KR100488065B1 - 배향막을 형성하기 위한 이온 빔 조사 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 액정 표시 장치에서 배향막에 직진성이 향상된 이온빔을 조사하여 액정 배향을 균일하게 하는 이온빔 조사 장치에 관한 것이다.
발명에 따른 배향막을 형성하기 위한 이온 빔 조사 장치는, 진공 용기 내에 소정의 각도로 기울어져 배치되는 기판과; 상기 기판의 전면에 조사되는 이온 빔을 발생하여 인출하는 이온 빔 소스와; 상기 기판과 이온 빔 소스 사이에 위치하며 소정의 차단부와 통과부를 형성하는 집적 매질;을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 상기 이온 빔 소스와 기판 사이에 위치한 집적 매질에 의해서 특정 각도 이상으로 확산되는 이온 빔을 선택적으로 차단시켜 이온 빔의 조사 방향을 집중 시킴으로써 상기 이온 빔의 직진성을 향상시켜 액정 배향의 균일성을 향상시킬 수 있다.

Description

배향막을 형성하기 위한 이온 빔 조사 장치{Ion beam irradiation for forming an alignment layer}
본 발명은 액정 표시 장치에서 배향막에 직진성이 향상된 이온빔을 조사하여 액정 배향을 균일하게 할 수 있도록 하는 이온빔 조사 장치에 관한 것이다.
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.
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.
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.
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.
알려진 바와 같이, 액정 표시 장치의 구동 원리는 액정의 광학적 이방성과 분극 성질을 이용한 것이다.
액정 분자는 구조가 가늘고 길기 때문에 분자 배열에 방향성과 분극성을 가지고 있으며, 상기 액정 분자들에 인위적으로 전자기장을 인가하여 분자 배열 방향을 조절할 수 있다.
따라서, 배향 방향을 임의로 조절하면 액정의 광학적 이방성에 의하여 액정 분자의 배열 방향에 따라 빛을 투과 혹은 차단시킬 수 있게 되어, 이에 따라 달라지는 빛의 투과율에 의해 색상 및 영상을 표시할 수 있게 된다.
도 1은 일반적인 액정 표시 장치에 대한 개략적인 단면도이다.
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.
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.
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(TFT)를 이룬다.
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.
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.
상기 화소 전극(181) 상부에는 폴리이미드(polyimide)와 같은 물질로 이루어지고 표면이 일정 방향을 가지도록 형성된 제 1 배향막(191)이 형성되어 있다.
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.
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.
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.
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.
이 때, 상기 컬러 필터(131)는 염색법, 인쇄법, 안료 분산법, 전착법 등에 의해 형성되어질 수 있다.
이어서, 상기 컬러 필터(131)의 하부에는 투명한 도전 물질로 이루어진 공통 전극(140)이 형성되어 있으며, 상기 공통 전극(140) 하부에는 플리이미드와 같은 물질로 이루어지고 표면이 일정 방향을 가지도록 형성된 제 2 배향막(150)이 형성되어 있다.
여기서, 상기 제 1 배향막(91)과 제 2 배향막(150) 사이에는 액정층(190)이 주입되며, 상기 액정층(200)의 액정 분자는 상기 배향막(191, 150)의 배향 방향에 의해서 초기 배향 상태가 결정된다.
이하, 상기와 같은 구성을 가지는 액정 표시 장치에서 액정 분자의 초기 배열 방향을 결정하기 위한 배향막 형성 과정에 대해서 좀 더 상세히 설명한다.
먼저, 배향막의 형성은 고분자 박막을 도포하고 배향막을 일정한 방향으로 배열시키는 공정으로 이루어진다.
상기 배향막에는 일반적으로 폴리이미드(polyimide) 계열의 유기물질이 주로 사용되고, 상기 배향막을 배열시키는 방법으로는 주로 러빙(rubbing) 방법이 이용되고 있다.
이와같은 러빙 방법은 먼저 기판 위에 폴리미이드 계열의 유기 물질을 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.
이러한 러빙에 의한 방법은 배향 처리가 용이하여 대량 생산에 적합하고, 배향이 안정되며 프리 틸트각(pretilt angle)의 제어가 용이한 장점이 있다.
그러나, 상기 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 제조시의 수율을 떨어뜨리는 문제점이 있다.
