JP2005024754A - フォトマスク、拡散反射板及びその製造方法並びにカラーフィルタ - Google Patents
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Abstract
【課題】プロキシミティー露光を用いて拡散反射板を製造する際に、フォトレジストの剥離を抑制できるフォトマスク、拡散反射板及びその製造方法並びにカラーフィルタを提供する。
【解決手段】このフォトマスクＭは、単位領域Ａ１を二次元状に配置してなるパターン形成用領域ＰＡを備える。単位領域Ａ１は、一列に配列した複数の光透過部Ｔと、複数の光透過部Ｔの配列方向に垂直な方向の両側に隣接した凹凸形成用領域ＰＤとを備える。凹凸形成用領域ＰＤは、遮光領域ＮＴ及び遮光領域ＮＴ内に位置する複数の微小光透過部ＴＤからなる。また、パターン形成用領域ＰＡにおける複数の光透過部Ｔ間には細長遮光部ＳＳが形成されている。フォトマスクＭを用いてフォトレジストをパターニングすると、細長遮光部ＳＳによって、複数の開口部Ｇ間においてフォトレジストに細長平坦表面ＲＳが形成される。
【選択図】 図１
【解決手段】このフォトマスクＭは、単位領域Ａ１を二次元状に配置してなるパターン形成用領域ＰＡを備える。単位領域Ａ１は、一列に配列した複数の光透過部Ｔと、複数の光透過部Ｔの配列方向に垂直な方向の両側に隣接した凹凸形成用領域ＰＤとを備える。凹凸形成用領域ＰＤは、遮光領域ＮＴ及び遮光領域ＮＴ内に位置する複数の微小光透過部ＴＤからなる。また、パターン形成用領域ＰＡにおける複数の光透過部Ｔ間には細長遮光部ＳＳが形成されている。フォトマスクＭを用いてフォトレジストをパターニングすると、細長遮光部ＳＳによって、複数の開口部Ｇ間においてフォトレジストに細長平坦表面ＲＳが形成される。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、フォトマスク、拡散反射板及びその製造方法並びにカラーフィルタに関する。
【０００２】
【従来の技術】
２インチから４インチ程度の小型の液晶パネルは携帯電話等の携帯情報端末に広く用いられている。近年では、省エネルギー等の観点から、バックライトに加えて外光をも光源として利用する半透過反射型の液晶パネルが主流となっている。
【０００３】
例えば、フルカラー液晶パネルの場合、観測者側にＴＦＤ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｄｉｏｄｅ）アレイ基板が配置され、バックライト側にカラーフィルタが配置される。ここで、ＴＦＤアレイ基板とカラーフィルタとは対向配置されており、これらの間に液晶材料が充填されている。このカラーフィルタは、凹凸表面及び開口部が形成された拡散反射板を備えており、その上に画素（ピクセル）を構成する赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）及び青色（Ｂ）の着色樹脂領域（サブピクセル）が形成されている。
【０００４】
外光を光源として利用する反射型表示の場合、外光はＴＦＤアレイ基板を透過して拡散反射板に入射する。しかる後、拡散反射板の凹凸表面で反射された反射光が着色樹脂領域、ＴＦＤアレイ基板を順に透過して観察者側に出射される。また、バックライトを光源として利用する透過型表示の場合、バックライトから出射された光は、拡散反射板の開口部、着色樹脂領域、ＴＦＤアレイ基板を順に透過して観察者側に出射される。
【０００５】
上述のような半透過反射型の液晶パネルに用いられる拡散反射板として、例えば開口部を各着色樹脂領域の中央部下の位置に設けたものが知られている（特許文献１参照）。この場合、ＲＧＢの透過型表示が可能となる。
【０００６】
また、カラーフィルタの下にフォトリソグラフィー法によって拡散反射板を製造する場合、通常、生産性の高いプロキシミティー露光が用いられる。具体的には、まず基板上に塗布されたフォトレジストをパターニングすることで、凹凸表面及び開口部が形成される。しかる後、凹凸表面上に反射膜を形成することで拡散反射板を製造する。
【０００７】
【特許文献１】
特開２００２−２８７１３１号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の拡散反射板を製造する場合、隣接する開口部間においてフォトレジストの剥離が生じ易かったので、ムラの無い高品質の拡散反射板を高い歩留まりで安定的に製造することは困難であった。加えて、近年の液晶パネルの高精細化に伴い画素サイズが縮小され、隣接する開口部間の距離が短くなる傾向にある。この為、前述のようなフォトレジストの剥離の問題が深刻化している。
【０００９】
そこで、本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、プロキシミティー露光を用いて拡散反射板を製造する際に、フォトレジストの剥離を抑制できるフォトマスク、拡散反射板及びその製造方法並びにカラーフィルタを提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明によるフォトマスクは、単位領域を二次元状に配置してなるパターン形成用領域を備えたフォトマスクにおいて、単位領域は、一列に配列した複数の光透過部と、複数の光透過部の配列方向に垂直な方向の両側に隣接した遮光領域及び遮光領域内に位置する複数の微小光透過部からなる凹凸形成用領域とを有し、パターン形成用領域における複数の光透過部間には細長遮光部が形成されていることを特徴とする。
【００１１】
このフォトマスクを用いて、基板上に塗布されたフォトレジストにプロキシミティー露光を行うと、パターン形成用領域を透過した光によってフォトレジスト内に潜像が形成される。しかる後、フォトレジストに現像及び熱処理を施すと、フォトレジストはパターン形成用領域に対応した形状にパターニングされる。
【００１２】
ここで、パターン形成用領域は単位領域を二次元状に配置してなるが、その単位領域内には複数の光透過部、凹凸形成用領域及び細長遮光部が設けられている。
【００１３】
複数の光透過部に照射された光は、それぞれの光透過部を透過してフォトレジストに到達する。これにより、複数の光透過部に対応する潜像がフォトレジスト内に形成される。これらの潜像は、上記現像及び熱処理後のフォトレジストにおいて複数の開口部を構成する。ゆえに、一列に配列した複数の開口部が得られる。
【００１４】
凹凸形成用領域に照射された光は、遮光領域内に位置する複数の微小光透過部を透過して、主として回折光がフォトレジスト表面に到達する。これにより、個々の微小光透過部に対応してフォトレジスト内に潜像が形成される。これらの複数の潜像は、上記現像及び熱処理後のフォトレジストにおいて凹凸表面を構成する。ゆえに、複数の開口部の配列方向に垂直な方向の両側におけるフォトレジストは凹凸表面を有する。
【００１５】
細長遮光部に照射された光は、フォトレジストに到達しない。これにより、細長遮光部に対応して、上記現像及び熱処理のフォトレジストにおいて細長平坦表面が形成される。細長遮光部は、一列に配列した複数の光透過部間に形成されているので、細長平坦表面は複数の開口部間に形成される。
【００１６】
ここで、複数の開口部間のフォトレジストが凹凸表面有していると、剥離し易い微小なフォトレジストとなる傾向にある。これに対して、本発明のフォトマスクを用いれば、複数の開口部間に剥離し易い微小なフォトレジストは形成されず、フォトレジストの剥離を抑制でき、ムラの無い高品質の拡散反射板を高い歩留まりで製造できる。
【００１７】
さらに、本発明による拡散反射板は、単位フォトレジスト部を基板上に二次元状に配置してなるフォトレジストパターンと、フォトレジストパターン上に形成された反射膜とを備えた拡散反射板において、単位フォトレジスト部には、一列に配列した複数の開口部が形成され、複数の開口部の配列方向に垂直な方向の両側に凹凸表面が形成されており、フォトレジストパターンにおける複数の開口部間には細長平坦表面が形成されていることを特徴とする。
【００１８】
この拡散反射板を構成するフォトレジストパターンは、複数の開口部間に細長平坦表面を有している。ここで、複数の開口部間に凹凸表面が形成されていると、当該開口部間において剥離し易い微小なフォトレジストが形成される。これに対して、本発明の拡散反射板では複数の開口部間に、フォトレジストからなる細長平坦表面が形成されているので、剥離し易い微小なフォトレジストは形成されない。この為、フォトレジストパターンを形成する際にフォトレジストの剥離を抑制できる。したがって、本発明の拡散反射板はムラが無く高品質であり、さらに、そのような拡散反射板を高い歩留まりで得られる。
