JP2002040215A - 光拡散膜の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 大型のマザー基板にフォトリソグラフィ法に
よって各基板内で安定性のある均一な拡散性能を有する
複数の光拡散膜を形成すること。 【解決手段】 マザー基板１０に形成された感光性樹脂
層１１にフォトリソグラフィ法によって光拡散膜１５を
形成する光拡散膜１５の製造方法において、フォトマス
ク８の中央部の開口部１４の開口率を周辺部の開口部１
３の（Ｌ−２ｘ・ｔａｎＡ）／Ｌ倍±１０％とするフォ
トマスク８を用いて、感光性樹脂層１１を露光する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は光拡散膜の製造方法
に係り、特に複数の基板を形成するための大型のマザー
基板に、フォトリソグラフィ法によって各基板内におい
て安定性のある均一な拡散性能を有する複数の光拡散膜
を形成する光拡散膜の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、特定の図形や文字等の画像を
表示するための液晶表示装置がコンピュータや携帯電話
等の表示装置として多く用いられている。この液晶表示
装置には、中間に液晶を充填した２枚の透明基板に相互
に対向するように電極を形成し、その電極の所定の部分
に選択的に電界を与えて特定の図形や文字等の画像を表
示するための液晶表示素子が内蔵されている。この場
合、液晶は自ら発光しないので、液晶表示装置には、表
示装置として活用するため、液晶に照射光を照射する光
源が液晶表示素子の片側に設けられている。

【０００３】しかし、光源の消費電力は液晶表示装置の
ほぼ半分を占めるため、特に携帯機器等のバッテリで駆
動する機器に使用される場合には、使用可能時間が制約
されるという問題を有していた。そこで、光源を必要と
せず太陽光や室内灯等の外光によって表示を行う反射型
の液晶表示装置が開発されている。

【０００４】この反射型の液晶表示装置における液晶表
示素子は、例えば図９に示すように、２枚の透明基板２
１、２２のうち背面側の透明基板２２の上に光拡散膜２
５が形成されており、その上に光反射膜２６、透明絶縁
膜３０、ＩＴＯ（インジウム錫酸化物）電極２４が積層
されている。このような液晶表示素子は、外光が上方の
透明基板２１を透過して光反射膜２６に照射されるとと
もに、光拡散膜２５により光散乱して上方に均一に反射
され、この反射光により液晶表示素子に表示された画像
を視認するようになっている。

【０００５】一方、液晶表示素子の透明基板２１、２２
には、複数の液晶表示素子を一度に形成するため、大型
のマザー基板が生産性の向上、低コスト化の観点から使
用されている。この場合、前記大型のマザー基板２７、
２８上にＩＴＯ電極の膜２３、２４や光拡散膜２５等を
形成し、２枚のマザー基板２７、２８を貼り合わせた後
に所望の液晶表示素子の大きさに分断するようにされて
いる。

【０００６】このような大型のマザー基板２７、２８上
にＩＴＯ電極２３、２４の膜や光拡散膜２５等を形成す
る方法として、フォトリソグラフィ法によるものが知ら
れている。このフォトリソグラフィ法とは、感光性樹脂
層を形成する工程、感光性樹脂層に紫外線等を照射させ
る露光工程、不要な感光性樹脂層を除去する現像工程等
を経ることにより所定の形状を有する膜を形成するもの
である。

