JP4135538B2

JP4135538B2 - 液晶表示装置の製造方法

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Publication number: JP4135538B2
Application number: JP2003071670A
Authority: JP
Inventors: 真嗣川渕; 有輔山縣
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2003-03-17
Filing date: 2003-03-17
Publication date: 2008-08-20
Anticipated expiration: 2023-03-17
Also published as: JP2004279775A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、液晶表示装置の製造方法に関するものであり、特に、表示面に入射する光を反射する反射板を備えた反射型及び半透過型の液晶表示装置の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
反射型液晶表示装置及び半透過型液晶表示装置は、低消費電力で明るい画像表示が求められる携帯情報端末や携帯電話等の表示装置として搭載されており、近年更なる高性能なものが要求されている。
反射型液晶表示装置及び半透過型液晶表示装置のこれまでの課題としては、視認方向へ液晶表示装置表面等からの正反射による意図しない反射成分の影響で本来の映像が見えにくい、表示画像が暗いという点があった。前者を改善する方法として、反射板の表面にランダムな凹凸を作成し、映像の反射方向を広い角度に拡散反射させる方法が知られているが、この方法では後者を改善することは難しいことが知られていた。後者を改善する方法としては、非対称形状の反射板を形成すれば良いことが知られている。
【０００３】
例えば、特許文献１に示された反射板の製造方法では、ガラス基板上に通常の写真製版工程と同様の方法でストライプパターンを形成し、傾斜させた状態で加熱処理を行うことで、硬化させながら形状を変形させることができ、ストライプパターンの上下で傾斜角度が異なる形状を作製することができるとしている。この方法を用いれば非対称な傾斜角度分布を持つ反射板を作製することができる。
【０００４】
また、特許文献２に示された反射板の製造方法では、ガラス基板上に形成された感光性樹脂材料に、基板面に対して斜め方向からマスクを介して露光し現像することで異方性を持つ（非対称な）凹凸面を形成するとしている。
【０００５】
また、特許文献３に示された反射板の製造方法では、ガラス基板上に形成された感光性樹脂上に、照射する光の積分量を異ならせて露光・現像を行って凹凸を形成し、その後に焼成を行って凹凸を滑らかにすることで表面の凹凸を作成する方法が述べられている。この方法を用いると、感光性材料を1回形成するだけで非常に容易にかつ低コストで凹凸を形成することが可能となる。
【０００６】
また、特許文献４には、ホトマスクを通過する露光光が連続的に変化するマスクを用いて、光感光性樹脂でできた絶縁膜表面に照射される露光量を連続的に変化させ、１回のホトリソ工程のみで光感光性樹脂に滑らかかつ連続した形状を形成することが開示されている。
【０００７】
【特許文献１】
特開平１０−１７７１０６号公報
【特許文献２】
特開２０００−１０５３７０号公報
【特許文献３】
特開２０００−１７１７９４号公報
【特許文献４】
特開２００１−３０５５３２号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１に開示された方法では、樹脂膜を塗布した後に傾斜させながら膜の流動を生じさせて任意の傾斜角度を得る等の方法を用いているので、形状制御性が難しいという問題点があった。
また、特許文献２に開示された方法では、感光性材料に対して斜め方向から光を入射させるために特殊な設備が必要となり製造コストが上昇するという問題点があった。
また、特許文献３に開示された方法では、反射板を形成する方法として感光性樹脂上に照射する光の積分量を異ならせて凹凸を形成しその上に反射板を形成する方法であり、低コストで形成が可能であるが、異方性を持つ凹凸の形成方法は提案されていなかった。
