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TWI514015B - 彩色濾光片基板之曝光方法 - Google Patents

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TWI514015B
TWI514015B TW100101570A TW100101570A TWI514015B TW I514015 B TWI514015 B TW I514015B TW 100101570 A TW100101570 A TW 100101570A TW 100101570 A TW100101570 A TW 100101570A TW I514015 B TWI514015 B TW I514015B
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Kohei Matsui
Ryosuke Yasui
Original Assignee
Toppan Printing Co Ltd
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Description

彩色濾光片基板之曝光方法
本發明係關於一種使用於液晶顯示裝置等的彩色濾光片基板之曝光方法。
近幾年伴隨液晶顯示裝置的大型化，使用於液晶顯示裝置的彩色濾光片也大型化。在彩色濾光片的製程中，雖然利用微影法(photolithography)將著色層圖案化，但因大型的曝光遮罩非常昂貴，而有彩色濾光片的製造成本增高的問題。於是，使用小型光罩的新的曝光方法被多方研討。
作為使用小型遮罩的曝光方法，有下述方式：使用將小於基板大小的光罩安裝於曝光頭部的曝光機，一面搬送基板，一面對於成為曝光對象的基板全面進行反覆曝光(以下稱為「小型光遮連續曝光方式」)。
圖10為顯示小型遮罩連續曝光方式的曝光方法的平面圖，圖11為顯示基板、光罩及遮光擋門(blind shutter)的位置關係的側面圖。
如圖10所示，對於基板120配置光罩130。於遮罩例如設有與點狀的著色像素或光間隔物(以下稱為「PS」)對應的複數個開口131。一面在圖的箭頭方向搬送基板120，一面在基板120上的顯示區域通過開口131依次進行印出影像，形成著色像素或光間隔物(未圖示)。
基板120具有形成著色像素的顯示區域140及包圍顯示區域140外周的非顯示區域150。形成於顯示區域140的PS係為用以在彩色濾光片基板110與作為對向基板的TFT基板的貼合時，將兩基板的間隔保持於一定的光間隔物。PS有時也設於非顯示區域150(將設於非顯示區域150的PS以下稱為「虛擬PS」)。虛擬PS係在彩色濾光片基板110與TFT基板的貼合時，為將顯示區域140外側的兩基板的間隔保持於一定，使液間隙(cell gap)(裝進液晶的液胞的間隙)穩定而擔任重要的角色。
先前技術文獻 專利文獻
專利文獻1　特開2006-292955號公報
一般PS(包含虛擬PS)並不是配置於彩色濾光片基板內的所有部分，而是以不成為與TFT配線的接觸或基板切出時的障礙的方式，而不形成虛擬PS的區域部分地存在。此不形成虛擬PS的區域，在彩色濾光片基板與TFT基板的貼合時成為基板彎曲的主要原因，貼合時的應力在顯示區域與其周邊不同。於是，配合彩色濾光片基板與TFT基板的貼合時產生的應力的分布，將虛擬PS的配置密度、大小、高度與顯示區域內的PS分開調整。此外，虛擬PS因避開與在彩色濾光片基板的製程所需的對準記號等的干擾的目的，而在非顯示區域以不規則的間距配置。
