JP5592979B2 - 液晶表示装置およびその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、液晶表示装置およびその製造方法に関し、特に、液晶層の配向の制御に光分解型の配向膜を用いるＩＰＳ（In-Plane Switching）モードの液晶表示装置に適用して有効な技術に関するものである。

従来、アクティブマトリクス駆動方式の液晶表示装置（以下、単に「液晶表示装置」という）は、たとえば、液晶テレビ、パーソナルコンピュータ向けの液晶ディスプレイ、携帯型電子機器の液晶ディスプレイなどに広く用いられている。

これらの液晶表示装置は、一対の基板の間に液晶層を封入した液晶表示パネルを有し、当該液晶表示パネルは、複数の画素がドットマトリクス状に配置された表示領域を有する。このとき、それぞれの画素は、アクティブ素子、画素電極、共通電極、および液晶層を有し、画素電極と共通電極との電位差の大きさにより液晶層の配向が変化し、光透過率が変化する。またこのとき、画素電極と共通電極の配置方法は、これらの電極を異なる基板に配置する方法と、同じ基板に配置する方法に大別される。

画素電極と共通電極を異なる基板に配置した液晶表示パネルにおける液晶層の動作モード（配向を変化させる方法）としては、たとえば、ＴＮ（Twisted Nematic）モード、ＳＴＮ（Super Twisted Nematic）モード、ＶＡ（Vertically Aligned または Vertical Alignment）モードがよく知られている。また、画素電極と共通電極を同じ基板に配置した液晶表示パネルにおける液晶層の動作モードとしては、たとえば、ＩＰＳモードおよびＦＦＳ（Fringe Field Switching）モードがよく知られている。

ＩＰＳモードの液晶表示パネルは、画素電極と共通電極との間に電位差が無いときの液晶層の配向がホモジニアス配向になっている。そして、画素電極と共通電極との間に電位差を与えると、基板平面に平行な成分を主とする、いわゆる横電界が液晶層に印加され、これにより液晶層の配向状態が変化する。このとき、液晶層の配向状態の変化は、基板平面と概ね平行な面内における液晶分子の回転が主であり、液晶分子のチルト角の変化は少ない。そのため、ＩＰＳモードの液晶表示パネルは、電圧印加にともなうリタデーションの実効値の変化が少なく、広い視角範囲において階調再現性に優れた表示が得られる。

ところで、ＩＰＳモードの液晶表示パネルに限らず、従来の一般的な液晶表示パネルは、電界無印加時の液晶層の配向状態を制御するための配向膜を有する。

配向膜は、従来、ポリイミド樹脂などの絶縁膜を成膜した後、当該絶縁膜の表面にラビング処理を施して形成するのが一般的であった。

しかしながら、絶縁膜の表面にラビング処理を施して配向膜を形成する方法では、たとえば、当該ラビング処理により剥がれた絶縁膜の一部が残留して液晶層に混入し、表示品位の低下の原因になるなどの問題があった。

そのため、近年の液晶表示パネルの製造方法では、光分解型の絶縁膜に所定の光（たとえば、２４０ｎｍから４００ｎｍまでの波長域に輝線をもつ紫外線）を照射して配向膜を形成する方法が提案されている。

しかしながら、絶縁膜に光を照射することで形成される配向膜（以下、光配向膜という。）を用いる場合、実用的な配向性（たとえば、電界無印加時の液晶層の配向の均一性など）を得るためには、光照射量を多くする必要がある。そのため、従来の光配向膜は、通常、黄色に着色し、光透過率が低下する。したがって、光配向膜を有する液晶表示パネルでは、当該光配向膜において光透過率が低下した分だけ、各画素における光透過率が低下する。

ＩＰＳモードの液晶表示パネルにおいて、前記光配向膜の着色による光透過率の低下を防ぐ方法としては、たとえば、一対の基板のうちの、アクティブ素子や画素電極などが無いほうの基板（以下、対向基板という。）に光配向膜を形成するときの光の照射量を、アクティブ素子や画素電極などを有するほうの基板（以下、ＴＦＴ基板という。）に光配向膜を形成するときの照射量よりも少なくする方法が提案されている（たとえば、特許文献１を参照。）。

特開２００７−０３３６７２号公報

しかしながら、ＩＰＳモードの液晶表示パネルにおいて、対向基板側の光配向膜を形成するときの光の照射量を少なくすると、たとえば、光配向膜の配向性が低下し、それに起因する残像が発生しやすくなる。

したがって、対向基板側の光配向膜を形成するときの光の照射量を少なくする場合、その照射量は、たとえば、生じる残像が許容範囲にとどまる量にしなければならない。

特許文献１に記載された液晶表示パネルでは、対向基板側の光配向膜を形成するときの光の照射量の一例として、ＴＦＴ基板側の光配向膜を形成するときの照射量の３０％を下限値とし、４０％から５０％にすることが望ましいとされている。

すなわち、光配向膜を有する従来のＩＰＳモードの液晶表示パネルには、光配向膜の着色による光透過率の低下を抑えることと、光配向膜の配向性の低下による残像の発生を抑えることを両立させることが難しいという問題があった。

本発明の目的は、たとえば、光配向膜を有するＩＰＳモードの液晶表示パネルにおける光透過率の向上と残像の発生の抑制とを両立させることが可能な技術を提供することにある。

