KR101143058B1 - 액정 표시 장치용 기판의 제조 방법 - Google Patents

액정 표시 장치용 기판의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은, TFT 기판의 소정 위치에 컬러 필터 또는 블랙 매트릭스의 노광 패턴을 양호한 정밀도로 형성하고자 하는 액정 표시 장치용 기판의 제조 방법을 제공하는 것이다. 그를 위해, TFT 기판(6) 상에 컬러 필터 또는 블랙 매트릭스의 감광재를 도포하는 스텝과, 반송 수단(3)에 의해 상기 감광재가 도포된 TFT 기판(6)을 소정의 속도로 반송하면서 촬상 수단(2)에 의해 화소 영역을 촬상하는 스텝과, 제어 수단(4)의 화상 처리부(13)에서 상기 촬상 수단(2)에 의해 촬상된 화소 영역에 미리 설정된 기준 위치를 검출하는 스텝과, 그 검출된 기준 위치를 기준으로 하여 노광 광학계(1)의 광원(7)의 조사 타이밍을 램프 컨트롤러(16)에 의해 제어하여, TFT 기판(6)의 소정 위치에 컬러 필터 또는 블랙 매트릭스의 노광 패턴을 형성하는 스텝을 포함하는 것이다.
컬러 필터, 블랙 매트릭스, 노광 패턴, 화소 영역, 촬상 수단, 기준 위치

Description

액정 표시 장치용 기판의 제조 방법{PRODUCTION METHOD OF SUBSTRATE FOR LIQUID CRYSTAL DISPLAY}
본 발명은, 화소 영역마다 박막 트랜지스터를 형성한 TFT 기판 상에 컬러 필터 또는 블랙 매트릭스를 직접 형성하는 액정 표시 장치용 기판의 제조 방법에 관한 것으로서, 상세하게는, TFT 기판을 소정 속도로 반송하면서 촬상한 화소 영역에 미리 설정된 기준 위치를 검출하여 노광 광의 조사 타이밍을 제어함으로써, TFT 기판의 소정 위치에 소정의 노광 패턴을 양호한 정밀도로 형성하고자 하는 액정 표시 장치용 기판의 제조 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 액정 표시 장치는, 대향하여 배치한 1조의 투명 기판 사이에 액정을 밀봉한 구성을 갖고 있다. 이 경우, 한쪽의 투명 기판은, 화소 전극과 박막 트랜지스터를 어레이 형상의 화소 영역에 형성하고, 화소 영역의 주변에 박막 트랜지스터를 구동하는 배선을 배설하여 TFT 기판으로 되는 것이다. 또한, 다른 쪽의 투명 기판은, 상기 박막 트랜지스터 및 배선에 대응하여 블랙 매트릭스를 형성하고, 블랙 매트릭스의 픽셀을 덮어서 컬러 필터를 형성하고, 블랙 매트릭스 및 컬러 필터 상에 공통 전극을 형성하여 컬러 필터 기판으로 되는 것이다. 이러한 구성의 액정 표시 장치에서는, 상기 1조의 투명 기판의 얼라인먼트 오차를 고려하여 일반 적으로 블랙 매트릭스의 선폭을 넓게 설계하고 있다. 그 때문에, 종래의 액정 표시 장치에서는, 블랙 매트릭스의 픽셀의 개구율의 저하를 초래하여, 화소 영역의 미세화가 곤란했다.
한편, 상기 문제에 대처하여, TFT 기판의 박막 트랜지스터 및 화소 영역의 주변에 배설된 배선을 덮어서 컬러 필터를 형성하는, 소위 「컬러 필터 온 TFT(color filter on TFT)」라고 불리는 액정 표시 장치용 기판의 제조 방법이 제안되어 있다(예를 들면, 특허 문헌 1 참조).
[특허 문헌1] 일본 특개 2004-70196호 공보
<발명의 개시>
<발명이 해결하고자 하는 과제>
그러나, 이러한 종래의 액정 표시 장치용 기판의 제조 방법에서는, TFT 기판의 박막 트랜지스터 및 배선의 패턴 상에 컬러 필터 및 블랙 매트릭스의 노광 패턴을 형성하는 노광 공정은, TFT 기판의 주변에 형성한 얼라인먼트 마크와 컬러 필터 또는 블랙 매트릭스의 마스크의 얼라인먼트 마크를 서로 일치시켜서 행하는 것이었기 때문에, 각 얼라인먼트 마크의 위치 및 각 패턴의 배열에 높은 절대 치수 정밀도가 요구되는 것이었다. 특히, 대형 디스플레이용 기판의 경우에는, 그 요구는 보다 엄격해져 각 패턴의 위치 정렬이 보다 곤란한 것으로 되어 있었다. 따라서, 박막 트랜지스터 및 배선의 패턴 상에 형성되는 컬러 필터 및 블랙 매트릭스의 겹침 정밀도를 충분히 향상할 수 없기 때문에, 블랙 매트릭스의 선폭을 좁게 할 수 없어, 개구율의 저하를 억제하면서 각 화소 영역의 미세화를 도모할 수 없었다. 따라서, 고정밀한 액정 표시 장치를 실현할 수 없었다.
