JP2007264276A - 液晶表示装置の製造方法、及びそれに用いられるフォトマスク - Google Patents

Abstract

【課題】一枚のフォトマスクによって設計通りの反射電極を形成し得る液晶表示パネルの製造方法、及びそれに用いるフォトマスクを提供する。
【解決手段】感光性樹脂によって形成された樹脂層に、フォトマスク２０を用いて、露光機による露光を行う。フォトマスク２０は、樹脂層にそれを貫通する貫通孔を形成するための第１のパターン２６と、樹脂層に凹部又は凸部を形成するための複数の第２のパターン２３〜２５とを備えている。複数の第２のパターン２３〜２５は、隣接する第２のパターンの一方の中心と他方の中心との距離（パターンピッチ）Ｐｔ₁〜Ｐｔ₆が露光機の解像度Ｒ以下となるように配置される。
【選択図】図３

Description

本発明は、液晶表示装置の製造方法、特には、画素電極として反射電極を備えた液晶表示装置の製造方法、及びそれに用いられるフォトマスクに関する。

近年、液晶表示装置は、省電力化及び薄型化の点から、携帯端末、テレビ、コンピュータといった種々の分野で利用されている。また、液晶表示装置は、透過型と反射型とに大別され、このうち、バックライト装置を備えず、外部から入射した光を反射させて表示を行う反射型の液晶表示装置は、省電力化及び薄型化の点で優れている。このため、反射型の液晶表示装置は、携帯電話や、ＰＤＡ、携帯ゲーム機といった携帯端末の分野において、注目を集めている。また、近年においては、透過型と反射型との両方の機能を備えた半透過型の液晶表示装置も開発されている。

ここで、従来からの反射型の液晶表示装置（例えば、特許文献１参照。）について図９及び図１０を用いて説明する。図９は、従来の反射型液晶表示装置のアクティブマトリクス基板の一部を示す平面図である。図１０は、図９に示したアクティブマトリクス基板を切断線Ｂ−Ｂ´に沿って切断して得られた断面図である。図９及び図１０は、アクティブマトリクス基板に設けられた複数の画素の一つを示している。また、図９においては、図１０に示す樹脂層５９の図示は省略している。

図９及び図１０に示すように、反射型の液晶表示装置は、外部から液晶層（図示せず）を介して入射した光を反射させるため、反射電極６１を備えている。反射電極６１は、金属製の薄膜であり、樹脂層５９の上に形成されている。また、反射電極６１は、コンタクトホール６０を介して、アクティブ素子として機能する薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）５０のドレイン電極５８に接続されており、画素電極として機能している。

ＴＦＴ５０は、透過型の液晶表示装置のそれと同様のものであり、ガラス基板５１上に設けられたゲート電極５２、それを覆うゲート絶縁膜５３、更に、半導体層５４、ｎ＋層５５、ソース電極５７、及びドレイン電極５８を備えている。また、半導体層５４の上には、チャンネルを保護するためのチャンネル保護膜５６が形成されている。更に、ＴＦＴ５０は、樹脂層５９によって覆われている。

また、樹脂層５９の反射電極６１が形成されている領域には、多数の凹部６２が形成されており、反射電極６１の表面は凸凹になっている。このため、外部からの光は様々な方向から反射電極６１に入射するにも拘わらず、反射電極６１は、表示画面の法線方向に沿って出射する光の強度を高めることができ、反射特性の向上が図られる。

また、特許文献１は、図９及び図１０に示した液晶表示装置の製造方法として、反射電極の製造工程が異なる二種類の製造方法を開示している。一つの製造方法では、先ず、ポジ型の感光性樹脂によって樹脂層５９を形成し、次いで、凹部形成用のパターン（透明領域）が設けられたフォトマスクを用いて、低照度で露光を行った後、現像液によって現像を行って感光した部分を除去する。これにより樹脂層５９に凹部６２（図９及び図１０参照）が形成され、樹脂層５９の表面は凸凹となる。

また、凹部６２の形成後、コンタクトホール形成用のパターン（透明領域）が設けられた別のフォトマスクを用いて、高照度での露光と現像が行われてコンタクトホール６０が形成される。その後、樹脂層５９の凸凹となった部分に、反射電極６１となる金属膜が形成される。

また、別の製造方法は、感光性樹脂によって樹脂層５９が形成されるまでは、上述の製造方法と同じである。しかし、この別の製造方法では、凹部形成用のパターンと、コンタクトホール形成用のパターンとの両方が設けられたフォトマスクが用いられる。このフォトマスクでは、コンタクトホール形成用のパターンは透明領域によって形成されているが、凹部形成用のパターンは、透明領域よりも透過率が低くい半透明な領域によって形成されている。

このため、凹部形成用のパターンを通過した光は、コンタクトホール形成用のパターンを通過した光よりも強度が低くなる。よって、上記の別の製造方法によれば、一回の露光及び現像によって、一度に凹部６２とコンタクトホール６０が形成される。その後、上述の製造方法と同様に、凸凹となった部分に反射電極６１となる金属膜が形成される。
特開２０００−１７１７９４号公報

しかしながら、前者の製造方法においては、凹部６２とコンタクトホール６０とを形成するために二枚のフォトマスクが必要となるため、工程数が増加し、その結果、コストが増大してしまう。また、後者の製造方法においては、コストの増大化は抑制できるが、半透明な領域の透過率を調整するのが難しく、設計通りの凹部を形成するのが困難である。その結果、反射電極の形状を設計通りの形状にできず、反射電極において意図した反射特性が得られない場合がある。

本発明の目的は、上記の問題を解消し、一枚のフォトマスクによって反射電極の下地とコンタクトホールとを形成でき、且つ、反射電極の形状を、簡単に設計通りの形状にし得る液晶表示パネルの製造方法、及びそれに用いるフォトマスクを提供することにある。

