JP2013167799A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】表示品位を改善することが可能な液晶表示装置を提供する。
【解決手段】スイッチング素子と、共通電極と、スリットが形成された画素電極と、前記画素電極を覆う第１配向膜と、を備えた第１基板と、前記第１配向膜と対向する第２配向膜を備えた第２基板と、前記第１基板の前記第１配向膜と前記第２基板の前記第２配向膜との間に保持された液晶層と、を備え、前記第１配向膜及び前記第２配向膜は、バックライトが消灯した状態での第１体積固有抵抗値（ρ（光ｏｆｆ））が１．０×１０^１３（Ω・ｃｍ）より小さく、バックライトが点灯した状態での第２体積固有抵抗値（ρ（光ｏｎ））に対する第１体積固有抵抗値（ρ（光ｏｆｆ））の比（（ρ（光ｏｆｆ））／（ρ（光ｏｎ）））に相当する光応答特性が３より小さく、しかも、表面エネルギー（γ）における分散成分（γｄ）の比（γｄ／γ）が０．７５より大きい材料によって構成された液晶表示装置。
【選択図】 図５

Description

本発明の実施形態は、液晶表示装置に関する。

液晶表示装置は、軽量、薄型、低消費電力などの特徴を生かして、パーソナルコンピュータなどのＯＡ機器やテレビなどの表示装置として各種分野で利用されている。近年では、液晶表示装置は、携帯電話などの携帯端末機器や、カーナビゲーション装置、ゲーム機などの表示装置としても利用されている。

近年では、Ｆｒｉｎｇｅ Ｆｉｅｌｄ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ（ＦＦＳ）モードやＩｎ−Ｐｌａｎｅ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ（ＩＰＳ）モードの液晶表示パネルが実用化されている。このようなＦＦＳモードやＩＰＳモードの液晶表示パネルは、画素電極及び共通電極を備えたアレイ基板と、対向基板との間に液晶層を保持した構成であり、液晶層の液晶分子を基板と平行な面内で回転させることでスイッチングを実現するものである。このような表示モードは、広視野角であるなどの利点を有している。

このようなＦＦＳモードやＩＰＳモードの構成に適用される配向膜材料において、体積抵抗値などの種々の物性が検討されている。

特開２００３−５１８７号公報

本実施形態の目的は、表示品位を改善することが可能な液晶表示装置を提供することにある。

本実施形態によれば、
各画素に配置されたスイッチング素子と、複数の画素に亘って配置された共通電極と、前記共通電極の上に配置された絶縁膜と、前記スイッチング素子と電気的に接続されるとともに前記絶縁膜の上において各画素に配置され前記共通電極と向かい合うスリットが形成された画素電極と、前記画素電極を覆うとともに前記スリットの長軸に対して交差する方向に配向処理された第１配向膜と、を備えた第１基板と、前記第１配向膜と対向するとともに前記第１配向膜の配向処理方向と平行かつ逆向きに配向処理された第２配向膜を備えた第２基板と、前記第１基板の前記第１配向膜と前記第２基板の前記第２配向膜との間に保持された液晶分子を含む液晶層と、前記第１基板の背面側に配置されたバックライトと、を備え、前記第１配向膜及び前記第２配向膜は、前記バックライトが消灯した状態での第１体積固有抵抗値（ρ（光ｏｆｆ））が１．０×１０^１３（Ω・ｃｍ）より小さく、前記バックライトが点灯した状態での第２体積固有抵抗値（ρ（光ｏｎ））に対する第１体積固有抵抗値（ρ（光ｏｆｆ））の比（（ρ（光ｏｆｆ））／（ρ（光ｏｎ）））に相当する光応答特性が３より小さく、しかも、表面エネルギー（γ）における分散成分（γｄ）の比（γｄ／γ）が０．７５より大きい材料によって構成されたことを特徴とする液晶表示装置が提供される。

本実施形態によれば、
各画素に配置されたスイッチング素子と、複数の画素に亘って配置された共通電極と、前記共通電極の上に配置された絶縁膜と、前記スイッチング素子と電気的に接続されるとともに前記絶縁膜の上において各画素に配置され前記共通電極と向かい合うスリットが形成された画素電極と、前記画素電極を覆うとともに前記スリットの長軸に対して交差する方向に配向処理された第１配向膜と、を備えた第１基板と、前記第１配向膜と対向するとともに前記第１配向膜の配向処理方向と平行かつ逆向きに配向処理された第２配向膜を備えた第２基板と、前記第１基板の前記第１配向膜と前記第２基板の前記第２配向膜との間に保持された液晶分子を含む液晶層と、前記第１基板の背面側に配置されたバックライトと、を備え、前記第１配向膜及び前記第２配向膜は、前記バックライトが消灯した状態での体積固有抵抗値（ρ（光ｏｆｆ））が５．０×１０^１２（Ω・ｃｍ）より大きく、前記バックライトが点灯した状態と消灯した状態とでの電流値変化が４．０×１０^−１３より小さく、誘電率が４．２より小さい材料によって構成されたことを特徴とする液晶表示装置が提供される。

図１は、本実施形態の液晶表示装置の断面構造を概略的に示す図である。 図２は、図１に示したアレイ基板における画素の構造を対向基板側から見た概略平面図である。 図３は、配向膜材料Ａ乃至Ｄのそれぞれについての物性値と、フリッカー及び焼き付きの有無の確認結果を示す図である。 図４は、測定開始から６０分間のフリッカーの測定結果を示す図である。 図５は、輝度変動率（％）の配向膜材料の厚さ依存性を説明するための図である。 図６は、配向膜材料ＴｙｐｅＡ乃至Ｆのそれぞれについての物性値と、フリッカー及び焼き付きの有無の確認結果を示す図である。 図７は、測定開始から１２０分間のフリッカーの測定結果を示す図である。 図８は、輝度変動率（％）の測定結果を示す図である。

以下、本実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図において、同一又は類似した機能を発揮する構成要素には同一の参照符号を付し、重複する説明は省略する。

