JP2015114662A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】最適な分解率を有し、異方性が向上した光分解型光配向膜を有する液晶表示装置を提供する。
【解決手段】第１基板と、前記第１基板上に位置する薄膜トランジスタと、前記薄膜トランジスタに接続する第１電極と、前記第１電極上に位置する第１配向膜と、を含み、前記第１配向膜は、シクロブタンジアンヒドリド（Ｃｙｃｌｏｂｕｔａｎｅｄｉａｎｈｙｄｒｉｄｅ：ＣＢＤＡ）及びシクロブタンジアンヒドリド（Ｃｙｃｌｏｂｕｔａｎｅｄｉａｎｈｙｄｒｉｄｅ：ＣＢＤＡ）誘導体のうちの少なくとも一つとジアミン（ｄｉａｍｉｎｅ）とを重合して形成され、前記第１配向膜の露光前後におけるイミド化率の変化を示す分解率が１０％以上３０％以下の液晶表示装置。
【選択図】図５

Description

本発明は、液晶表示装置に関する。

液晶素子により画像が表示される場合、液晶は透明導電ガラスの間で外部電界によってスイッチングされる。ここで、液晶が外部電界によってスイッチングされるためには、液晶と透明導電ガラス電極との界面において液晶を一定の方向に配向させなければならない。特に、液晶配向の均一性は、液晶ディスプレイの画質を決定する最も重要な要素となる。

従来、液晶を配向させる一般的な方法として、ガラスなどの基板にポリイミド等の高分子膜を塗布し、該高分子膜の表面をナイロンやポリエステルのような繊維で一定の方向に擦るラビング（ｒｕｂｂｉｎｇ）法が用いられていた。しかし、ラビング法は、繊維によって高分子膜が摩擦されるとき、微細なホコリや静電気が発生する可能性があった。これらの微細なホコリや静電気は、液晶パネルの製造時に液晶パネルの品質に深刻な問題を招く可能性があった。

上記問題を解決するために、最近、光照射によって高分子膜に異方性（非等方性：ａｎｉｓｏｔｒｏｐｙ）を付与し、これによって液晶を配向させる光配向法が研究されている。光配向法に用いられる高分子材料としては、アゾベンゼン（ａｚｏｂｅｎｚｅｎｅ）、クマリン（ｃｕｍａｒｉｎｅ）、イミド（ｉｍｉｄｅ）、カルコン（ｃｈａｌｃｏｎｅ）、シンナメート（ｃｉｎｎａｍａｔｅ）のような光機能性作用基を含有する高分子が挙げられる。このような高分子では、偏光の照射によって光異性化や光架橋化、光分解などの反応が非等方的に起きる。これによって、高分子表面に異方性を付与することができ、液晶を一方向に配列させることができるようになる。

韓国登録特許第０７３８８１０号公報

ここで、光分解によって液晶配向を行う場合、液晶を単純に初期配向させるだけでなく、信頼性の観点から、さらに安定した配向を実現し、かつ配向力を向上させることが求められていた。

そこで、本発明は、上記要請に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、最適な分解率を有し、異方性が向上した光分解型光配向膜を有する新規かつ改良された液晶表示装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、第１基板と、前記第１基板上に位置する薄膜トランジスタと、前記薄膜トランジスタに接続する第１電極と、前記第１電極上に位置する第１配向膜と、を含み、前記第１配向膜は、シクロブタンジアンヒドリド（Ｃｙｃｌｏｂｕｔａｎｅｄｉａｎｈｙｄｒｉｄｅ；ＣＢＤＡ）及びシクロブタンジアンヒドリド（Ｃｙｃｌｏｂｕｔａｎｅｄｉａｎｈｙｄｒｉｄｅ；ＣＢＤＡ）誘導体のうちの少なくとも一つと、ジアミン（ｄｉａｍｉｎｅ）とを重合して形成され、前記第１配向膜の露光前後におけるイミド化率の変化を示す分解率が、１０％以上３０％以下である液晶表示装置が提供される。

前記第１配向膜は、下記化学式（Ａ）で表されるシクロブタンジアンヒドリド及び下記化学式（Ｂ）で表されるシクロブタンジアンヒドリド誘導体のうちの少なくとも一つと、前記ジアミンを重合反応して形成されてもよい。
ここで、上記化学式（Ｂ）中、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３及びＲ４は、それぞれ独立して、水素、フッ素または有機化合物であり、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３及びＲ４のうちの少なくとも一つは水素ではない。

前記第１配向膜は、下記化学式（Ｃ）または下記化学式（Ｄ）で表される反復単位を含んでもよい。

ここで、上記化学式（Ｃ）及び上記化学式（Ｄ）中、Ｒ５、Ｒ６、Ｒ７、Ｒ８は、それぞれが前記ジアミンにおいて２つのアミノ基（−ＮＨ２）と結合していた置換基群であり、Ａ、Ｂ、Ｃ及びＤは、それぞれＵｎｉｔ１またはＵｎｉｔ２であり、上記化学式（Ｄ）において、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３及びＲ４は、それぞれ独立して、水素、フッ素または有機化合物であり、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３及びＲ４のうちの少なくとも一つは水素ではない。

前記液晶表示装置は、前記第１配向膜を挟んで前記第１基板上に位置する第２電極をさらに含み、前記第１電極と前記第２電極との間に絶縁膜が位置し、前記第１電極は複数の枝電極を含み、前記第２電極は面状形状を有してもよい。

前記複数の枝電極は、前記第２電極と重なる位置に形成されてもよい。

前記液晶表示装置は、前記薄膜トランジスタと前記第２電極との間に位置する保護膜をさらに含み、前記薄膜トランジスタ、及び前記第１電極は、前記保護膜と前記絶縁膜とを貫いて形成されたコンタクトホールによって接続されてもよい。

