JP4336521B2

JP4336521B2 - Manufacturing method of diffuse reflector

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Publication number: JP4336521B2
Application number: JP2003140929A
Authority: JP
Inventors: 行一佐藤; 幸男藤井; 博康伊藤
Original assignee: Sumitomo Chemical Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Chemical Co Ltd
Priority date: 2002-05-24
Filing date: 2003-05-19
Publication date: 2009-09-30
Anticipated expiration: 2023-05-19
Also published as: JP2004046139A

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。なお、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露光量を露光量閾値とし、この露光量閾値を超える露光量で露光することで、前記フォトレジストの周辺部は、現像時に除去される。
【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／Ｄ²＜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４×１０³ｃｄ／ｍ²である照明環境における散乱強度が３×１０³ｃｄ／ｍ²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４×１０³ｃｄ／ｍ²である照明環境における散乱強度が４×１０³ｃｄ／ｍ²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４×１０³ｃｄ／ｍ²である照明環境における散乱強度が５×１０³ｃｄ／ｍ²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４×１０³ｃｄ／ｍ²である照明環境における散乱強度が３×１０³ｃｄ／ｍ²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４×１０³ｃｄ／ｍ²である照明環境における散乱強度が４×１０³ｃｄ／ｍ²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４×１０³ｃｄ／ｍ²である照明環境における散乱強度が５×１０³ｃｄ／ｍ²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／Ｄ²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／Ｄ²＜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／Ｄ²×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／Ｄ²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／Ｄ²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（ＳｈｉｐｌｅｙＳ１８０５）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／ｃｍ²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／Ｄ²）をとり、散乱輝度に対する効果を検証した。Ｌ／Ｄ²が１２０％〜２８０％の範囲で高い輝度、１７３％（９／３φ：μｍ）では少なくとも３×１０³ｃｄ／ｍ²以上、１１６％（１１／５φ：μｍ）では少なくとも４×１０³ｃｄ／ｍ²以上、２１０％（１１／５φ：μｍ）では少なくとも５×１０³ｃｄ／ｍ²以上、２４７％（９／３φ：μｍ）では少なくとも６×１０³ｃｄ／ｍ²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／Ｄ²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／ｍ²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／Ｄ²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／Ｄ²が０．８から５．０程度の広い範囲を選択可能であるが、Ｌ／Ｄ²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／Ｄ²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／ｃｍ²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／ｃｍ²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／ｃｍ²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／ｃｍ²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／ｃｍ²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／ｃｍ²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／ｍ²、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／Ｄ²）をとり、散乱輝度に対する効果を検証した。Ｌ／Ｄ²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／ｃｍ²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／ｃｍ²（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／ｍ²）、白色板輝度（ｃｄ／ｍ²）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／Ｄ²＝１６０％（露光量２５０ｍＪ／ｃｍ²）、Ｌ／Ｄ²＝２１０％（３００ｍＪ／ｃｍ²）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／ｍ²）、白色板輝度（ｃｄ／ｍ²）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／Ｄ²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]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a diffusive reflector for a reflective liquid crystal display, a manufacturing method thereof, and a proximity exposure method.
[0002]
[Prior art]
A small portable information terminal display of about 2 inches to 4 inches is required to be thin, light, and have low power consumption. A reflective liquid crystal display does not use a backlight but performs display using ambient background light, and thus can be reduced in thickness, weight, and power consumption. Reflective liquid crystals are more advantageous for outdoor use because they appear clearer as background light increases.
[0003]
A reflective liquid crystal display performs display by combining light control means (such as an electrode and a liquid crystal layer) for controlling the amount of light incident on and reflected by a reflective plate and a display element, and a polarizing plate. Is.
[0004]
Characters written on a non-scattering mirror are less visible due to the reflection of background light. In order to improve the visibility of display characters on the 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 the liquid crystal display, the amount of reflected light is further reduced with respect to monochrome display. Therefore, conventionally, a high-brightness color reflective liquid crystal display cannot be manufactured. Accordingly, there is a need for a diffuse reflector with high scattering intensity.
[0006]
In other words, the diffuse reflection plate is required to have an appropriate diffuse reflection function in order to avoid a decrease in visibility due to reflection of background light, while the background light is appropriately supplied to an observer in order to realize a bright display. There is a need for ingenuity to reflect and effectively use for visibility.
[0007]
In the manufacturing method described in Patent Document 1 below, a through hole having a small area is formed, and a concave surface is formed by reflowing by heat treatment.
[0008]
In the manufacturing method described in Patent Document 2 below, an isolated protrusion 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. Therefore, instead of the highly productive batch exposure method, an expensive stepper with excellent resolution. 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 portion of the through hole or the gap portion of the projection, there is a problem that sufficient luminance cannot be obtained.
[0010]
Therefore, in the gazettes described in the following Patent Documents 3 and 4, after forming an isolated protrusion, a flattened resin layer is repeatedly applied to form a continuous smooth scattering surface.
[0011]
Since these methods are complicated, a method of forming a diffusive reflector using batch exposure to a photoresist can be considered. When a diffuse reflector using a photoresist is applied to a liquid crystal display, a mounting portion on which a fixing jig or the like is disposed is required on the outer periphery of the diffuse reflector. That is, it is preferable that the photoresist is removed from the outer peripheral portion of the diffuse reflector.
[0012]
[Patent Document 1]
JP 2001-296411 A
[Patent Document 2]
Japanese Patent Laid-Open No. 04-243226
[Patent Document 3]
JP 59-71081 A
[Patent Document 4]
Japanese Patent Laid-Open No. 05-232465
[0013]
[Problems to be solved by the invention]
However, if the photoresist is removed from the outer periphery of the substrate, a through-hole is partially opened in the diffuse reflection region at the core, and it is possible to manufacture a diffuse reflector with high scattering intensity using the proximity exposure method. Can not.
[0014]
In addition, the above-described method can provide a smooth scattering surface that does not include a flat portion, but has a problem that not only the control of the scattering structure is complicated, but also the number of steps increases and the cost increases. There has been a problem that a diffuse reflector with high scattering intensity cannot be produced.
[0015]
The present invention has been made in view of such problems, and an object of the present invention is to provide a simple manufacturing method and a proximity exposure method for a diffuse reflector having a high scattering intensity.
