KR101809987B1 - 액정 표시 소자 및 그의 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

(과제) 전극 구조가 간단하면서 넓은 시야각과 고휘도가 양립되며, 특히 액정 배향성과 전기 특성이 우수한 액정 표시 소자의 제조 방법을 제공하는 것이다.
(해결 수단) 상기 방법은, 기판의 2매(단, 이들 기판 중 적어도 1매는 그 편면(片面)에 투명 전극이 형성되어 이루어지는 것임)로 이루어지는 기판 쌍을, 광중합 가능한 반응성 메소겐과 액정을 함유하는 액정 조성물의 층을 개재하여 상기 기판 쌍이 상대하고(단 편면에 투명 전극이 형성된 기판은 당해 투명 전극이 형성된 면이 상기 액정 조성물의 층의 방향을 향하도록 대향 배치한 구성의 액정 셀을 형성함), 그리고 상기 액정 셀에 편광 방사선을 조사하는 공정을 거치는 것을 특징으로 한다.

Description

액정 표시 소자 및 그의 제조 방법{LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}
본 발명은 액정 표시 소자의 제조 방법에 관한 것이다.
현재, TN(Twisted　Nematic)형, STN(Super　Twisted　Nematic)형, VA(Vertical　Alig㎚ent)형, IPS(In-Plane　Switching)형, OCB(Optical Compensated　Bend: 광학 보상 벤드)형 등의 각종 액정 표시 소자가 알려져 있다.
이들 중 VA형 액정 표시 소자에 있어서는, 기판 상 또는 투명 전극 상에 슬릿 구조, 선 형상의 돌기물 등의 배향 제어용 구조물을 형성함으로써, 전압 인가시의 액정 배향 방향을 화소 내에서 상이한 방향으로 제어하여, 이에 따라 넓은 시야각을 실현하는 MVA(Multi-domain　Vertical　Alig㎚ent) 방식의 액정 표시 소자가 알려져 있다(특허문헌 1). 이 MVA 방식의 액정 표시 소자는, 시야각 특성이 우수하다는 장점을 갖고는 있지만, 배향 제어용 구조물의 존재 때문에 백휘도가 낮고, 표시가 어둡다는 단점을 갖고 있다.
넓은 시야각이면서 고휘도이고, 또한 고속 응답이 가능한 VA형 액정 표시 소자를 실현하기 위해, 폴리머를 이용하여 액정의 프리틸트각 및 전압 인가시의 경사 방향을 규정하는 방법이 제안되어 있다(특허문헌 2 및 3). 이들 특허 문헌에 기재된 방법은, 복잡한 형상으로 가공된 전극을 갖는 2매의 기판 간에, 광중합 또는 열중합이 가능한 모노머 및 액정을 함유하는 액정 조성물로 이루어지는 층을 협지하고, 상기 전극 간에 전압을 인가하여 액정을 경사지게 한 상태에서 액정 조성물 층에 빛 또는 열을 인가해 모노머를 중합하여 폴리머로 하고, 이 폴리머에 의해 액정의 배향 방향 및 프리틸트각을 고정하는 기술이다. 이 기술은, 명암의 응답 속도가 빨라져 있고, 액정의 기울어짐 방향도 전극의 형상에 의해 다(多)방향으로 제어되고 있기 때문에 넓은 시야각도 실현되고 있으며, 또한 휘도의 문제도 해소된 우수한 기술이다. 그러나, 이 기술에 의하면, 액정의 배향 제어를 위해, 기판 상에 복잡한 형상의 전극을 형성할 필요가 있어, 전극 가공 공정이 복잡해져 액정 표시 소자의 제조 비용이 증가하게 되는데다가, 모노머의 중합에 대(大)노광량의 광조사 또는 고온을 필요로 하기 때문에, 액정 표시 소자의 제조 과정에서 소자의 전기 특성이 손상된다는 문제가 있다.
이러한 사정에 따라, VA형 액정 표시 소자에 있어서, 복잡한 형상의 전극을 사용하는 일 없이, 특허문헌 2 및 3에 있어서의 유리한 효과를 발현할 수 있는 액정 표시 소자가 요구되고 있다. 즉, 복잡한 형상의 전극을 사용하지 않고, 광조사에 의해 배향 방향이 제어된 양호한 액정 배향성이 발현되어 넓은 시야각과 높은 휘도가 양립하고 있으며, 게다가 상기 광 조사에 의해서도 전기 특성이 손상되지 않는 액정 표시 소자가 요구되고 있다.
한편, TN형, STN형, IPS형, OCB형 등, VA형 이외의 액정 표시 소자에 있어서는, 액정 배향막에 액정 배향능을 부여하기 위해 러빙을 시행하는 방법이 일반적으로 채용되고 있어, 액정 표시 소자 제조의 공정 수가 많아져, 제조 비용상의 문제가 있다.
