DE69229823T2

DE69229823T2 - Schwarzmatrixleiterplatte und deren herstellungsverfahren, und flüssigkristallanzeigetafel und deren herstellungsverfahren

Info

Publication number: DE69229823T2
Application number: DE69229823T
Authority: DE
Inventors: Takuya Hamaguchi; Ryutaro Harada; Hiroyuki Kusukawa; Satoshi Mitamura; Yasutomo Teshima
Original assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Current assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Priority date: 1991-06-28
Filing date: 1992-06-26
Publication date: 2000-03-09
Anticipated expiration: 2012-06-27
Also published as: DE69229823D1; KR100264065B1; EP0546198A1; KR930701760A; EP0546198B1; WO1993000603A1; EP0546198A4

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Schwarzmatrixsubstrate und deren Herstellungsverfahren, insbesondere Schwarzmatrixsubstrate, die hochdimensionale Genauigkeit und ausgezeichnete lichtabschirmende Eigenschaften zeigen, und deren Herstellungsverfahren. Weiter betrifft die Erfindung auch Flüssigkristallanzeigetafeln und deren Herstellungsverfahren, insbesondere Flüssigkristallanzeigetafeln von hoher Genauigkeit, die einfach hergestellt werden können.
Monochromatischen oder farbigen Flüssigkristallanzeigetafeln wurde in jüngster Zeit viel Aufmerksamkeit gegeben wie flachen Anzeigen. Die Flüssigkristallanzeigetafeln schließen solche eines aktiven Matrixsystems und solche eines einfachen Matrixsystems ein. In den farbigen Flüssigkristallanzeigetafeln beider Systeme wird ein Farbfilter verwendet. Zum Beispiel wird eine farbige Flüssigkristallanzeigetafel eines aktiven Matrixsystems, welches einen Dünnschichttransistor (TFT) verwendet, gebildet, indem ein TFT-Substrat und ein Farbfilter einander gegenüberliegend angeordnet werden und eine Flüssigkristallschicht zwischen einem Substrat des TFT-Substrats und einem Substrat des Farbfilters versiegelt werden. Für den Farbfilter werden drei Grundfarben von Rot (R), Grün (G) und. Blau (B) verwendet, und der Flüssigkristall funktioniert wie ein Verschluß durch Ein- oder Ausschalten einer Elektrode entsprechend jedem Pixel von R, G und B, wodurch die Transmission jedes Licht der drei Grundfarben gesteuert wird, um eine Farbanzeige zu bewirken. Andererseits weist das TFT-Substrat ein transparentes Substrat, eine Halbleitervorrichtung und eine Pixel-Elektrode auf, wobei die Halbleitervorrichtung und die Pixel-Elektrode integral miteinander auf dem transparenten Substrat ausgebildet sind. Die Halbleitervorrichtung ist ein Dünnschichttransistor (TFT), der aus einer Gate-Elektrode, einer Gate- Isolierschicht, einer Halbleiterschicht, die durch amorphes Silizium (a-Si) oder dergleichen gebildet ist, einer Source- Elektrode und einer Drain-Elektrode zusammengesetzt ist. Ein Ende der Drain-Elektrode wird mit der Halbleiterschicht verbunden, und ihr anderes Ende wird mit der Pixel-Elektrode verbunden. Ferner wird ein Ausrichtungsfilm gebildet, um die Halbleitervorrichtung und die Pixel-Elektrode abzudecken.
In der aus a-Si oder dergleichen hergestellten Halbleiterschicht ist jedoch ein Photostrom groß, und daher muß die Halbleitervorrichtung gegen Licht abgeschirmt werden, um eine Leckage des Photostroms zu verhindern, Folglich wird der Farbfilter konstruiert, indem eine lichtabschirmende Schicht (schwarze Matrix), Farbfilter von R, G und B, ein Überzug, eine transparente Elektrodenschicht und eine Orientierungsschicht auf einem transparenten Substrat gebildet werden. Zusätzlich zur Verhinderung der Leckage des Photostroms dient die lichtabschirmende Schicht auch dazu, die Farbigkeit und den Anzeigekontrast zu erhöhen. Es wird gefordert, daß eine solche lichtabschirmende Schicht, wie sie oben erwähnt ist, nicht nur in den farbigen Flüssigkristallanzeigetafeln, sondern auch in den monochromatischen Flüssigkristallanzeigetafeln aus demselben Grund bereitgestellt wird.
Wie die lichtabschirmende Schicht sind herkömmlich bekannt eine lichtabschirmende Schicht, die erhalten wird, indem ein Relief durch Photoätzen eines dünnen Chromfilms gebildet wird, eine lichtabschirmende Schicht, die erhalten wird, indem ein hydrophiles Harz-Relief gefärbt wird, eine lichtabschirmende Schicht, die erhalten wird, indem ein Reliefs unter Verwendung eines photosensitiven Harzes, in welchem ein schwarzes Pigment verteilt ist (siehe Japanische Patent-Of fenlegungsschriften Nr. 1(1989)-102429, Nr. 1(1989)-239523 und Nr. 2(1990)-239204), gebildet wird, eine lichtabschirmende Schicht, die durch galvanische Metallabscheidung einer schwarzen galvanischen Metallabscheidungsfarbe erhalten wird, eine lichtabschirmende Schicht, die erhalten wird, indem ein bestimmtes Muster auf einem ausgehärteten Polymerfilm galvanisiert wird, der einen Katalysator für autokatalytisches Metallisieren enthält, um einen metallischen dünnen Film (siehe Japanische Patent-Offenlegungsschrift Nr. 2(1990)-251801, äquivalent zu EP-A-392235) zu bilden, und eine lichtabschirmende Schicht, die durch Drucken erhalten wird.
Jedoch gibt es verschiedene Probleme bei diesen herkömmlichen lichtabschirmenden Schichten. Zum Beispiel benötigt die lichtabschirmende Schicht, die erhalten wird, indem ein Relief durch Photoätzen eines dünnen Chromfilms gebildet wird, bei ihrer Zubereitung einen Vakuum-Prozeß wie z. B. Ablagerung oder Sputtern, oder der Prozeß zum Präparieren der lichtabschirmenden Schicht ist kompliziert, was zu hohen Produktionskosten führt, obwohl die Schicht hochdimensionale Genauigkeit zeigt. Ferner ist in dieser lichtabschirmenden Schicht ein Reflexionsvermögen von Chrom notwendigerweise unterdrückt, um den Anzeigekontrast unter intensivem äußeren Licht zu erhöhen, und daher ist es notwendig, das Sputtern des Chroms, welches ein geringes Reflexionsvermögen besitzt, weiter zu führen, was zu viel höheren Herstellungskosten führt. Die lichtabschirmende Schicht, die durch Verwendung eines photosensitiven Harzes erhalten wird, in welchem eine schwarze Farbe oder ein schwarzes Pigment verteilt ist, hat, obwohl die Herstellungskosten dieser Schicht niedrig sind, solche Probleme, daß ein Photoprozeß instabil wird und zu friedenstellende lichtabschirmende Eigenschaften kaum erhalten werden können, weil das photosensitive Harz schwarz ist, wodurch eine schwarze Matrix von hoher Qualität nicht erhalten werden kann. Die lichtabschirmende Schicht, die erhalten wird, indem ein metallischer dünner Film durch autokatalytisches Metallisieren gebildet wird, hat ein Problem eines hohen Reflexionsvermögens, weil Metall nur auf einer Oberfläche des aushärtbaren Films abgelagert wird.
In dem Prozeß zum Präparieren einer Flüssigkristallanzeigetafel muß die lichtabschirmende Schicht mit extrem hoher Genauigkeit vom Standpunkt einer Ausrichtung der lichtabschirmenden Schicht und der Halbleitervorrichtung auf dem TFT-Substrat gebildet werden, und dieser Ausrichtungsvorgang muß ebenfalls mit hoher Genauigkeit durchgeführt werden. Daher müssen Erträge der Flüssigkristallanzeigetafeln bei dem herkömmlichen Prozeß reduziert werden. Um die Halbleitervorrichtung viel wirksamer gegen Licht abzuschirmen, kann ein Verfahren, die Breite der lichtabschirmenden Schicht zu vergrößern, erwähnt werden. Jedoch hat dieses Verfahren noch ein Problem. Das besteht darin, daß, wenn die Breite der lichtabschirmenden Schicht vergrößert wird, ein Öffnungsverhältnis der resultierenden Flüssigkristallanzeigetafel klein wird und dadurch die Helligkeit der Tafel reduziert wird.
Um die oben genannten Probleme zu lösen, wird ein Verfahren, bei dem eine lichtabschirmende Schicht direkt auf der Halbleitervorrichtung des TFT-Substrats (siehe Japanische Patent Offenlegungsschrift Nr. 60(2985)-184228) gebildet wird, ausgeführt. Sogar bei Verwendung dieses Verfahrens wurde jedoch noch nicht eine Flüssigkristallanzeigetafel mit einer lichtabschirmenden Schicht erhalten, die eine hohe Schwär zung, ein niedriges Reflexionsvermögen und eine hochdimensionale Genauigkeit aufweist und die leicht ohne Verwendung eines Vakuumprozesses hergestellt werden kann.
Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Schwarzmatrixsubstrat, das für eine flache Anzeige, wie z. B. eine Flüssigkristallanzeigetafel, und einen Imager, wie z. B. ein CCD, oder einen Farbfilter, wie z. B. einen Farbsensor, verwendungsfähig ist und eine hochdimensionale Genauigkeit, exzellente lichtabschirmende Eigenschaften und ein niedriges Reflexionsvermögen zeigt, sowie ein Verfahren bereitzustellen, mit dem solch ein Schwarzmatrixsubstrat, wie es oben erwähnt ist, zu geringen Kosten präpariert werden kann.
Ein anderes Ziel der Erfindung ist es, eine farbige oder monochromatische Flüssigkristallanzeigetafel, bei der eine Anzeige mit hoher Präzision und hohem Kontrast bewirkt werden kann und die leicht präpariert werden kann, und ein Verfahren bereitzustellen, um solch eine farbige oder monochromatische Flüssigkristallanzeigetafel, wie sie oben erwähnt ist, zu präparieren.
In einem ersten Aspekt stellt die vorliegende Erfindung ein Schwarzmatrixsubstrat bereit, wie es im Anspruch 1 beansprucht ist.
In einem zweiten Aspekt stellt die Erfindung eine Flüssigkristallanzeigetafel bereit, wie sie im Anspruch 7 beansprucht ist.
In einem dritten Aspekt stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren, wie es im Anspruch 14 beansprucht ist, bereit, um ein Schwarzmatrixsubstrat zu präparieren.
Bei der Flüssigkristallanzeigetafel, die durch die obigen Prozesse der Erfindung erhalten wird, wird die auf dem Substrat gebildete Halbleitervorrichtung an sich mit einer lichtabschirmenden Schicht versehen, und diese lichtabschirmende Schicht enthält Metallpartikel in ihrem Innern. Daher zeigt die lichtabschirmende Schicht eine hohe Schwärzung und ein niedriges Reflexionsvermögen, wodurch das Abschirmen der Halbleitervorrichtung gegen Licht, anders als im herkömmlichen Fall, gesichert werden kann, ohne eine Breite der lichtabschirmenden Schicht zu vergrößern, und das Öffnungsverhältnis erhöht werden kann. Ferner kann ein Ausrichtungsvorgang der Halbleitervorrichtung und des anderen Substrats leicht durchgeführt werden, und die Halbleitervorrichtung kann stabil betrieben werden.
Die Erfindung wird nun im Detail mit Bezug auf die beigefügte Zeichnung beschrieben.
Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht, die eine aktive Matrixflüssigkristallanzeige in Übereinstimmung mit dem ersten Aspekt der Erfindung zeigt.
Fig. 2 ist eine schematische Schnittansicht der in Fig. 1 dargestellten Flüssigkristallanzeige.
Fig. 3 ist eine vergrößerte Teilschnittansicht eines Farbfilters, der für die in Fig. 1 dargestellte Flüssigkristallanzeige verwendet wird.
Fig. 4 ist eine Folge von Schnittansichten, die die Schrit te eines ersten Verfahrens, ein erfindungsgemäßes Schwarzmatrixsubstrat zu präparieren, darstellen.
Fig. 5 ist eine Folge von Schnittansichten, die die Schritte eines zweiten Verfahrens, ein erfindungsgemäßes Schwarzmatrixsubstrat zu präparieren, darstellen.
Fig. 6 ist eine Folge von Schnittansichten, die die Schritte eines dritten Verfahrens, ein erfindungsgemäßes Schwarzmatrixsubstrat zu präparieren, darstellen.
Fig. 7 ist eine Folge von Schnittansichten, die die Schritte eines vierten Verfahrens, ein erfindungsgemäßes Schwarzmatrixsubstrat zu präparieren, darstellen.
Fig. 8 ist eine perspektivische Ansicht, die eine farbige Flüssigkristallanzeigetafel einschließlich einer schwarzen Matrix in Übereinstimmung mit dem zweiten Aspekt der Erfindung zeigt.
Fig. 9 ist eine schematische Schnittansicht der in Fig. 8 gezeigten farbigen Flüssigkristallanzeigetafel.
Und Fig. 10 ist eine schematische Schnittansicht einer zweiten farbigen Flüssigkristallanzeigetafel in Übereinstimmung mit dem zweiten Aspekt der Erfindung.
