감방사선성 수지 조성물, 그로부터 형성된 돌기 및 스페이서, 및 이들을 구비하는 액정 표시 소자 document_id A220623014990

본 발명은 수직형 액정 표시 소자의 돌기재 및 스페이서를 동시에 형성하기 위해서 바람직한 감방사선성 수지 조성물, 그로부터 형성된 돌기 및 스페이서, 및 이들을 구비하는 액정 표시 소자에 관한 것이다. 액정 표시 패널은 플랫 패널 디스플레이 중에서 오늘날 가장 널리 사용되고 있지만, 특히 TFT(박막 트랜지스터) 방식의 액정 표시 패널(TFT-LCD)이 퍼스널 컴퓨터, 워드 프로세서 등의 OA 기기나 액정 텔레비젼 등의 보급에 따라서, 표시 품질에 대한 요구 성능이 점점 더 엄격해지고 있다. TFT-LCD 중에서 현재 가장 많이 이용되고 있는 방식은 TN(Twisted Nematic)형 LCD이고, 이 방식은, 2장의 투명한 전극의 외측에 배향 방향이 90도 다른 편광막을 각각 배치하고, 2장의 투명한 전극의 내측에 배향막을 배치함과 동시에, 두 배향막 사이에 네마틱형 액정을 배치하며, 액정의 배향 방향이 한쪽 전극측에서 다른 쪽 전극측에 걸쳐 90도 비틀어지도록 한 것이다. 이 상태에서 무편광의 광이 입사하면, 한쪽 편광판을 투과한 직선 편광이 액정 중을 편광 방향이 빗나가면서 투과하기 때문에 다른쪽 편광판을 투과할 수 있어, 명 상태가 된다. 다음에, 두 전극에 전압을 인가하여 액정 분자를 직립시키면, 액정에 도달한 직선 편광이 그대로 투과하기 때문에 다른쪽 편광판을 투과할 수 없어, 암 상태가 된다. 그 후, 다시 전압을 인가하지 않는 상태로 하면, 명 상태로 되돌아가게 된다. 이러한 TN형 LCD는, 최근의 기술 개량에 의해, 정면에서의 콘트라스트나 색 재현성 등은 CRT와 동등하거나 또는 그 이상으로 되어 있다. 그러나, TN형 LCD에는 시야각이 좁다는 큰 문제가 있다. 이러한 문제를 해결하는 것으로서, STN(Super Twisted Nematic)형 LCD나 MVA (Multi-domain Vertically Aligned)형 LCD(수직 배향형 액정 표시 패널)가 개발되어 있다. 이들 중 STN 형 LCD는, TN형 LCD의 네마틱형 액정 중에 광 활성 물질인 키랄제를 블렌드하여, 액정 분자의 배향축이 2장의 전극 사이에서 180도 이상 비틀어지도록 한 것이다. 또한, MVA형 LCD는, 음의 유전율 이방성을 갖는 네가티브형 액정과 수직 방향의 배향막을 조합하여, TN형 LCD의 선광 모드가 아니라 복굴절 모드를 이용한 것이고, 전압을 인가하지 않은 상태에서도, 배향막에 가까운 위치에 있는 액정의 배향 방향이 거의 수직으로 유지되기 때문에, 콘트라스트, 시야각 등이 우수하고, 또한 액정을 배향시키기 위한 러빙 처리를 행하지 않아도 되는 등 제조 공정면에서도 우수하다(문헌 [다께다 아리히로, 액정, 일본 액정학회, 1999년 4월 25일 Vol. 3, No. 2, 117] 및 일본 특허 공개 (평)11-258605호 공보 참조). MVA형 LCD에서는, 1개의 화소 영역에서 액정이 복수개의 배향 방향을 취할 수 있도록 하기 위해서, 도메인 규제 수단으로서, 표시측의 전극을 1개의 화소 영역 내에 슬릿을 갖게 함과 동시에, 광의 입사측의 전극 상의 동일 화소 영역 내에, 전극의 슬릿과 위치를 변이시켜, 사면을 갖는 돌기(예를 들면, 삼각추상, 반볼록 렌즈 형상 등)를 형성하고 있다. 이러한 돌기는 통상 미세 가공이 가능하고, 형상의 제어가 용이하다는 이점을 갖는 포토리소그래피에 의해 형성된다. 한편, 액정 패널에는 2장의 기판 간격을 일정하게 유지하기 위해서 소정의 스페이서를 설치할 필요가 있다. 종래, 이러한 스페이서로서, 소정의 입경을 갖는 유리 비드, 플라스틱 비드 등의 스페이서 입자가 사용되었다. 그러나, 이들 스페이서 입자는 유리 기판 상에 랜덤하게 산포되기 때문에, 유효 화소부 내에 상기 스페이서가 존재하면, 스페이서의 비침이 있거나, 입사광이 산란을 받아 액정 패널의 콘트라스트가 저하된다는 문제가 있었다. 이들 문제를 해결하기 위해서 감방사선성 수지 조성물을 사용하여 유효 화소부 이외에 스페이서를 포토리소그래피에 의해 형성하는 방법이 사용되어 왔다. 돌기 형성과 스페이서 형성은 감방사선성 수지를 사용한 포토리소그래피를 사용한다는 점에서 동일한 공정을 사용할 수 있지만, 하기와 같이 각각의 요구 성능이 다르다. (1) 돌기와 스페이서에서, 요구되는 막 두께가 다른 것. (2) 요구되는 형상이, 돌기는 반볼록 렌즈상인데 대하여, 스페이서는 기둥상 또는 순테이퍼상으로 각각 다른 것. 또한, 돌기 상에는 배향막을 형성할 필요가 있기 때문에, 후의 공정에서 배향막을 형성하였을 때에 크레이터링(cratering)이 생기지 않도록, 배향막 재료에 대한 충분한 도장성이 필요하다. 한편, 스페이서는, 액정 패널에 따른 외부 압력에도 변형되지 않도록, 고도의 압축 강도가 필요하다. 또한, 돌기, 스페이서 모두, 후의 패널 조립 공정에서 가해지는 열에 대한 내성이 필요하다. 이상과 같이, 돌기와 스페이서는 서로 다른 형상, 화학적 성질이 요구되기 때문에, 종래 별도의 감방사선성 재료를 사용하여, 별도의 공정에서 형성할 필요가 있었다. 또한, 일본 특허 공개 제2001-83517호 공보에는, 네가티브형 감광 재료를 사용하여 돌기와 스페이서를 동시 형성할 수 있는 취지가 개시되어 있지만, 상기 공보에는 이러한 용도에 사용되어야 하는 감방사선성 조성물의 구체적인 양태는 전혀 개시되어 있지 않고, 돌기와 스페이서를 동시에 형성하기 위한 감방사선성 조성물은 아직 알려져 있지 않으며, 이러한 재료의 제공이 강하게 요구되었다.