專利名稱：通過表面改性提高離子束生成取向?qū)拥姆€(wěn)定性的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及液晶顯示器，更具體地，涉及形成由離子束照射碳膜而產(chǎn)生的穩(wěn)定取向?qū)拥姆椒ā?br> 背景技術(shù)：
用于液晶顯示器中的液晶(LC)材料通常依靠取向?qū)觼斫⒎€(wěn)定的預(yù)傾角和其它參數(shù)，例如液晶材料的錨定能。通常，平板液晶顯示器(LCD)液晶的取向通過在覆蓋于合適襯底上的機(jī)械打磨聚酰亞胺膜上放置一層LC材料薄膜來實(shí)現(xiàn)。機(jī)械打磨方法的局限(例如，為增大視角而產(chǎn)生多疇)與優(yōu)化聚合物材料的困難結(jié)合在一起，使得非常需要使用替代材料和非接觸LC取向方法。
除了打磨之外，還有很多不同的可引起LC取向的方法/材料，例如，拉伸聚合物、Langmuir Blodgett膜、通過微光刻制成的光柵結(jié)構(gòu)、氧化硅的傾斜角沉積，以及聚合物膜的極化紫外照射。
取代打磨的非接觸方法在共同轉(zhuǎn)讓的U.S.No.5,770,826中已有描述，它描述了一種基于聚酰亞胺表面的離子束照射的特別有吸引力且多用途的LC取向工藝。該方法在被低能(大約100eV)的Ar+離子轟擊過的聚酰亞胺表面放置LC。該工藝具有很多特征，這些特征使得它適于制造LC顯示器。該方法還經(jīng)過擴(kuò)展以包括類金剛石碳(DLC)、無定形氫化硅、SiC、SiO2、玻璃、Si3N4、Al2O3、CeO2、SnO2，以及ZnTiO2膜，如共同轉(zhuǎn)讓的U.S.Patent No.6,020,946中所描述的。在共同轉(zhuǎn)讓的U.S.Patent No.6,061,114中描述了另一種在單沉積工藝中建立LC取向?qū)拥姆椒ā?br> 為了液晶的取向而對DLC膜進(jìn)行的離子束處理(IB/DLC)相對于傳統(tǒng)的打磨聚酰亞胺取向來說具有很多優(yōu)點(diǎn)，例如，非接觸處理、取向均勻性等。通常，用等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(PECVD)沉積大約50埃的DLC膜，然后用Ar離子束照射。據(jù)信Ar離子束破壞了對該離子束來說具有大碰撞截面的無定形碳環(huán)。對離子束來說具有小的或?yàn)榱愕呐鲎步孛娴臒o定形碳環(huán)保留下來。剩余碳環(huán)的平均方向使液晶對準(zhǔn)并生成預(yù)傾角。IB/DLC取向的預(yù)傾角是不穩(wěn)定的。當(dāng)IB/DLC襯底與空氣中的水汽或其它成分接觸時，預(yù)傾角便會降低。預(yù)傾角的降低是具有IB/DLC取向的真空密封LC單元中存儲時間的函數(shù)。另外，在紫外或紫光照射下，預(yù)傾角是不穩(wěn)定的。在離子束處理之后，由于離子束在DLC表面引入的自由基，DLC膜的表面活性非常大。這些自由基要與許多與其接觸的化學(xué)物質(zhì)發(fā)生發(fā)應(yīng)。該反應(yīng)會改變DLC膜的表面化學(xué)特性或改變碳環(huán)的方向。結(jié)果，破壞了預(yù)傾角。
因此，需要具有穩(wěn)定預(yù)傾角的非接觸取向?qū)佑糜谝壕э@示器。

發(fā)明內(nèi)容
此處描述了用于向取向?qū)颖砻嬉牖瘜W(xué)變化的方法。對取向?qū)颖砻妗珙惤饎偸?DLC)表面——進(jìn)行表面改性，以通過液晶和取向?qū)颖砻娴南嗷プ饔脕硖岣咭壕ьA(yù)傾角的時間穩(wěn)定性并進(jìn)一步微調(diào)預(yù)傾角和其它與液晶的取向有關(guān)的特性。
