JP2009282054A - Blanks for black matrix and method for manufacturing the same, substrate with black matrix, color filter substrate and method of manufacturing display panel - Google Patents
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Abstract
Description
本発明はフラットパネルディスプレイ(FPD)に使用されるブラックマトリックス用ブランクスとその製造方法、ブラックマトリックス付き基板及び表示パネルの製造方法に関する。 The present invention relates to a black matrix blank used for a flat panel display (FPD), a manufacturing method thereof, a substrate with a black matrix, and a manufacturing method of a display panel.
カラー液晶表示装置(カラーLCD)をはじめとするFPDは、テレビジョン放送の画像表示器、情報表示端末、または各種のモニタ表示器等に、ますます使用されるようになっている。
これらのカラー液晶表示装置などにおいて、画像の表示コントラストをはじめとする表示品位を高めるために、カラーLCDなどに使用されるカラーフィルタ基板上にブラックマトリックス(以下、BMともいう。)が備えられている。このBMは、カラーフィルタ(CF)の隣り合う赤、緑、青の3原色の各色の色抜けを防ぐために、各色画素の表示部分の周辺を遮光することにより、混色を防ぐとともにカラー表示のコントラストを向上させ表示品位を高める目的で、一般的に使用されている。
BMの材料には、カラーLCDの製造プロセスに耐え得る観点から、たとえば、以下の要件を満たすことが求められている。
(1)製造が容易であること、
(2)強固な膜が形成できること、
(3)表示パネルとして安定であり信頼性が高いこと、
(4)遮光特性が充分に得られること。
上記の要件に適合し得る材料として金属クロム(Cr)膜があり、カラー液晶表示装置のBMに用いられている。しかし、Crは環境負荷が大きいことから、BM用の代替金属材料が研究開発されている。例えば、Ni−Mo−Fe−Ta系の材料を用いることが提案されている(特許文献1、特許文献2参照。)。
また、低反射特性を確保するために、金属膜とガラス基板との間に、酸化金属膜、酸化窒化金属膜、酸化炭化金属膜等を堆積し、積層構造に構成する方法が採られている。
あるいは、当初から0.1〜0.6mmの厚みの薄板ガラス基板を採用し、相対的に基板が厚く、物理的に強固な支持基板とを一時的に組合わせて用い、CF基板とTFTアレイ基板とを製造し、さらに表示パネルを組み立て、その後、CF基板またはTFTアレイ基板から支持基板を分離し、薄板ガラス基板を表示パネルの基板に用いるという製造方法も検討されている(特許文献3参照)。
FPDs such as color liquid crystal display devices (color LCDs) are increasingly used in television broadcast image displays, information display terminals, various monitor displays, and the like.
In these color liquid crystal display devices and the like, a black matrix (hereinafter also referred to as BM) is provided on a color filter substrate used for a color LCD or the like in order to improve display quality such as display contrast of an image. Yes. This BM prevents color mixture of the three primary colors of red, green, and blue adjacent to the color filter (CF), thereby preventing color mixture and preventing color mixture and color display contrast. It is generally used for the purpose of improving the display quality and improving the display quality.
The material of BM is required to satisfy the following requirements, for example, from the viewpoint of withstanding the color LCD manufacturing process.
(1) Easy to manufacture,
(2) A strong film can be formed;
(3) Stable and reliable as a display panel,
(4) A sufficient light shielding characteristic is obtained.
As a material that can meet the above requirements, there is a metal chromium (Cr) film, which is used for a BM of a color liquid crystal display device. However, since Cr has a large environmental load, an alternative metal material for BM has been researched and developed. For example, it has been proposed to use a Ni—Mo—Fe—Ta-based material (see
In order to ensure low reflection characteristics, a method of forming a laminated structure by depositing a metal oxide film, a metal oxynitride film, a metal oxycarbide film, or the like between the metal film and the glass substrate is employed. .
Alternatively, a thin glass substrate having a thickness of 0.1 to 0.6 mm is employed from the beginning, and the CF substrate and the TFT array are temporarily used in combination with a relatively thick and physically strong support substrate. A manufacturing method in which a substrate is manufactured, a display panel is assembled, a support substrate is separated from a CF substrate or a TFT array substrate, and a thin glass substrate is used as the substrate of the display panel is also being studied (see Patent Document 3). ).
近年、FPDは表示パネルの厚みの薄板化がますます進行している。特に携帯電話やPDAなどの携帯端末機器向けの表示パネルにおいて、その要望が著しい。携帯端末機器においては、装置の軽量化という要望もある。
表示パネルの薄板化の手法として、CF基板とTFTアレイ基板を貼り合わせた後に、化学的手法または物理的手法により、ガラス基板の外表面を化学エッチング等で薄板化することが行われている。
たとえば、一般的に製造されているFPD用板ガラスの標準的な厚みである0.7mm、または、やや薄い0.5〜0.6mmのものを、完成したパネルの状態で、0.2〜0.3mmの厚みに減じるように、エッチング加工することである。
しかし、一般的に、ガラス基板は厚みが薄くなると、外力を加えることにより破損しやすくなる。BM付きガラス基板の上にCF層、透明導電膜が形成されたCF基板は、そのBMが破損する傾向を助長する要因になりえる。そのため、上記のように、最終的に形成した薄型ガラス基板の強度が低下するという問題があった。
従来、ガラス基板が一定の厚み以上であった場合には、ガラス基板自体の強度が元々高いために、BMの形成を原因とする強度の低下は事実上問題ではなかった。
ところが、近年の表示パネルの薄板化により、最終製品に組み込まれた状態としての表示パネルにおいて、そのガラス基板の厚みがさらに薄くなった結果、表示パネルの組み立て後に、ガラス基板の強度が不足し、ガラス基板の割れという新たな課題が生じている。
In recent years, the thickness of the display panel has been increasingly reduced in the FPD. In particular, there is a great demand for display panels for mobile terminal devices such as mobile phones and PDAs. In portable terminal devices, there is also a demand for lighter devices.
As a method for thinning a display panel, after bonding a CF substrate and a TFT array substrate, the outer surface of the glass substrate is thinned by chemical etching or the like by a chemical method or a physical method.
For example, the standard thickness of FPD plate glass that is generally manufactured is 0.7 mm, or a slightly thin 0.5 to 0.6 mm, in the finished panel state, 0.2 to 0. Etching to reduce the thickness to 3 mm.
However, generally, when the glass substrate becomes thin, it tends to be damaged by applying an external force. A CF substrate in which a CF layer and a transparent conductive film are formed on a glass substrate with BM can be a factor that promotes the tendency of the BM to break. Therefore, as described above, there is a problem that the strength of the finally formed thin glass substrate is lowered.
Conventionally, when the glass substrate has a certain thickness or more, since the strength of the glass substrate itself is originally high, a decrease in strength due to the formation of BM has not been a problem in practice.
However, as a result of the thinning of the display panel in recent years, the display panel as a state incorporated in the final product, the thickness of the glass substrate is further reduced, resulting in insufficient strength of the glass substrate after assembly of the display panel, There is a new problem of breaking the glass substrate.
