JPH10333137A - ブラックマトリックス用金属ブランクス - Google Patents

ブラックマトリックス用金属ブランクス

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JPH10333137A
JPH10333137A JP14266297A JP14266297A JPH10333137A JP H10333137 A JPH10333137 A JP H10333137A JP 14266297 A JP14266297 A JP 14266297A JP 14266297 A JP14266297 A JP 14266297A JP H10333137 A JPH10333137 A JP H10333137A
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JP
Japan
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metal
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thin film
blank
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JP14266297A
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English (en)
Inventor
Tadakatsu Suzuki
忠勝 鈴木
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KURAMOTO SEISAKUSHO KK
Toppan Inc
Original Assignee
KURAMOTO SEISAKUSHO KK
Toppan Printing Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 クロム金属を全く用いることなく、物理的、
光学的特性に優れ、カラー液晶パネル構成のブラックマ
トリックスに有用な金属ブランクスを提供する。 【解決手段】 透明ガラス基板上にCr金属を含まない
材料により成膜される薄膜が、金属元素としては、実質
的にNi、W並びにZrの3種からなるものとする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この出願の発明は、ブラック
マトリックス用金属ブランクスに関するものである。さ
らに詳しくは、この発明は、液晶パネル用カラーフィル
ター基板の製造に特に有用なブラックマトリックスに用
いられる金属ブランクスに関するものである。
【0002】
【従来の技術とその課題】カラー液晶パネルは、情報機
器の表示装置等において広範囲にわたって利用されてお
り、近年の情報化社会の進展に伴い、ますます大画面
で、高精細を目指した開発が繰り広げられている。この
ようなカラー液晶パネルにおいては、画面のコントラス
トを上げたり、発色効果を高めて表示画像を鮮明化する
ために、赤(R)、緑(G)、青(B)の各カラーフィ
ルター画素間にはブラックマトリックスが配設されてい
る。
【0003】従来、このブラックマトリックスは、例え
ば透明ガラス基板上にクロム等の金属ターゲットをスパ
ッタリングにより成膜した金属ブランクスを公知のフォ
トリソグラフィ技術を用いたエッチングによるパターニ
ングを行うことで製造されている。このような金属ブラ
ンクスとして、クロム金属膜や、酸化クロム膜とクロム
金属膜を積層したものが知られてもいる。
【0004】この場合、クロム金属膜は光遮蔽機能を有
し、酸化クロム層は例えば多層に積層したときに光干渉
により反射率を抑える機能を有する。この観点からも、
一定の光学濃度を保ち、さらに反射率が低い金属ブラン
クスを製造するために、クロム金属の含まれた材料をタ
ーゲットとしてスパッタリング成膜することが代表的な
技術として従来から知られ、利用されている。
【0005】しかしながら、一般的に六価の原子価をも
つクロムは人体への毒性が強く、環境を汚染するという
問題があり、液晶パネルの製造工程においてクロムを含
まない合金ブランクスが求められており、これまでにも
各種の対策が提案されている。だがこれまでに提案され
ているクロム以外の金属を用いて得られた金属ブランク
スは、後加工を含めた利用法の点で課題を残している。
【0006】例えば、金属ブランクスをブラックマトリ
ックスにパターニングする工程においては酸性のエッチ
ング液が用いられ、水に浸漬して洗浄される。この水浸
工程が長時間にわたる場合等に、合金ブランクスが透明
ガラス基板から浮き上がったり、一部が円形に剥離して
ピンホールが生じたり、光学濃度が著しく低下するとい
う問題が生じることがある。この場合は、例えば既存の
後工程における加工が難しくなる。
【0007】
【課題を解決するための手段】そこでこの出願の発明
は、上記問題点を解決するために、液晶パネルのカラー
フィルタに用いられるブラックマトリックス用金属ブラ
ンクスであって、透明ガラス基板上にCr金属を含まな
い材料により成膜される薄膜が、金属元素としては、実
質的にNi、W、Zrの3種から成ることを特徴とする
ブラックマトリックス用金属ブランクスを提供する。
【0008】また、この出願の発明は、可視光域におい
て、極小反射率が3.0%以下、光学濃度が3.0以上
