CN105527756B - 光取向剂、光取向膜、液晶显示设备及其制造方法 - Google Patents

光取向剂、光取向膜、液晶显示设备及其制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了光取向剂、光取向膜、液晶显示设备及其制造方法。光取向剂包括：由环丁烷二酐(CBDA)和环丁烷二酐衍生物中的至少一种、和二胺获得的共聚物；以及包含亚烷基基团‑CnH2n‑的交联剂，n是自然数。

Description

光取向剂、光取向膜、液晶显示设备及其制造方法
技术领域
本发明示例性实施方式涉及光取向剂(photoalignment agent)、光取向层、液晶显示设备及其制造方法。
背景技术
为了在液晶显示设备中显示图像，可以使用外部电场对透明导电玻璃片之间的液晶的取向进行更改。液晶可以在液晶与透明导电玻璃之间的界面处以预定方向进行取向。液晶取向的均匀程度可能是决定液晶显示设备的显示质量的重要因素。
在对液晶取向的传统方法中，可以使用摩擦法，在摩擦法中，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聚酯的纤维材料在预定方向上摩擦表面。然而，当纤维材料和聚合物层彼此相对摩擦时，可以产生微小颗粒或静电放电(ESD)，并且它们在制造液晶显示设备过程中可能引起问题。
在该背景技术部分中所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不形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
本发明示例性实施方式提供光取向剂、光取向层、液晶显示设备及其制造方法。根据本发明的示例性实施方式，可以优化余像和膜强度。
将在随后的详细描述中阐明其他方面，并且其他方面将部分从本公开内容显而易见，或者可以通过本发明构思而获知。
本发明的示例性实施方式公开了光取向剂，包括：由环丁烷二酐(cyclobutanedianhydride)(CBDA)和环丁烷二酐衍生物中的至少一种、和二胺获得的共聚物；以及包含亚烷基基团-CnH2n-的交联剂，n是自然数。
交联剂可以包括分别由化学式1、化学式2、化学式3、以及化学式4表示的化合物中的至少一种。
Figure BDA0000829207380000021
在化学式1、化学式2、化学式3、和化学式4中，n表示2至11范围内的自然数，m1至m4中的每一个独立地表示1至4范围内的自然数，A1和A2独立地是
Figure BDA0000829207380000022
(在这里，R是H或C1至C3烷基基团)、C6至C30芳族基团、或C4至C20脂肪族环状基团(aliphatic cyclic group)，A3是
Figure BDA0000829207380000023
C6至C30芳族基团、或C4至C20脂肪族环状基团，A4、A5和A6独立地是单键、-CH2-、-COO-、-OCO-、-S-、-O-、-CH2CH2O-、-OCH2CH2-、C6至C30芳族基团、或C4至C20脂肪族环状基团，并且X1、X2、X3、X4、X5、X6、X7、X8、X9、X10、X11、以及X12独立地表示-OH、-NH2、丙烯酸酯基团、甲基丙烯酸酯基团、乙烯基基团、或
Figure BDA0000829207380000024
交联剂可以包括由化学式5表示的化合物。
Figure BDA0000829207380000031
在化学式5中，n是3至11的自然数，X13和X14独立地表示-(CH2)m-O-、-O-(CH2)m-、-(CH2)m-S-、-S-(CH2)m-(在这里，m是1至10的自然数)、
Figure BDA0000829207380000032
C6至C30芳族基团、或C4至C20脂肪族环状基团。
交联剂可以包括由化学式6表示的化合物。
Figure BDA0000829207380000033
交联剂可相对于所有的含量(成分，content)以约3wt％至10wt％包含在光取向剂中。
二胺可以包括由化学式7表示的化合物。
Figure BDA0000829207380000034
环丁烷二酐可以包括由化学式8表示的化合物，并且环丁烷二酐衍生物可以包括由化学式9表示的化合物。
Figure BDA0000829207380000041
在化学式9中，X1、X2、X3、以及X4独立地表示氢、卤素、或烷基基团，并且X1、X2、X3、以及X4中的至少一个不表示氢。
共聚物可以包括聚酰胺酸。
本发明的示例性实施方式还公开了光取向层，包括光取向剂，所述光取向剂包括由环丁烷二酐(CBDA)和环丁烷二酐衍生物中的至少一种、和二胺获得的共聚物；以及包含亚烷基基团-CnH2n-的交联剂，n是自然数，其中，共聚物包括聚酰亚胺。
