CN105867030A - 光定向层和液晶显示器 - Google Patents

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金仁玉
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Abstract

公开光定向层和液晶显示器。所述光定向剂包括聚酰亚胺和聚酰胺酸的至少一种以及与所述聚酰亚胺和聚酰胺酸的至少一种的主链尾部末端连接的封端末端。所述封端末端包括亚烷基(-CmH2m-，m为自然数)和树枝状大分子形式的芯立体单元。

Description

光定向层和液晶显示器
相关申请的交叉引用
本申请要求2015年2月9日提交的韩国专利申请No.10-2015-0019565的优先权和权益，将其特此引入作为参考用于所有目的，如同在本文中完全阐述一样。
技术领域
示例性实施方式涉及光定向层和液晶显示器。
背景技术
为了使液晶元件实现图像(即，当通过外部电场使液晶在透明导电玻璃之间切换时)，液晶应当在液晶和透明导电玻璃电极之间的界面中以一定方向定向(取向)。在决定液晶显示器的图像品质的卓越性方面，液晶定向的均匀性程度是最重要的因素。
使液晶定向的通常方法包括摩擦方法，其中将聚合物膜(例如，聚酰亚胺)施加在基板(例如，玻璃基板)的表面上，并且将施加在基板表面上的聚合物膜用纤维(例如，尼龙或聚酯)以一定方向摩擦。然而，在纤维和聚合物膜裂成碎片时摩擦方法可产生细尘或静电。当制造液晶面板时，裂成碎片的纤维和聚合物膜可导致严重的问题。
近来，研究人员已经发现了光定向方法，其中利用通过光照射对聚合物膜引起的各向异性使液晶定向。
该背景技术部分中公开的以上信息仅是为了增强本发明构思的背景的理解，并且因此，其可含有这样的信息：所述信息不形成在该国对于本领域普通技术人员而言已经知晓的现有技术。
发明内容
示例性实施方式提供具有优化余像和膜强度的优点的光定向剂、光定向层、液晶显示器、和其制造方法。
另外的方面将在以下详细描述中阐明并且部分地将从公开内容明晰，或者可通过本发明构思的实践而获知。
示例性实施方式公开光定向剂，其包括：聚酰亚胺和聚酰胺酸的至少一种、以及与所述聚酰亚胺和聚酰胺酸的至少一种的主链尾部(梢，结束)末端(end terminal)连接的封端末端(capping terminal)。所述封端末端包括亚烷基(-CmH2m-，m为自然数)和树枝状大分子形式的芯立体单元(core stereo unit)。
示例性实施方式还公开光定向层，其包括聚酰亚胺以及与所述聚酰亚胺的主链尾部末端连接的封端末端。所述封端末端包括亚烷基(-CmH2m-，m为自然数)和树枝状大分子形式的芯立体单元。
示例性实施方式公开液晶显示器，其包括：第一基板、设置在所述第一基板上的薄膜晶体管、与所述薄膜晶体管连接的第一电极、和设置在所述第一电极上的第一定向层。所述第一定向层包括聚酰亚胺以及与所述聚酰亚胺的主链尾部末端连接的封端末端。所述封端末端包括亚烷基(-CmH2m-，m为自然数)和树枝状大分子形式的芯立体单元。
示例性实施方式进一步公开用于制造液晶显示器的方法，其包括：在第一基板上形成薄膜晶体管；在所述薄膜晶体管上形成钝化层；在所述钝化层上形成第一电极和第二电极，绝缘层设置在所述第一电极和所述第二电极之间；将光定向剂施加至所述第一电极和所述第二电极的至少一个；烘烤所述光定向剂；和通过用偏振光束照射所述光定向剂而形成第一定向层。所述光定向剂包括：聚酰亚胺和聚酰胺酸的至少一种、以及与所述聚酰亚胺和聚酰胺酸的至少一种的主链尾部末端连接的封端末端。所述封端末端包括包含亚烷基(-CmH2m-，m为自然数)的柔性基团和树枝状大分子形式的芯立体单元。
前述概括性描述和以下详细描述是示例性的和说明性的并且意图提供所要求保护的主题的进一步说明。
附图说明
包括附图以提供本发明构思的进一步理解并且附图被引入本说明书中且构成本说明书的一部分，附图说明本发明构思的示例性实施方式并且与说明书一起用于解释本发明构思的原理。
图1说明包括在根据示例性实施方式的光定向层中的封端末端。
图2说明用于使根据示例性实施方式的光定向层中的定向材料排列的过程。
图3为对使用具有变化量的刚性交联剂的光定向层的液晶显示器的余像进行比较的图。
图4为对使用具有和不具有柔性的封端基团的光定向层的液晶显示器的余像进行比较的图。
图5说明在根据示例性实施方式的光定向层中分解的聚酰亚胺的反应。
图6说明根据示例性实施方式的光定向层从各向同性变化为各向异性的过程。
图7说明通过使用包括柔性交联剂的光定向层改善液晶显示器的余像的实施方式方法。
图8说明根据示例性实施方式的液晶显示器的顶视平面图。
图9显示对于图8的线IX-IX的横截面图。
具体实施方式
在以下描述中，为了说明的目的，阐述许多具体细节以提供各种示例性实施方式的彻底理解。然而，明晰的是，各种示例性实施方式可在没有这些具体细节的情况下或者以一个或多个等同布置实践。在其它情况下，公知的结构和器件以方块图形式显示以避免不必要遮蔽各种示例性实施方式。
在附图中，为了清楚和描述的目的，可放大层、膜、面板、区域等的尺寸和相对尺寸。此外，相同的附图标记表示相同的元件。