すなわち、本発明の態様1は、ガラス基板と遮光膜の間に低反射膜が設けられ、ガラス基板の厚みは0.6mm以下であり、金属窒化物層が遮光膜として用いられ、金属酸化物層が低反射膜として用いられ、前記金属窒化物層の全金属成分に対して、Taが0.5〜3原子%含有され、前記金属窒化物層のヤング率は、ガラス基板のヤング率の1.6倍以下であり、かつ前記金属窒化物層の厚み方向の50%以上の厚みを占めるブラックマトリックス用ブランクスを提供する。
この態様1において、前記金属窒化物層の全金属成分に対して、NiとMoの和が90〜99原子%であることが好ましい。また、前記金属酸化物層の全金属成分に対して、NiとMoの和が90〜99原子%であることが好ましい。
態様2は、前記金属窒化物層の全金属成分に対して、Ni、Mo、Fe及びTaが以下の条件を満足するように含有されてなる態様1に記載のブラックマトリックス用ブランクスを提供する。
Ni:75〜90原子%
Mo:8〜20原子%
Fe:0.5〜5原子%
Ta:0.5〜3原子%
態様3は、前記金属窒化物層が、異なる組成からなる2層以上であるか、または、厚み方向に組成が変化せしめられたものである態様1または2に記載のブラックマトリックス用ブランクスを提供する。
態様4は、ガラス基板の厚みが0.3mm以上である態様1、2または3に記載のブラックマトリックス用ブランクスを提供する。
態様5は、ガラス基板上に、金属酸化物層を低反射膜として形成し、前記低反射膜の上部に、金属窒化物層を遮光膜として形成するブラックマトリックス用ブランクスの製造方法であって、ガラス基板の厚みを0.6mm以下とし、前記金属窒化物層の全金属成分に対して、Taを0.5〜3原子%含有させ、前記金属窒化物層のヤング率は、ガラス基板のヤング率の1.6倍以下であり、かつ遮光膜の厚み方向の50%以上の厚みを占めるように、前記金属窒化物層をスパッタリング法で形成し、その際、スパッタガス中の窒素の含有率を、スパッタガス全体に対して10〜30体積%とするブラックマトリックス用ブランクスの製造方法を提供する。
態様6は、態様1、2、3または4に記載のブラックマトリックス用ブランクスの遮光膜と低反射膜をパターニングすることによって形成されたブラックマトリックス付き基板を提供する。
態様7は、態様6に記載のブラックマトリックス付き基板の上にカラーフィルタ層、透明導電膜が形成されてなるカラーフィルタ基板を提供する。
態様8は、態様7に記載のカラーフィルタ基板と、TFTアレイ付き基板とを組み合わせて形成する表示パネルの製造方法であって、当初のガラス基板の厚みが0.3〜0.6mmであり、カラーフィルタ基板のガラス基板の外表面を、化学的手法または物理的手法によって減じ、そのガラス基板の厚さを0.05〜0.3mmとする表示パネルの製造方法を提供する。
この態様8において、外表面の厚みを減じた後のカラーフィルタ基板側のガラス基板の厚みを0.05〜0.2mmとすることが好ましい。
また、上記の各態様において、当初のガラス基板の厚みは0.5mm以内であることが好ましい。
また、上記の各態様において、遮光膜を構成する金属窒化物層の主要金属成分と、低反射膜を構成する金属酸化物層の主要金属成分とが同一であることが好ましい。好ましくは、Ni−Moを含有する合金である。
さらに、エッチング工程を経て、少なくとも一方のガラス基板の外表面の厚みが減じられ、表示パネルとして組み立てられた最終状態における片側のガラス基板の厚みが0.05〜0.3mm、さらには、0.05〜0.2mmであることが好ましい。
また、ガラス基板の厚みを減ずるように、後工程においてエッチングを施さずに、当初のガラス基板の厚みをそのまま残すようにして、ブラックマトリックス付き基板、カラーフィルタ基板または表示パネルを形成することもできる。
また、上記の態様において、遮光膜の光学値(Optical Density:OD値)が3.8以上であることが好ましい。
また、遮光膜の厚み方向のすべてがTaを含有する金属窒化物層からなることが好ましい。さらに、前記金属窒化物層が、Ni、Mo、Fe、Taを含有する4成分系であることが好ましい。
That is, according to the first aspect of the present invention, a low reflection film is provided between the glass substrate and the light shielding film, the thickness of the glass substrate is 0.6 mm or less, the metal nitride layer is used as the light shielding film, and the metal oxide The layer is used as a low-reflection film, and 0.5 to 3 atomic% of Ta is contained with respect to all metal components of the metal nitride layer. The Young's modulus of the metal nitride layer is the Young's modulus of the glass substrate. Provided is a black matrix blank that is 1.6 times or less and occupies a thickness of 50% or more in the thickness direction of the metal nitride layer.
In this
Ni: 75-90 atomic%
Mo: 8-20 atomic%
Fe: 0.5-5 atomic%
Ta: 0.5-3 atomic%
Aspect 8 is a manufacturing method of a display panel formed by combining the color filter substrate according to
In this aspect 8, it is preferable that the thickness of the glass substrate on the color filter substrate side after reducing the thickness of the outer surface is 0.05 to 0.2 mm.
In each of the above embodiments, the initial thickness of the glass substrate is preferably within 0.5 mm.
In each of the above aspects, it is preferable that the main metal component of the metal nitride layer constituting the light shielding film and the main metal component of the metal oxide layer constituting the low reflection film are the same. Preferably, it is an alloy containing Ni-Mo.
Furthermore, through the etching process, the thickness of the outer surface of at least one glass substrate is reduced, and the thickness of the glass substrate on one side in the final state assembled as a display panel is 0.05 to 0.3 mm. It is preferable that it is 05-0.2 mm.
Further, a substrate with a black matrix, a color filter substrate, or a display panel can be formed by leaving the original thickness of the glass substrate as it is without performing etching in a subsequent process so as to reduce the thickness of the glass substrate. .
In the above aspect, the light shielding film preferably has an optical value (Optical Density: OD value) of 3.8 or more.
Further, it is preferable that all of the light shielding film in the thickness direction is made of a metal nitride layer containing Ta. Further, the metal nitride layer is preferably a four-component system containing Ni, Mo, Fe, and Ta.
本発明において、ガラス基板の当初の厚みが0.6mm以下であって、薄型の表示パネルにおける、ガラス基板の強度低下を防止することができる。特に、完成後の表示パネルの状態で、対向するガラス基板のうち、少なくとも一方のガラス基板の厚みが0.4mm以下となる、携帯端末機器用のカラーフィルタ基板やブラックマトリックス基板に好適である。
さらに、遮光膜を非クロム系の材料、具体的には、Ni−Mo合金系の金属窒化物層とすることで、十分な遮光性を有し、かつ物理的に強固なBMを形成できるので、優れた光学特性と機械特性を有するブランクスを安定して製造することができる。また、遮光膜と低反射膜の組成をコントロールしやすく、その製造管理が容易となる。特に、ガラス基板の厚みが0.1〜0.2mm程度の超薄型の表示パネルの製造に好適である。
In the present invention, the initial thickness of the glass substrate is 0.6 mm or less, and the strength reduction of the glass substrate in a thin display panel can be prevented. In particular, it is suitable for a color filter substrate or a black matrix substrate for portable terminal devices in which the thickness of at least one of the opposing glass substrates is 0.4 mm or less in the state of the completed display panel.
