專利名稱：帶遮光膜基板、彩色濾光片基板及它們的制造方法以及具備帶遮光膜基板的顯示裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及帶遮光膜基板、彩色濾光片基板及它們的制造方法以及具備帶遮光膜基板的顯示裝置，具體地說(shuō)，本發(fā)明涉及在遮光膜中至少具有氧化鉻層的帶遮光膜基板、彩色濾光片基板及它們的制造方法、以及具備帶遮光膜基板的顯示裝置。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，在圖像顯示裝置的領(lǐng)域中，以省能量(energy)、省空間(space)為特點(diǎn)的液晶顯示裝置、場(chǎng)致發(fā)光(ELElectrolumiscence)顯示裝置、等離子體顯示面板(Plasma display panel)等平板顯示器(Flat panel display)不斷取代CRT而迅速普及。在這些顯示裝置中，通常在顯示像素之間設(shè)置遮光膜。這種遮光膜具有遮蔽顯示像素之間不需要的光的功能。由此，可以提高圖像的照比，提高顯示質(zhì)量。例如，在液晶顯示裝置中，在彩色濾光片基板的著色層之間形成遮光膜。
遮光膜通常采用遮光性高的鉻膜。對(duì)以鉻膜作為基質(zhì)(base)的遮光膜進(jìn)行蝕刻時(shí)，已知一般采用以硝酸鈰銨和高氯酸作為主成分的藥液的方法(參照非專利文獻(xiàn)1)。此外，作為鉻膜的蝕刻方法，公開有使用至少含有硝酸鈰銨、硝酸、高氯酸、水的蝕刻液的方法(參照專利文獻(xiàn)1)。在該文獻(xiàn)中，將硝酸濃度設(shè)為1～2摩爾/升、而且將高氯酸濃度設(shè)為1摩爾/升以上，進(jìn)行蝕刻。由此，可以將鉻膜蝕刻成錐狀。
此外，公開了由含有鉻膜和氮化鉻膜的層壓結(jié)構(gòu)構(gòu)成的顯示裝置用遮光膜(參照專利文獻(xiàn)2)。在該文獻(xiàn)中，將硝酸鈰銨和高氯酸的混合液作為蝕刻液進(jìn)行蝕刻。對(duì)于上述蝕刻液的氮化鉻膜的蝕刻速度快于鉻膜的蝕刻速度。因此，可以將遮光膜圖案蝕刻成錐狀。進(jìn)而，在該文獻(xiàn)中，在氮化鉻膜的濺射成膜中將氬氣(argon gas)中的氮?dú)夥謮壕徛摺Ｓ纱?，能夠在膜厚方向中改變氮化鉻膜的氮化度。由于在遮光膜表面附近氮化度提高，因此可以得到良好錐狀的剖面形狀。
進(jìn)而，還公開了將在透明基板上依次形成具有低反射特性的鉻氧化物(CrOxx是正數(shù))膜和具有高遮光性的鉻(Cr)膜的層壓膜作為遮光膜來(lái)使用的情況(參照專利文獻(xiàn)3、專利文獻(xiàn)4)。通過(guò)這種構(gòu)成，可以將用于防止不需要的反射光的低反射特性和用于防治不需要的透射光的高遮光特性賦予給遮光膜。此外，為了提高結(jié)晶組織的致密性提高遮光特性，有時(shí)也用添加有氮(N)的CrNx(x為正數(shù))膜來(lái)代替用于遮光的鉻膜。這樣，Cr/CrOx的層壓結(jié)構(gòu)或CrNx/CrOx的層壓結(jié)構(gòu)可以作為遮光膜使用。
已知對(duì)Cr/CrOx的層壓結(jié)構(gòu)進(jìn)行蝕刻時(shí)，如專利文獻(xiàn)3所記載的一樣，存在形成倒錐形的問(wèn)題。即，在CrOx膜和Cr膜(或CrNx膜)中，蝕刻速度不同。因此，蝕刻端面形成不連續(xù)狀態(tài)，或者形成倒錐形等，存在得不到良好的蝕刻剖面(etching profile)的問(wèn)題。這種蝕刻剖面的情況下，在遮光膜上層上形成的彩色濾光片或電極膜的覆蓋度(coverage)減少。因此，在彩色濾光片層的覆蓋度不良部分中空氣蓄積，在顯示面板內(nèi)產(chǎn)生氣泡，或者發(fā)生電極膜的短路。該結(jié)果導(dǎo)致顯示故障。作為此對(duì)策，在專利文獻(xiàn)3中，改變?yōu)R射成膜中的氧流量，在膜厚方向中改變氧化度。
日本特開平10-46367號(hào)公報(bào)(0010段)[專利文獻(xiàn)2]日本特開平6-250163號(hào)公報(bào)(0009段～0011段)[專利文獻(xiàn)3]日本特開平11-194333號(hào)公報(bào)(0003段)[專利文獻(xiàn)4]日本特開2004-54228號(hào)公報(bào)[非專利文獻(xiàn)1]楢崗清威、二瓶公志著《光致蝕刻(Photoetching)和微細(xì)加工》綜合電子出版社，昭和52年5月發(fā)行

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題在成膜中控制氣體流量、使氧化度或氮化度連續(xù)變化的方法中存在以下所示的問(wèn)題。通常，CrOx膜或CrNx膜是通過(guò)使用了在氬氣中添加有氧氣或氮?dú)獾幕旌蠚怏w的反應(yīng)性濺射來(lái)成膜的。但是，在限定的成膜時(shí)間里，連續(xù)地使氧氣或氮?dú)獾牧髁孔兓?、使其混合比均勻地變化是非常困難的。即，使氧氣或氮?dú)獾牧髁窟B續(xù)地變化時(shí)，根據(jù)氣體供給口的配置等，在成膜室內(nèi)的氣體分布變得不均勻。在這種情況下，在基板面內(nèi)的氧化度或氮化度的分布變差。因此，不能良好地進(jìn)行蝕刻。
