JP6430591B2 - 配向膜ワニス - Google Patents

Description

本発明は、液晶表示装置に係り、特に配向膜に光の照射で配向制御能を付与した液晶表
示パネルを具備した液晶表示装置に関する。

液晶表示装置では画素電極および薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）等がマトリクス状に形成
されたＴＦＴ基板と、ＴＦＴ基板に対向して、ＴＦＴ基板の画素電極と対応する場所にカ
ラーフィルタ等が形成された対向基板が設置され、ＴＦＴ基板と対向基板の間に液晶が挟
持されている。そして液晶分子による光の透過率を画素毎に制御することによって画像を
形成している。

液晶表示装置はフラットで軽量であることから、ＴＶ等の大型表示装置から、携帯電話
やＤＳＣ（Digital Still Camera）等、色々な分野で用途が広がっている。一方、液晶表
示装置では視野角特性が問題である。視野角特性は、画面を正面から見た場合と、斜め方
向から見た場合に、輝度が変化したり、色度が変化したりする現象である。視野角特性は
、液晶分子を水平方向の電界によって動作させるＩＰＳ（Ｉｎ Ｐｌａｎｅ Ｓｗｉｔｃ
ｈｉｎｇ）方式が優れた特性を有している。

液晶表示装置に使用する配向膜を配向処理すなわち配向制御能を付与する方法として、
従来技術としてラビングで処理する方法がある。このラビングによる配向処理は、配向膜
を布で擦ることで配向処理を行うものである。一方、配向膜に非接触で配向制御能を付与
する光配向法という手法がある。ＩＰＳ方式はプレティルト角が必要無いために、光配向
法を適用することが出来る。

特許文献１には紫外線に代表される光の照射による光分解型の光配向処理が開示されて
おり、それによると光分解型の光配向処理においては（１）画素部の複雑な段差構造に起
因する配向乱れを低減し、（２）ラビングによる配向処理における静電気による薄膜トラ
ンジスタの破損、ラビング布の毛先の乱れや塵による配向乱れを原因とする表示不良を解
決し、均質な配向制御能を得るために要する頻繁なラビング布の交換によるプロセスの煩
雑さ、を解決する。

特開２００４−２０６０９１号公報

しかしながら配向膜への配向制御能の付与という点において、光配向処理はラビング処
理と比較すると、一般的には配向安定性が低いということが知られている。配向安定性が
低いと、初期配向方向が変動し、表示不良の原因となる。特に、高い配向安定性が要求さ
れる横電界方式の液晶表示パネルを用いた液晶表示装置では配向安定性が低いことで残像
に象徴される表示不良が発生し易い。

光配向処理ではラビング処理のような高分子の主鎖を延伸し、直線状にする工程がＬＣ
Ｄプロセス中に存在しない。そのため、光配向処理においては偏光が照射されたポリイミ
ドに代表される合成高分子の配向膜が、当該偏光方向と平行する方向で主鎖が切断される
ことで一軸性が付与される。液晶分子は切断されずに直線上に伸びて残った長い主鎖方向
に沿って配向するが、この主鎖の長さが短くなると、一軸性が低下し、液晶との相互作用
が弱くなって配向性が低下するために、前記した残像が発生し易くなる。

従って、配向膜の一軸性を向上させ、配向安定性を向上させるためには、配向膜の分子
量を大きくすることが必要であるが、これを解決する手法として、ポリアミド酸アルキル
エステルをイミド化した光配向膜材料を使用することが出来る。これによると、ポリアミ
ド酸アルキルエステル材料では、従来のポリアミド酸材料で起こっていたようなイミド化
反応時のジアミンと酸無水物への分解反応を伴わず、イミド化後も分子量を大きく保つこ
とができ、ラビング処理並みの配向安定性を得ることができる。

また、ポリアミド酸アルキルエステル材料においては、その化学構造中にカルボン酸を
含有しないため、ポリアミド酸材料と比較してＬＣＤの電圧保持率が上がり、長期信頼性
の向上も確保することができる。

