CN104252066B - 液晶聚合物组分、液晶显示装置及其制造方法 - Google Patents

液晶聚合物组分、液晶显示装置及其制造方法 Download PDF

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Abstract

公开一种液晶聚合物组分、液晶显示装置及其制造方法。所述液晶聚合物组分包括液晶、丙烯酸单体和光引发剂，所述丙烯酸单体包括：包括循环环的丙烯酸单体组(A)和包括链结构或环己醇的丙烯酸单体组(B)。

Description

液晶聚合物组分、液晶显示装置及其制造方法
技术领域
本发明的实施方式涉及一种液晶显示(LCD)装置，尤其涉及一种通过提高障壁(或称为“挡肋”，barrier rib)的粘结强度能够防止由于液晶单元间隙的变化导致的缺陷并提高可靠性的液晶聚合物组分、包括该液晶聚合物组分的液晶显示(LCD)装置及其制造方法。
背景技术
信息导向社会的发展增加了对各种形式的显示装置的需求，近来，已研究了各种平板显示装置，如液晶显示(LCD)装置、等离子体显示面板(PDP)、有机发光显示器(OLED)等，其中一些显示装置已被用作各种设备中的显示装置。
在这些显示装置之中，通常使用具有图像质量出色、轻薄并且耗电量少等优点的LCD装置，且LCD装置已被不同地发展作为接收并显示广播信号的电视和计算机的显示器、以及用于诸如笔记本电脑的显示器这样的便携性目的。
一般的LCD装置包括形成有TFT和电极的薄膜晶体管(TFT)阵列基板、形成有R，G和B滤色器的滤色器基板、以及注入在两个基板之间的液晶层。在LCD装置中，液晶层的液晶通过电极之间的电场进行取向，可通过根据液晶的取向程度调整透过液晶层的光量来显示图像。形成障壁以便保持预定间隔，在预定间隔中，在LCD装置的TFT阵列基板与滤色器阵列基板之间形成液晶层。在TFT阵列基板制造工艺过程中障壁被固定地形成为具有预定高度的柱状。
近来，基板的材料已从玻璃变为塑料。然而，在塑料基板的情形中，会出现由于液晶聚集在一侧而不能保持液晶的单元间隙且密封剂破裂等问题。与玻璃不同，塑料基板具有较低刚性，需要保持上、下板并防止液晶聚集的壁，但当前的结构缺少解决此问题的能力。
发明内容
本发明的实施方式提供了一种能保持液晶单元间隙并能解决诸如密封剂破裂等这样的问题的液晶聚合物组分、包括该液晶聚合物组分的液晶显示(LCD)装置及其制造方法。
在一个方面中，提供一种液晶聚合物组分，包括液晶、丙烯酸单体和光引发剂，所述丙烯酸单体包括：包括循环环的丙烯酸单体组(A)和包括链结构或环己醇的丙烯酸单体组(B)。
在另一个方面中，提供一种液晶显示装置，包括夹在薄膜晶体管(TFT)阵列基板与滤色器阵列基板之间的液晶层，所述液晶显示装置包括设置在所述液晶层内并支撑所述TFT阵列基板和所述滤色器阵列基板的障壁，其中通过固化上述液晶聚合物组分的丙烯酸单体形成所述障壁。
在又一个方面中，提供一种制造液晶显示装置的方法，所述方法包括：通过附接薄膜晶体管(TFT)阵列基板和滤色器阵列基板形成单元；向所述单元中注入液晶聚合物组分，所述液晶聚合物组分包括液晶、丙烯酸单体和光引发剂，所述丙烯酸单体包括：包括循环环的丙烯酸单体组(A)和包括链结构或环己醇的丙烯酸单体组(B)；和向所述单元照射UV光以固化所述丙烯酸单体，以便形成障壁。
附图说明
给本发明提供进一步理解并且并入本申请组成本申请一部分的附图图解了本发明的实施方式，并与说明书一起用于解释本发明的原理。在附图中：
图1到5是图解根据本发明实施方式的具有各种结构的液晶显示(LCD)装置的示图；
图6A到6F是图解根据本发明实施方式的用于制造液晶显示(LCD)装置的方法的顺序工艺的示图；
图7A到7D是根据本发明实施方式1通过使用丙烯酸异癸酯和丙烯酸异冰片酯形成的障壁的图像；
图8A到8D是根据本发明实施方式1通过使用3,3,5三甲基环己醇丙烯酸酯和丙烯酸异冰片酯形成的障壁的图像；
图9A到9D是根据本发明实施方式1通过使用丙烯酸辛癸酯和丙烯酸异冰片酯形成的障壁的图像；
图10A到10D是根据本发明实施方式1通过使用丙烯酸十三烷基酯和丙烯酸异冰片酯形成的障壁的图像；
图11A到11D是根据本发明实施方式1通过使用丙烯酸2-乙基己酯和丙烯酸异冰片酯形成的障壁的图像；
图12A和12B是根据本发明实施方式2形成的障壁的图像；
图13A和13B是图解根据本发明实施方式3的残留单体含量的图表；
