JP5757245B2 - 露光方法および露光装置 - Google Patents

Description

本発明は、液晶表示装置等に用いられるカラーフィルタ基板を製造するための露光方法および露光装置に関する。

近年の液晶表示装置の大型化に伴い、液晶表示装置に用いられるカラーフィルタも大型化している。カラーフィルタの製造工程では、フォトリソグラフィ法によって着色層をパターニングするが、大型の露光マスクは非常に高価であるため、カラーフィルタの製造コストが高くなるという問題がある。そこで、小型マスクを用いた新しい露光方法が種々検討されている。

特開２００８−２１６５９３号公報 特開２００７−１２１３４４号公報

小型マスクを用いた露光方法としては、カラーフィルタ基板の表示画素領域の大きさより小さなフォトマスクを露光ヘッドに装着した露光機を用い、基板を搬送しながら、露光対象となる基板全面に対して繰り返し露光を行う方式（以下「小型マスク連続露光方式」という）がある。

図１３は、小型マスク連続露光方式による基板の露光方法を示す図である。尚、以下の説明では、基板の搬送方向をＹ軸正方向とする。

まず、レジストを塗布した基板９２０を点滅式光源（図示せず）及びフォトマスク９１０の下に配置する。フォトマスク９１０には、Ｘ軸及びＹ軸方向に行列状に配列された複数の開口９１１が形成されている。各開口９１１は、カラーフィルタ基板上の１つの着色画素に対応する。また、同一色の着色画素に対応する開口が、Ｘ軸方向に複数設けられる。次に、基板９２０をＹ軸正方向（図の矢印方向）に搬送し、図１３（ａ）に示す位置で、基板９２０上のレジストを開口９１１を通じて露光する。次に、露光パターン９２１と開口９１１とが重なり合わない位置（図１３（ｂ））まで基板９２０を搬送する。この状態で、基板９２０上のレジストを開口９１１を通じて露光し、Ｘ軸方向に配列する複数のドット状の露光パターン９２１を、Ｙ軸方向に一定間隔で形成する。

各回の露光時には、フォトマスク９１０と基板９２０との位置合わせが、カメラで撮影した基板９２０上のパターンとフォトマスクとの画像に基づいて行われる。より具体的には、フォトマスク９１０には基板９２０の位置検出用に用いるパターン追従用開口９１２が設けられており、パターン追従用開口９１２を通じて撮影した基板９２０の画像パターンから基板９２０の位置が検出される。そして、検出された基板９２０の位置に基づいて、Ｘ軸方向におけるフォトマスク９１０の位置が調整される。この結果、Ｘ軸方向においては、上記したフォトマスクと基板との相対的な位置ズレが精度良く補正される。また、検出した基板９２０の位置に基づいて、点滅式光源の発光タイミングが決定される。

フォトマスクと基板の位置ズレの原因としては、基板搬送装置の搬送軸の歪みや基板のヨーイングに起因する基板自体の回転と、露光ヘッドに取り付けられるフォトマスクの回転とがある。以下、フォトマスクと基板との相対的な位置関係がずれた場合に生じる問題を、位置ズレの原因毎に順に説明する。

図１４は、基板の位置ズレを説明する図であり、図１５は、基板の位置ズレ方向を説明する図である。

図１４（ａ）に示すように、基板搬送装置９３０は、基板９２０のＹ軸方向に沿った片側１辺のみを固定具９３２により搬送軸９３１ａに固定し、他方の片側１辺を搬送軸９３１ｂにより支える。基板搬送装置９３０は、このように基板９２０を片持ちした状態で基板９２０を図１４のＹ軸正方向に搬送する。

基板９２０の一辺のみを支持する基板搬送装置９３０を用いる場合、搬送軸９３１ａの歪み（図１４（ｂ））や、搬送時の基板９２０のヨーイング（図１４（ｃ））により、破線で示すように、基板９２０の位置ズレが生じる。基板９２０は搬送軸９３１ａにのみ固定されているため、この基板９２０の位置ズレは、例えば、搬送軸９３１ａ近辺の点ｍを中心とする基板９２０の回転によって生じる。基板９２０の回転中心が搬送軸９３１ａの近辺にあると、図１５に示すように、Ｘ軸方向及びＹ軸方向の位置ズレ量は、回転中心である点ｍから離れるに従って大きくなる。例えば、点ｍから最も遠い点ｄでは、Ｘ軸方向の位置ズレ９９４及びＹ軸方向の位置ズレ９９５が生じる。Ｘ軸方向の位置ズレは、上述した露光時のフォトマスクの移動によって補正することができるが、Ｙ軸方向の位置ズレは、露光タイミングの調整だけでは補正しきれずに残存する場合がある。