当一个元件或层被称为“在”另外的元件或层“上”、“与”另外的元件或层“连接”、或者“与”另外的元件或层“结合”时，其可直接在所述另外的元件或层上、与所述另外的元件或层连接、或者与所述另外的元件或层结合，或者可存在中间元件或层。然而，当一个元件或层被称为“直接在”另外的元件或层“上”、“直接与”另外的元件或层“连接”、或者“直接与”另外的元件或层“结合”时，则不存在中间元件或层。对于本公开内容而言，“X、Y、和Z的至少一种(个)”和“选自X、Y、和Z的至少一种(个)”可被解释为仅X，仅Y，仅Z，或者X、Y、和Z的两种(个)或更多种(个)的任意组合例如XYZ、XYY、YZ、和ZZ。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意和全部组合。
尽管术语第一、第二等可用在本文中描述各种元件、组分、区域、层和/或部分(截面)，但是这些元件、组分、区域、层和/或部分(截面)不应受这些术语限制。这些术语仅用于将一个元件、组分、区域、层和/或部分(截面)与另外的元件、组分、区域、层和/或部分(截面)区分开。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、组分、区域、层和/或部分(截面)可称为第二元件、组分、区域、层和/或部分(截面)。
空间相对术语例如“在……之下”、“在……下方”、“下部”、“在……上方”、“上部”等可在本文中用于描述目的并且因此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。除图中所示的方位以外，空间相对术语还意图涵盖在使用、操作、和/或制造中的装置的不同方位。例如，如果将图中的装置翻转，描述为“在”其它元件或特征“下方”或“之下”的元件则将定向“在”所述其它元件或特征“上方”。因此，示例性术语“在……下方”可涵盖在……上方和在……下方两种方位。此外，装置可以其它方式定向(旋转90度或在其它方位上)，并且因此，在本文中使用的空间相对描述词相应地进行诠释。
本文中所使用的术语用于描述具体实施方式的目的，而不意图为限制性的。如本文中使用的，单数形式“一个(种)(a，an)”和“该(所述)”也意图包括复数形式，除非上下文清楚地另外指明。此外，当在本说明书中使用，术语“包括”、“包含”、“含有”和/或“含”表明存在所述特征、整体、步骤、操作、元件、组分、和/或其集合，但是不排除存在或增加一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元件、组分、和/或其集合。
本文中参照作为理想化示例性实施方式和/或中间结构的示意图的横截面图描述各种示例性实施方式。因而，将预计到由于例如制造技术和/或公差导致的与图示形状的偏差。因此，本文中公开的示例性实施方式不应被解释为局限于区域的具体的图示形状，而是包含由例如制造导致的形状上的偏差。例如，图示为矩形的植入区域将典型地具有圆形或曲线特征和/或在其边缘处的植入浓度梯度而不是从植入区域到非植入区域的二元变化。同样，通过植入形成的掩埋区域可导致在介于掩埋区域与植入发生通过其的表面之间的区域中的一些植入。因而，图中所示的区域在本质上是示意性的，并且它们的形状不意图图示器件的区域的实际形状，并且不意图为限制性的。
除非在本说明书中具体提到，否则术语“取代的”意指至少一个氢原子被如下的取代基代替：卤素原子(F、Cl、Br、I)、羟基、C1-C20烷氧基、硝基、氰基、氨基、亚氨基、叠氮基、脒基、肼基、腙基、羰基、氨基甲酰基、硫醇基、酯基、羧基或其盐、磺酸基团或其盐、磷酸基团或其盐、C1-C20烷基、C2-C20烯基、C2-C20炔基、C6-C30芳基、C3-C20环烷基、C3-C20环烯基、C3-C20环炔基、C2-C20杂环烷基、C2-C20杂环烯基、C2-C20杂环炔基、C3-C30杂芳基、或其组合。
此外，除非在本说明书中具体提到，否则术语“杂”意指在环基团中包括如下的至少一个杂原子：N、O、S、和P。
此外，除非在本说明书中具体提到，否则术语“脂环族(的)”意指C3-C40环烷基、C3-C40环烯基、C3-C40环炔基、C3-C40亚环烷基、C3-C40亚环烯基、或C3-C40亚环炔基，和特别地意指C3-C20环烷基、C3-C20环烯基、C3-C20环炔基、C3-C20亚环烷基、C3-C20亚环烯基、或C3-C20亚环炔基，且术语“芳族(的)”意指C6-C40芳基、C2-C40杂芳基、C6-C40亚芳基、或C2-C40亚杂芳基，和特别地意指C6-C16芳基、C2-C16杂芳基、C6-C16亚芳基、或C2-C16亚杂芳基。
此外，除非在本说明书中具体提到，否则术语“组合”通常意指混合或共聚，和意指在脂环族有机基团和芳族有机基团中，两个或更多个环形成稠合环，或者两个或更多个环通过如下的官能团彼此连接：单键、-O-、-S-、-C(＝O)-、-CH(OH)-、-S(＝O)-、-S(＝O)2-、-Si(CH3)2-、-(CH2)p-(这里，1≤p≤2)、-(CF2)q-(这里，1≤q≤2)、-C(CH3)2-、-CH(CH3)-、-C(CF3)2-、-CH(CF3)-、或-C(＝O)NH-。这里，术语“共聚”意指嵌段共聚或无规共聚，和术语“共聚物”意指嵌段共聚物或无规共聚物。
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)的含义与本公开内容所属领域的普通技术人员通常理解的含义相同。术语例如在常用词典中定义的那些应被诠释为具有与它们在相关领域的范围中的含义一致的含义，并且将不以理想化或过度形式的意义进行诠释，除非在本文中清楚地如此定义。
