KR100507661B1 - 액정표시장치 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

액정표시장치는 액정층, 상기 액정층에 전압을 인가하기 위한 한 쌍의 전극 및 적어도 하나의 무기계 배향막을 포함한다. 상기 무기계 배향막은 상기 액정층에 직접 접하도록 되며 결정립이 우선적으로 소정의 방향으로 배향되는 결정성도전막으로 형성된다.

Description

액정표시장치 및 그 제조방법{LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE AND METHOD FOR FABRICATING THE SAME}
본 발명은 액정표시장치 및 그 제조방법에 관한 것이다. 본 명세서에 있어서 "액정표시장치"는 직시형 액정표시장치 및 투사형 액정표시장치를 포함한다.
액정표시장치(LCD)는 액정층을 통해 전달되는 입사광선의 편광상태의 변화를 이용하여 표시를 행한다. 상기 입사광선의 편광상태는 상기 액정층에 인가되는 전압으로 번갈아 가변의 액정분자의 배향상태에 의해 변화된다. 상기 LCD에서, 상기 액정층에 전압을 인가하여 사용하기 위한 상기 액정층, 전극 및 회로요소를 포함하는 표시패널은 "LCD 패널"이라 부를 수 있다. 상기 LCD는 LCD 패널뿐만 아니라 드라이버회로, 파워서플라이 및 광원을 포함한다. 상기 드라이버회로와 파워서플라이는 상기 LCD 패널의 통합부분을 형성하거나 상기 LCD 패널에 실장될 수 있다.
상기 LCD 패널은 상기 기판 사이에 제공된 2개의 기판 및 액정층을 포함한다. 상기 2개의 기판 각각은 액정층에 면하는 배향막을 형성한다. 상기 배향층은 상기 액정층의 소정의 방향에 액정분자를 배향하도록 제공된다.
상기 배향막은 일반적으로 다음의 방식으로 형성된다.
우선, 예컨대 상기 액정층에 전압을 인가하는데 사용하는 전극 및 상기 전극에 소정의 전압을 공급하기 위한 회로요소(절환요소나 배선)가 있는 기판상에 성막되는 폴리이미드의 유기고분자막이 제공된다. 다음으로, 상기 유기고분자막의 표면은 소정의 방향으로 직접 포를 이용하여 기계적으로 러빙(rubbing) 되며, 그로 인해 소정의 방향으로 상기 액정분자를 배향하는 기능을 가진 배향막을 획득한다.
상기 러빙처리의 결과로서 상기 막의 표면에 형성되어진 미세한 홈(groove)의 형상효과, 상기 막을 형성하는 유기고분자의 연장효과 및 상기 막의 표면상에서 유도되는 이방성 정전효과로 인해 상기 액정분자의 배향방향이 규정되어야 한다.
그러나, 상기 액정분자가 종래의 러빙처리에 의해 배향되면, 이때 잔해 및 먼지와 같은 포의 섬유 및 불순물은 상기 막의 표면이나 상기 기판상에 성막될 수 있으며, 따라서 표시상의 약간의 결함이나 퇴화의 원인이 될 수 있고 수율이나 신뢰도가 떨어질 수 있다. 또한, 상기 러빙처리 동안 발생되는 정전기는 박막트랜지스터(TFT)나 금속-절연체-금속(MIM) 소자내의 유전체가 파괴될 수 있으며, 따라서표시의 결함을 가진다. 게다가, 이러한 러빙처리에서, 압력은 충분히 균일하게 항상 적용될 수 없으며, 국소적으로 비균일하게 적용될 수 있다. 그 결과로, 상기 액정분자는 상기 액정층의 매우 작은 영역내에 약간의 러빙 스트라이프을 형성하도록 분포된 자신의 프리틸트 각(pretilt angle)을 가질 수 있다. 이러한 경우, 상기 표시품질에 심각하게 영향을 줄 수 있다.
게다가, 상기 러빙처리는 가능한 한 정전기나 먼지로부터 격리된 환경에서 수행되는 것이 바람직하다. 그러므로, 실제 생산라인에서, 러빙처리는 상기 유기고분자막을 형성하는 처리공정이 수행되어진 곳으로부터 분리되어 수행될 필요가 있다. 부가적으로, 상기 러빙처리가 수행된 후에, 상기 기판은 다량의 세정액을 필요로 하는 습식 세정처리를 받을 필요가 있다. 결과적으로, 종래의 러빙처리는 필요한 처리공정의 수 및 상기 LCD 패널의 제조처리의 비용이 두드러지게 증가한다.
따라서, 이러한 문제를 극복하기 위해, 비접촉 배향처리 기술이 제안되어 왔다. 편광된 자외선에 감광성 분자를 포함하는 유기고분자막을 노출함으로써 배향막을 형성하는 방법은, 예를 들어, 일본국 등록특허 제2608661호 공보 및 일본국 특개평 제9-197406호 공보에 개시되어 있다.
또한, 자외선으로 상기 폴리이미드막을 사선으로 조사(照射)함으로써 상기 액정분자에 대한 폴리이미드막에 의해 규정되는 상기 프리틸트 각를 제어하는 소위 "광배향기술"은 Mol. Cryst. Liq. Crist. Sci. Technol., Sect. A, 333, 165(1999)에 개시되어 있다.
게다가, 상술한 광배향기술과 다르게 목적하는 막의 표면으로 전자빔, 이온빔 또는 레이저빔과 같이 다른 에너지빔으로 배향막을 조사함으로써 배향막을 형성하는 기술은, 예를 들어, 일본국 특개평 제2-222927호, 제6-130391호, 제7-56172호 및 제9-218409호에 개시되어 있다.
이러한 종래기술의 어느 것에서도, 상기 에너지빔에 노출되었을 때, 상기 배향막의 표면은 물리적으로 또한 이방성으로 에칭되고, 그로 인해 다수의 미세한 홈을 형성한다. 따라서, 상기 액정분자는 그들 홈을 따라 이방성으로 배향된 것으로 생각된다. 그러나, 이러한 에너지빔 방법에 의해, 약간의 대미지(damage)는 또한 상기 에너지빔에 노출된 상기 막의 재료상에 존재한다. 따라서, 배향결함이 형성될 수 있으며, 상기 신뢰도가 감소할 수 있다. 그런 이유로, 에너지빔의 조사조건을 최적화하는 것은 어렵다.
일본국 특개평 제11-271773호는 입자빔에 드라이 패터닝(patterning; 즉, 증발처리, 스퍼터링(sputtering)처리, 이온빔 성막처리)처리에 의해 기판상에 형성된 막을 노출함으로써 원하는 방향으로 배향막의 원자구조을 배열하는 방법을 개시한다.
이 방법에서, 배향막의 재료는 광학적으로 투명한 비정질 또는 미립자이어야 한다. 특수한 배향막의 예로 구체적으로는 유리, 흑연, 다이아몬드, SiC, SiO2, Si3N4, Al2O3, SnO2, InTiO2, InZnO 2, 및 ZnTiO2가 개시되어 있다. 한편, 일본국 특개평 제11-271774호는 우선적으로 표면상에 배향된 결합을 생성하여 형성되고 그 표면이 원자, 분자, 이온 또는 클러스터(cluster)로 구성된 입자빔에 노출된 막 내의 액정분자를 배향하며, 그로 인해 방향으로 배향되는 결합을 생성하는 기술을 개시한다. 특수한 배향막의 예로 구체적으로는 유리, 흑연, 다이아몬드, SiC, SiO2, Si3N4, Al2O3, SnO2, InTiO2, InZnO 2, 및 ZnTiO2를 개시하고 있다.
그러나, 일본국 특개평 제11-271773호 및 제11-271774호에 개시된 기술에서, 기본적으로 등방구조를 가진 막은 입자빔에 노출되며, 그로 인해 상기 원자배치에 대한 우선적인 배향을 형성하고 상기 이방성을 활용함으로써 상기 액정분자를 배향한다. 그러므로, 이 기술에 따라, 상기 배향규제력(anchoring force)은 상대적으로 약하여, 좋은 신뢰도를 얻을 수 없다. 또한, 일본국 특개평 제11-271774호는 결정이나 다결정 재료가 직접이나 간접 어느 하나로 배향층을 형성하고 있음을 설명하고 있음에도 불구하고, 상기 문헌은 그것에 관해 자세한 기재를 제공하지 않는다.
