感放射线性树脂组合物、绝缘膜及显示元件的制作方法_5

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4、基板11平行的成分,而可以使液晶层23的液晶分子在与基板4、基板11平行的 面内旋转动作(取向变化)。利用所述液晶分子在基板4、基板11的面内的旋转动作,而液 晶显示元件41对每个像素控制液晶层23的光的透射特性而形成图像。
[0324] 此处,液晶显示元件41是液晶层23的液晶分子在基板4、基板11的面内旋转动作 的FFS模式的液晶显示元件,液晶分子的动作与以前的TN模式等不同。即,液晶显示元件 41中,液晶分子相对于夹持液晶层的基板4、基板11的倾角的变化小。因此,液晶显示元件 41成为实现宽的视角特性,而可以实现高画质化的图像显示的显示元件。
[0325] 另外,本实施形态的液晶显示元件41具有如下结构:在共通电极14上设置有本 发明实施形态的绝缘膜33,而且在绝缘膜33上配置有梳齿形状的像素电极9。根据所述结 构,像素的开孔率提尚,并且实现尚壳度的图像显不。
[0326] 并且,在液晶显示元件41中,本实施形态的绝缘膜33是使用所述本实施形态的感 放射线性树脂组合物而形成、包含有机材料的涂布型有机绝缘膜。即,本发明实施形态的绝 缘膜33可以实现使用涂布法的涂膜的形成与使用光刻法的图案化。其结果是,本实施形态 的绝缘膜33可以进行高产量的成膜,并且可以实现高的生产性。另外,在使用有机材料的 绝缘膜33中,液晶显示元件41进行可以实现提高介电常数的控制的成分的设计。因此,本 实施形态的液晶显示元件41即便不使用以前的包含SiN的无机层间绝缘膜,也可以利用本 实施形态的绝缘膜33来代替,而实现与以前相同的优异的图像显示。
[0327] 如以上所述那样,本实施形态的液晶显示元件具备高生产性、优异的画质及高的 可靠性。并且,在如此的性能的实现中,本实施形态的阵列基板成为重要的构成要素,特别 是阵列基板的作为第2绝缘膜的本实施形态的绝缘膜的特性变得重要。使用所述本发明实 施形态的感放射线性树脂组合物而形成的本实施形态的绝缘膜,使用有机材料而构成,另 一方面,能够以具有理想的介电特性的方式实现介电常数的控制,并且可以容易地代替以 前的包含SiN的无机层间绝缘膜。
[0328] 接着,对本实施形态的绝缘膜的制造方法及本实施形态的阵列基板的制造方法进 行说明。
[0329] <绝缘膜及阵列基板的制造方法>
[0330] 在本发明实施形态的阵列基板的制造步骤中,包括如下步骤作为主要的步骤:使 用所述本发明实施形态的感放射线性树脂组合物,形成所述作为第2绝缘膜的本发明实施 形态的绝缘膜。
[0331] 并且,可以包括如下步骤:使用所述有机绝缘膜形成组合物形成作为第1绝缘膜 的有机绝缘膜。而且,在本实施形态的阵列基板的制造步骤中,为了在阵列基板上形成取向 膜,而如上所述那样,可以包括由液晶取向剂形成取向膜的步骤。
[0332] 在本实施形态的阵列基板的制造方法中,按照有机绝缘膜、本实施形态的绝缘膜 及取向膜的顺序分别形成,首先在基板上形成有机绝缘膜。因此,本实施形态的阵列基板的 制造方法优选依序包括下述步骤[1]~步骤[4]。接着,为了在形成了有机绝缘膜的基板 上,在共通电极与像素电极之间形成本实施形态的绝缘膜,优选依序包括下述步骤[5]~ 步骤[7]。而且,为了在形成了有机绝缘膜及本实施形态的绝缘膜的阵列基板上形成取向 膜,优选包括步骤[8]。
[0333] 本实施形态的阵列基板的制造方法所包括的步骤[1]~步骤[8]如以下所示。
