专利名称：利用长程溅射制作液晶取向膜的方法
技术领域：
本发明涉及一种制作液晶取向膜的方法，特别是涉及一种利用长程溅射 (long-throw sputtering)或准直管(collimator)制作液晶耳又向膜的方法。
背景技术：
随着数字网络科技的发展，数字信息设备已逐渐地影响二十一世纪人类 的工作与生活。在液晶显示(LCD)屏幕已广泛地应用在日常生活中的各个层 面中，LCD面板产业除了原本以笔记型计算机(NB)作为核心应用外，更朝 向包括可携式消费型影音产品、移动电话及液晶电视机等信息家电的市场应 用全力发展。LCD屏幕的画质虽然已接近技术成熟的CRT屏幕，但仍有视 角、对比、显示均匀性等问题需加以改善，而应用在液晶电视等高密度、高 精细化、大尺寸产品的开发上，更有应答速度、色再现性等问题要克服。而 在液晶面板中有关液晶取向的控制技术、取向膜的评估技术研究，即直接地 与上述的问题息息相关，所以取向膜的制造控制技术有其相当的重要性。一般而言，液晶分子排列方式粗分为三种。第一种为液晶分子长轴平行 于取向膜，称为同质耳又向(homogeneous alignment),第二种为长轴垂直正交 于耳又向月莫上，称为异质耳又向(hetergeneous alignment)或垂直耳又向(vertical alignment)。但在大部分液晶屏幕的实际应用上，则为第三种排列方式，亦 即液晶分子与取向膜表面呈某一角度的倾斜(即预倾角，pre-tilt angle)。预倾 角是影响LCD显示特性的重要参数，主要取决于(l)取向膜的物化作用力， 如氢键(hydrogen bond)、凡得瓦力(Van der Waals force)及偶极偶极力 (dipole-dipole force); (2)机械力效应，即沟槽(groove)或取向膜表面型态。现有用于液晶的取向膜的制造于基板上镀上一层有机取向材料，例如聚 亚酰膜(polyimide， PI)，然后利用特制刷布(mbbing cloth)以一定刷拭方向及压力刷过沉积于基板上的PI膜，于其上形成许多极细的沟槽结构，使将来 液晶分子可以顺着这些沟槽方向排列。然而，现有这种需以机械接触方式刷 拭取向膜的方法存有许多缺点。例如，刷布与PI膜接触的力道不均，以及 所形成的沟槽分布皆会影响到取向膜的均一性，进而影响到将来液晶显示面 板的显示品质，另外PI膜的穿透率问题，造成光线不易穿透PI膜，也影响 到液晶显示面板的品质。此外，现有利用机械方式亦会导入污染物质，而需 在刷拭过程后，再加入清洗步骤。因此，现有利用机械方式来制作液晶取向 膜不仅工艺繁瑣，耗费成本，而且工艺成品率普遍不易提升。发明内容因此本发明的主要目的在于供 一 种制作均 一 性的液晶取向膜的方法以 解决上述现有的问题。根据本发明的一优选实施例，本方法包括将一基底置于一反应室内的一 基底乘座上，再利用一高密度等离子体轰击设于基底上方的一靶材，以产生 一溅射物质，同时于反应室内提供一偏压，以使溅射物质提供一近似垂直的 溅射方向，且溅射物质依此溅射方向沉积于基底表面以形成一液晶取向膜， 其中靶材与基底间的距离大于20厘米。根据本发明另 一优选实施例，本方法包括将一基底置于一反应室内的一 基底乘座上，再利用一高密度等离子体轰击设于基底上方的一靶材，以产生 一溅射物质，同时于基底与靶材之间提供一准直管，以使溅射物质依照一特 定溅射方向沉积于基底表面以形成一液晶取向膜。由于本发明可以使用无机的取向材料来形成靶材，并且利用溅射的方法 来制作液晶取向膜，不但排除了现有技术的取向膜低透光率问题、擦印所造 成的擦痕以及取向膜不均一等问题，进一步提升取向膜的产率与品质来降低 制作成本。
