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発明の名称 液晶装置用基板の製造方法、液晶装置、電子機器
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2007−33508(P2007−33508A)
公開日 平成19年2月8日(2007.2.8)
出願番号 特願2005−212595(P2005−212595)
出願日 平成17年7月22日(2005.7.22)
代理人 【識別番号】100079108
【弁理士】
【氏名又は名称】稲葉 良幸
発明者 尼子 淳
要約 課題
本発明は、複雑な工程を要さず、製造コストを低減することが可能な、液晶装置用基板の製造方法を提供することを目的とする

解決手段
本発明は、基板(100)上に被加工膜(104)を形成する被加工膜形成工程と、被加工膜上に感光性膜(108)を形成する感光性膜形成工程と、可視光波長よりも短い波長の2本のレーザービーム(B1,B2)を交差させて干渉光を発生させ、該干渉光を照射することによって前記感光性膜を露光し、該感光性膜に該干渉光のパターンに対する潜像(109)を形成する露光工程と、前記感光性膜を現像し、該感光性膜に前記潜像のパターンに対応する形状を発現させる現像工程と、前記現像後の前記感光性膜をエッチングマスクとしてエッチングを行い、前記被加工膜表面を加工するエッチング工程と、を含む液晶装置用基板の製造方法を提供するものである。
特許請求の範囲
【請求項1】
基板上に被加工膜を形成する被加工膜形成工程と、
前記被加工膜上に感光性膜を形成する感光性膜形成工程と、
可視光波長よりも短い波長の2本のレーザービームを交差させて干渉光を発生させ、該干渉光を照射することによって前記感光性膜を露光し、該感光性膜に該干渉光のパターンに対応する潜像を形成する露光工程と、
前記感光性膜を現像し、該感光性膜に前記潜像のパターンに対応する形状を発現させる現像工程と、
前記現像後の前記感光性膜をエッチングマスクとしてエッチングを行い、前記被加工膜表面を加工するエッチング工程と、を含む液晶装置用基板の製造方法。
【請求項2】
前記露光工程では、前記2本のレーザービームの一方と他方とを前記感光性膜の露光面と直交する軸に対して対称に入射させる、請求項1に記載の液晶装置用基板の製造方法。
【請求項3】
前記露光工程に用いられる前記2本のレーザービームのそれぞれは、直線偏光であり、その偏光方位がビーム入射面と直交する、請求項1に記載の液晶装置用基板の製造方法。
【請求項4】
前記現像工程に先立って、前記基板表面において液晶分子に対する配向規制力が必要とされない領域の感光性膜に選択的に光照射を行い、前記潜像が消滅するまで過剰に露光する過剰露光工程を更に含む、請求項1から3のいずれか1項に記載の液晶装置用基板の製造方法。
【請求項5】
前記過剰露光工程では、光ビームを走査することによって前記感光性膜を露光する、請求項4に記載の液晶装置用基板の製造方法。
【請求項6】
前記過剰露光工程では、所定の遮光パターンを有する露光マスクを介して光照射を行うことにより、前記感光性膜を露光する、請求項4に記載の液晶装置用基板の製造方法。
【請求項7】
請求項1から6のいずれか1項に記載の液晶装置用基板の製造方法によって製造される液晶装置用基板を備える液晶装置。
【請求項8】
請求項7に記載の液晶装置を備える電子機器。
発明の詳細な説明
【技術分野】
【0001】
本発明は、液晶分子に対する配向規制力を有する液晶装置用基板の製造方法等に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、一対の基板の間に液晶層が挟持された液晶装置では、基板表面にポリイミド等の高分子材料からなる配向膜を形成し、さらに布等でこの配向膜の表面を一方向に擦るラビング処理を行うことによって、配向膜に液晶分子に対する配向規制力を与えている。
【0003】
