KR20070052183A - Method for forming alignment layer, alignment layer formed by the same and liquid crystal display comprising the same - Google Patents

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KR20070052183A
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노순준
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손필국
김재창
윤태훈
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Abstract

배향막 형성 방법, 그에 의해 형성된 배향막 및 배향막을 포함하는 액정 표시 장치를 제공한다. 배향막 형성 방법은 무기물 타겟과 표시판을 서로 평행하게 챔버 내부에 위치시키고, 챔버 내부를 제 1 압력으로 진공화하고, 챔버 내부로 방전 가스를 유입함과 함께 챔버 내부의 압력을 제 1 압력보다 높은 제 2 압력으로 진공화하여, 무기물 타겟으로부터 무기물 입자를 인출하여 표시판 상에 무기막이 증착되도록 하는 것을 포함한다.The liquid crystal display device containing the alignment film formation method, the alignment film formed by this, and an alignment film is provided. The alignment layer forming method includes placing the inorganic target and the display panel in parallel with each other, evacuating the inside of the chamber to a first pressure, introducing a discharge gas into the chamber, and controlling the pressure inside the chamber to be higher than the first pressure. Evacuating to 2 pressures to extract inorganic particles from the inorganic target to deposit an inorganic film on the display panel.

무기, 배향막, 선경사각, 플라즈마 Inorganic, alignment film, pretilt angle, plasma

Description

배향막 형성 방법, 그에 의해 형성된 배향막 및 배향막을 포함하는 액정 표시 장치{Method for forming alignment layer, alignment layer formed by the same and liquid crystal display comprising the same}Method for forming alignment layer, alignment layer formed by the same and liquid crystal display comprising the same}

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 개략적인 종단면도이다.1 is a schematic longitudinal cross-sectional view of a liquid crystal display according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배향막을 개략적으로 나타낸 사시도이다.2 is a perspective view schematically showing an alignment layer according to an embodiment of the present invention.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 배향막 형성 방법에 대한 공정 순서도이다. 3 is a flowchart illustrating a method of forming an alignment layer according to an embodiment of the present invention.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 배향막 형성 방법에 이용되는 스퍼터 장치의 개략적인 구성도이다. 4 is a schematic configuration diagram of a sputtering apparatus used in the alignment film forming method according to an embodiment of the present invention.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 배향막 형성 방법에서 챔버 내부의 압력에 따른 액정의 선경사각을 나타낸 그래프이다.5 is a graph showing the pretilt angle of the liquid crystal according to the pressure inside the chamber in the alignment layer forming method according to an embodiment of the present invention.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 배향막 형성 방법에 이용되는 이온빔 장치의 개략적이 구성도이다. 6 is a schematic configuration diagram of an ion beam apparatus used in an alignment film forming method according to an embodiment of the present invention.

도 7 내지 도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 배향막 형성 방법의 각 공정 조건을 나타내는 그래프들이다. 7 to 12 are graphs showing respective process conditions of the alignment layer forming method according to an embodiment of the present invention.

도 13은 실험예 및 비교예의 전압에 따른 투과율 변화를 나타내는 그래프이다.FIG. 13 is a graph showing changes in transmittance according to voltages of Experimental and Comparative Examples. FIG.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>

3: 액정층 20, 30: 배향막3: liquid crystal layer 20, 30: alignment film

40, 50: 편광판 31: 액정40, 50: polarizer 31: liquid crystal

100: 제 1 표시판 191: 화소 전극100: first display panel 191: pixel electrode

200: 제 2 표시판 270: 공통 전극200: second display panel 270: common electrode

본 발명은 배향막 형성 방법, 그에 의해 형성된 배향막 및 배향막을 포함하는 액정 표시 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a liquid crystal display device comprising an alignment film formation method, an alignment film formed thereby, and an alignment film.

액정 표시 장치는 예를 들어 두장의 투명 절연 기판 사이에 액정이 소정 두께로 채워져 있으며, 광이 입사되는 쪽의 기판 위에 예를 들어 박막 트랜지스터, 전계 생성 전극인 화소 전극 및 배향막이 형성되어 있고, 다른 쪽의 기판 위에는 예를 들어 컬러 필터, 전계 생성 전극인 공통 전극 및 배향막이 형성되어 있으며, 두장의 기판의 외측에는 편광판이 부착되어 있다.In the liquid crystal display device, for example, a liquid crystal is filled to a predetermined thickness between two transparent insulating substrates, and, for example, a thin film transistor, a pixel electrode serving as an electric field generating electrode, and an alignment film are formed on a substrate on which light is incident. The color filter, the common electrode which is an electric field generating electrode, and an orientation film are formed on the board | substrate of the side, for example, and the polarizing plate is affixed on the outer side of two board | substrates.

액정을 기판에 수직 방향과 수평 방향으로 배향시키는 여러가지 방법이 개발되어 있지만, 대부분의 액정 표시 장치에서는 고분자 물질로 이루어진 배향막이 널리 이용되고 있다. 이용되는 고분자 물질로는 액정 표시 장치 가공 중의 고열을 견 딜 수 있는 열적 특성과 전계 생성 전극과의 접착력, 전계 생성 전극 사이의 단락을 방지해 주는 절연 특성을 나타내는 폴리이미드(polyimide)가 주로 이용된다.Various methods for orienting liquid crystals in a vertical direction and a horizontal direction to a substrate have been developed, but an alignment film made of a polymer material is widely used in most liquid crystal display devices. As the polymer material to be used, polyimide, which exhibits thermal properties capable of withstanding high heat during processing of a liquid crystal display, adhesion to the field generating electrodes, and insulating properties to prevent short circuits between the field generating electrodes, is mainly used. .

일반적으로 폴리이미드를 이용한 배향막 형성시 플렉소 인쇄법을 이용하여 배향막을 형성하는데, 액정 표시 장치가 대형화되면서 폴리이미드를 이용한 배향막을 대면적 기판에 균일한 두께로 인쇄하기에는 어려움이 있다. In general, when forming an alignment layer using polyimide, an alignment layer is formed by using a flexographic printing method. As an LCD becomes larger, it is difficult to print an alignment layer using polyimide on a large area substrate with a uniform thickness.

또한, 폴리이미드 등의 고분자 물질로 구성된 배향막은 이용 환경, 이용 시간 등에 의해 광에 의해 열화가 발생되는 경우가 있다. 배향막이 광에 의한 열화되면, 배향막, 액정층 등의 구성 재료가 분해되어, 그 분해 생성물이 액정의 성능 등에 악영향을 미친다.In addition, in an alignment film made of a polymer material such as polyimide, deterioration may occur due to light due to use environment, use time or the like. When the alignment film is deteriorated by light, constituent materials such as the alignment film and the liquid crystal layer are decomposed, and the decomposition product adversely affects the performance of the liquid crystal.

뿐만 아니라, 폴리이미드를 이용한 배향막을 형성하기 위해서는 경화 공정 또는 러빙 공정 등이 필요하므로 공정수가 많아져서, 공정 시간이 길어질 수 있다.In addition, in order to form an alignment film using a polyimide, a curing process or a rubbing process is required, so that the number of processes increases, so that the process time may be long.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 균일한 두께로 형성 가능하고, 내광성(耐光性)이 우수하며, 액정의 선경사각 제어가 용이한 배향막의 형성 방법을 제공하고자 하는 것이다. It is an object of the present invention to provide a method of forming an alignment film which can be formed to a uniform thickness, has excellent light resistance, and can easily control the pretilt angle of a liquid crystal.

본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 상기한 바와 같은 방법에 의해 형성된 배향막을 제공하고자 하는 것이다.Another object of the present invention is to provide an alignment film formed by the method as described above.

본 발명이 이루고자 하는 또 다른 기술적 과제는 상기한 바와 같은 배향막을 포함하는 액정 표시 장치를 제공하고자 하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a liquid crystal display device including the alignment layer as described above.

본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으 며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다. Technical problems of the present invention are not limited to the technical problems mentioned above, and other technical problems not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 배향막 형성 방법은 무기물 타겟과 기판을 서로 평행하게 챔버 내부에 위치시키고, 상기 챔버 내부를 제 1 압력으로 진공화하고, 상기 챔버 내부로 방전 가스를 유입하고, 상기 챔버 내부의 압력을 상기 제 1 압력보다 높은 제 2 압력으로 진공화하여, 상기 무기물 타겟으로부터 무기물 입자를 인출하여 상기 기판 상에 무기막이 증착되도록 하는 것을 포함한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a method of forming an alignment layer, wherein an inorganic target and a substrate are positioned in a chamber parallel to each other, and the chamber is evacuated to a first pressure and discharged into the chamber. Introducing a gas, and vacuuming the pressure in the chamber to a second pressure higher than the first pressure, to extract the inorganic particles from the inorganic target to deposit an inorganic film on the substrate.