게다가, 일본국 특개평 제2-294618호 및 제 2001-21891호는 액정층에 전압을 인가하는데 사용되는 도전막에 배향막의 기능을 더하는 기술을 개시한다. 좀 더 자세히 보면, 일본국 특개평 제2-294618호는 액정층이 끼워진 ITO의 투명도전막이 사선의 증발처리에 의해서 형성된 때에 배향규제력을 가질 수 있음을 개시하고 있다. 한편, 일본국 특개평 제2001-21891호는 ITO, Al 또는 Al합금과 같은 무기계 재료로 만들어진 전극의 표면을 에너지빔에 직접 노출하고, 그로 인해 이방성이 있게 상기 전극의 표면을 에칭함으로써 도전막의 이방성을 제공하는 방법을 개시하고 있다.
그러나, 종래의 도전막은 일반적으로 임의의 결정방위를 가진 비정질막이나 다결정막이다. 따라서, 일본국 특개평 제2-294618호에 개시된 사선의 증발처리를 수행하거나 일본국 특개평 제2001-21891호에 개시된 이방성 에칭처리에 의해 이방성 형상(단차 또는 홈)으로 도전막의 표면에 패터닝함으로서 좋은 재현성으로 일정하게 액정분자의 방위방향의 배향에 기여하는 충분한 배향규제력을 유지하는 것은 어렵다. 액티브-매트릭스-어드레스 액정표시장치에서, 특히, 액정분자의 상기 방위방향은 자주 복잡한 적층구조에 의해 형성된 단차 주변에서 방해받는다. 따라서, 상업적으로 생존가능한 제품을 만들기 위해, 배향규제력 자체가 증가해야 한다.
상술한 문제를 극복하기 위해, 본 발명의 바람직한 실시예는 높은 신뢰성이 있으며, 배향막을 만드는 러빙처리가 불필요한 간결화된 제조처리에 의해 제조될 수 있는, 액정표시장치 및 그 액정표시장치의 제조방법을 제공한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 액정표시장치는 액정층; 상기 액정층에 전압을 인가하기 위한 한 쌍의 전극; 및 적어도 하나의 무기계 배향막을 포함하는 것이 바람직하다. 상기 무기계 배향막은 상기 액정층에 직접 접하도록 하며 결정립이 우선적으로 소정의 방향으로 배향되는 결정성도전막으로 형성되는 것이 바람직하다.
본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 상기 적어도 하나의 무기계 배향막은, 상기 한 쌍의 전극의 적어도 일부로서 기능하는 것이 바람직하다.
본 발명의 다른 바람직한 실시예에 의하면, 상기 결정성도전막은 소정의 방향에 관련되어진 방향으로 연장하며 상기 액정층에 접하는 홈(groove)을 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명의 다른 바람직한 실시예에 의하면, 상기 결정성도전막은 인듐 주석 산화물, A1 또는 A1합금으로 형성되는 것이 바람직하다.
본 발명의 다른 바람직한 실시예에 의하면, 상기 결정성 도전막은 적어도 약 60% 이상의 결정화도를 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명의 또 다른 바람직한 실시예에 의하면, 상기 결정립은 입방정계의 결정구조를 가지며, 상기 소정의 방향은 상기 결정립의 <111>방향인 것이 바람직하다.
본 발명의 또 다른 바람직한 실시예에 의하면, 상기 결정성 도전막은 X선 회절 패턴에 있어 약 0.25% 이하인 회절 강도비를 가지며, 상기 회절 강도비는 I(400) / I(222) ≡Ip (단, I(400)는 (400)면의 피크강도, I(222)는 (222)면의 피크강도를 보여줌)로 규정되는 것이 바람직하다.
본 발명의 또 다른 바람직한 실시예에 의하면, 상기 결정립은 입방정계의 결정구조를 가지며, 상기 소정의 방향은 상기 결정립의 <110>방향인 것이 바람직하다.
본 발명의 또 다른 바람직한 실시예에 의하면, 상기 결정성도전막은 인듐 주석 산화물로 형성되고, 결정성도전막의 두께가 120nm일 때, 400nm의 파장을 가진 광선에 대해 약 70% 이상의 투과율을 나타내며, 550nm의 파장을 가진 광선에 대해 약 80%이상의 투과율을 나타내는 것이 바람직하다.
본 발명의 또 다른 바람직한 실시예에 의하면, 상기 액정층으로 빛을 조사하는 조사광학계 및 상기 액정층을 통해 전달된 빛을 투영하는 투영계를 더 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명의 다른 바람직한 실시예에 의하면, 액정층; 상기 액정층에 전압을 인가하는데 사용하는 한 쌍의 전극; 및 상기 액정층에 직접 접촉하도록 하며 상기 결정성도전막으로 형성된 적어도 하나의 무기계 배향막을 포함하는 액정표시장치의 제조방법은 기판상에 결정립이 우선적으로 소정의 방향으로 배향된 결정성도전막을 형성하는 공정; 및 상기 결정성도전막에 직접 접촉하도록 액정층을 형성하는 공정을 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명의 다른 바람직한 실시예에 의하면, 상기 소정의 방향에 관련된 각도로 상기 결정성도전막에 에너지빔을 조사하는 공정을 더 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명의 다른 바람직한 실시예에 의하면, 상기 결정성도전막을 형성하는 공정은 상기 결정립이 입방정계를 갖고 <111>방향으로 배향되는 상기 결정성도전막을 형성하는 공정을 포함하며, 상기 결정성도전막에 상기 에너지빔을 조사하는 공정은 상기 기판면의 법선에 대하여 약 30°에서 50°의 입사각으로 규정된 에너지빔을 결정성도전막에 조사하는 공정을 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명의 다른 바람직한 실시예에 의하면, 상기 결정성도전막을 형성하는 공정은 결정립이 결입방정계를 갖고 <110>방향으로 배향되는 상기 결정성도전막을 형성하는 공정을 포함하며, 상기 결정성도전막에 상기 에너지빔을 조사하는 공정은 상기 기판면의 법선에 대하여 약 35°에서 55°의 입사각으로 규정된 에너지빔을 결정성도전막에 조사하는 공정을 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명의 다른 바람직한 실시예에 의하면, 상기 결정성도전막에 상기 에너지빔을 조사하는 공정은, 엑시머 레이저빔, 자외선, 전자빔 및 입자빔으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 에너지빔을 결정성도전막에 조사하는 공정을 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명의 다른 특징, 요소, 처리, 공정, 성격 및 이점은 다음의 첨부된 도면을 참조한 본 발명의 바람직한 실시예의 상세한 설명에서 명확해 질 것이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 액정표시장치의 구조 및 기능은 첨부한 도면을 참조하여 설명할 것이다.
도1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 액정표시장치의 구조를 예시하는 개략적인 단면도이다.
도1에 도시한 것처럼, 상기 액정표시장치(100)는 액정층(5) 및 상기 액정층(5)에 전압을 인가하기 위해 사용되는 한 쌍의 전극(2,6)을 포함한다. 이들 전극(2,6) 각각은 결정립이 우선적으로 소정의 방향으로 배향된 결정성도전막으로 만들어진 무기계 배향층으로서 또한 기능할 수 있다. 액정층(5)은 스페이서(3)에 의해 한 쌍의 기판(1,7) 사이에 형성된 갭(gap)내에 제공되며, 시일 부재(4)로 밀봉된다. 상기 전극(2,6)은 액정층(5)에 접하기 위해 상기 기판(1,7)상에 각각 제공되며, 상기 액정층(5)의 광배향상태를 규제하는 전압을 인가하는데 사용된다. 액티브-매트릭스-어드레스 액정장치에서, 상기 전극(2,6)은 각각 화소전극 및 배향전극이 될 수 있다. 이 경우, 각 화소는 이들 전극(2,6) 양자를 포함할 것이다.
