KR20000029598A

KR20000029598A - 액정배향막과그제조방법및그배향막을사용한액정표시장치와그제조방법

Info

Publication number: KR20000029598A
Application number: KR1019997000662A
Authority: KR
Inventors: 오가와가즈후미
Original assignee: 모리시타 요이찌; 마쯔시다덴기산교 가부시키가이샤
Priority date: 1997-05-26
Filing date: 1998-05-21
Publication date: 2000-05-25
Also published as: CN1234877A; TW459157B; WO1998054617A1

Abstract

본 발명은 일단이 기판의 표면에 화학 흡착된 분자군으로 이루어지는 피막으로써, 이 분자군이 직쇄상 탄소쇄를 가지는 분자를 포함하고, 이 직쇄상 탄소쇄의 적어도 일부가 선택적으로 상호 중합하고 있는 액정배향막으로 함으로써, 대면적화된 패널이나 단차부분을 가지는 기판표면에 있어서도 배향의 균일성의 악화를 억제할 수 있다. 또한, 러빙과 같은 물리적 접촉수단을 사용하지 않아, 액정에 대한 배향성이 부여되므로, 패널의 대면적화나 기판표면의 단차가 액정의 배향의 균일성에는 기본적으로 영향을 주지않고, 또한, 이 액정배향막은, 기판의 표면에 화학 흡착하고 있으므로, 내박리성등의 피막 내구성에 있어서도 우수한 특성을 가진다.

Description

액정배향막과 그 제조방법 및 그 배향막을 사용한 액정표시장치와 그 제조방법{LIQUID CRYSTAL ALIGNMENT FILM, METHOD OF PRODUCING THE SAME, LIQUID CRYSTAL DISPLAY MADE BY USING THE FILM, AND METHOD OF PRODUCING THE SAME}

이전부터 사용되어 온 칼라 액정표시패널로서는 매트릭스상에 배치된 대향전극을 형성한 2개의 기판 사이에 폴리비닐알콜이나 폴리이미드용액을 스피너등으로 회전도포해서 형성한 액정배향막을 끼워서 액정을 봉입한 장치가 일반적으로 사용되어지고 있다.

예를들면 유리기판상에 화소전극을 가진 박막 트랜지스터(TFT)어레이를 형성한 제1의 기판과 유리기판상에 다수개의 적청록의 칼라필터를 형성하고, 그 위에 공통 투명전극을 형성한 제2 기판의 각각의 전극면에 폴리비닐알콜이나 폴리이미드용액을 스피너등을 이용하여 도포해서 피막을 형성하고, 이 피막을 러빙해서 액정배향막으로 하고, 이 액정배향막이 대향하도록 스페이서를 매개로 2매의 기판을 배치한 후에 이들 기판 사이에 액정(트위스트네마틱 (TN) 액정 등)을 주입하고, 또한이 패널의 안과 밖에 편광판을 설치하고, 안쪽면에서 백 라이트를 조사하면서 TFT를 작동시키는 칼라화상을 표시하는 디바이스가 알려져 있다.

그러나 종래의 액정배향막은 폴리비닐알콜이나 폴리이미드를 유기용매에 용해시켜 회전도포법등을 사용해서 도포 형성한 후, 펠트포등을 사용해서 러빙을 행하는 방법에 의해 막이 형성되기 때문에, 표면단차부나 14인치 디스플레이정도의 대면적 패널에서는, 배향막의 균일성을 충분히 유지할 수 없다고 하는 과제가 있었다. 또 상기 수지에 의해 배향막은 막두께를 얇게 형성하는 것이 상당히 어렵고, 이와 같은 배향막을 사용한 액정표시장치는 표시 불균일이나 표시인화가 발생하기 쉽다는 과제가 있었다.

본발명은 액정배향막과 그 제조방법, 그리고 그 배향막을 이용한 액정표시장치와 그 제조방법에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 텔레비전(TV) 화상이나 컴퓨터 화상 등을 표시하는 액정을 사용한 평면표시패널에 사용되는 액정배향막과 그 제조방법, 그리고 이 제조에 알맞게 사용될 수 있는 투광성기판과 그 배향막을 사용한 액정표시장치와 그 제조방법에 관한 것이다.

도1은 직쇄상 탄소쇄와 클로로실릴기를 가지는 계면활성제분자가 기판표면에 화학흡착한 상태를 나타내는 도면,

도2는 도1에 도시한 기판표면에 화학흡착한 계면활성제분자가 서로 결합한 상태를 나타내는 도면,

도3은 본발명 제1의 액정배향막의 일시형태를 나타내는 도면,

도4는 본발명 제1의 액정배향막의 일실시형태에 있어서의 직쇄상 탄소쇄의 중합반응의 예를 나타내는 도면,

도5는 본발명 제1의 액정배향막의 제조방법의 일실시형태에 있어서의 기판을 화학흡착액에 담근 상태를 나타내는 단면도,

도6은 본발명의 제1 액정배향막의 제조방법의 일실시형태에 있어서의 본발명의 일실시형태의 기판을 유기용제에 의해 세정한 후, 액체가 끊기도록 이행하는 상태를 나타내는 단면도,

도7은 본발명의 노광용 투명기판의 일실시형태에 있어서의 요철(凹凸)부를 설치하는 방법을 나타내는 단면도,

도8은 본발명의 노광용투명기판의 일실시형태에 있어서의 요철부를 설치하는 별도의 방법을 나타내는 단면도,

도9는 본발명의 노광용 투명기판의 일실시형태를 나타내는 단면도,

도10은 본발명의 노광용투명기판의 일실시형태의 요철(凹凸)패턴의 크기와 배향질서도의 관계를 나타내는 도면,

도11은 본발명의 제1 액정배향막의 제조방법의 일실시형태에 있어서의 투명기판을 마스크로서 노광하는 방법을 나타내는 사시도,

도12는 본발명의 제1 액정배향막이 형성된 투명기판의 일실시형태를 나타내는 도면,

도13은 본발명의 제1 액정표시장치의 일실시형태를 나타내는 단면도,

도14는 본발명의 제2 액정배향막 제조방법의 일실시형태에 있어서의 노광용 마스크를 매개로 피막을 노광하는 방법을 나타내는 단면도,

도15는 본발명의 제2 액정배향막이 형성된 투명기판의 일실시형태를 나타내는 단면도,

도16은 본발명의 제2 액정표시장치의 일실시형태을 도시하는 단면도,

도17은 본발명의 제3 액정배향막의 제조방법의 일실시형태에 있어서, 기판을 화학흡착액에 담든 상태를 나타내는 단면도,

도18은 본발명의 제3 액정배향막의 제조방법의 일실시형태에 있어서, 기판을 유기용제에 의해 세정한 후, 액체가 끊기도록 이행하는 상태를 나타내는 단면도,

도19는 본발명의 제3 액정배향막의 일실시형태를 나타내는 도면,

도20은 본발명의 제3 액정배향막의 제조방법의 일실시형태에 있어서, 편광막을 매개로 노광하는 방법을 나타내는 사시도,

도21은 본발명의 제3 액정배향막이 형성된 투명기판의 일실시형태를 나타내는 도면,

도22는 본발명의 제3 액정배향막의 일실시형태를 나타내는 도면,

도23은 본발명의 제3 액정배향막의 제조방법의 일실시형태에 있어서의 클로로실란 단분자막이 형성된 상태(공기중의 수분과의 반응전)를 나타내는 도면,

도24는 본발명의 제3 액정배향막 제조방법의 일실시형태에 있어서의 실록산 단분자막이 형성된 상태를 나타내는 도면,

도25는 본발명의 제3 액정표시장치의 일실시형태를 나타내는 단면도,

도26은 본발명의 제4 액정배향막 제조방법의 일실시형태에 있어서, 기판을 화학흡착액에 담근 상태를 나타내는 단면도,

도27은 본발명의 제4 액정배향막 제조방법의 일실시형태에 있어서, 기판을 유기용제에 의해 세정한 후, 액체가 끊기도록 이행하는 상태를 나타내는 단면도,

도28은 본발명의 제4 액정배향막의 일실시형태를 나타내는 도면,

도29는 본발명의 제4 액정배향막 제조방법의 일실시형태에 있어서, 편광막을 매개로 노광하는 방법을 나타내는 사시도,

도30은 본발명의 제4 액정배향막이 형성된 투명기판의 일실시형태를 나타내는 도면,

도31은 본발명의 제4 액정배향막의 일실시형태를 나타내는 도면,

도32는 본발명 제4의 액정배향막의 제조방법의 일실시형태에 있어서의, 클로로실란 단분자막이 형성된 상태(공기중의 수분과의 반응전)를 나타내는 도면,

도33은 본발명의 제4 액정배향막의 제조방법의 일실시형태에 있어서의, 실록산 단분자막이 형성된 상태를 나타내는 도면,

도34는 본발명의 제4 액정표시장치의 일실시형태를 나타내는 단면도이다.

본 발명은 상기 문제를 해결하기 위해, 액정표시패널에 적합하게 사용되는 액정배향막으로서, 표면단차부나 대면적의 패널에 있어서도 배향의 균일성을 양호하게 유지할 수 있는 액정배향막, 러빙을 수반하지 않고 효율적으로 이 액정배향막을 제조하는 방법, 이 제조에 적합하게 사용할 수 있는 투광성기판 및 이 액정배향막을 사용한 액정표시장치 및 그 제조방법을 제공하는 것을 첫번째 목적으로 한다.

또, 본발명의 두번째 목적은, 액정표시패널에 있어서 사용되는 배향막으로서, 막두께가 매우 얇고, 액정의 배향방향은 러빙에 의해 제어하며, 액정의 프리틸트 각도는 배향막의 임계표면에너지를 제어함으로써, 제어할 수 있는 액정배향막, 효율좋게 이 액정배향막을 제조하는 방법 및 이 액정배향막을 사용한 액정표시장치 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.

상기 첫번째의 목적을 달성하기 위해, 본발명의 제1 액정배향막은, 일단이 기판의 표면에 화학흡착된 분자군으로 이루어진 피막으로서, 이 분자군이 직쇄상 탄소쇄를 가지는 분자를 포함하고, 이 직쇄상 탄소쇄의 적어도 일부가 선택적으로 서로 중합해 있는 것을 특징으로 한다.

이와 같은 액정배향막에 의하면, 대면적화된 패널이나 단차부분을 가지는 기판표면에 있어서도 배향의 균일성 악화를 억제할 수 있다. 이 액정배향막은 러빙과 같은 물리적 접촉수단에 의하지 않고, 액정에 대한 배향성이 부여되어 있기 때문에, 패널의 대면적화나 기판표면의 단차가 액정배향의 균일성에는 기본적으로 영향을 주지 않는다. 또 이 액정배향막은, 기판의 표면에 화학흡착을 하고 있기 때문에 내박리성등의 피막 내구성에 있어서도 뛰어난 특성을 가진다.

상기 액정배향막에 있어서는, 직쇄상 탄소쇄가 중합함으로써, 이 직쇄상 탄소쇄의 기판에 대한 경사가 일정의 각도로 제어되는 것이 바람직하다. 액정에 대한 배향규제력이 향상하기 때문이다.

또한, 상기 액정배향막에 있어서는, 상기 분자군이 직쇄상 탄소쇄를 가지는 분자보다도 짧은 분자를 포함하고, 이 분자의 존재에 의해 상기 직쇄상 탄소쇄의 기판에 대한 경사가 일정의 각도로 제어되고, 이 직쇄상 탄소쇄의 적어도 일부가 선택적으로 상호 중합함으로써, 상기 기판에 대한 경사가 상기 각도보다도 증가 또는 감소하고, 이 증가 또는 감소에 의해 직쇄상 탄소쇄가 중합하는 영역이 철(凸)부 또는 요(凹)부를 형성하고 있는 것이 바람직하다. 이 바람직한 예에 의하면, 피막표면의 분자레벨로 제어된 철(凸)부 또는 요(凹)부가 액정배향의 규칙성 향상에 공헌한다.

또한, 상기 액정배향막에 있어서는, 기판의 표면에 있어서, 직쇄상 탄소쇄가 중합하고 있는 영역이 직쇄상 탄소쇄가 중합하지 않은 영역을 통하여 상호 대략 평행한 다수의 선을 형성하고 있는 것이 바람직하다. 이 바람직한 예에 의하면, 액정에 대한 배향규제력이 더욱 향상한다. 배향규제력의 향상은, 액정배향막의 표면에 있어서 상술의 철(凸)부 또는 요(凹)부가 동일방향으로 신장하는 경우에 특히 현저해진다.

또한, 상기 액정배향막에 있어서는, 직쇄상 탄소쇄를 가지는 분자의 일단이 실록산결합을 통하여 기판의 표면에 고정되어 있는 것이 바람직하다. 액정배향막의 내박리성등이 더욱 향상하기 때문이다.

또한, 전기 액정배향막에 있어서는, 분자군을 구성하는 분자가 상호 실록산결합을 통하여 결합하고 있는 것이 바람직하다. 이 바람직한 예에 의하면, 내박리성등을 더욱 향상시킬 수 있고, 또 분자가 상호 결합함으로써, 직쇄상 탄소쇄의 기판에 대한 배향의 정밀도를 더욱 향상시킬 수 있다.

상기 첫번째의 목적을 달성하기 위해, 본발명의 제1 액정배향막의 제조방법은, 기판의 표면에 화학흡착액을 접촉시켜 이 화학흡착액에 포함된 직쇄상 탄소쇄를 가지는 계면활성제분자와 상기 표면의 친수성기를 화학반응시킴으로써, 이 분자의 일단을 상기 표면에 고정하는 공정과, 상기 분자를 포함하는 분자군으로 이루어지는 피막을 선택적으로 노광함으로써, 상기 직쇄상 탄소쇄의 적어도 일부에 기판에 대한 배향성을 부여하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 한다.

이 액정배향막의 제조방법에 의하면, 러빙을 수반하지 않기 때문에, 대면적화된 패널이나 기판표면 단차부분에 있어서도 균일성이 양호하게 유지된 액정배향막을 효율좋게 또 합리적으로 제조할 수 있다. 또한, 액정에 대한 배향규제력의 부여를 노광에 의한 직쇄상 탄소쇄의 배향변화를 이용하는 것에 의해 행하기 때문에, 패널이 대면적화되어도 생산의 효율이 기본적으로 저하하지 않는다.

상기 액정배향막의 제조방법에 있어서는, 직쇄상 탄소쇄의 적어도 일부에 기판에 대한 배향성을 부여하는 공정이, 직쇄상 탄소쇄를 중합시키는 것에 의해 이 직쇄상탄소쇄의 기판에 대한 경사를 일정의 각도로 제어하는 공정인 것이 바람직하다. 이 바람직한 예에 의하면, 직쇄상 탄소쇄의 기판에 대한 경사가 고정화되고, 액정배향의 정밀도를 향상시킨 액정배향막을 제조할 수 있다.

또한, 상기 액정배향막의 제조방법에 있어서는, 직쇄상 탄소쇄를 가지는 계면활성제분자와 함께 이 분자보다도 분자길이가 짧은 분자의 일단을 기판의 표면에 고정함으로써, 상기 직쇄상 탄소쇄의 기판에 대한 경사를 일정의 각도로 제어하고, 이 직쇄상 탄소쇄의 적어도 일부를 선택적으로 상호 중합시킴으로써, 상기 중합된 직쇄상 탄소쇄의 기판에 대한 각도를 상기 각도보다도 증가 또는 감소시켜, 상기 증가 또는 감소에 의해 직쇄상 탄소쇄가 중합해 있는 영역이 철(凸)부 또는 요(凹)부를 형성하는 방법으로 하는 것이 바람직하다. 이 바람직한 예에 의하면, 피막표면의 분자레벨로 제어된 철(凸)부 또는 요(凹)부가 액정에 대한 배향규제력의 향상에 공헌하는 액정배향막을 제조할 수가 있다.

또, 상기 액정배향막의 제조방법에 있어서는, 직쇄상 탄소쇄를 가지는 계면활성제분자의 일단을 상기 표면에 고정하는 공정의 후로써, 이 분자를 포함하는 분자군으로 이루어진 피막을 노광하는 공정 전에, 기판의 표면을 유기용제로 세정하는 공정을 포함하는 것이 바람직하다. 이 바람직한 예에 의하면, 기판의 표면에 고정되어 있지 않은 잉여의 계면활성제분자가 유기용제와 함께 제거되기 때문에, 액정배향막을 단분자막상으로 할 수가 있다. 액정배향막을 단분자막상으로 함으로써, 배향규제력, 내박리성등을 더욱 향상시킬 수 있다.

또, 상기 액정배향막의 제조방법에 있어서는, 유기용제로 세정하는 공정에 있어서, 기판 표면에서의 유기용제의 액체 끊김을 소정의 방향으로 향하게 함으로써, 직쇄상 탄소쇄를 상기 소정의 방향으로 배향시키는 것이 바람직하다. 이 바람직한 예에 의하면, 직쇄상 탄소쇄의 경사를 일차적으로 배향시켜 둘 수 있기 때문에, 액정 배향의 정밀도를 더욱 향상시킬 수가 있다.

또, 상기 액정배향막의 제조방법에 있어서는, 기판표면에서의 유기용제의 액체의 끊김을 소정의 방향으로 향해 함으로써, 상기 직쇄상 탄소쇄의 기판에 대한 경사를 일정의 각도로 제어하고, 또한, 상기 직쇄상 탄소쇄의 적어도 일부를 선택적으로 서로 중합시키는 것에 의해, 상기 중합한 직쇄상 탄소쇄의 기판에 대한 각도를 상기 각도보다도 증가 또는 감소시키고, 상기 증가 또는 감소에 의해 직쇄상 탄소쇄가 중합하고 있는 영역이 철(凸)부 또는 凹를 형성하는 것이 바람직하다. 이 바람직한 예에 의하면, 피막표면의 분자레벨로 제어된 철(凸)부 또는 요(凹)부가 액정에 대한 배향규제력의 향상에 공헌하는 액정배향막을 제조할 수가 있다. 직쇄상 탄소쇄에 일차적인 배향을 부여하는 방법으로서, 유기용제의 액체가 끊기는 방향을 소정의 방향으로 하는 방법과, 직쇄상 탄소쇄를 가지는 계면활성제분자와 함께 이 분자보다도 짧은 계면활성제분자의 일단을 기판의 표면에 고정하는 방법을 병용하면, 더욱 액정배향의 정밀도를 향상시킬 수 있는 액정배향막으로 할 수가 있다.

또, 상기 액정배향막의 제조방법에 있어서는, 유기용제로서 알킬기, 불화탄소기, 염화탄소기 및 실록산기에서 선택되는 적어도 1개를 포함하는 비수계의 유기용제를 사용하는 것이 바람직하다. 이 바람직한 예에 의하면, 세정공정에 있어서 기판표면에 결합해 있지 않는 잉여의 계면활성제분자와 공기중의 수분 등의 반응성분자와의 반응을 억제할 수 있기 때문에, 잉여의 계면활성제분자를 확실하게 제거하여 양호한 단분자막상의 피막으로 할 수가 있다.

또, 상기 액정배향막의 제조방법에 있어서는, 표면에 다수의 요철부가 대략 동일방향으로 신장하는 투광성기판을 매개로 노광하는 것에 의해, 기판의 표면에 있어서 직쇄상탄소쇄가 중합하고 있는 영역이 직쇄상 탄소쇄가 중합하고 있지 않은 영역을 매개로 상호 평행한 다수의 선을 형성하는 것이 바람직하다. 이와 같은 선택적 노광을 행하는 바람직한 예에 의하면, 액정에 대한 배향규제력이 더욱 향상된 액정배향막을 제조할 수가 있다. 배향규제력의 향상은, 액정배향막의 표면에 있어서, 요철부가 동일방향으로 신장하는 경우에 특히 현저하게 된다.

또, 상기 액정배향막의 제조방법에 있어서는, 표면 요철부의 요(凹)부의 폭 및 깊이가 0.01∼0.5㎛인 투광성기판을 매개로 노광하는 것이 바람직하고, 또는, 투광성기판을 매개로 피막에 도달하는 광이 상기 투광성기판의 요철부에 의해 회절되는 것이 바람직하다. 배향규제력을 향상시킬 수 있기 때문이다.

또한, 상기 액정배향막의 제조방법에 있어서는, 직쇄상 탄소쇄를 가지는 계면활성제분자가, 분자말단에 클로로실릴기, 알콕시실릴기 및 이소시아네이트실릴기에서 선택되는 규소함유기를 포함하는 것이 바람직하다. 내박리효과가 높은 화학흡착막을 효율적으로 제조할 수 있기 때문이다.

또, 상기 액정배향막의 제조방법에 있어서는, 직쇄상 탄소쇄를 가지는 계면활성제분자가 이 직쇄상 탄소쇄중에 광중합성 관능기를 포함하는 것이 바람직하고, 또한, 이 광중합성 관능기가 디아세틸렌기인 것이 바람직하다. 이들 바람직한 예에 의하면, 직쇄상 탄소쇄가 노광에 의해 효율적으로 중합한다.

