KR100457617B1

KR100457617B1 - 액정배향전극구조체및그제조방법

Info

Publication number: KR100457617B1
Application number: KR1019960032053A
Authority: KR
Inventors: 이충훈
Original assignee: 삼성에스디아이 주식회사
Priority date: 1996-07-31
Filing date: 1996-07-31
Publication date: 2005-02-23
Also published as: KR980010535A

Abstract

본 발명은 액정배향 전극구조체 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 특히 성장방향을 제어하여 형성된 박막에 의해 액정을 배향토록한 것이다. 본 발명의 액정배향 전극구조체는 기판, 기판 상면에 형성된 제1ZnO박막, 제1ZnO박막 상면에 형성된 ITO박막, ITO박막 상면에 형성된 제2 ZnO박막을 포함한다. 기판 상면에 형성된 제1ZnO박막이 ＜001＞방향으로 성장되는 특성에 의해 제1ZnO박막 위에 형성된 ITO 박막의 성장방향이 ＜111＞방향으로 조절되고, 다시 이 ITO박막 위에 형성된 제2 ZnO박막이 ＜001＞방향으로 균일하게 성장됨에 따라 제2 ZnO박막의 균일한 표면조직에 의해 액정을 일정방향으로 배향 시킬 수 있어, 마찰공정에서 야기된 이물질 등의 혼입을 피할 수 있다.

Description

액정배향 전극구조체 및 그 제조방법

본 발명은 액정배향 전극구조체 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 특히 박막의 성장방향의 일정방향으로 제어되어 액정이 배향되는 액정배향 전극구조체 및 그 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 액정표시소자(LCD)의 액정을 배향시키기 위해서 기판 내벽에 배향막을 형성한다. 이와 같은 배향막은 액정분자가 동일한 분자배열을 갖도록 처리되는데, 가장보편화 되어 있는 배향막 처리방법으로서 천 등을 고분자 물질로 조성된 배향막 표면에 마찰시키는 마찰법과, 배향막 성장시 결정성장방향을 제어하여 배향막을 형성하는 방법이 있다.

고분자 물질로 조성된 배향막의 표면을 천등으로 마찰시키는 마찰법은 마찰시키는 과정에서 상호 접촉에 의해 천으로부터 유출된 이물질의 혼입으로 인해 광투과 특성을 저해하고, 전기적인 단락의 원인을 제공하는 문제점이 있다.

배향막 성장시 결정성장방향을 제어하는 방법으로서 증착면에 광을 조사하여 성장되는 배향막의 결정방향성을 조절하는 광배향방법이 검토되고 있으나, 배향막에 적용되는 재료의 열적 불안전성과 유색성에 의한 광이용효율의 저하 등의 문제점을 안고 있다.

또한, 경사증착법에 의한 규소산화물 배향막은 기판에 대해 경사로 증착하는 증착각도, 증착속도 등에 따라 액정분자의 배향특성이 다르게 나타나는데 현재까지의 제조기술로는 증착면에서 원하는 결정성장방향으로 성장되는 면적이 대단히 협소하게 부분적으로 형성되기 때문에 상업용 디스플레이소자에 적용하기가 어렵고, 부분적 배향특성을 파악하기 위해 실험실적으로만 이용되고 있다. 특히 규소산화물박막이 결정성장되는 모체인 기판의 표면 거칠기는 증착각도에 직접적으로 영향을 미치게 되는데, 기판 표면의 고유한 굴곡 등이 박막의 균일적인 경사증착을 방해함으로써, 균일한 성장을 보장하지 못하는 단점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 이물질이 혼입되지 않고, 대면적에 걸쳐 액정을 일정하게 배향시키도록 일정한 방향으로 결정성장된 액정배향 전극구조체 및 그 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 액정배향 전극구조체는 기판,상기 기판 상면에 형성되어 있는 제1 ZnO박막, 상기 제1 ZnO박막 상면에 형성되며 전극으로 이용되는 ITO박막 및 상기 ITO박막 위에 형성된 절연성 제2 ZnO박막을 포함하는 것을 그 특징으로 한다.

