KR20040033258A

KR20040033258A - 전기 광학 장치용 기판의 제조 방법 및 전기 광학 장치의제조 방법

Info

Publication number: KR20040033258A
Application number: KR1020030070481A
Authority: KR
Inventors: 오타케도시히로; 마츠오무츠미
Original assignee: 세이코 엡슨 가부시키가이샤
Priority date: 2002-10-11
Filing date: 2003-10-10
Publication date: 2004-04-21
Also published as: JP2004151685A; US20040115846A1; TW200416427A; US7008807B2; JP3823961B2; TWI250330B; KR100594664B1

Abstract

기판 상에 형성된 감광성 수지에 대하여, 마스크를 이용하여 노광을 한다. 이 노광에 있어서, 마스크의 광 투과부의 크기와 노광갭을 적당히 설정함으로써, 감광성 수지의 표면 상의 노광 강도 분포를 그 표면에 따라 곡선 형상으로 증감 변화하도록 구성하고 이 노광 강도 분포로 노광한 후 현상함으로써, 표면 요철 형상을 갖는 수지층을 형성한다. 그 후, 이 수지층 상에는 금속 박막 등으로 구성되는 반사층이 형성된다.

Description

전기 광학 장치용 기판의 제조 방법 및 전기 광학 장치의 제조 방법{MANUFACTURING METHOD OF SUBSTRATE FOR ELECTRO-OPTIC APPARATUS, AND MANUFACTURING METHOD OF ELECTRO-OPTIC APPARATUS}

본 발명은 전기 광학 장치용 기판의 제조 방법 및 전기 광학 장치의 제조 방법에 따라, 특히, 표면 요철 형상을 구비한 수지층 상에 반사층을 구비한 반사 기판 및 전기 광학 장치의 제조 기술에 관한 것이다.

일반적으로, 전기 광학 장치의 일종인 액정 표시 장치에는, 빛을 반사시키기 위한 반사층을 형성하는 경우가 있다. 이 반사층은, 통상, 외광을 반사함으로써 발생한 반사광에 의해, 액정의 광학 상태에 따라 구성되는 화상을 시인 가능하게 한 반사형의 액정 표시 장치를 구성하기 위해서 마련된다. 또한, 반사층의 일부에 광 투과부를 마련하는 것 등에 의해서 반투과 반사층을 형성하여 투과형 표시와 반사형 표시의 쌍방을 실현 가능한 반투과 반사형의 액정 표시 장치도 알려져 있다.

그런데, 상기 반사층을 광학적으로 평탄한 반사면을 구비하도록 구성하면, 입사한 외광이 광학적으로 평탄한 반사면에서 경면 반사되는 것에 의해, 관찰자가 조명광의 반사에 의해 환혹되거나, 배경이 찍혀 나오는 것 등에 의해 표시 화면의 시인성이 악화되거나 하는 문제점이 있다는 것이 알려져 있다.

그래서, 반사층의 반사면을 요철 형상으로 구성하여, 반사광을 적절히 산란시킴으로써, 상기 조명광에 의한 환혹이나 배경이 찍혀 나오는 것을 저감 내지 방지하는 기술이 여러 가지로 제안되어 있다. 예컨대, 반투과 반사형의 액정 표시 장치에 있어서, 에칭 등에 의해서 유리 표면을 불투명 유리형상으로 구성하고, 이 위에 금속 알루미늄 박막 등의 반사층을 마련하는 것에 의해 요철 형상의 반사면을 형성하고 있는 것이 있다.

또한, 상기 요철 형상의 반사면을 형성하는 별도의 방법으로서는, 감광성 수지를 유리 기판 상에 도포하고, 이 감광성 수지를 소정의 마스크 패턴을 이용하여 노광하여 현상함으로써, 요철 형상을 구비한 수지층, 혹은, 이산적으로 마련된 수지층을 형성하고, 이 수지층을 한쪽만 가열하여 용융시킴으로써, 어느 정도 요철 형상을 완만하게 한 후에, 또한 유기 수지를 도포함으로써, 비교적 완만한 표면 요철 형상을 형성하고, 그 후, 그 위에 반사층을 형성하는 방법이 있다.

그러나, 상기 종래 방법에서는, 반사층의 하지(下地)면에 적절한 요철 형상을 형성하기 위해서, 기판 유리의 에칭 조건(예컨대, 에칭액의 조성 및 에칭 시간 등)이나, 수지층의 가열 온도 및 가열 시간 등을 정밀하게 관리하여 조정할 필요가 있기 때문에, 반사면의 요철 형상을 정확하고 또한 재현성 좋게 얻기가 어렵고, 또한, 2 단계의 에칭공정이 필요하게 되거나, 2층 구조의 수지층을 형성할 필요가 있거나 하기 때문에 제조 시간이 길어져, 제조 비용이 증대한다는 문제점이 있다.

또한, 반사면의 요철 형상에 의해서 결정되는 산란광의 각도 분포에 기울기가 있다면, 외광을 유효하게 표시에 이용할 수 없고 표시가 어둡게 되거나, 특정한 각도에 있어서 명도가 급격히 변화하거나, 시야각 특성이 실질적으로 좁게 되거나 하는 등의 표시 품위상의 불량이 발생할 가능성이 있다.

그래서 본 발명은 상기 문제점을 해결하는 것이고, 그 과제는 종래보다도 반사면의 요철 형상을 신속하고 또한 저비용으로 제조할 수 있는 전기 광학 장치용 기판의 제조 방법 및 전기 광학 장치의 제조 방법을 제공하는 것에 있다. 또한, 반사면의 산란 특성을 개선함으로써 전기 광학 장치의 반사형 표시의 표시 품위를 종래보다도 높이는 것에 있다.

상기 과제를 해결하기 위해서 본 발명의 전기 광학 장치용 기판의 제조 방법은, 기판 상에 배치된 감광성을 갖는 수지를, 광 투과부 및 광 차폐부를 구비한 마스크 패턴을 이용하여 노광하는 노광공정과, 노광된 상기 수지를 현상하는 현상공정과, 상기 수지 상에 반사층을 형성하는 반사층 형성공정을 구비하는 전기 광학 장치용 기판의 제조 방법으로서, 상기 노광공정에서는, 상기 마스크 패턴의 상기 광 투과부 또는 상기 광 차폐부의 크기와, 상기 마스크 패턴과 상기 수지 사이의 노광갭을 설정함으로써, 상기 수지의 표면 상의 노광 강도 분포가 해당 표면에 따라 곡면형상에 증감 변화하는 상태로 노광하고, 상기 현상공정에서 상기 노광 강도 분포에 대응한 표면 요철 형상을 구비한 수지층을 형성하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 노광공정에서 감광성을 갖는 수지의 표면 상의 노광 강도 분포를 표면에 따라 곡면 상에 증감 변화하도록 구성하여, 그 노광 강도 분포로써 노광을 하여, 노광 강도 분포에 대응한 표면 요철 형상을 구비한 수지층을 현상공정에서 형성하도록 한 것에 의해, 2 단계의 에칭공정이나 2층 구조의 수지층을 형성할 필요가 없어지고, 1 단계의 패터닝 공정에서 표면 요철 형상을 형성할 수 있으므로, 요철 형상의 반사면을 구비한 전기 광학 장치용 기판을 신속하고 또한 저비용으로 제조할 수 있다.

종래 기술 중, 포토리소그래피(photolithography)법을 이용한 패터닝에 의해서 수지층에 표면 요철 형상을 형성하는 경우에는, 일반적으로, 패터닝에 의해 형성된 요철 형상이 심하게 급준하기 때문에, 가열에 의해서 요철 형상을 완만한 모양으로 하거나, 그 위에 2층째의 수지층을 더 형성하거나 하도록 하고 있다. 그러나, 본 발명에 있어서는, 마스크 패턴의 광 투과부 또는 광 차폐부의 크기와, 마스크 패턴과 감광성 수지간의 노광갭을 각각 적당히 설정함으로써, 마스크 패턴의 광 투과부 또는 광 차폐부의 크기에 의해 광의 회절각을 조정하여, 노광갭 G에 의해 마스크 패턴에 의한 회절광의 확대량을 조정함으로써, 노광 강도 분포를 곡면형상에 증감 변화하는 상태로 하여, 현상에 의해 형성된 수지층의 표면 요철 형상을 소망하는 곡면형상의 요철 형상으로 하는 것이다. 이와 같이, 광 투과부 또는 광 차폐부의 크기와 노광갭을 조정함으로써 표면 요철 형상의 급준성 혹은 완만함을 조정할 수 있으므로, 한 번의 노광·현상공정에 의해서 적절한 표면 요철 형상을 갖춘 수지층을 형성하는 것이 가능하게 된다.

