(57)【要約】【課題】金属反射膜を部分的にエッチングするにあたり、該膜上の膜のサイドエッチング量、膜剥がれを防止する。【解決手段】金属反射膜１２の上に屈折率の低い透明膜からなる難エッチング膜１３と屈折率の高い透明膜からなる酸化インジウム系膜１４とをこの順で積層した屈折率調整層２０を少なくとも１層以上有する光反射性基板において、難エッチング膜１３の厚みを１５ｎｍ以下とし、金属反射膜１２を屈折率調整膜２０とともにエッチングして半透過反射膜とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属反射膜の上に屈折率の低い透明膜からなる難エッチング膜と屈折率の高い透明膜からなる酸化インジウム系膜とをこの順で積層した屈折率調整層を少なくとも１層以上有する光反射性基板において、
上記難エッチング膜の厚みを１５ｎｍ以下とし、上記金属反射膜を上記屈折率調整膜とともにエッチングして半透過反射膜としたことを特徴とする光反射性基板。
【請求項２】
屈折率調整層が２層以上であり、各屈折率調整層の厚みが５０ｎｍ以下である請求項１に記載の光反射性基板。
【請求項３】
上記難エッチング膜が酸化シリコン膜である請求項１または２に記載の光反射性基板。
【請求項４】
請求項１、２、３のいずれかに記載の光反射性基板を用いた液晶表示素子。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光反射性基板に関し、さらに詳しく言えば、光反射性基板の反射膜の所定部分をエッチングし、半透過反射型液晶表示素子の一方の基板に用いる光反射性基板に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
液晶表示素子は古くから表示手段として各分野で広く使用されているが、最近になって、反射／半透過型のカラー液晶携帯電話機が実用化され、これもまた急速に普及している。これらの製品は、ほとんどが液晶セル内に反射／半透過層を備えた内面反射型と呼ばれる構成を採用している。
【０００３】
内面反射型においては、反射で見るときには偏光板が１枚だけであるため、偏光板での光ロスが少なく明るい表示が得られ、また、視差による二重像が生じないなどの特徴がある。その反射材料としては、比較的成膜が容易で、かつ、反射特性も波長依存性が少ないという理由から、多くの場合、アルミニウム膜が用いられている。
【０００４】
しかしながら、他方においてアルミニウムは反射効率が余りよくなく、また、下層との密着性もよくないため剥離しやすいなどの欠点がある。このため、反射効率の点から、アルミニウムに代えて銀合金を使用する動きがある。
【０００５】
この種の銀合金には、銀とパラジウムの合金であるＡＰ系合金（Ａｇ／Ｐｄ合金）膜や、銀とパラジウムと銅の合金であるＡＰＣ系合金（Ａｇ／Ｐｄ／Ｃｕ合金）膜などが知られているが、銀は反射特性に波長依存性があるため、反射色が黄色味を帯び、透過光については青味を帯びるといった問題がある。
【０００６】
参考までに、ＴｉＯ２／ＡＰＣ系合金／Ｉｎ２Ｏ３の３層構造の多層膜とした場合、色度座標値で、反射色：ｘ＝０．３１９，ｙ＝０．３３０（黄色系）であり、透過色：ｘ＝０．２９３，ｙ＝０．２９４（青色系）である。また、反射率Ｒ＝６４．４％，透過率Ｔ＝２３．８％，効率（Ｒ＋Ｔ）８８．２％である。
【０００７】
反射材料として銀を使用する場合の上記した欠点を補う方法の一つとして、銀の両面に屈折率の高い透明膜を設ける方法が知られている。銀の上面側に設けられる膜はキャップ膜と呼ばれ、このキャップ膜によれば、その干渉作用により反射特性に波長依存性がなくなり、反射色を白色にする効果がある。銀の下面側に設けられる下地膜には、下層（例えば、樹脂製の拡散層）との密着性を高めたり、銀の腐蝕を防止する作用を有する材料が選択される。
【０００８】
銀の反射特性に波長依存性をなくすには、上記キャップ膜（透明膜）に約２．０の屈折率が要求され、これを満たすものとして、例えば窒化シリコンや酸化チタンなどが使用されている。窒化シリコンや酸化チタンは電気絶縁膜であるため帯電しやすく、成膜するには高周波スパッタ（ＲＦ）法やＤＣリアクティブスパッタ法を用いる必要がある。
【０００９】