[0016]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problem, the method for manufacturing a diffuse reflector according to the present invention is a method of manufacturing a diffused reflector used in a reflective liquid crystal display, after exposing the photoresist on the proximity, developing, and subsequently performing a heat treatment. Thereafter, in the method of manufacturing a diffuse reflector including a step of forming a reflective film thereon, when the peripheral portion of the photoresist is removed during development, the transmissive portion of the photomask is formed in the central portion of the photoresist. Proximity exposure conditions are set so that a through hole corresponding to is not formed. Examples of the proximity exposure conditions include a manufacturing method that satisfies the following first and second proximity exposure conditions. In addition, The exposure amount necessary to expose and remove unnecessary portions of photoresist is the exposure amount threshold, and this exposure amount By exposing with an exposure amount exceeding the threshold, the peripheral portion of the photoresist is removed during development.
[0017]
More specifically, a manufacturing method of a diffusive reflector satisfying the first proximity exposure condition includes: (a) applying a photoresist on the substrate surface in the manufacturing method of a diffusive reflector used in a reflective liquid crystal display; The photoresist is subjected to proximity exposure through a photomask and then developed to pattern the photoresist, and then subjected to heat treatment, and (b) on the heat-treated photoresist. And a step of forming a reflective film.
[0018]
Further, when the distance between the photomask and the photoresist during proximity exposure is L (μm) and the outer dimension of the transmissive portion of the photomask during 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, this proximity exposure method is performed so as to satisfy the above inequality.
[0020]
Here, the external dimension means the dimension (diameter) of the outer diameter when the transmission part is circular or annular, and the average distance from the center of gravity position to the outer periphery when the transmission part is elliptical or polygonal. Means twice as much.
[0021]
In the method for manufacturing a diffuse reflector according to the present invention, the outer dimension of the transmission part is 3 μm or more and 15 μm or less, more preferably 6 μm or more and 12 μm or less.
[0022]
The reflective film preferably includes a metal film.
[0023]
The metal film preferably contains metal aluminum, an aluminum alloy, or a silver alloy.
[0024]
The manufacturing method of the diffusive reflector satisfying the second proximity exposure condition is the same as the method of manufacturing the diffusive reflector used in the reflective liquid crystal display, in which the diffuse reflection region forming pattern is formed on the inner side and the transparent pattern is formed on the outer side. A step of preparing a photomask, and applying a positive photoresist mixed with a light-absorbing material having a light-absorbing property to the photosensitive wavelength region on the substrate surface, and exposing the photoresist through the photomask. Then, a development process is performed to pattern the photoresist, and then a heat treatment is performed, and a step of forming a reflective film on the heat-treated photoresist is provided.
[0025]
According to this method, a pattern for forming a diffuse reflection region is formed on the inner side of the photomask, and a transparent pattern is formed on the outer side. Therefore, in the positive photoresist, the peripheral part is removed and diffused in the central part. A reflective region is formed. Here, since a light-absorbing material is mixed in the photoresist, even when the peripheral photoresist is removed, no through-hole is formed in the diffuse reflection region at the center. Therefore, a diffuse reflection region having a high scattering intensity can be formed. If the exposure conditions of L and D are set, it is possible to make the photoresist contain no light-absorbing material.
[0026]
The average transmittance in the photosensitive wavelength region of the photoresist used for forming the scattering structure 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 processability 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, which makes it difficult to form a stable uneven structure, which is not preferable.
[0027]
Examples of the light absorbing material include carbon black and an ultraviolet absorber, and this material can sufficiently absorb exposure light.
[0028]
A diffusive reflector manufactured by such a method includes a diffusive reflector used in a reflective liquid crystal display, a photoresist having a concavo-convex surface that is applied to a substrate surface and patterned and heat-treated, and the photoresist. And a reflection film including a metal film formed thereon, and the scattering intensity of a standard white plate is 4 × 10 ^Three cd / m ² The scattering intensity in the lighting environment is 3 × 10 ^Three cd / m ² It is set to exceed.
[0029]
Alternatively, the scattering intensity on a standard white plate is 4 × 10 ^Three cd / m ² The scattering intensity in the lighting environment is 4 × 10 ^Three cd / m ² Is set to exceed.
[0030]
Alternatively, the scattering intensity on a standard white plate is 4 × 10 ^Three cd / m ² The scattering intensity in the lighting environment is 5 × 10 ^Three cd / m ² Is set to exceed.
[0031]
That is, the above-described diffuse reflector has high scattering intensity.
[0032]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, a method for manufacturing a diffuse reflector for a reflective liquid crystal display according to an embodiment will be described. In addition, the same code | symbol is used for the same element and the overlapping description is abbreviate | omitted.
[0033]
FIG. 1 is a cross-sectional view of a color filter with a diffuse reflector according to an embodiment.
[0034]
On the surface of the transparent substrate 1, an uneven layer 2 having a fine uneven curved surface is provided. A reflective film 3 including a highly reflective metal film such as aluminum is formed on the surface of the uneven layer 2 by a method 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 process after the exposure process and the development process. The photoresist has a property that it melts and softens with hardening in the heating step, and the film surface becomes smooth. That is, the heating process includes a softening process for heating to a temperature at which the photoresist softens, and a baking process for curing the photoresist.
[0036]
When the light scattering layer is formed on the 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, and 4B as necessary, and a transparent electrode 5 for driving the 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 are not eluted 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 dyed, dye-dispersed or pigment-dispersed resin.
[0038]
Although there is no restriction | limiting in particular in the kind of this resin, Acrylic, polyvinyl alcohol, a polyimide, etc. can be used. In view of simplicity of the manufacturing process and weather resistance, it is preferable to use a pigment-dispersed resin film for the colored resin regions 4R, 4G, and 4B.
[0039]
The above-mentioned diffuse reflector is manufactured using a proximity exposure method. The diffusive reflector used in the reflective liquid crystal display was formed on the concavo-convex layer 2 and a photoresist (concave / convex layer 2) having a concavo-convex surface that is applied on the surface of the substrate 1 and patterned and then heat-treated. And a reflective film 3 including a metal film.
[0040]
In the case of a reflective 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 reflector, the scattering intensity of the standard white plate is 4 × 10. ^Three cd / m ² The scattering intensity in the lighting environment is 3 × 10 ^Three cd / m ² It is set to exceed.
[0041]
Alternatively, the scattering intensity on a standard white plate is 4 × 10 ^Three cd / m ² The scattering intensity in the lighting environment is 4 × 10 ^Three cd / m ² Is set to exceed.
[0042]
Alternatively, the scattering intensity on a standard white plate is 4 × 10 ^Three cd / m ² The scattering intensity in the lighting environment is 5 × 10 ^Three cd / m ² Is set to exceed.
