JP2004037875A - 配向層形成装置および配向層形成方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明は、グリッド11aの取り出し口30は複数であり、大きさが異なるように構成する。取り出し口30の大きさは、イオン密度によって異なる。イオン密度が小さくなるにしたがって、取り出し口30の大きさを大きくするようにする。
【選択図】 図1
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、イオンビームまたは原子ビーム照射による液晶配向層を形成する装置および方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
液晶表示装置(LCD)において、液晶の配向をそろえるために、配向層が設けられる。ポリイミドあるいは無機材料で形成される薄膜にイオンビームを照射することにより、液晶配向層を形成できることが知られている。薄膜の原子間結合をイオンビームで切断することによって、配向層が形成される。
【0003】
液晶配向方向は、配向層全体にわたり均一である必要がある。均一でないと、液晶パネルの明度むら、色むらの原因となる。高画質の液晶パネルを製造するために、従来よりもいっそうの液晶配向方向の均一化が求められている。
【0004】
均一な配向を得るためには、イオンソースから射出されるイオンビームの密度分布を均一にする必要がある。プラズマ生成室内部のガスおよび自由電子の発生密度を制御することでイオンビーム密度の均一化を図ってきた。しかし、種々の実験結果より必ずしも容易ではない。
【0005】
図5(a),(b)に示すように、ガラス基板24を一定速度で移動させながら、イオンビーム28を照射することにより薄膜26表面に液晶配向に有効な分子加工を施す。全面にわたり一様な方向の配向用分子加工をおこなうにはイオン同士がお互いに平行なビームとなって照射されるのが理想である。
【0006】
イオンビーム28を生成するイオンソースには図6に示すような複数枚の導電性材料よりなる板状体11cが設けられる。なお、明細書において板状体をグリッドと記載する。このグリッド11cには、大きさが同じイオン射出口30が複数設けられている。
【0007】
しかし、実際にはグリッド11cの各射出口30から出てくるイオンビーム28はある広がりを有している。そのため薄膜26が塗布された基板24の上方にスリット22を有するマスク28を設ける。上述のようにイオンビーム28は、ある広がりを有しているため、マスクによって余分なイオンビーム28をカット、言い換えると配向層の形成に寄与させたいイオンビーム28のみを薄膜26に照射する。図5(b)に示すY方向のイオンビーム強度分布が一様でない場合には、配向加工された薄膜26において配向方向の不均一が生じ得る。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、イオンビーム照射による液晶配向層を形成するときに、配向層の配向方向を均一にする装置および方法を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】
本発明の配向層形成装置の要旨は、基板上の薄膜に対してイオンを照射するためのイオンソースを含み、イオンソースは、大きさの異なる複数のイオン射出口を設けたグリッドを含む。射出口の大きさをイオン密度によって変える。イオンビーム強度が均一となり、液晶配向方向を均一にそろえることができる。
【0010】
イオン射出口の大きさを同じにして、単位面積当たりの射出口の数が異なるグリッドであってもよい。射出口の数は、イオン密度によって変える。この様なグリッドであっても、イオンビーム強度が均一となり、液晶配向方向を均一にそろえることができる。
【0011】
本発明の配向層形成方法の要旨は、イオンソースでイオンビームを生成するステップと、イオン密度の高低によって、イオンビームを均一にするステップと、均一にされたイオンビームを基板上の薄膜に照射するステップと、を含む。均一にするステップは、イオンソースにおける板状体のイオン射出口によって均一にする。イオン密度の高い位置では、低い位置よりもイオン射出口の大きさを小さくしたり、および/または、単位面積当たりのイオン射出口の数を少なくしたりする。
【0012】
【発明の実施の形態】
本発明の配向層形成装置および方法の実施の形態について、図面を用いて説明する。
【0013】
本発明は、図1(a),(b)に示すように、イオンソース12と、液晶配向のための薄膜26が塗布されたガラス基板24の間にマスク20が配置される。マスク20はスリット22を有する。ガラス基板24を載置して移動させる台(図示せず)を含む。イオンソース12のグリッド11aは、図3のように、複数のイオン射出口30が設けられている。
【0014】
イオンソース12は、プラズマ生成室16と、プラズマ生成室16にガスを送り込むガス導入口14と、プラズマ生成室16で発生したイオンを加速させる加速電極18と、加速されたイオンを外部に取り出すイオン射出口を含むグリッド11aと、を含む。ガスは、例えば、アルゴン(Ar)ガスを使用する。アルゴンガスの場合、プラズマ生成室16では、アルゴンイオン(Ar+)が発生する。
【0015】