도1에 도시한 상기 액정표시장치(100)는 상기 전극(2,6)과 같은 결정성도전막으로 만들어진 무기계 배향층을 사용한다. 그러나, 상기 액정층(5)의 상기 배향모드에 의존할 때, 상기 무기계배향막은 2개의 상기 기판(1,7) 중 단 1개에만 제공될 수 있다. 다른 경우로서, 무기계 배향막은 상기 전극(2,6)으로부터 분리하여 제공될 수 있다. 여기서, 상기 "무기계 배향막"은, 예를 들어, 임의의 다양한 비유기 배향막이 될 수 있으며 금속, 산화금속 또는 질화금속으로 만들 수 있다.
이 바람직한 실시예의 상기 액정표시장치(100)는 우선적으로 소정의 방향으로 배향된 결정립의 결정성도전막으로 만들어진 무기계 배향막(도1에서 상기 전극(2,6)으로서 기능)을 포함한다. 따라서, 상기 배향된 결정립을 포함하는 이들 결정성도전막은 임의의 다양한 방법으로 형성될 수 있으며, 상기 종래의 유기고분자 배향막과 다르게 임의의 러빙처리도 받지 않아야 한다. 이러한 무기계 배향막은 전기전도도를 가지며 앞서 상술한 상기 전극(2,6)으로 사용될 수 있다. 그러나, 만약 상기 액정에 전압을 인가하기 위해 사용되는 전극이 상기 배향막(즉, IPS 모드)으로 사용될 수 없다면, 이때 무기계 배향막은 상기 전극에 독립하여 제공될 수 있는 것에 주목해야 한다. 그렇더라도, 그들 부가적인 무기계 배향층은 또한 상기 전극에 접속된 전극이나 라인을 형성하는 상기 처리공정에 의해 형성될 수 있다. 그 결과로, 상기 액정표시장치의 제조비용은 줄일 수 있고, 그 수율은 증가한다.
상기 액정층(5)에서, 상기 액정분자(도시되지 않음)는 결정성도전막의 상기 결정립의 우선적인 배향방향에 관련한 방향으로 배향된다. 부가적으로, 상기 결정성도전막은 일본국 특개평 제11-271773호 및 제11-271774호에 기술된 상기 배향막보다 더 강한 배향규제력을 부과할 수 있으며, 상기 액정층(5)내에 안정화된 방위상태를 유지할 수 있다.
또한, 상기 결정성도전막의 상기 표면은 에너지빔으로 상기 결정성도전막내의 상기 결정립의 소정의 방위방향과 관련된 방향에서 상기 결정성도전막을 조사함으로써 우선적으로 물리적 이방성이 제공된다. 이때, 상기 결정성도전막은 더 강한 배향규제력을 나타낼 수 있으며, 따라서, 상기 액정층의 방위상태의 균일성 및 안정성이 더 증가한다. 게다가, 상기 결정성도전막은 무기계 재료로 만들어지며, 에너지빔에 노출되었을 때 상기 종래의 유기계 배향막보다 훨씬 덜 대미지를 입는다. 따라서, 종래의 유기계 배향막의 경우에 자주 있는, 의도하지 않은 신뢰도의 감소에 대해 걱정할 필요가 없다. 바람직한 에너지빔의 예로 일본국 특개평 제11-271773호 및 제11-271774호에 개시된 입자빔(원자, 분자, 이온 또는 클러스터로 구성) 및 일본국 특개평 제2001-21891호에 개시된 다양한 다른 에너지빔(엑시머 레이저빔, 자외선 및 전자빔)을 포함한다.
여기서 사용한 대로, "결정립의 우선적인 방위방향에 관련된 방향"은 상기 결정립의 상기 우선적인 방위방향의 소정의 관계를 만족하는 방향이다. 상기 "소정의 관계"는 교대로 상기 결정립의 결정계(결정구조)에 의존한다. 무기계 배향막, 즉 결정성 도전막에 의해 배향방향이 규제된 액정분자의 배향방향은 결정립의 우선적인 배향방향과 반드시 일치하지 않지만 결정립의 결정계에 의존해 정해진, 결정립의 우선적인 배향방향에 관련된 방향이 된다. 또 결정립의 우선 배향방향에 대해 어느 일정관계를 가지는 방향에서 에너지빔을 조사하는 것에 따라, 결정립의 우선적인 배향방향에 관련된 방향에서의 배향규제력을 강하게 하는 것이 가능하다. 그러므로, 또한 에너지빔을 조사해야 하는 방향도 결정립의 결정계에 따라 정해진다.
결정성 도전막에 에너지빔을 조사하는 것에 따라 배향규제력이 향상하는 메커니즘은 다음 (1) 및 (2)의 2개가 생각된다. 이들 2개의 메커니즘이 복합적으로 작용하고 있다고 생각되는 2개의 메커니즘의 기여도는, 에너지빔의 종류 및 결정성도전막을 구성하는 재료의 종류에 따라 변화 가능하다.
(1) 결정성도전막에 어느 방향에서 에너지 빔을 조사하면, 이방성 에칭이 일어나고, 결정성도전막의 표면에 그 우선적 배향방향에 관련되는 소정의 방향으로 연장되는 홈구조(groove structure)가 형성된다. 이 홈구조에 의한 그레이팅 효과(형상 효과)에 의해 액정분자의 방위방향이 규제된다.
(2)결정성 도전막에 어느 방향에서 입사된 에너지빔에 의해 특정의 방향(예를 들면, 결정립의 배향방향으로 직교, 또는 교차하는 방향)의 결합이 선택적으로 절단되거나, 혹은 특정 방향의 결합이 생성되는 결과, 결정성도전막의 표면부근으로 존재하는 결합의 이방성이 증대하고, 배향규제력이 증대한다.
바람직한 실시예의 액정표시장치(100)와 같이, 액정층(5)으로 전압을 인가하기 위한 전극(2,6)이 무기계 배향막을 겸하는 구성을 채용한다. 전기적으로 절연된 배열에 비해, 유기계 배향막은 상기 액정층(5)에 접하도록 상기 전극(2,6)상에 제공되며, 도1에 도시된 상기 배열은 다음 (1) 내지 (3)의 이점을 획득할 수 있다.
(1) 배향막의 광흡수에 의한 표시 패널의 투과율 저하가 없다.
(2) 절전성의 배향막과 액정층과의 계면에 분극전하가 체류하는 것에 의한 이미지 스티킹(image sticking) 현상 및 다른 부적합한 현상의 발생을 방지할 수 있다.
(3) 유기계 배향막의 열이나 빛에 의한 악화되는 표시품질의 저하를 방지할 수 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 액정표시장치가 가지는 무기계 배향막을 구성하는 결정성도전막의 구조 및 형성방법을 더 상세히 설명한다.
결정성 도전막의 형성
일반적으로, 인듐 주석 산화물(ITO ; Indium Tin Oxide)의 막이, 액정표시장치의 투명전극으로서 사용된다. 상기 ITO막은 ITO입자의 집합체로 구성되고, 일반적으로 결정성인 것과 비결정성인 것이 있고, 이것 등은 막 형성시의 성막조건의 조정 등으로 제어 가능하다. 산화인듐(In2O3)의 결정 구조에 관해서는, 입방정계의 In2O3 [Ⅰ]와 육방정계의 In2O3 [Ⅱ]의 2개의 결정계가 보고되어 있다. 상압 또는 그것보다도 낮은 압력의 저온성 막 합성처리에 의하면, 도2에 개략적으로 나타내는 입방정계에 속하는 빅스바이트(bixbyite ; 공간군 Ia3)라고 하는 In2O3 [Ⅰ]가 지배적으로 형성된다. 바람직한 실시예에 따른 액정표시장치에 사용되는 결정성도전막은 입방정계의 결정구조를 가지는 ITO막으로 만들어진다.
Oyo Buturi, 제64권, 제12호, pp.1225-1229(1995)에 기재되어 있는 활성화 성막기술에 의한 저온성 성막처리인 고밀도 플라즈마-어시스트 EB 성막(HDPE)처리에 의해 결정립이 특정방향에 우선적으로 배향한 ITO막을 형성할 수 있다. 이 밖에도, 진공성막처리, 이온 플레이팅, 스퍼터링 등의 물리적 성막법이나 화학기상성막법(CVD)의 성막방법도 쓸 수 있다. 특히, HDPE처리를 사용하면, 비교적 저온(예를 들면, 기판 온도가 150℃ 이상 200℃ 이하)에, 낮은 비저항(예를 들면, 2 ×10-4Ω·cm 이하)을 가지는 결정성ITO막을 형성할 수 있다.
