DE69938023T2

DE69938023T2 - Farbfilter, Verfahren zur Herstellung des Farbfilters, den Farbfilter aufweisende Flüssigkristall-Vorrichtung und Herstellungsverfahren für eine Schwarzmatrix

Info

Publication number: DE69938023T2
Application number: DE69938023T
Authority: DE
Inventors: Junichi Sakamoto; Nagato Osano; Kenichi Iwata
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1998-07-31
Filing date: 1999-07-27
Publication date: 2009-01-15
Anticipated expiration: 2019-07-28
Also published as: EP0977076B1; EP0977076A2; EP0977076A3; TW417024B; US6183917B1; DE69938023D1; KR20000012123A; KR100356262B1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Farbfilter, das einsetzbar ist bei Flüssigkristall-Farbanzeigevorrichtungen, die für Farbfernsehgeräte, Personal-Computer, Navigationssysteme für Kraftfahrzeuge etc. verwendet werden; sie betrifft außerdem ein entsprechendes Fertigungsverfahren, eine Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung unter Verwendung eines solchen Farbfilters, und ein Verfahren zum Fertigen einer Schwarzmatrix.
Einschlägiger Stand der Technik
Eine als Lichtrasterschicht bezeichnete Schwarzmatrix wurde bislang in ein Farbfilter für eine Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung mit dem Zweck eingebaut, eine Farbvermischung zwischen R (Rot), G (Grün) und B (Blau) zu verhindern und den Kontrast zu steigern. Bislang wurde die Schwarzmatrix hergestellt durch Musterbildung in einer Metallschicht, beispielsweise aus Chrom, unter Verwendung eines photolithographischen Verfahrens. Die mit Hilfe dieses Verfahrens hergestellte Schwarzmatrix hat hohes Reflexionsvermögen. Deshalb besitzt ein Farbfilter mit einer derartigen eingebauten Schwarzmatrix ebenfalls hohes Lichtreflexionsvermögen, wodurch sich ein Problem hinsichtlich Sichtbarkeit von Bildern ergibt.
Zum Realisieren eines geringen Reflexionsvermögens wurde bisher vorgeschlagen, eine Chrom-Metallschicht zwischen Oxidschichten, beispielsweise Chromoxidschichten, anzuordnen. Eine durch ein solches Metall und eine Metallverbindung hergestellte Schwarzmatrix hat Vorteile insofern, als sie eine hohe Absorptionskonstante bezüglich sichtbarer Lichtstrahlen hat, sowie geringe Schichtdichte und hohe optische Dichte aufweist.
Im Hinblick auf Umweltprobleme allerdings hat sich Chrom in den letzten Jahren nicht nur insofern problematisch erwiesen, als der Werkstoff sich in für den Menschen schädliches Chrom (VI) ändern kann, sondern auch das Problem mit sich bringt, dass ein schwermetallhaltiges Oxidationsmittel wie beispielsweise Ammonium-Cer-(IV)-nitrat verwendet werden muss.
Um diese Probleme zu lösen, wurden in den vergangenen Jahren harzbasierte Schwarzmatrixwerkstoffe vom Negativresist-Materialtyp vorgeschlagen. Ein solches Schwarzresistmaterial lässt sich entwickeln mit Hilfe einer verdünnten Alkalilösung, beispielsweise einer Natriumcarbonatlösung, und es besteht keine Möglichkeit, dass sich dieses Material in eine für den menschlichen Körper schädliche Substanz ändert, wenn es in der natürlichen Umgebung verbleibt.
Als harzbasiertes Schwarzmatrixmaterial dient im allgemeinen ein Material, welches gewonnen wird durch Dispergieren eines schwarzen Pigments, beispielsweise Ruß, mit einem Teilchendurchmesser von 0,2 μm oder weniger in einem mittels Alkali löslichen Negativresist-Material. Da diese harzbasierte Schwarzmatrix das schwarze Pigment enthält, erreicht bei der Belichtung die Lichtenergie nicht den unteren Teil des Resistmaterials. Folglich ist der durch Licht aushärtende Teil bei der Belichtung begrenzt auf einen Oberflächenschichtbereich der Resistschicht. Aus diesem Grund wird nach der Entwicklung die gesamte Resistschicht durch eine Wärmebehandlung oder dergleichen ausgehärtet.
Die Harz-Schwarzmatrix hat im Vergleich zur Metall-Schwarzmatrix einen niedrigeren Absorptionskoeffizienten, und dementsprechend muss die Schichtdicke erhöht werden, um die vorgeschriebene optische Dichte zu erreichen. Wird die Schichtdicke gesteigert, so erhält allerdings die Querschnittsform der Schwarzmatrix in einigen Fällen nicht die ideale Rechteckform, wie dieses in den 4 und 5 gezeigt ist. Diese Zeichnungen veranschaulichen jeweils die Querschnittsform einer Schwarzmatrix direkt im Anschluss an die Entwicklung. In der Zeichnung bedeuten Bezugszeichen 1 ein transparentes Substrat, 2a einen nicht-ausgehärteten Teil einer Schwarz-Resistmaterialschicht und 2b einen ausgehärteten Teil der Schwarz-Resistmaterialschicht. 4 zeigt einen Fall, bei dem es zu einem seitlichen (unterschnittenen) Ätzen in dem nicht-ausgehärteten Teil 2a nach der Entwicklung gekommen ist, während 5 einen Fall zeigt, bei dem der ausgehärtete Teil 2b in Form eines umgekehrten Trapez durch seitliches Ätzen im nicht-ausgehärteten Bereich 2a gekommen ist, wo das Material brüchig und aufgerissen ist.
Wenn die Querschnittsform eine Gestalt annimmt, wie sie in 4 oder 5 dargestellt ist, ist die optische Weglänge von durch den Randbereich der Schwarzmatrix gelangtem Licht kürzer als die von Licht, welches durch einen Teil der vorbestimmten Dicke hindurchgelangt ist. Aus diesem Grund wird das Licht nicht vollständig von der Schwarzmatrix absorbiert. Ein Farbfilter, welches mit Hilfe einer solchen Schwarzmatrix hergestellt wurde, führt also dazu, dass die Ränder der Schwarzmatrix verwischen, was den Nachteil hat, dass der Kontrast sinkt und Leerbereiche in den Farbpixeln zustande kommen.
Wenn der ausgehärtete Bereich 2b, der durch das seitliche Ätzen geschwächt ist, in einem nachfolgenden Bearbeitungsschritt abfällt, so bildet der abgelöste ausgehärtete Bereich die Ursache für die Entstehung von Staub oder Partikeln.
Um dieses Problem zu lösen, zeigt die japanische Patentanmeldungs-Offenlegungsschrift Nr. 7-248412 eine zweilagige Schicht, die sich aus Schwarz-Resistmaterial und einer Chromschicht zusammensetzt. Bei diesem Verfahren wird nach dem Belichten des Schwarz-Resistmaterials die Chromschicht erzeugt, anschließend wird ein belichteter oder ein unbelichteter Bereich entwickelt, um die Chromschicht abzuheben. Man kann eine Schwarzmatrix in umgekehrt verjüngter Form entsprechend den Entwicklungsbedingungen ausbilden, und darüber hinaus kann auch die auf dem ausgehärteten Bereich gebildete Chromschicht verhindern, dass sich der ausgehärtete Bereich unter Bildung von Staub abtrennt. Selbst wenn die Schwarzmatrix in umgekehrt verjüngter Form entsteht, können außerdem Nachteile wie Verschwimmen der Kanten der Schwarzmatrix unterbunden werden, da die Lichtabschirmungseigenschaft von Chrom stark ist. Da das Resistmaterial zu dem Zweck entwickelt wird, die Chromschicht abzuheben, besteht kein Erfordernis, eine teure Entwicklungslösung einzusetzen, um die Chromschicht direkt zu ätzen.