图14A和14B是根据本发明实施方式3以UV曝光温度(加热板温度)形成的障壁的(分别在白驱动和黑驱动情况下的)图像；
图15A到15C是根据本发明实施方式3分别以35℃，45℃和55℃的UV曝光温度形成的障壁的图像；
图16是图解根据本发明实施方式3分别在35℃，45℃和55℃的UV曝光温度时测量的障壁的模量(modulus)的曲线图；
图17A到17C是根据本发明实施方式4在第一UV光照射之后、在室温放置并随后进行第二UV光照射的障壁的图像；
图18A和18B是根据实施方式4在第一UV光照射之后随后进行第二UV光照射的障壁的图像；
图19A到19C是图解根据本发明实施方式5紧接在UV照射之后的液晶层和在UV照射之后三小时的液晶层的图像；
图20是图解根据本发明实施方式6，基于第二UV光照射的条件，液晶层的残留单体含量的曲线图；
图21A到21E是图解根据本发明实施方式7的粘结强度的测试结果的曲线图，其中示出了位置(mm)与应力(力/宽度)(N)的相对关系；以及
图22A到22D是根据本发明实施方式8制造的LCD装置的障壁的图像。
具体实施方式
现在将详细描述本发明的实施方式，附图中图解了这些实施方式的一些例子。尽可能地在整个附图中使用相同的参考标记表示相同或相似的部分。请注意，如果确定公知技术会误导本发明的实施方式，则将省略对此公知技术的详细描述。
根据本发明实施方式的液晶聚合物组分包括液晶、丙烯酸单体和光引发剂，丙烯酸单体包括：包括循环环(cyclic ring)的丙烯酸单体组A和包括链结构或环己醇的丙烯酸单体组B。
向列型、近晶型或胆甾型液晶可用作根据本发明实施方式的液晶聚合物组分中使用的液晶，液晶的类型没有特别限制。
根据本发明实施方式的丙烯酸单体包括：包括循环环的丙烯酸单体组A和包括链结构或环己醇的丙烯酸单体组B。在此，包括循环环的丙烯酸单体组A包括：丙烯酸异冰片酯或甲基丙烯酸异冰片酯。包括循环环的丙烯酸单体组A被较晚固化，以便提供障壁的刚性。
<丙烯酸异冰片酯>，其中的“relative”表示相对
<甲基丙烯酸异冰片酯>
此外，包括链结构或环己醇的丙烯酸单体组B包括选自2-甲基庚基丙烯酸酯、丙烯酸异癸酯、3,3,5三甲基环己醇丙烯酸酯、丙烯酸辛癸酯、丙烯酸十三烷基酯、丙烯酸2-乙基己酯和丙烯酸月桂酯中的一种或多种。包括链结构或环己醇的丙烯酸单体组B用于给障壁提供可图案化能力(或图案特性)。
<2-甲基庚基丙烯酸酯>
<丙烯酸异癸酯>
<3,3,5三甲基环己醇丙烯酸酯>
<丙烯酸辛癸酯>
<丙烯酸十三烷基酯>
<丙烯酸2-乙基己酯>
<丙烯酸月桂酯>
当照射UV光时，液晶和丙烯酸聚合物的丙烯酸单体进行相(phase)分离，丙烯酸单体被固化，以形成接合层。此外，因为液晶聚合物组分中仅包含少量丙烯酸单体，所以少量的未固化的单体保留，获得出色的可靠性。
根据本发明实施方式的液晶聚合物组分包括光引发剂。作为光引发剂，可使用所有光引发剂，如自由基光引发剂、阳离子光引发剂等。具体地说，例如，光引发剂可以是选自2-苯甲基-2-二甲氨基-1-(4-吗啉基苯基)-丁酮-1、苯基双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)-氧化膦、双(η5-2,4-环戊二烯-1-基)-双(2,6-二氟代-3-(1H-吡咯-1-基)-苯基)钛、双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)-苯基氧化膦、2-二甲氨基-2-(4-甲基-苯甲基)-1-(4-吗啉-4-基-苯基)-丁-1-酮、2-羟基-1-[4-(2-羟乙氧基)苯基]-2-甲基-1-丙酮、1-[9-乙基-6-(2-甲基苯甲酰基)-9H-咔唑-3-基]-1,1-(O-乙酰基肟)、1-羟基-环己基-苯基-酮、氧-苯基-乙酸2-[2氧代-2苯基-乙酰氧基-乙氧基]-乙酯、2-甲基-1-[4-(甲硫基)苯基]-2-(4-吗啉基)-1-丙酮、2,4,6-三甲基苯甲酰基二苯基氧化膦、2-羟基-2-甲基-1-苯基-丙-1-酮、以及2,2-二甲氧基-1,2-二苯基乙-1-酮中的一种或多种。
在根据本发明实施方式的液晶聚合物组分中，以预定含量比包含液晶、丙烯酸单体和光引发剂。液晶与丙烯酸单体之间的含量比可为8：2到9：1。在此，在液晶与丙烯酸单体之间的含量比为8：2的情形中，当丙烯酸单体的含量为2或更少时，可防止由于液晶层中残留的未固化单体导致的液晶驱动可靠性的劣化；在液晶与丙烯酸单体之间的含量比为9：1的情形中，如果丙烯酸单体的含量为1或更大，可提高由丙烯酸单体形成的障壁的可靠性。