此外，還有使氧氣或氮?dú)馀c氬氣的混合比階段(step)性地變化來(lái)使氧化度或氮化度變化的方法。在這種情況下，每階段的膜厚必須非常薄，確保膜厚的均勻性是困難的。還具有成膜時(shí)間變得非常長(zhǎng)，生產(chǎn)率降低的問(wèn)題。因此，用這種方法基本上難以成膜。
本申請(qǐng)的發(fā)明人如專利文獻(xiàn)2所示，用含有硝酸鈰銨和高氯酸的藥液進(jìn)行Cr/CrOx層壓結(jié)構(gòu)的蝕刻試驗(yàn)。進(jìn)而，變化幾種液體組成比或蝕刻時(shí)間等的條件來(lái)進(jìn)行評(píng)價(jià)。此時(shí)的蝕刻剖面代表例示于圖10中。圖10是表示蝕刻過(guò)的遮光膜的剖面形狀的側(cè)面圖。在圖10中，1表示基板，2表示由CrOx構(gòu)成的第1膜，3表示由Cr構(gòu)成的第2膜，10表示遮光膜。使用含有硝酸鈰銨和高氯酸的藥液時(shí)，例如，如圖10(a)所示，第1膜2和第2膜3的界面被大大蝕刻。由此，遮光膜10的剖面形成不連續(xù)的中間變細(xì)形狀?；蛘?，如圖10(b)所示，第1膜2的橫方向的蝕刻比第2膜3進(jìn)行得快，形成倒錐形。這樣的蝕刻剖面時(shí)，覆蓋度降低，顯示質(zhì)量變差。
此外，在專利文獻(xiàn)4中，使用將硝酸鈰銨設(shè)為15～30質(zhì)量％、將硝酸設(shè)為5～8質(zhì)量％的蝕刻液。在這種情況下，可以將蝕刻端面設(shè)為接近垂直的角度。然而，即使在將蝕刻端面設(shè)為接近垂直的情況下，遮光膜變厚而高低差別變得陡峭，也會(huì)導(dǎo)致覆蓋度的降低。因此，有時(shí)會(huì)導(dǎo)致顯示故障。
如上所述，在以往的顯示裝置中，使用具有氧化鉻膜的遮光膜時(shí)，具有不能夠得到良好的蝕刻剖面，引起由于覆蓋度降低而導(dǎo)致的顯示質(zhì)量變差的問(wèn)題。
本發(fā)明是鑒于上述問(wèn)題完成的，其目的在于提供即使在使用含有氧化鉻膜的遮光膜時(shí)，也能得到良好的蝕刻剖面的帶遮光膜基板、彩色濾光片基板及顯示裝置以及它們的制造方法。
本發(fā)明第1方式所述的有遮光板基板是具有在基板上形成的遮光膜圖案的帶遮光膜基板，所述遮光膜具備含有鉻氧化物的第1膜和設(shè)置于所述第1膜上的含有鉻的第2膜，所述遮光膜圖案的剖面形狀具有正錐形。由此，即使使用具有氧化鉻膜的遮光膜，也可以得到良好的蝕刻剖面。
本發(fā)明第2種方式所述的帶遮光膜基板是上述的帶遮光膜基板，所述第2膜含有鉻氮化物。由此，可以降低膜應(yīng)力。
本發(fā)明第3種方式所述的帶遮光膜基板是上述的帶遮光膜基板，所述第1膜的膜厚為20nm～100nm，所述第2膜的膜厚為20nm～400nm。由此，可以得到良好的光學(xué)特性，而且可以提高生產(chǎn)率。
本發(fā)明第4種方式所述的帶遮光膜基板是上述的帶遮光膜基板，在所述遮光膜上形成透明導(dǎo)電膜。由此，可以防止透明導(dǎo)電膜的短路。
本發(fā)明第5種方式所述的彩色濾光片基板是具備上述的帶遮光膜基板和在所述遮光膜圖案之間形成的彩色濾光片層的基板。由此，可以防止在彩色濾光片層和遮光膜之間產(chǎn)生氣泡，可以得到良好的光學(xué)特性。
本發(fā)明第6種方式所述的顯示裝置具有上述的帶遮光膜基板。由此，可以提高顯示質(zhì)量。
本發(fā)明第7種方式所述的帶遮光膜基板的制造方法是具有在基板上形成的遮光膜圖案的帶遮光膜基板的制造方法，是在基板上依次層壓含有鉻氧化物的第1膜和含有鉻的第2膜，形成層壓膜，在上述層壓膜上形成抗蝕圖案，用在硝酸鈰銨中至少含有濃度為2.5摩爾/升以上的硝酸的藥液對(duì)上述層壓膜進(jìn)行蝕刻，形成遮光膜圖案，除去上述抗蝕圖案。由此，即使使用含有氧化鉻膜的遮光膜，也可以得到良好的蝕刻剖面。
本發(fā)明第8種方式所述的帶遮光膜基板的制造方法是上述帶遮光膜基板的制造方法，所述第2膜含有鉻氮化物。由此，可以降低膜應(yīng)力。
本發(fā)明第9種方式所述的帶遮光膜基板的制造方法是上述帶遮光膜基板的制造方法，以20nm～100nm的膜厚形成所述第1膜，以20nm～400nm的膜厚形成所述第2膜。由此，可以得到良好的光學(xué)特性，而且可以提高生產(chǎn)率。
本發(fā)明第10種方式所述的帶遮光膜基板的制造方法是上述帶遮光膜基板的制造方法，其特征為，除去所述抗蝕圖案之后，在所述遮光膜圖案上形成透明導(dǎo)電膜。由此，可以防止透明導(dǎo)電膜的短路。
本發(fā)明第11種方式所述的帶遮光膜基板的制造方法是上述帶遮光膜基板的制造方法，其特征為，所述藥液中的硝酸濃度為14摩爾/升以下。由此，可以制成更良好的蝕刻剖面。
本發(fā)明第12種方式所述的帶遮光膜基板的制造方法是上述帶遮光膜基板的制造方法，其特征為，使用在濃度為3質(zhì)量％～25質(zhì)量％的硝酸鈰銨溶液中混合有所述硝酸的藥液進(jìn)行蝕刻。由此，可以得到更良好的蝕刻剖面。
本發(fā)明第13種方式所述的帶遮光膜基板的制造方法，其特征為，通過(guò)上述帶遮光膜基板的制造方法制造帶遮光膜基板，在所述帶遮光膜基板上形成的所述遮光膜圖案之間形成彩色濾光片層。由此，可以防止在彩色濾光片層和遮光膜之間產(chǎn)生氣泡，可以得到良好的光學(xué)特性。
