JP2000029006A

JP2000029006A - 低反射薄膜基板、カラーフィルタ基板および液晶ディスプレイ

Info

Publication number: JP2000029006A
Application number: JP19785198A
Authority: JP
Inventors: Tatsuya Fujita; 達也藤田; Takashi Sato; 崇佐藤; Ikuo Sakono; 郁夫迫野
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1998-07-13
Filing date: 1998-07-13
Publication date: 2000-01-28

Abstract

(57)【要約】【課題】環境上問題が無く、充分な遮光性と低反射
性、優れた耐薬品性と耐食性を有するブラックマトリク
スを備えたカラーフィルタを、膜欠損不良等を生じずに
安価に作製する。【解決手段】透明基板１０１上に窒化タンタルからな
る反射防止膜１０２と、タンタルまたは窒化タンタルか
らなる遮光膜１０３を基板側からこの順に積層してブラ
ックマトリクスをパターン形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、ＡＶ（Ａ
ｕｄｉｏＶｉｓｕａｌ）機器やＯＡ（Ｏｆｆｉｃｅ
Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ）機器等に利用される液晶ディス
プレイ、それに用いられるカラーフィルタ基板及びその
ブラックマトリクスとして好適な低反射薄膜を備えた低
反射薄膜基板に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、液晶ディスプレイにおいてカラー
表示を行うためには、液晶層を挟む一対の基板のうちの
一方の基板として、カラーフィルタ基板を用いた構成が
広く採用されている。

【０００３】図３は従来の液晶ディスプレイ用のカラー
フィルタ基板を示す断面図である。

【０００４】このカラーフィルタ基板において、透明基
板３０１としては通常ガラス基板が用いられ、その上に
各画素に対応して赤着色層３０３、緑着色層３０４、青
着色層３０５が設けられている。そして、各着色層（画
素）の間には、ディスプレイの視認性を向上させるため
にブラックマトリクスと称される遮光層３０２が設けら
れている。この着色層３０３、３０４、３０５の上には
透明保護膜（図示せず）が設けられ、さらにその上に液
晶駆動用の対向電極として透明電極（図示せず）が設け
られている。

【０００５】上記遮光層としては、通常、遮光性が良好
な金属薄膜からなる微細パターンが形成されることが多
く、例えば、クロム、ニッケル、モリブデン、アルミニ
ウム等の金属薄膜がスパッタリング成膜技術を用いて形
成されていた。

【０００６】近年では、液晶ディスプレイの表示性能を
向上させるために、ブラックマトリクスに遮光性のみな
らず、透明基板側からの反射率の低下が求められてい
る。

【０００７】これに対応するために、例えば特開昭６１
−３９０２４号公報には、以下のような技術が提案され
ている。

【０００８】この技術では、図２に示すように、透明基
板２０１上に酸化クロム等からなる反射防止膜２０２を
形成してその上にクロムからなる遮光層２０３を積層
し、これをブラックマトリクス用の低反射膜として用い
ている。これにより、薄膜干渉効果を利用して透明基板
側からの低反射性と遮光性とを得ることができる。

【０００９】ところで、特開平９−２９２６９８号公報
には、ＴａＮ／Ｔａ（窒化タンタル／タンタル）の積層
構造を用いて反射率を低下させる技術が開示されている
が、これは、アクティブマトリクス基板上に形成された
信号配線（ＴａＮ／Ｔａ）において、窒化タンタル膜側
（上層側）からの光の反射率を低下させることを目的と
するものであり、カラーフィルタ基板において透明基板
側からの光の反射率を低下させるための本発明とは全く
異なるものである。

【００１０】さらに、本発明者らが実施例に沿って実験
を行ったところ、この公報に記載されている窒化タンタ
ル／タンタルの積層構造の反射率は、後述する実施形態
において図５に示すように反射率が高く、条件の最適化
を図っても、視感度補正した平均反射率は１７％程度し
か得られない。よって、この積層構造をそのままブラッ
クマトリクス用の低反射薄膜として用いることはできな
い。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】上述のクロム／酸化ク
ロムを用いた低反射膜によれば、カラーフィルタ基板に
おける透明基板側からの低反射性と、ブラックマトリク
スとしての充分な遮光性とを実現することができる。し
かしながら、一般に六価以外の原子価を有するクロムは
毒性が少ないものの、六価クロムの人体への毒性が強
く、環境に悪影響を及ぼすという問題があるため、特に
最近の地球環境に対する世論を艦みて、液晶ディスプレ
イの製造工程からクロムの使用を自粛する気運にある。