일반적으로, 수지층의 표면 요철 형상이 심하게 급준하면, 그 위에 형성된 반사층에 의한 반사광의 산란각이 커지기 때문에 정반사율이 저하하여, 화상이 어둡게 되어 버린다. 반대로, 수지층의 표면 요철 형상이 지나치게 완만하면, 그 위에 형성된 반사층에 의한 반사광의 산란각이 작아지기 때문에, 정반사율이 높게 되어, 그 결과, 화상은 밝아지지만, 반사면이 경면에 가까이 되는만큼, 조명에 의한 환혹이나 배경의 찍혀 나옴이 현저하게 된다. 따라서, 수지층의 표면 요철 형상을 적절한 곡율을 구비한 곡면형상으로 형성함으로써, 소망하는 밝기와, 시인성을 양립시킬 필요가 있다. 이 경우, 마스크 패턴의 광 투과부의 직경과, 노광갭 중 어느 한쪽만을 조정하는 것만으로는, 노광 강도 분포의 증감 변화를 적절한 표면 요철 형상에 대응한 것으로 하는 것은 곤란하다. 예컨대, 광 투과부의 직경을, 마스크 패턴의 요철 주기 및 개구율의 제약 내에서 증감시키는 것만으로는, 노광 파장λ의 회절 정도에 그 만큼 변화가 없기 때문에 기본적으로 요철 형상의 주기가 변화하는 것만으로, 요철 형상의 곡율을 조정하는 것은 곤란하다. 또한, 노광갭을 증감시키는 것만으로는, 광 투과부의 직경에 따라서는, 노광 범위가 증감할 뿐이므로 요철 형상의 곡율을 바꾸기 어렵거나, 노광갭의 변화에 의해서 요철 형상의 곡율이 지나치게 변화해 버리거나 하기 때문에, 역시, 적절한 표면 요철 형상을 갖춘 수지층을 형성하는 것은 어렵다.

또, 본 발명은 광 투과부 또는 광 차폐부의 경계 영역에 대응하는 수지층의 표면 영역에서의 요철 곡면 형상을 제어하는 것이고, 해당 표면 영역으로부터 벗어난 수지층의 일부에 평탄부가 형성되어 있는 경우를 포함한다. 또한, 상기 표면 영역으로부터 벗어난 위치에 수지층이 일부 존재하지 않는 것에 의해 하지면의 일부가 노출된 상태로 되어 있는 경우도 포함한다. 수지층의 표면은 많은 부분이 매끄러운 요철 곡면 형상으로 구성되어 있으면 좋고, 일부에 평탄부나 하지 노출부가존재하여도 양호한 광학 특성을 얻는 것이 가능하다.

본 발명에 있어서, 상기 마스크 패턴에는 복수의 섬 형상으로 구성된 상기 광 투과부를 분산 배치하고, 상기 광 투과부의 주위를 상기 광 차폐부로 하는 것에 의해, 상기 수지층의 표면에 상기 광 투과부에 대응하는 오목부를 형성하는 것이 바람직하다. 이 경우에는, 마스크 패턴의 광 투과부를 통과하는 광에 의해서 노광된 부분이 오목부가 된다. 이 때, 광 투과부의 크기와 상기 갭에 따라서 광 투과부를 통과하는 빛의 회절 정도를 변화시킬 수 있기 때문에, 오목부의 표면 형상을 매끄럽게 구성할 수 있다.

이 경우에 있어서, 상기 노광공정에서의 노광 파장λ을 300∼450㎚의 범위 내로 하여, 상기 광 투과부의 직경을 약 9∼12㎛의 범위 내로 하고, 상기 노광갭을 약 150∼250㎛의 범위 내로 하는 것이 바람직하다. 이것에 의하면, 광 투과부의 직경을 상기 범위 내로 설정함으로써 광 투과부를 통과하는 광을 적절한 각도로 회절시킬 수 있고, 또한, 노광갭 G를 상기 범위 내로 설정함으로써 회절광의 확대 범위를 조정할 수 있으므로, 감광성 수지의 표면 상에, 적절한 곡율을 구비한 곡면형상의 노광 강도 분포를 형성할 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 마스크 패턴에는 복수의 섬 형상으로 구성된 상기 광 차폐부를 분산 배치하고, 상기 광 차폐부의 주위를 상기 광 투과부로 하는 것에 의해, 상기 수지층의 표면에 상기 광 차폐부에 대응하는 볼록부를 형성하는 것이 바람직하다. 이 경우에는, 마스크 패턴의 광 차폐부에 의해서 빛이 가려진 부분이 볼록부로 된다. 이 때, 광 차폐부의 크기와 상기 갭에 따라서 광 차폐부에 의해서광이 가려진 부분으로 빛의 회절 정도를 변화시킬 수 있기 때문에, 볼록부의 표면형상을 매끄럽게 구성할 수 있다.

이 경우에 있어서, 상기 노광공정에서의 노광 파장λ을 300∼450㎚의 범위 내로 하고, 상기 광 차폐부의 직경을 약 8∼12㎛의 범위 내로 하고, 상기 노광갭을 약 60∼100㎛의 범위 내로 하는 것이 바람직하다. 섬 형상의 광 차폐부를 분산 배치시킨 마스크 패턴에서는, 통상, 섬 형상의 광 투과부를 분산 배치시킨 마스크 패턴보다도 광 투과부의 면적이 커져 개구율이 높게 되기 때문에, 볼록부의 경사 노광갭을 작게 함으로써 회절광을 저감시킬 필요가 있다. 또한, 일반적으로는 마스크 패턴의 개구율의 증대에 따라 노광 강도도 저감시킬 필요가 있다. 예컨대, 섬 형상의 광 투과부를 분산 배치시킨 개구율 약 30%의 마스크 패턴을 이용하는 경우와 비교하면, 섬 형상의 광 차폐부를 분산 배치시킨 차광율 약 30%(개구율 약 70%)의 마스크 패턴을 이용한 경우에는, 전자의 경우의 약 절반 정도의 노광 강도로 설정하는 것이 바람직하다.

본 발명에 있어서, 상기 반사층 형성공정 후에, 상기 반사층의 일부를 제거하고 투과부를 형성하는 투과부 형성 공정을 갖는 것이 바람직하다. 이것에 의해서, 투과부를 구비한 반투과 반사형의 전기 광학 장치용 기판을 구성할 수 있다.

이 경우에 있어서, 상기 투과부 형성 공정에서는, 상기 반사층의 일부와 동시에 그 바로 아래에 있는 상기 수지층의 일부를 제거하는 것이 바람직하다. 이것에 의해서, 투과부에서 수지층이 존재하지 않는 것에 의해, 투과형 표시의 착색 등을 방지할 수 있다.

다음에, 본 발명의 전기 광학 장치의 제조 방법은 전기 광학 물질과, 해당 전기 광학 물질에 전계를 인가하여 그 광학 특성을 제어하기 위한 전극을 포함하는 전계 부여 구조와, 상기 전기 광학 물질과 평면적으로 중첩하고, 표면 요철 형상을 구비한 수지층과, 상기 표면 요철 형상 상에 상기 표면 요철 형상을 반영한 반사면을 구비한 반사층을 갖는 전기 광학 장치의 제조 방법에 있어서, 상기 수지층을 형성하는 공정으로서, 광 투과부 및 광 차폐부를 구비한 마스크 패턴을 이용하여 감광성을 갖는 수지를 노광하는 노광공정과, 노광된 상기 수지를 현상하는 현상공정을 갖고, 상기 노광공정에서는, 상기 마스크 패턴의 상기 광 투과부 또는 상기 광 차폐부의 크기와, 상기 마스크 패턴과 상기 수지 사이의 노광갭을 설정함으로써, 상기 수지의 표면 상의 노광 강도 분포가 해당 표면에 따라 곡면 형상으로 증감 변화하는 상태로 노광하여, 상기 현상공정에서 상기 노광 강도 분포에 대응한 상기 표면 요철 형상을 구비한 상기 수지층을 형성하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 마스크 패턴에는 복수의 섬 형상으로 구성된 상기 광 투과부를 분산 배치하고, 상기 광 투과부의 주위를 상기 광 차폐부로 하는 것에 의해, 상기 수지층의 표면에 상기 광 투과부에 대응하는 오목부를 형성하는 것이 바람직하다. 이 경우에는, 상기 노광공정에서 노광 파장λ을 300∼450㎚의 범위 내로 하여, 상기 광 투과부의 직경 D를 약 9∼12㎛의 범위 내로 하여, 상기 노광갭 G를 약 150∼250㎛의 범위 내로 하는 것이 바람직하다.

본 발명에 있어서, 상기 마스크 패턴에는 복수의 섬 형상으로 구성된 상기 광 차폐부를 분산 배치하고, 상기 광 차폐부의 주위를 상기 광 투과부로 하는 것에의해, 상기 수지층의 표면에 상기 광 차폐부에 대응하는 볼록부를 형성하는 것이 바람직하다. 또한, 이 경우에는, 상기 노광공정에서의 노광 파장λ을 300∼450㎚의 범위 내로 하여, 상기 광 차폐부의 직경을 약 8∼12㎛의 범위 내로 하여, 상기 노광갭을 약 60∼100㎛의 범위 내로 하는 것이 바람직하다.

본 발명에 있어서, 상기 반사층의 일부를 제거하여 투과부를 형성하는 투과부 형성 공정을 갖는 것이 바람직하다. 이 경우에, 상기 투과부 형성 공정에서는, 상기 반사층의 일부와 함께 그 바로 아래에 있는 상기 수지층의 일부를 제거하는 것이 바람직하다.

이상, 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 전기 광학 장치용 기판의 제조에 있어서, 종래보다도 반사면의 요철 형상을 신속하고 또한 저비용으로 제조할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 제 1 실시예의 전기 광학 장치용 기판의 제조 방법의 공정 설명도(a)∼(d)이다.

도 2는 제 1 실시예의 전기 광학 장치용 기판의 제조 방법의 공정 설명도(a)∼(c)이다.