前記液晶表示装置は、前記第１基板と対向する第２基板と、前記第１基板と対向する前記第２基板の面上に位置する第２配向膜と、前記第１基板と前記第２基板との間に位置し、液晶分子を含む液晶層と、をさらに含み、前記第２配向膜は、前記第１配向膜と同一物質で形成されてもよい。

また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、第１基板と、前記第１基板上に位置する薄膜トランジスタと、前記薄膜トランジスタに接続する第１電極と、前記第１電極上に位置する第１配向膜と、を含み、前記第１配向膜は、シクロブタンジアンヒドリド及びシクロブタンジアンヒドリド誘導体のうちの少なくとも一つとジアミンを重合して形成され、前記第１配向膜の露光前のイミド化率で正規化した露光前後のイミド化率の変化を示す分解率／ｕｎｉｔが、下記式１の範囲を満足する液晶表示装置が提供される。

１０００／Ｘ（％）≦分解率／ｕｎｉｔ≦３０００／Ｘ（％）・・・式１

上記式１中、Ｘは露光前のイミド化率である。

前記分解率／ｕｎｉｔは、１５％以上４５％以下であってもよい。

前記第１配向膜は、下記化学式（Ｃ）または下記化学式（Ｄ）で表される反復単位を含んでもよい。
ここで、上記化学式（Ｃ）及び上記化学式（Ｄ）中、Ｒ５、Ｒ６、Ｒ７、Ｒ８は、それぞれ前記ジアミンにおいて、２つのアミノ基（−ＮＨ２）と結合していた置換基群であり、Ａ、Ｂ、Ｃ及びＤは、それぞれＵｎｉｔ１またはＵｎｉｔ２であり、上記化学式（Ｄ）中、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３及びＲ４は、それぞれ独立して、水素、フッ素または有機化合物であり、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３及びＲ４のうちの少なくとも一つは水素ではない。

また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、第１基板上に薄膜トランジスタを形成する段階と、前記薄膜トランジスタ上に保護膜を形成する段階と、前記保護膜上に絶縁膜を介して位置する第１電極及び第２電極を形成する段階と、前記第１電極または前記第２電極上にシクロブタンジアンヒドリドとシクロブタンジアンヒドリド誘導体のうちの少なくとも一つを重合して形成した光配向剤を塗布する段階と、塗布された前記光配向剤を加熱（ｂａｋｅ）する段階と、前記光配向剤に偏光された光を照射して第１配向膜を形成する段階と、を含み、前記光配向剤に偏光された光を照射した際の前記光配向剤の分解率が１０％以上３０％以下である液晶表示装置の製造方法が提供される。

前記分解率は、ＦＴ−ＩＲ分析法によって測定されてもよい。

前記第１基板と対向する第２基板の面上にシクロブタンジアンヒドリドとシクロブタンジアンヒドリド誘導体のうちの少なくとも一つを重合して形成した光配向制を塗布する段階と、塗布された前記光配向剤を加熱する段階と、前記光配向制に偏光された光を照射して第２配向膜を形成する段階と、をさらに含んでもよい。

前記偏光された光は、２４０ナノメートル以上３８０ナノメートル以下の波長を有する紫外線を用いてもよい。

前記第１配向膜及び前記第２配向膜のうちの少なくとも一つは、下記化学式（Ａ）で表されるシクロブタンジアンヒドリド、及び下記化学式（Ｂ）で表されるシクロブタンジアンヒドリド誘導体のうちの少なくとも一つと、前記ジアミンとを重合反応して形成してもよい。
ここで、上記化学式（Ｂ）中、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３及びＲ４は、それぞれ独立して、水素、または有機化合物であり、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３及びＲ４のうちの少なくとも一つは水素ではない。

前記第１配向膜及び前記第２配向膜は、下記化学式（Ｃ）または下記化学式（Ｄ）で表される反復単位を含む光配向剤によって形成されてもよい。
ここで、上記化学式（Ｃ）及び上記化学式（Ｄ）中、Ｒ５、Ｒ６、Ｒ７、Ｒ８は、それぞれ前記ジアミンにおいて２つのアミノ基（−ＮＨ２）と結合した置換基群であり、Ａ、Ｂ、Ｃ及びＤは、それぞれＵｎｉｔ１またはＵｎｉｔ２であり、上記化学式（Ｄ）において、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３及びＲ４は、それぞれ独立して、水素、フッ素または有機化合物であり、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３及びＲ４のうちの少なくとも一つは水素ではない。

前記第１電極は複数の枝電極を含み、前記第２電極は面状形状（ｐｌａｎａｒ ｓｈａｐｅ）を有するように形成されてもよい。

前記複数の枝電極は、前記面形状の第２電極と重なる位置に形成されてもよい。

前記液晶表示装置の製造方法は、前記保護膜と前記絶縁膜を貫くコンタクトホールを形成する段階をさらに含み、前記コンタクトホールによって前記薄膜トランジスタと前記第１電極とが接続されてもよい。

また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、本発明の一実施形態による液晶表示装置の製造方法は、第１基板上に薄膜トランジスタを形成する段階と、前記薄膜トランジスタ上に保護膜を形成する段階と、前記保護膜上に絶縁膜を介して位置する第１電極及び第２電極を形成する段階と、前記第１電極または前記第２電極上にシクロブタンジアンヒドリドとシクロブタンジアンヒドリド誘導体のうちの少なくとも一つを重合して形成された光配向剤を塗布する段階と、塗布された前記光配向剤を加熱（ｂａｋｅ）する段階と、前記光配向剤に偏光された光を照射して第１配向膜を形成する段階と、を含み、前記光配向剤に偏光された光を照射した際の前記光配向剤において、露光前のイミド化率で正規化した露光前後のイミド化率の変化を示す分解率／ｕｎｉｔが下記式１の範囲を満足する液晶表示装置の製造方法が提供される。