상기 다른 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 배향막은 상기한 바와 같은 방법에 의해 형성된 배향막을 포함한다.An alignment film according to an embodiment of the present invention for achieving the above another technical problem includes an alignment film formed by the method as described above.

상기 또 다른 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치는 액정층을 개재하여 형성된 제 1 및 제 2 표시판 및 상기 제 1 및 제 2 표시판과 액정층 사이에 각각 형성된 상기한 바와 같은 배향막을 포함한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a liquid crystal display device including first and second display panels formed through a liquid crystal layer and between the first and second display panels and a liquid crystal layer, respectively. And an alignment film as described above.

기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.Specific details of other embodiments are included in the detailed description and the drawings.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속 하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. 도면에서 층 및 영역들의 크기 및 상대적인 크기는 설명의 명료성을 위해 과장된 것일 수 있다.Advantages and features of the present invention, and methods for achieving them will be apparent with reference to the embodiments described below in detail in conjunction with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but will be implemented in various different forms, only this embodiment is intended to complete the disclosure of the present invention, and the general knowledge in the art to which the present invention belongs It is provided to fully convey the scope of the invention to those skilled in the art, and the present invention is defined only by the scope of the claims. Like reference numerals refer to like elements throughout. In the drawings, the sizes and relative sizes of layers and regions may be exaggerated for clarity.

본 명세서에서 사용된 용어들은 실시예를 설명하기 위한 것으로 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는한 복수형도 포함한다. 또한, 본 명세서에서 층 또는 막의 "위", "상", "상부" 또는 "아래", "하부"로 지칭되는 것은 중간에 다른 층 또는 막을 개재한 경우를 포함한다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 용어에 대해 다른 정의가 없다면, 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않은 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다. The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention. In this specification, the singular also includes the plural unless specifically stated otherwise in the phrase. Also referred to herein as "above", "top", "top" or "bottom", "bottom" of a layer or film includes intervening another layer or film. In addition, unless there is another definition for the terminology used herein, all terms (including technical and scientific terms) used herein have a meaning that can be commonly understood by those skilled in the art. Could be used. In addition, the terms defined in the commonly used dictionaries are not ideally or excessively interpreted unless they are specifically defined clearly.

본 명세서에서 기술하는 제조 방법을 구성하는 단계들은 순차적 또는 연속적임을 명시하거나 다른 특별한 언급이 있는 경우가 아니면, 하나의 제조 방법을 구성하는 하나의 단계와 다른 단계가 명세서 상에 기술된 순서로 제한되어 해석되지 않는다. 따라서 당업자가 용이하게 이해될 수 있는 범위 내에서 제조 방법의 구성 단계의 순서를 변화시킬 수 있으며, 이 경우 그에 부수하는 당업자에게 자명한 변화는 본 발명의 범위에 포함되는 것이다.Unless the steps constituting the manufacturing method described herein are sequential or continuous or unless otherwise stated, one step and another step constituting one manufacturing method are limited to the order described in the specification. Not interpreted. Therefore, the order of construction steps of the manufacturing method can be changed within a range that can be easily understood by those skilled in the art, in which case the obvious changes to those skilled in the art will be included within the scope of the present invention.

이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치를 도 1을 참조하여 설명 한다. 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 개략적인 종단면도이다.Hereinafter, a liquid crystal display according to an exemplary embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 1. 1 is a schematic longitudinal cross-sectional view of a liquid crystal display according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치는 광을 이용하여 화상을 표시하는 액정 표시 패널(10), 입사광을 편광하여 출사하기 위한 제 1 및 제 2 편광판(40, 50) 및 광을 발생하여 액정 표시 패널(10)로 제공하기 위한 백라이트 유닛(60)을 포함한다. As shown in FIG. 1, a liquid crystal display according to an exemplary embodiment of the present invention includes a liquid crystal display panel 10 for displaying an image using light, and first and second polarizing plates 40 for polarizing and emitting incident light. And a backlight unit 60 for generating light and providing the light to the liquid crystal display panel 10.

액정 표시 패널(10)은 예를 들어 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor; TFT) 어레이가 형성된 제 1 표시판(100), 제 1 표시판(100)과 서로 대향하여 결합하는 예를 들어 컬러 필터층이 형성된 제 2 표시판(200), 제 1 표시판(100)과 제 2 표시판(200) 사이에 형성된 액정층(3), 제 1 및 제 2 기판(100, 200)과 액정층(3) 사이에 각각 형성되어 액정층(3) 중의 액정의 초기 배향을 규제하는 배향막(20, 30), 예를 들어 무기물을 포함하는 배향막(20, 30)으로 구성될 수 있다.The liquid crystal display panel 10 may include, for example, a first display panel 100 on which a thin film transistor (TFT) array is formed, and a second filter on which a color filter layer is formed, for example. The liquid crystal layer 3 is formed between the display panel 200, the liquid crystal layer 3 formed between the first display panel 100 and the second display panel 200, and the first and second substrates 100 and 200 and the liquid crystal layer 3, respectively. The alignment films 20 and 30 that regulate the initial alignment of the liquid crystals in the layer 3 may be composed of, for example, alignment films 20 and 30 containing inorganic substances.

우선, 상기한 바와 같은 액정 표시 장치에 포함되는 배향막(20, 30)에 대해 도 2를 참조하여 설명한다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배향막을 개략적으로 나타낸 사시도이다.First, the alignment films 20 and 30 included in the liquid crystal display as described above will be described with reference to FIG. 2. 2 is a perspective view schematically showing an alignment layer according to an embodiment of the present invention.

배향막(20, 30)은 액정 표시 장치의 전압 무인가 상태에서 액정층(도 1의 3)을 구성하는 액정의 배향 상태를 규제한다.The alignment films 20 and 30 regulate the alignment state of the liquid crystal constituting the liquid crystal layer (3 in FIG. 1) in the voltage-free state of the liquid crystal display device.

도 2에 도시한 바와 같이, 배향막(20, 30)의 표면은 액정이 기판의 수직면에 대하여 소정의 경사를 이루도록, 즉 선경사각(pretilt angle)을 갖도록 요철이 형성되어 있고, 이러한 요철의 배열 또는 요철의 오목부(20a, 30a)의 경사 정도 등에 의해 목적하는 바대로 액정의 선경사각을 조절하는 것이 가능하다. 도 2에서는 설명의 편의를 위해 요철의 오목부(20a, 30a)를 과장하여 표현하였으나, 실질적으로 이들이 육안으로 관측되는 것은 아니다.As shown in FIG. 2, the surfaces of the alignment films 20 and 30 are formed with irregularities such that the liquid crystals have a predetermined inclination with respect to the vertical plane of the substrate, that is, have a pretilt angle. It is possible to adjust the pretilt angle of the liquid crystal as desired by the degree of inclination of the recesses 20a and 30a of the unevenness. In FIG. 2, the concave and convex portions 20a and 30a of the unevenness are exaggerated for convenience of explanation, but they are not actually observed by the naked eye.

일반적으로 액정은 인접하는 액정끼리 동일한 방향성을 갖고자 하는 성질이 있어, 모든 액정이 요철의 오목부(20a, 30a)에 위치하지 않은 경우라도 일부 액정이 요철의 오목부(20a, 30a)에 위치하는 것에 의해 인접하는 액정도 오목부(20a, 30a)에 위치하는 액정와 동일한 선경사각을 갖고 배향하게 되므로, 액정층(도 1의 3) 전체에 배향성이 높아지게 된다.In general, liquid crystals have the property that adjacent liquid crystals have the same directivity, so that some liquid crystals are located in the concave and concave portions 20a and 30a even if all the liquid crystals are not in the concave and concave portions 20a and 30a. Since the adjacent liquid crystals are also aligned with the same pretilt angle as the liquid crystals positioned in the concave portions 20a and 30a, the orientation becomes high in the entire liquid crystal layer (3 in FIG. 1).

본 발명의 일 실시예에 따른 배향막(20, 30)은 예를 들어 무기물을 포함하는 배향막일 수 있다. 무기물은 유기물과 비교해서 우수한 화학적 안정성을 갖고 있기 때문에, 유기물을 포함하는 배향막에 비해 우수한 광에 대한 안정성을 갖는다.The alignment layers 20 and 30 according to the exemplary embodiment of the present invention may be, for example, alignment layers including inorganic materials. Since the inorganic substance has excellent chemical stability compared to the organic substance, it has excellent stability to light compared to the alignment film containing the organic substance.

