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KR101066784B1 - 액정 표시 소자 - Google Patents

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KR101066784B1
KR101066784B1 KR1020067018369A KR20067018369A KR101066784B1 KR 101066784 B1 KR101066784 B1 KR 101066784B1 KR 1020067018369 A KR1020067018369 A KR 1020067018369A KR 20067018369 A KR20067018369 A KR 20067018369A KR 101066784 B1 KR101066784 B1 KR 101066784B1
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나오꼬 사와따리
마사또 오까베
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다이니폰 인사츠 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은 강유전성 액정을 사용한 액정 표시 소자에서, 더블 도메인 등의 배향 결함이 형성되지 않아 강유전성 액정의 모노 도메인 배향을 얻을 수 있으며, 상전이점 이상으로 승온하여도 그 배향 혼란이 발생하기 어려운, 배향 안정성이 우수한 액정 표시 소자를 제공하는 것을 주목적으로 한다. 본 발명은
제1 기판, 상기 제1 기판 상에 형성된 전극층, 상기 전극층 상에 형성된 제1 배향막, 및 상기 제1 배향막 상에 형성되고 반응성 액정을 고정하여 이루어지는 반응성 액정층을 갖는 반응성 액정측 기판, 및
제2 기판, 상기 제2 기판 상에 형성된 전극층, 및 상기 전극층 상에 형성된 제2 배향막을 갖는 대향 기판을 포함하며, 상기 반응성 액정측 기판의 반응성 액정층과 상기 대향 기판의 제2 배향막이 대향하도록 배치되고, 상기 반응성 액정측 기판과 상기 대향 기판 사이에 강유전성 액정이 개재되는 것을 특징으로 하는 액정 표시 소자를 제공함으로써 상기 목적을 달성한다.
액정 표시 소자, 강유전성 액정

Description

액정 표시 소자 {LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE}
본 발명은 강유전성 액정의 배향을 제어한 액정 표시 소자에 관한 것이다.
액정 표시 소자는 박형이며 저소비 전력 등이라는 특징으로부터, 대형 디스플레이부터 휴대 정보 단말기까지 그 용도를 넓히고 있고, 그 개발이 활발히 행해지고 있다. 지금까지의 액정 표시 소자는 TN 방식, STN의 멀티플렉스 구동, TN에 박층 트랜지스터(TFT)를 사용한 능동 매트릭스 구동 등이 개발되어 실용화되고 있지만, 이들은 네마틱 액정을 사용하기 때문에, 액정 재료의 응답 속도가 수 ms 내지 수십 ms로 느려 동화상 표시에 충분히 대응하고 있다고는 할 수 없다.
강유전성 액정(FLC)은 응답 속도가 μs 오더로 매우 짧아 고속 디바이스에 적합한 액정이다. 강유전성 액정은 클락크(Clark) 및 라거월(Lagerwall)에 의해 제안된, 전압 비인가시에 안정 상태를 2개 갖는 쌍안정성의 것이 널리 알려져 있지만(도 3), 명, 암의 2 상태로의 스위칭에 한정되고, 메모리성을 갖지만 계조(gray scale) 표시를 할 수 없다는 문제를 안고 있다.
최근, 전압 비인가시 액정층의 상태가 하나의 상태로 안정화되는(이하, 이를 "단안정"이라 칭함) 강유전성 액정이 전압 변화에 의해 액정의 디렉터(분자축의 기울기)를 연속적으로 변화시켜 투과광도를 아날로그 변조함으로써 계조 표시를 가능 하게 하는 것으로서 주목받고 있다(문헌 [NONAKA, T., LI, J., OGAWA, A., HORNUNG, B., SCHMIDT, W., WINGEN, R., and DUBAL, H., 1999, Liq. Cryst., 26, 1599.], 도 3). 이러한 단안정성을 나타내는 액정으로는, 통상 콜레스테릭상(Ch)-카이럴스멕틱 C상(SmC*)으로 상 변화하고, 스멕틱 A상(SmA)을 경유하지 않는, 강유전성 액정이 사용된다.
강유전성 액정은 네마틱 액정에 비해 분자의 질서성이 높기 때문에 배향이 어려워 지그재그 결함이나 헤어핀 결함이라 불리는 결함이 발생하기 쉽고, 이러한 결함은 광 누설에 의한 콘트라스트 저하의 원인이 된다. 특히, SmA상을 경유하지 않는 강유전성 액정은 층법선 방향이 다른 2개의 영역(이하, 이를 "더블 도메인"이라 칭함)이 발생된다(도 4). 이러한 더블 도메인은 구동시에 흑백 반전된 표시가 되어 큰 문제가 된다(도 5). 더블 도메인을 개선하는 방법으로서, 액정셀을 콜레스테릭상 이상의 온도로 가열하고, 직류 전압을 인가한 상태에서 서서히 냉각하는 전계 인가 서냉법이 알려져 있지만(문헌 [PATEL, J., and GOODBY, J. W., 1986, J. Appl. Phys., 59, 2355.]), 이 방법에서는 온도가 다시 상전이점 이상으로 높아지면 배향 혼란이 일어나, 화소 전극 사이의 전계가 작용하지 않는 부분에서 배향 혼란이 발생하는 등의 문제가 있다.
액정의 배향 처리 기술로는 배향막을 사용하는 것이 있고, 그 방법으로는 러빙법과 광 배향법이 있다. 러빙법은 폴리이미드막을 코팅한 기판을 러빙 처리하여 폴리이미드 고분자쇄를 러빙 방향으로 배향시킴으로써 그 막 상의 액정 분자를 배 향시키는 것이다. 러빙법은 네마틱 액정의 배향 제어가 우수하고, 일반적으로 공업적으로도 이용되고 있는 기술이다. 또한, 광 배향법은 고분자 또는 단분자에 편광을 제어한 빛을 조사하고, 광 여기 반응(분해, 이성화, 이량화)을 일으켜서 고분자막에 이방성을 부여함으로써 그 막 상의 액정 분자를 배향시키는 것이다. 그러나, 어느 방법을 이용하여도 더블 도메인의 발생을 억제하는 것은 곤란하여 모노 도메인 배향을 얻는 것은 어렵다.
또한, 단안정성을 갖는 것은 아니지만, 강유전성 액정의 배향 결함을 개선하는 방법으로서, 일본 특허 공표 제2002-532755호 공보에는 상하의 배향막에 광 배향 처리를 실시한 후, 각각의 배향막 상에 네마틱 액정을 도포하여 배향시키고 고정함으로써 네마틱 액정층을 형성하고, 이 네마틱 액정층을 배향막으로서 작용시킴으로써 강유전성 액정을 배향시키는 방법이 개시되어 있다. 그러나, 이 방법은 단안정성을 갖는 강유전성 액정의 배향 결함의 발생을 억제하는 것은 아니고, 더블 도메인을 개선하는 방법에 대해서는 서술되어 있지 않다.
한편, 최근 풀컬러 액정 표시 소자의 개발이 활발히 행해지고 있다. 컬러 표시를 실현하는 방법으로는, 일반적으로 컬러 필터 방식과 필드 시퀀셜(field sequential) 컬러 방식이 있다. 컬러 필터 방식은 백 라이트로서 백색 광원을 사용하고, R·G·B의 마이크로 컬러 필터를 각 화소에 부착함으로써 컬러 표시를 실현시키는 것이다. 이에 대하여, 필드 시퀀셜 컬러 방식은 백 라이트를 R·G·B·R·G·B…로 시간적으로 전환하고, 그와 동시에 강유전성 액정의 흑백 셔터를 개폐하고, 망막의 잔상 효과에 의해 색을 시간적으로 혼합함으로써 컬러 표시를 실현시 키는 것이다. 이 필드 시퀀셜 컬러 방식은 1 화소로 컬러 표시가 가능하고, 투과율이 낮은 컬러 필터를 사용하지 않아도 상관없기 때문에, 컬러 표시의 고정밀화가 가능해지고, 저소비 전력과 저비용을 실현할 수 있다는 점에서 유용하다. 그러나, 필드 시퀀셜 컬러 방식은 1 화소를 시간 분할하는 것이기 때문에, 양호한 동화상 표시 특성을 얻기 위해서는 흑백 셔터로서의 액정이 고속 응답성을 가질 필요가 있다. 강유전성 액정을 사용하면 이 과제는 해결할 수 있지만, 상술한 바와 같이 강유전성 액정은 배향 결함이 발생하기 쉽다는 문제가 있어 실용화되지는 못하고 있다.
본 발명은 강유전성 액정을 사용한 액정 표시 소자에서, 더블 도메인 등의 배향 결함이 형성되지 않아 강유전성 액정의 모노 도메인 배향을 얻을 수 있으며 상전이점 이상으로 승온하여도 배향의 혼란이 발생하기 어려운, 배향 안정성이 우수한 액정 표시 소자를 제공하는 것을 주된 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명은
제1 기판, 상기 제1 기판 상에 형성된 전극층, 상기 전극층 상에 형성된 제1 배향막, 및 상기 제1 배향막 상에 형성되고 반응성 액정을 고정하여 이루어지는 반응성 액정층을 갖는 반응성 액정측 기판, 및
제2 기판, 상기 제2 기판 상에 형성된 전극층, 및 상기 전극층 상에 형성된 제2 배향막을 갖는 대향 기판을 포함하며, 상기 반응성 액정측 기판의 반응성 액정층과 상기 대향 기판의 제2 배향막이 대향하도록 배치되고, 상기 반응성 액정측 기판과 상기 대향 기판 사이에 강유전성 액정이 개재되는 것을 특징으로 하는 액정 표시 소자를 제공한다.