[0334] [1]在形成了用于切换的主动元件的基板上形成有机绝缘膜形成组合物的涂膜的 步骤(以下有时称为"步骤[1] ")。
[0335] 另外,在基板上可以形成电极等。以下,对于主动元件及电极等、即已说明的半导 体层、闸极电极、闸极绝缘膜、源极-汲极电极、影像信号线、及扫描信号线等,有时统称为 "主动元件等"。
[0336] [2]对步骤[1]中所形成的有机绝缘膜形成组合物的涂膜的至少一部分照射放射 线的步骤(以下有时称为"步骤[2] ")。
[0337] [3]将在步骤[2]中照射了放射线的涂膜进行显影的步骤(以下有时称为"步骤
[3]")。
[0338] [4]将在步骤[3]中进行了显影的涂膜进行硬化而形成绝缘膜的步骤(以下有时 称为"步骤[4] ")。
[0339] [5]在具有经过步骤[1]~步骤[4]而形成的有机绝缘膜的基板上,形成本发明实 施形态的感放射线性树脂组合物的涂膜的步骤(以下有时称为"步骤[5]")。
[0340] [6]对在步骤[5]中所形成的涂膜的至少一部分照射放射线的步骤(以下有时称 为"步骤[6] ")。
[0341] [7]将在步骤[6]中照射了放射线的涂膜进行显影的步骤(以下有时称为"步骤 [7]")。
[0342] [8]在具有经过步骤[1]~步骤[4]而形成的有机绝缘膜、与经过步骤[5]~步骤 [7]而形成的绝缘膜的基板上,形成液晶取向剂的涂膜,将所述涂膜加热而形成取向膜的步 骤(以下有时称为"步骤[8]")。
[0343] 在所述步骤[4]与步骤[5]之间,优选包括在步骤[4]中所形成的有机绝缘膜上 设置共通电极的步骤。并且,在所述步骤[7]与步骤[8]之间,优选包括在步骤[7]中所形 成的绝缘膜上设置梳齿形状的像素电极的步骤。在该些所述步骤[4]与步骤[5]之间及所 述步骤[7]与步骤[8]之间的各步骤中,利用公知的技术,形成共通电极及像素电极。
[0344] 根据步骤[1]~步骤[4],可以使用所述有机绝缘膜形成组合物,在形成有主动元 件等的基板上形成有机绝缘膜。形成于基板上的有机绝缘膜具有接触孔。另外,所述有机 绝缘膜是因其后的加热处理引起的膜的伸缩率减小的有机绝缘膜。
[0345] 并且,根据步骤[5]~步骤[7],可以使用本发明实施形态的感放射线性树脂组合 物,在形成有主动元件等、有机绝缘膜、共通电极等的基板上,形成本发明实施形态的绝缘 膜。并且,如上所述那样,通过在所述绝缘膜上设置梳齿形状的像素电极,而可以在共通电 极与像素电极之间配置本发明实施形态的绝缘膜。
[0346] 所形成的本发明实施形态的绝缘膜,是可以利用涂布法等而简便的成膜与图案化 的涂布型绝缘膜。本实施形态的绝缘膜使用有机材料而构成,在与包含ITO等的共通电极 之间表现出优异的粘接力。另外,本实施形态的绝缘膜的硬化性优异,其结果是表现出优异 的绝缘性。而且,可以将介电常数控制为所期望的值而控制静电电容,代替作为以前技术的 包含SiN的层间绝缘膜,而适用于显示元件用等。
[0347] 另外,根据步骤[8],可以使用所述液晶取向剂,利用例如低温硬化在基板上形成 取向膜。
[0348] 因此,根据步骤[1]~步骤[8],可以制造本实施形态的阵列基板,所述阵列基板 具有:在规定位置设置接触孔的高可靠性的有机绝缘膜、以及具备所期望的介电常数与优 异的绝缘性的涂布型的本实施形态的绝缘膜。
[0349] 以下,对所述步骤[1]~步骤[4]、步骤[5]~步骤[7]及步骤[8]进行更详细地 说明。
[0350] [步骤[1]]