【００１２】従って、クロムを用いない低反射薄膜が求
められており、これに対応する技術として、特開平９−
５７８３号公報に記載されているようなモリブデン／酸
化モリブデン（Ｍｏ／ＭｏＯ）の積層構造を用いたもの
や特開平９−２４３８０１号公報に記載されているよう
なニッケル−鉄（Ｎｉ−Ｆｅ）等の合金を用いたものが
提案されている。しかし、これらモリブデン、ニッケ
ル、鉄等の材料は耐薬品性や耐食性が良好ではないとい
う問題があった。

【００１３】その他に一般的に知られた方法としては、
タンタル／酸化タンタル（Ｔａ／Ｔａ₂Ｏ₅）の積層構造
を用いたものが挙げられる。しかし、この構造では、タ
ンタルの耐食性は優れているものの、酸化タンタル（Ｔ
ａ₂Ｏ₅）が絶縁体であるため、スパッタリング技術を用
いて成膜する場合には高価なＲＦ電源が必要となって設
備自体が高額となるという問題があった。さらに、通
常、Ｔａ₂Ｏ₅ターゲットは焼結体であるため、成膜中の
発塵が多くなって膜欠損等の製品不良を引き起こし易い
という問題があった。

【００１４】本発明は、このような従来技術の課題を解
決すべくなされたものであり、環境上問題のあるクロム
を使用することなく、充分な遮光性と低反射率、優れた
耐薬品性と耐食性を有し、製品不良を生じずに安価に作
製することができるブラックマトリクスに好適な低反射
薄膜基板、カラーフィルタ基板及びそれを備えた液晶デ
ィスプレイを提供することを目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明の低反射薄膜基板
は、透明基板上に、窒化タンタルからなる第１層膜と、
タンタル又は窒化タンタルからなる第２層膜とが、該透
明基板側からこの順に積層され、そのことにより上記目
的が達成される。

【００１６】前記第１層膜は、膜中の窒素濃度が４５ａ
ｔｏｍ％以上の窒化タンタル膜であるのが好ましい。

【００１７】前記第１層膜の膜厚が１５ｎｍ〜３５ｎｍ
であるのが好ましい。

【００１８】波長６３０ｎｍにおいて、前記第１層膜の
光の屈折率が２．６〜３．４で消衰係数が０．２〜０．
５であるのが好ましい。

【００１９】前記第２層膜は、膜中の窒素濃度が２０ａ
ｔｏｍ％〜４０ａｔｏｍ％であるのが好ましい。

【００２０】波長４００ｎｍ〜７００ｎｍの可視光域に
おいて、前記透明基板による反射を除く、該透明基板側
からの光の反射率の最大値が１７％以下で反射率の極小
値が５％以下であり、透過率が０．５％以下とすること
ができる。

【００２１】波長４００ｎｍ〜７００ｎｍの可視光域に
おいて、前記透明基板による反射を除いて視感度補正し
た平均反射率が７％以下であるのが好ましい。

【００２２】本発明のカラーフィルタ基板は、本発明の
低反射薄膜基板における前記第１層膜及び前記第２層膜
からなるブラックマトリクスが画素間に設けられ、さら
に、画素部に着色層及び透明電極膜がパターン形成さ
れ、そのことにより上記目的が達成される。

【００２３】本発明の液晶ディスプレイは、本発明のカ
ラーフィルタ基板と、前記透明電極膜に対向する透明電
極膜を有する対向基板との間に液晶層が挟持され、両基
板の液晶層とは反対側の表面に偏光板が配置され、その
ことにより上記目的が達成される。

【００２４】以下、本発明の作用について説明する。

【００２５】本発明にあっては、ブラックマトリクス用
の低反射薄膜として、タンタル／窒化タンタル（Ｔａ／
ＴａＮ_x）または窒化タンタル／窒化タンタル（ＴａＮ_x
／ＴａＮ_x）の２層構造を透明基板上に形成する。

【００２６】タンタルを窒化して得られる窒素濃度４５
ａｔｏｍ％以上の窒化タンタルは、エリプソメータで測
定したところ、波長６３０ｎｍ付近における屈折率が
３．０前後（２．６〜３．４）、消衰係数が０．２〜
０．５を示す半透明膜であった。

【００２７】この窒化タンタル膜を反射防止膜としてガ
ラス等の透明基板上に形成し、その上にタンタル膜を遮
光膜として積層することにより、薄膜干渉効果を利用し
て、充分な遮光性と透明基板側からの低反射性を得るこ
とができる。