Furthermore, by using a non-chromium material, specifically, a Ni-Mo alloy-based metal nitride layer as the light-shielding film, a sufficiently strong light-shielding and physically strong BM can be formed. Blanks having excellent optical properties and mechanical properties can be stably produced. In addition, the composition of the light-shielding film and the low reflection film can be easily controlled, and the production management thereof is facilitated. In particular, it is suitable for manufacturing an ultra-thin display panel having a glass substrate thickness of about 0.1 to 0.2 mm.
本発明のブラックマトリックス用ブランクス(以下、ブランクスともいう。)は、ブラックマトリックス付き基板(以下、BM付き基板ともいう。)を製造するための前駆体である。ブランクス10は、ガラス基板1の上に遮光膜3と低反射膜2を備えている(図1参照)。この低反射膜2と遮光膜3をパターニングすることで、開孔部4を備えたBM付き基板11を形成できる(図2参照)。
The black matrix blanks (hereinafter also referred to as blanks) of the present invention are precursors for producing a substrate with a black matrix (hereinafter also referred to as a substrate with BM). The blank 10 includes a
また、本発明のブランクスは、遮光膜として、特定のヤング率を有するように、全金属成分に対してTaを0.5〜3原子%含有する金属窒化物層を用い、金属酸化物を用いた低反射膜と組合わせて、表示パネルに求められる良好な光学特性と、薄型デバイスに求められる機械的特性とを両立させたものである。
ブランクスにおける遮光膜とは、カラーフィルタ層(以下、CF層ともいう。)の隣り合う赤5R、緑5G、青5Bの3原色の各CF層の色抜けを防ぐために設けられ、さらにオーバーコート層6及び透明導電膜7が形成される(図3、図4参照)。
図3、図4において、ガラス基板1、低反射膜2、遮光膜3の上側にCF層5が設けられている。図5にその形成工程のフローチャートを示す。
The blank of the present invention uses a metal nitride layer containing 0.5 to 3 atomic percent of Ta as a light-shielding film so as to have a specific Young's modulus, and uses a metal oxide. In combination with the low reflection film, the optical characteristics required for the display panel and the mechanical characteristics required for the thin device are made compatible.
The light-shielding film in the blanks is provided to prevent color loss of each of the three primary colors of red 5R, green 5G, and blue 5B adjacent to the color filter layer (hereinafter also referred to as a CF layer), and further an overcoat layer. 6 and the transparent
3 and 4, a
ブランクスにおける遮光膜とは、各色画素の表示部分の周辺を遮光することで、コントラスト比等に関し、良好な光学特性を得るためのものである。本発明において、遮光膜の主要構成要素として、所定の物性を備える材料を選択し、ガラス基板上に単層または複数層を形成し、総合的に光学特性と物理特性を調整して用いるものである。低反射膜とは、表示パネルとして機能する際に、色画素周りのBMに、すぐれた低反射性を持たせるために形成する膜である。 The light shielding film in the blanks is for obtaining good optical characteristics with respect to the contrast ratio and the like by shielding the periphery of the display portion of each color pixel. In the present invention, a material having a predetermined physical property is selected as a main component of the light shielding film, a single layer or a plurality of layers are formed on a glass substrate, and optical properties and physical properties are adjusted comprehensively and used. is there. The low reflection film is a film formed in order to give excellent low reflectivity to the BM around the color pixel when functioning as a display panel.
表示パネルの使用状態での優れた低反射特性を満足できるように、本発明においては、ガラス基板上に低反射膜、遮光膜の順に積層する。遮光膜上に、さらに別の低反射膜を設けてもよい。また、複雑な層構成を持つ場合であっても、本来の遮光機能を発揮することができる範囲で、遮光膜と低反射膜以外の層を別途設けてもよい。 In the present invention, the low reflection film and the light shielding film are laminated in this order on the glass substrate so that the excellent low reflection characteristics in the usage state of the display panel can be satisfied. Another low reflection film may be provided on the light shielding film. Even in the case of a complicated layer structure, layers other than the light shielding film and the low reflection film may be separately provided as long as the original light shielding function can be exhibited.
金属窒化物層のヤング率の測定には、ブランクスの膜厚が200nm以下と薄いため微小表面硬度計を用いることが適している。
ここで、ガラス基板の割れ強度とは、ガラス基板のサンプルの周囲を固定し、サンプルの中央部を、薄膜と反対側から押したときの割れにくさを意味している。
本発明者は、鋭意検討した結果、ガラス基板上の遮光膜のヤング率を小さく設定することにより、ガラス基板の割れ強度の低下を抑制することを見出したものである。本発明により、携帯情報端末機器向けの表示パネルなどで、広く実施されているガラス基板の薄板化に応えることができることがわかった。つまり、基板を薄く加工したとしても、ガラス基板の固有の割れ強度が維持され、最終製品におけるパネル強度を十分確保できることがわかった。もちろん、携帯情報端末機器のみならず、小型〜中型サイズのノートパソコン等にも適用することができる。
For measuring the Young's modulus of the metal nitride layer, it is suitable to use a micro surface hardness tester because the thickness of the blank is as thin as 200 nm or less.
Here, the cracking strength of the glass substrate means the resistance to cracking when the periphery of the sample of the glass substrate is fixed and the center of the sample is pushed from the side opposite to the thin film.
As a result of intensive studies, the present inventor has found that the decrease in the cracking strength of the glass substrate is suppressed by setting the Young's modulus of the light-shielding film on the glass substrate to be small. According to the present invention, it has been found that it is possible to meet the thinning of a glass substrate that is widely used in display panels for portable information terminal devices. That is, it was found that even if the substrate was processed thinly, the inherent crack strength of the glass substrate was maintained, and the panel strength in the final product could be sufficiently secured. Of course, the present invention can be applied not only to portable information terminal devices but also to small to medium-sized notebook personal computers.
本発明の作用は以下の通りと考えられる。ガラス基板のヤング率の1.6倍以下となるような、ヤング率が相対的に小さい遮光膜を設けることである。すると、表示パネルのガラス基板に外力が印加された場合、遮光膜の表面での応力は減少する。ここで減少とは、ヤング率がガラス基板の1.6倍を超えるような遮光膜を形成した場合と比較して、応力が相対的に減少するという意味である。
結果として、本発明によって、表示パネルにおけるガラス基板の割れ現象が生じにくくなり、安定して実用に供することができるようになる。
The operation of the present invention is considered as follows. It is to provide a light-shielding film having a relatively small Young's modulus that is 1.6 times or less of the Young's modulus of the glass substrate. Then, when an external force is applied to the glass substrate of the display panel, the stress on the surface of the light shielding film decreases. Here, the reduction means that the stress is relatively reduced as compared with the case where a light shielding film having a Young's modulus exceeding 1.6 times that of the glass substrate is formed.
