CN1204459C - 曝光系统及其应用于彩色滤光片的曝光方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种曝光系统，用来对一基板进行曝光，以形成数个液晶显示面板，该曝光系统包括有一光源、一光掩模以及一基座。其中该光源是用来产生一特定波长的光线，该光掩模上具有一预定图案并固定于该光源的下方，而该基座是用来以可移动方式承载该基板，以使该光掩模的该预定图案转移至该基板上的不同区域。其中当转移该预定图案至该基板上相对应于该数个液晶显示面板中的一液晶显示面板的位置时，该基座会带动该基板对该光掩模产生一相对性的移动，以使该光掩模上的预定图案得以转移至该基板上相对应于该液晶显示面板的位置的不同区域。
Description
技术领域
本发明涉及一种曝光系统，特别是涉及一种应用在制作液晶显示面板的彩色滤光镜(color filter)的曝光系统。
背景技术
薄膜晶体管平面显示器，特别是薄膜晶体管液晶显示器(以下简称TFT-LCD)，主要是利用成矩阵状排列的薄膜晶体管，配合适当的电容、转接垫等电子元件来驱动液晶像素，以产生丰富亮丽的图形。由于TFT-LCD具有外型轻薄、耗电量少以及无幅射污染等特性，因此被广泛地应用在笔记本电脑(notebook)、个人数字助理(PDA)等携带式信息产品上，甚至已有逐渐取代传统桌上型电脑的CRT监视器的趋势。
传统的TFT-LCD基本上包括有一下基板，其上具有许多排列成阵列的薄膜晶体管、像素电极(pixel electrode)、互相垂直交错(orthogonal)的扫描线(scan or gate line)以及信号线(data or signal line)、一具有彩色滤光镜(colorfilter)的上基板、以及填充于下基板与上基板之间的液晶材料，其中上基板与下基板都为透明的玻璃基板。而在TFT-LCD所使用的材料中，彩色滤光镜的成本约占三分之一。一般而言，彩色滤光镜的制作是先在下基板涂布负光致抗蚀剂材料，然后经过曝光及显影制作工艺而形成。由于目前所使用的光掩模尺寸过大，因此必须在制作光掩模方面花费较高的成本。而目前市场上TFT-LCD的竟争激烈，各家厂商都尽全力在降低制作成本，以降低售价来吸引消费者，因此如何减小光掩模尺寸便成为可降低成本的方向之一。
请参阅图1与图2，图1与图2为现有制作液晶显示面板的曝光系统示意图。一般而言，图1为现有制作液晶显示面板中彩色滤光镜的曝光系统，而图2为现有制作液晶显示面板中薄膜晶体管基板的曝光系统。如图1所示，一曝光系统10包括有一固定不动的光源12、一光掩模14位于光源12下方以及一基板16位于光掩模14下方，并且光掩模14与基板16的大小相当。其中基板16为一玻璃基板，其上并设有黑色条纹(black matrix，BM)(未显示)，用以提高LCD对比以及防止TFT元件产生光漏电流与遮掩LCD显示时的一些斜漏光。此外，基板16上还涂布有一负光致抗蚀剂层并覆盖住黑色条纹，其中负光致抗蚀剂层是用来作为彩色滤光镜上的R/G/B色层。
然后进行一曝光程序，以将光掩模14上的预定图案转移至基板16上的负光致抗蚀剂层。接着进行一显影制作工艺，以去除未被光源照射的负光致抗蚀剂层。重复前述的曝光及显影制作工艺数次，彩色滤光镜上的R/G/B色层便可形成在基板16上。其中该曝光程序为同时固定光掩模14与基板16，使其不动，以使光源12较长时间且全面地照射到整个光掩模14，进而将光掩模14上的预定图案完整地转移至基板16上的负光致抗蚀剂层。该曝光程序是采用一近接式(proximity)曝光技术，其中光掩模14与基板16的间距g约为100～200微米(um)。