【００２８】例えば、後述する図５に示すように、波長
４００ｎｍ〜７００ｎｍの可視光域において、透明基板
側からの光の反射率（ガラス等の透明基板の反射率を除
く）の最大値を１７％以下、反射率の極小値を５％以
下、透過率を０．５％以下とすることができる。

【００２９】さらに、この膜中の窒素濃度４５ａｔｏｍ
％以上の窒化タンタル膜の膜厚を１５ｎｍ〜３５ｎｍと
することにより、後述する図６及び図７に示すように、
透明基板側からの視感度補正した平均反射率を７％以下
に低減することが可能であり、表示品位を充分にするこ
とができる。

【００３０】さらに、タンタル／窒化タンタルの２層の
積層構造においては、酸化タンタルを用いた場合のよう
にＲＦ電源を必要とせず、安価なＤＣ電源でのスパッタ
リング技術で成膜することが可能となる。さらに、焼結
体でないタンタルターゲットや窒化タンタルターゲット
を用いて成膜可能であるので、発塵を抑制できる。

【００３１】窒化タンタル／窒化タンタルの２層の積層
構造においては、第２層膜（上層）の窒化タンタル膜の
窒素濃度を２０ａｔｏｍ％〜４０ａｔｏｍ％とすると、
この窒化タンタル層がアルファ相化することはないの
で、光学濃度を大きくすることができる。よって、上層
の窒化タンタル膜を約１５０ｎｍ以下の膜厚としても充
分な遮光性が得られ、透過率を０．５％以下とすること
ができる。

【００３２】この場合にも、薄膜干渉効果を利用して透
明基板側からの光の反射率（ガラス等の透明基板の反射
率を除く）の最大値を１７％以下、反射率の極小値を５
％以下、透過率を０．５％以下として充分な低反射性と
遮光性とを得ることができ、また、透明基板側からの視
感度補正した平均反射率を７％以下に低減することがで
きる。さらに、安価なＤＣ電源と焼結体でないタンタル
ターゲットや窒化タンタルターゲットを用いてスパッタ
リングにより成膜可能である。

【００３３】本発明のカラーフィルタ基板は、上記反射
防止膜としての第１層膜及び遮光膜としての第２層膜か
らなるブラックマトリクスを備えているので、画素間を
充分遮光すると共に透明基板側からの反射を防ぐことが
でき、優れた表示品位の液晶ディスプレイを実現するこ
とが可能である。

【００３４】さらに、本発明の液晶ディスプレイは、液
晶パネルの両側に偏光板を配置してあるので、クロム／
酸化クロムからなる従来の低反射薄膜を備えたカラーフ
ィルタ基板と偏光板と組み合わせた場合の反射特性と比
べて、実用上ほとんど差がない充分な低反射特性を得る
ことができる。

【００３５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面を参照しながら説明する。

【００３６】（実施形態１）図１は本実施形態１の低反
射薄膜基板の断面図である。

【００３７】この低反射薄膜基板は、ガラス等からなる
透明基板１０１上に反射防止膜として窒化タンタル膜１
０２、遮光膜としてタンタル膜１０３が順次積層されて
いる。

【００３８】透明基板１０１としてはコーニング社製の
１７３７ガラス材（ｎ＝１．５）を用い、窒化タンタル
膜１０２及びタンタル膜１０３は純度９９．９９％のタ
ンタルターゲットを用いてＤＣマグネトロンスパッタリ
ング装置により成膜した。以下にその手順を説明する。

【００３９】まず、超音波純水洗浄によって透明基板１
０１の表面を予め清浄にしておく。

【００４０】そして、スパッタリング装置の真空槽内を
３．０×１０^-4Ｐａ以下まで排気した後、窒素ガス２０
０ｓｃｃｍ、アルゴンガス２０ｓｃｃｍを導入して圧力
を０．８Ｐａ〜１．０Ｐａ程度になるように排気バラン
スを調整し、基板加熱を１００℃とした雰囲気中におい
て、ターゲット表面でのパワー密度２Ｗ／ｃｍ²〜３Ｗ
／ｃｍ²で７０秒〜８０秒間のスパッタリングを行うこ
とにより、第１層の窒化タンタル膜１０２を成膜する。

【００４１】この窒化タンタル膜１０２は、膜中の窒素
濃度が６０ａｔｏｍ％であり、膜厚は約２５ｎｍとし
た。波長６３０ｎｍ付近の複素屈折率の実数部ｎ＝２．
６〜３．４、消衰係数Ｋ＝０．２〜０．５を示す半透明
膜であった。尚、組成分析にはオージェ電子分光機を用
い、屈折率及び消衰係数は分光エリプソメーターを用い
て測定を行った。