根据示例性实施方式的光定向剂包括聚酰亚胺和聚酰胺酸的至少一种、以及与所述聚酰亚胺和聚酰胺酸的至少一种的主链尾部末端连接的封端末端，其中所述封端末端包括包含亚烷基(-CmH2m-，m为自然数)的柔性基团和树枝状大分子形式的芯立体单元。
所述封端末端为得自表示为(Z-SiO3/2)n的立体化合物(n为与6相同(等于6)或大于6的偶数)的基团，并且Z可包括以化学式1表示的第一基团和以化学式2表示的第二基团的至少一种。
化学式1
化学式2
此处，A1和A2独立地为C4-C20芳族基团(例如C6-C20芳族基团)或者C4-C20脂族环状基团。B1和B2独立地为包含亚烷基(-CmH2m-，m为自然数)的柔性基团。
所述封端末端还可包括得自以化学式A、B、C、和D表示的化合物的基团。此处，树枝状大分子状的芯立体单元可为不包括所述Z基团的部分。多个Z基团可连接至一个芯立体单元。
(化学式A)
(化学式B)
(化学式C)
(化学式D)
所述柔性基团可包括以化学式3表示的第三基团。
-X1-T-X2-
(化学式3)
此处，X1和X2独立地为单键、-O-、-S-、-COO-、-OCO-、-NHCO-、-NH-、-CH2CH2O-、-OCH2CH2-、C6-C30芳族基团、或者C4-C20脂族环状基团，Y为单键、-(CH2)a1-(a1为2-10的自然数)、-(CH2OCH2)a2-(a2为1-3的自然数)、-(CH2CH2OCH2CH2)a3-(a3为1或2)、或者-(OSi(OR)2)a4-(R为CnH2n+1，n为1-10的自然数，和a4为2-8的自然数)。此处，所述芳族基团可为，然而不特别地限于，亚苯基、烷基取代的亚苯基、氟取代的亚苯基、亚联苯基、亚萘基、亚蒽基、或者亚并五苯基，并且所述脂族环状基团可为，然而不特别地限于，亚环己烷基、亚环丁烷基、或者亚环戊烷基。
所述柔性基团可包括以化学式3-1表示的基团。
(化学式3-1)
此处，n为3-11的自然数，和X9为单键、-(CH2)m-O-、-O-(CH2)m-、-(CH2)m-S-、-S-(CH2)m-(m为1-10的自然数)、C6-C30芳族基团、或者C4-C20脂族环状基团。
如所描述的，所述封端末端包括对应于所述柔性基团的亚烷基(-CmH2m-，其中m为自然数)。所述亚烷基与所述光定向层主链连接，因此通过使用包括所述封端末端的光定向剂形成的光定向层改善膜硬度并且使因余像引起的恶化最小化。
所述聚酰胺酸可包括以化学式4表示的第四基团的重复单元。所述聚酰亚胺可包括以化学式5表示的第五基团的重复单元。
(化学式4)
(化学式5)
此处，R1和R3独立地为得自C4-C20脂族环状四羧酸二酐或者C6-C30芳族四羧酸二酐的四价有机基团，并且R2和R4独立地为得自C6-C30芳族二胺的二价有机基团。
所述聚酰亚胺或者所述聚酰胺酸可包括如下的共聚物：(a)环丁烷二酐(CBDA)和环丁烷二酐(CBDA)衍生物的至少一种，和(b)第一二胺。
所述环丁烷二酐(CBDA)和所述环丁烷二酐(CBDA)衍生物可包括以化学式8表示的化合物。
(化学式8)
此处，X1、X2、X3、和X4独立地为氢、卤素、取代或未取代的烷基、取代或未取代的芳基、或者取代或未取代的杂芳基。此处，如果X1-X4为氢，则所述化合物可为环丁烷四羧酸二酐。
在化学式8中，所述环丁烷二酐可包含由化学式8-1表示的化合物，和所述环丁烷二酐衍生物可包含由化学式8-2和8-3表示的化合物。
(化学式8-1)
(化学式8-2)
(化学式8-3)
所述第一二胺可包括亚烷基(-CkH2k-，k为自然数)。所述第一二胺可为以化学式6表示的第六化合物。
(化学式6)
此处，X为–(CH2)h-、-S-(CH2)h-S-、-O-(CH2)h-O-、-(CH2OCH2)h-、-O-(CH2OCH2)h-O-、-(CH2)h1-O-(CH2)h2-、或者h为1-10的自然数，并且h1和h2彼此独立地为选择成使得X的亚烷基的碳数之和为2-10的自然数。
根据本示例性实施方式的光定向剂可进一步包括以化学式7表示的第二二胺。
(化学式7)
所述第二二胺不限于由化学式7表示的化合物，并且可为其中与碳环连接的氢被烷基、卤素、硫等代替的化学式7的化合物。所述第二二胺可为芳族二胺例如对-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、双(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-双(4-氨基苯氧基)苯、1,4-双(4-氨基苯基)苯、9,10-双(4-氨基苯基)蒽、1,3-双(4-氨基苯氧基)苯、4,4’-双(4-氨基苯氧基)二苯基砜、2,2-双[4-(4-氨基苯氧基)苯基]丙烷、2,2-双(4-氨基苯基)六氟丙烷、2,2-双[4-(4-氨基苯氧基)苯基]六氟丙烷等，脂环族二胺例如双(4-氨基环己基)甲烷、双(4-氨基-3-甲基环己基)甲烷等。所述第二二胺可为脂族二胺例如四亚甲基二胺、六亚甲基二胺等。然而，所述第二二胺不特别地限于此，并且可包括具有非挠性性质的不同于所述第一二胺的任何二胺。
在实施方式中，所述第一二胺和所述第二二胺之间的摩尔比可为1:99-99:1、优选大约20:80-50:50。
根据实施方式，所述光定向层是通过使用包括所述含有亚烷基(-CkH2k-，k为自然数)的第一二胺的共聚物的光定向剂形成的。所述亚烷基为向所述光定向剂提供柔性性质的柔性基团。与不具有柔性的光定向剂的液晶显示器相比，包括柔性的光定向剂的液晶显示器具有改善的各向异性和更少的余像。