光配向膜の配向安定性、長期信頼性を得るためにはポリアミド酸アルキルエステル材料
の適用が有効であるが、この材料は一般的に、ポリアミド酸材料と比較して配向膜比抵抗
が高い。そのため、液晶分子を駆動する信号波形に直流電圧が重畳して残留ＤＣとなった
場合に、残留ＤＣが緩和するまでの時定数が大きく、焼きつき（ＤＣ残像）の原因となり
易い。

本発明の目的は、光配向処理において、ポリアミド酸アルキルエステル材料の配向安定
性や長期信頼性を損なうことなくＤＣ残像の消失時間を低減し、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を提供することである。

本発明は上記問題を克服するものであり、具体的な手段は次のとおりである。すなわち
、本発明の液晶表示装置は、画素選択用のアクティブ素子が形成された主面の最上層にＴ
ＦＴ側配向膜を有するＴＦＴ基板と、カラーフィルタが形成された主面の最上層にカラー
フィルタ側配向膜を有する対向基板と、前記ＴＦＴ基板の前記ＴＦＴ側配向膜と前記対向
基板の前記カラーフィルタ側配向膜の間に封止された液晶とからなる液晶表示パネルを具
備する。また、前記ＴＦＴ側配向膜とカラーフィルタ側配向膜は、光の照射により付与さ
れた液晶配向制御機能を有する。

ＴＦＴ基板側の配向膜とカラーフィルタが形成された対向基板側配向膜の少なくとも一
方に対し、光の照射により液晶配向制御機能を付与するための配向膜材料を、紫外線で代
表される光により配向する材料と、比抵抗の低い材料との２成分系材料とし、配向膜形成
後には、配向させるための光配向膜と、配向には寄与しない低抵抗膜との２層構造とする
。

光により配向する材料としては、光分解性のポリアミド酸アルキルエステル材料をポリ
イミド化した材料とすることができる。また、この化学ポリイミド化が７０％以上である
ものを用いることができる。

低抵抗材料としては、ポリアミド酸材料をポリイミド化した材料とすることができ、こ
れは光分解性である必要はない。また、この化学イミド化が４０％以上であるものを用い
ることができる。

本発明によれば、２成分系から成る材料を相分離させて配向膜を２層構造とし、配向安
定性の高い光配向成分を液晶層側に配置して、配向安定性が不要である低抵抗成分を基板
側に配置することによって、配向安定性と配向膜の低抵抗化によるＤＣ残像の時定数の低
減を同時に満たすことが可能となり、その結果、光配向膜の残像特性が大幅に改良される
。

また、基板側に配置された低抵抗成分は配向に寄与しないため、分子量は極限まで落と
すことができる。そのため、ポリアミド酸アルキルエステルやポリアミド酸などが有機溶
剤に溶かされた配向膜ワニスの濃度や粘度の調整について裕度が拡大し、配向膜の形成方
法について従来のフレキソ印刷のみならず、ワニスの低粘度化が必要とされるために配向
膜の厚膜化が困難であるとされてきたインクジェット塗布においても、配向膜の厚膜化に
対する裕度が向上することとなる。

ＩＰＳ方式の液晶表示装置の断面図である。 図１の画素電極の平面図である。 本発明による配向膜の構成を示す図である。 光配向膜の形成プロセスを示す図である。 本発明の配向膜の断面図である。 ＤＣ残像の評価パターンである。 ＤＣ残像の評価結果である。

以下の実施例により本発明の内容を詳細に説明する。

図１はＩＰＳ方式の液晶表示装置の表示領域における構造を示す断面図である。ＩＰＳ
方式の液晶表示装置の電極構造は種々のものが提案され、実用化されている。図１の構造
は、現在広く使用されている構造であって、簡単に言えば、平面ベタで形成された対向電
極１０８の上に絶縁膜を挟んで櫛歯状の画素電極１１０が形成されている。そして、画素
電極１１０と対向電極１０８の間の電圧によって液晶分子３０１を回転させることによっ
て画素毎に液晶層３００の光の透過率を制御することにより画像を形成するものである。
以下に図１の構造を詳しく説明する。なお、本発明は、図１の構成を例にとって説明する
が、図１以外のＩＰＳタイプの液晶表示装置、例えば、対向電極が上部絶縁膜の上に位置
し、画素電極が上部絶縁膜の下に位置するようなもの、或いは、対向電極と画素電極とが
同一平面上にあるようなものにも適用することが出来る。

