JP3234150B2 - カラー表示装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、カラー表示装置に
係り、詳しくはカラーフィルタ相互の間隙に配置された
遮光部材に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、薄型のカラー表示装置として
は主にＣＲＴが使用されていたが、近年はＣＲＴに代わ
るものとしてカラーの液晶表示装置が注目されている。
図１に、その一例を示す。

【０００３】この液晶表示装置１は液晶パネルＰとバッ
クライト装置Ｂとを備えている。

【０００４】このうち液晶パネルＰは、略平行に配置さ
れた一対のガラス基板２，３を備えており、下側のガラ
ス基板２（以下、“下基板２”とする）の表面には、所
定間隙を開けて３原色（赤、緑、青）のカラーフィルタ
５，…が多数形成されている。また、これらカラーフィ
ルタ５，…の間隙には、Ｃｒ等の金属からなる遮光膜
６，…が形成されており、これらカラーフィルタ５，…
及び遮光膜６，…は保護膜７によって被覆されている。
さらに、保護膜７の表面には、カラーフィルタ５，…に
対応して多数のＩＴＯ等の透明電極９，…が形成されて
いる。一方、上側のガラス基板（以下、“上基板”とす
る）３の表面には、同じく多数の透明電極１０，…が形
成されており、これらの両基板２，３は、透明電極９，
…，１０，…が直交するように貼り合わされている。そ
して、両基板２，３の間隙には液晶１１が挟持されてい
る。なお、カラーフィルタ５，…は、染色法や顔料分散
法や電着法とフォトリソグラフィ法とによって形成さ
れ、遮光膜６，…は、スパッタ法とフォトリソグラフィ
法とによって形成されている。

【０００５】また、バックライト装置Ｂは、上基板（対
向基板）３に対向する位置に配置されており、液晶パネ
ルＰを照明するように構成されている。

【０００６】以上の構成に基づき、液晶パネルＰが駆動
されると、画素毎に液晶１１がスイッチングされる。ま
た、バックライト装置Ｂが駆動されると、液晶パネルＰ
には照明光（以下、“バックライト光”とする）が照射
され、カラーフィルタ５，…を透過するバックライト光
の組み合わせによって種々の情報がカラー表示されるこ
ととなる。また、カラーフィルタ５，…相互の間隙には
遮光膜６，…が設けられているため、色の混ざり等を防
止し、コントラストの向上が図られている。

【０００７】ところで、このような構成の液晶表示装置
１を、屋外等の明るい場所で使用した場合には、観察側
（図示Ａ側）からの光（バックライト光とは逆方向の光
であり、以下“外光”とする）が遮光膜６，…によって
反射され、液晶パネルＰの表示品位が悪くなってしまう
という問題があった。

【０００８】そこで、特開平２−１４４５２５号公報等
においては、遮光膜を図２(a) 及び(b) に示すような積
層構造とした技術が開示されている。これらの遮光膜１
６，２６においては、基板側の第１層１６ａ，２６ａ及
び第３層２６ｃが金属酸化膜にて構成されて、外光等の
反射を低減して表示品位を良好に保つように構成されて
おり、また第２層１６ｂ，２６ｂは、金属膜にて構成さ
れて、遮光性が確保されている。

【０００９】なお、このような多層の遮光膜１６，２６
の製造に際しては、スパッタリング法が用いられるが、
遮光膜１６，２６は、金属酸化膜と金属膜との積層構造
であることから、バッジ方式のスパッタ装置を用いてス
パッタリングを行なうには、雰囲気ガスを交換するかス
パッタリングターゲットを交換する必要があった。

【００１０】具体的には、 金属酸化膜（第１層１６ａ，２６ａ）を成膜する場
合には、雰囲気ガスをＡｒとＯ₂ の混合ガスにすると共
にターゲットを金属（上述の場合にはＣｒ）とし、金属
膜（第２層１６ｂ，２６ｂ）を形成する場合には、ター
ゲットをそのままとして雰囲気ガスをＡｒガスにガス交
換する方法や、 金属酸化膜（第１層１６ａ，２６ａ）を成膜する場
合には、雰囲気ガスをＡｒガスにすると共にターゲット
を金属酸化物とし、金属膜（第２層１６ｂ，２６ｂ）を
形成する場合には、雰囲気ガスの交換は行なわずにター
ゲットを金属酸化物から金属に交換する方法があった。

【００１１】また、このようなバッジ方式の装置を使わ
ない方法としては、通過成膜方式のスパッタ装置を用い
る方法があり、該装置は、ＡｒとＯ₂ の混合ガスが充填
されて金属酸化膜（第１層１６ａ，２６ａ）を成膜する
チャンバと、Ａｒガスが充填されて金属膜（第２層１６
ｂ，２６ｂ）を成膜するチャンバとを備えている。

【００１２】そして、このようにして積層構造の金属薄
膜を形成し、その後、フォトリソグラフィ法によってパ
ターニングが行なわれている。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した遮
光膜１６，２６は、金属酸化膜と金属膜との積層構造で
あったため種々の問題があった。

【００１４】すなわち、金属酸化膜の金属膜の積層構造
では、外光の低反射化と、遮光性の向上をバランス良く
設定することが困難であった。また、当該積層構造で
は、エッチングされる度合いが異なるため、フォトリソ
グラフィ法によってパターニングをする際に両膜の間に
段差が生じ、液晶パネルＰの表示品質が悪くなるという
問題があった。