Allerdings erfordert ein derartiges Verfahren eine teure Sputter-Vorrichtung zum Erzeugen der Chromschicht. Wenn außerdem eine Chromoxidschicht durch reaktives Sputtern mit dem Zweck erzeugt werden soll, die Haftung der resultierenden Chromschicht nach deren Bildung durch Sputtern zu verstärken und eine Chromschicht geringen Reflexionsvermögens zu erhalten, so ist diese allgemein wärmeleitend. Eine solche Erwärmung ist allerdings nicht einsetzbar, da ein Resistmaterial durch Erwärmung bei Ausbildung des Resists duroplastisch wird und darauf anschließend ein Chromfilm erzeugt wird.
JP 09-1 13721 zeigt ein Farbfilter mit sich verjüngenden Schwarzmatrixelementen aus Harz. Der Verjüngungswinkel zwischen den Seiten der Schwarzmatrixelemente und dem Substrat ist kleiner oder gleich 45°.
Es besteht folglich Bedarf an der Entwicklung eines Verfahrens zum Erzeugen einer Harz-Schwarzmatrix mit hoher Präzision bei geringen Kosten.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Es ist ein Ziel der Erfindung, ein Farbfilter mit einer harzbasierten Schwarzmatrix zu schaffen, die den Umweltproblemen entgegenkommt und frei von Leerbereichen und Farbungleichmäßigkeiten ist; außerdem sollen ein Fertigungsverfahren für das Farbfilter, eine das Farbfilter verwendende Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung, die eine hervorragende Farbanzeige bei hohem Kontrast gestattet, und ein Verfahren zum Fertigen einer Schwarzmatrix angegeben werden.
Das obige Ziel lässt sich durch die vorliegende Erfindung in der im folgenden zu beschreibenden Weise erreichen.
Erfindungsgemäß hat ein Farbfilter auf seinem Substrat eine harzbasierte Schwarzmatrix und gefärbte Bereiche zwischen den Elementen der harzbasierten Schwarzmatrix, wobei ein zwischen einer Seite jedes Elements der harzbasierten Schwarzmatrix und dem Substrat gebildeter Winkel zwischen 70 und 88° liegt.
Erfindungsgemäß wird außerdem ein Verfahren zum Fertigen einer Schwarzmatrix geschaffen, umfassend die Schritte: Aufbringen eines Schwarzresists auf ein Substrat; Unterwerfen des Schwarzresists einer bemusternden Belichtung; Entwickeln des belichteten Schwarzresists und Unterwerfen desselben einer Spülbehandlung; wobei pH-Wert, Temperatur und Ausstoßdruck einer beim Entwicklungsschritt benutzten Entwicklerlösung 10 bis 12, 26°C oder weniger bzw. 3 MPa oder weniger betragen, und das Zeitintervall zwischen Beendigung der Entwicklerlösungszufuhr und Initiierung der Spülbehandlung zwei Sekunden oder weniger beträgt.
Erfindungsgemäß wird außerdem ein Verfahren zum Herstellen eines Farbfilters geschaffen, umfassend den Schritt zwecks Aufbringens von Tinten durch ein Tintenstrahlsystem auf entsprechende, zwischen Elementen der Schwarzmatrix liegenden Zonen, die durch das Fertigungsverfahren für die Schwarzmatrix in der erläuterten Weise gebildet wurden, um dadurch gefärbte Abschnitte zu bilden.
Erfindungsgemäß wird außerdem eine Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung geschaffen, umfassend das obige Farbfilter, ferner ein diesem gegenüberliegendes Substrat, und ein Flüssigkristallmaterial, welches in einem Raum zwischen Farbfilter und gegenüberliegendem Substrat eingeschlossen ist.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 veranschaulicht ein Beispiel für eine Schwarzmatrix, die nach dem Fertigungsverfahren für eine Schwarzmatrix gemäß der Erfindung hergestellt wurde.
2A, 2B, 2C und 2D sind Flussdiagramme, die ein Beispiel für das Fertigungsverfahren eines erfindungsgemäßen Farbfilters veranschaulichen.
3 ist eine Querschnittansicht eines Beispiels für eine Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung gemäß der Erfindung.
4 zeigt schematisch ein Beispiel für eine Querschnittsform eines Schwarz-Resistmaterials nach der Entwicklung des Schwarz-Resistmaterials bei einem herkömmlichen Fertigungsverfahren für eine Schwarzmatrix.
5 zeigt schematisch ein weiteres Beispiel für eine Querschnittsform einer Schwarzmatrix nach der Entwicklung der Schwarzmatrix bei einem herkömmlichen Fertigungsverfahren für eine Schwarzmatrix.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Erfindungsgemäß lässt sich eine Schwarzmatrix mit idealer Querschnittsform bei hoher Genauigkeit durch strenge Beschränkung der Entwicklungsbedingungen bei der Fertigung einer harzbasierten Schwarzmatrix unter Verwendung eines Schwarz-Resistmaterials herstellen.
Wie in 1 dargestellt ist, wird in der erfindungsgemäßen Schwarzmatrix ein Winkel θ zwischen einer Seite 2c jedes Elements 2 der Schwarzmatrix und einer Oberfläche 11a eines transparenten Substrats 11 mit einem Wert von 70 bis 88° gebildet. Wenn eine Seite gekrümmt ist, wie dies in 4 oder 5 gezeigt ist, so ist ein zwischen der Seite und dem transparenten Substrat gebildeter Winkel nicht fixiert, es wird eine Tangente von einer oberen Kante eines Schwarzmatrixelements bis zu dessen Bodenkante gezogen, wie dies in 4 oder 5 gezeigt ist, und ein zwischen der Tangente und dem transparenten Substrat gebildeter Winkel wird als Winkel zwischen der Seite und dem transparenten Substrat betrachtet.
Da der Winkel θ nach 1 einen Wert von 77 bis 88° hat, ist ein Bereich einer Fläche (der Bodenfläche 2d) des Schwarzmatrixelements 2 in Berührung mit dem Substrat 11 breiter als eine Oberfläche (Oberseite 2b) gegenüber dieser Fläche.
Der Winkel θ ist vorzugsweise enger, da eine Tinte vollständig in einer Ecke eingefüllt ist, an der die Seite 2c des Schwarzmatrixelements sich mit der Oberfläche 11a des transparenten Substrats 11 schneidet. Ist der Winkel θ allerdings zu eng, so kann die Schwarzmatrix Licht an ihrem Randbereich, der die Ursache für eine Verminderung des Kontrasts bildet, ebenso wie in Leerbereichen nicht vollständig absorbieren. In 1 stehen die Bezugszeichen 2a, 2b und 2c für einen nicht-ausgehärteten Bereich, für einen ausgehärteten Bereich bzw. für eine Apertur.
Um das erfindungsgemäße Farbfilter mit guter Ausbeute herzustellen, wird bei dem Entwicklungsschritt nach dem Belichten einer Schwarz-Resistmaterialschicht durch die Erfindung ein pH-Wert, eine Temperatur und ein Ausstoßdruck in Richtung der Schwarz-Resistmaterialschicht einer Entwicklungslösung, die bei dem Entwicklungsschritt vorherrschen, eingestellt auf 10 bis 12, 26°C oder weniger bzw. 3 MPa oder weniger, und das Zeitintervall zwischen Beendigung der Zufuhr der Entwicklungslösung und dem Einleiten der Zufuhr von gereinigtem Spülwasser zu dem Substrat wird auf 2 Sekunden oder weniger begrenzt. Bei dem Fertigungsverfahren für ein erfindungsgemäßes Farbfilter wird vorzugsweise von einem Spin-Entwicklungsverfahren Gebrauch gemacht.
Soweit der pH-Wert der Entwicklungslösung im Bereich von 10 bis 12 liegt, kann das Ätzen mit hoher Geschwindigkeit bei niedrigem Druck vonstatten gehen, ohne dass der ausgehärtete Bereich an der Oberfläche der Schwarz-Resistmaterialschicht beeinträchtigt wird. Wenn der pH-Wert auf 12 oder weniger eingestellt wird, lässt sich insbesondere der Einfluss des seitlichen Ätzens unterdrücken. Zahlreiche herkömmliche Entwicklungslösungen besaßen einen pH-Wert von weniger als 10. Allerdings erfordert der pH-Wert von weniger als 10, dass die physikalische Energie einer solchen Entwicklungslösung gesteigert wird im Hinblick auf ein sicheres Beseitigen des nicht belichteten Bereichs. Deshalb erfolgt das Aufbringen von Ultraschallwellen auf die Entwicklungslösung oder die Zufuhr der Entwicklungslösung unter einem hohen Druck über eine Düse auf die Schwarz-Resistmaterialschicht. Im Ergebnis wird der Winkel θ kleiner als 70°.
