JPH0743522A - 遮光層を有する基板の形成方法、遮光層を有する基板、白黒表示薄膜トランジスタ(tft)アレイ基板用対向電極基板及び白黒表示液晶ディスプレイ装置 - Google Patents

遮光層を有する基板の形成方法、遮光層を有する基板、白黒表示薄膜トランジスタ(tft)アレイ基板用対向電極基板及び白黒表示液晶ディスプレイ装置

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JPH0743522A
JPH0743522A JP9527594A JP9527594A JPH0743522A JP H0743522 A JPH0743522 A JP H0743522A JP 9527594 A JP9527594 A JP 9527594A JP 9527594 A JP9527594 A JP 9527594A JP H0743522 A JPH0743522 A JP H0743522A
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Haruyoshi Sato
晴義 佐藤
Toru Nakamura
徹 中村
Hitoshi Yuasa
仁士 湯浅
Yutaka Otsuki
裕 大月
Hiroyoshi Omika
広芳 大美賀
Norikatsu Ono
典克 小野
Tadafumi Shindo
忠文 進藤
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    • G02F1/01Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333Constructional arrangements; Manufacturing methods
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    • G02F1/133509Filters, e.g. light shielding masks
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    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/0005Production of optical devices or components in so far as characterised by the lithographic processes or materials used therefor
    • G03F7/0007Filters, e.g. additive colour filters; Components for display devices

Abstract

(57)【要約】 【構成】透明基板上に形成された透明導電層上に感光性
塗膜を形成し、光透過性を有するマスクを介して、前記
感光性塗膜を露光し、ついで塗膜を現像除去して透明導
電層を露出させ、少なくとも露出した透明導電層上に、
濃色着色塗料を電着塗装して遮光層を形成した後、前記
遮光層を加熱処理する各工程を含むことを特徴とする遮
光層を有する基板の形成方法並びに白黒表示薄膜トラン
ジスタ(TFT)アレイ基板用対向電極基板及び該基板
を備えた白黒表示ディスプレイ装置を提供すること。 【効果】精細度及び遮光能力が高い遮光層を有する基板
を提供すること。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、精細度および遮光能力
の高い遮光層を有する基板の形成方法に関し、特に液晶
表示装置等に用いられるカラーフィルターの作製等に利
用可能な遮光層を有する基板の形成方法および該遮光層
を有する基板に関する。
【0002】また、本発明は、精細度や遮光能力等に優
れ、簡略なプロセスで形成することが可能な白黒表示薄
膜トランジスタ(以下TFTと略示する)アレイ基板用
対向電極基板及び該対向電極基板を備えた白黒表示液晶
ディスプレイ(LCD)装置に関する。
【0003】
【従来の技術】カラー液晶表示装置の代表例としてはT
FT(薄膜トランジスタ)−アクティブマトリックス・
カラー液晶装置が知られており、この装置は内側偏光板
上に配置された基板と、該基板上に配置された薄膜トラ
ンジスタ(TFT)及び該TFTにより駆動される表示
電極と、該TFT及び該表示電極と接触する内側配向膜
を有し、その反対面に外側配向膜を有する液晶層と、最
外側に設けられる外側偏光板とを備え、該外側配向膜と
外側偏光板との間には透明基板上に形成された透明導電
層に黒色の遮光層(ブラックマトリックス)と、たとえ
ば赤色層、緑色層及び青色層などの着色層とを有するカ
ラーフィルターが設けられている。前述のカラーフィル
ターの作成方法としては現在、染色法、染・顔料分散
法、印刷法、電着法、転写法等の方法が提案されてお
り、いずれの場合にも各色、例えば赤、緑、青および黒
の各着色層の配列(以下、場合により各層をそれぞれ
「R」、「G」、「B」および「BL」と略示する。)
の位置精度は極めて重要である。中でも特に黒の着色層
部分、すなわち遮光層は、表示電極周辺部で光もれが生
じないように対向電極基盤上に位置決めされていなけれ
ばならないだけでなく、他の着色層の間に間隙なく位置
決めされていなくてはならず、しかもコントラスト等の
画面の品位に与える影響が大きい。そのため、遮光層部
分を精度よく作製した後、他の着色層とある程度重なり
合わせて形成しているのが現状である。例えば、クロム
等の金属の蒸着膜をフォトリソグラフィック技術を用い
てパターニングしてブラックマトリックスを形成した
後、R,G,Bの各着色層境界を少しづつ重ね合わせて
形成したりしている。
【0004】また、薄膜トランジスタ式(TFT式)白
黒ディスプレイ装置では、上述のカラー液晶表示装置と
同様の構造であるが、カラーフィルターの内、R,G,
Bを除く遮光層(ブラックマトリックス)が形成された
透明基板が備えられ、対向電極基板として機能する。対
向電極基板は、従来スパッタ法等によってガラス上に膜
付された金属クロム層にレジストを塗布した後、露光、
現像、エッチング、剥膜によってブラックマトリックス
を形成し、さらにITO透明電極をスパッタ法等によっ
て全面に設けている。
【0005】しかしながら金属で遮光層を形成する場
合、蒸着法やリソグラフィー等ではピンホールが発生し
やすく煩雑な工程が多いという製造上の問題に加え、金
属で形成した遮光層は光反射率が高いため、ディスプレ
イ装置の視認性に劣るという問題もある。特にTFT式
白黒ディスプレイ装置の場合、ブラックマトリックス形
成と電極形成のために真空プロセスを2度用いる必要が
ある。またカラーフィルターを製造する場合には、各着
色層の境界を重ね合わせる方法では、カラー液晶表示装
置用途として要求の強い、表面平坦性に優れたカラーフ
ィルターが製造できないという問題がある。
【0006】そこでこれらの問題を解決するために、特
開昭63−314501号、特開平1−293306号
及び特開平5−34514号等において、黒色やそれに
近い濃色の顔料を配合した感光性樹脂組成物を用いる方
法が提案されている。具体的には、予め濃色に着色され
た感光性樹脂組成物層を透明基板上に形成し、パターン
マスクを介して遮光層として必要な部分のみに露光して
感光性樹脂組成物層を硬化させ、未露光部分のみを現像
除去する方法、およびR,G,Bの層が形成された基板
上に予め濃色に着色された感光性樹脂組成物層を形成
し、基板の裏面(感光性樹脂組成物層が形成されていな
い面)から露光して該感光性樹脂組成物層を硬化させ、
未露光部分のみを現像除去する方法、ならびにこれら2
方法を併用する方法等が記載されている。しかし、濃色
に着色された感光性樹脂組成物は、光吸収性が高いた
め、露光しても十分な深度まで硬化が進行せず、現像除
去時の濃色に着色された感光性樹脂組成物が除去されや
すく、遮光能の大きな遮光層が形成されにくいという欠
点がある。さらに感光性樹脂組成物は露光部分が硬化す
る光重合性のものが使用されることが多く、空気中での
露光では酸素による硬化阻害が著しくこれを防止するた
めに酸素遮断膜を設ける、真空下や窒素、アルゴン等の
酸素不存在下の雰囲気下で露光する等の煩雑な操作が必
