JP2007133137A - 露光用マスクと当該露光用マスクを用いた反射型または半透過型液晶表示装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 反射型液晶表示装置または半透過型液晶表示装置の反射電極に、所望の反射特性を実現するような凹凸形状を形成するには、精密なプロセス管理や複雑な工程が必要である。
【解決手段】 露光分解能以上の大きさを有するパターンと露光装置の分解能未満の部分を有するパターンを有し、その分解能未満の部分と前記露光分解能以上の大きさを有するパターンとが、露光分解能未満の距離だけ離れている箇所を有する露光用マスクを用いて、感光性の有機樹脂膜に露光することにより、所望の反射特性を有する液晶表示装置を作成することが可能である。
【選択図】 図４

Description

本発明は、外部より入射した光を反射させて表示を行う反射型液晶表示装置および半透過型液晶表示装置の製造方法と、その製造に用いる露光マスクに関するものであり、特にコントラスト特性とペーパーホワイト性に優れる表示装置の製造方法とその製造に用いる露光マスクに関するものである。

液晶表示装置（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ；以下、ＬＣＤという）は、ＣＲＴに代わるフラットパネルディスプレイのひとつとして活発に開発が行われており、特に消費電力が小さいことや薄型であるという特徴を活かしてノートブック型コンピュータ、カーナビゲーション、携帯端末などの他、ＴＶとして実用化されている。一般に液晶を用いた電気光学素子は、お互いに対向する電極をそれぞれ備えた基板の間に液晶層が挟持され、さらに両基板の外側には偏光板が設置され、透過型のものでは背面にバックライトが設置された構造をもっている。

ＬＣＤには、前述のように光源として内蔵されたバックライトの光を透過させて表示を行う透過型の他に、バックライトを用いずに外部から入射した光を反射させて表示を行う反射型、さらには両者の機能を兼ね備えた半透過型もしくは部分反射型とがある。反射型においては透過型のようなバックライト光源が不要であるため、さらに消費電力が低く、薄型で軽い表示装置が実現できることから携帯式の端末用ＬＣＤとして注目されている。また、反射型の利点と透過型の利点とを有している半透過型においても、外部から入射した光と表示光との明暗差に起因する視認性の低下を抑制できる効果を活かした用途に用いられている。

反射型液晶表示装置においては、表示装置の反射板が平坦だといわゆる鏡面となり、背景が画面に映り込むために表示内容が見づらいという問題がある。その解決のためには、蛍光灯や太陽等の光源からの光線のみならず、周囲の壁等からの間接的な反射光も含めた自然光全ての光線を有効に集め、利用者側の目線に反射させるような凸部または凹部を有する反射板を形成することが重要である。従来、このような反射板の製造として、反射率の高い金属薄膜を局所的にエッチングして凹凸を形成する方法があった。（たとえば、特許文献１参照）

しかし、最近では反射型液晶表示装置でも半透過型液晶表示装置でも、有機樹脂膜に凹凸形状を形成し、その上にＡｌやＡｇのような反射率の高い金属膜を成膜形成することによって、前記凹凸の高さや平面レイアウトを工夫することで光の反射特性を制御する方法が主に用いられている。たとえば、反射特性の良好な凹凸形状を形成するために、写真製版工程において角の滑らかな凸形状を有するように感光性樹脂膜を加工した後、さらにその上に２層目の樹脂膜を塗布することにより、凸部の平坦な面を無くした滑らかな凹凸形状を形成する方法が知られている。（たとえば、特許文献２参照）

また、写真製版工程において、凸形状を有するように感光性の有機樹脂膜を加工した後に、メルトフロー法を用いることにより、有機樹脂膜の塗布回数を１回にとどめたうえで滑らかな凹凸形状を形成する方法が知られている。（たとえば、特許文献３参照）

また、感光性有機樹脂膜を塗布した後にアンダー露光もしくはデフォーカス露光を行うことにより、滑らかな凹凸形状を形成する方法が知られている。（特許文献４参照）

特開平８−１１４７９４号公報（第４頁、図１） 特開２００２−２５８２７２号公報（第５頁、図２） 特開２００１−２９６４１１号公報（第５頁、図１３） 特開２００１−３０５５１５号公報（第３頁、図１）