図１６は、基板自体の回転と着色層の位置ズレとの関係を説明する平面図であり、図１７は、図１６のＸＶＩＩ−ＸＶＩＩラインに沿った断面図であり、図１８は、図１６のＸＶＩＩＩ−ＸＶＩＩＩラインに沿った断面図である。

基板９２０自体が回転した場合、基板９２０と、フォトマスクとの位置ズレ量は、基板９２０の回転中心から離れるにつれて大きくなる。これによって、例えば、フォトマスク９１０ａで露光される領域内では、図中のＡ部からＢ部に向かうにつれて、着色層９８０がＹ軸負方向にシフトする。フォトマスク９１０ｂ及び９１０ｃで露光される領域でも同様に、露光される領域の左側端部から右側端部に向かうにつれて、着色層９８０がＹ軸負方向にシフトする。この結果、隣接するフォトマスクの繋ぎ目（破線）近傍で、着色層９８０のズレ量が大きく変化する場合があり、表示ムラに繋がる。

ここで、図１７及び１８に示すように、着色層９８０とブラックマトリクス９６０との重なり幅（Ｗ１及びＷ２で示す）が異なると、着色層とブラックマトリクスとの重なり部分の最大高さ（基板表面からの高さ。Ｈ１及びＨ２で示す）が変化する。具体的には、着色層９８０とブラックマトリクス９６０との重なり幅が大きくなるほど、着色層９８０の最大高さが高くなる。図１７及び１８の実線で示す着色層同士を比較すると、Ｗ１＜Ｗ２、かつ、Ｈ１＜Ｈ２の関係となる。ここで、着色層９８０の最大高さの違いは、カラーフィルタ基板と対向基板との間に封入される液晶の配向状態に影響を及ぼす。この結果、液晶表示装置を構成した際に、露光領域の境界において表示ムラとして視認されてしまうという問題がある。

図１９は、フォトマスクの回転と着色層の位置ズレとの関係を説明する平面図である。

フォトマスクが回転している場合においても、基板とフォトマスクとの位置ズレ量は、フォトマスクの回転中心から離れるにつれて大きくなる。従って、ブラックマトリクス９６０に対する着色層９８０の位置ズレは、例えば、図１９に示すように、フォトマスクの左側から右側に向かうにつれて大きくなる。

フォトマスク９１０ａ及びフォトマスク９１０ｂのように、回転方向が同じで回転角も略等しい場合には、着色層のズレ方向及びズレ量は同じ傾向となる。具体的には、フォトマスク９１０ａで露光される領域内では、図中のＣ部からＤ部に向かうにつれて、着色層がＹ軸負方向にシフトする。フォトマスク９１０ｂで露光される領域内でも同様に、図中のＥ部からＦ部に向かうにつれて、着色層がＹ軸負方向にシフトする。この結果、Ｄ部とＥ部とでは、着色層のズレ量が大きく異なってしまう。

一方、フォトマスク９１０ｂ及び９１０ｃのように、回転方向が逆で回転角がほぼ等しい場合には、着色層は、同じズレ量で、各々逆方向にずれる傾向となる。具体的には、フォトマスク９１０ｂで露光される領域内では、図中のＥ部からＦ部に向かうにつれて、着色層がＹ軸負方向にシフトする。一方、フォトマスク９１０ｃで露光される領域内では、図中のＧ部からＨ部に向かうにつれて、着色層がＹ軸正方向にシフトする。この結果、Ｆ部とＧ部とでは、着色層のズレ量がほぼ等しくなる。以上のように、隣接するフォトマスクの各々の回転中心及び回転方向によっては、各々のフォトマスクで露光される領域を跨いで、着色層のズレ量が大きく異なる場合がある。この結果、図１６〜１８で説明した場合と同様に、液晶表示装置において表示ムラとして視認されてしまう。

それ故に、本発明は、基板とフォトマスクとの位置関係がずれた場合でも、表示ムラが抑制されるカラーフィルタを作成できる露光方法及び露光装置を提供することを目的とする。

本発明は、格子状の遮光層が形成された基板を第１の方向に搬送しながら、前記基板上に、カラーフィルタを構成する着色画素を形成する露光方法である。当該露光方法では、点灯及び消灯を繰り返す点滅式光源と対向するように、複数の開口を有するフォトマスクと、レジストが塗布された基板とを配置し、第１の方向へと基板を連続的に搬送しながら、点滅式光源を点滅させて、間欠的に複数回の露光を行い、各回の露光時において、第１の方向と直交する第２の方向にフォトマスクを移動させて、フォトマスクと基板との位置合わせを行い、各回の露光時において、フォトマスクの複数の開口の一部と、前回の露光時に、フォトマスクの開口を通じて露光された露光パターンの一部とが重なり合うように、点滅式光源の点滅間隔を制御する。第１方向におけるフォトマスクの開口の両端部と遮光層との重なり寸法が、第２方向におけるフォトマスクの開口の両端部と遮光層との重なり寸法より大きい。

