CN106990615B - 形成液晶显示装置的配向层的方法及显示装置 - Google Patents

Abstract

一种形成液晶显示装置的配向层的新颖方法，该方法包括以下步骤：提供基板(例如，处理过的硅晶片等)，该基板具有沉积于其上的配向层；及施加来自脉冲激光器的一连串脉冲以使该配向层的部分退火并改变其表面形态。该方法可包括以下步骤：在激光退火之前，利用旋涂工艺将配向层材料(例如，包含SiO₂的旋涂式电介质)沉积在基板上。根据激光扫描轨迹，施加一连串激光脉冲产生有助于液晶的配向的重复性特征图案。本发明还公开具有激光退火的配向层的液晶显示装置。本发明的配向层被快速且廉价地施加，且在长时间和高强度的光胁迫下非常稳固。

Description

形成液晶显示装置的配向层的方法及显示装置

技术领域

本发明大体上关于一种液晶显示(LCD)装置及其制造方法，尤其是关于一种形成用在LCD显示器中的配向层的方法。

背景技术

反射式和透射式LCD装置用于视频投影仪、背投影电视、计算器显示器和其它装置中作为用于产生高质量影像的装置。图1显示已知的液晶显示装置100，其在本实施例中是反射式硅基液晶(liquid crystal on silicon，LCOS)光阀。显示装置100形成在硅基板102上，并包括：集成电路104、绝缘层106、多个像素镜108、平坦化层110、保护涂层112、下液晶配向层114、液晶层116、上液晶配向层118、透明电极层120、透明(例如，玻璃)基板122和抗反射涂层124。图1所示的层厚度并未按比例绘示，而是绘制为清楚可见。

反射镜108通过形成在绝缘层106中的多个通孔耦合至电路层104。平坦层110和保护层112为装置的后续层提供平坦的、相对稳固的表面。配向层114和118有助于恰当地配向层116的液晶。透明电极120(例如氧化铟锡)和抗反射涂层124分别形成在玻璃基板122的底面和顶面上。配向层118形成在透明电极120上。

在操作期间，光穿过显示装置100的所有上层124、122、120、118、116、114、112、以及110以照射在像素镜108上。光从镜108的顶面反射，然后穿过上层110、112、114、116、118、120、122以及124，再次从装置射出。根据施加在液晶层116上的电场，通过液晶层116改变光的偏振。当透明电极120保持在一特定电压时，穿过液晶层116的电场由通过电路层104施加在像素镜108的电压来控制。因此，可以单独地调制入射光的空间像素化部分的偏振。

配向层114和118提供了配向液晶层116的向列型液晶的手段。通过在配向层114和118的表面中引起形貌不对称性来实现这种配向，其控制液晶层116中液晶的整体取向。

形成配向层的一种已知方法包括：形成聚酰亚胺层，然后在预定方向上机械地摩擦该聚酰亚胺层，以产生形貌不对称性。聚酰亚胺配向层的一般限制是它们在高强度和/或长时间照射下不是非常稳定。的确，经过数十小时的光胁迫(light stress)之后，聚酰亚胺配向层能充分劣化以引起显示的像中的耀斑(例如，不想要的较亮区域)。并且，经过几百小时的光胁迫之后，劣化严重到足以在显示的白色像中导致永久的黑色区域和/或在黑色像中导致永久的白色区域。换言之，光胁迫将导致具有聚酰亚胺配向层的显示装置随时间失效，导致光学性能的降低，昂贵的保修期内修理/召回和/或失去客户。

为了解决聚酰亚胺配向层的局限性，发展出了电子束蒸发的薄膜配向层。通过二氧化硅(SiO₂)的斜向蒸发形成这些蒸发的配向层。虽然已经发现这种蒸发的配向层在光胁迫下是稳定的，但是它们具有几个缺点。首先，真空沉积法既复杂又昂贵，需要固体、高纯度SiO₂、保持在高真空下的腔室、以及电子枪和电源。此外，由于缓慢的SiO₂生长速度，制造产量也非常低。这些缺点导致显示装置的制造更昂贵。

因此，需要一种在LCD装置中形成稳固的配向层的有效且廉价的方法。还需要一种具有在长时间的光胁迫之后稳定的配向层的LCD装置。

发明内容

本发明通过提供一种利用激光对配向层材料(例如旋涂式电介质)进行退火来形成液晶显示装置的配向层的新颖方法，克服现有技术中的相关问题。本发明的液晶显示装置包括配向层，其在长时间、高强度光胁迫下非常稳定，并且容易且便宜地以高生产量制造。

