KR100454846B1 - Ion beam irradiation for forming an alignment layer - Google Patents

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Abstract

본 발명은 액정 표시 장치에서 균일한 배향 특성을 가지는 배향막을 형성하는 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 균일한 에너지와 조사 방향을 가지는 이온빔을 배향막에 조사하여 액정 배향을 균일하게 하는 이온빔 조사 장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an apparatus for forming an alignment film having uniform alignment characteristics in a liquid crystal display device. More particularly, the present invention relates to an ion beam irradiation apparatus for uniformly liquid crystal alignment by irradiating an alignment film with an ion beam having uniform energy and irradiation direction. It is about.

보다 상세하게는, 균일한 에너지와 조사 방향을 가지는 이온빔을 배향막에 조사하여 액정 배향을 균일하게 할 수 있도록 하는 이온빔 조사 장치에 관한 것이다.More specifically, the present invention relates to an ion beam irradiation apparatus for irradiating an alignment film with an ion beam having uniform energy and irradiation direction to make the liquid crystal alignment uniform.

여기서, 상기 집적 매질의 통과부 또는 차단부의 크기를 조절하거나 이온 빔 밀도를 영역에 따라 다르게 인출할 수 있는 메쉬 구조를 가지는 이온 빔 소스를 형성하여 상기 이온 빔의 에너지가 기판의 어느 부분에서나 같게 작용하도록 함으로써 액정 배향의 균일성을 향상시키는 효과가 있다.Here, an ion beam source having a mesh structure capable of adjusting the size of the passage or blocking portion of the integrated medium or drawing the ion beam density differently according to a region is formed so that the energy of the ion beam acts the same on any part of the substrate. By doing so, there is an effect of improving the uniformity of liquid crystal alignment.

Description

배향막을 형성하기 위한 이온 빔 조사 장치{Ion beam irradiation for forming an alignment layer}Ion beam irradiation for forming an alignment layer

본 발명은 액정 표시 장치에서 균일한 배향 특성을 가지는 배향막을 형성하는 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 균일한 에너지와 조사 방향을 가지는 이온빔을 배향막에 조사하여 액정 배향을 균일하게 하는 이온빔 조사 장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an apparatus for forming an alignment film having uniform alignment characteristics in a liquid crystal display device. More particularly, the present invention relates to an ion beam irradiation apparatus for uniformly liquid crystal alignment by irradiating an alignment film with an ion beam having uniform energy and irradiation direction. It is about.

일반적으로, 화상 정보를 화면에 나타내는 디스플레이 장치들 중에서 브라운관 표시 장치(혹은 CRT:Cathode Ray Tube)가 지금까지 가장 많이 사용되어 왔는데, 이것은 표시 면적에 비해 부피가 크고 무겁기 때문에 사용하는데 많은 불편함이 따랐다.In general, CRT (or CRT: Cathode Ray Tube) has been the most used display device for displaying image information on the screen, which is inconvenient to use because it is bulky and heavy compared to the display area. .

그리고, 오늘날에는 전자산업의 발달과 함께 TV 브라운관 등에 제한적으로 사용되었던 디스플레이 장치가 개인용 컴퓨터, 노트북, 무선 단말기, 자동차 계기판, 전광판 등에 까지 확대 사용되고, 정보통신 기술의 발달과 함께 대용량의 화상정보를 전송할 수 있게 됨에 따라 이를 처리하여 구현할 수 있는 차세대 디스플레이 장치의 중요성이 커지고 있다.In addition, with the development of the electronics industry, display devices, which have been limitedly used for TV CRTs, have been widely used in personal computers, notebooks, wireless terminals, automobile dashboards, electronic displays, and the like, and transmit large amounts of image information with the development of information and communication technology. As it becomes possible, the importance of next-generation display devices that can process and implement them is increasing.

이와 같은 차세대 디스플레이 장치는 경박단소, 고휘도, 대화면, 저전력 소모 및 저가격화를 실현할 수 있어야 하는데, 그 중 하나로 최근에 액정 표시 장치가 주목을 받고 있다.Such next-generation display devices should be able to realize light and small, high brightness, large screen, low power consumption, and low price, and one of them has recently attracted attention.

상기 액정 표시 장치(LCD:Liquid Crystal Display)는 표시 해상도가 다른 평판 표시 장치보다 뛰어나고, 동화상을 구현할 때 그 품질이 브라운관에 비할 만큼 반응 속도가 빠른 특성을 나타내고 있다.The liquid crystal display (LCD) has characteristics that are superior to other flat panel display devices and that the quality of the liquid crystal display is faster than that of a CRT.

알려진 바와 같이, 액정 표시 장치의 구동 원리는 액정의 광학적 이방성과 분극 성질을 이용한 것이다.As is known, the driving principle of the liquid crystal display device utilizes the optical anisotropy and polarization properties of the liquid crystal.

액정 분자는 구조가 가늘고 길기 때문에 분자 배열에 방향성과 분극성을 가지고 있으며, 상기 액정 분자들에 인위적으로 전자기장을 인가하여 분자 배열 방향을 조절할 수 있다.Since the liquid crystal molecules are thin and long in structure, the liquid crystal molecules have directionality and polarization in the molecular arrangement, and the direction of the molecular arrangement can be controlled by artificially applying an electromagnetic field to the liquid crystal molecules.

따라서, 배향 방향을 임의로 조절하면 액정의 광학적 이방성에 의하여 액정분자의 배열 방향에 따라 빛을 투과 혹은 차단시킬 수 있게 되어, 이에 따라 달라지는 빛의 투과율에 의해 색상 및 영상을 표시할 수 있게 된다.Accordingly, if the alignment direction is arbitrarily adjusted, light may be transmitted or blocked according to the alignment direction of the liquid crystal molecules by optical anisotropy of the liquid crystal, and thus color and image may be displayed by varying light transmittance.

도 1은 일반적인 액정 표시 장치에 대한 개략적인 단면도이다.1 is a schematic cross-sectional view of a general liquid crystal display device.

도 1을 참조하면, 투명한 제 1 기판(111) 위에 금속과 같은 도전 물질로 이루어진 게이트 전극(121)이 형성되어 있고, 그 위에 실리콘 질화막(SiNx)이나 실리콘 산화막(SiOx)으로 이루어진 게이트 절연막(130)이 게이트 전극(121)을 덮고 있다.Referring to FIG. 1, a gate electrode 121 made of a conductive material such as a metal is formed on a transparent first substrate 111, and a gate insulating layer 130 made of silicon nitride (SiNx) or silicon oxide (SiOx) is formed thereon. ) Covers the gate electrode 121.

상기 게이트 전극(121) 상부의 게이트 절연막(130) 위에는 비정질 실리콘으로 이루어진 액티브층(141)이 형성되어 있으며, 그 위에 불순물이 도핑된 비정질 실리콘으로 이루어진 오믹 콘택층(151, 152)이 형성되어 있다.An active layer 141 made of amorphous silicon is formed on the gate insulating layer 130 on the gate electrode 121, and ohmic contact layers 151 and 152 made of amorphous silicon doped with impurities are formed thereon. .

또한, 상기 오믹 콘택층(151, 152) 상부에는 금속과 같은 도전 물질로 이루어진 소스 및 드레인 전극(161, 162)이 형성되어 있는데, 상기 소스 및 드레인 전극(161, 162)은 상기 게이트 전극(121)과 함께 박막 트랜지스터(T)를 이룬다.In addition, source and drain electrodes 161 and 162 made of a conductive material such as a metal are formed on the ohmic contact layers 151 and 152, and the source and drain electrodes 161 and 162 are the gate electrode 121. ) Together with the thin film transistor (T).

상기 소스 및 드레인 전극(161, 162) 위에는 실리콘 질화막(SiNx)이나 실리콘 산화막(SiOx) 또는 유기 절연막으로 이루어진 보호층(170)이 형성되어 있으며, 상기 보호층(170)은 드레인 전극(162)을 드러내는 콘택홀(171)을 가진다.A passivation layer 170 made of a silicon nitride layer (SiNx), a silicon oxide layer (SiOx), or an organic insulating layer is formed on the source and drain electrodes 161 and 162, and the passivation layer 170 forms a drain electrode 162. It has a contact hole 171 to expose.

상기 보호층(170) 상부의 화소 영역에는 투명 도전 물질로 이루어진 화소 전극(181)이 형성되어 있고, 상기 화소 전극(181)은 콘택홀을 통해서 상기 드레인 전극(162)과 연결되어 있다.A pixel electrode 181 made of a transparent conductive material is formed in the pixel area above the passivation layer 170, and the pixel electrode 181 is connected to the drain electrode 162 through a contact hole.

상기 화소 전극(181) 상부에는 폴리이미드(polyimide)와 같은 물질로 이루어지고 표면이 일정 방향을 가지도록 형성된 제 1 배향막(191)이 형성되어 있다.A first alignment layer 191 formed of a material such as polyimide and having a surface in a predetermined direction is formed on the pixel electrode 181.

이 때, 상기 게이트 전극(121)은 게이트 배선과 연결되어 있고, 상기 소스 전극(161)은 데이터 배선과 연결되어 있으며, 상기 게이트 배선과 데이터 배선은 서로 직교하여 화소 영역을 정의한다.In this case, the gate electrode 121 is connected to a gate wiring, the source electrode 161 is connected to a data wiring, and the gate wiring and the data wiring are orthogonal to each other to define a pixel region.

