(57)【要約】【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。【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
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
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。
【請求項２】
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。
【請求項３】
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。
【請求項４】
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。
【請求項５】
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。
【請求項６】
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。
【請求項７】
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。
【請求項８】
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。
【請求項９】
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。
【請求項１０】
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。
【請求項１１】
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。
【請求項１２】
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。
【請求項１３】
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。
【請求項１４】
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。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【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
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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