此外，在丙烯酸单体中，包括循环环的丙烯酸单体组A与包括链结构或环己醇的丙烯酸单体组B之间的含量比可为8：2到9：1。在此，包括循环环的丙烯酸单体组A提供了障壁的刚性，包括链结构或环己醇的丙烯酸单体组B给障壁提供了图案特性，在此情形中，需要适当调整它们之间的含量比。
此外，丙烯酸单体与光引发剂之间的含量比可为7：3到9：1。如果光引发剂的含量较小，则单体可能不会发生反应，从而保留下来；如果光引发剂的含量较大，则光引发剂可能不会发生反应，从而保留下来。因而，需要在使得丙烯酸单体和光引发剂不会保留的范围内适当调整丙烯酸单体与光引发剂之间的含量比。
根据本发明实施方式的前述液晶聚合物组分被注入到液晶显示(LCD)装置中，以便形成液晶和障壁。之后，将描述由液晶聚合物组分形成的LCD装置及其制造方法。
图1到5是图解根据本发明实施方式的具有各种结构的液晶显示(LCD)装置的示图。之后，将参照图1描述LCD装置的基本组件，并将参照图2至5仅描述与图1中的那些组件不同的组件。
参照图1，在LCD装置100中，在下基板115上设置栅极线120。栅极线120本身用作栅极。在栅极线120上设置栅极绝缘层125，在与栅极线120对应的区域中设置半导体层130。源极135a和漏极135b与半导体层130的两侧连接，设置保护层140以便覆盖它们。
在包括保护层140的下基板上设置包括暴露漏极135b的接触孔155的有机绝缘层150，在有机绝缘层150上设置像素电极160。像素电极160通过接触孔155与漏极135b连接。在包括像素电极160的下基板115上设置钝化层165，在钝化层165上设置与像素电极160对应的公共电极170。形成了包括从下基板115到公共电极170的结构的TFT阵列基板110。
同时，在TFT阵列基板110上设置上基板215。在上基板215上设置黑矩阵220，在黑矩阵之间设置R，G和B滤色器225。设置涂覆层230以便覆盖黑矩阵220和滤色器225，由此形成滤色器阵列基板210。在TFT阵列基板110与滤色器阵列基板210之间设置液晶层180，并设置用于保持液晶层180的间隙的障壁185，以形成根据本发明的LCD装置100。如上所述的LCD装置100的液晶层180和障壁185由如上所述的本发明的液晶聚合物组分形成。下面将描述具体的制造工艺。
同时，本发明的障壁185与TFT阵列基板110和滤色器阵列基板210之间的平坦表面接触。然而，根据本发明的障壁185可具有任何其他接触结构。
参照图2，障壁185与形成在钝化层165中的第三凹部250和第四凹部260接触。详细地说，在形成于下基板115上的有机绝缘层150中形成接触孔155的工艺过程中，形成第一凹部240。第一凹部240被形成为与栅极线120对应。当通过化学气相沉积(CVD)在有机绝缘层150上沉积硅氮化物(SiNx)以便形成钝化层165时，按照钝化层165的下台阶形成第三凹部250和第四凹部260。因而，当在随后工艺中向液晶聚合物组分照射UV光时，障壁185被形成为与第三和第四凹部250和260接触。
此外，参照图3，除了图2的前述结构之外，障壁185还与形成在滤色器阵列基板210的涂覆层230中的第五凹部280接触。第五凹部280设置在与第一凹部240对应的区域中。因而，障壁185被形成为与滤色器阵列基板210的第五凹部280以及TFT阵列基板110的第三和第四凹部250和260接触。
同时，参照图4，障壁185与形成在钝化层165中的第三凹部250、第四凹部260和第六凹部270接触。详细地说，在形成于下基板115上的有机绝缘层150中形成接触孔155的工艺过程中，形成第一凹部240和第二凹部245。第一凹部240被形成为与栅极线120对应，第二凹部245形成在第一凹部240旁边。当通过CVD在有机绝缘层150上沉积硅氮化物(SiNx)以便形成钝化层165时，按照钝化层165的下台阶形成第三凹部250、第四凹部260和第六凹部270。因而，当在随后工艺中向液晶聚合物组分照射UV光时，障壁被形成为与第三凹部250、第四凹部260和第六凹部270接触。
