CN103852939A - 液晶显示器装置 - Google Patents

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金恩娥
吴根灿
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Abstract

液晶显示器装置包括：第一基板，其包括在其上的第一定向层；第二基板，其面对所述第一基板且包括在其上的第二定向层；布置在所述第一定向层和所述第二定向层之间的液晶层；以及电极部分，其提供在所述第一和第二基板的至少一个上以形成水平电场或边缘电场。所述第一和第二定向层包括由具有手性基团和反应性介晶基团的手性反应性介晶聚合的聚合物。

Description

液晶显示器装置
相关申请的交叉引用
本申请要求2012年12月5日提交的韩国专利申请No.10-2012-0140393的优先权和权益，其因此为了所有目的通过引用引入，如同在此完全阐述。
技术领域
本公开内容涉及液晶显示器。更具体地，本公开内容涉及具有快的响应速度的液晶显示器。
背景技术
通常，液晶显示器包括其上布置像素电极的第一基板、其上布置公共电极的第二基板、以及介于所述第一基板和第二基板之间的液晶层。液晶显示器在各像素电极和公共电极之间形成电场，以改变透射通过液晶层的光的量且由此显示所需图像。液晶显示器包括多个像素，所述多个像素各自包括像素电极。
近年来，已开发了液晶显示器以不仅显示二维图像，而且显示三维图像。当显示三维图像时，与当液晶显示器显示二维图像时相比，向观众提供更多的图像信息。因此，像素需要在更高的速度下稳定地运行。
发明内容
本公开内容提供具有快的响应速度和高的可靠性的液晶显示器。
本公开内容提供制造所述液晶显示器的方法。
本发明的另外的特征将在随后的描述中阐述，和将从所述描述部分地明晰，或可通过本发明的实践而获悉。
本发明构思的实施方式提供液晶显示器装置，包括：第一基板，其包括布置在其上的第一定向层；第二基板，其面对所述第一基板且包括布置在其上的第二定向层；液晶层，其布置在所述第一定向层和所述第二定向层之间；以及电极部分，其提供在所述第一和第二基板的至少一个上，以形成水平电场或边缘电场。所述第一和第二定向层包括由具有手性基团和反应性介晶基团的手性反应性介晶聚合的聚合物。所述手性基团包括光可调的(photo-tunable)手性基团，其手性通过暴露于其上的光而变化。
根据以上，在本发明实施方式中的液晶显示器具有改善的响应时间和对比度，导致提供高的图像质量。
将理解，以上概括描述和以下详细描述两者都是示例性的和说明性的，且意在提供如要求保护的本发明的进一步说明。
附图说明
附图说明本发明的示例性实施方式，且与所述描述一起用于说明本发明的原理，包括所述附图以提供本发明的进一步理解且所述附图引入本说明书中并构成本说明书的一部分。
图1是显示根据本公开内容的示例性实施方式的液晶显示器的框图。
图2是显示图1的一个像素的平面图。
图3是沿图2的线I-I’所取的横截面图。
图4是显示根据本公开内容的示例性实施方式制造液晶显示器的流程图。
图5A和5B是分别显示当液晶层暴露于光时在常规液晶显示器和根据本公开内容的示例性实施方式的液晶显示器中根据曝光(exposure)时间的电压保持比的图。
图6A和6B是分别显示当液晶层暴露于热和电场时在常规液晶显示器和根据本公开内容的示例性实施方式的液晶显示器中根据曝光时间的电压保持比的图。
图7是显示根据本公开内容的示例性实施方式的液晶显示器的一个像素的平面图。
图8是沿图7的线II-II’所取的横截面图。
图9是显示根据本公开内容的示例性实施方式的液晶显示器的一个像素的平面图。
图10是沿图9的线III-III’所取的横截面图。
具体实施方式
将理解，当一个元件或层被称为“在”另外的元件或层“上”、“连接至”或“结合至”另外的元件或层时，其可直接在所述另外的元件或层上、直接连接至或结合至所述另外的元件或层，或者可存在中间元件或层。相反，当一个元件被称为“直接在”另外的元件或层“上”、“直接连接至”或“直接结合至”另外的元件或层时，则不存在中间元件或层。在说明书中，相同的数字始终是指相同的元件。如本文中使用的术语“和/或”包括相关列举项目的一个或多个的任何和全部组合。
将理解，尽管术语第一、第二等可在本文中用来描述各种元件、组分、区域、层和/或部分，但这些元件、组分、区域、层和/或部分不应被这些术语所限制。这些术语仅用来使一个元件、组分、区域、层或部分区别于另一元件、组分、区域、层或部分。因此，在不背离本发明的教导的情况下，下面讨论的第一元件、组分、区域、层或部分可称为第二元件、组分、区域、层或部分。
