CN1916111A - 有机组合物,包含该有机组合物的液晶显示器和制造液晶显示器的方法 - Google Patents

有机组合物,包含该有机组合物的液晶显示器和制造液晶显示器的方法 Download PDF

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Abstract

一种具有液晶取向特性的有机组合物，其包含光敏化合物和式1表示的粘合剂树脂，其中每个R1独立地为氢或甲基；R2是4－16个碳原子的烷基；R3是1－7个碳原子的烷基、1－7个碳原子的环氧烷基、苄基或苯基；l、m和n表示聚合单元的摩尔比，并且分别为约0.01至约0.50、约0.10至约0.60和约0.03至约0.50。

Description

有机组合物，包含该有机组合物的液晶显示器 和制造液晶显示器的方法
本申请基于35U.S.C.§119要求2005年8月19日提交的韩国专利申请号10-2005-0076350的优先权及由此产生的所用权益，并通过引用将其全部内容结合在此。
技术领域
本发明涉及一种有机组合物，更具体而言，涉及一种具有取向特性的有机组合物，一种包含该有机组合物的液晶显示器和制造该液晶显示器的方法。
背景技术
液晶显示器(″LCD″)是最广泛使用的平板显示器中的一种，其包括两块衬底，在这两块衬底之间插入有多个电极和液晶(“LC”)层。电压施加在电极上，使得液晶层的液晶分子发生重排，从而调节穿过液晶层透射的光的量，由此显示图像。在LCD中，使用薄膜晶体管(“TFTs”)作为开关元件，其用于控制施加到各个电极上的图片信号，由此显示图像。
在LCD中，垂直取向(“VA”)型LCD由于其基准视角宽而引人瞩目，所述的VA型LCD将LC分子取向，使得在没有电场的情况下LC分子的长轴垂直于衬底。垂直取向层是使用聚酰亚胺基材料通过取向膜印刷工艺涂布在像素电极和普通电极上的。然后，对垂直取向层进行清洗处理。在取向膜印刷处理过程中，可能产生没有涂布聚酰亚胺基材料的部分，该部分可能造成取向特性的下降和液晶层的污染。另外，由于取向膜印刷工艺是复杂工艺，加工效率可能低下。
而在垂直取向型LCD中，用于实现宽视角的方法包括：在形成电场的电极中形成切口；在形成电场的电极上形成具有预倾角(pretilt angle)的有机膜；以及印刷垂直取向膜。此外，为了简化工艺，正在研究和开发一种方法，该方法形成柱状隔体，用以保持有机层与上下衬底中每一个之间的单元间隙，随后印刷取向层。
但是，由于有机膜的表面光滑度差，难以印刷取向膜，从而增加了使用上述方法时质量下降的可能性。
发明内容
本发明提供一种有机组合物，该有机组合物具有液晶取向特性，同时还可用于有机膜。
本发明还提供一种液晶显示器，该液晶显示器包含由所述有机组合物制成的有机膜。
本发明还提供一种制造液晶显示器的方法。
对于本领域技术人员而言，通过查阅以下描述，本发明的其它方面、特征和优点将变得清晰。
根据本发明的一个方面，一种具有液晶取向特性的有机组合物包含光敏化合物和下式1表示的粘合剂树脂：
其中每个R1独立地为氢或甲基；R2是4-16个碳原子的烷基；R3是1-7个碳原子的烷基、1-7个碳原子的环氧烷基、苄基或者苯基；l、m和n表示聚合单元的摩尔比，分别为约0.01至约0.50、约0.10至约0.60和约0.03至约0.50。
根据本发明的另一方面，一种液晶显示器包括形成在衬底上的电场形成电极和形成在电场形成电极上的有机膜。所述有机膜包含有机组合物，该有机组合物具有液晶取向特性并且包含光敏化合物和下式1表示的粘合剂树脂：
其中每个R1独立地为氢或甲基；R2是4-16个碳原子的烷基；R3是1-7个碳原子的烷基、1-7个碳原子的环氧烷基、苄基或苯基；l、m和n表示聚合单元的摩尔比，并且分别为约0.01至约0.50、约0.10至约0.60和约0.03至约0.50。
根据本发明的再一方面，提供一种制造液晶显示器的方法。该方法包括在衬底上形成电场形成电极，并且用有机组合物涂布电场形成电极，所述的有机组合物具有液晶取向特性并且包含光敏化合物、有机溶剂和下式1表示的粘合剂树脂：
Figure A20061011074300092
其中每个R1独立地为氢或甲基；R2是4-16个碳原子的烷基；R3是1-7个碳原子的烷基、1-7个碳原子的环氧烷基、苄基或苯基；l、m和n表示聚合单元的摩尔比，并且分别为约0.01至约0.50、约0.10至约0.60和约0.03至约0.50。
附图说明
本发明上述的和其它特征以及优点将通过参考附图在其详细示例实施方案中的描述而变得更加清楚，其中：
图1A和1B是分别显示根据实验实施例1和2的有机组合物的取向特性的图像；
图1C是显示根据比较实验实施例1的有机组合物的取向特性的图像；
图2是举例说明根据本发明的液晶显示器的一个示例性实施方案的横截面图；
图3是举例说明根据本发明的液晶显示器的另一示例性实施方案的横截面图；
图4是举例说明根据本发明的液晶显示器的再一示例性实施方案的横截面图；
图5-15是举例说明根据本发明的制造液晶显示器方法的一个示例性实施方案的连续横截面图；和
