CN101441366B - 液晶显示设备及其制造方法 - Google Patents

Abstract

液晶显示设备及其制造方法。本发明公开了一种适于改善残像问题的LCD设备。该LCD设备包括对液晶进行配向的配向层。该配向层由包括芳香化合物的光学配向成分形成。而且，该配向层经历交联处理。根据本公开，改善了配向层的热化。结果，可以解决LCD设备的残像问题。

Description

液晶显示设备及其制造方法

技术领域

本公开涉及液晶显示设备，具体涉及包括热稳定性的配向层的液晶显示设备及其制造方法。

背景技术

本申请要求2007年11月20日提交的韩国专利申请No.10-2007-118234的优先权，此处以引证的方式并入其全部内容。

近来，液晶显示(LCD)设备由于其例如较小功耗、优越的便携性、技术密集性、高附加值等的特征，已作为下一代高科技显示设备之一而受到关注。LCD设备包括用于根据光透射率而显示图像的液晶面板、以及用于向液晶面板提供光的背光。液晶面板包括具有TFT(薄膜晶体管)和像素电极的下基板、具有黑底和滤色器并且被设置为与下基板相对的上基板、以及夹在这两个基板之间的液晶层。

液晶面板的例如光透射率、视角和对比度等特性与液晶的配向特性密切相关。因此，为了在液晶面板上沿特定方向对液晶进行配向，在形成液晶之前在基板上形成配向层。为了形成配向层，广泛使用摩擦法，其中摩擦布与其上形成有配向材料的基板进行物理接触。摩擦法可能产生静电，这种静电会损坏形成在基板上的TFT并且污染配向层的表面。

为了解决摩擦法中的问题，已经研究了以非接触方式进行的液晶配向法。非接触型方法可以是包括光异构化法、光降解法、以及光聚合法的光照法。

在这些方法中，光降解法通过利用光降解反应产生光学各向异性来对液晶进行配向，即，通过将光照射到包括光配向材料的有机物质上，以沿特定方向选择性地切割分子的部分组合。在光降解法中，由于当在有机物质自身分解的同时形成配向层时，配向层中所包含的有机物质的分子量减少，因此配向层的热特性可能恶化。因此，当热应力施加到配向层时，配向层的配向力劣化，使得液晶的配向变形。结果，对液晶配向和残像控制得更多，即，对其施加热应力的配向层的特定区域的亮度可能异常增加。

发明内容

因此，本公开的实施方式涉及一种LCD设备及其制造方法，其能够基本上克服因相关技术的局限和缺点带来的一个或多个问题。

本公开的实施方式的目的在于提供一种能够解决热化(thermalization)和残像问题的LCD设备及其制造方法。

实施方式的附加特征和优点将在下面的描述中描述且将从描述中部分地显现，或者可以通过实施方式的实践来了解。通过书面的说明书及其权利要求以及附图中特别指出的结构可以实现和获得实施方式的优点。

根据本公开的实施方式的一个总的方面，一种LCD设备包括：第一基板；与所述第一基板相对设置的第二基板；夹在所述第一基板和所述第二基板之间的液晶层；以及设置在所述第一基板和所述第二基板中的至少一个的内表面上的配向层，该配向层由下述化学式1表示的化合物形成，

[化学式1]

其中，“R”是芳香类基团。例如，所述芳香类基团包括由下述化学式2到6中的任何一个表示的物质中的一种，

[化学式2]

[化学式3]

[化学式4]

[化学式5]

[化学式6]

根据本公开的实施方式的另一个方面的一种制造LCD设备的方法包括以下步骤：提供第一基板；提供与所述第一基板相对设置的第二基板；在所述第一基板和所述第二基板中的至少一个的内表面上形成配向层，该配向层包括由下述化学式1表示的化合物；以及在所述第一基板和所述第二基板之间形成液晶层，

[化学式1]

其中，“R”是芳香类基团。

所述形成所述配向层的步骤包括以下步骤：通过在所述第一基板和所述第二基板中的至少一个的内表面上涂敷包括所述化合物的材料来形成配向前体膜；对所述配向前体膜照射光以形成所述配向层；以及对所述配向层进行交联处理。

此外，为了防止粘性的增加，配向组合物还可包括由下述化学式7表示的化合物，

[化学式7]

本领域技术人员在研究过下面的附图和详细描述之后，其他系统、方法、特征和优点将变得明显。所有这样的附加系统、方法、特征和优点旨在被包括在本描述中，处于本发明的范围内，并由下面的权利要求所保护。该部分的任何说明都不应被认为是对那些权利要求的限制。下面结合实施方式讨论其他方面和优点。应当理解，本公开的上述一般描述和下述详细描述是示例性和说明性的，且旨在提供所要求保护的本公开的进一步解释。

