DE69737490T2

DE69737490T2 - Anzeigegerät und dessen Herstellungsverfahren

Info

Publication number: DE69737490T2
Application number: DE69737490T
Authority: DE
Inventors: Hiroyuki Ohta-ku Suzuki; Mitsuharu Ohta-ku Sawamura; Makoto Ohta-ku Kameyama; Toshiaki Ohta-ku Yoshikawa
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1996-03-08
Filing date: 1997-03-04
Publication date: 2007-08-09
Anticipated expiration: 2017-03-05
Also published as: KR100222279B1; US6128057A; US6366332B1; EP0794452B1; EP0794452A2; EP0794452A3; DE69737490D1; US20020054254A1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Platte für ein Farbanzeigegerät, und ein Anzeigegerät, insbesondere ein Farbanzeigegerät. Im Einzelnen bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein Anzeigegerät mit einer Elektrodenplatte, welche mit einem hinsichtlich unterschiedlicher Eigenschaften (insbesondere optische Eigenschaften) und Produktivität verbesserten Maskierungselement versehenen ist.
Bislang ist im Allgemeinen ein Farbanzeigegerät, welches eine Kathodenstrahlröhre (CRT) nutzt, verwendet worden.
In den letzten Jahren haben allerdings unterschiedliche Farbflüssigkristallgeräte beträchtliche Aufmerksamkeit als Farbanzeigegeräte auf sich gezogen, indem sie die oben genannten CRT-Anzeigegeräte ersetzten.
1 zeigt ein Beispiel eines solchen Farbflüssigkristallgerätes.
Bezugnehmend auf 1, weist ein Flüssigkristallanzeigegerät 1 ein Flüssigkristallpanel P und eine Hintergrundbeleuchtungseinheit B auf.
Das Flüssigkristallpanel P weist ein Paar Glassubstrate auf, welche sich gegenüberliegend und zueinander parallel angeordnet sind, und welche ein erstes (oberes) Glassubstrat 3 und ein zweites (unteres) Glassubstrat 2 umfassen. Das zweite (untere) Glassubstrat 2 ist mit Farbfiltern (d.h., mit Farbfiltersegmenten) 5 der Primärfarben (Rot (R), Grün (G) und Blau (B) versehen, welche mit vorgeschriebenen Zwischenräume angeordnet sind, an denen ein maskierender (lichtunterbrechender) ein Metall wie zum Beispiel Chrom (Cr) enthaltender Film 6, angeordnet ist. Die Farbfilter 5 und der maskierende Film 6 sind mit einem Schutzfilm 7 bedeckt, auf dem eine Vielzahl von streifenförmigen (transparenten) Elektroden 9 ausgebildet sind, um eine zweite Elektrodenplatte einzurichten. Andererseits ist das erste (obere) Glassubstrat 3 ebenfalls mit einer Vielzahl an streifenförmigen (transparenten) Elektroden 10 ausgestattet, welche senkrecht zu den streifenförmigen Elektroden 9 angeordnet sind, um eine erste Elektrodenplatte einzurichten. Diese ersten und zweiten Glassubstrate 3 und 2 (Elektrodenplatten) sind mittels einer Flüssigkristallschicht 11 aneinander angebracht.
Die Farbfilter 5 können durch Verwendung von Verfahren, welche Färbeverfahren, Pigmentdispersionsverfahren und eine Kombination aus einem Sputteringverfahren mit einem photolithogafischen Verfahren beinhalten, ausgebildet werden. Der maskierende Film 6 kann durch ein Sputteringverfahren und ein anschließendes photolithografisches Verfahren gebildet werden.
Auf der Rückseite des Flüssigkristallpanel P ist eine Hintergrundbeleuchtungseinheit (Beleuchtungsmittel) zur Beleuchtung der Flüssigkristallpanel P so angeordnet, dass sie dem ersten Glassubstrat 3 gegenüberliegt wie in 1 gezeigt.
Wenn das Flüssigkristallpanel P angesteuert wird, so werden die Flüssigkristallmoleküle der Flüssigkristallschicht 11 dazu veranlasst, für jeden Pixel ein Umschalten zu bewirken. Des weiteren, wenn die Hintergrundbeleuchtungseinheit B angesteuert (in Betrieb genommen) wird, so wird das Flüssigkristallpanel P mit von der Hintergrundbeleuchtungseinheit B ausgegebenem Licht beleuchtet (nachfolgend als „Hintergrundlicht oder beleuchtendes Licht" bezeichnet), wodurch transmittierte Lichtströme des Hintergrundlichtes (beleuchtendes Licht) verschiedene Informationen bereitstellen, wie zum Beispiel Farbdisplaybilder, in Abhängigkeit von ihren Kombinationen mit den Farbfiltersegmenten, durch die das Hintergrundlicht fällt. Zwischen den Zwischenräumen der Farbfiltersegmente des Farbfilters 5 ist, wie schon oben beschrieben, der maskierende Film 6 angeordnet, wodurch es möglich ist, das Mischen der Primärfarben zu verhindern, um den Kontrast zu erhöhen.
Indes wurde das obige Flüssigkristallgerät von einem Problem begleitet, dergestalt, dass Licht, welches von der Betrachterseite ausgegeben und in 1 als „A" gekennzeichnet (nachfolgend bezeichnet als „externes Licht", welches das Element in der Richtung entgegengesetzt zu der des Hintergrundlichtes beleuchtet), durch den maskierenden Film 6 reflektiert wird, um die Anzeigequalität des Flüssigkristallelementes P zu vermindern.
