专利名称：液晶显示器和塑料组合物的制作方法
技术领域：
本发明涉及液晶显示器，其特征在于，在可见光区具有高度透明性以提供高对比度。它还涉及具有足以用作液晶显示器的绝缘体的优异平坦化特性的塑料组合物，所述组合物非常耐抗蚀剂脱漆剂。
有源矩阵液晶显示器具有放置在穿过液晶层的相对位置上的透明基材。所述透明基材之一具有透明的像素电极和薄膜晶体管，并在矩阵中形成每个像素区。例如，常用于接通与柱方向(X方向)平行放置的薄膜晶体管的门信号线、和用于将视频信号经由所述接通晶体管传送至相应像素电极的漏极信号线在配有透明像素电极和薄膜晶体管的透明基材上形成。这时，所述门信号在X方向上扩展，并平行于Y方向而形成。所述漏极信号线在Y方向上扩展，并在平行于X方向而形成。尽管被每个这些信号线包围的每个区用作像素区，但所形成的像素电极占据着该像素区的较大部分且薄膜晶体管在该像素区的一部分中形成。无源交错结构已知用于薄膜晶体管，其中所述交错结构具有包含硅氧烷的半导体层，且构成所述门电极的所述门信号线在所述半导体层的上层形成。如果使用特征在于高迁移率和与C-MOS(互补MOS)构成电路的能力的聚硅氧烷作为薄膜晶体管的半导体层，那么液晶驱动电路(垂直扫描电路和视频信号驱动电路)可在穿过液晶而放置在相对位置上的透明基材之一上的视频显示区附近建立。使用无定形硅氧烷作为薄膜晶体管的半导体层的液晶显示器也投入商业应用。
这时的液晶驱动电路作为单独封装的LSI产生，并安装在安装TAB(磁带自动粘结)技术或类似技术的显示板的圆周部分上。
在液晶显示器中，在像素电极下形成的绝缘体的平整度是影响显示特性的重要因素。换句话说，如果在所述绝缘体的表面上存在大量的不匀度，那么在摩擦用于液晶的取向膜的过程中会出现不匀摩擦，导致包括漏光在内的显示失败。在光取向时，不规则部分上的倾角造成取向错误。此外，不匀度直接影响液晶层在填充液晶时的厚度变化，并造成显示失败。
按照已有技术，为了得到高对比度，提供了一种光保护装置，通过损失暴露区比率来避免光传送经过不匀摩擦的区域。堆叠线结构能有效地提高暴露区比率，但设计具有该结构的液晶显示器对在像素电极下形成的平坦化绝缘体有特别苛刻的要求。
用于平坦化的绝缘体要求在可见光区提供较大的透明度。透明度的下降导致显示亮度的下降和颜色色调平衡的降低，造成图像质量上的大问题。
按照已有技术，通常使用无机膜如氧化硅和氮化硅作为液晶显示器绝缘体的材料。尽管绝缘性能优异，但这些无机膜不能在下方的不同水平上提供令人满意的平整度。如果它们用作取向膜的绝缘体，取向无序出现在不同的水平上，造成液晶显示器不能实现高对比度。
有机绝缘体在平坦化特性上优于无机绝缘体，因此它也用作液晶显示器取向膜的下方绝缘体。例如日本专利公开117424/1992的官方公报公开将聚酰亚胺作为一种能提供平整度的聚合物。此外，日本专利公开133427/1990的官方公报和日本专利公开199124/1990的官方公报公开了具有胺组分砜二氨基二苯基砜的砜基聚酰亚胺。日本专利公开246515/1991的官方公报公开了用作其中形成透明电极的无源基材的砜基聚酰亚胺。但这些聚酰亚胺对抗蚀剂脱漆剂的耐性不足。
美国专利5641974和日本专利公开22028/1997的官方公报提及一种具有其特征在于平整度和透明度两者的有机绝缘体的液晶显示器，据说使用了光敏树脂如丙烯酸系树脂、环氧基树脂或苯并环丁烯膜(BCB)。但这些光敏树脂包括会因光进行反应的物质。因此，它们在透明度、化学稳定性、耐候性和耐光性方面基本上不好。结果，它们对光较不稳定，且它们在长期使用时颜色色调变差。另外，光敏剂在有机中的洗脱会损害显示特性。这些问题有待解决。具有非光敏有机绝缘体的液晶显示器公开于日本专利公开22028/1997的官方公报、以及International Workshop在有源矩阵液晶显示器(1996，149页，Kobe，Japan)上的技术论文摘要。但用作有机绝缘体的苯并环丁烯(BCB)聚合物在绝缘体成型过程中明显着色，且不能得到足够的亮度和颜色色调；这产生了耐光性不足的问题。非光敏丙烯酸系树脂和环氧基树脂也存在问题，它们在耐热性、化学稳定性、耐候性和耐光性上不足。在使用这种绝缘体材料的液晶显示器中，绝缘体在像素电极形成过程中出现皱纹，不能令人满意地显示。在施加强光使用投影仪时，根据服务时间的长短会出现变色问题。