【００１９】
上述のように、本発明による拡散反射板の製造方法は、本発明のフォトマスクを介して、基板上に塗布されたフォトレジストにプロキシミティー露光を施す工程と、フォトレジストを現像及び熱処理することにより、一列に配列した複数の開口部と、複数の開口部の配列方向に垂直な方向の両側における凹凸表面と、複数の開口部間における細長平坦表面とを有するフォトレジストパターンを形成する工程と、フォトレジストパターン上に反射膜を形成する工程とを備えることを特徴とする。
【００２０】
また、本発明によるカラーフィルタは、本発明の拡散反射板と、拡散反射板上に形成された複数の着色樹脂領域とを備えることを特徴とする。
【００２１】
本発明のカラーフィルタは上記拡散反射板を備えるので、ムラが無く高品質である。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、実施形態に係るフォトマスク、拡散反射板及びその製造方法並びにカラーフィルタについて説明する。なお、同一要素又は機能を有する要素には同一符号を用いるものとし、重複する説明は省略する。
【００２３】
まず、実施形態に係るフォトマスクの構造について説明する。
【００２４】
図１は、第１実施形態に係るフォトマスクＭを模式的に示す平面図であり、図２は、フォトマスクＭの一部を模式的に示す平面図である。フォトマスクＭは、中央に矩形状のパターン形成用領域ＰＡを有しており、プロキシミティー露光に用いられる。パターン形成用領域ＰＡは、矩形状の単位領域Ａ１を二次元状に隣接配置してなる。単位領域Ａ１は、図中のＸ方向及びＹ方向にマトリクス配置されている。
【００２５】
単位領域Ａ１は、Ｘ方向に沿って一列に配列した複数の矩形状の光透過部Ｔと、光透過部ＴのＹ方向の両側に隣接する凹凸形成用領域ＰＤとを有する。ここで、Ｘ方向は複数の光透過部Ｔの配列方向であり、Ｙ方向はＸ方向に垂直な方向である。なお、Ｘ方向及びＹ方向は固定されているものとする。
【００２６】
凹凸形成用領域ＰＤは、遮光領域ＮＴ及び遮光領域ＮＴ内に位置する複数の微小光透過部ＴＤからなる。遮光領域ＮＴは例えば矩形状の形状を有する。微小光透過部ＴＤは、例えば多角形、円形、リング状の形状を有しており、遮光領域ＮＴ内において規則的又はランダムに配置される。
【００２７】
また、パターン形成用領域ＰＡにおける複数の隣接する光透過部Ｔ間には細長遮光部ＳＳが形成されている。細長遮光部ＳＳは、Ｙ方向に沿ってパターン形成用領域ＰＡの一端から他端まで延びる幅ＳＷの帯状（ライン状）を有している。すなわち、細長遮光部ＳＳはパターン形成用領域ＰＡ内において、全体としてＹ方向に沿って延びるストライプを構成する。幅ＳＷは、例えば隣接する光透過部Ｔ間の距離ｄと同一である。なお、隣接する凹凸形成用領域ＰＤ間には凹凸形成用領域を設けてもよい。換言すれば、細長遮光部ＳＳは、少なくとも隣接する光透過部Ｔ間に設けられていればよい。
【００２８】
また、単位領域Ａ１は、後述するカラーフィルタＣＦ（図６参照）の１画素に対応する。単位領域Ａ１は１画素を構成するサブピクセル（Ｒ、Ｇ、又はＢ）に対応するサブ単位領域ＲＡ，ＧＡ，ＢＡからなる。
【００２９】
以上説明したように、フォトマスクＭは、単位領域Ａ１を二次元状に配置してなるパターン形成用領域ＰＡを備え、単位領域Ａ１は、一列に配列した複数の光透過部Ｔと、複数の光透過部Ｔの配列方向に垂直な方向の両側に隣接した遮光領域ＮＴ及び遮光領域ＮＴ内に位置する複数の微小光透過部ＴＤからなる凹凸形成用領域ＰＤとを有し、パターン形成用領域ＰＡにおける複数の光透過部Ｔ間には細長遮光部ＳＳが形成されている。
【００３０】
次に、実施形態に係る拡散反射板Ｒの構造について説明する。
【００３１】
図３は、第１実施形態に係る拡散反射板Ｒの一部を模式的に示す平面図である。拡散反射板Ｒは、上述のフォトマスクＭを用いて製造され、透明基板１（基板）と、上記パターン形成用領域ＰＡに対応して透明基板１上に形成されたフォトレジストパターン２と、フォトレジストパターン２上に形成された反射膜３とを備える。
【００３２】
フォトレジストパターン２は、上記単位領域Ａ１に対応する矩形状の単位フォトレジスト部ＰＸ１を透明基板１上に二次元状に隣接配置してなる。単位フォトレジスト部ＰＸ１は、Ｘ方向及びＹ方向にマトリクス配置されている。
【００３３】
単位フォトレジスト部ＰＸ１には、Ｘ方向に一列に配列した複数の矩形状の開口部Ｇが形成され、複数の開口部ＧのＹ方向の両側に凹凸表面が形成されている。ここで、Ｙ方向は複数の開口部Ｇの配列方向（Ｘ方向）に垂直な方向である。複数の開口部Ｇは、フォトマスクＭの複数の光透過部Ｔに対応する。凹凸表面は、フォトマスクＭの微小光透過部ＴＤに対応してフォトレジストに形成される凹部ＲＤに起因する。なお、単位フォトレジスト部ＰＸ１上には、後述の着色樹脂領域４Ｒ，４Ｇ，４Ｂ（図６参照）が各々形成される。
【００３４】
また、フォトレジストパターン２における複数の開口部Ｇ間には、未露光領域として細長平坦表面ＲＳが形成されている。細長平坦表面ＲＳは、Ｙ方向に沿ってフォトレジストパターン２の一端から他端まで延びる幅ＲＷの帯状（ライン状）を有している。すなわち、細長平坦表面ＲＳは、フォトレジストパターン２内においてＹ方向に沿って延びるストライプを構成する。細長平坦表面ＲＳは、フォトマスクＭの細長遮光部ＳＳに対応する。なお、隣接する凹凸表面間には凹凸表面を設けてもよい。換言すれば、細長平坦表面ＲＳは、少なくとも隣接する開口部Ｇ間に設けられていればよい。
【００３５】
ここで、複数の開口部Ｇ間に凹凸表面が形成されていると、当該開口部Ｇ間において剥離し易い微小なフォトレジストが形成される。これに対して、上述の拡散反射板Ｒでは複数の開口部Ｇ間に細長平坦表面ＲＳが形成されているので、剥離し易い微小なフォトレジストは形成されない。この為、フォトレジストパターン２を形成する際にフォトレジストの剥離を抑制できる。したがって、拡散反射板Ｒはムラが無く高品質であり、さらに、そのような拡散反射板Ｒを高い歩留まりで得られる。
【００３６】
反射膜３は、フォトレジストパターン２の表面に形成され、開口部Ｇ上に形成されない。この為、開口部Ｇには透明基板１が露出した状態となる。
【００３７】
以上説明したように、拡散反射板Ｒは、単位フォトレジスト部ＰＸ１を透明基板１上に二次元状に配置してなるフォトレジストパターン２と、フォトレジストパターン２上に形成された反射膜３とを備え、単位フォトレジスト部ＰＸ１には、一列に配列した複数の開口部Ｇが形成され、複数の開口部Ｇの配列方向に垂直な方向の両側に凹凸表面が形成されており、フォトレジストパターン２における複数の開口部Ｇ間には細長平坦表面ＲＳが形成されている。
【００３８】
次に、フォトマスクＭを用いた拡散反射板Ｒの製造方法について説明する。
【００３９】
図４（Ａ）〜図４（Ｄ）（光透過部Ｔを通りＸ軸方向に平行な平面で切った断面）及び図５（Ａ）〜図５（Ｄ） （遮光領域ＮＴを通りＸ軸方向に平行な平面で切った断面）は、第１実施形態に係る拡散反射板Ｒの製造方法を示す工程断面図である。工程（ａ）〜工程（ｄ）は順次実行される。
【００４０】
塗布工程（ａ）
透明基板１上にポジ型フォトレジストを塗布し、フォトレジスト層２０を形成する（図４（Ａ）及び図５（Ａ））。ポジ型フォトレジストは、感光性樹脂などの有機材料からなり、例えば、ノボラック樹脂系、（メタ）アクリル樹脂系ポジ型フォトレジストを用いることができる。さらに好ましくは、カーボンブラックや色素を添加して露光光に対して吸光性を付与したポジ型フォトレジストを用いることができる。このフォトレジストは、露光工程、現像工程後の熱処理工程で硬化する性質を有する。
【００４１】
ここで、フォトレジスト層２０は、その感光域での透過率が０．０１／μｍ以上０．３／μｍ以下となるように、吸光性等を設定することが好ましい。フォトレジスト層２０の感光域での透過率が０．０１／μｍ未満である場合には、加工性が悪く、凹凸表面を形成するために多くの露光エネルギーを必要とする傾向がある。一方、透過率が０．３／μｍ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、安定した凹凸表面を形成することが難しくなる傾向がある。
