專利名稱：光掩模、曝光裝置以及液晶顯示面板的制造方法
技術領域：
本發明涉及光掩模、曝光裝置以及液晶顯示面板的制造方法。更詳細地說，涉及用于取向膜所進行的取向分割的光掩模、曝光裝置以及液晶顯示面板的制造方法。
背景技術：
光掩模用于曝光基板上的感光性樹 脂層，在各種電子部件的制造中被有效利用。特別是，在用于制造液晶顯示面板的光取向法所進行的取向膜曝光中被廣泛使用。取向膜曝光工藝是用于控制液晶分子的取向方向、形成限制取向膜的重要工藝，由此能制造視野角優異的液晶顯示面板。例如使用如下手法使光掩模透射而從規定的方向照射光，由此對取向膜賦予液晶分子的取向限制力，而且，在下一工序中從不同方向有選擇地進行取向膜的光照射，由此進行取向膜的取向分割。作為現有的液晶顯示裝置的制造方法，公開了如下液晶顯示裝置的制造方法(例如，參照專利文獻I):其特征在于，是制造夾持液晶的至少一方具有透明的I對基板、在各基板上設置有限制液晶分子的取向方向的取向膜的液晶顯示裝置的方法，上述液晶顯示裝置的制造方法包含通過光掩模照射紫外線，由此對該取向膜賦予液晶分子的取向限制力，且從不同方向有選擇地進行該取向膜的紫外線照射，由此進行取向膜的取向分割，上述液晶顯示裝置的制造方法使用在遮光圖案面設置有金屬-電介質多層膜的光學掩模，該多層膜以透射特定入射角的紫外線的方式最佳化。該制造方法以如下為課題在進行取向分割時，使重復曝光區域的范圍變窄，由此將取向分割最佳化，能進行取向膜的穩定取向。
_5] 現有技術文獻_6] 專利文獻專利文獻I :特開2003-161946號公報
發明內容
發明要解決的問題在如上述那樣的取向膜曝光裝置中，為了抑制光掩模的運行成本而將多個小型光掩模接合在一起的掃描曝光方法正成為主流。由于光掩模是小型，因此通常分成數次照射紫外線等光。當曝光工序數量變多時，曝光工作臺也隨之變多。在現有的液晶顯示裝置的制造方法中進行如下使光掩模透射而對基板主面照射紫外線，上述光掩模以其主面相對于基板主面平行的方式設置。圖6是現有的光掩模111的平面示意圖。光掩模111設置有遮光部113和透射部115，能夠利用透射透射部115的光按例如每半像素寬度進行曝光。然而，為了進行取向膜的取向分割，進一步設置曝光工藝而從不同方向對基板主面照射紫外線。即，曝光工藝區分為各個光照射方向，另外使用多片小型掩模來曝光。例如，在利用多個小型掩模分多次對形成有曝光前的取向膜的基板整體進行曝光的工序中，在進一步從2個以上的不同方向進行光照射而進行取向分割處理的情況下，由于分多次而最少為2次、而且從至少2個不同方向對基板整體進行曝光，因此最少也需要4個曝光工作臺。通常，為了確保吞吐量，在曝光工作臺之間設置有用于進行曝光前準備的搬運工作臺，設備整體會變得巨大。圖7概念性地圖示出這樣的現有曝光裝置的曝光工藝。在該圖7中示出如下用于取向分割的取向膜曝光工序包含4個工作臺和連接它們的搬運工作臺。具體地說，包含4個工作臺部171a、171b、171c、171d，基板130沿著基板的流向181前進。在前一半(工作臺部171a、171b)從曝光用光源(照射曝光的光的光源)131a、131b照射的光(紫外線121)和在后一半(工作臺部171c、171d)從曝光用光源131c、131d照射的紫外線121的傾斜方向是不同的。在光取向法中，通過照射不同照射方向的光，能賦予液晶不同的傾角。此外，光掩模111的主面相對于供曝光的基板130的主面平行，該光掩模111透射來自曝光用光源的照射光，由此進行按半像素寬度的曝光。 如此，現有的曝光裝置的設置空間變大，在各工作臺設置有多個光掩模、高壓汞燈等高額消耗品，特別是，通常按每個機型使用不同的光掩模，因此關系到設備費用、運行成本的增大。即，各曝光工作臺需要多個光源(曝光用光源和追蹤用光源)、光掩模，因此裝置整體的運行成本會變為龐大的數額。在現有的曝光裝置和液晶顯示裝置的制造方法中，如上所述，在生產工序的有效化、生產空間等方面具有較大的問題。