本发明示例性实施方式还公开了液晶显示器，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、和二胺获得的共聚物；以及包含亚烷基基团-CnH2n-的交联剂，n是自然数，其中，共聚物包括聚酰亚胺。
交联剂可以包括分别由化学式1、化学式2、化学式3、以及化学式4表示的化合物中的至少一种。
Figure BDA0000829207380000042
Figure BDA0000829207380000051
在化学式1、化学式2、化学式3、和化学式4中，n表示2至11范围内的自然数，m1至m4中的每一个独立地表示1至4范围内的自然数，A1和A2独立地是
Figure BDA0000829207380000052
(在这里，R是H或C1至C3烷基基团)、C6至C30芳族基团、或C4至C20脂肪族环状基团，A3是
Figure BDA0000829207380000053
C6至C30芳族基团、或C4至C20脂肪族环状基团，A4、A5和A6独立地是单键、-CH2-、-COO-、-OCO-、-S-、-O-、-CH2CH2O-、-OCH2CH2-、C6至C30芳族基团、或C4至C20脂肪族环状基团，并且X1、X2、X3、X4、X5、X6、X7、X8、X9、X10、X11、以及X12独立地表示-OH、-NH2、丙烯酸酯基团、甲基丙烯酸酯基团、乙烯基基团、或
Figure BDA0000829207380000054
交联剂可以包括由化学式5表示的化合物。
Figure BDA0000829207380000055
在化学式5中，n是3至11的自然数，X13和X14独立地表示-(CH2)m-O-、-O-(CH2)m-、-(CH2)m-S-、-S-(CH2)m-(在这里，m是1至10的自然数)、
Figure BDA0000829207380000061
C6至C30芳族基团、或C4至C20脂肪族环状基团。
交联剂可以包括由化学式6表示的化合物。
Figure BDA0000829207380000062
交联剂可相对于所有的含量以约3wt％至10wt％包含在光取向剂中。
二胺可以包括由化学式7表示的化合物。
Figure BDA0000829207380000063
共聚物可以包括分别由化学式10和化学式11表示的重复单元中的至少一种。
Figure BDA0000829207380000064
Figure BDA0000829207380000071
在化学式11中，X1、X2、X3、以及X4独立地表示氢、卤素、或烷基基团，并且X1、X2、X3、以及X4中的至少一个不表示氢。
液晶显示器可以进一步包括设置在第一基板上的第二电极，并且绝缘层可以设置在第一电极与第二电极之间。
第一电极可以包括多个分支电极(branch electrode)，并且第二电极可具有平面形状(planar shape)。
分支电极可以与具有平面形状的第二电极重叠。
液晶显示器可以进一步包括设置在薄膜晶体管与第二电极之间的钝化层，并且薄膜晶体管和第一电极可以通过穿透钝化层和绝缘层的接触孔彼此连接。
液晶显示器可以进一步包括：面对第一基板的第二基板；设置在第二基板上的第二取向层；以及设置在第一基板与第二基板之间并且包括液晶分子的液晶层，并且第二取向层可以由与第一取向层相同的材料形成。
本发明示例性实施方式还公开了液晶显示器的制造方法，包括：在第一基板上形成薄膜晶体管；在薄膜晶体管上形成钝化层；在钝化层上形成第一电极和第二电极，其中绝缘层设置在第一电极和第二电极之间；在第一电极或第二电极上涂覆光取向剂；烘焙光取向剂；以及通过向光取向剂照射偏振光(polarized light)形成第一取向层。光取向剂包括：由环丁烷二酐(CBDA)和环丁烷二酐衍生物中的至少一种、和二胺获得的共聚物；以及包含亚烷基基团-CnH2n-的交联剂，n是自然数。
可以通过使由化学式8表示的环丁烷二酐和由化学式9表示的环丁烷二酐衍生物中的至少一种和由化学式7表示的二胺聚合来形成光取向剂。
Figure BDA0000829207380000081
在化学式9中，X1、X2、X3、以及X4独立地表示氢、卤素、或烷基基团，并且X1、X2、X3、以及X4中的至少一个不表示氢。
交联剂可以包括分别由化学式1、化学式2、化学式3、以及化学式4表示的化合物中的至少一种。
Figure BDA0000829207380000082
Figure BDA0000829207380000091
在化学式1、化学式2、化学式3、和化学式4中，n表示2至11范围内的自然数，m1至m4中的每一个独立地表示1至4范围内的自然数，A1和A2独立地是
Figure BDA0000829207380000092
(在这里，R是H或C1至C3烷基基团)、C6至C30芳族基团、或C4至C20脂肪族环状基团，A3是