现在将描述根据实施方式的光定向剂的制造方法。
将0.5mol由化学式6表示的化合物和N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)置于在暗室中的处于惰性条件下的四颈烧瓶中(例如，同时使氮气通过所述四颈烧瓶)以制备混合溶液。所述四颈烧瓶装备有搅拌器、温度控制器、氮气注入器和冷凝器。将0.95mol由化学式8表示的固态化合物置于具有由化学式6表示的化合物和N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)的所述四颈烧瓶中，并且搅拌约1小时。接着，将0.5mol由化学式7表示的化合物注入所述四颈烧瓶中以进行反应。此时，在30-60℃的温度下进行反应约24小时，从而制备聚酰胺酸溶液。将所述聚酰胺酸溶液蒸馏以获得具有30,000-50,000的平均分子量的聚酰胺酸。向所述聚酰胺酸添加N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)和2-丁基溶纤剂(体积比＝约7:2)的混合溶剂，并且在室温下搅拌24小时。向所述聚酰胺酸以及所述N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)和2-丁基溶纤剂(体积比＝约7:2)的混合溶剂添加约5-7重量％的由化学式2表示的封端末端，以制备所述封端末端的Z基团与聚酰胺酸的主链尾部末端连接的光定向剂。
当所述二胺与所述酸酐的比率如在本实验实施例中所描述地大于1时，所述聚酰胺酸主链的尾部末端可为二胺。因此，期望添加包括以化学式2表示的Z基团的封端末端。
为了便于参考，重复化学式8。
(化学式8)
在化学式8的一种实施方式中，X1和X4为甲基，并且X2和X3为氢。
为了便于参考，重复化学式2。
(化学式2)
在化学式2中，A2为C4-C20芳族基团或C4-C20脂族环状基团，并且B2为包含亚烷基(-CnH2n-，n为自然数)的柔性基团。
为了便于参考，重复化学式6和7。
(化学式6)
(化学式7)
在一种实施方式中，当使1mol四羧酸二酐(其为由化学式8表示的化合物)和0.95mol的对应于二胺的由化学式6和7表示的化合物反应时，具有得自所述四羧酸二酐的主链尾部末端的基团增加。换而言之，当二胺与酸酐的比率小于1时，期望添加包括以化学式1表示的与所述二胺类似的Z基团的封端末端。
现在将描述用上述光定向剂制造光定向层的方法。
将上述光定向剂施加至电极，然后烘烤。烘烤过程可包括预烘烤和硬烘烤。
可通过将偏振光束照射至所述光定向剂而形成所述光定向层。对于所照射的光束，可使用在240纳米-380纳米范围内的紫外线。期望地，254纳米的紫外线是可用的。所述偏振光束可包括0.20J/cm2-1.0J/cm2、或者更期望地0.40J/cm2-0.50J/cm2的能量。
为了增强定向，可对所述光定向层进行第二次烘烤(下文中“第二烘烤过程”)。
所述光定向层中包括的聚酰亚胺可包括以化学式5表示的第五基团的重复单元。
(化学式5)
此处，R3为得自C4-C20脂族环状四羧酸二酐或者C6-C30芳族四羧酸二酐的四价有机基团，和R4为得自C6-C30芳族二胺的二价有机基团。
所述光定向层包括聚酰亚胺以及与所述聚酰亚胺的主链尾部末端连接的封端末端。
与所述聚酰亚胺的主链尾部末端连接的所述封端末端的Z基团可以结构式1或2表示。
主链尾部末端 封端末端的Z基团
(结构式1)
主链尾部末端 封端末端的Z基团
(结构式2)
在结构式1和2中，R3为得自C4-C20脂族环状四羧酸二酐或者C6-C30芳族四羧酸二酐的四价有机基团，R4为得自C6-C30芳族二胺的二价有机基团，A1和A2彼此独立地为C4-C20芳族基团(例如C6-C20芳族基团)或者C4-C20脂族环状基团，并且B1和B2彼此独立地为包含亚烷基(-CnH2n-，n为自然数)的柔性基团。
与根据本发明的示例性实施方式的光定向层中的主链对应的共聚物可包含由化学式9和10表示的重复单元的至少一种。
(化学式9)
(化学式10)
此处，X(非X1-X8)为–(CH2)h-、-S-(CH2)h-S-、-O-(CH2)h-O-、-(CH2OCH2)h-、-O-(CH2OCH2)h-O-、-(CH2)h1-O-(CH2)h2-或者h为1-10的自然数，h1和h2为选择成使得X的亚烷基的碳数之和可为2-10的自然数，并且X1-X8分别为氢、卤素、取代或未取代的烷基(例如取代或未取代的C1-C10烷基)、取代或未取代的芳基(例如取代或未取代的C6-C30芳基)、或者取代或未取代的杂芳基(例如取代或未取代的C2-C30杂芳基，例如取代或未取代的C5-C30杂芳基)。
优选地，所述光定向层可包括以化学式11表示的共聚物。
(化学式11)
此处，X(非X1-X8)为–(CH2)h-、-S-(CH2)h-S-、-O-(CH2)h-O-、-(CH2OCH2)h-、-O-(CH2OCH2)h-O-、-(CH2)h1-O-(CH2)h2-、或h为1-10的自然数，h1和h2为选择成使得X的亚烷基的碳数之和可为2-10的自然数，a:b为20:80-50:50，并且X1-X8分别为氢、卤素、取代或未取代的烷基(例如取代或未取代的C1-C10烷基)、取代或未取代的芳基(例如取代或未取代的C6-C30芳基)、或者取代或未取代的杂芳基(例如取代或未取代的C2-C30杂芳基，例如取代或未取代的C5-C30杂芳基)。
