トップ :: G 物理学 :: G02 光学




【発明の名称】 低反射薄膜基板、カラーフィルタ基板および液晶ディスプレイ
【発明者】 【氏名】藤田 達也

【氏名】佐藤 崇

【氏名】迫野 郁夫
【要約】 【課題】環境上問題が無く、充分な遮光性と低反射性、優れた耐薬品性と耐食性を有するブラックマトリクスを備えたカラーフィルタを、膜欠損不良等を生じずに安価に作製する。

【解決手段】透明基板１０１上に窒化タンタルからなる反射防止膜１０２と、タンタルまたは窒化タンタルからなる遮光膜１０３を基板側からこの順に積層してブラックマトリクスをパターン形成する。
【特許請求の範囲】
【請求項１】 透明基板上に、窒化タンタルからなる第１層膜と、タンタル又は窒化タンタルからなる第２層膜とが、該透明基板側からこの順に積層されている低反射薄膜基板。
【請求項２】 前記第１層膜は、膜中の窒素濃度が４５ａｔｏｍ％以上の窒化タンタル膜である請求項１に記載の低反射薄膜基板。
【請求項３】 前記第１層膜の膜厚が１５ｎｍ〜３５ｎｍである請求項２に記載の低反射薄膜基板。
【請求項４】 波長６３０ｎｍにおいて、前記第１層膜の光の屈折率が２．６〜３．４で消衰係数が０．２〜０．５である請求項１乃至請求項３のいずれか一つに記載の低反射薄膜基板。
【請求項５】 前記第２層膜は、膜中の窒素濃度が２０ａｔｏｍ％〜４０ａｔｏｍ％の窒化タンタル膜である請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の低反射薄膜基板。
【請求項６】 波長４００ｎｍ〜７００ｎｍの可視光域において、前記透明基板による反射を除く、該透明基板側からの光の反射率の最大値が１７％以下で反射率の極小値が５％以下であり、透過率が０．５％以下である請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の低反射薄膜基板。
【請求項７】 波長４００ｎｍ〜７００ｎｍの可視光域において、前記透明基板による反射を除いて視感度補正した平均反射率が７％以下である請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の低反射薄膜基板。
【請求項８】 請求項１乃至請求項７のいずれかに記載の低反射薄膜基板における前記第１層膜及び前記第２層膜からなるブラックマトリクスが画素間に設けられ、さらに、画素部に着色層及び透明電極膜がパターン形成されているカラーフィルタ基板。
【請求項９】 請求項８に記載のカラーフィルタ基板と、前記透明電極膜に対向する透明電極膜を有する対向基板との間に液晶層が挟持され、両基板の液晶層とは反対側の表面に偏光板が配置されている液晶ディスプレイ。
【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、ＡＶ（Ａｕｄｉｏ Ｖｉｓｕａｌ）機器やＯＡ（Ｏｆｆｉｃｅ Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ）機器等に利用される液晶ディスプレイ、それに用いられるカラーフィルタ基板及びそのブラックマトリクスとして好適な低反射薄膜を備えた低反射薄膜基板に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、液晶ディスプレイにおいてカラー表示を行うためには、液晶層を挟む一対の基板のうちの一方の基板として、カラーフィルタ基板を用いた構成が広く採用されている。
【０００３】図３は従来の液晶ディスプレイ用のカラーフィルタ基板を示す断面図である。