In den Fig. 1 und 2 wird die Flüssigkristallanzeige (LCD) konstruiert, indem ein Farbfilter 10 und ein transparentes Glassubstrat 20 einander mittels eines Dichtmaterials 30 gegenüberliegend angeordnet werden, indem dazwischen eine Flüssigkristallschicht 40 gebildet wird, die aus einem ge drehten nematischen (TN) Flüssigkristall hergestellt ist und eine Dicke von etwa 5 bis 10 um aufweist, und indem Polarisationsfilme 50 und 51 auf den Außenseiten des Farbfilters 10 bzw. des transparenten Glassubstrats 20 angeordnet werden.
Fig. 3 ist eine vergrößerte Teilschnittansicht des Farbfilters 10. In Fig. 3 umfaßt der Farbfilter 10 ein Schwarzmatrixsubstrat 12, das aus einem transparenten Substrat 13 und einer auf dem Substrat 13 gebildeten lichtabschirmenden Schicht (schwarze Matrix) 14 zusammengesetzt ist, eine Farbschicht 16, die inmitten der schwarzen Matrix 14 des Schwarzmatrixsubstrats 12 ausgebildet ist, einen Überzug 18, der vorgesehen ist, um die schwarze Matrix 14 und den Farbfilters 16 zu bedecken, und eine transparente Elektrode 19. Dieser Farbfilter 10 ist so angeordnet, daß die transparente Elektrode 19 auf der Seite der Flüssigkristallschicht 40 positioniert ist. Die Farbschicht 16 besteht aus einem roten Muster 16R, einem grünen Muster 16G und einem blauen Muster 16B, und die Anordnung dieser Farbmuster ist, wie in Fig. 1 gezeigt ist, eine Mosaikanordnung. Die Anordnung der Farbmuster ist in keiner Weise auf die Mosaikanordnung beschränkt, und andere Anordnungen, wie z. B. Dreieckanordnungen und Streifenanordnungen, sind benutzbar.
Auf dem transparenten Glassubstrat 20 sind Anzeigeelektroden 22 entsprechend den jeweiligen Farbmustern 16R, 16G und 16B vorgesehen, und jede der Anzeigeelektroden 22 hat einen Dünnschichttransistor (TFT). Ferner sind zwischen den Anzeigeelektroden 22 eine Abtastleitung (Gatebusleitung) 26a und eine Datenleitung 26b entsprechend der schwarzen Matrix 14 gelegt.
In einem solchen LCD 1, wie es oben erwähnt ist, bildet jedes der Farbmuster 16R, 16G und 16B ein Pixel. Wenn die jedem Pixel entsprechende Anzeigeelektrode unter Lichtbestrahlung von der Seite des Polarisationsfilms 51 ein- oder ausgeschaltet wird, wirkt die Flüssigkristallschicht 40 wie ein Verschluß, und das Licht wird von jedem Pixel der Farbmuster 16R, 16G und 16B durchgelassen, um eine Farbanzeige zu bewirken.
Beispiele von Materialien, die für das transparente Substrat 13 des den Farbfilter 10 bildenden Schwarzmatrixsubstrats 12 verwendbar sind, umfassen harte Materialien ohne Elastizität, wie z. B. Quartzglas, gering gedehntes Glas und Natron- Kalk-Glas, sowie flexible Materialien mit Elastizität, wie z. B. ein transparenter Harzfilm und eine optische Harzplatte. Unter verschiedenen Materialien ist ein 7059 Glas (erhältlich von Corning Corporation) besonders geeignet für einen Farbfilter, der für ein LCD eines Aktivmatrixsystems verwendet wird, weil es einen kleinen thermischen Ausdehnungskoeffizienten besitzt und exzellent bezüglich dimensionaler Stabilität und Bearbeitungsfähigkeit bei einer Hochtemperatur-Wärmebehandlung ist und ferner ein nichtalkalisches Glas ist, das keine alkalische Komponente enthält.
Ein erstes Verfahren zum Präparieren des erfindungsgemäßen Schwarzmatrixsubstrats 12 wird nun beschrieben mit Bezug auf Fig. 4.
Zuerst wird ein photosensitives Harz, das ein hydrophiles Harz enthält, auf das transparente Substrat 13 aufgebracht, um eine photosensitive Harzschicht 3 mit einer Dicke von 0,1 bis 5,0 um, vorzugsweise von 0,1 bis 2,0 um, zu bilden (Fig. 4A). Wenn die Dicke der photosensitiven Harzschicht kleiner als 0,1 um ist, wird die Ablagerung von Metallpartikel ungenügend, und daher kann eine lichtabschirmende Schicht mit einer zufriedenstellenden Schwärzung nicht erhalten werden. Wenn die Dicke 5,0 um überschreitet, wird eine Auflösung verringert. Die Dicke der photosensitiven Harzschicht beträgt besonders bevorzugt nicht mehr als 2,0 um vom Gesichtspunkt der Oberflächenrauhigkeit. Danach wird die photosensitive Harzschicht 3 mittels Licht durch eine Photomaske hindurch 9 für eine schwarze Matrix belichtet (Fig. 4B). Dann wird die so belichtete photosensitive Harzschicht 3 entwickelt, um ein Relief zu bilden, das ein Muster für eine schwarze Matrix hat (Fig. 4C). Danach wird das transparente Substrat in eine wässrige Lösung einer Metallverbindung, die als Katalysator für autokatalytisches Metallisieren dient, eingetaucht, gefolgt von Waschen mit Wasser und von Trocknen. Das Substrat wird dann einer Wärmebehandlung (100 bis 200ºC, 5 bis 30 Minuten) unterzogen, um das obige Relief zu einem katalysatorhaltigen Relief 5 zu machen (Fig. 4D). Das katalysatorhaltige Relief 5 auf dem transparenten Substrat 13 wird in Kontakt mit einer autokatalytischen Metallisierungslösung gebracht, um das katalysatorhaltige Relief zu einer lichtabschirmenden Schicht zu machen, wodurch eine schwarze Matrix 14 gebildet wird (Fig. 4E).
Bei dem Verfahren zum Präparieren eines erfindungsgemäßen Schwarzmatrixsubstrats ist es möglich, daß nach der Bildung des oben erwähnten Reliefs 4 (Fig. 4C) das transparente Substrat einer Wärmebehandlung (70 bis 150ºC, 5 bis 30 Minuten) unterzogen wird und dann in eine wässrige Lösung einer Metallverbindung, die als Katalysator für autokatalytisches Metallisieren dient, eingetaucht wird, gefolgt von Waschen mit Wasser und von Trocknen, um ein katalysatorhaltiges Relief 5 zu bilden (Fig. 4D). In diesem Fall ist es zu bevorzugen, weiterhin eine Wärmebehandlung (150 bis 250ºC, 30 Minuten bis 2 Stunden) durchzuführen, nachdem die schwarze Matrix 14 durch autokatalytisches Metallisieren gebildet ist (Fig. 4E). Indem die Wärmebehandlung vor dem Ausbilden des katalysatorhaltigen Reliefs 5, wie es oben beschrieben ist, durchgeführt wird, kann das Relief 4 gleichmäßig getrocknet werden, und die wässrige Lösung einer Metallverbindung, die als Katalysator für autokatalytisches Metallisieren dient, dringt gleichmäßig in das Relief 4 ein. Ferner kann eine für das autokatalytische Metallisieren erforderliche Zeitspanne gesteuert werden, indem Bedingungen der Wärmebehandlung eingestellt werden. Folglich lagern sich Metallpartikel fast gleichmäßig innerhalb der Gesamtheit des katalysatorhaltigen Reliefs 5 ab, und daher ist die resultierende schwarze Matrix 14 fast frei von Erhebungen, Abschälungen, usw.
Ein zweites Verfahren zum Präparieren des erfindungsgemäßen Schwarzmatrixsubstrats 12 wird nun im folgenden mit Bezug auf Fig. 5 beschrieben. Zuerst werden ein photosensitives Harz, das ein hydrophiles Harz enthält, und eine wässrige Lösung einer metallischen Verbindung, die als ein Katalysator für autokatalytisches Metallisieren dient, auf das transparente Substrat 13 aufgebracht, um eine photosensitive Harzschicht 7 mit einer Dicke von etwa 0,1 bis 5,0 um, vorzugsweise von etwa 0,1 bis 2,0 um, zu bilden (Fig. 5A). Danach wird die photosensitive Harzschicht 7 mit Licht durch eine Photomaske 9 hindurch für eine schwarze Matrix belichtet (Fig. 5B). Dann wird die so belichtete photosensitive Harzschicht entwickelt und getrocknet, um ein katalysator haltiges Relief 8 zu bilden, das ein Muster für eine schwarze Matrix aufweist (Fig. 5C). Danach kann eine Wärmebehandlung (70 bis 150ºC, 5 bis 30 Minuten) durchgeführt werden. Dann wird das katalysatorhaltige Relief 8 auf dem transparenten Substrat 13 in Kontakt mit einer autokatalytischen Metallisierungslösung gebracht, um das katalysatorhaltige Relief zu einer lichtabschirmenden Schicht zu machen, wodurch eine schwarze Matrix 14 gebildet wird (Fig. 5D). Danach ist es zu bevorzugen, eine Wärmebehandlung (150 bis 250 ºC, 30 Minuten bis 2 Stunden) durchzuführen.
Die bei der Erfindung verwendbaren photosensitiven Harze sind Resiste, denen Lichtempfindlichkeit verliehen ist. Solche Resiste können zum Beispiel erhalten werden, indem Verbindungen oder Harze mit vernetzbaren photosensitiven Funktionsgruppen zu hydrophilen Harzen hinzugefügt werden. Beispiele von hydrophilen Harzen umfassen natürliche Proteine (z. B. Gelatine, Kasein, Leim und Ei-Albumin), Carboximethylcellulose, Polyvinylalkohol, Polyacrylsäure, Polyacrylamid, Polyvinylpyrrolidon, Polyethylenoxid, Maleinanhydridcopolymere, Karbonsäure-modifizierte Produkte der obigen Harze und Sulfonsäure-modifizierte Produkte der obigen Harze. Diese hydrophilen Harze können einzeln oder in Kombination verwendet werden. Beispiele von Verbindungen oder Harzen, die eine vernetzbare photosensitive Funktionsgruppe haben, umfassen Diazoniumverbindungen mit Diazogruppe, Diazoharze, die Reaktionsprodukte von Diazoniumverbindungen und Paraformaldehyd sind, Azidoverbindungen mit Azidogruppe, Zimtsäurekondensation-Harz, das durch Kondensation von Zimtsäure mit Polyvinylalkohol erhalten wird, Stilbazoliumsalz verwendendes Harz und Ammoniumbichromat. Selbstverständlich sind die für die Erfindung verwendbaren lichtempfindlichen Gruppen in keiner Weise beschränkt auf die oben erwähnten vernetzbaren photoempfindlichen Funktionsgruppen. Weil das photosensitive Harz, wie oben beschrieben, ein hydrophiles Harz enthält, dringt die autokatalytische Metallisierungslösung leicht in das katalysatorhaltige Relief 5, 8 ein, wenn das katalysatorhaltige Relief in Kontakt mit der autokatalytischen Metallisierungslösung gebracht wird, und Metallpartikel lagern sich gleichmäßig innerhalb des katalysatorhaltigen Reliefs ab. Folglich wird die resultierende schwarze Matrix 14 ausreichend schwarz und hat ein geringes Reflexionsvermögen, und folglich kann das oben genannte Reflexionsproblem durch eine Metallschicht verbunden mit der herkömmlichen Technik der Bildung eines dünnen Chromfilms gelöst werden.
Beispiele von Metallverbindungen, die als ein Katalysator für autokatalytisches Metallisieren bei der Erfindung dienen, umfassen wasserlösliche Salze, wie z. B. Chloride und Nitrate verschiedener Metalle (z. B. Palladium, Gold, Silber, Platin und Kupfer) und komplexe Verbindungen dieser Metalle. Bei der Verwendung der Metallverbindungen können kommerziell erhältliche Aktivatoren für autokatalytisches Metallisieren per se verwendet werden. Wenn eine solche Metallverbindung, wie sie oben beschrieben ist, in das photosensitive Harz eingebracht wird, wird die Metallverbindung vorzugsweise in einer Menge von etwa 0,00001 bis 0,001 Gewichts-% verwendet.
Die in der Erfindung verwendbaren autokatalytischen Metallisierungslösungen sind solche, die ein Reduktionsmittel, ein wasserlösliches Schwermetallsalz, das fähig ist, reduziert zu werden, eine Basisverbindung, um die Metallisierungsgeschwindigkeit, die Reduzierungseffektivität etc. zu erhöhen, ein PH-einstellendes Mittel, wie z. B. eine anorganische oder organische Säure, ein pufferndes Mittel, einen Komplexbildner, um ein Schwermetallion zu stabilisieren, einen Beschleuniger, einen Stabilisator, ein oberflächenaktives Mittel usw. enthalten. Konkrete Beispiele des Reduktionsmittels umfassen Unterphosphorsäure, Natriumhypophosphit, Natriumborhydrid, N-Dimethylaminboran, Borazin-Derivate, Hydrazin und Formalin. Konkrete Beispiele der wasserlöslichen Schwermetallsalze umfassen Nickel, Kobalt, Eisen, Kupfer und Chrom. Beispiele der Basisverbindungen umfassen Ätznatron und Ammoniumhydroxid. Beispiele der puffernden Mitteln umfassen Alkalisalze von Oxycarbonsäure (z. B. Natriumcitrat und Natriumacetat), Borsäure, Kohlensäure, organische Säure und anorganische Säure. Die autokatalytischen Metallisierungslösungen können in Kombination von zwei oder mehr Arten verwendet werden. Zum Beispiel ist es möglich, zuerst eine autokatalytische Metallisierungslösung zu verwenden, die ein Bor-artiges Reduktionsmittel enthält, welches zur leichten Bildung eines Kerns (z. B. eines Palladiumkerns für den Fall, daß eine Palladiumverbindung als die Metallverbindung verwendet wird, die als ein Katalysator für autokatalytisches Metallisieren dient) fähig ist, zum Beispiel Natriumborhydrid, und dann eine autokatalytische Metallisierungslösung zu verwenden, die ein Unterphosphorsäure-artigen Reduktionsmittel enthält, welches eine schnelle Metallablagerungsgeschwindigkeit aufweist.