図１において、ガラスで形成されるＴＦＴ基板１００の上に、ゲート電極１０１が形成
されている。ゲート電極１０１は走査線と同層で形成されている。ゲート電極１０１はＡ
ｌＮｄ合金の上にＭｏＣｒ合金が積層されている。

ゲート電極１０１を覆ってゲート絶縁膜１０２がＳｉＮによって形成されている。ゲー
ト絶縁膜１０２の上に、ゲート電極１０１と対向する位置に半導体層１０３がａ−Ｓｉ膜
によって形成されている。ａ−Ｓｉ膜はプラズマＣＶＤによって形成される。ａ−Ｓｉ膜
はＴＦＴのチャネル部を形成するが、チャネル部を挟んでａ−Ｓｉ膜上にソース電極１０
４とドレイン電極１０５が形成される。なお、ａ−Ｓｉ膜とソース電極１０４あるいはド
レイン電極１０５との間には図示しないｎ＋Ｓｉ層が形成される。半導体層とソース電極
１０４あるいはドレイン電極１０５とのオーミックコンタクトを取るためである。

ソース電極１０４は映像信号線が兼用し、ドレイン電極１０５は画素電極１１０と接続
される。ソース電極１０４もドレイン電極１０５も同層で同時に形成される。本実施例で
は、ソース電極１０４あるいはドレイン電極１０５はＭｏＣｒ合金で形成される。ソース
電極１０４あるいはドレイン電極１０５の電気抵抗を下げたい場合は、例えば、ＡｌＮｄ
合金をＭｏＣｒ合金でサンドイッチした電極構造が用いられる。

ＴＦＴを覆って無機パッシベーション膜１０６がＳｉＮによって形成される。無機パッ
シベーション膜１０６はＴＦＴの、特にチャネル部を不純物４０１から保護する。無機パ
ッシベーション膜１０６の上には有機パッシベーション膜１０７が形成される。有機パッ
シベーション膜１０７はＴＦＴの保護と同時に表面を平坦化する役割も有するので、厚く
形成される。厚さは１μｍから４μｍである。

有機パッシベーション膜１０７には感光性のアクリル樹脂、シリコン樹脂、あるいはポ
リイミド樹脂等が使用される。有機パッシベーション膜１０７には、画素電極１１０とド
レイン電極１０５が接続する部分にスルーホール１１１を形成する必要があるが、有機パ
ッシベーション膜１０７は感光性なので、フォトレジストを用いずに、有機パッシベーシ
ョン膜１０７自体を露光、現像して、スルーホール１１１を形成することが出来る。

有機パッシベーション膜１０７の上には対向電極１０８が形成される。対向電極１０８
は透明導電膜であるＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）を表示領域全体にスパ
ッタリングすることによって形成される。すなわち、対向電極１０８は面状に形成される
。対向電極１０８を全面にスパッタリングによって形成した後、画素電極１１０とドレイ
ン電極１０５を導通するためのスルーホール１１１部だけは対向電極１０８をエッチング
によって除去する。

対向電極１０８を覆って上部絶縁膜１０９がＳｉＮによって形成される。上部電極が形
成された後、エッチングによってスルーホール１１１を形成する。この上部絶縁膜１０９
をレジストにして無機パッシベーション膜１０６をエッチングしてスルーホール１１１を
形成する。その後、上部絶縁膜１０９およびスルーホール１１１を覆って画素電極１１０
となるＩＴＯをスパッタリングによって形成する。スパッタリングしたＩＴＯをパターニ
ングして画素電極１１０を形成する。画素電極１１０となるＩＴＯはスルーホール１１１
にも被着される。スルーホール１１１において、ＴＦＴから延在してきたドレイン電極１
０５と画素電極１１０が導通し、映像信号が画素電極１１０に供給されることになる。

図２に画素電極１１０の１例を示す。画素電極１１０は、両端が閉じた櫛歯状の電極で
ある。櫛歯と櫛歯の間にスリット１１２が形成されている。画素電極１１０の下方には、
図示しない平面状の対向電極１０８が形成されている。画素電極１１０に映像信号が印加
されると、スリット１１２を通して対向電極１０８との間に生ずる電気力線によって液晶
分子３０１が回転する。これによって液晶層３００を通過する光を制御して画像を形成す
る。

