JPH10232302A - 極薄有機質ブラックマトリックス - Google Patents
極薄有機質ブラックマトリックスInfo
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- JPH10232302A JPH10232302A JP27974297A JP27974297A JPH10232302A JP H10232302 A JPH10232302 A JP H10232302A JP 27974297 A JP27974297 A JP 27974297A JP 27974297 A JP27974297 A JP 27974297A JP H10232302 A JPH10232302 A JP H10232302A
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- G03C1/00—Photosensitive materials
- G03C1/72—Photosensitive compositions not covered by the groups G03C1/005 - G03C1/705
- G03C1/73—Photosensitive compositions not covered by the groups G03C1/005 - G03C1/705 containing organic compounds
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices 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
- G02F1/01—Devices 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
- G02F1/13—Devices 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
- G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
- G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
- G02F1/1335—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
- G02F1/133509—Filters, e.g. light shielding masks
- G02F1/133512—Light shielding layers, e.g. black matrix
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- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
- G03F7/0005—Production of optical devices or components in so far as characterised by the lithographic processes or materials used therefor
- G03F7/0007—Filters, e.g. additive colour filters; Components for display devices
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Abstract
(57)【要約】
【課題】カーボンブラックを必要としない新規のブラッ
クマトリックスコーティング材の提供 【解決手段】（ａ）ポリイミド前駆体ビヒクル及びそれ
を溶かす溶媒又は溶媒混合物の組合せ；（ｂ）上記
（ａ）の組合せに溶解し、そして紫外から赤外までの全
ての光の吸収能を有する光吸収染料又はその染料の混合
物、及び（ｃ）実質的に黒色である非カーボンブラック
系の金属酸化物顔料又はその顔料の混合物と、ニュート
ン分散体とするための分散剤；から成り、最終焼成後の
塗布膜厚が１．０μｍの時、その塗布膜が１０5Ω／□
より大きい表面抵抗と２．０以上の光学濃度を兼備する
フォトリソグラフィー法により画像形成可能なブラック
マトリックスコーティング材。
クマトリックスコーティング材の提供 【解決手段】（ａ）ポリイミド前駆体ビヒクル及びそれ
を溶かす溶媒又は溶媒混合物の組合せ；（ｂ）上記
（ａ）の組合せに溶解し、そして紫外から赤外までの全
ての光の吸収能を有する光吸収染料又はその染料の混合
物、及び（ｃ）実質的に黒色である非カーボンブラック
系の金属酸化物顔料又はその顔料の混合物と、ニュート
ン分散体とするための分散剤；から成り、最終焼成後の
塗布膜厚が１．０μｍの時、その塗布膜が１０5Ω／□
より大きい表面抵抗と２．０以上の光学濃度を兼備する
フォトリソグラフィー法により画像形成可能なブラック
マトリックスコーティング材。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本願発明は、カラーフィルタ
ー製造用の有機質ブラックマトリックスとその製造方法
に関する。特に、極薄膜厚で高い電気絶縁性と高い光学
濃度を有する絶縁性ブラックマトリックスに関する。
ー製造用の有機質ブラックマトリックスとその製造方法
に関する。特に、極薄膜厚で高い電気絶縁性と高い光学
濃度を有する絶縁性ブラックマトリックスに関する。
【０００２】
【従来の技術】多色液晶ディスプレイ類（ＬＣＤ）は、
カラーフィルターを製造する際に着色画素の配列にブラ
ックマトリックスと呼ばれる薄膜光吸収フィルムを設け
て通常作成されている。その様なカラーフィルターの製
造プロセスは、スパッタリング法によるクロムを用いた
ブラックマトリックスを使用していた為に、ＬＣＤの量
産化の中で最も困難な工程の一つを有している。
カラーフィルターを製造する際に着色画素の配列にブラ
ックマトリックスと呼ばれる薄膜光吸収フィルムを設け
て通常作成されている。その様なカラーフィルターの製
造プロセスは、スパッタリング法によるクロムを用いた
ブラックマトリックスを使用していた為に、ＬＣＤの量
産化の中で最も困難な工程の一つを有している。
【０００３】スピンコート可能な有機ポリマーを主体と
したブラックマトリックスは、クロムを用いるよりも環
境上好ましく、製造が容易であり、そして有用なリソグ
ラフ法の製造利点を提供する。しかし、ＬＣＤ用カラー
フィルター基板には少なくとも２種があるが、これに使
用される従来の有機ポリマーブラックマトリックス材料
は非常に高価か所望の性能に欠けるかである。即ち、極
薄膜厚に於いて十分な光学濃度と高い抵抗を兼備する有
機質ブラックマトリックスフォトレジストが実現されな
いことが、１）ＴＦＴ（薄膜トランジスター型）−ＬＣ
Ｄと、２）ＳＴＮ（超ねじれ複屈折型ネマチック）−Ｌ
ＣＤの進歩を阻害してきた。大面積ＬＣＤ用のＴＦＴ又
はＳＴＮカラー画素上に有機質ブラックマトリックスフ
ォトレジストを被覆し像形成する過程を簡略化した図
１、図１（ａ）、図１（ｂ）、及び図１（ｃ）で示した
（参照：Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ｔｈｅ ＳＩ
Ｄ，Ｖｏｌ．３２／３，２０１−２０６，１９９１）。
ＲＧＢ（赤、緑、青）カラー画素１１，１２，１３は、
ＴＦＴ用にもＳＴＮ用にも使用することが出来る。その
様なカラーフィルターは、ＩＴＯ（インジウムとスズの
酸化物）電極層２と信号線３を有している。通常はガラ
ス基板４に全て貼り付けられる。図１（ｂ）は有機質ブ
ラックマトリックス５をリソグラフィー的に像形成する
ためのガラス基板４を通過するＵＶ（紫外線）での露光
を示す。
したブラックマトリックスは、クロムを用いるよりも環
境上好ましく、製造が容易であり、そして有用なリソグ
ラフ法の製造利点を提供する。しかし、ＬＣＤ用カラー
フィルター基板には少なくとも２種があるが、これに使
用される従来の有機ポリマーブラックマトリックス材料
は非常に高価か所望の性能に欠けるかである。即ち、極
薄膜厚に於いて十分な光学濃度と高い抵抗を兼備する有
機質ブラックマトリックスフォトレジストが実現されな
いことが、１）ＴＦＴ（薄膜トランジスター型）−ＬＣ
Ｄと、２）ＳＴＮ（超ねじれ複屈折型ネマチック）−Ｌ
ＣＤの進歩を阻害してきた。大面積ＬＣＤ用のＴＦＴ又
はＳＴＮカラー画素上に有機質ブラックマトリックスフ
ォトレジストを被覆し像形成する過程を簡略化した図
１、図１（ａ）、図１（ｂ）、及び図１（ｃ）で示した
（参照：Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ｔｈｅ ＳＩ
Ｄ，Ｖｏｌ．３２／３，２０１−２０６，１９９１）。
ＲＧＢ（赤、緑、青）カラー画素１１，１２，１３は、
ＴＦＴ用にもＳＴＮ用にも使用することが出来る。その
様なカラーフィルターは、ＩＴＯ（インジウムとスズの
酸化物）電極層２と信号線３を有している。通常はガラ
ス基板４に全て貼り付けられる。図１（ｂ）は有機質ブ
ラックマトリックス５をリソグラフィー的に像形成する
ためのガラス基板４を通過するＵＶ（紫外線）での露光
を示す。
【０００４】それらのＴＦＴ方式とＳＴＮ方式で高い抵
抗（導通しない）は、ＩＴＯ電極層２と信号線３の間の
電気的連結を避ける事が必須である。そうしないと、信
号線３（データ線と呼ぶことがある）との連結は、垂直
的なクロストークの原因になる。ブラックマトリックス
６の光学濃度（Ｏ．Ｄ．）はＴＦＴ式やＳＴＮ式ディス
プレイの光透過を阻止する為に２．０より高くなければ
ならない。そのようでなければ、表示しない部分からの
光の漏れは、コントラストを低下させ、反対側への光の
漏れを生じさせる。言い換えれば、カラーフィルターの
画素赤１１、画素緑１２、及び画素青１３の（ＲＧＢ）
画素間に形成された隔壁を通過する光の漏れを取り除き
ＬＣＤのコントラストを増大することが出来る。技術的
な目標は、極薄膜ブラックマトリックスとした時に紫外
から赤外のスペクトル全体に渡り、１％或いはそれ以下
の光透過に保つ事である。極薄膜ブラックマトリックス
とした時に２．０より高いＯ．Ｄ．を有する非導電性・
有機質ブラックマトリックスを製造する事は、不可能で
ないにせよ、かなり難しい事であった。２．０に等しい
か、それ以上のＯ．Ｄ．値は、例えば２μｍの膜厚のブ
ラックマトリックスにする事で達成できるが、その膜厚
は多くの欠陥の発端となる。例えば、表示域の各画素内
のいわゆる逆チルトは２μｍの段差で生ずる。逆チルト
は表示不良とコントラストの低下の原因になる。以上の
種々の欠点を克服することは、まさに１．０μｍ以下の
膜厚時に２．０より高いＯ．Ｄ．値を有する非導電性の
有機質ブラックマトリックスを供することである。
抗（導通しない）は、ＩＴＯ電極層２と信号線３の間の
電気的連結を避ける事が必須である。そうしないと、信
