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CN105974728A - 光罩及彩膜基板的制作方法 - Google Patents

光罩及彩膜基板的制作方法 Download PDF

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贾迎宾
黄长治
沈嘉文
贾森
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Abstract

本发明提供一种光罩及彩膜基板的制作方法。该光罩的透光区分为主透光区和副透光区，其中主透光区完全透光，副透光区部分透光，副透光区包围主透光区，副透光区包括：由内向外依次包围的多个不透光的遮光框，相邻的两个遮光框之间形成有透光的狭缝。本发明还提供了彩膜基板的制作方法。本发明的光罩及彩膜基板的制作方法可以通过调整副透光区中狭缝的宽度、数量、以及相邻两狭缝之间的间距来调整照射到副透光区上光线的干涉程度，从而控制对应于副透光区位置的色阻材料的曝光程度，制作出无重叠、关键尺寸偏移量小、牛角小、锥度角大、且膜面平整性好的色阻层。

Description

光罩及彩膜基板的制作方法
技术领域
本发明涉及显示技术领域，尤其涉及一种光罩及彩膜基板的制作方法。
背景技术
随着显示技术的发展，液晶显示器(Liquid Crystal Display，LCD)等平面显示装置因具有高画质、省电、机身薄及应用范围广等优点，而被广泛的应用于手机、电视、个人数字助理、数字相机、笔记本电脑、台式计算机等各种消费性电子产品，成为显示装置中的主流。
通常液晶显示面板由彩膜基板(CF，Color Filter)、薄膜晶体管基板(TFT，Thin Film Transistor)、夹于彩膜基板与薄膜晶体管基板之间的液晶(LC，LiquidCrystal)及密封胶框(Sealant)组成，其成型工艺一般包括：前段阵列(Array)制程(薄膜、黄光、蚀刻及剥膜)、中段成盒(Cell)制程(TFT基板与CF基板贴合)及后段模组组装制程(驱动IC与印刷电路板压合)。其中，前段Array制程主要是形成TFT基板，以便于控制液晶分子的运动；中段Cell制程主要是在TFT基板与CF基板之间添加液晶；后段模组组装制程主要是驱动IC压合与印刷电路板的整合，进而驱动液晶分子转动，显示图像。
CF基板是LCD用来实现彩色显示的主要器件，其基本构成通常包括：玻璃基板、黑色矩阵、彩色色阻层等等。背光源发出的光经过液晶分子的调制入射到CF基板，通过CF基板上彩色色阻层的红色色阻、绿色色阻、以及蓝色色阻的滤光作用，分别显示红，绿，蓝三种光线，不同颜色的色阻分别透射对应颜色波段的光，从而实现显示器的彩色显示。
传统的彩膜基板的制作方法为制作完黑色矩阵后，再依次制作彩色色阻层，最后制作平坦层和公共电极。彩色色阻层的制作方法是：在基板、及黑色矩阵上均匀涂布色阻材料，然后利用光罩进行曝光和显影，形成彩色色阻层。现有用于制彩色色阻层的光罩通过包括：透光区和包围透光区的遮光区，利用透光区对各个子像素的对应的色阻材料进行曝光，然后再进行显影，去除未曝光的色阻材料，保留曝光后的色阻材料，形成对应各个子像素的数个色阻单元，然而，请参阅图1，现有技术中，在进行曝光时，光经过透光区的边缘时会发生衍射现象，造成制作出的各个色阻单元100之间的重叠大，关键尺寸偏移量大，牛角过高，膜面平整度差。基于此，目前主要以开发高精细的色阻材料来解决上述问题，然而材料的开发周期较长，难以快速对应迭代迅速的小尺寸面板需求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种光罩，用于制备彩膜基板的色阻层，能够改善色阻层的成膜质量，制作出无重叠、关键尺寸偏移量小、牛角小、锥度角大且膜面平整性好的色阻层，提升显示器的显示品质。