上記文献に記載された従来の反射板形成プロセスにおいて、感光性樹脂膜にフォトリソグラフィで凸部パターンを形成し、次にその上にさらに有機樹脂膜を全面に塗布して凹凸形状を形成するプロセスによれば、感光性樹脂膜を完全に現像して凸部パターンを形成するので現像バラツキによる凸部形状のバラツキは抑えられるものの、その上にさらに有機樹脂膜を塗布するので工程が複雑になるという問題と、工程数が増大するという問題と、塗布工程の温度管理のみならず有機膜樹脂の粘性管理もする必要があり有機膜の凹凸形状を制御し管理することが困難であるという問題とがあった。

メルトフロー法を用いたり、アンダー露光やデフォーカス露光を用いたりする手法によれば、有機樹脂膜の塗布回数を１回にとどめたうえで滑らかな凹凸形状を形成することができるが、凹凸形状のバラツキを制御するのが困難であるという問題があった。またアンダー露光やデフォーカス露光を用いる方法においては、有機樹脂膜の露光感度のバラツキや、露光量の面内分布や現像プロセスの現像濃度や現像液温等のバラツキおよびベーク温度のバラツキ等により凹凸形状にもバラツキが発生するうえに、その制御が困難であるという問題があった。

この発明は、上記のような問題を解決するためになされたもので、有機樹脂膜の塗布回数を１回のみとしながら、ばらつきが少なく制御性に優れた製造方法により、ペーパーホワイト性に優れた反射散乱特性を有する所望の凹凸形状を製造し、背景が画面に移り込むことの無い良好な画像表示が可能な反射型または半透過型液晶表示装置を得ることを目的とする。さらに、所望の凹凸形状を製造するために適した露光用マスクを得ることを目的とする。

上記目的を実現するために本発明に係る露光用マスクは、露光分解能以上の大きさを有するパターンと露光装置の分解能未満の部分を有するパターンを有し、その分解能未満の部分と前記露光分解能以上の大きさを有するパターンとが、露光分解能未満の距離だけ離れている箇所を有する露光用マスクである。

上記目的を実現するために、本発明に係る反射型または半透過型液晶表示装置の製造方法は、一対の基板と、当該一対の基板間に介在される液晶層とを含んで構成され、前記一対の基板のうちの一方の基板上には、少なくとも表面に凹部を備えた凹凸形状を有する樹脂層と、前記樹脂層の少なくとも一部を覆い表面に凹凸を有する光反射電極とが形成されている反射型または半透過型液晶表示装置に関するものであり、感光性を備えた樹脂膜を塗布する工程と、露光分解能以上の大きさを有するパターンと露光装置の分解能未満の部分を有するパターンを有し、その分解能未満の部分と前記露光分解能以上の大きさを有するパターンとが、露光分解能未満の距離だけ離れている箇所を有する露光用マスクを用いて前記樹脂膜に露光を行う工程と、前記樹脂膜を現像することにより所望の光反射特性を有する凹部を備えた凹凸形状を形成する工程と、前記樹脂膜に形成された前記凹凸形状を少なくとも一部覆うようにして光反射率が高い金属膜を形成する工程と、を含むことを特徴とする製造方法である。

本発明においては、感光性の有機樹脂膜に対し、露光装置の最小分解能以下の間隙を有したマスクを用いた露光と現像を行うことにより、所望の反射特性がえられるような凹部を有機樹脂膜に形成することができる。そしてこの方法を用いることにより、有機樹脂膜を２回塗布する必要も無く、所望の反射特性を有する反射型または半透過型表示装置を製造することができるという効果を奏する。

発明の実施の形態１．
本発明の実施の形態１に係る半透過型液晶表示装置において、最良の形態である実施の形態１について説明する。図１は、本発明の実施の形態１における半透過型液晶表示装置の１つの画素部分を示す平面図であり、図２は、図１に示す半透過型液晶表示装置においてＡ−Ａ線で示す個所の断面構造を示す断面図である。図中、同一、相当部分には同一符号を付している。

図1、図２において、絶縁性基板１上に形成されたゲート電極配線２と補助容量電極３とを覆うゲート絶縁膜となる第１の絶縁膜４と、その上部に形成された半導体能動膜５と、オーミックコンタクト膜６を介してＴＦＴ部７において半導体能動膜５と接続されるソース電極８およびドレイン電極９と、ソース電極８につながるソース配線１０と、ソース電極８とドレイン電極９とソース配線１０とを覆う第２の絶縁膜１１および有機樹脂膜１２と、有機樹脂膜１２の表面に形成された凹部１３により生成する凹凸部と、ドレイン電極９上の第２の絶縁膜１１および有機樹脂膜１２に形成されたコンタクトホール１４を介してドレイン電極９と接続するとともに開口部１５を覆うようにして形成される画素透過電極１６と、凹部１３を覆うとともに開口部１５の一部もしくは全部を覆わないようにして形成される画素反射電極１７とからなるＴＦＴアレイ基板が示されている。