發(fā)明效果通過(guò)本發(fā)明，即使在使用具有氧化鉻膜的遮光膜時(shí)，也可以提供能夠得到良好的蝕刻剖面的帶遮光膜基板、彩色濾光片基板及顯示裝置以及它們的制造方法。


圖1是表示本發(fā)明實(shí)施方式1所述的帶遮光膜基板的構(gòu)成的側(cè)面剖面圖。
圖2是表示本發(fā)明實(shí)施方式1所述的帶遮光膜基板的制造工序的工序剖面圖。
圖3是表示在本發(fā)明所述的帶遮光膜基板的制造工序中所使用的蝕刻液的硝酸濃度和蝕刻剖面的錐角的關(guān)系圖。
圖4是模式地表示圖案的剖面結(jié)構(gòu)的圖。
圖5是模式地表示本發(fā)明所述帶遮光膜基板的遮光膜剖面形狀的圖。
圖6是模式地表示將硝酸濃度增高時(shí)的遮光膜的剖面形狀的圖。
圖7是表示本發(fā)明實(shí)施方式2所述的帶遮光膜基板的構(gòu)成的側(cè)面剖面圖。
圖8是表示本發(fā)明實(shí)施方式2所述的帶遮光膜基板的制造工序的工序剖面圖。
圖9是表示鉻膜的膜厚與光透過(guò)率的關(guān)系圖。
圖10是模式地表示以往帶遮光膜基板的遮光膜的剖面形狀的圖。
符號(hào)說(shuō)明1 基板2 第1膜3 第2膜4 光致抗蝕劑5 透明導(dǎo)電膜6 間隔物7 R的彩色濾光片層8 G的彩色濾光片層9 B的彩色濾光片層10 遮光膜具體實(shí)施方式
下面說(shuō)明能夠應(yīng)用本發(fā)明的實(shí)施方式。以下說(shuō)明是對(duì)本發(fā)明實(shí)施方式的說(shuō)明，但本發(fā)明并不限定于以下的實(shí)施方式。為了明確地說(shuō)明，以下記載被適宜地省略和簡(jiǎn)化?；蛘?，在本發(fā)明的范圍中，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以容易地變更、追加、改變以下實(shí)施方式的各要素。另外，在各圖中，帶有同一符號(hào)的表示相同的要素，適當(dāng)?shù)厥÷哉f(shuō)明。
發(fā)明實(shí)施方式1在本實(shí)施方式中，帶遮光膜基板作為用于場(chǎng)序(field sequencial)方式的液晶顯示裝置的帶遮光膜基板進(jìn)行說(shuō)明。在圖1中，1表示基板，2表示第1膜，3表示第2膜，5表示透明導(dǎo)電膜。
基板1例如由玻璃(glass)等透明的絕緣體構(gòu)成。在基板1上形成第1膜2。第1膜2例如由鉻氧化物構(gòu)成，具有低反射。即，第1膜2是由反射性低的CrOx膜(x為正數(shù))形成的。此外，第1膜2的氧化度大致一定。在第1膜2上形成第2膜3。第2膜3例如由金屬鉻構(gòu)成，具有高遮光性。即，第2膜3由遮光性高的Cr膜形成。這種由第1膜2和第2膜3構(gòu)成的層壓膜形成遮光膜。
遮光膜圖案如形成為預(yù)配置在像素之間的格子狀。接著，通過(guò)遮光膜被隔開的范圍成為像素。即，遮光膜之間的范圍成為像素。遮光膜成為平滑的正錐形。即，遮光膜圖案的剖面形狀沿著圖案的表面?zhèn)葓D案寬度逐漸變窄。換言之，遮光膜圖案的剖面形狀沿著基板側(cè)圖案寬度逐漸變寬。
在第2膜3上形成由ITO構(gòu)成的透明導(dǎo)電膜5。透明導(dǎo)電膜5例如形成在基板全體上，使得覆蓋遮光膜。透明導(dǎo)電膜5成為圖像顯示用電極，即成為與像素電極相向配置的對(duì)置電極。由于遮光膜形成錐狀，因此可以提高透明導(dǎo)電膜5的覆蓋度。由此，可以防止短路的發(fā)生，可以提高顯示質(zhì)量。
在場(chǎng)序方式的液晶顯示面板中，圖1所示的帶遮光膜基板被相向配置于TFT陣列基板上。在TFT陣列基板上，形成含有圖像顯示用的多條配線和設(shè)置成矩陣狀的薄膜晶體管(TFT)等的開關(guān)元件。圖像顯示用配線包括例如平行設(shè)置的多條柵配線以及通過(guò)柵(gate)配線和柵絕緣膜交叉的多條源(source)配線。進(jìn)而，在薄膜晶體管(transistor)的漏(drain)電極上，例如，接續(xù)含有ITO等透明導(dǎo)電性膜的圖像顯示用電極。圖像顯示用電極與TFT一樣，被設(shè)置成多個(gè)矩陣(matrix)狀。通過(guò)在設(shè)置于TFT陣列(array)基板上的圖像顯示用電極和在帶遮光膜基板上形成的透明導(dǎo)電膜5之間施加的電壓驅(qū)動(dòng)液晶。由此，液晶顯示面板的透射光量被控制。應(yīng)說(shuō)明的是，在TFT陣列基板或帶遮光膜基板上也可以設(shè)置取向膜。此外，在液晶顯示面板上也可以粘貼偏光薄膜(film)等。
將該TFT陣列基板和圖1的帶遮光膜基板相向配置，例如，通過(guò)由光敏性樹脂構(gòu)成的密封(seal)材料進(jìn)行粘合。此時(shí)，在帶遮光膜基板或TFT陣列基板上，設(shè)置將基板間的間隔保持一定的間隔物(spacer)。接著，從設(shè)置于一部分密封材料中的液晶注入口將液晶注入到帶遮光膜基板和TFT陣列基板之間的間隙中。通過(guò)固化性樹脂等密封液晶注入口，液晶顯示面板得以完成。