【０００７】このフォトリソグラフィ法の露光工程にお
いて用いられるフォトマスクは、周辺部と中央部で均一
の形状を有する所定の開口パターンに形成されている。

【０００８】一方、光拡散膜２５が光を良好に拡散する
ために光拡散膜２５には凹凸形状が形成されなければな
らず、また、光を均一に拡散するために前記凹凸形状お
よび凹部内径が均一に形成されなければならない。この
ため、特に光拡散膜２５の製造における露光工程におい
ては、感光性樹脂層に均一な凹凸形状および凹部内径を
形成するために、紫外線がフォトマスクの開口部縁をか
すめて回折することにより生じる限度角を均一にする必
要があり、前記限度角を均一にするためには、フォトマ
スクとマザー基板２８との間隔であるプロキシミティギ
ャップが重要な役割を果たしている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかし、露光工程にお
いて、大型のマザー基板２８に対応した大型のフォトマ
スクを用いて露光を行う場合、フォトマスクが自重によ
り撓んでしまうため、前記フォトマスクを用いて光拡散
膜２５を製造すると、光拡散膜２５に形成される凹部内
径および凹凸形状が周辺部と中央部では異なってしまっ
ていた。すなわち、図１０に示すように、マザー基板２
８上に形成される光拡散膜２５の凹凸形状を中央部と周
辺部とで均一なものとするためには、露光工程におい
て、紫外線がマザー基板２８の中央部と周辺部とでほぼ
均一に感光性樹脂層２９を露光しなければならない。し
かし、フォトマスク３１が撓むと、フォトマスク周辺部
３２のプロキシミティギャップＧ３とフォトマスク中央
部３３のプロキシミティギャップＧ４が異なってしまう
ため、フォトマスク周辺部３２の開口部縁で回折される
ことにより生じる限度角３４と中央部３３の開口部縁で
回折されることにより生じる限度角３５も異なってしま
う。その結果、図１１に示すように、マザー基板２８の
周辺部と中央部では凹凸形状が異なる光拡散膜２５が形
成され、光拡散膜２５の周辺部に形成される凹部内径Ｐ
４と中央部に形成される凹部内径Ｐ５、Ｐ６が異なって
しまっていた。このため、マザー基板２８の周辺部に形
成された光拡散膜２５と中央部に形成された光拡散膜２
５とでは拡散性能が異なり、この結果、大型のマザー基
板２７、２８を個々の液晶表示素子に分断した場合に、
各液晶表示素子の表示性能が異なってしまうという問題
を有していた。

【００１０】本発明はこれらの点に鑑みてなされたもの
であり、大型のマザー基板にフォトリソグラフィ法によ
って各基板内において安定性のある均一な拡散性能を有
する複数の光拡散膜を形成する光拡散膜の製造方法を提
供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、請求項１に記載の発明に係る光拡散膜の製造方法
は、透明基板の表面に形成された感光性樹脂層をフォト
リソグラフィ法によって光拡散膜を形成する光拡散膜の
製造方法であって、周辺部と中央部で形状もしくは開口
率が異なる開口パターンを有するフォトマスクを用い
て、前記感光性樹脂層を露光することを特徴とする。

【００１２】この請求項１に記載の発明によれば、露光
工程においてフォトマスクが撓んだ場合、紫外線が透明
基板の周辺部と中央部とにおいてほぼ均一な限度角で照
射されるので、透明基板上にはその周辺部と中央部で均
一の凹凸形状を有する光拡散膜が形成され、また光拡散
膜の周辺部と中央部の凹部内径は均一に形成される。

【００１３】また、請求項２に記載の発明に係る光拡散
膜の製造方法は、前記フォトマスクの開口パターンの開
口部が、周辺部から中心部に向かうに従い相似形で変化
するように形成されていることを特徴とする。

【００１４】また、請求項３に記載の発明に係る光拡散
膜の製造方法は、前記フォトマスクの周辺部の開口部面
積とその開口部の個数をかけた値から中央部の開口部面
積とその開口部の個数をかけた値を引いたとき、その値
が最小になるように前記フォトマスクの開口パターンが
形成されていることを特徴とする。

【００１５】さらに、請求項４に記載の発明に係る光拡
散膜の製造方法は、前記フォトマスクの中心部の開口部
の開口率が、周辺部の開口部の開口率の（Ｌ−２ｘ・ｔ
ａｎＡ）／Ｌ倍±１０％以内に形成されていることを特
徴とする。

【００１６】これら請求項２ないし請求項４に記載の発
明によれば、露光工程においてフォトマスクが撓んだ結
果、紫外線がマザー基板の中央部と周辺部とでより均一
な限度角をもって照射されるので、露光されたマザー基
板上には、その周辺部と中央部でより均一の凹凸形状を
有する光拡散膜が形成され、また光拡散膜の周辺部と中
央部の凹部内径はより均一に形成される。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図１か
ら図６を参照して説明する。

