JP4822977B2 - ブラックマトリクスのパターン形成方法及び露光装置 - Google Patents

ブラックマトリクスのパターン形成方法及び露光装置 Download PDF

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本発明は、基板の表面に形成された不透明な膜に、画像を表示する表示基板の表示領域に形成された多数の画素に対応させてブラックマトリクスのパターンを露光して形成する方法に関し、詳しくは、上記表示基板の多数の画素に対するブラックマトリクスの形成精度を向上しようとするブラックマトリクスのパターン形成方法及び露光装置に係るものである。
従来のブラックマトリクスのパターン形成方法は、ブラックマトリクス用基板上にネガ型ブラックレジストを形成し、フォトマスクを介して上記レジストを14.0〜70.0mJ/cm２の露光量で露光してブラックマトリクスのパターンを形成するようになっていた（例えば、特許文献１参照）。なお、この場合、ブラックマトリクスは、上記露光されたネガ型ブラックレジストを現像することによって形成される。
特開２０００−１９９９６７号公報
しかし、このような従来のブラックマトリクスのパターン形成方法においては、ブラックマトリクスのパターンが、例えば液晶表示装置の薄膜トランジスタ基板（以下「ＴＦＴ基板」と記載する）と完全に分離して形成されるため、このようなパターンに基づいて製造されるブラックマトリクス基板を上記ＴＦＴ基板と組み合わせて使用した場合に、ブラックマトリクスをＴＦＴ基板の画素に対して精度良く合致させることは困難であった。
特に、モバイル用の液晶表示装置に使用されるポリシリコンＴＦＴ基板は、製造過程で高温工程を通るため、画素パターンに大きな歪みが発生する場合があり、このような歪んだポリシリコンＴＦＴ基板の画素に対してブラックマトリクスを精度良く合致させることは極めて困難であった。
そこで、本発明は、このような問題点に対処し、表示基板の多数の画素に対するブラックマトリクスの形成精度を向上しようとするブラックマトリクスのパターン形成方法及び露光装置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、第１の発明によるブラックマトリクスのパターン形成方法は、フォトマスクを使用してブラックマトリクス用基板に露光し、該ブラックマトリクス用基板の表面に形成された不透明な膜に、画像を表示する表示基板の表示領域に形成された多数の画素に対応させてブラックマトリクスのパターンを形成する方法であって、前記表示領域の外側に該表示領域の縁部に沿って露光位置補正用の参照パターンを直線状に形成した表示基板と、前記ブラックマトリクス用基板とを重ね合わせた被露光体を前記直線状の参照パターンと平行に一定速度で搬送する第１ステップと、前記表示基板の参照パターンに対応した前記ブラックマトリクス用基板の当該部分にレーザ光を照射し、当該部分の前記不透明な膜を除去して窓を形成する第２ステップと、前記窓を通して観察される前記表示基板の参照パターンと前記フォトマスクに予め設けられたアライメントマークとを撮像し、両者間の距離が所定値となるように前記フォトマスクの露光位置を補正して露光する第３ステップと、を行うものである。
このような構成により、表示領域の外側に該表示領域の縁部に沿って露光位置補正用の参照パターンを直線状に形成した表示基板と、ブラックマトリクス用基板とを重ね合わせた被露光体を直線状の参照パターンと平行に一定速度で搬送し、表示基板の参照パターンに対応したブラックマトリクス用基板の当該部分にレーザ光を照射し、当該部分の不透明な膜を除去して窓を形成し、該窓を通して観察される表示基板の参照パターンとフォトマスクに予め設けられたアライメントマークとを撮像し、両者間の距離が所定値となるようにフォトマスクの露光位置を補正して露光し、ブラックマトリクス用基板の表面に形成された不透明な膜に、画像を表示する表示基板の表示領域に形成された多数の画素に対応させてブラックマトリクスのパターンを形成する。
また、前記表示基板と前記ブラックマトリクス用基板との間に透明なスペーサ材を介在させている。これにより、スペーサ材で表示基板とブラックマトリクス用基板とが直接接するのを防止する。
そして、前記表示基板は、同時に形成される複数枚の表示基板のうちの一枚である。これにより、同時に形成される複数枚の表示基板のうちの一枚を参照してブラックマトリクスのパターンを形成する。