본 발명에 따르면, 반응성 액정층은 제1 배향막에 의해 배향된 반응성 액정을 고정하여 이루어지기 때문에, 강유전성 액정을 배향시키기 위한 배향막으로서 기능할 수 있다. 또한, 반응성 액정은 강유전성 액정과 구조가 비교적 유사하기 때문에 강유전성 액정과의 상호 작용이 강해지게 되어 배향막만을 사용한 경우보다도 효과적으로 강유전성 액정의 배향을 제어할 수 있다. 따라서, 제1 배향막 상에 반응성 액정층을 형성함으로써 더블 도메인 등의 배향 결함의 발생을 억제하여 강유전성 액정의 모노 도메인 배향을 얻을 수 있다. 또한, 전압 인가 서냉 방식에 의하지 않고, 배향막 및 반응성 액정층을 사용하여 배향 처리를 행하기 때문에, 상전이 온도 이상으로 승온하여도 그 배향을 유지하여 더블 도메인 등의 배향 결함의 발생을 억제할 수 있다는 이점을 갖는다.
또한 본 발명에서는, 상기 제2 배향막 상에 반응성 액정을 고정하여 이루어지는 제2 반응성 액정층이 형성되어 있을 수도 있고, 이 경우, 상기 반응성 액정층을 구성하는 반응성 액정 및 상기 제2 반응성 액정층을 구성하는 반응성 액정은 다른 조성인 것이 바람직하다. 반응성 액정은, 상술한 바와 같이 배향막만을 사용한 경우보다도 효과적으로 강유전성 액정의 배향을 제어할 수 있기 때문이다. 또한, 상기 반응성 액정층을 구성하는 반응성 액정 및 상기 제2 반응성 액정층을 구성하는 반응성 액정이 다른 조성이어서 더블 도메인 등의 배향 결함의 발생을 억제하여 강유전성 액정의 모노 도메인 배향을 얻을 수 있기 때문이다.
상기 발명에서는, 상기 반응성 액정층은 네마틱상을 발현하는 것이 바람직하다. 네마틱상은 액정상 중에서도 배향 제어가 비교적 용이하기 때문이다.
또한 상기 발명에서는, 상기 반응성 액정은 중합성 액정 단량체를 갖는 것이 바람직하다. 중합성 액정 단량체는 다른 중합성 액정 재료, 즉 중합성 액정 올리고머나 중합성 액정 중합체에 비해 보다 저온에서 배향이 가능하며, 배향시의 감도도 높아, 용이하게 배향시킬 수 있기 때문이다.
또한 상기 발명에서는, 상기 중합성 액정 단량체는 모노아크릴레이트 단량체 또는 디아크릴레이트 단량체인 것이 바람직하다. 모노아크릴레이트 단량체 또는 디아크릴레이트 단량체는 배향 상태를 양호하게 유지한 상태에서 용이하게 중합시킬 수 있기 때문이다.
또한 상기 발명에서는, 상기 디아크릴레이트 단량체는 하기 화학식 1로 표시되는 화합물인 것이 바람직하다.
Figure 112006064996712-pct00001
식 중, X는 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 나타내고, m은 2 내지 20의 범위 내의 정수를 나타낸다.
또한 상기 발명에서는, 상기 디아크릴레이트 단량체는 하기 화학식 2로 표시되는 화합물인 것이 바람직하다.
Figure 112006064996712-pct00002
식 중, Z21 및 Z22는 각각 독립적으로 직접 결합된 -COO-, -OCO-, -O-, -CH2CH2-, -CH=CH-, -C≡C-, -OCH2-, -CH2O-, -CH2CH2COO- 또는 -OCOCH2CH2-를 나타내고, m은 0 또는 1을 나타내며, n은 2 내지 8의 범위 내의 정수를 나타낸다.
또한 본 발명에서는, 상기 제1 배향막 및 상기 제2 배향막이 광 배향막인 것이 바람직하다. 광 배향막을 형성할 때의 광 배향 처리는 비접촉 배향 처리이기 때문에 정전기나 먼지의 발생이 없고 정량적인 배향 처리의 제어가 가능하다는 점에서 유용하기 때문이다.
또한 본 발명에서는, 상기 강유전성 액정은 단안정성을 나타내는 것이 바람직하다. 강유전성 액정으로서 단안정성을 나타내는 것을 사용함으로써, 여러 가지 용도에 효과적으로 사용할 수 있기 때문이다.
또한 본 발명에서는, 상기 강유전성 액정은 상계열에 스멕틱 A상을 갖지 않는 것이 바람직하다. 상술한 바와 같이, 상계열에 스멕틱 A상을 갖지 않는 강유전성 액정은 더블 도메인 등의 배향 결함을 일으키기 쉽지만, 반응성 액정층과 제2 배향막 사이에 강유전성 액정을 개재함으로써 더블 도메인 등의 배향 결함의 발생 을 억제할 수 있어서 본 발명에 사용함으로써 현저한 효과를 발휘하기 때문이다.
또한 본 발명에서는, 상기 강유전성 액정은 단일상을 구성하는 것이 바람직하다. 본 발명의 액정 표시 소자는 단일상의 강유전성 액정을 사용하여도 양호한 배향을 얻을 수 있어서 배향을 제어하기 위해 고분자 안정화법 등의 방법을 이용할 필요가 없으며, 제조 공정이 용이해지고, 구동 전압을 낮출 수 있다는 이점을 갖기 때문이다.
또한, 본 발명의 액정 표시 소자는 박막 트랜지스터(TFT)를 사용한 능동 매트릭스 방식에 의해 구동시키는 것이 바람직하다. TFT 소자를 사용한 능동 매트릭스 방식을 채용함으로써, 목적하는 화소를 확실하게 점등, 소등할 수 있기 때문에 고품질의 디스플레이가 가능해지기 때문이다. 또한, 한쪽 기판 상에 TFT 소자를 매트릭스상으로 배치하여 이루어지는 TFT 기판과, 다른쪽 기판 상의 표시부 전체 영역에 공통 전극을 형성하여 이루어지는 공통 전극 기판을 조합하고, 상기 공통 전극 기판의 공통 전극과 기판 사이에 TFT 소자가 매트릭스 배치된 마이크로 컬러 필터를 형성하여 얻은 것을 컬러 액정 표시 소자로서 사용할 수도 있다.
또한, 본 발명의 액정 표시 소자는 필드 시퀀셜 컬러 방식에 의해 구동시키는 것이 바람직하다. 상기 액정 표시 소자는 응답 속도가 빠르고 배향 결함을 일으키지 않고 강유전성 액정을 배향시킬 수 있기 때문에, 필드 시퀀셜 컬러 방식에 의해 구동시킴으로써 시야각이 넓고 고정밀한 풀컬러 동화상 표시를 실현할 수 있다.
<발명의 효과>
본 발명의 액정 표시 소자는 지그재그 결함, 헤어핀 결함이나 더블 도메인 등의 배향 결함이 형성되지 않고 강유전성 액정을 배향시킬 수 있으며, 상전이 온도 이상으로 승온하여도 배향의 혼란이 발생하기 어려운, 배향 안정성이 우수한 액정 표시 소자를 얻을 수 있다는 효과를 발휘한다.
[도 1] 본 발명의 액정 표시 소자의 일례를 나타내는 개략 단면도이다.
[도 2] 본 발명의 액정 표시 소자의 일례를 나타내는 개략 사시도이다.
[도 3] 강유전성 액정의 인가 전압에 대한 투과율의 변화를 나타낸 그래프이다.
[도 4] 강유전성 액정이 갖는 상계열의 차이에 의한 배향 결함의 차이를 나타낸 도면이다.
[도 5] 강유전성 액정의 배향 결함인 더블 도메인을 나타낸 사진이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 간단한 설명>
1a 제1 기판
1b 제2 기판
2a, 2b 전극층
3a 제1 배향막
3b 제2 배향막
4 반응성 액정층
5 액정층
6a, 6b 편광판
11 반응성 액정측 기판
12 대향 기판
<발명을 실시하기 위한 최선의 형태>
이하, 본 발명의 액정 표시 소자에 대해서 상세히 설명한다.
본 발명의 액정 표시 소자는
제1 기판, 상기 제1 기판 상에 형성된 전극층, 상기 전극층 상에 형성된 제1 배향막, 및 상기 제1 배향막 상에 형성되고 반응성 액정을 고정하여 이루어지는 반응성 액정층을 갖는 반응성 액정측 기판, 및
제2 기판, 상기 제2 기판 상에 형성된 전극층, 및 상기 전극층 상에 형성된 제2 배향막을 갖는 대향 기판을 포함하며, 상기 반응성 액정측 기판의 반응성 액정층과 상기 대향 기판의 제2 배향막이 대향하도록 배치되고, 상기 반응성 액정측 기판과 상기 대향 기판 사이에 강유전성 액정이 개재되는 것을 특징으로 한다.
이러한 본 발명의 액정 표시 소자에 대해서 도면을 참조하면서 설명한다. 도 1은, 본 발명의 액정 표시 소자의 일례를 나타내는 개략 단면도이다. 도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 액정 표시 소자는
제1 기판 (1a), 이 제1 기판 (1a) 상에 형성된 전극층 (2a), 이 전극층 (2a) 상에 형성된 제1 배향막 (3a), 및 이 제1 배향막 (3a) 상에 형성된 반응성 액정층 (4)를 갖는 반응성 액정측 기판 (11), 및
제2 기판 (1b), 이 제2 기판 (1b) 상에 형성된 전극층 (2b), 및 이 전극층 (2b) 상에 형성된 제2 배향막 (3b)를 갖는 대향 기판 (12)를 갖는다. 또한, 반응성 액정측 기판 (11)의 반응성 액정층 (4)와 대향 기판 (12)의 제2 배향막 (3b) 사이에는 강유전성 액정이 개재되어 액정층 (5)가 구성되어 있다.