本发明的目的还在于提供一种彩膜基板的制作方法，能够改善色阻层的成膜质量，制作出无重叠、关键尺寸偏移量小、牛角小、锥度角大、且膜面平整性好的色阻层，提升显示器的显示品质。
为实现上述目的，本发明首先提供一种光罩，包括：透光区、及包围所述透光区的遮光区；
所述透光区包括：完全透光的主透光区、以及包围所述主透光区的部分透光的副透光区；
所述副透光区包括由内向外依次包围的多个不透光的遮光框，相邻的两个遮光框之间形成有透光的狭缝。
所述主透光区和遮光框的形状均为矩形。
所述遮光区和遮光框采用相同的遮光材料制备。
所述光罩用于制备彩膜基板的色阻层。
本发明还提供一种彩膜基板的制作方法，包括如下步骤：
步骤1、提供基板，在所述基板上形成黑色矩阵，所述黑色矩阵在所述基板上围出数个子像素区域；
步骤2、在所述基板及黑色矩阵上涂布色阻材料，提供光罩，对所述色阻材料进行曝光；
所述光罩包括：对应各个子像素区域位置的色阻材料设置的透光区、及包围所述透光区的遮光区；
所述透光区包括：完全透光的主透光区、以及包围所述主透光区的部分透光的副透光区；
所述副透光区包括由内向外依次包围的多个不透光的遮光框，相邻的两个遮光框之间形成有透光的狭缝；
步骤3、对曝光后的色阻材料依次进行显影、水洗、HPMJ二流体洗、及烘烤，以对应所述数个子像素区域形成数个色阻单元，得到色阻层。
通过调整副透光区中狭缝的宽度、数量、以及相邻两狭缝之间的间距来调整照射到副透光区上光线的干涉程度，以控制对应于副透光区位置的色阻材料的曝光程度。
通过调整照射到副透光区上光线的干涉程度及HPMJ二流体洗时的HPMJ二流体压力来调整形成的色阻单元的关键尺寸偏移量及锥度角。
所述数个色阻单元包括红色色阻单元、绿色色阻单元、及蓝色色阻单元。
所述红色色阻单元、绿色色阻单元、及蓝色色阻单元分别由红色色阻材料、绿色色阻材料、及蓝色色阻材料按任意顺序依次形成。
还包括步骤4、在所述色阻层上形成平坦层，在所述平坦层上形成公共电极层。
本发明的有益效果：本发明所提供的光罩可以通过调整副透光区中狭缝的宽度、数量、以及相邻两狭缝之间的间距来调整照射到副透光区上光线的干涉程度，从而控制对应于副透光区位置的色阻材料的曝光程度，制作出无重叠、关键尺寸偏移量小、牛角小、锥度角大、且膜面平整性好的色阻层。本发明还提供一种彩膜基板的制作方法，能够改善色阻层的成膜质量，制作出无重叠、关键尺寸偏移量小、牛角小、锥度角大、且膜面平整性好的色阻层，提升显示器的显示品质。
附图说明
为了能更进一步了解本发明的特征以及技术内容，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图，然而附图仅提供参考与说明用，并非用来对本发明加以限制。
附图中，
图1为采用现有技术制作出的彩膜基板的色阻层的示意图；
图2为本发明的光罩的俯视图；
图3为本发明的光罩的剖视图；
图4为本发明的彩膜基板的制作方法的示意图；
图5为本发明的彩膜基板的制作方法的流程图。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明所采取的技术手段及其效果，以下结合本发明的优选实施例及其附图进行详细描述。
请参阅图2，本发明首先提供一种光罩，包括：透光区10、及包围所述透光区10的遮光区20；
所述透光区10包括：完全透光的主透光区11、以及包围所述主透光区11的部分透光的副透光区12；
所述副透光区12包括由内向外依次包围的多个不透光的遮光框121，相邻的两个遮光框121之间形成有透光的狭缝122。
