感放射线性树脂组合物、绝缘膜及显示元件的制作方法_4

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形态的感放射线性树脂组合物中所用的有机溶剂的含量,可以考虑粘度 等进行适当确定。
[0261 ] 制备分散液状态的感放射线性树脂组合物时的分散方法,可以通过以下方法进 行:使用涂料振动机(paint shaker)、SC磨机、环型磨机、针型磨机等,通常以周速为5m/ s~15m/s,持续至观察不到粒径的降低为止。所述持续时间通常为数小时。另外,在所述 分散时,优选使用玻璃珠、氧化锆珠等分散珠。所述珠径并无特别限定,优选为〇. 〇5mm~ 0. 5mm,更优选为0. 08mm~0. 5mm,尤其优选为0. 08mm~0. 2mm。
[0262] 接着,对包含由本发明实施形态的感放射线性树脂组合物形成的绝缘膜的本发明 实施形态的显示元件进行说明。
[0263] <液晶显示元件>
[0264] 本发明实施形态的显示元件如上所述那样,包含由本发明实施形态的感放射线性 树脂组合物形成的绝缘膜而构成。本实施形态的液晶显示元件使用包含本发明实施形态的 绝缘膜的本发明实施形态的阵列基板而构成,例如可以设为主动矩阵型FFS模式的彩色液 晶显示元件。
[0265] 本实施形态的液晶显示元件可以设为如下的结构:形成有用于切换的主动元件、 电极及绝缘膜等的本发明实施形态的阵列基板、与具有着色图案而构成的彩色滤光片基板 介隔液晶层而相对。并且,具有多个像素呈点矩阵状配置的显示区域。
[0266] 图1是对本发明实施形态的阵列基板示意性表示像素部分的主要部分结构的俯 视图。
[0267] 图2是示意性表示沿着图1的A-A'线的剖面结构的图。
[0268] 另外,在图1中,将后述平面状共通电极14或闸极绝缘膜31等省略。
[0269] 在图1及图2中,阵列基板1具有在透明的基板4的一个面上配置主动元件8的 结构。主动元件8具有:配置在基板4上的形成扫描信号线7的一部分的闸极电极7a、在闸 极电极7a上介隔闸极绝缘膜31而配置的半导体层8a、与半导体层8a连接的第1源极-汲 极电极6、形成影像信号线5的一部分而与半导体层8a连接的第2源极-汲极电极5a,以 整体构成薄膜电晶体(TFT :Thin Film Transistor)。
[0270] 半导体层8a例如可以通过使用非晶质状态的a-Si (非晶-硅)、或利用准分子激 光或固相成长等将a-Si结晶化而得的p-Si (多晶硅)等硅(Si)材料而形成。
[0271] 在半导体层8a使用a-Si时,半导体层8a的厚度优选设为30nm~500nm。另外, 在半导体层8a、与第1源极-汲极电极6或第2源极-汲极电极5a之间,优选以IOnm~ 150nm的厚度形成用以取得欧姆接触的未图示的n+Si层。
[0272] 另外,半导体层8a可以使用氧化物而形成。可以应用于所述半导体层8a的氧化 物可以列举:单晶氧化物、多晶氧化物及非晶氧化物、以及所述氧化物的混合物。多晶氧化 物例如可以列举:氧化锌(ZnO)等。
[0273] 可以应用于半导体层8a的非晶氧化物可以列举:包含铟(In)、锌(Zn)及锡(Sn) 的至少一种元素而构成的非晶氧化物。
[0274] 可以应用于半导体层8a的非晶氧化物的具体例可以列举:Sn-In-Zn氧化物、 In-Ga-Zn氧化物(IGZ0 :氧化铟镓锌)、In-Zn-Ga-Mg氧化物、Zn-Sn氧化物(ΖΤ0 :氧化锌 锡)、In氧化物、Ga氧化物、In-Sn氧化物、In-Ga氧化物、In-Zn氧化物(ΙΖ0 :氧化铟锌)、 Zn-Ga氧化物、Sn-In-Zn氧化物等。另外,在以上的情况下,构成材料的组成比未必为1 :1, 可以选择实现所期望的特性的组成比。
