JP4512378B2 - 拡散反射板の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、拡散反射板及びこの拡散反射板を製造するためのフォトマスクに関する。

２インチから４インチ程度の小型の液晶表示素子は、携帯電話や携帯型情報端末において使用されることが多い。このような小型の液晶表示素子においては、省エネルギー性の要求等から、バックライトを光源として利用しない反射型の液晶表示素子と、バックライトおよび外光の両方を光源として利用できる半透過反射型の液晶表示素子とが用いられている。

反射型の液晶表示素子では、外光を反射する拡散反射板が必要であり、拡散反射板は、拡散反射板の法線方向から１０〜３０度ずれた角度から入射する外光を散乱して観察者側に散乱光を反射する。

半透過反射型の液晶表示素子では、上記拡散反射板に、バックライトの光を透過させるための開口部が形成されている。そして、このような半透過反射型の液晶表示素子は、反射型表示時には、観察者側から入射される外光を拡散反射板における開口部を除く部分で反射することにより反射型表示を行い、透過型表示時には、バックライトからの光源光を拡散反射板の開口部を通して観察者側に出射させることで透過型表示を行う。

このような拡散反射板の製造方法としては、ガラスや金属板をサンドブラスト加工し、薬液処理により平滑化する方法や、積層膜の熱応力によって発生する凹凸を利用する方法など、自然現象として発生する構造を利用する方法がある。これらの方法を用いると、凹凸が完全にランダム配置された散乱構造を形成でき、散乱構造に起因する干渉が発生しない利点はあるが、特定の散乱構造を精度よく形成することができないため、高い散乱輝度を得ることは難しい。また、このような配置は自然現象に拠るものであるため再現性に乏しく、品質管理が困難である。

そこで、拡散反射板の製造には、生産性に優れることから大面積のフォトマスクを用いたプロキシミティー露光（一括露光）によるフォトリソグラフィー技術が通常用いられる（例えば、特許文献１参照）。このようなフォトマスクには、拡散反射板の表面に滑らかな凹凸を形成するために、例えば凹凸を構成する凹部の形状に対応する光透過部が配置されている。

プロキシミティー露光では、高価な大面積のフォトマスクを使用するため、フォトマスクの破損や汚染を回避する意味で、フォトマスクと感光性樹脂（レジスト）表面との間隔（露光ギャップ）は通常数十〜数百μｍで保持される。このようなプロキシミティー露光装置の解像限界は１０μｍ前後である。露光ギャップは、フォトマスクに配置された孤立する光透過部の外径と、フォトマスクを構成するガラス基板の厚さと、拡散反射板を構成するガラス基板の厚さとから決定される。

上述のような拡散反射板として、凹凸の配置を決定する際に数列を利用したものが知られている（例えば、特許文献２参照）。この拡散反射板では、凹凸が螺旋状に配置されている。
特開平１１−３２６６１５号公報 特開２００２−１４２１１号公報

しかしながら、上述のような拡散反射板では得られる散乱輝度が不十分となるおそれがあった。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、散乱輝度の高い拡散反射板及びこのような拡散反射板を製造できるフォトマスクを提供することを目的とする。

拡散反射板は、表面に凹部又は凸部が複数配置された拡散反射板であって、凹部又は凸部の各中心点は、平面内に最密充填された軟質粒子の画像から読み取った軟質粒子の中心点座標から決定され、凹部又は凸部を拡散反射板の法線方向から見た場合において、凹部又は凸部の各中心点を頂点とするドロネー三角形群の各辺の長さをそれぞれ中心点間距離とし、中心点間距離のうち累積相対度数が９０％となる中心点間距離をＲ_９０、累積相対度数が１０％となる中心点間距離をＲ_１０とした場合、凹部又は凸部は、以下の条件（１）を満たすように配置される。

１＜Ｒ_９０／Ｒ_１０＜１．６…（１）

ここで、凹部の中心点とは、凹部の底を規定する点を意味するものとする。また、凸部の中心点とは、凸部の頂点を意味するものとする。

Ｒ_９０／Ｒ_１０の値は、凹部又は凸部の中心点同士の位置関係によって決定される。このＲ_９０／Ｒ_１０の値が１．６以上であると、中心点間距離の分布のバラツキは大きくなり過ぎる。すなわち、過度に大きい中心点間距離及び過度に小さい中心点間距離が多く存在することとなる。拡散反射板の表面における中心点間距離が大き過ぎる領域では、散乱に寄与しない平坦表面の面積が増加してしまうので、拡散反射板の散乱輝度が低下してしまう。一方、中心点間距離が小さ過ぎる領域では、隣り合う凹部又は凸部同士が異常に接近することにより、散乱に寄与する凹凸が形成されないおそれがある。このような場合、拡散反射板の散乱輝度は低下してしまう。

また、上記Ｒ_９０／Ｒ_１０の値が１であると、バラツキが小さ過ぎるので同じ値の中心点間距離の数が増加する。このため、凹部又は凸部の中心点が規則的に配置されることとなる。この場合、光の干渉により散乱光が著しく着色してしまう。

これに対して、本発明の拡散反射板では上記Ｒ_９０／Ｒ_１０の値が１を超え、且つ１．６未満であるので、中心点間距離の分布におけるバラツキが好適な範囲となる。このため、本発明の拡散反射板は高い散乱輝度を有しており、散乱光が光の干渉により着色することも抑制される。

また、上記拡散反射板では、中心点間距離の平均値が５〜３０μｍであると好ましく、１４〜１８μｍであると特に好ましい。

中心点間距離の平均値が５〜３０μｍであると、上記拡散反射板を製造する際に、プロキシミティー露光用の露光装置、ステッパー、ミラープロジェクション型の露光装置等を好適に用いることができる。特に生産性の高いプロキシミティー露光用の露光装置を用いる場合には、中心点間距離の平均値が１４〜１８μｍであると好ましい。

