JP2001027759A

JP2001027759A - 液晶表示装置

Info

Publication number: JP2001027759A
Application number: JP19931899A
Authority: JP
Inventors: Shingo Kataoka; 真吾片岡; Arihiro Takeda; 有広武田
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1999-07-13
Filing date: 1999-07-13
Publication date: 2001-01-30

Abstract

(57)【要約】【課題】垂直配向型の液晶材料を用いた場合であって
もＴＦＴ駆動を行うことができる液晶表示装置を提供す
る。【解決手段】第１の電極２６が形成された第１の基板
１０と、第２の電極４８が形成された第２の基板４０
と、第１の基板及び／又は第２の基板に形成された配向
制御手段２８、５０と、第１の基板及び／又は第２の基
板に形成された配向膜３０、５２と、第１の基板と第２
の基板との間に封入された負の誘電率異方性を有する液
晶６０とを有する液晶表示装置において、配向膜は、脂
環族を含む酸無水物と、液晶分子を垂直配向する成分を
側鎖に有する第１のジアミンと、第１のジアミンより高
い誘電率を有する第２のジアミンとを含むポリアミック
酸である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液晶表示装置に係
り、特に垂直配向型の液晶材料を用いた液晶表示装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、アクティブマトリクスを用い
た液晶表示装置（ＬＣＤ：Liquid Crystal Display）と
しては、正の誘電率異方性をもつ液晶分子を基板面に水
平に、且つ、対向する基板間で９０°ツイストするよう
に配向させた、ＴＮ（TwistedNematic）モードの液晶表
示装置が広く用いられている。しかしながら、ＴＮモー
ドの液晶表示装置は視覚特性が悪いという問題を有して
おり、視覚特性を改善すべく種々の検討が行われてい
る。

【０００３】近時では、ＴＮモードに替わる方式とし
て、負の誘電率異方性を有する液晶材料を垂直配向さ
せ、且つ、基板表面に設けた突起やスリットにより電圧
印加時の液晶分子の傾斜方向を規制するＭＶＡ（Multi-
domain Vertical Alignment）方式の液晶表示装置が提
案されている。

【０００４】提案されているＭＶＡ方式の液晶表示装置
を図２１及び図２２を用いて説明する。図２１は、提案
されているＭＶＡ方式の液晶表示装置を示す概念図であ
る。図２２は、提案されているＭＶＡ方式の液晶表示装
置の液晶分子の配向方向を示す概念図である。

【０００５】ＭＶＡ方式の液晶表示装置では、２枚のガ
ラス基板の間に垂直配向型の液晶材料が封入されてい
る。一方のガラス基板側には、ＴＦＴ（図示せず）に接
続された画素電極１２６が形成されており、他方のガラ
ス基板側には、対向電極１４８が形成されている。そし
て、画素電極１２６上、対向電極１４８上には、それぞ
れ突起１２８、１５０が形成されている。

【０００６】ＴＦＴがＯＦＦ状態の場合には、図２１
（ａ）に示すように、液晶分子１６２はガラス基板と垂
直な方向に配向されている。

【０００７】そして、ＴＦＴをＯＮ状態にした場合に
は、液晶に電界が加わり、突起の形成状態によって液晶
分子の傾斜方向が規制される。これにより、液晶分子
が、図２１（ｂ）に示すように、一画素内において複数
の方向に配向する。例えば、図２２のように突起１２
８、１５０が形成されている場合には、液晶分子はＡ、
Ｂ、Ｃ、及びＤの方向にそれぞれ配向する。このよう
に、ＭＶＡ方式の液晶表示装置では、ＴＦＴをＯＮ状態
にした際に液晶分子が複数の方向に配向されるので、良
好な視覚特性を得ることができる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ＭＶＡ
方式の液晶表示装置には、従来のＴＮモードの液晶表示
装置に用いられていた液晶材料とは全く異なる垂直配向
型の液晶材料が用いられており、このような液晶材料を
用いてＴＦＴ駆動を可能とし得るような良質な垂直配向
膜は未だ実現されていなかった。このため、信頼性の高
いＭＶＡ方式の液晶表示装置を提供することは、困難で
あった。

【０００９】本発明の目的は、垂直配向型の液晶材料を
用いた場合であってもＴＦＴ駆動を行うことができる液
晶表示装置を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的は、第１の電極
が形成された第１の基板と、前記第１の電極に対向する
第２の電極が形成された第２の基板と、前記第１の基板
及び／又は前記第２の基板に形成された配向制御手段
と、前記第１の基板及び／又は前記第２の基板に形成さ
れた配向膜と、前記第１の基板と前記第２の基板との間
に封入された負の誘電率異方性を有する液晶とを有する
液晶表示装置において、前記配向膜は、脂環族を含む酸
無水物と、液晶分子を垂直配向する成分を側鎖に有する
第１のジアミンと、前記第１のジアミンより高い誘電率
を有する第２のジアミンとを含むポリアミック酸である
ことを特徴とする液晶表示装置により達成される。これ
により、良質な配向膜を形成することができるので、信
頼性が高く、輝度の高いＭＶＡ方式の液晶表示装置を提
供することができる。

【００１１】また、上記の液晶表示装置において、前記
酸無水物は、脂環族のみから成ることが望ましい。

【００１２】また、上記の液晶表示装置において、前記
配向膜は、カルボン酸基と熱架橋反応する有機化合物を
含むことが望ましい。

【００１３】また、上記の液晶表示装置において、前記
配向膜は、前記第１のジアミンを約１０％〜３０％含む
ことが望ましい。

【００１４】また、上記の液晶表示装置において、前記
配向制御手段は、突起及び／又はスリットの組み合わせ
であることが望ましい。

【００１５】また、上記の液晶表示装置において、前記
配向制御手段は、前記第１の基板に形成された突起であ
る第１の配向制御手段と、前記第２の基板に形成された
突起である第２の配向制御手段とから成り、前記第１の
配向制御手段及び前記第２の配向制御手段の高さは、約
１〜１．５μｍであり、前記第１の配向制御手段及び前
記配向制御手段の幅は、約５〜１０μｍであり、前記第
１の配向制御手段と前記第２の配向制御手段との間隙
は、約１０〜３０μｍであることが望ましい。

