利用長程濺射製作液晶取向膜的方法
2023-05-10 08:45:56
專利名稱：利用長程濺射製作液晶取向膜的方法
技術領域：
本發明涉及一種製作液晶取向膜的方法，特別是涉及一種利用長程濺射(long-throw sputtering)或準直管(collimator)製作液晶取向膜的方法。
背景技術：
隨著數字網絡科技的發展，數字信息設備已逐漸地影響二十一世紀人類的工作與生活。在液晶顯示(LCD)屏幕已廣泛地應用在日常生活中的各個層面中，LCD面板產業除了原本以筆記型計算機(NB)作為核心應用外，更朝向包括可攜式消費型影音產品、行動電話及液晶電視機等信息家電的市場應用全力發展。LCD屏幕的畫質雖然已接近技術成熟的CRT屏幕，但仍有視角、對比、顯示均勻性等問題需加以改善，而應用在液晶電視等高密度、高精細化、大尺寸產品的開發上，更有應答速度、色再現性等問題要克服。而在液晶面板中有關液晶取向的控制技術、取向膜的評估技術研究，即直接地與上述的問題息息相關，所以取向膜的製造控制技術有其相當的重要性。
一般而言，液晶分子排列方式粗分為三種。第一種為液晶分子長軸平行於取向膜，稱為同質取向(homogeneous alignment)，第二種為長軸垂直正交於取向膜上，稱為異質取向(hetergeneous alignment)或垂直取向(verticalalignment)。但在大部分液晶屏幕的實際應用上，則為第三種排列方式，亦即液晶分子與取向膜表面呈某一角度的傾斜(即預傾角，pre-tilt angle)。預傾角是影響LCD顯示特性的重要參數，主要取決於(1)取向膜的物化作用力，如氫鍵(hydrogen bond)、凡得瓦力(Van der Waals force)及偶極偶極力(dipole-dipole force)；(2)機械力效應，即溝槽(groove)或取向膜表面型態。
現有用於液晶的取向膜的製造於基板上鍍上一層有機取向材料，例如聚亞醯膜(polyimide，PI)，然後利用特製刷布(rubbing cloth)以一定刷拭方向及壓力刷過沉積於基板上的PI膜，於其上形成許多極細的溝槽結構，使將來液晶分子可以順著這些溝槽方向排列。然而，現有這種需以機械接觸方式刷拭取向膜的方法存有許多缺點。例如，刷布與PI膜接觸的力道不均，以及所形成的溝槽分布皆會影響到取向膜的均一性，進而影響到將來液晶顯示面板的顯示品質，另外PI膜的穿透率問題，造成光線不易穿透PI膜，也影響到液晶顯示面板的品質。此外，現有利用機械方式亦會導入汙染物質，而需在刷拭過程後，再加入清洗步驟。因此，現有利用機械方式來製作液晶取向膜不僅工藝繁瑣，耗費成本，而且工藝成品率普遍不易提升。
發明內容
因此本發明的主要目的在於供一種製作均一性的液晶取向膜的方法以解決上述現有的問題。
根據本發明的一優選實施例，本方法包括將一基底置於一反應室內的一基底乘座上，再利用一高密度等離子體轟擊設於基底上方的一靶材，以產生一濺射物質，同時於反應室內提供一偏壓，以使濺射物質提供一近似垂直的濺射方向，且濺射物質依此濺射方向沉積於基底表面以形成一液晶取向膜，其中靶材與基底間的距離大於20釐米。
根據本發明另一優選實施例，本方法包括將一基底置於一反應室內的一基底乘座上，再利用一高密度等離子體轟擊設於基底上方的一靶材，以產生一濺射物質，同時於基底與靶材之間提供一準直管，以使濺射物質依照一特定濺射方向沉積於基底表面以形成一液晶取向膜。
由於本發明可以使用無機的取向材料來形成靶材，並且利用濺射的方法來製作液晶取向膜，不但排除了現有技術的取向膜低透光率問題、擦印所造成的擦痕以及取向膜不均一等問題，進一步提升取向膜的產率與品質來降低製作成本。
圖1為一般濺射製作液晶取向膜的方法。
圖2以及圖3為本發明的利用長程濺射製作液晶取向膜的方法。
圖4以及圖5為本發明的利用準直管制作液晶取向膜的方法。
簡單符號說明10反應室 12靶材14基底乘座 16基底30反應室 32靶材
34 基底乘座36基底38 角度50反應室52 靶材54基底乘座56 基底58準直管60 角度62雙箭頭a，b，c 距離具體實施方式