また、第２の発明によるブラックマトリクスのパターン形成方法は、フォトマスクを使用して表示基板に露光し、該表示基板の表面に形成された不透明な膜に画像を表示する表示領域に形成された多数の画素に対応させてブラックマトリクスのパターンを形成する方法であって、前記表示領域の外側に該表示領域の縁部に沿って露光位置補正用の参照パターンを直線状に形成した表示基板からなる被露光体を前記直線状の参照パターンと平行に一定速度で搬送する第１ステップと、前記表示基板の参照パターンに対応した部分にレーザ光を照射し、当該部分の前記不透明な膜を除去して窓を形成する第２ステップと、前記窓を通して観察される前記表示基板の参照パターンと前記フォトマスクに予め設けられたアライメントマークとを撮像し、両者間の距離が所定値となるように前記フォトマスクの露光位置を補正して露光する第３ステップと、を行うものである。
このような構成により、表示領域の外側に該表示領域の縁部に沿って露光位置補正用の参照パターンを直線状に形成した表示基板からなる被露光体を直線状の参照パターンと平行に一定速度で搬送し、表示基板の参照パターンに対応した部分にレーザ光を照射し、当該部分の不透明な膜を除去して窓を形成し、該窓を通して観察される表示基板の参照パターンとフォトマスクに予め設けられたアライメントマークとを撮像し、両者間の距離が所定値となるようにフォトマスクの露光位置を補正して露光し、表示基板の表面に形成された不透明な膜に画像を表示する表示領域に形成された多数の画素に対応させてブラックマトリクスのパターンを形成する。
さらに、前記不透明な膜は、不透明な感光材である。これにより、不透明な感光材を露光してブラックマトリクスのパターンを形成する。
さらにまた、前記不透明な膜は、不透明な金属薄膜とその上に塗布された感光材からなるものである。これにより、不透明な金属薄膜上に塗布された感光材を露光してブラックマトリクスのパターンを形成する。
そして、前記感光材は、ネガ型のレジストである。これにより、ネガ型のレジストを露光してブラックマトリクスのパターンを形成する。
また、第３の発明による露光装置は、フォトマスクを使用して被露光体に露光し、該被露光体の表面に形成された不透明な膜に、画像を表示する表示領域に形成された多数の画素に対応させてブラックマトリクスのパターンを形成する露光装置であって、前記表示領域の外側に該表示領域の縁部に沿って露光位置補正用の参照パターンを直線状に形成した表示基板と前記不透明な膜を形成したブラックマトリクス用基板とを重ね合わせた被露光体、又は前記不透明な膜を形成した前記表示基板からなる被露光体を前記参照パターンと平行に一定速度で搬送する搬送手段と、前記フォトマスクを介して前記被露光体に露光光を照射し、フォトマスクのマスクパターンを露光する露光光学系と、前記露光光学系による露光位置の前記被露光体の搬送方向手前側の位置にて、前記被露光体の前記参照パターンに対応した部分にレーザ光を照射し、当該部分の前記不透明な膜を除去して窓を形成するレーザ光源と、前記窓を通して観察される前記参照パターンと前記フォトマスクに予め設けられたアライメントマークとを撮像する撮像手段と、前記参照パターンと前記アライメントマークとの間の距離が所定値となるように前記フォトマスクを変位させるアライメント手段と、を備えたものである。
このような構成により、搬送手段で表示領域の外側に該表示領域の縁部に沿って露光位置補正用の参照パターンを直線状に形成した表示基板と不透明な膜を形成したブラックマトリクス用基板とを重ね合わせた被露光体、又は不透明な膜を形成した上記表示基板からなる被露光体を上記参照パターンと平行に一定速度で搬送し、露光光学系による露光位置の被露光体の搬送方向手前側の位置でレーザ光源により被露光体の参照パターンに対応した部分にレーザ光を照射し、当該部分の不透明な膜を除去して窓を形成し、撮像手段で窓を通して観察される参照パターンとフォトマスクに予め設けられたアライメントマークとを撮像し、アライメント手段で参照パターンとアライメントマークとの間の距離が所定値となるようにフォトマスクを変位させ、露光光学系によりフォトマスクを介して被露光体に露光光を照射し、フォトマスクのマスクパターンを露光する。
さらに、前記不透明な膜は、不透明な感光材である。これにより、不透明な感光材を露光してブラックマトリクスのパターンを形成する。
また、前記不透明な膜は、不透明な金属薄膜とその上に塗布された感光材からなるものである。これにより、不透明な金属薄膜上に塗布された感光材を露光してブラックマトリクスのパターンを形成する。
さらに、前記感光材は、ネガ型のレジストである。これにより、ネガ型のレジストを露光してブラックマトリクスのパターンを形成する。