따라서, 본 발명은, 이러한 문제점에 대처하여, TFT 기판의 소정 위치에 컬러 필터 또는 블랙 매트릭스의 노광 패턴을 양호한 정밀도로 형성하고자 하는 액정 표시 장치용 기판의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
<과제를 해결하기 위한 수단>
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 액정 표시 장치용 기판의 제조 방법은, 화소 영역마다 박막 트랜지스터를 형성함과 함께 그 박막 트랜지스터를 구동하기 위한 배선을 상기 화소 영역의 주변에 형성한 TFT 기판 상에, 컬러 필터 또는 블랙 매트릭스를 형성하는 액정 표시 장치용 기판의 제조 방법으로서, 상기 TFT 기판 상에 컬러 필터 또는 블랙 매트릭스의 감광재를 도포하는 스텝과, 상기 감광재가 도포된 TFT 기판을 소정의 속도로 반송하면서 상기 화소 영역을 촬상하는 스텝과, 그 촬상된 화소 영역에 미리 설정된 기준 위치를 검출하는 스텝과, 그 검출된 기준 위치를 기준으로 하여 노광 광의 조사 타이밍을 제어하여, 상기 TFT 기판 상의 소정 위치에 컬러 필터 또는 블랙 매트릭스의 노광 패턴을 형성하는 스텝을 포함하는 것이다.
이러한 방법에 의해, 화소 영역마다 박막 트랜지스터를 형성함과 함께 그 박막 트랜지스터를 구동하기 위한 배선을 화소 영역의 주변에 형성한 TFT 기판 상에 컬러 필터 또는 블랙 매트릭스의 감광재를 도포하고, 상기 TFT 기판을 소정의 속도로 반송하면서 화소 영역을 촬상하고, 그 촬상된 화소 영역에 미리 설정된 기준 위치를 검출하고, 그 기준 위치를 기준으로 하여 노광 광의 조사 타이밍을 제어한다. 이에 의해, TFT 기판 상의 소정 위치에 컬러 필터 또는 블랙 매트릭스의 노광 패턴을 양호한 정밀도로 형성한다.
또한, 상기 화소 영역을 촬상하는 스텝은, 상기 TFT 기판의 반송 방향에서 상기 노광 패턴의 형성 위치의 바로 앞측을 촬상 위치로 하는 촬상 수단에 의해 행하여지는 것이다. 이에 의해, 촬상 수단에 의해 TFT 기판의 반송 방향에서 노광 패턴의 형성 위치의 바로 앞측을 촬상한다.
또한, 상기 촬상 수단은, 수광 소자가 일렬 형상으로 배열된 것이다. 이에 의해, 수광 소자가 일렬 형상으로 배열된 촬상 수단에 의해 화소 영역의 일차원의 화상 데이터를 취득한다.
그리고, 상기 기준 위치를 검출하는 스텝은, 상기 촬상된 화소 영역의 화상을 2치화 처리하고, 그 2치화 처리된 상기 화소 영역의 화상 데이터와 미리 설정된 상기 기준 위치에 상당하는 화상 데이터를 비교하여, 양 데이터가 일치한 부분을 검출하여 행하는 것이다. 이에 의해, 촬상된 화소 영역의 화상을 2치화 처리하고, 그 2치화 처리된 화소 영역의 화상 데이터와 미리 설정된 기준 위치에 상당하는 화상 데이터를 비교하여, 양 데이터가 일치한 부분을 기준 위치로서 검출한다.
<발명의 효과>
본 발명의 제1 양태에 따르면, 박막 트랜지스터 및 배선을 형성한 TFT 기판을 소정의 속도로 반송하면서 화소 영역을 촬상하고, 그 촬상된 화소 영역에 미리 설정된 기준 위치를 검출하고, 그 기준 위치를 기준으로 하여 노광 광의 조사 타이밍을 제어하여 노광하도록 한 것에 의해, TFT 기판 상의 소정 위치에 컬러 필터 또 는 블랙 매트릭스의 노광 패턴을 양호한 정밀도로 형성할 수 있다. 따라서, 블랙 매트릭스의 선폭을 좁게 하여 개구율의 저하를 억제하면서 각 화소 영역의 미세화를 도모하여, 고정밀한 액정 표시 장치를 실현할 수 있다.
또한, 본 발명의 제2 양태에 따르면, TFT 기판의 반송 방향에서 노광 패턴의 형성 위치의 바로 앞측을 촬상하도록 한 것에 의해, 소정의 노광 영역에 대하여 빠짐이 없는 노광 패턴의 형성이 가능하다.
또한, 본 발명의 제3 양태에 따르면, 수광 소자가 일렬 형상으로 배열된 촬상 수단에 의해 화소 영역의 일차원의 화상 데이터를 취득하도록 한 것에 의해, 촬상 수단의 비용 상승을 억제함과 함께, 데이터의 처리 속도를 향상할 수 있다.
그리고, 본 발명의 제4 양태에 따르면, 촬상된 화소 영역의 화상을 2치화 처리하고, 그 2치화 처리된 화소 영역의 화상 데이터와 미리 설정한 기준 위치에 상당하는 화상 데이터를 비교하여, 양 데이터가 일치한 부분을 기준 위치로서 검출하도록 한 것에 의해, 기준 위치의 검출을 리얼타임으로 고속으로 처리할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 액정 표시 장치용 기판의 제조 방법의 실시에 사용되는 노광 장치의 구성을 도시하는 개념도.
도 2는 상기 노광 장치의 촬상 수단 및 마스크의 개구부와 화소 영역의 피노광 영역의 관계를 도시하는 설명도.
도 3은 상기 노광 장치의 화상 처리부의 내부 구성에서 처리 계통의 전반부를 도시하는 블록도.
도 4는 동일하게 상기 노광 장치의 화상 처리부의 내부 구성에서 처리 계통의 후반부를 도시하는 블록도.
도 5는 본 발명에 따른 액정 표시 장치용 기판의 제조 방법의 제조 공정을 설명하는 평면도.
도 6은 상기 제조 공정을 설명하는 단면도.
도 7은 상기 노광 장치에 의한 노광 수순을 설명하는 플로우차트.