Für den Fall, daß eine autokatalytische Metallisierungslösung verwendet wird, die ein Bor-artiges Reduktionsmittel enthält, ist eine Temperatur der autokatalytischen Metallisierungslösung in der autokatalytischen Metallisierungsstufe im Bereich von etwa 10 bis 60ºC zu bevorzugen. Wenn die Temperatur der autokatalytischen Metallisierungslösung 60ºC überschreitet, wird die Metallisierungsgeschwindigkeit zu hoch, und daher leidet die lichtabschirmende Schicht manchmal an metallischem Glanz.
Ein drittes Verfahren zum Präparieren des erfindungsgemäßen Schwarzmatrixsubstrats 12 ist unten mit Bezug auf Fig. 6 beschrieben.
Zuerst werden ein photosensitives Harz, das ein hydrophiles Harz enthält, eine Verbindung mit Diazogruppe oder Azidogruppe und eine Metallverbindung, die als ein Katalysator für autokatalytisches Metallisieren dient, auf das transparente Substrat 13 aufgebracht und getrocknet, um eine photosensitive Harzschicht 3 mit einer Dicke von etwa 0,1 bis 5,0 um, vorzugsweise von etwa 0,1 bis 2,0 um zu bilden (Fig. 6A). Es ist gut bekannt, daß die Verbindung mit Diazogruppe oder Azidogruppe bewirkt, daß das Metallisieren in der Stufe des autokatalytischen Metallisierens verhindert wird und daß, wenn ein diese Verbindung enthaltender Resist, ein hydrophiles Harz und eine Verbindung, die als ein Katalysator für autokatalytisches Metallisieren dient, einer Musterbelichtung unterworfen werden und dann in Kontakt mit einer autokatalytischen Metallisierungslösung gebracht werden, Metallpartikel innerhalb der Resistschicht durch das autokatalytische Metallisieren gebildet werden, um eine lichtabschirmende Schicht zu bilden (siehe Japanische Patent-Offenlegungsschriften Nr. 57(1982)-104928 und Nr. 57(1982)-104929). Danach wird die photosensitive Harzschicht 3 mit Licht durch eine Photomaske 9 hindurch für eine schwarze Matrix belichtet (Fig. 6B). Dann wird das transparente Substrat 13 in Kontakt mit einer autokatalytischen Me tallisierungslösung gebracht, um Metallpartikel in dem belichteten Abschnitt durch autokatalytisches Metallisieren abzulagern, wodurch eine lichtabschirmende Schicht (schwarze Matrix) gebildet wird (Fig. 6C).
Ein viertes Verfahren zum Präparieren des Schwarzmatrixsubstrats 12 wird unten mit Bezug auf Fig. 7 beschrieben.
Zuerst werden ein photosensitives Harz, das ein hydrophiles Harz enthält, eine Verbindung mit Diazogruppe oder Azidogruppe und eine Metallverbindung, die als ein Katalysator für autokatalytisches Metallisieren dient, auf das transparente Substrat 13 aufgebracht und getrocknet, um eine photosensitive Harzschicht 3 mit einer Dicke von etwa 0,1 bis 5,0 um, vorzugsweise von etwa 0,1 bis 2,0 um, zu bilden (Fig. 7A). Danach wird die photosensitive Harzschicht 3 mit Licht durch eine Photomaske 9 hindurch für eine schwarze Matrix belichtet (Fig. 7B). Dann wird das transparente Substrat 13 in Kontakt mit einer autokatalytischen Metallisierungslösung gebracht, um Metallpartikel in dem belichteten Teil durch autokatalytisches Metallisieren abzulagern, wodurch eine lichtabschirmende Schicht gebildet wird (Fig. 7C). Danach wird das transparente Substrat 13 entwickelt, um den unbelichteten Teil zu entfernen, wodurch eine schwarze Matrix 14 ausgebildet wird (Fig. 7D).
Beispiele von hydrophilen Harzen, die verwendet werden, um solch eine schwarze Matrix, wie sie in Fig. 6 oder Fig. 7 gezeigt ist, zu präparieren, umfassen natürliche hochmolekulare Materialien, wie z. B. Gelatine, Kasein, Leim, Gummiarabikum, Schellack und Ei-Albumin, Carboxymethylcellulose, Polyvinylalkohol (einschließlich teilweise verseiftes Polyvi nylacetat und modifizierter Polyvinylalkohol), Polyacrylsäure, Polyacrylamid, Polyvinylpyrrolidon, Polyethylenoxid, Maleinanhydridcopolymere, Carbonsäure-modifizierte Produkte der obigen Harze, und Sulfonsäure-modifizierte Produkte der obigen Harze. Andere als die oben durch Beispiele erläuterten Harze sind auch verwendbar unter der Bedingung, daß sie wasserlöslich oder hydrophil sind. Das in der Erfindung verwendete hydrophile Harz hat einen derartigen hydrophilen Grad, daß die autokatalytische Metallisierungslösung in die photosensitive Harzschicht 3 eindringt. Die hydrophilen Harze können in Kombination von mehreren Arten verwendet werden.
Die Verbindung mit Diazogruppe oder Azidogruppe, die dazu verwendet wird, die autokatalytische Metallisierung zu verhindern, umfaßt die folgenden Verbindungen.
Beispiele von vorzugsweise verwendeten Verbindungen mit Diazogruppe umfassen p-N, N-Diäthylaminobenzoldiazoniumchlorid- Zink- chlorid-Doppelsalz, p-N-Äthyl-N-β-Hydroxyäthylaminobenzoldiazoniumchlorid-Zinkchlorid-Doppelsalz, p-N, N-Dimethylaminobenzoldiazoniumchlorid-Zinkchlorid-Doppelsalz, 4-Morpholinobenzoldiazoniumchlorid-Zinkchlorid-Doppelsalz, 4-Morpholino-2,5-diethoxybenzoldiazoniumchlorid-Zinkchlorid- Doppelsalz, 4-Morpholino-2,5-dibutoxybenzoldiazoniumchlorid- Zinkchlorid-Doppelsalz, 4-Benzoylamino-2,5-diethoxybenzoldiazoniumchlorid-Zinkchlorid-Doppelsalz, 4-(4-Methoxybenzoylamino)-2,5-diethoxybenzoldiazoniumchlorid-Zinkchlorid-Doppelsalz, 4-(p-Toluylmercapto)-2,5-dimethoxybenzoldiazoniumchlorid-Zinkchlorid-Doppelsalz, 4-Diazodiphenylamin-Zinkchlorid-Doppelsalz, 4-Diazo-4'-Methoxydiphenylamin-Zinkchlorid-Doppelsalz, 4-Diazo-3-Methoxydiphenylamin-Zinkchlorid- Doppelsalz, Sulfate, Phosphate und Borfluorid-Salze, die den oben erwähnten Zinkchlorid-Doppelsalzen entsprechen, und Diazo-Harze, die Reaktionsprodukte von diesen Diazoniumverbindungen und Paraformaldehyd sind.
Beispiele von Verbindungen mit Azidogruppe umfassen p-Azidobenzalaldehyd, p-Azidoacetophenon, p-Azidobenzoesäure, p-Acidobenzalacetophenon, p-Azidobenzalaceton, 4,4'-Diazidochalkon, 2,6-bis-(4'-Azidobenzal)-Aceton, 4,4'-Diazidostilben-2,2'-Disulfonsäure, p-Azidobenzoylchlorid, 3-Azidophthalsäureanhydrid, 4,4'-Diazidodiphenylsulfon, p-Acidozimtsäure und 4,4'-Diazidobenzoylaceton-2,2'-Natriumsulfonat.
Als die Metallverbindung und die hierin verwendete autokatalytische Metallisierungslösung können die oben beispielhaft angegebenen Metallverbindungen und autokatalytischen Metallisierungslösungen verwendet werden.
Beispiele von Entwicklungslösungen, die verwendet werden, um den unbelichteten Teil (der bezüglich dem Schwarzmatrixmuster andere Teil) nach Bildung der lichtabschirmenden Schicht für eine schwarze Matrix zu entfernen, umfassen Wasser, warmes Wasser und anorganische oder organische Alkali, wie z. B. NaOH, KOH, Na&sub2;CO&sub3;, Tetramethylammoniumhydroxid und Cholin. Sie können in Übereinstimmung mit einer herkömmlichen Art verwendet werden.
In jedem der oben erwähnten Verfahren zum Präparieren eines Schwarzmatrixsubstrats beträgt ein Reflexionsvermögen der erhaltenen lichtabschirmenden Schicht bei einer Wellenlänge von 545 nm höchstens 30%, im allgemeinen nicht mehr als 5%. Dieses Reflexionsvermögen ist extrem niedriger als ein Re flexionsvermögen (50 bis 80%) einer herkömmlichen lichtabschirmenden Schicht aus einem dünnen Chromfilm, und daher kann eine Anzeigequalität von sehr hohem Niveau erhalten werden.
Die innerhalb der lichtabschirmenden Schicht verteilten Metallpartikel besitzen einen Teilchendurchmesser von höchstens 0,05 um, im allgemeinen im Bereich von 0,01 bis 0,02 um, und infolge der Metallpartikel ist die lichtabschirmende Schicht ein gleichmäßiger und homogener Film.
Ferner kann in jedem der oben genannten Verfahren zum Präparieren eines Schwarzmatrixsubstrats eine lichtabschirmende Schicht mit einer Schwärzung von nicht weniger als 3,0 erhalten werden, indem die Plattierungszeit geändert wird, aber die Schwärzung der lichtabschirmenden Schicht ist vorzugsweise nicht geringer als 1,5 vom Standpunkt der oben genannten lichtabschirmenden Eigenschaften gegenüber dem TFT und Kontrastverbesserung. Wenn die Schwärzung der lichtabschirmenden Schicht geringer als 1,5 ist, hat die lichtabschirmende Schicht keine ausreichende lichtabschirmende Wirkung, und das erhaltene Substrat kann nicht als eine schwarze Matrix verwendet werden.
Eine Dicke der lichtabschirmenden Schicht kann auch wahlweise bestimmt werden, indem die Menge des aufzubringenden photosensitiven Harzes geändert wird, aber ihre Dicke ist im allgemeinen im Bereich von 0,1 bis 5,0 um, vorzugsweise von 0,1 bis 2,0 um, vom Standpunkt der oben genannten Oberflächenrauhigkeit, Auflösung und Schwärzung des resultierenden Schwarzmatrixsubstrats.
Die Farbschichten von R, G und B können auf den Umfängen der schwarzen Matrix 14 des Schwarzmatrixsubstrats 12 (d. h. auf anderen Bereichen als die schwarze Matrix 14 auf dem transparenten Substrat 13 in den in den Fig. 4, 5 und 7 gezeigten Ausführungsformen und der unbelichtete Teil der photosensitiven Harzschicht in der in Fig. 6 gezeigten Ausführungsform) durch herkömmlich bekannte Verfahren, wie z. B. das Trocknungsverfahren, Dispersionsverfahren, Druckverfahren und Elektroablagerung, gebildet werden. Diese Verfahren können in Kombination verwendet werden.
Der Überzug 18, der vorgesehen ist, um die schwarze Matrix 14 und die Farbschicht 16 des Farbfilters 10 abzudecken, dient dazu, bei dem Farbfilter 10 die Oberflächenrauhigkeit zu verbessern, die Zuverlässigkeit zu erhöhen und Kontamination vorzubeugen. Der. Überzug 18 kann gebildet werden, indem transparente Harze, wie z. B. Acrylharze, Epoxyharze und Polyimidharze, oder transparente Verbindungen, wie z. B. Siliziumdioxid, verwendet werden. Eine Dicke des Überzugs 18 liegt vorzugsweise im Bereich von etwa 0,1 bis 10 um.
Ein Indiumzinnoxid(ITO)-Film kann als die transparente Elektrode 19 verwendet werden. Der ITO Film kann werden auf eine herkömmliche Methode gebildet werden, wie z. B. Ablagerung oder Sputtern. Eine Dicke des ITO-Films liegt vorzugsweise im Bereich von etwa 200 bis 2000 Å.
Eine Flüssigkristallanzeigetafel in Übereinstimmung mit dem zweiten Aspekt der Erfindung wird unten mit Bezug auf die Fig. 8 bis 10 beschrieben. Die in den Fig. 8 und 9 gezeigte farbige Flüssigkristalltafel 101 wird konstruiert, indem ein TFT-Substrat 110 und ein Farbfilter 130 derart an geordnet werden, daß sie einander mittels eines Dichtungsmaterials (nicht gezeigt) gegenüberliegen, indem eine Flüssigkristallschicht 140, die aus einem gedrehten nematischen (TN) Flüssigkristall hergestellt ist und eine Dicke von etwa 5 bis 10 um hat, zwischen einem Substrat des TFT-Substrats und einem Substrat des Farbfilters abgedichtet wird und indem Polarisationsfilme 150 und 151 auf den Außenseiten des Farbfilters 130 bzw. des TFT-Substrats 110 angeordnet werden.
Das TFT-Substrat umfaßt ein transparentes Substrat 111, eine Halbleitervorrichtung 112 und Pixel-Elektroden 120, wobei die Halbleitervorrichtung und die Pixel-Elektroden miteinander integral zusammen auf dem transparenten Substrat gebildet sind. Jede der Pixel-Elektroden 120 ist entsprechend den jeweiligen Farbmustern des Farbfilters 130, der unten beschrieben ist, vorgesehen, und unter den Pixel-Elektroden 120 ist eine Abtastleitung (Gatebusleitung) 123a und eine Datenleitung 123b gelegt. Die Halbleitervorrichtung 112 ist ein Dünnschichttransistor (TFT), der aus einer Gate-Elektrode 113, einer Gate-Isolierschicht 114, einer Halbleitervorrichtung 115 aus amorphem Silizium (a-Si) oder ähnlichem, einer Source-Elektrode 116 und einer Drain-Elektrode 117 zusammengesetzt ist. Ein Ende der Drain-Elektrode 117 ist mit der Halbleiterschicht 115 verbunden, und das andere Ende ist mit der Pixel-Elektrode 120 verbunden. An der Source-Elektrode 116 und der Drain-Elektrode 117 der Halbleitervorrichtung 112 ist eine lichtabschirmende Schicht 119 derart gebildet, daß die Halbleiterschicht 115 gegen Licht abgeschirmt ist. Ferner wird eine Orientierungsschicht 125 gebildet, um die Halbleitervorrichtung 112 und die Pixel-Elektroden 120 abzudecken.