１０００／Ｘ（％）≦分解率／ｕｎｉｔ≦３０００／Ｘ（％）・・・式１

ここで、上記式１中、Ｘは露光前のイミド化率である。

本発明によれば、光分解型光配向膜の露光による分解率を１０％以上３０％以下に制御することにより、異方性が改善した光配向膜を有する液晶表示装置を提供することができる。

本発明の一実施形態による液晶表示装置を示す平面図である。 図１の切断線ＩＩ−ＩＩに沿って、液晶表示装置の厚み方向に切断した断面を示す断面図である。 本実施形態による配向膜におけるポリイミドの分解を示す構造式である。 本実施形態による配向膜が等方性を有する状態から異方性を有する状態に変化する過程を示す説明図である。 本実施形態による配向膜の露光量による分解率を示すグラフである。 本実施形態による配向膜の露光量による分解率を正規化して示すグラフである。 本実施形態による配向膜の材料に対する露光量と異方性との関係を示すグラフである。 実施例１の露光量による残像角度及び異方性を示すグラフである。 実施例２の露光量による残像角度及び異方性を示すグラフである。 実施例３の露光量による残像角度及び異方性を示すグラフである。 実施例２の露光量による明暗コントラスト比ＣＲと分解率との関係を示すグラフである。 実施例２の露光量によるブラック状態の電圧及び分解率の関係を示すグラフである。 本発明の実施形態１でＦＴ−ＩＲ分析法によって測定した分解率の変化を示すテーブルである。 分解率８％の配向膜を形成した場合の配向不良を示す写真である。

添付した図面を参照して、本発明の好ましい実施形態について詳細に説明する。しかし、本発明は以下で説明する実施形態に限定されず、他の実施形態にて実現することも可能である。以下で説明する実施形態は、本発明の開示内容を完全なものとし、本発明の思想を当業者に十分に伝達するために提供されるものである。

図面において、層及び領域の厚さは明確性を期するために模式的に示した。また、層が他の層または基板の「上」にあると表現される場合、それは他の層または基板上に直接形成される場合、および他の層または基板上に第３の層を介して形成される場合を含む。なお、本明細書の全体を通して、同一の参照番号が付された部分は同一の構成要素を意味する。

図１は、本発明の一実施形態による液晶表示装置を示す平面図である。図２は、図１の切断線ＩＩ−ＩＩに沿って液晶表示装置を厚み方向に切断した断面を示した断面図である。

図１及び図２を参照すると、本実施形態による液晶表示装置は、互いに対向する下部表示板１００と、上部表示板２００と、下部表示板１００および上部表示板２００の間に注入された液晶層３とを含む。

まず、下部表示板１００について説明する。

下部表示板１００は、透明なガラスまたはプラスチックなどからなる第１基板１１０と、ゲート線１２１を含み第１基板１１０上に形成されたゲート導電体とを備える。

ゲート線１２１は、ゲート電極１２４と、他の層または外部駆動回路との接続のための広い端部（図示せず）とを含む。ゲート線１２１は、例えば、アルミニウム（Ａｌ）やアルミニウム合金などのアルミニウム系金属、銀（Ａｇ）や銀合金などの銀系金属、銅（Ｃｕ）や銅合金などの銅系金属、モリブデン（Ｍｏ）やモリブデン合金などのモリブデン系金属、クロム（Ｃｒ）、タンタル（Ｔａ）、及びチタニウム（Ｔｉ）などで形成される。また、ゲート線１２１は、物理的性質の異なる少なくとも二つの導電膜を含む多重膜構造にて形成されてもよい。

ゲート線１２１の上にはケイ素窒化物（ＳｉＮｘ）またはケイ素酸化物（ＳｉＯｘ）などからなるゲート絶縁膜１４０が形成される。また、ゲート絶縁膜１４０は、物理的性質の異なる少なくとも二つの絶縁層を含む多層膜構造にて形成されてもよい。

ゲート絶縁膜１４０の上には非晶質シリコンまたは多結晶シリコンなどからなる半導体層１５４が配置される。また、半導体層１５４は酸化物半導体を含んでもよい。

半導体層１５４の上にはオーミックコンタクト部材１６３、１６５が形成される。オーミックコンタクト部材１６３、１６５は、例えば、リン（ｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓ）などのｎ型不純物が高濃度にドーピングされているｎ＋水素化非晶質シリコン、またはシリサイド（ｓｉｌｉｃｉｄｅ）などで形成されてもよい。また、オーミックコンタクト部材１６３、１６５は、対を成すように半導体層１５４の上に配置されてもよい。なお、半導体１５４が酸化物半導体である場合、オーミックコンタクト部材１６３、１６５は省略してもよい。

オーミックコンタクト部材１６３、１６５、及びゲート絶縁膜１４０上には、データ線１７１に接続されるソース電極１７３、及びドレイン電極１７５を含むデータ導電体が形成される。

データ線１７１は、他の層または外部駆動回路との接続のための広い端部（図示せず）を含む。データ線１７１は、データ信号を伝達し、主に縦方向に延在されてゲート線１２１と交差する。

このとき、データ線１７１は、液晶表示装置の透過率を高めるために、屈曲部を有した曲がった形状にて形成されてもよく、屈曲部は、画素領域の中間領域にてＶ字形状を成してもよい。