【００１６】また、上記の液晶表示装置において、前記
配向制御手段は、前記第１の電極に形成されたスリット
である第１の配向制御手段と、前記第２の電極に形成さ
れたスリットである第２の配向制御手段とから成り、前
記第１の配向制御手段及び前記第２の配向制御手段の幅
は、約１０〜２０μｍであり、前記第１の配向制御手段
と前記第２の配向制御手段との間隙は、約１０〜３０μ
ｍであることが望ましい。

【００１７】また、上記の液晶表示装置において、前記
配向制御手段は、前記第１の電極上に形成された突起で
ある第１の配向制御手段と、前記第２の電極に形成され
たスリットである第２の配向制御手段とから成り、前記
第１の配向制御手段の高さは、約１〜１．５μｍであ
り、前記第１の配向制御手段の幅は、約５〜１０μｍで
あり、前記第２の配向制御手段の幅は、約１０〜２０μ
ｍであり、前記第１の配向制御手段と前記第２の配向制
御手段との間隙は、約１０〜３０μｍであることが望ま
しい。

【００１８】また、上記の液晶表示装置において、前記
配向制御手段は、前記第１の基板に形成された第１の配
向制御手段と、前記第２の基板に形成された第２の配向
制御手段とから成り、前記第１の配向制御手段と前記第
２の配向制御手段との間隙は、約２０〜３０μｍであ
り、前記配向膜に前記第１のジアミンが約３０％含まれ
ていることが望ましい。

【００１９】また、上記の液晶表示装置において、前記
配向制御手段は、前記第１の基板に形成された第１の配
向制御手段と、前記第２の基板に形成された第２の配向
制御手段とから成り、前記第１の配向制御手段と前記第
２の配向制御手段との間隙は、約１０〜２０μｍであ
り、前記配向膜に前記第１のジアミンが約１０％含まれ
ていることが望ましい。

【００２０】また、上記の液晶表示装置において、前記
配向制御手段は、前記第１の基板及び／又は前記第２の
基板に形成された突起を有し、前記突起の高さは、約
０．５〜１μｍであり、前記配向膜に前記第１のジアミ
ンが約３０％含まれていることが望ましい。

【００２１】また、上記の液晶表示装置において、前記
配向制御手段は、前記第１の基板及び／又は前記第２の
基板に形成された突起を有し、前記突起の高さは、約
１．５μｍ以上であり、前記配向膜に前記第１のジアミ
ンが約３０％含まれていることが望ましい。

【００２２】

【発明の実施の形態】はじめに、ＭＶＡ方式の液晶表示
装置について図１及び図２を用いて説明する。図１は、
ＭＶＡ方式の液晶表示装置を示す平面図である。図２
は、図１のＡ−Ａ′線断面図である。なお、本発明は、
図１に示すようなＭＶＡ方式の液晶表示装置のみなら
ず、垂直配向型の液晶材料を用いた液晶表示装置に広く
適用することができる。

【００２３】図１及び図２に示すように、ガラス基板１
０上には、補助容量を形成するためのＣＳ電極（補助容
量電極）１２と、ＴＦＴのゲート電極を含むゲートバス
ライン１４とが形成されている。ＣＳ電極１２及びゲー
トバスライン１４が形成されたガラス基板１０上には、
ゲート絶縁膜１６が形成されている。ゲート絶縁膜１６
上には、ＴＦＴのチャネル領域を構成する活性層１８が
形成されている。活性層１８が形成されたゲート絶縁膜
１６上には、活性層１８の一方の側に接続されたソース
電極２０と、活性層１８の他方の側に接続されたドレイ
ン電極を含むドレインバスライン２２とが形成されてい
る。

【００２４】ソース電極２０及びドレインバスライン２
２が形成されたゲート絶縁膜１６上には、絶縁膜２４が
形成されている。絶縁膜２４上には、ソース電極２０に
接続された画素電極２６が形成されている。絶縁膜２４
及び画素電極２６上には、ジグザグ状に屈曲して設けら
れた光透過性の材料より成る突起２８が形成されてい
る。画素電極２６、突起２８が形成された絶縁膜２４上
には、液晶分子を垂直方向に配向する配向膜３０が形成
されている。なお、突起２８の代わりに画素電極２６に
スリットを形成することにより、液晶分子の配向方向を
制御してもよい。

【００２５】一方、ガラス基板４０上には、ブラックマ
トリクス層４２が形成されている。ブラックマトリクス
層４２が形成されたガラス基板４０上には、カラーフィ
ルタを形成する着色（ＣＦ）樹脂層４６が形成されてい
る。着色樹脂層４６上には、対向電極４８が形成されて
いる。対向電極４８上には、ガラス基板１０上に形成さ
れた突起２８に対して半ピッチずらしてジグザグ状に屈
曲して設けられた光透過性の材料よりなる突起５０が形
成されている。突起５０が形成された対向電極４８上に
は、液晶分子を垂直方向に配向する配向膜３０が形成さ
れている。なお、突起５０の代わりに、対向電極４８に
スリットを形成することにより、液晶分子の配向方向を
制御してもよい。

【００２６】このように構成されたガラス基板（ＴＦＴ
基板）１０及びガラス基板（ＣＦ基板）４０は、配向膜
３０、５２が互いに向かい合うように対向して配置さ
れ、これら基板の間には負の誘電率異方性を有するネガ
型の液晶材料６０が封止される。なお、ガラス基板１
０、４０間には、基板１０、４０を所定の距離で離間す
るためのスペーサ（図示せず）が挟み込まれ、これによ
りセルの厚さが設定される。こうして、ＭＶＡ方式の液
晶表示装置が構成されている。

