專利名稱：液晶顯示器和塑料組合物的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及液晶顯示器，其特征在于，在可見(jiàn)光區(qū)具有高度透明性以提供高對(duì)比度。它還涉及具有足以用作液晶顯示器的絕緣體的優(yōu)異平坦化特性的塑料組合物，所述組合物非常耐抗蝕劑脫漆劑。
有源矩陣液晶顯示器具有放置在穿過(guò)液晶層的相對(duì)位置上的透明基材。所述透明基材之一具有透明的像素電極和薄膜晶體管，并在矩陣中形成每個(gè)像素區(qū)。例如，常用于接通與柱方向(X方向)平行放置的薄膜晶體管的門(mén)信號(hào)線、和用于將視頻信號(hào)經(jīng)由所述接通晶體管傳送至相應(yīng)像素電極的漏極信號(hào)線在配有透明像素電極和薄膜晶體管的透明基材上形成。這時(shí)，所述門(mén)信號(hào)在X方向上擴(kuò)展，并平行于Y方向而形成。所述漏極信號(hào)線在Y方向上擴(kuò)展，并在平行于X方向而形成。盡管被每個(gè)這些信號(hào)線包圍的每個(gè)區(qū)用作像素區(qū)，但所形成的像素電極占據(jù)著該像素區(qū)的較大部分且薄膜晶體管在該像素區(qū)的一部分中形成。無(wú)源交錯(cuò)結(jié)構(gòu)已知用于薄膜晶體管，其中所述交錯(cuò)結(jié)構(gòu)具有包含硅氧烷的半導(dǎo)體層，且構(gòu)成所述門(mén)電極的所述門(mén)信號(hào)線在所述半導(dǎo)體層的上層形成。如果使用特征在于高遷移率和與C-MOS(互補(bǔ)MOS)構(gòu)成電路的能力的聚硅氧烷作為薄膜晶體管的半導(dǎo)體層，那么液晶驅(qū)動(dòng)電路(垂直掃描電路和視頻信號(hào)驅(qū)動(dòng)電路)可在穿過(guò)液晶而放置在相對(duì)位置上的透明基材之一上的視頻顯示區(qū)附近建立。使用無(wú)定形硅氧烷作為薄膜晶體管的半導(dǎo)體層的液晶顯示器也投入商業(yè)應(yīng)用。
這時(shí)的液晶驅(qū)動(dòng)電路作為單獨(dú)封裝的LSI產(chǎn)生，并安裝在安裝TAB(磁帶自動(dòng)粘結(jié))技術(shù)或類似技術(shù)的顯示板的圓周部分上。
在液晶顯示器中，在像素電極下形成的絕緣體的平整度是影響顯示特性的重要因素。換句話說(shuō)，如果在所述絕緣體的表面上存在大量的不勻度，那么在摩擦用于液晶的取向膜的過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)不勻摩擦，導(dǎo)致包括漏光在內(nèi)的顯示失敗。在光取向時(shí)，不規(guī)則部分上的傾角造成取向錯(cuò)誤。此外，不勻度直接影響液晶層在填充液晶時(shí)的厚度變化，并造成顯示失敗。
按照已有技術(shù)，為了得到高對(duì)比度，提供了一種光保護(hù)裝置，通過(guò)損失暴露區(qū)比率來(lái)避免光傳送經(jīng)過(guò)不勻摩擦的區(qū)域。堆疊線結(jié)構(gòu)能有效地提高暴露區(qū)比率，但設(shè)計(jì)具有該結(jié)構(gòu)的液晶顯示器對(duì)在像素電極下形成的平坦化絕緣體有特別苛刻的要求。
用于平坦化的絕緣體要求在可見(jiàn)光區(qū)提供較大的透明度。透明度的下降導(dǎo)致顯示亮度的下降和顏色色調(diào)平衡的降低，造成圖像質(zhì)量上的大問(wèn)題。
按照已有技術(shù)，通常使用無(wú)機(jī)膜如氧化硅和氮化硅作為液晶顯示器絕緣體的材料。盡管絕緣性能優(yōu)異，但這些無(wú)機(jī)膜不能在下方的不同水平上提供令人滿意的平整度。如果它們用作取向膜的絕緣體，取向無(wú)序出現(xiàn)在不同的水平上，造成液晶顯示器不能實(shí)現(xiàn)高對(duì)比度。
有機(jī)絕緣體在平坦化特性上優(yōu)于無(wú)機(jī)絕緣體，因此它也用作液晶顯示器取向膜的下方絕緣體。例如日本專利公開(kāi)117424/1992的官方公報(bào)公開(kāi)將聚酰亞胺作為一種能提供平整度的聚合物。此外，日本專利公開(kāi)133427/1990的官方公報(bào)和日本專利公開(kāi)199124/1990的官方公報(bào)公開(kāi)了具有胺組分砜二氨基二苯基砜的砜基聚酰亞胺。日本專利公開(kāi)246515/1991的官方公報(bào)公開(kāi)了用作其中形成透明電極的無(wú)源基材的砜基聚酰亞胺。但這些聚酰亞胺對(duì)抗蝕劑脫漆劑的耐性不足。
