CN102713694A - 彩色滤光片基板的曝光方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种彩色滤光片基板的曝光方法，使用小型掩膜连续曝光方式，能够在位于彩色滤光片基板的显示区域四边的外侧的非显示区域形成伪PS。如图7(a)所示，一边在Y方向上搬运涂布有光阻剂的基板20，一边对基板20上的第一非显示区域51(右上斜影线所示的区域)的第一层81进行曝光，一边对显示区域的层91进行曝光。其次，使基板20旋转90度，如图7(b)所示，一边在X方向上搬运基板20，一边对第二非显示区域52(右上斜影线所示的区域)的第二层82进行曝光。由此，能够在第一非显示区域51内形成期望的配置间距及形状的伪PS71，在第二非显示区域52内形成期望的配置间距及形状的伪PS72。

Description

彩色滤光片基板的曝光方法
技术领域
本发明涉及一种用于液晶显示装置等的彩色滤光片基板的曝光方法。
背景技术
近年来，随着液晶显示装置的大型化，用于液晶显示装置的彩色滤光片也随之大型化。彩色滤光片的制造工序中，通过光刻法对着色层进行图案化，但大型光掩膜非常高价，导致彩色滤光片的制造成本提高。因此，正在研讨各种使用小型光掩膜的新曝光方法。
作为使用小型光掩膜的曝光方法，已知的方式是使用将尺寸比基板小的光掩膜装设于曝光头上的曝光机，一边搬运基板，一边对作为曝光对象的基板整面重复进行曝光(以下称为“小型掩膜连续曝光方式”)。
图10是示出小型掩膜连续曝光方式的曝光方法的俯视图，图11是示出基板、光掩膜及遮光板(blind shutter)之间的位置关系的侧视图。
如图10所示，光掩膜130相对于基板120而配置。例如，在光掩膜上设有与点状的着色像素或光间隔物(photo spacer，以下称为“PS”)对应的多个开口131。一边在图的箭头方向上搬运基板120，一边通过开口131对基板120上的显示区域依次进行晒图，从而形成着色像素或光间隔物(未图示)。
基板120具有形成有着色像素的显示区域140以及包围显示区域140外周的非显示区域150。形成于显示区域140的PS用于在彩色滤光片基板110与作为相对基板的TFT基板贴合时，使两个基板的间隔保持一定。PS会有设于非显示区域150(以下，将设于非显示区域150的PS称为“伪PS”)的情况。在彩色滤光片基板110与TFT基板贴合时，伪PS在使显示区域140外侧的两个基板之间的间隔保持一定，稳定液晶层间隙(cell gap)(装进液晶的液晶层的间隙)方面发挥重要的作用。
一般来说，PS(包含伪PS)并不是配置于彩色滤光片基板内的所有部分，为了不妨碍与TFT布线之间的接触或基板的剪切，彩色滤光片基板上局部地存在没有形成伪PS的区域。在彩色滤光片基板与TFT基板贴合时，由于该没有形成伪PS的区域导致基板弯曲，从而贴合时，在显示区域的应力与在其周围的应力不同。于是，除了要对显示区域内的PS进行调整之外，根据彩色滤光片基板与TFT基板贴合时所产生的应力分布，来对伪PS的配置密度、大小、高度另外进行调整。此外，为了避开与在彩色滤光片基板的制造工序中所需的对准标记(alignment mark)等之间的干扰，将伪PS以不规则的间距配置在非显示区域上。
然而，上述的小型掩膜连续曝光方式由于在基板搬运方向上使相同的图案重复晒图，所以在中途不能切换图案的形状或图案的排列间距。此外，如图10所示，虽然在1片基板120有多个彩色滤光片110被曝光，但此时，夹在排列于基板搬运方向上的显示区域140的部分，不通过与显示区域140相同的光掩膜来进行曝光。于是，如图11所示，设置与基板同步移动的遮光板139，对显示区域140间的区域进行遮光。由此，存在的问题是，不能够对非显示区域150上、沿与基板搬运方向正交的边的部分的伪PS进行曝光。