また、ラビング処理を行わない方法として、例えば、特開平5−80340号公報(特許文献1)に開示されているように、フォトリソグラフィ等の方法で基板表面に微細な凹凸パターンを形成し、この凹凸パターンによって液晶分子を配向させる方法も提案されている。
【特許文献1】特開平5−80340号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、ラビング処理は摩擦によって発塵するため、配向膜表面が汚染されるおそれがある。
【0005】
一方、フォトリソグラフィ法は、微細な開口パターンを有するフォトマスクを設計し、作製しなければならず、多大な時間とコストが必要とされる。
【0006】
そこで、本発明は、複雑な工程を要さず、製造コストを低減することが可能であり、製造工程中に表面が汚染されることも防ぐことのできる液晶装置用基板の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
上記課題を解決するために、本発明に係る液晶装置用基板の製造方法は、基板上に被加工膜を形成する被加工膜形成工程と、前記被加工膜上に感光性膜を形成する感光性膜形成工程と、可視光波長よりも短い波長の2本のレーザービームを交差させて干渉光を発生させ、該干渉光を照射することによって前記感光性膜を露光し、該感光性膜に該干渉光のパターンに対する潜像を形成する露光工程と、前記感光性膜を現像し、該感光性膜に前記潜像のパターンに対応する形状を発現させる現像工程と、前記現像後の前記感光性膜をエッチングマスクとしてエッチングを行い、前記被加工膜表面を加工するエッチング工程と、を含むことを特徴とする。
【0008】
ここで、本明細書において「可視光波長よりも短い波長」とは、約300nm以下の波長をいう。2本のレーザービームをある程度の角度で交差させることにより、当該レーザービームの波長と同程度或いはそれ以下のピッチの明暗パターン(干渉縞)を有する干渉光が得られる。当該干渉光のピッチは、理論的には各レーザービームの波長の1/2程度まで小さくすることができる。このような干渉光を用いれば、簡易な露光工程で、上記干渉縞に応じた潜像パターンを感光性膜に形成することができる。また、この露光工程ではマスクが必要とされないので、製造コストを抑えることも可能である。潜像パターンを有する感光性膜を現像することによって、感光性膜は微細な縞状に残されるので、残された感光性膜をエッチングマスクとしてエッチングを行えば、被加工膜に周期約150nm以下の縞状の凹凸パターンを形成することができる。かかる凹凸パターンは、液晶分子を配向させることのできる配向規制力を基板表面に与える。この基板表面は、ポリイミド等による配向膜と異なってラビング処理も必要としないので、発塵によって表面が汚染されることもない。なお、被加工膜は、エッチングにより加工されやすく、光透過性を有するものであれば特に限定されず、例えば酸化シリコン膜とすることができる。
【0009】
上記露光工程では、2本のレーザービームの一方と他方とを感光性膜の露光面と直交する軸に対して対称に入射させることも好ましい。
【0010】
これにより、露光される領域の露光深さ、幅、或いは露光パターン(潜像)のピッチなどをより均質に揃えることが可能となる。従って、等間隔で配列される線パターン等が容易に得られ、高品質な液晶装置用基板を得ることが可能となる。
【0011】
上記露光工程に用いられる2本のレーザービームのそれぞれは、直線偏光であり、その偏光方位がビーム入射面と直交することも好ましい。
【0012】
これにより、2本のレーザービームの交差角度の大小に関わりなく、より鮮明な干渉縞を得ることが可能となり、基板表面に十分な配向規制力を与える凹凸パターンを得ることができる。
【0013】
また、基板表面の所定の領域にのみ配向規制力を与えたい場合は、上記現像工程に先立って、基板表面において液晶分子に対する配向規制力が必要とされない領域の感光性膜に選択的に光照射を行い、潜像が消滅するまで過剰に露光する過剰露光工程を更に含むことが好ましい。
【0014】