상기 ITO막의 결정구조 및 결정화도는, X선 회절(XRD)패턴(예를 들어, 산화인듐 성분에 유래한 결정피크의 위치)의 해석에 의해 확인·평가할 수 있다. 결정성ITO막에서는, 박막 Ⅹ선 회절에 있어서 주로 산화인듐에 기인했던 (222)면, (400)면, (211)면, (440) 및 (622)면 등에 유래하는 피크가 검출된다. 입방정계의 단위포(결정 격자)의 결정면을 도3에 개략적으로 나타내는 동시에, 바람직한 결정성ITO막의 XRD패턴 및 각각의 회절피크의 귀속(결정면)을 도4에 도시한다.
결정성ITO막의 결정립의 배향방향에 관하여는, 예를 들면, 도4에 나타낸 회절피크내에 (222)면과 (400)면의 피크 강도비의 값에 의해 우선적인 배향을 결정할 수 있다. 구체적으로는, 다음의 XRD 피크 강도비로부터 양적으로 평가할 수 있다.
I(400) / I(222) ≡Ip
여기에서,Ⅰ(400)는 (400)면의 피크 강도, Ⅰ(222)는 (222)면의 피크 강도를 나타내고, Ip값이 0.33미만인 경우에는 <111>방향이 우선적인 배향방향으로 판정될 수 있고, 반대로 Ip값이 0.33이상의 경우에는, <100>방향이 우선적인 배향방향으로 판별될 수 있다. 동일하게 (440)면과 (400)면의 피크 강도비의 값부터 <110>방향에 관해서도 판별 가능하다. 결정 회절 데이터 값(ASTM 값)에 의하면, 산화인듐의 결정립이 무작위로 배향하고 있는 때의 피크 강도비 Ip의 값은 0.33이다.
본 발명 액정표시장치에 사용되는 결정성ITO막으로서는, <111>방향 또는 <110>방향이 우선적(Ip값이 0.33미만)인 것이 바람직하고, Ip값은 0.25이하인 것이 더욱 바람직하다. Ip값이 0.25이하의 ITO막은, 보다 강한 <111>방향을 가진 것이고, 결정립계에서의 배향의 흐트러짐이 적고, 또한, 결정립(grain)내의 서브-결정립이 실질적으로 같은 방향에 배향하고 있고, 액정 분자에 대해 보다 균일하게 배향규제력을 발현한다. 전형적으로는, 결정립의 평균립경은 약 250nm 이상이다. 여기의 결정립은 평균립경이 약 20nm∼70nm의 서브-결정립으로 구성되어 있다.
또, 결정성도전막의 결정화도는, 약 60% 이상인 것이 바람직하고, 약 90% 이상인 것이 더 바람직하다. 본 명세서에서의 "결정화도"는, Ⅹ선 회절패턴의 피크 강도에 기초해 평가되는 것이고, 결정성 및 비결정성 부분에 유래하는 피크 강도의 적분값에 대한 결정성 부분으로 유래하는 Ⅹ선 회절 피크 강도의 합의 비율이 백분율로 계산된다. 결정성 도전막의 결정화도가 약 60% 미만의 경우에는, 액정분자에 대한 배향규제력이 약하고, 배향막으로서 충분히 기능하지 않는 경우가 있다.
더욱이, ITO막의 전기적인 성질에 관하여는, 불순물이나 결정구조학적인 산소결함, 격자결함이나 결정립계 등의 각종의 요인과 밀접하게 관련된 것이 알려져 있다. 일반 대상으로는, 결정성ITO막의 방향이 비정질 ITO막보다도 낮은 저항이 되기 쉽고, 결정화도가 높은 것도 낮은 저항이 되기 쉽다.
더욱이, 투과형 표시장치에 있어서, 충분히 밝은 표시휘도를 얻기 위해서는, 결정성도전막의 광선 투과율은, 막의 두께가 120nm일 때, 파장 약 400nm의 빛에 대해 약 70% 이상이고, 또한, 파장 약 550nm의 빛에 대해 약 80% 이상인 것이 바람직하다.
액정표시장치(100)의 전극(2,6)으로서, 결정성ITO막(투명도전막)을 사용한 투과형 액정표시장치의 실시예를 설명했지만, 본 발명은 반사형이나 반투과형(즉, 전달/반사)의 액정표시장치에 관해서도 적용하는 것이 가능하다. 이러한 액정표시장치에서, 결정성도전막은 Al막이나 Al합금막으로 만드는 것이 바람직하다. 일반적으로 Al은 입방정계의 면심 입방격자의 결정구조를 규정하기 때문에, Al막은 상술한 ITO막과 기본적으로 같은 방법에 의해 배향막으로서 기능할 수 있다.
에너지빔에 의한 배향처리
상술한 바와 같이, 결정립이 특정방향에 우선적으로 배향된 결정성도전막은, 러빙처리를 받을 필요없이 배향막으로서 양호하게 기능한다. 이하에 설명하는 바와 같이, 결정성도전막에 배향처리를 하는 것에 따라 더 그 배향규제력을 증대시키는 것이 가능하다.
배향규제력을 향상시키기 위해, 결정성도전막의 표면에 에너지빔을 직접 조사하여 이러한 배향처리를 할 수 있다. 본 발명의 바람직한 실시예에서 사용되는 에너지빔의 예로서는, 엑시머 레이저빔, 자외선, 전자빔이나 이온, 원자, 분자 또는 그 크러스터로 구성된 입자빔을 단독 또는 복합해 사용할 수 있다.
예를 들면, 에너지빔으로서 엑시머 레이저빔을 사용한 경우에는, 레이저빔에 의한 어닐링 현상이나 물리적 애블레이션(물질제거) 작용을 이용하여 결정성도전막의 표면을 이방성 에칭을 할 수 있다. 또한, 자외선을 조사하면, 자외선의 에너지보다도 결합에너지가 작은 결합부위가 선택적으로 흥분되고, 분열·붕괴하는 것으로, 이방성 에칭작용이 발생된다. 게다가, 전자빔에 노출되었을 때, 전자빔의 열적작용 등에 의해 결정성 도전막의 표면이 물리작용(예를 들면, 용융, 기화)에 의해 이방성 에칭작용이 발현된다.
또 이온빔의 조사에서는, 이온의 충돌에 의한 스퍼터링 작용에 의해 이방성 에칭이 얻어진다. 이러한 에너지빔을 조사하는 영역을 제어하는 것에 따라, 예를 들면, 결정성도전막의 표면에 홈구조를 형성하는 것이 가능하다. 물론, 에너지빔을 사용한 배향처리 공정은, 결정성도전막에 대해 비접촉하여 행해진다.
더욱이, 전하를 띤 에너지빔(특히, 이온빔)을 조사하는 경우에서는, 빔조사와 동시에 또는 직후에, 결정성도전막상의 전하를 중화 또는 제거하는 것이 바람직하다. 정전하의 이온빔을 조사하는 경우는, 이온빔의 조사와 함께, 결정성도전막의 표면의 정전하를 중화하도록 전자를 공급하는 것이 바람직하다.
또 에너지빔 조사에 의해 결정성 도전막의 배향규제력을 증대시킨 효과는, 상술한 이방성에칭에 의한 홈 형성으로 대표되는 형상효과(그레이팅 효과)가 반드시 필요하지는 않다. 에너지빔 조사에 의해 결정성도전막의 표면부근의 결합을 선택적으로 절단 또는 선택적으로 생성시키는 것으로 결정성도전막의 표면부근의 결합에 이방성을 갖게 하고, 이 결합 이방성을 이용해 액정분자를 배향하게 할 수도 있다. 더욱이, 이방성 결합을 발생하게 하려면, 일본국 특개평 제11-271773 호 및 특개평 제11-271774호에 개시된 대로 입자빔에 노출시키는 것이 바람직하다.
