JP3420000B2 - 黒色着色組成物、高耐熱性遮光部材、アレイ基板、液晶表示装置、およびアレイ基板の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、高耐熱かつ高抵抗
の遮光部材に係り、特に電子部品の遮光膜およびブラッ
クマトリックスとして好適に使用し得る高耐熱性遮光部
材、並びに高耐熱性遮光部材を製造するための黒色着色
組成物に関する。また、本発明は、かかる高耐熱性遮光
部材を遮光膜として備えたアレイ基板とその製造方法、
およびこれを用いた液晶表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、非晶質シリコン（α−Ｓｉ）膜を
用いた薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）をスイッチング素子
として用いたアクティブマトリックス型液晶表示素子
（ＬＣＤ）が注目され、パーソナルコンピュータ等の表
示素子として広く普及しつつある。さらに、低温焼成が
可能なα−Ｓｉ膜を用いたＴＦＴアレイを安価なガラス
基板上に構成することによって、大面積、高精細、かつ
高画質なパネルディスプレイ（フラット型テレビジョ
ン）を低コストで製造することも可能であり、大きく期
待されている。

【０００３】ところでカラー液晶表示装置がＣＲＴに完
全に置き換わるためには、コストの低下が必要である
が、現在のところＣＲＴとの価格差は未だ縮まっていな
い。液晶表示装置の価格を決定する一つの要因としてア
レイ基板が挙げられるが、このアレイ基板には、高性能
化はもちろんのこと、製造コストの削減が必須であり工
程数の減少が求められている。

【０００４】従来の液晶表示装置は、例えば図８に示す
ような構成である。すなわち、ガラス基板７１上にゲー
ト線７２および容量線７９が形成され、これらのゲート
線７２および容量線７９は、ゲート絶縁膜７３により覆
われている。さらに、このゲート絶縁膜７３の上には、
α−Ｓｉ層７４、ｎ⁺ α−Ｓｉ層７５ａ、７５ｂ、ソー
ス電極７６ａおよびドレイン電極７６ｂから構成された
ＴＦＴが形成され、ドレイン電極７６ｂには、ＩＴＯか
らなる画素電極７８ａが接続されている。また画素電極
７８ａの一部が露出するように、パッシベーション膜７
７がこの画素電極７８ａの上に形成されている。

【０００５】一方、対向する基板８０上には、ブラック
マトリックス８１、カラーフィルタ８２、およびＩＴＯ
からなる対向電極８３が順次形成されている。これらの
２つの基板を対向配置し、この間に液晶層８４が挟持さ
れて液晶表示装置が構成される。しかしながら、図８に
示す液晶表示装置のようにカラーフィルタ基板にブラッ
クマトリックスが形成されていると、開口率に制限があ
り高開口率を実現できない。そこで最近では、アレイ基
板とカラーフィルタ基板との合わせマージンを少なくし
開口率を上げるために、ブラックマトリックスをアレイ
基板に形成したブラックマトリックスオンアレイ基板が
作製されている。

【０００６】また、スイッチング素子として、従来のα
−ＳｉＴＦＴよりも性能が大幅に向上する多結晶シリコ
ン（ｐ−Ｓｉ）膜を用いたＴＦＴを採用した液晶表示装
置などが提案されている。

【０００７】従来から液晶表示装置のスイッチング素子
として用いられているα−ＳｉＴＦＴには、主にスタガ
構造（図９（ａ））と逆スタガ構造（図９（ｂ））との
２種類の構造がある。逆スタガ構造ではガラス基板８６
上において、ゲート電極９１ａおよびゲート線９１ｂ
が、ゲート絶縁膜９０を介して半導体層８９の下方に設
けられており、ソース電極８７およびドレイン電極８８
間のＴＦＴのチャネル領域がバックライトの光などから
遮蔽されている。スタガ構造では、ゲート電極９１ａと
ゲート線９１ｂとが半導体層８９の上部に形成されてい
る。

【０００８】一方、多結晶シリコン（ｐ−Ｓｉ）膜を用
いたＴＦＴには、図９（ｃ）に示すようなコプラナ構造
と図９（ｄ）に示すような逆コプラナ構造とがあり、一
般的には、コプラナ構造（図９（ｃ））のＴＦＴが使用
されている。このコプラナ構造も、ゲート電極９１ａと
ゲート線９１ｂとが半導体層９３の上部に設けられてい
る。

【０００９】上記スタガ構造や逆スタガ構造、およびコ
プラナ構造や逆コプラナ構造のＴＦＴ素子においては、
透明基板上に、遮光膜を兼ねたブラックマトリックスを
予め作製した後、チャネル領域の下方にブラックマトリ
ックスが位置するように、これらの構造のＴＦＴ素子な
どを構築する。このようにブラックマトリックスの適用
される形態は様々である。しかしながら、現在のブラッ
クマトリックスには種々の問題がある。

【００１０】通常、ＴＦＴは高温プロセスを経て作製さ
れるものであり、プロセス温度は、例えばα−ＳｉＴＦ
Ｔでは３００℃以上、ｐ−ＳｉＴＦＴでは６００℃以上
にも及んでいる。したがって、ブラックマトリックスに
は、このような高温に耐え得る耐熱性と、高抵抗（１０
⁹ Ω・ｃｍ）とが要求される。ブラックマトリックスと
して金属（クロムなど）や半導体（シリコン）などの材
料を用いると、耐熱性の点では満足のいくものである
が、これらは低抵抗物質であるため、次のような問題が
生じる。すなわち、低抵抗物質で作製したブラックマト
リックスでは、前記ブラックマトリックスと信号線やソ
ース電極との間に電気的な容量カップリングが生じ、液
晶表示装置としてはクロストーク現象として現れ、消費
電力の増大や画質低下の原因となってしまう。一方、従
来の黒色顔料分散レジストから作製されたブラックマト
リックスは高抵抗であるが、ＴＦＴ作製のためのプロセ
ス温度に対する耐熱性がないなどの問題があった。すな
わち、高抵抗であるとともに高い耐熱性を有する遮光膜
は、未だ得られていない。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、この問題を
解決して、高抵抗かつ高耐熱であり、アレイ基板のブラ
ックマトリックスとして好適に使用し得る高耐熱性遮光
部材を提供することを目的とする。

【００１２】また、本発明は、高耐熱性遮光部材を製造
するための黒色着色組成物を提供することを目的とす
る。さらに、本発明は、高開口率、低消費電力、しかも
低コストで製造可能なアレイ基板、およびこのアレイ基
板を用いた液晶表示装置を提供することを目的とする。
またさらに本発明は、高開口率かつ低消費電力のアレイ
基板を低コストで製造可能な方法を提供することを目的
とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、４〜１１族かつ第４周期の金属群から選
択された１種以上の金属を含有する酸化物からなる黒色
無機顔料、下記一般式（１）で表される有機ケイ素系高
分子化合物、分散剤、および有機溶媒を含有することを
特徴とする黒色着色組成物を提供する。

【００１４】

【化３】

【００１５】上記一般式（１）中、Ｒ¹ ，Ｒ² ，Ｒ³ ，
Ｒ⁴ ，Ｒ⁵ およびＲ⁶ は、同一でも異なっていてもよ
く、それぞれ水素原子、置換または非置換の脂肪族炭化
水素基、置換または非置換の芳香族炭化水素基であり、
ｎは２以上の整数である。

【００１６】また、本発明は、下記一般式（１）で表さ
れる有機ケイ素系高分子化合物を架橋させてなるＳｉ−
Ｃ結合を含む三次元構造を有する炭化ケイ素系マトリッ
クス中に、着色成分としての金属酸化物が含有されてな
り、前記金属酸化物は、少なくとも４〜１１族かつ第４
周期の金属群から選択された１種以上の金属を含有する
酸化物であることを特徴とする高耐熱性遮光部材を提供
する。

【化４】 （上記一般式（１）中、Ｒ¹、Ｒ²、Ｒ³、Ｒ⁴、Ｒ⁵およ
びＲ⁶は、同一でも異なっていてもよく、それぞれ水素
原子、置換または非置換の脂肪族炭化水素基、置換また
は非置換の芳香族炭化水素基であり、ｎは２以上の整数
である。）

