JP6568640B2

JP6568640B2 - 液晶表示装置

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Publication number: JP6568640B2
Application number: JP2018500079A
Authority: JP
Inventors: 真伸水▲崎▼; 博司土屋; 小川　勝也; 勝也小川; 敏昭藤原
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Filing date: 2017-02-10
Publication date: 2019-08-28
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Description

本発明は、液晶表示装置に関する。より詳しくは、特にＦＦＳモードの液晶表示装置に好適に用いられる液晶表示装置に関するものである。

近年、液晶表示装置が急速に普及しており、テレビ用途のみならず、電子ブック、フォトフレーム、産業機器（ＩｎｄｕｓｔｒｉａｌＡｐｐｌｉａｎｃｅ）、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）、タブレットＰＣ、スマートフォン用途等に幅広く採用されている。これらの用途において、種々の性能が要求され、様々な液晶表示モードが開発されている。

液晶表示モードとしては、ＩＰＳ（Ｉｎ−ＰｌａｎｅＳｗｉｔｃｈｉｎｇ）モード、ＦＦＳ（ＦｒｉｎｇｅＦｉｅｌｄＳｗｉｔｃｈｉｎｇ）モード等の、液晶分子を、電圧無印加時に基板の主面に対して略水平な方向に配向させるモード（以下、水平配向モードとも言う。）が挙げられる。また、ＶＡ（ＶｅｒｔｉｃａｌＡｌｉｇｎｍｅｎｔ）モード等の、液晶分子を、電圧無印加時に基板の主面に対して略垂直な方向に配向させるモード（以下、垂直配向モードとも言う。）も挙げられる。

ＦＦＳモードにおいては、スリット状開口を有する共通電極の抵抗値を小さくし、フリッカやクロストークを低減した液晶表示パネルが開示されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１４−１９７２３８号公報

車載用途等で用いる液晶材料は、少なくとも−３０℃〜９０℃の範囲で液晶相であり、かつ、高速応答性を有することが求められる。液晶相の温度範囲を広くするために、特に高温で液晶相を示す液晶化合物を導入する必要があるが、高温で液晶相を示す液晶化合物は２５℃及び−３０℃では粘度が大きくなるので、液晶材料の応答性能を低下させることになる。そこで、応答特性改善のために液晶材料の粘性を下げる必要があり、アルケニル基を有する液晶化合物を液晶材料中に導入することが必須である。

しかしながらアルケニル基を有する液晶化合物を用いると、ラジカル重合開始剤等のラジカル発生源に起因するラジカルと反応し、下記式１のようにアルケニル基を有する液晶化合物にラジカルが転移し、ラジカルが液晶層中で安定に存在するようになる。液晶化合物に転移したラジカルが最終的にイオン化することで、信頼性の低下、より具体的には、ＶＨＲ〔ＶｏｌｔａｇｅＨｏｌｄｉｎｇＲａｔｉｏ：電圧保持率〕低下や残留ＤＣの発生による焼き付きやシミ等の表示ムラが発生する。

図７は、本発明者らが検討を行った、ＯＤＦ工程により作製した液晶表示装置の平面模式図である。特に光ラジカル重合開始剤を用いるＯＤＦ〔ＯｎｅＤｒｏｐＦｉｌｌ：液晶滴下〕工程と、アルケニル基を有する液晶化合物との組み合わせでは、図７に示すように、ＯＤＦ用の封止部材８０中の光ラジカル重合開始剤がＯＤＦ工程により注入された液晶層３０へ溶出し、封止部材８０の周辺部分で焼き付きやシミ等の表示ムラ３０ａが発生し易くなる。

真空注入により液晶パネルを製造した場合についても、同様に表示ムラが発生し得る。図８は、本発明者らが検討を行った、真空注入により作製した液晶表示装置の平面模式図である。真空注入用の封止部材８２は光ラジカル重合開始剤を含まない。しかし真空注入を行う場合、液晶注入口の封止を短時間で行う必要があるため、光ラジカル重合開始剤を含む液晶注入口用の封止材を用いて硬化を行う。この場合、封止材を注入口に塗った直後に、未硬化状態の封止材が液晶材料と触れ、封止材中の光ラジカル重合開始剤が液晶層３０に溶出する。その結果、アルケニル基を有する液晶化合物にラジカルが転移し、図８に示すように、液晶注入口用の封止部材８１の周辺部分で焼き付きやシミ等の表示ムラ３０ａが発生する。なお、真空注入用の封止部材８２は光ラジカル重合開始剤を含まないため、真空注入用の封止部材８２の周辺部分では焼き付きやシミ等の表示ムラは発生しない。

液晶化合物の配向を制御する技術として知られているＰＳＡ（ＰＳＡ：ＰｏｌｙｍｅｒＳｕｓｔａｉｎｅｄＡｌｉｇｎｍｅｎｔ）技術を用いた場合も、液晶層中の残存モノマー等のラジカル発生源から発生するラジカルがアルケニル基を有する液晶化合物に転移することで、ＶＨＲ低下や残留ＤＣ発生による焼き付きやシミ等の表示ムラが発生する。なお、ＰＳＡ技術とは、ポリマー支持配向技術のことであり、重合性モノマーを含有させた液晶組成物を一対の基板間に封入し、その後に重合性モノマーを重合させることにより、配向膜表面に重合体（ポリマー）を形成し、この重合体により液晶化合物の初期配向状態を固定化するものである。

また、液晶表示装置を高温環境下で放置した場合には、ラジカルが液晶層に溶出しやすくなるため、ＶＨＲの低下及び残留ＤＣの発生に起因する焼き付きやシミが生じやすくなる。

なお、特許文献１に記載の発明の解決すべき課題は、共通電極の電気抵抗値を小さくすることによりフリッカやクロストークを低減したＦＦＳモードの液晶表示パネルを提供することであり、液晶表示装置の長期使用時における焼き付きやシミの発生という課題と異なっている。

本発明は、上記現状に鑑みてなされたものであり、高温環境下で長期にわたり、良好なＶＨＲを維持できるとともに、残留ＤＣを低く抑えることができ、シミや焼き付き等の表示ムラを抑制することができる液晶表示装置を提供することを目的とする。

本発明者らは、アルケニル基を有する液晶化合物を用いた液晶表示装置において、ラジカル重合開始剤のようなラジカル発生源に起因するラジカルが液晶層中で安定に存在することにより、ＶＨＲの低下及び残留ＤＣの発生が起こることに着目した。そこで、本発明者らは鋭意検討した結果、芳香族テトラカルボン酸二無水物モノマーユニットを有するポリイミド及び／又はポリアミック酸を含む芳香族ポリイミド系配向膜を用い、かつ、該芳香族ポリイミド系配向膜を画素電極に接触しないように設けることによって、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、本発明に到達することができた。

すなわち、本発明の一態様は、画素電極を含む第１基板と、上記第１基板に対向する第２基板と、上記第１基板及び上記第２基板の間に挟持された液晶層と、上記第１基板及び上記第２基板の少なくとも一方上に設けられた芳香族ポリイミド系配向膜と、光照射により上記液晶層にラジカルを供給し得るラジカル発生源とを備え、上記液晶層は、アルケニル基を有する液晶化合物を含み、上記芳香族ポリイミド系配向膜は、ポリイミド及びポリアミック酸の少なくとも一方のポリマーを含み、かつ、上記画素電極に接触しないように設けられ、上記少なくとも一方のポリマーは、芳香族テトラカルボン酸二無水物モノマーユニットを有する液晶表示装置であってもよい。

上記ラジカル発生源は、紫外光又は可視光の照射によりラジカルを発生してもよい。

上記液晶表示装置は、上記ラジカル発生源を含み、かつ、上記液晶層を封止する封止部材を更に備え、上記封止部材は、上記液晶層の周囲全体、又は、上記液晶層の周囲の一部のみに設けられていてもよい。

上記ラジカル発生源は、上記液晶層に含まれていてもよい。

上記液晶層は、−３０℃から９０℃の範囲で液晶相を示してもよい。

上記第１基板は、絶縁膜を更に含み、上記芳香族ポリイミド系配向膜は、少なくとも上記第１基板上に設けられ、上記絶縁膜は、上記画素電極を覆い、かつ、芳香族テトラカルボン酸二無水物モノマーユニットを有するポリマーを含まなくてもよい。

上記液晶表示装置は、フリンジ・フィールド・スイッチング（ＦＦＳ）モード液晶表示装置であり、上記第１基板は、対向電極を更に含み、上記芳香族ポリイミド系配向膜、上記対向電極、上記絶縁膜及び上記画素電極は、上記液晶層側からこの順に配置されてもよい。

上記第１基板又は上記第２基板は、対向電極を含み、上記芳香族ポリイミド系配向膜、上記絶縁膜及び上記画素電極は、上記液晶層側からこの順に配置され、上記対向電極は、上記芳香族ポリイミド系配向膜及び上記絶縁膜の間以外の場所に配置されてもよい。

