专利名称：超薄有机黑色基质的制作方法
发明的背景发明的领域本发明涉及用于滤色板制造的有机黑色基质及其制造方法。本发明特别是有关不导电黑色基质，该基质在超薄薄膜厚度具有非常高的电阻系数，且具有高光学密度。
现有技术背景多色液晶显示(LCDs)惯例上被制成具有薄、光吸收薄膜(称为黑色基质)涂敷至彩色像素的排列其一起形成滤色板。该滤色板的处理因为他们使用溅射铬黑色基质而在LCDs的大量制造期间保留最麻烦的步骤之一。
一种可旋转涂敷的有机聚合物基的黑色基质倾向于比铬对环境更友善，较容易再生，和提供微影成像加工的优点。然而，有至少两类用于LCDs的滤色板，其中有机聚合物黑色基质非常贵及/或缺乏所需要的性能。亦即，在超薄薄膜厚度具有足够高的电阻系数和足够高的光学密度的有机黑色基质光阻剂的无效性，已经阻碍1)用于TFT-LCDs的薄膜电晶体(TFT)-列阵和2)超纽转向列型(STN)LCDs的进步。
为了说明，图A,A(a),A(b)，及A(c)显示将有机黑色基质光阻剂涂敷和成像在用于大面积的LCDs的TFT或STN彩色像素上的稍过于简化的逐步说明。该RGB(红色、绿色、蓝色)彩色像素1可为TFTs或STNs。该滤色板具有铟-锡-氧化物(ITO)电极层或层2和信号通道3。全部正常地涂敷至玻璃底材4。该说明显示为了石印成像该有机黑色基质5经过玻璃底材的UV光的曝光。
在这些TFT和STN应用中，高电阻系数(以使不导电)是强迫性的以便避免ITO电极层和该等信号通道间的电偶合。否则，与该等信号通道(有时称为资料通道)的偶合造成垂直的交叉干扰。
黑色基质的光学密度(O.D.)必须大于2.0以便封阻光透射至TFT或STN显示。否则，从非显示区域泄漏的光将减少对比和生成不利的光漏泄导电流。换句话说，一可藉由减少光泄漏来提高LCD的对比，否则其经过滤色板上的红色、绿色和蓝色(RGB)像素间制图空间而发生。技术上的目标是在超薄黑色基质薄膜厚度保持于或低于1％的横跨紫外线到红外线的全部光谱的光透射。
已经证明如果不是不可能的话，制造在超薄黑色基质薄膜厚度具有大于2.0的O.D.的不导电有机黑色基质极端困难。虽然已经达成有机黑色基质在2微米聚合物厚度的大于或等于2.0的D.O.，该层厚度是在底限而具有许多缺点。例如，在各像素显示区域内部于2微米发生所谓的反倾斜(reverse titl)。反倾斜造成残留影像(after-image)和对比恶化。克服该缺点(特别)需要于1.0微米或以下的厚度具有O.D.大于2.0的不导电有机黑色基质薄膜。
虽然所有权成本高，制造方法(溅射)复杂，且具有潜在的环境问题，以及虽然反射比高于所需要，最通常的黑色基质物质仍然为溅射的铬，而非旋转涂敷的有机聚合物。虽然已经设计出用于金属例如镍和铝和甚至铬的真空蒸发和其他涂布技术，但溅射铬仍然是最通常的技术和物质，因为对于商业上有效的STN和TFT应用，其他的技术和其他的材料在足够超薄厚度(1微米或以下)和在足够高的电阻系数(至少105欧姆/平方(square))下缺乏足够高的O.D.(＞2.0)以提供提高的对比和高分辨率。
例如，Latham揭示于1989年的美国专利4,822,718，从聚醯胺酸/染料组合物制造的有机类潜在黑色基质(以与颜料分散液区别)。发现这些吸光层的电阻系数高如3.0×1015欧姆/平方。
然而，Hessler等人在论文"颜料分散的有机黑色基质"，SID Digest,26:446,(1995)，中已揭示结合在聚酰亚胺组合物中的红色和蓝色染料的Latham氏混合物和其他人所揭示的在颜料分散的有机黑色基质中的红色和蓝色颜料的混合物不接近所需要的O.D.(大于2.0)，即使当涂布大于3微米的薄膜厚度。改变红色对蓝色颜料的比，或将低含量的紫色、黄色或绿色颜料加至红色和蓝颜料混合物中并没有改良该配方的全部的O.D.性能。然而，碳黑颜料(分散在丙烯酸聚合物中)对于一些样品确实达成0.01％光透射。1.5微米、旋转涂敷的薄膜(涵盖400-700纳米的全部光谱)的2.8的平均O.D.藉由分散剂的精确选择变成可能。然而，电阻系数是使人失望的90K欧姆/平方。