图16-18是举例说明根据本发明的制造液晶显示器方法的另一示例性实施方案的连续横截面图。
具体实施方式
下面将参考附图对本发明进行更加全面的描述，附图中显示的是本发明的优选实施方案。参考以下的优选实施方案详述和附图，可以更容易地理解本发明的优点和特征以及实现这些优点和特征的方法。但是，本发明的实施方式可以有多种不同形式，并且不应理解为限制于此处列出的实施方案。提供这些实施方案是为了使本公开内容彻底而完整，并且向本领域的技术人员完整地传达本发明的概念。本发明仅受后附权利要求的限制。整个说明书中，类似的参考数字指代类似元件。
应该理解，当一个元件或层被称为“在另一元件上”、“与另一元件连接”或“与另一元件结合”时，它可以直接位于其它元件或层上，与其它元件或层连接或结合，或者可以存在居间元件。相反地，当元件被称为“直接在另一元件上”，“与另一元件直接连接”或“与另一元件直接结合”时，不存在居间元件。如此处所使用的，术语“和/或”包括相关所列项目的一个或多个的任何和所有组合。
应该理解，尽管此处术语第一、第二等可用于描述不同元件、不同组件、不同区域、不同层或不同部分，但是这些元件、组件、区域、层和/或部分不应该局限于这些术语。这些术语仅用于将一个元件与另一个元件区分开来。因而，在不偏离本发明的教导的情况下，也可以将下面讨论的第一元件、第一组件、第一区域、第一层或第一部分称为第二元件、第二组件、第二区域、第二层或第二部分。
此处可以使用诸如“在...之下”、“在...下面”、“下”、“在...之上”、“上”等空间相关术语，以易于描述附图中示出的一个元件或特征与其它元件或特征的关系。应该理解，除了附图中所描述的定向之外，空间相关术语意欲包括所使用或操作的设备的不同定向。例如，如果翻转附图中的设备，则描述为在其它元件或特征“下面”或“之下”的元件将定向为在其它元件或特征“之上”。因而，示例性术语“在...下面”可以既包括向上的定向又包括向下的定向。设备可以另外定向(旋转90度或在其它定向方向上)，并且相应地解释此处使用的空间相关描述。
应当指出，除非另外规定，否则此处提供的任何和所有实施例或示例性术语的用途仅仅是为了更好地说明本发明，而非限制本发明的范围。描述本发明的上下文(特别是以下权利要求的上下文)中使用的单数形式术语“一个”、“一种”及“这个”等，除非在本说明书中另外指出或者与上下文明显矛盾，否则可以理解为既包括单数形式也包括复数形式。除非另外指出，术语“包含”、“具有”、“包括”和“含有”可以理解为开放式术语。
以下，将要描述根据本发明的有机组合物的一个示例性实施方案。
根据本发明的有机组合物包括下式1表示的粘合剂树脂和光敏化合物：
其中每个R1独立地为氢或甲基；R2是4-16个碳原子的烷基；R3是1-7个碳原子的烷基、1-7个碳原子的环氧烷基、苄基或苯基；l、m和n表示聚合单元的摩尔比，并且分别为约0.01至约0.50、约0.10至约0.60和约0.03至约0.50。
式1中，R2是表现出取向特性的官能团，其实例包括丁基、戊基、己基、庚基、癸基、十二烷基、十三烷基、十四烷基等。为了获得更好的取向特性，R2可以是直链烷基，并且其实例包括正丁基、正戊基、正己基、正庚基、正癸基、正十二烷基、正十三烷基、正十四烷基等。
式1中，R3的实例包括甲基、乙基、丙基、异丙基、缩水甘油基、苯基、苄基等。
同时，式1表示的化合物不限于所述的聚合单元的排列顺序。即，式1表示的化合物是由聚合单元的类型和摩尔比限定的，与聚合单元的排列顺序无关。在聚合物中聚合单元的摩尔比满足上述范围的条件下，R1至R3可以变化，也可以以混合物形式使用不同的聚合单元。
式1表示的粘合剂树脂可以具有约2,000至约300,000的重均分子量，约1.0至约10.0的分散度和约10KOH mg/g至约400KOH mg/g的酸值。为了提供更好的取向特性，优选粘合剂树脂具有约4,000至约100,000的重均分子量，约1.5至约3.0的分散度和约20KOH mg/g至约200KOH mg/g的酸值。
光敏化合物(“PAC”)通过其与具有预定波长范围的光的化学反应而起到改变溶解度性能的作用。光敏化合物的实例包括2，2′，3，4，4′-五羟基二苯甲酮，2，2′，3，4，4′，5-六羟基二苯甲酮，2，2′，3，4，4′-五羟基二苯基丙烷，2，2′，3，4，4′，5-五羟基二苯甲酮，2，2′，3，4，4′，5-五羟基二苯基丙烷，2，3，4-三羟基二苯甲酮，2，3，4-三羟基苯乙酮，2，3，4-三羟基苯基己基酮，2，4，4′-三羟基二苯甲酮，2，4，6-三羟基二苯甲酮，2，3，4-三羟基-2′-甲基二苯甲酮，2，2′，4，4′-四羟基二苯甲酮，2，3，4，4′-四羟基二苯甲酮，双酚-A，4，4′-[1-[4-[1-(4-羟基苯基)-1-甲基乙基]苯基]-亚乙基]双酚，4，4′，4″-三羟基苯基甲烷，4，4′，4″-亚乙基三(2-甲基苯酚)，双(4-羟基苯基)甲基苯基甲烷压载物(ballast)萘醌-1，2-二叠氮(diazid)-4-磺酸酯或萘醌-1，2-二叠氮-5-磺酸酯。基于粘合剂树脂重量的光敏化合物的含量可以为4重量％或更高，用以提高透明度和提供最佳显色特性。优选基于粘合剂树脂重量的光敏化合物的含量在约15至约50重量％范围内。
