JP2004046139A

JP2004046139A - Diffuse reflection plate and manufacturing method therefor, and proximity exposing method

Info

Publication number: JP2004046139A
Application number: JP2003140929A
Authority: JP
Inventors: Koichi Sato; 佐藤　行一; Yukio Fujii; 藤井　幸男; Hiroyasu Ito; 伊藤　博康
Original assignee: New STI Technology Inc
Current assignee: New STI Technology Inc
Priority date: 2002-05-24
Filing date: 2003-05-19
Publication date: 2004-02-12
Anticipated expiration: 2023-05-19
Also published as: JP4336521B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a diffuse reflection plate with high scatter intensity and a manufacturing method therefor, and a proximity exposing method by a simple method. <P>SOLUTION: This manufacturing method includes a process of patterning a photoresist 2 by performing a developing process after coating the surface of a substrate 1 with the photoresist and performing proximity exposure of the photoresist 2 through a photomask 7, and then a process performing a heat treatment and a process of forming a reflecting film 3 on the heat-treated photoresist 2, and the proximity exposure is carried out under specified conditions. In this case, the diffuse reflection plate with high scatter intensity can be manufactured. This manufacturing method uses the photomask 7 which has a pattern A for diffuse reflection area formation formed inside and a transparent pattern B formed outside and the exposure is carried out after the surface of the substrate 1 is coated with the positive photoresist with which a light-absorbing material having light absorptivity in a sensitive wavelength range is mixed. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は反射型液晶表示器用の拡散反射板及びその製造方法、プロキシミティ露光方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
２インチから４インチ程度の小型の携帯情報端末用表示器には薄型、軽量、低消費電力であることが求められる。反射型の液晶表示器はバックライトを用いず、周囲の背景光を利用して表示を行うため、薄型化、軽量化、低消費電力化が可能である。反射型液晶は背景光が強ければ強いほど鮮明に見えるため、屋外での使用に有利である。
【０００３】
反射型液晶表示器は、反射板と表示素子に入射する光および反射板で反射された光の光量を制御する光制御手段（電極・液晶層など）と、偏光板とを組み合わせて表示を行うものである。
【０００４】
散乱のない鏡上に書かれた文字は、背景光の映り込みによって視認性が低下する。反射型液晶表示器の表示文字の視認性を向上させるためには、入射光を散乱させる必要がある。
【０００５】
しかしながら、この場合、散乱による単位立体角当たりの反射光量が減少する。液晶表示器にカラーフィルタを用いた場合、白黒表示に対して更に反射光量が低下する。したがって、従来、高輝度のカラー反射型液晶表示器が製造できなかった。したがって、高散乱強度の拡散反射板が求められている。
【０００６】
すなわち、拡散反射板には背景光の映りこみによる視認性の低下を回避するために、適度な拡散反射機能が要求される一方、明るい表示を実現するために、背景光を適度に観察者に反射し、視認性に有効活用するための工夫が求められる。
【０００７】
下記特許文献１に記載の製造方法では、小面積の貫通孔を形成し、熱処理でリフローすることで凹面を形成している。
【０００８】
下記特許文献２に記載の製造方法では、孤立突起を形成している。
【０００９】
しかしながら、貫通孔を形成する方法や、孤立突起を形成する方法では、微細な貫通孔や孤立突起の形成が必要であるため、生産性の高い一括露光法にかわり、解像度に優れた高価なステッパー露光装置やミラープロジェクション装置が必要となる。また、貫通孔の底部や突起の間隙部に散乱に寄与しない平坦部が形成されることから充分な輝度が得られないといった問題点が想定される。
【００１０】
そこで、下記特許文献３及び４に記載の公報では、孤立突起を形成した後、平坦化の樹脂層を重ね塗りし連続した平滑な散乱表面を形成している。
【００１１】
これらの方法は複雑であるため、フォトレジストへの一括露光を用いた拡散反射板の形成手法が考えられる。フォトレジストを用いた拡散反射板を液晶表示器に適用する場合、固定治具等が配置される取り付け部が拡散反射板の外周に必要となる。すなわち、拡散反射板の外周部からはフォトレジストが除去されていることが好ましい。
【００１２】
【特許文献１】
特開２００１−２９６４１１号公報
【特許文献２】
特開平０４−２４３２２６号公報
【特許文献３】
特開昭５９−７１０８１号公報
【特許文献４】
特開平０５−２３２４６５号公報
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、フォトレジストを基板外周部から除去しようとすると、肝心の拡散反射領域にも部分的に貫通孔が空いてしまい、プロキシミティ露光法を用いた高散乱強度の拡散反射板を製造することができない。
【００１４】
また、上述の方法では、平坦部を含まない平滑な散乱表面が得られる一方で、散乱構造の制御が複雑となるのみならず、工程が増加しコスト増加になる問題があり、簡易な方法で高散乱強度の拡散反射板を製造することができないという問題があった。
【００１５】
本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、高散乱強度の拡散反射板の簡易な製造方法、プロキシミティ露光方法を提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上述の課題を解決するため、本発明に係る拡散反射板の製造方法は、反射型液晶表示器に用いられる拡散反射板におけるフォトレジストをプロキシミティ露光した後、現像し、続いて熱処理を行い、しかる後、その上に反射膜を形成する工程を備える拡散反射板の製造方法において、前記フォトレジストの周辺部が現像時に除去された時に、前記フォトレジストの中央部に、前記フォトマスクの透過部に対応した貫通孔が形成されないよう、プロキシミティ露光条件を設定することを特徴とする。このプロキシミティ露光条件としては以下の第１及び第２のプロキシミティ露光条件を満たす製造方法が挙げられる。
【００１７】
詳説すれば、第１のプロキシミティ露光条件を満たす拡散反射板の製造方法は、反射型液晶表示器に用いられる拡散反射板の製造方法において、（ａ）基板表面上にフォトレジストを塗布し、前記フォトレジストにフォトマスクを介してプロキシミティ露光を施した後、現像処理を行うことにより、前記フォトレジストをパターニングし、しかる後、熱処理を施す工程と、（ｂ）熱処理された前記フォトレジスト上に反射膜を形成する工程と備えている。
【００１８】
また、プロキシミティ露光時の前記フォトマスクと前記フォトレジストとの距離をＬ（μｍ）、前記プロキシミティ露光時の前記フォトマスクの透過部の外形寸法をＤ（μｍ）とした場合、前記プロキシミティ露光は、以下の不等式を満たすように行われることを特徴とする。
【００１９】
１．３＜Ｌ／Ｄ^２＜２．８
すなわち、このプロキシミティ露光方法は、上記不等式を満たすように行われる。
【００２０】
ここで、外形寸法とは透過部が円形又は円環形である場合には、外径の寸法（直径）を意味し、楕円形や多角形である場合には、重心位置から外周までの平均距離の２倍を意味するものとする。
【００２１】
また、本発明に係る拡散反射板の製造方法において、前記透過部の外形寸法は３μｍ以上１５μｍ以下、更に好ましくは６μｍ以上１２μｍ以下であることを特徴とする。
【００２２】
また、前記反射膜は金属膜を含むことが好ましい。
【００２３】
また、前記金属膜は金属アルミニウム、アルミニウム合金又は銀合金を含むが好ましい。
【００２４】
第２のプロキシミティ露光条件を満たす拡散反射板の製造方法は、反射型液晶表示器に用いられる拡散反射板の製造方法において、内側に拡散反射領域形成用パターンが外側に透明パターンが形成されたフォトマスクを用意する工程と、基板表面上に感光波長域に対して吸光性を有する吸光性材料が混入したポジ型のフォトレジストを塗布し、前記フォトレジストに前記フォトマスクを介して露光を施した後、現像処理を行うことにより、前記フォトレジストをパターニングし、しかる後、熱処理を施す工程と、熱処理された前記フォトレジスト上に反射膜を形成する工程と備えることを特徴とする。
【００２５】
この方法によれば、フォトマスクの内側に拡散反射領域形成用のパターンが形成され、外側に透明パターンが形成されているので、ポジ型のフォトレジストにおいては周辺部が除去され、中心部に拡散反射領域が形成される。ここで、フォトレジストには吸光性材料が混入されているので、周辺部のフォトレジストが除去された場合においても、中心部の拡散反射領域には貫通孔が形成されない。したがって、高い散乱強度を有する拡散反射領域を形成することができる。Ｌ，Ｄの上記露光条件を設定すれば、フォトレジストに吸光性材料を含ませないこともできる。
【００２６】
また、この散乱構造形成に使用されるフォトレジストの感光波長域における平均透過率は０．０１／μｍ以上であることが好ましく、０．０１／μｍ以上０．３／μｍ以下であることが更に好ましい。透過率が０．０１／μｍ未満である場合には、加工性が悪く、凹凸を形成するために多くの露光エネルギーを必要とするため好ましくない。一方、透過率が０．３を超える場合には、加工深さが露光や現像条件に対して急峻に変化するため、安定した凹凸構造を形成することが難しくなるため好ましくない。
【００２７】
なお、吸光性材料としてはカーボンブラックや紫外線吸収剤が挙げられ、この材料は露光光を十分に吸収することができる。
【００２８】
このような方法によって製造された拡散反射板は、反射型液晶表示器に用いられる拡散反射板において、基板表面上に塗布されパターニングした後に熱処理されてなる凹凸表面を有するフォトレジストと、前記フォトレジスト上に形成された金属膜を含む反射膜とを備え、標準白色板における散乱強度が４×１０^３ｃｄ／ｍ^２である照明環境における散乱強度が３×１０^３ｃｄ／ｍ^２を超えるように設定されている。
【００２９】
或いは、標準白色板における散乱強度が４×１０^３ｃｄ／ｍ^２である照明環境における散乱強度が４×１０^３ｃｄ／ｍ^２を超えるように設定される。
【００３０】
或いは、標準白色板における散乱強度が４×１０^３ｃｄ／ｍ^２である照明環境における散乱強度が５×１０^３ｃｄ／ｍ^２を超えるように設定される。
【００３１】
すなわち、上述の拡散反射板は高散乱強度となる。
【００３２】
【発明の実施の形態】
以下、実施の形態に係る反射型液晶表示器用の拡散反射板の製造方法について説明する。なお、同一要素には同一符号を用い、重複する説明は省略する。
【００３３】
図１は、実施の形態に係る拡散反射板付きカラーフィルタの断面図である。
【００３４】
透明基板１の表面上には、微細な凹凸曲面を有する凹凸層２が設けられている。凹凸層２の表面上には蒸着等の手法でアルミニウムなど高反射率の金属膜を含む反射膜３が形成される。
【００３５】
凹凸層２は、フォトレジスト（感光性樹脂）などの有機材料からなる。フォトレジストは、露光工程、現像工程後の加熱工程で硬化する性質を有する。フォトレジストは、加熱工程での硬化にともなって溶融軟化し、膜表面が平滑化する性質を有する。すなわち、加熱工程はフォトレジストが軟化する温度まで加熱する軟化工程と、フォトレジストを硬化させるベーキング工程とを備えている。
【００３６】
光散乱層をカラーフィルタ基板に形成して使用する場合には、光散乱層上に着色樹脂領域４Ｒ，４Ｇ，４Ｂが設けられる。着色樹脂領域４Ｒ，４Ｇ，４Ｂ上には必要に応じて透明保護膜６が設けられ、液晶を駆動するための透明電極５が形成される。
【００３７】
なお、着色樹脂領域４Ｒ，４Ｇ，４Ｂは、液晶中に表示不良の原因となる不純物を溶出しなければ、いかなる材質のものであっても良い。具体的な材質としては、任意の光のみを透過するように膜厚制御された無機膜や、染色、染料分散あるいは顔料分散された樹脂などがある。
【００３８】
この樹脂の種類には、特に制限は無いが、アクリル、ポリビニルアルコール、ポリイミドなどを使用することができる。なお、製造プロセスの簡便さや耐候性などの面から、着色樹脂領域４Ｒ，４Ｇ，４Ｂには、顔料分散された樹脂膜を用いることが好ましい。
【００３９】
上述の拡散反射板はプロキシミティ露光法を用いて製造される。この反射型液晶表示器に用いられる拡散反射板は、基板１の表面上に塗布されパターニングした後に熱処理されてなる凹凸表面を有するフォトレジスト（凹凸層２）と、凹凸層２上に形成された金属膜を含む反射膜３とを備えている。
【００４０】
反射型液晶表示器の場合は、太陽光や蛍光灯の光であるので、散乱強度を得るための波長は略一意的に決定される。この拡散反射板においては、標準白色板における散乱強度が４×１０^３ｃｄ／ｍ^２である照明環境における散乱強度が３×１０^３ｃｄ／ｍ^２を超えるように設定されている。
【００４１】
或いは、標準白色板における散乱強度が４×１０^３ｃｄ／ｍ^２である照明環境における散乱強度が４×１０^３ｃｄ／ｍ^２を超えるように設定される。
【００４２】
或いは、標準白色板における散乱強度が４×１０^３ｃｄ／ｍ^２である照明環境における散乱強度が５×１０^３ｃｄ／ｍ^２を超えるように設定される。
【００４３】
すなわち、上述の拡散反射板は高散乱強度となる。
【００４４】
図２は、上述の拡散反射板を備えたカラーフィルタの製造方法を説明するための説明図である。このカラーフィルタは以下の工程（ａ）〜（ｅ）を順次実行することによって製造される。
【００４５】
工程（ａ）
透明な基板１上にポジ型レジストを塗布しフォトレジスト層（凹凸層２の中間体）２を形成する（図２（ａ））。フォトレジストとしてはポジ型のものを用いる。
【００４６】
工程（ｂ）
フォトマスク７を介して一括露光（プロキシミティ露光）を行う（図２（ｂ））。フォトマスク７には多角形、円形、リング状の透過部Ｔが規則的又は、ランダムに配置されている。本例では、リング（円環）状の透過部Ｔを用いることとする。透過部Ｔは等間隔で複数配列しており、したがって、露光によってフォトレジスト内に潜像濃度分布２ａが形成される。
【００４７】
プロキシミティ露光時のフォトマスク７とフォトレジスト２との距離をＬ（μｍ）、プロキシミティ露光時のフォトマスク７の透過部Ｔの外形寸法をＤ（μｍ）とする。ここで、外形寸法とは透過部が円形又は円環形である場合には、外径の寸法（直径）を意味し、楕円形や多角形である場合には、重心位置から外周までの平均距離の２倍を意味するものとする。
【００４８】
フォトマスク７上の透過部Ｔは外径Ｄが２０μｍ以下、より好ましくは１５μｍ以下、そして３μｍ以上が好適である。
【００４９】
また、フォトマスク７の透過部Ｔと露光ギャップの関係を示す指標であるＬ／Ｄ^２は１．２より大きく、好適には１．３よりも大きく２．８より小さく設定される。
【００５０】
工程（ｃ）
フォトレジスト２の現像を行うことでパターニングをする（図２（ｃ））。現像はフォトレジストに適した条件を選定すればよく、ナトリウムやカリウムの水酸化物、炭酸塩、炭酸水素塩といった無機アルカリ、有機アンモニウムなどの有機アルカリの溶液中を現像液として使用し、現像液を２０℃から４０℃での浸漬又はシャワーすることで行われる。現像後の基板は純水で充分に洗浄したのち、熱処理を行う。
【００５１】
熱処理工程では、フォトレジストのパターンは硬化に先だって、溶融軟化し、滑らかな凹凸面がフォトレジストの表面に形成される。熱処理温度としては好ましくは１２０〜２５０℃、より好ましくは１５０〜２３０℃の範囲が好ましい。また、熱処理時間としては１０〜６０分が好ましい。
【００５２】
工程（ｄ）
金属膜を含む反射膜３を形成する（図２（ｄ））。この形成には蒸着法やスパッタ法を用いることができる。反射膜３を構成する材料としては純アルミニウム、アルミニウム合金（Ａｌ−Ｎｄ合金など）や銀合金（Ａｇ−Ｐｄ−Ｃｕ合金）などがよい。反射膜３の厚みは、０．１〜０．３μｍの範囲が好適であり、より好ましくは０．１５〜０．２５μｍの範囲が良い。反射膜３に誘電体多層膜を用いることもできる。また、反射膜３が金属膜を含む場合には高反射率を達成することができる。この金属膜は金属アルミニウム、アルミニウム合金又は銀合金を含むが好ましいが、もちろん、特性に悪影響を与えない他の元素を含んでいてもよい。
【００５３】
反射膜３は、必要に応じてエッチング等により不要部分を除去し、光透過部やマーク類を形成する。
【００５４】
工程（ｅ）
必要に応じて、赤、緑、青の着色層を形成し、続いて、保護層６及び透明電極５を形成物の上に堆積し、拡散反射板付カラーフィルタ基板が完成する（図２（ｅ））。
【００５５】
以上、説明したように、上述の拡散反射板の製造方法は、反射型液晶表示器に用いられる拡散反射板の製造方法において、基板１の表面上にフォトレジスト２を塗布し、フォトレジスト２にフォトマスク７を介してプロキシミティ露光を施した後、現像処理を行うことにより、フォトレジスト２をパターニングし、しかる後、熱処理を施す工程と、熱処理されたフォトレジスト２上に反射膜３を形成する工程と備えている。
【００５６】
このプロキシミティ露光は、以下の不等式を満たすように行われる。
【００５７】
１．３＜Ｌ／Ｄ^２＜２．８
微細な開口を通過した光の挙動はＦｒｅｓｎｅｌ回折やＦｒａｕｎｈｏｆｅｒ回折で説明され、開口を通過した光の像の広がりは、開口とスクリーンの距離（＝Ｌ）、開口部寸法（＝Ｄ）と光の波長λからなる指標（Ｌ／Ｄ^２×λ）に応じて変化する。
【００５８】
開口とスクリーンの距離が短い場合には、スクリーン上には開口の形状が転写されるが、開口とスクリーンの距離が遠ざかるにしたがって、光軸を中心とした拡散光となる。
【００５９】
すなわち、フォトマスク７の透過部と露光ギャップの関係を示す指標であるＬ／Ｄ^２が１．２以下の場合には、フォトレジスト２上に形成される露光像は、エネルギー分布もフォトマスクの透過部の形状に対応して急峻に変化するものとなりフォトレジスト２に貫通孔が形成され、散乱輝度が低下するため好ましくない。
【００６０】
一方、Ｌ／Ｄ^２が２．８以上の場合には、フォトマスク７で回折した光が拡散してしまい、フォトレジスト２の表面にパターン形成が困難となるため好ましくない。
【００６１】
また、透過部Ｔの外径が２０μｍを超える場合には、フォトマスク７での光の回折が少ないため、連続したエネルギー分布を有する露光像を形成することが困難となる。また外径が３μｍ未満の場合には、一括露光法で最低限必要とされる露光ギャップでは光が拡散してしまい、フォトレジスト膜表面に安定な露光像を形成することができないため好ましくない。したがって、本拡散反射板の製造方法では、透過部Ｔの外形寸法Ｄは３μｍ以上２０μｍ以下、好ましくは１５μｍ以下に設定されている。かかる観点から、透過部Ｔの外形寸法Ｄは６μｍ以上１２μｍ以下であることが更に好ましい。
【００６２】
上記拡散反射板はカラーフィルタなどの液晶部材に設けられている。このようなカラーフィルタは比較的大型であるため、上記拡散反射板の製造方法においては、大型のマスクを用いたプロキシミティ露光（一括露光）法を採用している。したがって、本製造方法では、生産性が向上する。
【００６３】
従来の一括露光法では、高額の大型フォトマスクを使用するが、マスクの破損・汚損を回避する意味で、フォトマスクとレジスト（フォトレジスト）表面は数十〜数百μｍの間隙（露光ギャップ）で保持されていた。この場合、光の回折によるパターンのぼけが発生するため、解像度は１０μｍ前後にしかならない。
【００６４】
また、従来の一括露光法では、フォトマスクは光を完全に透過する開口部（透過部）と光を完全に遮蔽する遮光部のパターンからなり、シャープな露光像を形成することを前提としていることから、拡散反射板に要求される滑らかな散乱構造を安定に形成することは難しいとされていた。
【００６５】
すなわち、従来の一括露光法では、拡散反射板に要求される１０μｍ以下の滑らかな凹凸形状を一括露光で形成することは困難であると考えられていたが、上述の方法によれば、プロキシミティ露光を用いても、１０μｍ以下の滑らかな凹凸形状をフォトレジスト２の表面上に形成することができ、且つ、高反射強度の特性を得ることができる。
【００６６】
この拡散反射板は、正反射方向から１０〜１６°ずれた入射光を正面（観察者側）に拡散反射する。このような拡散反射板を液晶パネルの裏面に貼り合せることで、設けることもできるが、視差による像のぼけを回避する意味から、本例では、液晶パネルの内部に設ける。
【００６７】
液晶表示器内部に拡散反射板を設ける場合には、液晶層の厚み（いわゆるセルギャップ）を均一に保つ必要性から、カラーフィルタに許される表面段差は大きくても０．５μｍ程度である。また、表示の均一性を高める意味でも、散乱の単位となる構造は表示単位の数分の一である必要があることから、拡散反射板のフォトレジスト２に要求される表面形状は、直径１０μｍ以下、段差１．０μｍ以下の凹凸構造である。
【００６８】
また、本例では、拡散反射板は、所定の凹凸構造をフォトレジスト２の表面に形成したのち、この凹凸構造上にアルミニウムや銀などの金属反射膜３を成膜することで作製されている。平坦面上に形成された金属反射膜部では、背景光は鏡面反射する結果、観察者方向には散乱しないため輝度には寄与しないことから連続した滑らかな凹凸構造を形成することが望まれているが、本例では熱処理を行うので、滑らかな凹凸構造を形成することができる。
【００６９】
本製造方法では、プロキシミティ露光を用いて１０μｍ以下の微小かつ平滑な凹面パターンをフォトレジスト２の表面に形成し、反射型液晶表示器に好適な高性能の拡散反射板を提供している。
【００７０】
従来から、拡散反射板の製造方法としては、ガラスなどの基板上にサンドブラストなどの粗面化処理を施す方法、さらに粗面化処理後に表面を平滑化するためのエッチングを行う方法、さらにはフォトレジストを形成したのち、露光・現像・熱処理といったフォトリソ法で微細な凹凸構造を形成し、この凹凸構造上にＡｌなどの反射膜を形成する方法が行われていた。
【００７１】
サンドブラストなどの粗面化処理ではランダムに鋭角の凹面が形成される結果、入射した光を特定の方向に散乱させることが困難となるのみならず、この鋭角の凹面での光吸収のため光の反射効率が低下する問題がある。エッチング処理を行う場合には、滑らかな散乱構造が形成される明るい拡散反射板が形成可能であるが、散乱角度の制御が難しい、工程が多く価格が高い問題がある。
【００７２】
これに対して、フォトレジスト膜に露光・現像、さらに熱処理を行うことで形成した凹凸構造を形成する方法がある。フォトレジスト膜を用いた拡散反射板の製造方法は、液晶パネルの形成プロセスの中核をなすフォトリソグラフィ工程を用いたもので、既存プロセスとの整合性がよく、再現性の点でも優れる。
【００７３】
すなわち、上述の製造方法は、プロキシミティ露光を用いるため、その方法がサンドブラスト法等に比較して簡易であり、且つ、この場合においても高散乱強度の拡散反射板を得ることができる。
【００７４】
なお、上述の製造方法によれば、フォトマスク７の開口部での光の回折を利用して、最大の強度がフォトマスク７への入射光よりも小さくなり、かつ連続的にエネルギーが変化する露光像をフォトレジスト２の表面に投影し、横方向に連続した潜像濃度分布２ａを形成することができる。この結果、光散乱性が良好は光拡散層を備えたカラーフィルタが製造可能となる。
【００７５】
また、上述の製造方法では、パネル内部に貫通孔のない拡散反射板を形成する工程と、パネル周辺部の不要なフォトレジスト膜の除去が同時に可能となる。
【００７６】
また、上述の製造方法では、ガラス等の平滑な基板１の表面にフォトレジスト２を塗布形成し、該フォトレジスト膜の表面にフォトマスク７を介して滑らかな光量分布を有する露光像を形成したのち、現像、熱処理を行なうことで、微細な凹凸を表面に備え、１０〜１６度の散乱角を実現した光拡散反射板を製造することができるが、これは１０〜３０度とすることもできる。
【００７７】
反射型液晶表示器における拡散反射板は、観察者の背景方向から反射板に入射する背景光を拡散反射し、観察者側に散乱した光で像を表示する。したがって、「明るい反射板」は、より多くの散乱光を観察者側に散乱する反射板を意味し、反射板の散乱輝度は標準白色板と比較した散乱強度で評価することができる。散乱角は、拡散反射板を鏡面反射板と仮定した場合の反射光出射方向（正反射）に対して、その散乱光のなす角度である。散乱角が３０度の場合、入射角３０度で入射した光を、拡散反射板の法線方向に出射することができる。
【００７８】
図３は、上述の拡散反射板が設けられたカラーフィルタを用いた反射型液晶表示器の断面図である。
【００７９】
この液晶表示器は、１枚偏光板方式の反射型カラー液晶表示器である。ガラスからなる基板１及び対向基板１０との間には所定の間隙が設けられ、この間隙に液晶が充填された液晶層９と、画素電極１１を有する。また、対向基板１０の外側には偏光板１２が設けられている。
【００８０】
また、同様の方法で形成した光散乱層上に配線や駆動素子を形成し、素子基板として用いることも可能である。
【００８１】
（実施例１−１）
上述の製造方法により、上述の拡散反射板が設けられたカラーフィルタを製造した。
【００８２】
まず、洗浄した３７０×４７０×０．７ｍｍのガラス基板（コーニング１７３７）に、ポジ型感光性レジスト（Ｓｈｉｐｌｅｙ　Ｓ１８０５）を１．１μｍの膜厚で塗布した。
【００８３】
このレジスト膜をホットプレート上で１２０℃×６０秒間プレベークを行った後、外径９μｍ内径３μｍと外径１１μｍ内径５μｍのリング状の透過部をランダムに配置したフォトマスクを介して露光ギャップ９０μｍから２６０μｍの範囲で変化させ、露光量１１０ｍＪ／ｃｍ^２の条件で露光を行った。露光光源は波長λが３００〜４５０ｎｍの高圧水銀ランプを用いた。
【００８４】
露光後の基板は、０．５％ＫＯＨ溶液を用いて２３℃で７０秒の条件で現像したのち、クリーンオーブン中で２００℃×２０分間、熱処理した。
【００８５】
得られた基板の表面には種々の深さの凹面が形成される一方、周辺部では不要なレジスト膜が完全に除去されており、カラーフィルタやＴＦＴ、ＴＦＤなどの素子基板の形成が可能な状態であった。
【００８６】
作製した加熱処理後の基板に対して、インラインスパッタ装置を用いてアルミニウム合金（Ａｌ−Ｎｄ合金）反射膜を０．２μｍの厚さで形成し、拡散反射板とした。
【００８７】
得られた拡散反射板にグリセリンを介してガラス基板を貼り合せ拡散反射特性評価試料とした。
【００８８】
反射型液晶表示器の場合は、太陽光や蛍光灯の光であるので、散乱強度の測定に要する波長は略一意的に決定される。この試料をリング状光源（φ７０ｍｍ）の１３０ｍｍ直下に配置し、リング状光源中央に配置した輝度計を用いて散乱輝度を測定した（図４参照）。
【００８９】
種々のマスク形状に対する露光ギャップの効果の指標として、露光ギャップ（Ｌ：μｍ）に対するフォトマスクの透過部外径（Ｄ：μｍ）の二乗の比（Ｌ／Ｄ^２）をとり、散乱輝度に対する効果を検証した。Ｌ／Ｄ^２が１２０％〜２８０％の範囲で高い輝度、１７３％（９／３φ：μｍ）では少なくとも３×１０^３ｃｄ／ｍ^２以上、１１６％（１１／５φ：μｍ）では少なくとも４×１０^３ｃｄ／ｍ^２以上、２１０％（１１／５φ：μｍ）では少なくとも５×１０^３ｃｄ／ｍ^２以上、２４７％（９／３φ：μｍ）では少なくとも６×１０^３ｃｄ／ｍ^２以上が得られているのがわかる。なお、９／３は、透過部の外径９μｍ、中央の遮光部の直径３μｍを示すものであり、１１／５の表記もこれに準ずる。
【００９０】
但し、臨界的に、Ｌ／Ｄ^２が２８０％（９／３φ：μｍ）を超えると、すなわち、２８４％では散乱強度は急激に低下し、１３１９ｃｄ／ｍ^２となっているのがわかる。
【００９１】
なお、フォトレジストを用いた拡散反射板を液晶表示器に適用する場合、固定治具等が配置される取り付け部が拡散反射板の外周に必要となる。すなわち、拡散反射板の外周部からはフォトレジストが除去されている。
【００９２】
したがって、上述の拡散反射板の製造方法は、反射型液晶表示器に用いられる拡散反射板におけるフォトレジストをプロキシミティ露光した後、現像し、続いて熱処理を行い、しかる後、その上に反射膜を形成する工程を備える拡散反射板の製造方法において、フォトレジストの周辺部が現像時に除去された時に、フォトレジストの中央部に、フォトマスクの透過部に対応した貫通孔が形成されないよう、プロキシミティ露光条件（Ｌ，Ｄ）を設定し、高散乱強度の拡散反射板の簡易な製造方法、プロキシミティ露光方法を提供している。
【００９３】
このようなプロキシミティ露光条件としては、フォトレジスト周辺部を除去する場合に、フォトレジスト中にカーボンブラック等の吸光性材料を混入させる方法がある。以下、詳説する。
【００９４】
図５は実施の形態に係る拡散反射板付きカラーフィルタの断面図である。
【００９５】
透明基板１の表面上には、微細な凹凸曲面を有する凹凸層２が設けられている。凹凸層２の表面上には蒸着等の手法でアルミニウムなど高反射率の金属膜を含む反射膜３が形成される。
【００９６】