Figure BDA0000829207380000093
C6至C30芳族基团、或C4至C20脂肪族环状基团，A4、A5和A6独立地是单键、-CH2-、-COO-、-OCO-、-S-、-O-、-CH2CH2O-、-OCH2CH2-、C6至C30芳族基团、或C4至C20脂肪族环状基团，并且X1、X2、X3、X4、X5、X6、X7、X8、X9、X10、X11、以及X12独立地表示-OH、-NH2、丙烯酸酯基团、甲基丙烯酸酯基团、乙烯基基团、或
Figure BDA0000829207380000094
交联剂可以包括由化学式5表示的化合物。
Figure BDA0000829207380000095
在化学式5中，n是3至11的自然数，X13和X14独立地表示-(CH2)m-O-、-O-(CH2)m-、-(CH2)m-S-、-S-(CH2)m-(在这里，m是1至10自然数)、
Figure BDA0000829207380000096
C6至C30芳族基团、或C4至C20脂肪族环状基团。
交联剂可以包括由化学式6表示的化合物。
Figure BDA0000829207380000101
交联剂可相对于所有的含量以约3wt％至10wt％包含在光取向剂中。
偏振光可具有在0.20J/cm2至1.0J/cm2的范围内的能量。
制造方法可以进一步包括在照射偏振光之后进行另外的烘焙过程。
根据本发明的示例性实施方式，可以通过混合并且使用光解取向材料和包含柔性基团的交联剂形成光取向层实现能够优化余像和膜强度的液晶显示器。
上述总体描述和以下详细描述为示例性和说明性的，并且旨在提供所要求保护主题的进一步说明。
附图说明
所包括的从而提供本发明构思的进一步理解并且结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，并与描述一起用来解释本发明构思的原理。
图1示意性地示出了根据本发明示例性实施方式的光取向层中混合的交联剂。
图2是示出了将刚性交联剂加入到光取向层中之后余像状态的图。
图3是示出了将柔性交联剂加入到光取向层中之后余像状态的图。
图4是示出了根据本发明示例性实施方式的光取向层中聚酰亚胺的分解的结构式。
图5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到各向异性的变化过程。
图6示出了根据本发明示例性实施方式通过使用包含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7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8是图7中沿线VIII-VIII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，并且由此描述如附图中所示出的一种元件(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、以及二胺获得的共聚物；以及(b)包含亚烷基基团(-CnH2n-，n是自然数)的交联剂。
在此处，环丁烷二酐可以是由化学式8表示的化合物，并且环丁烷二酐衍生物可以是由化学式9表示的化合物。
Figure BDA0000829207380000121
Figure BDA0000829207380000131
在化学式9中，X1、X2、X3、以及X4独立地表示氢、卤素、或烷基基团，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9-1或化学式9-2表示的化合物。
Figure BDA0000829207380000132
在本示例性实施方式中，二胺可以是由化学式7表示的化合物。
Figure BDA0000829207380000133
二胺并不局限于由化学式7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。
在本示例性实施方式中，交联剂可以包括分别由化学式1、化学式2、化学式3、以及化学式4表示的化合物中的至少一种。
Figure BDA0000829207380000141
在化学式1、化学式2、化学式3、和化学式4中，n表示2至11范围内的自然数，并且m1至m4中的每一个独立地表示1至4范围内的自然数。
在化学式1、化学式2、化学式3、以及化学式4中，A1和A2独立地表示
Figure BDA0000829207380000151
以及(此处，R是H或C1至C3烷基基团)、C6至C30芳族基团、或C4至C20脂肪族环状基团，A3是
Figure BDA0000829207380000153