過剰露光工程によって潜像を消滅させた領域は、ポジ型の感光性膜の場合は完全に除去され、ネガ型の感光性膜の場合は完全に残る。このため、エッチング工程においても干渉光パターンに応じた凹凸は形成されず、この領域には液晶分子に対する配向規制力が与えられないことになる。従って、配向規制力を与えるべき領域以外の領域を精度良く選択して過剰露光すれば、必要な場所にのみ選択的に配向規制力が与えられることになる。このように必要な場所にのみ選択的に配向規制力を与えることによって、液晶分子の配向状態は、基板全面に配向規制力を与える場合と比べて安定化する。尚、過剰露光工程と、干渉光による露光工程の順序は問われず、どちらを先に行っても良い。
【0015】
上記過剰露光工程では、光ビームを走査することによって前記感光性膜を露光することが好ましい。ここで、光ビームとは、例えばレーザービームを用いても良く、ランプ光源等から発せられる光を光学系により集光することによって生成されるものでもよい。これにより、比較的狭い領域を高精度に選択して過剰露光を行うことが可能となる。
【0016】
また、上記過剰露光工程では、所定の遮光パターンを有する露光マスクを介して光照射を行うことによって感光性膜を露光することも好ましい。この場合には、比較的広い領域を一括して選択し、効率よく過剰露光を行うことが可能となる。
【0017】
また、本発明は、上述した本発明にかかる液晶装置用基板の製造方法によって製造される液晶装置用基板を備える液晶装置、ならびにかかる液晶装置を備える電子機器をも提供するものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【0018】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【0019】
図1は、本発明に係る液晶装置用基板の製造方法に用いられる、干渉光による露光を行うための露光装置の構成例を説明する図である。図1に示す露光装置1は、感光性膜を露光するために用いられるものであり、レーザー光源10、ミラー11、12、シャッター13、回折型ビームスプリッタ14、モニタ15、レンズ16a、16b、空間フィルタ17a、17b、ミラー18a、18b、ステージ19を含んで構成されている。
【0020】
レーザー光源10は、可視光波長よりも短い波長の1本のレーザービーム(光束)を出力する。このようなレーザー光源10としては、各種のレーザー発振器が好適に用いられる。一例として本実施形態では、固体UVレーザーのNd:YVO4(第四高調波:波長266nm、最大出力200mW程度、CW発振)をレーザー光源10として用いる。図示のように、レーザー光源10から出射されるレーザービームB0(例えば、ビーム径約1mm)は、各ミラー11、12により進路(光路)を変更され、シャッター13を通過した後に回折型ビームスプリッタ14へ入射する。
【0021】
シャッター13は、上述したようにレーザービームB0の進路中に配置され、当該レーザービームB0を通過させ、又は遮断する機能を担う。
【0022】
回折型ビームスプリッタ14は、1本のレーザービームB0を分岐して2本のレーザービームB1、B2を生成する分岐手段である。この回折型ビームスプリッタ14は、石英等の表面に施した微細な凹凸形状による形状効果を用いてその機能を実現する凹凸型回折光学素子である。当該スプリッタはその全体が石英等のみからなり耐久性が高いため、高出力のUVレーザーを照射した場合でも損傷を被ることがなく、ほぼ永久に使用できる。回折型ビームスプリッタ14の形状ならびに深さは最適設計されており、入射するビームの偏光方位をビーム入射面と直交させた場合に(TE偏光)に、等しい強度の2本の回折ビーム(±1次)を発生させる。本実施形態では、これらの±1次回折ビームを各レーザービームB1、B2として用いている。また、本実施形態では、0次ビームに僅かにエネルギーを残すように回折型ビームスプリッタ14を設計している。光学系を組上げる際に、当該0次ビームB3を参照することにより、各レーザービームB1、B2の基板100上での交叉角度の設定や、基板100の位置合わせを容易に行うことが可能となる。さらに、分岐された2本のレーザービームB1、B2が左右反転せずに干渉するため、コントラストの高い干渉縞を得ることができ、アスペクト比が高いパターンを形成するためには有利である。