美國(guó)專利5641974和日本專利公開(kāi)22028/1997的官方公報(bào)提及一種具有其特征在于平整度和透明度兩者的有機(jī)絕緣體的液晶顯示器，據(jù)說(shuō)使用了光敏樹(shù)脂如丙烯酸系樹(shù)脂、環(huán)氧基樹(shù)脂或苯并環(huán)丁烯膜(BCB)。但這些光敏樹(shù)脂包括會(huì)因光進(jìn)行反應(yīng)的物質(zhì)。因此，它們?cè)谕该鞫?、化學(xué)穩(wěn)定性、耐候性和耐光性方面基本上不好。結(jié)果，它們對(duì)光較不穩(wěn)定，且它們?cè)陂L(zhǎng)期使用時(shí)顏色色調(diào)變差。另外，光敏劑在有機(jī)中的洗脫會(huì)損害顯示特性。這些問(wèn)題有待解決。具有非光敏有機(jī)絕緣體的液晶顯示器公開(kāi)于日本專利公開(kāi)22028/1997的官方公報(bào)、以及International Workshop在有源矩陣液晶顯示器(1996，149頁(yè)，Kobe，Japan)上的技術(shù)論文摘要。但用作有機(jī)絕緣體的苯并環(huán)丁烯(BCB)聚合物在絕緣體成型過(guò)程中明顯著色，且不能得到足夠的亮度和顏色色調(diào)；這產(chǎn)生了耐光性不足的問(wèn)題。非光敏丙烯酸系樹(shù)脂和環(huán)氧基樹(shù)脂也存在問(wèn)題，它們?cè)谀蜔嵝?、化學(xué)穩(wěn)定性、耐候性和耐光性上不足。在使用這種絕緣體材料的液晶顯示器中，絕緣體在像素電極形成過(guò)程中出現(xiàn)皺紋，不能令人滿意地顯示。在施加強(qiáng)光使用投影儀時(shí)，根據(jù)服務(wù)時(shí)間的長(zhǎng)短會(huì)出現(xiàn)變色問(wèn)題。
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種能夠保證高對(duì)比度和穩(wěn)定顯示且圖像質(zhì)量下降最低的液晶顯示器。本發(fā)明的另一目的是提供一種適用于液晶顯示器的平坦化絕緣體的塑料組合物，其中所述組合物的特征在于在可見(jiàn)光區(qū)中的高度透明度，優(yōu)異的平坦化特性、和高度的耐抗蝕劑脫漆劑性。
以下描述按照本發(fā)明的實(shí)施方案晶體管元件排列的第一實(shí)施方案是一種液晶顯示器，包括(1)其間固定了液晶層的第一基材和第二基材，(2)在所述第一基材上的薄膜晶體管，(3)在位于所述第一基材面上的所述液晶顯示層的表面上的像素電極，(4)所述像素電極和所述薄膜晶體管之間的平坦化絕緣體，和(5)在所述平坦化絕緣體上用于將所述像素電極與所述薄膜晶體管連接的接觸孔，其中所述接觸孔用于所述像素電極與所述薄膜晶體管之間的電連接。
在所述液晶顯示器中，所述平坦化絕緣體由包含聚合物的塑料組合物組成，所述聚合物具有由通式(1)表示的結(jié)構(gòu)單元(其中結(jié)構(gòu)式中的Ar1選自(I)、(II)和(III)且可獨(dú)立地或結(jié)合使用；且Ar2選自(IV)、(V)、(VI)、(VII)和(VIII)且可獨(dú)立地或結(jié)合使用，其中“I”表示3≤I≤1000的整數(shù))。
本發(fā)明的第二實(shí)施方案是一種包含塑料組合物的液晶顯示器，該塑料組合物包含一種高聚物，在其結(jié)構(gòu)單元中，所述平坦化絕緣體由通式(2)或(3)表示(其中結(jié)構(gòu)式中的Ar1選自(I)、(II)和(III)且可獨(dú)立地或結(jié)合使用；且Ar2選自(IV)、(V)、(VI)、(VII)和(VIII)且可獨(dú)立地或結(jié)合使用；m和n是2≤m，n≤100的整數(shù)，且X表示具有可聚合多重鍵的基體)。
本發(fā)明的第三實(shí)施方案的特征在于，所述結(jié)構(gòu)式(1)中的Ar1選自所述(I)和(II)，且Ar2選自所述(IV)或(V)。
本發(fā)明的第四實(shí)施方案的特征在于，50％摩爾或更多的Ar1用于所述第三實(shí)施方案中的所述(I)。
本發(fā)明的第五實(shí)施方案的特征在于，通式(2)或(3)中的Ar1選自所述(I)和(II)，且Ar2選自所述第二實(shí)施方案中的(IV)或(V)。
本發(fā)明的第六實(shí)施方案的特征在于，50％摩爾或更多的Ar1用于所述第五實(shí)施方案中的所述(I)。
本發(fā)明的第七實(shí)施方案的特征在于，所述第二實(shí)施方案中的通式(2)或(3)中的X被以下X替代。 本發(fā)明還提供了一種適用于液晶顯示器的平坦化絕緣體的塑料組合物。
按照本發(fā)明的塑料組合物的第一實(shí)施方案具有一種由通式(2)或(3)表示的結(jié)構(gòu)單元(其中結(jié)構(gòu)式中的Ar1選自(I)、(II)和(III)且可獨(dú)立地或結(jié)合使用；且Ar2選自(IV)、(V)、(VI)、(VII)和(VIII)且可獨(dú)立地或結(jié)合使用；m和n是2≤m，n≤100的整數(shù)，且X表示(IX))。
按照本發(fā)明的塑料組合物的第二實(shí)施方案的特征在于，在所述塑料組合物的第一實(shí)施方案中，通式(2)或(3)中的Ar1選自所述(I)和(II)，且Ar2選自所述(IV)或(V)。