C6至C30芳族基团、或C4至C20脂肪族环状基团，并且A4、A5、以及A6独立地是单键、-CH2-、-COO-、-OCO-、-S-、-O-、-CH2CH2O-、-OCH2CH2-、C6至C30芳族基团、或C4至C20脂肪族环状基团。此处，芳族基团(化合物)可以是苯基基团、烷基取代的苯基、氟取代的苯基、联苯基、萘、蒽、或并五苯，而不限于此，并且脂肪族环状基团(化合物)可以是环己烷、环丁烷、或环戊烷，而不限于此。
在化学式1、化学式2、化学式3、以及化学式4中，X1、X2、X3、X4、X5、X6、X7、X8、X9、X10、X11、以及X12独立地表示-OH、-NH2、丙烯酸酯基团、甲基丙烯酸酯基团、乙烯基基团、或
Figure BDA0000829207380000154
在本示例性实施方式中，交联剂可相对于所有的含量以约3wt％至10wt％包含在光取向剂中。例如，交联剂可以约5wt％至7wt％包含在光取向剂中。
在本示例性实施方式中，交联剂可以包括由化学式5表示的化合物。
Figure BDA0000829207380000155
在化学式5中，n是3至11的自然数，X13和X14独立地表示-(CH2)m-O-、-O-(CH2)m-、-(CH2)m-S-、-S-(CH2)m-(此处，m是1至10的自然数)、
Figure BDA0000829207380000156
C6至C30芳族基团、或C4至C20脂肪族环状基团。
在本示例性实施方式中，交联剂可以包括由化学式6表示的化合物。
Figure BDA0000829207380000161
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-)，从而，通过使用添加有本示例性实施方式的交联剂的光取向剂形成的光取向层可以改善膜强度并且使余像的劣化最小化。
在下文中，将描述根据本示例性实施方式的光取向剂的制造方法。
光取向剂制造方法
在暗室条件下，将1.0摩尔的由化学式7表示的化合物和N-甲基-2-吡咯烷酮在具有四个颈口并且包括搅拌器、温度调节器、用于注射氮气的气体注射器、以及冷却器的烧瓶中混合，同时使氮气通过烧瓶以产生混合溶液。将1.0摩尔的由化学式9表示的化合物添加至混合溶液中，并且经受约一个小时的搅拌。在这种情况下，在将温度保持在30至60℃的范围内的同时，进行反应约24小时，从而产生聚酰胺酸溶液。蒸馏该聚酰胺酸溶液以获得聚酰胺酸。聚酰胺酸的重均分子量在30,000至50,000的范围内。将其中混合N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)和2-丁基溶纤剂的混合溶剂(体积比＝约7:2)加入到聚酰胺酸中并且在室温下经受搅拌24小时。将由化学式6表示的交联剂以约5wt％至7wt％加入到混合溶剂中，从而产生包含聚酰胺酸和交联剂的光取向剂。
Figure BDA0000829207380000162
在化学式9中，X1和X4表示甲基，并且X2和X3表示氢。
Figure BDA0000829207380000171
将上述光取向剂涂覆在电极上，并且烘焙涂覆的光取向剂。通过预烘焙和硬烘焙两个步骤进行烘焙。在硬烘焙步骤中，聚酰胺酸和包含交联剂的光取向剂可以通过酯化作用彼此连接。
此后，可通过向光取向剂照射偏振光形成第一取向层。在这种情况下，照射光可以是具有230纳米至380纳米范围的紫外光。例如，可以使用254纳米的紫外光。偏振光可具有在0.20J/cm2至1.0J/cm2的范围内的能量。例如，偏振光可具有在0.40J/cm2至0.5J/cm2的范围内的能量。
为了提高取向性能，可以再次烘焙光取向层。
在本示例性实施方式中，光取向层中包含的聚合物可以包括分别由化学式10和化学式11表示的重复单元中的至少一种。
Figure BDA0000829207380000172
在化学式11中，X1、X2、X3、以及X4独立地表示氢、卤素、或烷基基团，并且X1、X2、X3、以及X4中的至少一个不表示氢。
图1示意性地示出在根据本发明示例性实施方式的光取向层中混合的交联剂。在根据本示例性实施方式的光取向层中混合的交联剂可以包括如在化学式2中示出的核和间隔件(间隔物，spacer)。核可以包括芳族化合物，诸如苯基基团、烷基取代的苯基、氟取代的苯基、联苯基、萘、蒽、或并五苯、环己烷、环丁烷、或环戊烷。间隔件包括向根据本示例性实施方式的光取向层提供柔性特性的亚烷基基团(-CnH2n-，n是自然数)。
Figure BDA0000829207380000181
参考图1，本示例性实施方式的交联剂设置在取向层的链之间。间隔件可用来将取向层的链连接至交联剂的核，并且设置在间隔件一端的诸如X5、X6、X7、以及X8的基团中的至少一种可以连接至取向层的一个链。例如，可用聚酰胺酸的-COOH酯化用作设置在间隔件一端的基团的-OH。用作设置在间隔件的一端的基团的-NH2可以酰胺键合至聚酰胺酸的-COOH。可以使用作设置在间隔件一端的基团的丙烯酸酯基团或甲基丙烯酸酯基团聚合以进行交联反应。此处，取向层的链可以是由环丁烷二酐(CBDA)和环丁烷二酐(CBDA)衍生物中的至少一种和二胺形成的共聚物。