為說明目的，根據(jù)本發(fā)明的表面改性可分為幾種總體類型。一類包括在離子束(IB)處理過程中同時對表面取向?qū)拥奶幚??？梢栽谕ǔＳ糜陔x子束過程的氬氣中加入反應(yīng)氣體成分，或干脆用反應(yīng)氣體成分完全取代氬氣。這樣的處理可包括，例如，氫氣、氟氣、氮?dú)狻⒀鯕饣蚋蟮姆肿?，例如，四氟代甲烷。自由基和其它在取向?qū)颖砻娈a(chǎn)生的反應(yīng)活性部位(常稱作懸掛鍵)會馬上與同一環(huán)境中的活性物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)。利用該方法，可以更快地以可控制的方式填補(bǔ)表面上的懸掛鍵。此外，反應(yīng)氣體本身會在反應(yīng)室中通過鍵裂而活化，產(chǎn)生在位原子物質(zhì)，例如，原子氫或原子氮。
另一類包括取向?qū)拥腎B后處理。在IB處理之后，可使用濕法化學(xué)、等離子體、原子束或氣相處理來與懸掛鍵進(jìn)行反應(yīng)。在IB處理過程中產(chǎn)生的懸掛鍵或其它反應(yīng)活性部位會與這些物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)從而產(chǎn)生可再生的表面化學(xué)性質(zhì)，同時保持隨后液晶取向所需的表面各向異性。
描述了制備離子束處理取向?qū)拥娜∠虮砻娴姆椒?。在對表面進(jìn)行離子束處理的同時或之后，引入其它化學(xué)物質(zhì)以鈍化懸掛鍵。這穩(wěn)定了顯示器中的液晶使其耐受長時間的變化，此外，還使得可進(jìn)行表面特性的微調(diào)以及液晶和制備層之間相互作用的微調(diào)。處理包括在離子束處理的同時加入氣體，或在之后用氣體、等離子體、原子槍源或液體進(jìn)行處理。
根據(jù)本發(fā)明，制備取向?qū)颖砻娴姆椒òㄌ峁┤∠驅(qū)由系谋砻?，用離子轟擊表面；在離子束中引入反應(yīng)氣體使表面上的懸掛鍵飽和。
在其它方法中，取向?qū)涌砂惤饎偸?。引入反?yīng)氣體成分的步驟可包括引入氮?dú)?、氫氣、氧氣、氟、硅烷、四氟代甲烷中的一種或幾種作為反應(yīng)氣體的步驟。用離子轟擊表面的步驟可包括用氬離子和反應(yīng)氣體離子轟擊表面的步驟。
根據(jù)本發(fā)明，另一種制備取向?qū)颖砻娴姆椒òㄏ铝胁襟E提供取向?qū)由系谋砻妫秒x子轟擊表面，并用反應(yīng)成分對表面進(jìn)行淬火以使表面上的懸掛鍵飽和。
在其它方法中，取向?qū)涌砂惤饎偸肌Ｓ梅磻?yīng)成分對表面進(jìn)行淬火的步驟包括用反應(yīng)氣體對表面進(jìn)行淬火以使表面上的懸掛鍵飽和的步驟。反應(yīng)氣體可包括下列中至少一種氫氣、氮?dú)?、二氧化碳、氧氣和水蒸氣。用反?yīng)成分對表面進(jìn)行淬火的步驟可包括用反應(yīng)液體對表面進(jìn)行淬火以使表面上的懸掛鍵飽和的步驟。反應(yīng)液體可包括下列中至少一種乙醇、水、過氧化氫、飽和二氧化碳水溶液，以及液晶。對表面進(jìn)行淬火的步驟可包括使用原子槍向表面引入原子物質(zhì)的步驟。原子物質(zhì)可包括氫、氮和氧之一。
根據(jù)本發(fā)明，另一種制備用于液晶顯示器的取向?qū)颖砻娴姆椒òㄏ铝胁襟E提供類金剛石碳表面，用來自離子束的離子轟擊表面，并使轟擊步驟中在表面上產(chǎn)生的懸掛鍵飽和。