【００４２】次に、アルゴンガスのみを１００ｓｃｃｍ
導入して、圧力が０．４Ｐａ程度の雰囲気中において、
パワー密度５．７Ｗ／ｃｍ²〜６．０Ｗ／ｃｍ²で４０秒
間のスパッタリングを行うことにより、第２層のタンタ
ル膜１０３を成膜する。

【００４３】このタンタル膜１０３は膜中に窒素をほと
んど含んでおらず、膜厚は２００ｎｍとした。

【００４４】このようにタンタル／窒化タンタルの２層
が積層された構造では、上層のタンタル膜がアルファ相
化して低抵抗な膜になることが知られており、本実施形
態でも比抵抗３０μΩ・ｃｍのタンタル膜が得られた。

【００４５】このアルファ相化されたタンタル膜は光学
濃度がやや低いため、波長４００ｎｍ〜７００ｎｍの可
視光域で透過率が０．５％以下の充分な遮光性を得るた
めには、約２００ｎｍの膜厚が必要であった。

【００４６】このようにして得られた低反射膜基板につ
いて、透明基板１０１側から反射特性を測定した結果を
図５（ａ）に◆で示す。ここでは、図５（ｂ）に示すよ
うに、透明基板１０１上に窒化タンタル膜１０２及びタ
ンタル膜１０３を積層し、ガラス基板側１０１から光１
００を照射して反射特性した。なお、反射率は、オリン
パス光学工業（株）社製の顕微分光ＯＳＰ−ＳＰ２００
を用いてアルミニウム薄膜をリファレンスとして測定
し、ガラス基板の反射率（約４％）を除いたものであ
る。

【００４７】さらに、図５（ｃ）に示すように、透明基
板（ガラス基板ｎ＝１．５）１０１上にタンタル膜１０
３及び窒化タンタル膜１０２を積層した、特開平９−２
９２６２８号公報と同様の構造に対して窒化タンタル膜
１０２側から光１００を照射して反射特性を測定した結
果についても図５（ａ）に■で示す。なお、この図５
（ｃ）の窒化タンタル膜１０２における膜中の窒素濃度
は、４５ａｔｏｍ％とした。

【００４８】この図５（ａ）によれば、図５（ｂ）に示
した本実施形態の構造では、ガラス基板による反射を除
いたガラス基板側からの光の反射率は、波長４００ｎｍ
〜７００ｎｍの可視光領域において最大値が１７％以下
で極小値は５％以下である。これに対して、ガラスから
なる透明基板１０１上にタンタル膜１０３及び窒化タン
タル膜１０２をこの順に積層した図５（ｃ）の構造で
は、窒化タンタル膜１０２側からの光の反射率が高いこ
とがわかる。なお、図５（ｃ）の構造において、透明基
板１０１側から光を照射した場合には、低反射率を得る
ことができないことは言うまでもない。

【００４９】さらに、本実施形態において、上述のよう
にして測定した波長４００ｎｍ〜７００ｎｍにおける反
射率を図８に示した比視感度を用いて補正した透明基板
１０１側からの平均反射率は４．５％であり、図５
（ｃ）に示した構造では窒化タンタル膜１０２側からの
平均反射率は１７．５％であった。以下、波長４００ｎ
ｍ〜７００ｎｍにおける反射率を図８の比視感度を用い
て補正した後の平均反射率を視感度補正した平均反射率
と称する。但し、ガラス基板側からの測定に関してはガ
ラス基板表面の反射率４％を除くこととする。

【００５０】これらの結果から、タンタル膜１０３及び
窒化タンタル膜１０２を組み合わせるだけではなく、ガ
ラスからなる透明基板１０１上に窒化タンタル膜１０２
及びタンタル膜１０３をこの順に積層することによっ
て、低反射特性の実現が可能になることがわかる。ここ
で、本実施形態の図５（ａ）に示した構造において、図
５（ｃ）に示した構造に比べて反射率を低くできる理由
は、窒化タンタル膜１０２側にガラスからなる透明基板
１０１があるからである。

【００５１】図６に、視感度補正したガラス基板側から
の平均反射率について、第１層の窒化タンタル膜の膜厚
に対する依存性を調べた結果を示す。ここで、第１層窒
化タンタル膜中の窒素濃度は６０ａｔｏｍ％とした。