또, 본발명 제1 액정배향막의 제조방법의 별도의 구성은, 기판표면에 화학흡착액을 접촉시켜 상기 화학흡착액에 포함되는 직쇄상 탄소쇄를 가지는 계면활성제분자와 기판표면의 친수성기를 화학반응시킴으로써, 상기 분자의 일단을 상기 표면에 고정하는 공정과, 상기 표면에 접촉시킨 유기용매를 소정의 방향으로 향해 액체를 끊음으로써, 상기 표면을 세정하여 건조하는 공정과, 표면에 다수의 요철부가 대략 동일방향으로 신장하는 투광성기판을, 상기 요철부가 신장하는 방향이 상기 액체의 끊기는 방향과 직교하지 않도록 배치하고, 상기 투광성기판을 매개로 상기 분자를 포함하는 분자군으로 이루어지는 피막을 노광하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 한다. 이와 같은 구성에 의하면, 표면에 다수의 요철부가 대략 동일방향으로 신장하는 투광성기판을 매개로 피막을 노광할 때에, 투광성기판을 그 요철부가 신장하는 방향이 유기용제의 액체의 끊기는 방향과 직교하지 않도록 배치하므로, 액정배향의 정밀도를 더욱 향상시킬 수 있다. 여기서 직교하지 않도록 배치하는 것은, 엄밀히 직교하도록 배치하는 경우만을 제외한다고 하는 의미로써, 직교에 가까운 상태에서의 배치도 포함한다.

본발명 제1 액정표시장치는, 소정 간격을 유지하도록 배치되고, 대향하는 표면의 적어도 한쪽에 액정배향막을 형성한 2매의 기판과, 이들 2매의 기판에 끼워 지지되고, 상기 액정배향막에 의해 배향이 규제되어 있는 액정을 포함하는 액정표시장치에 있어서, 상기 액정배향막은 일단이 기판의 표면에 화학흡착한 분자군으로 이루어진 피막으로써, 이 분자군이 직쇄상 탄소쇄을 가지는 분자를 포함하고, 이 직쇄상 탄소쇄의 적어도 일부가 선택적으로 상호 중합해 있는 것을 특징으로 한다. 이와같은 액정표시장치는 대면적화된 패널이나 기판표면의 단차부분에 있어서도 액정배향막의 균일성의 저하가 억제되고, 액정의 배향성이 양호하게 유지된다.

상기 액정표시장치에 있어서는, 직쇄상 탄소쇄가 중합함으로써, 이 직쇄상탄소쇄의 기판에 대한 경사가 일정의 각도로 제어되어 있는 것이 바람직하다. 액정에 대한 배향규제력이 향상되기 때문이다.

또, 상기 액정표시장치는 기판표면의 일부에, 전극, 칼라필터 및 박막 트랜지스터에서 선택되는 적어도 1개의 박막부재가 형성되는 것에 의해 상기 표면에 단차가 형성되고, 이 단차를 포함하는 영역에 액정배향막이 형성되어도 러빙에 의해 액정배향막을 제조한 경우와 같은 단차부의 액정배향의 균일성의 악화가 억제된다고 하는 특징을 가진다.

또, 상기 액정표시장치에 있어서는, 액정배향막이 배향방향이 다른 다수의 영역을 포함하고 있는 것이 바람직하다. 시야각이 넓은 표시장치로 할 수 있기 때문이다.

상기 첫번째의 목적을 달성하기 위해, 본발명의 제2 액정배향막의 제조방법은, 기판의 표면에 형성된 피막에, 노광을 포함하는 공정에 의해 대략 동일방향으로 신장하는 다수의 요철부를 형성하는 것을 특징으로 한다.

이와 같은 제조방법에 의하면, 표면의 소정의 요철패턴이, 러빙이 아닌 노광을 포함하는 공정에 의해 분자구조를 변화시킴으로써, 형성되어 있기 때문에, 표면단차부나 대면적의 패널에 있어서도 액정배향의 균일성 악화를 억제할 수 있다. 상기 액정배향막의 제조방법에 있어서는, 요철부의 요(凹)부의 폭이 0.01∼0.5㎛인 것이 바람직하다. 액정에 대한 배향규제력이 향상되기 때문이다.

상기 액정배향막의 제조방법에 있어서는, 피막이 화학흡착 폴리머막인 것이 바람직하다. 이 바람직한 예에 의하면, 내박리성등 피막내구성을 향상시킬 수 있다.

상기 액정배향막의 제조방법에 있어서는, 화학흡착 폴리머막이 기판의 표면과 실록산결합을 매개로 결합해 있는 것이 바람직하다. 액정배향막의 내박리성등이 더욱 향상하기 때문이다.

또, 본발명의 제2 액정배향막 제조방법의 별도의 구성은, 기판의 표면에 감광성 폴리머를 포함하는 피막을 형성하는 공정과, 노광부분이 비노광부분을 매개로 상호 대략 평행한 다수의 선을 형성하도록 상기 피막을 노광하는 공정과, 상기 피막을 구성하는 분자의 분자구조의 노광에 의해 발생한 상위를 이용하여 상기 피막의 일부를 제거함으로써, 대략 동일방향으로 신장하는 다수의 요철부를 피막표면에 형성하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 한다.

이 액정배향막의 제조방법에 의하면, 표면 요철부의 패턴이 러빙이 아닌 노광을 포함한 공정에 의해 형성되기 때문에, 표면단차부나 대면적의 패널에 있어서도, 액정배향막의 균일성의 악화가 억제된 액정배향막을 효율적으로 제조할 수 있다. 또, 패널이 대면적화되어도 생산의 효율은 기본적으로 저하하지 않는다.

상기 액정배향막의 제조방법에 있어서는, 상기 피막을 구성하는 분자의 분자구조의 노광에 의해 발생한 상위가 상기 피막을 구성하는 분자의 중합도의 상위인 것이 바람직하다.

또한, 상기 액정배향막의 제조방법에 있어서는, 표면에 다수의 요철부가 대략 동일방향으로 신장하는 투광성기판을 매개로 노광하는 것이 바람직하다. 간편하고 효율적으로 제조할 수 있기 때문이다.

또한, 상기 액정배향막의 제조방법에 있어서는, 상기 피막을 노광하는 공정이 노광부분이 상기 투광성기판 표면의 요철부가 신장하는 방향과 대략 동일방향으로 신장하는 선을 형성하도록 상기 피막을 노광하는 공정인 것이 바람직하다. 또한, 투광성기판 표면의 요철부의 패턴을 상기 피막의 노광부분과 미노광부분의 패턴으로서 전사하는 것이 바람직하다. 이들의 바람직한 예에 의하면, 일정방향으로 높은 배향규제력을 부여하는 액정배향막을 효율적으로 제조할 수 있다.

또한, 상기 액정배향막의 제조방법에 있어서는, 투광성기판 표면의 요철부의 요(凹)부의 폭 및 깊이가 0.01∼0.5㎛인 것이 바람직하다. 액정에 대한 배향규제력이 향상되기 때문이다.

또한, 상기 액정배향막의 제조방법에 있어서는, 감광성 계면활성제분자를 포함하는 용액을 기판의 표면에 접촉시켜, 이 계면활성제분자를 기판에 화학흡착시킴으로써, 감광성 폴리머를 포함하는 피막을 형성하는 것이 바람직하다. 이 바람직한 예에 의하면, 내박리성등 피막내구성이 뛰어난 화학흡착막을 형성할 수 있다.

또, 상기 액정배향막의 제조방법에 있어서는, 계면활성제가 분자말단에 클로로실릴기, 알콕시실릴기 및 이소시아네이트실릴기에서 선택되는 규소함유기를 포함하는 것이 바람직하다. 내박리효과가 높은 화학흡착막을 효율적으로 제조할 수 있기 때문이다.

또, 본발명의 액정배향막 노광용 투광성기판은, 표면에 다수의 요철부가 대략 동일방향으로 신장하고 있는 것을 특징으로 한다. 이 요철부의 요(凹)부의 폭 및 깊이는 0.01∼0.5㎛인 것이 바람직하다. 이들 노광용 투광성기판은 본발명의 액정배향막 제조방법에 적합하게 적용할 수 있으므로, 액정배향막에 뛰어난 배향규제력을 부여할 수 있는 것이다.

또, 본발명의 액정배향막 노광용 투광성기판의 제조방법은, 표면에 다수의 요철부가 대략 동일방향으로 신장하고 있는 액정배향막 노광용 투광성기판의 제조방법으로써, 투명기판을 세정하는 공정과, 상기 투명기판보다도 경도가 높은 부재에 의해 상기 투명기판의 표면을 대략 동일방향으로 문지르는 공정을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 액정배향막 노광용 투광성기판의 제조방법에 있어서는, 투명기판이 폴리카보네이트수지 또는 아크릴수지인 것이 바람직하다. 이 바람직한 예와 같이 투광성기판이 수지류인 경우에는, 상기 부재(기판을 문지르는 부재)로서는, 브러시, 수세미 등을 사용할 수 있지만, 이전부터 액정배향막 제조용에 사용되어 온 러빙포를 사용하는 것이 바람직하다.

또, 본발명의 액정배향막 노광용 투광성기판 제조방법의 별도의 구성은, 표면에 다수의 요철부가 대략 동일방향으로 신장하고 있는 액정배향막 노광용 투광성기판의 제조방법으로써, 투명기판을 세정하는 공정과, 상기 투명기판의 표면에 감광성 레지스트를 도포하는 공정과, 노광부분이 미노광부분을 매개로 상호 대략 평행한 복수의 선을 형성하는 것 같이 상기 감광성 레지스트를 노광하는 공정과, 상기 감광성 레지스트를 현상하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 한다. 이 제조방법에 의하면, 고정밀도의 노광용 투광성기판을 제조할 수 있고, 광에 대해 회절작용을 가지는 투광성기판으로 하는 것도 가능하다.

상기 액정배향막 노광용 투광성기판의 제조방법에 있어서는, 감광성 레지스트를 자외선, 원자외선 및 전자빔에서 선택되는 적어도 1개를 사용해서 노광하는 것이 바람직하다.

또, 상기 액정배향막 노광용 투광성기판의 제조방법에 있어서는, 감광성 레지스트를 현상하는 공정 후에, 다시 화학에칭, 플라즈마에칭 및 스패터에칭에서 선택되는 적어도 1개의 방법에 의해 상기 표면을 에칭하는 것이 바람직하다. 이 바람직한예에 의하면, 투광성기판 요철부의 종횡비를 크게 할 수 있다.

상기 첫번째의 목적을 달성하기 위해, 본발명의 제2 액정표시장치는 소정의 간격을 유지하도록 배치되고, 대향하는 표면의 적어도 한쪽에 액정배향막을 형성한 2매의 기판과 이들 2매의 기판에 끼워 지지된 상기 액정배향막에 의해 배향이 규제되어 있는 액정을 포함하는 액정표시장치에 있어서, 상기 액정배향막은 액정과 접하는 표면에, 노광을 포함하는 공정에 의해 형성된 대략 동일방향으로 신장하는 다수의 요철부를 가지는 것을 특징으로 한다. 이와같은 액정표시장치는, 대면적화된 패널이나 기판표면의 단차부에 있어서도 액정의 배향성이 양호하게 유지된다.

상기 액정표시장치는, 기판의 표면 일부에 전극, 컬라필터 및 박막트랜지스터에서 선택되는 적어도 1개의 박막부재가 형성됨으로써, 상기 표면에 단차가 형성되고, 상기 단차를 포함하는 영역에 액정배향막이 형성되어도, 러빙에 의해 액정배향막을 제조한 경우와 같은 단차부의 액정배향의 균일성의 악화가 억제된다고 하는 특징을 가진다.

또, 상기 액정표시장치에 있어서는, 액정배향막이 배향방향이 다른 다수의 영역을 포함하는 것이 바람직하다. 시야각이 넓은 표시장치로 할 수 있기 때문이다.

상기 두번째의 목적을 달성하기 위해, 본발명 제3 액정배향막은, 기판의 표면에 형성된 피막으로써, 사전에 전극이 형성되고 또 상기 전극표면이 직접 또는 임의의 박막이 형성된 후, 러빙되어 있는 기판의 표면에 단분자막상의 피막이 형성되어 있는 것을 특징으로 한다. 상기 액정배향막에 있어서는, 단분자상의 피막을 구성하는 분자가 탄소쇄 또는 실록산 결합쇄를 포함하고, 상기 탄소쇄 또는 실록산결합쇄의 말단 혹은 일부에 피막의 표면에너지를 제어하는 관능기를 적어도 1개 포함하고 있는 것이 바람직하다.

이와 같은 구성에 의해, 단분자상의 피막이므로, 막 두께가 나노메타레벨로 매우 얇고, 또한, 액정의 배향방향은 러빙에 의해 제어하고, 액정의 프리틸트각도는 배향막의 임계표면에너지를 제어하는 것에 의해 제어할 수 있는 액정배향막을 제공할 수 있다.

또한, 상기 액정배향막에 있어서는, 피막을 구성하는 분자로서 임계표면에너지의 다른 다수종류의 실란계 계면활성제를 혼합해서 사용하고, 고정된 피막이 원하는 임계표면에너지값을 나타내도록 제어되는 것이 바람직하다. 액정의 프리틸트각을 제어하는데 좋기 때문이다.

또한, 상기 액정배향막에 있어서는, 표면에너지를 제어하는 관능기가 3불화탄소기(-CF₃), 메틸기(-CH₃), 비닐기(-CH=CH₂), 아릴기(-CH=CH-), 아세틸렌기(탄소-탄소의3중결합), 페닐기(-C₆H₅), 페닐렌기(-C₆H₄-), 할로겐원자, 알콕시기(-OR;R은 알킬기를 나타낸다. 특히 탄소수1∼3범위의 알킬기가 바람직하다.), 시아노기(-CN), 아미노기(-NH₂), 수산기(-OH), 칼보닐기(=CO), 칼복시기(-COO-) 및 칼복실기(-COOH)에서 선택되는 적어도 1개의 유기기인 것이 바람직하다. 임계표면에너지의 제어를 용이하게 행할 수 있기 때문이다. 또한 피막의 임계표면에너지는 15mN/m∼56mN/m의 사이에서 원하는 값으로 제어해 두는 것이 바람직하고, 이와 같이 임계표면에너지를 제어함으로써, 주입하는 액정의 프리틸트각을 0∼90도의 범위에서 임의적으로 제어할 수 있다.

또한, 상기 액정배향막에 있어서는, 피막을 구성하는 분자의 말단에 Si를 함유하는 것이 바람직하다. 기판표면에의 분자의 고정이 매우 용이해지기 때문이다.

상기 두번째의 목적을 달성하기 위해, 본발명의 제3 액정배향막의 제조방법은, 사전에 전극을 형성한 기판의 표면을 직접 또는 임의의 보호막을 형성한 후, 그 표면을 임의의 방향으로 러빙하는 공정과, 탄소쇄 또는 실록산 결합쇄를 포함하고, 상기 탄소쇄 또는 실록산 결합쇄의 말단 혹은 일부에 피막의 표면에너지를 제어하는 관능기를 적어도 1개 포함하고 있는 실란계 계면활성제를 이용해 제작한 화학흡착액에 접촉시켜 상기 흡착액중의 계면활성제분자와 기판표면을 화학반응시켜 상기 계면활성제분자를 기판표면에 일단으로 결합하고 고정하는 공정을 포함하고, 단분자막상의 액정배향막을 제조하는 것을 특징으로 한다.

이와같은 제조방법에 의하면, 액정의 배향방향은 러빙 방향으로 제어되고, 액정의 프리틸트 각도는 단분자막상의 피막의 표면에너지로 제어될 수 있는 신뢰성이 높은 액정표시소자를 구성할 수 있는 액정배향막을, 효율적으로 제조할 수 있다.

상기 액정배향막의 제조방법에 있어서는, 계면활성제로서 직쇄상 탄소쇄 또는 실록산 결합쇄와 클로로실릴기 또는 알콕시실릴기 또는 이소시아네이트실릴기를 포함하는 실란계의 계면활성제를 사용하는 것이 바람직하다. 단분자막상의 피막을 제조하는데 좋기 때문이다.

또, 상기 액정배향막의 제조방법에 있어서는, 계면활성제로서 임계표면에너지가 다른 다수종류의 실리콘계 계면활성제를 혼합하여 사용하는 것이 바람직하다. 피막의 임계표면에너지를 세세하게 제어할 수 있고, 액정의 프리틸트각을 제어하는데 좋기 때문이다.

또, 상기 액정배향막의 제조방법에 있어서는, 탄소쇄 또는 실록산 결합쇄의 말단 또는 일부에, 3불화탄소기(-CF₃), 메틸기(-CH₃), 비닐기(-CH=CH₂), 아릴기(-CH=CH-), 아세틸렌기(탄소-탄소의 3중 결합), 페닐기(-C₆H₅), 페닐렌기(-C₆H₄-), 할로겐 원자, 알콕시기(-OR;R은 알킬기를 나타낸다. 특히 탄소수1∼3 범위의 알킬기가 바람직하다.), 시아노기(-CN), 아미노기(-NH₂), 수산기(-OH), 칼보닐기(=CO), 칼복시기(-COO-) 및 칼복실기(-COOH)에서 선택되는 적어도 1개의 유기기를 포함하고 있는 것이 바람직하다. 임계표면에너지의 제어를 보다 정확하게 할 수 있기 때문이다.

또, 상기 액정배향막의 제조방법에 있어서는, 계면활성제분자를 기판표면에 일단으로 결합고정하는 공정 후에, 유기용제로 세정하고, 그 위에 원하는 방향으로 기판을 세워서 액체가 끊기게 하고, 액체의 끊기는 방향으로 상기 고정된 분자를 배향시키는 것이 바람직하다. 또한, 배향성에 뛰어난 액정배향막을 제공할 수 있기 때문이다.

또, 상기 액정배향막의 제조방법에 있어서는, 분자를 배향시킨 후, 편광막을 매개로 노광하여 상기 배향된 분자를 원하는 방향으로 재배향시키는 것이 바람직하다. 보다 배향성능을 향상시킬 수 있기 때문이다.

또, 상기 액정배향막의 제조방법에 있어서는, 계면활성제로서 직쇄상 탄소쇄 또는 실록산 결합쇄와 클로로실릴기 또는 이소시아네이트실릴기를 포함하는 실란계의 계면활성제를 이용하고, 세정유기용매로서 물을 포함하지 않은 비수계의 유기용매를 사용하는 것이 바람직하다. 보다 결함이 적은 단분자막상의 액정배향막을 제공할 수 있기 때문이다.

또, 상기 액정배향막의 제조방법에 있어서는, 비수계의 유기용매로서 알킬기, 불화탄소기 또는 염화탄소기 또는 실록산기를 포함하는 용매를 사용하는 것이 바람직하다. 액체의 끊김에 좋기 때문이다.

또, 상기 액정배향막의 제조방법에 있어서는, 러빙공정의 후에 계면활성제분자를 일단으로 고정하는 공정의 전에, 다수의 SiO기를 포함하는 피막을 형성하는 공정을 행하고, 상기 피막을 매개로 단분자막상의 피막을 형성하는 것이 바람직하다. 보다 정밀도가 높은 단분자막상의 액정배향막을 제공할 수 있기 때문이다.

상기 두번째의 목적을 달성하기 위해, 본발명의 제3 액정표시장치는, 탄소쇄 또는 실록산 결합쇄를 포함하고, 상기 탄소쇄 또는 실록산 결합쇄의 말단 혹은 일부에 피막의 표면에너지를 제어하는 관능기를 적어도 1개 포함하고 있는 분자로 구성된 피막이, 액정용의 배향막으로서 2개의 대향시키는 전극이 형성되고 또 상기 전극표면이 직접 또는 임의의 박막을 형성한 후, 러빙되어 있는 기판표면의 적어도 한쪽기판의 전극측표면에 직접 또는 다른 피막을 매개로 간접적으로 형성되어 있고, 액정이 상기 2개의 대향하는 전극에 상기 배향막을 매개로 끼워져 있는 것을 특징으로 한다.

상기 액정표시장치에 있어서는, 대향시키는 전극이 형성되고 또 러빙된 2개의 기판표면에 각각 상기 피막이 배향막으로서 형성되어 있는 것이 바람직하다. 보다 콘트라스트가 높은 액정표시장치를 제공할 수 있기 때문이다.

또, 상기 액정표시장치는, 기판표면의 피막이 패턴상의 배향방향의 다른 부분을 다수개소 포함하고 있는 것이 바람직하다. 표시 시야각을 대폭적으로 개선할 수 있어 좋기 때문이다.

또, 상기 액정표시장치는, 대향하는 전극이 한쪽의 기판표면에 형성되어 있는 면내스위치( I P S )타입의 표시소자에도 유효하게 이용가능하다.

본발명의 제3 액정표시장치의 제조방법은, 사전에 매트릭스상으로 재치된 제1의 전극군을 가지는 제1의 기판을 직접 또는 임의의 박막을 형성한 후, 그 표면을 러빙하는 공정과, 탄소쇄 또는 실록산 결합쇄를 포함하고, 상기 탄소쇄 또는 실록산 결합쇄의 말단 혹은 일부에 피막의 표면에너지를 제어하는 관능기를 적어도 1개 포함하고 있는 실란계 계면활성제를 사용해서 제작한 화학흡착액에 접촉시킨 상기 흡착액중의 계면활성제분자와 기판표면을 화학반응시켜 상기 계면활성제분자를 기판표면에 일단으로 결합고정하는 공정과, 유기용제로 세정한 후, 그 위에 원하는 방향으로 기판을 세워 액체를 끊는 액체가 끊기는 방향으로 상기 고정된 분자를 배향시키는 공정과, 상기 제1의 전극군을 가지는 제1 기판과 제2 기판, 또는 제2 전극 또는 전극군을 가지는 제2 기판을, 전극면을 내측으로 하여 소정의 간격을 유지하면서 위치를 조정하여 접착고정하는 공정과, 상기 제1과 제2의 기판 사이에 소정의 액정을 주입하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 한다. 이와 같은 제조방법에 의하면, 상기 액정표시장치를 효율적으로 제조할 수 있다.