根据本发明的一种形成显示装置的配向层的方法包括以下步骤：提供其上沉积有配向层材料的基板；以及将光施加至该配向层材料，以改变该配向层材料的表面形态。根据一特定方法，提供其上沉积有配向层材料的基板的步骤包括：使用旋涂工艺在基板之上沉积配向层材料。配向层材料可包括旋涂式电介质(spin-on dielectric，SOD)，尤其是具有二氧化硅(SiO₂)的SOD。

在另一种特定方法中，将光施加至配向层材料的步骤包括：施加来自脉冲激光器的一连串脉冲，以使配向层材料部分退火。例如，通过沿着预定路径在第一位置将预定数量的脉冲(例如，一个)施加至配向层材料以改变接近该第一位置的配向层材料的表面形态，然后沿着该预定路径在第二位置将预定数量的激光脉冲施加至配向层材料以改变接近该第二位置的配向层材料的表面形态，相对于该基板沿着该预定路径能施加该一连串脉冲。甚至在更具体的方法中，沿着多个平行路径施加一连串脉冲并且限定所述平行路径使得施加至相邻平行路径的脉冲重叠预定量(例如，大约50％)。

施加来自脉冲激光器的一连串脉冲的步骤在配向层材料的表面上形成重复的特征图案(例如，多个大体平行的谷部(valleys))。当施加来自脉冲激光器的一连串脉冲的步骤包括在多个预定位置中的每一个施加预定数量脉冲时，那么该多个预定位置中相邻位置之间的距离确定相邻特征之间的节距。

关于提供基板的步骤，在一种方法中，该基板包括硅基板以及形成在该硅基板上的多个像素镜，并且配向层材料沉积在该多个像素镜之上。在另一种方法中，该基板包括透明基板，该透明基板具有形成于其上的透明电极层，并且配向层材料沉积在该透明电极层上。

根据本发明的一个实施例的一种显示装置包括硅基板；形成在该硅基板之上的多个像素镜；以及形成在该多个像素镜之上的配向层。该配向层包括与该多个像素镜相对的配向表面，并且该配向表面的表面形态包括形成于其中指示有激光退火的特征图案。相邻特征之间的节距可以大约为两微米，并且该配向表面的粗糙度平均值(Ra)可以在二纳米和三纳米之间。在特定实施例中，该特征图案包括在该配向表面上限定的谷部图案，其中配向层的与谷部有关的区域的材料密度大于配向层的其它区域的材料密度，该配向层由该材料形成。该配向层可由旋涂式电介质(SOD)形成，尤其是由包括二氧化硅的SOD形成。

该显示装置可进一步包括透明基板和形成在该配向层与该透明基板之间的液晶层，其中在该液晶层中的液晶的取向由该特征图案控制。该透明基板本身能包括在该透明基板之上形成的第二配向层，并且该液晶层能形成在该配向层与该第二配向层之间。在这样的实施例中，该透明基板的第二配向层能包括面对该液晶层的第二配向表面，其中该第二配向表面的表面形态包括指示该第二配向表面已经激光退火的第二特征图案。

根据本发明的另一种显示装置包括透明基板；形成在该透明基板之上的透明电极层；以及形成在该透明电极层之上的配向层(例如，SOD)。在这样的实施例中，该配向层包括与该透明电极层相对的配向表面，该配向表面的表面形态包括形成于其中的指示有激光退火的特征图案。