しかしながら、高周波スパッタ法は成膜スピードが遅く、また、成膜スピードを上げようとして電源パワーを大きくすると異常放電を発生する危険がある。また、ＤＣリアクティブスパッタ法は、金属を反応させながら窒化物や酸化物に成膜するため、膜質の均一性などの成膜コントロールが難しい。
【００１０】
さらに、窒化シリコンついて言えば、そのスパッタ成膜品は酸素元素を含んだ膜となりやすく、文献などでは屈折率２．０（Ｓｉ３Ｎ４）となっているが、実際のところ、ＲＦスパッタ成膜では屈折率が１．６５程度と低めになってしまう。
【００１１】
このような問題を解消するため、下地膜，反射膜およびキャップ膜をこの順序で積層した光反射層において、反射膜を銀を主体とした合金とし、下地膜およびキャップ膜をインジウムおよびセリウムを含有した酸化物膜とする発明が出願されている（下記の特許文献１参照）。
【００１２】
インジウムおよびセリウムを含有した酸化物（ＩＣＯ）膜は、銀の反射特性に波長依存性をなくすために必要とされる約２．０の屈折率を有するため、銀系の反射膜を酸化インジウム系の透明膜で挟んだ光反射層は、反射光および透過光ともに白色に補正される。また、酸化インジウム系の透明膜は導電性であることから、ＤＣスパッタ法で成膜することができる。
【００１３】
また、上記反射膜の上に屈折率の低い透明膜、続いて屈折率の高い透明膜を積層するとさらに反射色の白色度を上げられることが判明している。上記屈折率の高い透明膜としては前述した酸化インジウム系の透明膜が挙げられ、上記屈折率の低い透明膜としては、種々の材料が使用可能であるが、屈折率が約１．５の酸化シリコン等が、スパッタターゲット入手容易性の観点から一般的に用いられている。
【００１４】
【特許文献１】
特開２００２−３２８３６７号公報
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、スパッタリング法で成膜された酸化シリコンの膜は緻密な膜となり、反射膜を部分的に除去するためのエッチング液に弗化水素酸を含む酸溶液を使用しなければならなかった。特に、金属反射膜に銀合金を用いると強酸である硝酸を使用する必要がある。
【００１６】
酸化シリコン膜の直上にエッチングされやすい酸化インジウム系のＩＣＯ膜が配設されている場合、図４に示すように、酸化シリコン膜４３をエッチング液である酸溶液がアタックするとともにＩＣＯ膜４４の端面をアタックし、サイドエッチング量が多くなる。このようにサイドエッチング量が多くなると、金属反射膜４２の反射光の白色度を向上させることができなくなるし、さらにサイドアタックが進行するとＩＣＯ膜４４が剥離してしまうことがある。
【００１７】
したがって、本発明の課題は、屈折率の低い透明膜と屈折率の高い透明膜とが積層された屈折率調整層を有する光反射性基板をエッチングする場合において、難エッチング膜の上方形成膜のサイドエッチング量を極力少なくするとともに上方形成膜の剥離を防止することにある。すなわち、適正な屈折率調整膜を作製し、白色度の良好な反射光を得る光反射性基板を提供する。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明は、金属反射膜の上に屈折率の低い透明膜からなる難エッチング膜と屈折率の高い透明膜からなる酸化インジウム系膜とをこの順で積層した屈折率調整層を少なくとも１層以上有する光反射性基板において、上記難エッチング膜の厚みを１５ｎｍ以下とし、上記金属反射膜を上記屈折率調整膜とともにエッチングして半透過反射膜としたことを特徴としている。
【００１９】
このように、エッチングされにくい膜の厚さを薄くすることで、その膜の上方に形成されている酸化インジウム系の膜のエッチング液アタックを極力少なくすることができ、反射光の白色度を向上させることができる。
【００２０】
なお、屈折率の高い透明膜からなる酸化インジウム系膜としては、酸化インジウムのほかに一般にＩＴＯと称される酸化インジウムと酸化錫の複合酸化物、ＩＣＯと称される酸化インジウムと酸化セリウムの複合酸化物、これらＩＴＯ、ＩＣＯに酸化亜鉛を複合した複合酸化物などを例示することができる。
【００２１】
