CN100432799C - 氢离子束应用于液晶分子配向的方法 - Google Patents

Abstract

本发明为一种氢离子束应用于液晶分子配向的方法，是用以解决现有利用氩离子配向时所造成的物理性破坏，及劣化配向膜表面。本发明是直接将一含氢离子束撞击至配向膜，降低物理性的破坏并与配向膜表面进行化学反应，佳化配向性质。

Description

氢离子束应用于液晶分子配向的方法

技术领域

本发明为一种氢离子束配向的方法，尤指一种氢离子束应用于液晶分子配向的方法。

背景技术

传统液晶分子配向是使用氩(Ar)离子束达成配向层的配向效果，已知有许多的专利文献揭露相关的技术，如美国专利号第4153529号“引起均匀平行应用于液晶盒的液晶材质配向方法及装置(Means and method for inducinguniform parallel alignment of liquid crystal material in a liquidcrystal cell)”，为离子束配向最早的专利，主要应用为无机配向膜(包含碳)，其配向膜厚度为100-5000A，而离子束能量为1-3keV。

又，如美国专利号第6020946号“使用低能量离子轰击液晶显示的干式处理(Dry processing for liquid-crystal displays using low enefgy ionbombardment)”，此为IBM公司所表应用离子束配向于无机配向膜的专利，与前述美国专利号第4153529号主要差异仅是配向膜膜厚与离子束能量的不同，本专利的配向膜膜厚为10-100A，而离子束能量为75-200eV。

美国专利号第5030322号“液晶显示装置的形成定向膜方法(Method offorming orientation film of liquid-crystal display device)”，为Sharp公司于1991年发表离子束配向于有机配向膜的专利，其有机配向膜的材料包含聚亚醯胺(PI)、聚氨基甲酸酯(PU)及聚醯胺(PA)等。

美国专利号第5770826号“液晶的离子束配向(Atomic beamalignment ofliquid-crystals)”，为IBM应用离子束于有机配向膜(其材料主要为聚亚醯胺)的专利，其将能量限制为200eV以下，认为能改善高能量(＞500eV)离子束处理造成的有机配向层表面劣化。

美国专利号第6485614号“液晶显示器的碳配向层稳定方法(Method tostabilize a carbon alignment layer for liquid crystal displays)”，为IBM公司提出需在离子束配向后进行氢处理的专利，主要是为了钝化悬键(dangling bond)。

美国专利号第6665033号“藉由离子束表面修正形成配向层的方法(Method for forming alignment layer by ion beam surface modification)”，此为IBM所提出的另一篇关于悬键钝化程序处理，此与前篇美国专利号第6485614号最大的不同在于认为可以引入反应性气体(包含硅甲烷、四氟甲烷、氮、氧、氢、氟)于离子束中，达成在原位置(in-situ)上钝化悬键的目的。

请参考图1所示为氩离子束冲击配向层的示意图，包括一玻璃基板10，一导电层12是形成于该玻璃基板10上，一配向层14是形成于该导电层12之上，接着利用一氩离子束16冲击该配向层14，但会在该配向层14的表面形成物理性与化学性破坏18。

然而上述有关使用氩离子束配向的专利文献中，因为氩离子束不具有化学反应活性且粒子大小太大会造成严重的物理性破坏，进而劣化配向膜表面，影响到配向膜的电特性，易造成影像闪烁(Flicker)与影像残留(ImageSticking)等问题。而关于IBM公司所提出的专利号第6485614号为多次程序处理，亦即先用氩离子束冲击配向膜再利用氢原子钝化悬键的程序，另一篇I BM公司所提出的专利号第6665033号是利用反应性离子作用于悬键使的为钝化层(passivation layer)。

发明内容

本发明的目的在于利用最小粒子大小的氢离子束来进行液晶分子的配向，可藉此减少对配向膜表面的物理性破坏，并藉由氢离子的化学活性与配向膜反应，大幅提升传统使用氩离子束配向有配向膜特性劣化的问题。

为了达成上述的目的，本发明提出一种氢离子束应用于液晶分子配向的方法，该方法包括提供一配向薄膜；产生一含氢的离子束；决定一可调整入射角度、离子能量和剂量的离子束；及对准该配向薄膜且以该含氢的离子束冲击该配向薄膜。