배향막(20, 30)은 무기물로서 예를 들어 SiO2 또는 SiO 등의 실리콘 산화물(SiOx), MgO, ITO 등의 금속 산화물 등을 포함할 수 있다. 그 중에서도, 예를 들어 실리콘 산화물을 포함할 수 있다. 따라서, 실리콘 산화물을 포함하는 배향막(20, 30)이 형성되어 있는 액정 표시 패널(도 1의 10)은 광에 대한 우수한 안정성을 갖는다. The alignment layers 20 and 30 are inorganic materials, for example, SiO 2 Or a metal oxide such as silicon oxide (SiOx) such as SiO, MgO, or ITO. Especially, silicon oxide can be included, for example. Therefore, the liquid crystal display panel (10 of FIG. 1) in which the alignment films 20 and 30 containing silicon oxide are formed has excellent stability to light.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 배향막(20, 30)은 그 표면에 형성되어 있는 요철에 의하여 소정의 거칠기, 즉 표면조도(表面粗度)를 갖는데, 본 발명의 일 실시예에 따른 배향막(20, 30)이 예를 들어 VA(Vertical Alignment) 모드 액정 표 시 장치에 적용되는 경우, 배향막(20, 30)은 그 위에 위치하는 액정의 선경사각이 80 내지 90°, 바람직하게는 85 내지 90°이 되도록 하는 표면 조도를 가질 수 있다. In addition, the alignment layers 20 and 30 according to an embodiment of the present invention have a predetermined roughness, ie, surface roughness, due to the irregularities formed on the surface thereof, and the alignment layer according to an embodiment of the present invention. When (20, 30) is applied to, for example, a VA (Vertical Alignment) mode liquid crystal display apparatus, the alignment films 20 and 30 have a pretilt angle of 80 to 90 degrees, preferably 85 to 90 degrees of the liquid crystal positioned thereon. It may have a surface roughness to be 90 °.

아울러, 본 발명의 일 실시예에 따른 배향막(20, 30)이 예를 들어 TN(Twisted Nematic) 모드 액정 표시 장치에 적용되는 경우 배향막(20, 30)은 그 위에 위치하는 액정의 선경사각이 예를 들어 1°이하가 되도록 하는 표면 조도를 가질 수 있다.In addition, when the alignment layers 20 and 30 according to an exemplary embodiment of the present invention are applied to, for example, a twisted nematic (TN) mode liquid crystal display, the alignment layers 20 and 30 may have a pretilt angle of the liquid crystal positioned thereon. For example, it may have a surface roughness to be 1 ° or less.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 배향막(20, 30)이 예를 들어 IPS(In Plane Swiching) 모드 액정 표시 장치에 적용되는 경우, 배향막(20, 30)은 그 위에 위치하는 액정의 선경사각이 1 내지 10°, 바람직하게는 5 내지 6°이 되도록 하는 표면 조도를 가질 수 있다In addition, when the alignment layers 20 and 30 according to the exemplary embodiment of the present invention are applied to, for example, an IPS (In Plane Swiching) mode liquid crystal display device, the alignment layers 20 and 30 are pretilt angles of the liquid crystal positioned thereon. It may have a surface roughness to be 1 to 10 degrees, preferably 5 to 6 degrees.

이러한 배향막(20, 30)의 평균 두께는 예를 들어 500 내지 3000Å, 바람직하게는 700 내지 2500Å를 가질 수 있다. 배향막이 상술한 범위의 두께를 가짐으로써, 각 부위에서 액정의 선경사각을 제어하기가 용이하면서도, 구동 전압의 상승 없이 액정 표시 장치의 구동이 가능하여 소비 전력의 증가되지 않는다.The average thickness of the alignment layers 20 and 30 may have, for example, 500 to 3000 GPa, preferably 700 to 2500 GPa. Since the alignment layer has a thickness in the above-described range, it is easy to control the pretilt angle of the liquid crystal at each portion, but the liquid crystal display device can be driven without increasing the driving voltage, and power consumption is not increased.

계속해서, 본 발명의 일 실시예에 따른 배향막의 형성 방법에 대하여 도 3 내지 도 12를 참조하여 설명한다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 배향막 형성 방법에 대한 공정 순서도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 배향막 형성 방법에 이용되는 스퍼터 장치의 개략적인 구성도이며, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 배향막 형성 방법에서 챔버 내부의 압력에 따른 액정의 선경사각을 나타낸 그 래프이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 배향막 형성 방법에 이용되는 이온빔 장치의 개략적이 구성도이며, 도 7 내지 도 12은 본 발명의 일 실시예에 따른 배향막 형성 방법의 각 공정 조건을 나타내는 그래프들이다. Subsequently, a method of forming an alignment film according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 3 to 12. 3 is a process flowchart of the alignment film forming method according to an embodiment of the present invention, Figure 4 is a schematic configuration diagram of a sputtering apparatus used in the alignment film forming method according to an embodiment of the present invention, Figure 5 In the alignment film forming method according to an embodiment of the invention is a graph showing the pretilt angle of the liquid crystal according to the pressure inside the chamber, Figure 6 is a schematic configuration of the ion beam device used in the alignment film forming method according to an embodiment of the present invention 7 to 12 are graphs showing respective process conditions of the alignment layer forming method according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 일 실시예에 따른 배향막은 플라즈마를 이용한 박막 증착법, 예를 들어 스퍼터(sputter) 방법 또는 화학 기상 증착(Chemical Vapor Deposition; CVD) 방법 등에 의해 형성할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 배향막 형성 방법에서는 스퍼터 방법을 예시하여 배향막의 성막 방법을 설명하지만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.The alignment layer according to an embodiment of the present invention may be formed by a thin film deposition method using plasma, for example, a sputtering method or a chemical vapor deposition (CVD) method. In the alignment film forming method according to an embodiment of the present invention, a method of forming the alignment film is described by using a sputtering method, but the present invention is not limited thereto.

도 3을 참조하면, 우선 표시판을 챔버 내부에 위치시킨다(S1).Referring to FIG. 3, first, the display panel is positioned inside the chamber (S1).

챔버 내부에 위치하는 표시판은 예를 들어 유리, 또는 플라스틱 등의 투명 절연 기판 상에 박막 트랜지스터 어레이가 형성되어 있고, 그 위에 화소 전극이 형성되어 있는 박막 트랜지스터 표시판일 수 있다. 또한, 챔버 내부에 위치하는 표시판은 유리 또는 플라스틱 등의 투명 절연 기판 상에 컬러 필터가 형성되어 있고, 그 위에 공통 전극이 형성되어 있는 컬러 필터 표시판 일 수 있다.The display panel located inside the chamber may be, for example, a thin film transistor array panel on which a thin film transistor array is formed on a transparent insulating substrate such as glass or plastic, and a pixel electrode is formed thereon. In addition, the display panel positioned inside the chamber may be a color filter display panel on which a color filter is formed on a transparent insulating substrate such as glass or plastic, and a common electrode is formed thereon.

이러한 표시판이 위치하는 챔버를 포함하는 스퍼터 장치에 대해 도 4를 참조하여 설명하도록 한다.A sputtering apparatus including a chamber in which the display panel is positioned will be described with reference to FIG. 4.

도 4에 도시한 바와 같이, 스퍼터 장치(300)는 배기계(311)를 구비한 챔버(310) 내부에 타겟(target, 320), 마그네트론 방전용 전극(magnetron discharge electrode, 330), 표시판(S)을 유지하는 기판 홀더(350) 및 그 외에 방전 가스를 도입하는 가스 도입 기구(340)를 포함한다. As shown in FIG. 4, the sputtering apparatus 300 includes a target 320, a magnetron discharge electrode 330, and a display panel S inside a chamber 310 having an exhaust system 311. And a gas introduction mechanism 340 for introducing a discharge gas.

이러한 스퍼터 장치(300)의 챔버(310) 내부의 기판 홀더(350) 위에 표시판(S)을 위치시킨다. 이때, 기판 홀더(350)와 타겟(320)은 서로 평행하게 위치하므로, 결국 기판 홀더(350) 위에 놓이는 표시판(S)과 타겟(320)도 서로 평행하게 위치하게 된다. The display panel S is positioned on the substrate holder 350 inside the chamber 310 of the sputtering device 300. In this case, since the substrate holder 350 and the target 320 are positioned in parallel with each other, the display panel S and the target 320 placed on the substrate holder 350 are also positioned in parallel with each other.

