものであってこれらの官能基に限定されるものではない。
また、上記化学式（１）に示される化合物のイミド芳香環の近傍に電子供与性基（Ｒ）が化学結合されていない場合においても、光照射の条件等によってはシクロブタン環の光分解反応が行われる。すなわち、上記化学式（１）に示される化合物のイミド芳香環の近傍に電子供与性基（Ｒ）が化学結合されていることはより好適な条件である。
また、イミド化率を決定する焼成度と時間を最適化してイミド化率を高め、前述のエネルギー移動の効率を向上させることが、配向異方に必要な紫外線照射量を低減（高感度化）するためには必要となる。
高イミド化率の液晶配向膜を形成するには、まずポリイミドの前駆体であるポリアミック酸及び／又はポリアミック酸エステルからポリイミドへの変換（イミド化率）を正確に把握することが必要である。
イミド化率は、焼成した液晶配向膜のＩＲスペクトルの特定吸収（ベンゼン環と三級窒素の伸縮振動：φ−Ｎ）ピーク強度と、３００℃で焼成した液晶配向膜のφ−Ｎ吸収ピーク強度とを、比較して求められている。
イミド化反応は必ずしも１００％進行している必要は無く、全体の４０％から１００％進行していることが好ましく、より好ましくは５０％から９５％であり、さらに好ましくは６０％から９０％である。
イミド化反応の進行度が高いほど、光配向性が良く、液晶の配向安定性が高いが、あまり高すぎると液晶配向膜の比抵抗値が高くなり電気特性上好ましくない。
また配向制御膜を構成するポリイミドの分子量は高い方が望ましく、ポリアミック酸エステルはポリアミック酸のような加熱時の低分子量化が起こらないため、液晶の配向安定性が高く、より好ましい。
前述のように本発明者らは配向規制力の低下は、光配向処理において光分解する高分子が低分子量成分を生成し、液晶配向膜中に低分子量成分が残存しており、この低分子量成分が配向規制力の低下、ひいては液晶素子の画質特性の低下を引き起こしていることを見出した。
本発明の実施形態に係る液晶表示装置は、例えばＩＰＳ（Ｉｎ−Ｐｌａｎｅ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）方式の液晶表示装置やＶＡ（Ｖｅｒｔｉｃａｌｌｙ Ａｌｉｇｎｅｄ）方式やＴＮ（Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｎｅｍａｔｉｃ）方式、その他の駆動方式の液晶表示装置であってもよい。
ところで、前述の低分子量成分の残存量は、ＦＴ−ＩＲを用いて、低分子量成分を除去する所定の工程の前後における特定吸収ピーク強度の差スペクトルによって算出された。
また、液晶配向膜の配向異方性評価方法としては、偏光二色比の値を用い評価した。偏光二色比はＳ偏光とＰ偏光それぞれの吸収スペクトルから得られる各波長での吸光度を用いて、下記式（Ｉ）から計算される。
Figure 2011107266
上記式（１）にてＡ//は測定光の偏光と同一方向の液晶配向膜の吸光度、Ａ⊥は測定光の偏光と直角方向の吸光度を示す。本発明では、偏光二色比が最大となる波長での二色比を用いて、各液晶配向膜の配向異方性を比較した。
例えば、ポリイミド系の液晶配向膜に偏光紫外線を照射すると、照射量の電界ベクトルに平行方向のポリイミドの分子数が減少して配向異方性が誘起される。
偏光照射光と同一方向の偏光で測定される吸光度Ａ//は直行する偏光で測定される吸光度よりＡ⊥も小さくなるため、偏光二色比は０よりも大きい値となる。
また、Ａ⊥、Ａ//は液晶配向膜中のポリイミドの分子数に比例するので偏光二色比が大きい液晶配向膜ほど、配向異方性も大きくなる。
さらに、配向異方性が大きくなると、ＡＣ残像強度（焼付）を著しく低減できる効果がある。
また液晶配向膜のアンカリング強度も液晶配向膜に求められる重要な要件である。アンカリング強度は、液晶分子が液晶配向膜の表面に拘束される程度を示し、液晶分子と液晶配向膜との界面における外部からの力に対して方位および極角方向への変化に抗する程度を示す。配向異方性が大きくなることは、アンカリング強度を高める上で重要なファクターである。
本発明の実施の形態に係る、液晶表示装置について図１、図２Ａ、図２Ｂ、図２Ｃを用いて説明を行う。