そして、前記レーザ光源は、複数の波長が混合したレーザ光を放射するパルスレーザ光源である。これにより、パルスレーザ光源で複数の波長が混合したレーザ光を放射する。
請求項１に係るブラックマトリクスのパターン形成方法によれば、表示基板に形成された参照パターンを参照しながら露光位置を補正して露光するようにしているので、表示基板の多数の画素に対するブラックマトリクスの形成精度を向上することができる。したがって、製造過程で高温工程を通るため、画素パターンの歪みの発生が大きいポリシリコンＴＦＴ基板に対してもブラックマトリクスを精度良く形成することができる。
また、請求項２に係る発明によれば、表示基板とブラックマトリクス用基板との間に透明なスペーサ材を介在させているので、表示基板とブラックマトリクス用基板とが直接接触して表示基板の参照パターンに傷が付くのを防止することができる。したがって、上記傷を誤検知して露光位置精度を低下させるおそれがない。また、この場合、スペーサ材として紫外線を透過させ難い部材を使用すれば、レーザ光によって表示基板の参照パターンがダメージを受けるのを防止することができる。
そして、請求項３に係る発明によれば、同一ロット内の歪の発生状況はほぼ同じであるので、同一ロット内から選択された一枚の表示基板を参照して形成されたブラックマトリクスは、他の全ての表示基板にも適用することができる。したがって、一枚の表示基板を参照して１ロット分のブラックマトリクスを形成することができ、露光工程の作業効率が向上する。
また、請求項４に係るブラックマトリクスのパターン形成方法によれば、表示基板に形成された参照パターンを参照しながら露光位置を補正して露光するようにしているので、表示基板の多数の画素に対するブラックマトリクスの形成精度を向上することができる。したがって、製造過程で高温工程を通るため、画素パターンの歪みの発生が大きいポリシリコンＴＦＴ基板に対してもブラックマトリクスを精度良く形成することができる。また、表示基板に直接ブラックマトリクスを形成することができるので、カラーフィルタ・オン・ＴＦＴ（color filter on TFT）液晶表示基板の製造にも適用することができる。
さらに、請求項５又は９に係る発明によれば、不透明な膜として不透明な感光材を使用しているので、該不透明な感光材をそのままブラックマトリクスの遮光膜として用いることができる。
さらに、請求項６又は１０に係る発明によれば、不透明な膜が不透明な金属薄膜とその上に塗布された感光材からなるものとしているので、ブラックマトリクスの遮光膜として例えばクロム等の金属薄膜を形成したものに対しても適用することができる。
さらに、請求項７又は１１に係る発明によれば、ネガ型のレジストを使用しているので、ブラックマトリクスの縦横の線状のパターンを露光して形成することができる。したがって、縦線形成用フォトマスクを使用して縦線パターンを露光して形成した後、基板を９０度回転し、横線形成用フォトマスクを使用して横線パターンを露光して形成すれば、ブラックマトリクスのパターンを形成することができる。この場合、線状のパターンを形成するので、基板を搬送しながら行なう露光においては、参照パターンに対して追従制御するだけでよく、露光制御が容易になる。
また、請求項８に係る露光装置によれば、表示基板に形成された参照パターンを参照しながら露光位置を補正してブラックマトリクスのパターンを露光することができる。したがって、表示基板の多数の画素に対するブラックマトリクスの形成精度を向上することができる。これにより、製造過程で高温工程を通るため、画素パターンの歪みの発生が大きいポリシリコンＴＦＴ基板に対してもブラックマトリクスを精度良く形成することができる。この場合、被露光体として不透明な膜を形成した表示基板を使用すれば、該表示基板に直接ブラックマトリクスを形成することができるので、カラーフィルタ・オン・ＴＦＴ液晶表示基板の製造にも適用することができる。
そして、請求項１２に係る発明によれば、複数の波長が混合したレーザ光を照射するようにしているので、レーザ光源で発生した直後の高エネルギーのレーザ光をそのまま照射することができる。したがって、被露光体が動いていても、該被露光体の不透明な膜を容易に除去することができる。
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は本発明による露光装置の実施形態を示す正面図であり、図２は図１のＯ−Ｏ線断面図である。この露光装置は、基板の表面に形成された不透明な膜に、画像を表示する表示基板の表示領域に形成された多数の画素に対応させてブラックマトリクスのパターンを露光して形成するもので、本発明のブラックマトリクスのパターン形成方法に直接使用されるものであり、搬送手段１と、露光光学系２と、レーザ光源３と、撮像手段４と、アライメント手段５とからなる。なお、ここでは、上記表示基板が例えばモバイル用液晶表示装置のポリシリコンＴＦＴ基板６である場合について説明する。