【００２７】次に、本発明の一実施形態による液晶表示
装置について説明する。

【００２８】本実施形態による液晶表示装置は、良質な
垂直配向膜を用いることによりＴＦＴ駆動を可能とする
点に主な特徴の一つがある。

【００２９】従来は、良質な垂直配向膜が提案されてい
なかったため、垂直配向型の液晶材料を用いてＴＦＴ駆
動を行うことは困難であり、このため、信頼性の高いＭ
ＶＡ方式の液晶表示装置を提供することが困難であっ
た。本願発明者らは、信頼性の高いＭＶＡ方式の液晶表
示装置を提供すべく鋭意検討した結果、以下のような配
向膜材料を用いれば良質な配向膜を形成しうることに想
到した。

【００３０】本願発明者らは、良質な垂直配向膜を形成
するためには、酸無水物として脂環族を有するポリアミ
ック酸を配向膜材料に用いることが重要であることに想
到した。

【００３１】即ち、酸無水物としては、芳香族が広く用
いられているが、芳香族は、電子の偏りがあり、酸化還
元反応が起こりやすく、合成時の精製純度の影響を受け
やすい。従って、酸無水物として芳香族のみを用いた場
合には、良質な配向膜を形成することができず、電気的
特性を向上することは困難である。

【００３２】そこで、本実施形態では、液晶表示装置の
電気的特性を向上すべく、配向膜材料に、酸無水物とし
て脂環族を導入する。なお、酸無水物として、脂環族の
みを用いてもよいし、脂環族と芳香族とを用いてもよ
い。

【００３３】更に、本願発明者らは、配向膜材料に含ま
れるジアミンとして、側鎖にアルキル鎖を有するジアミ
ンと、アルキル鎖を有しない高誘電率のジアミンとを用
いることが重要であることに想到した。

【００３４】アルキル鎖は液晶分子の配向に大きく寄与
する成分である。しかし、アルキル鎖を主鎖に有するジ
アミンは、表面張力の低下に寄与しえず、液晶を垂直配
向することができない。従って、液晶分子を垂直配向す
るためには、アルキル鎖を側鎖に有するジアミン、即ち
側鎖型ジアミンを用いることが必要と考えられる。

【００３５】しかし、側鎖型ジアミンは、誘電率の極め
て低いジアミンである。このため、側鎖型ジアミンを配
向膜材料に導入した場合には、液晶材料の誘電率と配向
膜の誘電率との差が大きくなり、これに伴い、液晶表示
装置の残留ＤＣ値が大きくなってしまう。液晶表示装置
の残留ＤＣ値が大きくなると、液晶表示装置に焼き付き
が生じやすくなってしまう。

【００３６】そこで、本実施形態では、側鎖型ジアミン
の他に、アルキル鎖を有しない高誘電率のジアミンを用
いる。これにより、液晶材料の誘電率と配向膜の誘電率
との差を小さくすることができるので、液晶表示装置の
電気的特性を向上することができる。

【００３７】また、ＭＶＡ方式の液晶表示装置では、突
起やスリットの配置条件によって、液晶分子に対する配
向規制力が異なる。即ち、突起やスリットの配置条件に
よって、液晶に電圧を印加した際の液晶分子の傾斜方向
や液晶分子の傾斜の伝播力が異なる。液晶表示装置の輝
度を向上するためには、突起やスリットの配向規制力に
応じて、配向膜の垂直配向性を適宜設定することが望ま
しい。従って、アルキル鎖を有しない高誘電率のジアミ
ンを配向膜材料に導入することは、配向膜の垂直配向性
を適切な値に設定する上でも重要である。

【００３８】また、上記のような材料を用いる場合に
は、配向膜材料をポリイミドの状態で作製するのは困難
である。即ち、基板上に配向膜を塗布するためには、溶
媒中に配向膜材料を溶かす必要があるが、配向膜材料を
ポリイミドの状態で作製した場合には、配向膜材料の成
分や組み合わせ比率等に制約が生じる。また、ポリイミ
ドは、画面の焼き付きが生じやすく、濡れ性も良好でな
いという欠点がある。また、突起やスリットが形成され
たＭＶＡ方式の液晶表示装置では、ポリイミドを均一に
塗布するのは困難である。

【００３９】そこで、本実施形態では、ポリアミック酸
の材料系を配向膜材料として用いる。これにより、配向
膜材料の成分や組み合わせ比率等の制約を緩和すること
ができ、画面の焼き付きを抑制することができ、濡れ性
も改善することができる。また、ポリアミック酸の材料
系を配向膜材料として用いることにより、はじきを改善
することができ、均一に配向膜を塗布することができ
る。

【００４０】しかし、ポリアミック酸の材料系には、カ
ルボン酸基が含まれているため、電気的特性の劣化が生
じやすい。

【００４１】そこで、本実施形態では、カルボン酸と反
応する熱硬化性有機化合物を配向膜材料に添加する。カ
ルボン酸と反応する熱硬化性有機化合物を配向膜材料に
添加すれば、熱硬化性有機化合物がカルボン酸と反応す
るので電気的特性の劣化を抑制することができ、また、
配向膜の強度も向上することができる。

【００４２】また、配向膜材料に含まれるポリマの分子
量は、必ずしも同じ大きさというわけではなく、配向膜
材料中には分子量の小さいポリマも含まれている。分子
量の小さいポリマは、液晶材料中に溶け出しやすく、液
晶表示装置の電気的特性を劣化する要因となる。

【００４３】そこで、本実施形態では、分子量の大きい
ポリマより成る配向膜材料を用いる。分子量の大きいポ
リマより成る配向膜材料を用いれば、液晶材料中に溶け
だしてしまうような分子量の小さいポリマを相対的に少
なく抑えることができる。

