WO2012029589A1

WO2012029589A1 - 液晶表示パネル、液晶表示装置及び配向膜材料用重合体

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Publication number: WO2012029589A1
Application number: PCT/JP2011/068936
Authority: WO
Inventors: 寺下　慎一; 寺岡　優子; 伸一平戸; 博之箱井
Original assignee: シャープ株式会社
Priority date: 2010-08-30
Filing date: 2011-08-23
Publication date: 2012-03-08
Also published as: US20130162920A1; CN103097948A; CN103097948B

Abstract

液晶パネル及び液晶表示装置の基本性能と高画質化を向上するため、均一な表示品位と高信頼性の光配向性、優れた電気光学特性（透過率、コントラスト、視野角、応答）を達成することができる光配向液晶パネルにおいて、光配向膜として、望ましい重合体の構造組成が不明であった。本発明は、光配向膜として、光配向性を有する化合物を含有させて光配向性を有することができるようフォトポリマー共重合比と変性比を最適化し、望ましい重合体の構造組成を見出してなされた。本発明は、優れた電気特性光学特性を有し、充分な液晶表示品位、信頼性を有する表示パネル及び液晶表示装置を効率よく生産し、提供することを目的とするものである。

Description

液晶表示パネル、液晶表示装置及び配向膜材料用重合体

本発明は、液晶表示パネル、液晶表示装置及び配向膜材料用重合体に関する。より詳しくは、大人数に使用される携帯情報端末、パーソナルコンピュータ、ワードプロセッサ、アミューズメント機器、教育用機器、テレビジョン装置等の平面ディスプレイ、液晶のシャッター効果を利用した表示板、表示窓、表示扉、表示壁等に好適な広視野角特性を有する液晶表示装置、並びに、それに用いられる液晶表示パネル及び配向膜材料用重合体に関するものである。

液晶表示装置は、薄型、軽量及び低消費電力といった特長を活かし、幅広い分野で用いられている。液晶表示装置は、液晶層を狭持する一対の基板を備え、液晶層側の基板上に設けられた電極に対して電圧を適宜印加し、液晶層に含まれる液晶分子の配向方向を制御することによって液晶表示を可能にしている。また、液晶表示装置は、通常、液晶分子の配向方向を制御するために基板の液晶層側の表面に設けられる配向膜を有する。

液晶表示装置を構成する配向膜の材料としては、従来、ポリアミック酸、ポリイミド、ポリアミド、ポリシロキサン、ポリエステル等の樹脂（それぞれ誘導体を含む）が用いられている。なかでも、ポリイミドは、有機樹脂の中では耐熱性、液晶との親和性、機械的強度等に優れた物性を示すため、多くの液晶表示装置に使用されてきた。

また、配向膜は、通常、配向膜表面の液晶分子に一定のプレチルト角を付与するために、配向処理が行われる。配向処理の方法としては、ラビング法、光配向法等が挙げられる。ラビング法は、ローラに巻き付けられた布で配向膜表面を擦ることによって配向処理を行う。一方、光配向法は、配向膜材料に光配向膜を用い、光配向膜に紫外線等の光を照射（露光）することによって、配向膜に配向規制力を生じさせる、及び／又は、配向膜の配向規制方向を変化させる配向方法である。

しかしながら、従来の配向膜を備えた液晶表示装置においては、長時間の点灯時に画面に焼き付きが発生することがあり、長時間点灯した後においても焼き付きの発生を抑制するという点で改善の余地があった。

それに対して、表示不良を防止し、長時間駆動後も残像特性の良好な、液晶を配向させる能力を低下させることなく、かつ光及び熱に対する電圧保持率の低下が少ない液晶配向膜を形成することができる液晶配向剤を与える技術として、テトラカルコキシシランの如き４官能性珪素化合物、トリアルコキシシランの如き３官能性化合物及びアルコキシ基の如き官能基１モル当り０．８～３．０モルの水との反応生成物並びにグリコールエーテル系溶媒を含有する液晶配向剤組成物が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。

また、良好な塗膜性、液晶配向特性を発現できるとともに、液晶表示素子において電圧の印加を解除してから残像が消去されるまでの時間の短い液晶配向膜を形成できる液晶配向剤を提供する技術として、モノアミン化合物に由来する構造を有するポリアミック酸又はそのイミド化重合体からなる液晶配向剤が開示されている（例えば、特許文献２参照。）。

また、反射電極と共に用いた場合にも、焼き付き特性と信頼性とに優れた垂直液晶配向膜を与える液晶配向剤を提供する技術として、アミック酸繰り返し単位及び／又はイミド繰り返し単位を有する重合体１００重量部と、分子内に少なくとも２つのエポキシ基を有する化合物を少なくとも５重量部を含有してなる垂直液晶配向剤が開示されている（例えば、特許文献３参照。）。

更に、光配向膜に関する文献において、光配向膜の電気抵抗率が小さいほど焼き付き時間が短くなると報告されている（例えば、非特許文献１参照。）。

そして、配向膜の材料開発に関する文献において、縦電界の液晶セルについては、残留ＤＣを低下させることで焼き付きを低減できると報告されている（例えば、非特許文献２参照。）。

なお、残留ＤＣは、交流駆動の液晶表示装置においては、通常、対向する基板に形成された電極間のオフセット電圧のズレによって発生する。

他方、偏光を照射したとき、定義された傾斜角を有し、同時に隣接液晶媒体において充分に高い抵抗値（保持割合）を有する、安定な高解像度配向パターンを製造する光反応性ポリマーに関して、３－アリールアクリル酸から構造的に由来することができる側鎖基として更に含むポリイミドが開示されている（例えば、特許文献４参照。）。

また、偏光で照射された場合、非常に大きいチルト角を有する、安定した高解像度の配向パターンを生成し、同時に、隣接する液晶媒体において充分に高い保持率を生じさせる光反応性ポリマーに関して、ケイ皮酸基誘導体を、ケイ皮酸基が屈曲性のスペーサ（ｆｌｅｘｉｂｌｅ　ｓｐａｃｅｒ）によりカルボキシル基を介してポリイミド主鎖に結合しているように含むポリイミドが開示されている（例えば、特許文献５参照。）。

更に、液晶の配向用材料に用いられる、２個の不飽和環構造へ直接に結合した不飽和を持つ特定の分子構造に、特定の電子求引基を付加した官能化された光反応性化合物が開示されている（例えば、特許文献６参照。）。

そして、光架橋性材料として、特定のジアミン化合物、並びにそのような化合物に基づいたポリマー、コポリマー、ポリアミック酸、ポリアミック酸エステル、またはポリイミドが提案されている（例えば、特許文献７参照。）。

特開２００５－２５０２４４号公報特開２００６－５２３１７号公報特開２００６－１０８９６号公報特表２００１－５１７７１９号公報特表２００３－５２０８７８号公報特表２００９－５１１４３１号公報特表２００９－５２０７０２号公報

長谷川雅樹、「光配向－生産プロセスの観点からみた配向処理」、液晶、日本液晶学会、１９９９年１月２５日、第３巻、第１号、ｐ．３－１６沢畑清、「ＬＣＤ用配向膜の材料開発動向」、液晶、日本液晶学会、２００４年１０月２５日、第８巻、第４号、ｐ．２１６－２２４

しかしながら、液晶パネル及び液晶表示装置の基本性能と高画質化を向上するため、均一な表示品位と高信頼性の光配向性、優れた電気光学特性（透過率、コントラスト、視野角、応答）を達成することができる光配向液晶パネルにおいて、光配向膜として、望ましい重合体の構造組成が不明であった。

また、液晶パネルに含有される配向膜である樹脂（ポリマー）とその構成材料について、新規の化学物質である場合、液晶パネル製造のためには、環境への負荷低減のため、使用量を極力抑える配慮が必要不可欠である。

特に、配向膜において、異なる種類のポリマーの混合は、インク溶媒での析出の問題や、液晶配向の均一性が低下したり、焼き付きの原因となる電圧保持率や残留ＤＣといった電気特性が悪化したりして、表示品位と信頼性の低下の原因となることがある。

上記特許文献５、６の垂直光配向膜では、強い残留ＤＣモードの焼き付きのみならず、ＡＣ電圧印加でのプレチルト角度の変化によるＡＣモードの焼き付き（ＡＣメモリー（ＡＣＭ））が同時に発生し、同時に解決する必要があった。
そして、光化学反応（光架橋反応（光二量化反応を含む）、光異性化反応、光分解反応）を生じて液晶分子にプレチルト角を与えることができる光官能基を有する光配向膜（ホモポリマー）では、光官能基を有する材料の分子構造が類似していても、ＡＣ電圧印加による焼き付き（ＡＣＭ）が固有のレベルで異なっていた。
さらに、光配向性を有する化合物を含有させて光配向性を有することができる光配向膜材料が望まれる。

なお、ＴＮ（Ｔｗｉｓｔｅｄ　Ｎｅｍａｔｉｃ）モード、ＥＣＢ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ　Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ　Ｂｉｒｅｆｒｉｎｇｅｎｃｅ）モードやＶＡＴＮ（Ｖｅｒｔｉｃａｌ　Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ　Ｔｗｉｓｔｅｄ　Ｎｅｍａｔｉｃ）モード等のように基板面内において一方向の液晶配向処理が施された液晶表示装置では、視野角依存性があるため、焼き付き現象が観察されうる方向は、正面方向のほかに液晶配向モードの視野角特性に依存していた。他方、液晶ＴＶやインフォメーション用大画面ディスプレイにおいては、白表示時の視野角補償のために液晶の配向分割がされている。このように、視野角補償された配向分割モードでは、全方位で均一に焼き付き現象が見えてしまうため、焼き付き現象を改善することは必要不可欠であった。なお、ＶＡＴＮモードは、ＲＴＮ（リバースツイストＴＮ；垂直配向のＴＮ）モードと呼ばれるものであってもよい。ＥＣＢモードは、電圧無印加時に垂直配向で、電圧印加時に水平配向のタイプ（ＶＡＥＣＢ）、及び、電圧無印加時に水平配向で、電圧印加時に垂直配向のタイプのものでもよい。

本発明は、上記現状に鑑みてなされたものであり、優れた電気特性光学特性を有し、均一な表示品位、充分な信頼性を有する表示パネル及び液晶表示装置を効率よく生産し、提供することを目的とするものである。

液晶表示パネルにおける配向膜の作製方法としては、基板上に異なったポリマーによる層を形成することによって、配向膜に機能性を付与する手法があり、このような配向膜の形成手法としては、変性処理、２層化処理、又は、ハイブリット化処理と呼ばれる方法がある。例えば、水平配向膜のポリマーと垂直配向膜のポリマーとを、または、非フッ素導入ポリマーとフッ素導入ポリマーとを、例えば、非フッ素導入ポリマーで光配向性のない垂直配向膜とフッ素導入ポリマーで光配向性のある垂直配向膜とを、一定の固形分の重量比率（例えば、３０：７０～５：９５）でブレンドすることにより、基板に塗布直後、又は、配向膜塗布後の焼成過程において、ポリマー間で相分離が発生する作用を利用して、基板側には水平配向膜、液晶側には垂直配向膜が形成される。この作用によって、液晶側に露出する配向膜の体積（液晶側に形成された垂直配向膜の体積）を少なくすることができ、配向膜材料（例えば、新規化学物質である配向膜材料、及び／又は、光官能基を有する光配向膜材料）を当該液晶側に露出する配向膜だけに含有させればよいため、当該配向膜材料の使用を削減することができる。配向膜の膜厚を維持しながら、焼き付きの原因となる残留ＤＣを低減することが可能であるので、必要であれば、上記の処理をすることが可能である。本発明の変性比率とは、光配向ポリマーと非光配向ポリマーの全固形分の重量を１００％として、非光配向ポリマーの固形分の重量比率（重量％（ｗｔ％））のことを言う。たとえば、変性比率が７０重量％以下での、液晶パネルの製造条件の変動、信頼性試験条件にもよるが、高温通電エージングにより、残留ＤＣ起因の焼き付きやシミムラが顕著に発生することがあり、より高い変性比率の構成が望ましい。しかし、高すぎる変性比率の場合、液晶側への光配向膜の露出が十分でないために、変性処理材料が液晶側表面に存在し、ＡＣ焼き付きが悪化することがある。したがって、残留ＤＣ焼き付き、及び、ＡＣ焼き付きを同時に解決する変性比率が望まれる。