[0351] 在本步骤中,在基板上形成所述有机绝缘膜形成组合物的涂膜。在所述基板上形 成用于切换的主动元件及电极等。所述主动元件等是在基板上重复进行通常的半导体膜成 膜及公知的绝缘层形成等、以及利用光刻法的蚀刻等,根据公知的方法而形成。另外,基板 也可以使用:在切换主动元件等上,形成包含例如3102等金属氧化物或SiN等金属氮化物 的无机绝缘膜而成的基板。
[0352] 在所述基板中,在形成有主动元件等的面上,涂布所述有机绝缘膜形成组合物后, 进行预烘烤使溶剂蒸发,而形成涂膜。
[0353] 基板的材料例如可以列举:碱石灰玻璃及无碱玻璃等玻璃基板、硅基板、或聚对苯 二甲酸乙二酯、聚对苯二甲酸丁二酯、聚醚砜、聚碳酸酯、芳香族聚酰胺、聚酰胺酰亚胺及聚 酰亚胺等树脂基板等。另外,根据需要也可以对所述基板预先实施利用硅烷偶合剂等的化 学品处理、等离子处理、离子电镀、溅镀、气相反应法、真空蒸镀等预处理。
[0354] 有机绝缘膜形成组合物的涂布方法例如可以采用:喷雾法、辊涂法、旋转涂布法 (也有时称为旋涂法或旋转器法)、狭缝涂布法(狭缝模涂布法)、棒涂布法、喷墨涂布法等 适当的方法。所述方法中,从可以形成均匀的厚度的膜的方面来看,优选旋涂法或狭缝涂布 法。
[0355] 所述预烘烤的条件根据构成有机绝缘膜形成组合物的各成分的种类、调配比例等 而不同,优选在70°C~120Γ的温度下进行,时间根据加热板或烘箱等加热装置而不同, 约为1分钟~15分钟左右。涂膜的预烘烤后的膜厚优选为0. 5 μπι~10 μπι,更优选为 LOym ~7. Oym 左右。
[0356] [步骤[2]]
[0357] 接着,对在步骤[1]中所形成的涂膜的至少一部分照射放射线。此时,在仅对涂膜 的一部分进行照射时,例如介隔与所期望的接触孔的形成对应的图案的光罩进行。
[0358] 照射所使用的放射线可以列举:可见光线、紫外线、远紫外线等。其中优选波长为 200nm~550nm的范围的放射线,更优选包含365nm的紫外线的放射线。
[0359] 放射线照射量(也称为曝光量)作为利用照度计(0ΑΙ 356型、光学联合公司 (Optical Associates Inc.)制造)测定所照射的放射线的波长为365nm时的强度而得的 值,可以设为 l〇J/m2~10000J/m2,优选为 100J/m2~5000J/m2,更优选为 200J/m2~3000J/ m2〇
[0360] [步骤[3]]
[0361] 接着,将步骤[2]的放射线照射后的涂膜进行显影而除去不需要的部分,获得形 成有规定形状的接触孔的涂膜。
[0362] 显影所使用的显影液例如可以使用:氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠等无机碱、或氢 氧化四甲基铵、氢氧化四乙基铵等四级铵盐、或胆碱、1,8-二氮杂双环-[5. 4. 0]-7-十一碳 烯、1,5-二氮杂双环-[4. 3. 0]-5-壬烯等碱性化合物的水溶液。所述碱性化合物的水溶液 中也可以添加适当量的甲醇、乙醇等水溶性有机溶剂而使用。而且,也可以仅添加适当量的 表面活性剂而使用,或者随着所述水溶性有机溶剂的添加而添加适当量的表面活性剂而使 用。
[0363] 显影方法可以为覆液(puddle)法、浸渍法、淋浴法、喷雾法等的任一种,显影时间 在常温下可以设为5秒钟~300秒钟,优选在常温下为10秒钟~180秒钟左右。继显影处 理后,例如通过在进行30秒钟~90秒钟的流水清洗后,利用压缩空气或压缩氮气进行风 干,而获得所期望的图案。
[0364] [步骤[4]]