액정 표시 소자의 제조에 있어서의 러빙 공정을 생략하기 위해, 광배향법이 검토되고는 있지만, 광배향법을 TN형 등에 적용하려고 하는 검토예는 그다지 많지는 않고, 몇 예를 들 뿐이다(예를 들면 특허문헌 4). 그리고 현재 제안되어 있는 기술에 의한 광배향 TN형 액정 표시 소자는 액정의 배향 규제력이 충분하지 않아, 아직 실용화되어 있지 않다.
이 때문에, VA형 이외의 액정 표시 소자에 있어서는, 러빙을 행하지 않는 간이한 공정에 의해 강한 액정 배향 규제력을 발현하는 액정 표시 소자를 얻을 수 있는 제조 방법이 요구되고 있다.
일본공개특허공보 평8-43825호 일본공개특허공보 2003-307720호 일본공개특허공보 2002-23199호 일본공개특허공보 평9-297313호
본 발명은, 상기의 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적은,
VA형 액정 표시 소자에 있어서는, 전극 구조가 간단하면서 넓은 시야각과 고휘도가 양립되며, 특히 액정 배향성과 전기 특성이 우수한 액정 표시 소자를 제조하기 위한 방법을,
VA형 이외의 액정 표시 소자에 있어서는, 러빙을 행하지 않는 간이한 공정에 의해 강한 액정 배향 규제력을 발현하는 액정 표시 소자를 제조하기 위한 방법을,
각각 제공하는 것에 있다.
본 발명에 의하면, 본 발명의 상기 목적 및 이점은,
기판의 2매(단, 이들 기판 중 적어도 1매는 그 편면(片面)에 투명 전극이 형성되어 이루어지는 것임)로 이루어지는 기판 쌍을,
광중합 가능한 반응성 메소겐과 액정을 함유하는 액정 조성물의 층을 개재하여 상기 기판 쌍이 상대하고(단, 편면에 투명 전극이 형성된 기판은 당해 투명 전극이 형성된 면이 상기 액정 조성물의 층의 방향을 향하도록 대향 배치한 구성의 액정 셀을 형성함), 그리고
상기 액정 셀에 편광 방사선을 조사하는 공정을 거치는, 액정 표시 소자의 제조 방법에 의해 달성된다.
본 발명의 방법에 의하면, 전극 구조가 간단하면서 넓은 시야각과 고휘도가 양립되며, 특히 액정 배향성과 전기 특성이 우수한 VA형 액정 표시 소자 및,
러빙을 행하지 않는 간이한 공정에 의해 강한 액정 배향 규제력을 발현하는 TN형, STN형, IPS형, OCB형 등의 액정 표시 소자를 제조할 수 있다.
(발명을 실시하기 위한 형태)
〈기판〉
본 발명의 방법에 있어서는, 기판의 2매(단, 이들 기판 중 적어도 1매는 그 편면에 투명 전극이 형성되어 이루어지는 것임)를 한 쌍으로서 이용한다. 기판 쌍을 구성하는 기판 중 1매만이 그 편면에 투명 전극이 형성되어 이루어진 것으로, 다른 1매가 투명 전극을 갖지 않는 것이라도 좋고,
기판 쌍을 구성하는 기판의 2매 모두가 그 편면에 투명 전극이 형성되어 이루어지는 것이라도 좋다.
상기 기판을 구성하는 재료로서는, 예를 들면 플로트 유리, 소다 유리와 같은 유리; 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리에텔술폰, 폴리카보네이트, 환상 올레핀의 개환 중합체 및 그 수소 첨가물, 환상 올레핀의 부가 중합체, 방향족 폴리에테르, 폴리이미드와 같은 플라스틱으로 이루어지는 투명 기판 등을 이용할 수 있다. 이 기판에는, 액정의 배향 방향을 규제하기 위한 슬릿 형상의 패턴 등을 갖는 것을 요하지 않고, 제조 비용의 관점에서 이러한 특정의 패턴을 갖지 않는 것이 바람직하다.
상기 투명 전극으로서는, 예를 들면 In2O3-SnO2로 이루어지는 ITO막, SnO2로 이루어지는 NESA(등록 상표)막 등을 이용할 수 있다. 기판 쌍을 구성하는 기판의 2매 모두가 그 편면에 투명 전극이 형성되어 이루어지는 것인 경우에는, 이들 투명 전극은 패턴을 갖지 않는 것이라도 좋고, 혹은 필요에 따라서 패터닝되어도 좋다. 기판 쌍을 구성하는 기판 중 1매만이 그 편면에 투명 전극이 형성되어 이루어지는 것이고, 다른 1매가 투명 전극을 갖지 않는 것인 경우에는, 1매의 기판의 편면 상에, 빗살 형상의 형상을 갖는 전극의 한 쌍을 서로 비(非)접촉으로 조합하여 형성하는 것이 바람직하다. 투명 전극의 패터닝에는, 예를 들면 패턴 없는 투명 전극을 형성한 후에 포토 에칭법, 스퍼터법 등에 의해 패턴을 형성하는 방법, 투명 전극을 형성할 때에 소망하는 패턴을 갖는 마스크를 이용하는 방법 등에 의할 수 있다. 그러나 본 발명에 있어서는, 특허문헌 2 및 3에 기재된 바와 같이 복잡한 형상의 패턴은 필요하지 않다.