図１は、本実施形態の液晶表示装置の断面構造を概略的に示す図である。

すなわち、液晶表示装置は、アクティブマトリクスタイプの透過型の液晶表示パネルＬＰＮを備えている。液晶表示パネルＬＰＮは、第１基板であるアレイ基板ＡＲと、アレイ基板ＡＲに対向して配置された第２基板である対向基板ＣＴと、これらのアレイ基板ＡＲと対向基板ＣＴとの間に保持された液晶層ＬＱと、を備えている。このような液晶表示パネルＬＰＮは、画像を表示するアクティブエリアＡＣＴを備えている。このアクティブエリアＡＣＴは、複数の画素ＰＸによって構成されているが、図１では、一画素のみを図示している。

図示した例の液晶表示パネルＬＰＮは、ＦＦＳモードあるいはＩＰＳモードに適用可能な構成であり、アレイ基板ＡＲが画素電極ＰＥ及び共通電極ＣＥを備えている。このような構成の液晶表示パネルＬＰＮでは、画素電極ＰＥ及び共通電極ＣＥの間に形成される横電界（例えば、フリンジ電界のうちの基板の主面にほぼ平行な電界）を主に利用して液晶層ＬＱに含まれる液晶分子をスイッチングする。

アレイ基板ＡＲは、ガラス基板などの光透過性を有する第１絶縁基板１０を用いて形成されている。このアレイ基板ＡＲは、第１絶縁基板１０の内面（すなわち対向基板ＣＴに対向する側）１０Ａに、図示しないゲート配線やソース配線のほかに、各画素ＰＸに配置されたスイッチング素子ＳＷ及び画素電極ＰＥ、複数の画素に亘って配置された共通電極ＣＥ、第１配向膜ＡＬ１などを備えている。

ここに示したスイッチング素子ＳＷは、例えば薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）であり、ゲート配線及びソース配線と電気的に接続されている。このスイッチング素子ＳＷは、ポリシリコンやアモルファスシリコンによって形成された半導体層を備えている。なお、スイッチング素子ＳＷは、トップゲート型あるいはボトムゲート型のいずれであっても良い。このようなスイッチング素子ＳＷは、第１絶縁膜１１によって覆われている。

共通電極ＣＥは、第１絶縁膜１１の上に配置されている。このような共通電極ＣＥは、透明な導電材料、例えば、インジウム・ティン・オキサイド（ＩＴＯ）やインジウム・ジンク・オキサイド（ＩＺＯ）などによって形成されている。この共通電極ＣＥは、第２絶縁膜１２によって覆われている。また、この第２絶縁膜１２は、第１絶縁膜１１の上にも配置されている。

画素電極ＰＥは、第２絶縁膜１２の上に配置され、共通電極ＣＥと向かい合っている。この画素電極ＰＥは、第１絶縁膜１１及び第２絶縁膜１２を貫通するコンタクトホールを介してスイッチング素子ＳＷと電気的に接続されている。また、この画素電極ＰＥには、第２絶縁膜１２を介して共通電極ＣＥと向かい合うスリットＰＳＬが形成されている。このような画素電極ＰＥは、透明な導電材料、例えば、ＩＴＯやＩＺＯなどによって形成されている。この画素電極ＰＥは、第１配向膜ＡＬ１によって覆われている。また、この第１配向膜ＡＬ１は、第２絶縁膜１２の上にも配置されている。このような第１配向膜ＡＬ１は、水平配向性を示す材料（例えば、ポリイミド）によって形成され、アレイ基板ＡＲの液晶層ＬＱに接する面に配置されている。

一方、対向基板ＣＴは、ガラス基板などの光透過性を有する第２絶縁基板３０を用いて形成されている。この対向基板ＣＴは、第２絶縁基板３０の内面（すなわちアレイ基板ＡＲに対向する側）３０Ａに、ブラックマトリクス３１、カラーフィルタ３２、オーバーコート層３３、第２配向膜ＡＬ２などを備えている。

ブラックマトリクス３１は、第２絶縁基板３０の内面３０Ａにおいて、アレイ基板ＡＲに設けられたゲート配線やソース配線、さらにはスイッチング素子ＳＷなどの配線部に対向するように形成され、各画素ＰＸを区画している。

カラーフィルタ３２は、第２絶縁基板３０の内面３０Ａに形成され、ブラックマトリクス３１の上にも延在している。このカラーフィルタ３２は、互いに異なる複数の色、例えば赤色、青色、緑色といった３原色にそれぞれ着色された樹脂材料によって形成されている。異なる色のカラーフィルタ３２間の境界は、ブラックマトリクス３１上に位置している。

オーバーコート層３３は、カラーフィルタ３２を覆っている。このオーバーコート層３３は、ブラックマトリクス３１やカラーフィルタ３２の表面の凹凸を平坦化する。オーバーコート層３３は、透明な樹脂材料によって形成されている。このようなオーバーコート層３３は、第２配向膜ＡＬ２によって覆われている。この第２配向膜ＡＬ２は、水平配向性を示す材料（例えば、ポリイミド）によって形成され、対向基板ＣＴの液晶層ＬＱに接する面に配置されている。

上述したようなアレイ基板ＡＲと対向基板ＣＴとは、第１配向膜ＡＬ１及び第２配向膜ＡＬ２が向かい合うように配置されている。このとき、アレイ基板ＡＲと対向基板ＣＴの間には、一方の基板に形成された柱状スペーサにより、所定のセルギャップが形成される。アレイ基板ＡＲと対向基板ＣＴとは、セルギャップが形成された状態でシール材によって貼り合わせられている。液晶層ＬＱは、これらのアレイ基板ＡＲの第１配向膜ＡＬ１と対向基板ＣＴの第２配向膜ＡＬ２との間に形成されたセルギャップに封入された液晶分子を含む液晶材料によって構成されている。このような液晶層ＬＱは、例えば、誘電率異方性が正（ポジ型）の液晶材料によって構成されている。

このような構成の液晶表示パネルＬＰＮに対して、アレイ基板ＡＲの背面側には、バックライトＢＬが配置されている。バックライトＢＬとしては、種々の形態が適用可能であり、また、光源として発光ダイオード（ＬＥＤ）を利用したものや冷陰極管（ＣＣＦＬ）を利用したものなどのいずれでも適用可能であり、詳細な構造については説明を省略する。