상기 액정표시장치의 제조방법에 있어서는, 고정된 분자를 배향시키는 공정후에, 편광판을 매개로 원하는 방향으로 편광한 광으로 노광하여 상기 계면활성제분자의 방향을 원하는 경사를 가진 상태로 특정의 방향으로 배열하는 공정을 행하는 것이 바람직하다. 보다 배향특성이 뛰어난 액정표시장치를 실현할 수 있기 때문이다.

또한, 상기 액정표시장치의 제조방법에 있어서는, 편광판을 매개로 원하는 방향으로 편광한 광으로 노광하여 상기 결합된 계면활성제 분자의 방향을 원하는 경사를 가진 상태로 특정의 방향으로 배열하는 공정에 있어서, 상기 편광판에 패턴상의 마스크를 겹쳐 노광하는 공정을 여러번 행하고, 동일면내의 배향막내에서 패턴상의 배향방향이 다른 부분을 다수개소 설치함으로써, 멀티드메인 배향한 액정표시장치를 제공할 수 있다.

상기 두번째의 목적을 달성하기 위해, 본발명의 제4 액정배향막은 원하는 전극을 형성한 기판표면에 형성된 단분자막상의 피막이고, 상기 피막의 표면이 러빙되어 있는 것을 특징으로 한다. 상기 액정배향막에 있어서는 피막을 구성하는 분자가 탄소쇄 또는 실록산 결합쇄를 포함하고, 상기 탄소쇄 또는 실록산 결합쇄의 말단 혹은 일부에 피막의 표면에너지를 제어하는 관능기를 적어도 1개 포함하고 있는 것이 바람직하다.

이와 같이 구성한 것에 의해, 단분자상의 피막이므로, 막두께가 나노메타레벨로 매우 얇고, 또한 액정의 배향방향은 러빙에 의해 제어되고, 액정의 프리틸트 각도는 배향막의 임계표면에너지를 제어함으로써, 제어할 수 있는 액정배향막을 제공할 수 있다.

또, 상기 액정배향막에 있어서는, 피막을 구성하는 분자로서 임계표면에너지가 다른 다수종의 실리콘계 계면활성제를 혼합해서 사용하고, 고정된 피막이 원하는 임계표면 에너지값이 되도록 제어되는 것이 바람직하다. 주입된 액정의 프리틸트각을 임의로 제어하는데 좋기 때문이다.

또, 상기 액정배향막에 있어서는, 단분자막의 표면에너지를 제어하는 관능기가, 3불화탄소기(-CF₃), 메틸기(-CH₃), 비닐기(-CH=CH₂), 아릴기(-CH=CH-), 아세틸렌기(탄소-탄소의 3중결합), 페닐기(-C₆H₅), 페닐렌기(-C₆H₄-), 할로겐원자, 알콕시기(-OR;R은 알킬기를 나타낸다. 특히 탄소수1∼3 범위의 알킬기가 바람직하다.), 시아노기(-CN), 아미노기(-NH₂), 수산기(-OH), 칼보닐기(=CO), 칼복시기(-COO-) 및 칼복실기(-COOH)에서 선택되는 적어도 1개의 유기기인 것이 바람직하다. 임계표면에너지의 제어를 용이하게 할 수 있기 때문이다. 또한, 피막의 임계표면에너지를 15mN/m∼56mN/m사이에서 원하는 값으로 제어해 두는 것이 바람직하고, 이와 같은 임계표면에너지를 제어함으로써, 주입하는 액정의 프리틸트각을 0∼90도의 범위에서 임의로 제어할 수 있다.

또한, 상기 액정배향막상에 있어서는, 피막을 구성하는 분자의 말단에 Si를 포함하는 것이 바람직하다. 기판표면에의 분자의 고정이 매우 용이해지기 때문이다.

상기 두번째의 목적을 달성하기 위해, 본발명의 제4 액정배향막의 재조방법은, 전극을 형성한 기판을 탄소쇄 또는 실록산 결합쇄를 포함하고, 또한 상기 탄소쇄 또는 실록산 결합쇄의 말단 혹은 일부에 피막의 표면에너지를 제어하는 관능기를 적어도 1개 포함하고 있는 실란계 계면활성제를 사용해서 제작한 화학흡착액에 접촉시켜 상기 흡착액중의 계면활성제분자와 기판표면을 화학반응시켜 상기 계면활성제 분자를 기판표면에 일단으로 결합고정하는 공정과, 표면을 러빙하는 공정을 포함하고, 단분자막상의 액정배향막을 제조하는 것을 특징으로 한다.

상기 액정배향막의 제조방법에 있어서는, 계면활성제로서 직쇄상 탄소쇄 또는 실록산 결합쇄와 클로로실릴기, 또는 알콕시실릴기 또는 이소시아네이트실릴기를 포함하는 실란계의 계면활성제를 사용하는 것이 바람직하다. 단분자막상의 피막을 제조하는데 좋기 때문이다.

또, 상기 액정배향막의 제조방법에 있어서는, 계면활성제로서 임계표면에너지가 다른 다수종류의 실리콘계 계면활성제를 혼합해서 사용하는 것이 바람직하다. 피막의 임계표면에너지를 보다 세세하게 제어할 수 있고, 액정의 프리틸트 각도를 정밀도 좋게 제어하는데 좋기 때문이다.

또, 상기 액정배향막의 제조방법에 있어서는, 탄소쇄 또는 실록산 결합쇄의 말단 또는 일부에, 3불화탄소기(-CF₃), 메틸기(-CH₃), 비닐기(-CH=CH₂), 아릴기(-CH=CH-), 아세틸렌기(탄소-탄소의 3중결합), 페닐기(-C₆H₅), 페닐렌기(-C₆H₄-), 할로겐원자, 알콕시기(-OR;R은 알킬기를 나타낸다. 특히 1∼3 범위의 알킬기가 바람직하다.), 시아노기(-CN), 아미노기(-NH₂), 수산기(-OH), 칼보닐기(=CO), 칼복시기(-COO-) 및 칼복실기(-COOH)에서 선택되는 적어도 1개의 유기기를 포함하는 것이 바람직하다. 피막의 임계표면 에너지를 보다 세세하게 제어할 수 있기 때문이다.

또, 상기 액정배향막의 제조방법에 있어서는, 계면활성제분자를 기판표면에 일단으로 결합고정하는 공정 후에, 유기용제로 세정하고 그 위에 원하는 방향으로 기판을 세워 액체를 끊고, 액체가 끊기는 방향으로 상기 고정된 분자를 예비배향시켜, 그후에 러빙을 행하는 것이 바람직하다. 주입한 액정의 배향방향을 보다 균일하게 제어할 수 있기 때문이다.

또, 상기 액정배향막의 제조방법에 있어서는, 단분자막을 임의의 방향으로 러빙하여 상기 배향된 분자를 원하는 방향으로 배향시킨 후, 편광판에 패턴상의 마스크를 겹쳐서 노광하는 공정을 행하고, 동일면내의 배향막내에서 패턴상의 배향방향이 다른 부분을 다수개소 설치하는 것이 바람직하다. 디바이스의 표시성능을 보다 향상시킬 수 있기 때문이다.

또, 상기 액정배향막의 제조방법에 있어서는, 계면활성제로서 직쇄상 탄소쇄 또는 실록산 결합쇄와 클로로실릴기 또는 이소시아네이트실란기를 포함하는 실란계의 계면활성제를 사용해, 세정유기용매로서 물을 포함하지 않은 비수계의 유기용매를 사용하는 것이 바람직하다. 보다 결함이 적은 단분자막상의 액정배향막을 제공할 수 있기 때문이다.

또, 상기 액정배향막의 제조방법에 있어서는, 계면활성제분자를 일단으로 고정하는 공정 전에, 다수의 SiO기를 포함하는 피막을 형성하는 공정을 행하고, 이 막을 매개로 단분자막상의 피막을 형성한 후, 러빙하는 것이 바람직하다. 보다 밀도가 높은 단분자막상의 액정배향막을 제공할 수 있기 때문이다.

상기 두번째의 목적을 달성하기 위해, 본발명 제4의 액정표시장치는, 탄소쇄 또는 실록산 결합쇄를 포함하고, 상기 탄소쇄 또는 실록산 결합쇄의 말단 혹은 일부에 피막의 표면에너지를 제어하는 관능기를 적어도 1개 포함하고 있는 분자로 구성된 단분자막상의 피막이 러빙되고, 액정용의 배향막으로서 2개의 대향시키는 전극이 형성된 기판표면의 적어도 한쪽 기판의 전극측표면에 직접 또는 다른 피막을 매개로 간접적으로 형성되어 있고, 액정이 상기 2개의 대향하는 전극에 상기 배향막을 매개로 끼워져 있는 것을 특징으로 한다. 두께는 나노메타레벨로 매우 얇은 액정배향막을 가지고, 액정의 배향방향은 러빙에 의해 제어되고, 액정의 프리틸트 각도는 배향막의 임계표면 에너지를 제어함으로써, 제어된 액정표시장치를 제공할 수 있다.

상기 액정표시장치에 있어서는, 대향시키는 2개의 전극이 형성된 기판표면에 각각 상기 피막이 배향막으로서 형성되어 있는 것이 바람직하다. 콘트라스트가 높은 액정표시장치로 할 수 있기 때문이다.

또, 상기 액정표시장치에 있어서는, 기판표면의 피막이 패턴상의 배향방향이 다른 부분을 다수개소 포함하고 있는 것이 바람직하다. 표시시야각을 대폭적으로 개량할 수 있는데 좋기 때문이다.

또, 상기 액정표시장치는, 대향하는 전극이 한쪽 기판표면에 형성되어 있는 면내 스위치( I P S )타입의 표시소자에도 유효하게 이용가능하다.

본발명의 제4 액정표시장치의 제조방법은, 사전에 매트릭스상으로 재치된 제1의 전극군을 가지는 제1의 기판을 직접 또는 임의의 박막을 형성한 후, 탄소쇄 또는 실록산 결합쇄를 포함하고, 상기 탄소쇄 또는 실록산 결합쇄의 말단 혹은 일부에 피막의 표면에너지를 제어하는 관능기를 적어도 1개 포함하고 있는 실란계 계면활성제를 사용해서 제작한 화학흡착액에 접촉시켜 상기 흡착액중의 계면활성제분자와, 기판표면을 화학반응시켜 상기 계면활성제분자를 기판표면에 일단으로 결합고정하는 공정과, 유기용제로 세정후 다시 원하는 방향으로 기판을 세워 액체를 끊고, 액체가 끊기는 방향으로 상기 고정된 분자를 예비배향시키는 공정과, 표면을 러빙하는 공정과, 상기 제1 전극군을 가지는 제1 기판과 제2 기판, 또는 제2 전극 또는 전극군을 가지는 제2 기판을, 전극면을 내측으로 하여 소정의 간격을 유지하면서 위치를 조정하여 접착고정하는 공정과, 상기 제1과 제2 기판의 사이에 소정의 액체를 주입하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 한다. 이와 같은 제조방법에 의하면, 표시특성에 뛰어난 액정표시장치를 효율적으로 제조할 수 있다.

상기 액정표시장치의 제조방법에 있어서는, 러빙하여 상기 결합된 계면활성제분자의 방향을 원하는 경사를 가진 상태에서 특정 방향으로 배열하는 공정 후, 편광판에 패턴상의 마스크를 겹쳐서 노광하는 공정을 행함으로써, 동일내면의 배향막내에서 패턴상의 배향방향이 다른 부분을 다수개소 설치하여 멀티드메인 배향한 액정표시장치를 효율적으로 제공할 수 있다.

＜실시형태＞

본발명 제1 액정배향막은, 일단이 기판의 표면에 고정된 직쇄상 탄소쇄를 가지는 계면활성제분자를 포함하고 있다. 이와 같은 계면활성제분자로서는, 직쇄상 탄소쇄의 말단 또는 일부에, 3불화탄소기(-CF₃), 메틸기(-CH₃), 비닐기(-CH=CH₂), 아릴기(-CH=CH-), 아세틸렌기(탄소-탄소의 3중결합), 페닐기(-C₆H₅), 페닐렌기(-C₆H₄), 할로겐기, 알콕시기(-OR;R은 알킬기를 나타낸다. 특히 탄소수 1∼3 범위의 알킬기가 바람직하다.), 시아노기(-CN), 아미노기(-NH₂), 수산기(-OH), 칼보닐기(=CO), 칼복시기(-COO-), 칼복실기(-COOH), 및 이소시아네이트기(-NCO)에서 선택되는 적어도 1개의 치환기를 포함하는 계면활성제분자를 들 수 있다. 계면활성제분자로서는 클로로실릴기, 알콕시실릴기 및 이소시아네이트실릴기에서 선택되는 치환기를 분자말단에 가지는 계면활성제분자가 바람직하다.

또한, 직쇄상 탄소쇄를 가지는 계면활성제분자로서는, 직쇄상 탄소쇄중에 디아세틸렌기나 아세틸렌기등의 광중합성 관능기를 포함하는 것이 바람직하고, 구체적으로는 아래의 식(1)∼(6)에 나타낸 계면활성제분자가 바람직하다.

다만, p , q는 0이상의 정수로서 바람직하게는 0∼10의 정수이다. 또 r은 0이상의 정수로서 바람직하게는 2∼24의 정수이다.

상기식 (1)∼(6)에 나타난 것과 같이 적합하게 사용할 수 있는 계면활성제분자는, 그이외 종류의 계면활성제와 혼합하여 사용하는 것이 바람직하고, 이 경우의 그이외의 계면활성제분자로서는 아래식(7)∼(20)에 나타내는 계면활성제분자를 들 수 있다.

다만, Ha는 염소, 브롬, 요오드, 불소등의 할로겐원자를 나타내고, m은 0이상의 정수로서 바람직하게는 7∼24의 정수이며, n은 0이상의 정수로서 바람직하게는 0∼24의 정수이고, s는 0이상의 정수로서 바람직하게는 3∼24의 정수이며, t는 0이상의 정수로서 바람직하게는 1∼10의 정수이다. u는 0이상의 정수로서 바람직하게는 1∼24의 정수이다.

더 구체적으로는, 하기식 (21)∼(45)에 나타난 계면활성제분자를 들 수 있다.

다만, C^*은 광학활성의 부제(不齊)탄소를 나타낸다.

또한, 식(7)∼(45)에 나타난 계면활성제분자를 병용하는 경우에는, 식(1)∼(6)에서 나타난 것과 같은, 상호 중합하는 직쇄상 탄소쇄를 가지는 분자의 분자길이보다도 분자길이가 짧은 것을 선택하는 것이 바람직하다.

계면활성분자는 유기용매, 바람직하게는 비수계의 유기용매중에 더해진 화학흡착액으로 된다. 유기용매로서는, 알킬기, 불화탄소기, 염화탄소기, 실록산기등을 포함하는 용매를 사용할 수 있지만, 더욱 구체적으로는 알킬기를 포함하는 헥사데칸, 불화탄소기 및 / 또는 염화탄소기를 포함하는 프론, 실록산기를 포함하는 헥사메틸디실록산 등을 비수계 용매로서 사용하여 수분함유율을 저감하는 것이, 균일한 단분자막을 얻기 위해서는 바람직하다.

화학흡착액을 접촉시키는 기판으로서는, 투명유리기판, 수지기판을 사용할 수 있고, 더욱 구체적으로는, 소다라임실리게이트, 보로실리게이트, 아르미노실리게이트 등 각종 유리기판, 폴리에스텔필름 등 각종 수지기판을 사용할 수 있다.

계면활성제분자를 포함하는 화학흡착액을 기판의 표면에 접촉시키고, 이 표면에 피막을 형성할 때에 생기는 일련의 화학반응을, 계면활성제분자가 상기식(1)로 나타난 실란계 계면활성제이고, 기판표면의 친수성기가 수산기인 경우에 대해서는 아래에 설명한다.

이 경우, 도5에 나타난 것과 같이, 화학흡착액(2)을 기판(1) 표면에 접촉시키면, 클로로실릴기와 수산기와의 사이에 탈염산반응이 생겨, 도1에 나타난 것과 같이, 실록산결합에 의해 계면활성제분자가 기판표면에 고정된다.

다음에 이 기판을 액(2)으로부터 끌어 올려 비수계용매에 의해 잘 세정하고, 수분을 포함하는 공기중에 폭로하면, 세정한 후에도 기판표면에 화학흡착하여 잔존하는 계면활성제분자와 공기중의 수분이 탈염산반응하고, 도2와 같이 계면활성제분자가 상호 실록산결합을 매개로 결합한다.

이와 같은 공정으로 형성된 피막은, 일단이 기판 표면에 고정된 분자군으로 이루어진 화학흡착 단분자막이고, 이 분자군은, 실록산 결합에 의해 기판과 결합하고, 또한 단분자끼리 상호 결합하고 있기 때문에, 내박리성등에 뛰어난 특성을 가지고 있다.

도3은, 식(1)로 나타난 것과 같은 디아세틸렌기(a)를 포함하는 직쇄상 탄소쇄를 가지고, 분자말단에 클로로실릴기를 가지는 계면활성제분자와 함께, 이 분자보다도 짧은 분자인 CH₃SiCl₃를 포함하는 화학흡착액을, 상술의 방법과 동일하게, 기판에 접촉시켜 비수계용제로 세정하여 형성한 피막의 분자레벨에서의 단면을 나타내는 도면이다.

도3에 있어서, 직쇄상 탄소쇄는 상대적으로 짧은 분자에 의해 기판에 대한 경사가 일정한 범위가 되도록 제어되어 있다. 이와 같은 경사의 제어는, 비수계용제의 액체가 끊기는 방향(기판을 끌어올리는 방향(5)과 반대방향)을 일정의 방향으로 함으로써, 정밀도를 높일 수 있다. 또한, 직쇄상 탄소쇄의 기판에 대한 경사가 제어된 도3에 나타난 것과 같은 피막자체가 이미 액정에 대한 배향규제력을 가지고 있고, 본발명은 이와 같은 액정배향막이 가지는 배향규제력을 더욱 향상시킬 수 있는 것이라는 측면을 가지고 있다.

도3에 나타난 것과 같이, 기판에 대한 경사가 제어된 직쇄상 탄소쇄에 포함된 디아세틸렌기는, 노광에 의해 중합할 때에도 일정의 규칙성을 나타내면서 중합할 수 있다. 이 규칙적인 중합은, 전형적으로는 도4에 예시된 것과 같이, 디아세틸렌기(a)가 상호 부가중합하여 폴리디아세틸렌(b)화 하는 것이다. 디아세틸렌기의 중합에 의해 직쇄상 탄소쇄의 기판에 대한 각도는 변화하기 때문에, 노광에 의한 중합을 기판의 소정의 영역에 있어서만 선택적으로 행하면, 디아세틸렌기가 중합한 부분과 중합하지 않은 부분과의 사이에는, 중합전에는 존재하지 않았던 요철부가 생길 수 있다. 이 현상을 이용하면, 예를 들면 일정방향으로 신장하는 상호 평행한 다수의 요철부를 피막표면에 형성할 수 있다. 이들 동일방향으로 신장하는 요철부은, 사이즈가 분자레벨로 제어된 고정밀도이고, 액정에 대한 배향규제력을 향상시키기 때문에 유효하게 된다.

직쇄상 탄소쇄를 일차적으로 배향시켜 규칙적으로 중합을 발생시키기 위해서는, 기판세정에 사용되는 비수계 용제의 액체가 끊기는 방향을 일정방향으로 하는 것이 바람직하다. 예를들면 비수계용제에 담근 기판을 끌어올려 액체가 끊기는 경우에는, 도6에 나타난 것과 같이, 기판표면이 연직방향과 평행이 되도록 기판을 끌어올리는 것이 바람직하다. 도3에 나타난 화살표는 도6에 있어서 화살표5와 동일하게 기판을 끌어올리는 방향에 상당한다. 무엇보다도 용제의 액체를 끊는 방법은, 표시한 방법에 한정되지 않고, 건조공기등의 기체를 일정방향에서 기판표면으로 분사하여 동일방향으로 비수계용매를 비산제거하는 것으로 해도 된다. 이 경우는 비수계용매가 비산제거해 가는 방향이 액체가 끊기는 방향이 된다.

기판을 세정하는 유기용제로서는, 상술한 유기용매와 동일의 비수계 용제가 바람직하고, 알킬기, 불화탄소기, 염화탄소기, 실록산기 등을 포함하는 비수계용제를 적절하게 사용할 수 있다. 특별히 제한되는 것은 아니지만, 구체적으로는, n-헥산, 프레온113, 클로로홀무, 헥사메틸렌디아민 등을 사용할 수 있다.