【００１５】また、スパッタリング時に雰囲気ガスを交
換した場合には、製造時間が長くなって、いわゆるスル
ープットの低下があり、製造コストが上昇するという問
題があった。さらに、金属酸化物のターゲットを使用し
た場合には、成膜レートやターゲット割れなど量産上の
問題があった。またさらに、通過成膜方式のスパッタ装
置を用いた場合には、スパッタ装置が高価で、かつ製造
工程が複雑になるという問題があり、さらには製造コス
トが上昇してしまうという問題があった。

【００１６】そこで、本発明は、高品質で高精度なカラ
ー表示装置を提供することを目的とするものである。

【００１７】また、本発明は、製造時間が短縮化されて
製造コストが低減されるカラー表示装置を提供すること
を目的とするものである。

【００１８】さらに、本発明は、製造工程の簡素化が可
能なカラー表示装置を提供することを目的とするもので
ある。

【００１９】またさらに、本発明は、外光の反射が低減
されて表示品位の良好なカラー表示装置を提供すること
を目的とするものである。

【００２０】また、本発明は、色の混ざり等が防止され
て表示品位に優れたカラー表示装置を提供することを目
的とするものである。

【００２１】さらに、本発明は、迷光による画像品位の
低下のないカラー表示装置を提供することを目的とする
ものである。

【００２２】またさらに、本発明は、遮光部材の成膜時
に成膜レートやターゲット割れなどの量産上の問題点も
発生しないカラー表示装置を提供することを目的とする
ものである。

【００２３】また、本発明は、製造歩留りが向上されて
製造コストが低減されるカラー表示装置を提供すること
を目的とするものである。

【００２４】さらに、本発明は、廃液処理のコストを抑
えたカラー表示装置を提供することを目的とするもので
ある。

【００２５】

【００２６】

【課題を解決するための手段】本発明は、上述事情に鑑
みなされたものであって、透明基板と、該透明基板上に
所定の間隙を開けて配置された多数のカラーフィルタ
と、これらカラーフィルタの間隙に形成された遮光部材
と、を備え、前記カラーフィルタを透過する光の組み合
わせにより種々の情報をカラー表示してなるカラー表示
装置において、前記遮光部材が、炭酸化ＭｏＴａ合金ま
たは炭化ＭｏＴａ合金であって、屈折率及び消衰係数が
基板法線方向で変化する、ことを特徴とする。

【００２７】

【００２８】

【００２９】

【００３０】

【００３１】

【００３２】

【００３３】なお、以上構成に基づき、カラー表示装置
を駆動すると、照明装置によって照明光が照射され、カ
ラーフィルタを透過する照明光の組み合わせにより種々
の情報がカラー表示される。

【００３４】ところで、このカラー表示装置における遮
光部材は、炭酸化ＭｏＴａ合金または炭化ＭｏＴａ合金
にて構成されているため、製造過程においてエッチング
を行なっても、物理的、化学的特性が近似することから
精度良くエッチングを行なうことができる。

【００３５】

【発明の実施の形態】以下、図面に沿って、本発明の実
施の形態について説明する。なお、図１に示すものと同
一部分は同一符号を付して説明を省略する。

【００３６】まず、本発明の第１の実施の形態につい
て、図３及び図４に沿って説明する。

【００３７】本実施の形態に係る液晶表示装置（カラー
表示装置）３０は、図３(a) に示すように、液晶パネル
Ｐとバックライト装置（照明装置）Ｂとを備えている。

【００３８】このうち、液晶パネルＰは、透明基板とし
ての下基板２を有しており、この下基板２に対して略平
行に上基板（対向基板）３が配置されている。また、こ
の液晶パネルＰは、保護膜７、透明電極９，…，１０，
…、及び液晶１１を有しており、バックライト装置Ｂ
は、上基板３に対向する位置に配置されている。なお、
本実施の形態においては、両基板２，３には、厚さが１
ｍｍで両面研磨されたガラス板（ＢＳＬ７小原光学硝子
製）が用いられている。

【００３９】また、下基板２の表面には、図３(b) に詳
示するように、所定間隙を開けて３原色（赤、緑、青）
のカラーフィルタ５，…が多数配置されており、これら
のカラーフィルタ５，…の間隙には遮光膜（遮光部材）
３６，…が形成されている。

【００４０】この遮光膜３６，…は、下基板２の表面に
配置された第１層３６ａ，…と、第１層３６ａ，…を被
覆するように配置された第２層３６ｂ，…と、によっ
て、２層構造に構成されている。また、本実施の形態に
おいては、これらの層３６ａ，…，３６ｂ，…は、共に
ＭｏＴａ合金の炭酸化物によって形成されており、第１
層３６ａ，…の厚さを６００Åとし、第２層３６ｂ，…
の厚さを１８００Åとし、遮光膜全体では２４００Åの
厚さとしている。

【００４１】また、本実施の形態においては、第１層３
６ａ，…の屈折率及び消衰係数をｎ₁ ，ｋ₁ とし、第２
層３６ｂ，…の屈折率及び消衰係数をｎ₂ ，ｋ₂ とした
場合に、これらの光学定数ｎ₁ ，ｎ₂ ，ｋ₁ ，ｋ₂ の値
が表１及び表２に示すようになり、それらの関係が、 ｎ₁ ＜ｎ₂ 、 かつ ｋ₁ ＜ｋ₂ となるように設定されている。なお、これらの光学定数
はエリプソによる測定値である。

【００４２】なお、本実施の形態においては、第１層３
６ａ，…が、下基板２の近傍に設けられると共に屈折率
ｎ₁ 及び消衰係数ｋ₁ の小さな第１の領域となり、第２
層３６ｂ，…が、第１の領域における屈折率ｎ₁ 及び消
衰係数ｋ₁ よりも大きな屈折率ｎ₂ 及び消衰係数ｋ₂ を
もつ第２の領域となる。