图1为一般溅射制作液晶取向膜的方法。图2以及图3为本发明的利用长程溅射制作液晶取向膜的方法。 图4以及图5为本发明的利用准直管制作液晶取向膜的方法。 简单符号说明10反应室12靶材14基底乘座16基底30反应室32靶材34基底乘座36基底38角度50反应室52靶材54基底乘座56基底58准直管60角度62双箭头a, b, c距离具体实施方式
为了进一步了解本发明的特征及技术内容，请参阅以下有关本发明的详 细说明与附图。然而所附图式仅供参考与辅助说明用，并非用来对本发明加 以限制。请参考图1，图1为利用溅射制作液晶取向膜的方法。如图l所示，一反应室10中包括一靶材12以及一基底乘座14, 一基底16置于基底乘座14 上，且基底16与靶材12之间具有一距离a。接着再进行溅射工艺制作液晶 取向膜，其中溅射离子行进方向如同图1中的虚线箭头方向，由于靶材12 与基底16的距离a约为10cm，所以使得沉积在基底16上的溅射物质与基 底16的角度过广，造成基底16的取向膜有多方向的沟槽产生，进而影响到 液晶分子与取向膜表面的角度，降低液晶取向膜的品质与成品率。请参考图2以及图3，图2以及图3为本发明的利用长程溅射制作液晶 取向膜的方法。如图2所示，本发明提供一反应室30，反应室30内包括一 靶材32以及基底乘座34,将一基底36放置于反应室30内的基底乘座34 上，并使基底36与靶材32之间具有一距离b,再利用高密度等离子体轰击 反应室30内的靶材32，使靶材32产生溅射物质(如图2中的虛线箭头)。为 了使溅射物质有方向性地被沉积至基底36表面，在本发明的优选实施例中， 必须控制基底36与耙材32间的距离b以达到长程溅射的标准，举例来说， 距离b至少应大于20厘米，优选介于25 90厘米，而且溅射物质可以与反 应室30中的高密度等离子体反应以产生游离化，经由反应室30内提供的偏 压(图未示)，例如于反应室30的上、下二侧提供一直流电压，使游离化的賊射物质以近似垂直的方向沉积在基底36表面上(如图2中的实线箭头)，形成
液晶取向膜，如此可以控制液晶取向膜表面与液晶分子的角度，产生均一性 方向的取向膜。
另外如图3所示，由于本发明可使賊射物质以近似垂直的方向沉积在基 底36上，因此可以视液晶分子的种类以及液晶分子与取向膜所需的预倾斜 角度来调整液晶预倾角。在本发明的优选实施例中，可以将基底36与基底 乘座34倾斜一角度38后，再进行上述溅射工艺，将溅射物质沉积在基底36 表面上来制作液晶取向膜，使基底36的液晶取向膜表面提供一液晶预倾角。 其中基底36的倾斜角度38约为20 70度。此外，亦利用准直管(图未示) 置放于基底36与靶材32之间，用来调整该溅射物质沉积至该基底表面的角 度。
请参考图4以及图5，图4以及图5为本发明的利用准直管制作液晶取 向膜的方法。如图4所示，本发明提供一反应室50,反应室50内包括一靶 材52以及一基底乘座54,将一基底56置于反应室50内的基底乘座54上， 并使基底56与靶材52之间具有一距离c，另外提供一准直管58,将其设置 于基底56与靶材52之间，再利用高密度等离子体轰击反应室50内的靶材 52，以使靶材52产生溅射物质，通过准直管58沉积于基底56上，形成液 晶取向膜。由于准直管58允许近似垂直的溅射物质通过准直管58(如图4所 示的虚线X)，其它方向的溅射物质则无法通过准直管58(如图4所示的虛线 Y)，因此可控制通过准直管58的溅射物质依此溅射方向沉积于基底56表面
形成均一性的液晶取向膜。
另外如图5所示，亦可视液晶分子的种类以及液晶分子与取向膜所需的 预倾斜角度来调整基底56的倾斜角度60或准直管58的位置，让溅射物质 依所需的角度沉积于基底56表面上，使基底56的液晶取向膜表面提供一液 晶预倾角。其中基底56的倾斜角度60约为20 70度，而准直管58的位置 可视需要的液晶取向膜预倾角来调整高低位置(如图5中的双箭头62所示)。