上記搬送手段１は、図１に示すように、被露光体７を載置して、同図において矢印Ａで示す搬送方向に一定速度で搬送するものであり、例えば、複数のエアステージ８と、複数の搬送ローラ９とを備えて構成されている。なお、上記被露光体７は、ポリシリコンＴＦＴ基板６と、透明な基板の表面に不透明な膜としてネガ型のブラックレジスト（感光材）を塗布したブラックマトリクス用基板１０とを、透明なスペーサ材１１を介在させて重ね合わせたものである。
ここで、上記ポリシリコンＴＦＴ基板６は、ブラックマトリクスの露光位置を定めるための参照用として使用されるものであり、図３に示すように、画像を表示する表示領域１２の外側に該表示領域１２の縁部１２ａ，１２ｂに沿って露光位置補正用の参照パターン１３ａ，１３ｂが直線状に形成されている。そして、上記参照用のポリシリコンＴＦＴ基板６は、同時に形成される複数枚のポリシリコンＴＦＴ基板のうちの一枚を選択したものである。
上記エアステージ８は、上面に圧縮空気を噴射する多数の噴射口と空気を吸引する多数の吸引口とを設けたものであり、上記搬送方向に沿って複数個を所定間隔で配設し、空気の噴射と吸引とをバランスさせて被露光体７を所定量だけ浮上させることができるようになっている。また、上記複数のエアステージ８の搬送方向と平行な縁部に沿って複数の搬送ローラ９が設けられている。この搬送ローラ９は、上記被露光体７の縁部を保持して図１に示す矢印Ａ方向に所定速度で搬送するものであり、常時上方に付勢されており、被露光体７の荷重によって所定量だけ下方に沈み込むようになっている。そして、各搬送ローラ９は、図示省略の搬送用駆動モータによって同期して駆動されるようになっている。
上記エアステージ８の上方には、露光光学系２が設けられている。この露光光学系２は、露光光をフォトマスク１４に照射して、フォトマスク１４のマスクパターン１５を上記ブラックマトリクス用基板１０のブラックレジストに露光するものであり、光源１６と、コンデンサーレンズ１７と、マスクステージ１８とを備えて構成されている。
上記光源１６は、紫外線を含む露光光を放射するものであり、例えば上記露光光を生成して放射する発光管１９と、楕円鏡２０とからなっている。発光管１９は、図２に示すように搬送方向とほぼ直交する方向（同図に示す矢印Ｂ，Ｃ方向）に細長い形状を有しており、長尺のフォトマスク１４に対して効率よく露光光を照射できるようになっている。また、上記楕円鏡２０は、上記発光管１９を該楕円鏡２０の第１焦点ｆ１に配置した状態で内包し、発光管１９から放射された露光光を第２焦点ｆ２に集光させるようになっている。なお、光源１６の発光管１９は、細長い形状のものでなくてもよい。
また、上記光源１６の露光光の放射方向前方には、コンデンサーレンズ１７が配設されている。このコンデンサーレンズ１７は、放射状の露光光を光軸にほぼ平行な光線束の露光光に変換してフォトマスク１４を照射できるようにするものであり、その前焦点を上記楕円鏡２０の第２焦点にほぼ一致させて設けられている。
さらに、上記搬送手段１とコンデンサーレンズ１７との間には、マスクステージ１８が設けられている。このマスクステージ１８は、フォトマスク１４を上記搬送手段１によって搬送される被露光体７の面に近接対向させて、該面に平行に保持するものであり、後述のアライメント手段５によって図２に示す矢印Ｂ，Ｃ方向に変位可能に構成されている。
上記フォトマスク１４は、複数のマスクパターン１５を所定間隔で一列に並べて設けたものであり、図２に示すように、透明なガラス基板２１にクロム等の不透明膜２２を形成し、該不透明膜２２に上記複数のマスクパターン１５となる開口部を形成して作製される。
図４は、本発明の露光装置において使用されるフォトマスクの一構成例を示す平面図であり、（ａ）はブラックマトリクスの縦線を形成するための縦線形成用フォトマスク１４ａで、（ｂ）はブラックマトリクスの横線を形成するための横線形成用フォトマスク１４ｂである。図４に示すように、複数のマスクパターン１５ａ，１５ｂが所定間隔で一列に並べて形成され、該マスクパターン１５ａ，１５ｂの並びに平行して細長状の覗き窓２３が形成されている。この覗き窓２３は、後述のレーザ光の照射でブラックレジストが除去され形成された窓（図６又は図７の符号３５参照）を通して上方から上記ポリシリコンＴＦＴ基板６の参照パターン１３ａ，１３ｂを観察可能とするものである。また、上記覗き窓２３の内部には、上記マスクパターン１５ａ，１５ｂと所定の位置関係をなしてアライメントマーク２４ａ，２４ｂが形成されている。さらに、上記覗き窓２３には図示省略の紫外線カットフィルタが設けられており、該覗き窓２３がブラックレジストに露光されないようになっている。