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，使用其中没有将交联剂加入根据本发明示例性实施方式的包含共聚物的光取向剂中的光取向层。在比较例2中，使用其中将由化学式5R表示的刚性交联剂以3wt％加入到光取向剂中的光取向层。在比较例3中，使用其中将由化学式5R表示的刚性交联剂以5wt％加入到光取向剂中的光取向层。比较例1、比较例2、和比较例3都在210℃温度下经受第一次烘焙过程约30分钟，并且然后以0.5J/cm2经受偏振照射。然后，在210℃的温度下对其进行第二次烘焙过程约30分钟。
Figure BDA0000829207380000191
在化学式5R中，X可以表示
Figure BDA0000829207380000192
参考图2，随着加入更多刚性交联剂，余像逐渐劣化。因此，该刚性交联剂不适合作为用于加入到光取向层中的交联剂，因为即使可以改进膜强度也劣化了余像。该刚性交联剂可以是包含至少一种C6至C30芳族基团和碳数小于2的亚烷基基团(-CnH2n-，n为0或1)的交联剂。
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，使用其中以3wt％加入柔性交联剂的光取向层。比较例A和试验例A共同经受在温度230℃下的第一次烘焙过程约900秒，并且然后经受以0.5J/cm2的偏振照射。接着，在210℃的温度下对其进行第二次烘焙过程约900秒。比较例B和试验例B共同经受在温度230℃下的第一次烘焙过程约900秒，并且然后经受以0.5J/cm2的偏振照射。接着，在230℃的温度下对其进行第二次烘焙过程约900秒。比较例C和试验例C共同经受在温度240℃下的第一次烘焙过程约900秒，并且然后经受以0.5J/cm2的偏振照射。接着，在210℃的温度下对其进行第二次烘焙过程约900秒。
参考图3，与比较例A、B和C相比，在添加柔性交联剂的试验例A、B和C中，余像没有被劣化或者稍微劣化。
在下文中，将参考图4至图6描述通过使用根据本示例性实施方式的柔性交联剂改善膜强度并且使余像劣化最小化的原理。
图4是示出了根据本发明示例性实施方式的光取向层中的聚酰亚胺的分解的结构式。图5是根据本发明示例性实施方式的光取向层中从各向同性到各向异性的变化过程。
参考图4，在环丁烷二酐(CBDA)和二胺共聚以形成聚酰胺酸之后，根据本发明示例性实施方式通过烘焙过程形成聚酰亚胺(单元1)，并且将紫外光照射在聚酰亚胺上以形成马来酰亚胺(单元1')。
图5示出了根据偏振紫外光的照射分解包含图4中所示的聚酰亚胺(单元1)的聚合物主链。参考图5，将偏振紫外光照射到各向同性聚合物主链上，在偏振方向(吸收轴方向)上发生光分解，从而光取向层可在垂直于偏振方向的方向上取向。此处，如果曝光量过低，由于分解效率低，所以取向性能可能劣化。相反，如果曝光量过度增加，由于分解效率增加，所以在除了偏振方向以外的另外的方向上发生分解，从而取向性能可能劣化。
图6示出了根据本发明示例性实施方式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。
参考图6，当对包含刚性交联剂的光取向层进行第二次烘焙过程时，刚性交联剂阻碍了光分解分子的重排(rearrangement)。因此，可能难以由于重排而改善余像。然而，根据本示例性实施方式，当包含柔性交联剂的光取向层经受第二次烘焙过程时，光分解分子可以更加容易地重排，从而利用重排改善余像。第二次烘焙过程是再次烘焙光取向层以改善取向性能的过程。
在下文中，将描述根据本发明示例性实施方式的包含光取向层的液晶显示设备。
图7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8是沿着图7的线VIII-VIII截取的截面图。
参考图7和图8，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可以由铝(Al)或铝合金、银(Ag)或银合金、铜(Cu)或铜合金、钼(Mo)或钼合金、铬(Cr)、钽(Ta)、和钛(Ti)中的至少一种制成。栅极线121可以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物理性能的绝缘层的多层结构。