한편, 상기와 같이 구성되어 있는 제 1 기판(111)을 포함하는 하부 기판 상부에는 상기 제 1 기판(111)과 일정 간격을 가지며 투명한 제 2 기판(110)을 포함하는 상부 기판이 배치되어 있다.Meanwhile, an upper substrate including a transparent second substrate 110 having a predetermined distance from the first substrate 111 is disposed on the lower substrate including the first substrate 111 configured as described above.

상기 제 2 기판(110) 하부의 박막 트랜지스터와 대응되는 부분에는 화소 영역 이외의 부분에서 빛샘이 발생하는 것을 방지하기 위한 블랙 매트릭스(120)가 형성되어 있다.A black matrix 120 is formed in a portion corresponding to the thin film transistor under the second substrate 110 to prevent light leakage from occurring in portions other than the pixel region.

상기 블랙 매트릭스(120) 하부에는 컬러 필터(131)가 형성되어 있으며, 상기 컬러 필터(131)는 적(R), 녹(G), 청(B)의 세 가지 색이 순차적으로 반복되어 형성되어 있으며, 하나의 색이 하나의 화소 영역에 대응된다.A color filter 131 is formed below the black matrix 120, and the color filter 131 is formed by sequentially repeating three colors of red (R), green (G), and blue (B). One color corresponds to one pixel area.

이 때, 상기 컬러 필터(131)는 염색법, 인쇄법, 안료 분산법, 전착법 등에 의해 형성되어질 수 있다.In this case, the color filter 131 may be formed by a dyeing method, a printing method, a pigment dispersion method, an electrodeposition method, or the like.

이어서, 상기 컬러 필터(131)의 하부에는 투명한 도전 물질로 이루어진 공통 전극(140)이 형성되어 있으며, 상기 공통 전극(140) 하부에는 플리이미드(polyimide)와 같은 물질로 이루어지고 표면이 일정 방향을 가지도록 형성된 제 2 배향막(150)이 형성되어 있다.Subsequently, a common electrode 140 made of a transparent conductive material is formed under the color filter 131, and a lower surface of the common filter 140 is formed of a material such as polyimide, and the surface of the color filter 131 is formed in a predetermined direction. The second alignment layer 150 formed to have is formed.

여기서, 상기 제 1 배향막(91)과 제 2 배향막(150) 사이에는 액정층(190)이주입되며, 상기 액정층(200)의 액정 분자는 상기 배향막(191, 150)의 배향 방향에 의해서 초기 배향 상태가 결정된다.Here, the liquid crystal layer 190 is injected between the first alignment layer 91 and the second alignment layer 150, and the liquid crystal molecules of the liquid crystal layer 200 are initially initialized by the alignment directions of the alignment layers 191 and 150. The orientation state is determined.

이하, 상기와 같은 구성을 가지는 액정 표시 장치에서 액정 분자의 초기 배열 방향을 결정하기 위한 배향막 형성 과정에 대해서 좀 더 상세히 설명한다.Hereinafter, a process of forming an alignment layer for determining an initial alignment direction of liquid crystal molecules in a liquid crystal display having the above configuration will be described in more detail.

먼저, 배향막의 형성은 고분자 박막을 도포하고 배향막을 일정한 방향으로 배열시키는 공정으로 이루어진다.First, the alignment film is formed by applying a polymer thin film and arranging the alignment film in a predetermined direction.

상기 배향막에는 일반적으로 폴리이미드 계열의 유기 물질이 주로 사용되고, 상기 배향막을 배열시키는 방법으로는 주로 러빙(rubbing) 방법이 많이 이용되고 있다.In general, a polyimide-based organic material is mainly used as the alignment layer, and a rubbing method is mainly used as a method of arranging the alignment layer.

상기 러빙 방법은 먼저 기판 위에 폴리미이드 계열의 유기물질을 도포하고, 60 ~ 80℃ 정도의 온도에서 용제를 날리고 정렬시킨 후, 80 ~ 200℃ 정도의 온도에서 경화시켜 폴리미이드 배향막을 형성한 후, 벨벳(velvet) 등을 감은 러빙포를 이용하여 상기 배향막을 일정한 방향으로 문질러 줌으로써 다양한 배향 패턴을 형성시키는 방법이다.In the rubbing method, a polyamide-based organic material is first applied onto a substrate, and the solvent is blown and aligned at a temperature of about 60 to 80 ° C., and then cured at a temperature of about 80 to 200 ° C. to form a polyamide alignment layer. Thereafter, a variety of alignment patterns are formed by rubbing the alignment layer in a predetermined direction using a rubbing cloth wound with a velvet or the like.

이와 같은 러빙에 의한 방법은 배향 처리가 용이하여 대량 생산에 적합하고, 배향이 안정되며 프리 틸트각(pretilt angle)의 제어가 용이한 장점이 있다.Such a method by rubbing has the advantage of easy alignment treatment, which is suitable for mass production, stable orientation and easy control of the pre-tilt angle.

그러나, 상기와 같은 러빙 방법은 배향막과 러빙포의 직접적인 접촉을 통해 이루어지므로 먼지(particle) 발생에 의한 셀(cell)의 오염, 정전기 발생에 의하여 미리 기판에 설치된 TFT 소자의 파괴, 러빙 후의 추가적인 세정 공정의 필요, 대면적 적용시의 배향의 비균일성(non-uniformity) 등과 같은 여러 가지 문제점이 발생하게 되어 액정 표시 장치의 제조시 수율을 떨어뜨리는 문제점이 있다.However, since the rubbing method is performed through direct contact between the alignment layer and the rubbing cloth, contamination of the cell due to particle generation, destruction of the TFT element previously installed on the substrate due to static electricity generation, and additional cleaning after rubbing. Various problems, such as the necessity of the process and non-uniformity of the orientation in the large area application, are generated, resulting in a drop in yield in manufacturing the liquid crystal display.

이와같은 러빙 방법의 문제점을 개선하기 위하여 기계적인 러빙 방법을 이용하지 않는 여러 가지 넌러빙(non-rubbing) 배향 기술이 제안되고 있다.In order to improve the problem of the rubbing method, a variety of non-rubbing orientation techniques have been proposed that do not use a mechanical rubbing method.

이러한 배향 기술로는 랭뮤어-브로짓 필름(Langmuir-Blodgett film ; LB film)을 이용하는 방법, UV 조사를 이용한 광 배향법, SiO2의 사방 증착을 이용한 방법, 포토리소그래피(photolithography)로 형성된 마이크로 그루브(micro-groove)를 이용하는 방법, 그리고 이온 빔(Ion beam) 조사를 이용하는 방법 등이 있다.Such alignment techniques include a method using a Langmuir-Blodgett film (LB film), a photo alignment method using UV irradiation, a method using a four-sided deposition of SiO 2 , a micro groove formed by photolithography. There is a method using a micro-groove, and a method using an ion beam irradiation.

이 중에서 이온 빔을 이용하여 배향하는 방법은 기계적인 러빙 방법에 의한 문제점을 해결할 뿐 아니라, 종래의 배향 재료를 그대로 이용하는 것이 가능하며 대면적 대응이 가능하다.Among these, the method of aligning by using an ion beam not only solves the problems caused by the mechanical rubbing method, but can also use a conventional aligning material as it is and can cope with a large area.

도 2는 종래 배향막을 형성하기 위한 이온 빔 조사 장치의 개략적인 구성을 보여주는 도면이다.2 is a view showing a schematic configuration of an ion beam irradiation apparatus for forming a conventional alignment film.

상기 이온 빔 조사 장치는 크게 세 영역으로 나누어지며, 주입된 가스(gas)가 이온과 전자로 전리되어 플라즈마를 형성하는 영역(203)과 상기 이온이 빔의 형태로 인출되어 가속화되어 통과하는 영역(206)과 상기 가속화된 이온 빔(210)이 방출되는 곳부터 기판에 이르기까지의 조사 영역(211)이 그것이다.The ion beam irradiation apparatus is largely divided into three regions, a region 203 in which injected gas is ionized into ions and electrons to form a plasma, and a region in which the ions are extracted in the form of a beam and accelerated to pass through ( 206 and the irradiation area 211 from where the accelerated ion beam 210 is emitted to the substrate.

상기 플라즈마를 형성하는 영역(203)에서는 주입된 가스를 이온으로 전리하며, 상기 전리된 이온은 인출되어 가속화된 후 기판(220)으로 조사된다.In the region 203 forming the plasma, the injected gas is ionized with ions, and the ionized ions are extracted and accelerated and irradiated onto the substrate 220.

즉, 상기 이온 빔 조사 장치는 진공 용기(240) 내에 있어서 홀더(221)에 고정된 기판(220)에 이온 빔(210)을 조사하도록 구성된다.That is, the ion beam irradiation device is configured to irradiate the ion beam 210 to the substrate 220 fixed to the holder 221 in the vacuum container 240.