上記目的を達成するために本発明における第１の液晶表示装置の製造方法は、反射電極が設けられたアクティブマトリクス基板を有する液晶表示装置の製造方法であって、（ａ）前記アクティブマトリクス基板のベース基板上に、感光性樹脂によって樹脂層を形成する工程と、（ｂ）露光機によって、フォトマスクを介して、前記樹脂層に対して露光を行い、更に、現像を行って、前記樹脂層に、前記樹脂層を貫通する貫通孔と、凹部又は凸部とを形成する工程と、（ｃ）前記樹脂層の前記凹部又は前記凸部が設けられた領域上に、前記反射電極となる金属膜を形成する工程とを少なくとも有し、前記（ｂ）の工程で用いられる前記フォトマスクは、前記貫通孔を形成するための第１のパターンと、前記凹部又は前記凸部を形成するための複数の第２のパターンとを備え、前記複数の第２のパターンは、隣接する第２のパターンの一方の中心と他方の中心との距離が前記露光機の解像度以下となるように配置されていることを特徴とする。

また、上記目的を達成するために本発明における第２の液晶表示装置の製造方法は、反射電極が設けられたアクティブマトリクス基板を有する液晶表示装置の製造方法であって、（ａ）前記アクティブマトリクス基板のベース基板上に、感光性樹脂によって樹脂層を形成する工程と、（ｂ）露光機によって、フォトマスクを介して、前記樹脂層に対して露光を行い、更に、現像を行って、前記樹脂層に、前記樹脂層を貫通する貫通孔と、凹部又は凸部とを形成する工程と、（ｃ）前記樹脂層の前記凹部又は前記凸部が設けられた領域上に、前記反射電極となる金属膜を形成する工程とを少なくとも有し、前記（ｂ）の工程で用いられる前記フォトマスクは、前記貫通孔を形成するための第１のパターンと、前記凹部又は前記凸部を形成するための複数の第２のパターンとを備え、前記複数の第２のパターンそれぞれは、矩形状の部分を有し、前記矩形状の部分の一辺の長さが、前記露光機の解像度の３分の１以下に設定されていることを特徴とする。

上記目的を達成するために本発明における第１のフォトマスクは、感光性樹脂によって形成された樹脂層に露光機による露光を行う際に用いられるフォトマスクであって、前記樹脂層にそれを貫通する貫通孔を形成するための第１のパターンと、前記樹脂層に凹部又は凸部を形成するための複数の第２のパターンとを備え、前記複数の第２のパターンは、隣接する第２のパターンの一方の中心と他方の中心との距離が前記露光機の解像度以下となるように配置されていることを特徴とする。

また、上記目的を達成するために本発明における第２のフォトマスクは、感光性樹脂によって形成された樹脂層に露光機による露光を行う際に用いられるフォトマスクであって、前記樹脂層にそれを貫通する貫通孔を形成するための第１のパターンと、前記樹脂層に凹部又は凸部を形成するための複数の第２のパターンとを備え、前記複数の第２のパターンそれぞれは、矩形状の部分を有し、前記矩形状の部分の一の辺の長さが、前記露光機の解像度の３分の１以下に設定されていることを特徴とする。

以上のように本発明においては、凹凸形成用のパターンは、パターンピッチが露光機の解像度以下となるように、又は矩形状部分を有するパターンの一辺の長さが露光機の解像度の３分の１以下となるように形成される。このため、凹凸の形成領域における入射光の焦点深度は、コンタクトホールの形成領域における入射光の焦点深度よりも浅いものとなる。よって、本発明の液晶表示装置の製造方法によれば、一枚のフォトマスクを用いた露光によって、樹脂層にコンタクトホールと凹凸とを同時に形成することができる。

また、本発明においては、凹凸形成用のパターンのパターンピッチ、大きさ、形状の設定により、入射光の焦点深度を簡単に調整できる。このため、本発明によれば、半透明な領域が設けられたフォトマスクを用いて凹凸の形成を行う従来の方法に比べ、容易に設計通りの凹凸を樹脂層に形成することができる。本発明によれば、設計通りの形状を備えた反射電極を簡単に形成でき、反射電極の反射特性の向上を図ることができる。

本発明における第１の液晶表示装置の製造方法は、反射電極が設けられたアクティブマトリクス基板を有する液晶表示装置の製造方法であって、（ａ）前記アクティブマトリクス基板のベース基板上に、感光性樹脂によって樹脂層を形成する工程と、（ｂ）露光機によって、フォトマスクを介して、前記樹脂層に対して露光を行い、更に、現像を行って、前記樹脂層に、前記樹脂層を貫通する貫通孔と、凹部又は凸部とを形成する工程と、（ｃ）前記樹脂層の前記凹部又は前記凸部が設けられた領域上に、前記反射電極となる金属膜を形成する工程とを少なくとも有し、前記（ｂ）の工程で用いられる前記フォトマスクは、前記貫通孔を形成するための第１のパターンと、前記凹部又は前記凸部を形成するための複数の第２のパターンとを備え、前記複数の第２のパターンは、隣接する第２のパターンの一方の中心と他方の中心との距離が前記露光機の解像度以下となるように配置されていることを特徴とする。

上記第１の液晶表示装置の製造方法においては、前記露光機が、複数個の光源と、前記フォトマスクを通過した光を集光させる投影光学系とを備え、前記露光機の解像度をＲ、前記複数個の光源の数をｎ、各光源の出射光の波長をλ１、λ２・・・λｎ、前記露光機が備える投影光学系の開口数をＮＡ、及び前記露光機の固有値をｋとしたときに、前記露光機の解像度Ｒが下記式（１）によって表される。