然而，在上述的小型遮罩連續曝光方式方面，由於對於基板搬送方向反覆印出相同的圖案，所以不能在中途切換圖案的形狀或圖案的排列間距。此外，如圖10所示，雖然在1片基板120使複數個彩色濾光片110曝光，但此時在以排列於基板搬送方向的顯示區域140所夾住的部分，卻不以與顯示區域140相同的光罩進行曝光。因此，如圖11所示，設置與基板同步移動的遮光擋門139，將顯示區域140間的區域遮光。因此，在非顯示區域150方面，在沿著與基板搬送方向正交的邊的部分，有不能使虛擬PS曝光的問題。
所以，本發明的目的在於提供一種使用小型遮罩連續曝光方式，可在彩色濾光片基板的顯示區域外側的非顯示區域有效地形成虛擬PS的曝光方法。
本發明係關於一種彩色濾光片基板之曝光方法，該彩色濾光片基板係具有矩形狀的顯示區域、一對第1非顯示區域、及一對第2非顯示區域，在顯示區域設置複數個著色像素及複數個光間隔物(PS)，在第1及第2非顯示區域設置複數個虛擬光間隔物(虛擬PS)，該矩形狀的顯示區域係具有在第1方向延伸的一對邊與在和第1方向正交的第2方向延伸的一對邊，該一對第1非顯示區域係沿著第1方向的各邊，該一對第2非顯示區域係沿著第2方向的各邊。
關於本發明的彩色濾光片基板之曝光方法具備：一面在第1方向搬送塗布光阻劑的基板，一面間歇地進行複數次的曝光，在第1非顯示區域形成構成第1虛擬PS的第1層的步驟；及一面在第2方向搬送塗有光阻劑的基板，一面間歇地進行複數次的曝光，在第2非顯示區域形成構成第2虛擬PS的第2層的步驟。以任意順序進行形成第1層的步驟、及形成第2層的步驟。第1層與第2層係藉由與形成著色像素的材料不同的材料形成。
關於本發明的其他的彩色濾光片基板之曝光方法具備：一面在第1方向搬送塗布第1色的光阻劑的基板，一面間歇地進行複數次的曝光，在顯示區域內形成第1色的著色像素，同時在第1非顯示區域內形成第1層的步驟，該第1層係由與形成第1色的著色像素的材料相同的材料組成，構成第1虛擬PS；一面在第2方向搬送塗布第2色的光阻劑的基板，一面間歇地進行複數次的曝光，在顯示區域內形成第2色的著色像素，同時在第2非顯示區域內形成第2層的步驟，該第2層係由與形成第2色的著色像素的材料相同的材料組成，構成第2虛擬PS；一面在第1或第2方向搬送塗布第3色的光阻劑的基板，一面間歇地進行複數次的曝光，在顯示區域形成第3色的著色像素的步驟；及對於塗布光阻劑的基板進行1次的曝光，在第1非顯示區域內的第1層上形成構成第1虛擬PS的第3層，同時在第2非顯示區域內的第2層上形成構成第2虛擬PS的第4層的步驟。以任意順序進行形成第1色的著色像素及第1層的步驟、形成第2色的著色像素及第2層的步驟、及形成第3色的著色像素的步驟。第3及第4層係藉由與形成著色像素的材料不同的材料形成。
此外，本發明係關於一種彩色濾光片基板，其具有矩形狀的顯示區域、一對第1非顯示區域、及一對第2非顯示區域，該矩形狀的顯示區域係具有在第1方向延伸的一對邊與在和第1方向正交的第2方向延伸的一對邊，該一對第1非顯示區域係沿著第1方向的各邊，該一對第2非顯示區域係沿著第2方向的各邊。
關於本發明的彩色濾光片基板具備：複數個著色像素，其設置於顯示區域內；複數個光間隔物，其設置於顯示區域內；第1虛擬光間隔物，其由第1層組成，該第1層係形成於第1非顯示區域內，由與形成著色像素的材料不同的材料所形成；及第2虛擬光間隔物，其由第2層組成，該第2層係形成於第2非顯示區域內，由與形成著色像素的材料不同的材料所形成。