Erfindungsgemäß wird die Entwicklungslösung bei einer Temperatur von 26°C oder weniger eingesetzt, wodurch es möglich wird, die Ätzgeschwindigkeit gegenüber dem Resistmaterial zu stabilisieren und außerdem das Atzen des nichtausgehärteten Abschnitts unter dem ausgehärteten Abschnitt aufgrund der Spülung bei der Temperatur zu verhindern, das heißt das seitliche Ätzen zu verhindern. Das Verhindern des seitlichen Ätzens dient auch der Lösung der Probleme dergestalt, dass der ausgehärtete Bereich mit einer umgekehrten verjüngten Form aufgrund des seitlichen Ätzens fragil wird und abbricht, und dass der abgebrochene ausgehärtete Teil damit zu Staub oder Feinteilchen wird. Die Temperatur der Entwicklungslösung beträgt vorzugsweise mindestens 15°C, noch bevorzugter mindestens 20°C, um die Entwicklungsgeschwindigkeit auf einem gewissen Maß zu halten.
Erfindungsgemäß wird der Ausstoßdruck der Entwicklungslösung in Richtung der Schwarz-Resistschicht auf 3 MPa oder weniger begrenzt, wodurch es möglich wird, das Ätzen gegenüber dem oberen ausgehärteten Teil des Photoresistmaterials zu verhindern, welches durch Belichtung ausgehärtet wurde, so dass lediglich der nicht-belichtete Teil mit seiner rechteckigen Form geätzt und beibehalten wird. Der Ausstoßdruck beträgt vorzugsweise mindestens 1 MPa.
Die im Rahmen der Erfindung verwendete Ätzlösung ist vorzugsweise eine wässrige Verdünnungslösung eines anorganischen Alkalimetall-Hydroxids oder eines Alkalimetallcarbonats, zum Beispiel Natriumcarbonat, Natriumhydroxid oder Kaliumhydroxid, oder eine wässrige Verdünnungslösung eines organischen Alkalis, so zum Beispiel ein Aminlösungsmittel wie beispielsweise Triethanolamin oder Diethanolamin, oder ein Tetraalkylammonium-Hydroxid (zum Beispiel Tetramethylammoniumhydroxid TMAH). Wenngleich die Konzentration einer solchen wässrigen Lösung in passender Weise abhängig von der Entwicklungsgeschwindigkeit voreingestellt werden kann, liegt die Transferfähigkeit einer Maskenform bei der Bildung eines Musters etc. vorzugsweise in der Größenordnung von 0,01 Gew.-% bis 30 Gew.-%. Die im Rahmen der Erfindung einsetzbaren Entwicklungslösungen sind nicht auf die oben erwähnten Beispiele beschränkt, man kann jede Entwicklungslösung verwenden, solange sie im Stande ist, einen Überzug mit einem darin befindlichen Schwarz-Resistmaterial aufzulösen und die Endform (Kantenform) des Schwarz-Resistmaterials entsprechend den Entwicklungsbedingungen zu steuern.
Im Rahmen der Erfindung wird eine Zeitspanne zwischen Beendigung der Zufuhr der Entwicklungslösung und Beginn der Zufuhr gereinigten Spülwassers zu dem Substrat auf 2 Sekunden oder weniger gesteuert, um dadurch die Möglichkeit zu schaffen, das Fortschreiten der Seitenätzung in dem nicht-ausgehärteten Bereich der Schwarz-Resistmaterialschicht durch die Entwicklungslösung, die an dem gemusterten Substrat nach der Entwicklung verbleibt, zu verhindern, um die Entwicklung mit einem solchen in rechteckiger Form bleibendem Bereich abzuschließen. In einigen Fällen kann das gereinigte Spülwasser direkt nach Abschluss der Zufuhr der Entwicklungslösung ohne Zwischenzeit zugeführt werden.
Die harzbasierte Schwarzmatrix gemäß der Erfindung ist vorzugsweise derart ausgebildet, dass sie eine optische Dichte von mindestens 3 und eine Dicke von 1,0 bis 1,4 μm besitzt.
Als das Schwarz-Resistmaterial wird vorzugsweise ein Material verwendet, welches im allgemeinen ein alkalilösliches Acrylharz, einen photoinduzierten Polymerisations-Initiator und ein Pigment zum Färben des resultierenden Schwarz-Resistmaterials enthält, optional auch ein Vernetzungsmittel, ein Epoxyharz, ein Lösungsmittel zum Einstellen von dessen Viskosität, einen Füllstoff, ein Verlaufmittel und ein Dispersionsmittel enthält. Das alkalilösbare Acrylharz ist derart beschaffen, dass es eine Carboxylgruppe als Kern enthält und ein polymerisierbares Acrylharz an mindestens einer Seitenkette von ihm enthält. Als photoinduzierter Polymerisations-Initiator kann ein allgemein bekannter Initiator verwendet werden, wie er in der japanischen Patentanmeldungs-Offenlegungsschrift Nr. 7-191462 , 9-325494 oder 10-171119 offenbart ist. Als Pigment zum Färben des Resist-Schwarzmaterials kann jedes Pigment verwendet werden, unabhängig davon, ob es organisch oder anorganisch ist, solange es sich um einen Werkstoff handelt, der Schwarz bildet und eine hohe Lichtabschirmfähigkeit aufweist. Typische Beispiele hierfür beinhalten Ruß (Carbon Black), Titan-Schwarz etc. für anorganische Werkstoffe. Für organische Werkstoffe kommen Farbstoffe für Rot, Blau und Grün in Mischung in Frage, um schwarze Farbe zu erhalten. Allerdings sind die Pigmente nicht auf diese Pigmente beschränkt.
Die harzbasierte Schwarzmatrix eignet sich für einen Fertigungsprozess eines Farbfilters unter Verwendung eines Tintenstrahlsystems unter guter Nutzung ihrer Dicke. Ein Ausführungsbeispiel wird anhand der 2A bis 2D beschrieben 2A bis 2D sind schematische Querschnittansichten entsprechend den nachfolgend erläuterten Schritten a bis d.
[Schritt a]
Eine harzbasierte Schwarzmatrix 12 wird gebildet auf einem transparenten Substrat 11 mit Hilfe eines Fertigungsverfahrens für eine Schwarzmatrix gemäß der Erfindung. Jedes Element der Schwarzmatrix 12 fungiert auch als Trennwandelement zum Verhindern einer Farbmischung zwischen benachbarten Tinten unterschiedlicher Farbe.
[Schritt b]
Die einzelnen Tinten 14 für rote (R), grüne (G) und blaue (B) Farben werden unter Verwendung einer Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung 13 nach einem vorbestimmten Farbmuster derart auf das Substrat aufgebracht, dass in 2A dargestellte Öffnungen 20 in der Schwarzmatrix 12 aufgefüllt werden.
Die im Rahmen der Erfindung verwendeten Tinten umfassen jede Harzzusammensetzung mit dem entsprechenden Farbmittel.
Als Farbmittel können allgemein Farbstoffe und Pigmente verwendet werden.
Beispiele für einsetzbare Farbstoffe beinhalten Anthrachinon-Farbstoffe, Azo-Farbstoffe, Triphenylmethan-Farbstoffe und Polymethin-Farbstoffe.