本実施の形態１における半透過型液晶表示装置は、図１および図２に示すようなＴＦＴアレイ基板上の各画素中に、光を透過する画素透過電極１６と、表面に凹部１３を備えた凹凸部が形成されて光を反射する画素反射電極１７を有するもので、このＴＦＴアレイ基板に、透明な共通電極を有する対向電極基板（図示せず）を対向して配置し、それらの基板間に液晶を配置したものである。

本実施の形態１における半透過型液晶表示装置の製造方法を説明するために、製造方法に対応する第１工程〜第６工程のプロセスについて説明する。図３（ａ）〜（ｇ）は、図１で示す半透過型液晶表示装置のＡ−Ａ線で示す個所の断面構造について、第１工程〜第６工程の６つのプロセスに沿って示す断面図である。以下、図３（ａ）〜（ｇ）を用いて具体的に説明する。

図３（ａ）を参照して、第１工程のプロセスについて説明する。まず、ガラス基板等の絶縁性基板１の上に、スパッタリング等の方法で第１の金属薄膜を成膜し、第１のフォトリソグラフィを用いてパターニングし、ゲート電極配線２、電気容量を形成するための補助容量電極３を形成する。

第１の金属薄膜としてはたとえば、クロム（Ｃｒ）、アルミニウム（Ａｌ）、モリブデン（Ｍｏ）、タンタル（Ｔａ）、チタン（Ｔｉ）、タングステン（Ｗ）および銅（Ｃｕ）等やこれらの物質に微量の不純物を添加した合金等を用いることができる。またこれらの金属や合金を積層した積層膜を用いることもできる。膜厚は１００ｎｍから５００ｎｍとするのが好ましい。好適な実施例としてここでは、第１の金属薄膜として２００ｎｍ厚のＣｒ膜を成膜し、第１のフォトリソグラフィを用いてパターニングして、公知の硝酸セリウムアンモニウムと過塩素酸を含む薬液を用いてウエットエッチングを行い、図１および図３（ａ）に示すゲート電極配線２と補助容量電極３とのパターンを形成した。

図３（ｂ）を参照して、第２工程のプロセスについて説明する。まず、第１の絶縁膜４、半導体能動膜５、オーミックコンタクト膜６を連続で成膜する。第１の絶縁膜４としては５０ｎｍから４００ｎｍ厚のＳｉＮまたはＳｉＯ２、半導体能動膜５としては１００ｎｍから２５０ｎｍのアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）またはポリシリコン（ｐ−Ｓｉ）膜、そしてオーミックコンタクト層６としては２０ｎｍから７０ｎｍ程度の厚さのシリコンにリン（Ｐ）を微量にドーピングしたｎ＋ａ−Ｓｉ膜等を用いることができる。その後、レジスト（図示せず）を塗布して第２のフォトリソグラフィによるパターニング後、露出しているオーミックコンタクト膜６と半導体能動膜５とをエッチング除去し、レジストを除去することにより、図１および図３（ｂ）に示す半導体能動膜５とオーミックコンタクト膜６のパターニングを行なった。

好適な実施例としてここでは、プラズマＣＶＤを用いて第１の絶縁膜４として１００ｎｍ厚のＳｉＮ膜、半導体能動膜５として１５０ｎｍ厚のａ−Ｓｉ膜、そしてオーミックコンタクト層６として３０ｎｍ厚のｎ＋ａ−Ｓｉ膜を連続で成膜し、第２のフォトリソグラフィを用いて図１および図３（ｂ）に示すようにＴＦＴ部７とゲート電極配線２とソース配線１０との交差部のパターンを形成した。なお、オーミックコンタクト膜６と半導体能動膜５のエッチングは、少なくともハロゲン元素を含むガスを用いた公知のドライエッチング法により行なった。

図３（ｃ）を参照して、第３工程のプロセスについて説明する。まず、スパッタリング等の方法で第２の金属薄膜を成膜する。第２の金属薄膜としてはたとえば、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｗ等やこれらの物質に微量の不純物を添加した合金等を用いることができる。またＡｌおよびＣｕ等の低抵抗物質を用いる場合は、下層のオーミックコンタクト膜６との良好な電気的コンタクト特性を得るために、前述のＣｒ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｗ等の物質を下層とした積層膜とするのが好ましい。第２の金属薄膜の膜厚は１００ｎｍから５００ｎｍとするのが好ましい。その後、レジスト（図示せず）を塗布して第３のフォトリソグラフィを用いてパターニングし、露出している第２の金属薄膜をエッチング除去することによりソース配線１０、ＴＦＴ部のソース電極８およびドレイン電極９を形成した。さらに、露出しているオーミックコンタクト膜６とレジストとを除去した。