在完成的液晶顯示面板上安裝有驅(qū)動(dòng)回路和背光元件(back lightunit)。背光元件是在整個(gè)面上發(fā)射出均勻的光的面狀光源裝置。背光元件具備含有例如紅(R)、綠(G)、藍(lán)(B)3種發(fā)光二極管(diode)的光源、將源自光源的光導(dǎo)至整個(gè)面的導(dǎo)光板、擴(kuò)散板或棱鏡板(prizm sheet)等光學(xué)板。源自背光單元的光被分時(shí)為紅(R)、綠(G)、藍(lán)(B)，從液晶顯示面板的背面照射。接著，在液晶顯示面板中，將R、G、B的圖像信號(hào)進(jìn)行分時(shí)來(lái)表示。具體而言，使源自背光的R、G、B的光分別同步為被分時(shí)為R、G、B的圖像信號(hào)。因此，當(dāng)被源自背光的R光照射時(shí)，R的圖像信號(hào)被輸入到液晶顯示面板的圖像顯示用電極上。同樣，當(dāng)被來(lái)自背光的G、B的光照射時(shí)，G、B的圖像信號(hào)分別被輸入到在液晶顯示面板的圖像顯示用電極上。由此，可以控制R、G、B光的光量，可以進(jìn)行彩色顯示。
接著用圖2對(duì)帶遮光膜基板的制造工序進(jìn)行說(shuō)明。圖2是表示帶遮光膜基板的制造工序的工序剖面圖。如圖2(a)所示，首先在基板1上連續(xù)形成第1膜2和第2膜3。由此，在基板1的幾乎整個(gè)表面上堆積第1膜2和第2膜3。這種第1膜2和第2膜3的層壓結(jié)構(gòu)成為遮光膜10。第1膜2是CrOx膜，即由氧化鉻構(gòu)成；第2膜3是Cr膜，即由金屬格構(gòu)成。
在優(yōu)選的實(shí)施例中，第1膜2和第2膜3通過(guò)濺射(sputtering)形成。例如，可以使用氬氣作為濺射氣體。濺射目標(biāo)使用金屬鉻(Cr)。形成第1膜2時(shí)，使用在濺射氣體的氬氣中添加有氧氣的混合氣體。即，通過(guò)使用氬氣和氧氣的混合氣體的反應(yīng)性濺射，形成CrOx膜。在此，將膜厚為50nm的CrOx膜作為第1膜2進(jìn)行成膜。將CrOx膜成膜時(shí)的對(duì)于氬氣的氧氣分壓比設(shè)為70％，調(diào)壓至濺射壓力達(dá)到0.5Pa。由此，可以形成有均勻氧化度的CrOx膜。
接著，在相同的成膜室中，將濺射氣體切換成單獨(dú)的氬氣。即，停止氧氣的供給。接著，將氣體壓力調(diào)壓至0.5Pa，將膜厚為120nm的鉻膜作為第2膜3進(jìn)行成膜。由此，連續(xù)形成CrOx膜和Cr膜，形成2層結(jié)構(gòu)的遮光膜10。
接著，如圖2(b)所示，使用光刻(photolithography)法，在第2膜3上形成光致抗蝕劑4的圖案。優(yōu)選的實(shí)施例為，按2μm的厚度涂布形成以熱塑性酚醛(Phenol novorac)類樹脂為主鏈的正(positive)型光致抗蝕劑。接著，進(jìn)行曝光、顯像，將光致抗蝕劑4形成圖案(patterning)。由此，形成圖2(b)所示的構(gòu)成。光致抗蝕劑4的膜厚不限于2μm，可以是0.5～3μm左右。此外，光致抗蝕劑4也可以是負(fù)(negative)型，一般正型解像度高，可以精密地控制光致抗蝕劑尺寸。因此，優(yōu)選使用正型的光致抗蝕劑。
形成光致抗蝕劑4之后，如圖2(c)所示，對(duì)遮光膜10進(jìn)行濕(wet)蝕刻。優(yōu)選的實(shí)施例使用在10wt％濃度的硝酸鈰銨溶液中以7摩爾/升的濃度混合有硝酸的蝕刻液。使用這種蝕刻液用噴霧法進(jìn)行蝕刻。具體而言，將液體溫度設(shè)為35℃，將噴霧(spray)壓力設(shè)為0.15MPa，進(jìn)行蝕刻。由于遮光膜10是從表面?zhèn)乳_始被側(cè)面(side)蝕刻的，因此遮光膜10的圖案寬度變得如表面?zhèn)劝阏?br> 蝕刻結(jié)束后，如圖2(d)所示，除去光致抗蝕劑4。由此，形成遮光膜10的圖案。由此形成的遮光膜10圖案的蝕刻剖面形狀形成錐形。即，如圖5(a)所示，遮光膜10圖案的側(cè)面成為稍有傾斜的形狀。應(yīng)說(shuō)明的是，圖5是表示遮光膜10的剖面形狀的側(cè)面圖。此外，錐角可以設(shè)為24°。
還要說(shuō)明的是，蝕刻液不限于具有上述條件的物質(zhì)。例如，成為基質(zhì)的硝酸鈰銨溶液的濃度可以是3～25wt％。如果硝酸鈰銨的濃度低于3wt％，則蝕刻速度極度延遲，生產(chǎn)率降低。此外，如果濃度高于25wt％，則在溶液的蒸發(fā)等中，蝕刻液易形成結(jié)晶。在這種情況下，成為污染蝕刻裝置，或者給處理基板帶來(lái)?yè)p傷的原因。進(jìn)而，硝酸鈰銨的濃度更優(yōu)選設(shè)為5～15wt％。
此外，硝酸濃度也不限于7摩爾/升。圖3是表示使硝酸鈰銨溶液中的硝酸濃度變化時(shí)，CrOx膜和Cr膜的層壓膜的蝕刻剖面形狀的錐角變化的圖(graph)。在此，如圖4(a)所示，正錐形是指相對(duì)于基板表面的遮光膜圖案的角度θ1小于90°的形狀；如圖4(b)所示，倒錐形是指相對(duì)于基板表面的遮光膜圖案的角度θ2大于90°的形狀。應(yīng)說(shuō)明的是，圖4是為了顯示錐角，模式地表示圖案剖面結(jié)構(gòu)的圖。如果將從遮光圖案下的基板表面開始到遮光圖案的側(cè)面為止的角度設(shè)為錐角，則錐角小于90°時(shí)，形成正錐形；大于90°時(shí)，形成倒錐狀。即，從遮光膜10與基板1的表面開始到遮光膜10側(cè)面的角度成為錐角。
