KR101251541B1 - Nanostructure patterned transparent electrode and vertically alignment liquid crystal deivce using the same - Google Patents

Nanostructure patterned transparent electrode and vertically alignment liquid crystal deivce using the same Download PDF

Info

Publication number
KR101251541B1
KR101251541B1 KR1020120010708A KR20120010708A KR101251541B1 KR 101251541 B1 KR101251541 B1 KR 101251541B1 KR 1020120010708 A KR1020120010708 A KR 1020120010708A KR 20120010708 A KR20120010708 A KR 20120010708A KR 101251541 B1 KR101251541 B1 KR 101251541B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
transparent electrode
polymer
pattern
layer
liquid crystal
Prior art date
Application number
KR1020120010708A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
정희태
정현수
전환진
Original Assignee
한국과학기술원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국과학기술원 filed Critical 한국과학기술원
Priority to KR1020120010708A priority Critical patent/KR101251541B1/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101251541B1 publication Critical patent/KR101251541B1/en

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1343Electrodes
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01BCABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B13/00Apparatus or processes specially adapted for manufacturing conductors or cables
    • H01B13/0026Apparatus for manufacturing conducting or semi-conducting layers, e.g. deposition of metal
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01BCABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B5/00Non-insulated conductors or conductive bodies characterised by their form
    • H01B5/14Non-insulated conductors or conductive bodies characterised by their form comprising conductive layers or films on insulating-supports
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/02Details
    • H01L31/0224Electrodes
    • H01L31/022466Electrodes made of transparent conductive layers, e.g. TCO, ITO layers
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/18Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof
    • H01L31/1884Manufacture of transparent electrodes, e.g. TCO, ITO

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Liquid Crystal (AREA)

Abstract

PURPOSE: A transparent electrode including a nano structure pattern and a vertical-orientation type liquid crystal display device thereof are provided to supply a transparent electrode having high uniformity and various aspect ratios at a low cost and with a simple process by applying an ion bombardment. CONSTITUTION: A transparent electrode layer is formed by depositing a transparent formation substance on a substrate. A polymer layer is formed by applying a polymer substance onto the transparent electrode layer. A patterned polymer structure is formed by performing a lithographic process to the polymer layer. A polymer complex structure with the transparent formation substance is formed by etching the transparent electrode layer. The transparent electrode layer with a nano electrode pattern is formed by removing the polymer substance. A transparent electrode with a repeatedly formed nano structure is manufactured. [Reference numerals] (AA) Liquid crystal molecule; (BB) Mold(PDMS); (CC) Transparent electrode forming material(ITO); (DD) Polymer(PS); (EE) Substrate(glass);

Description

나노구조 패턴이 형성된 투명전극 및 이를 이용한 수직배향형 액정표시소자{Nanostructure Patterned Transparent Electrode and Vertically Alignment Liquid crystal Deivce Using the Same}Nanostructured patterned transparent electrode and vertically aligned liquid crystal display using the same

본 발명은 나노구조 패턴이 형성된 투명전극 및 이를 이용한 수직배향 액정표시소자에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 이차적 스퍼터링 리소그래피의 반복공정을 통한 이온 봄바드먼트(ion bombardment) 현상을 이용하여 투명전극에 고 분해능(high resolution)과 고 종횡비(high aspcet ratio)를 가지는 나노구조 패턴을 형성시킴으로써, 배향막 형성 없이 액정을 균일하게 수직배향시킬 수 있는 나노구조 패턴이 형성된 투명전극 및 이를 이용한 수직배향 액정표시소자에 관한 것이다.
The present invention relates to a transparent electrode having a nanostructure pattern and a vertically aligned liquid crystal display device using the same, and more particularly, to a transparent electrode using an ion bombardment phenomenon through a repeating process of secondary sputtering lithography. By forming a nanostructure pattern having high resolution and high aspcet ratio, a transparent electrode having a nanostructure pattern for uniformly vertically aligning liquid crystals without forming an alignment layer and a vertical alignment liquid crystal display device using the same It is about.

일반적으로 액정의 종류는 그 모양에 따라 분류할 때 봉상 형태(rod-type)의 액정과 동전 모양의 디스코틱(discotic) 액정으로 나눌 수 있는데, 물질의 3차원 굴절률, nx, ny 및 nz중에서 최소한 2개 이상이 서로 다른 물질을 복굴절 물질이라 하며, 입사 방향에서 선편광된(linearly polarized) 빛의 위상차 발생이 없는 방향을 광축(optic axis)으로 정의하므로, 봉상 액정에서는 분자의 장축 방향이 광축이 되며, 디스코틱 액정에서는 분자의 단축 방향이 광축이 된다.In general, liquid crystals can be classified into rod-type liquid crystals and coin-shaped discotic liquid crystals, which are classified according to their shape, and at least among three-dimensional refractive indexes of materials, nx, ny, and nz. The two or more different materials are called birefringent materials, and the direction in which the phase difference of linearly polarized light does not occur in the incident direction is defined as the optical axis. In discotic liquid crystals, the minor axis direction of the molecules becomes the optical axis.

이 중에서 봉상 액정의 배향 상태는 크게 아래와 같이 5종류로 나눌 수 있다.첫째로, 평면(planar) 배향은 광축이 필름 평면에 평행한 배향을 말하며, 둘째로, 수직(homeotropic) 배향은 광축이 필름 평면에 대해 수직인 경우, 즉 필름 법선에 평행한 배향을 말하며, 셋째로, 경사진(tilted) 배향은 광축이 필름 평면에 대해 0° 내지 90° 사이의 특정한 각도로 경사진 배향을 말한다. 그리고, 넷째로, 퍼짐(splay) 배향은 경사각이 0°에서 90°, 혹은 0°내지 90°범위내의 최소값에서 최대값으로 광축이 연속적으로 변화하는 배향을 말하며, 다섯째로, 꼬임(cholesteric) 배향은 광축이 필름 평면에 대해 평행한 것은 평면 배향과 유사하지만 두께 방향으로 진행할수록 평면에 대해 수직 방향에서 관찰시 광축이 시계 방향 혹은 반시계 방향으로 일정한 각도만큼 회전하는 배향을 말한다.Among these, the alignment states of the rod-shaped liquid crystals can be broadly divided into five types. First, planar alignment refers to an orientation in which the optical axis is parallel to the film plane, and second, a homeotropic orientation refers to the film in the optical axis. When perpendicular to the plane, ie, parallel to the film normal, it refers to the orientation, and third, tilted orientation refers to the orientation in which the optical axis is inclined at a certain angle between 0 ° and 90 ° with respect to the film plane. And, fourthly, the splay orientation refers to an orientation in which the optical axis continuously changes from an inclination angle of 0 ° to 90 °, or from a minimum value to a maximum value within a range of 0 ° to 90 °, and fifth, a cholesteric orientation The parallel of the optical axis to the film plane is similar to the planar orientation, but refers to an orientation in which the optical axis rotates by a constant angle clockwise or counterclockwise when viewed in the vertical direction with respect to the thickness direction.

이 중에서 두번째인 수직 배향막은 단독으로 혹은 다른 필름과 조합시킴으로써, TN(Twist Nematic) 모드, STN(Super Twist Nematic) 모드, IPS(In Plane Switching) 모드, VA(Vertical Alignment) 모드, OCB(Optically Compensated Birefringence) 모드 등의 액정 디스플레이(LCD) 장치에서 위상차 필름, 시야각 보상 필름 등의 광학 필름으로 사용될 수 있으며, 통상 배향제를 코팅하여 얇은 배향막을 형성시킨 후에 액정을 코팅하는 방식으로 제조되고 있다.The second vertical alignment layer may be used alone or in combination with another film, such as TN (Twist Nematic) mode, STN (Super Twist Nematic) mode, IPS (In Plane Switching) mode, VA (Vertical Alignment) mode, and OCB (Optically Compensated). It can be used as an optical film such as a retardation film, a viewing angle compensation film in a liquid crystal display (LCD) device such as a beirefringence mode, and is usually manufactured by coating a liquid crystal after coating an alignment agent to form a thin alignment film.

이러한 배향막(alignment layer) 형성 공정은 유리기판 세정, 배향막 프린트, 건조 및 베이크(bake) 공정이 연속적으로 이루어져야 하는 것이며, 액정 셀(cell)의 전기 광학적 특성은 배향막의 형성에 따라 크게 좌우되는 것이므로, 배향막 프린트 공정에서는 기판 전체에 대한 일정한 두께의 배향막 형성이 중요한 관건이다. 즉, 액정분자가 일정 방향으로 배열되도록 하기 위해 형성되는 배향막의 요구특성은 통상적으로 200℃ 이하에서 1000Å 이하의 균일한 박막 형성이 가능하고 기재의 표면과 우수한 접착 특성을 가져야 하는 한편, 화학적 안정성이 높아 액정과의 반응이 없어야 하고, 전기적인 특성은 차지 트랩(charge trap)이 없어야 하며, 비저항성이 충분히 높아 액정 셀(cell)의 동작에 영향이 없을 정도가 되어야 한다.The alignment layer forming process is a glass substrate cleaning, alignment film printing, drying and baking process must be performed continuously, the electro-optical properties of the liquid crystal cell (cell) is largely dependent on the formation of the alignment film, In the alignment film printing process, formation of an alignment film having a constant thickness over the entire substrate is an important issue. That is, the required properties of the alignment film formed to arrange the liquid crystal molecules in a certain direction are generally capable of forming a uniform thin film of 1000 kPa or less at 200 ° C. or lower, and have excellent adhesive properties with the surface of the substrate, It should be high, there should be no reaction with the liquid crystal, the electrical characteristics should be no charge trap, and the resistivity should be high enough so that the operation of the liquid crystal cell is not affected.

만약 기판상에 배향막을 코팅하지 않고 직접 액정층을 코팅하여도 수직 배향성을 갖는 액정을 얻을 수 있다면, 위와 같이 배향막에 요구되는 다양하고 까다로운 특성들과 그로 인한 제조 공정상의 많은 제약 조건들은 전혀 고려하지 않아도 될 수 있을 것이며, 그로 인한 공정의 단순화와 공정 시간의 단축 및 수율 증가 등의 이득을 얻을 수 있을 것이다.If the liquid crystal having vertical alignment can be obtained by directly coating the liquid crystal layer without coating the alignment layer on the substrate, the various difficult characteristics required for the alignment layer as well as the many constraints in the manufacturing process are not considered at all. There may be a need for benefits such as simplification of the process, shortening of the process time and increased yield.

이와 같이 무배향막이 적용된 수직배향 액정층에 대하여 한국특허공개공보 제2002-0045547호에서 기술하고 있는데, 여기에서 사용하는 액정은 액정성 프래그먼트 측쇄를 함유하는 단량체 단위 및 비액정성 프래그먼트 측쇄를 함유하는 단량체 단위를 갖는 액정 중합체이다. 이러한 액정 중합체는 반응성 액정 모노머(monomer)에 비해 액정상을 갖는 유리 전이 온도(Tg)가 높아 용액 상태로 코팅 후 용매를 건조시킨 후에 추가로 70 내지 200℃ 범위의 고온 열처리 공정이 필요하며, 그 시간도 20초 내지 30분의 범위로 빠른 속도의 연속 공정에 적용하기에는 문제가 될 수 있는 단점이 있다.The vertically aligned liquid crystal layer to which the non-oriented film is applied is described in Korean Patent Laid-Open Publication No. 2002-0045547, wherein the liquid crystal used herein contains a monomer unit containing a liquid crystalline fragment side chain and a non-liquid crystalline fragment side chain. It is a liquid crystal polymer which has a monomeric unit. The liquid crystal polymer has a higher glass transition temperature (Tg) having a liquid crystal phase compared to the reactive liquid crystal monomer (monomer), and after drying the solvent after coating in a solution state, an additional high temperature heat treatment process in the range of 70 to 200 ℃ is necessary. The time is also in the range of 20 seconds to 30 minutes, there is a disadvantage that can be problematic to apply to a high speed continuous process.