[0275] 使用非晶氧化物的半导体层8a例如在其使用IGZO或ZTO而形成时,使用IGZO靶 或ZTO靶利用溅镀法或蒸镀法进行层形成,利用光刻(photolithography)法等,进行利用 抗蚀剂工艺与蚀刻工艺的图案化而形成。使用非晶氧化物的半导体层8a的厚度优选设为 Inm ~1000 nm0
[0276] 通过使用以上所例示的氧化物,而可以在低温下形成迀移率高的半导体层8a,并 且可以提供优异性能的主动元件8。
[0277] 并且,为了形成主动元件8的半导体层8a而特别优选的氧化物可以列举:氧化锌 (ZnO)、氧化铟镓锌(IGZO)、氧化锌锡(ZTO)及氧化铟锌(ZIO)。
[0278] 通过使用所述氧化物,主动元件8可以在更低温度下形成迀移率优异的半导体层 8a,并表现出高开/关(0N/0FF)比。
[0279] 以覆盖闸极电极7a的方式配置的闸极绝缘膜31,例如可以由SiO2(二氧化硅)等 金属氧化物或SiN(氮化硅)等金属氮化物形成。
[0280] 在主动元件8上,以被覆主动元件8的方式设置无机绝缘膜32。无机绝缘膜32是 与作为第1绝缘膜的有机绝缘膜12、及作为第2绝缘膜的绝缘膜33不同的绝缘膜,且为第 3绝缘膜。另外,作为第2绝缘膜的绝缘膜33是由所述本发明实施形态的感放射线性树脂 组合物形成的本发明实施形态的绝缘膜。
[0281] 无机绝缘膜32例如可以由5102等金属氧化物或SiN等金属氮化物形成。无机绝 缘膜32是为了防止半导体层8a因湿度而受到影响而设置。另外,在本实施形态的阵列基 板1中,也可以不设置作为第3绝缘膜的无机绝缘膜32。即,在阵列基板1中,也可以设为 如下结构:在主动元件8上配置作为第1绝缘膜的有机绝缘膜12。
[0282] 在主动元件8上,以覆盖无机绝缘膜32的方式,配置作为第1绝缘膜的有机绝缘 膜12。有机绝缘膜12是使用有机绝缘膜形成组合物而形成的绝缘性膜,是使用有机材料而 形成的有机绝缘膜。在本实施形态中,有机绝缘膜12优选具备作为平坦化膜的功能,从所 述观点来看,优选形成厚的膜。例如在为具备通常的结构的主动元件8时,有机绝缘膜12 能够以Iym~6μηι的膜厚形成。
[0283] 本实施形态的阵列基板1的有机绝缘膜12,是在形成有影像信号线5等与主动元 件8的基板4上,涂布有机绝缘膜形成组合物,进行接触孔17的形成等必要的图案化后,进 行加热硬化而形成。
[0284] 用于形成有机绝缘膜12的有机绝缘膜形成组合物,是为了具有图案化性,而将 [X]碱可溶性树脂作为必须成分而构成的感放射线性树脂组合物。[X]碱可溶性树脂若为 具有碱显影性的树脂,则并无限定。并且,[X]碱可溶性树脂优选包含具有羧基的构成单元 与具有聚合性基的构成单元的树脂、或者通过将聚酰胺酸进行脱水闭环而酰亚胺化从而获 得的聚酰亚胺树脂。
[0285] 有机绝缘膜形成组合物也可以设为正型或负型的任一种,但在为正型感放射线性 树脂组合物时,优选进一步含有[Υ]醌二叠氮化合物作为必须成分,在为负型感放射线性 树脂组合物时,优选含有[Ζ]聚合性化合物、及[W]感放射线性聚合起始剂。
[0286] 并且,在本实施形态中,例如在使用正型有机绝缘膜形成组合物的有机绝缘膜12 中,若与放射线发生感应,则在显影液中的溶解性增大而将感应部分除去。因此,在使用正 型有机绝缘膜形成组合物时,通过对有机绝缘膜12的接触孔17的形成部分照射感放射线, 而可以相对较容易地形成所期望的接触孔17。