錐角依賴蝕刻溶液中的硝酸濃度變化。如圖3所示，如果硝酸濃度增高，則錐角變小。即，如果硝酸濃度增高，則遮光膜圖案的側(cè)面形狀變得平緩。為了防止在上層形成的透明導(dǎo)電膜的短路，錐角優(yōu)選略90°或正錐形。由此考慮，硝酸濃度優(yōu)選設(shè)為2.5摩爾/升以上。
如果硝酸濃度增大，則錐角變小，整體的蝕刻速度降低，生產(chǎn)率降低。進(jìn)而，CrOx膜和Cr膜的錐角不同。例如，將硝酸濃度設(shè)為14摩爾/升時(shí)，如圖5(b)所示，Cr膜的錐角小于CrOx膜的錐角。即，Cr膜的側(cè)面與CrOx膜的側(cè)面不平行。這是因?yàn)樵谙跛釢舛仍龃髸r(shí)，蝕刻液向Cr膜與光致抗蝕劑4圖案的界面中的滲入增強(qiáng)，滲入于界面的蝕刻液一邊剝離鉻膜界面上的光致抗蝕劑4一邊進(jìn)行蝕刻。
如果硝酸濃度超過(guò)14摩爾/升，則進(jìn)一步進(jìn)行鉻膜的蝕刻，如圖6(a)所示，Cr膜的下面?zhèn)榷硕逃贑rOx膜的上面?zhèn)榷恕＜?，Cr膜的圖案邊(edge)上的CrOx膜被蝕刻，Cr膜的CrOx膜側(cè)端與CrOx膜的Cr膜側(cè)端的位置變得不一致。進(jìn)而，隨著蝕刻的進(jìn)行，有時(shí)會(huì)形成圖6(b)所示的形狀。即，CrOx膜的錐角小于Cr膜的錐角。
如果形成圖6(a)或圖6(b)所示的形狀，則錐部分的偏差變大，尺寸控制變得困難。此外，在為低反射膜的第1膜2的上端部上不形成高遮光性的第2膜3。因此，照射強(qiáng)透射光時(shí)，通過(guò)為低反射膜的第1膜2，透射光漏出。因此，在遮光膜10的圖案端部中，不能得到充分的遮光特性，顯示圖像的照比降低。根據(jù)上述理由，優(yōu)選將硝酸濃度設(shè)為14摩爾/升以下。這樣，對(duì)于成為基質(zhì)的硝酸鈰銨水溶液的硝酸濃度優(yōu)選設(shè)為2.5摩爾/升～14摩爾/升。
蝕刻液的溫度不限于35℃，例如，液體溫度優(yōu)選為20～50℃，進(jìn)一步更優(yōu)選為23℃～40℃。為20℃以下時(shí)，蝕刻速度極度降低，生產(chǎn)率降低。液體溫度越高則蝕刻速度越快，生產(chǎn)率得到提高；如果超過(guò)50℃，則因蒸發(fā)導(dǎo)致的液體組成的變動(dòng)增大。因此，用于保持穩(wěn)定的工藝(process)的液體交換操作頻率變高。根據(jù)上述理由，優(yōu)選液體溫度為20～50℃。
蝕刻優(yōu)選噴霧法。噴壓不限于0.15MPa，優(yōu)選為0.03MPa～0.3MPa的范圍。原因在于，在浸漬(dip)法或噴壓低于0.03MPa的噴霧法中，面內(nèi)的蝕刻均勻性變差，圖案尺寸的偏差等易產(chǎn)生不均。另一方面，噴壓為0.3MPa以上時(shí)，會(huì)發(fā)生基板斷裂、光致抗蝕劑4剝離而發(fā)生短路。進(jìn)而，更優(yōu)選將噴壓設(shè)為0.05MPa～0.2MPa。
如圖2(e)所示，從遮光膜10的上方形成透明導(dǎo)電膜5。優(yōu)選的實(shí)施例為，通過(guò)濺射法形成混合有氧化銦(Indium)和氧化錫(tin)的ITO膜，從而形成透明導(dǎo)電膜5。透明導(dǎo)電膜5形成于大致整個(gè)基板1上。由此，完成如圖1所示的帶遮光膜基板。此外，根據(jù)需要，透明導(dǎo)電膜5可以用光刻法形成所希望的形狀圖案。
進(jìn)而，在透明導(dǎo)電膜5上，可以形成如圖2(f)所示的間隔物6的圖案。柱狀的間隔物6在遮光膜10的圖案上形成。自然，形成取向膜時(shí)，在取向膜上形成間隔物6。例如，將含有有機(jī)丙烯酸(acrylic)類樹脂的光敏性樹脂涂布形成，可以用光刻法通過(guò)曝光、顯像而形成這樣的間隔物6的圖案。
在場(chǎng)序方式的液晶顯示裝置中，圖1所示的帶遮光膜基板作為與TFT陣列基板相對(duì)配置的對(duì)置基板使用。此時(shí)，對(duì)應(yīng)于遮光膜10的圖案之間，配置圖像顯示用電極。接著，打開一定的間隙，粘合TFT陣列基板和帶遮光膜基板。通過(guò)密封材料粘合TFT陣列基板和帶遮光膜基板。接著，在基板之間注入液晶之后，進(jìn)行密封。由此，完成了液晶顯示面板。進(jìn)而，安裝驅(qū)動(dòng)回路和背燈。由此，完成了場(chǎng)序方式的彩色液晶顯示裝置。
發(fā)明實(shí)施方式2用圖7對(duì)本實(shí)施方式所述的帶遮光膜基板的構(gòu)成進(jìn)行說(shuō)明。圖7是表示帶遮光膜基板的構(gòu)成的側(cè)面剖面圖。在本實(shí)施方式中，對(duì)于在作為一般液晶顯示裝置的對(duì)置基扳的彩色濾光片基板中應(yīng)用本發(fā)明的例子進(jìn)行說(shuō)明。因此，對(duì)與實(shí)施方式1相同的內(nèi)容省略說(shuō)明。7是R的彩色濾光片層，8是G的彩色濾光片層，9是B的彩色濾光片層。即，源從背光元件照射到液晶顯示面板的背面的白色光、或者從觀察側(cè)入射而在圖像顯示部的反射電極中反射的外光，通過(guò)透過(guò)彩色濾光片層，可以進(jìn)行彩色顯示。