附图说明

参考以下附图说明本发明，其中相同参考编号实质上表示相同元件，其中：

图1是显示一种已知的液晶显示装置的剖面图。

图2是显示用于制造液晶显示装置的硅晶片工件的俯视图。

图3是用于制造液晶显示装置的透明晶片工件的俯视图。

图4A是显示根据本发明在硅晶片工件上形成配向层的过程的第一阶段的硅晶片工件的剖面图。

图4B是显示在硅晶片工件上形成配向层的过程的第二阶段的硅晶片工件的剖面图。

图4C是显示在硅晶片工件上形成配向层的过程的第三阶段的硅晶片工件的剖面图。

图5A是显示根据本发明在透明晶片工件上形成配向层的过程的第一阶段的透明晶片工件的剖面图。

图5B是显示在透明晶片工件上形成配向层的过程的第二阶段的透明晶片工件的剖面图。

图5C是显示在透明晶片工件上形成配向层的过程的第三阶段的透明晶片工件的剖面图。

图6是显示根据本发明具有光退火的配向层的液晶显示装置的剖面图。

图7是根据本发明通过激光退火形成的配向层的显微像。

图8是显示用于使得图4B的硅晶片工件和/或图5B的透明晶片工件的配向层材料退火的示例性激光扫描轨迹图案的示意图。

图9是本发明使用的示例性激光束的强度分布的曲线图。

图10是图9的激光束的三个连续脉冲在沿着图8的扫描轨迹的某点的强度分布的曲线图。

图11是概括根据本发明形成显示装置的配向层的方法的流程图。

图12是概括根据本发明执行第三步骤(使配向层材料退火)的特定方法的流程图。

具体实施方式

本发明通过提供一种利用激光使旋涂式电介质退火形成液晶显示装置的配向层的新方法，克服现有技术中的相关问题。因此，本发明的液晶显示装置的特点在于配向层，该配向层在长时间、高强度光胁迫作用下非常稳定，并且容易且便宜地以高生产量制造。在以下说明中，为了提供对本发明的透彻理解，阐述了许多具体细节(例如，特定激光扫描轨迹，激光特性等)。然而，本领域技术人员认识到，除了这些具体细节之外，本发明也可以被实施。在其它情况下，已知的晶片处理实施(例如，旋涂工艺、晶片制备工艺等)和组件(例如，晶片处理装置等)的细节已被省略，以免不必要地模糊本发明。

图2是示例性硅晶片工件200的俯视图。硅晶片工件200是处理过的硅晶片，其包括硅基板202和形成在硅基板202上的多个分离的成像器芯片250。正如本领域技术人员可以理解的，每个成像器芯片250包括像素镜阵列(未显示)。一旦硅晶片工件200被切割，每个成像器芯片250与分离的硅基液晶(LCOS)显示装置相关联。

图3是示例性透明晶片工件300的俯视图。透明晶片工件300包括透明基板302(例如，玻璃晶片)，该透明基板302上可形成各种层，如以下所述的。在处理之后，透明晶片工件300与硅晶片工件200对齐并且被切割使得透明晶片工件300的各部分覆盖在各个成像器芯片250上，由此液晶材料可以夹置于其间。

图4A是显示根据本发明在硅晶片工件200上形成配向层的过程的第一阶段的硅晶片工件200的剖面图。因此，在图4A中，硅晶片工件200表示为工件200A。在此，硅晶片工件200A是准备在其上形成液晶配向层的处理过的硅晶片。在此实施例中，硅晶片工件200A包括硅基板202、形成在硅基板202之上的至少一个集成电路层204、形成在集成电路层204的部分之上的绝缘层206、以及多个像素镜208。平面化层210和保护涂层212形成在所述像素镜208之上。应当注意，为了清晰，图4A中(以及随后的图中)描述的层和元件的厚度进行了优化并且不是按比例绘制的。

硅晶片工件200A的层和元件类似于图1中相应的层和元件，因此，不再详细说明。此外，硅晶片工件200A本质上是示例性的，并且与已经显示的相比具有增加的或者更少的层和元件(例如，附加绝缘层等)。

图4B显示根据本发明形成配向层的第二阶段，其形成了硅晶片工件200B。在图4B中，配向层材料214在沉积过程中形成在工件200A之上。在特定实施例中，配向层材料214是一层旋涂式电介质(SOD)，例如利用旋涂工艺施加在保护涂层212之上的旋涂式玻璃(spin-on glass，SOG)。更具体地，SOD材料214包括二氧化硅(SiO₂)，因为基于SiO₂的SOD非常耐长时间的光胁迫，并且随着退火将变得更致密。SOD材料214可以施加到与光学薄膜相似的厚度。

在施加了SOD材料214并且其从可流动形式硬化之后，SOD材料214的顶面216具有特殊的形态，其在图4B中代表性地显示为锯齿状。SOD材料214被激光退火以改变顶面216的形态并且形成能够配向液晶层的液晶的配向层。

虽然配向层材料214在此描述为包含SiO₂的SOD，配向层材料214可以包括耐光胁迫并且易于激光退火的其它材料。此外，显示在图4A和图4B中的工艺可以结合，由此提供具有沉积在其上的配向层材料214的处理过的硅晶片工件200B，例如，其中SOD由不同的制造者施加。