要となる。これらの煩雑な操作を解決する方法として露
光量を極端に大きくすることが考えられるが、光の反射
及び散乱や洩れが多くなり、また基板の温度上昇等も生
じやすいため高い精度を有する遮光層を形成することは
困難である。
【0007】一方、黒色やそれに近い黒色の顔料を配合
した感光性樹脂組成物を、白黒表示TFT用対向基板の
ブラックマトリックスとして用いる場合、対向電極基板
として、透明電極を設けた透明基板を用いてもブラック
マトリックス自体に導電性が無いため、再度、透明電極
をスパッタ等の方法で全面に設ける必要がある。これ
は、ブラックマトリックス上の液晶が電圧に応答しない
場合、TFTで用いられるノーマリーホワイト方式で
は、電圧ON時の画素周辺部分の光漏れが生じ、コント
ラストが低下するためである。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、精細
度および遮光能力に優れた遮光層を、十分な精度をもっ
て簡便に形成することができ、特にカラーフィルターの
形成に有用な遮光層を有する基板の形成方法および遮光
層を有する基板を提供することにある。
【0009】本発明の別の目的は、顔料として、特定の
カーボンブラックを用いることによって、精細度及び遮
光能力に優れ、低反射率でかつ導電性の低い遮光層を提
供すると共に、十分な精度をもって簡便に形成すること
ができる遮光層を有する基板の形成方法を提供すること
にある。
【0010】さらに本発明の別の目的は、精細度や遮光
能力、導電性等に優れ、簡略なプロセスで形成すること
が可能な、白黒表示TFTアレイ基板用対向電極基板及
びそれを用いた白黒表示液晶ディスプレイ(LCD)装
置を提供することにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明は、(1)透明基
板上に形成された透明導電層上にポジ型感光性塗膜を形
成する工程と、(2)遮光層に相当する部分のみが光透
過性を有するマスクを介して、前記ポジ型感光性塗膜を
露光する工程と、(3)露光された部分の塗膜を現像除
去して透明導電層を露出させ、少なくとも露出した透明
導電層上に、遮光濃色着色塗料を電着塗装して遮光層を
形成する工程と、(4)前記遮光層を加熱処理する工程
とを含むことを特徴とする遮光層を有する基板の形成方
法に関する。
【0012】また本発明は、(1)透明基板上に形成さ
れた透明導電層上にネガ型感光性塗膜を形成する工程
と、(2)遮光層に相当する部分以外のみが光透過性を
有するマスクを介して、前記ネガ型感光性塗膜を露光す
る工程と、(3)露光されなかった部分の塗膜を現像除
去して透明導電層を露出させ、少なくとも露出した透明
導電層上に、遮光濃色着色塗料を電着塗装して遮光層を
形成する工程と、(4)前記遮光層を加熱処理する工程
とを含むことを特徴とする遮光層を有する基板の形成方
法に関する。
【0013】また本発明は、透明基板と、該透明基板上
に形成された透明導電層と、該透明導電層上に形成され
た遮光層とを含み、該遮光層が高分子マトリックス中に
分散された最大粒径1μm以下のカ−ボンブラックを含
み、該遮光層が体積抵抗率1×102Ω・cm以上を有す
ることを特徴とする遮光層を有する基板に関する。
【0014】また本発明は、透明基板と、該透明基板上
に形成された透明導電層上に電着された遮光層とを有す
ることを特徴とする白黒表示薄膜トランジスタ(TF
T)アレイ基板用対向電極基板に関する。
【0015】また本発明は、第1の偏光板と、該第1の
偏光板上に配置された基板と、該基板上に形成された薄
膜トランジスタ(TFT)及び該薄膜トランジスタ(T
FT)により駆動される表示電極と、該薄膜トランジス
タ及び該表示電極と接触する内側配向膜を有し、その反
対面に外側配向膜を有する液晶層と、最外側に設けられ
る第2の偏光板とを備え、該外側配向膜と第2の偏光板
との間には濃色着色層からなる遮光層が前記外側配向膜
と接するよう少なくとも一部に電着された透明導電層を
有する対向電極基板が設けられることを特徴とする白黒
表示液晶ディスプレイ装置に関する。
【0016】以下、本発明を詳細に説明する。
【0017】本発明の形成方法においては、まず透明基
板上に形成された透明導電層(透明電極)上にポジ型の
感光性塗膜を形成する工程を最初に行う(以後、工程
(1−A)という)。もしくは、本発明の形成方法にお
いては、まず透明基板上に形成された透明導電層上にネ
ガ型の感光性塗膜を形成する工程を最初に行う(以後、
工程(1−B)という)。
【0018】前記透明基板の材料としては、透明で板状
のものであれば特に制限はなく、具体的には石英、各種
ガラス類、ポリエステル、ポリフェニレンスルフィド、
エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ポリメチルペンテン、各
種ポリイミド、ポリカーボネート、ポリアミド、ポリス
ルホン、ポリエーテル、ポリスチレン、アクリロニトリ
ル−スチレン共重合体、トリ酢酸セルロース等の各種透
明プラスチック(樹脂)類が挙げられ、これらの表面
は、例えば最終製品であるカラーフィルター等の性能
上、平滑であるものが望ましく、必要によっては表面を
研磨して使用することもできる。
【0019】前記透明基板上に形成する透明導電層は、
例えば、酸化錫、酸化インジウム、インジウム−錫酸化
物または酸化アンチモン等で形成されるのが好ましく、
その膜厚は通常20nm〜300nmが望ましい。また
その形成方法はスプレー法、CVD法、スパッタリング
法、真空蒸着法等が挙げられる。
【0020】前記ポジ型感光性塗膜を形成するフォトレ
ジストは、露光部分が現像液で溶解除去できるものであ
れば特に制限されず、例えばキノンジアジド基を有する
化合物;ジアゾメルドラム酸又はニトロベンジルエステ
ル等を含有する化合物;これら化合物を含む組成物;光
によって酸を発生する化合物(光酸発生剤)を用いた化
学増幅系組成物等が挙げられる。更に具体的には、例え
ば造膜機能を有する樹脂に、ヒドロキシル基を有する化
合物とキノンジアジドスルホン酸誘導体あるいはイソシ
アナート基を有するキノンジアジド化合物との反応で得
られる生成物を適宜混合した組成物等を好ましく挙げる
ことができる。この際混合割合は特に限定されず、露光
条件や現像条件等に応じて適宜選定すればよい。またキ
ノンジアジド基を有する樹脂やキノンジアジド基を有す
る樹脂を含む組成物と、アリールスルホニウム塩、アリ
ールヨードニウム塩、ハロメチルトリアジン、スルホン
酸エステル、o−ニトロベンジル基を有する各種トシレ
ート等から選ばれる光酸発生剤と、t−ブトキシカルボ
ニル基やテトラヒドロピラニル基を導入したポリヒドロ
キシスチレン等とからなる化学増幅系の組成物等を挙げ
ることができる。さらに通常市販の各種ポジ型フォトレ
ジストも使用することができる。
【0021】また、前記ネガ型感光性塗膜を形成するフ
ォトレジストは、露光部分が現像液で除去されず、非露
光部分のみが現像液で除去できるものであれば特に制限
されず、例えばアクリロイル基、メタクリロイル基等の
(メタ)アクリロイル基および/またはシンナモイル基
等のような光によって架橋し得るエチレン性二重結合
を、分子中に有する、一般に分子量500〜10,00
0程度のプレポリマーまたは樹脂等に、光重合開始剤な
らびに必要に応じ染料および/または顔料を有機溶媒や
水に溶解あるいは分散したものを用いることができる。
【0022】該プレポリマーまたは樹脂としては、例え
ばエポキシ(メタ)アクリレート、ウレタン(メタ)ア
クリレート、ポリエステル(メタ)アクリレート等のプ
レポリマー;アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹
脂、ポリブタジエン樹脂等に、アミノ基、アンモニウ
ム、スルホニウム等のオニウム基と前記感光性基とを導
入した樹脂で、有機溶媒に溶解および/または分散する
か、あるいは蟻酸、酢酸、プロピオン酸、乳酸などの酸
あるいは酸性物質で水に可溶化および/または分散され
るカチオン性の樹脂;アクリル樹脂、ポリエステル樹
脂、マレイン化油樹脂、ポリブタジエン樹脂、エポキシ
樹脂等にカルボキシル基等と前記感光性基とを導入した
樹脂で、有機溶媒に溶解および/または分散するか、ト
