CN105400524B

CN105400524B - 光取向剂及液晶显示设备

Info

Publication number: CN105400524B
Application number: CN201510558190.3A
Authority: CN
Inventors: 姜锡训; 李准宇; 郑进秀; 全栢均; 全钟欢
Original assignee: Samsung Display Co Ltd
Current assignee: Samsung Display Co Ltd
Priority date: 2014-09-04
Filing date: 2015-09-02
Publication date: 2020-07-14
Anticipated expiration: 2035-09-02
Also published as: US10061160B2; US20160070142A1; EP2993199B1; JP2016057620A; CN105400524A; KR20160029234A; EP2993199A1

Abstract

本发明提供了光取向剂及液晶显示设备。本发明的示例性实施方式提供一种液晶显示设备，包括：第一基板；设置在第一基板上的薄膜晶体管；连接至薄膜晶体管的第一电极；以及设置在第一电极上的第一取向层。第一取向层包括：由环丁烷二酐(CBDA)和环丁烷二酐衍生物中的至少一种化合物与包括亚烷基基团(‑C_kH_2k‑，k是自然数)的第一二胺形成的共聚物；以及包括亚烷基基团(‑C_nH_2n‑，n是自然数)的交联剂，其中，共聚物包括聚酰亚胺。

Description

光取向剂及液晶显示设备

技术领域

示例性实施方式涉及光取向剂(光定向剂，photoalignment agent)、光取向层、液晶显示设备、及其制造方法。

背景技术

在显示图像，即，通过外部电场切换透明导电玻璃板之间的液晶的液晶元件中，在液晶与透明导电玻璃之间的界面处液晶必须在预定方向上取向。液晶取向的均匀程度是用于确定液晶显示设备的显示质量的重要因素。

在使液晶取向的常规方法中，使用其中将诸如聚酰亚胺的聚合物层涂覆在诸如玻璃的基板上并且通过使用诸如尼龙或者聚酯的纤维材料在预定方向上摩擦表面的摩擦方法。然而，当纤维材料和聚合物层彼此相对摩擦时，可产生微小颗粒或者静电放电(ESD)，并且它们可能在液晶面板制造过程中产生严重问题。

为了解决该问题，已经研究了其中通过光照射对聚合物层引发各向异性以使液晶取向的光取向方法。

该背景技术部分中公开的上述信息仅用于增强对本发明的背景的理解，因此，上述信息可能包含并不构成在该国已被本领域普通技术人员已经已知的现有技术的信息。

发明内容

本发明的示例性实施方式尽力提供具有能够优化余像和膜强度的优点的光取向剂、光取向层、液晶显示设备、及其制造方法。

另外的方面在随后的详细描述中进行了陈述，并且根据本公开内容部分地显而易见，或者可以通过实施本发明构思而获悉。

本发明的示例性实施方式提供了一种光取向剂，包括：(a)由环丁烷二酐(cyclobutanedianhydride)(CBDA)和环丁烷二酐衍生物中的至少一种化合物与包括亚烷基基团(-C_kH_2k-，k是自然数)的第一二胺(first diamine)形成的共聚物；和(b)包括亚烷基基团(-C_nH_2n-，n是自然数)的交联剂。

交联剂可包括分别由化学式1、化学式2、以及化学式3表示的化合物中的至少一种。

化学式1

化学式2

化学式3

在化学式1、化学式2、以及化学式3中，n表示3至11范围内的自然数，m1至m4中的每个可独立地表示1至4范围内的自然数，A1和A2可独立地表示

(R是H或者具有1至3个碳数的烷基基团、具有6至30个碳数的芳族化合物、或者具有4至20个碳数的脂肪族环状化合物(aliphatic cycliccompound)，A3是

具有6至30个碳数的芳族化合物、或者具有4至20个碳数的脂肪族环状化合物，A4是单键、-CH₂-、-COO-、-OCO-、-S-、-O-、具有6至30个碳数的芳族化合物、或者具有4至20个碳数的脂肪族环状化合物)，并且X1、X2、X3、X4、X5、X6、X7、X8、X9、以及X10中的每个独立地表示-OH、-NH₂、芳基基团、乙烯基基团、或者

交联剂可包括由化学式1-1表示的化合物。

化学式1-1

第一二胺可包括由化学式4表示的化合物。

化学式4

在化学式4中，X可表示–(CH₂)_h-、-S-(CH₂)_h-S-、-O-(CH₂)_h-O-、

-(CH₂OCH₂)_h-、

-O-(CH₂OCH₂)_h-O-、

-(CH₂)_h1-O-(CH₂)_h2-、或者

h可表示1至10范围内的自然数，并且h1和h2可表示选择以获得2至10的范围作为X的亚烷基基团的碳数总和的自然数。

共聚物可进一步包括由环丁烷二酐和环丁烷二酐衍生物中的至少一种形成的聚合物；以及由化学式5表示的第二二胺(second diamine)的聚合物。

化学式5

环丁烷二酐可包括由化学式6表示的化合物，并且环丁烷二酐衍生物可包括由化学式7表示的化合物。

化学式6

化学式7

其中，在化学式7中，X1、X2、X3、以及X4可独立地表示氢、卤素、或者烷基基团，并且X1、X2、X3、以及X4中的至少一个不可表示氢。

共聚物可包括聚酰胺酸。

光取向剂可进一步包括N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)和2-丁基溶纤剂(2-butylCellosolve)中的至少一种溶剂。

