JP2008216798A - カラーフィルタのパターン露光方法及び装置 - Google Patents

Abstract

【課題】フレキシブルな形状で搬送方向に周期的なカラーフィルタのパターンを高スループットで、かつ設備投資を抑制した簡易な設備で露光する。
【解決手段】上面にブラックマトリクス用感光層が設けられたガラス基板３をローラコンベア２５で連続搬送し、プロキシミティギャップを隔てて配置された第１フォトマスク３９を介して、ワーク搬送速度に同期された露光周期及び露光時間で第１照明部４０から光を照射し、第１マスクパターン４３に設けられたブラックマトリクスのパターンを搬送方向に周期的なパターンとして露光する。ブラックマトリクス用感光層の現像後、カラーピクセル用の感光層をガラス基板３に形成し、第２露光部２７で同様にカラーピクセルのパターンをプロキシミティ露光する。
【選択図】図５

Description

本発明は、カラーフィルタのパターン露光方法及び装置に関し、更に詳しくは、搬送中のシート状ワークにブラックマトリクスやカラーピクセルの周期パターンを露光するカラーフィルタのパターン露光方法及び装置に関する。

カラーフィルタは、ブラウン管表示用カラーフェイスプレート、複写用光電変換素子プレート、単管式カラーテレビカメラ用フィルタ、液晶を用いたフラットパネルディスプレィ、カラー固体撮像素子等に用いられている。通常用いられるカラーフィルタは、赤色、緑色、及び青色の三原色のカラーピクセルが規則的に配列して構成されるが、必要に応じて４色あるいはそれ以上の色相からなるものもある。例えば、撮像管用カラーフィルタや液晶表示装置用カラーフィルタでは、種々の目的で黒色のパターン（ブラックマトリクス）が必要とされる。

従来、ガラス基板上に層設されたハロゲン化銀カラー感光材料に、所定の波長帯の光を照射してカラーピクセルとブラックマトリクスのパターンを露光し、現像によりカラーピクセルとブラックマトリクスとを形成するカラーフィルタの製造方法が知られている（例えば、特許文献１、２参照）。

上記ハロゲン化銀カラー感光材料に対して露光を行う場合、例えばフィルタ面積が１５０×１５０mm以下の小さなカラーフィルタに対しては、レーザープリンタが使用されている。しかし、フィルタ面積が、例えば３００×３００mm以上の大きなものを露光する場合、レーザープリンタでは周辺精度が低下し、しかも露光に長時間かかってしまい生産性も低下するため、大きなサイズのカラーフィルタの露光には、パターン露光装置が用いられている。

パターン露光装置は、カラーピクセルとブラックマトリクスのマスクパターンが形成されたフォトマスクを介して所定の波長帯の光をハロゲン化銀カラー感光材料に照射して露光する。例えば、特許文献３記載のパターン露光方法では、帯状ワークを連続して搬送し、この搬送中に帯状ワークの上にマスクを介して光を照射してパターンを露光している。また、特許文献４記載のプロキシミティ露光装置では、帯状ワークを間欠に搬送しながら、位置決め、ギャップ設定、プロキシミティ露光を繰り返し、帯状ワークにパターンを露光している。

また、特許文献５記載の露光装置では、連像搬送される帯状ワークにフォトマスクを密着させてカラーピクセルとブラックマトリクスのパターンを連続して露光する。
特開昭５５−００６３４２号公報 特開昭６２−１４８９５２号公報 特開平０９−２７４３２３号公報 特開平１０−１７１１２５号公報 特開平１０−１７７２４０号公報

しかし、特許文献３記載のパターン露光方法は、帯状ワークの搬送方向と平行なストライプ状のパターンしか露光することができず、フレキシブルな形状で搬送方向に周期的なパターン、例えばハニカムパターンは露光することはできない。

また、特許文献４記載のプロキシミティ露光装置は、周期パターンに限らずあらゆるパターンに対応可能であるが、間欠搬送中に位置決め、ギャップ設定、一定時間露光という各工程にかかる積算時間が多く、単位時間あたりの処理能力（スループット）が低いという問題がある。

また特許文献５記載のカラーフィルタ作成用露光マスク露光方法および装置は、フォトマスクとの連続送りしながら密着露光するため、帯状フイルムに傷が生じてしまう。フォトマスクに摩擦計数の小さい保護フイルムを貼り付けて、傷の発生を防止しているが、近年のディスプレイ装置は大画面化が進んでいるため、傷の発生を防止することは難しい。

また、特許文献３〜５記載の発明に共通の問題として、帯状ワークに露光現像したカラーフィルタを位置合わせして所望のガラス基板に張り合わせる工程が必要になり、大画面に対応したカラーフィルタでは、この貼り合せ工程に技術的なネックがある。すなわち、１メートルを超えるサイズの基板を対角合わせ精度が数ミクロンのオーダーで合わせ込む必要があるため、フィルム状のものとガラス基板をこのオーダーで合わせて貼り合わせることは非常に困難である。

本発明は、上記課題を解決するために、フレキシブルな形状で搬送方向に周期的なカラーフィルタのパターンを高スループットで、かつ設備投資を抑制した簡易な設備で形成することができるパターン露光方法及び装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明のパターン露光方法は、感光層が設けられたシート状ワークを連続搬送するステップと、シート状ワークに対しプロキシミティギャップを隔てて配置され、カラーフィルタのブラックマトリクス及びカラーピクセルに対応する第１マスクパターン及び第２マスクパターンが設けられたフォトマスクを介して、ワーク搬送速度に同期された第１露光周期及び第１露光時間でプロキシミティ露光を行ない、第１マスクパターンを搬送方向に周期的な周期パターンとして前記感光層に露光するステップと、フォトマスクを介して、ワーク搬送速度に同期された第２露光周期及び第２露光時間でプロキシミティ露光を行ない、第２マスクパターンを搬送方向に周期的な周期パターンとして前記感光層に露光するステップから構成したものである。

また、ワーク搬送速度、前記第１露光周期及び前記第２露光時間、前記第１露光周期及び前記第２露光時間は、基準クロックに基づいて同期するようにしたものである。

また、シート状ワークに予め基準マークを形成し、第１マスクパターン及び第２マスクパターンを露光するステップでは、基準マークに基づいてフォトマスクの位置を調整するようにしたものである。

また、シート状ワークは、一方の面に前記感光層が形成されるガラス基板から構成したものである。

また、感光層は、シート状ワークに設けられて第１マスクパターンが露光される第１感光層と、第２マスクパターンの露光前に第１感光層上に設けられる第２感光層から構成したものである。更に、第１マスクパターンを露光するステップと第２マスクパターンを露光するステップの間に、第１感光層を現像するステップと、第２感光層を形成するステップを有するものである。

第１感光層は、露光部分が現像によって黒色に発色する感光材料により形成したものである。更に、感光材料としては、銀塩感材もしくはフォトレジストを用いるものである。

また、第２感光層は、照射される光の波長に応じて現像時に発色する色が変化するカラー感光材料により形成し、第２マスクパターンを露光するステップでは、第２感光層に複数の波長が異なる光が照射することにより、複数色のカラーピクセルの潜像を形成するようにしたものである。また、カラー感光材料としては、ロゲン化銀カラー感光材料または、液状カラーレジスト等を用いるようにしたものである。

また、第２マスクパターンを露光する第２露光周期をカラーピクセルの色数に対応する複数の位相に分割し、各位相でカラーピクセルの色に対応する波長の光をそれぞれ照射するようにしたものである。