【０００９】
この発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものである。特定の方向およびその前後左右に反射分布を持つような任意の非対称形状の反射面を有する反射板を容易に且つ形状制御性よく得ることにより、視認性が良く、明るい表示画像が得られる液晶表示装置を低コストで製造する方法を提供することを目的とするものである。なお、この発明は、特許文献４に開示された方法よりも形状制御を確実に行うことができる具体的な方法を提供するものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る液晶表示装置の製造方法は、表示面に入射する光を反射する反射板を備えた液晶表示装置の製造方法であって、反射板を形成する工程が、基板上に感光性材料を形成する工程と、形成した感光性材料上にフォトマスクを配置し、このフォトマスクに向けて露光装置から光を出射し、フォトマスクを透過した光により感光性材料を露光する工程と、露光した感光性材料を現像する工程と、現像後の感光性材料上に反射層を形成する工程とを備え、フォトマスクとして、矩形パターンと、この矩形パターンの一辺に配置され、露光装置の限界解像度以下のパターン幅を有するパターンが隣接するパターン間距離が露光装置の限界解像度以下となるように複数配置されたパターンからなる主傾斜面形成用パターンと、上記一辺に隣接する辺に配置され、露光装置の限界解像度以下のパターン幅を有するパターンが複数配置された補助傾斜面形成用パターンと、を有するものを用いる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
この発明は、特定の方向に反射させる成分の大きな反射板を持つ反射型もしくは半透過型液晶表示装置に関するものであり、特に、その作成方法のうち最も重要となる凹凸形状を有する反射面を形成する為のフォトマスクパターンに関するものである。本発明の製造方法は、任意の反射板形状を容易にかつ制御性よく得られるようにするものである。
以下、本発明の実施の形態について説明する。
【００１２】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１係る液晶表示装置が備える反射板の形状を説明するための反射板の断面図である。反射板１０は、ガラス基板１１上に感光性樹脂層１２が形成され、感光性樹脂層１２上に反射層１３が形成されたものである。
感光性樹脂層１２の表面は、ほぼ左右対称の凹凸形状の領域１２ａ、一定の傾斜角度を持つ領域１２ｂ、一定の傾斜面を持った形状に、凹凸が重なったような形状の領域１２ｃを有している。このように感光性樹脂層１２は、傾斜面と凹凸面が混在した形状を有している。反射層１３は例えばアルミニウムを主成分として銅やケイ素を微量含む金属、銀を主成分として銅やパラディウムを微量含む金属等の反射材料からなる。
図１のように、反射板１０の表面形状は、感光性樹脂層１２の表面とほぼ同じ形状を有している。
【００１３】
図２は、反射型液晶表示装置における入射光と反射光について説明する図である。図２は、観察者１が実際に液晶パネルを見るときの状態を示す。簡単にする為に液晶パネルは反射板１０のみを図示している。反射板１０は図２のような向きの傾斜方向の時に、ほぼ真上方向から光が入射したときには、観察者１の方向の近傍周辺に選択的に光が反射する。単純に一定の反射面のみの場合には限られた方向にしか反射しない為、局所的に明るい領域が得られるものの視野角が狭く、非常に見にくい画像しか得られないが上述のような傾斜面と凹凸面を混合させたような形状とすることで視野角も広くかつ特定の方向に明るい反射面が得られる。なお、ここでは説明を簡単にする為に２次元形状を用いているが、実際には３次元形状となるので、凹凸形状は図の左右方向だけでなく前後方向に広がる、または傾斜面自身が図前後方向にジグザグ配置となっていればよい。
【００１４】
次に、反射板の主傾斜面の傾斜角度について説明する。
図３は、この発明の実施の形態１に係る反射板の主傾斜面の傾斜角度について説明する図である。図３を参照して、主傾斜面の傾斜角度について説明する。説明を簡単にする為に２次元形状で考える。非対称な反射面において、傾斜が緩やかな面が主傾斜面２であり、この主傾斜面２と下地面とのなす角度が傾斜角度γである。図３（ａ）のように、反射板の反射面が対称形状であると無効な反射面が半分存在することとなり望ましくない。図３（ｂ）のように、主傾斜面２の反対側が鉛直に切り立った三角形形状となる非対称形状が理想的である。現実的には、図３（ｃ）のような非対称な反射面が望ましい。必要な反射面が少なくとも全体の半分より多く存在すれば効果が得られる。