Der Farbfilter 130 umfaßt ein transparentes Substrat 131, eine auf dem transparenten Substrat 131 gebildete Farbschicht 132, einen zur Überdeckung der Farbschicht 132 gebildeten Überzug 133, eine transparente Elektrode 134 und eine Orientierungsschicht 135. Dieser Farbfilter 130 ist derart angeordnet, daß die Orientierungsschicht 135 auf der Seite der Flüssigkristallschicht 140 positioniert ist. Die Farbschicht 132 ist zusammengesetzt aus einem roten Muster 132R, einem grünen Muster 132 G und einem blauen Muster 132B, und die Anordnung dieser Farbmuster ist eine Mosaikanordnung, wie in Fig. 8 gezeigt ist. Die Anordnung der Farbmuster ist nicht beschränkt auf die Mosaikanordnung, und andere Anordnungen, wie z. B. Dreiecksanordnung und Streifenanordnung, sind auch möglich.
In einer solchen farbigen Flüssigkristallanzeigetafel 101, wie sie oben erwähnt ist, bildet jedes der Farbmuster 132R, 132G und 132B ein Pixel. Wenn die jedem Pixel entsprechende Pixel-Elektrode unter Bestrahlung mit Licht von der Seite des Polarisationsfilms 151 ein- oder ausgeschaltet wird, wirkt die Flüssigkristallschicht 140 wie ein Verschluß, und das Licht wird durch die jeweiligen Pixel der Farbmuster 132R, 132G und 132B transmittiert, um eine Farbanzeige zu bewirken.
Beispiele von Materialien, die für die transparenten Substrate 111 und 131, welche das TFT-Substrat 110 bzw. den Farbfilter 130 bilden, verwendbar sind, umfassen harte Materialien ohne Elastizität, wie z. B. Quartz-Glas, gering ausgedehntes Glas und Kalknatronglas, sowie flexible Materialien mit Elastizität, wie z. B. einen transparenten Harzfilm und eine optische Harzplatte. Unter verschiedenen Materialien ist ein 7059 Glas (erhältlich von Corning Corporation) besonders geeignet für die farbige Flüssigkristallanzeigetafel eines Aktivmatrixsystems, da es einen kleinen thermischen Ausdehnungskoeffizienten hat und bezüglich dimensionaler Stabilität und Bearbeitbarkeit bei Wärmebehandlung bei hoher Temperatur exzellent ist, und ferner ist es ein nichtalkalisches Glas, das keine Alkali-Verbindung enthält.
Die Halbleitervorrichtung 112 (TFT), die aus der Gate-Elektrode 113, der Gate-Isolierschicht 114, der Halbleiterschicht 115, der Source-Elektrode 116 und der Drain-Elektrode 117 zusammengesetzt ist, kann durch herkömmliche bekannte Verfahren gebildet werden.
Die lichtabschirmende Schicht 119, die auf der Source-Elektrode 116 und der Drain-Elektrode 117 vorgesehen ist, um die Halbleiterschicht 115 der Halbleitervorrichtung 112 gegen Licht abzuschirmen, wird zum Beispiel durch das folgende Verfahren, das autokatalytisches Metallisieren umfaßt, gebildet. Das heißt, die ganze Oberfläche des transparenten Substrats 111, einschließlich der Halbleiterschicht 115, der Source-Elektrode 116 und der Drain-Elektrode 117, werden mit einem photosensitiven Harz, das ein hydrophiles Harz enthält, bedeckt, um eine photosensitive Harzschicht mit einer Dicke von etwa 0,1 bis 5,0 um, vorzugsweise von etwa 0,1 bis 2,0 um, zu bilden. Dann wird die photosensitive Harzschicht mit Licht durch eine Photomaske hindurch für eine lichtabschirmende Schicht 119 belichtet. Nach der Belichtung wird die photosensitive Harzschicht entwickelt, um ein Relief zu bilden, das ein Muster für eine lichtabschirmende Schicht auf den vorbestimmten Bereichen der Source-Elektrode 116 und der Drain-Elektrode 117 aufweist. Danach wird das transparente Substrat 111 in eine wässrige Lösung einer Metallverbindung, die als ein Katalysator für autokatalytisches Metallisieren dient, eingetaucht, dann mit Wasser gewaschen, getrocknet und einer Wärmebehandlung (50 bis 200ºC, 5 bis 30 Minuten) unterzogen, um ein katalysatorhaltiges Relief zu bilden. Das transparente Substrat 111 wird ferner in eine autokatalytische Metallisierungslösung eingetaucht, um das katalysatorhaltige Relief in Kontakt mit der autokatalytischen Metallisierungslösung zu bringen, wodurch sich Metallpartikel im Innern des Reliefs ablagern. Somit wurde eine lichtabschirmende Schicht 119 gebildet.
Ein Verfahren zum Präparieren der Flüssigkristallanzeigetafel in Übereinstimmung mit dem zweiten Aspekt der Erfindung ist folgendermaßen. Das katalysatorhaltige Relief wird durch ein Verfahren gebildet, das das Bilden eines Reliefs, wie oben beschrieben, anschließendes Durchführung einer Wärmebehandlung (70 bis 150ºC, 5 bis 30 Minuten), Eintauchen des transparenten Substrats 111 in eine wässrige Lösung einer Metallverbindung, die als ein Katalysator für autokatalytisches Metallisieren dient, Waschen mit Wasser und Trocknen des Substrats umfaßt. In diesem Fall wird vorzugsweise weiterhin eine Wärmebehandlung (150 bis 250ºC, 30 Minuten bis 2 Stunden) durchgeführt, nachdem die lichtabschirmende Schicht 119 durch autokatalytisches Metallisieren gebildet worden ist. Bei Durchführung der Wärmebehandlung vor der Bildung des katalysatorhaltigen Reliefs, wie es oben beschrieben ist, kann das Relief gleichmäßig getrocknet werden, und die wässrige Lösung einer Metallverbindung, die als ein Katalysator für autokatalytisches Metallisieren dient, dringt gleichmäßig in das Relief ein. Ferner kann eine für das autokatalytische Metallisieren erforderliche Zeitspanne gesteuert werden, indem Bedingungen der Wärmebehandlung eingestellt werden. Folglich lagern sich Metallpartikel fast gleichmäßig innerhalb der Gesamtheit des katalysatorhaltigen Reliefs ab, und dadurch ist die resultierende lichtabschirmende Schicht 119 fast frei von Erhebungen, Abschälungen, usw.
Die lichtabschirmende Schicht 119 kann auch durch das folgende Verfahren, das autokatalytisches Metallisieren umfaßt, gebildet werden. Das heißt, ein photosensitives Harz, das ein hydrophiles Harz enthält, und eine wässrige Lösung einer Metallverbindung, die als ein Katalysator für autokatalytisches Metallisieren dient, werden auf das transparente Substrat 111 aufgebracht, um eine photosensitive Harzschicht mit einer Dicke von etwa 0,1 bis 5 um, vorzugsweise von etwa 0,1 bis 2,0 um, zu bilden. Dann wird die photosensitive Harzschicht mit Licht durch eine Photomaske hindurch für eine lichtabschirmende Schicht 119 belichtet, und die so belichtete photosensitive Harzschicht wird entwickelt und getrocknet, um ein katalysatorhaltiges Relief mit einem Muster für eine lichtabschirmende Schicht zu bilden. Danach kann eine Wärmebehandlung (70 bis 150ºC, 5 bis 30 Minuten) durchgeführt werden. Dann wird das transparente Substrat 111 in eine autokatalytische Metallisierungslösung eingetaucht, um das katalysatorhaltige Relief in Kontakt mit der autokatalytischen Metallisierungslösung zu bringen, wodurch sich Metallpartikel im Innern des katalysatorhaltigen Reliefs ablagern. Somit wurde eine lichtabschirmende Schicht 119 gebildet.
Als das photosensitive Harz und das hydrophile Harz, die in dem photosensitiven Harz aufzunehmen sind, können diejenigen verwendet werden, die vorher im Verfahren zum Präparieren eines Schwarzmatrixsubstrats beschrieben wurden, und konkrete Beispiele dafür werden hierin unterlassen.
In dem Fall, daß die lichtabschirmende Schicht 119 aus einer Metallschicht eines dünnen Chromfilms oder ähnlichem gebildet wird, tritt eine Stromleckage zwischen der Source-Elektrode 116 und der Drain-Elektrode 117 auf. Wenn eine Isolierschicht zwischen der lichtabschirmenden Schicht 119 und der Elektrode vorgesehen ist, um die Stromleckage zu verhindern, wird ein Kondensator gebildet, so daß das Vorsehen einer solchen Isolierschicht ungünstig ist. In der vorliegenden Erfindung aber wird die lichtabschirmende Schicht gebildet, indem Metallpartikel im Innern des katalysatorhaltigen Reliefs durch autokatalytisches Metallisieren, wie oben beschrieben ist, abgelagert werden, so daß die lichtabschirmende Schicht einen ausreichend hohen spezifischen Widerstand aufweist.
Die in Fig. 10 gezeigte farbige Flüssigkristallanzeigetafel ist dieselbe wie die in Fig. 9 gezeigte farbige Flüssigkristallanzeigetafel, außer daß die lichtabschirmende Schicht 119 mit Hilfe einer Isolierschicht 118 vorgesehen ist. In den Fig. 9 und 10 bezeichnen die gleichen Ziffern einander entsprechende Teile.
Die Isolierschicht 118 der in Fig. 10 gezeigten farbigen Flüssigkristallanzeigetafel kann aus bekannten Isoliermaterialien, wie z. B. SiNx, gebildet werden. Infolge der Isolierschicht 118 ist die Halbleitervorrichtung 112 wirksam gegen die lichtabschirmende Schicht 119 isoliert, und da durch können Kontamination der Halbleiterschicht 115, die durch die lichtabschirmende Schicht 119 verursacht wird, und Stromleckage zwischen der Source-Elektrode 116 und der Drain-Elektrode 117 sicher verhindert werden.
Die lichtabschirmende Schicht 119 kann auf der Source-Elektrode 116 und der Drain-Elektrode 117 gebildet werden, um so die Halbleiterschicht 115 der Halbleitervorrichtung 112 mittels einer Isolierschicht 118 in Übereinstimmung mit dem oben beschriebenen Verfahren zum Ausbilden der lichtabschirmenden Schicht zu bedecken, so daß eine detaillierte Beschreibung der Ausbildung der lichtabschirmenden Schicht 119 hierin ausgelassen ist.
Als die Metallverbindung, die als ein Katalysator für autokatalytisches Metallisieren dient, und die autokatalytische Metallisierungslösung können diejenigen verwendet werden, die oben bei dem Verfahren zum Präparieren eines Schwarzmatrixsubstrats beschrieben wurden, und daher sind konkrete Beispiele hier ausgelassen.
In einem solchen Farbfilter 130, wie er oben erwähnt ist, kann die Farbschicht 132, die aus einem roten Muster 132R, einem grünem Muster 132G und einem blauen Muster 132B zusammengesetzt ist, durch herkömmlich bekannte Verfahren, wie z. B. Färbeverfahren, Dispersionsverfahren, Druckverfahren und Elektroablagerung, gebildet werden.
Der Überzug 133, der vorgesehen ist, um die Farbschicht 132 des Farbfilters 130 zu bedecken, dient dazu, die Oberflächenrauhigkeit des Farbfilters 130 zu verbessern, dessen Zuverlässigkeit zu erhöhen und eine Kontamination der Flüssig kristallschicht 140 zu verhindern. Der Überzug 133 kann gebildet werden, indem transparente Harze wie z. B. Acrylharze, Epoxyharze und Polyimidharze, Melaminharz, oder transparente anorganische Verbindungen, wie z. B. Siliziumdioxid, verwendet werden. Eine Dicke des Überzug liegt vorzugsweise im Bereich von 0,1 bis 10 um.
Ein Indiumzinnoxid(ITO)-Film kann als die transparente Elektrode 134 in Fig. 9 oder Fig. 10 verwendet werden. Der ITO-Flm kann durch ein herkömmliches Verfahren wie z. B. Sputtern gebildet werden. Eine Dicke des ITO-Films liegt vorzugsweise im Bereich von 200 bis 2000 Å.
Als die Orientierungsschicht 125 des TFT-Substrats 110 und die Orientierungsschicht 135 des Farbfilters 130 können diejenigen verwendet werden, die durch bekannte Verfahren gebildet werden, wie z. B. eine Schicht, die durch Schrägablagerung gebildet ist, eine Schicht, die durch Anwendung eines organischen Orientierungsmittels mit Cyan-Gruppe, Carboxyl- Gruppe oder dergleichen gebildet wird, oder eine Schicht aus Polyimidharz.
Die vorliegende Erfindung wird im Detail durch die folgenden Beispiele beschrieben.