또한, 반응성 액정층 (4)는 제1 배향막 (3a) 상에 형성되기 때문에, 반응성 액정층 (4)를 구성하는 반응성 액정은 상기 제1 배향막 (3a)에 의해 배향되고, 이 반응성 액정을 예를 들면 자외선에 의해 중합시켜서 반응성 액정의 배향 상태를 고정함으로써 반응성 액정층 (4)가 형성된다. 이와 같이, 반응성 액정층 (4)는 반응성 액정의 배향 상태가 고정되어 있기 때문에, 액정층 (5)를 구성하는 강유전성 액정을 배향시키는 배향막으로서 작용한다. 또한, 반응성 액정층을 구성하는 반응성 액정은 강유전성 액정과 구조가 비교적 유사하므로, 강유전성 액정과의 상호 작용이 강해지기 때문에, 배향막만을 사용한 경우보다도 효과적으로 배향을 제어할 수 있다.
본 발명의 액정 표시 소자는 이와 같이 상하의 배향막 중 한쪽에 반응성 액정층을 형성함으로써, 더블 도메인 등의 배향 결함이 형성되지 않고 강유전성 액정을 배향시킬 수 있다는 효과를 발휘한다. 또한, 전압 인가 서냉 방식에 의하지 않고 배향막 및 반응성 액정층을 사용하여 배향 처리를 행하는 것이기 때문에, 상전이 온도 이상으로 승온하여도 그 배향을 유지하여 더블 도메인 등의 배향 결함의 발생을 억제할 수 있다는 이점을 갖는다.
또한, 본 발명의 액정 표시 소자는, 예를 들면 도 1에 도시한 바와 같이, 제1 기판 (1a) 및 제2 기판 (1b)의 외측에는 편광판 (6a, 6b)가 설치될 수도 있고, 이에 따라 입사광이 직선 편광이 되어 액정 분자의 배향 방향으로 편광된 빛만을 투과시킬 수 있다. 상기 편광판 (6a) 및 (6b)는 편광 방향이 90°비틀어져 배치되어 있다. 이에 따라, 전압 비인가 상태와 인가 상태에서의 액정 분자의 광축의 방향이나 복굴절률의 크기를 제어하고, 강유전성 액정 분자를 흑백 셔터로서 사용함으로써, 명상태와 암상태를 만들 수 있다. 예를 들면, 전압 비인가 상태에서는, 편광판 (6a)를 액정 분자의 배향과 일치하도록 설치함으로써, 편광판 (6a)를 투과한 빛은 편광 방향을 90°회전할 수 없고, 편광판 (6b)에 의해 차단되어 암상태가 된다. 이에 대하여, 전압 인가 상태에서는 액정 분자의 배향을 편광판 (6a, 6b)에 대하여 각도 θ(바람직하게는 θ=45°)를 갖도록 설치함으로써, 액정 분자에 의해 빛의 편광 방향이 90°비틀어져 편광판 (6b)를 투과하여 명상태가 된다. 이와 같이 본 발명의 액정 표시 소자는, 강유전성 액정을 흑백 셔터로서 사용하기 때문에, 응답 속도를 높일 수 있다는 이점을 갖는다.
또한, 본 발명의 액정 표시 소자는, 예를 들면 도 2에 도시한 바와 같이, 대향 기판 (12)를 박막 트랜지스터(TFT) (7)이 매트릭스상으로 배치된 TFT 기판으로 하고, 반응성 액정측 기판 (11)을 공통 전극 (8a)가 전체 영역에 형성된 공통 전극 기판으로 하여, 이 2개의 기판을 조합하는 것이 바람직하다. 이러한 TFT를 사용한 능동 매트릭스 방식의 액정 표시 소자에 대해서 이하에 설명한다.
도 2에서는, 반응성 액정측 기판 (11)은 전극층이 공통 전극 (8a)이므로 공통 전극 기판이 되고, 한편 대향 기판 (12)는 전극층이 x 전극 (8b), y 전극 (8c) 및 화소 전극 (8d)로 구성되므로 TFT 기판이 된다. 이러한 액정 표시 소자에서, x 전극 (8b) 및 y 전극 (8c)는 각각 종횡으로 배열되어 있으며, 이들 전극에 신호를 가함으로써 TFT 소자 (7)을 작동시켜 강유전성 액정을 구동시킬 수 있다. x 전극 (8b) 및 y 전극 (8c)가 교차된 부분은 도시하지 않았지만 절연층으로 절연되어 있고, x 전극 (8b)의 신호와 y 전극 (8c)의 신호는 독립적으로 동작할 수 있다. x 전극 (8b) 및 y 전극 (8c)에 의해 둘러싸인 부분은 본 발명의 액정 표시 소자를 구동하는 최소 단위인 화소이고, 각 화소에는 적어도 1개 이상의 TFT 소자 (7) 및 화소 전극 (8d)가 형성되어 있다. 본 발명의 액정 표시 소자에서는, x 전극 (8b) 및 y 전극 (8c)에 차례로 신호 전압을 가함으로써, 각 화소의 TFT 소자 (7)을 동작시킬 수 있다. 또한, 도 2에서는 액정층 및 제2 배향막을 생략하고 있다.
또한, 본 발명의 액정 표시 소자는, 상기 공통 전극 (8a)와 제1 기판 (1a) 사이에 TFT 소자가 매트릭스상으로 배치된 마이크로 컬러 필터를 형성하여 컬러 디스플레이로서 사용할 수도 있다.
도 2에서는 공통 전극 (8a)가 형성되어 있는 측을 반응성 액정측 기판 (11), TFT 소자 (7)이나 화소 전극 (8d) 등이 형성되어 있는 측을 대향 기판 (12)로 하고 있지만, 본 발명의 액정 표시 소자는 이러한 구성에 한정되는 것은 아니며, 공통 전극이 형성되어 있는 측을 대향 기판으로 하고 TFT 소자나 화소 전극 등이 형성되어 있는 측을 반응성 액정측 기판으로 할 수도 있다.
이러한 본 발명의 액정 표시 소자의 각 구성 부재에 대해서 이하에 상세히 설명한다.
1. 액정 표시 소자의 구성 부재
(1) 반응성 액정측 기판
우선, 반응성 액정측 기판에 대해서 설명한다. 본 발명에서의 반응성 액정측 기판은 제1 기판, 이 제1 기판 상에 형성된 전극층, 이 전극층 상에 형성된 제1 배향막, 및 이 제1 배향막 상에 형성된 반응성 액정층을 갖는다. 이하, 이러한 반응성 액정측 기판의 각 구성에 대해서 설명한다.
(i) 반응성 액정층
본 발명에 사용되는 반응성 액정층은 제1 배향막 상에 형성되고, 반응성 액정을 고정하여 이루어진다. 반응성 액정은 제1 배향막에 의해 배향되며, 예를 들면 자외선을 조사하여 반응성 액정을 중합시키고 그 배향 상태를 고정함으로써 반응성 액정층이 형성된다. 이와 같이 본 발명에서, 반응성 액정층은 반응성 액정의 배향 상태를 고정하여 이루어지기 때문에, 강유전성 액정을 배향시키기 위한 배향막으로서 기능할 수 있다. 또한, 반응성 액정은 고정되어 있기 때문에, 온도 등의 영향을 받지 않는다는 이점을 갖는다. 또한, 반응성 액정은 강유전성 액정과 구조가 비교적 유사하여 강유전성 액정과의 상호 작용이 강하기 때문에, 배향막만을 사용한 경우보다도 효과적으로 강유전성 액정의 배향을 제어할 수 있다.
이러한 반응성 액정으로는 네마틱상을 발현하는 것이 바람직하다. 네마틱상은 액정상 중에서도 배향 제어가 비교적 용이하기 때문이다.
또한, 반응성 액정은 중합성 액정 재료를 갖는 바람직하다. 이에 따라, 반응성 액정의 배향 상태를 고정하는 것이 가능해지기 때문이다. 중합성 액정 재료로는 중합성 액정 단량체, 중합성 액정 올리고머 및 중합성 액정 중합체 중 어느 하나를 사용할 수 있지만, 본 발명에서는 중합성 액정 단량체가 바람직하게 사용된다. 중합성 액정 단량체는 다른 중합성 액정 재료, 즉 중합성 액정 올리고머나 중합성 액정 중합체에 비해 보다 저온에서 배향이 가능하며 배향시의 감도도 높아 용이하게 배향시킬 수 있기 때문이다.
상기 중합성 액정 단량체로는 중합성 관능기를 갖는 액정 단량체이면 특별히 한정되는 것은 아니고, 예를 들면 모노아크릴레이트 단량체, 디아크릴레이트 단량체 등을 들 수 있다. 또한, 이들 중합성 액정 단량체는 단독으로 사용할 수도 있고, 2종 이상을 혼합하여 사용할 수도 있다.
모노아크릴레이트 단량체로는, 예를 들면 하기 화학식으로 표시되는 화합물을 예시할 수 있다.
Figure 112006064996712-pct00003
상기 화학식에서, A, B, D, E 및 F는 벤젠, 시클로헥산 또는 피리미딘을 나타내고, 이들은 할로겐 등의 치환기를 가질 수도 있다. 또한, A 및 B, 또는 D 및 E는 아세틸렌기, 메틸렌기, 에스테르기 등의 결합기를 통해 결합할 수도 있다. M1 및 M2는 수소 원자, 탄소수 3 내지 9의 알킬기, 탄소수 3 내지 9의 알콕시카르보닐기, 또는 시아노기 중 어느 하나일 수도 있다. 또한, 분자쇄 말단의 아크릴로일옥시기와 A 또는 D는 탄소수 3 내지 6의 알킬렌기 등의 스페이서를 통해 결합할 수도 있다.
또한, 디아크릴레이트 단량체로는, 예를 들면 하기 화학식 1에 나타낸 바와 같은 화합물을 들 수 있다.
<화학식 1>
Figure 112006064996712-pct00004
Figure 112006064996712-pct00005
상기 화학식에서, 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 알킬카르보닐, 탄소수 1 내지 20의 알킬카르보닐옥시, 할로겐, 시아노 또는 니트로를 나타낸다. 또한, m은 2 내지 20의 범위 내의 정수를 나타낸다.
또한, 디아크릴레이트 단량체로는, 예를 들면 하기 화학식 2에 나타낸 바와 같은 화합물을 들 수도 있다.