Um das Problem zu lösen, ist die Verwendung eines maskierenden Filmes 16 oder 26 (wie in 2A oder 2B gezeigt) mit einer zwei oder drei Schichten enthaltenden Schichtstruktur z.B. in der japanischen, offengelegten Patentanmeldung (JP-A) 2-144525, 61-235819 und 5-127014 vorgeschlagen worden. Bezugnehmend auf 2A, weist der maskierende Film 16 eine aus einem Metalloxid(Chromoxid)-Film bestehende erste Schicht 16a auf, die auf dem zweite Substrat 2 angeordnet ist, und eine aus einem Metall(Chrom)-Film bestehende zweite Schicht 16b, die auf die erste Schicht 16a angeordnet ist. Gleichermaßen, bezugnehmend auf 2B, hat der maskierende Film 26 eine Schichtstruktur mit einer aus einem Metall(Chrom)-Film bestehenden zweiten Schicht 26b, die zwischen die erste und dritte Schicht 26a und 26c, jede einzelne aus einem Metalloxid(Chromoxid)-Film bestehend, angeordnet ist.
Diese maskierenden Filme 16 und 26 sind so entworfen, um eine gute Anzeigequalität durch den bzw. die Metalloxidfilm(e) (die ersten und dritten Schichten 16a, 26a und 26c), wirksam im Verringern eines Grades der Reflektion des externen Lichtes, zu bewahren und eine hinreichende lichtunterbrechende Eigenschaft sicherzustellen.
Diese maskierenden Filme 16 und 26 werden im Allgemeinen durch ein Sputterverfahren ausgebildet. Während des Sputterverfahrens, im Falle eines chargenweise verarbeitenden Sputter-Gerätes, ist es notwendig, unterschiedliche Sputterbedingungen anzuwenden, um den Metallfilm und den Metalloxidfilm ausbilden. Zu diesem Zweck sind verschiedene Methoden verwendet worden, einschließlich: (i) einer, wobei ein Gasgemisch aus Ar und O₂ (als Umgebungsgas) und ein Metalltarget (Chrom im obigen Fall) verwendet werden, um einen Metalloxidfilm (wie z.B. die ersten Schichten 16a und 26a, in 2A und 2B gezeigt) auszubilden und daraufhin das Umgebungsgas durch ein Argongas ersetzt wird, während das Metalltarget so verwendet wird, wie es zum Ausbilden eines Metallfilmes verwendet wird (wie z.B. die zweiten Schichten 16b und 26b in 2A und 2B), und (ii) einer, wobei ein Umgebungsgas aus Argon und ein Metalloxidtarget verwendet werden, um einen Metalloxidfilm auszubilden (wie z.B. die ersten Schichten 16a und 26a) und dann das Metalloxidtarget durch ein Metalltarget ersetzt wird ohne das Umgebungsgas Argon zu wechseln, um einen Metallfilm auszubilden (wie z.B. die zweiten Schichten 16b und 26b).
Des Weiteren ist es möglich, als eine Methode, welche nicht ein Chargenverfahren benutzt, eine Methode anzuwenden, die einen fortlaufend (oder mengenbegrenzt) produzierendes Sputtergerät verwendet, wobei ein Substrat von einer zur Ausbildung eines Metalloxidfilmes (wie z.B. die ersten Schichten 16a und 26a) mit einem Gasgemisch aus Ar und O₂ gefüllten ersten Kammer, in eine mit einem Absperrschieber von der ersten Kammer abgetrennte und zur Ausbildung eines Metallfilmes (wie z.B. die zweiten Schichten 16b und 26b) mit einem Argongas gefüllte zweite Kammer überführt wird.
Die so ausgebildeten Metalloxid- und Metallfilme, welche eine Schichtstruktur bilden, werden dann dem Mustern durch ein photolithografisch Verfahren unterzogen, um einen gemusterten maskierenden Film mit einer Schichtstruktur auszubilden.
Allerdings wurden die oben beschriebenen, in der obigen Art und Weise angefertigten, maskierenden Filme 16 und 26 mit verschiedenen Problemen aufgrund ihrer Schichtstruktur begleitet.
Im Einzelnen war es schwierig eine Schichtstruktur zu entwickeln, welche dazu im Stande ist, eine Ausgewogenheit zwischen dem verringerten Grad der Reflektion des externen Lichtes (d.h. eine verringerte Remission) und einer Verbesserung in der lichtunterbrechenden Eigenschaft im Falle der maskierenden Filme mit der oben beschriebenen Kombinationen von Metalloxid- und Metallfilmen, beizubehalten. Des Weiteren zeigten die Metalloxidfilme und Metallfilme in den herkömmlichen Schichtstrukturen eines maskierenden Filmes, wie oben beschrieben, unterschiedliche Ätzungsgrade während des Musterns durch das photolithografischen Verfahren, was folglich unebene (stufenweise) Seitenflächen oder eine stufenweise auftretende Differenz in der Breite im Bezug auf die Metall- oder Metalloxidfilme verursacht (d.h. ein breiterer Metalloxidfilm und ein schmalerer Metallfilm), um die Anzeigequalität eines Flüssigkristallpanel P zu verschlechtern. Im Falle der Verwendung eines Sputtertargets aus einem Metalloxid tritt ein Problem im Bezug auf die Massenproduktion auf, wie zum Beispiel eine niedrige Sputterrate und ein Riss in (oder ein Bruch von) dem Target. Des Weiteren wird das Gerät, im dem Fall, wo das fortlaufend produzierende Sputtergerät verwendet wird, von Problemen begleitet, wie zum Beispiel in dem eines kostspieligen Gerätes und komplizierten Film ausbildenden Schritten, wodurch ein Anstieg in den Produktionskosten resultiert.
Um einen Grad der externen Lichtreflexion zu senken, ist es erforderlich, den Sauerstoffgehalt eines Metalloxidfilmes angemessen zu kontrollieren, der dazu verwendet wird, um einen Metalloxidfilm mit einem Extinktionskoeffizienten innerhalb einer angemessenen Spannweite in einem Film ausbildenden Schritt zu erstellen. Chrom (Cr) zum Beispiel hat allerdings eine sehr hohe Aktivität im Bezug auf Sauerstoff, so dass es schwierig ist, die Spannweite des Extinktionskoeffizienten angemessen zu kontrollieren, welche abhängig von dem resultierenden Sauerstoffgehalt variiert, wodurch ein eine gute Anzeigequalität aufweisendes Farbdisplaygerät zu erstellen fehlschlägt. Demzufolge wird die Ausbeute von einem Produkt verringert, um die Produktionskosten zu erhöhen.