如由Yamanaka在其论文，"TFT列阵上的集成黑色基质"，SID Digest,23:789(1992)中所揭述，碳黑，即使使用高级丙烯酸光致聚合物，在没有牺牲电阻系数和造成交叉干扰下，在小于2毫米的厚度不能达成大于2.0的O.D.。Yamanaka也描述2微米"步长"(或厚度)的缺点。其太大以致于造成反倾斜。
美国专利5,368,976，由Tajima等人揭示颜料分散的滤色板组合物的另一实施例。碱溶性嵌段共聚物被用作辐射敏感的化合物和颜料例如颜料黑色1和颜料黑色7的粘合剂，但是具有不适合的大粒径(于10微米过滤)。虽然一般已知颜料黑色1在实际厚度不提供必需的大于2.0的O.D.，颜料碳黑7(较佳已知简称为“碳黑”)确实提供大于2.0的O.D.，如由Hessler等人所显示。如Yamanaka所解释，即使是在小于2.0微米的厚度，当黑色基质对有效的STN或TFT应用为导电性太强时，交叉干扰的威胁仍存在，且10微米直径的颗粒将导致具有反倾斜的薄膜。
Suginoya等人，在他们的论文"在黑色基质中电沉积的三色滤色片上的ITO电极图案的自动对准制造STN-LCDs的应用"，Proc.of SID,32:201,(1991)，鉴定出具有从碳黑制造的有机黑色基质的STN-LCDs的另一缺点。亦即，虽然显示器的绿色滤色器提供于365,405和435纳米的透射小于1％入射光的良好闸门，但是红色滤色器则不提供。其于365纳米具有4％的透光度和于405纳米具有6％的透光度。而且蓝色滤色器甚至更差，于405纳米具有35％的透光度和于435纳米具有55％的透光度。因此需要用于将400纳米上的光和然后400纳米以下的光分开的方法。当使用这个复杂的方法(参考
图13)时，黑色基质在整个光谱中平均透光度实质上大于1.0％。它较接近10％。
因此，过去以染料为基质和过去以颜料为基质的有机黑色基质在少于1微米的厚度皆不能有效地提供大于2.0的O.D.，而没有不利于STN和TFT性能。此外，虽然以染料为基质的黑色基质具有提供改善的在ITO电极和信号线间的电偶合的交叉干扰所必需的电阻系数，为了提高其电阻系数超过105欧姆/平方的需要以一部分的颜料分散的物质取代足够的染料混合物将预期使O.D.变差至2.0以下，除非大于2.0微米的薄膜厚度涂敷至该等像素和底材。只有具有90×102欧姆/平方的低电阻系数的碳黑(颜料碳黑7)于1.5微米厚度接近O.D.2.0。
因此非常料想不到是任何以染料为基质和以颜料为基质的有机黑色基质(除了碳黑外)的组合将提供超过2.0的改良O.D.，而不需要厚于2.0微米的薄膜且碳黑对于有效的STN和TFT应用导电性太强。碳黑颜料对各种有机染料的电阻系数的巨大差异将导致人们相信为了有效地增加O.D.超过2.0，任何可感知量的该颜料加至染料中将会显著有害于最终物质的每单位体积的电阻系数。然而其他颜料对于超薄黑色基质已具有太低的O.D.。
本发明的一个目的是提供在小于1微米的厚度具有大于2.0的O.D.但是表面电阻系数大于105欧姆/平方的稳定的有机黑色基质。
发明的概述本发明藉由聚酰亚胺-染料-颜料的协同组合物实现上述的目的和其他目的。本发明的黑色基质在1微米或以下的薄膜厚度具有高电阻系数和大于2.0的O.D.。
该物质图案在各种显示应用上具有优异的均匀性、高强度，优异的环境安全性，高稳定性，良好的储存期限和低制造成本。