上記絶縁膜は、無機材料を含んでもよい。

上記無機材料は、ＳｉＮｘ及びＳｉＯｘ（ｘは、同一又は異なって、１≦ｘ≦３の範囲の実数）の少なくとも一方を含んでもよい。

上記第１基板上に設けられた第二の配向膜を更に備え、上記芳香族ポリイミド系配向膜は、上記第１基板ではなく、上記第２基板上に設けられ、上記第二の配向膜は、芳香族テトラカルボン酸二無水物モノマーユニットを有するポリマーを含まなくてもよい。

上記液晶層は、上記アルケニル基を有する液晶化合物として、下記化学式（Ｄ−１）〜（Ｄ−４）で表される液晶化合物からなる群より選択される少なくとも一種の液晶化合物を含んでもよい。

（式中、ｍ及びｎは、同一又は異なって、１〜６の整数である。）

上記芳香族ポリイミド系配向膜に含まれる上記少なくとも一方のポリマーは、上記芳香族テトラカルボン酸二無水物モノマーユニットとともに脂肪族テトラカルボン酸二無水物モノマーユニットを有する共重合体であってもよい。

上記共重合体において、上記芳香族テトラカルボン酸二無水物モノマーユニットは、酸無水物モノマーユニット全体に対して２０モル％以上導入されていてもよい。

上記芳香族ポリイミド系配向膜に含まれる上記少なくとも一方のポリマーは、上記芳香族テトラカルボン酸二無水物モノマーユニットに、下記化学式（Ｘ−１）〜（Ｘ−６）で表される化学構造からなる群より選択される少なくとも一つの化学構造を含んでもよい。

（式中、水素基の少なくとも一つは、ハロゲン基、メチル基、又は、エチル基に置換されていてもよい。）

上記第二の配向膜は、ポリイミド及びポリアミック酸の少なくとも一方のポリマーを含み、上記第二の配向膜に含まれる上記少なくとも一方のポリマーは、脂肪族酸無水物モノマーユニットを有していてもよい。

以上に示した本発明の各態様は、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。

本発明の上記態様に係る液晶表示装置は、高温環境下で長期にわたり、良好なＶＨＲを維持できるとともに、残留ＤＣを低く抑えることができ、シミや焼き付き等の表示ムラを抑制することができる。

実施形態１の液晶表示装置の断面模式図である。実施形態１の液晶表示装置の平面模式図であり、ＯＤＦ工程により作製された場合を示す。実施形態１の液晶表示装置の平面模式図であり、真空注入により作製された場合を示す。実施形態１において、画素電極及び対向電極から印加される電圧の波形を模式的に示した図である。実施形態１の変形例１に係る液晶表示装置の断面模式図である。実施形態１の変形例２に係る液晶表示装置の断面模式図である。本発明者らが検討を行った、ＯＤＦ工程により作製した液晶表示装置の平面模式図である。本発明者らが検討を行った、真空注入により作製した液晶表示装置の平面模式図である。比較例２の液晶表示装置の断面模式図である。

以下に実施形態を掲げ、本発明について図面を参照して更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施形態のみに限定されるものではない。また、各実施形態の構成は、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し、変更されてもよい。

本発明は、水平配向モード及び垂直配向モードのいずれにも適用することができるが、特に水平配向モードで好ましく用いられる。

［実施形態１］
図１は、実施形態１の液晶表示装置の断面模式図である。図１に示すように、本実施形態の液晶表示装置は、第１基板１０と、第１基板１０に対向する第２基板２０と、第１基板１０及び第２基板２０の間に挟持された液晶層３０と、各基板１０、２０上に設けられた芳香族ポリイミド系配向膜４０と、光照射により液晶層３０にラジカルを供給し得るラジカル発生源（図示せず）とを備えている。第１基板１０には各画素に対応して画素電極５０が設けられており、液晶層３０はアルケニル基を有する液晶化合物を含み、芳香族ポリイミド系配向膜４０はポリイミド及びポリアミック酸の少なくとも一方のポリマー（以下、芳香族ポリイミド系ポリマーとも言う。）を含み、かつ、画素電極５０に接触しないように設けられ、芳香族ポリイミド系ポリマーは芳香族テトラカルボン酸二無水物モノマーユニット（以下、芳香族酸無水物モノマーユニットとも言う。）を有している。本実施形態の液晶表示装置は、第１基板１０及び第２基板２０の後方にバックライト（図示せず）を更に備えている。

本実施形態の液晶表示装置は、光照射により液晶層３０にラジカルを供給し得るラジカル発生源を備え、液晶層３０は、アルケニル基を有する液晶化合物を含んでいる。したがって、上述のように、アルケニル基を有する液晶化合物に最終的に転移したラジカルに起因してＶＨＲの低下や残留ＤＣの発生が懸念される。しかしながら、本実施形態では、芳香族ポリイミド系配向膜４０が芳香族ポリイミド系ポリマーを含み、芳香族ポリイミド系ポリマーが芳香族酸無水物モノマーユニットを有している。このように芳香族酸無水物モノマーユニットを用いることよって、例えラジカル発生源からラジカルが発生し、ラジカルがアルケニル基を有する液晶化合物に転移して液晶層３０中で存在したとしても、下記式２又は３に示すように、ラジカルを芳香族酸無水物モノマーユニットに取り込むことができる。その結果、液晶層３０中でのラジカルの浮遊を抑制し、高いＶＨＲを実現できるとともに、残留ＤＣの発生を効果的に抑えることができる。また、本実施形態の液晶表示装置を例え高温環境下で長期間にわたって保管したとしても、良好なＶＨＲを維持できるとともに、残留ＤＣの発生及び増加を抑えることができる。更に、ＶＨＲ低下や残留ＤＣの発生による焼き付き及びシミの発生を抑制することができる。

なお、ポリイミド及びポリアミック酸の少なくとも一方のポリマーを含む一般的な配向膜では、該ポリイミド及びポリアミック酸は、テトラカルボン酸二無水物モノマーユニットとジアミンモノマーユニットとの繰り返し構造からなり、テトラカルボン酸二無水物モノマーユニットとしては、通常、脂肪族テトラカルボン酸二無水物モノマーユニットが用いられる。これは、テトラカルボン酸二無水物モノマーユニットとして芳香族酸無水物モノマーユニットを用いた場合、芳香族基とカルボニル基との間の電荷移動により、画素電極と配向膜の界面で下記式４又は式５に示すような酸化還元反応が起こり、イオン（アニオン）が形成され、ＶＨＲの低下をもたらすからである。一方、脂肪族テトラカルボン酸二無水物モノマーユニットを用いた場合はこのような酸化還元反応は起こらずＶＨＲの低下も起こらない。

本実施形態では、上述のように、芳香族ポリイミド系配向膜４０に含まれる芳香族ポリイミド系ポリマーは、芳香族酸無水物モノマーユニットを有している。しかしながら、芳香族ポリイミド系配向膜４０は画素電極５０に接触しないように設けられていることから、芳香族ポリイミド系配向膜４０と画素電極５０との間における上記酸化還元反応に伴うイオンの発生と、該イオンに起因するＶＨＲの低下とを防止することができる。

他方、特許文献１は、このような本実施形態における構成と効果の関係について開示も示唆もしていない。

＜基板＞
第１基板１０としては、アクティブマトリクス基板（ＴＦＴ基板）が好適である。アクティブマトリクス基板としては、液晶表示装置の分野において通常使用されるものを用いることができる。アクティブマトリクス基板を平面視したときの構成としては、ガラス基板等の透明基板１１上に、複数本の平行なゲート信号線（図示せず）；ゲート信号線に対して直交する方向に伸び、かつ互いに平行に形成された複数本のソース信号線（図示せず）；ゲート信号線とソース信号線との交点に対応して配置された薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）等のアクティブ素子（図示せず）；ゲート信号線とソース信号線とによって区画された領域にマトリクス状に配置された画素電極５０等が設けられた構成が挙げられる。水平配向モードの場合には、図１に示すように、共通配線（図示せず）；共通配線に接続され、複数の画素（全ての画素でもよい）に共通の電圧を印加する対向電極６０；画素電極５０及び対向電極６０間の層間絶縁膜７０等が更に設けられてもよい。

ＴＦＴは、アモルファスシリコン、ポリシリコン、又は、酸化物半導体であるＩＧＺＯ（インジウム−ガリウム−亜鉛−酸素）によって、チャネルを形成したものが好適に用いられる。特に酸化物半導体はオフリークが小さいため、液晶表示装置の低周波駆動に有利であるが、ＶＨＲが低い場合は、低周波駆動を行えなくなる。本実施形態によりＶＨＲを高めることができるので、低周波駆動が可能となる。すなわち、酸化物半導体と本実施形態の組み合わせは、特に好適と言える。
なお、アクティブマトリクス型の表示方式では、通常、各画素に設けられたＴＦＴがオンのときに、ＴＦＴを通じて信号電圧が画素電極５０に印加され、このときに画素に充電された電荷は、ＴＦＴがオフの期間中に保持される。充電された電荷を１フレーム期間（例えば、１６．７ｍｓ）中に保持した割合を示すのが電圧保持率（ＶＨＲ：ＶｏｌｔａｇｅＨｏｌｄｉｎｇＲａｔｉｏ）である。すなわち、ＶＨＲが低いということは、液晶層３０に印加される電圧が時間とともに減衰しやすいことを意味し、アクティブマトリクス型の表示方式においては、ＶＨＲを高くすることが求められる。