凹凸層２は、フォトレジスト（感光性樹脂）などの有機材料からなる。フォトレジストは、露光工程、現像工程後の加熱工程で硬化する性質を有する。フォトレジストは、加熱工程での硬化にともなって溶融軟化し、膜表面が平滑化する性質を有する。すなわち、加熱工程はフォトレジストが軟化する温度まで加熱する軟化工程と、フォトレジストを硬化させるベーキング工程とを備えている。
【００９７】
光散乱層をカラーフィルタ基板に形成して使用する場合には、光散乱層上に着色樹脂領域４Ｒ，４Ｇ，４Ｂが設けられる。着色樹脂領域４Ｒ，４Ｇ，４Ｂ上には必要に応じて透明保護膜６が設けられ、液晶を駆動するための透明電極５が形成される。
【００９８】
なお、着色樹脂領域４Ｒ，４Ｇ，４Ｂは、液晶中に表示不良の原因となる不純物を溶出しなければ、いかなる材質のものであっても良い。具体的な材質としては、任意の光のみを透過するように膜厚制御された無機膜や、染色、染料分散あるいは顔料分散された樹脂などがある。
【００９９】
この樹脂の種類には、特に制限は無いが、アクリル、ポリビニルアルコール、ポリイミドなどを使用することができる。なお、製造プロセスの簡便さや耐候性などの面から、着色樹脂領域４Ｒ，４Ｇ，４Ｂには、顔料分散された樹脂膜を用いることが好ましい。
【０１００】
上述の拡散反射板はプロキシミティ露光法を用いて製造される。この反射型液晶表示器に用いられる拡散反射板は、基板１の表面上に塗布されパターニングした後に熱処理されてなる凹凸表面を有するフォトレジスト（凹凸層２）と、凹凸層２上に形成された金属膜を含む反射膜３とを備えている。
【０１０１】
なお、反射型液晶表示器の場合に利用する光は太陽光や蛍光灯の光に限られるので、散乱強度を得るための波長は略一意的に決定される。
【０１０２】
図６は、上述の拡散反射板を備えたカラーフィルタの製造方法を説明するための説明図である。このカラーフィルタは以下の工程（ａ）〜（ｅ）を順次実行することによって製造される。
【０１０３】
工程（ａ）
透明な基板１上にポジ型レジストを塗布しフォトレジスト層（凹凸層２の中間体）２を形成する（図６（ａ））。フォトレジストとしてはポジ型のものを用いる。
【０１０４】
工程（ｂ）
フォトマスク７を介して一括露光（プロキシミティ露光）を行う（図６（ｂ））。フォトマスク７には多角形、円形、リング状の透過部Ｔが規則的又は、ランダムに配置されている。本例では、リング（円環）状の透過部Ｔを用いることとする。透過部Ｔは等間隔で複数配列しており、したがって、露光によってフォトレジスト内に潜像濃度分布２ａが形成される。
【０１０５】
プロキシミティ露光時のフォトマスク７とフォトレジスト２との距離をＬ（μｍ）、プロキシミティ露光時のフォトマスク７の透過部Ｔの外形寸法をＤ（μｍ）とする。ここで、外形寸法とは透過部が円形又は円環形である場合には、外径の寸法（直径）を意味し、楕円形や多角形である場合には、重心位置から外周までの平均距離の２倍を意味するものとする。
【０１０６】
フォトマスク７上の透過部Ｔは外径Ｄが２０μｍ以下、より好ましくは１５μｍ以下、そして３μｍ以上が好適である。
【０１０７】
また、フォトマスク７の透過部Ｔと露光ギャップの関係を示す指標であるＬ／Ｄ^２は、一例として、０．８より大きく５．０より小さく設定される。
【０１０８】
外径１５μｍ以下の開口を有するフォトマスク７を用いたプロキシミティ露光の場合、フォトレジスト２とフォトマスク７の接触を避けるための間隔、いわゆる露光ギャップは、対角５００ｍｍ以上の大型の場合には、少なくとも５０μｍ以上が必要とされる。
【０１０９】
工程（ｃ）
フォトレジスト２の現像を行うことでパターニングをする（図６（ｃ））。現像はフォトレジストに適した条件を選定すればよく、ナトリウムやカリウムの水酸化物、炭酸塩、炭酸水素塩といった無機アルカリ、有機アンモニウムなどの有機アルカリの溶液中を現像液として使用し、現像液を２０℃から４０℃での浸漬又はシャワーすることで行われる。現像後の基板は純水で充分に洗浄したのち、熱処理を行う。
【０１１０】
熱処理工程では、フォトレジストのパターンは硬化に先だって、溶融軟化し、滑らかな凹凸面がフォトレジストの表面に形成される。熱処理温度としては好ましくは１２０〜２５０℃、より好ましくは１５０〜２３０℃の範囲が好ましい。また、熱処理時間としては１０〜６０分が好ましい。
【０１１１】
工程（ｄ）
金属膜を含む反射膜３を形成する（図６（ｄ））。この形成には蒸着法やスパッタ法を用いることができる。反射膜３を構成する材料としては純アルミニウム、アルミニウム合金（Ａｌ−Ｎｄ合金など）や銀合金（Ａｇ−Ｐｄ−Ｃｕ合金）などがよい。反射膜３の厚みは、０．１〜０．３μｍの範囲が好適であり、より好ましくは０．１５〜０．２５μｍの範囲が良い。反射膜３に誘電体多層膜を用いることもできる。また、反射膜３が金属膜を含む場合には高反射率を達成することができる。この金属膜は金属アルミニウム、アルミニウム合金又は銀合金を含むが好ましいが、もちろん、特性に悪影響を与えない他の元素を含んでいてもよい。
【０１１２】
反射膜３は、必要に応じてエッチング等により不要部分を除去し、光透過部やマーク類を形成する。
【０１１３】
工程（ｅ）
必要に応じて、赤、緑、青の着色層を形成し、続いて、保護層６及び透明電極５を形成物の上に堆積し、拡散反射板付カラーフィルタ基板が完成する（図６（ｅ））。
【０１１４】
ここで、上述のフォトレジストは、ポジ型であり、吸光性（遮光性）を備えている。フォトレジストの感光波長域における平均透過率は０．０１／μｍ以上０．３／μｍ以下である。この透過率が０．０１／μｍ未満である場合には、加工性が悪く、凹凸を形成するために多くの露光エネルギーを必要とするため好ましくない。一方、透過率が０．３を超える場合には、加工深さが露光や現像条件に対して急峻に変化するため、安定した凹凸構造を形成することが難しくなるため好ましくない。
【０１１５】
フォトレジスト２の感光域での透過率は、感光域に吸収を有する微粒子や有機化合物を用いて調整することができる。感光域に吸収を有する微粒子（吸光性材料）としては、カーボンブラックなどの顔料が使用でき、一方、有機化合物としては、感光域の波長に応じて、一般的に紫外線吸収剤として入手可能なベンゾフェノン、トリアジン、サリチル酸、フルオレノンなどの芳香族化合物の誘導体から選択して用いることができる。
【０１１６】
特に、吸光性材料としてはカーボンブラックが好ましく、この材料は露光光を十分に吸収することができる。
【０１１７】
上述の露光時の露光量は、不要な部分のフォトレジストを露光現像し、除去するために必要な量とする必要があり、このような露光量を露光量閾値Ｅｔｈとする。
【０１１８】
拡散反射板における拡散反射領域においては、実質的にフォトレジスト２を凹凸面を有して残存させる必要があり、この領域での平均の露光量はＥｔｈ以下、かつ散乱形状に応じて滑らかな分布をもつ必要がある。一方、拡散反射領域以外のフォトレジストを不要とする領域においては、露光量は、閾値Ｅｔｈを上回る必要がある。
【０１１９】
このような、露光量の分布を有するフォトマスク７は、例えば、拡散反射領域形成用パターンを備える。この拡散反射領域形成用パターンは、外径１５μｍ以下の円形や多角形、リング状の開口を多数配置し、拡散反射板を形成しない領域においては、フォトレジスト２を不要とする部分を露光する領域を透過部分で形成することで実現可能である。この際、拡散反射板の形成領域においては、開口部は中間的な透過率、いわゆるハーフトーンを有するものであってもよい。
【０１２０】
露光ギャップ：Ｌ（μｍ）は、フォトマスクの開口部の外径をＤ（μｍ）とするとき、Ｌ／Ｄ^２が０．８から５．０程度の広い範囲を選択可能であるが、Ｌ／Ｄ^２が０．８以下の場合にはフォトレジスト上に形成される露光像は、エネルギー分布もフォトマスクの透過部の形状に対応して急峻に変化するものとなり、場合によってはフォトレジストに貫通孔が形成され、緩やかな傾斜構造を形成することが困難であることから、散乱輝度が低下し好ましくない。一方、Ｌ／Ｄ^２が５．０以上の場合には、フォトマスクで回折した光が拡散してしまい、フォトレジスト表面にパターン形成が困難となるため好ましくない。
【０１２１】
上述の製造方法では、反射型液晶表示器に用いられる拡散反射板の製造方法において、内側に拡散反射領域形成用パターンＡが外側に透明パターンＢが形成されたフォトマスクを用意する工程と、基板１の表面上に感光波長域に対して吸光性を有する吸光性材料が混入したポジ型のフォトレジスト２を塗布し、フォトレジスト２にフォトマスク７を介して露光を施した後、現像処理を行うことにより、フォトレジストをパターニングし（図６（ｂ）、図６（ｃ）参照）、しかる後、熱処理を施す工程と、熱処理されたフォトレジスト２上に反射膜３を形成する工程と備える。
【０１２２】
この方法によれば、フォトマスク７の内側に拡散反射領域形成用のパターンＡが形成され、外側に透明パターンＢが形成されているので、ポジ型のフォトレジスト２においては周辺部２ａ’が除去され、中心部に拡散反射領域が複数の潜像濃度分布２ａ’を含んで形成される（図６（ｂ）参照）。
【０１２３】
フォトレジスト２には吸光性材料が混入されているので、周辺部２ａ’のフォトレジスト２が除去された場合においても、中心部の拡散反射領域には貫通孔が形成されない。なお、フォトレジスト２に吸光性材料を混入しない場合においても、Ｌ，Ｄの露光条件を満たせば、フォトマスクによる回折によって、貫通孔が形成されないこととなる。
【０１２４】
パターンＡに対応するフォトレジスト２の拡散反射領域においては、適当な加工深さを有する散乱構造を形成するための回折光像を露光時に形成している。この領域では散乱反射には寄与しない平坦部を形成しないために、フォトレジスト２を完全には除かず、実質的にはすべての拡散反射領域にフォトレジストが残存する。すなわち、表示体形成部周辺部やシール部など樹脂層を不要とする領域では、感光性樹脂層は完全に除くために充分な露光を可能とする。
【０１２５】
したがって、周辺部のフォトレジストを除去した場合においても、高い散乱強度を有する拡散反射領域を形成することができる。
【０１２６】
上記拡散反射板はカラーフィルタなどの液晶部材に設けられている。このようなカラーフィルタは比較的大型であるため、上記拡散反射板の製造方法においては、大型のマスクを用いたプロキシミティ露光（一括露光）法を採用している。したがって、本製造方法では、生産性が向上する。
【０１２７】
従来の一括露光法では、高額の大型フォトマスクを使用するが、マスクの破損・汚損を回避する意味で、フォトマスクとレジスト（フォトレジスト）表面は数十〜数百μｍの間隙（露光ギャップ）で保持されていた。この場合、光の回折によるパターンのぼけが発生するため、解像度は１０μｍ前後にしかならないが、このような方法も用いることができる。
【０１２８】
また、従来の一括露光法では、フォトマスクは光を完全に透過する開口部（透過部）と光を完全に遮蔽する遮光部のパターンからなり、シャープな露光像を形成することを前提としていることから、拡散反射板に要求される滑らかな散乱構造を安定に形成することは難しいとされていた。
【０１２９】
すなわち、従来の一括露光法では、拡散反射板に要求される１０μｍ以下の滑らかな凹凸形状を一括露光で形成することは困難であると考えられていたが、上述の方法によれば、プロキシミティ露光を用いても、１０μｍ以下の滑らかな凹凸形状をフォトレジスト２の表面上に形成することができ、且つ、高反射強度の特性を得ることができる。
【０１３０】
この拡散反射板は、正反射方向から１０〜１６°ずれた入射光を正面（観察者側）に拡散反射する。このような拡散反射板を液晶パネルの裏面に貼り合せることで、設けることもできるが、視差による像のぼけを回避する意味から、本例では、液晶パネルの内部に設ける。
【０１３１】
液晶表示器内部に拡散反射板を設ける場合には、液晶層の厚み（いわゆるセルギャップ）を均一に保つ必要性から、カラーフィルタに許される表面段差は大きくても０．５μｍ程度である。また、表示の均一性を高める意味でも、散乱の単位となる構造は表示単位の数分の一である必要があることから、拡散反射板のフォトレジスト２に要求される表面形状は、直径１０μｍ以下、段差１．０μｍ以下の凹凸構造である。
【０１３２】
また、本例では、拡散反射板は、所定の凹凸構造をフォトレジスト２の表面に形成したのち、この凹凸構造上にアルミニウムや銀などの金属反射膜３を成膜することで作製されている。平坦面上に形成された金属反射膜部では、背景光は鏡面反射する結果、観察者方向には散乱しないため輝度には寄与しないことから連続した滑らかな凹凸構造を形成することが望まれているが、本例では熱処理を行うので、滑らかな凹凸構造を形成することができる。
【０１３３】
本製造方法では、プロキシミティ露光を用いて１０μｍ以下の微小かつ平滑な凹面パターンをフォトレジスト２の表面に形成し、反射型液晶表示器に好適な高性能の拡散反射板を提供している。
【０１３４】
従来から、拡散反射板の製造方法としては、ガラスなどの基板上にサンドブラストなどの粗面化処理を施す方法、さらに粗面化処理後に表面を平滑化するためのエッチングを行う方法、さらにはフォトレジストを形成したのち、露光・現像・熱処理といったフォトリソグラフィ法で微細な凹凸構造を形成し、この凹凸構造上にＡｌなどの反射膜を形成する方法が行われていた。
【０１３５】
サンドブラストなどの粗面化処理ではランダムに鋭角の凹面が形成される結果、入射した光を特定の方向に散乱させることが困難となるのみならず、この鋭角の凹面での光吸収のため光の反射効率が低下する問題がある。エッチング処理を行う場合には、滑らかな散乱構造が形成される明るい拡散反射板が形成可能であるが、散乱角度の制御が難しい、工程が多く価格が高い問題がある。
【０１３６】
これに対して、フォトレジスト膜に露光・現像、さらに熱処理を行うことで形成した凹凸構造を形成する方法がある。フォトレジスト膜を用いた拡散反射板の製造方法は、液晶パネルの形成プロセスの中核をなすフォトリソグラフィ工程を用いたもので、既存プロセスとの整合性がよく、再現性の点でも優れる。
【０１３７】
すなわち、上述の製造方法は、プロキシミティ露光を用いるため、その方法がサンドブラスト法等に比較して簡易であり、且つ、この場合においても高散乱強度の拡散反射板を得ることができる。
【０１３８】
なお、上述の製造方法によれば、フォトマスク７の開口部での光の回折を利用して、最大の強度がフォトマスク７への入射光よりも小さくなり、かつ連続的にエネルギーが変化する露光像をフォトレジスト２の表面に投影し、横方向に連続した潜像濃度分布２ａを形成することができる。この結果、光散乱性が良好は光拡散層を備えたカラーフィルタが製造可能となる。
【０１３９】
また、上述の製造方法では、パネル（基板１）中央部に貫通孔のない拡散反射板を形成する工程と、パネル周辺部の不要なフォトレジスト膜の除去が同時に可能となる。
【０１４０】
また、上述の製造方法では、ガラス等の平滑な基板１の表面にフォトレジスト２を塗布形成し、該フォトレジスト膜の表面にフォトマスク７を介して滑らかな光量分布を有する露光像を形成したのち、現像、熱処理を行なうことで、微細な凹凸を表面に備え、１０〜１６度の散乱角を実現した光拡散反射板を製造することができる。
【０１４１】
図７は、上述の拡散反射板が設けられたカラーフィルタを用いた反射型液晶表示器の断面図である。
【０１４２】
この液晶表示器は、１枚偏光板方式の反射型カラー液晶表示器である。ガラスからなる基板１及び対向基板１０との間には所定の間隙が設けられ、この間隙に液晶が充填された液晶層９と、画素電極１１を有する。また、対向基板１０の外側には偏光板（偏光フィルム）１２が設けられている。また、同様の方法で形成した光散乱層上に配線や駆動素子を形成し、素子基板として用いることも可能である。透明電極５は、フォトレジストを除去した基板１の周辺部（露出領域）に延びており、双方のガラス基板１，１０間には、露出領域間にシール１３が設けられる。
（実施例２−１）
図５に示した拡散反射板の製造に際し、ポジ型フォトレジスト（東京応化工業製ＰＲ−１３）に種々の比率でカーボンブラックを添加し、吸光性を付与したフォトレジストを調整した。ガラス基板上に、該吸光性フォトレジストをプレベーク後で１．１μｍとなる膜厚に塗布し、ホットプレートで１００℃×９０秒間プリベークして感光性樹脂膜を形成した。この感光性樹脂膜の主感度波長（４０５ｎｍ）における透過率は０．０１５〜０．１２／μｍであった。
【０１４３】
該感光性樹脂膜に、段階的に透過率を変更したフォトレジスト（平均透過率０．１２、０．０７、０．０１５／μｍ）に、フォトマスクを介して最大６００ｍＪ／ｃｍ^２でＵＶ光を照射（露光）し、これを０．５％ＫＯＨ溶液中で７０秒間現像した。現像後の基板を洗浄し、乾燥した後、２００℃に保持したクリーンオーブン中で２０分間熱処理した。
【０１４４】
熱処理後、触針式段差計を用いて感光性樹脂膜の残存膜厚を測定することで、現像により除去された膜厚（加工深さ）を求め、露光エネルギーとの関係を調査した（図８）。
【０１４５】
感光性樹脂膜の表面から、露光エネルギーの対数に比例した深さまで膜を連続的に加工除去できること、感光性樹脂膜の透過率によって加工深さが調整可能である。
（比較例１）
感光性樹脂膜の主感度波長における透過率を０．００５／μｍとした以外は実施例２−１と同様にして感光性樹脂膜を作製した。まず、ポジ型フォトレジストを塗布し、感光性樹脂膜を形成する。感光性樹脂膜を実施例１と同様に４００ｍＪ／ｃｍ^２で露光した以外は、実施例と同様にして露光エネルギーと加工深さの関係を求めた。
【０１４６】
実施例２−１と同様に、露光エネルギーの対数に対して直線的に膜を加工除去できるが、加工深さが浅く、加工性は良くはない。透過率は０．００５／μｍよりも大きい方が好ましい。
（比較例２）
カーボンブラックを添加しないこと以外は実施例２−１と同様にしてポジ型レジストを塗布し、感光性樹脂膜を形成した。この感光性樹脂膜の主感度波長における透過率は０．３４／μｍであった。該感光性樹脂膜を実施例２−１と同様に２００ｍＪ／ｃｍ^２で露光した以外は実施例と同様にして露光エネルギーと加工深さの関係を求めた（図８のダイヤ印）。
【０１４７】
実施例２−１と同様に、露光エネルギーの対数に対して直線的に膜を加工除去できるが、露光量の変化に対して加工深さが急峻に変化するため、中間的な加工が難しく、この場合には、上述のような周辺部のみのフォトレジストの除去が極めて困難となる。
（実施例２−２）
実施例２−１と同様に、ガラス基板上に、該吸光性フォトレジストをプレベーク後で１．１μｍとなる膜厚に塗布し、ホットプレートで１００℃×９０秒間プリベークして、感光性樹脂膜を形成した。この感光性樹脂膜の主感度波長（４０５ｎｍ）における透過率は０．０１５／μｍであった。
【０１４８】
該感光性樹脂膜を、フォトマスクを介して１５０ｍＪ／ｃｍ^２で露光し、０．５％ＫＯＨ溶液中で４０〜１００秒間現像した以外は実施例２−１と同様にして処理した。熱処理後、触針式段差計を用いて感光性樹脂膜の残存膜厚を測定し、現像時間の変動に対する膜厚（加工深さ）変化を求めた。（図９：黒四角印）
本実施例の感光性樹脂膜の加工深さは現像時間に対して安定である。
（比較例３）
カーボンブラックを添加しないこと以外は実施例２−２と同様にして感光性樹脂膜を形成した。この感光性樹脂膜の主感度波長における透過率は０．３４／μｍであった。
【０１４９】
該感光性樹脂膜は、実施例２−２と同様に露光及び熱処理を行なった後、残存膜厚を測定した（図９）。実施例２−２と異なり、加工深さは現像時間とともに変化し安定しない。
（実施例２−３）
ガラス基板上に、カーボンブラックを添加した吸光性フォトレジスト（透過率０．０７／μｍ）を塗布し、１００℃×９０秒のプレベーク後で１．１μｍの感光性樹脂膜を形成した。該感光性樹脂膜に対して外径１１μｍ／内径５μｍの透過部を配置したフォトマスクを介して露光ギャップ、９０〜３１５μｍ×露光量４００ｍＪ／ｃｍ^２の条件で露光した。露光後の感光性樹脂膜を０．５％ＫＯＨ溶液中で７０秒間現像し、洗浄後２００℃で２０分間熱処理をおこなった。
【０１５０】
熱処理後の基板の表面には、マスクからの回折光の強度分布を示唆する直径約１０μｍの凹面が形成された。凹面の形状をセイコーインスツルメンツ（株）製原子間力顕微鏡Ｎａｎｏｐｉｃｓ−１０００を用いて観察し、凹面の深さを測定した。
【０１５１】
露光ギャップと加工深さの関係を図１０に示す。
（実施例２−４）
洗浄した３７０×４７０×０．７ｍｍのガラス基板（コーニング１７３７）に、実施例２−３で用いた吸光性フォトレジストを１．１μｍの膜厚で塗布した。該レジスト膜をホットプレート上で１２０℃×１１０秒間プレベークを行った後、外径３から１１μｍのリング状や多角形状の透過部を配置した露光マスクを介して露光ギャップ１００〜２００μｍ、露光量４００ｍＪ／ｃｍ^２の条件で露光を行った。露光後の基板は、０．５％ＫＯＨ溶液を用いて２３℃で７０秒の条件で現像したのち、クリーンオーブン中２００℃×２０分間、熱処理した。
【０１５２】
得られた基板の表面には種々の深さの凹面が形成されているが、周辺部では不要なレジスト膜が完全に除去されており、カラーフィルタやＴＦＴ、ＴＦＤなどの素子基板の形成が可能な状態であった。凹面の形状は実施例２−３と同様にＮａｎｏｐｉｃｓ−１０００を用いて測定した。
【０１５３】
露光ギャップと透過部Ｔの外形と加工深さ（μｍ）の関係を図１１に示す。
（実施例２−５）
露光量を３００〜５００ｍＪ／ｍ^２、露光ギャップを７０〜２５０μｍとした以外は実施例２−４と同じ方法で作成した、凹凸構造付基板上に、インライン式スパッタ装置を用いてＡｌ膜を形成し拡散反射板とした。拡散反射板のうち、外径９μｍ／内径３μｍのリング状開口部（すなわち、幅は３μｍ）をランダムに配置した部分を切り出し、グリセリンを介してカバーグラスを貼り合せ拡散反射特性評価試料とした。
【０１５４】
この試料をリング状光源（φ７０ｍｍ）の１３０ｍｍ直下に配置し、リング状光源中央に配置した照度計を用いて散乱輝度を測定した。
【０１５５】
露光量、露光ギャップ、散乱輝度（散乱強度）の関係を図１２に示す。
【０１５６】
種々のマスク形状に対する露光ギャップの効果の指標として、露光ギャップ（Ｌ：μｍ）に対するフォトマスクの透過部外径（Ｄ：μｍ）の二乗の比（Ｌ／Ｄ^２）をとり、散乱輝度に対する効果を検証した。Ｌ／Ｄ^２が１００％〜２５０％の範囲で標準白色板の７５％以上の高い輝度が得られる。
（比較例４）
露光ギャップを７０μｍとした以外は実施例２−５と同条件で拡散反射板を形成した。拡散反射板周辺のフォトレジスト残りはないが、拡散反射板は散乱に寄与しない平坦部が多く散乱輝度は低かった。
【０１５７】
なお、上述の拡散反射板は、正反射方向から１０〜３０°ずれた入射光を正面（観察者側）に拡散反射する構成とすることができる。次に、かかる入射光角度について、実験を行った。
（実施例３−１）
上述の図５に示した拡散反射板を製造するに際し、ポジ型のフォトレジスト（住友化学工業株式会社製　ＰＭＨＳ−９００）にＵＶ吸収剤として、ｓｕｍｉｓｏｒｂ３１０（住友化学工業株式会社製）を添加した。ＵＶ吸収剤は、このフォトレジストのｉ線波長（３６５ｎｍ）の透過率が０．２９／μｍになるまで添加した。このフォトレジストを、スピンコータを用いて透明基板（洗浄した３７０×４７０ｍｍのガラス基板（コーニング１７３７））上に塗布し、ポストベーク後に、厚さ１．１μｍ相当となるようにフォトレジストの塗布量を調整した。
【０１５８】
このフォトレジスト膜に対して、外径９μｍの円形の透明開口部が複数配列したフォトマスクを介して、露光光をフォトレジストに照射し、フォトレジスト内に潜像を形成した。露光時の条件としては、露光ギャップ（フォトレジスト−フォトマスク間距離）を１３５μｍに設定し、露光光は８００ｍＪ／ｃｍ^２のｇ線のＵＶ光を高圧水銀ランプから発生させることとした。この露光に際しては、光学フィルタ（駿河精機製シャープカットフィルタ：Ｓ７６Ｕ−３６０）を用いて３９０ｎｍ以上の可視光を、露光光の波長成分からカットして、フォトレジストに照射した。
【０１５９】
露光後のフォトレジスト膜を無機アルカリ液（ＫＯＨ０．０７重量％水溶液）を用いて、２８℃で８０秒間、現像し、パターンを形成し、さらに、ＵＶ光（高圧水銀ランプ）を３００ｍＪ／ｃｍ^２（ｉ線）照射し、残存する感光剤を分解し、脱色を行った。この脱色工程では、光源光はフィルタを介することなく用いた。
【０１６０】
脱色後のフォトレジスト膜を、クリーンオーブンにて２２０℃×２０分間、熱処理した。熱処理後の基板の表面には、フォトマスクからの回折光の強度分布を示唆する直径約１０μｍ凹面を有する透明樹脂層が形成された。
【０１６１】
このようにして作製された凹凸構造付基板上に、Ａｌ膜を反射膜として形成し、拡散反射板とした。拡散反射板にグリセリンを介してカバーグラスを貼り合わせ、拡散反射特性評価試料とした。この試料をリング状の光源（φ５７）の直下に配置し、リング状態光源中央に配置した照度計を用いて散乱強度を測定した。ここで、試料とリング状光源の距離を５０ｍｍから１６０ｍｍとすることで、散乱角度を１０度から３０度に調整した。
【０１６２】
図１３は、本実施例における散乱角度、散乱輝度（ｃｄ／ｍ^２）、白色板輝度（ｃｄ／ｍ^２）の関係を示す表である。この表から明らかなように、散乱角１０度〜３０度の範囲で、十分な反射光の輝度（標準白色板の７５％）を得ることができた。
（実施例３−２）
図５に示した拡散反射板を作製するに際し、洗浄した３７０×４７０ｍｍのガラス基板（コーニング１７３７）上に、スピンコータでカーボンブラックを添加した吸光性フォトレジスト（透過率０．２５／μｍ）を塗布し、９０℃×１１０秒のプリベーク後、１．１μｍの感光性樹脂膜を形成した。感光性樹脂膜に対して、外径９μｍの円形の透過部を複数有するフォトマスクを介して、露光ギャップをＬ／Ｄ^２＝１６０％（露光量２５０ｍＪ／ｃｍ^２）、Ｌ／Ｄ^２＝２１０％（３００ｍＪ／ｃｍ^２）として、露光を行った。露光後の感光性樹脂膜を０．５％ＫＯＨ溶液中で７０秒間現像し、洗浄後に２０℃で２０分間の熱処理を行った。
【０１６３】
作製した凹凸構造付基板上に、Ａｌ膜を形成し、拡散反射板とした。更に、５ｃｍ角の試料を切り出し、この試料をリング状の光源（φ５７）の直下に配置し、リング状態光源中央に配置した照度計を用いて散乱強度を測定した。ここで、試料とリング状光源の距離を５０ｍｍから１６０ｍｍとすることで、散乱角度を１０度から３０度に調整した。
【０１６４】
図１４は、本実施例における散乱角度、散乱輝度（ｃｄ／ｍ^２）、白色板輝度（ｃｄ／ｍ^２）の関係を示す表である。この表から明らかなように、散乱角を１０度〜３０度とした場合に、十分な反射光の輝度（標準白色板の７５％以上）を得ることができた。
【０１６５】
なお、上述のように、フォトマスクに形成される透過部（透明開口部）の形状は、リング形状の他、円形であってもよく、また、Ｌ，Ｄ値を上述の不等式のように設定する場合、フォトレジストの透過率を上昇させても、高い散乱強度（反射光輝度）を得ることができる。
【０１６６】
【発明の効果】
本発明に係るプロキシミティ露光方法を用いた拡散反射板の製造方法によれば、基板外周部からフォトレジストを除去した場合においても、高い散乱強度を有する拡散反射領域を備える拡散反射板を提供することができ、高散乱強度の拡散反射板を簡便な工程で製造できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態に係る拡散反射板付きカラーフィルタの断面図である。
【図２】拡散反射板を備えたカラーフィルタの製造方法を説明するための説明図である。
【図３】拡散反射板が設けられたカラーフィルタを用いた反射型液晶表示器の断面図である。
【図４】指標値Ｌ／Ｄ^２と散乱強度（散乱輝度）との関係を纏めた表である。
【図５】実施の形態に係る拡散反射板付きカラーフィルタの断面図である。
【図６】拡散反射板を備えたカラーフィルタの製造方法を説明するための説明図である。
【図７】拡散反射板が設けられたカラーフィルタを用いた反射型液晶表示器の断面図である。
【図８】露光量と加工深さの関係を示すグラフである。
【図９】現像時間と加工深さの関係を示すグラフである。
【図１０】露光ギャップと加工深さの関係を纏めた表である。
【図１１】露光ギャップとマスク形状の違いによる加工深さ（μｍ）との関係を纏めたグラフである。
【図１２】露光量、露光ギャップ、散乱輝度の関係を纏めた表である。
【図１３】散乱角、反射光輝度、白色反射板輝度の関係を示すグラフである。
【図１４】散乱角、反射光輝度、白色反射板輝度の関係を示すグラフである。
【符号の説明】
Ａ…拡散反射領域形成用パターン、Ｂ…透明パターン、Ｔ…透過部、１…基板、２…フォトレジスト２ａ’…周辺部、２ａ…潜像濃度分布、３…反射膜、４Ｒ，４Ｇ，４Ｂ…着色樹脂領域、５…透明電極、６…保護層、７…フォトマスク、９…液晶層、１０…対向基板、１１…画素電極、１０…ガラス基板、１３…シール。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a diffuse reflection plate for a reflection type liquid crystal display, a method for manufacturing the same, and a proximity exposure method.
[0002]
[Prior art]
A portable information terminal display having a small size of about 2 inches to 4 inches is required to be thin, lightweight, and low in power consumption. Since a reflective liquid crystal display uses a surrounding background light without using a backlight, display is possible, so that it is possible to reduce the thickness, weight, and power consumption. The reflection type liquid crystal is advantageous for outdoor use because the stronger the background light, the clearer it looks.
[0003]
The reflective liquid crystal display performs display by combining a polarizing plate with light control means (electrodes, liquid crystal layers, etc.) for controlling the amount of light incident on the reflecting plate and the display element and the amount of light reflected by the reflecting plate. Things.
[0004]
Characters written on a mirror without scattering have reduced visibility due to the reflection of background light. In order to improve the visibility of characters displayed on a reflective liquid crystal display, it is necessary to scatter incident light.