【００４２】
露光工程（ｂ）
上述のフォトマスクＭを介して、透明基板１上に塗布されたポジ型フォトレジストにプロキシミティー露光（一括露光）を施す（図４（Ｂ）及び図５（Ｂ））。ここで、フォトマスクＭのパターン形成用領域ＰＡは、前述のように複数の光透過部Ｔと、光透過部Ｔ間に設けられた細長遮光部ＳＳと、凹凸形成用領域ＰＤとを有する。
【００４３】
複数の光透過部Ｔに照射された光は、当該複数の光透過部Ｔを透過してフォトレジストに到達する。このとき、複数の光透過部Ｔの大きさは各々十分大きいので、回折光の影響を考慮する必要はない。これにより、複数の光透過部Ｔの形状に対応する潜像２ｂがフォトレジスト内に形成される。細長遮光部ＳＳに照射された光はフォトレジストに到達しないので、フォトレジスト内に潜像は形成されない。
【００４４】
一方、凹凸形成用領域ＰＤに照射された光は、複数の微小光透過部ＴＤを透過してフォトレジスト表面に到達する。このとき、微小光透過部ＴＤの大きさは小さいので、主として回折光がフォトレジスト表層部に到達する。これにより、個々の微小光透過部ＴＤに対応してフォトレジスト表層部内に潜像２ａが複数形成される。
【００４５】
微小光透過部ＴＤの外径寸法Ｄは３μｍ以上２０μｍ以下、好ましくは３μｍ以上１５μｍ以下であることが好適である。外径寸法Ｄが２０μｍ以上の場合には、光が透過する際に回折が少ないため、連続したエネルギー分布を有する潜像２ａをフォトレジスト内に形成することが困難となる傾向がある。一方、外径寸法Ｄが３μｍ以下の場合には、プロキシミティー露光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、フォトレジスト表面に安定した潜像２ａを形成し難い傾向がある。
【００４６】
なお、外径寸法Ｄとは、微小光透過部ＴＤ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。
【００４７】
現像・熱処理工程（ｃ）
露光されたフォトレジストを現像及び熱処理することにより、透明基板１上にフォトレジストパターン２を形成する（図４（Ｃ）及び図５（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を現像液として使用する。現像は、現像液を２０〜４０℃での浸漬又はシャワーすることで行われる。
【００４８】
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。熱処理工程では、フォトレジストは硬化に先立って溶融軟化し、フォトレジストの表面に平滑な凹凸が形成される。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。
【００４９】
フォトレジストパターン２は、一列に配列した複数の開口部Ｇと、複数の開口部Ｇの配列方向に垂直な方向の両側における凹凸表面と、複数の開口部Ｇ間における細長平坦表面ＲＳとを有する。凹凸表面は複数の潜像２ａにより形成される。開口部Ｇは潜像２ｂにより形成される。フォトレジストパターン２の複数の開口部Ｇ間には、フォトマスクＭの細長遮光部ＳＳに対応して細長平坦表面ＲＳが形成される。この細長平坦表面ＲＳによって複数の開口部Ｇ間のフォトレジストは微小とならずに剥離し難くなる。また、かかる細長平坦表面ＲＳを形成すべく、フォトマスクＭには予め細長遮光部ＳＳが設けられている。
【００５０】
一方、図１０は、従来のフォトマスクＭｄの一部を模式的に示す平面図である。フォトマスクＭｄは、中央に矩形状のパターン形成用領域ＰＡｄを有しており、プロキシミティー露光に用いられる。パターン形成用領域ＰＡｄは、矩形状の単位領域Ａ１ｄを二次元状に隣接配置してなる。単位領域Ａ１ｄは、Ｘ方向及びＹ方向にマトリクス配置されている。
【００５１】
単位領域Ａ１ｄは、Ｘ方向に一列に配列した複数の矩形状の光透過部ＴＷと、残部に形成された凹凸形成用領域ＰＤｄからなる。すなわち、複数の光透過部ＴＷ間に凹凸形成用領域ＰＤｄが形成されている。凹凸形成用領域ＰＤｄは遮光領域ＮＴｄ及び遮光領域ＮＴｄ内に配置された微小光透過部ＴＤｄからなる。
【００５２】
このようなフォトマスクＭｄを用いてフォトレジストをパターニングすると、光透過部ＴＷに対応する開口部がフォトレジストに形成されると共に、複数の開口部間のフォトレジスト表面には微小光透過部ＴＤｄに対応して凹凸が形成される。この場合、複数の開口部間のフォトレジストは、凹凸表面有しているため微小なフォトレジストとなり剥離し易い。
【００５３】
これに対して、上記フォトマスクＭを用いて得られるフォトレジストパターン２には、複数の開口部Ｇ間に細長平坦表面ＲＳが形成されるので、剥離し易い微小なフォトレジストは形成されない。
【００５４】
反射膜形成工程（ｄ）
金属膜を含む反射膜３をフォトレジストパターン２上に形成する（図４（Ｄ）及び図５（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の範囲がよい。なお、反射膜３に誘電体多層膜を用いることもできる。
【００５５】
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ことが好ましいが、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。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。
【００５６】
上記工程（ａ）〜工程（ｄ）を経ることで拡散反射板Ｒが得られる。拡散反射板Ｒは、前述の通り、その製造の際に剥離し易い微小なフォトレジストが透明基板１上に形成されないので、ムラが無く高品質である。さらに、拡散反射板Ｒは、簡便な工程で製造され、かつ、高い歩留まりで安定に製造される。また、上述のフォトマスクＭを用いれば、フォトレジストの剥離を抑制でき、ムラの無い高品質の拡散反射板Ｒを高い歩留まりで製造できる。
【００５７】
続いて、実施形態に係るカラーフィルタの構造について説明する。
【００５８】
図６は、拡散反射板Ｒを備えた第１実施形態に係るカラーフィルタＣＦの一部を模式的に示す平面図である。図７（Ａ）及び図７（Ｂ）は、それぞれ図６に示すカラーフィルタＣＦのＸＩＡ−ＸＩＡ断面図及びＸＩＢ−ＸＩＢ断面図である。図７（Ａ）では、フォトレジストパターン２の凹凸表面上に反射膜３が形成されているので、反射型表示を行うことができる。図７（Ｂ）では、フォトレジストパターン２に開口部Ｇが形成されているので、透過型表示を行うことができる。
【００５９】
このカラーフィルタＣＦは、上述の拡散反射板Ｒ上に形成された着色樹脂領域４Ｒ、４Ｇ、４Ｂを備える。着色樹脂領域４Ｒ、４Ｇ、４Ｂは、Ｙ方向すなわち細長平坦表面ＲＳの長手方向に沿ってストライプ状に形成される。さらに、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。透明電極５としては、例えばＩＴＯ（酸化インジウム−酸化スズ）等を用いることができる。これにより、カラーフィルタＣＦが得られる。
【００６０】
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よい。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。
【００６１】
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。
【００６２】
上述のカラーフィルタＣＦは拡散反射板Ｒを備えるので、ムラが無く高品質である。
【００６３】
また、拡散反射板Ｒを素子基板として使用する場合には、配線や駆動素子を配置した素子基板上に拡散反射層を形成することもできる。
【００６４】
続いて、拡散反射板Ｒを備えたカラーフィルタＣＦの製造方法について説明する。
【００６５】
このカラーフィルタＣＦは、上述の工程（ａ）〜工程（ｄ）を経て得られた拡散反射板Ｒに対して、さらに以下の工程（ｅ）を実行することで得られる。
【００６６】
着色樹脂領域形成工程（ｅ）
必要に応じて、拡散反射板Ｒ上に赤色、緑色、青色の着色樹脂領域４Ｒ、４Ｇ、４Ｂを形成して、続いて、透明保護膜６及び透明電極５を形成物の上に堆積する。
【００６７】
続いて、カラーフィルタＣＦを備えた液晶表示装置について説明する。
【００６８】