本发明的示例性实施方式提供一种液晶显示设备，包括：第一基板、设置在第一基板上的薄膜晶体管、连接至薄膜晶体管的第一电极、以及设置在第一电极上的第一取向层。第一取向层包括：由环丁烷二酐(CBDA)和环丁烷二酐衍生物中的至少一种化合物与包括亚烷基基团(-C_kH_2k-，k是自然数)的第一二胺形成的共聚物；和包括亚烷基基团(-C_nH_2n-，n是自然数)的交联剂，其中，共聚物包括聚酰亚胺。

化学式1

化学式2

化学式3

在化学式1、化学式2、以及化学式3中，A1和A2可独立地表示

(R是氢或者具有1至3个碳数的烷基基团、具有6至30个碳数的芳族化合物、或者具有4至20个碳数的脂肪族环状化合物，A3是

具有6至30个碳数的芳族化合物、或者具有4至20个碳数的脂肪族环状化合物，A4是单键、-CH₂-、-COO-、-OCO-、-S-、-O-、具有6至30个碳数的芳族化合物、或者具有4至20个碳数的脂肪族环状化合物)，并且X1、X2、X3、X4、X5、X6、X7、X8、X9、以及X10中的每个可独立地表示-OH、-NH₂、芳基基团、乙烯基基团、或者

交联剂可包括由化学式1-1表示的化合物。

化学式1-1

第一二胺可包括由化学式4表示的化合物。

化学式4

-(CH₂OCH₂)_h-、

-O-(CH₂OCH₂)_h-O-、

-(CH₂)_h1-O-(CH₂)_h2-、或者

共聚物进一步包括由环丁烷二酐和环丁烷二酐衍生物中的至少一种形成的聚合物；和由化学式5表示的第二二胺的聚合物。

化学式5

光取向层中包括的聚合物可包括分别由化学式8、化学式9、化学式10、以及化学式11表示的重复单元中的至少一种。

化学式8

化学式9

化学式10

化学式11

在化学式8和化学式9中，X可表示–(CH₂)_h-、-S-(CH₂)_h-S-、-O-(CH₂)_h-O-、

-(CH₂OCH₂)_h-、

-O-(CH₂OCH₂)_h-O-、

-(CH₂)_h1-O-(CH₂)_h2-、或者

h可表示1至10范围内的自然数，并且h1和h2可表示选择以获得10作为X的亚烷基基团的碳数总和的自然数。在化学式9和化学式11中，X1、X2、X3、以及X4可独立地表示氢、卤素、或者烷基基团，并且X1、X2、X3、以及X4中的至少一个不可表示氢。

共聚物可包括由化学式12表示的化合物。

化学式12

在化学式12中，X可表示–(CH₂)_h-、-S-(CH₂)_h-S-、-O-(CH₂)_h-O-、

-(CH₂OCH₂)_h-、

-O-(CH₂OCH₂)_h-O-、

-(CH₂)_h1-O-(CH₂)_h2-、或者

h可表示1至10范围内的自然数，h1和h2可表示选择以获得10作为X的亚烷基基团的碳数总和的自然数，a:b可表示20:80至50:50，X1、X2、X3、以及X4可独立地表示氢、卤素、或者烷基基团，并且X1、X2、X3、以及X4中的至少一个不可表示氢。

液晶显示设备可进一步包括设置在第一基板上的第二电极，其中，绝缘层设置在第一电极与第二电极之间。

第一电极可包括多个分支电极(branch electrode)，并且第二电极可具有平面形状(平坦形状)。

分支电极可与具有平面形状的第二电极重叠。

液晶显示设备可进一步包括定位在薄膜晶体管与第二电极之间的钝化层，其中，薄膜晶体管与第一电极通过穿过钝化层和绝缘层的接触孔彼此连接。

液晶显示设备可进一步包括：面对第一基板的第二基板；定位在第二基板上的第二取向层；以及定位在第一基板与第二基板之间并且包括液晶分子的液晶层，其中，第二取向层由与第一取向层相同的材料形成。

根据本发明的示例性实施方式，可以包括通过使用包括柔性基团(flexiblegroup)的二胺和包括柔性基团的交联剂以形成光取向层而具有优化的余像和膜强度的光取向层和液晶显示设备。

上述整体描述和下列详细描述是示例性和说明性并且旨在提供对要求保护主题的进一步说明。

附图说明

包括以提供对本发明构思的进一步理解并且被整合在本说明书中并且构成本说明书的一部分的附图，示出了本发明构思的示例性实施方式，并且与说明书一起用于对本发明构思的原理进行说明。

图1是示出了根据本发明示例性实施方式的光取向层中取决于柔性二胺含量和柔性交联剂含量的各向异性的图；

图2是示出了将刚性交联剂加入到光取向层中的情况下余像状态的图；

图3是示出了将柔性交联剂添加到光取向层中的情况下余像状态的图；

图4是示出了根据本发明示例性实施方式的光取向层中改变柔性二胺含量和柔性交联剂含量的情况下各向异性的图；

图5是示出了根据本发明示例性实施方式的光取向层中聚酰亚胺的分解的结构式；

图6示出了根据本发明示例性实施方式的光取向层中从各向同性至各向异性的变化过程；

图7示出了根据本发明示例性实施方式的通过使用添加有柔性交联剂的光取向剂形成的光取向层中改善余像的原理；

图8是示出了根据本发明示例性实施方式的液晶显示设备的俯视平面图；以及

图9是沿着图8中的线IX-IX截取的截面图。

具体实施方式

在下列描述中，出于说明的目的，陈述了多种具体细节以便提供对各种示例性实施方式的全面理解。然而，显而易见的是，在没有这些具体细节或者具有一种或者多种等同布置的情况下，可以实施各种示例性实施方式。在其他情况中，以框图形式示出了众所周知的结构和设备，以便避免不必要地模糊各种示例性实施方式。

