(57)【要約】【課題】遮光性が高いブラックマトリクス基板の製造を容易とする。【解決手段】透明基板１１上に透明電極材料をスパッタリングして、透明電極層１２を形成し、透明電極層上に感光性レジストを塗布して感光性レジスト層を形成し、感光性レジスト層を所定のパターンに相当するフォトマスクを介して露光、現像後、透明電極層１２のエッチングおよび感光性レジスト層の除去を行って、所定のパターンを有する透明電極層１２を形成する。次に、透明基板１１を無電解黒ニッケルメッキ液に浸漬して、透明電極層１２上にブラックマトリックス層１３を積層させる。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明基板と、
前記透明基板上に所定のパターンで形成された透明電極層と、
前記透明電極層上に積層されたブラックマトリックス層と、
を備えることを特徴とするブラックマトリクス基板。
【請求項２】
請求項１記載のブラックマトリックス基板において、
前記ブラックマトリックス層は、無電解黒ニッケルメッキ層であることを特徴とするブラックマトリクス基板。
【請求項３】
請求項１または請求項２記載のブラックマトリックス基板において、
前記ブラックマトリクス層上に積層された無電解ニッケルメッキ層と、
前記無電解ニッケルメッキ層上に積層された置換金メッキ層と、
を備えたことを特徴とするブラックマトリクス基板。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のブラックマトリックス基板において、
前記透明電極層は、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｃｉｄｅ）層であることを特徴とするブラックマトリクス基板。
【請求項５】
透明基板上に透明電極パターンを形成する透明電極パターン形成工程と、
前記透明基板を無電解黒ニッケルメッキ液に浸漬して、前記透明電極パターン上にブラックマトリックス層を積層させるブラックマトリクス形成工程と、
を備えたことを特徴とするブラックマトリクス基板の製造方法。
【請求項６】
請求項５記載のブラックマトリクス基板の製造方法において、
前記ブラックマトリックス層が形成された前記透明基板を無電解ニッケルメッキ液に浸漬して、前記ブラックマトリクス層上に無電解ニッケルメッキ層を積層させる無電解ニッケルメッキ層形成工程と、
前記透明基板を金メッキ液に浸漬して、前記無電解ニッケルメッキ層上に置換金メッキ層を積層させる置換金メッキ層形成工程と、
を備えたことを特徴とするブラックマトリクス基板の製造方法。
を備えたことを特徴とするブラックマトリクス基板の製造方法。
【請求項７】
請求項５または請求項６記載のブラックマトリクス基板の製造方法において、
前記透明電極層形成工程は、前記透明基板上に前記透明電極材料をスパッタリングして、前記透明電極層を形成することを特徴とするブラックマトリクス基板の製造方法。
【請求項８】
請求項５ないし請求項７のいずれかに記載のブラックマトリクス基板の製造方法において、
前記透明電極パターン形成工程は、前記透明電極層上に感光性レジストを塗布して感光性レジスト層を形成し、該感光性レジスト層を所定のパターンに相当するフォトマスクを介して露光、現像後、前記透明電極層のエッチングおよび前記感光性レジスト層の除去を行って、前記透明電極パターンを形成することを特徴とするブラックマトリクス基板の製造方法。
【請求項９】
請求項５ないし請求項８のいずれかに記載のブラックマトリクス基板の製造方法において、