【０００４】このカラーフィルタ基板において、透明基板３０１としては通常ガラス基板が用いられ、その上に各画素に対応して赤着色層３０３、緑着色層３０４、青着色層３０５が設けられている。そして、各着色層（画素）の間には、ディスプレイの視認性を向上させるためにブラックマトリクスと称される遮光層３０２が設けられている。この着色層３０３、３０４、３０５の上には透明保護膜（図示せず）が設けられ、さらにその上に液晶駆動用の対向電極として透明電極（図示せず）が設けられている。
【０００５】上記遮光層としては、通常、遮光性が良好な金属薄膜からなる微細パターンが形成されることが多く、例えば、クロム、ニッケル、モリブデン、アルミニウム等の金属薄膜がスパッタリング成膜技術を用いて形成されていた。
【０００６】近年では、液晶ディスプレイの表示性能を向上させるために、ブラックマトリクスに遮光性のみならず、透明基板側からの反射率の低下が求められている。
【０００７】これに対応するために、例えば特開昭６１−３９０２４号公報には、以下のような技術が提案されている。
【０００８】この技術では、図２に示すように、透明基板２０１上に酸化クロム等からなる反射防止膜２０２を形成してその上にクロムからなる遮光層２０３を積層し、これをブラックマトリクス用の低反射膜として用いている。これにより、薄膜干渉効果を利用して透明基板側からの低反射性と遮光性とを得ることができる。
【０００９】ところで、特開平９−２９２６９８号公報には、ＴａＮ／Ｔａ（窒化タンタル／タンタル）の積層構造を用いて反射率を低下させる技術が開示されているが、これは、アクティブマトリクス基板上に形成された信号配線（ＴａＮ／Ｔａ）において、窒化タンタル膜側（上層側）からの光の反射率を低下させることを目的とするものであり、カラーフィルタ基板において透明基板側からの光の反射率を低下させるための本発明とは全く異なるものである。
【００１０】さらに、本発明者らが実施例に沿って実験を行ったところ、この公報に記載されている窒化タンタル／タンタルの積層構造の反射率は、後述する実施形態において図５に示すように反射率が高く、条件の最適化を図っても、視感度補正した平均反射率は１７％程度しか得られない。よって、この積層構造をそのままブラックマトリクス用の低反射薄膜として用いることはできない。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】上述のクロム／酸化クロムを用いた低反射膜によれば、カラーフィルタ基板における透明基板側からの低反射性と、ブラックマトリクスとしての充分な遮光性とを実現することができる。しかしながら、一般に六価以外の原子価を有するクロムは毒性が少ないものの、六価クロムの人体への毒性が強く、環境に悪影響を及ぼすという問題があるため、特に最近の地球環境に対する世論を艦みて、液晶ディスプレイの製造工程からクロムの使用を自粛する気運にある。
【００１２】従って、クロムを用いない低反射薄膜が求められており、これに対応する技術として、特開平９−５７８３号公報に記載されているようなモリブデン／酸化モリブデン（Ｍｏ／ＭｏＯ）の積層構造を用いたものや特開平９−２４３８０１号公報に記載されているようなニッケル−鉄（Ｎｉ−Ｆｅ）等の合金を用いたものが提案されている。しかし、これらモリブデン、ニッケル、鉄等の材料は耐薬品性や耐食性が良好ではないという問題があった。
【００１３】その他に一般的に知られた方法としては、タンタル／酸化タンタル（Ｔａ／Ｔａ2Ｏ5）の積層構造を用いたものが挙げられる。しかし、この構造では、タンタルの耐食性は優れているものの、酸化タンタル（Ｔａ2Ｏ5）が絶縁体であるため、スパッタリング技術を用いて成膜する場合には高価なＲＦ電源が必要となって設備自体が高額となるという問題があった。さらに、通常、Ｔａ2Ｏ5ターゲットは焼結体であるため、成膜中の発塵が多くなって膜欠損等の製品不良を引き起こし易いという問題があった。
