KR20090080083A - 액정 표시 소자의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 기판 상에 도포된 강유전성 액정이 유동되었을 때에, 유동된 강유전성 액정끼리가 접촉한 계면에서 배향 흐트러짐이 발생하기 어렵고, 또한 배향 결함이 발생하기 어려운 액정 표시 소자의 제조 방법을 제공하는 것을 주목적으로 한다. 본 발명은 액정측 기판의 제1 배향막 상에 제1 배향막 형성 공정에서의 배향 처리 방향에 대해 대략 수직 또는 대략 평행하게 강유전성 액정을 직선 형상으로 도포하는 액정 도포 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 액정 표시 소자의 제조 방법을 제공함으로써, 상기 목적을 달성하는 것이다.

강유전성 액정, 액정 표시 소자, 액정 분자, 배향막, 대향 기판

Description

액정 표시 소자의 제조 방법 {PROCESS FOR PRODUCING LIQUID CRYSTAL DISPLAY ELEMENT}

본 발명은 강유전성 액정을 사용한 액정 표시 소자의 제조 방법에 관한 것이다.

액정 표시 소자는 박형이고 저소비 전력 등의 특징으로부터, 대형 디스플레이로부터 휴대 정보 단말까지 그 용도가 확장되어 있고, 그 개발이 활발하게 행해지고 있다. 지금까지 액정 표시 소자는 TN 방식, STN의 멀티플렉스 구동, TN에 박층 트랜지스터(TFT)를 사용한 액티브 매트릭스 구동 등이 개발되어 실용화되어 있으나, 이들은 네마틱 액정을 사용하고 있으므로, 액정 재료의 응답 속도가 수ms 내지 수십ms로 느려서, 동영상 표시에 충분히 대응하고 있다고는 할 수 없다.

강유전성 액정(FLC)은 응답 속도가 ㎲ 오더로 매우 짧아, 고속 디바이스에 적합한 액정이다. 강유전성 액정은 클라크 및 라거월(Lagerwall)에 의해 제창된 전압 비인가 시에 안정 상태를 2개 갖는 쌍안정성의 것이 널리 알려져 있으나(도 10 상단), 명, 암의 2상태에서의 스위칭으로 한정되어, 메모리성을 갖지만, 계조 표시를 할 수 없다고 하는 문제를 갖고 있다.

최근, 전압 비인가 시의 액정층의 상태가 하나의 상태로 안정화되어 있는(이 하, 이것을 「단안정」이라고 칭함) 강유전성 액정이, 전압 변화에 의해 액정의 디렉터(분자축의 경사)를 연속적으로 변화시켜 투과 광도를 아날로그 변조함으로써 계조 표시를 가능하게 하는 것으로서 주목되고 있다(비특허 문헌 1 참조, 도 10 하단). 이와 같은 단안정성을 나타내는 액정으로서는, 일반적으로 강온 과정에 있어서 콜레스테릭상(Ch)－카이럴스멕틱 C(SmC^*)상으로 상변화되어, 스멕틱 A(SmA)상을 경유하지 않는 강유전성 액정이 사용된다(도 2 상단).

한편, 강유전성 액정으로서는, 강온 과정에 있어서 콜레스테릭상(Ch)－스멕틱 A(SmA)상－카이럴스멕틱 C(SmC^*)상으로 상변화되어, SmA상을 경유하여 SmC^*상을 나타내는 액정 재료가 있다(도 2 하단). 현재 보고되어 있는 강유전성 액정 중에서는, 전자의 SmA상을 경유하지 않는 액정 재료에 비해, 후자의 SmA상을 경유하는 상계열을 갖는 액정 재료가 대부분이다. 후자의 SmA상을 경유하는 상계열을 갖는 강유전성 액정은, 통상, 1층법선에 대해 2개의 안정 상태를 갖고, 쌍안정성을 나타내는 것이 알려져 있다.

강유전성 액정은 네마틱 액정에 비해 분자의 질서성이 높기 때문에 배향이 어렵다. 특히, SmA상을 경유하지 않는 강유전성 액정은 층법선 방향이 상이한 2개의 영역(이하, 이것을 「더블 도메인」이라고 칭함)이 발생한다(도 2 상단). 이와 같은 더블 도메인은 구동 시에 흑백 반전된 표시가 되어(도 3), 큰 문제가 된다. 한편, SmA상을 경유하는 강유전성 액정은, 상변화의 과정에 있어서, 스멕틱층의 층간격이 수축되어, 그 체적 변화를 보상하기 위해 스멕틱층이 구부러진 쉐브 론(Chevron) 구조를 갖고, 이 구부러짐의 방향에 의해 액정 분자의 장축 방향이 상이한 도메인이 형성되고, 그 경계면에 지그재그 결함이나 헤어핀 결함이라고 불리는 배향 결함이 발생하기 쉽다. 이와 같은 결함은 광누설에 의한 콘트라스트 저하의 원인이 된다.

최근, 액정의 봉입 방법으로서, 액정 적하(One Drop Fill : ODF) 방식이 주목받고 있다. 이는, 한 쌍의 기판의 한쪽에 액정 봉입 영역을 둘러싸도록 프레임 형상으로 시일제를 도포하여, 기판 상에 액정을 적하하고, 계속해서 양 기판을, 양 기판 사이를 충분히 감압한 상태로 중첩하여, 시일제를 통해 접착시킨다고 하는 것이다. 액정 적하 방식은 종래의 진공 주입 방식에 비해, 액정 봉입 공정에 필요로 하는 시간이 대폭으로 단축된다고 하는 이점을 갖는다.

강유전성 액정을 사용한 액정 적하 방식에 의한 액정 표시 소자의 제조 방법으로서는, 예를 들어 한쪽 기판 상에 강유전성 액정과 비액정성 고분자 재료를 용매에 용해시킨 액정 용액을 도포하고, 용매의 증발을 행하여 강유전성 액정층을 형성하고, 이 강유전성 액정층 중의 비액정성 고분자 재료를 경화시키는 방법이 개시되어 있다(특허 문헌1 참조). 이 방법에 따르면, 강유전성 액정층 중에 보강재로서 비액정성 고분자 재료의 경화물이 존재하므로, 외부로부터의 압력 등에 의한 배향 흐트러짐을 억제할 수 있다. 그러나, 특허 문헌 1에는 더블 도메인, 지그재그 결함, 헤어핀 결함 등의 배향 결함의 발생의 억제에 대해서는 서술되어 있지 않다.

또한 예를 들어, 한쪽 기판 상에 강유전성 액정과 중합성 모노머의 혼합액을 도포하여, 중합성 모노머를 중합시키는 방법이 개시되어 있다(특허 문헌 2 및 특허 문헌 3 참조). 이 방법에 따르면, 중합성 모노머의 분자가 배향되는 동시에, 강유전성 액정과 중합성 모노머의 복합체가 연신된 그물코 형상으로 이방성화되어 액정 분자의 배향을 촉진하므로, 지그재그 결함 등의 배향 결함의 발생을 억제할 수 있다. 또한, 이 방법으로는, 상기의 경우와 마찬가지로, 외부 응력에 의한 배향 흐트러짐을 억제할 수 있다.

특허 문헌 1 : 일본 특허 출원 공개 평7-199162호 공보

특허 문헌 2 : 일본 특허 출원 공개 제2000-122043호 공보

특허 문헌 3 : 일본 특허 출원 공개 제2006-234885호 공보

비특허 문헌 1 : NONAKA, T., LI, J., OGAWA, A., HORNUNG, B., SCHMIDT, W., WINGEN, R., and DUBAL, H., 1999, Liq. Cryst., 26, 1599.

그러나, 액정 적하 방식에서는, 기판 상에 도포된 강유전성 액정이 유동되었을 때에, 유동된 강유전성 액정끼리가 접촉한 계면에서 배향이 흐트러져, 라인이 관찰되는 경우가 있다.

예를 들어 상기 특허 문헌 3에는 2매의 기판을 접합할 때에, 2매의 기판을 중첩한 부분에 압박 부재를 압박하면서, 압박 부재와 2매의 기판을 상대적으로 소정 방향으로 이동시킴으로써, 강유전성 액정을 포함하는 유기 재료를 2매의 기판에 끼움 지지된 상태로, 소정 방향으로 유동시키는 방법이 개시되어 있다. 이 방법에서는, 압박 부재와 2매의 기판의 이동 방향에 따라서 강유전성 액정을 배향시킬 수 있으나, 강유전성 액정은 2매의 기판 사이에 충전되는 것이므로, 이동 방향을 포함하는 임의의 방향으로 유동되어, 상술한 바와 같이 유동된 강유전성 액정끼리가 접촉한 계면에서 배향이 흐트러진다고 생각된다.

본 발명은 상기 실정을 감안하여 이루어진 것으로, 기판 상에 도포된 강유전성 액정이 유동되었을 때에, 유동된 강유전성 액정끼리가 접촉한 계면에서 배향 흐트러짐이 발생하기 어렵고, 또한 배향 결함이 발생하기 어려운 액정 표시 소자의 제조 방법을 제공하는 것을 주목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 제1 전극층이 형성된 제1 기재 상에 제1 배향막 형성용층을 형성하고, 상기 제1 배향막 형성용층에 배향 처리를 실시하여 제1 배향막을 형성하는 제1 배향막 형성 공정을 갖고, 상기 제1 기재 상에 상기 제1 전극층 및 상기 제1 배향막이 이 순서로 적층된 액정측 기판을 조제하는 액정측 기판 조제 공정과, 제2 전극층이 형성된 제2 기재 상에 제2 배향막 형성용층을 형성하고, 상기 제2 배향막 형성용층에 배향 처리를 실시하여 제2 배향막을 형성하는 제2 배향막 형성 공정을 갖고, 상기 제2 기재 상에 상기 제2 전극층 및 상기 제2 배향막이 이 순서로 적층된 대향 기판을 조제하는 대향 기판 조제 공정과, 상기 액정측 기판의 제1 배향막 상에, 상기 제1 배향막 형성 공정에서의 배향 처리 방향에 대해 대략 수직 또는 대략 평행하게 강유전성 액정을 직선 형상으로 도포하는 액정 도포 공정과, 상기 강유전성 액정이 도포된 액정측 기판 및 상기 대향 기판을, 상기 제1 배향막 형성 공정에서의 배향 처리 방향 및 상기 제2 배향막 형성 공정에서의 배향 처리 방향이 대략 평행이 되도록 대향시켜, 접합하는 기판 접합 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 액정 표시 소자의 제조 방법을 제공한다.

본 발명에 따르면, 제1 배향막 형성 공정에서의 배향 처리 방향에 대해 대략 수직 또는 대략 평행하게 강유전성 액정을 직선 형상으로 도포함으로써, 도포된 강유전성 액정이 유동되었을 때에, 유동된 강유전성 액정끼리가 접촉한 계면에서 배향 흐트러짐이 발생하는 것을 억제하는 동시에, 더블 도메인 등의 배향 결함의 발생을 억제할 수 있다.

상기 발명에 있어서는, 상기 액정 도포 공정에서, 상기 제1 배향막 상에 상기 강유전성 액정을 도포하기 전에, 상기 강유전성 액정을 네마틱상 또는 등방상을 나타내는 온도로 가온하고, 상기 강유전성 액정의 도포 방법이 토출법인 것이 바람직하다. 토출법을 사용함으로써, 강유전성 액정을 소정의 간격으로 복수개의 직선 형상으로 도포할 수 있고, 도포 후에 유동된 강유전성 액정끼리가 접촉한 계면에서의 배향 흐트러짐을 억제할 수 있기 때문이다. 또한, 강유전성 액정을 상기 온도로 가온함으로써, 강유전성 액정을 안정적으로 토출할 수 있기 때문이다.

이때, 상기 토출법이 잉크젯법인 것이 바람직하다. 잉크젯법을 사용함으로써, 강유전성 액정을 연점(serial dots) 형상으로 도포하는 동시에, 소정의 간격으로 복수개의 직선 형상으로 도포할 수 있고, 도포 후에 유동된 강유전성 액정끼리가 접촉한 계면에서의 배향 흐트러짐을 효과적으로 억제할 수 있기 때문이다.

또한 상기 발명에 있어서는, 상기 강유전성 액정의 도포 방법이 스크린 인쇄법이라도 좋다. 스크린 인쇄법을 사용한 경우에도, 강유전성 액정을 소정의 간격으로 복수개의 직선 형상으로 도포할 수 있고, 도포 후에 유동된 강유전성 액정끼리가 접촉한 계면에서의 배향 흐트러짐을 억제할 수 있기 때문이다.

또한 본 발명에 있어서는, 상기 제1 배향막 형성 공정이, 상기 제1 전극층이 형성된 제1 기재 상에 반응성 액정용 배향막 형성용층을 형성하고, 상기 반응성 액정용 배향막 형성용층에 상기 배향 처리를 실시하여 반응성 액정용 배향막을 형성한 후, 상기 반응성 액정용 배향막 상에 반응성 액정을 고정화하여 이루어지는 고정화 액정층을 형성하는 공정이고, 상기 제1 배향막으로서, 반응성 액정용 배향막 및 고정화 액정층을 적층 형성하는 것이 바람직하다. 반응성 액정을 반응성 액정용 배향막에 의해 배향시켜, 예를 들어 반응성 액정을 중첩시켜 배향 상태를 고정화함으로써, 고정화 액정층을, 강유전성 액정을 배향시키는 배향막으로서 작용시킬 수 있기 때문이다. 또한, 반응성 액정은 강유전성 액정과 구조가 비교적 유사하므로, 강유전성 액정과의 상호 작용이 강해, 단일층의 배향막을 사용한 경우보다도 효과적으로 배향을 제어할 수 있기 때문이다.

또한 본 발명에 있어서는, 상기 배향 처리가 광배향 처리인 것이 바람직하다. 광배향 처리는 비접촉 배향 처리이므로 정전기나 먼지의 발생이 없어, 정량적인 배향 처리의 제어를 할 수 있기 때문이다.

또한 본 발명에 있어서는, 상기 배향 처리가 러빙 처리인 것도 바람직하다. 러빙 처리가 실시된 배향막에서는 지그재그 결함이나 헤어핀 결함의 발생을 억제할 수 있기 때문이다.

또한 본 발명에 있어서는, 상기 제1 배향막 및 상기 제2 배향막의 구성 재료가, 상기 강유전성 액정을 사이에 두고 서로 상이한 조성을 갖는 것인 것이 바람직하다. 이에 의해, 더블 도메인 등의 배향 결함의 발생을 효과적으로 억제할 수 있어, 모노 도메인 배향을 얻을 수 있기 때문이다.

또한 본 발명에 있어서는, 상기 액정측 기판 조제 공정에서, 상기 제1 배향막 형성 공정 전에, 상기 제1 기재 상에 복수의 직선 형상 격벽을 형성하는 직선 형상 격벽 형성 공정을 행하고, 상기 제1 배향막 형성 공정에서, 상기 직선 형상 격벽의 길이 방향에 대해 대략 수직 또는 대략 평행하게 상기 배향 처리를 실시하고, 상기 액정 도포 공정에서, 인접하는 상기 직선 형상 격벽 사이에, 상기 직선 형상 격벽의 길이 방향에 대해 대략 평행하게 상기 강유전성 액정을 복수개의 직선 형상으로 도포하는 것이 바람직하다. 직선 형상 격벽을 형성함으로써, 내충격성을 높일 수 있다. 또한, 직선 형상 격벽의 길이 방향과 제1 배향막 형성 공정에서의 배향 처리 방향과 강유전성 액정의 도포 방향을 상기의 관계로 하여, 인접하는 직선 형상 격벽 사이에 강유전성 액정을 복수개의 직선 형상으로 도포함으로써, 제1 배향막 형성 공정에서의 배향 처리 방향에 대해 대략 수직 또는 대략 평행하게 강유전성 액정을 복수개의 직선 형상으로 도포할 수 있어, 배향 결함의 발생이나 배향 흐트러짐을 억제할 수 있기 때문이다.

본 발명에 있어서는, 제1 배향막 형성 공정에서의 배향 처리 방향에 대해 대략 수직 또는 대략 평행하게 강유전성 액정을 직선 형상으로 도포함으로써, 유동된 강유전성 액정끼리가 접촉한 계면에서 배향 흐트러짐이 발생하는 것을 억제하는 동시에, 더블 도메인 등의 배향 결함의 발생을 억제할 수 있다고 하는 효과를 발휘한다.

도 1은 본 발명의 액정 표시 소자의 제조 방법에 의해 얻어지는 액정 표시 소자의 일례를 도시하는 개략 단면도이다.

도 2는 강유전성 액정이 갖는 상계열의 차이에 의한 배향의 차이를 도시한 도면이다.

도 3은 강유전성 액정의 배향 결함인 더블 도메인을 도시한 사진이다.

도 4는 본 발명의 액정 표시 소자의 제조 방법의 일례를 도시하는 공정도이다.

도 5는 제1 배향막 형성 공정에서의 배향 처리 방향과 강유전성 액정의 도포 방향을 도시하는 도면이다.

도 6은 강유전성 액정의 도포 방법을 도시하는 도면이다.

도 7은 제1 배향막 형성 공정에서의 배향 처리 방향과 강유전성 액정의 도포 방향을 도시하는 도면이다.

도 8은 제1 배향막 형성 공정에서의 배향 처리 방향과 강유전성 액정의 도포 방향을 도시하는 도면이다.

도 9는 액정 분자의 거동을 도시하는 모식도이다.

도 10은 강유전성 액정의 인가 전압에 대한 투과율의 변화를 도시한 그래프이다.

도 11은 본 발명의 액정 표시 소자의 제조 방법에 의해 얻어지는 액정 표시 소자의 일례를 도시하는 개략 사시도이다.

[부호의 설명]

1 : 액정측 기판

2 : 제1 기재

3 : 제1 전극층

4 : 제1 배향막

5 : 강유전성 액정

6 : 시일제

11 : 대향 기판

12 : 제2 기재

13 : 제2 전극층

14 : 제2 배향막

15 : 액정 분자

d : 제1 배향막 형성 공정에서의 배향 처리 방향

n : 강유전성 액정의 도포 방향

본 발명자들은 강유전성 액정의 도포 방법과, 강유전성 액정의 도포 방향과, 도포 후에 유동된 강유전성 액정끼리가 접촉한 계면에서의 배향 흐트러짐의 관계에 대해 조사하기 위해, 이하에 나타내는 실험을 행하였다.

우선, ITO 전극이 형성된 유리 기판을 잘 세정하여, 이 유리 기판 상에 투명 레지스트(상품명 : NN780, JSR사제)를 스핀 코트하고, 감압 건조하고, 90℃에서 3분간 프리 베이크를 행하였다. 계속해서, 100mJ/㎠의 자외선으로 마스크 노광하 여, 무기 알칼리 용액으로 현상을 행하고, 230℃에서 30분간 포스트 베이크를 행하였다. 이에 의해, 높이 1.5㎛의 기둥 형상 스페이서를 형성하였다.

계속해서, 상기 기둥 형상 스페이서를 형성한 기판 상에, 광이량화형 재료(상품명 : ROP-103, 롤릭 테크놀로지사제)의 2질량％ 시클로펜타논 용액을 스핀 코트하고, 130℃에서 10분간 건조한 후, 직선 편광 자외선을 25℃에서 약 100mJ/㎠ 조사하여 배향 처리를 행하였다. 또한, 광이량화형 재료를 사용한 배향막 상에 중합성 액정 재료(상품명 : ROF-5101, 롤릭 테크놀로지사제)의 2질량％ 시클로펜타논 용액을 스핀 코트하여 적층하고, 55℃에서 3분간 건조시킨 후, 무편광 자외선을 55℃에서 1000mJ/㎠ 노광하였다. 이에 의해, 액정측 기판을 얻었다.

다음에, ITO 전극이 형성된 유리 기판을 잘 세정하여, 이 유리 기판 상에 광이량화형 재료(상품명 : ROP-102, 롤릭 테크놀로지사제)의 2질량％ 시클로펜타논 용액을 스핀 코트하고, 130℃에서 15분간 건조시킨 후, 직선 편광 자외선을 25℃에서 약 100mJ/㎠ 조사하여 배향 처리를 행하였다. 이에 의해, 대향 기판을 얻었다.

계속해서, 액정측 기판을 실온(23℃)으로 설정한 1축 스테이지 상에 설치하여, 이것을 약 60㎜/초의 속도로 움직이면서, 잉크젯 장치(다이마틱사제 SE－128)를 사용하여, 약 3600㎐의 주파수로, 1초간, 강유전성 액정(AZ 일렉트로닉 매터리얼즈사제, 상품명 : R2301)을 등방상의 상태로 토출하여, 1㎜ 간격으로 복수개의 직선 형상으로 강유전성 액정을 도포하였다. 이때, 강유전성 액정의 도포 방향(직선 형상의 도포 패턴의 직선 방향)이, 상기 배향 처리 방향에 대해, 0°, 5°, 10°, 30°, 45°, 60°, 80°, 85°, 90°가 되도록 설정하였다.

계속해서, 이 액정측 기판의 주연부에, 자외선 가열 경화형 시일제(쿄리츠 화학 산업 가부시키가이샤제, 상품명 : WORLD ROCK 718)를, 시일 디스펜서를 사용하여 도포하였다.

다음에, 진공 챔버 내에 배치한 핫플레이트를 110℃로 가열하여, 이 핫플레이트 상에 강유전성 액정이 도포된 액정측 기판을 두었다. 계속해서, 대향 기판을 110℃로 가열한 흡착 플레이트로 흡착하여, 액정측 기판 및 대향 기판을 각각의 배향막의 배향 처리 방향이 평행이 되도록 대향시켰다. 계속해서, 양 기판 사이가 충분히 감압되도록 진공 챔버의 배기를 행한 상태로, 양 기판을 밀착시켜 일정한 압력을 가한 후, 진공 챔버 내를 상압으로 복귀시켰다. 계속해서, 자외선을 1J/㎠ 조사하여 자외선 경화형 시일제를 경화시켜, 양 기판을 접착시켰다. 다음에, 액정 셀을 실온까지 서냉함으로써 강유전성 액정을 배향시켰다. 이에 의해 9종의 평가용 소자를 제작하였다.

이들 평가용 소자를 크로스 니콜에 배치한 편광판 사이에 배치하여 관찰한바, 제1 배향막 형성 공정에서의 배향 처리 방향에 대한 강유전성 액정의 도포 방향이 0°, 5°, 85°, 90°인 평가용 소자에서는, 균일한 모노 도메인 배향의 단안정성의 강유전성 액정인 것이 확인되었다.

여기서, 층법선 방향이 동일한 영역의 면적의 전체 면적에 차지하는 비율이 80％ 이상인 경우를 「균일한 모노 도메인 배향의 단안정성의 강유전성 액정」이라고 한다.

또한, 상기한 층법선 방향이 동일한 영역의 점유 면적은 다음과 같이 하여 측정할 수 있다.

예를 들어 도 1에 도시한 바와 같이, 제1 기재(2) 상에 제1 전극층(3) 및 제1 배향막(4)이 적층된 액정측 기판(1)과, 제2 기재(12) 상에 제2 전극층(13) 및 제2 배향막(14)이 적층된 대향 기판(11) 사이에, 강유전성 액정(5)이 끼움 지지된 액정 표시 소자에 있어서, 액정측 기판(1) 및 대향 기판(11)의 외측에 각각 편광판(17a 및 17b)을 설치하여, 편광판(17a)측으로부터 광이 입사하고, 편광판(17b)측으로부터 광이 출사하는 것으로 한다. 2매의 편광판(17a 및 17b)은 각각의 편광축이 대략 수직이고, 또한 편광판(17a)의 편광축과 제1 배향막(4)의 배향 처리 방향(액정 분자의 배향 방향)이 대략 평행이 되도록 배치되어 있다.

전압 무인가 상태에서는 편광판(17a)을 투과한 직선 편광과 액정 분자의 배향 방향이 일치하므로, 액정 분자의 굴절률 이방성이 발현되지 않아, 편광판(17a)을 투과한 직선 편광은 그대로 액정 분자를 통과하고, 편광판(17b)에 의해 차단되어 암(暗)상태가 된다. 한편, 전압 인가 상태에서는, 액정 분자가 콘 상을 이동하여, 편광판(17a)을 투과한 직선 편광과 액정 분자의 배향 방향이 소정의 각도를 갖게 되므로, 편광판(17a)을 투과한 직선 편광은 액정 분자의 복굴절에 의해 타원 편광이 된다. 이 타원 편광 중, 편광판(17b)의 편광축과 일치하는 직선 편광만이 편광판(17b)을 투과하여 명(明)상태가 된다.

