JP4731886B2 - 液晶表示装置用基板の製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は、画素領域毎に薄膜トランジスタを形成したＴＦＴ基板上にカラーフィルタ又はブラックマトリクスを直接形成する液晶表示装置用基板の製造方法に関し、詳しくは、ＴＦＴ基板を所定速度で搬送しながら撮像した画素領域に予め設定された基準位置を検出して露光光の照射タイミングを制御することによって、ＴＦＴ基板の所定位置に所定の露光パターンを精度良く形成しようとする液晶表示装置用基板の製造方法に係るものである。
一般に、液晶表示装置は、対向して配置した一組の透明基板間に液晶を封止した構成を有している。この場合、一方の透明基板は、画素電極と薄膜トランジスタとをアレイ状の画素領域に形成し、画素領域の周辺に薄膜トランジスタを駆動する配線を配設してＴＦＴ基板となるものである。また、他方の透明基板は、上記薄膜トランジスタ及び配線に対応してブラックマトリクスを形成し、ブラックマトリクスのピクセルを覆ってカラーフィルタを形成し、ブラックマトリクス及びカラーフィルタ上に共通電極を形成してカラーフィルタ基板となるものである。このような構成の液晶表示装置においては、上記一組の透明基板のアライメント誤差を考慮して一般にブラックマトリクスの線幅を広く設計している。そのため、従来の液晶表示装置においては、ブラックマトリクスのピクセルの開口率の低下を招き、画素領域の微細化が困難であった。
一方、上記問題に対処して、ＴＦＴ基板の薄膜トランジスタ及び画素領域の周辺に配設された配線を覆ってカラーフィルタを形成する、いわゆる「カラーフィルタ・オン・ＴＦＴ（color filter on TFT）」と呼ばれる液晶表示装置用基板の製造方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００４−７０１９６号公報
しかし、このような従来の液晶表示装置用基板の製造方法においては、ＴＦＴ基板の薄膜トランジスタ及び配線のパターン上にカラーフィルタ及びブラックマトリクスの露光パターンを形成する露光工程は、ＴＦＴ基板の周辺に形成したアライメントマークとカラーフィルタ又はブラックマトリクスのマスクのアライメントマークとを互いに一致させて行うものであったため、各アライメントマークの位置及び各パターンの配列に高い絶対寸法精度が要求されるものであった。特に、大型ディスプレイ用基板の場合には、その要求はより厳しくなり各パターンの位置合わせがより困難なものとなっていた。したがって、薄膜トランジスタ及び配線のパターン上に形成されるカラーフィルタ及びブラックマトリクスの重ね合わせ精度を十分に向上できないことから、ブラックマトリクスの線幅を狭くすることができず、開口率の低下を抑えながら各画素領域の微細化を図ることができなかった。したがって、高精細な液晶表示装置を実現することができなかった。
そこで、本発明は、このような問題点に対処し、ＴＦＴ基板の所定位置にカラーフィルタ又はブラックマトリクスの露光パターンを精度良く形成しようとする液晶表示装置用基板の製造方法を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明による液晶表示装置用基板の製造方法は、画素領域毎に薄膜トランジスタを設けると共に該薄膜トランジスタを駆動するための配線を前記画素領域の周辺に縦横に交差させて設けたＴＦＴ基板を一定方向に一定速度で搬送しながら該ＴＦＴ基板上に、カラーフィルタ又はブラックマトリクスのパターンを露光形成する液晶表示装置用基板の製造方法であって、前記ＴＦＴ基板上にカラーフィルタ又はブラックマトリクスの感光材を塗布するステップと、前記感光材が塗布されたＴＦＴ基板を搬送しながら、該ＴＦＴ基板の搬送方向にて前記パターンの露光位置の手前側を撮像位置とし、前記ＴＦＴ基板の搬送方向と直交する方向に該ＴＦＴ基板上の複数の前記画素領域を跨って受光素子が一列に配列されたラインＣＣＤにより前記画素領域を撮像するステップと、該撮像された画像の画像データに基づいて前記画素領域の隅部にて前記縦横配線の交差部に予め設定された基準位置を検出するステップと、該基準位置に基づいてＴＦＴ基板上の露光予定位置と前記画素領域に対応して形成されたマスクの開口部との位置ずれを補正すると共に、前記基準位置が検出されてから前記ＴＦＴ基板が所定距離だけ搬送されて、ＴＦＴ基板上の露光予定位置が前記パターンの露光位置に到達すると露光光を前記移動中のＴＦＴ基板上に所定時間だけ照射し、前記ＴＦＴ基板上の前記露光予定位置にカラーフィルタ又はブラックマトリクスのパターンを露光形成するステップと、を含むものである。