[0005]
However, in this case, the amount of reflected light per unit solid angle due to scattering decreases. When a color filter is used in a liquid crystal display, the amount of reflected light is further reduced with respect to a monochrome display. Therefore, conventionally, a high-luminance color reflection type liquid crystal display cannot be manufactured. Therefore, there is a need for a diffuse reflector having high scattering intensity.
[0006]
That is, the diffuse reflector is required to have an appropriate diffuse reflection function in order to avoid a decrease in visibility due to reflection of the background light, while the background light is appropriately given to the observer in order to realize a bright display. There is a need for a device that reflects light and makes effective use for visibility.
[0007]
In the manufacturing method described in Patent Literature 1 below, a concave surface is formed by forming a small-area through-hole and performing reflow by heat treatment.
[0008]
In the manufacturing method described in Patent Document 2, an isolated projection is formed.
[0009]
However, the method of forming through holes and the method of forming isolated protrusions require the formation of fine through holes and isolated protrusions. An exposure device and a mirror projection device are required. In addition, since a flat portion that does not contribute to scattering is formed at the bottom of the through hole or the gap between the projections, a problem that sufficient luminance cannot be obtained is assumed.
[0010]
Therefore, in the publications described in Patent Documents 3 and 4, after forming an isolated projection, a flattening resin layer is applied repeatedly to form a continuous smooth scattering surface.
[0011]
Since these methods are complicated, a method of forming a diffuse reflector using batch exposure of a photoresist is conceivable. When a diffuse reflection plate using a photoresist is applied to a liquid crystal display, a mounting portion on which a fixing jig and the like are arranged is required on the outer periphery of the diffusion reflection plate. That is, the photoresist is preferably removed from the outer peripheral portion of the diffuse reflection plate.
[0012]
[Patent Document 1]
JP 2001-296411 A
[Patent Document 2]
JP-A-04-243226
[Patent Document 3]
JP-A-59-71081
[Patent Document 4]
JP 05-232465 A
[0013]
[Problems to be solved by the invention]
However, when the photoresist is to be removed from the outer peripheral portion of the substrate, a through-hole is partially formed even in the diffuse reflection region, which is essential, and it is difficult to manufacture a diffuse reflection plate having high scattering intensity using proximity exposure. Can not.
[0014]
In addition, in the above-described method, a smooth scattering surface that does not include a flat portion is obtained, but not only does the control of the scattering structure become complicated, but there is a problem that the number of steps increases and the cost increases. There is a problem that a diffuse reflector having high scattering intensity cannot be manufactured.
[0015]
The present invention has been made in view of such a problem, and an object of the present invention is to provide a simple manufacturing method of a diffuse reflector having high scattering intensity and a proximity exposure method.
[0016]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-described problems, the method for manufacturing a diffuse reflector according to the present invention is to perform a proximity exposure of a photoresist in a diffuse reflector used in a reflective liquid crystal display, develop, and then perform a heat treatment, Thereafter, in a method for manufacturing a diffuse reflection plate comprising a step of forming a reflection film thereon, when a peripheral portion of the photoresist is removed at the time of development, a transmission portion of the photomask is provided at a central portion of the photoresist. The proximity exposure condition is set so that a through hole corresponding to the above is not formed. As the proximity exposure condition, there is a manufacturing method satisfying the following first and second proximity exposure conditions.
[0017]
More specifically, the method for manufacturing a diffuse reflector that satisfies the first proximity exposure condition includes the steps of: (a) applying a photoresist onto a substrate surface in the method for manufacturing a diffuse reflector used in a reflective liquid crystal display; A step of patterning the photoresist by subjecting the photoresist to proximity exposure via a photomask and then performing a development process, and then subjecting the photoresist to a heat treatment; Forming a reflective film on the substrate.
[0018]
When the distance between the photomask and the photoresist at the time of proximity exposure is L (μm), and the outer dimension of the transmission part of the photomask at the time of proximity exposure is D (μm), the proximity The exposure is performed so as to satisfy the following inequality.
[0019]
1.3 <L / D ² <2.8
That is, the proximity exposure method is performed so as to satisfy the above inequality.
[0020]
Here, the outer dimension means the dimension (diameter) of the outer diameter when the transmitting portion is circular or annular, and the average distance from the position of the center of gravity to the outer periphery when the transmitting portion is elliptical or polygonal. Means twice.
[0021]
Further, in the method for manufacturing a diffuse reflection plate according to the present invention, an outer dimension of the transmission portion is 3 μm or more and 15 μm or less, and more preferably 6 μm or more and 12 μm or less.
[0022]
Preferably, the reflection film includes a metal film.
[0023]
Preferably, the metal film contains metal aluminum, an aluminum alloy or a silver alloy.
[0024]
The method for manufacturing a diffuse reflector that satisfies the second proximity exposure condition is the same as the method for manufacturing a diffuse reflector used in a reflective liquid crystal display, except that a pattern for forming a diffuse reflection region is formed inside and a transparent pattern is formed outside. Preparing a photomask, applying a positive type photoresist mixed with a light-absorbing material having a light-absorbing property to a photosensitive wavelength region on the surface of the substrate, and exposing the photoresist through the photomask; After that, by performing a development process, the photoresist is patterned, and thereafter, a step of performing a heat treatment and a step of forming a reflective film on the heat-treated photoresist are provided.
[0025]
According to this method, since a pattern for forming a diffuse reflection region is formed inside the photomask and a transparent pattern is formed outside, the peripheral portion of the positive photoresist is removed, and the diffused portion is diffused to the center. A reflection area is formed. Here, since a light absorbing material is mixed in the photoresist, even when the photoresist in the peripheral portion is removed, no through hole is formed in the diffuse reflection region in the center. Therefore, a diffuse reflection region having high scattering intensity can be formed. By setting the above exposure conditions of L and D, it is possible to make the photoresist contain no light absorbing material.
[0026]
The average transmittance of the photoresist used for forming the scattering structure in the photosensitive wavelength region is preferably 0.01 / μm or more, and more preferably 0.01 / μm or more and 0.3 / μm or less. preferable. If the transmittance is less than 0.01 / μm, the workability is poor and a large amount of exposure energy is required to form the irregularities, which is not preferable. On the other hand, if the transmittance exceeds 0.3, the processing depth changes sharply with respect to the exposure and development conditions, and it is difficult to form a stable uneven structure, which is not preferable.
[0027]
Note that examples of the light absorbing material include carbon black and an ultraviolet absorber, and this material can sufficiently absorb the exposure light.
[0028]
The diffuse reflection plate manufactured by such a method is a diffusion reflection plate used for a reflection type liquid crystal display, wherein a photoresist having an uneven surface formed by being applied on a substrate surface, patterned and heat-treated, and the photoresist A reflective film including a metal film formed thereon, and a scattering intensity of 4 × 10 4 on a standard white plate. ³ cd / m ² Scattering intensity in a lighting environment of 3 × 10 ³ cd / m ² Is set to exceed.
[0029]
Alternatively, the scattering intensity on a standard white plate is 4 × 10 ³ cd / m ² Scattering intensity in a lighting environment of ³ cd / m ² Is set to exceed.
[0030]
Alternatively, the scattering intensity on a standard white plate is 4 × 10 ³ cd / m ² Scattering intensity in a lighting environment of 5 × 10 ³ cd / m ² Is set to exceed.
[0031]
That is, the above-mentioned diffuse reflection plate has high scattering intensity.
[0032]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, a method for manufacturing a diffuse reflection plate for a reflection type liquid crystal display according to the embodiment will be described. Note that the same reference numerals are used for the same elements, and duplicate descriptions are omitted.
[0033]
FIG. 1 is a cross-sectional view of a color filter with a diffuse reflection plate according to the embodiment.
[0034]
On the surface of the transparent substrate 1, an uneven layer 2 having a fine uneven curved surface is provided. On the surface of the uneven layer 2, a reflective film 3 including a metal film with high reflectivity such as aluminum is formed by a technique such as vapor deposition.
[0035]
The uneven layer 2 is made of an organic material such as a photoresist (photosensitive resin). The photoresist has a property of being cured in a heating step after the exposure step and the development step. The photoresist has the property of melting and softening with the curing in the heating step and smoothing the film surface. That is, the heating step includes a softening step of heating to a temperature at which the photoresist is softened, and a baking step of hardening the photoresist.
[0036]
When the light scattering layer is formed on a color filter substrate and used, the colored resin regions 4R, 4G, and 4B are provided on the light scattering layer. A transparent protective film 6 is provided on the colored resin regions 4R, 4G, 4B as necessary, and a transparent electrode 5 for driving liquid crystal is formed.
[0037]
The colored resin regions 4R, 4G, and 4B may be made of any material as long as impurities that cause display defects do not elute in the liquid crystal. Specific examples of the material include an inorganic film whose film thickness is controlled so as to transmit only arbitrary light, and a resin in which dyeing, dye dispersion, or pigment dispersion is performed.
[0038]
The type of the resin is not particularly limited, and acrylic, polyvinyl alcohol, polyimide, or the like can be used. In addition, it is preferable to use a pigment-dispersed resin film for the colored resin regions 4R, 4G, and 4B from the viewpoint of simplicity of the manufacturing process and weather resistance.
[0039]
The above-mentioned diffuse reflection plate is manufactured using a proximity exposure method. The diffuse reflection plate used in the reflection type liquid crystal display was formed on a photoresist having a concavo-convex surface (irregular layer 2), which was coated on the surface of the substrate 1, patterned, and then heat-treated. And a reflection film 3 including a metal film.
[0040]
In the case of a reflection type liquid crystal display, since it is sunlight or light from a fluorescent lamp, the wavelength for obtaining the scattering intensity is substantially uniquely determined. In this diffuse reflection plate, the scattering intensity of the standard white plate was 4 × 10 ³ cd / m ² Scattering intensity in a lighting environment of 3 × 10 ³ cd / m ² Is set to exceed.
[0041]
Alternatively, the scattering intensity on a standard white plate is 4 × 10 ³ cd / m ² Scattering intensity in a lighting environment of ³ cd / m ² Is set to exceed.
[0042]
Alternatively, the scattering intensity on a standard white plate is 4 × 10 ³ cd / m ² Scattering intensity in a lighting environment of 5 × 10 ³ cd / m ² Is set to exceed.
[0043]
That is, the above-mentioned diffuse reflection plate has high scattering intensity.
[0044]
FIG. 2 is an explanatory diagram for explaining a method of manufacturing a color filter including the above-described diffuse reflection plate. This color filter is manufactured by sequentially performing the following steps (a) to (e).
[0045]
Step (a)
A positive resist is applied on a transparent substrate 1 to form a photoresist layer (intermediate of the uneven layer 2) 2 (FIG. 2A). A positive photoresist is used.
[0046]
Step (b)
Batch exposure (proximity exposure) is performed via the photomask 7 (FIG. 2B). Polygonal, circular, and ring-shaped transmitting portions T are regularly or randomly arranged on the photomask 7. In this example, a ring-shaped transmission portion T is used. The plurality of transmission portions T are arranged at equal intervals, and therefore, a latent image density distribution 2a is formed in the photoresist by exposure.
[0047]