BEISPIEL 1

Probe 1

Ein 7059 Glas (erhältlich von Corning Corporation, Dicke: 1,1 mm) wurde als ein transparentes Substrat verwendet. Auf das transparente Substrat wurde ein photosensitives Harz mit der folgenden Zusammensetzung mittels Drehbeschichtens (Rotationsgeschwindigkeit: 800 Drehungen pro Minute) aufgebracht, und das photosensitive Harz wurde bei 70ºC für 5 Minuten getrocknet, um eine photosensitive Harzschicht (Dicke: 2 um) zu bilden.

(Zusammensetzung des photosensitiven Harzes)

- Eine 10% wässrige Lösung von Polyvinylalkohol (Gosenal T-330, erhältlich von Nippon Gosei Kagaku K. K.) 20 Gewichtsteile
- Eine 20% wässrige Lösung von Diazo-Harz (D-011, erhältlich von Shinko Giken K. K.) 0,8 Gewichtsteile
- Wasser 15 Gewichtsteile
Dann wurde die photosensitive Harzschicht mit Licht durch eine Photomaske hindurch für eine schwarze Matrix (Linienbreite: 20 um) belichtet. Bei der Belichtung wurde eine Höchstdruck-Quecksilber-Lampe (2 kW) als eine Lichtquelle verwendet, und die Bestrahlung mit Licht wurde für 10 Sekunden durchgeführt. Danach wurde die photosensitive Harzschicht einer Spray-Entwicklung unterworfen, bei der Wasser mit normaler Temperatur verwendet wurde, und dann einer Lufttrocknung unterworfen, um ein Relief mit einer Linienbreite von 20 um zu bilden.
Nachfolgend wurde das transparente Substrat in eine wässrige Lösung von Palladiumchlorid (Red Sumer, erhältlich von Nippon Kanigen K. K.) für 10 Sekunden eingetaucht, dann mit Wasser gewaschen und getrocknet. Das transparente Substrat wurde dann einer Wärmebehandlung bei 150ºC für 15 Minuten unterzogen, um das obige Relief zu einem katalysatorhaltigen Relief zu machen.
Danach wurde das transparente Substrat in eine Nickel-Metallisierungslösung von 30ºC, die ein Bor-artiges Reduktionsmittel (Top Chemialloy B-1, Nickel-Metallisierungslösung, erhältlich von Okuno Seiyaku K. K.) enthielt, für 3 Minuten eingetaucht, dann mit Wasser gewaschen und getrocknet, um eine lichtabschirmende Schicht (schwarze Matrix) zu bilden. Somit wird ein Schwarzmatrixsubstrat (Probe 1) erhalten.

Proben 2-4

Das obige Verfahren zum Präparieren von Probe 1 wurde wiederholt, außer daß die Dicke der photosensitiven Harzschicht zu 1 um, 4 um und 10 um geändert wurde, um Schwarzmatrixsubstrate (Proben 2 bis 4) zu präparieren.

Probe 5

Auf dasselbe transparente Substrat, wie es für Probe 1 verwendet wurde, wurde ein photosensitives Harz mit der folgender Zusammensetzung mittels Drehbeschichtens (Rotationsgeschwindigkeit: 800 Umdrehungen pro Minute) aufgebracht, und das photosensitive Harz wurde bei 70ºC für 5 Minuten getrocknet, um eine photosensitive Harzschicht (Dicke: 2 um) zu bilden.