本發明是鑒于上述現狀而完成的，其目的在于，提供能夠削減運行成本或使設備縮小化的光掩模、曝光裝置以及液晶顯示面板的制造方法。用于解決問題的方案本發明人對取向膜曝光工藝所使用的光掩模(曝光掩模)、使用該光掩模的曝光裝置以及液晶顯示面板的制造方法進行了種種研究的結果是，著眼于如下光掩模的方式現有的光掩模包含透射部和遮光部，從光源入射到光掩模的光通過透射部而照射到基板上的取向膜，另一方面，利用遮光部對一部分的入射光進行遮光。并且，發現了在光掩模的遮光部形成光反射膜層作為反射部，由此利用來自光源的I次光照射能進行2個方向的光照射，至今為止僅能從各自的方向進行多次光照射的工序能夠由I次照射完成，能夠省略，從而想到每當看到上述問題便能夠解決。另外，發現了如果使光掩模相對于基板的設置方向也與現有的相對于基板主面平行不同，成為相對于基板主面大致垂直(基板的法線方向)，就會從透射部透射光而直接照射到基板，另一方面，剩余的由反射部所反射的光會從與前者相反的方向照射到與透射部偏離大致半像素的位置，滿足曝光工藝的目的、特別是滿足取向分割中的取向膜曝光的目的，從而達成了本發明。S卩，本發明是用于按基板面內的每個曝光區域使取向膜曝光的光掩模，其特征在于，上述光掩模對入射到光掩模的主面的光進行透射和反射，使透射的光向曝光區域的一方照射，使反射的光向曝光區域的另一方照射。在現有的光掩模中，為了取向分割而必須從各自的方向進行光照射，曝光工序數量會相應地變多，但是如果使用本發明的光掩模，在曝光工藝中能夠將來自曝光用光源的光的照射方向分解為2個方向，如上所述，能夠省略至今為止僅能從不同方向對基板面進行光照射的工序。其結果是，會削減曝光工作臺數量，由此能大幅削減曝光工作臺的運行成本，或者實現曝光工作臺間的搬運工作臺的削減所帶來的設備費用的縮小。
本發明的光掩模的一部分是透射部，其它部分包含反射部，但是通常具有遮光部，例如，在透射部和反射部的周圍、光掩模的端部具有遮光部。優選透射部在I個光掩模內分割為多個而形成，通常，狹縫形狀的多個透射部成為以一定方向、一定間隔排列的方式。反射部只要包含以能對取向膜賦予取向性的方式反射光的部件即可，優選利用鋁膜等光反射率高的金屬膜等構成光反射層。如圖I所示，這樣的光掩模的優選方式能舉出如下方式狹縫形狀的多個透射部以規定方向(一定方向)、規定間隔(一定間隔)排列，在該多個透射部間與透射部為大致相同形狀的多個反射部以規定方向(一定方向)、規定間隔(一定間隔)排列，光掩模的兩個端部成為遮光部，上述兩個端部沿著狹縫形狀的透射部的短軸邊和反射部的短軸邊并列的邊。此外，在本發明中，只要對入射到光掩模的主面的光進行透射和反射，除了如上所述具有透射部和反射部、在光掩模內的各個區域進行透射和反射的方式以外，也能夠舉出如下方式由透射光的同時進行反射的部件構成光掩模，在光掩模內的相同區域進行透射和反射。另外，在本發明的光掩模中，從一個方向入射的光通常利用透射和反射而分解為2個方向，在2個方向照射，優選這樣的方式，但是也可以例如部分地改變反射部的形狀，由 此進一步在多個方向照射。對于光的入射，也優選從一個方向入射，但是也可以從多個方向入射。作為本發明的光掩模的一個優選方式，能舉出以其主面相對于供曝光的基板面大致垂直的方式配置而使用的方式。利用這樣的使用方式，光的照射方向能夠以相對于基板主面的法線大致對稱的方式分解為2個方向。由此，在利用曝光裝置在基板上掃描的情況下，能通過I次掃描動作進行2個方向的光照射，在取向分割工序中，能按每半像素使光的照射角度反轉。能夠一次實施改變照射方向這樣的工序的部分是要點，該工序成為取向分割的曝光設備巨大化的原因，能夠得到以現有的光掩模不能實現的顯著效果。此外，如上所述，如果以光掩模的主面相對于供曝光的基板面大致垂直的方式配置，分解為2個方向而照射的光相對于基板面的角度變為相等，僅改變取向方向而均勻地進行取向分割，在該方面優選，但是在本發明的光掩模中，并不妨礙設為使光掩模的主面相對于基板面為傾斜方向等方式。