【００５２】この結果から、本実施形態では第１層の窒
化タンタル膜１０２の膜厚を、視感度補正した平均反射
率が最小となる２５ｎｍ付近としているが、実用上は平
均反射率が７％以上であれば充分な表示品位が得られる
と考えられるので、１５ｎｍ〜３５ｎｍとするのが好ま
しい。

【００５３】図７に、視感度補正したガラス基板側から
の平均反射率について、第１層の窒化タンタル膜の膜中
窒素濃度に対する依存性を調べた結果を示す。ここで、
第１層窒化タンタル膜の膜厚は、各々の条件で最適化し
たものであり、４０ａｔｏｍ％で３０ｎｍ、５０ａｔｏ
ｍ％及び６０ａｔｏｍ％で２５ｎｍとした。

【００５４】この結果から、本実施形態では第１層の窒
化タンタル膜１０２の膜中の窒素濃度を、視感度補正し
た平均反射率が最小となる６０ａｔｏｍ％付近としてい
るが、実用上は平均反射率が７％以上であれば充分な表
示品位が得られると考えられるので、約４５ａｔｏｍ％
以上であれば充分である。

【００５５】このように、本実施形態１においては、環
境上で問題のある金属クロムを使用することなく、充分
な遮光性と低反射性を有するブラックマトリクス用の低
反射膜を備えた低反射薄膜基板を作製することができ
る。また、タンタル／窒化タンタルはモリブデン、鉄、
ニッケル等に比べて優れた耐食性と耐薬品性を有するの
で、信頼性を向上させることができる。さらに、酸化タ
ンタルを用いた場合のようにＤＣ電源を必要としないの
で、設備コストを抑制することができ、焼結体である酸
化タンタルターゲットを用いなくても成膜できるので膜
欠損等の不良も生じない。

【００５６】上記実施形態１では、第１層の反射防止膜
としての窒化タンタル膜１０２を、タンタルターゲット
を用いてアルゴン及び窒素ガスの混合雰囲気中で反応性
スパッタリングを行うことにより成膜したが、窒化タン
タルターゲットを用いてアルゴンガスのみの雰囲気中で
スパッタリングを行うこともできる。以下にその手順に
ついて説明する。

【００５７】（実施形態２）実施形態１のタンタルター
ゲットに替えて、窒素濃度５０ａｔｏｍ％以上の窒化タ
ンタルターゲットを使用し、スパッタリング装置の真空
槽内を３．０×１０ ^-4Ｐａ以下まで排気した後、アルゴ
ンガス１００ｓｃｃｍを導入して圧力を０．４Ｐａ程度
になるように排気バランスを調整し、基板加熱を１００
℃とした雰囲気中において、ターゲット表面でのパワー
密度１Ｗ／ｃｍ²〜２Ｗ／ｃｍ²で７０秒〜８０秒間のス
パッタリングを行うことにより、第１層の窒化タンタル
膜１０２を成膜する。

【００５８】次に、アルゴンガスを１００ｓｃｃｍ導入
して、圧力が０．４Ｐａ程度の雰囲気中において、パワ
ー密度５．７Ｗ／ｃｍ²〜６．０Ｗ／ｃｍ²で４０秒間の
スパッタリングを行うことにより、第２層のタンタル膜
１０３を成膜する。

【００５９】この実施形態２においても、実施形態１と
同様に、環境上で問題のある金属クロムを使用すること
なく、充分な遮光性と低反射性を有し、耐食性と耐薬品
性にも優れたブラックマトリクス用の低反射膜を備えた
低反射薄膜基板を作製することができる。

【００６０】さらに、この実施形態２においても、酸化
タンタルを成膜する場合のようにＤＣ電源を必要としな
いので、設備コストを抑制することができる。

【００６１】上記実施形態１及び実施形態２では、第２
層の遮光膜としてタンタル膜１０３を形成したが、上述
したように、第１層の窒化タンタル膜１０２の影響でア
ルファ相化してしまうため、充分な遮光性を得るために
約２００ｎｍ程度の膜厚が必要であった。

【００６２】そこで、以下の実施形態３では、第２層の
遮光膜として膜中窒素濃度が２０ａｔｏｍ％〜４０ａｔ
ｏｍ％の窒化タンタル膜を用いた例について説明する。

【００６３】（実施形態３）この実施形態３において、
第２層の遮光膜である窒化タンタル膜１０３の成膜は、
実施形態１の第１層の反射防止膜である窒化タンタル膜
１０２と同様に、タンタルターゲットを用いてアルゴン
ガス及び窒素ガス混合雰囲気中での反応性スパッタリン
グにより行ってもよく、または実施形態２の窒化タンタ
ル膜１０２と同様に、窒化タンタルターゲットを用いて
アルゴンガスのみの雰囲気中でスパッタリングを行って
もよい。