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なるであろう。

本願において開示される発明のうち、代表的なものの概略を説明すれば、以下の通りである。

（１）アクティブ素子、画素電極、共通電極、および液晶層を有する画素がドットマトリクス状に配置された液晶表示パネルを有し、当該液晶表示パネルは、第１の基板、第２の基板、および前記第１の基板と前記第２の基板との間に配置された液晶層とを有し、前記第１の基板は、前記アクティブ素子、前記画素電極、前記共通電極、および第１の配向膜を有し、前記第２の基板は、第２の配向膜を有し、前記第１の配向膜および前記第２の配向膜は、それぞれ、光分解型の絶縁膜に光を照射して形成された光配向膜である液晶表示装置であって、前記第２の配向膜は、前記第１の配向膜よりも薄く、かつ、その厚さが１０ｎｍ以上５０ｎｍ以下である液晶表示装置。

（２）前記（１）の液晶表示装置において、前記第１の配向膜は、厚さが８０ｎｍ以上１３０ｎｍ以下である液晶表示装置。

（３）第１の配向膜を有する第１の基板を形成する第１の工程と、第２の配向膜を有する第２の基板を形成する第２の工程と、前記第１の基板と前記第２の基板とを張り合わせるとともに、当該一対の基板の間に液晶層を封入する第３の工程とを有し、前記第１の配向膜および前記第２の配向膜は、それぞれ、光分解型の絶縁膜にあらかじめ定められた条件の光を照射する配向処理を施して形成する液晶表示装置の製造方法であって、前記第１の工程は、第１の絶縁基板の上に、複数の走査信号線、複数の映像信号線、複数のアクティブ素子、複数の画素電極、共通電極、および複数の絶縁層を有する第１の薄膜積層体を形成する工程と、当該第１の薄膜積層体の上に前記第１の配向膜を形成する工程とを有し、前記第２の配向膜は、前記第１の配向膜よりも薄く形成し、かつ、前記配向処理を施した後の厚さが１０ｎｍ以上５０ｎｍ以下になるようにする液晶表示装置の製造方法。

（４）前記（３）の液晶表示装置の製造方法において、前記第１の配向膜は、前記配向処理を施した後の厚さが８０ｎｍ以上１３０ｎｍ以下になるようにする液晶表示装置の製造方法。

（５）前記（３）の液晶表示装置の製造方法において、前記第２の配向膜に前記配向処理を施すために照射する光の照射量は、前記第１の配向膜に前記配向処理を施すために照射する光の照射量の１０％以上５０％以下にする液晶表示装置の製造方法。

（６）前記（３）の液晶表示装置の製造方法において、前記第２の工程は、第２の絶縁基板の上に、複数のカラーフィルタ、および平坦化層を有する第２の薄膜積層体を形成する工程と、当該第２の薄膜積層体の上に前記第２の配向膜を形成する工程とを有する液晶表示装置の製造方法。

本発明の液晶表示装置およびその製造方法によれば、光配向膜を有する液晶表示パネルにおける光透過率の向上と残像の発生の抑制とを両立させることができる。

本発明による実施例１の液晶表示パネルにおける画素の平面構成の一例を示す模式平面図である。 図１のＡ−Ａ’線の位置における断面構成の一例を示す模式断面図である。 図１のＢ−Ｂ’線の位置における断面構成の一例を示す模式断面図である。 実施例１の液晶表示パネルにおける画素（液晶層）の動作の一例を示す模式断面図である。 配向膜の厚さと光透過率との関係の一例を示す模式図である。 配向膜の厚さとＡＣ残像強度との関係の一例を示す模式図である。 本発明による実施例２の液晶表示パネルの要点を説明するための模式図である。

以下、本発明について、図面を参照して実施の形態（実施例）とともに詳細に説明する。
なお、実施例を説明するための全図において、同一機能を有するものは、同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。

図１乃至図４は、本発明による実施例１の液晶表示パネルの概略構成を示す模式図である。
図１は、本発明による実施例１の液晶表示パネルにおける画素の平面構成の一例を示す模式平面図である。図２は、図１のＡ−Ａ’線の位置における断面構成の一例を示す模式断面図である。図３は、図１のＢ−Ｂ’線の位置における断面構成の一例を示す模式断面図である。図４は、実施例１の液晶表示パネルにおける画素（液晶層）の動作の一例を示す模式断面図である。

実施例１では、本発明に係る液晶表示装置の一例として、アクティブマトリクス駆動方式であり、かつ、液晶層の動作モードがＩＰＳモードである液晶表示装置を挙げる。なお、本発明は、液晶表示装置のうちの液晶表示パネルの構成、特に配向膜の構成に関するものであり、配向膜の構成以外は、基本的には周知の構成のいずれかであればよい。そのため、本明細書における以下の説明では、本発明に係る液晶表示装置のうちの液晶表示パネルの構成のみを説明する。