The distance between the photomask 7 and the photoresist 2 at the time of proximity exposure is L (μm), and the outer dimension of the transmission portion T of the photomask 7 at the time of proximity exposure is D (μm). Here, the outer dimension means the dimension (diameter) of the outer diameter when the transmitting portion is circular or annular, and the average distance from the position of the center of gravity to the outer periphery when the transmitting portion is elliptical or polygonal. Means twice.
[0048]
The transmission portion T on the photomask 7 has an outer diameter D of 20 μm or less, more preferably 15 μm or less, and preferably 3 μm or more.
[0049]
Further, L / D which is an index indicating the relationship between the transmission portion T of the photomask 7 and the exposure gap is used. ² Is set to be larger than 1.2, preferably larger than 1.3 and smaller than 2.8.
[0050]
Step (c)
Patterning is performed by developing the photoresist 2 (FIG. 2C). For development, conditions suitable for the photoresist may be selected. A solution of an inorganic alkali such as hydroxide or carbonate of sodium or potassium, or an organic alkali such as organic ammonium is used as a developing solution. By dipping or showering at 20 ° C to 40 ° C. After the development, the substrate is sufficiently washed with pure water and then heat-treated.
[0051]
In the heat treatment step, the photoresist pattern is melt-softened prior to curing, and a smooth uneven surface is formed on the photoresist surface. The heat treatment temperature is preferably from 120 to 250C, more preferably from 150 to 230C. The heat treatment time is preferably from 10 to 60 minutes.
[0052]
Step (d)
A reflection film 3 including a metal film is formed (FIG. 2D). For this formation, an evaporation method or a sputtering method can be used. As a material forming the reflection film 3, pure aluminum, an aluminum alloy (such as an Al-Nd alloy), a silver alloy (Ag-Pd-Cu alloy), or the like is preferable. The thickness of the reflection film 3 is preferably in the range of 0.1 to 0.3 μm, and more preferably in the range of 0.15 to 0.25 μm. A dielectric multilayer film can be used for the reflection film 3. Further, when the reflection film 3 includes a metal film, a high reflectance can be achieved. This metal film preferably contains metal aluminum, an aluminum alloy or a silver alloy, but of course may contain other elements that do not adversely affect the characteristics.
[0053]
Unnecessary portions of the reflection film 3 are removed by etching or the like as necessary, and light transmission portions and marks are formed.
[0054]
Step (e)
If necessary, a red, green, and blue colored layer is formed, and then a protective layer 6 and a transparent electrode 5 are deposited on the formed product to complete a color filter substrate with a diffuse reflection plate (FIG. 2 (e). )).
[0055]
As described above, the method for manufacturing a diffuse reflector described above is the same as the method for manufacturing a diffuse reflector used in a reflective liquid crystal display, except that the photoresist 2 is coated on the surface of the substrate 1 and the photoresist 2 is After the proximity exposure is performed through the photomask 7, the photoresist 2 is patterned by performing a development process, and thereafter, a heat treatment process is performed, and the reflection film 3 is formed on the heat-treated photoresist 2 And a process to do it.
[0056]
This proximity exposure is performed so as to satisfy the following inequality.
[0057]
1.3 <L / D ² <2.8
The behavior of light passing through a fine aperture is described by Fresnel diffraction and Fraunhofer diffraction, and the spread of an image of light passing through the aperture is determined by the distance between the aperture and the screen (= L), the size of the aperture (= D) and the light Index (L / D) consisting of wavelength λ ² × λ).
[0058]
When the distance between the opening and the screen is short, the shape of the opening is transferred onto the screen. However, as the distance between the opening and the screen increases, the light becomes diffused with the optical axis as the center.
[0059]
That is, L / D which is an index indicating the relationship between the transmission part of the photomask 7 and the exposure gap. ² Is less than or equal to 1.2, the exposure image formed on the photoresist 2 also has an energy distribution that sharply changes in accordance with the shape of the transmitting portion of the photomask, and a through hole is formed in the photoresist 2. And the scattered luminance is undesirably reduced.
[0060]
On the other hand, L / D ² Is 2.8 or more, it is not preferable because light diffracted by the photomask 7 diffuses and it becomes difficult to form a pattern on the surface of the photoresist 2.
[0061]
Further, when the outer diameter of the transmitting portion T exceeds 20 μm, it is difficult to form an exposure image having a continuous energy distribution because light diffraction on the photomask 7 is small. If the outer diameter is less than 3 μm, the light is diffused in the minimum required exposure gap in the batch exposure method, and a stable exposure image cannot be formed on the surface of the photoresist film. Therefore, in the present method for manufacturing a diffuse reflection plate, the outer dimension D of the transmission portion T is set to 3 μm or more and 20 μm or less, preferably 15 μm or less. From such a viewpoint, it is more preferable that the outer dimension D of the transmission portion T is 6 μm or more and 12 μm or less.
[0062]
The diffuse reflection plate is provided on a liquid crystal member such as a color filter. Since such a color filter is relatively large, a proximity exposure (batch exposure) method using a large mask is employed in the method of manufacturing the diffuse reflection plate. Therefore, in the present manufacturing method, the productivity is improved.
[0063]
In the conventional batch exposure method, an expensive large-sized photomask is used. However, in order to avoid breakage and contamination of the mask, the photomask and the resist (photoresist) surface have a gap (exposure gap) of several tens to several hundreds μm. Was held in. In this case, since the pattern is blurred due to light diffraction, the resolution is only about 10 μm.
[0064]
Further, in the conventional batch exposure method, it is assumed that the photomask is formed of a pattern of an opening (transmitting portion) that completely transmits light and a pattern of a light shielding portion that completely blocks light, and forms a sharp exposure image. For this reason, it has been considered difficult to stably form a smooth scattering structure required for a diffuse reflection plate.
[0065]
That is, it has been considered that it is difficult to form a smooth uneven shape of 10 μm or less required for the diffuse reflection plate by the collective exposure using the conventional collective exposure method. Even when the exposure is used, a smooth uneven shape of 10 μm or less can be formed on the surface of the photoresist 2 and a characteristic of high reflection intensity can be obtained.
[0066]
This diffuse reflection plate diffusely reflects incident light, which is shifted from the regular reflection direction by 10 to 16 °, toward the front (observer side). Such a diffuse reflection plate can be provided by bonding it to the back surface of the liquid crystal panel. However, in order to avoid blurring of an image due to parallax, in the present embodiment, it is provided inside the liquid crystal panel.
[0067]
When a diffuse reflection plate is provided inside the liquid crystal display, the surface step allowed for the color filter is at most about 0.5 μm from the necessity of keeping the thickness of the liquid crystal layer (so-called cell gap) uniform. In order to enhance the uniformity of display, the structure serving as a scattering unit needs to be a fraction of the display unit. Therefore, the surface shape required of the photoresist 2 of the diffuse reflection plate is 10 μm in diameter. Hereinafter, an uneven structure with a step of 1.0 μm or less is used.
[0068]
Further, in this example, the diffuse reflection plate is manufactured by forming a predetermined uneven structure on the surface of the photoresist 2 and then forming a metal reflective film 3 such as aluminum or silver on the uneven structure. . In the metal reflective film portion formed on the flat surface, the background light is specularly reflected, and does not contribute to the luminance because it is not scattered in the direction of the observer. Therefore, it is desired to form a continuous smooth uneven structure. However, in this example, since the heat treatment is performed, a smooth uneven structure can be formed.
[0069]
In this manufacturing method, a minute and smooth concave pattern of 10 μm or less is formed on the surface of the photoresist 2 using proximity exposure to provide a high-performance diffuse reflector suitable for a reflective liquid crystal display.
[0070]
Conventionally, as a method of manufacturing a diffuse reflection plate, a method of performing a surface roughening treatment such as sand blasting on a substrate such as glass, a method of performing etching for smoothing the surface after the surface roughening treatment, and a method of further performing photolithography After forming a resist, a method of forming a fine concavo-convex structure by a photolithography method such as exposure, development, and heat treatment, and forming a reflective film such as Al on the concavo-convex structure has been performed.
[0071]
In the roughening treatment such as sandblasting, a concave surface having an acute angle is formed at random. As a result, not only is it difficult to scatter incident light in a specific direction, but also light is absorbed by the concave surface at the acute angle. There is a problem that the reflection efficiency is reduced. When an etching process is performed, a bright diffuse reflector having a smooth scattering structure can be formed. However, there is a problem in that it is difficult to control the scattering angle, the number of steps is high, and the cost is high.
[0072]
On the other hand, there is a method of forming a concavo-convex structure formed by performing exposure, development, and heat treatment on a photoresist film. The method for manufacturing a diffuse reflection plate using a photoresist film uses a photolithography step which is the core of the process of forming a liquid crystal panel, and has excellent compatibility with existing processes and excellent reproducibility.
[0073]
That is, since the above-described manufacturing method uses proximity exposure, the method is simpler than the sandblast method or the like, and in this case, a diffuse reflection plate having high scattering intensity can be obtained.
[0074]
According to the above-described manufacturing method, the maximum intensity becomes smaller than the light incident on the photomask 7 by utilizing the diffraction of light at the opening of the photomask 7, and the energy continuously changes. The exposed image is projected onto the surface of the photoresist 2 to form a latent image density distribution 2a continuous in the lateral direction. As a result, a color filter having a light diffusion layer having good light scattering properties can be manufactured.
[0075]
Further, in the above-described manufacturing method, the step of forming a diffusion reflector having no through-holes inside the panel and the unnecessary removal of the photoresist film from the peripheral portion of the panel can be simultaneously performed.
[0076]
Further, in the above-described manufacturing method, a photoresist 2 is applied and formed on the surface of a smooth substrate 1 such as glass, and an exposure image having a smooth light quantity distribution is formed on the surface of the photoresist film via a photomask 7. Thereafter, by performing development and heat treatment, it is possible to manufacture a light diffusion reflector having fine irregularities on the surface and achieving a scattering angle of 10 to 16 degrees, but this may be 10 to 30 degrees. it can.
[0077]
The diffuse reflection plate in the reflection type liquid crystal display diffusely reflects background light incident on the reflection plate from the background direction of the observer, and displays an image with light scattered to the observer side. Therefore, “bright reflector” means a reflector that scatters more scattered light toward the observer, and the scattered luminance of the reflector can be evaluated by the scattered intensity compared to the standard white plate. The scattering angle is the angle formed by the scattered light with respect to the reflected light emission direction (specular reflection) when the diffuse reflector is assumed to be a specular reflector. When the scattering angle is 30 degrees, light incident at an incident angle of 30 degrees can be emitted in the normal direction of the diffuse reflection plate.
[0078]
FIG. 3 is a cross-sectional view of a reflection type liquid crystal display using a color filter provided with the above-described diffuse reflection plate.
[0079]
This liquid crystal display is a reflection type color liquid crystal display of a single polarizer type. A predetermined gap is provided between the substrate 1 made of glass and the counter substrate 10, and the liquid crystal layer 9 has a gap filled with liquid crystal and a pixel electrode 11. A polarizing plate 12 is provided outside the counter substrate 10.
[0080]
Further, it is also possible to form a wiring or a driving element on the light scattering layer formed by the same method and use it as an element substrate.