【００１４】本発明は、このような従来技術の課題を解決すべくなされたものであり、環境上問題のあるクロムを使用することなく、充分な遮光性と低反射率、優れた耐薬品性と耐食性を有し、製品不良を生じずに安価に作製することができるブラックマトリクスに好適な低反射薄膜基板、カラーフィルタ基板及びそれを備えた液晶ディスプレイを提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】本発明の低反射薄膜基板は、透明基板上に、窒化タンタルからなる第１層膜と、タンタル又は窒化タンタルからなる第２層膜とが、該透明基板側からこの順に積層され、そのことにより上記目的が達成される。
【００１６】前記第１層膜は、膜中の窒素濃度が４５ａｔｏｍ％以上の窒化タンタル膜であるのが好ましい。
【００１７】前記第１層膜の膜厚が１５ｎｍ〜３５ｎｍであるのが好ましい。
【００１８】波長６３０ｎｍにおいて、前記第１層膜の光の屈折率が２．６〜３．４で消衰係数が０．２〜０．５であるのが好ましい。
【００１９】前記第２層膜は、膜中の窒素濃度が２０ａｔｏｍ％〜４０ａｔｏｍ％であるのが好ましい。
【００２０】波長４００ｎｍ〜７００ｎｍの可視光域において、前記透明基板による反射を除く、該透明基板側からの光の反射率の最大値が１７％以下で反射率の極小値が５％以下であり、透過率が０．５％以下とすることができる。
【００２１】波長４００ｎｍ〜７００ｎｍの可視光域において、前記透明基板による反射を除いて視感度補正した平均反射率が７％以下であるのが好ましい。
【００２２】本発明のカラーフィルタ基板は、本発明の低反射薄膜基板における前記第１層膜及び前記第２層膜からなるブラックマトリクスが画素間に設けられ、さらに、画素部に着色層及び透明電極膜がパターン形成され、そのことにより上記目的が達成される。
【００２３】本発明の液晶ディスプレイは、本発明のカラーフィルタ基板と、前記透明電極膜に対向する透明電極膜を有する対向基板との間に液晶層が挟持され、両基板の液晶層とは反対側の表面に偏光板が配置され、そのことにより上記目的が達成される。
【００２４】以下、本発明の作用について説明する。
【００２５】本発明にあっては、ブラックマトリクス用の低反射薄膜として、タンタル／窒化タンタル（Ｔａ／ＴａＮx）または窒化タンタル／窒化タンタル（ＴａＮx／ＴａＮx）の２層構造を透明基板上に形成する。
【００２６】タンタルを窒化して得られる窒素濃度４５ａｔｏｍ％以上の窒化タンタルは、エリプソメータで測定したところ、波長６３０ｎｍ付近における屈折率が３．０前後（２．６〜３．４）、消衰係数が０．２〜０．５を示す半透明膜であった。
【００２７】この窒化タンタル膜を反射防止膜としてガラス等の透明基板上に形成し、その上にタンタル膜を遮光膜として積層することにより、薄膜干渉効果を利用して、充分な遮光性と透明基板側からの低反射性を得ることができる。
【００２８】例えば、後述する図５に示すように、波長４００ｎｍ〜７００ｎｍの可視光域において、透明基板側からの光の反射率（ガラス等の透明基板の反射率を除く）の最大値を１７％以下、反射率の極小値を５％以下、透過率を０．５％以下とすることができる。
【００２９】さらに、この膜中の窒素濃度４５ａｔｏｍ％以上の窒化タンタル膜の膜厚を１５ｎｍ〜３５ｎｍとすることにより、後述する図６及び図７に示すように、透明基板側からの視感度補正した平均反射率を７％以下に低減することが可能であり、表示品位を充分にすることができる。
【００３０】さらに、タンタル／窒化タンタルの２層の積層構造においては、酸化タンタルを用いた場合のようにＲＦ電源を必要とせず、安価なＤＣ電源でのスパッタリング技術で成膜することが可能となる。さらに、焼結体でないタンタルターゲットや窒化タンタルターゲットを用いて成膜可能であるので、発塵を抑制できる。