本发明的一个目的是提供一种能够保证高对比度和稳定显示且图像质量下降最低的液晶显示器。本发明的另一目的是提供一种适用于液晶显示器的平坦化绝缘体的塑料组合物，其中所述组合物的特征在于在可见光区中的高度透明度，优异的平坦化特性、和高度的耐抗蚀剂脱漆剂性。
以下描述按照本发明的实施方案晶体管元件排列的第一实施方案是一种液晶显示器，包括(1)其间固定了液晶层的第一基材和第二基材，(2)在所述第一基材上的薄膜晶体管，(3)在位于所述第一基材面上的所述液晶显示层的表面上的像素电极，(4)所述像素电极和所述薄膜晶体管之间的平坦化绝缘体，和(5)在所述平坦化绝缘体上用于将所述像素电极与所述薄膜晶体管连接的接触孔，其中所述接触孔用于所述像素电极与所述薄膜晶体管之间的电连接。
在所述液晶显示器中，所述平坦化绝缘体由包含聚合物的塑料组合物组成，所述聚合物具有由通式(1)表示的结构单元(其中结构式中的Ar1选自(I)、(II)和(III)且可独立地或结合使用；且Ar2选自(IV)、(V)、(VI)、(VII)和(VIII)且可独立地或结合使用，其中“I”表示3≤I≤1000的整数)。
本发明的第二实施方案是一种包含塑料组合物的液晶显示器，该塑料组合物包含一种高聚物，在其结构单元中，所述平坦化绝缘体由通式(2)或(3)表示(其中结构式中的Ar1选自(I)、(II)和(III)且可独立地或结合使用；且Ar2选自(IV)、(V)、(VI)、(VII)和(VIII)且可独立地或结合使用；m和n是2≤m，n≤100的整数，且X表示具有可聚合多重键的基体)。
本发明的第三实施方案的特征在于，所述结构式(1)中的Ar1选自所述(I)和(II)，且Ar2选自所述(IV)或(V)。
本发明的第四实施方案的特征在于，50％摩尔或更多的Ar1用于所述第三实施方案中的所述(I)。
本发明的第五实施方案的特征在于，通式(2)或(3)中的Ar1选自所述(I)和(II)，且Ar2选自所述第二实施方案中的(IV)或(V)。
本发明的第六实施方案的特征在于，50％摩尔或更多的Ar1用于所述第五实施方案中的所述(I)。
本发明的第七实施方案的特征在于，所述第二实施方案中的通式(2)或(3)中的X被以下X替代。 本发明还提供了一种适用于液晶显示器的平坦化绝缘体的塑料组合物。
按照本发明的塑料组合物的第一实施方案具有一种由通式(2)或(3)表示的结构单元(其中结构式中的Ar1选自(I)、(II)和(III)且可独立地或结合使用；且Ar2选自(IV)、(V)、(VI)、(VII)和(VIII)且可独立地或结合使用；m和n是2≤m，n≤100的整数，且X表示(IX))。
按照本发明的塑料组合物的第二实施方案的特征在于，在所述塑料组合物的第一实施方案中，通式(2)或(3)中的Ar1选自所述(I)和(II)，且Ar2选自所述(IV)或(V)。
按照本发明的塑料组合物的第三实施方案可在通式(2)或(3)中的50％摩尔或更多的Ar1用于所述塑料组合物的第二实施方案中的所述(I)时而实现。
以下描述通式(1)、(2)或(3)中所示聚酰亚胺树脂如何被发现可用于液晶显示器的平坦化绝缘体。
聚酰亚胺树脂可提供一种特点在于高耐热性和令人满意的化学稳定性的优异材料，但许多聚酰亚胺树脂在可见光区吸收，因此不适用于液晶显示器。其平整度也不令人满意。