本发明的技术方案在于提供一种影印影石版术可成像的黑色基质涂料物质，其特征在于当涂布厚度≤1.0微米时，光学密度≥2.0和表面电阻系数大于105欧姆/平方，基本上由下列组分组成a．聚酰亚胺前体媒液和溶剂系统，因此b．可溶性的吸光染料或染料混合物，该染料或染料混合物实质上完全地溶解在媒液和溶剂系统中，且实质上有效吸收涵盖紫外光到红外光的广泛光谱的所有光，和c．混合的金属氧化物非碳黑颜料或颜料的混合物，和因此在牛顿分散液中的分散剂，该颜料或颜料混合物的颜色基本上为黑色。
前述的黑色基质涂料物质，其特征在于聚酰亚胺媒液溶剂系统为NMP和环己酮的有效混合物，所述染料混合物为1∶3到1∶5的重量/重量比的Orasol棕色6RLN和Orasol蓝色GN，所述混合金属氧化物颜料选自铜、锰、铬、铁、镁、铝、锡、锌、钛、镍、钴和其混合物的尖晶石结构的氧化物。
前述的黑色基质涂料物质，其特征在于具有指定于溶剂黑色3到溶剂黑色47的色指数的染料。
前述的涂料物质，其特征在于具有指定于C.I.77428到77494的颜料。
前述的涂料物质，其特征在于聚酰亚胺媒液选自a．ODA和PMDA，和b．ODA和BTDA的反应产物。
前述的黑色基质涂料物质，其特征在于每百分重量组合物具有4％到8％聚酰亚胺媒液，50％到80％溶剂，85％到13％染料加颜料，其中染料对颜料的重量/重量比为1∶15到3∶15，及该颜料为利用铜、锰和铁的混合金属氧化物制成的颜料黑色26，具有C.I.77494，和0.3％到0.8％具有对颜料黑色26具有强亲和力的化学基的高分子量嵌段共聚物制成的阳离子分散剂。
前述的涂料物质，其特征在于具有至少1011欧姆/平方的电阻系数。
前述的涂料物质，其特征在于颜料分散液包括粒径小于100纳米的颜料颗粒。
前述的涂料物质，其特征在于颜料的表面用选自矽石、氧化铝和氧化锆的物质涂布。
本发明的另一技术方案为提供一种制造用于STN或TFT像素应用的有机黑色基质涂料物质的方法，其特征在于该方法包含掺合a．聚酰亚胺前体媒液和具有形成高电阻系数黑色涂料和有效溶剂的能力的吸收广泛光谱的光的光吸收有机染料，及b．在粒径小于100纳米具有C.I.77428到77494，且由铜、锰和铁的混合金属氧化物所组成的黑色颜料，与在该有效溶剂中的有效分散剂的牛顿学分散液，所述染料和颜料的重量/重量比约为1∶15到3∶15，藉此该等涂料物质在超薄薄膜厚度光学密度高于2.0而不需要掺合碳黑。
以下结合附图进一步说明本发明的结构特征及目的。
附图的简要说明图A,A(a),A(b),和A(c)说明将有机黑色基质光阻剂涂敷和成像在一般大面积LCDs的STN或TFT彩色像素上。
图1为解释根据本发明的黑色基质制造方法的流程图。
图2为表示在实施例1获得的1μm硬化薄膜的透光光谱的曲线图。
图3显示使用对流烘箱和热板β-烘烤方法的石印术数据组。
图4为说明分辨率剑形(dagger)的相片的概要图式。
图5证明在光阻剂除去和最后硬化之后黑色基质物质的扫描电子显微镜(SEM)。
图6为说明该硬化薄膜的典型表面粗糙度测量的概要图式。
较佳具体实施例的详细说明本发明藉由聚酰亚胺-染料-颜料黑色基质混合物的协同组合物实现上述目的和其他目的。该黑色基质组合物较佳包含，以重量计，4％到8％聚酰亚胺粘合剂，9％到13％着色剂(染料加颜料)，80％到85％溶剂和0.3％到8％分散剂。染料∶颜料的重量/重量比于约1∶15到约3∶15的范围，较佳为2∶15。使人惊讶的是在小于1.0微米(后文称为超薄)薄膜厚度有机染料加上非碳黑颜料的组合O.D.大于其部分的总和。聚酰亚胺/染料聚合物媒液(用于本发明的黑色基质组合物)典型地包括就地反应以形成聚酰亚胺树脂的聚酰亚胺前体。较佳的是所述前体由藉由氧基二苯胺(ODA)和苯四甲酸二酐(PMDA)反应或藉由ODA与PMDA及/或二苯甲酮四羧二酐(BTDA)反应所制得的聚酰胺酸所组成。这些成分典型约按化学计量的量使用。典型使用于本发明的聚酰亚胺媒液的其他适当聚酰胺酸和聚酰胺前体为已知成分，例如在下表1中所列出的那些。注意其可能包括水溶性聚合物例如聚乙烯基/吡咯烷酮和其他习知树脂例如与该等前体成分掺合的酚醛清漆而没有离开本申请案的聚酰亚胺前体的定义。