다음, 챔버 내부를 제 1 압력으로 진공화 한다(도 3의 S2).Next, the inside of the chamber is evacuated to a first pressure (S2 in FIG. 3).

도 4에 도시한 바와 같은 진공 펌프(도시하지 않음)를 갖춘 배기계(311)에 의해 챔버(310) 내부를 감압하여 진공화한다. 이때, 챔버(310) 내부의 압력이 약 8×10-6 Torr 이하의 범위가 될 때까지 배기한다.The chamber 310 is decompressed and evacuated by an exhaust system 311 having a vacuum pump (not shown) as shown in FIG. 4. At this time, the pressure inside the chamber 310 is exhausted until it is within a range of about 8 × 10 −6 Torr or less.

상기한 범위의 압력으로 챔버(310) 내부를 진공화 한 경우, 도 5에 도시한 바와 같이 수직 모드 액정 표시 장치에 적합한 배향막이 형성되는 것을 알 수 있다. When the inside of the chamber 310 is evacuated at the pressure in the above-described range, it can be seen that an alignment film suitable for the vertical mode liquid crystal display is formed as shown in FIG. 5.

일반적으로 진공 상태의 챔버 내에는 수소(H2)와 산소(O2)가 존재할 수 있는데, 진공화 정도가 낮을수록, 즉 챔버(310) 내부의 압력이 상대적으로 높을수록 챔버(310) 내부의 산소 분압이 높아지게 된다. 이 경우 타겟을 구성하는 물질과 산소의 반응 빈도가 높아지게 되고, 이는 증착에 의해 표시판에 형성되는 박막의 물성에 영향을 끼칠 수 있다. 따라서, 챔버 내부를 고진공화하여 산소 분압을 낮춤으로써 타겟을 구성하는 물질과 산소의 반응을 차단하여 액정이 목적하는 바의 선경사각을 갖도록 하는 배향막의 특성을 향상시킬 수 있다. 이 때, 챔버(310) 내의 고진공 상태가 약 1 내지 60초 동안 유지되는데, 이에 한정되는 것은 아니다.In general, hydrogen (H 2 ) and oxygen (O 2 ) may be present in the vacuum chamber, and the lower the degree of vacuuming, that is, the higher the pressure inside the chamber 310, the more inside the chamber 310. The oxygen partial pressure is increased. In this case, the reaction frequency of oxygen and the material constituting the target increases, which may affect the physical properties of the thin film formed on the display panel by vapor deposition. Therefore, by reducing the oxygen partial pressure by making the inside of the chamber high vacuum, it is possible to improve the properties of the alignment film to block the reaction between the material constituting the target and oxygen, so that the liquid crystal has a desired pretilt angle. At this time, the high vacuum state in the chamber 310 is maintained for about 1 to 60 seconds, but is not limited thereto.

이어, 챔버 내부를 제 2 압력으로 진공화하고 기판 상에 배향막을 증착한다(도 3의 S3).Then, the inside of the chamber is evacuated to a second pressure and an alignment film is deposited on the substrate (S3 in FIG. 3).

도 4에 도시한 바와 같이, 배기계(311)에 의해서 챔버(310) 내부의 압력을 제 1 압력보다 상대적으로 높은 압력인 제 2 압력으로 진공화하여, 챔버(310) 내부의 압력이 약 1×10-2 내지 8×10-8의 범위를 갖도록 한다. 이 범위의 압력으로 챔버(310) 내부를 진공화함으로써 스퍼터가 원활히 진행되도록 할 수 있다.As shown in FIG. 4, the pressure in the chamber 310 is evacuated by the exhaust system 311 to a second pressure that is relatively higher than the first pressure, so that the pressure in the chamber 310 is about 1 ×. 10 to 2 to 8 × 10 −8 . By vacuuming the inside of the chamber 310 at a pressure in this range, it is possible to smoothly proceed with the sputter.

챔버(310) 내부를 상기한 바와 같은 압력 범위로 진공화하고, 가스 도입 기구(340)를 작동하여 가스 도입관(344)을 통하여 방전 가스가 타겟(320)과 표시판(S)의 대향 공간에 도입되게 한다. 도입된 방전 가스는 타겟(320)의 전방에서 표시판(S)으로 향하여 확산하는 한편, 전극(330)에 전압이 인가됨에 따라 마그네트론 방전이 타겟(320)에 발생한다. 마그네트론 방전으로 방전 가스가 전리하여, 전리한 가스 분자가 타겟(320)을 스퍼터한다. 스퍼터된 타겟(320)의 입자는 대향 공간을 비행하여 표시판(S)에 도달하고, 박막을 증착한다. 박막이 원하는 막 두께, 예를 들어 500 내지 3000Å에 도달하면, 전압 인가를 중지하고, 성막된 표시판(S)을 챔버(1) 밖으로 반출한다.The inside of the chamber 310 is evacuated to the pressure range as described above, and the gas introduction mechanism 340 is operated to discharge the discharge gas into the opposing space between the target 320 and the display panel S through the gas introduction pipe 344. To be introduced. The introduced discharge gas diffuses toward the display panel S in front of the target 320, while magnetron discharge is generated in the target 320 as a voltage is applied to the electrode 330. The discharge gas is ionized by the magnetron discharge, and the ionized gas molecules sputter the target 320. Particles of the sputtered target 320 fly in the opposite space to reach the display panel S and deposit a thin film. When the thin film reaches a desired film thickness, for example, 500 to 3000 kPa, voltage application is stopped and the deposited display panel S is carried out of the chamber 1.

가스 도입관(344)을 통하여 도입되는 방전 가스는 불활성 가스라면 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 아르곤(Ag) 가스가 이용될 수 있다. The discharge gas introduced through the gas introduction pipe 344 is not particularly limited as long as it is an inert gas. For example, argon (Ag) gas may be used.

또한, 타겟을 구성하는 재료로는 SiO2 또는 SiO 등의 실리콘 산화물(SiOx), MgO, ITO 등의 금속 산화물 등을 이용할 수 있고, 예를 들어 실리콘 산화물을 이용 할 수 있다. 예를 들어 SiO2를 포함하는 배향막을 형성하고자 하는 경우에는 타겟으로서 SiO2로 구성된 것을 이용할 수 있고, SiO를 포함하는 배향막을 형성하고자 하는 경우에는 타겟으로서 SiO로 구성된 것을 이용할 수 있다.In addition, as a material constituting the target, SiO 2 Or a metal oxide such as silicon oxide (SiOx), MgO, or ITO such as SiO, or the like, and for example, silicon oxide may be used. For example, to form an alignment film to be formed when the alignment layer containing SiO 2 include a may be used that composed of SiO 2 as a target, SiO may be used that composed of SiO as a target.

이때, 전극(330)에 인가되는 라디오 프리퀀시(Radio Frequency; RF) 파워(power)는 약 0.3 내지 0.4Kw 일 수 있으며, 챔버(310) 내부의 온도는 약 30 내지 200℃의 범위일 수 있다. In this case, the radio frequency (RF) power applied to the electrode 330 may be about 0.3 to 0.4 Kw, and the temperature inside the chamber 310 may be in the range of about 30 to 200 ° C.

상술한 조건 하에서 형성된 박막, 즉 배향막은 약 15 내지 30Å의 표면조도를 갖고, 이러한 배향막은 액정이 기판면에 대하여 약 80 내지 90°의 선경사각을 갖게 한다. The thin film formed under the above-mentioned conditions, that is, the alignment film, has a surface roughness of about 15 to 30 GPa, and the alignment film causes the liquid crystal to have a pretilt angle of about 80 to 90 degrees with respect to the substrate surface.

상기한 바와 형성된 본 발명의 일 실시예에 따른 무기물 타겟을 이용한 플라즈마 박막 형성 방법에 의해 형성된 배향막은 기판과 타겟이 평행하게 위치하고 있는 상태에서 형성된다. 따라서, 기판과 타겟이 서로 경사지게 위치하고 있는 경우와 달리 기판 전면에 걸쳐 균일한 두께를 갖도록 배향막이 형성될 수 있으므로, 기판의 크기에 상관없이 무기물을 포함하는 배향막을 형성하는 것이 가능하다. The alignment layer formed by the plasma thin film forming method using the inorganic target according to the embodiment of the present invention formed as described above is formed in a state where the substrate and the target are located in parallel. Therefore, unlike the case where the substrate and the target are inclined to each other, since the alignment layer may be formed to have a uniform thickness over the entire surface of the substrate, it is possible to form the alignment layer including the inorganic material regardless of the size of the substrate.