本発明に係る液晶表示パネルは、たとえば、図１乃至図３に示すように、第１の基板１、第２の基板２、液晶層３、第１の偏光板４、および第２の偏光板５を有する。また、図１乃至図３に示した液晶表示パネルは、バックライトからの光を変調して映像や画像を表示するいわゆる透過型であり、バックライトからの光６は、たとえば、第１の偏光板４側から液晶表示パネルに入射する。このとき、液晶表示パネルを通過する光６の光量は、第１の偏光板４および液晶層３を通過した光６の偏光状態と、第２の偏光板５の透過軸（吸収軸）の方向との関係により変化する。

第１の基板１は、第１の絶縁基板７、第１の絶縁基板７の上に形成された第１の薄膜積層体、および第１の薄膜積層体の上に形成された第１の配向膜８を有する。第１の絶縁基板７は、ガラス基板などの透明な絶縁基板である。第１の薄膜積層体は、複数の走査信号線９、第１の絶縁層１０、複数の映像信号線１１、複数のアクティブ素子１２、第２の絶縁層１３、共通電極１４、第３の絶縁層１５、および画素電極１６を有する。また、第１の配向膜８は、後述するように、光分解型の絶縁膜に紫外線を照射して形成された光配向膜である。

第２の基板２は、第２の絶縁基板１７、当該第２の絶縁基板１７の上に形成された第２の薄膜積層体、および第２の薄膜積層体の上に形成された第２の配向膜１８を有する。第２の絶縁基板１７は、ガラス基板などの透明な絶縁基板である。第２の薄膜積層体は、たとえば、ブラックマトリクス１９（遮光膜）、カラーフィルタ２０、および平坦化層２１を有する。また、第２の配向膜１８は、後述するように、光分解型の絶縁膜に紫外線を照射して形成された光配向膜である。

実施例１の液晶表示パネルは、複数の画素がドットマトリクス状に配置された表示領域を有し、それぞれの画素は、液晶層３と、第１の基板１に設けられたアクティブ素子１２、画素電極１６、および共通電極１４とを有する。なお、図１には、走査信号線９の延びる方向（ｘ方向）に沿った並んだ３つの画素の平面構成を示している。

また、当該液晶表示パネルが、ＲＧＢ方式のカラー表示に対応している場合、それぞれの画素が有するカラーフィルタ２０は、赤色系の光のみを透過する赤色フィルタ、緑色系の光のみを透過する緑色フィルタ、および青色系の光のみを透過する青色フィルタのいずれかである。またこのとき、映像や画像の１ドット（絵素）は、赤色フィルタを有する画素、緑色フィルタを有する画素、および青色フィルタを有する画素の３つの画素からなり、当該３つの画素は、たとえば、走査信号線９の延びる方向（ｘ方向）に並んでいる。

アクティブ素子１２は、走査信号線９の一部分をゲート電極とするＴＦＴ素子であり、当該ゲート電極の上には第１の絶縁層１０を介して積層配置された半導体層（図示しない）がある。また、当該半導体層には、第１のソース−ドレイン電極１２ｓと、映像信号線の一部分（第２のソース−ドレイン電極）とが接続している。このとき、第１のソース−ドレイン電極１２ｓは、コンタクトホールＣＨにより、画素電極１６と接続している。

またこのとき、画素電極１６と共通電極１４とは、第３の絶縁層１５を介して積層されており、液晶層３から近いほうの電極である画素電極１６は、平面形状が櫛歯状になっている。なお、図１に示した例では、画素電極１６の歯の延びる方向が、映像信号線１１の延びる方向（ｙ方向）と平行になっているが、歯の延びる方向は、これに限らず、別の方向であってもよい。

第１の配向膜８および第２の配向膜１８は、電界無印加時、すなわち画素電極１６と共通電極１４との間に電位差が無いときの液晶層３の配向を制御する絶縁膜である。また、ＩＰＳモードの液晶表示パネルの場合、電界無印加時の液晶層３の配向はホモジニアス配向である。このとき、櫛歯状である画素電極１６の平面形状が、図１に示したような形状であるとすると、第１の配向膜８および第２の配向膜１８は、たとえば、電界無印加時の液晶分子３Ｍの長軸方向と走査信号線９の延びる方向（ｘ方向）とのなす鋭角αが７５度〜８５度になるように形成される。

このような構成の画素において、画素電極１６と共通電極１４との間に電位差を与えると、たとえば、図３および図４に示したように、液晶層３を通ってこれらの電極を結ぶアーチ状の電気力線２２が形成される。このとき、液晶層３には、基板平面（ｘｙ平面）に対して平行な成分を主とする電界（いわゆる横電界）が印加される。ホモジニアス配向の液晶層３に横電界が印加されると、液晶層３の配向方向（液晶分子３Ｍの長軸方向）が主に基板平面内で回転するように変化する、ＩＰＳモードに特有の配向変化が起こる。

また、液晶層３の配向変化は、横電界が印加される部分、すなわち図４に示した領域ＢＬの部分で起こり、その変化が液晶層３の厚さ方向（ｚ方向）に伝播する。このとき、液晶層３のうちの、第１の配向膜８との界面付近、および第２の配向膜１８との界面付近にある液晶分子３Ｍは、これらの配向膜による配向規制力の影響で、基板平面内での回転が抑制される。その結果、横電界が印加された液晶層３の配向状態は、図４に示したような捩れ配向となる。