이에, 본 발명자들은 상기 종래기술의 문제점을 해결하고자 예의 노력한 결과, 투명전극 형성 물질이 증착된 기판상에 패턴화된 고분자 구조체를 형성시키고, 상기 패턴화된 고분자 구조체의 외주면에 물리적 이온 식각공정을 통한 이온 봄바드먼트 현상을 적용하여 투명전극 형성 물질이 부착된 고분자 복합체를 형성한 다음, 상기 형성된 투명전극 형성 물질이 부착된 고분자 복합체에서 고분자를 제거하여 기판상에 나노구조 패턴이 형성된 투명전극을 수득하고, 상기 과정을 반복적으로 수행할 경우, 배향막 형성 없이 액정을 균일하게 수직배향시킬 수 있음을 확인하고, 본 발명을 완성하게 되었다.
Accordingly, the present inventors have diligently attempted to solve the problems of the prior art, forming a patterned polymer structure on a substrate on which a transparent electrode forming material is deposited, and performing a physical ion etching process on an outer circumferential surface of the patterned polymer structure. After applying the ion bombardment phenomenon to form a polymer composite to which the transparent electrode forming material is attached, the polymer is removed from the polymer composite to which the transparent electrode forming material is attached to form a transparent electrode having a nanostructure pattern formed on the substrate. When obtained, and repeatedly performing the above process, it was confirmed that the liquid crystal can be uniformly vertically aligned without forming the alignment layer, and the present invention was completed.

본 발명의 주된 목적은 배향막 형성 없이 액정을 균일하게 수직배향시킬 수 있는 나노구조 패턴이 형성된 투명전극 및 이를 이용한 수직배향 액정표시소자를 제공하는데 있다.
The main object of the present invention is to provide a transparent electrode having a nanostructure pattern capable of uniformly vertically aligning a liquid crystal without forming an alignment layer and a vertically aligned liquid crystal display device using the same.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 (a) 기판상에 투명전극 형성 물질을 증착시켜 투명전극 층을 형성하는 단계; (b) 상기 투명전극 층상에 고분자 물질을 도포하여 고분자층을 형성하는 단계; (c) 상기 고분자 층에 리소그래피 공정을 수행하여 패턴화된 고분자 구조체를 형성하는 단계; (d) 상기 투명전극 층을 이온 식각하여 상기 고분자 구조체 외주면에 이온 식각된 투명전극 형성 물질이 부착된 고분자 복합구조체를 형성하는 단계; (e) 상기 고분자 복합구조체의 고분자 물질을 제거하여 나노구조 패턴이 형성된 투명전극을 수득하는 단계; 및 (f) 상기 (b) 내지 (e) 단계를 적어도 1회 이상 반복하여 나노구조 패턴이 반복적으로 형성된 투명전극을 제조하는 단계를 포함하는, 투명전극의 제조방법 및 상기 방법에 의해 제조되고, 두께가 10nm ~ 20nm 이고, 높이가 20nm ~ 200nm 이며, 종횡비가 20 이하인 나노구조 패턴이 표면상에 반복적으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 투명전극을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention comprises the steps of (a) depositing a transparent electrode forming material on the substrate to form a transparent electrode layer; (b) applying a polymer material on the transparent electrode layer to form a polymer layer; (c) performing a lithography process on the polymer layer to form a patterned polymer structure; (d) ion-etching the transparent electrode layer to form a polymer composite structure having an ion-etched transparent electrode forming material attached to an outer circumferential surface of the polymer structure; (e) removing the polymer material of the polymer composite structure to obtain a transparent electrode having a nanostructure pattern formed thereon; And (f) repeating steps (b) to (e) at least one or more times to produce a transparent electrode on which nanostructure patterns are repeatedly formed. Provided is a transparent electrode, wherein a nanostructure pattern having a thickness of 10 nm to 20 nm, a height of 20 nm to 200 nm, and an aspect ratio of 20 or less is repeatedly formed on a surface thereof.

본 발명은 또한, 서로 대향하고 있는 상부 기판 및 하부 기판; 상기 상부 기판 및 하부 기판상에 각각 형성된 투명전극; 및 상기 투명전극들 사이에 형성된 액정층을 포함하되, 상기 투명전극은 본 발명에 따른 투명전극이 적어도 하나의 상부 기판 및 하부 기판에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 수직배향형 액정표시소자를 제공한다.
The invention also provides an upper substrate and a lower substrate facing each other; Transparent electrodes formed on the upper substrate and the lower substrate, respectively; And a liquid crystal layer formed between the transparent electrodes, wherein the transparent electrode has a transparent electrode formed on at least one upper substrate and a lower substrate according to the present invention. .

본 발명에 따르면, 물리적 이온 식각을 통한 이온 봄바드먼트 현상을 적용하여 제조됨으로써 간단한 공정과 저렴한 비용으로 높은 다양한 종횡비와 균일성을 가지는 액정의 프리틸트가 형성된 투명전극을 제조할 수 있고, 별도의 배향막을 형성하기 위한 공정이 생략될 수 있어 공정 간소화에 따른 비용 절감과 그에 따른 공정 시간 단출 및 제품 불량이 줄어드는 획기적인 효과를 가진다. 또한, 배향막 없이 투명전극으로 직접 액정을 수직 배향시킴으로써 광 투과성이 높을 뿐만 아니라, 저항값 또한 낮아 액정 배향 특성 및 안정성을 향상시켜 제품 성능을 개선시킬 수 있다.
According to the present invention, by applying the ion bombardment phenomenon through the physical ion etching can be produced a transparent electrode formed with a pre-tilt of the liquid crystal having a high aspect ratio and uniformity in a simple process and low cost, a separate process Since the process for forming the alignment layer can be omitted, cost reduction and process time shortening and product defects are reduced. In addition, by directly aligning the liquid crystal directly to the transparent electrode without the alignment layer, not only the light transmittance is high, but also the resistance value is low, thereby improving liquid crystal alignment characteristics and stability, thereby improving product performance.

도 1은 본 발명에 따른 나노구조 패턴이 형성된 투명전극의 제조방법 및 이를 이용한 액정 수직배향 모드의 모식도이다.
도 2는 본 발명에 따른 격자 나노구조 패턴이 형성된 투명전극의 이미지(a: 50,000 배율의 주사전자 현미경 이미지, b: 원자력간 현미경 측정 이미지, c: 에너지 분산형 X선 분석기 측정 그래프, d: AFM 측정 그래프)이다.
도 3은 본 발명에 따른 중첩 나노구조 패턴이 형성된 투명전극의 이미지(a: 동심원 나노구조 패턴의 예상도, b: 겹쳐져 패턴화된 동심원 나노구조 패턴의 예상도, c: 10,000배율의 동심원 나노구조 패턴의 주사전자현미경 이미지, d: 10,000배율의 중첩된 동심원 나노구조 패턴의 주사전자현미경 이미지, e: 80,000배율의 도 6c의 확대도, f: 45,000배율의 도 6d의 확대도)이다.
도 4는 본 발명에 따른 격자 나노구조 패턴이 형성된 투명전극 및 일반 투명전극의 전기 전도도 측정 비교 그래프이다.
도 5는 본 발명에 따른 격자 나노구조 패턴이 형성된 투명전극 및 일반 투명전극의 광투과도 측정 비교 그래프이다.
도 6은 본 발명에 따른 수직배향 액정 셀의 편광현미경 이미지(a: 셀 회전각도가 0°인 경우의 이미지, a': 셀 회전각도가 0°인 경우 bertrand lens 이용 관찰시 나타나는 conoscopy 패턴 이미지, b: 셀 회전각도가 45°인 경우의 이미지, b': 셀 회전각도가 45°인 경우 conoscopy 패턴 이미지)이다.
1 is a schematic diagram of a method of manufacturing a transparent electrode having a nanostructure pattern according to the present invention and a liquid crystal vertical alignment mode using the same.
2 is an image of a transparent electrode having a lattice nanostructure pattern according to the present invention (a: scanning electron microscope image at 50,000 magnification, b: atomic force microscope measurement image, c: energy dispersive X-ray analyzer measurement graph, d: AFM Measurement graph).
3 is an image of a transparent electrode having a superimposed nanostructure pattern according to the present invention (a: predicted concentric nanostructure pattern, b: predicted overlapped patterned concentric nanostructure pattern, c: 10,000 times concentric nanostructure Scanning electron microscope image of pattern, scanning electron microscope image of superimposed concentric nanostructured pattern at d: 10,000 magnification, enlarged view of FIG. 6c at 80,000 magnification, enlarged view of FIG. 6d at f: 45,000 magnification.
4 is a comparison graph of electrical conductivity measurements of a transparent electrode and a general transparent electrode having a lattice nanostructure pattern according to the present invention.
5 is a light transmittance measurement comparison graph of a transparent electrode and a general transparent electrode having a lattice nanostructure pattern according to the present invention.
6 is a polarization microscope image of a vertically aligned liquid crystal cell according to the present invention (a: an image when the cell rotation angle is 0 °, a ': a conoscopy pattern image when observed using a bertrand lens when the cell rotation angle is 0 °, b: image when the cell rotation angle is 45 °, b ': conoscopy pattern image when the cell rotation angle is 45 °).

다른 식으로 정의되지 않는 한, 본 명세서에서 사용된 모든 기술적 및 과학적 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 숙련된 전문가에 의해서 통상적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로, 본 명세서에서 사용된 명명법 은 본 기술분야에서 잘 알려져 있고 통상적으로 사용되는 것이다.Unless otherwise defined, all technical and scientific terms used herein have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. In general, the nomenclature used herein is well known and commonly used in the art.

본원 명세서 전체에서, 어떤 층 또는 부재가 다른 층 또는 부재와 "상에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 층 또는 부재가 다른 층 또는 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 층 또는 두 부재 사이에 또 다른 층 또는 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.Throughout this specification, when a layer or member is located "on" with another layer or member, it is not only when a layer or member is in contact with another layer or member, but also between two layers or another member between the two members. Or when another member is present. Also, when an element is referred to as "comprising ", it means that it can include other elements as well, without departing from the other elements unless specifically stated otherwise.

본 명세서에서 사용되는 정도의 용어 "약", "실질적으로" 등은 언급된 의미에 고유한 제조 및 물질 허용오차가 제시될 때 그 수치에서 또는 그 수치에 근접한 의미로 사용되고, 본 발명의 이해를 돕기 위해 정확하거나 절대적인 수치가 언급된개시 내용을 비양심적인 침해자가 부당하게 이용하는 것을 방지하기 위해 사용된다.As used herein, the terms "about", "substantially", and the like, are used at, or in close proximity to, numerical values when manufacturing and material tolerances inherent in the meanings indicated are intended to aid the understanding of the invention. It is used to help prevent unscrupulous infringers from unscrupulous disclosures where accurate or absolute figures are mentioned to help.