또한 상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 액정배향 전극구조체의 제조방법은 기판에 제1 ZnO박막을 형성시키는 단계; 상기 제1 ZnO박막 위에 전극용 ITO박막을 형성시키는 단계; 상기 ITO박막위에 절연용 제2 ZnO박막을 형성시키는 단계;를 포함한다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 액정배향 전극구조체를 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 액정배향 전극구조체의 수직단면도이다.

도면을 참조하면, 전극구조체는 유리와 같은 투명소재로된 기판(1), 기판상면에 버퍼층으로서 제1 ZnO박막(2), 투명전극으로 이용되는 ITO박막(3), 절연용 제2 ZnO박막(4)이 형성된 적층구조를 포함한다. 실질적으로 액정층은 제2 ZnO박막(4) 위에 위치된다.

액정표시소자의 구성요소인 본 발명의 액정배향 전극구조체는 기판(1)으로부터 최상층인 제2 ZnO박막(4)이 균일한 결정구조를 갖음으로써, 액정분자를 일정방향으로 배열시킨다. 제2 ZnO박막(4)의 균일한 결정구조는 기판(1)상에 순차적으로 형성된 제1 ZnO박막(2), ITO박막(3)의 결정구조에 기인한다.

보다 상세하게 적층구조에 따른 결정성장특성을 살펴본다.

상기 제1 ZnO박막(2)은 육방의 워자이트(Wurzeit) 구조를 가지는데, 제조방법과 제조조건에 거의 무관하게 기판(1)에 수직인 ＜001＞결정방향으로 만 잘 성장하는 특성을 갖는다.

이러한 제1 ZnO박막(2)의 결정성장특성이 제1 ZnO박막(2) 위에 성장되는 ITO박막(3)의 결정성장을 일정방향으로 제어하게 되고, 일정방향으로 성장된 ITO박막(3)이 다시 제2 ZnO박막(4)의 성장방향에 영향을 미쳐 일정한 방향을 갖게 함으로써 액정을 일정방향으로 배열시킨다.

즉, ＜001＞결정방향으로 성장된 제1 ZnO박막(2)의 산소 최밀 충전면(미도시)에 ITO박막(3)의 산소 최밀충전면(미도시)이 영향을 받아 ITO박막(3)의 산소최밀 충전면이 ＜111＞결정방향으로 성장되고, ＜111＞결정방향으로 성장된 ITO박막(3) 위에 위치되는 제2 ZnO박막(4)이 ＜001＞결정방향으로 균일하게 성장됨으로써, 액정을 일정방향으로 배열시킨다.

균일한 결정성장특성은 인접층 상호간의 격자부정합이 일정 범위 이내로 최소화되어야 하고, 적층면 사이의 산소 배열과 적층면상에서의 산소간 거리가 엄격히 고려되어야 한다.

본 발명에 따른 액정배향 전극구조체에 있어서, 육방구조인 제1 ZnO박막(2)위에 형성되는 ITO(3)박막은 연속된 빅스바이트(bixbyite) 입방정계 In₂O₃ 구조에 소량의 주석이 첨가된 결정구조를 갖는다. 이와 같은 구조를 갖는 ITO(3)박막의 결정구조에서 산소의 층만을 고려하면, 산소최밀충전층은 결정학적 구조에서 볼 때, ABCC'B'A'층의 순서를 기본주기로하여 교번적층된다. 여기서 A', B', C'층은 A, B, C층을 역전시켰을 경우와 같은 구조를 갖는 층이다. 이와 같이 (111)결정면에 평행인 산소최밀충전면내에서의 인접산소간의 평균거리가 0.3353nm이며, ZnO격자상수(a_ZnO=0.3249nm)와 동일한 ZnO박막의 (001)결정면내에서의 산소간 거리와 약 3%정도의 부정합을 보인다. 이러한 결과로부터 성장방향이 ＜001＞결정방향인 제1 ZnO박막(2) 위에 ＜111＞결정방향으로 균일하게 성장된 ITO박막(3)이 형성된다. 상기 ITO박막(3) 위에 형성되는 절연성의 제2 ZnO박막(4)은 균일하게 성장된 ITO박막(3)의 ＜111＞결정방향의 방향성에 영향을 받아 ＜001＞결정방향으로 결정성장되고, 제2 ZnO박막(4)의 균일한 방향성에 의해 제2 ZnO박막(4)위에 놓이는 액정을 일정한 방향으로 배향시킬 수 있다.