如圖7所示，在基板上層壓有成為遮光膜的第1膜2和第2膜3。在相鄰的遮光膜圖案之間，設(shè)置R的彩色濾光片層7、G的彩色濾光片層8或者B的彩色濾光片層9。這種設(shè)有彩色濾光片層7、8、9的位置成為像素。此外，在設(shè)有G的彩色濾光片層8的像素的左鄰，配置設(shè)有R的彩色濾光片層7的像素。在設(shè)有G的彩色濾光片層8的像素的右鄰，配置設(shè)有B的彩色濾光片層9的像素。即，依次配置R的彩色濾光片層7、G的彩色濾光片層8及B的彩色濾光片層9。彩色濾光片層7、8、9的一部分在遮光膜10上形成。即，彩色濾光片層7、8、9和遮光膜10以一部分重復(fù)的方式形成。在第2膜3和R的彩色濾光片層7、G的彩色濾光片層8及G的彩色濾光片層9上設(shè)置透明導(dǎo)電膜5。透明導(dǎo)電膜5以覆蓋遮光膜和彩色濾光片層的方式設(shè)置。在本實(shí)施方式中，在錐狀的遮光膜10的側(cè)面上形成彩色濾光片層7、8、9，因此可以改善覆蓋度。
接著，用圖8對(duì)本實(shí)施方式所述的彩色濾光片基板的制造工序進(jìn)行說(shuō)明。圖8是表示本實(shí)施方式所述的彩色濾光片基板的制造工序的工序剖面圖。此外，在圖8(a)～圖8(d)的工序中，由于與實(shí)施方式相同，因此省略詳細(xì)的說(shuō)明。
如圖8(a)所示，連續(xù)形成第1膜2和第2膜3，從而形成遮光膜10。例如，第1膜2是CrOx膜，第2膜3是Cr膜。接著，如圖8(b)所示，在遮光膜10上形成光致抗蝕劑4的圖案。進(jìn)而，如圖8(c)所示，連續(xù)對(duì)第1膜2和第2膜3進(jìn)行蝕刻，從而將遮光膜10形成圖案。蝕刻結(jié)束后，剝離抗蝕刻劑4。由此，形成圖8(d)所示的構(gòu)成。蝕刻工序與實(shí)施方式1相同地進(jìn)行處理。即，在本實(shí)施方式中所用的蝕刻液可以使用在硝酸鈰銨溶液中混合有硝酸的藥液。它們的濃度與實(shí)施方式相同。由此，形成帶遮光膜基板。這樣形成的遮光膜10圖案的蝕刻剖面形狀如圖5所示，形成錐形。
形成遮光膜10之后，將R的彩色濾光片層7形成所希望的形狀。優(yōu)選的實(shí)施例為，按約2.0μm的厚度涂布為混合有紅色顏料的光敏性樹脂的彩色抗蝕劑。接著，用光刻法進(jìn)行曝光、顯像。由此，在遮光膜10的圖案之間形成R的彩色濾光片層7。然后，作為后(post)曝光，照射g線、h線、i線混合光，進(jìn)一步在約220℃的溫度下進(jìn)行后烘培(bake)。由此，如圖8(e)所示，R的彩色濾光片層7形成圖案。
形成R的彩色濾光片層7之后，將G的彩色濾光片層8形成所希望的形狀。在此，按約2.0μm的厚度涂布為混合有綠色顏料的光敏性樹脂的彩色抗蝕劑。接著，與R的彩色濾光片層7相同，用光刻法進(jìn)行曝光、顯像。然后，作為后曝光，照射g線、h線、i線混合光，進(jìn)一步在約220℃的溫度下進(jìn)行后烘培。由此，如圖8(f)所示，G的彩色濾光片層8形成圖案。
進(jìn)而，將B的彩色濾光片層9形成所希望的形狀。在此，按約2.0μm的厚度涂布為混合有藍(lán)色顏料的光敏性樹脂的彩色抗蝕劑。接著，與R的彩色濾光片層7相同，用光刻法進(jìn)行曝光、顯像。然后，作為后曝光，照射g線、h線、i線混合光，進(jìn)一步在約220℃的溫度下進(jìn)行后烘培。由此，如圖8(g)所示，B的彩色濾光片層9形成圖案。
接著，形成3色的彩色濾光片層之后，形成成為對(duì)置電極的透明導(dǎo)電膜5。優(yōu)選的實(shí)施例為，在此，作為透明導(dǎo)電膜5形成混合有氧化銦和氧化錫的ITO膜。ITO膜，例如，可以用濺射法成膜。由此，如圖8(h)所示，完成了彩色濾光片基板。
此外，在上述實(shí)施方式中，透明導(dǎo)電膜5不限于使用ITO膜。例如，可以使用氧化銦(In2O3)、氧化錫(SnO2)、氧化鋅(ZnO)的金屬單體的氧化物膜或者由組合了這些氧化物的混合氧化物構(gòu)成的膜。特別是在實(shí)施方式2中，在透明導(dǎo)電膜5的成膜面上存在由光敏性樹脂構(gòu)成的彩色濾光片層。形成ITO膜時(shí)，受到濺射時(shí)的等離子體的影響，構(gòu)成彩色濾光片層的樹脂很可能分解而產(chǎn)生分解氣體。進(jìn)而，在構(gòu)成彩色濾光片層的樹脂中含有的水分很可能釋放出。通過(guò)這樣的水分或分解氣體成分，有時(shí)會(huì)使ITO膜的光透過(guò)率或電阻率等電特性變差。在這種情況下，優(yōu)選使用在ITO中進(jìn)一步混合有氧化鋅的ITZO膜、或者氧化銦和氧化鋅的混合氧化物(IZO)膜。由此，相對(duì)于ITO膜，可以減輕因從彩色濾光片層放出的水分或分解氣體成分對(duì)特性的影響。此外，透明導(dǎo)電膜5根據(jù)需要，也可以用通常的光刻法形成所希望的形狀。
用以往方法形成的遮光膜10圖案的剖面形狀如圖10所示，或者形成中間變細(xì)的形狀，或者形成倒錐形。因此，有時(shí)在遮光膜10的圖案邊部不填充彩色濾光片層，形成空隙部。例如，在液晶顯示面板的彩色濾光片基板的遮光膜10中形成空隙部，則存在在液晶顯示面板中產(chǎn)生氣泡，引起顯示故障的問(wèn)題。然而，通過(guò)使用如實(shí)施方式1中所示的蝕刻液，可以將遮光膜10的圖案形狀成為圖5(a)或圖5(b)所示的大致正錐形。因此，可以使彩色濾光片層的覆蓋度達(dá)到良好，可以防止顯示故障的發(fā)生。