상술한 바와 같이, 에너지빔을 결정성도전막에 직접 조사하고, 결정성도전막의 배향규제력을 증대시키기 위해서는, 에너지빔을 결정성도전막의 표면(전형적으로는 기판의 표면에 평행)의 법선으로부터 기울어진 방향에서 조사하는 것이 바람직하다.
특히, 에너지빔의 조사에 의해 결정성도전막의 표면에 미세한 홈구조를 형성하고, 그 형상효과에 의해 배향규제력을 증대시키는 경우에는, 결정성도전막의 우선적 배향방향과 평행으로 연장되는 다수가 미세한 홈을 형성하는 것이 바람직하다. 그러한 홈을 형성하기 위해서는, 에너지빔을 결정성도전막의 법선과 우선적인 배향방향을 포함하는 면중에, 또한, 상기 법선으로부터 기울어진 방향에서 조사하는 것이 더 바람직하다. 이와 같은 방향에서 에너지빔을 조사("우선적 배향방향으로 평행한 사선 조사"라고 부르기도 한다)하면, 에너지빔의 진행방향으로 실질적으로 직교하는 방향으로 배향한 결합성분이 우선적으로(또는 선택적으로) 파괴·붕괴되기 때문에, 결정립의 우선적 배향방향으로 평행인 홈구조를 효율적으로 형성할 수 있다.
또 본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 상기 에너지빔이 사선으로 입사되었을 때, 결정립의 바람직한 배향방향과 관련된 조사방향으로서 적합한 각도란, 공간적으로 결정배향면의 직교방향으로 평행인 방향이다.
예를 들면, <111>방향의 결정구조의 경우에는 기판법선에 대해 입사각 약 30°~ 50°에, <110>방향의 결정구조의 경우에는 약 35°~ 55°의 입사각에 이온빔 조사를 행하는 것이 바람직하다. 보다 바람직한, 전자의 결정배향방향은 입사각에 약 30°~ 40°이고, 후자의 결정배향방향은 입사각에 약 40°~ 50°이다. 여기에서, 입사각이 이들 바람직한 범위 밖인 경우에는, 에너지빔의 진행방향으로 실질적으로 직교하는 방향에 배향한 결합성분이 절단되는 비율이 크다. 따라서, 결정립의 우선적 배향방향으로 평행인 결합성분의 파괴가 많이 진행한 결과, 배향규제력을 증대하는 효과가 저하된다.
결정성도전막의 배향처리로 이온빔 조사장치의 구성예를 개략적으로 도5에 보여준다.
도5에 나타낸 이온빔 조사장치는, 이온빔(11)을 방사하는 이온빔소스(10)와, 이온빔에 의한 전하를 중화하기 위한 전자를 방사하는 전자조사원(12)을 가진다. 진공배기장치(14)에 배기되어 감압된 공기를 유지할 수 있는 진공챔버(15)중에, 회전축(17)의 주위의 회전이 가능하게 설치된 스테이지(16)를 제공하는 것이 바람직하다. 결정성도전막(전극; 2)이 형성된 기판(1; 도1 참조)을 스테이지(16)의 표면에 배치하고, 결정성도전막(2)에 대한 이온빔(11)의 입사각(θ)을 조절한다. 이온빔(11)의 조사에 의해 결정성도전막(2)의 표면상에 생성된 전하를 중화하기 위해서, 이온빔(11)의 조사와 동시 또는 직후에 전자샤워(13)를 조사한다. 선택적으로, 상기 결정성도전막(2)에 이온빔(11)의 조사와 전자샤워(13)의 조사를 수회 연속적으로 반복해도 된다.
결정성도전막(2)은, 상술한 바와 같이, 무기계 재료로부터 형성된 것이고, 유기계 재료를 사용하는 경우에 비교하여, 상기 챔버(15)의 내벽이나 결정성도전막(2)의 표면이 오염되기 어렵다. 또 기판(1)의 표면의 대부분을 결정성도전막(2)이 덮은 것이고, 전하가 국소적으로 체류하는 것이 없다. 따라서, TFT등의 능동소자가 정전기에 의해 파괴되는 것이 억제된다.
여기에서는, 이온빔 조사장치를 예시했지만, 일본국 특개평 9-218409호에 개시되어 있는 바와 같이, 이온빔 및 자외선을 조사 가능한 장치를 이용하여 조사할 수 있다. 또, 빔소스를 변경하는 등 주지의 기술을 사용하여, 다른 에너지빔을 조사하는 장치를 구성할 수 있다.
결정성 도전막의 해석
상술한 바와 같이, 형성된 결정성도전막의 해석은, 예를 들면, 이하의 방법으로 실행할 수 있다. 후술하는 본 발명의 바람직한 실시예 및 비교예의 배향막의 해석으로 사용될 수 있다.
1. 결정성 및 결정배향방향의 해석
박막 Ⅹ선 회절장치 RINTI500(Rigaku International Corporation에서 생산)을 사용하고, Cu 튜브(CuK α1 라인), 튜브전류 200mA, 튜브전압 50kV, 광각 고니오미터(broad-angle goniometer), 샘플링각 0.05°, 주사속도 3.00/분, 주사축 2θ,고정각 1.00, 회상전속도 120rpm의 측정 조건에서 회절 강도를 측정하고, 회절 피크의 형상이나 적분강도부터 결정화도 및 결정성에 대해서 평가했다.
예를 들면, 도4에 나타낸 바와 같이, 결정성ITO막에 관해서는, 2θ≒ 30.50 부근으로 (222)면의 회절 피크, 2θ≒ 35.40 부근으로 (400)면의 회절 피크, 2θ≒ 51.00 부근으로 (440)면의 회절 피크를 각각 검출할 수 있다. 이러한 피크 강도비를 토대로 하여 결정립의 배향방향을 결정했다.
2. 결정립경의 해석
전계방출형 2차 전자현미경 S-900(Hitachi 제작)을 사용하고, 결정성도전막의 표면을 직접(Au를 증착하는 일 없이), 막의 법선방향에서 관찰하는 것으로부터 결정립의 2차원 거리를 해석했다. 관찰배율은, 예를 들면, 10만배이다.
3. 배향처리 후의 표면관찰
원자간력(原子間力) 현미경 SPI 3700(Seiko 제작)을 사용하고, 공진 모드, 주사속도 1Hz로 표면 관찰을 하고, 이방성 에칭처리 전후의 표면의 미세 형상을 관찰했다. 측정 면적은 1㎛이다.
4. 분광투과율 측정
분광광도계 U-4100(Hitachi 제작)을 사용하고, 공기중에서의 분광투과율을 기준으로 하고, 결정성도전막의 분광투과율을 투과모드로 측정했다. 더욱이, 측정값에 관하여는, 막의 두께를 보정을 하고, 환산한 막의 두께 120nm에서의 광선 투과율을 산출하고, 파장 400nm 및 550nm에서의 투과율을 측정했다.
액정표시장치
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 액정표시장치는, 상술한 결정성도전막으로부터 형성된 무기계 배향막을 가지며, 배향막을 형성하기 위해 러빙처리를 필요로 하지 않으므로, 내열성, 내광성 또는 내습성 등의 신뢰성이 뛰어나다. 따라서, 본 발명은 액정패널에 강력한 빛이 노출되어, 액정패널 온도가 높아지기 쉬운 투사형 액정표시장치에 사용하기 적합하다.
도6은 본 발명에 의한 투사형 액정표시장치(여기서는 간단히 "프로젝터"라 칭함)의 구성 일례를 개략적으로 나타낸다.
도6에 도시한 것과 같이, 프로젝터(200)는 램프광원(212)을 포함하는 조명광학계(210)와, 색광분리광학계(230)와, 릴레이광학계(220)와, 적, 녹 및 청의 3원색의 광로(optical path)에 대해 배치되어 3개의 액정표시패널(라이트 벌브) 100R, 100G, 100B와, 크로스 다이크로익 프리즘(242)와, 투사렌즈(252)를 지니고 있다. 조명광학계(210)로부터 나온 빛은 색광분리광학계(230)에 적(R), 녹(G) 및 청(B)의 3원색의 색광으로 분리되고, 분리된 각 색광은 3개의 각 액정 라이트 벌브 100R, 100G, 100B에 화상정보에 따라 변조된다. 변조된 각 색광은, 다시 한 번, 크로스 다이크로익 프리즘(242)으로 합성되고, 투사렌즈(252)에 의해 스크린(500)상에 컬러화상이 투영표시 된다.