【００６４】実施形態１と同様にして反応性スパッタリ
ングを行う場合には、実施形態１または実施形態２と同
様にして透明基板１０１上に第１層の窒化タンタル膜１
０２を成膜した後、窒素ガス４０ｓｃｃｍ、アルゴンガ
ス１００ｓｃｃｍを導入して圧力を０．４Ｐａ程度にな
るように排気バランスを調整し、基板加熱を１００℃と
した雰囲気中において、ターゲット表面でのパワー密度
５Ｗ／ｃｍ²〜７Ｗ／ｃｍ²で２０秒〜３０秒間のスパッ
タリングを行うことにより、第２層の窒化タンタル膜１
０３を１５０ｎｍ成膜する。

【００６５】実施形態２と同様にしてスパッタリングを
行う場合には、実施形態１または実施形態２と同様にし
て透明基板１０１上に第１層の窒化タンタル膜１０２を
成膜した後、窒素濃度２０ａｔｏｍ％〜４０ａｔｏｍ％
の窒化タンタルターゲットを用いてアルゴンガス１００
ｓｃｃｍを導入して圧力を０．４Ｐａ程度になるように
排気バランスを調整し、基板加熱を１００℃とした雰囲
気中において、ターゲット表面でのパワー密度５Ｗ／ｃ
ｍ²〜７Ｗ／ｃｍ²で４０秒〜５０秒間のスパッタリング
を行うことにより、第２層の窒化タンタル膜１０３を１
５０ｎｍ成膜する。

【００６６】このようにして得られる窒化タンタル膜１
０３は、アルファ相化しておらず、アルファ相化したタ
ンタルよりも光学濃度が大きく、約１５０ｎｍ程度の膜
厚でも透過率０．５％と充分な遮光性を実現することが
できた。この窒化タンタル膜１０３はアルファ相化して
いないが、比抵抗値は１８０μｍΩ・ｃｍと低く、絶縁
膜である酸化タンタルを用いた場合のようにＤＣ電源を
用いなくても成膜することができた。

【００６７】さらに、この低反射膜基板においても、実
施形態１及び実施形態２と同様に、遮光膜としての窒化
タンタル膜１０３の透明基板１０１側に、反射防止膜と
しての窒化タンタル膜１０２が設けられているので、充
分な低反射特性を実現することができた。

【００６８】このように、本実施形態３においても、実
施形態１及び実施形態２と同様に、環境上で問題のある
金属クロムを使用することなく、充分な遮光性と低反射
性を有するブラックマトリクス用の低反射膜を備えた低
反射薄膜基板を作製することができる。また、窒化タン
タル／窒化タンタルはモリブデン、鉄、ニッケル等に比
べて優れた耐食性と耐薬品性を有するので、信頼性を向
上させることができる。さらに、酸化タンタルを用いた
場合のようにＤＣ電源を必要としないので、設備コスト
を抑制することができ、焼結体ターゲットを用いなくて
も成膜できるので膜欠損等の不良も生じない。

【００６９】さらに、本実施形態３による場合には、第
２層の遮光膜として窒化タンタル膜を用いることによ
り、実施形態１及び実施形態２に比べて第２層の膜厚を
薄くしても充分な遮光性を得ることができるので、材料
コストの低減や膜応力による基板反りの緩和等を図るこ
とができる。

【００７０】次に、上記実施形態１〜実施形態３のブラ
ックマトリクス用低反射薄膜基板を用いて作製される液
晶ディスプレイ用カラーフィルタの実施形態について説
明する。

【００７１】（実施形態４）図９は本実施形態の液晶デ
ィスプレイの断面図であり、図４はそのカラーフィルタ
の断面図である。

【００７２】この液晶ディスプレイは、ガラス等からな
る透明基板９０１上に画素電極９０２及びスイッチング
素子としてのＴＦＴ（図示せず）を有するアクティブマ
トリクス基板９０３と、カラーフィルタ基板９０８とが
液晶層９０４を間に挟んで対向配置され、この液晶パネ
ルの表示側及び光源側に偏光板９０９、９０９が配置さ
れている。