<화학식 2>
Figure 112006064996712-pct00006
상기 화학식에서, Z21 및 Z22는 각각 독립적으로 직접 결합된 -COO-, -OCO-, -O-, -CH2CH2-, -CH=CH-, -C≡C-, -OCH2-, -CH2O-, -CH2CH2COO- 또는 -OCOCH2CH2-를 나타낸다. 또한, m은 0 또는 1을 나타내고, n은 2 내지 8의 범위 내의 정수를 나타낸다.
본 발명에서는, 그 중에서도 상기 화학식 1 및 상기 화학식 2로 표시되는 화합물이 바람직하게 사용된다. 또한, 상기 화학식 1에 나타낸 화합물의 경우, X로는 탄소수 1 내지 20의 알킬옥시카르보닐, 메틸 또는 염소인 것이 바람직하고, 그 중에서도 탄소수 1 내지 20의 알킬옥시카르보닐, 특히 CH3(CH2)4OCO인 것이 바람직하다.
본 발명에 사용되는 중합성 액정 단량체는, 상기 중에서도 디아크릴레이트 단량체인 것이 바람직하다. 디아크릴레이트 단량체는 배향 상태를 양호하게 유지한 상태에서 용이하게 중합시킬 수 있기 때문이다.
상술한 중합성 액정 단량체는 그 자체가 네마틱상을 발현하는 것이 아닐 수도 있다. 본 발명에서, 이들 중합성 액정 단량체는 상술한 바와 같이 2종 이상을 혼합하여 사용할 수도 있어서 이들을 혼합한 조성물, 즉 반응성 액정이 네마틱상을 발현할 수 있기 때문이다.
또한 본 발명에서는, 필요에 따라서 상기 반응성 액정에 광 중합 개시제나 중합 금지제를 첨가할 수도 있다. 예를 들면, 전자선 조사에 의해 중합성 액정 재료를 중합시킬 때에는 광 중합 개시제가 불필요한 경우가 있지만, 일반적으로 사용 되고 있는 것으로서 예를 들면 자외선 조사에 의한 중합의 경우에는 통상 광 중합 개시제가 중합 촉진을 위해 사용되기 때문이다.
본 발명에 사용할 수 있는 광 중합 개시제로는, 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, 메틸로벤조일포르메이트, 2-메틸-1-(4-(메틸티오)페닐)-2-모르폴리노프로판-1-온, 2-벤질-2-디메틸아미노-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-클로로티오크산톤, 2,4-디에틸티오크산톤, 2,4-디이소프로필티오크산톤, 2,4-디메틸티오크산톤, 이소프로필티오크산톤, 1-클로로-4-프로폭시티오크산톤 등을 들 수 있다. 또한, 광 중합 개시제 이외에 증감제를 본 발명의 목적이 손상되지 않는 범위에서 첨가하는 것도 가능하다.
이러한 광 중합 개시제의 첨가량으로는, 일반적으로는 0.01 내지 20 중량％, 바람직하게는 0.1 내지 10 중량％, 보다 바람직하게는 0.5 내지 5 중량％의 범위로 상기 반응성 액정에 첨가할 수 있다.
본 발명에 사용되는 반응성 액정층의 두께는 1 nm 내지 1000 nm의 범위 내인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 3 nm 내지 100 nm의 범위 내이다. 반응성 액정층이 상기 범위를 초과하여 두꺼워지면 필요 이상의 이방성이 발생하며, 상기 범 위보다 얇으면 소정의 이방성이 얻어지지 않는 경우가 있기 때문이다. 따라서, 반응성 액정층의 두께는 필요한 이방성에 준하여 결정할 수 있다.
이어서, 반응성 액정층의 형성 방법에 대해서 설명한다. 반응성 액정층은 제1 배향막 상에 상기 반응성 액정을 포함하는 반응성 액정층용 도공액을 도포하고, 배향 처리를 행하여 상기 반응성 액정의 배향 상태를 고정함으로써 형성할 수 있다.
또한, 반응성 액정층용 도공액을 도포하지 않고 건식 필름 등을 미리 형성하여 이를 제1 배향막 상에 적층하는 방법도 사용할 수 있지만, 본 발명에서는 반응성 액정을 용매에 용해시켜 반응성 액정층용 도공액을 제조하고, 이를 제1 배향막 상에 도포하고, 용매를 제거하는 방법을 사용하는 것이 바람직하다. 이 방법은 공정상 비교적 간편하기 때문이다.
상기 반응성 액정층용 도공액에 사용하는 용매로는, 상기 반응성 액정 등을 용해시킬 수 있으며, 제1 배향막의 배향능을 저해하지 않는 것이면 특별히 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 벤젠, 톨루엔, 크실렌, n-부틸벤젠, 디에틸벤젠, 테트랄린 등의 탄화수소류; 메톡시벤젠, 1,2-디메톡시벤젠, 디에틸렌글리콜 디메틸에테르 등의 에테르류; 아세톤, 메틸에틸케톤, 메틸이소부틸케톤, 시클로헥사논, 2,4-펜탄디온 등의 케톤류; 아세트산에틸, 프로필렌글리콜 모노메틸에테르아세테이트, 프로필렌글리콜 모노에틸에테르아세테이트, γ-부티로락톤 등의 에스테르류; 2-피롤리돈, N-메틸-2-피롤리돈, 디메틸포름아미드, 디메틸아세트아미드 등의 아미드계 용매; t-부틸알코올, 디아세톤알코올, 글리세린, 모노아세틴, 에틸렌글리콜, 트리에틸렌글리콜, 헥실렌글리콜 등의 알코올류; 페놀, 파라클로로페놀 등의 페놀류; 메틸셀로솔브, 에틸셀로솔브, 부틸셀로솔브, 에틸렌글리콜 모노메틸에테르아세테이트 등의 셀로솔브류 등의 1종 또는 2종 이상이 사용 가능하다.
또한, 단일종의 용매만을 사용하면, 상기 반응성 액정 등의 용해성이 불충분하거나 상술한 바와 같이 제1 배향막이 침식되는 경우가 있다. 그러나, 2종 이상의 용매를 혼합 사용함으로써 이 문제점을 회피할 수 있다. 상기한 용매 중에서, 단독 용매로서 바람직한 것은 탄화수소류와 글리콜 모노에테르아세테이트계 용매이고, 혼합 용매로서 바람직한 것은 에테르류 또는 케톤류와 글리콜계 용매의 혼합계이다. 반응성 액정층용 도공액의 농도는 반응성 액정의 용해성이나 형성하고자 하는 반응성 액정층의 두께에 의존하기 때문에 일률적으로는 규정할 수 없지만, 통상은 0.1 내지 40 중량％, 바람직하게는 1 내지 20 중량％의 범위에서 조정된다. 반응성 액정층용 도공액의 농도가 상기 범위보다 낮으면 반응성 액정을 배향하기 어려워질 가능성이 있고, 반대로 반응성 액정층용 도공액의 농도가 상기 범위보다 높으면 반응성 액정층용 도공액의 점도가 높아지기 때문에 균일한 도막을 형성하기 어려워지는 경우가 있기 때문이다.
또한, 상기 반응성 액정층용 도공액에는, 본 발명의 목적을 손상시키지 않는 범위 내에서, 하기에 나타낸 바와 같은 화합물을 첨가할 수 있다. 첨가할 수 있는 화합물로는, 예를 들면 다가 알코올과 1 염기산 또는 다염기산을 축합하여 얻어지는 폴리에스테르 예비 중합체에 (메트)아크릴산을 반응시켜 얻어지는 폴리에스테르(메트)아크릴레이트; 폴리올기와 2개의 이소시아네이트기를 갖는 화합물을 서로 반 응시킨 후, 그 반응 생성물에 (메트)아크릴산을 반응시켜 얻어지는 폴리우레탄(메트)아크릴레이트; 비스페놀 A형 에폭시 수지, 비스페놀 F형 에폭시 수지, 노볼락형 에폭시 수지, 폴리카르복실산폴리글리시딜에스테르, 폴리올폴리글리시딜에테르, 지방족 또는 지환식 에폭시 수지, 아민 에폭시 수지, 트리페놀메탄형 에폭시 수지, 디히드록시벤젠형 에폭시 수지 등의 에폭시 수지와, (메트)아크릴산을 반응시켜 얻어지는 에폭시(메트)아크릴레이트 등의 광 중합성 화합물; 아크릴기나 메타크릴기를 갖는 광 중합성의 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 향상되고, 얻어지는 반응성 액정층의 기계 강도가 증대되며, 그 안정성이 개선된다.
이러한 반응성 액정층용 도공액을 도포하는 방법으로는, 스핀 코팅법, 롤 코팅법, 인쇄법, 딥 코팅법, 커튼 코팅법(다이 코팅법), 캐스팅법, 바 코팅법, 블레이드 코팅법, 분무 코팅법, 그라비아 코팅법, 리버스 코팅법, 압출 코팅법 등을 들 수 있다.
또한, 상기 반응성 액정층용 도공액을 도포한 후에는 용매를 제거하며, 이 용매의 제거는, 예를 들면 감압 제거 또는 가열 제거, 또는 이들을 조합하는 방법 등에 의해 행해진다.
본 발명에서는, 상술한 바와 같이 도포된 반응성 액정을 제1 배향막에 의해 배향시켜 액정 규칙성을 갖는 상태로 한다. 즉, 반응성 액정에 네마틱상을 발현시킨다. 이는 통상적으로 N-I 전이점 이하로 열 처리하는 방법 등의 방법에 의해 행 해진다. 여기서, N-I 전이점이란 액정상으로부터 등방상으로 전이되는 온도를 나타낸다.