[0043]
That is, the above-described diffuse reflector 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 reflector. This color filter is manufactured by sequentially executing the following steps (a) to (e).
[0045]
Step (a)
A positive resist is applied on the transparent substrate 1 to form a photoresist layer (intermediate body of the concavo-convex layer 2) 2 (FIG. 2A). A positive type photoresist is used.
[0046]
Step (b)
Collective exposure (proximity exposure) is performed through the photomask 7 (FIG. 2B). Polygonal, circular, and ring-shaped transmission portions T are regularly or randomly arranged on the photomask 7. In this example, a ring-shaped transmission part T is used. A plurality of transmission portions T are arranged at equal intervals. 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 external dimension means the dimension (diameter) of the outer diameter when the transmission part is circular or annular, and the average distance from the center of gravity position to the outer periphery when the transmission part is elliptical or polygonal. Means twice as much.
[0048]
The transmission part 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 part T of the photomask 7 and the exposure gap. ² Is set 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). The development can be performed by selecting conditions suitable for the photoresist. The developer is a solution of an inorganic alkali such as sodium or potassium hydroxide, carbonate or hydrogencarbonate, or an organic alkali such as organic ammonium. Is carried out by dipping or showering at 20 ° C. to 40 ° C. The substrate after development is thoroughly washed with pure water and then heat-treated.
[0051]
In the heat treatment step, the photoresist pattern is melted and softened before being cured, and a smooth uneven surface is formed on the surface of the photoresist. The heat treatment temperature is preferably 120 to 250 ° C, more preferably 150 to 230 ° C. Further, the heat treatment time is preferably 10 to 60 minutes.
[0052]
Step (d)
A reflective film 3 including a metal film is formed (FIG. 2D). For this formation, vapor deposition or sputtering can be used. As a material constituting the reflective 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 reflective film 3 is preferably in the range of 0.1 to 0.3 μm, more preferably in the range of 0.15 to 0.25 μm. A dielectric multilayer film can also be used for the reflective film 3. Further, when the reflective film 3 includes a metal film, a high reflectance can be achieved. The metal film preferably contains metal aluminum, aluminum alloy or silver alloy, but of course may contain other elements which do not adversely affect the properties.
[0053]
The reflective film 3 removes unnecessary portions by etching or the like as necessary to form a light transmission portion and marks.
[0054]
Step (e)
If necessary, colored layers of red, green, and blue are formed, and subsequently, a protective layer 6 and a transparent electrode 5 are deposited on the formed product to complete a color filter substrate with a diffuse reflector (FIG. 2 (e)). )).
[0055]
As described above, the above-described method for manufacturing a diffuse reflector is the same as the method for manufacturing a diffuse reflector used in a reflective liquid crystal display. Proximity exposure is performed through the photomask 7 and then development is performed to pattern the photoresist 2. Then, a heat treatment is performed, and a reflective film 3 is formed on the heat-treated photoresist 2. And the process of carrying out.
[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 explained by Fresnel diffraction and Fraunhofer diffraction, and the spread of the image of light passing through the aperture is the distance between the aperture and the screen (= L), the size of the aperture (= D) and the light Index consisting of wavelength λ (L / D ² Xλ).
[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 about the optical axis.
[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 1.2, the exposure image formed on the photoresist 2 has a sharply changing energy distribution corresponding to the shape of the transmissive portion of the photomask, and through holes are formed in the photoresist 2. This is not preferable because the scattering luminance is lowered.
[0060]
On the other hand, L / D ² Is 2.8 or more, it is not preferable because the 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 transmission portion T exceeds 20 μm, it is difficult to form an exposure image having a continuous energy distribution because light diffraction at the photomask 7 is small. On the other hand, when the outer diameter is less than 3 μm, light is diffused at the minimum exposure gap required in the batch exposure method, and a stable exposure image cannot be formed on the surface of the photoresist film, which is not preferable. Therefore, in the manufacturing method of the present diffuse reflector, the outer dimension D of the transmission part T is set to 3 μm or more and 20 μm or less, preferably 15 μm or less. From this point of view, the outer dimension D of the transmission part T is more preferably 6 μm or more and 12 μm or less.
[0062]
The diffuse reflector is provided on a liquid crystal member such as a color filter. Since such a color filter is relatively large, a proximity exposure (collective exposure) method using a large mask is employed in the method of manufacturing the diffuse reflector. Therefore, in this manufacturing method, productivity is improved.
[0063]
In the conventional batch exposure method, an expensive large photomask is used, but the gap between the photomask and the resist (photoresist) surface is several tens to several hundreds of μm (exposure gap) in order to avoid damage and contamination of the mask. Was held in. In this case, since the pattern is blurred due to light diffraction, the resolution is only about 10 μm.
[0064]
In the conventional batch exposure method, the photomask is composed of an opening (transmission part) that completely transmits light and a pattern of a light shielding part that completely shields light, and it is assumed that a sharp exposure image is formed. For this reason, it has been considered difficult to stably form the smooth scattering structure required for the diffuse reflector.
[0065]
That is, in the conventional batch exposure method, it was thought that it was difficult to form a smooth uneven shape of 10 μm or less required for the diffuse reflector by batch exposure. Even if 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 shifted by 10 to 16 degrees from the regular reflection direction to the front (observer side). Such a diffuse reflection plate can be provided by being attached to the back surface of the liquid crystal panel. However, in the present example, it is provided inside the liquid crystal panel in order to avoid blurring of the image due to parallax.
[0067]
When a diffuse reflector is provided inside the liquid crystal display, the surface step allowed for the color filter is at most about 0.5 μm because the thickness of the liquid crystal layer (so-called cell gap) needs to be kept uniform. Also, in order to improve the uniformity of display, the structure serving as a unit of scattering needs to be a fraction of the display unit. Therefore, the surface shape required for the photoresist 2 of the diffuse reflector is 10 μm in diameter. Hereinafter, the concavo-convex structure has a step difference of 1.0 μm or less.
[0068]
In this example, the diffuse reflector is formed by forming a predetermined concavo-convex structure on the surface of the photoresist 2 and then forming a metal reflective film 3 such as aluminum or silver on the concavo-convex structure. . In the metal reflection film part formed on the flat surface, the background light is specularly reflected, so it does not scatter in the direction of the observer and does not contribute to luminance. Therefore, it is desired to form a continuous smooth uneven structure. However, in this example, since heat treatment is performed, a smooth uneven structure can be formed.