【００７３】このカラーフィルタ基板は、図４に示すよ
うに、ガラス等からなる透明基板９０７上に各画素に対
応して赤着色層４０５、緑着色層４０６、青着色層４０
７の各着色層９０５が設けられている。そして、各着色
層（画素）９０５の間には、ブラックマトリクス９０６
として窒化タンタルからなる第１層膜（反射防止膜）４
０２と、タンタルまたは窒化タンタルからなる第２層膜
（遮光膜）４０３とが形成されている。着色層４０５、
４０６、４０７の上には必要に応じて透明保護膜（図示
せず）が設けられ、さらにその上に液晶駆動用の対向電
極として透明電極（図示せず）が設けられている。

【００７４】このカラーフィルタの製造においては、ま
ず、ガラス等からなる透明基板９０７上に、実施形態１
〜実施形態３と同様にして窒化タンタルからなる反射防
止膜４０２と、タンタルまたは窒化タンタルからなる遮
光膜４０３とを形成してブラックマトリクス用の低反射
膜備えた低反射薄膜基板を作製する。

【００７５】次に、この反射防止膜４０２及び遮光膜４
０３にフォトリソグラフィ工程及びドライエッチング工
程を行ってブラックマトリクス９０６をパターン形成す
る。

【００７６】次に、赤着色層４０５、緑着色層４０６、
青着色層４０７を積層して各画素に対応してパターン形
成する。

【００７７】その上に必要に応じて透明保護膜（図示せ
ず）を形成し、さらにその上にスパッタリングによりＩ
ＴＯを成膜して液晶駆動用の対向電極（図示せず）を形
成する。

【００７８】これにより、充分な遮光性及び低反射性を
有する２層構造の膜からなるブラックマトリクスを備え
たカラーフィルタ基板が得られる。

【００７９】このカラーフィルタ基板とアクティブマト
リクス基板とを貼り合わせ、両基板の間隙に液晶を注入
して液晶層９０４とし、両基板の外側に偏光板９０９、
９０９を配置して本実施形態の液晶ディスプレイが完成
する。

【００８０】このように、通常の液晶ディスプレイにお
いては、カラーフィルタ基板側にも偏光板を設ける構成
が一般的であるため、実際の表示上で問題となる反射率
は、この偏光板と組み合わせた場合の反射率である。

【００８１】そこで、本実施形態のカラーフィルタ基板
について、偏光板と組み合わせた場合の反射特性を図１
０（ａ）に△で示す。ここでは、図１０（ｂ）に示すよ
うに、ガラス基板９０７上にタンタル膜４０３／窒化タ
ンタル膜４０２からなるブラックマトリクス９０６を形
成したカラーフィルタ基板に対して、一般に使用されて
いる表面反射光を散乱させるアンチグレア処理を施した
タイプの偏光板を配置して、偏光板９０９側から光１０
０を照射した。この図の反射率は、ガラス基板の反射率
及び偏光板の反射率を含んでいる。

【００８２】さらに、図１０（ｃ）に示すように、ガラ
ス基板９０７上にクロム膜５０２／酸化クロム膜５０３
からなるブラックマトリクス１０００を備えた従来のカ
ラーフィルタ基板を、偏光板９０９と組み合わせた場合
の反射特性についても、図１０（ａ）に◆で示す。

【００８３】なお、視感度補正したガラス基板側からの
平均反射率は、本実施形態では０．４％であり、図１０
（ｂ）に示した構造では１．２％であった。

【００８４】これらの結果から、本実施形態のカラーフ
ィルタ基板とクロム／酸化クロムからなる従来の低反射
薄膜を備えたカラーフィルタ基板とは、偏光板と組み合
わせた場合の反射特性を比べると、実用上ほとんど差が
なく、問題無く充分な低反射特性が得られていることが
わかる。

【００８５】なお、本発明において、窒化タンタルから
なる第１層と、タンタルまたは窒化タンタルからなる第
２層とが形成される透明基板としては、プラスチックフ
ィルム基板等を用いてもよいが、ブラックマトリクスの
反射率を低くするためには屈折率ｎ＝１．３〜２．０の
ガラス基板等を用いるのが好ましい。

【００８６】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明による場合
には、ブラックマトリクス用の低反射薄膜として環境上
で問題のある金属クロムを使用することなく、充分な遮
光性と低反射性が得られる。よって、このブラックマト
リクスを備えた液晶ディスプレイ用カラーフィルタによ
れば、視認性を向上させると共に表示品位を向上させる
ことができる。また、モリブデン、鉄、ニッケル等を用
いた従来技術に比べて優れた耐食性と耐薬品性が得られ
るので、信頼性の高い液晶ディスプレイを実現すること
ができる。さらに、酸化タンタルを用いた従来技術に比
べて設備コストの抑制及び膜欠損等の製品不良の低減が
可能であるので、液晶ディスプレイの製造コストの低廉
化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施形態１〜３の低反射薄膜基板を示す断面図
である。