As a result, the present invention makes it difficult to cause a glass substrate cracking phenomenon in the display panel, and can be stably put to practical use.
本発明において、遮光膜を構成するTaを含有する金属窒化物層は、ほぼ均一な単層であっても、2層以上であっても(図6、図7参照:低反射膜2a、2b、2c)、また、金属窒化物層の組成が膜厚方向に変化するものであっても良い(図8参照:組成が変化せしめられた低反射膜2X)。遮光膜の製造上の観点では、金属窒化物層の組成が徐々に変化するものであることが好ましい。
膜厚方向で組成が変化する場合も、ガラス基板のヤング率の1.6倍以下となる金属窒化物層を、膜厚換算で遮光膜全体の50%以上とするように設ける。好ましくは、80%以上とし、100%とすることが特に好ましい。
In the present invention, the Ta-containing metal nitride layer constituting the light shielding film may be a substantially uniform single layer or two or more layers (see FIGS. 6 and 7:
Even when the composition changes in the film thickness direction, the metal nitride layer that is 1.6 times or less the Young's modulus of the glass substrate is provided so as to be 50% or more of the entire light-shielding film in terms of film thickness. Preferably, it is 80% or more, and particularly preferably 100%.
遮光膜を構成する金属窒化物層の金属成分の組成は、Ni−Mo−Fe−Taの4成分系であることが特に好ましい。さらには、その組成条件として、Ni:75〜90原子%、Mo:8〜20原子%、Fe:0.5〜5原子%、Ta:0.5〜3原子%とすることが好ましい。この組成条件と後述する、スパッタガス中の窒素量とを調整することにより、ガラス基板の割れ強度の低下をさらに抑制することが可能となる。
まず、遮光膜中の金属窒化物層のNi含有率は、耐久性、加工性の観点から上記組成とすることが好ましい。Ni含有率が75原子%未満では耐久性が劣化する。また、90原子%超ではエッチング速度が遅くなり、パターニングしてBMを形成することが困難となる。
The composition of the metal component of the metal nitride layer constituting the light shielding film is particularly preferably a four-component system of Ni—Mo—Fe—Ta. Furthermore, the composition conditions are preferably Ni: 75 to 90 atomic%, Mo: 8 to 20 atomic%, Fe: 0.5 to 5 atomic%, and Ta: 0.5 to 3 atomic%. By adjusting the composition conditions and the amount of nitrogen in the sputtering gas, which will be described later, it is possible to further suppress the decrease in the cracking strength of the glass substrate.
First, the Ni content of the metal nitride layer in the light shielding film is preferably set to the above composition from the viewpoints of durability and workability. When the Ni content is less than 75 atomic%, the durability deteriorates. On the other hand, if it exceeds 90 atomic%, the etching rate becomes slow, and it becomes difficult to form a BM by patterning.
次に、Mo含有率は、耐久性、加工性の観点から上記組成とすることが好ましい。Mo含有率が8原子%未満ではエッチング速度が遅くなり、パターニングしてBMを形成することが困難となる。また、20原子%超では耐久性(特に耐水性)が劣化する。
本発明において、遮光膜を構成する金属窒化物層の組成として、全金属成分に対して、Ni−Moを90〜99原子%含有することが好ましい。
Next, the Mo content is preferably the above composition from the viewpoint of durability and workability. If the Mo content is less than 8 atomic%, the etching rate becomes slow, and it becomes difficult to form a BM by patterning. On the other hand, if it exceeds 20 atomic%, durability (particularly water resistance) deteriorates.
In the present invention, the composition of the metal nitride layer constituting the light-shielding film preferably contains 90 to 99 atomic percent of Ni—Mo with respect to all metal components.
次に、遮光膜中のFeは耐水性を向上する効果がありFeを0.5原子%以上含有することが好ましい。遮光膜にFeを含有しない場合は、ブランクスを処理する後工程での水分の管理を十分行うことで、CF層の光学的特性を良好に維持しつつ、電子デバイスを製造することができる。また、Feが5原子%超ではかえって耐水性が劣化するので好ましくない。 Next, Fe in the light-shielding film has an effect of improving water resistance, and preferably contains 0.5 atomic% or more of Fe. When the light-shielding film does not contain Fe, the electronic device can be manufactured while maintaining the optical characteristics of the CF layer satisfactorily by sufficiently managing the moisture in the subsequent process of processing the blanks. On the other hand, if Fe exceeds 5 atomic%, the water resistance deteriorates, which is not preferable.
最後に、Taの含有率は、ガラス基板の割れ強度、ヤング率、加工性の観点から上記組成とする。Taを少なくとも0.5原子%添加することにより、スパッタガス中の窒素量との相乗効果により、ヤング率を減少させることが可能となり、ひいては割れ強度の低下を抑制することができる。
Taが0.5原子%未満ではその効果が得られにくく、3原子%超では、エッチング速度が遅くなりパターニングしてBMを形成することが困難となる。
なお、Taを遮光膜に含有させると、パターニング性が低下するが、パターニング工程の製造装置や製造プロセスを最適化することにより、Taを添加していない遮光膜からなるブランクスと同等のパターンを形成することが可能である。具体的には、洗浄条件やフォトレジストの焼成条件の最適化により、Taを含有する金属窒化物層を用いた遮光膜のパターニング性を向上することができる。
Finally, the content of Ta is set to the above composition from the viewpoint of the cracking strength, Young's modulus, and workability of the glass substrate. By adding at least 0.5 atomic% of Ta, the Young's modulus can be reduced due to a synergistic effect with the amount of nitrogen in the sputtering gas, and thus a decrease in crack strength can be suppressed.
If Ta is less than 0.5 atomic%, the effect is difficult to obtain, and if it exceeds 3 atomic%, the etching rate becomes slow and it becomes difficult to form a BM by patterning.
When Ta is included in the light-shielding film, the patterning property is lowered. However, by optimizing the manufacturing apparatus and manufacturing process in the patterning process, a pattern equivalent to the blank made of the light-shielding film without adding Ta is formed. Is possible. Specifically, the patterning property of the light-shielding film using the metal nitride layer containing Ta can be improved by optimizing the cleaning conditions and the baking conditions of the photoresist.
さらに、本発明において、遮光膜を構成する金属窒化物層の材料として、Al、Ti、Zr、V、W、Co、Nbなどの金属を1種または2種以上、本発明の効果を損なわない範囲で含有させることができる。例えば、全金属成分に対して15原子%以下となるように含有してもよい。
さらに、廃液処理や廃液管理の点で、低反射膜及び/または遮光膜には金属クロムを含まないことが好ましい。さらには、ブランクスに金属クロムを事実上含まないことが好ましい。金属クロムを事実上含まないとは、遮光膜の全金属成分に対して、金属クロムの含有量が、0.1原子%以下であることを意味する。
Furthermore, in the present invention, as the material of the metal nitride layer constituting the light shielding film, one or more metals such as Al, Ti, Zr, V, W, Co, and Nb are used, and the effects of the present invention are not impaired. It can be contained in a range. For example, you may contain so that it may become 15 atomic% or less with respect to all the metal components.