リエチルアミン、ジエチルアミン、ジメチルエタノール
アミン、アンモニア等の塩基性物質で水に可溶化および
/または分散されるアニオン性の樹脂等を挙げることが
でき、特に工程の簡略化や公害防止の観点から、水に可
溶化および/または分散しうるプレポリマーまたは樹脂
の使用が好ましい。
【0023】また前記ネガ型感光性塗料には、塗膜の感
光性や粘度などを調整するために低分子量の(メタ)ア
クリレート類を添加してもよく、具体的には、2−ヒド
ロキシエチル(メタ)アクリレート、2−フェノキシエ
チル(メタ)アクリレート、3−フェノキシ−2−ヒド
ロキシプロピル(メタ)アクリレート、2−エチルヘキ
シル(メタ)アクリレート、トリシクロデカン(メタ)
アクリレート、ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレー
ト、トリメチロールプロパントリアクリレート、ペンタ
エリスリトールトリアクリレート、ジペンタエリスリト
ールヘキサアクリレート、トリス(アクリロイルオキシ
エチル)イソシアヌレート等が例示され、これらは混合
物として使用してもよい。これらの(メタ)アクリレー
ト類の配合割合は、ネガ型感光性塗料用樹脂100重量
部に対して0〜50重量部、好ましくは0〜30重量部
であるのが望ましい。(メタ)アクリレート類の配合割
合が50重量部を越えると塗膜に粘着性が出やすくなり
好ましくない。
【0024】前記光重合開始剤は公知のものでよく、例
えばベンゾインおよびそのエーテル類、ベンジルアルキ
ルケタール類、ベンゾフェノン誘導体、アントラキノン
誘導体、チオキサントン誘導体が挙げられ、さらに必要
によって増感剤を添加してもよい。光重合開始剤の添加
量は、前記ネガ型感光性塗料用樹脂100重量部に対
し、好ましくは0.1〜30重量部、特に好ましくは
0.5〜20重量部の範囲内であるのが望ましい。光重
合開始剤の添加量が0.1重量部未満では光硬化性が不
足し、また30重量部を超えると硬化が進みすぎて塗膜
強度が不足し、かつ不経済であるため好ましくない。
【0025】前記ネガ型感光性塗料の調製は、感光性塗
料用樹脂、光重合開始剤、有機溶媒および/または水、
必要に応じて染料および/または顔料、酸性物質または
塩基性物質、染料あるいは顔料の分散助剤、塗膜の平滑
性をよくするレベリング剤、粘度調整剤、消泡剤等の各
種助剤類等を混合し、一般的に使用されるサンドミル、
ロールミル、アトライター等の分散機を用いて充分に分
散させる方法等により得ることができる。
【0026】感光性塗膜を形成する前記のポジ型または
ネガ型フォトレジストやその組成物等を分散または溶解
するために用いる有機溶剤としては、前記フォトレジス
トや組成物等を分散または溶解しうるものであれば特に
制限されず、具体的には各種のグリコールエーテル類、
例えば、エチレングリコールモノブチルエーテル、エチ
レングリコールモノヘキシルエーテル、エチレングリコ
ールモノフェニルエーテル、プロピレングリコールモノ
メチルエーテル、プロピレングリコールモノフェニルエ
ーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、トリ
エチレングリコールジメチルエーテルなど;ケトン類、
例えば、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブ
チルケトン、シクロヘキサノン、イソホロン、N−メチ
ルピロリドンなど;エーテル類、例えば、ジブチルエー
テル、ジオキサン、テトラヒドロフランなど;アルコー
ル類、例えばメトキシブタノール、ジアセトンアルコー
ル、オクタノール、ブタノール、イソプロパノールな
ど;炭化水素類、例えば、トルエン、キシレン、シクロ
ヘキサン、ヘキサンなど;エステル類、例えば、酢酸エ
チル、酢酸ブチル、酢酸2−メトキシエチル、酢酸2−
メトキシプロピル、安息香酸エチルなど;酸アミド類、
例えばジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセト
アミド、ジメチルスルホキシドなどが挙げられる。これ
らの有機溶媒は単独で使用するだけでなく混合物として
使用することもできる。
【0027】前記ポジ型感光性塗膜もしくはネガ型感光
性塗膜は、通常公知の方法、例えば浸漬法、スプレー
法、スピンコート法、ロールコート法、スクリーン印刷
法、電着法等によって前記透明導電層上に形成すること
ができる。
【0028】このようにして得られる感光性塗膜の膜厚
は特に制限はなく、例えば最終製品たるカラーフィルタ
ー等に要求される性能、形成される遮光層の形状などに
応じて適宜選択される。特に遮光層の形状との関係か
ら、感光性塗膜の膜厚を、形成される遮光層の膜厚の通
常0.5〜20倍、好ましくは1〜10倍程度にするこ
とが望ましい。ここで膜厚が上記範囲よりも小さすぎる
と、感光性塗膜上にも次工程で電着により遮光層を形成
すべき濃色着色層が形成されてしまったり、感光性塗膜
で規定されたパターンよりも線幅の大きな遮光層が形成
してしまう可能性が大きいので好ましくない。また、上
記範囲より膜厚が大きすぎる場合には、感光性塗膜の解
像性に問題が生じたり、電着時に電着塗料が開口部に入
りにくくなり、所望の遮光層が形成されない可能性が大
きいために好ましくない。
【0029】該膜厚を調整するには、各塗布方法によっ
て適した塗布条件を適宜選択すればよい。例えば、スピ
ンコート法の場合には塗布液の粘度やスピナーの回転数
等を調整し、電着法の場合には塗装電圧、電着時間、液
温などの電着条件を調整することにより容易に制御でき
る。
【0030】次いで本発明の形成方法では、遮光層に相
当する部分のみが光透過性を有するマスクを介して、前
記ポジ型感光性塗膜を露光する(以後、工程(2−a)
という)。もしくは、本発明の形成方法では、遮光層に
相当する部分以外のみが光透過性を有するマスクを介し
て、前記ネガ型感光性塗膜を露光する(以後、工程(2
−b)という)。
【0031】前記遮光層に相当する部分のみが光透過性
であるマスク、もしくは遮光層に相当する部分以外のみ
が光透過性を有するマスクは通常、フォトリソグラフィ
ーで使用されるフォトマスクであって、所望のパターン
が形成されていればよい。
【0032】前記露光は通常、紫外線等を多量に発生で
きる光源、例えば高圧水銀灯、超高圧水銀灯、キセノン
ランプ、メタルハライドランプ、エキシマレーザーやS
OR(シンクロトロン放射光)などを用いて行なうこと
ができる。また必要によっては紫外線以外の他の放射線
を使用してもよい。この際露光条件は、用いる感光性塗
膜、露光方法、露光装置等に応じて適宜選択できる。例
えば、露光量は特に制限されず、光源、感光性塗膜等に
応じて適宜選択することができ、通常は0.1〜100
0mJ/cm2、好ましくは5〜500mJ/cm2程度
である。
【0033】次に本発明の形成方法では、ポジ型感光性
塗膜を使用する場合には前記露光後、露光された部分の
塗膜を現像除去して透明導電層を露出させ、露出した透
明導電層上に、少なくとも濃色着色塗料を電着塗装して
遮光層を形成する(以後、工程(3−a)という)。も
しくは本発明の形成方法では、ネガ型感光性塗膜を使用
する場合には前記露光後、露光されなかった部分の塗膜
を現像除去して透明導電層を露出させ、露出した透明導
電層上に、少なくとも濃色着色塗料を電着塗装して遮光
層を形成する(以後、工程(3−b)という)。
【0034】工程(3−a)もしくは(3−b)におけ
る現像条件は特に制限されず、工程(2−a)もしくは
(2−b)における露光量や使用する感光性塗膜の現像
液に対する溶解性、現像液の種類や濃度、さらには現像
温度、現像時間などに応じて適宜選択できる。前記現像
液としては、工程(3−a)もしくは(3−b)におい
て露光された部分または未露光部分の感光性塗膜を現像
除去できるものであれば特に制限されず、感光性塗膜の
種類、露光状態等に応じて適宜選択できる。
【0035】工程(3−a)において、現像液は通常、
塩基性物質を溶解した水溶液等が使用される。該塩基性
物質としては例えば炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウ
ム、メタ珪酸ナトリウム、テトラメチルアンモニウムヒ
ドロキシド等のテトラアルキルアンモニウムヒドロキシ