在附图中，出于清楚和描述的目的，可以放大层、膜、板、区域等的尺寸和相对尺寸。此外，类似参考标号表示类似的元件。

当元件或者层被称之为在另一个元件或者层“之上”、“连接至”或“耦接至”另一个元件或者层时，其可直接位于另一个元件或者层上、连接至、或者耦接至另一个元件或者层，或者可以存在中间元件或层。然而，当元件或者层被称之为“直接在另一个元件或者层之上”、“直接连接至”、或者“直接耦接至”另一个元件或者层时，则不存在任何中间元件或者层。出于这种公开的目的，“X、Y、以及Z中的至少一个”和“选自于由X、Y、以及Z组成的组中的至少一个”可被解释为仅X、仅Y、仅Z、或者X、Y、以及Z中的两个或者更多个的任何组合，诸如，例如，XYZ、XYY、YZ、以及ZZ。类似标号始终指类似元件。如此处使用的，术语“和/或”包括关联列出项中的一种或者多种的任何和所有组合。

尽管，此处可使用术语第一、第二等描述各个元件、部件、区域、层、和/或部分，然而，这些元件、部件、区域、层、和/或部分不应受这些术语限制。这些术语用于将一个元件、部件、区域、层、和/或部分与另一个元件、部件、区域、层、和/或部分相区分。因此，在不背离本公开内容的教导的情况下，下面讨论的第一元件、部件、区域、层、和/或部分可被称为第二元件、部件、区域、层、和/或部分。

此处可以使用诸如“在…之下”、“在…下方”、“在…下部”、“在…上方”、“在…上部”等空间相对术语用于描述的目的，并且由此用于描述如附图中所示的一种元件(要素)或者特征与另外的元件(要素)或者特征的关系。空间相对术语旨在包括除了附图中所描述的方位之外在使用、操作、和/或制造中装置的不同方位。例如，如果将附图中的装置翻转，则被描述为在其他元件或者特征“下方”或者“之下”的元件则被定向为在其他元件或者特征的“上方”。因此，示例性术语“在…下方”可包括上方和下方两个方位。而且，可将该装置以其他方式定向(例如，旋转90度或者位于其他方位)，并且由此相应地解释此处所使用的空间相对描述符。

此处所使用的术语用于描述具体实施方式的目的并且并不旨在进行限制。如此处使用的，除非上下文另有明确指示，否则，单数形式“一个”、“一种”、以及“该”也旨在包括复数形式。而且，当用于本说明书中时术语“包括”、“含有”、“包含”、和/或“含”指定了所述特征、整体、步骤、操作、元件、部件、和/或其组合的存在，但是，并不排除一种或者多种其他特征、整体、步骤、操作、元件、部件、和/或其组合的存在或者添加。

此处，参考为理想的示例性实施方式的示意性图示和/或中间结构的截面图示描述了各种示例性实施方式。因此，预期了例如因制造技术和/或公差导致的图示形状的变化。因此，此处公开的示例性实施方式不应当解释为局限于区域的具体示出形状，而是包括例如因制造而产生的形状偏差。例如，通常被示出为矩形的植入区域在其边缘可具有圆形或者曲线特征和/或植入浓度的梯度，而不是从植入区域到非植入区域的二相变化。同样，通过植入形成的埋入区域可导致埋入区域与发生植入的表面之间的区域中的一些植入。因此，附图中示出的区域在性质上是示意性的并且它们的形状并不旨在示出设备的区域的实际形状并且并不旨在进行限制。

除非另有限定，否则，此处所使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本公开内容是其一部分的领域的普通技术人员通常理解的相同含义。诸如通常使用词典中所限定的那些术语应被解释为具有与其在相关领域上下文中的含义一致的含义，并且不得以理想化或者过度形式化意义进行解释，除非此处明确如此规定。

根据本发明的示例性实施方式的光取向剂包括(a)由环丁烷二酐(CBDA)和环丁烷二酐衍生物中的至少一种化合物与包括亚烷基基团(-C_kH_2k-，k是自然数)的第一二胺形成的共聚物；和(b)包括亚烷基基团(-C_nH_2n-，n是自然数)的交联剂。

此处，环丁烷二酐可以是由化学式6表示的化合物，并且环丁烷二酐衍生物可以是由化学式7表示的化合物。

化学式6

化学式7

在化学式7中，X1、X2、X3、以及X4独立地表示氢、卤素、或者烷基基团，并且X1、X2、X3、以及X4中的至少一个不表示氢。环丁烷二酐衍生物包括由化学式7-1或者化学式7-2表示的化合物。