另外，本發明也是曝光裝置，其具備本發明的光掩模；以及光源，其照射使取向膜曝光的光。上述曝光裝置的優選方式是進行將多片小型光掩模接合在一起的掃描曝光方法的方式，通常，為了使基板整體曝光，分多次向形成有曝光前的取向膜的基板上從規定方向照射紫外線等光。本發明的曝光裝置能通過I次曝光操作實質上進行2次曝光，特別是，在將I個像素內的取向膜在多個取向方向進行分割的取向分割曝光工藝中，能夠實現生產工序的有效化和生廣空間的縮小。而且，本發明還是液晶顯示面板的制造方法，其用于制造液晶顯示面板，上述液晶顯示面板具備一對基板；液晶層，其設置于基板間；以及取向膜，其設置于基板中的至少一方的液晶層側的表面，上述制造方法包含曝光工序，上述曝光工序使用本發明的曝光裝置使取向膜曝光。并且，本發明也是液晶顯示面板的制造方法，其用于制造液晶顯示面板，上述液晶顯示面板具備一對基板；液晶層，其設置于基板間；以及取向膜，其設置于基板中的至少一方的液晶層側的表面，上述制造方法包含曝光工序，該曝光工序將基板面內分割為2個以上的曝光區域，利用透射光掩模的光使曝光區域的一方的取向膜曝光，利用在光掩模反射的光使曝光區域的另一方的取向膜曝光。根據這些本發明的液晶顯示面板的制造方法，如上所述，能夠實現能削減運行成本、使設備縮小化的制造方法。所謂上述曝光區域是指例如，在I個像素按每半像素被劃分、一方的半像素成為一定取向方向、另一方的半像素成為與上述取向方向不同的一定取向方向的情況下，以一方的半像素為I個曝光區域，以另一方的半像素為另I個曝光區域。取向膜的取向按每個曝光區域不同，由此液晶顯示面板的視野角被改善。上述液晶顯示面板的制造方法的優選方式能舉出如下方式上述曝光工序相對于基板主面的法線從傾斜方向對光掩模主面照射光而進行透射和反射。上述的本發明的光掩模、曝光裝置以及液晶顯示面板的制造方法的其它構成只要適當設定即可，只要不阻礙本發明的效果，沒有特別限定。本發明的光掩模、曝光裝置以及液晶顯示面板的制造方法不僅削減運行成本或使設備縮小化，而且根據情況也關系到如下因為掃描曝光的次數減半，可抑制由掩模動作控制錯誤導致的不良發生的風險。另外，在現有的曝光裝置中，對光掩模面積的大約一半進行 遮光，因此來自光源的巨大能量成為浪費，但是在本發明中將來自光源的光實質上全部利用，由此能使能量有效地利用。此外，本發明只要發揮充分削減運行成本或使設備縮小化的任一效果即可。上述的各方式在不脫離本發明的要旨的范圍內可以適當組合。發明效果根據本發明的光掩模、曝光裝置以及液晶顯示面板的制造方法，能夠充分削減運行成本或使設備縮小化。由此，使液晶顯示面板的生產工序有效化，其結果是，工序數量的削減也有助于聞質量化。
圖I是實施方式I的光掩模的平面示意圖。圖2是示出實施方式I的光掩模的使用方式的截面示意圖。圖3是示出實施方式I的曝光裝置的示意圖。圖4是用實施方式I的曝光裝置的CXD相機觀測的TFT基板的平面示意圖。圖5是示出實施方式I的曝光裝置的曝光工藝的示意圖。圖6是現有的光掩模的平面示意圖。圖7是示出現有的曝光裝置的曝光工藝的示意圖。
具體實施例方式在實施方式中也將配置有薄膜晶體管元件(TFT)的基板稱為TFT基板。在實施方式中也將配置有彩色濾光片(CF)的基板稱為CF基板。以下揭示實施方式，參照附圖來更詳細地說明本發明，但是本發明不僅限于這些實施方式。實施方式I圖I是實施方式I的光掩模的平面示意圖。