ド、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、アンモニアな
どが挙げられる。また現像液として有機溶媒を使用して
もよく、例えば、アルコール類、グリコールエーテル
類、ケトン類、炭化水素類、塩素化炭化水素類等が挙げ
られる。これらは混合液にして使用してもよく、さらに
前記水性現像液と併用してもよい。この中でも水溶液系
の現像液が好ましい。
【0036】一方、工程(3−b)において通常、現像
液として、感光性塗料の成分にカチオン性の樹脂を使用
する場合の現像液としては、酸性物質を溶解した水溶液
を使用することができる。該酸性物質としては、例えば
蟻酸、酢酸、プロピオン酸、乳酸等の有機酸や塩酸、リ
ン酸等の無機酸を挙げることができる。またネガ型感光
性塗料の成分にアニオン性の樹脂を使用する場合の現像
液としては塩基性物質を溶解した水溶液等を使用するこ
とができる。該塩基性物質としては、炭酸ナトリウム、
炭酸水素ナトリウム、メタ珪酸ナトリウム、テトラアル
キルアンモニウムヒドロキシド、水酸化ナトリウム、水
酸化カリウム等を挙げることができる。さらに現像液と
してアルコール類、グリコールエーテル類、グリコール
類、ケトン類、炭化水素類、塩素化炭化水素類等の有機
溶媒を使用することもできる。これらは混合液にして使
用してもよく、さらに前記水性現像液と併用してもよ
い。これらの現像液には濡れ性改良や消泡のために界面
活性剤や消泡剤を添加してもよく、毒性や作業環境性等
の点で水溶液系の現像液を使用するのが好ましい。
【0037】前記現像条件としては例えば、工程(3−
a)においてテトラメチルアンモニウムヒドロキシド水
溶液を現像液に使用した場合は、通常濃度0.01〜2
0重量%、好ましくは0.05〜10重量%、温度は通
常10〜80℃、好ましくは15〜40℃、現像時間は
通常2〜600秒、好ましくは4〜300秒などの範囲
内から適宜選択すればよい。
【0038】また工程(3−b)において一例として、
炭酸ナトリウム水溶液を現像液に使用する場合、炭酸ナ
トリウム濃度は通常0.01〜25重量%、好ましくは
0.05〜15重量%、温度は通常10〜70℃、現像
時間は通常5〜600秒、好ましくは5〜300秒等の
範囲から適宜選択すれば良い。さらにまた、工程(3−
b)において一例として、乳酸水溶液を使用する場合
は、乳酸濃度は通常0.01〜50重量%、好ましくは
0.05〜25重量%、温度は通常10〜70℃、好ま
しくは15〜50℃、現像時間は通常2〜600秒、好
ましくは4〜400秒等の範囲内から適宜選択すればよ
い。
【0039】工程(3−a)もしくは(3−b)で使用
される濃色着色塗料としては、(a)濃色(例えば、
黒、濃藍、濃茶等)の染料および/または顔料、(b)
電着用バインダー樹脂および(c)必要により混合され
る硬化剤を含有する水溶性および/または水分散性の塗
料を挙げることができる。
【0040】前記染料および/または顔料としては、例
えばカーボンブラック、グラファイイト、三酸化バナジ
ウム、二酸化マンガン、二硫化モリブデン、四三酸化
鉄、アニリンブラック、スダンブラックB、アシッドブ
ラック1および52、ファストブラックK塩、ニグロシ
ン又はこれらの混合物等が挙げられる。より詳細には、
「COLOUR INDEX」(第3版)等に記載され
ているものが挙げられる。 本発明の形成方法で形成さ
れる遮光層を有する基板をカラーフィルターのブラック
マトリックスとして使用する場合、含有される染料およ
び/または顔料としては特に限定はなく、上記した染料
および/または顔料は、いずれも用いることができる。
本発明の方法で形成される遮光層を有する基板を白黒表
示TFTアレイ基板用対向電極基板の遮光層として使用
する場合も、含有される染料および/または顔料に特に
限定はなく、上記した染料および/または顔料のいずれ
も用いることができるが、このうち顔料、特に好ましく
は導電性微粒子を用いることが望ましい。導電性微粒子
としては、カーボンブラック;酸化錫、ITO、酸化イ
ンジウム、酸化チタン、酸化ルテニウム、酸化バナジウ
ム等の金属酸化物;金、白金、パラジウム、銀合金、
銅、ニッケル等の金属等から少なくとも一種を用いるこ
とが好ましいが、遮光性、導電性のバランスをとるた
め、二種以上を混合して使用しても良いことは言うまで
もない。本発明にて形成される遮光層を有する基板は体
積抵抗率1×102Ω・cm以上であることが好ましく、
特に体積抵抗率が1×102Ω・cm〜1×1012Ω・cm
であって且つ表面抵抗値が1×102〜1×1014Ω/
□であるのが望ましい。体積抵抗率が1×102Ω・cm
より低い場合は染料及び/又は顔料濃度が高くなり、物
理的性質、中でも接着性の高い膜が得られず、体積抵抗
率が1×1012Ω・cmより高い場合は染料及び/又は顔
料濃度が低いため遮光性が不十分となる場合が生ずる。
同様に表面抵抗値が1×102Ω/□より低いと、染料
及び/又は顔料濃度が高くなり、接着性が劣る傾向が生
じ、一方表面抵抗値が1×1014Ω/□より高いと、遮
光性が不十分となる傾向がある。
【0041】遮光層のブラックマトリックス部分を白黒
表示TFTアレイ基板用対向電極基板として使用する場
合、ブラックマトリックス上の液晶の配向による光変調
が光漏れを防止する効果を有するため、該ブラックマト
リックス部分すなわち遮光層部分の導電性が高い程望ま
しい。具体的にはブラックマトリックス部分の体積抵抗
率が1×102〜1×109Ω・cm、好ましくは1×10
2〜1×106Ω・cmであり、表面抵抗値が1×102
1×109Ω/□、好ましくは1×102Ω/□〜1×1
6Ω/□であることが望ましい。体積抵抗率が1×1
2Ω・cmよりも小さい場合は、通常導電性微粒子を高
濃度で使用しなければならず、遮光層のITO基板への
密着性が著しく劣るため好ましくない。表面抵抗値が1
×109Ω・cmよりも大きいと、液晶ディスプレイの視
認性が著しく劣るため好ましくない。また、表面抵抗値
が1×102Ω/□よりも小さい場合は、通常導電性微
粒子を高濃度で使用しなければならず、遮光層のITO
基板への密着性が著しく劣るため好ましくない。表面抵
抗値が1×109Ω/□よりも大きいと液晶ディスプレ
イの視認性に劣るため好ましくない。この視認性の低下
は、電圧の印加に対し、遮光層と接触する液晶が応答し
ないことに起因する。すなわち、TFT−LCDは通
常、ノーマリーホワイトで使用されるため、偏光板で偏
光した光が、遮光層と接触する液晶で複屈折され、各画
素周辺からの光もれが生じ、コントラストの低下など、
液晶ディスプレイの視認性が著しく低下する。従って、
本発明のブラックマトリックスではブラックマトリック
スへのITOを更に形成する必要がない。
【0042】逆に、ブラックマトリックスを、電着法で
作製される液晶ディスプレー用カラーフィルターの該遮
光層部分として使用する場合には、R、G、B等の電着
層がブラックマトリックス部分上へ電着する現像を防止
するために、ブラックマトリックス部分の導電性は低い
ことが望ましい。
【0043】具体的には例えば該遮光パターンのブラッ
クマトリックス部分の体積抵抗率が1×106〜1×1
12Ω・cmであり、表面抵抗値が通常1×104〜1×
1014Ω/□であることが好ましい。体積抵抗率が1×
106Ω・cmよりも小さいと遮光層上へ着色塗料が電着
される現象(上乗り)が生じる可能性があるため、好ま
しくない。体積抵抗率を1×1012Ω・cmよりも大きく
すると、遮光性が著しく低下するため、カラーフィルタ
ーとしてのコントラスト等の特性やTFTの保護特性が
著しく低下するため好ましくない。表面抵抗値が1×1
4Ω/□よりも小さいと遮光層上へ着色塗料が電着さ
れる現象(上乗り)が生じることがあるため、好ましく
ない。表面抵抗値が1×1014Ω/□よりも大きくする
と、遮光性が著しく低下するため、カラーフィルターと
してのコントラスト等の特性やTFTの保護特性が著し
く低下するため好ましくない。
【0044】上記の顔料の中でカーボンブラックは添加
量が少量であっても遮光性が高い為好ましい。カーボン
ブラックは遮光性および電着塗料の安定性の点から最大
粒径が1μm以下である必要がある。カーボンブラック
の分散後の最大粒径は、大塚電子(株)製光散乱型粒度