図１は、本実施例による液晶表示装置の１画素付近の模式断面図である。また、図２は本実施例による液晶表示装置の１画素付近の構成を説明するアクティブマトリクス基板の模式図であり、図２Ａは平面図、図２Ｂは図２Ａに示す２Ｂ−２Ｂ線に沿った断面図、図２Ｃは図２Ａに示す２Ｃ−２Ｃ線に沿った断面図を示す。また、図１は、図２Ａに示す２Ｂ−２Ｂ線に沿った断面の一部に対応する。
なお、図２Ｂと図２Ｃは、要部構成を強調して模式的に示すもので、図２Ａの２Ｂ−２Ｂ線と２Ｃ−２Ｃ線の切断部に１対１で対応しない。
例えば、図２Ｂでは半導体膜１１６は図示せず、図２Ｃでは共通電極（コモン電極）１０３と共通電極配線（コモン配線）１２０を接続するスルーホール１１８は１箇所のみを代表して示してある。
本実施形態では、アクティブマトリクス基板としてのガラス基板１０１上には、Ｃｒ（クロム）からなる走査配線（ゲート電極線）１０４及び共通電極配線１２０が配置され、この走査配線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。
また、走査配線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ＴＦＴ（Ｔｈｉｎ ｆｉｌｍ ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ、薄膜トランジスタ）１１５の能動層として機能するようにされている。
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）からなる信号配線（ドレイン電極）１０６とＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ ｔｉｎ ｏｘｉｄｅ）膜からなる画素電極（ソース電極）１０５が配置され、これら全てを被覆するように窒化シリコンからなる保護絶縁膜１０８が形成されている。
また、図２Ｃに示すように、ゲート絶縁膜１０７と保護絶縁膜１０８を貫通して形成されたスルーホール１１８を介して共通電極配線１２０に接続する共通電極１０３が有機保護膜（オーバーコート層）１１２上に配置されている。
また、図２Ａに示すように、平面的には１画素の領域において、その画素電極１０５に対向するように、共通電極配線１２０からスルーホール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。
本実施形態においては、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、１画素が構成される構造となっている。
また、以上のように構成した単位画素をマトリクス状に配置したアクティブマトリクス基板の表面、すなわち、共通電極１０３が形成された有機保護膜１１２上には液晶配向膜１０９が形成されている。
一方、図１に示すように、対向基板を構成するガラス基板１０２には、カラーフィルタ層１１１が遮光膜（ブラックマトリクス）１１３で画素毎に区切られて配置され、また、カラーフィルタ層１１１及び遮光膜１１３上は、透明な絶縁性材料からなる有機保護膜１１２で覆われている。さらに、その有機保護膜１１２上にも液晶配向膜１０９が形成されてカラーフィルタ基板を構成している。
これらの液晶配向膜１０９は、低圧水銀キセノンランプを光源とし、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。
アクティブマトリクス基板を構成するガラス基板１０１と、カラーフィルタ基板を構成するガラス基板１０２とが、液晶配向膜１０９の面で対向配置され、これらの間に液晶分子１１０ａで構成される液晶層（液晶組成物層）１１０ｂが配置される。
また、アクティブマトリクス基板を構成するガラス基板１０１及びカラーフィルタ基板を構成するガラス基板１０２の外側の面のそれぞれには、偏光板１１４が形成されている。
以上のようにして、ＴＦＴ１１５を用いたアクティブマトリクス型液晶表示装置（ＴＦＴ液晶表示装置）が構成される。このＴＦＴ液晶表示装置では、液晶組成物層１１０ｂを構成する液晶分子１１０ａは、電界無印加時には対向配置されているガラス基板１０１，１０２面にほぼ平行に配向された状態となり、光配向処理で規定された初期配向方向に向いた状態でホモジニアス配向している。