Es sind ebenso Verfahren zur Ausbildung eines maskierenden Film vorgeschlagen worden, mit: einem, wobei ein zum Färben geeignetes Kunstharz mit Mustern versehen und dann mit einem schwarzen Farbstoff gefärbt wird und einem, wobei durch einen Druckprozess aufgebrachte schwarze Tinte zum Mustern verwendet wird.
In diesen Verfahren kann allerdings in einigen Fällen, wenn ein dünner Film ausgebildet wird, keine zufrieden stellende lichtunterbrechende (maskierende) Eigenschaft gewährleistet werden. Des Weiteren ist im letzteren Verfahren die Präzision im Mustern oder die Passgenauigkeit anfällig dafür, verringert zu werden.
Der europäische Patentanmeldung Nr. 97 903 608.4 wurde als EP-A-090132 am 10. März 1999, Deutschland, Frankreich, Großbritannien und Niederlande nennend veröffentlicht, und wurde zuerst als WO97/31290 am 28. August 1997 nach dem Anmeldetag der vorliegenden Anmeldung veröffentlicht. Dieses Dokument ist deshalb nur unter Artikel 54(3) EPC zitierbar. Dieses Dokument legt ein schwach reflektierendes Dünnfilmsubstrat offen, welches durch Ätzen mit Muster versehen werden kann, um eine schwarze Matrix bereitzustellen, welche zwischen roten, grünen und blauen Farbfilterpixeln in einem farbigen Flüssigkristallpanel angeordnet ist. Das Substrat hat vielfache Schichten, zum Beispiel von ungefähr zwei bis sieben Schichten. Es kann durch Sputtern mit reaktivem Gas ausgebildet werden und ein inertes Gas, wie zum Beispiel Stickstoff, einschließlich der Edelgase wie zum Beispiel Argon, ein oxidierendes Gas, oder ein Gas der Kohlenstoffoxide wie zum Beispiel CO oder CO₂, ist ein typisches Beispiel für die Atmosphäre beim Sputtern. Das Targetmaterial enthält die Metalle der Eisengruppe, wie zum Beispiel zumindest eines aus Ni, Fe, Co, Mo, W, Ta und Nb, und verschiedenartige Legierungen. Das Substrat enthält keinerlei Chrom. Mehrere Bespiele werden aufgeführt, in denen Dünnschichtsubstrate durch Sputtern auf einem transparenten Glassubstrat ausgebildet werden, und in einigen dieser Beispiele werden drei Schichten ausgebildet. Besonders im Beispiel Nummer 2, wobei das Nummerieren der Schichte von dem Glassubstrat aus beginnt, sind alle Schichten unter Verwendung einer Ni-Mo-Legierung dargestellt worden. Schicht eins und zwei enthalten Sauerstoff und Schicht drei kann optional Sauerstoff enthalten. Im Beispiel 3 sind alle Schichten aus einer Ni-W-Legierung ausgebildet und die Schichten eins und zwei enthalten Sauerstoff, wohingegen Schicht drei nur aus Metall besteht. In Beispiel 5 sind alle drei Schichten nur aus Al-Ti gebildet. In Beispiel 7 sind alle Schichten aus Ta gebildet und die erste Schicht enthält zusätzlich Sauerstoff.
Nach dem ersten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung, ist dort eine Platte für ein Farbanzeigegerät vorgesehen, wie im Anspruch 1 dargelegt.
Ein zweiter Gesichtspunkt der Erfindung sieht ein Farbanzeigegerät mit der Platte aus dem ersten Gesichtspunkt vor. Optionale Merkmale werden in den anhängigen Ansprüchen dargelegt.
Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist geeignet, die Kosten der Entsorgung des Abfalllösemittels (Lösung) durch Benutzung einer Mo-Ta-Legierung anstatt der Benutzung von Chrom zu senken.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein Anzeigegerät versehen mit:
einer planaren optischen Modulationsvorrichtung mit einem transparenten Substrat und einer Vielzahl an darauf angebrachten Pixeln, so dass jedes einzelne für die optische Modulation geeignet ist und
einer auf dem transparenten Substrat angeordnete maskierenden Element und mit Zwischenräumen,
wobei das maskierende Element eine Schicht einer C, O und eine Metallverbindung (hierin mit einem einzelnen Metall und einer Legierung) enthaltenden Metallverbindung enthält. Die Metallkomponente kann Mo, vorzugsweise Mo und Ta, enthalten.
Im Besonderen enthält in dieser Ausführungsform das maskierende Element eine erste Schicht, welche auf dem transparenten Substrat angeordnet ist, und welche eine Metallverbindung enthält, welche C, O und eine Metallkomponente enthält, und eine zweite Schicht, welche auf der ersten Schicht angeordnet ist und eine Metallkomponente enthält. Die erste Schicht kann kontrolliert werden, ob sie einen Kohlenstoffgehalt und einen Sauerstoffgehalt aufweist, jeder einzelne von denen im Wesentlichen einheitlich in der Richtung ihrer Dicke oder jeder einzelne von denen in Richtung ihrer Dicke von der Seite des transparenten Substrates aus zu der zweiten Schicht hin sinkt. Ferner enthält das maskierende Element des Weiteren eine dritte Schicht, welche auf der zweiten angeordnet ist, und welche C, O und eine Metallkomponente enthält, die aus der Gruppe, welche aus Mo, Ti, Cr, Al, Ta und W besteht, ausgewählt werden kann. In diesem Falle kann die dritte Schicht bevorzugt Mo enthalten. Gleichermaßen kann die erste Schicht eine Metallkomponente enthalten, die aus der Gruppe, welche aus Mo, Ti, Cr, Al, Ta und W besteht, ausgewählt ist und die zweite Schicht kann eine Metallkomponente enthalten, die aus der Gruppe, welche aus Mo, Ti, Cr, Al, Ta und W besteht, ausgewählt ist. Unter diesem Umstand kann die erste Schicht vorzugsweise Mo und die zweite Schicht vorzugsweise Mo enthalten.