如图2所示，一曝光系统20包括有一固定不动的光源22、一光掩模24位于光源22下方以及一基板26位于光掩模24下方，并且光掩模24的大小约为基板26的四分之一，而光掩模24与基板26间还设置有一光学系统28，用以将通过光掩模24的光线传送至基板26上。如同前面所述，基板26为一玻璃基板，其上可视实际需要涂布一负光致抗蚀剂层或正光致抗蚀剂层。其中基板26包括有四个液晶显示面板的玻璃基板。
首先进行一曝光程序，将光掩模24对准基板26上的区域26a后，再以相同的速度同步地移动光掩模24与基板26，以使光掩模24上的预定图案转移至基板26的区域26a。待完成区域26a的曝光程序之后，移动基板26使光掩模24对准基板26上的区域26b，再重复前述的曝光程序。待依序完成基板26上各个区域的曝光程序后，接着进行一显影制作工艺，以去除未被光源照射的负光致抗蚀剂层。
由于在制作TFT-LCD的制作工艺中，预定图案转移的分辨率(resolution)要求并不像半导体制作工艺那么高，因此前述的两种现有技术都可能广泛地应用在制作彩色滤光镜上。然而基板16与基板26的大小约为620mm×750mm，其相对应所使用的光掩模的费用相当高昂。因此，若能有效地减小光掩模的尺寸，势必能大幅度地减少TFT-LCD的制作成本。
发明内容
本发明的目的在于提供一种曝光系统，以减小光掩模的尺寸，进而降低制作成本。
本发明的目的是这样实现的，即提供一种步进式曝光系统，用来对一基板进行曝光，以形成数个液晶显示面板，该曝光系统包括有：一光源，用来产生一特定波长的光线；一光掩模，固定于该光源的下方，其具有一预定图案；以及一基座，用来以可移动方式承载该基板，以使该光掩模的该预定图案转移至该基板上的不同区域；其中当转移该预定图案至该基板上相对应于该数个液晶显示面板中的一液晶显示面板的位置时，该基座会带动该基板对该光掩模产生一相对性的移动，以使该光掩模上的该预定图案得以转移至该基板上相对应于该液晶显示面板的位置的不同区域。
本发明还提供一种利用步进式曝光系统制作数个液晶显示面板的彩色滤光器的方法，包括有下列步骤：提供一光源，用来产生一特定波长的光线；提供一光掩模，固定于该光源的下方，其包括有一预定图案；提供一基板，其至少包括有一第一区域相对于该数个液晶显示面板中的一液晶显示面板；提供一基座，用以移动该基板；以及进行一曝光程序，以曝光该第一区域；其中在曝光该第一区域时，该基座会带动该基板对该光掩模产生一相对性的移动，以使该光掩模上的该预定图案得以转移至该第一区域的不同区域。
由于本发明是将光掩模尺寸缩小至与光掩模上的受光区域的大小相当，并同时固定光掩模与光源，通过移动承载基板的基座以将光掩模上的图案转移至基板上，由此可达到减小光掩模的尺寸，进而降低制作成本的功效。
附图说明
图1与图2为现有制作液晶显示面板的曝光系统的示意图；
图3为本发明的较佳实施例的步进式曝光系统的示意图；
图4为图3的步进式曝光系统简化后的放大示意图；
图5为图4中的基板沿切线BB′的剖视图；
图6为光掩模上的预定图案的开口示意图。
具体实施方式
请参阅图3，图3为本发明的较佳实施例的曝光系统的示意图。如图3所示，曝光系统30包括有一固定不动的光源31、一光掩模32固定于光源31的下方、一弧形的受光区域33形成在光掩模32上以及一光学系统34位于光掩模32下方，其中光掩模32上具有数个呈规则排列的开口(slit)32a，而光学系统34包括有一梯形镜(trapezoidal mirror)34a、一凹面镜(concavemirror)34b以及一凸面镜(convex mirror)34c位于梯形镜34a与凹面镜34b之间。