为了便于描述，在本文中可使用空间相对术语如“在……之下”、“在……下面”、“下部”、“在……之上”、“上部”等来描述如图中所示的一个元件或特征与另外的元件或特征的关系。将理解，除图中所示的方位之外，空间相对术语还意图包括在使用或运行中的设备的不同方位。例如，如果翻转图中的设备，则被描述为“在”其它元件或特征“下面”或“之下”的元件将被定向“在”其它元件或特征“之上”。因此，示例性术语“在……下面”可包括在……之上和在……下面两种方位。设备可以其它方式定向(旋转90度或在其它方位上)，并且本文中所使用的空间相对描述词相应地进行解释。
本文中所使用的术语仅仅是为了描述具体实施方式且不意图为本发明的限制。如本文中所使用的单数形式“一种(个)”和“所述(该)”也意图包括复数形式，除非上下文清楚地另外说明。将进一步理解，当用在本说明书中时，术语“包括”和/或“包含”表示存在所述特征、整体、步骤、操作、元件和/或组分，但不排除存在或添加一种或多种另外的特征、整体、步骤、操作、元件、组分和/或其集合。
除非另外定义，在本文中所使用的所有术语(包括技术和科学术语)的含义与本发明所属领域的普通技术人员通常理解的含义相同。将进一步理解，术语，例如在常用字典中定义的那些，应被解释为其含义与它们在相关领域背景中的含义一致，并且将不对所述术语进行理想化或过于形式的解释，除非在本文中清楚地如此定义。
图1是显示根据本公开内容的示例性实施方式的液晶显示器600的框图，图2是显示图1的一个像素的平面图，和图3是沿图2的线I-I’所取的横截面图。参照图1，液晶显示器600包括液晶显示面板100、定时控制器200、栅驱动器300、数据驱动器400和灰度电压发生器500。
液晶显示面板100连接至多条信号线且包括以矩阵布置的多个像素PXL。所述信号线包括多条提供有栅信号的栅极线GL和多条提供有数据电压的数据线DL。栅极线GL在行方向即第一方向D1上延伸，且基本上彼此平行。数据线DL在列方向即第二方向D2上延伸，且基本上彼此平行。
像素PXL具有相同的结构，且因此，将参照作为代表性实例的图2和3详细描述仅一个像素PXL。参照图2和3，液晶显示器600包括第一基板SUB1、布置在第一基板SUB1上的第一定向(alignment)层ALN1、面对第一基板SUB1的第二基板SUB2、布置在第二基板SUB2上的第二定向层ALN2、以及布置在第一定向层ALN1和第二定向层ALN2之间的液晶层LC。
第一基板SUB1包括第一绝缘基板INS1、栅极线GL、数据线DL、和像素PXL。第一绝缘基板INS1具有矩形形状且包括透明绝缘材料。
栅极绝缘层GI布置在第一绝缘基板INS1上以覆盖栅极线GL。栅极绝缘层GI由绝缘材料例如氮化硅、氧化硅等形成。栅极绝缘层GI布置在栅极线GL和数据线DL之间。
各像素PXL连接至相应的栅极线GL和相应的数据线DL。各像素PXL包括薄膜晶体管、连接至所述薄膜晶体管的像素电极PE、覆盖像素电极PE的钝化层PSV、和与像素电极PE隔开且重叠的公共电极CE。在本示例性实施方式中，像素电极PE布置在公共电极CE上，但是本公开内容不限于此。即，当像素电极和公共电极形成边缘电场时，像素电极可布置在公共电极下面，同时绝缘层介于其间。
公共电极CE布置在第一绝缘基板INS1上。当在平面图中观察时，公共电极CE布置在相邻的栅极线GL之间。公共电极CE的一部分在第一方向D1上延伸至相邻的像素PXL。公共电极CE在各像素PXL中提供有相同的电压。
公共电极CE在各像素PXL中具有矩形形状的部分，但是不限于此。例如，公共电极CE可具有按照像素形状的各种形状。公共电极CE在各像素PXL中的部分可为矩形的且不包括图案例如狭缝。
所述薄膜晶体管包括栅电极GE、栅极绝缘层GI、半导体图案SM、源电极SE和漏电极DE。栅电极GE可从栅极线GL突出，或可提供在栅极线GL的一部分上。栅极绝缘层GI布置在第一绝缘基板INS1的全部表面上，以覆盖栅极线GL、栅电极GE和公共电极CE。
半导体图案SM布置在栅极绝缘层GI上。半导体图案SM布置在栅电极GE上，其间布置有栅极绝缘层GI。半导体图案SM与栅电极GE部分地重叠。半导体图案SM包括布置在栅极绝缘层GI上的有源图案(活性图案)ACT和布置在有源图案ACT上的欧姆接触层OHM。
源电极SE从数据线DL分支。漏电极DE与源电极SE隔开，其间布置有半导体图案SM。因此，有源图案ACT的上表面在源电极SE和漏电极DE之间暴露且用作响应于向栅电极GE的电压施加的在源电极SE和漏电极DE之间的沟道部分CHN例如导电沟道。源电极SE和漏电极DE与半导体图案SM的除沟道部分CHN之外的部分重叠。
钝化层PSV布置在第一绝缘基板INS1上且覆盖数据线DL、源电极SE、漏电极DE和沟道部分CHN。钝化层PSV具有穿过其形成的接触孔CH，以暴露漏电极DE的一部分。
像素电极PE布置在钝化层PSV上以与公共电极CE重叠，且通过接触孔CH连接至漏电极DE。因此，当在平面图中观察时，像素电极PE的一部分与漏电极DE重叠。
当在平面图中观察时，像素电极PE具有矩形形状，但不限于此。即，像素电极PE可具有按照像素PXL的形状的各种形状。像素电极PE包括多个狭缝SLT。像素电极PE包括主干(trunk)部分和从所述主干部分延伸的多个分支部分。所述分支部分以规则的间隔彼此隔开。像素电极PE的分支部分与公共电极CE合作形成边缘电场。