이 때, 상기 이온 빔 조사 장치는 캐소드(cathode, 201)와 애노드(anode, 202)와 이온 빔 인출 매질(204)과 이온 빔 가속 매질(205)을 포함하는 이온 빔 소스(Ion beam source, 200)와, 상기 이온 빔 소스(200)로부터 발생되는 이온 빔(210)이 기판(220)까지 직진하여 조사될 수 있도록 하는 진공 용기(240)와, 상기 진공 용기(240) 내에서 기판(220)이 일정한 각도를 유지할 수 있도록 고정하는 홀더(221)를 포함하여 이루어진다.In this case, the ion beam irradiation apparatus includes an ion beam source 200 including a cathode 201 and an anode 202, an ion beam extraction medium 204, and an ion beam acceleration medium 205. ), A vacuum vessel 240 allowing the ion beam 210 generated from the ion beam source 200 to be irradiated to the substrate 220 in a straight line, and the substrate 220 in the vacuum vessel 240. It comprises a holder 221 is fixed to maintain a constant angle.

도시되지는 않았지만, 이온 빔(210)이 기판(220)에 조사되는 시간을 조절하기 위하여 이온 빔 소스(200)와 기판(220) 사이에 셔터(shutter)를 구비하기도 한다.Although not shown, a shutter may be provided between the ion beam source 200 and the substrate 220 to adjust the time for which the ion beam 210 is irradiated onto the substrate 220.

상기 이온 빔 소스(200)에서는 이온을 발생시키고 이온 빔(210)을 생성하는데, 캐소드(201)와 애노드(202)의 전압 차에 의해서 주입된 가스를 전리하여 전자와 이온을 포함하는 플라즈마를 생성하고, 생성된 플라즈마에서 이온은 인출 전극에 의해서 이온 빔 인출 매질(204)의 통과부를 통과하여 이온 빔(210)으로 인출된다.The ion beam source 200 generates ions and generates an ion beam 210. The ion beam source 200 ionizes the injected gas by the voltage difference between the cathode 201 and the anode 202 to generate a plasma including electrons and ions. In the generated plasma, the ions pass through the passage of the ion beam extraction medium 204 by the extraction electrode and are extracted to the ion beam 210.

상기 방전된 플라즈마로부터 인출된 이온 빔(210)은 이온 빔 가속 매질(205)에 걸리는 전계의 작용으로 가속화되어 기판(220) 상에 일정 각도를 가지고 조사되게 된다.The ion beam 210 extracted from the discharged plasma is accelerated by the action of the electric field applied to the ion beam acceleration medium 205 and irradiated at a predetermined angle on the substrate 220.

여기서, 상기 기판(220)은 조사되는 이온 빔(210)에 대해서 소정의 각도로 기울어지게 되는데, 이로써 상기 이온 빔(210)을 이용하여 기판(220) 상에 도포된배향막에 원하는 배향 패턴을 형성할 수 있으며 액정 분자의 초기 배열 상태 즉, 프리틸트(pretilt)를 형성할 수 있다.Here, the substrate 220 is inclined at a predetermined angle with respect to the ion beam 210 to be irradiated, thereby forming a desired alignment pattern on the alignment film coated on the substrate 220 using the ion beam 210. It is possible to form an initial alignment state of the liquid crystal molecules, that is, pretilt.

이 때, 상기 기판(220) 상에는 폴리이미드와 같은 유기물질의 배향막이 도포되어 있는데, 상기 폴리이미드와 같이 배향막으로 사용되는 유기 물질은 화학적 구조로서 주쇄(main chain)와 측쇄(side chain)로 나뉘어진다.In this case, an alignment layer of an organic material such as polyimide is coated on the substrate 220. The organic material used as the alignment layer, such as polyimide, is divided into a main chain and a side chain as a chemical structure. Lose.

상기 주쇄는 액정 분자를 한 방향으로 배열시키는 역할을 하고, 상기 측쇄는 프리틸트각을 형성하는 역할을 한다.The main chain serves to align the liquid crystal molecules in one direction, and the side chain serves to form a pretilt angle.

특히, 상기 측쇄는 이온 빔 조사시에 반응하여 소정 부위가 끊어지도록 함으로써 배향시에 액정 분자가 방향성을 가지고 배향되도록 한다.In particular, the side chain reacts upon irradiation with the ion beam so that a predetermined portion is broken so that the liquid crystal molecules are oriented with orientation upon orientation.

이와 같이, 상기 이온 빔 소스(200)로부터 발생되는 이온 빔(210)은 상기 이온 빔 소스(200)의 법선 방향으로 인출되어 소정의 각도(θ₁)로 기울어진 기판(220) 상의 배향막으로의 조사 각도(θ₂)에 의해서 액정 분자의 프리틸트각(pretilt angle)을 결정하게 된다.As such, the ion beam 210 generated from the ion beam source 200 is directed to the alignment layer on the substrate 220 which is drawn in the normal direction of the ion beam source 200 and is inclined at a predetermined angle θ₁. The pretilt angle of the liquid crystal molecules is determined by the angle θ₂.

이 때, 상기 조사 각도(θ₂)는 이온 빔(210)의 조사 방향과 기판(220)의 법선 방향이 이루는 각도를 말하며, 상기 이온 빔(210)의 조사 각도(θ₂)와 프리틸트각과의 관계는 도 3에 나타내었다.In this case, the irradiation angle θ₂ refers to an angle formed between the irradiation direction of the ion beam 210 and the normal direction of the substrate 220, and the relationship between the irradiation angle θ₂ and the pretilt angle of the ion beam 210. Is shown in FIG. 3.

도 3을 참조하면, 이온 빔의 조사 각도에 따라 프리틸트가 다른 특성을 보이는 것을 알 수 있는데, 상기 이온 빔의 조사 각도가 40 ~ 60도 사이일 경우에 최대의 프리틸트각을 가지며 전후 조사 각도에 대해서는 5도 이하의 프리틸트각을 가진다.Referring to FIG. 3, it can be seen that the pretilt has different characteristics according to the irradiation angle of the ion beam. When the irradiation angle of the ion beam is between 40 and 60 degrees, it has the maximum pretilt angle and the front and rear irradiation angles. Has a pretilt angle of 5 degrees or less.

참고로, TN 모드형 액정 표시 장치(Twisted Nematic LCD)의 경우에는 액정 분자의 프리틸트각이 대략 5도 정도가 요구되고, IPS 모드형 액정 표시 장치(In-Plane Switching LCD)의 경우에는 액정 분자의 프리틸트각이 대략 2도 정도가 요구된다.For reference, about 5 degrees of pretilt angle of the liquid crystal molecules is required in the case of a TN mode type liquid crystal display (Twisted Nematic LCD), and in the case of an IPS mode type liquid crystal display (In-Plane Switching LCD), A pretilt angle of about 2 degrees is required.

그러므로, TN 모드형 액정 표시 장치의 경우에는 상기 이온 빔의 조사 각도는 40 ~ 50도로 맞추고, IPS 모드형 액정 표시 장치의 경우에는 상기 이온 빔의 조사 각도를 10 ~ 20도로 맞추어 이온 빔을 조사한다.Therefore, in the case of the TN mode type liquid crystal display, the irradiation angle of the ion beam is set to 40 to 50 degrees, and in the case of the IPS mode type liquid crystal display, the ion beam is irradiated by setting the irradiation angle of the ion beam to 10 to 20 degrees. .

따라서, 액정 표시 장치에서 원하는 프리틸트각을 균일하게 얻기 위해서는 상기 기판 상의 배향막 전면에 적절한 조사 각도를 가지는 이온 빔을 동일한 에너지로 조사해야 한다.Therefore, in order to uniformly obtain a desired pretilt angle in the liquid crystal display, an ion beam having an appropriate irradiation angle on the entire surface of the alignment layer on the substrate must be irradiated with the same energy.

이 때, 상기 이온 빔 소스로부터 인출 매질과 가속 매질의 장축 방향에 대해 수직한 방향으로 인출되어 나온 이온 빔이 배향막에 조사되어 원하는 프리틸트각을 얻기 위해서는 상기 이온 빔이 원하는 조사 각도로 기판에 도달할 수 있도록 상기 기판을 기울여야한다.At this time, the ion beam drawn out from the ion beam source in a direction perpendicular to the direction of the long axis of the extraction medium and the acceleration medium is irradiated onto the alignment layer so that the ion beam reaches the substrate at the desired irradiation angle in order to obtain a desired pretilt angle. The substrate should be tilted so that it can.

그러나, 상기 기판을 소정의 각도로 기울이게 되면 이온 빔 소스로부터 기판에 다다르는 거리가 상측과 하측에 있어서 일정하지 않으므로, 거리에 따라 기판 표면에서 이온 빔의 효과가 틀려지게 된다.However, when the substrate is inclined at a predetermined angle, the distance from the ion beam source to the substrate is not constant at the upper side and the lower side, so that the effect of the ion beam on the substrate surface is different according to the distance.

또한, 상기 이온 빔 소스로부터 인출 매질과 가속 매질의 장축 방향에 대해 수직한 방향으로 인출되어 나온 이온 빔은 이온 간의 충돌 또는 상호 작용과 입자의 확산 현상으로 인하여 그 직진성을 유지하기가 어렵다.In addition, the ion beam drawn out from the ion beam source in a direction perpendicular to the long axis direction of the extraction medium and the acceleration medium is difficult to maintain its straightness due to collision or interaction between the ions and diffusion of particles.