本発明のカラーフィルタのパターン露光装置は、感光層が設けられたシート状ワークを連続搬送する搬送手段と、シート状ワークに対しプロキシミティギャップを隔てて配置され、カラーフィルタのブラックマトリクス及びカラーピクセルに対応する第１マスクパターン及び第２マスクパターンが設けられたフォトマスクと、フォトマスクに光を照射して感光層にプロキシミティ露光を行なう照明手段と、照明手段をシート状ワークの搬送速度に同期する第１露光周期及び第１露光時間で発光させて、第１マスクパターンを搬送方向に周期的な周期パターンとして感光層に露光させ、照明手段をシート状ワークの搬送速度に同期する第２露光周期及び第２露光時間で発光させて、第２マスクパターンを搬送方向に周期的な周期パターンとして感光層に露光させる制御手段から構成したものである。

また、前記ワーク搬送速度、前記第１露光周期及び前記第１露光時間、前記第２露光周期及び前記第２露光時間を同期させる際の基準となる基準クロックを発生する基準クロック発生手段を設けたものである。

また、シート状ワークに予め基準マークを形成し、フォトマスクのワーク搬送方向の上流側に、基準マークを検出するマーク検出手段を配置し、マーク検出手段による基準マークの検出結果に基づいて、シート状ワークに対するフォトマスクの位置を調整するマスク位置調整手段を設けるものである。

また、シート状ワークは、一方の面に前記感光層が形成されるガラス基板から構成したものである。

また、感光層は、シート状ワークに設けられて第１マスクパターンが露光される第１感光層と、第２マスクパターンの露光前に第１感光層上に設けられる第２感光層から構成したものである。また、第１感光層に第１マスクパターンが露光された時点でシート状ワークを排出する排出手段と、第１感光層が現像され、かつ第２感光層が形成されたシート状ワークを受け入れる受け入れ手段を備えるものである。

また、フォトマスクは、第１マスクパターンが設けられる第１フォトマスクと、第２マスクパターンが設けられる第２フォトマスクとから構成し、照明手段は、第１フォトマスクに光を照射する第１照明手段と、第２フォトマスクに光を照射する第２照明手段から構成したものである。更に、排出手段は、第１フォトマスク及び第１照明手段によって第１感光層に第１マスクパターンが露光された後にシート状ワークを排出し、受け入れ手段は、第１感光層が現像され、かつ第２感光層が形成されたシート状ワークを第２フォトマスクのワーク搬送方向の上流側で搬送手段に供給するようにしたものである。

また、第１感光層は、露光部分が現像によって黒色に発色する感光材料により形成したものである。更に、感光材料として、銀塩感材もしくはフォトレジストを用いるものである。

また、第２感光層は、照射される光の波長に応じて現像時に発色する色が変化するカラー感光材料により形成し、第２フォトマスクを介して第２感光層に複数の波長が異なる光を照射することにより、複数色のカラーピクセルの潜像を形成するようにしたものである。カラー感光材料としては、ハロゲン化銀感材または、液状カラーレジスト等を用いるものである。

また、第２の照明手段は、カラーピクセルの色に対応する波長帯のレーザ光を出力する複数のレーザ出力器と、各レーザ出力器から出力されたレーザ光を第２フォトマスク上で走査させる走査機構と、各レーザ出力器から出力されたレーザ光を走査機構に入射させる光学系とから構成したものである。

また、制御手段は、第２露光周期を各レーザ出力器に対応する複数の位相に分割し、各位相で各レーザ出力器を動作させてカラーピクセルの色に対応する波長のレーザ光を照射するようにしたものである。

本発明によれば、複雑なパターンであっても、周期的なパターンの組み合わせによって実現できるパターンならば、複数のマスクに分割することによって安価な装置構成で露光が可能となる。また、マスクを小さく作れること、１つのマスクで複数回使い回しが可能でマスクのコストパフォーマンスがよいという効果も有している。また、波長の異なる光源と感材の組み合わせによってより付加価値の高いパターン形成が可能である。

さらに、連続的に動かしながら生産できるので生産性が高い。また、従来の間欠送りによる露光に比べ、連続送りにより生産性が向上する。さらに、簡易な設備で設備投資が抑えられる。また、多重露光および走査露光によって光源輝度分布を平均化でき、均一な線幅が実現可能である。また、多重露光によって光源強度が小さくても露光が可能であるため、コストダウンが可能である。

また、フォトマスクを使ったプロキシミティ露光のため、高精細なパターンが描ける。しかも面積が小さく持ちがよく、位置ずらしによる複数回の使い回しが可能で、ランニングコストが小さいのでコストパフォーマンスがよい。また、シームレスパターンを書くには、連続送りで多重露光することでパターン同士つなぎ目の合わせが容易にできる。さらに、露光のために設けた基準マークは、後工程での基準としても利用することができる。

また、密着露光でなく、プロキシ露光なのでワークと接触しないため、露光時キズが付かない。また、予め基準マークの付けられたガラス基板に対して露光するので、出来上がったカラーフィルタを位置決めして張り合わせる工程と比べて、位置決めが容易にできる。

図１、及び図１の断面Ａ−Ａを表す図２に示すハニカムパターンのカラーフィルタ２は、透明なガラス基板３と、このガラス基板３上に千鳥状に配列される赤色（Ｒ）ピクセル４、緑色（Ｇ）ピクセル５、青色（Ｂ）ピクセル６と、これらのカラーピクセル４〜６の外周に設けられるブラックマトリクス７から構成されている。ガラス基板３は、例えば長さＬ×幅Ｗが７５０ｍｍ×１３００ｍｍとされ、大画面液晶ディスプレイに用いられる。カラーピクセル４〜６は、六角形のハニカム形状であり、平行な一対の対辺の間隔Ｌ１＝８０μｍの微小なものである。また、ＲＧＢピクセル４〜６の間のブラックマトリクス７の線幅Ｄは、例えば１０μｍである。

上記カラーフィルタ２におけるパターン露光を説明する前に、カラーフィルタ２の製造方法について簡単に説明する。図３に示すように、カラーフィルタ２の製造ライン１０は、ガラス基板３を集積する基板集積部１１、基板洗浄装置１２、ラミネート装置１３、ベース剥離装置１４、本発明のパターン露光装置１５、現像装置１６、加熱処理を行なうベーク装置１７と、各装置の間でガラス基板３を搬送するロボット１８から構成されている。

図４に示すように、ガラス基板３は、基板洗浄装置１２により洗浄されて（Ｓ１）ラミネート装置１３に搬送され、一方の面にブラックマトリクス用の感光フイルムが貼り合わされる（Ｓ２）。このブラックマトリクス用感光フイルムは、プラスチック製のベースフイルムに、剥離層と、黒色に発色するブラックマトリクス用感光層（第１感光層）とが塗布されたもので、このブラックマトリクス用感光層がガラス基板３の上に貼り合わされる。ブラックマトリクス用感光層は、例えば、４０５ｎｍの波長の光で露光されると黒色に発色する。

ブラックマトリクス用感光フイルムが貼り合わされたガラス基板３は、次のベース剥離装置１４に搬送され、ベースフイルムが剥がされる（Ｓ３）。このとき、ベースフイルムは剥離層で剥がされるため、ブラックマトリクス用感光層及び剥離層はガラス基板３に転写される。ガラス基板３は、次のパターン露光装置１５に搬送され、ブラックマトリクス用のマスクパターンが形成されたフォトマスクを介してプロキシミティ露光が行われる（Ｓ４）。次に、現像装置１６で現像処理（Ｓ５）されることにより、ガラス基板上には黒色の銀塩でブラックマトリクス７が形成される。

ブラックマトリクス７が形成されたガラス基板３は、再度ラミネート装置１３に搬送され、カラーの感光層を有するカラーピクセル用感光フイルムが貼り合わされる（Ｓ６）。このカラーピクセル用感光フイルムは、プラスチック製のベースフイルムに、剥離層と、カラー感光層（第２感光層）とが塗布されたもので、このカラー感光層がガラス基板３の上に貼り合わされる。カラー感光層は、例えば、カラー反転処理によってポジ画像を得る事ができる外型カラーリバーサル、内型カラーリバーサルなどである。また、例えば、４０５ｎｍの光によって露光されると青色に発色し、５３２ｎｍの光で露光されると緑色に発色し、６８３ｎｍの光で露光されると赤色に発色する。