（数３）
Ｒ＝ｋ・（λ１＋λ２＋・・・＋λｎ）／ｎ／ＮＡ・・・・・（１）

なお、上記式（１）において固有値ｋは、一般にレジストプロセス定数と呼ばれるものであり、レジストプロセス等によって決定されるパラメータである。例えば、ｇｈ線ステッパ（水銀灯のｇ線（λ＝４３６ｎｍ）とｈ線（λ＝４０５ｎｍ）を光源とする露光機）の場合は、固有値ｋは、概ね１．０〜１．５の範囲で設定される。また、ｉ線ステッパ（水銀灯のｉ線（λ＝３６５ｎｍ）を光源とする露光機）の場合は、概ね０．８〜１．４の範囲で設定される。

また、上記第１の液晶表示装置の製造方法においては、前記複数の第２のパターンが格子状に配置され、前記フォトマスクの前記第１のパターン及び前記第２のパターンが形成されていない領域の複数個所が、二以上の第２のパターンによって囲まれているのが好ましい。この場合、樹脂層には凹凸が複数形成されるので、反射電極の反射率を高くすることができる。更に、反射電極の反射特性のバラつきを抑制でき、あらゆる方向に対して均一な反射特性を持った反射電極を得ることができる。

更に、上記第１の液晶表示装置の製造方法においては、前記複数の第２のパターンそれぞれが矩形状の部分を有し、前記矩形状の部分の一辺の長さが、前記露光機の解像度の３分の１以下、特には８分の１以上３分の１以下に設定されているのが好ましい。この場合は、樹脂層により理想的な凹凸を形成でき、反射特性の更なる向上を図ることができる。

また、本発明における第２の液晶表示装置の製造方法は、反射電極が設けられたアクティブマトリクス基板を有する液晶表示装置の製造方法であって、（ａ）前記アクティブマトリクス基板のベース基板上に、感光性樹脂によって樹脂層を形成する工程と、（ｂ）露光機によって、フォトマスクを介して、前記樹脂層に対して露光を行い、更に、現像を行って、前記樹脂層に、前記樹脂層を貫通する貫通孔と、凹部又は凸部とを形成する工程と、（ｃ）前記樹脂層の前記凹部又は前記凸部が設けられた領域上に、前記反射電極となる金属膜を形成する工程とを少なくとも有し、前記（ｂ）の工程で用いられる前記フォトマスクは、前記貫通孔を形成するための第１のパターンと、前記凹部又は前記凸部を形成するための複数の第２のパターンとを備え、前記複数の第２のパターンそれぞれは、矩形状の部分を有し、前記矩形状の部分の一辺の長さが、前記露光機の解像度の３分の１以下に設定されていることを特徴とする。また、上記第２の液晶表示装置の製造方法では、前記矩形状の部分の一辺の長さは、前記露光機の解像度の８分の１以上３分の１以下に設定されているのが好ましい。

上記第２の液晶表示装置の製造方法においても、前記露光機が、複数個の光源と、前記フォトマスクを通過した光を集光させる投影光学系とを備え、前記露光機の解像度をＲ、前記複数個の光源の数をｎ、各光源の出射光の波長をλ１、λ２・・・λｎ、前記露光機が備える投影光学系の開口数をＮＡ、及び前記露光機の固有値をｋとしたときに、前記露光機の解像度Ｒが上記式（１）によって表される。

本発明における第１のフォトマスクは、感光性樹脂によって形成された樹脂層に露光機による露光を行う際に用いられるフォトマスクであって、前記樹脂層にそれを貫通する貫通孔を形成するための第１のパターンと、前記樹脂層に凹部又は凸部を形成するための複数の第２のパターンとを備え、前記複数の第２のパターンは、隣接する第２のパターンの一方の中心と他方の中心との距離が前記露光機の解像度以下となるように配置されていることを特徴とする。

また、本発明における第２のフォトマスクは、感光性樹脂によって形成された樹脂層に露光機による露光を行う際に用いられるフォトマスクであって、前記樹脂層にそれを貫通する貫通孔を形成するための第１のパターンと、前記樹脂層に凹部又は凸部を形成するための複数の第２のパターンとを備え、前記複数の第２のパターンそれぞれは、矩形状の部分を有し、前記矩形状の部分の一の辺の長さが、前記露光機の解像度の３分の１以下に設定されていることを特徴とする。上記第２のフォトマスクでは、前記矩形状の部分の一辺の長さは、前記露光機の解像度の８分の１以上３分の１以下に設定されているのが好ましい。

（発明の原理）
ここで、本発明の原理について図１及び図２を用いて説明する。図１は、フォトマスクのパターンサイズの違いによる焦点深度の変化を示す説明図であり、図１（ａ）はパターンのサイズが小さい場合、図１（ｂ）はパターンのサイズが大きい場合を示している。なお、図１（ａ）及び図１（ｂ）それぞれにおいて、最下段の図は樹脂層上の光強度を示している。

図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すように、露光機は、光源（図示せず）と投影光学系５とを備えている。光源から出射された光（出射光）は、フォトマスク１又は１０を通過する。このとき、フォトマスク１又は１０を通過した出射光は、フォトマスク１又は１０に形成されたパターン４で回折され、これらを通過した光は回折光となる。また、回折光としては、０次、±１次、±２次の回折光や、更なる高次の回折光が発生する。

なお、フォトマスク１及びフォトマスク１０は、共に、ガラス板２の一方の主面に、遮光膜３を設けて形成されている。パターン４の形成領域には、遮光膜３は形成されておらず、パターン４の形成領域は透明領域となっている。