상기 이온 빔 소스로부터 기판까지의 거리가 상당하기 때문에 상기 이온 빔 소스로부터 인출된 이온 빔이 기판에 도달했을 때에는 원하는 조사 각도와 상당히 달라질 수 있다.Since the distance from the ion beam source to the substrate is significant, the ion beam drawn from the ion beam source can vary considerably from the desired irradiation angle when it reaches the substrate.

따라서, 상기와 같은 이유로 이온 빔이 기판 상에 도달했을 경우에 동일한 조사 각도로 입사되지 않고 그 차이는 기판의 중심에서 멀어질 수록 심화되며 상기 이온 빔이 기판 상에서 동일한 에너지로 조사되지 않으므로 배향막에서 배향 효과가 달라지는 문제점이 발생된다.Therefore, when the ion beam reaches the substrate for the same reason, the difference is not incident at the same irradiation angle and the difference becomes deeper as it moves away from the center of the substrate, and the ion beam is not irradiated with the same energy on the substrate. The problem is that the effect is different.

도 4는 종래 배향막을 형성하기 위한 이온 빔 조사 장치에서, 기판의 위치에 따른 이온 빔의 조사 방향과 기판의 위치에 따른 이온 빔 도달 거리의 관계를 개념적으로 보여주는 도면이다.4 is a view conceptually showing the relationship between the irradiation direction of the ion beam and the ion beam arrival distance according to the position of the substrate in the ion beam irradiation apparatus for forming a conventional alignment film.

이 때, 상기 이온 빔(310)이 인출되는 이온 빔 소스(300)는 상기 이온 빔(310)이 기판(320)의 위치에 따라 조사되는 각도의 차이를 극명하게 보여주기 위하여 한 점으로 묘사하였으며, 여기서 나오는 이온 빔(310)은 그 특성에 따라 직진으로 조사되지 않고 확산되어 기판(320)의 각 위치에 도달한다.In this case, the ion beam source 300 from which the ion beam 310 is drawn is depicted as one point to clearly show the difference in the angle at which the ion beam 310 is irradiated according to the position of the substrate 320. In this case, the ion beam 310 is diffused without reaching straight according to its characteristics to reach each position of the substrate 320.

원하는 프리틸트를 얻기 위하여 상기 이온 빔 소스(300)에서 기판(320)에 소정 각도(θ₂)로 조사되는 이온 빔(310)은 기판(320) 표면까지 도달하게 되면 이온 빔(310)의 조사 각도는 기판(320)의 상측과 하측의 위치에 따라 최대 θlarge에서 최소 θsmall까지 달라지게 된다.In order to obtain a desired pretilt, the ion beam 310 irradiated from the ion beam source 300 to the substrate 320 at a predetermined angle θ₂ reaches the surface of the substrate 320, and then the irradiation angle of the ion beam 310. Is varied from the maximum θlarge to the minimum θsmall according to the position of the upper side and the lower side of the substrate 320.

또한, 상기 이온 빔 소스(300)에서 방출되어 조사되는 이온 빔(310)이 기판(320) 표면까지 다다르는데 있어 상기 기판(320)이 소정의 조사 각도(θ₁)만큼 기울어져 있으므로 상기 이온 빔 소스(300)와 기판(320)까지의 거리는 기판(320)의 상측과 하측의 위치에 따라 최대 Lmax에서 최소 Lmin까지 달라지게 된다.In addition, since the substrate 320 is inclined by a predetermined irradiation angle θ₁ to reach the surface of the substrate 320 when the ion beam 310 emitted and irradiated from the ion beam source 300 reaches the surface of the substrate 320, the ion beam source The distance between the 300 and the substrate 320 may vary from the maximum Lmax to the minimum Lmin depending on the positions of the upper side and the lower side of the substrate 320.

이에 대해, 상기 이온 빔 소스(300)로부터 조사되는 이온 빔(310)의 도달 거리가 기판(320)의 상측과 하측의 위치에 따라 달라져 배향막 표면에서 받는 이온 빔의 에너지(E) 차이가 발생하게 되며, 이 이온 빔(310)의 에너지 차이는 배향 특성을 변화시키는 요소가 된다.On the other hand, the reach distance of the ion beam 310 irradiated from the ion beam source 300 depends on the position of the upper side and the lower side of the substrate 320 so that the energy E difference of the ion beam received at the surface of the alignment layer is generated. The energy difference of the ion beam 310 becomes an element that changes the orientation characteristic.

이 때, 상기 에너지(E)는 단위 면적당 이온 빔(310)의 개수와 이온 빔(310)의 속도(v)에 비례하게 되는데 상기 이온 빔(310)은 도달 거리가 길어질 수록 그 속도가 줄어들기 때문에 거리가 멀어질수록 이온 빔(310)의 에너지의 세기가 줄어든다.At this time, the energy E is proportional to the number of ion beams 310 per unit area and the speed v of the ion beams 310. The ion beams 310 decrease in speed as they reach longer distances. Therefore, as the distance increases, the energy intensity of the ion beam 310 decreases.

또한, 상기 이온 빔(310)의 조사 각도는 프리틸트각과 직접적인 관련이 있으므로 기판(320)의 위치에 따른 조사 각도의 변화는 배향 특성을 변화시키는 큰 요인이 된다.In addition, since the irradiation angle of the ion beam 310 is directly related to the pretilt angle, the change of the irradiation angle according to the position of the substrate 320 becomes a big factor in changing the orientation characteristic.

따라서, 액정 분자에 원하는 프리틸트각을 주기 위하여 이온 빔이 소정의 조사 각도를 가지고 기판에 조사되도록 하기 위해서 기판을 경사지도록 기울이게 되면, 기판의 위치에 따라 조사 방향과 에너지가 달라져서 상기 이온 빔 소스와 거리가 멀어진 곳은 입자간 충돌의 확률이 커지고 직진성 및 에너지가 약해져 배향 효과를 떨어뜨리므로 균일하게 배향막이 형성되지 못하는 문제점이 발생한다.Therefore, when the ion beam is inclined so as to incline the substrate so that the ion beam is irradiated onto the substrate with a predetermined irradiation angle in order to give a desired pretilt angle to the liquid crystal molecules, the irradiation direction and the energy vary depending on the position of the substrate, Where the distance is far, there is a problem that the alignment film is not formed uniformly because the probability of collision between particles increases and the linearity and energy are weakened to lower the alignment effect.

본 발명은 이온 빔 소스와 배향막을 도포한 경사진 기판 사이에 상기 이온 빔 소스로부터 인출되는 이온 빔을 집중(collimation)할 수 있도록 소정의 차단부와 통과부를 가지는 집적 매질을 위치시키고 상기 차단부 또는 통과부의 크기를 변화시켜 매질의 밀소를 조절함으로써 상기 이온 빔 소스로부터 조사되어 확산되는 이온 빔을 차단시켜 상기 이온 빔이 기판 상의 배향막에 균일한 조사 각도(방향)를 가지고 조사되도록 하고, 상기 집적 매질을 통과하는 이온 빔의 개수를 조절하여 이온 빔의 도달 거리에 따른 에너지 차이를 보상하여 균일한 배향 특성을 가지는 배향막을 형성하기 위한 이온 빔 조사 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention locates an integrated medium having a predetermined blocking portion and a passing portion between the ion beam source and the inclined substrate coated with the alignment layer so as to concentrate the ion beam drawn from the ion beam source. By varying the size of the passage to adjust the density of the medium to block the ion beam irradiated and diffused from the ion beam source so that the ion beam is irradiated with a uniform irradiation angle (direction) to the alignment film on the substrate, the integration medium It is an object of the present invention to provide an ion beam irradiation apparatus for forming an alignment layer having uniform alignment characteristics by adjusting the number of ion beams passing through to compensate for the energy difference according to the reach distance of the ion beam.

또한, 본 발명은 이온 빔 소스로부터 인출된 이온 빔이 배향막이 도포된 기판 상에 균일한 에너지로 조사될 수 있도록 이온 빔 소스와 배향막을 도포한 경사진 기판 사이에 상기 이온 빔 소스로부터 인출되는 이온 빔을 집중(collimation)할 수 있도록 소정의 차단부와 통과부를 가지는 집적 매질을 위치시키고 상기 이온 빔 소스를 조사되는 이온 빔의 밀도를 영역에 따라 다르게 조절할 수 있는 메쉬(mesh) 구조로 구성하여 균일한 배향 특성을 가지는 배향막을 형성하기 위한 이온 빔 조사 장치를 제공하는데 또 다른 목적이 있다.In addition, the present invention is the ion extracted from the ion beam source between the ion beam source and the inclined substrate coated with the alignment film so that the ion beam extracted from the ion beam source can be irradiated with uniform energy on the substrate coated with the alignment film Positioning the integrated medium having a predetermined blocking portion and a passing portion so as to concentrate the beam, and uniformly composed of a mesh structure that can adjust the density of the ion beam irradiated by the ion beam source according to the region Another object is to provide an ion beam irradiation apparatus for forming an alignment film having one orientation characteristic.

