JPH11142615A

JPH11142615A - ブラックマスク、カラーフィルター及び液晶ディスプレイ

Info

Publication number: JPH11142615A
Application number: JP9305594A
Authority: JP
Inventors: Kazuaki Yoshida; 一明吉田
Original assignee: STI TECHNOLOGY KK
Current assignee: STI TECHNOLOGY KK
Priority date: 1997-11-07
Filing date: 1997-11-07
Publication date: 1999-05-28

Abstract

(57)【要約】【課題】表面反射率及びエッチング特性を向上可能な
ブラックマスク、これを用いたカラーフィルター及び液
晶ディスプレイを提供する。【解決手段】本ブラックマスクは、クロム、モリブデ
ン、タングステン、ニッケル及びゲルマニウムからなる
群から選ばれた少なくとも１種の異種の金属の酸化物、
窒化物、炭化物、酸化窒化物、酸化炭化物、窒化炭化
物、又は酸化窒化炭化物からなり、且つ、組成の異なる
第１及び第２反射防止膜３，４と、クロム、モリブデ
ン、タングステン、ニッケル、及びゲルマニウムからな
る群から選ばれた少なくとも１種の金属からなる遮光膜
５とを、膜の少なくともいずれか１つがクロムを含むよ
うに透明基板２上に順次積層してなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ブラックマスク、
カラーフィルター及び液晶ディスプレイに関する。

【０００２】

【従来の技術】ＳＴＮ方式あるいはＴＦＴ方式のカラー
液晶ディスプレイは、液晶層に対向する位置にカラーフ
ィルターを備えている。カラーフィルターは、複数の開
口を有するブラックマスクによって分離された着色樹脂
を有しており、このブラックマスクの特性が液晶ディス
プレイの視認性を左右する。従来のブラックマスクは、
特開平８−１７９３０１号公報、特開平８−３６１７１
号公報、特開平９−２４３８０１号公報等に記載されて
いる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】液晶ディスプレイに用
いられるカラーフィルターでは、パネルの視認性を向上
させるため、その構成要素の一つであるブラックマスク
表面での光反射率、及び可視波長領域での反射率の波長
依存性を低減させる、すなわち、反射率の波長特性を十
分に小さくする（各波長における反射率の振れ幅を小さ
くする）ことが求められる。

【０００４】上記特開平８−１７９３０１号公報に記載
のブラックマスクは、全ての層が同種の金属を含んで構
成されている。すなわち、同公報に記載のブラックマス
クは、第１クロム系反射防止膜と、第２クロム系反射防
止膜と、クロム系遮光膜とを順次積層してなる。より詳
細には、第１クロム系反射防止膜は、Ｃｒ、Ｏ、Ｎ及び
Ｃを含んでおり、第２クロム系反射防止膜はＣｒ、Ｎ、
Ｏ及びＣを含んでおり、クロム系遮光膜は金属クロムの
みを含んでいる。しかしながら、このブラックマスクの
表面反射率の波長依存性は依然として大きく、反射率も
十分には低減されていない。

【０００５】また、上記特開平８−３６１７１号公報に
記載のブラックマスクにおける第１クロム系反射防止膜
はクロム及び酸素が主成分であり、第２クロム系反射防
止膜はクロム及び窒素が主成分であり、遮光膜は金属ク
ロムが主成分であるが、これらの膜のエッチング速度に
はかなりの差がある。その値は成膜時の条件によって変
化するが、金属クロムが主成分の遮光膜を硝酸第２セリ
ウムアンモニウム等のエッチング溶液を用いてウエット
エッチングする際のエッチング速度を１とした場合、ク
ロム及び酸素が主成分の第１クロム系反射防止膜のエッ
チング速度は略０．５以下であり、クロム及び窒素が主
成分の第２クロム系反射防止膜のエッチング速度は略５
以上である。したがって、上記３層構造のブラックマス
クをウエットエッチングした場合、これらの各膜のエッ
チング速度差のために、精密なパターンを形成すること
ができない。

【０００６】また、特開平９−２４３８０１号公報に記
載のブラックマスクはクロム成分を含んでいないが、３
層構造のウエットエッチングの場合、同様に精密なパタ
ーンの形成において必ずしも十分なものではない。

【０００７】本発明は、このような課題を解決するため
になされたものであり、製造時のエッチング性を向上さ
せることができるとともに、上記従来技術で形成された
ブラックマスクの特性を大きく上回り、可視領域全体で
反射率の低く、且つ、反射率の波長依存性が小さいブラ
ックマスク、鮮明な画像が得られるカラーフィルター及
び液晶ディスプレイを提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明に係るブラックマ
スクは、クロム、モリブデン、タングステン、ニッケル
及びゲルマニウムからなる群から選ばれた少なくとも１
種の異種の金属の、酸化物、窒化物、炭化物、酸化窒化
物、酸化炭化物、窒化炭化物、又は酸化窒化炭化物から
なり、且つ、組成の異なる第１及び第２反射防止膜と、
クロム、モリブデン、タングステン、ニッケル、及びゲ
ルマニウムからなる群から選ばれた少なくとも１種の金
属からなる遮光膜とを、前記膜の少なくともいずれか１
つがクロムを含むように透明基板上に順次積層してな
る。特に、第１反射防止膜はクロム化合物からなり、第
２反射防止膜はモリブデン化合物又はタングステン化合
物からなり、遮光膜はクロムからなることが好ましい。