第一定向层ALN1布置在像素电极PE上以使液晶层LC的液晶分子预倾斜。第一定向层ALN1包括布置在像素电极PE上的第一初步(preliminary)定向层PAL1和布置在第一初步定向层PAL1上的第一预倾斜层PTL1。第一初步定向层PAL1包括聚合物如聚酰亚胺、聚酰胺酸等，且成为手性反应性介晶附着于其的主链。
第一预倾斜层PTL1包括聚合物，其由具有手性基团和反应性介晶基团的手性反应性介晶聚合。本文中使用的术语“介晶”是指光连接的(photo-linked)低分子量聚合物、或者高分子量共聚物，这两者都拥有具有液晶性质的介晶基团。
第一预倾斜层PTL1包括由至少一种类型的由化学式1表示的手性反应性介晶聚合的聚合物：
[化学式1]
(R*-(A1-Z1)m1)k-Q
在化学式1中，(R*-(A1-Z1)m1)k-表示反应性介晶基团，和Q表示手性基团。
在化学式1中，R*表示如下限定的P-Sp-、H或L、或者具有1-25个C原子的直链或支链烷基，在所述烷基中，一个或多个非相邻的CH2基团可各自彼此独立地被-C(RX)=C(RX)-、-C≡C-、-N(RX)-、-O-、-S-、-CO-、-CO-O-、-O-CO-或-O-CO-O-以O和/或S原子彼此不直接连接的方式代替。另外，一个或多个H原子可被F、Cl、Br、I、CN或P-Sp-代替。所述H原子可被相同的基团或不同的基团代替。
在化学式1中，P表示CH2=C(CH3)-COO-，和Sp表示间隔基团或单键。
在化学式1中，L表示P-Sp-、-OH、-CH2OH、F、Cl、Br、I、-CN、-NO2、-NCO、-NCS、-OCN、-SCN、-C(=O)N(RX)2、-C(=O)Y1、-C(=O)RX、-N(RX)2、任选地取代的甲硅烷基或具有6-20个C原子的芳基、或者具有1-25个C原子的直链或支链的烷基、烷氧基、烷基羰基、烷氧基羰基、烷基羰氧基或烷氧基羰氧基，其中一个或多个H原子可被F、Cl或P-Sp-中的任意基团代替。
在化学式1中，Y1表示卤素，和RX表示P-Sp-、H、卤素、具有1-25个C原子的直链或支链或环状的烷基，在所述具有1-25个C原子的直链或支链或环状的烷基中，一个或多个非相邻的CH2基团可被-O-、-S-、-CO-、-CO-O-、-O-CO-、-O-CO-O-以O和/或S原子彼此不直接连接的方式代替，和在所述具有1-25个C原子的直链或支链或环状的烷基中，一个或多个H原子可被F、Cl或P-Sp-、任选地取代的具有6-40个C原子的芳基或芳氧基、或者任选地取代的具有2-40个C原子的杂芳基或杂芳氧基代替。
在化学式1中，A1表示芳族、杂芳族、脂环族或杂环基团，通常具有4-25个碳原子，其还可包含稠合环，且其任选地被L单取代或多取代，其包括亚苯基、亚噻吩基、1,4-亚苯基、萘-1,4-二基或萘-2,6-二基(其中在这些基团中的一个或多个CH基团可被N代替)、环己烷-1,4-二基(其中一个或多个非相邻的CH2基团可被O和/或S代替)、1,4-亚环己烯基、双环[1.1.1]戊烷-1,3-二基、双环[2.2.2]辛烷-1,4-二基、螺[3.3]庚烷-2,6-二基、哌啶-1,4-二基、十氢化萘-2,6-二基、1,2,3,4-四氢化萘-2,6-二基、茚满-2,5-二基、或者八氢-4,7-亚甲基茚满(methanoindane)-2,5-二基。这些基团可为未取代的，或可被L单取代或多取代。
在化学式1中，各Z1可为-O-、-S-、-CO-、-CO-O-、-OCO-、---O-CO-O-、-OCH2-、-CH2O-、-SCH2-、-CH2S-、-CF2O-、-OCF2-、-CF2S-、-SCF2-、-(CH2)nl-、-CF2CH2-、-CH2CF2-、-(CF2)nl-、-CH=CH-、-CF=CF-、-C≡C-、-CH=CHCOO-、-OCO-CH=CH-、CRoRoo、或者单键。Ro和Roo各自独立地选自H或具有1-12个C原子的烷基。而且，Z1还可选自A1的基团。Z1和A1可为相同的或不同的。
在化学式1中，m1为0、1、2、3或4，n1为1、2、3或4，和k为1、2、3、4、5或6。A1和Z1的至少一个包含至少一个基团R*或L，其包含P-Sp-基团。
术语“间隔基团”，也称为“Sp”，可如在例如Pure Appl.Chem.73(5)，888(2001)和C.Tschierske，G.Pelzl，S.Diele，Angew.Chem.2004，116，6340-6368中描述的。除非另外指明，术语“间隔基团”或“间隔物”是指在聚合的介晶化合物(“RM”)中将介晶基团和能聚合的基团彼此连接的柔性基团。
在化学式1中，Q表示k价的手性基团，其为未取代的或任选地被L单取代或多取代。特别地，化学式1的化合物可包括以下化学式2的单价基团Q。单价基团Q可为光可调的手性基团，其手性由于暴露于光而变化。
[化学式2]