도 8은 상기 화상 처리부의 링 버퍼 메모리의 출력을 2치화하는 방법을 도시하는 설명도.
도 9는 상기 TFT 기판의 화소 영역에 미리 설정된 제1 기준 위치의 화상과 그 룩업 테이블을 도시하는 설명도.
도 10은 상기 TFT 기판의 화소 영역에 미리 설정된 제2 기준 위치의 화상과 그 룩업 테이블을 도시하는 설명도.
도 11은 TFT 기판의 기울기 조정을 설명하는 평면도.
도 12는 TFT 기판의 Y축 방향의 얼라인먼트 조정을 설명하는 평면도.
도 13은 상기 TFT 기판 상에 형성되는 블랙 매트릭스의 마스크의 예를 도시하는 평면도.
도 14는 상기 블랙 매트릭스를 형성할 때에 사용되는 노광 장치의 다른 구성예를 도시하는 설명도.
도 15는 본 발명에 따른 액정 표시 장치용 기판의 제조 방법의 실시에 사용되는 노광 장치의 또 다른 구성예를 도시하는 설명도.
<부호의 설명>
1 : 노광 광학계
2 : 촬상 수단
3 : 반송 수단
4 : 제어 수단
6 : TFT 기판
7 : 광원
13 : 화상 처리부
16 : 램프 컨트롤러
<발명을 실시하기 위한 최량의 형태>
이하, 본 발명의 실시 형태를 첨부 도면에 기초하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 액정 표시 장치용 기판의 제조 방법의 실시에 사용되는 노광 장치의 구성을 도시하는 개념도이다. 이 노광 장치는, 노광 광학계에 의해 노광 광을 조사하여 그 노광 광학계의 경로 상에 개재하여 설치되는 컬러 필터 또는 블랙 매트릭스의 마스크의 패턴을 TFT 기판 상에 노광하는 것으로서, 노광 광학계(1)와, 촬상 수단(2)과, 반송 수단(3)과, 제어 수단(4)을 구비하고 있다.
상기 노광 광학계(1)는, 컬러 필터 또는 블랙 매트릭스의 감광성 착색 레지스트(감광재)가 도포된 TFT 기판(6)에 노광 광을 조사하여 소정의 컬러 필터 또는 블랙 매트릭스의 패턴을 노광하는 것이며, 광원(7)과, 마스크 스테이지(8)와, 결상 렌즈(9)를 구비하고 있다.
상기 광원(7)은, 예를 들면 자외선을 발광하는 램프이며, 후술하는 제어 수단(4)에 의해 제어되어서 간헐적으로 발광하는 플래시 램프이다. 또한, 마스크 스테이지(8)는, 마스크(10)를 재치하여 유지하는 것이며, 광원(7)과 후술하는 결상 렌즈(9) 사이의 광로 상에 개재하여 설치되어 있다. 그리고, 상기 결상 렌즈(9)는, 마스크(10)의 개구부(10a)를 TFT 기판(6) 상에 결상하는 것이며, TFT 기판(6)과 대향하도록 배설되어 있다. 또한, 상기 마스크(10)는, TFT 기판(6)의 표면에 평행하고, 그 이동 방향(화살표A 방향)에 직교하는 방향으로 긴 사각 형상의 개구부(10a)를 형성한 것이며, 상기 개구부(10a)는, 도 2에 도시한 바와 같이 화살표A와 직교하는 방향으로 일렬 상태로 배열한 예를 들면 다섯개의 화소 영역(11)에 대응하여 형성되어 있다. 또한, 광원(7)은, 플래시 램프가 아니라 통상의 자외선 램프이어도 된다. 이 경우, 노광 광의 간헐 조사는, 예를 들면 광원(7)의 조사 방향 전방에 셔터를 설치하고 이 셔터를 개폐 제어하여 행해도 된다.
또한, 상기 TFT 기판(6)의 이동 방향(화살표A 방향)에서 상기 노광 광학계(1)에 의한 노광 위치의 바로 앞측을 촬상 위치로 하여, 촬상 수단(2)이 설치되어 있다. 이 촬상 수단(2)은, TFT 기판(6)에 미리 형성된 화소 영역을 촬상하는 것이며, 수광 소자가 일렬 형상으로 배열된 예를 들면 라인 CCD이다. 여기에서, 도 2에 도시한 바와 같이 상기 촬상 수단(2)의 촬상 위치와 상기 노광 광학계(1)에 의한 노광 위치는, 소정의 거리 D만큼 떨어져 있고, 촬상 수단(2)에 의해 상기 화소 영역(11)을 촬상하고 나서 소정 시간 경과 후에 화소 영역(11)이 상기 노광 위치에 도달하게 되어 있다. 또한, 상기 거리 D는, 작을수록 좋다. 이에 의해, TFT 기판(6)의 이동 오차를 적게 할 수가 있어, 노광 위치를 상기 화소 영역(11)에 대하여 보다 정확하게 위치 결정할 수 있다. 또한, 도 2에 도시한 바와 같이 상기 마스크(10)의 개구부(10a)의 중심은 결상 렌즈(9)의 광축 중심과 합치되고, 또한, TFT 기판(6)의 반송 방향(화살표A 방향)에서, 촬상 수단(2)의 촬상 중심과 합치되어 있다. 또한, 상기 촬상 수단(2)의 근방부에는, 도시 생략된 조명 수단이 설치되어 있고, 촬상 수단(2)의 촬상 영역을 조명할 수 있게 되어 있다.
