CN1325697C - 蚀刻液组合物及使用该蚀刻液组合物制造反射板的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了价格低廉的蚀刻液组合物，其使用单一溶液可以同时蚀刻包含SiO2膜的金属反射层合膜，抑制各膜的侧面腐蚀量并且对于作为光散射层的树脂层没有损伤。即该蚀刻液组合物是用单一溶液同时蚀刻由含有金属反射膜和SiO2膜的2层以上的膜构成的金属反射层合膜的蚀刻液组合物，其由磷酸、硝酸、醋酸、氢氟酸和水配合而成。
Description
技术领域
本发明是关于液晶显示装置的反射板所使用的包含有金属反射膜的层合膜的蚀刻液组合物以及使用该蚀刻液组合物制造反射板的方法。
背景技术
作为液晶显示装置，利用外部光线的反射型液晶显示装置，因其耗电少，在太阳光或室内灯光等外部光线明亮的场合作为携带用途而受到人们关注。这种反射型液晶显示装置，在外部光线明亮的场合，即使不使用背面光，利用设置在液晶显示装置中的反射板也可以为使用者提供明晰的显示，在外部光线较暗的场合，可以使用正面光或背面光提供明晰的显示。在反射型液晶显示装置使用背面光的场合，必须使反射板具有半透光反射性，因而需要使用蚀刻液等局部地除去在反射板上形成的反射膜，使光线透过。
以往，反射型液晶显示装置的反射膜材料使用铝或铝合金，作为这些反射膜材料的蚀刻液使用磷酸-硝酸-醋酸的混酸。近来，反射率比铝高的银和银合金等也受到人们的关注，被用于移动电话的显示屏等用途。
另外，在反射型液晶显示装置的反射镜层上，为了提高金属反射膜的反射率以及改善反射光的波长特性，在金属反射层上层合折射率不同的(折射率高的层和折射率低的层)透光层，但是，层合了SiO2层的含有SiO2的层合膜，例如从上层顺序为折射率1.7左右的SiO2膜、折射率高于2.0的高折射率膜ITO(氧化铟锡)膜、SiO2膜、银合金、ITO膜的层合膜，使用以往的蚀刻液时，难以用单一溶液同时将它们蚀刻，并且很难形成高度精细的图案。即，SiO2膜使用氢氟酸类蚀刻液，ITO膜使用有机酸、无机酸类蚀刻液，银和银合金使用无机酸类蚀刻液(铝蚀刻液等)，需要对各个膜分别进行蚀刻，因而蚀刻工序十分繁琐而且也不经济(参见特开2001-192752，特开昭63-184726，特开昭52-108351，特开2001-77098)。
发明内容
因此，本发明的任务是解决上述问题，提供一种廉价的蚀刻液组合物，可以用单一溶液同时蚀刻包含SiO2膜的金属反射层合膜，抑制各膜的侧面腐蚀量，而且不会对具有使反射光散射作用的树脂层造成损伤。
为了解决上述任务，本发明人反复进行了深入的研究，结果发现，通过使磷酸类混酸中含有可以蚀刻SiO2膜的氢氟酸，可以解决上述任务，在此基础上经过进一步的研究，从而完成了本发明。
即，本发明是一种蚀刻液组合物，其是用单一溶液同时蚀刻由含有金属反射膜和SiO2膜的2层以上的膜构成的金属反射层合膜的蚀刻液组合物，它是由磷酸、硝酸、醋酸、氢氟酸和水配合而形成的。
本发明还涉及上述的蚀刻液组合物，其中，磷酸浓度是20.0-50.0重量％，硝酸浓度是1.0-5.0重量％，醋酸浓度是20.0-50.0重量％，氢氟酸浓度是0.01-0.30重量％。
另外，本发明还涉及上述的蚀刻液组合物，其特征是，金属反射层合膜包含有SiO2膜/高折射率膜/SiO2膜/银合金。
此外，本发明还涉及上面所述的蚀刻液组合物，其特征是，蚀刻液组合物还含有表面活性剂。
再有，本发明还涉及反射板的制造方法，该方法包括，采用溅射法在绝缘基板上叠层形成由含有金属反射膜和SiO2膜的2层以上的膜构成的金属反射层合膜，使用将磷酸、硝酸、醋酸、氢氟酸和水配合形成的蚀刻液组合物，以单一溶液同时蚀刻该金属反射层合膜。
另外，本发明还涉及上面所述的反射板制造方法，其中，蚀刻液组合物的磷酸浓度是20.0-50.0重量％，硝酸浓度是1.0-5.0重量％，醋酸浓度是20.0-50.0重量％，氢氟酸浓度是0.01-0.30重量％。
此外，本发明还涉及上面所述的反射板制造方法，其特征在于，在绝缘基板与金属反射层合膜之间形成树脂层，金属反射层合膜包含SiO2膜/高折射率膜/SiO2膜/银合金。
另外，本发明还涉及上面所述的反射板制造方法，其特征在于，使用含有表面活性剂的上述蚀刻液组合物。