【００１８】フォトリソグラフィ法による光拡散膜の製
造方法は、まず、所定の液晶表示素子の大きさに分断す
るように形成された分断前の大型のマザー基板の片面に
感光性樹脂材料を塗工し、溶媒の除去や平坦化のための
プリベークを行ない、感光性樹脂層を形成する。次に、
露光工程において所定の開口パターンが形成されたフォ
トマスクを感光性樹脂層の上に重ねて上方より紫外線を
照射した後、現像工程において露光で紫外線が照射され
た部分の感光性樹脂層を取り去って、ポストベークする
ことにより、所定の凹凸形状および凹部内径を有する光
拡散膜を形成する。

【００１９】この工程のうち、図１に示すように、露光
に用いられる露光装置１は、超高圧水銀灯等の光源２を
囲むようにして楕円鏡３が設置されている。前記楕円鏡
３の下方には鏡４が側方を向くように設置されており、
前記鏡４の側方には前記鏡４からの反射光を受ける位置
にフライアイレンズ等の拡散レンズ６が設置されてい
る。前記拡散レンズ６の上方にはコリメータ７が設置さ
れており、前記コリメータ７の下方には、フォトマスク
８を重ねたマザー基板１０が載置されるようになってい
る。前記マザー基板１０の片面には感光性樹脂層１１が
形成されている。

【００２０】この場合に用いられるフォトマスク８は大
型のマザー基板１０に対応する寸法に形成されている。
また、前記フォトマスク８は、ソーダガラス等の基板上
にクロム等の材料で開口パターンを形成することにより
構成されている。

【００２１】図２に示すように、このフォトマスク８の
開口パターンは円形の開口部１３、１４を有するもので
あり、フォトマスク８の周辺部の開口部１３と中央部の
開口部１４の個数は、周辺部の開口部１３の面積にその
個数をかけた値から、中央部の開口部１４の面積にその
個数をかけた値を引いたときに、その値が最小になるよ
うな個数である。

【００２２】また、フォトマスク８の周辺部の開口部１
３と中央部の開口部１４は開口率が異なるように形成さ
れている。すなわち、フォトマスク８の周辺部から中心
部に向かって小型になっている相似形の開口部１３、１
４が形成されており、フォトマスク８の撓み量をｘ、フ
ォトマスク８の周辺部の開口部１３の径をＬ、露光面か
ら見た光源寸法を角度であらわすコリメーション角の２
分の１をＡとあらわしたとき、図３に示すようにフォト
マスク８の中央部の開口部１４は、周辺部の開口部１３
の限度角１６と均一の限度角１７を形成するために周辺
部の開口部１３の開口率の（Ｌ−２ｘ・ｔａｎＡ）／Ｌ
倍±１０％以内となるように形成されている。なお、フ
ォトマスクの中央部は撓むため、フォトマスク８の周辺
部のプロキシミティギャップＧ１に比べ、中央部のプロ
キシミティギャップＧ２は狭ばまっている。

【００２３】次に、本実施形態の作用について説明す
る。

【００２４】本実施形態における前記工程のうち露光の
工程においては、図１に示すように、まず光源２から発
光された照射光が楕円鏡３により反射して集光され、鏡
４のほぼ全面に照射される。前記鏡４に照射された照射
光は、反射して拡散レンズ６の一面に照射され、前記拡
散レンズ６を透過しながら拡散してコリメータ７のほぼ
全面に照射される。そして、前記コリメータ７に照射さ
れた照射光は、反射してフォトマスク８を介して感光性
樹脂層１１が形成されたマザー基板１０に照射される。

【００２５】このとき、コリメータ７に反射した照射光
は、周辺部に形成されている大型の開口部１３と、撓ん
でいる状態である中央部に形成されている小型の開口部
１４の開口パターンを有するフォトマスク８を介してマ
ザー基板１０に照射される。

【００２６】また、フォトマスク８の周辺部の開口部１
３と中央部の開口部１４の個数は、前記所定の個数とな
るように形成されているとともに、フォトマスク８の中
心部の開口部１４は、周辺部の開口部１３に対して前記
所定の開口率となるように形成されている。

【００２７】このため、露光工程においてフォトマスク
８が撓んだ結果、紫外線はマザー基板１０の周辺部と中
央部で均一な限度角１６、１７をもって照射される。

【００２８】したがって、露光されたマザー基板１０上
には、図４に示すように、その周辺部と中央部で均一の
凹凸形状を有する光拡散膜１５が形成される。また、光
拡散膜１５の周辺部に形成された凹部内径Ｐ１と中央部
に形成された凹部内径Ｐ２、Ｐ３は均一に形成されるの
で、大型のマザー基板１０の各基板内でより安定性のあ
る拡散性能を有する複数の光拡散膜１５を製造すること
ができる。そして、マザー基板１０を分断した場合に
は、より表示品質が均一な液晶表示素子を得ることがで
きる。