专利文献
专利文献1特开2006-292955号公报
发明内容
故而，本发明的目的在于提供一种曝光方法，使用小型掩膜连续曝光方式，能够在彩色滤光片基板的显示区域外侧的非显示区域上有效地形成伪PS。
本发明涉及一种彩色滤光片基板的曝光方法，该彩色滤光片基板具有矩形状的显示区域、一对第一非显示区域以及一对第二非显示区域，在显示区域上设置多个着色像素及多个光间隔物(PS)，在第一非显示区域及第二非显示区域上设置多个伪光间隔物(伪PS)，显示区域具有在第一方向上延伸的一对边、以及在与第一方向正交的第二方向上延伸的一对边，第一非显示区域沿着第一方向上的各边，第二非显示区域沿着第二方向上的各边。
本发明所涉及的彩色滤光片基板的曝光方法具备以下工序：一边在第一方向上搬运涂布有光阻剂的基板，一边间歇地进行多次曝光，在第一非显示区域形成构成第一伪光间隔物的第一层的工序；以及一边在第二方向上搬运涂布有光阻剂的基板，一边间歇地进行多次曝光，在第二非显示区域形成构成第二伪光间隔物的第二层的工序。形成第一层的工序、以及形成第二层的工序按任意顺序来进行。第一层及第二层用与形成着色像素的材料不同的材料来形成。
本发明所涉及的其它彩色滤光片基板的曝光方法具备以下工序：形成第一颜色的着色像素及第一层的工序，一边在第一方向上搬运涂布有第一颜色的光阻剂的基板，一边间歇地进行多次曝光，在显示区域内形成第一颜色的着色像素，并在第一非显示区域内形成第一层，该第一层由与形成第一颜色的着色像素的材料相同的材料构成，并构成第一伪光间隔物；形成第二颜色的着色像素及第二层的工序，一边在第二方向上搬运涂布有第二颜色的光阻剂的基板，一边间歇地进行多次曝光，在显示区域内形成第二颜色的着色像素，并在第二非显示区域内形成第二层，该第二层由与形成第二颜色的着色像素的材料相同的材料构成，并构成第二伪光间隔物；形成第三颜色的着色像素的工序，一边在第一方向或第二方向上搬运涂布有第三颜色的光阻剂的基板，一边间歇地进行多次曝光，在显示区域形成第三颜色的着色像素；以及形成第三及第四层的工序，对涂布有光阻剂的基板进行一次曝光，在第一非显示区域内的第一层上形成构成第一伪光间隔物的第三层，并在第二非显示区域内的第二层上形成构成第二伪光间隔物的第四层。形成第一颜色的着色像素及第一层的工序、形成第二颜色的着色像素及第二层的工序、以及形成第三颜色的着色像素的工序按任意顺序来进行。第三及第四层使用与形成着色像素的材料不同的材料来形成。
此外，本发明涉及一种彩色滤光片基板，具有矩形状的显示区域、一对第一非显示区域、以及一对第二非显示区域，显示区域具有在第一方向上延伸的一对边、以及在与第一方向正交的第二方向上延伸的一对边，第一非显示区域沿着第一方向上的各边，第二非显示区域沿着第二方向上的各边。
此外，本发明所涉及的彩色滤光片具备：多个着色像素，设置于显示区域内；多个光间隔物，设置于显示区域内；第一伪光间隔物，由第一层构成，该第一层形成于第一非显示区域内，并由与形成着色像素的材料不同的材料形成；以及第二伪光间隔物，由第二层构成，该第二层形成于第二非显示区域内，并由与形成着色像素的材料不同的材料形成。
本发明所涉及的其它彩色滤光片基板具备：着色像素，形成于显示区域内；光间隔物，形成于显示区域内；第一伪光间隔物，由第一层及第三层构成，第一层设置于第一非显示区域，并由与第一颜色的着色像素相同的材料形成，第三层层积于第一层上，并由与着色像素不同的材料形成；以及第二伪光间隔物，其由第二层及第四层构成，第二层设置于第二非显示区域，并由与第二颜色的着色像素相同的材料形成，第四层层积于第二层上，并由与着色像素不同的材料形成。
发明效果