【0023】
なお、回折型ビームスプリッタ14によって±2次又はそれより高次の回折ビームを生成し、当該回折ビームを上記レーザービームB1、B2として用いてもよい。また、分岐手段として、回折型ビームスプリッタの代わりに、簡便な振幅分割型ビームスプリッタや耐久性に優れた偏光分離型ビームスプリッタを用いることも可能である。その場合には、分離されたビームの一方の偏光方位を波長板を用いてTEへ変換する必要がある。
【0024】
モニタ(観察手段)15は、0次ビームB3を受光して電気信号に変換する。このモニタ15からの出力に基づいてステージ19の位置制御を行うことにより、各レーザービームB1、B2の基板100上での交叉角度の設定や、基板100の位置合わせが容易となる。ここで、図1では説明の便宜上、モニタ15が基板100よりも回折型ビームスプリッタ14に近い側に配置されているが、モニタ15の位置はこれに限定されるものではなく任意に設定可能であり、例えば位置決め時には基板100と略同位置に配置され、露光時には他の位置へ移動するような可動型にしてもよい。なお、より簡便な観察手段として、0次ビームB3の照射を受けて蛍光を発する紙媒体などを用いて0次ビームB3を参照してもよい。
【0025】
レンズ16aは、回折型ビームスプリッタ14により生成された一方のレーザービームB1が入射するように配置されており、当該レーザービームB1を集光する。空間フィルタ17aは、ピンホールを有しており、レンズ16aによる集光後のレーザービームB1が当該ピンホールに入射するように配置されている。すなわち、レンズ16aと空間フィルタ17aによってビームエキスパンダーが構成されており、これらによってレーザービームB1のビーム径が拡大される。同様に、レンズ16bは、回折型ビームスプリッタ14により生成された他方のレーザービームB2が入射するように配置されており、当該レーザービームB2を集光する。空間フィルタ17bは、ピンホールを有しており、レンズ16bによる集光後のレーザービームB2が当該ピンホールに入射するように配置されている。すなわち、レンズ16bと空間フィルタ17bによってビームエキスパンダーが構成されており、これらによってレーザービームB2のビーム径が拡大される。例えば本実施形態では、各レーザービームB1、B2は、各ビームエキスパンダーによってそれぞれビーム径が300mm程度に拡げられる。各空間フィルタ17a、17bの作用により、不要散乱光が除かれた後のビーム波面を露光へ用いることができるので、欠陥やノイズのない、きれいな露光パターン(潜像)を形成できる。
【0026】
ミラー18aは、空間フィルタ17aを通過後のレーザービームB1が入射するように配置されており、当該レーザービームB1を反射して基板100の方向へ導く。同様に、ミラー18bは、空間フィルタ17bを通過後のレーザービームB2が入射するように配置されており、当該レーザービームB2を反射して基板100の方向へ導く。これらのミラー18a、18bは、2本のレーザービームB1、B2が所定角度で交叉して干渉光を発生するように当該各レーザービームの進路を設定する光学的手段としての機能を担う。
【0027】
ステージ19は、基板100を支持し、当該基板100上の感光性膜が各レーザービームB1、B2の交叉により発生した干渉光(干渉縞)によって露光され得るようにその相対的な位置を設定する。すなわち、ステージ19は、感光性膜と干渉光の発生位置との相対的な位置を設定する位置設定手段としての機能を担う。
【0028】
次に、本発明に係る液晶装置用基板の製造方法を詳細に説明する。
【0029】