상술한 바와 같이, 반응성 액정은 중합성 액정 재료를 갖는 것이고, 이러한 중합성 액정 재료의 배향 상태를 고정하기 위해서는, 중합을 활성화하는 활성 방사선을 조사하는 방법이 사용된다. 여기서 말하는 활성 방사선이란, 중합성 액정 재료에 대하여 중합을 일으키게 하는 능력이 있는 방사선을 말하며, 필요하다면 중합성 액정 재료 내에 광 중합 개시제가 포함되어 있을 수도 있다.
이러한 활성 방사선으로는, 중합성 액정 재료를 중합시킬 수 있는 방사선이면 특별히 한정되는 것은 아니지만, 통상은 장치의 용이성 등의 관점에서 자외광 또는 가시광선이 사용되고, 파장이 150 내지 500 nm, 바람직하게는 250 내지 450 nm, 더욱 바람직하게는 300 내지 400 nm인 조사광이 사용된다.
본 발명에서는, 자외선에 의해 광 중합 개시제가 라디칼을 발생시켜 중합성 액정 재료가 라디칼 중합하는 것과 같은 중합성 액정 재료에 대하여, 자외선을 활성 방사선으로서 조사하는 방법이 바람직한 방법이라 할 수 있다. 활성 방사선으로서 자외선을 사용하는 방법은 이미 확립된 기술이기 때문에, 사용되는 광 중합 개시제를 비롯하여 본 발명에의 응용이 용이하기 때문이다.
이 조사광의 광원으로는, 저압 수은 램프(살균 램프, 형광 케미컬 램프, 블랙라이트), 고압 방전 램프(고압 수은 램프, 메탈할로겐 램프), 쇼트아크 방전 램프(초고압 수은 램프, 크세논 램프, 수은 크세논 램프) 등을 예시할 수 있다. 그 중에서도 메탈할로겐 램프, 크세논 램프, 고압 수은 램프 등의 사용이 추천된다. 또한, 조사 강도는 반응성 액정의 조성이나 광 중합 개시제의 많고 적음에 따라 적절하게 조정되어 조사된다.
이러한 활성 조사선의 조사는, 상기 중합성 액정 재료가 액정상이 되는 온도 조건으로 행할 수도 있으며, 액정상이 되는 온도보다 낮은 온도에서 행할 수도 있다. 일단 액정상이 된 중합성 액정 재료는, 그 후 온도를 저하시켜도 배향 상태가 갑자기 흐트러지는 경우는 없기 때문이다.
또한, 중합성 액정 재료의 배향 상태를 고정하는 방법으로는, 상기한 활성 방사선을 조사하는 방법 이외에도, 가열하여 중합성 액정 재료를 중합시키는 방법도 사용할 수 있다. 이 경우에 사용되는 반응성 액정으로는, 반응성 액정의 N-I 전이점 이하에서 반응성 액정에 함유되는 중합성 액정 단량체가 열 중합되는 것이 바람직하다.
(ii) 제1 배향막
이어서, 본 발명에 사용되는 제1 배향막에 대해서 설명한다. 본 발명에 사용되는 제1 배향막으로는, 상기 반응성 액정을 배향시킬 수 있으며, 상기 반응성 액정의 배향 상태를 고정할 때에 악영향을 미치지 않는 것이면 특별히 한정되는 것은 아니다. 예를 들면 러빙 처리, 광 배향 처리 등을 실시한 것을 사용할 수 있지만, 본 발명에서는 광 배향 처리를 실시한 광 배향막을 사용하는 것이 바람직하다. 광 배향 처리는 비접촉 배향 처리이기 때문에 정전기나 먼지의 발생이 없고, 정량적인 배향 처리를 제어할 수 있다는 점에서 유용하기 때문이다.
또한, 광 배향막의 구성 재료, 및 광 배향 처리 방법 등에 관해서는, 후술하 는 대향 기판의 제2 배향막의 란에 기재하기 때문에, 여기서의 설명은 생략한다.
(iii) 제1 기판
이어서, 본 발명에 사용되는 제1 기판에 대해서 설명한다. 본 발명에 사용하는 제1 기판은, 일반적으로 액정 표시 소자의 기판으로서 사용되는 것이면 특별히 한정되는 것은 아니고, 예를 들면 유리판, 플라스틱판 등을 바람직하게 들 수 있다. 상기 제1 기판의 표면 조도(RSM값)는 10 nm 이하인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 3 nm 이하, 더욱 바람직하게는 1 nm 이하의 범위 내이다. 또한, 본 발명에서 상기 표면 조도는 원자간력 현미경(AFM: ATOMIC FORCE MICROSCOPE)에 의해 측정할 수 있다.
(iv) 전극층
이어서, 본 발명에 사용되는 전극층에 대해서 설명한다. 본 발명에 사용하는 전극층은, 일반적으로 액정 표시 소자의 전극으로서 사용되는 것이면 특별히 한정되는 것은 아니지만, 반응성 액정측 기판 및 대향 기판의 전극층 중 하나 이상이 투명 도전체로 형성된 것이 바람직하다. 투명 도전체 재료로는, 산화인듐, 산화주석, 산화인듐주석(ITO) 등을 바람직하게 들 수 있다. 본 발명의 액정 표시 소자를, TFT를 사용한 능동 매트릭스 방식의 액정 표시 소자로 하는 경우에는, 반응성 액정측 기판 및 대향 기판의 전극층 중 하나를 상기 투명 도전체로 형성된 전체면 공통 전극으로 하고, 다른쪽에는 x 전극과 y 전극을 매트릭스상으로 배열하며, x 전극과 y 전극으로 둘러싸인 부분에 TFT 소자 및 화소 전극을 배치한다. 이 경우에, 화소 전극, TFT 소자, x 전극 및 y 전극에 의해 형성되는 전극층의 요철부의 차는 0.2 ㎛ 이하인 것이 바람직하다. 전극층의 요철부의 차가 0.2 ㎛를 초과하면, 배향 혼란이 발생하기 쉽기 때문이다.
상기 전극층은 상기 제1 기판 상에 CVD법, 스퍼터링법, 이온 플레이팅법 등의 증착 방법에 의해 투명 도전막을 형성할 수 있고, 이를 매트릭스상으로 패턴화함으로써 x 전극 및 y 전극을 형성할 수 있다.
(2) 대향 기판
이어서, 본 발명에 사용되는 대향 기판에 대해서 설명한다. 본 발명에서의 대향 기판은 제2 기판, 이 제2 기판 상에 형성된 전극층, 및 이 전극층 상에 형성된 제2 배향막을 갖는다. 이하, 이러한 대향 기판의 각 구성에 대해서 설명한다. 또한, 제2 기판에 관해서는 상기 반응성 액정측 기판의 제1 기판의 란에 기재한 것과 마찬가지이고, 전극층에 관해서는 상기 반응성 액정측 기판의 전극층의 란에 기재한 것과 마찬가지이기 때문에, 여기서의 설명은 생략한다.
(i) 제2 배향막
본 발명에 사용되는 제2 배향막으로는 강유전성 액정을 배향시킬 수 있는 것이면 특별히 한정되는 것은 아니고, 예를 들면 러빙 처리, 광 배향 처리 등을 실시한 것을 사용할 수 있지만, 본 발명에서는 광 배향 처리를 실시한 광 배향막을 사용하는 것이 바람직하다. 광 배향 처리는 비접촉 배향 처리이기 때문에 정전기나 먼지의 발생이 없고, 정량적인 배향 처리를 제어할 수 있다는 점에서 유용하기 때문이다. 이하, 이러한 광 배향막에 대해서 설명한다.
(광 배향막)
광 배향막은 후술하는 광 배향막의 구성 재료를 도포한 기판에 편광을 제어한 빛을 조사하고, 광 여기 반응(분해, 이성화, 이량화)을 일으켜 얻어진 막에 이방성을 부여함으로써 그 막 상의 액정 분자를 배향시키는 것이다.
본 발명에 사용되는 광 배향막의 구성 재료는, 빛을 조사하여 광 여기 반응을 일으킴으로써 강유전성 액정을 배향시키는 효과(광 배열성: photoaligning)를 갖는 것이면 특별히 한정되는 것은 아니며, 이러한 재료로는 대략 분자의 형상만이 변화되어 가역적인 배향 변화가 가능한 광 이성화형과, 분자 그 자체가 변화되는 광 반응형으로 나눌 수 있다.
여기서, 광 이성화 반응이란, 광 조사에 의해 단일한 화합물이 다른 이성체로 변화되는 현상을 말한다. 이러한 광 이성화형 재료를 사용함으로써, 광 조사에 의해 복수개의 이성체 중 안정적인 이성체가 증가되고, 그에 따라 광 배향막에 용이하게 이방성을 부여할 수 있다.
또한, 상기 광 반응은 광 조사에 의해 분자 그 자체가 변화되고, 광 배향막의 광 배열성에 이방성을 부여할 수 있는 것이면 무방하지만, 광 배향막에 이방성을 부여하는 것이 보다 용이해지기 때문에, 광 이량화 반응 또는 광 분해 반응인 것이 바람직하다. 여기서, 광 이량화 반응이란, 광 조사에 의해 편광 방향으로 배향된 반응 부위가 라디칼 중합하여 분자 2개가 중합하는 반응을 말한다. 이 반응에 의해 편광 방향의 배향을 안정화하고, 광 배향막에 이방성을 부여할 수 있다. 한편, 광 분해 반응이란, 광 조사에 의해 편광 방향으로 배향된 폴리이미드 등의 분자쇄를 분해하는 반응을 말한다. 이 반응에 의해 편광 방향에 수직인 방향으로 배향된 분자쇄를 남겨 광 배향막에 이방성을 부여할 수 있다.
본 발명에서는 광 배향막의 구성 재료로서, 상기 중에서도, 광 이량화 반응 또는 광 분해 반응을 일으킴으로써 광 배향막에 이방성을 부여하는 광 반응형 재료를 사용하는 것이 바람직하다.
상기 광 배향막의 구성 재료가 광 여기 반응이 발생하는 빛의 파장 영역은 자외광 영역의 범위 내, 즉 10 nm 내지 400 nm의 범위 내인 것이 바람직하고, 250 nm 내지 380 nm의 범위 내인 것이 보다 바람직하다.
