JPH09281305A

JPH09281305A - 低反射薄膜基板

Info

Publication number: JPH09281305A
Application number: JP9570896A
Authority: JP
Inventors: Tadakatsu Suzuki; 忠勝鈴木
Original assignee: KURAMOTO SEISAKUSHO KK
Current assignee: KURAMOTO SEISAKUSHO KK
Priority date: 1996-04-17
Filing date: 1996-04-17
Publication date: 1997-10-31

Abstract

(57)【要約】【課題】液晶パネル用カラーフィルタ基板用ブラック
マトリックス等に有用なクロムを用いない低反射薄膜基
板を提供する。【解決手段】可視光域において、極小反射率が０．１
％以下、最大反射率が２．０％以下、平均反射率が０．
３％以下で、透明ガラス基板上にスパッタリングにより
薄膜が成膜されている低反射薄膜基板。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、低反射薄膜基板
に関するものである。さらに詳しくは、この発明は、遮
光性と光反射防止性を有する光学薄膜に係わる分野、た
とえばカラーフィルタ基板の製造に特に有用なブラック
マトリックス、あるいはプロジェクタの製造に有用なプ
ロジェクタ枠等に用いられる低反射薄膜基板に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術と課題】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
い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、反射性が少なく、遮光性が良好なブラッ
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
ばクロム等の金属ターゲットをスパッタリングして、金
属層等を積層した低反射薄膜基板を、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。このような積層低反射薄膜
基板として、酸化クロム層とクロム金属層を積層したも
のが知られてもいる。

【０００４】この場合、多層に積層し光干渉により反射
率を抑え、一方積層の中に反射率が高く透過性が少ない
クロム金属層を含むことから光遮蔽機能を有するもので
ある。また、ブラックマトリックスについては、表示パ
ネルへの顔や背景の映り込みを極力押さえて画像を見や
すくするために低反射化し、同時にパネル内部のバック
ライトからの光が透過すると色調がはっきりしなくなる
ために光学濃度を一定水準以上に保つことが求められて
いる。

【０００５】この観点からも、反射率が低く、一定の光
学濃度を保つ低反射薄膜基板を製造するために、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。しかしながら、一般的に六価以外の原子
価をもつクロムは毒性は少ないものの、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、世論を鑑みて最近は、液晶パネルの製造
工程においてクロム金属の使用を自粛する機運にあり、
クロム成分を含まない低反射薄膜基板が求められてい
る。

【０００６】しかもまた、公知の低反射クロム薄膜は、
極小反射率が０．５％以下（波長は６００ｎｍ近辺）、
光学濃度は４．０以上あるものの、波長が４００〜７０
０ｎｍ（可視光のほぼ全域）における平均反射率が１．
５％以上で、最大反射率が５％を超えているのが現状で
ある。一般に、極小反射率が０．５％以下で、最大反射
率が５％を超えるときの低反射薄膜基板は、反射色に、
最大反射率を示す波長の影響が出てしまう。実際、たと
えば、波長が４００〜７００ｎｍの範囲において、最大
反射率を示す波長が、短波長側の４００ｎｍ（付近）に
ある時は反射色に青紫色が強調され、長波長側の７００
ｎｍ（付近）にあるときは反射色に赤色が強調されてし
まう。

【０００７】このような低反射薄膜基板をプロジェクタ
ー枠として使用する場合は、スクリーンに映し出される
枠も青紫色か赤色を帯びてしまうという欠点がある。ま
た、低反射薄膜基板として樹脂を用いることも提案され
ているが、この樹脂の場合には無機材料と比較すると耐
光性や耐熱性の点で劣るので、強力光源によって光学特
性が著しく劣化するという問題がある。

【０００８】このため、最近では、上記クロム基板の場
合のような環境上の問題がなく、しかも、可視光のほぼ
全域において反射率がたとえば２％以下と低く、耐光性
にも優れた低反射基板の実現が求められていた。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、この発明は、可視光域において、極小反射率が０．
１％以下、最大反射率が２．０％以下、平均反射率が
０．３％以下で、透明ガラス基板上にスパッタリングに
より薄膜が成膜されていることを特徴とする低反射薄膜
基板を提供する。