【００１５】
主傾斜面２の具体的な傾斜角度γの目標値について、図４を用いて説明する。図４（ａ）は、この発明の実施の形態１に係る液晶表示装置の断面を模式的に表わした図であり、図４（ｂ）はそのＸ部の拡大図である。
図４のように、裏側ガラス基板５０上には反射板５１が形成されている。裏側ガラス基板５０と表側ガラス基板５３により液晶層５２が挟持され、表側ガラス基板５３の表面側には偏光板および位相差板５４が設けられる。
なお、液晶層５２に電圧を印加する一対の電極は、液晶層５２と表側ガラス基板５３との間および液晶層５２と反射板５１との間にそれぞれ配置されるが、ここでは図示を省略している。
【００１６】
図４に示すように、入射光６０の方向Ｒが−３０°であるとき、反射光６１を反射型液晶表示装置の正面である０°の方向に向けるためには、偏光板および位相差板５４、表側ガラス基板５３、液晶層５２の屈折率を全て１．５２で等方的であると近似してスネルの法則を用いて計算すると、主傾斜面２の傾斜角度γの最適値は１０°となる。
【００１７】
実際に液晶表示装置に対して外から入る外光は−３０度だけではなく、−１０度〜−４０度程度の分布を持っていると見なせるが、このとき主傾斜面２の傾斜角度γの最適値は３度〜１３度となる。平均傾斜角度が上記範囲に入っていればほぼ目標とするものを得られる。
このように、主傾斜面の平均傾斜角度を上記最適値とすることにより、最も有効な方向に光を反射させることができる。このため、外光を有効に利用して、反射型液晶表示装置の正面近傍において明るい表示画像を得ることができる。
【００１８】
図５は、この発明の実施の形態１に係る液晶表示装置の製造方法を説明するための工程断面図である。図５を用いて、液晶表示装置の製造方法について説明する。
まず、図５（ａ）に示すように、ガラス基板１１上に全面に感光性材料として感光性樹脂を塗布し、感光性樹脂層１２を形成する。このとき、ガラス基板１１と感光性樹脂層１２の間の一部分に駆動回路となるトランジスタや配線が配置されていてもよい。次に、図５（ｂ）に示すように、感光性樹脂層１２上にフォトマスク１４を配置し、フォトマスク１４に向けて露光装置（図示せず）から露光光１５を出射し、フォトマスク１４を透過した光により感光性樹脂層１２を露光する。
次に、図５（ｃ）に示すように、露光された部分の感光性樹脂層１２の表面側を除去する。この除去は現像液に浸漬することにより行う。ポジ型の感光性材料を用いた場合、フォトマスク１４を通って光１５が通過した部分が現像液により選択的に削り取られる。
具体的な材料の例としては、感光性材料としてＪＳＲ株式会社製のポジ型感光性材料であるＰＣ３３５（商品名）を用い、現像液としてＴＭＡＨ（テトラ・メチル・アンモニウム・ハイドロオキサイド：Ｔｅｔｒａｍｅｔｈｙｌａｍｍｏｎｉｕｍｈｙｄｒｏｘｉｄｅ）０．４重量％水溶液を用いれば可能となる。このとき、光１５を照射した部分をガラス基板１１が露出するまで完全に除去しないような条件で露光および現像を実施することで、感光性樹脂層１２の表面側をフォトマスクの形状に近い形状に加工することができる。凹凸の深さは露光量と現像時間で制御することができる。現像後に形状を崩さないように熱処理等で硬化させることで形状が安定化する。
最後に図５（ｄ）に示すように、感光性樹脂層１２の上に反射層１３を形成する。
【００１９】
なお、上述した傾斜角度は、フォトマスクが同じである場合には、感光性材料露光させるときの露光量や感光性材料を現像するときの現像量に依存する。通常、傾斜角度は、露光量にほぼ比例して増加し、現像量にもほぼ比例して増加する。これらの条件を最適化することにより、目標とする傾斜角度を得ることができる。
【００２０】
以上のような方法により、目標とする傾斜角度を有する反射板を量産性よく作製することが可能となる。
【００２１】