さて、実施例１の液晶表示パネルにおける第１の配向膜８および第２の配向膜１８は、それぞれ、前述のように、光分解型の絶縁膜に紫外線を照射して形成された光配向膜である。この光配向膜の具体的な形成方法は、たとえば、下記の通りである。

まず、光配向膜の形成に用いる光分解型の絶縁材料を得るために、たとえば、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た後、これにシクロブタンテトラカルボン酸二無水物１モル％を加えて２０℃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る。

次に、このポリアミック酸ワニスを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％添加した後、第１の薄膜積層体上および第２の薄膜積層体の上に印刷し、２１０℃で３０分加熱して光分解型の絶縁膜（ポリイミド膜）を形成する。

その後、当該光分解型のポリイミド膜に、たとえば、２４０ｎｍから４００ｎｍの波長域に輝線をもつ偏光ＵＶランプからの光（紫外線）を照射する配向処理を施す。この配向処理は、たとえば、高圧水銀ランプからの紫外線を、石英基板を積層したパイル偏光子を用いて偏光比約２０：１の直線偏光とし、約４Ｊ／ｃｍ^２の照射エネルギーで照射して行う。このとき、直線偏光の方向は、電界無印加時の液晶分子３Ｍの長軸方向と直交する方向にする。

ところで、第１の配向膜８および第２の配向膜１８が上記のような手順で形成される光配向膜の場合、従来の形成方法だと、これらの配向膜は、前述のように黄色に着色する。

また、第１の配向膜８および第２の配向膜１８が上記のような手順で形成される光配向膜の場合、光（紫外線）を照射したことによる着色は、配向膜だけでなく、たとえば、平坦化層２１などの有機材料で形成される絶縁膜でも生じることが、本願発明者らにより見出された。また、本願発明者らが、第１の薄膜積層体が無機材料のみからなる第１の基板１と、第２の薄膜積層体のうちの平坦化層２１のみが有機材料からなる第２の基板２とを用いて液晶表示パネルを作製し、着色の度合いを測定すると、第１の配向膜８、第２の配向膜１８、および平坦化層２１の、透過率の低下への寄与率は、概ね等しい（すなわち１：１：１である）ことがわかった。

すなわち、第１の配向膜８および第２の配向膜１８の着色は、液晶表示パネルの透過率の低下への寄与が大きい。そのため、第１の配向膜８および第２の配向膜１８を光配向膜とする場合、液晶表示パネルの透過率の低下を防ぐには、これらの配向膜の着色量を抑える必要がある。

従来の光配向膜の形成方法では、着色量を抑える方法として、前述のように、たとえば、第２の基板２の光配向膜（第２の配向膜１８）を形成するときの光の照射量を、第１の基板１の光配向膜（第１の配向膜８）を形成するときの照射量よりも少なくする方法が提案されている。しかしながら、この方法では、前述のように、配向膜の着色による光透過率の低減を防ぐことと、配向性の低下による残像の発生を抑えることを両立させることが難しい。

これに対し、実施例１の液晶表示パネルでは、たとえば、図４に示したように、第２の基板２の光配向膜（第２の配向膜１８）の厚さＤ２を、第１の基板１の光配向膜（第１の配向膜８）の厚さＤ１よりも薄くすることで、配向膜の着色による光透過率の低減を防ぐことと、配向性の低下による残像の発生を抑えることを両立させる。

図５および図６は、実施例１の液晶表示パネルにおける第１の配向膜および第２の配向膜の厚さとして好ましい値を説明するための模式図である。
図５は、配向膜の厚さと光透過率との関係の一例を示す模式図である。図６は、配向膜の厚さとＡＣ残像強度との関係の一例を示す模式図である。
なお、図５は、横軸が配向膜の厚さＤ（ｎｍ）、縦軸が光透過率ＴＲ_ＯＲＩ（％）のグラフである。また、図５において、菱形の点は本願発明者らによる測定結果を示しており、右下がりの直線は当該測定結果から得られる回帰直線を示している。
また、図６は、横軸が配向膜の厚さＤ（ｎｍ）、縦軸がＡＣ残像強度ＩｏＳ_ＡＣ（％）のグラフである。また、図６において、白抜きの菱形の点は第２の配向膜１８の厚さＤ２を１００ｎｍに固定して第１の配向膜８の厚さＤ１を変えたときのＡＣ残像強度ＩｏＳ_ＡＣの測定結果を示しており、点線の曲線は当該測定結果から得られる回帰曲線を示している。また、図６において、白抜きの円形の点は第１の配向膜８の厚さＤ１を１００ｎｍに固定して第２の配向膜１８の厚さＤ２を変えたときのＡＣ残像強度ＩｏＳ_ＡＣの測定結果を示しており、実線の曲線は当該測定結果から得られる回帰曲線を示している。

本願発明者らが、当該光配向膜の厚さと光透過率との関係について調べたところ、たとえば、図５に示すような結果が得られた。なお、図５は、たとえば、第１の絶縁基板７や第２の絶縁基板１７と同等の厚さのガラス基板の上に光配向膜のみを形成したときの、当該光配向膜の厚さと光透過率との関係を示している。また、光配向膜は、上記の手順で形成しており、かつ、光（紫外線）の照射量は、厚さによらず一定の量（たとえば、照射エネルギーが４ｍＷ／ｃｍ^２の光を１６分４０秒照射し積算照射量を４Ｊ／ｃｍ^２）にしている。