化学式7-1

化学式7-2

在本示例性实施方式中，第一二胺可以是由化学式4表示的化合物。化学式4

在化学式4中，X表示–(CH₂)_h-、-S-(CH₂)_h-S-、-O-(CH₂)_h-O-、

-(CH₂OCH₂)_h-、

-O-(CH₂OCH₂)_h-O-、

-(CH₂)_h1-O-(CH₂)_h2-、或者

h表示1至10范围内的自然数，并且h1和h2表示选择以获得10作为X的亚烷基基团的碳数总和的自然数。

在本示例性实施方式中，光取向剂可进一步包括由化学式5表示的第二二胺。

化学式5

第二二胺并不局限于由化学式5表示的化合物，而是可以是来自化学式5的其中连接至环状碳的氢被烷基基团、卤素、硫等取代的化合物，芳族二胺，诸如，对苯二胺、间苯二胺、2,5-二氨基甲苯、2,6-二氨基甲苯、4,4′-二氨基联苯、3,3′-二甲基-4,4′-二氨基联苯、3,3′-二甲氧基-4,4′-二氨基联苯、二氨基二苯基甲烷、二氨基二苯基醚、2,2′-二氨基二苯基丙烷、二(3,5-二乙基-4-氨基苯基)甲烷、二氨基二苯基砜、二氨基二苯甲酮、二氨基萘、1,4-二(4-氨基苯氧基)苯、1,4-二(4-氨基苯基)苯、9,10-二(4-氨基苯基)蒽、1,3-二(4-氨基苯氧基)苯、4,4’-二(4-氨基苯氧基)二苯基砜、2,2-二[4-(4-氨基苯氧基)苯基]丙烷、2,2-二(4-氨基苯基)六氟丙烷、或者2,2-二[4-(4-氨基苯氧基)苯基]六氟丙烷，脂肪族二胺诸如二(4-氨基环己基)甲烷或者二(4-氨基-3-甲基环己基)甲烷，以及脂肪族二胺诸如四亚甲基二胺或者六亚甲基二胺。然而，第二二胺并不局限于此，并且可包括排除第一二胺的不容易弯曲的多种二胺。

在本示例性实施方式中，第一二胺与第二二胺的摩尔比可以在1:99至99:1的范围内。例如，摩尔比可以在约20:80至50:50的范围内。

因此，根据本示例性实施方式的第一二胺包括属于柔性基团的亚烷基基团(-CH₂-)，因此，通过使用包含第一二胺的共聚物的光取向剂而形成的光取向层具有柔性特性。相应地，改进了各向异性，从而改善了余像。

在本示例性实施方式中，交联剂可包括分别由化学式1、化学式2、以及化学式3表示的化合物中的至少一种。

化学式1

化学式2

化学式3

在化学式1、化学式2、以及化学式3中，n表示3至11范围内的自然数，并且m1至m4中的每个独立地表示1至4范围内的自然数。

在化学式1、化学式2、以及化学式3中，A1和A2独立地表示

此处，R是H或者具有1至3个碳数的烷基基团、具有6至30个碳数的芳族化合物、或者具有4至20个碳数的脂肪族环状化合物，A3是

具有6至30个碳数的芳族化合物、或者具有4至20个碳数的脂肪族环状化合物，并且A4是单键、-CH₂-、-COO-、-OCO-、-S-、-O-、具有6至30个碳数的芳族化合物、或者具有4至20个碳数的脂肪族环状化合物。此处，芳族化合物可以是苯基基团、烷基取代苯基、氟取代苯基、联苯基、萘、蒽、或者并五苯，而并不局限于此，并且脂肪族环状化合物可以是环己烷、环丁烷、或者环戊烷，而并不局限于此。

在化学式1、化学式2、以及化学式3中，X1、X2、X3、X4、X5、X6、X7、X8、X9、以及X10中的每个独立地表示-OH、-NH₂、芳基基团、乙烯基基团、或者

在本示例性实施方式中，交联剂可以以相对于全部含量的约3wt％至10wt％包括在光取向剂中。例如，交联剂可以以约5wt％至7wt％包括在光取向剂中。

在本示例性实施方式中，交联剂可包括由化学式1-1表示的化合物。

化学式1-1

如上所述，根据本示例性实施方式的交联剂包括属于柔性基团的亚烷基基团(-CH₂-)，因此，通过使用本示例性实施方式的添加有交联剂的光取向剂而形成的光取向层改善了膜强度并且使余像的劣化减到最小。

在下文中，将根据本示例性实施方式描述光取向剂的制造方法的实施例。

光取向剂制造方法

在暗室条件下，将0.5摩尔的由化学式4表示的化合物与N-甲基-2-吡咯烷酮在具有四个颈口并且包括搅拌器、温度调整器、气体注射器、以及冷却器的烧瓶中混合，同时将氮气通入烧瓶中，以产生混合溶液。将1.0摩尔的由化学式7表示的化合物加入到混合溶液中，并且进行搅拌约一个小时。然后，将0.5摩尔的由化学式5表示的化合物加入到其中以促进反应。在这种情况下，进行反应约24个小时，同时保持温度在30至60℃的范围内，从而产生聚酰胺酸溶液。对这种聚酰胺酸溶液进行蒸馏以获得聚酰胺酸。聚酰胺酸的重均分子量在3至50,000的范围内。将其中N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)与2-丁基溶纤剂混合的混合溶剂(体积比＝约7:2)加入到聚酰胺酸中，并且进行搅拌约24个小时。将约5wt％至7wt％的由化学式1-1表示的交联剂加入到混合溶剂中，从而产生包括聚酰胺酸和交联剂的光取向剂。