本発明によると、基板搬送方向に基板の位置ズレが発生しても、欠陥を生じさせることなくカラーフィルタ基板を露光することが可能となる。

図１は、第１の実施形態に係る露光装置の概略構成を示す図である。 図２は、第１の実施形態に係る露光方法の一例を示す図である。 図３は、ブラックマトリクスが形成された基板上にドット状の着色層を形成したカラーフィルタ基板の平面図である。 図４は、ＴＦＴ基板の部分平面図である。 図５は、第１の実施形態に係る露光方法の他の一例を示す図である。 図６は、ＴＦＴ基板上にドット状の着色層を形成したカラーフィルタ基板の平面図である。 図７は、第１の実施形態の変形例に係るカラーフィルタ基板の平面図である。 図８は、カラーフィルタ基板の白抜けを説明する図である。 図９は、第２の実施形態に係る露光方法の一例を示す図である。 図１０は、ブラックマトリクスが形成された基板上にストライプ状の着色層を形成したカラーフィルタ基板の平面図である。 図１１は、第２の実施形態に係る露光方法の他の一例を示す図である。 図１２は、ＴＦＴ基板上にストライプ状の着色層を形成したカラーフィルタ基板の平面図である。 図１３は、小型マスク連続露光方式による基板の露光方法を示す図である。 図１４は、搬送装置と基板との位置ズレを説明する図である。 図１５は、基板の位置ズレ方向を説明する図である。 図１６は、基板自体の回転と着色層の位置ズレとの関係を説明する平面図である。 図１７は、図１６に示すカラーフィルタ基板のＸＶＩＩ−ＸＶＩＩラインに沿った断面図である。 図１８は、図１６に示すカラーフィルタ基板のＸＶＩＩＩ−ＸＶＩＩＩラインに沿った断面図である。 図１９は、フォトマスクの回転と着色層の位置ズレとの関係を説明する平面図である。

（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係る露光装置の概略構成を示す図であり、より特定的には、図１（ａ）は、露光装置の側面図であり、図１（ｂ）は、フォトマスクと基板とを上から見た平面図である。尚、以下の説明において、基板搬送方向をＹ軸正方向とする。

図１（ａ）に示す露光装置１００は、点滅式光源４００と、フォトマスク保持機構１３０と、搬送装置３００と、画像認識装置５００と、フォトマスク移動機構１４０とを備える。

点滅式光源４００は、所定の時間間隔で発光及び消灯を繰り返す光源であり、レーザー素子をパルス発光させることによって実現できる。点滅式光源４００の発光間隔は、固定でも良いし、外部からの指示に応じて変更可能でも良い。

フォトマスク保持機構１３０は、点滅式光源４００の下にフォトマスク１０１を保持する。図１（ｂ）に示すように、フォトマスク１０１は、同一色の着色画素の配置に対応して配列される複数の開口１１１と、画像認識装置５００が基板２０１上の露光パターン等を読み取るために用いるパターン追従用開口１２０とを有する。図１（ｂ）の一部拡大図に示すように、各列において、複数の開口１１１が一定間隔で整列している。そして、この複数の開口１１１よりなる列が、行方向に等間隔に繰り返し設けられている。ここで、開口１１１の各々は、１つの着色画素に対応し、更に、列方向に配列する開口１１１の各々は、連続して配列される同一色の着色画素の各々に対応する。フォトマスク保持機構１３０は、開口１１１の列方向がＹ軸方向と一致するようにフォトマスク１０１を保持する。第１の実施形態に係る露光方法及び露光装置では、図１（ｂ）のように複数のフォトマスク１０１を並べて用いても良いし、Ｘ軸方向の露光領域全体をカバーする１枚のフォトマスクを用いても良い。尚、フォトマスクの開口の詳細については後述する。

搬送装置３００は、図示しない搬送機構及び基板固定機構を有し、Ｙ軸正方向に基板２０１を所定の搬送速度で連続的に搬送する。搬送機構及び基板固定機構としては、例えば、図１４に示した搬送軸及び固定具が用いられる。