按照本發(fā)明的塑料組合物的第三實(shí)施方案可在通式(2)或(3)中的50％摩爾或更多的Ar1用于所述塑料組合物的第二實(shí)施方案中的所述(I)時(shí)而實(shí)現(xiàn)。
以下描述通式(1)、(2)或(3)中所示聚酰亞胺樹(shù)脂如何被發(fā)現(xiàn)可用于液晶顯示器的平坦化絕緣體。
聚酰亞胺樹(shù)脂可提供一種特點(diǎn)在于高耐熱性和令人滿意的化學(xué)穩(wěn)定性的優(yōu)異材料，但許多聚酰亞胺樹(shù)脂在可見(jiàn)光區(qū)吸收，因此不適用于液晶顯示器。其平整度也不令人滿意。
聚酰亞胺在可見(jiàn)光區(qū)的吸收由作為聚酰亞胺的單體組分的酸二酐與二胺組分間的電荷轉(zhuǎn)移吸收而引起。因此，可以認(rèn)為，透明度的提高可通過(guò)減少電荷轉(zhuǎn)移而實(shí)現(xiàn)?；谶@種思路，我們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了作為單體不會(huì)產(chǎn)生電荷轉(zhuǎn)移的脂族酸二酐和脂族二胺、以及在可見(jiàn)光區(qū)具有高度透明度的所得聚酰亞胺。但包含脂族組分的聚酰亞胺的平坦化性能與用于已有技術(shù)LSI的緩沖涂層的聚酰亞胺處于相同水平。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，這不足以用于液晶顯示器的平坦化絕緣體。本發(fā)明人已經(jīng)研究了各種芳族二胺和酸二酐，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，如果使用具有由通式(1)表示的結(jié)構(gòu)單元的聚酰亞胺聚合物，可以保證可見(jiàn)光區(qū)的透明度與平坦化特性之間的兼容性。所述聚酰亞胺聚合物的聚合度優(yōu)選為3或更高。如果低于3，所形成的絕緣體是脆性的，因此不能得到足夠的機(jī)械強(qiáng)度。并不限制聚合度的上限。可以使用具有得自正?；瘜W(xué)合成的聚合度的聚酰亞胺聚合物，其中將在化學(xué)計(jì)量比率上相當(dāng)于二胺組分的酸二酐在極性溶劑中進(jìn)行反應(yīng)。本發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，如果將4，4’-二胺二苯基砜(p-DDSO)和3，3’-二氨基二苯基砜(m-DDSO)用作二胺組分，并將3，3’，4，4’-氧二鄰苯二甲酸二酐(ODPA)和3，3’，4，4’-聯(lián)苯四甲酸二酐(BPDA)用作酸二酐組分，那么該聚酰亞胺具有特別高的平坦化特性。尤其是在使用3，3’，4，4’-氧二鄰苯二甲酸二酐(ODPA)時(shí)，平坦化特性得到特別提高。
特征在于高口徑比的液晶顯示器可通過(guò)使用這些聚酰亞胺作為平坦化絕緣體而得到，按照其中使用無(wú)機(jī)膜作為刻蝕光罩的兩層刻蝕法，這樣可得到構(gòu)圖。該兩層刻蝕法提供了一種適用于聚酰亞胺微加工的構(gòu)圖方式。用作聚酰亞胺的刻蝕光罩的無(wú)機(jī)膜在聚酰亞胺膜上形成，且該刻蝕法還可用于將所述無(wú)機(jī)膜構(gòu)圖。
在生產(chǎn)液晶顯示器時(shí)，可以部分使用各種類型的硅氧烷基酸二酐和硅氧烷基二胺作為單體，或可以將這些硅氧烷基單體與作為組分的聚合物進(jìn)行混合，這樣可促進(jìn)平坦化絕緣體基材的粘附性，但這不要損害聚酰亞胺的預(yù)期特性。尤其是，如果二胺或酸二酐不超過(guò)10％摩爾，硅氧烷單體的應(yīng)用可明顯提高與液晶的粘附可靠性而不會(huì)損害平整度、透明度和加工性。
應(yīng)該注意，如果將抗蝕劑直接用作刻蝕光罩而不使用無(wú)機(jī)膜作為刻蝕光罩，工業(yè)益處將是極大地改進(jìn)構(gòu)圖。
這樣，將作為聚酰亞胺前體的聚酰亞胺酸溶液在玻璃基材上旋涂，在此形成薄膜晶體管，然后在80攝氏度下干燥3分鐘。然后將它在溫度為350攝氏度的熱板上固化10分鐘。使用抗蝕劑在凹部中構(gòu)圖出厚度為2微米的聚酰亞胺(實(shí)施方案5)。如果使用單乙醇胺或502A(Tokyo Ohka Kogyo Co.，Ltd.)的抗蝕劑發(fā)生分離，該聚酰亞胺層膨脹或分離，因此不能得到預(yù)期的構(gòu)圖。
此外，為了提高聚酰亞胺對(duì)抗蝕劑脫漆劑的耐性，固化溫度和固化時(shí)間可在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中改變，但結(jié)果不令人滿意；透明度由于溫度較高和時(shí)間較長(zhǎng)而下降。本發(fā)明已進(jìn)一步研究了對(duì)抗蝕劑脫漆劑的耐性，令人滿意的結(jié)果可通過(guò)將反應(yīng)性多重鍵基團(tuán)引入聚酰亞胺酸的端部而得到，所述聚酰亞胺酸是特征在于令人滿意的透明度和平整度的聚酰亞胺的前體。并不特別限定所述反應(yīng)性多重鍵基團(tuán)的結(jié)構(gòu)，但考慮到在最終階段得到的平坦化絕緣體的耐熱性，優(yōu)選使用苯乙烯衍生物、4-降冰片烯基-1，2-二羧酸衍生物、苯基乙炔衍生物和馬來(lái)酸衍生物。