図2は、2本のレーザービームB1、B2を交叉させることにより発生する干渉光について説明する図である。上述したように本実施形態では、ビーム径が拡大された後の各レーザービームB1、B2を所定の交叉角度で干渉させることにより、周期的な明暗(干渉縞)を有する干渉光を発生させる。そして、この干渉光を基板100表面に形成された感光性膜へ照射することにより露光が行われる。
【0030】
このとき、レーザー波長をλ、交叉角度をθとすると、干渉縞Fの周期P(図2参照)
は以下の式で与えられる。
【0031】
P=λ/(2sinθ)・・・(1)
このとき、図示されたように、2本のレーザービームB1、B2を基板100表面に形成された感光性膜の露光面と直交する軸(仮想軸)に対して対称に入射させる。これにより、露光される領域の露光深さ、幅、或いは露光パターン(潜像)のピッチなどをより均質に揃えることが可能となる。従って、等間隔で配列される線パターン等が容易に得られる。なお、2本のレーザービームB1、B2を感光性膜の露光面と直交する軸に対して非対称に入射させてもよい。
【0032】
図3は、感光性膜103に干渉光を照射したときに形成される潜像の様子を模式的に説明する図である。図3(A)に示すように、干渉光は周期的な光強度分布(周期P)を有する。そして図3(B)に示すように、照射光の強度に対応して感光性膜103に潜像パターン104が形成される。
【0033】
図4は、上記(1)式の関係を示す図(グラフ)であり、横軸が交叉角度θ、縦軸が干渉縞の周期(ピッチ)Pにそれぞれ対応している。図4に示すように、例えば波長λが266nmであるとすると、交叉角度θ=62度のときに、干渉縞の周期はP=150nmとなる。このピッチで基板表面に縞状の凹凸が形成されれば、液晶分子の配向に要する十分な配向規制力を与えることができる。当該干渉光の周期は、理論的にはレーザービームの波長の1/2程度まで達成可能である。
【0034】
他方、干渉縞が形成される領域の深さΔzは、入射ビームの直径をWとすると、およそ次式により与えられる。
【0035】
Δz<W/sinθ・・・(2)
干渉にあずかる2本のレーザービームB1、B2のいずれも直線偏光であり、その偏光はTE偏光である。TE偏光を用いることにより、交叉角度の大小に関わりなく、鮮明な干渉縞をつくることが可能である。
【0036】
形状が良好な(アスペクトが高く、矩形状の)レジストパターンを形成するためには、
干渉縞のコントラストを充分に高めることが必須となる。干渉縞のコントラストCは、干渉縞の変位をΔとすると、以下の式で与えられる。図5はこの式の関係を示した図(グラフ)である。
【0037】
C=sinΔ/Δ・・・・(3)
ただし、変位Δは位相量であり、単位はラジアンである。周期Pは2πラジアンに相当する。
【0038】
なお、干渉縞のコントラストを高めるには、露光中の干渉縞の変位を極力小さく抑えなければならない。このことを実現するには、外乱(振動、空気ゆらぎ)を排除する必要がある。例えば、図1に示した露光系を防振ベンチの上に置き、さらに、露光系をカバーで覆う等の対策を施すことにより、大きな効果が得られる。
【0039】
以上を踏まえて、次に、本実施形態にかかる微細構造体の製造方法を詳細に説明する。
【0040】
図6は、本発明に係る液晶装置用基板の製造方法の一実施形態を説明する工程断面図である。
【0041】
(透明電極層形成工程、被加工膜形成工程)
まず、図6(A)に示されるように、基板100の一面に透明電極層102を形成した後、透明電極層102上に被加工膜104を積層形成する。基板100としては、光透過性を有するガラス基板や樹脂基板を用いることができ、透明電極層102は光透過性を有する導電性材料、例えばITOで形成することができる。被加工膜104は、光透過性を有し、かつ、エッチングされやすい材料を用いて形成され、このような被加工膜として、例えば酸化シリコン(SiO2)膜が挙げられる。
【0042】
(反射防止膜形成工程、感光性膜形成工程)