【００３１】窒化タンタル／窒化タンタルの２層の積層構造においては、第２層膜（上層）の窒化タンタル膜の窒素濃度を２０ａｔｏｍ％〜４０ａｔｏｍ％とすると、この窒化タンタル層がアルファ相化することはないので、光学濃度を大きくすることができる。よって、上層の窒化タンタル膜を約１５０ｎｍ以下の膜厚としても充分な遮光性が得られ、透過率を０．５％以下とすることができる。
【００３２】この場合にも、薄膜干渉効果を利用して透明基板側からの光の反射率（ガラス等の透明基板の反射率を除く）の最大値を１７％以下、反射率の極小値を５％以下、透過率を０．５％以下として充分な低反射性と遮光性とを得ることができ、また、透明基板側からの視感度補正した平均反射率を７％以下に低減することができる。さらに、安価なＤＣ電源と焼結体でないタンタルターゲットや窒化タンタルターゲットを用いてスパッタリングにより成膜可能である。
【００３３】本発明のカラーフィルタ基板は、上記反射防止膜としての第１層膜及び遮光膜としての第２層膜からなるブラックマトリクスを備えているので、画素間を充分遮光すると共に透明基板側からの反射を防ぐことができ、優れた表示品位の液晶ディスプレイを実現することが可能である。
【００３４】さらに、本発明の液晶ディスプレイは、液晶パネルの両側に偏光板を配置してあるので、クロム／酸化クロムからなる従来の低反射薄膜を備えたカラーフィルタ基板と偏光板と組み合わせた場合の反射特性と比べて、実用上ほとんど差がない充分な低反射特性を得ることができる。
【００３５】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００３６】（実施形態１）図１は本実施形態１の低反射薄膜基板の断面図である。
【００３７】この低反射薄膜基板は、ガラス等からなる透明基板１０１上に反射防止膜として窒化タンタル膜１０２、遮光膜としてタンタル膜１０３が順次積層されている。
【００３８】透明基板１０１としてはコーニング社製の１７３７ガラス材（ｎ＝１．５）を用い、窒化タンタル膜１０２及びタンタル膜１０３は純度９９．９９％のタンタルターゲットを用いてＤＣマグネトロンスパッタリング装置により成膜した。以下にその手順を説明する。
【００３９】まず、超音波純水洗浄によって透明基板１０１の表面を予め清浄にしておく。
【００４０】そして、スパッタリング装置の真空槽内を３．０×１０-4Ｐａ以下まで排気した後、窒素ガス２００ｓｃｃｍ、アルゴンガス２０ｓｃｃｍを導入して圧力を０．８Ｐａ〜１．０Ｐａ程度になるように排気バランスを調整し、基板加熱を１００℃とした雰囲気中において、ターゲット表面でのパワー密度２Ｗ／ｃｍ2〜３Ｗ／ｃｍ2で７０秒〜８０秒間のスパッタリングを行うことにより、第１層の窒化タンタル膜１０２を成膜する。
【００４１】この窒化タンタル膜１０２は、膜中の窒素濃度が６０ａｔｏｍ％であり、膜厚は約２５ｎｍとした。波長６３０ｎｍ付近の複素屈折率の実数部ｎ＝２．６〜３．４、消衰係数Ｋ＝０．２〜０．５を示す半透明膜であった。尚、組成分析にはオージェ電子分光機を用い、屈折率及び消衰係数は分光エリプソメーターを用いて測定を行った。
【００４２】次に、アルゴンガスのみを１００ｓｃｃｍ導入して、圧力が０．４Ｐａ程度の雰囲気中において、パワー密度５．７Ｗ／ｃｍ2〜６．０Ｗ／ｃｍ2で４０秒間のスパッタリングを行うことにより、第２層のタンタル膜１０３を成膜する。
【００４３】このタンタル膜１０３は膜中に窒素をほとんど含んでおらず、膜厚は２００ｎｍとした。
【００４４】このようにタンタル／窒化タンタルの２層が積層された構造では、上層のタンタル膜がアルファ相化して低抵抗な膜になることが知られており、本実施形態でも比抵抗３０μΩ・ｃｍのタンタル膜が得られた。
【００４５】このアルファ相化されたタンタル膜は光学濃度がやや低いため、波長４００ｎｍ〜７００ｎｍの可視光域で透過率が０．５％以下の充分な遮光性を得るためには、約２００ｎｍの膜厚が必要であった。