また、液晶吸着や側鎖変形を防止することができる化学物質を導入することで、ＡＣ焼き付きを抑制することが期待できる。さらに、スピンコート、フレキソ印刷、インクジェット等の印刷塗布性の向上も期待できる。

これまで、光配向ジアミンユニットのみ使用したホモポリマー、及び、光配向ジアミンユニットと光配向でないジアミンユニットの導入比率４ｍｏｌ％（全ジアミンユニットを１００ｍｏｌ％として）（または、全ユニット組成比率を１００％とすれば、単位は％のみである。言い換えれば、単量体成分の導入比率の単位は、ｍｏｌ％で表すことができるが、構成単位の組成比率として％で表してもよい。）以下とのコポリマー化では、液晶パネルの製造条件の変動にもよるが、高温通電エージングにより、液晶チルト起因の配向ムラが発生することがあり、表示品位と信頼性の問題があった。光配向でないジアミンユニットを導入することで、前記不具合は軽減傾向である。さらに、光配向ジアミンユニットと光配向でないジアミンユニットとの高導入率のコポリマー化は、光官能基の密度低下により、光感度低下で、光照射時間が長くなることや透過率、応答特性などの表示特性悪化が懸念されていた。本発明によると、電気特性、光学特性を同等にした光配向膜材料を複数種類提供することが可能となる。

本発明者は、光配向性を有する化合物を含有させて光配向性を有することができ、表示品位、信頼性、表示特性に優れる配向膜材料用重合体、及び、それを用いた液晶表示パネル及び液晶表示装置について検討し、配向膜に含まれるそれぞれの構造物、及び、配向膜材料用重合体について種々検討したところ、主鎖と側鎖の分子構造と組成に着目した。
本発明者は、光配向性を有する化合物を含有させて光配向性を有することができるようフォトポリマー共重合比を最適化し、電気光学特性に全く問題の生じない使用量範囲を見出した。更に、変性比についても最適化を行い、同様に電気光学特性が優れたものとなる範囲を見出した。そして、電気光学特性を優れたものとしながら光配向膜として、望ましい重合体の構造組成を見出した。これにより、本発明において、上記課題をみごとに解決することができることに想到し、本発明に到達したものである。

すなわち、本発明は、一対の基板間に液晶分子を含む液晶層が挟持された構成を有し、少なくとも一方の基板の液晶層側表面に光配向膜を有する液晶表示パネルであって、上記光配向膜は、液晶分子を配向制御する特性を光照射によって発現する第一構成単位を必須構成単位とする重合体を含む配向膜材料を用いて形成された膜に光照射による配向処理が施されたものであり、上記第一構成単位は、光架橋反応と光異性化反応の少なくとも一方の光化学反応により液晶分子を配向制御する特性を発現するものであり、上記重合体は、液晶分子を配向制御する特性を光照射によらず発現する第二構成単位の導入比率が、該第一構成単位及び第二構成単位の合計を１００ｍｏｌ％とすると、０ｍｏｌ％以上であり、上記光配向膜は、該配向膜材料を用いて形成された膜とそれ以外の材料の膜とによって構成され、光配向膜の液晶層側表面部が該配向膜材料を用いて形成された膜が必須となって構成されたものであり、該配向膜材料及び該それ以外の材料の固形分１００重量％に対する該それ以外の材料の固形分の割合を変性比率とすると、該変性比率が、第二構成単位の導入比率が０ｍｏｌ％以上、６ｍｏｌ％未満のとき、０～８５重量％であり、該導入比率が６ｍｏｌ％以上のとき、０～９０重量％である液晶表示パネル（第１の本発明ともいう。）である。なお、０～８５重量％は、０重量％以上、８５重量％以下を意味する。０～９０重量％は、０重量％以上、９０重量％以下を意味する。

上記第二構成単位は、液晶分子を配向制御する特性を光照射によらず発現する重合体中の構成単位（単量体単位）であるが、液晶分子の配向制御技術において、液晶分子を配向制御する特性を発現し、かつ、そのような特性を光照射以外の手法によって発現すると評価されるものであればよい。第二構成単位の導入比率としては、第一構成単位及び第二構成単位の合計を１００ｍｏｌ％とすると、０ｍｏｌ％以上である。このことは、重合体中に第二構成単位がなくてもよいこと、すなわち第二構成単位が任意成分であることを意味するが、新規化学物質でないものを用いて形成された膜とする等の有利な効果を奏するためには、第二構成単位が重合体中に存在することが好ましい。上記第二構成単位の導入比率は、１０ｍｏｌ％以下であることが好ましい。より好ましくは、８ｍｏｌ％以下である。また、下限値としては、４ｍｏｌ％以上であることが好ましいが、より好ましくは４ｍｏｌ％を超えるものである。このような形態とすることにより、プレチルト角をより好適な範囲内とすることが可能である。

上記変性比率は、光配向膜を形成するための該配向膜材料及び該それ以外の材料の固形分１００重量％に対する該配向膜材料以外の材料の固形分の割合であるが、第二構成単位の導入比率が０ｍｏｌ％以上（特に好ましくは、４ｍｏｌ％以上）、６ｍｏｌ％未満のとき、変性比率が０～８５重量％であり、第二構成単位の導入比率が６ｍｏｌ％以上のとき、変性比率が０～９０重量％であるのは、後述する実施例における信頼性試験の結果から裏付けられるものである。また、光配向ジアミンや光配向性を有する材料等の使用量を削減するために、変性比率を最適化したことにもとづくものである。
ここで、第二構成単位の導入比率が上記のように比較的低い場合よりも高い場合の方が変性比率の上限を高く設定することができる。

上記光配向膜は、上記配向膜材料を用いて形成された膜とそれ以外の材料を用いて形成された膜とによって構成され、光配向膜の液晶層側表面部が上記配向膜材料を用いて形成された膜が必須となって構成されたものであり、該配向膜材料及び該それ以外の材料の固形分１００重量％に対する該それ以外の材料の固形分の割合を変性比率とすると、該変性比率が７０重量％を超えるものであることが好ましい。好ましい上限値としては、９０重量％以下である。なお、本明細書中、液晶層側表面に局在しないベースポリマーのことを変性処理材料と呼ぶところ、上記変性比とは、言い換えれば、変性処理材料の固形分の、上記配向膜材料及び変性処理材料の固形分の総重量に対する比率である。
これにより、電気光学特性を優れたものとしながら、光配向膜として、望ましい重合体の構造組成を明らかにできる。本明細書中、上記「それ以外の材料の膜」とは、本発明の技術分野において、上記光配向膜の液晶層側表面部に上記配向膜材料を用いて形成された膜（以下、上記光配向膜の液晶層側表面部に形成された膜ともいう。）と異なるといえるものであればよい。中でも、上記「それ以外の材料の膜」は、上記光配向膜の液晶層側表面部に形成された膜よりも、第二構成単位の導入比率が高いものであることが好ましく、該導入比率が１００ｍｏｌ％であること、すなわち、第一構成単位を実質的に含まない重合体、かつ、新規化学物質でないものを用いて形成された膜であることが特に好ましい。これにより、上記光配向ジアミンや光配向性を有する原材料の使用量を上述したように削減することができる。また、言い換えれば、少なくとも一方の基板の液晶層側表面に光配向膜の光配向膜層が局在化している形態が好適である。上記局在化は、完全に局在化している必要はなく、本発明の効果を発揮する程度に局在化しているものであればよい。例えば、上記第二構成単位の導入比率が４ｍｏｌ％を超え、８ｍｏｌ％以下であり、変性比率は７０重量％を超え、９０重量％以下である形態が好適である。なお、光配向膜の基板側層を構成する重合体と光配向膜の液晶側層を構成する重合体とが混合して構成される形態が好適である。

上記光配向膜は、液晶層の平均プレチルト角を８８．６°±０．３°となるように液晶分子を配向制御するものであることが好ましい。このような範囲内であれば、本発明の技術分野において許容範囲内ということができ、階調ズレ量を充分に低減することができる。なお、階調ズレ量を±２階調以内とすると、より望ましい範囲は８８．６°±０．１５°である。また、階調ズレ量を±１階調以内とすると、さらにより好ましい範囲は８８．６°±０．１°である。

上記光配向膜は、上記配向膜材料を用いて形成された膜とそれ以外の材料の膜とによって構成され、光配向膜の液晶層側表面部が前記配向膜材料を用いて形成された膜が必須となって構成されたものであり、上記配向膜材料及びそれ以外の材料の固形分１００重量％に対する上記それ以外の材料の固形分の割合を変性比率とすると、該変性比率が、上記第二構成単位の導入比率が０ｍｏｌ％以上、４ｍｏｌ％未満のとき、０～６３重量％であり、上記第二構成単位の導入比率が４ｍｏｌ％のとき、３０～９０重量％であり、４ｍｏｌ％を超え、６ｍｏｌ％以下のとき、６３～９０重量％であり、該第二構成単位の導入比率が６ｍｏｌ％を超え、８ｍｏｌ％以下のとき、８３～９０重量％であることが好ましい。
このような形態により、光学特性の観点からの望ましいプレチルト角の範囲を満たすことができる点で好ましい。

残留ＤＣ起因の焼き付きやシミムラ発生を解決する作用効果を発揮するため、変性比率の設定する範囲は、上述のように７０重量％を超えることが好ましい。したがって、上記変性比率が、上記第二構成単位の導入比率が４ｍｏｌ％を超え、６ｍｏｌ％以下のとき、７０重量％を超え、９０重量％以下である形態がより好ましい。

上述のように光配向でないジアミンユニットが４ｍｏｌ％を超えて導入されることが、液晶パネルの品位と信頼性の観点で望ましい。本発明においては、上述した上記第二構成単位の導入比率及び／又は上記変性比率の数値範囲や、上記第二構成単位の導入比率と上記変性比率との関係を満たすことが好ましいが、表示品位と信頼性面が問題なく、上述の好ましいプレチルト範囲で、該導入比率と変性比率の構成の形態であってもよい。

上記光配向膜は、液晶表示パネルに対する交流電圧の印加時間を０時間としたときと３６時間～４０時間の平均値としたときのプレチルト角の差が－０．０５°以上となるように液晶分子を配向制御するものであることが好ましい。言い換えれば、上記液晶表示パネルにおける光配向膜は、液晶表示パネルに対する交流電圧の印加時間を０時間としたときと３６時間～４０時間の単純平均としたときのプレチルト角の差（本明細書中、Δチルトともいう。）が－０．０５°以上となるように液晶分子を配向制御するものであることが好ましい。なお、単純平均とは、測定誤差を考慮して、最近５点平均値法で平均値を求めたこと、すなわち、３６時間後から４０時間後まで１時間おきにΔチルトの値を測定し、それら５点を平均していることを意味する。
より好ましくは、例えば、上記印加時間を０時間としたときと３６時間としたときのプレチルト角の差が－０．０５°以上となる形態である。