본 발명은 일 관점에서, (a) 기판상에 투명전극 형성 물질을 증착시켜 투명전극 층을 형성하는 단계; (b) 상기 투명전극 층상에 고분자 물질을 도포하여 고분자층을 형성하는 단계; (c) 상기 고분자 층에 리소그래피 공정을 수행하여 패턴화된 고분자 구조체를 형성하는 단계; (d) 상기 투명전극 층을 이온 식각하여 상기 고분자 구조체 외주면에 이온 식각된 투명전극 형성 물질이 부착된 고분자 복합구조체를 형성하는 단계; (e) 상기 고분자 복합구조체의 고분자 물질을 제거하여 나노구조 패턴이 형성된 투명전극을 수득하는 단계; 및 (f) 상기 (b) 내지 (e) 단계를 적어도 1회 이상 반복하여 다수의 나노구조 패턴이 형성된 투명전극을 제조하는 단계를 포함하는, 나노구조 패턴이 형성된 투명전극의 제조방법에 관한 것이다.In one aspect, the present invention provides a method for manufacturing a transparent electrode layer, the method comprising: (a) depositing a transparent electrode forming material on a substrate to form a transparent electrode layer; (b) applying a polymer material on the transparent electrode layer to form a polymer layer; (c) performing a lithography process on the polymer layer to form a patterned polymer structure; (d) ion-etching the transparent electrode layer to form a polymer composite structure having an ion-etched transparent electrode forming material attached to an outer circumferential surface of the polymer structure; (e) removing the polymer material of the polymer composite structure to obtain a transparent electrode having a nanostructure pattern formed thereon; And (f) repeating steps (b) to (e) at least one or more times to produce a transparent electrode having a plurality of nanostructure patterns formed thereon. .

본 발명의 핵심 사상은 이차적 스퍼터링 리소그래피 공정을 이용하여 물리적으로 충격받은 투명전극 층의 투명전극 형성 물질들이 패턴화된 고분자 구조체에 주변에 붙어 고분자 복합구조체를 형성하고, 상기 형성된 고분자 복합구조체에서 고분자만을 제거하여 대면적으로 고 종횡비와 균일성을 가지는 나노구조 패턴이 형성된 투명전극을 제조한 다음, 이러한 과정을 반복하여 다수의 나노구조 패턴이 형성된 투명전극을 제조하는데 있다.The core idea of the present invention is to form a polymer composite structure by attaching the transparent electrode forming materials of the transparent electrode layer physically shocked to the patterned polymer structure by using a secondary sputtering lithography process, and forming only the polymer in the formed polymer composite structure. After removing the transparent electrode to form a nanostructure pattern having a large aspect ratio and uniformity in large area, and then repeat this process to produce a transparent electrode with a plurality of nanostructure pattern formed.

보다 구체적으로, 본 발명에 따른 나노구조 패턴이 형성된 투명전극은 도 1에 나타난 바와 같이, 기판상에 투명전극 형성 물질과 고분자 물질을 순차적으로 도포하여 기판상에 투명전극 층과 고분자 층을 형성시킨다(도 1a). 이때, 상기 기판은 평판으로 리소그래피 공정의 온도와 압력에 의해 물리적 변형이 발생되지 않는 재질이면 사용 가능하고, 바람직하게는 실리콘 등과 같은 고분자, 금, 은 등과 같은 금속, 산화 알루미늄, 산화 철 등과 같은 금속 산화물, 인듐틴옥사이드, 틴옥사이드 등과 같은 비금속 산화물, 석영, 유리 및 이들의 혼합물로 구성된 군에서 선택된다.More specifically, as shown in FIG. 1, the transparent electrode having the nanostructure pattern according to the present invention sequentially forms the transparent electrode forming material and the polymer material on the substrate to form the transparent electrode layer and the polymer layer on the substrate. (FIG. 1A). In this case, the substrate may be used as long as the material does not cause physical deformation due to the temperature and pressure of the lithography process, preferably a polymer such as silicon, metal such as gold, silver, metal such as aluminum oxide, iron oxide, or the like. Non-metal oxides such as oxides, indium tin oxides, tin oxides, and the like, quartz, glass and mixtures thereof.

상기 투명전극 형성 물질은 투명전극을 형성시킬 수 있는 산화물 계열의 물질이면 사용 가능하고, 바람직하게는 인듐틴옥사이드(indium tin oxide; ITO), 불소첨가 틴옥사이드(fluorinated tin oxides, FTO), 알루미늄징크옥사이드(aluminium zinc oxides, AZO), 틴옥사이드(SnO), 징크옥사이드(ZnO) 및 이들의 혼합물로 구성된 군에서 선택되며, 더욱 바람직하게는 인듐틴옥사이드(indium tin oxide; ITO)을 사용할 수 있다.The transparent electrode forming material may be used as long as it is an oxide-based material capable of forming a transparent electrode, preferably indium tin oxide (ITO), fluorinated tin oxides (FTO), or aluminum zinc It is selected from the group consisting of oxides (aluminum zinc oxides (AZO), tin oxide (SnO), zinc oxide (ZnO) and mixtures thereof, more preferably indium tin oxide (ITO) can be used.

상기 고분자 물질은 리소그래피에 이용할 수 있는 고분자 물질이면 사용 가능하고, 바람직하게는 폴리스타일렌, 키토산, 폴리비닐알코올(polyvinylalcohol), 폴리메틸메타아크릴레이트(PMMA) 및 이들의 혼합물로 구성된 군에서 선택된다.The polymer material may be used as long as it is a polymer material that can be used for lithography, and is preferably selected from the group consisting of polystyrene, chitosan, polyvinylalcohol, polymethylmethacrylate (PMMA), and mixtures thereof.

본 발명에 있어서, 기판상에 투명전극 층과 고분자 층을 형성하는 방법은 통상적으로 투명전극 층과 고분자 층을 형성시킬 수 있는 방법이면 제한 없이 사용가능하다. 예를 들면, 투명전극 층을 형성하는 방법은 통상적인 화학기상증착법(CVD), 원자층 증착법(atomic layer deposition), 스퍼터링법(sputterring), 레이저어블레이션법(laser ablation), 전기방전법(arc-discharge), 플라즈마증착법, 열화학 기상증착법 및 전자빔 기상증착법으로 구성된 군에서 선택되는 방법으로 수행되고, 고분자 층을 형성하는 방법은 스핀코팅 또는 스프레이 코팅하여 형성시킨다.In the present invention, a method of forming the transparent electrode layer and the polymer layer on the substrate can be used without limitation as long as it is a method capable of forming the transparent electrode layer and the polymer layer. For example, a method of forming a transparent electrode layer may include conventional chemical vapor deposition (CVD), atomic layer deposition, sputtering, laser ablation, and arc discharge. -discharge), plasma deposition, thermochemical vapor deposition, and electron beam vapor deposition, and the method of forming a polymer layer is formed by spin coating or spray coating.

전술된 바와 같이, 투명전극 층 상부에 형성된 고분자 층은 나노임프린트용 몰드 등의 리소그래피 공정을 이용하여 패턴화된 고분자 구조체를 형성시킨다(도 1b). 이때 형성된 고분자 구조체의 형상은 투명전극 층의 나노구조 패턴 형상을 결정짓기 때문에 다양한 리소그래피 공정으로 상기 고분자 구조체의 형상을 조절하여 다양한 투명전극 층의 나노구조 패턴을 용이하게 형성시킬 수 있다.As described above, the polymer layer formed on the transparent electrode layer forms a patterned polymer structure using a lithography process such as a mold for nanoimprint (FIG. 1B). In this case, since the shape of the polymer structure determines the shape of the nanostructure pattern of the transparent electrode layer, the nanostructure pattern of the various transparent electrode layers may be easily formed by controlling the shape of the polymer structure by various lithography processes.

상기 리소그래피 공정으로는 통상적인 리소그래피 공정을 사용할 수 있고, 바람직하게는 나노 임프린트, 소프트 리소그래피, 블록공중합체 리소그래피, 광 리소그래피 및 캐필러리 리소그래피로 구성된 군에서 선택되는 적어도 하나 이상의 방법으로 수행된다.The lithography process may be a conventional lithography process, preferably carried out by at least one method selected from the group consisting of nanoimprint, soft lithography, block copolymer lithography, optical lithography and capillary lithography.

상기 리소그래피 공정으로 패턴화된 고분자 구조체는 투명전극 층의 물리적 이온 식각을 통한 이온 봄바드먼트 현상(ion bombardment)을 이용하여 투명전극 층으로부터 이탈된 투명전극 형성물질을 외주면에 부착시켜 투명전극 형성물질이 부착된 고분자 복합구조체를 제조하는 것으로(도 1c), 고분자 구조체가 패턴화되어 있지 않은 투명전극 층을 아르곤 기체와 같은 입자를 가속화시켜 저에너지로 물리적 에칭을 통해 투명전극 층으로부터 튕겨져서 이탈된 투명전극 형성 물질을 고분자 구조체 옆면에 흡착시키는 일명 이차적 스퍼터링 리소그래피(secondary sputtering lithography; SSL)을 이용하여 투명전극 형성물질이 부착된 고분자 복합구조체를 제조한다.The polymer structure patterned by the lithography process attaches the transparent electrode forming material separated from the transparent electrode layer to the outer circumferential surface by using ion bombardment through physical ion etching of the transparent electrode layer, thereby forming the transparent electrode forming material. By manufacturing the attached polymer composite structure (FIG. 1C), the transparent electrode layer, in which the polymer structure is not patterned, is accelerated to particles such as argon gas and bounced off from the transparent electrode layer through physical etching with low energy, thereby leaving transparent. A polymer composite structure to which a transparent electrode forming material is attached is prepared by using secondary sputtering lithography (SSL), in which an electrode forming material is adsorbed on a side of the polymer structure.

상기 이온 봄바드먼트 현상(ion bombardment)은 아르곤 이온과 같은 이온을 전압차로 가속화시켜 투명전극 층에 물리적 충격을 가하면 충격을 받은 투명전극 형성 물질의 입자들은 높은 에너지의 충격으로 인해 결정방향으로 뜯겨져 나가게 되는 현상을 일컫는다.The ion bombardment accelerates ions such as argon ions with a voltage difference and physically impacts the transparent electrode layer, so that the impacted particles of the transparent electrode forming material are torn in the crystal direction due to the high energy impact. Refers to the phenomenon of exiting.

본 발명에 있어서, 이온 봄바드먼트(ion bombardment) 현상을 발생시키기 위한 이차적 스퍼터링 리소그래피(SSL)로는 이온 밀링으로 수행된다. 상기 이온 밀링은 경 이온에 고 에너지를 가해주어 이온 봄바드먼트 현상을 수행할 경우에는 결정 방향의 넓은 각 분포를 줄여주어 이탈되어 튕겨져나가는 각도가 작아 패턴화된 고분자 구조체 외주면에 투명전극 형성 물질입자의 부착이 어려우므로, 바람직하게는 10-2mTorr ~ 10-5mTorr의 공정압력하에서 아르곤 가스 등의 기체를 이용하여 플라즈마를 형성한 다음, 상기 플라즈마를 100eV ~ 5000 eV로 가속화하여 물리적 이온 밀링공정을 수행한다.In the present invention, secondary sputtering lithography (SSL) for generating an ion bombardment phenomenon is performed by ion milling. The ion milling applies high energy to the light ions, and when the ion bombardment phenomenon is performed, it reduces the wide angular distribution in the crystal direction, so that the angle of escape and fall out is small so that the transparent electrode forming material particles are formed on the outer circumferential surface of the patterned polymer structure. Since it is difficult to attach, preferably, plasma is formed using a gas such as argon gas at a process pressure of 10 −2 mTorr to 10 −5 mTorr, and then the plasma is accelerated to 100 eV to 5000 eV to obtain a physical ion milling process. Do this.