Als Harzmaterial in jeder Tinte wird ein durch Aufbringen von Energie aushärtbares Harz verwendet, beispielsweise ein Material, das durch Wärmebehandlung oder Bestrahlung mit Licht aushärtet. Insbesondere wird ein Reaktionsharz, eine Kombination aus irgendeinem bekannten Harz und einem Vernetzungsmittel verwendet. Beispiele hierfür beinhalten ein Acrylharz, ein Melaminharz oder ein Gemisch aus einem eine Hydroxylgruppe oder Carboxylgruppe enthaltenden Polymer und Melamin; ein Gemisch aus einem eine Hydroxylgruppe oder Carboxylgruppe enthaltenden Polymer und einer polyfunktionalen Epoxyverbindung; ein Gemisch aus einem eine Hydroxylgruppe oder Carboxylgruppe enthaltenden Polymer und einer reaktiven Zelluloseverbindung; ein Gemisch aus einem Epoxyharz und Resolharz; ein Gemisch aus einem Epoxyharz und einem Amin; ein Gemisch aus einem Epoxyharz und einer Carboxylsäure oder einem Säureanhydrid. Als lichtaushärtenden Harz kommenden bekannte Harze in Betracht, beispielsweise ein handelsübliches Negativ-Resistmaterial in bevorzugter Weise.
Verschiedene Arten von Lösungsmittel können in den oben angegebenen Tinten eingesetzt werden. Ein gemischtes Lösungsmittel in Form von Wasser und mindestens ein wasserlösliches organisches Lösungsmittel werden besonders bevorzugt im Hinblick auf die Ausstoßfähigkeit eines Tintenstrahlsystems.
Weiterhin können die Tinten zusätzlich zu den oben angegebenen Komponenten Tenside, Antischäumungsmittel, Antiseptika und dergleichen je nach Bedarf eingesetzt werden, um sie zu Tinten mit den gewünschten Eigenschaften zu machen. Handelsübliche wasserlösliche Farbstoffe und/oder dergleichen können ebenfalls beigefügt werden.
Von den oben angeschriebenen Licht- oder bei Wärme aushärtbaren Harzen können solche, die in Wasser unlöslich sind, oder können wasserlösliche organische Lösungsmittel ebenfalls in Verbindung mit irgendeinem anderen Lösungsmittel als Wasser und wasserlöslichen organischen Lösungsmitteln eingesetzt werden, soweit sich die resultierende Tinte stabil ausstoßen lässt. Wenn ein Monomer von dem Typ, bei dem durch Licht Polymerisation induziert, verwendet wird, wird ein Farbstoff in dem Monomer gelöst, um eine Tinte vom lösungsfreien Typ zu erhalten.
Als Tintenstrahlsystem im Rahmen der Erfindung kommen in Betracht: ein Bläschen-Ausstoßtyp unter Verwendung eines elektrothermischen Wandlers als Energieerzeugungselement, ein Piezo-Ausstoßtyp, der von einem piezoelektrischen Element Gebrauch macht, oder dergleichen. Eine Tinteaufbringfläche und ein Muster können optional voreingestellt werden.
[Schritt c]
Die über die Öffnungen 20 in der Schwarzmatrix 12 eingebrachten Tinten werden durch Wärmebehandlung oder Bestrahlung mit Licht oder durch eine Kombination dieser beiden Maßnahmen ausgehärtet, um dadurch die gefärbten Abschnitte oder Bereiche 15 zu bilden.
[Schritt d]
Bedarfsweise wird eine Schutzschicht 16 gebildet. Als Schutzschicht 16 kann eine Schicht aus einer Harzzusammensetzung vom bei Licht erhärtbaren Typ oder vom duroplastischen Typ oder von einem Typ eingesetzt werden, der durch eine Kombination von Wärme und Licht aushärtet, oder ein durch Aufdampfen, Sputtern oder dergleichen erzeugter anorganischer Film. In jedem Fall kann jegliche Schicht oder jeglicher Film verwendet werden, soweit sie bzw. er ausreichende Transparenz für ein Farbfilter besitzt und dem anschließenden ITO-Erzeugungsverfahren, dem Ausrichtungs-Filmerzeugungsverfahren und dergleichen widerstehen kann.
Eine Farbflüssigkristall-Anzeigevorrichtung vom aktiven Matrixtyp (sogenannter TFT-Typ) unter Verwendung des durch das Verfahren nach den 2A bis 2D erhaltenen Farbfilters und eines TFT (Dünnschichttransistors) als Schaltelement ist in 3 dargestellt. In 3 bedeutet 17 eine gemeinsame Elektrode, 18 einen Ausrichtungsfilm, 19 ein Gegensubstrat, 20 Pixelelektroden, 21 einen Ausrichtfilm und 22 eine Flüssigkristallverbindung.
Die Farbflüssigkristall-Anzeigevorrichtung wird grundsätzlich dadurch gebildet, dass das Farbfilter und das Gegensubstrat 19 vereint werden und in dem dadurch gebildeten Zwischenraum die Flüssigkristallverbindung 22 eingeschlossen wird. Auf der Innenseite des einen Substrats 10 der Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung sind (nicht dargestellte) TFT und die transparenten Pixelelektroden 20 in Form einer Matrix gebildet. An der Innenseite des anderen Substrats 11 ist eine Farbfilterschicht derart vorgesehen, dass gefärbte Abschnitte 15 für die Farben R, G und B an Stellen gegenüber den Pixelelektroden 20 liegen. Die transparente gemeinsame Elektrode 17 ist über der gesamten Fläche der Farbfilterschicht gebildet. Die Ausrichtfilme 18 und 21 sind außerdem an den jeweiligen Innenseiten der beiden Substrate gebildet. Flüssigkristallmoleküle können in einer fixierten Richtung dadurch ausgerichtet oder orientiert werden, dass diese Filme einer Reibbehandlung unterzogen werden. Diese Substrate sind in Gegenüberstellung zueinander über ein (nicht dargestelltes) Distanzstück angeordnet und halten mit Hilfe eines Dichtungsmittels aneinander. Die Flüssigkristallverbindung 22 ist in den dazwischen befindlichen Raum eingefüllt. Bezugszeichen 12, 15 und 16 sind genauso verwendet wie in den 2A bis 2D.
In der oben beschriebenen Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung sind polarisierende Platten an die Außenflächen der jeweiligen Substrate angebondet, wobei die Flüssigkristallverbindung als optischer Verschluss fungiert, um die Durchlässigkeit für Licht aus einer rückseitigen Lichtquelle zu ändern, wobei letztere sich zusammensetzt aus einer Kombination einer Fluoreszenzlampe und einer Streuplatte, um dadurch eine Anzeigevorrichtung zu bilden.
Obschon für die obige Ausführungsform eine Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung vom TFT-Typ erläutert wurde, ist die Erfindung nicht auf diesen Typ beschränkt, außerdem bevorzugt für Flüssigkristall-Anzeigevorrichtungen sind andere Treibertypen, so zum Beispiel der einfache Matrixtyp.
In den Flüssigkristall-Anzeigevorrichtungen gemäß der Erfindung können herkömmliche Methoden bei anderen Teilen als dem Farbfilter unverändert eingesetzt werden, soweit diese Bauelemente unter Verwendung des erfindungsgemäßen Farbfilters gefertigt werden. Folglich können für die Flüssigkristallverbindung auch üblicherweise verwendete TN-Flüssigkristalle oder ferroelektrische Flüssigkristalle oder dergleichen eingesetzt werden.
BEISPIEL 1:
"V259-BK739P" (Handelsbezeichnung, Produkt von Nippon Steel Chemical Co., Ltd.) wurde als Schwarz-Resistmaterial verwendet, und als Substrat wurde ein NA35-Glassubstrat mit einer Größe von 200 mm × 300 mm × 0,7 mm verwendet.
Nachdem das Glassubstrat einer Ultraschallreinigung mit warmem gereinigten Wasser unterzogen und getrocknet war, wurde das Schwarz-Resistmaterial durch einen Spin-Beschichter aufgebracht. Dieses Spin-Coating wurde 30 Sekunden bei 600 Umdrehungen pro Minute durchgeführt. Die Schichtdicke der resultierenden Schwarz-Resistmaterialschicht betrug 1,2 μm. Nach dem Spin-Coating wurde die Schwarz-Resistmaterialschicht getrocknet und 180 Sekunden lang auf einer auf 70°C erwärmten warmen Platte vorgebacken, anschließend einer Belichtung durch eine Negativmaske für eine harzbasierte Schwarzmatrix unterzogen. Die Belichtung währte 10 Sekunden und erfolgte mit Hilfe einer Ausrichtvorrichtung, hergestellt von Dainippon Screen Mfg. Co., Ltd. unter Bedingungen einer Strahlungsintensität von 14 mW und einem Nahspalt von 50±1 μm. Das Muster der Negativmaske wurde derart eingesetzt, dass ein Mittenabstand und eine Linienbreite in Längsrichtung 220 μm bzw. 30 μm betrugen, und ein Mittenabstand und eine Linienbreite in seitlicher Richtung 80 μm bzw. 10 μm betrugen.