また、屈折率が低い、屈折率が高いと表現しているが、膜の相対的な見地からの比較であり、好ましくはこれらの膜の屈折率差が０．２以上あればよい。屈折率にこのような差を形成することで、光の干渉作用が働き、金属反射膜の反射光の着色を解消することができる。
【００２２】
本発明において、屈折率調整層を２層以上とし、各屈折率調整層の厚みを５０ｎｍとすることが好ましい。屈折率調整層の層数を増加させると反射率が向上する。しかし、単に屈折率調整層を増加させると高反射率を示す波長帯域が狭くなるため、各屈折率調整層の厚みを規定している。このような構成にすることで、広い波長域で高い反射率を得ることができる。また、反射光の白色度も十分に上がり、見栄えのよい反射表示を得ることができる。
【００２３】
また、屈折率の低い透明膜からなる難エッチング膜としては、酸化シリコン膜のほかに酸化アルミニウム膜などを例示することができるが、スパッタターゲットの入手容易性や他の膜との密着性向上のために酸化シリコン膜とすることが好ましい。さらに、前述したように酸化シリコン膜は他の膜との密着性を高める働きがあるため、金属反射膜の上方に積層させる膜の最上層に酸化シリコン膜を配設するとレジスト膜との密着力が向上し、エッチング液による膜のサイドエッチング量が小さくなり好ましい。
【００２４】
なお、本発明は、液晶セルの内面にカラーフィルタを備えた半透過反射型の液晶表示素子に好適であるが、カラーフィルタを有しないモノクロ表示の半透過反射型の液晶表示素子にも適用可能である。
【００２５】
【発明の実施の形態】
次に、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。図１は本発明に係る液晶表示素子の一方の基板に用いられる光反射性基板の基本的な構成を模式的に示す断面図である。
【００２６】
まず、本発明に係る液晶表示素子の基本的な構成は、第１パネル基板と第２パネル基板とを周辺シール材を介して圧着してなる液晶セルを備えている。各パネル基板内面には、それぞれ透明電極が形成されている。
【００２７】
この液晶セルにおいて、第１パネル基板が表示観察面側のＦ（フロント）板で、第２パネル基板が裏面側のＲ（リヤ）板であり、第２パネル基板１０の内面には、例えばエポキシ系アクリル樹脂からなる拡散層１１が形成されており、この拡散層１１の上に図示しない下地膜としての酸化チタン膜が形成され、さらに金属反射膜１２が設けられている。金属反射膜１２の上には屈折率が１．５の酸化シリコン膜１３が形成され、その上に屈折率が１．９のＩＣＯ膜１４が形成され、その上に密着力向上のための酸化シリコン膜１５が形成されている。なお、低屈折率の酸化シリコン膜１３と高屈折率のＩＣＯ膜とをこの順で積層した層を屈折率調整層２０という。
【００２８】
図示されていないが、図１の最上層の酸化シリコン膜１５の上にカラーフィルタ層、平滑化層を介して透明電極が形成されている。最上層の酸化シリコン膜１５は他の膜との密着力を向上させる作用があるので、図示しないカラーフィルタ層との密着性に寄与している。また、エッチング液による侵食を概念的に示した断面図である図２を参照して、金属反射膜１２を部分的に除去して半透過反射膜を作製するにあたり、酸化シリコン膜１５は他の膜との密着力が優れているため、レジスト膜１６と酸化シリコン膜１５との界面および酸化シリコン膜１５とＩＣＯ膜１４との界面にエッチング液が進入せず、酸化シリコン膜１５、ＩＣＯ膜１４のサイドエッチング量はほとんど生じず、設計値に近い値でパターニングすることができる。
【００２９】
屈折率調整層２０に含まれる酸化シリコン膜１３の膜厚は、エッチング時間をなるべく短時間とするために、１５ｎｍ以下としている。これよりも厚いと、酸化シリコン膜自体のエッチング時間が延び、その上のＩＣＯ膜が侵食されてしまう。エッチングの面から酸化シリコン膜の膜厚は薄いほどよいが、反射光の着色を解消する屈折率調整層として機能させるためには５ｎｍ以上とすることが好ましい。
【００３０】
なお、屈折率の低い透明膜としては、酸化シリコン膜のほかに酸化アルミニウム膜などを例示することができるが、スパッタターゲットの入手容易性や他の膜との密着性向上のために酸化シリコン膜とすることが好ましい。
【００３１】