만약, 물리적 이온 밀링공정에 있어서, 5000eV를 초과하는 플라즈마로 가속화하여 이온 밀링을 수행하는 경우 투명전극 층으로부터 투명전극 형성 물질이 이탈되어 튕겨져 나가는 각도가 이온을 입사한 방향과 같은 수직으로 튕겨져 고분자 구조체 외주면에 부착되는 양이 적고, 100eV 미만의 플라즈마로 가속화하여 이온 밀링을 수행하는 경우에는 투명전극 층의 식각 속도가 늦어 작업 효율이 떨어진다는 문제점이 발생된다.In the case of physical ion milling, when ion milling is accelerated to a plasma exceeding 5000 eV, the angle at which the transparent electrode forming material is separated and bounced off from the transparent electrode layer is bounced perpendicularly to the direction in which the ions are incident. When the amount of adhesion to the outer circumferential surface is small and ion milling is performed by accelerating the plasma with less than 100 eV, the etching speed of the transparent electrode layer is slow, resulting in a problem in that work efficiency is lowered.

본 발명에 있어서, 이온 밀링에 사용되는 기체는 아르곤, 헬륨, 질소, 수소, 산소 및 이들의 혼합 기체로 구성된 군에서 선택되고, 바람직하게는 아르곤이다. 전술된 바와 같이 형성된 투명전극 형성 물질이 부착된 고분자 복합구조체는 건식 또는 습식 식각을 통해 고분자만을 제거하여 나노구조 패턴이 형성된 투명전극 층을 수득한다(도 1d). 상기 건식 또는 습식 식간은 고분자만을 제거할 수 있는 통상적인 식각 방법으로 수행된다.In the present invention, the gas used for ion milling is selected from the group consisting of argon, helium, nitrogen, hydrogen, oxygen, and mixtures thereof, preferably argon. The polymer composite structure having the transparent electrode forming material attached as described above is removed only the polymer through dry or wet etching to obtain a transparent electrode layer having a nanostructure pattern (FIG. 1D). The dry or wet etching is performed by a conventional etching method capable of removing only the polymer.

전술된 바와 같이 수득된 나노구조 패턴이 형성된 투명전극 층은 전술된 과정을 반복하여 다시 상부에 고분자 층을 형성한 다음(도 1e), 나노임프린트용 몰드 등의 리소그래피 공정을 통하여 패턴화된 고분자 구조체를 형성시킨다(도 1f). 이때, 전술된 과정의 반복 횟수는 나노구조 패턴의 형태에 따라 다르나, 바람직하게는 1회 ~ 10회까지 반복할 수 있다.The transparent electrode layer having the nanostructure pattern obtained as described above is repeatedly formed as described above to form a polymer layer on the top (FIG. 1E), and then patterned through the lithography process such as a mold for nanoimprint. Is formed (FIG. 1F). At this time, the number of repetitions of the above-described process varies depending on the shape of the nanostructure pattern, but may preferably be repeated once to 10 times.

또한, 상기 고분자 층의 형성방법은 전술된 바와 같이, 스핀코팅, 스프레이 코팅 등을 통하여 형성시킬 수 있다. 또한, 나노임프린트용 몰드 등의 소프트 리소그래피 기술을 이용할 경우 이전에 투명전극 층에 형성된 나노구조 패턴이 손상되지 않도록 나노구조 패턴을 충분히 덮을 수 있도록 고분자 층을 형성한다.In addition, the method of forming the polymer layer may be formed through spin coating, spray coating, or the like as described above. In addition, when using a soft lithography technique such as a mold for nanoimprint, the polymer layer is formed to sufficiently cover the nanostructure pattern so that the nanostructure pattern previously formed on the transparent electrode layer is not damaged.

이와 같이 고분자 구조체가 형성된 나노구조 패턴이 형성된 투명전극 층은 전술된 이차적 스퍼터링 리소그래피(SSL)을 통한 이온 봄바드먼트 현상(ion bombardment)을 이용하여 고분자 구조체의 외주면에 투명전극 형성 물질이 부착된 고분자 복합구조체를 형성한(도 1g) 다음, 상기고분자 복합구조체의 고분자만을 제거하여 고분해능/고종횡비를 가지는 나노구조 패턴이 반복적으로 형성된 투명전극을 제조한다(도 1h). 이때, 상기 투명전극 표면상에 반복적으로 형성된 나노구조 패턴은 격자 나노구조 패턴, 중첩 나노구조 패턴, 연속 나노구조 패턴 및 이들의 혼합 나노구조 패턴으로 구성된 군에서 선택된다. 상기 격자 나노구조 패턴은 나노구조 패턴들이 교호되도록 형성된 패턴 형태이고, 중첩 나노구조 패턴은 각각의 나노구조 패턴이 겹쳐진 패턴 형태이며, 연속 나노구조 패턴은 각각의 나노구조 패턴이 연속적으로 이어져 있는 형태의 패턴을 의미한다. The transparent electrode layer having the nanostructure pattern having the polymer structure formed thereon is a polymer having the transparent electrode forming material attached to the outer circumferential surface of the polymer structure by using ion bombardment through the above-described secondary sputtering lithography (SSL). After forming a composite structure (FIG. 1g), only the polymer of the polymer composite structure is removed to prepare a transparent electrode in which nanostructure patterns having a high resolution / high aspect ratio are repeatedly formed (FIG. 1H). In this case, the nanostructure pattern repeatedly formed on the surface of the transparent electrode is selected from the group consisting of lattice nanostructure patterns, overlapping nanostructure patterns, continuous nanostructure patterns, and mixed nanostructure patterns thereof. The lattice nanostructure pattern is a pattern form formed by alternating nanostructure patterns, the overlapping nanostructure pattern is a pattern form that each nanostructure pattern is overlapped, the continuous nanostructure pattern is a form in which each nanostructure pattern is continuously connected It means pattern.

본 발명에 따른 나노구조 패턴이 반복적으로 형성된 투명전극의 제조방법은 물리적 이온식각을 통한 이온 봄바드먼트 현상을 이용하여 전극을 직접 패턴화함으로써 간단한 공정과 저렴한 비용으로 대면적으로 높은 종횡비와 균일성을 가지는 나노구조 패턴이 반복적으로 형성된 투명전극을 제조할 수 있고, 고분자 구조체의 패턴을 조절함으로써 다양한 나노구조 패턴의 제조가 용이한 동시에 대면적으로 패턴두께가 15nm 이하인 균일한 나노구조 패턴을 투명전극상에 형성시킬 수 있다.The method for manufacturing a transparent electrode having a nanostructure pattern repeatedly formed according to the present invention has a large aspect ratio and uniformity with a large process in a simple process and low cost by directly patterning an electrode using an ion bombardment phenomenon through physical ion etching. It is possible to manufacture a transparent electrode having a repeatedly formed nanostructure pattern, and by controlling the pattern of the polymer structure, it is easy to manufacture a variety of nanostructure patterns and at the same time a large nanoscale pattern having a pattern thickness of 15 nm or less transparent electrode It can form on a phase.

본 발명은 다른 관점에서, 상기 방법에 의해 제조되고, 두께가 10nm ~ 20nm 이고, 높이가 20nm ~ 200nm 이며, 종횡비가 1~ 20인 나노구조 패턴이 표면상에 반복적으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 투명전극에 관한 것이다. 이때, 상기 투명전극 표면상에 반복적으로 형성된 나노구조 패턴은 격자 나노구조 패턴, 중첩 나노구조 패턴, 연속 나노구조 패턴 및 이들의 혼합 나노구조 패턴으로 구성된 군에서 선택된다. In another aspect, the present invention is characterized in that the nanostructure pattern manufactured by the above method, the thickness is 10nm-20nm, the height is 20nm-200nm, the aspect ratio 1-20 is repeatedly formed on the surface It relates to a transparent electrode. In this case, the nanostructure pattern repeatedly formed on the surface of the transparent electrode is selected from the group consisting of lattice nanostructure patterns, overlapping nanostructure patterns, continuous nanostructure patterns, and mixed nanostructure patterns thereof.

본 발명에 따른 나노구조 패턴이 반복적으로 형성된 투명전극은 15nm ~ 30nm 범위의 작은 두께의 투명전극 층을 이온 식각하여 나노구조의 패턴두께가 10nm ~ 20nm이고, 높이가 20nm ~ 200nm이며, 종횡비가 1 ~ 20인 나노구조 패턴을 균일하게 투명전극 상에 형성시킬 수 있어, 전도도와 투명도의 변화 없이 액정분자를 수직 배향시킬 수 있을 뿐만 아니라, 패턴의 방향과 모양을 조절할 수 있어 미래 디스플레이가 요구하는 복잡한 모드에 능동적으로 대처할 수 있다.The transparent electrode repeatedly formed with the nanostructure pattern according to the present invention ion-etched a transparent electrode layer having a small thickness in the range of 15 nm to 30 nm, and has a pattern thickness of 10 nm to 20 nm, a height of 20 nm to 200 nm, and an aspect ratio of 1 Nano-structured pattern of ~ 20 can be uniformly formed on transparent electrode, not only can vertically align liquid crystal molecules without change of conductivity and transparency, but also can control the direction and shape of the pattern, which is required for future display Can actively cope with the mode.

본 발명은 또 다른 관점에서, 서로 대향하고 있는 상부 기판 및 하부 기판; 상기 상부 기판 및 하부 기판상에 각각 형성된 투명전극; 및 상기 투명전극들 사이에 형성된 액정층을 포함하되, 상기 투명전극은 본 발명에 따른 투명전극이 적어도 하나의 상부 기판 및 하부 기판에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 수직배향형 액정표시소자에 관한 것이다.The present invention in another aspect, the upper substrate and the lower substrate facing each other; Transparent electrodes formed on the upper substrate and the lower substrate, respectively; And a liquid crystal layer formed between the transparent electrodes, wherein the transparent electrode relates to a vertical alignment liquid crystal display device, wherein the transparent electrode according to the present invention is formed on at least one upper substrate and a lower substrate. .

본 발명에 따른 수직배향형 액정표시소자는 나노구조 패턴이 형성된 투명전극이 구비된 상/하부기판을 통상적인 방법으로 합착시킨 다음(도 1i), 실(seal)재로 형성된 공간에 액정을 주입하여 액정층을 형성하고(도 1j), 상/하부 기판에 편광필름을 부착하여 액정표시소자를 제조한다. 이때, 상/하부 기판의 간격은 통상적인 스페이서로 유지시킬 수 있다. 이때, 주입된 액정은 액정성을 가지는 물질이면 제한 없이 사용가능하다.In the vertical alignment liquid crystal display device according to the present invention, the upper and lower substrates provided with the transparent electrode on which the nanostructure pattern is formed are bonded in a conventional manner (FIG. 1i), and then liquid crystal is injected into a space formed of a seal material. A liquid crystal layer is formed (FIG. 1J), and a polarizing film is attached to the upper and lower substrates to manufacture a liquid crystal display device. At this time, the gap between the upper and lower substrates can be maintained as a conventional spacer. In this case, the injected liquid crystal may be used without limitation as long as the material has liquid crystallinity.

