액정 배향제, 배향막 및 표시 소자 및 광학 부재 document_id A220623010539

본 발명은 액정 배향제, 액정 배향막의 제조 방법, 액정 배향막, 액정 표시 소자 및 광학 부재에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 러빙 처리를 행하지 않고, 편광 또는 비편광의 방사선의 조사에 의해서 액정 배향능을 부여하는 것이 가능한 액정 배향막의 형성에 이용되는 액정 배향제, 이러한 액정 배향막과 그의 제조 방법, 이러한 액정 배향막을 갖는 액정 표시 소자 및 광학 부재에 관한 것이다. 종래, 플러스의 유전 이방성을 갖는 네마틱형 액정을, 액정 배향막을 갖는 투명 전극이 부착된 기판에서 샌드위치 구조로 만들고, 필요에 따라서 액정 분자의 장축이 기판 사이에서 0 내지 360도 연속적으로 비틀어지도록 한, TN(Twisted Nematic)형, STN(Super Twisted Nematic)형, IPS(In Plane Switching)형 등의 액정 셀을 갖는 액정 표시 소자가 알려져 있다(상기 특허 문헌 1 및 2 참조). 이러한 액정 셀에서의 액정을 배향시키는 수단으로서는, 기판 표면에 유기 막(액정 배향막)을 형성하고, 계속해서 그 유기 막 표면을 레이온 등의 천 부재로 한 방향으로 문지름으로써 액정 배향능을 부여하는 방법(러빙 처리를 실시하는 방법), 기판 표면에 산화규소를 사방(斜方) 증착하는 방법 또는 랭뮤어ㆍ브로젯법(LB법)을 이용하여 장쇄 알킬기를 갖는 단분자 막을 형성하는 방법 등이 있다. 이 중, 기판 크기, 액정의 배향 균일성, 처리 시간 및 처리 비용의 관점에서 러빙 처리에 의한 액정 배향능의 부여가 일반적이다. 그러나, 액정의 배향을 러빙 처리에 의해 행하면, 공정 내에서 먼지가 발생하거나, 정전기가 발생하거나 하기 쉽기 때문에, 배향막 표면에 먼지가 부착되어 표시 불량 발생의 원인이 된다는 문제가 있었다. 특히 TFT(박막 트랜지스터) 소자를 갖는 기판의 경우에는, 발생한 정전기에 의해서 TFT 소자의 회로 파괴가 발생하여, 수율 저하의 원인이 된다는 문제도 있었다. 또한, 이후 점점 더 고정밀화되는 액정 표시 소자에 있어서는, 화소의 고밀도화에 따라 기판 표면에 요철이 발생하기 때문에, 균일하게 러빙 처리를 행하는 것이 과제가 된다. 액정 셀에서의 액정을 배향시키는 다른 수단으로서, 기판 표면에 형성한 폴리비닐신나메이트, 폴리이미드 등의 감광성 박막에 편광 또는 비편광의 방사선을 조사함으로써, 액정 배향능을 부여하는 광 배향법이 알려져 있다. 이 방법에 따르면, 정전기나 먼지가 발생하지 않고, 균일한 액정 배향을 실현할 수 있다(상기 특허 문헌 3 내지 12 참조). 또한, 상기와는 다른 액정 표시 소자의 동작 모드로서, 마이너스의 유전 이방성을 갖는 액정 분자를 기판에 수직으로 배향시키는 수직(호메오트로픽) 배향 모드도 알려져 있다. 이 동작 모드에서는, 기판 사이에 전압을 인가하여 액정 분자가 기판에 평행한 방향을 향하여 기울 때에, 액정 분자가 기판 법선 방향으로부터 기판면 내의 한 방향을 향하여 기울도록 할 필요가 있다. 이를 위한 수단으로서, 예를 들면 기판 표면에 돌기를 설치하는 방법, 투명 전극에 스트라이프를 설치하는 방법, 러빙 배향막을 이용함으로써 액정 분자를 기판 법선 방향으로부터 기판면 내의 한 방향을 향하여 약간 기울여 두는(프리틸트시킨) 방법 등이 제안되어 있다. 상기 광 배향법은 수직 배향 모드의 액정 표시 소자에 있어서 액정 분자의 기울기 방향을 제어하는 방법으로서도 유용한 것이 알려져 있다. 즉, 광 배향법에 의해 배향 규제력을 부여한 수직 배향막을 이용함으로써, 전압 인가시의 액정 분자의 기울기 방향을 균일하게 제어할 수 있는 것이 알려져 있다(상기 특허 문헌 11 내지 14 참조). 또한, 종래 디스플레이, 광 일렉트로닉스, 광학 분야에서 편광판, 위상차 판, 선광성 광학 필름 등의 광학 부재가 이용되고 있다. 이들 광학 부재에는 여러가지 용도가 있고, 예를 들면 액정 표시 장치에 있어서 편광판, 보상판, 시야각 개량 필름 등의 부재로서 많이 이용될 뿐 아니라, 광 디스크 장치에 있어서 광 픽업 소자용 위상차 판으로서도 이용되고 있다. 이러한 광학 부재의 제조 방법으로서는, 종래 연신 배향한 수지 필름을 이용하는 방법 등의 많은 방법이 알려져 있다. 그러나, 이러한 방법에 의해 제조한 광학 부재는, 그 전체 면에 걸쳐 동일한 광학 특성을 갖는 것이며, 면 내의 다른 영역에 다른 광학 특성을 갖는 것은 얻을 수 없었다. 한편, 2개의 선행 발명(상기 특허 문헌 15 및 16 참조)은, 광 배향법에 의해 제조한 액정 배향막 상에서 광학적 기능을 갖는 액정 물질을 배향시킨 후, 배향 상태를 고정하는 방법을 밝혀내었다. 이 방법에 의해, 면 내의 다른 영역에 다른 광학 특성을 갖는 광학 부재를 쉽게 제조할 수 있다. 이와 같이, 상기 광 배향법에 의해 제조한 액정 배향막은 액정 표시 소자 및 광학 부재에 유용하게 적용될 수 있는 것이다. 그러나, 폴리비닐신나메이트, 폴리이미드 등을 이용하는 종래의 광 배향법에는, 액정 배향능을 얻는 데 필요한 방사선 조사량이 많다는 문제가 있었다.