エッチング性を問題にしているので、低屈折率の易エッチング膜、例えば弗化マグネシウム等を採用すればサイドエッチング量の問題が生じないように推測されるが、金属反射膜の膜厚自体が２００ｎｍ〜１０００ｎｍと非常に厚いため、今度は易エッチング膜自体のサイドエッチング量が問題となってくる。したがって、金属反射膜をエッチングするにあたり、その上層の膜の材質選定、膜厚は非常に重要なものであり、本発明者は、鋭意努力の上、上記構成を見出すことができたものである。
【００３２】
特に、屈折率調整膜をさらに多層にすることで、反射率を向上させることができる。図３に屈折率調整層を多層にした第２の実施形態を示す。ここで、単に屈折率調整層を増加させると高反射率を示す波長帯域が狭くなるため、各屈折率調整層の厚みを５０ｎｍ以下としている。このような構成にすることで、広い波長域で高い反射率を得ることができる。
【００３３】
図３を参照して、銀、パラジウムを含む合金である金属反射膜３２の上に、３ｎｍの厚みのＩＣＯ膜３８を形成している。そして、このＩＣＯ膜３８の上に第１屈折率調整層２１、第２屈折率調整層２２とを積層し、さらに最上層に２０ｎｍの厚みの酸化シリコン膜３５を積層している。第１屈折率調整層２１は、屈折率が１．５５で厚さが１０ｎｍの酸化シリコン膜３３と、屈折率が１．９５で厚さが３０ｎｍのＩＣＯ膜３４とから形成されている。また、第２屈折率調整膜２２は、屈折率が１．５５で厚さが１０ｎｍの酸化シリコン膜３６と、屈折率が１．９５で厚さが２０ｎｍのＩＣＯ膜３７とから形成されている。
【００３４】
図３の最上層に形成されている酸化シリコン膜３５の膜厚は、この膜の上に形成する膜との密着力を向上させるためにはある程度の膜厚が必要であり、１０〜３０ｎｍとすることが必要である。この膜を厚く形成したとしても金属反射膜のエッチング時に不具合が生じることがないが、厚く形成しすぎると膜の透過率が低下したり、膜自体にクラックが生じたりするので、上記範囲内で膜を形成したほうがよい。
【００３５】
ここで、第２の実施形態に係る光反射性基板の製造方法を説明する。ガラス基板からなる透明基板３０の上に、アクリル樹脂からなる感光性透明樹脂を形成し後、フォトリソ法により表面を粗面とした拡散層３１を形成した。そして、銀とパラジウムとの合金ターゲットを用いて、ＡＰ膜からなる金属反射膜１２を５００ｎｍの厚さになるようスパッタした。
【００３６】
そして、同一スパッタ装置内で、インジウム：セリウムの比率が９：１となるようなターゲットを用いてＩＣＯ膜を形成し、続いて、シリコンからなるターゲットを用いて酸化シリコン膜を形成した。さらに、同様にＩＣＯ膜、酸化シリコン膜、ＩＣＯ膜、酸化シリコン膜を順次形成した。
【００３７】
その後、フォトレジストをスパッタ成膜法によって積層された膜（最上層の酸化シリコン膜）の上に塗布し、所定部分が開口したフォトマスクを用いて露光・現像し、所定部分の最上層の酸化シリコン膜を露出させた。その後、弗化水素酸と硝酸を含む混合酸溶液からなるエッチング液に浸漬し、酸化シリコン膜、屈折率調整膜等と同時に金属反射膜をエッチングし、金属反射膜を開口させて、半透過反射膜を形成した。
【００３８】
この金属反射膜のエッチングにおいて、積層膜のうちでエッチングされやすいＩＣＯ膜のサイドエッチング量は１μｍ以内となり、ＩＣＯ膜の剥離も発生しなかった。なお、金属反射膜として銀系の膜以外にアルミニウム系の膜を採用してもよい。アルミニウム系の金属反射膜の場合、エッチング液を塩酸系の混合酸溶液すればよい。アルミニウム系の金属反射膜は青味がかった反射光を呈し、この反射光を白色にするために、高屈折率のＩＣＯ系膜と低屈折率の酸化シリコン膜とを交互に積層する。
【００３９】
【実施例】
次に、本発明に関わる層構成からなる光反射性基板の具体的な実施例について説明する。なお、例１、例３、例４は実施例であり、例２は比較例である。
【００４０】
〔例１〕
この例１においては、図１を参照して、ガラス基板上に、アクリル樹脂からなる表面が粗面化された拡散層１１を形成し、その上に、図示しない膜厚が２０ｎｍのＩＣＯ膜からなる金属酸化物密着層を形成し、順に、銀とパラジウムの合金からなる厚みが１００ｎｍの金属反射膜１２、図示しない厚みが３ｎｍのＩＣＯ膜、屈折率が１．５、厚みが１０ｎｍである酸化シリコンからなる難エッチング膜１３、屈折率が１．９、厚みが７０ｎｍであるＩＣＯ膜１４、屈折率が１．５、厚さが１０ｎｍの酸化シリコン膜１５をスパッタ成膜法により形成した。