應(yīng)說(shuō)明的是，在實(shí)施方式2中，將形成光致抗蝕劑4的方法作為旋轉(zhuǎn)(spin)涂布混合有為色材的顏料的彩色抗蝕劑的方法進(jìn)行說(shuō)明，但不限于此。例如，可以使用將混合有色材的光敏性樹脂膜加工成薄膜狀，將該薄膜轉(zhuǎn)印(粘貼)到基板上的薄膜轉(zhuǎn)印法。被轉(zhuǎn)印的薄膜狀彩色濾光片層如實(shí)施方式2相同，可以用光刻法加工成所希望的圖案。
通過(guò)這種薄膜轉(zhuǎn)印法，僅通過(guò)設(shè)置轉(zhuǎn)印薄膜的裝置，就可以形成彩色濾光片層。因此，與以往的旋轉(zhuǎn)涂布法相比，可以減少設(shè)備導(dǎo)入的成本。此外，如以往的旋轉(zhuǎn)涂布法，不會(huì)使多余的彩色抗蝕劑飛散，因此可以提高彩色抗蝕刻的使用效率。因此，可以降低材料成本(cost)。
如通過(guò)以往方法形成的遮光膜10，蝕刻剖面形狀形成中間變細(xì)或者倒錐的形狀時(shí)，與旋轉(zhuǎn)涂布法相比，使用薄膜轉(zhuǎn)印法則使覆蓋度進(jìn)一步變差。因此，通過(guò)使用本發(fā)明，可以得到更大的效果。
此外，除了上述方法以外，可以用噴墨(ink jet)法形成彩色濾光片層7、8、9。在這種情況下，形成彩色濾光片材料時(shí)，可以直接將彩色濾光片層形成所希望的圖案。因此，具有不需要利用光刻法形成圖案的優(yōu)點(diǎn)。即使用噴墨法時(shí)，通過(guò)應(yīng)用本發(fā)明，可以得到與旋轉(zhuǎn)涂布法相同的，覆蓋度的改善效果。
在通常的液晶顯示面板中，通過(guò)上述工序完成的彩色濾光片基板作為對(duì)置基板使用。即，將圖7所示的彩色濾光片基板和TFT陣列基板相向配置，進(jìn)行粘合。在粘合工序前，可以在彩色濾光片基板上設(shè)置將基板間的間隔保持一定的間隔物。接著，從設(shè)在密封材料的一部分上的液晶注入口將液晶注入到帶遮光膜基板和TFT陣列基板之間的間隙中。通過(guò)固化性樹脂等將液晶注入口密封，從而完成液晶顯示面板。在完成的液晶顯示面板上安裝驅(qū)動(dòng)回路和背光元件。由此，完成了液晶顯示裝置。在本實(shí)施方式中，將彩色濾光片層制成紅色、綠色、藍(lán)色，但并不限于此。根據(jù)必需的顯示色特性，可以任意設(shè)定彩色濾光片器的顏色和顏色的種類。
形成上述液晶顯示面板時(shí)，為了高精度地控制與相向配置的TFT陣列基板的一定間隙，例如，可以將有機(jī)樹脂材料形成圖案而形成多個(gè)間隔物。這樣的間隔物，例如，可以通過(guò)涂布由有機(jī)丙烯酸類樹脂構(gòu)成的光敏性樹脂膜，使用通常的光刻法進(jìn)行曝光、顯像而形成。
應(yīng)說(shuō)明的是，在上述實(shí)施方式1、2中，按膜厚50nm形成作為第1膜2的CrOx膜，但不限于此。第1膜2，例如，可以為20nm～100nm。圖9是表示Cr膜的膜厚和光的透過(guò)率的關(guān)系圖。在此，光的透過(guò)率表示用波長(zhǎng)為550nm的光進(jìn)行測(cè)定得到的結(jié)果。如圖9所示，Cr膜的光透過(guò)率在膜厚小于20nm時(shí)開始急劇增加。即，如果作為第1膜2的CrOx膜的膜厚小于20nm，則照射到玻璃基板中的光透過(guò)CrOx膜，在作為遮光膜的Cr膜的表面進(jìn)行反射。因此，在所顯示的圖像中這種反射光重疊，如鏡子一樣，液晶顯示面板以外的樣子被映照到顯示圖像中。因此，使顯示質(zhì)量降低。只要CrOx膜的膜厚為20nm以上，則可以將光的透過(guò)率抑制在3％以下。因此，可以在CrOx膜中充分吸收光，可以在顯示的畫面上防止映照板以外的樣子。
另一方面，在用氬氣+氧氣的反應(yīng)性濺射中成膜速度延遲，因此如果將第1膜2的CrOx膜厚設(shè)為100nm以上，則成膜時(shí)間延長(zhǎng)，生產(chǎn)率降低。因此，CrOx膜的膜厚優(yōu)選設(shè)為100nm以下。因此，由低反射膜的CrOx構(gòu)成的第1膜2優(yōu)選設(shè)為20nm～100nm，進(jìn)而，如果考慮光學(xué)特性(光反射率、光透過(guò)率)界限(margin)、生產(chǎn)率及收率，則更優(yōu)選設(shè)為40nm～60nm。
此外，在實(shí)施方式1、2中，在第1膜2上連續(xù)形成由膜厚為120nm的Cr膜構(gòu)成的第2膜3，但并不限于此。例如，可以將膜厚為20nm～400nm的Cr膜作為第2膜3。如圖9所示，Cr膜的光透過(guò)率在膜厚小于20nm時(shí)開始急劇增加。即，只要作為透過(guò)防止用遮光層的Cr膜的膜厚小于20nm，則很可能不能充分地遮光。因此，作為原來(lái)的遮光膜不能有效地發(fā)揮作用，從而引起漏光等顯示故障。