ソース電極１７３は、データ線１７１の一部であり、データ線１７１と同一線上に配置される。ドレイン電極１７５は、ソース電極１７３と平行して延在して形成される。すなわち、ドレイン電極１７５は、データ線１７１の一部と平行になるように形成される。

ここで、ゲート電極１２４、ソース電極１７３、及びドレイン電極１７５は、半導体層１５４と共に一つの薄膜トランジスタ（ｔｈｉｎ ｆｉｌｍ ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ：ＴＦＴ）を形成する。薄膜トランジスタのチャネル（ｃｈａｎｎｅｌ）は、ソース電極１７３とドレイン電極１７５の間の半導体層１５４に形成される。

本実施形態による液晶表示装置は、データ線１７１と同一線上に位置するソース電極１７３と、データ線１７１と平行して延在しているドレイン電極１７５とを含む。これにより、液晶表示装置は、データ導電体が占める面積を広げることなく、薄膜トランジスタの幅を広げることができるため、液晶表示装置の開口率を増加させることができる。

データ線１７１およびドレイン電極１７５は、モリブデン、クロム、タンタル、及びチタニウムなどの耐火性金属（ｒｅｆｒａｃｔｏｒｙ ｍｅｔａｌ）、またはこれらの合金で形成されるのが好ましく、耐火性金属膜（図示せず）と低抵抗導電膜（図示せず）を含む多重膜構造にて形成されてもよい。多重膜構造の具体例としては、クロムまたはモリブデン（合金）下部膜とアルミニウム（合金）上部膜との二重膜構造、モリブデン（合金）下部膜とアルミニウム（合金）中間膜とモリブデン（合金）上部膜との三重膜構造を挙げることができる。

データ導電体１７１、１７３、１７５、ゲート絶縁膜１４０、及び半導体１５４の露出部分の上には、第１保護膜１８０ａが配置される。第１保護膜１８０ａは、有機絶縁物質または無機絶縁物質などで形成されてもよい。

第１保護膜１８０ａの上には第２保護膜１８０ｂが形成される。第２保護膜１８０ｂは有機絶縁物で形成されてもよい。

第２保護膜１８０ｂは、例えば、カラーフィルタであってもよい。第２保護膜１８０ｂがカラーフィルタである場合、第２保護膜１８０ｂにより、各画素は、原色（ｐｒｉｍａｒｙ ｃｏｌｏｒ）のうちの一つを固有に表示することができる。原色の例としては赤色、緑色、青色などの三原色の組み合わせ、または黄色（ｙｅｌｌｏｗ）、青緑色（ｃｙａｎ）、紫紅色（ｍａｇｅｎｔａ）などの組み合わせが挙げられる。図示してはいないが、カラーフィルタは、原色以外に原色の混合色または白色（ｗｈｉｔｅ）を表示するためのカラーフィルタをさらに含んでもよい。第２保護膜１８０ｂがカラーフィルタである場合、後述する上部表示板２００において、カラーフィルタ２３０は省略してもよい。

第２保護膜１８０ｂの上には、共通電極（ｃｏｍｍｏｎ ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ）２７０が配置される。共通電極２７０は、例えば、基板１１０の全面に形成された面状形状（ｐｌａｎａｒ ｓｈａｐｅ）を有し、ドレイン電極１７５の周辺に対応する領域に形成された開口部１３８を有する。すなわち、共通電極２７０は、板状の平面形態を有してもよい。

また、隣接する画素に位置する共通電極２７０は互いに接続され、表示領域の外部から供給される所定の大きさの共通電圧の伝達を受けてもよい。

共通電極２７０の上には絶縁膜１８０ｃが配置される。絶縁膜１８０ｃは、有機絶縁物質または無機絶縁物質などで形成されてもよい。

絶縁膜１８０ｃの上には画素電極１９１が配置される。画素電極１９１は、データ線１７１の第１屈曲部、及び第２屈曲部とほぼ平行な屈曲辺（ｃｕｒｖｅｄ ｅｄｇｅ）を含む。画素電極１９１は複数の切開部９１を有し、隣接する切開部９１の間に位置する複数の枝電極１９２を含む。

例えば、画素電極１９１は、第１電界生成電極または第１電極であり、共通電極２７０は、第２電界生成電極または第２電極である。画素電極１９１と共通電極２７０とは水平電界を形成してもよい。

なお、第１保護膜１８０ａ、第２保護膜１８０ｂ、及び絶縁膜１８０ｃには、ドレイン電極１７５を露出させる第１コンタクトホール１８５が形成される。また、画素電極１９１は、コンタクトホール１８５によってドレイン電極１７５と物理的および電気的に接続して、ドレイン電極１７５から電圧の印加を受ける。

画素電極１９１と絶縁膜１８０ｃとの上には第１配向膜（ａｌｉｇｎｍｅｎｔ ｌａｙｅｒ）１１が形成される。第１配向膜１１は光反応物質を含む。

本実施形態において、第１配向膜１１は、シクロブタンジアンヒドリド（Ｃｙｃｌｏｂｕｔａｎｅｄｉａｎｈｙｄｒｉｄｅ；ＣＢＤＡ）、及びシクロブタンジアンヒドリド誘導体のうちの少なくとも一つが重合して形成される。例えば、シクロブタンジアンヒドリド及びシクロブタンジアンヒドリド誘導体のうちの少なくとも一つが重合して形成された液晶光配向剤は、下記化学式（Ａ）で表されるシクロブタンジアンヒドリド及び下記化学式（Ｂ）で表されるシクロブタンジアンヒドリド誘導体のうちの少なくとも一つと、ジアミン（ｄｉａｍｉｎｅ）と、を重合反応して形成されてもよい。