使用将磷酸、硝酸、醋酸、氢氟酸和水配合形成的本发明的蚀刻液组合物，包含SiO2膜和金属反射膜的金属反射层合膜的蚀刻不需要对各层分别使用不同的蚀刻液，可以使用单一溶液同时进行蚀刻。因此，可以减轻蚀刻工序的工作量，操作简便而且十分经济。另外，本发明的蚀刻液组合物，可以根据层合的膜的情况使配合组成比达到最优化，抑制侧面腐蚀量，形成良好的形状图案，并且对于作为光散射层的树脂层不会产生损伤。
附图说明
图1是表示在绝缘基板上层合包含SiO2膜的金属反射层合膜，然后使用蚀刻液进行蚀刻的工艺过程的图示。
具体实施方式
下面详细说明本发明的实施方式。
本发明的蚀刻液组合物，是用来蚀刻含有金属反射膜和SiO2膜的2层或3层以上的金属反射层合膜的蚀刻液组合物，所述的金属反射膜可以举出银、银合金、铝、铝合金等。银和银合金由于反射率高而优选加以选用。
另外，为了提高金属反射膜的反射率和改善反射光的波长特性，在金属反射层上层合折射率不同的(折射率高的、折射率低的)透光层。所述的层合的层，例如可以举出折射率高于2.0的高折射率膜。高折射率膜可以防止银系反射膜的反射色带有黄色调，例如可以举出ITO(氧化铟锡)、IZO(氧化铟锌)、ICO(氧化铟铈)、氮化硅、氧化钛等膜，优选是ITO膜。在本说明书中，将折射率2.0以上的透光膜称为高折射率膜。
作为金属反射层合膜的例子，可以举出SiO2/ITO/Ag的3层膜以及SiO2/ITO/SiO2/ITO/Ag、SiO2/ITO/Ag/ITO等多层膜，另外还有SiO2/氮化硅/银合金，其中的氮化硅也可以用氧化钛取代。此外，Ag也包括Ag合金。
采用涂布法在由玻璃等构成的绝缘基板上形成作为光散射层的树脂层，采用溅射法在该树脂层上层合含有SiO2膜、金属反射膜和高折射率膜的金属反射层合膜，用抗蚀剂形成图案，然后利用本发明的蚀刻液组合物蚀刻反射层合膜，可以制成在预定的部分形成开口部的反射板。
所使用的绝缘基板可以举出玻璃、塑料等，所使用的树脂层可以举出丙烯酸树脂等。
本发明的蚀刻液组合物的配合量，磷酸浓度优选是20.0-50.0重量％，更优选是35.0-45.0重量％，硝酸浓度优选是1.0-5.0重量％，更优选是2.0-3.0重量％，醋酸浓度优选是20.0-50.0重量％，更优选是30.0-40.0重量％，氢氟酸浓度优选是0.01-0.30重量％，更优选是0.10-0.25重量％。
磷酸、硝酸、醋酸和氢氟酸的浓度只要在上述范围内，蚀刻速度就会受到抑制，不会过快，各层不会发生侧面腐蚀和蚀刻不均匀，形成良好的形状。
这些成分的配合组成，可以根据层合膜的情况适当改变而达到最优化，上述范围的组合物特别适合于使用银或银合金作为金属反射膜并含有折射率2.0以上的高折射率膜的层合膜。
另外，为了改善对于需要进行蚀刻的表面的润湿性，在本发明的蚀刻液组合物中还可以含有表面活性剂。所述的表面活性剂优先选用阴离子系或非离子系的表面活性剂，更优选是阴离子系表面活性剂。
上述的阴离子表面活性剂，作为氟型表面活性剂可以举出フタ-ジエント110(株式会社ネオス)、EF-104(三菱ステリアル株式会社)，作为非氟型表面活性剂可以举出バ-ソフトSF-T(日本油脂株式会社)等。
上述的非离子表面活性剂，作为氟型表面活性剂可以举出EF-122A(三菱マテリアル株式会社)，作为非氟型表面活性剂可以举出フタ-ジエント250(株式会社ネオス)等。
另外，本发明的蚀刻液组合物中使用的药液是磷酸、硝酸、醋酸和氢氟酸，这些酸作为半导体用化学药品被广泛地使用，其高纯度的制品价格不高而且可以容易购买到。因此，不必担心由于药液中的杂质而引起装置的污染，而且还具有成本低的优点。
本发明的蚀刻液组合物的蚀刻温度，作为不使层合的各单膜的蚀刻速率的差别过大的条件，优选是在30-40℃下进行。
实施例
下面举出实施例和比较例更详细地说明本发明，但本发明不受这些实施例的限制。
实施例1-7
如图1(a)所示，采用涂布法在由玻璃等构成的绝缘基板上形成作为光散射层的树脂层。在其上面，用溅射法形成由折射率1.7的SiO2膜/折射率2.1的ITO膜/SiO2膜/银合金/ITO膜构成的反射层，制成基板。