此外，將Cr膜的膜厚設(shè)為400nm以上，膜應(yīng)力增大，在基板1上發(fā)生大的翹曲。由此，在后面的光刻工序中發(fā)生如下不良，即或者圖案的精密度變差，或者發(fā)生因搬運(yùn)不良等產(chǎn)生不能處理的故障，或者Cr膜剝離等。因此，很可能導(dǎo)致收率降低，可靠性降低。這是因?yàn)?，在玻璃基板上成膜的Cr膜的應(yīng)力為1000MPa以上，大于通常的普通濺射金屬膜的應(yīng)力(例如，Al膜為100～300MPa左右，Mo膜為100～500MPa左右)。因此，將Cr膜的膜厚設(shè)為400nm以上，則成膜的鉻膜的總應(yīng)力變大。因此，如上所述的不良易于發(fā)生。根據(jù)上述，優(yōu)選將作為第2膜3成膜的Cr膜設(shè)為20nm～400nm，進(jìn)而，如果考慮光學(xué)特性界限(margin)、生產(chǎn)率及收率，則更優(yōu)選為100nm～150nm。
進(jìn)而，第2膜3不限于Cr膜，可以是在Cr中添加有氮的CrNx膜(x為正數(shù))。CrNx膜可以通過(guò)使用在氬氣中加有氮?dú)獾幕旌蠚怏w的反應(yīng)性濺射法成膜。通過(guò)使第2膜3成為CrNx膜，可以減小膜應(yīng)力。CrNx膜的膜厚與上述Cr膜的膜厚相同，優(yōu)選設(shè)為20nm～400nm。此外，為CrNx膜時(shí)，可以制成小于Cr膜的結(jié)晶粒，可以制成更致密的微晶纖維。因此，與Cr膜相比，可以按更薄的膜厚得到與Cr膜相同的遮光特性。在實(shí)際中進(jìn)行實(shí)施時(shí)的膜厚可以根據(jù)必需的遮光特性決定所希望的值。即使使用CrNx膜作為第2膜3時(shí)，通過(guò)應(yīng)用本發(fā)明，也可以將遮光膜10的剖面形狀加工成正錐形。因此，可以得到與實(shí)施方式1、2相同的效果。
應(yīng)說(shuō)明的是，在上述的說(shuō)明中，對(duì)用于液晶顯示裝置的帶遮光膜基板進(jìn)行說(shuō)明，但本發(fā)明可以對(duì)用于液晶顯示裝置以外的帶遮光膜基板進(jìn)行利用。例如，可以用于場(chǎng)致發(fā)光(EL)顯示裝置或等離子體顯示面板等平板顯示器中。進(jìn)而，本發(fā)明可以適用于用在液晶顯示裝置以外的帶遮光膜基板和彩色濾光片基板中。
權(quán)利要求
1.帶遮光膜基板，其是具有在基板上形成的遮光膜圖案的帶遮光膜基板，所述遮光膜具備含有鉻氧化物的第1膜、和設(shè)置于所述第1膜上的具有鉻的第2膜，所述遮光膜圖案的剖面形狀具有正錐形。
2.如權(quán)利要求1所述的帶遮光膜基板，其中所述第2膜具有鉻氮化物。
3.如權(quán)利要求1或2所述的帶遮光膜基板，其中所述第1膜的膜厚為20nm～100nm，所述第2膜的膜厚為20nm～400nm。
4.如權(quán)利要求1或2所述的帶遮光膜基板，其在所述遮光膜上形成有透明導(dǎo)電膜。
5.彩色濾光片基板，該基板具有權(quán)利要求1或2所述的帶遮光膜基板、以及在所述遮光膜圖案之間形成的彩色濾光片層。
6.一種顯示裝置，該裝置具有權(quán)利要求1或2所述的帶遮光膜基板。
7.帶遮光膜基板的制造方法，其是具有在基板上形成的遮光膜圖案的帶遮光膜基板的制造方法，該方法為在基板上依次層壓含有鉻氧化物的第1膜、和含有鉻的第2膜，形成層壓膜，在所述層壓膜上形成抗蝕圖案，使用在硝酸鈰銨中至少含有2.5摩爾/升以上濃度的硝酸的藥液對(duì)所述層壓膜進(jìn)行蝕刻，形成遮光膜圖案，除去所述抗蝕圖案。
8.如權(quán)利要求7所述的帶遮光膜基板的制造方法，其中所述第2膜具有鉻氮化物。
9.如權(quán)利要求7或8所述的帶遮光膜基板的制造方法，其中以20nm～100nm的膜厚形成所述第1膜，以20nm～400nm的膜厚形成所述第2膜。
10.如權(quán)利要求7或8所述的帶遮光膜基板的制造方法，其特征為，除去所述抗蝕圖案之后，在所述遮光膜圖案上形成透明導(dǎo)電膜。
11.如權(quán)利要求7或8所述的帶遮光膜基板的制造方法，其特征為，所述藥液中的硝酸濃度為14摩爾/升以下。
12.如權(quán)利要求7或8所述的帶遮光膜基板的制造方法，其特征為，使用在濃度為3質(zhì)量％～25質(zhì)量％的硝酸鈰銨溶液中混合有所述硝酸的藥液進(jìn)行蝕刻。
13.彩色濾光片基板的制造方法，該方法通過(guò)權(quán)利要求7或8所述的帶遮光膜基板的制造方法制造帶遮光膜基板，在所述帶遮光膜基板上形成的所述遮光膜圖案之間形成彩色濾光片層。
全文摘要
本發(fā)明提供即使在使用具有氧化鉻膜的遮光膜時(shí)也具有良好蝕刻剖面的帶遮光膜基板、彩色濾光片基板及顯示裝置以及它們的制造方法。本發(fā)明一實(shí)施方式涉及的帶遮光膜基板是具有在基板1上形成的遮光膜10圖案的帶遮光膜基板，遮光膜10具備含有鉻氧化物的第1膜2和含有鉻的設(shè)置于第1膜2上的第2膜3，遮光膜10的剖面形狀具有正錐形。遮光膜10的蝕刻可以使用在硝酸鈰銨中至少含有硝酸2.5摩爾/升以上濃度的藥液來(lái)進(jìn)行。
文檔編號(hào)G03F1/26GK1912738SQ20061010779
公開日2007年2月14日 申請(qǐng)日期2006年7月21日 優(yōu)先權(quán)日2005年7月28日
發(fā)明者吉田卓司, 木村初美, 石賀展昭, 山部貴人, 荒木利夫 申請(qǐng)人:三菱電機(jī)株式會(huì)社