【０００９】本発明に係るブラックマスクは、製造時の
エッチング性を向上させることができるとともに、上記
従来技術で形成されたブラックマスクの特性を大きく上
回り、可視領域全体で反射率及びその波長依存性を低減
させることができる。

【００１０】本発明に係るカラーフィルターは、このよ
うなブラックマスクと、ブラックマスクの複数の開口内
に配置された着色樹脂とを備える。このカラーフィルタ
ーは、ブラックマスクが開口内に配置された着色樹脂を
分離するので、着色樹脂を透過する光を分離する。透明
基板を介してブラックマスクに照射される光の反射率及
び反射率の波長依存性は小さいため、着色樹脂を透過し
た光に対する反射光の比率を低減させることができ、着
色樹脂を透過した光の視認性を向上させることができ
る。

【００１１】本発明に係る液晶ディスプレイは、このカ
ラーフィルターを備える第１基板と、複数の電極を備え
る第２基板と、第１及び第２基板間に挟持され、電極に
所定の電位を印加することにより、ブラックマスクの複
数の開口に対向する領域毎にその配向を変化させること
ができる液晶層とを備えることを特徴とする。この液晶
ディスプレイにおいては、電極に所定の電位を印加する
ことにより、液晶層のブラックマスクの複数の開口に対
向する領域毎に配向を変化させることができるため、液
晶層に入力される光の光量をブラックマスクの開口毎に
制御することができる。ブラックマスクの開口内には、
着色樹脂が配置されているので、上記領域毎に着色樹脂
に対応した波長成分の光を発することができる。この液
晶ディスプレイのカラ−フィルタは、着色樹脂を透過し
た光の視認性を向上させることができため、この液晶デ
ィスプレイに鮮明な画像を表示することができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態に係る
ブラックマスクについて、ブラックマスクを有するカラ
ーフィルター１を用いて説明する。なお、同一要素には
同一符号を用いるものとし、重複する説明は省略する。

【００１３】図１はカラーフィルター１を示す斜視図で
ある。カラーフィルター１は、透明ガラス基板２と、透
明ガラス基板２上に順次堆積された第１反射膜防止膜
３、第２反射防止膜４及び遮光膜５からなるブラックマ
スクＢＭ（ブラックマトリクス）と、ブラックマスクＢ
Ｍ上に形成されたオーバーコート層６と、オーバーコー
ト層６上に形成された透明電極７とを備える。さらに、
透明ガラス基板２の裏面側には、偏光板８が取付けられ
ている。

【００１４】本ブラックマスクＢＭは、透明基板２上に
順次形成され、互いに組成の異なる異種の金属化合物か
らなる第１及び第２反射防止膜３，４と、第２反射防止
膜４上に形成された遮光膜５とを備え、上記膜３，４，
６の少なくともいずれか１つはクロム（Ｃｒ）を含んで
いる。

【００１５】図６〜図１０は、各膜に用いることができ
る材料を示す表である。添え字Ｘ，Ｙ，Ｚ，Ａ，Ｂ，Ｃ
は各対応非金属元素の金属元素（Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｎｉ
又はＧｅ）に対する原子数比を示す。

【００１６】第１反射防止膜３は、クロム（Ｃｒ）、モ
リブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）、ニッケル（Ｎ
ｉ）及びゲルマニウム（Ｇｅ）からなる群から選ばれた
少なくとも１種の金属の酸化窒化物、酸化炭化物、又は
酸化窒化炭化物を含む。

【００１７】第２反射防止膜４は、第１反射防止膜３で
選ばれた金属とは異なる金属を含み、好ましくはＣｒ、
Ｍｏ、Ｗ、Ｎｉ及びＧｅからなる群から選ばれた少なく
とも１種の金属の酸化物、窒化物、炭化物、酸化窒化
物、酸化炭化物、窒化炭化物、又は酸化窒化炭化物を含
む。

【００１８】第１反射防止膜３及び第２反射防止膜４の
膜厚は、反射光を低減させるためには、５〜２００ｎｍ
であることが好ましく、反射光及びその波長依存性を低
減させる観点からは、２０〜６０ｎｍであることが好ま
しい。

【００１９】遮光膜５の材料は、可視光を遮光し、かつ
第１反射防止膜３及び第２反射防止膜４に使用した金属
と異なった金属であればよく、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｎｉ又
はＧｅ等の金属を含むものを用いることができる。遮光
膜５の膜厚は、可視光を遮光すれば特に制限はないが、
遮光の性能及び製造のスループットの観点から、２０〜
５００ｎｍが好ましく、より好ましくは５０〜１５０ｎ
ｍである。

【００２０】第１及び第２反射防止膜３，４は互いに組
成の異なる異種の金属化合物からなるため、その屈折率
及び消衰係数を反射防止をなすように設定して反射率の
波長依存性を低減しつつも、これらの膜のエッチング速
度を揃えることができる。また、従来、遮光膜及び第１
並びに第２反射防止膜が同一金属であるＣｒを含む場合
には各膜のエッチング速度を揃えることができなかった
が、本形態の第１反射防止膜３は、第２反射防止膜４に
含まれる金属とは異なる金属を含むので、そのエッチン
グ速度を第２反射防止膜４のそれと揃えることができ
る。