Das Substrat, welches der Belichtung unter den oben angegebenen Bedingungen unterzogen war, wurde anschließend entwickelt. Als Entwicklungslösung wurde 0,01 N-Natriumcarbonat verwendet. Der pH-Wert der Entwicklungslösung betrug dabei 10,5. Es wurde ein Entwickler eines Spin-Entwicklersystems verwendet. Es handelt sich dabei um eine Vorrichtung, bei der ein Substrat gedreht wird, eine Entwicklungslösung unter Druck auf das drehende Substrat über Düsen von oben aufgestrahlt wird und das Substrat mit gereinigtem Wasser gespült wird, unmittelbar nach Abschluss der Entwicklung oder des Ätzvorgangs. Die Entwicklungsbedingungen waren so eingestellt, dass die Entwicklungslösung auf eine Temperatur von 25°C geregelt und bei einem Zuführdruck von 3 MPa/cm² aus einem Entwicklungslösungs-Zuführarm zugeführt wurde, der mit 5 Flachkegeldüsen ausgestattet war. Die Entwicklungslösung wurde aus den Düsen in einen Zustand ausgestoßen, in dem bei 1000 Umdrehungen pro Minute 8 Sekunden lang der Auftrag auf das belichtete Resistmaterial erfolgte. Nach 2 Sekunden im Anschluss an die Beendigung der Entwicklungslösungs-Zufuhr wurde gereinigtes Wasser 30 Sekunden lang unter Drehung aus den Spüldüsen zugeführt.
Die Anzahl von Umdrehungen des Substrats wurde auf 2000 Umdrehungen pro Minute erhöht, um das Substrat 60 Sekunden lang zu trocknen, indem das Spülwasser abgeschüttelt wurde, anschließend erfolgte 50 Minuten lang in einem reinen Ofen ein Nachbacken bei 200°C, um ein Muster einer harzbasierten Schwarzmatrix zu erhalten. Die Querschnittsform der so erhaltenen harzbasierten Schwarzmatrix war derart beschaffen, dass ein Winkel zwischen dem Glassubstrat und einer Seite jedes Elements der Schwarzmatrix 80° betrug, gemessen mit Hilfe eines AFM (Atomkraftmikroskops).
BEISPIEL 2:
Als Schwarz-Resistmaterial wurde „CK-S171" (Handelsbezeichnung, Produkt von Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd.) verwendet, und es wurde das gleiche Glassubstrat wie beim BEISPIEL 1 als transparentes Substrat eingesetzt.
Nachdem das Glassubstrat einer Ultraschallreinigung mit warmem gereinigten Wasser unterzogen und getrocknet war, wurde mit Hilfe eines Spin-Beschichters das Schwarz-Resistmaterial auf das Glassubstrat aufgebracht. Dieses Spin-Coating wurde 45 Sekunden lang bei 750 Umdrehungen pro Minute durchgeführt. Die Schichtdicke der resultierenden Schwarz-Resistmaterialschicht betrug 1,0 μm. Nach dem Spin-Coating wurde die Schwarz-Resistmaterialschicht getrocknet und 180 Sekunden lang auf einer Warmplatte bei 90°C vorgebacken, anschließend über eine Negativmaske für eine harzbasierte Schwarzmatrix belichtet. Die Ausrichtvorrichtung und die Negativmaske für die Belichtung waren die gleichen wie beim BEISPIEL 1. Die Belichtung dauerte 25 Sekunden unter den gleichen Bedingungen wie im BEISPIEL 1.
Das unter den oben angegebenen Bedingungen entwickelte Substrat wurde entwickelt. Als Entwicklungslösung wurde 0,1 N-Natriumcarbonat verwendet. Der pH-Wert dieser Entwicklungslösung betrug 11,5. Ein verwendeter Entwickler war der gleiche wie bei dem Spin-Entwicklungssystem nach BEISPIEL 1. Die Entwicklungsbedingungen waren so eingestellt, dass die auf eine Temperatur von 25°C geregelte Entwicklungslösung unter einem Zuführdruck von 3 MPa/cm² aus einem Entwicklungslösungs-Zuführarm zugeführt wurde, der mit 5 Flachkegeldüsen ausgerüstet war, wobei die Lösung aus den Düsen in einem Zustand ausgestoßen wurde, indem eine Drehung bei 1000 Umdrehungen pro Minute erfolgte, um die Lösung 5 Sekunden lang auf das belichtete Resistmaterial aufzubringen. Nach 2 Sekunden im Anschluss an die Beendigung der Zufuhr der Entwicklungslösung wurde gereinigtes Wasser unter hohem Druck (35 MPa/cm²) 30 Sekunden lang dem entwickelten Substrat bei Drehung aus den Spüldüsen zugeführt.
Nach Beendigung der Zufuhr von gereinigtem Wasser wurde die Drehzahl des Substrats auf 3000 Umdrehungen pro Minute erhöht, um das Substrat 60 Sekunden lang durch Abschütteln des Spülwassers zu trocknen, anschließend wurde das Werkstück in einen reinen Ofen 50 Minuten lang bei 200°C nachgebacken, um ein Muster einer harzbasierten Schwarzmatrix zu erhalten. Die Querschnittsform der harzbasierten Schwarzmatrix war derart beschaffen, dass ein zwischen dem Glassubstrat und einer Seite jedes Elements der Schwarzmatrix gebildeter Winkel 84° betrug, gemessen mit Hilfe eines AFM.
BEISPIEL 3:
Das gleiche Schwarz-Resistmaterial und das gleiche Glassubstrat wie im BEISPIEL 1 wurden dazu verwendet, ein einer Belichtung mit dem gleichen Verfahren wie im BEISPIEL 1 behandeltes Substrat zu erhalten.
Das so erhaltene belichtete Substrat wurde entwickelt. Die Entwicklungslösung war 0,01 N-Natriumcarbonat. Der pH-Wert dieser Entwicklungslösung betrug 10,5. Ein verwendeter Entwickler war der gleiche wie bei dem Spin-Entwicklungssystem nach BEISPIEL 1. Die Entwicklungsbedingungen waren derart eingestellt, dass die auf eine Temperatur von 20°C eingeregelte Entwicklungslösung unter einem Zuführdruck von 3 MPa/cm² aus einem Entwicklungslösungs-Zuführarm zugeführt wurde, die mit 5 Flachkegeldüsen ausgerüstet war, um die Lösung aus Düsen in einem Zustand auszustoßen, indem eine Drehung von 1000 Umdrehungen pro Minute stattfand, um das Material 10 Sekunden lang auf das belichtete Resistmaterial aufzubringen. Nach 2 Sekunden im Anschluss an die Beendigung der Zufuhr der Entwicklungslösung wurde gereinigtes Wasser 30 Sekunden lang auf das entwickelte Substrat bei Drehung aus Spüldüsen zugeführt.
Nach Beendigung der Zufuhr von gereinigtem Wasser wurde die Drehzahl des Substrats auf 2000 Umdrehungen pro Minute erhöht, um das Substrat 60 Sekunden lang durch Abschütteln des Spülwassers zu trocknen, anschließend wurde das Substrat in einem reinen Ofen 50 Minuten lang bei 200°C nachgebacken, um ein Muster einer harzbasierten Schwarzmatrix zu erhalten. Die Querschnittsform der harzbasierten Schwarzmatrix war derart beschaffen, dass ein zwischen dem Glassubstrat und einer Seite jedes Elements der Schwarzmatrix gebildeter Winkel 75° betrug, gemessen mit Hilfe des AFM.