以往，虽然在绝缘基板上形成可以反射光的金属膜(铝等)，但由于没有凹凸形状，因而与镜子一样使光完全反射，难以看到显示器所显示的实际情况。为了防止这种现象，如图1所示在绝缘基板上形成树脂层的膜层，通过设置凹凸形状产生适度的光散射效果，这样就可以容易观察显示器的显示情况。
随后，如图1(b)所示，使用抗蚀剂使基板形成图案，将其放入表1的实施例1-7的蚀刻液中浸渍(蚀刻温度40℃)。然后用超纯水洗净，在氮气流中干燥，测定反射镜层的蚀刻时间，用光学显微镜观察基板的形状，结果示于表1中。
比较例1-3
将实施例中使用的采用溅射法在玻璃基板上形成的SiO2膜/ITO膜/SiO2膜/银合金/ITO膜/树脂层放入表1的比较例1-3的由各成分组成的蚀刻液中浸渍，与实施例同样进行处理，结果一并示于表1中。
蚀刻液的制备使用85重量％磷酸、99重量％醋酸、70重量％硝酸、50重量％氢氟酸和水，表1的实施例和比较例中的蚀刻液组成(重量％)的数值是所使用的酸各自的百分比换算值。
表1
| 蚀刻液组成(重量％) | 蚀刻时间(秒) | 图案形状 | 对树脂层的损伤 | |
| 实施例1 | 磷酸∶硝酸∶醋酸∶氢氟酸＝44.0∶2.20∶33.0∶0.20 | 220 | ○ | ○ |
| 实施例2 | 磷酸∶硝酸∶醋酸∶氢氟酸＝44.0∶2.20∶33.0∶0.10 | 420 | ○ | ○ |
| 实施例3 | 磷酸∶硝酸∶醋酸∶氢氟酸＝49.0∶2.20∶33.0∶0.20 | 210 | ○ | ○ |
| 实施例4 | 磷酸∶硝酸∶醋酸∶氢氟酸＝44.0∶2.70∶33.0∶0.20 | 205 | △ | ○ |
| 实施例5 | 磷酸∶硝酸∶醋酸∶氢氟酸＝44.0∶1.70∶33.0∶0.20 | 222 | ○ | ○ |
| 实施例6 | 磷酸∶硝酸∶醋酸∶氢氟酸＝44.0∶2.20∶23.0∶0.20 | 500 | ○ | ○ |
| 实施例7 | 磷酸∶硝酸∶醋酸∶氢氟酸＝50.0∶2.50∶20.0∶0.15 | 201 | ○ | ○ |
| 比较例1 | 磷酸∶硝酸∶醋酸＝44.0∶2.20∶33.0 | - | - | - |
| 比较例2 | 磷酸∶硝酸＝44.0∶2.20 | - | - | - |
| 比较例3 | 磷酸∶硝酸∶氢氟酸＝44.0∶2.20∶0.20 | 208 | × | △ |
图案形状：○良好、△有侧面腐蚀、×有剥离现象、-不能蚀刻对树脂层的损伤：○没有损伤、△损伤很小、×损伤较大(膜剥离)蚀刻温度：40℃
由表1可以看出，使用本发明的蚀刻液组合物进行蚀刻，对于作为光散射层的树脂层没有损伤，可以一次性地蚀刻用溅射法形成的SiO2膜/ITO膜/SiO2膜/银合金/ITO膜。蚀刻的速度受到抑制，图案的形状也很好。
使用本发明的蚀刻液组合物，不必对各层分别使用不同的蚀刻液，可以用单一溶液蚀刻包含金属反射膜和SiO2膜的层合膜，不会对作为光散射层的树脂层产生损伤，并且可以抑制反射镜层的侧面腐蚀，制成图案形状良好的反射板。
Claims (3)
1.一种蚀刻液组合物，其是以单一溶液同时蚀刻由含有金属反射膜和SiO2膜的2层以上的膜构成的金属反射层合膜的蚀刻液组合物，其是由磷酸、硝酸、醋酸、氢氟酸和水配合而形成的，其中，磷酸的浓度是20.0-50.0重量％，硝酸的浓度是1.0-5.0重量％，醋酸的浓度是20.0-50.0重量％，以及氢氟酸的浓度是0.01-0.30重量％。
2.一种反射板的制造方法，该方法包括：采用溅射法在绝缘基板上叠层形成由含有金属反射膜和SiO2膜的2层以上的膜构成的金属反射层合膜，使用由磷酸、硝酸、醋酸、氢氟酸和水配合形成的蚀刻液组合物以单一溶液同时蚀刻该金属反射层合膜，其中，在所述蚀刻液组合物中的磷酸浓度是20.0-50.0重量％，硝酸浓度是1.0-5.0重量％，醋酸浓度是20.0-50.0重量％以及氢氟酸浓度是0.01-0.30重量％。
3.根据权利要求2所述的反射板制造方法，其中，在绝缘基板与金属反射层合膜之间形成树脂层，所述金属反射层合膜包含SiO2膜/折射率为2.0以上的高折射率膜/SiO2膜/银合金。
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