[0287] 另外,在本实施形态中,在使用负型有机绝缘膜形成组合物的有机绝缘膜12中, 若与放射线发生感应,则在显影液中的溶解性降低,因此将非感应部分除去。因此,在使用 负型有机绝缘膜形成组合物时,通过对有机绝缘膜12的接触孔17的形成部分以外照射放 射线,而可以形成所期望的接触孔17。与正型相比,具有难以控制接触孔17的形状的缺点, 但在所得的有机绝缘膜12的透明性或耐热性等方面具有优点。
[0288] 有机绝缘膜形成组合物如上所述那样,正型、负型均含有碱可溶性树脂。所述碱可 溶性树脂例如可以设为包含具有羧基的构成单元与具有聚合性基的构成单元的聚合物等。 在碱可溶性树脂为包含具有羧基的构成单元与具有聚合性基的构成单元的聚合物时,可以 在对由有机绝缘膜形成组合物形成的涂膜照射放射线形成图案后,进一步通过加热进行硬 化。即,在具有聚合性基的树脂彼此中,可以形成硬化膜,所述硬化膜是通过聚合性基因加 热而反应从而交联,并高度地形成有交联网络。此种硬化膜即便其后进一步进行加热,膜的 伸缩也小,因此可以使对形成于其上的膜产生的应力变为最小限度。因此,在形成有机绝缘 膜12后,在设置于其上的其他膜的硬化步骤中,即便有机绝缘膜12进一步受到加热处理, 因所述加热处理引起的有机绝缘膜12的尺寸的变动也会抑制在最小限度。由此,可以减小 施加在有机绝缘膜12上的共通电极14或绝缘膜33的应力。
[0289] 如此,由于有机绝缘膜12因加热引起的膜的伸缩小,因此可以防止在包含ITO等 的共通电极14与配置于其上的绝缘膜33之间产生剥离。
[0290] 为了将后述像素电极9与第1源极-汲极电极6连接,而在有机绝缘膜12上形成 将有机绝缘膜12贯通的接触孔17。接触孔17以也将位于有机绝缘膜12的下层的无机绝 缘膜32贯通的方式形成。有机绝缘膜12使用作为感放射线性树脂组合物的有机绝缘膜形 成组合物而形成。因此,例如对有机绝缘膜12照射放射线形成贯通孔后,通过将所述有机 绝缘膜12作为遮罩对无机绝缘膜32进行干式蚀刻,而可以形成接触孔17。另外,在为阵列 基板1不具有无机绝缘膜32的结构时,对有机绝缘膜12照射放射线而形成的贯通孔成为 接触孔17。
[0291] 有机绝缘膜12的上表面为平坦,在其上设置共通电极14(图1中未图示)。共通 电极14形成为平面状,避开接触孔17而以整块形成在整个面上。
[0292] 共通电极14例如利用溅镀法等将包含ITO等透明导电材料的膜成膜。并且,利用 光刻法等进行图案化,以包围接触孔17的方式设置开口部。由此,可以形成图2的结构的 共通电极14。
[0293] 在有机绝缘膜12与共通电极14上,设置本发明实施形态的绝缘膜33,作为被覆所 述构件的第2绝缘膜。所述绝缘膜33是由所述本发明实施形态的感放射线性树脂组合物 形成的涂布型有机绝缘膜。绝缘膜33是代替所述以前的包含SiN的层间绝缘膜的绝缘膜, 成为本实施形态的阵列基板1的主要的构成要素。
[0294] 本实施形态的绝缘膜33在与所述有机绝缘膜12的接触孔17相同的位置具有开 口部。因此,有机绝缘膜12的接触孔17不会因绝缘膜33而堵塞,可以实现后述绝缘膜33 上的像素电极9、与连接于半导体层8a的第1源极-汲极电极6之间的电性连接。此时,接 触孔17只要保持上部与底部开口而将有机绝缘膜12贯通的状态即可,接触孔17的内壁的 至少一部分可以由绝缘膜33被覆。