Das Anzeigegerät enthält des Weitern eine Vielzahl an Farbfiltern, welche in Ausrichtung zu den Pixeln und auf dem transparenten Substrat an den Zwischenräumen der maskierenden Einheit angeordnet sind.
Die erste Schicht kann einen Brechungsindex n₁ und einen Extinktionskoeffizienten k₁ aufweisen und die zweite Schicht kann einen Brechungsindex n₂ und einen Extinktionskoeffizienten k₂ aufweisen, welche folgende Beziehungen gerecht werden: n₁ < n₂ und k₁ < k₂. Die dritte Schicht kann einen Brechungsindex von n₃ und einen Extinktionskoeffizienten k₃ aufweisen, wobei der Brechungsindex n₁ gleich zu oder kleiner als der Brechungsindex n₂ oder n₃ ist und der Extinktionskoeffizient k₁ gleich zu oder kleiner als der Extinktionskoeffizient k₂ oder k₃ ist. Die oben genannten Brechungsindices n₁, n₂ und n₃ und die Extinktionskoeffizienten k₁, k₂ und k₃ können vorzugsweise folgenden Beziehungen gerecht wird: n₁ < n₂, n₃ < n₂, k₁ < k₂ und k₃ < k₂ (hierin bedeuten die Beziehungen der optischen Konstanten jene bei einer identischer Wellenlänge im sichtbaren Bereich). Des Weiteren kann die erste Schicht wünschenswerter Weise einen Extinktionskoeffizient k aufweisen, welcher folgender Beziehung gerecht wird: 0,2 ≤ k ≤ 1,0. Das maskierende Element kann einen Brechungsindex und eine Extinktionskoeffizienten aufweisen, welche entsprechend mit der wachsender Entfernung vom transparenten Substrat kontinuierlich größer werden.
Das oben erwähnte Anzeigegerät kann vorzugsweise ferner ein weiteres transparentes Substrat, welches gegenüber und im Wesentlichen parallel zu dem transparenten Substrat angeordnet ist, und einen zwischen den transparenten Substraten angeordneten Flüssigkristall enthalten. Das Anzeigegerät kann ferner ein auf der Rückseite des weiteren transparenten Substrates aufgebrachtes Beleuchtungsmittel enthalten.
Die erste und zweite Schicht kann durch ein folgende Schritte enthaltendes Verfahren hergestellt werden:
Ausbildung der erste Schicht auf dem transparenten Substrat durch Sputtern mit einem Target, welches eine Metallkomponente enthält, die aus der Gruppe, welche aus Ti, Cr, Al, Ta, Mo, und W besteht, ausgewählt ist, und mit einem ein Gasgemisch aus Ar und CO₂ enthaltenden Umgebungsgas und,
Ausbilden der zweiten Schicht auf die erste Schicht durch Sputtern mit einem Target, welches eine Metallkomponente enthält, die aus der Gruppe, welche aus Ti, Cr, Al, Ta, Mo und W besteht, ausgewählt ist, und mit einem Umgebungsgas aus Ar.
Wo ein Metall, wie zum Beispiel Chrom verwendet wird, erfordert die Entsorgung der Abfalllösung dafür höhere Kosten, aber wo die Mo-Ta-Legierung oder Al verwendet wird, führt das zu geringeren Kosten für die Abfalllösungsentsorgung.
Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen beschrieben werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine die allgemeinen Strukturen eines Flüssigkristallanzeigegerätes zeigende schematische Schnittansicht.
2A und 2B sind jeweils eine schematische Schnittansicht zur Veranschaulichung der Struktur einer herkömmlichen maskierenden Schicht in der Art der Zweischichtstruktur (2A) oder in der Art der Dreischichtstruktur (2B).
3 ist eine schematische Schnittansicht eines in einem ersten Vergleichbeispiel eingeführten Flüssigkristallanzeigepanels (Vorrichtung) (folgt nachstehend).
4 ist eine schematische Schnittansicht eines vergrößerten Teilbereiches eines in dem ersten Vergleichsbeispiel eingeführten maskierenden Elements.
5 ist ein Diagramm, welches das Verhältnis zwischen Remission und Wellenlänge als einen Effekt des ersten Vergleichsbeispiels zeigt.
6 ist eine schematische Schnittansicht eines vergrößerten Teilbereiches eines in einer Ausführungsform eingeführten maskierenden Elements (folgt nachstehend) in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung.
7 ist ein Diagramm, welcher das Verhältnis zwischen Remission und Wellenlänge als Effekt der Ausführungsform zeigt.
8 ist ein Diagramm, welches das Verhältnis zwischen Remission und Wellenlänge als ein Effekt des zweiten Vergleichbeispiels zeigt.
9 ist ein Diagramm, welches das Verhältnis zwischen Gasflussquotient und Extinktionskoeffizient zeigt.
10 ist ein Diagramm, welches das Verhältnis zwischen Extinktionskoeffizienten und Remission zeigt.
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
Nachfolgend werden Anzeigegeräte mit Bezug auf 3–10 beschrieben werden, wobei identische Strukturelemente (Komponenten) entsprechend mit den identischen Referenznummern gekennzeichnet sind, sofern sie nicht anderweitig spezifiziert sind. Eine schematische Schnittansicht des Anzeigegerätes wird in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung, Bezug nehmend auf 6, beschrieben werden.