【００２１】特に、第１反射防止膜３はクロム化合物か
らなり、第２反射防止膜４はモリブデン化合物又はタン
グステン化合物からなり、遮光膜５はクロムからなるこ
とが好ましい。さらに好ましくは、第１反射防止膜３／
第２反射防止膜４／遮光膜５の構成材料が、（１）Ｃｒ
Ｏ_XＮ_YＣ_Z／ＷＯ_AＮ_BＣ_C／Ｃｒである場合、そのエッチ
ング速度を近接させ、精密なパターンを得ることができ
る。すなわち、Ｃｒのエッチング速度を１とした場合、
第１及び第２反射防止膜３，４及び遮光膜５を構成する
材料のエッチング速度はすべて１以下である。また、各
膜の原子数比を、屈折率及び消衰係数を反射防止膜の原
理に従って反射防止をなすように設定することにより、
反射率の波長依存性を低減させることができる。

【００２２】また、第１反射防止膜３／第２反射防止膜
４／遮光膜５の構成材料が、（２）ＣｒＯ_XＮ_Y／ＭｏＯ
_AＮ_B／Ｃｒである場合、（３）ＣｒＯ_XＮ_Y／ＷＯ_AＮ_B／
Ｃｒである場合も、そのエッチング速度を近接させ、精
密なパターンを得ることができる。

【００２３】以上のように、本実施の形態に係るブラッ
クマスクは、製造時のエッチング性を向上させることが
できるとともに、上記従来技術で形成されたブラックマ
スクの特性を大きく上回り、可視領域全体で反射率及び
その波長依存性を低減させることができる。

【００２４】図２は、図１に示したカラーフィルター１
のＸ−Ｘ矢印断面図である。ブラックマスクＢＭは複数
の開口を有しており、隣接する３つの開口内には、それ
ぞれ異なった色の樹脂が光学フィルタとして充填されて
いる。すなわち、着色樹脂Ｒは、赤色に着色された樹脂
であって、フォトレジストに赤色の顔料等の色素を含有
させて硬化させたものであり、着色樹脂Ｇは、緑色に着
色された樹脂であって、フォトレジストに緑色の顔料等
の色素を含有させて硬化させたものであり、着色樹脂Ｂ
は、青色に着色された樹脂であって、フォトレジストに
青色の顔料等の色素を含有させて硬化させたものであ
る。このカラーフィルター１は、ブラックマスクＢＭが
開口内に配置された着色樹脂Ｒ，Ｇ，Ｂを分離するの
で、着色樹脂Ｒ，Ｇ，Ｂを透過する光が分離される。透
明基板２を介してブラックマスクＢＭに照射される光の
反射率及び反射率の波長依存性は十分に低減されるの
で、色樹脂Ｒ，Ｇ，Ｂを透過した光に対する反射光の比
率を低減させることができ、色樹脂Ｒ，Ｇ，Ｂを透過し
た光の視認性を向上させることができる。

【００２５】次に、上記実施の形態に係るカラーフィル
ター１の製造方法について説明する。

【００２６】本カラーフィルター１を製造するために
は、まず、可視光に対して透明な透明ガラス基板２を用
意し、透明基板２の表面上に、第１反射防止膜３、第２
反射防止膜４及び遮光膜５を順次堆積する。

【００２７】第１反射防止膜３は、反応性スパッタリン
グ法を用いて形成される。すなわち、透明基板２を図示
しないチャンバ内に配置した後、透明基板２に対向する
位置にターゲットとして、金属又は合金を配置する。次
に、チャンバ内を第１の圧力Ｐ₁以下に減圧した後、必
要に応じて不活性ガス（希ガス）としてのアルゴンガス
をチャンバ内に導入し、さらに、ターゲットの金属（Ｃ
ｒ，Ｍｏ，Ｗ，Ｎｉ又はＧｅ）と化合させるための反応
ガス（酸素ガス、窒素ガス、及び二酸化炭素ガスの少な
くともいずれか１つは又はこれらの組合わせ）をチャン
バ内に導入し、チャンバ内の圧力を第２の圧力Ｐ₂に保
持する。さらに、透明基板２の温度を測定しながら、基
板２の温度を第１の温度Ｔ₁に保持しつつ、第１のスパ
ッタパワーＷ₁をチャンバ内の雰囲気に加え、プラズマ
を発生させてターゲット基板に照射し、ターゲット基板
の金属をスパッタリングし、スパッタされた金属原子又
は分子とチャンバ内に導入された反応ガスとの反応によ
って、透明基板２上に第１反射防止膜３を形成する。

【００２８】ここで、第１の圧力Ｐ₁は、１．５Ｐａ以
下であり、より好ましくは０．１Ｐａ以下である。第２
の圧力Ｐ₂は、０．１Ｐａ〜２．０Ｐａであるが、好ま
しくは０．１Ｐａ〜１．０Ｐａである。なお、第１の温
度Ｔ₁は、室温（約２０℃）〜５００℃であり、好まし
くは室温〜３５０℃であり、より好ましくは室温〜１５
０℃である。また、第１反射防止膜３の形成時に投入す
る第１のスパッタパワーＷ₁は、０．５Ｗ／ｃｍ²以上〜
２０Ｗ／ｃｍ²以下であるが、好ましくは１Ｗ／ｃｍ²以
上〜１０Ｗ／ｃｍ²以下である。この際のスパッリング
の速度、時間に特に制限はないが、目的とする膜厚を得
る時間として１０秒以上１時間以内が例示され、３０秒
以上２０分以内が好ましい。