上記変性比率は、第二構成単位の導入比率が４ｍｏｌ％以上、６ｍｏｌ％未満のとき、０～８５重量％であり、該導入比率が６ｍｏｌ％以上、１０ｍｏｌ％以下のとき、０～９０重量％であることが特に好ましい。このような形態により、焼き付き特性の観点からの望ましいΔチルトの範囲を満たすことができる。

上記配向膜材料における重合体の第一構成単位は、光官能基を有する側鎖を持つことが好ましい。また、上記配向膜材料における重合体の第二構成単位は、配向性官能基を有する側鎖を持つことが好ましい。例えば、構成単位の組み合わせとしては、第一構成単位が光官能基を有する垂直配向性（ＶＡ）側鎖（第一構成単位（１））と別種類の側鎖を有するもの（第一構成単位（２））を２種類持つ形態や、第一構成単位が光官能基を有する垂直配向性側鎖を持ち、第二構成単位が光官能基を有さない垂直配向性側鎖を持つ形態、第一構成単位が光官能基を有する垂直配向性側鎖を持ち、第二構成単位が光官能基を有さない垂直配向性側鎖（第二構成単位（１））と別種類の側鎖を有するもの（第二構成単位（２））等が好適な形態として挙げられる。ここで別種類の側鎖とは、主鎖への結合基が異なるものも含む。

上記配向膜材料における重合体の必須構成単位は、配向制御方向が同方向であることが好ましい。上記同方向とは、本発明の技術分野において配向制御方向が同方向といえるものであればよく、実質的に同方向であればよい。

上記光配向膜は、配向膜面内における液晶分子を均一に配向制御することが好ましい。上記均一とは、本発明の技術分野において液晶分子を均一に配向制御するといえるものであればよく、実質的に均一であればよい。

上記光配向膜は、液晶分子を垂直配向制御する垂直配向膜であることが好ましい。上記垂直配向膜は、例えば、電圧無印可時に液晶分子を垂直配向制御するものであることが好ましい。

前記配向膜材料における重合体の第二構成単位は、垂直配向性官能基を有する側鎖を持つことが好ましい。言い換えれば、上記配向性官能基は、垂直配向性官能基であることが好ましい。上記「垂直配向制御」、「垂直配向性」における「垂直配向」とは、本発明の技術分野において垂直配向といえるものであればよく、実質的に垂直配向制御するものであればよい。

上記配向膜材料における重合体の第一構成単位は、クマリン基、シンナメート基、カルコン基、アゾベンゼン基及びスチルベン基からなる群より選ばれる少なくとも一つの光官能基を有する側鎖を持つことが好ましい。言い換えれば、上記光官能基は、クマリン基、シンナメート基、カルコン基、アゾベンゼン基及びスチルベン基からなる群より選ばれる少なくとも一つであることが好ましい。

上記配向膜材料における重合体の第二構成単位は、ステロイド骨格を有する側鎖を持つことが好ましい。言い換えれば、上記配向性官能基は、ステロイド骨格であることが好ましい。

上記配向膜材料における重合体の第二構成単位は、例えば、１，４－シクロヘキシレン及び１，４－フェニレンのいずれかから選ばれる３～４個の環が直接又は１，２－エチレンを介して直線状に結合された構造を有する側鎖を持つことが好ましい。言い換えれば、上記第二構成単位は、１，４－シクロヘキシレンを３個又は４個有するものであってもよく、１，４－フェニレンを３個又は４個有するものであってもよく、１，４－シクロヘキシレンと１，４－フェニレンとを両方有し、その合計数が３個又は４個であってもよい。

上記配向膜材料における重合体は、ポリアミック酸、ポリイミド、ポリアミド、及び、ポリシロキサンからなる群より選ばれる少なくとも一つの主鎖構造を有することが好ましい。なお、本発明の効果を発揮する限りにおいて、上記重合体は、本発明の技術分野において、主鎖から分岐された側鎖部分といえる部分において上記主鎖構造を有するものであってもよい。

上記配向膜材料における重合体の必須構成単位は、ジアミンによって形成されるものであることが好ましい。ジアミンによって形成されるとは、ジアミンを必須とする単量体成分由来の単量体単位によって重合体が構成されるものであればよく、重合体がジアミン由来の単量体単位だけで構成される形態に限定されるものではない。例えば、上記配向膜材料における重合体は、ジアミンと、酸二無水物及びジカルボン酸の少なくとも一方とを含む単量体成分の共重合体であることが特に好ましい形態である。

上記配向膜材料における重合体は、第一構成単位の単量体成分及び第二構成単位の単量体成分の合計量１００ｍｏｌ％に対する第二構成単位の単量体成分が０ｍｏｌ％以上、１０ｍｏｌ％以下であることが好ましい。より好ましくは、４ｍｏｌ％以上であり、更に好ましくは、４ｍｏｌ％を超える形態であり、特に好ましくは、６ｍｏｌ％以上である形態である。

上記液晶表示パネルは、一方の基板の液晶層側にマトリクス状に配置された画素電極と、他方の基板の液晶層側に配置された共通電極とを備えるマトリクス状に配置された画素を有し、上記画素は、隣接して配置される２以上のドメインを有することが好ましい。
上記ドメインは、それぞれ異なる方向に液晶プレチルトを有するものであることが好ましい。例えば、２つのドメインを有する場合は、２つのドメインが互いに逆方向に液晶プレチルトを持つことが好ましく、４つのドメインを有する場合は、それぞれ片方の基板を２分割の等ピッチで分割しておき、分割方向が互いに直行するように両基板を配置することによって、液晶分子の配向方向が４つの異なる方向となる４分割ドメインを形成することが好ましい。

本発明はまた、一対の基板間に液晶分子を含む液晶層が挟持された構成を有し、少なくとも一方の基板の液晶層側表面に光配向膜を有する液晶表示パネルであって、上記光配向膜は、光官能基に由来する構造を有する第三構成単位を必須構成単位とする重合体を含む配向膜材料を用いて形成されたものであり、上記重合体は、光官能基及び光官能基に由来する構造を有さず、配向性官能基を有する第四構成単位の導入比率が、該第三構成単位及び第四構成単位の合計を１００ｍｏｌ％とすると、０ｍｏｌ％以上であり、上記光配向膜は、該配向膜材料を用いて形成された膜とそれ以外の材料の膜とによって構成され、光配向膜の液晶層側表面部が該配向膜材料を用いて形成された膜が必須となって構成されたものであり、該配向膜材料及び該それ以外の材料の固形分１００重量％に対する該それ以外の材料の固形分の割合を変性比率とすると、該変性比率が、第四構成単位の導入比率が０ｍｏｌ％以上、６ｍｏｌ％未満のとき、０～８５重量％であり、該導入比率が６ｍｏｌ％以上のとき、０～９０重量％である液晶表示パネル（第２の本発明ともいう。）でもある。
上記形態によっても、同様に本発明の作用効果を発揮することが可能である。
上記光官能基に由来する構造を有する第三構成単位は、例えば、光照射によりシス異性体（又はトランス異性体）の光官能基が励起状態を経てトランス異性体（又はシス異性体）の光官能基に変化した構造を有する。上記光官能基の光再配向構造は、光官能基が光再配向した構造である。なお、光再配向とは、光官能基が異性化することなく光照射によってその光官能基の方向のみが変化するものである。したがって、上記第三構成単位は、例えば、光照射によりシス異性体（又はトランス異性体）の光官能基が励起状態を経て、その異性のまま光官能基の方向を変えた構造を有する。つまり、上記光官能基に由来する構造とは、二量化反応の性質は持っていても、低エネルギーの光では、光異性化反応の可逆変化がメインの官能基という意味である。言い換えれば、上記光官能基に由来する構造とは、光異性化反応の可逆変化を起こすものであればよい。
第２の本発明の好ましい形態は、上述した第１の本発明の好ましい形態と同様である。なお、第２の本発明における液晶表示パネルの好ましい形態としては、本発明の作用効果を発揮する限り、第１の本発明における第一構成単位及び第二構成単位の好ましい形態を、それぞれ第２の本発明における第三構成単位及び第四構成単位の好ましい形態と読み替えたうえで適宜適用することができる。

上記光配向膜は、基板層側を構成する重合体が水平配向膜の重合体であり、液晶層側を構成する重合体が垂直配向膜の重合体であることが好ましい。言い換えれば、上記変性処理材料により形成される膜が水平配向膜であり、上記配向膜材料を用いて形成された膜が垂直配向膜である形態が好ましい。
これにより、垂直配向膜の重合体を形成するための材料の使用量が削減されるので、光配向膜材料をコストダウンすることが可能であり、電圧印可時に垂直配向のタイプの液晶表示パネルを好適に得ることができる。

本発明はそして、本発明の液晶表示パネルを備える液晶表示装置でもある。
本発明の液晶表示装置が備える液晶表示パネルの好ましい形態は、上述した本発明の液晶表示パネルの好ましい形態と同様である。

本発明はまた、本発明の液晶表示パネルに設けられた光配向膜を形成するための配向膜材料に含まれる第一構成単位を必須構成単位とする重合体、又は、第三構成単位を必須構成単位とする重合体を含むことを特徴とする配向膜材料用重合体でもある。本発明の配向膜材料用重合体の好ましい形態は、本発明の液晶表示パネルに用いられる配向膜材料用重合体の好ましい形態と同様である。

本発明の液晶表示パネル及び液晶表示装置の構成としては、上述した特定の光配向膜等を有するという必須の構成要素や上述した好ましい構成要素以外にも、通常、液晶表示パネル及び液晶表示装置を構成するその他の構成要素を有することができる。本発明の配向膜材料用重合体の構成についても同様である。このような他の構成要素については、特に限定されるものではない。

上述した各形態は、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜組み合わされてもよい。

本発明の液晶表示パネル、液晶表示装置及び配向膜材料用重合体によれば、表示品位、信頼性、電気光学特性を優れたものとしながら、光配向膜として、望ましい重合体の構造組成を提案することができる。