Des Weiteren wird eine Erläuterung der Strukturelemente, welche durch die gleichen Referenznummern bezeichnet werden, wie jene in 1, bedarfsmäßig entfallen.
Erstes Vergleichsbeispiel
3 ist eine schematische Schnittansicht eines Farbflüssigkristallanzeigegerätes in Übereinstimmung mit dem ersten Vergleichsbeispiel des Anzeigegerätes.
Mit Bezug auf 3 enthält ein Farbflüssigkristallanzeigengerät 70 eine Flüssigkristallanzeigepanel P und ein Hintergrundbeleuchtungseinheit bzw. -vorrichtung (als Beleuchtungsmittel) B.
Das Anzeigepanel P enthält ein Paar sich gegenüberliegend angeordneten, transparenten Substraten, welche aus einem ersten (oberen) Substrat 3 und einem zweitem (unterem) Substrat 2 bestehen, welche im Wesentlichen zueinander parallel liegen, eine Vielzahl an Farbfiltern (Farbfiltersegmenten) 5, einen maskierenden Film (maskierendes Element) 76, einen Schutzfilm 7, eine Vielzahl an transparenten Elektroden 9, eine Vielzahl an transparenten Elektroden 10 und einen Flüssigkristall 11. Auf den transparenten Elektroden 9 und 10 ist jeweils eine Ausrichtungskontrollschicht (nicht eingezeichnet) angeordnet.
In diesem Beispiel ist ein jedes der transparenten Substrate 2 und 3 aus einem 1 mm dicken, blauen Spiegelglas (plate glas) (n = ca. 1,52) hergestellt, bei dem beide Oberflächen poliert sind (ein 1 mm dicke Glasplatte „#7509", gefertigt von Corning Glass Works; (n = ca. 1,52) kann ebenso benutzt werden).
4 ist der teilweise vergrößerte Ausschnitt um eine die Lage betreffenden Beziehung zwischen den Farbfiltern 5 und dem maskierenden Element 76 darzustellen.
Bezug nehmend auf 4 sind auf der Oberfläche des zweiten Substrates 2 die Farbfilter 5 der Primärfarben (R, G und B) in der Ausrichtung mit den Pixeln angeordnet (jeder an einer Schnittfläche der transparenten Elektroden 9 und 10), um die Zwischenräume zwischen den Segmenten des maskierenden Filmes 76 auszufüllen. Auf den Farbfiltern 5 und dem maskierenden Film 76 ist der Schutzfilm 7 angeordnet.
Der maskierende Film 76 hat eine geschichtete Struktur, welche eine auf das zweite Substrat 2 angeordnete erste Schicht 76a und eine auf die erste Schicht 76a angeordnete zweite Schicht 76b, um so die Schicht 76a zu beschichten, enthält. Die erste Schicht 76a enthält eine Kohlenstoff (C) und Sauerstoff (O) enthaltende Legierung aus Mo und Ta (Mo-Ta-Legierung) und die zweite Schicht 76b enthält eine Mo-Ta-Legierung.
In diesem Beispiel wurden ein 146 nm (1460 Å) dicker maskierender Film 76 mit einer 63,5 nm (635 Å) dicken ersten Schicht 76a und einer 82,5 nm (825 Å) dicken zweiten Schicht 76b durch einen Besputterungschritt und einem mustergebenden Schritt in der folgenden Art und Weise ausgebildet.
Im Besputterungschritt, wurde ein ausreichend gewaschenes zweites Substrat 2 in ein wannenförmiges Magnetron-Besputtergerät (mit Gleichstrom betrieben) in eine vorgeschriebene Position gebracht, welches ein ein Gasgemisch aus Ar und CO₂ enthaltendes Ausführungsformgas (embodiment gas) und ein Target mit einer Mo-Ta-Legierung (Mo:Ta = 85 Gew.-% : 15 Gew.-%) verwendet. Das zweite Substrat 2 wurde dem Verfahren des reaktiven Besputterns durch Benutzung des oben genannten Gerätes unter folgenden Bedingungen unterzogen.
In diesem Beispiel hat die erste Schicht 76a einen Sauerstoffgehalt und einen Kohlenstoffgehalt, wobei jeder einheitlich in der Richtung der Dicke ist.
Der so ausgebildete maskierende Film 76 mit einer Schichtstruktur (76a und 76b) war dem Verfahren des Musterns (Ätzen) durch ein photolithografisches Verfahren unterworfen, um die Zwischenräume übrig zu lassen.
Beim Schritt des Ätzens wurde eine Ätzmittelmischung (H₃PO₄, HNO₃ und CH₃COOH) benutzt.
Anschließend wurden die Farbfilter 5 (R, G und B; Pigment-Dispersionsausführung) an den Zwischenräumen ausgebildet. Auf den Farbfiltern 5 und dem maskierenden Film 76, wurden der Schutzfilm 7 (der zum Beispiel Polyamidharz, polymere Siloxane und Siliziumdioxid enthält; in diesem Beispiel wurde Polyamidharz benutzt) und die transparenten Elektroden 9 in der Art und Weise wie in 3 ersichtlich ausgebildet. Des Weiteren wurde ein Ausrichtungskontrollfilm (nicht abgebildet) auf die transparenten Elektroden 9 ausgebildet. Andererseits wurde das erste Substrat 3 sukzessiv mit den transparenten Elektroden 10 und einem Ausrichtungskontrollfilm (nicht abgebildet) beschichtet.
Die so behandelten ersten und zweiten Substrate 3 und 2 wurden so auf einander angewandt, um so einen vorgeschriebener Zellspalt übrig bleiben zu lassen, welcher dann mit den Flüssigkristallen 11 gefüllt wurde, um das Flüssigkristallanzeigepanel P zu erstellen.