画像認識装置５００は、フォトマスク１０１及び基板２０１の画像を撮影し、撮影画像に基づいて、フォトマスク１０１に対する基板２０１の相対位置を検出する。より具体的には、画像認識装置５００は、撮影したフォトマスク１０１のアライメントマーク、及び、パターン追従用開口１２０を通じて撮影した基板２０１の画像パターンから、フォトマスク１０１及び基板２０１の位置関係を検出する。

フォトマスク移動機構１４０は、画像認識装置５００の検出結果に基づいて、フォトマスク１０１を移動させ、Ｘ軸方向におけるフォトマスク１０１と基板２０１との位置合わせを行う。この位置合わせは、点滅式光源４００の消灯期間中に行われる。

以下、図２及び３を参照しながら、第１の実施形態に係る露光方法を用いたカラーフィルタ基板の製造方法を説明する。

図２は、第１の実施形態に係る露光方法の一例を示す図であり、ブラックマトリクスが形成された基板に対して露光を行う例を示す。また、図３は、ブラックマトリクスが形成された基板上にドット状の着色層を形成したカラーフィルタ基板の平面図である。

尚、図２において、実線で描いた矩形状の領域は、ブラックマトリクス６００の開口部を示し、ハッチングを付した領域は、レジストが露光された部分を示す。また、二点鎖線は、フォトマスク１０１及びこれに設けられた開口１１１ａ〜１１１ｊを示す。開口１１１ａ〜１１１ｊは同一色の着色層に対応する開口である。尚、図２においては、図示の都合上、基板２０１及びフォトマスク１０１の一部のみが示されている。また、図３においても、基板２０１の一部のみが示されている。ここで、フォトマスク１０１の１つの開口のＹ軸方向の寸法Ｗ３（図１（ｂ）参照）と、ブラックマトリクス６００に囲まれる１つの開口領域のＹ軸方向の寸法Ｗ５との差は、フォトマスク１０１の１つの開口のＸ軸方向の寸法Ｗ４（図１（ｂ）参照）と、ブラックマトリクス６００に囲まれる１つの開口領域のＸ軸方向の寸法Ｗ６との差より大きい。

まず、基板２０１上に格子状のブラックマトリクス６００を形成する。ブラックマトリクス６００の形成方法は特に限定されず、様々な手法を採用できる。

次に、点滅式光源４００と対向するようにフォトマスク１０１を配置し、レジストを塗布した基板２０１を搬送装置３００によってこのフォトマスク１０１下へと搬送する。基板２０１をＹ軸正方向に搬送しながら点滅式光源４００を発光させて、図２（ａ）に示すように、矩形状の開口１１１ａ〜１１１ｊ（２点鎖線で囲まれる領域）から露出した基板２０１上の領域（ハッチング部分）を露光し、露光パターン２１１ａ〜２１１ｊを形成する。尚、以下の例では、１回の露光ショットで、フォトマスク１０１と基板２０１との位置関係が３画素分シフトするように、基板２０１をＹ軸正方向に搬送させている。

点滅式光源４００の消灯中も、搬送装置３００は所定速度での基板２０１の搬送を継続する。点滅式光源４００の発光タイミングは、図２（ｂ）に示すように、フォトマスク１０１と基板２０１との位置関係が３画素分シフトした時に、基板２０１上に開口１１１ａ〜１１１ｊから露出した基板２０１上の領域が再度露光されるように設定されている。図２の例では、フォトマスク１０１上には、Ｙ軸方向に開口が５つ整列している。したがって、図２（ｂ）の露光時には、前回の露光（図２（ａ））で露光されたパターンの一部と、フォトマスク１０１の開口の一部とが重なる。例えば、露光パターン２１１ｄ、２１１ｅ、２１１ｉ及び２１１ｊには、各々、開口１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｆ及び１１１ｇが重ねられる。尚、第１の実施形態では、Ｙ軸方向に５つの開口が整列したフォトマスクを用いて、１回の露光ショットで、基板とフォトマスクとの位置関係が３画素分シフトするように基板を移動させているが、特にこれに限定されない。具体的には、１回の露光ショットで、基板とフォトマスクとの位置関係がｎ個の着色画素分シフトするように、基板を移動すれば良い（ｎは、フォトマスクのＹ軸方向に整列する開口数未満の自然数）。

以降、基板２０１を搬送しながら点滅式光源４００を点滅させ、露光を複数回繰り返して行うことで、図２（ｃ）に示すように、複数のドット状の露光パターンが、Ｙ軸方向に整列してパターニングされる。