グリッド11aに設けられる射出口30について説明する。図1(b)におけるY方向のイオン強度分布は、プラズマ生成室16内におけるプラズマ発生量に影響される。図2にガス導入口が2箇所にある場合のイオン強度分布を示す。図2において、イオン強度は相対電流密度で表している。イオン強度が高い場合、イオン密度が高い。図2の横軸は、図1におけるイオンソース12のY方向での位置である。図2のように、山や谷ができる原因が種々考えられるが、例えば、ガス導入口の位置が原因として考えられる。なお、ガス導入口を増やしたりスリット状にしたりし、ガスの流量を調節しても、他の種々の原因で、イオン強度分布が不均一となり、ガス導入口に関わる構造が複雑になる割にイオン強度分布を均一にできない。
【0016】
そこで、図3に示すように、グリッド11aの射出口30は複数であり、大きさが異なるようにする。射出口30の大きさは、グリッド11aの各位置におけるイオン密度によって異なる。イオン密度が小さくなるにしたがって、射出口30の大きさを大きくするようにする。したがって、最もイオン密度が高い位置では射出口30が最も小さくなり、最もイオン密度が小さい位置では射出口30が最も大きくなる。射出口30の形状は、円形、楕円形、多角形など任意である。
【0017】
上記の構成は、図2のイオン強度分布において、電流密度の高いところの射出口30が小さく、低いところの射出口30が大きくなる。したがって、照射されるイオンビーム強度分布が均一になる。射出口30の大きさは、例えば、最も大きいもので直径3mm、最も小さいもので直径2.5mmである。
【0018】
薄膜26上のある一点における配向方向はその点に最後に入射したイオンビーム28の方向に最も左右される。したがって、グリッド11aの全面に対して、射出口30の大きさを変更する必要は必ずしもない。
【0019】
そこで、グリッド11aは、大きさの異なる射出口30を有する領域34aと、大きさの同じ射出口30を有する領域32aと、を含む。この2つの領域32a,34aは、スリット22の方向(スリット22の長手方向(図1(b)中Y方向))に平行に並んでいる。並んだ2つの領域32a,34aは、基板24の移動方向の下手側、すなわち基板24の任意の1点が最後に通過する側に大きさの異なる射出口30を有する領域34aが設けられる。図1においては、グリッド11aの右側の位置に領域34aが設けられる。
【0020】
配向層形成方法は、ポリイミドなどの薄膜26が設けられた基板24を台に載置する。台を移動させながら、スリット22を介して薄膜26にイオンビーム28を照射する。イオンビーム28は上記の射出口30より射出される。イオンビーム28によって薄膜26の原子間結合が切断され、配向層が形成される。
【0021】
本発明をまとめると、グリッド11aの各位置におけるイオン密度に基づき射出口30の大きさを変化させる。すなわち、イオン密度の高い位置では射出口30を小さくし、イオン密度が小さい位置ほど射出口30を大きくすることにより、イオンソース12からのイオンビーム強度の均一化を図る。
【0022】
上述の射出口30の加工はグリッド11a全面に対しておこなう必要はなく、ガラス基板24が後半ないし最後に通過する側のみに対しておこなう。
【0023】
イオンソース12の各点から射出されるイオンビーム28は、グリッド11aの面から垂直に進む粒子(イオン)を最多としつつ同心円状に漸次その数が減少する立体的な広がり角度を有して基板24に向かう。これを基板24側から見ると粒子起動が図1(b)におけるY方向成分を有した粒子、すなわち基板24の進行方向に対して傾いた角度で入射する粒子が含まれている。
【0024】
射出口30の大きさが変化する領域34aではイオンビーム強度が図1(b)中のY方向で均一化できる。この条件下ではイオンビーム28の広がりの大小に関わらず基板24上の任意の1点に対して照射される粒子群においてその数が最多となるのは図1(b)におけるY方向成分を持たない起動の粒子となる。すなわち、基板24上各点でイオンソース12からの直射線が最強となり、配向方向のゆらぎのない加工が実現できる。
【0025】
なお、Y方向イオン強度分布が一様でない場合には、直射線以外のX軸に対して傾いた軌道の粒子が基板24上のある部分では最強となる状況が生じる。
【0026】
射出口30の大きさを変化させる以外の手段でイオンビーム強度の均一化を図ってもよい。図4に示すように、射出口30の大きさを一定にして、単位面積当たりの射出口30の数を変える。
【0027】
射出口30の数は、グリッド11bの各位置におけるイオン密度によって異なる。イオン密度が小さくなるにしたがって、単位面積当たりの射出口30の数を多くする。グリッド11bは、単位面積当たりの射出口30の数が異なる領域34bと、数が同じ領域32bと、を含む。2つの領域32b,34bは、スリット22の方向に平行に並んでいる。並んだ2つの領域32b,34bは、基板24の移動方向の下手側に射出口30の数が異なる領域34bとなるようにする。
【0028】
単位面積当たりの射出口30の割合は、例えば、最も射出口30の数が多いところで9個/cm2、少ないところで6個/cm2である。
【0029】
単位面積当たりの射出口30の数を変化させ、射出口30を粗密にすることによって、イオンビーム強度分布を均一化しており、配向層の配向をそろえることができる。
【0030】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されることはない。例えば、グリッド11a,11bに2つの領域32a,32b,34a,34bを設けたが、1つの領域34aや34bであってもよい。