在實施方式I的光掩模11中，在透射部15和透射部15之間的部分(現有的光掩模的遮光部)設置有光反射部(反射部17)，透射部15和反射部17交替地設置。在實施方式I中，透射部15的長度和反射部17的長度(圖I所示的橫向長度)是大致相同的，另外透射部15的寬度和反射部17的寬度(圖I所示的縱向長度)也是大致相同的。對于反射部17，能夠通過粘貼例如光反射率高的膜而形成，優選粘貼例如鋁膜等。在取向膜的取向分割中I個重要項目是按每半像素使光的照射角度反轉。實施方式I的光掩模11對現有的遮光部賦予光反射的功能，由此將用于取向分割的曝光工藝中的來自光源光的照射方向分解為2個方向。由此，能夠一次實施改變照射方向這樣的工序，該工序成為取向膜的曝光設備巨大化的原因。此外，在光掩模11的邊緣設置有遮光部13。圖2是示出實施方式I的光掩模的使用方式的截面示意圖。將如上所述加工的光掩模11以相對于基板30的主面大致垂直的方式配置而使用，由此對入射到光掩模11的主面的紫外線21進行透射和反射。
圖3是示出實施方式I的曝光裝置的示意圖。實施方式I的曝光裝置包含2個曝光工作臺部和其間的搬運工作臺部，圖3示出其一部分。在各曝光工作臺部設置有多個頭。頭的數量根據基板尺寸而不同，在各頭上分別設置有曝光用光源31 (曝光頭部)、光掩模11以及追蹤用CO) (charge-coupled device 電荷耦合器件)相機41等。光掩模11以其主面相對于供曝光的基板面大致垂直的方式配置。另外，在實施方式I中，在基板30的背面(從基板看為曝光用光源31的相反側)設置有圖像檢測用光源61 (也稱為追蹤用光源。)，來自圖像檢測用光源61的光通過基板30，經由鏡子而通過光掩模11，到達CXD相機41。光掩模微調用的CXD相機41當是從垂直于光掩模的方向時能夠窺視光掩模的狹縫，因此從該方面出發通常例如這樣配置。此外，CCD相機41能夠捕捉基板30的圖案邊緣，只要是能夠識別光掩模11的邊緣，就能夠適當采用該方式以外的方式。此外，由工作臺部71搬運基板30。(取向膜曝光裝置的動作)在實施方式I的曝光裝置中，曝光用光源31 (紫外線21的照射方向)和光掩模11被固定，使光掩模11對前進中的基板30進行追蹤，由此正確地照射紫外線。追蹤的動作為如下動作預先設定基板30的任意的圖案圖像，由CXD相機41監視設置于光掩模11的追蹤用圖案，以上述2個圖案邊緣的距離總是為一定的方式始終微調光掩模11。(基板-光掩模追蹤)由設置于實施方式I的曝光裝置的CXD相機41捕捉基板30的圖案邊緣，同時識別光掩模11的邊緣，以將兩者的距離保持為一定的方式微調光掩模11，由此保持曝光位置精度。在實施方式I中，微調由包含圖像處理電路的控制部51進行。并且，一邊進行光掩模11的微調一邊利用曝光用光源31進行曝光。圖4是用實施方式I的曝光裝置的CCD相機觀測的TFT基板的平面示意圖。虛線示出所捕捉的光掩模的追蹤用圖案邊緣。此外，即使是CF基板也同樣能夠一邊始終微調光掩模11 一邊利用曝光用光源進行曝光。在TFT基板或者CF基板中，均設定該基板的直線或者大致直線狀的(接近于直線)圖案作為追蹤圖案，一邊對其邊緣進行圖像識別一邊使光掩模側的狹縫(實際上作為掩模圖案出現于圖像)追蹤到那里。即，只要基板面具有任何的直線或者大致直線狀的圖案就能追蹤曝光。
圖5是示出實施方式I的曝光裝置的曝光工藝的示意圖。如圖5所示，使透射的紫外線(透射光23)向曝光區域的一方照射，使反射的光(反射光25)向曝光區域的另一方照射。例如，調整光掩模11的透射部、反射部的長度和寬度以及來自光源的紫外線的照射方向，由此能夠適當調整曝光區域。在實施方式I中，將來自光源的紫外線分解為通常的半像素的透射光和剩余的半像素的反射光，能夠同時對取向膜照射這些透射光和反射光。此外，與半像素的透射光所照射的曝光區域相鄰的曝光區域被來自光掩模11的反射光照射，上述光掩模11與透射該半像素的透射光的光掩模11相鄰設置，由此按每半像素利用透射光曝光的區域和利用反射光曝光的區域交替地配置。所謂半像素，是指在像素的長度方向或者寬度方向上所劃分的大致一半的區域，上述像素表示例如R(紅)、G(綠)或者B(藍)等的任一單色。另外，在實施方式I中，利用一個光掩模照射透射光的區域和反射光按半像素照射的區域是大致相同的。