好適な実施例としてここでは第２の金属薄膜として２００ｎｍ厚のＣｒ膜を成膜し、第３のフォトリソグラフィを用いてパターニングしてソース配線１０、ＴＦＴ部のソース電極８およびドレイン電極９を形成した。なおＣｒ膜は公知の硝酸セリウムアンモニウムと過塩素酸を含む薬液を用いてウエットエッチングを行った。その後、ソース電極８、ドレイン電極９、ソース配線１０で被覆されずに露出しているオーミックコンタクト膜６をドライエッチングにより除去した。以上によって図３（ｃ）に示す構造が形成される。

図３（ｄ）、図３（ｅ）を参照して、第４工程のプロセスについて説明する。まず、図３（ｄ）に示すように、例えばプラズマＣＶＤを用いてＳｉＮからなる第２の絶縁膜１１を１０ｎｍから１５０ｎｍ程度の膜厚で形成した後に、有機樹脂からなる有機樹脂膜１２を２．５μｍから４．０μｍ程度の膜厚で形成する。有機樹脂の材料や膜厚の設定の際には、形成後の表面がほぼ平坦になるような条件に設定するのが好ましい。有機樹脂膜１２の形成は、例えばＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）からなるベースフィルム上に層状形成されたものを基板に転写した後にベースフィルムを除去して形成する方法、あるいはノズルから有機樹脂膜を基板に吐出し、スピン法を用いて塗布する方法などを用いることができる。

また有機樹脂膜１２としては、感光性または非感光性のものが存在するが、本発明においては感光性のものを使用した。このような感光性の有機樹脂膜１２としては例えば公知のＪＳＲ製ＰＣ３３５またはＰＣ４０３等を用いることができる。好適な実施例としてここではＪＳＲ製ＰＣ３３５をスピン法を用いて２．５μｍから３．９μｍの膜厚で塗布成膜した。この有機樹脂膜１２はいわゆるポジ型であり、露光時の光強度が強いほど光が有機樹脂膜の深部まで届き、現像による膜厚の減少量が増大する特性を持っている。すなわち、露光の際の光強度が強いほど、現像処理後に残存する有機樹脂膜１２の膜厚は薄くなる。

次に、図３（ｅ）を参照して、第４工程のプロセスの続きについて説明する。有機樹脂膜１２が感応する光を局所的に光量を変えて露光を行った後に現像を行うことにより、有機樹脂膜１２にコンタクトホール１４、開口部１５を形成するとともに、画素反射電極１７に相当する領域に複数個の凹部１３を形成することにより、凹部１３を備えた凹凸形状を形成した。この凹部１３の形成方法の詳細については後述する。有機樹脂膜１２に凹部１３、コンタクトホール１４、開口部１５を形成した後は、少なくとも弗素元素を含むガスを用いた公知のドライエッチング法により、コンタクトホール１４の下地である第２の絶縁膜１１と、開口部１５の下地である第２の絶縁膜１１と第１の絶縁膜４とを除去すれば、図３（ｅ）に示す構造が得られる。

図３（ｆ）を参照して、第５工程のプロセスについて説明する。まず、スパッタリング等の方法で透明導電膜を成膜する。本実施の形態１においては、ＩＴＯ膜を５〜１５ｎｍの膜厚で堆積した。その後、第５のフォトリソグラフィを用いて透明導電膜をパターニングして、画素透過電極１６を形成した。画素透過電極１６はコンタクトホール１４を介してドレイン電極９と接続されている。また、開口部１５を介してガラス基板１の表面とも接触している。

図３（ｇ）を参照して、第６工程のプロセスについて説明する。まず、スパッタリング等の方法で第３の金属薄膜を成膜する。下地である有機樹脂膜１２は、凹部１３が形成されていない箇所と凹部１３とで形成される凹凸形状を有するが、第３の金属薄膜もその下地形状を反映した凹凸形状をもつこととなる。その後、第６のフォトリソグラフィを用いて第３の金属薄膜をパターニングすることによって、凹部１３を被覆するとともに開口部１５の大部を開口して、画素透過電極１６の一部と重なるようにしてなる画素反射電極１７を形成する。

