JPH10221520A - カラーフィルタ付基板用ブラックマトリックス - Google Patents

カラーフィルタ付基板用ブラックマトリックス

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Publication number
JPH10221520A
JPH10221520A JP2567397A JP2567397A JPH10221520A JP H10221520 A JPH10221520 A JP H10221520A JP 2567397 A JP2567397 A JP 2567397A JP 2567397 A JP2567397 A JP 2567397A JP H10221520 A JPH10221520 A JP H10221520A
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JP
Japan
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black matrix
film
copper
nickel
alloy
Prior art date
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Pending
Application number
JP2567397A
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English (en)
Inventor
Akihiro Kitahata
顕弘 北畠
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sanyo Shinku Kogyo KK
Original Assignee
Sanyo Shinku Kogyo KK
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Publication date
Application filed by Sanyo Shinku Kogyo KK filed Critical Sanyo Shinku Kogyo KK
Priority to JP2567397A priority Critical patent/JPH10221520A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 製造に際して有害物質を発生することなく、
かつ、コストアップを伴うことなく、低反射、遮光性等
の光学特性や、コントラストや高画質化にも有用なカラ
ーフィルタ付基板用ブラックマトリックスを提供する。 【解決手段】 ブラックマトリックス2の材質を、ニッ
ケルと銅を主成分とする合金とし、好ましくはニッケル
と銅の合計の含有率を重量比で50%以上とすることに
より、エッチング時に有害物質を発生せず、また、黒色
性に伴う低反射性と遮光性に優れ、かつ、薄膜化を容易
としてカラーフィルタ層4の平坦化を可能とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はカラーフィルタ付基
板用ブラックマトリックスに関し、例えばTFT型等の
カラー液晶パネルに使用するのに適したブラックマトリ
ックスに関する。
【0002】
【従来の技術】高画質、薄型、軽量等の特質を持つ液晶
ディスプレイに用いられるカラー液晶パネルは、一般
に、透明なガラス基板に形成される赤(R)、緑
(G)、青(B)3原色のカラーフィルタ層と、その3
色の色画素間を仕切るように格子状にパターニングされ
ブラックマトリックスと、ITO等の透明導電膜を主た
る要素として構成される。
【0003】ブラックマトリックスは、カラーフィルタ
の3原色の混合を防止して画像の高コントラスト化を図
り、その画質の高品位化を図る重要な要素であって、低
反射率、遮光性等の光学特性、3原色材料との密着性、
3原色からなるカラーフィルタ層を形成する際のプロセ
スとの適合性、耐熱性、耐酸化性、耐アルカリ性等が要
求される。
【0004】このようなブラックマトリックスを形成す
る材料としては、従来、上記した光学特性のうち遮光性
に優れ、また、3原色材料と密着性にも優れた材料であ
り、蒸着技術とパターニング技術との併用により形成さ
れるクロムまたはクロムを主成分とする金属材料や、ク
ロム膜よりコストが低く、かつ、製作が容易なカーボン
ブラック等を分散させた感光性樹脂膜が一般に使用され
ている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ブラッ
クマトリックスとしてクロムまたはクロムを主成分とす
る金属膜を使用すると、光の反射率が高くなる。このた
め、反射率低減のために酸化クロムと金属クロムの2層
からなるクロム膜が開発されたが、この場合、製造の工
程数が増加するためにコスト高になるという欠点があ
る。
【0006】更に大きな問題点として、クロムをパター
ニングする際、有害物質である6価クロム(Cr6+)が
発生するために、そのCr6+の処理等の環境面での対応
が必要になるという点がある。
【0007】一方、カーボンブラック等を分散させた感
光性樹脂を使用する場合には、金属膜を用いる場合に比
してコストを低減できるという利点はあるものの、膜厚
が厚く(通常、金属膜では0.1μm前後となるのに対
し、樹脂膜は1μm前後となってしまう)、図3に模式
的断面図を示すように、ブラックマトリックス30のパ
ターニング後にオフセット印刷等によってカラーフィル
タ層31を形成したとき、ブラックマトリックス30の
両端側でカラーフィルタ層31が隆起しやすく、表面の
平滑性が損なわれ、コントラストの低下を招く原因とな
る。しかも、カーボンブラック等を分散させた感光性樹
脂を使用すると、その硬化が不十分となりやすく、塗膜
性能が劣るために、パターン精度が悪く解像性が劣化す
るという欠点もある。
【0008】本発明はこのような実情に鑑みてなされた
もので、コントラストや解像性を損なうことがなく、ま
た、製造に際して有害物質を発生することなく、しかも
コストアップを伴うことなく光反射率を抑制することの
できるカラーフィルタ付基板用ブラックマトリックスの
提供を目的としている。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明のカラーフィルタ付基板用ブラックマトリッ
クスは、その材質がニッケルと銅を主成分とする合金か
らなることを特徴としている(請求項1)。
【0010】ここで、本発明のブラックマトリックスに
おいては、合金を構成する主成分であるニッケルと銅の
合計の含有率が重量比で50%以上とすることが望まし
い(請求項2)。