図１はこの様子を断面図として説明したものである。櫛歯状の電極と櫛歯状の電極の間
は図１に示すスリット１１２となっている。対向電極１０８には一定電圧が印加され、画
素電極１１０には映像信号による電圧が印加される。画素電極１１０に電圧が印加される
と図１に示すように、電気力線が発生して液晶分子３０１を電気力線の方向に回転させて
バックライトからの光の透過を制御する。画素毎にバックライトからの透過が制御される
ので、画像が形成されることになる。

図１の例では、有機パッシベーション膜１０７の上に、面状に形成された対向電極１０
８が配置され、上部絶縁膜１０９の上に櫛歯電極１１０が配置されている。しかしこれと
は逆に、有機パッシベーション膜１０７の上に面状に形成された画素電極１１０を配置し
、上部絶縁膜１０９の上に櫛歯状の対向電極１０８が配置される場合もある。

画素電極１１０の上には液晶分子３０１を配向させるための配向膜１１３が形成されて
いる。本発明においては、配向膜１１３は、液晶層３００と接する光配向膜１１３１と、
光配向膜１１３１の下層に形成される低抵抗配向膜１１３２の２層構造となっている。配
向膜の１１３の構成については、後で詳細に説明する。

図１において、液晶層３００を挟んで対向基板２００が設置されている。対向基板２０
０の内側には、カラーフィルタ２０１が形成されている。カラーフィルタ２０１は画素毎
に、赤、緑、青のカラーフィルタ２０１が形成されており、カラー画像が形成される。カ
ラーフィルタ２０１とカラーフィルタ２０１の間にはブラックマトリクス２０２が形成さ
れ、画像のコントラストを向上させている。なお、ブラックマトリクス２０２はＴＦＴの
遮光膜としての役割も有し、ＴＦＴに光電流が流れることを防止している。

カラーフィルタ２０１およびブラックマトリクス２０２を覆ってオーバーコート膜２０
３が形成されている。カラーフィルタ２０１およびブラックマトリクス２０２の表面は凹
凸となっているために、オーバーコート膜２０３によって表面を平らにしている。

オーバーコート膜２０３の上には、液晶の初期配向を決めるための配向膜１１３が形成
されている。対向基板側の配向膜１１３もＴＦＴ基板側の配向膜１１３と同様に、液晶層
３００と接する光配向膜１１３１と、光配向膜１１３１の下層に形成される低抵抗配向膜
１１３２の２層構造となっている。なお、図２はＩＰＳであるから、対向電極１０８はＴ
ＦＴ基板１００側に形成されており、対向基板２００側には形成されていない。

図１に示すように、ＩＰＳでは、対向基板２００の内側には導電膜が形成されていない
。そうすると、対向基板２００の電位が不安定になる。また、外部からの電磁ノイズが液
晶層３００に侵入し、画像に対して影響を与える。このような問題を除去するために、対
向基板２００の外側に表面導電膜２１０が形成される。表面導電膜２１０は、透明導電膜
であるＩＴＯをスパッタリングすることによって形成される。

図３は本発明による配向膜１１３を示す模式図である。図３（ａ）は配向膜１１３の平
面透視図、図３（ｂ）は断面斜視図である。本発明の配向膜１１３は２層構造となってお
り、液晶層と接する上側は光配向膜１１３１であり、下側は低抵抗配向膜１１３２となっ
ている。光配向膜１１３１は分子量の大きい光分解性ポリマー１０によって形成され、低
抵抗配向膜１１３２は分子量の小さい低抵抗ポリマー１１によって形成されている。

図３（ａ）は透視図であるから光分解性ポリマー１０と低抵抗ポリマー１１が透視して
見えている。実際には、光分解性ポリマー１０が低抵抗ポリマー１１よりも上に存在して
いる。図３（ｂ）において、配向膜１１３は図１における画素電極１１０あるいは有機パ
ッシベーション膜１０７の上に形成されている。図３（ｂ）では配向膜１１３は画素電極
１１０の上に形成されるとしている。上側の光配向膜１１３１の厚さｔ１は５０ｎｍ程度
、下側の低抵抗配向膜１１３２の厚さｔ２は５０ｎｍ程度である。光配向膜１１３１と低
抵抗配向膜１１３２の境界は明確ではないので、点線で記載している。