본 발명에서 이용되는 기판이 갖는 투명 전극 상에는, 액정의 배향 방향을 규제하기 위한 돌기 형상 등의 구조물은 필요로 하지 않고, 휘도 및 제조 비용의 관점에서 이러한 구조물을 갖지 않는 것이 바람직하다.
상기와 같은 기판 쌍은, 이것을 그대로 본 발명의 방법에 제공할 수 있지만, 본 발명의 방법에 있어서는, 기판 쌍을 구성하는 상기 편면에 투명 전극이 형성되어 이루어지는 기판 중 적어도 1매는, 당해 투명 전극 상에 추가로 막이 형성되어 이루어지는 것이 바람직하다. 또한, 기판 중 1매가 투명 전극을 갖지 않는 것인 경우에는, 당해 투명 전극을 갖지 않는 기판이 그 편면에 막이 형성되어 이루어지는 것이 바람직하다.
기판의 쌍방이 편면에 투명 전극이 형성되어 이루어지는 것인 경우에는, 그 중 1매의 기판의 투명 전극 상에만 막이 형성되어 이루어지는 것이라도 좋고, 혹은 쌍방의 기판의 투명 전극 상에 막이 형성되어 이루어지는 것이라도 좋다. 기판의 쌍방이, 편면에 투명 전극 및 막이 이 순으로 형성되어 이루어지는 것이 가장 바람직하다.
상기 투명 전극 상에 형성되는 막으로서는, 유기막 및 무기막 중 어느 것이라도 좋다. 그러나 본 발명의 방법에 의해 VA형의 액정 표시 소자를 제조하는 경우에는, 수직 배향성을 발현하는 막인 것이 바람직하고, 수직 배향성을 발현하는 유기막인 것이 보다 바람직하다. VA형 이외의 액정 표시 소자를 제조하는 경우에는, 유기막인 것이 바람직하고, 수직 배향성을 발현하지 않는 유기막인 것이 보다 바람직하다.
상기 유기막으로서는, 예를 들면 폴리암산, 폴리이미드, 폴리암산 에스테르, 폴리에스테르, 폴리아미드, 폴리오르가노실록산, 셀룰로오스 유도체, 폴리아세탈, 폴리스티렌 유도체, 폴리(스티렌-페닐말레이미드) 유도체, 폴리(메타)아크릴레이트 등의 중합체, 또는 이들 혼합물을 주성분으로 하는 막 등을 들 수 있다. 이들 중, 폴리암산, 폴리이미드 및 폴리오르가노실록산으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상의 중합체를 주성분으로 하는 막이 바람직하다. 또한, 상기에 있어서 폴리이미드란, 폴리암산의 부분 이미드화물도 포함하는 개념이다.
상기 유기막은, 임의적으로 광증감성 성분을 함유하고 있어도 좋다. 상기 유기막이 광증감성 성분을 함유함으로써, 유기막의 근방에 있어서의 반응성 메소겐의 광반응이 촉진되기 때문에, 본원이 소기하는 효과를 발현시키기 위해 필요한 편광 방사선의 조사량을 줄일 수 있어 바람직하다.
이 광증감성 성분은, 광증감성 구조를 갖는 성분이다. 광증감성 성분을 갖는 광증감성 구조로서는, 예를 들면 아세토페논 구조, 벤조페논 구조, 안트라퀴논 구조, 비페닐 구조, 카르바졸 구조, 니트로아릴 구조, 플루오렌 구조, 나프탈렌 구조, 안트라센 구조, 아크리딘 구조, 인돌 구조 등을 들 수 있다.
유기막 중에 있어서의 광증감성 구조의 존재 비율로서는, 유기막의 전체 중량에 대하여, 20중량％ 이하인 것이 바람직하고, 10중량％ 이하인 것이 보다 바람직하다. 광증감성 구조는, 유기막의 전체 중량에 대하여, 바람직하게는 0.01중량％ 이상, 보다 바람직하게는 0.05중량％ 이상 존재함으로써, 그 소기하는 효과를 발현할 수 있다.
광증감성 성분은, 유기막 중에 유리(遊離)된 화합물로서 존재하고 있어도 좋고, 혹은 유기막의 주성분인 중합체의 주쇄 또는 측쇄에 결합한 상태로 존재하고 있어도 좋다.
본 발명에 있어서의 기판 상에, 상기와 같은 유기막을 형성하려면, 소망하 는 중합체 및 임의적으로 광증감성 구조를 갖는 화합물(광증감성 화합물)을 함유 하는 중합체 조성물을, 공지의 방법으로 도포하고, 이어서 이것을 가열하는 방법에 의하는 것이 바람직하다. 상기의 중합체 조성물로서는, 예를 들면 액정 배향제로서 시판되고 있는 것을 그대로 이용하거나, 혹은 시판의 액정 배향제에 광증감성 구조를 갖는 화합물을 배합한 후에 이용할 수 있다.