Figure BDA0000377824060000071
在化学式2中，L表示P-Sp-、OH、CH2OH、F、Cl、Br、I、-CN、-NO2、-NCO、-NCS、-OCN、-SCN、-C(=O)N(RX)2、-C(=O)Y1、-C(=O)RX、-N(RX)2、任选地取代的甲硅烷基、任选地取代的具有6-20个C原子的芳基、或者具有1-25个C原子的直链或支链的烷基、烷氧基、烷基羰基、烷氧基羰基、烷基羰氧基或烷氧基羰氧基，在所述具有1-25个C原子的直链或支链的烷基、烷氧基、烷基羰基、烷氧基羰基、烷基羰氧基或烷氧基羰氧基中，一个或多个H原子可被F、Cl或P-Sp-代替。P-Sp-和RX如上所述。
在化学式2中，Y1表示卤素，和r为0、1、2、3或4。在每次出现时，L和/或r可为相同的或不同的。
在化学式2中，各A*和B*独立地选自稠合的苯、环己烷或环己烯。各t独立地选自0、1或2，且各u独立地选自0、1、或2。
化学式1的进一步的示例性化合物包含以下化学式3的二价基团Q。
[化学式3]
Figure BDA0000377824060000081
在化学式3中，L、r、t、A*和B*如以上描述的。
在本发明的示例性实施方式中，化学式1的化合物可选自以下子式的化合物：
Figure BDA0000377824060000091
在所述子式中，Sp表示间隔基团或单键，且L、P、Sp、m1、r和t如以上描述的。各Z独立地选自Z1的基团，和各A独立地选自A1的基团。各t1独立地为0或1。r11和r22独立地选自0、1、2、3或4。
第二基板SUB2包括第二绝缘基板INS2、滤色器CF、黑色矩阵BM、和第二定向层ALN2。滤色器CF布置在各像素PXL中以调节通过各像素PXL的光的颜色。黑色矩阵BM围绕各滤色器CF以减少光泄漏。
第二定向层ALN2布置在滤色器CF上以使液晶层LC的液晶分子预倾斜。第二定向层ALN2包括布置在滤色器CF上的第二初步定向层PAL2、和布置在第二初步定向层PAL2上的第二预倾斜层PTL2。
第二初步定向层PAL2包括聚合物如聚酰亚胺、聚酰胺酸等，且成为手性反应性介晶附着于其的主链，所述手性反应性介晶聚合以形成第二预倾斜层PTL2。第二预倾斜层PTL2包括以具有手性基团和反应性介晶基团的式1的手性反应性介晶聚合的聚合物。第二预倾斜层PTL2可包括以与第一预倾斜层PTL1的反应性介晶不同的手性反应性介晶聚合的聚合物。
液晶层LC布置在第一基板SUB1和第二基板SUB2之间。液晶层LC可包括多种液晶分子的组合物。液晶层LC可包括低粘度液晶分子以改善响应时间。所述低粘度液晶分子可包括至少一种类型的选自化学式5的化合物的含烯基的液晶分子、或至少一种类型的选自化学式6的化合物的含烷氧基的液晶分子。
[化学式5]
Figure BDA0000377824060000101
和
Figure BDA0000377824060000102
[化学式6]
Figure BDA0000377824060000103
Figure BDA0000377824060000104
和
Figure BDA0000377824060000105
在化学式5和6中，X和Y独立地表示具有2-5个C原子的烷基。
图4是显示根据本公开内容的示例性实施方式制造液晶显示器的流程图。参照图4，制造第一和第二基板(S110，S120)。
所述第一基板包括第一绝缘基板、布置在所述第一绝缘基板上的公共电极、和具有多个分支的像素电极。所述第二基板包括面对所述第一绝缘基板的第二绝缘基板、以及布置在所述第二绝缘基板上的滤色器和黑色矩阵。
在制造所述第一和第二基板后，在所述第一基板上形成第一初步定向层，和在所述第二基板上形成第二初步定向层(S130，S140)。所述第一初步定向层提供在所述像素电极上，和所述第二初步定向层提供在所述滤色器上。
所述第一和第二初步定向层可通过合适的方案例如通过喷墨法或通过辊-印刷法涂覆在所述第一和第二基板上。所述第一和第二初步定向层可包括聚合物如聚酰亚胺、聚酰胺酸等，且成为手性反应性介晶附着于其的主链，所述手性反应性介晶聚合以形成第一和第二预倾斜层。
在本发明的示例性实施方式中，初步定向过程可在所述第一和第二初步定向层上进行，以促进所完成的第一和第二定向层的定向。所述初步定向过程可为在所述第一和第二初步定向层上进行的摩擦过程或光定向过程。
接着，在所述第一和第二初步定向层之间形成液晶层，并使所述第一和第二基板结合(S150)。在本发明的示例性实施方式中，在所述第一和第二基板之间设置所述液晶层的同时，使所述第一和第二基板结合。在本发明的另一示例性实施方式中，在所述第一和第二基板结合后，在所述第一和第二初步定向层之间注入所述液晶层。
所述液晶层包括具有液晶分子和手性反应性介晶的液晶组合物。所述液晶分子可包括化学式5的化合物的至少一种或化学式6的化合物的至少一种。相对于所述液晶组合物的总重量，所述液晶层可以约0.001重量%-约5重量%的量包括化学式1的手性反应性介晶。