聚酰亚胺在可见光区的吸收由作为聚酰亚胺的单体组分的酸二酐与二胺组分间的电荷转移吸收而引起。因此，可以认为，透明度的提高可通过减少电荷转移而实现。基于这种思路，我们已经发现了作为单体不会产生电荷转移的脂族酸二酐和脂族二胺、以及在可见光区具有高度透明度的所得聚酰亚胺。但包含脂族组分的聚酰亚胺的平坦化性能与用于已有技术LSI的缓冲涂层的聚酰亚胺处于相同水平。已经发现，这不足以用于液晶显示器的平坦化绝缘体。本发明人已经研究了各种芳族二胺和酸二酐，已经发现，如果使用具有由通式(1)表示的结构单元的聚酰亚胺聚合物，可以保证可见光区的透明度与平坦化特性之间的兼容性。所述聚酰亚胺聚合物的聚合度优选为3或更高。如果低于3，所形成的绝缘体是脆性的，因此不能得到足够的机械强度。并不限制聚合度的上限。可以使用具有得自正常化学合成的聚合度的聚酰亚胺聚合物，其中将在化学计量比率上相当于二胺组分的酸二酐在极性溶剂中进行反应。本发明人已经发现，如果将4，4’-二胺二苯基砜(p-DDSO)和3，3’-二氨基二苯基砜(m-DDSO)用作二胺组分，并将3，3’，4，4’-氧二邻苯二甲酸二酐(ODPA)和3，3’，4，4’-联苯四甲酸二酐(BPDA)用作酸二酐组分，那么该聚酰亚胺具有特别高的平坦化特性。尤其是在使用3，3’，4，4’-氧二邻苯二甲酸二酐(ODPA)时，平坦化特性得到特别提高。
特征在于高口径比的液晶显示器可通过使用这些聚酰亚胺作为平坦化绝缘体而得到，按照其中使用无机膜作为刻蚀光罩的两层刻蚀法，这样可得到构图。该两层刻蚀法提供了一种适用于聚酰亚胺微加工的构图方式。用作聚酰亚胺的刻蚀光罩的无机膜在聚酰亚胺膜上形成，且该刻蚀法还可用于将所述无机膜构图。
在生产液晶显示器时，可以部分使用各种类型的硅氧烷基酸二酐和硅氧烷基二胺作为单体，或可以将这些硅氧烷基单体与作为组分的聚合物进行混合，这样可促进平坦化绝缘体基材的粘附性，但这不要损害聚酰亚胺的预期特性。尤其是，如果二胺或酸二酐不超过10％摩尔，硅氧烷单体的应用可明显提高与液晶的粘附可靠性而不会损害平整度、透明度和加工性。
应该注意，如果将抗蚀剂直接用作刻蚀光罩而不使用无机膜作为刻蚀光罩，工业益处将是极大地改进构图。
这样，将作为聚酰亚胺前体的聚酰亚胺酸溶液在玻璃基材上旋涂，在此形成薄膜晶体管，然后在80摄氏度下干燥3分钟。然后将它在温度为350摄氏度的热板上固化10分钟。使用抗蚀剂在凹部中构图出厚度为2微米的聚酰亚胺(实施方案5)。如果使用单乙醇胺或502A(Tokyo Ohka Kogyo Co.，Ltd.)的抗蚀剂发生分离，该聚酰亚胺层膨胀或分离，因此不能得到预期的构图。
此外，为了提高聚酰亚胺对抗蚀剂脱漆剂的耐性，固化温度和固化时间可在实验过程中改变，但结果不令人满意；透明度由于温度较高和时间较长而下降。本发明已进一步研究了对抗蚀剂脱漆剂的耐性，令人满意的结果可通过将反应性多重键基团引入聚酰亚胺酸的端部而得到，所述聚酰亚胺酸是特征在于令人满意的透明度和平整度的聚酰亚胺的前体。并不特别限定所述反应性多重键基团的结构，但考虑到在最终阶段得到的平坦化绝缘体的耐热性，优选使用苯乙烯衍生物、4-降冰片烯基-1，2-二羧酸衍生物、苯基乙炔衍生物和马来酸衍生物。
通式(2)的结构得自聚酰亚胺酸在反应性多重键基团的胺或酸衍生物的端部上的反应。
通式(3)的结构得自聚酰亚胺酸在反应性多重键基团的酸二酐或胺衍生物的端部上的反应。尤其是在使用苯乙烯基作为交联组分时，可得到优异的耐抗蚀剂脱漆剂性。具有重复结构的平坦化绝缘体的比较研究表明，平整度可通过引入反应性多重键基团而提高。
具有通式(2)和通式(3)所示结构单元的聚合物的聚合度优选为2-100，特别优选5-50。如果聚合度低于2，透明性和机械特性下降。如果聚合度不低于50，耐抗蚀剂脱漆剂性下降。联苯四甲酸二酐(BPDA)的替代可有效地提高耐抗蚀剂脱漆剂性，同时保持优可有效地提高塑料组合物的耐抗蚀剂脱漆剂性和平整度，所述塑料组合物包含具有通式(2)和通式(3)所示结构单元的聚合物。