尚、点滅式光源４００が消灯している間には、図１で示した画像認識装置５００がフォトマスク１０１上のアライメントマーク（図示せず）と基板２０１上の露光パターンとに基づいて基板２０１の位置を検出する。検出された基板２０１の位置に応じて、フォトマスク移動機構１４０はフォトマスク１０１をＸ軸方向に移動させ、次の露光時に備えてフォトマスク１０１と基板２０１とのＸ軸方向の位置合わせを行う。

その後、現像処理及び焼成処理を行い、更に、他の色のレジストを用いて図２に示した露光処理、現像処理及び焼成処理を繰り返し行うことで、図３に示すように、基板２０１上に、Ｙ軸方向に同一色が並び、かつ、Ｘ軸方向に異なる色が繰り返し配列されたドット状の着色層８０１（各色を異なるハッチングで示す）が形成されたカラーフィルタ基板が得られる。

上述したように、フォトマスク１０１の開口とブラックマトリクス６００の開口領域とのＸ軸方向の寸法差に比べて、フォトマスク１０１の開口とブラックマトリクス６００の開口領域とのＹ軸方向の寸法差の方が大きくなっている。Ｘ軸方向には精度良く位置合わせが行われるため、フォトマスク１０１の開口とブラックマトリクス６００との重なり部が狭くても問題はない。一方、Ｙ軸方向においては、フォトマスク１０１の開口とブラックマトリクス６００との重なり部を相対的に大きく確保することで、Ｙ軸方向の位置ズレが大きい場合でも、白抜けを防止することが可能となる。一例として、着色層８０１とブラックマトリクス６００とがＹ軸方向に重なる重なり部Ｍは、２μｍ以上となるように設計されている。これは、露光装置の基板搬送軸の歪みや基板のヨーイングに起因するＹ軸方向の位置ズレ量の最大値を２μｍ程度と想定した場合の設計値である。

図４は、ＴＦＴ基板の部分平面図である。

ＴＦＴ基板７００は、基板と、複数の保持容量素子７１０と、複数のソース配線７２０と、複数の画素電極７３０と、複数の薄膜トランジスタ７４０と、複数のゲート配線７５０とを備える。ソース配線７２０は、Ｙ軸方向に延びるように形成され、保持容量素子７１０及びゲート配線７５０は、Ｘ軸方向に延びるように形成されている。ここで、ＴＦＴ基板７００とカラーフィルタ基板２０１とを貼り合わせると、保持容量素子７１０は、カラーフィルタ基板２０１の着色層８０１とブラックマトリクス６００とがＹ軸方向に重なる部分に対向する。保持容量素子７１０やゲート配線７５０は、液晶表示装置において遮光部分となる。従って、液晶表示装置において、Ｙ軸方向における着色層８０１とブラックマトリクス６００との重なり幅が変動する部分は、ＴＦＴ基板で遮光される部分に対向するため、当該重なり幅の変動が液晶表示装置の表示ムラに影響を及ぼすことはない。

一方、Ｘ軸方向においては、上述した基板搬送軸の歪み、基板のヨーイング及びフォトマスクの回転に起因する位置ズレ量は比較的小さく、かつ、露光の合間に精度良く位置決めが行われているため、基板２０１の位置ズレに起因する表示ムラにはほとんど影響を与えない。

図５は、本発明の実施形態に係る露光方法の他の一例を示す図であって、ＴＦＴ基板上のレジストを露光する例を示す。また、図６は、ＴＦＴ基板上に着色層を形成したカラーフィルタ基板の平面図である。

尚、図５に示す露光方法自体は、図２に示したものと同一であるが、露光対象の基板がＴＦＴ基板である点のみが異なる。また、図５及び６は、ＴＦＴ基板上に直接着色層を設けた構造のカラーフィルタ基板の製造方法を示すものである。この構造のカラーフィルタ基板においては、少なくともソース配線７２０とゲート配線７５０とで囲まれた領域に着色層が設けられていれば良い。

まず、基板上に複数の保持容量素子７１０と、複数のソース配線７２０と、複数の画素電極７３０と、複数の薄膜トランジスタ７４０と、複数のゲート配線７５０とを形成してＴＦＴ基板７０１を作製する。ＴＦＴ基板７０１の作製方法は特に限定されず、様々な手法を採用できる。

次に、点滅式光源４００の下に、フォトマスク１０１と、レジストを塗布したＴＦＴ基板７０１とを配置する。

その後、図２で説明したように、ＴＦＴ基板７０１をＹ軸方向に搬送しながら、点滅式光源４００を点滅させ、間欠的に複数回の露光を行う。このとき、図５（ａ）及び（ｂ）に示すように、各回の露光時において、前回の露光で露光された露光パターンの一部と、フォトマスク１０１の開口の一部とが重なり合うように、光源の発光タイミングの調整が行われる。また、Ｘ軸方向におけるフォトマスクと基板との位置合わせも行われる。この結果、図５（ｃ）に示すように、Ｙ軸方向にドット状に整列する露光パターン２１１が露光される。