또한, 상기 노광 광학계(1)의 아래쪽에는, 반송 수단(3)이 설치되어 있다. 이 반송 수단(3)은, 스테이지 상에 TFT 기판(6)을 재치하여 XY축 방향으로 이동 가능하게 한 것이며, 도시 생략된 반송용 모터가 제어 수단(4)에 의해 제어되어서 스테이지(3a)를 이동하게 되어 있다. 또한, 상기 X축 방향은, TFT 기판(6)의 반송 방향(화살표A 방향)에 일치하고, Y축 방향은, 그것과 직교하는 방향이다. 또한, 상기 반송 수단(3)에는, 도시 생략된 예를 들면 인코더나 리니어 센서 등의 위치 검출 센서나 속도 센서가 설치되어 있고, 그 출력을 제어 수단(4)에 피드백하여 위치 제어 및 속도 제어를 가능하게 하고 있다. 또한, 반송 수단(3)에는, 얼라인먼트 수단(5)이 설치되어 있고, 화소열에 대한 노광 예정 위치와 상기 마스크(10)의 개구부(10a)의 노광 위치와의 어긋남을 상기 기준 위치에 기초하여 연산하여, 스테이지(3a)의 회전 각도 θ나 Y축 방향의 위치를 이동하여 상기 어긋남을 보정할 수 있게 되어 있다. 또한, 스테이지(3a)의 각도 θ는 각도 센서에 의해 검출할 수 있다.
그리고, 상기 광원(7), 촬상 수단(2), 및 반송 수단(3)에 접속하여 제어 수 단(4)이 설치되어 있다. 이 제어 수단(4)은, 장치 전체가 적절하게 구동하도록 제어하는 것이며, 촬상 수단(2)에 의해 촬상된 상기 화소 영역(11)에 미리 설정된 기준 위치를 검출하는 화상 처리부(13)와, 화소 영역(11)의 CAD 데이터나 상기 기준 위치에 상당하는 룩업 테이블 등의 데이터를 기억하는 기억부(14)와, 상기 촬상 위치와 노광 위치 사이의 거리 D와 TFT 기판(6)의 이동 속도 V를 이용하여 화소 영역(11)이 촬상 위치로부터 노광 위치까지 이동하는 시간 t를 연산하거나, 상기 기준 위치에 기초하여 구한 노광 예정 위치(이하, 「피노광 영역」이라고 기재함)와 마스크(10)의 개구부(10a)와의 위치 어긋남 등을 연산하는 연산부(15)와, 상기 기준 위치를 기준으로 하여 상기 광원(7)의 노광 광의 조사 타이밍을 제어하는 램프 컨트롤러(16)와, 반송 수단(3)의 스테이지(3a)를 X축 방향으로 소정 속도로 구동함과 함께 반송 수단(3)에 구비하는 얼라인먼트 수단(5)을 구동하는 반송 수단 컨트롤러(17)와, 장치 전체를 통합하여 제어하는 제어부(18)를 구비하고 있다.
도 3 및 도 4는, 화상 처리부(13)의 일 구성예를 도시하는 블록도이다. 도 3에 도시한 바와 같이 화상 처리부(13)는, 예를 들면 세개 병렬로 접속한 링 버퍼 메모리(19A, 19B, 19C)와, 그 링 버퍼 메모리(19A, 19B, 19C) 마다 각각 병렬로 접속한 예를 들면 세개의 라인 버퍼 메모리(20A, 20B, 20C)와, 그 라인 버퍼 메모리(20A, 20B, 20C)에 접속되고 결정된 임계값과 비교하여 그레이 레벨의 데이터를 2치화하여 출력하는 비교 회로(21)와, 상기 아홉개의 라인 버퍼 메모리(20A, 20B, 20C)의 출력 데이터와 도 1에 도시하는 기억부(14)로부터 얻은 피노광 영역의 좌단을 정하는 제1 기준 위치에 상당하는 화상 데이터의 룩업 테이블(이하, 「좌단용 LUT」라고 기재함)을 비교하고, 양 데이터가 일치한 때에 좌단 판정 결과를 출력하는 좌단 판정 회로(22)와, 상기 아홉개의 라인 버퍼 메모리(20A, 20B, 20C)의 출력 데이터와, 도 1에 도시하는 기억부(14)로부터 얻은 피노광 영역의 우단을 정하는 제2 기준 위치에 상당하는 화상 데이터의 룩업 테이블(이하, 「우단용 LUT」라고 기재함)을 비교하고, 양 데이터가 일치한 때에 우단 판정 결과를 출력하는 우단 판정 회로(23)를 구비하고 있다.
또한, 도 4에 도시한 바와 같이, 화상 처리부(13)는, 상기 좌단 판정 결과를 입력받아 제1 기준 위치에 상당하는 화상 데이터의 일치 횟수를 카운트하는 계수 회로(24A)와, 그 계수 회로(24A)의 출력과 도 1에 도시하는 기억부(14)로부터 얻은 좌단 화소 번호를 비교하여 양 수치가 일치한 때에 좌단 지정 신호를 상기 기억부(14)에 출력하는 비교 회로(25A)와, 상기 우단 판정 결과를 입력받아 제2 기준 위치에 상당하는 화상 데이터의 일치 횟수를 카운트하는 계수 회로(24B)와, 그 계수 회로(24B)의 출력과 기억부(14)로부터 얻은 우단 화소 번호를 비교하여 양 수치가 일치한 때에 우단 지정 신호를 상기 기억부(14)에 출력하는 비교 회로(25B)와, 상기 계수 회로(24A)의 출력에 기초하여 좌단 화소수 n을 카운트하는 좌단 화소 계수 회로(26)와, 그 좌단 화소 계수 회로(26)의 출력과 기억부(14)로부터 얻은 노광 종료 화소열 번호 N을 비교하여 양 수치가 일치한 때에 노광 종료 화소열 지정 신호를 상기 기억부(14)에 출력하는 비교 회로(27)를 구비하고 있다. 또한, 상기 계수 회로(24A, 24B)는, 촬상 수단(2)에 의한 판독 동작이 개시되면 그 판독 개시 신호에 의해 리세트된다. 또한, 좌단 화소 계수 회로(26)는, 미리 지정한 영역에 대 한 노광이 종료하면 노광 종료 신호에 의해 리세트된다.