表1二胺类 二酐类对-苯二胺3,3′,4,4′-二苯甲酮四羧酸 二酐3,3′-二甲基-4,4′-二氨基联苯苯四甲酸二酐1,4-双(4-氨基苯氧基)苯 3,3,4,4′-联苯四羧酸 二酐4,4′-双(4-氨基苯氧基)-联苯 4,4＇-氧基二酞酐双-4-(-[4-氨基苯氧基]苯基)醚 3,3′,4,4′-联苯砜4,4′-氧基二苯胺 四羧酸-二酐4,4′-二氨基二苯基硫化物4,4′-二氨基二苯基砜2,2-双(4-[4-氨基苯氧基]苯基)砜9,10-双(4-氨基苯基)-蒽本发明的染料成分为可溶性有机染料组合物，其可有效地吸收涵盖红外线到紫外线的广泛光谱范围的光。其关键在于该等染料可溶解在其溶解聚酰亚胺媒液的溶剂中(该等溶剂将讨论于后)。在本发明的一特佳具体实施例中，Orasol棕色6RL(溶剂棕色44)对Orasol蓝色GN(溶剂蓝色67)约1∶3到1∶5的重量/重量比提供本发明一使人惊讶的有效成分。该混合物商业上可利用由Brewer科学公司贩卖的商品名称DARC-100。
可使用美国专利4,822,718中具有生成高电阻系数黑涂料的能力的蓝、红色、柑橘等等染料的其他组合。
在本发明的一较佳具体实施例中，所有的染料成分与实质量的聚酰亚胺成分(至少50％)一起可由根据在美国专利4,822,718中所揭示的黑涂料组合物提供，该专利合并在此处以供参考此揭示。
用于本发明的极好染料可包括溶剂黑色(Solvent Bl-ack)35(Zapon黑色X50,BASF)、溶剂黑色27(Zapon黑色X51,BASF)、溶剂黑色3(Neptun黑色X60,BASF)、溶剂黑色5(Flexo黑色X12,BASF)、溶剂黑色7(Neptun黑色NB X14,BASF)、溶剂黑色46(Neptun A黑色X17,BASF)、溶剂黑色47(Neopin黑色X58,BASF)、溶剂黑色28(Orasol黑色CN，汽巴-嘉基)、溶剂黑色29(Orasol黑色RL，汽巴-嘉基)、和溶剂黑色45(Savinyl黑色RLS,Sandoz公司)。颜料-分散液本发明的一个使人惊讶的观点是在超薄薄膜厚度不须依靠使用碳黑而获得光学密度＞2.0的能力。
虽然该等使用于本发明的颜料确实为具有高表面积且强烈趋向絮凝(其可生成雾状和光散射凝集体或流变学的变化)的巨观粒子，当本发明的颜料被适当地分散和与聚酰亚胺/染料溶液掺合时，达到优异的均匀性。
本发明的颜料为无机金属氧化物的混合物或选自铜、锰、铬、铁、镁、铝、锡、锌、钛、镍、钴和其混合物的混合金属氧化物。为了形成所谓的尖晶石结构较佳为该等金属氧化物。他们与染料一起料想不到地提供协同作用，本发明在超薄薄膜厚度将会达成O.D.＞2.0，而他们的组合的表面电阻系数为有效的STN和TFT应用所需的105欧姆/平方形底限以上的大小。
适当的颜料可包括颜料黑色22(颜色索引(C.I.)77429)，例如由拜耳公司贩卖的快速黑色(Fast Black)100；颜料黑色26(C.I.77494)例如由日本的Dainichiseika颜色＆化学制造公司贩卖的DaipyroxideTM黑色3550和3551；颜料黑色27(C.I.77502)；颜料黑色28(C.I.77428)由Engel-hard公司以Harshaw 9875 M Plus贩卖；以及颜料绿色50(C.I.77377)与颜料蓝色(C.I.77346)，和颜料红色(C.I.77491)的混合物。其特佳为使用由铜、锰和铁的混合金属氧化物所组成的颜料黑色26(C.I.77494)。