광 이성화형 재료로는, 광 이성화 반응에 의해 광 배향막에 이방성을 부여할 수 있는 재료이면 특별히 한정되는 것은 아니지만, 편광 방향에 따라 흡수를 달리하는 2색성을 가지며, 광 조사에 의해 이성화 반응이 발생하는 광 이성화 반응성 화합물을 포함하는 것이 바람직하다. 이러한 특성을 갖는 광 이성화 반응성 화합물의 편광 방향으로 배향된 반응 부위의 이성화를 일으킴으로써, 상기 광 배향막에 용이하게 이방성을 부여할 수 있다.
상기 광 이성화 반응성 화합물에서, 상기 이성화 반응은 시스-트랜스 이성화 반응인 것이 바람직하다. 광 조사에 의해 시스체 또는 트랜스체 중 어느 하나의 이성체가 증가하고, 그에 따라 광 배향막에 이방성을 부여할 수 있기 때문이다.
본 발명에 사용되는 광 이성화 반응성 화합물로는 단분자 화합물, 또는 빛 또는 열에 의해 중합되는 중합성 단량체를 들 수 있다. 이들은 사용되는 강유전성 액정의 종류에 따라서 적절하게 선택할 수 있지만, 광 조사에 의해 광 배향막에 이방성을 부여한 후 중합됨으로써 그 이방성을 안정화시킬 수 있기 때문에, 중합성 단량체를 사용하는 것이 바람직하다. 이러한 중합성 단량체 중에서도, 광 배향막에 이방성을 부여한 후 그 이방성을 양호한 상태로 유지한 상태에서 용이하게 중합될 수 있기 때문에, 아크릴레이트 단량체, 메타크릴레이트 단량체가 바람직하다.
이러한 광 이성화 반응성 화합물로는, 구체적으로는 아조벤젠 골격이나 스틸벤 골격 등의 시스-트랜스 이성화 반응성 골격을 갖는 화합물을 들 수 있다.
상술한 바와 같은 단분자 화합물 또는 중합성 단량체의 광 이성화 반응성 화합물 중에서도, 본 발명에 사용되는 광 이성화 반응성 화합물로는, 분자 내에 아조벤젠 골격을 갖는 화합물이 바람직하다. 아조벤젠 골격은 π 전자를 많이 포함하기 때문에, 액정 분자와의 상호 작용이 높고, 강유전성 액정의 배향 제어에 특히 적합하기 때문이다.
또한, 광 이량화 반응을 이용한 광 반응형 재료로는, 광 이량화 반응에 의해 광 배향막에 이방성을 부여할 수 있는 재료이면 특별히 한정되는 것은 아니지만, 라디칼 중합성 관능기를 가지며 편광 방향에 따라 흡수를 달리하는 2색성을 갖는 광 이량화 반응성 화합물을 포함하는 것이 바람직하다. 편광 방향으로 배향된 반응 부위를 라디칼 중합함으로써 광 이량화 반응성 화합물의 배향이 안정화되어 광 배향막에 용이하게 이방성을 부여할 수 있기 때문이다.
이러한 특성을 갖는 광 이량화 반응성 화합물로는, 측쇄로서 신남산에스테르, 쿠마린, 퀴놀린, 칼콘기 및 신나모일기로부터 선택되는 1종 이상의 반응 부위를 갖는 이량화 반응성 중합체를 들 수 있다. 이들 중에서도 광 이량화 반응성 화합물로는, 측쇄로서 신남산에스테르, 쿠마린 또는 퀴놀린 중 어느 하나를 포함하는 이량화 반응성 중합체가 바람직하다. 편광 방향으로 배향된 α, β 불포화 케톤의 이중 결합이 반응 부위가 되어 라디칼 중합함으로써 광 배향막에 용이하게 이방성을 부여할 수 있기 때문이다.
상기 이량화 반응성 중합체의 주쇄로는, 중합체 주쇄로서 일반적으로 알려져 있는 것이면 특별히 한정되는 것은 아니지만, 방향족 탄화수소기 등의 상기 측쇄의 반응 부위끼리의 상호 작용을 방해하는 것과 같은 π 전자를 많이 포함하는 치환기를 갖지 않은 것이 바람직하다.
또한, 광 분해 반응을 이용한 광 반응형의 재료로는, 예를 들면 닛산 가가꾸 고교(주) 제조의 폴리이미드 "RN1199" 등을 들 수 있다.
또한, 본 발명에 사용되는 광 배향막의 구성 재료는 광 배향막의 광 배열성을 방해하지 않는 범위 내에서 첨가제를 포함하고 있을 수 있다. 상기 첨가제로는 중합 개시제, 중합 금지제 등을 들 수 있다.
이어서, 광 배향 처리 방법에 대해서 설명한다. 우선, 전극층이 설치된 제2 기판의 액정층과 대향하는 면 상에 상술한 광 배향막의 구성 재료를 유기 용제로 희석한 도공액을 도포하고 건조시킨다. 이 경우에, 도공액 중 광 이량화 반응성 화합물 또는 광 이성화 반응성 화합물의 함유량은 0.05 중량％ 내지 10 중량％의 범위 내인 것이 바람직하고, 0.2 중량％ 내지 2 중량％의 범위 내인 것이 보다 바람직하다. 함유량이 상기 범위보다 적으면 배향막에 적절한 이방성을 부여하는 것이 곤란해지고, 반대로 함유량이 상기 범위보다 많으면 도공액의 점도가 높아지기 때문에 균일한 도막을 형성하기 어려워지기 때문이다.
도포법으로는, 스핀 코팅법, 롤 코팅법, 로드 바 코팅법, 분무 코팅법, 에어나이프 코팅법, 슬롯 다이 코팅법, 와이어 바 코팅법 등을 이용할 수 있다.
상기 구성 재료를 도포함으로써 얻어지는 막의 두께는 1 nm 내지 1000 nm의 범위 내인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 3 nm 내지 100 nm의 범위 내이다. 막의 두께가 상기 범위보다 얇으면 충분한 광 배열성을 얻을 수 없을 가능성이 있고, 반대로 두께가 상기 범위보다 두꺼우면 비용적으로 불리하게 되는 경우가 있기 때문이다.
얻어진 막에는 편광을 제어한 빛을 조사함으로써 광 여기 반응을 일으켜 이방성을 부여할 수 있다. 조사하는 빛의 파장 영역은, 사용되는 광 배향막의 구성 재료에 따라서 적절하게 선택할 수 있지만, 자외광 영역의 범위 내, 즉 100 nm 내지 400 nm의 범위 내인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 250 nm 내지 380 nm의 범위 내이다.
편광 방향은 상기 광 여기 반응을 일으킬 수 있는 것이면 특별히 한정되는 것은 아니지만, 강유전성 액정의 배향 상태를 양호한 것으로 할 수 있기 때문에 제1 배향막 및 제2 배향막 모두에서 기판면에 대하여 경사 0°내지 45°의 범위 내로 하는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 20°내지 45°의 범위 내로 한다.
또한, 광 배향막의 구성 재료로서, 상기한 광 이성화 반응성 화합물 중에서도 중합성 단량체를 사용한 경우에는 광 배향 처리를 행한 후 가열하여 중합함으로써 광 배향막에 부여된 이방성을 안정화시킬 수 있다.
(ii) 제2 반응성 액정층
본 발명에서는, 상기 제2 배향막 상에 반응성 액정을 고정하여 이루어지는 제2 반응성 액정층이 형성되어 있을 수도 있다. 이 경우, 상기 반응성 액정측 기판의 반응성 액정층을 구성하는 반응성 액정과, 대향 기판의 제2 반응성 액정층을 구성하는 반응성 액정은 다른 조성인 것이 바람직하다. 반응성 액정은, 상술한 바와 같이, 배향막만을 사용한 경우보다도 효과적으로 강유전성 액정의 배향을 제어할 수 있기 때문이다. 또한, 상기 반응성 액정층을 구성하는 반응성 액정 및 상기 제2 반응성 액정층을 구성하는 반응성 액정이 다른 조성이어서 더블 도메인 등의 배향 결함의 발생을 억제하여 강유전성 액정의 모노 도메인 배향을 얻을 수 있기 때문이다.
또한, 제2 반응성 액정층에 사용되는 반응성 액정, 및 제2 반응성 액정층의 형성 방법 등에 대해서는, 상술한 "(1) 반응성 액정측 기판 (i) 반응성 액정층"의 란에 기재한 것과 마찬가지이다.
본 발명에서는, 상술한 중합성 단량체의 중합성 관능기나 치환기를 여러 가지 선택함으로써, 상기 반응성 액정층을 구성하는 반응성 액정 및 상기 제2 반응성 액정층을 구성하는 반응성 액정의 조성을 다른 것으로 할 수 있다. 이 경우에, 상기 2개의 반응성 액정에 사용되는 중합성 단량체의 중합성 관능기는 동일하거나 상이할 수 있다. 또한 본 발명에서는, 중합성 단량체를 2종 이상 조합하여 사용할 수도 있고, 이들의 조합을 변경함으로써 조성을 변화시키는 것도 가능하다. 또한,동일한 조합을 사용하는 경우에도, 각각의 중합성 단량체의 함유량을 변화시킴으로써 조성을 다른 것으로 할 수 있다.
(3) 액정층
이어서, 본 발명에 사용되는 액정층에 대해서 설명한다. 본 발명에서의 액정층은 강유전성 액정을 상기 반응성 액정층 및 상기 제2 배향막 사이에 개재시킴으로써 구성된다. 상기 액정층에 사용되는 강유전성 액정은 카이럴스멕틱 C상(SmC*)을 발현하는 것이면 특별히 한정되는 것은 아니지만, 강유전성 액정의 상계열이 네마틱상(N)-콜레스테릭상(Ch)-카이럴스멕틱 C상(SmC*), 또는 네마틱상(N)-카이럴스멕틱 C상(SmC*)으로 변화하고, 스멕틱 A상(SmA)을 경유하지 않는 재료인 것이 바람직하다.