피막을 노광하기 위해 사용되는 투광성기판은, 0.01∼0.5㎛의 폭 및 깊이를 가지는 다수의 홈이 상호 평행하게 형성된 것이 바람직하다. 이와 같은 요철부를 가지는 투광성기판은, 그 요철패턴 자체가 액정에 배향성을 부여할 수 있는 것이기 때문에, 이 투광성기판을 매개로 노광에 의해, 상기 요철패턴을 피막에 전사함으로써, 액정에 대한 배향규제력을 더욱 향상시킬 수 있다.

이와 같은 투광성기판을 매개로 노광하는 경우에는, 비수계의 비수계용제의 액체가 끊기는 방향에 대해, 표면의 요철부 신장방향이 교차하지 않도록 투광성기판을 배치하는 것이 바람직하다.

이 투광성기판의 재료로서는, 각종 유리, 수지, 구체적으로는 소다라임실리게이트유리, 석영유리, 폴리카보네이트수지, 아크릴수지 등을 사용할 수 있다. 투광성기판 표면의 요철부는, 예를들면 폴리카보네이트수지, 아크릴수지등을 수지등의 기판으로서 사용한 경우에는 종래부터 액정배향막 작성용으로서 사용되어져 온 러빙포로 문지르는 것 등에 의해 형성할 수 있다. 또 유리계의 기판을 채용한 경우에는, 유리판표면에 레지스터 피막을 형성하고, 소정 패턴으로 노광하여 현상하는 것 등에 의해 형성할 수 있다. 또한, 요철부의 형성후에, 다시 화학에칭, 플라즈마에칭, 스패터에칭등에 의해 기판을 에칭하면, 요철부 홈의 종횡비를 크게 할 수 있어서 바람직하다.

도13은 본발명의 제1 액정표시장치의 일실시형태를 나타낸 것이다. 이 액정표시장치는, 매트릭스상으로 재치된 제1 전극군(21)과 이 전극을 구동하는 트랜지스터군(22)을 표면에 형성한 제1 기판(23)과 제2 전극(25)과 칼라필터군(24)을 가지는 제2 기판(26)을, 제1 전극군(21)등과 칼라필터군(24)이 대향하도록 배치하고, 스페이서(28) 및 접착제(29)로 고정한 것이다. 이들 제1 기판(23) 및 제2 기판(26)의 대향하는 표면에 있어서의 전극, 박막트랜지스터 ,칼라필터 등이 형성된 영역을 포함하는 표면에는, 본발명의 제1 액정배향막(27)이 형성되어 있다. 이 액정배향막(27)은 상기 전극등을 덮도록 형성되어, 액정(30)을 끼워 넣고, 액정(30)에 배향성을 부여하고 있다. 또 기판(23), (26)에 의해 구성된 패널의 양측에는, 이 패널을 끼워넣도록 한 편광판(31), (32)이 배치되어 있다. 이와 같이 구성된 디바이스의 제1 기판측에서 백라이트(33)가 전면에 조사되면서, 비디오신호를 사용해서 각각의 트랜지스터를 구동하는 것으로 화살표A의 방향으로 영상이 표시된다.

이와 같은 액정표시장치는, 액정배향막(27)의 배향방향이, 러빙과 같은 기계적 접촉수단에 의해 제어되는 것이 아니고, 상술한 것과 같이 노광을 포함하는 수단에 의해 제어되는 것인 점에 특징을 가진다. 따라서, 표면단차부의 존재나 대면적화에 의한 국지적인 액정배향의 불균일화가 억제된 액정표시장치로 할 수 있다.

본발명 제2 액정배향막은, 노광을 포함하는 공정에 의해 요철부가 형성된 피막이다. 이와 같은 액정배향막의 원료로서는, 감광성수지를 적절하게 사용할 수 있다. 감광성수지로서는, 노광에 의해 광가교, 광변성, 광중합, 광분해 등 얼마간의 분자구조의 변화가 생기는 것을 사용할 수 있지만, 포토레지스트로서 사용되어지는 것이 바람직하고, 구체적으로는 감광성 폴리이미드를 포함하는 수지가 바람직하다.

기판으로서는, 투명유리기판, 수지기판을 사용할 수 있고, 더 구체적으로는 소다라임실리게이트, 보로실리게이트, 아르미노실리게이트 등 각종 유리기판, 폴리에스테르필름 등 각종 수지기판을 사용할 수 있다. 이와 같은 기판표면에 상기 감광성 수지를 도포함으로써 피막을 형성할 수 있다.

또, 액정배향막의 원료로서는, 감광성의 계면활성제를 사용할 수 있다. 이와 같은 계면활성제로서는 디아세틸렌기나 아세틸렌기 등의 광중합성 관능기를 포함하는 직쇄상 탄소쇄를 가지는 계면활성제를 들 수 있다. 구체적으로는, 본발명의 제1 액정배향막의 원료로서 예시한 것과 같은 계면활성제가 사용가능하다. 이와 같은 계면활성제를 사용한 경우의 제2 액정배향막은, 제1 액정배향막으로서 상술한 것과 실질적으로 동일의 실시형태를 채용할 수 있다. 단지 제2 액정배향막은, 반드시 단분자막일 필요는 없다.

이와 같은 계면활성제를 사용한 경우에 있어서는, 본발명의 제1 액정배향막에 있어서 설명한 것과 같이, 직쇄상 탄소쇄에 포함되는 광중합성 관능기가, 노광에 의해 중합한다. 이 노광에 의한 중합을 기판의 소정의 영역에 있어서만 선택적으로 행하면, 광중합성 관능기가 중합한 부분과 중합하지 않은 부분과의 사이에는, 중합전에는 존재하지 않았던 요철부가 생길 수 있다. 이 현상을 이용하면, 일정방향으로 신장하는 다수의 요철부를 피막표면에 형성할 수 있다. 이들 동일방향으로 신장하는 凹凸은, 사이즈가 분자레벨로 제어된 고정밀도적인 것이고, 액정에 대한 배향규제력을 향상시키기 위해 유효한 것이 된다.

피막을 노광할 때에 마스크로서 사용되는 투광성기판은, 0.01∼0.5㎛의 폭 및 깊이를 가지는 다수의 흠이 서로 평행하게 형성된 것이 바람직하다. 이와 같은 요철부를 가지는 투광성기판은, 그 요철패턴 자체가 액정에 배향성을 부여할 수 있기 때문에, 이 투광성기판을 매개로 노광에 의해, 상기 요철패턴을 피막에 전사함으로써, 액정에 대한 배향규제력을 더욱 향상시킬 수 있다. 이와 같은 노광용투광성기판은, 제1 액정배향막의 실시형태로 설명한 것과 동일의 재료 및 가공방법에 의해 제작할 수 있다.

도16은 본발명의 제2 액정표시장치의 일실시형태를 나타낸 것이다. 이 액정표시장치는, 액정배향막(127)이 본발명 제2의 액정배향막인 것 이외에는, 본발명 제1의 액정표시장치와 실질적으로 동일의 구조를 가지는 것이다. 이 액정표시장치에 있어서는 액정배향막(127)의 요철부은, 러빙과 같은 기계적 접촉수단에 의해 형성된 것이 아니고, 상술한 것 같이 노광을 포함한 수단에 의해 형성된 것인 점에 특색을 가진다. 따라서 표면단차부의 존재나 대면적화에 의한 국지적인 액정배향의 불균일화가 억제된 액정표시장치로 할 수 있다.

본발명 제3의 액정배향막은, 사전에 전극이 형성되고 또 상기 전극표면이 직접 또는 임의의 박막이 형성된 후, 러빙되어 있는 기판의 표면에 단분자막상의 피막이 형성되어 있는 것을 특징으로 한다. 기판표면에 형성될 수 있는 임의의 박막으로서는, 예를들면 SiO₂막을 들 수 있다. 또, 러빙은 종래부터 관용되어 온 러빙포등을 사용해서 실시할 수 있다.

기판으로서는, 투명유리기판, 수지기판을 사용할 수 있고, 더 구체적으로는 소다라임실리게이트, 보로실리게이트, 아르미노실리게이트 등 각종유리기판, 폴리에스테르필름 등 각종 수지기판을 사용할 수 있다.

또, 기판에는 표면에 존재하는 친수성기의 수를 증대시키는 처리를 실시하는 것이 바람직하다. 이와 같은 처리로서는, 예를들면, 기판표면에 다수의 SiOH기를 포함하는 피막을 형성하는 처리가 채용될 수 있다. 이와 같은 피막은, 클로로실릴기를 다수개 포함하는 화합물을 용해시켜 흡착용액을 제작하여 기판표면과 이 흡착액을 접촉시키는 것에 의해 형성할 수 있다. 이 피막형성의 구조를 클로로실릴기를 포함하는 화합물로서 SiCl₄를 사용한 경우를 예로 들어서 설명하면, 기판표면에 포함되어진 수산기와 SiCl₄의 클로로실릴기가 탈염산반응하고, 아래식(46) 및/또는 (47)에 나타난 것과 같이, 클로로실릴기를 포함하는 분자가 실록산결합에 의해 기판표면에 고정된다.

그리고, 공기중의 물과 반응해서 클로로실릴기가 수산기로 변화하고, 하기식(48)및/또는 (49)에 나타난 것과 같이, 표면에 수산기를 다수 포함하는 화학흡착막이 형성된다.

이와 같은 클로로실릴기를 다수개 포함하는 화합물로서는, 예를들면 SiCl₄, Cl-(SiCl₂O)₂-SiCl₃, SiHCl₃, SiH₂Cl₂, Cl-(SiCl₂O)_n-SiCl₃(n은 정수)를 들 수 있다.

액정배향막의 원료로서는, 탄소쇄 또는 실록산 결합쇄를 포함하고, 그 일부에 피막의 표면에너지를 제어할 수 있는 관능기를 포함하는 계면활성제분자를 사용할 수 있다. 표면에너지를 제어할 수 있는 관능기로서는, 예를들면, 3불화탄소기(-CF₃), 메틸기(-CH₃), 비닐기(-CH=CH₂), 아릴기(-CH=CH-), 아세틸렌기(탄소-탄소의 3중결합), 페닐기(-C₆H₅), 페닐렌기(-C₆H₄-), 할로겐원자, 알콕시기(-OR ; R은 알킬기를 나타낸다. 특히 탄소수 1∼3 범위의 알킬기가 바람직하다.), 시아노기(-CN), 아미노기(-NH₂), 수산기(-OH), 칼보닐기(=CO), 칼복시기(-COO-), 및 칼복실기(-COOH)에서 선택되는 적어도 1개의 유기기 또는 광학활성을 가지는 탄화수소기를 들 수 있다.

액정배향막의 원료로서 사용될 수 있는 계면활성제분자로서는, 클로로실릴기, 알콕시실릴기 및 이소시아네이트실릴기에서 선택되는 치환기를 말단에 가지는 탄소쇄 또는 실록산 결합쇄를 포함하는 것이 바람직하다.

말단에 클로로실릴기를 가지는 탄소쇄를 포함하는 계면활성제분자로서는, 하기의 일반식(50)∼(57)에서 보여지는 화합물을 들 수 있다.

(50) Ha(CH₂)_nSiCl₃(Ha는 염소, 브롬, 요오드, 불소등의 할로겐 원자를 나타내고, n 은 정수로 1∼24가 바람직하다.)

(51) CH₃(CH₂)_nSiCl₃(n은 정수로 0∼24가 바람직하다.)

(52) CH₃(CH₂)_pSi(CH₃)₂(CH₂)_qSiCl₃(p, q는 정수로 0∼10이 바람직하다.)

(53) CH₃COO(CH₂)_mSiCl₃(m은 정수로 7∼24가 바람직하다.)

(54) C₆H₅(CH₂)_nSiCl₃(n은 정수로 0∼24가 바람직하다.)

(55) CN(CH₂)_nSiCl₃(n은 정수로 0∼24가 바람직하다.)

(56) Cl₃Si(CH₂)_nSiCl₃(n은 정수로 3∼24가 바람직하다.)

(57) Cl₃Si(CH₂)₂(CF₂)_n(CH₂)₂SiCl₃(n은 정수로 1∼10이 바람직하다.)

말단에 알콕시실란기 또는 이소시아네이트실릴기를 가지는 탄소쇄를 포함하는 계면활성제로서는, 하기의 일반식 (58)∼(64)로 나타난 화합물을 들 수 있다.

(58) Ha(CH₂)_nSi(OCH₃)₃(Ha 는 염소, 브롬, 요오드, 불소 등의 할로겐원자를 나타내고, n은 정수로 1∼24가 바람직하다.)

(59) CH₃(CH₂)_nSi(NCO)₃(n은 정수로 0∼24가 바람직하다.)

(60) CH₃(CH₂)_pSi(CH₃)₂(CH₂)_qSi(OCH₃)₃(p, q는 정수로 0∼10이 바람직하다.)

(61) HOOC(CH₂)_mSi(OCH₃)₃(m은 정수로 7∼24가 바람직하다.)

(62) H₂N(CH₂)_mSi(OCH₃)₃(m은 정수로 7∼24가 바람직하다.)

(63) C₆H₅(CH₂)_nSi(NCO)₃(n은 정수로 0∼24가 바람직하다.)

(64) CN(CH₂)_nSi(OC₂H₅)₃(n은 정수로 0∼24가 바람직하다.)

더 구체적으로는 하기식(65)∼(88)로 나타난 화합물을 예시할 수 있다.

말단에 클로로실릴기, 알콕시실릴기 또는 이소시아네이트실릴기를 포함하는 실록산 결합쇄를 포함하는 계면활성제로서는, 구체적으로는, 하기식(89)∼(90)에 나타난 화합물을 예시할 수 있다.

또, 액정배향막의 원료가 되는 계면활성제로서는, 표면에너지가 다른 복수종의 계면활성제를 혼합해서 사용하는 것에 의해, 배향막의 표면에너지를 제어할 수 있다.

계면활성제분자는, 유기용매, 바람직하게는 비수계의 유기용매중에 더하여져 화학흡착액으로 된다. 유기용매로서는 알킬기, 불화탄소기, 염화탄소기, 실록산기 등을 포함하는 용매를 사용할 수 있지만, 더 구체적으로는 알킬기를 포함하는 헥사데칸, 불화탄소기 및/또는 염화탄소기를 포함하는 프론, 실록산기를 포함하는 헥사메틸렌디실록산등을 비수계 용매로서 사용하여, 수분함유율을 저감하는 것이, 균일한 분자막을 형성하기 위해서는 바람직하다.

이 화학흡착액을 기판의 표면에 접촉시키고, 계면활성제와 기판표면을 화학반응시켜, 기판표면에 피막을 형성한다. 일련의 화학반응을, 계면활성제분자가 상기식(51)에 보여지는 실란계 계면활성제이고, 기판표면의 친수성기가 수산기인 경우에 대해서는 아래에 설명한다.

화학흡착액을 기판표면에 접촉시키면, 클로로실릴기와 수산기와의 사이에 탈염산반응이 발생하여 하기식(91)에 나타난 것과 같이 실록산결합에 의해 계면활성제분자가 기판표면에 고정된다.

다음에, 이 기판을 액으로부터 끌어올린 후, 수분을 포함한 공기중에 폭로하면, 기판표면에 화학흡착해 있는 계면활성제분자와 공기중의 수분이 탈염산반응해서 아래식(92)에 나타난 것과 같이 실록산결합이 생긴다.

이와 같은 공정에 의해 형성된 피막은, 일단이 기판의 표면에 고정된 분자군으로 이루어진 화학흡착단분자막이고, 이 분자군은, 실록산결합에 의해 기판과 결합하고, 또 단분자끼리 서로 결합해 있기 때문에 내박리성등에 뛰어난 특성을 가지고 있다.

흡착막과 기판을 접촉시키는 방법으로서는, 기판을 흡착액에 담그는 방법등을 이용할 수 있다. 또, 피막을 선택적으로 형성하고 싶은 경우에는, 인쇄기를 이용하여 원하는 패턴으로 기판표면에 흡착액을 인쇄하는 방법, 또는 사전에 기판표면을 레지스트로 선택적으로 덮어 둔 후, 화학흡착공정을 전면에 행하고나서 레지스트를 제거하는 방법등을 이용할 수 있다. 이 경우, 화학흡착된 막은 유기용매에서는 박리하지 않기 때문에, 유기용매로 용해제거할 수 있는 레지스트를 사용하는 것이 바람직하다.

또, 기판과 흡착액을 접촉시켜 계면활성제분자를 고정한 후, 기판을 유기용제에서 세정하고, 기판을 원하는 방향으로 세워 액체를 끊는 것이 바람직하다. 이에따라, 기판에 고정된 계면활성제분자를 용제의 액체가 끊기는 방향으로 배향시킬 수 있으므로, 액정배향막의 배향성을 향상시킬 수 있다. 세정용의 유기용제로서는, 물을 포함하지 않은 계면활성제를 용해시킨 용매라면 어떠한 용매라도 사용가능하지만, 알킬기, 불화탄소기, 염화탄소기, 실록산기 등을 포함하는 비수계 용제를 알맞게 사용할 수 있다. 특별히 제한되는 것은 아니지만, 구체적으로는 n-헥산, 프레온113, 크로로홀무, 헥사메틸렌디아민, 헥사메틸디실록산등을 사용할 수 있다.

또, 기판에 고정된 계면활성제분자는, 편광막을 매개로 노광하는 것에 의해, 그 편광방향에 재배향시킬 수 있다. 그리고 이 때, 분자의 재배향 후의 배향방향을 한쪽 방향으로 배열하기 위해서는, 편광방향을 재배향 전의 배향방향과 완전히 90。로 교차하지 않고, 다소 바람직하게는 여러번 이상 엇갈리게 하는 것이 좋다. 이 경우, 최대, 재배향 전의 배향방향과 평행이 되도록 편광방향을 맞출 수 있다. 완전히 90°로 교차시키면, 개개의 분자가 2방향으로 향해버리는 경우가 있기 때문이다. 또, 선택적으로 배향방향을 바꾸고 싶은 경우에는, 원하는 마스크를 편광판에 겹쳐서 노광하는 공정을 여러번 하는 방법을 선택해서 사용할 수 있고, 이와 같은 방법에 의하면, 매우 용이하게 패턴상으로 배향방향이 다른 단분자막상의 멀티드메인 액정배향막을 제작할 수 있다.

도25는 본발명 제3의 액정표시장치의 일실시형태를 각각 표시한 것이다. 이 액정표시장치는, 매트릭스상으로 재치된 제1의 전극군(221)과, 이 전극을 구동하는 트랜지스터군(222)을 표면에 형성한 제1 기판(223)과, 제2 전극(225)과 컬라필터군(224)을 가지는 제2 기판(226)을, 제1 전극군(221)등과 컬라필터군(224)이 대향하도록 배치하고, 스페이서(228) 및 접착제(229)로 고정한 것이다. 이들 제1 기판(223) 및 제2 기판(226)의 대향하는 표면에 있어서의 전극, 박막트랜지스터, 칼라필터 등이 형성된 영역을 포함하는 표면에는, 본발명에 의한 액정배향막(227)이 형성되어 있다. 이 액정배향막(227)은 상기 전극등을 덮도록 형성되며, 액정(230)을 끼워 넣고 있다. 또한, 기판(223), (226)에 의해 구성된 패널의 양측에는, 이 패널을 끼워 넣듯이 편광판(231),(232)이 배치되어 있다. 이와 같이 구성된 디바이스 제1의 기판측에서부터 백라이트(233)가 전면에 조사되면서, 비디오 신호를 사용해서 각각의 트랜지스터를 구동하는 것으로 화살표A의 방향으로 영상이 표시된다.

이와 같은 액정표시장치에 있어서는, 액정(230)의 배향방향은 러빙의 방향으로 제어되어 있다. 또한, 액정(230)의 프리틸트각은 액정배향막의 임계표면에너지에 의해 제어되어 있다.

본발명의 제4 액정배향막은, 원하는 전극을 형성한 기판표면에 형성된 단분자막상의 피막이고, 상기 피막의 표면이 러빙되어 있는 것을 특징으로 한다. 결국, 제3의 액정배향막에 있어서는 액정배향막을 구성하는 피막을 형성하는 공정 전에 피막표면에 대해 러빙이 실시되지만, 그에 대신해서, 제4 액정배향막에 있어서는 액정배향막을 구성하는 피막을 형성하는 공정 후, 그 피막표면에 대해 러빙이 실시된다.

제4의 액정배향막은 러빙공정을 제외하고, 본발명 제3의 액정배향막과 실질적으로 동일한 재료 및 방법으로 제작할 수 있다. 간단하게 설명하면, 액정배향막을 형성하는 재료로서는, 탄소쇄 또는 실록산 결합쇄를 포함하고, 상기 탄소쇄 또는 실록산 결합쇄의 말단 혹은 일부에 피막의 표면에너지를 제어하는 관능기를 적어도 1개 포함하고 있는 실란계 계면활성제를 사용할 수 있다. 피막의 형성은 이와 같은 계면활성제를 사용해서 화학흡착액을 제작하고, 화학흡착액과 기판을 접촉시켜 흡착액중의 계면활성제분자와 기판표면을 화학반응시킴으로써, 계면활성제분자를 기판표면에 고정하는 방법을 채용할 수 있다. 또, 기판과 흡착액을 접촉시켜 계면활성제분자를 고정한 후, 기판을 유기용제로 세정하고, 기판을 원하는 방향으로 세워서 액체를 끊는 것이 바람직하다.