在通过旋涂法由聚酰亚胺酸成膜之后，反应性多重键基团的交联反应在引入酰亚胺的加热过程中同时进行。这并不需要加入自由基生成剂。但可以结合使用自由基生成剂之类的添加剂，只要不损害聚酰亚胺特性。可以使用正常的空气循环热空气炉或热板硬化设备进行热硬化。并不限制该设备或气氛的种类。
在聚酰亚胺的构图中，可以直接使用已有技术的一般构图法，其中使用了聚酰亚胺的抗蚀剂，但没有优异的透明度和平整度。换句话说，将抗蚀剂施用到热固性聚酰亚胺膜上，然后使用曝光并通过光罩显影的图案作为刻蚀光罩。在通过湿刻蚀或干刻蚀将图案转移到聚酰亚胺上之后，使用特定的抗蚀剂脱漆剂去除该抗蚀剂，这样得到具有预期形状的聚酰亚胺膜。
通常使用肼基刻蚀剂进行湿刻蚀。并不限制使用湿或干刻蚀。干刻蚀更适合得到微图案。
一般聚酰亚胺的干刻蚀条件可直接用作在干刻蚀中使用的气体、设备和条件。如果硅氧烷基组分包含在该聚酰亚胺中，卤素基气体的混合物是优选的。
通过干刻蚀得到的聚酰亚胺图案的宽范围尖角可通过控制所用抗蚀剂材料和抗蚀剂材料图案的尖角而得到。
如果聚酰亚胺和抗蚀剂刻蚀速度的比率设为S，那么当抗蚀剂比聚酰亚胺更难以刻蚀(S更大)时，可得到几乎垂直图案的横截面。同时，如果所用的抗蚀剂具有小S，那么抗蚀剂的横截面将转移到聚酰亚胺。因此，特定聚酰亚胺图案的横截面可通过在曝光后烘烤和其它处理以控制抗蚀剂的横截面形状而得到。
为了提高在液晶显示器上的口径比，更有利地具有较大尖角的孔和沟渠部分，这样可将平整区扩展至最大的可能范围。同时，如果孔部分被金属化，那么具有特别垂直形状的横截面导致倾斜挖掘；这不是优选的。按照本发明的液晶显示器中的平坦化绝缘体的图案横截面通过权衡来确定。
微构图取决于抗蚀剂材料、对准器和所用的刻蚀体系，因此在用于本发明时并不限定。
在液晶显示器中，非常需要取向膜涂覆表面的平整度。换句话说，如果取向膜表面上存在不匀度，那么该表面上会产生其中晶体取向不匀的称作域的部分，这导致显示质量下降，例如漏光。显示质量的下降可通过在该域上安装验光层而降低。但这种方法的使用直接带来口径比的下降。口径比的下降导致像素孔踞的下降。液晶显示器分辨率越高，像素孔踞越大。这对于已设计成紧凑尺寸的作为使用聚硅氧烷的TFT型液晶显示器的取景器、顶式安装显示器、投影仪等是特别重要的。
图1是表示本发明液晶显示器的一个实施方案的横截面侧仰视图；图2是表示本发明实施方案的液晶显示器的透视图；和图3表示在评估测试中用于评估平坦化绝缘体的平坦化特性的基材的横截面视图。
图1是表示本发明液晶显示器的一个实施方案的横截面侧仰视图。图2是透视图，其中没有示出液晶层。
参考这些图，以下描述作为本发明一个实施方案的液晶显示器。
本发明实施方案的液晶显示器具有第一基材100和第二基材200，中间固定有液晶层14。薄膜晶体管23在第一基材100上形成。
薄膜晶体管(TFT)23在一个且相同的平面上具有源电极19和漏极25，且半导体层(通道层)3位于源电极和漏极之间。它还有一个靠近半导体层3的门电极5，但由门绝缘体(第二绝缘体)4隔绝。图1给出了作为连接到薄膜晶体管上的信号线的电极26和电极27。
取向膜13和像素电极(ITO膜)12在液晶层的第一基材侧的表面上形成。像素电极12通过中间金属层9和电极27连接到源电极19上。平坦化绝缘体11安装在电极12和薄膜晶体管之间。接触孔30在平坦化绝缘体11上形成，用于将像素电极12连接到中间金属层9上。