본 발명의 액정 표시 소자를 필드 시퀀셜 컬러 방식에 의해 구동시키는 경우에는 스멕틱 A상을 경유하지 않는 단안정성을 갖는 액정 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 여기서, 단안정성이란, 상술한 바와 같이 전압 비인가시에 1개의 안정 상태만을 갖는 성질을 말하며, 특히 플러스 및 마이너스 중 어느 하나의 전압을 인가했을 때에만 액정 분자가 동작하는 하프 V자 구동하는 것이, 흑백 셔터의 개구 시간을 길게 잡을 수 있고 밝은 풀컬러 표시를 실현할 수 있다는 점에서 바람직하다.
또한, 본 발명에서는 이러한 스멕틱 A상을 경유하지 않는 단안정성을 갖는 액정 재료를 사용함으로써, 박막 트랜지스터(TFT)를 사용한 능동 매트릭스 방식에 의한 구동이 가능해지며, 전압 변조에 의해 계조 제어가 가능해지고, 고정밀 및 고품질의 표시를 실현할 수 있다.
또한, 본 발명에 사용되는 강유전성 액정으로는 단일상을 구성하는 것이 바람직하다. 여기서, 단일상을 구성한다는 것은, 고분자 안정화법이나 중합체 안정화법 등과 같이 중합체 네트워크가 형성되어 있지 않은 것을 말한다. 이와 같이, 단일상의 강유전성 액정을 사용함으로써, 제조 공정이 용이해지고, 구동 전압을 낮출 수 있다는 이점이 있다.
상기 강유전성 액정으로 구성되는 액정층의 두께는 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 배향하기 어려워질 가능성이 있기 때문이다.
액정층의 형성 방법으로는, 일반적으로 액정셀의 제조 방법으로서 사용되는 방법을 사용할 수 있다. 예를 들면, 미리 반응성 액정측 기판 및 대향 기판을 제조한 액정셀에, 상기 강유전성 액정을 가온함으로써 얻은 등방성 액체를 모세관 효과에 의해 주입한 후, 접착제로 봉쇄함으로써 액정층을 형성할 수 있다. 상기 액정층의 두께는 비드 등의 스페이서에 의해 조정할 수 있다.
(4) 편광판
이어서, 본 발명에 사용되는 편광판에 대해서 설명한다. 본 발명에서의 편광판은 빛의 파동 중 특정 방향만을 투과시키는 것이면 특별히 한정되는 것은 아니고, 액정 표시 소자의 편광판으로서 일반적으로 사용되고 있는 것을 사용할 수 있다.
2. 액정 표시 소자의 제조 방법
이어서, 본 발명의 액정 표시 소자의 제조 방법에 대해서 설명한다. 본 발명의 액정 표시 소자는 액정 표시 소자의 제조 방법으로서 일반적으로 사용되는 방법에 의해 제조할 수 있다. 이하, 본 발명의 액정 표시 소자의 제조 방법의 일례로서, TFT 소자를 사용한 능동 매트릭스 방식의 액정 표시 소자의 제조 방법에 대해서 설명한다.
우선, 제1 기판 상에 상술한 증착 방법에 의해 투명 도전막을 형성하고, 전체면 공통 전극으로 한다. 또한, 공통 전극 상에 광 배향막 재료를 도포하고, 광 배향 처리를 실시하여 제1 배향막을 형성한다. 이 제1 배향막 상에 반응성 액정층용 도공액을 도포하고, 반응성 액정을 배향시켜 고정함으로써 반응성 액정층을 형성하고, 반응성 액정측 기판으로 한다. 또한, 제2 기판 상에는 투명 도전막을 매트릭스 상에 패턴화함으로써 x 전극, y 전극을 형성하고, 스위칭 소자 및 화소 전극을 설치한다. 또한, x 전극, y 전극, 스위칭 소자 및 화소 전극 상에 광 배향막 재료를 도포하고, 광 배향 처리를 실시하여 제2 배향막을 형성하고, 대향 기판으로 한다. 이와 같이 하여 형성한 대향 기판의 제2 배향막 상에 스페이서로서 비드를 분산시키고, 주위에 밀봉제를 도포하여 반응성 액정측 기판의 반응성 액정층과 대향 기판의 광 배향막이 대향하도록 접합하고, 열 압착시킨다. 이어서, 주입구로부터 모세관 효과를 이용하여 강유전성 액정을 등방성 액체 상태로 주입하고, 주입구를 자외선 경화 수지 등에 의해 봉쇄한다. 그 후, 강유전성 액정에 서냉함으로써 배향시킬 수 있다. 이와 같이 하여 얻어진 액정셀의 상하에 편광판을 접착함으로 써 본 발명의 액정 표시 소자를 얻을 수 있다.
3. 액정 표시 소자의 용도
이어서, 본 발명의 액정 표시 소자의 용도에 대해서 설명한다. 본 발명의 액정 표시 소자는 박막 트랜지스터(TFT)를 사용한 능동 매트릭스 방식에 의해 구동시키는 것이 바람직하며, 컬러 필터 방식 또는 필드 시퀀셜 컬러 방식을 채용함으로써 컬러 액정 표시 소자로 할 수 있다. 본 발명에서는, TFT 기판측 또는 공통 전극 기판측에 마이크로 컬러 필터를 배치함으로써 컬러 표시가 가능하지만, 강유전성 액정의 고속 응답성을 이용함으로써 마이크로 컬러 필터를 사용하지 않고 LED 광원과 조합하여 필드 시퀀셜 컬러 방식에 의한 컬러 표시가 가능하게 된다. 또한, 본 발명의 액정 표시 소자를 사용한 컬러 액정 표시 소자는 배향 결함이 발생하지 않고 강유전성 액정을 배향시킬 수 있기 때문에, 시야각이 넓고, 고속 응답성을 가지며, 고정밀한 컬러 표시를 실현할 수 있다.
이들 중에서도, 본 발명의 액정 표시 소자는 필드 시퀀셜 컬러 방식에 의해 구동시키는 것이 바람직하다. 상술한 바와 같이, 필드 시퀀셜 컬러 방식은 1 화소를 시간 분할하는 것이고, 양호한 동화상 표시 특성을 얻기 위해서는 고속 응답성을 특히 필요로 하기 때문이다.
이 경우에, 강유전성 액정으로는 콜레스테릭상으로부터 스멕틱 A상을 경유하지 않고 카이럴스멕틱 C상을 발현하는 단안정 특성을 갖는 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 이러한 재료는, 양의 전압 인가시와 음의 전압 인가시에 액정 분자의 장축 방향의 기울기가 동일한 방향이고 인가 전압에 대한 광투과율이 비대칭인 전 기 광학 특성을 나타내는 것이다. 이 특성을 본 명세서에서는 하프(half)-V자형 스위칭(HV자형 스위칭)이라 칭한다. 이러한 HV자형 스위칭 특성을 나타내는 재료를 사용함으로써 흑백 셔터로서의 개구 시간을 충분히 길게 잡을 수 있다. 그에 따라, 시간적으로 전환되는 각 색을 보다 밝게 표시할 수 있어서 밝은 풀컬러 액정 표시 소자를 실현할 수 있다.
상기 강유전성 액정이 단안정성을 나타내는 경우, 본 발명의 액정 표시 소자는 기본적으로는 TFT를 사용한 능동 매트릭스 방식에 의해 구동시키지만, 세그먼트 방식에 의한 구동도 가능하다.
또한, 본 발명은 상기 실시 형태에 한정되는 것은 아니다. 상기 실시 형태는 예시에 불과하고, 본 발명의 특허 청구의 범위에 기재된 기술적 사상과 실질적으로 동일한 구성을 가지며 마찬가지의 작용 효과를 발휘하는 것은 모두 본 발명의 기술적 범위에 포함된다.
이하, 본 발명에 대해서 실시예를 들어 구체적으로 설명한다.
[실시예 1]
배향막의 재료로는 하기 화학식 I로 표시되는 화합물 A를 사용하고, 반응성 액정층의 액정 재료로는 하기 화학식 II로 표시되는 화합물 B를 사용하였다.
Figure 112006064996712-pct00007
Figure 112006064996712-pct00008
시클로펜타논에 용해시킨 2 중량％의 화합물 A의 용액을 ITO로 코팅된 2장의 유리 기판에 회전수 4000 rpm으로 30 초간 스핀 코팅하였다. 오븐에서 180 ℃로 10 분간 건조시킨 후, 편광 자외선을 25 ℃에서 기판면에 대하여 30°의 각도로부터 100 mJ/㎠로 노광하였다. 또한, 한쪽 기판에 시클로펜타논에 용해시킨 2 중량％의 화합물 B의 용액을 회전수 4000 rpm으로 30 초간 스핀 코팅하여 적층하고, 55 ℃에서 3 분간 건조시킨 후, 무편광 자외선을 55 ℃에서 1000 mJ/㎠로 노광하였다. 그 후, 한 쪽 기판에 1.5 ㎛의 스페이서를 산포하고, 다른쪽 기판에 밀봉제를 밀봉 디스펜서로 도포하였다. 기판을 편광 UV 조사 방향과 평행하게 역-평행(anti-parallel)의 상태로 조립하여 열 압착을 행하였다. 액정은 "R2301"(클라리언트사 제조)을 사용하고, 주입구 상부에 액정을 부착시킨 오븐을 이용하여 네마틱상-등방상 전이 온도보다 10 ℃ 내지 20 ℃ 높은 온도에서 주입을 행하여 천천히 상온으로 복귀시킨 바, 배향 결함이 없는 모노 도메인 배향이 얻어졌다.
[실시예 2]
반응성 액정층의 액정 재료로는 상기 화학식 II로 표시되는 화합물 B를 사용하였다.
