TWI228182B - A step type exposure system and its application in forming a color filter - Google Patents

Description

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五、發明說明（1) 發明之領域 本發明提供一種曝光系統，尤指一種應用在製作夜 顯示面板之彩色濾光鏡（C〇l〇r fiUer)的曝光系統。’ 背景·說明 薄膜電晶體平面顯示器，特別是薄膜電晶體液晶顯示 器（以下簡稱TFT-LCD)，主要是利用成矩陣狀排列的薄膜 電晶體，配合適當的電容、轉接墊等電子元件來驅動液晶 像素’以產生豐富亮麗的圖形·。由於TFT-LCD具有外型輕 薄、耗電量少以及無輻射污染等特性，因此被廣泛地應用 在筆記型電腦（notebook)、個人數位助理（PDA)等攜帶式 資訊產品上，甚至已有逐漸取代傳統桌上型電腦之Crt監 視器的趨勢。 | 傳統的（FT-LCD基本上包含有—二下基板，其上具有許 多排列成陣列的薄膜電晶體、像素電.極一(pixel electrode)、互相垂直交錯（orthogonal)的掃礙線（scan or gate line)以及訊號線（data or signal line)、一具 有彩色濾光鏡（color filter)的上基板、以及填充於下基 板與上基板之間的液晶材料，其中上基板與下基板皆為透 明的玻璃基板。而在TFT - LC D所使用的材料中，彩色渡光 鏡的成本約佔三分之一。一般而言，彩色濾光鏡的製作是

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五、發明說明（2) ί ί:ΐ板塗佈負光阻材料’然後經過曝光及顯影製r 筆的:$目前所使用的光罩尺寸過大，凰此必須花‘: ^ ^ TFT-LCD^i^ U，各豕廠商皆盡全力在降低製作成本，以降低—隹斤\教 =者，因此如何減小光… 請參閱圖一與圖二，圖一與圖二為習知製 面板的曝光系統示意圖。一般而言，圖一為習 ^示面板中彩色濾光鏡的曝光系統，而圖二為 晶顯示面板中薄膜電晶體基板之曝光系統。如 曝光系統1 〇包含有一固定不動之光源1 2、一 光源1 2下方以及一基板1 6位於光罩1 4下方，並 基板1 6的大小相當。其中基板1 6係為一玻璃基 δ又有黑色條紋（b 1 a c k m a t r i X， B Μ)(未顯示）， LCD對比以及防止tft元件產生光‘漏電流與遮掩 的 些斜漏光。此外，基板1 6上還塗佈有一負 蓋住黑色條紋，其中負光阻層係用來作為彩色 R/G/B色層。 乂 π装tF液 習知製作 圖 液 所示， 光罩1 4位 且光罩14 板，其上 用以提昇 LCD顯示日, 光阻層並 渡光鏡上

然後進行一曝光程序，以將光罩14上的預定圖案轉 至基板1 6上之負光阻層。接著進行一顯影製程，以去除 被光源照射之負光阻層。重複前述之曝光及顯影製程數 次，彩色濾光鏡上的R/G/B色層便可形成於基板16之上（

1228182 五、發明說明（3) 其中該曝光程序乃是同時地固定光罩1 4與基板1 6不動，以 使光源1 2較長時間且全面地照射到整個光罩1 4，進而將光 罩1 4上的預定圖案完整地轉移至基板1 6上之負光阻層。該 曝光程序係採用一近接式（p r ο X i m i t y )曝光技術，其中光 罩1 4與基板1 6之間距g約為1 〇 〇〜2 Ο 0微米（um )。 如圖二所示，一曝光系統2 0包含有一固定不動之光源 2 2、一光罩2 4位於光源2 2下方以及一基板2 6位於光罩2 4下 方’並且光罩2 4的大小約為基板2 6的四分之一，而光罩24 與基板2 6間還設置有一光學系統2 8，用以將通過光罩2 4之 光線傳遞至基板2 6上。如同前面所述，基板2 6係為一玻璃 基板，其上可視實際需要塗佈一負光阻層或正光阻層。其 中基板2 6包含有四個液晶顯示面板之玻璃基板。 首先進行一曝光程序，將光罩2 4對準基板2 6上的區域 2 6 a後’再以相同的速度同步地移動光罩2 4與基板2 6，以 使光罩2 4上的預定圖案轉移至基板2 6之區域26a。待完成 區域26a的曝光程序之後，移動基板26使光罩24對準基板 2 6上的區域26b，再重複前述之曝光程序。待依序完成基 板2 6上各個區域的曝光程序後，接著進行一顯影製程，以 去除未被光源照射之負光阻層。 由於在製作TFT-LCD的製程中，預定圖案轉移的解析 度（resolution)要求並不像半導體製程那麼高，因此前述