通式(2)的結(jié)構(gòu)得自聚酰亞胺酸在反應(yīng)性多重鍵基團(tuán)的胺或酸衍生物的端部上的反應(yīng)。
通式(3)的結(jié)構(gòu)得自聚酰亞胺酸在反應(yīng)性多重鍵基團(tuán)的酸二酐或胺衍生物的端部上的反應(yīng)。尤其是在使用苯乙烯基作為交聯(lián)組分時(shí)，可得到優(yōu)異的耐抗蝕劑脫漆劑性。具有重復(fù)結(jié)構(gòu)的平坦化絕緣體的比較研究表明，平整度可通過(guò)引入反應(yīng)性多重鍵基團(tuán)而提高。
具有通式(2)和通式(3)所示結(jié)構(gòu)單元的聚合物的聚合度優(yōu)選為2-100，特別優(yōu)選5-50。如果聚合度低于2，透明性和機(jī)械特性下降。如果聚合度不低于50，耐抗蝕劑脫漆劑性下降。聯(lián)苯四甲酸二酐(BPDA)的替代可有效地提高耐抗蝕劑脫漆劑性，同時(shí)保持優(yōu)可有效地提高塑料組合物的耐抗蝕劑脫漆劑性和平整度，所述塑料組合物包含具有通式(2)和通式(3)所示結(jié)構(gòu)單元的聚合物。
在通過(guò)旋涂法由聚酰亞胺酸成膜之后，反應(yīng)性多重鍵基團(tuán)的交聯(lián)反應(yīng)在引入酰亞胺的加熱過(guò)程中同時(shí)進(jìn)行。這并不需要加入自由基生成劑。但可以結(jié)合使用自由基生成劑之類的添加劑，只要不損害聚酰亞胺特性。可以使用正常的空氣循環(huán)熱空氣爐或熱板硬化設(shè)備進(jìn)行熱硬化。并不限制該設(shè)備或氣氛的種類。
在聚酰亞胺的構(gòu)圖中，可以直接使用已有技術(shù)的一般構(gòu)圖法，其中使用了聚酰亞胺的抗蝕劑，但沒(méi)有優(yōu)異的透明度和平整度。換句話說(shuō)，將抗蝕劑施用到熱固性聚酰亞胺膜上，然后使用曝光并通過(guò)光罩顯影的圖案作為刻蝕光罩。在通過(guò)濕刻蝕或干刻蝕將圖案轉(zhuǎn)移到聚酰亞胺上之后，使用特定的抗蝕劑脫漆劑去除該抗蝕劑，這樣得到具有預(yù)期形狀的聚酰亞胺膜。
通常使用肼基刻蝕劑進(jìn)行濕刻蝕。并不限制使用濕或干刻蝕。干刻蝕更適合得到微圖案。
一般聚酰亞胺的干刻蝕條件可直接用作在干刻蝕中使用的氣體、設(shè)備和條件。如果硅氧烷基組分包含在該聚酰亞胺中，鹵素基氣體的混合物是優(yōu)選的。
通過(guò)干刻蝕得到的聚酰亞胺圖案的寬范圍尖角可通過(guò)控制所用抗蝕劑材料和抗蝕劑材料圖案的尖角而得到。
如果聚酰亞胺和抗蝕劑刻蝕速度的比率設(shè)為S，那么當(dāng)抗蝕劑比聚酰亞胺更難以刻蝕(S更大)時(shí)，可得到幾乎垂直圖案的橫截面。同時(shí)，如果所用的抗蝕劑具有小S，那么抗蝕劑的橫截面將轉(zhuǎn)移到聚酰亞胺。因此，特定聚酰亞胺圖案的橫截面可通過(guò)在曝光后烘烤和其它處理以控制抗蝕劑的橫截面形狀而得到。
為了提高在液晶顯示器上的口徑比，更有利地具有較大尖角的孔和溝渠部分，這樣可將平整區(qū)擴(kuò)展至最大的可能范圍。同時(shí)，如果孔部分被金屬化，那么具有特別垂直形狀的橫截面導(dǎo)致傾斜挖掘；這不是優(yōu)選的。按照本發(fā)明的液晶顯示器中的平坦化絕緣體的圖案橫截面通過(guò)權(quán)衡來(lái)確定。
微構(gòu)圖取決于抗蝕劑材料、對(duì)準(zhǔn)器和所用的刻蝕體系，因此在用于本發(fā)明時(shí)并不限定。
在液晶顯示器中，非常需要取向膜涂覆表面的平整度。換句話說(shuō)，如果取向膜表面上存在不勻度，那么該表面上會(huì)產(chǎn)生其中晶體取向不勻的稱作域的部分，這導(dǎo)致顯示質(zhì)量下降，例如漏光。顯示質(zhì)量的下降可通過(guò)在該域上安裝驗(yàn)光層而降低。但這種方法的使用直接帶來(lái)口徑比的下降。口徑比的下降導(dǎo)致像素孔踞的下降。液晶顯示器分辨率越高，像素孔踞越大。這對(duì)于已設(shè)計(jì)成緊湊尺寸的作為使用聚硅氧烷的TFT型液晶顯示器的取景器、頂式安裝顯示器、投影儀等是特別重要的。


圖1是表示本發(fā)明液晶顯示器的一個(gè)實(shí)施方案的橫截面?zhèn)妊鲆晥D；圖2是表示本發(fā)明實(shí)施方案的液晶顯示器的透視圖；和圖3表示在評(píng)估測(cè)試中用于評(píng)估平坦化絕緣體的平坦化特性的基材的橫截面視圖。
圖1是表示本發(fā)明液晶顯示器的一個(gè)實(shí)施方案的橫截面?zhèn)妊鲆晥D。圖2是透視圖，其中沒(méi)有示出液晶層。
參考這些圖，以下描述作為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方案的液晶顯示器。
本發(fā)明實(shí)施方案的液晶顯示器具有第一基材100和第二基材200，中間固定有液晶層14。薄膜晶體管23在第一基材100上形成。