また、凹部又は凸部は、以下の条件（２）を満たすように配置されると好ましい。

１．３＜Ｒ_９０／Ｒ_１０＜１．６…（２）

この場合、上記Ｒ_９０／Ｒ_１０の値が１．３を超えるので、散乱光が光の干渉により着色することが更に抑制される。

また、フォトマスクは、孤立する遮光パターン又は光透過パターンが複数配置されたフォトマスクであって、遮光パターン又は光透過パターンの各中心点は、平面内に最密充填された軟質粒子の画像から読み取った軟質粒子の中心点座標から決定され、遮光パターン又は光透過パターンの各中心点を頂点とするドロネー三角形群の各辺の長さをそれぞれ中心点間距離とし、中心点間距離のうち累積相対度数が９０％となる中心点間距離をＬ_９０、累積相対度数が１０％となる中心点間距離をＬ_１０とした場合、遮光パターン又は光透過パターンは、以下の条件（３）を満たすように配置される。

１＜Ｌ_９０／Ｌ_１０＜１．６…（３）

このようなフォトマスクを用いて感光性樹脂を露光、現像し、拡散反射板を形成することにより、上記Ｒ_９０／Ｒ_１０の値が１を超え、且つ、１．６未満である拡散反射板が好適に製造される。なお、本発明のフォトマスクにおける遮光パターン又は光透過パターンの中心点は、本発明の拡散反射板における凹部又は凸部の中心点に対応する。

また、上記フォトマスクでは、中心点間距離の平均値が５〜３０μｍであると好ましく、１４〜１８μｍであると特に好ましい。

このフォトマスクを用いて製造される拡散反射板では、中心点間距離の平均値が好適な範囲となる。

また、遮光パターン又は光透過パターンは、以下の条件（４）を満たすように配置されると好ましい。

１．３＜Ｌ_９０／Ｌ_１０＜１．６…（４）

このフォトマスクを用いて製造される拡散反射板では、上記Ｒ_９０／Ｒ_１０の値が１．３を超えるので、散乱光が光の干渉により着色することが更に抑制される。
本発明の拡散反射板の製造方法は、表面に凹部又は凸部が複数配置された拡散反射板の製造方法であって、凹部又は凸部の各中心点を、平面内に最密充填された軟質粒子の画像から読み取った軟質粒子の中心点座標から決定し、凹部又は凸部を当該拡散反射板の法線方向から見た場合において、凹部又は凸部の各中心点を頂点とするドロネー三角形群の各辺の長さをそれぞれ中心点間距離とし、中心点間距離のうち累積相対度数が９０％となる中心点間距離をＲ _９０ 、累積相対度数が１０％となる中心点間距離をＲ _１０ とした場合、凹部又は凸部を、以下の条件：
１＜Ｒ _９０ ／Ｒ _１０ ＜１．６
を満たすように配置する。

本発明によれば、散乱輝度の高い拡散反射板及びこのような拡散反射板を製造できるフォトマスクを提供することができる。

以下、図面とともに本発明の実施形態に係る拡散反射板及びフォトマスクについて説明する。なお、図面の説明においては、同一又は同等の要素には同一符号を用い、重複する説明を省略する。また、図面の寸法比率は説明のものと必ずしも一致していない。

＜第１実施形態＞
（拡散反射板及びカラーフィルタ）
まず、本発明の第１実施形態に係る拡散反射板Ｒ及びこれを用いたカラーフィルタＣＦについて説明する。図１は、反射型の拡散反射板Ｒを有するカラーフィルタＣＦの断面を示すものであり、図２は、図１のカラーフィルタＣＦの透明基板２１及び拡散反射板Ｒの平面図である。

カラーフィルタＣＦは、図１に示すように、主として、ガラス等の透明基板２１と、透明基板２１上に設けられその表面に凹凸パターンが形成された拡散反射板Ｒと、拡散反射板Ｒ上に並設された着色樹脂２４Ｒ，２４Ｇ，２４Ｂ（着色材）と、着色樹脂２４Ｒ，２４Ｇ，２４Ｂ上にわたって設けられた保護膜２６と、保護膜２６上に設けられた透明電極２７と、を有する。

拡散反射板Ｒ上の着色樹脂２４Ｒ，２４Ｇ，２４Ｂは、各々、一画素を構成する赤、緑、青の光を各々透過させるものである。この着色樹脂２４Ｒ，２４Ｇ，２４Ｂを合わせた一組が一画素に対応する。この着色樹脂２４Ｒ，２４Ｇ，２４Ｂとしては、染色された樹脂、染料分散された樹脂、顔料分散された樹脂などを利用できる。特に、製造プロセスの簡便さや耐候性などの面から、着色樹脂２４Ｒ，２４Ｇ，２４Ｂには、顔料分散された樹脂を用いることが好ましい。樹脂として、具体的には、例えば、アクリル、ポリビニルアルコール、ポリイミドを含む樹脂を使用することができる。なお、着色樹脂２４Ｒ，２４Ｇ，２４Ｂに代えて、例えば、任意の波長の光のみを透過するように膜厚制御された無機膜を使用してもよい。要は、後述する液晶中に表示不良の原因となる不純物を溶出しない着色材であれば良い。

着色樹脂２４Ｒ，２４Ｇ，２４Ｂ上には必要に応じて透明な保護膜２６が設けられ、その上にＩＴＯ等により形成される液晶駆動用の透明電極２７が形成されている。

拡散反射板Ｒは、表面に凹凸パターンが形成された樹脂層３１と、この樹脂層３１の上面に形成された反射膜３２とを有している。

反射膜３２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）等の高反射率の金属膜を採用でき、たとえば、蒸着等の手法によって形成すればよい。

樹脂層３１は、感光性樹脂に対してフォトリソグラフィーを適用することにより形成されている（詳しくは後述）。このような感光性樹脂としては、例えば、ノボラック樹脂系ポジ型レジスト、（メタ）アクリル樹脂系ポジ型レジスト等を用いることができる。さらに好ましくは、この感光性樹脂として、カーボンブラックや色素を添加して露光光に対して吸光性を付与したポジ型レジストを用いることができる。なお、これらのポジレジストは、フォトリソグラフィーにおいて露光工程、現像工程後に行われる加熱工程で硬化する性質を有し、その表面が平滑化するので、なだらかな凹凸面の形成が実現できて拡散反射板として好適である。

