배향막을 형성하기 위한 이온 빔 조사 장치 document_id A220623029276

본 발명은 액정표시장치에서 배향막에 이온빔을 조사하여 액정 배향을 할 수 있도록 한 이온빔 조사장치에 관한 것으로, 더욱 자세하게는 이온빔의 균일성을 높인 이온빔 조사장치에 관한 것이다. 근래, 핸드폰(Mobile Phone), PDA, 컴퓨터, 대형 TV와 같은 각종 전자기기가 발전함에 따라 이에 적용할 수 있는 평판표시장비(Flat Panel Display Device)에 대한 요구가 점차 증대되고 있다. 이러한 평판표시장치로는 LCD(Liquid Crystal Display), PDP(Plasma Display Panel), FED(Field Emission Display), VFD(Vacuum Fluorescent Display) 등이 활발히 연구되고 있지만, 양산화 기술, 구동수단의 용이성, 고화질의 구현이라는 이유로 인해 현재에는 액정표시장치(LCD)가 각광을 받고 있다. 도 1은 종래 기술에 따른 액정표시장치(1)의 단면을 개략적으로 나타낸 단면도이다. 도면에 도시한 바와 같이, 액정표시장치(1)는 제1기판(5)과 제2기판(3) 및 상기 제1기판(5)과 제2기판(3) 사이에 형성된 액정층(7)으로 구성되어 있다. 상기 액정층(7)을 형성하는 액정은 광학적 이방성을 가진 물질로서, 인가되는 전압에 따라 배향성이 달라지므로, 광투과율을 조절할 수 있다. 따라서 액정층의 광투과율에 따라 이에 대응되어 정지된 화상이나 움직이는 화상이 액정표시장치(1) 상에 표현된다. 제1기판(5)은 구동소자인 박막트랜지스터(TFT : Thin Film Transistor)가 형성된 기판으로서, 도면에는 도시하지 않았지만 복수의 화소가 형성되어 있으며, 각각의 화소에는 박막트랜지스터가 형성되어 있다. 상부 기판(3)은 컬러필터(Color Filter)기판으로서, 컬러를 구현하기 위한 컬러필터층이 형성되어 있다. 또한, 상기 제1기판(5) 및 제2기판(3)에는 각각 화소전극 및 공통전극이 형성되어 있으며 액정층(7)의 액정분자를 배향하기 위한 배향막(10)이 도포되어 있다. 상기 제1기판(5) 및 제2기판(3)은 실링재(Sealing material)(9)에 의해 합착되어 있으며, 그 사이에 액정층(7)이 형성되어 상기 제1기판(5)에 형성된 박막트랜지스터에 의해 액정분자를 구동하여 액정층을 투과하는 광량을 제어함으로써 정보를 표시하게 된다. 상기한 바와 같은 액정표시장치(1)를 제조하기 위해서는 상기 제1기판(5)과 제2기판(3)이 마주보는 면에 액정층(7)의 액정분자를 배향하기 위한 배향막(10)을 형성하는 과정을 거친다. 배향막(10)은 액정층의 초기 배향상태를 결정하기 위해서 형성하며, 액정표시장치의 방식에 따라 다른 정도의 선경사각(프리틸트각, pretilt angle)를 가지게 형성한다. 이하, 상기한 구성을 가지는 액정표시장치에 있어서, 배향막 형성 과정에 대해 자세히 설명한다. 배향막 형성은 먼저 고분자막을 도포하고 일정한 방향으로 배열시키는 공정으로 구성된다. 즉, 배향막 형성용 고분자를 기판 위에 도포한 후, 일정한 온도에서 경화시킨 다음, 러빙(rubbing)을 이용해서 다양한 배향 패턴을 형성한다. 러빙이란 벨벳 등과 같은 천으로 배향막이 형성된 기판을 문질러 줌으로써 배향막을 배향시키는 방법이다. 그러나, 상기한 러빙을 이용한 배향 방법은 기판과 러빙천이 직접적으로 접촉하는 데다가 물리적인 힘으로 문지르게 되므로 여러 가지 문제점이 발생하였다. 그 예로, 먼지가 발생하거나 정전기 방전이 일어나 기판에 형성한 박막 트랜지스터가 손상되는 등을 들 수 있다. 상기 문제점을 개선하기 위해 직접적인 접촉 공정없이 러빙을 할 수 있는 배향기술이 제안되었다. 이러한 UV와 같은 광을 조사하여 유기물질을 배향하는 배향법, 포토리소그래피(photolithography)를 이용한 마이크로그루브(microgroove) 배향법이나 이온빔(ion beam)을 이용한 배향법 등이 있다. 이 중 이온빔을 이용한 배향법은 배향막을 형성하는 고분자막의 결합의 일부를 이온빔을 이용하여 끊어줌으로써 고분자의 배향방향을 결정하는 방식이다. 상기 배향막 형성용 고분자로는 사용되는 폴리이미드(PI, polyimide)나 폴리아믹산(PA, polyamic acid) 계열의 유기물질이 사용되는데, 화학적 구조가 주쇄(main chain)과 측쇄(side chain)로 구성된다. 이온빔은 상기 측쇄를 끊어 배향을 결정한다. 이온빔 배향법은, 직접적으로 기판에 접촉하는 방식이 아닌 데다가, 종래의 배향재료를 그대로 사용할 수 있으며, 대면적 기판에도 적용이 가능할 수 있는 등 많은 장점을 가진 것으로 평가된다. 상기한 방법으로 배향막을 배향시키기 위해서는 이온빔 조사장치가 사용되는데, 이온빔 조사장치는, 이온빔을 만드는 챔버와 기판에 대면하며 이온빔을 배출하는 넓은 개구부를 포함하여 구성된다. 본 장치는 이온빔 챔버의 전극과 전극 사이의 강한 전압에 의하여 발생된 이온을 개구부를 통해 조사하게 된다. 그러나 상기한 이온빔을 이용하여 배향법에 사용되는 이온빔 조사장치는 이온빔 조사부의 개구부가 넓어 기판에 조사된 이온빔이 균일하지 않은 문제점이 있다. 특히, 대면적 기판에 이온빔의 조사 시에는 이온빔 조사장치 또한 대형화되므로, 일부분에 불균일하게 조사되는 현상이 나타난다. 이런 경우, 결국 국부적인 배향불량을 나타내게 되어 빛샘 불량 등 화상품질이 떨어지게 된다. 상기한 불량은 이온빔이 만들어지고 나서 충분히 확산되지 않은 상태에서 개구부를 통해 기판에 조사되므로, 각 영역에 따라 이온빔의 밀도차가 생기게 되는데 기인한다. 또한 이온 간의 충돌 또는 상호작용이나 장치와의 충돌 등에 의해서도 이온빔의 밀도가 달라질 수 있기 때문에 일부 영역에는 높은 밀도로 조사되고, 일부 영역에는 낮은 밀도로 조사된다. 상기한 이온빔의 조사 밀도 차이는 국부적인 배향불량으로 나타나 결과적으로 액정표시장치의 화질을 저하시키는 원인이 된다.