다음으로, 액정 표시 장치용 기판의 제조 방법에 대하여 설명한다.
우선, 제1 공정에서는, 도 5의 (a) 및 도 6의 (a)에 도시한 바와 같이 공지의 기술을 적용하여 TFT 기판 상에 TFT(12)와 화소 전극(28)을 어레이 형상의 화소 영역(11)에 형성하고, 화소 영역의 주변에 상기 TFT(12)를 구동하는 게이트 전극선(가로 배선)과 데이터 전극선(세로 배선)으로 이루어지는 배선(29)을 배설하여 TFT 기판(6)이 작성된다.
제2 공정에서는, 도 6의 (b)에 도시한 바와 같이 TFT 기판(6)을 덮어서, 예를 들면 유기막으로 이루어지는 평탄화층(30)이 형성된다.
제3 공정에서는, 도 6의 (c)에 도시한 바와 같이 평탄화층(30) 상에, 예를 들면 네가티브형의 적색 감광성 착색 레지스트(감광재)가 도포된다. 그리고, 상기 노광 장치를 적용하여 레드(R)의 컬러 필터(31R)의 노광 패턴이 형성된다. 이하, 상기 노광 장치를 이용하여 행하는 노광 수순을 도 7에 도시하는 플로우차트를 참조하여 설명한다.
우선, 노광 장치에 전원이 투입되면, 도 1에 도시하는 촬상 수단(2), 조명 수단 및 제어 수단(4)이 기동하여 스탠바이 상태로 된다. 다음으로, 반송 수단(3)의 스테이지(3a) 상에 TFT 기판(6)이 재치되고, 도시 생략된 스위치가 조작되면, 반송 수단(3)은, 제어 수단(4)의 반송 수단 컨트롤러(17)에 의해 제어되어서 TFT 기판(6)을 화살표A 방향으로 일정 속도로 반송한다. 그리고, 상기 TFT 기판(6)이 촬상 수단(2)의 촬상 위치에 도달하면, 이하의 수순에 따라서 노광 동작이 실행된 다.
우선, 스텝 S1에서는, 촬상 수단(2)에 의해 화소 영역(11)의 화상이 취득된다. 이 취득한 화상 데이터는, 도 3에 도시하는 화상 처리부(13)의 세개의 링 버퍼 메모리(19A, 19B, 19C)에 공급되어 처리된다. 그리고, 최신의 세개의 데이터가 각 링 버퍼 메모리(19A, 19B, 19C)로부터 출력된다. 이 경우, 예를 들면 링 버퍼 메모리(19A)로부터 두개 전의 데이터가 출력되고, 링 버퍼 메모리(19B)로부터 하나 전의 데이터가 출력되고, 링 버퍼 메모리(19C)로부터 최신의 데이터가 출력된다. 또한, 이들 각 데이터는 각각 세개의 라인 버퍼 메모리(20A, 20B, 20C)에 의해, 예를 들면 3×3의 CCD 화소 영역의 화상을 동일한 클럭(시간 축)에 배치한다. 그 결과는, 예를 들면 도 8의 (a)에 도시하는 바와 같은 화상으로서 얻어진다. 이 화상을 수치화하면, 도 8의 (b)와 같이 3×3의 수치에 대응하게 된다. 이들 수치화된 화상은, 동일 클럭 상에 나열해 있으므로, 비교 회로에 의해 임계값과 비교되어서 2치화된다. 예를 들면, 임계값을 "45"로 하면, 도 8의 (a)의 화상은, 도 8의 (c)와 같이 2치화되게 된다.
스텝 S2에서는, 피노광 영역의 좌우단의 기준 위치가 검출된다. 구체적으로는, 기준 위치의 검출은, 좌단 판정 회로(22)에서, 상기 2치화 데이터를 도 1에 도시하는 기억부(14)로부터 얻은 좌단용 LUT의 데이터와 비교하여 행한다.
예를 들면, 피노광 영역의 좌단을 지정하는 제1 기준 위치가, 도 9의 (a)에 도시한 바와 같이 화소 영역(11)의 좌상단 코너부의 배선(29)의 교차부에 설정되어 있는 경우에는, 상기 좌단용 LUT는, 도 8의 (b)에 도시하는 것으로 되고, 이 때의 좌단용 LUT의 데이터는, "111100100"으로 된다. 따라서, 상기 2치화 데이터는, 상기 좌단용 LUT의 데이터 "111100100"과 비교되어, 양 데이터가 일치한 때에, 촬상 수단(2)에 의해 취득한 화상 데이터가 제1 기준 위치라고 판정되어, 좌단 판정 회로(22)로부터 좌단의 판정 결과를 출력한다. 또한, 도 12에 도시한 바와 같이 예를 들면 화소 영역(11)이 5개 나열해 있을 때에는, 각 화소 영역(11)의 좌상단 코너부가 제1 기준 위치에 해당하게 된다.