또한, 상기 투명전극 표면상에 반복적으로 형성된 나노구조 패턴은 격자 나노구조 패턴, 중첩 나노구조 패턴, 연속 나노구조 패턴 및 이들의 혼합 나노구조 패턴으로 구성된 군에서 선택되고, 바람직하게는 격자 나노구조 패턴이다.In addition, the nanostructure pattern repeatedly formed on the surface of the transparent electrode is selected from the group consisting of lattice nanostructure pattern, superimposed nanostructure pattern, continuous nanostructure pattern and mixed nanostructure pattern thereof, preferably lattice nanostructure pattern to be.

액정의 수직배향형 액정표시조사에 있어서, 고분해능은 소자의 광투과도와 직결될 뿐만 아니라, 액정들과 접촉하는 면적을 최소화함으로써 패턴 면에 대해 수평배향 하려는 액정의 거동을 최소화할 수 있다. 또한, 고 종횡비는 액정들의 패턴에 대한 결합에너지와 직결되는 요소로서 종횡비가 높을수록 결합에너지가 높다. 이러한 결합에너지를 바탕으로 액정들은 선 패턴방향과 평행하게 배열하는데 이는 바로 탄성 자유에너지(elastic free energy)의 최소화가 평행일 때 만족되기 때문이다. 이에, 수직하게 교호된 격자구조의 경우, 액정들은 서로 90°로 교차된 선 구조들 사이에서 굉장한 탄성 변형(elastic distortion)이 이루어진다. 이러한 탄성 변형에너지를 최소화할 수 있는 방법은 액정들이 패턴된 선 구조에 따라 평행하게 배열되는 것이 아니라 수직방향으로 배열되므로, 고 분해능/고 종횡비 선들로 수직하게 교호된 격자구조 패턴은 가장 이상적인 액정 수직 배향을 위한 패턴이다.In the vertically aligned liquid crystal display irradiation of the liquid crystal, high resolution is not only directly connected to the light transmittance of the device, but also minimizes the behavior of the liquid crystal to be horizontally aligned with respect to the pattern plane by minimizing the area in contact with the liquid crystals. In addition, the high aspect ratio is a factor directly related to the binding energy for the pattern of the liquid crystals, and the higher the aspect ratio, the higher the binding energy. On the basis of this binding energy, the liquid crystals are arranged in parallel with the line pattern direction, because the minimization of elastic free energy is satisfied when parallel. Thus, in the case of the vertically alternating lattice structure, the liquid crystals have a great elastic distortion between the line structures intersected at 90 ° to each other. The method of minimizing the elastic strain energy is not arranged in parallel with the patterned line structure but in the vertical direction, so the lattice pattern alternated vertically with high resolution / high aspect ratio lines is the most ideal liquid crystal vertical. Pattern for orientation.

상기와 같이 제조된 수직배향형 액정표시소자는 액정표시소자의 투명전극에 전기장을 인가하면 전기방향으로 음의 유전상수를 가지는 액정분자가 수직으로 배열되어 전기장의 인가전과는 반대로 빛을 통과시키게 되어 전기장에 의해 빛의 통과가 스위치되는 액정표시소자로 동작시킨다.In the vertical alignment liquid crystal display device manufactured as described above, when an electric field is applied to the transparent electrode of the liquid crystal display device, liquid crystal molecules having a negative dielectric constant in the electric direction are vertically arranged to pass light in opposition to the application of the electric field. It operates as a liquid crystal display device in which the passage of light is switched by an electric field.

본 발명에 따른 액정표시소자는 고분자 배향막이 없으므로 셀의 투명도가 높고, 낮은 구동 전력으로 빠른 응답속도를 가지며, 물리적 상호작용에 기인한 배향이므로 소자의 장시간 사용 시 발생하는 고분자 변형에 따른 액정 배향도가 떨어지는 문제점을 해결한 동시에, 기존 전극 패턴과 달리 고 분해능과 고 종횡비를 가지는 패턴이 형성되어 있어 액정 배향 질을 향상시킬 수 있다. 또한, 패턴의 방향과 모양을 조절하여 액정의 방향을 정밀하게 조절할 수 있고, 패턴이 형성되어 있지 않은 투명전극과 전도성이 유사하여 차세대 디스플레이 산업이 요구하는 복잡한 모드에도 적용할 수 있다.
Since the liquid crystal display device according to the present invention does not have a polymer alignment film, the cell transparency is high, the response speed is high due to low driving power, and the alignment is due to physical interaction. In addition to solving the problem of falling, a pattern having a high resolution and a high aspect ratio, unlike the existing electrode pattern is formed to improve the liquid crystal alignment quality. In addition, the direction of the liquid crystal can be precisely controlled by adjusting the direction and shape of the pattern, and the conductivity is similar to that of the transparent electrode without the pattern, and thus it can be applied to a complicated mode required by the next generation display industry.

이상으로 본 발명의 특정한 부분을 상세히 기술하였는바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서, 이러한 구체적 기술은 단지 바람직한 실시양태일 뿐이며, 이에 의해 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아닌 점은 명백할 것이다. 따라서 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 청구항들과 그것들의 등가물에 의하여 정의된다고 할 것이다.
Having described specific portions of the invention in detail, those skilled in the art will appreciate that these specific embodiments are merely preferred embodiments and that the scope of the invention is not limited thereby will be. It is therefore intended that the scope of the invention be defined by the claims appended hereto and their equivalents.

실시예Example 1: 격자 나노구조 패턴이 형성된 투명전극의 제조방법 1: manufacturing method of transparent electrode with lattice nanostructure pattern

1-1: 나노구조 패턴이 형성된 투명전극 제조1-1: Manufacturing a transparent electrode with a nanostructure pattern

인듐틴옥사이드가 180nm의 두께로 형성되어 있고, 면저항이 10Ω이며, 550nm 파장에서 96%의 투과도를 가지는 기판(Dasom RMS Inc.)을 IPA(isopropyl alcohol)에서 초음파 세척한 다음, 질소가스에서 건조시켜 불순물을 제거하였다. 이와 같이, 불순물이 제거된 인듐틴옥사이드 기판에 폴리스타일렌(6wt%)/톨루엔 혼합물을 스핀코팅한 다음, 톨루엔을 증발시켜 180nm 두께의 폴리스타일렌 층을 형성하였다. Indium tin oxide has a thickness of 180 nm, a sheet resistance of 10 Ω, and a substrate (Dasom RMS Inc.) having a transmittance of 96% at a wavelength of 550 nm is ultrasonically washed with IPA (isopropyl alcohol) and then dried with nitrogen gas. Impurities were removed. As such, the polystyrene (6 wt%) / toluene mixture was spin coated onto the indium tin oxide substrate from which impurities were removed, and then the toluene was evaporated to form a polystyrene layer having a thickness of 180 nm.

상기 형성된 폴리스타일렌 층을 너비와 간격이 500nm이고, 5mm×5mm 면적을 가지는 선 형상의 PDMS(polydimethylsiloxane) 나노 임프린트용 몰드를 사용하여 500nm 선폭과 250nm 두께를 가지고, 나노구조의 간격이 500nm인 선 모양의 나노구조 패턴을 형성시켰다. 이렇게 형성된 폴리스타일렌 구조체 이외의 폴리스타일렌 층은 10-2mTorr의 공정 압력하에서 산소와 테트라플루오로메탄(tetrafluoromethane)을 40:60으로 주입한 반응성 이온식각을 통하여 제거시켜 인듐틴옥사이드 기판상에 500nm 선폭과 150nm 두께를 가지는 선 모양 패턴이고, 간격이 500nm인 폴리스타일렌 구조체를 형성하였다.The formed polystyrene layer has a width and a gap of 500 nm, a linear PDMS (polydimethylsiloxane) nanoimprint mold having a 5 mm × 5 mm area, having a 500 nm line width and a 250 nm thickness, and a nano structure having a 500 nm gap. The nanostructure pattern of was formed. The polystyrene layer other than the polystyrene structure thus formed is removed through reactive ion etching injected at 40:60 with oxygen and tetrafluoromethane under a process pressure of 10 -2 mTorr, thereby reducing the 500 nm line width on the indium tin oxide substrate. And a polystyrene structure having a line pattern having a thickness of 150 nm and a gap of 500 nm.

이와 같이 패턴화된 폴리스타일렌 구조체가 형성된 인듐틴옥사이드 기판에 이온밀링장치(ion milling system, VTS사, 한국)를 사용하여 10-2mTorr 압력하에서 아르곤 기체를 이용하여 플라즈마 500eV로 이온 식각하여 폴리스타일렌 구조체 외주면에 인듐틴옥사이드 입자가 부착된 인듐틴옥사이드-폴리스타일렌 복합구조체를 형성하였다. 상기 인듐틴옥사이드-폴리스타일렌 복합구조체를 100sccm의 산소분위기하에서 반응성 이온 식각(reactive ion etching)한 다음, 디클로로메세인 용액에 넣고 소니케이션하여 폴리스타일렌을 구조체에서 제거시켜 제1 나노구조 패턴이 형성된 인듐틴옥사이드 기판을 제조하였다.
The polystyrene was ion-etched by plasma 500 eV using argon gas under 10 -2 mTorr pressure using an ion milling system (VTS, Korea) on the indium tin oxide substrate on which the patterned polystyrene structure was formed. An indium tin oxide-polystyrene composite structure having indium tin oxide particles attached to the outer circumferential surface of the structure was formed. The indium tin oxide-polystyrene composite structure was reacted with reactive ion etching under oxygen atmosphere of 100 sccm, then placed in a dichloromethane solution and sonicated to remove polystyrene from the structure to form a first nanostructure pattern. Tin oxide substrates were prepared.

1-2: 격자 나노구조 패턴이 형성된 투명전극 제조1-2: manufacturing a transparent electrode with a lattice nanostructure pattern

실시예 1-1의 제1 나노구조 패턴이 형성된 인듐틴옥사이드 기판에 폴리스타일렌(6wt%)/톨루엔 혼합물을 스핀코팅한 다음, 톨루엔을 증발시켜 180nm 두께의 폴리스타일렌 층을 형성하였다. 상기 형성된 폴리스타일렌 층을 너비와 간격이 500nm이고, 5mm×5mm 면적을 가지는 선 형상의 PDMS(polydimethylsiloxane) 나노 임프린트용 몰드를 이용하여 실시예 1-1의 제1 나노구조 패턴과 90°방향을 갖는 선형 폴리스타일렌 구조체를 기판상에 형성하였다. 상기 형성된 폴리스타일렌 구조체 이외의 폴리스타일렌 층은 10-2mTorr의 공정 압력하에서 산소와 테트라플루오로메탄(tetrafluoromethane)을 40:60으로 주입한 반응성 이온식각을 통하여 제거시킨 다음, 인듐틴옥사이드 기판상에 500nm 선폭과 150nm 두께를 가지는 선 모양 패턴이고, 간격이 500nm인 폴리스타일렌 구조체를 형성시켰다. After the polystyrene (6 wt%) / toluene mixture was spin coated on the indium tin oxide substrate having the first nanostructure pattern of Example 1-1, toluene was evaporated to form a polystyrene layer having a thickness of 180 nm. The formed polystyrene layer has a width and an interval of 500 nm, and has a 90 ° direction with the first nanostructure pattern of Example 1-1 by using a mold for linear PDMS (polydimethylsiloxane) imprint having a 5 mm × 5 mm area. Linear polystyrene structures were formed on the substrate. The polystyrene layer other than the polystyrene layer formed above was removed by reactive ion etching injected at 40:60 with oxygen and tetrafluoromethane under a process pressure of 10 −2 mTorr, and then on the indium tin oxide substrate. A polystyrene structure having a 500 nm line width and a 150 nm thickness and having a 500 nm spacing was formed.