本發明的其他的彩色濾光片基板具備：著色像素，其形成於顯示區域內；光間隔物，其形成於顯示區域內；第1虛擬光間隔物，其由第1層及第3層組成，該第1層係設置於第1非顯示區域，由與第1色的著色像素相同的材料所形成，該第3層係層積於第1層上，由與著色像素不同的材料所形成；及第2虛擬PS，其由第2層及第4層組成，該第2層係設置於第2非顯示區域，由與第2色的著色像素相同的材料所形成，該第4層係層積於第2層上，由與著色像素不同的材料所形成。
依據本發明，使用小型光罩連續曝光方式，可在位於彩色濾光片基板的顯示區域四邊的外側的非顯示區域的全區使虛擬PS曝光。
 (基本結構)
圖1為顯示在本發明各實施形態共通的基本曝光方法的平面圖。圖2為顯示在本發明各實施形態共通的基本光罩的開口配置的平面圓，為圖1的A部分的擴大圖。在圖1中，右下的以影線顯示的區域為排列顯示像素的顯示區域，右上的以影線顯示的區域為後述的第1非顯示區域。此外，在以後的各圖面中，為了說明方便起見，使用互相正交的X方向及Y方向來特別指定基板的方向。具體而言，X方向為與顯示區域的對向的長邊平行的方向，Y方向為與顯示區域的對向的短邊平行的方向(在以下的圖中也同樣)。
如圖1所示，光罩30a～301分別安裝於複數個曝光頭部，分成排列於X方向的2列而配置。更詳細而言，在第1列(基板20的投入側)空開既定間隔，配置有光罩30a、30c、30e、30g、30i、30k，對應於第1列的光罩的間隔部分，在第2列相輔地配置光罩30b、30d、30f、30h、30j、30l。
在光罩30a～30l設有與顯示區域40中的複數個著色像素、複數個PS對應的開口，並在光罩30a的左端、30e的右端、30f的左端及30k設置與形成於後述的第1非顯示區域51的複數個虛擬PS對應的開口。
此處，如圖2所示，開口的排列31及32分成2個區域而形成於光罩30a(圖示雖然省略，但對於其他的光罩30b～301也同樣)。這是因為可用1片光罩形成2種圖案。作為使用方法，在Y方向搬送基板20的情況，使用開口31進行曝光，在後述的X方向搬送基板20的情況，使用開口32進行曝光。於在X及Y方向切換基板搬送方向之際，以開口的排列31或32對於光源選擇性地對向的方式，使光罩上下地移動，切換使用的開口的排列。
在圓1之例中，8個彩色濾光片基板10形成於基板20上。在曝光時，對於如圖1所示地排列的光罩30a～30l，如圖1所示，使基板20的Y方向與搬送方向一致，一面以既定的速度搬送基板20，一面間歇地進行複數次的曝光，在基板20上的顯示區域40將著色像素及PS依次圖案化，在沿著顯示區域40的Y方向的邊的各邊的一對區域(以下稱為「第1非顯示區域」)51將虛擬PS依次圖案化。在此過程中，鄰接於基板搬送方向的顯示區域40間的區域使用遮光擋門而被遮光。
圖3為顯示在本發明各實施形態共通的基本曝光方法的平面圖，顯示與圖1的曝光方法組合而進行的曝光方法。在圖3中，右下的以影線顯示的區域為顯示區域，右上的以影線顯示的區域為後述的第2非顯示區域。
在Y方向進行掃描曝光後，使第1非顯示區域51的曝光結束的基板20從圖1所示的狀態旋轉90度，對於光罩30a～30l如圖3所示地設置(基板的搬送方向與基板的X方向一致)。在圖3所示的曝光時，雖然需要因應基板20的方向改變應曝光的圖案，但可使用設置於光罩30a～30l的各光罩的另一方的開口的排列32(參閱圖2)，以取代各光罩換裝。此外，在光罩30a～30l設有與顯示區域40的複數個著色像素、複數個PS對應的開口，並在光罩30a的左端、30c的右端、30d的左端、30f的右端、30g的左端、30i的右端、30j的左端及30l的右端設置與形成於第2非顯示區域52的複數個虛擬PS對應的開口。