도 3은 제 1 실시예의 전기 광학 장치용 기판의 제조 방법에서의 노광공정에 대하여, 실시예(A)와 비교예(B)를 대비하여 도시하는 설명도이다.

도 4는 제 1 실시예의 전기 광학 장치용 기판의 제조 방법에서의 노광공정의 단위 영역 S의 마스크 패턴을, 실시예(A)와 비교예(B)를 대비하여 도시하는 설명도이다.

도 5는 제 1 실시예의 전기 광학 장치용 기판의 제조 방법에서의 노광공정의 마스크 패턴 전체의 구성을 도시하는 개략 평면도이다.

도 6은 제 1 실시예의 전기 광학 장치용 기판의 제조 방법의 노광공정에서의 마스크의 광 투과부의 직경 D 및 노광갭 G와, 형성된 수지층의 정반사율(평행선 반사율)의 관계를 도시하는 그래프이다.

도 7은 제 1 실시예의 전기 광학 장치용 기판의 제조 방법의 노광공정에서의 감광성 수지의 막 두께 및 노광갭 G와, 형성된 수지층의 정반사율(평행선 반사율)의 관계를 도시하는 그래프이다.

도 8은 본 발명에 따른 제 2 실시예의 전기 광학 장치용 기판의 제조 방법에 이용하는 마스크의 단위 영역 S의 마스크 패턴을 도시하는 설명도이다.

도 9는 제 2 실시예의 1차 노광 시의 마스크 및 2차 노광 시의 마스크를 중첩하여 도시하는 설명도이다.

도 10은 제 1 실시예 및 제 2 실시예의 반사층의 산란광 강도의 산란각 의존성을 도시하는 그래프이다.

도 11은 제 2 실시예의 마스크의 광 투과부의 직경 D 및 노광갭 G와, 형성된 수지층의 정반사율(평행선 반사율)과의 관계를 도시하는 그래프(a) 및 감광성 수지의 막 두께 및 노광갭 G와, 형성된 수지층의 정반사율(평행선 반사율)의 관계를 도시하는 그래프(b)이다.

도 12는 본 발명에 따른 전기 광학 장치의 제조 방법에 의해서 형성된 제 3 실시예의 액정 표시 장치의 개관을 도시하는 개략 사시도이다.

도 13은 본 발명에 따른 전기 광학 장치의 제조 방법에 의해서 형성된 액정 표시 장치의 단면 구조를 모식적으로 도시하는 개략 부분 단면도(a) 및 그 전기 광학 장치용 기판의 평면 구조를 도시하는 개략 부분 평면도(b)이다.

도 14는 제 4 실시예의 액정 표시 장치의 개략 구성을 도시하는 개략 단면도이다.

도 15는 제 4 실시예의 액정 표시 장치의 한 쪽의 기판의 확대 부분 단면도이다.

도 16은 비교예의 전기 광학 장치용 기판의 제조 방법의 공정 설명도(a)∼(d)이다.

도 17은 동 비교예의 전기 광학 장치용 기판의 제조 방법의 공정 설명도(a)∼(d)이다.

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

101 : 감광성 수지102 : 마스크

102x: 광 투과부 106 : 마스크

106x: 광 차폐부 110, 110′: 반사 기판

111: 기판 112 : 반사층

119: 수지층 200 : 액정 표시 장치

210: 반사 기판 220 : 대향 기판

230: 밀봉(seal)재 232 : 액정

211: 제 1 기판 212 : 반사층

219: 수지층 300 : 액정 표시 장치

310: 반사 기판 310T : TFT

312: 수지층

315: 화소 전극(반사층을 겸함)

320: 대향 기판

다음에, 첨부 도면을 참조하여 본 발명에 따른 반사 기판의 제조 방법 및 전기 광학 장치의 제조 방법의 실시예에 대하여 상세히 설명한다.

[제 1 실시예: 반사 기판]

가장 먼저, 본 발명에 관한 제 1 실시예로서, 전기 광학 장치용 기판의 반사 기판의 제조 방법에 대하여 도 1 및 도 2를 참조하여 설명한다. 도 1은 본 발명에 따른 전기 광학 장치용 기판의 반사 기판의 제조 방법의 실시예를 도시하는공정 설명도(a)∼(d)이며, 도 2는 동제조 방법을 도시하는 공정 설명도 (a)∼(c)이다.

본 실시예에서는, 도 1(a)에 도시하는 바와 같이 최초에, 유리나 플라스틱 등의 투명재료로 구성된 기판(111)을 세정하여, 기판(111)의 표면 상에, 아크릴 수지(acrylicresin)를 기재로 하는 감광성 수지(101)를 도포 등에 의해서 배치한다. 다음에, 도 1(b)에 도시하는 바와 같이 마스크(102)를 이용하여 감광성 수지(101)를 노광한다. 여기서, 마스크(102)는, 유리 등의 투명 기판(102A)의 표면에 Cr 등의 박막 등으로 구성되는 차광층(102B)을 형성한 것이다. 이 마스크(102)는, 도 4(A)에 도시하는 바와 같이 단위 영역 S 내에서, 다수의 섬 형상으로 구성된 광 투과부(102x)가 랜덤하게 분산 배치된 것으로 되어 있다. 광 투과부(102x)의 주위는 차광층(102B)에 의한 광 차폐부로 되어있다. 즉, 이 광 투과부(102x)는 상기 차광층(102) B의 개구에 의해서 구성된다. 광 투과부(102x)의 형상은 원형, 타원형, 장원형, 다각형v등 특별히 한정되지 않지만, 특히, 원형이나 정다각형(정방형, 정오각형, 정육각 형태, 정 팔각형 등)인 것이 바람직하다. 이러한 형상은 특정한 방위의 기울기 등을 가지지 않기 때문, 균등한 광학 특성을 얻기 쉽고, 또한, 마스크의 가공도 용이하게 되기 때문이다. 단지, 산란 특성의 방위 지위 의존성을 필요로 하는 경우에는, 광 투과부(102x)의 형상을 소정 방향으로 연장된 형상으로 해도 좋다.

이 노광공정에서는, 초고압 수은 램프를 광원으로서 이용한다. 이 램프의 광은 주로 3종의 파장(365㎚의 i선, 405㎚의 h선, 436㎚의 g선)으로 구성되어 있다. 본 실시예에서는, 감광성 수지(101)의 감도분포로서는 파장(365nm)의 i선에 대한 감도가 가장 높기 때문에, 이 노광공정에서는, 감광성 수지(101)는 실질적으로 i선(파장 365㎚)에 의해서 노광된다.

다음에, 상기 감광성 수지(101)를 소정의 현상액에 의해 현상함으로써, 도 1(c)에 도시하는 바와 같이 상기 마스크(102)의 광 투과부(102x)에 대응하는 영역과, 광 차폐부에 대응하는 영역 사이에 요철 형상의 단차가 형성된다. 본 실시예의 경우에는, 상기 광 투과부(102x)의 직경 D 및 감광성 수지(101)와 마스크(102) 사이의 노광갭 G를 조절함으로써, 감광성 수지(101)의 표면에 따른 노광 강도 분포, 특히 광 투과부(102x) 및 그 주위 근방에 대응하는 표면 영역의 노광 강도 분포가 매끄럽게 증감 변화하도록 구성하고, 이 상태로 노광을 한다. 그리고, 현상공정에서는, 그 노광 강도 분포에 따른 양의 수지가 감광성 수지(101)의 표면으로부터 제거된다. 이에 따라, 도시한 바와 같이 비교적 완만한 표면 요철 형상(119a)을 갖는 수지층(119)을 얻을 수 있다. 이 표면 요철 형상(119a)은 섬 형상의 광 투과부(102x)에 대응하는 섬 형상의 오목부가 분산 배치된 형태를 갖는다. 이러한 점들에 대해서는 후에 상술한다.

다음에, 상기한 바와 같이 구성된 수지층(119)의 표면 상에 알루미늄, 은, 은합금(APC 합금 등), 크롬 등의 금속 박막을 형성하고, 반사층(112)으로 한다. 반사층(112)은 그 하지면으로 되는 수지층(119)의 표면에 표면 요철 형상(119a)이 형성되어 있는 것에 의해, 그 표면 요철 형상(119a)을 반영한 요철 형상을 갖는 반사면을 구비한 것으로 된다. 따라서, 이 반사층(112)의 반사면은, 상기 표면 요철형상(119a)에 대응하는 섬 형상의 오목부가 분산 배치된 형태를 갖는다.

다음에, 도 2(a)에 도시하는 바와 같이, 반사층(112)의 표면 상에, 통상의 포토리소그래피법에 의해서 레지스트 등으로 구성되는 마스크(103)를 형성한다. 마스크(103)는, 반사층(112)이 불필요하게 되는 영역에 개구(103a)가 마련된 것이다. 그리고, 이 마스크(103)를 이용하여 에칭함으로써, 도 2(b)에 도시하는 바와 같이 개구부(112a)를 구비한 반사층(112)을 형성한다. 이렇게 하여, 반투과 반사형의 반사 기판(110)이 형성된다.