【００４４】また、ＭＶＡ方式の液晶表示装置では、突
起やスリットの形状と電界分布とを適宜設定することに
より、所望の方向に液晶分子が配向し、これによりスイ
ッチングを行う。このため、突起の高さ、突起やスリッ
トの幅、突起やスリットの間隙などのパラメータによ
り、電圧印加時の液晶分子に与える配向規制力が異なる
こととなる。

【００４５】例えば、突起やスリットの配向規制力が弱
く、配向膜の垂直配向規制力も弱い場合には、電圧印加
時に液晶分子の配向方向が乱れやすく、このため、輝度
の低下が生じやすい。従って、突起やスリットの配向規
制力が弱い場合には、配向膜の垂直配向規制力を強くす
ることが望ましい。

【００４６】一方、突起やスリットの配向規制力が強
く、配向膜の垂直配向規制力も強い場合には、電圧を印
加しても液晶分子が傾斜しにくく、このため、輝度の低
下が生じやすい。従って、突起やスリットの配向規制力
が強い場合には、配向膜の垂直配向規制力を弱くする必
要がある。

【００４７】そこで、本実施形態では、突起の高さ、突
起やスリットの幅、突起やスリットの間隙などのパラメ
ータに応じて配向膜の垂直配向規制力を最適化し、良好
な表示特性を有する液晶表示装置を提供する。

【００４８】このように、本実施形態によれば、良質な
垂直配向膜を用い、しかも、突起の高さ、突起やスリッ
トの幅、突起やスリットの間隙などのパラメータに応じ
て垂直配向規制力を最適化するので、信頼性が高く、輝
度の高いＭＶＡ方式の液晶表示装置を提供することがで
きる。

【００４９】［変形実施形態］本発明は上記実施形態に
限らず種々の変形が可能である。

【００５０】例えば、上記実施形態では、各々の基板に
突起が形成された液晶表示装置を例に説明したが、一方
の基板に突起を形成し、他方の基板の電極にスリットを
形成してもよい。これにより、簡便な製造工程で液晶表
示装置を製造することが可能となる。

【００５１】また、上記実施形態では、ＭＶＡ方式の液
晶表示装置を例に説明したが、ＭＶＡ方式の液晶表示装
置のみならず、垂直配向性の液晶材料を用いたあらゆる
液晶表示装置に適用することができる。

【００５２】

【実施例】［実施例１］各々の基板に突起が形成され
た、２分割のＭＶＡセルを作製した。

【００５３】突起の材料としては、シプレイ株式会社製
のレジストＬＣ−２００を用い、液晶材料としては、メ
ルク社製の液晶材料ＭＪ−９５７８５を用いた。ＭＶＡ
評価セルの厚さは、３．５μｍとした。

【００５４】配向膜材料として、芳香族及び脂環族から
成る酸無水物と、側鎖型ジアミンのモノマとを含むポリ
アミック酸材料を用いた。

【００５５】酸無水物における脂環族の導入割合を変化
させ、ＭＶＡセルの電気的特性を測定した。

【００５６】酸無水物として用いる芳香族としては、

【００５７】

【化１】

【００５８】で表される芳香族を用いた。

【００５９】また、酸無水物として用いる脂環族として
は、

【００６０】

【化２】

【００６１】で表される脂環族を用いた。

【００６２】側鎖型ジアミンとしては、

【００６３】

【化３】

【００６４】（式中、Ｒ¹はアルキル基である）で表さ
れる側鎖型ジアミンを用いた。

【００６５】なお、側鎖型ジアミンの具体例としては、
例えば、

【００６６】

【化４】

【００６７】で表される側鎖型ジアミンや、

【００６８】

【化５】

【００６９】で表される側鎖型ジアミンや、

【００７０】

【化６】

【００７１】で表される側鎖型ジアミンや、

【００７２】

【化７】

【００７３】で表される側鎖型ジアミンがある。

【００７４】ＭＶＡセルの電気的特性の測定結果を図３
及び図４に示す。図３は、酸無水物における脂環族の導
入割合と電圧保持率との関係を示すグラフである。横軸
は、酸無水物における脂環族の導入割合を示しており、
縦軸は、ＭＶＡセルの電圧保持率を示している。なお、
電圧保持率の測定条件は周囲温度７０℃とした。図４
は、酸無水物における脂環族の導入割合と液晶中のイオ
ン密度との関係を示すグラフである。横軸は、酸無水物
における脂環族の導入割合を示しており、縦軸は、液晶
中のイオン密度を示している。なお、イオン密度の測定
条件は周囲温度５０℃とした。

【００７５】図３に示すように、電圧保持率は、酸無水
物における脂環族の導入割合が多くなるに伴って向上し
た。特に、酸無水物における脂環族の導入割合が０〜５
０％の範囲では、脂環族の導入割合の増加に対する電圧
保持率の向上は顕著であった。

【００７６】また、図４に示すように、イオン密度は、
酸無水物における脂環族の導入割合が増加するに伴って
低下した。特に、酸無水物における脂環族の導入割合が
０〜５０％の範囲では、脂環族の増加に対するイオン密
度の低下は顕著であった。なお、上記と異なる分子構造
の脂環族を導入した場合にも、同様の傾向がみられた。

【００７７】［比較例１］日産化学株式会社製のポリイ
ミド材料ＲＮ−７８３より成る配向膜を用いて、ＭＶＡ
セルを作製した。

【００７８】このＭＶＡセルについて、電気的特性を測
定した。表１は、ＭＶＡセルの電気的特性の測定結果を
示す表である。電圧保持率とイオン密度の測定条件は、
実施例１と同様とした。残留ＤＣ値の測定条件は周囲温
度６０℃とした。なお、残留ＤＣ値は、フリッカ消去法
を用いて測定し、３ＶのＤＣ電圧を印加してから１０分
後の電圧を測定した。