カラーピクセル用感光フイルムのベースフイルムがベース剥離装置１４で剥がされ（Ｓ７）、ガラス基板３は再びパターン露光装置１５に搬送される。この２度目の露光処理では、カラーピクセル用マスクパターンが形成されたフォトマスクを介してプロキシミティ露光が行われる（Ｓ８）。この後の現像装置１６で現像処理（Ｓ９）されることにより、ガラス基板３上にはＲＧＢピクセル４〜６が形成される。

図５（Ａ）に示すように、パターン露光装置１５は、ガラス基板３を上下で挟み込んで搬送する複数のローラからなるローラコンベア２５と、このローラコンベア２５の間に配置される第１露光部２６及び第２露光部２７と、ガラス基板３の基準マークを検出する検出センサ２８，２９と、これらを統括的に制御する制御部３０とからなる。制御部３０には、ワーク搬送速度と、露光周期及び露光時間とを同期させる基準となる基準クロックを発生する基準クロック発振器３１が接続されている。

図６に示すように、パターン露光装置１５に最初に供給されるガラス基板３は、ラミネート装置１３及びベース剥離装置１４によって上面にブラックマトリクス用感光層３３が形成されている。このガラス基板３は、長さＬの辺が搬送方向Ｆに沿って搬送されるようにパターン露光装置１５に供給される。また、図７に示すように、ガラス基板３の例えば４隅には、露光を行う位置を表す基準マーク３５が予め設けられている。

検出センサ２８，２９は、ガラス基板３の基準マーク３５を読み取り、その検出信号を制御部３０に入力する制御部３０は、検出信号に応じて内部処理を行い、進行方向ならびに幅方向の位置を演算して、露光部２６，２７へ露光スタート信号を与えるとともに、事前にマスク位置の幅方向の微調整を指示する。後述するマスク保持部には幅方向にフォトマスクを微動させる移動手段がついており、上記指令に従い、自動的にマスク幅方向位置をガラス基板３の基準マークに合せて調整する。ガラス基板３は、ローラコンベア２５で搬送中に、ガイド等で位置修正され、マスクに対して直角に搬送される。これによって正確な位置で露光がスタートできる。

第１露光部２６は、ガラス基板３の搬送経路の下方に配置された露光ローラ３８と、搬送経路の上方に配置されるブラックマトリクス用の第１フォトマスク３９と、第１照明部４０とから構成されている。ガラス基板３と第１フォトマスク３９との間には、例えば、５０μｍのプロキシミティギャップが設定されており、マスクパターンを精密に露光できるようになっている。また、露光ローラ３８は、ローラコンベア２５の他のローラより若干高さ方向に出っ張る方向に調整されており、第１フォトマスク３９とのプロキシミティギャップの振れが一定になるように設置されている。

図８は、第１フォトマスク３９の平面図である。第１フォトマスク３９は、例えば、厚みｔ＝４．５ｍｍ，ワーク搬送方向の長さＬ２＝２００ｍｍ，ワーク幅方向の長さＷ２＝８００ｍｍの透明なソーダガラスの一方の面に、有効幅Ｗ３＝７６０ｍｍでブラックマトリクス用の第１マスクパターン４３が形成されたものである。第１マスクパターン４３は、クロム蒸着で形成された遮光マスクに、ブラックマトリクス７の形状がスリットで描かれている。露光を行う際の搬送方向Ｆの周期パターンとしてみた場合、１２０μｍが周期長さＬ３となる。

第１マスクパターン４３の線幅Ｄ１は、プロキシミティ露光によって生ずる線幅太りを見込んで、出来上がり寸法Ｄより細めの線幅とされている。また、第１マスクパターン４３の有効幅Ｗ３は、ガラス基板３の蛇行量を見込んでワーク幅Ｗより若干大きめの長さとするのが好ましい。Ｌ＝２００ｍｍはＬ３＝１２０μｍに対して十分大きいが、これは第１フォトマスク３９のたわみなどによる像のねじれを配慮したもので剛性確保の配慮であって、パターン形成の必要性から決めたものではない。

そのため、第１フォトマスク３９の剛性が確保できる構造であれば、Ｌ２寸法はもっと小さくてもよく、大判のフォトマスクを必要としないという点でコストダウンに繋がる長所となる。たとえば、８００×１０００ｍｍのソーダガラス基板に同一周期パターンを切ったマスクを形成し、その後短冊状に分割すれば、1枚のマスク製作と切断により、複数個のマスクとなるので、安価にマスクを製作する事ができる。

なお、第１マスクパターン４３のパターン長さＬ２を周期的な露光に最低限必要な周期長さＬ３に対して十分に大きくすることにより、仮に作業ミスなどで第１フォトマスク３９が損傷しても、ワーク搬送方向ＦにＬ３以上ずらして組み付ければ、新しい第１フォトマスク３９として使用することができる。このように、複数回の使いまわしができる点で、予備の第１フォトマスク３９が必ずしも必要でなくなり、その点でもコストパフォーマンスがよい。

上記第１フォトマスク３９は、図９（Ａ）に示すマスク保持部４７によって保持されている。マスク保持部４７は、第１フォトマスク３９を保持する保持枠４８と、この保持枠４８に保持された第１フォトマスク３９が、ガラス基板３との間にプロキシミティギャップＬｇを隔てて対面される露光位置と、ガラス基板３からプロキシミティギャップＬｇ以上離されて隙間が形成される退避位置（図中２点鎖線で示す）との間で保持枠４８を移動自在に支持する第１スライドテーブル４９と、この第１スライドテーブル４９をガラス基板３の幅Ｗ方向で移動させる第２スライドテーブル５０から構成されている。

図９（Ｂ）は、保持枠４８の幅方向断面図である。保持枠４８は、第１フォトマスク３９のマスク面と反対側の面を吸着によって保持するためのもので、多孔質のプレートもしくは多数の孔加工がなされた保持板５１と、吸着するための減圧装置との間を繋ぐ配管５２などから構成される。第１フォトマスク３９は、減圧によって保持板５１に吸着され、ガラス基板３との間に一定のプロキシミティギャップＬｇを保ち保持される。なお、保持板５１の両端には、吸着が異常によって効かなくなった場合でも第１フォトマスク３９が落下しないように、図示しない簡易の落下防止爪をガラス枠外に設けておくのが好ましい。

第１スライドテーブル４９は、保持枠４８が取り付けられるスライドガイド５６と、このスライドガイド５６をスライド自在に支持するスライドレール５７等からなり、保持枠４８を露光位置と退避位置との間でスライド自在に支持する。スライドガイド５６の移動には、例えば、モータやソレノイド、エアシリンダ等からなるアクチュエータ５８が用いられる。プロキシミティギャップＬｇは、スライドレール５７上の露光位置を決めるストッパ５４の微調整により決定される。

ストッパ５４は、保持枠４８の両端に取り付けられ、微動アクチェータ５５によって図の上下方向に微動できる。第１フォトマスク３９の有効エリア外に対面して配置された変位センサ５６によりプロキシミティギャップＬｇを測定し、この測定値をフィードバックして、微動アクチュエータ５５によって一定の値に保つようになっている。なお、図示では第１スライドテーブル４９は片持ちとなっているが、左右両持ちとすれば、コストは上がるがより剛性が上がり好ましい。

アクチュエータ５８は、第１スライドテーブル４９に取り付けられ、移動子５８ａがスライドガイド５６に接続され、制御部３０によって制御される。このアクチュエータ５８は、露光時には移動子５８ａを下方に突出させて保持枠４８を露光位置に移動させる。また、メンテナンス時は、移動子５８ａを引き込んで保持枠４８を退避位置に移動させ、第１フォトマスク３９とガラス基板３との無用な干渉リスクを防止する。退避位置は、第１フォトマスク３９と接合部分との干渉を確実に避けるために、例えば、露光位置から５０ｍｍ程度上方に設定されている。なお、第１スライドテーブル４９には、露光位置へ移動した際の位置再現性の高い高精度なものが用いられているため、保持枠４８の移動によってプロキシミティギャップＬｇがずれることはない。