在其它方法中，轟擊步驟可包括在離子束中加入反應(yīng)氣體的步驟。反應(yīng)氣體可包括下列中至少一種氮?dú)?、氫氣、氧氣、氟硅?fluorine silane)和四氟代甲烷。用離子轟擊表面的步驟可包括用氬離子和反應(yīng)氣體離子轟擊表面的步驟。使懸掛鍵飽和的步驟可包括用反應(yīng)氣體對表面進(jìn)行淬火以使表面上的懸掛鍵飽和的步驟。反應(yīng)氣體可包括下列中至少一種氫氣、氮?dú)狻⒍趸?、氧氣和水蒸氣。使懸掛鍵飽和的步驟可包括用反應(yīng)液體對表面進(jìn)行淬火以使表面上的懸掛鍵飽和的步驟。反應(yīng)液體可包括下列中至少一種乙醇、水、過氧化氫、飽和二氧化碳水溶液，以及液晶。使懸掛鍵飽和的步驟可包括用原子槍向表面引入原子物質(zhì)的步驟。原子物質(zhì)可包括氫、氮和氧之一。
本發(fā)明的這些和其它目的、特征和優(yōu)點(diǎn)將在下面其說明性實(shí)施方案的詳細(xì)描述中顯示出來，這些描述應(yīng)與附圖結(jié)合來看。


下面將參照附圖在優(yōu)選實(shí)施方案的描述中詳細(xì)描述本發(fā)明，其中圖1為根據(jù)本發(fā)明在其上形成有導(dǎo)電層的平板的剖面圖；圖2為圖1的導(dǎo)電層的剖面圖，示出根據(jù)本發(fā)明形成于其上的取向基底層；圖3為示出圖2的取向?qū)拥钠拭鎴D，根據(jù)本發(fā)明，該取向?qū)佑脦в谢虿粠в蟹磻?yīng)氣體的離子束進(jìn)行處理；圖4為根據(jù)本發(fā)明的一個替代實(shí)施方案的剖面圖，示出離子束處理之后的淬火步驟；圖5為根據(jù)本發(fā)明的一個替代實(shí)施方案的剖面圖，示出離子束處理之后利用來自定向原子源(例如，原子槍)的原子物質(zhì)的淬火步驟；圖6為圖3、4或5的結(jié)構(gòu)的剖面圖，示出根據(jù)本發(fā)明的改性表面層；圖7為示出根據(jù)本發(fā)明的液晶顯示器的剖面圖；
圖8為根據(jù)本發(fā)明的平面開關(guān)模式結(jié)構(gòu)的俯視圖，該結(jié)構(gòu)具有形成于其上的取向?qū)?；以及圖9為圖8的根據(jù)本發(fā)明的平面開關(guān)模式結(jié)構(gòu)的剖面圖，示出形成于其上的取向?qū)印?br> 具體實(shí)施例方式
本發(fā)明包括表面改性以穩(wěn)定或微調(diào)離子束處理表面的方法。根據(jù)本發(fā)明處理的表面可包括，例如，類金剛石碳(DLC)、無定形氫化硅、SiC、SiO2、玻璃、Si3N4、Al2O3、CeO2、SnO2、氧化銦錫(ITO)和ZnTiO2膜或其它用在離子束處理取向?qū)又械牟牧稀Ｍㄟ^使離子束(IB)膜表面上的懸掛鍵飽和來實(shí)現(xiàn)表面改性。根據(jù)本發(fā)明，IB膜可用許多方法進(jìn)行改性。在優(yōu)選實(shí)施方案中，可通過在IB處理過程中引入其它來自例如氮?dú)?N2)、氟氣(F2)、四氟代甲烷(CF4)、氫氣(H2)、硅(例如，來自硅烷)、碳(C)、氧氣(O2)的反應(yīng)物質(zhì)來進(jìn)行表面改性和/或懸掛鍵飽和。這些物質(zhì)可與離子束中的Ar混合或代替之。在另一實(shí)施方案中，在IB處理之后，通過例如對包括IB膜的襯底在氣體或液體(例如、二氧化碳、水/二氧化碳溶液等)的環(huán)境中進(jìn)行淬火來進(jìn)行表面改性和/或懸掛鍵飽和。在本發(fā)明的某一優(yōu)選實(shí)施方案中，用N2離子束代替Ar離子束來處理DLC膜，產(chǎn)生的LC取向在例如紫光或藍(lán)光的加長時間照射下更為穩(wěn)定。其它實(shí)施方案包括使用定向原子物質(zhì)源(例如，原子槍)向取向?qū)颖砻婕尤敕磻?yīng)物質(zhì)以使懸掛鍵飽和。