需要时，本发明的有机组合物还可以包括添加剂，如着色剂、染料、抗条纹剂、增塑剂、粘合加速剂、加速剂或表面活性剂。添加剂可以单独加入或者以这些化合物中至少两种的组合形式加入。基于粘合剂树脂重量的添加剂的含量可以在约0.001至约10重量％范围内，但不局限于此。
本发明的有机组合物还可以在保持上述组成比的同时具有适合用作有机膜的透明度。
例如，本发明的有机组合物可以用于衬底上的有机膜。在这种情况下，可以将有机组合物以溶解在有机溶剂中的溶解形式使用。即，通过将有机组合物混合在有机溶剂中而得到的有机组合物溶液涂布在衬底上，随后曝光、显影、形成图案和完全或部分除去有机溶剂，以形成包含有机组合物的有机膜。此时，有机溶剂可以具有约1至约50cps的粘度，以便于有机膜的形成并且提供优异的涂布性能。
可以考虑与粘合剂树脂、光敏化合物和其它添加剂的相容性来选择有机溶剂。有机溶剂的实例可以包括但不限于：乙酸丁酯，联乙炔二醇二甲基醚，二甘醇二甲基乙基醚，甲基甲氧基丙酸酯，乙基乙氧基丙酸酯，乳酸乙酯，丙二醇甲基醚乙酸酯，丙二醇甲基醚，丙二醇丙基醚，甲基溶纤剂乙酸酯，乙基溶纤剂乙酸酯，二甘醇乙基乙酸酯，丙酮，甲基异丁基酮，环己酮，二甲基甲酰胺，N，N-二甲基乙酰胺，N-甲基-2-吡咯烷酮，γ-丁内酯，乙醚，乙二醇甲基醚，二甘醇二甲醚，甲基溶纤剂，乙基溶纤剂，二甘醇甲基醚，二甘醇乙基醚，和二丙二醇甲基醚。这些溶剂可以单独使用或者作为其两种或更多种的混合物使用。考虑到溶解度、有机组合物的涂布性能和透明度，没有有机溶剂的有机组合物与有机溶剂的重量比可以在约10∶1至约1∶20的范围内。
上述的根据本发明的有机组合物将通过以下具体实验实施例而详细描述。但是，所述的实验实施例是为了举例说明目的，本领域的普通技术人员能够容易地想象其它实施例和应用。由于本领域的技术人员足以推理在以下具体实验实施例中没有描述的技术内容，因此省略了这些技术内容的描述。
<实验实施例1>
制备作为粘合剂树脂的由式1表示的化合物，其中R1是甲基，R2是癸基，R3是苄基，l、m和n分别是20、50和30，该化合物的重均分子量为10,000，分散度为2.1并且酸值为110KOH mg/g，作为光敏化合物的2，3，4-三羟基二苯甲酮萘醌-1，2-二叠氮-5-磺酸酯，作为表面活性剂的聚氧化烯二甲基聚硅氧烷共聚物，以及作为有机溶剂的丙二醇甲基醚乙酸酯。将20重量％的粘合剂树脂、6重量％的光敏化合物、0.1重量％的表面活性剂和73.9重量％的有机溶剂(基于组合物溶液的总重量)在装备有UV阻隔膜和搅拌器的反应浴中混和，并且在室温搅拌，以制备粘度为约20cps的有机组合物溶液。
<实验实施例2>
以与实验实施例1相同的方式制备有机组合物溶液，不同之处在于使用这样的式1表示的化合物作为粘合剂树脂，其中R1是甲基，R2是己基，R3是缩水甘油基，l、m和n分别是40、30和30，该化合物的重均分子量为10,000，分散度为2.1并且酸值为110KOH mg/g，并且使用2，3，4，4′-四羟基二苯甲酮萘醌-1，2-二叠氮-5-磺酸酯作为光敏化合物。
<比较实验实施例1>
以与实验实施例1相同的方式制备有机组合物溶液，不同之处在于使用这样的式1表示的化合物作为粘合剂树脂，其中R1是甲基，R2是甲基，R3是苄基，l、m和n分别是20、50和30，该化合物的重均分子量为10,000，分散度为2.1，并且酸值为110KOH mg/g。
将实验实施例1和2及比较实验实施例1制备的每种有机组合物溶液旋涂在附着有偏振器的第一块板和第二块板的内部，并且在250℃固化30分钟，形成有机膜。然后，安置第一块板和第二块板，使第一块板的偏振器的偏振轴垂直于第二块板的偏振器的偏振轴。将垂直取向(“VA”)液晶(例如，可从Merck Ltd.商购的)注入到第一块板和第二块板之间。
通常，照向液晶层的光被第一块板的偏振器线性偏振。该线性偏振光被偏振轴垂直于第一块板的偏振器的第二块板的偏振器所阻挡，因为通过含有VA液晶的液晶层的光没有发生相变。基于这些特性，评估上面形成的有机膜的液晶取向特性。为此，研究照射到第一块板外表面上的背光的光的透射率。结果示于图1A至1C中。图1A、1B和1C显示了包含使用实验实施例1和2及比较实验实施例1的有机组合物溶液形成的有机膜的液晶显示器的透光率。
参考图1A和1B，在包含使用实验实施例1和2的有机组合物溶液形成的有机膜的液晶显示器中出现黑图像，因为从背光发出的大多数光被阻挡。另一方面，参考图1C，在包含使用比较实验实施例1的有机组合物溶液形成的有机膜的液晶显示器中观察到大的漏光区域。这表明使用实验实施例1和2的有机组合物溶液形成的有机膜具有比使用比较实验实施例1的有机组合物溶液形成的有机膜更好的取向特性。从上述结果可见，即使在没有取向膜的情况下，根据本发明的有机组合物也表现出优异的液晶垂直取向特性。