图1显示根据示例性实施方式的光定向层中包括的封端末端。
所述封端末端可如以结构式1-1或2-1表示的通过封端末端的Z基团与光定向层主链尾部末端连接。
主链尾部末端 封端末端的Z基团
(结构式1-1)
主链尾部末端 封端末端的Z基团
(结构式2-1)
在结构式1-1和2-1中，R3为得自C4-C20脂族环状四羧酸二酐或者C6-C30芳族四羧酸二酐的四价有机基团，R4为得自C6-C30芳族二胺的二价有机基团，并且B1和B2彼此独立地为包含亚烷基(-CnH2n-，n为自然数)的柔性基团。
参照图1，多个Z基团可与所述芯立体单元连接并且可与所述光定向层主链的尾部末端连接。此处，所述光定向层主链可通过二胺与四羧酸二酐的共聚形成。例如，环丁烷二酐(CBDA)和环丁烷二酐(CBDA)衍生物的至少一种与二胺的共聚物可为所述光定向层的主链。
图2显示用于使根据示例性实施方式的光定向层上的定向材料排列的过程。
参照图2，当将254纳米的偏振紫外线照射至已经历预烘烤和硬烘烤的光定向剂(第一步骤)时，光解发生。所述光定向剂由于暴露于所述紫外线而分解(第二步骤)。最后，通过进行第二烘烤过程，可使所述光定向剂重排(第三步骤)。通过进行第二烘烤过程，可增强根据本示例性实施方式的光定向层的定向。
图3为对使用具有变化量的刚性交联剂的光定向层的液晶显示器的余像进行比较的图。具体地，所述图说明液晶分子的当前角度与液晶分子的原始位置的角度之间的差(Δ角度)(即，未能返回至其原始位置的液晶的位置的度量)。更具体地，当对于液晶显示器开启电压时，液晶分子定向。之后，关断电压供应，并且液晶分子被认为返回至它们的原始位置。液晶的原始位置和它们的当前位置之间的差为Δ角度，其为余像的指示。例如，如果Δ角度大，则相应的液晶显示器具有大的余像。
参照图3，对比例1为具有如下光定向层的液晶显示器的实例：其不包括刚性交联剂，而是包括根据示例性实施方式的具有柔性二胺的共聚物的光定向剂。对比例2为具有如下光定向层的液晶显示器的实例：其包括3重量％的由(以下)化学式12表示的刚性交联剂、和包含柔性二胺的共聚物的光定向剂。对比例3为具有如下光定向层的液晶显示器的实例：其包括5重量％的由式12表示的刚性交联剂、和包含柔性二胺的共聚物的光定向剂。关于对比例1-3，第一烘烤在210℃下进行30分钟，并且照射0.5J/cm2的偏振光束。然后，第二烘烤在210℃下进行30分钟。
(化学式12)
在化学式12中，X可为
参照图3，具有越大量的刚性交联剂的液晶显示器具有越差的余像(即，越大的Δ角度)。因此，刚性交联剂不适合用于改善通过使用柔性二胺形成的光定向层中的膜硬度的交联剂。
图4为对使用具有和不具有柔性封端基团的光定向层的液晶显示器的余像进行比较的图。
关于图4，对比例A、B、和C为具有没有封端基团的光定向层的实例液晶显示器。实施例A、B和C为具有包括3重量％的具有柔性基团的封端末端的光定向层的实例液晶显示器。实施例A、B和C分别包括包含以下列化学式5表示的重复单元的聚酰亚胺：
(化学式5)
R3为得自C4-C20脂族环状四羧酸二酐或C6-C30芳族四羧酸二酐的四价有机基团，和R4为得自C6-C30芳族二胺的二价有机基团。化学式5中的R3可为且化学式5中的R4可为其中X为–(CH2)h-、-S-(CH2)h-S-、-O-(CH2)h-O-、-(CH2OCH2)h-、 -O-(CH2OCH2)h-O-、-(CH2)h1-O-(CH2)h2-、或h为1-10的自然数，且h1和h2彼此独立地为选择成使得X的亚烷基的碳数之和为2-10的自然数。
实施例A、B和C分别包括封端末端，所述封端末端为得自表示为(Z-SiO3/2)n(n为与6相同或大于6的偶数)的立体化合物的基团，和所述立体化合物的Z基团包括以化学式1表示的第一基团和以化学式2表示的第二基团的至少一种：
(化学式1)
(化学式2)
A1和A2独立地为C4-C20芳族基团(例如C6-C20芳族基团)或C4-C20脂族环状基团，且B1和B2独立地为包括亚烷基(-CmH2m-，m为自然数)的柔性基团。
所述封端末端还可包括得自以化学式A、B、C和D表示的化合物的基团。此处，树枝状大分子状的芯立体单元可为不包括所述Z基团的部分。多个Z基团可连接至一个芯立体单元。(Z-SiO3/2)n的实例可为化学式A，其中Z为化学式1其中A1为亚苯基且B1为亚乙基。
(化学式A)
(化学式B)
(化学式C)
(化学式D)
所述柔性基团可包括以化学式3表示的第三基团。
-X1-Y-X2-
(化学式3)
此处，X1和X2独立地为单键、-O-、-S-、-COO-、-OCO-、-NHCO-、-NH-、-CH2CH2O-、-OCH2CH2-、C6-C30芳族基团、或C4-C20脂族环状基团，Y为单键、-(CH2)a1-(a1为2-10的自然数)、-(CH2OCH2)a2-(a2为1-3的自然数)、-(CH2CH2OCH2CH2)a3-(a3为1或2)、或-(OSi(OR)2)a4-(R为CnH2n+1，n为1-10的自然数，和a4为2-8的自然数)。这里，所述芳族基团可为，然而不特别限于，亚苯基基、烷基取代的亚苯基、氟取代的亚苯基、亚联苯基、亚萘基、亚蒽基、或亚并五苯基，和所述脂族环状基团可为，然而不特别限于，亚环己烷基、亚环丁烷基、或亚环戊烷基。