【００７９】

【表１】

【００８０】表１に示すように、電圧保持率は９５．７
％と低く、液晶中のイオン密度は３００ｐＣ／ｃｍ²と
高く、残留ＤＣ値も２．８５Ｖと高かった。

【００８１】［比較例２乃至４］比較例１と材料が異な
るＭＶＡセルを作製した。

【００８２】配向膜材料として、芳香族よりなる酸無水
物と側鎖型ジアミンのモノマとを含むポリアミック酸材
料を用いた。比較例２乃至４は、実施例１で示した側鎖
型ジアミンの置換基を適宜置換したものである。

【００８３】このようなＭＶＡセルについて、電気的特
性を測定した。ＭＶＡセルの電気的特性の測定結果を表
１に示す。

【００８４】比較例２乃至４のいずれも、電圧保持率は
低く、液晶中のイオン密度は高かった。

【００８５】［比較例５］比較例１と材料が異なる配向
膜を用いて、ＭＶＡセルを作製した。

【００８６】配向膜材料として、芳香族及び脂環族から
成る酸無水物と側鎖型ジアミンのモノマとを含むポリア
ミック酸材料を用いた。

【００８７】酸無水物における脂環族の導入割合を変化
させ、ＭＶＡセルの電気的特性を測定した。

【００８８】酸無水物として用いる芳香族としては、

【００８９】

【化８】

【００９０】で表される芳香族を用いた。この芳香族
は、ベンゼン環を２つ有している点で、実施例１で用い
た芳香族と異なっている。

【００９１】ＭＶＡセルの電気的特性の測定結果を図３
及び図４に示す。電圧保持率の測定条件は実施例１と同
様に周囲温度７０℃とし、イオン密度の測定条件も実施
例１と同様に周囲温度５０℃とした。

【００９２】図３及び図４に示すように、いずれの場合
も実施例１より電気的特性が劣り、特に酸無水物におけ
る脂環族の導入割合が少ない場合には、実施例１と比べ
て電気的特性が顕著に劣っていた。なお、実施例１で示
した脂環族と異なる分子構造の脂環族を導入した場合に
も、同様の傾向がみられた。

【００９３】［実施例２］実施例１と同様に、ＭＶＡセ
ルを作製した。

【００９４】配向膜材料として、芳香族及び脂環族から
成る酸無水物と側鎖型ジアミンのモノマとを含むポリア
ミック酸材料に、熱硬化性有機化合物を添加したものを
用いた。

【００９５】酸無水物における脂環族の導入割合は５０
％とした。

【００９６】熱硬化性有機化合物としては、

【００９７】

【化９】

【００９８】（式中、Ｒ²、Ｒ³及びＲ⁴は、同一でも異
なってもよい有機基であって、これらの少なくとも１つ
は、ヘテロ原子、アリール基、アルキレン基又はアルキ
ニル基を含む有機酸を示し、あるいはＲ²、Ｒ³及びＲ⁴
は、これらが結合しているＮ原子とともに単環または多
環のＮ含有複素環を示す）で表される第三級アミンを用
いた。

【００９９】配向膜材料中への熱硬化性有機化合物の添
加量を変化させ、ＭＶＡセルの配向膜の硬度を測定し
た。配向膜材料中に添加された熱硬化性有機化合物の添
加量と配向膜の硬度との関係を表２に示す。表２は、配
向膜の硬度を、鉛筆の硬度として表したものである。表
２において、Ｂとは、配向膜の硬度がＢの鉛筆の硬度と
ほぼ同様であることを示しており、ＨＢとは、配向膜の
硬度がＨＢの鉛筆の硬度とほぼ同様であることを示して
おり、２Ｈとは、配向膜の硬度が２Ｈの鉛筆の硬度とほ
ぼ同様であることを示している。

【０１００】

【表２】

【０１０１】表２に示すように、熱硬化性有機化合物の
添加量の増加に伴い、配向膜の硬度も硬くなった。

【０１０２】次に、配向膜材料に添加する熱硬化性有機
化合物の添加量を変化させ、ＭＶＡセルの電気的特性を
測定した。ＭＶＡセルの電気的特性の測定結果を図５乃
至図７に示す。図５は、熱硬化性有機化合物の添加量と
電圧保持率との関係を示すグラフである。図６は、熱硬
化性有機化合物の添加量とイオン密度との関係を示すグ
ラフである。図７は、熱硬化性有機化合物の添加量と残
留ＤＣ値との関係を示すグラフである。

【０１０３】図５からわかるように、熱硬化性有機化合
物の添加量を変化させても、電圧保持率は変化しなかっ
た。

【０１０４】また、図６からわかるように、熱硬化性有
機化合物の添加量の増加に伴って、イオン密度は低下し
た。但し、熱硬化性有機化合物の添加量が約２０〜２５
％以上の範囲では、熱硬化性有機化合物の添加量を増や
してもイオン密度は低下しにくかった。

【０１０５】また、図７からわかるように、熱硬化性有
機化合物の添加量の増加に伴って、残留ＤＣ値は低下し
た。但し、熱硬化性有機化合物の添加量が約２０〜２５
％以上の範囲では、熱硬化性有機化合物の添加量を増や
しても、残留ＤＣ値は低下しにくかった。

【０１０６】［実施例３］配向膜材料として、芳香族及
び脂環族から成る酸無水物と側鎖型ジアミンのモノマと
を含むポリアミック酸材料に、熱硬化性有機化合物を添
加し、更にアルキル鎖を有しない高誘電率ジアミンを導
入した。

【０１０７】酸無水物における芳香族と脂環族との割合
は１：１とし、配向膜材料中への熱硬化性有機化合物の
添加量は２５％とした。

【０１０８】アルキル鎖を有しない高誘電率ジアミンを
導入する前は、配向膜の比誘電率は約３であったが、か
かる高誘電率ジアミンを導入した後は、配向膜の比誘電
率は約４．６にまで向上した。