アレイ基板ＡＲの外面、すなわち第１絶縁基板１０の外面１０Ｂには、第１吸収軸を有する第１偏光板ＰＬ１が配置されている。また、対向基板ＣＴの外面、すなわち第２絶縁基板３０の外面３０Ｂには、第１吸収軸とクロスニコルの位置関係にある第２吸収軸を有する第２偏光板ＰＬ２が配置されている。なお、第１絶縁基板１０と第１偏光板ＰＬ１との間や、第２絶縁基板３０と第２偏光板ＰＬ２との間には、位相差板など他の光学素子が配置されても良い。

図２は、図１に示したアレイ基板ＡＲにおける画素ＰＸの構造を対向基板ＣＴの側から見た概略平面図である。なお、ここでは、説明に必要な主要部のみを図示している。

ゲート配線Ｇは、第１方向Ｘに沿ってそれぞれ延出している。このようなゲート配線Ｇは、第２方向Ｙに沿って第１ピッチで配置されている。ソース配線Ｓは、第２方向Ｙに沿ってそれぞれ延出している。このようなソース配線Ｓは、第１方向Ｘに沿って第１ピッチよりも小さい第２ピッチで配置されている。ゲート配線Ｇとソース配線Ｓとで規定された画素ＰＸは、第１方向Ｘに沿った長さが第２方向Ｙに沿った長さよりも短い縦長の長方形状である。つまり、画素ＰＸの第２方向Ｙに沿った長さはゲート配線間の第１ピッチに相当し、画素ＰＸの第１方向Ｘに沿った長さはソース配線間の第２ピッチに相当する。なお、ゲート配線Ｇとソース配線Ｓとの交差部にはスイッチング素子が配置されているが図示を省略している。

共通電極ＣＥは、第１方向Ｘに沿って延在している。すなわち、共通電極ＣＥは、各画素ＰＸに配置されるとともにソース配線Ｓの上方を跨いで、第１方向Ｘに隣接する複数の画素ＰＸに亘って共通に形成されている。また、図示しないが、共通電極ＣＥは、第２方向Ｙに隣接する複数の画素ＰＸに亘って共通に形成されていても良い。

各画素ＰＸに配置された画素電極ＰＥは、それぞれ共通電極ＣＥの上方に位置している。各画素電極ＰＥは、各画素ＰＸにおいて長方形状の画素形状に対応した島状に形成されている。図示した例では、画素電極ＰＥは、第１方向Ｘに沿った長さが第２方向Ｙに沿った長さよりも短い概略長方形状に形成されている。このような各画素電極ＰＥには、共通電極ＣＥと向かい合う複数のスリットＰＳＬが形成されている。図示した例では、スリットＰＳＬのそれぞれは、第２方向Ｙに沿って延出しており、第２方向Ｙと平行な長軸を有している。なお、スリットＰＳＬは、第１方向Ｘに平行な長軸を有するように形成しても良いし、第１方向Ｘ及び第２方向Ｙに交差する方向に平行な長軸を有するように形成しても良いし、くの字形に屈曲した形状に形成しても良い。

第１配向膜ＡＬ１及び第２配向膜ＡＬ２は、基板主面（あるいは、Ｘ−Ｙ平面）と平行な面内において、互いに平行な方位に配向処理（例えば、ラビング処理や光配向処理）されている。第１配向膜ＡＬ１は、スリットＰＳＬの長軸（図２に示した例では第２方向Ｙ）に対して４５°以下の鋭角に交差する方向に沿って配向処理されている。第１配向膜ＡＬ１の配向処理方向Ｒ１は、例えば、第２方向Ｙに対して５°〜１５°の角度をもって交差する方向である。また、第２配向膜ＡＬ２は、第１配向膜ＡＬ１の配向処理方向Ｒ１と平行な方向に沿って配向処理されている。第１配向膜ＡＬ１の配向処理方向Ｒ１と第２配向膜ＡＬ２の配向処理方向Ｒ２とは互いに逆向きである。

以下に、上記構成の液晶表示装置における動作について説明する。

液晶層ＬＱに電圧が印加されていない状態、つまり、画素電極ＰＥと共通電極ＣＥとの間に電界が形成されていない状態（ＯＦＦ時）では、液晶層ＬＱに含まれる液晶分子ＬＭは、図２に実線で示したように、Ｘ−Ｙ平面内において初期配向する（液晶分子ＬＭが初期配向する方向を初期配向方向と称する）。なお、第１偏光板ＰＬ１の第１吸収軸Ａ１または第２偏光板ＰＬ２の第２吸収軸Ａ２は、液晶分子ＬＭの初期配向方向と略平行である。図２に示した例では、第１吸収軸Ａ１は初期配向方向と略平行であり、第２吸収軸Ａ２は初期配向方向と略直交している。

ＯＦＦ時には、バックライトＢＬからのバックライト光の一部は、第１偏光板ＰＬ１を透過し、液晶表示パネルＬＰＮに入射する。液晶表示パネルＬＰＮに入射した光は、第１偏光板ＰＬ１の第１吸収軸Ａ１と直交する直線偏光である。このような直線偏光の偏光状態は、ＯＦＦ時の液晶表示パネルＬＰＮを通過した際にほとんど変化しない。このため、液晶表示パネルＬＰＮを透過した直線偏光のほとんどは、第１偏光板ＰＬ１に対してクロスニコルの位置関係にある第２偏光板ＰＬ２によって吸収される（黒表示）。

一方、液晶層ＬＱに電圧が印加された状態、つまり、画素電極ＰＥと共通電極ＣＥとの間にフリンジ電界が形成された状態（ＯＮ時）では、液晶分子ＬＭは、図２に破線で示したように、Ｘ−Ｙ平面内において、初期配向方向とは異なる方位に配向する。ポジ型の液晶材料においては、液晶分子ＬＭは、その長軸がＸ−Ｙ平面内において電界と略平行な方向を向くように配向する。

このようなＯＮ時には、第１偏光板ＰＬ１の第１吸収軸Ａ１と直交する直線偏光は、液晶表示パネルＬＰＮに入射し、その偏光状態は、液晶層ＬＱを通過する際に液晶分子ＬＭの配向状態に応じて変化する。このため、ＯＮ時においては、液晶層ＬＱを通過した少なくとも一部の光は、第２偏光板ＰＬ２を透過する（白表示）。