為了進一步了解本發明的特徵及技術內容，請參閱以下有關本發明的詳細說明與附圖。然而所附圖式僅供參考與輔助說明用，並非用來對本發明加以限制。
請參考圖1，圖1為利用濺射製作液晶取向膜的方法。如圖1所示，一反應室10中包括一靶材12以及一基底乘座14，一基底16置於基底乘座14上，且基底16與靶材12之間具有一距離a。接著再進行濺射工藝製作液晶取向膜，其中濺射離子行進方向如同圖1中的虛線箭頭方向，由於靶材12與基底16的距離a約為l0cm，所以使得沉積在基底16上的濺射物質與基底16的角度過廣，造成基底16的取向膜有多方向的溝槽產生，進而影響到液晶分子與取向膜表面的角度，降低液晶取向膜的品質與成品率。
請參考圖2以及圖3，圖2以及圖3為本發明的利用長程濺射製作液晶取向膜的方法。如圖2所示，本發明提供一反應室30，反應室30內包括一靶材32以及基底乘座34，將一基底36放置於反應室30內的基底乘座34上，並使基底36與靶材32之間具有一距離b，再利用高密度等離子體轟擊反應室30內的靶材32，使靶材32產生濺射物質(如圖2中的虛線箭頭)。為了使濺射物質有方向性地被沉積至基底36表面，在本發明的優選實施例中，必須控制基底36與靶材32間的距離b以達到長程濺射的標準，舉例來說，距離b至少應大於20釐米，優選介於25～90釐米，而且濺射物質可以與反應室30中的高密度等離子體反應以產生游離化，經由反應室30內提供的偏壓(圖未示)，例如於反應室30的上、下二側提供一直流電壓，使游離化的濺射物質以近似垂直的方向沉積在基底36表面上(如圖2中的實線箭頭)，形成液晶取向膜，如此可以控制液晶取向膜表面與液晶分子的角度，產生均一性方向的取向膜。
另外如圖3所示，由於本發明可使濺射物質以近似垂直的方向沉積在基底36上，因此可以視液晶分子的種類以及液晶分子與取向膜所需的預傾斜角度來調整液晶預傾角。在本發明的優選實施例中，可以將基底36與基底乘座34傾斜一角度38後，再進行上述濺射工藝，將濺射物質沉積在基底36表面上來製作液晶取向膜，使基底36的液晶取向膜表面提供一液晶預傾角。其中基底36的傾斜角度38約為20～70度。此外，亦利用準直管(圖未示)置放於基底36與靶材32之間，用來調整該濺射物質沉積至該基底表面的角度。
請參考圖4以及圖5，圖4以及圖5為本發明的利用準直管制作液晶取向膜的方法。如圖4所示，本發明提供一反應室50，反應室50內包括一靶材52以及一基底乘座54，將一基底56置於反應室50內的基底乘座54上，並使基底56與靶材52之間具有一距離c，另外提供一準直管58，將其設置於基底56與靶材52之間，再利用高密度等離子體轟擊反應室50內的靶材52，以使靶材52產生濺射物質，通過準直管58沉積於基底56上，形成液晶取向膜。由於準直管58允許近似垂直的濺射物質通過準直管58(如圖4所示的虛線X)，其它方向的濺射物質則無法通過準直管58(如圖4所示的虛線Y)，因此可控制通過準直管58的濺射物質依此濺射方向沉積於基底56表面形成均一性的液晶取向膜。
另外如圖5所示，亦可視液晶分子的種類以及液晶分子與取向膜所需的預傾斜角度來調整基底56的傾斜角度60或準直管58的位置，讓濺射物質依所需的角度沉積於基底56表面上，使基底56的液晶取向膜表面提供一液晶預傾角。其中基底56的傾斜角度60約為20～70度，而準直管58的位置可視需要的液晶取向膜預傾角來調整高低位置(如圖5中的雙箭頭62所示)。
其中，如上所述的反應室30、50內的壓力約為0.03～0.1毫託耳，靶材32與基底34的距離b約為25～90釐米，靶材52與基底56的距離c約為20～70釐米，靶材32、52的表面面積皆大於基底36、56的表面面積，而液晶取向膜(靶材32、52)包括類鑽石碳薄膜或氧化矽薄膜，其材料可以為無機材料層或具有高穿透率的非導體材料層，例如SiO2、SiOx或任何介電材料。
值得注意的是，準直管58包括多個開口，其各開口的高寬比大於2∶1，而且準直管58是由許多六角管所組成的結構，其外觀近似蜂巢，利用準直管58可將大角度的濺射物質濾除，僅允許較小角度的濺射物質通過，藉此可有效控制濺射物質沉積在基底56表面上形成的液晶取向膜的方向。