또, 상기 에칭공정에서, 반사층(112)과 수지층(119)을 함께 제거함으로써, 도 2(c)에 도시하는 바와 같이 반사층(112)의 개구부(112a)와, 수지층(119)의 개구부(119b)가 서로 평면적으로 중첩되는 위치에 마련된 반사 기판(110)′을 형성하도록 하여도 좋다. 또한, 수지층(119)의 형성의 단계에서 개구부(119b)를 마련하고 있고, 이 개구부(119b)에 중첩되도록 반사층(112)의 개구부(112a)를 마련한 반사 기판(110)′을 형성하도록 하여도 좋다. 이 반사 기판(110)′의 경우에는, 수지층(119)에 개구부(119b)가 형성되어 있는 것에 의해, 반사층(112)의 개구부(112a)를 통과하는 투과광이 수지층(119)을 통과하지 않기 때문에, 수지층(119)의 약간의 착색이나 수지층(119)의 표면 요철 형상(119a)에 의한 산란 작용 또는 굴절 작용에 의한 투과광으로 영향을 회피할 수 있다.

(실시예)

도 3(a)은 본 실시예의 1실시예의 노광공정에 있어서의, 기판(111) 상의 감광성 수지(101)와 마스크(102)와의 관계를 도시하는 확대 부분 단면도이다. 또한, 도 4(a)는, 해당 마스크(102)중, 단위 영역 S의 마스크 형상을 도시하는 평면도이며, 도 5는, 기판(111) 전체에 있어서의 각 단위 영역 S의 배열 형태를, 마스크(102)의 차광부(102B)의 패턴 형상을 기판(111)에 중첩시킨 상태로 도시하는 평면도이다. 본 실시예에서는, 감광성 수지(101)의 두께를 2.0㎛로 하고, 마스크(102)의 광 투과부(102x)의 직경 D_A를 약 10㎛로 하고, 감광성 수지(101)의 상면과 마스크(102)의 하면 사이의 거리, 즉 노광갭(간격) G_A를 약 180㎛로 하였다. 여기서, 노광 장치의 노광량은 80mJ/㎠이며, 노광 파장λ은 365㎚(i선)이다. 또한, 마스크(102)의 단위 영역 S 내의 광투과 개구율은 30%로 되고, 광 투과부(102x)는 랜덤하게 배치되어 있다. 도 4(a)에 도시하는 광 투과부(102x)의 평균 간격 P_A는 약 14㎛이다.

본 실시예에서는, 마스크(102)의 광 투과부(102x)의 직경 D_A와 노광갭 G_A를 상기 값으로 설정함으로써, 감광성 수지(101)의 표면에 따라 곡면 형상에 증감 변화하는 노광 강도 분포를 구성할 수 있고, 그 후, 감광성 수지(101)를 현상함으로써, 점선으로 도시하는 바와 같이, 상기 노광 강도 분포에 대응한 완만한 곡면 형상의 표면 요철 형상을 형성할 수 있다. 이렇게 하여 형성된 수지층(119)의 정반사율을 측정하면, 약 1.3∼3.0%였다. 여기서, 정반사율(경면 반사율)은, 가시광 영역의 빛(예컨대, 파장λ= 650㎚)을 입사각 40。로 입사시켜, 출사각 40。의 방향으로 마련한 광 센서에 의해서 검출함으로써 측정했다. 또한, 이 수지층(119)의표면 상에 알루미늄으로 반사층(112)을 형성하면, 정반사율은 약 8∼20%가 되었다. 여기서, 수지층의 표면을 평탄하게 형성한 경우의 정반사율은 약 8.0% 정도이며, 상기 표면 요철 형상에 의해서 반사광의 반사각이 넓어지는(즉, 반사광이 산란되는) 것에 따라 상기한 바와 같이 정반사율이 저하된다. 또, 이 평탄한 수지층 상에 알루미늄으로 구성한 반사층을 형성하면, 약 95%의 정반사율을 얻을 수 있다. 또한, 본 실시예는, 감광성 수지로서, 광 감광부가 현상액으로 제거되는 포지티브계의 것을 예로 들고 있지만, 광 감광부가 현상액으로 불용화하는 네거티브계 수지에 관해서도 동일하게 취급하는 것이 가능하다. 이 경우, 마스크의 광 투과부에 대응한 요철은 반대로 된다.

(비교예)

다음에, 상기 실시예와 대비해야 할 비교예의 제조 방법에 대하여 설명한다. 도 16 및 도 17은 비교예의 제조 방법의 공정 설명도이다. 이 비교예의 제조 방법에 있어서는, 도 16(a)에 도시하는 바와 같이 기판(111) 상에 두께 1.6㎛의 감광성 수지(101)를 도포한 후에, 도 16(b)에 도시하는 바와 같이 마스크(104)에 의해서 감광성 수지(101)의 노광을 한다. 여기서, 마스크(104)는, 투명 기판(104A) 상에 차광층(104B)을 형성한 것이고, 상기 마스크(102)와 동일하게 광 투과부(104x)가 랜덤하게 배치되어 있다. 이것들의 광 투과부(104x)는, 단위 영역 S 내에서 도 4(b)에 도시하는 바와 같이 배치된다. 광 투과부(104x)의 직경 D_B는, 상기 실시예보다도 작게 7.5㎛ 이지만, 마스크(104)의 단위 영역 S에서의 개구율은 실시예와 같은 30% 이며, 그 결과, 광 투과부(104x)의 평균 간격 P_B는 약 11㎛로 되어있다.

도 3(b)는 이 비교예에서의 노광공정의 모양을 도시하고, 도 4(b)는 비교예에 있어서의 단위 영역 S의 마스크(104)의 평면형상을 도시한다. 이 비교예에서는, 두께 1.6㎛의 감광성 수지(101)에 대하여, 상기한 바와 같이 광 투과부의 직경 D_B를 약 7.5㎛으로 하고, 또한, 노광갭 G_B를 약 60㎛으로서 노광 했다. 여기서, 노광 파장λ이나 노광 강도는 도 3(a)에 도시하는 것과 동일하다. 이 경우에는, 도 3(b)에 점선으로 나타내고, 도 16(c)에도 도시하는 바와 같이, 현상 후에 형성된 수지층(129)의 표면 요철 형상이 급준하게 되고, 정반사율은 약 1.0%였다. 이 수지층(129)의 표면 요철 형상은 심하게 급준하고, 정반사율이 낮기 때문에, 실제로 액정 표시 장치에 이용한 경우에 표시에 기여할 수 있는 광량이 적어져, 밝은 표시를 얻을 수 없는 등, 액정 표시 장치의 표시 특성을 만족시키는 반사면을 형성할 수가 없었다.

그래서, 도 16(d)에 도시하는 바와 같이, 수지층(129) 상에 감광성 수지(130)를 1.3㎛의 두께로 더 도포하고, 그 후, 도 17(a)에 도시하는 바와 같이, 투명 기판(105A)과 차광층(105B)을 갖는 마스크(105)를 이용하여, 단위 영역 S 이외의 영역에 관해서만 노광을 하고, 단위 영역 S에 대해서는 노광하지 않고 그대로 현상했다. 그리고, 수지층의 소성을 하는 것에 따라, 도 17(b)에 도시하는 바와 같이 수지층(129)과 수지층(130)의 2층 구조에 의해, 상기 실시예와 거의 동일한완만한 표면 요철 형상을 획득했다.

그 후, 도 17(c)에 도시하는 바와 같이 수지층(130)의 표면 상에 알루미늄 등에 의해서 반사층(112)을 형성했다. 또한, 그 위에 개구부(106a)를 구비한 레지스트(106)를 형성하여 에칭을 하여, 도 17(d)에 도시하는 바와 같이 반사층(112)에 개구부(112a)를 마련하는 것에 의해, 반투과 반사형의 전기 광학 장치용 기판을 얻었다.

이 비교예에서는, 최종적으로 실시예와 거의 동일한 요철 형상을 갖는 반사면을 형성할 수 있지만, 노광·현상공정에 의해서 일단 형성한 수지층(129) 상에 또한 수지층(130)을 형성하지 않으면, 소망하는 반사 특성을 갖는 반사면을 구성할 수가 없기 때문에 제조 공정수가 증대하여, 제조 시간이 길게 되고, 또한 제조비용이 증대한다는 문제가 있다.

(노광 조건)

다음에, 도 6 및 도 7을 참조하여, 본 발명에 따른 실시예의 노광공정의 조건과, 그 노광 후에 현상함으로써 형성된 수지층의 광학 특성과의 관계에 대하여 설명한다. 도 6은 수지층(119)의 정반사율과, 노광공정에서의 마스크 패턴의 광 투과부의 직경 D 및 노광갭 G와의 관계를 도시하는 그래프이다. 여기서, 광 투과부의 직경 D를, 7.5㎛, 10.0㎛, 12.0㎛로 하여, 노광갭 G를 100∼250㎛의 범위로 변화시켜 정반사율을 측정했다. 또, 마스크의 개구율(단위 영역 S에서의 개구면적의 비율)은 모든 경우에 대하여 30%로 했다. 또한, 감광성 수지의 두께는 모든 경우에 대하여 1.7㎛로 했다.

마스크의 광 투과부의 직경 D가 작은 경우(직경 D = 7.5㎛의 경우)에는, 노광갭 G가 작은 범위에서는 정반사율이 낮게 되지만, 노광갭 G를 크게 하면 급속하게 정반사율이 증대한다. 즉, 직경 D가 작으면 노광갭 G를 변화시켰을 때의 정반사율의 변화폭이 커진다.