実施形態１で使用可能な光配向膜重合体の分子の基本構造を示す模式図である。実施形態１に係る基板の焼成後の構成を示す概念断面図及びフォトポリマーの構成を示す概念図である。実施形態１におけるＵＶ光配向処理方向と液晶分子のプレチルト方向との関係を示す斜視模式図である。実施形態１の光配向メカニズムを示す図である。実施形態１の光配向メカニズムを示す図である。実施形態１の液晶表示装置がモノドメインを有する場合における、一画素（１ピクセル又は１サブピクセル）内の液晶ダイレクターの方向と一対の基板（上下基板）に対する光配向処理方向とを示す平面模式図である。実施形態１の液晶表示装置がモノドメインを有する場合における、一画素（１ピクセル又は１サブピクセル）内の液晶ダイレクターの方向と一対の基板（上下基板）に対する光配向処理方向とを示す平面模式図である。プロキシＵＶ露光法によるマスクアライメントによる分割光配向処理プロセスにおける基板及びフォトマスクの第一の配置関係を示す断面模式図である。プロキシＵＶ露光法によるマスクアライメントによる分割光配向処理プロセスにおける基板及びフォトマスクの第二の配置関係を示す断面模式図である。液晶表示装置と１絵素の液晶分割パターンと光配向処理方向、７．５Ｖ電圧印加時の平均の液晶ダイレクター方向を示す平面模式図である。実施形態１の液晶表示装置における１絵素の液晶分割パターンとＵＶ光照射方向、液晶配向方向を示す平面模式図である。電圧印加時での図１１のＡ－Ｂ断面図を示し、液晶分子の配向断面図である。プレチルト許容範囲解析における、電圧に対する規格化透過率を示すグラフである。グレイスケールレベルに対する規格化透過率（ａ．ｕ．）を示すグラフである。グレイスケールレベルに対する規格化透過率（ａ．ｕ．）を示すグラフである。基準評価セルのグレイスケールレベル（ａ．ｕ．）に対するグレイスケールレベル（ａ．ｕ．）を示すグラフである。基準評価セルのグレイスケールレベル（ａ．ｕ．）に対するグレイスケールレベル差（ａ．ｕ．）示すグラフである。グレイスケールレベル（ａ．ｕ．）に対する規格化透過率（ａ．ｕ．）を示すグラフである。グレイスケールレベル（ａ．ｕ．）に対するγ＝２．２での実グレイスケールレベル（ａ．ｕ．）を示すグラフである。グレイスケールレベル（ａ．ｕ．）に対するグレイスケールレベル差（ａ．ｕ．）を示すグラフである。プレチルト角／度（Ｐｒｅｔｉｌｔ　ａｎｇｌｅ／ｄｅｇｒｅｅ）に対する階調ズレ量を示すグラフである。実施形態１における変性比率に対するプレチルト角／度を示すグラフである。実施形態１における変性比率に対するΔチルトを示すグラフである。実施形態１における変性比率に対する電圧保持率（ＶＨＲ）／％を示すグラフである。実施形態１における変性比率及び第二構成体の導入比率に対する電圧保持率（ＶＨＲ）／％を示す棒グラフである。実施形態１における変性比率に対する残留ＤＣ／Ｖを示すグラフである。実施形態１における変性比率及び第二構成体の導入比率に対する残留ＤＣ／Ｖを示す棒グラフである。配向膜により生じるプレチルト角の液晶依存性を示すグラフである。配向膜により生じるプレチルト角の液晶依存性を示すグラフである。実施形態２における信頼性試験時間（ｈｒ）に対する電圧保持率（％）のグラフである。実施形態２における信頼性試験時間（ｈｒ）に対する電圧保持率（％）のグラフである。実施形態２における信頼性試験時間（ｈｒ）に対する電圧保持率（％）のグラフである。実施形態２におけるウインドウパターン表示映像図である。実施形態２における中間調（Ｖ１６）表示にて焼き付き評価する映像図である。

本明細書中、第二構成単位の導入比率は、該第一構成単位及び第二構成単位の合計を１００ｍｏｌ％としたときの値である。第四構成単位の導入比率も同様に、該第三構成単位及び第四構成単位の合計を１００ｍｏｌ％としたときの値である。

実施形態１
（光配向膜材料）
本実施形態における光配向膜材料は、ＶＡ（Ｖｅｒｔｉｃａｌ　Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）モードで使用可能な垂直配向性を示すものであり、光化学反応（本発明の実施例の材料は、二量化の性質はもつが、光異性化をメインにした反応を使っていると考えられる。）を生じて液晶にプレチルトを与えることができるものとしては、シンナメート、シンナモイル、アゾベンゼン、クマリンを有するポリイミド又はポリアミド、ポリシロキサン誘導体等が挙げられる。また、光分解反応を生じて液晶にプレチルトを与えるものとしては、ポリビニルアルコール、ポリアミド、ポリイミド、ポリシロキサン等が挙げられる。なお、本実施形態に限らず、水平配向のＴＮやＥＣＢ、ＩＰＳ（Ｉｎ－Ｐｌａｎｅ－Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）用途においても、光官能基を有するイミド、アミド等の誘導体と光官能基を有さないイミド、アミド等の誘導体とのコポリマー（共重合体）にした水平配向膜にも適用が期待できる。

図１（ａ）及び図１（ｂ）は、実施形態１で使用可能な光配向膜重合体の分子の基本構造を示す模式図である。
図１（ａ）には、ポリイミド構造を示し、図１（ｂ）は、ポリアミック酸構造を示している。なお、本実施形態で実際に用いられているフォトポリマーとベースポリマーとはどちらもポリアミック酸構造であり、焼成後にどちらも部分熱イミド化する。
上記の光官能基を有するイミド、アミド等の誘導体と、光官能基を有さないイミド、アミド等の誘導体とのコポリマー（共重合体）を形成した垂直型光配向膜を形成した。なお、図１（ａ）及び図１（ｂ）において、実線で囲まれた部分は、酸二無水物から誘導されるユニット（酸二無水物ユニット）であり、破線で囲まれる部分は、光官能基を有する側鎖を持つジアミンから誘導されるユニット（光配向ジアミンユニット）であり、一点鎖線で囲まれる部分は、垂直配向性官能基を有する側鎖を持つジアミンから誘導されるユニット（垂直配向性ジアミンユニット）である。また、本発明の光官能基を有する光配向側鎖及び光官能基を有さない側鎖のユニットの導入組成は、主鎖がポリシロキサン構造のものにも適応が可能である。

（酸二無水物の例）
実施形態１において用いられる酸二無水物の例としては、以下の式（１－１）～（１－８）に示したものが好適なものとして挙げられる。下記（１－６）で表される酸二無水物（４，１０－ジオキサトリシクロ（６，３，１，０）ドデカン－３，５，９，１１－テトラオン）が特に好適である。なお、式番号と併記されるアルファベットは、それぞれの化合物の略称である。

実施形態１において用いられる垂直ジアミン物質の例としては、下記式（２－１）～（２－１３）に示した構造を有する物質等が好適である。また、これらの２種以上を用いる形態であり、特に、ジアミン１００ｍｏｌ％に対して、異なる構成単位が、１ｍｏｌ％以上で、複数導入されていてもよい。

また、例えば特開２００４－６７５８９号公報、特開２００８－２９９３１７号公報に記載のジアミンを適宜用いることが可能である。

実施形態１において用いられる光配向ジアミンとしては、光官能基（光反応基）を有するものであればよいが、下記式（３－１）～（３－５）に示した構造の図のシンナモイル基、シンナメート基、カルコン基、アゾ基、スチルベン基、クマリン基を有する物質などが好適である。なお、本明細書中、光官能基とは、本発明の技術分野において光反応を起こすことができる官能基といえるものであればよく、例えば、光架橋（２量化）、光異性化（シス－トランス反応）、光架橋と光異性化との両方を起こすことができるものであることが好適である。

実施形態１において用いられる光配向ジアミンは、特表２００９－５２０７０２号公報に記載のジアミン化合物を好適に用いることができる。また、下記化学式（４）で表される化合物であることが好ましい。中でも、シンナメート基を有する形態、及び／又は、１から５つのフッ素原子を有する形態が好ましい。下記化学式（４）中、Ｒ^１及びＲ^２は、同一又は異なって、炭素数１～１２のアルキル基を表し、Ａは、炭素数が５～１４の芳香族基を表し、該芳香族基が有する水素原子の一部又は全部がフッ素もしくは塩素原子に置換された形態であっても良く、Ｂは、炭素数１～１６のアルキル基を表し、Ｄは、炭素数１～４０を有するジアミン基を表し、Ｅは、芳香族基、酸素原子、硫黄原子、－ＮＲ^３－、又は、－ＣＲ^４Ｒ^５－を表し、Ｒ^３は、水素原子又は炭素数１～６のアルキル基であり、Ｒ^４及びＲ^５は、同一又は異なって、水素原子又は炭素原子１～２４のアルキル基であり、Ｘ及びＹは、同一又は異なって、水素、フッ素、塩素、シアノ基、又は、非置換若しくはフッ素で置換されている炭素数１～１５を有するアルキル基（好ましくは、炭素数１～１２を有するアルキル基）を表し、ｍ及びｎは、同一又は異なって、１～４の整数である。また、式（４）中、フッ素原子（Ｆ）は、炭素数２～３２を有するジアルキルアミノ基、炭素数１～６を有するアルキルオキシ基、ニトロ基、及び／又は、塩素で置換されていてもよい。更に、上記ｎは、１であることが特に好適である。言い換えれば、本発明における上記光配向ジアミンは、枝分かれしておらず、一本の主鎖から構成されるものが好適である。一本の主鎖から構成されるとは、本発明の技術分野において、一本の主鎖から実質的に構成されるといえるものであればよい。

上記光配向ジアミンの好適な具体例としては、例えば、以下の式（５）に示される化合物（４－（４，４，４－トリフルオロブトキシ）安息香酸４－｛２－［２－（２，４－ジアミノフェニル）エトキシカルボニル］－２－（Ｅ）－ビニル｝フェニルエステル）が挙げられる。

なお、上記した、光配向膜材料のポリマー化は従来の開示技術（特開２００７－２２４２７３号公報、特開２００７－２５６４８４号公報等）で合成可能である。

光官能基を有さないイミド、アミド等の誘導体の導入率（垂直ジアミン物質）を０ｍｏｌ％、４ｍｏｌ％、６ｍｏｌ％、１０ｍｏｌ％として、光配向ジアミンを統一して、光配向膜材料をポリマー化して、インクジェット印刷用の溶剤で、ワニスを調整した。プレチルト、Δチルト、ＶＨＲ、残留ＤＣ特性について、光官能基を有さないイミド、アミド等の誘導体の導入率依存を調べた。

基板へのインクジェット印刷のためのワニスの溶剤として、γ－ブチルラクトン（ＢＬ）、Ｎ－メチルピロリドン（ＮＭＰ）、ジエチングリコールジエチルエーテル（ＤＥＤＧ）、ジイソブチルケトン（ＤＩＢＫ）の混合溶媒が好適である。また、輪転機印刷では、ＢＬやＮＭＰとＢＣとの混合溶媒が好適である。