[0295] 作为第2绝缘膜的本发明实施形态的绝缘膜33如上所述那样,是代替以前的包含 SiN等的层间绝缘膜的绝缘膜,是使用有机材料的涂布型有机绝缘膜。绝缘膜33是使用本 发明实施形态的感放射线性树脂组合物利用涂布进行涂膜形成,利用光刻法等进行规定的 图案化而形成。
[0296] 另外,光刻法包括如下步骤:在接受加工或处理的基板的表面,涂布抗蚀剂组合物 而形成抗蚀剂膜的步骤;通过照射光或电子束对规定的抗蚀剂图案进行曝光,而形成抗蚀 剂图案潜像的曝光步骤;根据需要进行加热处理的步骤;接着将其进行显影而形成所期望 的微细图案的显影步骤;及将所述微细图案作为遮罩对基板进行蚀刻等加工的步骤。
[0297] 并且,在本实施形态的阵列基板1中,本发明实施形态的感放射线性树脂组合物 以本实施形态的绝缘膜33可以实现所期望的介电常数及折射率的方式,进行组成的最佳 化。即,在绝缘膜33中,本实施形态的感放射线性树脂组合物以可以实现提高介电常数的 控制的方式,含有用于高介电常数化的成分。例如,本实施形态的感放射线性树脂组合物含 有作为[C]成分的[C]包含钛氧化物、与选自由钡、锶、钙、镁、锆及铅所组成的组群的至少 一种金属元素的化合物而构成。另外,本实施形态的感放射线性树脂组合物如上所述那样, 可以包含作为[D]成分的[D]选自由具有氨基甲酸酯键及酰胺键中的至少一种的聚合物、 与具有氨基甲酸酯键及酰胺键中的至少一种的(甲基)丙烯酸酯化合物所组成的组群的至 少一种。
[0298] 而且,本发明实施形态的感放射线性树脂组合物通过含有[C]化合物,而可以实 现使用其而形成的绝缘膜33的高折射率化。例如绝缘膜33的折射率可以控制在1. 55~ 1.85的范围内。
[0299] 并且,为了图案化性优异、同时表现出高的硬化性能且表现出优异的绝缘性,本实 施形态的感放射线性树脂组合物可以实现[C]成分与[D]成分的并用等最佳的组成设计。
[0300] 其结果是,阵列基板1以如下方式构成:进行绝缘膜33的介电常数等的调整,容易 进行代替以前的包含SiN的无机层间绝缘膜。
[0301] 绝缘膜33的膜厚并无特别限定,为了确保共通电极14与像素电极9之间的绝缘 性,并且实现所期望的静电电容,优选为适宜的厚度。绝缘膜33的膜厚优选为0. 1 μπι~ 8 μ m,更优选为0· 1 μ m~6 μ m,尤其优选为0· 1 μ m~4 μ m。
[0302] 另外,绝缘膜33与有机绝缘膜12、共通电极14及像素电极9同样,作为构成阵列 基板1的构成要素,要求优异的可见光透射性。由本实施形态的感放射线性树脂组合物形 成的本实施形态的绝缘膜33,具备优异的透明性。其结果是,绝缘膜33可以使波长为400nm 的光的透射率为85%以上,通过成分组成的选择,也可以为90%以上。
[0303] 以上所说明的本实施形态的绝缘膜33以不堵塞有机绝缘膜12的接触孔17的方 式图案化,另一方面,以覆盖共通电极14的方式配置。
[0304] 在本实施形态的绝缘膜33上设置像素电极9。像素电极9为透明电极,且具有形 成为梳齿状的部分(以下简称为"梳齿状"或"梳齿状的")。梳齿状的形状(以下有时简 称为"梳齿形状")的像素电极9,经由接触孔17与连接于半导体层8a的第1源极-汲极 电极6连接。通过设为如此的结构,而可以提高像素的开孔率,并且可以实现提供高亮度的 显示的像素结构。
[0305] 包含本发明实施形态的绝缘膜33的本发明实施形态的阵列基板1,用于本发明实 施形态的液晶显示元件的构成。并且,通过在梳齿状像素电极9与所述整块状共通电极14 之间施加电压,而在像素电极9与共通电极14之间,形成具有与基板4的面平行的成分的 电场。其结果是,在本实施形态的液晶显示元件中,可以使液晶层的液晶分子在与基板4的 面平行的面内旋转动作(取向变化)。
