DE69121161T2

DE69121161T2 - Farbfilter

Info

Publication number: DE69121161T2
Application number: DE69121161T
Authority: DE
Inventors: Hiroyuki Kusukawa; Yasuhide Nakajima
Original assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Current assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Priority date: 1990-10-19
Filing date: 1991-10-21
Publication date: 1997-03-06
Anticipated expiration: 2011-10-22
Also published as: US5251071A; EP0481827B1; KR920008527A; EP0481827A2; JPH04156402A; EP0481827A3; DE69121161D1

Description

Hintergrund der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Farbfilter, wie er in einer Flüssigkristall- Farbanzeigeeinheit verwendet wird, und insbesondere einen Farbfilter mit speziellen Merkmalen bei der Dunkelmatrix.
Bei einer Flüssigkristallanzeigeeinheit werden wenigstens zwei transparente Substrate aus einem Material wie beispielsweise Glas mit Transparentelektroden einander gegenüberliegend mit Abständen zwischen 1 bis 10 µm angeordnet, und eine Flüssigkristallsubstanz ist zwischen diesen eingeschlossen, wobei die Flüssigkristalle durch Anlegen einer Spannung über die Elektroden in einer bestimmten Richtung orientiert sind, so daß transparente und nicht-transparente Bereiche ausgebildet werden, um ein Bild anzuzeigen. In einer Flüssigkristall- Farbanzeigeeinheit werden Drei-Farb-Filter für rot (R), grün (G) und blau (B) entsprechend den drei Primärfarben des Lichts auf einem der Transparentelektrodensubstrate angeordnet. Durch Einstellen der an der Transparentelektrode angelegten Spannung wird die Transmission des Flüssigkristallichts gesteuert. Demzufolge wird durch Steuern der Lichtquantität der lichttransmittierenden Drei-Farb- Filter für R, G und B eine Farbanzeige durch Hervorbringen von Farben durch die Addition der drei Primärfarben erzielt.
Die mit den Farben R, G und B gefärbten Schichten. eines Farbfilters werden auf einem Substrat gebildet, auf dem eine Dunkelmatrix zum Bestimmen einer Grenze der Farben vorgesehen ist. Die Dunkelmatrix begrenzt drei Primärfarben, R, G und B der Farbschichten und schirmt ferner das Licht für die Elektroden zum Betrieb des Flüssigkristalls oder Transistors wie beispielsweise als TFT auf dem Substrat, das dem Farbfilter gegenüberliegend angeordnet ist, ab.
Die Dunkelmatrix, die auf dem Farbfilter ausgebildet ist, wird gewöhnlich mittels eines Dünnfilms aus Metall wie beispielsweise Chrom, Nickel, Aluminium etc. gebildet.
Um die Dunkelmatrix zu bilden, wird ein Dünnfilm dieser Metalle auf einem Glassubstrat mittels Verfahren wie beispielsweise Sputtern, Vakuumverdampfung, etc. aufgebracht. Anschließend werden Photolackmuster mit einer Photolithographietechnik ausgebildet, und das Muster wird durch Ätzen des Metalldünnfilms unter Verwendung des Photolackmusters als Ätzmaske gebildet.