[0365] 接着,利用使用加热板、烘箱等适当的加热装置的加热,将步骤[3]中所得的涂膜 硬化(也称为后烘烤)。由此,获得作为硬化膜的所述有机绝缘膜。硬化后的有机绝缘膜的 膜厚优选为1 μ m~5 μ m。在有机绝缘膜上,通过[3]步骤而形成配置于所期望的位置的接 触孔。
[0366] 在步骤[4]中形成有机绝缘膜后,优选包括如下步骤:在有机绝缘膜上设置作为 透明电极的共通电极来作为第1电极。例如可以利用溅镀法等在有机绝缘膜上形成包含 ITO的透明导电层。接着,可以利用光刻法将所述透明导电层蚀刻,而在有机绝缘膜上的未 配置接触孔的区域,形成整块状共通电极来作为透明电极。
[0367] [步骤[5]]
[0368] 在本步骤中,使用步骤[4]中所得的附有机绝缘膜的基板,在所述基板上涂布本 实施形态的感放射线性树脂组合物。接着,优选将涂布面加热(预烘烤),在涂膜含有溶剂 时,将所述溶剂除去,而形成涂膜。
[0369] 本实施形态的感放射线性树脂组合物的涂布方法并无特别限定。例如可以采用: 喷雾法、辊涂法、旋转涂布法(旋涂法)、狭缝模涂布法、棒涂布法、喷墨法等适当的方法。在 所述涂布方法中,特别优选旋涂法或狭缝模涂布法。预烘烤的条件根据各成分的种类、调配 比例等而不同,可以优选在70°C~120°C下设为1分钟~10分钟左右。
[0370] [步骤[6]]
[0371] 接着,在本步骤中,对步骤[5]中所形成的基板上的涂膜的至少一部分照射放射 线。此时,在对涂膜的一部分照射放射线时,优选介隔具有规定图案的光罩进行。放射线的 照射所使用的放射线例如可以使用:可见光线、紫外线、远紫外线、电子束、X射线等。所述 放射线中,优选波长为190nm~450nm的范围的放射线,特别优选包含365nm的紫外线的放 射线。
[0372] 步骤[6]中的放射线的照射量作为利用照度计(0ΑΙ 356型、光学联合公司制造) 测定放射线的波长为365nm时的强度而得的值,优选为100J/m2~10000J/m 2,更优选为 500J/m2~6000J/m2。
[0373] [步骤[7]]
[0374] 接着,在本步骤中,通过将步骤[6]中所得的放射线照射后的涂膜进行显影,而除 去不需要的部分(在感放射线性树脂组合物为负型时,为涂膜的放射线的非照射部分),从 而形成规定的图案。
[0375] 步骤[7]的显影步骤中所使用的显影液优选使用包含碱(碱性化合物)的水溶液 的碱性显影液。碱的例子可以列举:氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、硅酸钠、偏硅酸钠、氨等无 机碱;氢氧化四甲基铵、氢氧化四乙基铵等四级铵盐等。
[0376] 另外,此种碱显影液中也可以添加适当量的甲醇、乙醇等水溶性有机溶剂或表面 活性剂而使用。从获得适当的显影性的观点来看,碱性显影液中的碱的浓度可以优选设为 0.1质量%~ 5质量%。显影方法例如可以利用:覆液法、浸渍法、摇动浸渍法、淋浴法等适 当的方法。显影时间根据本实施形态的感放射线性树脂组合物的组成而不同,优选为10秒 钟~180秒钟左右。继此种显影处理后,例如可以通过在进彳丁 30秒钟~90秒钟的流水清 洗后,例如利用压缩空气或压缩氮气进行风干,而形成所期望的图案。
[0377] 如以上所述那样,通过步骤[5]~步骤[7]形成的基板上的本发明实施形态的绝 缘膜,透明性高,且可以表现出为5~10左右的高的介电常数。另外,由于具备优异的硬化 性与绝缘性,因此也可以进行薄膜化。因此,可以一并进行薄膜化等膜厚的调整,并且能够 以具有与使用以前的包含SiN的层间绝缘膜时相同的静电电容特性的方式,进行其控制。