在實施方式I中，在第I次的曝光工作臺部71a中，從曝光用光源31a通過光掩模11交替地照射透射光23和反射光25而產生條狀部分，但是對該部分彼此之間，在下一曝光工作臺部71b從曝光用光源 31b通過光掩模11照射透射光23和反射光25。另外，在第I次的曝光工作臺中透射光23和反射光25所照射的條狀部分、以及在下一曝光工作臺中透射光23和反射光25所照射的條狀部分的形狀、大小是大致相同的。此外，在實施方式I中使用作為通常用于光取向的光的紫外線，但是只要發揮本發明的效果，就能使用其它波長區域的光。此外，在實施方式I中，沿著基板的流向81搬運基板30。實施方式I為如下使光掩模的設置方向相對于基板主面大致垂直，光掩模自身在現有的遮光部形成鋁等的紫外線反射膜層，由此能通過I次掃描動作進行2個方向的紫外線照射。將光掩模相對于基板垂直設置，由此紫外線從透射部透射而直接照射到基板。另一方面，由剩余的反射部所反射的紫外線從與前者相反的方向照射到與透射部正好偏離半像素的位置，滿足進行取向膜的取向分割的液晶顯示裝置的制造方法中的取向膜曝光的目的。此外，所謂大致垂直，只要是以可以說能發揮本實施方式的優選效果的程度實質上垂直即可。上面的結果是，不僅能實現設備的縮小化和運行成本削減，而且也關系到如下情況由于掃描曝光的次數減半，因此可抑制由掩模動作控制錯誤所導致的不良發生的風險。另外，在現行處理中，對光掩模面積的大約一半進行遮光，因此來自光源的巨大能量成為浪費，但是在本發明中實質上利用全部紫外線，由此能進行能量的有效利用。比較例I使用現有的光掩模(圖6所示的光掩模)代替實施例I的光掩模，如圖7所示，利用4個曝光工作臺171a、171b、171c、171d進行曝光工序。實施方式I和比較例I的運行成本削減效果在下述表I中示出。在表I中，曝光用燈是指取向膜曝光用的燈，追蹤用燈是指用于追蹤的圖像檢測用燈。“1000!1”和“2000!1”的“H”是指燈的平均壽命的單位(小時)。“片/機型”是指每一個曝光裝置所需要的光掩模的片數。在“效果”欄中示出運行成本的削減比例。[表 I]
權利要求
1.一種光掩模，其特征在于， 用于按基板面內的每個曝光區域使取向膜曝光， 該光掩模對入射到光掩模的主面的光進行透射和反射，使透射的光向曝光區域的一方照射，使反射的光向曝光區域的另一方照射。
2.根據權利要求I所述的光掩模，其特征在于， 上述光掩模以其主面相對于供曝光的基板面大致垂直的方式配置而使用。
3.—種曝光裝置，其特征在于， 具備權利要求I或2所述的光掩模；以及光源，其照射使取向膜曝光的光。
4.一種液晶顯示面板的制造方法，其特征在于， 用于制造液晶顯示面板，上述液晶顯示面板具備一對基板；液晶層，其設置于基板間；以及取向膜，其設置于基板中的至少一方的液晶層側的表面， 該制造方法包含使用權利要求3所述的曝光裝置使取向膜曝光的工序。
5.一種液晶顯示面板的制造方法，其特征在于， 用于制造液晶顯示面板，上述液晶顯示面板具備一對基板；液晶層，其設置于基板間；以及取向膜，其設置于基板中的至少一方的液晶層側的表面， 該制造方法包含曝光工序，該曝光工序將基板面內分割為2個以上的曝光區域，利用透射光掩模的光使曝光區域的一方的取向膜曝光，利用在光掩模反射的光使曝光區域的另一方的取向膜曝光。
6.根據權利要求4或5所述的液晶顯示面板的制造方法，其特征在于， 上述曝光工序相對于基板主面的法線從傾斜方向對光掩模主面照射光而進行透射和反射。
全文摘要
本發明提供能夠削減運行成本或使設備縮小化的光掩模、曝光裝置以及液晶顯示面板的制造方法。本發明的光掩模的特征在于，用于按基板面內的每個曝光區域使取向膜曝光，上述光掩模對入射到光掩模的主面的光進行透射和反射，使透射的光向曝光區域的一方照射，使反射的光向曝光區域的另一方照射。
文檔編號H01L21/027GK102741746SQ20118000763
公開日2012年10月17日 申請日期2011年2月15日 優先權日2010年3月12日
發明者平子貴浩 申請人:夏普株式會社