상기 ITO박막(3)은 투과성과 전도성이 좋은 산화물 박막이며, 이 ITO박막(3)위에 제2 ZnO박막(4)을 형성시켜도 광투과에는 별로 지장을 주지 않는다.

본 발명에 의한 액정배향 전극구조체의 제작방법을 도 2를 참조하여 설명한다.

세정된 유리와 같은 기판(1)위에 제1 ZnO박막(2)을 성장시킨다(도 2a). 이때, 아르곤과 산소의 혼합개스를 사용하여 제1 ZnO박막(2)의 결정성과 ＜001＞결정방향으로의 방향성을 향상시키며, 제1 ZnO박막(2)의 절연성을 갖도록 다량의 산소분위기 하에서 형성된다.

이어서, 상기 제1 ZnO박막(2)위에 전도성이 좋은 ITO 박막(3)을 형성시킨다(도 2b). 이 단계에서도 아르곤과 산소의 혼합개스를 사용하여 결정성과 방향성이 조절된다.

다음은 LCD 구동시 단락을 방지하기 위해 상기 ITO 박막(3)위에 절연성의 제2 ZnO박막(4)이 형성시킨다(도 2c). 이때에는 다량의 산소를 투입하여 제2 ZnO박막(4) 내에 산소궁핍에 의한 캐리어가 발생되지 않도록 한다.

본 발명에 따르면, 제1ZnO박막(2)의 산소 최밀 충전면인 (001)결정면이 기판(1)에 대해 성장되고, 그것을 기초로 ITO박막(3)의 산소 최밀 충전면인 (111)결정면이 ＜111＞결정방향으로 성장되고, 다시 ITO박막(3) 위에 제2 ZnO박막(4)이 ＜001＞결정방향으로 균일하게 성장됨으로써, 균일한 제2 ZnO박막(4)의 표면조직에 의해 액정을 일정방향으로 배열시킬 수 있다.

종래에 ITO박막위에 경사증착법에 의해 적층된 규소산화물박막의 경사구조가 일정한 증착각도로 증착되는 막의 영역이 제한되어 부분적으로만 균일한 특성을 나타내 대면적에 걸친 균일성을 확보하지 못하였고, 배향막의 조성물질이 고분자 물질로 조성되는 배향막에는 마찰법에 의한 표면처리가 반드시 수행된다. 그러나 본 발명에 따른 액정배향 전극구조체는 기판(1)위에 적층된 제1 ZnO박막(2)의 결정구조에 의해 증착면 전체에 걸쳐 균일한 경사구조를 갖는 ITO박막(3)이 형성되고, 다시 ITO박막(3)의 균일한 경사구조에 의해 제2 ZnO박막(4)의 결정구조가 균일하게 조절됨으로써, 대면적에 걸쳐 액정을 균일하게 배향시킬 수 있고, 제작이 용이하다.

지금까지 설명된 바와 같이, 본 발명에 따른 액정배향 전극구조체에 따르면 기판 위에 형성된 제1 ZnO박막의 결정성장특성을 따라 순차적으로 형성된 ITO 박막 및 제2 ZnO박막의 표면 조직이 균일하게 형성됨으로써 제2 ZnO박막 위에 위치되는 액정을 균일하게 배향시킬 수 있다. 따라서, 배향막 표면의 러빙처리나 광조사가 필요없다.

도 1은 본 발명에 따른 액정배향 전극구조체의 개략적인 단면도.

도 2a 내지 도 2c는 발명에 따른 액정배향 전극구조체의 제조방법에 대한 공정도이다.

〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉

1: 기판 2: 제1 ZnO박막

3: ITO박막 4: 제2 ZnO박막

Claims

기판;

상기 기판 상면에 형성되어 있는 제1 ZnO박막;

상기 제1 ZnO박막 상면에 형성되며 전극으로 이용되는 ITO박막; 및

상기 ITO박막 위에 형성된 절연성 제2 ZnO박막;을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정배향 전극구조체.
기판에 제1 ZnO박막을 형성시키는 단계;

상기 제1 ZnO박막 위에 전극용 ITO박막을 형성시키는 단계;

상기 ITO박막위에 절연용 제2 ZnO박막을 형성시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정배향 전극구조체의 제조방법.