图4C显示根据本发明形成配向层的第三阶段，其形成了硅晶片工件200C。在图4C中，SOD材料214已经经过光处理，其改变了顶面216的形态并且形成了配向层218。尤其，一连串激光脉冲沿着扫描轨迹(见图8)施加至SOD材料214上，使得SOD材料214部分退火并且致密。此退火工艺改变了与致密的SOD材料214有关的顶面216部分的形态并且由此形成第一特征图案220，其在图4C中表示为大致平行的谷部220。与未退火(或者较少退火)的SOD材料214部分有关的顶面216部分保留了顶面216在激光退火之前的大部分形态，因此，定义了插在所述第一特征图案220之间的第二特征图案222。在此，第二特征图案222显示为多个大致平行的脊部222，其位于谷部220之间。如上所述，与脊部222有关的区域相比，退火工艺使得与谷部220有关的区域中的SOD材料214更致密。

图5A是显示根据本发明在透明晶片工件300上形成配向层的工艺的第一阶段的透明晶片工件300的剖面图。因此，在图5A中，透明晶片工件300表示为透明晶片工件300A。在此第一阶段中，提供准备在其上形成液晶配向层的透明晶片工件300A。在此实施例中，透明晶片工件300A包括透明基板302、以及形成在透明基板302上的透明电极层304(例如，氧化铟锡，ITO)。尽管未显示，透明晶片工件300A同样可包括其它预形成层(例如，抗反射涂层等)。

图5B显示根据本发明形成配向层的第二阶段，其形成了透明晶片工件300B。在图5B中，配向层材料306在沉积工艺中形成在透明电极层304之上。与配向层材料214相类似，配向层材料306是利用旋涂工艺沉积在透明电极层304之上的基于SiO₂的SOD。在施加了SOD材料306并且SOD材料306从可流动形式硬化之后，SOD材料306的顶面308具有特殊的形态，其在图5B中代表性的显示为锯齿状。与之前相类似，显示在图5A和图5B中的工艺可以结合，由此提供具有沉积在其上的配向层材料306的处理过的透明晶片工件300B。例如，其中SOD由不同的制造者施加。

图5C显示根据本发明形成配向层的第三阶段，其形成了透明晶片工件300C。在图5C中，SOD材料306已经经过光处理，其改变了顶面308的形态并且形成了配向层310。尤其，一连串激光脉冲沿着扫描轨迹(见图8)施加在SOD材料306上，使得SOD材料306部分退火并且致密。此退火工艺改变了与致密的SOD材料306有关的顶面308部分的形态并且由此形成第一特征图案312，其在图5C中表示为大致平行的谷部312。与未退火(或者较少退火)的SOD材料306部分有关的顶面308部分保留了顶面308在激光退火之前的大部分形态，因此，定义了插在所述第一特征图案312之间的第二特征图案314。在此，第二特征图案314显示为多个大致平行的脊部314，其位于谷部312之间。与工件200C一样，SOD材料306在与谷部312有关的区域比在与脊部314有关的区域中更致密。

图6是显示根据本发明具有激光退火的配向层218和310的已装配的LCOS显示装置600的剖面图。如图6所示，显示装置600包括部分透明晶片工件300C，透明晶片工件300C已经翻转并且定位在硅晶片工件200C的相关部分之上，使得配向层218和310面向彼此。液晶层602形成在配向层218与310之间。

如图6所示，分别基于配向层218和310的谷部220和312以及脊部222和314的取向，激光退火的配向层218和310的改变的表面形态有助于层602的液晶的配向。因为配向层218和310是由包含SiO₂的SOD制成，它们的表面形态是非常稳固的，并且即使在许多小时的高强度光胁迫之后也不会劣化。本发明因此提供了优于使用有机(例如，聚酰亚胺)配向层的现有技术显示器的这个非常重要的优点。此外，因为使用在配向层218和310中的SOD是利用旋涂工艺施加的，本发明比现有技术的蒸发沉积方法更快速、简单且低成本地促进了配向层材料的施加。激光退火工艺也比现有技术的蒸发沉积方法更快、更简单、更便宜。因此，本发明有助于以降低的成本生产具有高寿命的配向层，同时显著提高了晶片生产量和装置生产。

应当理解，液晶显示装置600可以包括额外的、更少的或替代的元件(例如，围绕液晶层602的垫圈、抗反射涂层等)，如图6所示的那些。另外，可以改变配向层218和310相对于彼此的取向，例如，当它们耦合在一起时根据基板200C和300C的旋转取向。