【0011】本発明のブラックマトリックスによると、
その材質がニッケルと銅とを主成分とする合金であるた
め、クロムまたはクロム合金を用いる場合と同様に膜厚
を薄く(0.1μm程度)することができると同時に、
クロムを用いる場合に比してより黒色を含んだ合金とな
るが故に遮光性に優れたブラックマトリックスを得るこ
とができる。しかも、クロムを用いる場合のようにパタ
ーニングの際に有害物質を発生することもない。
【0012】また、ニッケルと銅の合計の含有率を増大
させていくほど黒色性に富んだ合金膜を形成することが
でき、請求項2に係る発明のようにこれらの合計の含有
率を重量比で50%以上とすると、反射率の低いブラッ
クマトリックスを得ることができる。
【0013】
【発明の実施の形態】図1は本発明の実施の形態である
カラー液晶パネルの模式的断面図である。透明ガラス基
板1は、大型化、薄型化、低コスト化が要求されている
TFT用として主流の360×465mmのガラス基板
で、そのガラス基板11の一面に膜厚約200ÅのSi
2 膜11が形成されている。そのSiO2 膜11の上
面に、膜厚が約0.1μmのブラックマトリックス2が
形成されている。
【0014】このブラックマトリックス2はニッケル
(Ni)と銅(Cu)とを主成分とする合金からなり、
この例においては重量比でNiが約60%、Cuが約3
5%であって、他に微量の金属等の成分を含んでいる。
そのNi,Cu以外の成分としては、Fe、Mn等の金
属のほか、Si、C、S等を含んでもよい。
【0015】ブラックマトリックス2は、上記組成から
なる合金材料をターゲットとしたスパッタ蒸着によりS
iO2 膜11上に一様な合金膜を形成したのち、エッチ
ングにより格子状にパターニングすることによって形成
される。
【0016】格子状のブラックマトリックス2によって
仕切られた各微小部分がそれぞれ色画素部3を構成し、
その各色画素部3に、それぞれ赤(R)、緑(G)、青
(B)の3色からなるカラーフィルタ層4が形成されて
いる。なお、このカラーフィルタ層4は、従来と同様に
オフセット印刷等によって塗布される。
【0017】そして、そのカラーフィルタ層4の上に
は、トップコート層5を介してITO電極直ぐが形成さ
れている。以上の本発明の実施の形態によると、Niお
よびCuを重量比で約60%および35%で含有する合
金は、スパッタ蒸着により容易に0.1μm程度の膜厚
とすることができるため、その上に設けられるカラーフ
ィルタ層4は平滑性に富んだものとなり、コントラスト
の良好なカラー液晶パネルとなる。
【0018】また、遮光性を表す光学濃度OD値につい
ては、CrまたはCrを主成分とする合金からなる従来
のブラックマトリックスと同様に3以上とすることがで
きるとともに、カラーフィルタ層4の3原色材料に対す
る密着性についても、Crを用いる場合と同様に金属膜
の特性として優れたものとなる。
【0019】そして、TFT型のカラー液晶パネルにお
けるブラックマトリックスに要求される低反射性につい
ては、Niを60%程度含んでいるため黒色性に優れ、
Cr膜と酸化クロム膜とを積層した構造のブラックマト
リックスと同等またはそれ以上とすることができる。
【0020】更に、以上の実施の形態において特に注目
すべき点は、ブラックマトリックス2の組成がNi約6
0%、Cu約35%程度であり、Crを含んでいないこ
とから、蒸着後に格子状にパターニングする工程におい
て、CrまたはCrを主成分とする合金を蒸着してパタ
ーニングする場合のような有害物質を発生しない点であ
り、環境面での対応を特に必要とすることがない、とい
う利点がある。
【0021】なお、以上の実施の形態では、ブラックマ
トリックス2の組成としてNi約60%、Cu約35%
として、他に微量の金属等を含有する合金としたが、N
iおよびCuの組成比はこれに限定されることなく、合
金中に占めるNiおよびCuの合計の重量比が50%以
上であれば、上記と略同等の作用効果を奏することがで
きる。
【0022】また、NiおよびCuを主成分とするブラ
ックマトリックスをスパッタ蒸着により蒸着する際、雰
囲気中のO2 ガスおよびN2 ガスの割合を変化させるこ
とにより、エッチング特性を制御することが可能である
ことが確かめられている。
【0023】更に、本発明においては、ブラックマトリ
ックスの膜厚は約0.1μmに限られることなく、金属
膜の特性を利用した薄い膜であれば特にその膜厚は問わ
れることはない。
【0024】また、上記した実施の形態においては、ガ
ラス基板1の上にSiO2 膜11を形成し、その上にブ
ラックマトリックス2を形成したが、図2に本発明の他
の実施の形態の要部構造を模式的断面図で示すように、
SiO2 膜11上に光吸収膜層(約500Å)を設け、
その上にブラックマトリックス2を形成してもよく、こ
の場合、ブラックマトリックス2の反射率をより低くす
ることが可能となる。
【0025】更にまた、ガラス基板としてソーダガラス
を使用する場合には、上記の各実施の形態のようにSi
2 膜を成膜した後、ブラックマトリックスをパターニ
ングする場合が多いが、ガラス基板にノンソーダガラス
を用いる場合には、SiO2膜を設けない場合がある。
つまり、本発明においては、SiO2 膜は必須の構成要
件ではなく、光吸収膜を形成する場合をも含めて、用い
るガラス基板の材質に応じて適宜に設けれ足りる。
【0026】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、カラー
フィルタ付基板用ブラックマトリックスとして、その材
質をニッケルと銅を主成分とする合金で構成しているた
め、低反射、遮光性等の光学特性を、従来のCrまたは
Crの合金を用いたブラックマトリックスと同等または
それ以上に良好なものとすることができ、しかも、その
パターニングの際に有害な物質を発生することがなく、
環境に悪影響を及ぼすことなく製造することができる。
【0027】また、膜厚についても樹脂を使用する場合
に比して薄くすることができ、平滑性に優れ、高コント
ラスト化を図ることができ、画像の高品位化に対応する
こともできる。
【0028】更に、特に多層化することなく上記の光学
特性をはじめとする諸性能を発揮することができるの
で、コスト的に有利であると同時に、大量生産にも適し
たものとなる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態であるカラー液晶パネルの
構成を示す模式的断面図
【図2】本発明の他の実施の形態の要部構成を示す模式
的断面図
【図3】樹脂製のブラックマトリックスを用いた従来の
カラー液晶パネルの要部構造を示す模式的断面図
【符号の説明】
1 ガラス基板 2 ブラックマトリックス 3 色画素部 4 カラーフィルタ層 11 SiO2 膜 20 光吸収膜層