在对比例A和实施例A中，将光定向剂首先在230℃下烘烤约900秒，然后通过0.5J/cm2的偏振光束照射，并且最后在210℃下第二次烘烤约900秒。类似地，在对比例B和实施例B中，将光定向剂首先在230℃下烘烤约900秒，然后通过0.5J/cm2的偏振光束照射。然而，与对比例A和实施例A不同，将对比例B和实施例B的光定向剂在230℃下第二次烘烤约900秒。与之前的过程不同，在对比例C和实施例C中，将光定向层首先在240℃下烘烤约900秒。但是与对比例A和实施例A类似，将光定向层通过0.5J/cm2的偏振光束照射并且在210℃下第二次烘烤约900秒。
参照图4，在封端末端中包括柔性基团的示例性实施方式在与它们对应的对比例比较时具有可忽略的余像恶化。例如，对比例C具有0.047°的余像恶化(Δ角度)，而实施例C具有0.049°的余像恶化(Δ角度)。当与图3的对比例2和3比较时，实施例A、B、和C具有甚至更加给人深刻印象的余像恶化(即，实施例A、B、和C分别具有0.051°、0.063°、和0.049°的Δ角度，而对比例2和3分别具有0.111°和0.224°的Δ角度)。
现在将参照图5和7描述当封端末端与主链尾部连接时改善光定向层的膜硬度和使余像的恶化最小化的原理。
图5说明在根据示例性实施方式的光定向层中分解的聚酰亚胺的反应。图6说明根据示例性实施方式的光定向层从各向同性变为各向异性的过程。
参照图5，环丁烷二酐(CBDA)和二胺共聚以形成聚酰胺酸。然后，通过烘烤过程形成聚酰亚胺(单元1)。随后用UV照射所述聚酰亚胺以形成马来酰亚胺(单元1’)。
图6说明通过如下使包括图5中所示的聚酰亚胺(单元1)的聚合物主链定向：通过用偏振UV照射使所述聚合物主链分解。参照图6，当将各向同性的聚合物主链用偏振的UV照射时，光解在偏振方向(吸收轴方向)上发生以使所述光定向层在垂直于偏振方向的方向上定向。当曝光量太小时，光解率低，使得定向可恶化。相反，如果曝光量太大时，光解率高，使得光解不仅在偏振方向上发生，而且在其它方向上发生，也使定向恶化。
图7说明通过使用利用柔性交联剂的光定向层改善液晶显示器的余像的实施方式方法。
参照图7，当对包括刚性交联剂的光定向层进行第二烘烤过程时，刚性交联剂阻碍光解分子的重排，使得所述重排对余像不具有大的改善作用(即，小的重排效应)。然而，当对包括柔性的封端末端的光定向层进行第二烘烤过程时，光解分子的重排未被阻碍，使得所述重排对余像具有大的改善作用。第二烘烤过程可为再一次烘烤光定向层以增强定向的过程。通过在聚合反应之后或者在用于合成聚酰胺酸或聚酰亚胺的过程期间将柔性的封端末端与所述光定向层的主链尾部末端连接，所述光定向层可获得对于交联而言均匀的组成。
现在将描述包括根据示例性实施方式的光定向层的液晶显示器。
图8说明根据示例性实施方式的液晶显示器的顶视平面图。图9说明对于图8的线IX-IX的横截面图。
参照图8和9，所述液晶显示器包括彼此面对的下部面板100和上部面板200、和注入其间的液晶层3。
现在将描述下部面板100。
在由透明玻璃或塑料制成的第一基板110上形成包括栅极线121的栅极导体。
栅极线121可包括栅电极124和用于访问另外的层或者外部驱动电路的宽末端部分(未示出)。栅极线121可包括如下的至少一种：基于铝(Al)的金属例如铝或铝合金、基于银(Ag)的金属例如银或者银合金、基于铜(Cu)的金属例如铜或者铜合金、基于钼(Mo)的金属例如钼或者钼合金、铬(Cr)、钽(Ta)、和钛(Ti)。然而，栅极线121可具有包括至少两个具有不同物理性质的导电层的多层结构。
在栅极线121上形成包括氮化硅(SiNX)和氧化硅(SiOX)的至少一种的栅极绝缘层140。栅极绝缘层140可具有包括至少两个具有不同物理性质的绝缘层的多层结构。
在栅极绝缘层140上设置半导体层154。半导体层154可包括非晶硅和多晶硅的至少一种。半导体层154可由氧化物半导体形成。
在半导体层154上形成欧姆接触163和165。欧姆接触163和165可包括n+氢化非晶硅和硅化物的至少一种。如果欧姆接触163和165由例如n+氢化非晶硅的材料制成，则以高的浓度掺杂n-型杂质例如磷等。欧姆接触163和165可成对设置在半导体层154上。当半导体层154为氧化物半导体时，可省略欧姆接触163和165。
在欧姆接触163和165以及栅极绝缘层140上形成包括源电极173的数据线171和包括漏电极175的数据导体。
数据线171包括用于访问另外的层或者外部驱动电路的宽末端部分(未示出)。数据线171传输数据信号并且在与栅极线121交叉的垂直方向上延伸。
数据线171可具有拥有弯曲形状的曲折部分以获得液晶显示器的最大透射率。所述曲折部分可在像素区域的中间区域中相遇以形成V形。
源电极173是数据线171的一部分并且设置在与数据线171相同的线上。漏电极175形成为与源电极173平行地延伸。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)。在半导体层154上在源电极173和漏电极175之间形成所述薄膜晶体管的沟道。
根据示例性实施方式的液晶显示器包括设置在数据线171的相同线上的源电极173、和与数据线171平行地伸展的漏电极175，从而使薄膜晶体管的宽度变宽而不使被数据导体占据的区域加宽。因此，所述液晶显示器具有提高的开口率(aperture ratio)。