図８（Ａ）及び図８（Ｂ）は、カラーフィルタＣＦを備えた液晶表示装置の一部分を示す断面図である。この液晶表示装置は、半透過反射型のフルカラー液晶表示装置である。図８（Ａ）は、反射型表示を行う場合を示しており、図８（Ｂ）は、透過型表示を行う場合を示している。
【００６９】
この液晶表示装置は、カラーフィルタＣＦと、カラーフィルタＣＦに対向配置された透明基板１０とを備える。カラーフィルタＣＦと透明基板１０との間には所定の間隙が設けられ、この間隙に液晶材料が充填されている。透明基板１０の内側には、カラーフィルタＣＦの着色樹脂領域４Ｒ、４Ｇ、４Ｂに対向する位置にそれぞれ画素電極１１が設けられている。また、透明基板１０の外側には偏光板１２が設けられている。さらに、カラーフィルタＣＦを構成する透明基板１の外側にも偏光板１３が設けられている。
【００７０】
したがって、透過型表示を行う場合、バックライトから出射された光は、偏光板１３、透明基板１、着色樹脂領域４Ｒ、４Ｇ、４Ｂ、透明電極５、透明基板１０、偏光板１２を順に透過して観察者側に出射される。また、反射型表示を行う場合、反射膜３に入射した外光は、反射された後、着色樹脂領域４Ｒ、４Ｇ、４Ｂ、透明電極５、透明基板１０、偏光板１２を順に透過して観察者側に出射される。
【００７１】
このような液晶表示装置は、上述の拡散反射板Ｒを備えるので、ムラの無い高品質の表示を行うことができる。
【００７２】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、種々の変形態様をとることが可能である。
【００７３】
図９は、第２実施形態に係るフォトマスクＭａの一部を模式的に示す平面図である。フォトマスクＭａは、上記フォトマスクＭの細長遮光部ＳＳ及び凹凸形成用領域ＰＤを、それぞれ細長遮光部ＳＳａ及び凹凸形成用領域ＰＤａに置換したものである。細長遮光部ＳＳａの幅ＳＷａは、複数の光透過部Ｔ間の距離ｄよりも狭く、９μｍ以上であると好ましい。よって、幅ＳＷａを所望の値に設計できる。凹凸形成用領域ＰＤａは、複数の光透過部Ｔを取り囲むように形成されている。すなわち、凹凸形成用領域ＰＤａは、細長遮光部ＳＳａと複数の光透過部Ｔとの間にも形成されている。凹凸形成用領域ＰＤａは、遮光領域ＮＴａと遮光領域内ＮＴａ内に配置された微小光透過部ＴＤとからなる。
【００７４】
このフォトマスクＭａを上記フォトマスクＭに代えて用いれば、拡散反射板、カラーフィルタ及び液晶表示装置を製造できる。フォトマスクＭａを用いて形成されるフォトレジストパターンは複数の開口部を有している。複数の開口部間には、凹凸形成用領域ＰＤａに対応する凹凸表面と、細長遮光部ＳＳａに対応する細長平坦表面とが形成される。この細長平坦表面によって複数の開口部間のフォトレジストは微小とならずに剥離し難くなる。細長平坦表面の幅は９μｍ以上であるとことが好ましい。
【００７５】
なお、このフォトマスクＭａを用いて作製された拡散反射板は、単位フォトレジスト部を基板上に二次元状に配置してなるフォトレジストパターンと、フォトレジストパターン上に形成された反射膜とを備えた拡散反射板において、単位フォトレジスト部には、一列に配列した複数の開口部が形成され、複数の開口部の配列方向に垂直な方向の両側に凹凸表面が形成されており、フォトレジストパターンにおける複数の開口部間には細長平坦表面が形成されている。
【００７６】
したがって、このフォトマスクＭａを用いれば、フォトレジストの剥離を抑制でき、ムラの無い高品質の拡散反射板、カラーフィルタ及び液晶表示装置を高い歩留まりで製造できる。
【００７７】
【実施例】
以下、本発明を実施例により説明するが、本発明は以下の実施例のみに限定されるものではない。
【００７８】
（実施例１）
まず、ポジ型フォトレジスト（東京応化工業製ＰＲ−１３）に所定の比率でカーボンブラックを添加し、吸光性を付与したポジ型フォトレジストを調整した。次に、ガラス基板（透明基板１）上に、この吸光性フォトレジストを塗布し、ホットプレートで１００℃×９０秒間プリベークして、吸光性フォトレジスト層（フォトレジスト層２０）を形成した。ここで、プリベーク後における吸光性フォトレジスト層の厚みが１．２μｍとなるように、吸光性フォトレジストを塗布した。また、プリベーク後の吸光性フォトレジスト層の主感度波長（４０５ｎｍ）における透過率は０．０７／μｍであった。
【００７９】
次に、図９に示したフォトマスクＭａを用意した。ここで、隣接する光透過部Ｔ間の距離ｄを２１μｍとして、細長遮光部ＳＳａの幅ＳＷａを９μｍとした。また、凹凸形成用領域ＰＤａにおいては、直径９μｍの円形の微小光透過部ＴＤをランダムに配置した。
【００８０】
このフォトマスクＭａを介して、吸光性フォトレジスト層に対してプロキシミティー露光を行った。露光にはＵＶ光を用い、露光量は３００ｍＪ／ｃｍ２とした。
【００８１】
続いて、露光された吸光性フォトレジスト層を現像した。現像液は０．５％ＫＯＨ溶液とし、現像時間は８０秒間とした。そして、現像後の基板を洗浄・乾燥した。しかる後、現像された吸光性フォトレジスト層を熱処理した。熱処理は、２００℃に保持したクリーンオーブン中で２０分間行った。これにより、ガラス基板上にフォトレジストパターンが得られた。このフォトレジストパターンを顕微鏡観察した結果、フォトレジストの剥離は確認されなかった。
【００８２】
（比較例１）
フォトマスクＭａに代えて図１０に示したフォトマスクＭｄを用いたこと以外は実施例１と同様の工程を実行した。
【００８３】
フォトマスクＭｄは、正方形の光透過部ＴＷを複数有している。隣接する光透過部ＴＷ間は凹凸形成用領域となっており、直径９μｍの円形の微小光透過部ＴＤｄが配置されている。この隣接する光透過部ＴＷ間の距離ｄは２１μｍとした。
【００８４】
フォトマスクＭｄを用いた結果、複数の光透過部ＴＷに対応した複数の開口部を有するフォトレジストパターンが得られた。このフォトレジストパターンを顕微鏡観察した結果、隣接する開口部間においてフォトレジストの剥離が確認された。
【００８５】
したがって、設計段階において予め複数の光透過部Ｔ間に細長遮光部ＳＳａを設けたフォトマスクを用いれば、剥離し易い微小なフォトレジストは形成されない。
【００８６】
【発明の効果】
本発明のフォトマスク、拡散反射板及びその製造方法並びにカラーフィルタによれば、プロキシミティー露光を用いて拡散反射板を製造する際に、フォトレジストの剥離を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態に係るフォトマスクを模式的に示す平面図である。
【図２】フォトマスクの一部を模式的に示す平面図である。
【図３】第１実施形態に係る拡散反射板の一部を模式的に示す平面図である。
【図４】第１実施形態に係る拡散反射板の製造方法を示す工程断面図である。
【図５】第１実施形態に係る拡散反射板の製造方法を示す工程断面図である。
【図６】拡散反射板を備えた第１実施形態に係るカラーフィルタの一部を模式的に示す平面図である。
【図７】図６に示すカラーフィルタのＸＩＡ−ＸＩＡ断面図及びＸＩＢ−ＸＩＢ断面図である。
【図８】カラーフィルタを備えた液晶表示装置の一部分を示す断面図である。
【図９】第２実施形態に係るフォトマスクの一部を模式的に示す平面図である。
【図１０】従来のフォトマスクの一部を模式的に示す平面図である。
【符号の説明】
１…透明基板（基板）、２…フォトレジストパターン、２ａ…潜像、２ｂ…潜像、３…反射膜、４Ｒ，４Ｇ，４Ｂ…着色樹脂領域、５…透明電極、６…透明保護膜、１０…透明基板、１１…画素電極、１２…偏光板、１３…偏光板、２０…フォトレジスト層、Ａ１…単位領域、Ａ１ｄ…単位領域、ＣＦ…カラーフィルタ、Ｄ…外径寸法、ｄ…距離、Ｇ…開口部、Ｍ…フォトマスク、Ｍａ…フォトマスク、Ｍｄ…フォトマスク、ＮＴ…遮光領域、ＮＴｄ…遮光領域、ＰＡ…パターン形成用領域、ＰＡｄ…パターン形成用領域、ＰＤ…凹凸形成用領域、ＰＤａ…凹凸形成用領域、ＰＤｄ…凹凸形成用領域、ＰＸ１…単位フォトレジスト部、Ｒ…拡散反射板、ＲＡ，ＧＡ，ＢＡ…サブ単位領域、ＲＤ…凹部、ＲＳ…細長平坦表面、ＲＷ…幅、ＳＳ…細長遮光部、ＳＳａ…細長遮光部、ＳＷ…幅、ＳＷａ…幅、Ｔ…光透過部、ＴＤ…微小光透過部、ＴＤｄ…微小光透過部、ＴＷ…光透過部。
【発明の属する技術分野】
本発明は、フォトマスク、拡散反射板及びその製造方法並びにカラーフィルタに関する。
【０００２】
【従来の技術】