이와 같이, 전압 인가 상태에서는 액정 분자가 콘 상을 이동하여 명 상태가 되지만, 도 2의 상단에 예시한 바와 같이 층법선 방향이 상이한 영역이 존재하는 경우에는, 도 3에 예시한 바와 같이 부분적으로 암(暗)상태가 된다. 따라서, 전압 인가 시에 얻어지는 흑백(명암) 표시의 백ㆍ흑의 면적비로부터, 층법선 방향이 동일한 영역의 점유 면적을 산출할 수 있다.

상기한 제1 배향막 형성 공정에서의 배향 처리 방향에 대한 강유전성 액정의 도포 방향이 0°, 5°, 85°, 90°인 평가용 소자에서는, 층법선 방향이 동일한 영역의 점유 면적이 모두 90％ 이상이었다. 한편, 제1 배향막 형성 공정에서의 배향 처리 방향에 대한 강유전성 액정의 도포 방향이 10°, 80°인 평가용 소자에서는 일부에 더블 도메인 배향이 보였다. 이 평가용 소자에서는, 층법선 방향이 동일한 영역의 점유 면적이 약 70％였다. 또한, 제1 배향막 형성 공정에서의 배향 처리 방향에 대한 강유전성 액정의 도포 방향이 30°, 45°, 60°인 평가용 소자에서는 더블 도메인 배향이 확인되었다. 이들 평가용 소자에서는, 층법선 방향이 동일한 영역의 점유 면적이 55％ 이하였다.

또한, ITO 전극이 형성된 2매의 유리 기판 상에, 각각 광이량화형 재료(상품명 : ROP-103, 롤릭 테크놀로지사제)의 2질량％ 시클로펜타논 용액을, 회전수 1500rpm으로 15초간 스핀 코트하고, 130℃에서 15분간 건조시킨 후, 직선 편광 자외선을 25℃에서 약 100mJ/㎠ 조사하여 배향 처리를 행하였다.

계속해서, 전자기 제어식 디스펜서를 사용하여, 한 방울의 무게가 약 0.15㎎이 되도록 조정하여, 한쪽의 기판 상에 10㎜ 간격으로 점 형상으로 강유전성 액정(AZ 일렉트로닉 매터리얼즈사제, 상품명 : R2301)을 토출하였다.

계속해서, 강유전성 액정이 도포된 기판의 주연부에, 자외선 가열 경화형 시일제(쿄리츠 화학 산업 가부시키가이샤제, 상품명 : WORLD ROCK 718)를, 시일 디스 펜서를 사용하여 도포하였다.

다음에, 진공 챔버 내에 배치한 핫플레이트를 110℃로 가열하여, 이 핫플레이트 상에 강유전성 액정이 도포된 기판을 두었다. 계속해서, 다른 쪽 기판을, 110℃로 가열한 흡착 플레이트로 흡착하여, 양 기판을 각각의 배향막의 배향 처리 방향이 평행이 되도록 대향시켰다. 계속해서, 양 기판 사이가 충분히 감압되도록, 진공 챔버의 배기를 행한 상태로, 양 기판을 밀착시켜 일정한 압력을 가한 후, 진공 챔버 내를 상압으로 복귀시켰다. 계속해서, 자외선을 1J/㎠ 조사하여 자외선 경화형 시일제를 경화시켜, 양 기판을 접착시켰다. 다음에, 액정 셀을 실온까지 서냉함으로써 강유전성 액정을 배향시켰다.

이렇게 하여 얻어진 액정 표시 소자를 크로스 니콜에 배치한 편광판에 배치하여 관찰한바, 토출 후에 유동된 강유전성 액정끼리가 접촉한 계면에서 라인이 관찰되었다.

상기한 실험의 결과로부터, 본 발명자들은 강유전성 액정을 소정의 간격으로 복수개의 직선 형상으로 도포하고, 또한 제1 배향막 형성 공정에서의 배향 처리 방향에 대해 대략 수직 또는 대략 평행하게 강유전성 액정을 도포함으로써, 도포된 강유전성 액정이 유동되었을 때에, 유동된 강유전성 액정끼리가 접촉한 계면에서 배향 흐트러짐이 발생하는 것을 억제하는 동시에, 더블 도메인 등의 배향 결함의 발생을 억제할 수 있다고 하는 지식을 얻었다.

이하, 본 발명의 액정 표시 소자의 제조 방법에 대해 상세하게 설명한다.

본 발명의 액정 표시 소자의 제조 방법은 제1 전극층이 형성된 제1 기재 상 에 제1 배향막 형성용층을 형성하고, 상기 제1 배향막 형성용층에 배향 처리를 실시하여 제1 배향막을 형성하는 제1 배향막 형성 공정을 갖고, 상기 제1 기재 상에 상기 제1 전극층 및 상기 제1 배향막이 이 순서로 적층된 액정측 기판을 조제하는 액정측 기판 조제 공정과, 제2 전극층이 형성된 제2 기재 상에 제2 배향막 형성용층을 형성하고, 상기 제2 배향막 형성용층에 배향 처리를 실시하여 제2 배향막을 형성하는 제2 배향막 형성 공정을 갖고, 상기 제2 기재 상에 상기 제2 전극층 및 상기 제2 배향막이 이 순서로 적층된 대향 기판을 조제하는 대향 기판 조제 공정과, 상기 액정측 기판의 제1 배향막 상에 상기 제1 배향막 형성 공정에서의 배향 처리 방향에 대해 대략 수직 또는 대략 평행하게 강유전성 액정을 직선 형상으로 도포하는 액정 도포 공정과, 상기 강유전성 액정이 도포된 액정측 기판 및 상기 대향 기판을, 상기 제1 배향막 형성 공정에서의 배향 처리 방향 및 상기 제2 배향막 형성 공정에서의 배향 처리 방향이 대략 평행이 되도록 대향시켜 접합하는 기판 접합 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 것이다.

본 발명의 액정 표시 소자의 제조 방법에 대해 도면을 참조하면서 설명한다.

도 4는 본 발명의 액정 표시 소자의 제조 방법의 일례를 도시하는 공정도이다. 우선, 제1 전극층(3)이 형성된 제1 기재(2) 상에 제1 배향막 형성용층(14)을 형성하고, 이 제1 배향막 형성용층(14)에 직선 편광 자외선(21)을 조사하여 광배향 처리를 행하여, 제1 배향막(4)을 형성한다[도 4의 (a) 및 (b)]. 이에 의해, 액정측 기판(1)이 얻어진다.

계속해서, 강유전성 액정(5)을 이 강유전성 액정이 등방상을 나타내는 온도 (예를 들어, 100℃)까지 가온하고, 잉크젯 장치를 사용하여 제1 배향막(4) 상에 강유전성 액정(5)을 등방상의 상태로 연점 형상으로, 또한 일정한 간격으로 복수개의 직선 형상으로 도포한다[도 4의 (c), 액정 도포 공정]. 이때, 도 5에 예시한 바와 같이, 제1 배향막 형성 공정에서의 배향 처리 방향(d)에 대해, 강유전성 액정의 도포 방향(직선 형상의 도포 패턴의 직선 방향)(n)이 대략 수직이 되도록 강유전성 액정(5)과 일정한 간격으로 복수개의 직선 형상으로 도포한다. 또한, 도 5에 있어서, 제1 전극층 및 제1 배향막은 생략되어 있다.

이때, 강유전성 액정은 등방상을 나타내는 온도(예를 들어100℃)로 가온되어 있으나, 액정측 기판은 실온으로 설정되어 있으므로, 강유전성 액정의 온도보다도 액정측 기판의 온도의 쪽이 낮다. 그로 인해, 액정측 기판 상에 도포된 강유전성 액정은 차가워진다. 일반적으로, 액정은 온도가 낮아짐에 따라서 점도가 높아진다. 따라서, 액정측 기판 상에 도포된 강유전성 액정은 차가워지고, 점도가 높아져, 유동하지 않게 된다.

다음에, 제1 배향막(4) 상에 시일제(6)를 도포한다[도 4의 (d)]. 이때, 도 5에 예시한 바와 같이, 시일제(6)를 제1 기재(2)의 주연부에, 또한 강유전성 액정(5)이 도포된 영역의 외주를 둘러싸도록 도포한다.

다음에, 도 4의 (e)에 도시한 바와 같이, 강유전성 액정(5)이 도포된 액정측 기판(1)을, 강유전성 액정이 등방상을 나타내는 온도(예를 들어, 110℃)까지 가열한다. 이에 의해, 액정측 기판 상에 도포된 강유전성 액정은 가온되어, 등방상의 상태가 되고, 점도가 낮아져 제1 배향막 상을 유동한다.

이때, 강유전성 액정은 일정한 간격으로 복수개의 직선 형상으로 도포되어 있으므로, 강유전성 액정이 유동되는 방향은 저절로 한정된다. 예를 들어 도 6의 (a)에 도시한 바와 같이, 강유전성 액정(5)을 일정한 간격으로 복수개의 직선 형상으로 도포한 경우, 강유전성 액정(5)은 주로 강유전성 액정의 도포 방향(직선 형상의 도포 패턴의 직선 방향)(n)에 대해 대략 수직으로, 화살표 p의 방향으로 유동한다. 한편, 예를 들어 도 6의 (b)에 도시한 바와 같이, 강유전성 액정(5)을 점 형상으로 도포한 경우, 강유전성 액정(5)은 화살표 p'와 같이 모든 방향으로 유동된다. 이와 같이, 강유전성 액정이 일정한 간격으로 복수개의 직선 형상으로 도포되어 있는 경우에는, 강유전성 액정이 유동되는 방향이 한정되므로, 강유전성 액정이 점 형상으로 도포되어 있는 경우 등과 비교하여, 강유전성 액정이 유동되는 거리를 짧게 하고, 또한 강유전성 액정의 확산 면적을 작게 할 수 있다. 이에 의해, 유동된 강유전성 액정끼리가 접촉한 계면에서 배향 흐트러짐이 발생하는 것을 억제할 수 있다.

또한, 도 5에 도시하는 예에 있어서는, 제1 배향막 형성 공정에서의 배향 처리 방향(d)에 대해 대략 수직으로 강유전성 액정(5)을 도포하고 있으나, 도 7에 예시한 바와 같이 제1 배향막 형성 공정에서의 배향 처리 방향(d)에 대해 대략 평행하게 강유전성 액정(5)을 도포해도 좋다. 즉, 도 5에 예시한 바와 같이 제1 배향막 형성 공정에서의 배향 처리 방향(d)과 강유전성 액정의 도포 방향(직선 형상의 도포 패턴의 직선 방향)(n)이 이루는 각도가 대략 수직이라도 좋고, 도 7에 예시한 바와 같이 제1 배향막 형성 공정에서의 배향 처리 방향(d)과 강유전성 액정의 도포 방향(직선 형상의 도포 패턴의 직선 방향)(n)이 이루는 각도가 대략 평행해도 좋다. 이와 같이 제1 배향막 형성 공정에서의 배향 처리 방향에 대해 대략 수직 또는 대략 평행하게 강유전성 액정을 도포함으로써, 더블 도메인 등의 배향 결함의 발생을 억제할 수 있다. 이 이유는 명백하지는 않지만, 상술한 실험 결과로부터, 제1 배향막 형성 공정에서의 배향 처리 방향에 대해 대략 수직 또는 대략 평행하게 강유전성 액정을 도포한 경우에는, 더블 도메인 등의 배향 결함의 발생이 억제되는 경향이 있다.

예를 들어 도 5에 도시한 바와 같이, 강유전성 액정의 도포 방향(n)이 제1 배향막 형성 공정에서의 배향 처리 방향(d)에 대해 대략 수직인 경우에는, 상술한 바와 같이 강유전성 액정이 유동되는 방향이 한정되므로, 강유전성 액정(5)은 주로 강유전성 액정의 도포 방향(직선 형상의 도포 패턴의 직선 방향)(n)에 대해 대략 수직으로, 즉 제1 배향막 형성 공정에서의 배향 처리 방향(d)에 대해 대략 평행하게, 화살표 p의 방향으로 유동하도록 유기된다. 이에 의해, 강유전성 액정의 배향성이 향상되어, 더블 도메인 등의 배향 결함의 발생을 억제할 수 있다고 사료된다.

다음에, 도시하지 않지만, 제2 전극층이 형성된 제2 기재 상에 제2 배향막 형성용층을 형성하고, 이 제2 배향막 형성용층에 직선 편광 자외선을 조사하여 광배향 처리를 행하여, 제2 배향막을 형성하고, 대향 기판을 준비한다.

계속해서, 도 4의 (e)에 도시한 바와 같이, 강유전성 액정(5)이 도포된 액정측 기판(1)과, 대향 기판(11)을, 제1 배향막(4) 및 제2 배향막(14)의 배향 처리 방향이 대략 평행이 되도록 대향시킨다. 이때, 액정측 기판(1)뿐만 아니라, 대향 기 판(11)도, 강유전성 액정이 등방상을 나타내는 온도(예를 들어, 110℃)까지 가열한다.

다음에, 도 4의 (f)에 도시한 바와 같이, 액정측 기판(1) 및 대향 기판(11) 사이를 충분히 감압하여, 감압 하에서 액정측 기판(1) 및 대향 기판(11)을 중첩하고, 소정의 압력(22)을 가하여 셀 갭을 균일하게 한다. 계속해서, 상압으로 복귀시킴으로써, 액정측 기판(1) 및 대향 기판(11) 사이에 더욱 압력을 가한다. 계속해서, 시일제(6)가 도포된 영역에 자외선(23)을 조사하여 시일제(6)를 경화시켜, 액정측 기판(1) 및 대향 기판(11)을 접착시킨다(기판 접합 공정).

그 후, 도시하지 않지만, 실온까지 서냉함으로써, 봉입된 강유전성 액정을 배향시킨다.

이하, 본 발명의 액정 표시 소자의 제조 방법에 있어서의 각 공정에 대해 설명한다.

1. 액정측 기판 조제 공정

본 발명에 있어서의 액정측 기판 조제 공정은, 제1 전극층이 형성된 제1 기재 상에 제1 배향막 형성용층을 형성하고, 상기 제1 배향막 형성용층에 배향 처리를 실시하여 제1 배향막을 형성하는 제1 배향막 형성 공정을 갖고, 상기 제1 기재 상에 상기 제1 전극층 및 상기 제1 배향막이 이 순서로 적층된 액정측 기판을 조제하는 공정이다.

이하, 액정측 기판 조제 공정에 있어서의 각 공정에 대해 설명한다.

(1) 제1 배향막 형성 공정

본 발명에 있어서의 제1 배향막 형성 공정은, 제1 전극층이 형성된 제1 기재 상에 제1 배향막 형성용층을 형성하고, 상기 제1 배향막 형성용층에 배향 처리를 실시하여 제1 배향막을 형성하는 공정이다.

제1 배향막 형성 공정에 있어서는, 단일층의 배향막을 형성해도 좋고, 또한 반응성 액정용 배향막을 형성하고, 이 반응성 액정용 배향막 상에 반응성 액정을 고정화하여 이루어지는 고정화 액정층을 형성해도 좋다. 이하, 이들 2개의 형태로 나누어 설명한다.

(i) 제1 형태

본 형태의 제1 배향막 형성 공정은, 제1 전극층이 형성된 제1 기재 상에 제1 배향막 형성용층을 형성하여, 상기 제1 배향막 형성용층에 배향 처리를 실시하여 제1 배향막을 형성하는 공정이며, 제1 배향막으로서 단일층의 배향막을 형성하는 공정이다.

제1 배향막의 형성 방법으로서는, 상기 강유전성 액정을 배향시키는 것이 가능한 제1 배향막이 얻어지는 방법이면 특별히 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 제1 전극층 상에 제1 배향막 형성용층을 형성하고, 이 제1 배향막 형성용층에 러빙 처리, 광배향 처리 등을 실시하여 제1 배향막을 형성할 수 있다.

그 중에서도, 제1 배향막 형성용층에 광배향 처리를 실시하여 제1 배향막을 형성하는 것이 바람직하다. 제1 배향막이 광배향 처리된 것인 경우에는, 강유전성 액정의 배향을 효과적으로 제어할 수 있기 때문이다. 또한, 광배향 처리는 비접촉 배향 처리이므로 정전기나 먼지의 발생이 없어, 정량적인 배향 처리의 제어를 할 수 있다는 점에서 유용하기 때문이다.

또한, 제1 배향막 형성용층에 러빙 처리를 실시하여 제1 배향막을 형성하는 것도 바람직하다.

여기서, 일반적으로, SmA상을 경유하는 상계열을 갖는 강유전성 액정은 상변화의 과정에 있어서, 스멕틱층의 층간격이 줄어들어, 그 체적 변화를 보상하기 위해 스멕틱층이 구부러진 쉐브론 구조를 갖고, 이 구부러짐의 방향에 의해 액정 분자의 장축 방향이 상이한 도메인이 형성되어, 그 경계면에 지그재그 결함이나 헤어핀 결함이라고 불리는 배향 결함이 발생하기 쉽다. 이 지그재그 결함이나 헤어핀 결함의 발생을 방지하기 위해서는, 프리 틸트각(pretilt angle)을 크게 하는 것이 유효하다.

일반적으로, 러빙 처리에서는 비교적 높은 프리 틸트각을 실현할 수 있다. 따라서, 러빙 처리를 실시함으로써, 지그재그 결함이나 헤어핀 결함의 발생을 억제할 수 있다.

이하, 제1 배향막 형성용층에 광배향 처리를 실시하여 제1 배향막을 형성하는 방법 및 제1 배향막 형성용층에 러빙 처리를 실시하여 제1 배향막을 형성하는 방법에 대해 설명한다.

a. 광배향 처리

제1 배향막 형성용층에 광배향 처리를 실시하여 제1 배향막을 형성하는 경우에는, 제1 전극층 상에 광배향성 재료를 도포하여 제1 배향막 형성용층을 형성하고, 이 제1 배향막 형성용층에 편광을 제어한 광을 조사하여, 광여기 반응(분해, 이성화, 이량화)을 발생시켜 제1 배향막 형성용층에 이방성을 부여함으로써, 제1 배향막을 형성할 수 있다.

본 발명에 사용되는 광배향성 재료로서는, 광을 조사하여 광여기 반응을 발생시킴으로써, 강유전성 액정을 배향시키는 효과(광배열성 : photoaligning)를 갖는 것이면 특별히 한정되는 것은 아니다. 이 광배향성 재료로서는, 크고, 광반응을 발생시킴으로써 배향막에 이방성을 부여하는 광반응형 재료와, 광이성화 반응을 발생시킴으로써 배향막에 이방성을 부여하는 광이성화형 재료로 나눌 수 있다.

이하, 광반응형 재료 및 광이성화형 재료에 대해 설명한다.

(광반응형 재료)

본 발명에 사용되는 광반응형 재료로서는, 광반응을 발생시킴으로써 배향막에 이방성을 부여하는 것이면 특별히 한정되는 것은 아니지만, 광이량화 반응 또는 광분해 반응을 발생시킴으로써 배향막에 이방성을 부여하는 것이 바람직하다.

여기서, 광이량화 반응이라 함은, 광조사에 의해 편광 방향으로 배향한 반응 부위가 라디칼 중합하여 분자 2개가 중합하는 반응을 말하고, 이 반응에 의해 편광 방향의 배향을 안정화하여 배향막에 이방성을 부여할 수 있는 것이다. 또한, 광분해 반응이라 함은, 광조사에 의해 편광 방향으로 배향한 폴리이미드 등의 분자쇄를 분해하는 반응을 말하고, 이 반응에 의해 편광 방향에 수직인 방향으로 배향한 분자쇄를 남겨, 배향막에 이방성을 부여할 수 있는 것이다. 그 중에서도, 노광 감도가 높고, 재료 선택의 폭이 넓기 때문에, 광이량화 반응에 의해 배향막에 이방성을 부여하는 광이량화형 재료를 사용하는 것이 보다 바람직하다.

광이량화형 재료로서는, 광이량화 반응에 의해 배향막에 이방성을 부여할 수 있는 것이면 특별히 한정되는 것은 아니지만, 라디칼 중합성의 관능기를 갖고, 또한 편광 방향에 의해 흡수를 상이하게 하는 이색성을 갖는 광이량화 반응성 화합물을 포함하는 것이 바람직하다. 편광 방향으로 배향한 반응 부위를 라디칼 중합함으로써, 광이량화 반응성 화합물의 배향이 안정화되어, 배향막에 용이하게 이방성을 부여할 수 있기 때문이다.

이와 같은 특성을 갖는 광이량화 반응성 화합물로서는, 측쇄로서 계피산에스테르, 쿠마린, 퀴놀린, 캘콘기(chalcone group) 및 신나모일기로부터 선택되는 적어도 1종의 반응 부위를 갖는 이량화 반응성 폴리머를 들 수 있다.

이들 중에서도 광이량화 반응성 화합물로서는, 측쇄로서 계피산에스테르, 쿠마린 또는 퀴놀린 중 어느 하나를 포함하는 이량화 반응성 폴리머인 것이 바람직하다. 편광 방향으로 배향한 α, β 불포화케톤의 이중 결합이 반응 부위가 되어 라디칼 중합함으로써, 배향막에 용이하게 이방성을 부여할 수 있기 때문이다.

상기 이량화 반응성 폴리머의 주쇄로서는, 폴리머 주쇄로서 일반적으로 알려져 있는 것이면 특별히 한정되는 것은 아니지만, 방향족 탄화수소기 등의, 상기 측쇄의 반응 부위끼리의 상호 작용을 방해하는 π전자를 많이 포함하는 치환기를 갖고 있지 않은 것이 바람직하다.

상기 이량화 반응성 폴리머의 중량 평균 분자량은, 특별히 한정되는 것은 아니지만, 5,000 내지 40,000의 범위 내인 것이 바람직하고, 10,000 내지 20,000의 범위 내인 것이 보다 바람직하다. 또한, 중량 평균 분자량은 겔퍼미에이션 크로마 토그래피(GPC)법에 의해 측정할 수 있다. 상기 이량화 반응성 폴리머의 중량 평균 분자량이 지나치게 작으면, 배향막에 적당한 이방성을 부여할 수 없는 경우가 있다. 반대로, 지나치게 크면, 제1 배향막 형성 시의 도공액의 점도가 높아져, 균일한 도막을 형성하기 어려운 경우가 있다.

이량화 반응성 폴리머로서는, 하기 식(1)로 나타내는 화합물을 예시할 수 있다.

상기 식(1)에 있어서, M¹¹ 및 M¹²는 각각 독립하여 단중합체 또는 공중합체의 단량체 단위를 나타낸다. 예를 들어, 에틸렌, 아크릴레이트, 메타크릴레이트, 2－클로로아크릴레이트, 아크릴아미드, 메타크릴아미드, 2－클로로아크릴아미드, 스티렌 유도체, 말레인산 유도체, 실록산 등을 들 수 있다. M¹²로서는, 아크릴로니트릴, 메타크릴로니트릴, 메타크릴레이트, 메틸메타크릴레이트, 히드록시알킬아크릴레이트 또는 히드록시알킬메타크릴레이트라도 좋다. x 및 y는 공중합체로 한 경우의 각 단량체 단위의 몰비를 나타내는 것으로, 각각 0 < x ≤ 1, 0 ≤ y < 1이고, 또한 x ＋ y ＝ 1을 만족시키는 수이다. n은 4 내지 30,000의 정수를 나타낸다. D¹ 및 D²는 스페이서 단위를 나타낸다.

R¹은 ―A¹―(Z¹―B¹)_Z―Z²―로 나타내는 기이고, R²는 ―A¹―(Z¹―B¹)_Z―Z³―으로 나타내는 기이다. 여기서, A¹ 및 B¹은 각각 독립하여, 공유 단일 결합, 피리딘-2,5-디일, 피리미딘-2,5-디일, 1,4-시클로헥실렌, 1,3-디옥산-2,5-디일 또는 치환기를 갖고 있어도 되는 1,4―페닐렌을 나타낸다. 또한, Z¹ 및 Z²는 각각 독립하여 공유 단일 결합, ―CH₂－CH₂－, ―CH₂O－, ―OCH₂－, ―CONR－, ―RNCO－, ―COO－ 또는 ―OOC－를 나타낸다. R은 수소 원자 또는 저급 알킬기이고, Z³은 수소 원자, 치환기를 갖고 있어도 되는, 탄소수 1 내지 12의 알킬 또는 알콕시, 시아노, 니트로, 할로겐이다. z는 0 내지 4의 정수이다. E¹은 광이량화 반응 부위를 나타내고, 예를 들어 계피산에스테르, 쿠마린, 퀴놀린, 캘콘기, 신나모일기 등을 들 수 있다. j 및 k는 각각 독립하여 0 또는 1이다.