上述的根据本发明的有机组合物可应用于，例如以不同的方式用于液晶显示器中具有取向特性的有机膜。以下，将参考显示本发明的示例性实施方案的附图，更加全面地描述包含由上述有机组合物制成的有机膜的液晶显示器。对于将根据本发明的示例性实施方案的有机组合物以相同方式应用的部分将不作解释，或者简化到本领域技术人员能够清楚地实施或理解本发明的说明性实施方案的范围。
图2是举例说明根据本发明的液晶显示器500的一个示例性实施方案的横截面图。液晶显示器500具有液晶层503插入在第一块板501和第二块板502之间的结构。
首先，至于第一块板501，在第一块板501的第一绝缘衬底10上安置栅极布线，该栅极布线包含在第一方向上延伸并且负责栅极信号传送的栅极线(未示出)和与栅极线连接的栅极电极26。
将例如由氮化硅制成的栅极绝缘膜30安置在栅极布线上。将由半导体材料，如氢化无定形硅制成的半导体层40安置在与栅极电极26重叠的栅极绝缘膜30部分上。将欧姆接触层55和56安置在半导体层40上，使部分半导体层40暴露。欧姆接触层55和56由用n-型杂质重掺杂的无定形硅制成。
包括负责数据信号传送的数据线(未示出)的数据布线在第二方向上延伸，从而在它们与栅极线的交叉处限定像素。源极电极65与数据线连接，并且漏极电极66与源极电极65隔开预定距离。数据布线、数据线、源极电极65和漏极电极66都被安置在其上安置有半导体层40及欧姆接触层55和56的栅极绝缘膜30上。与半导体层40重叠的源极电极65和漏极电极66部分是以与下面的欧姆接触层55和56相同的图案形成的，以便暴露部分半导体层40。源极电极65和漏极电极66与下面的栅极电极26和半导体层40一起形成薄膜晶体管。
将钝化膜70安置在数据布线上。将对应于每个像素的像素电极80安置在钝化膜70上。像素电极80由氧化铟锡(ITO)、氧化铟锌(IZO)等制成。像素电极80通过接触孔76与漏极电极66电连接。像素电极80与第二块板502的普通电极250一起在液晶层503中产生电场。将有机膜90安置在像素电极80上。有机膜90使液晶相对于其表面垂直取向。此处所述的有机膜90是由根据本发明的有机组合物制成的。
现在描述第二块板502。将黑底220安置在第二绝缘衬底210的下表面上。黑底220基本上限定了像素区域，并且由不透明材料如铬(Cr)制成。黑底220通过防止漏光而起到改善图像质量作用。为了减小黑底220对孔径比的影响，形成与第一块板501的栅极布线和/或数据布线重叠的黑底220。
将由红色、绿色和兰色组件组成的滤色器安置在黑底220的下面。图1举例说明了构成滤色器的红色和绿色组件230R和230G。但是，构成滤色器的彩色组件可以交替地重复形成。
将外涂膜240安置在其上具有滤色器230R和230G的第二绝缘衬底210下表面上，以将第二绝缘衬底210的下表面平面化。将由ITO或IZO制成的普通电极250安置在外涂膜240的下表面上。普通电极250与第一块板501的像素电极80一起在液晶层503中产生电场。
将有机膜261安置在普通电极250的下表面上。有机膜261使液晶相对于其表面垂直取向。有机膜261由根据本发明的有机组合物制成。
将液晶分子290密封在第一块板501和第二块板502之间，形成液晶层503。液晶分子290相对于第一块板501和第二块板502的有机膜90和261垂直取向。
同时，在第一块板501的有机膜90和第二块板502的有机膜261之间形成隔体265，以保持用于形成液晶层503的单元间隙。将隔体265安置在第一块板501的栅极布线和/或数据布线，例如薄膜晶体管，与第二块板502的黑底220之间，以保持孔径比。隔体265由根据本发明的有机组合物制成，并且可以与第一块板501的有机膜90或第二块板502的有机膜261同时形成。隔体265可以由根据本发明的示例性实施方案的有机组合物形成，并且可以与第一块板501的有机膜90或第二块板502的有机膜261同时形成。
尽管上述实施方案是用第一块板501的有机膜90、第二块板502的有机膜261和隔体265均由根据本发明的有机组合物制成的情况进行说明的，但是也可以形成第一块板501的有机膜90和第二块板502的有机膜261之一作为普通的取向膜。例如，将由本发明的有机组合物制成的有机膜261安置在第二面板502的普通电极250的下表面上，而可以用例如由普通聚酰亚胺制成的取向膜代替第一面板501的像素电极80上的有机膜90。此时，隔体265可以与有机膜261同时形成。
图3是举例说明根据本发明的液晶显示器的另一示例性实施方案的横截面图。由于本领域的技术人员能够充分推论以下描述中没有描述的相同的技术内容，因此省略其描述。
参考图3，液晶显示器510包括第一块板511、第二块板512和液晶层513。
如图2所示的实施方案，第一块板511具有包括栅极电极26、栅极绝缘膜30、半导体层40、欧姆接触层55和56的栅极布线，包括源极和漏极电极65和66的数据布线，和安置在绝缘衬底10上的钝化膜70的结构。由ITO或IZO制成并且对应于每个像素的像素电极81被安置在钝化膜70上。像素电极81通过接触孔76与漏极电极66电连接。像素电极81与第二块板512的普通电极251一起在液晶层513中产生电场。同时，将断流器100作为域限定构件安置在像素电极81的像素区。断流器100通过扭曲电场而起到控制液晶分子290取向方向的作用。将具有液晶取向特性的有机膜90安置在像素电极81上。有机膜90由根据本发明的有机组合物制成。