[0069]
In this manufacturing method, a fine and smooth concave surface 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 manufacturing method of a diffuse reflector, a method of performing a roughening treatment such as sandblasting on a substrate such as glass, a method of performing etching for smoothing the surface after the roughening treatment, and a photo 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]
Roughening such as sandblasting forms a sharp concave surface at random, which makes it difficult not only to scatter incident light in a specific direction, but also to absorb light at this sharp concave surface. There is a problem that the reflection efficiency decreases. When performing the etching process, a bright diffuse reflector with a smooth scattering structure can be formed, but there is a problem that it is difficult to control the scattering angle and there are many steps and high cost.
[0072]
On the other hand, there is a method of forming a concavo-convex structure formed by performing exposure / development and further heat treatment on a photoresist film. The method of manufacturing a diffuse reflector using a photoresist film uses a photolithography process that forms the core of the liquid crystal panel formation process, and is consistent with existing processes and excellent in reproducibility.
[0073]
That is, since the above-described manufacturing method uses proximity exposure, the method is simpler than the sand blast method and the like, and even in this case, a diffuse reflector with high scattering intensity can be obtained.
[0074]
Note that, according to the above-described manufacturing method, the maximum intensity becomes smaller than the incident light to the photomask 7 and the energy continuously changes using the diffraction of light at the opening of the photomask 7. The exposed image can be projected onto the surface of the photoresist 2 to form a latent image density distribution 2a continuous in the lateral direction. As a result, it is possible to manufacture a color filter having a light diffusion layer with good light scattering properties.
[0075]
Further, in the above-described manufacturing method, it is possible to simultaneously form the step of forming a diffuse reflector without a through-hole inside the panel and the removal of an unnecessary photoresist film on the periphery of the panel.
[0076]
Further, in the above manufacturing method, the 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 amount distribution is formed on the surface of the photoresist film via the photomask 7. After that, by performing development and heat treatment, it is possible to produce a light diffusive reflecting plate having fine irregularities on the surface and realizing a scattering angle of 10 to 16 degrees, but this may be 10 to 30 degrees. it can.
[0077]
The diffuse reflector in the reflective liquid crystal display diffuses and reflects the background light incident on the reflector from the observer's background direction, and displays an image with the light scattered on the observer side. Therefore, the “bright reflector” means a reflector that scatters more scattered light to the viewer side, and the scattering luminance of the reflector can be evaluated by the scattering intensity compared to the standard white plate. The scattering angle is an angle formed by the scattered light with respect to the reflected light emission direction (regular 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 reflector.
[0078]
FIG. 3 is a cross-sectional view of a reflective liquid crystal display using a color filter provided with the above-described diffuse reflector.
[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 glass substrate 1 and the counter substrate 10, and a liquid crystal layer 9 filled with liquid crystal and a pixel electrode 11 are provided in the gap. A polarizing plate 12 is provided outside the counter substrate 10.
[0080]
Moreover, it is also possible to form a wiring or a driving element on a light scattering layer formed by the same method and use it as an element substrate.
[0081]
(Example 1-1)
The color filter provided with the above-mentioned diffuse reflection plate was manufactured by the above-described manufacturing method.
[0082]
First, a positive photosensitive resist (Shipley S1805) was applied to a cleaned glass substrate of 370 × 470 × 0.7 mm (Corning 1737) with a film thickness of 1.1 μm.
[0083]
After this resist film was pre-baked 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 portions having an outer diameter of 9 μm, an inner diameter of 3 μm, and an outer diameter of 11 μm and an inner diameter of 5 μm were randomly arranged. Change in the range of 260μm, exposure amount 110mJ / cm ² The exposure was performed under the 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. for 20 minutes.
[0085]
Concave surfaces with various depths are formed on the surface of the obtained substrate, while unnecessary resist films are completely removed at the periphery, and element substrates such as color filters, TFTs, and TFDs can be formed. It was in a state.
[0086]
An aluminum alloy (Al—Nd alloy) reflective film was formed to a thickness of 0.2 μm on the produced heat-treated substrate using an in-line sputtering apparatus to obtain a diffuse reflector.
[0087]
A glass substrate was bonded to the obtained diffuse reflection plate via glycerin to obtain a diffuse reflection characteristic evaluation sample.
[0088]
In the case of a reflective liquid crystal display, since it is sunlight or light from a fluorescent lamp, the wavelength required for measuring the scattering intensity is determined approximately uniquely. This sample was placed just 130 mm below the ring-shaped light source (φ70 mm), and the scattering luminance was measured using a luminance meter placed in 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 of the square of the outer diameter (D: μm) of the transmission portion of the photomask to the exposure gap (L: μm) (L / D) ² ) To verify the effect on the scattered luminance. L / D ² Is high brightness in the range of 120% to 280%. ^Three cd / m ² Above, at 116% (11 / 5φ: μm), at least 4 × 10 ^Three cd / m ² Above, at 210% (11 / 5φ: μm) at least 5 × 10 ^Three cd / m ² Above, at 247% (9 / 3φ: μm) at least 6 × 10 ^Three cd / m ² It can be seen that the above is obtained. In addition, 9/3 shows the outer diameter of a transmission part 9 micrometers, and the diameter of the center light-shielding part 3 micrometers, and the description of 11/5 is based on this.
[0090]
However, critically, L / D ² Is more than 280% (9 / 3φ: μm), that is, at 284%, the scattering intensity rapidly decreases to 1319 cd / m. ² You can see that
[0091]
In addition, when applying the diffuse reflection board using a photoresist to a liquid crystal display, the attachment part in which a fixing jig etc. are arrange | positioned is needed for the outer periphery of a diffuse reflection board. That is, the photoresist is removed from the outer periphery of the diffuse reflector.
[0092]
Therefore, the above-described manufacturing method of the diffusive reflector includes a proximity exposure of the photoresist in the diffusive reflector used in the reflective liquid crystal display, development, followed by heat treatment, and then a reflective film thereon. In the method of manufacturing a diffusive reflector including the step of forming a proxy, when the peripheral portion of the photoresist is removed during development, a proxy is prevented so that a through hole corresponding to the transmissive portion of the photomask is not formed in the central portion of the photoresist. Mitty exposure conditions (L, D) are set, and a simple manufacturing method and proximity exposure method of a diffuse reflector with high scattering intensity are provided.
[0093]
Such proximity exposure conditions include a method of mixing a light-absorbing material such as carbon black in the photoresist when the periphery of the photoresist is removed. The details will be described below.
[0094]
FIG. 5 is a cross-sectional view of a color filter with a diffuse reflector according to an embodiment.