이와 같은 이량화 반응성 폴리머로서는, 구체적으로 하기 식(2) 내지 (5)로 나타내는 화합물을 들 수 있다.

또한, 상기 이량화 반응성 폴리머로서, 보다 구체적으로는 하기 식(6) 내지 (9)로 나타내는 화합물을 들 수 있다.

광이량화 반응성 화합물로서는, 상술한 화합물 중에서 요구 특성에 따라서 광이량화 반응 부위나 치환기를 다양하게 선택할 수 있다. 또한, 광이량화 반응성 화합물은 1종 단독이라도, 2종 이상을 조합하여 사용할 수도 있다.

또한, 광이량화형 재료는 상기 광이량화 반응성 화합물 외에, 배향막의 광배열성을 방해하지 않는 범위 내에서 첨가제를 포함하고 있어도 좋다. 상기 첨가제로서는, 중합 개시제, 중합 금지제 등을 들 수 있다.

중합 개시제 또는 중합 금지제는, 일반적으로 공지의 화합물 중에서, 광이량화 반응성 화합물의 종류에 따라서 적절하게 선택하여 사용하면 된다. 중합 개시제 또는 중합 금지제의 첨가량은 광이량화 반응성 화합물에 대해, 0.001질량％ 내지 20질량％의 범위 내인 것이 바람직하고, 0.1질량％ 내지 5질량％의 범위 내인 것이 보다 바람직하다. 중합 개시제 또는 중합 금지제의 첨가량이 지나치게 작으면 중합이 개시(금지)되지 않는 경우가 있고, 반대로 지나치게 크면 반응이 저해되는 경우가 있기 때문이다.

한편, 광분해 반응을 이용한 광분해형 재료로서는, 예를 들어 닛산 화학 공업(주)제의 폴리이미드 「RN1199」 등을 들 수 있다.

광반응형 재료가 광반응을 발생시키는 광의 파장 영역은 자외광 영역의 범위 내, 즉 10㎚ 내지 400㎚의 범위 내인 것이 바람직하고, 250㎚ 내지 380㎚의 범위 내인 것이 보다 바람직하다.

(광이성화형 재료)

본 발명에 사용되는 광이성화형 재료로서는, 광이성화 반응을 발생시킴으로써 배향막에 이방성을 부여하는 것이면 특별히 한정되는 것은 아니지만, 광이성화 반응을 발생시킴으로써 배향막에 이방성을 부여하는 광이성화 반응성 화합물을 포함하는 것이 바람직하다. 이와 같은 광이성화 반응성 화합물을 포함함으로써, 광조사에 의해 복수의 이성체 중 안정된 이성체가 증가하고, 그것에 의해 배향막에 용이하게 이방성을 부여할 수 있기 때문이다.

광이성화 반응성 화합물로서는, 상기와 같은 특성을 갖는 재료이면 특별히 한정되는 것은 아니지만, 편광 방향에 의해 흡수를 상이하게 하는 이색성을 갖고, 또한 광조사에 의해 광이성화 반응을 발생하는 것인 것이 바람직하다. 이와 같은 특성을 갖는 광이성화 반응성 화합물의 편광 방향으로 배향한 반응 부위의 이성화를 발생시킴으로써, 배향막에 용이하게 이방성을 부여할 수 있기 때문이다.

또한, 광이성화 반응성 화합물이 발생하는 광이성화 반응으로서는, 시스-트랜스(cis-trans) 이성화 반응인 것이 바람직하다. 광조사에 의해 시스체 또는 트랜스체 중 어느 하나의 이성체가 증가하고, 그것에 의해 배향막에 이방성을 부여할 수 있기 때문이다.

이와 같은 광이성화 반응성 화합물로서는, 단분자 화합물, 또는 광 혹은 열에 의해 중합하는 중합성 모노머를 들 수 있다. 이들은 사용되는 강유전성 액정의 종류에 따라서 적절하게 선택하면 되지만, 광조사에 의해 배향막에 이방성을 부여한 후, 폴리머화함으로써, 그 이방성을 안정화할 수 있으므로, 중합성 모노머를 사용하는 것이 바람직하다. 이와 같은 중합성 모노머 중에서도, 배향막에 이방성을 부여한 후, 그 이방성을 양호한 상태로 유지한 채 용이하게 폴리머화할 수 있으므로, 아크릴레이트 모노머, 메타크릴레이트 모노머인 것이 바람직하다.

상기 중합성 모노머는 단관능의 모노머라도, 다관능의 모노머라도 좋지만, 폴리머화에 의한 배향막의 이방성이 보다 안정된 것으로 되므로, 2관능의 모노머인 것이 바람직하다.

이와 같은 광이성화 반응성 화합물로서는, 구체적으로는 아조벤젠 골격이나 스틸벤 골격 등의 시스-트랜스 이성화 반응성 골격을 갖는 화합물을 들 수 있다.

이 경우에, 분자 내에 포함되는 시스-트랜스 이성화 반응성 골격의 수는, 1개라도, 2개 이상이라도 좋지만, 강유전성 액정의 배향 제어가 용이해지므로, 2개인 것이 바람직하다.

상기 시스-트랜스 이성화 반응성 골격은 액정 분자와의 상호 작용을 보다 높이기 위해 치환기를 갖고 있어도 좋다. 치환기는 액정 분자와의 상호 작용을 높일 수 있고, 또한 시스-트랜스 이성화 반응성 골격의 배향을 방해하지 않는 것이면 특별히 한정되는 것은 아니고, 예를 들어 카르복실기, 술폰산나트륨기, 수산기 등을 들 수 있다. 이들의 구조는 사용되는 강유전성 액정의 종류에 따라서 적절하게 선택할 수 있다.

또한, 광이성화 반응성 화합물로서는, 분자 내에 시스-트랜스 이성화 반응성 골격 이외에도, 액정 분자와의 상호 작용이 보다 높아지도록 방향족 탄화수소기 등의 π전자가 많이 포함되는 기를 갖고 있어도 좋고, 시스-트랜스 이성화 반응성 골격과 방향족 탄화수소기는 결합기를 통해 결합되어 있어도 좋다. 결합기는 액정 분자와의 상호 작용이 높어지는 것이면 특별히 한정되는 것은 아니고, 예를 들어 ―COO－, ―OCO－, ―O－, ―C≡C－, ―CH₂－CH₂－, ―CH₂O－, ―OCH₂－ 등을 들 수 있다.

또한, 광이성화 반응성 화합물로서, 중합성 모노머를 사용하는 경우에는, 상기 시스-트랜스 이성화 반응성 골격을 측쇄로서 갖고 있는 것이 바람직하다. 상기 시스-트랜스 이성화 반응성 골격을 측쇄로서 갖고 있음으로써, 배향막에 부여되는 이방성의 효과가 더욱 큰 것이 되어, 강유전성 액정의 배향 제어에 특히 적합한 것이 되기 때문이다. 이 경우에, 전술한 분자 내에 포함되는 방향족 탄화수소기나 결합기는 액정 분자와의 상호 작용이 높아지도록 시스-트랜스 이성화 반응성 골격과 함께 측쇄에 포함되어 있는 것이 바람직하다.

또한, 상기 중합성 모노머의 측쇄에는 시스-트랜스 이성화 반응성 골격이 배향되기 쉬워지도록 알킬렌기 등의 지방족 탄화수소기를 스페이서로서 갖고 있어도 좋다.

상술한 바와 같은 단분자 화합물 또는 중합성 모노머의 광이성화 반응성 화합물 중에서도, 본 발명에 사용되는 광이성화 반응성 화합물로서는, 분자 내에 아조벤젠 골격을 갖는 화합물인 것이 바람직하다. 아조벤젠 골격은 π전자를 많이 포함하므로, 액정 분자와의 상호 작용이 높아, 강유전성 액정의 배향 제어에 특히 적합하기 때문이다.

이하, 아조벤젠 골격이 광이성화 반응을 발생시킴으로써 배향막에 이방성을 부여할 수 있는 이유에 대해 설명한다. 우선, 아조벤젠 골격에 직선 편광 자외광 을 조사하면, 하기 식에 나타내는 바와 같이, 분자 장축이 편광 방향으로 배향되어 있는 트랜스체의 아조벤젠 골격이 시스체로 변화된다.

아조벤젠 골격의 시스체는 트랜스체에 비해 화학적으로 불안정하므로, 열적으로 또는 가시광을 흡수하여 트랜스체로 복귀되지만, 이때 상기 식의 좌측의 트랜스체가 될지, 우측의 트랜스체가 될지는 동일한 확률로 일어난다. 그로 인해, 자외 광을 계속해서 흡수하면, 우측의 트랜스체의 비율이 증가하여, 아조벤젠 골격의 평균 배향 방향은 자외광의 편광 방향에 대해 수직이 된다. 본 발명에 있어서는, 이 현상을 이용함으로써, 아조벤젠 골격의 배향 방향을 정렬하고, 배향막에 이방성을 부여하여, 그 막 상의 액정 분자의 배향을 제어할 수 있는 것이다.

이와 같은 분자 내에 아조벤젠 골격을 갖는 화합물 중, 단분자 화합물로서는, 예를 들어 하기 식(10)으로 나타내는 화합물을 들 수 있다.

상기 식(10)에 있어서, R⁴¹은 각각 독립하여 히드록시기를 나타낸다. R⁴²는 ―(A⁴¹－B⁴¹－A⁴¹)_m－(D⁴¹)_n－으로 나타내는 연결기를 나타내고, R⁴³은 (D⁴¹)_n－(A⁴¹－B⁴¹－A⁴¹)_m－으로 나타내는 연결기를 나타낸다. 여기서, A⁴¹은 2가의 탄화수소기를 나타내고, B⁴¹은 ―O－, ―COO－, ―OCO－, ―CONH－, ―NHCO－, ―NHCOO－ 또는 ―OCONH－를 나타내고, m은 0 내지 3의 정수를 나타낸다. D⁴¹은 m이 0일 때 2가의 탄화수소기를 나타내고, m이 1 내지 3의 정수일 때 ―O－, ―COO－, ―OCO－, ―CONH－, ―NHCO－, ―NHCOO－ 또는 ―OCONH－를 나타내고, n은 0 또는 1을 나타낸다. R⁴⁴는 각각 독립하여 할로겐 원자, 카르복시기, 할로겐화 메틸기, 할로겐화 메톡시기, 시아노기, 니트로기, 메톡시기 또는 메톡시카르보닐기를 나타낸다. 단, 카르복시기는 알칼리 금속과 염을 형성하고 있어도 좋다. R⁴⁵는 각각 독립하여 카르복시기, 술포기, 니트로기, 아미노기 또는 히드록시기를 나타낸다. 단, 카르복시기 또는 술포기는 알칼리 금속과 염을 형성하고 있어도 좋다.

상기 식(10)으로 나타내는 화합물의 구체예로서는, 하기 식(11) 내지 (14)로 나타내는 화합물을 들 수 있다.

또한, 상기 아조벤젠 골격을 측쇄로서 갖는 중합성 모노머로서는, 예를 들어 하기 식(15)로 나타내는 화합물을 들 수 있다.

상기 식(15)에 있어서, R⁵¹은 각각 독립하여 (메타)아크릴로일옥시기, (메타)아크릴아미드기, 비닐옥시기, 비닐옥시카르보닐기, 비닐이미노카르보닐기, 비닐이미노카르보닐옥시기, 비닐기, 이소프로페닐옥시기, 이소프로페닐옥시카르보닐기, 이소프로페닐이미노카르보닐기, 이소프로페닐이미노카르보닐옥시기, 이소프로페닐 기 또는 에폭시기를 나타낸다. R⁵²는 ―(A⁵¹－B⁵¹－A⁵¹)_m－(D⁵¹)_n－으로 나타내는 연결기를 나타내고, R⁵³은 (D⁵¹)_n－(A⁵¹－B⁵¹－A⁵¹)_m－으로 나타내는 연결기를 나타낸다. 여기서, A⁵¹은 2가의 탄화수소기를 의미하고, B⁵¹은 ―O－, ―COO－, ―OCO－, ―CONH－, ―NHCO－, ―NHCOO－ 또는 ―OCONH－를 나타내고, m은 0 내지 3의 정수를 나타낸다. D⁵¹은 m이 0일 때 2가의 탄화수소기를 나타내고, m이 1 내지 3의 정수일 때 ―O－, ―COO－, ―OCO－, ―CONH－, ―NHCO－, ―NHCOO－ 또는 ―OCONH－를 나타내고, n은 O 또는 1을 나타낸다. R⁵⁴는 각각 독립하여 할로겐 원자, 카르복시기, 할로겐화메틸기, 할로겐화메톡시기, 시아노기, 니트로기, 메톡시기 또는 메톡시카르보닐기를 나타낸다. 단, 카르복시기는 알칼리 금속과 염을 형성하고 있어도 좋다. R⁵⁵는 각각 독립하여 카르복시기, 술포기, 니트로기, 아미노기 또는 히드록시기를 나타낸다. 단, 카르복시기 또는 술포기는 알칼리 금속과 염을 형성하고 있어도 좋다.

상기 식(15)로 나타내는 화합물의 구체예로서는, 하기 식(16) 내지 (19)로 나타내는 화합물을 들 수 있다.

본 발명에 있어서는, 이와 같은 광이성화 반응성 화합물 중에서, 요구 특성에 따라서, 시스-트랜스 이성화 반응성 골격이나 치환기를 다양하게 선택할 수 있다. 또한, 이들 광이성화 반응성 화합물은 1종 단독이라도, 2종 이상을 조합하여 사용할 수도 있다.

또한, 광이성화형 재료는 상기 광이성화 반응성 화합물 외에, 배향막의 광배열성을 방해하지 않는 범위 내에서 첨가제를 포함하고 있어도 좋다. 상기 광이성화 반응성 화합물로서 중합성 모노머를 사용하는 경우에는, 첨가제로서는, 중합 개시제, 중합 금지제 등을 들 수 있다.

중합 개시제 또는 중합 금지제는 일반적으로 공지의 화합물 중에서, 광이성화 반응성 화합물의 종류에 따라서 적절하게 선택하여 사용하면 된다. 중합 개시 제 또는 중합 금지제의 첨가량은 광이성화 반응성 화합물에 대해, 0.001질량％ 내지 20질량％의 범위 내인 것이 바람직하고, 0.1질량％ 내지 5질량％의 범위 내인 것이 보다 바람직하다. 중합 개시제 또는 중합 금지제의 첨가량이 지나치게 작으면 중합이 개시(금지)되지 않는 경우가 있고, 반대로 지나치게 크면, 반응이 저해되는 경우가 있기 때문이다.

광이성화형 재료가 광이성화 반응을 발생하는 광의 파장 영역은 자외광 영역의 범위 내, 즉 10㎚ 내지 400㎚의 범위 내인 것이 바람직하고, 250㎚ 내지 380㎚의 범위 내인 것이 보다 바람직하다.

(광배향 처리 방법)

다음에, 광배향 처리 방법에 대해 설명한다. 우선, 제1 전극층 상에 상술한 광배향성 재료를 유기 용제로 희석한 제1 배향막 형성용 도공액을 도포하여 제1 배향막 형성용층을 형성하여 건조시킨다.

제1 배향막 형성용 도공액 중의 광이량화 반응성 화합물 또는 광이성화 반응성 화합물의 함유량은 0.05질량％ 내지 10질량％의 범위 내인 것이 바람직하고, 0.2질량％ 내지 2질량％의 범위 내인 것이 보다 바람직하다. 함유량이 상기 범위보다 적으면, 배향막에 적당한 이방성을 부여하는 것이 곤란해지고, 반대로 함유량이 상기 범위보다 많으면, 도공액의 점도가 높아지므로 균일한 도막을 형성하기 어려워지기 때문이다.

제1 배향막 형성용 도공액의 도포 방법으로서는, 예를 들어 스핀 코트법, 롤 코트법, 로드 바 코트법, 스프레이 코트법, 에어나이프 코트법, 슬롯다이 코트법, 와이어 바 코트법, 잉크젯법, 플렉소 인쇄법, 스크린 인쇄법 등을 사용할 수 있다.

상기 제1 배향막 형성용 도공액을 도포하여 얻어지는 제1 배향막 형성용층의 두께는 1㎚ 내지 1000㎚의 범위 내인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 3㎚ 내지 100㎚의 범위 내이다. 제1 배향막 형성용층의 두께가 상기 범위보다 얇으면 충분한 광배열성을 얻을 수 없을 가능성이 있고, 반대로 제1 배향막 형성용층의 두께가 상기 범위보다 두꺼우면 비용적으로 불리해지는 경우가 있기 때문이다.

이렇게 하여 얻어진 제1 배향막 형성용층은 편광을 제어한 광을 조사함으로써, 광여기 반응을 발생시켜 이방성을 부여할 수 있다. 조사하는 광의 파장 영역은 사용되는 광배향성 재료에 따라서 적절하게 선택하면 되지만, 자외광 영역의 범위 내, 즉 100㎚ 내지 400㎚의 범위 내인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 250㎚ 내지 380㎚의 범위 내이다. 또한, 편광 방향은 상기 광여기 반응을 발생시킬 수 있는 것이면 특별히 한정되는 것은 아니다.

또한, 광배향성 재료로서, 상기한 광이성화 반응성 화합물 중에서도 중합성 모노머를 이용한 경우에는, 광배향 처리를 행한 후 가열함으로써, 폴리머화되어, 배향막에 부여된 이방성을 안정화할 수 있다.

b. 러빙 처리

제1 배향막 형성용층에 러빙 처리를 실시하여 제1 배향막을 형성하는 경우에는, 제1 전극층 상에 후술하는 재료를 도포하여 제1 배향막 형성용층을 형성하고, 이 제1 배향막 형성용층을 러빙천으로 일정 방향으로 마찰시킴으로써 제1 배향막 형성용층에 이방성을 부여하여, 제1 배향막을 형성할 수 있다.

러빙막에 사용되는 재료로서는, 러빙 처리에 의해 제1 배향막 형성용층에 이방성을 부여할 수 있는 것이면 특별히 한정되는 것은 아니고, 예를 들어 폴리이미드, 폴리아미드, 폴리아미드이미드, 폴리에테르이미드, 폴리비닐알코올, 폴리우레탄 등을 들 수 있다. 이들은 단독으로 사용해도 좋고, 2종 이상을 조합하여 사용해도 좋다.

그 중에서도, 폴리이미드가 바람직하고, 특히 폴리아믹산을 탈수폐환(이미드화)시킨 폴리이미드가 바람직하다.

폴리아믹산은 디아민 화합물과 산이무수물을 반응시킴으로써 합성할 수 있다.

폴리아믹산을 합성할 때에 사용되는 디아민 화합물로서는, 지환식 디아민, 탄소환식 방향족 디아민류, 복소환식 디아민류, 지방족 디아민, 방향족 디아민이 예시된다.

지환식 디아민으로서는, 예를 들어 1,4－디아미노시클로헥산, 1,3－디아미노시클로헥산, 4,4'-디아미노디시클로헥실메탄, 4,4'-디아미노－3,3'－디메틸디시클로헥산, 이소포론디아민 등을 들 수 있다.

탄소환식 방향족 디아민류로서는, 예를 들어 o－페닐렌디아민, m－페닐렌디아민, p－페닐렌디아민, 디아미노톨루엔류(구체적으로는, 2,4－디아미노톨루엔), 1,4－디아미노－2－메톡시벤젠, 디아미노크실렌류(구체적으로는, 1,3－디아미노－2,4－디메틸벤젠), 1,3－디아미노－4－클로로벤젠, 1,4－디아미노－2,5－디클로로벤젠, 1,4－디아미노－4－이소프로필벤젠, 2,2'－비스(4－아미노페닐)프로판, 4,4'-디아미노디페닐메탄, 2,2'－디아미노스틸벤, 4,4'-디아미노스틸벤, 4,4'-디아미노디페닐에테르, 4,4'-디페닐티오에테르, 4,4'-디아미노디페닐술폰, 3,3'－디아미노디페닐술폰, 4,4'-디아미노벤조산페닐에스테르, 4,4'-디아미노벤조페논, 4,4'-디아미노벤질, 비스(4-아미노페닐)포스핀옥시드, 비스(3－아미노페닐)술폰, 비스(4-아미노페닐)페닐포스핀옥시드, 비스(4－아미노페닐)시클로헥실포스핀옥시드, N,N－비스(4－아미노페닐)－N－페닐아민, N,N－비스(4－아민페닐)－N－메틸아민, 4,4'-디아미노디페닐 요소, 1,8－디아미노나프탈렌, 1,5－디아미노나프탈렌, 1,5－디아미노안트라퀴논, 디아미노플루오렌류(구체적으로는, 2,6－디아미노풀루오렌), 비스(4－아미노페닐)디에틸실란, 비스(4－아미노페닐)디메틸실란, 3,4'－디아미노디페닐에테르, 벤지딘, 2,2'－디메틸벤지딘, 2,2－비스[4－(4－아미노페녹시)페닐]프로판, 비스[4－(4－아미노페녹시)페닐]술폰, 4,4'-비스(4－아미노페녹시)비페닐, 2,2－비스[4－(4－아미노페녹시)페닐]헥사플루오로프로판, 1,4－비스(4－아미노페녹시)벤젠, 1,3－비스(4－아미노페녹시)벤젠 등을 들 수 있다.

복소환식 디아민류로서는, 예를 들어 2,6－디아미노피리딘, 2,4－디아미노피리딘, 2,4－디아미노－s－트리아진, 2,5－디아미노디벤조플란, 2,7－디아미노칼바졸, 3,6－디아미노칼바졸, 3,7－디아미노페노티아진, 2,5－디아미노－1,3,4－티아디아졸, 2,4－디아미노－6－페닐－s－트리아진 등을 들 수 있다.

지방족 디아민으로서는, 예를 들어 1,2－디아미노에탄, 1,3－디아미노프로판, 1,4－디아미노부탄, 1,5－디아미노펜탄, 1,6－디아미노헥산, 1,8－디아미노옥탄, 1,10－디아미노데칸, 1,3－디아미노―2,2―디메틸프로판, 1,6－디아미노－2,5 －디메틸헥산, 1,5－디아미노－2,4－디메틸헵탄, 1,7－디아미노－3－메틸헵탄, 1,9－디아미노－5－메틸노네인, 2,11－디아미노도데칸, 1,12－디아미노옥타데칸, 1,2－비스(3－아미노프로폭시)에탄 등을 들 수 있다.

방향족 디아민으로서는, 예를 들어 하기 식의 구조로 나타내는 장쇄 알킬 혹은 퍼플루오로기를 갖는 것 등을 들 수 있다.

여기서, 상기 식에 있어서, R²¹은 탄소수 5이상, 바람직하게는 탄소수 5 내지 20의 장쇄 알킬기 혹은 장쇄 알킬기 혹은 퍼플루오로알킬기를 포함하는 1가 유기기를 나타낸다.

또한, 폴리아믹산을 합성할 때에 원료로서 사용되는 산이무수물로서는, 방향족 산이무수물, 지환식 산이무수물이 예시된다.

방향족 산이무수물로서는, 예를 들어 피로멜리트산이무수물, 3,3', 4,4'-비페닐테트라카르본산이무수물, 2,2',3,3'－비페닐테트라카르본산이무수물, 2,3,3',4'－비페닐테트라카르본산이무수물, 3,3', 4,4'-벤조페논테트라카르본산이무수물, 2,3,3',4'－벤조페논테트라카르본산이무수물, 비스(3,4－디카르복시페닐)에테르이무수물, 비스(3,4－디카르복시페닐)술폰이무수물, 1,2,5,6－나프탈렌테트라카르본산이무수물, 2,3,6,7－나프탈렌테트라카르본산이무수물 등을 들 수 있다.