このような方法により、画素領域毎に薄膜トランジスタを設けると共に該薄膜トランジスタを駆動するための配線を画素領域の周辺に縦横に交差させて設けたＴＦＴ基板上にカラーフィルタ又はブラックマトリクスの感光材を塗布し、上記ＴＦＴ基板を一定方向に一定速度で搬送しながら、ＴＦＴ基板の搬送方向にてパターンの露光位置の手前側を撮像位置とし、ＴＦＴ基板の搬送方向と直交する方向に該ＴＦＴ基板上の複数の画素領域を跨って受光素子が一列に配列されたラインＣＣＤにより画素領域を撮像し、該撮像された画像の画像データに基づいて画素領域の隅部にて縦横配線の交差部に予め設定された基準位置を検出し、該基準位置に基づいてＴＦＴ基板上の露光予定位置と画素領域に対応して形成されたマスクの開口部との位置ずれを補正すると共に、基準位置が検出されてからＴＦＴ基板が所定距離だけ搬送されて、ＴＦＴ基板上の露光予定位置がパターン露光位置に到達すると露光光を移動中のＴＦＴ基板上に所定時間だけ照射する。これにより、ＴＦＴ基板上の露光予定位置にカラーフィルタ又はブラックマトリクスのパターンを精度良く露光形成する。
また、前記基準位置の検出は、前記ラインＣＣＤによって撮像された最新の三つの画像のデータに基づいてグレーレベルの２次元画像を得、これを２値化処理して得られた画像データと予め設定して記憶された前記基準位置に相当する画像データとを比較して、両画像データが一致した部分を検出して行うものである。これにより、ラインＣＣＤによって撮像された最新の三つの画像のデータに基づいてグレーレベルの２次元画像を得、これを２値化処理して得られた画像データと予め設定して記憶された基準位置に相当する画像データとを比較して、両画像データが一致した部分を基準位置として検出する。
さらに、前記ＴＦＴ基板上の露光予定位置と前記マスクの開口部との位置ずれ補正は、前記ＴＦＴ基板の搬送方向に前記マスクの中心と撮像中心とを合致させて設けられた前記ラインＣＣＤに予め設定された基準位置と前記縦横配線の交差部に予め設定された基準位置との間の位置ずれ量を演算し、該位置ずれ量分だけ前記ＴＦＴ基板を該基板の搬送方向と直交する方向に移動して行うものである。これにより、ＴＦＴ基板の搬送方向にマスクの中心と撮像中心とを合致させて設けられたラインＣＣＤに予め設定された基準位置とＴＦＴ基板の縦横配線の交差部に予め設定された基準位置との間の位置ずれ量を演算し、該位置ずれ量分だけＴＦＴ基板を該基板の搬送方向と直交する方向に移動してＴＦＴ基板上の露光予定位置とマスクの開口部との位置ずれを補正する。
請求項１に係る発明によれば、薄膜トランジスタ及び配線を設けたＴＦＴ基板を所定の速度で搬送しながらＴＦＴ基板の搬送方向と直交する方向に該ＴＦＴ基板上の複数の画素領域を跨って受光素子が一列に配列されたラインＣＣＤにより画素領域を撮像し、該撮像された画素領域の隅部にて縦横配線の交差部に予め設定された基準位置を検出し、該基準位置に基づいてＴＦＴ基板上の露光予定位置とマスクの開口部との位置ずれを補正すると共に、基準位置が検出されてからＴＦＴ基板が所定距離だけ搬送されて、ＴＦＴ基板上の露光予定位置がパターン露光位置に到達すると露光光を移動中のＴＦＴ基板上に所定時間だけ照射して露光するようにしたことにより、移動中のＴＦＴ基板上の所定位置にカラーフィルタ又はブラックマトリクスの露光パターンを精度良く露光形成することができる。したがって、ブラックマトリクスの線幅を狭くして開口率の低下を抑えながら各画素領域の微細化を図り、高精細な液晶表示装置を実現することができる。
また、請求項２に係る発明によれば、ラインＣＣＤによって撮像された最新の三つの画像のデータに基づいてグレーレベルの２次元画像を得、これを２値化処理して得られた画像データと予め設定して記憶された基準位置に相当する画像データとを比較して、両画像データが一致した部分を基準位置として検出するようにしたことにより、基準位置の検出をリアルタイムで高速に処理することができる。
さらに、請求項３に係る発明によれば、ＴＦＴ基板の搬送方向にマスクの中心と撮像中心とを合致させて設けられたラインＣＣＤに予め設定された基準位置とＴＦＴ基板の縦横配線の交差部に予め設定された基準位置との間の位置ずれ量を演算し、該位置ずれ量分だけＴＦＴ基板を該基板の搬送方向と直交する方向に移動してＴＦＴ基板上の露光予定位置とマスクの開口部との位置ずれを補正することができる。