図４は光配向膜１１３１によって液晶を配向させるためのプロセスを示す模式図である
。図４においては低抵抗配向膜１１３２は省略されている。図４（ａ）は光配向膜１１３
１が塗布された状態を示している。光配向膜１１３１は光分解性ポリマー１０によって形
成されている。

図４（ａ）に示す光配向膜１１３１に対し、偏光された紫外線を例えば、６Ｊ／ｃｍ^２
のエネルギーで照射する。そうすると、光配向膜１１３１において偏光された紫外線の偏
光方向の光分解性ポリマー１０は、図４（ｂ）に示すように、紫外線によって破壊される
。すなわち、紫外線の偏光方向に沿って紫外線による切断部１５が形成される。そうする
と、液晶分子は図４（ｂ）における矢印Ａの方向に配向されることになる。

図４に示すように、光分解性ポリマー１０の主鎖が短いと一軸性が低下し、液晶との相
互作用が弱くなって配向性が低下する。したがって、図４（ｂ）において、光配向後にお
いても、光分解性ポリマー１０が矢印Ａの方向にできるだけ長く伸びていることが望まし
い。つまり、配向膜１１３の一軸性を向上させ、配向安定性を向上させるためには、配向
膜１１３の分子量を大きくする必要がある。

配向膜１１３における分子量としては、数分子量によって評価することが出来る。数分
子量は、配向膜１１３に種々の分子量のポリマーが存在している場合、その平均的な分子
量である。光配向膜１１３１においては、十分な配向安定性を得るためには、数分子量は
５０００以上であることが必要である。

このような、大きな数分子量の光配向膜１１３１を得るためには、ポリアミド酸アルキ
ルエステルをイミド化したものを用いることが出来る。ポリアミド酸アルキルエステルの
構造は、化学式（１）に示すとおりである。

化学式（１）において、Ｒ１は、それぞれ独立に炭素数１〜８のアルキル基であり、Ｒ２
は、それぞれ独立に水素原子、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、フェニル基、炭素数１
〜６のアルキル基、炭素数１〜６のアルコキシ基、アルケニル基（−（ＣＨ2）ｍ−ＣＨ＝Ｃ
Ｈ2，ｍ＝０，１，２）又はアルキニル基（−（ＣＨ2）ｍ−Ｃ≡ＣＨ，ｍ＝０，１，２）で
あり、Ａｒは芳香族化合物である。

ポリアミド酸アルキルエステルの特徴は、化学式（１）におけるＲ１である。ポリアミ
ド酸アルキルエステルにおいては、Ｒ１はＣｎＨ２ｎ−１であり、ｎが１以上である。ポ
リアミド酸アルキルエステルを光配向膜１１３１の前駆体として用いると、従来のポリア
ミド酸材料で起こっていたようなイミド化反応時のジアミンと酸無水物への分解反応を伴
わず、イミド化後も分子量を大きく保つことができ、ラビング処理並みの配向安定性を得
ることができる。

しかし、ポリアミド酸アルキルエステルをイミド化した光配向膜１１３１は比抵抗が非
常に高く、例えば、１０^１５Ωｃｍ程度である。このように配向膜１１３の比抵抗が大き
いと、液晶層にチャージした電荷を逃がすことができず、この電荷がＤＣ残像の原因とな
る。

液晶表示装置においては、液晶層に電荷がチャージしないように、交流駆動が行われる
が、特定時間、特定画像を表示すると、ある時間、一方の基板にＤＣ成分が残り、液晶層
に電荷がチャージされ、このチャージした電荷のために残像が生ずる場合がある。配向膜
１１３の抵抗が極端に大きくなければ、液晶中の電荷は、配向膜１１３を通して画素電極
１１０等に流すことが出来る。

しかし、光配向膜１１３１は比抵抗が非常に大きく、短時間に液晶中の電荷を逃がすこ
とが出来ない。本発明は、配向膜１１３を光配向膜１１３１と低抵抗配向膜１１３２の２
層構造とすることによってこの問題を解決するものである。すなわち、液晶層と接する光
配向膜１１３１は、十分な配向安定性を得るために、分子量の大きな光分解性ポリマー１
０を用いる。