또한, 종래 무기물을 포함하는 배향막을 형성하는 경우 2인치 이하의 소형 기판에서만 가능하였던 것이, 본 발명의 일 실시예에 따른 배향막 형성 방법에 의해서는 소형 기판뿐만 아니라, 대형 기판에서도 무기물을 포함하는 균일한 두께의 배향막을 형성하는 것이 가능하여, 대면적 기판의 액정 표시 장치에 대한 소비자 요구를 만족시킬 수 있다.In addition, in the case of forming an alignment layer including an inorganic material in the related art, it was possible to use only a small substrate having a size of 2 inches or less. It is possible to form an alignment film of one thickness, which can satisfy consumer demand for a liquid crystal display device of a large area substrate.

이러한 플라즈마 박막 형성 방법에 의해 형성된 배향막의 경우, 액정이 소정의 선경사각을 갖고 배향하도록 할 수 있으나, 액정의 선경사각을 보다 정밀하게 제어하기 위하여 배향막 표면에 이온빔 처리를 행할 수 있다(도 3의 S4).In the case of the alignment film formed by the plasma thin film formation method, the liquid crystal may be aligned with a predetermined pretilt angle, but in order to more precisely control the pretilt angle of the liquid crystal, ion beam treatment may be performed on the surface of the alignment film (FIG. 3). S4).

배향막의 표현 처리에 이용되는 이온빔 장치는 그 종류가 특별히 한정되지 않지만, 본 실시예에서는 콜드 할로우 캐소드(Cold Hollow Cathode; CHC) 이온원을 포함하는 이온빔 장치를 예시하여 설명하도록 한다. The type of the ion beam apparatus used for the expression processing of the alignment layer is not particularly limited, but in the present embodiment, an ion beam apparatus including a Cold Hollow Cathode (CHC) ion source will be described by way of example.

도 6에 도시한 바와 같이, 이온빔 장치(400)는 배기계(411)를 구비한 챔버(410) 내부에 이온원(420), 중성화 필라멘트(430), 표시판(S)을 유지하는 기판 홀더(450)와 그 외에 방전 가스를 도입하는 가스 도입 기구(440)를 포함한다. As shown in FIG. 6, the ion beam apparatus 400 includes a substrate holder 450 holding an ion source 420, a neutralized filament 430, and a display panel S in a chamber 410 having an exhaust system 411. ) And other gas introduction mechanism 440 for introducing a discharge gas.

배향막 표면에 이온빔 처리를 하기 위하여, 우선 이온빔 장치(400)의 챔버(410) 내부의 기판 홀더(450) 위에 배향막이 형성된 표시판(S)을 위치시킨다. 그 후, 배기계(411)에 연결되어 있는 진공 펌프(도시하지 않음)를 작동하여 챔버(410) 내부를 감압하여 진공화 한다. 이때, 챔버(410) 내부의 압력은 예를 들어 약 1×10-6 내지 8×10-6Torr 이고, 온도는 상온(room temperature)이다. In order to perform ion beam treatment on the alignment layer surface, first, the display panel S on which the alignment layer is formed is positioned on the substrate holder 450 inside the chamber 410 of the ion beam apparatus 400. Thereafter, a vacuum pump (not shown) connected to the exhaust system 411 is operated to reduce the vacuum in the chamber 410. At this time, the pressure inside the chamber 410 is, for example, about 1 × 10 −6 to 8 × 10 −6 Torr, and the temperature is room temperature.

계속해서, 이온원(420)과 연결되어 있는 가스 도입 기구(440)를 작동하여 가스 도입관(444)을 통해 방전 가스를 이온원(420) 내부로 도입한다. 이온원(420) 내부의 음극(cathode, 421)으로 도입된 방전 가스는 방전 전압 장치(도시하지 않음)에 인가되는 양전압과 음전압에 의하여 글로우 방전이 발생한다.Subsequently, the gas introduction mechanism 440 connected to the ion source 420 is operated to introduce discharge gas into the ion source 420 through the gas introduction tube 444. The discharge gas introduced into the cathode 421 inside the ion source 420 generates a glow discharge by a positive voltage and a negative voltage applied to a discharge voltage device (not shown).

글로우 방전으로 생성된 전자는 전자 인출 전극(422)과 음극(421)의 전위 차 이에 의하여 플라즈마 챔버(423)로 도입된다. 플라즈마 챔버(423)로 도입된 전자는 방전 가스와 충돌하여 플라즈마를 발생시킨다.The electrons generated by the glow discharge are introduced into the plasma chamber 423 by the potential difference between the electron withdrawing electrode 422 and the cathode 421. Electrons introduced into the plasma chamber 423 collide with the discharge gas to generate plasma.

플라즈마에 양전압을 인가시키면 이온은 에너지를 얻게 되어 이온원(420) 외부로 방출된다. 이온의 방출시에는 플라즈마 그리드 전극(424)과 가속 그리드 전극(425)으로 구성된 그리드(gride)를 통해 이온빔 형태로 외부로 방출된다. 이온원(420) 내부로부터 챔버(410) 내부로 방출된 이온빔은 배향막이 형성되어 있는 표시판(S) 상에 조사된다. 이때, 중성화 필라멘트(430)로부터 챔버(410) 내부로 제공되는 전자에 의해 이온간의 반발력이 상쇄된다.When a positive voltage is applied to the plasma, ions get energy and are discharged to the outside of the ion source 420. When the ions are emitted, they are emitted to the outside in the form of an ion beam through a grid composed of the plasma grid electrode 424 and the acceleration grid electrode 425. The ion beam emitted from the inside of the ion source 420 into the chamber 410 is irradiated onto the display panel S on which the alignment layer is formed. At this time, the repulsive force between the ions is canceled by the electrons provided from the neutralized filament 430 into the chamber 410.

챔버(410) 내부로 방출된 이온빔은 표시판(S)의 표면에 대하여 소정 각도(θ)로 입사된다. 이때, 기판 홀더(450)는 이온원(420)으로부터 조사된 이온빔이 배향막이 형성되어 있는 표시판(S) 상에 소정 각도(θ)만큼 경사진 방향으로 충돌하도록 미리 이동시켜놓을 수도 있고, 이온빔이 조사되는 동안 이온빔)과 표시판(S)의 충돌각이 소정 각도가 되도록 이동시킬 수도 있다. 즉, 도 7에 도시한 바와 같이 이온빔의 표시판(S)에 대한 입사 각도를 임의로 조절하는 것이 가능하므로, 배향막 상에 위치하는 액정이 다양한 각도의 선경사각을 가질수 있도록 배향막의 표면을 처리하는 것이 가능하다. The ion beam emitted into the chamber 410 is incident at a predetermined angle θ with respect to the surface of the display panel S. In this case, the substrate holder 450 may be moved in advance so that the ion beam irradiated from the ion source 420 collides in a direction inclined by a predetermined angle θ on the display panel S on which the alignment layer is formed. During the irradiation, the collision angle between the ion beam) and the display panel S may be moved to a predetermined angle. That is, as shown in FIG. 7, since the incident angle of the ion beam to the display panel S can be arbitrarily adjusted, it is possible to treat the surface of the alignment film so that the liquid crystal positioned on the alignment film can have various pretilt angles. Do.

예를 들어 수직 배향 모드의 액정 표시 장치, 즉 VA 모드 액정 표시 장치에 적용되는 배향막의 경우, 액정의 선경사각이 수직에 가깝도록 배향막의 표면을 처리하는 할 수 있다. For example, in the case of the alignment film applied to the liquid crystal display device of the vertical alignment mode, that is, the VA mode liquid crystal display device, the surface of the alignment film can be treated so that the pretilt angle of the liquid crystal is close to the vertical.

즉, 액정의 선경사각이 약 85 내지 90°의 범위를 갖도록 배향막 표면을 이 온빔 처리하고자 하는 경우, 도 8에 도시한 바와 같이 기판의 수평한 면에 대하여 이온빔이 입사되는 각도(θ)가 약 30 내지 90°의 범위가 되도록 이온빔과 배향막의 충돌각을 조절한다. 이때, 이온빔 조사 에너지는 약 60eV이고, 조사 시간은 약 10초이다.That is, when the on-beam processing of the surface of the alignment film is to be carried out so that the pretilt angle of the liquid crystal is in the range of about 85 to 90 °, the angle θ at which the ion beam is incident on the horizontal plane of the substrate is as shown in FIG. 8. The collision angle of the ion beam and the alignment layer is adjusted to be in the range of 30 to 90 degrees. At this time, the ion beam irradiation energy is about 60 eV, and the irradiation time is about 10 seconds.