상기 패턴화된 폴리스타일렌 구조체가 형성된 인듐틴옥사이드 기판에 이온밀링장치(ion milling system, VTS사, 한국)를 이용하여 10-2mTorr 압력하에서 아르곤 기체를 이용하여 플라즈마 500eV로 이온 식각하여 폴리스타일렌 구조체 외주면에 인듐틴옥사이드 입자가 부착된 인듐틴옥사이드-폴리스타일렌 복합구조체를 형성하였다. 상기 인듐틴옥사이드-폴리스타일렌 복합구조체를 100sccm의 산소분위기하에서 반응성 이온 식각(reactive ion etching)한 다음, 디클로로메세인 용액에 넣고 소니케이션하여 폴리스타일렌을 구조체에서 제거시켜 500nm 간격, 170nm 높이 및 20nm의 폭을 가지는 선들이 교차된 격자 나노구조 패턴을 형성하도록 기판상에 제조하였다.The polysylene structure was ion-etched by plasma 500 eV using argon gas under an pressure of 10 -2 mTorr using an ion milling system (VTS, Korea) on the indium tin oxide substrate on which the patterned polystyrene structure was formed. An indium tin oxide-polystyrene composite structure having indium tin oxide particles attached to an outer circumferential surface thereof was formed. Reactive ion etching of the indium tin oxide-polystyrene composite structure under an oxygen atmosphere of 100 sccm, followed by sonication in dichloromethane solution to remove polystyrene from the structure, resulted in 500 nm intervals, 170 nm height and 20 nm thickness. Lines having widths were fabricated on the substrate to form intersected lattice nanostructure patterns.

이와 같이 제조된 인듐틴옥사이드의 격자 나노구조 패턴을 주사전자 현미경을 통하여 측정한 결과, 도 2에 나타난 바와 같이 인듐틴옥사이드의 규칙적인 격자 나노구조 패턴이 대면적으로 제조된 것을 확인할 수 있었다. 또한 도 2c에서 나타난 바와 같이 격자 패턴을 구성하는 서로 직교된 선의 간격은 500nm로 PDMS 몰드 간격과 일치하였으며, 인듐틴옥사이드의 격자 나노구조 패턴의 두께는 20nm미만이고 높이는 175nm인 것으로 나타났다. 이는 초고분해능과 높은 종횡비를 갖는 격자 나노구조 패턴이 인듐틴옥사이드 기판에 형성됨을 확인할 수 있었다. As a result of measuring the lattice nanostructure pattern of the prepared indium tin oxide through a scanning electron microscope, it was confirmed that the regular lattice nanostructure pattern of indium tin oxide was prepared in a large area as shown in FIG. In addition, as shown in FIG. 2C, the intervals of the orthogonal lines constituting the lattice pattern were 500 nm, which is consistent with the PDMS mold gap, and the thickness of the lattice nanostructure pattern of indium tin oxide was less than 20 nm and the height was 175 nm. It was confirmed that the lattice nanostructure pattern having the ultra high resolution and the high aspect ratio was formed on the indium tin oxide substrate.

또한, 인듐틴옥사이드의 패턴 형성시에 폴리스타일렌 구조체 패턴이 형성되어 있던 부분과 형성되어 있지 않았던 부분 사이에는 16nm 정도의 두께가 차이가 나는데 이는 이온 식각시에 폴리스타일렌 구조체가 형성된 부분에는 인듐틴옥사이드가 부착되지 않아 16nm 정도의 두께 차이가 나는 것을 알 수 있었다(도 2b). In addition, there is a difference of about 16 nm in thickness between the portion where the polystyrene structure pattern is formed and the portion where the polystyrene structure pattern is not formed at the time of forming the indium tin oxide. It was found that there is a difference in thickness of about 16nm because it is not attached (Fig. 2b).

한편, 에너지 분산형 X선 분석기(Energy dispersive X-ray; EDX, FEI, Sirion)를 통하여 인듐틴옥사이드의 나노구조 패턴의 성분을 분석한 결과, 인듐틴옥사이드의 나노구조 패턴에는 인듐, 주석 및 산소 외에는 어떤 물질도 존재하지 않는 것으로 나타나, 투명전극 형성 물질로만 나노구조 패턴이 형성됨을 알 수 있었다 (도 2a).
Meanwhile, as a result of analyzing the components of the nanostructure pattern of indium tin oxide through an energy dispersive X-ray analyzer (EDX, FEI, Sirion), indium, tin, and oxygen are included in the nanostructure pattern of indium tin oxide. It appears that no material other than the present, the nano-structure pattern is formed only by the transparent electrode forming material (Fig. 2a).

실시예Example 2: 중첩 나노패턴이 형성된 투명전극의 제조방법 2: method of manufacturing a transparent electrode having a superimposed nanopattern

실시예 1과 동일한 방법으로 제조하되, 동심원 형상으로 음각이 형성된 나노임프린트용 몰드를 사용하여 패턴화된 동심원 형상의 폴리스타일렌 구조체를 형성하고, 상기 패턴화된 제1 폴리스타일렌 구조체 밑단을 10-2mTorr의 저진공하에서 산소와 테트라플루오로메탄(tetrafluoromethane)을 40:60으로 주입한 반응성 이온식각으로 과식각하여 인듐틴옥사이드 층이 드러나게 하였다. 상기 인듐틴옥사이드 층에 실시예 1과 동일한 방법으로 이온식각하여 외주면에 인듐틴옥사이드 입자가 부착된 폴리스타일렌 복합구조체를 형성한 다음, 실시예 1과 동일한 방법으로 폴리스타일렌을 제거하여 두께가 15nm이고, 바깥 링 지름이 2㎛이며, 안쪽 링 지름이 1.4㎛이고, 높이가 각각 300nm인 동심원 형상의 나노구조 패턴이 형성된 투명전극을 수득하였다. Prepared in the same manner as in Example 1, using a nanoimprint mold formed in a concentric concave shape to form a patterned concentric polystyrene structure, the bottom of the patterned first polystyrene structure 10 -2 Under the low vacuum of mTorr, the indium tin oxide layer was exposed by over-etching with reactive ion etching injected with oxygen and tetrafluoromethane at 40:60. Ion etching was performed on the indium tin oxide layer in the same manner as in Example 1 to form a polystyrene composite structure having indium tin oxide particles attached to an outer circumferential surface thereof, and then the polystyrene was removed in the same manner as in Example 1 to have a thickness of 15 nm. A transparent electrode having a concentric nanostructure pattern having an outer ring diameter of 2 µm, an inner ring diameter of 1.4 µm, and a height of 300 nm, respectively, was obtained.

이와 같이 수득된 동심원 형상의 나노구조 패턴이 형성된 투명전극에 다시 동심원의 나노임프린트용 몰드를 사용하여 상기 동심원 나노구조 패턴에 대하여 45°방향을 가지는 동심원형 폴리스타일렌 구조체를 형성한 다음, 실시예 1과 동일한 방법으로 이온식각하여 동심원 형상의 나노구조 패턴이 이어진 형태의 중첩 나노구조 패턴을 가지는 투명전극을 제조하였다(도 3).
After the concentric circular nano-styled pattern was formed on the transparent electrode having the concentric nanostructure pattern thus obtained, a concentric polystyrene structure having a 45 ° direction with respect to the concentric nanostructure pattern was formed. Ion etching was performed in the same manner as to prepare a transparent electrode having a superimposed nanostructure pattern in the form of a concentric nanostructure pattern (FIG. 3).

실시예Example 3: 나노구조 패턴이 형성된 투명전극을 구비한 셀 제조 3: Cell Preparation with Transparent Electrode with Nano-structured Pattern Formed

실시예 1 또는 2에서 제조된 나노구조 패턴이 형성된 투명전극 기판 두 개를 각각 상부기판과 하부기판으로 사용하여 VA(Vertical Alignment)모드로 준비하였고, 상/하부 기판의 간격은 자외선 경화용 고분자(NOA63, Norland Optical Adhesive 63)에 분산되어 있는 2㎛의 지름 크기를 갖는 microbead를 이용하여 유지시킨 다음, 상온과 대기압에서 자외선 530nm에 노출시켜 경화시켰다. 이렇게 준비된 셀 내부로 액정(5CB; 4-cyano-4'-pentylbiphenyl)을 삼투압 현상을 이용하여 주입하여 나노구조 패턴이 형성된 투명전극을 제조하였다.
Two transparent electrode substrates on which the nanostructure patterns formed in Example 1 or 2 were formed were prepared in VA (Vertical Alignment) mode using the upper and lower substrates, respectively. NOA63, Norland Optical Adhesive 63) was maintained using a microbead having a diameter of 2㎛ dispersed in, and then cured by exposure to ultraviolet 530nm at room temperature and atmospheric pressure. A liquid crystal (5CB; 4-cyano-4'-pentylbiphenyl) was injected into the cell thus prepared using an osmotic phenomenon to prepare a transparent electrode having a nanostructure pattern.

비교예Comparative example 1: 일반 투명전극 제조 1: General transparent electrode manufacturing

일반 투명전극은 면저항이 10Ω이며, 550nm 파장에서 96%의 투과도를 가지는 기판상에 인듐틴옥사이드가 180nm의 두께로 형성되도록 제조하였다.
The general transparent electrode has a sheet resistance of 10 Ω, and was prepared such that indium tin oxide was formed to have a thickness of 180 nm on a substrate having a transmittance of 96% at a wavelength of 550 nm.

실험예Experimental Example 1: 투명전극의 전도도 측정 1: Conductivity Measurement of Transparent Electrode

나노구조 패턴이 형성된 투명전극 기판과 나노구조 패턴이 형성되어 있지 않은 투명전극 기판과 전도도를 비교하기 위해 실시예 1에서 제조된 격자 나노구조 패턴이 형성된 투명전극 기판과 비교예 1의 나노구조 패턴이 형성되어 있지 않은 투명전극 기판의 양단 각각에 금 전극을 증착시켜 양쪽 전극에서의 전도도를 프로브 스테이션(4200-SCS Keithiley)을 통하여 측정하였다.In order to compare the conductivity between the transparent electrode substrate on which the nanostructure pattern is formed and the transparent electrode substrate on which the nanostructure pattern is not formed, the transparent electrode substrate having the lattice nanostructure pattern formed in Example 1 and the nanostructure pattern of Comparative Example 1 Gold electrodes were deposited on each of both ends of the unformed transparent electrode substrate, and the conductivity at both electrodes was measured through the probe station 4420-SCS Keithiley.