BEISPIEL 4:
Es wurde das gleiche Schwarz-Resistmaterial und das gleiche Glassubstrat wie beim BEISPIEL 1 verwendet, um ein mit dem gleichen Prozess wie beim BEISPIEL 1 belichtetes Substrat zu erhalten.
Das so erhaltene belichtete Substrat wurde entwickelt. Die Entwicklungslösung war 0,01 N-Natriumcarbonat. Der pH-Wert der Entwicklungslösung betrug 10,5. Der eingesetzte Entwickler war der gleiche wie bei der Spin-Entwicklung im BEISPIEL 1. Die Entwicklungsbedingungen waren derart beschaffen, dass die auf eine Temperatur von 26°C eingeregelte Entwicklungslösung bei einem Zuführdruck von 3 MPa/cm² aus einem Entwicklungslösungs-Zuführarm mit 5 Flachkegeldüsen zugeführt wurde, ausgestoßen aus den Düsen in einem Zustand bei einer Drehung mit 1000 Umdrehungen pro Minute, um die Lösung 7 Sekunden lang auf das belichtete Resistmaterial aufzubringen. 2 Sekunden nach Beendigung der Zufuhr der Entwicklungslösung wurde gereinigtes Wasser 30 Sekunden lang auf das entwickelte Substrat bei Drehung aus Spüldüsen zugeführt.
Nach Beendigung der Zufuhr von gereinigtem Wasser wurde die Drehzahl auf 2000 Umdrehungen pro Minute erhöht, um das Substrat 60 Sekunden lang durch Abschütteln des Spülwassers zu trocknen, anschließend erfolgte in einem reinen Ofen 50 Minuten lang ein Nachbacken bei 200°C, um ein Muster einer harzbasierten Schwarzmatrix zu erhalten. Die Querschnittsform der so erhaltenen harzbasierten Schwarzmatrix war derart beschaffen, dass ein Winkel zwischen dem Glassubstrat und der Seite jedes Elements der Schwarzmatrix 88° betrug, gemessen mit Hilfe des AFM.
BEISPIEL 5:
"BK-729S" (Handelsbezeichnung, Produkt der Firma Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd.) wurde als Schwarz-Resistmaterial verwendet, und es wurde das gleiche Glassubstrat wie im BEISPIEL 1 verwendet, um ein belichtetes Substrat entsprechend dem Verfahren nach BEISPIEL 1 zu erhalten.
Das so belichtete Substrat wurde entwickelt mit einer Entwicklungslösung in Form von 0,02 N-Natriumcarbonat mit einem pH-Wert von 10,5. Der verwendete Entwickler war der gleiche wie der bei der Spin-Entwicklung im BEISPIEL 1. Die Entwicklungsbedingungen waren so, dass die auf eine Temperatur von 20°C geregelte Entwicklungslösung bei einem Zuführdruck von 1 MPa/cm² aus einem Entwicklungslösungs-Zuführarm mit 5 Flachkegeldüsen in einem Zustand mit 1000 Umdrehungen pro Minute ausgestoßen wurde, um die Lösung 12 Sekunden auf das belichtete Resistmaterial aufzubringen. 2 Sekunden nach Beendigung der Zufuhr der Entwicklungslösung wurde gereinigtes Wasser 30 Sekunden lang auf das entwickelte Substrat bei Drehung aus Spüldüsen gegeben.
Nach Beendigung der Zufuhr von gereinigtem Wasser wurde die Drehzahl des Substrats auf 2000 Umdrehungen pro Minute erhöht, um das Substrat 60 Sekunden lang durch Abschütteln des Spülwassers zu trocknen, dann wurde das Substrat in einem reinen Ofen 50 Minuten lang bei 200°C nachgebacken, um ein Muster einer harzbasierten Schwarzmatrix zu erhalten. Die Querschnittsform der so erhaltenen harzbasierten Schwarzmatrix war derart beschaffen, dass ein Winkel zwischen dem Glassubstrat und der Seite jedes Elements der Schwarzmatrix 70° betrug, gemessen mit Hilfe des AFM.
VERGLEICHSBEISPIEL 1:
Es wurden das gleiche Schwarz-Resistmaterial und das gleiche Glassubstrat wie beim BEISPIEL 1 verwendet, um ein belichtetes Substrat entsprechend dem Verfahren nach BEISPIEL 1 zu erhalten.
Das so erhaltene belichtete Substrat wurde entwickelt. Die Entwicklungslösung war 0,001 N-Natriumcarbonat mit einem pH-Wert von 9. Der Entwickler war der gleiche wie bei dem Spin-Entwicklungssystem nach BEISPIEL 1. Die Entwicklungsbedingungen waren so eingestellt, dass die auf eine Temperatur von 25°C eingeregelte Entwicklungslösung unter einem Zuführdruck von 3 MPa/cm² aus einem Entwicklungslösungs-Zuführarm mit 5 Flachkegeldüsen aus den Düsen in einen Drehzustand bei 1000 Umdrehungen pro Minute ausgestoßen wurde, um die Lösung 16 Sekunden lang auf das belichtete Resistmaterial aufzubringen. 2 Sekunden nach Beendigung der Zufuhr der Entwicklungslösung wurde 30 Sekunden lang gereinigtes Wasser bei Drehung aus Spüldüsen auf das entwickelte Substrat gegeben.
Nach Beendigung der Zufuhr von gereinigtem Wasser wurde die Drehzahl des Substrats auf 2000 Umdrehungen pro Minute erhöht, um das Substrat 60 Sekunden lang durch Abschütteln des Spülwassers zu trocknen, dann wurde das Substrat in einem reinen Ofen 50 Minuten lang bei 200°C nachgebacken, um ein Muster einer harzbasierten Schwarzmatrix zu erhalten. Die Querschnittsform der so erhaltenen harzbasierten Schwarzmatrix war so, dass ein Winkel zwischen dem Glassubstrat und einer Seite jedes Elements der Schwarzmatrix bei Messung mit einem AFM 67° betrug. Dies war zurückzuführen auf den Umstand, dass der unbelichtete Bereich nicht in der Lage war, vollständig entfernt zu werden, bedingt durch den niedrigen pH-Wert der Entwicklungslösung.
VERGLEICHSBEISPIEL 2:
Das gleiche Schwarz-Resistmaterial wie beim BEISPEIL 5 und das gleiche Glassubstrat wie beim BEISPIEL 1 wurden benutzt, um ein gemäß dem gleichen Verfahren wie beim BEISPIEL 1 belichtetes Substrat zu erhalten.
Das so erhaltene belichtete Substrat wurde entwickelt. Es wurde eine Entwicklungslösung in Form von 0,32 N-Natriumcarbonat mit einem pH-Wert von 13,5 verwendet. Der Entwickler war der gleiche wie bei dem Spin-Entwicklungssystem nach BEISPIEL 1. Die Entwicklungsbedingungen waren so, dass die auf eine Temperatur von 20°C geregelte Entwicklungslösung unter einem Zuführdruck von 3 MPa/cm² aus einem Entwicklungslösungs-Zuführarm mit 5 Flachkegeldüsen aus Entwicklungslösungsdüsen in einem Zustand der Drehung bei 1000 Umdrehungen pro Minute ausgestoßen wurde, um die Lösung 6 Sekunden lang auf das belichtete Resistmaterial aufzubringen. 2 Sekunden nach Beendigung der Zufuhr der Entwicklungslösung wurde 30 Sekunden lang gereinigtes Wasser auf das entwickelte Substrat bei Drehung aus Spüldüsen aufgebracht.
Nach Beendigung der Zufuhr von gereinigtem Wasser wurde die Drehzahl des Substrats auf 2000 Umdrehungen pro Minute erhöht, um das Substrat 60 Sekunden lang durch Abschütteln des Spülwassers zu trocknen, dann wurde das Substrat in einem reinen Ofen 50 Minuten lang bei 200°C nachgebacken, um ein Muster einer harzbasierten Schwarzmatrix zu erhalten. Die Betrachtung der Querschnittsform der harzbasierten Schwarzmatrix durch ein Mikroskop brachte zutage, dass der Kantenbereich durchscheinend war. Als der Brennpunkt zur Bestätigung bewegt wurde, ergab sich, dass es zu seitlichem Ätzen gekommen war. Dementsprechend betrug ein Winkel zwischen dem Glassubstrat und einer Seite jedes Elements der Schwarzmatrix nicht weniger als 90°. Das Auftreten des seitlichen Ätzens war zurückzuführen auf den Umstand, dass der pH-Wert der Entwicklungslösung zu hoch war.