닛산 가가꾸 고교(주) 제조의 폴리이미드 "RN1199"를 ITO로 코팅된 2장의 유 리 기판에 회전수 4000 rpm으로 30 초간 스핀 코팅하였다. 오븐에서 180 ℃로 10 분간 건조시킨 후, 편광 자외선을 25 ℃에서 100 J/㎠로 노광하였다. 또한, 한쪽 기판에 시클로펜타논에 용해시킨 2 중량％의 화합물 B의 용액을 회전수 4000 rpm으로 30 초간 스핀 코팅하여 적층하고, 55 ℃에서 3 분간 건조시킨 후, 무편광 자외선을 55 ℃에서 1000 mJ/㎠로 노광하였다. 그 후, 상기에 나타낸 방법으로 셀을 구성하고, 액정을 주입한 바, 배향 결함이 없는 모노 도메인 배향이 얻어졌다.
[실시예 3]
배향막의 재료로는 상기 화학식 I로 표시되는 화합물 A를 사용하고, 반응성 액정층의 액정 재료로는 하기 화학식 III으로 표시되는 화합물 C를 사용하였다.
Figure 112006064996712-pct00009
시클로펜타논에 용해시킨 2 중량％의 화합물 A의 용액을 ITO로 코팅된 2장의 유리 기판에 회전수 4000 rpm으로 30 초간 스핀 코팅하였다. 오븐에서 180 ℃로 10 분간 건조시킨 후, 편광 자외선을 25 ℃에서 기판면에 대하여 30°의 각도로부터 100 mJ/㎠로 노광하였다. 또한, 한쪽 기판에 시클로펜타논에 용해시킨 2 중량％의 화합물 C의 용액을 회전수 4000 rpm으로 30 초간 스핀 코팅하여 적층하고, 55 ℃에서 3 분간 건조시킨 후, 무편광 자외선을 55 ℃에서 1000 mJ/㎠로 노광하였다. 그 후, 상기에 나타낸 방법으로 셀을 구성하고, 액정을 주입한 바, 배향 결함이 없는 모노 도메인 배향이 얻어졌다.
[실시예 4]
반응성 액정층의 액정 재료로는, 상기 화학식 III으로 표시되는 화합물 C를 사용하였다.
닛산 가가꾸 고교(주) 제조의 폴리이미드 "RN1199"를 ITO로 코팅된 2장의 유리 기판에 회전수 4000 rpm으로 30 초간 스핀 코팅하였다. 오븐에서 180 ℃로 10 분간 건조시킨 후, 편광 자외선을 25 ℃에서 100 J/㎠로 노광하였다. 또한, 한쪽 기판에 시클로펜타논에 용해시킨 2 중량％의 화합물 C의 용액을 회전수 4000 rpm으로 30 초간 스핀 코팅하여 적층하고, 55 ℃에서 3 분간 건조시킨 후, 무편광 자외선을 55 ℃에서 1000 mJ/㎠로 노광하였다. 그 후, 상기에 나타낸 방법으로 셀을 구성하고, 액정을 주입한 바, 배향 결함이 없는 모노 도메인 배향이 얻어졌다.
[실시예 5]
배향막의 재료로는, 상기 화학식 I로 표시되는 화합물 A를 사용하고, 반응성 액정층의 액정 재료로는 상기 화학식 II로 표시되는 화합물 B 및 상기 화학식 II I으로 표시되는 화합물 C를 사용하였다.
시클로펜타논에 용해시킨 2 중량％의 화합물 A의 용액을 ITO로 코팅된 2장의 유리 기판에 회전수 4000 rpm으로 30 초간 스핀 코팅하였다. 오븐에서 180 ℃로 10 분간 건조시킨 후, 편광 자외선을 25 ℃에서 기판면에 대하여 30°의 각도로부터 100 mJ/㎠로 노광하였다. 또한, 한쪽 기판에 시클로펜타논에 용해시킨 2 중량％의 화합물 B의 용액을, 다른쪽 기판에는 시클로펜타논에 용해시킨 2 중량％의 화합물 C의 용액을 회전수 4000 rpm으로 30 초간 스핀 코팅하여 적층하고, 55 ℃에서 3 분간 건조시킨 후, 무편광 자외선을 55 ℃에서 1000 mJ/㎠로 노광하였다. 그 후, 상기에 나타낸 방법으로 셀을 구성하고, 액정을 주입한 바, 배향 결함이 없는 모노 도메인 배향이 얻어졌다.
[비교예 1]
배향막의 재료로는, 상기 화학식 I로 표시되는 화합물 A를 사용하였다.
시클로펜타논에 용해시킨 2 중량％의 화합물 A의 용액을 ITO로 코팅된 2장의 유리 기판에 회전수 4000 rpm으로 30 초간 스핀 코팅하였다. 또한, 상기에 나타낸 방법으로 셀을 구성하고, 액정을 주입한 바, 모노 도메인 배향은 얻어지지 않고, 더블 도메인이나 지그재그 결함, 헤어핀 결함 등의 배향 결함이 발생하였다.
[비교예 2]
배향막의 재료로는, 닛산 가가꾸 고교(주) 제조의 폴리이미드 "RN1199"를 사용하고, ITO로 코팅된 2장의 유리 기판에 회전수 4000 rpm으로 30 초간 스핀 코팅하였다. 오븐에서 180 ℃로 10 분간 건조시킨 후, 편광 자외선을 25 ℃에서 100 J/㎠로 노광하였다. 그 후, 상기에 나타낸 방법으로 셀을 구성하고, 액정을 주입한 바, 모노 도메인 배향은 얻어지지 않고, 더블 도메인이나 지그재그 결함, 헤어핀 결함 등의 배향 결함이 발생하였다.

Claims (13)

  1. 제1 기판, 상기 제1 기판 상에 형성된 전극층, 상기 전극층 상에 형성된 제1 배향막, 및 상기 제1 배향막 상에 형성되고 반응성 액정을 고정하여 이루어지는 반응성 액정층을 갖는 반응성 액정측 기판, 및
    제2 기판, 상기 제2 기판 상에 형성된 전극층, 및 상기 전극층 상에 형성된 제2 배향막을 갖는 대향 기판을 포함하며, 상기 반응성 액정측 기판의 반응성 액정층과 상기 대향 기판의 제2 배향막이 대향하도록 배치되고, 상기 반응성 액정측 기판의 반응성 액정층과 상기 대향 기판의 제2 배향막 사이에 강유전성 액정이 개재되고,
    상기 강유전성 액정이 상계열에 스멕틱 A상을 갖지 않는 것이고, 단안정성을 나타내고, 하프 V자 구동하는 것이며,
    상기 강유전성 액정이 액정층에서 모노 도메인 배향을 나타내는 것을 특징으로 하는 액정 표시 소자.
  2. 제1 기판, 상기 제1 기판 상에 형성된 전극층, 상기 전극층 상에 형성된 제1 배향막, 및 상기 제1 배향막 상에 형성되고 반응성 액정을 고정하여 이루어지는 반응성 액정층을 갖는 반응성 액정측 기판, 및
    제2 기판, 상기 제2 기판 상에 형성된 전극층, 상기 전극층 상에 형성된 제2 배향막 및 상기 제2 배향막 상에 형성되고 반응성 액정을 고정하여 이루어지는 제2 반응성 액정층을 갖는 대향 기판을 포함하며, 상기 반응성 액정측 기판의 반응성 액정층과 상기 대향 기판의 제2 반응성 액정층이 대향하도록 배치되고, 상기 반응성 액정측 기판의 반응성 액정층과 상기 대향 기판의 제2 반응성 액정층 사이에 강유전성 액정이 개재되고,
    상기 반응성 액정층을 구성하는 반응성 액정 및 상기 제2 반응성 액정층을 구성하는 반응성 액정은 다른 조성이며,
    상기 강유전성 액정이 상계열에 스멕틱 A상을 갖지 않는 것이고, 단안정성을 나타내고, 하프 V자 구동하는 것이며,
    상기 강유전성 액정이 액정층에서 모노 도메인 배향을 나타내는 것을 특징으로 하는 액정 표시 소자.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 반응성 액정은 네마틱상을 발현하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 소자.
  4. 제3항에 있어서, 상기 반응성 액정은 중합성 액정 단량체를 갖는 것을 특징 으로 하는 액정 표시 소자.
  5. 제4항에 있어서, 상기 중합성 액정 단량체는 모노아크릴레이트 단량체 또는 디아크릴레이트 단량체인 것을 특징으로 하는 액정 표시 소자.
  6. 제5항에 있어서, 상기 디아크릴레이트 단량체는 하기 화학식 1로 표시되는 화합물인 것을 특징으로 하는 액정 표시 소자.
    <화학식 1>
    Figure 112006064996712-pct00010
    식 중, X는 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 나타내고, m은 2 내지 20의 범위 내의 정수를 나타낸다.
  7. 제5항에 있어서, 상기 디아크릴레이트 단량체는 하기 화학식 2로 표시되는 화합물인 것을 특징으로 하는 액정 표시 소자.
    <화학식 2>
    Figure 112006064996712-pct00011
    식 중, Z21 및 Z22는 각각 독립적으로 직접 결합된 -COO-, -OCO-, -O-, -CH2CH2-, -CH=CH-, -C≡C-, -OCH2-, -CH2O-, -CH2CH2COO- 또는 -OCOCH2CH2-를 나타내고, m은 0 또는 1을 나타내며, n은 2 내지 8의 범위 내의 정수를 나타낸다.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제1 배향막 및 상기 제2 배향막이 광 배향막인 것을 특징으로 하는 액정 표시 소자.
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 강유전성 액정은 단일상을 구성하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 소자.
  12. 제1항 또는 제2항에 있어서, 박막 트랜지스터를 사용한 능동 매트릭스 방식에 의해 구동되는 것을 특징으로 하는 액정 표시 소자.
  13. 제1항 또는 제2항에 있어서, 필드 시퀀셜(field sequential) 컬러 방식에 의해 구동되는 것을 특징으로 하는 액정 표시 소자.
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