図２は、実施形態１に係る基板の焼成後の構成を示す概念断面図及びフォトポリマーの構成を示す概念図である。基板の焼成後の構成断面図に示されるように、本実施形態の光配向膜は、基板６から、変性処理材料（ベースポリマー）４及びフォトポリマー２の２層がこの順で積層している。このような形態においては、いわばベースポリマーを基体として形成される配向膜が、その液晶層側の表面及びその近傍部がフォトポリマーによって変性されているといえる。変性処理材料との表現は、フォトポリマーによって変性処理が施される基体となる材料ということを意味している。配向膜１００重量％において、ベースポリマーが０重量％であれば非変性ということになり、フォトポリマーの重量％が少なくなるにしたがって変性率が高くなる。配向膜における液晶分子の配向機能は、フォトポリマーによって発現されることになり、配向膜全体として、上述した液晶側に露出する配向膜の体積減少、新規化学物質の使用削減、配向膜の膜厚維持と残留ＤＣ低減とを実現といった機能を発揮することになる。なお、図２の概念断面図においては、ベースポリマーとフォトポリマーとの境界が明瞭に示されているが、実際の形態においては、境界が明瞭でなくてもよく、また傾斜的にフォトポリマーの割合が配向膜の液晶側から減少していくような形態であってもよい。すなわち、フォトポリマーとベースポリマーとが２層に分かれて配向膜が形成された形態が好ましい形態の１つであるが、液晶分子の配向機能を果たすことができるようにフォトポリマーが配向膜の液晶側表面に偏在していればよい。なお、垂直配向膜用のポリマー同士の変性処理において、フッ素非導入側鎖のポリマーと側鎖にフッ素を導入（側鎖末端置換）したポリマーであれば、基板側には非フッ素ポリマー、表面側にフッ素ポリマーが層分離することを確認した。したがって、上述のようにフッ素含有の光配向膜との層分離を発生させることができるフッ素非導入側鎖のポリマーの垂直配向膜でも、変性処理材料のベースポリマーとして使用できる。
図２のフォトポリマーの構成を示す概念図において、液晶層側表面部に形成された膜であるフォトポリマー２の好ましい形態としては、酸二無水物から形成された単量体単位２ａ、光配向ジアミンから形成された単量体単位２ｂ、非フッ素ジアミン（例えば、上記した垂直ジアミン）から形成された単量体単位２ｃを構成単位として有する。非フッ素ジアミンは、いわゆる液晶分子の垂直配向機能を有する垂直ジアミンであればよく、フッ素原子を有するものであってもよい。これによって光配向ジアミンの使用量を抑制することができ、コストを削減することができる。このような形態において、上記単量体単位の分布態様は、ランダム、ブロック、交互等のいずれであってもよいが、酸二無水物から形成された単量体単位２ａと光配向ジアミンから形成された単量体単位２ｂ又は非フッ素ジアミンから形成された単量体単位２ｃとが交互に存在する形態が好適である。ここで、非フッ素ジアミンから形成された単量体単位２ｃも偏り過ぎずにある程度疎らに重合体中に分布していることが好ましい。図２の概念図中、光配向ジアミンから形成された単量体単位２ｂの側鎖末端部にＦ（フッ素原子）が結合したように示されているが、そのようにＦが単量体単位の側鎖末端部に結合した形態が好ましいが、光照射によって形成される配向膜において光照射の方向に液晶分子を配向させる機能を果たす限り特に限定されるものではない。
上記フォトポリマーの共重合体の構成物質である非フッ素ジアミンは、プレチルトを垂直方向に立たせる役目を果たすものであり、電圧印加時の液晶分子の均一配向性を向上させ、プレチルトの電圧に対する変化のＡＣＭを抑えることができるものである。

本実施形態におけるフォトポリマーにおいて、垂直配向性ジアミンユニット（垂直ジアミンユニット）は任意成分（０ｍｏｌ％以上）であればよいが、光配向ジアミン使用量削減の観点からは、垂直ジアミンユニットを必須成分とすることが好ましい。例えば、第二構成単位である垂直ジアミンの導入比率が、該第一構成単位である光配向ジアミン及び第二構成単位である垂直ジアミンの合計を１００ｍｏｌ％とすると、４ｍｏｌ％を超え、１０ｍｏｌ％以下であるようにすることにより、後述するように、変性比率をより高く設定しながら、実用上、均一な表示品位、充分な信頼性を有し、優れた電気光学特性を持つことが可能となり、光配向膜として、望ましい重合体の構造組成を提案できる。より好ましくは、８ｍｏｌ％以下である。

（配向膜の作製方法）
以下に、本実施形態の配向膜の作製方法について説明する。
まず、第一構成単位及び第二構成単位の単量体成分と、酸二無水物とを従来公知の方法により共重合（コポリマー化）する。
次に、コポリマー化された重合体を基板にインクジェット塗布（印刷）するためのワニスを調整する。ワニスの溶剤としては、γ－ブチルラクトン（ＢＬ）、Ｎ－メチルピロリドン（ＮＭＰ）、ジエチレングリコールジエチルエーテル（ＤＥＤＧ）、ジイソブチルケトン（ＤＩＢＫ）（異性体混合物含む）等の溶媒を含有する混合溶媒が好適である。例えば、γ－ブチルラクトン３０重量％、Ｎ－メチルピロリドン２０重量％、ジエチルエーテルジブチルグリコール４０重量％、ジイソブチルケトン（異性体混合物含む）１０重量％を用いる形態が好ましい。

次に、ワニスを基板に塗布する。ワニスの塗布方法としては、スピンコート、フレキソ印刷、インクジェット等が好適である。
ワニスを印刷後、仮焼成用ホットプレートにて仮焼成を行い、続いて本焼成用ホットプレートにて本焼成を行う。なお、仮焼成及び本焼成における加熱温度及び加熱時間は適宜設定できる。また、本実施形態の配向膜の膜厚も適宜設定できる。

本実施形態の配向膜は、変性処理、２層化処理又はハイブリット化処理と呼ばれる方法により形成されてもよい。これまで、液晶表示装置の焼き付きの主な原因としては、残留ＤＣが考えられていた。残留ＤＣは、配向膜の膜厚（体積）が厚い（大きい）ほど、大きくなる。したがって、配向膜の膜厚（体積）が薄い（小さい）ほど残留ＤＣは小さくなる。それに対して、パネル製造の配向膜印刷工程での塗布欠陥を防止するためには、配向膜はある程度の膜厚、例えば６０ｎｍ以上を維持することは必要不可欠である。そこで、これを解決する手段としては、変性処理、２層化処理又はハイブリット化処理と呼ばれる方法がある。すなわち、垂直配向膜のポリマーと水平配向膜のポリマーとが、または、垂直配向膜であるフッ素導入ポリマーと水平配向膜である非フッ素導入ポリマーとが、一定の比率（例えば、３０：７０～５：９５。より好ましくは、２５：７５～１０：９０）で均一混合されたワニスを基板に塗布することにより、塗布直後又は配向膜塗布後の焼成過程において、ポリマー間で相分離が発生する。そして、この作用を利用することにより、基板側には水平配向膜が形成され、液晶層側には垂直配向膜が形成される。これにより、液晶層側に露出する配向膜の体積を少なくすることができ、残留ＤＣと残留ＤＣに起因する焼き付きを低減することができる。本実施形態においても、必要であれば、上記の処理をすることが可能である。これにより、残留ＤＣに起因する焼き付きと、ＡＣモードでの焼き付きとがともに低減された液晶表示装置を実現することができる。なお、信頼性の観点からは、上述した変性比率が７０重量％を超え、９０重量％以下となるようにすることが好適である。また、上限を９０重量％以下とすることにより、液晶層側表面の光配向膜を光配向膜として充分に機能させることができる。

実施形態１において用いられる変性処理用のジアミンの例としては、以下の式（６－１）～（６－６）に示した化合物が好適なものとして挙げられる。なお、式番号と併記されるアルファベットは、それぞれの化合物の略称である。

なお、変性処理用の酸二無水物の例としては、前記の酸二無水物の例が挙げられる。
更に、光配向膜材料が必要となる場合、光配向ジアミンを変えずに、共重合体の組成物の他のジアミンが異ならせることにより、類似材料特性、電気光学特性のフォトポリマーを作製することができ、それらをブレンドすることにより、必要材料の安定供給と使用が可能となる。

（本実施形態のフォトポリマー）
例えば、光配向ジアミンを４－（４，４，４－トリフルオロブトキシ）安息香酸４－｛２－［２－（２，４－ジアミノフェニル）エトキシカルボニル］－２－（Ｅ）－ビニル｝フェニルエステル、垂直配向性ジアミンには５α－コレスタン－３β－オール系ジアミン、酸二水物を、４，１０－ジオキサトリシクロ（６，３，１，０）ドデカン－３，５，９，１１－テトラオンとして、共重合体を公知の技術にて形成した。

（本実施形態のベースポリマー）
例えば、ジアミンをＭＢＤＡ、酸二無水物として、シクロヘキサンテトラカルボン酸二無水物として、重合体を公知の技術にて形成した。

また上記信頼性向上のために含有することができる化合物としては、例えば特開２００８－２９９３１７号公報に記載のエポキシ系化合物、特許第４４３４８６２号明細書に記載のエポキシ基含有化合物を適宜用いることが可能である。

（液晶セル作製工程）
該光配向膜のワニスを印刷後、仮焼成ホットプレート上で９０℃、１分（このときの該光配向膜厚は１００ｎｍ）、本焼成ホットプレート上で２００℃、６０分後、基板を室温まで冷却し、消光比１０：１のＰ偏光ＵＶ光を基板法線から４０度の方向から２０ｍＪ／ｃｍ^２照射した。一方の基板にはセル厚保持材、例えば、積水ファインケミカル社製ミクロパール（プラスチックビーズ）３．５μｍ径のものを所望の量（密度：１００μｍ^２あたり４～５個程度）を乾式散布しても良いし、セル厚保持材（固着ビーズ）を含有するインクを所望の位置にインクジェット印刷しても良いし、該光配向膜の形成前に感光性樹脂材料を用いて、所定の位置にフォトスペーサを形成しても良い。他の基板には、シール剤、例えば、三井化学社製のストラクトボンドＸＮ－２１Ｓや協立化学産業社製の光熱シール剤をスクリーン印刷、又は、ディスペンスする方法が好適である。液晶注入は、真空注入法、滴下注入法が好適である。真空注入法では、封止剤として、スリーボンド社製、積水ファインケミカル社製の光硬化性ボンドが好適である。

（基本動作－モノドメイン）
図３は、実施形態１におけるＵＶ光配向処理方向と液晶分子のプレチルト方向との関係を示す斜視模式図である。図４、５は、実施形態１の光配向メカニズムを示す図である。図６、７は、液晶配向ドメインがモノドメインの場合の光配向処理が上下基板で直行する場合（図６）と上下基板で反平行の場合（図７）を示すものである。すなわち、図６は、実施形態１の液晶表示装置がモノドメインを有する場合における、一画素（１ピクセル又は１サブピクセル）内の液晶ダイレクターの方向と一対の基板（上下基板）に対する光配向処理方向とを示す平面模式図である（ＶＡＴＮ）。図７は、実施形態１の液晶表示装置がモノドメインを有する場合における、一画素（１ピクセル又は１サブピクセル）内の液晶ダイレクターの方向と一対の基板（上下基板）に対する光配向処理方向とを示す平面模式図である（ＶＡＥＣＢ）。図８、９は、それぞれ、プロキシＵＶ露光法によるマスクアライメントによる分割光配向処理プロセスにおける基板及びフォトマスクの第一、第二の配置関係を示す断面模式図である。図１０は、液晶表示装置と１絵素の液晶分割パターンと光配向処理方向、７．５Ｖ電圧印加時の平均の液晶ダイレクター方向が明記されている。図３～１０を参照しながら、本発明の液晶表示装置の動作原理を説明する。

本発明の液晶表示装置は、一対のガラス基板の間に、誘電異方性が負の液晶分子からなる液晶層が挟持されている。一対のガラス基板の液晶層に接する側の面には、それぞれ透明電極が形成され、さらに、その上に垂直配向性の光配向膜層が形成されている。図３に示すように、入射面に平行に偏光したＵＶ光が基板法線方向から、例えば４０度傾けて、照射されると、そのＵＶ照射方向５に対して図３に示すような方向に液晶プレチルト角１を発生することができる。

図６に示すように、照射方向を上下基板で直行させて、上下基板の液晶プレチルトがほぼ同じで、カイラル材を含まない液晶材料を注入した場合、電圧印加時には液晶分子は上下基板間で９０度ねじれた構造になるが、ほとんど液晶分子は照射方向を二分する図６に示す向き（ＡＣ電圧印可時の平均の液晶ダイレクター方向１８）に配向する。また、図６中、実線矢印は、上基板に対する光照射方向（上基板１方向光配向処理方向）を示し、点線矢印は、下基板に対する光照射方向（下基板１方向光配向処理方向）を示す。