优选地，所述主透光区11和遮光框121的形状均为矩形。
具体地，所述遮光区20和遮光框121采用相同的遮光材料制备。所述狭缝122的数量、宽度(即两遮光框121之间的间距)、及两狭缝之间的间距(即遮光框121的宽度)可以根据需要进行设定。
需要说明的是，所述光罩可用于制备彩膜基板的色阻层，在曝光时，通过调整所述狭缝122的数量、宽度、及两狭缝122之间的间距来调整照射到副透光区12上的光线(曝光用的紫外光)的干涉程度，以控制被副透光区12曝光的色阻材料的曝光程度，以改善形成的色阻层的成膜质量。
请参阅图5，并结合图4，基于上述光罩，本发明还提供一种彩膜基板的制作方法，包括如下步骤：
步骤1、提供基板1，在所述基板1上形成黑色矩阵2，所述黑色矩阵2在所述基板1上围出数个子像素区域。
具体地，所述数个子像素区域呈阵列式分布。
步骤2、在所述基板1及黑色矩阵2上涂布色阻材料，提供光罩3，对所述色阻材料进行曝光。
具体地，所述色阻材料为负性色阻材料。
所述光罩3包括：对应各个子像素区域位置的色阻材料设置的透光区10、及包围所述透光区10的遮光区20；
所述透光区10包括：完全透光的主透光区11、以及包围所述主透光区11的部分透光的副透光区12；
所述副透光区12包括由内向外依次包围的多个不透光的遮光框121，相邻的两个遮光框121之间形成有透光的狭缝122。
值得一提的是，将副透光区12与各个子像素区域中的色阻材料的边缘部分相对应，利用副透光区12中的不透光的遮光框121及狭缝122产生光的干涉，以产生半曝光效果，使得各个子像素区域中的色阻材料的边缘部分在曝光后结构变的松散。进一步地，通过调整副透光区12中狭缝122的宽度、数量、以及相邻两狭缝122之间的间距来调整照射到副透光区12上光线的干涉程度，从而改变副透光区的透光量和透光位置，以控制对应于副透光区12位置的色阻材料的曝光程度。
步骤3、对曝光后的色阻材料依次进行显影、水洗、高压微细颗粒喷淋(HighPressure Micro Jet，HPMJ)二流体洗、及烘烤(Postbake)，以对应所述数个子像素区域形成数个色阻单元4，得到色阻层。
具体地，被主透光区11曝光的色阻材料被完全保留，被副透光区12曝光的色阻材料被部分保留，而没有被曝光的色阻材料(对应遮光区20的色阻材料)被完全去除。
具体地，通过调整照射到副透光区12上光线的干涉程度及HPMJ二流体洗时的HPMJ二流体压力来调整形成的色阻单元4的关键尺寸偏移量及锥度角，在烘烤制程之后，光阻热流动被抑制，可形成无重叠(Overlap)、关键尺寸偏移量(CD bias)小、牛角小、锥度(Taper)角大、且膜面平整性好的色阻层。进而减少后续的平坦层材料用量，降低生产成本，缩小不同批次间色阻层的颜色差异，便于产线监控，降低色阻层各个色阻单元之间的混色，提升显示品质，并且不需要改变原有的色阻材料，能够适应迭代迅速的小尺寸面板需求。
可选地，所述数个色阻单元4包括红色色阻单元、绿色色阻单元、及蓝色色阻单元，所述红色色阻单元、绿色色阻单元、及蓝色色阻单元分别由红色色阻材料、绿色色阻材料、及蓝色色阻材料按任意顺序依次形成。当然，除此之外，所述数个色阻单元4还可以包括其他颜色的色阻单元，如白色色阻单元等。
进一步地，所述彩膜基板的制作方法还包括步骤4、在所述色阻层上形成平坦层，在所述平坦层上形成公共电极层。
优选地，所述公共电极层的材料为氧化铟锡。
本发明的光罩及彩膜基板的制作方法，能够适用于低温多晶硅(LTPS)产品，适用于发展高解析度产品，通过光罩设计，在不变更材料前提下，改善色阻重叠，锥度角，膜面平坦度，稳定色彩表现力，提高产品良率，提升产品品质。