図２に例示された拡散反射板Ｒは、一画素に対応する３００μｍ×３００μｍの正方形の画素領域ＰＸをマトリクス状に隣接して複数有している。この各画素領域ＰＸは、各々３原色に対応するＲ部３７Ｒ、Ｇ部３７Ｇ、Ｂ部３７Ｂを有している。各Ｒ部３７Ｒ、Ｇ部３７Ｇ、Ｂ部３７Ｂは、各々３００μｍ×１００μｍの大きさの矩形形状を呈する。

そして、拡散反射板Ｒは、同一の外形寸法を有し表面に同一形状の凹凸パターンが形成された複数の単位反射領域Ｐ（反射領域）を有している。単位反射領域Ｐの表面には、全面にわたって凹部Ｂがランダムに多数配置されている。このような多数の凹部Ｂによって凹凸パターンは構成されている。これらの単位反射領域Ｐは、各々外形寸法が６００μｍ×６００μｍの正方形であり、互いに隣接して行列状に配置されている。

ここで、本実施形態では、一画素の大きさである画素領域ＰＸを４つ分、正方形状にまとめた領域が、単位反射領域Ｐに対応する。本実施形態の拡散反射板Ｒを液晶表示素子に用いる場合には、モアレパターンの発生を抑制する観点等から、単位反射領域Ｐの外形寸法は画素領域ＰＸの外形寸法の整数倍（２倍以上）であると好ましい。

図３は、拡散反射板Ｒの法線方向から見た単位反射領域Ｐの一例を模式的に示す平面図である。この単位反射領域Ｐの表面には、図２の凹部Ｂとして、例えば開口面が円形の凹部Ｂ１、凹部Ｂ２、…、及び、凹部Ｂ１５（以下、凹部Ｂ１〜Ｂ１５のように記す）が配置されている。凹部Ｂ１〜Ｂ１５は、例えば拡散反射板Ｒの法線方向において開口面から底に向かうに連れて徐々に窄まる形状、すなわちすり鉢状又は椀状の形状を有している。なお、実際には、凹部Ｂは単位反射領域Ｐ内に多数配置されるが、説明の便宜上、図３では１５個配置されるとして説明する。

ここで、凹部Ｂ１〜Ｂ１５の底を規定する点をそれぞれ凹部Ｂ１〜Ｂ１５の中心点Ｃ１〜Ｃ１５とする。すなわち、中心点Ｃ１〜Ｃ１５は、拡散反射板Ｒの法線方向において凹部Ｂ１〜Ｂ１５の開口面から最も遠くに位置する。また、凹部Ｂ１〜Ｂ１５を拡散反射板Ｒの法線方向から見た場合、中心点Ｃ１〜Ｃ１５は、凹部Ｂ１〜Ｂ１５の開口面を構成する円の中心点と重なる。これにより、各中心点Ｃ１〜Ｃ１５を頂点とするドロネー三角形群Ｄｓが特定される。ここで、ドロネー三角形について説明する。平面上に点群が配置されているとき、どの点に最も近いかによって点群を分割してできる図（ボロノイ図）において、この分割された領域をボロノイ領域という。この隣接するボロノイ領域の母点同士を結んでできる各三角形をドロネー三角形といい、このドロネー三角形は点群の接続関係を示す手法として用いられる。

ドロネー三角形群Ｄｓは、複数のドロネー三角形Ｄ１〜Ｄ１６から構成されている。例えば、ドロネー三角形Ｄ１は中心点Ｃ１，Ｃ２，Ｃ６を頂点としており、中心点Ｃ１と中心点Ｃ２とを結んだ辺の長さはＲ１である。また、中心点Ｃ１と中心点Ｃ６とを結んだ辺の長さはＲ２、中心点Ｃ２と中心点Ｃ６とを結んだ辺の長さはＲ３である。したがって、ドロネー三角形群Ｄｓの各辺の長さはＲ１〜Ｒ３０となる。これらの各辺の長さＲ１〜Ｒ３０をそれぞれ中心点間距離Ｒ１〜Ｒ３０として、以下説明する。なお、本実施形態では、単位反射領域Ｐにおける中心点間距離Ｒ１〜Ｒ３０の数は３０個存在することとなる。

ここで、３０個の中心点間距離Ｒ１〜Ｒ３０のうち累積相対度数が９０％となる中心点間距離をＲ_９０、累積相対度数が１０％となる中心点間距離をＲ_１０とする。この場合、単位反射領域Ｐにおいて、凹部Ｂ１〜Ｂ１５の中心点Ｃ１〜Ｃ１５は以下の条件（１）を満たすように配置されている。

１＜Ｒ_９０／Ｒ_１０＜１．６…（１）

Ｒ_９０／Ｒ_１０の値は凹部の位置関係によって決定される。このＲ_９０／Ｒ_１０の値が１．６以上であると、中心点間距離の分布のバラツキが大きくなり過ぎてしまう。つまり、そのような拡散反射板の単位反射領域内には、過度に大きい中心点間距離及び過度に小さい中心点間距離が多く存在することとなる。過度に大きい中心点間距離が存在すると、その中心点間の領域では、散乱に寄与しない平坦表面の面積が増加してしまうので、得られる拡散反射板の散乱輝度が低下してしまう。一方、過度に小さい中心点間距離が存在すると、その中心点間の領域では、隣り合う凹部同士が異常に接近することにより、散乱に好適な凹凸が形成されないおそれがある。このような場合、拡散反射板の散乱輝度は低下してしまう。

また、Ｒ_９０／Ｒ_１０の値が１であると、バラツキが小さ過ぎるので同じ値の中心点間距離の数が増加する。このため、単位反射領域内で凹部の中心点が規則的（周期的）に配置されることとなってしまう。このような拡散反射板では、光の干渉により散乱光が著しく着色してしまうため、色付きが見られてしまう。

これに対して、本実施形態の拡散反射板Ｒでは上記Ｒ_９０／Ｒ_１０の値が１を超え、且つ１．６未満であるので、中心点間距離Ｒ１〜Ｒ３０の分布におけるバラツキが好適な範囲となる。このため、拡散反射板Ｒは高い散乱輝度を有する。また、光の干渉を引き起こす規則性が弱められるので、散乱光が光の干渉により着色することを抑制できる。