（光配向メカニズム）
例えば、シンナメート系の光配向側鎖での光反応においては、図４に示されるように、未照射配向膜１５においては、未反応側鎖１１から配向膜平面に対して略垂直方向に容易軸１３が形成されていたが、これに対して光を斜め照射すると、容易軸１１３が生じることになる。これは、電気ベクトルと平行な感光性側鎖が反応し、未反応側鎖１１１が残る、及び、再配向側鎖が発生する結果、その方向の配向規制力が失われるためであると考えられる。結果として、液晶を配向させるためのプレチルトは、偏光斜め照射の入射面内に平行にかつ、照射方向に相対するように液晶が傾くように発現する。

上述したように、未反応の光配向側鎖が、あらかじめ、基板法線方向を中心に分布しているとすれば、光軸方向へのチルトを説明できる。図５に、電気ベクトルＥと平行な感光性側鎖１０が反応し、未反応側鎖１２が残る、及び、再配向側鎖が発生する模式図と、これにより生じる構造の配向方位（すなわち、容易軸１４）、もともとの平均側鎖分布１６、及び、電気ベクトルＥの相関図を示す。また、偏光（入射面に平行な電気ベクトルＥを持つＰ波）は、液晶を配向させるための光配向側鎖を効率よく光反応させるためには、理想的には直線偏光が好ましいが、現実的には、照度ロスによる光照射時間が長くなるのを抑えるため、楕円偏光や部分偏光となる。プレチルト角発生量は、偏光の消光比が大きいほど、プレチルト絶対値（法線からの角度）はより小さくなり、すなわちより傾く。例えば、Ｐ波として、３０：１の消光比の偏光では、１０：１の消光比の偏光に比べ、０．２°程度低くなることが、検証実験にて判明している。

図７に示すように、照射方向が上下基板で反平行させて、上下基板の液晶プレチルトがほぼ同じで、カイラル材を含まない液晶材料を注入した場合、電圧印加時には液晶分子は上下基板間で、界面付近は液晶プレチルトが８８度程度のホモジニアスの構造になり、図７に示す向き（ＡＣ電圧印加時の平均の液晶ダイレクター方向１８′）に配向する。なお、図７中、実線矢印は、上基板に対する光照射方向（上基板１方向光配向処理方向）を示し、点線矢印は、下基板に対する光照射方向（下基板１方向光配向処理方向）を示す。

本基本動作では、ＶＡモードについて、詳細に述べたが、本技術は、水平配向タイプのＴＮ、ＩＰＳ、ＥＣＢにおいても、垂直配向官能基を導入していないジアミン、又は、側鎖部に、親水性又は水平配向官能基を導入したジアミンと水平配向タイプの光配向官能基を有するジアミンの共重合体（コポリマー）にも適応することで、ＡＣＭを抑制することが期待できる。つまり、上述のようにフッ素含有のポリマーで水平配向の光配向膜と層分離を発生させることができるフッ素非導入のポリマーの水平配向膜にも、適応が期待できる。

（分割配向）
図８、９は、アライメントマスク（フォトマスク２９）を用いたプロキシＵＶ露光の工程を説明する図である。液晶表示装置の１画素（１ピクセルまたはサブピクセル）幅を二分し、半分は一方向（光照射方向２７は、紙面から奥方向）に露光し、半分はフォトマスク遮光部２３を用いて遮光する（図８）。基板２２は、例えば、駆動素子基板、又は、カラーフィルタである。次のステップでは、フォトマスク遮光部２３を半ピッチずらして、露光済みのところを遮光して、遮光したところを図８とは逆方向（光照射方向３１は、紙面から手前方向）に露光する（図９）。したがって、液晶表示装置の１画素（１ピクセルまたはサブピクセル）幅を二分して、互いに逆方向に液晶プレチルトを持つ領域がストライプ状に存在することになる。なお、プロキシギャップ２１は、フォトマスク２９と光配向膜（垂直配向膜）２５との間のギャップである。また、露光方式については、基板固定でマスクずらしアライメント方式や、駆動素子基板、カラーフィルタ基板の照射方向は、それぞれ同一基板内で１８０°異なり、異種基板間では、９０°異なるので、照射方向を０°と１８０°のそれぞれ専用のマスクを備えた露光ユニット群を２種用意しておき、走査露光する方式でもよい。

それぞれ片方の基板は２分割の等ピッチで分割しておき、分割方向が互いに直行するように両基板を配置することによって、液晶分子の配向方向が４つの異なるＩ、ＩＩ、ＩＩＩ、ＩＶの４分割ドメインを形成する（図１０）。それぞれのドメイン境界は一方基板上の液晶配向方位が偏光板吸収軸と一致し、一方の基板上の液晶配向は液晶配向方位がほぼ基板に対して垂直となっているので、偏光板クロスニコルで電圧印加時は暗線となる。

なお、図１０中、点線矢印は、下基板（駆動表示素子（ＴＦＴ）基板）に対する光照射方向（駆動素子側ＵＶ配向処理方向）を示す。実線矢印は、上基板（カラーフィルタ基板）に対する光照射方向（カラーフィルタ基板側ＵＶ光配向処理方向）を示す。上下矢印４１５は、駆動表示素子側偏光板吸収軸方向を、左右矢印４１６は、カラーフィルタ側偏光板吸収軸方向を示す。

図１１は、実施形態１の液晶表示装置における１絵素の液晶分割パターンとＵＶ光照射方向、液晶配向方向を示す平面模式図である。図１２は、電圧印加時での図１１のＡ－Ｂ断面図を示し、液晶分子の配向断面図である。

本発明の液晶表示装置は、一対のガラス基板の間に、誘電異方性が負の液晶分子からなる液晶層が挟持されている。一対のガラス基板の液晶層に接する側の面には、それぞれ透明電極が形成され、さらに、その上に垂直配向層が形成されている。

それぞれ片方の基板は２分割の等ピッチで分割しておき、半ピッチずらして両基板を配置することによって、液晶分子の配向方向が４つの異なるドメインｉ、ｉｉ、ｉｉｉ、ｉｖの４分割ドメインを形成する（図１１）。

電圧無印加時には、液晶分子は、垂直配向層の配向規制力によって、基板に垂直な方向に配向している。電圧印加時には図１２に示すように、上下基板間で液晶分子はほぼ９０度ツイストしている４つのドメインで異なる４つの配向状態が存在することになる。電圧印加時の液晶セル厚み方向での平均の液晶ダイレクターは上下基板の直行する光配向処理方向間のほぼ４５度方向に配向すると考えられる。

なお、図１１中、点線矢印は、下基板（駆動表示素子（ＴＦＴ）基板）に対する光照射方向（駆動表示素子側２方向光配向処理方向）を示す。実線矢印は、上基板（カラーフィルタ基板）に対する光照射方向（カラーフィルタ側２方向光配向処理方向）を示す。上下矢印５１５は、駆動表示素子側偏光板吸収軸方向を、左右矢印５１６は、カラーフィルタ側偏光板吸収軸方向を示す。また、図１２中、点線は、ドメイン境界を示す。

また、必要であれば、ＰＢの固着のため、インク乾燥後に基板を所定の温度に加熱する。セル厚保持材形成後に、図３又は、図８、９のＵＶ配向処理を行う。

（階調ズレ評価によるプレチルト許容範囲解析）
液晶パネルは、ＣＲＴとのコンパチビリティ（Ｃｏｍｐａｔｉｂｉｌｉｔｙ：両立性、共用性）を持たせるため、ＣＲＴと同じような特性になるように補正を行っている。つまり、液晶パネルのガンマ特性は、γ＝２．２近くにしてあるのが周知のとおりである。液晶モジュール実機（駆動回路込み）の階調輝度特性はγ＝２．２±０．２の範囲にすることが映像表示上、要求されている。
新規の配向膜材料を開発する場合、配向膜材料に許容される階調輝度特性の範囲はγ＝２．２±０．１と設定したとき、許容される階調ズレ量は±４階調であり、要求されるプレチルト角の許容範囲を調べるため、プレチルトが８８°～８９°で異なる液晶セルの電圧透過率特性を階調透過率特性に変換し、階調ズレ量を評価した。その結果、当該許容範囲が８８．６°±０．３°であることが判明した。本プレチルトは、消光比１０：１のP偏光の照射装置を用いて発生させている。消光比が高いと、プレチルトの絶対値は小さくなるものの、プレチルトの±相対範囲は変動しないものと考えられる。

Ｉ．液晶セルの電圧ｖｓ透過強度の測定
図１３は、プレチルト許容範囲解析における、電圧に対する規格化透過率を示すグラフである。Ａ．Ｕ．は、Ａｒｂｉｔｒａｒｙ　Ｕｎｉｔ（任意の単位）を意味する。
（１）プレチルトの異なるそれぞれのセルに０～１０Ｖの電圧を印加し、各電圧値での透過光を測定した。電圧ｖｓ透過光強度をプロットした。
（２）透過光強度の規格化（透過率）
印加電圧が０．５Ｖの時の強度を０、７．５Ｖの時を１として規格化した（ＶＴカーブ）。

実験条件は、以下の通りである。
・ＬＣ（液晶材料名）：液晶Ａ
・ＰＩ（配向膜名）：光配向膜Ａ（第二構成単位の導入比率４ｍｏｌ％、かつ、変性比率７０重量％）
・照射条件数種
（プレチルト角変化のため、ＵＶ照射エネルギー量１０ｍＪ／ｃｍ^２～１００ｍＪ／ｃｍ^２の範囲で調節）
基準評価セル：
・プレチルト；８８．６°
・セル厚；３．４μｍ

ＩＩ．階調（０～２５５）ｖｓ透過率特性に変換
図１４は、各階調（グレイスケールレベル）に対する規格化透過率（ａ．ｕ．）を示すグラフである。
ＣＲＴの階調ｖｓ輝度特性になるように、液晶の表示特性（階調透過率特性）をγ＝２．２に補正する。
γ＝１ではなく、このγ＝２．２の補正により人間の目では階調透過率（輝度）特性が正比例の関係に視認される。
γ＝２．２の階調透過率カーブとは、透過率＝（階調）^２．２／２５５^２．２で表される。　
（３）基準評価セルの階調電圧の設定
０．５Ｖの透過率を０階調、７．５Ｖの透過率を２５５階調とし、基準に選定したセル（プレチルト；８８．６°、セル厚；３．４μｍ）のＶＴカーブの透過率データから、各階調に対応する階調電圧（Ｖ階調）を設定した（測定電圧２点補間で算出）。

（４）セルの階調透過率（Ｔ_階調）の算出
図１５は、各階調（グレイスケールレベル）に対する規格化透過率（ａ．ｕ．）を示すグラフである。図１６は、基準評価セルの各階調（グレイスケールレベル（ａ．ｕ．））に対する各階調（グレイスケールレベル（ａ．ｕ．））を示すグラフである。
基準の各階調電圧に対して、評価対象のセルのＶＴカーブデータより、各階調透過率（Ｔ_階調）を解析した（測定透過率の２点補間）。
（５）基準階調（γ＝２．２）での実階調値の算出
評価対象のセルの階調透過率カーブデータから、γ＝２．２の階調透過率カーブの各階調透過率と等しい実階調を計算した（２点補間）。