Obwohl die aus einem Metalldünnfilm hergestellte Dunkelmatrix mit Verfahren wie beispielsweise Sputtern, Vakuumverdampfung, etc. gebildet ist, sind die Kosten zum Ausbilden des Films hoch. Da Metalldünnfilme einen metallischen Schimmer aufweisen, wird das von dem Chrommetalldünnfilm reflektierte Licht in dem Fall, daß das Licht in die Anzeigeeinheit von außerhalb eindringt, stark erhöht, und dies resultiert in einer Verschlechterung der Anzeigequalität bei einer Anzeigeeinheit vom Transmissionstyp wie beispielsweise einer Flüssigkristall-Anzeigeeinheit.
Zum Zweck der Verringerung der Reflektivität des Chrommetalls ist vorgeschlagen worden, den Chromdünnfilm auszubilden, nachdem ein Film geringer Reflektivität wie beispielsweise Chromoxyd auf einem Glassubstrat aufgebracht worden ist, bevor der Chrommetalldünnfilm ausgebildet wird. Dies ist jedoch nicht allzu wünschenswert, da mehrere Verfahrensschritte benötigt werden und die Herstellungskosten steigen.
EP-A-0 248 905 offenbart einen Farbfilter mit einer Dunkelmatrix umfassend einen Farbstoff, die auf einem Substrat ausgebildet ist und durch Imidieren einer Polyimid-Vorläuferzusammensetzung umfassend ein Silankupplungsmittel erhalten worden ist.
JP-A-57 058 125 offenbart die Verwendung eines Epoxytypsilans als Kupplungsmittel zur Verbesserung der Haftung eines Epoxyharzes zum Verschließen einer Flüssigkristallvorrichtung.
JP-A-61 003 121 offenbart die Verwendung eines Silankupplungsmittels zur Verbesserung der Haftung eines Polyimid-Orientierungsfilms, der auf einer Elektrode in einer Flüssigkristallanzeigeeinheit ausgebildet ist, und offenbart, daß eine Kupplungsmittel vom Amino-Silan-Typ zu bevorzugen ist.
Unter diesen Umständen haben die Erfinder einen Farbfilter geschaffen, umfassend eine Dunkelmatrix, die wenigstens ein lichtabschirmendes Pigment beinhaltet und die durch Imidieren einer Mischung eines Polyimid-Vorläufers mit einem Silankupplungsmittel vom Epoxytyp erhalten auf einem Substrat ausgebildet ist. Die Erfindung schafft ferner ein Verfahren zur Herstellung eines Farbfilters mit einer Dunkelmatrix erhalten durch Aufbringen einer Beschichtungslage einer Polyimid-Vorläuferzusammensetzung auf einem Substrat; Musterung der Beschichtungslage durch Photolithographie, um ein Muster auszubilden; und Erwärmung der gemusterten Lage, wodurch der genannte Polyimid-Vorläufer imidiert wird; dadurch gekennzeichnet, daß die genannte Beschichtungslage wenigstens ein lichtabschirmendes Pigment und wenigstens ein Silankupplungsmittel vom Epoxytyp enthält.
Im folgenden wird das Herstellungsverfahren der Dunkelmatrix vom Polyimid-Typ in Verbindung mit Fig. 2, die eine Querschnittansicht des Farbfllters zeigt, beschrieben: An einem Glassubstrat 10, das mit einem konventionellen Verfahren wie in Fig. 2 (A) gezeigt gut gewaschen wurde, wird eine Vorbehandlung zur Erhöhung der Haftstärke mit einem zu bildenden Polyimid unter Verwendung eines Vorbehandlungsmittel 11 durchgeführt.