以下进一步描述本发明该实施方案中的图1和2的液晶显示器第一基材100由“透明”石英玻璃基材组成。在此的术语“透明”是指对可见光透明。透明度优选尽可能高。包含HLD(高温低压分解)或低压CVD的第一绝缘体2位于第一基材100的表面上。所述薄膜绝缘体在其上形成。构成薄膜晶体管一部分的半导体层3由硅氧烷膜制成。门绝缘体(第二绝缘体)4由氧化硅(SiO2)膜制成。门电极5由多晶硅氧烷膜制成，且由两层HLD膜和PSG膜(硅磷酸盐玻璃)组成的膜作为第三绝缘体6在门电极5上形成。第四绝缘体8在第三绝缘体6上按照CVD法，使用TEOS(四乙氧基硅烷)作为原料而形成。由氮化硅制成的钝化膜10在第四绝缘体8上形成。连接到源电极上的电极27的另一端与包含硅化钼的中间金属层9连接，且中间金属层9与像素电极12连接。数字7表示铝线。中间金属层9与钝化膜10之间的水平差为1.0微米。平坦化绝缘体11在钝化膜10上形成。由氧化铟锡组成的像素电极(ITO膜)12在平坦化绝缘体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。黑色基质16、用于保持黑色基质平整度的外涂层膜15、电极(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之间。
偏转板17在第一基材100和第二基材200的其它表面上形成。
在该实施方案的液晶显示器中，由在第一基材100面上形成的偏转板17的背部供给的光经过该偏转板17，然后经由液晶层14离开在第二基材上形成的偏转板17。使用者可以看见该光。像素电极12与第二基材侧的电极(ITO膜)32一起工作，并根据选择将电压供给液晶层14。该电压产生图像，使用者可从显示器的前方看见。
以下描述按照本发明的实施方案[实施方案1]在将3，3’，4，4’-氧二邻苯二甲酸二酐(0.10摩尔)溶解在马来酸酐之后，将3，3’-二氨基二苯基砜(0.10摩尔)在冰冷却下慢慢加入，然后放置以相互反应5小时，这样得到多酰胺酸溶液。
将所述多酰胺酸溶液通过旋涂法涂覆在石英基材上，然后在80摄氏度的热板上干燥3分钟。然后，将它在300摄氏度的热板上干燥10分钟，得到2微米厚的聚酰亚胺膜。所述膜的可见紫外吸收光谱的测量表明，在430-900纳米(仪器的测量极限)波长下的透射比为90％或更高。所述膜的优选象液晶显示器的平坦化绝缘体那样透明。
为了保证在引入酰亚胺之后的厚度在凹部变为12微米，将所述多酰胺酸溶液涂覆在玻璃基材1000上，在此形成了高1微米且宽4微米的多个铝图案70，如图3所示。然后将它在80摄氏度热板上干燥3分钟。然后，将它在300摄氏度热板上加热10分钟，得到聚酰亚胺膜。测定表面的水平差。结果表明，该表面的水平差为0.062微米，表现出优异的平坦化特性。该实验表明，所述聚酰亚胺膜作为平坦化绝缘体的应用能够保证在像素电极上的优异平整度和高对比度；它提供了一种即便暴露于强光也能够保证长期稳定显示的液晶显示器。
将所述多酰胺酸溶液涂覆在图1液晶显示器的钝化膜10上，形成一种平坦化绝缘体11，这样在凹部的膜厚度为2微米。该平坦化绝缘体在此时的表面不匀度为0.04微米。按照等离子体CVD法，使用SiH4和N2O材料，在该表面上形成0.15微米厚的氧化硅层。在其上涂覆普通的正性抗蚀剂至约0.15微米厚，以将接触孔曝光和显影。即，按照使用CF4气体的无功离子蚀刻(RIE)方法，使用该抗蚀剂图案作为光罩形成硅氧烷孔图案。孔图案的顶端是3微米正方形且底部是2微米。然后，使用类似的设备和氧气将该平坦化绝缘体11构图。
在刻蚀平坦化绝缘体11的过程中，抗蚀剂层完全去除。氧化硅层通过使用CF4气体的无功离子蚀刻(RIE)方法而去除，这样得到接触孔图案。在将ITO(氧化铟锡)透明电极膜(像素电极12)涂覆其上之后，得到一种构图，形成一种接触半导体层(通道层)3的透明像素电极。在其上形成取向膜13，然后摩擦。然后，在其上层压具有对应于第一基材接触孔10的4微米宽验光条(黑色基质16)的另一透明玻璃基材(第二基材200)。在两个基材之间填充液晶以密封并形成液晶层14。通过这种方法得到的液晶显示器没有来自验光部的任何漏光，且黑色显示对比度好至290。此外，在白色显示模式时没有任何着色，且显示出均匀的图像。[参考实施例1-4]在与实施方案1相同的条件下进行实验，只是改变羧酸二酐组分和二胺组分。