（６）階調ズレ評価
図１７は、基準評価セルのグレイスケールレベル（ａ．ｕ．）に対するグレイスケールレベル差（ａ．ｕ．）を示すグラフである。
１００階調以下で、γ＝２．２の基準階調と評価対象セルの実階調との最大ズレ（差）を計算した。

ＩＩＩ．階調ズレ許容値について
図１８は、グレイスケールレベル（ａ．ｕ．）に対する規格化透過率（ａ．ｕ．）を示すグラフである。γ＝２．２の階調透過率カーブの各階調透過率と等しい実階調を計算した（２点補間）。図１９は、グレイスケールレベル（ａ．ｕ．）に対するγ＝２．２での実グレイスケールレベル（ａ．ｕ．）を示すグラフである。図２０は、グレイスケールレベル（ａ．ｕ．）に対するグレイスケールレベル差（ａ．ｕ．）を示すグラフである。
セルギャップ変動の影響と駆動回路の制約から、新規配向膜材料のプレチルトの設計では、より視認性が高い１００階調以下で、最大±４階調以内のズレが許容値と設定された。したがって、プレチルトの許容値は８８．６°±０．３°と判明した。

（プレチルト角の望ましい範囲）
図２１は、プレチルト角／度（Ｐｒｅｔｉｌｔ　ａｎｇｌｅ／ｄｅｇｒｅｅ）に対する階調ズレ量を示すグラフである。図６に示される光配向処理がされた液晶表示装置を作製し、電圧無印加時のプレチルト角を評価し、プレチルト角が異なる液晶表示装置の電圧－輝度特性カーブを測定し、７．５Ｖ印加時を２５５階調、０．５Ｖ時を０階調として、それぞれの特性カーブを規格化して、プレチルト８８．６°の電圧－輝度特性をγ２．２カーブに設定した。１００階調以下で、γ２．２カーブからの最大階調ズレ量を解析して、それぞれのプレチルト角に対してプロットした。なお、プレチルト角度測定装置はシンテック社製のＯＰＴＩ－Ｐｒｏを使用した。液晶表示装置の階調輝度特性のズレ許容値を±４階調とすると、上述したように、プレチルト角の望ましい範囲は８８．６°±０．３°となる（ハッチングを施した四角のエリア）。なお、階調ズレ量を±２階調以内とすると、より望ましい範囲は８８．６°±０．１５°である。また、階調ズレ量を±１階調以内とすると、さらにより好ましい範囲は８８．６°±０．１°である。

（プレチルト評価）
図２２は、実施形態１における変性比率に対するプレチルト角／度を示すグラフである。図６に示される光配向処理がされた液晶表示装置を作製し、電圧無印加時のプレチルト角特性について、変性比率の依存、及び、共重合体の第二構成体の導入比率（０％～１０％）の依存を調べた。なお、プレチルト角度測定装置はシンテック社製のＯＰＴＩ－Ｐｒｏを使用した。

光学特性の観点から、望ましいプレチルト角の範囲を８８．６°±０．３°（より望ましくは、８８．６°±０．１５°）とすると、ハッチングの範囲が好ましい条件である。つまり、第二構成体の導入比率が０ｍｏｌ％のとき変性比率０～６３重量％、第二構成体の導入比率が４ｍｏｌ％のとき変性比率３０～９０重量％、第二構成体の導入比率が６ｍｏｌ％のとき変性比率６３～９０重量％、第二構成体の導入比率が８ｍｏｌ％のとき変性比率８３～９０重量％のそれぞれの条件であるとき、前記望ましいプレチルト角の範囲を達成することができる。また、上述した品位と信頼性の観点から、第二構成単位の導入比率が４ｍｏｌ％を超えることが好ましいことから、該変性比率が、第二構成単位の導入比率が４ｍｏｌ％を超え、６ｍｏｌ％以下のとき、６３～９０重量％であり、該第二構成単位の導入比率が６ｍｏｌ％を超え、８ｍｏｌ％以下のとき、８３～９０重量％の条件によっても、望ましいプレチルト角の範囲を達成することができる。上述した焼き付きを解決する変性比率の下限値が７０重量％を超えることが好ましいことも考え合わせると、該変性比率は、該第二構成単位の導入比率が４ｍｏｌ％を超え、６ｍｏｌ％以下のとき、７０重量％を超え、９０重量％以下であり、該第二構成単位の導入比率が６ｍｏｌ％を超え、８ｍｏｌ％以下のとき、８３～９０重量％である形態が特に好ましい形態の一つであるといえる。さらに、変性比率７０重量％かつ第二構成体の導入比率が４ｍｏｌ％の条件の８８．６°と同値を示す条件は、第二構成体の導入比率が６ｍｏｌ％で変性比率８５重量％である。

（ＡＣＭ評価（Δチルト評価））
図２３は、実施形態１における変性比率に対するΔチルトを示すグラフである。図６に示される光配向処理がされた液晶表示装置を作製し、Δチルト特性について、変性比率の依存、及び、共重合体の第二構成体の導入比率（０％～１０％）の依存を調べた。ＡＣＭはＡＣ電圧印加ストレス３０Ｈｚ、７．５Ｖを印加し、一定時間後にＡＣ電圧印加を０Ｖとし、プレチルト角度を測定し、再び、該ＡＣ電圧を印加して、一定時間後に、再び、ＡＣ電圧印加をＯＦＦし、プレチルト角度を測定について、累積ＡＣ電圧印加時間が０～４０時間まで、繰り返し実施した。さらに、初期（ＡＣ電圧印加時間が０時間）と３６～４０時間後でそれぞれ１時間ごとの値のプレチルト角度の差（Δチルト）の最近５点平均値を評価した。なお、Δチルト測定装置はシンテック社製のＯＰＴＩ－Ｐｒｏを使用した。

焼き付き特性の観点から、Δチルトの望ましい範囲を－０．０５°以上とすると、第二構成体の導入比率が４ｍｏｌ％のとき、変性比率は０～８５重量％まで、第二構成体の導入比率が６ｍｏｌ％～１０ｍｏｌ％のとき、変性比率は０～９０重量％まで、達成できる。

さらに、前記の望ましいプレチルト角の８８．６°±０．３°（より望ましくは、８８．６°±０．１５°）を達成する条件とをあわせて考慮すると、第二構成体の導入比率が４ｍｏｌ％のとき変性比率は３０～８５重量％、第二構成体の導入比率が６ｍｏｌ％のとき変性比率６３～９０重量％、第二構成体の導入比率が８ｍｏｌ％のとき変性比率８３～９０重量％の条件となる。

（ＶＨＲ評価）
図２４は、実施形態１における変性比率に対する電圧保持率（ＶＨＲ）／％を示すグラフである。図６に示される光配向処理がされた液晶表示装置を作製し、電圧保持率（ＶＨＲ）特性について、変性比率の依存、及び、共重合体の第二構成体の導入比率４ｍｏｌ％として、変性比率７０～８５重量％の依存を調べた。なお、評価装置は東陽テクニカ社製の液晶物性測定システムを使用した。パルス幅６０μｓｅｃ、フレーム周期１６．７ｍｓｅｃ、電圧印加５Ｖ及び１Ｖ、測定温度７０℃、面積比にて評価した。電圧保持率（ＶＨＲ）特性の共重合体の第二構成体の導入比率４ｍｏｌ％及び変性比率７０～８５重量％の依存はないことがわかった。

図２５は、実施形態１における変性比率及び第二構成体の導入比率に対する電圧保持率（ＶＨＲ）／％を示す棒グラフである。第二構成体の導入比率４ｍｏｌ％かつ変性比率７０重量％と第二構成体の導入比率６ｍｏｌ％かつ変性比率８５重量％の２つの光配向膜材料の条件につき、前記同様にＶＨＲを評価したところ、ほぼ同値であったので、依存性はなく、両者はほぼ同等であることがわかった。

（残留ＤＣ評価）
図２６は、実施形態１における変性比率に対する残留ＤＣ／Ｖを示すグラフである。図６に示される光配向処理がされた液晶表示装置を作製し、変性比率の依存、及び、共重合体の第二構成体の導入比率４ｍｏｌ％として、変性比率７０～８５重量％の依存を調べた。なお、評価手順は、ストレス条件：ＡＣ２．９Ｖ（３０Ｈｚ）＋ＤＣ２．０Ｖ、温度は４０℃及び７０℃とし、それぞれの温度で、２時間ストレス印加後のフリッカの消去電圧を測定。ストレス前後のオフセット電圧差を残留ＤＣとした。残留ＤＣ特性の共重合体の第二構成体の導入比率４ｍｏｌ％及び変性比率７０～８５重量％の条件で、ほぼ依存はないことがわかった。

図２７は、実施形態１における変性比率及び第二構成体の導入比率に対する残留ＤＣ／Ｖを示す棒グラフである。第二構成体の導入比率４ｍｏｌ％かつ変性比率７０重量％と第二構成体の導入比率６ｍｏｌ％かつ変性比率８５重量％の２つの光配向膜材料の条件につき、前記同様に残留ＤＣを評価したところ、測定誤差内のほぼ同等であった。

（チルト液晶依存性について）
図２８及び図２９は、配向膜により生じるプレチルト角の液晶依存性を示すグラフである。
また、用いた液晶Ａ～Ｄの物性の違い（応答特性の相対値）を下記表１に示し、配向膜への非フォトアミン導入比率（ｍｏｌ％）、変性比率（重量％）、及び、プレチルト角度の値を下記表２に示す。図２８の結果から、液晶のプレチルト角が、配向膜の種類にはほとんど依存しないことが明らかである。図２９の結果から、光配向膜組成を調整することで、プレチルト値を一定にすることができる。すなわち、上述した望ましいプレチルト角の範囲、Δチルトの範囲等は、配向膜及び液晶の種類に影響をほとんど受けないといえる。
しかしながら、上下基板間で９０度ツイストさせた液晶セルの電圧無印加時の状態で、本プレチルト評価を実施しており、前記のように、消光比１０：１のＰ偏光の照射装置を用いてプレチルトを発生させている。消光比が高いと、プレチルトの絶対値は小さくなるものの、プレチルトの±相対範囲は変動しないものと考えられる。

実施形態２
（信頼性試験によるＶＨＲ変化）
実施形態１における図６に示される光配向処理がされた液晶表示装置（ＶＡＴＮ）を作製し、電圧保持率（ＶＨＲ）特性について、信頼性試験時間の変化を調べた。なお、液晶表示装置の構成は、実施形態２において明記したもの以外は、実施形態１と同様である。図３０～図３２中、保存とは、液晶表示装置を室温暗室放置したことをいう。ＢＬ保存とは、ＣＣＦＬバックライト（２万ｃｄ／ｍ^２）上にて保存したことをいう。ＢＬ通電とは、ＣＣＦＬバックライト上にて、液晶表示装置にＡＣ電圧印加ストレス３０Ｈｚ、７．５Ｖを印加し通電したことをいう。６０℃通電とは、６０℃環境下、液晶表示装置にＡＣ電圧印加ストレス３０Ｈｚ、７．５Ｖを印加し通電したことをいう。前記これらの試験時には偏光フィルムは液晶表示装置には貼り付けていない。