２インチから４インチ程度の小型の液晶パネルは携帯電話等の携帯情報端末に広く用いられている。近年では、省エネルギー等の観点から、バックライトに加えて外光をも光源として利用する半透過反射型の液晶パネルが主流となっている。
【０００３】
例えば、フルカラー液晶パネルの場合、観測者側にＴＦＤ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｄｉｏｄｅ）アレイ基板が配置され、バックライト側にカラーフィルタが配置される。ここで、ＴＦＤアレイ基板とカラーフィルタとは対向配置されており、これらの間に液晶材料が充填されている。このカラーフィルタは、凹凸表面及び開口部が形成された拡散反射板を備えており、その上に画素（ピクセル）を構成する赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）及び青色（Ｂ）の着色樹脂領域（サブピクセル）が形成されている。
【０００４】
外光を光源として利用する反射型表示の場合、外光はＴＦＤアレイ基板を透過して拡散反射板に入射する。しかる後、拡散反射板の凹凸表面で反射された反射光が着色樹脂領域、ＴＦＤアレイ基板を順に透過して観察者側に出射される。また、バックライトを光源として利用する透過型表示の場合、バックライトから出射された光は、拡散反射板の開口部、着色樹脂領域、ＴＦＤアレイ基板を順に透過して観察者側に出射される。
【０００５】
上述のような半透過反射型の液晶パネルに用いられる拡散反射板として、例えば開口部を各着色樹脂領域の中央部下の位置に設けたものが知られている（特許文献１参照）。この場合、ＲＧＢの透過型表示が可能となる。
【０００６】
また、カラーフィルタの下にフォトリソグラフィー法によって拡散反射板を製造する場合、通常、生産性の高いプロキシミティー露光が用いられる。具体的には、まず基板上に塗布されたフォトレジストをパターニングすることで、凹凸表面及び開口部が形成される。しかる後、凹凸表面上に反射膜を形成することで拡散反射板を製造する。
【０００７】
【特許文献１】
特開２００２−２８７１３１号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の拡散反射板を製造する場合、隣接する開口部間においてフォトレジストの剥離が生じ易かったので、ムラの無い高品質の拡散反射板を高い歩留まりで安定的に製造することは困難であった。加えて、近年の液晶パネルの高精細化に伴い画素サイズが縮小され、隣接する開口部間の距離が短くなる傾向にある。この為、前述のようなフォトレジストの剥離の問題が深刻化している。
【０００９】
そこで、本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、プロキシミティー露光を用いて拡散反射板を製造する際に、フォトレジストの剥離を抑制できるフォトマスク、拡散反射板及びその製造方法並びにカラーフィルタを提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明によるフォトマスクは、単位領域を二次元状に配置してなるパターン形成用領域を備えたフォトマスクにおいて、単位領域は、一列に配列した複数の光透過部と、複数の光透過部の配列方向に垂直な方向の両側に隣接した遮光領域及び遮光領域内に位置する複数の微小光透過部からなる凹凸形成用領域とを有し、パターン形成用領域における複数の光透過部間には細長遮光部が形成されていることを特徴とする。
【００１１】
このフォトマスクを用いて、基板上に塗布されたフォトレジストにプロキシミティー露光を行うと、パターン形成用領域を透過した光によってフォトレジスト内に潜像が形成される。しかる後、フォトレジストに現像及び熱処理を施すと、フォトレジストはパターン形成用領域に対応した形状にパターニングされる。
【００１２】
ここで、パターン形成用領域は単位領域を二次元状に配置してなるが、その単位領域内には複数の光透過部、凹凸形成用領域及び細長遮光部が設けられている。
【００１３】
複数の光透過部に照射された光は、それぞれの光透過部を透過してフォトレジストに到達する。これにより、複数の光透過部に対応する潜像がフォトレジスト内に形成される。これらの潜像は、上記現像及び熱処理後のフォトレジストにおいて複数の開口部を構成する。ゆえに、一列に配列した複数の開口部が得られる。
【００１４】
凹凸形成用領域に照射された光は、遮光領域内に位置する複数の微小光透過部を透過して、主として回折光がフォトレジスト表面に到達する。これにより、個々の微小光透過部に対応してフォトレジスト内に潜像が形成される。これらの複数の潜像は、上記現像及び熱処理後のフォトレジストにおいて凹凸表面を構成する。ゆえに、複数の開口部の配列方向に垂直な方向の両側におけるフォトレジストは凹凸表面を有する。
【００１５】
細長遮光部に照射された光は、フォトレジストに到達しない。これにより、細長遮光部に対応して、上記現像及び熱処理のフォトレジストにおいて細長平坦表面が形成される。細長遮光部は、一列に配列した複数の光透過部間に形成されているので、細長平坦表面は複数の開口部間に形成される。
【００１６】
ここで、複数の開口部間のフォトレジストが凹凸表面有していると、剥離し易い微小なフォトレジストとなる傾向にある。これに対して、本発明のフォトマスクを用いれば、複数の開口部間に剥離し易い微小なフォトレジストは形成されず、フォトレジストの剥離を抑制でき、ムラの無い高品質の拡散反射板を高い歩留まりで製造できる。
【００１７】
さらに、本発明による拡散反射板は、単位フォトレジスト部を基板上に二次元状に配置してなるフォトレジストパターンと、フォトレジストパターン上に形成された反射膜とを備えた拡散反射板において、単位フォトレジスト部には、一列に配列した複数の開口部が形成され、複数の開口部の配列方向に垂直な方向の両側に凹凸表面が形成されており、フォトレジストパターンにおける複数の開口部間には細長平坦表面が形成されていることを特徴とする。
【００１８】
この拡散反射板を構成するフォトレジストパターンは、複数の開口部間に細長平坦表面を有している。ここで、複数の開口部間に凹凸表面が形成されていると、当該開口部間において剥離し易い微小なフォトレジストが形成される。これに対して、本発明の拡散反射板では複数の開口部間に、フォトレジストからなる細長平坦表面が形成されているので、剥離し易い微小なフォトレジストは形成されない。この為、フォトレジストパターンを形成する際にフォトレジストの剥離を抑制できる。したがって、本発明の拡散反射板はムラが無く高品質であり、さらに、そのような拡散反射板を高い歩留まりで得られる。
【００１９】
上述のように、本発明による拡散反射板の製造方法は、本発明のフォトマスクを介して、基板上に塗布されたフォトレジストにプロキシミティー露光を施す工程と、フォトレジストを現像及び熱処理することにより、一列に配列した複数の開口部と、複数の開口部の配列方向に垂直な方向の両側における凹凸表面と、複数の開口部間における細長平坦表面とを有するフォトレジストパターンを形成する工程と、フォトレジストパターン上に反射膜を形成する工程とを備えることを特徴とする。
【００２０】
また、本発明によるカラーフィルタは、本発明の拡散反射板と、拡散反射板上に形成された複数の着色樹脂領域とを備えることを特徴とする。
【００２１】
本発明のカラーフィルタは上記拡散反射板を備えるので、ムラが無く高品質である。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、実施形態に係るフォトマスク、拡散反射板及びその製造方法並びにカラーフィルタについて説明する。なお、同一要素又は機能を有する要素には同一符号を用いるものとし、重複する説明は省略する。
【００２３】
まず、実施形態に係るフォトマスクの構造について説明する。
【００２４】
図１は、第１実施形態に係るフォトマスクＭを模式的に示す平面図であり、図２は、フォトマスクＭの一部を模式的に示す平面図である。フォトマスクＭは、中央に矩形状のパターン形成用領域ＰＡを有しており、プロキシミティー露光に用いられる。パターン形成用領域ＰＡは、矩形状の単位領域Ａ１を二次元状に隣接配置してなる。単位領域Ａ１は、図中のＸ方向及びＹ方向にマトリクス配置されている。
【００２５】
単位領域Ａ１は、Ｘ方向に沿って一列に配列した複数の矩形状の光透過部Ｔと、光透過部ＴのＹ方向の両側に隣接する凹凸形成用領域ＰＤとを有する。ここで、Ｘ方向は複数の光透過部Ｔの配列方向であり、Ｙ方向はＸ方向に垂直な方向である。なお、Ｘ方向及びＹ方向は固定されているものとする。