次に、感光性樹脂層の露光に用いる露光装置の限界解像度について定義しておく。一般的に露光装置の限界解像度（μｍ）＝０．５×光の波長（μｍ）／レンズの開口数（ＮｕｍｅｒｉｃａｌＡｐｅｒｔｕｒｅ）として定義される。本実施の形態で例として用いる露光装置は、波長４０５ｎｍ＋４３６ｎｍの光、レンズの開口数が０．１０、コヒーレンスが０．５、等倍露光（マスクのサイズがそのまま露光されるサイズになる）とする。そのときの限界解像度は上述の式を用いると約２．１μｍとなる。等倍露光なので、フォトマスク上のサイズは限界解像度と同じになる。
【００２２】
図６は、シミュレーションを用いてフォトレジストの断面形状を計算した例を示す図である。図６は、フォトマスクは全面遮光部で、中心部のみ正方形の透過領域を設けたものとし、正方形の辺の長さを１〜５μｍまで１μｍ毎に変化させた時のフォトレジスト形状の断面図を計算したものである。図６は、各位置におけるフォトレジスト（ＰＲ）の膜厚を示す。レジストの初期膜厚は１μｍとしている。辺の長さが３〜５μｍの時はほぼ矩形状にフォトレジストの透過部に穴が形成されており、十分に解像されているといえる。辺の長さが２μｍになると断面形状がなだらかに変化しており、目標とする開口幅２μｍの穴が形成されていないので十分な形状が形成されていないと言える。辺の長さが１μｍになると殆ど穴があいていない。明確な境界条件は存在しないが、上述の露光装置では約２μｍが解像度の限界であるこということが分かる。以下の実施の形態では全て上述の露光装置を用いた場合の例を示す。
【００２３】
図７は、この発明の実施の形態１の液晶表示装置の製造方法に用いるフォトマスクのマスクパターンを説明する部分平面図である。図７において、黒で塗りつぶされた部分は遮光部分である。マスクパターンＭ１は、点線で囲まれたパターンを単位パターンＰ１とし、単位パターンＰ１が多数配置されている。
図７（ａ）のように、上下方向に隣接する単位パターン間の距離ａ１〜ａ２、左右方向に隣接する単位パターン間の距離ｂ１〜ｂ３が一定にならないように不規則に単位パターンＰ１が配置される。
【００２４】
図７（ｂ）は、単位パターンＰ１について説明する図である。図７（ｂ）を参照して単位パターンＰ１の形状について説明する。単位パターンＰ１は、遮光領域Ｒ１と、主傾斜面形成用パターンＲ２と、補助傾斜面形成用パターンＲ３とを含んでいる。遮光領域Ｒ１は、矩形パターン１６であり、その短辺の長さＬ１は、限界解像度とほぼ同等とし、その長辺の長さＬ２は、限界解像度以上にする。図７の場合、短辺の長さＬ１は、２．２５μｍ、長辺の長さＬ２は、８．７５μｍである。
矩形パターン１６の長辺には特定方向に向けて延びる複数の長尺パターン１７が設けられる。主傾斜面形成用パターンＲ１は、この複数の長尺パターン１７により構成される。この長尺パターン１７の幅Ｌ３と隣接する長尺パターン１７間の距離Ｌ４は、限界解像度以下とする。図７の場合、長尺パターン１７の幅Ｌ３と隣接する長尺パターン１７の距離Ｌ４は、ともに１．２５μｍである。
矩形パターン１６の短辺に対向して限界解像度以下のパターンが設けられる。図７の場合、一辺が１．２５μｍの正方形のパターンが、左右方向及び上下方向の間隔が１．２５μｍになるように配置されている。補助傾斜面形成用パターンＲ３は、これらのパターンにより構成される。
【００２５】
図８は、図７のフォトマスクに露光光を照射したときの透過光強度を計算により求めた図である。図８（ａ）は、図７（ｂ）の単位パターンに対応する部分の透過光強度分布を示す立体図、図８（ｂ）は、図８（ａ）のＡ−Ａ線断面（矢印方向から見た断面）の透過光強度分布を示す図である。
遮光領域Ｒ１に対応する位置においては、透過光強度はほぼ０であり、光をほぼ遮光している。主傾斜面形成用パターンＲ２に対応する位置においては、透過光強度は緩やかに変化している。遮光領域Ｒ１の主傾斜面形成領域Ｒ２の反対側の領域（図８（ａ）において下側の領域）においては、主傾斜面形成用パターンＲ１よりも急峻に透過光強度は変化している。
【００２６】
限界解像度よりも小さいパターンでは一本の線や点としてパターンを得ることができない。限界解像度よりも小さいパターンを用いることにより、透過光強度が緩やかに変化する領域を形成することができる。
【００２７】
図９は、図７のフォトマスクを透過した露光光により感光性材料を露光、現像して得られる形状を計算により求めた図である。図９（ａ）は、図７（ｂ）の単位パターンに対応する部分の形状を示す立体図、図９（ｂ）は、図９（ａ）のＢ−Ｂ線断面（矢印方向から見た断面）の形状を示す図である。