図５からわかるように、光の照射量が一定であっても、光配向膜の厚さＤが薄くなるにつれて、当該光配向膜の光透過率ＴＲ_ＯＲＩが高くなる。そのため、第１の配向膜８および第２の配向膜１８を薄くすれば、これらの配向膜の配向性を損なうことなく、着色による光透過率の低下を抑えることができると考えられる。

したがって、第１の配向膜８および第２の配向膜１８を薄くしたときの残像の度合い（強度）が、従来の第１の配向膜および第２の配向膜の一般的な厚さ（たとえば、１００ｎｍ程度）のときと同程度であれば、配向膜の着色による光透過率の低減を防ぐことと、配向性の低下による残像の発生を抑えることができると考えられる。

そこで、本願発明者らが、第１の配向膜８および第２の配向膜１８を薄くしたときの残像の度合い（強度）について調べたところ、たとえば、図６に示すような結果が得られた。なお、図６は、たとえば、画面上に最大輝度でウインドウのパターンを３０分間表示した後、画面上のパターンを輝度が最大輝度の１０％になるように切り替えて２分経過したときの、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ＡＣ残像強度ＩｏＳ_ＡＣとしている。

図６に示したグラフにおける縦軸のＡＣ残像強度ＩｏＳ_ＡＣというのは、ＩＰＳモードの液晶表示パネルにおいて残像の指標となる残像強度であり、たとえば、第１の配向膜８による液晶層３の配向規制力、および第２の配向膜１８による液晶層３の配向規制力と関係している。

図６からわかるように、第２の配向膜１８の厚さを固定して第１の配向膜８の厚さを変えた場合、第１の配向膜８の厚さＤ１が１００ｎｍ以下の範囲では、薄くなるにつれてＡＣ残像強度ＩｏＳ_ＡＣが増大する。このように、第１の配向膜８の厚さＤ１が１００ｎｍ以下の範囲において、ＡＣ残像強度ＩｏＳ_ＡＣが厚さに依存する理由は、たとえば、第１の配向膜８の厚さＤ１が薄くなると、液晶層３のうちの、第１の配向膜８との界面近傍に印加される電界が相対的に強くなり、液晶分子３Ｍの捩れが大きくなることによると考えられる。

一方、図６からわかるように、第１の配向膜８の厚さを固定して第２の配向膜１８の厚さを変えた場合は、第２の配向膜１８の厚さＤ２が１００ｎｍ以下の範囲でも、１．０％以下の概ね一定の値をとる。このように、第２の配向膜１８の厚さＤ２によらずＡＣ残像強度ＩｏＳ_ＡＣが一定になる理由は、たとえば、液晶層３のうちの、第２の配向膜１８との界面近傍には電界が印加されないので、第２の配向膜１８の厚さＤ２が変わっても液晶分子３Ｍの捩れの度合いには影響しないからだと考えられる。

ＩＰＳモードの液晶表示装置において実用的な残像特性を得るためには、ＡＣ残像強度ＩｏＳ_ＡＣを１．０％以下にする必要がある。そのため、着色による透過率の低下を抑えつつ、残像の発生を抑えるには、図６から、第１の配向膜８の膜厚Ｄ１は、８０ｎｍ以上の厚さで、なるべく薄くすることが望ましく、たとえば、８０ｎｍ以上１３０ｎｍ以下にすることが望ましい。なお、第１の配向膜８は、前述のように光分解性の絶縁材料を印刷または塗布して形成する。そのため、第１の配向膜８を形成するときに生じる厚さのばらつきを考慮すると、第１の配向膜８の厚さＤ１は、９０ｎｍ以上１１０ｎｍにすることがより望ましいと考えられる。

またこのとき、第２の配向膜１８の膜厚Ｄ２は、できるだけ薄くすることが望ましい。しかしながら、第２の配向膜１８は、前述のように光分解性の絶縁材料を印刷または塗布して形成する。そのため、第２の配向膜１８の厚さＤ２を薄くしすぎると、たとえば、ピンホールと呼ばれる開口欠陥が生じやすくなる。本願発明者らが調べたところによると、第２の配向膜１８の厚さＤ２を１０ｎｍにしたときのピンホールの数（密度）は許容範囲内であったのに対し、５ｎｍにしたときのピンホールの数（密度）は許容範囲を超えており、電界無印加時の液晶層３の配向性が悪くなることが確認された。したがって、第２の配向膜１８の厚さＤ２は、たとえば、１０ｎｍ以上５０ｎｍ以下にすることが望ましいと考えられる。

以上のような考察に基づいて、本願発明者らが、第１の配向膜８の厚さＤ１および第２の配向膜１８の厚さＤ２の組み合わせが異なる液晶表示パネルを何枚か作製し、光透過率およびＡＣ残像強度を比較したところ、下記表１のような結果が得られた。