图7是根据本发明通过激光退火形成的配向层218(或者配向层310)的显微像700。如像700中所示，配向层218包括所述第一特征图案220和第二特征图案222。特征220对应于配向层218的退火部分并且与更致密的SOD材料214相关联，而特征222对应于SOD材料214的不致密的未退火(或者较少退火)的部分。在图7中，第一特征图案220显示为大致平行的谷部220的图案，而第二特征图案222显示为大致平行的脊部222的图案。

谷部220和脊部222的交替性质使得配向层218具有一致的条纹形状。在此实施例中，谷部220之间的节距大约是2至2.5微米(2.0～2.5μm)。然而，这个节距可以按照需要调整，例如，为了获得显示装置的每个像素的预定数量的谷部220(或者脊部222)。

图7同样提供关于配向层218的表面形态的其它信息。例如，图7显示配向层218的退火表面的平均粗糙度(roughness average，Ra)大约是2.5纳米。此外，图7显示出了谷部220和脊部222的位置沿着在配向层218的激光退火处理期间穿过的扫描轨迹的方向交替布置。在此实施例中，谷部220和脊部222的长方向显示为大致垂直于扫描方向。在其它实施例中，谷部220和脊部222的长方向可以是倾斜的或者甚至平行于扫描轨迹方向。

同样应注意，为了方便起见，退火配向层218的第一特征图案220和第二特征图案222在此叙述为“谷部”和“脊部”的图案。因此，这些术语不应理解为限制本发明的范围。例如，在一些情况下或者在一些位置，特点为脊部或者部分脊部的特征与特点为谷或部分谷部的特征相比具有更低高度。作为另一个示例，所述特征图案220和222同样可以分别被表征为平坦部分220和锯齿状部分222。重要地，图7中显示的特征图案220和222旨在说明本发明的激光退火工艺以使得退火的配向层材料214在液晶显示装置中用作液晶配向层218这样期望的方式来改变配向层材料214的表面形态。尤其，本发明的配向层具有改变的表面形态，其具有通过激光扫描轨迹(见图8)部分限定的特征图案。进而，液晶层中的液晶的取向同样根据激光扫描轨迹由这些特征来配向和控制(例如，约束)。

图8是显示根据本发明的示例性激光扫描轨迹800的示意图，一连串激光脉冲束802施加至SOD材料214以产生激光退火配向层218。虽然参考硅晶片工件200B说明了扫描轨迹800，扫描轨迹800同样用来退火透明晶片工件300B的SOD材料306。

如图8所示，扫描轨迹800包括多个平行水平路径806～818。脉冲激光器(未显示)沿着这些水平路径806～818以往复的方式施加激光束802的一连串脉冲到SOD材料214。扫描轨迹800的从左至右的水平路径806、810、814、以及818表示为长虚线，反之，扫描轨迹800的从右至左的水平路径808、812、以及816表示为短虚线。

激光束802的脉冲沿着水平路径806从左到右横越硅晶片工件200B施加至SOD材料214。一旦横越硅晶片工件200B，激光孔(例如，光束狭缝，未显示)相对于硅晶片工件200B重新定位至水平路径808的开端。然后，来自激光束802的脉冲沿着水平路径808从右至左横越硅晶片工件200B施加至SOD材料214。一旦横越硅晶片工件200B，激光孔相对于硅晶片工件200B重新定位至水平路径810的开端。之后，激光束802的脉冲沿着水平路径810从左至右施加至SOD材料214。一旦横越硅晶片工件200B，激光孔相对于硅晶片工件200B重新定位至水平路径812的开端。之后，来自激光束802的脉冲沿着水平路径812从右到左施加至SOD材料214，以此类推，直到扫描轨迹800完成。

一旦激光退火完成，硅晶片工件200C已经形成并且包括具有足以配向层602的液晶的改变的表面形态的配向层218。参考图7，扫描轨迹800形成了跟随(交替的沿着)水平路径806～818的扫描方向的第一特征图案220和第二特征图案222。进而，因为液晶层602中的液晶根据所述特征220和222的取向配向，液晶的配向同样至少部分基于激光扫描轨迹。

在本实施例中，激光束802是矩形形状(例如，27mm x 6μm)，并且脉冲施加至SOD材料214，该激光束802的长方向通常定向为垂直于沿着水平路径806～818的扫描方向。然而，可以利用相对于轨迹扫描方向的其它激光束取向(例如，倾斜、平行等)。同样应理解或者通过相对于产生激光束802的孔移动硅晶片工件200B或者通过相对于硅晶片工件200B移动激光束802(例如，机械地或光学地)都可以完成扫描轨迹800。