또한, 액정의 선경사각이 약 85 내지 90°의 범위를 갖도록 배향막 표면을 이온빔 처리하고자 하는 경우, 도 9에 도시한 바와 같이 이온빔 조사 에너지가 약 30 내지 130eV가 되도록 조절한다. 이때, 이온빔 입사 각도는 약 80°이고, 조사 시간은 약 10초이다.In addition, when the ion beam treatment is to be performed on the surface of the alignment film so that the pretilt angle of the liquid crystal is in the range of about 85 to 90 °, the ion beam irradiation energy is adjusted to be about 30 to 130 eV as shown in FIG. 9. At this time, the ion beam incident angle is about 80 degrees, and the irradiation time is about 10 seconds.

또한, 액정의 선경사각이 약 85 내지 90 °의 범위를 갖도록 배향막 표면을 이온빔 처리하고자 하는 경우, 도 10에 도시한 바와 같이 이온빔의 조사 시간을 약 10초 내지 30초의 범위로 조절한다. 이때, 이온빔 입사 각도는 약 80°이고, 조사 에너지는 약 60eV이다. In addition, when the ion beam treatment is to be performed on the surface of the alignment layer so that the pretilt angle of the liquid crystal is in the range of about 85 to 90 °, the irradiation time of the ion beam is adjusted in the range of about 10 seconds to 30 seconds as shown in FIG. At this time, the ion beam incident angle is about 80 degrees, and the irradiation energy is about 60 eV.

예를 들어 수평 배향 모드의 액정 표시 장치, 즉 VA 모드 또는 IPS 모드 액정 표시 장치에 적용되는 배향막의 경우, 액정의 선경사각이 수평에 가깝도록, 즉 TN 모드의 경우 약 1° 이하로, IPS 모드의 경우 약 1 내지 10°가 되도록 배향막의 표면을 처리할 수 있다.For example, in the case of an alignment film applied to a liquid crystal display device in a horizontal alignment mode, that is, a VA mode or an IPS mode liquid crystal display device, the pretilt angle of the liquid crystal is close to horizontal, that is, about 1 ° or less in the TN mode, and the IPS mode. In this case, the surface of the alignment layer may be treated to be about 1 to 10 degrees.

액정의 선경사각이 수평에 가깝도록 배향막 표면을 처리하고자 하는 경우에는 배향막 표면에 도달하는 에너지의 양을 증가시킴으로써 액정이 수평에 가까운 선경사각을 갖도록 할 수 있다. 즉, 도 11에 도시한 바와 같이 배향막에 대한 이온빔 조사 에너지를 점차 증가시킴으로써 액정의 선경사각이 수직에 가까운 값에서 수평에 가까운 값을 갖도록 천이되게 할 수 있다. 이때, 이온빔 입사 각도는 약 80°이고, 조사 시간은 약 1초이다. When the surface of the alignment film is to be treated so that the pretilt angle of the liquid crystal is close to horizontal, the liquid crystal may have a pretilt angle close to horizontal by increasing the amount of energy reaching the surface of the alignment film. That is, as shown in FIG. 11, by gradually increasing the ion beam irradiation energy for the alignment layer, the pretilt angle of the liquid crystal can be shifted from a value close to vertical to a value near horizontal. At this time, the ion beam incident angle is about 80 °, and the irradiation time is about 1 second.

또한, 도 12에 도시한 바와 같이 이온빔 조사 시간을 길게함으로써 액정의 선경사각이 수직에 가까운 값에서 수평에 가까운 값을 갖도록 천이되게 할 수 있다. 이때, 이온빔의 입사 각도는 약 80°이고, 이온빔 조사 에너지는 약 70eV이다. In addition, as shown in FIG. 12, by increasing the ion beam irradiation time, the pretilt angle of the liquid crystal can be shifted from a value close to vertical to a value near horizontal. At this time, the incident angle of the ion beam is about 80 degrees, and the ion beam irradiation energy is about 70 eV.

특히, 액정의 선경사각이 수평에 가깝도록 배향막 표면을 처리하고자 하는 경우에는 이온원의 형태는 선형 이온원(linear type source)이 바람직하다. 즉, 이온원에서 조사되는 이온빔의 조사 각도를 낮은 각도에서 균일하게 조사하기 위해서는 선형 이온원을 사용하여 균일한 표면 조사가 이루어지도록 한다.In particular, when the surface of the alignment film is to be treated so that the pretilt angle of the liquid crystal is close to the horizontal, the linear ion source is preferably in the form of an ion source. That is, in order to uniformly irradiate the irradiation angle of the ion beam irradiated from the ion source at a low angle, a uniform surface irradiation is performed using a linear ion source.

상기한 바와 같은 본 발명의 일 실시예에 따른 배향막 형성 방법은 무기물 타겟을 이용한 플라즈마 박막 증착법 또는 이온빔 처리 방법 등을 통하여 목적하는 바대로 액정의 선경사각을 발현시킬 수 있다. The alignment layer forming method according to the embodiment of the present invention as described above may express the pretilt angle of the liquid crystal as desired through a plasma thin film deposition method or an ion beam treatment method using an inorganic target.

다시, 도 1을 참조하여 상기한 바와 같은 방법에 의하여 형성된 배향막을 포함하는 액정 표시 장치에 대하여 상세히 설명한다. Again, the liquid crystal display device including the alignment film formed by the method as described above with reference to FIG. 1 will be described in detail.

본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치에 포함되는 액정 표시 패널(10)의 제 1 표시판(100)은 유리 등의 투명한 절연 물질로 이루어진 기판(110) 위에 게이트 전극(131), 게이트 절연막(140), 반도체층(154), 저항성 접촉층(163, 165) 및 소오스/드레인 전극(173, 175)으로 구성되며, 매트릭스의 형태로 배치된 박막 트랜지스터 및 ITO(Indium Tin Oxide) 또는 IZO 등의 투명 도전성 산화물로 형성되어 있는 전기장 생성 전극인 화소 전극 (191)을 포함한다.The first display panel 100 of the liquid crystal display panel 10 included in the liquid crystal display according to the exemplary embodiment of the present invention may include a gate electrode 131 and a gate insulating film on a substrate 110 made of a transparent insulating material such as glass. 140, the semiconductor layer 154, the ohmic contacts 163 and 165, and the source / drain electrodes 173 and 175, and the thin film transistor and ITO (Indium Tin Oxide) or IZO, which are disposed in the form of a matrix, And a pixel electrode 191, which is an electric field generating electrode formed of a transparent conductive oxide.

화소 전극(191)은 보호막(180)에 형성된 콘택홀(185)을 통해 박막 트랜지스터에 연결되어 화상 신호 전압을 인가 받는다. 이때, 박막 트랜지스터는 주사 신호를 전달하는 게이트선(121)과 화상 신호를 전달하는 데이터선(171)에 각각 연결되어 주사 신호에 따라 화소 전극(191)을 온(on) 또는 오프(off)한다. 미설명 부호(133a, 133b)는 유지 전극선으로 드레인 전극(175)과 중첩되어 화소의 전하 보존 능력을 향상시키는 유지 축전기를 이룬다.The pixel electrode 191 is connected to the thin film transistor through the contact hole 185 formed in the passivation layer 180 to receive an image signal voltage. In this case, the thin film transistor is connected to the gate line 121 transmitting the scan signal and the data line 171 transmitting the image signal, respectively, to turn on or off the pixel electrode 191 according to the scan signal. . Reference numerals 133a and 133b overlap the drain electrode 175 with the storage electrode lines to form a storage capacitor that improves the charge storage capability of the pixel.

제 1 기판(110)의 소오스측에는 데이터측 구동 신호를 데이터 라인에 인가하기 위한 소오스측 테이프 캐리어 패키지(Tape Carrier Package; TCP)가 부착되고, 제 1 기판(110)의 게이트측에는 게이트측 구동 신호를 게이트 라인에 인가하기 위한 게이트측 테이프 캐리어 패키지(도시되지 않음)가 부착된다.A source side tape carrier package (TCP) for applying the data side driving signal to the data line is attached to the source side of the first substrate 110, and a gate side driving signal is applied to the gate side of the first substrate 110. A gate side tape carrier package (not shown) is attached for application to the gate line.