ここで、上記化学式（Ｂ）中、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３及びＲ４は、それぞれ独立して、水素、フッ素または有機化合物（すなわち、有機物からなる、なんらかの置換基）であり、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３及びＲ４のうちの少なくとも一つは水素ではない。

また、本実施形態において、シクロブタンジアンヒドリド誘導体は、下記化学式（Ａ−１）で表される化合物、及び下記化学式（Ｂ−１）で表される化合物のうちの少なくとも一つ以上を含んでもよい。

本実施形態において、ジアミン（ｄｉａｍｉｎｅ）は、ｐ−フェニレンジアミン、ｍ−フェニレンジアミン、２、５−ジアミノトルエン、２、６−ジアミノトルエン、４、４'−ジアミノビフェニル、３、３'−ジメチル−４、４'−ジアミノビフェニル、３、３'−ジメトキシ−４、４'−ジアミノビフェニル、ジアミノジフェニルメタン、ジアミノジフェニルエーテル、２、２'−ジアミノジフェニルプロパン、ビス（３、５−ジエチル４−アミノフェニル）メタン、ジアミノジフェニルスルホン、ジアミノベンゾフェノン、ジアミノナフタレン、１、４−ビス（４−アミノフェノキシ）ベンゼン、１、４−ビス（４−アミノフェニル）ベンゼン、９、１０−ビス（４−アミノフェニル）アントラセン、１、３−ビス（４−アミノフェノキシ）ベンゼン、４、４'−ビス（４−アミノフェノキシ）ジフェニルスルホン、２、２−ビス［４−（４−アミノフェノキシ）フェニル］プロパン、２、２−ビス（４−アミノフェニル）ヘキサフルオロプロパン、２、２−ビス［４−（４−アミノフェノキシ）フェニル]ヘキサフルオロプロパンなどの芳香族ジアミン、ビス（４−アミノシクロヘキシル）メタン、ビス（４−アミノ−３−メチルシクロヘキシル）メタンなどの環状ジアミン、及びテトラメチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミンなどの脂肪族ジアミンなどであってもよいが、これらに限定されるものではない。

本実施形態で、液晶光配向剤は、下記化学式（Ｃ）または下記化学式（Ｄ）で表される反復単位を含んでもよい。

ここで、上記化学式（Ｃ）及び上記化学式（Ｄ）中、Ｒ５、Ｒ６、Ｒ７、Ｒ８は、それぞれジアミンのうち２つのアミノ基（−ＮＨ２）と結合した置換基群（すなわち、ジアミンの本体に対応）であり、Ａ、Ｂ、Ｃ及びＤは、それぞれユニット１（Ｕｎｉｔ１）またはユニット２（Ｕｎｉｔ２）である。また、上記化学式（Ｄ）中、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３及びＲ４は、それぞれ独立して、水素、フッ素または有機化合物であるが、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３及びＲ４のうちの少なくとも一つは水素でなくてもよい。

ジアミンは、例えば、下記化学式（Ｆ）、化学式（Ｇ）、及び化学式（Ｈ）で表される化合物のいずれか一つであってもよい。ただし、本実施形態に係るジアミンは、これらに限定されない。

なお、化学式（Ｇ）中、Ｘは、アルキレン基（ａｌｋｙｌｅｎｅ ｇｒｏｕｐ）、または−Ｓ−、−ＣＯ−、−ＮＨ−などであり、化学式（Ｈ）中、Ｘは、アルキル基（ａｌｋｙｌ ｇｒｏｕｐ）などである。

続いて、配向膜を形成する方法について説明する。

画素電極１９１の上に、シクロブタンジアンヒドリド、およびシクロブタンジアンヒドリド誘導体のうちの少なくとも一つを重合して形成された光配向剤を塗布する。次に、塗布された光配向剤を加熱（ｂａｋｅ）する。なお、加熱する段階は、プリベーク（ｐｒｅ ｂａｋｅ）とハードベーク（ｈａｒｄ ｂａｋｅ）との２段階に分けて行ってもよい。

続いて、光配向剤に偏光された光を照射することによって、第１配向膜１１を形成することができる。このとき、照射される光としては、例えば、２４０ｎｍ以上３８０ｎｍ以下の波長を有する紫外線を用いることができる。また、好ましくは、２５４ｎｍの波長を有する紫外線を用いてもよい。さらに、配向性を増加させるために、第１配向膜１１を再度、加熱（ｂａｋｅ）してもよい。

ここで、本実施形態で、上記の偏光された光による露光前後の第１配向膜１１におけるイミド化率の変化を示す分解率は、１０％以上３０％以下である。

以下、図３〜図１２を参照して、本実施形態による露光前後の配向膜におけるイミド化率の変化（すなわち、分解率）の最適範囲について説明する。

図３は、本発明の一実施形態による配向膜におけるポリイミドの分解を示す構造式である。図４は、本発明の一実施形態による配向膜が、等方性を有する状態から異方性を有する状態に変化する過程を示す説明図である。

図３を参照すれば、本発明の一実施形態によるベーク工程によって、シクロブタンジアンヒドリドとジアミンとが重合反応してポリイミド（Ｕｎｉｔ１）が形成され、ポリイミドに対して、紫外線（ＵＶ）照射することで、マレイミド（Ｕｎｉｔ１’）が形成される。

図４は、図３に示したポリイミド（Ｕｎｉｔ１）を含む高分子主鎖が、偏光されたＵＶ照射により分解され、配向されることを示す。図４を参照すれば、等方性を有する高分子主鎖に偏光されたＵＶが照射されると、偏光方向（吸収軸方向）に光分解が起こり、偏光に対して垂直方向に配向した光配向膜が形成される。ここで、露光量が少なすぎると、分解率が低下するため、配向性が低下する可能性がある。一方、露光量が多すぎると、分解率が高くなりすぎ、偏光方向だけでなく他の方向にも分解が起こるため、配向性が低下する可能性がある。