[0095]
On the surface of the transparent substrate 1, an uneven layer 2 having a fine uneven curved surface is provided. A reflective film 3 including a highly reflective metal film such as aluminum is formed on the surface of the uneven layer 2 by a method 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 process after the exposure process and the development process. The photoresist has a property that it melts and softens with hardening in the heating step, and the film surface becomes smooth. That is, the heating process includes a softening process for heating to a temperature at which the photoresist softens, and a baking process for curing the photoresist.
[0097]
When the light scattering layer is formed on the 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, and 4B as necessary, and a transparent electrode 5 for driving the 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 are not eluted 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 dyed, dye-dispersed or pigment-dispersed resin.
[0099]
Although there is no restriction | limiting in particular in the kind of this resin, Acrylic, polyvinyl alcohol, a polyimide, etc. can be used. In view of simplicity of the manufacturing process and weather resistance, it is preferable to use a pigment-dispersed resin film for the colored resin regions 4R, 4G, and 4B.
[0100]
The above-mentioned diffuse reflector is manufactured using a proximity exposure method. The diffusive reflector used in the reflective liquid crystal display was formed on the concavo-convex layer 2 and a photoresist (concave / convex layer 2) having a concavo-convex surface that is applied on the surface of the substrate 1 and patterned and then heat-treated. And a reflective film 3 including a metal film.
[0101]
In addition, since the light utilized in the case of a reflection type liquid crystal display is limited to sunlight or light of a fluorescent lamp, the wavelength for obtaining the scattering intensity is determined substantially uniquely.
[0102]
FIG. 6 is an explanatory diagram for explaining a method of manufacturing a color filter including the above-described diffuse reflector. This color filter is manufactured by sequentially executing the following steps (a) to (e).
[0103]
Step (a)
A positive resist is applied on the transparent substrate 1 to form a photoresist layer (intermediate of the uneven layer 2) 2 (FIG. 6A). A positive type photoresist is used.
[0104]
Step (b)
Collective exposure (proximity exposure) is performed through the photomask 7 (FIG. 6B). Polygonal, circular, and ring-shaped transmission portions T are regularly or randomly arranged on the photomask 7. In this example, a ring-shaped transmission part T is used. A plurality of transmission portions T are arranged at equal intervals. 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 external dimension means the dimension (diameter) of the outer diameter when the transmission part is circular or annular, and the average distance from the center of gravity position to the outer periphery when the transmission part is elliptical or polygonal. Means twice as much.
[0106]
The transmission part 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 part T of the photomask 7 and the exposure gap. ² As an example, is set larger than 0.8 and smaller than 5.0.
[0108]
In the case of proximity exposure using a photomask 7 having an opening with an outer diameter of 15 μm or less, the interval to avoid contact between the photoresist 2 and the photomask 7, the so-called exposure gap, is large when the diagonal is 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). The development can be performed by selecting conditions suitable for the photoresist. The developer is a solution of an inorganic alkali such as sodium or potassium hydroxide, carbonate or hydrogencarbonate, or an organic alkali such as organic ammonium. Is carried out by dipping or showering at 20 ° C. to 40 ° C. The substrate after development is thoroughly washed with pure water and then heat-treated.
[0110]
In the heat treatment step, the photoresist pattern is melted and softened before being cured, and a smooth uneven surface is formed on the surface of the photoresist. The heat treatment temperature is preferably 120 to 250 ° C, more preferably 150 to 230 ° C. Further, the heat treatment time is preferably 10 to 60 minutes.
[0111]
Step (d)
A reflective film 3 including a metal film is formed (FIG. 6D). For this formation, vapor deposition or sputtering can be used. As a material constituting the reflective 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 reflective film 3 is preferably in the range of 0.1 to 0.3 μm, more preferably in the range of 0.15 to 0.25 μm. A dielectric multilayer film can also be used for the reflective film 3. Further, when the reflective film 3 includes a metal film, a high reflectance can be achieved. The metal film preferably contains metal aluminum, aluminum alloy or silver alloy, but of course may contain other elements which do not adversely affect the properties.
[0112]
The reflective film 3 removes unnecessary portions by etching or the like as necessary to form a light transmission portion and marks.
[0113]
Step (e)
If necessary, colored layers of red, green, and blue are formed, and then the protective layer 6 and the transparent electrode 5 are deposited on the formed product, thereby completing a color filter substrate with a diffuse reflector (FIG. 6 (e)). )).
[0114]
Here, the above-mentioned photoresist is a positive type and has light absorbency (light shielding property). The average transmittance in the photosensitive wavelength region of the photoresist is 0.01 / μm or more and 0.3 / μm or less. If the transmittance is less than 0.01 / μm, the processability is poor and a large amount of exposure energy is required to form 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, which makes it 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. As the fine particles having absorption in the photosensitive region (light-absorbing material), pigments such as carbon black can be used. On the other hand, as the organic compound, benzophenone generally available as an ultraviolet absorber depending on the wavelength of the photosensitive region. , A derivative of an aromatic compound such as triazine, salicylic acid and fluorenone.
[0116]
In particular, carbon black is preferable as the light-absorbing material, and this material can sufficiently absorb exposure light.
[0117]
The exposure amount at the time of exposure described above 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 Eth.
[0118]
In the diffuse reflection region of the diffuse reflector, it is necessary to leave the photoresist 2 substantially with a concavo-convex surface, and the average exposure amount in this region is less than Eth and has a smooth distribution according to the scattering shape. It is necessary to have. On the other hand, in an area other than the diffuse reflection area 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 diffuse reflection region forming pattern. In this diffuse reflection region forming pattern, a large number of circular, polygonal, and ring-shaped openings having an outer diameter of 15 μm or less are arranged, and a region that does not require the photoresist 2 is exposed in a region where a diffuse reflector is not formed. This can be realized by forming a transparent portion. At this time, in the region where the diffuse reflector is formed, the opening may have an intermediate transmittance, so-called halftone.
[0120]
Exposure gap: L (μm) is L / D, where D (μm) is the outer diameter of the opening of the photomask. ² Can be selected in a wide range of about 0.8 to 5.0, but L / D ² Is less than 0.8, the exposure image formed on the photoresist has a sharply changing energy distribution corresponding to the shape of the transmissive part of the photomask. Since it is difficult to form a gently inclined structure, the scattering luminance is lowered, which is not preferable. On the other hand, L / D ² When the value is 5.0 or more, the light diffracted by the photomask diffuses, making it difficult to form a pattern on the photoresist surface.