지환식 산이무수물로서는, 예를 들어 1,2,3,4－시클로부탄테트라카르본산이무수물, 1,2,3,4－시클로펜탄테트라카르본산이무수물, 2,3,4,5－테트라히드로푸란테트라카르본산이무수물, 1,2,4,5－시클로헥산테트라카르본산이무수물, 3,4－디카르복시－1－시클로헥실호박산이무수물, 3,4－디카르복시－1,2,3,4－테트라히드로－1－나프탈렌호박산이무수물, 비시클로[3,3,0]옥탄―2,4,6,8－테트라카르본산이무수물 등을 들 수 있다.

이들 산이무수물은 단독으로 사용해도 좋고, 2종 이상을 조합하여 사용해도 좋다. 폴리머의 투명성의 관점에서, 지환식 산이무수물을 사용하는 것이 바람직하다.

또한, 폴리아믹산은 상술한 디아민 화합물과 산이무수물을 유기 용제의 존재 하에서, ―20℃ 내지 150℃, 바람직하게는 0℃ 내지 80℃에 있어서, 30분 내지 24시간, 바람직하게는 1시간 내지 10시간 반응시킴으로써 합성할 수 있다.

폴리아믹산을 사용하여 폴리이미드의 막을 얻는 방법으로서는, 폴리아믹산을 성막한 후에, 가열 혹은 촉매에 의해 전부 또는 부분적으로 탈수폐환(이미드화)시키는 방법, 혹은 폴리아믹산을 가열 혹은 촉매에 의해 전부 또는 부분적으로 탈수폐환(이미드화)시켜, 가용성 폴리이미드로 한 후에, 이 가용성 폴리이미드를 성막하는 방법을 들 수 있다. 그 중에서도, 폴리아믹산을 이미드화하여 얻어지는 가용성 폴리이미드는 보존 안정성이 우수하므로, 가용성 폴리이미드를 성막하는 방법이 바람직하다.

폴리아믹산을 가용성 폴리이미드로 하기 위한 이미드화 반응을 행하는 방법 으로서는, 폴리아믹산 용액을 그대로 가열하는 열이미드화, 폴리아믹산 용액에 촉매를 첨가하여 이미드화를 행하는 화학적 이미드화 등을 들 수 있다. 그 중에서도 비교적 저온에서 이미드화 반응이 진행되는 화학적 이미드화의 쪽이, 얻어지는 가용성 폴리이미드의 분자량 저하가 일어나기 어려워 바람직하다.

화학적 이미드화 반응은 폴리아믹산을 유기 용매 중에 있어서, 아믹산기의 0.5 내지 30몰배, 바람직하게는 1 내지 20몰배의 염기 촉매와, 아믹산기의 0.5 내지 50몰배, 바람직하게는 1 내지 30몰배의 산무수물의 존재 하에서, ―20℃ 내지 250℃, 바람직하게는 0℃ 내지 200℃의 온도에 있어서, 1시간 내지 100시간 반응시키면 바람직하다. 염기 촉매나 산무수물의 양이 적으면 반응이 충분히 진행되지 않고, 또한 지나치게 많으면 반응 종료 후에 완전히 제거하는 것이 곤란해지기 때문이다.

화학적 이미드화 반응 시에 사용하는 염기 촉매로서는, 피리딘, 트리에틸아민, 트리메틸아민, 트리부틸아민, 트리옥틸아민 등을 예시할 수 있다. 그 중에서도, 피리딘은 반응을 진행시키는데 적당한 염기성을 가지므로 바람직하다.

또한, 산무수물로서는, 무수아세트산, 무수트리멜리트산, 무수피로멜리트산 등을 예시할 수 있다. 그 중에서도, 무수아세트산을 사용하면 반응 종료 후의 정제가 용이해지므로 바람직하다.

이미드화 반응을 행할 때의 유기 용매로서는, 폴리아믹산 합성 시에 사용하는 용매를 사용할 수 있다.

화학적 이미드화에 의한 이미드화율은 촉매량과 반응 온도를 조절함으로써 제어할 수 있다. 그 중에서도, 상기 이미드화율은 전체 폴리아믹산의 몰수의 0.1％ 내지 99％가 바람직하고, 5％ 내지 90％가 보다 바람직하고, 30％ 내지 70％가 더욱 바람직하다. 이미드화율이 지나치게 낮으면 보존 안정성이 나빠지고, 지나치게 높으면 용해성이 나빠서 석출되어 버리는 경우가 있기 때문이다.

러빙막의 재료로서는, 닛산 화학 공업(주)제의 「SE－5291」, 「SE－7992」가 바람직하게 사용된다.

상기 재료의 도포 방법으로서는, 예를 들어 롤 코트법, 로드 바 코트법, 슬롯다이 코트법, 와이어 바 코트법, 잉크젯법, 플렉소 인쇄법, 스크린 인쇄법 등을 사용할 수 있다.

또한, 러빙막의 두께는 1㎚ 내지 1000㎚ 정도로 설정되고, 바람직하게는 50㎚ 내지 100㎚의 범위 내이다.

러빙천으로서는, 예를 들어 나일론 수지, 비닐 수지, 레이온, 솜 등의 섬유로 구성되는 것을 사용할 수 있다. 예를 들어, 이와 같은 러빙천을 감은 드럼을 회전시키면서 상기의 재료를 사용한 막의 표면에 접촉시킴으로써, 막 표면에 미세한 홈이 일방향으로 형성되어, 제1 배향막 형성용층에 이방성이 부여된다.

(ii) 제2 형태

본 형태의 제1 배향막 형성 공정은 제1 전극층이 형성된 제1 기재 상에 제1 배향막 형성용층을 형성하고, 상기 제1 배향막 형성용층에 배향 처리를 실시하여 제1 배향막을 형성하는 공정이며, 우선 반응성 액정용 배향막 형성용층을 형성하고, 이 반응성 액정용 배향막 형성용층에 배향 처리를 실시하여 반응성 액정용 배 향막을 형성하고, 계속해서 반응성 액정용 배향막 상에 반응성 액정을 고정화하여 이루어지는 고정화 액정층(반응성 액정층)을 형성하는 공정이다. 즉, 제1 배향막으로서, 반응성 액정용 배향막 및 고정화 액정층을 적층 형성한다. 본 형태에 있어서는, 반응성 액정용 배향막 형성용층에 실시하는 배향 처리가, 본 발명에서 말하는 제1 배향막 형성 공정에서의 배향 처리가 된다.

반응성 액정용 배향막 상에 고정화 액정층을 형성할 때에는, 반응성 액정용 배향막에 의해 반응성 액정을 배향시켜, 예를 들어 자외선을 조사하여 반응성 액정을 중합시킴으로써 반응성 액정의 배향 상태를 고정화할 수 있다. 그로 인해, 고정화 액정층에 반응성 액정용 배향막의 배향 규제력을 부여할 수 있어, 고정화 액정층을 강유전성 액정을 배향시키기 위한 배향막으로서 작용시킬 수 있다. 또한, 반응성 액정은 고정화되어 있으므로, 온도 등의 영향을 받지 않는다고 하는 이점을 갖는다. 또한, 반응성 액정은 강유전성 액정과 구조가 비교적 유사하여, 강유전성 액정과의 상호 작용이 강해지므로, 단일층의 배향막을 사용한 경우보다도 효과적으로 강유전성 액정의 배향을 제어할 수 있다.

여기서, 「반응성 액정」이라 함은, 액정의 배향 상태를 고정화하기 전의 액정을 의미하고, 예를 들어 액정을 중합시키는 경우에는, 액정의 배향 상태를 고정화하기 전의 중합할 수 있는 액정을 의미한다.

또한, 「고정화 액정층」이라 함은, 액정의 배향 상태를 고정화한 후의 고정화된 액정으로 이루어지는 층을 의미하고, 예를 들어 액정을 중합시키는 경우에는, 중합한 액정으로 이루어지는 층을 의미한다.

또한, 반응성 액정용 배향막에 대해서는, 상기 제1 형태에 기재된 제1 배향막과 마찬가지이므로, 여기서의 설명은 생략한다.

본 발명에 사용되는 반응성 액정으로서는, 네마틱상을 발현하는 것인 것이 바람직하다. 네마틱상은 액정상 중에서도 배향 제어가 비교적 용이하기 때문이다.

또한, 반응성 액정은 중합성 액정 재료를 함유하는 것이 바람직하다. 이에 의해, 반응성 액정의 배향 상태를 고정화할 수 있기 때문이다. 중합성 액정 재료로서는, 중합성 액정 모노머, 중합성 액정 올리고머 및 중합성 액정 폴리머 모두를 사용할 수 있으나, 그 중에서도 중합성 액정 모노머가 적절하게 사용된다. 중합성 액정 모노머는 다른 중합성 액정 재료, 즉 중합성 액정 올리고머나 중합성 액정 폴리머와 비교하여, 보다 저온에서 배향이 가능하고, 또한 배향 시의 감도도 높아, 용이하게 배향시킬 수 있기 때문이다.

중합성 액정 모노머로서는, 중합성 관능기를 갖는 액정 모노머이면 특별히 한정되는 것은 아니고, 예를 들어 모노아크릴레이트모노머, 디아크릴레이트모노머 등을 들 수 있다. 또한, 이들 중합성 액정 모노머는 단독으로 사용해도 좋고, 2종 이상을 혼합하여 사용해도 좋다.

모노아크릴레이트모노머로서는, 하기 식(20), (21)로 나타내는 화합물을 예시할 수 있다.

상기 식(20), (21)에 있어서, A, B, D, E 및 F는 벤젠, 시클로헥산 또는 피리미딘을 나타내고, 이들은 할로겐 등의 치환기를 갖고 있어도 좋다. 또한, A 및 B, 혹은 D 및 E는 아세틸렌기, 메틸렌기, 에스테르기 등의 결합기를 통해 결합되어 있어도 좋다. M¹ 및 M²는 수소 원자, 탄소수 3 내지 9의 알킬기, 탄소수 3 내지 9의 알콕시카르보닐기 또는 시아노기 중 어느 것이라도 좋다. 또한, 분자쇄 말단의 아크릴로일옥시기와 A 또는 D는, 탄소수 3 내지 6의 알킬렌기 등의 스페이서를 통해 결합되어 있어도 좋다.

또한, 디아크릴레이트모노머로서는, 예를 들어 하기 식(22)에 나타내는 화합물을 들 수 있다.

상기 식(22)에 있어서, Z³¹ 및 Z³²는 각각 독립하여 직접 결합되어 있는 ―COO－, －OCO－, ―O－, ―CH₂CH₂－, ―CH＝CH－, ―C≡C－, ―OCH₂－, ―CH₂O－, ―CH₂CH₂COO－, ―OCOCH₂CH₂－를 나타내고, R³¹, R³² 및 R³³은 각각 독립하여 수소 또는 탄소수 1 내지 5의 알킬을 나타낸다. 또한, k 및 m은 0 또는 1을 나타내고, n은 2 내지 8의 범위 내의 정수를 나타낸다. R³¹, R³² 및 R³³은 k ＝ 1의 경우, 각각 독립하여 탄소수 1 내지 5의 알킬이고, k ＝ 0의 경우, 각각 독립하여 수소 또는 탄소수 1 내지 5의 알킬인 것이 바람직하다. 이 R³¹, R³² 및 R³³은 서로 동일해도 좋다.

또한, 상기 식(22)로 나타내는 화합물의 구체예로서는, 하기 식(23)에 나타내는 화합물을 들 수 있다.

상기 식(23)에 있어서, Z²¹ 및 Z²²는 각각 독립하여 직접 결합되어 있는 ―COO－, －OCO－, ―O－, ―CH₂CH₂－, ―CH＝CH－, ―C≡C－, ―OCH₂－, ―CH₂O－, ―CH₂CH₂COO－, ―OCOCH₂CH₂－를 나타낸다. 또한, m은 0 또는 1을 나타내고, n은 2 내지 8의 범위 내의 정수를 나타낸다.

또한, 디아크릴레이트모노머로서는, 예를 들어 하기 식(24), (25)에 나타내는 화합물도 들 수 있다.

상기 식(24), (25)에 있어서, X 및 Y는 수소, 탄소수 1 내지 20의 알킬, 탄소수 1 내지 20의 알케닐, 탄소수 1 내지 20의 알킬옥시, 탄소수 1 내지 20의 알킬옥시카르보닐, 포르밀, 탄소수 1 내지 20의 알킬 카르보닐, 탄소수 1 내지 20의 알킬카르보닐옥시, 할로겐, 시아노 또는 니트로를 나타낸다. 또한, m은 2 내지 20의 범위 내의 정수를 나타낸다. 또한, X는 탄소수 1 내지 20의 알킬옥시카르보닐, 메틸 또는 염소인 것이 바람직하고, 그 중에서도 탄소수 1 내지 20의 알킬옥시카르보닐, 특히 CH₃(CH₂)₄OCO인 것이 바람직하다.

상기한 것 중에서도, 상기 식(22), (24)로 나타내는 화합물이 바람직하게 사용된다. 특히, 상기 식(24)로 나타내는 화합물이 적합하다. 구체적으로는, 아사히덴카 공업 가부시키가이샤제의 「아데카키라콜 PLC-7183」, 「아데카키라콜 PLC-7209」, 「아데카키라콜 PLC-7218」 등을 들 수 있다.

또한, 중합성 액정 모노머 중에서도, 디아크릴레이트모노머가 적합하다. 디아크릴레이트모노머는 배향 상태를 양호하게 유지한 채 용이하게 중합시킬 수 있기 때문이다.

상술한 중합성 액정 모노머는 그 자체가 네마틱상을 발현하는 것이 아니라도 좋다. 이들 중합성 액정 모노머는, 상술한 바와 같이 2종 이상을 혼합하여 사용해도 되는 것이고, 이들을 혼합한 조성물, 즉 반응성 액정이 네마틱상을 발현하는 것이면 되기 때문이다.

또한, 필요에 따라서, 상기 반응성 액정에 광중합 개시제나 중합 금지제 등을 첨가해도 좋다. 예를 들어, 전자선 조사에 의해 중합성 액정 재료를 중합시킬 때에는, 광중합 개시제가 불필요한 경우는 있으나, 일반적으로 사용되고 있는, 예를 들어 자외선 조사에 의한 중합의 경우에 있어서는, 통상 광중합 개시제가 중합 촉진을 위해 사용된다.

광중합 개시제로서는, 예를 들어, 벤질(비벤조일이라고도 함), 벤조인이소부틸에테르, 벤조인이소프로필에테르, 벤조페논, 벤조일벤조산, 벤조일벤조산메틸, 4－벤조일-4'－메틸디페닐설파이드, 벤질메틸케탈, 디메틸아미노메틸벤조에이트, 2－n－부톡시에틸－4－디메틸아미노벤조에이트, p―디메틸아미노벤조산이소아밀, 3,3'－디메틸－4－메톡시벤조페논, 메티로벤조일포메이트, 2－메틸－1－[4－(메틸티오)페닐]－2－모르폴리노프로판－1－온, 2－벤질―2－디메틸아민－1－(4－모르폴리노페닐)－부탄－1－온, 1－(4－도데실페닐)－2－히드록시－2－메틸프로판－1－온, 1－히드록시시클로헥실페닐케톤, 2－히드록시－2－메틸－1－페닐프로판－1－온, 1－(4－이소프로필페닐)－2－히드록시－2－메틸프로판－1－온, 2－클로로티옥산톤, 2,4－디에틸티옥산톤, 2,4－디이소프로필티옥산톤, 2,4－디메틸티옥산톤, 이소프로필티옥산톤, 1－클로로－4－프로폭시티옥산톤 등을 들 수 있다. 또한, 광중합 개시제 외에 증감제를, 본 발명의 목적이 손상되지 않는 범위에서 첨가하는 것 도 가능하다.

또한, 광중합 개시제의 첨가량으로서는, 0.01 내지 20질량％ 정도, 바람직하게는 0.1 내지 10질량％, 보다 바람직하게는 0.5 내지 5질량％의 범위에서 상기 반응성 액정에 첨가할 수 있다.

본 발명에 있어서는, 반응성 액정용 배향막 상에 상기 반응성 액정을 함유하는 고정화 액정층 형성용 도공액을 도포하여, 배향 처리를 행하고, 반응성 액정의 배향 상태를 고정화함으로써 고정화 액정층을 형성할 수 있다. 또한, 드라이 필름 등을 미리 형성하여, 이것을 반응성 액정용 배향막 상에 적층함으로써 고정화 액정층을 형성해도 좋다. 그 중에서도, 공정이 간편하다는 점에서, 고정화 액정층 형성용 도공액을 도포하는 방법이 바람직하다.

고정화 액정층 형성용 도공액은 반응성 액정을 용매에 용해 혹은 분산시킴으로써 조제할 수 있다.

고정화 액정층 형성용 도공액에 사용되는 용매로서는, 상기 반응성 액정 등을 용해 혹은 분산시킬 수 있고, 또한 반응성 액정용 배향막의 배향 능력을 저해시키지 않는 것이면 특별히 한정되는 것은 아니다. 이와 같은 용매로서는, 예를 들어 벤젠, 톨루엔, 크실렌, n－부틸벤젠, 디에틸벤젠, 테트랄린 등의 탄화수소류 ; 메톡시벤젠, 1,2－디메톡시벤젠, 디에틸렌글리콜디메틸에테르 등의 에테르류 ; 아세톤, 메틸에틸케톤, 메틸이소부틸케톤, 시클로헥사논, 2,4－펜탄디온 등의 케톤류 ; 아세트산에틸, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트, 프로필렌글리콜모노에틸에테르아세테이트, γ－부틸롤락톤 등의 에스테르류 ; 2－피롤리돈, N－메틸―2 －피롤리돈, 디메틸포름아미드, 디메틸아세트아미드 등의 아미드계 용매 ; t－부틸 알코올, 디아세톤 알코올, 글리세린, 모노아세틴, 에틸렌글리콜, 트리에틸렌글리콜, 헥실렌글리콜 등의 알코올류 ; 페놀, 파라클로로페놀 등의 페놀류 ; 부틸셀로솔브, 에틸셀로솔브, 부틸셀로솔브, 에틸렌글리콜모노메틸에테르아세테이트 등의 셀로솔브류; 등을 들 수 있다. 이들의 용매는 단독으로 사용해도 좋고, 2종 이상을 병용해도 좋다.

또한, 단일종의 용매를 사용한 것만으로는, 상기 반응성 액정 등의 용해성이 불충분하거나, 상술한 바와 같이 반응성 액정용 배향막이 침식되는 경우가 있다. 이 경우에는 2종 이상의 용매를 혼합 사용함으로써, 이 문제를 회피할 수 있다. 상기한 용매 중에서, 단독 용매로서 바람직한 것은 탄화수소류 및 글리콜모노에테르아세테이트계 용매이고, 혼합 용매로서 바람직한 것은 에테르류 또는 케톤류와, 글리콜계 용매의 혼합계이다.

고정화 액정층 형성용 도공액의 고형분 농도는 반응성 액정의 용해성이나, 고정화 액정층의 두께에 의존하므로 일률적으로는 규정할 수 없으나, 통상은 0.1 내지 40 질량％, 바람직하게는 1 내지 20 질량％의 범위로 조정된다. 고정화 액정층 형성용 도공액의 고형분 농도가 상기 범위보다 낮으면, 반응성 액정이 배향되기 어려워지는 경우가 있고, 반대로 고정화 액정층 형성용 도공액의 고형분 농도가 상기 범위보다 높으면, 고정화 액정층 형성용 도공액의 점도가 높아지므로 균일한 도막을 형성하기 어려워지는 경우가 있기 때문이다.

또한, 상기 고정화 액정층 형성용 도공액에는 본 발명의 목적을 손상시키지 않는 범위 내에서, 하기에 나타내는 바와 같은 화합물을 첨가할 수 있다. 첨가할 수 있는 화합물로서는, 예를 들어 다가 알코올과 1염기산 또는 다염기산을 축합하여 얻어지는 폴리에스테르프레폴리머에, (메타)아크릴산을 반응시켜 얻어지는 폴리에스테르(메타)아크릴레이트 ; 폴리올기와 2개의 이소시아네이트기를 가진 화합물을 서로 반응시킨 후, 그 반응 생성물에 (메타)아크릴산을 반응시켜 얻어지는 폴리우레탄(메타)아크릴레이트 ; 비스페놀 A형 에폭시 수지, 비스페놀 F형 에폭시 수지, 노볼락형 에폭시 수지, 폴리카르본산폴리글리시딜에스테르, 폴리올폴리글리시딜에테르, 지방족 또는 지환식 에폭시 수지, 아민 에폭시 수지, 트리페놀메탄형 에폭시 수지, 디히드록시벤젠형 에폭시 수지 등의 에폭시 수지와, (메타)아크릴산을 반응시켜 얻어지는 에폭시(메타)아크릴레이트 등의 광중합성 화합물 ; 아크릴기나 메타크릴기를 갖는 광중합성의 액정성 화합물 ; 등을 들 수 있다.

상기 반응성 액정에 대한 이들 화합물의 첨가량은 본 발명의 목적이 손상되지 않는 범위에서 선택된다. 이들 화합물의 첨가에 의해, 반응성 액정의 경화성이 향상되어, 얻어지는 고정화 액정층의 기계 강도가 증대되고, 또한 그 안정성이 개선된다.

고정화 액정층 형성용 도공액의 도포 방법으로서는, 예를 들어 스핀 코트법, 롤 코트법, 프린트법, 딥 코트법, 다이 코트법, 캐스팅법, 바 코트법, 블레이드 코트법, 스프레이 코트법, 그라비아 코트법, 리버스 코트법, 압출 코트법, 잉크젯법, 플렉소 인쇄법, 스크린 인쇄법 등을 들 수 있다.

또한, 상기 고정화 액정층 형성용 도공액을 도포한 후에는, 용매를 제거한 다. 용매를 제거하는 방법으로서는, 예를 들어 감압 제거 혹은 가열 제거, 또는 이들을 조합하는 방법 등을 들 수 있다.

고정화 액정층 형성용 도공액의 도포 후에는 도포된 반응성 액정을, 반응성 액정용 배향막에 의해 배향시켜 액정 규칙성을 갖는 상태로 한다. 즉, 반응성 액정에 네마틱상을 발현시킨다. 이는, 통상, 네마틱상으로부터 등방상으로 전이되는 온도(N-I 전이점) 이하에서 열처리하는 방법 등의 방법에 의해 행해진다.

상술한 바와 같이, 반응성 액정은 중합성 액정 재료를 함유하는 것으로, 이와 같은 중합성 액정 재료의 배향 상태를 고정화하기 위해서는, 중합을 활성화하는 활성 방사선을 조사하는 방법이 사용된다. 여기서 말하는 활성 방사선이라 함은, 중합성 액정 재료에 대해 중합을 일으키는 능력이 있는 방사선을 말하고, 필요하면 중합성 액정 재료 내에 광중합 개시제가 포함되어 있어도 좋다.

이와 같은 활성 방사선으로서는, 중합성 액정 재료를 중합시키는 것이 가능한 방사선이면 특별히 한정되는 것은 아니지만, 통상은 장치의 용이성 등의 관점에서, 자외선 또는 가시광이 사용되고, 파장이 150 내지 500㎚, 바람직하게는 250 내지 450㎚, 더욱 바람직하게는 300 내지 400㎚의 조사광이 사용된다.

그 중에서도, 광중합 개시제가 자외선에 의해 라디칼을 발생시키고, 중합성 액정 재료가 라디칼 중합하는 중합성 액정 재료에 대해, 자외선을 활성 방사선으로서 조사하는 방법이 바람직하다. 활성 방사선으로서 자외선을 사용하는 방법은 이미 확립된 기술이므로, 사용하는 광중합 개시제를 포함하여, 본 발명으로의 응용이 용이하기 때문이다.

이 조사광의 광원으로서는, 저압 수은 램프(살균 램프, 형광 케미컬 램프, 블랙 라이트), 고압 방전 램프(고압 수은 램프, 메탈 할라이드 램프), 쇼트 아크 방전 램프(초고압 수은 램프, 크세논 램프, 수은 크세논 램프) 등을 예시할 수 있다. 그 중에서도, 메탈 할라이드 램프, 크세논 램프, 고압 수은 램프 등의 사용이 권장된다. 또한, 조사 강도는 반응성 액정의 조성이나 광중합 개시제의 다과에 의해 적절하게 조정되어 조사된다.