1228182 五、發明說明（4) 炒兩種習知技術皆可能廣泛地應用在製作彩色濾光鏡上。 =而基板16與基板26的大小約為6 2 0mmx 75〇隨，其相對應 使用的光罩的費用相當高昂。因此，若能有效地減小光 之尺寸’勢必能大幅地減少TFT-LCD之製作成本。 發明·概述 、， 因此’本發明的目的即是提供一種曝光系統，以減小 光罩之尺寸，進而降低製作成本。 在本發明的最佳實施例中·，提供一種步進式曝光系 統’用來對一基板進行曝光，以形成複數個液晶顯示面 板’該曝光系統包含有一光源、一光罩以及一基座。其中 $光源係用來產生一特定波長之光線，該光罩上具有一預 &圖案並固定於該光源之下方，而該基座係用來以可移動 方式乘栽該基板，以使該光罩之該預定圖案轉移至該基板 上之不同區域。其中當轉移該預定圖案至該基板上相對應 」^複數個液晶顯示面板中之一液晶顯示面板的位置時， 基座會帶動該基板對該光罩產生一相對性的移動’以使 f光罩上之該預定圖案得以轉移至該基板上相對應於該液 曰曰顯示面板之位置之不同區域。 由於本發明是將光罩尺寸縮小至與光罩上之受光區域 的大小相當，並同時固定光罩與光源，藉由移動承載基板

1228182 五、發明說明（5) 之基座以將光罩上的圖案轉移至基板上。因此可達到以減 小光罩之尺寸，進而降低製作成本之功效。 發明之詳細說明 •請參閱圖三，圖三為本發明之較佳實施例之曝光系統 的示意圖。如圖三所示，曝光系統30包含有一固定不動之 光源3 1、一光罩3 2固定於光源3 1之下方、一弧形之受光區 域33形成於光罩32之上以及一光學系統34位於光罩32下 方，其中光罩3 2上具有複數個呈規則排列之開口 (s 1 i t ) 3 2 a ’而光學系統3 4包含有一梯升少鏡（trapezoidal mirror)34a、一 凹面鏡（concave mirror)34b以及一凸面 鏡（convex mirror) 34c位於梯形鏡34旗凹面鏡34b之間。 曝光系統30還包含有一基座（stage)35以及一基板36位於 基座3 5之上’而基座3 5乃是用來承載以及移動基板36。其 中光源31與光罩32之間還包含一塑光光學系統（beajn forming opt 1 cal system)(未顯示），其乃是用來將光源 31所發射出的光線轉換成一弧形光束（arcuate beam)33a，然後投射至光罩32上而形成受光區域 發明之另一實施例中，前述之塑光光學系統（未顯示）亦可 將光源31所投射出的光線轉換成一矩形光束（『Μ。 “π beam)。當進行曝光程序時，光源31與光罩32皆固不 動，藉由基座35移動其上之基板36,以逐步地將光^不 的圖案轉移至基板38上。其詳細曝光程序將描述於下。