在制造本发明的颜料分散液中较佳使用小于100纳米(nm)的颜料的主要粒子大小，特别是小于50纳米。为了改良分散液的安定性，该等颜料的粒子也可以矽石、氧化铝或氧化锆的无机层涂布。
在聚酰亚胺媒液和溶剂系统中对于颜料的牛顿分散液是有效的分散剂是所想要的。阳离子分散剂为较佳，特别是由具有高分子量的嵌段共聚物(具有对本发明的颜料的强亲和力的化学基)的溶液所组成的阳离子分散剂。一该特佳分散剂为该由Byk-Chemie以商标Disperbyk-163贩卖。其他该阳离子包括，例如，商品名称Disperbyk-160、161、162、164和166。阴离子和非离子分散剂也是适合的。该分散剂的列表可参见下列表2。
表2分散剂 公司 离子的性质Disperbyk-160 Byk-Chemie阳离子Disperbyk-161 Byk-Chemie阳离子Disperbyk-162 Byk-Chemie阳离子Disperbyk-163 Byk-Chemie阳离子Disperbyk-164 Byk-Chemie阳离子Disperbyk-166 Byk-Chemie阳离子Lactimon Byk-Chemie阴离子BykumenByk-Chemie阴离子Dumasperse 535 Hickson 阴离子Dumasperse 540 Hickson 阴离子Dumasperse 545 Hickson 阴离子Mazsperse 85B PPG 非离子Mazsperse SF 19PPG 非离子Nuosperse 657 Huls 非离子Nuosperse 700 Hul 阴离子Solsperse 12000Zeneca阴离子Solsperse 27000Zeneca非离子分散是使用适当的小珠(例如，0.65毫米钇安定的氧化锆珠)在例如EigerMini-100电动研磨机进行。
较佳，该等颜料分散在具有包含数量在颜料重量的5％范围的分散剂，聚酰亚胺前体的溶液(在溶液中具有22.7％固体)和实质量的溶剂的牛顿分散液。
溶剂选择有效溶解聚酰亚胺媒液和染料化合物的溶剂。用于聚酰亚胺/染料成分的最佳溶剂和用于颜料分散液的最佳溶剂为N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)和环己酮。其他适合的溶剂可包括二甲基乙酰胺(DMAc)、N,N-二甲基甲酰胺(DMF)、双-2-甲基乙基醚(二甘醇二甲醚)、四氢糠醇(THFA)、二甲亚砜(DMSO)、二甲苯类、环酮类、醇类、酯类、醚类、及其混合物。该染料的聚合物/染料溶液也将适合用于有效的颜料分散液，如先前所讨论。
本发明的黑色基质组合物(1)可藉由旋转涂布涂敷至底材，(2)可使用与成像RGB像素所采用的相同方法成像，(3)使用与像素相同的显影方法显影，和(4)提供1微米薄膜厚度涵盖400-700纳米范围的2.4O.D.的平均O.D.。储存期限是优异的，即在冰库中为三个月或在室温为三星期。表面电阻系数非常高，在1011欧姆/平方的范围，制造成本低于溅射铬黑色基质。