次に、本実施形態における第１配向膜ＡＬ１及び第２配向膜ＡＬ２を構成する配向膜材料の物性について検討する。

上記のＦＦＳモードやＩＰＳモードでは、焼き付き及びフリッカーといった表示品位の低下をもたらす課題を改善することが求められている。配向膜材料として、焼き付きの改善が可能な物性を有する材料を適用した場合にはその物性からフリッカーが悪化したり、逆に、フリッカーの改善が可能な物性を有する材料を適用した場合にはその物性から焼き付きが悪化したりすることがあり、一方の課題を改善しながら駆動条件を工夫することで両者の課題を克服する試みがなされている。

本実施形態では、第１配向膜ＡＬ１及び第２配向膜ＡＬ２は、駆動条件に依存せず焼き付き及びフリッカーを改善し、良好な表示品位を得るような配向膜材料で構成されている。以下に、本実施形態について第１の観点で説明する。

まず、本実施形態では、配向膜材料の体積固有抵抗値に着目した。液晶表示装置において、液晶層ＬＱに含まれる不純物イオン（あるいは電荷）がアレイ基板ＡＲの表面に引き付けられ、第１配向膜ＡＬ１の表面に堆積し、局在化した状態ではいわゆる焼き付きが発生しやすい。このため、焼き付き改善のためには、第１配向膜ＡＬ１の表面の不純物イオンをすばやく液晶層ＬＱに分散させ、電荷が局在化した状態を緩和することが重要である。発明者が検討したところでは、体積固有抵抗値が低い配向膜材料ほど、電荷が緩和しやすく焼き付きが改善しやすい傾向にあることが確認された。

そこで、本実施形態では、バックライトが消灯した状態での第１体積固有抵抗値（ρ（光ｏｆｆ））が１．０×１０^１３（Ω・ｃｍ）より小さい配向膜材料を適用している。なお、体積固有抵抗値としては、バックライトが点灯した状態での第２体積固有抵抗値（ρ（光ｏｎ））についても１．０×１０^１３（Ω・ｃｍ）より小さいことが望ましい。

次に、本実施形態では、配向膜材料の物性の一つとして光応答特性に着目した。配向膜材料の中には、光が照射されていない状態での第１体積固有抵抗値と、光が照射された状態での第２体積固有抵抗値とが異なる特性を有するものがある。大概の場合、第２体積固有抵抗値が第１体積固有抵抗値よりも小さくなる。発明者が検討したところでは、第１体積固有抵抗値と第２体積固有抵抗値との差が小さい配向膜材料ほどフリッカーが改善しやすい傾向にあることが確認された。

そこで、本実施形態では、第２体積固有抵抗値（ρ（光ｏｎ））に対する第１体積固有抵抗値（ρ（光ｏｆｆ））の比（（ρ（光ｏｆｆ））／（ρ（光ｏｎ）））に相当する光応答特性が３より小さい配向膜材料を適用している。このように、体積固有抵抗値が小さく、且つ、光応答特性が小さい配向膜材料は、電子受容体（酸無水物）と電子供与体（ジアミン）とのバランスを調整する（あるいは、酸無水物とジアミンのモノマー構造を最適化する）ことで製造可能である。

ここで、上記の第１体積固有抵抗値（ρ（光ｏｆｆ））及び第２体積固有抵抗値（ρ（光ｏｎ））の測定方法について簡単に説明する。すなわち、ＩＴＯ薄膜が成膜された基板を用意し、このＩＴＯ薄膜上に配向膜材料を成膜して厚さ約３００ｎｍの配向膜を形成し、さらにこの配向膜の上に厚さ約２０００オングストロームのアルミニウム電極を形成したサンプルを用意する。そして、エレクトロメーターにて、ＩＴＯ薄膜とアルミニウム電極との間に１ＶのＤＣを印加し、測定した抵抗値を体積固有抵抗値とする。なお、基板の背面側に設置したＬＥＤランプが消灯した状態で測定した体積固有抵抗値を第１体積固有抵抗値（ρ（光ｏｆｆ））とし、ＬＥＤランプが点灯した状態で測定した体積固有抵抗値を第２体積固有抵抗値（ρ（光ｏｎ））とした。

次に、本実施形態では、配向膜材料の物性の一つとして表面エネルギー（γ）に着目した。ここでの配向膜材料の表面エネルギー（γ）とは、液晶材料に対する濡れ性に相当するものである。画素電極ＰＥと共通電極ＣＥとの間に電界が形成された際に、第１配向膜ＡＬ１の表面に不純物イオンを吸着しにくくする、あるいは、第１配向膜ＡＬ１に吸着した不純物イオンをすばやく液晶層ＬＱに分散させるためには、液晶層ＬＱと第１配向膜ＡＬ１との界面のエネルギーが高くする、つまり、配向膜材料の液晶材料に対する濡れ性を高くすることが要求される。このような配向膜材料の表面エネルギー（γ）は、分散成分（γｄ）と極性成分とを有している。このうち、分散成分（γｄ）は特に液晶材料の配向性に起因するファクターである。発明者が検討したところでは、表面エネルギー（γ）のうちの分散成分（γｄ）が占める割合が高いほど、焼き付きが改善する傾向にあることが確認された。

そこで、本実施形態では、表面エネルギー（γ）における分散成分（γｄ）の比（γｄ／γ）が０．７５より大きい配向膜材料を適用している。

ここで、上記の表面エネルギー（γ）の測定方法について簡単に説明する。すなわち、配向膜材料を成膜して厚さ約１００ｎｍの配向膜を形成したサンプルを用意する。そして、接触角測定装置にて、配向膜と各試薬（純水及びヨウ化メチレン（ＣＨ_２Ｉ_２）との接触角を測定し、測定した接触角に基づいて表面エネルギーと、分散成分及び極性成分とを算出した。なお、接触角の測定において、純水の滴下量は３マイクロリットルとし、ヨウ化メチレンの滴下量は１マイクロリットルとし、試薬を滴下してから５秒後の接触角を測定した。