【００４６】このようにして得られた低反射膜基板について、透明基板１０１側から反射特性を測定した結果を図５（ａ）に◆で示す。ここでは、図５（ｂ）に示すように、透明基板１０１上に窒化タンタル膜１０２及びタンタル膜１０３を積層し、ガラス基板側１０１から光１００を照射して反射特性した。なお、反射率は、オリンパス光学工業（株）社製の顕微分光ＯＳＰ−ＳＰ２００を用いてアルミニウム薄膜をリファレンスとして測定し、ガラス基板の反射率（約４％）を除いたものである。
【００４７】さらに、図５（ｃ）に示すように、透明基板（ガラス基板ｎ＝１．５）１０１上にタンタル膜１０３及び窒化タンタル膜１０２を積層した、特開平９−２９２６２８号公報と同様の構造に対して窒化タンタル膜１０２側から光１００を照射して反射特性を測定した結果についても図５（ａ）に■で示す。なお、この図５（ｃ）の窒化タンタル膜１０２における膜中の窒素濃度は、４５ａｔｏｍ％とした。
【００４８】この図５（ａ）によれば、図５（ｂ）に示した本実施形態の構造では、ガラス基板による反射を除いたガラス基板側からの光の反射率は、波長４００ｎｍ〜７００ｎｍの可視光領域において最大値が１７％以下で極小値は５％以下である。これに対して、ガラスからなる透明基板１０１上にタンタル膜１０３及び窒化タンタル膜１０２をこの順に積層した図５（ｃ）の構造では、窒化タンタル膜１０２側からの光の反射率が高いことがわかる。なお、図５（ｃ）の構造において、透明基板１０１側から光を照射した場合には、低反射率を得ることができないことは言うまでもない。
【００４９】さらに、本実施形態において、上述のようにして測定した波長４００ｎｍ〜７００ｎｍにおける反射率を図８に示した比視感度を用いて補正した透明基板１０１側からの平均反射率は４．５％であり、図５（ｃ）に示した構造では窒化タンタル膜１０２側からの平均反射率は１７．５％であった。以下、波長４００ｎｍ〜７００ｎｍにおける反射率を図８の比視感度を用いて補正した後の平均反射率を視感度補正した平均反射率と称する。但し、ガラス基板側からの測定に関してはガラス基板表面の反射率４％を除くこととする。
【００５０】これらの結果から、タンタル膜１０３及び窒化タンタル膜１０２を組み合わせるだけではなく、ガラスからなる透明基板１０１上に窒化タンタル膜１０２及びタンタル膜１０３をこの順に積層することによって、低反射特性の実現が可能になることがわかる。ここで、本実施形態の図５（ａ）に示した構造において、図５（ｃ）に示した構造に比べて反射率を低くできる理由は、窒化タンタル膜１０２側にガラスからなる透明基板１０１があるからである。
【００５１】図６に、視感度補正したガラス基板側からの平均反射率について、第１層の窒化タンタル膜の膜厚に対する依存性を調べた結果を示す。ここで、第１層窒化タンタル膜中の窒素濃度は６０ａｔｏｍ％とした。
【００５２】この結果から、本実施形態では第１層の窒化タンタル膜１０２の膜厚を、視感度補正した平均反射率が最小となる２５ｎｍ付近としているが、実用上は平均反射率が７％以上であれば充分な表示品位が得られると考えられるので、１５ｎｍ〜３５ｎｍとするのが好ましい。
【００５３】図７に、視感度補正したガラス基板側からの平均反射率について、第１層の窒化タンタル膜の膜中窒素濃度に対する依存性を調べた結果を示す。ここで、第１層窒化タンタル膜の膜厚は、各々の条件で最適化したものであり、４０ａｔｏｍ％で３０ｎｍ、５０ａｔｏｍ％及び６０ａｔｏｍ％で２５ｎｍとした。
【００５４】この結果から、本実施形態では第１層の窒化タンタル膜１０２の膜中の窒素濃度を、視感度補正した平均反射率が最小となる６０ａｔｏｍ％付近としているが、実用上は平均反射率が７％以上であれば充分な表示品位が得られると考えられるので、約４５ａｔｏｍ％以上であれば充分である。