Auf dem derart vorbehandelten Glassubstrat wird Rußschwarz, Metalloxyde wie beispielsweise Eisen-3-Tetraoxid oder eine Mischung aus diesen Substanzen in Polyaminsäurelösung dispergiert, und diese wird auf dem Glassubstrat 10 in einem Rollbeschichtungsverfahren oder einem Schleuderbeschichtungsverfahren überzogen, um die Beschichtungslage 12, wie in Fig. 2 (B) gezeigt, auszubilden.
Nachdem die Polyaminsäure beschichtet worden ist, wird eine Vor-Hitzehärtung durchgeführt, wie in Fig. 2 (C) gezeigt. Anschließend wird ein Photolack auf die Beschichtungslage aus Polyamidsäurezusammensetzungen beschichtet, um eine Photolackschicht 13 zu bilden. Die Photolackschicht wird unter Verwendung einer vorbestinimten Photomaske 14 belichtet, wie in Fig. 2 (D) gezeigt, und das Bild entwickelt. Demzufolge wird auf der Photolackschicht das gewünschte Muster ausgebildet.
Anschließend wird, wie in Fig. 2 (E) gezeigt, die beschichtete Polyamidsäureschicht entsprechend dem Muster der Photolackschicht geätzt, und die Photolackschicht, wie in Fig. 2 (F) gezeigt, entfernt.
Wenn die Photolackschicht auf der Dunkelmatrix 15 durch Oxidation wie bei einem Herstellungsverfahren mittels Photolithographie in einem Halbleiterherstellungssystem entfernt wird, wird die Dunkelmatrix ebenso beschädigt, da sie eine organische Substanz ist, die in unterer Lage zur Photolackschicht angeordnet ist. Aus diesem Grund wird derart vorgegangen, daß nur die Photolackschicht selektiv gelöst und entfernt wird unter Verwendung verschiedener Arten von organischen Lösungsmitteln.
Im Falle, daß ein Photolack vom Novolack-Typ verwendet wird, können die folgenden verschiedenen Arten organischer Lösungsmittel verwendet werden: Organische Lösungsmittel vom Keton-Typ wie beispielsweise Azeton, Methylethylketon, etc., organische Lösungsmittel vom Alkohol-Typ wie beispielsweise Methanol, Ethanol, etc., organische Lösungsmittel von Cellosolve-Typ wie beispielsweise Ethyl-Cellosolve, Lösungsmittel vom Cellosolye-Acetat-Typ wie beispielsweise Ethyl-Cellosolve-Acetat, organische Lösungsmittel vom Ester-Typ wie beispielsweise vom Butyl-Acetat, oder organische Lösungsmittel vom Giycol-Typ.
Für die Behandlung zur Erhöhung der Haftstärke zwischen dem Glassubstrat und dem Polyimid wurden Kupplungsmittel vom Aminosilan-Typ wie beispielsweise γ- (2-Aminoethyl)-Aminopropyltnmethoxysilan, γ-Aminopropyltriethoxysilan, γ- Aminopropyltriethoxysilane, etc., mit einer hohen Affinität bezüglich Silizium, welches eine Glaskomponente ist, verwendet.
Zum Behandeln des Glassubstrats mit einem Kupplungsmittel vom Aminosilan- Typ zur Erhöhung der Haftstärke ist es nötig, das Kupplungsmittel für den Beschichtungsprozeß und den Trocknungsprozeß zu verwenden.