現(xiàn)在詳細(xì)參看附圖，其中類似的數(shù)字代表相同或類似的元素，并且從圖1開始，示出了用于液晶顯示器中的平板100。平板100可包括玻璃襯底或其它透明襯底，例如塑料襯底。平板100包括形成于其上的導(dǎo)電層102。導(dǎo)電層102可連續(xù)布滿平板100的表面(例如，形成用于顯示器的公用電極)或進(jìn)行構(gòu)圖以形成許多用于顯示器的像素或子像素。導(dǎo)電層102優(yōu)選地包括透明導(dǎo)體，例如，氧化銦錫(ITO)、氧化銦鋅(IZO)或任何其它合適的導(dǎo)電材料。例如用于顯示器電路的不透明導(dǎo)電材料。導(dǎo)電材料102可包括許多不同的排列或構(gòu)圖。例如，導(dǎo)電層102可適于與扭轉(zhuǎn)向列(TN)、平面開關(guān)(IPS)或任何其它顯示模式一起使用。
參看圖2，在導(dǎo)電層102上和襯底100上沒有被層102覆蓋的區(qū)域中形成取向?qū)?04。應(yīng)當(dāng)理解，是以說明的目的描述在其上形成了取向基底層104的結(jié)構(gòu)，而不應(yīng)當(dāng)看作限制本發(fā)明。取向?qū)?04優(yōu)選地包括碳，例如，類金剛石碳(DLC)材料，盡管也可使用其它聚合物。在一個說明性實(shí)施方案中，可以在大約2％的He或大約2％的Ar與CH4或C2H2的混合物中，在幾個帕斯卡(例如，在大約1-5Pa之間)壓力下沉積DLC取向膜或?qū)?04。沉積工藝可包括等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積工藝(PECVD)，產(chǎn)生等離子體的射頻(RF)功率密度為大約5mW/cm2，沉積速率為大約3nm每分鐘。在該實(shí)施方案中，膜厚優(yōu)選地在大約3nm至8nm之間，更優(yōu)選地為大約5nm。應(yīng)當(dāng)理解，也可利用其它技術(shù)或方法，例如，濺射來在平板100上形成DLC膜。
參看圖3，用離子束110處理取向基底層104以產(chǎn)生各向異性表面或表面取向?qū)?12。表面112與LC(在制成顯示單元之后)相互作用，用作取向?qū)?。在本發(fā)明某一實(shí)施方案中，在離子轟擊的同時對表面取向?qū)舆M(jìn)行附加處理。在該實(shí)施方案中，反應(yīng)原子或分子物質(zhì)在離子轟擊過程中引入，與氬轟擊在表面112上產(chǎn)生的懸掛鍵反應(yīng)。例如，如果引入N2，則氮物質(zhì)介入最上層表面層而造成更穩(wěn)定的表面。類似地，如果引入氫氣(或稀釋氫氣或合成氣體)，則氫原子會使懸掛鍵飽和。在形成表面112的過程中可被引入離子束110中與懸掛鍵反應(yīng)的物質(zhì)可包括氮?dú)?N2)、氟氣(F2)、四氟代甲烷((CF4)形成聚四氟代甲烷)、氫氣(H2)、硅(例如，來自硅烷，形成SiC)、碳(C)、氧氣(O2)。在替代實(shí)施方案中，離子束110可包括Ar或Ar與用于使懸掛鍵飽和的反應(yīng)氣體的混合物，在離子轟擊之后可將表面112浸入氣體或液體中以使懸掛鍵飽和。
在某一尤其有用的實(shí)施方案中，使用包括氮的離子束。氮離子束可包括在大約180至220eV之間、束流密度大約100mA的能量。離子束可以從襯底平面算起大約30-40度的角度入射到沉積了DLC的取向?qū)?04上。照射時間包括在這些條件下大約20秒。由于在離子束中使用了氮，無需進(jìn)行淬火，盡管進(jìn)行淬火也是可以的。