号線３（データ線と呼ぶことがある）との連結は、垂直
的なクロストークの原因になる。ブラックマトリックス
６の光学濃度（Ｏ．Ｄ．）はＴＦＴ式やＳＴＮ式ディス
プレイの光透過を阻止する為に２．０より高くなければ
ならない。そのようでなければ、表示しない部分からの
光の漏れは、コントラストを低下させ、反対側への光の
漏れを生じさせる。言い換えれば、カラーフィルターの
画素赤１１、画素緑１２、及び画素青１３の（ＲＧＢ）
画素間に形成された隔壁を通過する光の漏れを取り除き
ＬＣＤのコントラストを増大することが出来る。技術的
な目標は、極薄膜ブラックマトリックスとした時に紫外
から赤外のスペクトル全体に渡り、１％或いはそれ以下
の光透過に保つ事である。極薄膜ブラックマトリックス
とした時に２．０より高いＯ．Ｄ．を有する非導電性・
有機質ブラックマトリックスを製造する事は、不可能で
ないにせよ、かなり難しい事であった。２．０に等しい
か、それ以上のＯ．Ｄ．値は、例えば２μｍの膜厚のブ
ラックマトリックスにする事で達成できるが、その膜厚
は多くの欠陥の発端となる。例えば、表示域の各画素内
のいわゆる逆チルトは２μｍの段差で生ずる。逆チルト
は表示不良とコントラストの低下の原因になる。以上の
種々の欠点を克服することは、まさに１．０μｍ以下の
膜厚時に２．０より高いＯ．Ｄ．値を有する非導電性の
有機質ブラックマトリックスを供することである。
【０００５】高いコストにも係わらず、スパッタリング
工程による複雑な製造と、潜在的な環境問題があり、そ
して所望としない高い反射率にも係わらず、たいていの
ブラックマトリックス材は、スピンコートの有機質ポリ
マーよりむしろスパッタリング法のクロムで成されてい
る。真空蒸発法や、ニッケル、アルミニウム、そしてク
ロムでさえ、それら金属の被覆法が発明されているが、
他の技術と材料はＳＴＮやＴＦＴ用に商業上有用である
十分に薄い膜厚（１μｍ以下）と、十分に高い抵抗（少
なくとも１０5 Ω／□）の下で、高いコストと解像度を
与えるのに必要な十分に高いＯ．Ｄ．値（２．０より高
い）を満足させていないので、スパッタリング法による
クロムは依然として最も通常の技術と材料として残る。
工程による複雑な製造と、潜在的な環境問題があり、そ
して所望としない高い反射率にも係わらず、たいていの
ブラックマトリックス材は、スピンコートの有機質ポリ
マーよりむしろスパッタリング法のクロムで成されてい
る。真空蒸発法や、ニッケル、アルミニウム、そしてク
ロムでさえ、それら金属の被覆法が発明されているが、
他の技術と材料はＳＴＮやＴＦＴ用に商業上有用である
十分に薄い膜厚（１μｍ以下）と、十分に高い抵抗（少
なくとも１０5 Ω／□）の下で、高いコストと解像度を
与えるのに必要な十分に高いＯ．Ｄ．値（２．０より高
い）を満足させていないので、スパッタリング法による
クロムは依然として最も通常の技術と材料として残る。
【０００６】例えば、ラザム（Latham）は米国特許第
４，８２２，７１８号明細書（１９８９年発行）に、ポ
リアミック酸と染料の組合せからなる可能性を持った有
機質ブラックマトリックス（顔料の分散に特徴づけられ
る）を開示した。それらの光吸収層の抵抗は３．０×１
０15Ω／□位に高いものであった。
４，８２２，７１８号明細書（１９８９年発行）に、ポ
リアミック酸と染料の組合せからなる可能性を持った有
機質ブラックマトリックス（顔料の分散に特徴づけられ
る）を開示した。それらの光吸収層の抵抗は３．０×１
０15Ω／□位に高いものであった。
【０００７】ヘスラー（Hessler）らはＳＩＤダイジェ
スト（ＳＩＤ Ｄｉｇｅｓｔ）２６：４４６（１９９５
年）の「顔料分散有機質ブラックマトリックス」の章
で、他で開示されている顔料分散有機質ブラックマトリ
ックス材中の赤と青の顔料混合物と同様にポリイミド組
成物中に保持された赤と青の染料のラザムの混合物は、
３μｍより大きい膜厚で被覆しても所望とするＯ．Ｄ．
値（２．０より高い）に近づいてないと記載されてい
る。赤対青の顔料比の変更や、赤と青の顔料混合物に
紫、黄又は緑の顔料の少量添加では、その配合物の総合
的なＯ．Ｄ．値を改良しなかった。しかしアクリルポリ
マー中に分散させたカーボンブラックの顔料は、いくつ
かのサンプルで０．０１％の光透過を達成した。４００
〜７００ｎｍの全スペクトルに渡って１．５μｍの膜厚
でスピンコートされたフイルムの平均２．８のＯ．Ｄ．
値を得ることは、分散剤の的確な選択で可能になった。
しかし、９０ｋΩ／□の抵抗は満足するものではなかっ
た。
スト（ＳＩＤ Ｄｉｇｅｓｔ）２６：４４６（１９９５
年）の「顔料分散有機質ブラックマトリックス」の章
で、他で開示されている顔料分散有機質ブラックマトリ
ックス材中の赤と青の顔料混合物と同様にポリイミド組
成物中に保持された赤と青の染料のラザムの混合物は、
３μｍより大きい膜厚で被覆しても所望とするＯ．Ｄ．
値（２．０より高い）に近づいてないと記載されてい
る。赤対青の顔料比の変更や、赤と青の顔料混合物に
紫、黄又は緑の顔料の少量添加では、その配合物の総合
的なＯ．Ｄ．値を改良しなかった。しかしアクリルポリ
マー中に分散させたカーボンブラックの顔料は、いくつ
かのサンプルで０．０１％の光透過を達成した。４００
〜７００ｎｍの全スペクトルに渡って１．５μｍの膜厚
でスピンコートされたフイルムの平均２．８のＯ．Ｄ．
値を得ることは、分散剤の的確な選択で可能になった。
しかし、９０ｋΩ／□の抵抗は満足するものではなかっ
た。
【０００８】山中によるＳＩＤダイジェスト（ＳＩＤ
Ｄｉｇｅｓｔ）２３：７８９（１９９２年）の「ＴＦＴ
配列上の積層ブラックマトリックス」の章で、カーボン
ブラックは改良されたアクリル系フォトポリマーと共に
用いても、クロストークの発生と抵抗の犠牲なしには２
μｍより小さい膜厚で２．０より高いＯ．Ｄ．値を達成
できないと記載されている。山中はまた２μｍの段差
（又は膜厚）は不都合であると述べている。それは非常
に大きいので逆チルトの結果になる。
Ｄｉｇｅｓｔ）２３：７８９（１９９２年）の「ＴＦＴ
配列上の積層ブラックマトリックス」の章で、カーボン
ブラックは改良されたアクリル系フォトポリマーと共に
用いても、クロストークの発生と抵抗の犠牲なしには２
μｍより小さい膜厚で２．０より高いＯ．Ｄ．値を達成
できないと記載されている。山中はまた２μｍの段差
（又は膜厚）は不都合であると述べている。それは非常
に大きいので逆チルトの結果になる。
【０００９】田島らによる米国特許第５３６８９７６号
明細書には、顔料分散カラーフィルター用組成物の他の
例が開示されている。アルカリ溶解性ブロックコポリマ
ーは、バインダーとして感光性化合物及び顔料としてピ
グメントブラック１とピグメントブラック７を用いてい
るが、不当に大きい粒子サイズ（１０μｍで濾過）であ
った。ピグメントブラック１は実用の膜厚で必須条件と
なる２．０より高いＯ．Ｄ．値を与えない事は良く知ら
れた事であるが、ピグメントブラック７（単にカーボン
ブラックとして公知）は、山中らの説明ではヘスラーら
によって示される様に２．０μｍより小さい膜厚時でも
２．０より高いＯ．Ｄ．値を与える。クロストークの兆
候は実際のＳＴＮやＴＦＴに応用してブラックマトリッ
クスが導電しすぎる時に起こり、粒径が（直径で）１０
μｍでは逆チルトを起こさせるフイルムに成る。
明細書には、顔料分散カラーフィルター用組成物の他の
例が開示されている。アルカリ溶解性ブロックコポリマ
ーは、バインダーとして感光性化合物及び顔料としてピ
グメントブラック１とピグメントブラック７を用いてい
るが、不当に大きい粒子サイズ（１０μｍで濾過）であ
った。ピグメントブラック１は実用の膜厚で必須条件と
なる２．０より高いＯ．Ｄ．値を与えない事は良く知ら
れた事であるが、ピグメントブラック７（単にカーボン
ブラックとして公知）は、山中らの説明ではヘスラーら
によって示される様に２．０μｍより小さい膜厚時でも
２．０より高いＯ．Ｄ．値を与える。クロストークの兆
候は実際のＳＴＮやＴＦＴに応用してブラックマトリッ
クスが導電しすぎる時に起こり、粒径が（直径で）１０
μｍでは逆チルトを起こさせるフイルムに成る。
【００１０】杉野屋らはＳＩＤのプロセス（Ｐｒｏｃ．
ｏｆ ＳＩＤ）３２：２０１（１９９１年）の「ＳＴＮ
−ＬＣＤへの応用、ブラックマトリックス中の電着３色
フィルター上へのＩＴＯ電極パターンの自己整合製造」
の章で、カーボンブラックから作成された有機質ブラッ
クマトリックスを有するＳＴＮ−ＬＣＤの別の欠点を示
した。それによれば、ディスプレイ上の緑のフィルター
は３６５ｎｍ、４０５ｎｍ及び４３５ｎｍの入射光の１
％より小さい透過となる良好なシャッターであるが、赤
のフィルターはそうではなかった。３６５ｎｍの入射光
で４％、４０５ｎｍの入射光で６％の透過率である。青
のフィルターもまた更に悪く、４０５ｎｍの入射光で３
５％、４３５ｎｍの入射光で５５％の透過率である。そ
れ故、４００ｎｍより低い光線に対してより、４００ｎ
ｍを越える光線に対しては別の研究法が必要であった。
この錯綜した研究法を使用する時（参照文の図１３）、
ブラックマトリックス平均の透過率は、実質的にそのス
ペクトル全体に渡り１．０％より大きかった。それは１
０％に近かった。
ｏｆ ＳＩＤ）３２：２０１（１９９１年）の「ＳＴＮ
−ＬＣＤへの応用、ブラックマトリックス中の電着３色
フィルター上へのＩＴＯ電極パターンの自己整合製造」
の章で、カーボンブラックから作成された有機質ブラッ
クマトリックスを有するＳＴＮ−ＬＣＤの別の欠点を示
した。それによれば、ディスプレイ上の緑のフィルター
は３６５ｎｍ、４０５ｎｍ及び４３５ｎｍの入射光の１
％より小さい透過となる良好なシャッターであるが、赤
のフィルターはそうではなかった。３６５ｎｍの入射光
で４％、４０５ｎｍの入射光で６％の透過率である。青
のフィルターもまた更に悪く、４０５ｎｍの入射光で３
５％、４３５ｎｍの入射光で５５％の透過率である。そ
れ故、４００ｎｍより低い光線に対してより、４００ｎ
ｍを越える光線に対しては別の研究法が必要であった。
この錯綜した研究法を使用する時（参照文の図１３）、
ブラックマトリックス平均の透過率は、実質的にそのス
ペクトル全体に渡り１．０％より大きかった。それは１
０％に近かった。
【００１１】従って、従来の染料に基づく有機質ブラッ
クマトリックスも、従来の顔料に基づく有機質ブラック
マトリックスも、ＳＴＮとＴＦＴの性能が不足する事な
しに１μｍより小さい膜厚で２．０より高いＯ．Ｄ．値
を有効に与えることは出来ない。更に、染料に基づくブ
ラックマトリックスはＩＴＯ電極と信号線の間の電気的
結合から生ずるクロストークを十分に回避するために必
要な抵抗を有しているけれども、１０5Ω／□を越える
抵抗に上げるために必要な顔料を分散した材料の一部分
を十分な染料混合物で置換する事は、画素と基材に対し
て２．０μｍ以上のフイルム厚が適用されなければ、
２．０より小さいＯ．Ｄ．値になると考えられる。９０