第３の金属薄膜は画素部の反射板を兼ねる画素反射電極１７となるので、なるべく反射率の高い物質を用いることが好ましい。たとえば波長５５０ｎｍの可視光で９０％以上の反射率特性を有するＡｌ、銀（Ａｇ）、またはこれらの物質に微量の不純物を添加した合金を用いることができる。膜厚は５０ｎｍから４００ｎｍ程度とするのが好ましいが、画素部の凹凸部での段差部における断線不良の防止、ならびに物質本来の優れた反射特性を充分に発揮するために１００ｎｍ以上とするのがより好ましい。

また密着力や下層金属薄膜との電気的コンタクト特性を向上させるために、下層にＣｒ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｗ等の金属薄膜を設けた積層構成としてもよい。好適な実施例としてここでは第３の金属薄膜として３００ｎｍ厚のＡｌ膜を用いた。

以上により図１、図２に示すような本発明の実施の形態に係る半透過型液晶表示装置のＴＦＴアレイ基板が完成する。バックライト等の光源が透過する部位である開口部１５には画素透過電極１６が形成されておりドレイン電極９を介して表示に必要な電力が供給される。また、自然光などの光を反射する部位である画素反射電極１７は、下地である有機樹脂膜１２に形成された凹部１３の形状が反映した凹凸形状を備えている。

ここで、第４工程のプロセスにおいて有機樹脂膜１２に露光と現像を行うことにより、凹部１３を有する凹凸形状とコンタクトホール１４と開口部１５とを形成する方法について説明する。露光の際にコンタクトホール１４、開口部１５を形成するためのマスクと、複数個の凹部１３を形成するためのマスクとを用い、それぞれ異なる光量を用いて露光を行った。ここで、本実施の形態１においては複数個の凹部１３を含む凹凸形状を形成するために図４に示すような露光用マスクを使用して露光を行った。

図４に示す露光用マスクには、円状のホールパターン１０１が複数個配置されており、各ホールパターンの周囲にはホールパターン１０１と同心円となる円周を境界として有するリング状のスリット１０２が同じくリング状である間隙領域１０３を隔てて配置されている。ここで、ホールパターン１０１の直径は、使用する露光装置の最小分解能以上の寸法である。

また、スリット１０２と隣接する他のスリット１０２との間の間隙１０４も、使用する露光装置の最小分解能以上の寸法である。一方、スリット１０２の幅と間隙領域１０３の幅とはそれぞれ露光装置の最小分解能未満の寸法である。また、図４に示す露光用マスクにおいては、ホールパターン１０１と、スリット１０２のみが光を透過し、それ以外の個所は間隙領域１０３も含めて光を透過しないようになっており、露光の際に有機樹脂膜１２に照射される光についても同様である。

このような露光用マスクを使用して露光を行った場合の当該マスクパターンと、現像処理後の有機樹脂膜１２の凹凸形状に含まれる凹部１３の断面形状との関係を図５に示した。また、本発明の効果を理解するために比較例として、スリット１０２が無い場合についても図６に示した。

図５（ａ）には、図４と同様の露光マスクパターンを示した。付番も図４と同様である。図５（ａ）においてＡ−Ａで示した点線に該当する断面図を図５（ｂ）に示した。図５（ｂ）から、光を透過させる領域は、ホールパターン１０１とスリット１０２のみであることがわかる。したがって、図５（ａ）や図５（ｂ）に示す露光マスクを通して露光を行った場合に、有機樹脂膜１２に照射される光の強度は図５（ｃ）に示すような分布となる。

一方、図６（ａ）に示すように、ホールパターン１０１しかなく、スリット１０２が無いマスクパターンの場合は、光を透過させる領域は図６（ｂ）に示すようにホールパターン１０１のみであり、露光時に有機樹脂膜１２に照射される光の強度は図６（ｃ）に示すような分布を示す。ここで、図５（ｃ）と図６（ｃ）との光強度分布特性を比較すると、図５（ｃ）に示す光強度分布の方が図６（ｃ）に示す分布よりもなだらかな裾野がより広がった特性を示している。この違いは、図５（ｃ）においては、露光装置の分解能よりも細い幅を有するスリットパターン１０２と間隙領域１０３とを有する露光マスクパターンを使用していることにより、ホールパターン１０１の周囲にも光がにじんで透過することによって起きるものである。