化学式4

化学式5

化学式7

在化学式7中，X1和X4表示甲基基团，并且X2和X3表示氢。

化学式1-1

将上述光取向剂涂覆在电极上，并且对涂覆的光取向剂进行烘焙。通过预烘焙和硬烘焙的两个步骤进行烘焙。

之后，通过偏振光照射到光取向剂可形成第一取向层。在这种情况下，照射光可以是具有240纳米至380纳米的波长范围的紫外光。优选地，可以使用具有254纳米波长的紫外光。偏振光可具有0.20J/cm²至1.0J/cm²的范围内的能量。例如，偏振光可具有0.40J/cm²至0.50J/cm²的范围内的能量。

为了增强取向性能，可以再次对光取向层11进行烘焙。

在本示例性实施方式中，光取向层中包括的聚合物可包括分别由化学式8、化学式9、化学式10、以及化学式11表示的重复单元中的至少一种。

化学式8

化学式9

化学式10

化学式11

在化学式8和化学式9中，X表示–(CH₂)_h-、-S-(CH₂)_h-S-、-O-(CH₂)_h-O-、

-(CH₂OCH₂)_h-、

-O-(CH₂OCH₂)_h-O-、

-(CH₂)_h1-O-(CH₂)_h2-、或者

h表示1至10范围内的自然数，并且h1和h2表示选择以获得10作为X的亚烷基基团的碳数总和的自然数。在化学式9和化学式11中，X1、X2、X3、以及X4独立地表示氢、卤素、或者烷基基团，并且X1、X2、X3、以及X4中的至少一个不表示氢。

例如，根据本示例性实施方式的光取向层可包括由化学式12表示的共聚物。

化学式12

在化学式12中，X表示-(CH₂)_h-、-S-(CH₂)_h-S-、-O-(CH₂)_h-O-、

-(CH₂OCH₂)_h-、

-O-(CH₂OCH₂)_h-O-、

-(CH₂)_h1-O-(CH₂)_h2-、或者

h表示1至10范围内的自然数，h1和h2表示选择以获得10作为X的亚烷基基团的碳数总和的自然数，a:b表示20:80至50:50，X1、X2、X3、以及X4独立地表示氢、卤素、或者烷基基团，并且X1、X2、X3、以及X4中的至少一个不表示氢。

图1是示出了根据本发明示例性实施方式的光取向层中取决于柔性二胺含量和柔性交联剂含量的各向异性的图。

参考图1，在本示例性实施方式中，当柔性二胺含量增加时，各向异性也可以增加，从而改善余像。然而，可能使光取向层的膜强度劣化。总体上，当将刚性交联剂加入到光取向层中时，改善了膜强度。然而，当加入刚性交联剂时，可能使余像劣化。

图2是示出了将刚性交联剂加入到光取向层中的情况下余像状态的图。

在图2中，在比较例1中，使用了其中没有将交联剂加入到根据本发明示例性实施方式的包括柔性二胺的共聚物的光取向剂中的光取向层。在比较例2中，使用了其中将3wt％的由化学式4R表示的刚性交联剂加入到包括柔性二胺的共聚物的光取向剂中的光取向层。在比较例3中，使用了其中将3wt％的由化学式4R表示的刚性交联剂加入到包括柔性二胺的共聚物的光取向剂中的光取向层。共同地，使比较例1、比较例2、以及比较例3经受210℃温度下的第一烘焙过程约30分钟，然后，经受以0.5J/cm²的偏振化照射。然后，在210℃的温度下，对其进行二次烘焙过程约30分钟。

化学式4R

在化学式4R中，X可表示

参考图2，随着加入的刚性交联剂越多，余像逐渐劣化。因此，这种刚性交联剂不适用于通过使用柔性二胺作为用于改进膜强度的交联剂而形成的光取向层。

图3是示出了将柔性交联剂加入到光取向层中的情况下余像的状态的图。

在图3中，在比较例A、比较例B、以及比较例C中，使用了不具有交联剂的光取向层。在试验例A、试验例B、以及试验例C中，使用了其中加入3wt％的柔性交联剂的光取向层。比较例A和试验例A共同经受230℃的温度下的第一烘焙过程约900秒，然后，经受以0.5J/cm²的偏振化照射。随后，在210℃温度下，对其进行二次烘焙过程约900秒。比较例B和试验例B共同经受230℃的温度下的第一烘焙过程约900秒，然后，经受以0.5J/cm²的偏振化照射。随后，在230℃的温度下对其进行二次烘焙过程约900秒。比较例C和试验例C共同经受240℃的温度下的第一烘焙过程约900秒，然后，经受以0.5J/cm²的偏振化照射。随后，在210℃的温度下对其进行二次烘焙过程约900秒。

参考图3，与比较例A、B、以及C相比较，加入柔性交联剂的试验例A、B、以及C中的余像不劣化或者轻微劣化。

图4是示出了根据本发明示例性实施方式的光取向层中改变柔性二胺含量和柔性交联剂含量的情况下各向异性的图。

参考图4，与不加入柔性交联剂的情况相比较，根据本发明示例性实施方式的通过加入柔性交联剂可以减少各向异性以使余像劣化。然而，在本示例性实施方式中，通过使用柔性二胺形成光取向层，因此，可充分补偿通过加入柔性交联剂而导致的各向异性减少，或者可使各向异性的增加多于减少。在图4中，例如，D520％表示与刚性二胺相比较的混合柔性二胺的摩尔比。