なお、表１に示したＰＴ１〜ＰＴ５の５種類の液晶表示パネルは、第１の配向膜８の厚さＤ１および第２の配向膜１８の厚さＤ２の組み合わせが異なるだけで、他の構成は同じ条件で作製している。また、液晶層３は、たとえば、誘電率異方性Δεが正でその値が１０．２（１ｋＨｚ、２０℃）、屈折率異方性Δｎが０．０７５（波長５９０ｎｍ、２０℃）、捩れ弾性定数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を真空中で注入し、紫外線硬化型樹脂でなる封止材で封止した。またこのとき、液晶層３の厚さ（セルギャップ）は４．８μｍになるようにし、リタデーションΔｎｄを０．３６μｍにしている。また、液晶層３は、電界無印加時の液晶分子３Ｍの長軸方向が、電界印加方向（走査信号線９の延びる方向）に対して７５度傾くように配向させている。またさらに、第１の偏光板４および第２の偏光板５は、互いの吸収軸が直交し、かつ、第１の偏光板４の吸収軸が電界無印加時の液晶分子３Ｍの長軸方向と直交するように配置した。

表１におけるＰＴ１は、実施例１の液晶表示パネルと比較するための第１の比較例の液晶表示パネルであり、第１の配向膜８の厚さＤ１および第２の配向膜１８の厚さＤ２を１００ｎｍにしている。また、第１の比較例の液晶表示パネル（ＰＴ１）は、従来の方法で作製している。この第１の比較例の液晶表示パネル（ＰＴ１）は、光透過率ＴＲ_ＬＣＤが４．４９％であり、ＡＣ残像強度ＩｏＳ_ＡＣが０．７％であった。

また、表１からわかるように、第１の配向膜８の厚さＤ１および第２の配向膜１８の厚さＤ２を５０ｎｍにした第２の比較例の液晶表示パネル（ＰＴ２）の場合、第１の比較例に比べて光透過率ＴＲ_ＬＣＤが向上するものの、ＡＣ残像強度ＩｏＳ_ＡＣが１．３％になるため、光透過率の低下を防ぐことと、残像の発生を抑えることを両立できていない。

これに対し、第１の配向膜８の厚さＤ１を１００ｎｍにし第２の配向膜１８の厚さＤ２を５０ｎｍにした液晶表示パネル（ＰＴ３）、第１の配向膜８の厚さＤ１を１００ｎｍにし第２の配向膜１８の厚さＤ２を１０ｎｍにした液晶表示パネル（ＰＴ４）、第１の配向膜８の厚さＤ１を８０ｎｍにし第２の配向膜１８の厚さＤ２を１０ｎｍにした液晶表示パネル（ＰＴ５）は、それぞれ、第１の比較例に比べて光透過率ＴＲ_ＬＣＤが向上しており、かつ、ＡＣ残像強度ＩｏＳ_ＡＣが０．７％であった。これらの液晶表示パネル（ＰＴ３〜ＰＴ５）における第１の配向膜８の厚さＤ１および第２の配向膜１８の厚さＤ２の組み合わせは、上記の組み合わせ（８０ｎｍ≦Ｄ１≦１３０ｎｍ，１０ｎｍ≦Ｄ２≦５０ｎｍ）を満たしている。また、これらの液晶表示パネル（ＰＴ３〜ＰＴ５）の光透過率ＴＲ_ＬＣＤは、第１の比較例の液晶表示パネル（ＰＴ１）の光透過率ＴＲ_ＬＣＤとの差ΔＴＲでみると、それぞれ、＋０．０８％、＋０．１５％、＋０．１８％であるが、第１の比較例の液晶表示パネル（ＰＴ１）の光透過率ＴＲ_ＬＣＤを１としたときの相対値で見ると、それぞれ、１．０２、１．０３、１．０４となる。すなわち、実施例１の液晶表示パネルは、第１の比較例の液晶表示パネルに比べて、光透過率を２％以上向上させることができると考えられる。

したがって、実施例１の液晶表示パネルは、第１の配向膜８および第２の配向膜１８の着色による光透過率の低下を防ぐことと、残像の発生を抑えることを両立させることができているといえる。

図７は、本発明による実施例２の液晶表示パネルの要点を説明するための模式図である。
なお、図７は、横軸が第２の配向膜１８を形成するときの光の照射量の相対値ＲｏＩＲ（％）、縦軸がＡＣ残像強度ＩｏＳ_ＡＣ（％）のグラフ図である。また、光の照射量の相対値ＲｏＩＲ（％）は、第１の配向膜８を形成するときと同じ照射量を１００％としている。
また、図７において、白抜きの菱形の点は第２の配向膜１８の厚さＤ２を１００ｎｍ、第１の配向膜８の厚さＤ１を１００ｎｍとして、第２の配向膜１８を形成するときの光の照射量を変えたときのＡＣ残像強度ＩｏＳ_ＡＣの測定結果を示しており、実線の曲線は当該測定結果から得られる回帰曲線を示している。また、図７において、白抜きの円形の点は第２の配向膜１８の厚さＤ２を５０ｎｍ、第１の配向膜８の厚さＤ１を１００ｎｍとして、第２の配向膜１８を形成するときの光の照射量を変えたときのＡＣ残像強度ＩｏＳ_ＡＣの測定結果を示しており、点線の曲線は当該測定結果から得られる回帰曲線を示している。また、図７において、白抜きの四角の点は第２の配向膜１８の厚さＤ２を２０ｎｍ、第１の配向膜８の厚さＤ１を１００ｎｍとして、第２の配向膜１８を形成するときの光の照射量を変えたときのＡＣ残像強度ＩｏＳ_ＡＣの測定結果を示しており、破線の曲線は当該測定結果から得られる回帰曲線を示している。