曝光系统30还包括有一基座(stage)35以及一基板36位于基座35上，而基座35是用来承载以及移动基板36。其中光源31与光掩模32之间还包括一束光光学系统(beam forming optical system)(未显示)，其是用来将光源31所发射出的光线转换成一弧形光束(arcuate beam)33a，然后投射至光掩模32上而形成受光区域33。在本发明的另一实施例中，前述的束光光学系统(未显示)也可将光源31所投射出的光线转换成一矩形光束(rectangular beam)。当进行曝光程序时，光源31与光掩模32都固定不动，通过基座35移动其上的基板36，以逐步地将光掩模32上的图案转换至基板38上。其详细曝光程序将描述如下。
请参阅图4，图4为图3步进式曝光系统简化后的放大示意图。如图4所示，基板36上包括有四个液晶显示面板的玻璃基板36a、36b、36c及36d，其上设有黑色条纹(未显示)，并涂布有一负光致抗蚀剂层。首先进行一曝光程序，先利用基座35移动基板36，以使基板36上的区域36a移动至光掩模32及受光区域33下方适当的位置。接着，基座35以一预定速度将基板36沿着箭头A所指的方向移动，以使光掩模32上的预定图案逐步地转移至区域36a上的负光致抗蚀剂层，且光掩模上的预定图案与形成于负光致抗蚀剂层上的图像大小比为1∶1。待完成区域36a的曝光程序后，再将基板36继续沿着箭头A所指的方向移动，以使光掩模32上的预定图案继续逐步地转移至区域36b上的负光致抗蚀剂层。待完成区域36a与区域36b的曝光程序后，接着移动基板36，以使基板36上的区域36c移动至光掩模32及受光区域33下方适当的位置。然后，基板36沿着箭头A所指的方向移动，以使光掩模32上的预定图案逐步地转移至区域36c及区域36d上的负光致抗蚀剂层。
其中上述的区域36a、36b、36c及36d曝光顺序可以对调，其主要的特征在于固定光源31与光掩模32，通过基座35移动基板36以完成曝光程序。其中光掩模32的宽度及长度分别为W及L，受光区域的宽度、长度及开口宽度分别为W′、L′及t，而基板36的宽度及长度分别为W″及L″。在本发明的较佳实施例中，W约为150mm，L约为390mm，而W′约为95mm，L′约为330mm，t约为14mm，而W″约为750mm，L″约为620mm，即光掩模32的尺寸大小仅为基板36的十分之一左右，远比现有技术中所需的光掩模缩小许多。
接着，进行一显影制作工艺，以去除基板36上未被光线所照射的负光致抗蚀剂层。重复上述涂布负光致抗蚀剂层、曝光及显影制作工艺数次，便可将彩色滤光镜的R/G/B色层制作于玻璃基板36a、36b、36c及36d上。其中，如图4所示，基板36上的周边区域36e是不希望受光的区域，因此在曝光过程中，另外加入一遮蔽装置(未显示)在光掩模32与基板36之间，以使周边区域36e上的负光致抗蚀剂层不会受到光的照射。
此外，请参阅图5，图5为图4中的基板沿切线BB′的剖视图。如图5所示，一般而言，彩色滤光镜的R/G/B色层37的边缘(箭头C所指之处)会成一倾斜轮廓，其目的是为了让后续的薄膜容易附着在R/G/B色层37上。为了达到上述的目的，则可将光掩模32上的预定图案的开口(slit)设计成图6所示的形状。
此外，如图3所示，在本发明的另一实施例中，基座35也可以固定不动，而同时移动光源31与光掩模32，以使光掩模32上的预定图案逐步地转移至基板36上。