중합체 조성물에 임의적으로 배합되는 광증감성 화합물로서는, 예를 들면 하기식 (1)∼(3):
Figure 112011051654737-pat00001
의 각각으로 나타나는 화합물 등을 들 수 있다.
기판 상 또는 기판의 투명 전극 상으로의 중합체 조성물의 도포는, 예를 들면 롤 코터법, 스피너법, 인쇄법 등의 적절한 방법에 의해 행할 수 있다. 계속해서 행해지는 가열은 중합체 조성물의 조성 등에 의해 적절히 설정되어야 한다. 바람직하게는 프리베이킹에 의해 도막 중의 용매를 제거한 후, 포스트베이킹을 행한다. 프리베이킹 조건은, 예를 들면 40∼120℃에 있어서 0.1∼5분이다. 포스트베이킹은, 예를 들면 80∼300℃, 바람직하게는 120∼250℃에 있어서, 예를 들면 5∼200분, 바람직하게는 10∼100분 행할 수 있다.
형성되는 막의 두께는, 10∼2,000Å으로 하는 것이 바람직하고, 50∼1,000Å로 하는 것이 보다 바람직하고, 나아가서는 50∼700Å으로 하는 것이 바람직하다.
〈액정 조성물〉
본 발명의 방법에 사용되는 액정 조성물은, 광중합 가능한 반응성 메소겐과 액정을 함유한다.
상기 액정으로서는, 네마틱 액정인 것이 바람직하다.
본 발명의 방법에 의해 VA형의 액정 표시 소자를 제조하는 경우에는, 유전이방성이 부(負)의 네마틱 액정을 사용하는 것이 바람직하고,
VA형 이외의 액정 표시 소자를 제조하는 경우에는, 유전 이방성이 정(正)의 네마틱 액정을 사용하는 것이 바람직하다.
상기의 네마틱 액정으로서는, 봉 형상 네마틱 액정 및 원반 형상 네마틱 액정을 들 수 있고, 이들 중으로부터 선택되는 1종 이상을 사용할 수 있다. 본 발명에 있어서의 네마틱 액정으로서는, 편광 방사선의 조사에 의해 면내 리타데이션이 효율적으로 발생한다는 관점에서, 봉 형상 네마틱 액정의 1종 이상을 사용하는 것이 바람직하다.
유전율 이방성이 부의 네마틱 액정의 시판품으로서는, 예를 들면 MLC-6608, MLC-6609, MLC-6610, MLC-2037, MLC-2038, MLC-2039(이상, 메르크사 제조) 등을；
유전율 이방성이 정의 네마틱 액정의 시판품으로서는, 예를 들면 ZLI-3086, ZLI-4792, ZLI-5080, ZLI-5081, MLC-2001, MLC-2002, MLC-2003, MLC-2004, MLC-2016, MLC-2017, MLC-2018, MLC-2019, MLC-6221(이상, 메르크사 제조) LIXON5035XX, LIXON5036XX, LIXON5037XX, LIXON5038XX, LIXON5039XX, LIXON5040XX, LIXON5041XX, LIXON5043XX, LIXON5044XX, LIXON5046XX, LIXON5047XX, LIXON5049XX, LIXON5050XX, LIXON5051XX, LIXON5052XX(이상, 칫소 가부시키가이샤 제조) 등을, 각각 들 수 있다.
상기 광중합 가능한 반응성 메소겐으로서는, 빛의 조사에 의해 중합 가능하고, 그리고 분자 내에 액정 유사 구조를 갖는 화합물이면 한정 없이 사용할 수 있다. 이러한 화합물로서는, 중합성 탄소-탄소 이중 결합을 갖는 기 및 에폭시 구조를 갖는 기로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 기(중합성 기)와 액정 유사 구조를, 분자 내에 각 1개 이상씩 갖는 화합물일 수 있다. 상기 에폭시 구조로서는, 1,2-에폭시 구조 및 1,3-에폭시 구조로부터 선택되는 적어도 1종인 것이 바람직하고, 1,2-에폭시 구조인 것이 보다 바람직하다. 이러한 중합성 기는, 분자 내에 1∼4개 존재하는 것이 바람직하고, 양호한 액정 배향성을 발현하는 관점에서 분자 내에 2개 존재하는 것이 보다 바람직하다.
이러한 광중합 가능한 반응성 메소겐으로서는, 예를 들면 하기식 (M):
　　P1-A1-(Z-A2)n-P2 (M)
[식 (M) 중, P1 및 P2는, 각각 독립적으로, 아크릴옥시기, 메타크릴옥시기, 비닐기 또는 비닐옥시기이거나, 또는 에폭시 구조를 갖는 기이고,
A1 및 A2는, 각각 독립적으로, 1,4-페닐렌기 또는 나프탈렌-2,6-디일기이며,
Z는 단결합, -COO-* 또는 -OCO-*(이상에 있어서 「*」를 붙인 결합손이 A2와 결합함)이고,
n은 0∼2의 정수임(단 n이 2일 때, 복수 존재하는 A2 및 Z는, 각각 동일해도 상이해도 좋음)]
으로 나타나는 화합물을 들 수 있다.