附图说明

附图被包括在本申请中以提供对实施方式的进一步理解，并结合到本说明书中且构成本申请的一部分，附图示出了本发明的实施方式，且与说明书一起用于解释本公开的原理。附图中：

图1是示出根据本公开的实施方式的LCD设备的截面图；

图2A-2D是用于解释根据本公开的实施方式的LCD设备的制造方法的截面图；

图3是示出由于配向层的交联处理造成的残像的测量结果的图；以及

图4是示出根据UV辐射能量的配向层的玻璃化转变温度的变化的图。

具体实施方式

下面将详细描述本公开的实施方式，在附图中示例出了其示例。以下引入的这些实施方式被提供作为示例，以向本领域普通技术人员传达其精神。因此，这些实施方式可能以不同形式体现，所以并不限于这里描述的这些实施方式。而且，在附图中为了方便起见，器件的尺寸和厚度可能被夸大地表示。在可能的情况下，相同的标号在整个包括附图的本公开中代表相同或类似部件。

图1是示出根据本公开的实施方式的LCD设备的截面图。参照图1，LCD设备包括第一基板100、设置为与第一基板100相对的第二基板200、夹在第一和第二基板100和200之间的液晶层300、以及分别设置在第一和第二基板100和200的内表面上的第一和第二配向层400a和400b。可以仅设置第一和第二配向层400a和400b中的一个。

具体地，多个像素设置在第一基板100上以显示图像。像素可通过在第一基板100上彼此交叉的选通线和数据线(未示出)而限定。电连接到选通线和数据线的薄膜晶体管(TFT)Tr设置在各个像素。TFT Tr包括：从选通线分叉的栅极110；覆盖栅极110的栅绝缘层120；设置在栅绝缘层120上并与栅极110相对的半导体图案130；设置在半导体图案130上的源极140a；以及设置在半导体图案130上并与源极140a分离的漏极140b。

覆盖TFT Tr的钝化层(或保护层)150设置在第一基板100上。电连接到漏极140b的像素电极180设置在钝化层150上。第一配向层400a形成在第一基板100的包括像素电极180在内的整个表面上。第一配向层400a具有沿特定方向对构成液晶层300的液晶分子进行配向的功能。

第一配向层400a可由化学式1所表示的化合物形成：

[化学式1]

在化学式1中，“R”可以是芳香类基团。例如，芳香类基团可包括由下面的化学式2-6所表示的化学物质之一。

[化学式2]

[化学式3]

[化学式4]

[化学式5]

[化学式6]

当光照射到由化学式1表示的化合物时，化合物被分解为具有马来酰亚胺基的环丁烷酰亚胺环类化合物及其副产物，以便具有用于液晶配向的各向异性。该副产物对液晶配向没有影响并且可以是光氧化剂。该副产物会使第一配向层400a的热化劣化。为了解决该问题，可在形成第一配向层400a的过程和热处理过程中将该副产物交联。此外，环丁烷酰亚胺环和副产物可具有芳香化合物R。即，第一配向层400a的副产物被交联。而且，因为第一配向层400a中所包括的化合物具有芳香化合物，因此可以改善第一配向层400a的玻璃化转变温度。因此，改善了第一配向层400a的热化，并且最终可以解决第一配向层400a的残像问题。

用于体现色彩的滤色器图案220设置在第二基板200的内表面上。具体地，在第二基板200的内表面上设置用于防止漏光的黑底210。在黑底210中形成用于露出像素以显示图像的开口。滤色器图案220设置在该开口中，即，像素中。在第二基板200的包括黑底210和滤色器图案220在内的整个表面上进一步设置涂敷层230。涂敷层230具有平坦上表面，使得可以去除由黑底210和滤色器图案220形成的台阶。

公共电极240设置在涂敷层230上。通过在公共电极240和像素电极180之间形成的电场来驱动液晶层300的液晶分子。在公共电极240上可进一步设置与第一配向层400a相对的第二配向层400b。第二配向层400b可由与第一配向层400a相同的材料形成。

图2A-2D是用于解释根据本公开的实施方式的图1的LCD设备的制造方法的截面图。参照图2A，为了制造根据本公开的实施方式的LCD设备，在第一基板100上形成彼此交叉的选通线和数据线以及TFT Tr，其中在彼此交叉的选通线和数据线的各交叉点限定了像素。TFT Tr包括：从选通线分叉的栅极110；覆盖栅极110的栅绝缘层120；设置在栅绝缘层120上并与栅极110相对的半导体图案130；设置在半导体图案130上的源极140a；以及设置在半导体图案130上并与源极140a分离的漏极140b。