[0121]
In the manufacturing method described above, in the method for manufacturing a diffuse reflector used in a reflective liquid crystal display, a step of preparing a photomask having a diffuse reflection region forming pattern A on the inside and a transparent pattern B on the outside, and a substrate 1 is coated with a positive photoresist 2 mixed with a light-absorbing material having a light-absorbing property in the photosensitive wavelength region, exposed to the photoresist 2 through a photomask 7, and then developed. By performing the process, the photoresist is patterned (see FIG. 6B and FIG. 6C), and then a heat treatment step and a step of forming the reflective film 3 on the heat-treated photoresist 2 are provided. .
[0122]
According to this method, the pattern A for forming the diffuse reflection region is formed on the inner side of the photomask 7 and the transparent pattern B is formed on the outer side. Therefore, the peripheral portion 2a ′ is removed in the positive photoresist 2. Then, a diffuse reflection region is formed in the center including a plurality of latent image density distributions 2a ′ (see FIG. 6B).
[0123]
Since the 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 diffuse reflection region in the central portion. Even when the light-absorbing material is not mixed into the photoresist 2, if the L and D exposure conditions are satisfied, the through-hole will not be formed due to diffraction by the photomask.
[0124]
In the diffuse reflection region 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 during exposure. In this region, since a flat portion that does not contribute to scattering reflection is not formed, the photoresist 2 is not completely removed, and the photoresist remains in substantially all of the diffuse reflection region. That is, in the area where the resin layer is unnecessary, such as the periphery of the display body forming portion and the seal portion, the photosensitive resin layer is completely removed, so that sufficient exposure is possible.
[0125]
Therefore, even when the peripheral photoresist is removed, a diffuse reflection region having a high scattering intensity can be formed.
[0126]
The diffuse reflector is provided on a liquid crystal member such as a color filter. Since such a color filter is relatively large, a proximity exposure (collective exposure) method using a large mask is employed in the method of manufacturing the diffuse reflector. Therefore, in this manufacturing method, productivity is improved.
[0127]
In the conventional batch exposure method, an expensive large photomask is used, but the gap between the photomask and the resist (photoresist) surface is several tens to several hundreds of μm (exposure gap) in order to avoid damage and contamination of the mask. 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]
In the conventional batch exposure method, the photomask is composed of an opening (transmission part) that completely transmits light and a pattern of a light shielding part that completely shields light, and it is assumed that a sharp exposure image is formed. For this reason, it has been considered difficult to stably form the smooth scattering structure required for the diffuse reflector.
[0129]
That is, in the conventional batch exposure method, it was thought that it was difficult to form a smooth uneven shape of 10 μm or less required for the diffuse reflector by batch exposure. Even if 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 shifted by 10 to 16 degrees from the regular reflection direction to the front (observer side). Such a diffuse reflection plate can be provided by being attached to the back surface of the liquid crystal panel. However, in the present example, it is provided inside the liquid crystal panel in order to avoid blurring of the image due to parallax.
[0131]
When a diffuse reflector is provided inside the liquid crystal display, the surface step allowed for the color filter is at most about 0.5 μm because the thickness of the liquid crystal layer (so-called cell gap) needs to be kept uniform. Also, in order to improve the uniformity of display, the structure serving as a unit of scattering needs to be a fraction of the display unit. Therefore, the surface shape required for the photoresist 2 of the diffuse reflector is 10 μm in diameter. Hereinafter, the concavo-convex structure has a step difference of 1.0 μm or less.
[0132]
In this example, the diffuse reflector is formed by forming a predetermined concavo-convex structure on the surface of the photoresist 2 and then forming a metal reflective film 3 such as aluminum or silver on the concavo-convex structure. . In the metal reflection film part formed on the flat surface, the background light is specularly reflected, so it does not scatter in the direction of the observer and does not contribute to luminance. Therefore, it is desired to form a continuous smooth uneven structure. However, in this example, since heat treatment is performed, a smooth uneven structure can be formed.
[0133]
In this manufacturing method, a fine and smooth concave surface 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 manufacturing method of a diffuse reflector, a method of performing a roughening treatment such as sandblasting on a substrate such as glass, a method of performing etching for smoothing the surface after the roughening treatment, and a photo After forming a resist, a method of forming a fine concavo-convex structure by photolithography such as exposure, development, and heat treatment, and forming a reflective film such as Al on the concavo-convex structure has been performed.
[0135]
Roughening such as sandblasting forms a sharp concave surface at random, which makes it difficult not only to scatter incident light in a specific direction, but also to absorb light at this sharp concave surface. There is a problem that the reflection efficiency decreases. When performing the etching process, a bright diffuse reflector with a smooth scattering structure can be formed, but there is a problem that it is difficult to control the scattering angle and there are many steps and high cost.
[0136]
On the other hand, there is a method of forming a concavo-convex structure formed by performing exposure / development and further heat treatment on a photoresist film. The method of manufacturing a diffuse reflector using a photoresist film uses a photolithography process that forms the core of the liquid crystal panel formation process, and is consistent with existing processes and excellent in reproducibility.
[0137]
That is, since the above-described manufacturing method uses proximity exposure, the method is simpler than the sand blast method and the like, and even in this case, a diffuse reflector with high scattering intensity can be obtained.
[0138]
Note that, according to the above-described manufacturing method, the maximum intensity becomes smaller than the incident light to the photomask 7 and the energy continuously changes using the diffraction of light at the opening of the photomask 7. The exposed image can be projected onto the surface of the photoresist 2 to form a latent image density distribution 2a continuous in the lateral direction. As a result, it is possible to manufacture a color filter having a light diffusion layer with good light scattering properties.
[0139]
Further, in the above-described manufacturing method, it is possible to simultaneously form a step of forming a diffuse reflector without a through-hole in the center portion of the panel (substrate 1) and to remove an unnecessary photoresist film in the peripheral portion of the panel.
[0140]
Further, in the above manufacturing method, the 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 amount distribution is formed on the surface of the photoresist film via the photomask 7. After that, by performing development and heat treatment, it is possible to produce a light diffusing reflection plate having fine irregularities on the surface and realizing a scattering angle of 10 to 16 degrees.
[0141]
FIG. 7 is a cross-sectional view of a reflective liquid crystal display using a color filter provided with the above-described diffuse reflector.
[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 glass substrate 1 and the counter substrate 10, and a liquid crystal layer 9 filled with liquid crystal and a pixel electrode 11 are provided in the gap. A polarizing plate (polarizing film) 12 is provided outside the counter substrate 10. Moreover, it is also possible to form a wiring or a driving element on a 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 glass substrates 1 and 10 between the exposed regions.