×１０2Ω／□の低い抵抗であるカーボンブラック（ピ
グメントブラック７）だけでは、１．５μｍの膜厚で
２．０に近いＯ．Ｄ．値となる。
クマトリックスも、従来の顔料に基づく有機質ブラック
マトリックスも、ＳＴＮとＴＦＴの性能が不足する事な
しに１μｍより小さい膜厚で２．０より高いＯ．Ｄ．値
を有効に与えることは出来ない。更に、染料に基づくブ
ラックマトリックスはＩＴＯ電極と信号線の間の電気的
結合から生ずるクロストークを十分に回避するために必
要な抵抗を有しているけれども、１０5Ω／□を越える
抵抗に上げるために必要な顔料を分散した材料の一部分
を十分な染料混合物で置換する事は、画素と基材に対し
て２．０μｍ以上のフイルム厚が適用されなければ、
２．０より小さいＯ．Ｄ．値になると考えられる。９０
×１０2Ω／□の低い抵抗であるカーボンブラック（ピ
グメントブラック７）だけでは、１．５μｍの膜厚で
２．０に近いＯ．Ｄ．値となる。
【００１２】カーボンブラック以外の染料及び顔料に基
づく有機質ブラックマトリックスの如何なる組み合わせ
も２．０μｍを越える膜厚の必要なしには２．０を越え
る改良されたＯ．Ｄ．値を提供することは全く予測する
ことは出来ないし、そしてカーボンブラックは有効なＳ
ＴＮとＴＦＴへの適用に対して導電しすぎる。種々の有
機染料と対比してカーボンブラック顔料の抵抗の大きな
違いは、２．０を越えるＯ．Ｄ．値に効果的に増大させ
るために染料にいくらかのその様な顔料を添加すること
は、最終製品に成った時に単位体積当たりの抵抗を大き
く損う事と確信できる。その他の顔料はＯ．Ｄ．値が低
すぎて極薄ブラックマトリックス用には全く考えられな
い。
づく有機質ブラックマトリックスの如何なる組み合わせ
も２．０μｍを越える膜厚の必要なしには２．０を越え
る改良されたＯ．Ｄ．値を提供することは全く予測する
ことは出来ないし、そしてカーボンブラックは有効なＳ
ＴＮとＴＦＴへの適用に対して導電しすぎる。種々の有
機染料と対比してカーボンブラック顔料の抵抗の大きな
違いは、２．０を越えるＯ．Ｄ．値に効果的に増大させ
るために染料にいくらかのその様な顔料を添加すること
は、最終製品に成った時に単位体積当たりの抵抗を大き
く損う事と確信できる。その他の顔料はＯ．Ｄ．値が低
すぎて極薄ブラックマトリックス用には全く考えられな
い。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】本願発明の目的は、最
終焼成後の塗布膜厚が１μｍの時、１０5Ω／□より大
きい表面抵抗を持ち、２．０より高いＯ．Ｄ．値を有す
る安定な有機質ブラックマトリックスを供給することに
ある。
終焼成後の塗布膜厚が１μｍの時、１０5Ω／□より大
きい表面抵抗を持ち、２．０より高いＯ．Ｄ．値を有す
る安定な有機質ブラックマトリックスを供給することに
ある。
【００１４】本願発明は、ポリイミド−染料−顔料の組
成物の相乗的組成によって上記目的及び他の目的を達成
することである。
成物の相乗的組成によって上記目的及び他の目的を達成
することである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】本願発明は、下記
（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）： （ａ）ポリイミド前駆体ビヒクル及びそれを溶かす溶媒
又は溶媒混合物の組合せ、（ｂ）上記（ａ）の組合せに
実質的に溶解し、そして紫外から赤外までの広いスペク
トルに渡って実質的に全ての光の吸収能を有する溶解性
の光吸収染料又はその染料の混合物、及び（ｃ）実質的
に黒色である非カーボンブラック系の金属酸化物顔料又
はその顔料の混合物と、ニュートン分散体とするための
分散剤、から本質的に成り、最終焼成後の塗布膜厚が
１．０μｍの時、その塗布膜が、１０5Ω／□より大き
い表面抵抗と２．０以上の光学濃度を兼備するフォトリ
ソグラフィー法により画像形成可能なブラックマトリッ
クスコーティング材である。
（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）： （ａ）ポリイミド前駆体ビヒクル及びそれを溶かす溶媒
又は溶媒混合物の組合せ、（ｂ）上記（ａ）の組合せに
実質的に溶解し、そして紫外から赤外までの広いスペク
トルに渡って実質的に全ての光の吸収能を有する溶解性
の光吸収染料又はその染料の混合物、及び（ｃ）実質的
に黒色である非カーボンブラック系の金属酸化物顔料又
はその顔料の混合物と、ニュートン分散体とするための
分散剤、から本質的に成り、最終焼成後の塗布膜厚が
１．０μｍの時、その塗布膜が、１０5Ω／□より大き
い表面抵抗と２．０以上の光学濃度を兼備するフォトリ
ソグラフィー法により画像形成可能なブラックマトリッ
クスコーティング材である。
【００１６】本発明のブラックマトリクス材は、生産コ
ストが安価であり、貯蔵寿命が長く使用に便利である。
そして、本発明のブラックマトリクス材を基板（及び／
又は）に塗布して、常法による最終硬化の後、得られる
極薄膜ブラックマトリクスは、高い光学濃度を有するば
かりでなく、優れた表面平滑性、高い強度と高解像度を
有すると共に耐久性に優れている。又、その極薄膜ブラ
ックマトリクスを製造する際、スパッタリング法による
クロムを使用しないので優れた環境安全性を有する。
ストが安価であり、貯蔵寿命が長く使用に便利である。
そして、本発明のブラックマトリクス材を基板（及び／
又は）に塗布して、常法による最終硬化の後、得られる
極薄膜ブラックマトリクスは、高い光学濃度を有するば
かりでなく、優れた表面平滑性、高い強度と高解像度を
有すると共に耐久性に優れている。又、その極薄膜ブラ
ックマトリクスを製造する際、スパッタリング法による
クロムを使用しないので優れた環境安全性を有する。
【００１７】
【発明の実施の形態】その様なブラックマトリックス組
成物は好ましくは、バインダーとして４〜８重量％のポ
リイミド、９〜１３重量％の着色剤（染料＋顔料）、８
０〜８５重量％の溶媒、及び０．３〜０．８重量％の分
散剤を含む。染料：顔料の重量比は、約１：１５から約
３：１５、好ましくは１：１５から２：１５の範囲であ
る。驚くべき事に、非カーボンブラック顔料を加えた有
機染料の組合せによるＯ．Ｄ．値は、１．０μｍより小
さい（これより極薄という）のフイルム厚（例えば、
０．５〜１．０μｍの範囲内）の時、その成分のＯ．
Ｄ．値の合計値より大きい。
成物は好ましくは、バインダーとして４〜８重量％のポ
リイミド、９〜１３重量％の着色剤（染料＋顔料）、８
０〜８５重量％の溶媒、及び０．３〜０．８重量％の分
散剤を含む。染料：顔料の重量比は、約１：１５から約
３：１５、好ましくは１：１５から２：１５の範囲であ
る。驚くべき事に、非カーボンブラック顔料を加えた有
機染料の組合せによるＯ．Ｄ．値は、１．０μｍより小
さい（これより極薄という）のフイルム厚（例えば、
０．５〜１．０μｍの範囲内）の時、その成分のＯ．
Ｄ．値の合計値より大きい。
【００１８】（ポリイミド及び染料）本願発明のブラッ
クマトリックス組成物用のポリマービヒクルは、使用時
にポリイミド樹脂を形成する様に反応するポリイミド前
駆体を特徴的に含む。好ましくは、その前駆体は４，
４’−オキシジアニリン（ＯＤＡ）とピロメリト酸二無
水物（ＰＭＤＡ）との反応、ＯＤＡとＰＭＤＡ及び／又
は３，３’，４，４’−ベンゾフェノンテトラカルボン
酸二無水物（ＢＴＤＡ）との反応によって調製されたポ
リアミック酸からなる。それらの成分はジアミンと酸二
無水物が等モルに近い量比、好ましくは等モルの量比で
用いられることが特徴である。本願発明のポリイミドビ
ヒクルに特徴的に用いられるその他の適するポリアミッ
ク酸は、通常に用いられる成分であり、例えば下記の第
１表に記載されたものが挙げられる。本願のポリイミド
前駆体の意図するところから外れない限り、それらの前
駆体成分との混合物の中で、ポリビニルピロリドンの様
な水溶性ポリマーとノボラックの様なその他の通常用い
られる樹脂を含有する事が可能である。
クマトリックス組成物用のポリマービヒクルは、使用時
にポリイミド樹脂を形成する様に反応するポリイミド前
駆体を特徴的に含む。好ましくは、その前駆体は４，
４’−オキシジアニリン（ＯＤＡ）とピロメリト酸二無
水物（ＰＭＤＡ）との反応、ＯＤＡとＰＭＤＡ及び／又
は３，３’，４，４’−ベンゾフェノンテトラカルボン
酸二無水物（ＢＴＤＡ）との反応によって調製されたポ
リアミック酸からなる。それらの成分はジアミンと酸二
無水物が等モルに近い量比、好ましくは等モルの量比で
用いられることが特徴である。本願発明のポリイミドビ
ヒクルに特徴的に用いられるその他の適するポリアミッ
ク酸は、通常に用いられる成分であり、例えば下記の第
１表に記載されたものが挙げられる。本願のポリイミド
前駆体の意図するところから外れない限り、それらの前
駆体成分との混合物の中で、ポリビニルピロリドンの様
な水溶性ポリマーとノボラックの様なその他の通常用い
られる樹脂を含有する事が可能である。
【００１９】
【表１】第１表 ジアミン類 ───────────────────────────────── ｐ−フェニレンジアミン ｍ−フェニレンジアミン ３，３’−ジメトキシ−４，４’−ジアミノビフェニル １，４−ビス（４−アミノフェノキシ）ベンゼン ４，４’−ビス（４−アミノフェノキシ）−ビフェニル ビス−４（−〔４−アミノフェノキシ〕フェニル）エーテル ４，４’−オキシジアニリン ４，４’−ジアミノジフェニルスルホン ２，２' −ビス（４−〔４−アミノフェノキシ〕フェニル）スルホン ────────────────────────────────
【００２０】 酸二無水物類 ──────────────────────────────── ３，３’，４，４’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物 ピロメリト酸二無水物 ３，３’，４，４’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物 ４，４’−オキシジフタル酸無水物 ３，３’，４，４’−ジフェニルスルホンテトラカルボン酸二無水物 １，２，３，４−シクロブタンテトラカルボン酸二無水物 ４，４’−（ヘキサフルオロイソプロピリデン）ジフタル酸無水物 ─────────────────────────────────
【００２１】本願発明に用いられる染料成分は、赤外か
ら紫外まで幅広いスペクトルに渡って光線を効果的に吸
収できる溶解性有機質染料の組合せである。ポリイミド
の前駆体ビヒクルが溶解している溶媒に染料が溶解して
いる事が不可欠である。（溶媒については後で示す。）
本願発明の特に好ましい具体例の中で、オラソルブラウ
ン６ＲＬ（ソルベントブラウン４４）〔Orasol brown 6
RL(Solvent brown 44)〕：オラソルブルーＧＮ（ソルベ