また、凹部Ｂ１〜Ｂ１５は以下の条件（２）を満たすように配置されると好ましい。この場合、上記Ｒ_９０／Ｒ_１０の値が１．３を超えるので、光の干渉を引き起こす規則性が弱められる。このため、条件（２）を満たす拡散反射板Ｒでは、散乱光が光の干渉により着色することが更に抑制される。

１．３＜Ｒ_９０／Ｒ_１０＜１．６…（２）

さらに、凹部Ｂ１〜Ｂ１５が以下の条件を満たすように配置されると更に好ましい。Ｒ_９０／Ｒ_１０の値がこの範囲であると、更に高い散乱輝度を有すると共に色付きが更に抑制された拡散反射板が得られる。

１．４＜Ｒ_９０／Ｒ_１０＜１．５

また、拡散反射板Ｒにおいて、中心点間距離Ｒ１〜Ｒ３０の平均値（加重平均値）Ｒ_ＡＶＥが５〜３０μｍであると好ましく、１４〜１８μｍであるとより好ましい。平均値Ｒ_ＡＶＥが５〜３０μｍであると、拡散反射板Ｒを製造する際に、プロキシミティー露光用の露光装置、ステッパー、ミラープロジェクション型の露光装置等を好適に用いることができる。特に生産性の高いプロキシミティー露光用の露光装置を用いる場合には、平均値Ｒ_ＡＶＥが１４〜１８μｍであると好ましい。

以上説明したように、本実施形態に係る拡散反射板Ｒは、高い散乱輝度を有すると共に、散乱光の色付きが低減されたものである。

（液晶表示素子）
次に反射型の液晶表示素子ＬＣＤについて説明する。図４は、液晶表示素子ＬＣＤの断面図である。この液晶表示素子ＬＣＤは、カラー液晶表示素子である。液晶表示素子ＬＣＤは、主として、上述の拡散反射板Ｒを有するカラーフィルタＣＦと、このカラーフィルタＣＦに対向配置されたＴＦＤ基板３００とを有している。

ＴＦＤ基板３００は、ガラス基板１０１と、ガラス基板１０１上に画素毎に形成され、図示しないＴＦＤ（Thin Film Diode）に接続された透明な画素電極１１１と、ガラス基板１０１を挟んで画素電極１１１と反対側に形成された偏光膜１１５とを有している。

ＴＦＤ基板３００とカラーフィルタＣＦとはシール部材１１３を介して互いに対向するように固定されており、ＴＦＤ基板３００とカラーフィルタＣＦとの間に所定の厚みの空間が形成されている。そして、この空間内には液晶１２０が充填されている。

このような液晶表示素子ＬＣＤは、観察者側（図示上方から）から入射される外光をカラーフィルタＣＦの拡散反射板Ｒで反射することにより反射型表示を行う。

そして、液晶表示素子ＬＣＤは上述の拡散反射板Ｒを有しているので、観察者側からみたときに高い輝度を示す。また、液晶表示素子ＬＣＤでは、表示部における色付きが低減されて視認性が向上する。

（フォトマスク）
続いて、上述の拡散反射板Ｒの製造に用いるフォトマスクＭについて図５及び図６を参照して説明する。

図５は、第１実施形態に係るフォトマスクＭの平面図である。このフォトマスクＭはプロキシミティー露光に用いられるものであり、拡散反射板Ｒの凹凸パターンに対応したパターンの光を感光性樹脂層に照射させるためのものである。

フォトマスクＭは、光を透過させるガラス基板２上に、光を遮蔽可能な金属膜３が形成されてなる。金属膜３には、孤立する多数の光透過パターンＭＢが形成されている。光透過パターンＭＢは、主として回折光を透過させ、上述の拡散反射板Ｒの凹凸パターンに対応する光を対象となる感光性樹脂層に照射させるためのものである。この光透過パターンＭＢは、拡散反射板Ｒの凹部Ｂに対応する。

ここで、光透過パターンＭＢの外径は、３μｍ以上２０μｍ以下、より好ましくは３μｍ以上１５μｍ以下であることが好適である。外径が２０μｍ以上の場合には、光が透過する際に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感光性樹脂に形成することが困難となる傾向がある。一方、外径が３μｍ以下の場合には、一括露光法（プロキシミティー露光法）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、感光性樹脂の表面に安定な露光像を形成しにくい傾向がある。

光透過パターンＭＢは、６００μｍ×６００μｍの正方形の単位パターン領域ＭＰ（パターン領域）毎に各々同一のランダム配列で多数配置され、さらに、この単位パターン領域ＭＰが互いに隣接して行列状にマスク領域ＭＰＰ内に繰り返し設けられている。すなわち、マスク領域ＭＰＰにおいては、同一の外形寸法で、かつ、多数の光透過パターンＭＢを含む同一のパターンが形成された単位パターン領域ＭＰが、複数繰り返し形成されている。ここで、この単位パターン領域ＭＰは、拡散反射板Ｒの単位反射領域Ｐに対応する。また、マスク領域ＭＰＰは拡散反射板Ｒの凹凸パターンに対応する。

単位パターン領域ＭＰは、上述したカラーフィルタＣＦの拡散反射板Ｒにおける１画素の大きさ（画素領域ＰＸ）に対応する３００μｍ×３００μｍの正方形の画素領域ＭＰＸを、互いに隣接して行列状に複数含んでいる。本実施形態では、単位パターン領域ＭＰ内に４つの画素領域ＭＰＸが含まれている。また、各画素領域ＭＰＸは、この画素領域ＭＰＸを図示横方向に同じ大きさの縦長の領域に３つに分割してなるＲ部７Ｒ、Ｇ部７Ｇ、Ｂ部７Ｂを各々有しており、これらはカラーフィルタＣＦの拡散反射板ＲにおけるＲ部３７Ｒ、Ｇ部３７Ｇ、Ｂ部３７Ｂに対応する。