【００１０】また、この発明は、上記基板について、光
学濃度が４．０以上であることや、Ｔａがターゲット材
料のスパッタリングにより多層成膜されていることや、
真空成膜装置内において、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でスパッ
タリングされていること、ターゲット材のＴａには、Ｎ
ｉ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｗ、Ｎｂ、Ｃｕ、Ｔｉ、Ｚｒ、または
Ｓｎの１種以上が含まれていてもよいこと等もその態様
の一つとして提供する。

【００１１】つまり、この発明によって低反射薄膜基板
は、製造工程においてクロム（Ｃｒ）系金属を用いて成
膜したときの特性と比較して可視光の広い波長にわたっ
て反射率が低く、分光反射率曲線の形状は広範囲に平坦
化している。さらに製造工程においてクロム系金属を用
いないこともこの発明の大きな特徴である。

【００１２】

【発明の実施の形態】この発明の低反射薄膜基板は、上
記のとおり、これまでの薄膜としては全く知られていな
い光学特性をもつ低反射薄膜基板であることを本質的な
特徴としている。しかも、クロム成分を一切含まない。
スパッタリングについては、ターゲット材としてＴａの
ほかに、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｗを１種以上含むＴａ合金
や、促進的添加成分として、Ｃｕ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｓｎの
１種以上を含むもの等が用いられる。

【００１３】スパッタリングは、いわゆる反応性スパッ
タとして実施することができ、アルゴン等の希ガスを含
めた窒素等の不活性ガス、酸素ガス、ＣＯ、ＣＯ₂等の
酸化炭素ガスがそのための雰囲気の代表例として示され
る。この発明の低反射薄膜基板は、低反射クロム薄膜基
板と同様に、多層に積層し光干渉により反射率を抑え、
また、積層の中に反射率が高く透過性が少ないタンタル
金属層を含むことから光遮蔽機能を有するものである。
より好適な膜構成は、２〜７層程度とする。この場合、
各層の膜厚が適宜に選択される。

【００１４】たとえば、３層のスパッタ成膜の場合に
は、第１層（透明ガラス基板上）：４０〜６０ｎｍ、第
２層：２０〜５０ｎｍ、第３層：１５０〜２００ｎｍと
することが考慮される。以下、実施例を示し、さらに詳
しくこの発明について説明する。もちろん、この発明は
以下の実施の形態によって限定されるものではない。

【００１５】

【実施例】透明基板として、透明ガラス基板（コーニン
グ社製の薄板ガラス７０５９材）を用い、洗浄して清掃
表面を得た後、この基板を、バッチ式反応性スパッタリ
ング装置のタンタル（Ｔａ）から成るスパッタリングタ
ーゲットに対向するように装着した。なお、透明ガラス
基板の加熱は行わなかった。

【００１６】２．０×１０^-6Ｔｏｒｒ以下になるまで排
気を行い、次いで、アルゴンガス２００ｓｃｃｍと酸素
ガス２００ｓｃｃｍを導入し、圧力が２．２×１０^-3Ｔ
ｏｒｒの雰囲気中でスパッタ電力８．３ｋｗで約２７分
間のスパッタリングを行った。タンタルをターゲットと
するこの反応性ガススパッタリングによって添付の図１
に示したように第１層（１）を透明ガラス基板（４）上
に膜厚約５１ｎｍで成膜した。

【００１７】続いて、アルゴンガス２４０ｓｃｃｍと窒
素ガス１６０ｓｃｃｍを導入し、２．３×１０^-3Ｔｏｒ
ｒの雰囲気中で、スパッタ電力８．３ｋｗで約５分間の
スパッタリングを行った。タンタルをターゲットとする
この反応性ガススパッタリングによって第２層（２）を
第１層（１）上に膜厚約３５ｎｍで成膜した。引き続い
て、アルゴンガス２００ｓｃｃｍを導入し、１．５×１
０^-3Ｔｏｒｒの雰囲気中で、スパッタ電力８．３ｋｗで
約３５分間のスパッタリングを行った。タンタルをター
ゲットとするこの反応性ガススパッタリングによって第
３層（３）を第２層（２）上に膜厚約１７０ｎｍで成膜
した。