도6에 예시된 상기 바람직한 실시예에서, 색광분리광학계(230)가 백색광속을 적(R), 녹(G) 및 청(B)의 색광다발로 분리하는 경우에 대해서 설명했지만, 백색광속을 청록색, 진홍색 및 노란색의 색광다발로 분리하는 색광분리광학계를 사용해도 된다. 또 조명광학계(210)으로부터 방사된 빛을 서로 다른 4색 이상의 색광다발에 분리하는 색분리광학계를 사용해도 된다.
도6에서 보여준 상기 바람직한 실시예의 상기 프로젝터(200)는, 크로스 다이크로익 프리즘(242)과 다이크로익 거울(232)을 사용하는 3매의 액정 라이트 벌브 100R, 100G, 100B를 사용하는 3판식이다. 또한 크로스 다이크로익 프리즘(242)에 대신하여 다이크로익 거울을 사용하여 적(R), 녹(G) 및 청(B)의 색광다발을 합성할 수도 있다.
본 발명은, 상기한 바와 같은 3판식 투사형 액정표시장치 뿐만 아니라, 단판식의 투사형 액정표시장치에 관해서도 동일하게 적용 가능한 점에 주목해야 한다. 예를 들면, 적, 녹, 및 청의 3원색의 마이크로-컬러 필터를 화소에 대응해 설치된 1매의 컬러 액정표시패널을 사용하는 방식으로 적용할 수 있다. 또 1매의 흑백 액정표시패널과, 이 액정표시패널의 화소마다 3원색의 광다발을 입사하게 하는 광학계(예를 들면, 다이크로익 거울과 마이크로렌즈 어레이로 구성된다)를 사용해도 된다.
또한, 상술한 어떠한 구성에 관해서도, 예를 들면, 도6에 보여준 대로 스크린의 전면에 배치된 상기 프로젝터에서 이미지를 투사하는 프론트 투사방식을 갖지는 않는다. 또한, 그러한 구성의 모두는, 예를 들어, 반사거울을 사용해 스크린의 배면에서 투사하는 리어 투사방식으로 적용할 수도 있다.
본 실시예로 사용되는 액정 표시 패널은, 예를 들면, 액티브-매트릭스-어드레스 기술에 의해 정보의 기입이 행해진다. 그러나, 본 발명의 액정표시장치는, 이것만으로 제한되지 않으며 단순-매트릭스-어드레스 방식, 광학어드레스 방식, 열(레이저)어드레스 방식 등의 어떠한 방식의 액정표시장치에도 적용할 수 있다.
이하로, 본 발명의 바람직한 실시예 및 비교예를 설명한다. 본 발명은 다음의 예시에 한정되지 않는 것이 주목해야 한다.
실시예 1 내지 4 및 비교예 1 내지 4
표시전극(화소전극 및 대향전극)이 되는 결정성ITO막은 투명한 유리기판상에 상술한 HDPE 처리에 의해 증착된다. 상기 HDPE 처리에 의한 성막조건은, 투명한 유리기판의 근방에 플라즈마 밀도가 1013 ions/cm3에서 1014 ions/cm3 , 플라즈마 포텐셜이 +10V ∼ +30V가 되도록 조절했다. 타겟으로 사용된 Sn02의 약 7.5 mass% 포함하는 ITO 침전체를 사용한다. 공기의 압력은 약 4×10-2 pa에서 약 6.7×10-2 pa를 가진다.
본 발명의 바람직한 실시예1 및 실시예2에서는, 기판 온도 Ts의 약 200℃의 조건으로 퇴적·결정화를 된다. 더욱이, 필요에 따라, 상기 증착된 막은 약 150℃ 이상 약 300℃ 이하의 온도에서 어닐링 된다.
상술한 박막 Ⅹ선 회절(XRD) 패턴해석이나 전자현미경(SEM)의 관찰의 결과로부터, 실시예1 및 실시예2의 결정성ITO막에서는, 결정화도 적어도 95% 이상으로 약 0.1의 Ip 값(≡Ⅰ(400)/Ⅰ(222))에, <111>방향으로 결정립이 우선적으로 배향하고 있다.
또 실시예3에서는, 성막조건이나 기판온도 Ts의 약 250℃를 조정하고, 결정성ITO막을 형성했다. 결정화도 약 90%에 <110>방향이 우선적인 배향방향이 되어 결정성ITO막을 형성했다.
실시예4에서는, 기판온도 Ts의 약 150℃에 퇴적하고, 결정화도가 약 62%, Ip값이 약0.24의 <111>방향으로 우선적인 배향방향의 결정성ITO막을 형성했다.
한편, 비교예1에서는 종래의 EB 증착처리에 의해 비결정성ITO막을 증착했다. 비교예2에서는 HDPE법에 의한 ITO막을 기판 온도 Ts의 약 140℃에 퇴적하고, 결정화도 약 57%, Ip값이 약 0.35의 <100>방향으로 우선적인 결정성ITO막을 형성했다. 비교예3에서는, 스퍼터링처리(기판 온도Ts; 200℃)로 성막하고, 결정화도 약 68%, Ip값이 약 0.25의 <111>방향으로 우선적인 결정성ITO막을 형성했다. 비교예4에서는, 실시예1과 같이 결정성ITO막을 형성한 후, 주지의 폴리이미드 배향막을 인쇄처리로 성막했다.
더욱이, 각각의 결정성ITO막은, 소정의 형상으로 패터닝하고, 표시전극를 형성했다.
본 발명의 바람직한 실시예3 및 실시예4와 비교예1 내지 비교예4에서는 기판의 결정성ITO막 또는 폴리이미드막의 표면에, 도5에 나타낸 이온빔 조사장치를 사용하고, Ar 이온빔을 조사하였다. 이온빔 조사시의 입사각 도θ는 액정분자의 프리틸트 각 등과도 관련이 있고, <111>방향의 결정구조의 경우에는 기판법선에 대해 입사각 약 35°~ 37°에 이온빔 조사를 행했다. 또 <110>방향의 결정구조의 경우에는 약 45°의 입사각에 이온빔 조사를 행했다. Ar 이온빔은 이온소스로부터 발생하며 전리 Ar 가스를 진공중에 400V의 인가전압으로 전계가속하고, 기판상의 막의 표면에 직접 조사하는 것에 따라 배향처리를 행했다.
그 후, 상하의 양기판은 셀 스페이서(약 4㎛의 직경) 및 시일 부재로 함께 결합되었다. 이 때, 상하의 기판의 결정성도전막 또는 폴리이미드 배향막에 대한 이온빔 조사방위(기판면내에서의 방향)가, 상하의 기판에 서로 90°가 되도록 배치했다. 소정의 액정재료를 진공주입, 밀봉공정을 거치고, TN-모드의 투과형 액정표시패널을 제작했다.
상기 액정패널의 상기 전기광학적 성질을 같은 방법으로 평가했다. 특히, 편광현미경으로 측정한 선광투과율 및 전압 약 5V를 인가시의 콘트라스트 비율(CR)이 측정된다. 또한, 약 80℃의 온도 및 약 20,000,000 lx의 휘도에서 UHP 램프를 사용한 내광·내열 신뢰도/수명 평가를 더 행했다. 결과를 표1 및 표2에 정리해 나타낸다.
결정성이 높고, 결정립의 배향방향이 거의 갖추어진 결정성ITO막을 사용한 상기 실시예2에서는, 액정분자도 비교적 양호하게 균일한 배향을 나타내는 것을 확인할 수 있었다. 또 실시예1과 실시예2의 비교로부터 명백하게, 결정성도전막에 대해 사선방향으로부터 이온빔을 조사하는 것으로 신뢰도가 향상되었다. 이온빔을 조사한 후의 기판표면(결정성도전막의 표면)을 AFM(원자간력 현미경)이나 SEM(전자현미경)을 사용해 관찰한 결과, 이온빔 조사에 기인하며 규칙적인 미세 홈구조가 결정립의 우선적인 배향방향을 따라서 형성되어 있는 것이 확인하게 되었다. 이러한 물리적 구조와 결정립의 우선적인 배향과의 상승효과에 의해 액정분자의 균일한 배향이 더 안정화되었다고 생각된다.