상기 판정 결과에 기초하여, 도 4에 도시하는 계수 회로(24A)에 있어서 상기일치 횟수가 카운트된다. 그리고, 그 카운트수는, 도 1에 도시하는 기억부(14)로부터 얻은 좌단 화소 번호와 비교 회로(25A)에서 비교되어, 양 수치가 일치한 때 좌단 지정 신호를 상기 기억부(14)에 출력한다. 이 경우, 도 12에 도시한 바와 같이 예를 들면, 좌단 화소 번호로서 1번째의 화소 영역(111)을 정하면, 이 화소 영역(111)의 좌상단 코너부가 제1 기준 위치로 설정된다. 따라서, 그 제1 기준 위치에 대응하는 촬상 수단(2)의 라인 CCD에서의 엘리먼트 번지, 예를 들면 EL1이 기억부(14)에 기억된다.
한편, 상기 2치화 데이터는, 우단 판정 회로(23)에서, 도 1에 도시하는 기억부(14)로부터 얻은 우단용 LUT의 데이터와 비교된다. 예를 들면, 피노광 영역의 우단을 지정하는 제2 기준 위치가, 도 10의 (a)에 도시한 바와 같이 화소 영역(11)의 우상단 코너부의 배선(29)의 교차부에 설정되어 있는 경우에는, 상기 우단용 LUT는, 도 10의 (b)에 도시하는 것으로 되고, 이 때의 우단용 LUT의 데이터는, "111001001"로 된다. 따라서, 상기 2치화 데이터는, 상기 우단용 LUT의 데이터 "111001001"과 비교되어, 양 데이터가 일치한 때에, 촬상 수단(2)에 의해 취득한 화상 데이터가 피노광 영역의 우단의 기준 위치라고 판정되어, 우단 판정 회로(23)로부터 우단 판정 결과를 출력한다. 또한, 전술한 바와 마찬가지로, 도 12에 도시한 바와 같이 예를 들면 화소 영역(11)이 5개 나열해 있을 때에는, 각 화소 영역(11)의 우상단 코너부가 제2 기준 위치에 해당하게 된다.
상기 판정 결과에 기초하여, 도 4에 도시하는 계수 회로(24B)에 있어서 상기일치 횟수가 카운트된다. 그리고, 그 카운트수는, 도 1에 도시하는 기억부(14)로부터 얻은 우단 화소 번호와 비교 회로(25B)에서 비교되어, 양 수치가 일치한 때 우단 지정 신호를 상기 기억부(14)에 출력한다. 이 경우, 도 12에 도시한 바와 같이 예를 들면, 우단 화소 번호로서 5번째의 화소 영역(115)을 정하면, 이 화소 영역(115)의 우상단 코너부가 제2 기준 위치로 설정된다. 따라서, 그 제2 기준 위치에 대응하는 촬상 수단(2)의 라인 CCD에 있어서의 엘리먼트 번지, 예를 들면 EL5가 기억부(14)에 기억된다. 그리고, 전술한 바와 같이 하여 피노광 영역의 좌단 및 우단의 기준 위치가 검출되면, 스텝 S3으로 진행한다.
스텝 S3에서는, 도 11에 도시한 바와 같이 상기 제1 기준 위치 및 제2 기준 위치의 검출 시각 t1, t2에 기초하여 반송 방향에 대한 TFT 기판(6)의 기울기 θ가 연산부(15)에 의해 연산된다. 예를 들면, 반송 속도를 V로 하면, 반송 방향에 있 어서의 제1 기준 위치와 제2 기준 위치의 어긋남량은, (t1-t2)V로 된다. 또한, 제1 기준 위치와 제2 기준 위치의 간격은, 도 12에 도시한 바와 같이 제1 기준 위치에 대응하는 촬상 수단(2)의 엘리먼트 번지 EL1과 제2 기준 위치에 대응하는 촬상 수단(2)의 엘리먼트 번지 EL5에 기초하여 K(EL5-EL1)로부터 구할 수 있다. 여기에서, K는 촬상 배율이다. 따라서, TFT 기판(6)의 기울기 각 θ는,
θ=arctan(t1-t2)V/ {K(EL5-EL1)}
을 연산하는 것에 의해 구할 수 있다. 또한, 상기 간격은 CAD 데이터로부터 구해도 된다.
기울기 각 θ가 연산되면, 반송 수단 컨트롤러(17)에 의해 제어되어서 반송 수단(3)의 얼라인먼트 수단(5)이 구동되어 스테이지(3a)가 각도 θ만큼 회전된다. 이에 의해, 도 12에 도시한 바와 같이 화소 영역(11)의 피노광 영역의 각 변과 마스크(10)의 개구부(10a)의 각 변이 평행하게 된다.
다음으로, 스텝 S4에서는, 제1 기준 위치와 제2 기준 위치의 중간 위치가 연산부(15)에 의해 연산된다. 구체적으로는, 기억부(14)로부터 읽어낸 제1 기준 위치에 대응하는 촬상 수단(2)의 엘리먼트 번지 EL1과 제2 기준 위치에 대응하는 촬상 수단(2)의 엘리먼트 번지 EL5에 기초하여, 상기 중간 위치는, (EL1+EL5)/2에 의해 구할 수 있다.
다음으로, 스텝 S5에서는, 스텝 S4에서 구한 중간 위치와 촬상 수단(2)의 촬 상 중심(엘리먼트 번지 ELC)이 일치하고 있는지의 여부가 판정된다. 여기에서, "아니오 판정"으로 되면 스텝 S6으로 진행한다.
스텝 S6에서는, 반송 수단 컨트롤러(17)에 의해 얼라인먼트 수단(5)을 제어하여 스테이지(3a)를 이동시키고, 도 12에 도시한 바와 같이 K{ELC-(EL1+EL5)/2}분 만큼 Y축 방향에서 화살표 B로 나타내는 방향으로 TFT 기판(6)을 이동한다. 이에 의해, 도 2에 도시한 바와 같이 피노광 영역의 중심 위치와 촬상 수단(2)의 촬상 중심(또는 마스크(10)의 개구부(10a)의 중심 위치)이 일치한다. 그리고, 스텝 S7로 진행한다.
