黑底、其制造方法和使用黑底的图像显示装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及黑底、其制造方法和使用黑底的图像显示装置。在基板上形成的黑底包括通过依次层叠第一膜、第二膜、第三膜和第四膜而形成的四个层，每个膜由过渡金属氧化物和硅氧化物制成。第一膜的折射率＝第三膜的折射率＜第二膜的折射率＝第四膜的折射率的关系被设定，第四膜是多层膜，第四膜的每个层的组分彼此是同样的，并且，当在TEM照片上观察时，在第四膜内辨认出边界。

Black substrate, method of manufacturing the same, and image display device using black substrate

The present invention relates to a black substrate, a method of manufacturing the same, and an image display device using the black substrate. The black base formed on the substrate includes four layers formed by successively connecting the first film, the second film, the third film and the fourth film, each of which is made of transition metal oxides and silicon oxides. The first refractive index film refractive index = third film rate < second film rate = fourth film refraction rate is set, the fourth film is a multi-layer film, each layer of the fourth film components of each other is the same, and, when observed in TEM photos, identify the boundary in the fourth film in.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及作为平板显示器(FPD)的遮光部件的黑底(black matrix)、其制造方法和使用黑底的图像显示装置。
技术介绍
用于诸如等离子体显示器、液晶显示器或场发射显示器(FED)的具有发光表面的显示装置的基板(面板)的遮光膜被称为黑底，并且在玻璃基板上被形成以提高对比度或防止混色。黑底的最重要的特性是光学特性。防止混色需要充分的遮光。换句话说，必须提供高的遮光性能。为了通过减少从显示侧观察时的外部光源的投影而提高显示图像的对比度，反射率必须被设为低。为了在减小反射率的同时提高遮光性能，常规上使用具有遮光功能的薄膜和具有光反射防止功能的薄膜构成黑底的方法。日本专利申请公开 No. 2000-214308讨论了通过层叠多个层并且包含光学干涉效果降低反射率的光学干涉层及反射率高但光透射率低的金属膜降低透射率的遮光层而配置的黑底。日本专利申请公开 No. 10-239679讨论了重复Cr和CrO使得光学干涉层包含遮光效果的多层膜配置。黑底被设置在玻璃基板或其上形成有透明导电膜的基板上，由此，在形成黑底之后，在面板制造过程中需要处理耐受性(process resistance)。由于等离子体显示器或FED 的制造过程包含烘焙处理，因此，耐热性特别重要。日本专利申请公开No. 08-271880讨论了防止黑底的光学特性关于高温处理的劣化。形成将金属微细颗粒分散在绝缘体中的遮光膜。在绝缘体中保持金属颗粒抑制高温处理期间的光学特性的劣化。根据常规的技术，通过溅射形成包含光学干涉层和遮光层的黑底。光学干涉层包含多个膜，并被配置为利用光学干涉来抑制反射率。因此，折射率的精度和膜的厚度是重要的。但是，一般地，在溅射方法中，膜厚分布为约士7 10%。因此，问题是光学干涉效果在基板表面内是不均勻的，导致黑底的反射率的分布和一些位置中的反射率的增大。对于遮光层使用没有耐热性的诸如金属膜的薄膜。当如在日本专利申请公开No. 08-271880的情况下那样在绝缘体中分散金属微细颗粒时，在烘焙处理之后维持遮光性能。但是，由于它不包含光反射层，因此，难以使反射率减小为小于或等于由绝缘体层和基板的折射率确定的反射率。
技术实现思路