如图2所示的实施方案，第二块板512具有黑底220、滤色器230R和230G，和安置在绝缘衬底210上的外涂层240的结构。使用ITO或IZO在外涂层240的下表面上形成普通电极251。普通电极251与第一块板511的像素电极81一起在液晶层513中产生电场。在普通电极251中形成断流器270。断流器270与像素电极81中的断流器100一起被用作使电场扭曲的域限定构件。将具有相对于断流器270预倾的结构并且具有液晶取向特性的有机膜262安置在普通电极251的下表面上。即，有机膜262向着断流器270变厚，而远离断流器270时变薄。有机膜262由根据本发明的有机组合物制成。
液晶分子290被密封在第一块板511的有机膜90和第二块板512的有机膜262之间，以形成液晶层513。液晶分子290相对于具有取向特性的有机膜90和262垂直取向。此时，液晶分子290由于由预倾的第二块板512的有机膜262引起的倾斜取向和由有机膜262的厚度差造成的单元间隙差异所引起的等位线的变化而在域限定方向上以预倾角取向。当将电压施加到普通电极251和像素电极81之上时，确定不与断流器270相邻的液晶分子290的取向方向。因此，液晶分子290被完全和快速驱动，从而提高了响应速度。
同时，第一块板511的有机膜90和第二块板512的有机膜262之间形成隔体265，以保持用于形成液晶层513的单元间隙。将隔体265安置在第一块板511的栅极布线和/或数据布线，例如薄膜晶体管，和第二块板512的黑底220之间，以保持孔径比。可以使用根据本发明的有机组合物，将隔体265与第一块板511的有机膜90或第二块板512的有机膜262一起同时形成。
图4是举例说明根据本发明的液晶显示器的再一示例性实施方案的横截面图。由于本领域的技术人员能够充分推论以下描述中没有描述的技术内容以及与根据本发明示例性实施方案的LCD的相同的部件，因此省略它们的描述。
参考图4，液晶显示器520包括第一块板521、第二块板522和液晶层523。
第一块板522具有与图3所示的第一块板511相同的结构，其中将包括栅极电极26、栅极绝缘膜30、半导体层40、欧姆接触层55和56的栅极布线，包括源极和漏极电极65和66的数据布线，钝化膜70和像素电极81安置在绝缘衬底10上。在像素电极81中形成断流器100以通过扭曲电场控制液晶的取向方向。
将相对于断流器100具有预倾结构并且具有液晶取向特性的有机膜91安置在像素电极81上。即，有机膜91向着断流器100变厚，而远离断流器100时变薄。有机膜91由根据本发明的有机组合物制成。
第二块板522具有与图3所示的第二块板512相同的结构，其中将黑底220、滤色器230R和230G、外涂层240和含有断流器270的普通电极251安置在绝缘衬底210的下表面上。在普通电极251的下表面上形成具有预倾结构和取向特性的有机膜262。
液晶分子290被密封在第一块板521和第二块板522之间，以形成液晶层523。液晶分子290相对于具有取向特性的有机膜91和262垂直取向。此时，液晶分子290由于由第一块板521的预倾有机膜91和第二块板522的预倾有机膜262引起的倾斜取向和由有机膜91和262的厚度差造成的单元间隙差异所引起的等位线的变化而在域限定方向上以预倾角取向。当将电压施加到普通电极251和像素电极81上时，确定不与断流器270和100相邻的液晶分子290的取向方向。与图2所示的实施方案不同，本实施方案的第一块板521的有机膜91也具有预倾结构。因此，与第一块板521的有机膜91相邻的液晶分子290，以及与第二块板522的有机膜262相邻的液晶分子290均以一个预倾角强取向。因此，第一块板521和第二块板522之间的液晶分子290以一个预倾角完全和快速地倾斜。结果，液晶分子290被更加快速地驱动，从而提高了响应速度。
在第一块板521的有机膜91和第二块板522的有机膜262之间形成隔体265，以保持用于形成液晶层523的单元间隙。为了保持孔径比，将隔体265安置在第一块板521的栅极布线和/或数据布线之间的重叠区域，例如，在形成薄膜晶体管的区域和形成第二块板522的黑底220的区域之间。可以使用根据本发明的有机组合物，将隔体265与第一块板521的有机膜91或第二块板522的有机膜262同时形成。
现在参考附图更加全面地描述根据本发明的液晶显示器的制造方法，附图中示出的是本发明的示例性实施方案。
图5至15是举例说明根据本发明的制造液晶显示器方法的一个示例性实施方案的连续横截面图。
参考图5，将导电材料如铝、铜、银或它们的合金安置在第一绝缘衬底10上并且形成图案，以形成包括栅极电极26的栅极布线。需要时，可以将栅极布线形成为多层结构。
参考图6，将例如氮化硅沉积在其上形成有栅极布线的第一绝缘衬底10的整个表面上，形成栅极绝缘膜30。然后，将氢化无定形硅和用高浓度n-型杂质掺杂的n+氢化无定形硅顺序沉积在栅极绝缘膜30上并且形成图案，形成限定薄膜晶体管的沟道区域的半导体层40和半导体层40上的n+氢化无定形硅层。