그 결과, 도 4에 나타난 바와 같이, 실시예 1의 투명전극 기판(ITO pattern)의 전압에 대한 전류값은 비교예 1의 투명전극 기판(ITO)과 미세한 차이가 있을 뿐 거의 유사한 것을 알 수 있었다. 또한, 보다 정확한 전기 전도도를 측정하기 위해 5개의 비교예 1의(ITO)과 실시예 1의 투명전극 기판(ITO pattern)의 전기 전도도를 측정하여 전기 전도도를 하기 수학식 1로 계산한 결과, 비교예 1의 투명전극 기판의 평균 전기 전도도는 91,210s/m이고, 실시예 1의 투명전극 기판(ITO pattern)의 평균 전기 전도도는 87,410s/m인 것으로 나타나 전기 전도도 역시 미세 차이만 있을 뿐 유사한 것으로 나타났다. As a result, as shown in Figure 4, it can be seen that the current value for the voltage of the transparent electrode substrate (ITO pattern) of Example 1 is almost similar to the transparent electrode substrate (ITO) of Comparative Example 1, but is almost similar. . In addition, in order to measure the electrical conductivity more accurately, the electrical conductivity of the five comparative example 1 (ITO) and the transparent electrode substrate (ITO pattern) of Example 1 was measured and the electrical conductivity was calculated by the following Equation 1. The average electrical conductivity of the transparent electrode substrate of Example 1 was 91,210s / m, and the average electrical conductivity of the transparent electrode substrate (ITO pattern) of Example 1 was 87,410s / m. appear.

또한, 면저항 측정결과 비교예 1의 투명전극 기판은 8.23ohm/sq로 측정되었고, 실시예 1의 투명전극 기판(ITO pattern)은 9.06ohm/sq으로 측정되어 135nm의 나노구조 패턴 형성 후에도 실시예 1의 투명전극 기판(ITO pattern)은 10% 정도의 전도도 감소만이 나타나, 전기적으로도 손상이 없는 고품질의 투명전극 기판을 대면적으로 패턴화시킬 수 있음을 알 수 있었다.In addition, the sheet resistance measurement result of the transparent electrode substrate of Comparative Example 1 was measured at 8.23ohm / sq, and the transparent electrode substrate (ITO pattern) of Example 1 was measured at 9.06ohm / sq and Example 1 even after the formation of 135nm nanostructure pattern The transparent electrode substrate (ITO pattern) of only 10% showed a decrease in conductivity, it can be seen that it is possible to pattern a large-scale high-quality transparent electrode substrate without electrical damage.

Figure 112012008774564-pat00001
Figure 112012008774564-pat00001

여기서, G는 전압-전류 커브의 기울기이고, l은 두 전극 사이의 거리이며, t는 두께이고, W는 전극의 폭이다.
Where G is the slope of the voltage-current curve, l is the distance between the two electrodes, t is the thickness, and W is the width of the electrode.

실험예Experimental Example 2: 투명전극의  2: transparent electrode 광투과도Light transmittance 측정 Measure

격자 나노구조 패턴이 형성된 투명전극 기판과 나노구조 패턴이 형성되어 있지 않은 투명전극 기판과 광투과도를 비교측정하기 위해 실시예 1에서 제조된 격자 나노구조 패턴이 형성된 투명전극 기판과 비교예 1의 투명전극 기판을 UV/Vis/NIR spectrum(Jasco, V-570)을 사용하여 광투과도를 측정하였다.The transparent electrode substrate having the lattice nanostructure pattern and the transparent electrode substrate having no nanostructure pattern formed thereon and the transparent electrode substrate having the lattice nanostructure pattern formed in Example 1 to compare and measure the transparency of the transparent structure of Comparative Example 1 The light transmittance of the electrode substrate was measured using a UV / Vis / NIR spectrum (Jasco, V-570).

그 결과, 도 5에 나타난 바와 같이, 실시예 1의 투명전극 기판(ITO pattern)은 비교예 1의 투명전극 기판과 동일하게 550nm 파장대에서 96%의 광투과도를 보이는 것으로 나타남에 따라 본 발명에 따른 제조방법으로 광학적으로도 손상이 없는 고품질의 투명전극 기판을 대면적으로 패턴화시킬 수 있음을 알 수 있었다.
As a result, as shown in Figure 5, the transparent electrode substrate (ITO pattern) of Example 1 is shown to show a light transmittance of 96% in the wavelength range of 550nm the same as the transparent electrode substrate of Comparative Example 1 according to the present invention It was found that the manufacturing method can pattern a large-scale transparent electrode substrate of high quality, which is also optically intact.

실험예Experimental Example 3: 액정  3: liquid crystal 배향성Orientation 측정 Measure

실시예 1의 투명전극을 이용하여 제조된 셀을 회전 가능한 스테이지가 장착된 편광현미경(POM; Nikon, LV-100POL)을 통하여 액정 배향성을 측정하였다. The liquid crystal alignment property of the cell prepared using the transparent electrode of Example 1 was measured through a polarizing microscope (POM; Nikon, LV-100POL) equipped with a rotatable stage.

그 결과, 도 6에 나타난 바와 같이, 패턴된 영역(노란색 점선으로 표시)에서 액정의 텍스쳐가 검정색으로 나타났으며(도 6a), 셀을 수직교차된 편광자들 사이에서 45°방향으로 회전시킨 경우에도 검정색 텍스쳐가 유지되는 것으로 나타났다(도 6b). 이는 패턴된 영역에서 액정들의 광축이 빛의 진행방향과 일치 즉, 기판에 대해 수직으로 배열되어 있고, 배향된 액정들은 위상차(retardation)가 없으므로 복굴절 값이 0이 됨을 의미한다. 이에, 자연적으로 빛이 차단되는 상태가 되며 이 상태는 편광판 성능 자체에 가까운 아주 높은 블랙(black) 상태임을 알 수 있었다.As a result, as shown in FIG. 6, the texture of the liquid crystal appeared black in the patterned region (indicated by a yellow dotted line) (FIG. 6A), and the cell was rotated in a 45 ° direction between vertically cross polarizers. Even black texture was shown to be maintained (Fig. 6b). This means that the optical axes of the liquid crystals in the patterned area coincide with the direction of light travel, ie perpendicular to the substrate, and the birefringent values are zero because the aligned liquid crystals have no retardation. As a result, the light is naturally blocked, and this state is a very high black state close to the polarizer performance itself.

또한, 수직배향 모드를 확실하게 확인하기 위해 Bertrand lens를 장착하여 편광현미경을 통해 액정 셀을 관찰하였다. 그 결과, 중앙을 기점으로 블랙(black)의 십자가 모양의 크로스가 생기고 이를 중심으로 간섭 색깔 원형 밴드로 이루어진 코노스코프의(conoscopic) 간섭 패턴이 나타났다(도 6a'). 이러한 간섭 패턴은 수직배향된 액정들을 통과한 빛의 광축들이 코노스코피(conoscopy)에 의해 모여들기 때문에 나타나는 패턴으로서 수직배향된 액정의 전형적인 간섭 패턴을 의미한다. 이에, 셀을 수직교차된 편광자 사이에서 45°로 회전시킨 경우에도 간섭패턴의 모양과 색깔은 변하지 않는다는 것을 나타남에 따라 수직배향 셀 임을 확인할 수 있었다(도 6b'). In addition, the liquid crystal cell was observed through a polarizing microscope equipped with a Bertrand lens to confirm the vertical alignment mode. As a result, a black cross-shaped cross was formed from the center, and a conoscopic interference pattern composed of an interference-colored circular band appeared around the center (FIG. 6A '). This interference pattern is a pattern that appears because optical axes of light passing through the vertically aligned liquid crystals are collected by conoscopy, which means a typical interference pattern of vertically aligned liquid crystals. As a result, even when the cell was rotated at 45 ° between the vertically cross polarizers, the shape and color of the interference pattern did not change, indicating that the cell was a vertically aligned cell (FIG. 6B ′).

한편, 도 6에 나타난 바와 같이, 나노구조 패턴화되지 않은 부분(노란색 점선 외 영역)에서도 액정들이 수직 배향된 것으로 나타났다. 패턴이 없는 영역에서도 수직배향되는 이유는 바로 액정들의 집합적 행동성질(collective behavior)에 기인으로, 즉 패턴된 영역의 액정들의 방향성을 나타냄으로써, 셀 전체의 변형에너지를 최소화 할 수 있기 때문이다. 이러한 측정 결과는 본 발명에 따른 격자 나노구조 패턴을 가지는 투명전극이 강한 수직배향 유도성을 가짐을 알 수 있었다.
Meanwhile, as shown in FIG. 6, the liquid crystals were also vertically aligned even in the unstructured portion of the nanostructure (area outside the yellow dotted line). The vertical alignment even in a region without a pattern is due to the collective behavior of the liquid crystals, that is, the orientation of the liquid crystals in the patterned region can be minimized, thereby minimizing strain energy of the entire cell. These measurement results showed that the transparent electrode having the lattice nanostructure pattern according to the present invention has a strong vertical alignment induction.

이상으로 본 발명의 특정한 부분을 상세히 기술하였는바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서, 이러한 구체적 기술은 단지 바람직한 실시양태일 뿐이며, 이에 의해 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아닌 점은 명백할 것이다. 따라서 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 청구항들과 그것들의 등가물에 의하여 정의된다고 할 것이다.Having described specific portions of the invention in detail, those skilled in the art will appreciate that these specific embodiments are merely preferred embodiments and that the scope of the invention is not limited thereby will be. It is therefore intended that the scope of the invention be defined by the claims appended hereto and their equivalents.

Claims (12)