根据本发明，使用小型掩膜连续曝光方式，能够在位于彩色滤光片基板的显示区域四边的外侧的整个非显示区域上，对伪PS进行曝光。
附图说明
图1是示出本发明的各实施方式通用的基本曝光方法的俯视图。
图2是示出本发明的各实施方式通用的光掩膜的开口配置例的俯视图。
图3是示出本发明的各实施方式通用的基本曝光方法的俯视图。
图4是本发明的各实施方式通用的彩色滤光片的俯视图。
图5是图4所示的B部分的放大图。
图6是第一实施方式所涉及的彩色滤光片基板上的PS及伪PS的剖面图。
图7是示出第一实施方式所涉及的彩色滤光片基板的曝光方法的俯视图。
图8是第二实施方式所涉及的彩色滤光片基板上的PS及伪PS的剖面图。
图9是示出第二实施方式所涉及的彩色滤光片基板的曝光方法的俯视图。
图10是示出小型曝光掩膜连续曝光方式的曝光方法的俯视图。
图11是示出基板、光掩膜及遮光板的位置关系的侧视图。
(附图标记说明)
Figure BPA00001577216100051
Figure BPA00001577216100061
具体实施方式
(基本结构)
图1是示出本发明的各实施方式通用的基本曝光方法的俯视图。图2是示出本发明的各实施方式通用的基本光掩膜的开口配置的俯视图，是图1的A部分的放大图。在图1中，右下斜影线所示的区域是排列有显示像素的显示区域，右上斜影线所示的区域是后述的第一非显示区域。此外，在以后的各图中，为了便于说明，用互相正交的X方向及Y方向来确定基板的朝向。具体而言，X方向是与显示区域的长边对边平行的方向，Y方向是与显示区域的短边对边平行的方向(以下的图中也同样)。
如图1所示，光掩膜30a～30l分别装设于多个曝光头部，并在X方向上排成两行而配置。更详细而言，光掩膜30a、30c、30e、30g、30i、30k隔着规定间隔配置在第一行(基板20的投入侧)，光掩膜30b、30d、30f、30h、30j、30l对应于第一行的光掩膜的间隔部分而相间地配置在第二行上。
在光掩膜30a～30l上设有与显示区域40中的多个着色像素、多个PS相对应的开口，并且，在光掩膜30a的左端、30e的右端、30f的左端及30k设置与形成于后述的第一非显示区域51的多个伪PS相对应的开口。
在此，如图2所示，开口排列31及32分成2个区域而形成于光掩膜30a(图示虽然省略，但其他的光掩膜30b～30l也同样)。这是为了能够用1片光掩膜来形成两种图案的缘故。其使用方法是，在Y方向上搬运基板20的情况下，使用开口31来进行曝光，在后述的X方向上搬运基板20的情况下，使用开口32来进行曝光。在将基板搬运方向在X及Y方向之间进行切换时，通过使光掩膜上下移动，来选择性地使开口排列31或32与光源相对，从而切换到要使用的开口排列。
在图1的例子中，8个彩色滤光片基板10形成于基板20上。如图1所示，在曝光时，使基板20相对于如图1所示那样排列的光掩膜30a～30l而设置，并使基板20的Y方向与搬运方向一致，一边以规定的速度搬运基板20，一边间歇地进行多次曝光，对基板20上的显示区域40的着色像素及PS依次进行图案化，并在沿着显示区域40Y方向上的各边的一对区域(以下称为“第一非显示区域”)51对伪PS依次进行图案化。在该过程中，使用遮光板来对基板搬运方向上邻接的显示区域40之间的区域进行遮光。
图3是示出本发明的各实施方式通用的基本曝光方法的俯视图，其示出与图1的曝光方法进行组合的曝光方法。在图3中，右下斜影线所示的区域是显示区域，右上斜影线所示的区域是后述的第二非显示区域。