【００１７】本発明のアレイ基板は、半導体層と、この
半導体層の上に絶縁膜を介して形成されたゲート電極
と、前記半導体層の前記ゲート電極が形成されている
側、またはこれに対向する側に形成され、互いに離間し
て設けられたソース電極およびドレイン電極と、前記ソ
ース電極またはドレイン電極に接続された画素電極とを
具備し、前記半導体層の下方に遮光膜を有し、前記遮光
膜は、本発明の高耐熱性遮光部材からなることを特徴と
する。

【００１８】本発明のアレイ基板における遮光膜は、透
明基板上にホトレジスト膜を形成する工程、前記ホトレ
ジスト膜にパターン露光を施した後、現像処理してレジ
ストパターンを得る工程、前記透明基板およびレジスト
パターン上に、４〜１１族かつ第４周期の金属群から選
択された１種以上の金属を含有する酸化物からなる黒色
無機顔料、下記一般式（１）で表される有機ケイ素系高
分子化合物、分散剤、及び有機溶媒を含有する黒色着色
組成物を塗布して塗膜を形成する工程、前記レジストパ
ターンを除去することにより、この上に位置する前記塗
膜を選択的に除去して塗膜パターンを形成する工程、お
よび、前記塗膜パターンを加熱乾燥する工程により製造
することができる。

【００１９】

【化４】

【００２０】上記一般式（１）中、Ｒ¹ ，Ｒ² ，Ｒ³ ，
Ｒ⁴ ，Ｒ⁵ およびＲ⁶ は、同一でも異なっていてもよ
く、それぞれ水素原子、置換または非置換の脂肪族炭化
水素基、置換または非置換の芳香族炭化水素基であり、
ｎは２以上の整数である。

【００２１】以下、本発明を詳細に説明する。本発明の
黒色着色組成物に用いられる黒色無機顔料は、可視光領
域（波長４００〜８００ｎｍ）の光を大きく吸収し、遮
光剤として作用する。このような黒色無機顔料として
は、４〜１１族かつ第４周期の金属群（Ｔｉ，Ｖ，Ｃ
ｒ，Ｍｎ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｃｕ）から選択されるい
ずれか１種の金属の酸化物を単独で使用してもよいが、
可視光領域全体に対する遮光剤として有効に機能させる
ために、上記金属群から選択される２種以上の金属を含
有する酸化物を用いることが好ましい。特に、Ｖ，Ｃ
ｒ，Ｍｎ，ＣｏおよびＮｉの酸化物は、Ｔｉ，Ｆｅおよ
びＣｕの酸化物に比べ単独では黒色としての色相がやや
劣るので、広い領域の波長の光を吸収させるうえで複数
種を組み合わせて使用することが望まれる。

【００２２】同様の理由から、前述の金属群から選択さ
れた２種以上の金属の複合酸化物は、本発明における黒
色無機顔料としてより好ましい。ここでの複合金属酸化
物としては、具体的には、例えば、Ｍｎ−Ｃｕ，Ｃｒ−
Ｍｎ，Ｎｉ−Ｃｕ，Ｃｒ−Ｆｅ，Ｆｅ−Ｃｕ，Ｔｉ−Ｍ
ｎ−Ｃｕ，Ｍｎ−Ｆｅ−Ｃｕ，Ｃｒ−Ｍｎ−Ｃｕおよび
Ｃｒ−Ｃｕ−Ｆｅ等を含有する酸化物が挙げられるが、
これらに限定されるわけではない。

【００２３】上述のような金属酸化物や複合金属酸化物
の平均粒子径が０．５μｍを越えると、得られる塗膜に
おいて膜質や色相の低下を招くとともに、十分に高抵抗
の遮光部材を得ることが困難となる。このため、本発明
の黒色着色組成物においては、金属酸化物の平均粒子径
を０．５μｍ以下とすることが好ましい。なお、ここ
で、本発明の高耐熱性遮光部材におけるこうした平均粒
子径の値は、例えば、断面のＴＥＭ観察により容易に求
めることができる。この粒子の形状は、何等限定され
ず、球状、リン片状、あるいは不定形であってもよい。

【００２４】本発明の黒色着色組成物における前記金属
酸化物の配合量は、３．０〜９０ｗｔ％であることが好
ましく、５〜２５ｗｔ％がより好ましい。３．０ｗｔ％
未満では十分な遮光性が得られ難く、一方９０ｗｔ％を
越えると十分に高抵抗の遮光部材を得ることが困難とな
る。

【００２５】本発明の黒色着色組成物に含有される前記
一般式（１）で表わされる有機ケイ素系高分子化合物に
おいて、Ｒ¹ ，Ｒ² ，Ｒ³ ，Ｒ⁴ ，Ｒ⁵ およびＲ⁶ とし
ては、具体的には、例えば、水素原子；メチル基、エチ
ル基、ビニル基、フェニル基、ナフチル基、トリフルオ
ロメチル基、トリフルオロプロピル基などフルオロアル
キル基などが挙げられるが、これらに限定されるもので
はない。なお、特に高耐熱また高抵抗の遮光部材を得る
うえでは、Ｒ¹ ，Ｒ² としては、耐熱性が高くなる点で
フェニル基、ネットワークが強固になり耐熱性が向上す
る点で水素原子が好ましい。また、Ｒ³ ，Ｒ⁴ ，Ｒ⁵ ，
Ｒ⁶ としては、ネットワークが強固になり耐熱性が高く
なる点で水素原子が好ましいが、メチル基、ビニル基、
およびエチレン基も好ましい。

【００２６】上記一般式（１）で表わされる有機ケイ素
系高分子化合物は、例えば、特開平２−２８９５８８号
公報や、(29th Organosilicon Symposium,March 22〜2
3,1996,A-3)に記載されているような手法を用いて合成
することができる。

【００２７】特開平２−２８９５８８号公報に記載され
ている方法は、まず、置換または非置換のジエチニルベ
ンゼンとＲ_4-x ＳｉＨ_x （ｘ＝２，３）で表されるシラ
ン化合物とをトルエン中で、酸化マグネシウムを触媒と
して縮重合し、その後、触媒を濾過しヘキサン洗浄によ
りオリゴマーを除いて目的のポリマーを得るものであ
る。また、後者の文献に記載されている方法は、置換ま
たは非置換のジエチニルベンゼンとＲ₂ ＳｉＣｌ₂ で表
されるジクロロシラン化合物とをアセトニトリル中、亜
鉛や鉛の粉末で縮重合し、沈殿物を濾過した後、得られ
た生成物を水で洗浄して塩類を取り除き、さらにヘキサ
ン洗浄によりオリゴマーを除いて目的のポリマーを得る
ものである。

【００２８】かかる有機ケイ素系高分子化合物の分子量
は、１，０００以上１×１０⁶ 以下であることが好まし
い。１，０００未満であると、本発明の耐熱性遮光部材
をアレイ基板の遮光膜などに適用する場合に塗膜の形成
が困難となり、一方１×１０⁶ を越えると、溶液の流動
性が失われるおそれがある。

【００２９】なお、このような有機ケイ素系高分子化合
物は、単独でまたは２種以上を組み合わせて使用するこ
とができる。本発明の黒色着色組成物中における有機ケ
イ素系高分子化合物の配合量は、着色成分１００重量部
に対して１〜４００重量部であることが好ましく、１０
〜２００重量部であることがより好ましい。１重量部未
満ではケイ素系高分子を添加した効果を十分に得られ
ず、一方４００重量部を越えると、塗膜を形成にした際
に、十分な遮光性が得られないおそれがある。

【００３０】前述の一般式（１）で表わされる有機ケイ
素系高分子化合物に加えて、本発明の黒色着色組成物に
は、炭素−炭素多重結合（二重結合、三重結合）および
Ｓｉ−Ｈ結合をいずれか最低２個以上有する有機化合物
を加えてもよい。このような化合物としては、具体的に
は、ジビニルベンゼン、ジエチニルベンゼン、エチニル
フェニルシラン、ビニルフェニルシラン、フェニルシラ
ン、トリビニルベンゼン、およびテトラビニルベンゼン
などが挙げられるが、これらに限定されるものではな
い。