상기식 (M)에 있어서의 P1 및 P2의 에폭시 구조를 갖는 기로서는, 예를 들면 글리시딜기, 3-글리시딜옥시프로필기, 2-(3,4-에폭시사이클로헥실옥시)에틸기 등을 들 수 있다.
상기식 (M)에 있어서의 Z는 단결합인 것이；
n는 0 또는 1인 것이, 각각 바람직하다.
상기식 (M)으로 나타나는 화합물로서, 바람직하게는 하기식 (M-1)∼(M-3):
Figure 112011051654737-pat00002
(식 (M-1)∼(M-3) 중, P1 및 P2는, 각각, 상기식 (M)에 있어서의 것과 동일한 의미임)
의 각각으로 나타나는 화합물을 들 수 있고, 이들 중 적어도 1종을 이용할 수 있다.
상기식 (M)에 있어서의, P1 및 P2로서는, 각각, 아크릴옥시기 또는 메타크릴옥시기인 것이 바람직하다.
더욱 바람직한 화합물로서 하기식 (M-1-1) 및 (M-1-2):
Figure 112011051654737-pat00003
의 각각으로 나타나는 화합물을 들 수 있다.
이러한 광중합 가능한 반응성 메소겐은, 액정 조성물의 전체량에 대하여, 0.01∼1중량％의 범위에서 사용하는 것이 바람직하고, 0.01∼0.5중량％의 범위에서 사용하는 것이 보다 바람직하다.
광중합 가능한 반응성 메소겐은, 액정 조성물 중에 용해되어 함유되는 것이 바람직하다.
〈액정 표시 소자의 제조 방법〉
본 발명의 액정 표시 소자의 제조 방법은,
상기와 같은 기판의 2매로 이루어지는 기판 쌍을,
상기와 같은 액정 조성물의 층을 개재하여 상기 기판 쌍이 상대하고(단, 편면에 투명 전극이 형성된 기판은 당해 투명 전극이 형성된 면이 상기 액정 조성물의 층의 방향을 향하도록 대향 배치한 구성의 액정 셀을 형성함), 그리고
상기 액정 셀에 편광 방사선을 조사하는 공정을 거치는 것을 특징으로 한다.
이러한 구성의 액정 셀을 형성하려면, 예를 들면 이하의 2개의 방법을 들 수 있다.
제1 방법으로서는, 간극(셀 갭)을 개재하여 2매의 기판을 대향 배치해 2매의 기판의 주변부를 시일제를 이용하여 접합하고, 기판 표면 및 시일제에 의해 구획된 셀 갭 내에 액정 조성물을 주입 충전한 후, 주입공을 봉지함으로써, 액정 셀을 제조할 수 있다.
혹은 제2 방법으로서, 2매의 기판 중 한쪽의 기판 상의 소정의 장소에 예를 들면 경화성의 시일제를 도포하고, 추가로 기판 상의 수 개소에 액정을 적하한 후, 다른 한쪽의 기판을 접합함과 함께 액정을 기판의 전체면으로 밀어 펼치고, 이어서 시일제를 경화함으로써, 액정 셀을 제조할 수 있다.
상기 어느 경우도, 2매의 기판을 대향 배치할 때에, 편면에 투명 전극이 형성된 기판은 당해 투명 전극이 형성된 면이 다른 기판의 방향을 향하도록 배치한다. 투명 전극을 갖지 않고, 편면에 막이 형성되어 이루어는 기판은, 당해 막이 형성된 면이 다른 기판의 방향을 향하도록 배치한다. 또한 상기 어느 경우도 시일제로서는, 예를 들면 경화제 및 스페이서로서의 산화 알루미늄구(球)를 함유하는 에폭시 수지 등을 이용할 수 있다.
액정 조성물의 층의 두께로서는, 2∼8㎛로 하는 것이 바람직하고, 3∼6㎛로 하는 것이 보다 바람직하다.
이어서, 액정 셀에 편광 방사선을 조사한다. 여기에서, 액정 셀에 전압을 인가하지 않은 상태에서 상기 액정 셀에 편광 방사선을 조사하는 것이 바람직하다.
