JPH10197713A - Black matrix and color filter formed by using the same - Google Patents
Black matrix and color filter formed by using the sameInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明はカラー液晶表示装置
等に用いる色分解用カラーフィルタに関し、特に表示コ
ントラスト向上のために着色パターンの間隙部にブラッ
クマトリクスを設けたカラーフィルタに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a color filter for color separation used in a color liquid crystal display device and the like, and more particularly to a color filter provided with a black matrix in a gap between colored patterns for improving display contrast.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来より、カラー液晶表示装置等に用い
るカラーフィルタ用のブラックマトリックスとしては金
属クロム膜をフォトリソ法を用いてエッチングして製造
されるのが一般的であった。2. Description of the Related Art Heretofore, a black matrix for a color filter used in a color liquid crystal display device or the like has generally been produced by etching a metal chromium film using a photolithography method.
【0003】しかし、ブラックマトリックスの低反射
化、低コスト化といった点から金属クロムの代替材料が
検討されてきた。このうち実用化されている方式とし
て、カーボンブラックを分散した黒色樹脂を用いてブラ
ックマトリックスを製造する方法がある。この様にして
得たブラックマトリックスは金属クロム膜に比べて反射
率が低くカラー液晶表示装置の表示コントラストを向上
することが可能であり、低コスト化も可能であった。[0003] However, alternative materials to metallic chromium have been studied from the viewpoint of low reflection and low cost of the black matrix. Among them, there is a method of manufacturing a black matrix using a black resin in which carbon black is dispersed as a method put into practical use. The black matrix obtained in this manner has a lower reflectance than the metal chromium film, so that the display contrast of the color liquid crystal display device can be improved and the cost can be reduced.
【0004】しかし樹脂ブラックマトリックスは、金属
クロムに比べて光学濃度が低く、十分な光学濃度を得る
には膜厚を厚くする必要がある。それによって樹脂ブラ
ックマトリックスと着色パターンのオーバーラップ段差
も大きくなる。カラー液晶表示装置の場合、この段差に
より、ラビングに不良が生じて液晶の配向不良が発生し
たり、その上のITO膜の断線といった問題が生じる恐
れがあった。However, the resin black matrix has a lower optical density than chromium metal, and it is necessary to increase the film thickness in order to obtain a sufficient optical density. Thereby, the overlapping step between the resin black matrix and the colored pattern is also increased. In the case of a color liquid crystal display device, this step may cause a problem such as a defect in rubbing, a defect in alignment of liquid crystal, or a break in the ITO film thereon.
【0005】この問題点を解決するために、黒鉛を分散
した黒鉛ブラックマトリックスが特開平6−11613
号公報に提案されている。黒鉛は鱗片状結晶であるた
め、薄膜で高い光学濃度を得ることができ、前記問題点
を低減することが可能である。In order to solve this problem, a graphite black matrix in which graphite is dispersed has been disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 6-11613.
No. 1993. Since graphite is a scale-like crystal, a high optical density can be obtained in a thin film, and the above problem can be reduced.
【0006】しかし、黒鉛ブラックマトリックスにも、
反射率が高いといった問題点がある。即ち黒鉛が鱗片状
結晶であるため基板上に塗布した場合個々の結晶が鏡面
状に入射光を反射することから全体の反射率が増大して
しまう。カーボンブラックを用いた樹脂ブラックマトリ
ックスの反射率が約1%であるのに対し、黒鉛樹脂ブラ
ックマトリックスでは約10%となり、液晶表示装置の
表示コントラストを低下させる恐れがある。However, the graphite black matrix also has
There is a problem that the reflectance is high. That is, since graphite is a scaly crystal, when applied on a substrate, individual crystals reflect incident light in a mirror-like manner, so that the overall reflectance increases. The reflectance of a resin black matrix using carbon black is about 1%, whereas the reflectance of a graphite resin black matrix is about 10%, which may lower the display contrast of a liquid crystal display device.