(Zusammensetzung des photosensitiven Harzes)

- Eine 10% wässrige Lösung von Polyvinylalkohol (Gosenal T-330, erhältlich von Nippon Gosei Kagaku K. K.) 20 Gewichtsteile
- Eine 20% wässrige Lösung von Diazo-Harz (D-011, erhältlich von Shinko Giken K. K.) 0,8 Gewichtsteile
- Eine wässrige Lösung von Palladiumchlorid (Red Sumer, er hältlich von Nippon Kanigen K. K.) 15 Gewichtsteile
Dann wurde die photosensitive Harzschicht mit Licht durch eine Photomaske hindurch für eine schwarze Matrix (Linienbreite: 20 um) belichtet. Bei der Belichtung wurde eine Höchstdruck-Quecksilber-Lampe (2 kW) als Lichtquelle verwendet, und die Bestrahlung mit Licht wurde für 10 Sekunden durchgeführt. Danach wurde die photosensitive Harzschicht einer Spray-Entwicklung unter Verwendung von Wasser von Normaltemperatur unterzogen und dann einer Lufttrocknung unterworfen, um ein katalysatorhaltiges Relief mit einer Linienbreite von 20 um zu bilden.
Nachfolgend wurde das transparente Substrat in eine Nickel- Metallisierungslösung von 30ºC, die ein Bor-artiges Reduktionsmittel (Top Chemialloy B-1, Nickel-Metallisierungslösung, erhältlich von Okuno Seiyaku K. K.) enthielt, für 20 Sekunden eingetaucht und dann weiter in eine Nickel-Metallisierungslösung von 30ºC, die ein Hypophosphorsäure-artiges Reduktionsmittel (Tsp55 Nickel, Nickel-Metallisierungslösung, erhältlich von Okuno Seiyaku K. K., A/C = 1/2) enthielt, für 2 Minuten eingetaucht. Das transparente Substrat wurde mit Wasser gewaschen und getrocknet, um eine lichtabschirmende Schicht (schwarze Matrix) zu bilden. Das transparente Substrat wurde weiterhin einer Wärmebehandlung bei 200 ºC für 1 Stunde unterzogen, um ein Schwarzmatrixsubstrat (Probe 5) zu erhalten.

Proben 6-8

Das obige Verfahren zum Präparieren von Probe 5 wurde wiederholt, außer daß die Dicke der photosensitiven Harzschicht zu 1 um, 4 um und 10 um geändert wurde, um Schwarzmatrixsubstrate (Proben 6 bis 8) zu präparieren.

Vergleichsprobe 1

Ein 7059 Glas (erhältlich von Corning Corporation, Dicke: 1,1 mm) wurde als transparentes Substrat verwendet. Dieses Substrat wurde in eine Flußsäure eingetaucht, um eine Ätzung des Glases durchzuführen. Somit wurde eine Vorbehandlung der Oberfläche des Substrats durchgeführt. Dann wurde Zinnion auf der Oberfläche des Substrats unter Verwendung von Zinnchlorid und Salzsäure absorbiert. Danach wurde das Substrat derselben Palladiumchlorid-Behandlung und derselben Nickel- Metallisierung wie diejenigen für Probe 1 unterzogen, und dann wurde ein Schwarzmatrixsubstrat (Vergleichsprobe 1) in Übereinstimmung mit einem herkömmlichen Verfahren erhalten.

Vergleichsprobe 2

Auf dasselbe transparente Substrat, wie es für Probe 1 verwendet wurde, wurde ein photosensitives Harz mit der folgenden Zusammensetzung mittels Drehbeschichtens (Rotationsgeschwindigkeit: 200 Umdrehungen pro Minute) aufgebracht, und das photosensitive Harz wurde getrocknet, um eine photosensitive Harzschicht (Dicke: 1 um) zu bilden.

(Zusammensetzung des photosensitiven Harzes)

- Eine 10% wässrige Lösung von Gelatine 10 Gewichtsteile
- Eine 10% wässrige Lösung von Ammoniumbichromat 3 Gewichtsteile
Dann wurde die photosensitive Harzschicht mit Licht durch eine Photomaske hindurch für eine schwarze Matrix (Linienbreite 20 um) belichtet. Bei der Belichtung wurde eine Höchstdruck-Quecksilber-Lampe (2 kW) als Lichtquelle verwendet, und die Bestrahlung mit Licht wurde für 10 Sekunden durchgeführt. Danach wurde die photosensitive Harzschicht einer Spray-Entwicklung unter Verwendung von Wasser von Normaltemperatur unterzogen und dann einer Lufttrocknung unterworfen, um ein Relief für eine schwarze Matrix mit einer Linienbreite von 20 um zu bilden.
Nachfolgend wurde das transparente Substrat in eine 1% Zinnchlorid-Lösung (1N Salzsäure-saure Lösung) von 60 bis 70ºC für 60 bis 120 Sekunden eingetaucht, dann weiter in eine 0,3% Palladiumchlorid-Lösung (1N Salzsäure-saure Lösung) bei 30ºC für 30 bis 60 Sekunden eingetaucht und mit Wasser gewaschen. Sofort nach dem Waschen mit Wasser wurde das transparente Substrat in eine Nickel-Metallisierungslösung (Blue Sumer, erhältlich von Nippon Kanigen K. K.) von 70 bis 80ºC eingetaucht, und Metallisieren wurde versucht durchzuführen. Aber Nickel lagerte sich nicht nur in dem Relief, sondern auch in dem ganzen Substrat ab, weil Zinn auf der gesamten Oberfläche des Substrats angehaftet wurde, so daß es unmöglich war, eine schwarze Matrix zu bilden.
Jedes der Schwarzmatrixsubstrate (Proben 1 bis 8, Vergleichsproben 1 und 2), die oben erhalten wurden, wurde gemessen hinsichtlich einer Schwärzung OD der schwarzen Matrix, deren Reflexionsvermögens R bei einer Wellenlänge von 545 nm, deren Auflösung (Peak und Zwischenraum) und der Partikeldurchmesser der Nickelpartikel. Die durch die Messungen erhaltenen Resultate sind in Tabelle 1 aufgeführt. Tabelle 1

BEISPIEL 2

Probe 1

Die Bildung der photosensitiven Harzschicht und die Belichtung der photosensitiven Harzschicht mit Licht wurden in derselben Weise wie für Probe 1 des Experimentbeispiels 1 durchgeführt. Dann wurde die photosensitive Harzschicht ei ner Spray-Entwicklung unter Verwendung von Wasser von Normaltemperatur unterworfen und dann einer Wärmebehandlung bei 100ºC für 30 Minuten unterzogen, um ein Relief für eine schwarze Matrix mit einer Linienbreite von 20 um zu bilden.
Nachfolgend wurde das transparente Substrat in eine wässrige Lösung von Palladiumchlorid (Red Sumer, erhältlich von Nippon Kanigen K. K.) für 10 Sekunden eingetaucht, dann mit Wasser gewaschen und getrocknet, um das obige Relief zu einem katalysatorhaltigen Relief zu machen.
Danach wurde das transparente Substrat in eine Nickel-Metallisierungslösung von 30ºC, die einen Bor-artiges Reduktionsmittel (Top Chemialloy B-1, Nickel-Metallisierungslösung, erhältlich von Okuno Seiyaku K. K.) enthielt, für 3 Minuten eingetaucht, dann mit Wasser gewaschen und getrocknet, um eine lichtabschirmende Schicht (schwarze Matrix) zu bilden. Das transparente Substrat wurde dann einer Wärmebehandlung bei 200ºC für 1 Stunde unterworfen, um ein Schwarzmatrixsubstrat (Probe 1) zu erhalten.

Proben 2-4

Das obige Verfahren zum Präparieren von Probe 1 wurde wiederholt, außer daß die Dicke der photosensitiven Harzschicht zu 1 um, 4 um und 10 um geändert wurde, um Schwarzmatrixsubstrate (Proben 2 bis 4) zu präparieren.
Jedes der Schwarzmatrixsubstrate (Proben 1 bis 4), die wie oben erhalten wurden, wurde gemessen hinsichtlich einer Schwärzung OD der schwarzen Matrix, deren Reflexionsvermögens R bei einer Wellenlänge von 545 nm, deren Auflösung (Peak und Zwischenraum) und Partikeldurchmesser von Nickelpartikeln in derselben Weise wie im Experimentbeispiel 1 beschrieben. Die bei den Messungen erhaltenen Resultate sind in Tabelle 2 aufgeführt. Tabelle 2

BEISPIEL 3

Probe 1

Ein 7059 Glas (erhältlich von Corning Corporation, Dicke: 1,1 mm) wurde als transparentes Substrat verwendet. Auf das transparente Substrat wurde eine photosensitive Harzschicht mit der folgenden Zusammensetzung mittels Drehbeschichtens (Rotationsgeschwindigkeit: 600 Umdrehungen pro Minute) aufgebracht, und das photosensitive Harz wurde bei 70ºC für 10 Minuten getrocknet, um eine photosensitive Harzschicht (Dicke: 3 um) zu bilden.

(Zusammensetzung des photosensitiven Harzes)

- Eine 10% wässrige Lösung von Polyvinylalkohol (Gosenal T-330, erhältlich von Nippon Gosei Kagaku K. K.) 20 Gewichtsteile
- Eine salzsaure wässrige Lösung von Palladiumchlorid (Red Sumer, erhältlich von Nippon Kanigen K. K.) 15 Gewichtsteile
- Eine 20% wässrige Lösung von Diazo-Harz (D-011, erhältlich von Shinko Giken K. K.) 0,8 Gewichtsteile
Dann wurde die photosensitive Harzschicht mit Licht durch eine Photomaske hindurch für eine schwarze Matrix (negatives Muster, Linienbreite: 20 um) belichtet. Bei der Belichtung wurde eine Höchstdruck-Quecksilber-Lampe (2kW) als Lichtquelle verwendet, und die Bestrahlung mit Licht wurde für 20 Sekunden durchgeführt.
Nachfolgend wurde das transparente Substrat in eine Nickel- Metallisierungslösung von Normaltemperatur, die ein Bor-artiges Reduktionsmittel (Top Chemialloy B-1, erhältlich von Okuno Seiyaku K. K.) enthielt, für 30 Sekunden eingetaucht und dann weiter in eine Nickel-Metallisierungslösung von Normaltemperatur, die ein Salzsäure-artiges Reduktionsmittel (Tsp55 Nickel, erhältlich von Okuno Seiyaku K. K., A/C = 1/2) enthielt, für eine Minute eingetaucht, um Nickelpartikel in dem belichteten Teil abzulagern, wodurch eine lichtabschirmende Schicht gebildet wurde. Das transparente Substrat wurde mit Wasser gewaschen und getrocknet, um ein Schwarzmatrixsubstrat zu erhalten.
In dem Schwarzmatrixsubstrat hatte die schwarze Matrix eine Schwärzung (OD) von nicht weniger als 3,0 und ein Reflexionsvermögen von nicht mehr als 5% bei einer Wellenlänge von 545 nm. Als Meßresultate einer Auflösung (Peak und Zwischen raum) der schwarzen Matrix und eines mittleren Partikeldurchmessers der abgelagerten Nickelpartikel betrug die Auflösung 4 um und lag der mittlere Partikeldurchmesser im Bereich von 0,01 bis 0,02 um.

Probe 2

Auf dasselbe transparente Substrat, wie es für Probe 1 verwendet wurde, wurde ein photosensitives Harz mit folgender Zusammensetzung mittels Drehbeschichtens (Rotationsgeschwindigkeit: 800 Umdrehungen pro Minute) aufgebracht, und das photosensitive Harz wurde bei 70ºC für 10 Minuten getrocknet, um eine photosensitive Harzschicht (Dicke: 2 um) zu bilden.