附图说明

图1为现有的氩离子束冲击配向层的示意图；

图2为本发明的氢离子束冲击配向层的示意图；及

图3为本发明第一实施例的氢离子束应用于液晶分子配向的方法流程图；及

图4为本发明实施例的氢离子束与氩离子束对液晶盒电特性的比较示意图。

符号说明：

玻璃基板              10、20

导电层                12、22

配向层                14、24

氩离子束              16

物理性与化学性破坏    18

氢离子束              26

具体实施方式

为了进一步说明本发明为达成既定目的所采取的技术、方法及功效，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图，相信本发明的目的、特征与特点，当可由此得一深入且具体的了解，然而所附图式仅提供参考与说明用，并非用来对本发明加以限制。

本发明提出一粒子大小最小且具有化学反应活性的氢离子束进行配向，降低物理性的破坏并与配向膜表面产生化学反应，佳化配向性质。

请参考图2为本发明的氢离子束冲击配向层的示意图，包括一玻璃基板20，一导电层22是形成于该玻璃基板20上，一配向层24是形成于该导电层22之上，接着利用一氢离子束26冲击该配向层24，与现有技术比较，因氢离子的为最小的粒子及具有高化学反应活性，使得氢离子撞击配向层的表面并不会产生悬键与物理及化学性破坏的情形发生。

请参考图3为本发明第一实施例的氢离子束应用于液晶分子配向的方法流程图，该方法是包括提供一配向薄膜(S100)，其中该配向薄膜材料为有机材料或无机材料，该有机材料可为聚亚醯胺膜，该无机材料可为含碳的无机膜，产生一含氢的离子束(S102)，其中该离子束内所含的氢离子成分流量为其它离子成分流量总和的100倍以上，决定一可调整入射角度、离子能量和剂量的离子束(S104)，及对准该配向薄膜且以该含氢的离子束冲击该配向薄膜(S106)。

请参考图4为本发明的实施例有关含氢离子束26针对于液晶配向的电特性，与氩离子束16的比较示意图。愈大的残余直流电压(Residual DC Voltage)将导致液晶显示器易发生画面闪烁(Flicker)或影像残留(Image sticking)。本发明因利用最小粒子大小的氢离子束将离子撞击的物理性破坏降至最低，使得配向膜表面不易有因离子撞击而产生的缺陷来吸附带电离子，避免残余直流电压过高的问题。又因为氢离子束本身具有高化学活性，使得撞击后的表面键结多为非极性共价键，如此也将有益于降低残余直流电压的问题。

本发明利用最小粒子大小的氢离子束来做液晶配向，包含应用于有机以及无机配向膜。本发明的优点在于最小料子大小的氢离子束有益于减少对配向膜的物理性破坏，进而佳化配向膜的电特性。又由于氢离子本身的化学反应活性，能与配向膜表面产生反应，稳定配向膜的性质。在离子束机台设计上，因为氢离子束对表面的物理性破坏甚小，故不需将离子束能量限制小于200eV，如此将可大幅降低离子束于低能量离子束开发上容易均匀性不佳的问题。

因氢离子束具有低物理性破坏、高化学反应活性的优点，其撞击配向膜时将引发一连串的氢化(hydrogenation)、脱氢(dehydrogenation)、侵蚀(erosion)及共价键形成(bond-forming)等机制，如此将有助于产生表面键结异向性而诱发液晶配向。

本发明确能藉上述所揭露的技术，提供一种迥然不同于现有的设计，堪能提高整体的使用价值。

上述所揭露的图式、说明，仅为本发明的实施例而已，凡精于此项技艺者当可依据上述的说明作其它种种的改良，而这些改变仍属于本发明的发明精神及以下界定的专利范围中。

Claims (5)

1.一种氢离子束应用于液晶分子配向的方法，包括下列步骤：

提供一配向薄膜；

产生一含氢的离子束，该离子束内所含的氢离子成分流量为其它离子成分流量总和的100倍以上；及

对准该配向薄膜且以该含氢的离子束冲击该配向薄膜，以降低该配向薄膜表面被该含氢的离子束冲击后所残留的直流电压。

2.根据权利要求1所述的氢离子束应用于液晶分子配向的方法，其中该配向薄膜材料为有机材料或无机材料。

3.根据权利要求2所述的氢离子束应用于液晶分子配向的方法，其中该有机材料为聚亚醯胺膜。

4.根据权利要求2所述的氢离子束应用于液晶分子配向的方法，其中该无机材料为含碳的无机膜。

5.根据权利要求1所述的氢离子束应用于液晶分子配向的方法，其中该产生一含氢的离子束的步骤更包含决定一可调整入射角度、离子能量和剂量的离子束。

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