図６は、単位パターン領域ＭＰの一例を模式的に示す平面図である。この単位パターン領域ＭＰには、図５の光透過パターンＭＢとして、例えば円形の光透過パターンＭＢ１、光透過パターンＭＢ２、…、及び、光透過パターンＭＢ１５（以下、光透過パターンＭＢ１〜ＭＢ１５のように記す）が配置されている。光透過パターンＭＢ１〜ＭＢ１５は、拡散反射板Ｒにおける凹部Ｂ１〜Ｂ１５にそれぞれ対応する。なお、実際には、光透過パターンＭＢは単位パターン領域ＭＰ内に多数配置されるが、説明の便宜上、図６では１５個配置されるとして説明する。

円形の光透過パターンＭＢ１〜ＭＢ１５の中心点ＭＣ１〜ＭＣ１５は、拡散反射板Ｒにおける中心点Ｃ１〜Ｃ１５にそれぞれ対応する（図３参照）。そして、各中心点ＭＣ１〜ＭＣ１５を頂点とするドロネー三角形群ＭＤｓが特定される。このドロネー三角形群ＭＤｓは、複数のドロネー三角形ＭＤ１〜ＭＤ１６から構成されている。例えば、ドロネー三角形ＭＤ１は中心点ＭＣ１，ＭＣ２，ＭＣ６を頂点としており、中心点ＭＣ１と中心点ＭＣ２とを結んだ辺の長さはＭＲ１、中心点ＭＣ１と中心点ＭＣ６とを結んだ辺の長さはＭＲ２、中心点ＭＣ２と中心点ＭＣ６とを結んだ辺の長さはＭＲ３である。したがって、ドロネー三角形群ＭＤｓの各辺の長さはＭＲ１〜ＭＲ３０となる。これらの各辺の長さＭＲ１〜ＭＲ３０をそれぞれ中心点間距離して説明する。

ここで、単位パターン領域ＭＰにおける中心点間距離ＭＲ１〜ＭＲ３０のうち累積相対度数が９０％となる中心点間距離をＬ_９０、累積相対度数が１０％となる中心点間距離をＬ_１０とする。この場合、光透過パターンＭＢ１〜ＭＢ１５は以下の条件（３）を満たすように配置されている。このようなフォトマスクＭを用いて感光性樹脂を露光、現像し、拡散反射板Ｒを形成することにより、上記条件（１）を満たすような拡散反射板Ｒが好適に製造される。

１＜Ｌ_９０／Ｌ_１０＜１．６…（３）

また、光透過パターンＭＢ１〜ＭＢ１５は以下の条件（４）を満たすように配置されると好ましい。このようなフォトマスクＭを用いれば、上記条件（２）を満たすような拡散反射板Ｒが好適に製造される。

１．３＜Ｌ_９０／Ｌ_１０＜１．６…（４）

さらに、光透過パターンＭＢ１〜ＭＢ１５が以下の条件を満たすように配置されると更に好ましい。

１．４＜Ｌ_９０／Ｌ_１０＜１．５

また、フォトマスクＭでは、単位パターン領域ＭＰにおける中心点間距離ＭＲ１〜ＭＲ３０の平均値（加重平均値）Ｌ_ＡＶＥが５〜３０μｍであると好ましく、１４〜１８μｍであると特に好ましい。このようなフォトマスクＭを用いれば、前述の平均値Ｒ_ＡＶＥが好適な数値範囲内であり、高い散乱輝度を有し且つ散乱光の着色が少ない拡散反射板Ｒが好適に製造される。

上述のフォトマスクＭは、例えば、ガラス基板２上に、金属膜３、図示しないレジスト膜を順次形成した後、電子線等によってレジストパターンを形成し、これをマスクとして金属膜３をエッチング除去して光透過パターンＭＢを形成し、レジストパターンを除去することにより容易に形成できる。

また、図６に示された光透過パターンＭＢ１〜ＭＢ１５の配置は、例えば以下のようにして決定される。

まず、単位パターン領域ＭＰに対応する平面内に多数の軟質粒子を最密充填させ、これらの軟質粒子の拡大写真を顕微鏡により撮影する。これにより、多数の軟質粒子の配列画像が得られる。

軟質粒子としては、所定の弾性を有しており且つ直径が略同一の球状体が好ましく、直径が概ね揃った水面の気泡、ポリマー粒子、ラテックス粒子、相分離構造を有するポリマー粒子等が挙げられる。具体的には、ポリ塩化ビニル、ポリ酢酸ビニル、ポリビニルアルコール、ポリスチレン、ポリメタクリル酸メチル等の単一成分の重合体を含む粒子や、ポリエチレン−ポリビニルエステル共重合体、ポリエチレン−ポリブタジエン共重合体、ポリスチレン−ポリメタクリル酸メチル共重合体、ポリエチレン−ポリプロピレン共重合体、ポリスチレン−ポリ芳香族ビニル重合体等の乳化重合粒子又は懸濁重合粒子を用いることができる。

また同様に、軟質粒子として、ポリスチレン−ｂ−ポリブタジエン共重合体、ポリスチレン−ｂ−ポリイソプレン共重合体、ポリスチレン−ｂ−ポリビニルピリジン重合体等のブロックポリマー、すなわち構造が制御された重合物を含む粒子を用いることも可能である。このような重合物は相分離構造を有する。

そして、得られた配列画像中の軟質粒子の中心点座標を、画像処理等の手法を用いて読み取る。この際、読み取った中心点座標のデータを可視化した上でディスプレイ画面に表示させる。さらに、コンピュータ等を用いて中心点座標を以下のように適宜修正してもよい。

例えば、中心点が密集している領域では、余分な中心点を削除し、中心点があまり存在しない領域では、新たな中心点を追加する。具体的には、まず、中心点座標のデータを用いてドロネー三角形群を作成し、このドロネー三角形群の各辺の長さを算出する。これにより得られた各辺の長さを中心点間距離として、中心点間距離の平均値（加重平均値）を算出する。そして、各中心点間距離と平均値との差分を算出して当該差分が過度に大きいものや過度に小さいものを少なくするように適宜中心点の削除及び追加を行う。なお、簡便には中心点間距離の散布グラフを用いて目視により平均値に対する各中心点間距離の偏りを判断するとしてもよい。