도 1은 일반적인 액정 표시 장치에 대한 개략적인 단면도.1 is a schematic cross-sectional view of a general liquid crystal display device.

도 2는 종래 배향막을 형성하기 위한 이온 빔 조사 장치의 개략적인 구성을 보여주는 도면.2 shows a schematic configuration of an ion beam irradiation apparatus for forming a conventional alignment film.

도 3은 종래 이온 빔 조사 장치에서 이온 빔의 조사 각도()와 프리틸트각과의 관계를 보여주는 도면.3 is a view showing the relationship between the irradiation angle () and the pretilt angle of the ion beam in the conventional ion beam irradiation apparatus.

도 4는 종래 배향막을 형성하기 위한 이온 빔 조사 장치에서, 기판의 위치에 따른 이온 빔의 조사 방향과 기판의 위치에 따른 이온 빔 도달 거리의 관계를 개념적으로 보여주는 도면.4 is a view conceptually showing a relationship between an irradiation direction of an ion beam and an ion beam arrival distance according to a position of a substrate in an ion beam irradiation apparatus for forming a conventional alignment film.

도 5는 본 발명에 따른 일 실시예로서, 배향막을 형성하기 위한 이온 빔 조사 장치를 보여주는 개략적인 도면.5 is a schematic view showing an ion beam irradiation apparatus for forming an alignment film as an embodiment according to the present invention.

도 6a 및 도 6b은 본 발명에 따른 실시예로서, 차단부 또는 통과부의 크기를 조절한 집적 매질을 이온 빔 소스와 기판 사이에 위치시켜 균일한 이온 빔 에너지 분포를 가지게 하는 이온 빔 조사 장치를 개념적으로 보여주는 도면.6A and 6B are embodiments according to the present invention, conceptually illustrating an ion beam irradiation apparatus in which an integrated medium having a size of a blocking portion or a passing portion is positioned between an ion beam source and a substrate to have a uniform ion beam energy distribution. Showing as drawing.

도 6c는 본 발명에 따른 일 실시예로서, 메쉬(mesh) 구조를 가지는 이온 빔 소스로 구성하여 균일한 이온 빔 에너지 분포를 가지게 하는 이온 빔 조사 장치를개념적으로 보여주는 도면.FIG. 6C is a view conceptually showing an ion beam irradiation device configured to have a uniform ion beam energy distribution by configuring an ion beam source having a mesh structure as an embodiment according to the present invention; FIG.

<도면의 주요부분에 대한 부호 설명><Description of Signs of Major Parts of Drawings>

400, 500 : 이온 빔 소스 401 : 캐소드400, 500: ion beam source 401: cathode

402 : 애노드 403 : 플라즈마 형성 영역402: anode 403: plasma forming region

404 : 이온 빔 인출 매질 405 : 이온 빔 가속 매질404: ion beam extraction medium 405: ion beam acceleration medium

406 : 이온 빔 인출 영역 410, 510 : 이온 빔406: ion beam extraction area 410, 510: ion beam

411 : 이온 빔 조사 영역 420, 520 : 기판411: ion beam irradiation area 420, 520: substrate

421 : 홀더 440 : 진공 용기421 holder 440 vacuum container

470, 570a, 570b, 570c : 집적 매질470, 570a, 570b, 570c: integrated media

471, 571a, 571b, 571c : 차단부471, 571a, 571b, 571c: blocking part

472, 572a, 572b, 572c : 통과부472, 572a, 572b, 572c: passing part

600 : 메쉬 구조를 가지는 이온 빔 소스600: ion beam source with mesh structure

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 배향막을 형성하기 위한 이온 빔 조사 장치는 진공 용기 내에 배치된 기판과; 상기 기판에 일정 간격으로 이격하여 기판과 경사지게 배치된 이온 빔 소스와; 상기 기판과 이온 빔 소스 사이에 위치하며 기판과의 거리에 따라 투과되는 이온 빔의 밀도를 조절할 수 있는 집적매질;을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, an ion beam irradiation apparatus for forming an alignment film according to the present invention comprises: a substrate disposed in a vacuum container; An ion beam source spaced apart from the substrate at regular intervals and inclined from the substrate; And an integrated medium positioned between the substrate and the ion beam source and configured to adjust the density of the ion beam transmitted according to the distance from the substrate.

상기 이온 빔 소스는 위치에 따라 조사되는 이온 빔의 개수를 조절할 수 있는 메쉬 구조를 포함하는 것을 특징으로 한다.The ion beam source is characterized in that it comprises a mesh structure that can adjust the number of ion beams irradiated according to the position.

상기 집적 매질은 기판과의 거리에 따라 차단되는 이온 빔의 개수를 조절하여 이온 빔의 밀도를 조절하는 것을 특징으로 한다.The integrated medium is characterized in that the density of the ion beam is adjusted by adjusting the number of ion beams blocked according to the distance to the substrate.

상기 집적 매질은 기판과의 거리에 따라 통과되는 이온 빔의 개수를 조절하여 이온 빔의 밀도를 조절하는 것을 특징으로 한다.The integrated medium is characterized in that the density of the ion beam is adjusted by adjusting the number of ion beams passed according to the distance to the substrate.

여기서 본 발명에 의하면, 상기 이온 빔 소스는, 주입된 가스를 이온과 전자로 전리시키는 수단과; 상기 이온을 빔의 형태로 인출시키는 인출 수단과; 상기 인출된 이온 빔이 가속되어 기판에 도달하도록 하는 가속 수단;을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.According to the invention, the ion beam source comprises: means for ionizing the injected gas into ions and electrons; Extracting means for extracting the ions in the form of a beam; And accelerated means for accelerating the extracted ion beam to reach the substrate.

상기 이온은 아르곤(Ar) 이온인 것을 특징으로 한다.The ion is characterized in that the argon (Ar) ions.

상기 집적 매질의 차단부는 이온 빔에 대해서 흡수하는 매질 또는 반사시키는 매질로 이루어진 것을 특징으로 한다.The blocking portion of the integrated medium is made of a medium for absorbing or reflecting the ion beam.

이하, 첨부한 도면을 참조로 하여 본 발명의 구체적인 실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 5는 본 발명에 따른 일 실시예로서, 배향막을 형성하기 위한 이온 빔 조사 장치를 보여주는 개략적인 도면이다.5 is a schematic view showing an ion beam irradiation apparatus for forming an alignment layer as an embodiment according to the present invention.

상기 이온 빔 조사 장치는 크게 세 영역으로 나누어지며, 주입된 가스(gas)가 이온으로 전리되어 플라즈마를 형성하는 영역(403)과 상기 이온이 빔의 형태로인출되어 가속화되어 통과하는 이온 빔 인출 영역(406)과 상기 가속화된 이온 빔(410)이 방출되는 곳부터 기판(420)에 이르기까지의 이온 빔 조사 영역(411)이 그것이다.The ion beam irradiation apparatus is largely divided into three regions, a region 403 in which injected gas is ionized into ions to form a plasma, and an ion beam extraction region in which the ions are extracted and accelerated through the beam. 406 and ion beam irradiation area 411 from where the accelerated ion beam 410 is emitted to the substrate 420.

상기 플라즈마를 형성하는 영역(403)에서는 주입된 가스를 이온으로 전리하며, 상기 전리된 이온은 이온 빔 인출 영역에서 인출되어 가속화된 후 진공의 이온 빔 조사 영역에서 기판(420)으로 조사된다.In the region 403 forming the plasma, the injected gas is ionized with ions, and the ionized ions are extracted and accelerated in the ion beam extraction region and then irradiated to the substrate 420 in the vacuum ion beam irradiation region.

즉, 상기 이온 빔 조사 장치는 진공 용기(440) 내에 있어서 홀더(421)에 고정된 기판(420)에 이온 빔(410)을 조사하도록 구성된다.That is, the ion beam irradiation device is configured to irradiate the ion beam 410 to the substrate 420 fixed to the holder 421 in the vacuum container 440.

이 때, 상기 이온 빔 조사 장치는 캐소드(cathode, 401)와 애노드(anode, 402)와 이온 빔 인출 매질(404)과 이온 빔 가속 매질(405)을 포함하는 이온 빔 소스(Ion beam source, 400)와, 상기 이온 빔 소스(400)로부터 발생되는 이온 빔(410)이 기판(420)까지 직진하여 조사될 수 있도록 하는 진공 용기(440)와, 상기 진공 용기 안에서 상기 이온 빔 소스와 기판 사이에 확산되는 이온 빔을 차단하여 이온 빔을 집중할 수 있도록 하고 통과되는 이온 빔의 개수를 조절할 수 있도록 하는 집적 매질(470)과, 상기 진공 용기(440) 내에서 기판(420)이 일정한 각도를 유지할 수 있도록 고정하는 홀더(421)를 포함하여 이루어진다.In this case, the ion beam irradiation apparatus includes an ion beam source 400 including a cathode 401 and an anode 402, an ion beam extracting medium 404, and an ion beam accelerating medium 405. And a vacuum vessel 440 allowing the ion beam 410 generated from the ion beam source 400 to be directed and irradiated to the substrate 420, between the ion beam source and the substrate in the vacuum vessel. An integrated medium 470 for blocking the diffused ion beam to concentrate the ion beam and adjusting the number of ion beams to pass through, and the substrate 420 in the vacuum vessel 440 may maintain a constant angle. It comprises a holder 421 to be fixed.