此外，参照图5，除了图4的前述结构之外，障壁185进一步与形成在滤色器阵列基板210的涂覆层230上的第五凹部280接触。第五凹部280设置在与前述第一凹部240对应的区域中。因而，障壁185被形成为与滤色器阵列基板210的第五凹部280以及TFT阵列基板110的第三凹部250、第四凹部260和第六凹部270接触。
如上所述，在根据本发明实施方式的LCD装置中，通过向液晶聚合物组分照射UV光形成障壁，并在形成有障壁的区域中形成多个凹部，以增加与障壁接触的有效面积，因而提高障壁的粘结强度。
将参照图6A到6F描述制造具有前述结构的LCD装置的方法。在下面的描述中，将图5的结构作为一个例子进行描述，图5的结构包括具有如上所述的各种结构的LCD装置的所有工艺。
参照图6A，在第一支撑基板50上形成下基板115。第一支撑基板50是玻璃基板，下基板115由聚酰亚胺(PI)形成。在下基板115上形成栅极线120。栅极线120可以是由铝(Al)、钼(Mo)、钨(W)、钛(Ti)或其合金形成的单层，或者可被形成为包括钼/铝/钼(Mo/Al/Mo)或钛/铝/钛(Ti/Al/Ti)的多层。在栅极线120上形成栅极绝缘层125。栅极绝缘层125可由硅氧化物(SiOx)、硅氮化物(SiNx)、或者硅氧化物(SiOx)和硅氮化物(SiNx)的叠层结构形成。
在栅极绝缘层125上形成半导体层130。半导体层130可由非晶硅层、通过将非晶硅层结晶获得的多晶硅层、或者由金属氧化物形成的氧化物半导体形成。在半导体层130的两侧上形成源极135a和漏极135b。源极135a和漏极135b可由与前述栅极线120相同的材料形成。在源极135a和漏极135b上形成保护层140。保护层140可由硅氧化物(SiOx)、硅氮化物(SiNx)、或者硅氧化物(SiOx)和硅氮化物(SiNx)的叠层结构形成。
随后，参照图6B，在上面形成有保护层140的下基板115上形成有机绝缘层150，通过使用光刻胶PR的光刻工艺在有机绝缘层150上形成接触孔155、第一凹部240和第二凹部245。有机绝缘层150由诸如聚酰亚胺、苯并环丁烯系列树脂、丙烯酸酯等这样的有机物质形成。在此情形中，接触孔155被形成为暴露漏极135b，第一凹部240形成在与栅极线120对应的区域中，第二凹部245形成在第一凹部240旁边。
之后，参照图6C，在上面形成有第一凹部240和第二凹部245的有机绝缘层150上形成像素电极160。像素电极160可由诸如ITO，IZO等这样的透明导电层形成。在上面形成有像素电极160的下基板115上形成钝化层165。因为通过CVD沉积硅氧化物或硅氮化物，所以按照下台阶形成钝化层165。因而，钝化层165具有与形成在下部有机绝缘层150中的第一凹部240对应的第四凹部250、与第二凹部245对应的第六凹部270以及与接触孔155对应的第四凹部260。随后，在钝化层165上形成与像素电极160对应的公共电极170，从而形成TFT阵列基板110。
随后，参照图6D，在第二支撑基板60上形成上基板215，在上基板215上图案化形成黑矩阵220。在由黑矩阵220划分的像素区域中形成R，G和B滤色器225，并在R，G和B滤色器225上形成涂覆层230。涂覆层230的部分区域，即与栅极线对应的区域被图案化以形成第五凹部280，从而形成滤色器阵列基板210。
随后，参照图6E，将制备的TFT阵列基板110和滤色器阵列基板210附接，在它们之间注入如上所述的根据本发明实施方式的液晶聚合物组分以便形成液晶层180，从而形成单元(cell)。在此情形中，液晶聚合物组分包括液晶、丙烯酸单体和光引发剂，丙烯酸单体包括：包括循环环的丙烯酸单体组A和包括链结构或环己醇的丙烯酸单体组B。
在完成液晶聚合物组分的注入之后，从滤色器阵列基板210上方向液晶层180照射UV光。当照射UV光时，液晶聚合物组分的液晶和丙烯酸单体进行相分离，丙烯酸单体被固化以便形成障壁。因而，如图6F中所示，在被照射UV光的区域中形成障壁185。障壁185被形成为与滤色器阵列基板210的第五凹部280以及TFT阵列基板110的第三凹部250、第四凹部260和第六凹部270接触。之后，去除第一支撑基板50和第二支撑基板60。
在此，UV照射(或称为“UV光照射”)包括第一UV照射工艺、室温放置工艺和第二UV照射工艺。第一UV照射工艺是用于分离丙烯酸单体的相(phase)的工艺，在此工艺过程中，以1到20mW范围的照明强度照射5到60分钟的UV。在此情形中，使用公知的UV灯进行UV照射，优选地，使用汞灯。此外，在UV照射过程中，照明强度的范围从1到20mW。在此，当照明强度为1mW或更大时，可缩短其中产生相分离以便固化丙烯酸单体的持续时间；当照明强度为20mW或更小时，可防止在相分离之前产生由固化而导致的可图案化能力的劣化。