前記透明電極材料は、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｃｉｄｅ）であることを特徴とするブラックマトリクス基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ブラックマトリクス基板およびその製造方法に係り、特に液晶ディスプレイ、ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）ディスプレイ、ＰＤＰ（Ｐｌａｓｍａ  Ｄｉｓｐｌａｙ  Ｐａｎｅｌ）ディスプレイ等に用いられるブラックマトリクス基板およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、フラットディスプレイとして、カラー液晶表示装置が注目されている。このカラー液晶表示装置には、ブラックマトリクス、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３原色の着色パターンからなる着色層、透明導電層（共通電極）および配向層を備えたカラーフィルタが設けられている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
ところで、ブラックマトリクスは、発色効果や表示コントラストを向上させるために設けられるものであり、特にスイッチング素子としてＴＦＴ（薄膜トランジスタ）を用いたアクティブマトリックス方式のカラー液晶表示装置においては、ＴＦＴの光リーク電流の抑制を図るべく、ブラックマトリクスに対してより一層の遮光性が要求されている。
【０００４】
従来においては、ガラス基板上に酸化クロム層およびクロム層の２層スパッタリング行ってブラックマトリクス層を形成後、エッチングによりブラックストライプパターンを形成する。
【０００５】
その後、クロム層上に透明電極層としてＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｃｉｄｅ）層をスパッタリングにより形成し、ＩＴＯ層をマスキングし、エッチングすることにより所定の透明電極パターンを形成する構成を採っていた。
【０００６】
【特許文献１】
特開平６−３３７３０８号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の方法により得られるブラックマトリクス基板は、ブラックマトリクス層として酸化クロム層を用いていたため、ブラックマトリクス層が黒色とならず、色調が紫色を帯びていた。従って、遮光性があまり高くないという問題点があった。
【０００８】
また、ブラックマトリクス層は、酸化クロム層およびクロム層の２層構成となっていたため、エッチングコストが高コストとなってしまうとともに、有害なクロム廃液が生じるという問題点があった。さらに電気抵抗値の低下および遮光性の向上を図るべく、ブラックマトリクス層の厚みを増加させようとすると、クラックが発生してしまうという問題点もあった。
【０００９】
さらにクロム層上にＩＴＯ層をスパッタリングにより形成していたが、段差に起因して断線が生じやすいという問題点があった。
【００１０】
そこで、本発明の目的は、遮光性が高く、製造が容易なブラックマトリクス基板およびその製造方法を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、透明基板と、前記透明基板上に所定のパターンで形成された透明電極層と、前記透明電極層上に積層されたブラックマトリックス層と、を備えることを特徴としている。
【００１２】
この場合において、前記ブラックマトリックス層は、無電解黒ニッケルメッキ層とするようにしてもよい。
【００１３】
また、前記ブラックマトリクス層上に積層された無電解ニッケルメッキ層と、前記無電解ニッケルメッキ層上に積層された置換金メッキ層と、を備えるようにしてもよい。
【００１４】
さらに、前記透明電極層は、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｃｉｄｅ）層であるようにしてもよい。
【００１５】
また、ブラックマトリクス基板の製造方法は、透明基板上に透明電極パターンを形成する透明電極パターン形成工程と、前記透明基板を無電解黒ニッケルメッキ液に浸漬して、前記透明電極パターン上にブラックマトリックス層を積層させるブラックマトリクス形成工程と、備えたことを特徴としている。
【００１６】
この場合において、前記ブラックマトリックス層が形成された前記透明基板を無電解ニッケルメッキ液に浸漬して、前記ブラックマトリクス層上に無電解ニッケルメッキ層を積層させる無電解ニッケルメッキ層形成工程と、前記透明基板を金メッキ液に浸漬して、前記無電解ニッケルメッキ層上に置換金メッキ層を積層させる置換金メッキ層形成工程と、を備えるようにしてもよい。