第２基板２０は、カラーフィルタ基板であってもよい。カラーフィルタ基板としては、液晶表示装置の分野において通常使用されるものを用いることができる。カラーフィルタ基板の構成としては、透明基板２１上に、格子状に形成されたブラックマトリクス（図示せず）；格子の内側（各画素内）に形成されたカラーフィルタ等が設けられた構成が挙げられる。

なお、カラーフィルタは、第２基板２０ではなく第１基板１０に形成されたものであってもよい。

＜液晶層＞
液晶層３０は、通常、アルケニル基を有する液晶化合物とともに、アルケニル基を有する液晶化合物以外の１種以上の液晶化合物を含有する液晶材料（液晶組成物）から形成されている。アルケニル基を有する液晶化合物を用いることによって、液晶材料の粘性を低下できるとともに、液晶材料の応答特性を改善（すなわち液晶表示装置の応答性能を向上）することができる。したがって、高温で液晶相を示す一方で低温では粘度が大きい液晶化合物を液晶材料に導入することが可能となり、その結果、高速応答性を有し、かつ、広い温度範囲で液晶相を示す液晶材料を用いることができる。具体的には、液晶層３０は、−３０℃から９０℃の範囲で液晶相（通常はネマチック液晶相）を示すことが好ましい。これにより、本実施形態の液晶表示装置を車載用途、船舶用途、航空用途等に好適なものとすることができる。なお、液晶相を示す温度の上限及び下限については、液晶材料のネマティック−アイソトロピック転移点により決定することができる。本明細書において、液晶材料のネマティック−アイソトロピック転移点は、示差走査熱量測定（ＤＳＣ）、又は、キャピラリーに液晶材料を充填し、温度変化による相転移を直接観測する手法により測定される。

液晶層３０に含まれるアルケニル基を有する液晶化合物は、下記化学式（Ｃ−１）又は（Ｃ−２）で表される基がメソゲン基に直接結合している化合物であってもよい。

（式中、ｐは０〜６の整数を表す。）

（式中、ｑは１〜６の整数を表す。）

ここでメソゲン基とは、液晶性を示す化合物に必須の剛直な配向性の高い基であり、環構造を直接或いは連結基を介して２つ以上連結した基であることが好ましく、ベンゼン及び／又はシクロヘキサンに由来する基を直接或いは連結基を介して２つ以上連結した基であることがより好ましい。ここで、ベンゼンに由来する基とは、ベンゼン又はベンゼン誘導体から芳香環上の少なくとも１つの水素原子を取り除いて構成される基を意味する。シクロヘキサンに由来する基とは、シクロヘキサン又はシクロヘキサン誘導体から脂環上の少なくとも１つの水素原子を取り除いて構成される基を意味する。連結基としては、エーテル基やエステル基等が挙げられる。

液晶層３０は、アルケニル基を有する液晶化合物として、下記化学式（Ｄ−１）〜（Ｄ−４）で表される液晶化合物からなる群より選択される少なくとも一つの液晶化合物を含むことが好ましい。

上記化学式（Ｄ−１）で表される液晶化合物の具体例としては、例えば、下記化学式（Ｄ−１−１）で表される液晶化合物が挙げられる。

液晶層３０中におけるアルケニル基を有する液晶化合物の含有量は特に限定されず、本実施形態の液晶表示装置の用途に応じて適宜設定することができ、該用途における一般的な含有量であってもよい。

各液晶化合物は、下記式（Ｌ）で定義される誘電率異方性（Δε）が負の値を有するものであってもよく、正の値を有するものであってもよい。すなわち、各液晶化合物は、負の誘電率異方性を有するものであってもよく、正の誘電率異方性であってもよい。負の誘電率異方性を有する液晶化合物としては、例えば、Δεが−１〜−２０のものを用いることができる。正の誘電率異方性を有する液晶化合物としては、例えば、Δεが１〜２０のものを用いることができる。更に、液晶層３０は、極性を有さない、すなわちΔεが実質的に０である液晶化合物（ニュートラル液晶化合物）を含有していてもよい。ニュートラル液晶化合物としては、アルケン及びアルケン構造を有する液晶化合物が挙げられる。
Δε＝（長軸方向の誘電率）−（短軸方向の誘電率）（Ｌ）

なお、従来の液晶表示装置では、負の誘電率異方性を有する液晶化合物を用いたときの方が、正の誘電率異方性を有する液晶化合物を用いたときよりも、焼き付き及びシミの不具合はより顕在化して現れる傾向にあった。これは、負の誘電率異方性を有する液晶化合物では短軸方向に大きな分極が存在するため、イオン化した際のＶＨＲの低下の影響が大きくなるためと推測される。すなわち、本実施形態の液晶表示装置は、負の誘電率異方性を有する液晶化合物を用いた場合において、正の誘電率異方性を有する液晶化合物を用いた場合に比べてより大きな効果を発揮する。他方、高温で液晶相を示す液晶材料の設計には、正の誘電率異方性を有する液晶化合物の方が負の誘電率異方性を有する液晶化合物よりも有利である。

＜配向膜＞
芳香族ポリイミド系配向膜４０や後述の第二の配向膜等の配向膜は、液晶層３０中の液晶化合物の配向を制御する機能を有するものであり、液晶層３０への印加電圧が閾値電圧未満（電圧無印加を含む）のときには、主に上記配向膜の働きによって液晶層３０中の液晶化合物の配向が制御される。この状態（以下、初期配向状態とも言う。）において、各基板１０、２０の表面に対して液晶化合物の長軸が形成する角度が「プレチルト角」と呼ばれる。なお、本明細書において「プレチルト角」とは、基板面と平行な方向からの液晶化合物の傾きの角度を表し、基板面と平行な角度が０°、基板面の法線の角度が９０°である。

本実施形態において、上記配向膜によって付与される液晶化合物のプレチルト角の大きさは特に限定されず、上記配向膜は、液晶層３０中の液晶化合物を略水平に配向させるもの（水平配向膜）であってもよいし、液晶層３０中の液晶化合物を略垂直に配向させるもの（垂直配向膜）であってもよい。水平配向膜及び水平配向モードの場合、略水平とは、プレチルト角が０°以上、５°以下であることが好ましい。なお、表示モードがＩＰＳモード又はＦＦＳモードである場合には、視野角特性の観点からも、プレチルト角は０°であることが好ましいが、表示モードがＴＮモードである場合には、モードとしての制約のため、プレチルト角は例えば約２°に設定される。垂直配向膜及び垂直配向モードの場合、略垂直とは、プレチルト角が８５°以上、９０°以下であることが好ましい。このように、本実施形態は、水平配向モード及び垂直配向モードのいずれにも適用することができるが、水平配向モードで特に好ましく用いられる。

上記配向膜の膜厚は特に限定されず、適宜設定可能であるが、好ましくは５０ｎｍ以上、２００ｎｍ以下であり、より好ましくは６０ｎｍ以上、１５０ｎｍ以下である。配向膜の膜厚が５０ｎｍ未満の場合、基板全面に配向膜を均一に成膜できなくなる可能性がある。また、配向膜の膜厚が２００ｎｍを超えると配向膜の表面に凹凸が生じやすくなり、液晶化合物のプレチルト角がバラツキ、表示ムラを引き起こす可能性がある。

＜芳香族ポリイミド系配向膜＞
芳香族ポリイミド系配向膜４０は、ポリイミド及びポリアミック酸の少なくとも一方のポリマー（芳香族ポリイミド系ポリマー）を含んでいる。なお、芳香族ポリイミド系配向膜４０に含まれ得るポリイミドは、ポリアミック酸が部分的にイミド化したもの、すなわちポリアミック酸構造を部分的に含むものであってもよいし、ポリアミック酸が完全にイミド化したもの、すなわちポリアミック酸構造を全く含まないものであってもよい。

芳香族ポリイミド系配向膜４０は、画素電極５０に接触しないよう設けられている。これにより、上述のように、芳香族ポリイミド系配向膜４０と画素電極５０との間における酸化還元反応の発生を防止することができる。これらの具体的な構造については後述する。

芳香族ポリイミド系ポリマーは、テトラカルボン酸二無水物モノマーユニットとジアミンモノマーユニットとの繰り返し構造をもつポリマーであり、少なくとも１種のテトラカルボン酸二無水物と少なくとも１種のジアミンとを重合させたものである。そして、少なくとも１種の芳香族テトラカルボン酸二無水物が必須のテトラカルボン酸二無水物成分として用いられており、芳香族ポリイミド系ポリマーは、テトラカルボン酸二無水物モノマーユニットとして、芳香族テトラカルボン酸二無水物モノマーユニット（芳香族酸無水物モノマーユニット）を含んでいる。他方、ジアミン成分は特に限定されず、一般的なポリイミド系配向膜に用いられるジアミンであってもよい。