其中，如上所述的反应室30、 50内的压力约为0.03 0.1毫托耳，耙材 32与基底34的距离b约为25 90厘米，靶材52与基底56的距离c约为20 70 厘米，耙材32、 52的表面面积皆大于基底36、 56的表面面积，而液晶取向 膜(靶材32、 52)包括类钻石碳薄膜或氧化硅薄膜，其材料可以为无机材料层 或具有高穿透率的非导体材料层，例如SiCb、 SiOx或任何介电材料。值得注意的是，准直管58包括多个开口，其各开口的高宽比大于2:1， 而且准直管58是由许多六角管所组成的结构，其外观近似蜂巢，利用准直 管58可将大角度的溅射物质滤除，仅允许较小角度的溅射物质通过，藉此 可有效控制溅射物质沉积在基底56表面上形成的液晶取向膜的方向。
综上所述，本发明利用长程溅射或准直管制作液晶取向膜的方法，至少 可以归纳出以下的优点以及好处
(1) 本发明利用长程溅射制作液晶取向膜的方法，4吏溅射物质以近似垂 直的方向沉积在基底上，可以有效避免液晶取向膜有多种预倾角，而严重影 响品质。
(2) 本发明利用准直管制作液晶取向膜的方法，可藉由改变准直管的高 低位置控制溅射物质通过或滤除，制作出均一预倾角的液晶取向膜。
(3) 本发明利用长程溅射或准直管制作液晶取向膜的方法，皆可利用基 底的倾斜角度来控制液晶分子与液晶取向膜表面的预倾角，有效提升液晶品 质以及成品率，并降低成品。
(4) 本发明利用长程溅射或准直管制作液晶取向膜的方法，采用无机材 料来制作液晶取向膜，来改善PI膜的穿透率问题。
以上所述仅为本发明的优选实施例，凡依本发明权利要求所做的均等变 化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。
权利要求
1. 一种制作液晶取向膜的方法，该方法包括将一基底置于一反应室内的一基底乘座上；利用一高密度等离子体轰击设于该基底上方的一靶材，以产生一溅射物质；以及于该基底与该靶材之间提供一准直管，以使该溅射物质依照一特定溅射方向沉积于该基底表面以形成一液晶取向膜。
2. 如权利要求l所述的方法，其中该液晶取向膜为一无机材料层。
3. 如权利要求1所述的方法，其中该液晶取向膜为一具有高穿透率的非 导体材料层。
4. 如权利要求l所述的方法，其中该液晶取向膜包含一类钻石碳薄膜。
5. 如权利要求l所述的方法，其中该液晶取向膜包含一氧化硅薄膜。
6. 如权利要求1所述的方法，其中于沉积该液晶取向膜时，该方法还包 括使该基底倾斜一角度，以使该液晶取向膜提供一液晶预倾角。
7. 如权利要求6所述的方法，其中该基底的倾斜角度约为20 70度。
8. 如权利要求1所述的方法，其中该准直管包括多个开口，且各该开口 的高宽比大于2:1。
9. 如权利要求1所述的方法，其中该靶材的表面面积大于该基底的表面 面积。
10. 如权利要求1所述的方法，其中该反应室内的压力约为0.03 0.1毫 托耳。
11. 如权利要求1所述的方法，其中该靶材与该基底间的距离约为20 70厘米。
全文摘要
本发明提供一种利用长程溅射制作液晶取向膜的方法，其包括将一基底置于一反应室内的一基底乘座上，再利用一高密度等离子体轰击设于基底上方的一靶材，以产生一溅射物质，同时于反应室内提供一偏压，以使溅射物质提供一近似垂直的溅射方向，且溅射物质依此溅射方向沉积于基底表面以形成一液晶取向膜，其中靶材与基底间的距离大于20厘米。
文档编号C23C14/34GK101280419SQ20081009854
公开日2008年10月8日 申请日期2005年6月3日 优先权日2005年6月3日
发明者官大双, 张逸明, 林佳德, 詹佳璁 申请人:联诚光电股份有限公司