室温放置工艺是在完成第一UV照射工艺之后，放置丙烯酸单体以便进行相分离和持续固化的工艺。在此情形中，放置丙烯酸单体的持续时间可为6到200分钟。在此，当放置丙烯酸单体的持续时间为60分钟或更长时，可提高障壁的可图案化能力；当放置丙烯酸单体的持续时间为200分钟或更短时，可防止单体凝聚成团。
第二UV照射是完成丙烯酸单体的固化的工艺，此工艺以50到1500mW范围的照明强度进行1到20分钟。在第二UV照射过程中，优选使用汞灯。在此，第二UV照射可进行1到20分钟。当第二UV照射时间为1分钟或更长时，可减少存在于液晶层中的残留单体；当第二UV照射时间为20分钟或更短时，可完全固化单体并可减小节拍时间(tact time)。在此情形中，在第二UV照射工艺过程中温度保持为60℃或更低，以防止单体被热损坏而使障壁变形。
如上所述，UV照射工艺包括第一UV照射工艺、室温放置工艺和第二UV照射工艺。在每个工艺中指定了UV照明强度或照射时间，但本发明并不限于此，照射时间等可根据UV照射条件而变化。
因而，由于障壁185支撑地接合滤色器阵列基板210和TFT阵列基板110，所以可保持液晶单元间隙，并可防止密封剂破裂等。
之后，将描述优选的实施方式，以帮助理解本发明。然而，下面的实施方式仅仅是示例性的，本发明并不限于此。
实施方式1：基于丙烯酸聚合物材料对障壁的评估
通过在两个基板之间注入液晶聚合物组分制备液晶单元。在此情形中，在液晶聚合物组分中，除液晶之外，改变丙烯酸聚合物和光引发剂的材料，并改变包括循环环的丙烯酸单体组A与包括链结构或环己醇的丙烯酸单体组B之间的含量比、液晶与丙烯酸单体之间的含量比、以及丙烯酸聚合物与光引发剂之间的含量比。以17.6mW的照明强度向液晶单元照射UV光大约十分钟，以便将液晶和丙烯酸聚合物进行相分离，从而制造障壁。
在此，图7A到7D显示了通过使用丙烯酸异癸酯和丙烯酸异冰片酯作为丙烯酸聚合物制备的障壁。图8A到8D显示了通过使用3,3,5三甲基环己醇丙烯酸酯和丙烯酸异冰片酯制备的障壁。图9A到9D显示了通过使用丙烯酸辛癸酯和丙烯酸异冰片酯制备的障壁。图10A到10D显示了通过使用丙烯酸十三烷基酯和丙烯酸异冰片酯制备的障壁。图11A到11D显示了通过使用丙烯酸2-乙基己酯和丙烯酸异冰片酯制备的障壁。
表1显示了图7A到11D中使用的缩写，在图7A到11D中，每个数字表示含量比，且相对于丙烯酸单体的含量，光引发剂的含量以10％，20％和30％进行变化。
[表1]
A 丙烯酸异癸酯
B 3,3,5三甲基环己醇丙烯酸酯
C 丙烯酸异冰片酯
D 丙烯酸辛癸酯
E 丙烯酸十三烷基酯
F 丙烯酸2-乙基己酯
LC 液晶
M 丙烯酸单体
PI 光引发剂
Dar-1173 2-羟基-2-甲基-1-苯基-丙-1-酮
Irg-2959 2-羟基-1-[4-(2-羟乙氧基)苯基]-2-甲基-1-丙酮
Irg-651 2,2-二甲氧基-1,2-二苯基乙-1-酮
参照图7A到11D，障壁的形成受丙烯酸单体的材料和含量比、液晶与丙烯酸单体之间的含量比、以及光引发剂的材料和含量比的影响。
实施方式2：基于光引发剂的含量对障壁的评估
通过在两个基板之间注入液晶聚合物组分制备液晶单元。在此情形中，液晶聚合物组分包括液晶、作为丙烯酸聚合物的甲基丙烯酸异冰片酯和丙烯酸异癸酯、和2,2-二甲氧基-1,2-二苯基乙-1-酮。在此，通过将丙烯酸聚合物的含量比固定为9：1，液晶与丙烯酸聚合物之间的含量比固定为8.5：1.5，并相对于丙烯酸聚合物的含量从0.05％到1.5％改变光引发剂的含量比来制备障壁，如图12A中所示。此外，在光引发剂的含量固定为0.5％的状态中，通过从6.5：3.5到9：1改变液晶与丙烯酸聚合物的含量比来制备障壁，如图12B中所示。
参照图12A，可以确认当光引发剂的含量为0.05％，0.1％和0.15％时，障壁未被固化。此外，参照图12B，可以确认当液晶与丙烯酸聚合物之间的含量比为6.5：3.5和7.5：2.5时，障壁未被固化，8.5：1.5的比是最佳的。
实施方式3：基于UV照明和曝光时间对残留丙烯酸单体的评估