以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。
図１は本発明による液晶表示装置用基板の製造方法の実施に使用される露光装置の構成を示す概念図である。この露光装置は、露光光学系により露光光を照射して該露光光学系の経路上に介装するカラーフィルタ又はブラックマトリクスのマスクのパターンをＴＦＴ基板上に露光するもので、露光光学系１と、撮像手段２と、搬送手段３と、制御手段４とを備えている。
上記露光光学系１は、カラーフィルタ又はブラックマトリクスの感光性着色レジスト（感光材）が塗布されたＴＦＴ基板６に露光光を照射して所定のカラーフィルタ又はブラックマトリクスのパターンを露光するものであり、光源７と、マスクステージ８と、結像レンズ９とを備えている。
上記光源７は、例えば紫外線を発光するランプであり、後述する制御手段４により制御されて間歇的に発光するフラッシュランプである。また、マスクステージ８は、マスク１０を載置して保持するものであり、光源７と後述の結像レンズ９との間の光路上に介装されている。そして、上記結像レンズ９は、マスク１０の開口部１０ａをＴＦＴ基板６上に結像するものであり、ＴＦＴ基板６と対向するように配設されている。なお、上記マスク１０は、ＴＦＴ基板６の表面に平行で、その移動方向（矢印Ａ方向）に直交する方向に長い矩形状の開口部１０ａを形成したものであり、上記開口部１０ａは、図２に示すように矢印Ａと直交する方向に一列に並んだ例えば五つの画素領域１１に対応して形成されている。なお、光源７は、フラッシュランプでなくて通常の紫外線ランプであってもよい。この場合、露光光の間歇照射は、例えば光源７の照射方向前方にシャッターを設けてこのシャッターを開閉制御して行ってもよい。
また、上記ＴＦＴ基板６の移動方向（矢印Ａ方向）にて上記露光光学系１による露光位置の手前側を撮像位置として、撮像手段２が設けられている。この撮像手段２は、ＴＦＴ基板６に予め形成された画素領域１１を撮像するものであり、ＴＦＴ基板６の搬送方向と直交する方向に受光素子が一列に配列された例えばラインＣＣＤである。ここで、図２に示すように、上記撮像手段２の撮像位置と上記露光光学系１による露光位置とは、所定の距離Ｄだけ離れており、撮像手段２で上記画素領域１１を撮像してから所定時間経過後に画素領域１１が上記露光位置に到達するようになっている。なお、上記距離Ｄは、小さい程よい。これにより、ＴＦＴ基板６の移動誤差を少なくすることができ、露光位置を上記画素領域１１に対してより正確に位置決めすることができる。また、同図に示すように、上記マスク１０の開口部１０ａの中心は、結像レンズ９の光軸中心と合致され、さらにＴＦＴ基板６の搬送方向（矢印Ａ方向）において、撮像手段２の撮像中心と合致されている。さらに、上記撮像手段２の近傍部には、図示省略の照明手段が設けられており、撮像手段２の撮像領域を照明できるようになっている。
さらに、上記露光光学系１の下方には、搬送手段３が設けられている。この搬送手段３は、ステージ上にＴＦＴ基板６を載置してＸＹ軸方向に移動可能にしたものであり、図示省略の搬送用モータが制御手段４により制御されてステージ３ａを移動するようになっている。なお、上記Ｘ軸方向は、ＴＦＴ基板６の搬送方向（矢印Ａ方向）に一致し、Ｙ軸方向は、それと直交する方向である。また、上記搬送手段３には、図示省略の例えばエンコーダやリニアセンサー等の位置検出センサーや速度センサーが設けられており、その出力を制御手段４にフィードバックして位置制御及び速度制御を可能にしている。さらに、搬送手段３には、アライメント手段５が設けられており、画素列に対する露光予定位置と上記マスク１０の開口部１０ａの露光位置との位置ずれを撮像手段２及びＴＦＴ基板６に予め設定された基準位置に基づいて演算し、ステージ３ａの回転角度θやＹ軸方向の位置を移動して上記位置ずれを補正できるようになっている。なお、ステージ３ａの角度θは角度センサーにより検出することができる。