ここで、芳香族テトラカルボン酸二無水物モノマーユニットとは、重合体を構成する単量体に由来する構成単位のうち、芳香族テトラカルボン酸二無水物に由来する構造を有する構成単位のことである。より具体的には、芳香族テトラカルボン酸二無水物モノマーユニットは、下記化学式（Ｍ−１）又は下記化学式（Ｍ−２）で表される構造であり、芳香族ポリイミド系ポリマーは、下記化学式（Ｐ−１）で表されるポリアミック酸構造、及び／又は、下記化学式（Ｐ−２）で表されるポリイミド構造を含んでいる。

（式中、Ｘ^１は、４価の芳香族基を表す。）

（式中、Ｘ^１は、４価の芳香族基を表す。）

（式中、Ｘ^１は４価の芳香族基を表し、Ｙ^１は３価の芳香族基又は脂肪族基を表し、Ｒ^１は１価の有機基又は水素原子を表す。）

上記化学式（Ｍ−１）、（Ｍ−２）、（Ｐ−１）及び（Ｐ−２）において、Ｘ^１は、４価の芳香族基を表し、炭素数６〜２０の４価の芳香族基であることが好ましく、炭素数６〜１５の４価の芳香族基であることがより好ましい。また、Ｘ^１は炭素数６の芳香環（ベンゼンに由来する環構造）を１〜３個含むことが好ましく、２個以上の芳香環を含む場合は、それらが直接或いは連結基を介して結合していてもよいし、縮合していてもよい。連結基としては、エーテル基や炭素数１〜５の炭化水素基等が挙げられる。
Ｘ^１の具体例としては、下記化学式（Ｘ−１）〜（Ｘ−６）で表される化学構造等が挙げられる。各構造に含まれる少なくとも一つの水素原子は、ハロゲン、メチル基、又はエチル基に置換されていてもよい。なお、下記化学式（Ｘ−１）〜（Ｘ−６）における各結合手はカルボニル基と結合している。

上記化学式（Ｐ−１）及び（Ｐ−２）におけるＹ^１は、３価の芳香族基又は脂肪族基を表し、炭素数６〜２０の３価の芳香族基又は脂肪族基であることが好ましく、炭素数６〜１５の３価の芳香族基又は脂肪族基であることがより好ましい。また、Ｙ^１は炭素数６の芳香環（ベンゼンに由来する環構造）を１〜３個含むことが好ましく、２個以上の芳香環を含む場合は、それらが直接或いは連結基を介して結合していてもよいし、縮合していてもよい。連結基としては、エーテル基や炭素数１〜５の炭化水素基等が挙げられる。
Ｙ^１の具体例としては、下記化学式（Ｙ−１）〜（Ｙ−１６）等が挙げられる。各構造に含まれる少なくとも一つの水素原子は、ハロゲン、メチル基、又はエチル基に置換されていてもよい。なお、化学式（Ｙ−１）〜（Ｙ−１６）における各結合手のうち、＊はＲ^１と、それ以外はアミド基又はイミド基と結合している。

上記化学式（Ｐ−１）及び（Ｐ−２）におけるＲ^１は、１価の有機基又は水素原子を表す。１価の有機基としては、炭素数１〜１０のアルキル基、−ＣＯＯ−Ｚで表される基等が挙げられるが、なかでも−ＣＯＯ−Ｚで表される基が好ましい。−ＣＯＯ−Ｚで表される基中、Ｚは、下記化学式（Ｚ−１）〜（Ｚ−８）のいずれかで表される構造を表し、各構造に含まれる少なくとも一つの水素原子は、ハロゲン、メチル基、又はエチル基に置換されていてもよい。下記化学式（Ｚ−１）〜（Ｚ−８）における各結合手はエステル基と結合している。なお、下記化学式（Ｚ−７）及び（Ｚ−８）において、メチル基は、環構造中の任意の炭素原子に結合してよい。

芳香族ポリイミド系ポリマーの一分子において、Ｘ^１、Ｙ^１及びＲ^１は、それぞれ、１種類であってもよく、２種類以上であってもよい。

芳香族ポリイミド系ポリマーは、下記化学式（Ｑ−１）で表されるポリアミック酸構造、及び／又は、下記化学式（Ｑ−２）で表されるポリイミド構造を有することが好ましい。

（式中、Ｘは４価の芳香族基を表し、Ｙは３価の芳香族基又は脂肪族基を表し、Ｚは１価の有機基又は水素原子を表す。）

上記化学式（Ｑ−１）及び（Ｑ−２）におけるＸは、上記化学式（Ｘ−１）〜（Ｘ−６）のいずれかで表される構造を表し、各構造に含まれる少なくとも一つの水素原子は、ハロゲン、メチル基、又はエチル基に置換されていてもよい。なお、上記化学式（Ｘ−１）〜（Ｘ−６）における各結合手は、カルボニル基と結合している。

上記化学式（Ｑ−１）及び（Ｑ−２）におけるＹは、上記化学式（Ｙ−１）〜（Ｙ−１６）のいずれかで表される構造を表し、各構造に含まれる少なくとも一つの水素原子は、ハロゲン、メチル基、又はエチル基に置換されていてもよい。なお、上記化学式（Ｙ−１）〜（Ｙ−１６）における各結合手のうち、＊はエステル基と、それ以外はアミド基又はイミド基と結合している。

上記化学式（Ｑ−１）及び（Ｑ−２）におけるＺは、上記化学式（Ｚ−１）〜（Ｚ−８）のいずれかで表される構造を表し、各構造に含まれる少なくとも一つの水素原子は、ハロゲン、メチル基、又はエチル基に置換されていてもよい。上記化学式（Ｚ−１）〜（Ｚ−８）における各結合手はエステル基と結合している。なお、下記化学式（Ｚ−７）及び（Ｚ−８）において、メチル基は、環構造中の任意の炭素原子に結合してよい。

芳香族ポリイミド系ポリマーの一分子において、Ｘ、Ｙ及びＺは、それぞれ、１種類であってもよく、２種類以上であってもよい。

芳香族ポリイミド系ポリマーの一分子において、テトラカルボン酸二無水物モノマーユニットとジアミンモノマーユニットとは、それぞれ、１種類であってもよく、２種類以上であってもよい。２種類以上のテトラカルボン酸二無水物モノマーユニットを含む例としては、具体的には、芳香族ポリイミド系ポリマーが、上記芳香族酸無水物モノマーユニットとともに、脂肪族酸無水物モノマーユニットを有する共重合体であるものが好ましく、この場合、上記共重合体において、芳香族酸無水物モノマーユニットは、テトラカルボン酸二無水物モノマーユニット全体に対して、好ましくは２０モル％以上（より好ましくは２５％以上、１００％未満）導入されている。これにより、高温環境下で長期にわたって、ＶＨＲ及び残留ＤＣ由来の焼き付き及びシミの発生をより効果的に抑制することができる。より具体的には、上記共重合体は、下記化学式（Ｓ−１）及び／又は（Ｓ−２）で表される共重合体であることが更に好ましい。

（式中、Ｘ^１は４価の芳香族基を表し、Ｘ^２は４価の脂肪族基を表し、Ｙ^１及びＹ^２はそれぞれ独立に３価の芳香族基又は脂肪族基を表し、Ｒ^１及びＲ^２はそれぞれ独立に１価の有機基又は水素原子を表す。）

上記化学式（Ｓ−１）及び（Ｓ−２）におけるＸ^２は、４価の脂肪族基を表し、炭素数６〜２０の４価の脂肪族基であることが好ましく、炭素数６〜１５の４価の脂肪族基であることがより好ましい。また、Ｘ^２は炭素数４〜６の脂環構造を１〜３個含むことが好ましく、２個以上の脂環構造を含む場合は、それらが直接或いは連結基を介して結合していてもよいし、縮合していてもよい。連結基としては、エーテル基や炭素数１〜５の炭化水素基等が挙げられる。
Ｘ^２の具体例としては、下記化学式（Ｘ−７）〜（Ｘ−１３）で表される構造等が挙げられる。各構造に含まれる少なくとも一つの水素原子は、ハロゲン、メチル基、又はエチル基に置換されていてもよい。なお、化学式（Ｘ−７）〜（Ｘ−１３）における各結合手は、カルボニル基と結合している。

上記化学式（Ｓ−１）及び（Ｓ−２）におけるＹ^２は３価の芳香族基又は脂肪族基を表し、炭素数６〜２０の３価の芳香族基又は脂肪族基であることが好ましく、炭素数６〜１５の３価の芳香族基又は脂肪族基であることがより好ましい。また、Ｙ^２は炭素数６の芳香環（ベンゼンに由来する環構造）を１〜３個含むことが好ましく、２個以上の芳香環を含む場合は、それらが直接或いは連結基を介して結合していてもよいし、縮合していてもよい。連結基としては、エーテル基や炭素数１〜５の炭化水素基等が挙げられる。
Ｙ^２の具体例としては、上記化学式（Ｙ−１）〜（Ｙ−１６）等が挙げられる。各構造に含まれる少なくとも一つの水素原子は、ハロゲン、メチル基、又はエチル基に置換されていてもよい。なお、化学式（Ｙ−１）〜（Ｙ−１６）における各結合手のうち、＊はＲ^２と、それ以外はアミド基又はイミド基と結合している。