【００１８】得られた３層構造の低反射薄膜基板（５）
の全膜厚は約２５６ｎｍであった。光学濃度は４．２で
あり遮光性に優れたものであった。また、この低反射薄
膜基板の波長と反射率の関係は図２の曲線Ａに示される
通りであり、測定波長が４００〜７００ｎｍの可視光域
における極小反射率は０．０１％以下、最大反射率は
１．５３％、平均反射率（例えば波長が１ｎｍ間隔ごと
の反射率を合算し、測定点数で割って得た値）は０．２
４％以下となり、反射率が極めて低い低反射薄膜基板が
得られた。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。

【００１９】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ク
ロム薄膜基板の反射率曲線Ｂを併記する。この発明によ
る低反射タンタル薄膜基板は、図２の曲線ＡおよびＢの
対比からも明らかなように、低反射クロム薄膜基板と比
べると、測定波長の幅広い範囲において反射率が低くな
っている。特に波長が４００ｎｍ近辺や７００ｎｍ近辺
における反射率は、本発明の低反射タンタル薄膜基板の
ほうがはっきり低いことがわかる。

【００２０】上記の通り述べた低反射薄膜基板の反射率
特性値を表１に示した。測定波長の範囲は４００ｎｍ〜
７００ｎｍである。

【００２１】

【表１】

【００２２】なお、本発明による低反射タンタル薄膜基
板は波長が４００ｎｍのときに最大値をとる反射率を、
第１層と第２層のトータル膜厚や膜厚比を微妙に変える
ことで、１．０％以下まで低下できることが確認でき
た。半面、低反射クロム薄膜基板のときは、波長が４０
０ｎｍの反射率を低下させると、それに反動して波長が
７００ｎｍの反射率が高くなり、結局平均反射率はあま
り低下しなかった。

【００２３】ターゲット材料としては、上記実施例とし
て示したタンタルのほかに、ニッケル、鉄、コバルト、
タングステン、銅やその他の元素を含むタンタル合金等
も有用であることが同様に確認された。

【００２４】

【発明の効果】この発明によって得られる低反射薄膜基
板は、可視光域において、極小反射率が０．１％以下、
最大反射率が２％以下、平均反射率が０．３％以下、光
学濃度が４．０以上の光学特性を有する。しかも、この
発明の基板は、液晶パネルやプロジェクターの製造工程
においてクロム金属の使用を自粛する機運にあることを
鑑みて、クロム成分を含まない。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の低反射薄膜基板を例示した断面概要
図である。

【図２】低反射薄膜基板における光の波長と反射率の関
係を例示した図であり、曲線Ａは、この発明による低反
射タンタル薄膜基板であり、曲線Ｂは比較のための低反
射クロム薄膜基板によるものである。

【図３】この発明の低反射タンタル薄膜基板の各層ごと
に、透明ガラス基板上へ単層成膜し、分光エリプソメー
ターで測定した波長−屈折率特性を簡単に例示した図で
ある。（ａ）は第１層目を、（ｂ）は第２層目を、
（ｃ）は第３層目の波長−屈折率特性を示している。

【符号の説明】

１第１層２第２層３第３層４透明ガラス基板５低反射薄膜基板

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】可視光域において、極小反射率が０．１
％以下、最大反射率が２．０％以下、平均反射率が０．
３％以下で、透明ガラス基板上にスパッタリングにより
薄膜が成膜されていることを特徴とする低反射薄膜基
板。
【請求項２】光学濃度が４．０以上である請求項１の
低反射薄膜基板。
【請求項３】透明ガラス基板上にＴａがターゲット材
料のスパッタリングにより多層成膜されている請求項１
または２の低反射薄膜基板。
【請求項４】真空成膜装置内において、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
囲気下でスパッタリング成膜されている請求項１ないし
３のいずれかの低反射薄膜基板。
【請求項５】ターゲット材料にはＮｉ、Ｆｅ、Ｃｏ、
Ｗ、Ｎｂ、Ｃｕ、Ｔｉ、ＺｒおよびＳｎの１種以上を含
むＴａ合金がターゲット材料とされている請求項１ない
し４のいずれかの低反射薄膜基板。