一方、下層の配向膜１１３は、分子量は小さいが比抵抗も小さい低抵抗配向膜１１３２
とする。低抵抗配向膜１１３２の抵抗率は、例えば、１０^１２〜１０^１４Ωｃｍ程度であ
る。このような低抵抗配向膜１１３２はポリアミド酸をイミド化したものによって形成す
ることが出来る。

ポリアミド酸は化学式（２）で示す構造によって表される。

化学式（２）において、Ｒ２は、それぞれ独立に水素原子、フッ素原子、塩素原子、臭素
原子、フェニル基、炭素数１〜６のアルキル基、炭素数１〜６のアルコキシ基、アルケニル基
（−（ＣＨ2）ｍ−ＣＨ＝ＣＨ2，ｍ＝０，１，２）又はアルキニル基（−（ＣＨ2）ｍ−Ｃ
≡ＣＨ，ｍ＝０，１，２）であり、Ａｒは芳香族化合物である。

ポリアミド酸がポリアミド酸アルキルエステルと異なる点は、ポリアミド酸アルキルエ
ステルを示す化学式（１）において、Ｒ１がＨに置き換わっている点である。ポリアミド
酸はポリイミドを形成するイミド化反応時、ジアミンと酸無水物への分解反応を伴うので
、ポリイミドを十分に大きな分子量とすることが出来ない。したがって、光配向膜１１３
１としては十分な特性を得ることが出来ない。一方、ポリアミド酸によって形成されたポ
リイミドは比抵抗がそれほど大きくない。

このように、配向膜１１３を２層構造とすることによって光配向による配向安定性を確
保するとともに、配向膜１１３全体としての比抵抗を適切な値に制御することが出来、Ｄ
Ｃ残像を軽減することが出来る。

２層構造の配向膜１１３を形成するために、配向膜１１３形成プロセスを増やすことな
く行うことが出来る。すなわち、図５（ａ）に示すように、光分解性ポリマー１０と低抵
抗ポリマー１１を混合した材料を基板に塗布すると、レベリング効果によって図５（ｂ）
に示すように、基板と馴染みやすい材料が下層に形成され、他の材料が上に形成される、
いわゆる相分離を生ずる。なお、図５（ａ）における基板としては、画素電極１１０で代
表させている。

本実施例において、基板に相当するのは、画素電極１１０を形成するＩＴＯまたは、有
機パッシベーション膜１０７である。図５においては、基板として画素電極１１０が記載
されている。ポリアミド酸はポリアミド酸アルキルエステルに比較して画素電極１１０を
形成するＩＴＯあるいは有機パッシベーション膜１０７と馴染みやすいので、常にポリア
ミド酸が下層となる。

このようにして形成された樹脂膜に２００℃程度の熱を加えてポリイミド化する。ポリ
イミド化は下層のポリアミド酸、上層のポリアミド酸アルキルエステルの両者に対して同
時に行われる。したがって、１層の配向膜１１３形成と同じ工程によって２層の配向膜１
１３形成を行うことが出来る。

上層の光配向膜１１３１は配向特性を安定化するために、光分解性ポリマー１０の分子
量は大きくする必要があるので、イミド化率は高くする必要がある。光配向膜１１３１に
おけるイミド化率は７０％以上であり、より好ましくは８０％以上である。この残りは、
前駆体としてのポリアミド酸アルキルエステルが光配向膜１１３１に存在することになる
。

一方、下層の低抵抗配向膜１１３２は液晶の光配向特性とは関係が無いので、イミド化
率は低くてもよい。例えば、イミド化率は４０％以上であれば十分である。すなわち、イ
ミド化の条件は、上層のポリアミド酸アルキルエステルのイミド化を主眼に設定すればよ
い。

配向膜１１３の上層と下層の境界は明確ではない。図５ではこの境界を点線で示してい
る。図５（ｂ）において、上層の光配向膜１１３１は下層の低抵抗配向膜１１３２よりも
分子量は大きい。光配向膜１１３１と低抵抗配向膜１１３２の分子量を比較する場合は、
光配向膜１１３１の表面における分子量と低抵抗配向膜１１３２の基板との界面における
分子量と比較すれば良い。