ントブルー６７）〔Orasol blue GN(Solvent blue 67)
〕が約１：３から１：５の重量比で本願発明の最も実
用的な構成成分になる。その様な混合物は、ブリューワ
ーサイエンス社（Brewer Science,Inc.)より商品名ＤＡ
ＲＣ−１００で販売され入手することが出来る。
ら紫外まで幅広いスペクトルに渡って光線を効果的に吸
収できる溶解性有機質染料の組合せである。ポリイミド
の前駆体ビヒクルが溶解している溶媒に染料が溶解して
いる事が不可欠である。（溶媒については後で示す。）
本願発明の特に好ましい具体例の中で、オラソルブラウ
ン６ＲＬ（ソルベントブラウン４４）〔Orasol brown 6
RL(Solvent brown 44)〕：オラソルブルーＧＮ（ソルベ
ントブルー６７）〔Orasol blue GN(Solvent blue 67)
〕が約１：３から１：５の重量比で本願発明の最も実
用的な構成成分になる。その様な混合物は、ブリューワ
ーサイエンス社（Brewer Science,Inc.)より商品名ＤＡ
ＲＣ−１００で販売され入手することが出来る。
【００２２】その他、青、赤、黄等の組合せ、米国特許
第４，８２２，７１８号明細書に記載の高い抵抗を有す
る黒色コーティング材を製造できる染料も使用すること
が出来る。
第４，８２２，７１８号明細書に記載の高い抵抗を有す
る黒色コーティング材を製造できる染料も使用すること
が出来る。
【００２３】本願発明の好ましい具体例の中で、ポリイ
ミド成分の実質上の量（少なくとも５０％）と共に全て
の染料成分は、本願に引例として記載されている米国特
許第４，８２２，７１８号明細書に記載の黒色コーティ
ング組成物に従って与えられる。
ミド成分の実質上の量（少なくとも５０％）と共に全て
の染料成分は、本願に引例として記載されている米国特
許第４，８２２，７１８号明細書に記載の黒色コーティ
ング組成物に従って与えられる。
【００２４】本願発明に用いられる非常に好ましい染料
は、ソルベントブラック３からソルベントブラック４７
のカラーインデックスで規定される染料であり、例えば
ソルベントブラック３５（ザポンブラックＸ５０、ＢＡ
ＳＦ社製）〔Solvent Black35(Zapon Black X50,BAS
F〕、ソルベントブラック２７（ザポンブラックＸ５
１、ＢＡＳＦ社製）〔Solvent Black 27(Zapon Black X
51,BASF〕、ソルベントブラック３（ネプチューンブラ
ックＸ６０、ＢＡＳＦ社製）〔Solvent Black 3(Neptun
Black X60,BASF)〕、ソルベントブラック５（フレクソ
ブラックＸ１２、ＢＡＳＦ社製）〔Solvent Black 5(Fl
exo Black X12,BASF)〕、ソルベントブラック７（ネプ
チューンブラックＮＢ Ｘ１４、ＢＡＳＦ社製）〔Solve
nt Black 7(Neptun Black NB X14,BASF)〕、ソルベント
ブラック４６（ネプチューンＡブラックＸ１７、ＢＡＳ
Ｆ社製）〔Solvent Black 46(Neptun A Black X17,BAS
F)〕、ソルベントブラック４７（ネオピンブラックＸ５
８、ＢＡＳＦ社製）〔SolventBlack 47(Neopin Black X
58,BASF〕、ソルベントブラック２８（オラソルブラッ
クＣＮ、チバガイギー社製）〔Solvent Black 28(Oraso
l Black CN,Ciba-Geigy)〕、ソルベントブラック２９
（オラソルブラックＲＬ、チバガイギー社製）〔Solven
t Black 29(Orasol Black RL,Ciba-Geigy)〕、及びソル
ベントブラック４５（サビニルブラックＲＬＳ、サンド
社製）〔Solvent Black 45(Savinyl Black RLS,Sandoz
Corp)〕も含むものである。
は、ソルベントブラック３からソルベントブラック４７
のカラーインデックスで規定される染料であり、例えば
ソルベントブラック３５（ザポンブラックＸ５０、ＢＡ
ＳＦ社製）〔Solvent Black35(Zapon Black X50,BAS
F〕、ソルベントブラック２７（ザポンブラックＸ５
１、ＢＡＳＦ社製）〔Solvent Black 27(Zapon Black X
51,BASF〕、ソルベントブラック３（ネプチューンブラ
ックＸ６０、ＢＡＳＦ社製）〔Solvent Black 3(Neptun
Black X60,BASF)〕、ソルベントブラック５（フレクソ
ブラックＸ１２、ＢＡＳＦ社製）〔Solvent Black 5(Fl
exo Black X12,BASF)〕、ソルベントブラック７（ネプ
チューンブラックＮＢ Ｘ１４、ＢＡＳＦ社製）〔Solve
nt Black 7(Neptun Black NB X14,BASF)〕、ソルベント
ブラック４６（ネプチューンＡブラックＸ１７、ＢＡＳ
Ｆ社製）〔Solvent Black 46(Neptun A Black X17,BAS
F)〕、ソルベントブラック４７（ネオピンブラックＸ５
８、ＢＡＳＦ社製）〔SolventBlack 47(Neopin Black X
58,BASF〕、ソルベントブラック２８（オラソルブラッ
クＣＮ、チバガイギー社製）〔Solvent Black 28(Oraso
l Black CN,Ciba-Geigy)〕、ソルベントブラック２９
（オラソルブラックＲＬ、チバガイギー社製）〔Solven
t Black 29(Orasol Black RL,Ciba-Geigy)〕、及びソル
ベントブラック４５（サビニルブラックＲＬＳ、サンド
社製）〔Solvent Black 45(Savinyl Black RLS,Sandoz
Corp)〕も含むものである。
【００２５】（顔料とその分散体）本願発明の驚くべき
一つの点は、カーボンブラックを使用する事なしに極薄
膜厚時に２．０より高い光学濃度が得られる事である。
本願発明に用いられる顔料は高い表面積を有し、そして
レオロジー上の変化や凝集で曇りと光の散乱を生じ綿状
の固まりにする強い性向を有し実際は肉眼で見える粒子
であるが、この顔料がポリイミド／染料の溶液と混合さ
れ適切に分散されたとき、優れた塗膜表面平滑性が得ら
れる。
一つの点は、カーボンブラックを使用する事なしに極薄
膜厚時に２．０より高い光学濃度が得られる事である。
本願発明に用いられる顔料は高い表面積を有し、そして
レオロジー上の変化や凝集で曇りと光の散乱を生じ綿状
の固まりにする強い性向を有し実際は肉眼で見える粒子
であるが、この顔料がポリイミド／染料の溶液と混合さ
れ適切に分散されたとき、優れた塗膜表面平滑性が得ら
れる。
【００２６】本願発明に用いられる顔料は、銅、マンガ
ン、クロム、鉄、マグネシウム、アルミニウム、スズ、
亜鉛、チタン、ニッケル、コバルト、及びそれらの混合
物の酸化物から選ばれた無機金属酸化物の混合物又は混
合金属酸化物である。それらの金属酸化物はいわゆるス
ピネル構造を形成する為に好ましい。それらは、本願の
染料と共に極薄膜厚時に２．０より高いＯ．Ｄ．値を達
成する予想外の相乗作用を与え、染料と顔料の組み合わ
せによる表面抵抗が実際のＳＴＮとＴＦＴに適用の為に
必要とする出発点となる１０5Ω／□を越える大きさに
なる。
ン、クロム、鉄、マグネシウム、アルミニウム、スズ、
亜鉛、チタン、ニッケル、コバルト、及びそれらの混合
物の酸化物から選ばれた無機金属酸化物の混合物又は混
合金属酸化物である。それらの金属酸化物はいわゆるス
ピネル構造を形成する為に好ましい。それらは、本願の
染料と共に極薄膜厚時に２．０より高いＯ．Ｄ．値を達
成する予想外の相乗作用を与え、染料と顔料の組み合わ
せによる表面抵抗が実際のＳＴＮとＴＦＴに適用の為に
必要とする出発点となる１０5Ω／□を越える大きさに
なる。
【００２７】適切な顔料は、バイエル社〔Bayer Cor
p.〕から販売されているファーストブラック１００〔Fa
st Black 100〕の様なピグメントブラック２２（カラー
インデックス（Ｃ．Ｉ．）７７４２９）〔Pigment Blac
k 22（color index(C.I.)77429〕；日本の大日精化カラ
ー＆ケミカルマニュファクチャー社〔Dainichiseika Co
lor ＆ Chemical Manufacturing Co.,Ltd.of Japan〕か
ら販売されているダイピロキサイドＴＭブラック３５５
０と３５５１〔Daipyroxide TM Black 3550 and3551〕
の様なピグメントブラック２６（Ｃ．Ｉ．７７４９４）
〔Pigment Black26(C.I.77494)〕；ピグメントブラック
２７〔Pigment Black 27（C.I.77502）〕；エンゲルハ
ルド社〔Engelhard Corporation〕からハーシャウ９８
７５Ｍプラス〔Harshaw ９８７５ M Plus〕として販売
されているピグメントブラック２８（Ｃ．Ｉ．７７４２
８）〔Pigment Black 28(C.I.77428)〕；及びピグメン
トグリーン５０（C.I.77377）〔Pigment Green 50（C.
I.77377）〕とピグメントブルー（C.I.77346）〔Pigmen
t Blue (C.I.77346）〕及びピグメントレッド（C.I.774
91）〔Pigment Red（C.I.77491）〕の単独及び混合物を
挙げることができる。７７４２８から７７４９４のカラ
ーインデックスで規定される顔料が好ましい。特に銅、
マンガン及び鉄の混合金属酸化物から成るピグメントブ
ラック２６（Ｃ．Ｉ．７７４９４）を用いる事が好まし
い。
p.〕から販売されているファーストブラック１００〔Fa
st Black 100〕の様なピグメントブラック２２（カラー
インデックス（Ｃ．Ｉ．）７７４２９）〔Pigment Blac
k 22（color index(C.I.)77429〕；日本の大日精化カラ
ー＆ケミカルマニュファクチャー社〔Dainichiseika Co
lor ＆ Chemical Manufacturing Co.,Ltd.of Japan〕か
ら販売されているダイピロキサイドＴＭブラック３５５
０と３５５１〔Daipyroxide TM Black 3550 and3551〕
の様なピグメントブラック２６（Ｃ．Ｉ．７７４９４）
〔Pigment Black26(C.I.77494)〕；ピグメントブラック
２７〔Pigment Black 27（C.I.77502）〕；エンゲルハ
ルド社〔Engelhard Corporation〕からハーシャウ９８
７５Ｍプラス〔Harshaw ９８７５ M Plus〕として販売
されているピグメントブラック２８（Ｃ．Ｉ．７７４２
８）〔Pigment Black 28(C.I.77428)〕；及びピグメン
トグリーン５０（C.I.77377）〔Pigment Green 50（C.