【００２６】
凹凸形成用領域ＰＤは、遮光領域ＮＴ及び遮光領域ＮＴ内に位置する複数の微小光透過部ＴＤからなる。遮光領域ＮＴは例えば矩形状の形状を有する。微小光透過部ＴＤは、例えば多角形、円形、リング状の形状を有しており、遮光領域ＮＴ内において規則的又はランダムに配置される。
【００２７】
また、パターン形成用領域ＰＡにおける複数の隣接する光透過部Ｔ間には細長遮光部ＳＳが形成されている。細長遮光部ＳＳは、Ｙ方向に沿ってパターン形成用領域ＰＡの一端から他端まで延びる幅ＳＷの帯状（ライン状）を有している。すなわち、細長遮光部ＳＳはパターン形成用領域ＰＡ内において、全体としてＹ方向に沿って延びるストライプを構成する。幅ＳＷは、例えば隣接する光透過部Ｔ間の距離ｄと同一である。なお、隣接する凹凸形成用領域ＰＤ間には凹凸形成用領域を設けてもよい。換言すれば、細長遮光部ＳＳは、少なくとも隣接する光透過部Ｔ間に設けられていればよい。
【００２８】
また、単位領域Ａ１は、後述するカラーフィルタＣＦ（図６参照）の１画素に対応する。単位領域Ａ１は１画素を構成するサブピクセル（Ｒ、Ｇ、又はＢ）に対応するサブ単位領域ＲＡ，ＧＡ，ＢＡからなる。
【００２９】
以上説明したように、フォトマスクＭは、単位領域Ａ１を二次元状に配置してなるパターン形成用領域ＰＡを備え、単位領域Ａ１は、一列に配列した複数の光透過部Ｔと、複数の光透過部Ｔの配列方向に垂直な方向の両側に隣接した遮光領域ＮＴ及び遮光領域ＮＴ内に位置する複数の微小光透過部ＴＤからなる凹凸形成用領域ＰＤとを有し、パターン形成用領域ＰＡにおける複数の光透過部Ｔ間には細長遮光部ＳＳが形成されている。
【００３０】
次に、実施形態に係る拡散反射板Ｒの構造について説明する。
【００３１】
図３は、第１実施形態に係る拡散反射板Ｒの一部を模式的に示す平面図である。拡散反射板Ｒは、上述のフォトマスクＭを用いて製造され、透明基板１（基板）と、上記パターン形成用領域ＰＡに対応して透明基板１上に形成されたフォトレジストパターン２と、フォトレジストパターン２上に形成された反射膜３とを備える。
【００３２】
フォトレジストパターン２は、上記単位領域Ａ１に対応する矩形状の単位フォトレジスト部ＰＸ１を透明基板１上に二次元状に隣接配置してなる。単位フォトレジスト部ＰＸ１は、Ｘ方向及びＹ方向にマトリクス配置されている。
【００３３】
単位フォトレジスト部ＰＸ１には、Ｘ方向に一列に配列した複数の矩形状の開口部Ｇが形成され、複数の開口部ＧのＹ方向の両側に凹凸表面が形成されている。ここで、Ｙ方向は複数の開口部Ｇの配列方向（Ｘ方向）に垂直な方向である。複数の開口部Ｇは、フォトマスクＭの複数の光透過部Ｔに対応する。凹凸表面は、フォトマスクＭの微小光透過部ＴＤに対応してフォトレジストに形成される凹部ＲＤに起因する。なお、単位フォトレジスト部ＰＸ１上には、後述の着色樹脂領域４Ｒ，４Ｇ，４Ｂ（図６参照）が各々形成される。
【００３４】
また、フォトレジストパターン２における複数の開口部Ｇ間には、未露光領域として細長平坦表面ＲＳが形成されている。細長平坦表面ＲＳは、Ｙ方向に沿ってフォトレジストパターン２の一端から他端まで延びる幅ＲＷの帯状（ライン状）を有している。すなわち、細長平坦表面ＲＳは、フォトレジストパターン２内においてＹ方向に沿って延びるストライプを構成する。細長平坦表面ＲＳは、フォトマスクＭの細長遮光部ＳＳに対応する。なお、隣接する凹凸表面間には凹凸表面を設けてもよい。換言すれば、細長平坦表面ＲＳは、少なくとも隣接する開口部Ｇ間に設けられていればよい。
【００３５】
ここで、複数の開口部Ｇ間に凹凸表面が形成されていると、当該開口部Ｇ間において剥離し易い微小なフォトレジストが形成される。これに対して、上述の拡散反射板Ｒでは複数の開口部Ｇ間に細長平坦表面ＲＳが形成されているので、剥離し易い微小なフォトレジストは形成されない。この為、フォトレジストパターン２を形成する際にフォトレジストの剥離を抑制できる。したがって、拡散反射板Ｒはムラが無く高品質であり、さらに、そのような拡散反射板Ｒを高い歩留まりで得られる。
【００３６】
反射膜３は、フォトレジストパターン２の表面に形成され、開口部Ｇ上に形成されない。この為、開口部Ｇには透明基板１が露出した状態となる。
【００３７】
以上説明したように、拡散反射板Ｒは、単位フォトレジスト部ＰＸ１を透明基板１上に二次元状に配置してなるフォトレジストパターン２と、フォトレジストパターン２上に形成された反射膜３とを備え、単位フォトレジスト部ＰＸ１には、一列に配列した複数の開口部Ｇが形成され、複数の開口部Ｇの配列方向に垂直な方向の両側に凹凸表面が形成されており、フォトレジストパターン２における複数の開口部Ｇ間には細長平坦表面ＲＳが形成されている。
【００３８】
次に、フォトマスクＭを用いた拡散反射板Ｒの製造方法について説明する。
【００３９】
図４（Ａ）〜図４（Ｄ）（光透過部Ｔを通りＸ軸方向に平行な平面で切った断面）及び図５（Ａ）〜図５（Ｄ） （遮光領域ＮＴを通りＸ軸方向に平行な平面で切った断面）は、第１実施形態に係る拡散反射板Ｒの製造方法を示す工程断面図である。工程（ａ）〜工程（ｄ）は順次実行される。
【００４０】
塗布工程（ａ）
透明基板１上にポジ型フォトレジストを塗布し、フォトレジスト層２０を形成する（図４（Ａ）及び図５（Ａ））。ポジ型フォトレジストは、感光性樹脂などの有機材料からなり、例えば、ノボラック樹脂系、（メタ）アクリル樹脂系ポジ型フォトレジストを用いることができる。さらに好ましくは、カーボンブラックや色素を添加して露光光に対して吸光性を付与したポジ型フォトレジストを用いることができる。このフォトレジストは、露光工程、現像工程後の熱処理工程で硬化する性質を有する。
【００４１】
ここで、フォトレジスト層２０は、その感光域での透過率が０．０１／μｍ以上０．３／μｍ以下となるように、吸光性等を設定することが好ましい。フォトレジスト層２０の感光域での透過率が０．０１／μｍ未満である場合には、加工性が悪く、凹凸表面を形成するために多くの露光エネルギーを必要とする傾向がある。一方、透過率が０．３／μｍ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、安定した凹凸表面を形成することが難しくなる傾向がある。
【００４２】
露光工程（ｂ）
上述のフォトマスクＭを介して、透明基板１上に塗布されたポジ型フォトレジストにプロキシミティー露光（一括露光）を施す（図４（Ｂ）及び図５（Ｂ））。ここで、フォトマスクＭのパターン形成用領域ＰＡは、前述のように複数の光透過部Ｔと、光透過部Ｔ間に設けられた細長遮光部ＳＳと、凹凸形成用領域ＰＤとを有する。
【００４３】
複数の光透過部Ｔに照射された光は、当該複数の光透過部Ｔを透過してフォトレジストに到達する。このとき、複数の光透過部Ｔの大きさは各々十分大きいので、回折光の影響を考慮する必要はない。これにより、複数の光透過部Ｔの形状に対応する潜像２ｂがフォトレジスト内に形成される。細長遮光部ＳＳに照射された光はフォトレジストに到達しないので、フォトレジスト内に潜像は形成されない。
【００４４】
一方、凹凸形成用領域ＰＤに照射された光は、複数の微小光透過部ＴＤを透過してフォトレジスト表面に到達する。このとき、微小光透過部ＴＤの大きさは小さいので、主として回折光がフォトレジスト表層部に到達する。これにより、個々の微小光透過部ＴＤに対応してフォトレジスト表層部内に潜像２ａが複数形成される。
【００４５】
微小光透過部ＴＤの外径寸法Ｄは３μｍ以上２０μｍ以下、好ましくは３μｍ以上１５μｍ以下であることが好適である。外径寸法Ｄが２０μｍ以上の場合には、光が透過する際に回折が少ないため、連続したエネルギー分布を有する潜像２ａをフォトレジスト内に形成することが困難となる傾向がある。一方、外径寸法Ｄが３μｍ以下の場合には、プロキシミティー露光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、フォトレジスト表面に安定した潜像２ａを形成し難い傾向がある。
【００４６】
なお、外径寸法Ｄとは、微小光透過部ＴＤ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。
【００４７】
現像・熱処理工程（ｃ）