第２スライドテーブル５０は、第１スライドテーブル４９とほぼ同じものであり、その移動方向がガラス基板３の幅Ｗ方向に沿うように設置されモータやソレノイド、エアシリンダ等からなるアクチュエータ６１によって移動される。制御部３０は、前述の検出センサ２８による基準マークの検出結果に応じてアクチュエータ６１を制御し、第１フォトマスク３９を幅方向で移動させる。

第１照明部４０は、例えば、４０５ｎｍ，６０ｍｗシングルモード半導体レーザをコリメートレンズを使って平行光化したものを光源として、走査するためのアクチュエータとしては１８面ポリゴンミラーを用い、第１フォトマスク３９の有効幅Ｗ３の全域を平行光化されたレーザ光Ｚで走査できるようになっている。レーザ光Ｚは、焦点距離３ｍｍのコリメートレンズによって射影形状が長軸３．６ｍｍ、短軸１．２ｍｍの楕円形状とされており、ワーク搬送方向に長軸が、幅方向に短軸が設定されている。

図１０は、第１照明部４０の構成を示す概略図である。第１照明部４０は、レーザ出力器６５と、このレーザ出力器６５から出力されたレーザ光Ｚをコリメートして平行光にするコリメートレンズ６６と、レーザ光Ｚを反射する反射ミラー６７と、走査機構であるポリゴンミラー６８及びモータ６９とから構成されている。

レーザ出力器６５は、例えば、出力６０ｍｗのシングルモード半導体レーザ出力装置であり、ブラックマトリクス用感光層３３に合せて波長が４０５ｎｍのレーザ光Ｚを出力する。コリメートレンズ６６は、例えば焦点距離３ｍｍであり、入力されたレーザ光Ｚを長軸Ｌｂ＝３．６ｍｍ、短軸Ｗｂ＝１．２ｍｍの楕円形の射影形状を有する平行光に変換する。このレーザ光Ｚは、長軸がワーク搬送方向Ｆに、短軸がワーク幅方向に沿うように、第１フォトマスク３９に照射される。

なお、レーザ光Ｚの射影形状及び大きさは１／ｅ^２換算ビーム径であるが、これに限定されるものではなく、コリメートレンズ６６により自由に設定することができる。また、６０ｍｗシングルモード半導体レーザを使用したが、レーザ定格出力を規定するものではなく、光源パワーが大きいほど設計余裕がとれるため、より好ましいといえる。例えば、2本のレーザを偏光合波して、パワーを上げ、または２００mwマルチモード半導体レーザを使ってもよい。また半導体レーザとコリメートレンズによって作った平行光を集積して小さな面積に集光した光源によってパワーをあげて露光することも好ましい。

ポリゴンミラー６８は、略円板形状の外周面に平板な反射面６８ａが複数設けられたもので、反射面６８ａに入射されたレーザ光Ｚを第１フォトマスク３９に向けて反射し、その際にモータ６９によって回転されることにより、レーザ光Ｚを第１フォトマスク３９上でワーク幅方向に走査させる。本実施形態のポリゴンミラー６８は、１８面の反射面６８ａが設けられている。この反射面６８ａにより走査できる走査角度は２０°であるが、本実施形態では走査角度θｓとして１０°を露光走査に利用する。また１０°の走査角度θｓで第１フォトマスク３９の幅方向全域を走査するために、ポリゴンミラー６８の反射面６８ａから第１フォトマスク３９までの距離Ｌｓを２２５０ｍｍとしている。

走査に使用する走査角度θｓを１０°としたのは、ポリゴンミラー６８の反射による露光時間のバラツキを小さくするためである。ポリゴンミラー６８の反射面６８ａは、回転方向の中央部と端部とで中心からの半径が異なるため、回転時の角速度の違いから走査速度が変化し、露光時間にバラツキが生じて露光品質が低下する。例えば、走査角度が１０°のときには、反射面６８ａの中央部と端部との走査速度の差は３．１％と小さいため、周期パターンの露光に対する影響は少ない。しかし、走査角度が２０°になると、走査速度の差は１３．２％になり、走査角度４５°では５０％になるため、周期パターンの線幅や間隔が不均一になる等の露光不良が発生する。

また、ポリゴンミラー６８の反射面数を１８面としたのは、ポリゴンミラー６８の直径を１００ｍｍ程度に抑えるためである。本来ならば２０°の走査角度を有するポリゴンミラー６８で１０°の走査角度しか使用しない場合、露光光源の使用効率が５０％となる。また、この５０％の使用効率で必要な露光量を得るために、露光光源の光量も大きくする必要があるため、コスト的に不利である。しかし、露光光源の使用効率を上げるためにポリゴンミラー６８の反射面数を３６面にすると、ポリゴンミラー６８の直径は６００ｍｍ以上となり、部品加工コストが現実的でなくなるため、本実施形態では１８面を採用した。なお、ポリゴンミラー６８の反射面数と露光光源の光量は対応関係にあるため、露光光源のパワーと露光感材の感度との組み合わせに応じて最適な反射面数を選択するとよい。

なお、レーザ走査はポリゴンミラーに限ったものでなく、ガルバノ、レゾナントスキャナー他いろいろなアクチュエータが利用可能である。ただし、レーザ走査は、後述するが必ず１方向からのスキャニングとする必要があり、往復走査するタイプのアクチュエータでは片方向をオフする変調制御が必要となる。

第２露光部２７は、露光ローラ７３と、カラーピクセル用の第２フォトマスク７４と、第２照明部７５とから構成されている。図１１は、第２フォトマスク７４の平面図であり、第１フォトマスク３９と同サイズのマスク基板の一方の面に、クロム蒸着でカラーピクセルの形状が千鳥状に描かれた第２マスクパターン７２が形成されている。露光を行う際の搬送方向の周期パターンとしてみた場合、２４０μｍが周期長さＬ４となる。この第２フォトマスク７４は、上述のマスク保持部４７と同様のマスク保持部によって保持され、露光位置と退避位置で上下移動され、ガラス基板３の基準マーク３５に応じて幅方向で移動される。

図１２に示すように、第２照明部７５は、ＲＧＢのカラーピクセル４〜６に対応した第１〜第３のレーザ出力器７６〜７８と、これらの第１〜第３のレーザ出力器７６〜７８から出力されたレーザ光Ｚａ１〜Ｚａ３の出射方向を揃えるプリズム７９と、反射ミラー８０、ポリゴンミラー８１、モータ８２から構成されている。

例えば、第１レーザ出力器７６は、６８３ｎｍ，１００ｍｗシングルモード半導体レーザをコリメートレンズ８５を使って平行光化したもので、Ｒピクセル４の露光に用いられる。また、第２レーザ出力器７７は、５３２ｎｍ，１０ｍｗＳＨＧ固体レーザをコリメートレンズ８６を使って平行光化したもので、Ｇピクセル５の露光に用いられる。更に第３レーザ出力器７８は、４７５ｎｍ，１ｍｗＳＨＧ固体レーザをコリメートレンズ８７を使って平行光化したもので、Ｂピクセル６の露光に使用される。

プリズム７９は、第１〜第３レーザ出力器７６〜７８から入射されたレーザ光Ｚａ１〜Ｚａ３を透過及び反射して屈曲させ、ポリゴンミラー８１に入射させる。なお、ポリゴンミラー８１及びモータ８２については、第１照明部４０のポリゴンミラー６８及びモータ６９と同じものが用いられるため、詳しい説明は省略する。この第２照明部７５から照射されるレーザ光Ｚａ１〜Ｚａ３の射影形状も、第１照明部４０と同様に長軸Ｌｂ＝３．６ｍｍ、短軸Ｗｂ＝１．２ｍｍの楕円形状とされており、ワーク搬送方向に長軸が、幅方向が短軸に設定されている。