【００２９】この場合、図５に示すようにフォトマスク
８の中央部の開口部１４の開口率が前記所定の開口率以
上であると、フォトマスク８の中央部が撓んで中央部の
プロキシミティギャップＧ２が周辺部のプロキシミティ
ギャップＧ１に比べて狭まった結果、フォトマスク８の
周辺部の限度角１６に比べて中央部の限度角１７が拡が
ってしまうので、マザー基板１０に形成される凹部に平
面ができてしまう。一方、図６に示すようにフォトマス
ク８の中央部の開口部１４の開口率が前記所定の開口率
以下であると、フォトマスク８の中央部が撓んでプロキ
シミティギャップＧ１が狭まった結果、フォトマスク８
の周辺部の限度角１６に比べて中央部の限度角１７が狭
まってしまうので、マザー基板１０に形成される凹部が
低下してしまう。

【００３０】なお、本発明は前記実施形態に限定される
ものではなく、必要に応じて種々変更することが可能で
ある。

【００３１】例えば、本実施形態においては、フォトマ
スク８の開口パターンの形状を円形としているが、それ
に限定されるものではない。また、本実施形態において
は、フォトマスク８の開口パターンが、その周辺部の開
口部１３と中央部の開口部１４の開口率が異なるように
形成されているが、これに限定されるものではなく、限
度角がマザー基板１０の全体で均一のものとなるような
フォトマスク８の開口パターンであればよい。また、本
実施形態においてはフォトマスク８はソーダガラスで形
成されているが、これに限定されるものではなく、石英
ガラス等で形成するものであってもよい。さらに、本実
施形態の露光工程はポジ型感光性樹脂によるものである
が、ネガ型によるものであってもよい。

【００３２】

【実施例】ねじれ角が２４０°、６時視角（図７に示
す）で３インチサイズの液晶表示素子を作成するにあた
り、図８に示すように、１シート内で３２セルを採るこ
とができるマザー基板を用意した。

【００３３】フォトマスクは、５ｍｍ厚のソーダガラス
を使用し、開口率５０％となるように形成し、このフォ
トマスクを、背面側のマザー基板に形成されているポジ
型感光性樹脂層の上面側に載置したところ、フォトマス
クは中央部で０．０１ｍｍ程度沈んだ。そして、このフ
ォトマスクを用いてフォトリソグラフィ法を行うにあた
り、露光工程においてコリメーション角が１．５°とな
るように設定した。

【００３４】このとき、フォトマスクの周辺部と中央部
で均一の大きさ寸法である円形状の開口部を任意に配置
する開口パターンを有するフォトマスクによって光拡散
膜を製造したところ、マザー基板中央部に配置された液
晶表示素子に形成された光拡散膜と周辺部に配置された
液晶表示素子に形成された光拡散膜とではその凹凸形状
および凹部内径が異なり、したがって拡散特性が異なっ
た。

【００３５】一方、フォトマスクの周辺部には１ｃｍ²
あたり１５９１５５個の、開口部径が１０μｍである開
口部を任意に配置し、中央部には１ｃｍ²あたり１７６
３４９個の、開口部径が９．５μｍである開口部を任意
に配置する開口パターンを有するフォトマスクによって
光拡散膜を製造したところ、マザー基板の周辺部と中央
部に配置された液晶表示素子に形成された光拡散膜では
その凹凸形状および凹部内径が均一となり、拡散性能も
均一であった。

【００３６】

【発明の効果】以上述べたように、請求項１に記載の発
明に係る光拡散膜の製造方法によれば、露光工程におい
てフォトマスクが撓んだ場合に、紫外線が透明基板の中
央部と周辺部とでほぼ均一な限度角をもって照射される
ので、透明基板上には、その周辺部と中央部でより均一
の凹凸形状を有する光拡散膜が形成され、また周辺部と
中央部の光拡散膜の凹部内径は均一に形成される。