상술한 것과 같이, 기판에 고정된 유기용제로 세정된 계면활성제분자는, 세정용 유기용매의 액체가 끊기는 방향으로 배향하고 있다. 제4 액정배향막에 있어서는, 이 후에 계면활성제 피막표면을 러빙하는 공정이 실시됨으로써, 계면활성제분자는 이 러빙방향으로 배향한다. 또한, 제3의 액정배향막과 동일하게, 편광막을 매개로 노광함으로써, 기판에 고정된 계면활성제 분자를 재배향시킬 수 있다. 또한, 러빙은 관용되어 온 러빙포등에 의해 실시할 수 있다.

도34는 본발명의 제4 액정표시장치의 일실시형태를 나타낸 것이다. 이 액정표시장치는, 액정배향막(327)이 본발명의 제4 액정배향막인 것 이외에는, 본발명 제3의 액정표시장치와 실질적으로 동일한 구조를 가지는 것이다. 이와 같은 액정표시장치에 있어서는, 액정(330)의 배향방향은 러빙의 방향으로 제어되어 있다. 또, 액정(330)의 프리틸트 각도는 액정배향막의 임계표면에너지에 의해 제어되어 있다.

(실시예1)

먼저, 이하의 실시예에 따라 노광용 마스크에 적합한 투광성기판을 제작했다.

도7에 나타난 것과 같이, 세제를 이용해서 초음파 세정을 한 아크릴 투명기판(12)의 표면(11)을 이 아크릴판보다도 경도가 높은 나일론포(13)(섬유지름16∼20㎛, 모길이3mm)에 의해, 압입 0.4mm, 스피드 500m/분으로 기판표면을 동일방향으로 문질러 러빙처리를 실시했다. 이 기판표면을 주사형 전자현미경에 의해 관찰하면, 대략 동일방향으로 향한 요철부가 다수 형성되어 있고, 이 요(凹)부(홈부분)의 폭 및 깊이는 대략 0.01∼0.5μm의 범위였다. 이와같이 하여 제작한 투명한 노광용 마스크의 표면에 네마틱액정(멜크사제;ZLI4792)을 도포한 바, 러빙방향으로 깨끗하게 액정이 배향되고, 이 요철부면이 액정배향작용을 가지는 것을 확인할 수 있었다.

또한, 기판으로서 아크릴판을 대신해 폴리카보네이트판을 사용하고, 액정배향막 작성용의 러빙포로 상기와 동일하게 문지르는 것으로도, 액정배향작용을 가지는 0.01∼0.5㎛ 다수의 대략 동일방향으로 향한 요철부형상을 표면에 가지는 투광성기판(노광용 마스크)을 작성할 수 있었다.

비교를 위해, 나일론포를 대신해서 스카치스폰지(스미토모 스리엠사제)를 사용한 이외는 상기와 동일하게 하여 투광성기판을 제작한 바, 표면에 다수의 대략 동일방향으로 향한 요철부를 형성할 수 있었지만, 광투과도가 약했다. 표면에 형성된 홈부의 폭 및 깊이는 대략 1∼10㎛의 범위에 있었다. 이 기판표면에 상기 네마틱액정을 도포한 바, 액정은 홈이 부분적으로 포개어져 형성된 0.5㎛보다도 작은 흠부에 있어서 부분적으로 배향된 것, 그 외에 표면에 있어서는 거의 배향하지 않았다.

또한, 비교를 위해 나일론포를 사용한 상기 실시예에 있어서 압입량을 0.05mm로 한 외에는 동일하게 해서 요철부를 제작한 바, 아크릴판은 완전히 실투(失透)하지 않고, 표면에 소수의 대략 동일방향으로 향한 홈이 드문드문 형성되었다. 이 홈의 폭 및 깊이는 대강 0.001∼0.01㎛(1∼10nm)이였다. 이 기판표면에 상기 네마틱액정을 도포했지만, 액정은 러빙방향으로 드문드문 배향할 뿐이었다.

(실시예2)

또한, 이하 실시예에 의해 노광용 마스크로서 적합한 투광성기판을 제작했다.

세제를 사용해 초음파 세정한 A4사이즈의 흰판 유리기판의 표면에, 레지스트로서 PDUR-P-14 (동경응화공업사제)를 0.5㎛두께로 도포해서 레지스터 피막을 형성했다. 도8에 나타난 것과 같이, 이 레지스트 피막(16)의 전면을, 0.4㎛폭의 흑백 패턴을 가지는 5㎝각의 크롬마스크(18)을 사용해서, KrF엑시머 레이저 노광장치에 의해 스텝·앤드·리피트 노광(100mJ/㎠)을 반복해서 노광했다. 이때의 노광은, 이음매가 수mm 겹쳐지도록 마스크의 위치조정을 행했다. 그 후, 현상액 NMD3(동경응화공업사제)에 의해 현상하고, 순수한 물에 의해 린스한 바, 도9에 나타낸 것 같은, 광에 대해 회절작용이 있는 요철부로서 0.4㎛폭의 홈(즉, 1250개/mm의 회절격자)를 가지는 레지스트 박막(17)이 유리판(15)의 표면에 형성된 투광성기판(노광용 마스크)을 얻을 수 있었다. 이 기판 표면에 네마틱액정(멜크사제;ZLI4792)을 도포하면 패턴의 마디를 따라서 깨끗하게 액정이 배향하는 것을 확인할 수 있었다. 이음매에 있어서도 액정은 동일하게 배향했다.

레지스트 피막에 전사하는 크롬마스크의 패턴피치를 대신한 것 외에는, 동일의 실험을 반복하여, 도10에 나타난 결과를 얻었다. 도10에서 명확하게 나타난 것 같이, 폭 및 깊이가 0.5㎛이하의 홈을 동일방향으로 형성하면, 액정에 대한 배향규제력이 뛰어난 표면형상을 얻을 수 있는 것이 확인되었다. 또한, 0.01㎛이하의 홈을 러빙법으로 작성한 경우, 액정이 배향하는 것은 확인할 수 있었지만, 이 홈을 기판전면에 걸쳐서 균일하게 형성하는 것은 곤란하고 실용성이 결여되는 것이었다. 또한, 도10에 나타난 T는 배향막 평가시의 샘플온도를 나타낸 것이다.

각종의 기판재료를 사용해서 동일의 실험을 실시한 바, 기판으로서는 보로실리게이트유리, 석영유리, 폴리카보네이트수지, 아크릴수지 등을 사용할 수 있는 것이 확인되었다. 또한, 0.5㎛패턴 이하의 회절격자 패턴을 형성하기 위한, 노광용광원으로서, KrF엑시머 레이저광에 대신해 자외선, 원자외선을 이용할 수 있는 것이 확인되었다. 또한, 미세한 요철부를 형성할 수 있으면 되므로, 레지스트는 포지형이라도 네가형이라도 상관없다.

또한, 현상후, 그 위에 기판을 Ar가스를 사용해서 스패터 에칭하거나, 혹은 CF₄가스를 사용해서 플라즈마 에칭하여 홈의 깊이를 깊게 하면, 홈의 종횡비를 크게 할 수 있어, 배향규제력을 향상시킬 수 있었다. 또한, 기재에 유리판이나 석영판을 사용한 경우에는, 불산계의 액을 사용해 화학에칭하는 것으로도 동일한 결과를 얻을 수 있었다.

(실시예3)

다음에, 상기 실시예1에서 제작한 노광용 마스크를 이용하여 기판표면에 액정배향막을 형성했다.

표면에 투명전극을 형성한 유리기판(표면에 수산기를 다수 포함한다.)을 준비하고, 잘 세정 탈지했다. 다음에, 옐로 룸(자외선을 감광하는 감광성재료를 처리하기 위한 방)내에서, 하기 화학식(93)에 의해 나타내어진 실란계 계면활성제와 CH₃SiCl₃을 몰비로 1:2가 되도록 혼합하고, 이 혼합물이 1중량%정도의 농도가 되도록 비수계의 용매에 용해시켜서 화학흡착액으로 했다. 이 때의 비수계 용매로서는, 잘 탈수한 헥사데칸을 사용했다.

(93) CH₃(CH₂)₈-C≡C-C≡C-(CH₂)₄SiCl₃

도5에 나타난 것과 같이, 건조분위기중(상대습도30%이하)에 있어서, 유리기판(1)을 이 화학흡착액(2)에 1시간정도 담궜다. 유리기판(1)을 화학흡착액(2)에서 끌어올려 도6에 나타난 것과 같이, 잘 탈수한 비수계 용매인 n-헥산(3)으로 세정하고, 기판을 수직방향으로 세운 상태에서 세정액으로부터 끌어올려, 이 상태에서 액체를 끊었다. 이 일련의 공정에 의해, 막 두께가 약 2nm인 화학흡착막이 형성되었다. 또한, 담그지 않고 흡착액을 도포해도 된다.

이 화학흡착막은, 상기 화학식(93)에 나타난 클로로실란계 계면활성제 및 CH₃SiCl₃에 포함되어진 클로로실릴기와, 유리기판표면의 수산기와의 사이에서 탈염산반응이 생기는 것에 의해 형성된 화학흡착 단분자막이고, 이 단분자막에 포함되는 직쇄상 탄화수소기는, 도3과 동일하게 비수계용제의 액체를 끊는 방향으로 일차적으로 배향해 있는 것이다.

그 다음, 도11에 나타난 것과 같이, 실시예1에서 작성한 마스크와 동일의 노광용 마스크(7)를 기판 끌어올리는 방향(5)과 러빙방향(6)이 직교에는 가깝지만 정확하게는 직교하지 않도록, 기판에 근접배치하고, 365nm의 자외선(UV광(8))에 의해 200mJ/㎠의 강도로 노광하여, 상기 러빙마스크의 패턴을 단분자막으로 전사했다.

이와 같이 해서 작성된 단분자막 표면을 AFM(원자간력 주사 현미경)을 사용해서 관찰하면, 도12에 나타난 것과 같이, 다수의 대략 동일방향으로 향한 폭이 0.01∼0.5㎛로서 분자레벨의 깊이를 가지는 요철부가 마스크의 러빙방향(6)에 따라서 다수 형성되어 있는 것을 확인할 수 있었다.

또한, 노광용 마스크(7)에 의한 노광공정에 있어서, 기판을 끌어올리는 방향(5)과 러빙방향(6)과의 각도를 다양하게 변화시켜 본 바, 양자가 정확하게 직교하고 있지 않으면 대략 동일방향으로 신장하는 요철부를 형성할 수 있는 것을 확인 할 수 있었다.

또한, 이 기판2매를 사용해서, 화학흡착 단분자막이 대향하도록 조합하여, 안티패러렐 배향하도록 20㎛간격의 액정셀을 조립하고, 상기 네마틱액정을 주입하여 배향상태를 확인했다. 주입한 액정분자는, 기판면에 대해 프리틸트각 약 73°로서 화학흡착된 상기 단분자막의 러빙패턴을 따라 대략 배향하고 있었다.

또한, 원하는 마스크를 상기 노광용 마스크에 겹쳐서 노광하는 공정을 다수회 행하여, 매우 용이하게 패턴상으로 배향방향이 다른 단분자막상의 액정배향막(즉, 멀티드메인 배향용의 배향막)을 제작할 수 있었다.

(실시예4)

다음, 상기 실시예3에서 제작한 액정배향막을 사용해서 액정표시 디바이스를 제조했다.

먼저, 도13에 나타난 것과 동일하게, 매트릭스상으로 재치된 제1 전극군과 이 전극을 구동하는 트랜지스터군을 가지는 제1의 기판상, 및 제1의 전극군과 대향하도록 재치한 칼라필터군과 제2의 전극을 가지는 제2의 기판상에, 실시예3과 동일의 방법으로, 단분자막상의 액정배향막을 제조했다.

다음에 상기 제1과 제2 기판을, 전극이 대향하도록 위치를 조정하여 스페이서와 접착제로 약 5㎛의 갭을 구성하도록 고정했다. 그 후, 상기 제1과 제2 기판에 상기 TN액정을 주입한 후, 편광판을 조합하여 표시소자를 완성했다.

이와 같은 디바이스는, 백라이트를 전면에 조사하면서, 비디오신호를 사용해서 각각의 트랜지스터를 구동하는 것으로 화살표A의 방향으로 영상을 표시할 수 있었다.

이 실시예와 같이 대향시키는 2개의 전극이 형성된 기판표면에 각각 상기 피막을 배향막으로서 형성해 두면 TN형의 액정표시장치를 제공할 수 있다. 또한, 본 실시예의 방법은, TN형의 액정표시장치 이외의 대향하는 전극이 한쪽의 기판표면에 형성되어 있는 IPS(인플레인스위칭)형의 액정표시장치에도 적용가능했다.

(실시예5)

실시예3의 광조사 공정에 있어서, 상기 노광마스크에 각각의 화소를 체크무늬상으로 4분할하는 패턴상의 마스크를 겹쳐서 노광하는 공정을 홈상의 패턴 방향을 바꾸어 2회 행하면, 동일화소내에서 패턴상으로 배향방향이 다른 부분을 4개소 설치할 수 있었다. 그리고 이 배향막을 형성한 기판을 사용하면 액정표시장치의 시야각을 대폭 개선할 수 있었다.

(실시예6)

상기 실시예2에서 제작한 노광용 마스크를 이용해서 기판표면에 별도의 액정배향막을 형성했다.

표면에 투명전극을 형성한 보로실리게이트산 유리기판을 준비하고, 사전에 잘 세정 탈지했다. 다음에, 감광성 폴리이미드수지(도우레이사제 호토니스)를 도포하여 0.1㎛ 두께의 피막을 형성했다. 그 다음, 도14에 도시한 것과 같이 실시예2와 동일하게 작성한 노광용 마스크(15)를 매개로 365nm의 자외선(107)에 의해, 유리기판(101)상의 피막(104)을 약 500mJ/㎠으로 밀착, 노광했다. 그 위에 전용 형상액, 린스액을 사용하여 현상, 린스를 하고, 노광용 마스크(15)의 마스크패턴을 폴리이미드수지막에 전사했다. 도15에 도시한 것과 같이, 이와 같이 해서 작성된 폴리이미드수지막(104)의 표면에는, 마디상의 상호 평행한 요철부가 다수 형성되어 있었다. 이 요철부의 피치(사이클)는 약 0.8㎛(각 철(凸)부 요(凹)부의 폭으로서는 약 0.4㎛)이고, 깊이는 약 0.05㎛이었다.

이 기판표면에 네마틱용액을 도포하면, 액정은 패턴에 따라 배향하는 것이 확인되었다. 이 상태의 기판2매를 이용하여 배향막이 마주 향하도록 조합하고, 안티패러렐 배향하도록 20㎛ 갭의 액정셀을 조립하여, 상기 네마틱액정을 주입하여 배향상태를 확인하면, 주입한 액정분자가 마디상의 요철부에 따라 기판에 대해 대략 프리틸트각 5。로 배향하고 있었다.

이와 같이 피막을 구성하는 물질로서 감광성의 폴리머를 사용하고, 액정이 배향하는 것이 확인되는 마디상의 요철패턴을 가지는 마스크를 매개로 노광 현상하면, 이 패턴이 막표면에 전사되어, 액정배향막으로 할 수 있는 것이 확인되었다.

또한, 감광성을 가지고 있지 않은 수지를 사용한 경우에도, KrF 엑시머 레이저를 사용해서 248nm의 원자외선으로 노광시간을 10∼100배 정도 길게 하면, 수지표면에 부분적인 분해 또는 중합이 생겨, 그 결과로서 동일의 미세한 요철부가 형성되어, 동일 배향작용을 나타내는 피막을 형성할 수 있는 것이 확인되었다.

(실시예7)

또한, 상기 실시예2에서 제작한 노광용 마스크를 사용하여 기판표면에 별도의 액정배향막을 형성했다.

표면에 투명전극을 형성한 유리기판(표면에 수산기를 다수 포함한다.)을 준비하고 잘 세정 탈지했다. 다음에 옐로 룸내에서, 하기 화학식(94)에 의해 나타난 실란계 계면활성제와, CH₃SiCl₃를 몰비로 1:2가 되도록 혼합하고, 이 혼합물이 1중량 %정도의 농도가 되도록 비수계의 용매에 용해시켜 화학흡착액으로 했다. 이 때의 비수계 용매로서는, 잘 탈수한 헥사데칸을 사용했다.

(94) CH₃(CH₂)₈-C≡C-C≡C-(CH₂)₄SiCl₃

건조 분위기중(상대습도 30% 이하)에 있어서, 유리기판을 이 화학흡착액에 1시간정도 담궜다. 유리기판을 화학흡착액에서 끌어올려 유리기판 표면에 디아세틸렌기를 가지는 계면활성제분자를 포함하는 화학흡착 폴리머막을 형성했다. 다음에 실시예6과 동일하게 해서, 상기 화학흡착 폴리머막을 노광하고, 현상하여 린스한 바, 실시예6과 동일의 액정에 대한 배향규제력을 가지는 막으로 할 수 있었다.

(실시예8)

다음에 상기 실시예6에서 제작한 액정배향막을 사용해서 액정표시 디바이스를 제조했다.

우선, 도16에 도시한 바와같이, 매트릭스상으로 재치된 제1 전극군과 이 전극을 구동하는 트랜지스터군을 가지는 제1 기판상, 및 제1 전극군과 대향하도록 재치한 컬러 필터군과 제2 전극을 가지는 제2 기판상에, 실시예6과 같은 방법으로, 액정배향막을 제조했다.

다음에, 상기 제1과 제2 기판을 전극이 대향하도록 배치 조정하여 스페이서와 접착제로 약5㎛의 갭을 구성하도록 고정했다. 그후, 상기 제1과 제2 기판에 상기 TN액정(멜크사제;ZLI4792)을 주입한 후, 편광판을 조합하여 표시소자를 완성했다.

이와같은 디바이스는, 백 라이트를 전면에 조사하면서, 비디오신호를 이용하여 각각의 트렌지스터를 구동함으로써, 화살표A방향으로 영상을 표시할 수 있었다.

이 실시예와 같이 대향시키는 2개의 전극이 형성된 기판표면에 각각 상기 피막을 배향막으로 하여 형성해 두면 TN형의 액정표시장치를 제공할 수 있다. 또한, 본 실시예의 방법은, TN형의 액정표시장치 이외의 대향하는 전극이 한쪽 기판표면에 형성되어 있는 IPS(인플레인 스위칭)형의 액정표시장치에도 적용 가능했다.

(실시예9)

실시예6의 광 조사공정에 있어서, 상기 노광 마스크에 각각의 화소를 체크무늬상으로 4분할하는 패턴상의 마스크를 겹쳐 노광하는 공정을 홈상 패턴의 방향을 바꾸어 2회 행하면, 동일 화소내에서 패턴상으로 배향방향이 다른 부분을 4개소 설치할 수 있었다. 그리고, 이 배향막을 형성한 기판을 이용하면 액정표시장치의 시야각을 대폭 개선할 수 있었다.

(실시예10)

표면에 투명전극이 형성된 유리기판(201)(표면에 수산기를 다수 포함한다)을 준비하고, 미리 잘 세정 탈지한 후, 졸겔법을 이용하여 약0.1㎛의 두께로 SiO₂의 보호막을 형성한 후 가열 경화했다. 그 후, 표면을 일반의 액정표시장치 제조공장에서 이용되는 레이온제 러빙포를 이용하여, 압입 깊이 0.3mm, 스피드 80m/분으로 희망하는 배향방향을 향해 러빙을 행했다. 다음에, 말단에 피막의 표면 에너지를 제어하는 관능기를 한개 조합한 직쇄상 탄화수소기 및 Si를 포함하는 실란계 계면활성제(이하, 화학 흡착 화합물이라고 한다), CH₃(CH₂)₁₄SiCl₃과 NC(CH₂)₁₄SiCl₃(몰비로 1:1로 혼합하여 이용했다)를 이용하여, 1중량%정도의 농도로 비수계의 용매에 용해시켜 화학흡착용액을 제조했다. 비수계용매로서는, 잘 탈수한 헥사데칸을 이용했다. 이와같이 하여 제조된 용액을 흡착용액(202)로 하고, 이 흡착용액(202)중에, 건조분위기중(상대습도 30%이하)에서 상기 기판(201)을 1시간 정도 침지(도포해도 된다)했다(도17). 그 후, 흡착액에서 끌어올려, 잘 탈수한 물을 포함하지 않는 비수계의 용매인 n-헥산(203)으로 세정한 후, 기판을 원하는 방향(액체가 끊기는 방향)으로 세운 상태에서 세정액에서 끌어올려 액체를 끊고, 수분을 포함하는 공기중에 폭로했다(도18). 이상의 일련의 공정에서, 상기 클로로실란계 계면활성제의 SiCl기와 상기 기판표면의 수산기로 탈염산 반응이 발생하고, 기판표면에서 하기식(95) 및 (96)의 결합이 생성되었다. 또한, 공기중의 수분과 반응하여 식(97) 및 (98)의 결합이 생성되었다.

이상의 처리에서 상기 클로로실란계 계면활성제가 반응하여 이루어지는 화학 흡착 단분자막(204)이 미리 러빙된 기판 표면의 수산기가 포함된 부분에 실록산의 공유결합을 통하여 화학 결합한 상태에서 약 1.5nm의 막두께로 단분자막상으로 형성되었다. 또한, 이 때 화학흡착막의 임계표면 에너지는 약27mN/m이었다. 또한, 단분자막내의 직쇄상 탄소탄화수소기는 액체가 끊기는 끌어올리는 방향과 반대방향(즉 액체가 끊기는 방향)으로 배향되었다.