Furthermore, from the viewpoint of waste liquid treatment and waste liquid management, it is preferable that the low reflection film and / or the light shielding film do not contain metallic chromium. Further, it is preferable that the blank is substantially free of metallic chromium. The fact that metal chromium is substantially not included means that the content of metal chromium is 0.1 atomic% or less with respect to all the metal components of the light shielding film.
本発明の遮光膜は、Taを含有する金属窒化物層を構成物質とする。上記の組成条件との相乗効果により、割れ強度の低下を抑制することが可能となる。また、エッチング速度を高めることができるため、エッチング速度の制御に有効である。
さらに、エッチング速度の向上に合わせて、パターニング性を向上させることができる。窒素の含有率は、金属窒化物層の全元素に対して2〜10原子%であることが好ましい。特に、3〜6原子%であることが好ましい。窒素の含有率が2原子%未満では、ガラス基板の割れ強度抑制の効果が得られにくく、10原子%超では遮光膜のエッチング速度が速くなりすぎ好ましくない。
本発明において、遮光膜層をスパッタリング法で形成する場合、スパッタガス中に窒素ガスを添加することで、上記のTaを含有する金属窒化物層を形成することができる。スパッタガス中の窒素ガスの含有率は10〜30体積%、特に15〜30体積%であることが好ましい。また、本発明の効果を損なわない範囲で、遮光膜に酸素や炭素が含まれていてもよいが、遮光性の点で、酸素及び炭素の合計含有率は、遮光膜の全元素に対して4原子%以下であることが好ましい。
The light shielding film of the present invention includes a metal nitride layer containing Ta as a constituent material. Due to the synergistic effect with the above composition conditions, it is possible to suppress a decrease in crack strength. Further, since the etching rate can be increased, it is effective for controlling the etching rate.
Furthermore, the patterning property can be improved in accordance with the improvement of the etching rate. The nitrogen content is preferably 2 to 10 atomic% with respect to all elements of the metal nitride layer. In particular, it is preferably 3 to 6 atomic%. If the nitrogen content is less than 2 atomic%, the effect of suppressing the cracking strength of the glass substrate is difficult to obtain, and if it exceeds 10 atomic%, the etching rate of the light-shielding film becomes too fast, which is not preferable.
In the present invention, when the light shielding film layer is formed by a sputtering method, the above-mentioned metal nitride layer containing Ta can be formed by adding nitrogen gas to the sputtering gas. The nitrogen gas content in the sputtering gas is preferably 10 to 30% by volume, more preferably 15 to 30% by volume. In addition, oxygen and carbon may be contained in the light shielding film as long as the effect of the present invention is not impaired. However, in terms of light shielding properties, the total content of oxygen and carbon is based on the total elements of the light shielding film. It is preferably 4 atomic% or less.
本発明に使用されるガラス基板は、無色透明なソーダライムガラス基板、石英ガラス基板、ホウケイ酸ガラス基板、無アルカリガラス基板が例示される。ガラス基板の厚さは、表示パネルの組み立て後の状態で、少なくとも片側のガラス基板の厚みを0.3mm以下とすることが、モバイル用途における軽量化・薄型化の点から好ましい。 Examples of the glass substrate used in the present invention include a colorless and transparent soda lime glass substrate, a quartz glass substrate, a borosilicate glass substrate, and an alkali-free glass substrate. As for the thickness of the glass substrate, it is preferable that the thickness of the glass substrate on at least one side is 0.3 mm or less in the state after the display panel is assembled from the viewpoint of weight reduction and thickness reduction in mobile use.
本発明のブランクスに用いられる低反射膜は、特に限定されないが、加工性や耐久性の観点からNi−Mo合金を主成分とすることが好ましい。
低反射膜のNi含有率は、耐久性、加工性の観点から、全金属成分に対して75〜90原子%である。Ni含有率が75原子%未満では耐久性が劣化する。また、90原子%を超えるとエッチング速度が遅くなり、パターニングしてBMを形成することが困難となる。
低反射膜のMo含有率は、耐久性、加工性の観点から、全金属成分に対して8〜20原子%である。Mo含有率が8原子%未満ではエッチング速度が遅くなり、通常求められる生産速度でパターニングし、BMを形成することが困難となる。
また、20原子%を超えると耐久性(特に耐水性)が劣化する。さらには、15原子%超ではエッチング速度が速くなり過ぎ、パターニングしてBMを形成する際に安定して生産することが困難となる。
The low reflection film used in the blank of the present invention is not particularly limited, but it is preferable that a Ni—Mo alloy is a main component from the viewpoint of workability and durability.
The Ni content of the low reflection film is 75 to 90 atomic% with respect to all metal components from the viewpoint of durability and workability. When the Ni content is less than 75 atomic%, the durability deteriorates. On the other hand, if it exceeds 90 atomic%, the etching rate becomes slow, and it becomes difficult to form a BM by patterning.
The Mo content of the low reflection film is 8 to 20 atomic% with respect to all metal components from the viewpoint of durability and workability. If the Mo content is less than 8 atomic%, the etching rate becomes slow, and it becomes difficult to form a BM by patterning at a normally required production rate.
Moreover, when it exceeds 20 atomic%, durability (especially water resistance) will deteriorate. Furthermore, if it exceeds 15 atomic%, the etching rate becomes too fast, and it becomes difficult to stably produce when patterning to form a BM.
低反射膜は、Ni及びMo以外に他の金属を含んでいてもよい。他の金属はFeであることが好ましく、Feの含有率は全金属成分に対して0.5〜5原子%であることが好ましい。Feを上記範囲で含有させることにより、耐水性を向上することができる。0.5原子%未満ではその効果が得られにくく、5原子%超ではかえって耐水性が劣化するので好ましくない。
さらに、低反射膜は、Ta、Al、Ti、Zr、V、W、Coなどの金属を1種または2種以上、本発明の効果を損なわない範囲で含有させることができる。例えば、全金属成分に対して、15原子%以下の条件で含有することが好ましい。
The low reflection film may contain other metals in addition to Ni and Mo. The other metal is preferably Fe, and the Fe content is preferably 0.5 to 5 atomic% with respect to the total metal components. By containing Fe in the above range, water resistance can be improved. If it is less than 0.5 atomic%, it is difficult to obtain the effect, and if it exceeds 5 atomic%, the water resistance deteriorates.
Further, the low reflection film can contain one or more metals such as Ta, Al, Ti, Zr, V, W, and Co in a range not impairing the effects of the present invention. For example, it is preferable to contain on the conditions of 15 atomic% or less with respect to all the metal components.