[0081]
(Example 1-1)
According to the above-described manufacturing method, a color filter provided with the above-described diffuse reflection plate was manufactured.
[0082]
First, a positive photosensitive resist (Shipley S1805) was applied to a cleaned 370 × 470 × 0.7 mm glass substrate (Corning 1737) with a thickness of 1.1 μm.
[0083]
After pre-baking the resist film on a hot plate at 120 ° C. for 60 seconds, an exposure gap of 90 μm was passed through a photomask in which ring-shaped transmission parts having an outer diameter of 9 μm and an inner diameter of 3 μm and an outer diameter of 11 μm and an inner diameter of 5 μm were randomly arranged. Exposure amount 110mJ / cm ² Exposure was performed under the following conditions. A high-pressure mercury lamp having a wavelength λ of 300 to 450 nm was used as an exposure light source.
[0084]
The exposed substrate was developed using a 0.5% KOH solution at 23 ° C. for 70 seconds, and then heat-treated in a clean oven at 200 ° C. × 20 minutes.
[0085]
Concave surfaces of various depths are formed on the surface of the obtained substrate, while unnecessary resist films are completely removed from the periphery, so that element substrates such as color filters, TFTs, and TFDs can be formed. Condition.
[0086]
An aluminum alloy (Al-Nd alloy) reflection film was formed with a thickness of 0.2 μm on the manufactured substrate after the heat treatment by using an inline sputtering apparatus, thereby forming a diffusion reflection plate.
[0087]
A glass substrate was bonded to the obtained diffuse reflection plate via glycerin to obtain a sample for evaluating the diffuse reflection characteristics.
[0088]
In the case of a reflection type liquid crystal display, since it is sunlight or light of a fluorescent lamp, the wavelength required for measuring the scattering intensity is determined almost uniquely. This sample was placed immediately below the ring-shaped light source (φ70 mm) 130 mm, and the scattering luminance was measured using a luminance meter placed at the center of the ring-shaped light source (see FIG. 4).
[0089]
As an index of the effect of the exposure gap on various mask shapes, the ratio (L / D) of the square of the outer diameter (D: μm) of the transmission portion of the photomask to the exposure gap (L: μm) ² ) To verify the effect on the scattered luminance. L / D ² Is high in the range of 120% to 280%, and at least 3 × 10 at 173% (9 / 3φ: μm). ³ cd / m ² As described above, at 116% (11/5 φ: μm), at least 4 × 10 ³ cd / m ² As described above, at 210% (11 / 5φ: μm), at least 5 × 10 ³ cd / m ² As described above, at least 247% (9 / 3φ: μm) is at least 6 × 10 ³ cd / m ² It can be seen that the above has been obtained. Note that 9/3 indicates the outer diameter of the transmitting portion of 9 μm and the diameter of the central light shielding portion of 3 μm, and the notation of 11/5 also conforms to this.
[0090]
However, critically, L / D ² Exceeds 280% (9 / 3φ: μm), that is, at 284%, the scattering intensity sharply decreases to 1319 cd / m ² You can see that
[0091]
When a diffuse reflection plate using a photoresist is applied to a liquid crystal display, a mounting portion on which a fixing jig and the like are arranged is required on the outer periphery of the diffusion reflection plate. That is, the photoresist is removed from the outer peripheral portion of the diffuse reflection plate.
[0092]
Therefore, the above-described method for manufacturing a diffuse reflector uses a proximity exposure of a photoresist in a diffuse reflector used in a reflection type liquid crystal display, develops the photoresist, and subsequently performs a heat treatment. In the method of manufacturing a diffuse reflection plate comprising the step of forming a through hole, when a peripheral portion of the photoresist is removed during development, a proxy is formed so that a through hole corresponding to a transmission portion of a photo mask is not formed in a central portion of the photoresist. The present invention provides a simple manufacturing method of a diffuse reflector having a high scattering intensity by setting the exposure conditions (L, D) and a proximity exposure method.
[0093]
As such a proximity exposure condition, there is a method of mixing a light absorbing material such as carbon black into the photoresist when removing the peripheral portion of the photoresist. The details will be described below.
[0094]
FIG. 5 is a sectional view of a color filter with a diffuse reflection plate according to the embodiment.
[0095]
On the surface of the transparent substrate 1, an uneven layer 2 having a fine uneven curved surface is provided. On the surface of the uneven layer 2, a reflective film 3 including a metal film with high reflectivity such as aluminum is formed by a technique such as vapor deposition.
[0096]
The uneven layer 2 is made of an organic material such as a photoresist (photosensitive resin). The photoresist has a property of being cured in a heating step after the exposure step and the development step. The photoresist has the property of melting and softening with the curing in the heating step and smoothing the film surface. That is, the heating step includes a softening step of heating to a temperature at which the photoresist is softened, and a baking step of hardening the photoresist.
[0097]
When the light scattering layer is formed on a color filter substrate and used, the colored resin regions 4R, 4G, and 4B are provided on the light scattering layer. A transparent protective film 6 is provided on the colored resin regions 4R, 4G, 4B as necessary, and a transparent electrode 5 for driving liquid crystal is formed.
[0098]
The colored resin regions 4R, 4G, and 4B may be made of any material as long as impurities that cause display defects do not elute in the liquid crystal. Specific examples of the material include an inorganic film whose film thickness is controlled so as to transmit only arbitrary light, and a resin in which dyeing, dye dispersion, or pigment dispersion is performed.
[0099]
The type of the resin is not particularly limited, and acrylic, polyvinyl alcohol, polyimide, or the like can be used. In addition, it is preferable to use a pigment-dispersed resin film for the colored resin regions 4R, 4G, and 4B from the viewpoint of simplicity of the manufacturing process and weather resistance.
[0100]
The above-mentioned diffuse reflection plate is manufactured using a proximity exposure method. The diffuse reflection plate used in the reflection type liquid crystal display was formed on a photoresist having a concavo-convex surface (irregular layer 2), which was coated on the surface of the substrate 1, patterned, and then heat-treated. And a reflection film 3 including a metal film.
[0101]
Since the light used in the case of the reflection type liquid crystal display is limited to sunlight or light of a fluorescent lamp, the wavelength for obtaining the scattering intensity is almost uniquely determined.
[0102]
FIG. 6 is an explanatory diagram for explaining a method of manufacturing a color filter including the above-described diffuse reflection plate. This color filter is manufactured by sequentially performing the following steps (a) to (e).
[0103]
Step (a)
A positive resist is applied on a transparent substrate 1 to form a photoresist layer (intermediate of the uneven layer 2) 2 (FIG. 6A). A positive photoresist is used.
[0104]
Step (b)
Batch exposure (proximity exposure) is performed via the photomask 7 (FIG. 6B). Polygonal, circular, and ring-shaped transmitting portions T are regularly or randomly arranged on the photomask 7. In this example, a ring-shaped transmission portion T is used. The plurality of transmission portions T are arranged at equal intervals, and therefore, a latent image density distribution 2a is formed in the photoresist by exposure.
[0105]
The distance between the photomask 7 and the photoresist 2 at the time of proximity exposure is L (μm), and the outer dimension of the transmission portion T of the photomask 7 at the time of proximity exposure is D (μm). Here, the outer dimension means the dimension (diameter) of the outer diameter when the transmitting portion is circular or annular, and the average distance from the position of the center of gravity to the outer periphery when the transmitting portion is elliptical or polygonal. Means twice.
[0106]
The transmission portion T on the photomask 7 has an outer diameter D of 20 μm or less, more preferably 15 μm or less, and preferably 3 μm or more.
[0107]
Further, L / D which is an index indicating the relationship between the transmission portion T of the photomask 7 and the exposure gap is used. ² Is set to be larger than 0.8 and smaller than 5.0 as an example.
[0108]
In the case of proximity exposure using a photomask 7 having an opening having an outer diameter of 15 μm or less, a gap for avoiding contact between the photoresist 2 and the photomask 7, that is, an exposure gap is large in the case of a diagonal of 500 mm or more. , At least 50 μm or more is required.
[0109]
Step (c)
Patterning is performed by developing the photoresist 2 (FIG. 6C). For development, conditions suitable for the photoresist may be selected. A solution of an inorganic alkali such as hydroxide or carbonate of sodium or potassium, or an organic alkali such as organic ammonium is used as a developing solution. By dipping or showering at 20 ° C to 40 ° C. After the development, the substrate is sufficiently washed with pure water and then heat-treated.
[0110]
In the heat treatment step, the photoresist pattern is melt-softened prior to curing, and a smooth uneven surface is formed on the photoresist surface. The heat treatment temperature is preferably from 120 to 250C, more preferably from 150 to 230C. The heat treatment time is preferably from 10 to 60 minutes.
[0111]
Step (d)
A reflection film 3 including a metal film is formed (FIG. 6D). For this formation, an evaporation method or a sputtering method can be used. As a material forming the reflection film 3, pure aluminum, an aluminum alloy (such as an Al-Nd alloy), a silver alloy (Ag-Pd-Cu alloy), or the like is preferable. The thickness of the reflection film 3 is preferably in the range of 0.1 to 0.3 μm, and more preferably in the range of 0.15 to 0.25 μm. A dielectric multilayer film can be used for the reflection film 3. Further, when the reflection film 3 includes a metal film, a high reflectance can be achieved. This metal film preferably contains metal aluminum, an aluminum alloy or a silver alloy, but of course may contain other elements that do not adversely affect the characteristics.
[0112]
Unnecessary portions of the reflection film 3 are removed by etching or the like as necessary, and light transmission portions and marks are formed.
[0113]
Step (e)
If necessary, a red, green, and blue colored layer is formed, and then a protective layer 6 and a transparent electrode 5 are deposited on the formed product to complete a color filter substrate with a diffuse reflection plate (FIG. 6E )).
[0114]
Here, the above-mentioned photoresist is a positive type and has light absorbency (light shielding property). The average transmittance of the photoresist in the photosensitive wavelength range is from 0.01 / μm to 0.3 / μm. If the transmittance is less than 0.01 / μm, the workability is poor and a large amount of exposure energy is required to form the irregularities, which is not preferable. On the other hand, if the transmittance exceeds 0.3, the processing depth changes sharply with respect to the exposure and development conditions, and it is difficult to form a stable uneven structure, which is not preferable.
[0115]
The transmittance of the photoresist 2 in the photosensitive region can be adjusted using fine particles or organic compounds having absorption in the photosensitive region. Pigments such as carbon black can be used as the fine particles (light-absorbing material) having absorption in the photosensitive region. On the other hand, as the organic compound, benzophenone which is generally available as an ultraviolet absorber according to the wavelength of the photosensitive region can be used. , Triazine, salicylic acid, and derivatives of aromatic compounds such as fluorenone.
[0116]
In particular, carbon black is preferable as the light absorbing material, and this material can sufficiently absorb the exposure light.
[0117]
The exposure amount at the time of the above-described exposure needs to be an amount necessary for exposing and developing an unnecessary portion of the photoresist and removing it, and such an exposure amount is set as an exposure amount threshold value Eth.
[0118]
In the diffuse reflection region of the diffuse reflection plate, it is necessary to substantially leave the photoresist 2 with an uneven surface, and the average exposure amount in this region is equal to or less than Eth, and a smooth distribution according to the scattering shape. It is necessary to have On the other hand, in a region other than the diffuse reflection region where the photoresist is unnecessary, the exposure amount needs to exceed the threshold value Eth.
[0119]
The photomask 7 having such an exposure amount distribution includes, for example, a pattern for forming a diffuse reflection area. The pattern for forming the diffuse reflection area has a large number of circular, polygonal, and ring-shaped openings having an outer diameter of 15 μm or less. In the area where the diffuse reflection plate is not formed, the area where the photoresist 2 is unnecessary is exposed. Can be realized by forming a transparent portion. At this time, in the region where the diffuse reflection plate is formed, the opening may have an intermediate transmittance, so-called halftone.