【0007】また黒鉛は他の黒色顔料に比べて光学濃度
が高いことから他の黒色顔料を用いた場合と同様に感光
性樹脂に分散してフォトリソ法でパターニングすること
ができず、リフトオフ法を用いる必要がある。リフトオ
フ法は、通常真空成膜で形成されたごく薄膜(0.1μ
m以下)に対して行われる方法であり、今回のごとくス
ピンコート、ロールコート法等で形成した比較的厚膜
(0.3〜0.5μm程度)をパターニングする場合下
地のレジストパターンのエッジの部分でカケ、ハガレが
生じやすく充分な解像度が得られないといった問題点も
ある。Since graphite has a higher optical density than other black pigments, it cannot be dispersed in a photosensitive resin and patterned by the photolithography method as in the case of using other black pigments. Must be used. The lift-off method is generally applied to a very thin film (0.1 μm) formed by vacuum film formation.
m or less). When patterning a relatively thick film (about 0.3 to 0.5 μm) formed by spin coating, roll coating, or the like as in this case, the edge of the underlying resist pattern is patterned. There is also a problem that chipping and peeling are likely to occur in portions, and sufficient resolution cannot be obtained.
【0008】一方でカラーフィルタは製造コストの観点
から、着色パターンを剥離、洗浄した後、ブラックマト
リックス上に再度着色パターンを形成して、ブラックマ
トリックスを再生する方法が行われている。それ故ブラ
ックマトリックスには着色パターン材料の剥離液に対す
る耐性及び洗浄液耐性をもつことが要求される。しかし
金属材料においては、従来のクロムなみの剥離液耐性及
び洗浄液耐性をもつブラックマトリックス材料を見出す
ことは容易でなかった。On the other hand, from the viewpoint of manufacturing cost, a method of peeling off and cleaning the color pattern, forming a color pattern on the black matrix again, and regenerating the black matrix has been performed. Therefore, the black matrix is required to have the resistance to the stripping solution of the colored pattern material and the cleaning solution. However, in the case of metal materials, it has not been easy to find a black matrix material having a conventional stripping liquid resistance and a cleaning liquid resistance comparable to that of chromium.
【0009】[0009]
【発明が解決しようとする課題】本発明はこのような問
題点を解決するためになされたものであり、その課題と
するところは、薄膜で高い光学濃度を有するとともに反
射率が低く、着色パターン材料の剥離液に対する耐性と
洗浄液耐性を有するブラックマトリックス及びカラーフ
ィルタを提供することにある。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve such problems, and it is an object of the present invention to provide a thin film having a high optical density, a low reflectance and a colored pattern. It is an object of the present invention to provide a black matrix and a color filter having resistance to a stripping liquid of a material and resistance to a cleaning liquid.
【0010】[0010]
【課題を解決するための手段】本発明において上記課題
を解決するために、まず請求項1においては、透明基板
上にブラックマトリックスと少なくとも3色の着色パタ
ーンからなるカラーフィルタにおいて、前記ブラックマ
トリックスは遮光層と反射防止層から構成されており、
前記遮光層が金属シリサイドからなることを特徴とする
ブラックマトリックスとしたものである。Means for Solving the Problems In order to solve the above-mentioned problems in the present invention, first, in a color filter comprising a black matrix and at least three colored patterns on a transparent substrate, the black matrix is It is composed of a light shielding layer and an anti-reflection layer,
The light shielding layer is made of a metal silicide, which is a black matrix.
【0011】また、請求項2においては、前記反射防止
層が少なくとも1層以上の酸化もしくは窒化された金属
シリサイドからなることを特徴とする請求項1記載のブ
ラックマトリックスとしたものである。According to a second aspect of the present invention, there is provided the black matrix according to the first aspect, wherein the antireflection layer comprises at least one layer of oxidized or nitrided metal silicide.
【0012】また、請求項3においては、前記金属シリ
サイドを構成する金属が遷移金属であることを特徴とす
る請求項1又は2記載のブラックマトリックスとしたも
のである。According to a third aspect of the present invention, there is provided the black matrix according to the first or second aspect, wherein the metal constituting the metal silicide is a transition metal.
【0013】また、請求項4においては、前記遷移金属
はZr、Ta、Mo、W、Hf、Ti及びNiからなる
群から選択された金属であることを特徴とする請求項1
乃至請求項3のうちいずれか一項に記載のブラックマト
リックスとしたものである。According to a fourth aspect of the present invention, the transition metal is a metal selected from the group consisting of Zr, Ta, Mo, W, Hf, Ti and Ni.
A black matrix according to any one of claims 3 to 3.
【0014】さらにまた、請求項5においては、請求項
1乃至請求項4のうちいずれか一項に記載のブラックマ
トリックスが形成された透明基板上に、少なくとも3色
の着色パターンが形成されていることを特徴とするカラ
ーフィルタとしたものである。According to a fifth aspect of the present invention, at least three colored patterns are formed on the transparent substrate on which the black matrix according to any one of the first to fourth aspects is formed. This is a color filter characterized by the above.