[0378] 而且,本实施形态的绝缘膜与通常的有机膜相比,具有更高的折射率。由本实施 形态的感放射线性树脂组合物形成的绝缘膜根据各成分的调配比等而不同,可以具有值为 1. 50以上、进而1. 55以上的尚的折射率。因此,可以减小与构成后述像素电极等的ITO等 之间的折射率差,并且可以抑制因所述折射率差引起的显示品质的降低。
[0379] 本实施形态的绝缘膜的膜厚优选为0· 1 μπι~8 μπι,更优选为0· 1 μπι~6 μπι,尤 其优选为〇· 1 μ m~4 μ m。
[0380] 如上所述那样,在形成本实施形态的绝缘膜后,优选包括如下步骤:在所述绝缘膜 上,设置梳齿形状的像素电极来作为第2电极。例如可以利用溅镀法等,在本实施形态的绝 缘膜上形成包含ITO的透明导电层。接着,可以利用光刻法将所述透明导电层蚀刻,而在所 述绝缘膜上形成梳齿形状的像素电极来作为透明电极。像素电极通过经由所述有机绝缘膜 的接触孔,而可以实现与基板上的切换主动元件的电性连接。
[0381] 另外,共通电极及像素电极除了 ITO外,可以使用具有对可见光为高的透射率与 导电性的透明的材料而构成。例如可以使用IZ0(Indium Zinc Oxide)、或Ζη0(氧化锌)、 或氧化锡等而构成。
[0382] [步骤[8]]
[0383] 使用设置有步骤[7]中所得的有机绝缘膜及本实施形态的绝缘膜的基板,如上所 述那样,在共通电极上的绝缘膜上形成像素电极后,在像素电极上涂布所述液晶取向剂。涂 布方法例如可以列举:辊涂法、旋转器法、印刷法、喷墨法等。
[0384] 接着,将涂布了液晶取向剂的基板进行预烘烤,然后,进行后烘烤,从而形成涂膜。
[0385] 预烘烤条件例如在40°C~120°C下为0. 1分钟~5分钟。后烘烤条件的温度优 选为120°C~230°C,更优选为150°C~200°C,尤其优选为150°C~180°C。另外,后烘烤 的时间根据加热板或烘箱等加热装置而不同,通常优选为5分钟~200分钟,更优选为10 分钟~100分钟。后烘烤后的涂膜的膜厚优选为0. 001 μL?~1 μL?,更优选为0. 005 μL?~ 0. 5 μ m〇
[0386] 涂布液晶取向剂时所使用的液晶取向剂的固体成分浓度(液晶取向剂的溶剂以 外的成分的合计重量在液晶取向剂的总重量中所占的比例),考虑粘性、挥发性等而适当地 选择,优选为1重量%~10重量%。
[0387] 在使用(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作为液晶取 向剂时,通过对所述涂膜照射经直线偏光或部分偏光的放射线、或非偏光的放射线,而赋予 液晶取向能。如此的偏光放射线的照射与取向膜的取向处理对应。
[0388] 此处,放射线例如可以使用:包含波长为150nm~800nm的光的紫外线及可见光 线。特别优选使用包含波长为300nm~400nm的光的紫外线作为放射线。在所使用的放射 线进行直线偏光或部分偏光时,照射可以自与基板面垂直的方向进行,为了赋予预倾角,也 可以自斜方向进行,另外,还可以将所述照射的方向加以组合而进行。在照射非偏光的放射 线时,照射的方向必须为斜方向。
[0389] 放射线的照射量优选为lj/m2以上且小于10000J/m2,更优选为10J/m 2~3000J/ m2〇
[0390] 在使用(2)包含不具有光取向性基的聚酰亚胺的液晶取向剂作为液晶取向剂时, 也可以使用后烘烤后的涂膜作为取向膜。并且,根据需要,可以对后烘烤后的涂膜实施如下 处理而赋予液晶取向能:例如利用卷绕了包含尼龙、嫘萦、棉等纤维的布的辊朝着一定方向 擦拭处理(摩擦处理)。