Zusammenfassung der Erfindung

Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine Verbindung anzugeben, welche eine Dunkelmatrix mit hoher Haftstärke zum Glassubstrat bilden kann, und diese ist dadurch gekennzeichnet, daß die Haftstärke der Polyimidschicht entweder durch Beschichten des Substrats mit einer Verbindung bestehend aus einem Silankupplungsmittels mit einer Epoxygruppe, vermischt mit der Mischung enthaltend einen Polyimid-Vorläufer aus Polyaminsäure, oder durch Beschichten einer Mischung enthaltend einen Polyimid-Vorläufer auf einer auf dem Substrat ausgebildeten Schicht eines Silankupplungsmittels vom Epoxy-Typ erhöht wird.
In den anhängigen Zeichnungen:
Fig. 1 ist eine Ansicht zur Erläuterung des Herstellungsverfahrens eines erfindungsgemäßen Farbfilters;
Fig. 2 ist eine Schnittansicht, die ein Herstellungsverfahren eines Farbfilters eines gewöhnlichen Typs zeigt;
Fig. 3 ist ein Diagramm, das das Verhältnis zwischen der auszubildenden Musterlinienbreite und der zugesetzten Menge an Epoxysilan darstellt; und
Fig. 4 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der zugesetzten Menge an Epoxysilan und der Lichtdurchlässigkeit des transparenten Abschnitts, wo die Dunkelmatrix nicht ausgebildet ist, zeigt.
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform
In der Vergangenheit wurde vorgeschlagen, die Verbindung wie beispielsweise Aminosilan mit der Polyaminsäure zu mischen, anstatt sie auf dem Glassubstrat zu beschichten, um die Haftstärke vor der Ausbildung der Polyimidharzschicht zu erhöhen. Wenn Aminosilan einer Polyaminsäureverbindung zugesetzt wird, ist es nicht möglich, einen Dünnfilm auf dem Glassubstrat zu bilden, da Polyaminsäure bei Zugabe von Aminosilan in einen Gel-Zustand überführt wird. Die Erfinder suchten nach einer Substanz, welche die Haftstärke mit Glas erhöhen kann ohne die Eigenschaft der Polyaminsäure zu ändern und fanden, daß die Haftstärke mit Glas ohne Überführung der Polyaminsäure in den Gel-Zustand durch Zugabe einer Silanverbindung mit einer Epoxygruppe zu der Polyaminsäure erhöht werden kann. Als für die Zwecke dieser Erfindung geeignetes Epoxysilan können γ- Glycidoxypropyltrimethoxysilan, γ-Glycidoxypropylmethyldiethoxysilan, β-(3,4- Epoxycyclohexyl)-Ethyltrimethoxysilan, etc. verwendet werden.
Im folgenden wird ein Herstellungsverfahren für den erfindungsgemäßen Farbfilter in Verbindung mit den Zeichnungen beschrieben.
Fig. 1 ist eine Ansicht zur Erläuterung des Herstellungsverfahrens eines derartigen Farbfilters. Als Glassubstrat wird ein Substrat aus Corning 7059 oder ein Borsilikatglas mit niedrigem thermischen Expansionskoeffizienten oder Sodakalkglas verwendet, und an der Glassubstratoberfläche anhaftende organische Substanzen werden mittels eines organischen Lösungsmittels, Säure, Alkali, Wasser, etc. in einem Waschverfahren 1 für das Glassubstrat entfernt.
Bei dem Polyaminsäure-Beschichtungsschritt 2 wird das Glassubstrat mit der Lösung, in welcher lichtabschirmendes Material zur Verhinderung der Transmission von Licht in einer Polyaminsäurelösung dispergiert ist, leicht imidiert durch Erwärmung, mittel eines Rollbeschichtungsverfahrens oder eines Schleuderbeschichtungsverfahrens beschichtet.
Als Polyaminsäurelösung werden kommerzielle Polyimid-Vorläufer, wie beispielsweise PIQ/PIX-Serien (Hitachi Chemical Co., Ltd.), Semico Fine SP-Serien (Toray Industries, Inc.), Pymel-Serien (Asahi Chemical Industries Co., Ltd.), Pyralin- Serien (Dupont), etc. verwendet.