상기 러빙 방법의 문제점을 개선하기 위하여 기계적인 러빙 방법을 이용하지 않는 여러 가지 넌러빙(non-rubbing) 배향 기술이 제안되고 있다.
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 방법이 있다.
이 중에서 이온 빔을 이용하여 배향하는 방법은 상기 기계적인 러빙 방법에 의한 문제점을 해결할 뿐 아니라, 종래의 배향 재료를 그대로 이용하는 것이 가능하며 대면적 대응이 가능하다.
도 2는 종래 배향막을 형성하기 위한 이온 빔 조사 장치의 개략적인 구성을 보여주는 도면이다.
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.
상기 플라즈마를 형성하는 영역(203)에서는 주입된 가스를 이온으로 전리하며, 상기 전리된 이온은 인출되어 가속화된 후 기판(220)으로 조사된다.
즉, 상기 이온 빔 조사 장치는 진공 용기(240) 내에 있어서 홀더(221)에 고정된 기판(220)에 이온 빔(210)을 조사하도록 구성된다.
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.
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.
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.
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.
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 도포된 배향막에 원하는 배향 패턴을 형성할 수 있으며 액정 분자의 초기 배열 상태 즉, 프리틸트(pretilt)를 형성할 수 있다.
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.
상기 주쇄는 액정 분자를 한 방향으로 배열시키는 역할을 하고, 상기 측쇄는 프리틸트각을 형성하는 역할을 한다.
특히, 상기 측쇄는 이온 빔 조사시에 반응하여 소정 부위가 끊어지도록 함으로써 배향시에 액정 분자가 방향성을 가지고 배향되도록 한다.
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.
이 때, 상기 조사 각도(θ₂)는 이온 빔(210)의 조사 방향과 기판(220)의 수직 방향이 이루는 각도를 말하며, 상기 이온 빔(210)의 조사 각도(θ₂)와 프리틸트각과의 관계는 도 3에 나타내었다.
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.
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.
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.
따라서, 액정 표시 장치에서 원하는 프리틸트각을 균일하게 얻기 위해서는 상기 기판 상의 배향막 전면에 적절한 조사 각도를 가지는 이온 빔을 동일한 에너지로 조사해야 한다.
그러나, 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.
또한, 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.
따라서, 상기와 같은 이유로 이온 빔이 기판 상에 도달했을 경우에 동일한 조사 각도로 입사되지 않고 그 차이는 기판의 중심에서 멀어질 수록 심화되게 된다.
그러므로, 도 3에 도시된 바와 같이 이온 빔의 조사 각도에 따라 프리틸트가 달라지므로 배향막에서 배향 효과가 달라지는 문제점이 발생한다.
도 4는 종래 배향막을 형성하기 위한 이온 빔 조사 장치에서, 이온 빔이 기판의 위치에 따라 조사되는 각도의 관계를 개념적으로 보여주는 도면이다.
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.
원하는 프리틸트를 얻기 위하여 상기 이온 빔 소스(300)에서 기판(320)에 소정 각도(θ)로 조사되는 이온 빔(310)은 기판(320) 표면까지 도달하게 되면 이온 빔(310)의 조사 각도는 상기 기판(320)의 중심에서 멀어져 기판(320)의 상측과 하측의 위치에 따라 최대 θlarge에서 최소 θsmall까지 달라지게 된다.
따라서, 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.
즉, 이온 빔 소스(300)로부터 인출되는 이온 빔(310)은 상기 이온 빔 소스(300)로부터 멀어질수록 이온 빔(310) 입자간 충돌의 확률이 커지고 직진성 및 에너지가 약해져서 이온 빔(310)이 기판(320) 측면으로 갈수록 확산되는 현상이 발생하므로 배향 효과를 떨어뜨려 배향막이 균일하게 형성되지 못하는 문제점이 있다.
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 차단부에 의해서 확산하는 이온 빔을 차단시킴으로써 이온 빔이 기판 상의 배향막에 균일한 조사 각도를 가지고 조사되도록 하는 배향막을 형성하기 위한 이온 빔 조사 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 배향막을 형성하기 위한 이온 빔 조사 장치는, 진공 용기 내에 소정의 각도로 기울어져 배치되는 기판과; 상기 기판의 전면에 조사되는 이온 빔을 발생하여 인출하는 이온 빔 소스와; 상기 기판과 이온 빔 소스 사이에 위치하며 소정의 차단부와 통과부를 형성하는 집적 매질;을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
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.