綜上所述，本發明利用長程濺射或準直管制作液晶取向膜的方法，至少可以歸納出以下的優點以及好處(1)本發明利用長程濺射製作液晶取向膜的方法，使濺射物質以近似垂直的方向沉積在基底上，可以有效避免液晶取向膜有多種預傾角，而嚴重影響品質。
(2)本發明利用準直管制作液晶取向膜的方法，可藉由改變準直管的高低位置控制濺射物質通過或濾除，製作出均一預傾角的液晶取向膜。
(3)本發明利用長程濺射或準直管制作液晶取向膜的方法，皆可利用基底的傾斜角度來控制液晶分子與液晶取向膜表面的預傾角，有效提升液晶品質以及成品率，並降低成品。
(4)本發明利用長程濺射或準直管制作液晶取向膜的方法，採用無機材料來製作液晶取向膜，來改善PI膜的穿透率問題。
以上所述僅為本發明的優選實施例，凡依本發明權利要求所做的均等變化與修飾，皆應屬本發明的涵蓋範圍。
權利要求
1.一種利用長程濺射製作液晶取向膜的方法，該方法包括將一基底置於一反應室內的一基底乘座上；利用一高密度等離子體轟擊設於該基底上方的一靶材，以產生一濺射物質；以及於該反應室內提供一偏壓，以使該濺射物質提供一近似垂直的濺射方向，且該濺射物質依此濺射方向沉積於該基底表面以形成一液晶取向膜；其中該靶材與該基底間的距離大於20釐米。
2.如權利要求1所述的方法，其中該液晶取向膜為一無機材料層。
3.如權利要求1所述的方法，其中該液晶取向膜為一具有高穿透率的非導體材料層。
4.如權利要求1所述的方法，其中該液晶取向膜包含一類鑽石碳薄膜。
5.如權利要求1所述的方法，其中該液晶取向膜包含一氧化矽薄膜。
6.如權利要求1所述的方法，其中於沉積該液晶取向膜時，該方法還包括使該基底傾斜一角度，以使該液晶取向膜提供一液晶預傾角。
7.如權利要求6所述的方法，其中該基底的傾斜角度約為20～70度。
8.如權利要求1所述的方法，其中於沉積該液晶取向膜時，該方法還包括於該基底與該靶材之間提供一準直管，以用來調整該濺射物質沉積至該基底表面的角度。
9.如權利要求1所述的方法，其中該準直管包括多個開口，且各該開口的高寬比大於2∶1。
10.如權利要求1所述的方法，其中該靶材的表面面積大於該基底的表面面積。
11.如權利要求1所述的方法，其中該反應室內的壓力約為0.03～0.1毫託耳。
12.如權利要求1所述的方法，其中該靶材與該基底間的距離約為25～90釐米。
13.一種製作液晶取向膜的方法，該方法包括將一基底置於一反應室內的一基底乘座上；利用一高密度等離子體轟擊設於該基底上方的一靶材，以產生一濺射物質；以及於該基底與該靶材之間提供一準直管，以使該濺射物質依照一特定濺射方向沉積於該基底表面以形成一液晶取向膜。
14.如權利要求13所述的方法，其中該液晶取向膜為一無機材料層。
15.如權利要求13所述的方法，其中該液晶取向膜為一具有高穿透率的非導體材料層。
16.如權利要求13所述的方法，其中該液晶取向膜包含一類鑽石碳薄膜。
17.如權利要求13所述的方法，其中該液晶取向膜包含一氧化矽薄膜。
18.如權利要求13所述的方法，其中於沉積該液晶取向膜時，該方法還包括使該基底傾斜一角度，以使該液晶取向膜提供一液晶預傾角。
19.如權利要求18所述的方法，其中該基底的傾斜角度約為20～70度。
20.如權利要求13所述的方法，其中該準直管包括多個開口，且各該開口的高寬比大於2∶1。
21.如權利要求13所述的方法，其中該靶材的表面面積大於該基底的表面面積。
22.如權利要求13所述的方法，其中該反應室內的壓力約為0.03～0.1毫託耳。
23.如權利要求13所述的方法，其中該靶材與該基底間的距離約為20～70釐米。
全文摘要
本發明提供一種利用長程濺射製作液晶取向膜的方法，其包括將一基底置於一反應室內的一基底乘座上，再利用一高密度等離子體轟擊設於基底上方的一靶材，以產生一濺射物質，同時於反應室內提供一偏壓，以使濺射物質提供一近似垂直的濺射方向，且濺射物質依此濺射方向沉積於基底表面以形成一液晶取向膜，其中靶材與基底間的距離大於20釐米。
文檔編號C23C14/06GK1873046SQ20051007478
公開日2006年12月6日 申請日期2005年6月3日 優先權日2005年6月3日
發明者官大雙, 張逸明, 林佳德, 詹佳璁 申請人:聯誠光電股份有限公司