【００３１】このような化合物を加えると、前述の一般
式（１）で表わされる有機ケイ素系高分子化合物の架橋
剤として作用するので、得られる膜の物性を向上させる
という効果が得られる。

【００３２】なお、上述のような化合物の配合量は、有
機ケイ素系高分子化合物１００重量部に対して０．０１
重量部以上５０重量部以下とすることが好ましい。０．
０１重量部未満であると、架橋の効果を十分に得ること
が困難となり、一方５０重量部を越えると、塗膜性が低
下するおそれがある。

【００３３】また、前記一般式（１）で表わされる有機
ケイ素系高分子化合物の架橋反応を促進させるために、
ラジカル発生剤を加えてもよい。ラジカル発生剤として
は、例えば、有機過酸化物および有機アゾ化合物等を配
合することができる。ラジカル発生剤を加える場合に
は、その配合量は、有機ケイ素系高分子化合物１００重
量部に対して０．０１重量部以上１０重量部以下程度と
することが好ましい。

【００３４】本発明の黒色着色組成物は、上述したよう
なケイ素系高分子と着色成分としての金属酸化物とを含
有する溶液からなるものであり、次のような方法で調製
することができる。例えば、予め調製した着色成分を含
有する分散液に、前述の一般式（１）で表わされる有機
ケイ素系高分子化合物を直接加える。あるいは、ケイ素
系高分子溶液を別途調製し、着色成分を含有する分散液
と混合することにより、着色成分とケイ素系高分子化合
物とを含む原料組成物を調製してもよい。

【００３５】ここで着色成分を含有する分散液は、上述
したような金属酸化物を有機溶媒中に分散させることで
調製される。このときの有機溶媒としては、例えば、ト
ルエン、キシレン、クメン、エチルベンゼンなどの置換
芳香族炭化水素系溶媒、テトラヒドロフラン、エチレン
グリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールジ
エチルエーテルなどのエーテル系溶媒が挙げられるが、
これらに限定されるわけではない。これらの溶媒は、単
独でまたは組み合わせて使用することができる。

【００３６】なお、金属酸化物は、適切な分散剤を用い
て溶媒に分散させることが好ましい。このような分散剤
の配合量は適宜決定することができるが、例えば、金属
酸化物１００重量部に対して１〜３００重量部であるこ
とが好ましい。ここで用いられる分散剤としては、例え
ば、高級脂肪酸エステル、ポリグリセリン脂肪酸エステ
ルおよび不飽和高級カルボン酸等が挙げられる。

【００３７】一方、有機ケイ素系高分子化合物を溶解す
るための有機溶媒としては、例えば、トルエン、キシレ
ンおよびテトラヒドロフラン等が挙げられる。本発明の
黒色着色組成物には、塗膜性能を改善するために、必要
に応じてレベリング剤、消泡剤、接着改良剤等を少量添
加してもよい。

【００３８】本発明の黒色着色組成物には、上述したよ
うな金属を含有する酸化物からなる黒色無機顔料が配合
されているので、黒色としての色相が濃く、色純度の高
い黒色膜等を製造することが可能である。

【００３９】また、このような塗膜を加熱することによ
って、本発明の遮光部材を製造することができる。具体
的には、例えば上述したようにして得られた黒色着色組
成物を基材上に塗布し乾燥した後、加熱することによっ
て本発明の遮光部材が得られる。基材としては、特に限
定されず、遮光が要求される任意の材料を用いることが
でき、例えば透明基板が挙げられる。この場合には、ス
ピンコーティング、ディッピングなどにより前述の黒色
着色組成物を透明基板上に塗布することができる。

【００４０】こうして基材上に形成された塗膜を加熱す
ることにより、本発明の遮光部材においては、ケイ素系
高分子中のＳｉ−Ｈや−Ｃ≡Ｃ−が付加重合し、架橋反
応が進行してＳｉ−Ｃ結合を含む三次元構造の炭化ケイ
素系マトリックスが形成される。なお、Ｓｉ−Ｃ結合を
含む三次元マトリックスとしては、Ｓｉ−Ｃ−Ｓｉ結合
や、Ｓｉ−Ｃ−Ｃ−Ｓｉ結合などが挙げられるが、これ
らに限定されるわけではない。従って、このような炭化
ケイ素系マトリックス中に、着色成分が含有されてなる
高抵抗、高耐熱の遮光部材が得られる。

【００４１】なお、上述のようにして製造された本発明
の遮光部材中には、４〜１１族かつ第４周期の金属群、
およびＳｉ，Ｃ以外の元素が含有されてもよい。ただ
し、その含有量は１０ｗｔ％未満であることが好まし
い。

【００４２】本発明の遮光部材を遮光膜として電子部品
に適用する場合には、その膜厚は２μｍ以下とすること
が好ましい。特にアレイ基板においてＴＦＴのチャネル
領域への光を遮蔽するための遮光膜として形成する場合
には、焼成後に０．５μｍ以下の膜厚であることが好ま
しい。またこの場合には、広い領域の波長の光を確実に
吸収させるために、上述した通り複数の金属を含有する
酸化物を着色成分として使用することが好ましい。

【００４３】塗膜の加熱温度は、基材の種類、用途等に
応じて適宜選択することができるが、例えば、本発明の
遮光部材をα−ＳｉＴＦＴの遮光膜として製造する場合
には、３００〜４００℃であり、ｐ−ＳｉＴＦＴの遮光
膜として製造する場合は、４００〜６５０℃とすること
ができる。

【００４４】なお、基材上に形成された塗膜は、加熱前
にホトリソグラフィ法およびホトエッチング法により所
定のパターンに形成することができる。この場合、レジ
ストとしては、例えば、ｉ線、ｇ線に感光するアルカリ
現像用または水溶性レジストを用いることができ、現像
液としては、アルカリ水溶液を用いることができる。ま
た、エッチング液としては、ＨＦ、ＢＨＦ、ＨＣｌ、Ｈ
₂ ＳＯ₄ およびＨＮＯ₃ などの酸；ＫＯＨ、ＮａＯＨ、
ＮＨ₂ ＮＨ₂ およびＮＨ₂ ＯＨなどの塩基；ＮＨ₄ Ｆ、
ＮａＦおよびＫＦなどの塩類、さらには上述したような
酸類と塩類の混合液等が挙げられる。なお、ＫＯＨ、Ｎ
ａＯＨ、ＮＨ₂ ＮＨ₂ 、ＮＨ₂ ＯＨなどの塩基、これら
の塩基とＮａＦ、ＫＦなどのフッ化物との混合物は、現
像液とエッチング液とを兼ねることができるので好まし
い。

【００４５】こうして所定のパターンが転写された本発
明の黒色着色組成物の塗膜は、必要に応じて洗浄した
後、上述のように加熱することによりパターン化された
遮光部材が得られる。なお、ここでのレジストパターン
をエッチングマスクとした塗膜のエッチングに際し、塗
膜がガラス基板上に形成されている場合は、ガラス基板
の裏面側をエッチング液に対する耐性を備えた材料で保
護することが望まれる。

【００４６】こうして基板上に形成された膜を上述した
ように加熱することによって、Ｓｉ−Ｃ結合を含む三次
元構造を有する炭化ケイ素系マトリックス中に、黒色の
金属酸化物が含有された本発明の遮光部材が形成され
る。