In diesem Beispiel wurde die Messung der optischen Konstanten (n₁, n₂, k₁ und k₂) der ersten und zweiten Schichten 76a und 76b des maskierenden Filmes 76 vor dem mustergebenden Schritt mittels eines Ellipsometers durchgeführt. Die Ergebnisse werden nachfolgend gezeigt.
Des Weiteren wurde, um eine remissionsreduzierende Eigenschaft des externen Lichtes des maskierenden Filmes 76 abzuschätzen, eine Remission davon vor dem mustergebenden Schritt unter Verwendung eines Reflektometers („V-3000", hergestellt von K.K. Hitachi Seisakusho) gemessen.
Als Ergebnis zeigte der maskierende Film 76 eine Remission von höchstens 11% im sichtbaren Bereich zwischen 400–700 nm, wie aus 5 ersichtlich.
Wenn in diesem Beispiel das obig angefertigte Flüssigkristallpanel P durch das Bereitstellen eines vorgeschriebenen Signals zu den transparenten Elektroden 9 und 10 angesteuert wird, während es mit Licht aus der Hintergrundbeleuchtungseinheit beleuchtet wird, verursacht der Flüssigkristall 11 das Umschalten jedes einzelnen Pixels, wodurch transmittiertes Licht verschiedene Daten oder Informationen zusammen mit den Farbfiltern 5 (durch die das Licht passiert) bereitstellt.
In diesem Beispiel wird die erste Schicht 76a mit einer Metallkomponente verwendet, die eine Mo-Ta-Legierung und C und O enthält, wodurch die Remission des maskierenden Filmes 76 auf ein praktisch akzeptierbares Niveau aufgrund einer remissionserniedrigenden Funktion der ersten Schicht 76a gesenkt wird. Dementsprechend, selbst wenn das Anzeigegerät 70 an einem hellen Ort (wie zum Beispiel im Freien) benutzt wird und externes Licht von der Betrachterseite A (siehe 3 und 4) aus auf das Gerät fällt, wird das einfallende (externe) Licht weniger stark auf der Oberfläche der ersten Schicht reflektiert. Des Weiteren enthält in diesem Beispiel der maskierende Film 76 auch die zweite Schicht 76b, welche ein in der lichtunterbrechenden Eigenschaft hervorragendes Metall (Mo-Ta-Legierung) enthält, wodurch die Transmission eines Hintergrundlichtes und eines externen Lichtes unterdrückt werden kann. Folglich ist, verglichen mit den herkömmlichen Schritten für die Herstellung eines maskierenden Film (wie zum Beispiel Färben mit einem schwarzen Farbstoff oder Nassbeschichten und Mustern mit schwarzer Tinte, wie oben beschrieben), der in diesem Beispiel verwendete Schritt der Ausbildung eines maskierenden Filmes, effektiv im Verbessern der lichtunterbrechenden Eigenschaft und der Lagegenauigkeit des resultierenden maskierenden Filmes zusätzlich zu einer remissionsreduzierenden Eigenschaft, folglich wird ein Farbflüssigkristallanzeigegerät mit einer guten Anzeigeleistung und einer guten Ausgewogenheit zwischen den lichtunterbrechenden und remissionsreduzierenden Eigenschaften zur Verfügung gestellt.
In diesem Beispiel wird, wie oben beschrieben, der maskierende Film 76 aus dem Metallkomponentenfilm 76a (Mo-Ta Legierung, C und O enthaltend) und dem Metallfilm 76b (Mo-Ta Legierung) ausgebildet, so dass durch Ätzen verursachte, unebene (stufenweise) Seitenflächen des maskierenden Filmes 76 unterdrückt werden, um einen höchst genauen maskierenden Film 76 bereitzustellen.
In diesem Beispiel zeigt der Metallkomponentenfilm 76a (sowohl C als auch O enthaltend) eine geringere Schwankung im Extinktionskoeffizienten k₁, wenn er mit einem verglichen wird, der unter identischen filmausbildenden (Sputtern) Bedingungen nur O enthält, folglich beständig eine hervorragende remissionsreduzierende Eigenschaft bereitstellt. Demzufolge ist das Anzeigegerät 70 in der Anzeigequalität und Ausbeute beim Produktionsverfahren verbessert.
In diesem Beispiel wird der maskierende Film 76 unter Verwendung des ein Gasgemisches aus Ar und CO₂ benutzendes, reaktiven Sputterverfahren ausgebildet und ist folglich hervorragend in der Steuerbarkeit und Reproduzierbarkeit, um den Metallkomponentenfilm 76a mit einer guten Eigenschaft einfach zu erhalten und ebenso den Metallfilm 76b durch das Abschalten der CO₂-Zufuhr einfach auszubilden. Demzufolge werden die Produktionskosten gesenkt.
Ausführungsform
Ein Farbflüssigkristallanzeigegerät 80 hat, wie ausschnittsweise in 6 im Bezug auf seine Ausführungsform gezeigt, eine Struktur, welche zu jener aus dem ersten Vergleichsbeispiel identisch ist, bis auf die Tatsache, dass der maskierende Film 86 eine Schichtstruktur mit drei Schichten aufweist und auf folgende Weise ausgebildet wurde.
Die ersten bis dritten Schichten 86a, 86b und 86c, welche den maskierenden Film 86 darstellen, sind auf einem transparenten Film 2 auf die gleiche Art und Weise wie im ersten Vergleichsbeispiel unter den folgenden Bedingungen ausgebildet worden.
Die so ausgebildeten ersten bis dritten Schichten 86a, 86b und 86c zeigten die folgenden Brechungsindices n und Extinktionskoeffizienten k, in gleicher Art und Weise gemessen, wie im ersten Vergleichsbeispiel.
In dieser Ausführungsform zeigten das transparente Substrat 2 und der Schutzfilm 7 jeweils einen Brechungsindex von um die 1,52.