所述液晶组合物可进一步包括足以引发所述手性反应性介晶的聚合反应的量的光引发剂。相对于所述液晶组合物的总重量，可例如以约0.01重量%-约1重量%的量提供所述光引发剂。所述光引发剂可通过吸收光如长波长UV而分解为自由基(radical)，以促进所述手性反应性介晶的光活化的聚合反应。所述光引发剂可包括化学式7的化合物的至少一种。
[化学式7]
Figure BDA0000377824060000121
在使所述第一和第二基板结合后，当向所述像素电极和所述公共电极施加电压时，在所述像素电极和所述公共电极之间形成边缘电场(S160)。可向所述像素电极施加预定的电压，和可向所述公共电极施加接地电压或零电压。可向所述像素电极和所述公共电极施加所述预定的电压和所述接地电压约1秒-约300秒。所述预定的电压可为约5V-约20V。
所述电场使所述液晶分子在一个或多个方向上定向。在形成所述电场的同时，进行第一曝光过程，其包括使所述液晶层暴露于光如UV光。所述光可辐照通过所述第一和第二基板之一或两者。所述光可具有约365nm的波长和约10mW/cm2-约100mW/cm2的强度。
当向所述液晶分子施加电场时，与所述第一和第二初步定向层相邻的液晶分子响应于所述电场排列。当在这样的状态下向所述液晶层施加光时，所述液晶层中的手性反应性介晶聚合并附着至所述第一和第二初步定向层，以分别形成第一和第二预倾斜层。因此，形成包括所述第一初步定向层和所述第一预倾斜层的第一定向层、以及包括所述第二初步定向层和所述第二预倾斜层的第二定向层(S170)。
所述第一和第二预倾斜层以与所述液晶分子基本上相同的倾斜角固化。更详细地，当向所述液晶分子施加电场时，所述手性反应性介晶在与相邻的液晶分子相同的方向上排列。由于所述手性反应性介晶是左旋的或右旋的，所述液晶分子也按照所述反应性介晶的手性排列，即左旋转或右旋转。当在该状态下施加UV光时，所述手性反应性介晶的官能团彼此反应以形成网络。结果，所述手性反应性介晶形成所述第一和第二预倾斜层，其分别作为侧链附着至所述第一和第二初步定向层。按照所述液晶分子的平均定向方向，所述第一和第二预倾斜层具有特定的方向性。因此，尽管电场消失，但是使与所述网络相邻布置的所述液晶分子预倾斜。
所述第一曝光过程可在约0℃-约60℃的温度范围进行。当所述第一曝光过程在约0℃-约60℃的温度范围(其为与常规技术相比相当(相对，comparatively)低的温度)内进行时，所述液晶分子的有序性(order)提高。
而且，所述手性反应性介晶具有手性，于是所述液晶分子具有更高的按照所述反应性介晶的手性(即左旋性质或右旋性质)排列的概率，导致所述液晶分子的有序性(特别是所述液晶分子的指向矢的有序性)提高。而且，所述手性反应性介晶的手性可根据辐照在其上的光的波长、强度等通过外消旋反应控制。这样，所述液晶分子的有序性可通过改变光的波长、强度等控制。
然后，在不向所述液晶层施加电场的同时，可进行第二曝光过程。所述第二曝光过程可为荧光曝光过程，其中紫外线辐照到所述液晶层上，以使剩余的未反应的手性介晶聚合。
如上说明的液晶显示器具有更高的响应速度和对比度，导致改善的图像质量。表1显示常规液晶显示器和根据本发明的示例性实施方式的使用手性反应性介晶的液晶显示器的响应时间。
在表1中，所述常规液晶显示器和示例性的液晶显示器具有相同的结构，除了液晶组合物和定向层之外。所述常规液晶显示器包括缺乏手性反应性介晶的液晶组合物。相反，所述示例性的液晶显示器包括具有0.05重量%的量的手性反应性介晶的液晶组合物，相对于所述液晶组合物的总重量。为了制造本发明的液晶显示器，改变曝光条件以用不同的辐照能量使所述手性反应性介晶聚合。
[表1]
Figure BDA0000377824060000131
如表1中所示，与常规液晶显示器的响应时间相比，示例性的液晶显示器的响应时间改善约20%。该改善是由于所述液晶分子在其中形成边缘电场的区域中充分地预倾斜、以及所述液晶分子的高的有序性和弹性。弹性的增加被认为是由按照聚合的反应性介晶的手性在一个方向上旋转的液晶分子导致的。而且，在常规液晶显示器中，由于液晶分子在长轴的方向上排列，因此扭转(twist)的各液晶分子的方向可变化。这样，液晶分子对于被预倾斜更有抵抗性。
相反，本发明显示器的液晶分子利用所述手性反应性介晶的手性以更高的有序状态排列。这样，液晶分子更容易地预倾斜。另外，由于液晶分子的更高的有序性，可获得比常规液晶显示器更高的对比度。而且，本发明的液晶显示器具有更高的对于施加热、光和电场应力的电压保持比。
图5A和5B是分别显示当液晶层暴露于光时在常规液晶显示器和根据本公开内容的示例性实施方式的液晶显示器中在第二曝光过程期间根据曝光时间的电压保持比的图。图6A和6B是分别显示当液晶层暴露于热和电场时在常规液晶显示器和本发明的液晶显示器中在第二曝光过程期间根据曝光时间的电压保持比的图。