參看圖4，對表面層112的附加處理可在離子束轟擊之后進(jìn)行。這樣的處理下文中將稱作“淬火”。該處理可包括將表面層112放入環(huán)境化學(xué)物質(zhì)114(可包括氣體、等離子體、原子(來自原子槍，見圖5)或液體)中。環(huán)境化學(xué)物質(zhì)114優(yōu)選地包括用于氣相反應(yīng)的氣體或用于液相反應(yīng)的液體。作為氣相反應(yīng)的實(shí)施例，可在離子束處理之后向離子束反應(yīng)室中引入二氧化碳?xì)怏w。IB處理在表面112上留下的任何自由基(懸掛鍵)與氣體接觸并反應(yīng)，通過共價鍵附于表面112上，在表面層112的最頂上形成新的一組原子。應(yīng)當(dāng)指出，通過本發(fā)明的處理，在使懸掛鍵飽和的過程中也可形成離子鍵。與沒有進(jìn)行IB后處理相比，該組新原子在隨后被制成液晶顯示器單元時將具有與液晶不同的反應(yīng)特性。另一實(shí)施例包括引入合成氣體(稀釋氫氣)。這些氣相反應(yīng)具有這樣的優(yōu)點(diǎn)在活化表面遇到反應(yīng)室外空氣難以預(yù)測的變化之前，進(jìn)行懸掛鍵的受控反應(yīng)。換句話說，可在同一反應(yīng)室——例如，真空反應(yīng)室——中進(jìn)行離子轟擊和氣相反應(yīng)?？捎糜跉庀喾磻?yīng)處理的氣體的其它實(shí)施例包括稀釋氫氣(氮?dú)庵屑尤?0％氫氣的合成氣體)、二氧化碳、氮?dú)庵屑尤?0％氧氣、氮?dú)庵械募訚裱鯕?、加濕氮?dú)?、氮?dú)?，等。其它氣體組合可包括含有氫氣、氮?dú)?、碳和氧氣的氣體，還可包括以氣相存在的反應(yīng)元素或分子，或氣流中懸浮的氣溶膠(例如，氣體中的凝霧、氣體中的泡沫液體，等)。
液態(tài)環(huán)境化學(xué)物質(zhì)114可在離子束轟擊之后實(shí)施。在此情形中，從IB反應(yīng)室中取出離子束處理表面層112并浸入淬火液體中。這一普通方法具有如下優(yōu)點(diǎn)開放了近乎無限多種濕法化學(xué)性質(zhì)，以進(jìn)行淬火并引入非常多種表面功能團(tuán)?？梢赃M(jìn)行一些步驟以防止表面層112在從離子束反應(yīng)室中取出時暴露在空氣中，期間會發(fā)生某些與氧氣、水蒸氣和有機(jī)雜質(zhì)的反應(yīng)。用作環(huán)境化學(xué)物質(zhì)114的液體淬火處理的實(shí)施例包括在水中的稀釋過氧化氫。環(huán)境化學(xué)物質(zhì)114可包括下列中的一種或多種乙醇、異丙醇、甲醇、苯甲醇、其它醇類、水(優(yōu)選地為去離子水)、稀釋過氧化氫、飽和二氧化碳水溶液、液晶液體?？墒褂闷渌线m的液體或溶液來使表面層112的懸掛鍵飽和。液態(tài)反應(yīng)之后的處理步驟可包括干燥和退火。
參看圖5，在本發(fā)明另一實(shí)施方案中，可通過使用由例如原子束槍118產(chǎn)生的原子物質(zhì)116的定向原子流來在圖3的結(jié)構(gòu)上進(jìn)行IB后淬火。能以此法產(chǎn)生的中性原子物質(zhì)的實(shí)施例包括氫、氮和氧原子，等等。
像氫、氮和氧這樣的原子物質(zhì)的反應(yīng)活性已知要高于分子物質(zhì)。原子物質(zhì)的產(chǎn)生可以很多種方式來完成，包括熱燈絲或等離子體的RF激勵。為了從等離子體中只分離出原子物質(zhì)，設(shè)計(jì)了這樣的原子源能從等離子體中分離出很大流量的原子物質(zhì)而阻擋離子物質(zhì)。原子源優(yōu)選地在熱燈絲上使用。如果原子物質(zhì)被引向表面層112，優(yōu)選地在表面層112上給出單層或雙層的原子物質(zhì)單層。