分布測定装置PAR−IIIで測定したとき、数平均粒子
径(dn)が1μm以下、更に好ましくはdnが0.5
μm以下で、dv(重量平均粒子径)/dnが2.5以下
が望ましく、さらに好ましくはdnが0.3μm以下
で、dv/dnが2以下であることが好ましい。ここで最
大粒径が1μmを超えると、電着塗料の安定性が損なわ
れる可能性が生じ、また得られる遮光層の平滑性や精細
度が低下することがあるために好ましくない。さらに、
カーボンブラックの最大粒径が1μm以下であると、後
に述べる顔料/バインダー樹脂配合比率や加熱処理条件
を適宜選択することによって遮光層の導電性を制御しや
すくなるという長所があるために望ましい。
【0045】一般に、カーボンブラック等の導電性物質
を顔料等として濃色着色塗料に使用した場合、濃色着色
層に導電性が生じる。本願においては、遮光層をTFT
アレイ基板用対向電極として利用できる程度に該導電性
を高めることができ、もしくは電着法により製造される
カラーフィルターの遮光層として、差し支えのない程度
に該導電性を減少させることもできる。上述の染料およ
び/または顔料は、電着用バインダー樹脂100重量部
に対し、通常2〜300重量部、好ましくは3〜100
重量部程度添加すると、黒色かつ遮光性の高いブラック
マトリックスを得ることができる。
【0046】カーボンブラックを顔料として使用する場
合、電着用バインダー樹脂100重量部に対し、通常1
0〜80重量部、好ましくは20〜60重量部用いると
加熱処理で遮光層に安定性、信頼性を付与でき、黒色か
つ遮光性の高いブラックマトリックスを得ることができ
る。このようにカーボンブラックが高分子マトリックス
中に分散したブラックマトリックスは、金属のスパッタ
等で作製した場合よりも光反射率が低いものである。
【0047】さらにまた、カーボンブラックを用いて白
黒表示TFTアレイ基板用対向電極を作製するために
は、前記導電性微粒子の添加量は、電着用バインダー樹
脂100重量部に対して、30重量部〜80重量部が好
適である。30重量部未満の場合、遮光性及び導電性共
に低く、80重量部を越える場合、電着塗料の分散安定
性、並びに、得られるブラックマトリックスの平坦性や
精細度が低下するため好ましくない。
【0048】前記電着用バインダー樹脂としては、水溶
液および/または水分散液とした際にカチオン性または
アニオン性のイオン性基となる基を有する樹脂等を使用
することができる。ここで、電着用基板として、透明基
板上にITO透明導電層を形成したものを用いる場合、
カチオン性のイオン性基となる基を有する樹脂を使用す
るカチオン電着を行うと、電着液中の酸によってITO
層が侵されてしまうため好ましくなく、アニオン性のイ
オン性基となる基を有する樹脂を用いるアニオン電着を
行うことが好ましい。カチオン電着を使用する場合に
は、電着用基板としてステンレスや白金等の電極のよう
な電着液の酸で侵されない基板を用い、電着により作製
した遮光層を実際に使用するガラス等の透明基板上に転
写すればよい。前記カチオン性基を有する樹脂として
は、例えばアクリル樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹
脂、ポリブタジエン樹脂、ポリアミド樹脂等に、アミノ
基、またアンモニウム、スルホニウム、ホスホニウムな
どのオニウム基を導入し、蟻酸、酢酸、プロピオン酸、
乳酸などの酸あるいは酸性物質で水に可溶化または分散
されるもの等を挙げることができる。
【0049】また前記アニオン性の樹脂としては、例え
ばアクリル樹脂、ポリエステル樹脂、マレイン化油樹
脂、ポリブタジエン樹脂、エポキシ樹脂等においてカル
ボキシル基などを有し、トリエチルアミン、ジエチルア
ミン、ジメチルエタノールアミン、アンモニアなどの塩
基性物質で水に可溶化または分散されるもの等を挙げる
ことができる。前記必要により使用される硬化剤として
は、使用する電着用バインダー樹脂に対して添加に適す
るものを選べばよく、例えば、メラミン、ベンゾグアナ
ミン、尿素およびこれら化合物の誘導体;メラミン樹
脂、尿素樹脂等のアミノ樹脂;フェノール樹脂;ブロッ
ク化イソシアナート類等が挙げられる。特にこれらの硬
化剤は比較的低温でも効果の得られるものの選択が好ま
しい。前記濃色着色塗料には、さらに染料や顔料の分散
助剤、塗膜の平滑性をよくするレベリング剤、粘度調整
剤、消泡剤等の各種助剤類等を添加してもよい。
【0050】濃色着色塗料を調製するには、染料および
/または顔料、電着用バインダーを含む組成物、必要に
より硬化剤、有機溶媒、水、酸性物質、塩基性物質、染
料又は顔料の分散助剤、レベリング剤、粘度調整剤、消
泡剤等を混合し、一般的に使用されるサンドミル、ロー
ルミル、アトライター、ボールミル等の分散機を用いて
充分に分散させた後、水で所定の濃度、好ましくは固形
分含量約4〜25重量%、特に好ましくは7〜20重量
%に希釈して電着に適した塗料とする方法等により行な
うことができる。また電着用バインダー樹脂の溶解およ
び/または分散を容易ならしめるため、浴安定性向上の
ため、または平滑な塗膜を得るため等の目的で、前記感
光性塗膜用樹脂の分散、溶解に用いられる有機溶媒等を
適宜選択して添加してもよい。
【0051】このような濃色着色塗料を電着塗装により
形成される濃色着色層、即ち遮光層の厚さは、特に制限
はなく、カラーフィルター等に要求される性能またはデ
ィスプレイ装置の設計などに応じて適宜選定されるが、
遮光性という観点からは、通常、乾燥膜厚が0.3〜5
μm、好ましくは1〜3μm程度である。これは、使用
する染料および/または顔料の種類や大きさ、電着用バ
インダー樹脂の配合量等によっても変動するため、それ
ぞれの塗料によって決定されるものである。該膜厚を調
整するには、塗装電圧、電着時間、液温などの電着条件
を調整することにより制御できる。
【0052】前記濃色着色層を形成する際の電着塗布条
件は、使用する濃色着色塗料の種類、目的とする遮光層
の厚さなどにより適宜、電圧、電着時間、液温などの条
件を調整して行うことができる。例えば、塗装電圧は通
常5〜500V、好ましくは10〜300V、さらに好
ましくは10〜150Vの直流であり、電着時間は通常
5〜300秒、好ましくは10〜200秒、液温は10
〜35℃、好ましくは15〜30℃である。この際、所
望の膜厚をうる電着時間が経過したところで通電を停止
し、基板を浴から取り出し、余剰に付着した浴液を水等
でよく洗浄し乾燥するのが好ましい。
【0053】次いで本発明の形成方法では、電着後の基
板上の前記濃色着色塗料、すなわち遮光層を加熱処理す
る(以後、工程(4)という)。
【0054】前記加熱処理の条件は、通常は前記工程
(3−a)もしくは(3−b)の電着で形成された遮光
層の水分が容易に乾燥し得るような条件、あるいは、電
着用樹脂が熱硬化性を有する場合には目的に応じて架橋
反応が完結し得るような条件で行うこともできる。遮光
層の耐現像液性、耐アルカリ性等は、遮光層を形成する
塗膜に含まれる酸濃度等によっても影響を受けるため、
必ずしも硬化条件にのみに依存するわけではないが、お
よその目安とすることができる。
【0055】例えば遮光層に耐現像液性、耐アルカリ性
等が必要でない場合、もしくは遮光層の導電性をできる
だけ低く製造する必要がある場合、加熱処理は例えば1
50℃以下、好ましくは80〜140℃で通常0.5分
〜1時間、好ましくは1〜30分程度の条件で行なうこ
とができる。かかる条件を選定することにより、カーボ
ンブラックを使用した遮光層であっても引き続き電着で
R,G,Bの着色層を形成する場合、差し支えない程度
の電気絶縁性、例えば体積抵抗率が1×106〜1×1
12Ω・cm、表面抵抗値が1×104〜1×1014Ω/
□程度を有するようにできる。
【0056】また、遮光層に耐現像液性、耐アルカリ性
等が必要で、導電性をできるだけ高くする場合、加熱処
理は、例えば通常130〜270℃、好ましくは140
〜250℃で、通常の時間、程度の条件で行なうことが
できる。
【0057】このように加熱処理の条件は、本発明で形
成される遮光層をカラーフィルターのブラックマトリッ
クスとして使用する場合と白黒表示TFTアレイ基板用
対向電極のブラックマトリックスとして使用する場合等
により適宜選択される。すなわち、顔料としてカーボン