한편, 직경 D가 커지면 (직경 D= 10㎛, 12㎛의 경우), 노광갭 G를 변화시키더라도 정반사율의 변화는 적고, 특히, 노광갭 G를 작게 한 때에는 직경 D가 작은 경우 정도의 정반사율의 저하는 보이지 않았다.

상기한 바와 같이, 광 투과부의 직경 D가 작아지면 정반사율의 변동율이 커지는 것에 의해, 소망하는 반사율을 재현성 혹은 정밀도를 좋게 하기 어렵기 때문에, 직경 D는 7.5㎛ 정도가 아니라, 그 이상의 값, 예컨대, 9㎛ 이상인 것이 바람직한 것으로 생각된다. 또한, 직경 D가 더 커지면, 도 6에 도시하는 바와 같이 정반사율의 변동폭이 작게되어 정반사율의 조정 범위가 좁게 되기 때문에, 직경 D는 12㎛ 이하인 것이 바람직한 것으로 생각된다.

도 6에 도시하는 바와 같이, 노광갭 G가 작은 영역에서는, 노광갭 G의 증가에 대하여 정반사율의 증가비율이 작거나, 혹은 반대로, 정반사율이 노광갭 G의 증가와 함께 감소한다. 이것은, 노광갭 G를 작게 할 수록 표면 요철 형상이 급준하게 되는 것에 따라 오히려 평탄부분이 증대하여, 그 결과, 정반사가 늘어나기 때문이라고 생각된다. 따라서, 조명광에 의한 환혹이나 배경의 찍혀짐을 방지하고, 또한 정반사율을 소정 범위(예컨대, 본 실시예의 경우에는 1.3∼3.0%정도, 반사층의정반사율로 8∼20% 정도)로 조절하기 위해서는, 노광갭 G를 150㎛보다 크게하는 것이 바람직한 것을 알 수 있다.

즉, 노광갭 G가 150㎛ 미만이 되면, 그 정반사율이 적절한 정반사율의 범위(상기 1.3∼3.0% 정도)를 하회하고 표시가 어둡게 되는 경우가 있다. 또한, 그 정반사율이 상기 범위 내에 들어가 있더라도, 그것은 표면 요철 형상이 완만하게 되었기 때문이 아니라, 평탄한 부분이 급준인 부분이 혼재한 요철 형상으로 되었기 때문이며, 그 결과, 산란광이 적고 어두운 표시로 된다.

그런데, 도 6에 도시하는 바와 같이 노광갭 G가 큰 영역에서는, 노광갭 G의 증가에 따라서 정반사율이 단조롭게 증대되어 간다. 이것은 노광갭 G가 커질 수록 표면 요철 형상이 완만하게 되어, 표면 요철 형상이 완만하게 될수록 정반사광이 서서히 증가하기 때문이라고 생각된다. 이 영역에서는, 정반사율을 적절한 범위로 조정하는 것으로, 액정 표시 장치의 반사면으로서 바람직한 표면 요철 형상을 얻을 수 있는 것으로 생각된다.

그런데, 상기 노광갭이 큰 영역이더라도, 정반사율이 지나치게 커지면, 표시는 밝아지지만, 상기 조명광에 의한 환혹이나 배경의 찍혀나옴이 커지기 때문에, 시인성이 저하한다. 따라서, 상기한 바와 같이, 광 투과부의 직경 D가 9∼12㎛의 범위에서는, 적절한 정반사율을 얻기 위해서, 노광갭 G를 250㎛ 이하의 범위로 하는 것이 바람직하다.

도 7은 광 투과부의 직경 D를 10㎛으로 했을 때의 감광성 수지의 막 두께 및 노광갭 G와 수지층의 정반사율의 관계를 도시하는 그래프이다. 여기서, 감광성 수지의 막 두께를 1.5㎛, 1.7㎛, 1.9㎛으로 하고, 노광갭 G를 100∼250㎛의 범위로 변화시켜 정반사율을 측정했다. 또, 마스크의 개구율(단위 영역 S에서의 개구 면적의 비율)은 모든 경우에 대하여 30%로 했다.

이 그래프에서는, 감광성 수지의 막 두께를 상기 범위로 변화시키더라도, 정반사율의 노광갭 G의 변화에 대한 변화 경향은 기본적으로 거의 변하지 않고, 감광성 수지의 막 두께가 얇아질수록 정반사율이 전체적으로 증가하는 경향이 있다. 이것은 수지층이 얇은 경우에 노광에 의해서 형성되는 오목부의 바닥부에 하지면이 노출되어 정반사를 증대시키고 있는 것으로 생각된다. 어느 쪽의 막 두께에 관해서도, 노광갭 G가 150㎛을 넘는 근처로부터 정반사율이 단조롭게 증가하여 간다. 한편, 노광갭 G가 150㎛ 미만의 영역에서는, 노광갭 G를 작게 하면 반대로 정반사율이 완만히 증가하여 간다. 이 노광갭이 150㎛ 미만의 영역은 상술한 바와 같이, 노광갭을 작게 함에 따라서 표면 요철 형상이 급준하게 되어, 평탄한 영역이 증가하기 때문에, 전체로서 정반사율이 증가하여, 산란광이 적고 어두운 표시로 된다.

상기한 바와 같은 검토의 결과, 본 실시예로서는, 노광공정에 이용하는 마스크의 광 투과부의 직경 D_A는 약 9∼12㎛의 범위 내라면 좋고, 노광갭 G_A는 약150∼250㎛의 범위 내인 것이 바람직한 것을 알 수 있었다. 이들의 범위 내라면, 조명광의 환혹이나 배경의 찍혀 나옴을 억제할 수 있고, 또한 표시의 밝음도 확보할 수 있다. 즉, 액정 표시 장치의 반사면으로서 바람직한 표면 요철 형상을 얻을 수 있는 것으로 생각된다. 특히, 직경 D_A는 9.5∼11㎛의 범위이며, 노광갭 G_A는160∼200㎛의 범위인 것이, 또한 양호한 표면 요철 형상을 마련할 수 있는 점에서 바람직하다.

상기 실시예에 있어서의 마스크의 광 투과부의 직경 및 노광갭의 범위는, 노광공정에서의 노광 파장λ(= 365㎚)을 전제로서 얻어진 것이다. 그러나, 일반적으로 자외선 영역이라고 불리는 파장λ이 300∼450㎚의 범위 내의 광을 이용하여도, 상기와 거의 동일한 결과를 얻을 수 있다. 즉, 상기 실시예에 있어서의 광 투과부의 직경 D_A의 범위(9∼12㎛)는 노광 파장λ(= 365㎚)의 25∼33배 정도이기 때문에, 상기 300∼450㎚의 파장 범위면, 노광 파장을 바꾸더라도 그 회절 효과는 거의 변하지 않고, 또한, 상기 실시예에 있어서의 노광갭 G_A의 범위 150∼250㎛는 노광 파장λ의 400∼700배 정도이기 때문에, 상기 300∼450㎚의 파장 범위면, 노광 파장을 바꾸더라도 회절광의 폭의 정도도 거의 변하지 않기 때문이다.

또한, 마스크의 개구율은 통상, 20∼40% 정도인 것이 바람직하다. 개구율이 20% 미만에서는, 섬 형상의 광 투과부의 간격이 커지기 때문에, 수지층의 표면에서의 평탄부의 면적이 증대하여, 정반사가 많은 반사면이 형성되어 버린다. 또한, 개구율이 40%을 넘으면, 인접하는 섬 형상의 광 투과부의 간격이 작아지기 때문에, 수지층의 표면에 형성되는 오목부끼리 관련되기 쉽고, 그 결과, 역시 평탄부의 면적이 증대하여 정반사가 많은 반사면이 형성되어 버린다.

또한, 노광량은 상기 조건에서는 70∼90mJ 정도가 바람직하다. 이 노광량은 광 투과부의 크기와 노광갭에 따라서 결정되는 최대 노광량(광 투과부의 중심위치의 노광량)으로 감광성 수지가 모두 제거되지 않는 정도(잔막량이 5∼20% 정도)로 조정되는 것이 바람직하다. 상기 최대 노광량에 의해서 감광성 수지가 모두 제거되어 버리는 경우에는, 수지층에 형성된 오목부의 밑바닥에 하지면이 노출하는 것으로 되고, 이 노출한 하지면 상에 형성되는 반사면 부분이 평탄하게 되어 정반사가 생기기 때문이다.

[제 2 실시예: 반사 기판]

다음에, 도 8내지 도 11을 참조하여, 본 발명에 따른 제 2 실시예에 대하여 설명한다. 상기 제 1 실시예로서는, 상기 마스크(102)에는 복수의 섬 형상으로 구성된 광 투과부(102x)가 분산 배치되어 있지만, 본 실시예에 이용하는 마스크(106)로서는 도 8에 도시하는 바와 같이, 복수의 섬 형상으로 구성된 광 차폐부(106x)가 분산 배치되어 있다. 그리고, 광 차폐부(106x)의 주위는 광 투과부로 되어있다. 이 광 차폐부(106x)는, 상기 제 1 실시예와 동일한 광 투과성 재료의 표면 상에 형성된 차광층에 의해서 구성할 수 있다. 단위 영역 S 내에는, 광 차폐부(106x)가 랜덤하게 또한 거의 균등 분포 밀도로 분산 배치되어 있다.