上述のようにして決定された各々の中心点座標に所定の定数を乗ずることにより、中心点間距離の平均値を調整する。この平均値は、拡散反射板を製造する装置や拡散反射板の材料等に応じて適宜決定される。例えば、液晶表示素子に用いられる大型のプロキシミティー露光装置及びポジ型レジストを用いた場合には、中心点間距離の平均値が１４〜１８μｍ程度となるように調整する。このようにして単位パターン領域ＭＰを得る。

（拡散反射板、カラーフィルタ、液晶表示素子の製造方法）
次に、上述のフォトマスクＭを用いて、拡散反射板Ｒ、カラーフィルタＣＦ及び、液晶表示素子ＬＣＤを製造する方法について説明する。

（塗布工程）
まず、図７（ａ）に示すように、透明基板２１上に感光性樹脂層７２を形成する。

ここで、感光性樹脂層７２としては、例えば、その感光域での透過率を示す吸光係数が０．０１／μｍ以上０．３／μｍ以下となるように吸光性等を設定したポジ型レジストを用いることができる。感光性樹脂層７２の感光域での吸光係数が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傾向がある。一方、吸光係数が０．３／μｍを超える場合には、加工深さが露光や現像条件に対して急峻に変化するため、安定した凹凸の構造を形成することが難しくなる傾向がある。

（露光工程）
次に、図７（ｂ）に示すように上述のフォトマスクＭを用いて感光性樹脂層７２に対して一括露光（プロキシミティー露光）を行う。これにより、感光性樹脂層７２には、フォトマスクＭの光透過パターンＭＢに対応した露光部７２ａが形成される。ここで、露光時間等の条件は、感光性樹脂層７２において、光透過パターンＭＢに対応する部分が回折光によって感光性樹脂層７２の上部のみが凹凸状に感光する程度に設定する。

（現像工程）
次に、露光された感光性樹脂の現像、洗浄及び熱処理を行うことにより、図７（ｃ）に示す樹脂層３１を得る。ここでは、感光性樹脂に応じた現像液を適宜選定して使用すればよく、例えば、ナトリウムやカリウム等の水酸化物、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等の溶液を現像液として使用できる。具体的には、２０℃〜４０℃の条件で、現像液中に感光性樹脂を浸漬し、または、感光性樹脂に現像液をシャワーすればよい。

そして、現像後の感光性樹脂を純水で充分に洗浄したのち、感光性樹脂の熱処理を行う。熱処理工程では、感光性樹脂が硬化に先だって溶融軟化し、感光性樹脂層の表面の微細な凹凸が消失してなだらかな凹凸パターンが形成される。熱処理温度としては１２０〜２５０℃が好ましく、１５０〜２３０℃がより好ましい。また、熱処理時間としては１０〜６０分が好ましい。

これにより、フォトマスクＭの光透過パターンＭＢに対応する凹部Ｂが表面に形成された樹脂層３１が得られる。すなわち、樹脂層３１の表面に形成される凹凸パターンは、凹部Ｂから構成される。

（反射膜形成工程）
次に、図８（ａ）に示すように樹脂層３１上に金属等の反射膜３２を形成する。反射膜３２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）などが好ましい。反射膜３２の厚みは、０．１〜０．３μｍの範囲が好ましく、０．１５〜０．２５μｍの範囲がより好ましい。ここでは、例えば、上述の合金を全面に亘って蒸着して金属層を形成した後、エッチング等により金属層の不要部分、すなわち、開口部２５内に形成された金属層等を除去すればよい。また、このとき図示しないマーク類を形成することもできる。これにより、表面に多数の凹部Ｂが配置された拡散反射板Ｒが完成する。

（カラーフィルタ作成工程）
さらに、拡散反射板Ｒ上に、図８（ｂ）に示すように、赤、緑、青の着色樹脂２４Ｒ，２４Ｇ，２４Ｂを形成し、さらに、保護膜２６、及び、ＩＴＯ等の透明電極２７を公知の方法により順次形成し、拡散反射板Ｒを備えたカラーフィルタＣＦが完成する。

（液晶表示素子作成工程）
引き続いて、図４に示すように、公知の方法によって製造したＴＦＤ基板３００と、上述のカラーフィルタＣＦとを、シール部材１１３を介して張り合わせ、内部に液晶１２０を注入し、さらに、ＴＦＴ基板３００に偏光膜１１５を形成することにより、液晶表示素子ＬＣＤが完成する。

上述の製造方法によれば、高い散乱輝度を有すると共に散乱光の色付きが低減された拡散反射板Ｒ、カラーフィルタＣＦ及び液晶表示素子ＬＣＤが好適に得られる。

次に、第２実施形態に係る拡散反射板及びフォトマスクについて、図９〜図１２を参照して説明する。

＜第２実施形態＞
図９は、半透過型の拡散反射板としての拡散反射板Ｒ１を有するカラーフィルタＣＦの断面を示すものであり、図１０は、図９のカラーフィルタＣＦ１の透明基板２１及び拡散反射板Ｒ１の平面図である。拡散反射板Ｒ１は、第１実施形態に係る拡散反射板ＲのＲ部３７Ｒ、Ｇ部３７Ｇ、Ｂ部３７Ｂの略中央部に各々開口部２５を形成したものである。拡散反射板Ｒ１の表面には、開口部２５を除くように凹部Ｂが形成されており、この凹部Ｂが凹凸パターンを構成している。この場合であっても、拡散反射板Ｒ１は、拡散反射板Ｒと同様、高い散乱輝度を有すると共に散乱光の色付きが低減されたものである。

開口部２５は、透明基板２１に直交する方向からみて矩形形状を有している。これにより、透明基板２１を挟んで拡散反射板Ｒ１とは反対側から入射する光を透過させることができる。この開口部の矩形の大きさは、２０〜８０×２０〜２８０μｍ程度である。そして、図９に示すように、着色樹脂２４Ｒ，２４Ｇ，２４Ｂは、拡散反射板Ｒ１の開口部２５にも充填されており、これらはこの開口部２５で各々透明基板２１に接している。