또한, 액정 표시 패널(10)의 제 2 표시판(200)은 유리 등의 투명한 절연 물질로 이루어진 기판(210)의 아래 면에 빛샘을 방지하기 위한 블랙 매트릭스(220)와 적, 녹, 청의 컬러 필터(230) 및 ITO 또는 IZO 등의 투명 도전성 산화물로 형성되어 있는 전기장 생성 전극인 공통 전극(270)을 포함한다.In addition, the second display panel 200 of the liquid crystal display panel 10 includes a black matrix 220 and a color filter of red, green, and blue to prevent light leakage on the lower surface of the substrate 210 made of a transparent insulating material such as glass. 230 and a common electrode 270 which is an electric field generating electrode formed of a transparent conductive oxide such as ITO or IZO.

제 1 및 제 2 기판(110, 120)의 안쪽 면, 즉 화소 전극(185) 및 공통 전극(191) 상에 상기한 바와 같은 본 발명의 일 실시예에 따른 배향막(20, 30)이 형성되어 있다. 배향막(20, 30)에 대한 설명은 앞에서 상술하였으므로 중복되는 설명은 생략하도록 한다.On the inner surfaces of the first and second substrates 110 and 120, that is, the pixel electrodes 185 and the common electrode 191, alignment layers 20 and 30 according to the exemplary embodiment as described above are formed. have. Since the description of the alignment layers 20 and 30 has been described above, overlapping descriptions will be omitted.

한편, 제 1 및 제 2 기판(100, 200)에 각각 형성된 배향막(20, 30) 사이에 위치하는 액정층(3)에는 예를 들어 수직 배향 모드의 액정 표시 장치의 경우 음의 유전율 이방성을 갖는 액정이 이용될 수 있고, 수평 배향 모드의 액정 표시 장치의 경우 양의 유전율 이방성을 갖는 액정이 이용될 수 있지만, 이에 한정되지 않고 액정 표시 장치의 모드에 따라 다양한 종류의 액정이 이용될 수 있다.On the other hand, the liquid crystal layer 3 positioned between the alignment layers 20 and 30 formed on the first and second substrates 100 and 200 respectively has negative dielectric anisotropy, for example, in the case of the liquid crystal display device in the vertical alignment mode. The liquid crystal may be used, and in the case of the liquid crystal display of the horizontal alignment mode, a liquid crystal having positive dielectric anisotropy may be used, but various types of liquid crystals may be used depending on the mode of the liquid crystal display.

액정층(3)을 제 1 및 제 2 기판(100, 200) 사이를 봉입하기 위해 제 1 표시판(100)과 제 2 표시판(200)과의 사이에 실런트(도시하지 않음)가 위치한다. A sealant (not shown) is positioned between the first display panel 100 and the second display panel 200 to seal the liquid crystal layer 3 between the first and second substrates 100 and 200.

한편, 액정 표시 패널(10)의 바깥 면에는 편광판(40, 50)이 부착되어 있다. 편광판(40, 50)은 입사광을 서로 직교하는 두 가지의 성분으로 나누고, 두 가지의 광 성분 중에서 하나의 광 성분만을 투과하여 광의 투과 방향을 일정하게 해주는 역할을 한다. 즉, 편광판(40, 50)은 입사광 중에서 편광판(40, 50)이 가지고 있는 편광축과 동일한 방향으로 진동하는 광만 투과시키고, 그 이외의 방향으로 진동하는 광은 흡수하거나 반사한다. 두 편광판(40, 50)의 투과축은 직교 또는 평행할 수 있다.Meanwhile, polarizers 40 and 50 are attached to the outer surface of the liquid crystal display panel 10. The polarizing plates 40 and 50 divide incident light into two components orthogonal to each other, and transmit only one light component among the two light components so as to make the transmission direction of the light constant. That is, the polarizing plates 40 and 50 transmit only the light oscillating in the same direction as the polarization axis of the polarizing plates 40 and 50 among the incident light, and absorb or reflect the light oscillating in the other direction. The transmission axes of the two polarizers 40 and 50 may be orthogonal or parallel.

액정 표시 패널(10)에 광을 제공하는 백라이트 유닛(60)은 광원, 도광판, 광량 제어 시트 및 광학 시트류 등을 포함한다.The backlight unit 60 that provides light to the liquid crystal display panel 10 includes a light source, a light guide plate, a light amount control sheet, an optical sheet, and the like.

상기한 바와 같은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치는 무기물을 포함하는 배향막이 적용된 것으로, 종래 무기물을 포함하는 배향막은 소형 기판의 액정 표시 장치에만 적용 가능하였으나, 본 발명의 일 실시예에 따른 배향막은 대형 기판의 액정 표시 장치도 적용 가능하다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치는 예를 들어 휴대 전화와 같은 소형 액정 표시 장치뿐만 아니라 모니터, 텔레비전과 같은 대형 액정 표시 장치일 수 있다.As described above, the liquid crystal display according to the exemplary embodiment of the present invention is an alignment layer including an inorganic material, and a conventional alignment layer including an inorganic material is applicable only to a liquid crystal display device of a small substrate, but according to an embodiment of the present invention. The alignment film can also be applied to a liquid crystal display device of a large substrate. Accordingly, the liquid crystal display device according to an embodiment of the present invention may be, for example, a large liquid crystal display device such as a monitor or a television as well as a small liquid crystal display device such as a mobile phone.

이하, 실험예 및 비교예를 통하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 단, 하기 실험예는 본 발명을 예시하기 위한 것으로서 본 발명이 하기 실험예에 의하여 한정되는 것은 아님이 이해되어야 한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to experimental and comparative examples. However, it should be understood that the following experimental examples are intended to illustrate the present invention and the present invention is not limited by the following experimental examples.

실험예Experimental Example

RF 마그네트론 스퍼터 장치의 챔버 내부의 SiO2 타겟과 평행하게 위치하는 기판 홀더 위에 ITO가 증착되어 있는 기판을 위치시킨 후, 챔부 내부의 압력이 약 10-6Torr가 되도록 하였다. 계속해서, 챔버 내부의 압력을 10-2Torr로 높이고 아르곤 가스(순도: 99.99%)를 챔부 내부로 도입하였다. 기판 상에 형성되는 배향막의 두께가 1000Å이 될때까지 스퍼터를 진행하였다. 이때, 챔버 내부의 온도는 60℃였다.After placing the substrate on which the ITO was deposited on the substrate holder positioned in parallel with the SiO 2 target in the chamber of the RF magnetron sputter device, the pressure inside the chamber was set to about 10 −6 Torr. Subsequently, the pressure inside the chamber was raised to 10 -2 Torr and argon gas (purity: 99.99%) was introduced into the chamber. Sputtering was performed until the thickness of the orientation film formed on a board | substrate became 1000 kPa. At this time, the temperature inside the chamber was 60 ° C.

다음, 배향막이 형성된 기판을 CHC 이온원을 이용하는 이온빔 장치의 챔버 내부의 기판 홀더 위에 위치시킨 후, 이온빔을 조사하여 배향막의 표면 처리를 행하였다. 이때, 챔버 내부의 압력은 4×10-4Torr였고, 온도는 60°였다. 배향막이 형성된 기판의 수평면에 대한 이온빔의 입사각은 80°였으며, 이온빔 조사 에너지는 60eV였고, 이온빔 조사 시간은 10초였으며, 이온빔의 전류밀도는 20㎂/㎠였다.Next, the substrate on which the alignment film was formed was placed on the substrate holder inside the chamber of the ion beam apparatus using the CHC ion source, and then the ion beam was irradiated to perform surface treatment of the alignment film. At this time, the pressure inside the chamber was 4 × 10 −4 Torr and the temperature was 60 °. The incident angle of the ion beam to the horizontal plane of the substrate on which the alignment film was formed was 80 °, the ion beam irradiation energy was 60 eV, the ion beam irradiation time was 10 seconds, and the current density of the ion beam was 20 mA / cm 2.

상기한 바와 같이 표면 처리된 배향막이 형성된 기판들 사이에 MLC-6608(Merk사제)으로 액정층을 형성한 후 전압 변화에 따른 투과율을 측정하였다. 그 결과를 도 10에 나타냈다.As described above, a liquid crystal layer was formed between MLC-6608 (manufactured by Merk) between the substrates on which the alignment films formed with the surface were treated, and then transmittance according to voltage change was measured. The result is shown in FIG.

비교예Comparative example

ITO가 증착되어 있는 기판 상에 폴리이미드 AL00010(JSR사제)을 플렉소 인쇄 방법에 의해 1000 Å의 두께로 인쇄한 후 80℃에서 프리베이크pre-bake하고, 180℃에서 경화(curing)하여 배향막을 완성하였다.Polyimide AL00010 (manufactured by JSR) was printed on the substrate on which ITO was deposited to a thickness of 1000 mm by the flexographic printing method, pre-baked at 80 ° C., and cured at 180 ° C. to align the alignment film. Completed.