또 상술한 각 예와 같이 결정성도전막에 결정립의 우선적인 배향방향에 관련된 방향에서 이온빔 조사에 의한 배향처리를 한 경우에는 비교적 안정한 액정분자의 이방성 배향이 실현하는 것을 확인할 수 있다. 종래의 폴리이미드 배향막를 사용한 비교예4의 경우와 비교해도 상기 LCD 패널의 투과율, 신뢰도/수명 평가(고정된 패턴표시 후의 발생하는 잔상의 여부) 등의 점에서도 개선효과가 좋은 것이 확인되었다.
실시예 5 및 비교예 5
본 발명의 바람직한 실시예5 및 비교예5에서는, 도6에 나타낸 투사형 액정표시장치(200)를 제작하고, 투영 및 수명특성 평가를 행했다. 사용한 액정표시패널은, TFT형 액정패널이고, 실시예5의 액정표시패널의 표시전극은 실시예1과 동일한 방법으로 형성했다. 비교예5의 액정표시패널은, 비교예4와 같이 폴리이미드 배향막을 형성했다. 더욱이, 결정성도전막 및 폴리이미드 배향막에 대한 이온빔의 조사각도는, 법선방향에 대해 약 37°이었다. 이하, 실시예1 및 비교예4와 같은 공정을 거치고, TN-모드의 TFT형 액정표시패널을 완성했다.
실시예5 및 비교예5의 어떠한 액정표시패널에 있어서도 액정배향상태에 심각한 문제가 발생되지 않았다. 고정패턴을 30분간 표시한 후의 잔상평가에서는, 폴리이미드 배향막을 사용한 비교예5의 LCD 패널에 있어서만 잔상이 확인되었다.
상기 실시예5 및 비교예5의 상기 LCD 패널은 약 60℃ 패널온도, 1500 ANSI lumen에서의 투영수명평가를 하였다. 그 결과, 실시예5의 액정표시장치에서는 1000시간의 수명평가에서도 콘트라스트 비율이나 휘도 레벨에 큰 변화가 인지되지 않았지만, 비교예5의 LCD 패널에서는 수명시간이 500시간을 넘으면 콘트라스트 비율이 초기값으로부터 약 30% 저하되고, 휘도 레벨도 25% 이상 저하됐다. 비교예5의 LCD 패널을 편광현미경으로 관찰한 결과, 투영수명에 의해 표시패널면내에 있어서 액정분자의 틸트(tilt) 각도의 변화가 일어나며, 역틸트(reverse tilt) 영역이 증대하고 있는 것 및 액정분자의 배향 안정성이 저하하고 있는 것이 인정되었다.
상술한 실시예에서는, 액정층을 통해 서로 대향하는 화소전극과 대향전극을 가지는 액정표시장치를 예시했지만, 본 발명에만 제한되지 않으므로 여러가지 타입의 액정표시장치에 적용할 수 있다. 예를 들면, IPS모드의 액정표시장치로서 액정층에 면하는 2개의 기판중 하나의 기판면에 한 쌍의 전극을 가지는 구성에 있어서도, 무기계 배향막을 이 전극 또는 배선과 같은 공정으로 형성할 수 있기 때문에, 제조공정을 상당히 간략화 할 수 있다.
상술한 실시예에서는 결정성ITO막을 사용한 예를 나타내었지만, 입방정계의 결정립을 포함하는 결정성 Al막이나 결정성 Al합금에 관해서도 실질적으로 같은 방법으로 본 발명을 적용하는 것이 가능하며, 본 발명의 효과가 얻어진다. 또 다른 무기계 재료를 사용하는 것도 가능하다.
본 발명에 바람직한 실시예에 따른 액정표시장치가 가지는 배향막에서는, 무기계 재료로 이루어지는 결정성도전막으로부터 구성되고, 러빙처리를 필요로 하지 않아 종래보다 간편한 제조처리로 제조되며, 또한 신뢰도가 우수한 액정표시장치가 제공된다.
본 발명에 바람직한 실시예에 따른, 종래의 러빙처리에서 자주 발견되는 원하지 않은 먼지의 발생 및 불균형한 처리가 제거될 수 있다. 따라서, 본 발명에 의해 획득하는 다양한 효과는 다음과 같다.
(1) 점결함 등의 화소결함이 없고;
(2) 화소전체의 표시 불균형이 없어서, 제품간의 조작수행의 분산에 중요한 오차보정이 없고;
(3) 높은 콘트라스트 비율 또한 높은 휘도로 동화상 표시도 가능한 우수한 표시품질를 가지며;
(4) 생산성이 양호하고, 염가의 제품을 안정되게 공급할 수 있다. 본 발명은 특히 높은 표시품질이 요구되는 고세밀 액정표시장치(예를 들어, 투사형 액정표시장치)의 사용에 효과적으로 적용 가능하다.
이상 본 발명의 바람직한 실시예들에 대해 설명하였지만, 당업자라면 여러 가지로 변화시킬 수 있을 것이고 또한 구체적으로 설명한 바와 다른 여러 가지 실시예들을 구현할 수 있을 것이다. 따라서, 첨부된 특허청구의 범위는 본 발명의 정신 및 범위 내에 속하는 본 발명의 모든 변경을 포괄하려는 것이다.
도1은 본 발명의 실시예의 액정표시장치(100)의 구조를 예시하는 개략적인 단면도이다.
도2는 산화인듐의 결정구조를 개략적으로 예시한다.
도3은 입방결정의 단위셀(결정격자)의 결정면을 개략적으로 보여준다.
도4는 본 발명의 실시예의 액정표시장치에 적합하게 이용되는 결정성ITO막의 XRD 패턴 및 각각의 회절피크의 결정면을 개략적으로 보여준다.
도5는 본 발명의 바람직한 실시예에 있어서 결정성도전막의 배향처리에 적합하게 이용되는 이온빔 조사장치(10)의 구성예를 개략적으로 보여준다.
도6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 투사형 액정표시장치(200)의 구성의 일례를 개략적으로 보여준다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
1,7 기판
2,6 결정성도전막(표시전극, 액정배향극)
3 스페이서
4 시일 부재(seal member)
5 액정층
10 이온빔 소스
11 이온빔
12 전자조사원
13 전자샤워
14 진공배기장치
15 진공챔버
16 스테이지
17 회전축
θ 입사각
100 액정표시장치
100R, 100G, 100B 액정표시패널(라이트 벌브)
200 투사형 액정표시장치(프로젝터)
210 조명광학계
220 릴레이광학계
230 색광분리광학계
240 색합성광학계
250 투영광학계
206 반사거울
242 크로스 다이크로익 프리즘
252 투사렌즈

Claims (15)

  1. 액정층;
    상기 액정층에 전압을 인가하기 위한 한 쌍의 전극; 및
    상기 액정층에 직접 접촉하도록 되며 결정립이 우선적으로 소정의 방향으로 배향되는 결정성도전막으로 형성되는 적어도 하나의 무기계 배향막을 포함하는 액정표시장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 무기계 배향막은, 상기 한 쌍의 전극의 적어도 일부로서 기능하는 액정표시장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 결정성도전막은 소정의 방향에 관련되어진 방향으로 연장하며 상기 액정층에 접하는 홈(groove)을 포함하는 액정표시장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 결정성도전막은 인듐 주석 산화물, A1 또는 A1합금으로 형성되는 액정표시장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 결정성 도전막은 적어도 약 60% 이상의 결정화도를 가지는 액정표시장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 결정립은 입방정계의 결정구조를 가지며, 상기 소정의 방향은 상기 결정립의 <111>방향인 액정표시장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 결정성 도전막은 X선 회절 패턴에 있어 약 0.25% 이하인 회절 강도비를 가지며, 상기 회절 강도비는 I(400) / I(222) ≡Ip (단, I(400)는 (400)면의 피크강도, I(222)는 (222)면의 피크강도)로 규정되는 액정표시장치.