そして、上記光源７、撮像手段２、及び搬送手段３に接続して制御手段４が設けられている。この制御手段４は、装置全体が適切に駆動するように制御するものであり、撮像手段２で撮像された上記画素領域１１に予め設定された基準位置を検出する画像処理部１３と、画素領域１１のＣＡＤデータや上記基準位置に相当するルックアップテーブル等のデータを記憶する記憶部１４と、上記撮像位置と露光位置との間の距離ＤとＴＦＴ基板６の移動速度Ｖとを用いて画素領域１１が撮像位置から露光位置まで移動する時間ｔを演算したり、上記基準位置に基づいて求めた露光予定位置（以下、「被露光領域」と記載する）とマスク１０の開口部１０ａとの位置ずれ等を演算する演算部１５と、上記基準位置を基準にして上記光源７の露光光の照射タイミングを制御するランプコントローラ１６と、搬送手段３のステージ３ａをＸ軸方向に所定速度で駆動すると共に搬送手段３に備えるアライメント手段５を駆動する搬送手段コントローラ１７と、装置全体を統合して制御する制御部１８とを備えている。
図３及び図４は、画像処理部１３の一構成例を示すブロック図である。図３に示すように、画像処理部１３は、例えば三つ並列に接続したリングバッファーメモリ１９Ａ，１９Ｂ，１９Ｃと、該リングバッファーメモリ１９Ａ，１９Ｂ，１９Ｃ毎にそれぞれ並列に接続した例えば三つのラインバッファーメモリ２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃと、該ラインバッファーメモリ２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃに接続され決まった閾値と比較してグレーレベルのデータを２値化して出力する比較回路２１と、上記九つのラインバッファーメモリ２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃの出力データと図１に示す記憶部１４から得た被露光領域の左端を定める第１の基準位置に相当する画像データのルックアップテーブル（以下、「左端用ＬＵＴ」と記載する）とを比較して、両データが一致したときに左端判定結果を出力する左端判定回路２２と、上記九つのラインバッファーメモリ２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃの出力データと、図１に示す記憶部１４から得た被露光領域の右端を定める第２の基準位置に相当する画像データのルックアップテーブル（以下、「右端用ＬＵＴ」と記載する）とを比較して、両データが一致したときに右端判定結果を出力する右端判定回路２３とを備えている。
また、図４に示すように、画像処理部１３は、上記左端判定結果を入力して第１の基準位置に相当する画像データの一致回数をカウントする計数回路２４Ａと、該計数回路２４Ａの出力と図１に示す記憶部１４から得た左端画素番号とを比較して両数値が一致したときに左端指定信号を上記記憶部１４に出力する比較回路２５Ａと、上記右端判定結果を入力して第２の基準位置に相当する画像データの一致回数をカウントする計数回路２４Ｂと、該計数回路２４Ｂの出力と記憶部１４から得た右端画素番号とを比較して両数値が一致したときに右端指定信号を上記記憶部１４に出力する比較回路２５Ｂと、上記計数回路２４Ａの出力に基づいて左端画素数ｎをカウントする左端画素計数回路２６と、該左端画素計数回路２６の出力と記憶部１４から得た露光終了画素列番号Ｎとを比較して両数値が一致したときに露光終了画素列指定信号を上記記憶部１４に出力する比較回路２７とを備えている。なお、上記計数回路２４Ａ，２４Ｂは、撮像手段２による読取動作が開始されるとその読取開始信号によりリセットされる。また、左端画素計数回路２６は、予め指定した領域に対する露光が終了すると露光終了信号によりリセットされる。
次に、液晶表示装置用基板の製造方法について説明する。
先ず、第１の工程においては、図５（ａ）及び図６（ａ）に示すように公知の技術を適用してＴＦＴ基板上にＴＦＴ１２と画素電極２８とをアレイ状の画素領域１１に形成し、画素領域の周辺に上記ＴＦＴ１２を駆動するゲート電極線（横配線）とデータ電極線（縦配線）とからなる配線２９を配設してＴＦＴ基板６が作成される。
第２の工程においては、図６（ｂ）に示すようにＴＦＴ基板６を覆って、例えば有機膜からなる平坦化層３０が形成される。
第３の工程においては、図６（ｃ）に示すように平坦化層３０上に、例えばネガ型の赤色感光性着色レジスト（感光材）が塗布される。そして、上記露光装置を適用してレッド（Ｒ）のカラーフィルタ３１Ｒの露光パターンが形成される。以下、上記露光装置を用いて行う露光手順を図７に示すフローチャートを参照して説明する。