【0015】[0015]
【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態について
詳細に説明する。本発明のブラックマトリックス及びそ
れを用いたカラーフィルタの一実施例の断面構成を図1
(a)、(b)に示す。図1(a)は透明基板1上に金
属シリサイドからなる遮光層4と酸化、もしくは窒化さ
れた金属シリサイドからなる反射防止層2、3で構成さ
れたブラックマトリックス5を設けたものである。ブラ
ックマトリックス5の光学特性の仕様によっては反射防
止層は単層の金属シリサイドであることもありうる。図
1(b)は上記ブラックマトリックスが形成された透明
基板1上に少なくとも3色の着色パターン6R、6G、
6Bを設けてカラーフィルタを形成したものである。Embodiments of the present invention will be described below in detail. FIG. 1 shows a cross-sectional configuration of an embodiment of a black matrix of the present invention and a color filter using the same.
(A) and (b) show. FIG. 1A shows a structure in which a light-shielding layer 4 made of metal silicide and an anti-reflection layer 2, 3 made of oxidized or nitrided metal silicide are provided on a transparent substrate 1. Depending on the specifications of the optical characteristics of the black matrix 5, the antireflection layer may be a single-layer metal silicide. FIG. 1B shows at least three colored patterns 6R and 6G on the transparent substrate 1 on which the black matrix is formed.
6B to form a color filter.
【0016】ここで、前記金属シリサイドや酸化、もし
くは窒化された金属シリサイドを構成する金属は遷移金
属である。さらに、前記遷移金属はZr、Ta、Mo、
W、Hf、Ti及びNiからなる群から選択された金属
である。The metal constituting the metal silicide or the oxidized or nitrided metal silicide is a transition metal. Further, the transition metal is Zr, Ta, Mo,
It is a metal selected from the group consisting of W, Hf, Ti and Ni.
【0017】金属シリサイドは例えば集積回路のポリシ
リコンに替わる電極・配線材料として物性的な研究がな
されてきた(例えば文献(1)須黒恭一、國島巌:金属
シリサイド技術の現状と課題、表面科学、vol.16、No.
4、p.224 、1995)。その特徴のひとつに耐酸化性及び
熱的安定性が優れており、通常の金属よりも加熱薬品耐
性が高いことが挙げられる。For example, metal silicide has been studied for its physical properties as an electrode / wiring material replacing polysilicon in an integrated circuit (for example, Ref. (1) Kyoichi Suguro, Iwao Kunishima: current state and problems of metal silicide technology, surface science, etc.). vol.16, No.
4, p.224, 1995). One of its features is that it has excellent oxidation resistance and thermal stability and has higher resistance to heating chemicals than ordinary metals.
【0018】また近年、金属シリサイドは、アルゴンに
酸素や窒素を添加するいわゆる反応性スパッタリングに
より酸化物や窒化物として光学特性を制御して成膜する
ことで、ハーフトーン型位相シフトマスク用材料として
用いられている(例えば文献(2)桑原理:リソグラフ
ィ技術の最前線(1):マスク技術、O plus E、No.1
82、p.92、1995)。In recent years, metal silicide has been used as a material for a halftone type phase shift mask by forming a film as an oxide or a nitride by controlling the optical properties by so-called reactive sputtering in which oxygen or nitrogen is added to argon. (For example, Ref. (2) Mulberry Principle: Forefront of Lithography Technology (1): Mask Technology, Oplus E, No. 1
82, p.92, 1995).
【0019】ブラックマトリックスの光学特性において
は、可視光(波長400〜700nm)域での反射率
(以下適宜Rと略す)が低いこと、同じく可視光域で光
学濃度(以下適宜odと略す)が高いこと(または透過
率(以下適宜Tと略す)が低いこと)が要求される。光
学濃度odと透過率Tは次式の関係にある。 od=−log10 TRegarding the optical characteristics of the black matrix, the reflectance (hereinafter abbreviated as R) in the visible light region (wavelength 400 to 700 nm) is low, and the optical density (hereinafter abbreviated as od) is also in the visible light region. High (or low transmittance (hereinafter abbreviated to T as appropriate)) is required. The optical density od and the transmittance T have the relationship of the following equation. od = −log 10 T
【0020】ブラックマトリックスのように広い波長域
で上記の光学特性を満たすためには、各層の屈折率及び
消衰係数は波長に対して緩やかに変化する(すなわち光
学定数の波長分散性が小さい)ことが必要であり、金属
シリサイドを構成する金属が遷移金属であることはこの
要求に適している。遷移金属はさらにエッチングによる
パターニング適性などの観点から絞り込まれる。In order to satisfy the above-mentioned optical characteristics in a wide wavelength range like a black matrix, the refractive index and the extinction coefficient of each layer gradually change with respect to the wavelength (that is, the wavelength dispersion of the optical constant is small). The fact that the metal constituting the metal silicide is a transition metal is suitable for this requirement. Transition metals are further narrowed down from the viewpoint of the suitability for patterning by etching.