[0306] 像素电极9可以按照如下方式形成。例如利用溅镀法等将包含IT0(Indium Tin Oxide :掺杂锡的氧化铟)等透明导电材料的膜成膜。接着,利用光刻法等进行图案化,而形 成梳齿形状的电极。
[0307] 在像素电极9上,能够以覆盖像素电极9的方式,设置取向膜10。取向膜10控制 液晶层的取向。更具体来说,在使用阵列基板1而形成的本实施形态的液晶显示元件中,取 向膜10控制构成液晶层的液晶分子的取向,进而控制液晶层的取向。
[0308] 取向膜10可以使用如下成分而得:(1)包含具有光取向性基的感放射线性聚合物 的液晶取向剂(以下有时简称为(1)液晶取向剂)、或(2)包含不具有光取向性基的聚酰 亚胺的液晶取向剂(以下有时简称为(2)液晶取向剂)。(1)液晶取向剂为树脂组合物,且 与用于形成有机绝缘膜12的有机绝缘膜形成组合物、或用于形成绝缘膜33的本实施形态 的感放射线性树脂组合物不同,利用200°C以下的低温热处理而硬化。另外,(2)液晶取向 剂所含有的聚酰亚胺为溶剂可溶型聚酰亚胺,(2)液晶取向剂与(1)液晶取向剂同样,利用 200°C以下的加热处理而硬化。因此,通过由所述液晶取向剂形成取向膜10,而可以使取向 膜10的形成步骤中的加热对有机绝缘膜12或本实施形态的绝缘膜33造成的影响变为最 小限度。例如可以将具有因取向膜10的形成步骤的加热而产生担忧的有机绝缘膜12的伸 缩抑制为最小限度。另外,由于可以实现200°C以下的加热处理,因此从节省能量的观点来 看,也可以提供优选的阵列基板的制造方法。
[0309] 在具备以上结构的阵列基板1中,影像信号线5与扫描信号线7呈矩阵状配设。主 动元件8设置于影像信号线5与扫描信号线7的交叉部附近,所述构件在阵列基板1上构 成经划分的各像素。
[0310] 图3是使用本发明实施形态的阵列基板的液晶显示元件的示意性剖面图。
[0311] 如图3所示那样,液晶显示元件41是包含图1及图2所示的阵列基板1、彩色滤光 片基板22的主动矩阵型FFS模式的彩色液晶显示元件。液晶显示元件41具有如下结构: 介隔相对于基板4及基板11而平行地取向的液晶层23,阵列基板1与彩色滤光片基板22 相对。
[0312] 阵列基板1如图3所示那样,在透明的基板4的液晶层23之侧的面上,具有用于 切换的主动元件8。主动元件8如上所述那样具有:闸极电极7a、闸极绝缘膜31、半导体层 8a、第1源极-汲极电极6、及第2源极-汲极电极5a,以整体构成TFT元件。并且,在阵列 基板1上呈矩阵状配设:与第2源极-汲极电极5a连接的影像信号线5 (图3中未图示)、 及与闸极电极7a连接的扫描信号线7 (图3中未图示)。主动元件8设置于影像信号线5 与扫描信号线7的交叉部附近,由所述构件在阵列基板1上构成经划分的各像素。
[0313] 在主动元件8上,可以设置作为第3绝缘膜的无机绝缘膜32,并以覆盖无机绝缘膜 32的方式,配置作为第1绝缘膜的有机绝缘膜12。有机绝缘膜12如上所述那样,使用有机 绝缘膜形成组合物而形成,以也具备作为平坦化膜的功能的方式形成厚的膜。
[0314] 在有机绝缘膜12上,避开接触孔17而配置整块状共通电极14。在共通电极14及 有机绝缘膜12上,配置作为第2绝缘膜的本实施形态的绝缘膜33。本实施形态的绝缘膜33 如上所述那样,是使用本发明实施形态的感放射线性树脂组合物,代替以前的包含SiN的 层间绝缘膜而设置的有机绝缘膜,成为本实施形态的液晶显示元件41的主要的构成要素。