回折光は、投影光学系５に入射し、それによって、ガラス基板６上の樹脂層７上に結像される。そして、フォトマスク１及び１０のパターン情報が樹脂層７上に伝達される。また、このとき、投写光学系５に入射する回折光が高次であるほど、パターン情報は正確に伝達される。逆に、投写光学系５に入射する回折光が低次であれば、パターン情報の伝達性は低下する。

また、できる限り高次の回折光を投写光学系５に入射させるには、回折光の回折角θを小さくすることによって行うことができる。回折光の回折角θは、フォトマスクのパターンサイズをｄ、露光機に備えられた光源の数をｎ（ｎは整数）、各光源の出射光の波長をλ１、λ２・・・λｎ、回折次数をｍ（ｍ＝０、１、２、３・・・）とすると、下記式（２）によって表すことができる。

（数４）
ｄ・ｓｉｎθ＝ｍ（λ１＋λ２＋・・・＋λｎ）／ｎ・・・・・（２）

上記式（２）より、回折角θは、フォトマスクのパターンサイズｄを大きくすることによって、また入射光の波長を小さくすることによって、小さくすることができる。

ところで、各光源の出射光の波長λ１、λ２・・・λｎは、図１（ａ）及び図１（ｂ）の両方において同一である。また、フォトマスク１のパターンサイズｄ₁は、フォトマスク１０のパターンサイズｄ₂よりも小さいことから、回折角θ₁（図１（ａ）参照）は、回折角θ₂（図１（ｂ）参照）より大きくなる。よって、図１（ａ）の例によれば、図１（ｂ）の例に比べて、パターン情報の伝達性は低下する。

更に、図１（ａ）の例では、回折角θ₁は、１次以上の回折光が投影光学系５に入射せず、０次回折光のみが、投影光学系５に入射するように設定されている。具体的には、パターンサイズｄ₁が、露光機の解像度Ｒの３分の１以下に設定されている。但し、パターンサイズｄ₁が小さすぎると、０次回折光の樹脂層７への入射も困難となることから、パターンサイズｄ₁は、露光機の解像度Ｒの８分の１以上３分の１以下とするのが好ましい。

従って、図１の（ａ）の例では、１次以上の回折光は、樹脂層７上で、結像されず、０次回折光のみが樹脂層７に到達する。この結果、図１（ａ）の例では、樹脂層７上での光強度は弱く、焦点深度が浅くなるため、樹脂層７の表層近くの部分８のみが感光する。

これに対して、図１（ｂ）の例では、回折角θ₂は、０次回折光に加え、１次以上の回折光も投影光学系５に入射するように設定されている。従って、１次以上の回折光も、樹脂層７上で結像され、樹脂層７に到達する。この結果、図１（ｂ）の例では、樹脂層７上での光強度は、図１（ａ）の例よりも強くなり、焦点深度が深くなるため、出射光は樹脂層７とガラス基板６との界面にまで達する。図１（ｂ）の例では、感光した部分９は、樹脂層７の厚み全体に渡っている。

なお、図１（ａ）及び図１（ｂ）において、樹脂層７は、ポジ型の感光性樹脂によって形成されている。よって、感光した部分８及び９は、その後の現像によって除去される。

このように、パターンサイズの設定によって焦点深度を変化させることにより、樹脂層７に貫通孔及び凹部のうちのいずれかを設けることができる。従って、パターンサイズが大きなパターンと、パターンサイズが小さなパターンとが設けられたフォトマスクを用いれば、一度の露光及び現像で、反射電極用の凹凸と、コンタクトホールとを同時に形成できる。

また、露光機の光源からの出射光の焦点深度は、フォトマスクに設けられたパターンのピッチによっても調整することができる。この点について図２を用いて説明する。図２は、フォトマスクのパターンピッチの違いによる焦点深度の変化を示す説明図であり、図２（ａ）はパターンピッチが狭い場合、図２（ｂ）はパターンピッチが広い場合を示している。なお、図２において、図１で示された符号が付された部分は、図１において同符号が付された部分と同一である。

図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、フォトマスク１１と、フォトマスク１２とは、隣接するパターン４間のパターンピッチの点で、異なっている。本明細書においてパターンピッチとは、隣接するパターンの一方の中心と他方の中心との距離をいう。図２（ａ）におけるパターンピッチＰ₁は、図２（ｂ）におけるパターンピッチＰ₂よりも狭くなっている。

具体的には、図２（ａ）において、パターン４は、パターンピッチＰ₁が露光機の解像度Ｒ以下となるように配置されている。例えば、ｇ線（露光波長０．４３６ｎｍ）を出射する光源と、ｈ線（露光波長０．４０５ｎｍ）を出射する光源とを備え、固有値ｋが１．５、投影光学系の開口数ＮＡが０．１の露光機を用いた場合は、下記式（１）より、解像度Ｒは６μｍとなる。この場合、図２（ａ）に示すパターン４は、パターンピッチが６μｍ以下となるように配置される。

（数５）
Ｒ＝ｋ・（λ１＋λ２＋・・・＋λｎ）／ｎ／ＮＡ・・・・・（１）

このように、パターンピッチＰ₁が露光機の解像度Ｒ以下となると、フォトマスク１１を通過した光の回折角は大きくなり、結像に寄与できない回折光が増加するため、樹脂層７に到達する光の光強度は弱くなる。よって、図２（ａ）の例では、フォトマスク１１を通過した光は、樹脂層７とガラス基板６との界面まで到達できず、樹脂層７の表層近くの部分８のみを感光させる。従って、図１（ａ）の例と同様に、図２（ａ）の例でも、樹脂層７の表層近くに凹凸が形成される。