图8还显示每个随后的水平路径与先前的水平路径重叠预定量，在本实施例中大约是50％。例如，水平路径808与水平路径806大约重叠50％，水平路径810与水平路径808大约重叠50％，以此类推。因此，沿着一个水平路径施加的来自激光束802的脉冲同样与沿着先前的水平路径施加的脉冲重叠该预定量。重叠确保了在激光退火之后形成的配向层218的特征图案(例如，谷部220和脊部222)被明确限定。虽然在图8中使用了50％的重叠，其它的重叠(例如：40％、60％等)同样可以被使用。作为另一个选择，轨迹800在硅基板202的顶部和底部包括额外的水平路径以确保水平路径806的上半部分和水平路径818的下半部分的重叠覆盖。

显示在图8中的扫描轨迹800和激光束802本质上是示例性的。因此，应当理解可以根据需要使用其它扫描轨迹和激光束几何形状。例如，如果使用沿垂直(y)方向延伸晶片200B的整个直径的激光束，那么将需要更少的(例如，仅一个)水平通路。另一个极端，如果使用了小的圆点光束，那么扫描轨迹可以包括更多水平通路。作为又一示范，可以沿着垂直或倾斜路径施加激光脉冲。作为另一个示范，激光束802的长方向可以取向为平行于或者倾斜于扫描轨迹的路径，如上所述。考虑到本发明，这些和其它替换方案是显而易见的。

还应注意，为了清楚起见，图8中的水平路径806～818显示为延伸超过晶片200B的界限。然而，应理解来自激光束802的脉冲不需要施加到晶片200B的界限外和/或不需要施加在配向层214没有必要退火的地方。

图9是沿着激光束802的短方向的宽度的强度分布900的曲线图。沿着水平轴902显示脉冲宽度(以微米为单位，μm)，而沿着垂直轴904显示作为完全强度(％)百分比的强度。如图所示，激光束802沿着其脉冲宽度具有高斯强度分布。用于表征高斯脉冲宽度的常见统计参考是“半高全宽(full width of half maximum，FWHM)”。FWHM指的是在其最大强度的一半(50％)处测量的激光束802的全宽。

在特定实施例中，在FWHM具有6微米(6μm)宽度的激光束802可以用于退火配向层218和310。这样的激光束802还具有在光谱的绿色区域中的波长(例如，515nm)、300～500纳秒(ns)的脉冲持续时间、以及0.5～3.0焦耳/平方厘米(J/cm²)的能量密度以促进退火。在这些规范中，如果激光束在每个脉冲之间移动2微米(2μm)，在10千赫(kHz)的激光脉冲速率下大约20mm每秒的线性扫描速率是可能的。

图10是激光束802的三个连续脉冲的强度分布的曲线图，沿着图8所示的扫描轨迹800的水平路径806在某个任意位置施加三个连续脉冲以使SOD材料214退火。沿着水平轴1002显示沿水平路径806的位置(以μm为单位)，而沿着垂直轴1004显示作为全强度(％)百分比的激光束802的每个脉冲的强度。与图9类似，显示了激光束802的宽度(例如，6μm尺寸)的强度分布。虽然关于SOD材料214说明了图10，以下说明同样适用于透明晶片工件300B的SOD材料306。

激光束802的第一脉冲1006(显示为实线)施加至SOD材料214，其强度峰值沿着水平路径806在第一位置(在该示例中x＝2μm)。然后将硅晶片工件200B和/或激光束802的位置移动预定量使得激光束802沿着水平路径806瞄准第二位置。然后，激光束802的第二脉冲1008(显示为长虚线)施加至SOD材料214，其强度峰值在该第二位置(在该示例中x＝4μm)。然后将硅晶片工件200B和/或激光束802的位置沿着水平路径806移动该预定量到第三位置。在那，激光束802的第三脉冲1010(显示为短虚线)施加至SOD材料214，其强度峰值在该第三位置(在该示例中x＝6μm)。

在此示例中，连续激光脉冲之间的预定距离已经设定为2微米。因此，沿着扫描轨迹800的水平路径806每两微米施加激光束802脉冲。之后，沿着每个连续水平路径808～818在预定距离处施加脉冲直到完成了扫描轨迹800。然而，对于水平路径808、812、以及816，脉冲位置从右边移动至左边。