[0391] 如以上所述那样,在本实施形态的阵列基板上形成取向膜时,可以使用所述液晶 取向剂,在例如200°C以下的加热温度、根据情况在更适合于在树脂基板上的形成的180°C 以下的加热温度下,形成取向膜。通过将取向膜形成步骤中的硬化温度设为所述低温,而在 所述步骤[1]~步骤[4]中所形成的有机绝缘膜及在步骤[5]~步骤[7]中所形成的本发 明实施形态的绝缘膜,可以避免在取向膜的形成步骤中暴露在高温的状态下。
[0392] [实施例]
[0393] 以下,根据实施例对本发明实施形态进行详细叙述,但本发明并非由所述实施例 进行限定性解释。
[0394] < [A]聚合物的合成〉
[0395] [合成例1]
[0396] 在具备冷却管及搅拌机的烧瓶中,投入2, 2' -偶氮双_(2, 4-二甲基戊腈)7质量 份与3-甲氧基丙酸甲酯200质量份。接着,投入(a-Ι)甲基丙烯酸20.0质量份、(a-2) 甲基丙烯酸缩水甘油酯10质量份、(a_3)苯乙烯40.0质量份、(a-4)甲基丙烯酸三环 [5. 2. I. 02,6]癸-8-基酯30质量份,进行氮气置换后,缓慢地开始搅拌。使溶液的温度上升 至70°C,并将所述温度保持5小时,由此获得包含作为共聚物的聚合物(A-I)的聚合物溶 液(固体成分浓度=29. 1 质量%、Mw = 6800、Mw/Mn = 1. 8)。13C-NMR(Nuclear Magnetic Resonance,核磁共振)分析的结果是,源自所述(a-1)的(a-1)结构单元、源自所述(a-2) 的(a-2)结构单元、源自所述(a-3)的(a-3)结构单元及源自所述(a-4)的(a-4)结构单元 的含量分别为24. 1摩尔%、7. 2摩尔%、38. 6摩尔%、13. 7摩尔%。另外,未反应的(a-Ι)、 (a-2)、(a-3)、(a-4)的含量分别为4.1摩尔%、1. 3摩尔%、8.1摩尔%、2. 9摩尔%。另 外,所述含量利用1H-NMR、13C-NMR、傅里叶变换红外光谱(Fourier Translation Infrared Spectroscopy,FT-IR)及热分解气相色谱质谱求出。
[0397] < [C]化合物分散液的制备>
[0398] 在保丽瓶(Poly bottle)或玻璃瓶中,添加作为[C]化合物的(C-I) 25质量份、 作为[I]分散剂的(1-1)5重量部、作为溶剂的(G-2) 70质量份,添加投入重量的3. 5倍的 〇. 1 μπι的氧化锆珠进行密封,轻轻地搅拌使溶剂与粒子成分以及有机成分溶合。将其设置 于涂料振动机中,进行3小时分散处理,利用筛网过滤器除去氧化锆珠而获得[C]化合物分 散液(C-I)。
[0399] < [D]化合物([D-6]具有酰胺键的聚合物)的合成〉
[0400] [合成例2]
[0401] 在烧瓶中投入甲基丙烯酸8质量份、甲基丙烯酸苄酯36质量份、二甲基丙烯酰胺 50质量份、偶氮双异丁腈4质量份、季戊四醇四(3-巯基丁酸酯)2质量份,以S/Μ比成为 2的方式添加1-甲氧基-2-丙醇。接着,在室温、氮气环境下进行搅拌,在全部的所述单体 溶解后,使溶液的温度上升至90°C,在氮气环境下保持5小时,由此获得作为[D]化合物的
[D-6]具有酰胺键的聚合物。
[0402] < [J]比较成分([J-3]不具有氨基甲酸酯键及酰胺键的任一
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