在Y方向上进行扫描曝光后，使结束了第一非显示区域51的曝光的基板20从图1所示的状态旋转90度，以使基板20如图3所示那样相对于光掩膜30a～30l而设置(基板的搬运方向与基板的X方向一致)。图3所示的曝光时，需要根据基板20的朝向改变应曝光的图案，本发明可以通过使用分别设置于光掩膜30a～30l的另一个的开口排列32(参见图2)，来取代更换各整个光掩膜。此外，在光掩膜30a～30l设有与显示区域40的多个着色像素、多个PS相对应的开口，并且，在光掩膜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的右端设置有与形成于第二非显示区域52的多个伪PS相对应的开口。
使基板20的X方向与搬运方向一致，一边以规定的速度搬运基板20，一边间歇地进行多次曝光，对基板20上的显示区域40的着色像素及PS依次进行图案化，并在沿着显示区域40X方向上的各边的一对区域(以下称为“第二非显示区域”)52对伪PS依次进行图案化。在该过程中，使用遮光板来对基板搬运方向上邻接的显示区域40之间的区域进行遮光。
此外，构成显示区域40内的同一颜色的着色像素及PS的同一颜色的层既可以通过X方向或Y方向的一次扫描来进行曝光，也可以通过分成X及Y方向的两次扫描来进行曝光。
图4是曝光后的彩色滤光片基板的俯视图，图5是图4的B部分的放大图。
在X及Y方向上进行小型掩膜连续曝光后的彩色滤光片基板10在显示区域40上具有着色像素(未图示)和PS90，并在第一非显示区域51及第二非显示区域52上具有多个伪PS71及72。
以下，参照图6～13及图5来说明各实施方式所涉及的曝光方法。
(第一实施方式)
图6是第一实施方式所涉及的彩色滤光片基板的部分剖面图，具体而言，图6(a)是相当于沿图5的I-I线部分及沿II-II线部分的剖面图，图6(b)是相当于沿图5的III-III线部分的剖面图。
如图6(a)所示，第一非显示区域51及第二非显示区域52上，构成伪PS71的第一层81或构成伪PS72的第二层82形成于层积有黑色矩阵61及ITO膜63的基板20上。如图6(b)所示，在显示区域40上，黑色矩阵61、着色层62及ITO膜63层积于基板20上。然后，在位于黑色矩阵61上层的ITO膜63上形成有构成第一PS90的层91。本实施方式中，第一层81及层91例如由与构成着色像素的着色层不同的绝缘树脂形成。
图7是示出第一实施方式所涉及的彩色滤光片基板的曝光方法的俯视图。此外，为了简化说明，只图示基板整面中对应于1个彩色滤光片基板的区域。此外，图7的上方向为基板的搬运方向。
首先，使用公知的方式，在基板20上形成黑色矩阵61和着色像素62，再形成ITO膜63，以覆盖黑色矩阵61和着色像素62。并且，在基板20上涂布光阻剂。
一边在图7(a)所示的Y方向搬运基板20，一边在基板20上的第一非显示区域51(右上斜影线所示的区域)使第一层81曝光，并在显示区域40(右下斜影线所示的区域)使层91曝光。
其次，使基板20旋转90度，一边在(b)所示的X方向上搬运基板20，一边在第二非显示区域52(右上斜影线所示的区域)使第二层82曝光。
这样，通过分别在X及Y方向上对基板20进行一次小型掩膜连续曝光，能够在第一非显示区域51内形成所期望的配置间距及形状的、由单层构成的伪PS71，并在第二非显示区域52内形成所期望的配置间距及形状的、由单层构成的伪PS72。
(第二实施方式)
图8是第二实施方式所涉及的彩色滤光片基板上的PS及伪PS的剖面图。具体而言，图8(a)是相当于沿图5的I-I线部分的剖面图，图8(b)是相当于沿图5的II-II线部分的剖面图，图8(c)是相当于沿图5的III-III线部分的剖面图。