【０１０９】また、液晶材料としては、メルク社製のＭ
Ｊ−９６１２１３を用いた。

【０１１０】配向膜材料中への高誘電率ジアミンの添加
量を変化させ、ＭＶＡセルの電気的特性を測定した。

【０１１１】高誘電率ジアミンの添加量と残留ＤＣ値と
の関係を図８に示す。図８の横軸は、配向膜材料に含ま
れるジアミン全体に対する高誘電率ジアミンの添加量を
示している。なお、残留ＤＣ値を測定する際に用いたＭ
ＶＡセルは、配向膜材料と液晶材料を除き実施例１と同
様である。

【０１１２】また、高誘電率ジアミンの添加量と電圧保
持率との関係を図９に示す。また、高誘電率ジアミンの
添加量とイオン密度との関係を図１０に示す。図９と図
１０の横軸は、配向膜材料に含まれるジアミン全体に対
する高誘電率ジアミンの添加量を示している。なお、電
圧保持率及びイオン密度を測定する際に用いたＭＶＡセ
ルは、突起が形成されていない点、ラビングを行ってい
ない点、配向膜材料が異なる点、液晶材料が異なる点を
除き、実施例１と同様である。

【０１１３】図８に示すように、残留ＤＣ値は、高誘電
率ジアミンの添加量の増加に伴って、急激に低下した。
特に、高誘電率ジアミンの添加量が３５％以上の範囲で
は、残留ＤＣ値は極めて低くなった。

【０１１４】一方、図９に示すように、電圧保持率は、
高誘電率ジアミンの添加量の増加に伴って低下した。ま
た、図１０に示すように、イオン密度は、高誘電率ジア
ミンの添加量の増加に伴って高くなっている。特に、高
誘電率ジアミンの添加量が７５％以上の範囲では、イオ
ン密度は急激に高くなった。

【０１１５】従って、これらの特性を考慮すると、高誘
電率ジアミンの添加量は３５％〜７５％程度が望ましい
と考えられる。なお、図８乃至図１０に示した添加量
は、上述したように、配向膜材料に含まれるジアミン全
体に対する高誘電率ジアミンの割合を示している。従っ
て、配向膜材料全体に対しての添加量として換算する
と、高誘電率ジアミンの添加量の適正値は、配向膜材料
全体に対して約１０〜３０％となる。

【０１１６】［実施例４及び５］配向膜材料に溶媒を加
えて粘度を変化させ、ＭＶＡセルの電気的特性の変化を
測定した。

【０１１７】実施例４は、配向膜材料としてＪＳＲ株式
会社製のＪＡＬＳ−６８４を用いた場合、実施例５は、
配向膜材料としてＪＳＲ株式会社製のＪＡＬＳ−６８８
を用いた場合である。

【０１１８】ＪＡＬＳ−６８４は、酸無水物として芳香
族と脂環族とを有するポリアミック酸であり、芳香族と
脂環族との割合は１：１である。ＪＡＬＳ−６８８は、
酸無水物として１種類の脂環族を有するポリアミック酸
である。

【０１１９】ＭＶＡセルとしては、通常のノンラビング
セルを用い、液晶材料としては、メルク社製のＭＪ−９
６１２１３を用いた。

【０１２０】配向膜材料の粘度を変化させた場合の電圧
保持率の変化を図１１に示す。図１１は、配向膜材料の
粘度の変化に対する電圧保持率の変化を示すグラフであ
る。

【０１２１】図１１に示すように、配向膜材料の粘度が
４００ｃｐ以上の範囲では、電圧保持率に特段の変化は
みられなかったが、配向膜材料の粘度が４００ｃｐ以下
の範囲では、電圧保持率が急激に低下した。

【０１２２】また、実施例５は、実施例４に比べ、粘度
が低い場合であっても電圧保持率の低下が少なかった。

【０１２３】このことから、実施例５のように、酸無水
物として脂環族のみを用いた場合の方が、電圧保持率の
低下は少ないと考えられる。

【０１２４】［実施例６］図１２のように突起が形成さ
れたＭＶＡセルを作製した。図１２は、ＭＶＡセルの断
面図である。

【０１２５】配向膜材料としては、ＪＳＲ株式会社製の
ＪＡＬＳ−６８４を用いた。ＪＡＬＳ−６８４は、垂直
配向成分として機能する側鎖型ジアミンが約１０％含ま
れている配向膜材料である。

【０１２６】また、ＭＶＡセルの厚さは３．５μｍと
し、突起の幅は１０μｍとし、隣接する突起と突起との
間隙の幅は２０μｍとした。

【０１２７】突起の高さｈ１、ｈ２を適宜変化させ、Ｍ
ＶＡセルの透過率を測定した。図１３は、突起の高さの
変化に対する透過率の変化を示すグラフである。なお、
透過率を測定する際の印加電圧は５Ｖとした。

【０１２８】図１３からわかるように、突起の高さを約
１．０μｍ以上に設定した場合に、透過率が最大となっ
た。

【０１２９】次に、突起の高さを変化させたときの配向
状態を図１４及び図１５に示す。図１４及び図１５は、
ＭＶＡセルを上面から観察した写真である。図１４及び
図１５において、ストライプ状に黒く観察されるのは、
突起が形成されている部分である。図１４（ａ）は突起
の高さが１．１μｍの場合、図１４（ｂ）は突起の高さ
が０．６７μｍの場合、図１４（ｃ）は突起の高さが
０．５２μｍの場合、図１５（ａ）は突起の高さが０．
２５μｍの場合、図１５（ｂ）は突起の高さが０．１２
μｍの場合である。

【０１３０】図１４及び図１５からわかるように、突起
の高さが約１．０μｍより低くなると、液晶分子の配向
方向に乱れが生じるが、突起の高さが約０．５μｍ以上
の場合は、液晶分子の配向方向は突起の延在方向に対し
て垂直だった。