여기에서 「액정 셀에 전압을 인가하지 않은 상태」란, 액정 셀의 투명 전극 간(기판 쌍을 구성하는 기판의 2매 모두가 그 편면에 투명 전극이 형성되어 이루어는 것인 경우에는 당해 2매의 투명 전극의 사이를 말하고, 기판 쌍을 구성하는 기판 중 1매만이 그 편면에 투명 전극이 형성되어 이루어지는 것인 경우에는, 당해 기판의 편면 상에 형성된 한 쌍의 빗살 형상 투명 전극의 사이를 말함)에 실질적으로 전압이 걸려 있지 않은 상태라면 충분하며, 극히 근소한 전압의 인가도 금지된다는 취지는 아니다. 양 투명 전극 간에 직류 또는 교류의 예를 들면 500㎷ 이하, 바람직하게는 100㎷ 이하, 보다 바람직하게는 10㎷ 이하, 특히 바람직하게는 1㎷ 이하의 전압이 인가되어 있는 경우라도, 「액정 셀에 전압을 인가하지 않은 상태」에 해당하는 것이라고 이해되어야 한다.
상기 편광 방사선으로서는, 예를 들면 편광된 가시광선, 자외선, 원자외선, 전자선, X선 등을 들 수 있지만, 파장이 150∼800㎚의 범위에 있는 편광 방사선이 바람직하고, 파장이 240∼500㎚의 범위에 있는 편광 방사선이 보다 바람직하고, 특히 파장 280∼350㎚의 휘선을 포함하는 편광 자외선인 것이 바람직하다. 편광 방사선의 편광으로서는, 예를 들면 직선 편광, 원 편광 등을 들 수 있지만, 직선 편광인 것이 바람직하다. 상기 편광 방사선을 방사하는 광원으로서는, 예를 들면 저압 수은 램프, 고압 수은 램프, 중수소 램프, 메탈 할라이드 램프, 아르곤 공명 램프, 크세논 램프, 엑시머 레이저 등을 사용할 수 있다.
액정 셀에 편광 방사선을 조사하는 방향으로서는, 기판면에 대하여 경사지게 하여 조사하는 것이 바람직하고, 기판면에 대하여 30∼60˚의 각도를 이루는 방향으로부터 조사하는 것이 바람직하다.
편광 방사선의 조사량은, 0.01∼50J/㎠로 하는 것이 바람직하고, 0.1∼20J/㎠로 하는 것이 보다 바람직하다. 여기에서, 액정 셀에 있어서의 유기막이 광증감성 성분을 함유하는 것인 경우에는, 편광 조사선의 조사량을 15J/㎠ 이하, 나아가서는 12J/㎠ 이하로 해도 본원이 소기하는 효과를 충분히 발현할 수 있다.
액정 셀에 대한 편광 방사선의 조사는, 액정 조성물에 함유되는 액정의 등방화 온도 미만의 온도에 있어서 행하는 것이 바람직하다. 조사 온도로서는, 20∼60℃인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 25∼50℃이다.
그리고, 방사선 조사 후의 액정 셀의 양면에 편광판을 배치함으로써, 액정 표시 소자를 얻을 수 있다. 본 발명의 액정 표시 소자에는, 편광판 외에, 파장판, 광산란 필름, 구동 회로 등이 추가로 실장(實裝)되어도 좋다.
〈액정 표시 소자〉
상기와 같이 하여 제조된 액정 표시 소자는, 후술의 실시예로부터 명백한 바와 같이 전기 특성이 우수하여, 간단한 전극 구조를 취한 경우라도 액정 배향성이 우수하고, 넓은 시야각과 높은 휘도가 양립된 것이다.
본 발명의 방법에 의해 제조된 액정 표시 소자가 액정 배향 규제력을 발현하는 기전은 아직 분명하지 않지만, 본 발명자 등은 이를 이하와 같이 추론하고 있다. 즉, 본 발명의 방법에 이용하는 반응성 메소겐은 빛의 흡수에 이방성을 갖고 있기 때문에, 편광 자외선을 조사함으로써 이 반응성 메소겐이 이방적으로 중합되어, 당해 반응성 메소겐의 중합체 중 기판의 근방에 있는 것이 액정 배향 규제력을 발현하는 것일 것이다.
이러한 본 발명의 액정 표시 소자는, 각종의 장치, 예를 들면 액정 텔레비전으로 대표되는 동영상 표시 장치 등에 적합하게 이용할 수 있다.
(실시예)
〈액정 표시 소자의 제조 및 평가〉
실시예 1
［액정 조성물의 조제］
네거티브형 액정(메르크사 제조, 품명「MLC-6608」) 99.7중량부에 반응성 메소겐으로서 상기식 (M-1-1)로 나타나는 화합물 0.3중량부를 혼합하여 용해함으로써, 액정 조성물을 조제했다.
［액정 표시 소자의 제조］
ITO막으로 이루어지는 투명 전극 부착 유리 기판의 투명 전극면 상에, 액정 배향제로서 시판의 「AL60101」(JSR 가부시키가이샤 제조)을 스피너를 이용하여 도포하고, 80℃의 핫 플레이트에서 1분간 프리베이킹를 행한 후, 관 내를 질소 치환한 오븐 중에서 200℃로 1시간 포스트베이킹하여 막두께 0.1㎛의 유기막을 형성했다. 동일한 조작을 반복하여, 편면에 투명 전극 및 유기막을 이 순으로 갖는 기판을 한 쌍(2매) 얻었다.