【0021】ところで、ある波長における薄膜の透過率
や反射率などの光学特性は、その波長における屈折率
(以下nと略す)と消衰係数(以下kと略す。n、kは
一般に光学定数と呼ばれる)及び膜厚(以下dと略す)
によって決定され、多層膜においても同様である(例え
ば文献(3)金原栄著、薄膜、(裳華房)p.197 )。従
って各層の薄膜のn、k、dが分かれば、多層膜全体の
透過率や反射率は計算により求めることができる。By the way, optical characteristics such as transmittance and reflectance of a thin film at a certain wavelength include a refractive index (hereinafter abbreviated as n) and an extinction coefficient (hereinafter abbreviated as k) at that wavelength, where n and k are generally optical constants. ) And film thickness (hereinafter abbreviated as d)
The same applies to a multilayer film (for example, reference (3) Sakae Kanehara, thin film, (Shokabo) p.197). Therefore, if n, k, and d of the thin film of each layer are known, the transmittance and the reflectance of the entire multilayer film can be obtained by calculation.
【0022】以上の方法で設計、成膜された金属シリサ
イド多層膜は通常のフォトリソグラフィー法によりパタ
ーニング処理されてブラックマトリックス5が形成され
る。次に、赤、緑、青の3原色の着色パターン6R、6
G、6Bを形成する。この着色パターン6R、6G、6
Bの形成法は、顔料分散法、染色法、印刷法及び電着法
のうちどの方法を用いても良く、カラーフィルタに要求
される諸特性により上記の方法の中から適宜選択すれば
よい。The metal silicide multilayer film designed and formed by the above method is subjected to a patterning process by a usual photolithography method to form a black matrix 5. Next, the coloring patterns 6R and 6 of the three primary colors of red, green and blue
G and 6B are formed. This colored pattern 6R, 6G, 6
As a method for forming B, any of a pigment dispersion method, a dyeing method, a printing method, and an electrodeposition method may be used, and it may be appropriately selected from the above methods according to various characteristics required for a color filter.
【0023】[0023]
【実施例】以下実施例により本発明を詳細に説明する。 <実施例1>ここでは金属シリサイドを構成する遷移金
属としてTa金属を使用して遮光層及び反射防止層を形
成してブラックマトリックスを作製し、カラーフィルタ
を作製する実施例について述べる。ここで、ブラックマ
トリックスの光学特性の目標は、反射率Rは最大になる
波長でも5%以下、光学濃度odは最小になる波長でも
3.5以上とした。The present invention will be described in detail with reference to the following examples. <Embodiment 1> Here, an embodiment will be described in which a light shielding layer and an antireflection layer are formed using Ta metal as a transition metal constituting metal silicide, a black matrix is manufactured, and a color filter is manufactured. Here, the target of the optical characteristics of the black matrix is 5% or less even at the wavelength at which the reflectance R becomes the maximum, and 3.5 or more at the wavelength at which the optical density od becomes the minimum.
【0024】まず、透明基板上にTaSi2 をターゲッ
トとし、Ar(15sccm)をキャリアガスとするス
パッタリングによりTaSi膜を成膜した。さらに、別
の透明基板上にTaSi2 をターゲットとし、Ar(1
2sccm)に酸素ガス(3sccm)を添加した反応
性スパッタリングによりTaSiO膜を成膜した。さら
に、別の透明基板上にTaSi2 をターゲットとし、A
r(13sccm)に窒素ガス(2sccm)を添加し
た反応性スパッタリングによりTaSiN膜を成膜し
た。これらの成膜時のRF電力はいずれも200Wであ
る。First, a TaSi film was formed on a transparent substrate by sputtering using TaSi 2 as a target and Ar (15 sccm) as a carrier gas. Further, on another transparent substrate, TaSi 2 is targeted, and Ar (1
A TaSiO film was formed by reactive sputtering in which oxygen gas (3 sccm) was added to 2 sccm). Further, TaSi 2 is targeted on another transparent substrate, and A
A TaSiN film was formed by reactive sputtering in which nitrogen gas (2 sccm) was added to r (13 sccm). The RF power at the time of these film formations is 200 W in all cases.