Als lichtabschirmendes Material werden Pigmente wie beispielsweise Rußschwarz, Eisen-3-Tetraoxid, etc. dispergiert.
Das lichtabschirmende Material wird durch Rühren der Lösung oder mittels eines Kugelmühlen-Verfahrens oder einem 3-Rollen-Verfahren dispergiert. Wenn eine geringe Menge eines oberflächenaktiven Mittels zugesetzt wird, kann die Dispersion des lichtabschirmenden Materials stabilisiert werden.
Vorzugsweise ist die Größe der als lichtabschirmendes Material verwendeten Partikel 1 µm oder weniger, um die Stabilität der dispergierten Partikel zu erhalten.
Weiterhin wird ein Silankupplungsmittel mit einer Epoxygruppe zu der Lösung aus Polyaminsäure zugemischt.
Das Silankupplungsmittel mit der Epoxygruppe wird mit 0,005 bis 0,5 Gew.-% zu der Polyaminsäurelösung zugesetzt.
Wenn die Menge des Silankupplungsmittels mit der Epoxygruppe weniger als 0,005 % beträgt, wird die Haftstärke der Dunkelmatrix nicht verbessert. Auf der anderen Seite wird keine Änderung in der gemischten Verbindung beobachtet, wenn es mit 0,5 % oder mehr zugemischt wird, jedoch kann der Polyaminsäurefilm nicht vollständig entfernt werden, selbst wenn versucht wird, ihn mittels Ätzen durch die Maske des auf dem beschichteten Polyaminsäurefilms ausgebildeten Photolackmusters zu entfernen. Demzufolge sollte nicht 0,5% oder mehr zugemischt werden.
Obwohl die Filmdicke der Polyaminsäureverbindung, die derart gebildet ist, entsprechend den optischen Abschirmeigenschaften der Polyaminsäure, in welcher das Abschirmmaterial dispergiert ist, variiert, wird der Film mit einer Dicke von 0,5 bis 2,0 µm gebildet. Und nachdem die Polyaminsäurelösung mit dem dispergierten Abschirmmaterial beschichtet worden ist, wird eine Hitzehärtungs- Vorbehandlung in einem Vorhitzehärtungsverfahren 3 durch Erwärmung auf 130ºC bis 150ºC für 30 Minuten durchgeführt.
Um den beschichteten Film mit der Polyaminsäurezusammensetzung zu ätzen, wird auf dem beschichteten Film mit der Polyaminsäure ein vorbestimmtes Muster ausgebildet. Um das Muster mit hoher Dimensionsgenauigkeit zu erhalten, wird ein Photolack auf dem beschichteten Polyaminsäurefilm in einem Photolack- Beschichtungsschritt 4 beschichtet, und, nachdem dieser auf einer Heizplatte oder in einem Ofen auf 90º C bis 100ºC erwärmt vorgehärtet wurde, wird mittels einer Photolithographietechnik das Muster ausgebildet.
Es kann ein Photolack sowohl vom Positiv- als auch vom Negativ-Typ verwendet werden. Es ist insbesondere vorteilhaft, Photolack vom Novolack-Typ zu verwenden, welcher weitläufig als Photolack vom Positiv-Typ verwendet wird, da nach Belichtung unter Verwendung einer Photomaske eine Alkalilösung wie beispielsweise Natriumhydroxid, Tetramethylammonium, etc. für die Entwicklung verwendet werden können. Als Ergebnis wird der belichtete Bereich des Photolacks mittels der Alkalilösung entfernt, und die Polyaminsäure wird zur selben Zeit ebenso entfernt. Demzufolge ist es möglich, die Photolack-Entwicklung und die Ätzung der beschichteten Polyaminsäureschicht zur selben Zeit durchzuführen, wodurch das Verfahren verkürzt werden kann.
Der Photolack mit dem vorbestimmten Muster wird in einem Belichtungsschritt 5 unter Verwendung einer Ultrahochspannungs-Quecksilberlampe als Lichtquelle belichtet, und anschließend wird in einem Entwicklungsschritt 6 das Muster entwickelt.