上記化学式（Ｓ−１）及び（Ｓ−２）におけるＲ^２は１価の有機基又は水素原子を表す。１価の有機基としては、炭素数１〜１０のアルキル基、−ＣＯＯ−Ｚで表される基等が挙げられるが、なかでも−ＣＯＯ−Ｚで表される基が好ましい。−ＣＯＯ−Ｚで表される基中、Ｚは、上記化学式（Ｚ−１）〜（Ｚ−８）のいずれかで表される構造を表し、各構造に含まれる少なくとも一つの水素原子は、ハロゲン、メチル基、又はエチル基に置換されていてもよい。上記化学式（Ｚ−１）〜（Ｚ−８）における各結合手はエステル基と結合している。なお、上記化学式（Ｚ−７）及び（Ｚ−８）において、メチル基は、環構造中の任意の炭素原子に結合してよい。

上記化学式（Ｓ−１）及び（Ｓ−２）におけるＸ^１、Ｙ^１及びＲ^１は、上記化学式（Ｐ−１）及び（Ｐ−２）におけるＸ^１、Ｙ^１及びＲ^１と同様である。

芳香族ポリイミド系ポリマーの一分子において、Ｘ^１、Ｘ^２、Ｙ^１、Ｙ^２、Ｒ^１及びＲ^２は、それぞれ、１種類であってもよく、２種類以上であってもよい。

上記化学式（Ｓ−１）及び（Ｓ−２）中、ｍは０＜ｍ＜１の範囲の実数を表し、０．２≦ｍ＜１であることが好ましく、０．２５≦ｍ＜１であることがさらに好ましい。ｍをこの範囲とすることで、高温環境下で長期にわたって、ＶＨＲ及び残留ＤＣ由来の焼き付き及びシミの発生をより効果的に抑制することができる。

なお、芳香族ポリイミド系配向膜４０は、芳香族ポリイミド系ポリマーを１種類のみ含有してもよいし、芳香族ポリイミド系ポリマーを２種類以上含有してもよい。

芳香族ポリイミド系ポリマーの重量平均分子量は、２，５００以上であることが好ましく、１，０００，０００以下であることが好ましい。重量平均分子量が１，０００，０００を超えると、液晶配向剤の粘度が成膜できないほど大きくなるおそれがある。なお、重量平均分子量は、ＧＰＣ（ゲル・パーミエーション・クロマトグラフィー）により決定できる。

芳香族ポリイミド系配向膜４０の配向処理方法は特に限定されず、例えば、ラビング処理、光配向処理等が挙げられる。

＜ラジカル発生源＞
本発明の液晶表示装置は、光照射により液晶層３０にラジカルを供給し得るラジカル発生源を備えている。ラジカル発生源は、光ラジカル重合開始剤であってもよいし、ラジカルを発生する重合性モノマー等であってもよい。液晶表示装置中でのラジカル発生源の具体的な存在場所は特に限定されないが、ラジカル発生源は、通常、液晶層３０中、及び／又は、液晶層３０に隣接する部材中に存在している。前者の場合、バックライトや外光からの光が照射されると、ラジカル発生源は、液晶層３０中でラジカルに変化することができる。後者の場合、バックライトや外光からの光が照射されると、ラジカル発生源は、液晶層３０に隣接する部材から液晶層３０に溶出した後にラジカルに変化してもよいし、又は、液晶層３０に隣接する部材中でラジカルに変化した後に液晶層３０に溶出してもよい。ラジカル発生源は、紫外光又は可視光の照射によりラジカルを発生することが好ましい。なお、本明細書において、「紫外光」とは、波長２００ｎｍ以上、３８０ｎｍ未満の光（電磁波）を意味し、「可視光」とは、波長３８０ｎｍ以上、８００ｎｍ未満の光（電磁波）を意味する。

ラジカル発生源は、液晶層３０に含まれていてもよい。液晶層３０中のラジカル発生源は、後述する封止部材から液晶層３０に溶出した光ラジカル重合開始剤であってもよいし、ＰＳＡ技術を用いる場合など、液晶材料に重合性モノマーとともに添加された光ラジカル重合開始剤であってもよい。すなわち、本実施形態において、各芳香族ポリイミド系配向膜４０の表面上にはポリマー層が設けられていてもよく、ポリマー層は、光ラジカル重合開始剤によって重合性モノマーが重合したポリマーを含んでいてもよい。また、重合性モノマーとしては、光照射によりラジカルを発生する重合性モノマーを用いてもよく、この場合、光照射によりラジカルを発生する重合性モノマーがラジカル発生源としても機能する。ＰＳＡ技術を採用する場合、本実施形態は、液晶層３０中の残存モノマーから発生するラジカルに対して特に有効である。

ラジカル発生源の含有量は特に限定されず、ラジカル発生源を含有する部材の用途に応じて適宜設定することができ、該用途における一般的な含有量であってもよい。ＰＳＡ技術を用いる場合は、液晶材料中に光ラジカル重合開始剤が０．０５ｗｔ％以下含まれることが好ましい。

＜封止部材＞
図２は、実施形態１の液晶表示装置の平面模式図であり、ＯＤＦ工程により作製された場合を示し、図３は、実施形態１の液晶表示装置の平面模式図であり、真空注入により作製された場合を示す。
図２及び３に示すように、本実施形態の液晶表示装置は、ラジカル発生源を含み、かつ、液晶層３０を封止する封止部材８０又は８１を備えていてもよい。
封止部材８０は、図２に示すように、液晶層３０の周囲全体に設けられていており、封止部材８１は、図３に示すように、液晶層３０の周囲の一部（液晶注入口）のみに設けられている。封止部材８０が液晶層３０の周囲全体に設けられた態様の好ましい例としては、ＯＤＦ工程により作製した液晶パネル等が挙げられる。封止部材８１が液晶層３０の周囲の一部のみに設けられた態様の好ましい例としては、真空注入により作製した液晶パネル等が挙げられる。封止部材８０及び８１は、光ラジカル重合開始剤と重合性モノマーとを含有する光硬化型樹脂組成物（ＯＤＦ用封止材又は注入口封止材）の硬化物であり、光硬化型樹脂組成物に光（好ましくは紫外光）を照射することによって形成されている。なお、真空注入を採用する場合は、本実施形態の液晶表示装置は、通常、図３に示すように、液晶層３０の周囲の大部分（液晶層３０の周囲の液晶注入口を除く部分）に設けられた封止部材８２を備えている。封止部材８２は、通常、エポキシ系モノマーとエポキシ硬化剤とを含有する熱硬化型樹脂組成物（熱硬化型封止材）の硬化物であり、熱硬化型樹脂組成物を加熱することによって形成されている。したがって、封止部材８２は、通常、ラジカル重合開始剤を含んでいない。

＜絶縁膜＞
図１に示すように、本実施形態の液晶表示装置は、絶縁膜７０を更に備えていてもよく、絶縁膜７０は、画素電極５０を覆い、かつ、芳香族酸無水物モノマーユニットを有するポリマーを含まなくてもよい。これにより、上述のように、芳香族ポリイミド系配向膜４０が第１基板１０上に設けられる場合であっても、芳香族ポリイミド系配向膜４０が画素電極５０に接触しないように容易にすることができる。

絶縁膜７０は無機材料を含むことが好ましい。これにより、画素電極５０と絶縁膜７０との間における電荷相互作用（電子授受）の発生を効果的に防止することができる。詳細は後述する。このような無機材料としては、シリコン窒化物及びシリコン酸化物が好ましく、絶縁膜７０に含まれる無機材料は、ＳｉＮｘ及びＳｉＯｘ（ｘは、同一又は異なって、１≦ｘ≦３の範囲の実数）の少なくとも一方を含むことがより好ましい。

＜液晶表示装置＞
本実施形態の液晶表示装置の配向モード（表示モード）は特に限定されないが、ねじれネマティック（ＴＮ）モード、電界制御複屈折（ＥＣＢ）モード、イン・プレーン・スイッチング（ＩＰＳ）モード、フリンジ・フィールド・スイッチング（ＦＦＳ）モード、垂直配向（ＶＡ）モード、又は、ねじれネマティック垂直配向（ＶＡＴＮ）モードが好ましい。

なかでも、本実施形態の液晶表示装置は、ＦＦＳモード液晶表示装置であることが好ましく、図１に示すように、第１基板１０は対向電極６０を更に含み、芳香族ポリイミド系配向膜４０、対向電極６０、絶縁膜７０及び画素電極５０は、液晶相３０側からこの順に配置されていてもよい。これにより、ＦＦＳモードにおいて、芳香族ポリイミド系配向膜４０が画素電極５０に接触しないように容易にすることができる。なお、芳香族ポリイミド系配向膜４０は対向電極６０と接触しているが、画素電極５０が接触する場合とは異なり、イオン（アニオン）が発生されることはないか、非常に発生しにくい。以下、詳述する。