VERGLEICHSBEISPIEL 3:
Das gleiche Schwarz-Resistmaterial und Glassubstrat wie beim BEISPIEL 1 wurden dazu benutzt, ein entsprechend dem Verfahren nach BEISPIEL 1 belichtetes Substrat zu erhalten.
Das so erhaltene belichtete Substrat wurde entwickelt. Eine Entwicklungslösung war 0,01 N-Natriumcarbonat mit einem pH-Wert von 10,5. Der Entwickler war der gleiche wie der bei dem Spin-Entwicklungssystem nach BEISPIEL 1. Die Entwicklungsbedingungen waren so, dass die auf eine Temperatur von 27°C eingeregelte Entwicklungslösung unter einem Zuführdruck von 3 MPa/cm² aus einem mit 5 Flachkegeldüsen ausgestatteten Entwicklungslösungs-Zuführarm in einem Zustand der Drehung bei 1000 Umdrehungen pro Minute ausgestoßen wurde, um die Lösung 6,5 Sekunden lang auf das belichtete Resistmaterial aufzubringen. 2 Sekunden nach Beendigung der Zufuhr der Entwicklungslösung wurde 30 Sekunden lang gereinigtes Wasser auf das entwickelte Substrat bei Drehung aus Spüldüsen aufgebracht.
Nach Beendigung der Zufuhr von gereinigtem Wasser wurde die Drehzahl des Substrats auf 2000 Umdrehungen pro Minute erhöht, um das Substrat 60 Sekunden lang durch Abschütteln des Spülwassers zu trocknen, dann wurde das Substrat in einem reinen Ofen 50 Minuten lang bei 200°C nachgebacken, um ein Muster einer harzbasierten Schwarzmatrix zu erhalten. Die Betrachtung der Querschnittsform der so erhaltenen Schwarzmatrix zeigte bei Betrachtung durch ein Mikroskop, dass ihr Randbereich durchscheinend geworden war. Bei Bewegung eines Brennpunkts zur Bestätigung zeigte sich, dass es zu seitlichem Ätzen gekommen war. Dementsprechend betrug ein Winkel zwischen dem Glassubstrat und einer Seite jedes Elements der Schwarzmatrix nicht weniger als 90°. Das Auftreten des seitlichen Ätzens war zurückzuführen auf den Umstand, dass die Temperatur der Entwicklungslösung zu hoch war.
VERGLEICHSBEISPIEL 4:
Es wurde das gleiche Schwarz-Resistmaterial wie beim BEISPIEL 5 und das gleiche Glassubstrat wie beim BEISPIEL 1 verwendet, um ein belichtetes Substrat entsprechend dem Verfahren nach BEISPIEL 1 zu erhalten.
Das so erhaltene belichtete Substrat wurde entwickelt. Eine Entwicklungslösung war 0,01 N-Natriumcarbonat mit einem pH-Wert von 10,5. Ein Entwickler war der gleiche wie bei dem Spin-Entwicklungssystem des BEISPIELS 1. In diesem Entwickler wurde die Zufuhr von Kühlwasser zum Steuern der Temperatur der Entwicklungslösung zwangsweise unterbrochen, um den Entwickler 30 Minuten lang stillstehen zu lassen. Im Ergebnis erhöhte sich die Temperatur der Entwicklungslösung durch Wärme aus dem Motor zum Umrühren und zum Umwälzen auf 32°C. Die Entwicklungsbedingungen waren so, dass die auf die Temperatur von 32°C erhöhte Entwicklungslösung unter einem Zuführdruck von 3 MPa/cm² aus einem Entwicklungslösungs-Zuführarm mit 5 Flachkegeldüsen in einem Zustand von 1000 Umdrehungen pro Minute ausgestoßen wurde, um die Lösung 5 Sekunden lang auf das belichtete Resistmaterial aufzubringen. 2 Sekunden nach Beendigung der Zufuhr der Entwicklungslösung wurde 30 Sekunden lang gereinigtes Wasser auf das unter Drehung bewegte Substrat aus Spüldüsen aufgebracht.
Nach Beendigung der Zufuhr von gereinigtem Wasser wurde die Drehzahl des Substrats auf 2000 Umdrehungen pro Minute erhöht, um das Substrat 60 Sekunden lang durch Abschütteln des Spülwassers zu trocknen, dann wurde das Substrat in einem reinen Ofen 50 Minuten lang bei 200°C nachgebacken, um ein Muster einer harzbasierten Schwarzmatrix zu erhalten. Die Querschnittsform der so erhaltenen harzbasierten Schwarzmatrix war so, dass ein Winkel zwischen dem Glassubstrat und einer Seite jedes Elements der Schwarzmatrix 65° bei Messung mit einem AFM betrug. Zurückzuführen war dies auf den Umstand, dass es zu einer seitlichen Ätzung kam aufgrund der zu hohen Temperatur der Entwicklungslösung, wobei außerdem der obere ausgehärtete Bereich des Schwarz-Resistmaterials, das durch das seitliche Ätzen eine umgekehrt verjüngte Form erhalten hatte, fragil wurde und abbrach.
VERGLEICHSBEISPIEL 5:
Es wurden das gleiche Schwarz-Resistmaterial und das gleiche Glassubstrat wie beim BEISPIEL 1 verwendet, um ein nach dem Verfahren des BEISPIELS 1 belichtetes Substrat zu erhalten.
Das so erhaltene belichtete Substrat wurde entwickelt mit einer Entwicklungslösung in Form von 0,01 N-Natriumcarbonat mit einem pH-Wert von 10,5. Ein verwendeter Entwickler war der gleiche wie der des Spin-Entwicklungssystem nach BEISPIEL 1.
Die Entwicklungsbedingungen waren so, dass die auf eine Temperatur von 20°C geregelte Entwicklungslösung unter einem Zuführdruck von 4 MPa/cm² aus einem mit 5 Flachkegeldüsen ausgestatteten Entwicklungslösungs-Zuführarm aus den Düsen in einem gedrehten Zustand bei 1000 Umdrehungen pro Minute ausgestoßen wurde, um die Lösung 7 Sekunden lang auf das entwickelte Photoresist aufzubringen. 2 Sekunden nach Beendigung der Zufuhr der Entwicklungslösung wurde gereinigtes Wasser 30 Sekunden lang unter Drehung auf das entwickelte Substrat aus Spüldüsen aufgebracht.
Nach Beendigung der Zufuhr von gereinigtem Wasser wurde die Drehzahl des Substrats auf 2000 Umdrehungen pro Minute erhöht, um das Substrat 60 Sekunden lang durch Abschütteln des Spülwassers zu trocknen, dann wurde das Substrat in einem reinen Ofen 50 Minuten lang bei 200°C gebacken, um ein Muster einer harzbasierten Schwarzmatrix zu erhalten. Die Querschnittsform der so erhaltenen harzbasierten Schwarzmatrix war derart beschaffen, dass ein Winkel zwischen dem Glassubstrat und einer Seite jedes Elements der Schwarzmatrix 60° bei Messung mit einem AFM betrug. Zurückzuführen war dies auf den Umstand, dass der Kantenbereich des oberen ausgehärteten Abschnitts des Schwarz-Resistmaterials körperlich abgeschabt wurde durch den zu hohen Ausstoßdruck der Entwicklungslösung.
VERGLEICHSBEISPIEL 6:
Das gleiche Schwarz-Resistmaterial und das gleiche Glassubstrat wie beim BEISPIEL 1 wurden dazu verwendet, ein gemäß dem gleichen Verfahren wie im BEISPIEL 1 belichtetes Substrat zu erhalten.