先ず、露光装置に電源が投入されると、図１に示す撮像手段２、照明手段及び制御手段４が起動してスタンバイ状態となる。次に、搬送手段３のステージ３ａ上にＴＦＴ基板６が載置されて、図示省略のスイッチが操作されると、搬送手段３は、制御手段４の搬送手段コントローラ１７により制御されてＴＦＴ基板６を矢印Ａ方向に一定速度で搬送する。そして、上記ＴＦＴ基板６が撮像手段２の撮像位置に達すると、以下の手順に従って露光動作が実行される。
先ず、ステップＳ１においては、撮像手段２で画素領域１１の画像が取得される。この取得した画像データは、図３に示す画像処理部１３の三つのリングバッファーメモリ１９Ａ，１９Ｂ，１９Ｃに取り込まれて処理される。そして、最新の三つのデータが各リングバッファーメモリ１９Ａ，１９Ｂ，１９Ｃから出力される。この場合、例えばリングバッファーメモリ１９Ａから二つ前のデータが出力され、リングバッファーメモリ１９Ｂから一つ前のデータが出力され、リングバッファーメモリ１９Ｃから最新のデータが出力される。さらに、これらの各データはそれぞれ三つのラインバッファーメモリ２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃにより、例えば３×３のＣＣＤ画素領域の画像を同一のクロック（時間軸）に配置する。その結果は、例えば図８（ａ）に示すような画像として得られる。この画像を数値化すると、同図（ｂ）のように３×３の数値に対応することになる。これらの数値化された画像は、同一クロック上に並んでいるので、比較回路で閾値と比較されて２値化される。例えば、閾値を“45”とすれば、同図（ａ）の画像は、同図（ｃ）のように２値化されることになる。
ステップＳ２においては、被露光領域の左右端の基準位置が検出される。具体的には、基準位置の検出は、左端判定回路２２において、上記２値化データを図１に示す記憶部１４から得た左端用ＬＵＴのデータと比較して行う。
例えば、被露光領域の左端を指定する第１の基準位置が、図９（ａ）に示すように画素領域１１の左上端隅部の配線２９の交差部に設定されている場合には、上記左端用ＬＵＴは、同図（ｂ）に示すものになり、このときの左端用ＬＵＴのデータは、“111100100”となる。従って、上記２値化データは、上記左端用ＬＵＴのデータ“111100100”と比較され、両データが一致したときに、撮像手段２で取得した画像データが第１の基準位置であると判定され、左端判定回路２２から左端の判定結果を出力する。なお、図１２に示すように、例えば画素領域１１が五つ並んでいるときには、各画素領域１１の左上端隅部が第１の基準位置に該当することになる。
上記判定結果に基づいて、図４に示す計数回路２４Ａにおいて上記一致回数がカウントされる。そして、そのカウント数は、図１に示す記憶部１４から得た左端画素番号と比較回路２５Ａにおいて比較され、両数値が一致したとき左端指定信号を上記記憶部１４に出力する。この場合、図１２に示すように、例えば、左端画素番号として１番目の画素領域１１1を定めると、この画素領域１１1の左上端隅部が第１の基準位置と設定される。したがって、該第１の基準位置に対応する撮像手段２のラインＣＣＤにおけるエレメント番地、例えばＥＬ1が記憶部１４に記憶される。
一方、上記２値化データは、右端判定回路２３において、図１に示す記憶部１４から得た右端用ＬＵＴのデータと比較される。例えば、被露光領域の右端を指定する第２の基準位置が、図１０（ａ）に示すように画素領域１１の右上端隅部の配線２９の交差部に設定されている場合には、上記右端用ＬＵＴは、同図（ｂ）に示すものになり、このときの右端用ＬＵＴのデータは、“111001001”となる。従って、上記２値化データは、上記右端用ＬＵＴのデータ“111001001”と比較され、両データが一致したときに、撮像手段２で取得した画像データが被露光領域の右端の基準位置であると判定され、右端判定回路２３から右端判定結果を出力する。なお、前述と同様に、図１２に示すように例えば画素領域１１が五つ並んでいるときには、各画素領域１１の右上端隅部が第２の基準位置に該当することになる。
上記判定結果に基づいて、図４に示す計数回路２４Ｂにおいて上記一致回数がカウントされる。そして、そのカウント数は、図１に示す記憶部１４から得た右端画素番号と比較回路２５Ｂにおいて比較され、両数値が一致したとき右端指定信号を上記記憶部１４に出力する。この場合、図１２に示すように、例えば、右端画素番号として５番目の画素領域１１5を定めると、この画素領域１１5の右上端隅部が第２の基準位置と設定される。したがって、該第２の基準位置に対応する撮像手段２のラインＣＣＤにおけるエレメント番地、例えばＥＬ5が記憶部１４に記憶される。そして、上述のようにして被露光領域の左端及び右端の基準位置が検出されると、ステップＳ３に進む。