通过在两个基板之间注入液晶聚合物组分制备液晶单元。在此情形中，在液晶聚合物组分中，使用甲基庚基丙烯酸酯和甲基丙烯酸异冰片酯作为丙烯酸聚合物，使用2,2-二甲氧基-1,2-二苯基乙-1-酮作为光引发剂。通过改变UV照明和固化时间制备障壁，测量保留在液晶层中的丙烯酸单体的含量，图13A和13B中显示了结果；通过改变UV曝光温度测量保留在液晶层中的丙烯酸单体的含量，图14A和14B中显示了结果。此外，图15A到15C中显示了在35℃，45℃和55℃的曝光温度时的障壁，测量模量并显示在图16和表2中。
在此，通过(1-#2)/#1)×100计算图14A和14B中的减少率(％)。在#1条件下，UV照明强度为17.6mW，通过掩模遮蔽，并照射30分钟UV。在#2条件下，UV照明强度为17.6mW，通过掩模遮蔽，照射UV，且额外向整个表面照射30分钟UV。
首先，参照图13A和13B，可以确定在低UV照明时转换率提高，残留单体减少。此外，参照图14A和14B，基于照射温度，残留单体没有特别的变化。基于UV固化条件#1和#2对残留单体的含量的分析结果可以确认，与#1条件相比，在向整个表面照射UV的#2条件下残留单体减少60到70％。
[表2]
照射温度(℃) 模量(Mpa) 还原率(％)
35 2.46×104 10
45 4.36×104 13
55 3.31×104 13
参照图15A到15C、图16和表2，可以确认，就障壁基于UV照射温度的图案特性而言，在45℃时获得最佳的纹理结构，并在相同条件下获得最高模量值。可以确认，随着模量值的增加，由于周围温度的升高，单体的扩散能增加，从而增加交联密度。同时，可以确认，在55℃的温度之后，由于高扩散能，相对于交联，障壁的密度降低。
实施方式4：基于制造方法对残留丙烯酸单体的评估
使用与上述实施方式3的组分相同的液晶聚合物组分形成液晶层。根据下面的方法形成障壁。
第一个方法(#1)：在通过掩模对单元(cell)进行遮蔽之后，通过具有10mW的照明强度的汞灯照射5分钟UV(第一UV照射)并在室温放置60分钟。随后，移除掩模，并向单元的整个表面照射5分钟的具有1000mW照明强度的UV(第二UV照射)。在此，图17A到17C中图解了第一UV照射之后、室温放置之后和第二UV照射之后的障壁的图像，表3中图解了在第一UV照射和第二UV照射之后残留单体的含量。
第二个方法(#2)：在通过掩模对单元进行遮蔽之后，通过具有17.6mW的照明强度的汞灯照射30分钟UV(第一UV照射)，移除掩模，并向单元的整个表面照射30分钟的具有17.6mW照明强度的UV(第二UV照射)。在此，图18A和18B中图解了第一UV照射之后和第二UV照射之后的障壁的图像，表3中图解了在第一UV照射和第二UV照射之后残留单体的含量。
[表3]
参照表3及图18A和18B，根据第二个方法(#2)形成的障壁不具有良好的可图案化能力，且液晶层中残留单体的含量为0.52％。相反，参照图17A到17C，根据第一个方法(#1)形成的障壁具有显著提高的可图案化能力，且液晶层中残留单体的含量为0.51％。因而，可以确认，通过第一个方法(#1)可制备具有出色可图案化能力的障壁且可减小节拍时间。
实施方式5：在第一UV照射中、紧接在基于照射能量的曝光之后以及在曝光之后三小时对液晶层图像的观察
使用与如上所述实施方式3相同的液晶聚合物组分形成液晶层，根据下面的方法照射UV。
第一个方法：在通过掩模对单元进行遮蔽之后，通过将UV照射能量变为2.4J，4.8J和7.2J，使用具有8mW照明强度的汞灯照射UV(第一UV照射)。
第二个方法：在通过掩模对单元进行遮蔽之后，通过将UV照射能量变为4.8J，9.6J和14.4J，使用具有16mW照明强度的汞灯照射UV(第一UV照射)。
第三个方法：在通过掩模对单元进行遮蔽之后，通过将UV照射能量变为6.6J，13.2J和19.8J，使用具有22mW照明强度的汞灯照射UV(第一UV照射)。
图19A到19C中图解了紧接在UV照射之后以及曝光之后三小时的液晶层的图像。参照图19A到19C，可以看出，相对于紧接在基于UV照射能量的曝光之后，曝光之后三小时障壁被图案化。也就是说，可以确认，当在UV曝光之后将单元在室温放置预定时间段时，单体和液晶被有效地相分离。
实施方式6：基于第一UV照射之后的第二UV照射对残留单体含量的评估
使用与如上所述实施方式3相同的液晶聚合物组分形成液晶层，通过掩模遮蔽单元，随后通过具有10mW照明强度的汞灯首先照射5分钟UV。之后，根据下面的方法形成障壁。