【００４３】

【表１】

【００４４】

【表２】 次に、遮光膜３６，…の製造方法について説明する。

【００４５】遮光膜３６，…の製造に際しては、スパッ
タリング工程とパターニング工程とが用いられる。

【００４６】このうち、スパッタリング工程において
は、バッジ方式の通常のマグネトロン−スパッタ装置
（ＤＣ放電）が用いられ、該スパッタ装置には、十分に
洗浄した下基板２がセットされる。

【００４７】そして、雰囲気ガスには、ＡｒガスとＣＯ
₂ ガスとの混合ガスを用い、ターゲットにＭｏＴａ合金
（１５ｗｔ％）を用いて、リアクティブスパッタリング
が行なわれる。

【００４８】なお、第１層３６ａ，…を形成する場合
と、第２層３６ｂ，…を形成する場合とでは、雰囲気ガ
スやターゲットの交換は行なわず、スパッタリングパワ
ーを表３に示すように変更している。そして、このスパ
ッタリングパワーの制御により、第１層３６ａ，…及び
第２層３６ｂ，…の光学定数ｎ₁ ，ｎ₂ ，ｋ₁ ，ｋ₂
を、表１及び表２に示すようにしている。

【００４９】

【表３】 また、パターニング工程においては、スパッタリング工
程によって成膜した積層膜をフォトリソグラフィ法によ
ってパターニングする。これにより、カラーフィルタ
５，…の間隙に配置された遮光膜３６，…が形成され
る。

【００５０】次に、本実施の形態の作用について説明す
る。

【００５１】いま、透明電極９，…，１０，…に所定の
信号を印加すると、液晶１１は画素毎にスイッチングさ
れる。したがって、カラーフィルタ５，…を透過するバ
ックライト光の組み合わせにより種々の情報がカラー表
示される。

【００５２】ところで、第１層３６ａ，…の光学定数ｎ
₁ ，ｋ₁ は上述のように設定されているため、その反射
率が所定値以下に低減される。したがって、いま、液晶
表示装置３０を屋外等の明るい場所で使用し、観察側
（図示Ａ側）から外光が入射されても、第１層３６ａ，
…の表面では外光は余り反射されない。

【００５３】また、第２層３６ｂ，…の光学定数ｎ₂ ，
ｋ₂ は上述のように設定されているため、これら、低反
射化の機能と外光の遮光をバランスよく向上させること
ができる。

【００５４】次に、本実施の形態の効果について説明す
る。

【００５５】本実施の形態によれば、遮光膜３６，…に
おける全ての層３６ａ，３６ｂがいずれも炭酸化金属に
よって形成されているため、物理的、化学的特性が比較
的近く、エッチングされる度合いが近似し、フォトリソ
グラフィ法によってパターニングをしても両膜の間に段
差は生じにくい。その結果、遮光膜３６，…を積層構造
としたにもかかわらず、高品質で高精度な液晶表示装置
を得ることができる。

【００５６】また、全ての層３６ａ，３６ｂをいずれも
炭酸化金属によって形成したため、スパッタリングする
際の雰囲気ガスやターゲットの交換の必要はなく、製造
時間が短縮化されて製造コストが低減される。さらに、
上述のように雰囲気ガスの交換の必要のないことから、
高価な通過成膜方式のスパッタ装置ではなく、安価なバ
ッジ方式のスパッタ装置を使用できて製造コストが低減
され、製造工程の簡素化も図れる。

【００５７】またさらに、本実施の形態においては、ス
パッタリング時の雰囲気ガスとしてＡｒ・ＣＯ₂ の混合
ガスを用いたため、金属酸化物をスパッタリングターゲ
ットにする必要がなく、成膜レートやターゲット割れな
どの量産上の問題点も発生しない。

【００５８】また、本実施の形態においては、積層構造
とすることにより遮光膜３６，…の高性能化が図れ、各
層３６ａ，３６ｂの光学定数ｎ₁ ，ｎ₂ ，ｋ₁ ，ｋ₂ を
表１及び表２のように設定することにより、外光の低反
射性及び遮光性に優れた薄膜の遮光膜３６，…を得るこ
とができ、その結果、液晶表示装置３０の表示品位が向
上される。

【００５９】つまり、第１層３６ａ，…の屈折率ｎ₁ 及
び消衰係数ｋ₁ を表１のように設定したため、液晶表示
装置３０を屋外等の明るい場所で使用しても外光の反射
は低減され、その表示品位は良好に維持される。なお、
本発明者は外光の反射率を実測したが（図４参照）、そ
れによると、可視領域（４００〜７００ｎｍ）では５％
以下となり、特に５００〜６００ｎｍの範囲では１％以
下となることが確認された。

【００６０】また、第２層３６ｂ，…の屈折率ｎ₂ 及び
消衰係数ｋ₂ を表２のように設定したため、遮光膜３
６，…は、薄膜でありながら、バックライト光や外光の
透過を抑制できて、遮光性に優れたものとなる。その結
果、液晶表示装置３０において、色の混ざり等が防止さ
れ、コントラストが向上され、その表示品位を向上でき
る。

【００６１】さらに、遮光膜３６，…のスパッタリング
工程においては、ＭｏＴａ合金をターゲットにすると共
に、ＡｒとＣＯ₂ との混合ガスを用いてリアクティブス
パッタリングしているため、スパッタリングパワーを調
整することにより、光学定数ｎ₁ ，ｎ₂ ，ｋ₁ ，ｋ₂ の
値を容易かつ正確に制御でき、上述したような表示品位
に優れて誤動作のない液晶表示装置３０を得ることがで
きる。また同時に、安定した品質の遮光膜３６，…を製
造できて製品の歩留りも向上され、製造コストも低減さ
れる。