実施例２の液晶表示パネルは、実施例１の応用例であり、たとえば、特許文献１のように、第２の配向膜１８を形成するときの光の照射量を、第１の配向膜８を形成するときの照射量よりも少なくすることで、第２の配向膜１８の着色量をより低減する。

実施例１の液晶表示パネルのように、第２の配向膜１８の厚さＤ２を１０ｎｍ以上５０ｎｍ以下にする場合、当該第２の配向膜１８を形成するときの光の照射量の相対値ＲｏＩＲとＡＣ残像強度ＩｏＳ_ＡＣとの関係を調べると、たとえば、図７に示すような結果が得られる。なお、図７には、第２の配向膜１８の厚さＤ２が実施例１の条件を満たす５０ｎｍのとき、および２０ｎｍのときの光の照射量の相対値ＲｏＩＲとＡＣ残像強度ＩｏＳ_ＡＣとの関係に加え、従来例（第２の配向膜１８の厚さが１００ｎｍのとき）の関係を示している。

従来例の場合、図７からわかるように、第２の配向膜１８を形成するときの光の照射量の相対値ＲｏＩＲが約４０％を下回ると、ＡＣ残像強度ＩｏＳ_ＡＣが１．０％より大きくなる。

これに対し、第２の配向膜１８の厚さＤ２を50ｎｍにした場合、ＡＣ残像強度ＩｏＳ_ＡＣが１．０％より大きくなるのは、第２の配向膜１８を形成するときの光の照射量の相対値ＲｏＩＲが約２０％を下回ったときである。また、第２の配向膜１８の厚さＤ２を２０ｎｍにした場合は、第２の配向膜１８を形成するときの光の照射量の相対値ＲｏＩＲを約１０％にしても、ＡＣ残像強度ＩｏＳ_ＡＣが１．０％より小さい。

第２の配向膜１８の厚さＤ２を薄くすることで残像を抑えることが出来る原因は、詳細は分かっていないが次のように考えられる。配向膜１８の膜強度が低下すると，横電界が印加された液晶分子３Ｍのねじれトルクにより配向方向にずれが生じやすくなり，配向性が低下して残像が発生しやすくなる。光分解型の配向膜は、光照射により切断部分が発生するため、配向処理された後の膜強度は配向処理前よりも低下する。通常配向膜中には下地との密着性を向上させるため、カップリング剤などの添加物が配合されている。薄膜の場合には、下地との距離が小さいために，カップリング剤などによって強化された接着力の影響によって，膜強度の低下が抑えられているのではないかと考えられる。

すなわち、第１の配向膜８の厚さＤ１および第２の配向膜１８の厚さＤ２が、実施例１のような条件を満たすようにする場合、第２の配向膜１８を形成するときの光の照射量の下限値を、従来例における下限値よりもさらに少なくすることができる。

以上のような考察に基づいて、本願発明者らが、第１の配向膜８の厚さＤ１および第２の配向膜１８の厚さＤ２の組み合わせや、第２の配向膜１８を形成するときの光の照射量の相対値ＲｏＩＲが異なる液晶表示パネルを何枚か作製し、光透過率およびＡＣ残像強度を比較したところ、下記表２のような結果が得られた。

表２におけるＰＴ１は、実施例１で挙げた第１の比較例の液晶表示パネルであり、第１の配向膜８の厚さＤ１および第２の配向膜１８の厚さＤ２を１００ｎｍにしており、かつ、第２の配向膜１８を形成するときの光の照射量の相対値ＲｏＩＲを１００％にしている。この第１の比較例の液晶表示パネル（ＰＴ１）は、光透過率ＴＲ_ＬＣＤが４．４９％であり、ＡＣ残像強度ＩｏＳ_ＡＣが０．７％であった。

また、表２からわかるように、第１の配向膜８の厚さＤ１を１００ｎｍ、第２の配向膜１８の厚さＤ２を５０ｎｍにし、第２の配向膜１８を形成するときの光の照射量の相対値ＲｏＩＲを１００％にした液晶表示パネル（ＰＴ３）の場合、第１の比較例に比べて光透過率ＴＲ_ＬＣＤが向上しており、かつ、ＡＣ残像強度ＩｏＳ_ＡＣが０．７％であった。この液晶表示パネル（ＰＴ３）は、実施例１の条件を満たす液晶表示パネルであり、光透過率の低下を防ぐことと、残像の発生を抑えることを両立できている。

また、第１の配向膜８の厚さＤ１を１００ｎｍ、第２の配向膜１８の厚さＤ２を５０ｎｍにする場合に、第２の配向膜１８を形成するときの光の照射量の相対値ＲｏＩＲを５０％にした液晶表示パネル（ＰＴ６）、第２の配向膜１８を形成するときの光の照射量の相対値ＲｏＩＲを２５％にした液晶表示パネル（ＰＴ７）、および第２の配向膜１８を形成するときの光の照射量の相対値ＲｏＩＲを１０％にした液晶表示パネル（ＰＴ８）では、それぞれ、実施例１の液晶表示パネル（ＰＴ３）に比べて光透過率ＴＲ_ＬＣＤが向上しており、かつ、ＡＣ残像強度ＩｏＳ_ＡＣが１．０％以下にとどまっている。