図３０～図３２は、信頼性試験時間（ｈｒ）に対する電圧保持率（％）のグラフである。図３０は、共重合体の第二構成体の導入比率を６ｍｏｌ％、変性比率８５重量％の光配向膜について、図３１は、共重合体の第二構成体の導入比率６ｍｏｌ％、変性比率９０重量％の光配向膜について、図３２は、共重合体の第二構成体の導入比率４ｍｏｌ％、変性比率７０重量％の光配向膜について、それぞれ調べたものである。液晶としては、それぞれ液晶Ｂを使用した。なお、評価装置は東陽テクニカ社製の液晶物性測定システムを使用した。パルス幅６０μｓｅｃ、フレーム周期１６．７ｍｓｅｃ、電圧印加１Ｖ、測定温度７０℃、面積比にて評価した。配向膜材料の評価として電圧印加１Ｖは、ＶＨＲの劣化変化が大きくなりやすく、信頼性の優劣を判定するのに好適である。

電圧保持率（ＶＨＲ）特性の共重合体の第二構成体の導入比率６ｍｏｌ％及び変性比率８５重量％と９０重量％は、ほぼ同等のＶＨＲ劣化変化であり、共重合体の第二構成体の導入比率４ｍｏｌ％かつ変性比率７０重量％より少しＶＨＲ劣化変化が小さいものであった。

（６０℃環境下焼き付き評価試験）
ＴＦＴ（駆動素子基板）とＣＦ（カラーフィルター基板）で形成された１画素又はサブ画素において、例えば図１０の４分割ドメインを形成した液晶表示装置において、液晶駆動回路及びバックライト付き液晶モジュールの信頼性の評価として、６０℃環境下高温焼き付き評価試験を実施した。
背景の黒表示は０階調（Ｖ０）表示、ウインドウパターン表示部の白表示は２５５階調（Ｖ２５５）表示させている。図３３は、このときの、ウインドウパターン表示映像図である。信頼性が良くない場合の例としては、図３４にイメージを示すように、エッジ焼き付きが白表示部のエッジに発生している。なお、図３４は、実施形態２における中間調（Ｖ１６）表示にて焼き付き評価する映像図である。
６０℃環境下３，０００時間後に表示品を確認したところ、結果は下記表３のように、共重合体の第二構成体の導入比率６ｍｏｌ％として、変性比率８５重量％の光配向膜をＣＦ、ＴＦＴの両基板に形成したものは、共重合体の第二構成体の導入比率４ｍｏｌ％かつ変性比率７０重量％のＣＦ、ＴＦＴの両基板に形成したものより優れた信頼性特性を有することがわかった。また、ＣＦ基板とＴＦＴ基板とで異種光配向膜が形成されたものは、信頼性が不十分であることがわかった。

実施形態２に示した信頼性試験から、信頼性の観点からは例えば以下のことがいえる。すなわち、前記第二構成単位の導入比率が、４ｍｏｌ％を超えるものであることが好ましい。更に、上述した変性比率は、８５～９０重量％であることが特に好ましい。また、液晶表示パネル又は液晶表示装置は、一対の基板の液晶層側表面にそれぞれ導入比率及び変性比率が同じ光配向膜を有するものが好適であるといえる。導入比率及び変性比率が同じ光配向膜とは、本発明の技術分野において実質的に同じといえるものであればよい。また、原材料の種類及び基板面積に対する使用量、成膜工程等が同じであることが特に好適である。なお、下記表３中、○は、液晶表示装置として非常に良好であることを示し、△は、液晶表示装置として充分な基準に達していることを示し、×は、液晶表示装置として充分な基準に達していることを示す。○～△は、上記○と上記△との中間の評価である。また、「判定」の項目は、焼付き、シミ、ムラ発生、フリッカ発生を総合的に評価した結果を示す。

上述した実施形態における各形態は、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜組み合わされてもよい。

なお、本願は、２０１０年８月３０日に出願された日本国特許出願２０１０－１９２９５５号を基礎として、パリ条約ないし移行する国における法規に基づく優先権を主張するものである。該出願の内容は、その全体が本願中に参照として組み込まれている。

Claims

一対の基板間に液晶分子を含む液晶層が挟持された構成を有し、少なくとも一方の基板の液晶層側表面に光配向膜を有する液晶表示パネルであって、
該光配向膜は、液晶分子を配向制御する特性を光照射によって発現する第一構成単位を必須構成単位とする重合体を含む配向膜材料を用いて形成された膜に光照射による配向処理が施されたものであり、
該第一構成単位は、光架橋反応と光異性化反応の少なくとも一方の光化学反応により液晶分子を配向制御する特性を発現するものであり、
該重合体は、液晶分子を配向制御する特性を光照射によらず発現する第二構成単位の導入比率が、該第一構成単位及び第二構成単位の合計を１００ｍｏｌ％とすると、０ｍｏｌ％以上であり、
該光配向膜は、該配向膜材料を用いて形成された膜とそれ以外の材料の膜とによって構成され、光配向膜の液晶層側表面部が該配向膜材料を用いて形成された膜が必須となって構成されたものであり、該配向膜材料及び該それ以外の材料の固形分１００重量％に対する該それ以外の材料の固形分の割合を変性比率とすると、該変性比率が、第二構成単位の導入比率が０ｍｏｌ％以上、６ｍｏｌ％未満のとき、０～８５重量％であり、該導入比率が６ｍｏｌ％以上のとき、０～９０重量％である
ことを特徴とする液晶表示パネル。
前記第二構成単位の導入比率は、４ｍｏｌ％以上、１０ｍｏｌ％以下であることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示パネル。
前記変性比率は、７０重量％を超えることを特徴とする請求項１又は２に記載の液晶表示パネル。
前記光配向膜は、液晶層の平均プレチルト角を８８．６°±０．３°となるように液晶分子を配向制御するものであることを特徴とする請求項１～３のいずれかに記載の液晶表示パネル。
前記変性比率は、前記第二構成単位の導入比率が４ｍｏｌ％を超え、６ｍｏｌ％以下のとき、７０重量％を超え、９０重量％以下であり、第二構成単位の導入比率が６ｍｏｌ％を超え、８ｍｏｌ％以下のとき、８３～９０重量％である
ことを特徴とする請求項１～４のいずれかに記載の液晶表示パネル。
前記光配向膜は、液晶表示パネルに対する交流電圧の印加時間を０時間としたときと３６時間～４０時間の平均値としたときのプレチルト角の差が－０．０５°以上となるように液晶分子を配向制御するものであることを特徴とする請求項１～５のいずれかに記載の液晶表示パネル。
前記配向膜材料における重合体の第一構成単位は、光官能基を有する側鎖を持つことを特徴とする請求項１～６のいずれかに記載の液晶表示パネル。
前記配向膜材料における重合体の第二構成単位は、配向性官能基を有する側鎖を持つことを特徴とする請求項１～７のいずれかに記載の液晶表示パネル。
前記配向膜材料における重合体の必須構成単位は、配向制御方向が同方向であることを特徴とする請求項１～８のいずれかに記載の液晶表示パネル。
前記光配向膜は、配向膜面内における液晶分子を均一に配向制御することを特徴とする請求項１～９のいずれかに記載の液晶表示パネル。
前記光配向膜は、液晶分子を垂直配向制御する垂直配向膜であることを特徴とする請求項１～１０のいずれかに記載の液晶表示パネル。
前記配向膜材料における重合体の第二構成単位は、垂直配向性官能基を有する側鎖を持つことを特徴とする請求項１１に記載の液晶表示パネル。
前記配向膜材料における重合体の第一構成単位は、クマリン基、シンナメート基、カルコン基、アゾベンゼン基及びスチルベン基からなる群より選ばれる少なくとも一つの光官能基を有する側鎖を持つことを特徴とする請求項１１に記載の液晶表示パネル。
前記配向膜材料における重合体の第二構成単位は、ステロイド骨格を有する側鎖を持つことを特徴とする請求項１１に記載の液晶表示パネル。
前記配向膜材料における重合体の第二構成単位は、１，４－シクロヘキシレン及び１，４－フェニレンのいずれかから選ばれる３～４個の環が直接又は１，２－エチレンを介して直線状に結合された構造を有する側鎖を持つことを特徴とする請求項１１に記載の液晶表示パネル。
前記配向膜材料における重合体は、ポリアミック酸、ポリイミド、ポリアミド、及び、ポリシロキサンからなる群より選ばれる少なくとも一つの主鎖構造を有することを特徴とする請求項１１に記載の液晶表示パネル。
前記配向膜材料における重合体の必須構成単位は、ジアミンによって形成されるものであることを特徴とする請求項１１に記載の液晶表示パネル。
前記配向膜材料における重合体は、ジアミンと、酸二無水物及びジカルボン酸の少なくとも一方とを含む単量体成分の共重合体であることを特徴とする請求項１１に記載の液晶表示パネル。
前記配向膜材料における重合体は、第一構成単位の単量体成分及び第二構成単位の単量体成分の合計量１００ｍｏｌ％に対する第二構成単位の単量体成分が０ｍｏｌ％以上、１０ｍｏｌ％以下であることを特徴とする請求項１～１８のいずれかに記載の液晶表示パネル。
前記液晶表示パネルは、一方の基板の液晶層側にマトリクス状に配置された画素電極と、他方の基板の液晶層側に配置された共通電極とを備えるマトリクス状に配置された画素を有し、
該画素は、隣接して配置される２以上のドメインを有することを特徴とする請求項１～１９のいずれかに記載の液晶表示パネル。
一対の基板間に液晶分子を含む液晶層が挟持された構成を有し、少なくとも一方の基板の液晶層側表面に光配向膜を有する液晶表示パネルであって、
該光配向膜は、光官能基に由来する構造を有する第三構成単位を必須構成単位とする重合体を含む配向膜材料を用いて形成されたものであり、
該重合体は、光官能基及び光官能基に由来する構造を有さず、配向性官能基を有する第四構成単位の導入比率が、該第三構成単位及び第四構成単位の合計を１００ｍｏｌ％とすると、０ｍｏｌ％以上であり、
該光配向膜は、該配向膜材料を用いて形成された膜とそれ以外の材料の膜とによって構成され、光配向膜の液晶層側表面部が該配向膜材料を用いて形成された膜が必須となって構成されたものであり、該配向膜材料及び該それ以外の材料の固形分１００重量％に対する該それ以外の材料の固形分の割合を変性比率とすると、該変性比率が、第四構成単位の導入比率が０ｍｏｌ％以上、６ｍｏｌ％未満のとき、０～８５重量％であり、該導入比率が６ｍｏｌ％以上のとき、０～９０重量％である
ことを特徴とする液晶表示パネル。
前記光配向膜は、基板層側を構成する重合体が水平配向膜の重合体であり、液晶層側を構成する重合体が垂直配向膜の重合体である
ことを特徴とする請求項１～２１のいずれかに記載の液晶表示パネル。
前記第二構成単位の導入比率は、４ｍｏｌ％を超えるものである
ことを特徴とする請求項１～２０のいずれかに記載の液晶表示パネル。
前記液晶表示パネルは、一対の基板の液晶層側表面にそれぞれ導入比率及び変性比率が同じ光配向膜を有する
ことを特徴とする請求項１～２３のいずれかに記載の液晶表示パネル。
請求項１～２４のいずれかに記載の液晶表示パネルを備えることを特徴とする液晶表示装置。
請求項１～２４のいずれかに記載の液晶表示パネルに設けられた光配向膜を形成するための配向膜材料に含まれる第一構成単位を必須構成単位とする重合体、又は、第三構成単位を必須構成単位とする重合体を含むことを特徴とする配向膜材料用重合体。