또한, 이 상태의 기판 2매를 이용하여, 화학흡착막이 서로 향하도록 조합하여, 안티패러렐 배향하도록 20미크론 갭의 액정 셀을 조립하고, 네마틱 액정(ZLI4792; 멜크사제)을 주입하여 배향상태를 확인하면, 주입된 액정분자는, 세정 끌어올림으로써 예비 배향된 흡착분자에 따라 배향하지 않고 러빙방향에 따라 배향되었다. 또한, 프리틸트각도는 화학흡착된 분자의 표면 에너지에 의존하고, 기판에 대해 약 65°로 대략 배향하고 있다(도19).

또한, CH₃(CH₂)₁₄SiCl₃과 NC(CH₂)₁₄SiCl₃의 조성을 1:0∼0:1(바람직하게는 10:1∼1:50)으로 바꾸면, 임계표면 에너지는 20mN/m에서 29mN/m으로 변화하고, 배향방향은 러빙방향으로 제어된 상태에서, 또한 각각 프리틸트각만 90°에서 40°의 범위에서 임의로 제어할 수 있었다. 또한, 화학흡착 화합물로서 불소를 포함하는 계면활성제, 예를들면, CF₃(CF₂)₅(CH₂)₂SiCl₃를 첨가해 가면, 임계표면 에너지는 15mN/m까지 작게할 수 있었다.

이 때, 러빙으로 미리 형성한 일반적으로 이용되는 폴리이미드수지등에 비해 경도가 높은 SiO₂의 보호막을 문지르므로, 거의 손상되지 않았다. 또한, 배향방향이 러빙방향에 의존한 이유는, 단분자막은 매우 얇으므로, 러빙에 의해 형성된 기초 보호막의 분자 레벨에서의 凹凸이 단분자막에 의해 완화되지 않으므로, 즉, 러빙의 효과가 단분자막 표면까지 영향을 주어 배향방향을 결정하기 때문이라고 생각되었다. 한편, 프리틸트각이 형성된 단분자막의 종류에 의존한 것은, 단분자막의 종류에 따라 표면 에너지가 다르기 때문이라고 생각되었다.

또한, 본 실시예에서는, 얻어지는 막의 임계표면 에너지가 다르고, 또한 탄소쇄길이가 -(CH₂)₁₄-와 같은 길이의 실란계 계면활성제를 이용했는데, 탄소쇄길이의 길이가 다른(예를들면, -(CH₂)_n-; n은 1에서 30의 범위의 정수)계면활성제를 혼합하여 이용하면, 또한 프리틸트각 배향 규제력을 높힐 수 있었다.

한편, 마찬가지로 처리한 이 상태의 기판을 2매를 이용하여, 각각 액체가 끊기는 끌어올리는 방향(205)과 대략 직교하는 방향으로 편광방향(213)이 향하도록 편광판(HNP′B)(206)(폴라로이드사제)을 기판에 중첩하여 셋트하고, 500W의 초고압 수은등의 365nm(i선)의 광(207)(편광막 투과후 3.6mW/㎠)을 이용하여 950mJ 조사했다(도20).

또한, 이 상태의 기판 2매를 이용하여 화학흡착막이 서로 향하도록 조합시켜 조사부가 러빙 안티패러렐 배향하도록 20미크론 갭의 액정 셀을 조립하고, 네마틱 액정(ZLI4792; 멜크사제)를 주입하여 배향상태를 확인하면, 주입한 액정분자는 미조사부에서는 러빙방향에 따라 배향하고, 조사부에서는 편광방향에 따라 배향되었다.

또한, 조사부의 상기 화학흡착 단분자막(204’)중의 직쇄상 탄소쇄의 배향방향을 조사하면, 임계표면 에너지와 틸트각은 변하지 않지만 배향방향(208)은 액체가 끊기는 방향과는 다른 편광방향(213)과 대략 평행방향으로 변화하고, 또한 배향 편차도 액체가 끊기는 끌어올린 후의 상태보다 개선되었다(도21 및 도22). 또한, 도면중 209는 투명전극을 나타낸다.

또한, 상기 실시예에서는, 노광에 이용하는 광으로서 초고압 수은등의 i선인 365nm의 광을 이용했는데, 막물질의 광의 흡수 정도에 따라, KrF 엑시머 레이저로 얻어지는 248nm의 광이나, 436nm, 405nm, 254nm의 광을 이용하는 것도 가능했다. 특히, 248nm나 254nm의 광은 대부분의 물질에 흡수되기 쉬우므로 배향 효율이 높았다.

(실시예11)

실시예10에 있어서, 러빙 공정후에 탄소쇄나 실록산 결합쇄를 포함하는 계면활성제 분자의 화학흡착을 행하는 공정 전에, 클로로실릴기를 다수개 포함하는 화합물을 용해하여 제작한 흡착용액을 만들고, 드라이 분위기중에서 침지했다. 그러면, 기판표면에 포함된 수산기와 클로로실릴기를 다수개 포함하는 화합물의 클로로실릴기가 탈염산 반응했다. 그 후, 다시 물과 반응시키면 남은 클로로실릴기가 수산기로 변화하여, 표면에 수산기를 다수 포함하는 화학흡착막이 형성되었다.

예를들면, 크롤기를 다수개 포함하는 실릴화합물로서 SiCl₄을 이용하여 n-옥탄으로 용해시켜 흡착액을 제작하고, 건조 분위기중에서 기판을 침지하면, 표면에는 -OH기가 포함되어 있으므로, 계면에서 탈염산반응이 발생하여 하기식(99) 및 또는 (100)이 형성되며, 클로로실란 분자(211)가 -SiO-결합을 통하여 기판표면에 고정된다.

그 후, 비수계의 용매 예를들면 클로로홀무로 세정하면, 기판과 반응하지 않는 여분의 SiCl₄분자는 제거된다(도23). 또한, 공기중에서 취한 물과 반응시키면, 표면에 하기식(101) 및/ 또는 (102)로 나타나는 다수의 SiO결합을 포함하는 실록산 단분자 흡착막(212)이 얻어졌다(도24).

이 때, 비수계의 용매, 예를들면 클로로홀무로 세정하는 공정을 생략하면, 매우 얇은 10nm정도의 막두께의 폴리실록산 화학흡착막이 형성되었다.

또한, 이 때 생긴 실록산 단분자막(212)도 기판과는 -SiO-의 화학결합을 통하여 완전히 결합되어 있으므로 벗겨지지 않았다. 또한, 얻어진 단분자막은 표면에 SiOH 결합을 다수 가지고, 당초의 -OH기의 약2∼3배 정도의 수가 생성되었다. 이 상태에서의 처리부는 매우 친수성이 높았다.

이 상태에서, 실시예10과 같은 계면활성제를 이용하여 화학흡착공정을 행하면, 도19와 같은 계면활성제가 반응하여 이루어지는 탄소쇄를 포함하는 화학흡착 단분자막이, 상기 실록산 단분자막(212)을 통하여 실록산의 공유결합으로 화학결합된 상태에서 약1.5nm의 막두께로 형성되었다. 이 때, 계면활성제의 흡착전의 기재표면의 흡착 사이트(이 경우는 OH기)는, 실시예10에 비해 약 2∼3배 정도로 많으므로, 실시예10의 경우에 비해 보다 흡착분자밀도를 크게할 수 있었다. 또한, 처리부는 친유성으로 되었다. 또한, 이 때의 화학흡착막중의 분자밀도는 다르지만 액체가 끊기는 끌어올리는 방향과 반대방향, 즉 액체가 끊기는 방향으로 배향되었다. 또한, 이 때의 임계표면 에너지는 28mN/m이었다.

이 상태의 기판2매를 이용하여, 화학흡착막이 서로 향하도록 조합시켜, 안티패러렐 배향하도록 20미크론 갭의 액정 셀을 조립하고, 네마틱 액정(ZLI4792; 멜크사제)를 주입하여 배향상태를 확인하면, 주입한 액정분자가 러빙방향에 따라 배향하고, 또한, 기판에 대해 프리틸트각 약46°로 배향하는 것을 확인할 수 있었다.

또한, 별도의 액체가 끊긴 후의 기판을 이용하여, 액체가 끊기는 끌어올리는 방향과 대략 직교하는 방향으로 편광방향이 향하도록 편광판을 기판에 중첩하여, KrF 엑시머 레이저의 248nm의 광을 800mJ로 평면 조사했다. 그 후, 상기 화학흡착 단분자막중의 직쇄상 탄소쇄의 배향방향으로 조사하면 배향방향은 액체가 끊기는 끌어올리는 방향과 대략 직교하는 방향으로 변화하고, 또한 배향 편차도 개선되었다. 또한, 미조사부에서는 직쇄상 탄소쇄의 배향방향은 조사전과 전혀 변하지 않았다.

여기서 이 상태의 기판 2매를 이용하여, 화학흡착막이 서로 향하도록 조합하여, 조사부가 안티 패러렐 배향하도록 20미크론 갭의 액정 셀을 조립하고, 네마틱 액정(ZLI4792;멜크사제)를 주입하여 배향상태를 확인하면, 미조사부에서는 배향방향은 러빙방향과 평행인채로 변하지 않았다. 조사부에서는 주입한 액정분자가 편광방향에 따라 기판에 대해 프리틸트각 약45°로 배향하는 것을 확인할 수 있었다.

(실시예12)

실시예10에 있어서, 화학흡착물질로서 CH₃(CH₂)₁₄SiCl₃과 NC(CH₃)₂(CH₂)₁₄SiCl₃대신에, ClSi(CH₃)₂OSi(CH₃)₂OSi(CH₃)₂OSi(CH₃)₂Cl 과 CH₃(CH₂)₁₄SiCl₃을 1:0∼0:1의 사이에서 혼합하여 이용한 경우, 임계표면 에너지는 혼합비에 따라 35mN/m에서 21mN/m의 범위로 제어할 수 있었다. 또한, 셀을 조립, 같은 액정을 주입하면, 액정의 배향방향은 러빙방향과 평행이고, 프리틸트각은 5도에서 90도의 범위로 제어할 수 있었다.

또한, 직쇄상의 실록산 결합쇄를 포함한 ClSi(CH₃)₂OSi(CH₃)₂OSi(CH₃)₂OSi(CH₃)₂Cl 과 직쇄상의 탄화수소쇄를 포함한 CH₃(CH₂)₁₄SiCl₃을 원하는 비율로 혼합하여 이용하여 피막을 제작하면, 표면에 하기식(103) 및 (104)로 표시되는 분자를 혼합비율에 따라 포함하는 화학흡착 단분자막이 얻어졌다.

(실시예13)

실시예10에 있어서, 화학흡착물질로서 CH₃(CH₂)₁₄SiCl₃과 NC(CH₃)₂(CH₂)₁₄SiCl₃대신에, HOOC(CH₂)₁₆Si(OCH₃)₃와 Br(CH₂)₈Si(OCH₃)₃을 1:0∼0:1의 사이에서 혼합하여 이용하고, 화학흡착시에 100℃에서 2시간 환류했다. 이 경우에도 임계표면 에너지는 혼합비에 따라 56mN/m에서 31mN/m의 범위로 제어할 수 있었다.

또한, 셀을 조립후 같은 액정을 주입하면, 액정의 배향방향은 러빙방향과 평행이고, 프리틸트각은 0도에서 28도의 범위로 제어할 수 있었다.

(실시예14)

실시예10에 있어서, 화학흡착물질로서 CH₃(CH₂)₁₄SiCl₃과 NC(CH₃)₂(CH₂)₁₄SiCl₃대신에, CH₃CH₂C^*HCH₃CH₂OCO(CH₂)₁₀SiCl₃(다만, C^*는 부제(不齊) 탄소)와 CH₃SiCl₃을 1:0∼1:20의 사이에서 혼합하여 이용하는 같은 배향막을 제작했다. 이 경우에도 임계표면 에너지는 혼합비에 따라 36mN/m에서 41mN/m의 범위에서 제작할 수 있었다. 또한, 셀을 조립 후 같은 액정을 주입하면, 액정의 배향방향은 러빙방향과 평행이고, 프리틸트각은 3도에서 0.1도 범위에서 제어할 수 있었다.

(실시예15)

다음에, 상기 액정방향막을 이용하여 실제로 액정표시 디바이스를 제조했다. 우선, 도25에 도시하는 바와같이, 매트릭스상으로 재치된 제1 전극군(221)과 이 전극을 구동하는 트랜지스터군(222)을 가지는 제1 기판(223)상, 및 제1 전극군과 대향하도록 재치한 컬러 필터군(224)과 제2 전극(225)을 가지는 제2 기판(226)을 준비하고, 실시예14와 같은 순서에 따라, 보호막의 형성, 러빙, 화학흡착, 세정 액체가 끊기는 공정을 행하고, 임계표면 에너지가 37mN/m의 화학흡착 단분자막을 제작했다.

그 후, 상기 제1과 제2 기판(223), (226)을 전극이 대향하고 트위스트 배향하도록 위치조정하여 스페이서(228)와 접착제(229)로 약 5미크론의 갭으로 고정했다. 다음에, 상기 제1과 제2 기판에 상기 TN 액정(230)을 주입하여 봉지한 후, 편광판(231), (232)을 조합하여 표시소자를 완성했다. 이 때 주입된 액정의 프리틸트각은 3도였다. 또한, 액정의 배향방향은 러빙과 평행, 즉, 전극 패턴과 평행으로 배향했다.

이와같은 디바이스는 백 라이트(233)를 전면에 조사하면서 비디오신호를 이용하여 각각의 트랜지스터를 구동함으로써 화살표A방향으로 영상을 표시할 수 있었다.

(실시예16)

실시예15에 있어서, 세정, 액체가 끊기는 끌어올리는 공정 후, 다시 편광판에 각각의 화소를 체크무늬상으로 4분할하는 패턴상의 마스크를 중첩하여, 실시예11의 조사를 마찬가지로 1회 행하면, 동일 화소내에서 모자이크 패턴상으로 배향방향이 다른 부분을 4개소 설치할 수 있었다. 그리고, 이 배향막을 형성한 기판을 이용하면 액정표시장치의 시야각을 대폭 개선할 수 있었다.

(실시예17)

표면에 투명전극이 형성된 유리기판(301)(표면에 수산기를 다수 포함한다)을 준비하고, 미리 잘 세정 탈지한다. 다음에, 말단에 피막의 표면 에너지를 제어하는 관능기를 한개 조합한 직쇄상 탄화수소기 및 Si를 포함하는 실란계 계면활성제(이하, 화학흡착 물질 혹은 화학흡착 화합물이라고 한다)로서 CH₃(CH₂)₁₄SiCl₃과 NC(CH₂)₁₄SiCl₃(몰비로 1:1로 혼합하여 이용했다)을 이용하여, 1중량%정도의 농도로 비수계의 용매에 용해하여 화학흡착액을 제조했다. 비수계용매로서는, 잘 탈수된 헥사데칸을 이용했다. 이와같이 하여 조제된 용액을 흡착용액(302)으로 하고, 이 흡착용액(302)중에, 건조분위기중(상대습도 30%이하)에서 상기 기판(301)을 1시간정도 침지(도포해도 된다)했다(도26). 그 후, 액에서 끌어올려 잘 탈수한 물을 포함하지 않는 비수계의 용매인 n-헥산(303)으로 세정한 후, 기판을 원하는 방향으로 세운 상태에서 세정액에서 끌어올려 액체를 끊고 수분을 포함하는 공기중에 폭로했다(도27). 상기 일련의 공정에서, 상기 클로로실란계 계면활성제의 SiCl기와 상기 기판표면의 수산기로 탈염산 반응이 발생하고, 하기식(105) 및 (106)의 결합이 생성되었다. 또한, 공기중의 수분과 반응하여 식(107) 및 (108)의 결합이 생성되었다. 또한, 이 때 흡착된 분자의 탄소쇄는 액체가 끊기는 방향으로 어느정도 배향되어 있었다.

다음에, 레이온포를 세트한 러빙장치를 이용하여 압입 0.3mm로 5m/분의 조건에서 끌어올리는 방향에 대해 45도가 되도록 러빙을 행했다.

이상의 처리에서, 상기 클로로실란계 계면활성제가 반응하여 이루어지는 화학흡착 단분자막(304)이 기판표면의 수산기가 포함된 부분에 실록산의 공유결합을 통하여 화학결합한 상태에서 결합되며, 결합된 분자가 러빙방향(305)에 따라 배향하여 액1.3nm의 막두께로 형성되었다(도28). 또한, 이 때 화학흡착막의 임계표면 에너지는 약25mN/m이었다.

또한, 이 상태의 기판 2매를 이용하여, 화학흡착막이 서로 향하도록 조합하여, 러빙 방향이 안티패러렐이 되도록 셋트하여 20미크론 갭의 액정 셀을 조립하여, 네마틱 액정(ZLI4792; 멜크사제)를 주입하여 배향상태를 확인하면, 주입된 액정분자가 러빙방향(305)에 따라, 즉 화학흡착된 분자에 따라 기판에 대해 약 프리틸트각 61°로 배향되었다(도28).

이 때, CH₃(CH₂)₁₄SiCl₃과 NC(CH₂)₁₄SiCl₃의 조성을 1:0∼0:1(바람직하게는 10:1∼1:50)으로 바꾸면, 임계표면 에너지는 17mN/m에서 26mN/m으로 변화하고, 각각 프리틸트각은 86°에서 33°의 범위에서 임의로 제어할 수 있었다. 또한, 화학흡착 화합물로서 불소를 포함하는 계면활성제, 예를들면, CF₃(CF₂)₅(CH₂)₂SiCl₃을 첨가해 가면 임계표면 에네지는 15mN/m까지 작게 할 수 있었다. 이 경우는 액정의 프리틸트각은 대략 90도였는데, 전압을 인가하여 구동하면, 매우 균일한 배향변화를 나타냈다.

이상과 같이, 본 실시예에서는, 얻어지는 막표면의 임계표면 에너지가 다르고, 또한 탄소쇄 길이가 -(CH₂)₁₄-와 같은 길이의 실란계 계면활성제를 이용했는데, 탄소쇄 길이의 길이가 다른(예를들면, -(CH₂)_n-;n은 1에서 30의 범위의 정수)계면활성제를 혼합하여 이용해도, 임계표면 에너지가 같으면 배향방향은 러빙방향으로 제어할 수 있고, 프리틸트각도는 단분자막의 임계표면 에너지로 마찬가지로 제어할 수 있었다.

또한, 이 상태의 기판을 2종류 이용하여, 러빙방향(305)과 대략 직교하는 방향으로 편광방향(313)이 향하도록 편광판(HNP′B)(306)(폴로이드사제)를 기판에 겹쳐 셋트하고, 500W의 초고압 수은등의 365nm(i선)의 광(307)(편광막 투광후 3.6mW/㎠)을 이용하여 900mJ 조사했다(도29).

그 후, 상기 화학흡착 단분자막(304’)중의 직쇄상 탄소쇄의 배향방향을 조사하면 임계표면 에너지와 프리틸트각은 변하지 않았는데 배향방향(308)은 편광방향(313)과 대략 평행방향으로 변화하고, 또한, 배향 편차도 예비배향시보다 개선되었다(도30∼31). 도면 중, 309는 투명전극을 표시한다.

또한, 미리 전면 러빙을 행한 후, 편광판에 패턴상의 마스크를 중첩하여 800∼1200mJ의 에너지로 365nm의 파장의 자외선을 조사하면, 조사된 부분만 배향방향이 변화하여 동일면내의 배향막내에서 패턴상으로 배향방향이 다른 부분, 즉, 러빙방향(305)과 편향방향(313)에 따라 액정이 배향하는 부분을 다수개소 설치할 수 있었다. 또한, 원하는 마스크를 편광판에 중첩하여 같은 조건으로 노광하는 공정을 다수회 행하면, 매우 용이하게 패턴상으로 다수의 배향방향이 다른 단분자막상의 액정배향막을 제작할 수 있었다. 즉, 한개의 화소가 멀티드메인 배향된 액정표시장치를 제공할 수 있었다.

또한, 본 실시예에서는, 노광에 이용하는 광으로서 초고압 수은등의 i선인 365nm의 광을 이용했는데, 막물질의 광의 흡착정도에 따라 436nm., 405nm, 254nm이나 KrF엑시머 레이저로 얻어지는 248nm의 광을 이용하는 것도 가능했다. 특히 248nm이나 254nm의 광은 대부분의 물질에 흡수되기 쉬우므로 에너지 배향효율이 높았다.

(실시예18)

실시예17에 있어서, 탄소쇄나 실록산 결합쇄를 포함하는 계면활성제분자의 화학흡착을 행하는 공정 전에, 클로로실릴기를 다수개 포함하는 화합물을 용해하여 제작한 흡착용액을 만들고, 드라이 분위기중에서 침지했다. 그러면, 기판표면에 포함된 수산기와 쿨로로실릴기를 다수개 포함하는 화합물의 클로로실릴기가 탈염산 반응했다. 그 후, 다시 물과 반응시키면 남은 클로로실릴기가 수산기로 변화하여 표면에 SiOH결합, 즉 수산기를 다수 포함하는 화학흡착막이 형성되었다.