In dem Fall, daß ein Photolack vom Positiv-Typ wie beispielsweise ein Novolack- Typ verwendet wird, wird die Alkalilösung für die Entwicklung, wie oben beschrieben, verwendet. Da die Entfernung des belichteten Bereichs des Photolacks und die Ätzung der Polyaminsäurezusammensetzung zur selben Zeit durchgeführt werden können, kann der Ätzschritt 7 verkürzt werden.
Als nächstes wird in einem Photolack-Entfernungsschritt 8 der Photolack entfernt, welcher, in dem vorbestimmten Muster auf dem Glassubstrat gebildet, auf dem beschichteten Film mit der Polyaminsäurezusammensetzung verblieben ist.
Um den Photolack zu entfernen, wird nur der Photolack mit verschiedenen Arten organischer Lösungsmittel gelöst und entfernt, da der beschichtete Film mit der Polyaminsäurezusammensetzung mit dem Muster bei einer Entfernung durch Oxidation, welche bei einem Herstellungsverfahren von integrierten Halbleiterschaltkreisen verwendet wird, beschädigt werden kann.
In dem Fall, daß ein Novolack-Typ-Harz verwendet wird, kann der Photolack leicht mittels folgender organischer Lösungsmittel entfernt werden: Organische Lösungsmittel vom Keton-Typ wie beispielsweise Azeton, Methylethylketon, etc., Lösungsmittel vom Alkohol-Typ wie beispielsweise Methanol, Ethanol, etc., Lösungsmittel vom Cellosolve-Typ wie beispielsweise Ethyl-Cellosolve, oder Lösungsmittel vom Ester-Typ wie beispielsweise Butylacetat, oder organische Lösungsmittel vom Glycol-Typ.
Am bevorzugtesten ist es, Glycolether wie beispielsweise Ethylenglycolmonobutylether, Diethyelenglycoldiethylether, Diethylenglycolmonoetheracetat, Dipropylenglycolmonomethylether, etc. zu verwenden, da deren Flammpunkte oberhalb von 70ºC liegen und sie kompatibel mit Wasser sind, sie einfacher zu handhaben sind und Wasser ebenso für den Waschprozeß des Rückstands nach dem Entfernungsschritt verwendet werden kann. Demzufolge kann das Verfahren vereinfacht werden.
Einige organische Lösungsmittel können Schäden wie beispielsweise ein Aufbrechen oder ein Lösen des beschichteten, vorgehärteten Polyaminsäurefllms verursachen, die Entfernungslösung mit Glycolether jedoch verursacht keinen derartigen Schaden.
Die Polyaminsäure enthaltende Zusammensetzung wird nach dem Entfernen des Photolacks in dem Imidierungschritt 9 durch Erwärmen der Polyaminsäure auf 250ºC oder mehr in Polyimid überführt.
Auf dem Substrat des Farbfllters wird dort, wo die Dunkelmatrix ausgebildet ist, eine gefärbte Schicht durch Photolithographie oder ein Druckverfahren aufgebracht. Ein transparenter Schutzfilm wird auf der gefärbten Schicht gebildet, und die Transparentelektrodenschicht mit dem vorbestimmten Muster wird auf dem transparenten Schutzfilm ausgebildet. Auf diese Weise wird ein Farbfilter hergestellt.
Wie oben beschrieben kann, wenn eine Polyimid-Vorläuferzusammensetzung gemischt mit einem Silankupplungsmittel vom Epoxy-Typ verwendet wird, eine Dunkelmatrix mit hoher Haftstärke ohne dem Vorbehandlungsschritt für das Glassubstrat, nämlich ohne dem Beschichtungsschritt und dem Trocknungsschritt für das Silankupplungsmittel erhalten werden.
Es ist ferner möglich, eine Dunkelmatrix mit hoher Haftstärke durch das folgende Verfahren zu erhalten: Ein Silankupplungsmittel vom Epoxy-Typ wird zur Bildung einer Schicht auf ein Glassubstrat beschichtet. Nachdem eine Polyimid- Vorläuferzusammensetzung auf diese beschichtet worden ist, wird ein Muster gebildet, und der Polyimid-Vorlä ufer wird imidert.
Die Polyaminsäure enthaltende Zusammensetzung wird nach der Entfernung des Photolacks in Polyimid in den Imiderungsschritt 9 durch Erwärmen der Polyaminsäure auf 250ºC oder mehr überführt.