図９（ｂ）より、主傾斜面形成用パターンＲ２に対応する位置においては、感光性樹脂膜の高さは緩やかに変化している。遮光領域Ｒ１の主傾斜面形成領域Ｒ２の反対側の領域においては、主傾斜面形成用パターンＲ２よりも急峻に感光性樹脂膜の高さは変化している。このように、遮光領域Ｒ１を挟んで両側（上下方向）に非対称な傾斜面を得ることができる。図３で説明した主傾斜面は、長尺パターンが延びる特定方向に形成することができる。
【００２８】
図９（ａ）より、補助傾斜面形成領域Ｒ３に対応する位置においては、感光性樹脂膜の高さは緩やかに変化している。フォトマスクの遮光領域の両側に補助傾斜面形成領域のパターンを設けることにより、補助傾斜面形成用パターンＲ３に対応する位置において、感光性樹脂膜の高さは緩やかに変化させることができる。これにより、主傾斜面の左右の領域において、主傾斜面が左右方向に少しずつ傾いたような形状になる。この部分の反射は、主反射面による一方向への反射と異なり、主傾斜面による反射を左右方向に反射するので視野角を広げることができる。このように、フォトマスクにおける補助傾斜面形成用パターンＲ３は、左右方向の視野角を広げる作用を有するものである。
【００２９】
図１０は、図７のフォトマスクを用いて作成した反射板単体に０度方向から外光を入射させたときの反射光分布を計算により求めた図である。図１０（ａ）は、立体分布図、図１０（ｂ）は、図１０（ａ）のC−C線断面（矢印方向から見た断面）の反射率を示す図である。
図１０より、主傾斜面が形成された、中心より上側の比較的広い領域において反射率が大きくなっており、目標とする反射板となっていることが分かる。
【００３０】
このように、この発明の実施の形態１の液晶表示装置の製造方法によれば、図９に示されるような非対称な反射面を有する凸形状を１回の露光により形成することができる。このため、非対称な反射面を有する反射板を備えた液晶表示装置を容易にかつ制御性よく形成することができる。また、低コストで形成することができる。
【００３１】
なお上述の説明は感光性材料としてポジ型の材料を用いる場合のものであるが、ネガ型材料でも形成することが可能である。ただしそのときにはフォトマスク配置を１８０度回転させた時に同じ効果が得られる。
【００３２】
なお、上述した単位パターンにおける寸法は一例であって、これに限定されるものではない。
矩形パターン１６の短辺の寸法Ｌ１は、大きすぎると、反射板の反射面が平坦になる面積が大きくなるという点で好ましくなく、逆に小さすぎると、設計通りのサイズのものを再現性良く作成できないなどマスク作成が困難になる点で好ましくない。短辺の寸法Ｌ１は１．０〜３．５μｍ程度の範囲内であることが望ましい。
矩形パターン１６の短辺の寸法Ｌ１は、使用する露光装置の限界解像度と同等の寸法（概ね限界解像度の０．５倍〜２倍）であればよい。
【００３３】
また、長尺パターン１７の幅Ｌ３と隣接する長尺パターン１７間の距離Ｌ４は、限界解像度以下であればよい。なお、これらの寸法は、厳密に限界解像度以下とする必要はなく、限界解像度と同等以下（概ね限界解像度の１．３倍以下）であれば良い。本明細書においては、限界解像度と同等以下のものも限界解像度以下に含める。
長尺パターン１７の幅Ｌ３は、限界解像度よりも大きくなると目標とする傾斜面ができないという点で好ましくなく、逆に、小さすぎると、マスク作成が困難になるという点で好ましくない。長尺パターン１７の幅Ｌ３は０．８〜２．５μｍ程度の範囲内であることが望ましい。
隣接する長尺パターン１７間の距離Ｌ４は、限界解像度よりも大きくなると目標とする傾斜面ができないという点で好ましくなく、逆に、小さすぎるとマスク作成が困難になるという点で好ましくない。長尺パターン１７間の距離Ｌ４は０．８〜２．５μｍ程度の範囲内であることが望ましい。
【００３４】
なお、単位パターンとしては図７に示すパターン以外にも幾通りものパターンを選ぶことが可能である。
本実施の形態及び後述する実施の形態は、主傾斜面形成用パターンとして、矩形パターンと連続するように、その長辺に複数の長尺パターンを配置するものであるが、これに限るものではない。矩形パターンの一辺に対向して露光装置の限界解像度以下のパターン幅を有する複数のパターンが隣接するパターン間の距離が露光装置の限界解像度以下となるように配置されたものであればよい。例えば、矩形パターンの長辺に対向して、一辺が限界解像度以下の正方形のパターンが複数個配置されたものであってもよい。