【００６２】さらに、Ｃｒ等の金属を用いた場合には廃
液処理のためにコストがかかるが、本実施の形態におい
てはＭｏ合金を使用しているためにそのような問題もな
い。

【００６３】ついで、図３及び図５に沿って、本発明の
第２の実施の形態について説明する。

【００６４】本実施の形態に係る液晶表示装置（カラー
表示装置）３０は、上述した実施の形態と同様に、図３
(a) 及び(b) に示すような構造をしている。

【００６５】すなわち、液晶表示装置３０は、液晶パネ
ルＰとバックライト装置（照明装置）Ｂとを備えてお
り、液晶パネルＰは、下基板（透明基板）２、上基板
（対向基板）３、保護膜７、透明電極９，…，１０，
…、及び液晶１１を有している。また、バックライト装
置Ｂは、上基板３に対向する位置に配置されている。な
お、両基板２，３には、厚さが１ｍｍの両面研磨された
ガラス板（ＢＳＬ７小原光学硝子製）を使用している。
さらに、下基板２の表面には、図３(b) に詳示するよう
に、所定間隙を開けて３原色（赤、緑、青）のカラーフ
ィルタ５，…が多数配置されており、これらのカラーフ
ィルタ５，…の間隙には、ＭｏＴａ合金の炭酸化物によ
って形成された遮光膜（遮光部材）３６，…が配置され
ている。またさらに、これらの遮光膜３６，…は、第１
層３６ａ，…と第２層３６ｂ，…との２層構造であり、
第１層３６ａ，…の厚さは６００Åで、第２層３６ｂ，
…の厚さは１８００Åで、遮光膜全体では２４００Åの
厚さである。

【００６６】ところで、本実施の形態においては、第１
層３６ａ，…の屈折率ｎ₁ 及び消衰係数ｋ₁ を、上述し
た第１の実施の形態とは異ならせて表４のようにしてお
り、第２層３６ｂ，…については、上述した第１の実施
の形態と同様に表２に示すようにしている。そして、本
実施の形態においても、上述した第１の実施の形態と同
様、第１層３６ａ，…の屈折率及び消衰係数をｎ₁ 及び
ｋ₁ とし、第２層３６ｂ，…の屈折率及び消衰係数をｎ
₂ 及びｋ₂ とした場合に、これらの光学定数ｎ₁ ，ｎ
₂ ，ｋ₁ ，ｋ₂ の関係が、 ｎ₁ ＜ｎ₂ 、 かつ ｋ₁ ＜ｋ₂ となるように設定されている。なお、これらの光学定数
はエリプソによる測定値である。

【００６７】

【表４】 なお、本実施の形態においては、第１層３６ａ，…が、
下基板２の近傍に設けられた屈折率ｎ₁ 及び消衰係数ｋ
₁ の小さな第１の領域となり、第２層３６ｂ，…が、第
１の領域における屈折率ｎ₁ 及び消衰係数ｋ₁ よりも大
きな屈折率ｎ₂及び消衰係数ｋ₂ をもつ第２の領域とな
る。

【００６８】一方、本実施の形態において適用される液
晶表示装置の製造方法では、遮光膜３６，…を製造する
に際し、スパッタリング工程とパターニング工程とが実
施される。

【００６９】このうち、スパッタリング工程において
は、バッジ方式の通常のマグネトロン−スパッタ装置
（ＤＣ放電）が用いられ、該スパッタ装置には、十分に
洗浄した下基板２がセットされる。そして、第１層３６
ａ，…及び第２層３６ｂ，…を形成する場合において
は、共に、雰囲気ガスには、ＡｒガスとＣＯ₂ ガスとの
混合ガスを用い、ターゲットにＭｏＴａ合金（１５ｗｔ
％）を用いて、リアクティブスパッタリングが行なわれ
る。

【００７０】また、第１層３６ａ，…を形成する場合の
スパッタ条件は表５に示すものを用い、第２層３６ｂ，
…を形成する場合のスパッタ条件は、上述した第１実施
の形態と同様に表３に示すものを用いている。このよう
に、スパッタ条件を各層毎に異ならせることにより、第
１層３６ａ，…及び第２層３６ｂ，…の光学定数ｎ₁，
ｎ₂ ，ｋ₁ ，ｋ₂ を、表４及び表２に示す値にしている

【００７１】

【表５】 次に、本実施の形態の効果について説明する。

【００７２】本実施の形態によれば、上述した第１の実
施の形態とほぼ同様の効果が得られる。

【００７３】すなわち、遮光膜３６，…における全ての
層３６ａ，…，３６ｂ，…がいずれも炭酸化金属によっ
て形成されているため、物理的、化学的特性が比較的近
くエッチングされる度合いが近似し、フォトリソグラフ
ィ法によってパターニングをしても両膜の間に段差は生
じにくい。その結果、遮光膜３６，…を積層構造とした
にもかかわらず、高品質で高精度な液晶表示装置３０を
得ることができる。また、スパッタリングする際の雰囲
気ガスやターゲットの交換の必要はなく、製造時間が短
縮化されて製造コストが低減される。さらに、上述のよ
うに雰囲気ガスの交換の必要のないことから、高価な通
過成膜方式のスパッタ装置ではなく、安価なバッジ方式
のスパッタ装置を使用できて製造コストが低減され、製
造工程の簡素化を図ることができる。