ブラックを用いてカラーフィルターのブラックマトリッ
クスを形成し、引き続き赤、青、緑等の着色層を電着で
形成する場合、通常は前記工程の(3−a)もしくは
(3−b)の電着で形成された遮光層表面の水分が容易
に乾燥し得るような条件で実施することが好ましい。着
色層がブラックマトリックス上に電着しないような絶縁
性が保持され得る条件、即ち、180℃以下、好ましく
は、80〜140℃で2〜120分程度で行うことが好
ましい。この絶縁性は、前述したように、体積抵抗率で
1×106Ω・cm以上が好ましい。180℃を越えると
水分が十分乾燥するが、遮光性を満足するカーボンブラ
ック配合量の場合、1×106Ω・cm未満の体積抵抗率
となるため、電着による着色層形成工程で、ブラックマ
トリックス上にも着色層が形成されるという問題点が生
じる。
【0058】着色層を電着法で形成する場合、遮光層の
導電性を制御して着色層の上乗りを防止することが重要
であるが、着色層を顔料分散法または印刷法で形成する
場合、特に問題はない。このような場合は遮光層の加熱
処理は通常80〜270℃、好ましくは130〜250
℃で実施することができる。
【0059】さらに、遮光層のブラックマトリックスを
白黒表示TFTアレイ基板用対向電極に用いる場合、対
向電極としての機能上差し支えない程度の導電性を有し
ていることが望ましく、例えば通常130〜350℃、
好ましくは140〜280℃で通常5分〜3時間、好ま
しくは10分〜1.5時間程度の条件で加熱処理を行う
ことができ、この場合、例えば表面抵抗値が1×102
〜1×109Ω/□程度を有する遮光層を得ることがで
きる。このようにして得られたブラックマトリックスを
有する対向電極は、実用上、ブラックマトリックス上の
液晶も電圧の印加に応答しなければならないため、ある
程度の電気導電性を必要とする。この遮光層の電気特性
は、前述のように導電性微粒子の種類、導電性微粒子/
電着用バインダー樹脂の配合比、加熱処理条件等によっ
て制御可能であり、加熱処理後のブラックマトリックス
の体積抵抗率として、1×102〜1×109Ω・cm、好
ましくは1×102〜1×106Ω・cmの範囲であれば良
い。
【0060】さらにまた、遮光層の導電性の制御は、加
熱処理条件の選択によるだけでなく、遮光層材料中のカ
ーボンブラックの含有割合を前述の範囲内で、併せて選
択することにより、さらに幅広く良好に行うこともでき
る。この場合、体積抵抗率を1×102〜1×1012Ω
・cm、表面抵抗値を1×102〜1×1014Ω/□(2
0℃、60%RHの測定値)程度の範囲内から用途に応
じて選択することができ、特に好ましい。
【0061】また本発明では、また最大粒径1μm以下
のカーボンブラックが高分子マトリックス中に分散して
おり、体積抵抗率が1×102Ω・cm以上の遮光層が、
透明導電性基板上に形成されていることを特徴とする遮
光層を有する基板に関するが、該遮光層を形成する方法
としては前述の方法が最も好ましいが、この他に、パタ
ーンニングされた透明導電性基板上に電着法により遮光
層を形成する方法、全面導電性基板あるいはパターニン
グされた透明導電性基板上に印刷法またはフォトリソグ
ラフィー法により遮光層を形成する方法が挙げられる。
この中の例えばフォトリソグラフィー法による方法は、
光硬化性を有する遮光性樹脂組成物を基板上に塗布、乾
燥した後、露光、現像することにより実施することがで
きる。
【0062】次に添付図面を参照して、本発明に用いら
れる白黒表示薄膜トランジスタ(TFT)アレイ基板用
対向電極基板及び該基板を組み込んだ白黒表示液晶ディ
スプレイ装置の一例を概略的に説明する。
【0063】白黒表示液晶ディスプレイ装置10は基本
的には、白黒表示薄膜トランジスタ(TFT)アレイ基
板12と、対向電極基板13と、基板12及び13の間
に挾まれた液晶層11とを備える。該TFTアレイ基板
には透明基板12a上に配置された薄膜トランジスタ
(TFT)12bと、TFTにより駆動される表示電極
12cと、ソースバスライン12dと、この断面図には
示していないがゲートバスライン等から構成され、これ
らの構成部品は図示のように内側配向膜12eにより被
覆されている。一方対向電極基板13は透明基板13a
と、透明基板13a上に形成された透明導電層13b
と、濃色着色塗料が電着塗装されて形成された遮光層1
3cとから構成され、これらの構成部品は外側配向膜1
3dにより被覆される。図示のように、透明基板12
a、13aにはそれぞれ偏向板14、15が取付けられ
る。
【0064】
【発明の効果】本発明の遮光層の形成方法は、精細度お
よび遮光能が高く、しかも光反射率の低い遮光層を、十
分な精度をもって簡便に形成することができ、液晶表示
装置等に使用される優れた特性を有するカラーフィルタ
ー等の作成に特に有用である。
【0065】また、本発明によれば、液晶ディスプレイ
のカラーフィルターに適した精細度及び遮光能の高い遮
光層ならびにその遮光層を充分な精度をもって簡便に作
製できる製造方法が提供される。
【0066】また本発明は、導電性を有する、反射率が
低く、精細度および遮光性に優れたブラックマトリック
スが形成された白黒表示TFTアレイ基板用対向電極基
板、並びに、該対向電極基板を用いた白黒表示TFT式
液晶ディスプレイ装置を提供することができる。しか
も、従来のフォトリソ法を用いるよりも、製造プロセス
が簡便であるという特徴もある。
【0067】
【実施例】以下、実施例、比較例及び応用例によって具
体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるもので
はない。
【0068】
【合成例1】黒色塗料(Y−1)及び着色塗料(Y−2,Y−3,Y
−4)の調製 アクリル樹脂(東亜合成化成(株)製、商品名「アロン
S−4030」)をトリエチルアミンでpHが約8とな
るまで中和し、これに脱イオン水を加えた樹脂水溶液
(S)を調製した。
【0069】次に、樹脂水溶液(S)に、撹拌下でカー
ボンブラック、アゾ金属塩赤顔料、フタロシアニングリ
ーン、フタロシアニンブルーをそれぞれ加え、黒色、赤
色、緑色及び青色の顔料分散液を各々作成した。
【0070】さらにこれとは別に、前記アクリル樹脂に
メラミン樹脂(住友化学(株)製、商品名「M−66
B」)を混合した後、トリエチルアミンでpHが約8と
なるまで中和し、これに脱イオン水を加えた樹脂水溶液
(T)を作成した。
【0071】前記各色の顔料分散液に対して、樹脂水溶
液(T)を加えることにより、表1に示される組成の黒
色塗料(Y−1)及び着色塗料(Y−2,Y−3,Y−
4)を得た。なお、得られた塗料は熱硬化性であり、か
つアニオン型の電着性を有するものであった。また得ら
れた塗料の粒径分布を粒度分布測定装置LA−910
(掘場製作所製)で測定した。結果を表2に示す。
【0072】
【表1】
【0073】
【表2】
【0074】
【合成例2】3種の濃色着色塗料(Y−5,Y−6,Y−7)の調製 次に、合成例1で調製した樹脂水溶液(S)に、撹拌下
で、カーボンブラック、アンチモン含有酸化錫(触媒化
成工業(株)、エレコムTL−90)、黒色酸化チタン
(石原産業(株)製、S−1)、ニッケル(住友金属鉱
山(株)製、ENP−005)の各微粒子を所定量分散
し、濃色着色塗料をそれぞれ作製した。
【0075】前記各濃色着色塗料に対し、合成例1で調
製した樹脂水溶液(T)を加えることにより、表3に示
される組成の各濃色着色塗料を得た。なお、得られた塗
料は、熱硬化性で、かつアニオン型の電着性を有するも
のであった。
【0076】
【表3】
【0077】
【実施例1】膜厚100nmのITO(インジウム−錫
酸化物)膜を表面に有する厚さ1.1mmのコーニング7
059ガラス(商品名、以下、原板1という)に、ナフ
トキノンジアジド化合物とノボラッククレゾール樹脂と
からなるポジ型フォトレジスト(東京応化工業株式会社
製、商品名「OFPR−800」)をスピンコート法に
より、乾燥後の膜厚が3μmとなるように塗布した。次
いで所定の遮光パターンを有するマスクを介して超高圧
水銀灯光を70mJ/cm2にて照射した。次に濃度2.4
重量%のテトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液
で現像したところ、露光部分のポジ型フォトレジストが