다음 단계를 포함하는, 나노구조 패턴이 형성된 투명전극의 제조방법:
(a) 기판상에 투명전극 형성 물질을 증착시켜 투명전극 층을 형성하는 단계;
(b) 상기 투명전극 층상에 고분자 물질을 도포하여 고분자 층을 형성하는 단계;
(c) 상기 고분자 층에 리소그래피 공정을 수행하여 패턴화된 고분자 구조체를 형성하는 단계;
(d) 상기 투명전극 층을 이온 식각하여 상기 고분자 구조체 외주면에 이온 식각된 투명전극 형성 물질이 부착된 고분자 복합구조체를 형성하는 단계;
(e) 상기 고분자 복합구조체의 고분자 물질을 제거하여 나노구조 패턴이 형성된 투명전극 층을 수득하는 단계; 및
(f) 상기 (b) 내지 (e) 단계를 적어도 1회 이상 반복하여 나노구조 패턴이 반복적으로 형성된 투명전극을 제조하는 단계.
A method for manufacturing a transparent electrode having a nanostructured pattern comprising the following steps:
(a) depositing a transparent electrode forming material on the substrate to form a transparent electrode layer;
(b) forming a polymer layer by applying a polymer material on the transparent electrode layer;
(c) performing a lithography process on the polymer layer to form a patterned polymer structure;
(d) ion-etching the transparent electrode layer to form a polymer composite structure having an ion-etched transparent electrode forming material attached to an outer circumferential surface of the polymer structure;
(e) removing the polymer material of the polymer composite structure to obtain a transparent electrode layer having a nanostructure pattern formed thereon; And
(f) repeating steps (b) to (e) at least once to manufacture a transparent electrode on which a nanostructure pattern is repeatedly formed.
제1항에 있어서, 상기 투명전극 형성 물질은 인듐틴옥사이드(indium tin oxide; ITO), 불소첨가 틴옥사이드(fluorinated tin oxides, FTO), 알루미늄징크옥사이드(aluminium zinc oxides, AZO), 틴옥사이드(SnO), 징크옥사이드(ZnO) 및 이들의 혼합물로 구성된 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 투명전극의 제조방법.
The method of claim 1, wherein the transparent electrode forming material is indium tin oxide (ITO), fluorinated tin oxides (FTO), aluminum zinc oxides (AZO), tin oxides (SnO) ), Zinc oxide (ZnO) and a method for manufacturing a transparent electrode, characterized in that selected from the group consisting of a mixture thereof.
제1항에 있어서, 상기 기판은 석영, 유리, 고분자, 금속, 금속 산화물, 비금속 산화물 및 이들의 혼합물로 구성된 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 투명전극의 제조방법.
The method of claim 1, wherein the substrate is selected from the group consisting of quartz, glass, polymer, metal, metal oxide, nonmetal oxide, and mixtures thereof.
제1항에 있어서, 상기 고분자 물질은 폴리스타일렌, 키토산, 폴리메틸메타아크릴레이트, 폴리비닐알코올 및 이들의 혼합물로 구성된 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 투명전극의 제조방법.
The method of claim 1, wherein the polymer material is selected from the group consisting of polystyrene, chitosan, polymethylmethacrylate, polyvinyl alcohol, and mixtures thereof.
제1항에 있어서, 상기 (c) 단계의 리소그래피 공정은 나노임프린트, 소프트리소그래피, 광리소그래피, 블록공중합체 리소그래피 및 캐필러리 리소그래피로 구성된 군에서 선택되는 적어도 하나 이상의 방법으로 수행되는 것을 특징으로 하는 투명전극의 제조방법.
The method of claim 1, wherein the lithographic process of step (c) is performed by at least one method selected from the group consisting of nanoimprint, soft lithography, photolithography, block copolymer lithography and capillary lithography. Method of manufacturing a transparent electrode.
제1항에 있어서, 상기 (d) 단계의 이온 식각은 이온밀링으로 수행되는 것을 특징으로 하는 투명전극의 제조방법.
The method of claim 1, wherein the ion etching of step (d) is performed by ion milling.
제6항에 있어서, 상기 이온밀링은 10-2mTorr ~ 10-5mTorr이 공정 압력하에서 기체를 이용하여 플라즈마를 형성한 다음, 상기 플라즈마를 100eV ~ 5,000eV로 가속화하여 수행되는 것을 특징으로 하는 투명전극의 제조방법.
The method of claim 6, wherein the ion milling is 10 -2 mTorr ~ 10 -5 mTorr is formed by using a gas under a process pressure to form a plasma, and then the plasma is accelerated to 100eV ~ 5,000eV characterized in that the transparent Method for producing an electrode.
제7항에 있어서, 상기 기체는 아르곤, 헬륨, 질소, 산소 및 이들의 혼합기체로 구성된 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 투명전극의 제조방법.
The method of claim 7, wherein the gas is selected from the group consisting of argon, helium, nitrogen, oxygen, and a mixed gas thereof.
제1항에 있어서, 상기 (e) 단계의 고분자 물질 제거는 건식식각 또는 습식식각을 통해 제거하는 것을 특징으로 하는 투명전극의 제조방법.
The method of claim 1, wherein the removing of the polymer material in the step (e) is performed by dry etching or wet etching.
제1항에 있어서, 상기 투명전극의 나노구조 패턴은 두께가 10nm ~ 20nm 이고, 높이가 20nm ~ 200nm 이며, 종횡비가 1 ~ 20인 것을 특징으로 하는 투명전극의 제조방법.
The method of claim 1, wherein the nanostructure pattern of the transparent electrode has a thickness of 10 nm to 20 nm, a height of 20 nm to 200 nm, and an aspect ratio of 1 to 20.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항의 방법에 의해 제조되고, 두께가 10nm ~ 20nm 이고, 높이가 20nm ~ 200nm 이며, 종횡비가 1 ~ 20인 나노구조 패턴이 표면상에 반복적으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 투명전극.
A nanostructure pattern manufactured by the method of any one of claims 1 to 9, having a thickness of 10 nm to 20 nm, a height of 20 nm to 200 nm, and an aspect ratio of 1 to 20 repeatedly formed on the surface thereof. Transparent electrode characterized in that.
서로 대향하고 있는 상부 기판 및 하부 기판; 상기 상부 기판 및 하부 기판상에 각각 형성된 투명전극; 및 상기 투명전극들 사이에 형성된 액정층을 포함하되, 상기 투명전극은 제11항의 나노구조 패턴이 반복적으로 형성된 투명전극이 적어도 하나의 상부 기판 및 하부 기판에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 수직배향형 액정표시소자.An upper substrate and a lower substrate facing each other; Transparent electrodes formed on the upper substrate and the lower substrate, respectively; And a liquid crystal layer formed between the transparent electrodes, wherein the transparent electrode includes a transparent electrode on which the nanostructure pattern of claim 11 is repeatedly formed on at least one upper substrate and a lower substrate. Liquid crystal display device.
KR1020120010708A 2012-02-02 2012-02-02 Nanostructure patterned transparent electrode and vertically alignment liquid crystal deivce using the same KR101251541B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120010708A KR101251541B1 (en) 2012-02-02 2012-02-02 Nanostructure patterned transparent electrode and vertically alignment liquid crystal deivce using the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120010708A KR101251541B1 (en) 2012-02-02 2012-02-02 Nanostructure patterned transparent electrode and vertically alignment liquid crystal deivce using the same

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR101251541B1 true KR101251541B1 (en) 2013-04-08

Family

ID=48442504

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020120010708A KR101251541B1 (en) 2012-02-02 2012-02-02 Nanostructure patterned transparent electrode and vertically alignment liquid crystal deivce using the same

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101251541B1 (en)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101816341B1 (en) 2014-11-03 2018-01-08 주식회사 엘지화학 Method of manufacturing printed transparent conductive electrode film and printed transparent conductive electrode film
KR20210055153A (en) 2019-11-06 2021-05-17 한국과학기술원 Metal nano pattern forming method using nano fiber and Metal nano pattern
KR20210116818A (en) 2020-03-17 2021-09-28 한국과학기술원 Fabrication of transparent electrode via electrospinning based metal nanopatterning
US11380753B2 (en) 2019-07-09 2022-07-05 Samsung Display Co., Ltd. Display device
KR20220132887A (en) 2021-03-24 2022-10-04 한국과학기술원 Method for cu electroless plating using ruthenium nanopatterns formed by nanofibers as seed layers and transparent heating film
KR20230131074A (en) 2022-03-04 2023-09-12 창원대학교 산학협력단 Flexible transparent electrode and manufacturing method thereof

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20040100239A (en) * 2003-05-22 2004-12-02 한국과학기술원 Method for Fabricating a Patterned Array Having Nanometer or Less Size
KR20060091115A (en) * 2005-02-14 2006-08-18 한국표준과학연구원 Nanomachined mechanical components made by etching nanoplates, methods for making the same and methods for manufacturing nanomachines and nanosystems
KR20090004179A (en) * 2007-07-06 2009-01-12 삼성에스디아이 주식회사 Metallic compound hybridized nanophosphor layer, applications thereof and method for preparing metallic compound hybridized nanophosphor layer
KR20110007724A (en) * 2009-07-17 2011-01-25 한국전자통신연구원 Anti-reflection nano structure and method for manufacting the same

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20040100239A (en) * 2003-05-22 2004-12-02 한국과학기술원 Method for Fabricating a Patterned Array Having Nanometer or Less Size
KR20060091115A (en) * 2005-02-14 2006-08-18 한국표준과학연구원 Nanomachined mechanical components made by etching nanoplates, methods for making the same and methods for manufacturing nanomachines and nanosystems
KR20090004179A (en) * 2007-07-06 2009-01-12 삼성에스디아이 주식회사 Metallic compound hybridized nanophosphor layer, applications thereof and method for preparing metallic compound hybridized nanophosphor layer
KR20110007724A (en) * 2009-07-17 2011-01-25 한국전자통신연구원 Anti-reflection nano structure and method for manufacting the same

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101816341B1 (en) 2014-11-03 2018-01-08 주식회사 엘지화학 Method of manufacturing printed transparent conductive electrode film and printed transparent conductive electrode film
US11380753B2 (en) 2019-07-09 2022-07-05 Samsung Display Co., Ltd. Display device
KR20210055153A (en) 2019-11-06 2021-05-17 한국과학기술원 Metal nano pattern forming method using nano fiber and Metal nano pattern
KR20210116818A (en) 2020-03-17 2021-09-28 한국과학기술원 Fabrication of transparent electrode via electrospinning based metal nanopatterning
KR102312818B1 (en) * 2020-03-17 2021-10-18 한국과학기술원 Fabrication of transparent electrode via electrospinning based metal nanopatterning
KR20220132887A (en) 2021-03-24 2022-10-04 한국과학기술원 Method for cu electroless plating using ruthenium nanopatterns formed by nanofibers as seed layers and transparent heating film
KR102624678B1 (en) * 2021-03-24 2024-01-12 한국과학기술원 Method for cu electroless plating using ruthenium nanopatterns formed by nanofibers as seed layers and transparent heating film
KR20230131074A (en) 2022-03-04 2023-09-12 창원대학교 산학협력단 Flexible transparent electrode and manufacturing method thereof

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101231898B1 (en) Transparent Electrode Formed Nanostructure Pattern and Method for Preparing the Same
KR101251541B1 (en) Nanostructure patterned transparent electrode and vertically alignment liquid crystal deivce using the same
JP4515984B2 (en) Optical elements
Hong et al. Liquid crystal alignment in nanoporous anodic aluminum oxide layer for LCD panel applications
US20090002612A1 (en) Liquid Crystal Display Panel and Fabrication Method For Liquid Crystal Display Panel
JP2004046194A (en) Manufacturing method for optical compensator
CA2623124C (en) Transparent, conductive film with a large birefringence
US20140144875A1 (en) Method for Manufacturing Reflective Polarizer
TWI391759B (en) Liquid crystal display and method of manufacturing the same
JP2004163866A (en) Liquid crystal device
KR20040102862A (en) A method of fabricating retardation film using of polarized uv
EP1360549B1 (en) Liquid crystal device and manufacturing method
US3966304A (en) Liquid crystal display device
TW200530711A (en) Method and system for improving ion beam alignment for liquid crystal displays by a grooving under layer
TWI453509B (en) Biaxial retardation film and fabrication thereof
JP2004271695A (en) Phase differential film consisting of liquid crystal layer and manufacturing method therefor
EP1507163A2 (en) A liquid crystal display
JP2001108995A (en) Liquid crystal display element and method of manufacture for the same
KR102362199B1 (en) Method for Preparing Transparent Electrodes and Vertically-oriented Liquid Crystal Display Device Using Macro-pre-pattern
KR20160087666A (en) Method of Preparing Liquid Crystal Display Having Rapid Response Speed Through Adjusting Pretilt Angle Using Structural Change in Pattern
WO2015043027A1 (en) Psva liquid crystal panel and manufacturing method for same
JP2014038313A (en) Liquid crystal display panel, manufacturing method for the same, and liquid crystal display device
KR101045174B1 (en) Fabrication method for Liquid Crystal Display device
CN108020961B (en) Method for inducing large-area orientation of cholesteric liquid crystal and realizing wide viewing angle of cholesteric liquid crystal by graphene film
Chang et al. Optimizing polarization efficiency of optically anisotropic films cast from lyotropic chromonic liquid crystals on surface-modified triacetyl cellulose films

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160328

Year of fee payment: 4

LAPS Lapse due to unpaid annual fee