参考图7，将导电材料如铝、铜、银或它们的合金沉积在n+氢化无定形硅层50上并且形成图案，形成包括数据线、与数据线连接的源极电极65和与源极电极65分开预定距离的漏极电极66的数据布线。然后，将源极电极65和漏极电极66之间的n+氢化无定形硅层50除去，以完成欧姆接触层55和56。
参考图8，将具有良好光滑度特性和光敏性的有机材料、低介电绝缘材料或者诸如氮化硅的无机材料沉积在欧姆接触层55和56上并且形成图案，形成具有多个接触孔的钝化膜70。图8举例说明了暴露漏极电极66的接触孔76。
参考图9，将ITO或IZO沉积在钝化膜70上并且形成图案，形成像素电极80。然后，将通过将本发明的有机组合物溶解在有机溶剂而获得的有机组合物溶液涂布在像素电极80上，在约200℃至约300℃的高温加热约10至约90分钟，形成有机膜90。此时，可以用普通取向膜代替有机膜90。如此完成了根据图2所示的示例性实施方案的液晶显示器500的第一块板501。
接着，描述根据图2所示的示例性实施方案的液晶显示器500的第二块板502的形成方法。
参考图10，将不透明材料如铬沉积在第二绝缘衬底210上并且形成图案，形成黑底220。
参考图11，将红色光致抗蚀剂涂布在第二绝缘衬底210的整个表面上，随后进行曝光和显影，形成红色组件230R。
参考图12，将绿色光致抗蚀剂涂布在第二绝缘衬底210的整个表面上，随后进行曝光和显影，形成绿色组件230G。
然后，将蓝色光致抗蚀剂涂布在第二绝缘衬底210的整个表面上，随后进行曝光和显影，形成蓝色组件(未示出)。这样就完成了由红色组件230R、绿色组件230G和蓝色组件组成的滤色器230R和230G。尽管本实施方案描述的是滤色器230R和230G由具有光敏性的光致抗蚀剂制成的情形，但是滤色器230R和230G也可以由不具有光敏性的树脂制成。在这种情况下，首先将有色树脂涂布在第二绝缘衬底210的整个表面上，然后用光刻法蚀刻。另外，尽管本实施方案显示和描述的是通过将红色组件230R、绿色组件230G和蓝色组件按此顺序依次堆叠而形成滤色器，但是也可以以任何次序堆叠形成滤色器。
参考图13，将有机材料和ITO或IZO顺序沉积在其上具有滤色器230R和230G的第二绝缘衬底210的整个表面上，形成外涂层240和普通电极250。
参考图14，将本发明的有机组合物涂布在普通电极250上，形成有机涂层260。此时，将有机组合物以在有机溶剂中的溶解形式涂布，使有机涂层260的厚度与第一块板和第二块板之间的单元间隙相同。然后，在约100℃至约120℃对有机涂层260进行软烘焙处理。然后，在有机涂层260上沉积具有用于隔体形成的遮光图案301和透射区域302的掩模300。此时，优选安排掩模300的遮光图案301使其对应于黑底220。然后，通过掩模300将有机涂层260曝光。此时，将曝光强度调节到低水平，使对应于掩模300的透射区域302的有机涂层260部分曝光。
参考图15，用水性的碱性显影剂将有机涂层260的曝光部分显影。结果，将对应于遮光图案301的大部分有机涂层260留下，形成隔体265。另一方面，通过曝光强度调节，将对应于透射区域302的有机涂层260留下，限定一个小的厚度，从而形成有机膜261。例如，有机膜261的厚度可以为约100nm至约1,000nm。当然，通过调节曝光强度，可以形成适宜厚度的有机膜261。代替调节曝光强度，可以形成掩模300的透射区域302作为狭缝图案或者半透明膜。在约130℃至约150℃对有机膜261进行硬烘焙处理，并且在约200℃至约300℃进行固化。这样完成了包括隔体265的第二块板。在上述方法中，没有单独要求取向膜形成方法，并且具有取向特性的有机膜261和隔体265是同时形成的，从而简化了制造工艺。
接着，再次参考图2，安置第二块板502的隔体265以与栅极布线和/或数据布线，例如第一块板501的薄膜晶体管重叠，将第一块板501和第二块板502结合，并且将液晶分子290注入其间形成液晶层503。当将得到的基本结构配备偏振器、背光、补偿片等时，即完成了根据图2所示的示例性实施方案的液晶显示器500。
接着，参考图3和16-18描述根据本发明的制造液晶显示器的另一示例性方法。
以与上述示例性实施方案相同的方式进行形成图3的第一块板511的方法，直至形成具有多个接触孔的钝化膜70。参考图16，将ITO或IZO沉积在钝化膜70上并且形成图案，形成具有断流器100的像素电极81。然后，将本发明的有机组合物涂布在像素电极81上。如此完成根据图3所示的示例性实施方案的第一块板511。