ステップＳ３においては、図１１に示すように、上記第１の基準位置及び第２の基準位置の検出時刻ｔ1，ｔ2に基づいて搬送方向に対するＴＦＴ基板６の傾きθが演算部１５で演算される。例えば、搬送速度をＶとすると、搬送方向における第１の基準位置と第２の基準位置とのずれ量は、（ｔ1−ｔ2）Ｖとなる。また、第１の基準位置と第２の基準位置との間隔は、図１２に示すように第１の基準位置に対応する撮像手段２のエレメント番地ＥＬ1と第２の基準位置に対応する撮像手段２のエレメント番地ＥＬ5に基づいてＫ（ＥＬ5−ＥＬ1）より求めることができる。ここで、Ｋは撮像倍率である。したがって、ＴＦＴ基板６の傾き角θは、
θ＝ａｒｃｔａｎ（ｔ1−ｔ2）Ｖ／｛Ｋ（ＥＬ5−ＥＬ1）｝
を演算することにより求めることができる。なお、上記間隔はＣＡＤデータから求めてもよい。
傾き角θが演算されると、搬送手段コントローラ１７により制御されて搬送手段３のアライメント手段５が駆動されステージ３ａが角度θだけ回転される。これにより、図１２に示すように、画素領域１１の被露光領域の各辺とマスク１０の開口部１０ａの各辺とが平行となる。
次に、ステップＳ４においては、第１の基準位置と第２の基準位置との中間位置が演算部１５で演算される。具体的には、記憶部１４から読み出した第１の基準位置に対応する撮像手段２のエレメント番地ＥＬ1と第２の基準位置に対応する撮像手段２のエレメント番地ＥＬ5に基づいて、上記中間位置は、（ＥＬ1＋ＥＬ5）／２により求めることができる。
次に、ステップＳ５においては、ステップＳ４で求めた中間位置と撮像手段２の撮像中心（エレメント番地ＥＬC）とが一致しているか否かが判定される。ここで、“ＮＯ判定”となるとステップＳ６に進む。
ステップＳ６においては、搬送手段コントローラ１７によりアライメント手段５を制御してステージ３ａを移動させ、図１２に示しようにＫ｛ＥＬC−（ＥＬ1＋ＥＬ5）／２｝分だけＹ軸方向にて矢印Ｂで示す方向にＴＦＴ基板６を移動する。これにより、図２に示すように、被露光領域の中心位置と撮像手段２の撮像中心（又はマスク１０の開口部１０ａの中心位置）とが一致する。そして、ステップＳ７に進む。
一方、ステップＳ５において、“ＹＥＳ判定”となるとなった場合にもステップＳ７に進む。
ステップＳ７においては、画素領域１１の被露光領域が露光光学系１の露光位置に設定されたか否かが判定される。この判定は、記憶部１４に記憶された第１の基準位置の検出時刻ｔ1、図２に示す搬送方向における画素領域１１の幅Ｗ及び搬送速度Ｖ並びに撮像位置と露光位置との距離Ｄの各データに基づいて、撮像手段２によって画素列の中心位置が撮像されてからＴＦＴ基板６が距離Ｄだけ搬送される時間ｔを演算部１５で演算し、該時間ｔを管理することによって行われる。ここで、時間ｔが経過した、即ち被露光領域が露光位置に設定されたと判定（“ＹＥＳ判定”）となると、ステップＳ８に進む。
ステップＳ８においては、ランプコントローラ１６が起動して、光源７を予め設定された所定時間だけ発光させる。この場合、ＴＦＴ基板６が一定の速度で移動しているため、露光パターンの搬送方向のエッジがボケる場合がある。したがって、そのボケ量が許容値となるように搬送速度及び露光時間並びに光源７のパワーを予め設定しておく。
ステップＳ９においては、左端画素数ｎが図４に示す左端画素計数回路２６でカウントされる。そして、ステップＳ１０に進んで、上記左端画素数ｎが予め設定されて記憶部１４に記憶された露光終了画素列番号Ｎと比較器２７で比較され、両数値が一致したか否かが判定される。
ステップＳ１０において、“ＮＯ判定”となると、ステップＳ１に戻って、次の基準位置の検出動作に移る。この場合、撮像手段２の読取開始信号により、図４に示す計数回路２４Ａ，２４Ｂはリセットされる。
一方、ステップＳ１０において、“ＹＥＳ判定”となるとＴＦＴ基板６の所定領域に対する全ての露光が終了し、図４に示す露光終了信号により左端画素計数回路２６がリセットされる。そして、搬送手段３は、ステージ３ａをスタート位置まで高速で戻す。