[0120]
Exposure gap: L (μm) is L / D when the outer diameter of the opening of the photomask is D (μm). ² Can be selected from a wide range of about 0.8 to 5.0, but L / D ² When the value is 0.8 or less, the exposure image formed on the photoresist also has an energy distribution that sharply changes in accordance with the shape of the transmitting portion of the photomask. Since it is difficult to form a gentle slope structure, the scattered luminance is undesirably reduced. On the other hand, L / D ² Is 5.0 or more, it is not preferable because light diffracted by the photomask is diffused and it becomes difficult to form a pattern on the photoresist surface.
[0121]
In the above manufacturing method, in the method for manufacturing a diffuse reflection plate used for a reflection type liquid crystal display, a step of preparing a photomask having a pattern A for forming a diffuse reflection region inside and a transparent pattern B outside is provided; A positive photoresist 2 mixed with a light-absorbing material having a light-absorbing property in the photosensitive wavelength region is applied on the surface of the substrate 1, and the photoresist 2 is exposed through a photomask 7. By performing this, the photoresist is patterned (see FIGS. 6B and 6C), and thereafter, a step of performing a heat treatment and a step of forming the reflective film 3 on the heat-treated photoresist 2 are provided. .
[0122]
According to this method, since the pattern A for forming the diffuse reflection region is formed inside the photomask 7 and the transparent pattern B is formed outside, the peripheral portion 2a 'of the positive photoresist 2 is removed. Then, a diffuse reflection area is formed at the center including a plurality of latent image density distributions 2a '(see FIG. 6B).
[0123]
Since a light absorbing material is mixed in the photoresist 2, even when the photoresist 2 in the peripheral portion 2a 'is removed, no through hole is formed in the central diffuse reflection region. In addition, even when the light absorbing material is not mixed into the photoresist 2, if the exposure conditions of L and D are satisfied, the through hole is not formed by the diffraction by the photomask.
[0124]
In the diffuse reflection area of the photoresist 2 corresponding to the pattern A, a diffracted light image for forming a scattering structure having an appropriate processing depth is formed at the time of exposure. In this region, since a flat portion that does not contribute to the scattering reflection is not formed, the photoresist 2 is not completely removed, and the photoresist remains in substantially all the diffuse reflection regions. That is, in a region where the resin layer is not required, such as a peripheral portion of the display body forming portion or a seal portion, sufficient exposure is possible to completely remove the photosensitive resin layer.
[0125]
Therefore, even when the photoresist at the peripheral portion is removed, a diffuse reflection region having high scattering intensity can be formed.
[0126]
The diffuse reflection plate is provided on a liquid crystal member such as a color filter. Since such a color filter is relatively large, a proximity exposure (batch exposure) method using a large mask is employed in the method of manufacturing the diffuse reflection plate. Therefore, in the present manufacturing method, the productivity is improved.
[0127]
In the conventional batch exposure method, an expensive large-sized photomask is used. However, in order to avoid breakage and contamination of the mask, the photomask and the resist (photoresist) surface have a gap (exposure gap) of several tens to several hundreds μm. Was held in. In this case, since the pattern is blurred due to light diffraction, the resolution is only about 10 μm, but such a method can also be used.
[0128]
Further, in the conventional batch exposure method, it is assumed that the photomask is formed of a pattern of an opening (transmitting portion) that completely transmits light and a pattern of a light shielding portion that completely blocks light, and forms a sharp exposure image. For this reason, it has been considered difficult to stably form a smooth scattering structure required for a diffuse reflection plate.
[0129]
That is, it has been considered that it is difficult to form a smooth uneven shape of 10 μm or less required for the diffuse reflection plate by the collective exposure using the conventional collective exposure method. Even when the exposure is used, a smooth uneven shape of 10 μm or less can be formed on the surface of the photoresist 2 and a characteristic of high reflection intensity can be obtained.
[0130]
This diffuse reflection plate diffusely reflects incident light, which is shifted from the regular reflection direction by 10 to 16 °, toward the front (observer side). Such a diffuse reflection plate can be provided by bonding it to the back surface of the liquid crystal panel. However, in order to avoid blurring of an image due to parallax, in the present embodiment, it is provided inside the liquid crystal panel.
[0131]
When a diffuse reflection plate is provided inside the liquid crystal display, the surface step allowed for the color filter is at most about 0.5 μm from the necessity of keeping the thickness of the liquid crystal layer (so-called cell gap) uniform. In order to enhance the uniformity of display, the structure serving as a scattering unit needs to be a fraction of the display unit. Therefore, the surface shape required of the photoresist 2 of the diffuse reflection plate is 10 μm in diameter. Hereinafter, an uneven structure with a step of 1.0 μm or less is used.
[0132]
Further, in this example, the diffuse reflection plate is manufactured by forming a predetermined uneven structure on the surface of the photoresist 2 and then forming a metal reflective film 3 such as aluminum or silver on the uneven structure. . In the metal reflective film portion formed on the flat surface, the background light is specularly reflected, and does not contribute to the luminance because it is not scattered in the direction of the observer. Therefore, it is desired to form a continuous smooth uneven structure. However, in this example, since the heat treatment is performed, a smooth uneven structure can be formed.
[0133]
In this manufacturing method, a minute and smooth concave pattern of 10 μm or less is formed on the surface of the photoresist 2 using proximity exposure to provide a high-performance diffuse reflector suitable for a reflective liquid crystal display.
[0134]
Conventionally, as a method of manufacturing a diffuse reflection plate, a method of performing a surface roughening treatment such as sand blasting on a substrate such as glass, a method of performing etching for smoothing the surface after the surface roughening treatment, and a method of further performing photolithography After forming a resist, a method of forming a fine concavo-convex structure by a photolithography method such as exposure, development, and heat treatment, and forming a reflective film of Al or the like on the concavo-convex structure has been performed.
[0135]
In the roughening treatment such as sandblasting, a concave surface having an acute angle is formed at random. As a result, not only is it difficult to scatter incident light in a specific direction, but also light is absorbed by the concave surface at the acute angle. There is a problem that the reflection efficiency is reduced. When an etching process is performed, a bright diffuse reflector having a smooth scattering structure can be formed. However, there is a problem in that it is difficult to control the scattering angle, the number of steps is high, and the cost is high.
[0136]
On the other hand, there is a method of forming a concavo-convex structure formed by performing exposure, development, and heat treatment on a photoresist film. The method for manufacturing a diffuse reflection plate using a photoresist film uses a photolithography step which is the core of the process of forming a liquid crystal panel, and has excellent compatibility with existing processes and excellent reproducibility.
[0137]
That is, since the above-described manufacturing method uses proximity exposure, the method is simpler than the sandblast method or the like, and in this case, a diffuse reflection plate having high scattering intensity can be obtained.
[0138]
According to the above-described manufacturing method, the maximum intensity becomes smaller than the light incident on the photomask 7 by utilizing the diffraction of light at the opening of the photomask 7, and the energy continuously changes. The exposed image is projected onto the surface of the photoresist 2 to form a latent image density distribution 2a continuous in the lateral direction. As a result, a color filter having a light diffusion layer having good light scattering properties can be manufactured.
[0139]
Further, in the above-described manufacturing method, the step of forming a diffuse reflection plate having no through hole in the center of the panel (substrate 1) and the unnecessary removal of the photoresist film at the periphery of the panel can be simultaneously performed.
[0140]
Further, in the above-described manufacturing method, a photoresist 2 is applied and formed on the surface of a smooth substrate 1 such as glass, and an exposure image having a smooth light quantity distribution is formed on the surface of the photoresist film via a photomask 7. Thereafter, by performing development and heat treatment, it is possible to manufacture a light diffusion reflector having fine irregularities on the surface and achieving a scattering angle of 10 to 16 degrees.
[0141]
FIG. 7 is a cross-sectional view of a reflection type liquid crystal display using a color filter provided with the above-described diffuse reflection plate.
[0142]
This liquid crystal display is a reflection type color liquid crystal display of a single polarizer type. A predetermined gap is provided between the substrate 1 made of glass and the counter substrate 10, and the liquid crystal layer 9 has a gap filled with liquid crystal and a pixel electrode 11. A polarizing plate (polarizing film) 12 is provided outside the counter substrate 10. Further, it is also possible to form a wiring or a driving element on the light scattering layer formed by the same method and use it as an element substrate. The transparent electrode 5 extends to the peripheral portion (exposed region) of the substrate 1 from which the photoresist has been removed, and a seal 13 is provided between the two glass substrates 1 and 10 between the exposed regions.
(Example 2-1)
In producing the diffuse reflection plate shown in FIG. 5, carbon black was added at various ratios to a positive type photoresist (PR-13 manufactured by Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd.) to prepare a photoresist having a light absorbing property. The light-absorbing photoresist was applied to a thickness of 1.1 μm after prebaking on a glass substrate, and prebaked on a hot plate at 100 ° C. for 90 seconds to form a photosensitive resin film. The transmittance of the photosensitive resin film at the main sensitivity wavelength (405 nm) was 0.015 to 0.12 / μm.
[0143]
A photoresist (average transmittance of 0.12, 0.07, 0.015 / μm) whose transmittance is changed stepwise is applied to the photosensitive resin film through a photomask at a maximum of 600 mJ / cm. ² Was irradiated (exposed) with UV light and developed in a 0.5% KOH solution for 70 seconds. The substrate after development was washed and dried, and then heat-treated in a clean oven maintained at 200 ° C. for 20 minutes.
[0144]
After the heat treatment, the remaining film thickness of the photosensitive resin film was measured using a stylus-type profilometer to determine the film thickness removed by development (working depth), and the relationship with the exposure energy was investigated (FIG. 8).
[0145]
The film can be processed and removed continuously from the surface of the photosensitive resin film to a depth proportional to the logarithm of the exposure energy, and the processing depth can be adjusted by the transmittance of the photosensitive resin film.
(Comparative Example 1)
A photosensitive resin film was produced in the same manner as in Example 2-1 except that the transmittance of the photosensitive resin film at the main sensitivity wavelength was 0.005 / μm. First, a positive photoresist is applied to form a photosensitive resin film. The photosensitive resin film was set to 400 mJ / cm in the same manner as in Example 1. ² The relationship between the exposure energy and the processing depth was determined in the same manner as in the example except that the exposure was performed.
[0146]
As in the case of Example 2-1, the film can be processed and removed linearly with respect to the logarithm of the exposure energy, but the processing depth is small and the workability is not good. The transmittance is preferably larger than 0.005 / μm.
(Comparative Example 2)
A positive resist was applied in the same manner as in Example 2-1 except that no carbon black was added to form a photosensitive resin film. The transmittance of this photosensitive resin film at the main sensitivity wavelength was 0.34 / μm. The photosensitive resin film was set to 200 mJ / cm in the same manner as in Example 2-1. ² The relationship between the exposure energy and the processing depth was determined in the same manner as in the example except that the exposure was performed (diamond mark in FIG. 8).
[0147]