一方、図２（ｂ）においては、パターン４は、パターンピッチＰ₂が露光機の解像度Ｒよりも大きくなるように配置されている。よって、フォトマスク１２を通過した光の回折角は小さくなり、結像に寄与できる回折光が増加するため、図２（ａ）の例とは反対に、樹脂層７に到達する光の光強度は強くなる。よって、図２（ｂ）の例では、フォトマスク１２を通過した光は、樹脂層７とガラス基板６との界面にまで到達し、樹脂層７の感光した部分９は樹脂層７の厚み全体に渡る。従って、図１（ｂ）の例と同様に、図２（ｂ）の例でも、樹脂層７を貫通する貫通孔が形成される。

このように、パターンピッチの設定によっても、樹脂層７に貫通孔及び凹部のうちのいずれかを設けることができる。従って、パターンピッチが解像度より大きなパターンと、パターンピッチが解像度以下のパターンとが設けられたフォトマスクを用いた場合も、一度の露光及び現像で、反射電極用の凹凸と、コンタクトホールとを同時に形成できる。

（実施の形態）
以下、本発明の実施の形態における液晶表示装置の製造方法、及びそれに用いるフォトマスクについて、図３〜図８を参照しながら説明する。最初に、本実施の形態におけるフォトマスクについて図３を用いて説明する。図３は、本発明の実施の形態におけるフォトマスクを示す図であり、図３（ａ）は平面図、図３（ｂ）は図３（ａ）中の切断線Ａ−Ａ´に沿って切断した断面図、図３（ｃ）はフォトマスクを通過した光の露光対象物上の光強度を示す図である。

図３（ａ）及び図３（ｂ）に示すフォトマスク２０は、感光性樹脂によって形成された樹脂層（図示せず）に、露光機（図示せず）による露光を行う際に用いられる。フォトマスク２０は、樹脂層を貫通する貫通孔を形成するための第１のパターン２６と、樹脂層に凹部又は凸部を形成するための第２のパターン２３〜２５とを備えている。

本実施の形態では、フォトマスク２０は、ガラス板２１の一方の主面に遮光膜２２を設けることによって形成されている。また、第１のパターン２６及び第２のパターン２３〜２５は、ガラス板２１の一方の主面全体に遮光膜２２を形成した後、露光及び現像によって、これらのパターンの形成領域に相当する部分を除去することで形成されている。第１のパターン２６及び第２のパターン２３〜２５が形成された部分は、透明領域となっている。一方、第１のパターン２６及び第２のパターン２３〜２５が形成されていない部分（図３（ａ）においてハッチングが施された領域）は、遮光領域となっている。

また、後述するように、本実施の形態では、露光対象となる樹脂層は、ポジ型の感光性樹脂によって形成される。よって、本実施の形態においては、第２のパターン２３〜２５は凹部を形成するためのパターンであり、第２のパターン２３〜２５を通過した光の入射領域には、凹部が形成される。第１のパターン２６を通過した光が入射した領域には、貫通孔が形成される。

また、本実施の形態では、第２のパターン２３〜２５は長方形状を呈しており、それぞれの長辺Ｔの長さは同一に設定されている。但し、第２のパターン２３〜２５それぞれの短辺の長さは異なっており、第２のパターン２３の短辺Ｄ₁が最も大きく、次いで、第２のパターン２４の短辺Ｄ₂が大きく、第２のパターン２５の短辺Ｄ₃が最も小さく設定されている。これは、後述の図４（ｂ）に示すように、形成される凹部の深さをランダムにして、散乱特性に優れた反射電極を形成するためである。また、第１のパターン２６は正方形状を呈している。図３（ａ）において「Ｓ」は、第１のパターン２６の辺を示している。

更に、第２のパターン２３〜２５は、格子状に配置されている。具体的には、第２のパターン２３と２４とは、図１中の矢印で示すＹ方向に沿って交互に、それぞれの長辺方向をＹ方向に向けて（直列に）配列されている。第２のパターン２３と２４とのＹ方向の列は、複数条あり、図１中の矢印で示すＸ方向において一定の間隔をあけて配置されている。また、第２のパターン２３と２４とのＹ方向の列は、隣り合う列の第２のパターン２３と第２のパターン２４とがＸ方向において対向するように構成されている。

第２のパターン２５は、Ｘ方向に沿って、それぞれの長辺方向をＸ方向に向けて（直列に）配列されている。第２のパターン２５のＸ方向の列も、複数条あり、Ｙ方向において一定の間隔をあけて配置されている。また、第２のパターン２５のＸ方向の列は、Ｙ方向における第２のパターン２３と２４との間を横切るように配置されている。

このように、第２のパターン２３〜２５が格子状に配置されているため、遮光領域の複数個所、言い換えると、遮光領域の格子の目に相当する領域は、二以上の第２のパターン２３〜２５によって囲まれた状態となる。

また、図２（ａ）に示した例と同様に、第２のパターン２３〜２５は、隣接する第２のパターンの一方の中心と他方の中心との距離（パターンピッチ）が、露光機の解像度Ｒ以下となるように配置されている。なお、本実施の形態において「パターンが隣接する」とは、任意の方向において隣り合っており、該方向において二つのパターンの間に、別のパターンが存在していないことをいう。

具体的には、Ｘ方向における第２のパターン２３と２４とのパターンピッチＰｔ₁、及びＹ方向における第２のパターン２３と２４とのパターンピッチＰｔ₂は解像度Ｒ以下に設定されている。同様に、Ｘ方向における第２のパターン２５間のパターンピッチＰｔ₃、及びＹ方向における第２のパターン２５間のパターンピッチＰｔ₄も解像度Ｒ以下に設定されている。更に、第２のパターン２３と２５とのパターンピッチＰｔ₅、及び第２のパターン２４と２５とのパターンピッチＰｔ₆も解像度Ｒ以下に設定されている。