Das so erhaltene belichtete Substrat wurde entwickelt mit einer Entwicklungslösung von 0,01 N-Natriumcarbonat mit einem pH-Wert von 10,5. Ein verwendeter Entwickler war der gleiche wie der des Spin-Entwicklungssystems des BEISPIELS 1. Die Entwicklungsbedingungen waren so, dass die auf eine Temperatur von 20°C geregelte Entwicklungslösung unter einem Zuführdruck von 3 MPa/cm² aus einem mit 5 Flachkegeldüsen ausgestatteten Entwicklungslösungs-Zuführarm aus den Düsen in einem Drehzustand bei 1000 Umdrehungen pro Minute ausgestoßen wurde, um die Lösung 10 Sekunden lang auf das belichtete Resistmaterial aufzubringen. 3 Sekunden nach Beendigung der Zufuhr der Entwicklungslösung wurde gereinigtes Wasser 30 Sekunden lang auf das entwickelte Substrat bei dessen Drehung aus Spüldüsen aufgebracht.
Nach Beendigung der Zufuhr von gereinigtem Wasser wurde die Drehzahl des Substrats auf 2000 Umdrehungen pro Minute erhöht, um das Substrat 60 Sekunden lang durch Abschütteln des Spülwassers zu trocknen, dann wurde das Substrat in einem reinen Ofen 50 Minuten lang bei 200°C nachgebacken, um ein Muster einer harzbasierten Schwarzmatrix zu erhalten. Die Betrachtung der Querschnittsform der so erhaltenen harzbasierten Schwarzmatrix durch ein Mikroskop ergab, dass dessen Randbereich durchscheinend geworden war. Als zur Bestätigung ein Brennpunkt bewegt wurde, zeigte sich, dass es zu seitlichem Ätzen gekommen war. Dementsprechend war ein Winkel zwischen dem Glassubstrat und einer Seite jedes Elements der Schwarzmatrix nicht kleiner als 90°. Das Auftreten des seitlichen Ätzens war zurückzuführen auf den Umstand, dass das Ätzen durch die Entwicklungslösung, die an dem Substrat verblieben war, weiter fortschreiten konnte, weil das Zeitintervall zwischen Beendigung der Zufuhr der Entwicklungslösung und der Zufuhr des gereinigten Wassers zu lang war.
Die bei den obigen Beispielen und Vergleichsbeispielen erhaltenen Schwarzmatrizen wurden verwendet zur Bildung von Farbfiltern gemäß den in den 2A bis 2D dargestellten Schritten. Die verwendeten Tinten wurden jeweils gebildet durch Dispergieren eines Farbstoffs der Farben R, G und B in einem selbstvernetzenden duroplastischen Harz, beinhaltend ein Acryl-Silikon-Pfropfcopolymer als Hauptkomponente, und Auflösen dieser Dispersion in einem Lösungsmittel (zum Beispiel Isopropylalkohol, Ethylenglycol oder N-Methyl-2-pyrrolidon). Die Tinten bedeckten die Oberfläche des Substrats entsprechend den in jeder Schwarzmatrix vorhandenen Öffnungen gleichmäßig, und es konnten keine Defekte erkannt werden wie beispielsweise Ausschwitzen, Auslaufen und Farbvermischung zwischen den Tinten in benachbarten Öffnungen. Nachdem die Tinten zur Aushärtung einer Wärmebehandlung unterzogen waren, wurde darüber eine Schutzschicht aufgebracht, außerdem wurde eine transparente leitende Schicht aufgetragen. Auch in diesem Fall kam es zu keinen Unzulänglichkeiten aufgrund des hervorragenden Haftvermögens.

Was die einzelnen Schwarzmatrizen der jeweiligen Beispiele und Vergleichsbeispiele angeht, so sind in der Tabelle 1 der Winkel zwischen dem Glassubstrat und der Seite jedes Elements der Schwarzmatrix und das Vorhandensein von defekten Leerbereichen sowie die Ausbeute bei der Massenfertigung des durch die Schwarzmatrix erhaltenen Farbfilters dargestellt. In der Tabelle bedeuten A, B und C bei „Vorhandensein eines defekten Leerbereichs", dass kein defekter Leerbereich vorhanden war, dass einige defekte Leerbereiche vorhanden waren bzw. dass zahlreiche defekte Leerbereiche vorhanden waren, wobei ein derartiges Farbfilter als Produkt nicht akzeptiert wurde. A und C bei „Ausbeute bei der Massenfertigung" bedeuten, dass mindestens 80% der Produkte akzeptierbar waren bzw. dass weniger als 80% der Produkte akzeptierbar waren. Tabelle 1

	Winkel (°) des Glassubstrats bzgl. Seite der Schwarzmatrix	Vorhandensein eines defekten Leerbereichs	Ausbeute bei Massenfertigung
Bsp. 1	80	A	A
Bsp. 2	84	A	A
Bsp. 3	75	A	A
Bsp. 4	88	A	A
Bsp. 5	70	A	A
Vgl.-Bsp. 1	67	B	C
Vgl.-Bsp. 2	> 90	A	C
Vgl.-Bsp. 3	> 90	A	C
Vgl.-Bsp. 4	65	C	C
Vgl.-Bsp. 5	60	C	C
Vgl.-Bsp. 6	> 90	A	C

Gemäß der Erfindung erhält man Farbfilter, die frei sind von Defekten wie Leerstellen und in exzellenter Qualität in Massenfertigung hergestellt werden können. Des weiteren können unter Verwendung solcher Farbfilter Flüssigkristall-Anzeigevorrichtungen, die ausgezeichnete Farbwiedergabe und hohen Kontrast ermöglichen, bereitgestellt werden.

Claims

Farbfilter, auf seinem Substrat (11) umfassend: eine harzbasierte Schwarzmatrix (12) und gefärbte Abschnitte (15), die zwischen Elementen (2) der harzbasierten Schwarzmatrix vorgesehen sind, wobei ein zwischen einer Seite (2c) jedes zu einem gefärbten Abschnitt benachbarten Schwarzmatrixelementes und der dem Substrat zugewandten Bodenfläche (2d) des Schwarzmatrixelementes gebildeter Winkel (8) 70 bis 88°C ist.
Farbfilter nach Anspruch 1, bei dem die Dicke der Schwarzmatrix 1,0 bis 1,4 μm ist.
Verfahren zum Herstellen einer Schwarzmatrix, umfassend die Schritte: Aufbringen eines Schwarzresists auf ein Substrat; Unterwerfen des Schwarzresists einer bemusternden Belichtung; Entwickeln des belichteten Schwarzresists und Unterwerfen desselben einer Spülbehandlung; wobei pH-Wert, Temperatur und Ausstoßdruck einer beim Entwicklungsschritt benutzten Entwicklerlösung 10 bis 12, 26°C oder weniger bzw. 3MPa oder weniger betragen, und das Zeitintervall zwischen Beendigung der Entwicklerlösungszufuhr und Initiierung der Spülbehandlung zwei Sekunden oder weniger beträgt.
Herstellungsverfahren nach Anspruch 3, bei dem die Temperatur der Entwicklerlösung wenigstens 15°C beträgt.
Verfahren nach Anspruch 4, bei dem die Temperatur der Entwicklerlösung wenigstens 20°C beträgt.
Verfahren nach Ansprüchen 3, 4 oder 5, bei dem der Ausstoßdruck der Entwicklerlösung wenigstens 1 MPa beträgt.
Verfahren zum Herstellen eines Farbfilters, umfassend den Schritt Zuführen von Tinten durch ein Tintenstrahlsystem zu entsprechenden Zonen zwischen Elementen der durch das Herstellungsverfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 6 erzeugten Schwarzmatrix, um dadurch gefärbte Abschnitte zu bilden.
Flüssigkristallanzeigevorrichtung, umfassend den Farbfilter nach Ansprüchen 1 oder 2, ein in gegenüberliegender Beziehung zum Farbfilter angeordnetes Gegensubstrat (19) und einen in einem Raum zwischen Farbfilter und Gegensubstrat eingeschlossenen Flüssigkristall (22).