【００４７】なお、加熱に先だって、上述のように遮光
部材をパターニングしてもよい。本発明の遮光部材は、
Ｓｉ−Ｃ結合を含む三次元構造を有する炭化ケイ素系マ
トリックスと、着色成分としての金属酸化物を成分とし
ているので、約１．０以上の十分な光学濃度を有すると
ともに、１０⁹ Ω・ｃｍ以上程度の高抵抗、かつ、３０
０℃以上の高温プロセスにも耐え得る高耐熱性という優
れた特性を備えている。さらに、このような遮光部材を
遮光膜として形成した本発明のアレイ基板、およびこれ
を用いた液晶表示装置は、上述したように遮光膜が高抵
抗であることに起因して、低消費電力を実現することが
できる。さらに、本発明のアレイ基板においては、ブラ
ックマトリックスを兼ねた遮光膜を形成することもで
き、この場合には高開口率を確保できる。

【００４８】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施例および比
較例を示して、本発明をさらに詳細に説明する。 （調製例１） （ポリ（フェニルシリレンエチニレン-1,3- フェニレン
エチニレン）の合成）アルゴン雰囲気下、フェニルシラ
ン１０．８ｇ、およびｍ−ジエチニルベンゼン１２．６
ｇを乾燥したトルエン１０ｍｌに溶解し、乾燥した酸化
マグネシウム２５ｇを収容したフラスコ中に加えた後、
室温で１時間、さらに８０℃で５時間反応させた。この
反応液にトルエンを加え、触媒を濾過した。次いで、濾
液を濃縮してヘキサンで洗浄し、未反応モノマーを取り
除いた後、減圧乾燥して、本発明の黒色着色組成物に含
有される有機ケイ素系高分子化合物であるポリ（フェニ
ルシリレンエチニレン-1,3- フェニレンエチニレン）を
１２．５ｇ得た。なお、得られた高分子化合物の重量平
均分子量は３，４００であった。 （調製例２） （ポリ（ジフェニルシリレンエチニレン-1,3- フェニレ
ンエチニレン）の合成）アルゴン雰囲気下、ジフェニル
シラン１８．４ｇ、およびｍ−ジエチニルベンゼン１
２．６ｇを乾燥したトルエン１０ｍｌに溶解し、乾燥し
た酸化マグネシウム２５ｇを収容したフラスコ中に加え
た後、室温で１時間、さらに８０℃で５時間反応させ
た。この反応液にトルエンを加え、触媒を濾過した。次
いで、濾液を濃縮してヘキサンで洗浄し、未反応モノマ
ーを取り除いた後、減圧乾燥して、本発明の黒色着色組
成物に含有される有機ケイ素系高分子化合物である（ポ
リ（ジフェニルシリレンエチニレン-1,3- フェニレンエ
チニレン）を１６．５ｇ得た。なお、得られた高分子化
合物の重量平均分子量は１，４００であった。 実施例１ 分散剤としてのアジスパー（ＰＮ４１１、味の素社製）
３．０ｇをトルエン８２．０ｇに溶解させて溶液を得、
このトルエン溶液中に、黒色無機顔料としてのピグメン
ト・ブラック（Ｆｅ−Ｃｕ−Ｍｎ複合酸化物）１５．０
ｇを加えて攪拌した。なお、ここで用いた顔料の平均粒
子径は０．５μｍであった。

【００４９】次いで、この溶液を分散機（ナノマイザ
ー）を用いて分散し、顔料分散液を調製した。一方、ポ
リ（フェニルシリレンエチニレン−１，３−フェニレン
エチニレン）２０．０ｇをトルエン８０．０ｇに溶解さ
せてケイ素系高分子溶液を得た。このケイ素系高分子溶
液１０．０ｇと、上述の顔料分散液１０．０ｇとを混合
して実施例１の着色組成物を得た。

【００５０】このようにして得られた着色組成物をガラ
ス基板上に塗布し、１２０℃で１０分プリベークし作製
した膜の鉛筆硬度はＨＢであり、４００℃で３０分加熱
したところ鉛筆硬度は９Ｈまで高められた。また、黒色
としての色相が濃く、かつ色純度が高いものであった。

【００５１】さらに、この着色組成物の保存安定性は非
常に高く、数ヶ月以上経過しても顔料の分散状態は維持
されていた。 実施例２，３ 黒色無機顔料を、ピグメント・ブラック２７（Ｆｅ−Ｃ
ｕ−Ｃｒ複合酸化物、平均粒子径０．５μｍ）、および
ピグメント・ブラック２８（Ｆｅ−Ｃｒ複合酸化物、平
均粒子径０．５μｍ）に変更する以外は、上述の実施例
１と同様にして、それぞれ実施例２および実施例３の着
色組成物を得た。

【００５２】このようにして得られた着色組成物をガラ
ス基板上にそれぞれ塗布し、１２０℃で１０分プリベー
クし作製した膜の鉛筆硬度は、いずれもＨＢであり、４
００℃で３０分加熱したところ鉛筆硬度は９Ｈまで高め
られた。また、いずれの膜も黒色としての色相が濃く、
かつ色純度が高いものであった。

【００５３】さらに、これらの着色組成物の保存安定性
は非常に高く、数ヶ月以上経過しても顔料の分散状態は
維持されていた。 実施例４〜６ 分散剤を、ビック１０４Ｓ（不飽和高級カルボン酸、ビ
ックケミー・ジャパン（株）社製）に変更する以外は、
上述の実施例１、２および３と同様にして、それぞれ実
施例４、５および６の着色組成物を得た。

【００５４】このようにして得られた着色組成物をガラ
ス基板上にそれぞれ塗布し、１２０℃で１０分プリベー
クし作製した膜の鉛筆硬度は、いずれもＨＢであり、４
００℃で３０分加熱したところ鉛筆硬度は９Ｈまで高め
られた。また、いずれの膜も黒色としての色相が濃く、
かつ色純度が高いものであった。

【００５５】さらに、これらの着色組成物の保存安定性
は非常に高く、数ヶ月以上経過しても顔料の分散状態は
維持されていた。 実施例７ ポリ（フェニルシリレンエチニレン-1,3- フェニレンエ
チニレン）を、調製例２で得られたポリ（ジフェニルシ
リレンエチニレン-1,3- フェニレンエチニレン）に変更
する以外は、実施例１と同様にして着色組成物を調製し
た。

【００５６】このようにして得られた着色組成物をガラ
ス基板上に塗布し、１２０℃で１０分プリベークし作製
した膜の鉛筆硬度はＨＢであり、４００℃で３０分加熱
したところ鉛筆硬度は９Ｈまで高められた。また、黒色
としての色相が濃く、かつ色純度が高いものであった。

【００５７】さらに、この着色組成物の保存安定性は非
常に高く、数ヶ月以上経過しても顔料の分散状態は維持
されていた。 実施例８ 上述のポリ（フェニルシリレンエチニレン-1,3- フェニ
レンエチニレン）１０．０ｇをトルエン９０ｇに溶解し
て、ケイ素系高分子溶液を得た。

【００５８】一方、着色成分としてのＦｅ−Ｃｕ−Ｍｎ
複合酸化物（平均粒子径０．５μｍ）を、イソプロピル
アルコール中に分散して、固形分濃度１５ｗｔ％の着色
成分の分散液を調製した。

【００５９】次いで、前述のケイ素系高分子溶液１０．
０ｇ、着色分散液１００ｇ、およびレベリング剤として
のＦＣ４３０（３Ｍ社製）の１０ｗｔ％ブチルセロソル
ブアセテート溶液０．８０ｇを混合して、ケイ素系高分
子および着色成分を含有する黒色着色組成物を得、この
着色組成物を用いて、パターニングされた黒色遮光膜を
有する遮光膜基板を以下のように作製した。

【００６０】図１は、遮光性基板の製造工程の一例を示
す断面図である。まず、図１（ａ）に示すように、透明
ガラス基板１１（＃７０５９、日本コーニング社製、厚
さ１．１μｍ）上に、水溶性ホトレジスト（ＰＡＤ＋ア
ジド感光液）を膜厚１．０μｍにスピンコーティングし
て、透明ネガ型ホトレジスト膜１９を形成した。

【００６１】次に、図１（ｂ）に示すように所定のパタ
ーンを有する露光用ホトマスク２０を介して超高圧水銀
灯光源を用いてネガ型レジスト膜１９に露光を行なった
後、４０℃、１．５ｋｇ／ｃｍ² の温水スプレーにより
現像し、図１（ｃ）に示すような透明ネガ型ホトレジス
トパターン２１を形成した。