薄膜晶體管(TFT)23在一個(gè)且相同的平面上具有源電極19和漏極25，且半導(dǎo)體層(通道層)3位于源電極和漏極之間。它還有一個(gè)靠近半導(dǎo)體層3的門(mén)電極5，但由門(mén)絕緣體(第二絕緣體)4隔絕。圖1給出了作為連接到薄膜晶體管上的信號(hào)線的電極26和電極27。
取向膜13和像素電極(ITO膜)12在液晶層的第一基材側(cè)的表面上形成。像素電極12通過(guò)中間金屬層9和電極27連接到源電極19上。平坦化絕緣體11安裝在電極12和薄膜晶體管之間。接觸孔30在平坦化絕緣體11上形成，用于將像素電極12連接到中間金屬層9上。
以下進(jìn)一步描述本發(fā)明該實(shí)施方案中的圖1和2的液晶顯示器第一基材100由“透明”石英玻璃基材組成。在此的術(shù)語(yǔ)“透明”是指對(duì)可見(jiàn)光透明。透明度優(yōu)選盡可能高。包含HLD(高溫低壓分解)或低壓CVD的第一絕緣體2位于第一基材100的表面上。所述薄膜絕緣體在其上形成。構(gòu)成薄膜晶體管一部分的半導(dǎo)體層3由硅氧烷膜制成。門(mén)絕緣體(第二絕緣體)4由氧化硅(SiO2)膜制成。門(mén)電極5由多晶硅氧烷膜制成，且由兩層HLD膜和PSG膜(硅磷酸鹽玻璃)組成的膜作為第三絕緣體6在門(mén)電極5上形成。第四絕緣體8在第三絕緣體6上按照CVD法，使用TEOS(四乙氧基硅烷)作為原料而形成。由氮化硅制成的鈍化膜10在第四絕緣體8上形成。連接到源電極上的電極27的另一端與包含硅化鉬的中間金屬層9連接，且中間金屬層9與像素電極12連接。數(shù)字7表示鋁線。中間金屬層9與鈍化膜10之間的水平差為1.0微米。平坦化絕緣體11在鈍化膜10上形成。由氧化銦錫組成的像素電極(ITO膜)12在平坦化絕緣體11上形成，且取向膜13在其上摩擦。
第二基材200由石英玻璃制成。黑色基質(zhì)16、用于保持黑色基質(zhì)平整度的外涂層膜15、電極(ITO膜)32和取向膜31在第二基材上形成。液晶膜14形成于基材100上的取向膜13和第二基材200上的取向膜31之間。
偏轉(zhuǎn)板17在第一基材100和第二基材200的其它表面上形成。
在該實(shí)施方案的液晶顯示器中，由在第一基材100面上形成的偏轉(zhuǎn)板17的背部供給的光經(jīng)過(guò)該偏轉(zhuǎn)板17，然后經(jīng)由液晶層14離開(kāi)在第二基材上形成的偏轉(zhuǎn)板17。使用者可以看見(jiàn)該光。像素電極12與第二基材側(cè)的電極(ITO膜)32一起工作，并根據(jù)選擇將電壓供給液晶層14。該電壓產(chǎn)生圖像，使用者可從顯示器的前方看見(jiàn)。
以下描述按照本發(fā)明的實(shí)施方案[實(shí)施方案1]在將3，3’，4，4’-氧二鄰苯二甲酸二酐(0.10摩爾)溶解在馬來(lái)酸酐之后，將3，3’-二氨基二苯基砜(0.10摩爾)在冰冷卻下慢慢加入，然后放置以相互反應(yīng)5小時(shí)，這樣得到多酰胺酸溶液。
將所述多酰胺酸溶液通過(guò)旋涂法涂覆在石英基材上，然后在80攝氏度的熱板上干燥3分鐘。然后，將它在300攝氏度的熱板上干燥10分鐘，得到2微米厚的聚酰亞胺膜。所述膜的可見(jiàn)紫外吸收光譜的測(cè)量表明，在430-900納米(儀器的測(cè)量極限)波長(zhǎng)下的透射比為90％或更高。所述膜的優(yōu)選象液晶顯示器的平坦化絕緣體那樣透明。
為了保證在引入酰亞胺之后的厚度在凹部變?yōu)?2微米，將所述多酰胺酸溶液涂覆在玻璃基材1000上，在此形成了高1微米且寬4微米的多個(gè)鋁圖案70，如圖3所示。然后將它在80攝氏度熱板上干燥3分鐘。然后，將它在300攝氏度熱板上加熱10分鐘，得到聚酰亞胺膜。測(cè)定表面的水平差。結(jié)果表明，該表面的水平差為0.062微米，表現(xiàn)出優(yōu)異的平坦化特性。該實(shí)驗(yàn)表明，所述聚酰亞胺膜作為平坦化絕緣體的應(yīng)用能夠保證在像素電極上的優(yōu)異平整度和高對(duì)比度；它提供了一種即便暴露于強(qiáng)光也能夠保證長(zhǎng)期穩(wěn)定顯示的液晶顯示器。
將所述多酰胺酸溶液涂覆在圖1液晶顯示器的鈍化膜10上，形成一種平坦化絕緣體11，這樣在凹部的膜厚度為2微米。該平坦化絕緣體在此時(shí)的表面不勻度為0.04微米。按照等離子體CVD法，使用SiH4和N2O材料，在該表面上形成0.15微米厚的氧化硅層。在其上涂覆普通的正性抗蝕劑至約0.15微米厚，以將接觸孔曝光和顯影。即，按照使用CF4氣體的無(wú)功離子蝕刻(RIE)方法，使用該抗蝕劑圖案作為光罩形成硅氧烷孔圖案?？讏D案的頂端是3微米正方形且底部是2微米。然后，使用類似的設(shè)備和氧氣將該平坦化絕緣體11構(gòu)圖。