參看圖6，作為根據(jù)本發(fā)明的淬火和/或離子束處理的結(jié)果，形成了化學(xué)改性表面117?，F(xiàn)在層117基本上沒有會降低液晶顯示器性質(zhì)的懸掛鍵和自由基?，F(xiàn)在，襯底101被形成以用于液晶顯示裝置中。
在液晶顯示器中，當(dāng)單獨(dú)使用氬離子束時，離子束處理DLC表面上的液晶的錨定能并不穩(wěn)定。對于現(xiàn)有技術(shù)的Ar束來說，錨定能在幾個星期的時間內(nèi)會有很大的下降(大約3至10倍)。近邊X射線吸收譜(NEXAFS)可用于監(jiān)測這一下降的結(jié)構(gòu)起點(diǎn)。NEXAFS測量功能團(tuán)的表面組分及其取向。DLC表面上最普遍的功能團(tuán)是碳-碳雙鍵(C＝C)、羰基(C＝O)、羧基(COOH)、碳-碳單鍵，以及碳?xì)滏I。
據(jù)推測，錨定能主要由C＝C鍵數(shù)量與沿表面平面中兩個對角方向的取向的不同來確定。相關(guān)的方向分別平行于和垂直于離子束入射方向。根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，錨定能的下降是離子束處理DLC表面的化學(xué)改性的直接結(jié)果。特別地，隨著向LC暴露的增多，C-C鍵的取向中測量到的差別逐漸降低。此外，隨著LC暴露的增加，在碳膜體內(nèi)C-H和羧基也會增加。在羰基中沒有觀察到變化。
為了理解為什么LC會與離子束處理表面反應(yīng)，需要考慮離子束在DLC表面上的作用。離子束照射打斷了DLC表面處的鍵。由于離子束進(jìn)行了很好的校準(zhǔn)，所以斷鍵過程具有一個優(yōu)先方向。這樣，無定形(平面內(nèi)各向同性)表面被轉(zhuǎn)變成具有化學(xué)鍵的不對稱方向的表面。結(jié)果就是液晶沿離子束入射方向的取向。在現(xiàn)有技術(shù)中，這一斷鍵過程留下具有大量懸掛鍵(自由基)的DLC表面。應(yīng)當(dāng)指出，這些懸掛鍵并不局限在DLC膜的表面，而是會以較低的濃度進(jìn)入到體內(nèi)。這些懸掛鍵是高度活性的，很容易與液晶內(nèi)的成分發(fā)生反應(yīng)。這些反應(yīng)據(jù)信是降低錨定能的主要原因。幸而，本發(fā)明充分降低了這些懸掛鍵以鈍化離子束處理表面，同時保持出現(xiàn)在表面的功能團(tuán)的不對稱方向性。這一鈍化可與離子束處理同時進(jìn)行，或在緊隨離子束處理之后的淬火步驟中進(jìn)行。
參看圖7，說明性示出根據(jù)本發(fā)明的液晶顯示器件。在襯底101之間的間隙120中沉積了液晶材料115。
用于測試發(fā)明者所用的本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方案的實(shí)驗(yàn)設(shè)置包括兩個襯底101，它們的取向?qū)?04互相面對。襯底101組裝成反射式45°扭轉(zhuǎn)向列(TN)單元。將這些單元暴露在紫光122下以測試取向?qū)臃€(wěn)定性。為了加速老化過程，使用415nm的紫色激光。通過測量老化單元在不同紫光照射時間之后電光響應(yīng)的改變來檢測取向穩(wěn)定性。將用N2離子束處理的樣品與用Ar離子束處理的樣品進(jìn)行比較。用Ar IB處理的樣品在一個小時的照射之后就失效了。對于所有受測樣品，N2IB處理樣品的壽命都超過了3小時。還獲得了20小時的壽命，這好于發(fā)明者所測試過的最好的Pi取向樣品。據(jù)信，氮物質(zhì)(并不一定是離子)與DLC膜表面的基團(tuán)在N2IB處理過程中發(fā)生反應(yīng)并形成C-N鍵而穩(wěn)定表面。發(fā)明者所進(jìn)行的其它測試證實(shí)了這些結(jié)果。