参照图5A和5B，所述常规液晶显示器和本发明的液晶显示器具有相同的结构，除了液晶组合物和定向层之外。所述常规液晶显示器包括缺乏手性反应性介晶的液晶组合物。相反，示例性的液晶显示器包括具有约0.4重量%的手性反应性介晶的液晶组合物，所述重量%是相对于所述液晶组合物的总重量而言的。在图5A和5B中，在0小时获得的数据是在第二曝光过程后立刻测量的。在第二曝光过程后24小时且运行背光单元，测量在24小时获得的数据。各第二曝光过程进行0分钟、10分钟、20分钟、30分钟、40分钟或80分钟。
参照图6A和6B，所述常规液晶显示器和示例性的液晶显示器具有相同的结构，除了液晶组合物和定向层之外。所述常规液晶显示器包括缺乏手性反应性介晶的液晶组合物。相反，本发明的液晶显示器包括具有约0.4重量%的手性反应性介晶的液晶组合物，所述重量%是相对于所述液晶组合物的总重量而言的。在图6A和6B中，在0小时获得的数据是在第二曝光过程后立刻测量的。在60℃的温度下施加1V的DC电压的同时，在第二曝光过程后24小时，测量在24小时获得的数据。
参照图5A、5B、6A和6B，在所有条件下，示例性实施方式的电压保持比比常规液晶显示器的那些好得多。认为通过与第一和第二定向层的官能团反应除去杂质如烯基基团、烷氧基基团、过氧化物基团等，所述第一和第二定向层包括由所述手性反应性介晶聚合的聚合物。
如上所述，由于所述第一和第二定向层包括由所述手性反应性介晶聚合的聚合物，示例性的液晶显示器具有更快的反应时间和更高的对比度。
根据本发明的另一示例性实施方式，公开了水平电场模式的液晶显示器，如平面内切换(in plane switching)模式的液晶显示器或部分水平电场且部分边缘电场模式的液晶显示器。
图7是显示根据本公开内容的另一示例性实施方式的液晶显示器的一个像素的平面图。图8是沿图7的线II-II’所取的横截面图。下文中，将仅详细描述本示例性实施方式和之前的示例性实施方式之间的差异。
参照图7和8，公共电极CE布置在两个相邻的栅极线之间。公共电极CE具有多个在第二方向D2上延伸的第一分支CEb。在各像素PXL中的公共电极CE在第一方向D1上延伸且连接至公共电极CE在相邻像素PXL中的部分。公共电极CE在各像素PXL中的部分接收相同的公共电压。
像素电极PE具有多个在第二方向D2上延伸的第二分支PEb。在平面图中，公共电极CE的第一分支CEb和像素电极PE的第二分支PEb彼此隔开且彼此平行。第一分支CEb和第二分支PEb交替排列。
在图7和8中，第一分支CEb和第二分支PEb之间的间隔以比较窄的宽度显示，但是实际间隔通常足够大以在第一分支CEb和第二分支PEb之间形成水平电场。另外，像素电极PE和公共电极CE形成在不同的层上，但不限于此。例如，根据一些实施方式，像素电极PE和公共电极CE可形成在相同的层上。
第一定向层ALN1包括第一初步定向层PAL1和第一预倾斜层PTL1，且第二定向层ALN2包括第二初步定向层PAL2和第二预倾斜层PTL2。第一和第二预倾斜层PTL1和PTL2包括由选自化学式1的化合物的手性反应性介晶聚合的聚合物。以水平电场模式的液晶显示器具有比常规液晶显示器快的响应时间。
表2显示常规液晶显示器和使用所述手性反应性介晶的示例性的液晶显示器的响应时间。所述常规液晶显示器和示例性的液晶显示器具有相同的结构，除了液晶组合物和定向层之外。所述常规液晶显示器包括缺乏手性反应性介晶的液晶组合物。相反，所述示例性的液晶显示器包括具有约0.05重量%的手性反应性介晶的液晶组合物，所述重量%是相对于所述液晶组合物的总重量而言的。为了制造所述示例性的液晶显示器，改变曝光条件以用不同的辐照能量使所述手性反应性介晶聚合。
[表2]
Figure BDA0000377824060000161
如表2中所示，与常规液晶显示器的响应时间相比，示例性的液晶显示器的响应时间当辐照3J的UV光时改善约18%和当辐照6J的UV光时改善约30%。认为由于所述液晶分子的有序性和所述液晶分子的弹性提高，因此所述液晶分子在其中形成水平电场的区域中良好地预倾斜。弹性的增加被认为是由于按照聚合的反应性介晶的手性的液晶分子的一个方向旋转导致的。
而且，如果所述常规液晶显示器为水平电场模式的显示器，就像边缘电场模式的显示器一样，由于液晶分子在长轴的方向上排列且于是各液晶分子的指向矢在较低有序性的状态下扭转，所述液晶分子不容易预倾斜。相反，由于使用手性反应性介晶的手性，本发明的液晶分子在较高有序性的状态下排列，因此所述液晶分子容易地预倾斜。另外，由于液晶分子的更高的有序性，可产生比常规液晶显示器更高的对比度。
图9是显示根据本公开内容的另一示例性实施方式的液晶显示器的一个像素的平面图。图10是沿图9的线III-III’所取的横截面图。所述液晶显示器包括多条栅极线、多条数据线、以及与所述栅极线和数据线连接的像素。在该示例性实施方式中，为了方便，描述具有彼此平行的第一和第二数据线以及与所述第一和第二数据线交叉且绝缘(隔离)的第一和第二栅极线的一个像素。