이와 같은 활성 조사선의 조사는 상기 중합성 액정 재료가 액정상이 되는 온도 조건으로 행해도 좋고, 또한 액정상이 되는 온도보다 낮은 온도에서 행해도 좋다. 일단 액정상이 된 중합성 액정 재료는, 그 후에 온도를 저하시켜도, 배향 상태가 갑자기 흐트러지는 경우는 없기 때문이다.

또한, 중합성 액정 재료의 배향 상태를 고정화하는 방법으로서는, 상기한 활성 방사선을 조사하는 방법 이외에도, 가열하여 중합성 액정 재료를 중합시키는 방법도 사용할 수 있다. 이 경우에 사용되는 반응성 액정으로서는, 반응성 액정의 N-I 전이점 이하에서, 반응성 액정에 함유되는 중합성 액정 모노머가 열중합하는 것인 것이 바람직하다.

이와 같이 하여 얻어진 고정화 액정층은, 상술한 바와 같이 강유전성 액정을 배향시키기 위한 배향막으로서 작용하여, 배향 규제력을 갖는 것이다.

또한, 고정화 액정층은 반응성 액정용 배향막에 의해 반응성 액정을 배향시켜, 예를 들어 자외선을 조사하여 반응성 액정을 중합시켜, 반응성 액정의 배향 상태를 고정화함으로써 얻어지므로, 위상차를 갖고 있다.

또한, 고정화 액정층의 두께는 목적으로 하는 이방성에 따라서 적절하게 조정되는 것으로, 예를 들어 1㎚ 내지 1000㎚의 범위 내에서 설정할 수 있고, 바람직하게는 3㎚ 내지 100㎚의 범위 내이다. 고정화 액정층의 두께가 지나치게 두꺼우면 필요 이상의 이방성이 발생되어 버리고, 또한 고정화 액정층의 두께가 지나치게 얇으면 소정의 이방성이 얻어지지 않는 경우가 있기 때문이다.

(iii) 제1 기재

본 발명에 사용되는 제1 기재는, 일반적으로 액정 표시 소자의 기재로서 사용되는 것이면 특별히 한정되는 것은 아니고, 예를 들어 글래스판, 플라스틱판 등을 바람직하게 들 수 있다.

(iv) 제1 전극층

본 발명에 사용되는 제1 전극층은, 일반적으로 액정 표시 소자의 전극으로서 사용되고 있는 것이면 특별히 한정되는 것은 아니지만, 액정측 기판의 제1 전극층 및 대향 기판의 제2 전극층 중 적어도 한쪽이 투명 도전체로 형성되는 것이 바람직하다. 투명 도전체 재료로서는, 산화 인듐, 산화 주석, 산화 인듐 주석(ITO) 등을 바람직하게 들 수 있다.

본 발명에 의해 얻어지는 액정 표시 소자를, TFT를 사용한 액티브 매트릭스 방식으로 구동시키는 경우에는, 액정측 기판 및 대향 기판 중, 한쪽에 상기 투명 도전체로 형성되는 전면(全面) 공통 전극을 설치하고, 다른 쪽에는 게이트 전극과 소스 전극을 매트릭스 형상으로 배열하여, 게이트 전극과 소스 전극으로 둘러싸인 부분에 TFT 소자 및 화소 전극을 설치한다.

제1 전극층의 형성 방법으로서는, 화학 증착(CVD)법이나, 스퍼터링법, 이온 플레이팅법, 진공 증착법 등의 물리 증착(PVD)법 등을 들 수 있다.

(2) 기둥 형상 스페이서 형성 공정

본 발명에 있어서의 액정측 기판 조제 공정에 있어서는, 제1 배향막 형성 공정 전에, 제1 기재 상에 기둥 형상 스페이서를 형성하는 기둥 형상 스페이서 형성 공정을 행해도 좋다. 후술하는 바와 같이, 대향 기판 조제 공정에서 제2 기재 상에 기둥 형상 스페이서를 형성하는 기둥 형상 스페이서 형성 공정을 행하는 경우에는, 제1 기재 상에 기둥 형상 스페이서를 형성하는 기둥 형상 스페이서 형성 공정은 행하지 않는다. 즉, 액정측 기판에 기둥 형상 스페이서를 형성해도 좋고, 대향 기판에 기둥 형상 스페이서를 형성해도 좋다.

기둥 형상 스페이서의 형성 재료로서는, 일반적으로 액정 표시 소자의 기둥 형상 스페이서에 사용되는 재료를 사용할 수 있다. 구체적으로는, 기둥 형상 스페이서의 형성 재료로서는, 수지를 들 수 있고, 그 중에서도 감광성 수지가 바람직하게 사용된다. 감광성 수지는 패터닝이 용이하기 때문이다.

기둥 형상 스페이서의 형성 방법으로서는, 소정의 위치에 기둥 형상 스페이서를 형성하는 것이 가능한 방법이면 특별히 한정되는 것은 아니고, 일반적인 패터닝 방법을 적용할 수 있고, 예를 들어 포토리소그래피법, 잉크젯법, 스크린 인쇄법 등을 들 수 있다.

기둥 형상 스페이서는 복수 형성되는 것으로, 복수의 기둥 형상 스페이서를 소정의 위치에 규칙적으로 형성하는 것이 바람직하고, 특히 등간격으로 형성하는 것이 바람직하다. 복수의 기둥 형상 스페이서의 형성 위치가 무질서하면, 강유전성 액정의 도포량을 정확하게 제어하는 것이 곤란해지는 경우가 있기 때문이다.

기둥 형상 스페이서의 피치는 100㎛ 내지 3㎜ 정도로 할 수 있고, 바람직하게는 200㎛ 내지 1.5㎜의 범위 내, 보다 바람직하게는 300㎛ 내지 1.0㎜의 범위 내이다. 기둥 형상 스페이서의 피치가 상기 범위보다 좁으면, 기둥 형상 스페이서 부근에서의 강유전성 액정의 배향 불량에 의해 표시 품위가 저하될 가능성이 있기 때문이다. 반대로, 기둥 형상 스페이서의 피치가 상기 범위보다 넓으면, 액정 표시 소자의 크기에 따라서 상이하지만, 원하는 내충격성을 얻을 수 없거나, 셀 갭을 일정하게 유지하는 것이 곤란해지거나 하는 경우가 있기 때문이다. 또한, 기둥 형상 스페이서의 피치라 함은, 인접하는 기둥 형상 스페이서의 중심부로부터 중심부까지의 거리를 말한다.

또한, 기둥 형상 스페이서의 크기로서는, 예를 들어 기둥 형상 스페이서가 원기둥 형상인 경우, 저면의 직경이 1㎛ 내지 100㎛ 정도가 되고, 바람직하게는 2㎛ 내지 50㎛의 범위 내, 보다 바람직하게는 5㎛ 내지 20㎛의 범위 내이다. 기둥 형상 스페이서의 크기가 상기 범위보다 크면, 기둥 형상 스페이서가 화소 영역에도 설치되게 되어, 유효 화소 면적이 좁아져 양호한 화상 표시가 얻어지지 않는 경우가 있고, 또한 기둥 형상 스페이서의 크기가 상기 범위보다 작으면, 기둥 형상 스페이서의 형성이 곤란해지는 경우가 있기 때문이다.

또한, 기둥 형상 스페이서의 높이는, 통상, 셀 갭과 동일한 정도가 된다.

또한, 상기 기둥 형상 스페이서의 피치, 크기 및 높이는 주사형 전자 현미 경(SEM)을 사용하여 격벽의 단면을 관찰함으로써 측정할 수 있다.

기둥 형상 스페이서의 형상으로서는, 예를 들어 원기둥 형상, 각기둥 형상, 절두추체 형상 등을 들 수 있다.

또한, 기둥 형상 스페이서의 형성 위치로서는, 특별히 한정되는 것은 아니지만, 비화소 영역에 기둥 형상 스페이서를 형성하는 것이 바람직하다. 기둥 형상 스페이서 부근에서는 강유전성 액정의 배향 불량이 발생하기 쉬우므로, 화상 표시에 영향이 없는 비화소 영역에 기둥 형상 스페이서를 형성하는 것이 바람직하기 때문이다. 예를 들어, 액정측 기판이 TFT 기판인 경우에는, 매트릭스 형상으로 형성된 게이트 전극 및 소스 전극 상에 스페이서를 배치할 수 있다.

기둥 형상 스페이서의 수로서는, 복수이면 특별히 한정되는 것은 아니고, 액정 표시 소자의 크기에 따라서 적절하게 선택된다.

기둥 형상 스페이서 형성 공정은 제1 배향막 형성 공정 전에 행해지면 좋고, 제1 기재 상에 기둥 형상 스페이서를 형성해도 좋고, 제1 전극층 상에 기둥 형상 스페이서를 형성해도 좋다. 즉, 제1 기재 상에 기둥 형상 스페이서 및 제1 전극층의 순으로 형성해도 좋고, 제1 전극층 및 기둥 형상 스페이서의 순으로 형성해도 좋다.

(3) 직선 형상 격벽 형성 공정

본 발명에 있어서의 액정측 기판 조제 공정에 있어서는, 제1 배향막 형성 공정 전에, 제1 기재 상에 직선 형상 격벽을 형성하는 직선 형상 격벽 형성 공정을 행하는 것이 바람직하다. 직선 형상 격벽을 형성함으로써, 내충격성을 향상시킬 수 있기 때문이다. SmC^*상은 외부 충격에 매우 약하기 때문에, 내충격성이 높은 것은 강유전성 액정을 사용한 액정 표시 소자에 있어서 유용하다.

액정측 기판 조제 공정에서 직선 형상 격벽 형성 공정을 행하는 경우에는, 상기 제1 배향막 형성 공정에서 직선 형상 격벽의 길이 방향에 대해 대략 수직 또는 대략 평행하게 제1 배향막 형성용층에 배향 처리를 실시하고, 후술하는 액정 도포 공정에서 직선 형상 격벽의 길이 방향에 대해 대략 평행하게 강유전성 액정을 직선 형상으로 도포한다. 직선 형상 격벽의 길이 방향과 제1 배향막 형성 공정에서의 배향 처리 방향과 강유전성 액정의 도포 방향을 이와 같은 관계로 함으로써, 강유전성 액정을 제1 배향막 형성 공정에서의 배향 처리 방향에 대해 대략 수직 또는 대략 평행하게 직선 형상으로 도포할 수 있고, 강유전성 액정의 배향성을 향상시켜 배향 결함의 발생을 억제할 수 있다.

예를 들어 도 8의 (a)에 도시한 바와 같이, 직선 형상 격벽(8a)의 길이 방향(m)과 제1 배향막 형성 공정에서의 배향 처리 방향(d)이 이루는 각도가 대략 수직인 경우에는, 강유전성 액정(5)을 직선 형상 격벽(8a)의 길이 방향(m)에 대해 대략 평행하게 직선 형상으로 도포함으로써, 강유전성 액정(5)을 제1 배향막 형성 공정에서의 배향 처리 방향(d)에 대해 대략 수직으로 직선 형상으로 도포하는, 즉 강유전성 액정의 도포 방향(n)과 제1 배향막 형성 공정에서의 배향 처리 방향(d)이 이루는 각도를 대략 수직으로 할 수 있다.

또한, 예를 들어 도 8의 (b)에 도시한 바와 같이, 직선 형상 격벽(8a)의 길 이 방향(m)과 제1 배향막 형성 공정에서의 배향 처리 방향(d)이 이루는 각도가 대략 평행한 경우에는, 강유전성 액정(5)을 직선 형상 격벽(8a)의 길이 방향(m)에 대해 대략 평행하게 직선 형상으로 도포함으로써, 강유전성 액정(5)을 제1 배향막 형성 공정에서의 배향 처리 방향(d)에 대해 대략 평행하게 직선 형상으로 도포하는, 즉 강유전성 액정의 도포 방향(n)과 제1 배향막 형성 공정에서의 배향 처리 방향(d)이 이루는 각도를 대략 평행하게 할 수 있다.

또한, 직선 형상 격벽의 길이 방향에 대해 대략 수직 또는 대략 평행하게 배향 처리를 실시한다는 것은, 직선 형상 격벽의 길이 방향과 제1 배향막 형성 공정에서의 배향 처리 방향이 이루는 각도가 90°±5°의 범위인 것을 말하고, 이 각도는 90°±2°의 범위인 것이 바람직하다. 또한, 직선 형상 격벽의 길이 방향과 제1 배향막 형성 공정에서의 배향 처리 방향이 이루는 각도가 대략 평행하다는 것은, 직선 형상 격벽의 길이 방향과 제1 배향막 형성 공정에서의 배향 처리 방향이 이루는 각도가 0°±5°의 범위인 것을 말하고, 이 각도는 0°±2°의 범위인 것이 바람직하다.

직선 형상 격벽의 형성 재료로서는, 일반적으로 액정 표시 소자의 격벽에 사용되는 재료를 사용할 수 있다. 구체적으로는, 직선 형상 격벽의 형성 재료로서는 수지를 들 수 있고, 그 중에서도 감광성 수지가 바람직하게 사용된다. 감광성 수지는 패터닝이 용이하기 때문이다.

직선 형상 격벽의 형성 방법으로서는, 소정의 위치에 직선 형상 격벽을 형성하는 것이 가능한 방법이면 특별히 한정되는 것은 아니고, 일반적인 패터닝 방법을 적용할 수 있고, 예를 들어 포토리소그래피법, 잉크젯법, 스크린 인쇄법 등을 들 수 있다.

직선 형상 격벽은 복수 형성되는 것으로, 복수의 직선 형상 격벽을 소정의 위치에 규칙적으로 형성하는 것이 바람직하고, 특히 대략 평행하게 등간격으로 형성하는 것이 바람직하다. 복수의 직선 형상 격벽의 형성 위치가 무질서하면, 강유전성 액정의 도포량을 정확하게 제어하는 것이 곤란해지는 경우가 있기 때문이다.

또한, 직선 형상 격벽의 형성 위치로서는, 특별히 한정되는 것은 아니지만, 비화소 영역에 직선 형상 격벽을 형성하는 것이 바람직하다. 직선 형상 격벽 부근에서는 강유전성 액정의 배향 불량이 발생하기 쉬우므로, 화상 표시에 영향이 없는 비화소 영역에 직선 형상 격벽이 형성되어 있는 것이 바람직하기 때문이다. 예를 들어, 액정측 기판이 TFT 기판인 경우에는, 매트릭스 형상으로 형성된 게이트 전극 및 소스 전극 상에 직선 형상 격벽을 배치할 수 있다.

직선 형상 격벽의 피치는 1㎜ 내지 10㎜ 정도가 되고, 바람직하게는 1.0㎜ 내지 5.0㎜의 범위 내, 보다 바람직하게는 2.0㎜ 내지 3.0㎜의 범위 내이다. 직선 형상 격벽의 피치가 상기 범위보다 좁으면, 직선 형상 격벽 부근에서의 강유전성 액정의 배향 불량에 의해 표시 품위가 저하될 가능성이 있기 때문이다. 반대로, 직선 형상 격벽의 피치가 상기 범위보다 넓으면, 액정 표시 소자의 크기에 따라서 상이하지만 원하는 내충격성을 얻을 수 없거나, 셀 갭을 일정하게 유지하는 것이 곤란해지는 경우가 있기 때문이다. 또한, 직선 형상 격벽의 피치라 함은, 인접하는 직선 형상 격벽의 중심부로부터 중심부까지의 거리를 말한다.

또한, 직선 형상 격벽의 폭은 1㎛ 내지 50㎛ 정도가 되고, 바람직하게는 2㎛ 내지 30㎛의 범위 내, 보다 바람직하게는 5㎛ 내지 20㎛의 범위 내이다. 직선 형상 격벽의 폭이 상기 범위보다 넓으면, 직선 형상 격벽이 화소 영역에도 설치되게 되어, 유효 화소 면적이 좁아져 양호한 화상 표시가 얻어지지 않는 경우가 있고, 또한 직선 형상 격벽의 폭이 상기 범위보다 좁으면, 직선 형상 격벽의 형성이 곤란해지는 경우가 있기 때문이다.

또한, 직선 형상 격벽의 높이는, 통상, 셀 갭과 동일한 정도가 된다.

또한, 상기 직선 형상 격벽의 피치, 폭 및 높이는 주사형 전자 현미경(SEM)을 사용하여 직선 형상 격벽의 단면을 관찰함으로써 측정할 수 있다.

직선 형상 격벽의 수로서는, 복수이면 특별히 한정되는 것은 아니고, 액정 표시 소자의 크기에 따라서 적절하게 선택된다.

직선 형상 격벽 형성 공정은 제1 배향막 형성 공정 전에 행해지면 좋고, 제1 기재 상에 직선 형상 격벽을 형성해도 좋고, 제1 전극층 상에 직선 형상 격벽을 형성해도 좋다. 즉, 제1 기재 상에 직선 형상 격벽 및 제1 전극층의 순으로 형성해도 좋고, 제1 전극층 및 직선 형상 격벽의 순으로 형성해도 좋다.

또한, 후술하는 바와 같이, 대향 기판 조제 공정에서 제2 기재 상에 직선 형상 격벽을 형성하는 직선 형상 격벽 형성 공정을 행하는 경우에는, 제1 기재 상에 직선 형상 격벽을 형성하는 직선 형상 격벽 형성 공정은 행하지 않는다. 즉, 액정측 기판에 직선 형상 격벽을 형성해도 좋고, 대향 기판에 직선 형상 격벽을 형성해도 좋다.

(4) 프레임 형상 격벽 형성 공정

본 발명에 있어서의 액정측 기판 조제 공정에 있어서는, 제1 배향막 형성 공정 전에, 제1 기재 상에 프레임 형상 격벽을 형성하는 프레임 형상 격벽 형성 공정을 행해도 좋다. 도 8의 (a) 및 (b)에 예시한 바와 같이, 제1 기재(2)의 주연부에 프레임 형상 격벽(8b)을 형성함으로써, 프레임 형상 격벽(8b)의 외주에 시일제(6)를 도포하는 경우에는, 강유전성 액정(5)과 미경화 상태의 시일제(6)가 접촉하는 것을 방지하여, 시일제 중의 불순물 등의 혼입에 의해 강유전성 액정의 특성이 열화되는 것을 회피할 수 있기 때문이다.

후술하는 바와 같이, 대향 기판 조제 공정에서 제2 기재 상에 프레임 형상 격벽을 형성하는 프레임 형상 격벽 형성 공정을 행하는 경우에는, 제1 기재 상에 프레임 형상 격벽을 형성하는 프레임 형상 격벽 형성 공정은 행하지 않는다. 즉, 액정측 기판에 프레임 형상 격벽을 형성해도 좋고, 대향 기판에 프레임 형상 격벽을 형성해도 좋다.

또한, 프레임 형상 격벽의 형성 재료, 형성 방법 및 형성 위치 등에 대해서는, 상기 직선 형상 격벽 형성 공정에 기재한 직선 형상 격벽의 형성 재료, 형성 방법 및 형성 위치 등과 각각 마찬가지이므로, 여기서의 설명은 생략한다.

프레임 형상 격벽의 폭은 강유전성 액정과 미경화 상태의 시일제의 접촉을 방지하는 것이 가능한 폭이면 좋고, 구체적으로는 10㎛ 내지 3㎜ 정도가 되고, 바람직하게는 10㎛ 내지 1㎜의 범위 내, 보다 바람직하게는 10㎛ 내지 500㎛의 범위 내이다. 프레임 형상 격벽의 폭이 상기 범위보다 넓으면, 프레임 형상 격벽이 화 소 영역에도 설치되게 되어, 유효 화소 면적이 좁아져 양호한 화상 표시가 얻어지지 않는 경우가 있고, 또한 프레임 형상 격벽의 폭이 상기 범위보다 좁으면, 프레임 형상 격벽의 형성이 곤란해지는 경우가 있기 때문이다.

또한, 프레임 형상 격벽의 높이는, 통상, 셀 갭과 동일한 정도가 된다.

또한, 상기 프레임 형상 격벽의 폭 및 높이는 주사형 전자 현미경(SEM)을 사용하여 프레임 형상 격벽의 단면을 관찰함으로써 측정할 수 있다.

프레임 형상 격벽 형성 공정은 제1 배향막 형성 공정 전에 행해지면 좋고, 제1 기재 상에 프레임 형상 격벽을 형성해도 좋고, 제1 전극층 상에 프레임 형상 격벽을 형성해도 좋다. 즉, 제1 기재 상에 프레임 형상 격벽 및 제1 전극층의 순으로 형성해도 좋고, 제1 전극층 및 프레임 형상 격벽의 순으로 형성해도 좋다.

(5) 착색층 형성 공정

본 발명에 있어서의 액정측 기판 조제 공정에 있어서는, 제1 배향막 형성 공정 전에, 제1 기재 상에 착색층을 형성하는 착색층 형성 공정을 행해도 좋다. 후술하는 바와 같이, 대향 기판 조제 공정에서 제2 기재 상에 착색층을 형성하는 착색층 형성 공정을 행하는 경우에는, 제1 기재 상에 착색층을 형성하는 착색층 형성 공정은 행하지 않는다. 즉, 액정측 기판에 착색층을 형성해도 좋고, 대향 기판에 착색층을 형성해도 좋다.

착색층을 형성한 경우에는, 착색층에 의해 컬러 표시를 실현할 수 있는 컬러 필터 방식의 액정 표시 소자를 얻을 수 있다.

착색층의 형성 방법으로서는, 일반적인 컬러 필터에 있어서의 착색층을 형성 하는 방법을 사용할 수 있고, 예를 들어 안료 분산법(컬러 레지스트법, 에칭법), 인쇄법, 잉크젯법 등을 사용할 수 있다.

2. 대향 기판 조제 공정

본 발명에 있어서의 대향 기판 조제 공정은, 제2 전극층이 형성된 제2 기재 상에 제2 배향막 형성용층을 형성하고, 상기 제2 배향막 형성용층에 배향 처리를 실시하여 제2 배향막을 형성하는 제2 배향막 형성 공정을 갖고, 상기 제2 기재 상에 상기 제2 전극층 및 상기 제2 배향막이 이 순서로 적층된 대향 기판을 조제하는 공정이다.

대향 기판 조제 공정에 있어서는, 제2 배향막 형성 공정 전에, 제2 기재 상에 기둥 형상 스페이서를 형성하는 기둥 형상 스페이서 형성 공정을 행해도 좋고, 제2 기재 상에 직선 형상 격벽을 형성하는 직선 형상 격벽 형성 공정을 행해도 좋고, 제2 기재 상에 프레임 형상 격벽을 형성하는 프레임 형상 격벽 형성 공정을 행해도 좋고, 제2 기재 상에 착색층을 형성하는 착색층 형성 공정을 행해도 좋다.

또한, 제2 배향막 형성 공정, 기둥 형상 스페이서 형성 공정, 직선 형상 격벽 형성 공정, 프레임 형상 격벽 형성 공정 및 착색층 형성 공정에 대해서는, 상기 액정측 기판 조제 공정에 있어서의 제1 배향막 형성 공정, 기둥 형상 스페이서 형성 공정, 직선 형상 격벽 형성 공정, 프레임 형상 격벽 형성 공정 및 착색층 형성 공정과 마찬가지이므로, 여기서의 설명은 생략한다.

이하, 제1 배향막 및 제2 배향막의 구성 재료의 조성에 대해 설명한다.

(1) 제1 배향막 및 제2 배향막의 구성 재료의 조성

제1 배향막 및 제2 배향막에 사용되는 재료의 조합으로서는, 특별히 한정되는 것은 아니지만, 제1 배향막 및 제2 배향막의 구성 재료가, 강유전성 액정을 사이에 두고 서로 상이한 조성을 갖는 것인 것이 바람직하다. 제1 배향막 및 제2 배향막을 서로 상이한 조성을 갖는 재료를 사용하여 형성함으로써, 각각의 재료에 따라서 제1 배향막 표면 및 제2 배향막 표면의 극성을 상이하게 할 수 있다. 이에 의해, 강유전성 액정과 제1 배향막의 극성 표면 상호 작용 및 강유전성 액정과 제2 배향막의 극성 표면 상호 작용이 상이한 것이 되므로, 제1 배향막 및 제2 배향막의 표면 극성을 고려하여 재료를 적절하게 선택함으로써, 지그재그 결함, 헤어핀 결함, 더블 도메인 등의 배향 결함의 발생을 억제할 수 있기 때문이다. 특히, 더블 도메인의 발생을 효과적으로 억제할 수 있어, 모노 도메인 배향을 얻을 수 있다.