還可通過使用由其它氣體、液體或元素產(chǎn)生的離子束來獲得表面改性以穩(wěn)定取向?qū)颖砻?。為了進(jìn)一步改善無定形碳環(huán)上液晶分子的錨定，可在取向?qū)拥腄LC表面附加上烴基或芳香基。
參看圖8和9，說明性示出襯底312的俯視圖(圖8)和平面開關(guān)(IPS)模式顯示器件300的剖面圖(圖9)。顯示器300包括大量置于大量負(fù)電極304之間且形成在同一平面內(nèi)的正電極302。說明性示出薄膜晶體管306，用于根據(jù)地址線308和310來切換負(fù)電極304。電極302和304可看作導(dǎo)電層102的一部分，如上所述。在液晶層115相對側(cè)上襯底312和314上如上所述形成基底取向?qū)?04、表面層112和改性層117。根據(jù)本發(fā)明，還可使用其它顯示模式結(jié)構(gòu)，例如，多疇IPS模式結(jié)構(gòu)，等等。
已經(jīng)描述了通過表面改性提高離子束生成取向?qū)拥姆€(wěn)定性的優(yōu)選實(shí)施方案(說明性的而非限制性的)，應(yīng)當(dāng)指出，按照上面的教導(dǎo)，本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠作出修改和變更。因此，應(yīng)當(dāng)理解，在所公開的發(fā)明的具體實(shí)施方案中，可作出處在所附權(quán)利要求書所概述的本發(fā)明的范圍和精神之內(nèi)的改變。已用專利法所要求的細(xì)節(jié)和具體化來描述了本發(fā)明，在所附權(quán)利要求書中提出了所要求的和希望受專利證書保護(hù)的權(quán)利。
權(quán)利要求
1.制備取向?qū)颖砻娴姆椒?，包含下列步驟在取向?qū)由咸峁┍砻?；用離子轟擊該表面；以及向離子束中引入反應(yīng)氣體以使表面上的懸掛鍵飽和。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中取向?qū)影惤饎偸肌?br> 3.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中引入反應(yīng)氣體成分的步驟包括引入氮?dú)庾鳛榉磻?yīng)氣體的步驟。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中引入反應(yīng)氣體的步驟包括引入氫氣作為反應(yīng)氣體。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中引入反應(yīng)氣體的步驟包括引入氧氣和氟氣中至少一種作為反應(yīng)氣體的步驟。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中引入反應(yīng)氣體的步驟包括引入硅烷和四氟代甲烷中至少一種作為反應(yīng)氣體的步驟。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中用離子轟擊表面的步驟包括用氬離子和反應(yīng)氣體離子轟擊表面的步驟。