(Beispiel 1):

Ein Glassubstrat (Corning 7059) mit einer Dicke von 1,1 mm wird als Glassubstrat verwendet, nachdem es sorgfältig gewaschen wurde.
Als Polyimid-Vorläufer wird eine kommerziell erhältliche 14%-ige Lösung aus Pyralin PI-2545 (DuPont) als Polyaminsäure verwendet. Zu einem Teil Polyaminsäure (konvertiert auf 100%) wird ein Teil Rußschwarz zugefügt. Nach Vermischen in einer Sandmühle zum Dispergieren des Rußschwarz wird γ-Buthyllacton zu der derart erhaltenen Dispersionslösung zugefügt, um die Viskosität einzustellen. Anschließend wird γ-Glycidoxypropyltrimethoxysilan (Toray Silicone Co., Ltd.; SH6020) mit 0.001 bis 3 Gew.-% zugesetzt, um die Lösung herzustellen.
Diese Lösung wurde auf das Glassubstrat in einer Dicke vom 1,5 µm durch Schleuderbeschichtung beschichtet und anschließend durch Erwärmen auf 130ºC auf einer Heißplatte zur Entfernung des organischen Lösungsmittels vorgehärtet.
Auf den beschichteten Polyaminsäurefilm wurde OFPR-800 (Tokyo Ohka Industry Co., Ltd.) als Positivlack beschichtet, und dieser wurde auf einer auf 90ºC erwärmten Heißplatte vorgehärtet.
Der auf dem Substrat 1 gebildete Beschichtungsfilm wurde mit Licht von einer 2,0 kW Ultrahochspannungsquecksilberlampe für 10 Sekunden durch eine Photomaske belichtet. Anschließend wurde der belichtete Bereich des Photolacks unter Verwendung von NMD-3 (Tokyo Ohka Industry Co., Ltd.) als Entwicklungslösung entfernt, und die Polyaminsäureätzung wurde zur selben Zeit durchgeführt.
Der Farbfilter wurde für 45 Sekunden in die Ethylenglycolmonobutylether getaucht. Nachdem der Photolack auf dem beschichteten Polyaminsäurefilm entfernt wurde, wurde dieser mit Wasser gewaschen. Als die Dunkelmatrix unter einem Mikroskop (x 400) untersucht wurde, wurde kein Schaden wie beispielsweise ein Riß, eine verengte Linienbreite, etc. gefunden.
Anschließend wurde er in einen auf 250ºC gehaltenen Ofen gebracht, und die Polyaminsäure wurde in Polyimid überführt.
In diesem Fall wurde gefunden, daß die minimale Linienbreite des Musters des bildbaren Polyimids von der zugesetzten Menge des Epoxysilans zu der Polyaminsäure abhängt, wie in Fig. 3 gezeigt. Wenn nämlich die zugesetzte Menge von Epoxysilan zu niedrig ist, wird eine ausreichende Haftstärke zwischen der Polyaminsäure und dem Glassubstrat nicht erreicht, und ein feines Muster wird von dem Glassubstrat während der Polyaminsäureätzung oder während dem Waschen abgetrennt. Deshalb ist es nötig, Epoxysilan mit 0,05 Gew.-% oder mehr zuzufügen, um ein Muster von 10µm oder weniger zu bilden, was als Dunkelmatrix für einen Farbfilter für eine Flüssigkristallanzeigeeinheit erforderlich ist.
Auf der anderen Seite faßt Fig. 4 die Ergebnisse einer Messung bei Licht mit 450 nm zusammen, und zeigt das Verhältnis zwischen der zugegebenen Menge an Epoxysilan und der Lichtdurchlässigkeit des transparenten Bereichs, wo eine durch Ätzen entfernte Dunkelmatrix nicht ausgebildet ist. Die Polyaminsäurezusammensetzung umfassend Epoxysilan mit 0,2 Gew.-% oder mehr ist schwierig zu ätzen, und eine ausreichende Transmission wird nicht erreicht, da ein das lichtabschirmende Material beinhaltender Dunkelmatrix-Dünnfilm, der eigentlich entfernt werden soll, auf dem Bereich verbleibt.
Aufgrund dieser Ergebnisse ist es zu bevorzugen, Epoxysilan mit 0,05 Gew.-% bis 0.1 Gew.-% zuzufügen.
Auf dem Substrat, auf dem eine Dunkelmatrix ausgebildet ist, werden rote, grüne und blaue Pigmente auf photosensitivem Harz mit einer Verbindungszusammensetzung wie in Tabelle 1 gezeigt dispergiert, um farbige photosensitive Harze in rot, grün und blau herzustellen. Das rote photosensitive Harz wurde in einer Dicke von 1,2 µm aufgebracht. Anschließend wurde es in einem auf 70ºC gehaltenen Ofen für 30 Minuten getrocknet, und dem Licht einer Quecksilberlampe ausgesetzt. Eine Sprühentwicklung mit Wasser wurde für eine Minute durchgeführt, und ein rotes Reliefbild wurde in einem Bereich gebildet, in dem rote Pixel gebildet werden sollten. Anschließend wurde es für 150ºC für 30 Minuten erwärmt und gehärtet.
Durch Wiederholen des gleichen Prozesses wurde ein grünes Reliefbild in einem Bereich gebildet, wo grüne Pixel gebildet werden sollten, und ein blaues Reliefbild wurde in einem Bereich gebildet, wo blaue Pixel gebildet werden sollten. Auf diese Weise wurden die gefärbten Schichten hergestellt.