(Example 2-1)
In the manufacture of the diffuse reflector shown in FIG. 5, carbon black was added at various ratios to a positive photoresist (PR-13, manufactured by Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd.) to prepare a photoresist having light absorbency. The light-absorbing photoresist was applied on a glass substrate to a thickness of 1.1 μm after pre-baking, and pre-baked with 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 has been changed in stages on the photosensitive resin film, and a maximum of 600 mJ / cm through a photomask. ² The sample was irradiated with UV light (exposure) 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 heat treatment, the remaining film thickness of the photosensitive resin film was measured using a stylus profilometer to determine the film thickness (processing depth) removed by development, and the relationship with exposure energy was investigated (Fig. 8).
[0145]
The film can be continuously processed and removed from the surface of the photosensitive resin film to a depth proportional to the logarithm of 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 at the main sensitivity wavelength of the photosensitive resin film was 0.005 / μm. First, a positive photoresist is applied to form a photosensitive resin film. The photosensitive resin film was 400 mJ / cm 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 in step 1.
[0146]
Similar to 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 shallow 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 carbon black was not added, to form a photosensitive resin film. The transmittance of the photosensitive resin film at the main sensitivity wavelength was 0.34 / μm. The photosensitive resin film was 200 mJ / cm 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 at (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 respect to the change in the exposure amount, intermediate processing is difficult, In this case, it is very 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 film thickness of 1.1 μm after pre-baking, and pre-baked with a hot plate at 100 ° C. for 90 seconds to form a photosensitive resin film. Formed. The transmittance of the photosensitive resin film at the main sensitivity wavelength (405 nm) was 0.015 / μm.
[0148]
The photosensitive resin film is 150 mJ / cm through a photomask. 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 step gauge, and the change in film thickness (processing depth) with respect to the change in development time was determined. (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 the photosensitive resin film at the main sensitivity wavelength was 0.34 / μm.
[0149]
The photosensitive resin film was subjected to exposure and heat treatment 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 development time and is not stable.
(Example 2-3)
A light-absorbing photoresist added with carbon black (transmittance 0.07 / μm) was applied on a glass substrate, and a 1.1 μm photosensitive resin film was formed after pre-baking at 100 ° C. for 90 seconds. An exposure gap of 90 to 315 μm × exposure amount of 400 mJ / cm through a photomask in which a transmission part having an outer diameter of 11 μm / an inner diameter of 5 μm is arranged with respect to the photosensitive resin film. ² The exposure was performed under the following conditions. The exposed photosensitive resin film was developed in a 0.5% KOH solution for 70 seconds, washed, and then heat treated 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]
The relationship between the exposure gap and the processing depth is shown in FIG.
(Example 2-4)
The light-absorbing photoresist used in Example 2-3 was applied to a cleaned 370 × 470 × 0.7 mm glass substrate (Corning 1737) to a thickness of 1.1 μm. The resist film is pre-baked on a hot plate at 120 ° C. for 110 seconds, and then exposed to an exposure gap of 100 to 200 μm and an exposure amount of 400 mJ through an exposure mask having a ring-shaped or polygonal transmission portion having an outer diameter of 3 to 11 μm. / Cm ² The exposure was performed under the conditions. 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. for 20 minutes.
[0152]
Concave surfaces with various depths are formed on the surface of the obtained substrate, but unnecessary resist films are completely removed at the periphery, and element substrates such as color filters, TFTs, and TFDs can be formed. It was 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 part T, and the processing depth (μm).
(Example 2-5)
Exposure amount is 300-500mJ / m ² An Al film was formed on the substrate with a concavo-convex structure produced by the same method as in Example 2-4 except that the exposure gap was set to 70 to 250 μm by using an inline sputtering apparatus to obtain a diffuse reflector. Of the diffuse reflector, a portion in which a ring-shaped opening having an outer diameter of 9 μm / an inner diameter of 3 μm (that is, a width of 3 μm) is randomly cut out, and a cover glass is bonded via glycerin to obtain a sample for evaluating diffuse reflection characteristics.
[0154]
This sample was placed just 130 mm below the 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 between the exposure amount, the exposure gap, and the scattering luminance (scattering intensity).
[0156]
As an index of the effect of the exposure gap on various mask shapes, the ratio of the square of the outer diameter (D: μm) of the transmission portion of the photomask to the exposure gap (L: μm) (L / D) ² ) To verify the effect on the scattered luminance. L / D ² In the range of 100% to 250%, high brightness of 75% or more of the standard white plate can be obtained.
(Comparative Example 4)
A diffuse reflector was formed under the same conditions as in Example 2-5 except that the exposure gap was 70 μm. Although there was no photoresist remaining around the diffuse reflector, the diffuse reflector had many flat portions that did not contribute to scattering, and the scattering luminance was low.
[0157]
In addition, the above-mentioned diffuse reflection board can be set as the structure which diffusely reflects the incident light which shifted | deviated 10-30 degrees from the regular reflection direction to the front (observer side). Next, an experiment was performed on the incident light angle.
(Example 3-1)
When manufacturing the diffuse reflector shown in FIG. 5 described above, sumsorb 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 at the i-line wavelength (365 nm) of this photoresist reached 0.29 / μm. This photoresist is applied onto 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 is adjusted so as to correspond to a thickness of 1.1 μm. It was adjusted.
[0158]
The photoresist film was irradiated with exposure light through a photomask in which a plurality of circular transparent openings having an outer diameter of 9 μm were arranged, and a latent image was formed in the photoresist. As exposure conditions, the exposure gap (distance between the photoresist and the photomask) is set to 135 μm, and the exposure light is 800 mJ / cm. ² The g-line UV light was generated from a high-pressure mercury lamp. In 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 alkaline solution (KOH 0.07 wt% 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 Irradiation (i-line) was performed, the remaining photosensitive agent was decomposed, and decolorization was performed. In this decoloring step, the light source light was used without passing through a filter.
[0160]
The decolorized photoresist film was heat-treated at 220 ° C. for 20 minutes in a clean oven. On the surface of the substrate after the heat treatment, a transparent resin layer having a concave surface with a diameter of about 10 μm suggesting the intensity distribution of the diffracted light from the photomask was formed.
[0161]
On the substrate with a concavo-convex structure produced in this way, an Al film was formed as a reflective film to obtain a diffuse reflector. A cover glass was bonded to the diffuse reflection plate via glycerin to obtain a diffuse reflection characteristic evaluation sample. This sample was placed directly under the 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 changing 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 scattering luminance (cd / m) in this example. ² ), White plate luminance (cd / m) ² ). As is apparent from this table, sufficient reflected light brightness (75% of the standard white plate) was obtained in the scattering angle range of 10 to 30 degrees.