なお、上記露光光学系１による露光可能領域がＴＦＴ基板６の幅よりも狭いときには、上記ステップＳ１０が終了するとステージ３ａをＹ軸方向に所定距離だけステップ移動して、上記ステップＳ１〜Ｓ１０を再度実行し、既露光領域に隣接する領域に露光を行う。なお、上記露光光学系１及び撮像手段２をＹ軸方向に複数一列状態に配設してＴＦＴ基板６の全幅に対して１回で露光できるようにしてもよい。また、被露光領域に対して撮像手段２による撮像領域が狭いときには、撮像手段２をＹ軸方向に複数台並べて設置してもよい。
また、説明の便宜からステップＳ１〜Ｓ１０を一連の動作として説明したが、基準位置の検出は、上記各ステップの実行と並行して行われ、検出データは随時記憶部１４に記憶される。したがって、上記ステップＳ３におけるＴＦＴ基板６のθ調整やステップＳ６におけるＴＦＴ基板６のＹ軸調整は、記憶部１４から必要データを読み出してＴＦＴ基板６が一つ前の露光位置から次の露光位置まで移動する時間内に実行される。
以上により、露光が終了すると現像してから、例えば200℃〜230℃で焼成することにより、図５（ｂ）及び図６（ｃ）に示すように例えばレッド（Ｒ）のカラーフィルタ３１Ｒが形成される。さらに、上述と同様にして、グリーン（Ｇ）及びブルー（Ｂ）のカラーフィルタ３１Ｇ，３１Ｂが形成される（図５（ｃ）参照）。
第４の工程においては、カラーフィルタ上に例えばポジ型の感光性黒色レジストが塗布される。そして、図５（ｃ）に示すように上記感光性黒色レジスト（感光材）を露光してＴＦＴ１２及び配線２９に重なる位置を遮光するブラックマトリクス３２を形成する。この場合、使用するブラックマトリクス３２のマスク１０は、図１３に示しように開口部１０ａが被露光領域の画素領域１１に対応して横一列に並んだものである。
なお、ＴＦＴ基板６を覆って感光性黒色レジストが塗布されているため基板の上方から画素領域１１を撮像することができないので、この場合は、露光装置として、図１４に示すように撮像手段２をステージ３ａの下側に配設してＴＦＴ基板６の下側から基板を透して画素領域１１を撮像可能にしたものが適用される。このとき、露光手順は、第３の工程と同様にして行う。このようにして露光が終了し、現像を行ってから本焼成すれば、図５（ｃ）及び図６（ｄ）に示すようにカラーフィルタ上にブラックマトリクス３２が形成された液晶表示装置用基板が作製される。
また、ブラックマトリクス３２は、感光性黒色レジストを使用したものに限られず、例えばＣｒ等の金属膜であってもよい。この場合、カラーフィルタ３１Ｒ，３１Ｇ，３１Ｂ上にスパッタリング等により例えばＣｒの膜を形成し、該Ｃｒの膜上にフォトレジストを塗布して上記露光装置を用いてブラックマトリクス３２のレジストパターンを作成し、該レジストパターンをマスクとして上記Ｃｒの膜をエッチングすればＣｒのブラックマトリクス３２を形成することができる。
このように、本発明の液晶表示装置用基板の製造方法によれば、ＴＦＴ基板６を所定速度で搬送しながら画素領域１１を撮像し、該撮像された画素領域１１に予め設定された基準位置を検出し、該基準位置を基準にして露光光の照射タイミングを制御するようにしたことにより、ＴＦＴ基板６の所定位置にカラーフィルタ及びブラックマトリクスの露光パターンを精度良く形成することができる。
なお、上記実施形態において使用される露光装置は、マスク１０とレジストが塗布されたＴＦＴ基板６の位置を十分に離して、マスク１０の像を結像レンズ９によりＴＦＴ基板６のレジストに結像するものとしているが、これに限られず、例えば図１５に示すように、撮像手段２をステージ３ａの下側に配設してＴＦＴ基板６の下側から基板を透して画素領域１１を撮像可能にし、マスク１０をレジストの塗布されたＴＦＴ基板６に対して近接配置して、マスク１０の像をＴＦＴ基板６のレジストに転写させる近接露光方式や、マスク１０とＴＦＴ基板１０とを接触させて、マスク１０の像をＴＦＴ基板６のレジストに直接露光する接触露光方式の露光装置を適用してもよい。いずれの露光装置においても、ＴＦＴ基板６を所定の速度で搬送しながら画素領域１１を撮像し、該撮像された画素領域１１に予め設定された基準位置を検出し、該基準位置を基準にして露光光の照射タイミングを制御することにより、ＴＦＴ基板６の所定位置にカラーフィルタ及びブラックマトリクスの露光パターンを精度良く形成することができる。
また、上記露光装置は、マスクを使用するものに限られず、例えば、レーザビームを走査したり、又はマイクロミラーアレイを駆動してＴＦＴ基板６上にカラーフィルタ３１Ｒ，３１Ｇ，３１Ｂ又はブラックマトリクス３２のパターンを直接露光するものであってもよく、撮像手段２で画素領域１１を撮像して該画素領域１１に予め設定された基準位置を検出し、該基準位置を基準にして露光を制御する露光装置であればいかなるものであってもよい。