【０１３１】しかし、突起の高さを約０．５μｍ以下ま
で低くすると、液晶分子の配向方向が突起の延在方向に
向き始め、突起の高さを０．２５μｍまで低くすると、
液晶の配向方向が突起の延在方向に対して４５°となっ
た。突起の高さが０．１２μｍのときに、突起の高さが
０．２５μｍのときより明るくなっているのは、液晶分
子の配向方向が突起の延在方向に向いているためと考え
られる。

【０１３２】以上のことから考えると、突起の高さは、
少なくとも０．５μｍ以上に設定することが望ましいと
考えられる。

【０１３３】次に、配向膜材料として、ＪＳＲ株式会社
製のＪＡＬＳ−２０２９−Ｒ２を用いてＭＶＡセルを作
製し、配向状態を観測した。ＪＡＬＳ−２０２９−Ｒ２
は、側鎖型ジアミンが約３０％含まれている配向膜材料
である。

【０１３４】この場合、突起の高さを０．５μｍまで低
くしても、液晶分子の配向方向に乱れが生じなかった。
しかし、突起の高さを０．２５μｍまで低くした場合
は、液晶材料としてＪＡＬＳ−６８４を用いた上記の場
合とほぼ同様の配向状態であった。

【０１３５】［実施例７］配向膜材料としてＪＳＲ株式
会社製のＪＡＬＳ−６８４を用い、各々の基板に突起が
設けられたＭＶＡセルを作製した。セルの厚さは３．５
μｍ、突起の幅は１０μｍ、突起の高さは１．５μｍと
した。

【０１３６】隣接する突起と突起との間隙を適宜設定
し、５ＶのＤＣ電圧を印加してから１０ｍｓ後の配向状
態を観察した。隣接する突起と突起との間隙を変化させ
たときの配向状態を図１６及び図１７に示す。図１６及
び図１７は、ＭＶＡセルを上面から観察した写真であ
る。図１６及び図１７において、ストライプ状に黒く観
察されるのは、突起が形成されている部分である。図１
６（ａ）は隣接する突起と突起との間隙が６μｍの場
合、図１６（ｂ）は隣接する突起と突起との間隙が１５
μｍの場合、図１７（ａ）は隣接する突起と突起との間
隙が３０μｍの場合、図１７（ｂ）は隣接する突起と突
起との間隙が４５μｍの場合である。

【０１３７】図１６（ａ）に示すように、隣接する突起
と突起との間隙が狭い場合には、突起をつなぐようにド
メインが形成されてしまった。このようなドメインは、
隣接する突起と突起との間隙を１０μｍ以下まで狭くし
た場合に生じやすい。また、このようなドメインは、液
晶に電圧を印加するのをやめても、解消しなかった。

【０１３８】一方、隣接する突起と突起との間隙を広く
すると、突起による配向規制力が小さくなるため、液晶
分子が所定の方向に配向しにくくなる。

【０１３９】そして、図１７（ａ）に示すように、隣接
する突起と突起との間隙を約３０μｍ程度まで広くする
と、液晶分子の配向に時間を要するようになる。

【０１４０】更に、図１７（ｂ）に示すように、隣接す
る突起と突起との間隙を４５μｍ程度まで広くすると、
液晶の配向状態はランダム配向に近い状態となり、シュ
リーレン組織が観測されるようになる。

【０１４１】このような観測結果より、隣接する突起と
突起との間隙は、１０μｍ〜３０μｍ程度とすることが
適切と考えられる。

【０１４２】［実施例８乃至１３］隣接する突起と突起
との間隙と、配向膜材料中への側鎖型ジアミンの導入割
合とを適宜変化させて、ＭＶＡセルの透過率を測定し
た。突起の高さは、いずれも１．５μｍ、突起の幅は、
いずれも１０μｍとした。

【０１４３】ＭＶＡセルの透過率の測定結果を図１８及
び図１９に示す。図１８は、隣接する突起と突起との間
隙を１５μｍに設定した場合の透過率特性を示すグラフ
である。実施例８は側鎖型ジアミンを５％導入したもの
であり、実施例９は側鎖型ジアミンを１０％導入したも
のであり、実施例１０は側鎖型ジアミンを４０％導入し
たものである。

【０１４４】図１９は、隣接する突起と突起との間隙を
３０μｍに設定した場合の透過率特性を示すグラフであ
る。実施例１１は側鎖型ジアミンを５％導入したもので
あり、実施例１２は側鎖型ジアミンを１０％導入したも
のであり、実施例１３は側鎖型ジアミンを４０％導入し
たものである。

【０１４５】実施例８乃至１０に示すように、隣接する
突起と突起との間隙が１５μｍと狭い場合、即ち、突起
の配向規制力が強い場合には、配向膜材料に含まれる側
鎖型ジアミンの割合が１０％の場合に、透過率が最も高
くなった。

【０１４６】一方、実施例１１乃至１３に示すように、
隣接する突起と突起との間隙が３０μｍと広い場合、即
ち、突起の配向規制力が弱い場合には、配向膜材料に含
まれる側鎖型ジアミンの割合が４０％の場合に、透過率
が最も高くなった。

【０１４７】図２０に、側鎖型ジアミンの導入量を変化
させた場合の透過光強度の変化を示す。図２０は、側鎖
型ジアミンの導入量に対する透過光強度を示すグラフで
ある。なお、図２０は、側鎖型ジアミンの導入量を１０
％とし、印加電圧を６Ｖとした場合の透過光強度を１と
して、透過光強度を相対的に表したものである。

【０１４８】図２０からわかるように、実施例８乃至１
０、即ち突起の配向規制力が大きい場合には、側鎖型ジ
アミンの導入量が１０％のときに透過光強度が最も強く
なった。一方、実施例１１乃至１３、即ち突起の配向規
制力が小さい場合には、側鎖型ジアミンの導入量が多い
ほど透過光強度も強くなった。