また、本実施の形態において、遮光領域は矩形パターンであるが、厳密に矩形パターンである必要はない。例えば、後述する実施の形態４のように、矩形パターンが階段状に連なったパターンであってもよい。本明細書においては、実施の形態４のように、複数の矩形パターンが階段状に連なったパターンも矩形パターンに含める。
【００３５】
実施の形態２．
図１１は、この発明の実施の形態２の液晶表示装置の製造方法に用いるフォトマスクのマスクパターンを説明する部分平面図である。
実施の形態２で用いるフォトマスクのマスクパターンＭ２が、実施の形態１のものと相違する点は、透過部と遮蔽部が逆転しており、かつ１８０度回転したパターンになっている点である。マスクパターンＭ２においては、単位パターンＰ２が多数配置されたものである。実施の形態２の製造方法は、用いるフォトマスクは異なるが、図２を参照して説明した方法と同じである。実施の形態２の場合には、矩形パターン及び長尺パターンが形成されたパターン部が透過部となるので、パターン間に対して凹形状となる点が実施の形態１と異なるが、実施の形態２においても実施の形態１とほぼ同じ反射特性を得ることができる。
【００３６】
なお上述の説明は感光性材料としてポジ型の材料を用いる場合のものであるが、ネガ型材料でも形成することが可能である。ただしそのときにはフォトマスク配置を１８０度回転させた時に同じ効果が得られる。
【００３７】
実施の形態３．
図１２は、この発明の実施の形態３の液晶表示装置の製造方法に用いるフォトマスクのマスクパターンを説明する部分平面図である。
上述した実施の形態１のフォトマスクにおいては、単位パターンは１種類である。単位パターンが１種類の時は、配置の規則性が高くなり反射光を用いて観察する時に色づきが生じやすいこと、及び反射分布に特定の指向性が生じやすく、観察方向を変えたときに急に明るさが変化するなどの問題点が生じることがある。例えば、図１０（ａ）の立体分布図において、中心（０度）より少し上の左右の位置に比較的大きな反射率が生じている点である。
【００３８】
実施の形態３のフォトマスクのマスクパターンＭ３は、異なるパターン形状を有する４種類の単位パターンを有するものである。図１２には、Ｐ１１〜Ｐ１４の４種類の単位パターンが配置されている。
実施の形態３のように、４種類の単位パターンを組み合わせることにより、１種類の時と比べて凹凸形状に不規則性を持たせることが容易となるので、反射光を用いて観察するときの色づきを抑えることが容易となる。また、４種類の単位パターンを組み合わせる際に、その反射光分布の特性が少し異なるものを組み合わせることによって、反射光分布の特定の指向性を減らすことが容易となる。反射光分布の広がりの変化を緩やかにすることができる、即ち、反射分布で急な変化を生じるのを防ぐことができるので、観察時の視認性を向上することができる。
【００３９】
図１３は、図１２に示すフォトマスクを用いて作成した反射板について反射光分布を計算により求めた図である。図１３（ａ）は立体分布図であり、図１３（ｂ）は図１３（ａ）のＤ−Ｄ線断面（矢印方向から見た断面）の反射率を示す図である。
図１３のように、反射率のピークとなる部分は立体分布図上で上側の１５度の位置近辺のみで、全体的になだらかな変化となっており、図１０に見られる中心（０度）より少し上の左右の位置のピークは見られなくなる。
この結果より、単位パターンが単一種類のものに比べて、複数種類の単位パターンを有するフォトマスクを用いることにより、反射光分布の広がりの変化を緩やかにできることが分かる。
【００４０】
なお、図１２は４種類のパターンを用いるものであるが、少なくとも２種類以上のパターンを用いることで、先に述べた改善効果が得られる。
【００４１】
実施の形態４．
図１４は、この発明の実施の形態４の液晶表示装置の製造方法に用いるフォトマスクのマスクパターンを説明する部分平面図である。
実施の形態４のフォトマスクのマスクパターンＭ４は、４種類の単位パターンＰ２１〜Ｐ２４と、単位パターンＰ２１〜Ｐ２４のそれぞれと線対称の関係にある４種類の単位パターンＰ２５〜Ｐ２８が配置されたものである。
本実施の形態において、単位パターンＰ２１，Ｐ２５においては、遮光領域は矩形パターンであり、単位パターンＰ２２，Ｐ２３，Ｐ２４，Ｐ２６，Ｐ２７，Ｐ２８においては、遮光領域は矩形パターンが階段状に連なったパターンである。