使基板20的X方向與搬送方向一致，一面以既定的速度搬送基板20，一面間歇地進行複數次的曝光，在基板20上的顯示區域40將著色像素及PS在顯示區域40依次圖案化，在沿著顯示區域40中X方向的各邊的一對區域(以下稱為「第2非顯示區域」)52將虛擬PS依次圖案化。在此過程中，鄰接於基板搬送方向的顯示區域40間的區域使用遮光擋門而被遮光。
再者，構成顯示區域40內的同一色的著色像素及PS的同一色的層可以X方向或Y方向的一次掃描進行曝光，也可以分成X及Y方向的兩次掃描進行曝光。
圖4為曝光後的彩色濾光片基板的平面圖，圖5為圖4的B部分的擴大圖。
在X及Y方向進行小型遮罩連續曝光後的彩色濾光片基板10於顯示區域40具有著色像素(未圖示)或PS90，且於第1非顯示區域51及第2非顯示區域52具有複數個虛擬PS71及72。
以下，一面和圖6～13共同參閱圖5，一面說明關於各實施形態的曝光方法。
(第1實施形態)
圖6為關於第1實施形態的彩色濾光片基板一部分的剖面圖，更特別指定的是，(a)為相當於圖5的沿著I-I線的部分及沿著II-II線的部分的剖面圖，(b)為相當於圖5的沿著III-III線的部分的剖面圖。
如圖6(a)所示，在第1非顯示區域51及第2非顯示區域52方面，在層積有黑色矩陣61及ITO膜63的基板20上，形成有構成虛擬PS71的第1層81或構成虛擬PS72的第2層82。在顯示區域40方面，如(b)所示，在基板20上層積有黑色矩陣61、著色層62及ITO膜63。然後，在位於黑色矩陣61上層的ITO膜63上形成有構成第1PS90的層91。在本實施形態，第1層81及層91例如係由與構成著色像素的著色層不同的絕緣樹脂所形成。
圖7為顯示關於第1實施形態的彩色濾光片基板之曝光方法的平面圖。再者，為了簡化說明，只圖示基板全面之中對應於1個彩色濾光片基板的區域。此外，圖7的上方向為基板的搬送方向。
首先，使用眾所周知的手法，在基板20上形成黑色矩陣61與著色像素62，再以覆蓋黑色矩陣61與著色像素62的方式形成ITO膜63。再於基板20上塗布光阻劑。
一面在(a)所示的Y方向搬送基板20，一面在基板20上的第1非顯示區域51(右上的以影線顯示的區域)使第1層81曝光，一面在顯示區域40(右下的以影線顯示的區域)使層91曝光。
其次，使基板20旋轉90度，一面在(b)所示的X方向搬送基板20，一面在第2非顯示區域52(右上的以影線顯示的區域)使第2層82曝光。
如此，對於基板20在X及Y方向各1次進行小型遮罩連續曝光，藉此可以所希望的配置間距及形狀，在第1非顯示區域51內形成由單層構成的虛擬PS71，在第2非顯示區域52內形成由單層構成的虛擬PS72。
(第2實施形態)
圖8為關於第2實施形態的彩色濾光片基板上的PS及虛擬PS的剖面圖。更特別指定的是，(a)為相當於圖5的沿著I-I線的部分的剖面圖，(b)為相當於圖5的沿著II-II線的部分的剖面圖，(c)為相當於圖5的沿著III-III線的部分的剖面圖。