【００４１】
その後、フォトレジストを塗布し、露光・現像して所定部分のフォトレジストを除去した後、硝酸、弗化水素酸を含む混合酸性溶液でエッチングした。そして、不要のフォトレジストを除去し、金属反射膜のエッチング時間、金属反射膜上のサイドエッチング量、及び金属反射膜の反射率、反射光のｘｙ色度座標値を評価した。
【００４２】
この結果、エッチング時間は１５０秒、サイドエッチング量は平均１μｍ、反射率９３％、ｘｙ色度座標値（０．３１４、０．３２１）となった。後述する比較例である例２に比べ、エッチング時間は短時間で済み、サイドエッチング量は非常に小さな値となった。なお、ｘｙ色度座標値はＣ光源のｘｙ色度座標値（０．３１０、０．３１６）に近いほど白色度が優れているということになる。
【００４３】
〔例２〕
例１の難エッチング膜である酸化シリコン膜の厚みを４０ｎｍとした以外は同様にして反射性基板を作製した。この基板を例１と同様の評価をした結果、エッチング時間は例１の４倍である６００秒、サイドエッチング量は３μｍ、反射率は９１％、ｘｙ色度座標値は（０．３１３、０．３１９）であった。
【００４４】
〔例３〕
例１の屈折率調整膜であるＩＣＯ膜１４の厚みを３０ｎｍとした以外は同様にしてして反射性基板を作製した。このとき、エッチング時間は１２０秒、サイドエッチング量は最大値が１μｍとなり、反射率は９０％、ｘｙ色度座標値は（０．３１５、０．３２２）であった。
【００４５】
〔例４〕
図３を参照して、厚さが１００ｎｍの銀とパラジウムを含む金属反射膜の上に、厚さが３ｎｍのＩＣＯ膜３８、屈折率が１．５５、厚さが１０ｎｍの酸化シリコン膜３３、屈折率が１．９５、厚さが３０ｎｍのＩＣＯ膜３４、屈折率が１．５５、厚さが１０ｎｍの酸化シリコン膜３６、屈折率が１．９５、厚さが２０ｎｍのＩＣＯ膜、厚さが１０ｎｍの酸化シリコン膜３５を形成した。そして、例１と同様のエッチング液を用いて所定部分をエッチングし、半透過反射膜を有する光反射性基板を作製した。
【００４６】
例１と同様の評価を行ったところ、エッチング時間は１５０秒、サイドエッチング量は１μｍ、反射率は９０％、ｘｙ色度座標値は（０．３０９、０．３１４）であった。屈折率調整層を積層することにより、目標とするＣ光源に近い白色度となり、反射率も広い波長域で高い値となった。
【００４７】
また、この光反射性基板の上に、赤、青、緑のマイクロカラーフィルタを形成し、定法にしたがって液晶表示素子を作製した。マイクロカラーフィルタと接する最上層を酸化シリコン膜３５としたことにより、密着力が向上し、マイクロカラーフィルタのパターニング精度が向上し、解像度の高い液晶表示を得ることができた。
【００４８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、屈折率調整層の難エッチング膜の厚さを薄くしたことにより、金属反射膜をエッチングするときに生じるエッチング液のサイドアタックを防止し、白色で反射率の高い光反射性基板を得ることができた。また、屈折率調整層を積層したことにより、さらに反射率が向上し、見栄えのよい優れた液晶表示素子を得ることができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の光反射性基板の１実施形態を示す模式的断面図。
【図２】図１の光反射性基板がエッチングされる状態を示す概念図。
【図３】本発明の反射性基板の他の実施形態を示す模式的断面図。
【図４】従来の反射性基板のエッチング状態を示す概念図。
【符号の説明】
１０、３０  ガラス基板
１１、３１  拡散層
１２、３２  金属反射膜
１３、３３、３７  難エッチング膜
１４、３４、３７  ＩＣＯ膜
２０、２１、２２  屈折率調整層
【図１】
2004354799.tif 000003
【図２】
2004354799.tif 000004
【図３】
2004354799.tif 000005
【図４】
2004354799.tif 000006