  8. 제5항에 있어서, 상기 결정립은 입방정계의 결정구조를 가지며, 상기 소정의 방향은 상기 결정립의 <110>방향인 액정표시장치.
  9. 제1항에 있어서, 상기 결정성도전막은 인듐 주석 산화물로 형성되고, 결정성도전막의 두께가 120nm일 때, 400nm의 파장을 가진 광선에 대해 약 70% 이상의 투과율을 나타내며, 550nm의 파장을 가진 광선에 대해 약 80%이상의 투과율을 나타내는 액정표시장치.
  10. 제1항에 있어서, 상기 액정층으로 빛을 조사하는 조사광학계 및 상기 액정층을 통해 전달된 빛을 투영하는 투영계를 더 포함하는 액정표시장치.
  11. 액정층; 상기 액정층에 전압을 인가하는데 사용하는 한 쌍의 전극; 및 상기 액정층에 직접 접촉하도록 하며 상기 결정성도전막으로 형성된 적어도 하나의 무기계 배향막을 포함하는 액정표시장치의 제조방법에 있어서,
    기판상에 결정립이 우선적으로 소정의 방향으로 배향된 결정성도전막을 형성하는 공정; 및
    상기 결정성도전막상에 액정층을 형성하는 공정을 포함하는 액정표시장치의 제조방법.
  12. 제11항에 있어서, 상기 소정의 방향에 관련된 각도로 상기 결정성도전막에 에너지빔을 조사하는 공정을 더 포함하는 액정표시장치의 제조방법.
  13. 제12항에 있어서, 상기 결정성도전막을 형성하는 공정은 상기 결정립이 입방정계를 갖고 <111>방향으로 배향되는 상기 결정성도전막을 형성하는 공정을 포함하며,
    상기 결정성도전막에 상기 에너지빔을 조사하는 공정은 상기 기판면의 법선에 대하여 약 30°에서 50°의 입사각으로 규정된 에너지빔을 결정성도전막에 조사하는 공정을 포함하는 액정표시장치의 제조방법.
  14. 제12항에 있어서, 상기 결정성도전막을 형성하는 공정은 결정립이 입방정계를 갖고 <110>방향으로 배향되는 상기 결정성도전막을 형성하는 공정을 포함하며,
    상기 결정성도전막에 상기 에너지빔을 조사하는 공정은 상기 기판면의 법선에 대하여 약 35°에서 55°의 입사각으로 규정된 에너지빔을 결정성도전막에 조사하는 공정을 포함하는 액정표시장치의 제조방법.
  15. 제12항에 있어서, 상기 결정성도전막에 상기 에너지빔을 조사하는 공정은, 엑시머 레이저빔, 자외선, 전자빔 및 입자빔으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 에너지빔을 결정성도전막에 조사하는 공정을 포함하는 액정표시장치의 제조방법.
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Families Citing this family (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4606121B2 (ja) * 2004-01-29 2011-01-05 京セラ株式会社 耐食膜積層耐食性部材およびその製造方法
US7105845B2 (en) * 2004-07-02 2006-09-12 Kent State University Liquid crystal alignment using electron beam exposure
KR101226120B1 (ko) * 2004-10-26 2013-01-24 쿄세라 코포레이션 내식성 부재 및 그 제조방법
TWI250364B (en) * 2004-11-19 2006-03-01 Jian-Feng Lin Multilayer single lens structure with zooming and focusing functions
KR100780759B1 (ko) * 2005-01-24 2007-11-30 삼성전자주식회사 박막 트랜지스터 어레이 검사장치
JP4604927B2 (ja) * 2005-09-12 2011-01-05 セイコーエプソン株式会社 液晶装置、液晶装置の製造方法、投射型表示装置
KR101203521B1 (ko) * 2005-12-29 2012-11-21 엘지디스플레이 주식회사 액정표시소자용 배향재료의 제조방법 및 그것을 사용한 액정표시소자의 제조방법
JP4661608B2 (ja) * 2006-01-24 2011-03-30 セイコーエプソン株式会社 液晶装置、液晶装置の製造方法、及び電子機器
JP5166700B2 (ja) * 2006-01-30 2013-03-21 日東電工株式会社 結晶性透明導電性薄膜、その製造方法、透明導電性フィルムおよびタッチパネル
KR101355145B1 (ko) * 2006-12-27 2014-02-04 삼성디스플레이 주식회사 액정표시패널용 어레이 기판과 컬러필터 기판, 이를 갖는액정표시패널 및 이의 제조 방법
JP4861944B2 (ja) * 2007-09-21 2012-01-25 富士フイルム株式会社 光学補償フィルムの製造方法および光学補償フィルム、偏光板、液晶表示装置
KR101521003B1 (ko) * 2008-09-26 2015-05-19 도요보 가부시키가이샤 투명 도전성 필름 및 터치 패널
KR101025932B1 (ko) * 2008-10-06 2011-03-30 김용환 전자빔 후처리를 이용한 투명성 산화 전극 제조 방법
KR20100041528A (ko) * 2008-10-14 2010-04-22 삼성전자주식회사 투명 전도성 산화막(ｔｃｏ)의 분극화 방법, 분극화된 ｔｃｏ를 구비하는 전자기기 및 그 제조방법
CN102024524B (zh) * 2009-09-11 2012-08-29 群康科技(深圳)有限公司 透光薄膜的制造方法及透光薄膜
KR20210043743A (ko) 2009-12-04 2021-04-21 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 반도체 장치 및 그 제조 방법
JP2012169344A (ja) * 2011-02-10 2012-09-06 Sony Corp 薄膜トランジスタならびに表示装置および電子機器
EP2765624A4 (en) * 2012-11-14 2015-11-11 Lg Chemical Ltd TRANSPARENT CONDUCTIVE FILM AND ORGANIC LIGHT-EMITTING DEVICE THEREFOR

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59145588A (ja) * 1983-02-09 1984-08-21 Hitachi Ltd 半導体レ−ザ装置
JPH02222927A (ja) 1988-11-18 1990-09-05 Sharp Corp 液晶表示装置の製造方法
JPH02294618A (ja) 1989-05-10 1990-12-05 Seiko Epson Corp 液晶表示装置
US4980041A (en) * 1989-10-30 1990-12-25 General Electric Company Method of making liquid crystal devices with improved adherence
US5403771A (en) * 1990-12-26 1995-04-04 Canon Kabushiki Kaisha Process for producing a solar cell by means of epitaxial growth process
SG50586A1 (en) 1991-07-26 2000-05-23 Rolic Ag Liquid crystal display cell
JPH06130391A (ja) 1992-10-19 1994-05-13 Nissin Electric Co Ltd 配向膜の配向処理方法
JPH0756172A (ja) 1993-08-17 1995-03-03 Seiko Epson Corp 液晶表示体の製造方法
KR0182876B1 (ko) 1996-01-09 1999-05-01 구자홍 액정셀의 프리틸트방향 제어방법
JPH09218409A (ja) 1996-02-13 1997-08-19 Nissin Electric Co Ltd 配向膜の配向処理方法およびその装置
US6061114A (en) 1998-02-23 2000-05-09 International Business Machines Corporation Alignment of liquid crystal layers
US6020946A (en) 1998-02-23 2000-02-01 International Business Machines Corporation Dry processing for liquid-crystal displays using low energy ion bombardment
JP2000238178A (ja) * 1999-02-24 2000-09-05 Teijin Ltd 透明導電積層体
JP2001021891A (ja) 1999-07-02 2001-01-26 Toshiba Corp 液晶表示素子の製造方法および液晶表示素子
US6618409B1 (en) * 2000-05-03 2003-09-09 Corning Incorporated Passivation of semiconductor laser facets
JP3887174B2 (ja) * 2001-01-24 2007-02-28 日本オプネクスト株式会社 半導体発光装置
US20030210371A1 (en) * 2002-05-07 2003-11-13 International Business Machines Corporation System and method for extending light valve lifetime in liquid crystal display devices

Also Published As

Publication number Publication date
US20040012742A1 (en) 2004-01-22
US6912031B2 (en) 2005-06-28
KR20040010227A (ko) 2004-01-31
US20050208713A1 (en) 2005-09-22
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US7164459B2 (en) 2007-01-16

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