8.制備取向?qū)颖砻娴姆椒ǎ铝胁襟E在取向?qū)由咸峁┍砻?；用離子轟擊該表面；以及用反應(yīng)成分對表面進(jìn)行淬火以使表面上的懸掛鍵飽和。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的方法，其中取向?qū)影惤饎偸肌?br> 10.根據(jù)權(quán)利要求8的方法，其中用反應(yīng)成分對表面進(jìn)行淬火的步驟包括用反應(yīng)氣體對表面進(jìn)行淬火以使表面上的懸掛鍵飽和的步驟。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的方法，其中反應(yīng)氣體包括氫氣、氮?dú)?、二氧化碳、氧氣和水蒸汽中至少一種。
12.根據(jù)權(quán)利要求8的方法，其中用反應(yīng)成分對表面進(jìn)行淬火的步驟包括用反應(yīng)液體對表面進(jìn)行淬火以使表面上的懸掛鍵飽和的步驟。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的方法，其中反應(yīng)液體包括乙醇、水、過氧化氫、飽和二氧化碳水溶液和液晶中至少一種。
14.制備用于液晶顯示器的取向?qū)颖砻娴姆椒?，包含下列步驟提供類金剛石碳表面；用來自離子束的離子轟擊該表面；使表面上由轟擊步驟引起的懸掛鍵飽和。
15.根據(jù)權(quán)利要求14的方法，其中轟擊步驟包括向離子束中引入反應(yīng)氣體的步驟。
16.根據(jù)權(quán)利要求14的方法，其中反應(yīng)氣體包括氮?dú)?、氫氣、氧氣、氟硅烷和四氟代甲烷中至少一種。
17.根據(jù)權(quán)利要求14的方法，其中用離子轟擊表面的步驟包括用氬離子和反應(yīng)氣體離子轟擊表面的步驟。
18.根據(jù)權(quán)利要求14的方法，其中使懸掛鍵飽和的步驟包括用反應(yīng)氣體對表面進(jìn)行淬火以使表面上的懸掛鍵飽和的步驟。
19.根據(jù)權(quán)利要求18的方法，其中反應(yīng)氣體包括氫氣、氮?dú)?、二氧化碳、氧氣和水蒸汽中至少一種。
20.根據(jù)權(quán)利要求14的方法，其中使懸掛鍵飽和的步驟包括用反應(yīng)液體對表面進(jìn)行淬火以使表面上的懸掛鍵飽和的步驟。
21.根據(jù)權(quán)利要求20的方法，其中反應(yīng)液體包括乙醇、水、過氧化氫、飽和二氧化碳水溶液和液晶中至少一種。
全文摘要
用于制備取向?qū)颖砻娴姆椒ǎ谌∠驅(qū)由辖o出一個表面。作為根據(jù)本發(fā)明的淬火和/或離子束處理的結(jié)果，形成了化學(xué)改性表面(117)，在離子束中引入反應(yīng)氣體以使表面上的懸掛鍵飽和。層(117)現(xiàn)在基本沒有能夠降低液晶顯示器特性的懸掛鍵和自由基?，F(xiàn)在，形成了襯底(101)用在液晶顯示器件中。另一種制備取向?qū)拥姆椒āＳ秒x子轟擊表面并用反應(yīng)成分對其進(jìn)行淬火以使表面上的懸掛鍵飽和。
文檔編號G02F1/13GK1478214SQ01819829
公開日2004年2月25日 申請日期2001年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2000年11月30日
發(fā)明者阿利桑德洛·C·卡勒加里, 普拉文·朝德哈利, 弗德·E·德尼, 詹姆斯·P·德勒, 艾琳·A·格里甘, 格利斯·G·浩哈姆, 詹姆斯·H·格勒尼阿, 詹姆斯·A·拉瑟, 連水池, 陸珉華, 阿倫·E·羅森布魯斯, 楊界雄, A 拉瑟, G 浩哈姆, H 格勒尼阿, P 德勒, 朝德哈利, A 格里甘, E 德尼, E 羅森布魯斯, 阿利桑德洛 C 卡勒加里 申請人:國際商業(yè)機(jī)器公司