在刻蝕平坦化絕緣體11的過(guò)程中，抗蝕劑層完全去除。氧化硅層通過(guò)使用CF4氣體的無(wú)功離子蝕刻(RIE)方法而去除，這樣得到接觸孔圖案。在將ITO(氧化銦錫)透明電極膜(像素電極12)涂覆其上之后，得到一種構(gòu)圖，形成一種接觸半導(dǎo)體層(通道層)3的透明像素電極。在其上形成取向膜13，然后摩擦。然后，在其上層壓具有對(duì)應(yīng)于第一基材接觸孔10的4微米寬驗(yàn)光條(黑色基質(zhì)16)的另一透明玻璃基材(第二基材200)。在兩個(gè)基材之間填充液晶以密封并形成液晶層14。通過(guò)這種方法得到的液晶顯示器沒(méi)有來(lái)自驗(yàn)光部的任何漏光，且黑色顯示對(duì)比度好至290。此外，在白色顯示模式時(shí)沒(méi)有任何著色，且顯示出均勻的圖像。[參考實(shí)施例1-4]在與實(shí)施方案1相同的條件下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，只是改變羧酸二酐組分和二胺組分。
表1給出了羧酸二酐組分和二胺組分的種類，它們的共混量和平坦化絕緣體特性。平坦化率P由以下等式確定，其中起始水平差為AH，且在該水平差下成膜之后的膜表面上的該值為ΔhP＝100×(1-Δh/ΔH)表1的平坦化率值這樣計(jì)算在圖3的基材上形成與實(shí)施方案1相同的膜，然后測(cè)量在其表面上的水平差。在對(duì)照物和白色顯示部處的著色通過(guò)產(chǎn)生與第一實(shí)施方案相同的液晶顯示器而測(cè)量。
在所有的實(shí)施方案1-8，在420納米下的透射比為85％或更高，且在85或更高的對(duì)比度下的平坦化率為40％或更高，表現(xiàn)出優(yōu)異的顯示特性，而白色顯示部不被著色。
尤其是在實(shí)施方案1、2、5和6中，如果Ar1為(I)或(II)且Ar2為(IV)或(V)，透射比為91％或更高，且在260或更高的對(duì)比度下的平坦化率為80％或更高?？梢援a(chǎn)生優(yōu)異的顯示特性，而白色顯示部不被著色。在第一和第二實(shí)施方案中，使用(I)作為Ar1可提供優(yōu)異的顯示特性，而白色顯示部不被著色，其中透射比為92％或更高，且在240或更高的對(duì)比度下的平坦化率為90％或更高。第一參考實(shí)施例采用了典型的聚酰亞胺PIX-1500(Hitachi Chemical Co.，Ltd.)作為L(zhǎng)SI絕緣體。
表1
*在420納米下的透射比ODPA3，3’，4，4’-氧鄰苯二甲酸二酐BPD3，3’，4，4’-聯(lián)苯四甲酸二酐(BPDA)BIDA3，3’，4，4’-二苯酮四甲酸二酐(BPDA)mDDSO3，3’-二氨基二苯基砜pDDSO4，4’-二氨基二苯基砜bisAPAF2，2-二(3-氨基-4-羥基苯基)六氟丙烷DMAP2，2’-二甲基-4，4’-二氨基聯(lián)苯bisAPF2，2-二(3-氨基苯基)六氟丙烷DDE4，4’-二氨基二苯基醚TMPDA1，4’-二氨基-2，3，5，6-四甲基苯[實(shí)施方案9]
在將3，3’，4，4’-氧二鄰苯二甲酸二酐(ODPA)(0.10摩爾)溶解在馬來(lái)酸酐之后，將3，3’-二氨基二苯基砜(m-DDSO)(0.09摩爾)在冰冷卻下慢慢加入，然后放置以相互反應(yīng)5小時(shí)。然后向其中加入4-氨基苯乙烯(AM)(0.02摩爾)并相互反應(yīng)3小時(shí)，這樣得到塑料組合物。
將所述多酰胺酸溶液通過(guò)旋涂法涂覆在石英基材上，然后在80攝氏度的熱板上干燥3分鐘。然后，將它在350攝氏度的熱板上干燥10分鐘并固化。所述膜為2微米厚。所述膜的可見(jiàn)紫外吸收光譜的測(cè)量表明，在420-900納米(儀器的測(cè)量極限)波長(zhǎng)下的透射比為90％或更高。在420納米波長(zhǎng)下的透射比為94％。然后按照實(shí)施方案1的相同方式測(cè)量所述塑料組合物的平坦化特性，且平坦化率為94％。實(shí)施方案9的平坦化特性已相對(duì)其中不包括相應(yīng)交聯(lián)組分的實(shí)施方案1得到改進(jìn)。這表明，可以保證在用作液晶顯示器的平坦化絕緣體時(shí)的優(yōu)異平整度，且黑色顯示對(duì)比度令人滿意，而不會(huì)從驗(yàn)光單元漏光。還發(fā)現(xiàn)，可以保證均勻的顯示圖像，而不會(huì)在白色顯示模式時(shí)著色。
此外，將所述絕緣體浸漬在60攝氏度下，在作為抗蝕劑涂漆劑的單乙醇胺(MEA)中1分鐘，并使用探針型膜厚度測(cè)量?jī)x器來(lái)測(cè)量在該浸漬前后的膜厚度，以檢查耐性。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，膜厚度在浸漬到MEA前后沒(méi)有任何變化，且已證實(shí)對(duì)MEA的耐性。這表明，可以使用作為刻蝕光罩的抗蝕劑，而不使用無(wú)機(jī)膜。將該膜在95攝氏度下浸漬在502A(Tokyo Ohka Kogyo Co.，Ltd.的抗蝕劑涂漆劑)1分鐘，然后測(cè)量在浸漬前后的膜厚度。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，膜厚度在浸漬到502A前后沒(méi)有任何變化，且已證實(shí)對(duì)502A的耐性。在表2中，給出了在浸漬到抗蝕劑涂漆劑之后相對(duì)該浸漬之前的膜厚度的百分?jǐn)?shù)，作為對(duì)抗蝕劑涂漆劑的耐性。在與實(shí)施方案9相同的條件下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，只是改變羧酸二酐組分和二胺組分。