このように形成されたフォトマスク１４は、図１に示すように、不透明膜２２を形成した面を下側にし、覗き窓２３が矢印Ａで示す搬送方向手前側となるようにして上記マスクステージ１８に保持される。
上記搬送手段１の上方には、レーザ光源３が設けられている。このレーザ光源３は、露光光学系２のフォトマスク１４による露光位置の搬送方向手前側の位置にて、ポリシリコンＴＦＴ基板６の参照パターン１３ａ，１３ｂに対応した部分にレーザ光を照射し、ブラックマトリクス用基板１０のブラックレジストを除去するものであり、複数の波長が混合したレーザ光を放射するパルスレーザ光源である。そして、上記ブラックマトリクス用基板１０の表面近傍にてその上方の位置にレーザ光が集光するようにされており、このレーザ光によりポリシリコンＴＦＴ基板６の参照パターン１３ａ，１３ｂがダメージを受けないようになっている。なお、ポリシリコンＴＦＴ基板６とブラックマトリクス用基板１０との間に介在させるスペーサ材１１が紫外線を透過させ難い部材で形成されていれば、レーザ光をブラックマトリクス用基板１０の表面よりも下側で集光させてもよい。また、上記レーザ光は、複数の波長が混合したものでなく、単一波長のものであってもよい。図１において符号２５は、レーザ光を所定位置まで導くガラスファイバーである。
上記搬送手段１の上方にて、被露光体７から上方に向かう光路がハーフミラー２６によって折り曲げられた光路上には、撮像手段４が設けられている。この撮像手段４は、レーザ光の照射によってブラックレジストが除去されて形成された窓を通して観察されるポリシリコンＴＦＴ基板６の参照パターン１３ａ，１３ｂと、上記フォトマスク１４のアライメントマーク２４ａ，２４ｂとをフォトマスク１４に形成した覗き窓２３により同時に撮像するものであり、搬送方向と直交する方向に複数の受光素子を一直線状に並べたラインセンサーである。この場合、上記撮像手段４により撮像される参照パターン１３ａ，１３ｂの像は、マスクステージ１８の下側にて搬送手段１の隣り合うエアステージ８間に設けられた照明手段２６の照明光により照明されたものであり、フォトマスク１４のアライメントマーク２４ａ，２４ｂの像は、光源１６の露光光に含まれる可視光により照明されたものである。
上記マスクステージ１８には、アライメント手段５が設けられている。このアライメント手段５は、上記ポリシリコンＴＦＴ基板６の参照パターン１３ａ，１３ｂと、フォトマスク１４のアライメントマーク２４ａ，２４ｂとの間の距離が所定値となるようにマスクステージ１８を図２に示す矢印Ｂ，Ｃ方向に変位させ、フォトマスク１４による露光位置を補正するものであり、マスクステージ１８を変位させる例えばモータやアクチュエータ等の駆動部を備えている。
図５は、本発明の露光装置の制御手段を示すブロック図である。この制御手段２７は、撮像手段４により撮像された画像に基づいてアライメント手段５を制御し、フォトマスク１４による露光位置を補正制御するものであり、画像処理部２８と、メモリ２９と、演算部３０と、アライメント手段コントローラ３１と、制御部３２とからなる。なお、図示省略されているが、上記制御手段２７には、レーザ光源３の発光状態を制御するレーザ光源コントローラも含まれる。
上記画像処理部２８は、撮像手段４で撮像されたポリシリコンＴＦＴ基板６の参照パターン１３ａ，１３ｂとフォトマスク１４のアライメントマーク２４ａ，２４ｂの画像を処理して、上記参照パターン１３ａ，１３ｂとアライメントマーク２４ａ，２４ｂの位置を検出するものである。また、上記メモリ２９は、上記参照パターン１３ａ，１３ｂとアライメントマーク２４ａ，２４ｂとの距離の設計値を保存すると共に、後述の演算部３０における演算結果を一時的に記憶するものである。さらに、上記演算部３０は、上記画像処理部２８で検出された上記参照パターン１３ａ，１３ｂとアライメントマーク２４ａ，２４ｂの位置から両者間の距離を演算し、上記メモリ２９から読み出した設計値と比較してその差分を求め、露光位置補正信号を出力するものである。さらにまた、上記アライメント手段コントローラ３１は、上記演算部３０から入力した露光位置補正信号に基づいてアライメント手段５を駆動制御するものである。そして、上記制御部３２は、制御手段２７の上記各構成要素が適切に動作するように制御するものである。