상기 기판 중 1매의 유기막을 갖는 면의 외주(外周)에, 직경 5.5㎛의 산화 알류미늄구 함유 에폭시 수지 접착제를 스크린 인쇄에 의해 도포한 후, 한 쌍의 기판의 각 유기막 면이 대향하도록 양 기판을 배치해 압착하고, 150℃로 1시간에 걸쳐 접착제를 열경화했다. 이어서, 액정 주입구로부터 양 기판의 간극에, 상기에서 조제한 액정 조성물을 주입하고, 에폭시계 접착제로 주입구를 봉지한 후, 액정 조성물 주입시의 유동 배향을 제거하기 위해 이것을 150℃로 가열하고 나서 실온까지 서서히 냉각하여 액정 셀을 형성했다.
이어서 상기에서 얻은 액정 셀에, 고압 수은 램프를 광원으로 하는 직선 편광의 자외선을, 기판면에 대하여 45˚의 방향으로부터, 직선 편광의 편광면이 자외선의 입(入)반사면(입사 방향의 벡터와 반사 방향의 벡터에 의해 규정되는 면)과 일치하도록, 그리고 파장 313㎚에 있어서의 조사량이 20J/㎠가 되도록 조사하고, 추가로 액정 셀의 외측 양면에, 2매의 편광판을, 그들의 편광 방향이 서로 직교하고, 그리고 조사한 자외선의 입사 방향을 기판면에 투영한 방향과 모두 45°의 각도를 이루도록 접합함으로써, 액정 표시 소자를 제조했다.
이 액정 표시 소자에 대해서, 이하와 같이 하여 평가를 행했다.
［액정 표시 소자의 평가］
(1) 액정 배향성의 평가
상기에서 제조한 액정 표시 소자에, 5V의 전압을 ON·OFF(인가·해제)했을 때의 명암의 변화에 있어서의 이상(異常) 도메인의 유무를 육안에 의해 관찰했다.
전압 OFF시에 셀로부터 광 누출이 관찰되지 않고, 그리고 전압 인가시에 셀 구동 영역이 백(白) 표시, 그 이외의 영역으로부터 광 누출이 없는 경우를 액정 배향성 「양」으로 하고, 전압 OFF시에 셀로부터 광 누출이 관찰되거나 또는 전압 ON시에 셀 구동 영역 이외의 영역으로부터 광 누출이 관찰된 경우를 액정 배향성 「불량」으로 하여 평가한 결과, 이 액정 표시 소자의 액정 배향성은 「양」이었다.
(2) 전압 보전율의 평가
상기에서 제조한 액정 표시 소자에, 60℃에서 5V의 전압을 60마이크로 초의 인가 시간, 167밀리초의 스팬으로 인가한 후, 인가 해제로부터 167밀리초 후의 전압 보전율을 측정했다. 전압 보전율의 측정 장치는 가부시키가이샤 토요 테크니카 제조, 형식「VHR-1」을 사용했다.
전압 보전율이 98％ 이상의 경우를 전압 보전율「양」, 98％ 미만의 경우를 「불량」으로 하여 평가한 결과, 이 액정 표시 소자의 전압 보전율은 「양」이었다.
실시예 2
네거티브형 액정(메르크사 제조, 품명「MLC-6608」) 99.7중량부에 반응성 메소겐으로서 상기식 (M-1-2)로 나타나는 화합물 0.3중량부를 혼합함으로써, 액정 조성물을 조제했다.
이 액정 조성물을 이용한 것 외는, 실시예 1과 동일하게 하여 액정 표시 소자를 제조해 평가한 결과, 이 액정 표시 소자의 액정 배향성은 「양」, 전압 보전율은 「양」이었다.
　상기 실시예 1 및 2에서 제조한 액정 표시 소자는, 각각 양호한 액정 배향성을 나타내고 있으며, 시야각 특성도 양호했다. 이 액정 표시 소자는, 액정의 배향 방향을 결정하기 위해 복잡한 형상의 전극의 사용을 필요로 하지 않기 때문에, 특허문헌 2 및 3에 기재된 액정 표시 소자에 비해 매우 염가로 제조할 수 있다. 또한, 기판 상 또는 투명 전극 상에 돌기물의 형성을 요하지 않기 때문에, MVA 방식의 액정 표시 소자와 비교하여 휘도가 높아져 있다. 또한, 제조 공정에 있어서의 자외선의 조사에 의해서도 액정 표시 소자의 전기 특성이 손상되어 있지 않은 것이 확인되었다.
실시예 3
상기 실시예 1에 있어서, 액정 배향제로서 시판의 「AL60101」에 광증감성 화합물로서 상기식 (1)로 나타나는 화합물을 고형분 대비로 0.1중량％ 첨가한 것을 사용하고, 편광 조사선의 조사량을 10J/㎠로 한 것 이외는 실시예 1과 동일하게 실시하여, 액정 표시 소자를 제조해 평가한 결과, 이 액정 표시 소자의 액정 배향성은 「양」, 전압 보전율은 「양」이었다.