図４は、実施形態１において、画素電極及び対向電極から印加される電圧の波形を模式的に示した図である。
画素電極５０からは、通常、図４に示すような周波数と解像度に対応した矩形波電圧（パルス電圧）が印加され、この印加電圧は可変である。リフレッシュレートが６０Ｈｚで解像度がフルハイビジョンの場合、１パルスの電圧印加時間はおよそ１５μｓと短い。また、一般的に、画素電極と誘電体が接している場合、印加電圧値が変化した瞬間に一瞬、誘電体を構成する分子中の自由電子やπ共役系物質と画素電極との間で電荷相互作用が起こる。したがって、芳香族酸無水物モノマーユニットを有するポリマーを含む芳香族ポリイミド系配向膜４０と画素電極５０とが接触していると、電圧値が変動した瞬間に、画素電極５０から芳香族基中に電子が流れたり、また逆に芳香族基中から画素電極５０に電子が流れたりする（上記式４及び５参照）。このような電子の受け渡し（酸化還元反応）が液晶表示装置の駆動期間中に継続的に行われると、芳香族酸無水物モノマーユニットにおける芳香族基から最終的にイオンが形成され、液晶表示装置のＶＨＲの低下等の電気特性劣化を引き起こす。他方、画素電極５０に接触する誘電体、すなわち絶縁膜７０が無機材料等の電荷相互作用を起こしにくいような材料で構成されている場合、印加電圧が変動しても、画素電極５０と無機材料間で電荷相互作用（電子授受）は起こらず、イオン化も起こらない。

対向（共通）電極６０からは、通常、一定の電圧が挿入されるのみである。このように一定電圧の挿入しか起こらない場合、経時的な印加電圧変動が無いため、電極と誘電体間ですぐに平衡状態になり、上記式４等に示すような電極と誘電体間での電荷相互作用は起こらず、結果として酸化還元反応は起こらない。したがって対向電極６０が芳香族酸無水物モノマーユニットポリマーを含む芳香族ポリイミド系配向膜４０と接触していてもイオン化は起こらないか、非常に起こりにくい。

ＦＦＳモードである場合、図１に示すように、画素電極５０と、画素電極５０を覆う絶縁膜７０（層間絶縁膜として機能する）と、絶縁膜７０上の対向電極６０とによってＦＦＳ電極構造を構成することが好ましく、これにより、電圧印可時、液晶層３０中に斜め電界（フリンジ電界）が形成される。また、この場合、対向電極６０は、スリット電極であり、スリット電極としては、例えば、その全周を電極に囲まれた線状の開口部をスリットとして備えるものや、複数の櫛歯部を備え、かつ櫛歯部間に配置された線状の切れ込みがスリットを構成する櫛型形状のものを用いることができる。一方、画素電極５０は、各画素領域を占めるように形成された面状電極であってもよいし、図１に示すように、スリットが設けられたスリット電極であってもよい。ただし、後者の場合、画素電極５０が対向電極６０のスリット全体と重なるように、画素電極５０のスリットは設けられている。

ＩＰＳモードを採用した場合は、第１基板１０及び第２基板２０の少なくとも一方に一対の櫛形電極が設けられ、液晶層３０中に横電界が形成される。一対の櫛形電極としては、例えば、それぞれ複数の櫛歯部を備え、かつ櫛歯部が互いに噛み合うように配置された電極対を用いることができる。この場合、一対の櫛形電極の一方が画素電極５０として機能し、一対の櫛形電極の他方が対向電極６０として機能する。

第１基板１０及び第２基板２０の液晶層３０とは反対側にはそれぞれ、偏光板（直線偏光子）が配置されてもよい。偏光板としては、典型的には、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）フィルムに、二色性を有するヨウ素錯体等の異方性材料を、吸着配向させたものが挙げられる。通常は、ＰＶＡフィルムの両面にトリアセチルセルロースフィルム等の保護フィルムをラミネートして実用に供される。また、各偏光板と第１基板１０又は第２基板２０との間には、位相差フィルム等の光学フィルムが配置されていてもよい。

本実施形態の液晶表示装置においては、バックライトが液晶パネルの背面側に配置されている。このような構成を有する液晶表示装置は、一般的に、透過型の液晶表示装置と呼ばれる。バックライトとしては、可視光を含む光を発するものであれば特に限定されず、可視光のみを含む光を発するものであってもよく、可視光及び紫外光の両方を含む光を発するものであってもよい。液晶表示装置によるカラー表示が可能とするためには、バックライトは、白色光を発することが好ましい。バックライトの光源としては、例えば、発光ダイオード（ＬＥＤ）が好適に用いられる。

本実施形態の液晶表示装置は、液晶パネル及びバックライトの他、ＴＣＰ（テープ・キャリア・パッケージ）、ＰＣＢ（プリント配線基板）等の外部回路；視野角拡大フィルム、輝度向上フィルム等の光学フィルム；ベゼル（フレーム）等の複数の部材により構成されるものであり、部材によっては、他の部材に組み込まれていてもよい。既に説明した部材以外の部材については特に限定されず、液晶表示装置の分野において通常使用されるものを用いることができるので、説明を省略する。

［実施形態１の変形例１］
図５は、実施形態１の変形例１に係る液晶表示装置の断面模式図である。
図５に示すように、本実施形態では、第１基板１０又は第２基板２０は、対向電極６０を含み、芳香族ポリイミド系配向膜４０、絶縁膜７０及び画素電極５０は、液晶層３０側からこの順に配置され、対向電極６０は、芳香族ポリイミド系配向膜４０及び絶縁膜７０の間以外の場所に配置されてもよい。これによっても、芳香族ポリイミド系配向膜４０が画素電極５０に接触しないように容易にすることができる。

なお、対向電極６０の具体的な配置場所は特に限定されず、配向モード等に応じて適宜決定することができる。ＦＦＳモードを採用する場合は、例えば、図５に示すように、層間絶縁膜７０を介して画素電極５０の下層に対向電極６０を配置してもよい。この場合は、図１に示した場合とは反対に、画素電極５０がスリット電極となり、対向電極６０が面状電極又はスリット電極となる。また、ＩＰＳモードを採用する場合は、例えば、画素電極５０と同じ層に対向電極６０を配置してよく、ＴＮモード又は垂直配向モードを採用する場合は、例えば、第２基板２０に対向電極６０を配置してよい。

［実施形態１の変形例２］
図６は、実施形態１の変形例２に係る液晶表示装置の断面模式図である。
図６に示すように、芳香族ポリイミド系配向膜４０は、第１基板１０ではなく、第２基板２０上に設けられ、本実施形態の液晶表示装置は、第１基板１０上に設けられた第二の配向膜９０を更に備え、第二の配向膜９０は、芳香族酸無水物モノマーユニットを有するポリマーを含まないものであってもよい。本変形例においても、第２基板２０上の芳香族ポリイミド系配向膜４０によってラジカル発生源由来のラジカルを取り込むことができる。また、第二の配向膜９０は、芳香族酸無水物モノマーユニットを有するポリマーを含まないことから、例え画素電極５０に接触したとしても、第二の配向膜９０と画素電極５０との間で上述のような酸化還元反応は起こらない。

第二の配向膜９０の材料は、芳香族酸無水物モノマーユニットを有するポリマー以外であれば特に限定されず、一般的な配向膜材料を用いることができる。例えば、第二の配向膜９０は、ポリイミド及びポリアミック酸の少なくとも一方のポリマーを含み、第二の配向膜９０に含まれる少なくとも一方のポリマーは脂肪族酸無水物モノマーユニットを有していてもよい。

また、図６では、ＦＦＳ電極構造が設けられたＦＦＳモードを採用した場合を図示しているが、本変形例は、あらゆる配向モードを採用することができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、説明された個々の事項は、すべて本発明全般に対して適用され得るものである。

以下に実施例及び比較例を掲げて本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。

＜実施例１＞
ＦＦＳモードの液晶セルを以下の方法により作製した。
まず、ＴＦＴ基板と、電極を有さない対向基板を用意した。ＴＦＴ基板側の電極配置は、図１に示したものであり、絶縁膜（層間絶縁膜）７０はＳｉＯから形成し、画素電極５０及び対向電極６０はＩＴＯから形成した。次に、下記化学式（Ａ−１−１）に示す芳香族酸無水物モノマーユニットを有するポリアミック酸（重量平均分子量１０，０００〜１５０，０００）を含有する溶剤を、各基板上に塗布し、８０℃、２分の仮焼成を行い、続いて２３０℃、４０分の本焼成を行った。焼成処理を行うことで下記化学式（Ａ−１）に示すポリイミドを含む芳香族ポリイミド系配向膜（膜厚６０〜１１０ｎｍ）を形成した。

続いて各芳香族ポリイミド系配向膜にラビング処理を施した後、熱硬化型封止材を一方の基板に塗布し、１００℃で仮硬化を行った後、両基板を貼り合わせ、１５０℃で４０分間本硬化を行った。続いて真空注入法により、Ｔｎｉ（液晶材料のネマティック−アイソトロピック転移点）が９５℃台（低温側は−３０℃でも液晶相を示す）の液晶材料を、液晶注入口を介して注入した。液晶材料中にはアルケニル基を有する液晶化合物を有する。