なお、ポリシリコンＴＦＴ基板６及びブラックマトリクス用基板１０が大型基板であり、上記一つの露光光学系２では、上記基板の全幅をカバーできない場合には、上記露光光学系２、レーザ光源３、撮像手段４及び照明手段２６を一組として、これらを搬送方向と直交する方向に複数組並べて設けるとよい。
次に、このように構成された露光装置の動作及びそれを用いて行なうブラックマトリクスの形成方法について説明する。
先ず、第１ステップにおいては、参照用として選択されたポリシリコンＴＦＴ基板６とスペーサ材１１とブラックマトリクス用基板１０とを重ね合わせた被露光体７が、図４（ａ）に示すブラックマトリクスの縦線形成用フォトマスク１４ａを搭載した露光装置の搬送手段１上に載置される。この場合、図３に示す参照パターン１３ａが搬送方向と平行になるようにされる。こうして、被露光体７が搬送手段１上に載置されると、図１に示すエアステージ８のエアの噴射と吸引とのバランスによって上記被露光体７は、ステージ上に所定量だけ浮上して保持される。そして、この状態で被露光体７は、搬送ローラ９によって矢印Ａで示す方向に一定速度で搬送される。
第２ステップにおいては、搬送手段１によって搬送された被露光体７がレーザ光源３による照射位置に達すると、図６に示すように、先ず、レーザ光源３から放射されるレーザ光３３によって、被露光体７のブラックマトリクス用基板１０に塗布されたブラックレジスト３４が除去されて窓３５が形成される。これにより、この窓３５を通して上方からポリシリコンＴＦＴ基板６の参照パターン１３ａが観察可能となる。
第３ステップにおいては、被露光体７が矢印Ａ方向にさらに進むと、撮像手段４によって縦線形成用フォトマスク１４ａの覗き窓２３によりブラックレジスト３４の窓３５を通して観察されるポリシリコンＴＦＴ基板６の参照パターン１３ａと縦線形成用フォトマスク１４ａのアライメントマーク２４ａとが撮像され、それらの画像が画像処理部２８で処理されて、上記参照パターン１３ａ及びアライメントマーク２４ａの位置が検出される。
さらに、上記画像処理部２８から出力された参照パターン１３ａとアライメントマーク２４ａの位置情報が演算部３０に入力され、演算部３０において、参照パターン１３ａとアライメントマーク２４ａとの距離Ｄが演算される。その結果は、メモリ２９から読み出された上記距離Ｄの設計値と比較され、その差分が演算されて露光位置補正信号が出力される。
さらにまた、上記演算部３０から出力された露光位置補正信号がアライメント手段コントローラ３１に入力される。このアライメント手段コントローラ３１は、上記露光位置補正信号に基づいてアライメント手段５を制御してマスクステージ１８を変位させる。これにより、縦線形成用フォトマスク１４ａが図６に示す矢印Ｂ，Ｃ方向に微動調整されて露光位置の補正がなされる。
そして、光源１６から放射された露光光が縦線形成用フォトマスク１４ａに照射され、該縦線形成用フォトマスク１４ａのマスクパターン１５ａがブラックマトリクス用基板１０のブラックレジスト３４に露光されて、ブラックマトリクスの縦線パターン３６が形成される。
以上のようにして上記ブラックマトリクス用基板１０の全面にブラックマトリクスの縦線パターン３６が形成されると、被露光体７は、その面の中心を軸にして９０度回転され、図３に示す参照パターン１３ｂが搬送方向と平行になるようにして、図４（ｂ）に示すブラックマトリクスの横線形成用フォトマスク１４ｂを搭載し、上記露光装置と異なる露光装置の搬送手段１上に載置される。そして、上述と同様にして被露光体７が図１に示す矢印Ａ方向に一定速度で搬送される（第１ステップ）。
このとき、図７に示すように、先ず、レーザ光３３が照射されてポリシリコンＴＦＴ基板６の参照パターン１３ｂに対応した位置のブラックレジスト３４が除去されて窓３５が形成される（第２ステップ）。また、撮像手段４により上記窓３５を通して観察されるポリシリコンＴＦＴ基板６の参照パターン１３ｂと横線形成用フォトマスク１４ｂのアライメントマーク２４ｂとが同時に撮像され、参照パターン１３ｂとアライメントマーク２４ｂとの距離ｄが演算され、該距離ｄが設計値と一致するように横線形成用フォトマスク１４ｂが矢印Ｂ，Ｃ方向に微動調整されて露光位置の補正がなされる。さらに、露光光が照射されてブラックマトリクス基板１０のブラックレジスト３４上に横線形成用フォトマスク１４ｂのマスクパターン１５ｂが露光され、ブラックマトリクスの横線パターン３７が形成される（第３ステップ）。