ここで、走査配線１０４に電圧を印加してＴＦＴ１１５をオンにすると、画素電極１０５と共通電極１０３の間の電位差により液晶組成物層１１０ｂに電界（印加電圧）１１７が印加され、液晶組成物層１１０ｂが持つ誘電異方性と電界との相互作用により液晶組成物層１１０ｂを構成する液晶分子１１０ａは電界方向にその向きを変える。このとき液晶組成物層１１０ｂの屈折異方性と偏光板１１４の作用により液晶表示装置の光透過率を変化させ表示を行うことができる。
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が液晶配向膜１０９を兼ねるものであってもよい。
以上のように、本実施例によれば、液晶配向膜１０９の液晶配向能をバフ布で直接摩擦するラビング配向処理ではなく、非接触の光配向処理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。
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、光配向処理が施された液晶配向膜においても小さい界面チルト角が望ましく、特に、１度以下にすることにより、液晶表示装置の視角による色変化、明度変化を大幅に抑制することが出来るため、効果的である。
次に、本実施例の具体的な製造方法について説明する。アクティブマトリクス基板を構成するガラス基板１０１及びカラーフィルタ基板を構成するガラス基板１０２として、厚みが０．７ｍｍで表面を研磨したガラス基板を用いる。
ガラス基板１０１に形成するＴＦＴ１１５は、画素電極１０５、信号配線１０６、走査配線１０４及びアモルファスシリコンの半導体膜１１６から構成される。
走査配線１０４、共通電極配線１２０、及び信号配線１０６は、全てクロム膜をパターニングして形成し、画素電極１０５と共通電極１０３との間隔は７μｍとした。なお、本実施形態においては共通電極１０３と画素電極１０５とは、透明電極を構成してより高い輝度特性を達成するためにＩＴＯ膜によって形成されているが、ＩＴＯ膜の替わりに、低抵抗でパターニングの容易なクロム膜にて共通電極１０３と画素電極１０５とを形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。
次に、フォトリソグラフィ、エッチング処理により、図２Ｃに示すように、共通電極配線１２０までスルーホール１１８を形成し、共通電極配線１２０と接続する共通電極１０３をパターニングして形成した。
その結果、単位画素（１画素）内では、図２Ａに示すように、画素電極１０５が３本の共通電極１０３の間に配置されている構成となり、画素数は１０２４×３（Ｒ、Ｇ、Ｂに対応）本の信号配線１０６と、７６８本の走査配線１０４とから構成される１０２４×３×７６８個とするアクティブマトリクス基板を形成した。
［実施例１］
下記化学式（２）で示される化合物の前駆体を含む液晶配向剤ワニスをスピン塗布、２３０℃加熱により、櫛型電流ＩＴＯパターンを形成したガラス基板上に、下記化学式（２）で示される化合物を含む被膜を形成した。
Figure 2011107266
櫛型電流が形成された基板上に形成された下記化学式（２）で示される化合物を含む被膜に、波長２５７ｎｍの偏光紫外線を、露光量が１Ｊ／ｃｍ２になるように、照度と照度時間を調製して照射した。この偏光スペクトルの差スペクトルから波長１７１０ｃｍ−１のカルボニル基の偏光二色比を求めたところ０．１０であった。
一方、偏光紫外線照射後に２３０℃で１０分間、紫外線照射後の被膜表面を加熱した後に、同様にして偏光ＦＴ−ＩＲを用いて偏光二色比を測定したところ、０．１４であった。
前述の２３０℃加熱による偏光比色比の向上は、光分解生成物（低分子量成分）が揮発することによるものである。
さらに、上記二枚の基板をビーズ入り封止材を用いて貼り合わせ、二枚の基板間に市販の液晶を入れて完全に封止したユニットセルを作成した。
このユニットセルを用いて、液晶配向膜と液晶とのアンカリング強度を測定したところ、偏光紫外線照射後に２３０℃で１０分間加熱した基板を用いた方のアンカリング効果が約１．４倍高いことが分かった。
比較例として、上記と同じ塗布工程にて形成された被膜に、２００℃で偏光紫外線を照射して光配向処理が施された液晶配向膜の偏光二色比を測定した結果、０．１であることが分かった。
アンカリング強度は、偏光紫外線照射度後に２３０℃、１０分間加熱した基板を用いた場合の約半分であることが分かった。
［実施例２］