I.77377）〕とピグメントブルー（C.I.77346）〔Pigmen
t Blue (C.I.77346）〕及びピグメントレッド（C.I.774
91）〔Pigment Red（C.I.77491）〕の単独及び混合物を
挙げることができる。７７４２８から７７４９４のカラ
ーインデックスで規定される顔料が好ましい。特に銅、
マンガン及び鉄の混合金属酸化物から成るピグメントブ
ラック２６（Ｃ．Ｉ．７７４９４）を用いる事が好まし
い。
【００２８】１００ナノメートル（ｎｍ）より小さい、
特に５０ｎｍより小さい１次粒子径の顔料として用いる
事は、本願発明の顔料分散系を製造する中で好ましい。
それら顔料粒子は分散安定性の向上の為にシリカ、アル
ミナ、又はジルコニアの無機層で被覆する事も出来る。
特に５０ｎｍより小さい１次粒子径の顔料として用いる
事は、本願発明の顔料分散系を製造する中で好ましい。
それら顔料粒子は分散安定性の向上の為にシリカ、アル
ミナ、又はジルコニアの無機層で被覆する事も出来る。
【００２９】ポリイミド前駆体ビヒクル及び溶媒の系で
顔料のニュートン分散系を得る為に有効な分散剤が望ま
れる。カチオン性分散剤が好ましく、特に本願発明に用
いられる顔料に強力な親和力を持った化学基を有する高
分子量ブロックコポリマーの溶液から成るカチオン性分
散剤が好ましい。その様な特に好ましい分散剤の一つは
バイク−へミー社〔Byk-Chemie〕から商標名ディスパー
バイク−１６３〔Disperbyk-163〕で販売されている。
その他のカチオン性分散剤は、例えば商品名ディスパー
バイク−１６０、１６１、１６２、１６４及び１６６
〔Disperbyk-160,161,162,164 and 164〕を含む。アニ
オン性及び非イオン性の分散剤も適切である。その様な
分散剤のリストを下記の第２表に示す。
顔料のニュートン分散系を得る為に有効な分散剤が望ま
れる。カチオン性分散剤が好ましく、特に本願発明に用
いられる顔料に強力な親和力を持った化学基を有する高
分子量ブロックコポリマーの溶液から成るカチオン性分
散剤が好ましい。その様な特に好ましい分散剤の一つは
バイク−へミー社〔Byk-Chemie〕から商標名ディスパー
バイク−１６３〔Disperbyk-163〕で販売されている。
その他のカチオン性分散剤は、例えば商品名ディスパー
バイク−１６０、１６１、１６２、１６４及び１６６
〔Disperbyk-160,161,162,164 and 164〕を含む。アニ
オン性及び非イオン性の分散剤も適切である。その様な
分散剤のリストを下記の第２表に示す。
【００３０】
【表２】第２表 分散剤 会社 イオン性 ディスパーバイク−１６０ バイク−ヘミー カチオン性 〔Disperbyk-160〕 〔Byk-Chemie〕 ディスパーバイク−１６１ バイク−ヘミー カチオン性 〔Disperbyk-161〕 〔Byk-Chemie〕 ディスパーバイク−１６２ バイク−ヘミー カチオン性 〔Disperbyk-162〕 〔Byk-Chemie〕 ディスパーバイク−１６３ バイク−ヘミー カチオン性 〔Disperbyk-163〕 〔Byk-Chemie〕 ディスパーバイク−１６４ バイク−ヘミー カチオン性 〔Disperbyk-164〕 〔Byk-Chemie〕 ディスパーバイク−１６６ バイク−ヘミー カチオン性 〔Disperbyk-166〕 〔Byk-Chemie〕 ラクチモン バイク−ヘミー アニオン性 〔Lactimon〕 〔Byk-Chemie〕 ビクメン バイク−ヘミー アニオン性 〔Bykumen〕 〔Byk-Chemie〕
【００３１】
【表３】第２表続き 分散剤 会社 イオン性 デュマスパース５３５ ヒックソン アニオン性 〔Dumasperse535〕 〔Hickson〕 デュマスパース５４０ ヒックソン アニオン性 〔Dumasperse540〕 〔Hickson〕 デュマスパース５４５ ヒックソン アニオン性 〔Dumasperse545〕 〔Hickson〕 マヅスパース８５Ｂ ピーピージ 非イオン性 〔Mazsperse85B〕 〔PPG〕 マヅスパースＳＦ１９ ピーピージ 非イオン性 〔MazsperseSF19〕 〔PPG〕 ヌオスパース６５７ ヒュールス 非イオン性 〔Nuosperse657〕 〔Huls〕 ヌオスパース７００ ヒュール アニオン性 〔Nuosperse700〕 〔Hul〕 ソルスパース１２０００ ゼネカ アニオン性 〔Solsperse12000〕 〔Zeneca〕 ソルスパース２７０００ ゼネカ 非イオン性 〔Solsperse27000〕 〔Zeneca〕
【００３２】分散は、適切なビーズ、例えば０．６５ミ
リメートル（ｍｍ）径のイットリウム安定型酸化ジルコ
ニウムビーズを用いてアイガーミニ−１００〔Eiger Mi
ni-100〕モーターミル中で行われる。顔料は、好ましく
は顔料に対して５重量％量の分散剤、ポリイミド前駆体
溶液（溶液中の固形分２２．７％）、及び十分な量の溶
媒を含有するニュートニアン分散系で分散される。
リメートル（ｍｍ）径のイットリウム安定型酸化ジルコ
ニウムビーズを用いてアイガーミニ−１００〔Eiger Mi
ni-100〕モーターミル中で行われる。顔料は、好ましく
は顔料に対して５重量％量の分散剤、ポリイミド前駆体
溶液（溶液中の固形分２２．７％）、及び十分な量の溶
媒を含有するニュートニアン分散系で分散される。
【００３３】（溶媒）ポリイミド前駆体ビヒクルと染料
化合物を溶解するのに有効な溶媒が選択される。ポリイ
ミド前駆体ビヒクル／染料の成分にとって、及び顔料分
散系にとって最も好ましい溶媒は、Ｎ−メチル−２−ピ
ロリドン（ＮＭＰ）とシクロヘキサノンである。その他
の適切な溶媒は、ジメチルアセトアミド（ＤＭＡｃ）、
Ｎ，Ｎ−ジメチルフォルムアミド（ＤＭＦ）、ビス−２
−メチルエチルエーテル（diglyme ）、テトラヒドロフ
ルフリルアルコール（ＴＨＦＡ）、ジメチルスルフォキ
シド（ＤＭＳＯ）、キシレン、環状ケトン、アルコー
ル、エステル、エーテル及びこれらの混合物を包含する
ことが出来る。その様なポリマー／染料の溶液は、前に
述べたように有効な顔料分散系にとっても適するもので
ある。
化合物を溶解するのに有効な溶媒が選択される。ポリイ
ミド前駆体ビヒクル／染料の成分にとって、及び顔料分
散系にとって最も好ましい溶媒は、Ｎ−メチル−２−ピ
ロリドン（ＮＭＰ）とシクロヘキサノンである。その他
の適切な溶媒は、ジメチルアセトアミド（ＤＭＡｃ）、
Ｎ，Ｎ−ジメチルフォルムアミド（ＤＭＦ）、ビス−２
−メチルエチルエーテル（diglyme ）、テトラヒドロフ
ルフリルアルコール（ＴＨＦＡ）、ジメチルスルフォキ
シド（ＤＭＳＯ）、キシレン、環状ケトン、アルコー
ル、エステル、エーテル及びこれらの混合物を包含する
ことが出来る。その様なポリマー／染料の溶液は、前に
述べたように有効な顔料分散系にとっても適するもので
ある。
【００３４】本願発明のブラックマトリックスコーティ
ング材は、ポリイミド前駆体ビヒクル溶媒系が、Ｎ−メ
チル−２−ピロリドンとシクロヘキサノンの混合物であ
り、染料混合物がオラソルブラウン６ＲＬとオラソルブ
ルーＧＮの１：３〜１：５の重量比の混合物であり、そ
して混合金属酸化物の顔料が、銅、マンガン、クロム、
鉄、マグネシウム、アルミニウム、亜鉛、スズ、チタ
ン、ニッケル、コバルト、又はこれらの混合物のスピネ
ル構造を有する酸化物からなる群より選ばれたものであ
る事が好ましい。
ング材は、ポリイミド前駆体ビヒクル溶媒系が、Ｎ−メ
チル−２−ピロリドンとシクロヘキサノンの混合物であ
り、染料混合物がオラソルブラウン６ＲＬとオラソルブ
ルーＧＮの１：３〜１：５の重量比の混合物であり、そ
して混合金属酸化物の顔料が、銅、マンガン、クロム、
鉄、マグネシウム、アルミニウム、亜鉛、スズ、チタ
ン、ニッケル、コバルト、又はこれらの混合物のスピネ
ル構造を有する酸化物からなる群より選ばれたものであ
る事が好ましい。
【００３５】更にその好ましいブラックマトリックスコ
ーティング材は、４〜８重量％のポリイミド前駆体ビヒ
クル、８０〜８５重量％のポリイミド前駆体ビヒクル
（を溶解するため）の溶媒、９〜１３重量％の染料と顔
料からなり、染料対顔料の重量比が１：１５〜３：１５
であり、顔料は銅、マンガン及び鉄の混合金属酸化物か
ら作られ、７７４９４のカラーインデックスを有するピ
グメントブラック２６であり、そしてピグメントブラッ
ク２６に強い親和性を持った化学基を有する高分子量ブ
ロックコポリマーから成るカチオン性分散剤を０．３〜
０．８重量％含有する組成である。
ーティング材は、４〜８重量％のポリイミド前駆体ビヒ
クル、８０〜８５重量％のポリイミド前駆体ビヒクル
（を溶解するため）の溶媒、９〜１３重量％の染料と顔
料からなり、染料対顔料の重量比が１：１５〜３：１５
であり、顔料は銅、マンガン及び鉄の混合金属酸化物か
ら作られ、７７４９４のカラーインデックスを有するピ
グメントブラック２６であり、そしてピグメントブラッ
ク２６に強い親和性を持った化学基を有する高分子量ブ
ロックコポリマーから成るカチオン性分散剤を０．３〜
０．８重量％含有する組成である。
【００３６】非カーボンブラック系であって極薄膜に被
覆時に２．０より高い光学濃度を有するＳＴＮ又はＴＦ
Ｔの画素作成に用いられる本願発明の有機質ブラックマ
トリックスコーティング材の製造方法は、下記（Ｉ）及
び（ＩＩ）： （Ｉ）ポリイミド前駆体ビヒクル、光吸収剤として高い
抵抗値を有する黒色被覆が形成可能で広いスペクトルの
光を吸収する有機質染料、及びそれらを溶解するための
溶媒、及び（ＩＩ）上記染料と顔料が１：１５〜３：１
５の重量比にあり、そして当該溶媒中で有効な分散剤と
共に、銅、マンガン及び鉄の混合金属酸化物で構成され
１００ｎｍより小さい粒子径で７７４２８〜７７４９４
のカラーインデックスを有するニュートン分散系の黒色