以与上述示例性实施方案相同的方式进行形成图3的第二块板512的方法，直至形成外涂膜240。参考图17，将ITO或IZO沉积在外涂层240上并且形成图案，形成具有断流器270的普通电极251。然后，将本发明的有机组合物涂布在普通电极251上形成有机涂层260。此时，将有机组合物以在有机溶剂中的溶解形式涂布，使有机涂层260的厚度与第一块板511和第二块板512之间的单元间隙相同。然后，在有机涂层260上安置掩模300’，掩模300’具有用于隔体形成的遮光图案301和用于预倾有机膜形成的狭缝图案303。此处，掩模300′的狭缝图案303具有致密部分和稀疏部分。将狭缝图案303从致密部分到稀疏部分逐渐稀疏地形成图案。此时安置掩模300′的遮光图案301以对应于黑底220，并且安置掩模300′的狭缝图案303的致密部分，使其与普通电极251的断流器270相对应。然后，通过掩模300′将有机涂层260曝光。
参考图18，用水性的碱性显影剂将有机涂层260的曝光部分显影。结果，与遮光图案301对应的有机涂层260部分保留下来，形成隔体265。另一方面，根据狭缝图案303的狭缝密度，留下不同厚度的与狭缝图案303对应的有机涂层260部分。即，与对应于狭缝图案303致密部分的普通电极251的断流器270相邻的有机涂层260部分，由于相对较低的曝光而以相对较厚的厚度留下。而对应于狭缝图案303稀疏部分的有机涂层260部分以相对较薄的厚度留下。结果，形成这样一种有机膜262，该有机膜262的厚度向着普通电极251的断流器270变厚并且远离断流器270时变薄。这样完成了包含预倾有机膜262和隔体265的第二块板512。在上述方法中，由于有机膜262的取向特性，不必形成单独的取向膜，并且可以同时形成预倾有机膜262和隔体265。即，可以通过一罐式方法(one-pot process)形成预倾有机膜262和隔体265。因此，简化了工艺并且可以提高液晶分子的响应速度。
接着，再次参考图3，安置第二块板512的隔体265，使其与栅极布线和/或数据布线，例如第一块板511的薄膜晶体管重叠，将第一块板511和第二块板512结合，并且将液晶分子290注入其间形成液晶层513。当将得到的基本结构配备偏振器、背光、补偿片等时，即完成了根据图3所示的示例性实施方案的液晶显示器510。
同时，根据图4所示的示例性实施方案的液晶显示器520与根据图3所示的示例性实施方案的液晶显示器510基本上相同，不同之处在于，第一块板522的有机膜91具有预倾结构。此时，上述的用于形成根据图3所示的示例性实施方案的第二块板512的预倾的有机膜262的方法也适用于形成预倾的有机膜91的方法。即，通过使用掩模，该掩模具有包括致密部分和稀疏部分的狭缝图案，进行曝光并且显影，而形成预倾有机膜91。由于隔体265是在形成第二块板522的过程中形成的，因此不需要在掩模中形成用于形成隔体265的遮光图案。用于形成有机膜91的有机组合物的涂层厚度可以与单元间隙不同，并可以比单元间隙更薄。优选地，可以将用于形成有机膜91的有机组合物以与预倾有机膜91最厚部分相同的厚度涂布。
在上述的根据本发明的示例性实施方案制造液晶显示器的方法中，形成第一块板，并且形成第二块板，然后将液晶层插入在两块衬底之间。但是，本发明不限于上述工艺顺序。
第一块板也可以在形成第二块板之后形成。备选地，第一块板和第二块板也可以同时形成。此外，在顺序形成第一块板(或第二块板)、液晶层和第二块板(或第一块板)后，可以将第一块板、液晶层和第二块板结合。
另外，上述实施方案举例说明了在第二块板上形成隔体的情形。但是，也可以在第一块板而不是第二块板上形成隔体。在这种情况下，隔体与第一块板的有机膜同时形成。优选地，可以在薄膜晶体管区域形成隔体。应该理解，使用本发明的有机组合物可以同时形成隔体和第一块板的有机膜。
同时，上述示例性的实施方案举例说明了透射模式的液晶显示器，但是也可适用于半透射和反射模式的液晶显示器。此外，上述示例性的实施方案举例说明的是滤色器和黑底都形成在第二块板的情形。但是，滤色器和黑底也可以形成在第一块板上。
此外，上述实施方案中举例说明的第一块板采用的是“底部栅极模式”，其中将栅极电极安置在半导体层下面，但是也可以采用“顶部栅极模式”，其中将栅极电极安置在半导体层上。另外，上述实施方案举例说明的是使用不同掩模，通过“五掩模工艺”形成的半导体层和数据布线。但是，这些实施方案仅是用于举例说明，因此还可以使用一个掩模，通过“四掩模工艺”形成半导体层和数据布线。
如上所述，根据本发明的有机组合物同时具有垂直取向特性和有机膜特性。因此，包含由这种有机组合物制成的有机膜的液晶显示器不需要另外的取向膜。因此可以消除由取向膜印刷工艺造成的各种问题。此外，由于由这种有机组合物制成的有机膜可以形成各种图案，因此可以通过一罐式方法形成用于实现宽视角的预倾有机膜和用于保持单元间隙的隔体，从而提高工艺效率。
即，总之通过以上的详细描述，本领域的技术人员将理解，可以在基本上不偏离本发明原理的情况下对本发明描述的示例性实施方案进行多种变化和修改。因此，本发明公开的示例性实施方案普遍使用并且仅用于描述而没有限制目的。

Claims (30)

1.一种有机组合物，其具有液晶取向特性并包含光敏化合物和下式1表示的粘合剂树脂：
Figure A2006101107430002C1
其中每个R1独立地为氢或甲基；R2是4-16个碳原子的烷基；R3是1-7个碳原子的烷基、1-7个碳原子的环氧烷基、苄基或苯基；l、m和n表示聚合单元的摩尔比，并且分别为约0.01至约0.50、约0.10至约0.60和约0.03至约0.50。