【００７４】またさらに、本実施の形態においては、ス
パッタリング時の雰囲気ガスとしてＡｒ・ＣＯ₂ の混合
ガスを用いたため、金属酸化物をスパッタリングターゲ
ットにする必要がなく、成膜レートやターゲット割れな
どの量産上の問題点も発生しない。

【００７５】また、本実施の形態においては、遮光膜３
６，…を積層構造とすることにより遮光膜３６，…の高
性能化が図れ、各層３６ａ，…，３６ｂ，…の光学定数
ｎ₁，ｎ₂ ，ｋ₁ ，ｋ₂ を表４及び表２のように設定し
ているため、外光の低反射性及び遮光性に優れた薄膜の
遮光膜３６，…を得ることができ、液晶表示装置３０の
表示品位が向上される。

【００７６】つまり、第１層３６ａ，…の屈折率ｎ₁ 及
び消衰係数ｋ₁ を表４のように設定したため、液晶表示
装置３０を屋外等の明るい場所で使用しても外光の反射
は低減され、その表示品位は良好に維持される。なお、
本発明者は外光の反射率を実測したが（図５参照）、そ
れによると、可視領域（４００〜７００ｎｍ）の範囲で
は、反射率が５％以下でかなり低いことが確認された。

【００７７】また、第２層３６ｂ，…の屈折率ｎ₂ 及び
消衰係数ｋ₂ を表２のように設定したため、遮光膜３
６，…は、薄膜でありながら、外光の透過を抑制でき
て、遮光性に優れたものとなる。その結果、液晶表示装
置３０において、色の混ざり等が防止され、コントラス
トが向上され、その表示品位を向上できる。

【００７８】一方、遮光膜３６，…のスパッタリング工
程においては、ＭｏＴａ合金をターゲットにすると共
に、ＡｒとＣＯ₂ との混合ガスを用いてリアクティブス
パッタリングしているため、スパッタリングパワーを調
整することにより、光学定数ｎ₁ ，ｎ₂ ，ｋ₁ ，ｋ₂ の
値を容易かつ正確に制御でき、上述したような表示品位
に優れて誤動作のない液晶表示装置３０を得ることがで
きる。また同時に、安定した品質の遮光膜３６，…を製
造できて製品の歩留りも向上され、製造コストも低減さ
れる。

【００７９】さらに、Ｃｒ等の金属を用いた場合には廃
液処理のためにコストがかかるが、本実施の形態におい
てはＭｏ合金を使用しているためにそのような問題もな
い。

【００８０】ついで、図６及び図７に沿って、本発明の
参考例について説明する。

【００８１】本参考例に係る液晶表示装置（カラー表示
装置）５０は、上述した実施の形態と同様に、液晶パネ
ルＰとバックライト装置（照明装置）Ｂとを備えている
（図６(a) 参照）。また、液晶パネルＰは、下基板（透
明基板）２、上基板（対向基板）３、保護膜７、透明電
極９，…，１０，…、及び液晶１１を有しており、バッ
クライト装置Ｂは、上基板３に対向する位置に配置され
ている。なお、両基板２，３には、厚さが１ｍｍの両面
研磨されたガラス板（ＢＳＬ７小原光学硝子製）を使用
している。

【００８２】さらに、下基板２の表面には、図６(b) に
詳示するように、所定間隙を開けて３原色（赤、緑、
青）のカラーフィルタ５，…が多数配置されており、こ
れらのカラーフィルタ５，…の間隙には、ＭｏＴａ合金
の酸化物によって形成された遮光膜（遮光部材）５６，
…が配置されている。これらの遮光膜５６，…は、第１
層５６ａ，…と第２層５６ｂ，…と第３層５６ｃ，…と
の３層構造であり、第１層５６ａ，…の厚さは６００Å
で、第２層５６ｂ，…の厚さは１８００Åで、第３層５
６ｃ，…の厚さは６００Åで、遮光膜全体では３０００
Åの厚さに設定されている。

【００８３】一方、本参考例においては、第１層の屈折
率及び消衰係数をｎ₁ 及びｋ₁ とし、第２層の屈折率及
び消衰係数をｎ₂ 及びｋ₂ とし、第３層の屈折率及び消
衰係数をｎ₃ 及びｋ₃ とした場合に、これらの光学定数
ｎ₁ ，ｎ₂ ，ｎ₃ ，ｋ₁ ，ｋ₂ ，ｋ₃ の値が表６及び表
７に示すようになり、それらの関係が、ｎ₁ が、ｎ₁ ，
ｎ₂ ，ｎ₃ の内で最も大きくならず、かつ、ｋ₁ が、ｋ
₁ ，ｋ₂ ，ｋ₃ の内で最も大きくならず、さらには、 ｎ₁ ＜ｎ₂ ，ｎ₃ ＜ｎ₂ ，ｋ₁ ＜ｋ₂ ，及びｋ₃ ＜ｋ₂ となるようにしている。なお、これらの光学定数はエリ
プソによる測定値である。

【００８４】

【表６】

【００８５】

【表７】 なお、本参考例においては、第１層５６ａ，…が、下基
板２の近傍に設けられた屈折率ｎ₁ 及び消衰係数ｋ₁ の
小さな第１の領域となり、第２層５６ｂ，…が、第１の
領域における屈折率ｎ₁ 及び消衰係数ｋ₁ よりも大きな
屈折率ｎ₂ 及び消衰係数ｋ₂ をもつ第２の領域となる。

【００８６】一方、本参考例において適用される液晶表
示装置の製造方法では、遮光膜５６，…を製造するに際
し、スパッタリング工程とパターニング工程とが実施さ
れる。