低反射膜を構成する金属酸化物層の酸素含有率は、低反射膜の全元素に対して5〜65原子%であることが好ましい。その場合、NiやMoの金属成分の含有率は、低反射膜全体の元素に対して30〜80原子%であることが好ましい。
低反射膜は、さらに窒素や炭素を含んでいてもよい。窒素や炭素を含むことでエッチング速度を制御することが可能となる。窒素の含有率は、低反射膜の全元素に対して0.1〜50原子%であることが好ましい。また、酸素と窒素との合計含有率は、低反射膜の全元素に対して20〜70原子%であることが好ましい。炭素の含有率は、低反射膜の全元素に対して0.1〜15原子%であることが好ましい。
低反射膜をスパッタリング法で形成する場合において、スパッタガス中にO2を添加することで、酸素を含有させることができる。同様に、スパッタガス中にN2を添加すれば低反射膜に窒素が添加され、スパッタガス中にCO2やCOを添加すれば低反射膜に炭素及び酸素が添加されることになる。
It is preferable that the oxygen content rate of the metal oxide layer which comprises a low reflection film is 5-65 atomic% with respect to all the elements of a low reflection film. In that case, it is preferable that the content rate of the metal component of Ni or Mo is 30 to 80 atomic% with respect to the elements of the entire low reflection film.
The low reflection film may further contain nitrogen or carbon. The etching rate can be controlled by including nitrogen or carbon. The nitrogen content is preferably 0.1 to 50 atomic% with respect to all elements of the low reflection film. Moreover, it is preferable that the total content rate of oxygen and nitrogen is 20-70 atomic% with respect to all the elements of a low reflection film. The carbon content is preferably 0.1 to 15 atomic% with respect to all elements of the low reflection film.
In the case of forming the low reflection film by a sputtering method, oxygen can be contained by adding O 2 to the sputtering gas. Similarly, if N 2 is added to the sputtering gas, nitrogen is added to the low reflection film, and if CO 2 or CO is added to the sputtering gas, carbon and oxygen are added to the low reflection film.
なお、低反射膜は、1層のみならず2層以上であってもよい。低反射膜が2層以上であっても、各層が上記のような構成を有することが好ましい。
遮光膜の厚さは、可視領域のOD値を4.0程度とする観点から、90〜130nmとすることが好ましい。また、低反射膜の厚さは可視領域にわたる反射率を3%以下(ガラスの反射率を除く)とする観点から、40〜70nm(低反射膜が1層の場合)または5〜70nm(低反射膜が2層以上の場合の1層の厚さ)にすることが好ましい。
The low reflection film may be not only one layer but also two or more layers. Even if the low reflection film has two or more layers, each layer preferably has the above-described configuration.
The thickness of the light shielding film is preferably 90 to 130 nm from the viewpoint of setting the OD value in the visible region to about 4.0. The thickness of the low reflection film is 40 to 70 nm (when the low reflection film is a single layer) or 5 to 70 nm (low) from the viewpoint of setting the reflectance over the visible region to 3% or less (excluding the reflectance of glass). The thickness of one layer in the case of two or more reflective films is preferred.
本発明のブランクスを構成する遮光膜や低反射膜は、スパッタリング法を用いて形成することが、膜の耐久性や膜厚の均一性の点で好ましい。例えば、低反射膜は、Ni−Mo−Fe合金ターゲットを用いて、酸化性ガス雰囲気でスパッタリングすることにより形成できる。
また、遮光膜は、Ni−Mo−Fe-Ta合金ターゲットを用いて、不活性ガスと窒素ガスの混合ガス雰囲気でスパッタリングすることにより形成できる。よって、ガラス基板上に低反射膜と遮光膜とを形成するためには、上記の製造方法を連続して行うことで達成できる。
ここで、酸化性ガス雰囲気とは、O2またはCO2の少なくとも一方を含み、さらに、Ar、N2などのガスを混合した雰囲気を意味する。また、不活性ガスとしては、He、Ne、Ar及びKrガスからなる群から選択される1種以上などをスパッタガスとして用いることができる。なかでも、スパッタ時の放電を安定なものとし、かつ生産コストを抑制する観点では、Arガスを用いることが好ましい。
スパッタ圧力は0.1〜2Paとすることが適当である。また背圧は1×10−6〜1×10−2Paであることが好ましい。基板温度は室温〜300℃、特に室温〜200℃であることが耐久性や生産性の点で好ましい。
The light-shielding film and the low-reflection film constituting the blank of the present invention are preferably formed by a sputtering method from the viewpoint of film durability and film thickness uniformity. For example, the low reflection film can be formed by sputtering in an oxidizing gas atmosphere using a Ni—Mo—Fe alloy target.
The light shielding film can be formed by sputtering in a mixed gas atmosphere of an inert gas and a nitrogen gas using a Ni—Mo—Fe—Ta alloy target. Therefore, in order to form the low reflection film and the light shielding film on the glass substrate, it can be achieved by continuously performing the above manufacturing method.
Here, the oxidizing gas atmosphere means an atmosphere containing at least one of O 2 and CO 2 and further mixed with a gas such as Ar or N 2 . As the inert gas, one or more selected from the group consisting of He, Ne, Ar, and Kr gas can be used as the sputtering gas. In particular, Ar gas is preferably used from the viewpoint of stabilizing discharge during sputtering and suppressing production cost.
The sputtering pressure is suitably 0.1 to 2 Pa. The back pressure is preferably 1 × 10 −6 to 1 × 10 −2 Pa. The substrate temperature is preferably room temperature to 300 ° C., and particularly preferably room temperature to 200 ° C. from the viewpoint of durability and productivity.
さらに、本発明は、前記ブランクスをパターニングすることで形成するBMを提供する。BMにおける膜(遮光膜・低反射膜)の組成や構成は、上記したようなブランクスの膜の組成や構成をそのまま適用できる。
本発明のBM付き基板は、上記のブランクスに対して、フォトレジストを塗布し、マトリックスパターンを形成し、フォトレジストのパターンに従って、遮光膜、低反射膜などのブランクスの不要部分をエッチング液で除去して形成される(図4参照)。
エッチング液は、硝酸セリウムアンモニウム、過塩素酸及び水の混合物、硝酸セリウムアンモニウム、硝酸及び水の混合物、リン酸、硝酸、酢酸及び水の混合物などが例示される。
Furthermore, the present invention provides a BM formed by patterning the blank. The composition and configuration of the blank film as described above can be applied as they are to the composition and configuration of the film (light shielding film / low reflection film) in the BM.
The substrate with BM of the present invention applies a photoresist to the above blanks, forms a matrix pattern, and removes unnecessary portions of the blanks such as a light shielding film and a low reflection film with an etching solution according to the pattern of the photoresist. (See FIG. 4).
Examples of the etching solution include cerium ammonium nitrate, a mixture of perchloric acid and water, cerium ammonium nitrate, a mixture of nitric acid and water, a mixture of phosphoric acid, nitric acid, acetic acid and water, and the like.