参照图9和10，所述液晶显示器包括第一基板SUB1、布置在第一基板SUB1上的第一定向层ALN1、面对第一基板SUB1的第二基板SUB2、布置在第二基板SUB2上的第二定向层ALN2、以及布置在第一和第二定向层ALN1和ALN2之间的液晶层LC。
第一基板SUB1包括第一绝缘基板INS1，其包括透明绝缘材料。在第一绝缘基板INS1上布置包括第一和第二栅极线GL1和GL2、第一和第二存储线SL1和SL2、以及第一至第四分支电极LSL1、RLS1、LSL2和RSL2的栅极布线(wiring)部分。
栅极绝缘体GI布置在第一绝缘基板INS1上以覆盖所述栅极布线部分。在栅极绝缘体GI上布置包括第一和第二数据线DL1和DL2的数据布线部分。钝化层PSV覆盖所述数据布线部分。在钝化层PSV上布置第一子像素电极SPEa和第二子像素电极SPEb。
第一定向层ALN1布置在第一基板SUB1上以覆盖第一子像素电极SPEa和第二子像素电极SPEb。第一定向层ALN1包括第一初步定向层PAL1和第一预倾斜层PTL1。第一预倾斜层PTL1包括如上说明的选自化学式1的化合物的手性反应性介晶。
第二基板SUB2包括面对第一绝缘基板INS1的第二绝缘基板INS2。在第二绝缘基板INS2上布置包括红色、绿色和蓝色滤色器的滤色器CF。
公共电极CE提供在滤色器CF上。公共电极CE面对第一子像素电极SPEa和第二子像素电极SPEb。
第二定向层ALN2布置在公共电极CE上。第二定向层ALN2包括第二初步定向层PAL2和第二预倾斜层PTL2。第二预倾斜层PTL2包括选自化学式1的化合物的手性反应性介晶。
第一子像素电极SPEa和第二子像素电极SPEb各自具有第一狭缝SLT1。例如，当第一子像素电极SPEa和第二子像素电极SPEb具有矩形形状时，第一狭缝SLT1沿着所述矩形形状的至少一侧(边，side)、或沿着第一子像素电极SPEa和/或第二子像素电极SPEb的一部分延伸。第一狭缝SLT1可包括多个子狭缝。所述子狭缝可沿着所述矩形形状的各侧延伸以与所述侧相邻。桥部分BR可提供在所述子狭缝的末端以将相邻的末端彼此连接。桥部分BR可位于所述矩形形状的各侧的中央。
第二狭缝SLT2提供在公共电极CE中且对应于各第一子像素电极SPEa和第二子像素电极SPEb。第二狭缝SLT2各自与所述矩形形状的至少一侧平行地延伸且可越过(pass over)第一子像素电极SPEa和第二子像素电极SPEb的中央。例如，第二狭缝SLT2可为十字形的(cross-shaped)。
当向第一子像素电极SPEa、第二子像素电极SPEb和公共电极CE施加电压时，在由第一子像素电极SPEa、第二子像素电极SPEb和公共电极CE形成的狭缝区域中形成水平或边缘电场。即，在第一子像素电极SPEa的边界区域中、在第二子像素电极SPEb的边界区域中和/或在对应于所述十字形的边界区域中形成边缘或水平电场。除了其中形成第一和第二狭缝SLT1和SLT2的区域之外，在第一和第二子像素电极SPEa和SPEb与公共电极CE之间形成垂直电场。
在本发明的实施方式中，当向第一和第二子像素电极SPEa和SPEb与公共电极CE施加电压时，接近第一和第二狭缝SLT1和SLT2的液晶分子首先在特定的方向上旋转，然后在其它区域中的液晶分子顺序地旋转。
在本示例性实施方式中，第一和第二定向层ALN1和ALN2使在第一和第二狭缝SLT1和SLT2附近的液晶分子以稳定的预倾斜角以与以上说明的示例性实施方式相同的方式排列。因此，液晶分子的有序性提高，且获得更快的响应时间。
尽管已描述了本发明的示例性实施方式，但是理解本发明不应限于这些示例性实施方式，且在如所要求保护的本发明的精神和范围内，本领域普通技术人员可进行各种改变和改进。
例如，第一和第二定向层通过如下形成：形成第一和第二初步定向层，然后使用手性反应性介晶聚合形成第一和第二预倾斜层，但是本公开内容不限于此。即，第一和第二定向层可通过如下形成：形成包括手性反应性介晶作为官能团的第一和第二初步定向层，然后使所述手性反应性介晶暴露于光以聚合。在该情况下，液晶组合物可不包括所述手性反应性介晶。
另外，已单独地描述了本发明的示例性实施方式，但是那些的组合是可能的，除非它们的共存是不可能的。
对于本领域技术人员来说明晰的是，在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在本发明中可进行各种改进和改变。因此，意图是本发明覆盖该发明的改进和改变，只要它们在所附权利要求及其等同物的范围内。

Claims (10)

1.液晶显示器装置，包括：
第一基板；
布置在所述第一基板上的第一定向层；
面对所述第一基板的第二基板；
布置在所述第二基板上的第二定向层；
布置在所述第一定向层和所述第二定向层之间的液晶层；以及
电极部分，其布置在所述第一和第二基板之一或两者上，以形成电场，
其中所述第一和第二定向层各自包括由包括手性基团和反应性介晶基团的手性反应性介晶聚合的聚合物。
2.权利要求1的液晶显示器装置，其中所述电极部分包括：