【００８７】このうち、スパッタリング工程において
は、バッジ方式の通常のマグネトロン−スパッタ装置
（ＤＣ放電）が用いられ、該スパッタ装置には、十分に
洗浄した下基板２がセットされる。そして、第１層５６
ａ，…、第２層５６ｂ，…及び第３層５６ｃ，…を形成
する場合においては、共に、雰囲気ガスには、Ａｒガス
とＯ₂ ガスとの混合ガスを用い、ターゲットにＭｏＴａ
合金（１５ｗｔ％）を用いて、リアクティブスパッタリ
ングが行なわれる。

【００８８】また、各層５６ａ，…，５６ｂ，…，５６
ｃ，…を形成する場合のスパッタ条件は表８に示すもの
を用いており、このスパッタ条件により、第１層５６
ａ，…、第２層５６ｂ，…及び第３層５６ｃ，…の光学
定数ｎ₁ ，ｎ₂ ，ｎ₃ ，ｋ₁ ，ｋ₂ ，ｋ₃ が、表６及び
表７に示す値を取るようにしている

【００８９】

【表８】 次に、本参考例の効果について説明する。

【００９０】本参考例によれば、遮光膜５６，…の第３
層５６ｃ，…の屈折率ｎ₃ 及び消衰係数ｋ₃ を表６のよ
うに設定したため、バックライト光の反射は低減され、
迷光による画像品位の低下も解消される。なお、本発明
者は第３層による光の反射率を実測したが（図７参
照）、それによると、可視領域（４００〜７００ｎｍ）
の範囲において５％以下（だいたい３〜４％程度）でか
なり低いことが確認された。

【００９１】また、本参考例によれば、上述した第１の
実施の形態とほぼ同様の効果が得られる。

【００９２】すなわち、遮光膜５６，…における全ての
層５６ａ，…，５６ｂ，…，５６ｃ，…がいずれも酸化
金属によって形成されているため、物理的、化学的特性
が比較的近く、エッチングされる度合いが近似し、フォ
トリソグラフィ法によってパターニングをしても両膜の
間に段差は生じにくい。その結果、遮光膜５６，…を積
層構造としたにもかかわらず、高品質で高精度な液晶表
示装置５０を得ることができる。また、スパッタリング
する際の雰囲気ガスやターゲットの交換の必要はなく、
製造時間が短縮化されて製造コストが低減される。さら
に、上述のように雰囲気ガスの交換の必要のないことか
ら、高価な通過成膜方式のスパッタ装置ではなく、安価
なバッジ方式のスパッタ装置を使用できて製造コストが
低減され、製造工程の簡素化を図ることができる。

【００９３】またさらに、本参考例においては、スパッ
タリング時の雰囲気ガスとしてＡｒ・Ｏ₂ の混合ガスを
用いたため、金属酸化物をスパッタリングターゲットに
する必要がなく、成膜レートやターゲット割れなどの量
産上の問題点も発生しない。

【００９４】また、本参考例においては、遮光膜５６，
…を積層構造とすることにより遮光膜５６，…の高性能
化が図れ、各層５６ａ，…，５６ｂ，…，５６ｃ，…の
光学定数ｎ₁ ，ｎ₂ ，ｎ₃ ，ｋ₁ ，ｋ₂ ，ｋ₃ を表６及
び表７のように設定しているため、外光の低反射性及び
遮光性に優れた薄膜の遮光膜５６，…を得ることがで
き、液晶表示装置５０の表示品位が向上される。

【００９５】つまり、第１層５６ａ，…の屈折率ｎ₁ 及
び消衰係数ｋ₁ を表６のように設定したため、液晶表示
装置５０を屋外等の明るい場所で使用しても外光の反射
は低減され、その表示品位は良好に維持される。

【００９６】また、第２層５６ｂ，…の屈折率ｎ₂ 及び
消衰係数ｋ₂ を表７のように設定したため、遮光膜５
６，…は、薄膜でありながら、バックライト光や外光の
透過を抑制できて、遮光性に優れたものとなる。その結
果、液晶表示装置５０において、色の混ざり等が防止さ
れ、コントラストが向上され、その表示品位を向上でき
る。特に、本参考例では、３層構造の遮光膜において、
第２層の屈折率ｎ₂ 、消衰係数ｋ₂ を他層の同パラメー
タより大きな値に設定したことにより、液晶表示装置内
においてバックライト光の反射が著しく抑制され、例え
ば対向する遮光膜を有さない基板に設けられたＴＦＴ等
のスイッチング素子が設けられる液晶表示装置である場
合、当該素子のバックライト光等の影響による誤動作が
防止され得る。

【００９７】一方、遮光膜５６，…のスパッタリング工
程においては、ＭｏＴａ合金をターゲットにすると共
に、ＡｒとＯ₂ との混合ガスを用いてリアクティブスパ
ッタリングしているため、スパッタリングパワーを調整
することにより、光学定数ｎ₁，ｎ₂ ，ｎ₃ ，ｋ₁ ，ｋ₂
，ｋ₃ の値を容易かつ正確に制御でき、上述したよう
な表示品位に優れて誤動作のない液晶表示装置５０を得
ることができる。また同時に、安定した品質の遮光膜５
６，…を製造できて製品の歩留りも向上され、製造コス
トも低減される。