Tabelle 1 (Einheit: Gew.-%)

(1) Rotes photosensitives Harz
Shimura first pyrazolone red BT (Dainippon Ink Chemical Industry Co., Ltd.; rotes Pigment ...... 10
Polyvinylalkohol/5% Stilbazorium Quinohum (photosensitives Harz) ...... 5
Wasser ...... 85
(2) Grünes photosensitives Harz
Lionol green 2YY-301 (Toyo Ink Manufacturing Co., Ltd.I; grünes Pigment ...... 9
Polyvinylalkohol/5% Stilbazorium Quinolium (photosensitives Harz) ...... 5
Wasser ...... 86
(3) Blaues photosensitives Harz
First Genblue - GNPS (Dainippon Ink Chemical Industry Co., Ltd.; blaues Pigment ...... 3
Polyvinylalkohol/5% Stilbazorium Quinolium (photosensitives Harz) ...... 5
Wasser ...... 82
Anschließend wurde ein lichthärtende Mischung hergestellt durch Vermischen von 35 Gewichtsanteilen o-Cresol-Novolack-Epoxyacrylat (Molekulargewicht 1500 - 2000) als lichthärtendem Acrylatoligomer und 15 Gewichtsanteilen eines Epoxyharzes vom Cresol-Novolack-Typs, und durch Zumischen von 50 Gewichts anteilen Dipentaerythritolhexacrylat (Nippon Kayaku Co., Ltd.; DPHA) als multifunktionelles Polymermonomer. Weiterhin wurden 2 Gewichtsanteile Ilgacure (Ciba Geigy) als Polymerisationsinitiator zugefügt, und 2 Gewichtsanteile UVE1014 General Electric) wurden als Epoxyhärtemittel zugefügt. Die Mischung wurde in 200 Gewichtsanteilen Ethylcellosolve-Acetat gelöst. 10 g dieser Lösung wurden in einer Dicke von 2 µm mittels eines Schleuderbeschichters auf die obige gefärbte Schicht aufgeschichtet. Eine Photomaske wurde in einer Entfernung von 100 µm von dem beschichteten Film angeordnet, und Ultraviolettstrahlung wurde für 10 Sekunden nur auf die gefärbte Schicht mittels einer 2 kW Ultrahochspannungsquecksilberlampe mit einem Abstandsausrichter bestrahlt. Anschließend wurde sie in eine Entwicklungslösung beinhaltend 1,1,2,2-Tetrachlorethan, die auf 25ºC gehalten wurde, für 1 Minute eingetaucht, und der nicht ausgehärtete Bereich des beschichteten Films wurde entfernt.
Als nächstes wurde auf den derart gebildeten Schutzfilm ein ITO-Film (Compositfilm aus Indiumoxid und Zinnoxid) in einer Dicke von 0,4 µm mittels eines Sputters-Verfahrens beschichtet.

(Vergleichsbeispiel 1):

Ein Farbfilter wurde in dem selben Verfahren wie in Beispiel 1 hergestellt, ausgenommen, daß der Photolack auf den beschichteten Film aus Polyaminsäure durch Eintauchen in Diethylenglycol für 90 Sekunden entfernt wurde. Als die Dunkelmatrix unter einem Mikroskop (x 400) untersucht wurde, wurden Risse an den Gitterkreuzungen beobachtet.

Claims

1. Farbfilter umfassend eine auf einem Substrat gebildete und durch Imidierung einer Mischung aus einem Polyimid-Vorläufer mit einem Silankupplungsmittel erhaltene Dunkelmatrix, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte Dunkelmatrix wenigstens ein lichtabschirmendes Pigment beinhaltet, und daß das Silankupplungsmittel vom Epoxytyp ist.

2. Farbfilter nach Anspruch 1, wobei der Gehalt des Silankupplungsmittels vom Epoxytyp 0,005 bis 0,5 Gew.% einer Poliaminsäurelösung beträgt.

3. Farbfilter nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Silankupplungsmittel vom Epoxytyp aus γ-Glycidoxypropyltrimethoxysilan, γ-Glycidoxypropylmethyldiethoxysilan, und β-(3,4-Epoxycyclohexyl)-ethyltrimethoxysilan gewählt ist.

4. Farbfilter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das lichtabschirmende Pigment Rußschwarz oder Metalloxide oder eine Mischung davon umfaßt.

5. Verfahren zur Herstellung eines Farbfilters mit einer Dunkelmatrix, erhalten durch Aufbringen einer Beschichtungslage einer Polyimid-Vorläufer- Zusammensetzung und wenigstens eines Silankupplungsmittels vom Epoxytyp; Bemusterung der Beschichtungslage durch Photolithographie, um ein Muster auszubilden; und Erwärmung der gemusterten Lage, wodurch der genannte Polyimid-Vorläufer imidiert wird; dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtungslage wenigstens ein lichtabschirmendes Pigment enthält.

6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei das lichtabschirmende Pigment Rußschwarz oder Metalloxide oder eine Mischung davon beinhaltet.