また、本発明は、上記のBM付き基板を用いたCF基板を提供する(図3参照)。CF層はBMが形成されたBM付きガラス基板上に、フォトリソグラフィー法により赤5R、緑5G、青5Bの各CF層を形成し、さらに、平坦化膜6、透明導電膜7を順に形成することで製造される。
In addition, the present invention provides a CF substrate using the above substrate with BM (see FIG. 3). As the CF layer, each of the red 5R, green 5G, and blue 5B CF layers is formed on a glass substrate with a BM on which the BM is formed by photolithography, and a
さらに、本発明は、上記のCF基板を用いた表示パネルを提供する。表示パネルは、CF基板とTFTアレイ基板とを貼り付け、必要に応じて、化学的または物理的手法により、ガラス基板の外表面側を削り、少なくとも一方のガラス基板の外表面の厚みを減じて、薄板化することで製造することができる。図5に表示パネルの形成に至るまでの製造工程のフローチャートを示す。以下に例1〜17を示し、本発明を説明する。例3、5、6が実施例であり、他の例が比較例である。 Furthermore, the present invention provides a display panel using the above CF substrate. For the display panel, a CF substrate and a TFT array substrate are attached, and if necessary, the outer surface side of the glass substrate is shaved by a chemical or physical method to reduce the thickness of the outer surface of at least one of the glass substrates. It can be manufactured by thinning. FIG. 5 shows a flowchart of the manufacturing process up to the formation of the display panel. Examples 1-17 are shown below and this invention is demonstrated. Examples 3, 5, and 6 are examples, and other examples are comparative examples.
(例1〜15)
0.6mm厚の無アルカリガラス基板(旭硝子社製:AN100、ヤング率77GPa)を洗浄後、スパッタ装置に基板としてセットした。基板上に、直流マグネトロンスパッタ法により、原子百分率(%)が79:17:4のNi−Mo−Fe合金ターゲットを用いて、厚さ50nmの低反射膜を形成した。
スパッタガスはCO2ガスを50体積%含有するArガス、背圧は1.3×10−3Pa、スパッタガス圧は0.3Pa、投入電力密度は2.2W/cm2であった。また、ガラス基板への加熱は行わなかった。その結果、形成された低反射膜としての金属酸化物層の組成は、用いた合金ターゲットと同様の組成になった。
残存ガスを排気後、その低反射膜の上に、表1に記載の組成を有するNi−Mo−Fe−Ta合金ターゲットまたはNi−Mo−Fe合金ターゲットを用いて、直流マグネトロンスパッタ法により、厚さ110nmの遮光膜を形成してブランクスを製造した。
スパッタガスは、表1に記載の割合で混合したArと窒素との混合ガスを用いた。背圧は1.3×10−3Pa、スパッタガス圧は0.3Paであり、投入電力密度は2.1W/cm2であった。また、ガラス基板への加熱は行わなかった。
遮光膜の金属成分の組成を、ICP発光分析法により測定したところ、ターゲットの組成と同等であった。
(Examples 1-15)
A 0.6 mm-thick alkali-free glass substrate (Asahi Glass Co., Ltd .: AN100, Young's modulus 77 GPa) was washed, and then set as a substrate in a sputtering apparatus. A low reflection film having a thickness of 50 nm was formed on the substrate by a direct current magnetron sputtering method using a Ni—Mo—Fe alloy target having an atomic percentage (%) of 79: 17: 4.
The sputtering gas was an Ar gas containing 50% by volume of CO 2 gas, the back pressure was 1.3 × 10 −3 Pa, the sputtering gas pressure was 0.3 Pa, and the input power density was 2.2 W / cm 2 . Moreover, the glass substrate was not heated. As a result, the composition of the formed metal oxide layer as the low reflection film was the same as that of the alloy target used.
After exhausting the residual gas, a thickness of the Ni-Mo-Fe-Ta alloy target or Ni-Mo-Fe alloy target having the composition shown in Table 1 is formed on the low reflection film by a direct current magnetron sputtering method. Blanks were manufactured by forming a light-shielding film having a thickness of 110 nm.
As the sputtering gas, a mixed gas of Ar and nitrogen mixed at a ratio shown in Table 1 was used. The back pressure was 1.3 × 10 −3 Pa, the sputtering gas pressure was 0.3 Pa, and the input power density was 2.1 W / cm 2 . Moreover, the glass substrate was not heated.
When the composition of the metal component of the light shielding film was measured by ICP emission analysis, it was equal to the composition of the target.
本例のブランクスの割れ強度及び遮光膜のヤング率を下記の方法で評価した。結果を表1に示す。
(1)割れ強度
ブランクスを40×40mmの大きさのサンプルに切り出し、30mm径のリング状物の上に、膜面を下向きにして置いた。次いで、膜面の反対側から、10mm径の球状物をサンプルの中央部に押し込んでいき、サンプルが割れたときの荷重を測定した。同様の評価を10〜20個のサンプルについて実施し、荷重と破壊確率とのワイブルプロットから破壊確率50%となる荷重を統計的に求めた。
ガラス基板上に膜を形成していない、0.6mm厚の無アルカリガラス基板の破壊確率50%となる荷重を基準値として設定した。次にこの基準値に対する、ブランクスの荷重の比を求めた。評価は、0.8倍以上の場合を○、0.8倍未満の場合を×として行った。
(2)遮光膜のヤング率
ブランクスを10×10mmの大きさのサンプルに切り出し、ヤング率をナノインデンター(Nano Indenter SA2:MTSシステムズ社製)を用いて測定した。膜面から500nmの深さまで連続して測定を実施し、約10nm深さのヤング率を求めた。同様の測定を10回実施し、異常値を除いた平均値を遮光膜のヤング率と評価した。なお、ヤング率の導出のために必要なポアソン比は0.25とした。
また、遮光膜のヤング率測定の前後で、石英基板を標準試料として測定を実施し、測定の精度が確保されていることを確認した。膜を形成していない無アルカリガラス基板のヤング率に対する、各例の遮光膜のヤング率の比を求め、1.6倍以下という条件を満足する場合を○、1.6倍超の場合を×と評価した。
The crack strength of the blanks of this example and the Young's modulus of the light shielding film were evaluated by the following methods. The results are shown in Table 1.
(1) Cracking strength Blanks were cut into a 40 × 40 mm sample and placed on a 30 mm-diameter ring with the film surface facing downward. Next, a spherical object having a diameter of 10 mm was pushed into the center of the sample from the opposite side of the film surface, and the load when the sample was cracked was measured. The same evaluation was performed on 10 to 20 samples, and a load having a fracture probability of 50% was statistically obtained from a Weibull plot of the load and the fracture probability.
A load with a 50% fracture probability of a 0.6 mm-thick non-alkali glass substrate in which no film was formed on the glass substrate was set as a reference value. Next, the ratio of the blanks load to this reference value was determined. In the evaluation, the case of 0.8 times or more was given as ◯, and the case of less than 0.8 times was given as x.
(2) Young's modulus of light shielding film Blanks were cut into a sample having a size of 10 × 10 mm, and Young's modulus was measured using a nano indenter (Nano Indenter SA2: manufactured by MTS Systems). Measurement was continuously performed from the film surface to a depth of 500 nm, and a Young's modulus at a depth of about 10 nm was obtained. The same measurement was performed 10 times, and the average value excluding the abnormal value was evaluated as the Young's modulus of the light shielding film. The Poisson's ratio necessary for deriving the Young's modulus was 0.25.