図１４に示されるマスクパターンＭ４を有するフォトマスクを用いても実施の形態３と同様の効果を得ることができる。
【００４２】
実施の形態５．
図１５は、この発明の実施の形態５に係る反射型液晶表示装置を示す断面図である。本実施の形態は、反射板（反射層）に直接電圧が印加されている構造を特徴とする。
図１５を参照して実施の形態５に係る反射型液晶表示装置について説明する。裏側ガラス基板３０上には、ゲート電極２１、ゲート絶縁膜２２、アモルファスシリコン２３、ソース／ドレイン電極２４から構成される薄膜トランジスタ（ＴＦＴ素子）が形成される。ＴＦＴ素子が形成された裏側ガラス基板３０上には、上述した方法で形成された感光性樹脂層１２と反射層１３とからなる反射板が設けられる。ソース／ドレイン電極２４と反射層１３とは、感光性樹脂層１２に開口されたコンタクトホールを介して電気的に接続されている。感光性樹脂層１２及び反射層１３上には配向膜３２が形成される。
【００４３】
一方、表側ガラス基板３１上には、ブラックマトリックス３３、カラーフィルタ３５、透明電極３４、配向膜３２が順次形成されている。表側ガラス基板３１の表面側には、位相差板３８及び偏光板３９が設けられる。
【００４４】
裏側ガラス基板３０と表側ガラス基板３１とは、配向膜３２が形成された面が対向するように配置され、裏側ガラス基板３０と表側ガラス基板３１により液晶層３７が挟持される。
【００４５】
本実施の形態では、反射層１３と透明電極３４によって液晶層３７に電圧を印加するように構成されたものであり、反射層１３は、光を反射する働きと液晶層３７に電圧を印加する電極としての働きを兼ねている。
【００４６】
なお、液晶層３７にゲストホスト型を用いた場合には位相差板３８及び偏光板３９は不要となる。
【００４７】
本実施の形態においては、液晶層３７に電圧を印加する際、反射層１３とＴＦＴ素子のソース／ドレイン電極２４が直接電気的に接続されているので、電圧ロスが生じず、低電圧で液晶を駆動することが可能となる。
【００４８】
実施の形態６．
図１６は、この発明の実施の形態６に係る反射型液晶表示装置を示す断面図である。図１６を参照して実施の形態５に係る反射型液晶表示装置について説明する。本実施の形態が実施の形態５と相違する点は、反射層２６に直接電圧が印加されないように構成される点、反射層２６上に平坦化層３６が形成される点、平坦化された平坦化層３６上に液晶層３７に電圧を印加する透明電極４０が形成される点である。
【００４９】
図１６のように、反射層２６上には平坦化するための平坦化層３６が形成され、平坦化層３６の表面は平坦化されている。感光性樹脂層１２及び平坦化層３６には、ソース／ドレイン電極２４と電気的に接続するためのコンタクトホールが開口され、平坦化層３６上及びコンタクトホール内には透明電極４０が形成されている。平坦化層３６及び透明電極４０上には配向膜３２が形成される。
本実施の形態は、透明電極３４と透明電極４０によって液晶層３７に電圧が印加するように構成されたものである。
【００５０】
実施の形態５のように反射層１３の表面の平坦化を行なわないときに生じる問題点について考える。液晶層３７の層厚は一般的には４μｍ程度であり、反射層１３の高低差が１μｍとすると液晶層３７の層厚は中心値プラスマイナス０．５μｍの分布をもつ。液晶層３７の薄い部分と厚い部分では同一の電圧印加時でも明らかに液晶の光学特性が異なるので、明るさに分布が生じ、たとえばコントラストの低下などを引き起こす。これを改善するためには、図１６に示すように反射層２６の表面を平坦化層３６で平坦化したのちに電圧印加用の透明電極４０を形成すれば良い。これにより反射層の凹凸による光学的な悪影響を無くした反射板を得ることができる。
【００５１】
実施の形態７．
図１７は、この発明の実施の形態７に係る携帯機器を説明するための図であり、より具体的には、上述した液晶表示装置を、携帯電話機に搭載した状態を示した図である。
図１７のように、携帯電話機４１は、テンキー４２、機能キー４３、液晶表示部４４を備えている。液晶表示部４４には、実施の形態１〜４で説明した方法により製造した反射板を具備する反射型液晶表示装置が使用されている。
【００５２】
ここで用いた反射型液晶表示装置は低消費電力で明るい画像を得ることができ、内蔵式バッテリーで駆動する携帯電話の長時間動作が可能となる。