布置在所述第一基板上且包括第一分支的第一电极；和
布置在所述第一基板上且与所述第一电极隔开的第二电极，所述第二电极包括第二分支，所述第二分支在平面图中与所述第一分支交替排列且配置为与所述第一分支一起形成水平电场。
3.权利要求1的液晶显示器装置，其中所述电极部分包括：
布置在所述第一基板上的第一电极；和
布置在所述第一基板上且与所述第一电极隔开的第二电极，
其中所述第二电极包括在平面图中与所述第一电极重叠的分支且配置为与所述第一电极一起形成边缘电场。
4.权利要求1的液晶显示器装置，其中所述电极部分包括：
矩形第一电极，其布置在所述第一基板上且包括沿着所述第一电极的至少一侧布置的第一狭缝；和
矩形第二电极，其布置在所述第二基板上且包括通过所述第二电极的中央并与所述第二电极的至少一侧平行的第二狭缝，
其中所述第一和第二电极配置为在所述第一狭缝和所述第二狭缝之间形成水平电场或垂直电场。
5.权利要求2的液晶显示器装置，其中所述手性基团包括光可调的手性基团。
6.权利要求5的液晶显示器装置，其中所述手性反应性介晶包括化学式1的化合物：
[化学式1]
(R*-(A1-Z1)m1)k-Q，其中，
R*为P-Sp-、H、L、或具有1-25个C原子的直链或支链烷基，其中，
当R*为直链或支链烷基时，其中一个或多个非相邻的CH2基团任选地独立地被-C(Rx)=C(Rx)-、-C≡C-、-N(RX)-、-O-、-S-、-CO-、-CO-O-、-O-CO-或-O-CO-O-以O原子、S原子、以及O和S原子彼此不直接连接的方式代替，和其中一个或多个H原子任选地被F、Cl、Br、I、CN或P-Sp-代替，
P为CH2=C(CH3)-COO-，
Sp为间隔基团或单键，和
L为P-Sp-、-OH、-CH2OH、F、Cl、Br、I、-CN、-NO2、-NCO、-NCS、-OCN、-SCN、-C(=O)N(RX)2、-C(=O)Y1、-C(=O)RX、-N(RX)2、取代或未取代的甲硅烷基或具有6-20个C原子的芳基、或者具有1-25个C原子的直链或支链的烷基、烷氧基、烷基羰基、烷氧基羰基、烷基羰氧基或烷氧基羰氧基，其中，
L的一个或多个H原子任选地被F、Cl或P-Sp-代替，
Y1为卤素，和
RX为P-Sp-、H、卤素、或具有1-25个C原子的直链、支链或环状的烷基，且在所述具有1-25个C原子的直链、支链或环状的烷基中，一个或多个非相邻的CH2基团任选地被-O-、-S-、-CO-、-CO-O-、-O-CO-或-O-CO-O-基团代替，使得O原子、S原子、以及O和S原子彼此不直接连接，和在所述具有1-25个C原子的直链、支链或环状的烷基中，一个或多个H原子任选地被F、Cl或P-Sp-、取代或未取代的具有6-40个C原子的芳基或芳氧基、或者取代或未取代的具有2-40个C原子的杂芳基或杂芳氧基代替，
A1为具有4-25个C原子的稠合或未稠合的芳族、杂芳族、脂环族或杂环基团，且任选地被L单取代或多取代，
Z1为具有4-25个C原子的稠合或未稠合的芳族、杂芳族、脂环族或杂环基团，且任选地被L单取代或多取代，
m1为0、1、2、3或4，
k为1、2、3、4、5或6，和
Q为k价的手性基团，其任选地被L单取代或多取代。
7.权利要求6的液晶显示器装置，其中：
A1和Z1基团的至少一个包括P-Sp-；和
A1为亚苯基、亚噻吩基、1,4-亚苯基、其中一个或多个CH基团任选地被N代替的萘-1,4-二基或萘-2,6-二基、其中一个或多个非相邻的CH2基团任选地独立地被O或S代替的环己烷-1,4-二基、1,4-亚环己烯基、双环[1.1.1]戊烷-1,3-二基、双环[2.2.2]辛烷-1,4-二基、螺[3.3]庚烷-2,6-二基、哌啶-1,4-二基、十氢化萘-2,6-二基、1,2,3,4-四氢化萘-2,6-二基、茚满-2,5-二基、或者八氢-4,7-亚甲基茚满-2,5-二基，
其中A1任选地被L单取代或多取代。
8.权利要求6的液晶显示器装置，其中Q为化学式2的单价基团或化学式3的二价基团：
[化学式2]
Figure FDA0000377824050000031
[化学式3]
其中
各L基团是相同的，或者L基团的一个或多个是不同的，且各L独立地具有与权利要求6中的L相同的定义，
各r独立地为0、1、2、3或4，
A*和B*各自独立地为稠合的苯、环己烷或环己烯，
各t独立地为0、1或2，和
各u独立地为0、1或2。
9.权利要求8的液晶显示器装置，其中化学式1的化合物为选自子式II1-II8的化合物的至少一种化合物：
Figure FDA0000377824050000041
其中，
各Z独立地选自Z1的基团，
各A独立地选自A1的基团，
r11和r22独立地选自0、1、2、3或4，和
t1表示0或1。
10.权利要求9的液晶显示器装置，其中所述液晶层包括含烯基的液晶分子、含烷氧基的液晶分子、或其组合。
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