在下文中，将参考图5至图7描述使用根据本示例性实施方式的柔性交联剂时改进膜强度并且使余像劣化减到最小的原理。

图5是示出了根据本发明示例性实施方式的光取向层中聚酰亚胺的分解的结构式。图6示出了根据本发明示例性实施方式的光取向层中从各向同性至各向异性的变化过程。

参考图5，通过使环丁烷二酐(CBDA)与二胺共聚合而形成聚酰胺酸。通过烘焙过程形成聚酰亚胺(单元1)，并且将UV照射在聚酰亚胺上，以形成马来酰亚胺(单元1')。

图6示出了包括图5中所示的聚酰亚胺(单元1)的聚合物主链被分解为根据偏振UV的照射而取向。参考图6，将偏振UV照射在各向同性的聚合物主链上，在偏振方向(吸收轴方向)上发生光分解，因此，光取向层可在垂直于偏振的方向上取向。此处，如果曝光量过少，因为分解效率较低，所以取向性能可能劣化。相反，如果曝光量过度增加，因为分解效率增加，所以在除了偏振方向之外的另外的方向上发生分解，因此，取向性能可能劣化。

图7示出了根据本发明示例性实施方式的通过使用添加有柔性交联剂的光取向剂而形成的光取向层中改善余像的原理。

参考图7，当对包括刚性交联剂的光取向层进行二次烘焙过程时，刚性交联剂阻碍了光分解分子的重排(rearrangement)。因此，难以实现使用重排改善余像的较高效应。然而，如在本示例性实施方式中，当使包括柔性交联剂的光取向层经受二次烘焙过程时，光分解分子能够更加容易重排，从而提高使用重排改善余像的效应。

在下文中，将描述根据本发明示例性实施方式的包括光取向层的液晶显示设备。

图8是示出了根据本发明示例性实施方式的液晶显示设备的俯视平面图。图9是沿着图8中的线IX-IX截取的截面图。

参考图8和图9，根据本发明示例性实施方式的液晶显示设备包括彼此面对的下显示面板100和上显示面板200、以及注入其间的液晶层3。

首先，将描述下显示面板100。

包括栅极线121的栅极导体形成在由透明玻璃、塑料等制成的第一基板110上。

栅极线121包括栅电极124和用于与另外的层或者外部驱动电路连接的宽端部分(未示出)。栅极线121可由诸如铝(Al)或者铝合金的铝类金属、诸如银(Ag)或者银合金的银类金属、诸如铜(Cu)或者铜合金的铜类金属、诸如钼(Mo)或者钼合金的钼类金属、铬(Cr)、钽(Ta)、以及钛(Ti)制成。然而，栅极线121可具有包括至少两种具有不同物理性能的导电层的多层结构。

由硅氮化物(SiNx)、硅氧化物(SiOx)等制成的栅极绝缘层140形成在栅极线121上。栅极绝缘层140可具有包括至少两种具有不同的物理性能的绝缘层的多层结构。

由无定形硅或者多晶硅制成的半导体层154定位在栅极绝缘层140上。半导体层154可包括氧化物半导体。

欧姆接触163和165形成在半导体层154上。欧姆接触163和165可由诸如n+氢化无定形硅(其中，以高浓度掺杂诸如磷的n型杂质)的材料或者硅化物制成。欧姆接触163和165可设置在半导体层154上，以配成一对。在半导体层154是氧化物半导体的情况下，可以省去欧姆接触163和165。

包括含有源电极173和漏电极175的数据线171的数据导体形成在欧姆接触163和165以及栅极绝缘层140上。

数据线171包括用于与另外的层或者外部驱动电路连接的宽端部分(未示出)。数据线171传输数据信号并且主要在竖直方向上延伸，以与栅极线121相交。

在这种情况下，数据线171可具有第一弯曲部分，第一弯曲部分具有弯曲形状，以获取液晶显示设备的最大透射比，并且弯曲部分在像素区域的中间区域自身汇合以具有V字母形状。

源电极173是数据线171的一部分并且与数据线171设置在同一线上。漏电极175形成为与源电极173并行延伸。因此，漏电极175与数据线171的一部分平行。

栅电极124、源电极173、以及漏电极175与半导体层154一起形成一个薄膜晶体管(TFT)，并且薄膜晶体管的沟道形成在半导体层154中的源电极173与漏电极175之间的部分中。

根据本发明示例性实施方式的液晶显示设备包括与数据线171定位在同一线上的源电极173和与数据线171并行延伸的漏电极175，因此，可以增加薄膜晶体管的宽度，而由数据导体占据的区域不增加，从而增加液晶显示设备的孔径比。

数据线171和漏电极175可由诸如钼、铬、钽、以及钛、或者它们的合金的难熔金属制成并且可具有包括难熔金属层(未示出)和低电阻导电层(未示出)的多层结构。多层结构的实例可包括铬或者钼(合金)下层和铝(合金)上层的双层，或者钼(合金)下层、铝(合金)中间层、以及钼(合金)上层的三层。

第一钝化层180a设置在数据导体171、173、及175、栅极绝缘层140、以及半导体层154的暴露部分上。第一钝化层180a可由有机绝缘材料或者无机绝缘材料制成。

第二钝化层180b形成在第一钝化层180a上。第二钝化层180b可由有机绝缘材料制成。

第二钝化层180b可以是滤色器。在第二钝化层180b是滤色器的情况下，第二钝化层180b可唯一显示主色(原色)中的一种，并且主色的实例可包括诸如红色、绿色、以及蓝色，或者黄色、青色、以及洋红色等三种主色。尽管未示出，然而，滤色器可进一步包括显示主色的混合色或者白色而不是主色的滤色器。在第二钝化层180b是滤色器的情况下，在下面描述的上显示面板200中可以省去滤色器230。不同于本示例性实施方式，通过使用有机绝缘材料可形成第二钝化层180b，并且滤色器(未示出)可形成在第一钝化层180a与第二钝化层180b之间。