次に、４つの配向膜材料（材料Ａ乃至Ｄ）を用意し、簡易構成の液晶セルを作成して、フリッカー及び焼き付きの有無について確認した。

まずは、用意した配向膜材料Ａ乃至Ｄについてそれぞれの物性について説明する。

図３は、配向膜材料Ａ乃至Ｄのそれぞれについての物性値と、フリッカー及び焼き付きの有無の確認結果を示す図である。

配向膜材料Ａについて、第１体積固有抵抗値（ρ（光ｏｆｆ））は９．０×１０^１２（Ω・ｃｍ）であり、第２体積固有抵抗値（ρ（光ｏｎ））は３．４×１０^１２（Ω・ｃｍ）であり、光応答特性（（ρ（光ｏｆｆ））／（ρ（光ｏｎ）））は２．６５であり、表面エネルギー（γｄ／γ）は０．８１５であった。この配向膜材料Ａは、本実施形態に相当するものであり、いずれの物性値も上記した範囲を満足するものである。このような配向膜材料Ａを適用した液晶セルでは、フリッカー及び焼き付きはともに許容範囲内であることが確認された。

配向膜材料Ｂについて、第１体積固有抵抗値（ρ（光ｏｆｆ））は７．０×１０^１３（Ω・ｃｍ）であり、第２体積固有抵抗値（ρ（光ｏｎ））は９．７×１０^１２（Ω・ｃｍ）であり、光応答特性（（ρ（光ｏｆｆ））／（ρ（光ｏｎ）））は７．１７であり、表面エネルギー（γｄ／γ）は０．７９９であった。この配向膜材料Ｂは、比較例に相当するものである。すなわち、第１体積固有抵抗値（ρ（光ｏｆｆ））は比較的低く、また、表面エネルギー（γｄ／γ）も上記した物性値の範囲を満足するものであった。しかしながら、光応答特性（（ρ（光ｏｆｆ））／（ρ（光ｏｎ）））は比較的高く、上記した物性値の範囲を超えていた。焼き付きについて確認したところ、許容範囲内であったが、フリッカーについて確認したところ、ＮＧと判定された。

配向膜材料Ｃについて、第１体積固有抵抗値（ρ（光ｏｆｆ））は４．２×１０^１５（Ω・ｃｍ）であり、第２体積固有抵抗値（ρ（光ｏｎ））は４．２×１０^１５（Ω・ｃｍ）であり、光応答特性（（ρ（光ｏｆｆ））／（ρ（光ｏｎ）））は１．０２であり、表面エネルギー（γｄ／γ）は０．６５８であった。この配向膜材料Ｃは、比較例に相当するものである。すなわち、光応答特性（（ρ（光ｏｆｆ））／（ρ（光ｏｎ）））は上記した物性値の範囲を満足するものであった。また、第１体積固有抵抗値（ρ（光ｏｆｆ））は比較的高く、上記した物性値の範囲を超えており、また、表面エネルギー（γｄ／γ）が比較的低く、上記した物性値の範囲を下回っていた。フリッカーについて確認したところ、許容範囲内であったが、焼き付きについて確認したところ、ＮＧと判定された。

配向膜材料Ｄについて、第１体積固有抵抗値（ρ（光ｏｆｆ））は１．４×１０^１３（Ω・ｃｍ）であり、第２体積固有抵抗値（ρ（光ｏｎ））は１．４×１０^１３（Ω・ｃｍ）であり、光応答特性（（ρ（光ｏｆｆ））／（ρ（光ｏｎ）））は０．９８であり、表面エネルギー（γｄ／γ）は０．６４４であった。この配向膜材料Ｄは、比較例に相当するものである。すなわち、第１体積固有抵抗値（ρ（光ｏｆｆ））は比較的低いが、表面エネルギー（γｄ／γ）が上記した物性値の範囲を下回っていた。光応答特性（（ρ（光ｏｆｆ））／（ρ（光ｏｎ）））は上記した物性値の範囲を満足するものであった。焼き付きについて確認したところ、ＮＧと判定された。また、フリッカーについて確認したところ、比較的低レベルであったが許容範囲を超えてしまい、ＮＧと判定された。

ここで、第１の観点でのフリッカーの測定方法と、判定基準について簡単に説明する。上述した物性の配向膜材料Ａ乃至Ｄを用いてフリッカーを測定するための実験を行った。なお、フリッカーは、ディスプレイテスタを用いて測定した。

まず、簡易構成の液晶セルに対して中間調（階調値Ｌ１２７）を表示するような電圧を印加し、フリッカーを測定する。その後、液晶セルに対して白（階調値Ｌ２５５）を表示するような電圧を５分間印加し、再び、中間調電圧を印加した状態でフリッカーを測定する。このようにして、５分間隔で中間調電圧を印加した状態でのフリッカー測定を行った。

図４は、測定開始から６０分間のフリッカーの測定結果を示す図である。なお、横軸は時間（分）であり、縦軸はディスプレイテスタを用いて測定したフリッカー値（％）である。

フリッカー値の許容範囲が２％以下であるのに対して、配向膜材料Ｂは、測定開始当初に許容範囲を超えるフリッカー値となってしまい、ＮＧと判定された。また、配向膜材料Ｄは、フリッカー値が比較的安定して低い値で推移したが、測定開始から２０分を経過したあたりで許容範囲を超えてしまい、ＮＧと判定された。なお、配向膜材料Ａ及びＣについては、測定開始からフリッカー値が１％台で推移しており、許容範囲内であると判定された。

次に、第１の観点での焼き付き試験の方法と、判定基準について簡単に説明する。ここでは、フリッカー値が許容範囲内であると判定した配向膜材料Ａ及びＣについて、焼き付き試験を行った。

まず、簡易構成の液晶セルに対してある特定の階調値を表示するような電圧を印加し、輝度計により定点での輝度を測定する。その後の２時間は、液晶セルに対して黒（階調値Ｌ０）を表示するような電圧を印加する。そして、再び、液晶セルに上記と同じ特定階調値を表示するような電圧を印加し、輝度計により定点での輝度を測定する。以上の工程を経て測定された輝度は黒焼き込み輝度と称する。

一方では、まず、簡易構成の液晶セルに対して特定階調値を表示するような電圧を印加し、輝度計により定点での輝度を測定する。その後の２時間は、液晶セルに対して白（階調値Ｌ２５５）を表示するような電圧を印加する。そして、再び、液晶セルに特定階調値を表示するような電圧を印加し、輝度計により定点での輝度を測定する。以上の工程を経て測定された輝度は白焼き込み輝度と称する。