상기한 바와 같은 배향막이 형성된 기판들 사이에 MLC-6608(Merk사제)으로 액정층을 형성한 후 전압 변화에 따른 투과율을 측정하였다. 그 결과를 도 10에 나타냈다.After forming a liquid crystal layer with MLC-6608 (manufactured by Merk) between the substrates on which the alignment films as described above were formed, the transmittance according to the voltage change was measured. The result is shown in FIG.

도 10은 실험예와 비교예의 전압 변화에 대한 액정의 배향에 따른 투과율을 도시한 것으로, 실험예의 전압 변화에 따른 투과율은 통상의 폴리이미드 배향막을 포함하는 비교예의 투과율이 유사한 경향을 나타냄을 알 수 있다.10 shows the transmittance according to the alignment of the liquid crystal with respect to the voltage change of the experimental example and the comparative example, it can be seen that the transmittance according to the voltage change of the experimental example shows a similar tendency of the transmittance of the comparative example including a conventional polyimide alignment layer have.

이로부터 본 발명의 일 실시예에 따른 방법에 의해 형성된 배향막은 종래의 배향막과 같이 프리베이크와 경화 공정을 필요로 하지 않아, 공정수를 단축할 수 있어 우수한 공정 효율을 가지면서도, 종래 배향막과 유사한 배향 특성을 갖는다는 것을 알 수 있다.From this, the alignment film formed by the method according to an embodiment of the present invention does not require a prebaking and curing process like the conventional alignment film, and thus can shorten the number of steps, and have excellent process efficiency, but similar to the conventional alignment film. It can be seen that it has an orientation characteristic.

상기한 바와 같은 본 발명은 기판의 크기에 관계없이 균일한 두께의 무기물을 포함하는 배향막을 형성할 수 있는데, 이러한 배향막은 내광성이 우수하며, 액정의 선경사각의 정밀한 제어가 가능하다. The present invention as described above can form an alignment film including an inorganic material having a uniform thickness irrespective of the size of the substrate, the alignment film is excellent in light resistance, it is possible to precise control of the pretilt angle of the liquid crystal.

Claims (17)

무기물 타겟과 표시판을 서로 평행하게 챔버 내부에 위치시키고,Position the inorganic target and the display panel parallel to each other inside the chamber, 상기 챔버 내부를 제 1 압력으로 진공화하고,Evacuating the inside of the chamber to a first pressure, 상기 챔버 내부로 방전 가스를 유입하고,Introducing a discharge gas into the chamber, 상기 챔버 내부의 압력을 상기 제 1 압력보다 높은 제 2 압력으로 진공화하여,Evacuating the pressure inside the chamber to a second pressure higher than the first pressure, 상기 무기물 타겟으로부터 무기물 입자를 인출하여 상기 표시판 상에 무기막이 증착되도록 하는 것을 포함하는 배향막 형성 방법.Extracting inorganic particles from the inorganic target to deposit an inorganic film on the display panel. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 무기물 타겟은 실리콘 산화물(SiOx)을 포함하는 배향막 형성 방법. And the inorganic target includes silicon oxide (SiOx). 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 증착은 스퍼터법 또는 화학 기상 증착법에 의해 수행되는 배향막 형성 방법. And the deposition is performed by sputtering or chemical vapor deposition. 제 3 항에 있어서,The method of claim 3, wherein 상기 제 1 압력은 8×10-6 Torr이하인 배향막 형성 방법. And the first pressure is 8 × 10 −6 Torr or less. 제 4 항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 제 2 압력은 1×10-2 내지 8×10-2 Torr인 배향막 형성 방법. The second pressure is 1 × 10 -2 to 8 × 10 -2 Torr. 제 3 항에 있어서,The method of claim 3, wherein 상기 챔버 내부의 온도는 30 내지 200℃인 배향막 형성 방법.The temperature in the chamber is 30 to 200 ℃ oriented film formation method. 제 3 항에 있어서,The method of claim 3, wherein 상기 방전 가스는 아르곤 가스를 포함하는 배향막 형성 방법.And the discharge gas comprises an argon gas. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 무기막은 상기 무기막 상에 위치하는 액정의 상기 표시판에 대한 선경사각이 80 내지 90°가 되도록 하는 배향막 형성 방법.And the inorganic layer has a pretilt angle of 80 ° to 90 ° with respect to the display panel of the liquid crystal positioned on the inorganic layer. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 무기막의 표면 조도는 15 내지 30Å인 배향막의 형성 방법.The surface roughness of the said inorganic film is a formation method of the orientation film of 15-30 GPa. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 표시판 상에 무기막을 증착 시킨 후, 상기 무기막 상에 이온빔을 조사 하는 것을 더 포함하는 배향막 형성 방법.After depositing an inorganic film on the display panel, further comprising irradiating an ion beam on the inorganic film. 제 10 항에 있어서,The method of claim 10, 상기 이온빔의 상기 무기막에 대한 입사 각도(θ)는 0°<θ≤90°인 배향막 형성 방법.And an angle of incidence (θ) of the ion beam to the inorganic film is 0 ° <θ ≦ 90 °. 제 11 항에 있어서,The method of claim 11, 상기 이온빔의 조사는 상기 무기막 상에 위치하는 액정이 상기 표시판에 대한 선경사각이 85 내지 90°의 선경사각을 갖도록 하는 배향막 형성 방법.And irradiating the ion beam so that the liquid crystal positioned on the inorganic layer has a pretilt angle of 85 to 90 ° with respect to the display panel. 제 11 항에 있어서,The method of claim 11, 상기 이온빔의 조사는 상기 무기막 상에 위치하는 액정의 상기 표시판에 대한 선경사각이 10° 이하가 되도록 하는 배향막 형성 방법.And irradiating the ion beam such that a pretilt angle with respect to the display panel of the liquid crystal positioned on the inorganic layer is 10 ° or less. 무기물 타겟과 표시판을 서로 평행하게 챔버 내부에 위치시키고, 상기 챔버 내부를 제 1 압력으로 진공화하고, 상기 챔버 내부로 방전 가스를 유입하고, 상기 챔버 내부의 압력을 상기 제 1 압력보다 높은 제 2 압력으로 진공화하여, 상기 무기물 타겟으로부터 무기물 입자를 인출하여 상기 표시판 상에 무기막이 증착되도록 하는 것을 포함하는 방법에 의해 형성된 배향막.Positioning the inorganic target and the display panel in parallel to each other inside the chamber, evacuating the inside of the chamber to a first pressure, introducing a discharge gas into the chamber, the second pressure higher than the first pressure inside the chamber Forming an inorganic film on the display panel by evacuating under pressure to extract inorganic particles from the inorganic target. 제 14 항에 있어서,The method of claim 14, 상기 무기막은 상기 무기막 상에 조사된 이온빔에 의해 소정의 선경사각을 갖는 배향막.The inorganic film is an alignment film having a predetermined pretilt angle by the ion beam irradiated on the inorganic film. 액정층을 개재하여 형성된 제 1 및 제 2 표시판; 및First and second display panels formed through the liquid crystal layer; And 상기 제 1 및 제 2 표시판과 상기 액정층 사이에 각각 형성된, 무기물 타겟과 표시판을 서로 평행하게 챔버 내부에 위치시키고, 상기 챔버 내부를 제 1 압력으로 진공화하고, 상기 챔버 내부로 방전 가스를 유입하고, 상기 챔버 내부의 압력을 상기 제 1 압력보다 높은 제 2 압력으로 진공화하여 상기 무기물 타겟으로부터 무기물 입자를 인출하여 상기 표시판 상에 무기막이 증착되도록 하는 것을 포함하는 방법에 의해 형성된 배향막을 포함하는 액정 표시 장치.The inorganic target and the display panel, which are formed between the first and second display panels and the liquid crystal layer, respectively, are positioned inside the chamber in parallel with each other, and the inside of the chamber is evacuated to a first pressure, and discharge gas is introduced into the chamber. And evacuating the pressure inside the chamber to a second pressure higher than the first pressure to extract inorganic particles from the inorganic target to deposit an inorganic film on the display panel. Liquid crystal display. 제 16 항에 있어서,The method of claim 16, 상기 무기막은 상기 무기막 상에 조사된 이온빔에 의해 소정의 선경사각을 갖는 액정 표시 장치.And the inorganic film has a predetermined pretilt angle by an ion beam irradiated on the inorganic film.
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