As in Example 2-1, the film can be processed and removed linearly with respect to the logarithm of the exposure energy, but since the processing depth changes sharply with changes in the exposure amount, intermediate processing is difficult, In this case, it is extremely difficult to remove the photoresist only in the peripheral portion as described above.
(Example 2-2)
In the same manner as in Example 2-1, the light-absorbing photoresist was applied on a glass substrate to a thickness of 1.1 μm after prebaking, and prebaked on a hot plate at 100 ° C. for 90 seconds to form a photosensitive resin film. Was formed. The transmittance of this photosensitive resin film at the main sensitivity wavelength (405 nm) was 0.015 / μm.
[0148]
The photosensitive resin film was applied through a photomask to 150 mJ / cm. ² And processed in the same manner as in Example 2-1 except that the film was developed in a 0.5% KOH solution for 40 to 100 seconds. After the heat treatment, the remaining film thickness of the photosensitive resin film was measured using a stylus-type profilometer, and a change in film thickness (working depth) with respect to a change in development time was obtained. (Figure 9: black square mark)
The processing depth of the photosensitive resin film of this embodiment is stable with respect to the development time.
(Comparative Example 3)
A photosensitive resin film was formed in the same manner as in Example 2-2 except that carbon black was not added. The transmittance of this photosensitive resin film at the main sensitivity wavelength was 0.34 / μm.
[0149]
The photosensitive resin film was exposed and heat-treated in the same manner as in Example 2-2, and then the remaining film thickness was measured (FIG. 9). Unlike Example 2-2, the processing depth changes with the development time and is not stable.
(Example 2-3)
An absorptive photoresist (transmittance 0.07 / μm) to which carbon black was added was applied onto a glass substrate, and a 1.1 μm photosensitive resin film was formed after prebaking at 100 ° C. for 90 seconds. Exposure gap, 90-315 μm × exposure amount 400 mJ / cm, through a photomask in which a transmission part having an outer diameter of 11 μm and an inner diameter of 5 μm is arranged on the photosensitive resin film ² Exposure was performed under the following conditions. The exposed photosensitive resin film was developed in a 0.5% KOH solution for 70 seconds, and after the washing, heat treatment was performed at 200 ° C. for 20 minutes.
[0150]
On the surface of the substrate after the heat treatment, a concave surface having a diameter of about 10 μm indicating the intensity distribution of the diffracted light from the mask was formed. The shape of the concave surface was observed using an atomic force microscope Nanopics-1000 manufactured by Seiko Instruments Inc., and the depth of the concave surface was measured.
[0151]
FIG. 10 shows the relationship between the exposure gap and the processing depth.
(Example 2-4)
The light-absorbing photoresist used in Example 2-3 was applied to a washed 370 × 470 × 0.7 mm glass substrate (Corning 1737) at a film thickness of 1.1 μm. After pre-baking the resist film on a hot plate at 120 ° C. for 110 seconds, an exposure gap of 100 to 200 μm and an exposure amount of 400 mJ are applied through an exposure mask in which a ring-shaped or polygonal transmission part having an outer diameter of 3 to 11 μm is arranged. / Cm ² Exposure was performed under the following conditions. The exposed substrate was developed using a 0.5% KOH solution at 23 ° C. for 70 seconds, and then heat-treated at 200 ° C. for 20 minutes in a clean oven.
[0152]
Concave surfaces of various depths are formed on the surface of the obtained substrate, but unnecessary resist films are completely removed from the periphery, so that element substrates such as color filters, TFTs, and TFDs can be formed. It was in a state. The shape of the concave surface was measured using Nanopics-1000 as in Example 2-3.
[0153]
FIG. 11 shows the relationship between the exposure gap, the outer shape of the transmission portion T, and the processing depth (μm).
(Example 2-5)
Exposure amount is 300-500mJ / m ² An Al film was formed on a substrate with a concavo-convex structure by using an in-line type sputtering apparatus, and was used as a diffuse reflection plate, in the same manner as in Example 2-4 except that the exposure gap was set to 70 to 250 μm. Of the diffuse reflection plate, a portion in which ring-shaped openings (outside diameter: 9 μm / inside diameter: 3 μm) (that is, width: 3 μm) were randomly arranged was cut out, and a cover glass was attached via glycerin to prepare a sample for evaluating diffuse reflection characteristics.
[0154]
This sample was placed 130 mm directly below a ring-shaped light source (φ70 mm), and the scattering luminance was measured using an illuminometer placed at the center of the ring-shaped light source.
[0155]
FIG. 12 shows the relationship among the exposure amount, the exposure gap, and the scattered luminance (scattered intensity).
[0156]
As an index of the effect of the exposure gap on various mask shapes, the ratio (L / D) of the square of the outer diameter (D: μm) of the transmission portion of the photomask to the exposure gap (L: μm) ² ) To verify the effect on the scattered luminance. L / D ² , A high luminance of 75% or more of the standard white plate can be obtained in the range of 100% to 250%.
(Comparative Example 4)
A diffuse reflector was formed under the same conditions as in Example 2-5 except that the exposure gap was set to 70 μm. Although there was no photoresist residue around the diffuse reflector, the diffuse reflector had many flat portions that did not contribute to scattering and had low scattering luminance.
[0157]
In addition, the above-mentioned diffuse reflection plate can be configured to diffusely reflect incident light that is shifted from the regular reflection direction by 10 to 30 ° to the front (observer side). Next, an experiment was conducted on the incident light angle.
(Example 3-1)
In manufacturing the above-described diffuse reflection plate shown in FIG. 5, sumisorb 310 (manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd.) was added as a UV absorber to a positive photoresist (PMHS-900, manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd.). The UV absorber was added until the transmittance of the photoresist at the i-line wavelength (365 nm) became 0.29 / μm. This photoresist was applied on a transparent substrate (washed 370 × 470 mm glass substrate (Corning 1737)) using a spin coater, and after the post-baking, the amount of the photoresist applied was adjusted to a thickness equivalent to 1.1 μm. It was adjusted.
[0158]
Exposure light was applied to the photoresist film through a photomask in which a plurality of circular transparent openings having an outer diameter of 9 μm were arranged to form a latent image in the photoresist. As the conditions for the exposure, the exposure gap (distance between the photoresist and the photomask) was set to 135 μm, and the exposure light was 800 mJ / cm. ² G light was generated from a high-pressure mercury lamp. At the time of this exposure, visible light of 390 nm or more was cut from the wavelength component of the exposure light using an optical filter (Suruga Seiki Sharp Cut Filter: S76U-360), and the photoresist was irradiated.
[0159]
The exposed photoresist film is developed with an inorganic alkali solution (KOH 0.07% by weight aqueous solution) at 28 ° C. for 80 seconds to form a pattern, and further, UV light (high-pressure mercury lamp) is applied at 300 mJ / cm. ² (I-line) Irradiation was performed to decompose the remaining photosensitive agent and decolorize. In this decolorization step, the light from the light source was used without passing through a filter.
[0160]
The photoresist film after decolorization was heat-treated in a clean oven at 220 ° C. for 20 minutes. On the surface of the substrate after the heat treatment, a transparent resin layer having a concave surface of about 10 μm in diameter indicating the intensity distribution of the diffracted light from the photomask was formed.
[0161]
An Al film was formed as a reflection film on the substrate with the concavo-convex structure manufactured in this manner, to form a diffuse reflection plate. A cover glass was adhered to the diffuse reflection plate via glycerin to obtain a diffuse reflection characteristic evaluation sample. This sample was placed immediately below a ring-shaped light source (φ57), and the scattering intensity was measured using an illuminometer placed at the center of the ring-shaped light source. Here, the scattering angle was adjusted from 10 degrees to 30 degrees by setting the distance between the sample and the ring-shaped light source from 50 mm to 160 mm.
[0162]
FIG. 13 shows the scattering angle and the scattering luminance (cd / m) in this embodiment. ² ), White plate luminance (cd / m ² FIG. As is clear from this table, a sufficient reflected light luminance (75% of the standard white plate) could be obtained in the range of the scattering angle of 10 to 30 degrees.
(Example 3-2)
When producing the diffuse reflection plate shown in FIG. 5, an absorptive photoresist (transmittance 0.25 / μm) to which carbon black was added was applied by a spin coater on a washed 370 × 470 mm glass substrate (Corning 1737). Then, after pre-baking at 90 ° C. × 110 seconds, a 1.1 μm photosensitive resin film was formed. The exposure gap is set to L / D through a photomask having a plurality of circular transmission parts having an outer diameter of 9 μm with respect to the photosensitive resin film. ² = 160% (exposure amount 250 mJ / cm ² ), L / D ² = 210% (300 mJ / cm ² ), Exposure was performed. The exposed photosensitive resin film was developed in a 0.5% KOH solution for 70 seconds, and after the cleaning, heat treatment was performed at 20 ° C. for 20 minutes.
[0163]
An Al film was formed on the manufactured substrate with a concavo-convex structure to form a diffuse reflection plate. Furthermore, a sample of 5 cm square was cut out, this sample was placed immediately below a ring-shaped light source (φ57), and the scattering intensity was measured using an illuminometer placed at the center of the ring-shaped light source. Here, the scattering angle was adjusted from 10 degrees to 30 degrees by setting the distance between the sample and the ring-shaped light source from 50 mm to 160 mm.
[0164]
FIG. 14 shows the scattering angle and the scattering luminance (cd / m) in this embodiment. ² ), White plate luminance (cd / m ² FIG. As is clear from this table, when the scattering angle was set to 10 degrees to 30 degrees, sufficient reflected light luminance (75% or more of the standard white plate) could be obtained.
[0165]
As described above, the shape of the transmission portion (transparent opening) formed in the photomask may be circular, in addition to the ring shape, and the L and D values are set as in the above inequality. In this case, high scattering intensity (reflected light luminance) can be obtained even if the transmittance of the photoresist is increased.
[0166]
【The invention's effect】
According to the method for manufacturing a diffuse reflection plate using the proximity exposure method according to the present invention, even when the photoresist is removed from the outer peripheral portion of the substrate, a diffuse reflection plate having a diffuse reflection region having high scattering intensity is provided. Thus, a diffuse reflection plate having high scattering intensity can be manufactured by a simple process.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a sectional view of a color filter with a diffuse reflection plate according to an embodiment.
FIG. 2 is an explanatory diagram for explaining a method of manufacturing a color filter including a diffuse reflection plate.
FIG. 3 is a sectional view of a reflection type liquid crystal display using a color filter provided with a diffuse reflection plate.
FIG. 4 is an index value L / D. ² 6 is a table summarizing the relationship between the intensity and the scattering intensity (scattering luminance).
FIG. 5 is a sectional view of a color filter with a diffuse reflection plate according to the embodiment.
FIG. 6 is an explanatory diagram for explaining a method of manufacturing a color filter including a diffuse reflection plate.
FIG. 7 is a sectional view of a reflection type liquid crystal display using a color filter provided with a diffuse reflection plate.
FIG. 8 is a graph showing a relationship between an exposure amount and a processing depth.
FIG. 9 is a graph showing a relationship between a developing time and a processing depth.
FIG. 10 is a table summarizing a relationship between an exposure gap and a processing depth.
FIG. 11 is a graph summarizing a relationship between an exposure gap and a processing depth (μm) depending on a difference in a mask shape.
FIG. 12 is a table summarizing the relationship between an exposure amount, an exposure gap, and scattered luminance.
FIG. 13 is a graph showing a relationship among a scattering angle, reflected light luminance, and white reflector luminance.
FIG. 14 is a graph showing a relationship among a scattering angle, reflected light luminance, and white reflector luminance.
[Explanation of symbols]
A: Diffuse reflection area forming pattern, B: Transparent pattern, T: Transmissive part, 1 ... Substrate, 2 ... Photoresist 2a '... Peripheral part, 2a ... Latent image density distribution, 3 ... Reflective film, 4R, 4G, 4B ... colored resin region, 5 ... transparent electrode, 6 ... protective layer, 7 ... photomask, 9 ... liquid crystal layer, 10 ... counter substrate, 11 ... pixel electrode, 10 ... glass substrate, 13 ... seal.