このようにして、ブラックマトリクス用基板１０の全面にブラックマトリクスの横線パターン３７が形成されると露光は終了する。その後、露光されたブラックレジスト３４を現像すると、露光された部分のブラックレジスト３４を残して、他の部分のブラックレジスト３４が現像液に溶解して除去され、図８に示すようなブラックマトリクス３８が形成される。そして、これを焼成することにより、ブラックマトリクス基板３９が形成されることになる。
なお、上記実施形態においては、搬送手段１がエアステージ８と搬送ローラ９とにより構成された場合について説明したが、本発明はこれに限られず、搬送手段１は、被露光体７を一定速度で矢印Ａ方向に搬送できるようにしたものであれば如何なる構成であってもよい。
また、上記実施形態においては、アライメント手段５がマスクステージ１８を変位させる場合について説明したが、本発明はこれに限られず、被露光体７側を変位させるようにしてもよい。
さらに、上記実施形態においては、ブラックマトリクス基板３９を形成する場合について説明したが、本発明はこれに限られず、ＴＦＴ基板上に直接ブラックマトリクス３８を形成する場合にも適用することができる。この場合、ブラックレジスト３４を塗布したＴＦＴ基板だけを被露光体７として搬送し、上述と同様にして露光することによりＴＦＴ基板上にブラックマトリクス３８を形成することができる。
また、以上の説明においては、ブラックマトリクス３８がブラックレジスト３４で形成される場合について述べたが、本発明はこれに限られず、ブラックマトリクス３８は、クロム等の金属薄膜で形成されてもよい。この場合、この金属薄膜上には、ネガ型のフォトレジストが塗布される。そして、このネガ型レジストによって形成されたブラックマトリクス３８のパターンをマスクとして、上記金属薄膜をエッチングして除去することにより、ブラックマトリクス３８を形成することができる。
さらに、以上の説明においては、ネガ型のレジストを使用した場合について述べたが、本発明はこれに限られず、ポジ型のレジストを使用した場合にも適用することができる。この場合、フォトマスク１４には、マスクパターン１５がＴＦＴ基板の画素に対応して一列に並んで形成されたものを使用し、被露光体７を所定方向に搬送しながら露光光を間欠的に照射して行えばよい。この場合は、上記実施形態と異なって、被露光体７を９０度回転して２度目の露光を行なう必要はない。
そして、以上の説明においては、液晶表示装置に使用されるブラックマトリクス３８について述べたが、本発明はこれに限られず、プラズマディスプレイや、エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）表示素子又はフィールドエミッションディスプレイ素子等を用いた他の表示装置に適用されるブラックマトリクスであってもよい。この場合、表示基板は、上記プラズマディスプレイや、他の表示装置の表示基板である。
本発明による露光装置の実施形態を示す正面図である。 図１のＯ−Ｏ線断面図である。 本発明の露光装置において使用されるポリシリコンＴＦＴ基板の一構成例を示す平面図である。 本発明の露光装置において使用されるフォトマスクの一構成例を示す平面図であり、（ａ）は縦線形成用フォトマスクで、（ｂ）は横線形成用フォトマスクである。 本発明の露光装置の制御手段を示すブロック図である。 本発明の露光装置を使用して行なうブラックマトリクスのパターン形成方法において、ブラックマトリクスの縦線パターンの形成について示す説明図である。 上記ブラックマトリクスのパターン形成方法において、ブラックマトリクスの横線パターンの形成について示す説明図である。 上記ブラックマトリクスのパターン形成方法を用いて製造されたブラックマトリクス基板の一構成例を示す平面図である。
符号の説明
１…搬送手段
２…露光光学系
３…レーザ光源
４…撮像手段
５…アライメント手段
６…ポリシリコンＴＦＴ基板（表示基板）
７…被露光体
１０…ブラックマトリクス用基板
１１…スペーサ材
１２…表示領域
１２ａ，１２ｂ…表示領域の縁部
１３ａ，１３ｂ…参照パターン
１４…フォトマスク
１４ａ…縦線形成用フォトマスク
１４ｂ…横線形成用フォトマスク
１５，１５ａ，１５ｂ…マスクパターン
２４ａ，２４ｂ…アライメントマーク
３３…レーザ光
３４…ブラックレジスト（感光材）
３５…窓
３６…縦線パターン
３７…横線パターン
３８…ブラックマトリクス

Claims (12)

  1. フォトマスクを使用してブラックマトリクス用基板に露光し、該ブラックマトリクス用基板の表面に形成された不透明な膜に、画像を表示する表示基板の表示領域に形成された多数の画素に対応させてブラックマトリクスのパターンを形成する方法であって、