次に、図6(B)に示されるように、被加工膜104上に反射防止膜106、および感光性膜108を形成する。反射防止膜106は、スピンコート法などの成膜方法により膜厚75nm程度に形成する。本実施形態においては、感光性膜108はポジ型のレジスト膜、即ち光を照射した領域が現像処理により除去される膜を用いるものとする。感光性膜108は、例えばUV波長(約250nm)用に調整された化学増幅型レジストをスピンコート法などの成膜方法によって成膜することにより、膜厚250nm程度に形成する。ここで、化学増幅型レジストは、樹脂、酸発生剤、溶媒からなる混合液であり、光化学反応で発生する酸を利用するため、アンモニアなどの微量のアルカリ系不純物にも敏感に影響を受け、特性が変動する。よって、本実施形態では、本工程及びその後の露光工程及び現像工程を行うときの雰囲気をアルカリ系不純物の濃度が1ppb以下となるようにすることが好ましい。なお、上記の感光性膜形成工程の後に、感光性膜108の上面に保護膜を形成する保護膜形成工程を追加することも好ましい。例えば、東京応化工業製のTSP−5Aを用い、これをスピンコート法等によって成膜することにより、好適な保護膜を形成し得る。また、この保護膜に反射防止の機能を持たせることも可能である。これにより、化学増幅型レジストからなる感光性108を大気と隔離して外界の影響を抑制することが可能となる。
【0043】
(干渉光の露光工程)
次に図6(C)に示すように、可視光波長よりも小さい波長(本例では266nm)の2本のレーザービームB1、B2を所定角度で交叉させて干渉光を発生させ、当該干渉光を照射することによって感光性膜108を露光する。例えば、2本のレーザービームB1、B2の交叉角度(図2参照)を72度とすることにより、周期140nmの干渉縞が得られ、当該干渉縞(干渉光)に対応した潜像パターン109が感光性膜108に形成される。本例では、ビームエキスパンダーによりビーム径が300mm程度まで拡大されたレーザービームB1、B2を用いているので、4インチ程度の領域を一括露光できる。露光に要する時間は約10秒である。また、さらに大きな領域(例えば、8インチ程度)を露光する場合には、基板100をステップ&リピートで移動すればよい。
【0044】
(現像工程)
次に図6(D)に示すように、露光後の感光性膜108を焼成(ベーキング)し、その後に現像することにより、露光がなされた感光性膜108に干渉光のパターンに対応する凹凸形状を発現させる。これにより、周期140nmのレジストパターン110が得られる。
【0045】
(エッチング工程)
次に図6(E)に示すように、現像後の感光性膜108をエッチングマスクとして用いてエッチングを行い、基板100表面に形成された被加工膜104を加工する。エッチング方法としては、原理的にはウェットエッチング、ドライエッチングのいずれも採用することが可能であるが、特に、ICP(誘導結合プラズマ)やECR(電子サイクロトロン共鳴)等の方法でドライエッチングすることが好適である。これにより、レジストパターン110が被加工膜104へ転写され、縞状の凹凸111が形成される。
【0046】
最後に、反射防止膜106および感光性膜108を除去して、被加工膜104に凹凸112が形成された基板100を得ることができる。凹凸112の周期は、レジストパターン110と等しい140nmであり、液晶分子を配向させるのに十分な配向規制力を基板表面に与えることができる。
【0047】
(過剰露光工程)
次に、本発明に係る液晶装置用基板の製造方法の別の実施形態として、現像工程に先立ち、干渉光による照射対象領域内において配向規制力が必要とされない領域に選択的に光照射を行って過剰に露光する過剰露光工程を行う場合について説明する。
【0048】
図7は、本発明に係る液晶装置用基板の製造方法において、過剰露光工程を行う実施形態について説明する工程断面図である。
【0049】
まず、図7(A)に示されるように、基板100上に、透明電極層102、被加工膜104、反射防止膜106、および感光性膜108を順次形成する。そして、図7(B)に示されるように、干渉光により露光する。これらの膜形成工程、および干渉光による露光工程は上述の方法と同様に行うことができるので、ここでは説明を省略する。
【0050】