露光されたフォトレジストを現像及び熱処理することにより、透明基板１上にフォトレジストパターン２を形成する（図４（Ｃ）及び図５（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を現像液として使用する。現像は、現像液を２０〜４０℃での浸漬又はシャワーすることで行われる。
【００４８】
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。熱処理工程では、フォトレジストは硬化に先立って溶融軟化し、フォトレジストの表面に平滑な凹凸が形成される。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。
【００４９】
フォトレジストパターン２は、一列に配列した複数の開口部Ｇと、複数の開口部Ｇの配列方向に垂直な方向の両側における凹凸表面と、複数の開口部Ｇ間における細長平坦表面ＲＳとを有する。凹凸表面は複数の潜像２ａにより形成される。開口部Ｇは潜像２ｂにより形成される。フォトレジストパターン２の複数の開口部Ｇ間には、フォトマスクＭの細長遮光部ＳＳに対応して細長平坦表面ＲＳが形成される。この細長平坦表面ＲＳによって複数の開口部Ｇ間のフォトレジストは微小とならずに剥離し難くなる。また、かかる細長平坦表面ＲＳを形成すべく、フォトマスクＭには予め細長遮光部ＳＳが設けられている。
【００５０】
一方、図１０は、従来のフォトマスクＭｄの一部を模式的に示す平面図である。フォトマスクＭｄは、中央に矩形状のパターン形成用領域ＰＡｄを有しており、プロキシミティー露光に用いられる。パターン形成用領域ＰＡｄは、矩形状の単位領域Ａ１ｄを二次元状に隣接配置してなる。単位領域Ａ１ｄは、Ｘ方向及びＹ方向にマトリクス配置されている。
【００５１】
単位領域Ａ１ｄは、Ｘ方向に一列に配列した複数の矩形状の光透過部ＴＷと、残部に形成された凹凸形成用領域ＰＤｄからなる。すなわち、複数の光透過部ＴＷ間に凹凸形成用領域ＰＤｄが形成されている。凹凸形成用領域ＰＤｄは遮光領域ＮＴｄ及び遮光領域ＮＴｄ内に配置された微小光透過部ＴＤｄからなる。
【００５２】
このようなフォトマスクＭｄを用いてフォトレジストをパターニングすると、光透過部ＴＷに対応する開口部がフォトレジストに形成されると共に、複数の開口部間のフォトレジスト表面には微小光透過部ＴＤｄに対応して凹凸が形成される。この場合、複数の開口部間のフォトレジストは、凹凸表面有しているため微小なフォトレジストとなり剥離し易い。
【００５３】
これに対して、上記フォトマスクＭを用いて得られるフォトレジストパターン２には、複数の開口部Ｇ間に細長平坦表面ＲＳが形成されるので、剥離し易い微小なフォトレジストは形成されない。
【００５４】
反射膜形成工程（ｄ）
金属膜を含む反射膜３をフォトレジストパターン２上に形成する（図４（Ｄ）及び図５（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の範囲がよい。なお、反射膜３に誘電体多層膜を用いることもできる。
【００５５】
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ことが好ましいが、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。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。
【００５６】
上記工程（ａ）〜工程（ｄ）を経ることで拡散反射板Ｒが得られる。拡散反射板Ｒは、前述の通り、その製造の際に剥離し易い微小なフォトレジストが透明基板１上に形成されないので、ムラが無く高品質である。さらに、拡散反射板Ｒは、簡便な工程で製造され、かつ、高い歩留まりで安定に製造される。また、上述のフォトマスクＭを用いれば、フォトレジストの剥離を抑制でき、ムラの無い高品質の拡散反射板Ｒを高い歩留まりで製造できる。
【００５７】
続いて、実施形態に係るカラーフィルタの構造について説明する。
【００５８】
図６は、拡散反射板Ｒを備えた第１実施形態に係るカラーフィルタＣＦの一部を模式的に示す平面図である。図７（Ａ）及び図７（Ｂ）は、それぞれ図６に示すカラーフィルタＣＦのＸＩＡ−ＸＩＡ断面図及びＸＩＢ−ＸＩＢ断面図である。図７（Ａ）では、フォトレジストパターン２の凹凸表面上に反射膜３が形成されているので、反射型表示を行うことができる。図７（Ｂ）では、フォトレジストパターン２に開口部Ｇが形成されているので、透過型表示を行うことができる。
【００５９】
このカラーフィルタＣＦは、上述の拡散反射板Ｒ上に形成された着色樹脂領域４Ｒ、４Ｇ、４Ｂを備える。着色樹脂領域４Ｒ、４Ｇ、４Ｂは、Ｙ方向すなわち細長平坦表面ＲＳの長手方向に沿ってストライプ状に形成される。さらに、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。透明電極５としては、例えばＩＴＯ（酸化インジウム−酸化スズ）等を用いることができる。これにより、カラーフィルタＣＦが得られる。
【００６０】
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よい。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。
【００６１】
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。
【００６２】
上述のカラーフィルタＣＦは拡散反射板Ｒを備えるので、ムラが無く高品質である。
【００６３】
また、拡散反射板Ｒを素子基板として使用する場合には、配線や駆動素子を配置した素子基板上に拡散反射層を形成することもできる。
【００６４】
続いて、拡散反射板Ｒを備えたカラーフィルタＣＦの製造方法について説明する。
【００６５】
このカラーフィルタＣＦは、上述の工程（ａ）〜工程（ｄ）を経て得られた拡散反射板Ｒに対して、さらに以下の工程（ｅ）を実行することで得られる。
【００６６】
着色樹脂領域形成工程（ｅ）
必要に応じて、拡散反射板Ｒ上に赤色、緑色、青色の着色樹脂領域４Ｒ、４Ｇ、４Ｂを形成して、続いて、透明保護膜６及び透明電極５を形成物の上に堆積する。
【００６７】
続いて、カラーフィルタＣＦを備えた液晶表示装置について説明する。
【００６８】
図８（Ａ）及び図８（Ｂ）は、カラーフィルタＣＦを備えた液晶表示装置の一部分を示す断面図である。この液晶表示装置は、半透過反射型のフルカラー液晶表示装置である。図８（Ａ）は、反射型表示を行う場合を示しており、図８（Ｂ）は、透過型表示を行う場合を示している。
【００６９】
この液晶表示装置は、カラーフィルタＣＦと、カラーフィルタＣＦに対向配置された透明基板１０とを備える。カラーフィルタＣＦと透明基板１０との間には所定の間隙が設けられ、この間隙に液晶材料が充填されている。透明基板１０の内側には、カラーフィルタＣＦの着色樹脂領域４Ｒ、４Ｇ、４Ｂに対向する位置にそれぞれ画素電極１１が設けられている。また、透明基板１０の外側には偏光板１２が設けられている。さらに、カラーフィルタＣＦを構成する透明基板１の外側にも偏光板１３が設けられている。
【００７０】
したがって、透過型表示を行う場合、バックライトから出射された光は、偏光板１３、透明基板１、着色樹脂領域４Ｒ、４Ｇ、４Ｂ、透明電極５、透明基板１０、偏光板１２を順に透過して観察者側に出射される。また、反射型表示を行う場合、反射膜３に入射した外光は、反射された後、着色樹脂領域４Ｒ、４Ｇ、４Ｂ、透明電極５、透明基板１０、偏光板１２を順に透過して観察者側に出射される。
【００７１】
このような液晶表示装置は、上述の拡散反射板Ｒを備えるので、ムラの無い高品質の表示を行うことができる。
【００７２】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、種々の変形態様をとることが可能である。
【００７３】
図９は、第２実施形態に係るフォトマスクＭａの一部を模式的に示す平面図である。フォトマスクＭａは、上記フォトマスクＭの細長遮光部ＳＳ及び凹凸形成用領域ＰＤを、それぞれ細長遮光部ＳＳａ及び凹凸形成用領域ＰＤａに置換したものである。細長遮光部ＳＳａの幅ＳＷａは、複数の光透過部Ｔ間の距離ｄよりも狭く、９μｍ以上であると好ましい。よって、幅ＳＷａを所望の値に設計できる。凹凸形成用領域ＰＤａは、複数の光透過部Ｔを取り囲むように形成されている。すなわち、凹凸形成用領域ＰＤａは、細長遮光部ＳＳａと複数の光透過部Ｔとの間にも形成されている。凹凸形成用領域ＰＤａは、遮光領域ＮＴａと遮光領域内ＮＴａ内に配置された微小光透過部ＴＤとからなる。