如图8(a)所示，在第一非显示区域51上，构成伪PS71的第一层81及第三层83形成于表面形成有黑色矩阵61的基板20上。如图8(b)所示，在第二非显示区域52上，构成伪PS72的第二层82及第四层84形成于表面形成有黑色矩阵61的基板20上。如图8(c)所示，在显示区域40上，黑色矩阵61及着色层62层积于基板20上。在黑色矩阵61上的着色层62层积有构成PS90的层91～93。第三层83、第四层84及层93由与构成着色像素的着色层不同的绝缘树脂形成。
图9是第二实施方式所涉及的彩色滤光片基板的曝光方法的俯视图。图9中也是上方向为基板的搬运方向。
首先，通过公知的方法，在基板20上形成黑色矩阵61，并在基板20上涂布红色的光阻剂，通过一边在图9(a)所示的Y方向上搬运基板20，一边进行小型掩膜连续曝光，来在显示区域40内形成红色的着色层62，并在第一非显示区域51内形成第一层81。
其次，在基板20上涂布绿色的光阻剂，通过一边在图9(b)所示的X方向上搬运基板20，一边进行小型掩膜连续曝光，来在显示区域40内形成绿色的着色像素和层91，并在第二非显示区域52内形成第二层82。
其次，在基板20上涂布蓝色的光阻剂，通过一边在图9(c)所示的Y方向搬运基板20，一边进行小型掩膜连续曝光，来在显示区域40内形成蓝色的着色像素和层92。此外，在本工序中，也可以一边在X方向上搬运基板20，一边进行小型掩膜连续曝光。
其次，形成ITO膜63，以覆盖显示区域40、第一非显示区域51及第二非显示区域52。
最后，在基板20上涂布由绝缘树脂构成的光阻剂，并且，如图9(d)所示，对基板20进行一次曝光，在第一非显示区域51内的第一层81上形成第三层83，并在第二显示区域52内的第二层82上形成第四层84，在显示区域40内的层92上形成层93。在该工序中，不使用小型掩膜，而使用大小与1片彩色滤光片基板相对应的1片光掩膜。
由此，在形成副(sub)PS，即一层由与第一～三颜色的着色像素相同的材料构成的层、和一层由绝缘树脂构成的层的层积体的情况下，也可以对第一非显示区域、第二非显示区域及显示区域进行一并曝光。此外，通过制成层积结构，能够使伪PS形成得更高。
此外，在上述的第一实施方式中，将基板的扫描顺序特定为X方向、Y方向，而在上述的第二实施方式中，将基板的扫描顺序确定为X方向、Y方向、X方向，但扫描顺序并不局限于此。例如，在第一实施方式中，图7的(a)与(b)也可以按相反的顺序来进行。并且，在第二实施方式中，也可以按图9的(a)、(c)、(b)、(d)的顺序、图9的(b)、(a)、(c)、(d)的顺序、图9的(b)、(c)、(a)、(d)的顺序、图9的(c)、(a)、(b)、(d)的顺序、图9的(c)、(b)、(a)、(d)的顺序中的任一顺序来进行。
此外，在上述的第一及第二实施方式中，一边形成非显示区域的伪PS，一边形成显示区域的PS，但本发明并不局限于此，PS也可以在另外的工序中制作。
此外，上述的第二实施方式确定了着色层的颜色和形成顺序，但颜色或形成顺序并不局限于第二实施方式的例子，是任意的。
工业实用性
本发明例如可应用于液晶显示装置或有机EL所使用的彩色滤光片基板的曝光方法。

Claims (4)

1.一种彩色滤光片基板的曝光方法，上述彩色滤光片基板具有矩形状的显示区域、一对第一非显示区域以及一对第二非显示区域，在上述显示区域上设置多个着色像素及多个光间隔物，在上述第一非显示区域及第二非显示区域上设置多个伪光间隔物，上述显示区域具有在第一方向上延伸的一对边、以及在与上述第一方向正交的第二方向上延伸的一对边，上述第一非显示区域沿着上述第一方向上的各边，上述第二非显示区域沿着上述第二方向上的各边，该曝光方法具备以下工序：
一边在上述第一方向上搬运涂布有光阻剂的基板，一边间歇地进行多次曝光，在上述第一非显示区域形成构成第一伪光间隔物的第一层的工序；以及
一边在上述第二方向上搬运涂布有光阻剂的基板，一边间歇地进行多次曝光，在上述第二非显示区域形成构成第二伪光间隔物的第二层的工序；