实施例1在塑胶烧杯中加入11.6克N-甲基吡咯烷酮(NMP)，82克环己酮，1.5克disperbyk-163,20克DARC聚合物和30克颜料黑色26。混合物以刮铲搅拌5分钟直到均匀。然后将此颜料浆液加至Eiger M-100研磨机中于1000rpm经15分钟，使用0.65毫米钇安定的氧化锆珠。然后烧杯以20克环己酮冲洗且冲洗液加至研磨机中。研磨速度慢慢地增加到3000rpm。颜料在此速度研磨2小时。在装备有机械搅拌器的分开塑胶烧杯中加入32.4克DARC聚合物(仅在NMP中的22.9％)和60克DARC100。将混合物搅拌10分钟。在2个小时之后，将DARC聚合物和DARC100的混合物加至1000rpm的研磨机中。DARC聚合物是藉由将48.1克氧基二苯胺溶解在NMP中，然后加入51.8克苯四甲酸二酐和于40℃反应5小时合成而得。烧杯以50克N-甲基-吡咯烷酮冲洗，且冲洗液加至于1000rpm的研磨机中。研磨机然后于3000rpm运转90分钟。然后该配方经过0.2微米滤器过滤。该配方总结于表3。于1微米的厚度测得5.6×1011欧姆/平方的电阻系数和2.4的O.D.。
表3化学成份 重量(克)N-甲基-吡咯烷酮61.6克环己酮 102克Disperbyk-163 1.5克(颜料重量的5％)DARC聚合物 52.4克(仅在NMP中的22.9％)颜料黑色26 30克DARC10060克表4说明较佳组合物与重量％的关系，在1微米薄膜厚度的2.4光学密度和1011欧姆/平方表面积电阻系数。
表4化学成分 重量％ 最好的模式聚醯胺酸 4％-8％ 5.7％着色剂(染料+颜料)9％-13％ 11.5％分散剂 0.3％-0.8％ 0.8％溶剂 80％-85％ 82.0％实施例2在塑胶烧杯中加入375克NMP,375克环己酮和250克具有于10到20纳米范围的主要粒子大小和其表面覆盖薄矽石层的颜料黑色25(Daipyroxide TM黑色3551)。混合物以刮铲搅拌5分钟直到均匀。然后将此颜料浆液与具有5毫米直径的粒子大小的石英珠一起加至球磨机中，和以100～200rpm的速度研磨2星期。在匀合器(Nihon Seiki Ka-isha公司)中藉由将47.8克NMP和21.0克环己酮加至其中以7,000rpm的速度将此混合物分散5分钟。在装备有机械搅拌器的分开玻璃烧杯中加入67.4克的DARC聚合物(仅在NMP中的20重量％)，54.8克的DARC 100,69.8克的NMP和33.5克的环己酮。在匀合器中以7,000rpm的速度将混合物分散5分钟。在匀合器中加入225.3克的聚合物/染料混合物和175.7克黑色颜料浆液。然后匀合器于10,000rpm运转10分钟。然后该配方经过0.2微米滤器过滤。该配方总结于表5。
表5化学成分 重量％聚醯胺酸 4％-8％着色剂6％-10％分散剂0.1％-0.4％溶剂 85％-90％(O.D.=2.0，于1微米薄膜厚度和3.3×1011的表面电阻系数欧姆/平方)。
使用的方法(应用)应用影印石版术方法以得到精细的分辨率和宽β-烘烤窗。清理主要底材。以3000rpm将APX-K1(得自Shipley的粘着促进剂)涂布至底材经30秒，在175℃的热板烘烤30秒。以750rpm将黑色基质配方涂布在经APX-K1涂布的底材上经90秒，于100℃热板上α-烘烤60秒以蒸发溶剂。该等涂层然后在普通烤箱中于120°-180℃β-烘烤30分钟。在此方法中该等聚酰胺酸30％-50％亚胺化。以5000rpm涂布光阻剂经30秒，在热板上于100℃软烘烤30秒，曝光和显影。安全剥去光阻剂。然后在烤箱中于250℃烘烤30分钟以最后硬化黑色基质，其完成酰亚胺化过程。涂敷和加工其他的颜色。