이 마스크(106)에 있어서, 광 차폐부(106x)의 직경 Dc를 9㎛ 또는 10㎛으로 하고, 광 차폐부(106x)의 평균 간격 Pc=약 14㎛으로 했다. 이 때, 개구율은 약 70%로 되고, 따라서, 차광율은 약 30%가 되었다. 그리고, 제 1 실시예와 같은 감광성 수지를 두께 2㎛에 형성하여, 상기 마스크(106)를 이용하여, 노광갭 G= 70㎛, 노광량 30∼40mJ로서 노광했다. 이 실시예에서는, 마스크(106)의 개구율이 제 1실시예의 2∼2.5배 정도이기 때문에, 광 차폐부(106x)에 대응하는 수지층의 표면 부분에 충분한 산란 성능을 구비한 볼록부를 형성하고, 또한, 이 볼록부에 의해서 형성되는 표면 요철 형상을 충분히 매끄러운 것으로 하기 위해서, 노광갭을 제 1 실시예의 40∼50% 정도로 하고, 또한, 노광량도 제 1 실시예의 40∼50% 정도로 했다. 그리고, 다른 조건은 모두 제 1 실시예와 동일하게 하여 표면 요철 형상을 갖는 수지층을 형성했다.

본 실시예에 있어서는, 상기한 바와 같이, 노광량을 적게 하고 있기 때문에, 도 9에 도시하는 바와 같이, 최초에 마스크(106)로 노광한 후에, 계속하여, 제 2 마스크(108)로써 비교적 큰 노광량으로 2차 노광을 한다. 이 2차 노광에 이용하는 제 2 마스크(108)는, 상기한 바와 같이, 표면 요철 형상을 형성하고 있는 단위 영역 S의 부분을 차광층(108x)에 의해 완전히 차광하여, 그 밖의 부분, 즉 단위 영역 이외의 부분에서는 빛을 투과하도록 구성되어 있다. 따라서, 2차 노광에 의해서 단위 영역 S 내의 노광 상태가 영향을 받는 것은 없고, 단위 영역 S로부터 벗어난 부분의 수지층만이 강하게 노광된다. 그 후, 현상 처리를 하는 것에 따라, 단위 영역 S 내에서는 상기 마스크(106)에 의한 노광 상태에 따른 표면 요철 형상이 형성되어, 단위 영역 S 이외의 부분으로서는 거의 완전히 수지층이 제거된다. 이 실시예에서는 2회의 노광 처리를 하고 있지만, 수지층의 표면 요철 형상을 형성하기 위한 노광 처리는 제 1 실시예와 같이 한 번뿐이다.

본 실시예에 의해 형성된 표면 요철 형상은, 상기 마스크(106)의 광 차폐부(106x)에 대응하는 섬 형상의 볼록부가 분산 배치된 형태로 되어 있다. 즉,섬 형상의 오목 부가 분산 배치되어 되는 제 1 실시예로써 형성된 표면 요철 형상에 비교하면, 개략 요철이 서로 역의 형태로 되어있다. 이 때문에, 제 1 실시예의 수지층 상에 형성된 반사면과, 이 제 2 실시예의 수지층 상에 형성된 반사면이라면 그 산란 특성에 차이가 생긴다.

도 10은 제 1 실시예 및 제 2 실시예의 반사면에 대하여 각각 측정한, 산란 광 강도의 산란각 의존성을 도시하는 그래프이다. 도면 중 A는 제 1 실시예에 의해서 형성된 반사면의 데이터이며, B는 제 2 실시예에 의해서 형성된 반사면의 데이터이다. 제 1 실시예의 반사면에서는 산란각이 커짐에 따라서 산란 광 강도가 크게 저하하고 있는 것에 대하여, 제 2 실시예의 반사면에서는 산란 광 강도의 산란각 의존성이 작고, 산란각이 커지더라도 산란 광 강도의 저하가 적다. 따라서, 보다 넓은 시야각 범위로써 밝은 표시를 시인하는 것이 가능하게 된다.

본 실시예의 기본적 제조 방법에 의해, 도 11(a)에 도시하는 바와 같이 광 차폐부(106x)의 직경 Dc(7.5㎛, 9㎛, 10㎛) 별로 수지층의 정반사율의 노광갭 G에 대한 의존성을 조사했다. 여기서, 수지층의 초기 두께는 전부 2.0㎛으로 하여, 마스크의 개구율은 모두 약 70%가 되도록 했다. 그 결과, 광 차폐부(106x)의 직경 Dc가 작을수록 정반사율의 노광갭에 대한 의존성이 작고, 광 차폐부(106x)의 직경 Dc가 증대할수록, 노광갭을 변화시켰을 때의 변화율이 커지는 것을 알 수 있었다. 따라서, 광 차폐부(106x)의 직경 Dc로서는, 약 8.0∼12㎛의 범위인 것이 바람직하다. 직경 Dc가 8㎛을 하회하면 볼록부가 형성되기 어렵게 되기 때문에, 노광갭에 의해서 정반사율을 조정하는 것이 어렵게 되고, 따라서, 반사층의 반사 특성의 조정이 곤란하게 된다. 반대로, 직경 Dc가 12㎛를 상회하면 볼록부의 중앙에 평탄부가 형성되기 쉬워지고, 노광갭의 변화에 의한 정반사율의 변동이 커져, 반사층의 반사 특성의 정밀도나 재현성을 얻는 것이 어렵게 된다.

또한, 광 차폐부(106x)의 직경 Dc와 무관하게, 노광갭 G가 70㎛ 이상의 범위에서는, 노광갭의 증대에 따라 정반사율이 단조롭게 증대하지만, 노광갭이 70㎛ 미만의 범위에서는, 노광갭이 감소하면 정반사율이 증대한다고 하는 결과를 얻을 수 있었다. 이것은, 제 1 실시예와 같이, 노광갭이 어느 정도 크면 광의 회절현상에 의해서 노광갭이 커질 수록 수지층의 표면 요철 형상이 완만하게 되기 위해서 정반사율이 증대하지만, 노광갭이 지나치게 작아지면 광의 회절이 발생하기 어렵게 되기 때문에 매끄러운 요철 형상을 얻기 어렵게 되어, 노광갭이 작아질수록 평탄한 부분과 급준인 부분이 증대하여 양자가 혼재한 상태가 됨으로써 정반사율이 상승하는 것으로 생각된다.

본 실시예에서는, 기본적으로 제 1 실시예보다도 정반사율이 낮은 영역에서도 산란각의 큰 영역에서 큰 산란 광 강도를 얻을 수 있기 때문에, 정반사율이 낮은 영역에서도 양호한 표시 특성을 얻을 수 있다. 따라서, 상기 데이터로 보아, 노광갭 G로서는 60∼100㎛의 범위가 바람직하다. 이 범위를 하회하면, 상술 한 바와 같이 표면 요철 형상 중 평탄부와 급준부의 비율이 많아지기 때문에, 산란각이 작아져 어두운 표시로 된다. 반대로, 상기 범위를 상회하면, 빛의 회절 정도가 커짐으로써 볼록부가 형성되기 어렵게 되어, 전체적으로 반사면이 평탄하게 되는 것에 의해 정반사광에 의한 불량이 증대한다.

도 11(b)은 수지층의 초기 두께를 1.4㎛, 1.7㎛, 2.0㎛로 변화시켰을 때의 정반사율의 노광갭 의존성을 도시하는 그래프이다. 여기서, 마스크의 광 차폐부(106x)의 직경 Dc는 10㎛, 개구율은 모두 70%로 하고 있다. 수지층의 두께가 변화하더라도 정반사율의 노광갭에 대한 의존성은 거의 변화하지 않지만, 수지층의 초기 두께가 얇아질수록 정반사율은 전체적으로 상승한다. 이것은, 수지층이 얇은 경우에 노광에 의해서 형성되는 볼록부 이외의 부분에서 하지면이 노출되어 정반사를 증대시키고 있는 것으로 생각된다. 또한, 본 실시예의 경우, 마스크의 개구율이 높기 때문에, 수지층이 얇으면 현상 때 등에 있어서 수지층이 박리되기 쉬워진다. 이 때문에, 본 실시예의 경우, 즉, 섬 형상의 광 차폐부를 분산 배치하도록 마스크를 구성하여, 그 개구율이 50%를 상회하는 경우에는, 수지층의 두께는, 제 1 실시예의 경우, 즉, 섬 형상의 광 투과부를 분산 배치하도록 마스크를 형성하여, 그 개구율이 50%를 하회하는 경우와 비교하여 약간(예컨대 0.3㎛정도) 두텁게 형성하는 것이 바람직하다.

또한, 마스크의 개구율은, 통상, 60∼80% 정도인 것이 바람직하다. 개구율이 80%를 넘으면, 섬 형상의 광 차폐부의 간격이 커지기 때문에, 수지층의 표면에서의 평탄부의 면적이 증대하여, 정반사가 많은 반사면이 형성되어 버린다. 또한, 개구율이 60% 미만에서는, 인접하는 섬 형상의 광 차폐부의 간격이 작아지기 때문에, 수지층의 표면에 형성되는 볼록부끼리 관련되기 쉬워지고, 그 결과, 역시 평탄부의 면적이 증대하여, 정반사가 많은 반사면이 형성되어 버린다.