続いて、図7(C)に示されるように、基板表面のうち凹凸を形成する必要のない領域、即ち液晶分子に対する配向規制力を与えない領域に、光を照射して過剰に露光を行い、干渉光のパターンに対応する潜像を消滅させる。ここで、照射光B3は、感光性膜の潜像を消滅させるものである限り、レーザー光、ランプ光源によって得られるランプ光等を適宜用いることが可能である。照射光B3として、レーザー光を用いる場合には、上述したレーザー光源10によって得られるレーザービームB0、B1、またはB2を照射光B3として兼用しても良く、他のレーザー光源を用いて照射光B3を生成しても良い。照射光B3は、感光性膜が十分に高い感度を有する波長を選択することが好ましく、図7(C)に示す例では、例えば、UV域の波長を有する照射光B3を、集光レンズを用いて集光してスポット状の光ビームを形成し、当該光ビームを図中の矢印の範囲で走査することによって感光性膜108の所望の領域を露光している。これにより、比較的狭小な範囲を精度良く露光することが可能となる。過剰露光の結果、図7(D)に示されるように、潜像が消滅した領域120が生じる。
【0051】
次に、図7(E)に示すように現像を行うと、潜像が形成されていた領域には縞状の凹凸121が現れ、潜像が消滅した領域120には感光性膜108がすべて除去された領域122が現れる。現像工程は、上述した方法に従って行うことができるのでここでは説明を省略する。
【0052】
最後に、図7(F)に示すように潜像120をエッチングマスクにして、エッチングを行い、反射防止膜104を加工する。干渉光による遮光のみ行った領域123には、縞状の凹凸パターンが形成され、過剰露光を行った領域は124には凹凸パターンは形成されない。図8は、図7に示す方法によって得られた液晶装置用基板100を示す概略斜視図である。なお、領域123の凹凸パターンは微細なため省略されている。当該基板においては、領域123には液晶分子に対する配向規制力が与えられ、領域124には配向規制力が与えられないことになる。
【0053】
過剰露光は、1つの光源からの光を回折光学素子で分岐させたアレイビームを用いて行うこともできる。図9(A)に、回折光学素子を用いてレーザービームB4を分岐して、照射する様子を示す。同図において紙面と直交する方向に、レーザービームB4を走査することにより、過剰露光をライン状に、効率よく行うことができる。回折光学素子を用いることによって、図9(B)に示されるように、過剰露光を領域131に行って、配向規制力を有する領域130をストライプ状に分布させた基板を作製する際のスループットを向上させることができる。また、図9(C)に示されるように、過剰露光を領域141に行って、配向規制力を有する領域140をマトリクス状に分布させた基板を作製する際のスループットを向上させることもできる。
【0054】
このように、必要な領域のみに配向規制力を付与すると、基板全体に配向規制力を付与する場合と比べて、液晶分子の配向が安定化され、高品質な液晶装置を得ることができる。
【0055】
図10は、本発明に係る電子機器の具体例を説明する図である。図10(A)はリア型プロジェクターへの適用例であり、当該プロジェクター270は筐体271に、光源272、合成光学系273、ミラー274、275、スクリーン276、および本実施形態にかかる液晶装置用基板を含んでなる液晶パネル200を備えている。図10(
B)はフロント型プロジェクターへの適用例であり、当該プロジェクター280は筐体282に光学系281および本実施形態にかかる液晶装置用基板を含んでなる液晶パネル200を備え、画像をスクリーン283に表示可能になっている。また、電子機器はこれらに限定されるものではなく、例えばこれらの他に、表示機能付きファクス装置、デジタルカメラのファインダ、携帯型TV、電子手帳、電光掲示盤、宣伝公告用ディスプレイなども含まれる。
【0056】