(Zusammensetzung des photosensitiven Harzes)

- Eine 10% wässrige Lösung von Polyvinylalkohol (Gosenal T-330, erhältlich von Nippon Gosei Kagaku K. K.) 20 Gewichtsteile
- Eine salzsaure wässrige Lösung von Palladiumchlorid 15 Gewichtsteile
- Eine 10% Methylcellusolve-Lösung von Diazo-Monomer (DH- 300BF&sub4;, erhältlich von Daito Kagaku K. K.) 2,0 Gewichtsteile
- Eine 20% wässrige Lösung von Diazo-Harz (D-011, erhältlich von Shinko Giken K. K.) 0,2 Gewichtsteile
Dann wurde die photosensitive Harzschicht mit Licht durch eine Photomaske hindurch für eine schwarze Matrix (negatives Muster, Linienbreite: 20 um) belichtet. Bei der Belichtung wurde eine Höchstdruck-Quecksilber-Lampe (2 kW) als Lichtquelle verwendet, und die Bestrahlung mit Licht wurde für 30 Sekunden durchgeführt.
Nachfolgend wurde das transparente Substrat in eine Nickel- Metallisierungslösung von Normaltemperatur, die ein Bor-artiges Reduktionsmittel (Top Chemialloy B-1, erhältlich von Okuno Seiyaku K. K.) enthielt, für 10 Sekunden eingetaucht und dann weiter in eine Nickel-Metallisierungslösung von Normaltemperatur, die ein Salzsäure-artiges Reduktionsmittel (Tsp55 Nickel, erhältlich von Okuno Seiyaku K. K., A/C = 1/2) enthielt, für 60 Sekunden eingetaucht, um Nickelpartikel in dem belichteten Teil abzulagern, wodurch eine lichtabschirmende Schicht gebildet wurde. Das transparente Substrat wurde mit Wasser gewaschen und getrocknet.
Ferner wurde die photosensitive Harzschicht unter Verwendung von 60ºC warmem Wasser entwickelt, um den unbelichteten Teil der photosensitiven Harzschicht zu entfernen und nur die lichtabschirmende Schicht übrigbleiben zu lassen. Somit wurde ein Schwarzmatrixsubstrat erhalten.
In dem Schwarzmatrixsubstrat hatte die schwarze Matrix eine Schwärzung (OD) von nicht weniger als 3,0 und ein Reflexionsvermögen von nicht mehr als 5% bei einer Wellenlänge von 545 nm. Weiterhin war die Auflösung der schwarzen Matrix (Peak und Zwischenraum) 4 um, und die Durchmesser der Nickelpartikel lagen im Bereich von 0,01 bis 0,02 um.

BEISPIEL 4

Ein 7059 Glas (erhältlich von Corning Corporation, Dicke: 1,1 mm) wurde als transparentes Substrat verwendet. Auf den vorbestimmten Bereichen wurden eine Gate-Elektrode und eine Pixel-Elektrode unter Verwendung von Aluminium (A1) gebildet. Dann wurde eine SiNx-Schicht als Gate-Isolierschicht gebildet, so daß die Gate-Elektrode bedeckt wurde, und eine Schicht aus amorphem Silizium (a-Si) wurde auf der Gate- Elektrode mit Hilfe der SiNx-Schicht gebildet. Weiter wird eine Al-Source-Elektrode gebildet, um mit dem einen Ende der a-Si-Schicht verbunden zu werden, und eine Drain-Elektrode wird gebildet, um mit dem anderen Ende der a-Si-Schicht und mit der Pixel-Elektrode verbunden zu werden.
Nachfolgend wurde ein photosensitives Harz mit der folgenden Zusammensetzung auf das transparente Substrat mittels Drehbeschichtens (Rotationsgeschwindigkeit: 1000 Umdrehungen pro Minute) aufgebracht, und das photosensitive Harz wurde bei 70ºC für 5 Minuten getrocknet, um eine photosensitive Harzschicht (Dicke: 1,5 um) zu bilden.

(Zusammensetzung des photosensitiven Harzes)

- Eine 10% wässrige Lösung von Polyvinylalkohol (Gosenal T-330, erhältlich von Nippon Gosei Kagaku K. K.) 20 Gewichtsteile
- Eine 20% wässrige Lösung von Diazo-Harz (D-011, erhältlich von Shinko Giken K. K.) 0,8 Gewichtsteile
- Wasser 15 Gewichtsteile
Dann wurde die photosensitive Harzschicht mit Licht durch eine Photomaske hindurch für eine lichtabschirmende Schicht belichtet. Bei der Belichtung wurde eine Höchstdruck-Quecksilber-Lampe (2 kW) als Lichtquelle verwendet, und die Bestrahlung mit Licht wurde für 10 Sekunden durchgeführt. Danach wurde die photosensitive Harzschicht einer Spray-Entwicklung unter Verwendung von Wasser von Normaltemperatur unterworfen und dann einer Lufttrocknung unterzogen, um ein Relief für eine lichtabschirmende Schicht mit einer Linienbreite von 1,0 um auf dem vorbestimmten Bereich zu bilden einschließlich der a-Si-Schicht, der Source-Elektrode und der Drain-Elektrode.
Nachfolgend wurde das transparente Substrat in eine wässrige Lösung von Palladiumchlorid (Red Sumer, erhältlich von Nippon Kanigen K. K.) für 10 Sekunden eingetaucht, dann mit Wasser gewaschen und geschleudert. Das transparente Substrat wurde dann einer Wärmebehandlung bei 150ºC für 15 Minuten unterzogen, um das obige Relief zu einem katalysatorhaltigen Relief zu machen.
Das transparente Substrat wurde dann in eine Nickel-Metallisierungslösung von 30ºC, die einen Bor-artiges Reduktionsmittel (Top Chemialloy B-1, Nickel-Metallisierungslösung, erhältlich von Okuno Seiyaku K. K.) enthielt, für 3 Minuten eingetaucht, dann mit Wasser gewaschen und getrocknet, um eine lichtabschirmende Schicht zu bilden.
Die lichtabschirmende Schicht wurde hinsichtlich einer Schwärzung OD und eines Reflexionsvermögens R bei einer Wellenlänge von 545 nm gemessen. Als Resultat war die Schwärzung OD nicht geringer als 3,0, und das Reflexionsvermögen R war nicht mehr als 5%.
Ferner wurde eine verdünnte Lösung von Polyimid-Harz auf das transparente Substrat aufgebracht und getrocknet, um eine Orientierungsschicht (Dicke: 0,05 um) zu bilden. Somit wurde ein TFT-Substrat erhalten.
Separat wurde ein 7059 Glas (erhältlich von Corning Corpora tion, Dicke: 1,1 mm) als transparentes Substrat verwendet, und Farbschichten von R, G und B wurden auf dem transparenten Substrat entsprechend den obigen Pixel-Elektroden in Übereinstimmung mit einem bekannten Färbungsverfahren gebildet.
Auf die Farbschichten wurde eine verdünnte Lösung von Acrylharz aufgebracht, und die Lösung wurde getrocknet, um einen hitzebeständigen Überzug zu bilden. Ferner wurde eine transparente Elektrode (ITO) auf dem Überzug in Übereinstimmung mit einer herkömmlichen Weise gebildet. Dann wurde eine verdünnte Lösung von Polyimid-Harz auf die transparente Elektrode aufgebracht und getrocknet, um eine Orientierungsschicht (Dicke: 0,05 um) zu bilden. Somit wurde ein Farbfilter erhalten.
Unter Verwendung des TFT-Substrats und des Farbfilters, wie sie oben erhalten wurden, wurde eine farbige Flüssigkristallanzeigetafel eines Aktivmatrixsystems präpariert. In dieser Flüssigkristallanzeigetafel wurde die Halbleitervorrichtung auf dem TFT-Subtrat wirksam durch eine lichtabschirmende Schicht geschützt, und die Tafel zeigte hohe Helligkeit und hohen Kontrast aufgrund ihres hohen Öffnungsverhältnisses.

BEISPIEL 5

Auf den vorbestimmten Bereichen eines transparenten Substrats wurde eine Gate-Elektrode, eine Pixel-Elektrode, eine Gate-Isolierschicht einer SiNx-Schicht, eine Schicht aus amorphem Silizium (a-Si), eine Al-Source-Elektrode und eine Al-Drain-Elektrode in derselben Weise gebildet, wie es im Experimentbeispiel 4 beschrieben wurde. Dann wurde auf dem transparenten Substrat eine photosensitive Harzschicht, wie es im Experimentbeispiel 4 beschrieben wurde, gebildet, und die photosensitive Harzschicht wurde mit Licht belichtet und entwickelt. Danach wurde das transparente Substrat einer Wärmebehandlung bei 100ºC für 30 Minuten unterworfen, um ein Relief für eine lichtabschirmende Schicht mit einer Linienbreite von 1,0 um auf dem vorherbestimmten Bereich, einschließlich der a-Si-Schicht, der Source-Elektrode und der Drain-Elektrode, zu bilden.
Nachfolgend wurde das transparente Substrat in eine wässrige Lösung von Palladiumchlorid (Red Sumer, erhältlich von Nippon Kanigen K. K.) für 10 Sekunde eingetaucht, dann mit Wasser gewaschen und geschleudert, um das obige Relief zu einem katalysatorhaltigen Relief zu machen.
Das transparente Substrat wurde dann in eine Nickel-Metallisierungslösung von 30ºC, die ein Bor-artiges Reduktionsmittel (Top Chemialloy B-1, Nickel-Metallisierungslösung, erhältlich von Okuno Seiyaku K. K.) enthielt, für 3 Minuten eingetaucht, mit Wasser gewaschen und getrocknet, um eine lichtabschirmende Schicht zu bilden. Das transparente Substrat wurde dann einer Wärmebehandlung bei 200ºC für 1 Stunde unterworfen.
Die lichtabschirmende Schicht wurde hinsichtlich einer Schwärzung OD und eines Reflexionsvermögens R bei einer Wellenlänge von 545 nm gemessen. Als Resultat war die Schwärzung OD nicht geringer als 3,0, und das Reflexionsvermögen R war nicht mehr als 5%.
Ferner wurde eine verdünnte Lösung von Polyimid-Harz auf das transparente Substrat aufgebracht und getrocknet, um eine Orientierungsschicht (Dicke: 0,05 um) zu bilden. Somit wurde ein TFT-Substrat erhalten.
Unter Verwendung des TFT-Substrats, wie es oben erhalten wurde, und des Farbfilters, wie er im Experimentbeispiel 4 erhalten wurde, wurde eine farbige Flüssigkristallanzeigetafel eines Aktivmatrixsystems in derselben Weise präpariert, wie es im Experimentbeispiel 4 beschrieben wurde. In dieser farbigen Flüssigkristallanzeigetafel wurde die Halbleitervorrichtung auf dem TFT-Substrat wirksam durch die lichtabschirmende Schicht geschützt, und die Tafel zeigte hohe Helligkeit und hohen Kontrast aufgrund ihres hohen Öffnungsverhältnisses.

BEISPIEL 6

Das Verfahren zum Präparieren des TFT-Substrats im Experimentbeispiel 4 wurde wiederholt, außer daß die lichtabschirmende Schicht durch das unten beschriebene Verfahren gebildet wurde. Das heißt, ein photosensitives Harz mit der folgenden Zusammensetzung wurde auf das transparente Substrat aufgebracht, auf dem eine lichtabschirmende Schicht mittels Drehbeschichtens (Rotationsgeschwindigkeit: 1000 Umdrehungen pro Minute) vorgesehen wurde, und das photosensitive Harz wurde bei 70ºC für 5 Minuten getrocknet, um eine photosensitive Harzschicht (Dicke: 1,5 um) zu bilden.