在包括TFT Tr在内的第一基板上形成钝化层150。钝化层150可由有机层、无机层、以及其堆叠层形成。当钝化层150由有机层形成时，可采用狭缝涂敷法、喷涂法、或旋涂法形成钝化层150。当钝化层150由无机层形成时，可采用化学气相沉积法形成钝化层150。

在钝化层150上形成电连接到漏极140b的像素电极180。为了形成像素电极180，在钝化层150上形成透明导电层。可通过沉积法形成透明层。透明导电层的材料可以是ITO或IZO。可通过对透明导电层进行蚀刻来形成第一电极180。

参照图2B，在包括第一电极180在内的第一基板100上形成第一配向层400a。为了形成第一配向层400a，通过涂敷包括由化学式1表示的化合物的配向组合物而形成配向前体膜(alignment precursor film)。

[化学式1]

在化学式1中，“R”可以是芳香类基团。例如，芳香类基团可以包括由下面的化学式2-6所表示的化学物质之一。

[化学式2]

[化学式3]

[化学式4]

[化学式5]

[化学式6]

可以采用狭缝涂敷法、喷涂法、或旋涂法形成配向前体膜。

可通过将光照射到配向前体膜上来形成第一配向层400a。光可以是偏振紫外线或非偏振紫外线。发光的光源可以是高压汞灯或氙灯。光强可以是0.5-10J/cm²。当光强是大约1J/cm²时，由化学式1表示的化合物可以被充分分解。

当光照射到由化学式1表示的化合物时，该化合物可如下面的反应式1所示进行分解。

[反应式1]

在反应式1中，由化学式1表示的化合物可被分解为具有马来酰亚胺基的环丁烷酰亚胺环类化合物及其副产物以具有各向异性。

可以在氮等离子体中进行照射光的处理，以防止在分解由化学式1表示的化合物的过程中羰基被氧化。因此，可以防止由于羰基的氧化而产生残像的问题。

副产物具有马来酰亚胺基和芳香化合物，使得可以改善其耐热性。副产物对液晶的配向没有影响。

然而，当热应力持续施加到第一配向层400a时，副产物被重组为环丁烷酰亚胺环类化合物，或者第一配向层400a可能变形。

为了解决该问题，通过对包括第一配向层400a在内的第一基板100进行热处理过程来使副产物交联。在固化马来酰亚胺基的过程中使副产物交联，使得不再产生副产物反应。因此，通过防止第一配向层400a的变形而可解决残像问题。而且，因为改善了第一配向层400a的玻璃化转变温度，所以由于热量导致的第一配向层400a的迁移减少。即，能够改善第一配向层400a的热稳定性。

此外，为了控制粘性的增加，配向组合物还可包括包含醚基的马来酰亚胺类化合物，例如，由下面的化学式7所表示的化合物。

[化学式7]

热处理温度的范围可以是大约100-300℃。当热处理温度低于100℃时，使第一配向层400a交联的处理可能无法进行。当热处理温度超过400℃时，可产生第一配向层400a的热分解。

可在氮等离子体中进行交联处理以防止副反应。此外，可在相同的室或不同的室中进行配向处理和交联处理。

参照图2C，可以独立于在第一基板100上形成TFT Tr的步骤而提供第二基板200。在第二基板200上形成具有多个开口的黑底210。即，与第一基板100的选通线、数据线以及TFT相对应地在第二基板200上设置黑底210。

可通过在第二基板200上形成黑色树脂层并对其曝光和显影来形成黑底210。当黑底210由例如铬等无机物质形成时，可通过使用光刻胶的蚀刻工序来提供黑底210。

在开口中形成滤色器图案220。为了形成滤色器图案220，在包括黑底210在内的第二基板200上形成滤色器树脂层，然后进行曝光和显影工序以形成滤色器图案220。

在包括黑底210和滤色器图案220在内的第二基板200上形成涂敷层230。在涂敷层230上形成公共电极240。公共电极240可由例如ITO或IZO等透明导电层形成。

可在公共电极240上进一步形成第二配向层400b。可以采用与用于第一配向层400a的方法相同的方法形成第二配向层400b。

参照图2D，沿第一和第二基板100和200的边缘形成密封部(未示出)。在第一和第二基板100和200上滴落液晶之后，通过使用密封部来将两基板结合起来。虽然在本实施方式中采用滴下式注入(one drop filling)法来形成液晶层，但是本发明不限于此。即，可通过液晶注入法形成液晶层。

