[发明专利]形成配向膜的设备及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种形成配向膜的设备及方法，特别是一种形成无机配向膜的设备及方法。

背景技术

由于液晶显示器(Liquid crystal display；LCD)具有省电、高画质、空间利用效率佳、以及低輻射等优点，因此近年来已逐渐成为市场的主流产品。

一般的液晶显示器主要是由两片基板以及一配置于上述两基板间的液晶层所构成，由于液晶具有光学异方向性质，并可通过改变一施加电场而控制液晶分子的排列状态，使光线穿透液晶层时的光学特性发生改变，进而达到显像的目的。在一般的液晶显示器中，上述两基板可均为玻璃基板，而一种结合半导体制程与液晶显示器技术的硅基液晶(Liquid Crystal on Silicon；LCoS)微显示器则由于开口率佳，且利用半导体制程所生产的背板，在通过电路整合与线距微缩后将可大幅提高驱动效率与分辨率，换言之，在相同分辨率之下其成本将较LCD为低且反应速度较快，因而成为当前产业重点发展之一。

然而不论对于何种液晶显示器而言，假使液晶显示器中的液晶分子不具有一预倾角，则当施加电场时，液晶分子将呈不同方向排列，而形成漏光或光环等显示缺陷。因此，液晶显示器需于上述两片基板间形成一配向膜以提供液晶分子一预倾角，降低上述显示缺陷的发生，而配向膜的优劣则为决定一液晶屏幕的显示品质好坏的重要因素之一。

配向膜在液晶显示器中的地位非常重要，其主要生产技术包含摩擦配向法(Rubbing)、光配向法(Photo-alignment)、离子束配向法(IonBeam Alignment)、以及斜向蒸着法(Obliquely Evaporation)...等。其中，摩擦配向法通常以聚亚酰胺(polyimide)等有机高分子化合物为配向膜材料，利用一绒布滚轮对聚亚酰胺表面进行接触式的顺向摩擦，使配向膜往相同方向延伸，进而使液晶分子于配向膜表面呈现整齐排列的状态。此项技术具有操作时间短、可常温操作、以及易于量产等优点，故为当前制作配向膜的主要方法。然而，由于有机配向膜材料例如聚亚酰胺具有高极性、高吸水性，因此容易变质进而造成配向不均，且容易因使用环境、或使用时间长而发生光劣化的情形，而刷膜制程亦容易造成尘埃、静电、以及刷痕等问题，使得信赖度因此降低。

而另外一种现有的适用于有机配向膜的形成方法为光配向法，利用偏极化的光源以特定方向照射配向膜引发光学异方向性，为一种非刷膜式的配向技术，其中更可将光源经由一狭缝，以于配向膜上造成一致且均匀的配向方向。

相较于有机高分子配向膜具有稳定性和信赖度不佳等问题，无机材料具有较佳的化学稳定性和耐旋光性，不会受到投射时的高温而逐渐被氧化，寿命较长，且不需要摩擦配向以致颗粒污染减少许多，并具有较佳的产品特性，例如对比可达至少1000∶1以上，因此目前在LCoS配向膜的制程上，无机配向膜已渐成趋势，然而在一般的薄膜晶体管液晶显示器(TFT-LCD)产业中，仍以有机配向膜聚亚酰胺为主。

现有的离子束配向法为形成无机配向膜的方法之一，通常包含一成膜制程与一预倾角制程，先利用一般薄膜形成方法如溅镀法、蒸镀法、亦或其它方法将一无机材料予以成膜，接着再通过原子束或离子束的轰击对上述薄膜进行配向处理。

而另一种可用以形成无机配向膜的方法为斜向蒸着法，于高真空条件下将配向膜材料高温蒸发，从特定的角度射向基板表面，以控制晶体的倾斜角度，达到液晶配向排列的目的。图1及图2分别显示一利用现有斜向蒸着法形成一无机配向膜的沉积设备100及流程图示。此沉积设备100具有一反应室102，反应室102中包含一坩锅104、一发射源106、一支撑装置108、以及一压力控制装置110，其中坩锅104用以装盛一蒸镀源114。如步骤S201所示，先将一基板112置于反应室102中，并且利用支撑装置108作为支撑，以控制基板112的法线Lm与蒸镀源114来向呈一倾斜角度θ，进而控制晶体的配向角度。参照图1，沉积设备100更可包含一温度控制装置116以控制反应室102的温度。如步骤S203所示，先通过压力控制装置110以及温度控制装置116将反应室102内的压力和温度控制于一高温低压(例如真空)的条件下；接着如步骤S205所示，将坩锅104中的蒸镀源114，例如硅氧化物，由固态变成气态而挥发至基板112表面附着，以形成一配向膜118。当配向膜118到达至一平均预定膜厚时，如步骤S207所示，可将压力调整至常压下，并且降低温度，接着再取出基板112，如步骤S209所示。