Bezug nehmend auf diese Ausführungsform, ist auf die Oberfläche der zweiten Schicht (Metall(Mo-Ta Legierung)schicht) 86b die dritte Schicht (Metallverbindung (Mo-Ta Legierung, welche C und O enthält)) 86c ausgebildet, wodurch die Remission eines Hintergrundlichtes aus der Hintergrundbeleuchtungseinheit B verringert ist, wie schon in 7 gezeigt (wie z.B. eine Remission von höchstens 4,1% im sichtbaren Bereich von 400–700 nm), wodurch eine aus einer Hintergrundlichtreflektion entstehenden Fehlfunktion des Anzeigegerätes 80 unterbunden wird.
Im Übrigen ist in dieser Ausführungsform die unter Verwendung von Licht aus Richtung der Hintergrundlichtseite B gemessene Remission im Wesentlichen gleich zu jener, wo unter Verwendung von Licht von der Betrachterseite A (6) gemessen wurde, solange der Brechungsindex (n = 1,52) der Schutzschicht 7 im Wesentlichen gleich zu dem des transparenten Substrates 2 ist.
Des Weiteren sind im Bezug auf diese Ausführungsform die oben beschriebenen vorteilhaften Effekte im ersten Vergleichsbeispiel durch das Anwenden einer Kombination von Schichten der Metallverbindung (C und O enthaltende Mo-Ta Legierung) 86a und 86c und der Metallschicht (Mo-Ta Legierung) 86b erreicht worden.
Zweites Vergleichsbeispiel
Ein Farbflüssigkristallanzeigegerät hat im Bezug auf dieses Beispiel eine Struktur die identisch zu einer aus dem ersten Vergleichsbeispiel ist, wie sie in 3 und 4 zeigt wird, bis auf die Tatsache, dass ein maskierender Film 76 auf die folgende Art und Weise ausgebildet wurde.

Die erste Schicht 76a wurde auf einem transparenten Substrat 2 durch reaktives Besputtern in derselben Art und Weise wie im ersten Vergleichsbeispiel ausgebildet, während der CO₂-Gasfluß (sccm) in einer Rate von 4 sccm/min durch Massenflusskontrolle gesenkt wurde.

Bedingung	Erste Schicht
Target	Mo-Ta
Leistung (W/cm²)	4,0
Gasdruck (Pa)	0,67
Argon-Durchfluss	50 (konstant)
(sccm)
CO₂ Durchfluss (sccm)	30 bis 10 (verändernd)
Dicke [nm] (Å)	115,0 (1150)

Die erste Schicht 76a wurde kontrolliert, ob sie einen Kohlenstoffanteil und einen Sauerstoffanteil aufweist, jeder einzelne fortlaufend von der Seite des Glassubstrates aus zu der Seite der zweiten Schicht hin in der Richtung ihrer Dicke verringert. Im Übrigen können der Sauerstoffgehalt und der Kohlenstoffgehalt durch Sekundärionen-Massenspektroskopie (SIMS) und Elektronenspektroskopie zur Bestimmung von Elementen und ihren Bindungszuständen (ESCA) bestimmt werden.
Auf die erste Schicht 76a wurde eine 50 nm (500 Å) dicke zweite Schicht 76b auf die gleiche Art und Weise wie im ersten Vergleichsbeispiel ausgebildet.
Der so ausgebildete maskierende Film 76 zeigte eine Remission von höchstens 5% im sichtbaren Bereich von 400–700 nm, wie in 8 gezeigt, welche in derselben Art und Weise wie im ersten Vergleichsbeispiel gemessen wurde.
Im Bezug auf dieses Beispiel, verglichen mit dem Anzeigegerät aus dem ersten Vergleichsbeispiel, wird die Remission von einem externen Licht weiter abgesenkt (8 und 5).
Des Weiteren werden im Bezug auf dieses Beispiel die oben beschrieben vorteilhaften Effekte im ersten Vergleichsbeispiel in gleicher Weise durch das Anwenden einer Kombination aus der Schicht der Metallverbindung (C und O enthaltende Mo-Ta Legierung) 76a und der Metallschicht (Mo-Ta Legierung) 76b erreicht.
Um den Einfluss der Metallarten auf die Remission zu beurteilen, wurden sechs Arten einer Schicht der Metallverbindung, jede C und O enthaltend, angefertigt und der Remessionsmessung in der gleichen Art und Weise wie in dem ersten Vergleichsbeispiel unterworfen, wodurch die folgenden Ergebnisse erhalten wurden.
Wie aus den obigen Ergebnissen ersichtlich, wurde festgestellt, dass Mo, Cr und Ti die Remission der Metallkomponentenschicht (C und O enthaltend) verringern. Des Weiteren werden ähnliche Ergebnisse bei der Verwendung von Legierungen dieser Metalle erhalten. Allerdings benötigen Cr, Ti, Chromlegierungen und Titanlegierungen höhere Produktions-(Bearbeitungs-) kosten im Vergleich zu Mo und Molybdänlegierungen. Unter diesem Gesichtspunkt mögen Mo und Molybdänlegierungen (wie zum Beispiel Mo-Ta) besonders bevorzugt verwendet werden.
Im Übrigen werden die Extinktionskoeffizienten k der Schicht der Metallverbindung (welche eine Mo-Ta Legierung mit C und O enthält), in dem oben angeführten ersten Vergleichsbeispiel und in der oben angeführten ersten Ausführungsform festgelegt, je zwischen 0,319 und 0,753 zu sein, der Extinktionskoeffizient k aber kann im Bereich von 0,2–1,0 variieren.
Wir haben durch das nachfolgende Experiment bestätigt, dass der Bereich des Extinktionskoeffizienten bevorzugt zwischen 0,2–1,0 sein kann.
Sechs maskierende Filme wurden erstellt und einer Messung des Extinktionskoeffizienten k bei 550 nm und der Remission (%) bei 550 nm in der gleichen Art und Weise wie im ersten Vergleichsbeispiel unterworfen, bis auf die Tatsache des Änderns des Gasdurchflussquotienten (Ar:CO₂) der Metallkomponentenschicht, wie folgt.