表1给出了羧酸二酐组分和二胺组分的种类，它们的共混量和平坦化绝缘体特性。平坦化率P由以下等式确定，其中起始水平差为AH，且在该水平差下成膜之后的膜表面上的该值为ΔhP＝100×(1-Δh/ΔH)表1的平坦化率值这样计算在图3的基材上形成与实施方案1相同的膜，然后测量在其表面上的水平差。在对照物和白色显示部处的着色通过产生与第一实施方案相同的液晶显示器而测量。
在所有的实施方案1-8，在420纳米下的透射比为85％或更高，且在85或更高的对比度下的平坦化率为40％或更高，表现出优异的显示特性，而白色显示部不被着色。
尤其是在实施方案1、2、5和6中，如果Ar1为(I)或(II)且Ar2为(IV)或(V)，透射比为91％或更高，且在260或更高的对比度下的平坦化率为80％或更高。可以产生优异的显示特性，而白色显示部不被着色。在第一和第二实施方案中，使用(I)作为Ar1可提供优异的显示特性，而白色显示部不被着色，其中透射比为92％或更高，且在240或更高的对比度下的平坦化率为90％或更高。第一参考实施例采用了典型的聚酰亚胺PIX-1500(Hitachi Chemical Co.，Ltd.)作为LSI绝缘体。
表1
*在420纳米下的透射比ODPA3，3’，4，4’-氧邻苯二甲酸二酐BPD3，3’，4，4’-联苯四甲酸二酐(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-羟基苯基)六氟丙烷DMAP2，2’-二甲基-4，4’-二氨基联苯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[实施方案9]
在将3，3’，4，4’-氧二邻苯二甲酸二酐(ODPA)(0.10摩尔)溶解在马来酸酐之后，将3，3’-二氨基二苯基砜(m-DDSO)(0.09摩尔)在冰冷却下慢慢加入，然后放置以相互反应5小时。然后向其中加入4-氨基苯乙烯(AM)(0.02摩尔)并相互反应3小时，这样得到塑料组合物。
将所述多酰胺酸溶液通过旋涂法涂覆在石英基材上，然后在80摄氏度的热板上干燥3分钟。然后，将它在350摄氏度的热板上干燥10分钟并固化。所述膜为2微米厚。所述膜的可见紫外吸收光谱的测量表明，在420-900纳米(仪器的测量极限)波长下的透射比为90％或更高。在420纳米波长下的透射比为94％。然后按照实施方案1的相同方式测量所述塑料组合物的平坦化特性，且平坦化率为94％。实施方案9的平坦化特性已相对其中不包括相应交联组分的实施方案1得到改进。这表明，可以保证在用作液晶显示器的平坦化绝缘体时的优异平整度，且黑色显示对比度令人满意，而不会从验光单元漏光。还发现，可以保证均匀的显示图像，而不会在白色显示模式时着色。
此外，将所述绝缘体浸渍在60摄氏度下，在作为抗蚀剂涂漆剂的单乙醇胺(MEA)中1分钟，并使用探针型膜厚度测量仪器来测量在该浸渍前后的膜厚度，以检查耐性。已经发现，膜厚度在浸渍到MEA前后没有任何变化，且已证实对MEA的耐性。这表明，可以使用作为刻蚀光罩的抗蚀剂，而不使用无机膜。将该膜在95摄氏度下浸渍在502A(Tokyo Ohka Kogyo Co.，Ltd.的抗蚀剂涂漆剂)1分钟，然后测量在浸渍前后的膜厚度。已经发现，膜厚度在浸渍到502A前后没有任何变化，且已证实对502A的耐性。在表2中，给出了在浸渍到抗蚀剂涂漆剂之后相对该浸渍之前的膜厚度的百分数，作为对抗蚀剂涂漆剂的耐性。在与实施方案9相同的条件下进行实验，只是改变羧酸二酐组分和二胺组分。