【００６２】続いて、図１（ｄ）に示すように、透明ガ
ラス基板およびネガ型ホトレジストパターン２１上に、
前述の黒色着色組成物を膜厚０．６μｍにスピンコーテ
ィングし、塗膜２２を全面に形成した。この基板を所定
濃度のエッチング液（Ｈ₂ Ｏ₂ ＋スルファミン酸混合
液）に、６０℃で６０〜８０秒浸漬し、図１（ｅ）に示
すように透明ネガ型ホトレジストパターン２１を膨潤さ
せ、かつレジストパターン２１とガラス基板１１との接
着性を低下させた。

【００６３】その後、約３．５ｋｇ／ｃｍ² の高圧スプ
レーで透明ネガ型ホトレジストパターン２１とその上の
塗膜２２とを同時に除去し、水洗した後、エアーブロー
により乾燥させた。この際、酸素プラズマアッシングを
行えば、レジストをより均一に完全に除去することがで
きる。

【００６４】その後、空気中、電気炉で３３０℃、１時
間加熱し、室温に冷却後、水洗、乾燥することにより、
図１（ｆ）に示すような黒色遮光膜２３を有する遮光性
基板基板２４を形成した。得られた遮光性基板２４にお
いて黒色遮光膜２３は、膜厚０．５５μｍ、光学濃度が
１．２であり、体積抵抗値は１０⁹ Ω・ｃｍであった。
また、黒色遮光膜２３の断面をＴＥＭ観察した結果、着
色成分である金属酸化物は、着色分散液を調製した際の
平均粒子径を保持していることが確認された。 実施例９ 透明ガラス基板（＃１７３７、日本コーニング社製、厚
さ１．１ｍｍ）を使用し、電気炉で６００℃１時間加熱
する以外は、実施例８と同様にして遮光性基板を作製し
た。得られた遮光性基板において黒色遮光膜は、膜厚
０．５０μｍ、光学濃度が１．３であり、体積抵抗値は
１０⁹ Ω・ｃｍであった。また、黒色遮光膜１６の断面
をＴＥＭ観察した結果、着色成分である金属酸化物は、
着色分散液を調製した際の平均粒子径を保持しているこ
とが確認された。 実施例１０ 実施例７で調製した黒色着色組成物１００．０ｇに、レ
ベリング剤としての１０％ＦＣ４３０（３Ｍ社製）のブ
チルセロソルブアセテート溶液０．８０ｇを加えて得ら
れた組成物を用いる以外は、前述の実施例８と同様にし
てパターニングされた黒色遮光膜を有する遮光性基板を
作製した。

【００６５】得られた遮光性基板において黒色遮光膜
は、膜厚０．５５μｍ、光学濃度が１．２であり、体積
抵抗率は１０⁹ Ω・ｃｍであった。また、黒色遮光膜の
断面をＴＥＭ観察した結果、着色成分である金属酸化物
は、着色分散液を調製した際の平均粒子径を有している
ことが確認された。 実施例１１ 透明ガラス基板（＃１７３７、日本コーニング社製、厚
さ１．１ｍｍ）を使用し、窒素雰囲気下、電気炉で６０
０℃１時間加熱する以外は、実施例１０と同様にして遮
光性基板を作製した。得られた遮光性基板において黒色
遮光膜は、膜厚０．５０μｍ、光学濃度が１．３であ
り、体積抵抗率は１０⁹ Ω・ｃｍであった。また、黒色
遮光膜の断面をＴＥＭ観察した結果、着色成分である金
属酸化物は、着色分散液を調製した際の平均粒子径を有
していることが確認された。 実施例１２ 図２を参照して、遮光性基板の製造方法の他の例を説明
する。

【００６６】まず、図２（ａ）に示すように、透明ガラ
ス基板１１（＃７０５９、日本コーニング社製、厚さ
１．１ｍｍ）上に、ポジ型レジストＯＦＰＲ−８００
（東京応化社製）を塗布し、膜厚１．０μｍのレジスト
膜２６を形成した。

【００６７】次に、図２（ｂ）に示すように所定のパタ
ーンを有する露光用ホトマスク２７を介して超高圧水銀
灯光源を用いて、約８０ｍＪ／ｃｍ² （４０５ｎｍ）の
露光強度でポジ型ホトレジスト膜２６に露光を施した
後、ポジ型レジスト現像液ＮＭＤ−３（東京応化製）を
用いてパドル現像し、さらにスプレー水洗して図２
（ｃ）に示すような透明ポジ型レジストパターン２８を
形成した。

【００６８】続いて、図２（ｄ）に示すように、透明ガ
ラス基板および透明ポジ型ホトレジストパターン２８上
に、実施例８と同様の黒色着色組成物を膜厚０．６μｍ
でスピンコーティングして塗膜２９を全面に形成した
後、図２（ｅ）に示すように、ガラス基板１１の裏面か
ら２００ｍＪ／ｃｍ² （４０５ｎｍ）以上の強度で全面
露光し、透明ポジ型ホトレジストパターン２８を感光さ
せた。

【００６９】その後、ポジ型レジスト現像液ＮＭＤ−３
（東京応化社製）を用いてパドル現像方式により約３０
秒間浸漬することによって、透明ポジ型ホトレジストパ
ターン２８を十分に膨潤、溶解させた。さらに、約３．
５ｋｇ／ｃｍ² の高圧スプレーで、透明ポジ型ホトレジ
ストパターン２８とその上の塗膜２９とを同時に除去
し、水洗した後、エアーブローにより乾燥させた。この
際、酸素プラズマアッシングを行えば、レジストをより
均一に完全に除去することができる。

【００７０】その後、空気中、電気炉で３３０℃、１時
間加熱し、室温に冷却後、水洗、乾燥することにより、
図２（ｆ）に示すような黒色遮光膜３０を有する遮光性
基板３１を得た。

【００７１】得られた遮光性基板３１において黒色遮光
膜３０は、膜厚０．５５μｍ、光学濃度が１．２であ
り、体積抵抗値は１０⁹ Ω・ｃｍであった。黒色遮光膜
３０の断面をＴＥＭ観察した結果、着色成分である金属
酸化物は、着色分散液を調製した際の平均粒子径を保持
していることが確認された。 実施例１３ 透明ガラス基板（＃１７３７、日本コーニング社製、厚
さ１．１ｍｍ）を使用し、電気炉で６００℃１時間加熱
する以外は、実施例１２と同様にして遮光性基板を作製
した。得られた遮光性基板において黒色遮光膜は、膜厚
０．５０μｍ、光学濃度が１．３であり、体積抵抗値は
１０⁹ Ω・ｃｍであった。また、黒色遮光膜１６の断面
をＴＥＭ観察した結果、着色成分である金属酸化物は、
着色分散液を調製した際の平均粒子径を保持しているこ
とが確認された。 実施例１４ 図３に、本発明のアレイ基板の一例の断面図を示す。

【００７２】このアレイ基板は、以下のようにして製造
した。まず、実施例８で作製した遮光性基板を洗浄し、
この基板からのイオン物質の侵入を防ぐため、プラズマ
ＣＶＤ法により保護膜３３（Ｓｉ−Ｏ−Ｎ等）を約５０
０ｎｍの厚さで成膜した。

【００７３】次に、この保護膜３３の表面にＭｏ−Ｔａ
合金膜をスパッタリングにより３００ｎｍの厚さで成膜
し、この膜をフォトリソグラフィ処理によりパターニン
グしてソース電極３４、ドレイン電極３５ａおよびドレ
インライン３５ｂを形成した。

【００７４】続いて、プラズマＣＶＤ法により膜厚１０
０ｎｍの真性アモルファスシリコン（α−Ｓｉ）、およ
び５０ｎｍのＳｉＮ_x （図示せず）を順次成膜し、フォ
トリソグラフィ処理により島状の真性アモルファスシリ
コン層３７を形成した。