選択的に除去され、ITO膜面が露出した。水洗、乾燥
後、原板1を陽極とし、アニオン電着性を有する黒色塗
料(Y−1)を入れたステンレススチール製ビーカーを
陰極として、直流電圧25Vを25℃で60秒間印加
し、電着した。原板1をステンレススチール製ビーカー
から引き揚げイオン交換水で洗浄後乾燥(70℃、5分
間)した。
【0078】次いで120℃、10分間加熱処理した
後、原板1全面に前記超高圧水銀灯光を100mJ/cm2
にて照射し、濃度2.4重量%のテトラメチルアンモニ
ウムヒドロキシド水溶液で現像したところ、黒色の電着
パターンには何の変化も見られず、残存していたポジ型
フォトレジストがすべて除去された。水洗乾燥した膜厚
2μmの高精度の遮光層を有する原板1が得られた。
【0079】この遮光層の表面抵抗を4端子法(三菱油
化(株)製表面抵抗計、商品名Loresta)で測定
したところ6×106Ω/□であった。この遮光層の体
積抵抗率は、大塚電子(株)製インピーダンスアナライ
ザーを用いて測定した後算出したところ2×108Ω・c
mであった。また光学濃度(コニカ(株)製、商品名コ
ニカデンシトメータPDA−65で測定)は3.30で
あった。
【0080】
【実施例2】実施例1と同様にして高精度の遮光層を形
成したのち、さらに240℃、60分の加熱処理を行
い、膜厚2.0μmの遮光層を有する原板を得た。
【0081】この遮光層の表面抵抗値は1×102Ω/
□、体積抵抗率は1×103Ω・cmであり、光学濃度は
3.30であった。
【0082】
【実施例3】加熱処理を180℃、10分間とした以外
は実施例2と同様に行い、膜厚2μmの遮光層を有する
原板を得た。この遮光層の表面抵抗値は2×103Ω/
□、体積抵抗率は1×104Ω・cmであり、光学濃度は
3.30であった。
【0083】
【応用例1】実施例1で得た遮光層付き原板(以下、原
板2という)を用いて以下に示す電着法によるカラーフ
ィルターを作成した。
【0084】原板2上にポジ型フォトレジスト(東京応
化工業株式会社製、商品名「OFPR−800」)をス
ピンコート法により、乾燥後の膜厚が3μmとなるよう
に塗布した。次いで露光部分が遮光層間隙より上下左右
が各10μm大きいモザイク状パターンを有するフォト
マスクを用いて露光、現像を行い、露光部分を除去しI
TO膜を露出させた。次に原板3を陽極とし、アニオン
電着性を有する赤色塗料(Y−2)を入れたステンレス
スチール製ビーカーを陰極として、直流電圧25Vを2
5℃で60秒間印加し電着した。原板2をステンレスス
チール製ビーカーから引き揚げイオン交換水で洗浄後乾
燥し、120℃、10分間熱処理した。これにより赤色
モザイク状層が得られた。次にこのモザイク状層に隣接
するように別のモザイク状層の露光、現像を行った後、
緑色塗料(Y−3)の電着および熱処理を赤色塗料(Y
−2)と同様に行った。この操作を青色塗料(Y−4)
についても繰り返してカラーフィルターを作成した。上
記の各電着工程で遮光層上に着色塗料が上乗りする現象
は全くみられなかった。なお、使用した現像液は界面活
性剤(花王株式会社製、商品名「ペレックスNBL」)
5重量%を含有する1重量%水酸化ナトリウム水溶液で
ある。最後に硬化を完全に行わせるために180℃で3
0分間処理し、透明性、均一性、平坦性に優れ、精度の
良い黒色遮光層を有するカラーフィルターを得た。
【0085】
【応用例2】実施例1で得た遮光層付き原板(原板2)
を用いて以下に示す顔料分散法によってカラーフィルタ
ーを作成した。
【0086】原板2上にカラーモザイクシステム「CR
−2000」、「CG−2000」、「CB−200
0」(富士ハントエレクトロニクステクノロジ(株)
製、商品名)を用いて、同システム指定の処理方法に従
って、赤、緑、青の三色を遮光層間隙に充填し、平坦性
に優れたカラーフィルターを得た。なお、露光に使用し
たフォトマスクは光透過性部分が遮光層間隙と同一寸法
のものである。
【0087】
【実施例4】実施例2で作製した遮光層付き原板(原板
3)を用いて、TFT式白黒液晶ディスプレイ装置を作
製したところ、視認性に優れたデイスプレイ装置が得ら
れた。
【0088】
【参考例1】実施例2で得た遮光層付き原板(原板3)
を用いて実施例4と同様に行いカラーフィルターを得た
が、遮光層に赤、緑、青がそれぞれ電着されてしまい平
坦性の悪いカラーフィルターしか得られなかった。
【0089】
【比較例1】実施例1で作成した遮光層付き原板(原板
2)を用いて、TFT式白黒表示液晶ディスプレイ装置
を作成してが、視認性が著しく劣っていた。
【0090】
【実施例5〜7】実施例1で用いたコーニング7059
ガラス(原板1)に、ポジ型フォトレジスト(「OFP
R−800」)をスピンコート法により、乾燥後の膜厚
が3μmとなるように塗布した。次いで所定の遮光パタ
ーンを有するマスクを介して超高圧水銀灯光を70mJ
/cm2にて照射した。次に濃度2.4重量%のテトラメ
チルアンモニウムヒドロキシド水溶液で現像したとこ
ろ、露光部分のポジ型フォトレジストが選択的に除去さ
れ、ITO膜面が露出した。水洗、乾燥後、各原板6を
陽極とし、アニオン電着性を有する黒色塗料(Y−5,
Y−6,Y−7)を入れたステンレススチール製ビーカ
ーを陰極として、直流電圧25Vを25℃で60秒間印
加し、電着した。各原板6をステンレススチール製ビー
カーから引き揚げイオン交換水で洗浄後乾燥(70℃、
5分間)した。
【0091】次いで各原板6全面に前記超高圧水銀灯光
を100mJ/cm2にて照射し120℃、10分間加熱処
理した後、濃度2.4重量%のテトラメチルアンモニウ
ムヒドロキシド水溶液で現像したところ、黒色塗料(Y
−5,Y−6,Y−7)からなる黒色の電着層には何の
変化も見られず、残存していたポジ型フォトレジストが
すべて除去された。水洗乾燥した膜厚2μmの高精度の
遮光層を有する各原板が得られた。
【0092】各原板を、乾燥後、140℃で、60分間
加熱処理し、白黒表示TFTアレイ基板用対向電極基板
が得られた。このようにして得られた各塗膜の、表面抵
抗値、体積抵抗率及びOD値を、表4に示す。
【0093】
【表4】
【0094】
【比較例2】合成例1と同様にしてアクリル樹脂75
0.0g、メラミン樹脂250.0g、トリエチルアミン
61.8gとフタロシアニンブルー30.0g、フタロシ
アニングリーン50.0g、アゾ金属塩赤顔料50.0g
からなる黒色電着塗料(Y−8)を調製した。この塗料
を用いて実施例1と同様にして膜厚2μmの黒色塗膜を
有するガラス基板を得た。この塗膜の表面抵抗値及び体
積抵抗率を測定したところ、それぞれ5×1014Ω/
□、2×1013Ω・cmであった。このガラス板を用いて
応用例1と同様にしてカラーフィルターを作製したが、
このカラーフィルターの遮光層の光学濃度は1.10で
あった。この光学濃度ではカラーフィルターのコントラ
スト等の特性が著しく低いためカラーフィルターとして
使用することができなかった。
【0095】
【比較例3】合成例2と同様にしてアクリル樹脂75
0.0g、メラミン樹脂250.0g、トリエチルアミン
61.8g、ニッケル1000gからなる黒色電着塗料Y
−9を調製した。この塗料を用いて実施例1と同様にし
て膜厚2μmの黒色塗膜を有するガラス基板を得た。こ
の塗膜の表面抵抗値及び体積抵抗率を測定したところ、
それぞれ50Ω/□、40Ω・cmであった。このガラス
基板を用いて白黒表示TFT液晶ディスプレイ装置を作
製したが、密着性が悪いため、遮光層の精度が著しく悪
かった。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の白黒表示液晶ディスプレイ装置を示す
概略断面図である。
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成6年5月24日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0083
【補正方法】変更
【補正内容】
【0083】
【応用例1】実施例1で得た遮光層付き原板(以下、原
という)を用いて以下に示す電着法によるカラーフ
ィルターを作成した。
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0084