여기서, 본 발명에 의하면 상기 이온은 아르곤(Ar) 이온인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 집적 매질의 차단부는 이온 빔에 대해서 흡수하는 매질 또는 반사시키는 매질로 이루어진 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 집적 매질은 통과하는 이온 빔에 대해서 균일한 투과율을 가지도록 하는 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부한 도면을 참조로 하여 본 발명의 구체적인 실시예에 대해서 상세히 설명한다.
도 5는 본 발명에 따른 일 실시예로서, 배향막을 형성하기 위한 이온 빔 조사 장치를 보여주는 개략적인 도면이다.
상기 이온 빔 조사 장치는 크게 세 영역으로 나누어지며, 주입된 가스(gas)가 이온으로 전리되어 플라즈마를 형성하는 영역(403)과 상기 이온이 빔의 형태로 인출되어 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.
상기 플라즈마를 형성하는 영역(403)에서는 주입된 가스를 이온으로 전리하며, 상기 전리된 이온은 인출되어 가속화된 후 기판(420)으로 조사된다.
즉, 상기 이온 빔 조사 장치는 진공 용기(440) 내에 있어서 홀더(421)에 고정된 기판(420)에 이온 빔(410)을 조사하도록 구성된다.
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 하는 집적 매질(470)과, 상기 진공 용기(440) 내에서 기판(420)이 일정한 각도를 유지할 수 있도록 고정하는 홀더(421)를 포함하여 이루어진다.
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.
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.
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.
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.
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 직진성 및 에너지가 약해져서 이온 빔(410)이 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.
상기 집적 매질(470)은 소정의 각도로 입사되는 이온 빔(410)을 차단할 수 있는 차단부(471)와 소정의 각도로 입사되는 이온 빔을 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.
그리고, 상기 집적 매질(470)은 상기 이온 빔(410)에 대해서 균일한 투과율을 가지도록 차단부(471)와 통과부(472)를 구성한다.
따라서, 상기 이온 빔 소스(400)로부터 인출되는 이온 빔(410)은 상기 집적 매질(470)을 통과하면서 확산되는 이온 빔(410)이 차단되어 기판(420)에 도달하게 되고, 배향막에는 조사 방향이 균일한 이온 빔(410)이 조사됨으로써 동일한 배향 효과를 가지도록 한다.
도 6은 본 발명에 따른 일 실시예로서, 이온 빔 조사 장치에서 집적 매질을 이온 빔 소스와 기판 사이에 위치시킴으로써 이온 빔의 집중을 개념적으로 보여주는 도면이다.
이 때, 상기 이온 빔(510)이 인출되는 이온 빔 소스(500)는 본 발명에 따른 이온 빔 집중 효과를 극명하게 보여주기 위하여 한 점으로 묘사하였으며, 여기서 나오는 이온 빔(510)은 그 특성에 따라 직진으로 조사되지 않고 확산되어 기판(520)의 각 위치에 도달한다.
원하는 프리틸트를 얻기 위하여 상기 이온 빔 소스(500)에서 기판(520)의 법선 방향에 대해서 소정 각도(θ)로 조사되는 이온 빔(510)은 이온 빔 소스(500)로부터 인출되어 집적 매질(530)을 통과한 후 기판(520) 표면까지 도달하게 된다.
이 때, 상기 이온 빔(510)은 그 특성에 의해서 확산성을 가지게 되며 상기 균일한 투과율을 가지는 집적 매질(530)을 통과하면서 특정 각도 이상으로 확산되어 인출되는 이온 빔(510)에 대해서는 상기 집적 매질(530)의 차단부(531)에 의해서 흡수 또는 반사되어 선택적으로 차단되고 상기 집적 매질(530)을 통과한 이온 빔(510)은 균일한 조사 방향으로 상기 기판(520)에 조사된다.
상기 집적 매질(530)의 차단부(531)와 통과부(532)는 그 모양에 따라 차단 또는 통과되는 이온 빔(510)의 개수와 조사 각도를 조절할 수 있으며, 상기 기판 (520)상의 배향막에 도달하는 이온 빔(510)이 균일한 조사 방향을 가지도록 한다.