【００５５】このように、本実施形態１においては、環境上で問題のある金属クロムを使用することなく、充分な遮光性と低反射性を有するブラックマトリクス用の低反射膜を備えた低反射薄膜基板を作製することができる。また、タンタル／窒化タンタルはモリブデン、鉄、ニッケル等に比べて優れた耐食性と耐薬品性を有するので、信頼性を向上させることができる。さらに、酸化タンタルを用いた場合のようにＤＣ電源を必要としないので、設備コストを抑制することができ、焼結体である酸化タンタルターゲットを用いなくても成膜できるので膜欠損等の不良も生じない。
【００５６】上記実施形態１では、第１層の反射防止膜としての窒化タンタル膜１０２を、タンタルターゲットを用いてアルゴン及び窒素ガスの混合雰囲気中で反応性スパッタリングを行うことにより成膜したが、窒化タンタルターゲットを用いてアルゴンガスのみの雰囲気中でスパッタリングを行うこともできる。以下にその手順について説明する。
【００５７】（実施形態２）実施形態１のタンタルターゲットに替えて、窒素濃度５０ａｔｏｍ％以上の窒化タンタルターゲットを使用し、スパッタリング装置の真空槽内を３．０×１０-4Ｐａ以下まで排気した後、アルゴンガス１００ｓｃｃｍを導入して圧力を０．４Ｐａ程度になるように排気バランスを調整し、基板加熱を１００℃とした雰囲気中において、ターゲット表面でのパワー密度１Ｗ／ｃｍ2〜２Ｗ／ｃｍ2で７０秒〜８０秒間のスパッタリングを行うことにより、第１層の窒化タンタル膜１０２を成膜する。
【００５８】次に、アルゴンガスを１００ｓｃｃｍ導入して、圧力が０．４Ｐａ程度の雰囲気中において、パワー密度５．７Ｗ／ｃｍ2〜６．０Ｗ／ｃｍ2で４０秒間のスパッタリングを行うことにより、第２層のタンタル膜１０３を成膜する。
【００５９】この実施形態２においても、実施形態１と同様に、環境上で問題のある金属クロムを使用することなく、充分な遮光性と低反射性を有し、耐食性と耐薬品性にも優れたブラックマトリクス用の低反射膜を備えた低反射薄膜基板を作製することができる。
【００６０】さらに、この実施形態２においても、酸化タンタルを成膜する場合のようにＤＣ電源を必要としないので、設備コストを抑制することができる。
【００６１】上記実施形態１及び実施形態２では、第２層の遮光膜としてタンタル膜１０３を形成したが、上述したように、第１層の窒化タンタル膜１０２の影響でアルファ相化してしまうため、充分な遮光性を得るために約２００ｎｍ程度の膜厚が必要であった。
【００６２】そこで、以下の実施形態３では、第２層の遮光膜として膜中窒素濃度が２０ａｔｏｍ％〜４０ａｔｏｍ％の窒化タンタル膜を用いた例について説明する。
【００６３】（実施形態３）この実施形態３において、第２層の遮光膜である窒化タンタル膜１０３の成膜は、実施形態１の第１層の反射防止膜である窒化タンタル膜１０２と同様に、タンタルターゲットを用いてアルゴンガス及び窒素ガス混合雰囲気中での反応性スパッタリングにより行ってもよく、または実施形態２の窒化タンタル膜１０２と同様に、窒化タンタルターゲットを用いてアルゴンガスのみの雰囲気中でスパッタリングを行ってもよい。
【００６４】実施形態１と同様にして反応性スパッタリングを行う場合には、実施形態１または実施形態２と同様にして透明基板１０１上に第１層の窒化タンタル膜１０２を成膜した後、窒素ガス４０ｓｃｃｍ、アルゴンガス１００ｓｃｃｍを導入して圧力を０．４Ｐａ程度になるように排気バランスを調整し、基板加熱を１００℃とした雰囲気中において、ターゲット表面でのパワー密度５Ｗ／ｃｍ2〜７Ｗ／ｃｍ2で２０秒〜３０秒間のスパッタリングを行うことにより、第２層の窒化タンタル膜１０３を１５０ｎｍ成膜する。