【００２９】第２反射防止膜４も反応性スパッタリング
法を用いて形成される。すなわち、第２反射防止膜４
は、第１反射防止膜３の形成後、基板２をチャンバから
取り出すことなく、チャンバ内の圧力が第３の圧力Ｐ₃
以下になるまでチャンバ内の気体を排気した後、不活性
ガス（希ガス）としてのアルゴンガスをチャンバ内に導
入し、さらに、ターゲットの金属（Ｃｒ，Ｍｏ，Ｗ，Ｎ
ｉ又はＧｅ、但し第１反射防止膜３の作製時に使用した
金属とは異なる）と化合させるための反応ガス（酸素ガ
ス、窒素ガス、及び二酸化炭素ガスの少なくともいずれ
か１つ又はこれらの組み合わせ）をチャンバ内に導入
し、チャンバ内の圧力を第４の圧力Ｐ₄に保持する。さ
らに、透明基板２の温度を測定しながら、基板２の温度
を第２の温度Ｔ₂に保持しつつ、第２のスパッタパワー
Ｗ₂をチャンバ内の雰囲気に加え、プラズマを発生させ
てターゲット基板に照射し、ターゲット基板の金属をス
パッタリングし、スパッタされた金属原子又は分子とチ
ャンバ内に導入された反応ガスとの反応によって、第１
反射防止膜３上に第２反射防止膜４を形成する。

【００３０】ここで、第３の圧力Ｐ₃は、１．５Ｐａ以
下であり、より好ましくは０．１Ｐａ以下である。第４
の圧力Ｐ₄は、０．１Ｐａ〜２．０Ｐａであるが、好ま
しくは０．１Ｐａ〜１．０Ｐａである。なお、第２の温
度Ｔ₂は、室温（約２０℃）〜５００℃であり、好まし
くは室温〜３５０℃であり、より好ましくは室温〜１５
０℃である。また、第２反射防止膜４の形成時に投入す
る第２のスパッタパワーＷ₂は、０．５Ｗ／ｃｍ²以上〜
２０Ｗ／ｃｍ²以下であるが、好ましくは１Ｗ／ｃｍ²以
上〜１０Ｗ／ｃｍ²以下である。この際のスパッリング
の速度、時間に特に制限はないが、目的とする膜厚を得
る時間として１０秒以上１時間以内が例示され、３０秒
以上２０分以内が好ましい。

【００３１】遮光膜５は、第２反射防止膜４の形成後、
チャンバ内の圧力が第５の圧力Ｐ₅以下になるまでチャ
ンバ内の気体を排気した後、チャンバ内にアルゴンガス
を、チャンバ内の圧力が第６の圧力Ｐ₆になるまで導入
する。次に、基板２の温度を第３の温度Ｔ₃に保持しつ
つ、第３のスパッタパワーＷ₃をチャンバ内の雰囲気に
加え、プラズマを発生させてターゲット基板に照射し、
ターゲット基板の金属（Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ，Ｎｉ又はＧ
ｅ）をスパッタリングし、スパッタされた金属原子又は
分子を第２反射防止膜４上に堆積することによって、遮
光膜５を形成する。

【００３２】ここで、第５の圧力Ｐ₅は、１．５Ｐａ以
下であり、より好ましくは０．１Ｐａ以下である。第６
の圧力Ｐ₆は、０．１Ｐａ〜２．０Ｐａであるが、好ま
しくは０．１Ｐａ〜１．０Ｐａである。なお、第３の温
度Ｔ₃は、室温（約２０℃）〜５００℃であり、好まし
くは室温〜３５０℃であり、より好ましくは室温〜１５
０℃である。また、遮光膜５の形成時に投入する第３の
スパッタパワーＷ₃は、０．５Ｗ／ｃｍ²以上２０Ｗ／ｃ
ｍ²以下であるが、好ましくは、１Ｗ／ｃｍ²以上１０
Ｗ／ｃｍ²以下である。この際のスパッリングの速度、
時間に特に制限はないが、目的とする膜厚を得る時間と
して１０秒以上１時間以内が例示され、２０秒以上３０
分以内が好ましい。

【００３３】なお、第１反射防止膜３、第２反射防止膜
４、及び遮光膜５は、上記のようなスパッタリング法の
他、ＣＶＤ法や蒸着法を用いて形成してもよい。

【００３４】次に、ポジ型のフォトレジストを遮光膜５
の露出表面上に塗布し、プリベーク後、フォトレジスト
に複数の開口を有するパターンを光照射し、フォトレジ
ストを感光させた後、フォトレジストの感光領域を有機
溶剤を用いて溶解することにより現像し、ポストベーク
を行うことにより、複数の開口を有するフォトレジスト
層を遮光膜５上に形成する。なお、金属化合物の組合わ
せによっては、膜剥離が発生する場合があるが、これは
各膜の成膜条件、ポジ型フォトレジストの塗布条件の変
更により改善できる。