【０１４９】［実施例１４］突起を形成する代わりとし
て、電極にスリットが形成されたＭＶＡセルを作製し
た。

【０１５０】電極に形成するスリットの幅を変化させ、
ＭＶＡセルの透過率の測定と液晶の配向状態の観測とを
行った。

【０１５１】その結果、スリットを形成した場合には、
高さ約１．２μｍの突起の幅の約２倍にスリットの幅を
設定した場合に、同様の特性が得られることがわかっ
た。

【０１５２】［実施例１５］突起の高さを１．６μｍと
し、配向膜材料としてＪＡＬＳ−６８４、ＪＡＬＳ−２
００８−Ｒ２、又はＪＡＬＳ−２０２９−Ｒ２を用いて
ＭＶＡセルを作製し、配向状態を観察した。

【０１５３】ＪＡＬＳ−６８４には、側鎖型ジアミン、
即ち垂直配向成分が、約１０．４％含まれている。ま
た、ＪＡＬＳ−２００８−Ｒ２には、側鎖型ジアミンが
約２１％含まれている。また、ＪＡＬＳ−２０２９−Ｒ
２には、側鎖型ジアミンが約３０％含まれている。

【０１５４】ＪＡＬＳ−６８４、又はＪＡＬＳ−２００
８−Ｒ２を用いた場合には、電圧を印加しない暗状態に
おいても、突起のエッジ部分に光漏れが観察された。

【０１５５】これに対し、ＪＡＬＳ−２０２９−Ｒ２を
用いた場合には、光漏れは観察されなかった。

【０１５６】この結果から、突起の高さが１．６μｍと
高い場合には、側鎖型ジアミンを多く含む配向膜材料を
用いることが必要と考えられる。

【０１５７】

【発明の効果】以上の通り、本発明によれば、良質な垂
直配向膜を用い、しかも、突起の高さ、突起やスリット
の幅、突起やスリットの間隙などのパラメータに応じて
垂直配向規制力を最適化するので、信頼性が高く、輝度
の高いＭＶＡ方式の液晶表示装置を提供することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】ＭＶＡ方式の液晶表示装置を示す平面図であ
る。

【図２】図１のＡ−Ａ′線断面図である。

【図３】酸無水物における脂環族の導入割合と電圧保持
率との関係を示すグラフである。

【図４】酸無水物における脂環族の導入割合と液晶中の
イオン密度との関係を示すグラフである。

【図５】熱硬化性有機化合物の添加量と電圧保持率との
関係を示すグラフである。

【図６】熱硬化性有機化合物の添加量とイオン密度との
関係を示すグラフである。

【図７】熱硬化性有機化合物の添加量と残留ＤＣ値との
関係を示すグラフである。

【図８】高誘電率ジアミンの添加量と残留ＤＣ値との関
係を示すグラフである。

【図９】高誘電率ジアミンの添加量と電圧保持率との関
係を示すグラフである。

【図１０】高誘電率ジアミンの添加量とイオン密度との
関係を示すグラフである。

【図１１】配向膜材料の粘度の変化に対する電圧保持率
の変化を示すグラフである。

【図１２】ＭＶＡセルの断面図である。

【図１３】突起の高さの変化に対する透過率の変化を示
すグラフである。

【図１４】ＭＶＡセルを上面から観察した写真（その
１）である。

【図１５】ＭＶＡセルを上面から観察した写真（その
２）である。

【図１６】ＭＶＡセルを上面から観察した写真（その
３）である。

【図１７】ＭＶＡセルを上面から観察した写真（その
４）である。

【図１８】透過率特性を示すグラフ（その１）である。

【図１９】透過率特性を示すグラフ（その２）である。

【図２０】透過光強度特性を示すグラフである。

【図２１】提案されているＭＶＡ方式の液晶表示装置を
示す概念図である。

【図２２】提案されているＭＶＡ方式の液晶表示装置の
液晶分子の配向方向を示す概念図である。

【符号の説明】

１０…ガラス基板１２…ＣＳ電極１４…ゲートバスライン１６…ゲート絶縁膜１８…活性層２０…ソース電極２２…ドレインバスライン２４…絶縁膜２６…画素電極２８…突起３０…配向膜４０…ガラス基板４２…ブラックマトリクス層４６…ＣＦ樹脂層４８…対向電極５０…突起５２…配向膜６０…液晶材料１２６…画素電極１２８…突起１４８…対向電極１５０…突起１６２…液晶分子

フロントページの続きＦターム(参考） 2H090 HA16 HB09Y HB10Y HD11 MA01 MB14 4J002 CM041 EF126 FD147 GH00 GP00 GQ00

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】第１の電極が形成された第１の基板と、
前記第１の電極に対向する第２の電極が形成された第２
の基板と、前記第１の基板及び／又は前記第２の基板に
形成された配向制御手段と、前記第１の基板及び／又は
前記第２の基板に形成された配向膜と、前記第１の基板
と前記第２の基板との間に封入された負の誘電率異方性
を有する液晶とを有する液晶表示装置において、前記配向膜は、脂環族を含む酸無水物と、液晶分子を垂
直配向する成分を側鎖に有する第１のジアミンと、前記
第１のジアミンより高い誘電率を有する第２のジアミン
とを含むポリアミック酸であることを特徴とする液晶表
示装置。
【請求項２】請求項１記載の液晶表示装置において、前記酸無水物は、脂環族のみから成ることを特徴とする
液晶表示装置。
【請求項３】請求項１又は２記載の液晶表示装置にお
いて、前記配向膜は、カルボン酸基と熱架橋反応する有機化合
物を含むことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項４】請求項１乃至３のいずれか１項に記載の
液晶表示装置において、前記配向膜は、前記第１のジアミンを約１０％〜３０％
含むことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項５】請求項１乃至４のいずれか１項に記載の
液晶表示装置において、前記配向制御手段は、突起及び／又はスリットの組み合
わせであることを特徴とする液晶表示装置。