【００６５】実施形態２と同様にしてスパッタリングを行う場合には、実施形態１または実施形態２と同様にして透明基板１０１上に第１層の窒化タンタル膜１０２を成膜した後、窒素濃度２０ａｔｏｍ％〜４０ａｔｏｍ％の窒化タンタルターゲットを用いてアルゴンガス１００ｓｃｃｍを導入して圧力を０．４Ｐａ程度になるように排気バランスを調整し、基板加熱を１００℃とした雰囲気中において、ターゲット表面でのパワー密度５Ｗ／ｃｍ2〜７Ｗ／ｃｍ2で４０秒〜５０秒間のスパッタリングを行うことにより、第２層の窒化タンタル膜１０３を１５０ｎｍ成膜する。
【００６６】このようにして得られる窒化タンタル膜１０３は、アルファ相化しておらず、アルファ相化したタンタルよりも光学濃度が大きく、約１５０ｎｍ程度の膜厚でも透過率０．５％と充分な遮光性を実現することができた。この窒化タンタル膜１０３はアルファ相化していないが、比抵抗値は１８０μｍΩ・ｃｍと低く、絶縁膜である酸化タンタルを用いた場合のようにＤＣ電源を用いなくても成膜することができた。
【００６７】さらに、この低反射膜基板においても、実施形態１及び実施形態２と同様に、遮光膜としての窒化タンタル膜１０３の透明基板１０１側に、反射防止膜としての窒化タンタル膜１０２が設けられているので、充分な低反射特性を実現することができた。
【００６８】このように、本実施形態３においても、実施形態１及び実施形態２と同様に、環境上で問題のある金属クロムを使用することなく、充分な遮光性と低反射性を有するブラックマトリクス用の低反射膜を備えた低反射薄膜基板を作製することができる。また、窒化タンタル／窒化タンタルはモリブデン、鉄、ニッケル等に比べて優れた耐食性と耐薬品性を有するので、信頼性を向上させることができる。さらに、酸化タンタルを用いた場合のようにＤＣ電源を必要としないので、設備コストを抑制することができ、焼結体ターゲットを用いなくても成膜できるので膜欠損等の不良も生じない。
【００６９】さらに、本実施形態３による場合には、第２層の遮光膜として窒化タンタル膜を用いることにより、実施形態１及び実施形態２に比べて第２層の膜厚を薄くしても充分な遮光性を得ることができるので、材料コストの低減や膜応力による基板反りの緩和等を図ることができる。
【００７０】次に、上記実施形態１〜実施形態３のブラックマトリクス用低反射薄膜基板を用いて作製される液晶ディスプレイ用カラーフィルタの実施形態について説明する。
【００７１】（実施形態４）図９は本実施形態の液晶ディスプレイの断面図であり、図４はそのカラーフィルタの断面図である。
【００７２】この液晶ディスプレイは、ガラス等からなる透明基板９０１上に画素電極９０２及びスイッチング素子としてのＴＦＴ（図示せず）を有するアクティブマトリクス基板９０３と、カラーフィルタ基板９０８とが液晶層９０４を間に挟んで対向配置され、この液晶パネルの表示側及び光源側に偏光板９０９、９０９が配置されている。
【００７３】このカラーフィルタ基板は、図４に示すように、ガラス等からなる透明基板９０７上に各画素に対応して赤着色層４０５、緑着色層４０６、青着色層４０７の各着色層９０５が設けられている。そして、各着色層（画素）９０５の間には、ブラックマトリクス９０６として窒化タンタルからなる第１層膜（反射防止膜）４０２と、タンタルまたは窒化タンタルからなる第２層膜（遮光膜）４０３とが形成されている。着色層４０５、４０６、４０７の上には必要に応じて透明保護膜（図示せず）が設けられ、さらにその上に液晶駆動用の対向電極として透明電極（図示せず）が設けられている。
【００７４】このカラーフィルタの製造においては、まず、ガラス等からなる透明基板９０７上に、実施形態１〜実施形態３と同様にして窒化タンタルからなる反射防止膜４０２と、タンタルまたは窒化タンタルからなる遮光膜４０３とを形成してブラックマトリクス用の低反射膜備えた低反射薄膜基板を作製する。
【００７５】次に、この反射防止膜４０２及び遮光膜４０３にフォトリソグラフィ工程及びドライエッチング工程を行ってブラックマトリクス９０６をパターン形成する。