続いて液晶注入口に、アクリルモノマーと光ラジカル重合開始剤を含有した注入口封止材を塗り、引き続き、注入口封止材に紫外光を２００ｍＪ／ｃｍ^２照射することで硬化させた。更に続いて１３０℃で４０分間加熱し、液晶材料の再配向処理を行い、その後室温まで冷却してＦＦＳモードの液晶セルを得た。

＜比較例１＞
実施例１とは異なる配向膜材料を用いたこと以外は実施例１と同様にして、比較例１のＦＦＳモードの液晶セルを作製した。本比較例では、実施例１における上記化学式（Ａ−１−１）に示すポリアミック酸に変えて、下記化学式（Ａ−２−１）に示す脂肪族酸無水物モノマーユニットを有するポリアミック酸（重量平均分子量１０，０００〜１５０，０００）を用い、下記化学式（Ａ−２）に示すポリイミドを含む配向膜（膜厚６０〜１１０ｎｍ）を各基板上に形成した。

＜バックライト上高温試験＞
実施例１及び比較例１で作製したＦＦＳモードの液晶セルの焼き付きを評価するため、９０℃の恒温槽内にて点灯したバックライト上に液晶セルを配置し、１０００時間放置する試験を行った。放置の前後で電圧保持率（ＶＨＲ）及び残留ＤＣ（ｒＤＣ）の測定を行った結果を下記表１に示した。なお、ＶＨＲは東陽テクニカ社製の６２５４型ＶＨＲ測定システムを用いて、１Ｖ、７０℃の条件で測定した。残留ＤＣはフリッカ消去法により、ＤＣ２Ｖを２時間印加後の残留ＤＣを決定した。

上記表１に示したように、実施例１の結果より、上記化学式（Ａ−１）に示す芳香族酸無水物モノマーユニットを有するポリイミドを含む芳香族ポリイミド系配向膜を用いることで、比較例１と比べ、１０００時間放置後のＶＨＲは高く、ｒＤＣは小さい値となった。これは、アルケニル基を有する液晶化合物と注入口封止材から溶出した未反応の光ラジカル重合開始剤との反応によって形成された安定なラジカルが、上記化学式（Ａ−１）に示すポリイミドを含む芳香族ポリイミド系配向膜の表面に効果的にトラップされたためと考えられる。

＜実施例２＞
ＦＦＳモードの液晶セルを以下の方法により作製した。
まず、ＴＦＴ基板と、電極を有さない対向基板を用意した。ＴＦＴ基板側の電極配置は、図１に示したものであり、絶縁膜（層間絶縁膜）７０はＳｉＮから形成し、画素電極５０及び対向電極６０はＩＴＯから形成した。次に、上記化学式（Ａ−１−１）に示す芳香族酸無水物モノマーユニットを有するポリアミック酸（重量平均分子量１０，０００〜１５０，０００）を含有する溶剤を、各基板上に塗布し、８０℃、２分の仮焼成を行い、続いて２３０℃、４０分の本焼成を行った。焼成処理を行うことで上記化学式（Ａ−１）に示すポリイミドを含む芳香族ポリイミド系配向膜（膜厚６０〜１１０ｎｍ）を形成した。

続いて各芳香族ポリイミド系配向膜にラビング処理を施した後、光ラジカル重合開始剤を含むＯＤＦ用封止材を一方の基板に塗布し、もう一方の基板にＴｎｉが９７℃台（低温側は−３０℃でも液晶相を示す）の液晶材料を滴下し、両基板を貼り合わせてから、ＯＤＦ用封止材に紫外光を１０００ｍＪ／ｃｍ^２照射した。液晶材料中には、アルケニル基を有する液晶化合物を有する。

続いて１３０℃で４０分間加熱し、液晶材料の再配向処理を行い、その後室温まで冷却してＦＦＳモードの液晶セルを得た。

＜比較例２＞
ＴＦＴ基板側の電極配置が異なること以外は実施例２と同様にして、比較例２のＦＦＳモードの液晶セルを作製した。図９は、比較例２の液晶表示装置の断面模式図である。
比較例２として、実施例２における画素電極５０と対向電極６０の配置を入れ替え、図９に示す、芳香族ポリイミド系配向膜４０と画素電極５０が直接接するＦＦＳモードの液晶セルを作製した。

なお、本比較例２においても、絶縁膜（層間絶縁膜）７０はＳｉＮから形成し、画素電極５０及び対向電極６０はＩＴＯから形成した。

＜バックライト上での高温試験＞
実施例２及び比較例２で作製したＦＦＳモードの液晶セルについて、実施例１等と同様の評価試験を行った結果を下記表２に示した。

ＯＤＦ工程を用いて作製したＦＦＳモードの液晶セルにおいて図９に示す比較例２の電極構造にすると、電圧印加を行う画素電極が配向膜と直接接することになるため、画素電極と配向膜との間で電荷の授受が発生し、上記式５に示すようにベンゼン環とカルボニル基との間で電荷移動による酸化還元反応が起こる。その結果、配向膜内部でジアニオンが生成し、結果として、図１に示す電極構造に比べて大きなＶＨＲ低下とｒＤＣが発生する。一方、図１に示す実施例２の電極構造では、電圧印加を行う画素電極と配向膜が直接接触しておらず、配向膜と画素電極間の酸化還元反応は起こらないため、１０００時間放置後のＶＨＲは高く、ｒＤＣは小さい値となった。

＜実施例３−１〜３−４＞
注入口封止材に照射する紫外光の照射量を、０ｍＪ／ｃｍ^２（すなわち紫外光照射無し）、５０ｍＪ／ｃｍ^２、１００ｍＪ／ｃｍ^２、又は、２００ｍＪ／ｃｍ^２とし、かつ、絶縁膜（層間絶縁膜）７０をＳｉＮから形成したこと以外は実施例１と同様にして、実施例３−１〜３−４のＦＦＳモードセルの液晶セルを作製した。

＜バックライト上での高温試験＞
実施例３−１〜３−４で作製したＦＦＳモードの液晶セルについて、実施例１等と同様の評価試験を行った結果を下記表３に示した。

表３に示すように、注入口封止材への紫外光照射量を変化させると、初期（０時間）及び１０００時間後のＶＨＲ及びｒＤＣに違いが見られる。紫外光照射量を少なくするほど、ＶＨＲは低下し、ｒＤＣは増加している。この結果より、注入口封止材中の未硬化の成分が液晶層に溶出し、ＶＨＲの低下及びｒＤＣの増加をもたらしていることが示された。特に未反応の光ラジカル重合開始剤が液晶層に溶出すると、液晶材料中のアルケニル基を有する液晶化合物と反応し、液晶層中で安定なラジカルが形成され、ＶＨＲの低下とｒＤＣの増加を引き起こすと考えられる。しかしながら、紫外光照射量が０ｍＪ／ｃｍ^２でもＶＨＲは比較的高く、ｒＤＣも小さいことから、上記化学式（Ａ−１）に示すポリイミドを含む芳香族ポリイミド系配向膜の表面にラジカルが効果的にトラップされているものと考えられる。

＜実施例４−１〜４−４及び比較例３＞
以下の部分を変更したことを除いて実施例１と同様にして、実施例４−１〜４−４及び比較例３のＦＦＳモードの液晶セルを作製した。実施例１で用いた上記化学式（Ａ−１−１）に示すポリアミック酸を、下記化学式（Ａ−３−１）に示すポリアミック酸（重量平均分子量１０，０００〜１５０，０００）に変更し、下記化学式（Ａ−３）に示すポリイミドを含む芳香族ポリイミド系配向膜を各基板上に形成した。下記化学式（Ａ−３）におけるポリイミド中のｍを０、０．２５、０．５０、０．７５、１．０に変更して、実施例４−１〜４−４及び比較例３の液晶セルを作成した。また、Ｔｎｉが９５℃以上（低温側は−３０℃でも液晶相を示す）の液晶材料を用いた。更に、メタアクリルモノマーと光ラジカル重合開始剤を含有する注入口封止材を用いた。絶縁膜にはＳｉＮを用いた。

＜バックライト上での高温試験＞
実施例４−１〜４−４及び比較例３で作製したＦＦＳモードの液晶セルについて、実施例１等と同様の評価試験を行った結果を下記表４に示した。

表４に示す結果より、芳香族酸無水物モノマーユニットは、酸無水物モノマーユニット全体に対して２０モル％以上（好ましくは２５モル％以上）であれば、高温環境下で長期にわたって、ＶＨＲの低下及びｒＤＣの効果的に発生を抑え、焼き付き及びシミの発生を効果的に抑制することができると考えられる。

［付記］
本発明の一態様は、画素電極を含む第１基板と、上記第１基板に対向する第２基板と、上記第１基板及び上記第２基板の間に挟持された液晶層と、上記第１基板及び上記第２基板の少なくとも一方上に設けられた芳香族ポリイミド系配向膜と、光照射により上記液晶層にラジカルを供給し得るラジカル発生源とを備え、上記液晶層は、アルケニル基を有する液晶化合物を含み、上記芳香族ポリイミド系配向膜は、ポリイミド及びポリアミック酸の少なくとも一方のポリマーを含み、かつ、上記画素電極に接触しないように設けられ、上記少なくとも一方のポリマーは、芳香族テトラカルボン酸二無水物モノマーユニットを有する液晶表示装置であってもよい。