第一个方法(#1)：为了形成障壁，通过将照射持续时间变为1，5，10，21，31，63和126分钟，使用具有17.6mW照明强度的汞灯向单元的整个表面照射UV，而不使用掩模。
第二个方法(#2)：为了形成障壁，通过将照射持续时间变为13，65，130，270和360秒，使用具有77mW照明强度的汞灯向单元的整个表面照射UV，而不使用掩模。
第三个方法(#3)：为了形成障壁，通过将照射持续时间变为13，65，130和240秒，使用具有1500mW照明强度的汞灯向单元的整个表面照射UV，而不使用掩模。
测量根据如上所述第一个方法的液晶层中残留单体的含量并显示在表4中，测量根据如上所述第二和第三个方法的液晶层中残留单体的含量并显示在表5中，如图20中的曲线图所示。
[表4]
[表5]
参照表4、表5和图20，在通过17.6mW的照明强度照射63分钟UV的第一个方法的情形中，残留单体的含量为0.55％；在通过77mW的照明强度照射360分钟UV的第二个方法的情形中，残留单体的含量为1.58％。与此相对照，在通过1500mW的照明强度照射240分钟UV的第三个方法的情形中，残留单体的含量为0.51％。也就是说，因为通过高的照明强度减小了UV照射时间，所以可减小工艺节拍时间。
实施方式7：对由液晶聚合物组分形成的障壁的粘结强度的评估
通过在两个基板之间注入液晶聚合物组分制备液晶单元。在此情形中，在液晶聚合物组分中，使用甲基庚基丙烯酸酯和甲基丙烯酸异冰片酯作为丙烯酸聚合物，使用2,2-二甲氧基-1,2-二苯基乙-1-酮作为光引发剂。在此，丙烯酸聚合物的含量为9：1；液晶与丙烯酸聚合物之间的含量比为8.5：1.5；相对于丙烯酸聚合物的含量，光引发剂的含量比设为0.5％。向液晶单元照射UV光，以使液晶和丙烯酸聚合物进行相分离，从而制备障壁。在此情形中，制备了四个4英寸单元和一个9.7英寸单元。通过使用UTM设备在90°方向上进行剥离上板的剥离测试，以测量粘结强度，表6和图21A到21E中显示了此测试。
[表6]
参照表6和图21A到21E，可以确认在粘结强度的评估中获得了0.03N/cm的粘结强度。
实施方式8：液晶显示装置的制造
在基板上形成栅极线、栅极绝缘层、半导体层、源极和漏极，在覆盖所得到的结构的保护层上涂覆有机绝缘层，形成接触孔和第一凹部，形成像素电极，形成钝化层，并随后在钝化层中形成第三和第四凹部。之后，在基板上形成黑矩阵和滤色器并形成涂覆层，以制造滤色器阵列基板，滤色器阵列基板与TFT阵列基板附接，随后在它们之间注入液晶聚合物组分。在与上述实施方式7相同的条件下制备液晶聚合物组分并进行制造障壁的工艺，以制造具有图2的结构的LCD装置。观察如此制造的LCD装置的障壁。图22A到22D显示了结果。
参照图22A，可以确认障壁在TFT阵列基板上沿栅极线形成；参照图22B到22D，可以确认障壁被形成为填充钝化层的第三和第四凹部。
如上所述，因为通过使用根据本发明实施方式的新的液晶聚合物组分，障壁具有出色的粘结强度和可靠性，所以可保持液晶单元间隙并可防止密封剂破裂。因而，可提供能够提高产品的生产收益和生产力的LCD装置及其制造方法。
尽管参考多个示例性的实施方式描述了本发明的实施方式，但应当理解，本领域技术人员能设计出多个其他修改例和实施方式，这落在本发明的原理的范围内。更具体地说，在说明书、附图和所附权利要求书的范围内，在组成部件和/或主题组合构造的配置中可进行各种变化和修改。除了组成部件和/或配置中的变化和修改之外，替代使用对于本领域技术人员来说也将是显而易见的。

Claims (20)

1.一种液晶聚合物组分，包括：
液晶；
丙烯酸单体，该丙烯酸单体包括：包括循环环的丙烯酸单体组(A)和包括环己醇的丙烯酸单体组(B)；和
光引发剂，
其中包括循环环的丙烯酸单体组(A)为丙烯酸异冰片酯或甲基丙烯酸异冰片酯，
其中包括环己醇的丙烯酸单体组(B)为3,3,5三甲基环己醇丙烯酸酯。
2.根据权利要求1所述的液晶聚合物组分，其中所述液晶与所述丙烯酸单体之间的含量比为8：2到9：1。
3.根据权利要求2所述的液晶聚合物组分，其中在所述丙烯酸单体中，包括循环环的丙烯酸单体组(A)与包括链结构或环己醇的丙烯酸单体组(B)之间的含量比为8：2到9：1。
4.根据权利要求3所述的液晶聚合物组分，其中所述丙烯酸单体与所述光引发剂之间的含量比为7：3到9：1。