図５（ｃ）や図６（ｃ）に示すような光強度分布で露光した後に現像処理を行った場合に得られる有機樹脂膜１２の凹部１３の断面形状をそれぞれ図５（ｄ）と図６（ｄ）に示す。本実施の形態に係るスリット１０２と間隙領域１０３とを有する図５（ａ）に示す露光用マスクを用いた場合、図５（ｃ）のように裾野がより広い光強度分布のもとで有機膜樹脂１２への露光を行うため、図５（ｄ）に示すように現像処理後の仕上がり形状もそれに応じて凹部１３の直径が大きくなり、凹部１３のテーパー部１３ａの傾斜も緩やかなものとなる。

一方、スリット１０２が無い場合の比較例を示した図６（ｄ）においては、凹部１３の直径は図５（ｄ）で示したものより小さく、テーパ−部１３ａはより急峻な傾斜を有している。本発明の実施の形態においては、露光用マスクのホールパターン１０１の周囲に間隙領域１０３とスリット１０２とを追加して露光の光強度分布の裾野をよりなだらかにすることにより、有機樹脂膜１２に形成される凹部１３の直径を拡大し、テーパー部１３ａの傾斜を緩やかにできる。

このようにして、有機樹脂膜１２の表面に得られる複数の凹部１３を含む凹凸形状の上部に画素反射電極１７が形成された場合の散乱光の反射特性を図７（ａ）、（ｂ）に示す。横軸に散乱角度を示し、縦軸には散乱光の強度を示している。図７（ａ）においては、図６（ｄ）で示したようなスリット１０２や間隙領域１０３が無い露光用マスクを用いることにより形成された凹部１３に対応した散乱光強度の角度依存性を示した。一方、図７（ｂ）は、本発明の実施の形態にかかる露光用マスクにより形成された図５（ｄ）に示す凹部１３と対応した散乱光強度の角度依存性を示したものである。２つの図を比較すると、図７（ａ）で散乱光強度のピークを示す角度θ１よりも、図７（ｂ）でピークを示す角度θ２の方が大きい。すなわち、本発明の実施の形態にかかる露光用マスクを用いることにより、表示装置の散乱光強度の角度依存性を変更することが可能である。

さらに、スリット１０２の幅や間隙領域１０３の幅を露光装置の最小分解能以下の範囲で微妙に調整することにより所望の加工形状をえることもできる。例えば、スリット１０２の幅や間隙領域１０３の幅を大きくすると、露光の光強度分布においてホールパターン１０１の周囲に光のにじみが増大するため凹部テーパー部１３ａの傾斜はよりなだらかなものとなり、逆にスリット１０２の幅や間隙領域１０３の幅を細くしていくと凹部テーパー部１３ａの傾斜はより急峻なものとなる。このように、スリット１０２の幅や間隙領域１０３の幅を最小分解能以下の範囲で調整することにより、所望の光反射特性に応じた凹凸形状となるように有機樹脂膜１５を加工することができ、ひいては図７（ｂ）に示したように表示装置の散乱光強度の角度依存性を所望の特性にすることができる。

さらに、露光マスクパターンの各ホールパターン１０１においては、スリット１０２の幅と間隙領域１０３の幅とは全て均一にしなくともよく、露光装置の分解能未満の大きさであればさまざまに異ならせてもよい。それによって、画素内にさまざまなテーパー形状を有する複数の凹部を形成することができるので、たとえば、表示光の正反射成分を強める場合は、急峻なテーパー形状を有する凹部１３の密度を増やし、逆に反射の分散を強めたい場合は、なだらかなテーパー形状を有する凹部１３の密度を増やすというように所望の反射特性に応じて凹部１３を形成することも可能である。

また、特定の角度成分のみの反射光をえるには、その角度に相当するテーパー角度の凹部のみ形成することによって実現できる。逆に、図７（ｃ）に示すようにさまざまな散乱角成分がほぼ同等の散乱光強度を持つようにさまざまなテーパー形状を有する凹部１３を混在させて形成することもできる。このように混在させて形成する場合は、散乱光強度の角度依存性が無いことからプロセス変動の影響を受けにくいという効果もある。

今まで説明した露光パターンマスクは、スリット１０２がホールパターン１０１の全周囲を囲むように配置したものであったが、スリット１０２はホールパターン１０１の全周囲でなく一部のみ配置されている露光マスクパターンでもよい。図８（ａ）、図８（ｂ）に、スリット１０２がホールパターン１０１の全周囲でなく一部のみ配置されている露光用マスクとその断面図を示す。さらに、図９（ａ）、図９（ｂ）に、２個のスリット１０２がホールパターン１０１を挟んで対向するように配置した露光用マスクとその断面図を示す。