【0025】前記3層膜の光学定数を波長400、55
0、700nmについてエリプソメータで測定した結果
を図2に示す。The optical constants of the three-layer film are set to wavelengths 400 and 55.
FIG. 2 shows the results of measurement with an ellipsometer at 0 and 700 nm.
【0026】図2の結果から、TaSi膜、TaSiO
膜、TaSiN膜の3層構成でブラックマトリックスを
作ったとき、可視光域でもっとも反射率Rを低減でき、
しかも光学濃度od3.5以上が確保できる各層の膜厚
を求めたところ、次のような結果になった。 TaSiの膜厚・・・・1300Å TaSiNの膜厚・・・ 133Å TaSiOの膜厚・・・ 470ÅFIG. 2 shows that the TaSi film and the TaSiO
When a black matrix is made with a three-layer structure of a film and a TaSiN film, the reflectance R can be reduced most in the visible light region,
Moreover, when the film thickness of each layer capable of securing the optical density od of 3.5 or more was obtained, the following results were obtained. Thickness of TaSi ... 1300 Thickness of TaSiN ... 133 Thickness of TaSiO ... 470
【0027】以上の結果から、遷移金属としてTa金属
を使った3層膜からなるブラックマトリックスの光学特
性を満足する個々の成膜条件及び膜厚が設定できた。From the above results, individual film forming conditions and film thicknesses satisfying the optical characteristics of the black matrix composed of the three-layered film using Ta metal as the transition metal could be set.
【0028】次に、透明基板1上に上記の成膜条件で、
膜厚470ÅのTaSiO膜、膜厚133ÅのTaSi
N膜及び膜厚1300ÅのTaSi膜を順次成膜し、3
層膜を形成した。Next, on the transparent substrate 1 under the above film forming conditions,
TaSiO film with thickness of 470 °, TaSi with thickness of 133 °
An N film and a 1300 ° -thick TaSi film are sequentially formed.
A layer film was formed.
【0029】次に、上記3層膜上にフォトレジストを塗
布し、所定のパターンで露光、現像処理してレジストパ
ターンを形成した。さらに、レジストパターンをマスク
にしてドライエッチングを行い、パターニング処理し
て、TaSiO膜からなる反射防止層2、TaSiN膜
からなる反射防止層3及びTaSi膜からなる遮光層4
を形成し、本発明のブラックマトリックス5が得られた
(図1(a)参照)。また、カラーフィルタの再生工程
への適性を調べるため、各層の膜を着色材の剥離液に浸
漬したが、膜質の変化は認められなかった。Next, a photoresist was applied on the three-layered film, exposed and developed in a predetermined pattern to form a resist pattern. Further, dry etching is performed by using the resist pattern as a mask, and patterning is performed to form an antireflection layer 2 made of a TaSiO film, an antireflection layer 3 made of a TaSiN film, and a light shielding layer 4 made of a TaSi film.
Was formed, and a black matrix 5 of the present invention was obtained (see FIG. 1A). Further, in order to examine the suitability of the color filter for the regeneration step, the film of each layer was immersed in a colorant stripper, but no change in film quality was observed.
【0030】この3層ブラックマトリックスの反射率R
と光学濃度odの分光特性を測定した結果を図3に示
す。図3からも分かるように、反射率Rは400〜70
0nmの波長領域で2%以下であり、また、光学濃度も
3.5以上が得られ、ブラックマトリックスとして十分
な光学特性が得られた。The reflectivity R of this three-layer black matrix
FIG. 3 shows the results of measuring the spectral characteristics of the optical density od and the optical density od. As can be seen from FIG. 3, the reflectance R is 400 to 70.
It was 2% or less in the wavelength region of 0 nm, and the optical density was 3.5 or more, and sufficient optical characteristics as a black matrix were obtained.