数据线171和漏电极175优选地由难熔金属例如钼、铬、钽、和钛、或者其合金制成，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。所述多层结构的实例包括铬或钼(合金)下部层和铝(合金)上部层的双层，以及钼(合金)下部层、铝(合金)中间层、和钼(合金)上部层的三层。
在数据导体171、173和175、栅极绝缘层140、以及半导体层154的暴露部分上设置第一钝化层180a。第一钝化层180a可用有机绝缘材料或者无机绝缘材料形成。
在第一钝化层180a上形成第二钝化层180b。第二钝化层180b可用有机绝缘体形成。
第二钝化层180b可为滤色器。当第二钝化层180b为滤色器时，层180b可固有地显示原色之一。原色的实例包括红色、绿色、蓝色、黄色、青色、和品红色等。虽然未示出，但是可进一步包括除原色之外还显示原色的混合色、或白色的滤色器作为滤色器。当第二钝化层180b为滤色器时，可将(以下描述的)滤色器230从上部面板200省略。在替代实施方式中，第二钝化层180b可由有机绝缘材料形成，并且滤色器(未示出)可形成于第一钝化层180a和第二钝化层180b之间。
在第二钝化层180b上设置公共电极270。具有平面形状的公共电极270可作为一个板形成于基板110的前表面(正面)上，并且可具有设置在与漏电极175的周围对应的区域中的开口138。即，公共电极270可具有板形式的平面形状。
设置在邻近像素中的公共电极270彼此连接，可接收从显示区域的外部传送的一定水平的公共电压。
在公共电极270上设置绝缘层180c。绝缘层180c可由有机绝缘材料或者无机绝缘材料形成。
在绝缘层180c上设置像素电极191。像素电极191包括几乎与数据线171的曲折部分平行的弯曲边缘。像素电极191具有多个切口(cutout)91并且包括多个设置在相邻切口91之间的分支电极192。
像素电极191为第一场产生电极，并且公共电极270为第二场产生电极。像素电极191和公共电极270可形成边缘场(fringe field)。
在第一钝化层180a、第二钝化层180b、和绝缘层180c中形成用于使漏电极175暴露的第一接触孔185。像素电极191通过接触孔185与漏电极175物理和电连接。像素电极191接收来自漏电极175的电压。
在像素电极191和绝缘层180c上形成第一定向层11。
第一定向层11包括光定向层。
在示例性实施方式中，第一定向层11包括根据上述实施方式的光定向层。
现在将描述用于形成定向层的方法。
将光定向剂施加至像素电极191，然后烘烤。烘烤过程包括预烘烤和硬烘烤。在硬烘烤过程期间，所述光定向剂中包括的聚酰胺酸可转变成聚酰亚胺。
接着，通过偏振光束照射所述光定向剂以形成光解的第一定向层11。所照射的光束可为240纳米-380纳米的紫外线。优选地，所照射的光束为254纳米的紫外线。所述偏振光束可包括0.20J/cm2-1.0J/cm2、和优选0.40J/cm2-0.50J/cm2的能量。
为了增强液晶分子的定向，可对所述光定向层进行第二次烘烤。此处，光解的分子可重排以提高各向异性。
现在将描述上部面板200。
在由透明玻璃或塑料制成的第二基板210上形成光阻挡部件220。光阻挡部件220，也称作黑色矩阵，防止光泄漏。
在第二基板210上形成多个滤色器230。当下部面板100的第二钝化层180b为滤色器、或者在下部面板100上形成滤色器时，可省略上部面板200的滤色器230。可在下部面板100上形成上部面板200的光阻挡部件220。
在滤色器230和光阻挡部件220上形成罩面层(外覆层，overcoat)250。罩面层250可由绝缘材料(例如，有机绝缘材料)制成。罩面层250防止滤色器230被暴露并且提供平坦的表面。然而，可省略罩面层250。
在罩面层250上形成第二定向层21。第二定向层21可用与用于第一定向层11的材料基本上相同的材料形成。此外，第二定向层21可使用与第一定向层11相同的方法形成。
液晶层3可包括具有负的介电各向异性或者正的介电各向异性的液晶分子。
可使液晶层3的液晶分子的长轴的方向平行于显示面板100和200排列。
像素电极191从漏电极175接收数据电压，而公共电极270从设置在显示区域外部的公共电压施加单元接收预定的公共电压。
作为场产生电极的像素电极191和公共电极270产生电场，使得设置在这两个场产生电极191和270上的液晶层3的液晶分子可在垂直或者平行于电场的方向上旋转。取决于如上确定的液晶分子的旋转方向，穿过所述液晶层的光的偏振改变。
这样，通过在一个显示面板100上形成两个场产生电极191和270，提高液晶显示器的透射率，并且可实现宽的视角。
根据示例性实施方式的液晶显示器包括具有平面形状的公共电极270和具有多个分支电极的像素电极191。然而，在替代实施方式中，液晶显示器可包括具有平面形状的像素电极191和具有多个分支电极的公共电极270。
本文中描述的实施方式可适用于其中在第一基板110上两个场产生电极重叠且绝缘层介于其间的所有情况，其中第一场产生电极形成于绝缘层下面，具有平面形状，且第二场产生电极形成于绝缘层上，具有多个分支电极。
根据本发明的示例性实施方式，通过使用与定向层主链尾部末端交联的树枝状大分子形状的立体反应基团和包括柔性基团的二胺形成光定向层，从而实现具有优化的余像和膜硬度的光定向层、和液晶显示器。