以上のように本実施形態では、2本のレーザービームをある程度の角度で交叉させることにより、当該レーザービームの波長と同程度のピッチ或いはそれ以下のピッチの明暗パターン(干渉縞)を有する干渉光が得られる。このような干渉光を用いて露光工程を行うことにより、製造コストを低減しつつ、可視光波長よりも短いオーダの潜像パターンを感光性膜に形成し、これを転写して、微細な凹凸パターンを有する基板を得ることができる。かかる基板は、液晶分子に対する十分な配向規制力を有するものである。
【0057】
また、過剰露光工程における露光により、感光性膜の所望の位置において、上記潜像パターンを消滅させることができる。これによって、基板上の所望の領域のみに配向規制力を付与し、残りの領域は配向規制力を有しないようにすることが可能となる。このような基板を用いれば、液晶分子の配向性が安定化され、高品質な液晶装置を得ることができる。
【0058】
また、本実施形態によれば、露光工程について広いプロセスマージンと高いスループットを確保できるので、量産ラインへの適用が容易である。
【0059】
なお、本発明は上記実施形態の内容に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内において種々の変形実施が可能である。
【0060】
例えば、上述した干渉光による露光工程と、過剰露光工程とは、相互の順番を入れ替えて行うことも可能であり、この場合であっても同様の露光結果が得られる。また、過剰露光工程における照射光としては、光強度がガウシアン分布となったものを用いる場合の他に、位相差板や計算機ホログラム等の光学的手段を用いて光強度を平坦(ハットトップ状)にしたものを用いてもよい。
【0061】
また、上述の実施形態では感光性膜をポジ型のものとしたが、ネガ型のものも使用することができる。ネガ型の場合には、過剰露光により潜像が消滅した領域には感光性膜がすべて残されることになる。
【0062】
また、上述した実施形態では、干渉光を生成する際、レーザー光源と分岐手段(回折型ビームスプリッタ)との組み合わせによって2本のレーザービームを発生するビーム発生手段が構成されていたが、ビーム発生手段はこれに限定されるものではない。例えば、レーザー光源を複数用いて本発明にかかるビーム発生手段としてもよい。
【0063】
また、上述した実施形態では、レンズと空間フィルタによって構成されるビームエキスパンダーで発生させた球面波を干渉露光に用いていたが、当該ビームエキスパンダーの後にコリメータレンズを配置することにより、平面波を干渉露光へ用いることも可能である。更には、各種光学素子(レンズ、位相板、計算機ホログラム等)を使い、少なくとも一方の波面へ位相変調を加えることにより、さまざまな微細パターンを実現できる。
【図面の簡単な説明】
【0064】
【図1】一実施形態の露光装置の構成を説明する図である。
【図2】2本のレーザービームを交叉させることにより発生する干渉光について説明する図である。
【図3】干渉光と感光性膜に形成される潜像との関係を説明する図である。
【図4】(1)式の関係を示す図(グラフ)である。
【図5】(3)式の関係を示した図(グラフ)である。
【図6】液晶装置用基板の製造方法について説明する工程断面図である。
【図7】液晶装置用基板の製造方法について説明する工程断面図である。
【図8】液晶装置用基板を示す概略斜視図である。
【図9】回折光学素子を用いて過剰露光を行う場合の工程断面図である。
【図10】電子機器の具体例を説明する図である。
【符号の説明】
【0065】
1…露光装置、 10…レーザー光源、 11、12…ミラー、 13…シャッター、 14…回折型ビームスプリッタ、 15…モニタ、 16a、16b…レンズ、17a、17b…空間フィルタ、 18a、18b…ミラー、 19…ステージ、 20…結像レンズ、21…露光マスク、 100…基板、 102…透明電極層、 104…被加工膜、 106…反射防止膜、 108…感光性膜、109…潜像パターン、110、121…レジストパターン、122、123…微細凹凸パターン




 

 


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