通过激光束802的一连串脉冲而传递至SOD材料214的能量使SOD材料214退火，并且因此产生了图7所显示的第一特征图案(谷部)220以及第二特征图案(脊部)222。此外，施加激光脉冲(例如：脉冲1006、1008以及1010)的位置之间的节距确定配向层218的特征之间的节距。例如，如果施加激光脉冲的位置之间的节距改变，那么谷部220之间的节距以及脊部222之间的节距将同样改变。改变节距是可预期的，例如，为了确保特定数量的特征(例如，谷部)位于像素阵列中的每个像素上。配向层218的谷部220的位置通常对应于激光脉冲1006、1008以及1010的强度峰值的位置。在此示例中，谷部220大约位于x＝2μm，x＝4μm，x＝6μm等处并且具有大约2μm的节距。然而，高于10微米和低于0.2微米的间距是可能的。

在以上示例中，沿着水平路径808～818在每个位置施加激光束802的一个脉冲。然而，在一些情况下，期望的是在每个位置施加激光束802的多个脉冲，例如，对于较低功率的激光器或其中需要传递更多的能量以改变配向层材料214的表面形态。

参考图11至图12，现在说明本发明的方法。为了清楚说明起见，参考先前叙述实施例的特定元件说明这些方法。然而，应当注意其它元件，考虑到本发明无论是否在此明确说明或创建，都可以替代所引用的那些元件，而不脱离本发明的范围。因此，应当理解本发明的方法并不局限于执行任何特定功能的任何特别的元件。此外，在此呈现的方法的一些步骤不一定按照显示的顺序发生。例如，在一些情况中，两个或多个方法步骤可以同时发生。在此公开的方法的这些和其它变化是显而易见的，尤其考虑到先前在此提供的本发明的说明，并且被认为是在本发明的全部范围之内。

图11是概括根据本发明形成显示装置的配向层的方法1100的流程图。在第一步骤1102中，提供使用在一个或多个显示装置的制造中的处理过的基板(例如，硅晶片工件200A、透明晶片工件300A)。在第二步骤1104中，配向层材料(例如，包含SiO₂的SOD)例如利用旋涂工艺沉积在基板之上。然后，在第三步骤1106中，光(例如，来自脉冲激光器的一连串脉冲1006～1010)施加至配向层材料以充分改变其表面形态使得退火的配向层材料促进随后形成的液晶层的液晶的配向。

图12是概括用于执行方法1100的步骤1106(利用光使配向层材料退火)的方法的流程图。在第一步骤1202中，处理过的基板可选地加载至晶片处理设备中并且经历任何可期望的初始对准和配向过程(例如，相对于激光孔定位晶片等)。然后，在第二步骤1204中，例如通过移动基板、移动脉冲激光器的孔径、调整指引来自脉冲激光器的激光束的方向的光学系统等等，瞄准处理过的基板上用于施加激光束的第一预定位置。然后，在第三步骤1206中，预定数量的激光脉冲(例如，一个等)在该第一预定位置施加至基板的配向层材料。然后，在第四步骤1208中，进行检查以确定是否已经达到了激光扫描轨迹(例如，扫描轨迹800)的当前路径(例如，水平路径806)的末端。如果没有达到末端，那么在第五步骤1210中，瞄准在处理过的基板上的下一个预定位置(例如，通过移动目标位置2μm)并且方法返回到步骤1206，使得该预定数量的激光脉冲在下一位置处施加至配向层材料。

然而，如果在步骤1208中，确定已经达到了激光扫描轨迹的当前路径的末端，那么该方法继续到第六步骤1212。在第六步骤1212中，确定扫描轨迹的另一条路径(例如，水平路径808)是否需要被横越和退火。如果需要，那么在第七步骤1214中，瞄准下一个路径以相对于先前路径提供预定重叠(例如，50％)。然后，方法1106进行至瞄准下一个路径的第一预定位置的第二步骤1204。然而，如果在步骤1212中，确定没有另外的路径需要退火(例如，完成了全部扫描轨迹)，那么方法1106结束并且基板可以从晶片处理装置上可选择地移除。

本发明的特定实施例的描述现在完成。在不脱离本发明的范围的情况下，许多所描述的特征可以被替换、改变或省略。例如，替代的激光扫描轨迹(例如，垂直的)和激光束尺寸可以替代激光扫描轨迹800和激光束802。作为另一个示例，其它期望的特征图案可以被激光退火到配向层的表面中代替所示的条纹特征220和222。从所示的特定实施例中的这些和其它偏离对于本领域技术人员是显而易见的，特别是鉴于前述公开内容。