이온 빔(410)을 발생시키기 위해 이온 빔 소스(400)에 주입되는 가스로는 아르곤(Ar), 크립톤(Kr), 크세논(Xe) 등과 같은 불활성 가스를 이용하는 것이 바람직하며, 여기서는 아르곤(Ar) 가스를 이용한다.As a gas injected into the ion beam source 400 to generate the ion beam 410, it is preferable to use an inert gas such as argon (Ar), krypton (Kr), xenon (Xe), and the like. Use

도시되지는 않았지만, 이온 빔(410)이 기판(420)에 조사되는 시간을 조절하기 위하여 이온 빔 소스(400)와 기판(420) 사이에 셔터(shutter)를 구비하기도 한다.Although not shown, a shutter may be provided between the ion beam source 400 and the substrate 420 to adjust the time for which the ion beam 410 is irradiated to the substrate 420.

상기 이온 빔 소스(400)에서는 이온을 발생시키고 이온 빔(410)을 공급하는데, 캐소드(401)와 애노드(402)의 전압 차에 의해서 주입된 가스를 전리하여 전자와 이온을 포함하는 플라즈마를 생성하고, 생성된 플라즈마에서 이온은 인출 전극에 의해서 이온 빔 인출 매질(404)의 통과부를 통과하여 이온 빔(410)으로 인출된다.The ion beam source 400 generates ions and supplies an ion beam 410, which ionizes the gas injected by the voltage difference between the cathode 401 and the anode 402 to generate a plasma including electrons and ions. In the generated plasma, ions pass through the passage of the ion beam extraction medium 404 by the extraction electrode and are extracted to the ion beam 410.

상기 방전된 플라즈마로부터 인출된 이온 빔(410)은 이온 빔 가속 매질(405)에 걸리는 전계의 작용으로 가속화되어 기판(420) 상에 일정 각도를 가지고 조사되게 된다.The ion beam 410 extracted from the discharged plasma is accelerated by the action of an electric field applied to the ion beam acceleration medium 405 and irradiated at a predetermined angle on the substrate 420.

이 때, 상기 이온 빔(410)은 이온 빔 소스(400)의 인출 매질(404)과 가속 매질(405)의 장축 방향에 대해서 수직한 방향으로 인출되는데 상기 이온 빔(410)의 입자간 충돌과 상호 작용으로, 그리고 이온 빔(410)의 도달 거리가 길어질수록 이온 빔(410)의 직진성 및 에너지가 약해져서 기판(420) 상측, 하측과 같이 측면으로 갈수록 확산되는 현상이 발생하게 되는데, 상기와 같이 확산되는 이온 빔(410)은 상기 이온 빔 소스(400)와 기판(420) 사이에 위치하고 있는 집적 매질(470)에 의해서 차단되게 된다.At this time, the ion beam 410 is drawn in a direction perpendicular to the direction of the long axis of the extraction medium 404 and the acceleration medium 405 of the ion beam source 400 and the collision between the particles of the ion beam 410 As a result of the interaction and the longer the distance of the ion beam 410, the linearity and energy of the ion beam 410 is weakened, so that the phenomenon of diffusion toward the side such as the upper side and the lower side of the substrate 420 occurs. The diffused ion beam 410 is blocked by the integration medium 470 located between the ion beam source 400 and the substrate 420.

상기 집적 매질(470)은 소정의 각도로 입사되는 이온 빔(410)을 차단할 수 있는 차단부(471)와 소정의 각도로 입사되는 이온 빔(410)을 통과시키는 통과부(472)를 형성하고 있으며, 상기 차단부(471)의 재질은 이온 빔(410)을 흡수할 수 있는 매질 또는 반사시킬 수 있는 매질로 형성한다.The integrated medium 470 forms a blocking portion 471 for blocking the ion beam 410 incident at a predetermined angle and a passage portion 472 for passing the ion beam 410 incident at a predetermined angle. The blocking unit 471 may be formed of a medium capable of absorbing the ion beam 410 or a medium capable of reflecting the ion beam 410.

이 때, 상기 집적 매질(470)은 차단부(471)와 통과부(472)의 크기를 변화시켜서 매질의 밀소를 조절함으로써 상기 집적 매질(470)을 통과하는 이온 빔(410)의 개수를 조절할 수 있도록 한다.At this time, the integrated medium 470 controls the number of ion beams 410 passing through the integrated medium 470 by adjusting the density of the medium by changing the sizes of the blocking part 471 and the passing part 472. To help.

따라서, 상기 이온 빔 소스(400)로부터 인출되는 이온 빔(410)은 상기 집적 매질(470)을 통과하면서 확산되는 이온 빔(410)이 차단되어 균일한 조사 방향으로 기판(420)에 직진성을 가지고 도달하게 될 뿐만 아니라, 상기 집적 매질(470)에 의해 이온 빔(410)의 투과량이 조절되어 기판(420) 전면에서 균일한 이온 빔(410) 에너지(E) 분포를 가지게 된다.Accordingly, the ion beam 410 extracted from the ion beam source 400 has a linearity to the substrate 420 in a uniform irradiation direction by blocking the ion beam 410 diffused while passing through the integration medium 470. In addition, the transmission medium of the ion beam 410 is adjusted by the integration medium 470 to have a uniform distribution of energy E of the ion beam 410 in front of the substrate 420.

결국, 상기 이온 빔 소스(400)로부터 인출되는 이온 빔(410)은 집적 매질(470)에 의해서 균일한 에너지와 조사 방향을 가지고 배향막에 조사되어 균일한 배향 특성의 배향막을 형성하게 된다.As a result, the ion beam 410 drawn from the ion beam source 400 is irradiated to the alignment layer with uniform energy and irradiation direction by the integration medium 470 to form an alignment layer having uniform alignment characteristics.

도 6a와 도 6b은 본 발명에 따른 실시예로서, 차단부 또는 통과부의 크기를 조절한 집적 매질을 이온 빔 소스와 기판 사이에 위치시켜 균일한 이온 빔 에너지 분포를 가지게 하는 이온 빔 조사 장치를 개념적으로 보여주는 도면이다.6A and 6B are embodiments according to the present invention, conceptually illustrating an ion beam irradiation apparatus in which an integrated medium having a size of a blocking part or a passing part is positioned between an ion beam source and a substrate to have a uniform ion beam energy distribution. The figure shows.

우선, 이온 빔(510)은 그 특성에 의해서 확산성을 가지게 되며 집적 매질(570)을 통과하면서 특정 각도 이상으로 확산되어 조사되는 이온 빔(510)에 대해서는 상기 집적 매질(570a, 570b)의 차단부(571a, 571b)에 의해서 흡수 또는 반사되어 선택적으로 차단되며, 상기 집적 매질(570a, 570b)의 장축 방향에 대해서 대략 수직한 방향으로 통과한 이온 빔(510)은 균일한 조사 방향으로 상기기판(520)에 조사된다.First, the ion beam 510 is diffused by its characteristics, and blocks the integration media 570a and 570b with respect to the ion beam 510 that is irradiated and diffused beyond a certain angle while passing through the integration medium 570. It is selectively absorbed or reflected by the portions 571a and 571b, and the ion beam 510 passed in a direction substantially perpendicular to the long axis direction of the integrated medium 570a and 570b is the substrate in a uniform irradiation direction. 520 is irradiated.

도 6a에 도시된 바와 같이, 상기 집적 매질(570a)은 차단부(571a)와 통과부(572a)로 구성되어 있으며, 상기 차단부(571a)는 그 크기를 변화시켜 차단되는 이온 빔(510)의 개수를 조절함으로써 상기 집적 매질(570a)의 각각의 단위 면적에서 통과되는 이온 빔(510)의 개수를 달라지게 하고, 상기 통과부(572a)는 동일한 크기로 한다.As shown in FIG. 6A, the integrated medium 570a includes a blocking portion 571a and a passing portion 572a. The blocking portion 571a is changed in size to block the ion beam 510. The number of ion beams 510 passed in each unit area of the integrated medium 570a is varied by adjusting the number of the s, and the pass portions 572a are the same size.

보다 상세히 설명하면, 기판(520)이 프리틸트를 얻기 위한 배향막 형성을 위하여 일정 각도 기울여져 있으므로 상기 집적 매질(570a)과 기판(520) 사이의 거리는 상측, 하측 위치에 따라 각각 다르게 된다.In more detail, since the substrate 520 is inclined at an angle to form an alignment layer for obtaining pretilt, the distance between the integrated medium 570a and the substrate 520 is different depending on the upper and lower positions.

이 때, 상기 기판(520)과 먼 위치에 있는 집적 매질(570a)에서는 차단부(571a)의 크기를 작게 하고 상기 기판(520)과 가까운 위치에 있는 집적 매질(570a)에서는 차단부(571a)의 크기를 크게 한다.In this case, the size of the blocking portion 571a may be reduced in the integration medium 570a located at a position far from the substrate 520, and the blocking portion 571a may be formed in the integration medium 570a at a position close to the substrate 520. Increase the size of.