したがって、光配向膜の配向性を改善するためには、露光量による分解率を最適な範囲に設定する必要がある。

図５は、本実施形態による配向膜の露光量による分解率を示すグラフである。図５は、本実施形態の実施例１、２、３によるそれぞれのグラフを示している。なお、実施例１、２、３は、それぞれ配向膜の材料が異なる。

実施例１は、下記化学式（Ａ）で表されるＣＢＤＡと剛直な（ｒｉｇｉｄ）ジアミンの一種である下記化学式Ｉで表される化合物とを重合して形成された配向膜である。また、実施例２は、下記化学式（Ｂ）で表されるＣＢＤＡ誘導体と剛直な（ｒｉｇｉｄ）なジアミンの一種である下記化学式Ｉで表される化合物とを重合して形成された配向膜である。さらに、実施例３は、下記化学式（Ｂ）で表されるＣＢＤＡ誘導体と柔軟な（ｆｌｅｘｉｂｌｅ）ジアミンの一種である下記化学式Ｊで表される化合物とを重合して形成された配向膜である。ここで、ＣＢＤＡまたはＣＢＤＡ誘導体と、ジアミンとのモル比は約５０：約５０であってもよい。

化学式（Ｂ）中、Ｒ１〜Ｒ４は、水素、フッ素、有機化合物のいずれかであり、少なくとも一つ以上は水素ではない（すなわち、Ｒ１〜Ｒ４のすべてが水素の場合は除外される）。また、化学式（Ｊ）中、Ｘは−Ｓ−、−ＣＯ−、−ＮＨ−のいずれかである。

また、実施例１は、下記化学式（Ａ−２）で表される化合物から形成された配向膜であってもよい。

また、実施例２は、下記化学式（Ｂ−２）で表される化合物から形成された配向膜であってもよい。

さらに、実施例３は、下記化学式（ＢＧ）で表される化合物から形成された配向膜であってもよい。

なお、上記化学式（ＢＧ）において、Ｘは−Ｓ−、−ＣＯ−、−ＮＨ−のいずれかである。

光分解型配向膜の分解率が３０％を超える場合、配向膜を形成する高分子の分子量が減少するため、異方性及び信頼性が低下する。一方、光分解型配向膜の分解率が１０％未満である場合、光分解量が不足するため、配向不良が発生する可能性がある。したがって、本実施形態による液晶表示装置に含まれている第１配向膜１１は、分解率を特定の範囲とした場合に、異方性を改善することができる。

ここで、図１４は、分解率８％にて形成した配向膜にて発生した配向不良を示す写真である。

図１４を参照すれば、光照射のエネルギーが０．６Ｊである場合、分解率８％の配向膜が形成され、配向不良が発生することがわかる。

図６は、本実施形態による配向膜において、露光量による分解率を正規化したグラフである。図６は、露光前イミド化率をＸ％とし、図５の結果を（分解率／Ｘ）×１００で換算して正規化し、「分解率／ｕｎｉｔ」に換算した結果を示す。

なお、配向膜には、露光前にポリイミドだけでなく、ポリイミドの前駆体であるポリアミック酸が存在することがある。ポリアミック酸も偏光露光によって分解されるため、ポリアミック酸の分解率も「分解率／ｕｎｉｔ」に合算されている。すなわち、露光前にポリイミドがＸ％存在し、ポリアミック酸が（１００−Ｘ）％存在する場合、露光前イミド化率はＸ％でありうる。

なお、本実施形態による分解率／ｕｎｉｔは、下記式１の範囲を満足する。

１０００／Ｘ（％）≦分解率／ｕｎｉｔ≦３０００／Ｘ（％）・・・式１

このとき、「分解率／ｕｎｉｔ」は、１５％以上４５％以下であってもよい。

図７は、本実施形態による配向膜の材料に対する露光量と異方性との関係を示すグラフである。

図７を参照すれば、実施例１、実施例２及び実施例３のそれぞれにおいて、配向膜の材料によって異方性と露光感度とに差があることがわかる。また、後述する図８〜図１０を参照すれば、残像と配向力との間に比例関係が成立することが確認できる。

図８〜図１０は、実施例１、実施例２及び実施例３において、露光量による残像角度及び異方性の関係を示すグラフである。

図８〜図１０を参照すれば、露光量によって残像角度（△ａｎｇｌｅ）及び異方性（ａｎｉｓｏｔｒｏｐｙ）に差が発生することがわかる。実施例１、２、３で配向膜の材料がそれぞれ異なるため露光感度は異なるものの、残像と配向力（異方性）との間に比例関係が成立することがわかる。すなわち、残像を改善するためには（残像角度を小さくするには）、配向力を大きくする必要がある関係がある。したがって、図８〜図１０を参照することで、残像条件および配向条件を満足する最適値を算出することができる。

例えば、図５及び図１０を参照すれば、残像角度０．１２度以下を満足する分解率は、ほぼ１５％以上２５％以下であることがわかる。当該範囲は、上述した配向不良が発生しない範囲である分解率１０％以上３０％以下に含まれる。