本発明による液晶表示装置用基板の製造方法の実施に使用される露光装置の構成を示す概念図である。 上記露光装置の撮像手段及びマスクの開口部並びに画素領域の被露光領域との関係を示す説明図である。 上記露光装置の画像処理部の内部構成において処理系統の前半部を示すブロック図である。 同じく上記露光装置の画像処理部の内部構成において処理系統の後半部を示すブロック図である。 本発明による液晶表示装置用基板の製造方法の製造工程を説明する平面図である。 上記製造工程を説明する断面図である。 上記露光装置による露光手順を説明するフローチャートである。 上記画像処理部のリングバッファーメモリの出力を２値化する方法を示す説明図である。 上記ＴＦＴ基板の画素領域に予め設定された第１の基準位置の画像とそのルックアップテーブルを示す説明図である。 上記ＴＦＴ基板の画素領域に予め設定された第２の基準位置の画像とそのルックアップテーブルを示す説明図である。 ＴＦＴ基板の傾き調整状態を説明する平面図である。 ＴＦＴ基板のＹ軸方向のアライメント調整を説明する平面図である。 上記ＴＦＴ基板上に形成されるブラックマトリクスのマスクの例を示す平面図である。 上記ブラックマトリクスを形成する際に使用される露光装置の他の構成例を示す説明図である。 本発明による液晶表示装置用基板の製造方法の実施に使用される露光装置の更に他の構成例を示す説明図である。
符号の説明
１…露光光学系
２…撮像手段
３…搬送手段
４…制御手段
６…ＴＦＴ基板
７…光源
１０…マスク
１０ａ…開口部
１１…画素領域
１２…ＴＦＴ
１３…画像処理部
１６…ランプコントローラ
２９…配線

Claims (3)

  1. 画素領域毎に薄膜トランジスタを設けると共に該薄膜トランジスタを駆動するための配線を前記画素領域の周辺に縦横に交差させて設けたＴＦＴ基板を一定方向に一定速度で搬送しながら該ＴＦＴ基板上に、マスクを介してカラーフィルタ又はブラックマトリクスのパターンを露光形成する液晶表示装置用基板の製造方法であって、
    前記ＴＦＴ基板上にカラーフィルタ又はブラックマトリクスの感光材を塗布するステップと、
    前記感光材が塗布されたＴＦＴ基板を搬送しながら、該ＴＦＴ基板の搬送方向にて前記パターンの露光位置の手前側を撮像位置とし、前記ＴＦＴ基板の搬送方向と直交する方向に該ＴＦＴ基板上の複数の前記画素領域を跨って受光素子が一列に配列されたラインＣＣＤにより前記画素領域を撮像するステップと、
    該撮像された画像の画像データに基づいて前記画素領域の隅部にて前記縦横配線の交差部に予め設定された基準位置を検出するステップと、
    該基準位置に基づいてＴＦＴ基板上の露光予定位置と前記画素領域に対応して形成された前記マスクの開口部との位置ずれを補正すると共に、前記基準位置が検出されてから前記ＴＦＴ基板が所定距離だけ搬送されて、ＴＦＴ基板上の露光予定位置が前記パターンの露光位置に到達すると露光光を前記移動中のＴＦＴ基板上に所定時間だけ照射し、前記ＴＦＴ基板上の前記露光予定位置にカラーフィルタ又はブラックマトリクスのパターンを露光形成するステップと、
    を含むことを特徴とする液晶表示装置用基板の製造方法。
  2. 前記基準位置の検出は、前記ラインＣＣＤによって撮像された最新の三つの画像のデータに基づいてグレーレベルの２次元画像を得、これを２値化処理して得られた画像データと予め設定して記憶された前記基準位置に相当する画像データとを比較して、両画像データが一致した部分を検出して行うことを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置用基板の製造方法。
  3. 前記ＴＦＴ基板上の露光予定位置と前記マスクの開口部との位置ずれ補正は、前記ＴＦＴ基板の搬送方向に前記マスクの中心と撮像中心とを合致させて設けられた前記ラインＣＣＤに予め設定された基準位置と前記縦横配線の交差部に予め設定された基準位置との間の位置ずれ量を演算し、該位置ずれ量分だけ前記ＴＦＴ基板を該基板の搬送方向と直交する方向に移動して行うことを特徴とする請求項１又は２記載の液晶表示用基板の製造方法。
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