で、透明ガラス基板上に不活性ガス、酸素または酸化炭
素ガスの少なくとも1種以上のガス雰囲気下においてN
i−W−Zr系の合金からなる薄膜が多層成膜されてい
ること等を態様としてもいる。この発明によって得られ
るブラックマトリックス用金属ブランクスは、製造工程
においてクロム金属を全く含まないこと、一定の光学濃
度を保って十分な光遮蔽効果があること、分光反射率が
低いこと、Cr金属ブランクスをブラックマトリックス
にパターニングしているウエットエッチング装置や方法
という既存の後加工工程を殆んど変更することなく利用
できることが大きな特徴であり、カラー液晶パネル用ブ
ラックマトリックスとして用いることができる。
【0009】
【発明の実施の形態】この発明のブラックマトリックス
用金属ブランクスは、上記のとおり、クロム成分を一切
含んでいない金属系薄膜であって、含有金属元素は実質
的にNi、W、およびZrの3種から成っている。な
お、ここで言うところの「実質的」との規定は、スパッ
タリングにおける原料ターゲット材や他の製造工程に由
来する不可避的不純分を除いては、金属元素としては、
前記のNi、W、並びにZrのみを含有していることを
意味している。
【0010】勿論この発明においては、バッチ式、イン
ライン式等によるスパッタリング方法やその他の成膜手
段を適宜に採用できるのであって、また、金属ブランク
スの膜構成、または多層膜のいずれ積層数等も特段に限
定されるものではない。例えば、単層膜であってもブラ
ックマトリックス用ブランクスとして用いることができ
る。
【0011】スパッタリング方法は、この発明の薄膜の
形成において好ましく用いられる方法の一つであるが、
この方法においても、スパッタリング用ターゲット材の
種類や成膜条件は適宜に決められる。たとえば、スパッ
タリング用ターゲット材としても、Ni−W−Zrの合
金や焼結体、Ni−W合金にZr金属を挾設したもの等
を用いることができる。
【0012】以下、実施例を示し、さらに詳しくこの発
明の実施の形態について説明する。なお、以下の説明に
おいては、「原子数比」は、Ni+W+Zrの合計を1
00原子%とした場合の値を示している。
【0013】
【実施例】実施例1 成膜装置内を十分排気しながら、図1に示したように、
加熱した透明ガラス基板(10)上に、Ni−W−Zr
合金ターゲットを、比率がAr:N2 :O2 =0〜6
5:2〜85:10〜15の範囲内で導入したガス雰囲
気中でスパッタリングして、膜厚が55〜65nmの反
射防止性を有する第1層(1)を成膜した。
【0014】続いて、前記ターゲットをAr雰囲気中で
スパッタリングし、膜厚が100〜120nmの光遮蔽
性を有する第2層(2)を第1層(1)上に積層した。
得られたNi−W−Zr合金系ブランクス(11)の全
膜厚は155〜185nmと薄く、光学濃度は4.1以
上あり遮光性に優れたものであった。上記合金ブランク
ス(11)の含有金属元素の原子数比〔Ni:W:Z
r〕は、各層別に透明ガラス基板(10)上へ成膜した
単層膜を用いてEPMAによる定量分析を行ったとこ
ろ、次の表1のとおりであった。
【0015】
【表1】
【0016】前記Ni−W−Zr合金系ブランクス(1
1)の波長と反射率の関係は図2の分光反射率線Aに示
される通りであり、可視光域(波長400〜700n
m)における極小反射率は、波長が約580nmのとき
に0.07%以下、最大反射率は5.5%以下と極めて
低かった。なお、反射率の測定にはオリンパス光学工業
(株)製の顕微分光OSP−SP200を用い、アルミ
薄膜をリファレンスとして測定したものである。
【0017】比較のために、図2には、クロム金属をス
パッタリングターゲットとしたときに得られた低反射C
rブランクスの分光反射率曲線Bを併記した。この発明
によるNi−W−Zr合金系ブランクス(11)は図2
の曲線AおよびBの対比からも明らかなように、低反射
Crブランクスと比べると、分光反射率等の光学特性に
関して何ら遜色がなかった。
【0018】なお、前記合金系ブランクスにおける膜厚
方向の各部(第1層の下層部及び上層部、第2層)に相
当する単層膜を透明ガラス基板(10)の上に成膜し、
分光エリプソメータを用いて屈折率を評価した一例を図
3に示した。実施例2 実施例1と同様の方法によって、金属組成比を変更しな
がらNi−W−Zr合金ターゲットを用いてスパッタリ
ング成膜を行い、複数サンプルの薄膜を形成した。
【0019】これらのサンプル薄膜について、ウエット
エッチングによってブラックマトリックスにパターニン
グする工程等への実用性を評価した。評価項目と方法は
次の表2のとおりである。
【0020】
【表2】
【0021】サンプル薄膜のうちのいくつかを例示する
と、前記実施例1における第2層の金属元素の原子数比
〔Ni:W:Zr〕が表3のものが示される。表4には
これらサンプルの評価の結果を例示した。
【0022】
【表3】
【0023】
【表4】
【0024】なお、各サンプルは図4のように溶液に半
分程度浸漬して評価した。また、各サンプルについて、
浸漬部・境界部・雰囲気部においての膜剥がれ、ピンホ
ール、膜色変化、金属層側から測定した反射率の変化
率、光学濃度(OD値)の変化率等を総合的に評価した
ところ、Ni−W−Zr合金系ブランクスの実用性に関
しては、Zrを原子数比で約1.0以上4.0以下で含