そして、上記の白焼き込み輝度と黒焼き込み輝度との差分、つまり輝度差を算出する。そして、特定階調値の電圧を印加し始めた初期の輝度に対して、算出した輝度差の割合を輝度変動率（％）と定義する。なお、この試験では、上記特定階調値として、階調値Ｌ１２７の場合、階調値Ｌ６３の場合、階調値Ｌ３１の場合についてそれぞれ輝度変動率を算出した。

図５は、輝度変動率（％）の配向膜材料の厚さ依存性を説明するための図である。なお、横軸は配向膜材料の膜厚（ｎｍ）であり、縦軸は算出した輝度変動率（％）である。図中の（ａ）は配向膜材料Ａの試験結果に対応し、図中の（ｂ）は配向膜材料Ｃの試験結果に対応する。

輝度変動率の許容範囲が４％以下であるのに対して、配向膜材料Ａについては、膜厚が５０ｎｍの場合、膜厚が１００ｎｍの場合、膜厚が１５０ｎｍの場合のいずれにおいても４％を下回っており、焼き付きについて許容範囲内であると判定された。しかも、配向膜材料Ａについては、いずれの膜厚においても、輝度変動率が大きく変化することはなく、輝度変動率の膜厚依存性が低いことが確認された。特に、膜厚が１００ｎｍ以上である場合には、輝度変動率がいずれの階調値においても２％未満に抑えられることが確認された。したがって、配向膜材料Ａを適用するに当たり、膜厚を１００ｎｍ以上に設定することにより、輝度変動率を比較的低く抑えつつ、しかも、輝度変動率の膜厚依存も低減することが可能となる。したがって、配向膜を形成する際に膜厚のバラツキに対して、輝度変動率の変化が少なく、良好な表示品位を得ることが可能となる。

一方、配向膜材料Ｃについては、膜厚が薄いほど輝度変動率が高くなる傾向が確認され、特に、膜厚が５０ｎｍの場合には、階調値によっては許容範囲を超えてしまい、ＮＧと判定された。また、輝度変動率の膜厚依存が高いため、配向膜を形成する際に膜厚のバラツキに対して、輝度変動率の変化が大きく、表示ムラの発生が懸念される。

以上が本実施形態の第１の観点であり、第１配向膜ＡＬ１及び第２配向膜ＡＬ２は、第１体積固有抵抗値（ρ（光ｏｆｆ））が１．０×１０^１３（Ω・ｃｍ）より小さく、第２体積固有抵抗値（ρ（光ｏｎ））に対する第１体積固有抵抗値（ρ（光ｏｆｆ））の比（（ρ（光ｏｆｆ））／（ρ（光ｏｎ）））に相当する光応答特性が３より小さく、しかも、表面エネルギー（γ）における分散成分（γｄ）の比（γｄ／γ）が０．７５より大きい材料によって構成されている。そして、このような第１の観点で着目した物性値がいずれも上記の範囲内である配向膜材料Ａを適用した構成では、良好な表示品位を得ることが可能となることが確認された。

次に、本実施形態について第２の観点で説明する。

まず、第１の観点と同様に、配向膜材料の体積固有抵抗値に着目した。但し、第２の観点で発明者が検討したところでは、体積固有抵抗値が低い配向膜材料ほど、焼き付き改善の効果が期待できるが、その一方で、フリッカーが悪化する傾向にあることが確認された。つまり、体積固有抵抗値が高い配向膜材料ほど、フリッカーが改善しやすい傾向にあることが確認された。

そこで、本実施形態では、バックライトが消灯した状態での第１体積固有抵抗値（ρ（光ｏｆｆ））が５．０×１０^１２（Ω・ｃｍ）より大きい配向膜材料を適用している。なお、この第１体積固有抵抗値（ρ（光ｏｆｆ））は、第１の観点の第１体積固有抵抗値と同様にして測定される。

次に、本実施形態では、配向膜材料の物性の一つとして光応答性に着目した。第１の観点での光応答特性は、第２体積固有抵抗値（ρ（光ｏｎ））に対する第１体積固有抵抗値（ρ（光ｏｆｆ））の比（（ρ（光ｏｆｆ））／（ρ（光ｏｎ）））として定義したが、第２観点での光応答性は、バックライトが点灯した状態と消灯した状態とでの電流値変化として定義する。発明者が検討したところでは、光応答性が小さい配向膜材料ほどフリッカーが改善しやすい傾向にあることが確認された。

そこで、本実施形態では、光応答性が４．０×１０^−１３より小さい配向膜材料を適用している。

ここで、光応答性の測定方法について簡単に説明する。すなわち、簡易構成の液晶セルを用意し、シールドボックス内に設置する。そして、エレクトロメーターにて、液晶セルに５ＶのＤＣを印加し、液晶セルに流れる電流値を測定する。なお、電流値の測定は１００秒毎に７００秒間行うものとし、液晶セルの背面側に設置したＬＥＤランプは１００秒毎に点灯・消灯を繰り返す。測定した電流値の平均値を光応答性（アンペア）とする。

次に、本実施形態では、配向膜材料の物性の一つとして誘電率に着目した。配向膜材料の誘電率にはそれほど大きな差異はないものの、誘電率の高い材料は分極が大きく、不純物イオンの吸着によってさらに大きな電荷の偏りが生ずることで、焼き付きの原因となり得る。発明者が検討したところでは、誘電率が低いほど、焼き付きが改善する傾向にあることが確認された。

そこで、本実施形態では、誘電率が４．２より小さい配向膜材料を適用している。

次に、６つの配向膜材料（ＴｙｐｅＡ乃至Ｆ）を用意し、簡易構成の液晶セルを作成して、フリッカー及び焼き付きの有無について確認した。

まずは、用意した配向膜材料ＴｙｐｅＡ乃至Ｆについてそれぞれの物性について説明する。

図６は、配向膜材料ＴｙｐｅＡ乃至Ｆのそれぞれについての物性値と、フリッカー及び焼き付きの有無の確認結果を示す図である。

配向膜材料ＴｙｐｅＡについて、体積固有抵抗値は８．２×１０^１２（Ω・ｃｍ）であり、光応答性は２．９×１０^−１３であり、誘電率は４．４であった。この配向膜材料ＴｙｐｅＡは、比較例に相当するものである。すなわち、体積固有抵抗値及び光応答性は上記した物性値の範囲を満足するものであった。しかしながら、誘電率は上記した物性値の範囲を超えていた。フリッカーについて確認したところ、許容範囲内であったが、焼き付きについて確認したところ、ＮＧと判定された。