【００７４】
このフォトマスクＭａを上記フォトマスクＭに代えて用いれば、拡散反射板、カラーフィルタ及び液晶表示装置を製造できる。フォトマスクＭａを用いて形成されるフォトレジストパターンは複数の開口部を有している。複数の開口部間には、凹凸形成用領域ＰＤａに対応する凹凸表面と、細長遮光部ＳＳａに対応する細長平坦表面とが形成される。この細長平坦表面によって複数の開口部間のフォトレジストは微小とならずに剥離し難くなる。細長平坦表面の幅は９μｍ以上であるとことが好ましい。
【００７５】
なお、このフォトマスクＭａを用いて作製された拡散反射板は、単位フォトレジスト部を基板上に二次元状に配置してなるフォトレジストパターンと、フォトレジストパターン上に形成された反射膜とを備えた拡散反射板において、単位フォトレジスト部には、一列に配列した複数の開口部が形成され、複数の開口部の配列方向に垂直な方向の両側に凹凸表面が形成されており、フォトレジストパターンにおける複数の開口部間には細長平坦表面が形成されている。
【００７６】
したがって、このフォトマスクＭａを用いれば、フォトレジストの剥離を抑制でき、ムラの無い高品質の拡散反射板、カラーフィルタ及び液晶表示装置を高い歩留まりで製造できる。
【００７７】
【実施例】
以下、本発明を実施例により説明するが、本発明は以下の実施例のみに限定されるものではない。
【００７８】
（実施例１）
まず、ポジ型フォトレジスト（東京応化工業製ＰＲ−１３）に所定の比率でカーボンブラックを添加し、吸光性を付与したポジ型フォトレジストを調整した。次に、ガラス基板（透明基板１）上に、この吸光性フォトレジストを塗布し、ホットプレートで１００℃×９０秒間プリベークして、吸光性フォトレジスト層（フォトレジスト層２０）を形成した。ここで、プリベーク後における吸光性フォトレジスト層の厚みが１．２μｍとなるように、吸光性フォトレジストを塗布した。また、プリベーク後の吸光性フォトレジスト層の主感度波長（４０５ｎｍ）における透過率は０．０７／μｍであった。
【００７９】
次に、図９に示したフォトマスクＭａを用意した。ここで、隣接する光透過部Ｔ間の距離ｄを２１μｍとして、細長遮光部ＳＳａの幅ＳＷａを９μｍとした。また、凹凸形成用領域ＰＤａにおいては、直径９μｍの円形の微小光透過部ＴＤをランダムに配置した。
【００８０】
このフォトマスクＭａを介して、吸光性フォトレジスト層に対してプロキシミティー露光を行った。露光にはＵＶ光を用い、露光量は３００ｍＪ／ｃｍ２とした。
【００８１】
続いて、露光された吸光性フォトレジスト層を現像した。現像液は０．５％ＫＯＨ溶液とし、現像時間は８０秒間とした。そして、現像後の基板を洗浄・乾燥した。しかる後、現像された吸光性フォトレジスト層を熱処理した。熱処理は、２００℃に保持したクリーンオーブン中で２０分間行った。これにより、ガラス基板上にフォトレジストパターンが得られた。このフォトレジストパターンを顕微鏡観察した結果、フォトレジストの剥離は確認されなかった。
【００８２】
（比較例１）
フォトマスクＭａに代えて図１０に示したフォトマスクＭｄを用いたこと以外は実施例１と同様の工程を実行した。
【００８３】
フォトマスクＭｄは、正方形の光透過部ＴＷを複数有している。隣接する光透過部ＴＷ間は凹凸形成用領域となっており、直径９μｍの円形の微小光透過部ＴＤｄが配置されている。この隣接する光透過部ＴＷ間の距離ｄは２１μｍとした。
【００８４】
フォトマスクＭｄを用いた結果、複数の光透過部ＴＷに対応した複数の開口部を有するフォトレジストパターンが得られた。このフォトレジストパターンを顕微鏡観察した結果、隣接する開口部間においてフォトレジストの剥離が確認された。
【００８５】
したがって、設計段階において予め複数の光透過部Ｔ間に細長遮光部ＳＳａを設けたフォトマスクを用いれば、剥離し易い微小なフォトレジストは形成されない。
【００８６】
【発明の効果】
本発明のフォトマスク、拡散反射板及びその製造方法並びにカラーフィルタによれば、プロキシミティー露光を用いて拡散反射板を製造する際に、フォトレジストの剥離を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態に係るフォトマスクを模式的に示す平面図である。
【図２】フォトマスクの一部を模式的に示す平面図である。
【図３】第１実施形態に係る拡散反射板の一部を模式的に示す平面図である。
【図４】第１実施形態に係る拡散反射板の製造方法を示す工程断面図である。
【図５】第１実施形態に係る拡散反射板の製造方法を示す工程断面図である。
【図６】拡散反射板を備えた第１実施形態に係るカラーフィルタの一部を模式的に示す平面図である。
【図７】図６に示すカラーフィルタのＸＩＡ−ＸＩＡ断面図及びＸＩＢ−ＸＩＢ断面図である。
【図８】カラーフィルタを備えた液晶表示装置の一部分を示す断面図である。
【図９】第２実施形態に係るフォトマスクの一部を模式的に示す平面図である。
【図１０】従来のフォトマスクの一部を模式的に示す平面図である。
【符号の説明】
１…透明基板（基板）、２…フォトレジストパターン、２ａ…潜像、２ｂ…潜像、３…反射膜、４Ｒ，４Ｇ，４Ｂ…着色樹脂領域、５…透明電極、６…透明保護膜、１０…透明基板、１１…画素電極、１２…偏光板、１３…偏光板、２０…フォトレジスト層、Ａ１…単位領域、Ａ１ｄ…単位領域、ＣＦ…カラーフィルタ、Ｄ…外径寸法、ｄ…距離、Ｇ…開口部、Ｍ…フォトマスク、Ｍａ…フォトマスク、Ｍｄ…フォトマスク、ＮＴ…遮光領域、ＮＴｄ…遮光領域、ＰＡ…パターン形成用領域、ＰＡｄ…パターン形成用領域、ＰＤ…凹凸形成用領域、ＰＤａ…凹凸形成用領域、ＰＤｄ…凹凸形成用領域、ＰＸ１…単位フォトレジスト部、Ｒ…拡散反射板、ＲＡ，ＧＡ，ＢＡ…サブ単位領域、ＲＤ…凹部、ＲＳ…細長平坦表面、ＲＷ…幅、ＳＳ…細長遮光部、ＳＳａ…細長遮光部、ＳＷ…幅、ＳＷａ…幅、Ｔ…光透過部、ＴＤ…微小光透過部、ＴＤｄ…微小光透過部、ＴＷ…光透過部。
Claims (4)
- 単位領域を二次元状に配置してなるパターン形成用領域を備えたフォトマスクにおいて、
前記単位領域は、一列に配列した複数の光透過部と、前記複数の光透過部の配列方向に垂直な方向の両側に隣接した遮光領域及び当該遮光領域内に位置する複数の微小光透過部からなる凹凸形成用領域とを有し、
前記パターン形成用領域における前記複数の光透過部間には細長遮光部が形成されていることを特徴とするフォトマスク。 - 単位フォトレジスト部を基板上に二次元状に配置してなるフォトレジストパターンと、前記フォトレジストパターン上に形成された反射膜と、を備えた拡散反射板において、
前記単位フォトレジスト部には、一列に配列した複数の開口部が形成され、前記複数の開口部の配列方向に垂直な方向の両側に凹凸表面が形成されており、
前記フォトレジストパターンにおける前記複数の開口部間には細長平坦表面が形成されていることを特徴とする拡散反射板。 - 請求項１に記載のフォトマスクを介して、基板上に塗布されたフォトレジストにプロキシミティー露光を施す工程と、
前記フォトレジストを現像及び熱処理することにより、一列に配列した複数の開口部と、前記複数の開口部の配列方向に垂直な方向の両側における凹凸表面と、前記複数の開口部間における細長平坦表面と、を有するフォトレジストパターンを形成する工程と、
前記フォトレジストパターン上に反射膜を形成する工程と、を備えることを特徴とする拡散反射板の製造方法。 - 請求項２に記載の拡散反射板と、前記拡散反射板上に形成された複数の着色樹脂領域と、を備えることを特徴とするカラーフィルタ。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101523288A (zh) * | 2006-07-20 | 2009-09-02 | 路志坚 | 光漫射器、光掩模以及它们的制造方法 |
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-
2003
- 2003-06-30 JP JP2003188440A patent/JP2005024754A/ja active Pending
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