제1 배향막 및 제2 배향막의 구성 재료의 조성을 상이한 것으로 하기 위해서는, 예를 들어 한쪽을 광배향막, 다른 쪽을 러빙막으로 하거나, 혹은 한쪽을 반응성 액정용 배향막과 고정화 액정층이 적층된 것, 다른 쪽을 광배향막 또는 러빙막으로 하면 된다. 또한, 양쪽을 러빙막으로 하고, 러빙막의 구성 재료의 조성을 상이한 것으로 하거나, 혹은 양쪽을 광배향막으로 하고, 광배향막의 구성 재료의 조성을 상이한 것으로 하거나, 혹은 양쪽을 반응성 액정용 배향막과 고정화 액정층이 적층된 것으로 하고, 고정화 액정층의 구성 재료의 조성을 상이한 것으로 함으로써, 제1 배향막 및 제2 배향막의 구성 재료의 조성을 상이한 것으로 할 수 있다.

또한, 제1 배향막 및 제2 배향막이 광배향막인 경우, 예를 들어 한쪽의 광배향막에 광이성화형 재료를 사용하고, 다른 쪽의 광배향막에 광반응형 재료를 사용 함으로써, 광배향막의 구성 재료의 조성을 상이한 것으로 할 수 있다.

또한, 제1 배향막 및 제2 배향막이 광이성화형 재료를 사용한 광배향막인 경우, 상술한 광이성화 반응성 화합물 중에서, 요구 특성에 따라서 시스-트랜스 이성화 반응성 골격이나 치환기를 다양하게 선택함으로써, 광배향막의 구성 재료의 조성을 상이한 것으로 할 수 있다. 또한, 상술한 첨가제의 첨가량을 바꿈으로써, 조성을 변화시킬 수도 있다.

또한, 제1 배향막 및 제2 배향막이 광반응형 재료를 사용한 광배향막인 경우, 상술한 광이량화 반응성 화합물, 예를 들어 광이량화 반응성 폴리머를 다양하게 선택함으로써, 광배향막의 구성 재료의 조성을 상이한 것으로 할 수 있다. 또한, 상술한 첨가제의 첨가량을 바꿈으로써, 조성을 변화시킬 수도 있다.

제1 배향막 및 제2 배향막에 사용되는 재료의 조합으로서는, 상술한 것 중에서도, 한쪽을 반응성 액정용 배향막과 고정화 액정층이 적층된 것으로 하고, 다른 쪽을 광배향막 또는 러빙막으로 하거나, 혹은 한쪽을 광이량화형 재료를 사용한 광배향막으로 하고, 다른 쪽을 광이성화형 재료를 사용한 광배향막으로 하거나, 혹은 한쪽을 광이량화형 재료를 사용한 광배향막으로 하고, 다른 쪽을 러빙막으로 하거나, 혹은 한쪽을 광이성화형 재료를 사용한 광배향막 또는 러빙막으로 하고, 다른 쪽을 러빙막으로 하는 것이 바람직하다. 고정화 액정층은 광배향막 또는 러빙막보다도 상대적으로 플러스의 극성이 강한 경향이 있다. 그로 인해, 이 조합의 경우에는, 극성 표면 상호 작용에 의해 강유전성 액정의 자발 분극의 마이너스극이 고정화 액정층측을 향하는 경향이 있다. 또한, 광이량화형 재료를 사용한 광배향막 은 광이성화형 재료를 사용한 광배향막보다도 상대적으로 플러스의 극성이 강한 경향이 있으므로, 이 조합의 경우에는, 극성 표면 상호 작용에 의해 강유전성 액정의 자발 분극의 마이너스극이 광이량화형 재료를 사용한 광배향막측을 향하는 경향이 있다. 또한, 광이량화형 재료를 사용한 광배향막은 러빙막보다도 상대적으로 플러스의 극성이 강한 경향이 있으므로, 극성 표면 상호 작용에 의해 강유전성 액정의 자발 분극의 마이너스극이 광이량화형 재료를 사용한 광배향막측을 향하는 경향이 있다. 또한, 러빙막은 광이성화형 재료를 사용한 광배향막보다도 상대적으로 플러스의 극성이 강한 경향이 있으므로, 극성 표면 상호 작용에 의해 강유전성 액정의 자발 분극의 마이너스극이 러빙막측을 향하는 경향이 있다. 이와 같은 조합의 경우에는, 강유전성 액정의 자발 분극의 방향을 제어할 수 있어, 배향 결함의 발생을 효과적으로 억제할 수 있다.

특히, 제1 배향막을 반응성 액정용 배향막과 고정화 액정층이 적층된 것으로 하고, 제2 배향막을 광배향막 또는 러빙막으로 하거나, 혹은 제1 배향막을 광이량화형 재료를 사용한 광배향막으로 하고, 제2 배향막을 광이성화형 재료를 사용한 광배향막으로 하거나, 혹은 제1 배향막을 광이량화형 재료를 사용한 광배향막으로 하고, 제2 배향막을 러빙막으로 하거나, 혹은 제1 배향막을 러빙막으로 하고, 제2 배향막을 광이성화형 재료를 사용한 광배향막으로 하는 것이 바람직하다. 본 발명에 있어서는, 액정측 기판의 제1 배향막 상에 강유전성 액정을 도포하여 액정 표시 소자를 제작하지만, 얻어진 액정 표시 소자에서는, 강유전성 액정이 도포된 액정측 기판측에 강유전성 액정의 자발 분극의 마이너스극이 향하는 경향이 있다. 또한, 상술한 바와 같이, 고정화 액정층은 광배향막 또는 러빙막보다도 상대적으로 플러스의 극성이 강한 경향이 있고, 광이량화형 재료를 사용한 광배향막은 광이성화형 재료를 사용한 광배향막보다도 상대적으로 플러스의 극성이 강한 경향이 있고, 광이량화형 재료를 사용한 광배향막은 러빙막보다도 상대적으로 플러스의 극성이 강한 경향이 있고, 러빙막은 광이성화형 재료를 사용한 광배향막보다도 상대적으로 플러스의 극성이 강한 경향이 있다. 그로 인해, 배향 결함을 효과적으로 억제하기 위해서는, 제1 배향막 및 제2 배향막에 사용되는 재료의 조합을 상기로 하는 것이 바람직한 것이다.

3. 액정 도포 공정

본 발명에 있어서의 액정 도포 공정은, 상기 액정측 기판의 제1 배향막 상에 상기 제1 배향막 형성 공정에서의 배향 처리 방향에 대해 대략 수직 또는 대략 평행하게 강유전성 액정을 직선 형상으로 도포하는 공정이다.

이하, 본 발명에 사용되는 강유전성 액정 및 강유전성 액정의 도포 방법에 대해 설명한다.

(1) 강유전성 액정

본 발명에 사용되는 강유전성 액정은 카이럴스멕틱 C상(SmC^*)을 발현하는 것이면 특별히 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 상계열이, 강온 과정에 있어서, 네마틱상(N)－콜레스테릭상(Ch)－카이럴스멕틱 C상(SmC^*)으로 상변화하는 것, 네마틱상(N)－카이럴스멕틱 C상(SmC^*)으로 상변화하는 것, 네마틱상(N)－스멕틱 A 상(SmA)－카이럴스멕틱 C상(SmC^*)으로 상변화하는 것, 네마틱상(N)－콜레스테릭상(Ch)－스멕틱 A상(SmA)－카이럴스멕틱 C상(SmC^*)으로 상변화하는 것 등을 들 수 있다.

일반적으로, 도 2 하단에 예시한 바와 같은 SmA상을 경유하는 상계열을 갖는 강유전성 액정은, 상변화의 과정에 있어서, 스멕틱층의 층간격이 줄어들어, 그 체적 변화를 보상하기 위해 스멕틱층이 구부러진 쉐브론 구조를 갖고, 이 구부러짐의 방향에 의해 액정 분자의 장축 방향이 상이한 도메인이 형성되어, 그 경계면에 지그재그 결함이나 헤어핀 결함이라고 불리는 배향 결함이 발생하기 쉽다. 또한, 일반적으로 도 2 상단에 예시한 바와 같은 SmA상을 경유하지 않는 상계열을 갖는 강유전성 액정은 층법선 방향이 상이한 2개의 영역(더블 도메인)이 발생하기 쉽다. 본 발명에 있어서는, 제1 배향막 형성 공정에서의 배향 처리 방향에 대해 대략 수직 또는 대략 평행하게 강유전성 액정을 도포함으로써, 이와 같은 배향 결함의 발생을 억제할 수 있다.

본 발명에 사용되는 강유전성 액정은 상기한 것 중에서도, SmA상을 경유하지 않는 것인 것이 바람직하다. 상술한 바와 같이, SmA상을 경유하지 않는 강유전성 액정은 더블 도메인 등의 배향 결함을 발생하기 쉽지만, 제1 배향막 형성 공정에서의 배향 처리 방향에 대해 대략 수직 또는 대략 평행하게 강유전성 액정을 도포함으로써, 더블 도메인 등의 배향 결함의 발생을 억제할 수 있기 때문이다.

본 발명의 액정 표시 소자를 필드 시퀀셜 컬러 방식에 의해 구동시키는 경우 에는 단안정성을 나타내는 액정 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 단안정성을 나타내는 액정 재료를 사용함으로써, 박막 트랜지스터(TFT)를 사용한 액티브 매트릭스 방식에 의한 구동이 가능해지고, 또한 전압 변조에 의해 계조 제어가 가능해져, 고정밀도이고 고품위인 표시를 실현할 수 있기 때문이다.

강유전성 액정은, 도 9에 예시한 바와 같이, 액정 분자(15)가 층법선(z)으로부터 기울어져 있고, 층법선(z)에 수직인 저면을 갖는 원추(콘)의 능선을 따라서 회전한다. 이와 같은 원추(콘)에 있어서, 액정 분자(15)의 층법선(z)에 대한 경사각을 틸트각(θ)이라고 한다.

또한, 「단안정성을 나타낸다」라고 함은, 전압 무인가 시의 강유전성 액정의 상태가 하나의 상태로 안정화되어 있는 상태를 말한다. 구체적으로 설명하면, 도 9에 도시한 바와 같이, 액정 분자(15)는 층법선(z)에 대해 틸트각±θ만큼 기울어지는 2개의 상태 사이를 콘 상에 동작시킬 수 있으나, 전압 무인가 시에 액정 분자(15)가 상기 콘 상의 어느 하나의 상태로 안정화되어 있는 상태를 말한다.

단안정성을 나타내는 액정 재료 중에서도, 예를 들어 도 10의 좌측 하방에 도시한 바와 같은, 플러스, 마이너스 중 어느 한쪽의 전압을 인가했을 때에만 액정 분자가 동작하는, half－V shaped switching(이하, HV자형 스위칭이라고 칭함) 특성을 나타내는 것이 특히 바람직하다. 이와 같은 HV자형 스위칭 특성을 나타내는 강유전성 액정을 사용하면, 흑백 셔터로서의 개구 시간을 충분히 길게 취할 수 있고, 이에 의해 시간적으로 절환되는 각 색을 보다 밝게 표시할 수 있어, 밝은 컬러 표시의 액정 표시 소자를 실현할 수 있기 때문이다.

또한, 「HV자형 스위칭 특성」이라 함은, 인가 전압에 대한 광투과율이 비대칭인 전기 광학 특성을 말한다.

이와 같은 강유전성 액정으로서는, 일반적으로 알려져 있는 액정 재료 중에서 요구 특성에 따라서 다양하게 선택할 수 있다.

특히, Ch상으로부터 SmA상을 경유하지 않고 SmC^*상을 발현하는 액정 재료는, HV자형 스위칭 특성을 나타내는 것으로서 적합하다. 구체적으로는, AZ 일렉트로닉 매터리얼즈사제 「R2301」을 들 수 있다.

또한, SmA상을 경유하는 액정 재료로서는, 재료 선택의 폭이 넓으므로, Ch상으로부터 SmA상을 경유하여 SmC^*상을 발현하는 것이 바람직하다. 이 경우, SmC^*상을 나타내는 단일의 액정 재료를 사용할 수도 있으나, 저점도에서 SmC상을 나타내기 쉬운 비키랄성(non-chiral) 액정(이하, 호스트 액정이라고 하는 경우가 있음)에, 그 자체로는 SmC상을 나타내지 않지만 큰 자발 분극과 적당한 나선 피치를 유기하는 광학 활성 물질을 소량 첨가함으로써, 상기와 같은 상계열을 나타내는 액정 재료가, 저점도이고, 보다 빠른 응답성을 실현할 수 있으므로 바람직하다.

상기 호스트 액정으로서는, 넓은 온도 범위에서 SmC상을 나타내는 재료인 것이 바람직하고, 일반적으로 강유전성 액정의 호스트 액정으로서 알려져 있는 것이면 특별히 한정되지 않고 사용할 수 있다. 예를 들어, 하기 일반식 :

Ra－Q¹－X¹－(Q²－Y¹)_m－Q³－Rb

(식 중, Ra 및 Rb는 각각 직쇄 형상 혹은 분기 형상의 알킬기, 알콕시기, 알콕시카르보닐기, 알카노일옥시기 또는 알콕시카르보닐옥시기이고, Q¹, Q² 및 Q³은 각각 1,4－페닐렌기, 1,4－시클로헥실렌기, 피리딘―2,5－디일기, 피라딘―2,5－디일기, 피리다진―3,6－디일기, 1,3－디옥산―2,5－디일기이고, 이들의 기는 할로겐 원자, 수산기, 시아노기 등의 치환기를 갖고 있어도 좋고, X¹ 및 Y¹은 각각 ―COO－, ―OCO－, ―CH₂O－, ―OCH₂－, ―CH₂CH₂－, ―C≡C－ 또는 단결합이고, m은 0 또는 1임)으로 나타내는 화합물을 사용할 수 있다. 호스트 액정으로서는, 상기 화합물을 1종 단독이라도, 2종 이상을 조합하여 사용할 수도 있다.

상기 호스트 액정에 첨가하는 광학 활성 물질로서는, 자발 분극이 크고, 적당한 나선 피치를 유기하는 능력을 가진 재료이면 특별히 한정되는 것은 아니고, 일반적으로 SmC상을 나타내는 액정 조성물에 첨가하는 재료로서 알려져 있는 것을 사용할 수 있다. 특히, 소량의 첨가량으로 큰 자발 분극을 유기할 수 있는 재료인 것이 바람직하다. 이와 같은 광학 활성 물질로서는, 예를 들어 하기 일반식 :

Rc－Q¹－Za－Q²－Zb－Q³－Zc－Rd

(식 중, Q¹, Q², Q³은 상기 일반식과 동일한 의미를 나타내고, Za, Zb 및 Zc는 ―COO－, －OCO－, ―CH₂O－, ―OCH₂－, ―CH₂CH₂－, ―C≡C－, ―CH＝N－, －N＝N－, ―N(→O)＝N－, ―C(＝O)S－ 또는 단결합이고, Rc는 비대칭 탄소 원자를 갖고 있어도 좋은 직쇄 형상 혹은 분기 형상의 알킬기, 알콕시기, 알콕시카르보닐기, 알 카노일옥시기 또는 알콕시카르보닐옥시기이고, Rd는 비대칭 탄소 원자를 갖는 직쇄 형상 혹은 분기 형상의 알킬기, 알콕시기, 알콕시카르보닐기, 알카노일옥시기 또는 알콕시카르보닐옥시기이고, Rc 및 Rd는 할로겐 원자, 시아노기, 수산기로 치환되어 있어도 좋음)으로 나타내는 화합물을 사용할 수 있다. 광학 활성 물질로서는, 상기 화합물을 1종 단독이라도, 2종 이상을 조합하여 사용할 수도 있다.

SmA상을 경유하는 강유전성 액정으로서, 구체적으로는 AZ 일렉트로닉 매터리얼즈사제 「FELIXM4851－100」 등을 들 수 있다.

강유전성 액정에는 액정 표시 소자에 요구되는 기능에 따라서 임의의 기능을 구비하는 화합물을 첨가할 수 있다. 이 화합물로서는, 중합성 모노머를 들 수 있다. 강유전성 액정에 중합성 모노머를 첨가하여, 기판 접합 공정 후에, 이 중합성 모노머를 중합시킴으로써, 강유전성 액정의 배열이 소위 「고분자 안정화」되어, 우수한 배향 안정성이 얻어지기 때문이다.

중합성 모노머로서는, 중합 반응에 의해 중합물을 발생하는 화합물이면 특별히 한정되는 것은 아니고, 가열 처리에 의해 중합 반응을 발생하는 열경화성 수지 모노머 및 활성 방사선의 조사에 의해 중합 반응을 발생하는 활성 방사선 경화성 수지 모노머를 들 수 있다. 그 중에서도, 활성 방사선 경화성 수지 모노머를 사용하는 것이 바람직하다. 열경화성 수지 모노머를 사용하는 경우에는, 중합 반응을 발생시키기 위해 가온 처리를 하는 것이 필요하므로, 이와 같은 가온 처리에 의해 강유전성 액정의 규칙적인 배열이 손상되거나, 상전이가 유기되어 버릴 우려가 있다. 한편, 활성 방사선 경화성 수지 모노머를 사용하는 경우에는, 이와 같은 우려 가 없어, 중합 반응이 발생함으로써 강유전성 액정의 배열이 흐트러지는 경우가 적기 때문이다.

활성 방사선 경화성 수지 모노머로서는, 전자선의 조사에 의해 중합 반응을 발생하는 전자선 경화성 수지 모노머 및 광조사에 의해 중합 반응을 발생하는 광경화성 수지 모노머를 들 수 있다. 그 중에서도 광경화성 수지 모노머를 사용하는 것이 바람직하다. 광경화성 수지 모노머를 사용함으로써, 제조 공정을 간략화할 수 있기 때문이다.

광경화성 수지 모노머로서는, 파장이 150㎚ 내지 500㎚의 범위 내의 광을 조사함으로써, 중합 반응을 발생하는 것이면 특별히 한정되는 것은 아니다. 그 중에서도 파장이 250㎚ 내지 450㎚의 범위 내, 특히 300㎚ 내지 400㎚의 범위 내의 광을 조사함으로써 중합 반응을 발생하는 자외선 경화성 수지 모노머를 사용하는 것이 바람직하다. 조사 장치의 용이성 등의 면에 있어서 이점을 갖기 때문이다.

자외선 경화성 수지 모노머가 갖는 중합성 관능기는 상기 파장 영역의 자외선 조사에 의해, 중합 반응을 발생하는 것이면 특별히 한정되는 것은 아니다. 특히, 아크릴레이트기를 갖는 자외선 경화형 수지 모노머를 사용하는 것이 바람직하다.

또한, 자외선 경화성 수지 모노머는 1분자 중에 하나의 중합성 관능기를 갖는 단관능성 모노머라도 좋고, 또한 1분자 중에 2개 이상의 중합성 관능기를 갖는 다관능성 모노머라도 좋다. 그 중에서도, 다관능성 모노머를 사용하는 것이 바람직하다. 다관능성 모노머를 사용함으로써, 보다 강한 폴리머 네트워크를 형성할 수 있으므로, 분자간력 및 배향막 계면에 있어서의 폴리머 네트워크를 강화할 수 있다. 이에 의해, 온도 변화에 의한 강유전성 액정의 배열의 흐트러짐을 억제할 수 있다.

다관능성 모노머 중에서도, 분자의 양 말단에 중합성 관능기를 갖는 2관능성 모노머가 바람직하게 사용된다. 분자의 양단부에 중합성 관능기를 가짐으로써, 폴리머끼리의 간격이 넓은 폴리머 네트워크를 형성할 수 있어, 중합성 모노머의 중합물을 포함함으로써 강유전성 액정의 구동 전압의 저하를 방지할 수 있기 때문이다.

또한, 자외선 경화성 수지 모노머 중에서도 액정성을 발현하는 자외선 경화성 액정 모노머를 사용하는 것이 바람직하다. 이와 같은 자외선 경화성 액정 모노머가 바람직한 이유는 다음과 같다. 즉, 자외선 경화성 액정 모노머는 액정성을 나타내므로, 배향막의 배향 규제력에 의해 규칙적으로 배열할 수 있다. 이로 인해, 자외선 경화성 액정 모노머를, 규칙적으로 배열한 후에 중합 반응을 발생시킴으로써, 규칙적인 배열 상태를 유지한 채 고정화할 수 있다. 이와 같은 규칙적인 배열 상태를 갖는 중합물이 존재함으로써, 강유전성 액정의 배향 안정성을 향상시킬 수 있어, 우수한 내열성 및 내충격성을 얻을 수 있다.

자외선 경화성 액정 모노머가 나타내는 액정상으로서는, 특별히 한정되는 것은 아니고, 예를 들어 N상, SmA상, SmC상을 들 수 있다.

본 발명에 사용되는 자외선 경화성 액정 모노머로서는, 예를 들어 하기 식(20), (21), (25)에 나타내는 화합물을 들 수 있다.

상기 식(20), (21)에 있어서, A, B, D, E 및 F는 벤젠, 시클로헥산 또는 피리미딘을 나타내고, 이들은 할로겐 등의 치환기를 갖고 있어도 좋다. 또한, A 및 B, 혹은 D 및 E는 아세틸렌기, 메틸렌기, 에스테르기 등의 결합기를 통해 결합되어 있어도 좋다. M¹ 및 M²는 수소 원자, 탄소수 3 내지 9의 알킬기, 탄소수 3 내지 9의 알콕시카르보닐기 또는 시아노기 중 어느 것이라도 좋다. 또한, 분자쇄 말단의 아크릴로일옥시기와 A 또는 D라 함은, 탄소수 3 내지 6의 알킬렌기 등의 결합기를 통해 결합되어 있어도 좋다.

또한, 상기 식(25)에 있어서, Y는 수소, 탄소수 1 내지 20의 알킬, 탄소수 1 내지 20의 알케닐, 탄소수 1 내지 20의 알킬옥시, 탄소수 1 내지 20의 알킬옥시카르보닐, 포르밀, 탄소수 1 내지 20의 알킬카르보닐, 탄소수 1 내지 20의 알킬카르보닐옥시, 할로겐, 시아노 또는 니트로를 나타낸다.

상기의 것 중에서도, 적절하게 사용되는 것으로서, 하기 식의 화합물을 예시할 수 있다.

또한, 상기 중합성 모노머는 단독으로 사용해도 좋고, 2종 이상을 조합하여 사용해도 좋다. 2종 이상의 상이한 중합성 모노머를 사용하는 경우에는, 예를 들어 상기 식으로 나타내는 자외선 경화성 액정 모노머와 다른 자외선 경화성 수지 모노머를 사용할 수 있다.

중합성 모노머로서 자외선 경화성 액정 모노머를 사용한 경우, 중합성 모노머를 중합시킴으로써 얻어지는 중합물로서는, 주쇄에 액정성을 나타내는 원자단을 가짐으로써 주쇄가 액정성을 나타내는 주쇄 액정형 중합물이라도 좋고, 측쇄에 액정성을 나타내는 원자단을 가짐으로써 측쇄가 액정성을 나타내는 측쇄 액정형 중합물이라도 좋다. 그 중에서도, 중합성 모노머의 중합물이 측쇄 액정형 중합물인 것이 바람직하다. 액정성을 나타내는 원자단이 측쇄에 존재함으로써, 이 원자단의 자유도가 높아지므로, 액정성을 나타내는 원자단이 배향되기 쉬워지기 때문이다. 또한, 그 결과로서 강유전성 액정의 배향 안정성을 향상시킬 수 있기 때문이다.

중합성 모노머의 첨가량으로서는, 강유전성 액정의 배향 안정성을 원하는 정도로 할 수 있는 범위 내이면 특별히 한정되는 것은 아니지만, 강유전성 액정 및 중합성 모노머의 전체 질량에 대해, 0.5질량％ 내지 30질량％의 범위 내가 바람직하고, 보다 바람직하게는 1질량％ 내지 20질량％의 범위 내, 더욱 바람직하게는 1질량％ 내지 10질량％의 범위 내이다. 중합성 모노머의 첨가량이 상기 범위보다도 많으면, 강유전성 액정의 구동 전압이 증가하거나, 응답 속도가 저하되는 경우가 있기 때문이다. 또한, 중합성 모노머의 첨가량이 상기 범위보다도 적으면, 강유전성 액정의 배향 안정성이 불충분해져, 내열성이나 내충격성이 저하될 가능성이 있기 때문이다.