【００３５】さらに、フォトレジスト層をマスクとし
て、所定のエッチング液をフォトレジスト層の開口直下
の遮光膜５、第２反射防止膜４、第１反射防止膜３に接
触させて、これらの接触領域をエッチングし、エッチン
グの終了後、フォトレジスト層を有機溶剤を用いて遮光
膜５上から除去し、複数の開口を有するブラックマスク
ＢＭを形成する。なお、上記（１）〜（３）の構造のブ
ラックマスク製造においては、エッチング液として、硝
酸第２セリウムアンモニウムを主成分としたエッチング
液等を使用することが好ましく、この場合、遮光膜５、
第２反射防止膜４、第１反射防止膜３を同時にエッチン
グすることが可能である。

【００３６】次に、赤色の顔料を含むことにより、赤色
に着色されたネガ型のフォトレジストを、基板２の上方
に配置されたディスペンサからブラックマスクＢＭ上に
供給し、ブラックマスクＢＭの全ての開口内に充填す
る。

【００３７】しかる後、赤色フォトレジストの塗布され
た基板２をプリベークし、均一な厚みを有する赤色フォ
トレジスト層を形成する。なお、プリベークの前に、赤
色フォトレジスト層の厚みが均一になるように、基板２
を、その厚み方向を回転軸として回転させてもよい。

【００３８】次に、ブラックマスクＢＭのマトリクス状
に配置された開口の行方向及び列方向に対して３つおき
であって、対角方向に対して隣接する開口領域上のみに
赤色フォトレジストが残留するように露光し、非感光領
域の赤色フォトレジストを有機溶剤を用いて除去した
後、ベーキングを行い、ブラックマスクＢＭの所定の開
口内に赤色の樹脂Ｒを形成する。

【００３９】さらに、赤色のフォトレジストに代えて、
緑色に着色されたフォトレジスト及び青色に着色された
フォトレジストを用い、赤色の樹脂Ｒの形成工程と同様
の方法を用いて、ブラックマスクＢＭの所定の開口内に
緑色の樹脂Ｇ及び青色の樹脂Ｂを形成する。各着色樹脂
Ｒ，Ｇ，Ｂは、ブラックマスクＢＭの開口の行方向及び
列方向に対して３つおきであって、対角方向に対して隣
接するように配置されている。

【００４０】次に、着色樹脂Ｒ，Ｇ，Ｂ上に、その表面
が均一になるようにオーバーコート層６を堆積し、さら
に、オーバーコート層６上に透明電極７を堆積し、最後
に透明基板２の裏面側に偏光板８を取付けて、図１に示
したカラーフィルター１が完成する。

【００４１】次に、上記カラーフィルター１を用いた液
晶ディスプレイについて説明する。

【００４２】図３は、この液晶ディスプレイ１００を示
す斜視図である。図４は、図３に示した液晶ディスプレ
イ１００のＹ−Ｙ矢印断面図である。本液晶ディスプレ
イ１００は、カラーフィルター１と、カラーフィルター
１の透明電極７に貼りつけられたＴＦＴ（薄膜トランジ
スタ）基板２０と、ＴＦＴ基板２０をカラーフィルター
１とともに挟む位置に固定されたバックライト２６とを
備える。

【００４３】ＴＦＴ基板２０は、カラーフィルター１の
表面外周部を囲む遮光性樹脂からなる外枠２１、外枠２
１内に充填されたネマティック液晶からなる液晶層２
２、液晶層２２のブラックマスクＢＭ開口部に対応する
領域毎に設けられた複数の画素電極２３、画素電極２３
がその上に形成された透明ガラス基板２４及び透明ガラ
ス基板２４の露出表面に形成された偏光板２５を備え
る。

【００４４】偏光板又は偏光膜８及び２５の偏光方位は
直交しており、ポリイミド等の有機材料から構成され
る。複数の画素電極２３は、ＴＦＴ基板２０のガラス基
板２４上に形成された複数の薄膜トランジスタにそれぞ
れ接続されており、特定の画素電極２３に所定の電位を
与えると、特定の画素電極２３と透明電極７との間に所
定電圧が印加され、電圧に応じて形成される電界によっ
て、液晶層２２の特定の画素電極２３に対応する領域の
配向が変化する。

【００４５】バックライト２６から出射した白色光ＬＴ
１のうちの特定方向の偏光成分が、偏光板又は偏光膜２
５を通過することによって、液晶層２２に入射する。入
射した偏光は、画素電極２３毎に分割され、液晶層２２
の配向量に応じて偏光方位が変化する。画素電極２３毎
に分割された光は、カラーフィルター１の着色樹脂Ｒ，
Ｇ，Ｂにそれぞれ入射し、これを透過する。カラーフィ
ルター１の出射面側には、偏光板又は偏光膜８が設けら
れているため、液晶層２２の配向量に応じて偏光板又は
偏光膜８を透過する光の光量が変化する。液晶層２２の
配向量は、画素電極２３に与えられる電位に比例するの
で、画素電極２３に与える電位を制御することによっ
て、出射光ＬＴ２の光量を制御することができる。