下記化学式（１）で示される化合物の前駆体を含む液晶配向剤ワニスをスピン塗布、２３０℃加熱により、櫛型電流ＩＴＯパターンを形成したガラス基板上に、下記化学式（１）で示される化合物を含む被膜を形成した。化学式（１）におけるＲは電子供与基である。
Figure 2011107266
櫛型電流が形成された基板上に形成された被膜に、波長２５７ｎｍの偏光紫外線を、露光量が１Ｊ／ｃｍ２になるように、照度と照度時間を調製して照射した。この偏光スペクトルの差スペクトルから波長１７１０ｃｍ−１のカルボニル基の偏光二色比を求めたところ０．０５であった。
一方、偏光紫外線照射後に２３０℃で１０分間、紫外線照射後の被膜表面を加熱した後に、同様にして偏光ＦＴ−ＩＲを用いて偏光二色比を測定したところ、０．２３であった。
前述の２３０℃加熱による偏光比色比の向上は、光分解生成物（低分子量成分）が揮発することによるものである。
さらに、上記二枚の基板をビーズ入り封止材を用いて貼り合わせ、二枚の基板間に市販の液晶を入れて完全に封止したユニットセルを作成した。
このユニットセルを用いて、液晶配向膜と液晶とのアンカリング強度を測定したところ、偏光紫外線照射後に２３０℃で１０分間加熱した基板を用いた方のアンカリング効果が約４倍高いことが分かった。
比較例として、上記と同じ塗布工程で液晶配向膜に、２００℃で偏光紫外線を照射して光配向処理が施された液晶配向膜の偏光二色比を測定した結果、０．１であることが分かった。
アンカリング強度は、偏光紫外線照射度後に２３０℃、１０分間加熱した基板を用いた場合の約半分であることが分かった。
１０１，１０２ ガラス基板、１０３ 共通電極（コモン電極）、１０４ 走査配線（ゲート電極線）、１０５ 画素電極（ソース電極）、１０６ 信号配線（ドレイン電極）、１０７ ゲート絶縁膜、１０８ 保護絶縁膜、１０９ 液晶配向膜、１１０ａ 液晶分子、１１０ｂ 液晶組成物層（液晶層）、１１１ カラーフィルタ層、１１２ 有機保護膜、１１３ 遮光膜、１１４ 偏光板、１１５ ＴＦＴ、１１６ 半導体膜、１１７ 電界（印加電圧）、１１８ スルーホール、１２０ 共通電極配線（コモン配線）。

Claims (9)

  1. 光配向処理によって配向規制力が付与された液晶配向膜を含む液晶表示装置の製造方法であって、
    光が照射されることによって主鎖が切断される高分子を含む被膜を形成する成膜工程と、
    前記成膜工程において形成された前記被膜に１００℃未満の雰囲気下で光を照射することによって、前記被膜に配向規制力を付与する光配向処理工程と、
    前記光を照射した後に、前記光が照射されることにより前記高分子の主鎖が切断されることによって生成された低分子量成分を除去する除去工程と、を含むことを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
  2. 前記除去工程において、前記光が照射された後の前記被膜を加熱することによって前記低分子量成分を除去する、ことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置の製造方法。
  3. 前記除去工程における前記加熱は、減圧雰囲気下にて行う、ことを特徴とする請求項２に記載の液晶表示装置の製造方法。
  4. 前記除去工程において、前記光が照射された後の前記被膜を洗浄することによって前記低分子量成分を除去する、ことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置の製造方法。
  5. 前記除去工程における前記洗浄は、水溶性有機溶剤を含む溶液を用いて行う、ことを特徴とする請求項４に記載の液晶表示装置の製造方法。
  6. 前記除去工程における前記洗浄は、界面活性剤を含む溶液を用いて行う、ことを特徴とする請求項４に記載の液晶表示装置の製造方法。
  7. 前記高分子が、下記化学式（１）で示される化合物である、ことを特徴とする請求項１乃至６いずれか一項に記載の液晶表示装置の製造方法。（但し、Ｒは電子供与性の二価の有機基であり、ｎは高分子の繰り返し単位の数である。）
    Figure 2011107266
  8. 請求項１乃至請求項６いずれか一項に記載の製造方法により製造された液晶表示装置。
  9. 請求項７に記載の製造方法により製造された液晶表示装置。
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