また、図１１は、本発明の実施例２において、露光量による明暗コントラスト比ＣＲ及び分解率の関係を示すグラフである。

図１１を参照すれば、分解率２０％以上３０％以下の範囲にて、明暗コントラスト比ＣＲを７００以上確保できることがわかる。

さらに、図１２は、本発明の実施例２２において、露光量によるブラック状態の電圧及び分解率の関係を示すグラフである。

図１２を参照すれば、おおよそ分解率２０％以上２８％以下の範囲でブラック状態の電圧Ｖｂｌａｃｋを０．６Ｖ以下にすることができることがわかる。

以上、上述したように、配向不良が発生しない分解率１０％以上３０％以下の最適な範囲において、さらに分解率の範囲を最適化することにより、残像または明暗コントラスト比などの特徴も改善することができる。

図１３は、本発明の実施例１において、ＦＴ−ＩＲ分析法によって測定した分解率の変化を示すテーブルである。

まず、ＦＴ−ＩＲ（Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ Ｉｎｆｒａｒｅｄ Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｅｒ）分析法によって分解率を測定する方法について説明する。なお、図１３には、上述した実施例１を用いて測定した結果を示した。

分解率は、露光前のイミド化率と露光後のイミド化率との差を示す。具体的には、下記化学式（Ｅ）に示すように、シクロブタン環が分解されることによって、マレイミド（ｍａｌｅｉｍｉｄｅ）が形成されるため、イミド環のストレッチングボンドのピークが変化する。かかるイミド環のピークの変化からイミド化率の減少量を算出することができ、このときの減少量が分解率と定義される。「分解率／ｕｎｉｔ」は、図６で説明した通り、露光前のイミド化率をＸ％とした場合に、（分解率／Ｘ）×１００で換算して正規化した値を示す。

図３及び図４をさらに参照すれば、等方性を有する高分子主鎖が偏光方向に分解された場合、シクロブタン環が切断される。このとき、シクロブタン環が切断されることによってイミド基の特性ピークに変化が生じる。このような露光量による特性ピークの変化を測定して、図１３に表として示した。

具体的には、図１３の表は、硬化温度を摂氏３００度とすることで、１００％イミド化された基準値（Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ）を参照し、下記式２（Ｔは硬化温度２３０度）で計算される。具体的には、下記化学式（Ｅ）において、ベンゼン環（波数１５００ｃｍ^−１）のＣ＝Ｃ結合に対するストレッチングボンド（Ｓｔｒｅｔｃｈｉｎｇ ｂｏｎｄ）の吸収強さ（Ａ_１５００）に対するイミド環（波数１３８０ｃｍ^−１）のＣ−Ｎ結合のストレッチングボンドの吸収強さ（Ａ_１３８０）の変化を参照することでイミド化率（Ｒ_{ｉｍｉｄｅ ｒａｔｉｏ}）を求めることできる。このように計算されたイミド化率の変化により分解率（Ｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ）を計算することができる。図１３における表は、分解率を求める方法を示す一例である。

以下、再び、図１及び図２を参照して、上部表示板２００について説明する。

第２基板２１０は、透明なガラスまたはプラスチックなどからなり、第２基板２１０の上には、遮光部材（ｌｉｇｈｔｂｌｏｃｋｉｎｇ ｍｅｍｂｅｒ）２２０が形成される。遮光部材２２０は、ブラックマトリックス（ｂｌａｃｋｍａｔｒｉｘ）とも呼ばれ、光漏れを防止する。

第２基板２１０の上には、さらに複数のカラーフィルタ２３０が形成される。なお、下部表示板１００の第２保護膜１８０ｂがカラーフィルタである場合、上部表示板２００のカラーフィルタ２３０は省略されてもよい。また、遮光部材２２０も下部表示板１００に形成することができ、このような場合、上部表示板２００の遮光部材２２０は省略されてもよい。

カラーフィルタ２３０及び遮光部材２２０の上には蓋膜（ｏｖｅｒｃｏａｔ）２５０が形成される。蓋膜２５０は、例えば、有機絶縁物で形成され、カラーフィルタ２３０が露出するのを防止し、平坦面を提供する。なお、蓋膜２５０は省略されてもよい。

蓋膜２５０の上には第２配向膜２１が形成される。第２配向膜２１は光反応物質を含む。ここで、第２配向膜２１は、上述した第１配向膜１１と同一物質、及び同一方法で形成することができる。

また、液晶層３は、正の誘電率異方性を有する液晶物質を含んでもよい。

液晶層３の液晶分子は、液晶分子の長軸方向が表示板１００、２００に対して平行になるように配列されている。

ここで、画素電極１９１は、ドレイン電極１７５からデータ電圧の印加を受ける。また、共通電極２７０は、表示領域の外部に配置されている共通電圧印加部から所定の大きさの共通電圧の印加を受ける。

これにより、電界生成電極である画素電極１９１、および共通電極２７０は電界を生成し、二つの電界生成電極１９１、２７０の上に位置する液晶層３中の液晶分子は、電界の方向と平行な方向に回転する。このような液晶分子の回転により、液晶層を通過する光の偏光が変化する。

したがって、一つの表示板１００の上に二つの電界生成電極１９１、２７０を形成することにより、液晶表示装置の透過率を高め、広視野角を実現することができる。

なお、図１及び２にて図示した液晶表示装置によれば、共通電極２７０が面状の平面形態を有し、画素電極１９１が複数の枝電極を有する形態を例示したが、本発明は、かかる例示に限定されない。例えば、画素電極１９１が面状の平面形態を有し、共通電極２７０が複数の枝電極を有してもよい。

本発明は、二つの電界生成電極が第１基板１１０の上に絶縁膜を介して重ね合わせられ、絶縁膜の一方側に形成された第１電界生成電極が面状の平面形態を有し、絶縁膜を介して対向する他方側に形成された第２電界生成電極が複数の枝電極を有する全ての場合に適用可能である。