本実施形態は、シート状ワークを停止せずに連続搬送しながら、該周期パターンの書かれたフォトマスクは静止させた状態で、フォトマスクの少なくとも１つ分の周期パターンの全域をカバーする露光領域に周期的にプロキシミティ露光することが特徴となる。

第１マスクパターン４３の少なくとも１周期分の全域をカバーする露光領域とは送り方向１２０μｍ、幅方向７５０ｍｍの領域を含むエリアを指し、たとえば前述のレーザ走査の場合、１走査によってビームの大きさ長軸Ｌｂ＝３．６ｍｍ×短軸Ｗｂ＝１．２ｍｍなので1走査によって搬送方向３．６ｍｍ×幅方向７５０ｍｍのエリアを掃くことができる。これは上記エリアの約３０倍の大きさの領域を露光していることになる。

第１マスクパターン４３の搬送方向の周期長さＬ３＝１２０μｍ、ガラス基板３のワーク搬送速度をＶ＝４ｍ／分、第１マスクパターン４３を露光するための露光周期をＴ１、露光時間をΔＴ１、第１マスクパターン４３の最小線幅Ｄ１ｍｉｎ＝１０μｍとした時、周期長さＬ３だけガラス基板３が搬送されるのに必要な時間は、Ｌ３／Ｖ＝１．８ｍｓｅｃとなる。この時間に１回のレーザ走査を行うように設計すると、露光周期Ｔ１＝１．８ｍｓｅｃとなり、１８面ポリゴンミラー６８の回転数は、ω１＝１８５２ｒｐｍとなる。このときのビーム走査速度Ｖｂ１は、ポリゴンミラー６８から第１フォトマスク３９までの距離Ｌｓが２２５０ｍｍであるので、Ｖｂ１＝Ｌｓ・ω１＝４３４．６ｍ／ｓｅｃ、レーザ光Ｚの射影形状の幅方向の大きさＷｂは１．２ｍｍなので、レーザ光Ｚがこの走査速度で露光している露光時間はΔＴ１＝１．２／ｖｂ１＝２．８μｓｅｃ、この間でガラス基板３が搬送方向に動く搬送量Ｌｍ１は、Ｖ・ΔＴ１＝０．１８μｍとなる。Ｖ・ΔＴ１＝０．１８μｍ＜Ｄ１’ｍｉｎ＝１０μｍを満たすので、露光品質の低下は少ない。

なお、第１フォトマスク３９の裏面に、レーザ光Ｚの長軸Ｌｂにほぼ等しい幅Ｗｓを有するスリット９２が設けられた遮光マスク９３を配置し、それ以上の光が第１フォトマスク３９に当たらないようにしている。そのため、レーザ光Ｚの１走査による露光領域は、搬送方向３．６ｍｍ×幅方向７５０ｍｍとなり、３．６／０．１２＝３０列分の第１マスクパターン４３を照射し、かつ多重露光が行われることになる。

これにより、第１フォトマスク３９上に射影される露光光源の光の長さＬｂは、Ｌｂ＝３．６＞Ｌ３＝０．１２を満たし、Ｌｂ／Ｌ３の商ｍ1はｍ１＝３０となる。したがって、ワーク搬送速度Ｖと露光周期Ｔ１との間の関係が、（ｎ１−１）×（Ｌ１／Ｖ）＝Ｔ1（ｎ１は自然数）、かつ２＝＜ｎ１＜＝ｍ1＝３０を満たすようにすると、ｎ１＝２〜３０の任意の数字を選択でき、最も多重露光回数を多く出来るのは、ｎ１＝２の場合である。本実施形態では、上述のように、第１マスクパターン４３の１周期分の長さだけガラス基板３が搬送されるのに必要な時間Ｌ１／Ｖ＝１．８ｍｓｅｃとし、この時間に１回のレーザ走査を行うため、ｎ１＝２、Ｔ１＝１．８ｍｓｅｃになるようにＴ１とＶとの関係を決めてある。

第２マスクパターン７２の少なくとも１周期分の全域をカバーする露光領域とは送り方向２４０μｍ、幅方向７５０ｍｍの領域を含むエリアを指し、たとえば前述のレーザ走査の場合、１走査によってビームの大きさ長軸Ｌｂ＝３．６ｍｍ×短軸Ｗｂ＝１．２ｍｍなので1走査によって搬送方向３．６ｍｍ×幅方向７５０ｍｍのエリアを掃くことができる。これは上記エリアの約１５倍の大きさの領域を露光していることになる。

このとき周期パターンの送り方向の長さＬ４は色毎にみると実質Ｌ２＝２４０μｍだが、ＲＧＢ３色のレーザをＲＧＢの順にポリゴンミラーの１スキャン毎にＲＧＢＲＧＢＲＧＢ・・・・と切り替えながら繰り返しスキャンしてやれば、連続的に露光が可能で、色を区別しなければその周期は１／３である８０μｍピッチとなる。

レーザの切り替えは最初のＲレーザ光Ｚａ１の露光を基準に考える。１回の露光周期を０〜３６０°の位相で表現した場合、最初の０〜１２０°の範囲でＲレーザ光Ｚａ１だけがオンし、次の１２０°〜２４０°の範囲ではＧレーザ光Ｚａ２だけがオンし、次の２４０°〜３６０°の範囲ではＢレーザ光Ｚａ３だけがオンする。このように１回の露光周期を分割した各位相範囲ごとにタイミングをとってＲＧＢレーザをそれぞれ変調制御してやれば、容易に切り替えが可能である。

８０μｍに該当する周期をＬ２ｐとして、これがポリゴンミラー８１の実質周期となる。ガラス基板３のワーク搬送速度をＶ＝４ｍ／分、第２マスクパターン７２を露光するための露光周期をＴ２、露光時間をΔＴ２、第２マスクパターン７２の最小線幅Ｄ２ｍｉｎ＝１０μｍとした時、周期長さＬ２ｐだけガラス基板３が搬送されるのに必要な時間は、Ｌ２ｐ／Ｖ＝１．２ｍｓｅｃとなる。この時間に１回のレーザ走査を行うように設計すると、露光周期Ｔ２＝１．２ｍｓｅｃとなり、１８面ポリゴンミラー８１の回転数は、ω２＝２７７８ｒｐｍとなる。このときのビーム走査速度Ｖｂ２は、ポリゴンミラー８１から第２フォトマスク７４までの距離Ｌｓが２２５０ｍｍであるので、Ｖｂ２＝Ｌｓ・ω２＝６５１．９ｍ／ｓｅｃ、レーザ光Ｚａ１〜Ｚａ３の射影形状の幅方向の大きさＷｂは、Ｚと同じ１．２ｍｍなので、レーザ光Ｚａ１〜Ｚａ３がこの走査速度で露光している露光時間はΔＴ２＝１．２／ｖｂ２＝１．９μｓｅｃ、この間でガラス基板３が搬送方向に動く搬送量Ｌｍ１は、Ｖ・ΔＴ２＝０．１２μｍとなる。Ｖ・ΔＴ２＝０．１２μｍ＜Ｄ２ｍｉｎ＝１０μｍを満たすので、露光品質の低下は少ない。

第２照明部７５も、第２フォトマスク７４の裏面に、レーザ光Ｚａ１〜Ｚａ３の長軸Ｌｂにほぼ等しい幅を有するスリットが設けられた遮光マスクを配置し、それ以上の光が第２フォトマスク７４に当たらないようにしている。そのため、レーザ光Ｚａ１〜Ｚａ３の１走査による露光領域は、搬送方向３．６ｍｍ×幅方向７５０ｍｍとなり、３．６／０．２４＝１５列分の第２マスクパターン７２を照射し、かつ多重露光が行われることになる。