【００４６】以上、説明したように、上記実施の実施形
態に係るカラーフィルター１は、ブラックマスクＢＭ
と、ブラックマスクＢＭがその上に形成された透明基板
２と、ブラックマスクＢＭの複数の開口内に配置された
着色樹脂Ｒ，Ｇ，Ｂとを備える。このカラーフィルター
１は、ブラックマスクＢＭが開口内に配置された着色樹
脂Ｒ，Ｇ，Ｂを分離するので、着色樹脂Ｒ，Ｇ，Ｂを透
過する光を分離する。透明基板２を介してブラックマス
クＢＭに照射される光の反射率及び反射率の波長依存性
は小さくため、着色樹脂Ｒ，Ｇ，Ｂを透過した光ＬＴ２
に対する反射光の比率を低減させることができ、着色樹
脂Ｒ，Ｇ，Ｂを透過した光の視認性を向上させることが
できる。

【００４７】また、上記実施の形態に係る液晶ディスプ
レイ１００は、カラーフィルター１と、カラーフィルタ
ー１に対向する位置に設けられた液晶層２２と、所定の
電位を印加することにより、液晶層２２のブラックマス
クＢＭの複数の開口に対向する領域毎に液晶層の配向を
変化させることができる位置に設けられた複数の電極２
３とを備える。この液晶ディスプレイ１００において
は、電極２３に所定の電位を印加することにより、液晶
層２２のブラックマスクＢＭの複数の開口に対向する領
域毎にその配向を変化させることができるため、液晶層
２２に入力される光ＬＴ１の光量をブラックマスクＢＭ
の開口毎に制御することができる。ブラックマスクＢＭ
の開口内には、着色樹脂Ｒ，Ｇ，Ｂが配置されているの
で、上記領域毎に着色樹脂Ｒ，Ｇ，Ｂに対応した波長成
分の光を出射することができる。この液晶ディスプレイ
１００のカラ−フィルタ１は、着色樹脂Ｒ，Ｇ，Ｂを透
過した光の視認性を向上させることができため、この液
晶ディスプレイ１００に鮮明な画像を表示することがで
きる。

【００４８】

【実施例】（実施例１）上記実施の形態に係るブラック
マスクＢＭ及び比較例となるブラックマスクを製造し、
その反射率及び反射率の波長依存性について測定した。

【００４９】上記実施の形態のブラックマスクＢＭのう
ち、第１反射防止膜３／第２反射防止膜４／遮光膜５
が、（１）ＣｒＯ_XＮ_YＣ_Z／ＷＯ_AＮ_BＣ_C／Ｃｒ構造を有
するものを以下の方法を用いて製造した。まず、ガラス
基板２を、スパッタリング装置のチャンバ内に装着し、
チャンバ内を１．０×１０^-4Ｐａまで排気した後、チャ
ンバ内に窒素ガス及び二酸化炭素ガスの混合ガスをチャ
ンバ内の圧力が０．４Ｐａになるまで導入した。なお、
窒素ガス及び二酸化炭素ガスの流量パーセント比、
Ｎ₂：ＣＯ₂は１：１である。さらに、スパッタパワーを
１０Ｗ／ｃｍ²にして、クロム金属をターゲットとして
反応性スパッタリングを行い、クロム酸化物、クロム窒
化物、クロム炭化物、クロム酸化窒化物、クロム酸化炭
化物、クロム窒化炭化物、又は／及びクロム酸化窒化物
を含む膜厚５５ｎｍの第１反射防止膜３を基板２上に形
成した。

【００５０】次に、チャンバ内の圧力が１．０×１０^-4
Ｐａになるまでチャンバ内の雰囲気を排気した後、アル
ゴンガス、窒素ガス及び二酸化炭素ガスの混合ガスを、
チャンバ内の圧力が０．４Ｐａになるまでチャンバ内に
導入した。アルゴンガス、窒素ガス及び二酸化炭素ガス
の流量パーセント比、Ａｒ：Ｎ₂：ＣＯ₂は１０：５：４
である。しかる後、スパッタパワーを４Ｗ／ｃｍ²に設
定し、タングステン金属をターゲットとして反応性スパ
ッタリングを行い、タングステン酸化物、タングステン
窒化物、タングステン炭化物、タングステン酸化窒化
物、タングステン酸化炭化物、タングステン窒化炭化
物、又は／及びタングステン酸化窒化物を含む膜厚３８
ｎｍの第２反射防止膜４を第１反射防止膜３上に形成し
た。

【００５１】次に、チャンバ内の圧力が１．０×１０^-4
Ｐａになるまでチャンバ内の雰囲気を排気した後、アル
ゴンガスを、チャンバ内の圧力が０．１Ｐａになるまで
チャンバ内に導入した。しかる後、スパッタパワーを５
Ｗ／ｃｍ²に設定し、クロム金属をターゲットとしてス
パッタリングを行い、クロム金属からなる膜厚１００ｎ
ｍの遮光膜５を第２反射防止膜４上に形成した。なお、
上記膜３〜５の形成時の基板２の温度は、すべて室温で
ある。最後に、上記膜３〜５を上述のようにウエットエ
ッチングし、ブラックマスクＢＭを製造した。このエッ
チング工程においては、エッチング液として硝酸第２セ
リウムアンモニウムを用いた。

【００５２】なお、上記実施例に係るブラックマスクＢ
Ｍにおいて、第１反射防止膜３、第２反射防止膜４及び
遮光膜５のエッチング速度は、金属クロムのエッチング
速度を１とした場合、すべて１以下であるため、上述の
ようなクロム膜用のエッチング液を用いて、ブラックマ
スクパターンを形成した場合、微細で良好なエッジ形状
を得ることができる。