【００７６】次に、赤着色層４０５、緑着色層４０６、青着色層４０７を積層して各画素に対応してパターン形成する。
【００７７】その上に必要に応じて透明保護膜（図示せず）を形成し、さらにその上にスパッタリングによりＩＴＯを成膜して液晶駆動用の対向電極（図示せず）を形成する。
【００７８】これにより、充分な遮光性及び低反射性を有する２層構造の膜からなるブラックマトリクスを備えたカラーフィルタ基板が得られる。
【００７９】このカラーフィルタ基板とアクティブマトリクス基板とを貼り合わせ、両基板の間隙に液晶を注入して液晶層９０４とし、両基板の外側に偏光板９０９、９０９を配置して本実施形態の液晶ディスプレイが完成する。
【００８０】このように、通常の液晶ディスプレイにおいては、カラーフィルタ基板側にも偏光板を設ける構成が一般的であるため、実際の表示上で問題となる反射率は、この偏光板と組み合わせた場合の反射率である。
【００８１】そこで、本実施形態のカラーフィルタ基板について、偏光板と組み合わせた場合の反射特性を図１０（ａ）に△で示す。ここでは、図１０（ｂ）に示すように、ガラス基板９０７上にタンタル膜４０３／窒化タンタル膜４０２からなるブラックマトリクス９０６を形成したカラーフィルタ基板に対して、一般に使用されている表面反射光を散乱させるアンチグレア処理を施したタイプの偏光板を配置して、偏光板９０９側から光１００を照射した。この図の反射率は、ガラス基板の反射率及び偏光板の反射率を含んでいる。
【００８２】さらに、図１０（ｃ）に示すように、ガラス基板９０７上にクロム膜５０２／酸化クロム膜５０３からなるブラックマトリクス１０００を備えた従来のカラーフィルタ基板を、偏光板９０９と組み合わせた場合の反射特性についても、図１０（ａ）に◆で示す。
【００８３】なお、視感度補正したガラス基板側からの平均反射率は、本実施形態では０．４％であり、図１０（ｂ）に示した構造では１．２％であった。
【００８４】これらの結果から、本実施形態のカラーフィルタ基板とクロム／酸化クロムからなる従来の低反射薄膜を備えたカラーフィルタ基板とは、偏光板と組み合わせた場合の反射特性を比べると、実用上ほとんど差がなく、問題無く充分な低反射特性が得られていることがわかる。
【００８５】なお、本発明において、窒化タンタルからなる第１層と、タンタルまたは窒化タンタルからなる第２層とが形成される透明基板としては、プラスチックフィルム基板等を用いてもよいが、ブラックマトリクスの反射率を低くするためには屈折率ｎ＝１．３〜２．０のガラス基板等を用いるのが好ましい。
【００８６】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明による場合には、ブラックマトリクス用の低反射薄膜として環境上で問題のある金属クロムを使用することなく、充分な遮光性と低反射性が得られる。よって、このブラックマトリクスを備えた液晶ディスプレイ用カラーフィルタによれば、視認性を向上させると共に表示品位を向上させることができる。また、モリブデン、鉄、ニッケル等を用いた従来技術に比べて優れた耐食性と耐薬品性が得られるので、信頼性の高い液晶ディスプレイを実現することができる。さらに、酸化タンタルを用いた従来技術に比べて設備コストの抑制及び膜欠損等の製品不良の低減が可能であるので、液晶ディスプレイの製造コストの低廉化を図ることができる。
【出願人】 【識別番号】０００００５０４９
【氏名又は名称】シャープ株式会社
【出願日】 平成１０年７月１３日（１９９８．７．１３）
【代理人】 【識別番号】１０００７８２８２
【弁理士】
【氏名又は名称】山本 秀策
【公開番号】 特開２０００−２９００６（Ｐ２０００−２９００６Ａ）
【公開日】 平成１２年１月２８日（２０００．１．２８）
【出願番号】 特願平１０−１９７８５１