【００１７】
また、前記透明電極層形成工程は、前記透明基板上に前記透明電極材料をスパッタリングして、前記透明電極層を形成するようにしてもよい。
【００１８】
さらに、前記透明電極パターン形成工程は、前記透明電極層上に感光性レジストを塗布して感光性レジスト層を形成し、該感光性レジスト層を所定のパターンに相当するフォトマスクを介して露光、現像後、前記透明電極層のエッチングおよび前記感光性レジスト層の除去を行って、前記透明電極パターンを形成するようにしてもよい。
【００１９】
さらにまた、前記透明電極材料は、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｃｉｄｅ）であるようにしてもよい。
【００２０】
【発明の実施の形態】
次に本発明好適な実施の形態について図面を参照して説明する。
［１］ブラックマトリクス基板の構成
図１に実施形態のブラックマトリクス基板の断面図を示す。
【００２１】
ブラックマトリクス基板１０は、大別すると、透明基板１１と、透明基板１１上に所定のパターンで形成された透明電極層１２と、透明電極層１２上に選択的に形成された無電解黒ニッケルメッキ層１３と、無電解黒ニッケルメッキ層１３上に形成された無電解ニッケルメッキ層１４と、無電解ニッケルメッキ層１４上に形成された置換金メッキ層１５と、を備えている。
【００２２】
透明基板１１としては、石英ガラス、パイレックスガラス（登録商標）、合成石英板等の可撓性のない非可撓性透明材料あるいは透明樹脂フィルム、光学用樹脂板等の可撓性透明材料を用いることができる。以下の説明においては、アクティブマトリックス方式によるカラー液晶表示装置用のブラックマトリクス基板に適した材料として、熱膨脹率が小さく、寸法安定性および高温加熱処理における作業性に優れ、また、ガラス中にアルカリ成分を含まない無アルカリガラスを用いるものとする。
【００２３】
透明電極層１２としては、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ：Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｃｉｄｅ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化スズ（ＳｎＯ）等、およびその合金等を用いて、スパッタリング法、真空蒸着法、ＣＶＤ法等の一般的な成膜方法により形成することができる。
【００２４】
この透明電極層１２の厚さは、０．０１〜１μｍ、好ましくは０．０３〜０．５μｍ程度である。以下の説明においては、透明電極層１２として酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）を用いるものとする。
【００２５】
無電解黒ニッケルメッキ層１３は、ブラックマトリックスパターンを形成するものであり、透明基板１１裏面側から見ると黒色の外観を有する。
【００２６】
無電解ニッケルメッキ層１４および置換金メッキ層１５は、電気抵抗値を低下させるために設けられるものである。
［２］ブラックマトリクス基板の製造方法
次に実施形態のブラックマトリクス基板の実施形態について図２を参照して説明する。
［２．１］ＩＴＯスパッタリング工程（ステップＳ１）
まず、透明基板１１を定法にしたがって洗浄した後、図２に示すように、透明基板１１の片側全面にスパッタリング法により透明電極層１２であるＩＴＯ層を形成する。
［２．２］透明電極形成工程（ステップＳ２、Ｓ３）
次に透明電極層１２であるＩＴＯ層上に感光性レジストを塗布して感光性レジスト層２０を形成し、この感光性レジスト層２０を所定のパターンに相当するフォトマスクを介して露光、現像後（ステップＳ２）、透明電極層１２であるＩＴＯ層のエッチングおよび感光性レジスト層の除去を行って、所定のパターンを有する透明電極層１２を形成する（ステップＳ３）。
［２．３］ブラックマトリクス形成工程（ステップＳ４）
続いて透明電極層１２が形成された透明基板１１を無電解黒ニッケルメッキ液に浸漬して、透明電極層１２上にブラックマトリックス層１３を積層させる（ステップＳ４）。