如圖8(a)所示，在第1非顯示區域51方面，在於表面形成有黑色矩陣61的基板20上，形成有構成虛擬PS71的第1層81及第3層83。在第2非顯示區域52方面，如(b)所示，在於表面形成有黑色矩陣61的基板20上，形成有構成虛擬PS72的第2層82及第4層84。在顯示區域40方面，如(c)所示，在基板20上層積有黑色矩陣61與著色層62。在黑色矩陣61上的著色層62層積有構成PS90的層91～93。第3層83、第4層84及層93係由與構成著色像素的著色層不同的絕緣樹脂所形成。
圖9為顯示關於第2實施形態的彩色濾光片基板之曝光方法的平面圖。在圖9中也是，上方向為基板的搬送方向。
首先，使用眾所周知的手段，在基板20上形成黑色矩陣61。再於基板20塗布紅色的光阻劑，一面於(a)所示的Y方向搬送基板20，一面進行小型遮罩連續曝光，藉此在顯示區域40內形成紅色的著色層62，在第1非顯示區域51內形成第1層81。
其次，於基板20塗布綠色的光阻劑，一面於(b)所示的X方向搬送基板20，一面進行小型遮罩連續曝光，藉此在顯示區域40內形成綠色的著色像素與層91，在第2非顯示區域52內形成第2層82。
其次，於基板20塗布藍色的光阻劑，一面於(c)所示的Y方向搬送基板20，一面進行小型光遮連續曝光，藉此在顯示區域40內形成藍色的著色像素與層92。再者，在本步驟中，也可以一面在X方向搬送基板20，一面進行小型遮罩連續曝光。
其次，以覆蓋顯示區域40、第1非顯示區域51及第2非顯示區域52的方式，形成ITO膜63。
最後，將由絕緣樹脂構成的光阻劑塗布於基板20，如(d)所示，對於基板20進行1次的曝光，在第1非顯示區域51內的第1層81上形成第3層83，同時在第2非顯示區域52內的第2層82上形成第4層84，在顯示區域40內的層92上形成層93。在此步驟中，使用與1片彩色濾光片基板對應的大小的1片光罩，而不是小型的遮罩。
如此，即使是形成副(sub)PS作為由和第1～3色的著色像素相同的材料構成的1層之層與由絕緣樹脂構成的1層之層的積層體的情況，也可以使第1非顯示區域、第2非顯示區域及顯示區域總括地曝光。此外，藉由製成積層構造，可更高地形成虛擬PS。
再者，在上述的第1實施形態中，將基板的掃描順序特別指定為X方向、Y方向，在上述的第2實施形態中，將基板的掃描順序特別指定為X方向、Y方向、X方向，但掃描順序不限於此等順序。例如，在第1實施形態中，也可以相反的順序進行圖7的(a)與(b)。而且，在第2實施形態中，也可以圖9的(a)、(c)、(b)及(d)的順序、或圖9的(b)、(a)、(c)及(d)的順序、或圖9的(b)、(c)、(a)及(d)的順序、圖9的(c)、(a)、(b)及(d)的順序、或圓9的(c)、(b)、(a)及(d)的順序之任一順序進行。
此外，在上述的第1及2實施形態中，雖然一面形成非顯示區域的虛擬PS，一面形成顯示區域的PS，但不一定要限定於此，PS也可以在別的步驟中製作。
再者，在上述的第2實施形態中，雖然特別指定著色層的顏色與形成順序，但顏色或形成順序為任意，不限定於第2實施形態之例。
產業上之利用可能性
本發明例如可使用於液晶顯示裝置或有機EL所使用的彩色濾光片基板之曝光方法。
10．．．彩色濾光片基板
20．．．基板
30．．．光罩
31、32．．．開口的排列
40．．．顯示區域
51．．．第1非顯示區域
52．．．第2非顯示區域
61．．．黑色矩陣
62．．．著色層
63．．．ITO膜
71、72．．．虛擬PS
81．．．第1層
82．．．第2層
83．．．第3層
84．．．第4層
90．．．PS
91～93．．．層
圖1為顯示在本發明各實施形態共通的基本曝光方法的平面圖。
圖2為顯示在本發明各實施形態共通的光罩的開口配置例的平面圖。