根据本专利技术的一个方面，一种在基板上形成的黑底包括通过依次层叠第一膜、 第二膜、第三膜和第四膜而形成的四个层，每个膜由过渡金属氧化物(transition metal oxide)和硅氧化物制成。第一膜的折射率=第三膜的折射率<第二膜的折射率=第四膜的折射率的关系被设定，第四膜是多层膜，其中每层的组分彼此是同样的，并且，当在透射电子显微镜(TEM)照片上观察时，在第四膜内辨认出边界。参照附图阅读示例性实施例的以下详细描述，本专利技术的其它特征和方面将变得清晰。附图说明被并入说明书中并构成其一部分的附图示出本专利技术的示例性实施例、特征和方面，并与描述一起用于解释本专利技术的原理。图IA和图IB示出根据本专利技术的黑底的膜配置的示例性实施例。图2A 2C示出根据本专利技术的黑底的镜面(specular)反射率。图3A和图;3B是分别示出根据本专利技术的黑底的遮光膜的示意性断面图。图4示出多层遮光膜和单层遮光膜中的漫反射率和波长之间的关系。图5示出根据本专利技术的黑底的遮光膜的折射率和消光系数。图6示出根据本专利技术的图像显示装置的示例性实施例的总体概要。具体实施例方式以下将参照附图详细描述本专利技术的各种示例性实施例、特征和方面。本专利技术针对这样的黑底、其制造方法以及使用该黑底的图像显示装置，该黑底即使在诸如烘焙的高温处理之后也可在不使光学特性劣化的情况下在整个基板表面内实现低的反射率和高的遮光性能。根据本专利技术，可以提供在膜厚有变化时即使在高温处理之后也具有低的反射率特性和优异的遮光性能的黑底。使用黑底的图像显示装置在显示表面上的投影受到限制，并且可提供高对比度的良好图像。根据本专利技术的使用黑底的图像显示装置包括液晶显示器、等离子体显示器、场发射显示器(FED)或电子发光显示器(ELD)。等离子体显示器或由表面传导型电子发射器显示器(SED)代表的FED的制造过程包括高温处理。因此，可以容易地提供本专利技术的效果。图IA和图IB示出根据本专利技术的黑底的膜配置图IA是断面图，图IB示出上表面和沿着线A-A'的断面图。玻璃基板6可以是一般用于液晶显示器或等离子体显示器的玻璃基板。例如，可以使用PD200(ASAHI GLASS CO.，LTD.制造)，原因是它具有高的应变点 (strain point)和对于高温处理的耐受性。黑底5包含通过溅射在玻璃基板6上形成的四个膜。这四个膜是依次层叠的第一到第四膜1 4。通过混合过渡金属氧化物和硅氧化物而形成第一膜1。通过以与第一膜1 的混合比(mol% )不同的混合比(mol% )混合过渡金属氧化物和硅氧化物而形成第二膜 2。通过以与第一膜1的混合比(mol% )相同的混合比(mol% )混合过渡金属氧化物和硅氧化物而形成第三膜3。通过以与第二膜2的混合比(mol% )相同的混合比(mol% )混合过渡金属氧化物和硅氧化物而形成第四膜4。作为靶材(target)，可以使用过渡金属氧化物和硅氧化物的烧结体。由于即使膜配置是四层的构造也可由过渡金属氧化物和硅氧化物的混合比不同的两个烧结体靶材形成黑底，因此，该配置在制造上是有利的。溅射气氛可以是Ar或者Ar和氧气的混合气氛。在图IA和图IB中，除了淀积时间以外，在相同的淀积条件下形成第一膜1和第三膜3。除淀积时间以外，在相同的淀积条件下形成第二膜2和第四膜4。第一膜1和第三膜 3的厚度可以不同。第二膜2和第四膜4的厚度可以不同。由于形成的膜包含氧化物，因此，与金属的情况不同，不发生氧化，因此，即使在高温处理之后，诸如反射率的特性也不劣化。作为过渡金属，可以使用钴、锰、铁或镍，原因是这样的金属几乎是黑色的并且阻挡可见光。由于如果只使用过渡金属氧化物，那么膜在强度上低并且脆(brittle)，并且，出于控制折射率的目的，因此，硅氧化物被混合。作为黑底5的构图方法，例如，存在在玻璃基板6上形成黑底5并然后通过湿法蚀刻对抗蚀剂构图的方法。还存在对抗蚀剂构图并然后淀积黑底5以使抗蚀剂脱落的剥离方法。也可通过使用作为过渡金属和硅的合金的硅化物的靶材在混有氧气的气氛中执行溅射来获取黑底5。可使用过渡金属氧化物和硅氧化物作为分开的靶材并同时或交替地溅射这两个靶材来形成第一到第四膜1 4。当同时溅射这两个靶材时，可通过向各靶材施加的能量(W/cm2)调整过渡金属氧化物和硅氧化物的混合比，并且，向混合比较大的靶材施加的能量被设为较大。当交替地溅射这两个靶材时，由于基于从各靶材形成的膜的厚度比而确定过渡金属氧化物和硅氧化物的混合比，因此，通过将混合比大的靶材的淀积时间时段设为较长，可以调整过渡金属氧化物和硅氧化物的混合比。通过在淀积时间时段相等时将向混合比较大的靶材施加的能量设为较大，可以调整过渡金属氧化物和硅氧化物的混合比。在形成黑底 5之后，在随后的步骤中在黑底5的开口上涂敷发光部件。第一膜1的折射率nl和第二膜2的折射率n2之间的关系可被设为nl < n2,以实现低的反射率。可基于膜中的过渡金属和硅的组分比来调整折射率。折射率越高，则过渡金属的比越大。根据一个方本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种在基板上形成的黑底，包括：四个层，所述四个层通过依次层叠第一膜、第二膜、第三膜和第四膜而被形成，每个膜由过渡金属氧化物和硅氧化物制成，其中，第一膜的折射率＝第三膜的折射率＜第二膜的折射率＝第四膜的折射率的关系被设定，第四膜是多层膜，其中每层的组分彼此是同样的，并且，当在ＴＥＭ照片上观察时，在第四膜内辨认出边界。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：桥本武，伊藤淳二，
申请(专利权)人：佳能株式会社，
类型：发明
国别省市：JP