この場合、図８（ｃ）や図９（ｃ）に示すような非対称の光強度分布を有する露光がなされるため、有機樹脂膜１２には、図８（ｄ）や図９（ｄ）に示されるような凹部１３が形成されることになる。例えば、図８（ｄ）に示す凹部を備えた表示装置においては、スリット１０２からホールパターン１０１の方向へと見た場合とそれ以外の方向から見た場合とで反射特性が異なることになる。また、図９（ｄ）に示す凹部を備えた表示装置においても同様に、スリット１０２からホールパターン１０１の方向へと見た場合と、スリット１０２が無い箇所からホールパターン１０１へと見た場合とで反射特性が異なることになる。このように、表示装置における所望の反射特性の方向依存性が非対称の場合は、スリット１０２と間隙領域１０３の配置位置をホールパターン１０１に対して非対称に配置することによって、所望の反射特性を実現することが可能である。

ここで、複数個の凹部１３は直径が３μｍから１０μｍ程度とするのが好ましく、その大きさも１種類とするのではなく複数種類をランダムに配置するのが好ましい。凹部のテーパー部１３ａの傾斜は、前述の通り所望の反射特性に応じて形状や異なる形状の密度比率を調整すればよい。

なお、本実施の形態では感光性の有機樹脂膜としてポジ型の材料を使用した場合について記載したが、逆にネガ型の材料を用いても凹凸の関係が逆転するだけであり、本発明の効果を得ることは可能である。また、ネガ型の材料を用いて、露光マスクパターンの透過部と非透過部とを逆転させてもよい。さらに、凹凸形状を形成するのに十分な感光性を有していれば有機材料に限定する必要もない。

また、本実施の形態１では、ホールパターン１０１として円状のパターンを用いた場合について説明を行ったが、パターン形状は円形でなくてもよく、四角形や正方形であってもよい。露光装置の分解能未満の部分を有するパターンを有し、その分解能未満の部分と露光分解能以上の大きさを有するパターンとが、露光分解能未満の距離だけ離れている箇所を有する露光用マスクであれば同様の効果を得ることが可能である。

また、本発明の実施の形態においては、凹部１３を形成するための露光マスクと、コンタクトホール１４と開口部１５とを形成するための露光マスクとを別々に用い、各々の光量を異ならせる製造方法について説明したが、マスクを共通化して１回の露光ですませることも可能である。コンタクトホール１４や開口部１５に対応するパターンよりも、凹部１３に対応するパターンの方の光透過率が小さくなるように、例えば、ホールパターン１０１やスリット１０２の箇所に５０ｎｍ以下の極薄の金属膜等を形成して透過率を下げたマスクを使用しても良い。この露光マスクを用いると１回の露光で、凹部１３、コンタクトホール１４、開口部１５を形成できるため製造コストを低減できる。

比較例１．
本発明の実施の形態においては、スリット１０２と間隙領域１０３とを設けたことを特徴としているが、それらの幅が露光装置の最小分解能よりも細いことも特徴としている。この効果についての理解を深めるために、比較例１として図１０（ａ）〜（ｄ）を用い、以下に説明する。図１０（ａ）、（ｂ）に示したのは、スリット１０２と間隙領域１０３とが設けられた露光マスクパターンとその断面図である。ここで、スリット１０２と間隙領域１０３との幅が露光装置の最小分解能以上である点が、図５（ａ）、（ｂ）と異なっている。

そのため、図１０（ｃ）に示す露光の光強度分布においても、スリット１０２による光のにじみがホールパターン１０１の光と混ざらないため、ホールパターン１０１に起因する光強度分布の凸曲線の裾野にスリット１０２に起因するピークが出てしまい、なだらかな光強度分布にはならない。また、スリット１０２においてはホールパターン１０１と同様に光が充分透過するため、光強度分布の凸曲線の裾野は若干広がるものの、裾野部分の傾斜はホールパターン１０１しか無い場合を示した図６（ｃ）とさほど変わらない。そのため、図１０（ｄ）において示すように、比較例１においては凹部１３のテーパー部１３ａに凸部１８が形成されてしまうことに加え、テーパー部１３ａ自体の傾斜を緩やかにする効果もほとんど得られないことになる。このように、スリット１０２と間隙領域１０３との幅を露光装置の分解能より小さくするという本実施の形態の特徴は、有機樹脂膜１２の凹部１３を成形加工することにより所望の反射特性を得るために必須であることがわかる。