【００７５】この真性アモルファスシリコン層３７の上
に、プラズマＣＶＤ法によりＳｉＮ_x 層を厚さ３５０ｎ
ｍで成膜し、さらにこの上に厚さ３００ｎｍのＡｌ層、
および５０ｎｍのＭｏ層をスパッタリングにより順次成
膜した。その後、まずＡｌ／Ｍｏ層をフォトリソグラフ
ィにより処理してゲート電極３９ａおよびゲートライン
３９ｂを形成し、続いて、選択ドライエッチング法を用
いてＳｉＮ_x 層をパターニングしてゲート絶縁膜４０を
形成した。

【００７６】次に、ソース電極３４およびドレイン電極
３５ａと真性アモルファスシリコン層３７との接触部分
のオーミックコンタクト用に、ホスフィンガスを用いて
イオンドーピングを行い、ｎ⁺ 型半導体層３８を形成し
た後、プラズマＣＶＤ法によりパッシベーション膜（Ｓ
ｉＮ_x ）４１を厚さ２００ｎｍでゲート電極３９ａおよ
びゲートライン３９ｂの上に形成した。

【００７７】さらに、ソース電極３４と画素電極とのコ
ンタクトをとるために、パッシベーション膜（ＳｉＮ
_x ）４１の一部にフォトリソグラフィ処理を行った。最
後に、ＩＴＯをスパッタリングにより形成し、フォトリ
ソグラフィ処理を施して透明画素電極４２を形成してア
レイ基板を得た。

【００７８】上述したようなアレイ基板の製造プロセス
において、遮光性基板はプラズマＣＶＤの際に減圧条件
下に曝されたが、脱ガスなどの問題は特に生じなかっ
た。また、α−Ｓｉの成膜時の約３００℃の高温プロセ
スを経た後も、黒色遮光膜１６において何等退色は認め
られなかった。 実施例１５ 図４は、本発明のアレイ基板の他の例を示す断面図であ
る。

【００７９】このアレイ基板は、以下のようにして製造
した。まず、実施例８で作製した遮光性基板を洗浄し、
この基板からのイオン物質の侵入を防ぐため、プラズマ
ＣＶＤ法により保護膜３３（Ｓｉ−Ｏ−Ｎ等）を約５０
０ｎｍの厚さで成膜した。

【００８０】次に、この保護膜３３の表面にＭｏ−Ｔａ
合金膜をスパッタリングにより３００ｎｍの厚さで成膜
し、この膜をフォトリソグラフィ処理によりパターニン
グしてソース電極３４、ドレイン電極３５ａおよびドレ
インライン３５ｂを形成した。

【００８１】続いて、プラズマＣＶＤ法により膜厚１０
０ｎｍの真性アモルファスシリコン（α−Ｓｉ）、およ
び５０ｎｍのＳｉＮ_x （図示せず）を順次成膜し、フォ
トリソグラフィ処理により島状の真性アモルファスシリ
コン層３７を形成した。

【００８２】この真性アモルファスシリコン層３７の上
に、プラズマＣＶＤ法によりＳｉＮ_x 層を厚さ３５０ｎ
ｍで成膜し、さらにこの上に厚さ３００ｎｍのＡｌ層、
および５０ｎｍのＭｏ層をスパッタリングにより順次成
膜した。その後、まずＡｌ／Ｍｏ層をフォトリソグラフ
ィにより処理してゲート電極３９ａおよびゲートライン
３９ｂを形成し、続いて、選択ドライエッチング法を用
いてＳｉＮ_x 層をパターニングしてゲート絶縁膜４０を
形成した。

【００８３】次に、ソース電極３４およびドレイン電極
３５ａと真性アモルファスシリコン層３７との接触部分
のオーミックコンタクト用に、ホスフィンガスを用いて
イオンドーピングを行い、ｎ⁺ 型半導体層３８を形成し
た。

【００８４】続いて、プラズマＣＶＤ法によりパッシベ
ーション膜（ＳｉＮ_x ）４１を厚さ２００ｎｍでゲート
電極３９ａおよびゲートライン３９ｂの上に形成し、さ
らにレジスト（日本合成ゴム社製ＨＲＣ−１０４）をス
ピンコーティングして、膜厚２μｍのレジスト膜を形成
した。このレジスト膜に露光、現像、選択ウェットエッ
チング等を順次行うことにより、ソース電極３４と画素
電極とのコンタクトをとるためのコンタクトホールをパ
ッシベーション膜（ＳｉＮ_x ）４１に形成した。

【００８５】その後、残存するレジスト膜を１６０℃に
加熱することにより、増感剤を完全に分解するとともに
ポリマーを架橋して、無色透明の絶縁膜４３を形成し、
最後に、ＩＴＯをスパッタリングし、フォトリソグラフ
ィ処理を施して透明画素電極４２を形成してアレイ基板
を得た。

【００８６】上述したようなアレイ基板の製造プロセス
において、遮光性基板はプラズマＣＶＤの際に減圧条件
下に曝されたが、脱ガスなどの問題は特に生じなかっ
た。また、α−Ｓｉの成膜時の約３００℃の高温プロセ
スを経た後も、黒色遮光膜１６において何等退色は認め
られなかった。 実施例１６ 図５は、本発明のアレイ基板の他の例を示す断面図であ
る。

【００８７】このアレイ基板は、以下のようにして製造
した。まず、実施例９で作製した遮光性基板を洗浄し、
この基板からのイオン物質の侵入を防ぐため、プラズマ
ＣＶＤ法により保護膜３３（Ｓｉ−Ｏ−Ｎ等）を約５０
０ｎｍの厚さで成膜した。

【００８８】次に、プラズマＣＶＤ法により厚さ１００
ｎｍの真性アモルファスシリコン（α−Ｓｉ）、および
５０ｎｍのＳｉＮ_x （図示せず）を、保護膜３３の上に
順次成膜し、フォトリソグラフィ処理により島状の真性
アモルファスシリコン層を形成した後、電気炉での６０
０℃のアニールによって結晶化して真性多結晶シリコン
層４６を形成した。

【００８９】この真性多結晶シリコン層４６の上に、プ
ラズマＣＶＤ法によりＳｉＮ_x からなるゲート絶縁膜を
兼ねる絶縁膜４７を厚さ３５０ｎｍで成膜し、さらにこ
の絶縁膜４７の上に厚さ３００ｎｍのＡｌ層、および５
０ｎｍのＭｏ層をスパッタリングにより順次成膜した。
その後、Ａｌ／Ｍｏ層をフォトリソグラフィにより処理
してゲート電極４８ａおよびゲートライン４８ｂを形成
した。

【００９０】次に、ゲート電極４８ａおよびゲートライ
ン４８ｂとソース電極、ドレイン電極およびドレインラ
インとの間の絶縁膜（ＳｉＯ_x ）４９を、プラズマＣＶ
Ｄ法により厚さ２００ｎｍで成膜した。これらの絶縁膜
４７および４９には、ソース電極およびドレイン電極と
真性多結晶シリコン（ｐ−Ｓｉ）層４６とのコンタクト
をとるため、選択ドライエッチング法によりコンタクト
ホールを形成した。

【００９１】さらに、ソース電極およびドレイン電極と
真性多結晶シリコン層４６との接触部分をオーミックコ
ンタクトにするために、ホスフィンガスを用いてイオン
ドーピングを行い、ｎ⁺ 型半導体層５０を形成した。

【００９２】次いで、絶縁膜４９上に、Ｍｏ−Ｔａ合金
膜をスパッタリングにより５００ｎｍの厚さで成膜し、
この膜をフォトリソグラフィ処理によりパターニングし
て、ソース電極５１、ドレイン電極５２ａおよびドレイ
ンライン５２ｂを形成した。さらに、これらソース電極
５１、ドレイン電極５２ａおよびドレインライン５２ｂ
の上をレジスト膜で覆い、全面にＩＴＯをスパッタリン
グにより成膜した後、レジスト膜を除去するリフトオフ
法により透明画素電極５４を形成した。最後に、プラズ
マＣＶＤ法により厚さ２００ｎｍのＳｉＮ_x を成膜し、
フォトリソグラフィにより透明画素電極５４を露出する
ように処理して、パッシベーション膜５３を形成してア
レイ基板を得た。