上述した本実施形態による光配向膜は、図１及び図２で説明したように、ＰＬＳ（Ｐｌａｎｅ ｔｏ Ｌｉｎｅ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）モードを用いた液晶表示装置に好適に用いることができる。ただし、本実施形態による光配向膜は、ＰＬＳモードに制限されず、ＩＰＳ（Ｉｎ−Ｐｌａｎｅ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）モードのような水平電界モードに適用することも可能である。

以上、本発明の好ましい実施形態について詳細に説明したが、本発明の権利範囲はこれに限定されない。特許請求の範囲で定義する本発明の基本概念を参照した当業者であれば、種々の変形及び改良形態を想到することも可能であり、それらも本発明の権利範囲に属する。

１５４ 半導体層
１６３、１６５ オーミックコンタクト部材
１７１ データ線
１７３ ソース電極
１７５ ドレイン電極
１８０ａ、１８０ｂ、１８０ｃ 保護膜
１９１ 画素電極
２７０ 共通電極

Claims (10)

1. 第１基板と、
   前記第１基板上に位置する薄膜トランジスタと、
   前記薄膜トランジスタに接続する第１電極と、
   前記第１電極上に位置する第１配向膜と、を含み、
   前記第１配向膜は、シクロブタンジアンヒドリド及びシクロブタンジアンヒドリド誘導体のうちの少なくとも一つと、ジアミンとを重合して形成され、
   前記第１配向膜の露光前後におけるイミド化率の変化を示す分解率が、１０％以上３０％以下である、液晶表示装置。
2. 前記第１配向膜は、
   下記化学式（Ａ）で表されるシクロブタンジアンヒドリド及び下記化学式（Ｂ）で表されるシクロブタンジアンヒドリド誘導体のうちの少なくとも一つと、
   前記ジアミンを重合反応して形成される、請求項１に記載の液晶表示装置。
   上記化学式（Ｂ）中、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３及びＲ４は、それぞれ独立して、水素、フッ素または有機化合物であり、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３及びＲ４のうちの少なくとも一つは水素ではない。
3. 前記第１配向膜は、下記化学式（Ｃ）または化学式（Ｄ）で表される反復単位を含む、請求項２に記載の液晶表示装置。
   上記化学式（Ｃ）及び上記化学式（Ｄ）中、
   Ｒ５、Ｒ６、Ｒ７、Ｒ８は、それぞれ前記ジアミンにおいて２つのアミノ基（−ＮＨ２）と結合していた置換基群であり、
   Ａ、Ｂ、Ｃ及びＤは、それぞれＵｎｉｔ１またはＵｎｉｔ２であり、
   上記化学式（Ｄ）中のＲ１、Ｒ２、Ｒ３及びＲ４は、それぞれ独立して、水素、フッ素または有機化合物であり、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３及びＲ４のうちの少なくとも一つは水素ではない。
4. 前記液晶表示装置は、前記第１配向膜を挟んで前記第１基板上に位置する第２電極をさらに含み、
   前記第１電極と前記第２電極との間に絶縁膜が位置し、前記第１電極は複数の枝電極を含み、前記第２電極は面状形状を有する、請求項１〜３のいずれか一項に記載の液晶表示装置。
5. 前記複数の枝電極は、前記第２電極と重なる位置に形成される、請求項４に記載の液晶表示装置。
6. 前記液晶表示装置は、前記薄膜トランジスタと前記第２電極との間に位置する保護膜をさらに含み、
   前記薄膜トランジスタ、及び前記第１電極は、前記保護膜と前記絶縁膜とを貫いて形成されたコンタクトホールによって接続される、請求項４または５に記載の液晶表示装置。
7. 前記液晶表示装置は、
   前記第１基板と対向する第２基板と、
   前記第１基板と対向する前記第２基板の面上に位置する第２配向膜と、
   前記第１基板と前記第２基板との間に位置し、液晶分子を含む液晶層と、をさらに含み、
   前記第２配向膜は、前記第１配向膜と同一物質で形成される、請求項１〜６のいずれか一項に記載の液晶表示装置。
8. 第１基板と、
   前記第１基板上に位置する薄膜トランジスタと、
   前記薄膜トランジスタに接続する第１電極と、
   前記第１電極上に位置する第１配向膜と、を含み、
   前記第１配向膜は、シクロブタンジアンヒドリド及びシクロブタンジアンヒドリド誘導体のうちの少なくとも一つとジアミンとを重合して形成され、
   前記第１配向膜の露光前のイミド化率で正規化した露光前後のイミド化率の変化を示す分解率／ｕｎｉｔが、下記式１の範囲を満足する液晶表示装置。
   
   １０００／Ｘ（％）≦分解率／ｕｎｉｔ≦３０００／Ｘ（％）・・・式１
   
   上記式１中、Ｘは露光前のイミド化率である。
9. 前記分解率／ｕｎｉｔは、１５％以上４５％以下である、請求項８に記載の液晶表示装置。
10. 前記第１配向膜は、下記化学式（Ｃ）または下記化学式（Ｄ）で表される反復単位を含む、請求項８または９に記載の液晶表示装置。
    上記化学式（Ｃ）及び上記化学式（Ｄ）中、
    Ｒ５、Ｒ６、Ｒ７、Ｒ８は、それぞれ前記ジアミンにおいて、２つのアミノ基（−ＮＨ２）と結合していた置換基群であり、
    Ａ、Ｂ、Ｃ及びＤは、それぞれＵｎｉｔ１またはＵｎｉｔ２であり、
    上記化学式（Ｄ）中、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３及びＲ４は、それぞれ独立して、水素、フッ素または有機化合物であり、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３及びＲ４のうちの少なくとも一つは水素ではない。