如下观察和描述根据交联处理的配向层的特性的变化。

为了测量在配向层交联处理之前和之后的残像的变化，参照根据本公开的第二实施方式的方法来制造第一和第二LCD设备A1和A2以及第三和第四LCD设备B1和B2。分别由下面化学式8表示的化合物来形成第一和第二LCD设备A1和A2的配向层。第二LCD设备A2的配向层经历交联处理，而第一LCD设备A1的配向层未经历该处理。

而且，分别由下面化学式9表示的化合物来形成第三和第四LCD设备B1和B2的配向层。第四LCD设备B2的配向层经历交联处理，而第三LCD设备B1的配向层未经历交联处理。通过利用处于230℃的温度的热处理来进行交联处理。

[化学式8]

[化学式9]

图3是示出根据配向层交联处理的存在的残像的所得到的测量的图。参照图3，与第一LCD设备A1相比，第二LCD设备A2的残像得到改善。而且，与第三LCD设备B1相比，第四LCD设备B2的残像得到改善。结果，明显的是通过交联处理改善了残像。此外，明显的是，与第二LCD设备A2相比，第四LCD设备B2的残像得到改善。

图4是示出根据第三和第四LCD设备中的UV辐射能量的配向层的玻璃化转变温度的变化的图。参照图4，可以看出，在第三LCD设备B1中，随着UV辐射能量增加玻璃化转变温度降低。而且可以看出，在第四LCD设备B2中，即使当UV辐射能量增加时，玻璃化转变温度也保持恒定。

因此，由于根据本实施方式的配向层具有芳香类基团并且在形成配向层的同时还进行交联处理，因此配向层的玻璃化转变温度和热化得到改善，并且解决了残像问题。

如上所述，在根据本公开的实施方式的LCD设备中，由于采用例如利用光照射的光降解法等非接触方法形成配向层，因此可以防止配向层的表面的污染和静电的产生。而且，由于配向层具有芳香化合物并且增加了使在光降解后形成的副产物交联的处理，因此改善了配向层的玻璃化转变温度和热化，并且解决了残像问题。

对于本领域技术人员而言很明显，可以在本公开中做出各种修改和变型。因而，本公开在落入所附权利要求及其等同物的范围内的条件下旨在涵盖本实施方式的修改和变型。

Claims (7)

1.一种液晶显示设备，该液晶显示设备包括：

第一基板；

与所述第一基板相对设置的第二基板；

夹在所述第一基板和所述第二基板之间的液晶层；以及

设置在所述第一基板和所述第二基板中的至少一个的内表面上的配向层，该配向层由下述化学式1表示的化合物形成，

[化学式1]

其中，“R”是芳香类基团，

其中通过光照射到由化学式1表示的化合物使该化合物如反应式1所示进行分解，

[反应式1]

其中所述形成所述配向层的步骤包括以下步骤：

通过在所述第一基板和所述第二基板的内表面中的至少一个上涂敷包括所述化合物的组合物来形成配向前体膜；以及

对所述配向层进行交联处理。

2.根据权利要求1所述的液晶显示设备，其中所述芳香类基团包括由下述化学式2到6中的任何一个表示的物质中的一种，

[化学式2]

[化学式3]

[化学式4]

[化学式5]

[化学式6]

3.一种制造液晶显示设备的方法，该方法包括以下步骤：

提供第一基板；

提供与所述第一基板相对设置的第二基板；

在所述第一基板和所述第二基板中的至少一个的内表面上形成配向层，该配向层包括由下述化学式1表示的化合物；以及

在所述第一基板和所述第二基板之间形成液晶层，

[化学式1]

其中，“R”是芳香类基团，

其中通过光照射到由化学式1表示的化合物使该化合物如反应式1所示进行分解，

[反应式1]

其中所述形成所述配向层的步骤包括以下步骤：

通过在所述第一基板和所述第二基板的内表面中的至少一个上涂敷包括所述化合物的组合物来形成配向前体膜；以及

对所述配向层进行交联处理。

4.根据权利要求3所述的方法，其中所述照射光的步骤在氮等离子体中进行。

5.根据权利要求3所述的方法，其中所述进行交联处理的步骤包括对所述配向层施加热处理的过程。

6.根据权利要求3所述的方法，其中所述进行交联处理的步骤在100-300℃的温度下进行。

7.根据权利要求3所述的方法，其中所述进行交联处理的步骤在氮等离子体中进行。

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