光配向膜１１３１と低抵抗配向膜１１３２の２層構成とした配向膜１１３と、光配向膜
のみの配向膜とした場合のＤＣ残像特性を評価した。残像は次のようにして評価した。す
なわち、図６に示すような白黒による８×８のチェッカーフラグパターンを１２時間表示
し、その後、灰色ベタの中間調に戻す。中間調の階調は、６４／２５６である。

図７はＤＣ残像の評価結果である。図７において、横軸は、灰色ベタの中間調に戻した
あとの時間である。縦軸は、残像のレベルである。縦軸において、ＲＲは中間調に戻した
ときに、チェッカーフラグパターンが良く見える状態であり、ＮＧである。Ｒは中間調に
戻した時にチェッカーフラグパターンが薄いけれども見える状態である。図７において、
曲線Ａが本発明による配向膜を使用した場合のＤＣ残像特性である。また、曲線Ｂが配向
膜として光配向膜１層のみを使用した場合のＤＣ残像特性の例である。

中間調に戻したときに、残像のレベルがＲであっても、これが短時間に消失すれば、実
用上は問題ないといえる。光配向膜１層の場合は、中間調に戻したときのレベルＲが長時
間続くので、実用上問題が残る。一方、本発明による２層構造の配向膜１１３では、ＤＣ
残像が急激に減少し、中間調に戻したあと、１７分程度で、ＤＣ残像は完全に消滅する。

このように、光配向膜１層の場合と本発明の配向膜の場合の大きな違いは、光配向膜１
層の場合は、ＤＣ残像が長く続くのに対して、本発明の配向膜を使用すると、ＤＣ残像が
急激に減少するということである。図７において、
ＤＣ残像の目安となる、中間調に戻してから１０分後のＤＣ残像のレベルを比較すると、
配向膜が光配向膜1層のみの場合は、ＤＣ残像が９０％であるのに対し、本発明における
ＤＣ残像は２５％以下となり、本発明の効果は非常に大きいことがわかる。

ところで、光配向膜１１３１において配向特性を安定化させるためには、光分解性ポリ
マー１０の分子量は大きいほうが良い。しかし、分子量が大きいと配向膜ワニスの粘度が
高くなる。粘度が高くなるとフレキソ印刷やインクジェット塗布が困難になるので材料の
濃度を低くして粘度を下げることになる。そうすると、塗布膜が薄くなってしまう。した
がって、配向膜１１３を光配向膜１層のみで形成しようとする塗布条件が限定されてしま
うことになる。

これに対して本発明は次のような有利な点を有している。すなわち、基板側に配置され
た低抵抗成分は配向に寄与しないため、分子量は極限まで落とすことができる。そのため
、ポリアミド酸アルキルエステルやポリアミド酸などが有機溶剤に溶かされた配向膜ワニ
スの濃度や粘度の調整について裕度が拡大し、配向膜１１３の形成方法について従来のフ
レキソ印刷のみならず、ワニスの低粘度化が必要とされるために配向膜１１３の厚膜化が
困難であるとされてきたインクジェットによる塗布も可能になる。

実施例１においては、２層の配向膜１１３のうちの下層の低抵抗配向膜１１３２として
、ポリアミド酸をイミド化した膜を用いている。下層の低抵抗配向膜１１３２は光配向と
は関係がないので、配向膜１１３の抵抗を小さくすることを主眼に材料を選定することが
出来る。

液晶表示装置では、液晶表示パネルの背面にバックライトを配置して、バックライトか
らの光を画素毎に制御することによって画像を形成する。バックライトの光源としては、
冷陰極管や発光ダイオードが使用される。したがって、配向膜１１３は液晶表示装置が動
作中は、常にバックライトからの光にさらされることになる。下層の低抵抗配向膜１１３
２として光導電性を有するものを使用すれば、液晶層にチャージした電荷をより早く逃が
すことが出来、ＤＣ残像をより軽減することが出来る。

配向膜材料が光導電特性を示す材料として、例えば、日産化学のＳＥ６４１４等を挙げ
ることが出来る。この場合も、ポリアミド酸アルキルエステルと混合し、混合材料を基板
上に塗布すると、相分離して２層構造となる。この場合も、ポリアミド酸アルキルエステ
ルが上層になる。その後、加熱してイミド化するが、このイミド化も同時に行うことが出
来る。