カラーフィルタＣＦ１は、上述のカラーフィルタＣＦにおける拡散反射板Ｒを拡散反射板Ｒ１に置換したものである。この場合であっても、カラーフィルタＣＦ１は高い散乱輝度を有すると共に散乱光の色付きが低減されたものである。

図１１は、カラーフィルタＣＦ１を有する液晶表示素子ＬＣＤ１の断面図である。液晶表示素子ＬＣＤ１は上述の液晶表示素子ＬＣＤにおけるカラーフィルタＣＦをカラーフィルタＣＦ１に置換したものである。この場合であっても、液晶表示素子ＬＣＤ１は高い散乱輝度を有すると共に散乱光の色付きが低減されたものである。

図１２は、拡散反射板Ｒ１の製造に用いるフォトマスクＭ１の平面図である。フォトマスクＭ１は、第１実施形態に係るフォトマスクＭのＲ部７Ｒ、Ｇ部７Ｇ、Ｂ部７Ｂの中央部に各々光透過部１０を形成したものである。光透過部１０は、フォトマスクＭ１の表裏面間で光を透過可能とする開口であり、図示上下方向に延びる矩形形状をなす。光透過部１０の開口寸法は、例えば６０×１５０μｍ程度である。光透過部１０は、拡散反射板Ｒ１における開口部２５に各々対応する。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、種々の変形態様をとることが可能である。

例えば、上記実施形態では、拡散反射板の単位反射領域及びこれに対応するフォトマスクの単位パターン領域の外形が正方形となっているが、長方形、平行四辺形、菱形、六角形等の外形としてもよい。いずれの場合も、単位反射領域Ｐ、単位パターン領域ＭＰの繰り返し方向における長さが各々６００μｍ以上であると好ましい。

また、上記実施形態では、光透過パターンの外形は、円形でなく、多角形、リング状等でもよく、これらの形状が混合していてもよい。いずれの場合も、光透過パターンの中心点は、光透過パターンの形状の重心位置となる。また、例えば光透過パターンの外形が多角形の場合、光透過パターンに対応する凹部の開口面も多角形状となる。この凹部を拡散反射板の法線方向から見た場合、凹部の中心点は多角形状の開口面の重心位置に重なる。また、光透過パターンの外形がリング状の場合、光透過パターンに対応する凹部の開口面は円形となる。この凹部を拡散反射板の法線方向から見た場合、凹部の中心点は、開口面となる円の中心点に重なる。

また、上記第２実施形態は、半透過型反射板に係る実施形態であり、単位反射領域Ｐには開口部２５が、単位パターン領域ＭＰには光透過部１０が、各々形成されているが、他の開口部や光透過部が形成されていてもよい。

また、上記実施形態に係る拡散反射板は、カラーフィルタに用いるだけでなく、その上に配線や駆動素子を形成するための素子基板としても用いることも可能である。

また、上記実施形態では、拡散反射板の表面に凹部が配置されているとしたが、凹部に代えて凸部が配置されているとしてもよい。凸部の形状は例えば半球状であり、このときの凸部の中心点は凸部の頂点となる。また、上記実施形態では、フォトマスクに光透過パターンが配置されているとしたが、光透過パターンに代えて遮光パターンが配置されているとしてもよい。

例えば、光透過パターンが配置されたフォトマスク及びネガ型レジストを用いれば、光透過パターンに対応する凸部が表面に配置された拡散反射板が得られる。また、遮光パターンが配置されたフォトマスク及びポジ型レジストを用いれば、遮光パターンに対応する凸部が表面に配置された拡散反射板が得られる。さらに、遮光パターンが配置されたフォトマスク及びネガ型レジストを用いれば、遮光パターンに対応する凹部が表面に配置された拡散反射板が得られる。

つぎに、本発明の効果を確認すべく、種々の拡散反射板を製造して各拡散反射板の散乱輝度及び色付きを観察した。

（実施例１）
（塗布工程）
まず、ポジ型レジスト（東京応化工業製PR-13）に所定の比率でカーボンブラックを添加し、吸光性を付与したポジ型レジストを調製した。次に、ガラス基板上に、この吸光性レジストを塗布し、ホットプレートで１００℃×９０秒間プリベークして、吸光性レジスト層を形成した。ここで、プレベーク後における吸光性レジスト層の厚みが１．２μｍとなるように、吸光性レジストを塗布した。また、プレベーク後の吸光性レジスト層の主感度波長（４０５ｎｍ）における透過率を示す吸光係数は０．２／μｍであった。

（フォトマスク準備工程）
次に、単位パターン領域として、直径９μｍの円形の光透過パターンが以下に示す所定の配列に配置され、外形が正方形のものを採用し、この単位パターン領域を行列状に隣接して繰り返し配置した実施例１のフォトマスクを準備した。ここで、単位パターン領域の大きさを６００×６００μｍとした。

光透過パターンの配列を決定するに際し、まず単位パターン領域に対応する所定領域内に多数のポリスチレン−ポリビニルピリジンブロックポリマー粒子を最密充填させ、これらのポリマー粒子を顕微鏡により観察した上で写真撮影を行った。続いて、これにより得られた画像から各々のポリマー粒子の中心点座標を読み取り、これらの中心点群からドロネー三角形群を作成した。そして、このドロネー三角形群を構成する各辺の長さを中心点間距離として、中心点間距離が１６μｍ程度となるように比例定数を各中心点間距離に乗じた。このようにして得られた領域を単位パターン領域とした。

ここで、単位パターン領域における光透過パターンは、上記Ｒ_９０／Ｒ_１０の値が表１に示された値となるように配置されている。このような単位パターン領域の一例を図１３に示す。なお、図１３中の黒丸が光透過パターンに対応する。

（露光・現像工程）
次に、吸光性レジスト層に対して、実施例１のフォトマスクを介して３００ｍＪ／ｃｍ^２のＵＶ光をプロキシミティーギャップ１３５μｍで照射し、露光を行った。次に、露光された吸光性レジスト層を０．５％ＫＯＨ溶液中で８０秒間現像して、所定の凹凸を有する樹脂層を得た。さらに、現像後の樹脂層を洗浄し、乾燥した後、２００℃に保持したクリーンオーブン中で樹脂層を２０分間熱処理した。