虽然已经在本文中描述了一些示例性实施方式和实施，但是由该描述，其它实施方式和修改是明晰的。因此，本发明构思不限于这样的实施方式，而是相反限于所提供的权利要求以及各种显而易见的修改和等同布置的更宽范围。

Claims (16)

1.光定向层，其包括：
聚酰亚胺；和
与所述聚酰亚胺的主链尾部末端连接的封端末端，
其中所述封端末端包括其中m为自然数的亚烷基-CmH2m-和树枝状大分子形式的芯立体单元。
2.权利要求1的光定向层，其中：
所述封端末端为得自表示为其中n为与6相同或大于6的偶数的(Z-SiO3/2)n的立体化合物的基团，和所述立体化合物的Z基团包括以化学式1表示的第一基团和以化学式2表示的第二基团的至少一种：
其中A1和A2独立地为C4-C20芳族基团或者C4-C20脂族环状基团并且B1和B2独立地为包括其中m为自然数的亚烷基-CmH2m-的柔性基团。
3.权利要求2的光定向层，其中：
所述第一基团和所述第二基团的至少一种的所述柔性基团包括以化学式3表示的第三基团：
-X1-Y-X2-
(化学式3)，和
其中X1和X2独立地为单键、-O-、-S-、-COO-、-OCO-、-NHCO-、-NH-、-CH2CH2O-、-OCH2CH2-、C6-C30芳族基团、或者C4-C20脂族环状基团并且Y为单键、-(CH2)a1-，其中a1为2-10的自然数、-(CH2OCH2)a2-，其中a2为1-3的自然数、-(CH2CH2OCH2CH2)a3-，其中a3为1或2、或者-(OSi(OR)2)a4-，其中R为CnH2n+1，n为1-10的自然数，并且a4为2-8的自然数。
4.权利要求3的光定向层，其中：
所述聚酰亚胺包括以化学式5表示的第五基团的重复单元：
其中R3为得自C4-C20脂族环状四羧酸二酐或者C6-C30芳族四羧酸二酐的四价有机基团并且R4为得自C6-C30芳族二胺的二价有机基团。
5.权利要求4的光定向层，其中：
与所述聚酰亚胺的主链尾部末端连接的所述封端末端的Z基团以结构式1和结构式2的至少一个表示：
其中R3为得自C4-C20脂族环状四羧酸二酐或者C6-C30芳族四羧酸二酐的四价有机基团，R4为得自C6-C30芳族二胺的二价有机基团，A1和A2为C4-C20芳族基团或者C4-C20脂族环状基团，并且B1和B2为包括其中m为自然数的亚烷基-CmH2m-的柔性基团。
6.权利要求4的光定向层，其中：
所述聚酰亚胺为如下的共聚物：(a)环丁烷二酐(CBDA)和环丁烷二酐(CBDA)衍生物的至少一种，和(b)第一二胺。
7.权利要求6的光定向层，其中：
所述第一二胺包括以化学式6表示的第六化合物：
其中X为–(CH2)h-、-S-(CH2)h-S-、-O-(CH2)h-O-、-(CH2OCH2)h-、-O-(CH2OCH2)h-O-、-(CH2)h1-O-(CH2)h2-、或h为1-10的自然数，并且h1和h2为选择成使得X的亚烷基的碳数之和为2-10的自然数的组合。
8.权利要求7的光定向层，其中：
所述共聚物进一步包括通过如下的聚合而获得的重复单元：(a)环丁烷二酐(CBDA)和环丁烷二酐(CBDA)衍生物的至少一种，和(b)以化学式7表示的第二二胺：
9.权利要求8的光定向层，其中：
所述共聚物包括以化学式9表示的重复单元和以化学式10表示的重复单元的至少一种：
其中X为–(CH2)h-、-S-(CH2)h-S-、-O-(CH2)h-O-、-(CH2OCH2)h-、-O-(CH2OCH2)h-O-、-(CH2)h1-O-(CH2)h2-、或h为1-10的自然数，h1和h2为选择成使得X的亚烷基的碳数之和为2-10的自然数，X1-X8为氢、卤素、取代或未取代的烷基、取代或未取代的芳基、和取代或未取代的杂芳基。
10.权利要求8的光定向层，其中：
所述共聚物包括以化学式11表示的基团：
其中X为–(CH2)h-、-S-(CH2)h-S-、-O-(CH2)h-O-、-(CH2OCH2)h-、-O-(CH2OCH2)h-O-、-(CH2)h1-O-(CH2)h2-、或h为1-10的自然数，h1和h2为选择成使得X的亚烷基的碳数之和为2-10的自然数，a:b为1:99-99:1，并且X1-X8独立地为氢、卤素、取代或未取代的烷基、取代或未取代的芳基、和取代或未取代的杂芳基。
11.液晶显示器，其包括：
第一基板；
设置在所述第一基板上的薄膜晶体管；
与所述薄膜晶体管连接的第一电极；和
设置在所述第一电极上的第一定向层，
其中所述第一定向层为权利要求1-10中任一项的光定向层。
12.权利要求11的液晶显示器，其进一步包括：
设置在所述第一基板和绝缘层之间的第二电极。
13.权利要求12的液晶显示器，其中：
所述第一电极包括多个分支电极，和
所述第二电极包括平面形状。
14.权利要求13的液晶显示器，其中：
所述分支电极与所述第二电极重叠。
15.权利要求14的液晶显示器，其进一步包括：
设置在所述薄膜晶体管和所述第二电极之间的钝化层，其中所述薄膜晶体管通过穿透所述钝化层和所述绝缘层的接触孔与所述第一电极连接。
16.权利要求15的液晶显示器，其进一步包括：
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定向层；和
设置在所述第一基板和所述第二基板之间的液晶层，所述液晶层包括液晶分子，
其中所述第二定向层用与所述第一定向层相同的材料形成。
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