【図２】従来の低反射薄膜基板を示す断面図である。

【図３】従来のカラーフィルタ基板を示す断面図であ
る。

【図４】実施形態４の液晶ディスプレイにおけるカラー
フィルタ基板を示す断面図である。

【図５】（ａ）は実施形態１及び従来の低反射薄膜基板
の反射特性を示す図であり、（ｂ）は実施形態１の低反
射薄膜基板の反射率測定方法を説明するための断面図で
あり、（ｃ）は従来の低反射薄膜基板の反射率測定方法
を説明するための図である。

【図６】視感度補正した平均反射率について、第１層の
窒化タンタル膜の膜厚に対する依存性を示す図である。

【図７】視感度補正した平均反射率について、第１層の
窒化タンタル膜の膜中窒素濃度に対する依存性を示す図
である。

【図８】波長に対する比視感度を示す図である。

【図９】実施形態４の液晶ディスプレイを示す断面図で
ある。

【図１０】（ａ）は実施形態４及び従来のカラーフィル
タ基板とについて、偏光板と組み合わせた場合の反射特
性を示す図であり、（ｂ）は実施形態１のカラーフィル
タ基板の反射率測定方法を説明するための断面図であ
り、（ｃ）は従来のカラーフィルタ基板の反射率測定方
法を説明するための図である。

【符号の説明】

１０１、９０１、９０７透明基板１０２、４０２窒化タンタルからなる反射防止膜膜１０３、４０３タンタルまたは窒化タンタルからなる
遮光膜９０６ブラックマトリクス４０５、４０６、４０７、９０５着色層９０２画素電極９０３アクティブマトリクス基板９０４液晶層９０８カラーフィルタ基板９０９偏光板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者迫野郁夫大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号シャープ株式会社内Ｆターム(参考） 2H048 BA42 BB02 BB14 BB26 BB44 2H090 HB06X JB02 JD06 LA04 LA15 2H091 FA02Y FA35Y FC02 GA13 LA12 2K009 AA02 BB02 CC02 DD04 DD12 5C094 AA02 AA11 AA16 AA31 AA60 BA43 DA13 ED02 ED12 ED15 GB01 HA06 HA08 JA08 JA12 JA13

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】透明基板上に、窒化タンタルからなる第
１層膜と、タンタル又は窒化タンタルからなる第２層膜
とが、該透明基板側からこの順に積層されている低反射
薄膜基板。
【請求項２】前記第１層膜は、膜中の窒素濃度が４５
ａｔｏｍ％以上の窒化タンタル膜である請求項１に記載
の低反射薄膜基板。
【請求項３】前記第１層膜の膜厚が１５ｎｍ〜３５ｎ
ｍである請求項２に記載の低反射薄膜基板。
【請求項４】波長６３０ｎｍにおいて、前記第１層膜
の光の屈折率が２．６〜３．４で消衰係数が０．２〜
０．５である請求項１乃至請求項３のいずれか一つに記
載の低反射薄膜基板。
【請求項５】前記第２層膜は、膜中の窒素濃度が２０
ａｔｏｍ％〜４０ａｔｏｍ％の窒化タンタル膜である請
求項１乃至請求項４のいずれかに記載の低反射薄膜基
板。
【請求項６】波長４００ｎｍ〜７００ｎｍの可視光域
において、前記透明基板による反射を除く、該透明基板
側からの光の反射率の最大値が１７％以下で反射率の極
小値が５％以下であり、透過率が０．５％以下である請
求項１乃至請求項５のいずれかに記載の低反射薄膜基
板。
【請求項７】波長４００ｎｍ〜７００ｎｍの可視光域
において、前記透明基板による反射を除いて視感度補正
した平均反射率が７％以下である請求項１乃至請求項６
のいずれかに記載の低反射薄膜基板。
【請求項８】請求項１乃至請求項７のいずれかに記載
の低反射薄膜基板における前記第１層膜及び前記第２層
膜からなるブラックマトリクスが画素間に設けられ、さ
らに、画素部に着色層及び透明電極膜がパターン形成さ
れているカラーフィルタ基板。
【請求項９】請求項８に記載のカラーフィルタ基板
と、前記透明電極膜に対向する透明電極膜を有する対向
基板との間に液晶層が挟持され、両基板の液晶層とは反
対側の表面に偏光板が配置されている液晶ディスプレ
イ。