配向膜材料ＴｙｐｅＢについて、体積固有抵抗値は４．７×１０^１２（Ω・ｃｍ）であり、光応答性は４．４×１０^−１３であり、誘電率は４．２であった。この配向膜材料ＴｙｐｅＢは、比較例に相当するものである。すなわち、誘電率は上記した物性値の範囲を満足するものであった。しかしながら、体積固有抵抗値は上記した物性値の範囲を下回り、また、光応答性は上記した物性値の範囲を超えていた。焼き付きについて確認したところ、許容範囲内であったが、フリッカーについて確認したところ、ＮＧと判定された。

配向膜材料ＴｙｐｅＣについて、体積固有抵抗値は２．７×１０^１２（Ω・ｃｍ）であり、光応答性は１．１×１０^−１２であり、誘電率は４．０であった。この配向膜材料ＴｙｐｅＣは、比較例に相当するものである。すなわち、誘電率は上記した物性値の範囲を満足するものであった。しかしながら、体積固有抵抗値は上記した物性値の範囲を下回り、また、光応答性は上記した物性値の範囲を超えていた。焼き付きについて確認したところ、ＮＧと判定され、また、フリッカーについて確認したところ、ＮＧと判定された。

配向膜材料ＴｙｐｅＤについて、体積固有抵抗値は１．１×１０^１１（Ω・ｃｍ）であり、光応答性は６．０×１０^−１３であり、誘電率は４．３であった。この配向膜材料ＴｙｐｅＤは、比較例に相当するものである。すなわち、体積固有抵抗値は上記した物性値の範囲を下回り、また、光応答性は上記した物性値の範囲を超えていた。また、誘電率は上記した物性値の範囲を超えていた。焼き付きについて確認したところ、ＮＧと判定され、また、フリッカーについて確認したところ、ＮＧと判定された。

配向膜材料ＴｙｐｅＥについて、体積固有抵抗値は８．８×１０^１２（Ω・ｃｍ）であり、光応答性は６．０×１０^−１３であり、誘電率は４．６であった。この配向膜材料ＴｙｐｅＥは、比較例に相当するものである。すなわち、体積固有抵抗値は上記した物性値の範囲を満足するものであった。しかしながら、光応答性は上記した物性値の範囲を超えていた。また、誘電率は上記した物性値の範囲を超えていた。フリッカーについて確認したところ、許容範囲内であったが、焼き付きについて確認したところ、ＮＧと判定された。

配向膜材料ＴｙｐｅＦについて、体積固有抵抗値は９．３×１０^１２（Ω・ｃｍ）であり、光応答性は３．３×１０^−１３であり、誘電率は４．１であった。この配向膜材料ＴｙｐｅＦは、本実施形態に相当するものであり、いずれの物性値も上記の範囲を満足するものである。このような配向膜材料ＴｙｐｅＦを適用した液晶セルでは、フリッカー及び焼き付きはともに許容範囲内であることが確認された。

ここで、第２の観点でのフリッカーの測定方法と、判定基準について簡単に説明する。すなわち、上述した物性の配向膜材料ＴｙｐｅＡ乃至Ｆを用いてフリッカーを測定するための実験を行った。なお、フリッカーは、ディスプレイテスタを用いて測定した。

まず、簡易構成の液晶セルに対して中間調（階調値Ｌ１２７）を表示するような電圧を印加し、フリッカーを測定する。その後、液晶セルに対して白（階調値Ｌ２５５）を表示するような電圧を５分間印加し、再び、中間調電圧を印加した状態でフリッカーを測定する。このようにして、測定開始から５分後、１０分後、２０分後、３０分後、６０分後、９０分後、１２０分後にそれぞれ中間調電圧を印加した状態でのフリッカー測定を行った。

図７は、測定開始から１２０分間のフリッカーの測定結果を示す図である。なお、横軸は時間（分）であり、縦軸はディスプレイテスタを用いて測定したフリッカー値（％）である。

ここでは、フリッカー値の許容範囲が４％以下であるのに対して、配向膜材料ＴｙｐｅＢ及びＤは、測定開始当初に許容範囲を超えるフリッカー値となってしまい、ＮＧと判定された。また、配向膜材料ＴｙｐｅＣは、フリッカー値が比較的安定して低い値で推移したが、測定開始から６０分を経過したあたりで許容範囲を超えてしまい、ＮＧと判定された。なお、配向膜材料ＴｙｐｅＡ、Ｅ、及び、Ｆについては、測定開始からフリッカー値が比較的低い値で推移しており、許容範囲内であると判定された。

次に、第２の観点での焼き付き試験の方法と、判定基準について簡単に説明する。

まず、簡易構成の液晶セルに対してある特定の階調値を表示するような電圧を印加し、輝度計により定点での初期輝度を測定する。その後の３０分間は、液晶セルに対して白（階調値Ｌ２５５）を表示するような電圧を印加する。そして、測定開始から３０分経過後に再び、液晶セルに上記と同じ特定階調値を表示するような電圧を印加し、輝度計により定点での輝度を測定する。そして、その後３０分間は、液晶セルに対して白（階調値Ｌ２５５）を表示するような電圧を印加する。そして、測定開始から６０分経過後に再び、液晶セルに上記と同じ特定階調値を表示するような電圧を印加し、輝度計により定点での輝度を測定する。そして、その後の２時間は、液晶セルに対して白（階調値Ｌ２５５）を表示するような電圧を印加する。そして、測定開始から１８０分経過後に再び、液晶セルに上記と同じ特定階調値を表示するような電圧を印加し、輝度計により定点での輝度を測定する。以上の工程を経て、測定開始から３０分経過後、６０分経過後、１８０分経過後にそれぞれ測定された輝度は白焼き込み輝度と称する。