表2
AM4-氨基苯乙烯表2给出了这些实验的结果。在所有情况下，在加入94％交联剂时的平坦化率保持在94％，这表明平坦化性能进一步提高且耐抗蚀剂涂漆剂性更高。在其中用BODA替代羧酸二酐(40摩尔％)的实施方案11中，得到与实施方案9一样高的平坦化率。
在其中使用AM作为交联剂的实施方案9-12中，优异的耐抗蚀剂涂漆剂性得到证实；对抗蚀剂涂漆剂502A的耐性也特别好。使用3-乙炔基苯胺替代用于实施方案9-11的AM，然后按照类似方式合成出树脂，得到用于参考实施例5-8的塑料组合物。
在将m-DDSO(0.10摩尔)溶解在N-甲基吡咯烷酮中制成溶液之后，将ODPA(0.09摩尔)在冰冷却下慢慢加入其中，然后放置以相互反应5小时。然后将马来酸酐(0.02摩尔)加入其中并相互反应3小时，这样得到用于参考实施例6的塑料组合物。
在将m-DDSO(0.10摩尔)溶解在N-甲基吡咯烷酮中制成溶液之后，将ODPA(0.05摩尔)和3，3’，4，4’-联苯四羧酸二酐(BPDA)(0.04摩尔)在冰冷却下慢慢加入其中，然后放置以相互反应5小时。然后将马来酸酐(0.02摩尔)加入其中并相互反应3小时，这样得到用于参考实施例9的塑料组合物。
使用5-降冰片烯基-2，3-二甲酸二酐(NA)替代用于参考实施例6和9的MA，然后按照类似方式合成出树脂，得到用于参考实施例7和10的塑料组合物。
表3给出了按照类似实施方案1的方式评估这些平坦化特性的结果，以及按照类似实施方案9的方式研究耐抗蚀剂涂漆剂性的结果。它表明，使用任何交联剂不能获得对抗蚀剂涂漆剂502A的耐性。
表3
EA3-亚乙基苯胺MA马来酸酐NA5-降冰片基-2，3-二羧酸酐MEA单乙醇胺[实施方案13]将按照实施方案1的塑料组合物涂覆到图1所示液晶显示器的钝化膜10上，然后形成平坦化绝缘体11以保证该膜在凹部的厚度为2微米。这时平坦化绝缘体11的表面上的不匀度为0.04微米。在其上涂覆约3微米的普通正性抗蚀剂，然后将接触孔曝光和显影。根据用作光罩的该抗蚀剂图案，按照使用CF4气体的无功离子蚀刻(RIE)方法将平坦化绝缘体构图。剩余的抗蚀剂层通过MEA去除，得到预期的接触孔图案。使用ITO在其上形成像素电极12，然后得到液晶显示器，其中孔的上方10具有一个4微米宽的验光带(黑色基质16)。该显示器的对比度好至320。图像显示均匀，而没有在白色显示模式时着色。使用金属卤化物灯作为光源，将用于实施方案1的可见紫外吸收光谱的聚酰亚胺膜曝光于10000000勒克司可见光1000小时。然后再次测量可见紫外吸收光谱。曝光之后，没有发现光谱变化。这表明，使用实施方案1聚酰亚胺的液晶显示器具有优异的耐光性。用实施方案11的聚酰亚胺进行替代，进行类似的耐光性测试。在曝光前后，在420纳米下的透射比为94％。这表明，使用实施方案11聚酰亚胺的液晶显示器具有优异的耐光性。将苯并环丁烯(Dow Chemical)涂覆在用于实施方案1的石英基材上。在气氛可控的固化炉中，在90分钟内由室温升温至250摄氏度，然后将它保持60分钟以自然冷却得到2微米厚的苯并环丁烯膜。测定该膜的可见紫外吸收光谱，发现在420纳米下的透射比为91％。该膜按照类似于实施方案14的方式曝光，观察可见紫外吸收光谱的变化。已经发现，如果曝光50小时，可观察到80％的下降。使用苯并环丁烯的液晶显示器发现存在耐光性方面的问题。
按照本发明的液晶显示器在可见光区具有高度的透明性，并具有在平坦化特性上优异的绝缘体作为平坦化绝缘体。这样在最低降低图像质量的情况下得到高对比度的显示屏幕。
此外，按照本发明的塑料组合物在可见光区具有特别高的透明性，并具有优异的平坦化特性。由于非常耐抗蚀剂涂漆剂，它非常适用作液晶显示器的平坦化绝缘体。
权利要求