その後、現像処理及び焼成処理を行い、更に、他の色のレジストを用いて図５に示した露光処理、現像処理及び焼成処理を繰り返し行うことで、図６に示すように、ＴＦＴ基板７０１上に、Ｙ軸方向に同一色が並び、かつ、Ｘ軸方向に異なる色が繰り返し配列したドット状の着色層８０１が形成されたカラーフィルタ基板が得られる。ここで、Ｙ軸方向における着色層８０１の端部は、ゲート配線７５０（液晶表示装置において遮光部となる）上に位置する。従って、着色層８０１とゲート配線７５０とのＹ軸方向の重なり幅の変動が、液晶表示装置の表示ムラに影響を及ぼすことはない。

また、ソース配線７２０はゲート配線７５０より細いため、ソース配線７２０と直交する方向の位置決め精度が重要となる。本実施形態では、ソース配線７２０の延伸方向とＴＦＴ基板２０１の搬送方向（Ｙ軸方向）とを一致させている。従って、ソース配線７２０と直交する方向（Ｘ軸方向）における位置ズレ量は相対的に小さくなり、同方向においては、高い位置精度で、着色層をＴＦＴ基板上にパターニングできる。

以上のように、基板の搬送軸の歪み、基板のヨーイング及びフォトマスクの回転に起因して、着色層とブラックマトリクスとの位置ズレ量がＹ軸方向に優勢になる場合でも、同一色の着色画素が連続して配列する対応する開口が整列する方向に基板を搬送することで、Ｙ軸方向における位置ズレを許容しつつ、液晶表示装置として表示ムラが抑制されるカラーフィルタを作成することができる。

（第１の実施形態の変形例）
上述したドット状の着色パターンに代えて、図７に示す着色パターン８１０を採用しても良い。着色パターン８１０は、複数の画素部８１１と、隣接する画素部の短辺の一部同士を接続する接続部８１２とをＹ軸方向に繰り返し接続してなる。Ｘ軸方向には、着色パターン８１０が一定間隔で繰り返し配置されている。このように、接続部８１２を設けると、例えば、当該接続部８１２上にフォトスペーサーを形成できるという利点がある。

（第２の実施形態）
ここで、フォトマスクと基板との位置合わせ精度が更に悪くなった場合や、１枚のフォトマスク上に設けられる開口パターン形成領域がＸ軸方向に大きくなり、基板またはフォトマスクの回転中心と露光位置との距離が大きくなる場合には、Ｙ軸方向により大きな位置ズレが発生する。また、製造されるカラーフィルタの形状によっては、Ｙ軸方向に隣接する着色画素間の距離が小さく、着色層のＹ軸方向の幅を、ブラックマトリクスの開口部のＹ軸方向の幅より２μｍ以上大きく設計できない場合がある。これらの結果、図８に示すように、Ｙ軸方向における着色層８００とブラックマトリクス６００との位置ズレに起因して、着色層８００が形成されない領域（以下「白抜け」という）６１０が発生し、カラーフィルタの品質を損なう場合がある。この白抜けを防止するために、第２の実施形態では、ストライプ状の着色層を形成する。以下、図９及び１０を併せて参照しながら第２の実施形態に係る露光方法を用いたカラーフィルタ基板の製造方法を説明する。尚、第２の実施形態では、第１の実施形態と比べ、異なるフォトマスクを用い、光源の発光タイミングを変えている。第１の実施形態と同様の構成については、同じ符号を付し、説明は省略する。

図９は、第２の実施形態に係る露光方法の一例を示す図であり、ブラックマトリクスが形成された基板に対して露光を行う例を示す。また、図１０は、ブラックマトリクスが形成された基板上にストライプ状の着色層を形成したカラーフィルタ基板の平面図である。

尚、図９において、実線で描いた矩形状の領域は、基板２０２上の着色画素の位置を示し、ハッチングを付した領域は、レジストが露光された部分を示す。また、二点鎖線は、フォトマスク１０２及びこれに設けられた開口１１２を示す。図９においては、図示の都合上、基板２０２及びフォトマスク１０２の一部のみが示されている。ここで、フォトマスク１０２の１つの開口のＹ軸方向の寸法Ｗ７と、ブラックマトリクス６００に囲まれる１つの開口領域のＹ軸方向の寸法Ｗ９との差は、フォトマスク１０２の１つの開口のＸ軸方向の寸法Ｗ８と、ブラックマトリクス６００に囲まれる１つの開口領域のＸ軸方向の寸法Ｗ１０との差より大きい。