由非晶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+氢化非晶硅(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可唯一显示原色中的一种，并且原色的实例可包括诸如红色、绿色、以及蓝色，或者黄色、青色、以及洋红等三种原色。尽管未示出，然而，滤色器可进一步包括显示原色的混合色或者白色而不是原色的滤色器。在其中第二钝化层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(cutout)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。
使暴露漏电极175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通过第一接触孔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℃的温度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230纳米至380纳米的范围的紫外光。例如，可以使用254纳米的紫外光。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0.5J/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，可使光分解分子重排，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。在其中下显示面板100的第二钝化层180b是滤色器或者其中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面板100和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其他实施方式。
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 (19)

1.一种光取向剂，包括：
由环丁烷二酐和环丁烷二酐衍生物中的至少一种、和二胺获得的共聚物；以及
包含亚烷基基团-CnH2n-的交联剂，其中，n是自然数，
其中，所述交联剂包括由化学式4表示的化合物：
Figure FDA0002591663400000011
其中，在化学式4中，n是2至11范围内的自然数，m1和m2中的每一个独立地表示1至4范围内的自然数，A5和A6独立地是-COO-、-OCO-、-S-、-O-、-CH2CH2O-、-OCH2CH2-、C6至C30芳族基团、或C4至C20脂肪族环状基团，并且X11和X12独立地表示-OH、-NH2、丙烯酸酯基团、甲基丙烯酸酯基团或乙烯基基团，并且当X11为-OH时，X12不为-OH，当X12为-OH时，X11不为-OH。
2.根据权利要求1所述的光取向剂，其中，所述交联剂还包括分别由化学式1、化学式2和化学式3表示的至少一种化合物：
Figure FDA0002591663400000012
其中，在化学式1、化学式2和化学式3中，n是2至11范围内的自然数，m1至m4中的每一个独立地表示1至4范围内的自然数，A1和A2独立地是
Figure FDA0002591663400000021
C6至C30芳族基团、或C4至C20脂肪族环状基团，R是H或C1至C3烷基基团，A3是
Figure FDA0002591663400000022
C6至C30芳族基团、或C4至C20脂肪族环状基团，A4是单键、-CH2-、-COO-、-OCO-、-S-、-O-、-CH2CH2O-、-OCH2CH2-、C6至C30芳族基团、或C4至C20脂肪族环状基团，并且X1、X2、X3、X4、X5、X6、X7、X8、X9和X10独立地表示-OH、-NH2、丙烯酸酯基团、甲基丙烯酸酯基团、乙烯基基团、或
Figure FDA0002591663400000023
3.根据权利要求2所述的光取向剂，其中，所述交联剂包括由化学式5表示的化合物：
Figure FDA0002591663400000024
其中，在化学式5中，n是3至11的自然数，X13和X14独立地表示-(CH2)m-O-、-O-(CH2)m-、-(CH2)m-S-、-S-(CH2)m-、
Figure FDA0002591663400000025
C6至C30芳族基团、或C4至C20脂肪族环状基团，m是1至10的自然数。
4.根据权利要求3所述的光取向剂，其中，所述交联剂包括由化学式6表示的化合物：
Figure FDA0002591663400000031
5.根据权利要求4所述的光取向剂，其中，所述光取向剂包括相对于所有的含量为3wt％至10wt％的所述交联剂。
6.根据权利要求5所述的光取向剂，其中，所述二胺包括由化学式7表示的化合物：
Figure FDA0002591663400000032