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 カラー液晶パネルに使用されるカラーフ
    ィルタ付基板に、色画素間を仕切るようにパターニング
    されるブラックマトリックスであって、その材質がニッ
    ケルと銅とを主成分とする合金であることを特徴とする
    カラーフィルタ付基板用ブラックマトリックス。
  2. 【請求項2】 上記合金は、主成分であるニッケルと銅
    との合計の含有率が重量比で50%以上であることを特
    徴とする、請求項1に記載のカラーフィルタ基板用ブラ
    ックマトリックス。
JP2567397A 1997-02-07 1997-02-07 カラーフィルタ付基板用ブラックマトリックス Pending JPH10221520A (ja)

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JP2567397A JPH10221520A (ja) 1997-02-07 1997-02-07 カラーフィルタ付基板用ブラックマトリックス

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JP2567397A JPH10221520A (ja) 1997-02-07 1997-02-07 カラーフィルタ付基板用ブラックマトリックス

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JP (1) JPH10221520A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010008680A (ja) * 2008-06-26 2010-01-14 Mitsubishi Gas Chemical Co Inc ブラックマトリックス表面処理用水溶液及びブラックマトリックスの表面処理方法
EP3012714B1 (en) * 2013-06-19 2021-12-22 Toppan Printing Co., Ltd. Substrate for display device, and display device

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010008680A (ja) * 2008-06-26 2010-01-14 Mitsubishi Gas Chemical Co Inc ブラックマトリックス表面処理用水溶液及びブラックマトリックスの表面処理方法
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