表2
AM4-氨基苯乙烯表2給出了這些實(shí)驗(yàn)的結(jié)果。在所有情況下，在加入94％交聯(lián)劑時(shí)的平坦化率保持在94％，這表明平坦化性能進(jìn)一步提高且耐抗蝕劑涂漆劑性更高。在其中用BODA替代羧酸二酐(40摩爾％)的實(shí)施方案11中，得到與實(shí)施方案9一樣高的平坦化率。
在其中使用AM作為交聯(lián)劑的實(shí)施方案9-12中，優(yōu)異的耐抗蝕劑涂漆劑性得到證實(shí)；對(duì)抗蝕劑涂漆劑502A的耐性也特別好。使用3-乙炔基苯胺替代用于實(shí)施方案9-11的AM，然后按照類似方式合成出樹(shù)脂，得到用于參考實(shí)施例5-8的塑料組合物。
在將m-DDSO(0.10摩爾)溶解在N-甲基吡咯烷酮中制成溶液之后，將ODPA(0.09摩爾)在冰冷卻下慢慢加入其中，然后放置以相互反應(yīng)5小時(shí)。然后將馬來(lái)酸酐(0.02摩爾)加入其中并相互反應(yīng)3小時(shí)，這樣得到用于參考實(shí)施例6的塑料組合物。
在將m-DDSO(0.10摩爾)溶解在N-甲基吡咯烷酮中制成溶液之后，將ODPA(0.05摩爾)和3，3’，4，4’-聯(lián)苯四羧酸二酐(BPDA)(0.04摩爾)在冰冷卻下慢慢加入其中，然后放置以相互反應(yīng)5小時(shí)。然后將馬來(lái)酸酐(0.02摩爾)加入其中并相互反應(yīng)3小時(shí)，這樣得到用于參考實(shí)施例9的塑料組合物。
使用5-降冰片烯基-2，3-二甲酸二酐(NA)替代用于參考實(shí)施例6和9的MA，然后按照類似方式合成出樹(shù)脂，得到用于參考實(shí)施例7和10的塑料組合物。
表3給出了按照類似實(shí)施方案1的方式評(píng)估這些平坦化特性的結(jié)果，以及按照類似實(shí)施方案9的方式研究耐抗蝕劑涂漆劑性的結(jié)果。它表明，使用任何交聯(lián)劑不能獲得對(duì)抗蝕劑涂漆劑502A的耐性。
表3
EA3-亞乙基苯胺MA馬來(lái)酸酐NA5-降冰片基-2，3-二羧酸酐MEA單乙醇胺[實(shí)施方案13]將按照實(shí)施方案1的塑料組合物涂覆到圖1所示液晶顯示器的鈍化膜10上，然后形成平坦化絕緣體11以保證該膜在凹部的厚度為2微米。這時(shí)平坦化絕緣體11的表面上的不勻度為0.04微米。在其上涂覆約3微米的普通正性抗蝕劑，然后將接觸孔曝光和顯影。根據(jù)用作光罩的該抗蝕劑圖案，按照使用CF4氣體的無(wú)功離子蝕刻(RIE)方法將平坦化絕緣體構(gòu)圖。剩余的抗蝕劑層通過(guò)MEA去除，得到預(yù)期的接觸孔圖案。使用ITO在其上形成像素電極12，然后得到液晶顯示器，其中孔的上方10具有一個(gè)4微米寬的驗(yàn)光帶(黑色基質(zhì)16)。該顯示器的對(duì)比度好至320。圖像顯示均勻，而沒(méi)有在白色顯示模式時(shí)著色。使用金屬鹵化物燈作為光源，將用于實(shí)施方案1的可見(jiàn)紫外吸收光譜的聚酰亞胺膜曝光于10000000勒克司可見(jiàn)光1000小時(shí)。然后再次測(cè)量可見(jiàn)紫外吸收光譜。曝光之后，沒(méi)有發(fā)現(xiàn)光譜變化。這表明，使用實(shí)施方案1聚酰亞胺的液晶顯示器具有優(yōu)異的耐光性。用實(shí)施方案11的聚酰亞胺進(jìn)行替代，進(jìn)行類似的耐光性測(cè)試。在曝光前后，在420納米下的透射比為94％。這表明，使用實(shí)施方案11聚酰亞胺的液晶顯示器具有優(yōu)異的耐光性。將苯并環(huán)丁烯(Dow Chemical)涂覆在用于實(shí)施方案1的石英基材上。在氣氛可控的固化爐中，在90分鐘內(nèi)由室溫升溫至250攝氏度，然后將它保持60分鐘以自然冷卻得到2微米厚的苯并環(huán)丁烯膜。測(cè)定該膜的可見(jiàn)紫外吸收光譜，發(fā)現(xiàn)在420納米下的透射比為91％。該膜按照類似于實(shí)施方案14的方式曝光，觀察可見(jiàn)紫外吸收光譜的變化。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，如果曝光50小時(shí)，可觀察到80％的下降。使用苯并環(huán)丁烯的液晶顯示器發(fā)現(xiàn)存在耐光性方面的問(wèn)題。
按照本發(fā)明的液晶顯示器在可見(jiàn)光區(qū)具有高度的透明性，并具有在平坦化特性上優(yōu)異的絕緣體作為平坦化絕緣體。這樣在最低降低圖像質(zhì)量的情況下得到高對(duì)比度的顯示屏幕。