【００９８】さらに、Ｃｒ等の金属を用いた場合には廃
液処理のためにコストがかかるが、本参考例においては
Ｍｏ合金を使用しているためにそのような問題もない。

【００９９】ついで、図８及び図９に沿って、本発明の
第３の実施の形態について説明する。

【０１００】本実施の形態に係る液晶表示装置（カラー
表示装置）６０は、上述した実施の形態と同様に、液晶
パネルＰとバックライト装置（照明装置）Ｂとを備えて
いる（図８(a) 参照）。また、液晶パネルＰは、下基板
（透明基板）２、上基板（対向基板）３、保護膜７、透
明電極９，…，１０，…、及び液晶１１を有しており、
バックライト装置Ｂは、上基板３に対向する位置に配置
されている。なお、両基板２，３には、厚さが１ｍｍの
両面研磨されたガラス板（ＢＳＬ７小原光学硝子製）を
使用している。

【０１０１】さらに、下基板２の表面には、図８(b) に
詳示するように、所定間隙を開けて３原色（赤、緑、
青）のカラーフィルタ５，…が多数配置されており、こ
れらのカラーフィルタ５，…の間隙には、ＭｏＴａ合金
の炭酸化物によって形成された遮光膜（遮光部材）６
６，…が配置されている。これらの遮光膜６６，…は、
厚さが１８００Åであり、屈折率及び消衰係数は、下基
板２近傍の領域（第１の領域）においては最小で、下基
板２から離れるに従って連続的に変化して大きくなるよ
うに設定されている（第２の領域）。

【０１０２】一方、本実施の形態において適用される液
晶表示装置の製造方法では、遮光膜６６，…を製造する
に際し、スパッタリング工程とパターニング工程とが実
施される。

【０１０３】このうち、スパッタリング工程において
は、バッジ方式の通常のマグネトロン−スパッタ装置
（ＤＣ放電）が用いられ、該スパッタ装置には、十分に
洗浄した下基板２がセットされる。また、表９に示すよ
うに、雰囲気ガスには、ＡｒガスとＣＯ₂ ガスとの混合
ガスを用い、ターゲットにＭｏＴａ合金（１５ｗｔ％）
を用いて、リアクティブスパッタリングが行なわれる。
なお、このスパッタリングに際しては、Ａｒガスに添加
するガス（ＣＯ₂ ガス）の割り合いは一定のままで、ス
パッタリングパワーを成膜中に１９０〜９００Ｗまで増
加させ、これによって膜厚方向に光学定数を連続的に変
化させるようにしている。

【０１０４】

【表９】 次に、本実施の形態の効果について説明する。

【０１０５】本実施の形態によれば、上述した第１の実
施の形態とほぼ同様の効果が得られる。

【０１０６】すなわち、遮光膜６６，…は、全ての部分
が炭酸化金属によって形成されているため、物理的、化
学的特性が比較的近く、エッチングされる度合いが近似
し、フォトリソグラフィ法によってパターニングをして
も段差は生じにくい。その結果、遮光膜高品質で高精度
な液晶表示装置６０を得ることができる。また、スパッ
タリングする際の雰囲気ガスやターゲットの交換の必要
はなく、製造時間が短縮化されて製造コストが低減され
る。さらに、上述のように雰囲気ガスの交換の必要のな
いことから、高価な通過成膜方式のスパッタ装置ではな
く、安価なバッジ方式のスパッタ装置を使用できて製造
コストが低減され、製造工程の簡素化を図ることができ
る。

【０１０７】またさらに、本実施の形態においては、ス
パッタリング時の雰囲気ガスとしてＡｒ・ＣＯ₂ の混合
ガスを用いたため、金属酸化物をスパッタリングターゲ
ットにする必要がなく、成膜レートやターゲット割れな
どの量産上の問題点も発生しない。

【０１０８】また、本実施の形態においては、遮光膜６
６，…の屈折率及び消衰係数を、下基板２近傍の領域
（第１の領域）においては最小となるように設定したた
め、液晶表示装置６０を屋外等の明るい場所で使用して
も外光の反射は低減され、その表示品位は良好に維持さ
れる。なお、本発明者は遮光層による光の反射率を実測
したが（図９参照）、それによると、可視領域（４００
〜７００ｎｍ）の範囲において５％以下（ほとんどが２
％以下）でかなり低いことが確認された。

【０１０９】さらに、遮光膜６６，…の屈折率及び消衰
係数は、下基板２から離れた領域では大きいため、遮光
膜６６，…は、薄膜でありながら、バックライト光や外
光の透過を抑制できて、遮光性に優れたものとなる。そ
の結果、液晶表示装置６０において、色の混ざり等が防
止され、コントラストが向上され、その表示品位を向上
できる。

【０１１０】一方、遮光膜６６，…のスパッタリング工
程においては、ＭｏＴａ合金をターゲットにすると共
に、ＡｒとＣＯ₂ との混合ガスを用いてリアクティブス
パッタリングしているため、スパッタリングパワーを調
整することにより、光学定数（屈折率及び消衰係数）の
値を容易かつ正確に制御でき、上述したような表示品位
に優れて誤動作のない液晶表示装置６０を得ることがで
きる。また同時に、安定した品質の遮光膜６６，…を製
造できて製品の歩留りも向上され、製造コストも低減さ
れる。

【０１１１】さらに、Ｃｒ等の金属を用いた場合には廃
液処理のためにコストがかかるが、本実施の形態におい
てはＭｏ合金を使用しているためにそのような問題もな
い。

【０１１２】なお、上述した各実施の形態においては、
遮光膜を炭酸化膜によって形成したが、もちろんこれに
限る必要はなく、炭化膜で形成しても良い。

【０１１３】また、第１及び第２の実施の形態等におい
ては、遮光膜を炭酸化膜の積層構造としたが、もちろん
これに限る必要はなく、炭化膜と炭酸化膜との積層構造
であっても良い。さらには、遮光膜が３層構造の場合に
は、各層を、酸化膜、炭酸化膜及び炭化膜によってそれ
ぞれ形成しても良い。このようにすることにより、遮光
膜の段差の問題は解決される。