（反射膜形成工程）
次に、スパッタ装置を用いて樹脂層上にアルミニウム膜を２００ｎｍ形成し実施例１の拡散反射板とした。ここで、拡散反射板の単位反射領域の大きさは６００×６００μｍの正方形となった。このような拡散反射板の顕微鏡写真を図１４に示す。

そして、製造した拡散反射板とカバーグラスとをグリセリンで貼り合せ、評価用のサンプルＳ１とした。

（比較例１）
フォトマスクの単位パターン領域として、直径９μｍの円形の光透過パターンが対数螺旋を描くように配置したものを用いたこと以外は実施例１と同じ操作を行い、比較例１の拡散反射板を得た。このような拡散反射板の顕微鏡写真を図１５に示す。そして、この拡散反射板を用いて評価用サンプルＲ１を作製した。

（比較例２）
フォトマスクの単位パターン領域として、直径９μｍの円形の光透過パターンをハニカム状に最密充填させた上で乱数による揺らぎを付加した配列を用いたこと以外は実施例１と同じ操作を行い、比較例２の拡散反射板を得た。このような拡散反射板の顕微鏡写真を図１６に示す。そして、この拡散反射板を用いて評価用サンプルＲ２を作製した。

（比較例３）
フォトマスクの単位パターン領域として、直径９μｍの円形の光透過パターンをマトリクス状に規則的に充填させた配列を用いたこと以外は実施例１と同じ操作を行い、比較例３の拡散反射板を得た。そして、この拡散反射板を用いて評価用サンプルＲ３を作製した。

（評価及び結果）
実施例１及び比較例１，２，３の拡散反射板について、凹部の各中心点を頂点とするドロネー三角形群におけるドロネー三角形の面積の平均値Ｓ_ＡＶＥ及び標準偏差Ｓ_σを算出した。これらの結果を表１に示す。なお、比較例３の拡散反射板では凹部が規則的に配置されているので、標準偏差Ｓ_σを算出しなかった。

ここで、実施例１及び比較例１，２，３の拡散反射板を製造するための各フォトマスクにおいて、光透過パターンの各中心点を頂点とするドロネー三角形群は、各拡散反射板におけるドロネー三角形群と同一のものとなる。このため、各フォトマスクにおけるドロネー三角形群を用いて上記平均値Ｓ_ＡＶＥ及び標準偏差Ｓ_σを算出した。

また、ドロネー三角形群の各辺の長さに相当する中心点間距離の平均値Ｒ_ＡＶＥ、標準偏差Ｒ_σ、及び、Ｒ_９０／Ｒ_１０の値をそれぞれ算出した。これらの結果を表１に示す。なお、比較例３の拡散反射板では凹部が規則的に配置されているので、標準偏差Ｒ_σを算出しなかった。さらに、中心点間距離の累積相対度数を示すグラフを図１７に示す。

また、評価用サンプルＳ１，Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３を外径５．７ｃｍのリング状光源の６．２ｃｍ直下に配置し、リング状光源の中央に配置された輝度計を用いてサンプルＳ１，Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３の散乱輝度を評価した。この場合、拡散反射板の法線方向から１５度ずれた方向からの入射光を、法線方向へ散乱させることとなる。なお、散乱輝度として、標準白色板の散乱輝度を１００％としたときの相対輝度（ゲイン）を用いた。

また、評価用サンプルＳ１，Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３の外観を観察し、光の干渉による色付きを評価した。

これらの評価結果を表１に示す。

表１に示されるように、実施例１の拡散反射板が比較例１，２の拡散反射板に比して十分に高い散乱輝度を有していることが確認された。また、実施例１の拡散反射板では色付きが確認されなかった。

第１実施形態に係る拡散反射板を有するカラーフィルタの断面図である。 図１の基板及び拡散反射板の平面図である。 拡散反射板の法線方向から見た単位反射領域の一例を模式的に示す平面図である。 液晶表示素子の断面図である。 第１実施形態に係るフォトマスクの平面図である。 フォトマスクの単位パターン領域の一例を模式的に示す平面図である。 図７（ａ）〜図７（ｃ）は、液晶表示素子等の製造方法を説明する断面図である。 図８（ａ）〜図８（ｂ）は、液晶表示素子等の製造方法を説明する図７（ｃ）に続く断面図である。 第２実施形態に係る拡散反射板を有するカラーフィルタの断面図である。 図９の基板及び拡散反射板の平面図である。 液晶表示素子の断面図である。 第２実施形態に係るフォトマスクの平面図である。 フォトマスクの単位パターン領域の一例を模式的に示す平面図である。 実施例１の拡散反射板の顕微鏡写真である。 比較例１の拡散反射板の顕微鏡写真である。 比較例２の拡散反射板の顕微鏡写真である。 中心点間距離の累積相対度数を示すグラフである。

符号の説明

Ｒ，Ｒ１…拡散反射板、Ｂ…凹部、Ｐ…単位反射領域、Ｃ１〜Ｃ１５…凹部の中心点、Ｄｓ，ＭＤｓ…ドロネー三角形群、Ｒ１〜Ｒ１５，ＭＲ１〜ＭＲ１５…中心点間距離、Ｍ，Ｍ１…フォトマスク、ＭＢ…光透過パターン、ＭＰ…単位パターン領域、ＭＣ１〜ＭＣ１５…光透過パターンの中心点。

Claims (1)

1. 表面に凹部又は凸部が複数配置された拡散反射板の製造方法であって、
   前記凹部又は凸部の各中心点を、平面内に最密充填された軟質粒子の画像から読み取った前記軟質粒子の中心点座標から決定し、
   前記凹部又は凸部を当該拡散反射板の法線方向から見た場合において、前記凹部又は凸部の各中心点を頂点とするドロネー三角形群の各辺の長さをそれぞれ中心点間距離とし、
   前記中心点間距離のうち累積相対度数が９０％となる中心点間距離をＲ_９０、累積相対度数が１０％となる中心点間距離をＲ_１０とした場合、
   前記凹部又は凸部を、以下の条件：
   １＜Ｒ_９０／Ｒ_１０＜１．６
   を満たすように配置する拡散反射板の製造方法。

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