크롤기를 다수개 포함하는 실릴화합물로서 SiCl₄을 이용하여 n-옥탄에 용해하여 흡착액을 제작하고, 건조분위기중에서 기판을 침지하면, 표면에는 -OH기가 포함되므로, 계면에서 탈염산 반응이 발생하여 하기식(109) 및 /또는 (110)이 형성되며, 클로로실란 분자(311)가 -SiO-결합을 통하여 기판표면에 고정되었다.

그 후, 비수계의 용매 예를들면, 클로로홀무로 세정하면, 기판과 반응하지 않은 여분의 SiCl₄분자는 제거되었다(도32). 또한 공기중에서 취한 물과 반응시키면, 표면에 하기식(111) 및/또는 (112)로 나타나는 다수의 SiOH결합을 포함하는 실록산 단분자 흡착막(312)이 얻어졌다(도33).

또한, 이 때 비수계의 용매 예를들면, 클로로홀무로 세정하는 공정을 생략하면, 표면에 다수의 SiOH결합을 포함하는 폴리실록산 화학 흡착막이 형성되었다.

이 때 생긴 실록산 단분자막(312)은 기판과는 -SiO-의 화학결합을 통하여 완전하게 결합되어 있으므로 벗겨지지 않는다. 또한, 얻어진 단분자막은 표면에 SiOH결합을 다수 가진다. 특히 -OH기는 당초의 약2∼3배정도의 수가 생성되었다. 이 상태에서의 처리부는, 매우 친수성이 높았다. 여기서 이 상태에서 실시예17과 같은 계면활성제를 이용하여 화학흡착공정을 행하면, 도28과 같은 계면활성제가 반응하여 이루어지는 탄소쇄를 포함하는 화학흡착 단분자막이 상기 실록산 단분자막(312)을 통하여 실록산의 공유 결합으로 화학 결합한 상태에서 액 1.5nm의 막두께로 형성되었다. 이 때, 계면활성제의 흡착전의 기재표면의 흡착 사이트(이 경우는 OH기)는 실시예17에 비해 약2∼3배 정도로 많으므로, 실시예17의 경우에 비해, 보다 흡착분자밀도를 크게 할 수 있었다. 또한, 처리부는 친유성으로 되었다.

다음에, 이 상태의 기판을 이용하여, 끌어올리는 방향과 대략 직교하는 방향으로 러빙방향이 향하도록 러빙을 행했다. 그 후, 상기 화학흡착 단분자막중의 직쇄상 탄소쇄의 배향방향을 조사하면 실시예17에 비해 틸트각은 86°로 다소 크게 되었는데 배향방향은 러빙방향과 대략 평행으로 변화하고, 또한 배향 편차도 개선되었다. 또한, 이 때의 임계표면 에너지는 28mN/m이었다.

이 상태의 기판 2매를 이용하여, 화학흡착막이 서로 향하도록 조합하여, 배향방향이 안티패러렐이 되도록 하여 20미크론 갭의 액정 셀을 조립하고, 네마틱 액정(ZL14792; 멜크사제)을 주입하여 배향상태를 확인하면, 주입된 액정분자가 화학흡착된 분자에 따라 기판에 대해 프리틸트각 약46°로 배향하는 것을 확인할 수 있었다.

(실시예19)

실시예17에 있어서, 화학흡착물질로서 CH₃(CH₂)₁₄SiCl₃과 NC(CH₃)₂(CH₂)₁₄SiCl₃대신에, ClSi(CH₃)₂OSi(CH₃)₂OSi(CH₃)₂OSi(CH₃)₂Cl 과 CH₃(CH₂)₁₄SiCl₃을 1:0∼0:1의 사이에서 혼합하여 이용한 경우, 임계표면 에너지는 혼합비에 따라 35mN/m에서 21mN/m의 범위로 제어할 수 있었다. 또한, 셀을 조립하여 같은 액정을 주입하면 프리틸트각은 5도에서 89도의 범위로 제어할 수 있었다.

또한, 직쇄상의 실록산 결합쇄를 포함한 ClSi(CH₃)₂OSi(CH₃)₂OSi(CH₃)₂OSi(CH₃)₂Cl 과 직쇄상의 탄화수소쇄를 포함한 CH₃(CH₂)₁₄SiCl₃을 원하는 비율로 혼합하여 이용하여 피막을 제작하면, 표면에 하기식(113) 및 (114)로 나타나는 분자를 혼합비율에 따라 포함하는 화학흡착 단분자막이 얻어졌다.

(실시예20)

실시예17에 있어서, 화학흡착물질로서 CH₃(CH₂)₁₄SiCl₃과 NC(CH₃)₂(CH₂)₁₄SiCl₃대신에, HOOC(CH₂)₁₆Si(OCH₃)₃와 Br(CH₂)₈Si(OCH₃)₃를 1:0 ∼0:1의 사이에서 혼합하여 이용하고, 화학흡착시에 100℃에서 2시간 환류했다. 이 경우에는, 임계표면 에너지는 혼합비에 따라 56mN/m에서 31mN/m의 범위로 제어할 수 있었다. 또한, 셀을 조립 후 같은 액정을 주입하면, 액정의 배향방향은 러빙방향으로 제어되며, 프리틸트각은 0도에서 27도의 범위로 제어할 수 있었다.

(실시예21)

실시예17에 있어서, 화학흡착물질로서 CH₃(CH₂)₁₄SiCl₃과 NC(CH₃)₂(CH₂)₁₄SiCl₃대신에, CH₃CH₂C^*HCH₃CH₂OCO(CH₂)₁₀SiCl₃(다만, C는 부제(不齊) 탄소)와 CH₃SiCl₃을 1:0∼1:20의 사이에서 혼합하여 이용하는 배향막을 제작했다. 이 경우에는, 임계표면 에너지는 혼합비에 따라 36mN/m에서 41mN/m의 범위에서 제어할 수 있었다. 또한, 셀을 조립 후 같은 액정을 주입하면, 액정의 배향방향은 러빙방향으로 제어되며, 프리틸트각은 3도에서 0.1도 범위에서 제어할 수 있었다.

(실시예22)

다음에, 상기 액정배향막을 이용하여 실제로 액정표시 디바이스를 제조했다. 우선, 도34에 도시하는 바와같이, 매트릭스상으로 재치된 제1 전극군(321)과 이 전극을 구동하는 트랜지스터군(322)을 가지는 제1 기판(323)상, 및 제1 전극군과 대향하도록 재치한 컬러 필터군(324)과 제2 전극(325)을 가지는 제2 기판(326)상에, 실시예5와 같은 순서에 따라 제조한 화학흡착액을 도포하고, 임계표면 에너지가 36mN/m의 화학흡착 단분자막을 제작했다.

그 후, 실시예17과 같은 조건으로 전극 패턴과 평행이 되도록 러빙을 행했다. 그 결과, 실시예21과 마찬가지로 전극 패턴에 따라 직쇄상의 탄화수소기가 재배향된 임계표면 에너지가 37mN/m의 액정배향막(327)을 제조할 수 있었다. 다음에, 상기 제1과 제2 기판(323), (326)을 전극이 대향하도록 위치 조정하여 스페이서(328)와 접착제(329)로 대략 5미크론의 갭으로 고정했다. 그 후, 상기 제1 과 제2 기판에 상기 TN액정(330)을 주입한 후, 편광판(331, 332)을 조합하여 표시소자를 완성했다. 이 때 주입된 액정의 프리틸트각은 3도였다.

이와같은 디바이스는, 백 라이트(333)를 전면에 조사하면서, 비디오신호를 이용하여 각각의 트랜지스터를 구동함으로써 화살표A방향으로 영상을 표시할 수 있었다.

(실시예23)

실시예22의 러빙 공정 후, 실시예17과 마찬가지로 상기 편광판에 각각의 화소를 체크무늬형상으로 4분할하는 패턴상의 마스크를 겹쳐 노광하는 공정을 1회 행하면, 동일 화소내에서 패턴상으로 배향방향이 다른 부분을 4개소 설치할 수 있었다. 그리고, 이 배향막을 형성한 기판을 이용하면 액정표시장치의 시야각을 대폭 개선할 수 있었다.

이상, 설명한 대로 본 발명의 액정배향막에 의하면, 대면적화돤 패널이나 단차부분을 가지는 기판표면에 있어서도 액정배향의 균일성이 양호하게 유지되며, 또한 내박리 효과가 높은 막을 제공할 수 있다. 본 발명의 액정표시장치에 의하면, 이와같은 액정배향막을 구성요소로 함으로써, 대면적화된 패널이나 기판표면에 단차부분에 있어서도 액정배향막의 균일성이 나빠지지 않고, 액정의 배향성을 양호하게 유지할 수 있다.

또한, 본 발명의 액정배향막의 제조방법에 의하면, 대면적화된 패널이나 기판표면에 단차부분에 있어서도 균일성이 양호하게 유지된 액정배향막을 효율좋고 합리적으로 제조할 수 있다. 이 제조방법에 의하면, 패널의 대면적화나 기판표면의 단차가, 배향성의 균일성에 기본적으로 영향을 주지않아, 패널이 대면적화되어도 생산의 효율이 기본적으로는 저하하지 않는다.

또한, 본 발명의 노광용 투광성기판에 의하면, 본 발명의 제조방법은 간결하고 효율적으로 실시하는 것이 가능해지고, 본 발명의 노광용 투광성 기판의 제조방법에 의하면, 매우 간편하게 노광용 투광성 기판을 제조할 수 있다.

또한 본 발명에 의하면, 액정의 배향방향은 러빙방향으로 제어되며, 액정의 프리틸트각은 단분자 막상의 피막의 표면 에너지로 제어되고 있는 신뢰성 높은 액정표시소자용 배향막을 효율좋게 합리적으로 제공할 수 있다. 또한, 액정배향막의 제조시에, 편광판에 패턴상의 마스크를 중첩하여 노광하는 공정을 행하면, 동일면내의 배향막내에서 패턴상의 배향방향만 다른 부분을 다수개소 설치할 수 있어, 종래와 같은 러빙만으로는 어려웠던 개개의 화소의 배향이 다수종류로 분할된 멀티드메인의 액정표시장치를 효율좋게 합리적으로 제작할 수 있다.

또한, 이와같은 액정배향막을 이용함으로써, 종래와 같은 수지를 러빙하여 배향막을 작성하는 경우에 비해, 전극이나 전극상에 형성된 SiO₂보호막은 단단하므로, 결함의 발생이 적어지고 원하는 틸트각을 표시하는 배향막이 얻어지므로, 수율이 높고 매우 낮은 코스트와 신뢰성 높은 표시성능이 우수한 액정표시장치를 제공할 수 있는 효과가 있다.

또한, 흡착 형성된 배향막은, 특정의 표면 에너지를 가지는 액정 예를들면 네마틱 액정이나 강유전 액정을 결합하여 조합하는 것도 가능하므로, 배향방향 및 틸트각의 제어뿐만 아니라, 배향 규제력이 큰 배향막을 효율좋게 합리적으로 제작할 수 있는 효과도 있다.

또한, 본 발명에 의하면, 전극을 형성한 기판을, 탄소쇄 또는 실록산 결합쇄를 포함하고, 상기 탄소쇄 또는 실록산 결합쇄의 말단 혹은 일부에 피막의 표면 에너지를 제어하는 관능기를 적어도 한개 포함하는 실란계 계면활성제를 이용하여 제작한 화학흡착액에 접촉시켜, 상기 흡착액중의 계면활성제분자와 기판표면을 화학반응시켜 상기 계면활성제 분자를 기판표면에 일단으로 결합 고정하는 공정과, 러빙공정을 이용함으로써, 종래의 것에 비해 매우 균일하고 얇으며, 주입되는 액정의 배향방향은 러빙방향으로 제어되며, 프리틸트각도는 단분자막의 표면 에너지로 제어된 신규의 배향막을 제공할 수 있는 효과가 있다.

또한, 러빙 공정후에, 편광판에 패턴상의 마스크를 중첩하여 노광하는 공정을 다수회 행하면, 동일 면내의 배향막내에서 패턴상의 배향방향만 다른 부분을 다수개소 설치할 수 있고, 종래와 같은 러빙으로 어려웠던 개개의 화소의 배향이 다수종류로 분할된 멀티드메인의 액정표시장치를 효율좋게 합리적으로 제작할 수 있다.

또한, 이와같은 배향막은 기판표면에 공유결합을 통하여 강고하게 결합되어 있으므로, 매우 신뢰성 높은 액정표시장치를 제공할 수 있다.

또한, 흡착 형성된 배향막은 특정의 표면 에너지를 가지는 액정 예를들면 네마틱 액정이나 강유전액정을 결합 조합하는 것도 가능하므로, 배향방향 및 틸트각의 제어뿐만아니라 배향 규제력이 큰 배향막을 효율좋게 합리적으로 제작할 수 있다.