【００９３】上述したようなアレイ基板の製造プロセス
において、遮光性基板はプラズマＣＶＤの際に減圧条件
下に曝されたが、脱ガスなどの問題は特に生じなかっ
た。また、α−Ｓｉ膜の成膜時の約３００℃の高温プロ
セス、さらにはこのα−Ｓｉに対する６００℃でのアニ
ールを経た後も、黒色遮光膜１６において何等退色は認
められなかった。 実施例１７ 図６は、本発明のアレイ基板の他の例を示す断面図であ
る。

【００９４】このアレイ基板は、以下のようにして製造
した。まず、実施例９で作製した遮光性基板を洗浄し、
この基板からのイオン物質の侵入を防ぐため、プラズマ
ＣＶＤ法を用いて保護膜３３（Ｓｉ−Ｏ−Ｎ等）を約５
００ｎｍの厚さで成膜した。

【００９５】次に、プラズマＣＶＤ法により厚さ１００
ｎｍの真性アモルファスシリコン（α−Ｓｉ）、および
５０ｎｍのＳｉＮ_x （図示せず）を、保護膜３３の上に
順次成膜し、フォトリソグラフィ処理により島状の真性
アモルファスシリコン層を形成した後、電気炉での６０
０℃のアニールによって結晶化して真性多結晶シリコン
層４６を形成した。

【００９６】この真性多結晶シリコン層４６の上に、プ
ラズマＣＶＤ法によりＳｉＮ_x からなるゲート絶縁膜を
兼ねる絶縁膜４７を厚さ３５０ｎｍで成膜し、続いて、
この絶縁膜４７の上に厚さ３００ｎｍのＡｌ層、および
５０ｎｍのＭｏ層をスパッタリングにより順次成膜し
た。その後、Ａｌ／Ｍｏ層をフォトリソグラフィにより
処理してゲート電極４８ａおよびゲートライン４８ｂを
形成した。

【００９７】次に、ゲート電極４８ａおよびゲートライ
ン４８ｂとソース電極、ドレイン電極およびドレインラ
インとの間の絶縁膜（ＳｉＯ_x ）４９を、プラズマＣＶ
Ｄ法により厚さ２００ｎｍで成膜した。これらの絶縁膜
４７および４９には、ソース電極およびドレイン電極と
真性多結晶シリコン（ｐ−Ｓｉ）層４６とのコンタクト
をとるため、選択ドライエッチング法によりコンタクト
ホールを形成した。

【００９８】さらに、ソース電極およびドレイン電極と
真性多結晶シリコン層４６との接触部分をオーミックコ
ンタクトにするために、ホスフィンガスを用いてイオン
ドーピングを行い、ｎ⁺ 型半導体層５０を形成した。

【００９９】次いで、絶縁膜４９上に、Ｍｏ−Ｔａ合金
膜をスパッタリングにより５００ｎｍの厚さで成膜し、
この膜をフォトリソグラフィ処理によりパターニングし
てソース電極５１、ドレイン電極５２およびドレインラ
イン５２ｂを形成した。これらの上に、プラズマＣＶＤ
法を用いてパッシベーション膜（ＳｉＮ_x ）５３を２０
０ｎｍの膜厚で形成し、さらにその上に、レジスト（日
本合成ゴム社製ＨＲＣ−１０４）をスピンコーティング
して、厚さ２μｍのレジスト膜を形成した。このレジス
ト膜に露光、現像、選択ウェットエッチング等を順次行
うことにより、ソース電極５１と画素電極とのコンタク
トをとるためのコンタクトホールをパッシベーション膜
（ＳｉＮ_x ）５３に形成した。

【０１００】続いて、残存するレジスト膜を１６０℃に
加熱することにより増感剤を完全に分解するとともに、
ポリマーを架橋して無色透明の絶縁膜５５を形成した。
最後に、ＩＴＯをスパッタリングにより成膜し、フォト
リソグラフィ処理を施して透明画素電極５４を形成して
アレイ基板を得た。

【０１０１】上述したようなアレイ基板の製造プロセス
において、遮光性基板はプラズマＣＶＤの際に減圧条件
下に曝されたが、脱ガスなどの問題は特に生じなかっ
た。また、α−Ｓｉ膜の成膜時の約３００℃の高温プロ
セス、さらにはこのα−Ｓｉに対する６００℃でのアニ
ールを経た後も、黒色遮光膜２３において何等退色は認
められなかった。 実施例１８ 実施例１４で作製されたアレイ基板上に、溶媒可溶性の
ポリイミドのワニスを塗布した後、熱処理、ラビング処
理を順次施し液晶配向膜を形成した。

【０１０２】一方、透明ガラス基板上に、既知の方法で
カラーフィルターを作製し、さらにその上にＩＴＯをス
パッタリングにより成膜して対向電極を形成した。次
に、この基板上に溶媒可溶性のポリイミドのワニスを塗
布して熱処理、ラビング処理を順次施し、液晶配向膜が
設けられて成るカラーフィルタ基板を得た。

【０１０３】次に、これらのカラーフィルタ基板とアレ
イ基板とを、それぞれの液晶配向膜が対向するようにス
ペーサを介して５μｍの間隔で配置しシールして液晶セ
ルを形成し、この液晶セルに、液晶として６ＣＢ（４，
４′−ヘキシルシアノビフェニル）を封入して液晶表示
装置を得た。

【０１０４】この液晶表示装置について、室温での電圧
保持率を測定したところ、９８％と良好な値を示した。 実施例１９〜２１ 実施例１５〜１７で作製されたアレイ基板を用いる以外
は、実施例１８と同様にして、実施例１９〜２１の液晶
表示装置を作製し、得られた液晶表示装置の室温での電
圧保持率を測定したところ、いずれも９８％と良好な値
を示した。

【０１０５】ここで、本発明の液晶表示装置の一例を表
す断面図を図７に示す。図７に示す液晶表示装置６３に
おいては、実施例１７で作製したアレイ基板を用い、こ
の基板上には液晶配向膜５７が設けられている。なお、
図中、５８は透明ガラス基板であり、この基板の上に
は、カラーフィルタ５９、対向電極６０および液晶配向
膜６１が順次形成されている。

【０１０６】液晶配向膜５７が形成されたアレイ基板
と、カラーフィルタ基板との間には、液晶層６２が挟持
されて液晶表示装置を構成している。 比較例１ ブラックマトリックス用顔料分散レジスト（富士ハント
社製ＣＫ２０００）をガラス基板上にスピナーで塗布
し、１２０℃で１０分間プリベークして厚さ０．６μｍ
の遮光膜を形成した。この遮光膜は、１０¹³Ω・ｃｍと
いう高い体積抵抗値を有していたが、６００℃で３０分
加熱すると分解してしまい、ブラックマトリックスオン
アレイ基板には適用できないことがわかった。 比較例２ Ｍシリケート５１（多摩化学社製）１０．０ｇ、および
メチルトリエトキシシラン５．０ｇを、イソプロピルア
ルコール１５．０ｇとｎ−ブタノール５．０ｇとの混合
溶媒に溶解し、水５．０ｇを加えてよく攪拌した。次い
で、濃硝酸０．０６ｇを加え６０℃で１時間加熱した
後、急冷して室温に戻し、さらにイソプロパノール５．
０ｇおよびｎ−ブタノール１５．０ｇを加えてケイ素系
高分子溶液を得た。

【０１０７】このケイ素系高分子溶液１０．０ｇと、カ
ーボンブラックアルコール分散液（冨士色素製、平均粒
子径０．３μｍ、カーボンブラック濃度２５ｗｔ％）１
０．０ｇとを混合して、黒色着色組成物を得た。