また、図１（ａ）に示した例と同様に、第２のパターン２３〜２５それぞれの短辺Ｄ₁、Ｄ₂及びＤ₃は、解像度Ｒの３分の１以下、好ましくは解像度Ｒの８分の１以上３分の１以下に設定されている。例えば、上述したように、解像度Ｒが６μｍである場合は、短辺Ｄ₁、Ｄ₂及びＤ₃は０．７５μｍ〜２μｍの範囲で設定される。

なお、第２のパターン２３〜２５の長辺Ｔの長さは特に限定されるものではない。但し、長辺Ｔの長さが長すぎると、パターンピッチが大きくなり、単位面積当たりに形成できる凹凸の数を減少させてしまう。更に、長辺Ｔの長さが短すぎると、パターンピッチが小さくなり、マスクを通る光が、全体にぼけてしまい、設計通りの凹凸が形成できず、単に樹脂層の膜厚を減らすだけの結果となる。これらのことを踏まえ、フォトマスクを透過する光強度の最適化をはかるという理由から長辺Ｔの長さは、解像度Ｒの０．６分の１〜１．２分の１に設定するのが好ましい。

一方、第１のパターン２６と第２のパターン２３とのパターンピッチＰＴ₇、及び第１のパターン２６と第２のパターン２４とのパターンピッチＰＴ₈は、解像度Ｒよりも大きな値に設定されている。第１のパターン２６は、第２のパターン２３〜２５に対して孤立している。また、第１のパターン２６の一辺Ｓの長さは、解像度Ｒの１．５分の１以上の値に設定される。例えば、上述したように、解像度Ｒが６μｍである場合は、辺Ｓは４μｍ程度に設定される。

このような構成により、図３（ａ）及び図３（ｂ）に示すフォトマスク２０を通過した光の樹脂層上の光強度は、図３（ｃ）に示すものとなる。よって、図３（ａ）及び（ｂ）に示したフォトマスクを用いれば、露光対象となる樹脂層に、コンタクトホール形成用の貫通孔と、凹凸形成用の凹部とを同時に形成できる。

また、第２のパターン２３〜２５を通過した光の光強度、更には、焦点深度は、これらのパターンピッチや大きさ、形状によって調整できるため、これらの調整によって、設計者が意図した凹凸を容易に樹脂層に形成できる。

次に、本発明の実施の形態における液晶表示装置の製造方法について図４及び図５を用いて説明する。図４は、本発明の実施の形態における液晶表示装置の製造方法を示す図であり、図４（ａ）〜図４（ｃ）は、一連の主な工程を示す断面図である。図５は、図４（ｃ）に示す工程の実施によって得られた画素の一つを示す斜視図である。また、図４及び図５は、反射型液晶表示装置の製造工程の一部であって、アクティブマトリクス基板上に反射電極を形成する工程のみを図示している。

最初に、図４（ａ）に示すように、アクティブマトリクス基板のベース基板２７上に、ポジ型の感光性樹脂によって樹脂層３０を形成し、露光機によって、フォトマスク２０を介して、樹脂層３０への露光を行う。これにより、フォトマスク２０の第１のパターン２６、第２のパターン２３〜２５（第２のパターン２５は図示せず）を通過した光が、樹脂層３０に入射し、樹脂層３０の光が入射した部分は感光する。図４（ａ）において、３１、３２、３３は感光した部分を示している。

本実施の形態では、ベース基板２７はガラス基板である。また、樹脂層３０は、ベース基板２７上に、ゲート絶縁膜２８やドレイン電極２９を備えるＴＦＴ（図９及び図１０参照）を形成し、その後に形成されている。また、図４（ａ）には図示していないが、フォトマスク２０と、樹脂層３０との間には、投影光学系（図１及び図２参照）が配置されている。更に、図４（ａ）においては、フォトマスク２０のパターン２３〜２６と樹脂層７の感光した部分３１〜３３との対応を説明するため、フォトマスク２０は樹脂層７に合わせて縮小して図示している。

次に、図４（ｂ）に示すように、現像を行って、感光した部分３１、３２及び３３を除去すると、樹脂層３０には、コンタクトホール形成用の貫通孔３６と、反射電極の下地となる凹凸を形成するための凹部３４及び３５とが形成される。次に、図４（ｃ）及び図５に示すように、加熱処理によって、樹脂層３０を収縮させると、樹脂層３０の表面は滑らかな凹凸形状となる。

また、上述したように、第２のパターン２３〜２５が格子状に配置されているため、図５に示すように、樹脂層３０において突出した部分はマトリクス状に配列され、樹脂層３０には凹凸が複数形成される。また、凹凸は一定のパターンで連続して形成されている。よって、後述するように反射電極が形成されると、あらゆる方向に対して均一な反射特性を持った反射電極が得られることとなる。なお、図５において、破線は突出した部分の等高線を示している。

その後、図４（ｄ）に示すように、凹凸及び貫通孔３６の内面が覆われるようにＩＴＯ膜が形成され、更にそれがパターニングされて透明電極３７が形成される。そして、透明電極３７の上に金属膜が形成され、それがパターニングされて反射電極３８が形成される。

このように、本実施の形態によれば、図３（ａ）及び図３（ｂ）に示したフォトマスクのみで、コンタクトホール形成用の貫通孔３６と、反射電極の下地となる凹凸を形成するための凹部３１及び３２とが同時に形成される。また、凹部３１及び３２の形状は、設計者の意図通りとなっている。

本実施の形態においては、第２のパターンは、パターンピッチが露光機の解像度Ｒ以下となり、更に、矩形状に形成された第２のパターンの一辺の長さが露光機の解像度の３分の１以下となるように形成されるが、本発明はこれに限定されるものではない。