有するサンプルが特に優れていることが判明した。実施例3 実施例2において評価の高かったサンプルと同様のNi
−W−Zr合金系ブランクス4を10cm角程度に切断
し、フォトリソグラフィ技術によりパターニング性の評
価を行った。エッチング液としては、液晶パネル等情報
機器の製造工程等において既に広く知られ、Cr金属ブ
ランクスをパターニングしてブラックマトリックスを形
成するときに多用されているCrエッチング液を用い
た。具体的には、組成が純水440ml、70%過塩素
26ml、硝酸第2セリウムアンモニウム100gのC
rエッチング液を用いた。そのCrエッチング液を30
℃に加熱し、その液中で揺動エッチングを行ってパター
ン幅の細り(サイドエッチング量)を評価したところ、
2〜4分間のエッチング時間においてもパターン幅の細
りは1μm未満と少なく、パターン形状も直進性が良か
った。さらに、パターンの断面形状は中下層部の抉れ
(テーパ)が少なく、金属層(遮光層)の欠けや剥がれ
等は殆んど確認されないほどパターニングができた。得
られたパターンの平面形状を図5(a)に、パターンの
断面形状を図5(b)にそれぞれ模式的に示した。
【0025】図中では、透明ガラス基板(10)ととも
に、ブラックマトリックス(12)を示している。
【0026】
【発明の効果】この発明によって得られるブラックマト
リックス用低反射金属ブランクスは、液晶パネルの製造
工程においてクロム金属を全く用いないこと、可視光域
において極小反射率が3.0%以下、光学濃度が3.0
以上の光学特性があること、Cr金属ブランクスをブラ
ックマトリックスにパターニングされている既存のウエ
ットエッチング加工工程等への実用性があること等の優
れた特徴を有している。したがって、カラー液晶パネル
に搭載のブラックマトリックスに十分に用いることがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明のNi−W−Zr合金系ブランクスを
例示した断面概要図である。
【図2】実施例のNi−W−Zr合金系ブランクスにお
ける光の波長と反射率の関係を曲線Aに例示し、曲線B
は比較のためのCr金属ブランクスによるものを曲線B
とした示した光の波長と反射率との関係図である。
【図3】この発明のNi−W−Zr合金系ブランクスの
膜厚方向における各部ごとに、透明ガラス基板上へ単層
成膜し、分光エリプソメータで測定した波長−屈折率特
性を簡単に例示した図である。(a)は、第1層目の下
層部を、(b)は、第1層目の上層部を、(c)は、第
2層目の波長−屈折率特性を示している。
【図4】実用性テストの方法を例示した概要図である。
【図5】実施例のNi−W−Zr合金系ブランクスをフ
ォトリソグラフィ技術によってエッチングして得られた
パターン形状の概要図であり、(a)は平面図、(b)
は断面図である。
【符号の説明】
10 透明ガラス基板 11 Ni−W−Zr合金系ブランクス 12 ブラックマトリックス 1 第1層 2 第2層
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI G02F 1/136 500 C23C 14/18 // C23C 14/18 G02B 1/10 A

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 液晶パネルのカラーフィルターに用いら
    れるブラックマトリックス用金属ブランクスであって、
    透明ガラス基板上にCr金属を含まない材料により成膜
    される薄膜が、金属元素としては、実質的にNi、W並
    びにZrの3種から成ることを特徴とするブラックマト
    リックス用金属ブランクス。
  2. 【請求項2】 可視光域において、ガラスと薄膜の界面
    での極小反射率が3.0%以下、光学濃度が3.0以上
    で、透明ガラス基板上に不活性ガス、窒素、酸素または
    酸化炭素ガスの少なくとも1種以上のガス雰囲気中にお
    いてスパッタリングによりNi−W−Zr合金系薄膜が
    多層成膜されている請求項1のブラックマトリックス用
    金属ブランクス。
JP14266297A 1997-05-30 1997-05-30 ブラックマトリックス用金属ブランクス Pending JPH10333137A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20110020169A1 (en) * 2008-04-30 2011-01-27 Sanyo Special Steel Co., Ltd. Sputtering Target Material for Producing Intermediate Layer Film of Perpendicular Magnetic Recording Medium and Thin Film Produced by Using the Same
US8159749B2 (en) 2008-08-26 2012-04-17 Mitsubishi Electric Corporation Antireflection coating and display device
CN109881048A (zh) * 2019-02-28 2019-06-14 北京理工大学 一种高强度高塑性Ni-W-X合金制备方法

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