또한, 노광량은 상기 조건에서는 30∼40mJ 정도가 바람직하다. 이 노광량은광 차폐부의 간격과 노광갭에 따라서 결정되는 최대 노광량(광 차폐부간의 중간 위치의 노광량)으로 감광성 수지가 모두 제거되지 않는 정도(잔막량이 5∼50% 정도)로 조정되는 것이 바람직하다. 상기 최대 노광량에 의해서 감광성 수지가 모두 제거되어 버리는 경우에는, 수지층에 형성된 오목부의 밑바닥에 하지면이 노출되게 되어, 이 노출한 하지면 상에 형성되는 반사면 부분이 평탄하게 되어 정반사가 생기기 때문이다.

[제 3 실시예: 전기 광학 장치]

다음에, 상기 반사 기판의 제조 방법에 의해서 형성된 반사 기판을 이용한 전기 광학 장치의 구성 및 그 제조 방법에 대하여, 도 12에 도시하는 액정 표시 장치(200)를 예로 들어 설명한다.

도 12는 본 발명에 관한 전기 광학 장치의 제조 방법의 실시예에 의해 형성한 액정 표시 장치(200)의 외관을 도시하는 개략 사시도이며, 도 13(a)은 액정 표시 장치(200)의 모식적인 개략 단면도, 도 13(b)은 액정 표시 장치(200)를 구성하는 반사 기판(210)의 확대 부분 평면도이다. 또, 도면에는 이른바 반사 반투과 방식의 패시브 매트릭스형 구조를 갖는 액정 패널 부분만을 도시하지만, 실제로 구성되는 액정 표시 장치에서는, 도시의 부분에 대하여, 필요에 응해서 도시하지 않는 백 라이트나 프론트 라이트 등의 조명 장치나 케이스 등이 적당히 설치된다.

도 12에 도시하는 바와 같이 액정 표시 장치(200)는, 유리판이나 합성 수지판등으로 이루어지는 투명한 제 1 기판(211)을 기체로 하는 반사 기판(210)과, 이것에 대향하는 동일한 제 2 기판(221)을 기체로 하는 대향 기판(220)이 밀봉(seal)재(230)를 거쳐서 접합되고, 밀봉(seal)재(230)의 내측에 주입구(230a)로부터 액정(232)이 주입된 후, 봉지재(231)에 의해서 봉지되어 셀 구조가 구성된다.

제 1 기판(211)의 내면(제 2 기판(221)에 대향하는 표면) 상에는 복수의 병렬 스트라이프 형상의 투명 전극(216)이 스퍼터링법 등에 의해 형성되고, 제 2 기판(221)의 내면 상에는 복수의 병렬 스트라이프 형상의 투명 전극(222)이 동일한 방법으로 형성되어 있다. 또한, 상기 투명 전극(216)은 배선(218A)에 도전 접속되고, 상기 투명 전극(222)은 배선(228)에 도전 접속되어 있다. 투명 전극(216)과 투명 전극(222)과는 서로 직교하고, 그 교차 영역은 매트릭스 형상으로 배열된 다수의 화소를 구성하고, 이것들의 화소배열이 액정 표시 영역 A를 구성하고 있다.

제 1 기판(211)은 제 2 기판(221)의 외형보다도 외측으로 튀어나와 이루어지는 기판 장출부(210T)를 갖고, 이 기판 장출부(210T) 상에는, 상기 배선(218A), 상기 배선(228)에 대하여 밀봉(seal)재(230)의 일부에서 구성되는 상하 도통부을 거쳐서 도전 접속된 배선(218B) 및 독립하여 형성된 복수의 배선 패턴으로 이루어지는 입력 단자부(219)가 형성되어 있다. 또한, 기판 장출부(210T) 상에는, 이들 배선(218A, 218B) 및 입력 단자부(219)에 대하여 도전 접속되도록, 액정 구동 회로 등을 내장한 반도체 IC(261)가 실장된다. 또한, 기판 장출부(210T)의 단부에는, 상기 입력 단자부(219)에 도전 접속되도록 플렉서블 배선 기판(263)이 실장된다.

이 액정 표시 장치(200)에 있어서, 도 13에 도시하는 바와 같이 제 1 기판(211)의 외면에는 위상차판(1/4 파장판)(240) 및 편광판(241)이 배치되고, 제2 기판(221)의 외면에는 위상차판(1/4 파장판)(250) 및 편광판(251)이 배치된다.

< 반사 기판(210) 및 대향 기판(220)의 상세 구조>

다음에, 도 13(a) 및(b)을 참조하여, 반사 기판(210) 및 대향 기판(220)의 상세 구조에 대하여 설명한다.

반사 기판(210)에 있어서는, 제 1 기판(211)의 표면에 투명한 수지층(219)이 형성된다. 또한, 이 수지층(219)의 위에 반사층(212)이 형성되고, 상기 화소마다 개구부(212a)가 마련된다. 이 반사층(212) 중, 개구부(212a) 이외의 부분이 실질적으로 광을 반사하는 반사부(212b)이다. 본 실시예의 경우에는 화소마다 개구부(212a)와 반사부(212b)를 갖는 반사층(212)이 형성된다. 다만, 반사층(212)을 액정 표시 영역 A 전체에 일체적으로 형성하여, 개구부(212a)만을 화소마다 형성하여도 좋다.

상기의 수지층(219) 및 반사층(212)은 상기 반사 기판의 제조 방법에 의해서 구성된 수지층(119) 및 반사층(112)에 상당하고, 상기와 동일한 제조 방법에 의해서 형성된다. 따라서, 이 부분의 제조 방법의 설명은 생략한다. 또, 도 13에 도시하는 반사 기판(210)의 구조는 상기 반사 기판(110)′에 대응하는 것으로 되어 있다. 즉, 반사층(212)에 개구부(212a)가 형성되어 있는 것뿐만 아니라, 그 하층의 수지층(219)에도 개구부(212a)와 중첩되는 위치에 개구부가 마련된다.

반사층(212) 상에는 착색층(214)이 형성되고, 그 위에, 투명 수지 등으로 이루어지는 표면 보호층(오버코팅층)(215)이 더 형성된다. 이 착색층(214)과 표면보호층(215)에 의해서 컬러 필터가 구성된다.

착색층(214)은 통상, 투명 수지 중에 안료나 염료 등의 착색재를 분산시켜 소정의 색조를 나타내는 것으로 된다. 착색층의 색조의 일례로서는 원색계 필터로서 R(빨강), G(초록), B(파랑)의 3색의 조합으로 이루어지는 것이 있지만, 이것에 한정되는 것이 아니라, 보색계 그 밖의 여러 가지의 색조로 형성할 수 있다. 통상, 기판 표면 상에 안료나 염료 등의 착색재를 포함하는 감광성 수지로 이루어지는 착색 레지스트를 도포하고, 포토리소그래피법에 의해서 불필요한 부분을 제거함으로써, 소정의 컬러 패턴을 갖는 착색층을 형성한다. 여기서, 복수의 색조의 착색층을 형성하는 경우에는 상기 공정을 되풀이한다.

또, 착색층의 배열 패턴으로서, 도 13(b)에 도시한 도면 예로서는 스트라이프 배열을 채용하고 있지만, 이 스트라이프 배열 외에, 델타 배열이나 비스듬한 모자이크 배열 등의 여러 가지의 패턴 형상을 채용할 수 있다. 또한, 상기 RGB의 각 착색층의 주위에는, 착색층의 일부로서, 화소간 영역을 차광하기 위한 차광막(블랙 매트릭스 혹은 블랙 마스크)을 형성할 수 있다.

표면 보호층(215) 상에는, ITO(인디움 주석 산화물) 등의 투명 도전체로 이루어지는 투명 전극(216)이 스퍼터링법 등으로 형성된다. 투명 전극(216)은 도 13(b)의 도시 상하 방향에 신장하는 띠형으로 형성되어, 복수의 투명 전극(216)이 서로 병렬하여 스트라이프 형상으로 구성되어 있다. 투명 전극(216) 상에는 폴리이미드 수지 등으로 이루어지는 배향막(217)이 형성된다.

본 실시예에 있어서는, 도 13(b)에 도시하는 바와 같이, 컬러 필터를 구성하는 착색층(214)이, 각 화소 내에서 반사층(212)의 개구부(212a)를 완전히 피복하도록 평면적으로 중첩되어 있고, 또한, 개구부(212a)와 평면적으로 중첩되는 영역에서 주위를 향해서, 개구부(212a)의 주위의 반사부(212b) 상으로 튀어나오도록 일체적으로 형성된다.

또한, 착색층(214)은, 각 화소 전체에 형성되는 것은 아니고, 반사층(212)의 일부에만 중첩되도록 형성된다. 즉, 반사층(212)에는, 착색층(214)과 평면적으로 중첩되는 영역(도시예에서는 개구부(212a)에 임하는 내주 영역)과, 착색층(214)과 평면적으로 중첩되지 않는 영역(도시예에서는 외주 영역)이 존재한다.

한편, 상기 액정 표시 장치(200)에 있어서, 상기 반사 기판(210)과 대향하는 대향 기판(220)에는, 유리 등으로 이루어지는 제 2 기판(221) 상에, 상기와 동일한 투명 전극(222)이 형성되고, 그 위에, SiO₂나 TiO₂등으로 이루어지는 경질 보호막(223)이 형성된다. 또한, 그 위에는 상기와 동일한 배향막(224)이 적층된다.