2.权利要求1所述的有机组合物，其中R2是短链烷基。
3.权利要求1所述的有机组合物，其中粘合剂树脂具有约2,000至约300,000的重均分子量，约1.0至约10.0的分散度和约10 KOH mg/g至约400 KOH mg/g的酸值。
4.权利要求1所述的有机组合物，其中光敏化合物与粘合剂树脂的重量比为约1∶25或更大。
5.权利要求4所述的有机组合物，其中光敏化合物与粘合剂树脂的重量比在3∶20至约1∶2的范围内。
6.权利要求5所述的有机组合物，其中R2是短链烷基。
7.权利要求5所述的有机组合物，其中粘合剂树脂具有约2,000至约300,000的重均分子量，约1.0至约10.0的分散度和约10 KOH mg/g至约400 KOH mg/g的酸值。
8.权利要求1所述的有机组合物，其还包含溶解粘合剂树脂和光敏化合物的有机溶剂。
9.权利要求8所述的有机组合物，其中光敏化合物和粘合剂树脂的混合物与有机溶剂的重量比在约10∶1至约1∶20的范围内。
10.权利要求8所述的有机组合物，其中有机溶剂的粘度为约1cps至约50cps。
11.一种液晶显示器，其包含：
形成在衬底上的电场形成电极；和
形成在电场形成电极上的有机膜，所述有机膜包含有机组合物，该有机组合物具有液晶取向特性并且包含光敏化合物和下式1表示的粘合剂树脂：
其中每个R1独立地为氢或甲基；R2是4-16个碳原子的烷基；R3是1-7个碳原子的烷基、1-7个碳原子的环氧烷基、苄基或苯基；l、m和n表示聚合单元的摩尔比，并且分别为约0.01至约0.50、约0.10至约0.60和约0.03至约0.50。
12.权利要求11所述的液晶显示器，其中R2是短链烷基。
13.权利要求11所述的液晶显示器，其中粘合剂树脂具有约2,000至约300,000的平均分子量，约1.0至约10.0的分散度和约10KOH mg/g至约400KOH mg/g的酸值。
14.权利要求11所述的液晶显示器，其中光敏化合物与粘合剂树脂的重量比为约1∶25或更大。
15.权利要求14所述的液晶显示器，其中光敏化合物与粘合剂树脂的重量比在约3∶20至约1∶2的范围内。
16.权利要求15所述的液晶显示器，其中R2是短链烷基。
17.权利要求15所述的液晶显示器，其中粘合剂树脂具有约2,000至约300,000的平均分子量，约1.0至约10.0的分散度和约10KOH mg/g至约400KOH mg/g的酸值。
18.权利要求11所述的液晶显示器，其还包含隔体，该隔体形成在电场形成电极上并且包含有机组合物。
19.权利要求11所述的液晶显示器，其中电场形成电极具有作为域限定构件的断流器，并且有机膜具有远离断流器变薄的倾斜结构。
20.一种制造液晶显示器的方法，所述方法包括：
在衬底上形成电场形成电极；和
用有机组合物涂布电场形成电极，所述有机组合物具有液晶取向特性并且包含光敏化合物、有机溶剂和下式1表示的粘合剂树脂：
Figure A2006101107430005C1
其中每个R1独立地为氢或甲基；R2是4-16个碳原子的烷基；R3是1-7个碳原子的烷基、1-7个碳原子的环氧烷基、苄基或苯基；l、m和n表示聚合单元的摩尔比，并且分别为约0.01至约0.50、约0.10至约0.60和约0.03至约0.50。
21.权利要求20所述的方法，其中R2是短链烷基。
22.权利要求20所述的方法，其中粘合剂树脂具有约2,000至约300,000的平均分子量，约1.0至约10.0的分散度和约10KOH mg/g至约400KOHmg/g的酸值。
23.权利要求20所述的方法，其中光敏化合物与粘合剂树脂的重量比为约1∶25或更大。
24.权利要求23所述的方法，其中光敏化合物与粘合剂树脂的重量比在约3∶20至约1∶2的范围内。
25.权利要求24所述的方法，其中R2是短链烷基。
26.权利要求24所述的方法，其中粘合剂树脂具有约2,000至约300,000的平均分子量，约1.0至约10.0的分散度和约10KOH mg/g至约400KOHmg/g的酸值。
27.权利要求20所述的方法，其中有光敏化合物和粘合剂树脂的混合物与有机溶剂的重量比在约10∶1至约1∶20的范围内。
28.权利要求20所述的方法，其中有机溶剂的粘度为约1cps至约50cps。
29.权利要求20所述的方法，其中在用有机组合物涂布电场形成电极时，将有机组合物涂布至与单元间隙基本上相同的厚度，并且其中在用有机组合物涂布电场形成电极后，所述方法还包括通过使用具有遮光图案的掩模的曝光和显影，形成基本上与单元间隙厚度相等的隔体和厚度小于隔体厚度的有机膜。
30.权利要求20所述的方法，其中电场形成电极的形成包括形成作为域限定构件的断流器，并且其中在用有机组合物涂布电场形成电极后，所述方法还包括通过使用具有狭缝图案的掩模的曝光和显影，形成倾斜有机膜，该倾斜有机膜远离断流器变薄。
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