Claims (11)

  1. 기판의 2매로 이루어지는 기판 쌍으로서, 이들 기판 중 적어도 1매는 그 편면(片面)에 투명 전극이 형성되어 이루어지는 것인 당해 기판 쌍을,
    광중합 가능한 반응성 메소겐과 액정을 함유하는 액정 조성물의 층을 개재하여 상기 기판 쌍이 상대하고, 여기서, 상기 액정 조성물은 광중합 가능한 반응성 메소겐을 당해 액정 조성물에 대하여 0.01∼1중량％의 범위로 함유하며, 또한 편면에 투명 전극이 형성된 기판은 당해 투명 전극이 형성된 면이 상기 액정 조성물의 층의 방향을 향하도록 대향 배치한 구성의 액정 셀을 형성하는 것이고, 그리고
    상기 액정 셀에, 상기 액정 조성물에 함유되는 액정의 등방화 온도 미만의 온도에서, 기판면에 대하여 30∼60°의 각도를 이루는 방향으로부터 편광 방사선을 조사하여 액정 배향 규제력을 발현시키는 공정을 거치는 것을 특징으로 하는, 액정 표시 소자의 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 편면에 투명 전극이 형성되어 이루어지는 기판 중 적어도 1매가, 당해 투명 전극 상에 추가로 막이 형성되어 이루어지는 것인, 액정 표시 소자의 제조 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 기판의 쌍방이, 편면에 투명 전극 및 막이 이 순으로 형성되어 이루어지는 것인, 액정 표시 소자의 제조 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 기판 중 1매가 투명 전극을 갖지 않는 것이고, 당해 투명 전극을 갖지 않는 기판이 그 편면에 막이 형성되어 이루어지는 것인, 액정 표시 소자의 제조 방법.
  5. 제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 막이 유기막인 액정 표시 소자의 제조 방법.
  6. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 편광 방사선을 조사하는 공정이, 액정 셀에 전압을 인가하지 않은 상태에서 행해지는 것인, 액정 표시 소자의 제조 방법.
  7. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 액정 조성물에 함유되는 액정이, 유전 이방성이 부(負)의 네마틱 액정인, 액정 표시 소자의 제조 방법.
  8. 편면에 투명 전극 및 유기막이 이 순으로 형성된 기판의 2매로 이루어지는 기판 쌍을,
    유전율 이방성이 부의 네마틱 액정과 광중합 가능한 반응성 메소겐을 함유하는 액정 조성물의 층을 개재하여 상기 기판 쌍이 갖는 각 유기막이 상대하도록 대향 배치한 구성의 액정 셀을 형성하고, 여기서, 상기 액정 조성물은 광중합 가능한 반응성 메소겐을 당해 액정 조성물에 대하여 0.01∼1중량％의 범위로 함유하고, 그리고
    액정 셀에 전압을 인가하지 않은 상태에서 상기 액정 셀에, 상기 액정 조성물에 함유되는 액정의 등방화 온도 미만의 온도에서, 기판면에 대하여 30∼60°의 각도를 이루는 방향으로부터 편광 방사선을 조사하여 액정 배향 규제력을 발현시키는 공정을 거치는 것을 특징으로 하는, 액정 표시 소자의 제조 방법.
  9. 제1항, 제2항, 제3항, 제4항 또는 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광중합 가능한 반응성 메소겐이, 하기식 (M):
    　　P1-A1-(Z-A2)n-P2 (M)
    [식 (M) 중, P1및 P2 는, 각각 독립적으로, 아크릴옥시기, 메타크릴옥시기, 비닐기 또는 비닐옥시기이거나, 또는 에폭시 구조를 갖는 기이고,
    A1 및 A2는, 각각 독립적으로, 1,4-페닐렌기 또는 나프탈렌-2,6-디일기이며,
    Z는 단결합, -COO-* 또는 -OCO-*(이상에 있어서「*」를 붙인 결합손이 A2와 결합함)이고,
    n은 0∼2의 정수임(단 n이 2일 때, 복수 존재하는 A2 및 Z는, 각각 동일해도 상이해도 좋음)]
    으로 나타나는 화합물인, 액정 표시 소자의 제조 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 광중합 가능한 반응성 메소겐이, 하기식 (M-1)∼(M-3):
    Figure 112011051654737-pat00004

    (식 (M-1)∼(M-3) 중, P1 및 P2는, 각각, 상기식 (M)에 있어서의 것과 동일한 의미임)
    의 각각으로 나타나는 화합물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종인, 액정 표시 소자의 제조 방법.
  11. 제1항, 제2항, 제3항, 제4항 또는 제8항 중 어느 한 항에 기재된 액정 표시 소자의 제조 방법에 의해 제조된 것을 특징으로 하는, 액정 표시 소자.
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