与现有技术相比，本发明将光掩模尺寸缩小至与光掩模上的受光区域的大小相当，并同时固定光掩模与光源，通过基座移动基板，或是固定基板，通过同时移动光掩模与光源，以使光掩模上的预定图案逐步地转移至基板上。现有所使用的光掩模大约为本发明所使用的光掩模尺寸的十倍左右，因此，改用本发明后，将可大幅度地降低制作彩色滤光镜所用的光掩模成本。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明权利要求所做的均等变化与修饰，都应属本发明专利的涵盖范围。
Claims (16)
1.一种步进式曝光系统，用来对一基板进行曝光，以形成数个液晶显示面板，该曝光系统包括有：
一光源，用来产生一特定波长的光线；
一光掩模，固定于该光源的下方，其具有一预定图案；以及
一基座，用来以可移动方式承载该基板，以使该光掩模的该预定图案转移至该基板上的不同区域；
其中当转移该预定图案至该基板上相对应于该数个液晶显示面板中的一液晶显示面板的位置时，该基座会带动该基板对该光掩模产生一相对性的移动，以使该光掩模上的该预定图案得以转移至该基板上相对应于该液晶显示面板的位置的不同区域。
2.如权利要求1所述的曝光系统，其中该预定图案具有数个呈规则排列的开口。
3.如权利要求1所述的曝光系统，其中该光源会在该光掩模上形成一弧形的受光区域，其中该受光区域垂直于该基座移动方向的左右两端的间距与该光掩模的长度相同。
4.如权利要求1所述的曝光系统，其中该光源会在该光掩模上形成一弧形的受光区域，其中该受光区域平行于该基座移动方向的前后两端的间距与该光掩模的宽度相同。
5.如权利要求1所述的曝光系统，其中该光源会在该光掩模上形成一矩形的受光区域，其中该受光区域垂直于该基座移动方向的左右两端的间距与该光掩模的长度相同。
6.如权利要求1所述的曝光系统，其中该光源会在该光掩模上形成一矩形的受光区域，其中该受光区域平行于该基座移动方向的前后两端于垂直方向的间距与该光掩模的宽度相同。
7.如权利要求1所述的曝光系统，其中该基板上另包括有一负光致抗蚀剂。
8.如权利要求7所述的曝光系统，其中该负光致抗蚀剂为一R光致抗蚀剂、G光致抗蚀剂或B光致抗蚀剂。
9.一种利用步进式曝光系统制作数个液晶显示面板的彩色滤光器的方法，包括有下列步骤：
提供一光源，用来产生一特定波长的光线；
提供一光掩模，固定于该光源的下方，其包括有一预定图案；
提供一基板，其至少包括有一第一区域相对于该数个液晶显示面板中的一液晶显示面板；
提供一基座，用以移动该基板；以及
进行一曝光程序，以曝光该第一区域；
其中在曝光该第一区域时，该基座会带动该基板对该光掩模产生一相对性的移动，以使该光掩模上的该预定图案得以转移至该第一区域的不同区域。
10.如权利要求9所述的方法，其中该预定图案具有数个呈规则排列的开口。
11.如权利要求9所述的方法，其中该光源会在该光掩模上形成一弧形的受光区域，其中该受光区域垂直于该基座移动方向的左右两端的间距与该光掩模的长度相同。
12.如权利要求9所述的方法，其中该光源会在该光掩模上形成一弧形的受光区域，其中该受光区域平行于该基座移动方向的前后两端的间距与该光掩模的宽度相同。
13.如权利要求9所述的方法，其中该光源会在该光掩模上形成一矩形的受光区域，其中该受光区域垂直于该基座移动方向的左右两端的间距与该光掩模的长度相同。
14.如权利要求9所述的方法，其中该光源会在该光掩模上形成一矩形的受光区域，其中该受光区域平行于该基座移动方向的前后两端的间距与该光掩模的宽度相同。
15.如权利要求9所述的方法，其中该基板上另包括有一负光致抗蚀剂。
16.如权利要求15所述的方法，其中该负光致抗蚀剂为一R光致抗蚀剂、G光致抗蚀剂或B光致抗蚀剂。
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