【0031】次に、赤の顔料分散レジストをブラックマ
トリックス5が形成された透明基板1上に塗布し、所定
のパターンで露光、現像、ポストベーク等のパターニン
グ処理を行い、赤の着色パターン6Rを形成した。同様
にして、緑、青の各着色パターン6G、6Bを順次形成
して、本発明のカラーフィルタが得られた(図1(b)
参照)。Next, a red pigment-dispersed resist is applied on the transparent substrate 1 on which the black matrix 5 is formed, and is subjected to patterning such as exposure, development, and post-baking in a predetermined pattern to form a red colored pattern 6R. Formed. Similarly, green and blue colored patterns 6G and 6B were sequentially formed to obtain a color filter of the present invention (FIG. 1B).
reference).
【0032】<実施例2>ここでは金属シリサイドを構
成する遷移金属としてZr金属を使用して遮光層及び反
射防止層を形成してブラックマトリックスを作製し、カ
ラーフィルタを作製する実施例について述べる。ここ
で、ブラックマトリックスの光学特性の目標は、反射率
Rは最大になる波長でも5%以下、光学濃度odは最小
になる波長でも3.5以上とした。<Embodiment 2> Here, an embodiment will be described in which a light shielding layer and an antireflection layer are formed using Zr metal as a transition metal constituting metal silicide to form a black matrix, and a color filter is formed. Here, the target of the optical characteristics of the black matrix is 5% or less even at the wavelength at which the reflectance R becomes the maximum, and 3.5 or more at the wavelength at which the optical density od becomes the minimum.
【0033】まず、透明基板上にZrSi2 をターゲッ
トとし、Ar(15sccm)をキャリアガスとするス
パッタリングによりZrSi膜を成膜した。さらに、別
の透明基板上にZrSi2 をターゲットとし、Ar(1
3sccm)に窒素ガス(2sccm)を添加した反応
性スパッタリングによりZrSiN膜(1) を成膜した。
さらに、別の透明基板上にZrSi2 をターゲットと
し、Ar(14sccm)に窒素ガス(1sccm)を
添加した反応性スパッタリングによりZrSiN膜(2)
を成膜した。これらの成膜時のRF電力はいずれも20
0Wである。First, a ZrSi film was formed on a transparent substrate by sputtering using ZrSi 2 as a target and Ar (15 sccm) as a carrier gas. Further, ZrSi 2 is targeted on another transparent substrate, and Ar (1
A ZrSiN film (1) was formed by reactive sputtering in which nitrogen gas (2 sccm) was added to 3 sccm).
Further, a ZrSiN film (2) is formed on another transparent substrate by reactive sputtering using ZrSi 2 as a target and adding nitrogen gas (1 sccm) to Ar (14 sccm).
Was formed. The RF power during these film formations was 20
0W.
【0034】前記3層膜の光学定数を波長400、55
0、700nmについてエリプソメータで測定した結果
を図4に示す。The optical constants of the three-layer film are set to wavelengths 400 and 55.
FIG. 4 shows the results of measurement with an ellipsometer at 0 and 700 nm.
【0035】図4の結果から、ZrSi膜、ZrSiN
(1) 膜、ZrSiN(2) 膜の3層構成でブラックマトリ
ックスを作ったとき、可視光域でもっとも反射率Rを低
減でき、しかも光学濃度od3.5以上が確保できる各
層の膜厚を求めたところ、次のような結果になった。 ZrSiの膜厚・・・・・1300Å ZrSiN(2) の膜厚・・ 229Å ZrSiN(1) の膜厚・・ 249ÅFIG. 4 shows that the ZrSi film and the ZrSiN
(1) When a black matrix is formed with a three-layer structure of a film and a ZrSiN (2) film, the film thickness of each layer capable of reducing the reflectance R in the visible light region and securing the optical density od3.5 or more is determined. The following results were obtained. ZrSi film thickness ··· 1300 mm ZrSiN (2) film thickness · · 229 mm ZrSiN (1) film thickness · · · 249 mm
【0036】以上の結果から、遷移金属としてZr金属
を使った3層膜からなるブラックマトリックスの光学特
性を満足する個々の成膜条件及び膜厚が設定できた。From the above results, individual film forming conditions and film thicknesses satisfying the optical characteristics of a black matrix composed of a three-layer film using Zr metal as the transition metal could be set.
【0037】次に、透明基板1上に上記の成膜条件で、
膜厚249ÅのZrSiN(1) 膜、膜厚229ÅのZr
SiN(2) 膜及び膜厚1300ÅのZrSiN膜を順次
成膜し、3層膜を形成した。Next, on the transparent substrate 1 under the above film forming conditions,
ZrSiN (1) film with a thickness of 24924, Zr with a thickness of 229Å
An SiN (2) film and a 1300 ° -thick ZrSiN film were sequentially formed to form a three-layer film.