(2) 강유전성 액정의 도포 방법

본 발명에 있어서는, 액정측 기판의 제1 배향막 상에 상기 제1 배향막 형성 공정에서의 배향 처리 방향에 대해 대략 수직 또는 대략 평행하게 강유전성 액정을 직선 형상으로 도포한다.

또한, 「제1 배향막 형성 공정에서의 배향 처리 방향에 대해 대략 수직으로 강유전성 액정을 직선 형상으로 도포한다」는 것은, 제1 배향막 형성 공정에서의 배향 처리 방향과 강유전성 액정의 도포 방향(직선 형상의 도포 패턴의 직선 방향)이 이루는 각도가 90°±5°의 범위인 것을 말하고, 이 각도는 90°±2°의 범위인 것이 바람직하다. 또한, 「제1 배향막 형성 공정에서의 배향 처리 방향에 대해 대 략 평행하게 강유전성 액정을 직선 형상으로 도포한다」는 것은, 제1 배향막 형성 공정에서의 배향 처리 방향과 강유전성 액정의 도포 방향(직선 형상의 도포 패턴의 직선 방향)이 이루는 각도가 0°±5°의 범위인 것을 말하고, 이 각도는 0°±2°의 범위인 것이 바람직하다.

그 중에서도, 본 발명에 있어서는, 액정측 기판의 제1 배향막 상에, 제1 배향막 형성 공정에서의 배향 처리 방향에 대해 대략 수직으로 강유전성 액정을 직선 형상으로 도포하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에 있어서, 상기 액정측 기판 조제 공정에서 직선 형상 격벽 형성 공정을 행하는 경우에는, 도 8의 (a), (b)에 예시한 바와 같이 액정 도포 공정에서 인접하는 직선 형상 격벽(8a) 사이에, 직선 형상 격벽(8a)의 길이 방향(m)에 대해 대략 평행하게 강유전성 액정(5)을 복수개의 직선 형상으로 도포한다. 이와 같이 강유전성 액정을 도포함으로써, 제1 배향막 형성 공정에서의 배향 처리 방향에 대해 대략 수직 또는 대략 평행하게 강유전성 액정을 도포할 수 있어, 배향 결함의 발생을 효과적으로 억제할 수 있기 때문이다.

예를 들어 도 8의 (a)에 도시한 바와 같이, 직선 형상 격벽(8a)의 길이 방향(m)과 제1 배향막 형성 공정에서의 배향 처리 방향(d)이 이루는 각도가 대략 평행하고, 직선 형상 격벽(8a)의 길이 방향(m)과 강유전성 액정의 도포 방향(n)이 이루는 각도가 대략 평행한 경우에는, 강유전성 액정(5)을 제1 배향막 형성 공정에서의 배향 처리 방향(d)에 대해 대략 수직으로 직선 형상으로 도포할 수 있다.

또한, 예를 들어 도 8의 (b)에 도시한 바와 같이, 직선 형상 격벽(8a)의 길 이 방향(m)과 제1 배향막 형성 공정에서의 배향 처리 방향(d)이 이루는 각도가 대략 평행하고, 직선 형상 격벽(8a)의 길이 방향(m)과 강유전성 액정의 도포 방향(n)이 이루는 각도가 대략 평행한 경우에는, 강유전성 액정(5)을 제1 배향막 형성 공정에서의 배향 처리 방향(d)에 대해 대략 평행하게 직선 형상으로 도포할 수 있다.

또한, 인접하는 직선 형상 격벽 사이에 강유전성 액정을 일정한 간격으로 복수개의 직선 형상으로 도포함으로써, 상술한 바와 같이 강유전성 액정이 유동되는 방향이 한정되므로, 강유전성 액정을 점 형상으로 도포하는 경우 등과 비교하여, 강유전성 액정이 유동되는 거리를 짧게 하고, 또한 강유전성 액정의 확산 면적을 작게 할 수 있다. 이에 의해, 유동된 강유전성 액정끼리가 접촉한 계면에서 배향 흐트러짐이 발생하는 것을 억제할 수 있다.

또한, 직선 형상 격벽의 길이 방향에 대해 대략 평행하게 강유전성 액정을 직선 형상으로 도포하는 것은, 제1 배향막 형성 공정에서의 배향 처리 방향과 강유전성 액정의 도포 방향(직선 형상의 도포 패턴의 직선 방향)이 이루는 각도가 0°±5°의 범위인 것을 말하고, 이 각도는 0°±2°의 범위인 것이 바람직하다.

액정측 기판의 제1 배향막 상에 강유전성 액정을 도포할 때에는, 강유전성 액정을 가온해도 좋고, 가온하지 않아도 좋다. 이 강유전성 액정의 온도는 후술하는 강유전성 액정의 도포 방법에 의해 적절하게 선택된다.

예를 들어, 강유전성 액정의 도포 방법으로서 토출법을 사용하는 경우에는, 강유전성 액정을 이 강유전성 액정이 등방상 또는 네마틱상을 나타내는 온도까지 가온하는 것이 바람직하고, 특히 강유전성 액정이 등방상을 나타내는 온도까지 가 온하는 것이 바람직하다. 강유전성 액정을 가온하지 않으면, 강유전성 액정의 점도가 지나치게 높아서 토출 노즐이 막혀 버려, 강유전성 액정을 안정적으로 토출하는 것이 매우 곤란해지기 때문이다.

상기의 경우, 강유전성 액정의 온도로서는, 강유전성 액정이 등방상 또는 네마틱상을 나타내는 온도로 설정한다. 구체적인 온도로서는, 강유전성 액정의 종류에 따라서 상이하고, 적절하게 선택된다. 또한, 강유전성 액정의 온도의 상한은 강유전성 액정이 열화될 우려가 없는 온도로 한다. 통상, 강유전성 액정의 온도는 네마틱상-등방상 전이 온도 부근으로 설정되거나, 혹은 네마틱상-등방상 전이 온도보다도 0℃ 내지 10℃ 높게 설정된다.

또한, 강유전성 액정의 도포 방법으로서 토출법을 사용하는 경우, 강유전성 액정의 점도가 30m㎩ㆍs 이하, 그 중에서도 10m㎩ㆍs 내지 20m㎩ㆍs의 범위 내가 되도록 강유전성 액정을 가온하는 것이 바람직하다. 강유전성 액정의 점도가 지나치게 높으면, 토출 노즐이 막혀 버려, 강유전성 액정을 안정적으로 토출하는 것이 매우 곤란해지기 때문이다.

한편, 강유전성 액정의 도포 방법으로서 코팅법이나 인쇄법을 사용하는 경우에는, 강유전성 액정을 가온하지 않는 것이 바람직하다. 코팅법이나 인쇄법을 사용하는 경우에는, 도공성을 향상시키기 위해 강유전성 액정을 용제로 희석한 강유전성 액정 용액을 사용하는 것이 바람직하다. 그로 인해, 강유전성 액정 용액을 가온하면, 강유전성 액정 용액 중의 용제가 휘발되어 버려, 강유전성 액정을 도포하는 것이 매우 곤란해지기 때문이다.

또한, 액정측 기판의 제1 배향막 상에 강유전성 액정을 도포할 때, 액정측 기판을 가열해도 좋고, 가열하지 않아도 좋다. 이 액정측 기판의 온도는 강유전성 액정의 도포 방법에 의해 적절하게 선택된다.

예를 들어, 강유전성 액정의 도포 방법으로서 토출법을 사용하는 경우에는, 액정측 기판을 가열해도 좋고, 가열하지 않아도 좋다.

액정측 기판을 가열하는 경우에는, 이 액정측 기판의 온도로서는, 강유전성 액정이 등방상 또는 네마틱상을 나타내는 온도로 설정하는 것이 바람직하고, 특히 강유전성 액정이 등방상을 나타내는 온도로 설정하는 것이 바람직하다. 구체적인 온도로서는, 강유전성 액정의 종류에 따라서 상이하고, 적절하게 선택된다. 또한, 액정측 기판의 온도의 상한은 강유전성 액정이 열화될 우려가 없는 온도가 된다. 통상, 액정측 기판의 온도는 네마틱상-등방상 전이 온도 부근으로 설정되거나, 혹은 네마틱상-등방상 전이 온도보다도 5℃ 내지 10℃ 높게 설정된다.

액정측 기판을 가열한 경우, 액정측 기판에 도포된 강유전성 액정은 도포되는 것과 동시에 유동하기 시작한다.

한편, 강유전성 액정의 도포 방법으로서 코팅법이나 인쇄법을 사용하는 경우에는 액정측 기판을 가열하지 않는 것이 바람직하다. 액정측 기판을 가열하면, 도포된 강유전성 액정 용액 중의 용제가 휘발되어 버려, 강유전성 액정의 배향이 흐트러질 우려가 있기 때문이다.

강유전성 액정 용액에 사용되는 용제로서는, 상기 강유전성 액정 등을 용해 혹은 분산시킬 수 있는 것이면 특별히 한정되는 것은 아니고, 예를 들어 메틸렌클 로라이드, 클로로포름, 톨루엔, 크실렌, 테트라히드로푸란, 아세톤, 메틸에틸케톤, 아세트산에틸 등을 사용할 수 있다. 이들의 용제는 단독으로 사용해도 좋고, 2종 이상을 혼합하여 사용해도 좋다.

또한, 강유전성 액정 용액에 있어서의 강유전성 액정의 농도로서는, 도포 방법, 원하는 막 두께 등에 따라서 적절하게 선택된다.

본 발명에 있어서는, 제1 배향막 형성 공정에서의 배향 처리 방향에 대해 대략 수직 또는 대략 평행하게 강유전성 액정을 직선 형상으로 도포하면 되지만, 그 중에서도 직선 형상으로 도포된 강유전성 액정이 제1 배향막 상을 유동했을 때에, 유동된 강유전성 액정끼리가 접촉한 계면에서 배향 흐트러짐이 발생하지 않는 간격으로, 복수개의 직선 형상으로 강유전성 액정을 도포하는 것이 바람직하다. 제1 배향막 상을 강유전성 액정이 등방상의 상태로 유동되었을 때에, 강유전성 액정의 유동 거리가 지나치게 길거나, 강유전성 액정의 확산 면적이 지나치게 크면, 유동된 강유전성 액정끼리가 접촉한 계면에서 배향이 흐트러질 우려가 있다.

또한, 규칙적으로 복수개의 직선 형상으로 강유전성 액정을 도포하는 것이 바람직하고, 특히 등간격으로 복수개의 직선 형상으로 강유전성 액정을 도포하는 것이 바람직하다. 강유전성 액정의 도포 위치가 무질서하면, 액정측 기판 및 대향 기판 사이에 강유전성 액정이 충전되지 않는 부분이 발생할 우려가 있기 때문이다.

구체적으로는, 3㎜ 이하의 간격으로 복수개의 직선 형상으로 강유전성 액정을 도포하는 것이 바람직하다. 상기의 간격은 강유전성 액정의 종류나 도포 방법 등에 따라서 상이하지만, 0.5㎜ 내지 2㎜의 범위 내인 것이 더욱 바람직하다. 이 와 같은 간격으로 복수개의 직선 형상으로 강유전성 액정을 도포함으로써, 유동된 강유전성 액정끼리가 접촉한 계면에서의 배향 흐트러짐을 효과적으로 억제할 수 있기 때문이다.

강유전성 액정의 도포 방법으로서는, 제1 배향막 형성 공정에서의 배향 처리 방향에 대해 대략 수직 또는 대략 평행하게 강유전성 액정을 직선 형상으로 도포할 수 있고, 또한 봉입 가능한 소정량을 도포할 수 있는 방법이면 특별히 한정되는 것은 아니다. 그 중에서도, 직선 형상으로 도포된 강유전성 액정이 제1 배향막 상을 유동했을 때에, 유동된 강유전성 액정끼리가 접촉한 계면에서 배향 흐트러짐이 발생하지 않는 간격으로, 복수개의 직선 형상으로 강유전성 액정을 도포할 수 있는 방법인 것이 바람직하다.

이와 같은 도포 방법으로서는, 예를 들어 잉크젯법이나 디스펜서법 등의 토출법, 바 코트법이나 슬롯다이 코트법 등의 코팅법, 플렉소 인쇄법, 그라비아 인쇄법, 오프셋 인쇄법, 스크린 인쇄법 등의 인쇄법 등을 들 수 있다. 그 중에서도 토출법이 바람직하고, 특히 잉크젯법이 바람직하다. 잉크젯법을 사용함으로써, 강유전성 액정을 연점 형상으로, 또한 소정의 간격으로 직선 형상으로 도포할 수 있으므로, 유동 거리가 짧아지도록 강유전성 액정을 도포할 수 있고, 도포 후에 유동된 강유전성 액정끼리가 접촉한 계면에서의 배향 흐트러짐을 효과적으로 억제할 수 있기 때문이다. 또한, 스크린 인쇄법도 바람직하다. 스크린 인쇄법을 사용함으로써, 잉크젯법과 마찬가지로, 강유전성 액정을 소정의 간격으로 직선 형상으로 도포할 수 있으므로, 유동 거리가 짧아지도록 강유전성 액정을 도포할 수 있고, 도포 후에 유동된 강유전성 액정끼리가 접촉한 계면에서의 배향 흐트러짐을 효과적으로 억제할 수 있기 때문이다.

잉크젯법을 사용하는 경우, 토출되는 강유전성 액정의 액적량은 1회의 토출당 1pl(피코리터) 내지 1000pl의 범위 내인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 2pl 내지 200pl의 범위 내, 더욱 바람직하게는 10pl 내지 100pl의 범위 내이다. 액적량이 상기 범위보다도 많으면, 강유전성 액정의 유동 거리가 길어져 확산 면적이 커지므로, 배향 흐트러짐이 발생할 우려가 있다. 또한, 액적량이 상기 범위보다도 적으면, 강유전성 액정의 도포에 필요로 하는 시간이 매우 길어지기 때문이다. 또한, 종래에는, 기판 상에 강유전성 액정을 토출하는 경우, 토출되는 강유전성 액정의 액적량은 1회의 토출당 10ng 정도였으므로, 상기 범위는 비교적 적은 액적량인 것을 알 수 있다.

또한, 강유전성 액정을 도포하는 위치로서는, 강유전성 액정이 봉입 가능한 소정량으로 도포되어 있으면 특별히 한정되는 것은 아니다.

4. 기판 접합 공정

본 발명에 있어서의 기판 접합 공정은 상기 강유전성 액정이 도포된 액정측 기판 및 상기 대향 기판을, 상기 제1 배향막 형성 공정에서의 배향 처리 방향 및 상기 제2 배향막 형성 공정에서의 배향 처리 방향이 대략 평행이 되도록 대향시켜 접합하는 공정이다.

액정측 기판 및 대향 기판을 접합하기 전에는 액정측 기판 또는 대향 기판 중 적어도 어느 한쪽의 주연부에 시일제를 도포한다. 도 5에 예시한 바와 같이, 통상, 시일제(6)는 강유전성 액정(5)이 도포된 영역의 외주를 둘러싸도록 프레임 형상으로 도포된다. 또한, 도 8의 (a) 및 (b)에 예시한 바와 같이, 프레임 형상 격벽(8b)이 설치되어 있는 경우에는, 프레임 형상 격벽(8b)의 외주를 둘러싸도록 시일제(6)를 도포한다.

또한, 시일제를 액정측 기판에 도포하는 경우에는, 시일제를 제1 기재 상에 도포해도 좋고, 제1 배향막 상에 도포해도 좋다. 제1 기재 상에 시일제를 도포한 경우에는 액정측 기판 및 대향 기판의 밀착성을 높일 수 있다. 시일제를 제1 기재 상에 도포하는 경우에는, 제1 기재의 주연부에 제1 배향막이 형성되지 않도록 제1 배향막을 패턴 형상으로 형성한다. 한편, 시일제를 대향 기판에 도포하는 경우에 있어서도, 시일제를 제2 기재 상에 도포해도 좋고, 제2 배향막 상에 도포해도 좋다.

시일제는, 기둥 형상 스페이서나 직선 형상 격벽과의 관계에 있어서, 기둥 형상 스페이서나 직선 형상 격벽이 형성된 기판에 도포해도 좋고, 기둥 형상 스페이서나 직선 형상 격벽이 형성되어 있지 않은 기판에 도포해도 좋고, 양쪽의 기판에 도포해도 좋다. 또한, 시일제는 강유전성 액정과의 관계에 있어서, 강유전성 액정이 도포된 액정측 기판에 도포해도 좋고, 강유전성 액정이 도포되어 있지 않은 대향 기판에 도포해도 좋고, 양쪽의 기판에 도포해도 좋다. 어떤 경우에 있어서도, 액정측 기판 및 대향 기판을 중첩했을 때에, 강유전성 액정이 도포된 영역의 외주가 시일제로 둘러싸이도록 시일제를 도포한다.

또한, 시일제를 액정측 기판에 도포하는 경우, 액정측 기판에 강유전성 액정 을 도포하기 전에 시일제를 도포해도 좋고, 액정측 기판에 강유전성 액정을 도포한 후에 시일제를 도포해도 좋다.

시일제로서는, 일반적으로 액정 표시 소자에 사용되는 시일제를 사용할 수 있고, 예를 들어 열경화성 수지 및 자외선 경화성 수지를 들 수 있다.

시일제의 도포 방법으로서는, 소정의 위치에 시일제를 도포할 수 있는 방법이면 특별히 한정되는 것은 아니고, 예를 들어 디스펜서법, 스크린 인쇄법 등을 들 수 있다.

이와 같이 시일제를 도포한 후에는 액정측 기판 및 대향 기판을 중첩한다. 액정측 기판 및 대향 기판을 중첩할 때에는, 제1 배향막 형성 공정에서의 배향 처리 방향 및 제2 배향막 형성 공정에서의 배향 처리 방향이 대략 평행이 되도록 액정측 기판 및 대향 기판을 대향시킨다.

또한, 액정측 기판 및 대향 기판을 중첩할 때에는, 액정측 기판 및 대향 기판을 가열한다. 액정측 기판 및 대향 기판의 온도로서는, 강유전성 액정이 등방상 또는 네마틱상을 나타내는 온도로 설정하는 것이 바람직하고, 그 중에서도 강유전성 액정이 등방상을 나타내는 온도로 설정하는 것이 바람직하다. 구체적인 온도로서는, 강유전성 액정의 종류에 따라서 상이하고, 적절하게 선택된다. 또한, 액정측 기판 및 대향 기판의 온도의 상한은 강유전성 액정이 열화될 우려가 없는 온도가 된다. 통상, 액정측 기판 및 대향 기판의 온도는 네마틱상-등방상 전이 온도 부근으로 설정되거나, 혹은 네마틱상-등방상 전이 온도보다도 5℃ 내지 10℃ 높게 설정된다.

또한, 강유전성 액정의 점도가 30m㎩ㆍs 이하, 그 중에서도 10m㎩ㆍs 내지 20m㎩ㆍs의 범위 내가 되도록 액정측 기판 및 대향 기판을 가열하는 것이 바람직하다. 강유전성 액정의 점도가 지나치게 높으면, 제1 배향막 상을 강유전성 액정이 유동하기 어려워지기 때문이다.

제1 배향막 상에 강유전성 액정을 용제로 희석한 강유전성 액정 용액을 인쇄법에 의해 도포한 경우에는, 상기한 액정측 기판의 가열 시에 용제를 제거할 수 있다.

또한, 액정측 기판 및 대향 기판을 중첩할 때에는, 챔버 내를 배기하여 액정측 기판 및 대향 기판 사이를 충분히 감압하는 것이 바람직하다. 이에 의해, 액정 셀 내에 공극이 남는 것을 방지할 수 있다.

이와 같이 액정측 기판 및 대향 기판을 대향시킨 후에는, 감압 하에서 액정측 기판 및 대향 기판을 중첩하여 셀 갭이 균일해지도록 일정한 압력을 가한다. 그리고, 챔버 내를 상압으로 복귀시킴으로써, 액정측 기판 및 대향 기판 사이에 압력을 더 가한다. 이에 의해, 셀 갭을 보다 균일하게 할 수 있다. 이와 같이 하여 액정측 기판 및 대향 기판이 시일제를 통해 압착된다.

액정측 기판 및 대향 기판을 중첩한 후에는 시일제를 경화시켜 액정측 기판 및 대향 기판을 접합한다.

시일제의 경화 방법으로서는, 사용하는 시일제의 종류에 따라서 상이한 것으로, 예를 들어 자외선을 조사하는 방법, 가열하는 방법 등을 들 수 있다. 이때, 통상은, 액정측 기판 및 대향 기판을 중첩했을 때의 압력을 유지한 상태로 시일제 를 경화시킨다.

액정측 기판 및 대향 기판을 접합한 후에는, 액정측 기판 및 대향 기판 사이에 봉입된 강유전성 액정을 배향시킨다. 구체적으로는, 강유전성 액정을 카이럴스멕틱 C(SmC^*)상의 상태로 한다. 상술한 바와 같이, 액정측 기판 및 대향 기판은 소정의 온도로 가열되고, 그것에 의해 강유전성 액정이 가온되어, 예를 들어 네마틱상 또는 등방상의 상태로 되어 있으므로, 이 강유전성 액정을 냉각함으로써 SmC^*상의 상태로 할 수 있다.

가온된 강유전성 액정을 냉각할 때에는, 통상, 실온이 될 때까지 강유전성 액정을 서냉한다.

또한, 강유전성 액정에 중합성 모노머가 첨가되어 있는 경우에는, 강유전성 액정을 배향시킨 후, 중합성 모노머를 중합시킨다. 중합성 모노머의 중합 방법으로서는, 중합성 모노머의 종류에 따라서 적절하게 선택되어, 예를 들어 중합성 모노머로서 자외선 경화성 수지 모노머를 사용한 경우에는, 자외선 조사에 의해 중합성 모노머를 중합시킬 수 있다.

또한, 중합성 모노머를 중합시킬 때에는, 강유전성 액정으로 구성되는 액정층에 전압을 인가해도 좋고, 전압을 인가하지 않아도 좋지만, 그 중에서도 액정층에 전압을 인가하지 않는 상태로 중합성 모노머를 중합시키는 것이 바람직하다.

강유전성 액정으로 구성되는 액정층의 두께로서는, 1.2㎛ 내지 3.0㎛의 범위 내인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 1.3㎛ 내지 2.5㎛, 더욱 바람직하게는 1.4㎛ 내지 2.0㎛의 범위 내이다. 액정층의 두께가 지나치게 얇으면 콘트라스트가 저하될 우려가 있고, 반대로 액정층의 두께가 지나치게 두꺼우면 강유전성 액정이 배향되기 어려워질 가능성이 있기 때문이다. 상기 액정층의 두께는 기둥 형상 스페이서, 직선 형상 격벽, 프레임 형상 격벽 등에 의해 조정할 수 있다.

5. 액정 표시 소자의 구동 방법

본 발명에 의해 얻어지는 액정 표시 소자의 구동 방법으로서는, 강유전성 액정의 고속 응답성을 이용할 수 있으므로, 1화소를 시간 분할하여, 양호한 동영상 표시 특성을 얻기 위해 고속 응답성을 특히 필요로 하는 필드 시퀀셜 컬러 방식이 적합하다.

또한, 액정 표시 소자의 구동 방법은 필드 시퀀셜 방식으로 한정되는 것이 아니라, 착색층을 사용하여 컬러 표시를 행하는 컬러 필터 방식이라도 좋다.

또한, 액정 표시 소자의 구동 방법으로서는, 박막 트랜지스터(TFT)를 사용한 액티브 매트릭스 방식이 바람직하다. TFT를 사용한 액티브 매트릭스 방식을 채용함으로써, 원하는 화소를 확실하게 점등, 소등할 수 있으므로 고품질의 디스플레이가 가능해지기 때문이다.