따라서, 본 발명에 따른 차단부(531)와 통과부(532)를 가지는 집적 매질(530)을 이온 빔 소스(500)와 기판(520) 사이에 위치시키면 도 6에 도시된 바와 같이, 이온 빔 소스(500)로부터 θ의 조사 각도로 인출되는 이온 빔(510)에 대해서 θsmall에서 θlarge까지 확산하는 이온 빔(510)의 조사 방향을 기판(520)의 상측과 하측의 위치에 따라 θmax에서 θmin 내로 줄여준다.
이 때, 상기에서 이온 빔(510)의 조사 각도는 배향막이 도포되어 있는 기판(520)을 경사지게 기울여줌으로써 형성되는 것이다.
여기서, 상기 이온 빔(510)의 조사 각도는 프리틸트각과 직접적인 관련이 있으므로 기판(520)의 위치에 따른 조사 각도의 변화는 배향 특성을 변화시키는 큰 요인이 된다.
따라서, 이온 빔 소스(500)로부터 인출되는 이온 빔(510)이 상기 이온 빔 소스(500)로부터 멀어질수록 확산되는 현상을 상기 집적 매질(530)에 의해서 특정 각도 이상으로 확산되는 이온 빔(510)에 대해서 선택적으로 차단시킴으로써 상기 이온 빔(510)의 직진성을 향상시켜 배향막이 균일하게 형성될 수 있도록 하여 액정 표시 장치에 액정 주입시 초기 배향 상태에서 동일한 프리틸트각을 얻을 수 있도록 한다.
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.
본 발명은 배향막을 형성하기 위한 이온 빔 조사 장치에 있어서 이온 빔이 균일한 프리틸트를 얻기 위해 소정의 조사 각도를 가지고 배향막이 도포된 기판에 조사될 때 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 집중 시킴으로써 상기 이온 빔의 직진성을 향상시켜 배향막이 전면에 걸쳐 균일하게 형성되게 하고 액정 배향의 균일성을 향상시키는 효과가 있다.
도 1은 일반적인 액정 표시 장치에 대한 개략적인 단면도.
도 2는 종래 배향막을 형성하기 위한 이온 빔 조사 장치의 개략적인 구성을 보여주는 도면.
도 3은 종래 이온 빔 조사 장치에서 이온 빔의 조사 각도(θ₂)에 따른 프리틸트각(pretilt angle)과의 관계를 보여주는 그래프.
도 4는 종래 배향막을 형성하기 위한 이온 빔 조사 장치에서, 이온 빔이 기판의 위치에 따라 조사되는 각도의 관계를 개념적으로 보여주는 도면.
도 5는 본 발명에 따른 일 실시예로서, 배향막을 형성하기 위한 이온 빔 조사 장치를 보여주는 개략적인 도면.
도 6은 본 발명에 따른 일 실시예로서, 이온 빔 조사 장치에서 집적 매질을 이온 빔 소스와 기판 사이에 위치시킴으로써 이온 빔의 집중을 개념적으로 보여주는 도면.
<도면의 주요부분에 대한 부호 설명>
400, 500 : 이온 빔 소스 401 : 캐소드
402 : 애노드 403 : 플라즈마 형성 영역
404 : 이온 빔 인출 매질 405 : 이온 빔 가속 매질
406 : 이온 빔 인출 영역 410, 510 : 이온 빔
411 : 이온 빔 조사 영역 420, 520 : 기판
421 : 홀더 440 : 진공 용기
501 : 이온 빔 소스의 관통부 470, 530 : 집적 매질
471, 531 : 차단부 472, 532 : 통과부

Claims (5)

  1. 진공 용기 내에 소정의 각도로 기울어져 배치되는 기판과;
    상기 기판의 전면에 조사되는 이온 빔을 발생하여 인출하는 이온 빔 소스와;
    상기 기판과 이온 빔 소스 사이에 위치하며 소정의 차단부와 통과부를 형성하는 집적 매질;을 포함하여 이루어지며,
    상기 집적 매질은 통과하는 이온 빔에 대해서 균일한 투과율을 가지도록 하는 것을 특징으로 하는 배향막을 형성하기 위한 이온 빔 조사 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    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 하는 배향막을 형성하기 위한 이온 빔 조사 장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 이온은 아르곤(Ar) 이온인 것을 특징으로 하는 배향막을 형성하기 위한 이온 빔 조사 장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 집적 매질의 차단부는 이온 빔에 대해서 흡수하는 매질 또는 반사시키는 매질로 이루어진 것을 특징으로 하는 배향막을 형성하기 위한 이온 빔 조사 장치.
  5. 삭제
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