Claims (20)

1.一种形成显示装置的配向层的方法，该方法包括：

提供基板，该基板具有沉积在其上的配向层材料；以及

将光施加至该配向层材料，

其中，该施加光的步骤改变该配向层材料的表面的表面形态；

将光施加至该配向层材料的步骤包括：施加来自脉冲激光器的一连串脉冲以对该配向层材料的部分进行退火；以及

该配向层材料包括氧化物，以及其中：

所述施加来自该脉冲激光器的一连串激光脉冲的步骤在该配向层材料的所述表面上产生重复性特征图案，

该特征图案包括限定在该配向表面上的谷部图案，并且

与该谷部有关的区域的材料密度大于该配向层的其它区域的材料密度，该配向层由该材料制成。

2.根据权利要求1的方法，其中该一连串脉冲相对于该基板沿着预定路径来施加。

3.根据权利要求2的方法，进一步包括：

沿着该预定路径在第一位置将预定数量的脉冲施加至该配向层材料，以改变接近该第一位置的配向层材料的表面形态；以及

沿着该预定路径在第二位置将该预定数量的激光脉冲施加至该配向层材料，以改变接近该第二位置的配向层材料的表面形态。

4.根据权利要求3的方法，其中该预定数量是一个。

5.根据权利要求2的方法，其中：

沿着多条平行路径施加该一连串脉冲；以及

限定所述平行路径，使得所述平行路径中相邻平行路径的曝光区域重叠预定量。

6.根据权利要求5的方法，其中该预定量为50％。

7.根据权利要求1的方法，其中：

所述施加来自该脉冲激光器的一连串脉冲的步骤包括在多个预定位置中的每一个处施加预定数量的脉冲；以及

所述多个预定位置的相邻位置之间的距离确定该特征的相邻特征之间的节距。

8.根据权利要求1的方法，其中该配向层材料包括旋涂式电介质(SOD)。

9.根据权利要求8的方法，其中该旋涂式电介质包括二氧化硅。

10.根据权利要求1的方法，其中所述提供该基板的步骤包括利用旋涂工艺将该配向层材料沉积在该基板之上。

11.根据权利要求10的方法，其中该配向层材料包括旋涂式电介质(SOD)。

12.根据权利要求1的方法，其中：

该基板包括硅基板和形成在该硅基板上的多个像素镜；以及

该配向层材料沉积在该多个像素镜之上。

13.根据权利要求1的方法，其中：

该基板包括透明基板，该透明基板具有形成于其上的透明电极层；以及

该配向层材料沉积在该透明电极层之上。

14.一种显示装置，包括：

硅基板；

多个像素镜，形成在该硅基板之上；以及

配向层，形成在该多个像素镜之上，

且其中该配向层包括与该多个像素镜相对的配向表面，以及

该配向表面的表面形态包括形成于其中的特征图案，该特征图案指示有激光退火，以及其中

该配向层包括氧化物，

该特征图案包括限定在该配向表面上的谷部图案，并且

与该谷部有关的区域的材料密度大于该配向层的其它区域的材料密度，该配向层由该材料制成。

15.根据权利要求14的显示装置，其中该配向层包括旋涂式电介质(SOD)。

16.根据权利要求15的显示装置，其中该旋涂式电介质包括二氧化硅。

17.根据权利要求14的显示装置，进一步包括：

透明基板；以及

液晶层，形成在该配向层与该透明基板之间，且其中

在该液晶层中的液晶的取向由该特征图案控制。

18.根据权利要求14的显示装置，进一步包括：

透明基板；

第二配向层，形成在该透明基板之之上；以及

液晶层，形成在该配向层与该第二配向层之间，且其中

该第二配向层包括面对该液晶层的第二配向表面，以及

该第二配向表面的表面形态包括形成于其中的第二特征图案，该第二特征图案指示有激光退火。

19.一种显示装置，包括：

透明基板；

透明电极层，形成在该透明基板之上；以及

氧化物配向层，形成在该透明电极层之上，且其中

该氧化物配向层包括与该透明电极层相对的配向表面，以及

该配向表面的表面形态包括形成于其中的特征图案，该特征图案指示有激光退火，以及其中：

该特征图案包括限定在该配向表面上的谷部图案，并且

与该谷部有关的区域的材料密度大于该配向层的其它区域的材料密度，该配向层由该材料制成。

20.根据权利要求19的显示装置，其中该氧化物配向层包括旋涂式电介质。

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