本発明においては、第２のパターンが、パターンピッチが露光機の解像度Ｒ以下となるように形成されているだけの態様であっても良い。また、第２のパターンが、矩形状に形成され、第２のパターンの一辺の長さが露光機の解像度の３分の１以下となるように形成されているだけの態様であっても良い。これらのいずれの態様であっても、一枚のフォトマスクのみで、コンタクトホール形成用の貫通孔と、反射電極の下地となる凹凸を形成するための凹部とが同時に形成される。また、これらの態様でも、凹凸の形状は、簡単に設計者の意図通りにできる。

また、本実施の形態では、図３（ａ）及び図３（ｂ）に示したように、フォトマスクには、第２のパターンとして、短辺の長さが異なる長方形状のパターンが形成されているが、本発明はこれに限定されるものではない。

例えば、図６に示すように、全ての第２のパターン４０が、長辺及び短辺の長さが同一の長方形状に形成されている態様であっても良い。図６に示したフォトマスクを用いた場合は、均一な凹凸を規則正しく形成することができる。図６は、本発明の実施の形態におけるフォトマスクの他の例を示す平面図である。

また、本発明においては、第２のパターンの形状は矩形に限定されず、設計者が意図する凹凸が得られる形状であれば良い。但し、フォトマスクの設計を容易にする点からは、第２のパターンは矩形状の部分を有するものであるのが好ましく、この場合は、矩形状の部分の一辺の長さが露光機の解像度の３分の１以下になっていれば良い。

矩形以外の第２のパターンとしては、例えば、図７に示すＴ字形状に形成された第２のパターンが挙げられる。図７に示したフォトマスクを用いた場合は、単位面積あたりの凹凸の数を増やすことができる。なお、図７も、本発明の実施の形態におけるフォトマスクの他の例を示す平面図である。

更に、本発明においては、第２のパターンとして、各々の形状が異なるパターンを形成しても良いし、それぞれをランダムに配置しても良い。例えば、図８に示す例では、形状や大きさが異なるパターン４２が形成されている。図８に示すフォトマスクを用いれば、反射電極の散乱特性の更なる向上を図ることができる。なお、図８も、本発明の実施の形態におけるフォトマスクの他の例を示す平面図である。

また、本実施の形態においては、反射型の液晶表示装置を製造する例について説明しているが、本発明は、反射型と透過型との両方の機能を備えた半透過型の液晶表示装置に適用することもできる。この場合においては、画素電極の形成領域の一部にのみ凹凸を設け、凹凸を設けていない部分においては、図４（ｃ）に示した透明電極３７のみを形成すれば良い。

更に、本実施の形態は、露光対象となる樹脂層がポジ型の感光性樹脂で形成されている例について示しているが、本発明はこれに限定されるものではない。本発明においては、露光対象となる樹脂層はネガ型の感光性樹脂で形成されていても良い。この場合は、例えば、図３（ａ）及び図６〜図８に示された遮光領域（ハッチングが施された領域）を透明領域とし、透明領域を遮光領域としたフォトマスクが用いられる。更に、図４（ｂ）に示した現像工程が終了すると、樹脂層には、凹部の代わりに凸部が形成される。

また、本発明の液晶表示装置の製造方法では、上述したように、本発明のフォトマスクを用いた一回の露光及び現像によって、反射電極の下地となる凹凸形状と、コンタクトホールとなる貫通孔とが形成される。このため、本発明を用いて複数の液晶表示装置（液晶表示パネル）を作製した場合、反射電極の凹部及び凸部とコンタクトホールとの位置関係は、作製された全ての液晶表示装置において同一となる。また、フォトマスクに位置ズレが生じたときは、反射電極の凹部及び凸部とコンタクトホールとの両方に同一の位置ズレが生じることとなる。

これに対して、凹凸形状と貫通孔とをそれぞれ別のフォトマスクによって形成する従来の製造方法を用いて、複数の液晶表示装置（液晶表示パネル）を作製した場合は、フォトマスク毎に位置ズレが生じる。よって、反射電極の凹部及び凸部とコンタクトホールとには別々に位置ズレが生じ、これらの位置関係は、作製された液晶表示装置毎に異なることとなる。

従って、反射電極の凹部及び凸部とコンタクトホールとの位置関係を調べれば、液晶表示装置が、本発明の製造方法によって作製されているか、凹凸形状と貫通孔とをそれぞれ別のフォトマスクによって形成する従来の製造方法によって作製されているかを判別できる。

本発明のフォトマスクは液晶表示装置の製造に有用である。よって、本発明のフォトマスク及び液晶表示装置の製造方法は、産業上の利用可能性を有している。

図１は、フォトマスクのパターンサイズの違いによる焦点深度の変化を示す説明図であり、図１（ａ）はパターンサイズが小さい場合、図１（ｂ）はパターンサイズが大きい場合を示している。 図２は、フォトマスクのパターンピッチの違いによる焦点深度の変化を示す説明図であり、図２（ａ）はパターンピッチが狭い場合、図２（ｂ）はパターンピッチが広い場合を示している。 図３は、本発明の実施の形態におけるフォトマスクを示す図であり、図３（ａ）は平面図、図３（ｂ）は図３（ａ）中の切断線Ａ−Ａ´に沿って切断した断面図、図３（ｃ）はフォトマスクを通過した光の露光対象物上の光強度を示す図である。 図４は、本発明の実施の形態における液晶表示装置の製造方法を示す図であり、図４（ａ）〜図４（ｃ）は、一連の主な工程を示す断面図である。 図５は、図４（ｃ）に示す工程の実施によって得られた画素の一つを示す斜視図である。 図６は、本発明の実施の形態におけるフォトマスクの他の例を示す平面図である。 図７は、本発明の実施の形態におけるフォトマスクの他の例を示す平面図である。 図８は、本発明の実施の形態におけるフォトマスクの他の例を示す平面図である。 図９は、従来の反射型液晶表示装置のアクティブマトリクス基板の一部を示す平面図である。 図１０は、図９に示したアクティブマトリクス基板を切断線Ｂ−Ｂ´に沿って切断して得られた断面図である。