此外，按照本發(fā)明的塑料組合物在可見(jiàn)光區(qū)具有特別高的透明性，并具有優(yōu)異的平坦化特性。由于非常耐抗蝕劑涂漆劑，它非常適用作液晶顯示器的平坦化絕緣體。
權(quán)利要求
1.一種液晶顯示器，包括(1)其間固定了液晶層的第一基材(100)和第二基材(200)，(2)在所述第一基材上的薄膜晶體管(23)，(3)在位于所述第一基材面上的所述液晶顯示層的表面上的像素電極(12)，(4)所述像素電極和所述薄膜晶體管之間的平坦化絕緣體(11)，和(5)在所述平坦化絕緣體上用于將所述像素電極與所述薄膜晶體管連接的接觸孔(30)，其中所述接觸孔用于所述像素電極與所述薄膜晶體管之間的電連接。所述液晶顯示器的特征在于，所述平坦化絕緣體由包含聚合物的塑料組合物組成，所述聚合物具有由通式(1)表示的結(jié)構(gòu)單元(其中結(jié)構(gòu)式中的Ar1選自(I)、(II)和(III)且可獨(dú)立地或結(jié)合使用；且Ar2選自(IV)、(V)、(VI)、(VII)和(VIII)且可獨(dú)立地或結(jié)合使用，其中“I”表示3≤I≤1000的整數(shù))。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的液晶顯示器，其特征在于所述平坦化絕緣體由塑料組合物形成，其中所述通式(1)的Ar選自所述(I)和(II)，且Ar2選自所述(IV)和(V)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的液晶顯示器，其特征在于所述通式(1)的50％摩爾或更多的Ar由所述(I)組成。
4.一種液晶顯示器，包括(1)其間固定了液晶層的第一基材(100)和第二基材(200)，(2)在所述第一基材上的薄膜晶體管(23)，(3)在位于所述第一基材面上的所述液晶顯示層的表面上的像素電極(12)，(4)所述像素電極和所述薄膜晶體管之間的平坦化絕緣體(11)，和(5)在所述平坦化絕緣體上用于將所述像素電極與所述薄膜晶體管連接的接觸孔(30)，其中所述接觸孔用于所述像素電極與所述薄膜晶體管之間的電連接。所述液晶顯示器的特征在于，所述平坦化絕緣體由熱固性聚合物組成，所述熱固性聚合物具有由通式(2)或(3)表示的結(jié)構(gòu)單元(其中結(jié)構(gòu)式中的Ar1選自(I)、(II)和(III)且可獨(dú)立地或結(jié)合使用；且Ar2選自(IV)、(V)、(VI)、(VII)和(VIII)且可獨(dú)立地或結(jié)合使用；m和n是2≤m，n≤100的整數(shù)，且X表示具有可聚合多重鍵的基體)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的液晶顯示器，其特征在于所述平坦化絕緣體包含塑料組合物，其中所述通式(2)或(3)的Ar1選自所述(I)和(II)，且Ar2選自所述(IV)和(V)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的液晶顯示器，其特征還在于所述通式(2)或(3)的50％摩爾或更多的Ar1由所述(I)組成。
7.根據(jù)權(quán)利要求4的液晶顯示器，其特征還在于所述通式(2)或(3)的“X”由以下(IX)組成。
8.一種包含熱固性聚合物的塑料組合物，所述熱固性聚合物具有由通式(2)或(3)表示的結(jié)構(gòu)單元(其中結(jié)構(gòu)式中的Ar1選自(I)、(II)和(III)且可獨(dú)立地或結(jié)合使用；且Ar2選自(IV)、(V)、(VI)、(VII)和(VIII)且可獨(dú)立地或結(jié)合使用；m和n是2≤m，n≤100的整數(shù)，且X表示具有可聚合多重鍵的基體)，
9.根據(jù)權(quán)利要求8的塑料組合物，其特征還在于所述通式(2)或(3)的Ar1選自(I)和(II)，且Ar2選自所述(IV)或(V)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的塑料組合物，其特征還在于所述通式(2)或(3)的50％摩爾或更多的Ar1由所述(I)組成。
全文摘要
一種液晶顯示器,包括:(1)其間固定了液晶層的第一基材和第二基材,(2)在所述第一基材上的薄膜晶體管,與所述液晶層上形成的像素電極連接,(3)在所述像素電極和所述薄膜晶體管之間的平坦化絕緣體,和(5)在所述平坦化絕緣體上的接觸孔;其中所述平坦化絕緣體由塑料組合物組成,由通式(1)、(2)或(3)表示的結(jié)構(gòu)單元(其中結(jié)構(gòu)式中的Ar
文檔編號(hào)G02F1/1333GK1328655SQ99811481
公開(kāi)日2001年12月26日 申請(qǐng)日期1999年11月30日 優(yōu)先權(quán)日1999年11月30日
發(fā)明者三輪崇夫, 北條房郎, 岡部義昭, 山田真治, 上野巧, 佐藤敏浩 申請(qǐng)人:株式會(huì)社日立制作所