点滅式光源４００と対向するようにフォトマスク１０２を配置し、レジストを塗布した基板２０２を搬送装置３００によってこのフォトマスク１０２下へと搬送する。基板２０２をＹ軸方向に搬送しながら点滅式光源４００を発光させて、図９（ａ）に示すように、開口１１２から露出した基板２０２上の領域（ハッチング部分）を露光し、露光パターン２１２を形成する。

点滅式光源４００の消灯中も、搬送装置３００は所定速度での基板２０２の搬送を継続する。ただし、搬送装置３００による基板２０２の搬送速度は、各回の露光時において（すなわち、点滅式光源４００の消灯期間が経過して次に発光する時点において）、図９（ｂ）に示すように、前回の露光時に露光された露光パターン２１２の各々の一部と、これに対応するフォトマスク１０２の開口１１２の各々とが重なり合う程度に設定されている。したがって、前回露光された領域と今回露光された領域とが、基板２０２の搬送方向に隙間なく連続して形成される。

以降、基板２０２を搬送しながら点滅式光源４００を点滅させ、図９（ｂ）の状態での露光を複数回繰り返して行うことで、図９（ｃ）に示すように、帯状の露光パターン２１２がストライプ状にパターニングされる。

尚、点滅式光源４００が消灯している露光の合間に、Ｘ軸方向において、フォトマスクと基板との位置合わせが行われる。

その後、現像処理及び焼成処理を行い、更に、他の色のレジストを用いて図９に示した露光方法を用いた露光処理、現像処理及び焼成処理を繰り返すことで、図１０に示すように、基板２０２上に複数色の帯状の着色層８０２がストライプ状に形成されたカラーフィルタ基板が得られる。

図１１は、本発明の実施形態に係る露光方法の他の一例を示す図であって、ＴＦＴ基板に対して露光を行う例を示す。また、図１２は、ＴＦＴ基板上に着色層を形成したカラーフィルタ基板の平面図である。

図１１に示す露光方法自体は、図９に示したものと同一である。着色画素を構成する各色のレジストを用いて図１１に示した露光方法を用いた露光処理、現像処理及び焼成処理を繰り返し行うことで、図１２に示すように、ＴＦＴ基板７０２上に複数色の帯状の着色層８０２がストライプ状に形成されたカラーフィルタ基板が得られる。

図１１及び１２に示したカラーフィルタの製造方法によれば、基板搬送軸の歪み、ＴＦＴ基板のヨーイング及びフォトマスクの回転に起因して、フォトマスクとＴＦＴ基板とのＹ軸方向の位置ズレが大きくなった場合でも、画素電極上に着色画素が形成されないことによって生じる開口率の低下を防止できる。

以上のように、第２の実施形態に係る露光方法によれば、基板のＹ軸方向に途切れることなく、ストライプ状の着色層８０２を形成できる。従って、第２の実施形態では、Ｙ軸方向の位置ズレを問題とせずに着色層を露光することができる。この結果、露光時において、基板とフォトマスクとの位置ズレが、Ｙ軸方向により大きくなる場合でも、当該Ｙ軸方向の位置ズレを許容しつつ、液晶表示装置としての表示ムラを抑制し、かつ、白抜けの発生を防止できる。

尚、上記第１及び第２の実施形態では、基板搬送装置には、搬送軸と基板固定機構による基板を片持ちする構成を採用しているが、必ずしもこれに限定されない。例えば、基板をリニアモータアクチュエーターの稼動部に載置する構成でも良い。

また、上記第１及び第２の本実施形態では、フォトマスクの位置調整を行うためのフォトマスク移動機構を設けた露光装置を例示したが、フォトマスクを点滅式光源に対して固定し、搬送装置で搬送方向と直交する方向の位置調整を行っても良い。

本発明は、液晶表示装置等に用いるカラーフィルタ基板の露光方法及び露光装置に利用できる。

１ 露光装置
１０１、１０２ フォトマスク
１１１、１１２ 開口
１３０ フォトマスク保持機構
１４０ フォトマスク移動機構
２０１、２０２ 基板
２１１、２１２ 露光パターン
３００ 搬送装置
３１０ａ、３１０ｂ 搬送軸
３２０ 固定具
４００ 点滅式光源
５００ 画像認識装置
６００ ブラックマトリクス
７００、７０１、７０２ ＴＦＴ基板
７１０ 保持容量素子
７２０ ソース配線
７３０ 画素電極
７４０ 薄膜トランジスタ
７５０ ゲート配線
８００、８０１、８０２ 着色層