Claims

Proximity exposure of a photoresist in a diffuse reflection plate used in a reflection type liquid crystal display, followed by development, followed by heat treatment, and thereafter, a method of manufacturing a diffusion reflection plate comprising a step of forming a reflection film thereon At
When the peripheral portion of the photoresist is removed during development, a proximity exposure condition is set so that a through hole corresponding to a transmission portion of the photomask is not formed in a central portion of the photoresist. Manufacturing method of diffuse reflection plate.

The proximity exposure conditions are:
When the distance between the photomask and the photoresist at the time of the proximity exposure is L (μm), and the outer dimension of the transmission portion of the photomask at the time of the proximity exposure is D (μm), the following inequality:
1.3 <L / D ² <2.8
The method according to claim 1, wherein the setting is made so as to satisfy the following.

3. The method according to claim 2, wherein an outer dimension of the transmission portion is 3 μm or more and 15 μm or less. 4.

3. The method according to claim 2, wherein an outer dimension of the transmission part is 6 μm or more and 12 μm or less. 4.

The method according to claim 2, wherein the reflection film includes a metal film.

The method according to claim 2, wherein the metal film includes metal aluminum, an aluminum alloy, or a silver alloy.

The proximity exposure conditions are:
The photomask is a photomask in which a pattern for forming a diffuse reflection region is formed on the inside and a transparent pattern is formed on the outside, and
The photoresist is a positive photoresist mixed with a light-absorbing material having a light-absorbing property in a photosensitive wavelength range,
The method for manufacturing a diffuse reflection plate according to claim 1, wherein:

The method according to claim 7, wherein an average transmittance of the photoresist in a photosensitive wavelength range is 0.01 / μm or more and 0.3 / μm or less.

The method according to claim 1, wherein the light absorbing material is carbon black.

In a diffuse reflection plate used in a reflection type liquid crystal display, a photoresist having an uneven surface formed by applying a heat treatment after being coated on a substrate surface and then patterned, and a reflection film including a metal film formed on the photoresist, A diffuse reflection plate, wherein the scattering intensity in a lighting environment in which the scattering intensity of the standard white plate is 4 × 10 ³ cd / m ² exceeds 5 × 10 ³ cd / m ² .

When the distance between the photomask and the photoresist at the time of proximity exposure is L (μm), and the outer dimension of the transmission part of the photomask at the time of proximity exposure is D (μm), the following inequality:
1.3 <L / D ² <2.8
A proximity exposure method performed to satisfy the above.