これにより、第２フォトマスク７４上に射影される露光光源の光の長さは、Ｌｂ＝３．６ｍｍ、Ｌｂ＝３．６＞Ｌ２＝０．２４を満たし、Ｌｂ／Ｌ２の商ｍ２はｍ２＝１５となる。したがって、ワーク搬送速度Ｖと露光周期Ｔ２との間の関係が、（ｎ２−１）×（Ｌ２／Ｖ）＝Ｔ２（ｎ２は自然数）、かつ２＝＜ｎ２＜＝ｍ２＝１５を満たすようにすると、ｎ２＝２〜１５の任意の数字を選択でき、最も多重露光回数を多く出来るのは、ｎ２＝２の場合である。本実施形態では、上述のように、第２マスクパターン７２の１周期分の長さだけガラス基板１６１が搬送されるのに必要な時間Ｌ２／Ｖ＝３．６ｍｓｅｃとし、この時間に１回のレーザ走査を行うため、ｎ２＝２、Ｔ２＝３．６ｍｓｅｃになるようにＴ２とＶとの関係を決めてある。

上記の必要露光量について計算すると、４ｍ／分の速度で感材７５０ｍｍ幅を露光するので単位時間あたりの露光面積は６６．７ｍｍ／ｓｅｃ（４ｍ／ｍｉｎ）×７５０ｍｍ＝５００ｃｍ^２となり、感材感度が例えば１０μｊ／ｃｍ^２の場合、１０μｊ／ｃｍ^２×５００ｃｍ^２＝５ｍｗの露光パワーが必要となる。更に、マスクパターンのスリット幅（最小線幅）＝１５μｍ、ピッチＰ＝３００μｍの時の開口率は９．７５％、走査効率を５０％、光学系の効率を５０％と仮定すると、露光光源利用効率η＝０．５×０．５×０．０９７５＝２．４％となる。前述した５ｍｗをこの効率で１回の露光にて得るには、光源パワーは、５ｍｗ／２．４％＝２０８ｍｗ必要となる。

上記実施形態による多重露光においては、多重露光回数分の積分値で決まる露光量を１回露光に比べて余計に照射できるので、その分光源パワーは小さくてすむ。感材感度（０．１〜１０μｊ／ｃｍ^２程度）選択、及び光源パワー（５０ｍｗ〜２００ｍｗ）選択により、また光源を複数個で露光することでさらにハイパワー化できるので、フレキシブルな設計が可能である。

多重露光することのメリットは、上記計算のように、露光回数を稼げるので光源の光量不足を補うことが出来る点があげられる。更にこれだけでなく、多重露光によって、光源の輝度分布の不均一性を平均化する効果があり、送り方向の輝度ばらつきによる露光量の不均一化を抑制可能である。また横方向の走査も同様に走査方向の光源の輝度分布の不均一性を平均化する効果があり、走査によって走査方向の輝度ばらつきによる露光量の不均一化を抑制可能である。したがって多重露光と横走査との組み合わせによって、光源輝度分布がいかなる場合でも、設計上は積分効果でいつでも均一な露光量になるのである。これは光源の輝度ばらつきを気にする必要がなくなるという点でコストダウンに大きくつながる長所となる。

一方、レーザ光の振れの影響は、フォトマスクを介して露光しているため露光量の変動になるが、パターン形状には影響せず、いつもマスクパターンを露光していることになる。しかも多重露光のため、このレーザ光の振れによる露光量変動のトータルとしては平均化されて、線幅に影響が出にくい設計となっている。したがって、ポリゴンミラーの面ブレや、各面の角度精度がやや甘くても、露光形状に影響が小さく、安定した品質を保てる点が本発明の大きな長所である。

次に、ガラス基板３の露光工程の概要について説明する。ローラコンベア２５により搬送されたガラス基板３は、検出センサ２８によって基準マーク３５が検出される。制御部３０は、検出センサ２８の検出信号と、第１照明部４０のポリゴンミラー６８のスキャン開始信号とのＡＮＤ条件にてレーザ出力器６５をスタートさせる。上記ポリゴンミラー６８のスキャン開始信号は、反射面６８ａによってスキャンされるレーザ光Ｚをフォトダイオードなどの光検出器によって検出した信号を使うか，もしくはポリゴンミラー６８の制御信号で１面に１回出力されるパルス信号の立ち上がりを利用する。搬送速度４ｍ／分とポリゴンミラー６８による露光周期１．８ｍｓｅｃが同期していれば、上記のように３０回の多重露光により、ブラックマトリクス用感光層３３にブラックマトリクス部の露光がなされる。

第２露光部２７では、続けて露光せずに未露光の状態でパスさせ現像工程を経てブラックマトリクスが形成されることになる。続いてこのガラス基板３を再度ラミネート装置に通して今度はカラーピクセル用感光層の付与されたものに変えて、ガラス基板３に転写ラミネートさせ、このガラス基板３がパターン露光装置１５に搬送される。このときのガラス基板３は、図１３に示すように、ブラックマトリクス７の間にカラーピクセル用感光層８８が埋め込まれ、その上に剥離層８６が残った状態となる。

図１（Ｂ）に示すように、今度は第１露光部２６では露光せずにパスさせ、第２露光部２７に直接搬送される。第２露光部２７では、まず検出センサ２９によって基準マーク３５を検出し、制御部３０に検出信号を入力する。制御部３０は、検出信号と、第２照明部７５のポリゴンミラー８１のスキャン開始信号とのＡＮＤ条件にて第１〜第３レーザ出力器７６〜７８をスタートさせる。

８０μｍ（１．２ｍｓｅｃ）周期でＲＧＢが次々に順番にスキャンされてゆき、結果として２４０μｍ（３．６ｍｓｅｃ）周期でそれぞれ、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の3色の露光がマスク越しになされる。搬送速度４ｍ／分とポリゴンミラー８１による露光周期１．２ｍｓｅｃが同期していれば、上記のように１５回の各色の多重露光により、ＲＧＢピクセル４〜６の露光がなされる。

前述のように、ズレの無い多重露光を行うには、露光周期Ｔ１，Ｔ２とワーク搬送速度Ｖとの間に一定の同期関係が必要である。また、露光周期Ｔ１，Ｔ２とワーク搬送速度Ｖとを同期させるには、ポリゴンミラーの回転数ω１，ω２とワーク搬送速度Ｖとを同期させるのが最も簡単である。ワーク搬送速度Ｖと、露光周期Ｔ１，Ｔ２の同期は、制御部３０によって水晶発振器等からなる基準クロック発振器３１を参照し、すべての速度が所望の一定速度になるように制御する。これによって正確な同期を取ることができる。ポリゴンミラーの回転数ω１，ω２と、ワーク搬送速度Ｖとが規定の条件に達したら、その状態信号のフィードバックを受けてレーザ出力器を作動させ、この条件が整ったところでガラス基板３の搬送を開始すればよい。

本発明で用いる感光フイルムは種々のものが適用可能であるが、以下のものが好ましい。カラー反転処理によりポジ画像を得ることができる外型カラーリバーサルフイルム、内型カラーリバーサルフイルム、カラーネガ処理によるカラーネガフイルム、ディスプレイ用カラーフイルム、オートポジカラーフイルム等である。これらについては、科学写真便覧（上）（丸善）５５９〜５６４頁、５６９頁、ザ・セオリー・オブ・ザ・フォトグラフィック・プロセス（The Theory ofthe photographic process）第４版、T.H.James 編などに記載されている。その他、特開昭６３−２６１３６１号公報記載のように同一の感光性ハロゲン化銀乳剤層中に発色現像によって得られる色相が異なる２種以上のカプラーを含有する内型カラー感光材料や、特開昭６４−７９７０１号公報記載のように同一のハロゲン化銀に対して異なる発色現像を示す２種以上のカプラー及び一種の現像主薬を含有する現像液を用いて現像する外型感光材料を用いることもできる。更に、支持体をカラーフィルタの基板として使用するもの、及びカラー感光層を基板へ転写するための剥離層を設けてあるカラー感光材料で、例えば特開平６−３０３９７７号公報、特願平６−８４３１５号、同６−１５５７２６号、同７−１２２７３３号、同７−１８１５７号等に記載のカラーフィルタ用感光材料を用いることができる。