そして、上記の初期輝度とそれぞれの白焼き込み輝度との差分、つまり輝度差を算出する。そして、特定階調値の電圧を印加し始めた初期輝度に対して、算出した輝度差の割合を輝度変動率（％）と定義する。なお、この試験では、上記特定階調値として、階調値Ｌ１２７の場合、階調値Ｌ３１の場合、階調値Ｌ０の場合についてそれぞれ輝度変動率を算出した。

図８は、輝度変動率（％）の測定結果を示す図である。なお、横軸は時間（ｍｉｎ）であり、縦軸は算出した輝度変動率（％）である。図中の（ａ）は配向膜材料ＴｙｐｅＡの試験結果に対応し、図中の（ｂ）は配向膜材料ＴｙｐｅＢの試験結果に対応し、図中の（ｃ）は配向膜材料ＴｙｐｅＣの試験結果に対応し、図中の（ｄ）は配向膜材料ＴｙｐｅＤの試験結果に対応し、図中の（ｅ）は配向膜材料ＴｙｐｅＥの試験結果に対応し、図中の（ｆ）は配向膜材料ＴｙｐｅＦの試験結果に対応する。

輝度変動率の許容範囲が２％以下であるのに対して、配向膜材料ＴｙｐｅＢ及びＦについては、いずれの階調値においても測定時間内での輝度変動率が２％を下回っており、焼き付きについて許容範囲内であると判定された。

一方、配向膜材料Ａ、Ｃ、Ｄ、Ｅについては、少なくとも１つの階調値において測定時間内に輝度変動率が２％を越えてしまい、ＮＧと判定された。

以上が本実施形態の第２の観点であり、第１配向膜ＡＬ１及び第２配向膜ＡＬ２は、体積固有抵抗値（ρ（光ｏｆｆ））が５．０×１０^１２（Ω・ｃｍ）より大きく、バックライトが点灯した状態と消灯した状態とでの電流値変化が４．０×１０^−１３より小さく、誘電率が４．２より小さい材料によって構成されている。

そして、このような第２の観点で着目した物性値がいずれも上記の範囲内である配向膜材料ＴｙｐｅＦを適用した構成では、良好な表示品位を得ることが可能となることが確認された。

以上説明したように、本実施形態によれば、表示品位を改善することが可能な液晶表示装置を提供することができる。

なお、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これらの新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

ＬＰＮ…液晶表示パネル ＡＲ…アレイ基板 ＣＴ…対向基板
ＰＥ…画素電極 ＰＳＬ…スリット
ＣＥ…共通電極
ＬＱ…液晶層
ＡＬ１…第１配向膜 ＡＬ２…第２配向膜

Claims (6)

1. 各画素に配置されたスイッチング素子と、複数の画素に亘って配置された共通電極と、前記共通電極の上に配置された絶縁膜と、前記スイッチング素子と電気的に接続されるとともに前記絶縁膜の上において各画素に配置され前記共通電極と向かい合うスリットが形成された画素電極と、前記画素電極を覆うとともに前記スリットの長軸に対して交差する方向に配向処理された第１配向膜と、を備えた第１基板と、
   前記第１配向膜と対向するとともに前記第１配向膜の配向処理方向と平行かつ逆向きに配向処理された第２配向膜を備えた第２基板と、
   前記第１基板の前記第１配向膜と前記第２基板の前記第２配向膜との間に保持された液晶分子を含む液晶層と、
   前記第１基板の背面側に配置されたバックライトと、を備え、
   前記第１配向膜及び前記第２配向膜は、前記バックライトが消灯した状態での第１体積固有抵抗値（ρ（光ｏｆｆ））が１．０×１０^１３（Ω・ｃｍ）より小さく、前記バックライトが点灯した状態での第２体積固有抵抗値（ρ（光ｏｎ））に対する第１体積固有抵抗値（ρ（光ｏｆｆ））の比（（ρ（光ｏｆｆ））／（ρ（光ｏｎ）））に相当する光応答特性が３より小さく、しかも、表面エネルギー（γ）における分散成分（γｄ）の比（γｄ／γ）が０．７５より大きい材料によって構成されたことを特徴とする液晶表示装置。
2. 前記第１配向膜及び前記第２配向膜は、第１体積固有抵抗値（ρ（光ｏｆｆ））が５．０×１０^１２（Ω・ｃｍ）より大きい材料によって構成されたことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
3. 前記第１配向膜及び前記第２配向膜のそれぞれの膜厚は、１００ｎｍ以上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。
4. 各画素に配置されたスイッチング素子と、複数の画素に亘って配置された共通電極と、前記共通電極の上に配置された絶縁膜と、前記スイッチング素子と電気的に接続されるとともに前記絶縁膜の上において各画素に配置され前記共通電極と向かい合うスリットが形成された画素電極と、前記画素電極を覆うとともに前記スリットの長軸に対して交差する方向に配向処理された第１配向膜と、を備えた第１基板と、
   前記第１配向膜と対向するとともに前記第１配向膜の配向処理方向と平行かつ逆向きに配向処理された第２配向膜を備えた第２基板と、
   前記第１基板の前記第１配向膜と前記第２基板の前記第２配向膜との間に保持された液晶分子を含む液晶層と、
   前記第１基板の背面側に配置されたバックライトと、を備え、
   前記第１配向膜及び前記第２配向膜は、前記バックライトが消灯した状態での体積固有抵抗値（ρ（光ｏｆｆ））が５．０×１０^１２（Ω・ｃｍ）より大きく、前記バックライトが点灯した状態と消灯した状態とでの電流値変化が４．０×１０^−１３より小さく、誘電率が４．２より小さい材料によって構成されたことを特徴とする液晶表示装置。
5. 前記第１配向膜及び前記第２配向膜は、体積固有抵抗値（ρ（光ｏｆｆ））が１．０×１０^１３（Ω・ｃｍ）より小さい材料によって構成されたことを特徴とする請求項４に記載の液晶表示装置。
6. さらに、前記第１基板の外面に配置され、第１吸収軸を有する第１偏光板と、
   前記第２基板の外面に配置され、前記第１吸収軸とクロスニコルの位置関係にある第２吸収軸を有する第２偏光板と、を備え、
   前記第１吸収軸または前記第２吸収軸は、前記液晶分子の初期配向方向と略平行であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の液晶表示装置。

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