【００５３】
また上述の例に示した携帯電話だけでなく、携帯情報端末や電子手帳などの他の携帯機器に搭載したときにも低消費電力で明るい表示を得ることができる。
【００５４】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、１回の露光により非対称な反射面を有する反射板を制御性良く形成することができ、視認性が良く、明るい表示画像が得られ、しかも、主傾斜面による反射を左右方向に反射するので視野角を広げることができる液晶表示装置を低コストで作製することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１に係る液晶表示装置が具備する反射板の断面形状を説明する図である。
【図２】反射型液晶表示装置における入射光と反射光について説明する図である。
【図３】この発明の実施の形態１に係る反射板の主傾斜面の傾斜角度について説明する図である。
【図４】この発明の実施の形態１に係る液晶表示装置の断面を模式的に表わした図である。
【図５】この発明の実施の形態１に係る液晶表示装置の製造方法を説明するための工程断面図である。
【図６】シミュレーションを用いてフォトレジストの断面形状を計算した例を示す図である。
【図７】この発明の実施の形態１の液晶表示装置の製造方法に用いるフォトマスクのマスクパターンを説明する部分平面図である。
【図８】図７のフォトマスクに露光光を照射したときの透過光強度を計算により求めた図である。
【図９】図７のフォトマスクを透過した露光光により感光性材料を露光、現像して得られる形状を計算により求めた図である。
【図１０】図７のフォトマスクを用いて作成した反射板単体に０度方向から外光を入射させたときの反射光分布を計算により求めた図である。
【図１１】この発明の実施の形態２の液晶表示装置の製造方法に用いるフォトマスクのマスクパターンを説明する部分平面図である。
【図１２】この発明の実施の形態３の液晶表示装置の製造方法に用いるフォトマスクのマスクパターンを説明する部分平面図である。
【図１３】図１２に示すマスクパターンを用いて作成した反射板について反射光分布を計算により求めた図である。
【図１４】この発明の実施の形態４の液晶表示装置の製造方法に用いるフォトマスクのマスクパターンを説明する部分平面図である。
【図１５】この発明の実施の形態５に係る反射型液晶表示装置を示す断面図である。
【図１６】この発明の実施の形態６に係る反射型液晶表示装置を示す断面図である。
【図１７】この発明の実施の形態７に係る携帯機器を説明するための図である。
【符号の説明】
１０反射板、１１基板、１２感光性樹脂層（感光性材料）、１３，２６反射層、１６矩形パターン、１７長尺パターン、Ｒ２主傾斜面形成用パターン、１４フォトマスク、Ｐ１，Ｐ２，Ｐ１１〜Ｐ１４，Ｐ２１〜Ｐ２８単位パターン。

Claims

表示面に入射する光を反射する反射板を備えた液晶表示装置の製造方法であって、
上記反射板を形成する工程が、
基板上に感光性材料を形成する工程と、
形成した感光性材料上にフォトマスクを配置し、このフォトマスクに向けて露光装置から光を出射し、上記フォトマスクを透過した光により上記感光性材料を露光する工程と、
露光した感光性材料を現像する工程と、
現像後の感光性材料上に反射層を形成する工程と
を備え、
上記フォトマスクとして、
矩形パターンと、
この矩形パターンの一辺に配置され、上記露光装置の限界解像度以下のパターン幅を有するパターンが隣接するパターン間距離が上記露光装置の限界解像度以下となるように複数配置されたパターンからなる主傾斜面形成用パターンと、
上記一辺に隣接する辺に配置され、露光装置の限界解像度以下のパターン幅を有するパターンが複数配置された補助傾斜面形成用パターンと、
を有するものを用いる液晶表示装置の製造方法。
矩形パターンは、露光装置の限界解像度と同等の寸法を有する短辺と露光装置の限界解像度以上の寸法を有する長辺とを有し、
主傾斜面形成用パターンは、上記長辺に配置される特定方向に延びる複数の長尺パターンから構成され、上記長尺パターンのパターン幅及び隣接する上記長尺パターン間の距離が露光装置の限界解像度以下の寸法を有する
ことを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置の製造方法。