(Zusammensetzung des photosensitiven Harzes)

- Eine 10% wässrige Lösung von Polyvinylalkohol (Gosenal T-330, erhältlich von Nippon Gosei Kagaku K. K.) 20 Gewichtsteile
- Eine 20% wässrige Lösung von Diazo-Harz (D-011, erhältlich von Shinko Giken K. K.) 0,8 Gewichtsteile
- Eine wässrige Lösung von Palladiumchlorid (Red Sumer, erhältlich von Nippon Kanigen K. K.) 15 Gewichtsteile
Dann wurde die photosensitive Harzschicht mit Licht durch eine Photomaske hindurch für eine lichtabschirmende Schicht unter denselben Bedingungen wie bei denen im Experimentbeispiel 3 belichtet. Danach wurde die photosensitive Harzschicht einer Spray-Entwicklung unter Verwendung von Wasser von Normaltemperatur unterworfen und einer Lufttrocknung unterzogen, um ein katalysatorhaltiges Relief für eine lichtabschirmende Schicht mit einer Linienbreite von 1,0 um zu bilden.
Nachfolgend wurde das transparente Substrat in eine Nickel- Metallisierungslösung von 30ºC, die ein Bor-artiges Reduktionsmittel (Top Chemialloy B-1, Nickel-Metallisierungslösung, erhältlich von Okuno Seiyaku K. K.) enthielt, für 20 Sekunden eingetaucht und weiter in eine Nickel-Metallisierungslösung von 30ºC, die ein Salzsäure-artiges Reduktionsmittel (Tsp55 Nickel, Nickel-Metallisierungslösung, erhältlich von Okuno Seiyaku K. K., A/C = 1/2) enthielt, für 2 Minuten eingetaucht, dann mit Wasser gewaschen und getrocknet, um eine lichtabschirmende Schicht zu bilden. Das transparente Substrat wurde dann einer Wärmebehandlung bei 200ºC für 1 Stunde unterworfen.
Die lichtabschirmende Schicht wurde hinsichtlich einer Schwärzung OD und eines Reflexionsvermögens R bei einer Wel lenlänge von 545 nm gemessen. Als ein Resultat war die Schwärzung OD nicht geringer als 3,0, und das Reflexionsvermögen R war nicht mehr als 5%.
Unter Verwendung des TFT-Substrats, wie es oben erhalten wurde, und des im Experimentbeispiel 4 erhaltenen Farbfilters wurde eine farbige Flüssigkristallanzeigetafel eines Aktivmatrixsystems in derselben Weise, wie es im Experimentbeispiel 4 beschrieben wurde, präpariert. In dieser farbigen Flüssigkristallanzeigetafel wurde die Halbleitervorrichtung auf dem TFT-Substrat wirksam durch die lichtabschirmende Schicht geschützt, und die Tafel zeigte hohe Helligkeit und hohen Kontrast aufgrund ihres hohen Öffnungsverhältnisses.

BEISPIEL 7

Auf den vorbestimmten Bereichen eines transparenten Substrats wurden eine Gate-Elektrode, eine Pixel-Elektrode, eine Gate-Isolierschicht einer SiNx-Schicht, eine Schicht aus amorphem Silizium (a-Si), eine Al-Source-Elektrode und eine Al-Drain-Elektrode in derselben Weise, wie im Experimentbeispiel 4 beschrieben wurde, gebildet. Dann wurde auf dem vorherbestimmten Bereich, einschließlich der a-Si-Schicht, der Source-Elektrode und der Drain-Elektrode, eine SiNx-Schicht als eine Isolierschicht gebildet. Auf der Isolierschicht wurde dann eine lichtabschirmende Schicht in derselben Weise gebildet, wie es im Experimentbeispiel 4 beschrieben wurde.
Nachfolgend wurde unter Verwendung des TFT-Substrats, wie es oben erhalten wurde, und des im Experimentbeispiel 4 erhaltenen Farbfilters eine farbige Flüssigkristallanzeigetafel eines Aktivmatrixsystems in derselben Weise präpariert, wie es im Experimentbeispiel 4 beschrieben wurde. In dieser farbigen Flüssigkristallanzeigetafel wurde die Halbleitervorrichtung auf dem TFT-Substrat wirksam durch die lichtabschirmende Schicht geschützt, und die Tafel zeigte hohe Helligkeit und hohen Kontrast aufgrund ihres hohen Öffnungsverhältnisses.
Das Schwarzmatrixsubstrat der vorliegenden Erfindung kann für eine flache Anzeige, wie z. B. eine Flüssigkristallanzeigetafel, für einen Imager, wie z. B. CCD, oder einen Farbfilter, wie z. B. einen Farbsensor, verwendet werden. Die Flüssigkristallanzeigetafel der vorliegenden Erfindung kann als flache Anzeige von hoher Genauigkeit und hohem Kontrast verwendet werden.

Claims

1. Schwarzmatrixsubstrat mit einem transparenten Substrat und einer lichtabschirmenden Schicht, die auf dem transparenten Substrat angeordnet ist und in ihrem Innern Metallpartikel enthält,

dadurch gekennzeichnet,

daß die lichtabschirmende Schicht gebildet ist durch Bilden einer Photoresistschicht, die ein auf dem transparenten Substrat gebildetes hydrophiles Harz enthält,

Härten der Photoresistschicht durch Belichtung mit Licht durch eine Photomaske hindurch und anschließendes Ablagern oder Abscheiden der Metallpartikel in der Photoresistschicht, wobei die Photoresistschicht optional einen Hemmstoff gegen eine Ablagerung oder Abscheidung der Metallpartikel enthält und vor oder nach dem Schritt der Metallpartikelablagerung oder -abscheidung ungehärtete Bereiche der Photoresistschicht entfernt werden, außer wenn sie den Hemmstoff enthalten.

2. Schwarzmatrixsubstrat nach Anspruch 1, bei dem die Metallpartikel durch ein autokatalytisches Metallisierungsverfahren abgelagert oder abgeschieden sind.

3. Schwarzmatrixsubstrat nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, bei dem die lichtabschirmende Schicht eine Dicke im Bereich von 0,1 bis 5 um aufweist.

4. Schwarzmatrixsubstrat nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem die lichtabschirmende Schicht ein Reflexionsvermögen von nicht mehr als 30% aufweist.

5. Schwarzmatrixsubstrat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die lichtabschirmende Schicht eine Schwärzung von nicht weniger als 1,5 aufweist.

6. Schwarzmatrixsubstrat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die in der lichtabschirmenden Schicht enthaltenen Metallpartikel Partikeldurchmesser von nicht mehr als 0,05 um aufweisen.

7. Flüssigkristalltafel mit einander gegenüberliegenden Substraten und einem zwischen den Substraten versiegelten Flüssigkristall, wobei mindestens eines der Substrate eine Halbleitervorrichtung mit einer lichtabschirmenden Schicht aufweist,

dadurch gekennzeichnet,

daß die lichtabschirmende Schicht gebildet ist durch Bereitstellen einer Photoresistschicht, die ein hydrophiles Harz enthält, welches auf einer Halbleitervorrichtung seitlich des mit der Halbleitervorrichtung versehenen Substrats gebildet ist,

8. Flüssigkristallanzeigetafel nach Anspruch 7, bei der die Metallpartikel durch ein autokatalytisches Metallisierungsverfahren abgelagert oder abgeschieden sind.

9. Flüssigkristallanzeigetafel nach Anspruch 7 oder Anspruch 8, bei der die lichtabschirmende Schicht auf der Halbleitervorrichtung mittels einer Isolierschicht bereitgestellt ist.

10. Flüssigkristallanzeigetafel nach einem der Ansprüche 7 bis 9, bei der die lichtabschirmende Schicht eine Dicke im Bereich von 0,1 bis 5 um aufweist.

11. Flüssigkristallanzeigetafel nach einem der Ansprüche 7 bis 10, bei der die lichtabschirmende Schicht ein Reflexionsvermögen von nicht mehr als 30% aufweist.

12. Flüssigkristallanzeigetafel nach einem der Ansprüche 7 bis 11, bei der die lichtabschirmende Schicht eine Schwärzung von nicht weniger als 1,5 aufweist.

13. Flüssigkristallanzeigetafel nach einem der Ansprüche 7 bis 12, bei der die in der lichtabschirmenden Schicht enthaltenen Metallpartikel Partikeldurchmesser von nicht mehr als 0,05 um aufweisen.

14. Verfahren zur Herstellen eines Schwarzmatrixsubstrats mit einem transparenten Substrat und einer lichtabschirmenden Schicht, die auf dem transparenten Substrat angeordnet ist,

dadurch gekennzeichnet,

daß das Verfahren umfaßt:

Bilden der lichtabschirmenden Schicht durch Bereitstellen einer Photoresistschicht, welche ein hydrophi les Harz auf dem transparenten Substrat aufweist, Härten der Photoresistschicht durch Belichtung mit Licht durch eine Photomaske hindurch und

anschließendes Ablagern oder Abscheiden der Metallpartikel in der Photoresistschicht, wobei die Photoresistschicht optional einen Hemmstoff gegen eine Ablagerung oder Abscheidung der Metallpartikel enthält und vor oder nach dem Schritt der Metallpartikelablagerung oder -abscheidung ungehärtete Bereiche der Photoresistschicht entfernt werden, außer wenn sie den Hemmstoff enthalten.

15. Verfahren nach Anspruch 14, bei dem die Metallpartikelablagerung oder -abscheidung durchgeführt wird, indem das transparente Substrat in eine wässerige Lösung einer metallischen Verbindung eingetaucht wird, die als Katalysator für autokatalytisches Metallisieren dient, indem das transparente Substrat mit Wasser gewaschen und getrocknet wird und indem dann die gehärtete Resistschicht auf dem transparenten Substrat in Kontakt mit einer autokatalytischen Metallisierungslösung gebracht wird, um eine lichtabschirmende Schicht zu bilden, die ein Muster für eine Schwarzmatrix aufweist.

16. Verfahren nach Anspruch 14, bei dem das Verfahren umfaßt:

Entwickeln der photoempfindlichen Harzschicht nach der Belichtung mit Licht,

Waschen mit Wasser und Trocknen des transparenten Substrats, um ein Relief auf dem transparenten Substrat zu bilden,

und anschließendes Inkontaktbringen des Reliefs auf dem transparenten Substrat mit einer autokatalytischen Metallisierungslösung, um eine lichtabschirmende Schicht zu bilden, die ein Muster für eine Schwarzmatrix aufweist.

17. Verfahren nach Anspruch 14, bei dem die photoempfindliche Harzschicht eine Verbindung mit einer Diazogruppe und/oder einer Azidogruppe, eine metallische Verbindung, die als Katalysator für autokatalytisches Metallisieren dient, und ein hydrophiles Harz enthält, wobei nach dem Belichten der Resistschicht mit Licht durch eine Photomaske hindurch die Resistschicht in Kontakt mit einer autokatalytischen Metallisierungslösung gebracht wird, um eine lichtabschirmende Schicht zu bilden, die ein Muster für eine Schwarzmatrix aufweist.

18. Verfahren zum Herstellen einer Flüssigkristallanzeigetafel mit einander gegenüberliegenden Substraten und einem zwischen den Substraten versiegelten Flüssigkristall, wobei mindestens eines der Substrate eine Halbleitervorrichtung aufweist, das die Schritte umfaßt, eine lichtabschirmende Schicht auf einer Halbleitervorrichtung seitlich des Substrats zu bilden, welches mit der Halbleitervorrichtung versehen ist, durch ein Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 17.

19. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 18, bei dem die autokatalytische Metallisierungslösung eine Nickel-Ion enthaltende Metallisierungslösung ist.

20. Verfahren nach Anspruch 19, bei dem die autokatalytische Metallisierungslösung eine Nickel-Metallisie rungslösung ist, die ein Borhydridverbindungsreduktionsmittel enthält.

21. Verfahren nach Anspruch 20, bei dem das Borhydridverbindungsreduktionsmittel ein Dimethylaminboran ist.

22. Abbildungs- oder Bildgebungsvorrichtung, Farbfilter oder Farberkennungseinrichtung mit einem Schwarzmatrixsubstrat, wie es in einem der Ansprüche 1 bis 6 definiert ist.