Die Ergebnisse werden jeweils in 9 (Extinktionskoeffizient gegen Gasdurchflussquotient) und in 10 (Remission gegen Extinktionskoeffizient) dargestellt.
Des Weitern wurden sechs Flüssigkristallanzeigegeräte jeweils unter Verwendung des obigen maskierenden Filmes ausgebildet und der Betrachtung per Auge unterzogen, um die Anzeigequalität (als ein Effekt des Verringerns der externen Lichtreflektion) zu bewerten. Demzufolge wurde eine herausragende Anzeigequalität im Falle eines Extinktionskoeffizienten von 0,22, 0,32, 0,75 und 0,95 bestätigt. Andererseits führte ein Extinktionskoeffizient von 0,1 und 1,27 zu einer geringeren Anzeigequalität.
Wie in den ersten und zweiten Vergleichsbeispiel und der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben, enthält jede einzelne der Schichten (76a, 76b, 86a, 86b und 86c), welche den maskierenden Film (76 und 86) darstellen, eine Mo-Ta-Legierung (Mo:Ta = 85 Gew.-% : 15 Gew.-%).
Die jeweiligen Schichten, welche den maskierenden Film darstellen, können unabhängig durch einen weiteren Metallbestandteil, ausgewählt aus der Gruppe, welche aus Mo, Cr, Al, Ta Ti, W und Legierungen dieser Metalle besteht, enthalten.
Des Weiteren wird im Allgemeinen, als ein Umgebungsgas für den Schritt des Besputterns, ein Gasgemisch aus Ar und CO₂ verwendet, es kann jedoch auch ein Gemisch aus CH₄ und O₂ verwendet werden.
Des Weiteren wird das Target aus einer Mo-Ta-Legierung als ein Sputtertarget verwendet, allerdings kann es durch ein Target aus einer Mo-Ta Legierung, welche (nur) C enthält, eine Mo-Ta Legierung, welche (nur) Sauerstoff enthält, eine Mo-Ta Legierung, welches (beides) C und O enthält oder ein anderes Metall oder Legierungen, welches zumindest C oder O enthält, ersetzt werden.
Obwohl in der obigen Beschreibung das Flüssigkristallanzeigegerät der vorliegenden Erfindung unter Verwendung des Flüssigkristallanzeigegerätes als ein Beispiel dafür erläutert ist, kann das Anzeigegerät der vorliegende Erfindung ebenfalls ein anderes Anzeigegerät enthalten, einschließlich Plasmaanzeigegeräte und Elektroluminiszens(EL)anzeigegeräte, von denen jedes einzeln mit einem zwischen den Pixeln angeordneten maskierenden (lichtunterbrechenden) Element ausgestattet ist.

Claims

Platte für ein Farbanzeigegerät, welche enthält: ein transparentes Substrat (2), eine Vielzahl an Farbfiltern (5), welche auf dem transparenten Substrat mit Zwischenräumen dazwischen angeordnet sind, und ein maskierendes, an den Zwischenräumen zwischen den Farbfiltern (5) angeordnetes Element (86), welches nacheinander folgend auf dem transparenten Substrat (12) angeordnete maskierende Einheit (86), erste Schicht (86a), zweite Schicht (86b) und dritte Schicht (86c) enthält; dadurch gekennzeichnet, dass die erste Schicht (86a) und die dritte Schicht (86c) jeweils C, O und ein Metall oder C, O und eine Legierung enthält und die zweite Schicht ein Metall oder eine Legierung enthält; und die erste Schicht (86a) einen Brechungsindex n₁ und einen Extinktionskoeffizienten k₁ besitzt, die zweite Schicht (86b) einen Brechungsindex n₂ und einen Extinktionskoeffizienten k₂ besitzt und die dritte Schicht (86c) einen Brechungsindex n₃ und einen Extinktionskoeffizienten k₃ besitzt, welche die folgenden Bedingungen erfüllen; n₁ < n₂, n₃ < n₂, k₁ < k₂, k₃ < k₂ und 0.2 ≤ k₁ ≤ 1.0.
Platte nach Anspruch 1, wobei die erste Schicht (86a) einen Kohlenstoffanteil und einen Sauerstoffanteil hat, jeder einzelne von denen in Richtung ihrer Dicke im Wesentlichen gleichmäßig ist.
Platte nach Anspruch 1, wobei die erste Schicht (86a) einen Kohlenstoffanteil und einen Sauerstoffanteil hat, jeder einzelne von denen in Richtung ihrer Dicke von der Seite des transparenten Substrates (2) zu der zweiten Schicht (86b) hin sinkt.
Platte nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Metall oder die Legierung der dritten Schicht (86c) ein Metall ist, das aus der Gruppe, welche aus Ti, Cr, Al, Ta und W oder eine Legierung davon besteht, ausgesucht ist.
Platte nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Metall oder die Legierung in der dritten Schicht Mo oder eine Molybdänlegierung ist.
Farbanzeigegerät (80) mit der Platte gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5.
Farbanzeigegerät (80) nach Anspruch 6 mit einer Vielzahl von Pixeln, welche darin mit dem zwischen den Pixeln angeordneten, maskierenden Element (86) definiert sind.
Farbanzeigegerät (80) nach Anspruch 7, wobei die Platte einen Teil einer planaren optischen Modulationsvorrichtung mit der Vielzahl von darin definierten Pixeln bildet.
Farbanzeigegerät (80) nach Anspruch 6 oder 7, welches des Weiteren ein weiteres, transparentes, gegenüberliegend zu und im Wesentlichen parallel zum transparenten Substrat (2) angeordnetes Substrat und einen zwischen dem transparenten Substrat (2) und dem weiteren transparenten Substrat angeordneten Flüssigkristall enthält.