【００２７】
このブラックマトリクス形成工程で用いる無電解めっき液は、還元剤と、被還元性重金属塩と、塩基性化合物と、緩衝剤と、を含んでいる。
【００２８】
還元剤としては、例えば、次亜リン酸、次亜リン酸ナトリウム、水素化ホウ素ナトリウム、Ｎ−ジメチルアミンボラン、ボラジン誘導体、ヒドラジン、ホルマリン等が挙げられる。
【００２９】
また、被還元性重金属塩としては、例えば、ニッケル、亜鉛の水溶性の被還元性重金属塩が挙げられる。
【００３０】
また、塩基性化合物としては、例えば、めっき速度、還元効率等を向上させるカセイソーダ、水酸化アンモニウム等が挙げられる。
【００３１】
また、緩衝剤としては、例えば、無機酸、有機酸等のｐＨ調節剤、クエン酸ナトリウム、酢酸ナトリウム等のオキシカルボン酸、ホウ酸、炭酸、有機酸、無機酸のアルカリ塩等が挙げられる。
【００３２】
さらに無電解メッキ液は、上記還元剤、被還元性重金属塩、塩基性化合物および緩衝剤の他、重金属イオンの安定性を目的とした錯化剤、促進剤、安定剤、界面活性剤等とを含む。
【００３３】
また、２種以上の無電解めっき液を併用してもよい。例えば、まず、核（例えば、無電解めっきの触媒となる金属化合物としてパラジウムを使用した場合は、パラジウムの核）を作り易い水素化ホウ素ナトリウムのようなホウ素系還元剤を含む無電解めっき液を用い、次に、金属析出速度の速い次亜リン酸系還元剤を含む無電解めっき液を用いることができる。
【００３４】
この工程では、透明電極層１２であるＩＴＯ層に含有される金属粒子の自己触媒作用により、露出している透明電極層１２の表面に選択的に黒ニッケルの金属粒子が析出して、ブラックマトリクス層１３が形成されることとなる。
［２．４］無電解ニッケルメッキ層形成工程（ステップＳ５）
ブラックマトリックス層１３が形成された透明基板を無電解ニッケルメッキ液に浸漬して、ブラックマトリクス層１３上に無電解ニッケルメッキ層１４を積層させる（ステップＳ５）。
【００３５】
この無電解ニッケルメッキ層形成工程で用いる無電解めっき液は、還元剤と、被還元性重金属塩と、塩基性化合物と、緩衝剤と、を含んでいる。
【００３６】
還元剤としては、例えば、次亜リン酸、次亜リン酸ナトリウム、水素化ホウ素ナトリウム、Ｎ−ジメチルアミンボラン、ボラジン誘導体、ヒドラジン、ホルマリン等が挙げられる。
【００３７】
また、被還元性重金属塩としては、ニッケルの水溶性の被還元性重金属塩が挙げられる。
【００３８】
また、塩基性化合ぶつとしては、めっき速度、還元効率等を向上させるカセイソーダ、水酸化アンモニウム等が挙げられる。
【００３９】
また、緩衝剤としては、無機酸、有機酸等のｐＨ調節剤、クエン酸ナトリウム、酢酸ナトリウム等のオキシカルボン酸、ホウ酸、炭酸、有機酸、無機酸のアルカリ塩等が挙げられる。
【００４０】
さらに無電解メッキ液は、上記還元剤、被還元性重金属塩、塩基性化合物および緩衝剤の他、重金属イオンの安定性を目的とした錯化剤の他、促進剤、安定剤、界面活性剤等とを有する無電解めっき液が使用される。また、２種以上の無電解めっき液を併用してもよい。例えば、まず、核（例えば、無電解めっきの触媒となる金属化合物としてパラジウムを使用した場合は、パラジウムの核）を作り易い水素化ホウ素ナトリウムのようなホウ素系還元剤を含む無電解めっき液を用い、次に、金属析出速度の速い次亜リン酸系還元剤を含む無電解めっき液を用いることができる。
［２．５］置換金メッキ層形成工程（ステップＳ６）
続いて無電解ニッケルメッキ層１４が形成された透明基板１１を置換金メッキ液に浸漬して、無電解ニッケルメッキ層１４上に置換金メッキ層１５を積層させる（ステップＳ６）。
置換金メッキ形成工程で用いる置換金メッキ液は、例えば、被還元金属塩としてシアン化金カリウム、亜硫酸金、ナトリウムを含有し、キレート剤としてクエン酸、リンゴ酸、乳酸などの有機酸を含有する。
【００４１】
以上の説明のように、本実施形態によれば、ブラックマトリクス層として黒ニッケル層を用いているため、ブラックマトリクス層が黒色となり、遮光性が非常に高くなる。
【００４２】