综上所述，本发明所提供的光罩可以通过调整副透光区中狭缝的宽度、数量、以及相邻两狭缝之间的间距来调整照射到副透光区上光线的干涉程度，从而控制对应于副透光区位置的色阻材料的曝光程度，制作出无重叠、关键尺寸偏移量小、牛角小、锥度角大、且膜面平整性好的色阻层。本发明还提供一种彩膜基板的制作方法，能够改善色阻层的成膜质量，制作出无重叠、关键尺寸偏移量小、牛角小、锥度角大、且膜面平整性好的色阻层，提升显示器的显示品质。
以上所述，对于本领域的普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案和技术构思作出其他各种相应的改变和变形，而所有这些改变和变形都应属于本发明权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种光罩，其特征在于，包括：透光区(10)、及包围所述透光区(10)的遮光区(20)；
所述透光区(10)包括：完全透光的主透光区(11)、以及包围所述主透光区(11)的部分透光的副透光区(12)；
所述副透光区(12)包括由内向外依次包围的多个不透光的遮光框(121)，相邻的两个遮光框(121)之间形成有透光的狭缝(122)。
2.如权利要求1所述的光罩，其特征在于，所述主透光区(11)和遮光框(121)的形状均为矩形。
3.如权利要求1所述的光罩，其特征在于，所述遮光区(20)和遮光框(121)采用相同的遮光材料制备。
4.如权利要求1所述的光罩，其特征在于，所述光罩用于制备彩膜基板的色阻层。
5.一种彩膜基板的制作方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1、提供基板(1)，在所述基板(1)上形成黑色矩阵(2)，所述黑色矩阵(2)在所述基板(1)上围出数个子像素区域；
步骤2、在所述基板(1)及黑色矩阵(2)上涂布色阻材料，提供光罩(3)，对所述色阻材料进行曝光；
所述光罩(3)包括：对应各个子像素区域位置的色阻材料设置的透光区(10)、及包围所述透光区(10)的遮光区(20)；
所述透光区(10)包括：完全透光的主透光区(11)、以及包围所述主透光区(11)的部分透光的副透光区(12)；
所述副透光区(12)包括由内向外依次包围的多个不透光的遮光框(121)，相邻的两个遮光框(121)之间形成有透光的狭缝(122)；
步骤3、对曝光后的色阻材料依次进行显影、水洗、HPMJ二流体洗、及烘烤，以对应所述数个子像素区域形成数个色阻单元(4)，得到色阻层。
6.如权利要求5所述的彩膜基板的制作方法，其特征在于，通过调整副透光区(12)中狭缝(122)的宽度、数量、以及相邻两狭缝(122)之间的间距来调整照射到副透光区(12)上光线的干涉程度，以控制对应于副透光区(12)位置的色阻材料的曝光程度。
7.如权利要求6所述的彩膜基板的制作方法，其特征在于，通过调整照射到副透光区(12)上光线的干涉程度及HPMJ二流体洗时的HPMJ二流体压力来调整形成的色阻单元(4)的关键尺寸偏移量及锥度角。
8.如权利要求5所述的彩膜基板的制作方法，其特征在于，所述数个色阻单元(4)包括红色色阻单元、绿色色阻单元、及蓝色色阻单元。
9.如权利要求8所述的彩膜基板的制作方法，其特征在于，所述红色色阻单元、绿色色阻单元、及蓝色色阻单元分别由红色色阻材料、绿色色阻材料、及蓝色色阻材料按任意顺序依次形成。
10.如权利要求5所述的彩膜基板的制作方法，其特征在于，还包括步骤4、在所述色阻层上形成平坦层，在所述平坦层上形成公共电极层。
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