7.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8表示的化合物，并且所述环丁烷二酐衍生物包括由化学式9表示的化合物：
Figure FDA0002591663400000033
其中，在化学式9中，X1、X2、X3、以及X4独立地表示氢、卤素、或烷基基团，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1所述的光取向剂，其中，所述共聚物进一步包括聚酰胺酸。
9.一种包括根据权利要求1所述的光取向剂的光取向层，
其中，所述共聚物进一步包括聚酰亚胺。
10.一种液晶显示器，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：
由环丁烷二酐和环丁烷二酐衍生物中的至少一种、和二胺获得的共聚物；以及
包含亚烷基基团-CnH2n-的交联剂，n是自然数，
其中，所述交联剂包括由化学式4表示的化合物：
Figure FDA0002591663400000041
其中，在化学式4中，n是2至11范围内的自然数，m1和m2中的每一个独立地表示1至4范围内的自然数，A5和A6独立地是-COO-、-OCO-、-S-、-O-、-CH2CH2O-、-OCH2CH2-、C6至C30芳族基团、或C4至C20脂肪族环状基团，并且X11和X12独立地表示-OH、-NH2、丙烯酸酯基团、甲基丙烯酸酯基团或乙烯基基团，并且当X11为-OH时，X12不为-OH，当X12为-OH时，X11不为-OH。
11.根据权利要求10所述的液晶显示器，其中，所述交联剂还包括分别由化学式1、化学式2和化学式3表示的至少一种化合物：
Figure FDA0002591663400000042
Figure FDA0002591663400000051
其中，在化学式1、化学式2和化学式3中，n表示2至11范围内的自然数，m1至m4中的每一个独立地表示1至4范围内的自然数，A1和A2独立地是
Figure FDA0002591663400000052
C6至C30芳族基团、或C4至C20脂肪族环状基团，R是H或C1至C3烷基基团，A3是
Figure FDA0002591663400000053
C6至C30芳族基团、或C4至C20脂肪族环状基团，A4是单键、-CH2-、-COO-、-OCO-、-S-、-O-、-CH2CH2O-、-OCH2CH2-、C6至C30芳族基团、或C4至C20脂肪族环状基团，并且X1、X2、X3、X4、X5、X6、X7、X8、X9和X10独立地表示-OH、-NH2、丙烯酸酯基团、甲基丙烯酸酯基团、乙烯基基团、或
Figure FDA0002591663400000054
12.根据权利要求11所述的液晶显示器，其中，所述交联剂包括由化学式5表示的化合物：
Figure FDA0002591663400000055
其中，在化学式5中，n是3至11的自然数，X13和X14独立地表示-(CH2)m-O-、-O-(CH2)m-、-(CH2)m-S-、-S-(CH2)m-、
Figure FDA0002591663400000056
C6至C30芳族基团、或C4至C20脂肪族环状基团，m是1至10的自然数。
13.根据权利要求12所述的液晶显示器，其中，所述交联剂包括由化学式6表示的化合物：
Figure FDA0002591663400000061
14.根据权利要求13所述的液晶显示器，其中，所述共聚物包括由化学式10和化学式11表示的化合物中的至少一种：
Figure FDA0002591663400000062
其中，在化学式11中，X1、X2、X3、以及X4独立地表示氢、卤素、或烷基基团，并且X1、X2、X3、以及X4中的至少一个不表示氢。
15.根据权利要求11所述的液晶显示器，进一步包括：
设置在所述第一基板上的第二电极；以及
设置在所述第一电极与所述第二电极之间的绝缘层。
16.根据权利要求15所述的液晶显示器，其中：
所述第一电极包括分支电极；并且
所述第二电极具有平面形状。
17.根据权利要求16所述的液晶显示器，其中，所述分支电极与所述第二电极重叠。
18.根据权利要求17所述的液晶显示器，进一步包括：
设置在所述薄膜晶体管与所述第二电极之间的钝化层，
其中，所述薄膜晶体管和所述第一电极通过设置在所述钝化层和所述绝缘层中的接触孔彼此连接。
19.根据权利要求18所述的液晶显示器，进一步包括：
面对所述第一基板的第二基板；
设置在所述第二基板上的第二取向层；以及
设置在所述第一基板与所述第二基板之间的液晶层，所述液晶层包括液晶分子，
其中，所述第二取向层包括与所述第一取向层相同的材料。
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