한편, 스텝 S5에서, "예 판정"으로 된 경우에도 스텝 S7로 진행한다.
스텝 S7에서는, 화소 영역(11)의 피노광 영역이 노광 광학계(1)의 노광 위치에 설정되었는지의 여부가 판정된다. 이 판정은, 기억부(14)에 기억된 제1 기준 위치의 검출 시각 t1, 도 2에 도시하는 반송 방향에 있어서의 화소 영역(11)의 폭 W 및 반송 속도 V 및 촬상 위치와 노광 위치와의 거리 D의 각 데이터에 기초하여, 촬상 수단(2)에 의해 화소열의 중심 위치가 촬상되고 나서 TFT 기판(6)이 거리 D 만큼 반송되는 시간 t를 연산부(15)에서 연산하고, 그 시간 t를 관리함으로써 행해진다. 여기에서, 시간 t가 경과한, 즉 피노광 영역이 노광 위치에 설정되었다고 판정("예 판정")되면, 스텝 S8로 진행한다.
스텝 S8에서는, 램프 컨트롤러(16)가 기동하여, 광원(7)을 미리 설정된 소정 시간 만큼 발광시킨다. 이 경우, TFT 기판(6)이 일정한 속도로 이동하고 있기 때 문에, 노광 패턴의 반송 방향의 엣지가 흐려지는 경우가 있다. 따라서, 그 흐려짐량이 허용값으로 되도록 반송 속도 및 노광 시간 및 광원(7)의 파워를 미리 설정해 둔다.
스텝 S9에서는, 좌단 화소수 n이 도 4에 도시하는 좌단 화소 계수 회로(26)에서 카운트된다. 그리고, 스텝 S10으로 진행하여, 상기 좌단 화소수 n이 미리 설정되고 기억부(14)에 기억된 노광 종료 화소열 번호 N과 비교기(27)에서 비교되어, 양 수치가 일치하였는지의 여부가 판정된다.
스텝 S10에서, "아니오 판정"으로 되면, 스텝 S1로 되돌아가서, 다음 기준 위치의 검출 동작으로 이행한다. 이 경우, 촬상 수단(2)의 판독 개시 신호에 의해, 도 4에 도시하는 계수 회로(24A, 24B)는 리세트된다.
한편, 스텝 S10에서, "예 판정"으로 되면 TFT 기판(6)의 소정 영역에 대하는 모든 노광이 종료하고, 도 4에 도시하는 노광 종료 신호에 의해 좌단 화소 계수 회로(26)가 리세트된다. 그리고, 반송 수단(3)은, 스테이지(3a)를 스타트 위치까지 고속으로 되돌린다.
또한, 상기 노광 광학계(1)에 의한 노광 가능 영역이 TFT 기판(6)의 폭보다도 좁을 때에는, 상기 스텝 S10이 종료하면 스테이지(3a)를 Y축 방향으로 소정 거리 만큼 스텝 이동하고, 상기 스텝 S1～S10을 재차 실행하고, 기 노광 영역에 인접하는 영역에 노광을 행한다. 또한, 상기 노광 광학계(1) 및 촬상 수단(2)을 Y축 방향으로 복수 일렬 상태로 배설하여 TFT 기판(6)의 전폭에 대하여 1회로 노광할 수 있게 하여도 된다. 또한, 피노광 영역에 대하여 촬상 수단(2)에 의한 촬상 영 역이 좁을 때에는, 촬상 수단(2)을 Y축 방향으로 복수대 배열하여 설치하여도 된다.
또한, 설명의 편의로부터 스텝 S1～S10을 일련의 동작으로서 설명했지만, 기준 위치의 검출은, 상기 각 스텝의 실행과 병행되어서 행하여지고, 검출 데이터는 수시 기억부(14)에 기억된다. 따라서, 상기 스텝 S3에 있어서의 TFT 기판(6)의 θ 조정이나 스텝 S6에 있어서의 TFT 기판(6)의 Y축 조정은, 기억부(14)로부터 필요 데이터를 읽어내어 TFT 기판(6)이 하나 전의 노광 위치로부터 다음 노광 위치까지 이동하는 시간 내에 실행된다.
이상에 의해, 노광이 종료하면 현상하고 나서, 예를 들면 200℃～230℃에서 소성함으로써, 도 5의 (b) 및 도 6의 (c)에 도시한 바와 같이 예를 들면 레드(R)의 컬러 필터(31R)가 형성된다. 또한, 전술한 바와 마찬가지로 하여, 그린(G) 및 블루(B)의 컬러 필터(31G, 31B)가 형성된다(도 5의 (c) 참조).
제4 공정에서는, 컬러 필터 상에 예를 들면 포지티브형의 감광성 흑색 레지스트가 도포된다. 그리고, 도 5의 (c)에 도시한 바와 같이 상기 감광성 흑색 레지스트(감광재)를 노광하여 TFT(12) 및 배선(29)에 겹치는 위치를 차광하는 블랙 매트릭스(32)를 형성한다. 이 경우, 사용하는 블랙 매트릭스(32)의 마스크(10)는, 도 13에 도시하는 바와 같이 개구부(10a)가 피노광 영역의 화소 영역(11)에 대응하여 가로 일렬로 배열된 것이다.