特性图1为解释根据本发明的黑色基质的制造方法的流程图。图2为显示在实施例1中获得的1微米薄膜的透光光谱的曲线图。该物质符合光学密度和高电阻系数的目标。图3显示使用对流式烤箱和热板β-烤烘方法二者的石印术资料。石印术结果表示宽的加工宽容度。在广泛范围的中间产物(β-烘烤)温度达成于1微米薄膜厚度分辨率下降到3微米。图4为说明一分辨率剑形的相片的概要图示。图5表明在除去光阻剂和最后硬化后的黑色基质物质的扫描电子显微镜(SEM)。在像素图案中好的侧墙界定是明显的。图6是说明硬化薄膜的典型表面的粗糙度测量的概要图式。表面粗糙度测量是在石印术测试样品上邻近分辨率剑形的区域发生。表面具均匀微粗糙度，其很适合于黑色基质的应用。1微米薄膜的电阻系数测量是在1011Ω/cm2的数量级，因此提供光学密度和电气性质的一个良好平衡。该组合物可藉由旋转涂布涂敷，使用与RGB像素所使用的方法相同的方法成像和显影。涵盖400-700纳米范围的1微米薄膜厚度的平均光学密度为2.4。该物质具有好的储存期限(在冰库中为3个月，在室温中为3个星期)。其成本低于铬黑色基质。
权利要求
1．一种光微影成象法可成像的黑色基质涂料物质，其特征在于当涂布厚度≤1.0微米时，光学密度≥2.0和表面电阻系数大于105欧姆/平方，基本上由下列组分组成a．聚酰亚胺前体媒液和溶剂系统，因此b．可溶性的吸光染料或染料混合物，该染料或染料混合物实质上完全地溶解在媒液和溶剂系统中，且实质上有效吸收涵盖紫外光到红外光的广泛光谱的所有光，和c．混合的金属氧化物非碳黑颜料或颜料的混合物，和因此在牛顿分散液中的分散剂，该颜料或颜料混合物的颜色基本上为黑色。
2．根据权利要求1的黑色基质涂料物质，其特征在于聚酰亚胺媒液溶剂系统为NMP和环己酮的有效混合物，所述染料混合物为1∶3到1∶5的重量/重量比的Orasol棕色6RLN和Orasol蓝色GN，所述混合金属氧化物颜料选自铜、锰、铬、铁、镁、铝、锡、锌、钛、镍、钴和其混合物的尖晶石结构的氧化物。
3．根据权利要求1的黑色基质涂料物质，其特征在于具有指定于溶剂黑色3到溶剂黑色47的颜色索引的染料。
4．根据权利要求1的涂料物质，其特征在于具有指定于C.I.77428到77494的颜料。
5．根据权利要求1的涂料物质，其特征在于聚酰亚胺媒液选自a．ODA和PMDA，和b．ODA和BTDA的反应产物。
6．根据权利要求2的黑色基质涂料物质，其特征在于每百分重量组合物具有4％到8％聚酰亚胺媒液，50％到80％溶剂，85％到13％染料加颜料，其中染料对颜料的重量/重量比为1∶15到3∶15，及该颜料为利用铜、锰和铁的混合金属氧化物制成的颜料黑色26，具有C.I.77494，和0.3％到0.8％对颜料黑色26具有强亲和力的化学基的高分子量嵌段共聚物制成的阳离子分散剂。
7．根据权利要求6的涂料物质，其特征在于具有至少1011欧姆/平方的电阻系数。
8．根据权利要求1的涂料物质，其特征在于颜料分散液包括粒径小于100纳米的颜料颗粒。
9．根据权利要求1的涂料物质，其特征在于颜料的表面用选自矽石、氧化铝和氧化锆的物质涂布。
10．一种制造用于STN或TFT像素应用的有机黑色基质涂料物质的方法，其特征在于该方法包含掺合a．聚酰亚胺前体媒液和具有形成高电阻系数黑色涂料和有效溶剂的能力的吸收广泛光谱的光的光吸收有机染料，及b．在粒径小于100纳米具有C.I.77428到77494，且由铜、锰和铁的混合金属氧化物所组成的黑色颜料，与在该有效溶剂中的有效分散剂的牛顿学分散液，所述染料和颜料的重量/重量比约为1∶15到3∶15，藉此该等涂料物质在超薄薄膜厚度光学密度高于2.0而不需要掺合碳黑。
全文摘要
一种用于改良的STN和TFT像素显示应用于超薄薄膜厚度(≤1.0微米)具有高电阻系数(≥10
文档编号G02B5/00GK1214129SQ97193160
公开日1999年4月14日 申请日期1997年6月27日 优先权日1996年9月27日
发明者朗W·沙比斯, 强纳生W·梅佑, 伊狄士G·海士, 泰瑞L·部鲁尔, 麦可D·史托得, 明柳本, 康曾根, 吉种渡边, 清美江麻 申请人:部鲁尔科学公司, 日产化学工业株式会社