1228182 五、發明說明（6) 請參閱圖四，圖四為圖三之步進式曝光系統簡化後之 放大示意圖。如圖四所示，基板3 6上包含有四個液晶顯示 面板之玻璃基板3 6 a、3 6 b、3 6 c及3 6 d，其上設有黑色條紋 (未顯不）’並塗佈有一負光阻層。首先進行一曝光程序， 先利·用基座3 5移動基板3 6，以使基板3 6上的區域3 6a移動 至光罩32及受光區域33下方適當的位置。接著，基座35以 一預定速度將基板3 6沿著箭頭A所指之方向移動，以使光 罩3 2上的預定圖案逐步地轉移至區域36 aJL之負光阻層， 且光罩上的預定圖案與形成於負光阻層上的圖像大小比為 1 : 1。待完成區域3 6 a的曝光程序後，再將基板3 6繼續沿著 箭頭A所指之方向移動，以使光罩3 2上的預定圖案繼續逐 步地轉移至區域36 b上之負光阻層。待完成區域36 a與區域 3 6 b的曝光程序後，接著移動基板3 6，以使基板3 6上的區 域3 6 c移動至光罩3 2及受光區域3 3下方適當的位置。然 後，基板3 6沿著箭頭A所指之方向移動，以使光罩3 2上的 預定圖案逐步地轉移至區域36 c及區域3 6 d上之負光阻層。 其中上述之區域36a、36b、36 c及36 d的曝光順序可以 對調，其主要的特徵乃是在於固定光源31與光罩32，藉由 基座3 5移動基板3 6以完成曝光程序。其中光罩3 2的寬度及 長度分別為W及L，受光區域的寬度、長度及開口寬度分別 為W’、 L’及t，而基板36的寬度及長度分別為w，，及 L ’’。在本發明之較佳實施例中，W約為1 5 0 mm，L約為

第10頁 1228182 五、發明說明（7) 39 0mm ’ 而 W’約為 95mm，L’約為 3 30mm，t約為 1 4mm，而 W，， 約為7 50mm，L·’ ’約為6 2 0mm，亦即光罩32之尺寸大小僅為 基板3 6的十分之一左右，遠較習知技術中所需之光罩縮小 許多。 •接著，進行一顯影製程，以去除基板36上未被光線所 照射之負光阻層。重複上述塗佈負光阻層、曝光及顯影製 程數次，便可將彩色濾光鏡之r/G/Β色層製作於玻璃基板 36a、36b、36c及36d上。其中，如圖四所示，基板36上之 周邊區域3 6e乃是不希望受光之區域，因此在曝光過程 中，另外加入一遮蔽裝置（未顯示）於光罩3 2與基板3 6之 間，以使周邊區域3 6 e上的負光阻層不會受到光的照射。 此外，請參閱圖五，圖五為圖四中之基板沿切線bb， 之剖面圖。如圖五所示，一般而言，彩色濾光鏡之R/G/B 色層37的邊緣（箭頭所指之處）會成一傾斜輪廓，其目的 乃是為了讓後續的薄膜容易附著於R/G/Β色層37上。為了 達到上述之目的’則可將光罩3 2上的預定圖案的開口 (s 1 i t)設計成圖六所示之形狀。 此外，如圖三所示，在 3 5亦可以固定不動’而同時 罩3 2上的預定圖案逐步地轉 本發明之另一實施例中，基座 移動光源3 1與光罩3 2，以使光 移至基板3 6上。

第11頁 1228182 五、發明說明（8) 相較於習知技術，本發明是將光罩尺寸縮小至與光罩 上之受光區域的大小相當，並同時固定光罩與光源，藉由 基座移動基板，或是固定基板，藉由同時移動光罩與光 源，以使光罩上的預定圖案逐步地轉移至基板上。習知所 使用之光罩大約為本發明所使用之光罩尺寸的十倍左右， 因此，改用本發明後將可大幅地降低製作彩色濾光鏡所用 的光罩成本。

以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請 專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明專利之涵 蓋範圍。 ·

第12頁 1228182 圖式簡單說明 圖示之簡單說明 圖一與圖二為習知製作液晶顯示面板的曝光系統的示 意圖。 圖三為本發明之較佳實施例之步進式曝光系統的示意 B °· ° 圖四為圖三之步進式曝光系統簡化後之放大示意圖。 圖五為圖四中之基板沿切線B B ’之剖面圖。 圖六為光罩上之預定圖案的開口之示意圖。 圖示之符號說明 · 10 曝 光 系 統 12 光 源 14 光 罩 16 基 板 20 曝 光 系 統 22 光 源 24 光 罩 26 基 板 26a 區 域 26b 區 域 26c 區 域 26d 區 域 28 光 學 系 統 30 曝 光 系 統 31 光 源 32 光 罩 32a 開 V 33 受 光 區 域 33a 弧 形 光 束 34 光 學 系 統 34a 梯 型 鏡 34b 凹 面 鏡 34c 凸 面 鏡 35 基 座