【０１０８】このようにして得られた黒色着色組成物を
ガラス基板上にスピナーで塗布し、１２０℃で１０分間
プリベークし形成した遮光膜（膜厚０．６μｍ）は、体
積抵抗値１０⁵ Ω・ｃｍと低い値であった。さらに、窒
素中で６００℃で３０分加熱した後も、膜（膜厚０．５
μｍ）として保持されていたが、体積抵抗値は１０³Ω
・ｃｍで著しく低い値であった。

【０１０９】なお、以上の実施例においては、本発明の
黒色着色組成物をガラス基板の表面にスピンコーティン
グ等により塗布し、塗膜を形成する場合を例に挙げて説
明したが、本発明の黒色着色組成物はそのような画一的
な着色のみならず、印刷物のように文字や図柄を基材上
に形成する場合にも十分適用可能である。

【０１１０】特に、本発明の黒色着色組成物の塗膜を加
熱し、Ｓｉ−Ｃ結合を含む三次元構造を有する炭化ケイ
素系マトリックス中に、特定の金属の酸化物からなる着
色成分を含有せしめることによって、高抵抗、かつ高耐
熱の遮光部材が提供されることがわかる。

【０１１１】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
高抵抗かつ高耐熱であり、アレイ基板のブラックマトリ
ックスとして好適に使用し得る高耐熱性遮光部材、およ
びかかる遮光部材を製造するための黒色着色組成物が提
供される。なお、本発明の黒色着色組成物は、着色性お
よび付着性に優れ、かつ長期間にわたって安定に保存可
能であるという利点も有しているので、本発明の着色組
成物を用いて、あらゆる用途に適用し得る色純度の高い
黒色膜等を製造することもできる。

【０１１２】特に、本発明の遮光部材を遮光膜あるいは
ブラックマトリックスとして用いることにより、高開口
率、低消費電力を実現するアレイ基板および液晶表示装
置を低コストで製造することが可能となり、その工業的
価値は大なるものがある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る遮光膜の製造工程の一例を示す断
面図。

【図２】本発明に係る遮光膜の製造工程の他の例を示す
断面図。

【図３】本発明のアレイ基板の一例を示す断面図。

【図４】本発明のアレイ基板の一例を示す断面図。

【図５】本発明のアレイ基板の他の例を示す断面図。

【図６】本発明のアレイ基板の他の例を示す断面図。

【図７】本発明の液晶表示装置の一例を示す断面図。

【図８】従来の液晶表示装置の一例を示す断面図。

【図９】α−ＳｉＴＦＴおよびｐ−ＳｉＴＦＴの例を示
す断面図。

【符号の説明】

１１，７１…透明基板 １２，２２，２９…塗膜 １３，１９，２６…レジスト膜 １４，２０，２７…マスク １５，２１，２８…レジストパターン １６，２３，３０…黒色遮光膜 １７，２４，３１…遮光性基板 ３３…保護膜 ３４，５１，７６ａ，８７…ソース電極 ３５ａ，５２ａ，７６ｂ，８８…ドレイン電極 ３５ｂ，５２ｂ…ドレインライン ３７，７４、８９…アモルファスシリコン層 ３８，５０，７５…ｎ⁺ 型半導体層 ３９ａ，４８ａ，９１ａ…ゲート電極 ３９ｂ，４８ｂ，７２，９１ｂ…ゲートライン ４０，７３…ゲート絶縁膜 ４１，５３，７７…パッシベーション膜 ４２，５４，７８ａ…透明画素電極 ４３，５５…透明絶縁膜 ４６，９３…多結晶シリコン層 ４７，４９…絶縁膜 ５７，６１…液晶配向膜 ５８，８０…透明基板 ５９，８２…カラーフィルタ ６０，８３…対向電極 ６２，８４…液晶層 ６３，７０…液晶表示装置 ７９…容量線 ８１…ブラックマトリックス ８６…ガラス基板

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平８−73800（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−188714（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C09D 17/00 G02B 5/20 C08G 77/00 - 77/62 G09F 9/35

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ４〜１１族かつ第４周期の金属群から選
   択された１種以上の金属を含有する酸化物からなる黒色
   無機顔料、下記一般式（１）で表される有機ケイ素系高
   分子化合物、分散剤、および有機溶媒を含有することを
   特徴とする黒色着色組成物。 【化１】 （上記一般式（１）中、Ｒ¹、Ｒ²、Ｒ³、Ｒ⁴、Ｒ⁵およ
   びＲ⁶は、同一でも異なっていてもよく、それぞれ水素
   原子、置換または非置換の脂肪族炭化水素基、置換また
   は非置換の芳香族炭化水素基であり、ｎは２以上の整数
   である。）
2. 【請求項２】 下記一般式（１）で表される有機ケイ素
   系高分子化合物を架橋させてなるＳｉ−Ｃ結合を含む三
   次元構造を有する炭化ケイ素系マトリックス中に、着色
   成分としての金属酸化物が含有されてなり、前記金属酸
   化物は、少なくとも４〜１１族かつ第４周期の金属群か
   ら選択された１種以上の金属を含有する酸化物であるこ
   とを特徴とする高耐熱性遮光部材。 【化２】 （上記一般式（１）中、Ｒ¹、Ｒ²、Ｒ³、Ｒ⁴、Ｒ⁵およ
   びＲ⁶は、同一でも異なっていてもよく、それぞれ水素
   原子、置換または非置換の脂肪族炭化水素基、置換また
   は非置換の芳香族炭化水素基であり、ｎは２以上の整数
   である。）
3. 【請求項３】 耐熱温度が３００℃以上であり、１０⁹
   Ω・ｃｍ以上の高抵抗値を有し、光学濃度が１．０以上
   である請求項２に記載の高耐熱性遮光部材。
4. 【請求項４】 半導体層と、この半導体層の上に絶縁膜
   を介して形成されたゲート電極と、前記半導体層の前記
   ゲート電極が形成されている側、またはこれに対向する
   側に形成され、互いに離間して設けられたソース電極お
   よびドレイン電極と、前記ソース電極またはドレイン電
   極に接続された画素電極とを具備し、前記半導体層の下
   方に遮光膜を有するアレイ基板であって、前記遮光膜
   は、請求項２に記載の高耐熱性遮光部材からなることを
   特徴とするアレイ基板。
5. 【請求項５】 請求項４に記載のアレイ基板、このアレ
   イ基板と離間・対向して配置され、主面に対向電極が形
   成された対向基板、およびこれらのアレイ基板と対向基
   板間に挟持された液晶層を具備することを特徴とする液
   晶表示装置。
6. 【請求項６】 半導体層と、この半導体層の上に絶縁膜
   を介して形成されたゲート電極と、前記半導体層の前記
   ゲート電極が形成されている側、またはこれに対向する
   側に形成され、互いに離間して設けられたソース電極お
   よびドレイン電極と、前記ソース電極またはドレイン電
   極に接続された画素電極とを具備し、前記半導体層の下
   方に、請求項２に記載の高耐熱性遮光部材からなる遮光
   膜を有するアレイ基板の製造方法であって、 前記遮光膜は、透明基板上にホトレジスト膜を形成する
   工程、 前記ホトレジスト膜にパターン露光を施した後、現像処
   理してレジストパターンを得る工程、 前記透明基板およびレジストパターン上に、４〜１１族
   かつ第４周期の金属群から選択された１種以上の金属を
   含有する酸化物からなる黒色無機顔料、下記一般式
   （１）で表される有機ケイ素系高分子化合物、分散剤、
   及び有機溶媒を含有する黒色着色組成物を塗布して塗膜
   を形成する工程、 前記レジストパターンを除去することにより、この上に
   位置する前記塗膜を選択的に除去して塗膜パターンを形
   成する工程、および 前記塗膜パターンを加熱乾燥する工程により作製される
   ことを特徴とするアレイ基板の製造方法。 【化３】 （上記一般式（１）中、Ｒ¹、Ｒ²、Ｒ³、Ｒ⁴、Ｒ⁵およ
   びＲ⁶は、同一でも異なっていてもよく、それぞれ水素
   原子、置換または非置換の脂肪族炭化水素基、置換また
   は非置換の芳香族炭化水素基であり、ｎは２以上の整数
   である。）