本発明で使用することができる感光フイルムの基板は、光透過性であることが望ましいが、特願平６−１３６３号に記載のように、別の支持体上に塗設したハロゲン化銀乳剤層を光透過性基板上に転写密着させてカラーフィルタ用材料を形成してもよい。この場合は、必ずしも光透過性である必要はなく、例えば支持体のバック面にカーボンブラック等を塗布したものでもよい。また、プラスチック基板の場合には、基板自身をカラー感光材料の支持体とすることもできるが、基板の裏面（カラー感光層の塗設面とは反対側の面）に、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート等の保護フイルムを貼付したものを使用することが耐傷性等の観点から望ましい。この保護フイルムはＬＣＤパネル等に組み込むときには剥離除去する。

光透過性基板を構成する素材の例としては、光学的に等方性で、耐熱性に優れているものが望ましく、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリエーテルスルホン、酢酸セルロース、ポリアリレート、ソーダガラス、ホウ珪酸ガラス、石英等が挙げられる。これらの素材で構成される基板の表面は必要に応じて下塗り処理されてもよい。さらに、グロー放電、コロナ放電、紫外線照射等の処理を施してもよい。光透過性基板は、板状、シート状あるいはフイルム状等の形態で使用することができる。基板の厚みは、用途及び材質に合わせて適当に設定することができるが、一般には０．０１〜１０mmである。

本発明で用いた感光フイルムは、ＲＤ．No. １７６４３の２８〜２９頁、及び同No. １８７１６の６５１頁の左欄〜右欄等に記載された通常の方法により発色現像処理することによりマイクロカラーフィルタを得る。さらに、前硬膜処理または後硬膜処理を施してもよい。例えば、発色現像処理工程、脱銀処理工程、水洗処理工程が行われる。脱銀処理工程では、漂白液を用いた漂白工程と定着液を用いた定着工程との代わりに、漂白定着液を用いた漂白定着処理工程を行うこともできる。また、漂白処理工程、定着処理工程、漂白定着処理工程を任意の順に組み合わせてもよい。水洗処理工程の代わりに安定化工程を行ってもよいし、水洗処理工程の後に安定化工程を行ってもよい。また、発色現像、漂白、定着を１浴中で行う１浴現像漂白定着処理液を用いたモノバス処理工程を行うこともできる。これらの処理工程に組み合わせて、前硬膜処理工程、その中和工程、停止定着処理工程、後硬膜処理工程、調整工程、補力工程等を行ってもよい。これらの処理において、発色現像処理工程の代わりに、いわゆるアクチベーター処理工程を行ってもよい。

なお、本実施形態では、銀塩感材を使用する液晶用カラーフィルタを例に説明したが、ガラス基材にカラーフォトレジストを塗布したもの、もしくはＤＦＲ（ドライフィルムレジスト）を張り合わせたものに対して、上記露光方法、露光装置を適用しても好適である。ただし、感材分光感度に合せ、光源波長を適合させておく必要がある。

この場合、銀塩感材に比べて感度の点で若干低感度であるが、その分光源パワーを上げてやればよく、カラーフォトレジストであっても十分適用が可能である。

また、ポリゴンミラーと半導体レーザの平行光ビームとの組み合わせがシンプル、安価で好ましいが、周期パターンの大きさが非常に大きくなる場合など、必ずしも光源としてビーム走査を行うことが有効でない場合も考えられる。この場合、大面積の平行光源を使用し、シャッタ装置を使用して、規定範囲内に規定時間の露光を行うとよい。なお、この場合は輝度分布が露光量に影響するため、出来る限り均一化された露光光源を使用する必要がある。

図１４は、ガラス基板３が通過中の露光部の正面図であり、露光光源９０として、いわゆるプロキシミティ露光機に使用されている紫外域の水銀ランプやメタルハライドランプなどを凹面鏡とコリメートレンズを用いて平行光化した大面積、例えば直径Ｄｎ＝φ８００ｍｍの簡易平行光源を使用する。また、露光光源９０とフォトマスク９１との間に、ワーク搬送方向に３．６ｍｍ、幅方向にＬｗ＝８００ｍｍのスリット９２を有する遮光マスク９３と、シャッタ装置９４とを配置し、全幅に細長い領域を露光時間ΔＴだけ露光できるようにするとよい。シャッタ装置９４としては、メカニカルシャッターや液晶シャッター等を用いることができる。これにより、ガラス基板３の幅方向でのフォトマスク９１上に射影される光の幅方向の長さがＬｗ＝８００ｍｍとなるため、フォトマスク９１のワーク幅方向のパターン幅をＷｆ＝７５０ｍｍにすれば、Ｌｗ＞Ｗｆを実現することができる。

なお、本実施形態では、２パスによる実施例を示したが、１パスで可能な感材設計とした場合は、第１露光部と第２露光部で連続的に露光が可能であり、より効率的な生産ができる。

またカラーフィルタのパターンはハニカムパターンを実施例としたが、図１５に示す汎用的なストライプパターンのカラーフィルタ１００にも同様の考え方で適用可能である。図１６，１７に示すように、この場合に使用する第１フォトマスク１０３及び第２フォトマスク１０４は、カラーフィルタ１００のブラックマトリクス１０６及びＲＧＢピクセル１０７〜１０９に対応した第１マスクパターン１１２及び第２マスクパターン１１３を有するので、露光周期及び露光時間を変更することで、同様に露光することができる。

本発明により露光されるハニカムパターンのカラーフィルタの平面図である。 カラーフィルタの断面図である。 カラーフィルタの製造ラインの一例を示す概略図である。 カラーフィルタの製造手順を示すフローチャートである。 パターン露光装置の構成を示す概略図である。 露光開始時のガラス基板を示す断面図である。 露光開始時のガラス基板を示す平面図である。 第１のフォトマスクを示す平面図である。 マスク保持部の構成を示す断面図である。 第１照明部の構成を示す概略図である。 第２フォトマスクを示す平面図である。 第２照明部の構成を示す概略図である。 カラーピクセル用感光層が形成された状態のガラス基板を示す断面図である。 平行光源を利用した露光部を示す正面図である。 本発明により露光される格子パターンのカラーフィルタを示す平面図である。 格子パターンのカラーフィルタを露光する第１フォトマスクの平面図である。 格子パターンのカラーフィルタを露光する第２フォトマスクの平面図である。レーザ光の射影形状を示す説明図である。

符号の説明

２，１００ カラーフィルタ
３ ガラス基板
４，１０７ Ｒピクセル
５，１０８ Ｇピクセル
６，１０９ Ｂピクセル
７，１０６ ブラックマトリクス
１０ カラーフィルタ製造ライン
１５ パターン露光装置
２５ ローラコンベア
２６ 第１露光部
２７ 第２露光部
２８，２９ 検出センサ
３０ 制御部
３１ 基準クロック発振器
３３ ブラックマトリクス用感光層
３５ 基準マーク
３９，１０３ 第１フォトマスク
４０ 第１照明部
４３，１１２ 第１マスクパターン
５０ 第２スライドテーブル
６１ アクチュエータ
６５ レーザ出力器
６８，８１ ポリゴンミラー
７４ 第２フォトマスク
７５ 第２照明部
１４，７６ 第２マスクパターン
７６ 第１レーザ出力器
７７ 第２レーザ出力器
７８ 第３レーザ出力器
７９ プリズム
８８ カラーピクセル用感光層
９０ 露光光源
９１ フォトマスク