共用电极270形成在第二钝化层180b上。共用电极270具有平面形状并且可形成在作为整个板的基板110的整个表面上，并且具有设置在对应于漏电极175的外围的区域中的开口138。即，共用电极270可具有诸如板形状的平面形状。

定位在相邻像素处的共用电极270彼此连接，以接收具有从显示区域外部供应的预定量级的共用电压。

绝缘层180c定位在共用电极270上。绝缘层180c可由有机绝缘材料、无机绝缘材料等制成。

像素电极191定位在绝缘层180c上。像素电极191包括与数据线171的弯曲部分基本上平行的弯曲边缘。像素电极191具有多个切口91并且包括定位在相邻切口91之间的多个分支电极192。

像素电极191是第一场产生电极或者第一电极，并且共用电极270是第二场产生电极或者第二电极。像素电极191与共用电极270之间可产生水平电场(不包括边缘场)。

使漏电极175暴露的第一接触孔185形成在第一钝化层180a、第二钝化层180b、以及绝缘层180c中。像素电极191通过接触孔185物理并且电连接至漏电极175以从漏电极175接收电压。

第一取向层11形成在像素电极191和绝缘层180c上。第一取向层11包括光活性材料。

在本示例性实施方式中，第一取向层11包括根据本发明的上述示例性实施方式的光取向层。

此处，将描述形成取向层的方法。

将根据本发明示例性实施方式的光取向剂涂覆在像素电极191上，并且对涂覆的光取向剂进行烘焙。可通过预烘焙和硬烘焙两个步骤进行烘焙。在硬烘焙中，可将光取向剂中包括的聚酰胺酸转化成聚酰亚胺，并且可使柔性交联剂在150℃至200℃的范围内被酯化以与聚酰亚胺键合。

之后，通过将偏振光照射到光取向剂可形成第一取向层11。在这种情况下，照射光可以是具有240纳米至380纳米的波长范围的紫外光。优选地，可以使用具有254纳米波长的紫外光。偏振光可具有0.20J/cm²至1.0J/cm²的范围内的能量。例如，偏振光可具有0.40J/cm²至0.50J/cm²的范围内的能量。

为了增强取向性能，可对第一取向层11进行再次烘焙。在这种情况下，光分解分子可被重排，以增强各向异性。

接着，将描述上显示面板200。

光阻挡件(遮光件)220形成在由透明玻璃或者塑料制成的第二基板210上。光阻挡件220被称为黑矩阵并且阻挡光漏。

多个滤色器230形成在第二基板210上。在下显示面板100的第二钝化层180b是滤色器或者滤色器形成在下显示面板100上的情况下，可省去上显示面板200的滤色器230。此外，上显示面板200的光阻挡件220还可形成在下显示面板100上。

保护层250形成在滤色器230和光阻挡件220上。保护层250可由(有机)绝缘材料制成，防止滤色器230暴露，并且提供平坦表面。可省去保护层250。

第二取向层21形成在保护层250上。可通过与上述第一取向层11相同的材料和相同的方法形成第二取向层21。

在本示例性实施方式中，液晶层3可包括具有负或正介电各向异性的液晶材料。

液晶层3的液晶分子取向为使得其长轴与下显示面板100和上显示面板200平行。

像素电极191从漏电极175接收数据电压，并且共用电极270从设置在显示区域外部的共用电压施加单元接收具有预定量级的共用电压。

用作场产生电极的像素电极191和共用电极270产生电场，因此，定位在两个场产生电极191和270上的液晶层3的液晶分子可在平行于电场的方向上旋转。穿过液晶层的光的偏振根据如上所述确定的液晶分子的旋转方向而变化。

因此，两个场产生电极191和270形成在一个下显示面板100上，从而增加液晶显示设备的透射比并且实现宽视角。

在根据示出的示例性实施方式的液晶显示设备中，共用电极270具有平面形状，并且像素电极191具有多个分支电极，但是，在根据本发明的另一个示例性实施方式的液晶显示设备中，像素电极191可具有平面形状，并且共用电极270可具有多个分支电极。

本发明可应用于其中两个场产生电极在第一基板110上通过绝缘层介于其间的方式彼此重叠、形成在绝缘层下方的第一场产生电极具有平面形状、并且形成在绝缘层上的第二场产生电极具有多个分支电极的所有其他情况。

尽管此处已经描述了特定的示例性实施方式和实现方式，然而，从本描述中，其他实施方式和变形是显而易见的。因此，本发明构思并不局限于上述实施方式，而是在所提供的权利要求以及各种显而易见的变形及等同设置的更宽范围内。

Claims

1.一种光取向剂，包括：

(a)由环丁烷二酐和环丁烷二酐衍生物中的至少一种化合物与包括亚烷基基团的第一二胺和任选的由化学式5表示的第二二胺形成的聚酰胺酸，其中所述亚烷基基团为-C_kH_2k-，其中k是正整数；以及

(b)包括亚烷基基团的交联剂，其中所述亚烷基基团为-C_nH_2n-，其中n是正整数，

化学式5

其中，所述交联剂包括分别由化学式1和化学式2表示的化合物中的至少一种：

化学式1

化学式2

其中，在化学式1和化学式2中，n表示3至11范围内的正整数；化学式1的m1至m4中的每个独立地表示1至4范围内的正整数；化学式2的m1至m4中的每个独立地表示1至4范围内的正整数；A1和A2独立地表示