また、エッチングを行うのは、透明電極層１２であるＩＴＯ層であり、クロム廃液が生じることもない。さらにエッチングが１回ですむためエッチングコストを従来と比較して低減することができる。
【００４３】
また、ブラックマトリクス層は、遮光性が高く、さらに無電解ニッケルメッキ層および置換金メッキ層により電気抵抗値の低下が容易に図れる。したがって、ブラックマトリクス層の厚みを増加させる必要もないので、クラックが発生することもない。
【００４４】
また、透明電極層１２であるＩＴＯ層は、平坦な透明基板１１上に直接形成するため、段差に起因する断線が生じることもない。
【００４５】
【実施例】
次に、実施例を示して本発明を更に詳細に説明する。
【００４６】
ブラックマトリクス基板を形成する透明基板として、
３００［ｍｍ］×３００［ｍｍ］、厚さ３［ｍｍ］のガラス基板（旭硝子社製  ＰＤ−２００ガラス）を準備した。この基板を定法にしたがって洗浄した後、基板の片側全面にスパッタリング法によりＩＴＯ層（シート抵抗値  ２０Ω／□、厚さ５８０［Å］）を形成した。  具体的には、ジオマティック社に依頼し、ＤＣマグネトロンスパッタリング装置を用い、放電ガスとして、アルゴン、酸素を用い、ターゲット  として酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）を用いて行った。
【００４７】
次に下記組成の感光性レジストを塗布して所定の厚さの感光性レジスト層を形成した。
【００４８】
感光性レジストの組成
ポリビニルアルコール１０％水溶液  …  ２０重量部
（日本合成化学（株）製ゴーセナールＴ−３３０）
ジアゾ樹脂２０％水溶液  …  ０．８重量部
（シンコー技研（株）製Ｄ−０１１）
・純水  …  １５重量部
次いで、超高圧水銀灯を露光光源とするプロキシミティ露光機にて、透明電極の形成パターンに相当する開口部（線幅１８０［μｍ］）を設けたフォトマスクを介して所定の露光量で感光性レジスト層の露光を行った。その後、純水を用いて現像することにより、透明電極層１２（透明電極パターン）を形成した。
【００４９】
次に、透明電極層（ＩＴＯ層）１２が形成された透明基板１１をブラックストライプ形成液（テクニックジャパン株式会社製ＦＰＤ・ＢＫ）により９０℃６分間メッキ後、硝酸５０％液で剥離し、その後、水洗、乾燥することにより、無電解黒ニッケルメッキ層１３を形成した。
【００５０】
続いて、無電解黒ニッケルメッキ層１３が形成された透明基板１１を無電解めっき液（テクニックジャパン株式会社製ＦＰＤ・ＮＩ）に５分間浸漬させ、その後、水洗、乾燥し、無電解ニッケルメッキ層１４を形成した。
【００５１】
さらに、無電解ニッケルメッキ層１４が形成された透明基板１１を８０［℃］の無電解めっき液（テクニックジャパン株式会社製ＦＰＤ・ＡＵ）に５分間浸漬させ、その後、水洗、乾燥することにより、置換金メッキ層１５を形成した。
【００５２】
本実施例によれば、ブラックマトリクス層として黒ニッケル層を用いているため、ブラックマトリクス層が黒色となり、遮光性が非常に高くなる。さらに、ブラックマトリクス層は、遮光性が高く、さらに無電解ニッケルメッキ層および置換金メッキ層により電気抵抗値の低下が容易に図れるので、ブラックマトリクス層の厚みを増加させる必要もないので、クラックが発生することもない。
【００５３】
【発明の効果】
本発明によれば、遮光性が高く、低抵抗値のブラックマトリクス基板を環境への影響を低減しつつ容易に形成することができ、ひいては、表示品質に優れた信頼性の高いカラー表示装置を構成することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態のブラックマトリクス基板の断面図である。
【図２】実施形態のブラックマトリクス基板の製造方法の一例を説明するための工程図である。
【符号の説明】
１０  ブラックマトリクス基板
１１  透明基板
１２  透明電極層
１３  ブラックマトリクス層
１４  無電解ニッケルメッキ層
１５  置換金メッキ層
【図１】
2004317849.tif 000003
【図２】
2004317849.tif 000004