顔料、を混合する事を含むものである。
覆時に２．０より高い光学濃度を有するＳＴＮ又はＴＦ
Ｔの画素作成に用いられる本願発明の有機質ブラックマ
トリックスコーティング材の製造方法は、下記（Ｉ）及
び（ＩＩ）： （Ｉ）ポリイミド前駆体ビヒクル、光吸収剤として高い
抵抗値を有する黒色被覆が形成可能で広いスペクトルの
光を吸収する有機質染料、及びそれらを溶解するための
溶媒、及び（ＩＩ）上記染料と顔料が１：１５〜３：１
５の重量比にあり、そして当該溶媒中で有効な分散剤と
共に、銅、マンガン及び鉄の混合金属酸化物で構成され
１００ｎｍより小さい粒子径で７７４２８〜７７４９４
のカラーインデックスを有するニュートン分散系の黒色
顔料、を混合する事を含むものである。
【００３７】本願発明のブラックマトリックスコーティ
ング材は、基材に塗布して最終焼成を経た後に１．０μ
ｍ以下、好ましくは０．５〜１．０μｍの厚みのコーテ
ィング膜として得られ、これらの塗布膜は１．０μｍの
膜厚で特性を測定した時に、１０5 Ω／□より大きい表
面抵抗と２．０以上の光学濃度を兼備するものである。
ング材は、基材に塗布して最終焼成を経た後に１．０μ
ｍ以下、好ましくは０．５〜１．０μｍの厚みのコーテ
ィング膜として得られ、これらの塗布膜は１．０μｍの
膜厚で特性を測定した時に、１０5 Ω／□より大きい表
面抵抗と２．０以上の光学濃度を兼備するものである。
【００３８】
【実施例】本発明を下記の実施例により更に詳細に説明
する。本発明の範囲は、下記の実施例により限定される
ことを意図していない。実施例１ プラスチック製ビーカーに１１．６ｇのＮ−メチル−ピ
ロリドン（ＮＭＰ）、８２ｇのシクロヘキサノン、１．
５ｇのディスパーバイク−１６３〔disper-byk-163〕、
２０ｇのＤＡＲＣポリマー（ＮＭＰ単独の溶媒中に２
２．９％の固形分のポリイミド前駆体）、及び３０ｇの
ピグメントブラック２６〔Pigment Black26〕を添加し
た。その混合物は均一になるまで約５分間、スパチラー
で撹拌した。その次にこの顔料スラリーは０．６５ｍｍ
径のイットリウム安定化酸化ジルコニウムビーズを用い
て１５分間、１０００ｒｐｍで分散する為にアイガーＭ
−１００ミル〔Eiger M-100 mill〕に添加した。
する。本発明の範囲は、下記の実施例により限定される
ことを意図していない。実施例１ プラスチック製ビーカーに１１．６ｇのＮ−メチル−ピ
ロリドン（ＮＭＰ）、８２ｇのシクロヘキサノン、１．
５ｇのディスパーバイク−１６３〔disper-byk-163〕、
２０ｇのＤＡＲＣポリマー（ＮＭＰ単独の溶媒中に２
２．９％の固形分のポリイミド前駆体）、及び３０ｇの
ピグメントブラック２６〔Pigment Black26〕を添加し
た。その混合物は均一になるまで約５分間、スパチラー
で撹拌した。その次にこの顔料スラリーは０．６５ｍｍ
径のイットリウム安定化酸化ジルコニウムビーズを用い
て１５分間、１０００ｒｐｍで分散する為にアイガーＭ
−１００ミル〔Eiger M-100 mill〕に添加した。
【００３９】それからビーカーは２０ｇのシクロヘキサ
ノンで洗浄し、洗液はミルへ加えた。粉砕スピードはゆ
っくりと３０００ｒｐｍまで増加した。顔料はこのスピ
ードで２時間粉砕した。機械的撹拌装置を備えた別のプ
ラスチック製ビーカーに、３２．４ｇのＤＡＲＣポリマ
ー（ＮＭＰ単独の溶媒中に２２．９％の固形分）と６０
ｇのＤＡＲＣ１００を添加した。その混合物を１０分間
撹拌した。２時間後、ＤＡＲＣポリマーとＤＡＲＣ１０
０の混合物は１０００ｒｐｍのミルに入れた。ＤＡＲＣ
ポリマーはＮＭＰ中に４８．１ｇのオキシジアニリンを
溶解し、そして５１．８ｇのピロメリット酸二無水物を
添加し、４０℃で５時間反応させる事によって合成し
た。ビーカーは５０ｇのＮ−メチル−ピロリドンで洗浄
し、洗液は１０００ｒｐｍで粉砕する為に添加した。そ
してミルは３０００ｒｐｍで９０分間運転した。その配
合物は次に０．２μｍの目のフィルターを通して濾過し
た。得られた配合物を第３表ににまとめた。
ノンで洗浄し、洗液はミルへ加えた。粉砕スピードはゆ
っくりと３０００ｒｐｍまで増加した。顔料はこのスピ
ードで２時間粉砕した。機械的撹拌装置を備えた別のプ
ラスチック製ビーカーに、３２．４ｇのＤＡＲＣポリマ
ー（ＮＭＰ単独の溶媒中に２２．９％の固形分）と６０
ｇのＤＡＲＣ１００を添加した。その混合物を１０分間
撹拌した。２時間後、ＤＡＲＣポリマーとＤＡＲＣ１０
０の混合物は１０００ｒｐｍのミルに入れた。ＤＡＲＣ
ポリマーはＮＭＰ中に４８．１ｇのオキシジアニリンを
溶解し、そして５１．８ｇのピロメリット酸二無水物を
添加し、４０℃で５時間反応させる事によって合成し
た。ビーカーは５０ｇのＮ−メチル−ピロリドンで洗浄
し、洗液は１０００ｒｐｍで粉砕する為に添加した。そ
してミルは３０００ｒｐｍで９０分間運転した。その配
合物は次に０．２μｍの目のフィルターを通して濾過し
た。得られた配合物を第３表ににまとめた。
【００４０】
【表４】第３表 化学成分 重量（ｇ） ─────────────────────────────────── Ｎ−メチル−ピロリドン ６１．６ｇ シクロヘキサノン １０２ｇ ディスパーバイク−１６３ １．５ｇ（顔料の５重量％） 〔Disperbyk-163〕 ＤＡＲＣポリマー ５２．４ｇ（ＮＭＰ単独溶媒中で２２．９％） ピグメントブラック２６ ３０ｇ 〔Pigment Black 26〕 ＤＡＲＣ１００ ６０ｇ ───────────────────────────────────
【００４１】この配合物の最終焼成後（実施例２の使用
方法を参照）の塗膜は、１μｍの膜厚で５．６×１０11
Ω／□の抵抗と、２．４のＯ．Ｄ．値が観測された。図
３は、最終焼成後（実施例２の使用方法を参照）の１μ
ｍ厚の塗膜のの透過スペクトルを示す図である。
方法を参照）の塗膜は、１μｍの膜厚で５．６×１０11
Ω／□の抵抗と、２．４のＯ．Ｄ．値が観測された。図
３は、最終焼成後（実施例２の使用方法を参照）の１μ
ｍ厚の塗膜のの透過スペクトルを示す図である。
【００４２】第４表に最終焼成後（実施例２の使用方法
を参照）に１μｍの膜厚で２．４のＯ．Ｄ．値（この
Ｏ．Ｄ．値は成分のＯ．Ｄ．値の和から計算されるＯ．
Ｄ．値より予測以上に高い。）と１０11Ω／□の表面抵
抗とする為に重量％で記載されている好ましい組成を示
した。
を参照）に１μｍの膜厚で２．４のＯ．Ｄ．値（この
Ｏ．Ｄ．値は成分のＯ．Ｄ．値の和から計算されるＯ．
Ｄ．値より予測以上に高い。）と１０11Ω／□の表面抵
抗とする為に重量％で記載されている好ましい組成を示
した。
【００４３】
【表５】第４表 化学組成 重量％ 最良の実施態様 ─────────────────────────────── ポリアミック酸 ４％〜８％ ５．７％ 着色剤（染料＋顔料） ９％〜１３％ １１．５％ 分散剤 ０．３％〜０．８％ ０．８％ 溶媒 ８０％〜８５％ ８２．０％ ─────────────────────────────── （注）ポリアミック酸：ポリイミド前駆体ビヒクル（化学量論的に等量のジアミ ンと酸二無水物との混合により取得）、 溶媒：ポリアミック酸と染料を溶解するための溶媒
【００４４】実施例２ プラスチック製のビーカーに３７５ｇのＮＭＰ、３７５
ｇのシクロヘキサノン、及び薄いシリカ層で被覆された
表面と１０〜２０ｎｍの１次粒子径を有する２５０ｇの
ピグメントブラック２６（ダイピロキサイドＴＭブラッ
ク３５５１）〔Pigment Black 26（Daipyroxide TM Bla
ck 3551）〕を添加した。その混合物は、均一になるま
で５分間、スパチラーで撹拌した。その次にこの顔料ス
ラリーは５ｍｍ径の石英ビーズと共にボールミルへ添加
し、１００〜２００ｒｐｍのスピードで２週間の粉砕を
行った。この混合物は、その中に４７．８ｇのＮＭＰと
２１．０ｇのシクロヘキサノンを添加しホモジナイザー
（日本精機（株）製）で５分間、７０００ｒｐｍのスピ
ードで分散した。機械的撹拌装置を備えた別のガラス製
ビーカーに、６７．４ｇのＤＡＲＣポリマー（ＮＭＰ単
独溶媒中に２０重量％含有する）、５４．８ｇのＤＡＲ
Ｃ１００、６９．８ｇのＮＭＰ、及び３３．５ｇのシク
ロヘキサノンを添加した。その混合物は、ホモジナイザ
ーで７０００ｒｐｍのスピードで５分間、分散した。ホ
モジナイザーに２２５．３ｇのポリマー／染料の混合物
と、１７５．７ｇの黒色顔料スラリーを添加した。その
次にホモジナイザーは、１００００ｒｐｍで１０分間の
運転を行った。その次に０．２μｍの目のフィルターを
通じて濾過した。
ｇのシクロヘキサノン、及び薄いシリカ層で被覆された
表面と１０〜２０ｎｍの１次粒子径を有する２５０ｇの
ピグメントブラック２６（ダイピロキサイドＴＭブラッ
ク３５５１）〔Pigment Black 26（Daipyroxide TM Bla
ck 3551）〕を添加した。その混合物は、均一になるま
で５分間、スパチラーで撹拌した。その次にこの顔料ス
ラリーは５ｍｍ径の石英ビーズと共にボールミルへ添加
し、１００〜２００ｒｐｍのスピードで２週間の粉砕を
行った。この混合物は、その中に４７．８ｇのＮＭＰと
２１．０ｇのシクロヘキサノンを添加しホモジナイザー
（日本精機（株）製）で５分間、７０００ｒｐｍのスピ
ードで分散した。機械的撹拌装置を備えた別のガラス製
ビーカーに、６７．４ｇのＤＡＲＣポリマー（ＮＭＰ単
独溶媒中に２０重量％含有する）、５４．８ｇのＤＡＲ
Ｃ１００、６９．８ｇのＮＭＰ、及び３３．５ｇのシク
ロヘキサノンを添加した。その混合物は、ホモジナイザ
ーで７０００ｒｐｍのスピードで５分間、分散した。ホ
モジナイザーに２２５．３ｇのポリマー／染料の混合物
と、１７５．７ｇの黒色顔料スラリーを添加した。その
次にホモジナイザーは、１００００ｒｐｍで１０分間の
運転を行った。その次に０．２μｍの目のフィルターを