【0038】次に、3層膜上にフォトレジストを塗布
し、所定のパターンで露光、現像処理してレジストパタ
ーンを形成した。さらに、レジストパターンをマスクに
してドライエッチングを行い、ZrSiN(1) 膜からな
る反射防止層2、ZrSiN(2) 膜からなる反射防止層
3及びZrSi膜からなる遮光層4を形成し、本発明の
ブラックマトリックス5が得られた(図1(a)参
照)。また、カラーフィルタの再生工程への適性を調べ
るため、各層の膜を着色材の剥離液に浸漬したが、膜質
の変化は認められなかった。Next, a photoresist was coated on the three-layered film, exposed and developed in a predetermined pattern to form a resist pattern. Further, dry etching is performed using the resist pattern as a mask to form an antireflection layer 2 made of a ZrSiN (1) film, an antireflection layer 3 made of a ZrSiN (2) film, and a light shielding layer 4 made of a ZrSi film. Was obtained (see FIG. 1A). Further, in order to examine the suitability of the color filter for the regeneration step, the film of each layer was immersed in a colorant stripper, but no change in film quality was observed.
【0039】この3層ブラックマトリックスの反射率R
と光学濃度odの分光特性を測定した結果を図5に示
す。図5からも分かるように、反射率Rは420〜70
0nmの波長領域でほぼ4%以下であり、また、光学濃
度も400〜700nmの波長領域で3.5以上が得ら
れ、ブラックマトリックスとして十分な光学特性が得ら
れた。The reflectivity R of this three-layer black matrix
FIG. 5 shows the results of measuring the spectral characteristics of the optical density od and the optical density od. As can be seen from FIG. 5, the reflectance R is 420 to 70.
The optical density was approximately 4% or less in the wavelength region of 0 nm, and the optical density was 3.5 or more in the wavelength region of 400 to 700 nm, and sufficient optical characteristics as a black matrix were obtained.
【0040】次に、赤の顔料分散レジストをブラックマ
トリックス5が形成された透明基板1上に塗布し、所定
のパターンで露光、現像、ポストベーク等のパターニン
グ処理を行い、赤の着色パターン6Rを形成した。同様
にして、緑、青の各着色パターン6G、6Bを順次形成
して、本発明のカラーフィルタが得られた(図1(b)
参照)。Next, a red pigment-dispersed resist is applied on the transparent substrate 1 on which the black matrix 5 is formed, and is subjected to patterning processing such as exposure, development, post-baking, etc. in a predetermined pattern to form a red colored pattern 6R. Formed. Similarly, green and blue colored patterns 6G and 6B were sequentially formed to obtain a color filter of the present invention (FIG. 1B).
reference).
【0041】[0041]
【発明の効果】本発明のブラックマトリックス及びそれ
を用いたカラーフィルタは以上の構成であるから、下記
に示す如き効果がある。即ち、請求項1に係わる発明に
よれば、遮光層が金属シリサイドで構成されているの
で、着色パターン材料の剥離液に対する耐性と洗浄液耐
性を有する。請求項2に係わる発明によれば反射防止層
が、少なくとも1層以上の酸化、もしくは窒化された金
属シリサイドで構成されているので、前記の遮光層の特
性に加えて、酸素、窒素の含有率を変えて光学特性を制
御することができる。また、請求項3に係わる発明によ
れば金属シリサイドを構成する金属が遷移金属であるの
で、前記ブラックマトリックスとしての光学特性は可視
光のほぼ全域の広い波長域にわたって実現される。さら
に、請求項4に係わる発明によれば前記遷移金属はZ
r、Ta、Mo、W、Hf、Ti及びNiからなる群か
ら選択された金属であるので、パターニングのためのエ
ッチング加工も容易である。また、請求項5に係わる発
明によれば上記ブラックマトリックス上に形成された少
なくとも3色の着色パターンからなるカラーフィルタ
は、前記ブラックマトリックス全体で低い反射率と高い
光学濃度を薄膜で実現できるので、表面の平滑なカラー
フィルタを提供することができる。さらに、本発明のカ
ラーフィルタをカラー液晶表示装置に組み込むことによ
り、表示特性の優れたカラー液晶表示装置を得ることが
できる。Since the black matrix of the present invention and the color filter using the same have the above-described structure, the following effects can be obtained. That is, according to the first aspect of the present invention, since the light-shielding layer is made of metal silicide, the colored pattern material has resistance to a stripping liquid and cleaning liquid. According to the invention according to claim 2, the antireflection layer is made of at least one layer of oxidized or nitrided metal silicide. Can be changed to control the optical characteristics. According to the third aspect of the present invention, since the metal constituting the metal silicide is a transition metal, the optical characteristics of the black matrix are realized over a wide wavelength range of almost the entire visible light range. Further, according to the invention of claim 4, the transition metal is Z
Since the metal is selected from the group consisting of r, Ta, Mo, W, Hf, Ti, and Ni, etching for patterning is easy. Further, according to the invention according to claim 5, since the color filter composed of at least three colored patterns formed on the black matrix can realize a low reflectance and a high optical density in a thin film as a whole over the black matrix, A color filter having a smooth surface can be provided. Further, by incorporating the color filter of the present invention into a color liquid crystal display device, a color liquid crystal display device having excellent display characteristics can be obtained.