또한, TFT 기판(6)을 덮어서 감광성 흑색 레지스트가 도포되어 있기 때문에 기판의 상방으로부터 화소 영역(11)을 촬상할 수 없으므로, 이 경우에는, 노광 장 치로서, 도 14에 도시한 바와 같이 촬상 수단(2)을 스테이지(3a)의 하측에 배설하여 TFT 기판(6)의 하측으로부터 기판을 투과시켜서 화소 영역(11)을 촬상 가능하게 한 것이 적용된다. 이 때, 노광 수순은, 제3 공정과 마찬가지로 하여 행한다. 이와 같이 하여 노광이 종료하고, 현상을 행하고 나서 본 소성하면, 도 5의 (c) 및 도 6의 (d)에 도시한 바와 같이 컬러 필터 상에 블랙 매트릭스(32)가 형성된 액정 표시 장치용 기판이 제작된다.
또한, 블랙 매트릭스(32)는, 감광성 흑색 레지스트를 사용한 것에 한정되지 않고, 예를 들면 Cr 등의 금속막이어도 된다. 이 경우, 컬러 필터(31R, 31G, 31B) 상에 스퍼터링 등에 의해 예를 들면 Cr의 막을 형성하고, 그 Cr의 막 상에 포토레지스트를 도포하고 상기 노광 장치를 이용하여 블랙 매트릭스(32)의 레지스트 패턴을 작성하고, 그 레지스트 패턴을 마스크로 하여 상기 Cr의 막을 에칭하면 Cr의 블랙 매트릭스(32)를 형성할 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 액정 표시 장치용 기판의 제조 방법에 따르면, TFT 기판(6)을 소정 속도로 반송하면서 화소 영역(11)을 촬상하고, 그 촬상된 화소 영역(11)에 미리 설정된 기준 위치를 검출하고, 그 기준 위치를 기준으로 하여 노광 광의 조사 타이밍을 제어하도록 한 것에 의해, TFT 기판(6)의 소정 위치에 컬러 필터 및 블랙 매트릭스의 노광 패턴을 양호한 정밀도로 형성할 수 있다.
또한, 상기 실시 형태에서 사용되는 노광 장치는, 마스크(10)와 레지스트가 도포된 TFT 기판(6)의 위치를 충분히 떨어뜨리고, 마스크(10)의 상을 결상 렌즈(9)에 의해 TFT 기판(6)의 레지스트에 결상하는 것으로 하고 있지만, 이것에 한정되지 않고, 예를 들면 도 15에 도시한 바와 같이 촬상 수단(2)을 스테이지(3a)의 하측에 배설하여 TFT 기판(6)의 하측으로부터 기판을 투과시켜서 화소 영역(11)을 촬상 가능하게 하고, 마스크(10)를 레지스트가 도포된 TFT 기판(6)에 대하여 근접 배치하고, 마스크(10)의 상을 TFT 기판(6)의 레지스트에 전사시키는 근접 노광 방식이나, 마스크(10)와 TFT 기판(6)을 접촉시켜서, 마스크(10)의 상을 TFT 기판(6)의 레지스트에 직접 노광하는 접촉 노광 방식의 노광 장치를 적용하여도 된다. 어느 쪽의 노광 장치에 있어서도, TFT 기판(6)을 소정의 속도로 반송하면서 화소 영역(11)을 촬상하고, 그 촬상된 화소 영역(11)에 미리 설정된 기준 위치를 검출하고, 그 기준 위치를 기준으로 하여 노광 광의 조사 타이밍을 제어함으로써, TFT 기판(6)의 소정 위치에 컬러 필터 및 블랙 매트릭스의 노광 패턴을 양호한 정밀도로 형성할 수 있다.
또한, 상기 노광 장치는, 마스크를 사용하는 것에 한정되지 않고, 예를 들면, 레이저빔을 주사하거나, 또는 마이크로미러 어레이를 구동하여 TFT 기판(6) 상에 컬러 필터(31R, 31G, 31B) 또는 블랙 매트릭스(32)의 패턴을 직접 노광하는 것이어도 되고, 촬상 수단(2)에 의해 화소 영역(11)을 촬상하여 상기 화소 영역(11)에 미리 설정된 기준 위치를 검출하고, 그 기준 위치를 기준으로 하여 노광을 제어하는 노광 장치이면 어떠한 것이어도 된다.

Claims (4)

  1. 화소 영역마다 박막 트랜지스터를 형성함과 함께 그 박막 트랜지스터를 구동하기 위한 배선을 상기 화소 영역의 주변에 형성한 TFT 기판 상에, 컬러 필터 또는 블랙 매트릭스를 형성하는 액정 표시 장치용 기판의 제조 방법으로서,
    상기 TFT 기판 상에 컬러 필터 또는 블랙 매트릭스의 감광재를 도포하는 스텝과,
    상기 감광재가 도포된 TFT 기판을 소정의 속도로 반송하면서 상기 화소 영역을 촬상하는 스텝과,
    그 촬상된 화소 영역에 미리 설정된 기준 위치를 검출하는 스텝과,
    그 검출된 기준 위치를 기준으로 하여 노광 광의 조사 타이밍을 제어하여, 상기 TFT 기판 상의 소정 위치에 컬러 필터 또는 블랙 매트릭스의 노광 패턴을 형성하는 스텝
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치용 기판의 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 화소 영역을 촬상하는 스텝은, 상기 TFT 기판의 반송 방향에서 상기 노광 패턴의 형성 위치의 바로 앞측을 촬상 위치로 하는 촬상 수단에 의해 행하여지는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치용 기판의 제조 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 촬상 수단은, 수광 소자가 일렬 형상으로 배열된 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치용 기판의 제조 방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기준 위치를 검출하는 스텝은, 상기 촬상된 화소 영역의 화상을 2치화 처리하고, 그 2치화 처리된 화상 데이터와 미리 설정된 상기 기준 위치에 상당하는 화상 데이터를 비교하여, 양 데이터가 일치한 부분을 검출하여 행하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치용 기판의 제조 방법.
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