本発明の実施の形態においては、感光性の有機樹脂膜に対し最小分解能以下の間隙を有した露光用マスクを用いた露光と現像を行うことにより、所望の反射特性がえられるような凹部を形成することができる。そしてこの方法を用いることにより、有機樹脂膜を２回塗布する必要も無く低コストで、所望の反射特性を有する反射型または半透過型表示装置を製造することができるという効果を奏する。

また、本実施の形態１においては、半透過型液晶表示装置の製造方法について説明をしたが、本発明を反射型液晶表示装置にも適用できることは言うまでも無い。この場合、開口部１５を形成することなく、さらに画素透過電極１６を形成する第５工程を削除してもよい。すなわち、有機樹脂膜１２に凹部１３とコンタクトホール１４とを形成した後に、コンタクトホール１４の底に露出する第２の絶縁膜１１を除去した後、第３の金属膜を成膜してコンタクトホール１４を介してドレイン電極９と接続されて凹部１３を被覆する画素反射電極１７を形成すればよい。第３の金属膜は必要に応じて積層構造としてもよく、例えば、下層として高融点金属膜を形成し、上層としてＡｌ合金膜を形成してもよい。このようにして形成した反射型液晶表示装置においても、本実施の形態１に説明した効果と同等の効果を得ることが可能である。さらに、本実施の形態においては逆スタガ型の薄膜トランジスタについて適用した場合について説明を行なったが、トップゲート型の薄膜トランジスタに適用してもよい。

本実施の形態により製造される半透過型液晶表示装置のＴＦＴアレイ基板の上面図である。 本実施の形態により製造される半透過型液晶表示装置のＴＦＴアレイ基板の断面図である。 本実施の形態により製造される半透過型液晶表示装置のＴＦＴアレイ基板の工程断面図である。 本実施の形態に係る露光用マスクの上面図である。 露光用マスクを透過する光強度分布と有機樹脂膜に形成される凹部の断面形状との関係を示した図である。 従来の露光用マスクを透過する光強度分布と有機樹脂膜に形成される凹部の断面形状との関係を示した図である。 本実施の形態に係る画素反射電極を備えた表示装置の散乱光強度の角度依存性を示した図である。 本実施の形態に係る別の露光用マスクと、有機樹脂膜に形成される凹部の断面形状との関係を示した図である。 本実施の形態に係る別の露光用マスクと、有機樹脂膜に形成される凹部の断面形状との関係を示した図である。 比較例における露光用マスクを透過する光強度分布と有機樹脂膜に形成される凹部の断面形状との関係を示した図である。

符号の説明

１ 絶縁性基板、２ ゲート電極配線、３ 補助容量電極、
４ 第１の絶縁膜、５ 半導体能動膜、６ オーミックコンタクト膜、７ ＴＦＴ部、
８ ソース電極、９ ドレイン電極、１０ ソース配線、１１ 第２の絶縁膜、
１２ 有機樹脂膜、１３ 凹部、１３ａ 凹部のテーパー部、
１４ コンタクトホール、１５ 開口部、
１６ 画素透過電極、１７ 画素反射電極、１８ 凸部、
１０１ ホールパターン、１０２ スリット、１０３ 間隙領域、１０４ 間隙

Claims (3)

1. 露光分解能以上の大きさを有するパターンと露光装置の分解能未満の部分を有するパターンとを有し、その分解能未満の部分と前記露光分解能以上の大きさを有するパターンとが、露光分解能未満の距離だけ離れている箇所を有することを特徴とする露光用マスク。
2. 前記露光分解能以上の大きさを有するパターンは円形状のホールパターンであり、前記露光装置の分解能未満の部分を有するパターンは円弧状のスリット状のパターンである露光用マスクにおいて、前記円弧状のスリット状のパターンは、その幅が露光装置の分解能未満であって前記ホールパターンとは同心円となるように配置されており、それらの間隙領域の幅は露光分解能未満であることを特徴とする請求項１に記載の露光用マスク。
3. 基板上に感光性の樹脂膜を形成するステップと、
   露光用マスクを用いた露光後に現像を行なうことにより前記樹脂膜の表面に凹部を含んだ凹凸部を形成するステップとを備えた液晶表示装置の製造方法であって、
   請求項１に記載の露光用マスクを露光に用いて、前記露光分解能以上の大きさを有するパターンに対応した凹部を樹脂膜表面に形成することにより凹凸部を形成することを特徴とする反射型液晶表示装置または半透過型液晶表示の製造方法。
   

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