其中R是H或者具有1至3个碳数的烷基基团、具有6至30个碳数的芳族化合物、或者具有4至20个碳数的脂肪族环状化合物；A3是

具有6至30个碳数的芳族化合物、或者具有4至20个碳数的脂肪族环状化合物；并且X1、X2、X3、X4、X5、X6、X7以及X8中的每个独立地表示-OH、-NH₂、芳基基团、乙烯基基团、或者

2.根据权利要求1所述的光取向剂，其中，所述第一二胺包括由化学式4表示的化合物：

化学式4

其中，在化学式4中，X表示–(CH₂)_h-、-S-(CH₂)_h-S-、-O-(CH₂)_h-O-、

-(CH₂OCH₂)_h-、

-O-(CH₂OCH₂)_h-O-、

-(CH₂)_h1-O-(CH₂)_h2-、或者

h表示1至10范围内的正整数，并且h1和h2表示选择以获得2至10的范围作为X的所述亚烷基基团的碳数总和的正整数。

3.根据权利要求1所述的光取向剂，其中，所述环丁烷二酐包括由化学式6表示的化合物，并且所述环丁烷二酐衍生物包括由化学式7表示的化合物：

化学式6

化学式7

其中，在化学式7中，X1、X2、X3、以及X4独立地表示氢、卤素、或者烷基基团，并且X1、X2、X3、以及X4中的至少一个不表示氢。

4.根据权利要求1所述的光取向剂，进一步包括：

N-甲基-2-吡咯烷酮和2-丁基溶纤剂中的至少一种溶剂。

5.一种液晶显示设备，包括：

第一基板；

设置在所述第一基板上的薄膜晶体管；

连接至所述薄膜晶体管的第一电极；以及

设置在所述第一电极上的第一取向层；

其中，所述第一取向层包括由光取向剂形成的聚酰亚胺，所述光取向剂包括：

由环丁烷二酐和环丁烷二酐衍生物中的至少一种化合物与包括亚烷基基团的第一二胺和任选的由化学式5表示的第二二胺形成的聚酰胺酸，其中所述亚烷基基团为-C_kH_2k-，其中k是正整数；以及

包括亚烷基基团的交联剂，其中所述亚烷基基团为-C_nH_2n-，其中n是正整数；

化学式5

化学式1

化学式2

6.根据权利要求5所述的液晶显示设备，其中，所述第一二胺包括由化学式4表示的化合物：

化学式4

-(CH₂OCH₂)_h-、

-O-(CH₂OCH₂)_h-O-、

-(CH₂)_h1-O-(CH₂)_h2-、或者

7.根据权利要求5所述的液晶显示设备，其中，第一取向层中包括的聚合物包括分别由化学式8、化学式9、化学式10、以及化学式11表示的重复单元中的至少一种：

化学式8

化学式9

化学式10

化学式11

其中，在化学式8和化学式9中，X表示–(CH₂)_h-、-S-(CH₂)_h-S-、-O-(CH₂)_h-O-、

-(CH₂OCH₂)_h-、

-O-(CH₂OCH₂)_h-O-、

-(CH₂)_h1-O-(CH₂)_h2-、或者

h表示1至10范围内的正整数，并且h1和h2表示选择以获得10作为X的所述亚烷基基团的碳数总和的正整数，并且在化学式9和化学式11中，X1、X2、X3、以及X4独立地表示氢、卤素、或者烷基基团，并且X1、X2、X3、以及X4中的至少一个不表示氢。

8.根据权利要求5所述的液晶显示设备，其中，所述聚酰亚胺包括由化学式12表示的化合物：

化学式12

其中，在化学式12中，X表示–(CH₂)_h-、-S-(CH₂)_h-S-、-O-(CH₂)_h-O-、

-(CH₂OCH₂)_h-、

-O-(CH₂OCH₂)_h-O-、

-(CH₂)_h1-O-(CH₂)_h2-、或者

h表示1至10范围内的正整数，h1和h2表示选择以获得10作为X的所述亚烷基基团的碳数总和的正整数，a:b表示20:80至50:50，X1、X2、X3、以及X4独立地表示氢、卤素、或者烷基基团，并且X1、X2、X3、以及X4中的至少一个不表示氢。

9.根据权利要求5所述的液晶显示设备，进一步包括：

设置在所述第一基板上的第二电极；

其中，绝缘层设置在所述第一电极与所述第二电极之间。

10.根据权利要求9所述的液晶显示设备，其中，所述第一电极包括多个分支电极，并且所述第二电极具有平面形状。

11.根据权利要求10所述的液晶显示设备，其中，所述分支电极与具有所述平面形状的所述第二电极重叠。

12.根据权利要求9所述的液晶显示设备，进一步包括：

定位在所述薄膜晶体管与所述第二电极之间的钝化层；

其中，所述薄膜晶体管与所述第一电极通过穿过所述钝化层和所述绝缘层的接触孔彼此连接。

13.根据权利要求9所述的液晶显示设备，进一步包括：

面对所述第一基板的第二基板；

定位在所述第二基板上的第二取向层；以及

定位在所述第一基板与所述第二基板之间并且包括液晶分子的液晶层；

其中，所述第二取向层由与所述第一取向层相同的材料形成。