形成上述第一层的工序、以及形成上述第二层的工序按任意顺序来进行，
上述第一层及上述第二层用与形成上述着色像素的材料不同的材料来形成。
2.一种彩色滤光片基板的曝光方法，上述彩色滤光片基板具有矩形状的显示区域、一对第一非显示区域以及一对第二非显示区域，在上述显示区域上设置多个着色像素及多个光间隔物，在上述第一非显示区域及第二非显示区域上设置多个伪光间隔物，上述显示区域具有在第一方向上延伸的一对边、以及在与上述第一方向正交的第二方向上延伸的一对边，上述第一非显示区域沿着上述第一方向上的各边，上述第二非显示区域沿着上述第二方向上的各边，该曝光方法具备以下工序：
一边在上述第一方向上搬运涂布有第一颜色的光阻剂的基板，一边间歇地进行多次曝光，在上述显示区域内形成第一颜色的着色像素，并在上述第一非显示区域内形成第一层的工序，上述第一层由与形成上述第一颜色的着色像素的材料相同的材料构成，并构成第一伪光间隔物；
一边在上述第二方向上搬运涂布有第二颜色的光阻剂的基板，一边间歇地进行多次曝光，在上述显示区域内形成第二颜色的着色像素，并在上述第二非显示区域内形成第二层的工序，上述第二层由与形成上述第二颜色的着色像素的材料相同的材料构成，并构成第二伪光间隔物；
一边在上述第一方向或上述第二方向上搬运涂布有第三颜色的光阻剂的基板，一边间歇地进行多次曝光，并在上述显示区域形成第三颜色的着色像素的工序；以及
对涂布有光阻剂的基板进行一次曝光，在上述第一非显示区域内的第一层上形成构成上述第一伪光间隔物的第三层，并在上述第二非显示区域内的第二层上形成构成上述第二伪光间隔物的第四层的工序；
形成上述第一颜色的着色像素及上述第一层的工序、形成上述第二颜色的着色像素及上述第二层的工序、以及形成上述第三颜色的着色像素的工序按任意顺序来进行，
上述第三层及第四层使用与形成上述着色像素的材料不同的材料来形成。
3.一种彩色滤光片基板，具有矩形状的显示区域、一对第一非显示区域、以及一对第二非显示区域，上述显示区域具有在第一方向上延伸的一对边、以及在与上述第一方向正交的第二方向上延伸的一对边，上述第一非显示区域沿着上述第一方向上的各边，上述第二非显示区域沿着上述第二方向上的各边，该彩色滤光片基板具备：
多个着色像素，该多个着色像素设置于上述显示区域内；
多个光间隔物，该多个光间隔物设置于上述显示区域内；
第一伪光间隔物，该第一伪光间隔物由第一层构成，上述第一层形成于上述第一非显示区域内，并由与形成上述着色像素的材料不同的材料形成；以及
第二伪光间隔物，该第二伪光间隔物由第二层构成，上述第二层形成于上述第二非显示区域内，并由与形成上述着色像素的材料不同的材料形成。
4.一种彩色滤光片基板，具有矩形状的显示区域、一对第一非显示区域、以及一对第二非显示区域，上述显示区域具有在第一方向上延伸的一对边、以及在与上述第一方向正交的第二方向上延伸的一对边，上述第一非显示区域沿着上述第一方向上的各边，上述第二非显示区域沿着上述第二方向上的各边，该彩色滤光片基板具备：
着色像素，该着色像素形成于上述显示区域内；
光间隔物，该光间隔物形成于上述显示区域内；
第一伪光间隔物，该第一伪光间隔物由第一层及第三层构成，上述第一层设置于上述第一非显示区域，并由与第一颜色的上述着色像素相同的材料形成，上述第三层层积于上述第一层上，并由与上述着色像素不同的材料形成；以及
第二伪光间隔物，该第二伪光间隔物由第二层及第四层构成，上述第二层设置于上述第二非显示区域，并由与第二颜色的上述着色像素相同的材料形成，上述第四层层积于上述第二层上，并由与上述着色像素不同的材料形成。
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