1.一种液晶显示器，包括(1)其间固定了液晶层的第一基材(100)和第二基材(200)，(2)在所述第一基材上的薄膜晶体管(23)，(3)在位于所述第一基材面上的所述液晶显示层的表面上的像素电极(12)，(4)所述像素电极和所述薄膜晶体管之间的平坦化绝缘体(11)，和(5)在所述平坦化绝缘体上用于将所述像素电极与所述薄膜晶体管连接的接触孔(30)，其中所述接触孔用于所述像素电极与所述薄膜晶体管之间的电连接。所述液晶显示器的特征在于，所述平坦化绝缘体由包含聚合物的塑料组合物组成，所述聚合物具有由通式(1)表示的结构单元(其中结构式中的Ar1选自(I)、(II)和(III)且可独立地或结合使用；且Ar2选自(IV)、(V)、(VI)、(VII)和(VIII)且可独立地或结合使用，其中“I”表示3≤I≤1000的整数)。
2.根据权利要求1的液晶显示器，其特征在于所述平坦化绝缘体由塑料组合物形成，其中所述通式(1)的Ar选自所述(I)和(II)，且Ar2选自所述(IV)和(V)。
3.根据权利要求2的液晶显示器，其特征在于所述通式(1)的50％摩尔或更多的Ar由所述(I)组成。
4.一种液晶显示器，包括(1)其间固定了液晶层的第一基材(100)和第二基材(200)，(2)在所述第一基材上的薄膜晶体管(23)，(3)在位于所述第一基材面上的所述液晶显示层的表面上的像素电极(12)，(4)所述像素电极和所述薄膜晶体管之间的平坦化绝缘体(11)，和(5)在所述平坦化绝缘体上用于将所述像素电极与所述薄膜晶体管连接的接触孔(30)，其中所述接触孔用于所述像素电极与所述薄膜晶体管之间的电连接。所述液晶显示器的特征在于，所述平坦化绝缘体由热固性聚合物组成，所述热固性聚合物具有由通式(2)或(3)表示的结构单元(其中结构式中的Ar1选自(I)、(II)和(III)且可独立地或结合使用；且Ar2选自(IV)、(V)、(VI)、(VII)和(VIII)且可独立地或结合使用；m和n是2≤m，n≤100的整数，且X表示具有可聚合多重键的基体)。
5.根据权利要求4的液晶显示器，其特征在于所述平坦化绝缘体包含塑料组合物，其中所述通式(2)或(3)的Ar1选自所述(I)和(II)，且Ar2选自所述(IV)和(V)。
6.根据权利要求5的液晶显示器，其特征还在于所述通式(2)或(3)的50％摩尔或更多的Ar1由所述(I)组成。
7.根据权利要求4的液晶显示器，其特征还在于所述通式(2)或(3)的“X”由以下(IX)组成。
8.一种包含热固性聚合物的塑料组合物，所述热固性聚合物具有由通式(2)或(3)表示的结构单元(其中结构式中的Ar1选自(I)、(II)和(III)且可独立地或结合使用；且Ar2选自(IV)、(V)、(VI)、(VII)和(VIII)且可独立地或结合使用；m和n是2≤m，n≤100的整数，且X表示具有可聚合多重键的基体)，
9.根据权利要求8的塑料组合物，其特征还在于所述通式(2)或(3)的Ar1选自(I)和(II)，且Ar2选自所述(IV)或(V)。
10.根据权利要求9的塑料组合物，其特征还在于所述通式(2)或(3)的50％摩尔或更多的Ar1由所述(I)组成。
全文摘要
一种液晶显示器,包括:(1)其间固定了液晶层的第一基材和第二基材,(2)在所述第一基材上的薄膜晶体管,与所述液晶层上形成的像素电极连接,(3)在所述像素电极和所述薄膜晶体管之间的平坦化绝缘体,和(5)在所述平坦化绝缘体上的接触孔;其中所述平坦化绝缘体由塑料组合物组成,由通式(1)、(2)或(3)表示的结构单元(其中结构式中的Ar
文档编号G02F1/1333GK1328655SQ99811481
公开日2001年12月26日 申请日期1999年11月30日 优先权日1999年11月30日
发明者三轮崇夫, 北条房郎, 冈部义昭, 山田真治, 上野巧, 佐藤敏浩 申请人:株式会社日立制作所