符号の説明

１、１０、１１、１２、２０ フォトマスク
２ ガラス板
３ 遮光膜
４ パターン（透明領域）
５ 投影光学系
６、２７ ガラス基板（ベース基板）
７、３０ 樹脂層
８、９、３１、３２、３３ 樹脂層の感光した部分
２３、２４、２５、４０〜４２ 第２のパターン
２６ 第１のパターン
２８ ゲート絶縁膜
２９ ドレイン電極
３４、３５ 凹部
３６ 貫通孔
３７ 透明電極
３８ 反射電極

Claims (8)

1. 反射電極が設けられたアクティブマトリクス基板を有する液晶表示装置の製造方法であって、
   （ａ）前記アクティブマトリクス基板のベース基板上に、感光性樹脂によって樹脂層を形成する工程と、
   （ｂ）露光機によって、フォトマスクを介して、前記樹脂層に対して露光を行い、更に、現像を行って、前記樹脂層に、前記樹脂層を貫通する貫通孔と、凹部又は凸部とを形成する工程と、
   （ｃ）前記樹脂層の前記凹部又は前記凸部が設けられた領域上に、前記反射電極となる金属膜を形成する工程とを少なくとも有し、
   前記（ｂ）の工程で用いられる前記フォトマスクは、前記貫通孔を形成するための第１のパターンと、前記凹部又は前記凸部を形成するための複数の第２のパターンとを備え、
   前記複数の第２のパターンは、隣接する第２のパターンの一方の中心と他方の中心との距離が前記露光機の解像度以下となるように配置されていることを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
2. 前記露光機が、複数個の光源と、前記フォトマスクを通過した光を集光させる投影光学系とを備え、
   前記露光機の解像度をＲ、前記複数個の光源の数をｎ、各光源の出射光の波長をλ１、λ２・・・λｎ、前記露光機が備える投影光学系の開口数をＮＡ、及び前記露光機の固有値をｋとしたときに、前記露光機の解像度Ｒが下記式（１）によって表される請求項１に記載の液晶表示装置の製造方法。
   （数１）
   Ｒ＝ｋ・（λ１＋λ２＋・・・＋λｎ）／ｎ／ＮＡ・・・・・（１）
3. 前記複数の第２のパターンが格子状に配置され、前記フォトマスクの前記第１のパターン及び前記第２のパターンが形成されていない領域の複数個所が、二以上の第２のパターンによって囲まれている請求項１または２に記載の液晶表示装置の製造方法。
4. 前記複数の第２のパターンそれぞれが矩形状の部分を有し、前記矩形状の部分の一辺の長さが、前記露光機の解像度の３分の１以下に設定されている請求項１〜３のいずれかに記載の液晶表示装置の製造方法。
5. 反射電極が設けられたアクティブマトリクス基板を有する液晶表示装置の製造方法であって、
   （ａ）前記アクティブマトリクス基板のベース基板上に、感光性樹脂によって樹脂層を形成する工程と、
   （ｂ）露光機によって、フォトマスクを介して、前記樹脂層に対して露光を行い、更に、現像を行って、前記樹脂層に、前記樹脂層を貫通する貫通孔と、凹部又は凸部とを形成する工程と、
   （ｃ）前記樹脂層の前記凹部又は前記凸部が設けられた領域上に、前記反射電極となる金属膜を形成する工程とを少なくとも有し、
   前記（ｂ）の工程で用いられる前記フォトマスクは、前記貫通孔を形成するための第１のパターンと、前記凹部又は前記凸部を形成するための複数の第２のパターンとを備え、
   前記複数の第２のパターンそれぞれは、矩形状の部分を有し、前記矩形状の部分の一辺の長さが、前記露光機の解像度の３分の１以下に設定されていることを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
6. 前記露光機が、複数個の光源と、前記フォトマスクを通過した光を集光させる投影光学系とを備え、
   前記露光機の解像度をＲ、前記複数個の光源の数をｎ、各光源の出射光の波長をλ１、λ２・・・λｎ、前記露光機が備える投影光学系の開口数をＮＡ、及び前記露光機の固有値をｋとしたときに、前記露光機の解像度Ｒが下記式（１）によって表される請求項５に記載の液晶表示装置の製造方法。
   （数２）
   Ｒ＝ｋ・（λ１＋λ２＋・・・＋λｎ）／ｎ／ＮＡ・・・・・（１）
7. 感光性樹脂によって形成された樹脂層に露光機による露光を行う際に用いられるフォトマスクであって、
   前記樹脂層にそれを貫通する貫通孔を形成するための第１のパターンと、前記樹脂層に凹部又は凸部を形成するための複数の第２のパターンとを備え、
   前記複数の第２のパターンは、隣接する第２のパターンの一方の中心と他方の中心との距離が前記露光機の解像度以下となるように配置されていることを特徴とするフォトマスク。
8. 感光性樹脂によって形成された樹脂層に露光機による露光を行う際に用いられるフォトマスクであって、
   前記樹脂層にそれを貫通する貫通孔を形成するための第１のパターンと、前記樹脂層に凹部又は凸部を形成するための複数の第２のパターンとを備え、
   前記複数の第２のパターンそれぞれは、矩形状の部分を有し、前記矩形状の部分の一の辺の長さが、前記露光機の解像度の３分の１以下に設定されていることを特徴とするフォトマスク。

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