【００５３】（実施例２）上記実施の形態のブラックマ
スクＢＭのうち、第１反射防止膜３／第２反射防止膜４
／遮光膜５が、（２）ＣｒＯ_XＮ_Y／ＭｏＯ_AＮ_B／Ｃｒ構
造を有するものを以下の方法を用いて製造した。まず、
ガラス基板２を、スパッタリング装置のチャンバ内に装
着し、チャンバ内を１．０×１０^-4Ｐａまで排気した
後、チャンバ内に窒素ガス及び酸素ガスの混合ガスをチ
ャンバ内の圧力が０．４Ｐａになるまで導入した。な
お、窒素ガス及び酸素ガスの流量パーセント比、Ｎ₂：
Ｏ₂は１：１である。さらに、スパッタパワーを１０Ｗ
／ｃｍ²にして、クロム金属をターゲットとして反応性
スパッタリングを行い、クロム酸化物、クロム窒化物、
又は／及びクロム酸化窒化物を含む膜厚５５ｎｍの第１
反射防止膜３を基板２上に形成した。

【００５４】次に、チャンバ内の圧力が１．０×１０^-4
Ｐａになるまでチャンバ内の雰囲気を排気した後、アル
ゴンガス、窒素ガス及び酸素ガスの混合ガスを、チャン
バ内の圧力が０．４Ｐａになるまでチャンバ内に導入し
た。アルゴンガス、窒素ガス及び酸素ガスの流量パーセ
ント比、Ａｒ：Ｎ₂：Ｏ₂は１０：５：３である。しかる
後、スパッタパワーを４Ｗ／ｃｍ²に設定し、モリブデ
ン金属をターゲットとして反応性スパッタリングを行
い、モリブデン酸化物、モリブデン窒化物、及び／又は
モリブデン酸化窒化物を含む膜厚４１ｎｍの第２反射防
止膜４を第１反射防止膜３上に形成した。

【００５５】次に、チャンバ内の圧力が１．０×１０^-4
Ｐａになるまでチャンバ内の雰囲気を排気した後、アル
ゴンガスを、チャンバ内の圧力が０．１Ｐａになるまで
チャンバ内に導入した。しかる後、スパッタパワーを５
Ｗ／ｃｍ²に設定し、クロム金属をターゲットとしてス
パッタリングを行い、クロム金属からなる膜厚１００ｎ
ｍの遮光膜５を第２反射防止膜４上に形成した。なお、
上記膜３〜５の形成時の基板２の温度は、すべて室温で
ある。最後に、上記膜３〜５を上述のようにウエットエ
ッチングし、ブラックマスクＢＭを製造した。このエッ
チング工程においては、エッチング液として硝酸第２セ
リウムアンモニウムを用いた。

【００５６】なお、上記実施例に係るブラックマスクＢ
Ｍにおいて、第１反射防止膜３、第２反射防止膜４及び
遮光膜５のエッチング速度は、金属クロムのエッチング
速度を１とした場合、すべて１以上であるため、上述の
ようなクロム膜用のエッチング液を用いて、ブラックマ
スクパターンを形成した場合、微細で良好なエッジ形状
を得ることができる。

【００５７】（比較例）比較例に係るブラックマスクＢ
Ｍは、以下の方法により製造した。まず、ガラス基板２
を、スパッタリング装置のチャンバ内に装着し、チャン
バ内を１．０×１０^-4Ｐａまで排気した後、チャンバ内
にアルゴンガス、窒素ガス及び二酸化炭素ガスの混合ガ
スをチャンバ内の圧力が０．４Ｐａになるまで導入し
た。なお、アルゴンガス、窒素ガス及び二酸化炭素ガス
の流量パーセント比、Ａｒ：Ｎ₂：ＣＯ₂は２：１：１で
ある。さらに、スパッタパワーを２Ｗ／ｃｍ²にして、
クロム金属をターゲットとして反応性スパッタリングを
行い、クロム酸化物、クロム窒化物、クロム炭化物、ク
ロム酸化窒化物、クロム酸化炭化物、クロム窒化炭化物
又はクロム酸化窒化炭化物を含む膜厚６０ｎｍの第１反
射防止膜３を基板２上に直接形成した。

【００５８】次に、チャンバ内の圧力が１．０×１０^-4
Ｐａになるまで排気した後、アルゴンガス、窒素ガス及
び二酸化炭素ガスの混合ガスをチャンバ内の圧力が０．
４Ｐａになるまで導入した。なお、アルゴンガス、窒素
ガス及び二酸化炭素ガスの流量パーセント比、Ａｒ：Ｎ
₂：ＣＯ₂は１０：５：１である。さらに、スパッタパワ
ーを２Ｗ／ｃｍ²にして、クロム金属をターゲットとし
て反応性スパッタリングを行い、クロム酸化物、クロム
窒化物、クロム炭化物、クロム酸化窒化物、クロム酸化
炭化物、クロム窒化炭化物又はクロム酸化窒化炭化物を
含む膜厚４０ｎｍの第２反射防止膜４を第１反射防止膜
３上に形成した。