    前記表示領域の外側に該表示領域の縁部に沿って露光位置補正用の参照パターンを直線状に形成した表示基板と、前記ブラックマトリクス用基板とを重ね合わせた被露光体を前記直線状の参照パターンと平行に一定速度で搬送する第１ステップと、
    前記表示基板の参照パターンに対応した前記ブラックマトリクス用基板の当該部分にレーザ光を照射し、当該部分の前記不透明な膜を除去して窓を形成する第２ステップと、
    前記窓を通して観察される前記表示基板の参照パターンと前記フォトマスクに予め設けられたアライメントマークとを撮像し、両者間の距離が所定値となるように前記フォトマスクの露光位置を補正して露光する第３ステップと、
    を行うことを特徴とするブラックマトリクスのパターン形成方法。
  2. 前記表示基板と前記ブラックマトリクス用基板との間に透明なスペーサ材を介在させたことを特徴とする請求項１記載のブラックマトリクスのパターン形成方法。
  3. 前記表示基板は、同時に形成される複数枚の表示基板のうちの一枚であることを特徴とする請求項１又は２記載のブラックマトリクスのパターン形成方法。
  4. フォトマスクを使用して表示基板に露光し、該表示基板の表面に形成された不透明な膜に、画像を表示する表示領域に形成された多数の画素に対応させてブラックマトリクスのパターンを形成する方法であって、
    前記表示領域の外側に該表示領域の縁部に沿って露光位置補正用の参照パターンを直線状に形成した表示基板からなる被露光体を前記直線状の参照パターンと平行に一定速度で搬送する第１ステップと、
    前記表示基板の参照パターンに対応した部分にレーザ光を照射し、当該部分の前記不透明な膜を除去して窓を形成する第２ステップと、
    前記窓を通して観察される前記表示基板の参照パターンと前記フォトマスクに予め設けられたアライメントマークとを撮像し、両者間の距離が所定値となるように前記フォトマスクの露光位置を補正して露光する第３ステップと、
    を行うことを特徴とするブラックマトリクスのパターン形成方法。
  5. 前記不透明な膜は、不透明な感光材であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のブラックマトリクスのパターン形成方法。
  6. 前記不透明な膜は、不透明な金属薄膜とその上に塗布された感光材からなるものであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のブラックマトリクスのパターン形成方法。
  7. 前記感光材は、ネガ型のレジストであることを特徴とする請求項５又は６記載のブラックマトリクスのパターン形成方法。
  8. フォトマスクを使用して被露光体に露光し、該被露光体の表面に形成された不透明な膜に、画像を表示する表示領域に形成された多数の画素に対応させてブラックマトリクスのパターンを形成する露光装置であって、
    前記表示領域の外側に該表示領域の縁部に沿って露光位置補正用の参照パターンを直線状に形成した表示基板と前記不透明な膜を形成したブラックマトリクス用基板とを重ね合わせた被露光体、又は前記不透明な膜を形成した前記表示基板からなる被露光体を前記参照パターンと平行に一定速度で搬送する搬送手段と、
    前記フォトマスクを介して前記被露光体に露光光を照射し、フォトマスクのマスクパターンを露光する露光光学系と、
    前記露光光学系による露光位置の前記被露光体の搬送方向手前側の位置にて、前記被露光体の前記参照パターンに対応した部分にレーザ光を照射し、当該部分の前記不透明な膜を除去して窓を形成するレーザ光源と、
    前記窓を通して観察される前記参照パターンと前記フォトマスクに予め設けられたアライメントマークとを撮像する撮像手段と、
    前記参照パターンと前記アライメントマークとの間の距離が所定値となるように前記フォトマスクを変位させるアライメント手段と、
    を備えたことを特徴とする露光装置。
  9. 前記不透明な膜は、不透明な感光材であることを特徴とする請求項８記載の露光装置。
  10. 前記不透明な膜は、不透明な金属薄膜とその上に塗布された感光材からなるものであることを特徴とする請求項８記載の露光装置。
  11. 前記感光材は、ネガ型のレジストであることを特徴とする請求項９又は１０記載の露光装置。
  12. 前記レーザ光源は、複数の波長が混合したレーザ光を放射するパルスレーザ光源であることを特徴とする請求項８〜１１のいずれか１項に記載の露光装置。
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