圖3為顯示在本發明各實施形態共通的基本曝光方法的平面圖。
圖4為在本發明各實施形態共通的彩色濾光片的平面圖。
圖5為圓4所示的B部分的擴大圖。
圖6為關於第1實施形態的彩色濾光片基板上的PS及虛擬PS的剖面圖。
圖7為顯示關於第1實施形態的彩色濾光片基板之曝光方法的平面圖。
圖8為關於第2實施形態的彩色濾光片基板上的PS及虛擬PS的剖面圖。
圖9為顯示關於第2實施形態的彩色濾光片基板之曝光方法的平面圖。
圖10為顯示小型曝光遮罩連續曝光方式的曝光方法的平面圖。
圖11為顯示基板、光罩及遮光擋門的位置關係的側面圖。
20．．．基板
40．．．顯示區域
51．．．第1非顯示區域
52．．．第2非顯示區域
81．．．第1層
82．．．第2層
91．．．層

Claims (2)

  1. 一種彩色濾光片基板之曝光方法，該彩色濾光片基板係具有矩形狀的顯示區域、一對第1非顯示區域、及一對第2非顯示區域，在該顯示區域設置複數個著色像素及複數個光間隔物(PS)，在該第1及第2非顯示區域設置複數個虛擬光間隔物(虛擬PS)，該矩形狀的顯示區域係具有在第1方向延伸的一對邊與在和該第1方向正交的第2方向延伸的一對邊，該一對第1非顯示區域係沿著該第1方向的各邊，該一對第2非顯示區域係沿著該第2方向的各邊；其曝光方法具備：一面在該第1方向搬送塗布光阻劑的基板，一面間歇地進行複數次的曝光，在基板上的該第1非顯示區域一面形成構成第1虛擬PS的第1層，一面在顯示區域進行層之曝光的步驟；及一面在該第2方向搬送塗布光阻劑的基板，一面間歇地進行複數次的曝光，在該第2非顯示區域形成構成第2虛擬PS的第2層的步驟；以任意順序進行形成該第1層的步驟、及形成該第2層的步驟，藉由與形成該著色像素的材料不同的材料形成該第1層與該第2層。
  2. 一種彩色濾光片基板之曝光方法，該彩色濾光片基板係具有矩形狀的顯示區域、一對第1非顯示區域、及一對第2 非顯示區域，在該顯示區域設置複數個著色像素及複數個光間隔物(PS)，在該第1及第2非顯示區域設置複數個虛擬光間隔物(虛擬PS)，該矩形狀的顯示區域係具有在第1方向延伸的一對邊與在和該第1方向正交的第2方向延伸的一對邊，該一對第1非顯示區域係沿著該第1方向的各邊，該一對第2非顯示區域係沿著該第2方向的各邊；其曝光方法具備：一面在該第1方向搬送塗布第1色的光阻劑的基板，一面間歇地進行複數次的曝光，在該顯示區域內形成第1色的著色像素，同時在該第1非顯示區域內形成第1層的步驟，該第1層係由與形成該第1色的著色像素的材料相同的材料組成，構成第1虛擬PS；一面在該第2方向搬送塗布第2色的光阻劑的基板，一面間歇地進行複數次的曝光，在該顯示區域內形成第2色的著色像素，同時在該第2非顯示區域內形成第2層的步驟，該第2層係由與形成該第2色的著色像素的材料相同的材料組成，構成第2虛擬PS；一面在該第1或該第2方向搬送塗布第3色的光阻劑的基板，一面間歇地進行複數次的曝光，在該顯示區域形成第3色的著色像素的步驟；及對於塗布光阻劑的基板進行1次的曝光，在該第1非顯示區域內的第1層上形成構成該第1虛擬PS的第3層，同時在該第2非顯示區域內的第2層上形成構成該第2虛 擬PS的第4層的步驟；以任意順序進行形成該第1色的著色像素及該第1層的步驟、形成該第2色的著色像素及該第2層的步驟、及形成該第3色的著色像素的步驟，藉由與形成該著色像素的材料不同的材料形成該第3及第4層。
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