上記態様の液晶表示装置は、アルケニル基を有する液晶化合物を用いるにあたり、芳香族酸無水物モノマーユニットを有するポリマーを含む芳香族ポリイミド系配向膜と画素電極とを絶縁することで、両者間の酸化還元反応を抑制しつつ、芳香族ポリイミド系配向膜上の芳香族基によってアルケニル基を有する液晶化合物のラジカルをトラップすることが可能である。その結果、高温環境下で長期にわたり良好なＶＨＲを維持できるとともに、残留ＤＣを低く抑えることができる。

上記ラジカル発生源は、紫外光又は可視光の照射によりラジカルを発生するものであってもよい。

上記態様の液晶表示装置は、上記ラジカル発生源を含み、かつ、上記液晶層を封止する封止部材を更に備え、上記封止部材は、上記液晶層の周囲全体、又は、上記液晶層の周囲の一部のみに設けられていてもよい。この態様の液晶表示装置は、ＯＤＦ工程や真空注入により液晶表示装置を作製する際に好適に用いられる。

上記ラジカル発生源は、上記液晶層に含まれていてもよい。この態様の液晶表示装置は、ＰＳＡ技術を利用して液晶表示装置を作製する際に好適に用いられる。

上記液晶層は、−３０℃から９０℃の範囲で液晶相を示してもよい。この態様は、広い温度範囲で液晶相を示す必要がある車載用途に好適である。

上記第１基板は、絶縁膜を更に含み、上記芳香族ポリイミド系配向膜は、少なくとも上記第１基板上に設けられ、上記絶縁膜は、上記画素電極を覆い、かつ、芳香族テトラカルボン酸二無水物モノマーユニットを有するポリマーを含まない態様であってもよい。この態様によれば、芳香族ポリイミド系配向膜を画素電極から容易に絶縁することができる。

上記液晶表示装置は、フリンジ・フィールド・スイッチング（ＦＦＳ）モード液晶表示装置であり、上記第１基板は、対向電極を更に含み、上記芳香族ポリイミド系配向膜、上記対向電極、上記絶縁膜及び上記画素電極は、上記液晶層側からこの順に配置されていてもよい。この態様によれば、ＦＦＳモードにおいて芳香族ポリイミド系配向膜を画素電極から容易に絶縁することができる。

上記第１基板又は上記第２基板は、対向電極を含み、上記芳香族ポリイミド系配向膜、上記絶縁膜及び上記画素電極は、上記液晶層側からこの順に配置され、上記対向電極は、上記芳香族ポリイミド系配向膜及び上記絶縁膜の間以外の場所に配置されていてもよい。この態様によれば、種々の配向モードにおいて芳香族ポリイミド系配向膜を画素電極から容易に絶縁することができる。

上記絶縁膜は、無機材料を含んでいてもよい。この態様によれば、画素電極と絶縁膜間での電荷相互作用（電子授受）に起因する電気特性の劣化を効果的に防止することができる。

上記態様の液晶表示装置は、上記第１基板上に設けられた第二の配向膜を更に備え、上記芳香族ポリイミド系配向膜は、上記第１基板ではなく、上記第２基板上に設けられ、上記第二の配向膜は、芳香族テトラカルボン酸二無水物モノマーユニットを有するポリマーを含まない態様であってもよい。この態様によれば、あらゆる配向モードを採用することができる。

上記液晶層は、上記アルケニル基を有する液晶化合物として、上記化学式（Ｄ−１）〜（Ｄ−４）で表される液晶化合物からなる群より選択される少なくとも一種の液晶化合物を含んでいてもよい。

上記芳香族ポリイミド系配向膜に含まれる上記少なくとも一方のポリマーは、上記芳香族テトラカルボン酸二無水物モノマーユニットに、上記化学式（Ｘ−１）〜（Ｘ−６）で表される化学構造からなる群より選択される少なくとも一つの化学構造を含んでいてもよい。上記化学式（Ｘ−１）〜（Ｘ−６）中、水素基の少なくとも一つは、ハロゲン基、メチル基、又は、エチル基に置換されていてもよい。

１０：第１基板
２０：第２基板
１１、２１：透明基板
３０：液晶層
３０ａ：表示ムラ
４０：芳香族ポリイミド系配向膜
５０：画素電極
６０：対向電極
７０：絶縁膜
８０：ＯＤＦ用の封止部材
８１：液晶注入口用の封止部材
８２：真空注入用の封止部材
９０：第二の配向膜

Claims

画素電極を含む第１基板と、
前記第１基板に対向する第２基板と、
前記第１基板及び前記第２基板の間に挟持された液晶層と、
前記第１基板及び前記第２基板の少なくとも一方上に設けられた芳香族ポリイミド系配向膜と、
光照射により前記液晶層にラジカルを供給し得るラジカル発生源とを備え、
前記液晶層は、アルケニル基を有する液晶化合物を含み、
前記芳香族ポリイミド系配向膜は、ポリイミド及びポリアミック酸の少なくとも一方のポリマーを含み、かつ、前記画素電極に接触しないように設けられ、
前記少なくとも一方のポリマーは、芳香族テトラカルボン酸二無水物モノマーユニットを有する液晶表示装置。
前記ラジカル発生源は、紫外光又は可視光の照射によりラジカルを発生する請求項１記載の液晶表示装置。
前記ラジカル発生源を含み、かつ、前記液晶層を封止する封止部材を更に備え、
前記封止部材は、前記液晶層の周囲全体、又は、前記液晶層の周囲の一部のみに設けられる請求項１又は２記載の液晶表示装置。
前記ラジカル発生源は、前記液晶層に含まれる請求項１又は２記載の液晶表示装置。
前記液晶層は、−３０℃から９０℃の範囲で液晶相を示す請求項１〜４のいずれかに記載の液晶表示装置。
前記第１基板は、絶縁膜を更に含み、
前記芳香族ポリイミド系配向膜は、少なくとも前記第１基板上に設けられ、
前記絶縁膜は、前記画素電極を覆い、かつ、芳香族テトラカルボン酸二無水物モノマーユニットを有するポリマーを含まない請求項１〜５のいずれかに記載の液晶表示装置。
前記液晶表示装置は、フリンジ・フィールド・スイッチング（ＦＦＳ）モード液晶表示装置であり、
前記第１基板は、対向電極を更に含み、
前記芳香族ポリイミド系配向膜、前記対向電極、前記絶縁膜及び前記画素電極は、前記液晶層側からこの順に配置される請求項６記載の液晶表示装置。
前記第１基板又は前記第２基板は、対向電極を含み、
前記芳香族ポリイミド系配向膜、前記絶縁膜及び前記画素電極は、前記液晶層側からこの順に配置され、
前記対向電極は、前記芳香族ポリイミド系配向膜及び前記絶縁膜の間以外の場所に配置される請求項６記載の液晶表示装置。
前記絶縁膜は、無機材料を含む請求項６〜８のいずれかに記載の液晶表示装置。
前記無機材料は、ＳｉＮｘ及びＳｉＯｘ（ｘは、同一又は異なって、１≦ｘ≦３の範囲の実数）の少なくとも一方を含む請求項９記載の液晶表示装置。
前記第１基板上に設けられた第二の配向膜を更に備え、
前記芳香族ポリイミド系配向膜は、前記第１基板ではなく、前記第２基板上に設けられ、
前記第二の配向膜は、芳香族テトラカルボン酸二無水物モノマーユニットを有するポリマーを含まない請求項１〜５のいずれかに記載の液晶表示装置。
前記液晶層は、前記アルケニル基を有する液晶化合物として、下記化学式（Ｄ−１）〜（Ｄ−４）で表される液晶化合物からなる群より選択される少なくとも一種の液晶化合物を含む請求項１〜１１のいずれかに記載の液晶表示装置。

（式中、ｍ及びｎは、同一又は異なって、１〜６の整数である。）
前記芳香族ポリイミド系配向膜に含まれる前記少なくとも一方のポリマーは、前記芳香族テトラカルボン酸二無水物モノマーユニットとともに脂肪族テトラカルボン酸二無水物モノマーユニットを有する共重合体である請求項１〜１２のいずれかに記載の液晶表示装置。
前記共重合体において、前記芳香族テトラカルボン酸二無水物モノマーユニットは、酸無水物モノマーユニット全体に対して２０モル％以上導入されている請求項１３記載の液晶表示装置。
前記芳香族ポリイミド系配向膜に含まれる前記少なくとも一方のポリマーは、前記芳香族テトラカルボン酸二無水物モノマーユニットに、下記化学式（Ｘ−１）〜（Ｘ−６）で表される化学構造からなる群より選択される少なくとも一つの化学構造を含む請求項１〜１４のいずれかに記載の液晶表示装置。

（式中、水素基の少なくとも一つは、ハロゲン基、メチル基、又は、エチル基に置換されていてもよい。）