[0315] 在本实施形态的绝缘膜33上,配置为透明电极、且具有形成为梳齿状的部分的像 素电极9。另外,在有机绝缘膜12上形成接触孔17,所述接触孔17将有机绝缘膜12贯通, 而且将其下层的无机绝缘膜32也贯通。像素电极9经由接触孔17与连接于半导体层8a 的第1源极-汲极电极6连接。在像素电极9上,设置控制液晶层23的取向的取向膜10。
[0316] 彩色滤光片基板22设置于透明的基板11的液晶层23之侧的面上。另外,彩色滤 光片基板22配置有着色图案15、与黑矩阵13而构成。着色图案15中红色、绿色及蓝色的 各微小的图案采取格子状等规则的形状排列。另外,关于着色图案15的颜色,不应限定于 所述的红色、绿色及蓝色的三色,也可以选择其他颜色、或另外添加黄色而形成四色的着色 图案。可以将所述各色的图案排列,而构成彩色滤光片基板。
[0317] 在彩色滤光片基板22中,在与所述液晶层23接触的面上,设置与阵列基板1相同 的取向膜10。另外,在取向膜10与彩色滤光片基板22之间,为了使彩色滤光片基板22的 表面的凹凸平坦化,也可以形成平坦化膜。
[0318] 如上所述那样,在本实施形态的液晶显示元件41中,在阵列基板1与彩色滤光片 基板22的各液晶层23接触的面上设置取向膜10。取向膜10根据需要实施摩擦等取向处 理,而实现阵列基板1与彩色滤光片基板22之间所夹持的液晶层23的均匀的平行取向。
[0319] 介隔液晶层23而相对的阵列基板1与彩色滤光片基板22之间的距离,利用分隔 件(未图示)而保持为规定的值,通常为2 μπι~10 μπι。另外,阵列基板1与彩色滤光片基 板22利用设置在所述构件周边部的密封材料(未图示)而相互固定。
[0320] 在阵列基板1与彩色滤光片基板22中,在与液晶层23接触之侧的相反侧,分别配 置偏光板28。
[0321] 在图3中,符号27为从成为液晶显示元件41的光源的背光单元(未图示)向液 晶层23照射的背光光。
[0322] 背光单元例如可以使用:将冷阴极焚光管(CCFL :Cold Cathode Fluorescent Lamp)等荧光管、与散射板加以组合而成的结构的背光单元。另外,也可以使用将白色发光 二极管(Light Emitting Diode,LED)作为光源的背光单元。白色LED例如可以列举:将 红色LED、绿色LED、蓝色LED组合利用混色获得白光的白色LED,将蓝色LED、红色LED、绿 色发光荧光体组合利用混色获得白光的白色LED,将蓝色LED、红色发光荧光体、绿色发光 荧光体组合利用混色获得白光的白色LED,利用蓝色LED与钇铝石榴石(Yttrium Aluminum Garnet,YAG)系荧光体的混色获得白光的白色LED,将蓝色LED、橙色发光荧光体、绿色发光 荧光体组合利用混色获得白光的白色LED,将紫外线LED、红色发光荧光体、绿色发光荧光 体、蓝色发光荧光体组合利用混色获得白光的白色LED等。
[0323] 如以上所述那样,本实施形态的液晶显示元件41具有由本实施形态的阵列基板 1、与彩色滤光片基板22夹持液晶层23的构成。在阵列基板1中,经由将有机绝缘膜12及 无机绝缘膜32贯通而设置的接触孔17,实现像素电极9与第1源极-汲极电极6的电性连 接。并且,对像素电极9施加利用影像信号线5的信号电压。其结果是,由于在像素电极9 与共通电极14之间所产生的横向电场、即像素电极9与共通电极14之间所产生的电场的 与基板
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