同様に、第１の配向膜８の厚さＤ１を８０ｎｍ、第２の配向膜１８の厚さＤ２を２０ｎｍにし、第２の配向膜１８を形成するときの光の照射量の相対値ＲｏＩＲを１０％にした液晶表示パネル（ＰＴ９）は、当該液晶表示パネルと同等の構成を有する実施例１の液晶表示パネル（ＰＴ５）に比べて光透過率ＴＲ_ＬＣＤが向上しており、かつ、ＡＣ残像強度ＩｏＳ_ＡＣが１．０％以下にとどまっている。また、これらの液晶表示パネル（ＰＴ６〜ＰＴ９）の光透過率ＴＲ_ＬＣＤは、第１の比較例の液晶表示パネル（ＰＴ１）の光透過率ＴＲ_ＬＣＤとの差ΔＴＲでみると、それぞれ、＋０．２１％、＋０．２７％、＋０．３２％、＋０．３５％であり、実施例１の液晶表示パネルよりも差が大きい。すなわち、実施例２の液晶表示パネルは、実施例１の液晶表示パネルよりも、光透過率をさらに向上させることができると考えられる。

したがって、実施例２の液晶表示パネルは、第１の配向膜８および第２の配向膜１８の着色による光透過率の低下を防ぐことと、残像の発生を抑えることを両立させることができており、かつ、着色による光透過率の低下を防ぐ効果が実施例１よりも高いといえる。

以上、本発明を、前記実施例に基づき具体的に説明したが、本発明は、前記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において、種々変更可能であることはもちろんである。

たとえば、前記実施例１および実施例２では、画素の構成例として、画素電極１６と共通電極１４とが第３の絶縁層１５を介して積層しており、かつ、画素電極１６のほうが液晶層３に近い例を挙げている。しかしながら、画素電極１６と共通電極１４とを積層する場合は、これに限らず、共通電極１４のほうが液晶層３に近くなるようにしてもよいことはもちろんである。この場合、液晶層３から近い共通電極１４のほうを櫛歯状にすることはもちろんである。

また、画素電極１６と共通電極１４とを第３の絶縁層１５を介して積層し、液晶層３に近いほうの電極を櫛歯状にする場合、当該櫛歯状の電極の歯の延びる方向や歯の数が適宜変更可能であることはもちろんである。

また、前記実施例１および実施例２では、ＩＰＳモードの画素の構成例として、画素電極１６と共通電極１４とが第３の絶縁層１５を介して積層している例を挙げたが、ＩＰＳモードの画素の場合、これに限らず、たとえば、画素電極１６および共通電極１４が絶縁層の同一面に配置されていてもよいことはもちろんである。

また、前記実施例１および実施例２では、いわゆる透過型の液晶表示パネルを例に挙げたが、本発明は、これに限らず、反射型や半透過型の液晶表示パネルにも適用できることはもちろんである。

１ 第１の基板
２ 第２の基板
３ 液晶層
３Ｍ 液晶分子
４ 第１の偏光板
５ 第２の偏光板
６ 光
７ 第１の絶縁基板
８ 第１の配向膜
９ 走査信号線
１０ 第１の絶縁層
１１ 映像信号線
１２ アクティブ素子
１２ｓ 第１のソース-ドレイン電極
１３ 第２の絶縁層
１４ 共通電極
１５ 第３の絶縁層
１６ 画素電極
１７ 第２の絶縁基板
１８ 第２の配向膜
１９ ブラックマトリクス
２０ カラーフィルタ
２１ 平坦化層
２２ 電気力線

Claims (6)

1. 第１の基板、第２の基板、および前記第１の基板と前記第２の基板との間に配置された液晶層とを有し、
   前記第１の基板には、アクティブ素子、画素電極、共通電極および第１の配向膜を有し、
   前記第２の基板には、有機膜、および前記有機膜の上に形成された第２の配向膜を有する液晶表示装置であって、
   前記画素電極と前記共通電極との間の電位差によって生じる前記第１の基板に平行な成分を主とする電界によって前記液晶層の配向状態が変化され、
   前記第１の配向膜および前記第２の配向膜は、それぞれ、光分解型の材料からなる膜に光を照射して形成された光配向膜であり、
   前記第２の配向膜は、前記第１の配向膜よりも薄く、かつ、その厚さが１０ｎｍ以上５０ｎｍ以下であることを特徴とする液晶表示装置。
2. 前記第１の配向膜は、厚さが８０ｎｍ以上１３０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
3. 液晶表示パネルは、更に、カラ―フィルタを有することを特徴とする請求項１又は２に記載の液晶表示装置。
4. 前記カラ―フィルタは、前記第２の基板と前記有機膜との間に形成されていることを特徴とする請求項３に記載の液晶表示装置。
5. 前記画素電極は櫛歯状であり、
   前記第１の基板には、共通電極、絶縁層、前記画素電極が順に積層されていることを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の液晶表示装置。
6. 前記第１の基板には、前記画素電極、絶縁層、櫛歯状の共通電極が順に積層されていることを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の液晶表示装置。

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