【００５９】次に、チャンバ内の圧力が１．０×１０^-4
Ｐａになるまでチャンバ内の雰囲気を排気した後、アル
ゴンガスを、チャンバ内の圧力が０．１Ｐａになるまで
チャンバ内に導入した。しかる後、スパッタパワーを５
Ｗ／ｃｍ²に設定し、クロム金属をターゲットとしてス
パッタリングを行い、クロム金属からなる膜厚１００ｎ
ｍの遮光膜５を第２反射防止膜４上に形成した。なお、
上記膜３〜５の形成時の基板２の温度は、すべて室温で
ある。最後に、上記膜３〜５を上述のようにウエットエ
ッチングし、ブラックマスクＢＭを製造した。このエッ
チング工程においては、エッチング液として硝酸第２セ
リウムアンモニウムを用いた。

【００６０】なお、上記比較例に係るブラックマスクＢ
Ｍにおいて、第１反射防止膜３、第２反射防止膜４及び
遮光膜５のエッチング速度は、金属クロムのエッチング
速度を１とした場合、それぞれ０．５以下、５以上、１
であるため、クロム膜用のエッチング液を用いて、ブラ
ックマスクパターンを形成した場合、パターンに欠けが
発生する。

【００６１】（評価方法及び結果）実施例１、実施例２
及び比較例に係るブラックマスクＢＭの形成された透明
基板２を用意し、透明基板２側から入射光を照射して、
ブラックマスクＢＭからの光の反射率を測定した。この
反射率は、ガラス基板２側よりミノルタＣＭ−２００２
分光測色計を用いて測定した。

【００６２】図５は、このようにして測定した入射光の
波長（ｎｍ）と反射率（％）との関係を示すグラフであ
る。上記実施例１に係るブラックマスクＢＭを透明基板
２上に形成した場合、その反射率の波長依存性は、波長
４００〜７００ｎｍの可視領域に渡って、比較例の反射
率の波長依存性よりも低い。上記実施例２に係るブラッ
クマスクＢＭを透明基板２上に形成した場合、その反射
率の波長依存性は、波長４００〜７００ｎｍの可視領域
に渡って、実施例１の反射率の波長依存性よりも低減さ
れている。また、実施例１及び２は、比較例のブラック
マスクパターンに比して、パターンに欠けを生じず、良
好なエッジ形状を得ることができた。

【００６３】なお、上記実施例に係るブラックマスクＢ
Ｍについて、この上に赤色のレジストを塗布後、露光、
現像を行って赤色画素の形成を行い、青、緑の画素を作
製し、さらに、この上に、ＩＴＯ電極を成膜したのち、
配向膜の作製、ラビング、スペーサーの散布、ラビング
した配向膜を表面に有する対向電極基板の接着、液晶の
注入、封止、偏光膜の接着等の一連の操作を行うことに
より製造された液晶ディスプレイは、従来の液晶ディス
プレイよりも、低反射で、コントラスト等の表示性能が
優るものである。

【００６４】

【発明の効果】本発明によれば、上記従来技術で形成さ
れたブラックマスクの特性を大きく上回り、可視領域全
体で反射率の波長依存性が小さく、かつそのエッチング
性が良好であるブラックマスク、鮮明な画像が得られる
カラーフィルター及び液晶ディスプレイを提供すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】カラーフィルターの斜視図。

【図２】図１に示したカラーフィルターのＸ−Ｘ矢印断
面図。

【図３】液晶ディスプレイの斜視図。

【図４】図３に示した液晶ディスプレイのＹ−Ｙ矢印断
面図。

【図５】入射光の波長（ｎｍ）と反射率（％）との関係
を示すグラフ。

【図６】各膜の構成材料を示す表。

【図７】各膜の構成材料を示す表。

【図８】各膜の構成材料を示す表。

【図９】各膜の構成材料を示す表。

【図１０】各膜の構成材料を示す表。

【符号の説明】

３…第１反射防止膜、４…第２反射防止膜、５…遮光
膜、ＢＭ…ブラックマスク、１…カラーフィルター、１
００…液晶ディスプレイ。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】クロム、モリブデン、タングステン、ニ
ッケル及びゲルマニウムからなる群から選ばれた少なく
とも１種の異種の金属の、酸化物、窒化物、炭化物、酸
化窒化物、酸化炭化物、窒化炭化物、又は酸化窒化炭化
物からなり、且つ、組成の異なる第１及び第２反射防止
膜と、クロム、モリブデン、タングステン、ニッケル、
及びゲルマニウムからなる群から選ばれた少なくとも１
種の金属からなる遮光膜とを、前記膜の少なくともいず
れか１つがクロムを含むように透明基板上に順次積層し
てなるブラックマスク。
【請求項２】前記第１反射防止膜はクロム化合物から
なり、前記第２反射防止膜はモリブデン化合物又はタン
グステン化合物からなり、前記遮光膜はクロムからなる
ことを特徴とする請求項１に記載のブラックマスク。
【請求項３】請求項１に記載のブラックマスクと、前
記ブラックマスクの複数の開口内に配置された着色樹脂
と、を備えることを特徴とするカラーフィルター。
【請求項４】請求項３に記載のカラーフィルターを備
える第１基板と、複数の電極を備える第２基板と、前記
第１及び第２基板間に挟持され、前記電極に所定の電位
を印加することにより、前記ブラックマスクの複数の開
口に対向する領域毎にその配向を変化させることができ
る液晶層と、を備えることを特徴とする液晶ディスプレ
イ。