通じて濾過した。
【００４５】得られた配合物は、室温で３週間、−２０
℃の冷蔵庫内で３ヶ月の良好な保存安定性を有し、非常
に高い貯蔵安定性を示した。また、クロムを使用するブ
ラックマトリックス材に比べて安価である。
℃の冷蔵庫内で３ヶ月の良好な保存安定性を有し、非常
に高い貯蔵安定性を示した。また、クロムを使用するブ
ラックマトリックス材に比べて安価である。
【００４６】得られた配合物の、最終焼成後（実施例２
の使用方法を参照）の塗膜は、１μｍの膜厚時に、２．
０のＯ．Ｄ．値（このＯ．Ｄ．値は成分のＯ．Ｄ．値の
和から計算されるＯ．Ｄ．値より予測以上に高い。）と
３．３×１０11Ω／□の表面抵抗を示した。第５表に１
μｍの膜厚で２．０より高いＯ．Ｄ．値と１０11Ω／□
の表面抵抗とする為に重量％で記載されている好ましい
組成を示した。
の使用方法を参照）の塗膜は、１μｍの膜厚時に、２．
０のＯ．Ｄ．値（このＯ．Ｄ．値は成分のＯ．Ｄ．値の
和から計算されるＯ．Ｄ．値より予測以上に高い。）と
３．３×１０11Ω／□の表面抵抗を示した。第５表に１
μｍの膜厚で２．０より高いＯ．Ｄ．値と１０11Ω／□
の表面抵抗とする為に重量％で記載されている好ましい
組成を示した。
【００４７】
【表５】第５表 化学組成 重量％ ────────── ────────── ポリアミック酸 ４％〜８％ 着色剤（染料＋顔料） ６％〜１０％ 分散剤 ０．１％〜０．４％ 溶媒 ８５％〜９０％ ───────────────────── （注）ポリアミック酸：ポリイミド前駆体ビヒクル（化
学量論的に等量のジアミンと酸二無水物との混合により
取得）、 溶媒：ポリアミック酸と染料を溶解するための溶媒
学量論的に等量のジアミンと酸二無水物との混合により
取得）、 溶媒：ポリアミック酸と染料を溶解するための溶媒
【００４８】（使用方法）フォトリソグラフィー法プロ
セスは、微細な解像度と広いβ−焼成域を得るために用
いられる。一次基板を洗浄した。シップレー（Shiple
y）の接着促進剤、ＡＰＸ−Ｋ１を３０００ｒｐｍで３
０秒間かけて基材上にコートし、１７５℃で３０秒間、
ホットプレート上で焼成した。ブラックマトリックス配
合物としたものを、ＡＰＸ−Ｋ１をコートした基材上に
７５０ｒｐｍで９０秒間かけてコートを行い、１００℃
で６０秒間かけてホットプレート上でα−焼成して溶媒
を蒸発させた。その被覆物は、その次に通常用いられる
オーブンで１２０〜１８０℃で３０分間かけてβ−焼成
した。ポリアミック酸はこのプロセスで３０％〜５０％
がイミド化した。ポジ型フォトレジストは５０００ｒｐ
ｍで３０秒間かけてコートし、１００℃で３０秒間かけ
てホットプレート上で温和な焼成を行い、露光と現像
（例えば、所定のパターンを有するマスクにより露光し
た後、アクカリ現像液によりポジ型ホトレジストの現像
及びブラックマトリックス膜のエッチング）を行った。
フォトレジストは、レジスト溶剤にて剥離した。ブラッ
クマトリックスは、その次に２５０℃で３０分間かけて
オーブンで焼成して最終硬化させて、イミド化のプロセ
スを完結させた。複数色のカラーフィルターを必要とす
る場合、この工程を繰り返す事により処理することがで
きる。
セスは、微細な解像度と広いβ−焼成域を得るために用
いられる。一次基板を洗浄した。シップレー（Shiple
y）の接着促進剤、ＡＰＸ−Ｋ１を３０００ｒｐｍで３
０秒間かけて基材上にコートし、１７５℃で３０秒間、
ホットプレート上で焼成した。ブラックマトリックス配
合物としたものを、ＡＰＸ−Ｋ１をコートした基材上に
７５０ｒｐｍで９０秒間かけてコートを行い、１００℃
で６０秒間かけてホットプレート上でα−焼成して溶媒
を蒸発させた。その被覆物は、その次に通常用いられる
オーブンで１２０〜１８０℃で３０分間かけてβ−焼成
した。ポリアミック酸はこのプロセスで３０％〜５０％
がイミド化した。ポジ型フォトレジストは５０００ｒｐ
ｍで３０秒間かけてコートし、１００℃で３０秒間かけ
てホットプレート上で温和な焼成を行い、露光と現像
（例えば、所定のパターンを有するマスクにより露光し
た後、アクカリ現像液によりポジ型ホトレジストの現像
及びブラックマトリックス膜のエッチング）を行った。
フォトレジストは、レジスト溶剤にて剥離した。ブラッ
クマトリックスは、その次に２５０℃で３０分間かけて
オーブンで焼成して最終硬化させて、イミド化のプロセ
スを完結させた。複数色のカラーフィルターを必要とす
る場合、この工程を繰り返す事により処理することがで
きる。
【００４９】（特性）図２は本願発明のブラックマトリ
ックスの製造プロセスのフロー図である。図３は実施例
１で得られた１μｍ厚のフイルムの透過スペクトルを示
す図である。その材料は、目標に合致する高い抵抗と光
学濃度を有するものである。図４は、解像度テスト用マ
スクを用いた場合のオーブンとホットプレートの両者を
比較するβ焼成プロセスによるリソグラフのデータを示
す。リソグラフからの結果は、広範な工程の自由度を持
っている事を示している。広範なβ焼成温度域によって
１μｍの膜厚で３μｍの鮮明な高解像度パターン形成が
可能である。
ックスの製造プロセスのフロー図である。図３は実施例
１で得られた１μｍ厚のフイルムの透過スペクトルを示
す図である。その材料は、目標に合致する高い抵抗と光
学濃度を有するものである。図４は、解像度テスト用マ
スクを用いた場合のオーブンとホットプレートの両者を
比較するβ焼成プロセスによるリソグラフのデータを示
す。リソグラフからの結果は、広範な工程の自由度を持
っている事を示している。広範なβ焼成温度域によって
１μｍの膜厚で３μｍの鮮明な高解像度パターン形成が
可能である。
【００５０】図５は、（実際に解像度テスト用マスクを
用いて形成したブラックマトリックスパターン。数値は
解像度を示す。）解像度ダガー示す。図６は、マスクを
使用し、パターンを形成後、レジスト材を除去して最終
硬化を行った後のブラックマトリックス材のＳＥＭ（走
査型電子顕微鏡）写真を示した。良好な切り立った側面
が画素パターン中に見られる。
用いて形成したブラックマトリックスパターン。数値は
解像度を示す。）解像度ダガー示す。図６は、マスクを
使用し、パターンを形成後、レジスト材を除去して最終
硬化を行った後のブラックマトリックス材のＳＥＭ（走
査型電子顕微鏡）写真を示した。良好な切り立った側面
が画素パターン中に見られる。
【００５１】図７は、硬化塗膜の表面粗さ特性の測定を
図示したものである。表面粗さ測定は、リソグラフの試
験サンプル中で解像度ダガーと近接した部分で行った。
その表面は均一で微小な凹凸を有していて、ブラックマ
トリックス材に使用するために十分に適するものであっ
た。１μｍ厚のフイルムの抵抗は、１０11Ω／□のオー
ダーであり、このように光学濃度と電気的特性の両方の
バランスを持ち合わせている。
図示したものである。表面粗さ測定は、リソグラフの試
験サンプル中で解像度ダガーと近接した部分で行った。
その表面は均一で微小な凹凸を有していて、ブラックマ
トリックス材に使用するために十分に適するものであっ
た。１μｍ厚のフイルムの抵抗は、１０11Ω／□のオー
ダーであり、このように光学濃度と電気的特性の両方の
バランスを持ち合わせている。
【００５２】実施例１及び２の組成物は、室温で３週
間、−２０℃の冷蔵庫内で３ヶ月の良好な保存安定性を
有し、非常に高い貯蔵安定性を示した。また、クロムを
使用するブラックマトリックス材に比べて安価である。
実施例１及び２の組成物はＲＧＢ画素に使用するのと同
じプロセスを使用して、スピンコート、像形成、現像を
行う事ができる。１μｍの膜厚時に４００〜７００ｎｍ
の波長範囲で平均光学濃度が各々、２．０と２．４であ
る。
間、−２０℃の冷蔵庫内で３ヶ月の良好な保存安定性を
有し、非常に高い貯蔵安定性を示した。また、クロムを
使用するブラックマトリックス材に比べて安価である。
実施例１及び２の組成物はＲＧＢ画素に使用するのと同
じプロセスを使用して、スピンコート、像形成、現像を
行う事ができる。１μｍの膜厚時に４００〜７００ｎｍ
の波長範囲で平均光学濃度が各々、２．０と２．４であ
る。
【００５３】比較例１ 実施例２と同様のシリカ層で被覆した２５０ｇのピグメ
ントブラック２６と３７５ｇのＮＭＰ、３７５ｇのシク
ロヘキサノン、４．２ｇのディスパーバイク−１６３を
実施例２と同様に粉砕、混合し、ホモジナイザーで分散
した。別のガラス製ビーカーにＤＡＲＣ１００（染料分
を９重量％含有）は添加せずに、溶媒、ポリアミック酸
が実施例２と同じになる様に、９０ｇのＤＡＲＣポリマ
ー（ＮＭＰを溶媒とし、２０重量％のポリアミック酸を
含有）、７４．３ｇのＮＭＰ、５６ｇのシクロヘキサノ
ンをガラス製ビーカーに取り、ホモジナイザーで7000rp
m の回転スピードで５分間分散した。これに上記１７
５．７ｇの黒色顔料スラリーを添加し、ホモジナイザー
で10000 rpm で１０分間撹拌、分散し、次いで０．２μ
ｍの目のフィルターを通じて濾過した。
ントブラック２６と３７５ｇのＮＭＰ、３７５ｇのシク
ロヘキサノン、４．２ｇのディスパーバイク−１６３を
実施例２と同様に粉砕、混合し、ホモジナイザーで分散
した。別のガラス製ビーカーにＤＡＲＣ１００（染料分
を９重量％含有）は添加せずに、溶媒、ポリアミック酸
が実施例２と同じになる様に、９０ｇのＤＡＲＣポリマ
ー（ＮＭＰを溶媒とし、２０重量％のポリアミック酸を
含有）、７４．３ｇのＮＭＰ、５６ｇのシクロヘキサノ
ンをガラス製ビーカーに取り、ホモジナイザーで7000rp
m の回転スピードで５分間分散した。これに上記１７
５．７ｇの黒色顔料スラリーを添加し、ホモジナイザー
で10000 rpm で１０分間撹拌、分散し、次いで０．２μ
ｍの目のフィルターを通じて濾過した。
【００５４】（特性）比較例１で得られたスラリ−を用
い実施例２と同様の手順で塗膜を形成した。１μｍの膜