그러면, 상기 기판(520)과 먼 위치에 있는 집적 매질(570a)에서는 차단부(571a)의 크기가 작아 차단되는 이온 빔(510)의 개수가 적어지므로 집적 매질(570a)의 단위 면적당 통과하는 이온 빔(510)의 개수가 많아지게 되고, 상기 기판(520)과 가까운 위치에 있는 집적 매질(570a)에서는 차단부(571a)의 크기가 커서 차단되는 이온 빔(510)의 개수가 많게 되어 집적 매질(570a)의 단위 면적당 통과하는 이온 빔(510)의 개수가 적게 된다.Then, in the integrated medium 570a far away from the substrate 520, the size of the blocking portion 571a is small, so that the number of ion beams 510 to be blocked is reduced, so that ions passing per unit area of the integrated medium 570a are reduced. The number of beams 510 is increased, and in the integrated medium 570a located near the substrate 520, the blocking part 571a is large, so that the number of ion beams 510 blocked is increased. The number of ion beams 510 passing per unit area of 570a is reduced.

이 때, 상기 집적 매질(570a)을 통과하여 기판(520)에 도달하는 이온 빔(510)의 에너지 세기는 단위 면적당 이온 빔(510)의 개수와 이온 빔(510)의 속도에 비례하게 된다.At this time, the energy intensity of the ion beam 510 passing through the integration medium 570a to the substrate 520 is proportional to the number of ion beams 510 per unit area and the speed of the ion beam 510.

따라서, 상기 이온 빔(510)이 기판(520)까지의 도달 거리가 길어질수록 그 속도가 감소하여 이온 빔(510)의 에너지 세기가 줄어드는 것을 상기 집적 매질(570a)을 통과하는 이온 빔(510)의 개수를 증가시켜 줌으로써 기판(520)의 위치에 따른 이온 빔(510) 에너지의 차이를 보상하여 상기 집적 매질(570a)을 통과한 조사되는 이온 빔(510)이 기판(520) 전면에서 균일한 에너지 분포를 가지도록 한다.Accordingly, as the ion beam 510 reaches the substrate 520, the speed of the ion beam 510 decreases so that the energy intensity of the ion beam 510 decreases. Compensating the difference in the energy of the ion beam 510 according to the position of the substrate 520 by increasing the number of the ion beam 510 is irradiated through the integration medium 570a uniformly in front of the substrate 520 Have an energy distribution.

도 6b는 통과부(572b)의 크기를 조절한 집적 매질(570b)을 이온 빔 소스(500)와 기판(520) 사이에 위치시켜 균일한 이온 빔 에너지 분포를 가지게 하는 이온 빔 조사 장치를 개념적으로 보여주는 일 실시예이다.6B conceptually illustrates an ion beam irradiation apparatus in which an integrated medium 570b having a size of the pass portion 572b is positioned between the ion beam source 500 and the substrate 520 to have a uniform ion beam energy distribution. One example is shown.

상기 집적 매질(570b)은 차단부(571b)와 통과부(572b)로 구성되어 있으며, 상기 통과부(572b)는 그 크기를 변화시켜 통과되는 이온 빔(510)의 개수를 조절하고, 상기 차단부(571b)의 크기는 동일하게 한다.The integrated medium 570b includes a blocking part 571b and a passing part 572b, and the passing part 572b adjusts the number of ion beams 510 that pass through the size of the blocking part 571b. The size of the portion 571b is the same.

보다 상세히 설명하면, 기판(520)이 프리틸트를 얻기 위한 배향막 형성을 위하여 일정 각도 기울여져 있으므로 상기 집적 매질(570b)과 기판(520) 사이의 거리는 상측, 하측 위치에 따라 각각 다르게 되는데, 이때 상기 기판(520)과 먼 위치에 있는 집적 매질(570b)에서는 통과부(572b)의 크기를 크게 하고 상기 기판(520)과 가까운 위치에 있는 집적 매질(570b)에서는 통과부(572b)의 크기를 작게 한다.In more detail, since the substrate 520 is inclined at an angle to form an alignment layer for obtaining pretilt, the distance between the integrated medium 570b and the substrate 520 is different depending on the upper and lower positions. In the integrated medium 570b located at a position far from the substrate 520, the passage portion 572b has a large size, and in the integrated medium 570b located at a position close to the substrate 520, the passage portion 572b has a small size. do.

그러면, 상기 기판(520)과 먼 위치에 있는 집적 매질(570b)에서는 통과부(572b)의 크기가 커서 통과되는 이온 빔(510)의 개수가 많아지고, 따라서 집적 매질(570b)의 단위 면적당 통과하는 이온 빔(510)의 개수가 많아지게 된다.Then, in the integrated medium 570b far from the substrate 520, the number of the ion beams 510 is increased due to the large size of the pass portion 572b, so that the pass per unit area of the integrated medium 570b is increased. The number of ion beams 510 is increased.

그리고, 상기 기판(520)과 가까운 위치에 있는 집적 매질(570b)에서는 통과부(572b)의 크기가 작아서 통과되는 이온 빔(510)의 개수가 적게 되어 상기 집적 매질(570b)의 단위 면적당 통과하는 이온 빔(510)의 개수가 적게 된다.In addition, in the integrated medium 570b located close to the substrate 520, the number of the ion beams 510 is reduced because the pass portion 572b is small, and thus passes per unit area of the integrated medium 570b. The number of ion beams 510 is reduced.

이 때, 상기 집적 매질(570b)을 통과하여 기판(520)에 도달하는 이온 빔(510)의 에너지 세기는 단위 면적당 이온 빔(510)의 개수와 이온 빔(510)의 속도에 비례하게 된다.At this time, the energy intensity of the ion beam 510 passing through the integration medium 570b to the substrate 520 is proportional to the number of ion beams 510 per unit area and the speed of the ion beam 510.

따라서, 상기 이온 빔(510)이 기판(520)까지의 도달 거리가 길어질수록 그 속도가 감소하여 이온 빔(510)의 에너지 세기가 줄어드는 것을 상기 집적 매질(570b)을 통과하는 이온 빔(510)의 개수를 증가시켜 줌으로써 기판(520)의 위치에 따른 이온 빔 에너지의 차이를 보상하여 상기 집적 매질(570b)을 통과하여 조사되는 이온 빔(510)이 기판(520) 전면에서 균일한 에너지 분포를 가지도록 한다.Therefore, the ion beam 510 passing through the integration medium 570b indicates that the speed of the ion beam 510 increases as the distance to the substrate 520 increases, so that the energy intensity of the ion beam 510 decreases. Compensating the difference in the ion beam energy according to the position of the substrate 520 by increasing the number of the ion beam 510 is irradiated through the integrated medium 570b to uniform energy distribution in front of the substrate 520 Have it.

도 6c는 본 발명에 따른 일 실시예로서, 이온 빔 소스와 기판 사이에 집적 매질을 위치시키고 상기 이온 빔 소스를 조사되는 이온 빔의 개수를 조절할 수 있는 메쉬(mesh) 구조를 포함하여 균일한 이온 빔 에너지 분포를 가지게 하는 이온 빔 조사 장치를 개념적으로 보여주는 도면이다.FIG. 6C illustrates an embodiment according to the present invention, which includes a mesh structure capable of positioning an integrated medium between an ion beam source and a substrate and controlling a number of ion beams irradiated with the ion beam source. It is a diagram conceptually showing an ion beam irradiation apparatus having a beam energy distribution.

도 6c를 참조하면, 본 발명에 따른 균일한 투과율을 가지는 차단부(571c)와 통과부(572c)를 가지는 집적 매질(570c)을 이온 빔 소스(600)와 기판(520) 사이에 위치시킨다.Referring to FIG. 6C, an integrated medium 570c having a blocking portion 571c having a uniform transmittance and a passing portion 572c according to the present invention is positioned between the ion beam source 600 and the substrate 520.

상기 이온 빔 소스(600)로부터 소정의 조사 각도로 인출되는 이온 빔(510)에대해서 상기 이온 빔 소스(600)로부터 멀어질수록 그 특성에 따라 확산되는 이온 빔(510)은 상기 집적 매질(570c)에 의해서 선택적으로 차단되므로 기판(520)에 조사되는 이온 빔(510)의 직진성을 향상시켜 배향막이 균일하게 형성될 수 있도록 한다.With respect to the ion beam 510 drawn from the ion beam source 600 at a predetermined irradiation angle, the ion beam 510 diffuses according to its characteristic as it moves away from the ion beam source 600. Since it is selectively blocked by), the linearity of the ion beam 510 irradiated to the substrate 520 is improved to allow the alignment layer to be uniformly formed.

이 때, 상기에서 이온 빔(510)의 조사 각도는 배향막이 도포되어 있는 기판(520)을 경사지게 기울여줌으로써 형성되는 것이다.At this time, the irradiation angle of the ion beam 510 is formed by inclining the substrate 520 on which the alignment layer is applied.

그리고, 상기 이온 빔 소스(600)는 조사되는 이온 빔(510)의 개수를 조절할 수 있는 메쉬(mesh) 구조를 포함하여 이온 빔 에너지의 세기를 조절할 수 있도록 구성한다.In addition, the ion beam source 600 is configured to control the intensity of the ion beam energy, including a mesh (mesh) structure that can adjust the number of ion beams 510 to be irradiated.