【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]
【図1】(a)は、本発明のブラックマトリックスの一
実施例の構成を示す断面図である。(b)は、本発明の
カラーフィルタの一実施例の構成を示す断面図である。FIG. 1A is a cross-sectional view illustrating a configuration of an embodiment of a black matrix according to the present invention. (B) is a sectional view showing a configuration of an embodiment of the color filter of the present invention.
【図2】本発明の実施例1のブラックマトリックスを構
成する遮光膜及び反射防止膜のの光学定数の測定値を示
す説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram showing measured values of optical constants of a light shielding film and an anti-reflection film constituting a black matrix according to the first embodiment of the present invention.
【図3】本発明の実施例1のブラックマトリックスの分
光特性を示す説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram illustrating spectral characteristics of a black matrix according to the first embodiment of the present invention.
【図4】本発明の実施例2のブラックマトリックスを構
成する遮光膜及び反射防止膜のの光学定数の測定値を示
す説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram showing measured values of optical constants of a light shielding film and an antireflection film constituting a black matrix according to a second embodiment of the present invention.
【図5】本発明の実施例2のブラックマトリックスの分
光特性を示す説明図である。FIG. 5 is an explanatory diagram illustrating spectral characteristics of a black matrix according to Example 2 of the present invention.
1……透明基板 2、3……反射防止層 4……遮光層 5……ブラックマトリックス 6R……赤色の着色パターン 6G……緑色の着色パターン 6B……青色の着色パターン 7……入射光 8……反射光 9……透過光 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Transparent substrate 2, 3 ... Anti-reflection layer 4 ... Light shielding layer 5 ... Black matrix 6R ... Red coloring pattern 6G ... Green coloring pattern 6B ... Blue coloring pattern 7 ... Incident light 8 …… Reflected light 9 …… Transmitted light
Claims (5)
くとも3色の着色パターンからなるカラーフィルタにお
いて、前記ブラックマトリックスは遮光層と反射防止層
から構成されており、前記遮光層が金属シリサイドから
なることを特徴とするブラックマトリックス。1. A color filter comprising a black matrix and at least three colored patterns on a transparent substrate, wherein the black matrix comprises a light-shielding layer and an antireflection layer, and the light-shielding layer comprises a metal silicide. Black matrix to feature.
化もしくは窒化された金属シリサイドからなることを特
徴とする請求項1記載のブラックマトリックス。2. The black matrix according to claim 1, wherein said antireflection layer comprises at least one layer of oxidized or nitrided metal silicide.
金属であることを特徴とする請求項1又は2記載のブラ
ックマトリックス。3. The black matrix according to claim 1, wherein the metal constituting the metal silicide is a transition metal.
f、Ti及びNiからなる群から選択された金属である
ことを特徴とする請求項1乃至請求項3のうちいずれか
一項に記載のブラックマトリックス。4. The transition metal is Zr, Ta, Mo, W, H
The black matrix according to any one of claims 1 to 3, wherein the black matrix is a metal selected from the group consisting of f, Ti, and Ni.
に記載のブラックマトリックスが形成された透明基板上
に、少なくとも3色の着色パターンが形成されているこ
とを特徴とするカラーフィルタ。5. A color filter, wherein at least three colored patterns are formed on a transparent substrate on which the black matrix according to claim 1 is formed. .
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