Claims (22)

1. 感光層が設けられたシート状ワークを連続搬送するステップと、
   前記シート状ワークに対しプロキシミティギャップを隔てて配置され、カラーフィルタのブラックマトリクス及びカラーピクセルに対応する第１マスクパターン及び第２マスクパターンが設けられたフォトマスクを介して、ワーク搬送速度に同期された第１露光周期及び第１露光時間でプロキシミティ露光を行ない、前記第１マスクパターンを搬送方向に周期的な周期パターンとして前記感光層に露光するステップと、
   前記フォトマスクを介して、ワーク搬送速度に同期された第２露光周期及び第２露光時間でプロキシミティ露光を行ない、前記第２マスクパターンを搬送方向に周期的な周期パターンとして前記感光層に露光するステップとを備えることを特徴とするカラーフィルタのパターン露光方法。
2. 前記ワーク搬送速度、前記第１露光周期及び前記第１露光時間、前記第２露光周期及び前記第２露光時間は、基準クロックに基づいて同期されることを特徴とする請求項１記載のカラーフィルタのパターン露光方法。
3. 前記シート状ワークに予め基準マークを形成し、
   前記第１マスクパターン及び第２マスクパターンを露光するステップでは、前記基準マークに基づいて前記フォトマスクの位置を調整することを特徴とする請求項１または２記載のカラーフィルタのパターン露光方法。
4. 前記シート状ワークは、一方の面に前記感光層が形成されるガラス基板であることを特徴とする請求項１〜３いずれか記載のカラーフィルタのパターン露光方法。
5. 前記感光層は、前記シート状ワークに設けられて前記第１マスクパターンが露光される第１感光層と、前記第２マスクパターンの露光前に前記第１感光層上に設けられる第２感光層からなり、
   前記第１マスクパターンを露光するステップと前記第２マスクパターンを露光するステップの間に、前記第１感光層を現像するステップと、
   前記第２感光層を形成するステップを有することを特徴とする請求項１〜４いずれか記載のカラーフィルタのパターン露光方法。
6. 前記第１感光層は、露光部分が現像によって黒色に発色する感光材料により形成されていることを特徴とする請求項５記載のカラーフィルタのパターン露光方法。
7. 前記感光材料は、銀塩感材もしくはフォトレジストであることを特徴とする請求項６記載のカラーフィルタのパターン露光方法。
8. 前記第２感光層は、照射される光の波長に応じて現像時に発色する色が変化するカラー感光材料により形成され、
   前記第２マスクパターンを露光するステップでは、前記第２感光層に複数の波長が異なる光が照射されることにより、複数色のカラーピクセルの潜像が形成されることを特徴とする請求項５〜７いずれか記載のカラーフィルタのパターン露光方法。
9. 前記カラー感光材料は、ハロゲン化銀カラー感光材料または、液状カラーレジストであることを特徴とする請求項８記載のカラーフィルタのパターン露光方法。
10. 前記第２マスクパターンを露光する前記第２露光周期を前記カラーピクセルの色数に対応する複数の位相に分割し、各位相で前記カラーピクセルの色に対応する波長の光をそれぞれ照射することを特徴とする請求項８または９記載のカラーフィルタのパターン露光方法。
11. 感光層が設けられたシート状ワークを連続搬送する搬送手段と、
    前記シート状ワークに対しプロキシミティギャップを隔てて配置され、カラーフィルタのブラックマトリクス及びカラーピクセルに対応する第１マスクパターン及び第２マスクパターンが設けられたフォトマスクと、
    前記フォトマスクに光を照射して前記感光層にプロキシミティ露光を行なう照明手段と、
    前記照明手段を前記シート状ワークの搬送速度に同期する第１露光周期及び第１露光時間で発光させて、前記第１マスクパターンを搬送方向に周期的な周期パターンとして前記感光層に露光させ、前記照明手段を前記シート状ワークの搬送速度に同期する第２露光周期及び第２露光時間で発光させて、前記第２マスクパターンを搬送方向に周期的な周期パターンとして前記感光層に露光させる制御手段を備えることを特徴とするカラーフィルタのパターン露光装置。
12. 前記ワーク搬送速度、前記第１露光周期及び前記第１露光時間、前記第２露光周期及び前記第２露光時間を同期させる際の基準となる基準クロックを発生する基準クロック発生手段を備えることを特徴とする請求項１１記載のカラーフィルタのパターン露光装置。
13. 前記シート状ワークに予め基準マークを形成し、
    前記フォトマスクのワーク搬送方向の上流側に、前記基準マークを検出するマーク検出手段を配置し、
    前記マーク検出手段による前記基準マークの検出結果に基づいて、前記シート状ワークに対する前記フォトマスクの位置を調整するマスク位置調整手段を備えることを特徴とする請求項１１または１２記載のカラーフィルタのパターン露光装置。
14. 前記シート状ワークは、一方の面に前記感光層が形成されるガラス基板であることを特徴とする請求項１１〜１３いずれか記載のカラーフィルタのパターン露光装置。
15. 前記感光層は、前記シート状ワークに設けられて前記第１マスクパターンが露光される第１感光層と、前記第２マスクパターンの露光前に前記第１感光層上に設けられる第２感光層からなり、
    前記第１感光層に前記第１マスクパターンが露光された時点で前記シート状ワークを排出する排出手段と、前記第１感光層が現像され、かつ前記第２感光層が形成された前記シート状ワークを受け入れる受け入れ手段を備えることを特徴とする請求項１１〜１４いずれか記載のカラーフィルタのパターン露光装置。
16. 前記フォトマスクは、前記第１マスクパターンが設けられる第１フォトマスクと、前記第２マスクパターンが設けられる第２フォトマスクとからなり、
    前記照明手段は、前記第１フォトマスクに光を照射する第１照明手段と、前記第２フォトマスクに光を照射する第２照明手段とからなり、
    前記排出手段は、前記第１フォトマスク及び第１照明手段によって第１感光層に第１マスクパターンが露光された後に前記シート状ワークを排出し、
    前記受け入れ手段は、前記第１感光層が現像され、かつ前記第２感光層が形成された前記シート状ワークを前記第２フォトマスクのワーク搬送方向の上流側で前記搬送手段に供給することを特徴とする請求項１５記載のカラーフィルタのパターン露光装置。
17. 前記第１感光層は、露光部分が現像によって黒色に発色する感光材料により形成されていることを特徴とする請求項１５または１６記載のカラーフィルタのパターン露光装置。
18. 前記感光材料は、銀塩感材もしくはフォトレジストであることを特徴とする請求項１７３記載のカラーフィルタのパターン露光装置。
19. 前記第２感光層は、照射される光の波長に応じて現像時に発色する色が変化するカラー感光材料により形成され、前記第２フォトマスクを介して前記第２感光層に複数の波長が異なる光が照射されることにより、複数色のカラーピクセルの潜像が形成されることを特徴とする請求項１５〜１８いずれか記載のカラーフィルタのパターン露光装置。
20. 前記カラー感光材料は、ハロゲン化銀感材または、液状カラーレジストであることを特徴とする請求項１９記載のカラーフィルタのパターン露光装置。
21. 前記第２の照明手段は、前記カラーピクセルの色に対応する波長帯のレーザ光を出力する複数のレーザ出力器と、前記各レーザ出力器から出力されたレーザ光を前記第２フォトマスク上で走査させる走査機構と、前記各レーザ出力器から出力されたレーザ光を前記走査機構に入射させる光学系とを備えることを特徴とする請求項１９または２０記載のカラーフィルタのパターン露光装置。
22. 前記制御手段は、前記第２露光周期を前記各レーザ出力器に対応する複数の位相に分割し、各位相で前記各レーザ出力器を動作させてカラーピクセルの色に対応する波長のレーザ光を照射させることを特徴とする請求項２１記載のカラーフィルタのパターン露光装置。

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