【0031】
また、射出口30の大きさか、密度を変える実施形態を前述したが、大きさおよび密度を同時に変える態様であってもよい。イオンビーム28を均一にするように、射出口30の大きさおよび密度を調節する。
【0032】
イオンソース12からイオンビーム28を薄膜26に照射したが、イオンビーム28以外に、イオンを加速させてイオンビーム28を生成した後、イオンビーム28を中性化して原子ビームを生成し、原子ビームを薄膜26に照射する構成であっても良い。
【0033】
その他、本発明は、主旨を逸脱しない範囲で当業者の知識に基づき種々の改良、修正、変更を加えた態様で実施できるものである。
【0034】
【発明の効果】
本発明によると、イオンビームの強度分布を均一化でき、配向層の配向方向を均一にすることができる。したがって、明度むらや色むらのない液晶表示装置を製造することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の配向層形成装置の図であり、(a)は側面図であり、(b)は上面図である。
【図2】イオンソースにおけるY方向のイオン強度分布を示すグラフである。
【図3】本発明の配向層形成装置に使用されるグリッドの図である。
【図4】本発明の配向層形成装置に使用される他のグリッドの図である。
【図5】配向層の形成を示す図であり、(a)は側面図であり、(b)は上面図である。
【図6】従来の配向層形成装置に使用されるグリッドの図である。
【符号の説明】
10:配向層形成装置
11a,11b,11c:グリッド(板状体)
12:イオンソース
14:ガス導入口
16:プラズマ生成室
18:加速電極
20:マスク
22:スリット
24:基板
26:薄膜
28:イオンビーム
30:射出口
32a:射出口の大きさが同じ領域
32b:単位面積当たりの射出口の数が同じ領域
34a:射出口の大きさが異なる領域
32b:単位面積当たりの射出口の数が異なる領域
Claims (14)
- イオンビームを生成するイオンソースと、
液晶表示装置の基板とイオンソースとの間に設けられ、スリットを有するマスクと、
を含む基板上の配向層を形成する装置であって、
前記イオンソースが、大きさの異なる複数のイオン射出口を設けた板状体を含む配向層形成装置。 - 前記イオン射出口の大きさは、イオン密度によって異なる請求項1に記載の配向層形成装置。
- 前記板状体において、イオン密度が高い位置のイオン射出口は、イオン密度が低い位置のイオン射出口よりも大きさが小さい請求項2に記載の配向層形成装置。
- 前記板状体が、大きさの異なるイオン射出口を有する領域と、大きさの同じイオン射出口を有する領域と、を備える請求項1乃至3に記載の配向層形成装置。
- 前記スリットの方向に2つの前記領域が並んでいる請求項4に記載の配向層形成装置。
- 前記基板を移動させる台を有し、並んだ前記2つの領域において、基板の移動方向の下手側に大きさの異なるイオン射出口を有する領域が設けられる請求項5に記載の配向層形成装置。
- イオンビームを生成するイオンソースと、
液晶表示装置の基板とイオンソースとの間に設けられ、スリットを有するマスクと、
を含む基板上の配向層を形成する装置であって、
前記イオンソースが、単位面積当たりのイオン射出口の数が異なる板状体を設けた配向層形成装置。 - 前記イオン射出口の数は、イオン密度によって異なる請求項7に記載の配向層形成装置。
- 前記板状体において、イオン密度が高い位置での単位面積当たりのイオン射出口の数は、イオン密度が低い位置の単位面積当たりのイオン射出口数よりも少ない請求項8に記載の配向層形成装置。
- 前記板状体が、単位面積当たりのイオン射出口の数が異なる領域と、単位面積当たりのイオン射出口の数が同じ領域と、を備える請求項1乃至3に記載の配向層形成装置。
- 前記スリットの方向に対して平行に2つの前記領域が並んでいる請求項10に記載の配向層形成装置。
- 前記基板を移動させる台を有し、並んだ前記2つの領域において、基板の移動方向の下手側にイオン射出口の数が異なる領域が設けられる請求項11に記載の配向層形成装置。
- 液晶表示装置の基板上の配向層を形成する方法であって、
イオンソースでイオンビームを生成するステップと、
前記イオンソースにおけるイオン密度の高低に基づいて、イオンビーム強度を均一にするステップと、
均一にされた前記イオンビームを基板上の薄膜に照射するステップと
を含む配向層形成方法。 - 前記均一にするステップが、前記イオンソースに設けられる板状体のイオン射出口の大きさ、密度、またはその両方でイオンビームを均一にするステップを含む請求項13に記載の配向層形成方法。
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US7515234B2 (en) | 2004-05-24 | 2009-04-07 | Lg Display Co., Ltd. | Alignment method using ion beam irradiation |
US7525107B2 (en) | 2005-12-12 | 2009-04-28 | International Business Machines Corporation | Apparatus and method for forming an alignment layer |
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