【００３７】したがって、透明基板の各基板内で安定性
のある拡散性能を有する複数の光拡散膜を製造すること
ができるという効果を奏する。

【００３８】また、請求項２ないし請求４に記載の発明
に係る光拡散膜の製造方法によれば、露光工程において
フォトマスクが撓んだ場合に、紫外線が透明基板の中央
部と周辺部とでより均一な限度角をもって照射されるの
で、透明基板上には、その周辺部と中央部でより均一の
凸形状を有する光拡散膜が形成され、また周辺部と中央
部の光拡散膜の凹部内径はより均一に形成される。

【００３９】したがって、大型の透明基板の各基板内で
安定性のある拡散性能を有する複数の光拡散膜を製造す
ることができるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明にかかる光拡散膜の製造方法のうち露
光工程に用いる装置を示す概略図

【図２】 図１の露光工程に用いるフォトマスクを示す
概略図

【図３】 フォトマスクの中央部の開口部の開口率を周
辺部の開口部の（Ｌ−２ｘ・ｔａｎＡ）／Ｌ倍±１０％
とした場合の限度角およびマザー基板上に形成される凹
部形状を示す概略図

【図４】 本発明にかかる光拡散膜の製造方法によって
作成される光拡散膜を示す概略断面図

【図５】 フォトマスクの中央部の開口部の開口率を周
辺部の開口部の（Ｌ−２ｘ・ｔａｎＡ）／Ｌ倍±１０％
以上とした場合の限度角およびマザー基板上に形成され
る凹部形状を示す概略図

【図６】 フォトマスクの中央部の開口部の開口率を周
辺部の開口部の（Ｌ−２ｘ・ｔａｎＡ）／Ｌ倍±１０％
以下とした場合の限度角およびマザー基板上に形成され
る凹部形状を示す概略図

【図７】 本発明に係る光拡散膜の製造方法の実施例に
用いられる液晶表示素子を示す概念図

【図８】 本発明にかかる光拡散膜の製造方法に用いら
れるマザー基板の概略図

【図９】 光拡散膜を有する反射型液晶表示素子を示す
概略断面図

【図１０】 従来のフォトマスクによる限度角を示す概
略図

【図１１】 従来の光拡散膜の製造方法によって作成さ
れる光拡散膜を示す概略断面図

【符号の説明】

１ 露光装置 ２ 光源 ３ 楕円鏡 ４ 鏡 ６ 拡散レンズ ７ コリメータ ８ フォトマスク １０ マザー基板 １１ 感光性樹脂層 １３ フォトマスクの周辺部の開口部 １４ フォトマスクの中央部の開口部 １５ 光拡散膜 １６ フォトマスクの周辺部の開口部縁により生じる限
度角 １７ フォトマスクの中央部の開口部縁により生じる限
度角 ｘ フォトマスクの撓み量 Ｌ フォトマスクの周辺部開口部 Ｇ プロキシミティギャップ Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３ 光拡散膜凹部内径

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 透明基板の表面に形成された感光性樹脂
   層をフォトリソグラフィ法によって光拡散膜を形成する
   光拡散膜の製造方法において、周辺部と中央部で形状も
   しくは開口率が異なる開口パターンを有するフォトマス
   クを用いて、前記感光性樹脂層を露光することを特徴と
   する光拡散膜の製造方法。
2. 【請求項２】 前記フォトマスクの開口パターンの開口
   部が、周辺部から中心部に向かうに従い相似形で変化す
   るように形成されていることを特徴とする請求項１に記
   載の光拡散膜の製造方法。
3. 【請求項３】 前記フォトマスクの周辺部の開口部面積
   とその開口部の個数をかけた値から中央部の開口部面積
   とその開口部の個数をかけた値を引いたとき、その値が
   最小になるように前記フォトマスクの開口パターンが形
   成されていることを特徴とする請求項１または請求項２
   に記載の光拡散膜の製造方法。
4. 【請求項４】 前記フォトマスクの撓み量をｘ、フォト
   マスクの周辺部の開口部の内径をＬ、露光面から見た光
   源寸法を角度であらわすコリメーション角の２分の１を
   Ａとあらわしたとき前記フォトマスクの中心部の開口部
   の開口率が、周辺部の開口部の開口率の（Ｌ−２ｘ・ｔ
   ａｎＡ）／Ｌ倍±１０％以内に形成されていることを特
   徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の光
   拡散膜の製造方法。