[发明专利]光敏黑色基体组合物及其制法

说明书

本发明涉及黑色基体涂料组合物，特别是在沉积后可以用光刻法以高分辨率形成图案的组合物。

平板显示器在发光部件附近使用光学不透明的黑色基体结构以改进显示器的反差。显示器制造商主要依靠真空沉积的铬/氧化铬材料以形成具有高光密度(＞3)和高体积电阻率(＞10⁸欧姆-厘米)的薄(＜1微米)的黑色基体结构。这些方法曾在例如Yokoyama等人的美国专利5,378,274、S.Lee的美国专利5,587,818以及Fujikawa等人的美国专利5,592,317中讨论过。但是，工业界强烈要求用低成本的易形成图案的有机黑色基体涂料代替以铬为主的材料，前者和后者不同之处在于前者对环境极少或没有威胁。

过去十年来已经提出许多有机黑色基体材料。Latham等人在美国专利4,822,718和Shimamura等人在美国专利5,176,971中公开了含聚酰亚胺前体基料的染色的黑色基体组合物。但是，这些组合物也有一些缺点，例如储存期短，光密度低(沉积后)，热稳定性差以及耐衰减性差等。染料基的组合物在随后的加工步骤中也容易从组合物中渗出染料。涂层原来不是光成像的，因此，如果没有另外的光刻胶层就不能形成图案。

曾开发了各种颜料分散的(区别于“染料基”的)黑色基体涂料系统以达到高光密度、改进热稳定性以及更耐衰减和化学侵袭。这些组合物都不能完全满足对高电阻的薄、高光密度黑色基体系统的要求。下面讨论各种系统。

Kusukawa等人在美国专利5,251,071中讨论了黑色颜料聚酰亚胺前体组合物。尽管改进了染色系统黑色基体的热稳定性和光密度，但是，该组合物要求另外涂施光刻胶以形成图案，以及由于使用聚酰亚胺前体基料而储存寿命短。

开发了光敏碳黑充填的组合物以简化黑色基体的沉积和进一步增加光密度。例如，Hesler等人在“用于LCD颜色滤光片的颜料分散的有机黑色基体光刻胶”(“Pigment-dispersed organic black matrixphotoresists for LCD color filters”)(SID Digest，26卷，446页，1995)一文中公开了，分散在光敏丙烯酸聚合物中的碳黑提供了膜厚1.5微米的平均光密度2.8，但是，该组合物显示出较差的涂布性能和较差的图象质量。Hasumi等人在“在薄膜晶体管上的碳分散的有机黑色基体”(Proc.of Int.Display Res.Conf.(EuroDisplay-96)，16卷，237页，1996)一文中报道了类似结果。

Nagasawa等人在美国专利5,718,746中也公开了碳黑充填的组合物。Nagasawa在这里报道，如果颜料在涂料中的浓度超过30％，则分散液的稳定性就不好，另外，在涂层中高碳黑量的高导电性是Nagasawa目的所希望的。

在薄膜中使用碳黑得到高光密度常与黑色基体电阻构成矛盾。因此，只有在碳黑导电性能够被允许时这些材料才是可接受的。我们的共同未决的美国专利申请系列08/982233，例如，讨论了用在这些情况下的改进的碳黑充填的涂层。

Tokyo Ohka Kogyo Co.，Ltd.的日本专利申请9-166869(未审查的)讨论了黑色基体组合物，其中碳黑颜料粒子涂以一层聚合物以降低其导电性。然后将这种所涂的碳黑分散在光刻胶树脂系统中，生成黑色基体组合物。尽管固化的涂层显示出高电阻，但是，光密度只是铬黑基体代用品所要求的一半。