1228182 圖式簡單說明

36 基板 3 6b區域 3 6 d區域 37R/G/B 3 6 a區域 3 6 c區域 3 6e周邊區域 色層

Claims (1)

1. 顾 ：…丨 ί.公舌 冬丨 ί I 一卓講專縣範_ 1. 一種步進式曝光系統，用來對一基板進行曝光，以形 成複數個液晶顯示面板，該曝光系統包含有： 一光源，用來產生一特定波長之光線； 一光罩，固定於該光源之下方，其具有一預定圖案； 以及 基座 之該預定圖案 其中當轉 液晶顯不面板 動該基板對該 該預定圖案得 之位置之不同 用來以可移動方式乘載該基板，以使該光罩 轉移至該基板上之不同區域； 移該預定圖案至該基板上相對應於該複數個 中之一液晶顯示面板的位置時，該基座會帶 光罩產生一相對性的移動，以使該光罩上之 以轉移至該基板土相對應於該液晶顯示面板 區域。 2. 如申請專利範圍第1項之曝光系統，其中該預定圖案 具有複數個呈規則排列之開口。 3. 如申請專利範圍第1項之曝光系統，其中該光源會形 成一弧形之受光區域於該光罩上，其中該受光區域垂直於 該基座移動方向之左右兩端之間距係與該光罩之長度大致 相同。 4. 如申請專利範圍第1項之曝光系統，其中該光源會形 成一弧形之受光區域於該光罩上，其中該受光區域_平行於 該基座移動方向之前後兩端之間距係與該光罩之寬度大致

   第15頁 1228182 六、申請專利範圍 相同。 5. 如申請專利範圍第1項之曝光系統，其中該光源會形 成一矩形之受光區域於該光罩上，其中該受光區域垂直於 該基座移動方向之左右兩端之間距係與該光罩之長度大致 相同.。 6. 如申請專利範圍第1項之曝光系統，其中該光源會形 成一矩形之受光區域於該光罩上，其中該受光區域平行於 該基座移動方向之前後兩端於垂直方向之間距係與該光罩 之寬度大致相同。 、 7. 如申請專利範圍第1項之曝光系統，其中該基板上另 包含有一負光阻。 8. 如申請專利範圍第7項之曝光系統，其中該負光阻係 為一 R光阻、G光阻或B光阻。 9. 一種利用步進式曝光系統製作複數個液晶顯示面板之 彩色濾光器的方法，包含有下列，步驟： 提供一光源，用來產生一特定波長之光線； 提供一光罩，固定於該光源之下方，其包含有一預定 圖案； 提供一基板，其至少包含有一第一區域相對於該複數

   第16頁 1228182 六、申請專利範圍 個液晶顯不面板中之一液晶顯不面板， 提供一基座，用以移動該基板；以及 進行一曝光程序，以曝光該第一區域； 其中於曝光該第一區域時，該基座會帶動該基板對該 光罩產生一相對性的移動，以使該光罩上之該預定圖案得 以轉移至該第一區域之不同區域。 10. 如申請專利範圍第9項之方法，其中該預定圖案具有 複數個呈規則排列之開口。 11. 如申請專利範圍第9項之方法，其中該光源會形成一 弧形之受光區域於該光罩上，其中該受光區域垂直於該基 座移動方向之左右兩端之間距係與該光罩之長度大致相 同。 1 2.如申請專利範圍第9項之方法，其中該光源會形成一 弧形之受光區域於該光罩上，其中該受光區域平行於該基 座移動方向之前後兩端之間距係與該光罩之寬度大致相 同。 1 3.如申請專利範圍第9項之方法，其中該光源會形成一 矩形之受光區域於該光罩上，其中該受光區域垂直於該基 座移動方向之左右兩端之間距係與該光罩之長度大致相 同。

   1228182 六、申請專利範圍 1 4.如申請專利範圍第9項之方法，其中該光源會形成一 矩形之受光區域於該光罩上，其中該受光區域平行於該基 座移動方向之前後兩端之間距係與該光罩之寬度大致相 同。 1 5.如申請專利範圍第9項之方法，其中該基板上另包含 有一負光阻。

   1 6.如申請專利範圍第之1 5項之方法，其中該負光阻係為 一 R光阻、G光阻或B光阻。

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