Further, before and after the Young's modulus measurement of the light shielding film, the measurement was performed using the quartz substrate as a standard sample, and it was confirmed that the measurement accuracy was ensured. The ratio of Young's modulus of the light-shielding film of each example to the Young's modulus of the alkali-free glass substrate on which no film is formed is obtained. When satisfying the condition of 1.6 times or less, ○, when exceeding 1.6 times X was evaluated.
(例16、17)
Cr金属ターゲットを用い、スパッタガスはCO2ガスを20体積%含有するN2ガスとした以外は例1と同様の方法で、低反射膜のスパッタリング製膜を行った。そして、厚さ50nmの低反射膜付き基板を形成した。続いて、Cr金属ターゲットを用いた以外は同様の方法により、厚さ110nmの遮光膜を低反射膜の上に形成してブランクスを得た。
例1と同様の方法により、割れ強度及び遮光膜のヤング率を評価した。その結果を表1に示す。
(Examples 16 and 17)
A low reflective film was formed by sputtering in the same manner as in Example 1 except that a Cr metal target was used and the sputtering gas was N 2 gas containing 20% by volume of CO 2 gas. Then, a substrate with a low reflection film having a thickness of 50 nm was formed. Subsequently, a blank was obtained by forming a light-shielding film having a thickness of 110 nm on the low-reflection film by the same method except that a Cr metal target was used.
By the same method as in Example 1, the crack strength and the Young's modulus of the light shielding film were evaluated. The results are shown in Table 1.
表1から、遮光膜を構成する金属窒化物層のヤング率が、ガラス基板のヤング率の1.6倍超の場合には、ブランクスの割れ強度が弱いことがわかる。一方、遮光膜のヤング率がガラス基板のヤング率の1.6倍以下の場合には、割れ強度が強いことがわかる。
特に、Ni−Mo−Fe−Ta合金の4成分系の金属窒化物層を遮光膜の主構成膜とし、遮光膜形成時の窒素量を多く導入することにより、遮光膜のヤング率が小さくなり、結果として、割れ強度の低下が抑制されることが見出された。
一方、Ni−Mo−Fe−合金またはCrを遮光膜とした場合には、窒素量によらず遮光膜のヤング率が高く、結果として割れ強度が低下する傾向を示す。
From Table 1, it can be seen that when the Young's modulus of the metal nitride layer constituting the light shielding film is more than 1.6 times the Young's modulus of the glass substrate, the crack strength of the blanks is weak. On the other hand, when the Young's modulus of the light shielding film is 1.6 times or less of the Young's modulus of the glass substrate, it can be seen that the cracking strength is strong.
In particular, the Ni-Mo-Fe-Ta alloy quaternary metal nitride layer is used as the main constituent film of the light-shielding film, and a large amount of nitrogen is introduced during the formation of the light-shielding film, thereby reducing the Young's modulus of the light-shielding film As a result, it was found that a decrease in crack strength was suppressed.
On the other hand, when Ni—Mo—Fe—alloy or Cr is used as the light shielding film, the Young's modulus of the light shielding film is high regardless of the amount of nitrogen, and as a result, the crack strength tends to decrease.
(CF基板と表示パネルの作成)
上記の例3、5及び6のブランクスを用いて、CF基板を作製する。さらに、このCF基板と、別途作成するTFTアレイ付き基板とを貼り合わせる。次いで、化学的方法または物理的方法により、CF基板の外表面側のガラス基板を0.2mmまで薄板化することによって薄型の表示パネルを得ることができる。
このようにして形成された表示パネルは、比較例のブランクスを用いた場合と比較して、割れ強度が強いことが確認される。
(Creation of CF substrate and display panel)
A CF substrate is produced using the blanks of Examples 3, 5 and 6 above. Further, this CF substrate and a separately prepared substrate with a TFT array are bonded together. Next, a thin display panel can be obtained by thinning the glass substrate on the outer surface side of the CF substrate to 0.2 mm by a chemical method or a physical method.
It is confirmed that the display panel formed in this way has a higher cracking strength than the case of using the blanks of the comparative example.
本発明におけるブランクスは、遮光膜のヤング率が小さく、割れ強度を低下させないので、カラーフィルタ基板に好適である。特に、薄板化、軽量化が進むモバイル用途の表示パネル用として有用である。 The blank in the present invention is suitable for a color filter substrate because the Young's modulus of the light shielding film is small and the crack strength is not lowered. In particular, it is useful for a display panel for mobile use, which is becoming thinner and lighter.
1:ガラス基板
2:低反射膜
3:遮光膜
4:開孔部
5:カラーフィルタ層
6:オーバーコート層(OC層)
7:透明導電膜
1: Glass substrate 2: Low reflection film 3: Light-shielding film 4: Opening part 5: Color filter layer 6: Overcoat layer (OC layer)
7: Transparent conductive film
Claims (8)
前記金属窒化物層の全金属成分に対して、Taが0.5〜3原子%含有され、
前記金属窒化物層のヤング率は、ガラス基板のヤング率の1.6倍以下であり、かつ前記金属窒化物層が遮光膜の厚み方向の50%以上の厚みを占めるブラックマトリックス用ブランクス。 A low reflection film is provided between the glass substrate and the light shielding film, the thickness of the glass substrate is 0.6 mm or less, the metal nitride layer is used as the light shielding film, the metal oxide layer is used as the low reflection film,
0.5 to 3 atomic% of Ta is contained with respect to the total metal components of the metal nitride layer,
The black matrix blanks wherein the Young's modulus of the metal nitride layer is 1.6 times or less of the Young's modulus of the glass substrate, and the metal nitride layer occupies a thickness of 50% or more in the thickness direction of the light shielding film.
Ni:75〜90原子%
Mo:8〜20原子%
Fe:0.5〜5原子%
Ta:0.5〜3原子% The black matrix blank according to claim 1, wherein Ni, Mo, Fe, and Ta are contained so as to satisfy the following conditions with respect to all metal components of the metal nitride layer.
Ni: 75-90 atomic%
Mo: 8-20 atomic%
Fe: 0.5-5 atomic%
Ta: 0.5-3 atomic%
当初のガラス基板の厚みが、0.3〜0.6mmであり、
カラーフィルタ基板のガラス基板の外表面を、化学的手法または物理的手法によって減じ、そのガラス基板の厚さを0.05〜0.3mmとする表示パネルの製造方法。 A manufacturing method of a display panel, which is formed by combining the color filter substrate according to claim 7 and a substrate with a TFT array,
The initial thickness of the glass substrate is 0.3 to 0.6 mm,
A method for manufacturing a display panel, wherein the outer surface of a glass substrate of a color filter substrate is reduced by a chemical method or a physical method, and the thickness of the glass substrate is 0.05 to 0.3 mm.
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JP2016191090A (en) * | 2015-03-30 | 2016-11-10 | 三菱マテリアル株式会社 | Sputtering target material, method of manufacturing the same and optical function film |
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