기판(520)과 먼 거리에 위치한 이온 빔 소스(600)에서는 상기 메쉬(mesh) 구조에 의해서 많은 이온 빔(510)이 인출되도록 하고, 상기 기판(520)과 가까운 거리에 위치한 이온 빔 소스(600)에서는 상기 메쉬 구조에 의해서 적은 이온 빔(510)이 인출되도록 하여, 상기 이온 빔(510)이 집적 매질(570c)을 통과하였을 때 상기 집적 매질(570c)의 동일한 크기의 통과부(572c)로 통과되는 이온 빔(510)의 개수가 기판(520)과의 거리에 따라 달라지게 한다.In the ion beam source 600 located far from the substrate 520, a large number of ion beams 510 are drawn out by the mesh structure, and the ion beam source 600 located close to the substrate 520. ), A small ion beam 510 is drawn out by the mesh structure, so that when the ion beam 510 passes through the integration medium 570c, the ion beam 510 passes through the integration medium 570c. The number of ion beams 510 passed through varies with distance to the substrate 520.

즉, 상기 기판(520)과 먼 거리에 위치한 집적 매질(570c)의 통과부(572c)에서는 상기 기판(520)과 가까운 거리에 위치한 집적 매질(570c)의 통과부(572c)보다 더 많은 개수의 이온 빔(510)이 인출되어 기판(520)에 조사되도록 한다.That is, the number of passages 572c of the integration medium 570c located at a distance from the substrate 520 is larger than that of the passages 572c of the integration medium 570c located at a distance from the substrate 520. The ion beam 510 is drawn out to irradiate the substrate 520.

따라서, 상기 이온 빔(510)이 기판(520)까지의 도달 거리가 길어질수록 그 속도가 감소하여 이온 빔(510)의 에너지 세기가 줄어드는 것을 상기 집적매질(570c)을 통과하는 이온 빔(510)의 개수를 증가시켜 줌으로써 기판(520)의 위치에 따른 이온 빔 에너지의 차이를 보상하여 상기 집적 매질(570c)을 통과하여 조사되는 이온 빔(510)이 기판(520) 전면에서 균일한 에너지 분포를 가지도록 한다.Therefore, the ion beam 510 passing through the integrated medium 570c indicates that the velocity of the ion beam 510 decreases as the distance to the substrate 520 increases, so that the energy intensity of the ion beam 510 decreases. Compensating the difference in the ion beam energy according to the position of the substrate 520 by increasing the number of the ion beam 510 is irradiated through the integration medium 570c to uniform energy distribution in front of the substrate 520 Have it.

요약하면, 상기 이온 빔 소스(500)로부터 인출되는 이온 빔(510)은 상기 집적 매질(570a, 570b, 570c)을 통과하면서 균일한 조사 방향으로 직진성을 가지고 기판(520)에 도달하게 되며, 상기 집적 매질(570a, 570b, 570c)의 차단부(571a, 571b, 571c)와 통과부(572a, 572b, 572c)의 크기를 변화시켜서 상기 집적 매질을 통과하는 이온 빔의 개수를 조절하여 기판 전면에서 균일한 이온 빔 에너지 분포를 가진다.In summary, the ion beam 510 drawn from the ion beam source 500 reaches the substrate 520 with straightness in a uniform irradiation direction while passing through the integrated media 570a, 570b, and 570c. By varying the sizes of the blocking portions 571a, 571b, and 571c and the passing portions 572a, 572b, and 572c of the integrated media 570a, 570b, and 570c, the number of ion beams passing through the integrated media is controlled to adjust the number of ion beams. It has a uniform ion beam energy distribution.

따라서, 상기 이온 빔 소스로부터 인출되는 이온 빔은 본 발명에 따른 집적 매질에 의해서 균일한 에너지와 조사 방향을 가지고 배향막에 조사되어 균일한 배향 특성의 배향막을 형성하게 된다.Therefore, the ion beam drawn out from the ion beam source is irradiated onto the alignment layer with uniform energy and irradiation direction by the integrated medium according to the present invention to form an alignment layer having uniform alignment characteristics.

상기 도 6a 내지 도 6c를 참조하여 설명한 실시예들은 반드시 각각 적용되어야 하는 것은 아니며, 본 발명은 각 실시예들을 병행하여 적용할 수 있음을 특징으로 한다.The embodiments described with reference to FIGS. 6A to 6C are not necessarily applied to each other, and the present invention is characterized in that the embodiments can be applied in parallel.

이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명에 따른 배향막을 형성하기 위한 이온 빔 조사 장치는 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함이 명백하다.Although the present invention has been described in detail through specific examples, this is for explaining the present invention in detail, and the ion beam irradiation apparatus for forming the alignment layer according to the present invention is not limited thereto, and it is within the technical spirit of the present invention. It is apparent that modifications and improvements are possible by those skilled in the art.

본 발명은 배향막을 형성하기 위한 이온 빔 조사 장치에 있어서 이온 빔 소스로부터 인출되어 멀어질수록 확산되는 이온 빔에 대해서 상기 이온 빔 소스와 기판 사이에 위치한 집적 매질에 의해서 선택적으로 차단시켜 이온 빔의 조사 방향을 직진성 있게 집중 시키고, 상기 집적 매질의 통과부 또는 차단부의 크기를 조절하거나 이온 빔 개수를 조절하여 인출할 수 있는 메쉬 구조를 가지는 이온 빔 소스를 형성하여 상기 이온 빔의 에너지가 기판의 어느 부분에서나 같게 작용하도록 함으로써 액정 배향의 균일성을 향상시키는 효과가 있다.In the ion beam irradiation apparatus for forming an alignment film, the ion beam is selectively irradiated by the integrated medium located between the ion beam source and the substrate with respect to the ion beam which is drawn out from the ion beam source and diffuses away from the ion beam source. Directly focusing the direction, forming an ion beam source having a mesh structure that can be drawn out by adjusting the size of the passage or blocking portion of the integrated medium or by controlling the number of ion beams so that the energy of the ion beam By having the same effect as in the above, there is an effect of improving the uniformity of the liquid crystal alignment.

Claims (7)

진공 용기 내에 배치된 기판과;A substrate disposed in the vacuum container; 상기 기판에 일정 간격 이격하여 기판과 경사지게 배치된 이온 빔 소스와;An ion beam source disposed inclined with respect to the substrate at a predetermined distance from the substrate; 상기 기판과 이온 빔 소스 사이에 위치하며 기판과의 거리에 따라 투과되는 이온 빔의 밀도를 조절할 수 있는 집적 매질;을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 배향막을 형성하기 위한 이온 빔 조사 장치.And an integrated medium positioned between the substrate and the ion beam source and capable of adjusting the density of the ion beam transmitted according to the distance from the substrate. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 이온 빔 소스는 위치에 따라 조사되는 이온 빔의 밀도를 조절할 수 있는 메쉬 구조를 포함하는 것을 특징으로 하는 배향막을 형성하기 위한 이온 빔 조사 장치.The ion beam source is an ion beam irradiation apparatus for forming an alignment layer, characterized in that it comprises a mesh structure that can adjust the density of the ion beam irradiated according to the position. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 집적 매질은 기판과의 거리에 따라 차단되는 이온 빔의 개수를 조절하여 이온 빔의 밀도를 조절하는 것을 특징으로 하는 배향막을 형성하기 위한 이온 빔 조사 장치.The integrated medium is ion beam irradiation apparatus for forming an alignment layer, characterized in that for controlling the density of the ion beam by adjusting the number of the ion beam blocked according to the distance to the substrate. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 집적 매질은 기판과의 거리에 따라 통과되는 이온 빔의 개수를 조절하여 이온 빔의 밀도를 조절하는 것을 특징으로 하는 배향막을 형성하기 위한 이온 빔 조사 장치.The integrated medium is ion beam irradiation apparatus for forming an alignment layer, characterized in that for controlling the density of the ion beam by adjusting the number of the ion beam passing in accordance with the distance to the substrate. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 이온 빔 소스는,The ion beam source is 주입된 가스를 이온과 전자로 전리시키는 수단과;Means for ionizing the injected gas into ions and electrons; 상기 이온을 빔의 형태로 인출시키는 인출 수단과;Extracting means for extracting the ions in the form of a beam; 상기 인출된 이온 빔이 가속되어 기판에 도달하도록 하는 가속 수단;을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 배향막을 형성하기 위한 이온 빔 조사 장치.And an acceleration means for accelerating the drawn ion beam to reach the substrate. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 이온은 아르곤(Ar) 이온인 것을 특징으로 하는 배향막을 형성하기 위한 이온 빔 조사 장치.The ion beam irradiation device for forming an alignment layer, characterized in that the ions are argon (Ar) ions. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 집적 매질의 차단부는 이온 빔에 대해서 흡수하는 매질 또는 반사시키는 매질로 이루어진 것을 특징으로 하는 배향막을 형성하기 위한 이온 빔 조사 장치.The blocking portion of the integrated medium is an ion beam irradiation apparatus for forming an alignment layer, characterized in that the absorbing medium or a medium for reflecting the ion beam.
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