【０１１４】さらに、上述した第１及び第２の実施の形
態においては、遮光膜を２層構造及び３層構造とした
が、もちろんこれに限る必要はなく、４層以上の積層構
造であっても良い。

【０１１５】またさらに、上述した参考例においては、
第１層の光学定数と第３層の光学定数とを等しくした
が、もちろんこれに限る必要はなく、ｎ₁ がｎ₁ ，
ｎ₂ ，ｎ₃の内で最大ではなく、ｋ₁ がｋ₁ ，ｋ₂ ，ｋ
₃ の内で最大でない条件の下でこれらの光学定数を適切
に選択すれば良く、或は、 ｎ₁ ＜ｎ₂ 、 かつ ｋ₁ ＜ｋ₂ の条件を満たす範囲でこれらの光学定数を適切に選択す
れば良い。

【０１１６】

【０１１７】さらに、上述した実施の形態においてはス
パッタリング時の雰囲気ガスを、ＡｒガスとＣＯ₂ ガス
との混合ガスとしたが、もちろんこれに限る必要はな
く、ＣＯ₂ ガスの代わりにＣＨ₂ ガス、ＣＨ₄ ガス、Ｃ
ＯガスやＯ₂ ガス等を使用してもよい。

【０１１８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によると、
炭酸化ＭｏＴａ合金または炭化ＭｏＴａ合金によって遮
光部材を構成したため、物理的、化学的特性が比較的近
く、エッチングされる度合いが近似し、フォトリソグラ
フィ法によってパターニングをしても両膜の間に段差は
生じにくい。その結果、高品質で高精度なカラー表示装
置を得ることができる。

【０１１９】また、炭酸化ＭｏＴａ合金または炭化Ｍｏ
Ｔａ合金によって遮光部材を構成したため、スパッタリ
ングする際の雰囲気ガスの交換の必要はなく、製造時間
が短縮化されて製造コストが低減される。さらに、上述
のように雰囲気ガスの交換の必要のないことから、高価
な通過成膜方式のスパッタ装置ではなく、安価なバッジ
方式のスパッタ装置を使用できて製造コストが低減さ
れ、製造工程の簡素化を図ることができる。

【０１２０】

【０１２１】

【０１２２】

【０１２３】

【０１２４】

【０１２５】

【０１２６】

【０１２７】

【０１２８】この場合、ＭｏＴａ合金によって遮光部材
を構成しているので、スパッタ条件を調整することによ
り、光学定数の値を容易かつ正確に制御でき、上述した
ような表示品位に優れて誤動作のないカラー表示装置を
得ることができる。また同時に、安定した品質の遮光部
材を製造できて製品の歩留りも向上され、製造コストも
低減される。さらに、Ｃｒ等の金属を用いた場合には廃
液処理のためにコストがかかるが、Ｍｏ合金等を使用し
た場合にはそのような問題もない。

【図面の簡単な説明】

【図１】液晶表示装置の一般的構造を説明するための断
面図。

【図２】従来の遮光膜の構造を説明するための図であ
り、(a) は２層構造のものを、(b) は３層構造のものを
説明するための図。

【図３】本発明の第１及び第２の実施の形態として用い
られる液晶表示装置の構造を示す図であり、(a) は全体
構造を示す断面図、(b) は遮光膜の部分を示す詳細断面
図。

【図４】第１の実施の形態の効果を説明するための図。

【図５】第２の実施の形態の効果を説明するための図。

【図６】本発明の参考例として用いられる液晶表示装置
の構造を示す図であり、(a) は全体構造を示す断面図、
(b) は遮光膜の部分を示す詳細断面図。

【図７】上記参考例の効果を説明するための図。

【図８】本発明の第３の実施の形態として用いられる液
晶表示装置の構造を示す図であり、(a) は全体構造を示
す断面図、(b) は遮光膜の部分を示す詳細断面図。

【図９】第３の実施の形態の効果を説明するための図。

【符号の説明】

２ 下基板（透明基板） ３ 上基板（対向基板） ５，… カラーフィルタ １１ 液晶 ３０ 液晶表示装置（カラー表示装置） ３６，… 遮光膜（遮光部材） ３６ａ，… 第１層（第１の領域） ３６ｂ，… 第２層（第２の領域） ５０ 液晶表示装置（カラー表示装置） ５６，… 遮光膜（遮光部材） ５６ａ，… 第１層（第１の領域） ５６ｂ，… 第２層（第２の領域） ５６ｃ，… 第３層 ６０ 液晶表示装置（カラー表示装置） ６６，… 遮光膜（遮光部材） Ｂ バックライト装置（照明装置） Ｐ 液晶パネル

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 沢村 光治 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キ ヤノン株式会社内 (56)参考文献 特開 平４−1727（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−144525（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−307693（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−179301（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−220522（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G02F 1/1335 500 G02B 5/20 101 G02F 1/1343

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 透明基板と、該透明基板上に所定の間隙
   を開けて配置された多数のカラーフィルタと、これらカ
   ラーフィルタの間隙に形成された遮光部材と、を備え、
   前記カラーフィルタを透過する光の組み合わせにより種
   々の情報をカラー表示してなるカラー表示装置におい
   て、 前記遮光部材が、炭酸化ＭｏＴａ合金または炭化ＭｏＴ
   ａ合金であって、屈折率及び消衰係数が基板法線方向で
   変化する、 ことを特徴とするカラー表示装置。