(Example 3-2)
When producing the diffuse reflector shown in FIG. 5, a light-absorbing photoresist (transmittance of 0.25 / μm) to which carbon black was added by a spin coater was applied to a cleaned 370 × 470 mm glass substrate (Corning 1737). After pre-baking at 90 ° C. for 110 seconds, a 1.1 μm photosensitive resin film was formed. With respect to the photosensitive resin film, the exposure gap is set to L / D through a photomask having a plurality of circular transmission portions having an outer diameter of 9 μm. ² = 160% (exposure amount 250 mJ / cm ² ), L / D ² = 210% (300 mJ / cm ² ) For exposure. The exposed photosensitive resin film was developed in a 0.5% KOH solution for 70 seconds, and after washing, heat treatment was performed at 20 ° C. for 20 minutes.
[0163]
An Al film was formed on the produced substrate with a concavo-convex structure to obtain a diffuse reflector. Further, a 5 cm square sample was cut out, this sample was placed directly under the ring-shaped light source (φ57), and the scattering intensity was measured using an illuminometer placed in the center of the ring state light source. Here, the scattering angle was adjusted from 10 degrees to 30 degrees by changing 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 scattering luminance (cd / m) in this example. ² ), White plate luminance (cd / m) ² ). As is apparent from this table, when the scattering angle is 10 degrees to 30 degrees, sufficient brightness of reflected light (75% or more of the standard white plate) can be obtained.
[0165]
As described above, the shape of the transmissive part (transparent opening) formed in the photomask may be a ring or a circle, and the L and D values are set as in the above inequality. In this case, even if the transmittance of the photoresist is increased, high scattering intensity (reflected light luminance) can be obtained.
[0166]
【The invention's effect】
According to the manufacturing method of the diffuse reflector 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 reflector including a diffuse reflector region having a high scattering intensity is provided. Therefore, a diffuse reflector with high scattering intensity can be manufactured by a simple process.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view of a color filter with a diffuse reflector according to an embodiment.
FIG. 2 is an explanatory diagram for explaining a method of manufacturing a color filter including a diffuse reflector.
FIG. 3 is a cross-sectional view of a reflective liquid crystal display using a color filter provided with a diffuse reflector.
FIG. 4 is an index value L / D. ² It is the table | surface which put together the relationship between scattering intensity (scattering luminance).
FIG. 5 is a cross-sectional view of a color filter with a diffuse reflector according to an embodiment.
FIG. 6 is an explanatory diagram for explaining a method of manufacturing a color filter including a diffuse reflector.
FIG. 7 is a cross-sectional view of a reflective liquid crystal display using a color filter provided with a diffuse reflector.
FIG. 8 is a graph showing a relationship between an exposure amount and a processing depth.
FIG. 9 is a graph showing the relationship between development time and processing depth.
FIG. 10 is a table summarizing the relationship between the exposure gap and the processing depth.
FIG. 11 is a graph summarizing the relationship between the exposure gap and the processing depth (μm) due to the difference in mask shape.
FIG. 12 is a table summarizing the relationship among exposure amount, exposure gap, and scattering luminance.
FIG. 13 is a graph showing the relationship among scattering angle, reflected light luminance, and white reflector luminance.
FIG. 14 is a graph showing the relationship between scattering angle, reflected light luminance, and white reflector luminance.
[Explanation of symbols]
A ... Diffuse reflection area forming pattern, B ... Transparent pattern, T ... Transmission part, 1 ... Substrate, 2 ... Photoresist 2a '... Peripheral part, 2a ... Latent image density distribution, 3 ... Reflection film, 4R, 4G, 4B DESCRIPTION OF SYMBOLS ... Colored resin area | 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

A method of manufacturing a diffusive reflector comprising the steps of: exposing a photoresist in a diffuse reflector used in a reflective liquid crystal display to proximity exposure, developing, subsequently performing heat treatment, and then forming a reflective film thereon; In
The exposure amount necessary to expose and remove the unnecessary portion of the photoresist is set as an exposure amount threshold,
By exposing with an exposure amount exceeding this exposure amount threshold value, when the peripheral portion of the photoresist is removed during development, a through hole corresponding to the transmission portion of the photomask is not formed in the central portion of the photoresist. The proximity exposure condition is such that the distance between the photomask and the photoresist at the proximity exposure is L (μm), and the outer dimension of the transmissive portion of the photomask at the proximity exposure is D (μm). The following inequality:
1.3 <L / D ² <2.8
The manufacturing method of the diffuse reflector which is set so that it may satisfy | fill.

2. The method of manufacturing a diffuse reflector according to claim 1, wherein an outer dimension of the transmission portion is 3 μm or more and 15 μm or less.

2. The method of manufacturing a diffuse reflector according to claim 1, wherein an outer dimension of the transmissive portion is 6 μm or more and 12 μm or less.

The method for manufacturing a diffuse reflector according to claim 1, wherein the reflective film includes a metal film.

The method of manufacturing a diffuse reflector according to claim 1, wherein the metal film includes metal aluminum, an aluminum alloy, or a silver alloy.

A method of manufacturing a diffusive reflector comprising the steps of: exposing a photoresist in a diffuse reflector used in a reflective liquid crystal display to proximity exposure, developing, subsequently performing heat treatment, and then forming a reflective film thereon; In
The exposure amount necessary to expose and remove the unnecessary portion of the photoresist is set as an exposure amount threshold,
By exposing with an exposure amount exceeding this exposure amount threshold value, when the peripheral portion of the photoresist is removed during development, a through hole corresponding to the transmission portion of the photomask is not formed in the central portion of the photoresist. , A manufacturing method for setting proximity exposure conditions,
The proximity exposure conditions are:
The photomask is a photomask in which a diffuse reflection region forming pattern is formed inside and a transparent pattern is formed outside, and
The photoresist is a positive photoresist mixed with a light-absorbing material having light absorbency with respect to a photosensitive wavelength range.
The manufacturing method of the diffuse reflector which is characterized by the above-mentioned.

7. The method of manufacturing a diffuse reflector according to claim 6, wherein an average transmittance of the photoresist in a photosensitive wavelength region is 0.01 / μm or more and 0.3 / μm or less.

The method of manufacturing a diffuse reflector according to claim 6, wherein the light absorbing material is carbon black.