【補正方法】変更
【補正内容】
【0084】原板上にポジ型フォトレジスト(東京応
化工業株式会社製、商品名「OFPR−800」)をス
ピンコート法により、乾燥後の膜厚が3μmとなるよう
に塗布した。次いで露光部分が遮光層間隙より上下左右
が各10μm大きいモザイク状パターンを有するフォト
マスクを用いて露光、現像を行い、露光部分を除去しI
TO膜を露出させた。次に原板を陽極とし、アニオン
電着性を有する赤色塗料(Y−2)を入れたステンレス
スチール製ビーカーを陰極として、直流電圧25Vを2
5℃で60秒間印加し電着した。原板をステンレスス
チール製ビーカーから引き揚げイオン交換水で洗浄後乾
燥し、120℃、10分間熱処理した。これにより赤色
モザイク状層が得られた。次にこのモザイク状層に隣接
するように別のモザイク状層の露光、現像を行った後、
緑色塗料(Y−3)の電着および熱処理を赤色塗料(Y
−2)と同様に行った。この操作を青色塗料(Y−4)
についても繰り返してカラーフィルターを作成した。上
記の各電着工程で遮光層上に着色塗料が上乗りする現象
は全くみられなかった。なお、使用した現像液は界面活
性剤(花王株式会社製、商品名「ペレックスNBL」)
5重量%を含有する1重量%水酸化ナトリウム水溶液で
ある。最後に硬化を完全に行わせるために180℃で3
0分間処理し、透明性、均一性、平坦性に優れ、精度の
良い黒色遮光層を有するカラーフィルターを得た。
【手続補正3】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0085
【補正方法】変更
【補正内容】
【0085】
【応用例2】実施例1で得た遮光層付き原板(原板
を用いて以下に示す顔料分散法によってカラーフィルタ
ーを作成した。
【手続補正4】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0086
【補正方法】変更
【補正内容】
【0086】原板上にカラーモザイクシステム「CR
−2000」、「CG−2000」、「CB−200
0」(富士ハントエレクトロニクステクノロジ(株)
製、商品名)を用いて、同システム指定の処理方法に従
って、赤、緑、青の三色を遮光層間隙に充填し、平坦性
に優れたカラーフィルターを得た。なお、露光に使用し
たフォトマスクは光透過性部分が遮光層間隙と同一寸法
のものである。
【手続補正5】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0087
【補正方法】変更
【補正内容】
【0087】
【実施例4】実施例2で作製した遮光層付き原板(原板
)を用いて、TFT式白黒液晶ディスプレイ装置を作
製したところ、視認性に優れたデイスプレイ装置が得ら
れた。
【手続補正6】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0088
【補正方法】変更
【補正内容】
【0088】
【参考例1】実施例2で得た遮光層付き原板(原板
を用いて実施例4と同様に行いカラーフィルターを得た
が、遮光層に赤、緑、青がそれぞれ電着されてしまい平
坦性の悪いカラーフィルターしか得られなかった。
【手続補正7】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0089
【補正方法】変更
【補正内容】
【0089】
【比較例1】実施例1で作成した遮光層付き原板(原板
)を用いて、TFT式白黒表示液晶ディスプレイ装置
を作成してが、視認性が著しく劣っていた。
【手続補正8】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0090
【補正方法】変更
【補正内容】
【0090】
【実施例5〜7】実施例1で用いたコーニング7059
ガラス(原板1)に、ポジ型フォトレジスト(「OFP
R−800」)をスピンコート法により、乾燥後の膜厚
が3μmとなるように塗布した。次いで所定の遮光パタ
ーンを有するマスクを介して超高圧水銀灯光を70mJ
/cm2にて照射した。次に濃度2.4重量%のテトラメ
チルアンモニウムヒドロキシド水溶液で現像したとこ
ろ、露光部分のポジ型フォトレジストが選択的に除去さ
れ、ITO膜面が露出した。水洗、乾燥後、各原板
陽極とし、アニオン電着性を有する黒色塗料(Y−5,
Y−6,Y−7)を入れたステンレススチール製ビーカ
ーを陰極として、直流電圧25Vを25℃で60秒間印
加し、電着した。各原板6をステンレススチール製ビー
カーから引き揚げイオン交換水で洗浄後乾燥(70℃、
5分間)した。
【手続補正9】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0091
【補正方法】変更
【補正内容】
【0091】次いで各原板全面に前記超高圧水銀灯光
を100mJ/cm2にて照射し120℃、10分間加熱処
理した後、濃度2.4重量%のテトラメチルアンモニウ
ムヒ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大美賀 広芳 神奈川県横浜市港北区篠原東3−20−17− 3号 (72)発明者 小野 典克 千葉県習志野市谷津3−1−47−811 (72)発明者 進藤 忠文 東京都文京区本駒込5−15−5

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 (1)透明基板上に形成された透明導電
    層上にポジ型感光性塗膜を形成する工程と、(2)遮光
    層に相当する部分のみが光透過性を有するマスクを介し
    て、前記ポジ型感光性塗膜を露光する工程と、(3)露
    光された部分の塗膜を現像除去して透明導電層を露出さ
    せ、少なくとも露出した透明導電層上に、濃色着色塗料
    を電着塗装して遮光層を形成する工程と、(4)前記遮
    光層を加熱処理する工程とを含むことを特徴とする遮光
    層を有する基板の形成方法。
  2. 【請求項2】 (1)透明基板上に形成された透明導電
    層上にネガ型感光性塗膜を形成する工程と、(2)遮光
    層に相当する部分以外のみが光透過性を有するマスクを
    介して、前記ネガ型感光性塗膜を露光する工程と、
    (3)露光されなかった部分の塗膜を現像除去して透明
    導電層を露出させ、少なくとも露出した透明導電層上
    に、濃色着色塗料を電着塗装して遮光層を形成する工程
    と、(4)前記遮光層を加熱処理する工程とを含むこと
    を特徴とする遮光層を有する基板の形成方法。
  3. 【請求項3】 透明基板と、該透明基板上に形成された
    透明導電層と、該透明導電層上に形成された遮光層とを
    含み、該遮光層が高分子マトリックス中に分散された最
    大粒径1μm以下のカ−ボンブラックを含み、該遮光層
    が体積抵抗率1×102Ω・cm以上を有することを特徴
    とする遮光層を有する基板。
  4. 【請求項4】 透明基板と、該透明基板上に形成された
    透明導電層上に電着された遮光層とを有することを特徴
    とする白黒表示薄膜トランジスタ(TFT)アレイ基板
    用対向電極基板。
  5. 【請求項5】 第1の偏光板と、該第1の偏光板上に配
    置された基板と、該基板上に形成された薄膜トランジス
    タ(TFT)及び該薄膜トランジスタ(TFT)により
    駆動される表示電極と、該薄膜トランジスタ及び該表示
    電極と接触する内側配向膜を有し、その反対面に外側配
    向膜を有する液晶層と、最外側に設けられる第2の偏光
    板とを備え、該外側配向膜と第2の偏光板との間には遮
    光層が前記外側配向膜と接するよう少なくとも一部に電
    着された透明導電層を有する対向電極基板が設けられる
    ことを特徴とする白黒表示液晶ディスプレイ装置。
JP9527594A 1993-05-28 1994-05-09 遮光層を有する基板の形成方法、遮光層を有する基板、白黒表示薄膜トランジスタ(tft)アレイ基板用対向電極基板及び白黒表示液晶ディスプレイ装置 Pending JPH0743522A (ja)

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