以上の説明は、ＴＦＴ基板１００側の配向膜１１３について説明したが、対向基板２０
０側の配向膜１１３についても同様である。対向基板２００側の配向膜１１３は、オーバ
ーコート膜２０３の上に形成されるが、この場合も、低抵抗配向膜１１３２を形成する低
抵抗ポリマー１１がオーバーコート膜２０３と馴染みが強いために、レベリングによって
低抵抗配向膜１１３２がオーバーコート膜２０３側に形成され、その上に光配向膜１１３
１が形成されることになる。

なお、本発明による２層構造の配向膜１１３は、例えば、ＴＦＴ基板１００あるいは対
向基板２００の配向膜１１３にのみ、適用しても効果を得ることが出来る。液晶層中のチ
ャージを逃がすことは、どちらかの基板だけからでも一定の効果を上げることが出来るか
らである。

以上のように、本発明によれば、光配向による十分な配向規制を安定して行うことが出
来るとともに、光配向膜１１３１が高抵抗率になることによるＤＣ残像の問題を解決する
ことが出来る。

尚、本発明を適用した液晶表示装置のプレティルト角は、クリスタルローテーション法
を用いた測定によれば、０．５度以下となる。

１０…光分解性ポリマー、 １１…低抵抗ポリマー、 １５…紫外線による切断部、
１００…ＴＦＴ基板、 １０１…ゲート電極、 １０２…ゲート絶縁膜、 １０３…半導
体層、 １０４…ソース電極、 １０５…ドレイン電極、 １０６…無機パッシベーショ
ン膜、 １０７…有機パッシベーション膜、 １０８…対向電極、 １０９…上部絶縁膜
、 １１０…画素電極、 １１１…スルーホール、 １１２…スリット、 １１３…配向
膜、 ２００…対向基板、 ２０１…カラーフィルタ、 ２０２…ブラックマトリクス、
２０３…オーバーコート膜、 ２１０…表面導電膜、 ３００…液晶層、 ３０１…液
晶分子、 １１３１…光配向膜、 １１３２…低抵抗配向膜。

Claims (8)

1. 第１のポリマーと第２のポリマーと有機溶媒とを含む液晶表示装置の光配向膜用の配向膜ワニスであって、
   前記第１のポリマーの数平均分子量は、前記第２のポリマーの数平均分子量よりも大きく、
   前記第２のポリマーは、前記第１のポリマーよりもＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）或いはアクリル樹脂と馴染みやすいポリアミド酸であることを特徴とする配向膜ワニス。
2. 前記第１のポリマーをイミド化することにより形成される膜は光分解性を有する、ことを特徴とする請求項１に記載の配向膜ワニス。
3. 前記第２のポリマーをイミド化することにより形成される膜の抵抗率は、前記第１のポリマーをイミド化することにより形成される膜の抵抗率よりも小さい、ことを特徴とする請求項１又は２に記載の配向膜ワニス。
4. 前記第２のポリマーをイミド化することにより形成される膜は光導電性を有する、ことを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の配向膜ワニス。
5. 第１のポリマーと第２のポリマーと有機溶媒とを含む液晶表示装置の光配向膜用の配向膜ワニスであって、
   前記第２のポリマーは、前記第１の成分よりもＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）或いはアクリル樹脂と馴染みやすいポリアミド酸であり、
   前記第１のポリマーをイミド化することにより形成される膜は光分解性を有しており、
   前記第２のポリマーをイミド化することにより形成される膜は光導電性を有する、ことを特徴とする配向膜ワニス。
6. 前記第１のポリマーの数平均分子量は、前記第２のポリマーの数平均分子量よりも大きいことを特徴とする請求項５に記載の配向膜ワニス。
7. 前記第２のポリマーをイミド化することにより形成される膜の抵抗率は、前記第１のポリマーをイミド化することにより形成される膜の抵抗率よりも小さい、ことを特徴とする請求項５又は６に記載の配向膜ワニス。
8. 前記配向膜ワニスは、ＩＰＳ方式の液晶表示装置の光配向膜を形成するためのものであること特徴とする請求項１乃至７の何れかに記載の配向膜ワニス。

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