도 11에 TFT를 사용한 액티브 매트릭스 방식의 액정 표시 소자의 일례를 도시한다. 도 11에 예시하는 액정 표시 소자는 제1 기재(2) 상에 TFT 소자(21)가 배치된 TFT 기판(액정측 기판)(1)과, 제2 기재(12) 상에 공통 전극(제2 전극층)(13) 및 제2 배향막(14)이 형성된 공통 전극 기판(대향 기판)(11)을 갖는 것이다. TFT 기판(액정측 기판)(1)에는 게이트 전극(22x), 소스 전극(22y) 및 화소 전극(제1 전 극층)(3)이 형성되어 있다. 게이트 전극(22x) 및 소스 전극(22y)은 각각 종횡으로 배열되어 있고, 게이트 전극(22x) 및 소스 전극(22y)에 신호를 가함으로써 TFT 소자(21)를 작동시켜 강유전성 액정을 구동시킬 수 있다. 게이트 전극(22x) 및 소스 전극(22y)이 교차한 부분은, 도시하지 않지만 절연층으로 절연되어 있고, 게이트 전극(22x)의 신호와 소스 전극(22y)의 신호는 독립적으로 동작할 수 있다. 게이트 전극(22x) 및 소스 전극(22y)에 의해 둘러싸인 부분은 액정 표시 소자를 구동하는 최소 단위인 화소이고, 각 화소에는 적어도 1개 이상의 TFT 소자(21) 및 화소 전극(제1 전극층)(3)이 형성되어 있다. 그리고, 게이트 전극 및 소스 전극에 순차적으로 신호 전압을 가함으로써, 각 화소의 TFT 소자를 동작시킬 수 있다. 또한, 도 11에 있어서, 액정층 및 제1 배향막은 생략되어 있다.

상기한 예에 있어서는, 액정측 기판이 TFT 기판이고, 대향 기판이 공통 전극 기판이지만, 이것으로 한정되는 것이 아니라, 액정측 기판이 공통 전극 기판이고, 대향 기판이 TFT 기판이라도 좋다.

또한, 액정 표시 소자의 구동 방법은 세그먼트 방식이라도 좋다.

또한, 본 발명은 상기 실시 형태로 한정되는 것은 아니다. 상기 실시 형태는 예시이고, 본 발명의 특허 청구 범위에 기재된 기술적 사상과 실질적으로 동일한 구성을 갖고, 동일한 작용 효과를 발휘하는 것은 어떤 것이라도 본 발명의 기술적 범위에 포함된다.

이하에 실시예 및 비교예를 나타내고, 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.

[제1 실시예]

우선, ITO 전극이 형성된 유리 기판을 잘 세정하고, 이 유리 기판 상에 투명 레지스트(상품명 : NN780, JSR사제)를 스핀 코트하고, 감압 건조하고, 90℃에서 3분간 프리 베이크를 행하였다. 계속해서, 100mJ/㎠의 자외선으로 마스크 노광하여 무기 알칼리 용액으로 현상을 행하고, 230℃에서 30분간 포스트 베이크를 행하였다. 이에 의해, 높이 1.5㎛의 기둥 형상 스페이서를 형성하였다.

계속해서, 상기 기둥 형상 스페이서를 형성한 기판 상에, 광이량화형 재료(상품명 : ROP-103, 롤릭 테크놀로지사제)의 2질량％ 시클로펜타논 용액을 회전수 1500rpm으로 15초간 스핀 코트하고, 130℃에서 10분간 건조시킨 후, 직선 편광 자외선을 25℃에서 약 100mJ/㎠ 조사하여 배향 처리를 행하였다. 또한, 광이량화형 재료를 사용한 광배향막 상에 중합성 액정 재료(상품명 : ROF-5101, 롤릭 테크놀로지사제)의 2질량％ 시클로펜타논 용액을 스핀 코트하고, 55℃에서 3분간 건조시킨 후, 무편광 자외선을 55℃에서 1000mJ/㎠ 노광하였다. 이에 의해, 액정측 기판을 얻었다.

다음에, ITO 전극이 형성된 유리 기판을 잘 세정하고, 이 유리 기판 상에 광이량화형 재료(상품명 : ROP-102, 롤릭 테크놀로지사제)의 2질량％ 시클로펜타논 용액을, 회전수 1500rpm으로 15초간 스핀 코트하고, 130℃에서 15분간 건조시킨 후, 직선 편광 자외선을 25℃에서 약 100mJ/㎠ 조사하여 배향 처리를 행하였다. 이에 의해, 대향 기판을 얻었다.

계속해서, 액정측 기판을 실온(23℃)으로 설정한 1축 스테이지 상에 설치하여, 이것을 약 60㎜/초의 속도로 움직이면서, 잉크젯 장치(다이마틱사제 SE－128) 를 사용하여, 약 3600㎐의 주파수로 1초간, 강유전성 액정(AZ 일렉트로닉 매터리얼즈사제, 상품명 : R2301)을 등방상의 상태로 토출하고, 1㎜ 간격으로 복수개의 직선 형상으로 강유전성 액정을 도포하였다. 이때, 강유전성 액정의 도포 방향(직선 형상의 도포 패턴의 직선 방향)이, 상기 배향 처리 방향에 대해, 0°, 5°, 10°, 30°, 45°, 60°, 80°, 85°, 90°가 되도록 설정하였다.

계속해서, 이 액정측 기판의 주연부에 자외선 가열 경화형 시일제(쿄리츠 화학 산업 가부시키가이샤제, 상품명 : WORLD ROCK 718)를, 시일 디스펜서를 사용하여 도포하였다.

다음에, 진공 챔버 내에 배치한 핫플레이트를 110℃로 가열하여, 이 핫플레이트 상에 강유전성 액정이 도포된 액정측 기판을 두었다. 계속해서, 대향 기판을 110℃로 가열한 흡착 플레이트로 흡착하여, 액정측 기판 및 대향 기판을 각각의 배향막의 배향 처리 방향이 평행이 되도록 대향시켰다. 계속해서, 양 기판 사이가 충분히 감압되도록 진공 챔버의 배기를 행한 상태로, 양 기판을 밀착시켜 일정한 압력을 가한 후, 진공 챔버 내를 상압으로 복귀시켰다. 계속해서, 자외선을 1J/㎠ 조사하여 자외선 경화형 시일제를 경화시켜 양 기판을 접착시켰다. 다음에, 액정 셀을 실온까지 서냉함으로써 강유전성 액정을 배향시켰다. 이에 의해, 9종의 액정 표시 소자를 제작하였다.

이들 액정 표시 소자를 크로스 니콜에 배치한 편광판에 배치하여 관찰한바, 제1 배향막 형성 공정에서의 배향 처리 방향에 대한 강유전성 액정의 도포 방향이 0°, 5°, 85°, 90°인 액정 표시 소자에서는, 균일한 모노 도메인 배향의 단안정 성의 강유전성 액정인 것이 확인되었다.

여기서, 층법선 방향이 동일한 영역의 면적의 전체 면적에 차지하는 비율이 80％ 이상인 경우를 「균일한 모노 도메인 배향의 단안정성의 강유전성 액정」으로 한다.

상기한 제1 배향막 형성 공정에서의 배향 처리 방향에 대한 강유전성 액정의 도포 방향이 0°, 5°, 85°, 90°인 액정 표시 소자에서는, 층법선 방향이 동일한 영역의 점유 면적이 각각 95％, 90％, 91％, 97％였다.

한편, 제1 배향막 형성 공정에서의 배향 처리 방향에 대한 강유전성 액정의 도포 방향이 10°, 80°인 액정 표시 소자에서는 일부에 더블 도메인 배향이 보여졌다. 이 액정 표시 소자에서는 층법선 방향이 동일한 영역의 점유 면적이 각각 68％, 67％였다.

또한, 제1 배향막 형성 공정에서의 배향 처리 방향에 대한 강유전성 액정의 도포 방향이 30°, 45°, 60°인 액정 표시 소자에서는 더블 도메인 배향이 확인되었다. 이들 액정 표시 소자에서는 층법선 방향이 동일한 영역의 점유 면적이 모두 55％ 이하였다.

[제1 비교예]

우선, ITO 전극이 형성된 2매의 유리 기판을 잘 세정하고, 이들의 유리 기판 상에 각각 광이량화형 재료(상품명 : ROP-103, 롤릭 테크놀로지사제)의 2질량％ 시클로펜타논 용액을, 회전수 1500rpm으로 15초간 스핀 코트하고, 130℃에서 15분간 건조시킨 후, 직선 편광 자외선을 25℃에서 약 100mJ/㎠ 조사하여 배향 처리를 행 하였다.

계속해서, 전자기 제어식 디스펜서를 사용하여 한 방울의 무게가 약 0.15㎎이 되도록 조정하여, 한쪽의 기판 상에 10㎜ 간격으로 점 형상으로 강유전성 액정(AZ 일렉트로닉 매터리얼즈사제, 상품명 : R2301)을 토출하였다.

계속해서, 이 액정측 기판의 주연부에 자외선 가열 경화형 시일제(쿄리츠 화학 산업 가부시키가이샤제, 상품명 : WORLD ROCK 718)를, 시일 디스펜서를 사용하여 도포하였다.

다음에, 진공 챔버 내에 배치한 핫플레이트를 110℃로 가열하여, 이 핫플레이트 상에 강유전성 액정이 도포된 액정측 기판을 두었다. 계속해서, 다른 쪽의 기판을 110℃로 가열한 흡착 플레이트로 흡착하고, 양 기판을 각각의 배향막의 배향 처리 방향이 평행이 되도록 대향시켰다. 계속해서, 양 기판 사이가 충분히 감압되도록 진공 챔버의 배기를 행한 상태로, 양 기판을 밀착시켜 일정한 압력을 가한 후, 진공 챔버 내를 상압으로 복귀시켰다. 계속해서, 자외선을 1J/㎠ 조사하여 자외선 경화형 시일제를 경화시켜, 양 기판을 접착시켰다. 다음에, 액정 셀을 실온까지 서냉함으로써 강유전성 액정을 배향시켰다.

이렇게 하여 얻어진 액정 표시 소자를 크로스 니콜에 배치한 편광판 사이에 배치하여 관찰한바, 토출 후에 유동된 강유전성 액정끼리가 접촉한 계면에서 라인이 관찰되었다.

[제2 실시예]

ITO 전극이 형성된 유리 기판을 잘 세정하고, 이 유리 기판 상에 투명 레지 스트(상품명 : NN780, JSR사제)를 스핀 코트하고, 감압 건조하고, 90℃에서 3분간 프리 베이크를 행하였다. 계속해서, 100mJ/㎠의 자외선으로 마스크 노광하고, 무기 알칼리 용액으로 현상을 행하고, 230℃에서 30분간 포스트 베이크를 행하였다. 이에 의해, 높이 1.5㎛, 피치 3.0㎜의 직선 형상 격벽을 형성하였다.

다음에, 상기 직선 형상 격벽을 형성한 기판 상에, 광이량화형 재료(상품명 : ROP-103, 롤릭 테크놀로지사제)의 2질량％ 시클로펜타논 용액을, 회전수 1500rpm으로 15초간 스핀 코트하고, 130℃에서 10분간 건조한 후, 직선 편광 자외선을 약 100mJ/㎠ 조사하여 배향 처리를 행하였다. 또한, 광이량화형 재료를 사용한 광배향막 상에 중합성 액정 재료(상품명 : ROF-5101, 롤릭 테크놀로지사제)의 2질량％ 시클로펜타논 용액을 스핀 코트하고, 55℃에서 3분간 건조시킨 후, 무편광 자외선을 55℃에서 1000mJ/㎠ 노광하였다. 이에 의해, 액정측 기판을 얻었다.

다음에, ITO 전극이 형성된 유리 기판을 잘 세정하고, 이 유리 기판 상에 광이량화형 재료(상품명 : ROP-102, 롤릭 테크놀로지사제)의 2질량％ 시클로펜타논 용액을, 회전수 1500rpm으로 15초간 스핀 코트하고, 130℃에서 15분간 건조시킨 후, 직선 편광 자외선을 25℃에서 100mJ/㎠ 조사하여 배향 처리를 행하였다. 이때, 배향 처리 방향이, 상기 직선 형상 격벽의 길이 방향에 대해, 0°, 5°, 10°, 30°, 45°, 60°, 80°, 85°, 90°가 되도록 설정하였다. 이에 의해, 대향 기판을 얻었다.

계속해서, 액정측 기판을 실온(23℃)으로 설정한 1축 스테이지 상에 설치하여, 이것을 약 60㎜/초의 속도로 움직이면서, 잉크젯 장치(다이마틱사제 SE－128) 를 사용하여, 약 3600㎐의 주파수로 1초간, 강유전성 액정(AZ 일렉트로닉 매터리얼즈사제, 상품명 : R2301)을 등방상의 상태로 토출하고, 1.0㎜ 간격으로 복수개의 직선 형상으로 강유전성 액정을 도포하였다. 이때, 강유전성 액정의 도포 방향(직선 형상의 도포 패턴의 직선 방향)이, 상기 배향 처리 방향에 대해, 0°, 5°, 10°, 30°, 45°, 60°, 80°, 85°, 90°가 되고, 또한 상기 직선 형상 격벽의 길이 방향에 대해 0°가 되도록 설정하였다.

계속해서, 이 액정측 기판의 주연부에 자외선 가열 경화형 시일제(쿄리츠 화학 산업 가부시키가이샤제, 상품명 : WORLD ROCK 718)를, 시일 디스펜서를 사용하여 도포하였다.

다음에, 진공 챔버 내에 배치한 핫플레이트를 110℃로 가열하여, 이 핫플레이트 상에 강유전성 액정이 도포된 액정측 기판을 두었다. 계속해서, 대향 기판을110℃로 가열한 흡착 플레이트로 흡착하여, 액정측 기판 및 대향 기판을 각각의 배향막의 배향 처리 방향이 평행이 되도록 대향시켰다. 계속해서, 양 기판 사이가 충분히 감압되도록 진공 챔버의 배기를 행한 상태로, 양 기판을 밀착시켜 일정한 압력을 가한 후, 진공 챔버 내를 상압으로 복귀시켰다. 계속해서, 자외선을 1J/㎠ 조사하여 자외선 경화형 시일제를 경화시켜 양 기판을 접착시켰다. 다음에, 액정 셀을 실온까지 서냉함으로써 강유전성 액정을 배향시켰다. 이에 의해, 9종의 액정 표시 소자를 제작하였다.

이들의 액정 표시 소자를 크로스 니콜에 배치한 편광판에 배치하여 관찰한바, 제1 배향막 형성 공정에서의 배향 처리 방향에 대한 강유전성 액정의 도포 방 향이 0°, 5°, 85°, 90°인 액정 표시 소자에서는 균일한 모노 도메인 배향의 단안정성의 강유전성 액정인 것이 확인되었다.

여기서, 제1 실시예와 마찬가지로, 층법선 방향이 동일한 영역의 면적의 전체 면적에 차지하는 비율이 80％ 이상인 경우를 「균일한 모노 도메인 배향의 단안정성의 강유전성 액정」으로 한다.

상기한 제1 배향막 형성 공정에서의 배향 처리 방향에 대한 강유전성 액정의 도포 방향이 0°, 5°, 85°, 90°인 액정 표시 소자에서는 층법선 방향이 동일한 영역의 점유 면적이 각각 95％, 87％, 90％, 94％였다.

한편, 제1 배향막 형성 공정에서의 배향 처리 방향에 대한 강유전성 액정의 도포 방향이 10°, 80°인 액정 표시 소자에서는 일부에 더블 도메인 배향이 보여졌다. 이 액정 표시 소자에서는 층법선 방향이 동일한 영역의 점유 면적이 각각 67％, 68％였다.

또한, 제1 배향막 형성 공정에서의 배향 처리 방향에 대한 강유전성 액정의 도포 방향이 30°, 45°, 60°인 액정 표시 소자에서는 더블 도메인 배향이 확인되었다. 이들의 액정 표시 소자에서는 층법선 방향이 동일한 영역의 점유 면적이 모두 55％ 이하였다.

[제3 실시예]

제2 실시예에 있어서, 0.5㎜ 간격으로 복수개의 직선 형상으로 강유전성 액정을 도포한 것 이외는, 제2 실시예와 마찬가지로 하여 9종의 액정 표시 소자를 제작하였다.

이들의 액정 표시 소자를 크로스 니콜에 배치한 편광판에 배치하여 관찰한바, 제1 배향막 형성 공정에서의 배향 처리 방향에 대한 강유전성 액정의 도포 방향이 0°, 5°, 85°, 90°인 액정 표시 소자에서는 균일한 모노 도메인 배향의 단안정성의 강유전성 액정인 것이 확인되었다.

여기서, 제1 실시예와 마찬가지로, 층법선 방향이 동일한 영역의 면적의 전체 면적에 차지하는 비율이 80％ 이상인 경우를 「균일한 모노 도메인 배향의 단안정성의 강유전성 액정」으로 한다.

상기한 제1 배향막 형성 공정에서의 배향 처리 방향에 대한 강유전성 액정의 도포 방향이 0°, 5°, 85°, 90°인 액정 표시 소자에서는 층법선 방향이 동일한 영역의 점유 면적이 각각 95％, 85％, 87％, 93％였다.

한편, 제1 배향막 형성 공정에서의 배향 처리 방향에 대한 강유전성 액정의 도포 방향이 10°, 80°인 액정 표시 소자에서는 일부에 더블 도메인 배향이 보여졌다. 이 액정 표시 소자에서는 층법선 방향이 동일한 영역의 점유 면적이 각각 67％, 65％였다.

또한, 제1 배향막 형성 공정에서의 배향 처리 방향에 대한 강유전성 액정의 도포 방향이 30°, 45°, 60°인 액정 표시 소자에서는 더블 도메인 배향이 확인되었다. 이들의 액정 표시 소자에서는 층법선 방향이 동일한 영역의 점유 면적이 모두 55％ 이하였다.

[제4 실시예]

제2 실시예와 마찬가지로 하여 ITO 전극이 형성된 유리 기판 상에 직선 형상 격벽을 형성하였다.

다음에, 상기 직선 형상 격벽을 형성한 기판 상에 폴리이미드막(상품명 : SE610, 닛산 화학 공업사제)의 용액을, 회전수 1000rpm으로 15초간 스핀 코트하고, 100℃에서 15분간 건조한 후, 200℃에서 1시간 소성하여 러빙 처리를 행하였다. 또한, 이 러빙 처리를 실시한 배향막 상에 중합성 액정 재료(상품명 : ROF-5101, 롤릭 테크놀로지사제)의 2질량％ 시클로펜타논 용액을 스핀 코트하고, 55℃에서 3분간 건조시킨 후, 무편광 자외선을 55℃에서 1000mJ/㎠ 노광하였다. 이에 의해, 액정측 기판을 얻었다.

다음에, ITO 전극이 형성된 유리 기판을 잘 세정하고, 이 유리 기판 상에 폴리이미드막(상품명 : SE610, 닛산 화학 공업사제)의 용액을, 회전수 1000rpm으로 15초간 스핀 코트하고, 100℃에서 15분간 건조한 후, 200℃에서 1시간 소성하여 러빙 처리를 행하였다. 이때, 배향 처리 방향이 상기 직선 형상 격벽의 길이 방향에 대해, 0°, 5°, 10°, 30°, 45°, 60°, 80°, 85°, 90°가 되도록 설정하였다. 이에 의해, 대향 기판을 얻었다.

계속해서, 제2 실시예와 마찬가지로 하여 9종의 액정 표시 소자를 제작하였다.

이들의 액정 표시 소자를 크로스 니콜에 배치한 편광판에 배치하여 관찰한바, 제1 배향막 형성 공정에서의 배향 처리 방향에 대한 강유전성 액정의 도포 방향이 0°, 5°, 85°, 90°인 액정 표시 소자에서는 균일한 모노 도메인 배향의 단안정성의 강유전성 액정인 것이 확인되었다.

여기서, 제1 실시예와 마찬가지로 층법선 방향이 동일한 영역의 면적의 전체 면적에 차지하는 비율이 80％ 이상인 경우를 「균일한 모노 도메인 배향의 단안정성의 강유전성 액정」으로 한다.

상기한 제1 배향막 형성 공정에서의 배향 처리 방향에 대한 강유전성 액정의 도포 방향이 0°, 5°, 85°, 90°인 액정 표시 소자에서는 층법선 방향이 동일한 영역의 점유 면적이 각각 90％, 85％, 88％, 92％였다.

한편, 제1 배향막 형성 공정에서의 배향 처리 방향에 대한 강유전성 액정의 도포 방향이 10°, 80°인 액정 표시 소자에서는 일부에 더블 도메인 배향이 보여졌다. 이 액정 표시 소자에서는 층법선 방향이 동일한 영역의 점유 면적이 각각 65％, 67％였다.

또한, 제1 배향막 형성 공정에서의 배향 처리 방향에 대한 강유전성 액정의 도포 방향이 30°, 45°, 60°인 액정 표시 소자에서는 더블 도메인 배향이 확인되었다. 이들의 액정 표시 소자에서는 층법선 방향이 동일한 영역의 점유 면적이 모두 55％ 이하였다.

Claims (9)

1. 제1 전극층이 형성된 제1 기재 상에 제1 배향막 형성용층을 형성하고, 상기 제1 배향막 형성용층에 배향 처리를 실시하여 제1 배향막을 형성하는 제1 배향막 형성 공정을 갖고, 상기 제1 기재 상에 상기 제1 전극층 및 상기 제1 배향막이 이 순서로 적층된 액정측 기판을 조제하는 액정측 기판 조제 공정과,

   제2 전극층이 형성된 제2 기재 상에 제2 배향막 형성용층을 형성하고, 상기 제2 배향막 형성용층에 배향 처리를 실시하여 제2 배향막을 형성하는 제2 배향막 형성 공정을 갖고, 상기 제2 기재 상에 상기 제2 전극층 및 상기 제2 배향막이 이 순서로 적층된 대향 기판을 조제하는 대향 기판 조제 공정과,

   상기 액정측 기판의 제1 배향막 상에 상기 제1 배향막 형성 공정에서의 배향 처리 방향에 대해 대략 수직 또는 대략 평행하게 강유전성 액정을 직선 형상으로 도포하는 액정 도포 공정과,

   상기 강유전성 액정이 도포된 액정측 기판 및 상기 대향 기판을, 상기 제1 배향막 형성 공정에서의 배향 처리 방향 및 상기 제2 배향막 형성 공정에서의 배향 처리 방향이 대략 평행이 되도록 대향시켜 접합하는 기판 접합 공정을 갖는 것을 특징으로 하는, 액정 표시 소자의 제조 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 액정 도포 공정에서 상기 제1 배향막 상에 상기 강유전성 액정을 도포하기 전에, 상기 강유전성 액정을 네마틱상 또는 등방상을 나타내 는 온도로 가온하고,

   상기 강유전성 액정의 도포 방법이 토출법인 것을 특징으로 하는, 액정 표시 소자의 제조 방법.
3. 제2항에 있어서, 상기 토출법이 잉크젯법인 것을 특징으로 하는, 액정 표시 소자의 제조 방법.
4. 제1항에 있어서, 상기 강유전성 액정의 도포 방법이 스크린 인쇄법인 것을 특징으로 하는, 액정 표시 소자의 제조 방법.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 배향막 형성 공정이, 상기 제1 전극층이 형성된 제1 기재 상에 반응성 액정용 배향막 형성용층을 형성하고, 상기 반응성 액정용 배향막 형성용층에 상기 배향 처리를 실시하여 반응성 액정용 배향막을 형성한 후, 상기 반응성 액정용 배향막 상에 반응성 액정을 고정화하여 이루어지는 고정화 액정층을 형성하는 공정이고, 상기 제1 배향막으로서, 상기 반응성 액정용 배향막 및 상기 고정화 액정층을 적층 형성하는 것을 특징으로 하는, 액정 표시 소자의 제조 방법.
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 배향 처리가 광배향 처리인 것을 특징으로 하는, 액정 표시 소자의 제조 방법.
7. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 배향 처리가 러빙 처리인 것을 특징으로 하는, 액정 표시 소자의 제조 방법.
8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 배향막 및 상기 제2 배향막의 구성 재료가, 상기 강유전성 액정을 사이에 두고 서로 상이한 조성을 갖는 것인 것을 특징으로 하는, 액정 표시 소자의 제조 방법.
9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 액정측 기판 조제 공정에서 상기 제1 배향막 형성 공정 전에, 상기 제1 기재 상에 복수의 직선 형상 격벽을 형성하는 직선 형상 격벽 형성 공정을 행하고,

   상기 제1 배향막 형성 공정에서 상기 직선 형상 격벽의 길이 방향에 대해 대략 수직 또는 대략 평행하게 상기 배향 처리를 실시하고,

   상기 액정 도포 공정에서 인접하는 상기 직선 형상 격벽 사이에 상기 직선 형상 격벽의 길이 방향에 대해 대략 평행하게 상기 강유전성 액정을 복수개의 직선 형상으로 도포하는 것을 특징으로 하는, 액정 표시 소자의 제조 방법.

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