5.根据权利要求1所述的液晶聚合物组分，所述光引发剂为选自2-苯甲基-2-二甲氨基-1-(4-吗啉基苯基)-丁酮-1、苯基双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)-氧化膦、双(η5-2,4-环戊二烯-1-基)-双(2,6-二氟代-3-(1H-吡咯-1-基)-苯基)钛、双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)-苯基氧化膦、2-二甲氨基-2-(4-甲基-苯甲基)-1-(4-吗啉-4-基-苯基)-丁-1-酮、2-羟基-1-[4-(2-羟乙氧基)苯基]-2-甲基-1-丙酮、1-[9-乙基-6-(2-甲基苯甲酰基)-9H-咔唑-3-基]-1,1-(O-乙酰基肟)、1-羟基-环己基-苯基-酮、氧-苯基-乙酸2-[2氧代-2苯基-乙酰氧基-乙氧基]-乙酯、2-甲基-1-[4-(甲硫基)苯基]-2-(4-吗啉基)-1-丙酮、2,4,6-三甲基苯甲酰基二苯基氧化膦、2-羟基-2-甲基-1-苯基-丙-1-酮、以及2,2-二甲氧基-1,2-二苯基乙-1-酮中的任一种。
6.一种液晶显示装置，包括夹在薄膜晶体管(TFT)阵列基板与滤色器阵列基板之间的液晶层，所述液晶显示装置包括：
设置在所述液晶层内并支撑所述TFT阵列基板和所述滤色器阵列基板的障壁，
其中通过固化根据权利要求1到5所述的液晶聚合物组分的丙烯酸单体形成所述障壁。
7.根据权利要求6所述的液晶显示装置，其中所述TFT阵列基板包括：
保护TFT的有机绝缘层；
设置在所述有机绝缘层上的像素电极；
设置在所述像素电极上的钝化层；和
设置在所述钝化层上的公共电极。
8.根据权利要求7所述的液晶显示装置，其中所述障壁被设置成填充形成于所述钝化层中的至少一个凹部。
9.根据权利要求8所述的液晶显示装置，其中所述滤色器阵列基板包括覆盖黑矩阵和滤色器的涂覆层，
其中所述障壁被设置成填充形成于所述涂覆层中的至少一个凹部。
10.根据权利要求8所述的液晶显示装置，其中在所述钝化层中形成的至少一个凹部被设置成与栅极线对应。
11.一种制造液晶显示装置的方法，所述方法包括：
通过附接薄膜晶体管(TFT)阵列基板和滤色器阵列基板形成单元；
向所述单元中注入液晶聚合物组分，所述液晶聚合物组分包括液晶、丙烯酸单体和光引发剂，所述丙烯酸单体包括：包括循环环的丙烯酸单体组(A)和包括环己醇的丙烯酸单体组(B)；和
向所述单元照射UV光以固化所述丙烯酸单体，以便形成障壁，
其中包括循环环的丙烯酸单体组(A)为丙烯酸异冰片酯或甲基丙烯酸异冰片酯，
其中包括环己醇的丙烯酸单体组(B)为3,3,5三甲基环己醇丙烯酸酯，
其中向所述单元照射UV包括第一UV照射工艺、室温放置工艺和第二UV照射工艺。
12.根据权利要求11所述的方法，其中在所述第一UV照射工艺中，照明强度的范围从1mW到20mW，UV照射的持续时间范围从5分钟到60分钟。
13.根据权利要求11所述的方法，其中在所述室温放置工艺中，所述单元被放置60分钟到200分钟。
14.根据权利要求11所述的方法，其中在所述第二UV照射工艺中，照明强度的范围从50mW到1500mW，UV照射的持续时间范围从1分钟到20分钟。
15.根据权利要求14所述的方法，其中在所述第二UV照射工艺中，温度为60℃或更低。
16.根据权利要求11所述的方法，其中形成所述TFT阵列基板包括：
在下基板上形成TFT；
在所述TFT上形成有机绝缘层；
将所述有机绝缘层图案化，以形成接触孔和至少一个第一凹部；
在所述有机绝缘层上形成像素电极；
在所述有机绝缘层和所述像素电极上形成钝化层，以形成与所述至少一个第一凹部对应的至少一个第二凹部；和
在所述钝化层上形成公共电极。
17.根据权利要求16所述的方法，其中所述障壁被设置成填充形成于所述钝化层中的至少一个第二凹部。
18.根据权利要求16所述的方法，其中形成所述滤色器阵列基板包括：
在上基板上形成黑矩阵和滤色器；
在所述黑矩阵和滤色器上形成涂覆层；和
将所述涂覆层图案化，以形成至少一个第三凹部。
19.根据权利要求18所述的方法，其中所述障壁被设置成填充形成于所述涂覆层中的至少一个第三凹部。
20.根据权利要求17所述的方法，其中所述至少一个第一凹部和所述至少一个第二凹部被设置成与栅极线对应。
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