[제 4 실시예: 전기 광학 장치]

다음에, 상기와는 다른 구조를 갖는 별도의 전기 광학 장치에 대하여 도 14 및 도 15를 참조하여 설명한다. 이 실시예의 전기 광학 장치는, 반사 기판(310)을 구비한 액티브 매트릭스형의 액정 표시 장치(300)이다. 이 액정 표시 장치(300)는, 반사 기판(310)과, 이것에 대향하는 대향 기판(320)이 밀봉(seal)재(330)에 의해서 접합되고, 양 기판 사이에 액정(332)이 봉입되어 이루어지는 것이다.

반사 기판(310)에 있어서, 기판(311)의 내면 상에는, 도 14에 도시하는 바와 같이 상술의 수지층과 동일하게 표면 요철 형상을 구비한 수지층(312) 상에 반사층을 겸하는 화소 전극(315)이 형성되고, 그 위에 배향막(316)이 형성되어 있다. 또한, 반사 기판(310)의 내면 상에는, 도 15에 점선으로 도시하는 주사선(313)과, 도 14 및 도 15에 단면을 도시하는 데이터선(314)이 서로 교차 또는 직교하는 방향으로 신장하는 형태로 각각 복수 형성되어 있다.

화소 전극(315)의 하층에는, 도 15에 도시하는 바와 같이 TFT(박막 트랜지스터)(310T)가 구성되어 있다. 이 TFT(310T)에서는, 채널 영역(310c), 소스 영역(310s) 및 드레인 영역(310d)을 구비한 반도체층이 형성되고, 채널 영역(310c)은 절연막을 거쳐서 상기 주사선(313)에 도전 접속된 게이트 전극(310g)에 대향 배치되고, 소스 영역(310s)은 상기 데이터선(314)에 도전 접속되고, 드레인 영역(310d)은 상기 화소 전극(315)에 도전 접속되어 있다. 또, TFT(310T)는 반대 스테거 구조를 갖는 도시의 구성에 한정되는 것 없이, 게이트 전극이 채널층의 위에 배치된 구조를 구비하고 있어도 좋고, 또한, 공지의 LDD(Lightly Doped Drain) 구조를 채용한 것이어도 좋다.

도 14에 도시하는 바와 같이, 대향 기판(320)에 있어서, 기판(321)의 내면 상에는, ITO 등의 투명 도전체로 구성된 대향 전극(322)이 형성되고, 그 위에, 적절한 착색층(323)을 소정의 배열형태가 되도록 형성한 제 3실시예와 동일한 컬러 필터가 구성되고, 또한, 그 위에는 배향막(324)이 형성되어 있다.

이와 같이 구성된 액정 표시 장치(300)에 있어서는, 주사선(313)에 의해서 선택된 화소에 있어서 데이터선(314)에 의해 공급된 전위가 화소 전극(315)에 공급되고, 이 화소 전극(315)과, 대향 전극(322) 사이에 형성되는 전계에 따라 액정(332)의 배향 상태가 변화하고, 소망하는 화상이 형성된다. 단지, 액티브 매트릭스형의 액정 표시 장치에서는, 상기한 바와 같이 TFT를 스위칭 소자로서 이용하는 것에 한하지 않고, TFD(박막 다이오드)를 스위칭 소자로서 이용하는 것에도 본 발명을 동일하게 적용할 수 있다.

또, 본 발명의 상기 전기 광학 장치는 도시예와 같은 액정 표시 장치뿐만 아니라 전계 발광 장치, 유기 전계 발광 장치, 플라즈마 디스플레이 장치, 전기 영동 디스플레이 장치, 전자 방출 소자를 이용한 장치(Field Emission Display 및 Surface-Conduction Electron-Emitter Display 등) 등의 각종 전기 광학 장치에 있어서도 본 발명을 동일하게 적용하는 것이 가능하다.

반사면의 요철 형상을 신속하고 저비용으로 제조할 수 있는 전기 광학 장치용 기판의 제조 방법 및 전기 광학 장치의 제조 방법을 제공한다.

Claims

기판 상에 배치된 감광성을 갖는 수지를, 광 투과부 및 광 차폐부를 구비한 마스크 패턴을 이용하여 노광(露光)하는 노광공정과,

노광된 상기 수지를 현상하는 현상공정과,

상기 수지 상에 반사층을 형성하는 반사층 형성공정

을 포함하는 반사 기판의 제조 방법으로서,

상기 노광공정에서는, 상기 마스크 패턴의 상기 광 투과부 또는 상기 광 차폐부의 크기와, 상기 마스크 패턴과 상기 수지 사이의 노광갭을 설정함으로써, 상기 수지의 표면상의 노광 강도 분포가 해당 표면을 따라 곡면 형상으로 증감 변화하는 상태에서 노광하고,

상기 현상공정에서 상기 노광 강도 분포에 대응한 표면 요철 형상을 구비한 수지층을 형성하는 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치용 기판의 제조 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 마스크 패턴에는 복수의 섬 형상으로 구성된 상기 광 투과부를 분산 배치하고, 상기 광 투과부의 주위를 상기 광 차폐부로 하는 것에 의해, 상기 수지층의 표면에 상기 광 투과부에 대응하는 오목부를 형성하는 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치용 기판의 제조 방법.
제 2 항에 있어서,

상기 노광공정에서의 노광 파장λ을 300∼450㎚의 범위 내로 하고, 상기 광 투과부의 직경을 약 9∼12㎛의 범위 내로 하고, 상기 노광갭을 약 150∼250㎛의 범위 내로 하는 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치용 기판의 제조 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 마스크 패턴에는 복수의 섬 형상으로 구성된 상기 광 차폐부를 분산 배치하고, 상기 광 차폐부의 주위를 상기 광 투과부로 하는 것에 의해, 상기 수지층의 표면에 상기 광 차폐부에 대응하는 볼록부를 형성하는 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치용 기판의 제조 방법.
제 4 항에 있어서,

상기 노광공정에서의 노광 파장λ을 300∼450㎚의 범위 내로 하고, 상기 광 차폐부의 직경을 약 8∼12㎛의 범위 내로 하고, 상기 노광갭을 약 60∼100㎛의 범위 내로 하는 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치용 기판의 제조 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 반사층 형성공정 후에, 상기 반사층의 일부를 제거하여 투과부를 형성하는 투과부 형성공정을 갖는 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치용 기판의 제조 방법.
제 6 항에 있어서,

상기 투과부 형성공정에서는, 상기 반사층의 일부와 함께 그 바로 아래에 있는 상기 수지층의 일부를 제거하는 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치용 기판의 제조 방법.
전기 광학 물질과, 해당 전기 광학 물질에 전계를 인가하여 그 광학 특성을 제어하기 위한 전극을 포함하는 전계 부여 구조와,

상기 전기 광학 물질과 평면적으로 중첩하고, 표면 요철 형상을 구비한 수지층과,

상기 표면 요철 형상 상에 상기 표면 요철 형상을 반영한 반사면을 구비한 반사층을 갖는 전기 광학 장치의 제조 방법에 있어서,

상기 수지층을 형성하는 공정으로서, 광 투과부 및 광 차폐부를 구비한 마스크 패턴을 이용하여 감광성을 갖는 수지를 노광하는 노광공정과, 노광된 상기 수지를 현상하는 현상공정을 갖고,

상기 노광공정에서는, 상기 마스크 패턴의 상기 광 투과부 또는 상기 광 차폐부의 크기와, 상기 마스크 패턴과 상기 수지 사이의 노광갭을 설정함으로써, 상기 수지의 표면상의 노광 강도 분포가 해당 표면을 따라 곡면 형상으로 증감 변화하는 상태에서 노광하고,

상기 현상공정에서 상기 노광 강도 분포에 대응한 상기 표면 요철 형상을 구비한 상기 수지층을 형성하는 것

을 특징으로 하는 전기 광학 장치의 제조 방법.
제 8 항에 있어서,

상기 마스크 패턴에는 복수의 섬 형상으로 구성된 상기 광 투과부를 분산 배치하고, 상기 광 투과부의 주위를 상기 광 차폐부로 하는 것에 의해, 상기 수지층의 표면에 상기 광 투과부에 대응하는 오목부를 형성하는 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치의 제조 방법.
제 9 항에 있어서,

상기 노광공정에서의 노광 파장λ을 300∼450㎚의 범위 내로 하고, 상기 광투과부의 직경을 약 9∼12㎛의 범위 내로 하고, 상기 노광갭을 약 150∼250㎛의 범위 내로 하는 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치의 제조 방법.
제 8 항에 있어서,

상기 마스크 패턴에는 복수의 섬 형상으로 구성된 상기 광 차폐부를 분산 배치하고, 상기 광 차폐부의 주위를 상기 광 투과부로 하는 것에 의해, 상기 수지층의 표면에 상기 광 차폐부에 대응하는 볼록부를 형성하는 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치의 제조 방법.
제 11 항에 있어서,

상기 노광공정에서의 노광 파장λ을 300∼450㎚의 범위 내로 하고, 상기 광 차폐부의 직경을 약 8∼12㎛의 범위 내로 하고, 상기 노광갭을 약 60∼100㎛의 범위 내로 하는 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치의 제조 방법.
제 8 항에 있어서,

상기 반사층의 일부를 제거하여 투과부를 형성하는 투과부 형성공정을 갖는 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치의 제조 방법.
제 13 항에 있어서,

상기 투과부 형성공정에서는, 상기 반사층의 일부와 함께 그 바로 아래에 있는 상기 수지층의 일부를 제거하는 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치의 제조 방법.