厚のＯ．Ｄ．値は１．６と実施例２より低い値を示し、
顔料の分散は不均一で、塗膜の肌荒れや曇りが著しく、
表面の凹凸も大きくブラックマトリックス材として不十
分なものであった。また、この材料は室温で保存した
際、１週間でゲル化を生じ、保存安定性も劣るものであ
った。
い実施例２と同様の手順で塗膜を形成した。１μｍの膜
厚のＯ．Ｄ．値は１．６と実施例２より低い値を示し、
顔料の分散は不均一で、塗膜の肌荒れや曇りが著しく、
表面の凹凸も大きくブラックマトリックス材として不十
分なものであった。また、この材料は室温で保存した
際、１週間でゲル化を生じ、保存安定性も劣るものであ
った。
【００５５】
【発明の効果】本願発明のブラックマトリックス組成物
は、極めて高い貯蔵安定性を有する。例えば、室温で３
週間又は−２０℃の冷蔵庫で３ヶ月の優れた貯蔵寿命を
有する。又、（１）スピンコートによって基材に塗布す
ることが可能、（２）ＲＧＢ画素を描き出すために用い
るのと同様の方法を用いる事により画像形成する事が可
能、（３）画素の場合と同様の現像方法を使って現像が
可能、（４）最終焼成した後の塗膜は、４００〜７００
ｎｍの波長域で１μｍの膜厚で少なくとも２．０のＯ．
Ｄ．値が得られる。その厚みの塗膜は表面抵抗が、１０
5 Ω／□以上例えば１０11Ω／□のオーダーにあり大変
に高い。そしてスパッタリング法によるクロムのブラッ
クマトリックスに比べて製造コストが低い。
は、極めて高い貯蔵安定性を有する。例えば、室温で３
週間又は−２０℃の冷蔵庫で３ヶ月の優れた貯蔵寿命を
有する。又、（１）スピンコートによって基材に塗布す
ることが可能、（２）ＲＧＢ画素を描き出すために用い
るのと同様の方法を用いる事により画像形成する事が可
能、（３）画素の場合と同様の現像方法を使って現像が
可能、（４）最終焼成した後の塗膜は、４００〜７００
ｎｍの波長域で１μｍの膜厚で少なくとも２．０のＯ．
Ｄ．値が得られる。その厚みの塗膜は表面抵抗が、１０
5 Ω／□以上例えば１０11Ω／□のオーダーにあり大変
に高い。そしてスパッタリング法によるクロムのブラッ
クマトリックスに比べて製造コストが低い。
【００５６】ＳＴＮ及びＴＦＴ画素表示装置に用いる高
い抵抗（１０11Ω／□以上）と、高い光学濃度（２．０
以上）を有する有機質ブラックマトリックス材は、（ポ
リイミド）／（染料）溶液と混合金属酸化物顔料分散体
を、染料：顔料の比で１：１５〜３：１５の重量比で組
み合わせて得られる。
い抵抗（１０11Ω／□以上）と、高い光学濃度（２．０
以上）を有する有機質ブラックマトリックス材は、（ポ
リイミド）／（染料）溶液と混合金属酸化物顔料分散体
を、染料：顔料の比で１：１５〜３：１５の重量比で組
み合わせて得られる。
【図１】図１（ａ）、図１（ｂ）、及び図１（ｃ）は、
大面積ＬＣＤ用の一般的ＳＴＮ又はＴＦＴ着色画素上へ
の有機質ブラックマトリックスフォトレジストの被覆と
像形成を示す。
大面積ＬＣＤ用の一般的ＳＴＮ又はＴＦＴ着色画素上へ
の有機質ブラックマトリックスフォトレジストの被覆と
像形成を示す。
【図２】本発明によるブラックマトリックスの製造工程
を示すフローである。
を示すフローである。
【図３】実施例１で得られた１μｍの膜厚の硬化フイル
ムの透過スペクトルを示す図である。
ムの透過スペクトルを示す図である。
【図４】対流型炉とホットプレートの両方を用いてβ−
焼成工程を行ったリソグラフのデータを示すものであ
る。
焼成工程を行ったリソグラフのデータを示すものであ
る。
【図５】解像度ダガーの写真を示したものである。
【図６】レジスト材を除去して最終硬化を行った後のブ
ラックマトリックス材のＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）写
真を示したものである。
ラックマトリックス材のＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）写
真を示したものである。
【図７】硬化塗膜の表面粗さ特性の測定を示したもので
ある。
ある。
１１──カラー画素赤、１２──カラー画素緑、１３─
─カラー画素青、２──ＩＴＯ電極層、３──信号線、
４──ガラス基板、５──ブラックマトリックスフォト
レジスト、６──ブラックマトリックス。
─カラー画素青、２──ＩＴＯ電極層、３──信号線、
４──ガラス基板、５──ブラックマトリックスフォト
レジスト、６──ブラックマトリックス。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジョナサン ダブリュ．メイヨ アメリカ合衆国 ミズーリ州 65401，ロ ーラ，8010 カウンティロード 12402 (72)発明者 エディス ジー．ヘイス アメリカ合衆国 ミズーリ州 65401− 2908，ローラ，ブライアントロード 110 (72)発明者 テリー エル．ブリューワー アメリカ合衆国 ミズーリ州 65401，ロ ーラ，8440 カウンティロード 17971 (72)発明者 マイケル ディー．ストローダー アメリカ合衆国 ミズーリ州 65809，ス プリングフィールド，サウスウイロウウイ ックトレイル 3412 (72)発明者 柳本 晄 東京都武蔵野市吉祥寺東町２丁目24番４号 (72)発明者 曽根 靖久 千葉県船橋市習志野１丁目５番17号，103 号 (72)発明者 渡部 淑胤 東京都江戸川区平井７丁目17番15号，607 号 (72)発明者 江間 希代巳 千葉県千葉市若葉区西都賀５丁目38番24号
Claims (10)
- 【請求項１】 下記（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）： （ａ）ポリイミド前駆体ビヒクル及びそれを溶かす溶媒
又は溶媒混合物の組合せ； （ｂ）上記（ａ）の組合せに実質的に溶解し、〔削除：
実質的に完全にビヒクル及び溶媒に溶解し、〕そして紫
外から赤外までの広いスペクトルに渡って実質的に全て
の光の吸収能を有する溶解性の光吸収染料又はその染料
の混合物；及び （ｃ）実質的に黒色である非カーボンブラック系の金属
酸化物顔料又はその顔料の混合物と、ニュートン分散体
とするための分散剤；から本質的に成り、最終焼成後の
塗布膜厚が１．０μｍの時、その塗布膜が１０5Ω／□
より大きい表面抵抗と２．０以上の光学濃度を兼備する
フォトリソグラフィー法により画像形成可能なブラック
マトリックスコーティング材。 - 【請求項２】 ポリイミド前駆体ビヒクルを溶かす溶媒
混合物が、Ｎ−メチル−２−ピロリドンとシクロヘキサ
ノンの混合物であり；染料の混合物がオラソルブラウン
６ＲＬとオラソルブルーＧＮの１：３〜１：５の重量比
の混合物であり；そして金属酸化物顔料が、銅、マンガ
ン、クロム、鉄、マグネシウム、アルミニウム、亜鉛、
スズ、チタン、ニッケル、コバルト、又はこれらの混合
物のスピネル構造を有する酸化物からなる群より選ばれ
たものである請求項１に記載のブラックマトリックスコ
ーティング材。 - 【請求項３】 光吸収染料が、ソルベントブラック３か
らソルベントブラック４７のカラーインデックスで規定
される染料である請求項１に記載のブラックマトリック
スコーティング材。 - 【請求項４】 金属酸化物顔料が７７４２８から７７４
９４のカラーインデックスで規定される顔料である請求
項１に記載のブラックマトリックスコーティング材。 - 【請求項５】 ポリイミドビヒクルが、下記（ｉ）及び
（ｉｉ）： （ｉ）４，４’−オキシジアニリンとピロメリト酸二無
水物、及び（ｉｉ）４，４’−オキシジアニリンと３，
３’，４，４’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無
水物、の反応生成物からなる群より選ばれたものである
請求項１に記載のブラックマトリックスコーティング
材。 - 【請求項６】 ４〜８重量％のポリイミド前駆体ビヒク
ル、８０〜８５重量％のポリイミド前駆体ビヒクルのた
めの溶媒、９〜１３重量％の染料と顔料からなり、染料
対顔料の重量比が１：１５〜３：１５であり、顔料は
銅、マンガン及び鉄の混合金属酸化物から作られ、７７
４９４のカラーインデックスを有するピグメントブラッ
ク２６であり、そしてピグメントブラック２６に強い親
和性を持った化学基を有する高分子量ブロックコポリマ
ーから成るカチオン性分散剤を０．３〜０．８重量％含
有する組成である請求項２に記載のブラックマトリック
スコーティング材。 - 【請求項７】 最終焼成後の塗布膜厚が１．０μｍの
時、その塗布膜が少なくとも１０11Ω／□の表面抵抗を
有する請求項６に記載のブラックマトリックスコーティ
ング材。 - 【請求項８】 金属酸化物顔料の粒子径が１００ｎｍよ
り小さい請求項１に記載のブラックマトリックスコーテ
ィング材。 - 【請求項９】 金属酸化物顔料の表面がシリカ、アルミ
ナ及びジルコニアから成る群より選ばれた物質で被覆さ
れた請求項１に記載のブラックマトリックスコーティン
グ材。 - 【請求項１０】 下記（Ｉ）及び（ＩＩ）： （Ｉ）ポリイミド前駆体ビヒクル、光吸収剤として高い
抵抗値を有する黒色被覆が形成可能で広いスペクトルの
光を吸収する有機質染料、及びこれらを溶解する溶媒、
及び（ＩＩ）上記染料と顔料が１：１５〜３：１５の重
量比にあり、そして当該溶媒中で有効な分散剤と共に、
銅、マンガン及び鉄の混合金属酸化物で構成され１００
ｎｍより小さい粒子径で７７４２８〜７７４９４のカラ
ーインデックスを有するニュートン分散系の黒色顔料を
混合する事を含む、非カーボンブラック系であって最終
焼成後の塗布膜厚が１．０μｍの時、その塗布膜が２．
０より高い光学濃度を有するＳＴＮ又はＴＦＴの画素作
成に用いられる有機質ブラックマトリックスコーティン
グ材の製造方法。
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