Claims (10)

1. 格子状の遮光層が形成された基板を第１の方向に搬送しながら、前記基板上に、カラーフィルタを構成する着色画素を形成する露光方法であって、
   点灯及び消灯を繰り返す点滅式光源と対向するように、複数の開口を有するフォトマスクと、レジストが塗布された基板とを配置し、
   前記第１の方向へと前記基板を連続的に搬送しながら、前記点滅式光源を点滅させて、間欠的に複数回の露光を行い、
   各回の露光時において、前記第１の方向と直交する第２の方向に前記フォトマスクを移動させて、前記フォトマスクと前記基板との位置合わせを行い、
   各回の露光時において、前記フォトマスクの前記複数の開口の一部と、前回の露光時に、前記フォトマスクの開口を通じて露光された露光パターンの一部とが重なり合うように、前記点滅式光源の点滅間隔を制御し、
   前記第１方向における前記フォトマスクの開口の両端部と前記遮光層との重なり寸法が、前記第２方向における前記フォトマスクの開口の両端部と前記遮光層との重なり寸法より大きい、露光方法。
2. 前記基板は、複数の薄膜トランジスタと、複数のゲート配線と、前記ゲート配線と直交する方向に延び、前記ゲート配線より線幅の細い複数のソース配線とを含むＴＦＴ基板であり、
   前記ソース配線の延伸方向が前記第１の方向と平行となるように前記ＴＦＴ基板を前記フォトマスクに対して配置する、請求項１に記載の露光方法。
3. 前記複数の開口は、ストライプ状であり、
   各回の露光時には、各列において、前回の露光時に露光された露光パターンと、前記開口とが部分的に重なり合う、請求項１または２に記載の露光方法。
4. 前記複数の開口は、前記第１の方向及び前記第２の方向に配列される行列状であり、
   前記各回の露光時には、各列において、前記複数の開口のうち一部の開口と、前回の露光時に、前記複数の開口で露光された露光パターンのうち一部の露光パターンとが重なりあう、請求項１または２に記載の露光方法。
5. 前記基板は矩形形状であり、
   前記基板の搬送は、前記基板の前記第１の方向に沿った一辺のみを搬送装置に固定した状態で行われる、請求項１〜４のいずれかに記載の露光方法。
6. 前記点滅式光源の消灯期間中に、前記第２の方向における前記フォトマスクと前記基板との位置合わせを行う、請求項１〜５のいずれかに記載のカラーフィルタ基板の露光方法。
7. 格子状に遮光層を形成した基板上に着色画素を形成するカラーフィルタの製造方法であって、
   請求項１に記載の露光方法を用いた露光処理と、前記露光処理を施した前記基板を現像し、焼成する処理とを、前記着色画素の色数に応じて繰り返し行う、カラーフィルタの製造方法。
8. 格子状に遮光層が形成された基板を第１の方向に搬送しながら、前記基板上に、カラーフィルタを構成する着色画素を形成する露光装置であって、
   点灯及び消灯を繰り返す点滅式光源と、
   複数の開口を有するフォトマスクと、
   第１の方向へとレジストが塗布された前記基板を連続的に搬送する基板搬送装置と、
   前記フォトマスクと前記基板との撮影画像に基づいて、前記フォトマスクと前記基板との相対的な位置関係を検出する画像認識装置と、
   各回の露光時において、前記画像認識装置が検出した位置関係に基づいて、前記第１の方向と直交する第２の方向に前記フォトマスクを移動させて、前記フォトマスクと前記基板との位置合わせを行う位置合わせ部と、
   各回の露光時において、前記フォトマスクの開口の一部と、前回の露光時に当該開口を通じて露光された露光パターンの一部とが重なり合うように、前記点滅式光源の点滅間隔の調整を行う点滅間隔調整部とを備え、
   前記第１方向における前記フォトマスクの開口の両端部と前記遮光層との重なり寸法が、前記第２方向における前記フォトマスクの開口の両端部と前記遮光層との重なり寸法より大きい、露光装置。
9. 前記基板は矩形形状であり、
   前記基板搬送装置は、
   前記第１の方向に延びる搬送軸と、
   前記基板の前記第１の方向に沿った一辺のみを前記搬送軸に固定する固定機構とを含む、請求項８に記載の露光装置。
10. 前記位置合わせ部は、前記点滅式光源の消灯期間中に、前記画像認識装置が検出した位置関係に基づいて、前記第２の方向における前記フォトマスクと前記基板との位置合わせを行う、請求項８または９に記載の露光装置。

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