Claims

일단이 기판의 표면에 화학흡착된 분자군으로 이루어지는 피막으로써, 상기 분자군이 직쇄상 탄소쇄를 가지는 분자를 포함하고, 상기 직쇄상 탄소쇄의 적어도 일부가 선택적으로 상호 중합하고 있는 것을 특징으로 하는 액정배향막.
제1항에 있어서, 직쇄상 탄소쇄가 중합함으로써, 상기 직쇄상 탄소쇄의 기판에 대한 경사가 일정각도로 제어되는 것을 특징으로 하는 액정배향막.
제2항에 있어서, 상기 분자군이 직쇄상 탄소쇄를 가지는 분자보다 짧은 분자를 포함하고, 상기 분자의 존재에 따라 상기 직쇄상 탄소쇄의 기판에 대한 경사가 일정 각도로 제어되며, 상기 직쇄상 탄소쇄의 적어도 일부가 선택적으로 상호 중합함으로써 상기 기판에 대한 경사가 상기 각도보다 증가 또는 감소하고, 상기 증가 또는 감소에 의해 직쇄상 탄소쇄가 중합하는 영역이 철(凸)부 또는 요(凹)부를 형성하고 있는 것을 특징으로 하는 액정배향막.
제2항에 있어서, 기판표면에 있어서, 직쇄상 탄소쇄가 중합하는 영역이 직쇄상 탄소쇄가 중합하지 않는 영역을 통하여 상호 대략 평행인 다수의 선을 형성하고 있는 것을 특징으로 하는 액정배향막.
제1항에 있어서, 직쇄상 탄소쇄를 가지는 분자의 일단이 실록산 결합을 통하여 기판의 표면에 고정되어 있는 것을 특징으로 하는 액정배향막.
제1항에 있어서, 상기 분자군을 구성하는 분자가 실록산 결합을 통하여 상호 결합하고 있는 것을 특징으로 하는 액정배향막.
기판표면에 화학흡착액을 접촉시켜 상기 화학흡착액에 포함되는 직쇄상 탄소쇄를 가지는 계면활성제 분자와 상기 표면의 친수성기를 화학반응시킴으로써, 상기 분자의 일단을 상기 표면에 고정하는 공정과, 상기 분자를 포함하는 분자군으로 이루어지는 피막을 선택적으로 노광함으로써, 상기 직쇄상 탄소쇄의 적어도 일부에 기판에 대한 배향성을 부여하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정배향막의 제조방법.
제7항에 있어서, 직쇄상 탄소쇄의 적어도 일부에 기판에 대한 배향성을 부여하는 공정이 직쇄상 탄소쇄를 중합시킴으로써, 상기 직쇄상 탄소쇄의 기판에 대한 경사를 일정각도로 제어하는 공정인 것을 특징으로 하는 액정배향막의 제조방법.
제8항에 있어서, 직쇄상 탄소쇄를 가지는 계면활성제분자와 함께 상기 분자보다 분자길이가 짧은 분자의 일단을 기판 표면에 고정함으로써, 상기 직쇄상 탄소쇄의 기판에 대한 경사를 일정각도로 제어하고, 상기 직쇄상 탄소쇄의 적어도 일부를 선택적으로 상호 중합시킴으로써, 상기 중합된 직쇄상 탄소쇄의 기판에 대한 각도를 상기 각도보다 증가 또는 감소시켜, 상기 증가 또는 감소에 의해 직쇄상 탄소쇄가 중합하는 영역이 철(凸)부 또는 요(凹)부를 형성하도록 한 것을 특징으로 하는 액정배향막의 제조방법.
제7항에 있어서, 직쇄상 탄소쇄를 가지는 계면활성제분자의 일단을 상기 표면에 고정하는 공정의 후로써, 상기 분자를 포함하는 분자군으로 이루어지는 피막을 노광하는 공정전에, 기판 표면을 유기용제로 세정하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정배향막의 제조방법.
제10항에 있어서, 유기용제로 세정하는 공정에 있어서, 기판 표면에서의 유기용제의 액체 끊어짐을 소정방향으로 향해 행함으로써, 직쇄상 탄소쇄를 상기 소정 방향으로 배향시키는 것을 특징으로 하는 액정배향막의 제조방법.
제11항에 있어서, 기판의 표면에서의 유기용제의 액체 끊김을 소정 방향으로 향해 행함으로써, 상기 직쇄상 탄소쇄의 기판에 대한 경사를 일정 각도로 제어하고, 또한, 상기 직쇄상 탄소쇄의 적어도 일부를 선택적으로 상호 중합시킴으로써, 상기 중합된 직쇄상 탄소쇄의 기판에 대한 각도를 상기 각도보다 증가 또는 감소시켜, 상기 증가 또는 감소에 의해 직쇄상 탄소쇄가 중합하는 영역이 철(凸)부 또는 요(凹)부를 형성하도록 한 것을 특징으로 하는 액정배향막의 제조방법.
제10항에 있어서, 유기용제로서 알킬기, 불화탄소기, 염화탄소기 및 실록산기에서 선택되는 적어도 한개를 포함하는 비수계의 유기용제를 이용하는 것을 특징으로 하는 액정배향막의 제조방법.
제8항에 있어서, 표면에 다수의 요철부가 대략 동일방향으로 신장하는 투광성 기판을 통하여 노광함으로써, 기판의 표면에 있어서, 직쇄상 탄소쇄가 중합하는 영역이 직쇄상 탄소쇄가 중합하지 않은 영역을 통하여 상호 평행인 다수의 선을 형성하도록 한 것을 특징으로 하는 액정배향막의 제조방법.
제14항에 있어서, 표면의 요철부의 요(凹)부의 폭 및 깊이가 0.01∼0.5㎛인 투광성 기판을 통하여 노광하는 것을 특징으로 하는 액정배향막의 제조방법.
제14항에 있어서, 투광성 기판을 통하여 피막에 도달하는 광이, 상기 투광성 기판의 요철부에 의해 회절되는 것을 특징으로 하는 액정배향막의 제조방법.
제7항 내지 16항중 어느한항에 있어서, 직쇄상 탄소쇄를 가지는 계면활성제분자가, 분자말단에, 클로로실릴기, 알콕시실릴기 및 이소시아네이트실릴기에서 선택되는 규소 함유기를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정배향막의 제조방법.
제8항에 있어서, 직쇄상 탄소쇄를 가지는 계면활성제분자가, 직쇄상 탄소쇄중에 광 중합성 관능기를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정배향막의 제조방법.
제18항에 있어서, 광 중합성 관능기가 디아세틸렌기인 것을 특징으로 하는 액정배향막의 제조방법.
기판표면에 화학흡착액을 접촉시켜 상기 화학흡착액에 포함되는 직쇄상 탄소쇄를 가지는 계면활성제 분자와 기판 표면의 친수성기를 화학반응시킴으로써, 상기 분자의 일단을 상기 표면에 고정하는 공정과, 상기 표면에 접촉시킨 유기용매를 소정 방향으로 향해 액체를 끊음으로써, 상기 표면을 세정하여 건조하는 공정과, 표면에 다수의 요철부가 대략 동일방향으로 신장하는 투광성기판을, 상기 요철부가 신장하는 방향이 상기 액체가 끊기는 방향과 직교하지 않도록 배치하고, 상기 투광성 기판을 통하여 상기 분자를 포함하는 분자군으로 이루어지는 피막을 노광하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정배향막의 제조방법.
소정간격을 유지하도록 배치되며, 대향하는 표면의 적어도 한쪽에 액정배향막을 형성한 2매의 기판과, 이들 2매의 기판에 끼워 지지되어 상기 액정배향막에 의해 배향이 규제되는 액정을 포함하는 액정표시장치에 있어서, 상기 액정배향막은, 일단이 기판의 표면에 화학흡착한 분자군으로 이루어지는 피막으로써, 상기 분자군이 직쇄상 탄소쇄를 가지는 분자를 포함하고, 상기 직쇄상 탄소쇄의 적어도 일부가 선택적으로 상호 중합하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
제21항에 있어서, 직쇄상 탄소쇄가 중합함으로써, 상기 직쇄상 탄소쇄의 기판에 대한 경사가 일정 각도로 제어되는 액정배향막을 구비한 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
제21항에 있어서, 기판 표면의 일부에, 전극, 컬러 필터 및 박막 트랜지스터에서 선택되는 적어도 한개의 박막부재가 형성됨으로써, 상기 표면에 단차가 형성되며, 상기 단차를 포함하는 영역에 액정배향막이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
제21항에 있어서, 액정배향막이 배향방향이 다른 다수의 영역을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
기판의 표면에 형성된 피막에, 노광을 포함하는 공정에 의해 대략 동일방향으로 신장하는 다수의 요철부를 형성하는 것을 특징으로 하는 액정배향막의 제조방법.
제25항에 있어서, 요철부의 요(凹)부의 폭이 0.01∼0.5㎛인 것을 특징으로 하는 액정배향막의 제조방법.
제25항에 있어서, 피막이 화학흡착 폴리머막인 것을 특징으로 하는 액정배향막의 제조방법.
제27항에 있어서, 화학 흡착 폴리머막이 기판의 표면과 실록산 결합을 통하여 결합되어 있는 것을 특징으로 하는 액정배향막의 제조방법.
기판의 표면에 감광성 폴리머를 포함하는 피막을 형성하는 공정과, 노광부분이 미노광부분을 통하여 상호 대략 평행인 다수의 선을 형성하도록 상기 피막을 노광하는 공정과, 상기 피막을 구성하는 분자의 분자구조의 노광에 따라 발생한 상위를 이용하여 상기 피막의 일부를 제거함으로써 대략 동일방향으로 신장하는 다수의 요철부를 피막표면에 형성하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정배향막의 제조방법.
제29항에 있어서, 상기 피막을 구성하는 분자의 분자구조의 노광에 따라 발생한 상위가 상기 피막을 구성하는 분자의 중합도의 상위인 것을 특징으로 하는 액정배향막의 제조방법.
제29항에 있어서, 표면에 다수의 요철부의 대략 동일방향으로 신장하는 투광성 기판을 통하여 노광하는 것을 특징으로 하는 액정배향막의 제조방법.
제31항에 있어서, 상기 피막을 노광하는 공정이, 노광부분이 상기 투광성 기판의 표면의 요철부가 신장하는 방향과 대략 동일방향으로 신장하는 선을 형성하도록 상기 피막을 노광하는 공정인 것을 특징으로 하는 액정배향막의 제조방법.
제31항에 있어서, 투광성 기판의 표면의 요철부의 패턴을 상기 피막의 노광부분과 비노광부분의 패턴으로서 전사하는 것을 특징으로 하는 액정배향막의 제조방법.
제31항에 있어서, 투광성 기판 표면의 요철부의 요(凹)부의 폭 및 깊이가 0.01∼0.5㎛인 것을 특징으로 하는 액정배향막의 제조방법.
제29항에 있어서, 감광성의 계면활성제 분자를 포함하는 용액을 기판의 표면에 접촉시켜, 상기 계면활성제 분자를 기판에 화학흡착시킴으로써, 감광성 폴리머를 포함하는 피막을 형성하는 것을 특징으로 하는 액정배향막의 제조방법.
제35항에 있어서, 계면활성제분자가, 분자말단에 클로로실릴기, 알콕시실릴기 및 이소시아네이트 실릴기에서 선택되는 규소 함유기를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정배향막의 제조방법.
표면에 다수의 요철부가 대략 동일방향으로 신장하고 있는 것을 특징으로 하는 액정배향막 노광용 투광성기판.
제37항에 있어서, 요철부의 폭 및 깊이가 0.01∼0.5㎛인 것을 특징으로 하는 액정배향막 노광용 투광성 기판.
표면에 다수의 요철부가 대략 동일방향으로 신장하는 액정배향막 노광용 투광성기판의 제조방법으로써, 투명기판을 세정하는 공정과, 상기 투명기판보다 경도가 높은 부재에 의해 상기 투명기판의 표면을 대략 동일방향으로 문지르는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정배향막 노광용 투광성기판의 제조방법.
제39항에 있어서, 투명기판이 폴리카보네이트 수지 또는 아크릴 수지인 것을 특징으로 하는 액정배향막 노광용 투광성 기판의 제조방법.
표면에 다수의 요철부가 대략 동일방향으로 신장하는 액정배향막 노광용 투광성기판의 제조방법으로써, 투명기판을 세정하는 공정과, 상기 투명기판의 표면에 감광성 레지스트를 도포하는 공정과, 노광부분이 미노광부분을 통하여 상호 대략 평행인 다수의 선을 형성하도록 상기 감광성 레지스트를 노광하는 공정과, 상기 감광성 레지스트를 현상하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정배향막 노광용 투광성기판의 제조방법.
제41항에 있어서, 감광성 레지스트를 자외선, 원적외선 및 전자 빔에서 선택되는 적어도 한개를 이용하여 노광하는 것을 특징으로 하는 액정배향막 노광용 투광성 기판의 제조방법.
제41항에 있어서, 감광성 레지스트를 현상하는 공정후에, 다시 화학 에칭 플라즈마 에칭 및 스패터 에칭에서 선택되는 적어도 한개의 방법에 의해 상기 표면을 에칭하는 것을 특징으로 하는 액정배향막 노광용 투광성 기판의 제조방법.
소정간격을 유지하도록 배치되며, 대향하는 표면의 적어도 한쪽에 액정배향막을 형성한 2매의 기판과, 이들 2매의 기판에 끼워 지지되어 상기 액정배향막에 의해 배향이 규제되는 액정을 포함하는 액정표시장치에 있어서, 상기 액정배향막은, 액정과 접하는 표면에, 노광을 포함하는 공정에 의해 형성된 대략 동일방향으로 신장하는 다수의 요철부를 가지는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
제44항에 있어서, 기판 표면의 일부에 전극, 컬러 필터 및 박막 트랜지스터에서 선택되는 적어도 한개의 박막부재가 형성됨으로써 상기 표면에 단차가 형성되며, 상기 단차를 포함하는 영역에 액정배향막이 형성되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
제44항에 있어서, 액정배향막이 배향방향이 다른 다수의 영역을 포함하는 것을 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
기판표면에 형성된 피막으로써, 미리 전극이 형성되고 상기 전극표면이 직접 또는 임의의 박막을 형성한 후, 러빙되는 기판의 표면에 단분자막상의 피막이 형성되는 것을 특징으로 하는 액정배향막.
제47항에 있어서, 단분자막상의 피막을 구성하는 분자가 탄소쇄 또는 실록산 결합쇄를 포함하고, 상기 탄소쇄 또는 실록산 결합쇄의 말단 혹은 일부에 피막의 표면 에너지를 제어하는 관능기를 적어도 한개 포함하는 것을 특징으로 하는 액정배향막.
제47항에 있어서, 피막을 구성하는 분자로서 임계표면 에너지가 다른 다수종류의 실란계 계면활성제를 혼합하여 이용하여, 고정된 피막이 원하는 임계표면 에너지값을 표시하도록 제어되어 있는 것을 특징으로 하는 액정배향막.
제47항에 있어서, 표면 에너지를 제어하는 관능기가, 3불화 탄소기(-CF₃), 메틸기(-CH₃), 비닐기(-CH=CH₂), 아릴기(-CH=CH-), 아세틸렌기(탄소-탄소의 3중결합), 페닐기(-C₆H₅), 페닐렌기(-C₆H₄-), 할로겐원자, 알콕시기(-OR; R은 알킬기를 나타낸다), 시아노기(-CN), 아미노기(-NH₂), 수산기(-OH), 칼보닐기(=CO), 칼복시기(-COO-) 및 칼복실기(-COOH)에서 선택되는 적어도 한개의 유기기인 것을 특징으로 하는 액정배향막.
제47항에 있어서, 피막을 구성하는 분자의 말단에 Si를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정배향막.
미리 전극을 형성한 기판의 표면을 직접 또는 임의의 보호막을 형성한 후 그 표면을 임의의 방향으로 러빙하는 공정과, 탄소쇄 또는 실록산 결합쇄를 포함하고, 상기 탄소쇄 또는 실록산 결합쇄의 말단 혹은 일부에 피막의 표면 에너지를 제어하는 관능기를 적어도 한개 포함하는 실란계 계면활성제를 이용하여 제작한 화학흡착액에 접촉시켜 상기 흡착액중의 계면활성제분자와 기판표면을 화학반응시켜 상기 계면활성제분자를 기판표면에 일단으로 결합 고정하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 단분자막상의 액정배향막의 제조방법.
제52항에 있어서, 계면활성제로서 직쇄상 탄소쇄 또는 실록산 결합쇄와 클로로실릴기 또는 알콕시실릴기 또는 이소시아네이트실릴기를 포함하는 실란계의 계면활성제를 이용한 것을 특징으로 하는 단분자막상의 액정배향막의 제조방법.
제52항에 있어서, 계면활성제로서 임계표면 에너지가 다른 다수종류의 실리콘계 계면활성제를 혼합하여 이용하는 것을 특징으로 하는 단분자막상의 액정배향막의 제조방법.
제52항에 있어서, 탄소쇄 또는 실록산 결합쇄의 말단 또는 일부에 3불화 탄소기(-CF₃), 메틸기(-CH₃), 비닐기(-CH=CH₂), 아릴기(-CH=CH-), 아세틸렌기(탄소-탄소의 3중결합), 페닐기(-C₆H₅), 페닐렌기(-C₆H₄-), 할로겐원자, 알콕시기(-OR; R은 알킬기를 나타낸다), 시아노기(-CN), 아미노기(-NH₂), 수산기(-OH), 칼보닐기(=CO), 칼복시기(-COO-) 및 칼복실기(-COOH)에서 선택되는 적어도 한개의 유기기를 포함하는 것을 특징으로 하는 단분자막상의 액정배향막의 제조방법.
제52항에 있어서, 계면활성제분자를 기판표면에 일단에서 결합 고정하는 공정 후에, 유기용제로 세정하고, 또한 원하는 방향으로 기판을 세워 액체를 끊고, 액체가 끊긴 방향으로 상기 고정된 분자를 배향시키는 것을 특징으로 하는 단분자막상의 액정배향막의 제조방법.
제56항에 있어서, 분자를 배향시킨 후, 다시 편광막을 통하여 노광하여 상기 배향된 분자를 원하는 방향으로 재배향시키는 것을 특징으로 하는 단분자막상의 액정배향막의 제조방법.
제56항에 있어서, 계면활성제로서 직쇄상 탄소쇄 또는 실록산 결합쇄와 클로로실릴기 또는 이소시아네이트실릴기를 포함하는 실란계의 계면활성제를 이용하여, 세정유기용매로서 물을 포함하지 않는 비수계의 유기용매를 이용한 것을 특징으로 하는 단분자막상의 액정배향막의 제조방법.
제58항에 있어서, 비수계의 유기용매로서, 알킬기, 불화탄소기 또는 염화탄소기 또는 실록산기를 포함하는 용매를 이용한 것을 특징으로 하는 단분자막상의 액정배향막의 제조방법.
제52항에 있어서, 러빙공정 후에, 계면활성제 분자를 일단에서 고정하는 공정 전에, 다수의 SiO기를 포함하는 피막을 형성하는 공정을 행하고, 상기 막을 통하여 단분자 막상의 피막을 형성하는 것을 특징으로 하는 단분자막상의 액정배향막의 제조방법.
탄소쇄 또는 실록산 결합쇄를 포함하고, 상기 탄소쇄 또는 실록산 결합쇄의 말단 혹은 일부에 피막의 표면 에너지를 제어하는 관능기를 적어도 한개 포함하고 있는 분자로 구성된 피막이, 액정용의 배향막으로서 2개의 대향되는 전극이 형성되고 상기 전극표면이 직접 또는 임의의 박막을 형성한 후 러빙되어 있는 기판표면의 적어도 한쪽 기판의 전극측표면에 직접 또는 다른 피막을 통하여 간접으로 형성되어 있고, 액정이 상기 2개의 대향하는 전극에 상기 배향막을 통하여 끼워져 있는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
제61항에 있어서, 대향시키는 전극이 형성되고 러빙된 2개의 기판표면에 각각 상기 피막이 배향막으로서 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
제61항에 있어서, 기판표면의 피막이 패턴상의 배향방향이 다른 부분을 다수개소 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
제60항에 있어서, 대향하는 전극이 한쪽의 기판표면에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
미리 매트릭스상으로 재치된 제1 전극군을 가지는 제1 기판을 직접 또는 임의의 박막을 형성한 후 그 표면을 러빙하는 공정과, 탄소쇄 또는 실록산 결합쇄를 포함하고, 상기 탄소쇄 또는 실록산 결합쇄의 말단 혹은 일부에 피막의 표면 에너지를 제어하는 관능기를 적어도 한개 포함하는 실란계 계면활성제를 이용하여 제작한 화학흡착액에 접촉시켜 상기 흡착액중의 계면활성제분자와 기판표면을 화학반응시켜 상기 계면활성제분자를 기판표면에 일단에서 결합 고정하는 공정과, 유기용제로 세정 후 다시 원하는 방향으로 기판을 세워 액체를 끊고, 액체가 끊기는 방향으로 상기 고정된 분자를 배향시키는 공정과, 상기 제1 전극군을 가지는 제1 기판과 제2 기판, 또는 제2 전극 또는 전극군을 가지는 제2 기판을, 전극면을 내측으로 하여 소정 간격을 가지면서 위치 조정하여 접착 고정하는 공정과, 상기 제1과 제2 기판의 사이에 소정 액정을 주입하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법.
제65항에 있어서, 고정된 분자를 배향시키는 공정 후, 다시 편광판을 통하여 원하는 방향으로 편광한 광으로 노광하여 상기 계면활성제 분자의 방향을 원하는 경사를 가진 상태에서 특정 방향으로 배열하는 공정을 행하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법.
제66항에 있어서, 편광판을 통하여 원하는 방향으로 편광한 광으로 노광하여 상기 결합된 계면활성제분자의 방향을 원하는 경사를 가진 상태에서 특정방향으로 배열하는 공정에 있어서, 상기 편광판에 패턴상의 마스크를 중첩하여 노광하는 공정을 다수회 행하여, 동일 면내의 배향막내에서 패턴상의 배향방향이 다른 부분을 다수개소 설치한 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법.
원하는 전극을 형성한 기판표면에 형성된 단분자 막상의 피막이고, 상기 피막의 표면이 러빙되어 있는 것을 특징으로 하는 액정배향막.
제68항에 있어서, 피막을 구성하는 분자가 탄소쇄 또는 실록산 결합쇄를 포함하고, 상기 탄소쇄 또는 실록산 결합쇄의 말단 혹은 일부에 피막의 표면 에너지를 제어하는 관능기를 적어도 한개 포함하는 것을 특징으로 하는 액정배향막.
제68항에 있어서, 피막을 구성하는 분자로서 임계표면 에너지가 다른 다수종의 실란계 계면활성제를 혼합하여 이용하고, 고정된 피막이 원한믄 임계표면 에너지값을 나타내도록 제어되어 있는 것을 특징으로 하는 액정배향막.
제69항에 있어서, 표면 에너지를 제어하는 관능기가, 3불화 탄소기(-CF₃), 메틸기(-CH₃), 비닐기(-CH=CH₂), 아릴기(-CH=CH-), 아세틸렌기(탄소-탄소의 3중결합), 페닐기(-C₆H₅), 페닐렌기(-C₆H₄-), 할로겐원자, 알콕시기(-OR; R은 알킬기를 나타낸다), 시아노기(-CN), 아미노기(-NH₂), 수산기(-OH), 칼보닐기(=CO), 칼복시기(-COO-) 및 칼복실기(-COOH)에서 선택되는 적어도 한개의 유기기인 것을 특징으로 하는 액정배향막.
제68항에 있어서, 피막을 구성하는 분자의 말단에 Si를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 액정배향막.
전극을 형성한 전극을, 탄소쇄 또는 실록산 결합쇄를 포함하고 상기 탄소쇄 또는 실록산 결합쇄의 말단 혹은 일부에 피막의 표면 에너지를 제어하는 관능기를 적어도 한 개 포함하고 있는 실란계 계면활성제를 이용하여 제작한 화학흡착액에 접촉시켜 상기 흡착액중의 계면활성제분자와 기판표면을 화학 반응시켜 상기 계면활성제 분자를 기판표면에 일단으로 결합 고정하는 공정과, 표면을 러빙하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 단분자막상의 액정배향막의 제조방법.
제73항에 있어서, 계면활성제로서 직쇄상 탄소쇄 또는 실록산 결합쇄와 클로로실릴기 또는 알콕시실릴기 또는 이소시아네이트실릴기를 포함하는 실란계의 계면활성제를 이용한 것을 특징으로 하는 단분자막상의 액정배향막의 제조방법.
제73항에 있어서, 계면활성제로서 임계표면 에너지가 다른 다수종류의 실리콘계 계면활성제를 혼합하여 이용하는 것을 특징으로 하는 단분자막상의 액정배향막의 제조방법.
제73항에 있어서, 탄소쇄 또는 실록산 결합쇄의 말단 또는 일부에 3불화 탄소기(-CF₃), 메틸기(-CH₃), 비닐기(-CH=CH₂), 아릴기(-CH=CH-), 아세틸렌기(탄소-탄소의 3중결합), 페닐기(-C₆H₅), 페닐렌기(-C₆H₄-), 할로겐원자, 알콕시기(-OR; R은 알킬기를 나타낸다), 시아노기(-CN), 아미노기(-NH₂), 수산기(-OH), 칼보닐기(=CO), 칼복시기(-COO-) 및 칼복실기(-COOH)에서 선택되는 적어도 한개의 유기기룰 포함하는 것을 특징으로 하는 단분자막상의 액정배향막의 제조방법.
제73항에 있어서, 계면활성제분자를 기판표면에 일단으로 결합 고정하는 공정 후에, 유기용제로 세정하고, 다시 원하는 방향으로 기판을 세워 액체를 끊고, 액체가 끊기는 방향으로 상기 고정된 분자를 예비배향시켜, 그 후에 러빙을 행하는 것을 특징으로 하는 단분자막상의 액정배향막의 제조방법.
제73항에 있어서, 단분자막을 임의의 방향으로 러빙하여 상기 배향된 분자를 원하는 방향으로 배향시킨 후, 편광판에 패턴상의 마스크를 겹쳐 노광하는 공정을 행하고, 동일 면내의 배향막내에서 패턴상의 배향방향이 다른 부분을 다수개소 설치한 것을 특징으로 하는 단분자막상의 액정배향막의 제조방법.
제73항 내지 제78항중 어느한항에 있어서, 계면활성제로서 직쇄상 탄소쇄 또는 실록산 결합쇄와 클로로실릴기 또는 이소시아네이트 실릴기를 포함하는 실란계의 계면활성제를 이용하여, 세정유기용매로서 물을 포함하지 않는 비수계의 유기용매를 이용한 것을 특징으로 하는 단분자막상의 액정배향막의 제조방법.
제79항에 있어서, 비수계의 유기용매로서, 알킬기, 불화탄소기 또는 염화탄소기 또는 실록산기를 포함하는 용매를 이용한 것을 특징으로 하는 단분자막상의 액정배향막의 제조방법.
제73항에 있어서, 계면활성제분자를 일단에 고정하는 공정 전에, 다수의 SiO기를 포함하는 피막을 형성하는 공정을 행하고, 상기 피막을 통하여 단분자막상의 피막을 형성한 후 러빙하는 것을 특징으로 하는 단분자막상의 액정배향막의 제조방법.
탄소쇄 또는 실록산 결합쇄를 포함하고, 상기 탄소쇄 또는 실록산 결합쇄의 말단 혹은 일부에 피막의 표면 에너지를 제어하는 관능기를 적어도 한개 포함하는 분자로 구성된 단분자막상의 피막이 러빙되며, 액정용의 배향막으로서 2개의 대향시키는 전극이 형성된 기판표면의 적어도 한쪽 기판의 전극측 표면에 직접 또는 다른 피막을 통하여 간접으로 형성되어 있고, 액정이 상기 2개의 대향하는 전극에 상기 배향막을 통하여 끼워진 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
제82항에 있어서, 대향시키는 2개의 전극이 형성된 기판표면에 각각 상기 피막이 배향막으로서 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
제82항에 있어서, 기판표면의 피막이 패턴상의 배향방향이 다른 부분을 다수개소 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
제82항에 있어서, 대향하는 전극이 한쪽의 기판표면에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
미리 매트릭스상으로 재치된 제1 전극군을 가지는 제1 기판을 직접 또는 임의의 박막을 형성한 후, 탄소쇄 또는 실록산 결합쇄를 포함하고, 상기 탄소쇄 또는 실록산 결합쇄의 말단 혹은 일부에 피막의 표면 에너지를 제어하는 관능기를 적어도 한개 포함하는 실란계 계면활성제를 이용하여 제작한 화학흡착액에 접촉시켜 상기 흡착액중의 계면활성제분자와 기판표면을 화학반응시켜 상기 계면활성제분자를 기판표면에 일단으로 결합 고정하는 공정과, 유기용제로 세정 후 다시 원하는 방향으로 기판을 세워 액체를 끊고 액체가 끊기는 방향으로 상기 고정된 분자를 예비배향시키는 공정과, 표면을 러빙하는 공정과, 상기 제1 전극군을 가지는 제1 기판과 제2 기판, 또는 제2 전극 또는 전극군을 가지는 제2 기판을, 전극면을 내측으로 하여 소정 간극을 유지하면서 위치 조정하여 접착 고정하는 공정과, 상기 제1과 제2 기판 사이에 소정 액정을 주입하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법.
제86항에 있어서, 러빙하여 상기 결합된 계면활성제분자의 방향을 원하는 경사를 가진 상태에서 특정방향으로 배열하는 공정 후, 편광판에 패턴상의 마스크를 겹쳐 노광하는 공정을 행하고, 동일면내의 배향막내에서 패턴상의 배향방향이 다른 부분을 다수개소 설치한 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법.