[發明專利]掩膜板及其制造方法和目標圖形的制造方法

在審

• 申請號: 201410363655.5
• 申請日: 2014-07-28
• 公開（公告）號: CN104199209A
• 公開（公告）日: 2014-12-10
• 發明（設計）人: 汪棟
• 申請（專利權）人: 京東方科技集團股份有限公司;北京京東方顯示技術有限公司
• 主分類號: G02F1/1335
• 分類號: G02F1/1335;G02F1/1339;G03F1/68
• 代理公司: 北京天昊聯合知識產權代理有限公司 11112
• 代理人: 彭瑞欣;陳源

技術領域

本發明涉及顯示技術領域，特別涉及一種掩膜板及其制造方法和目標圖形的制造方法。

背景技術

液晶顯示裝置是目前最常用的平板顯示器，其中薄膜晶體管液晶顯示裝置(Thin?Film?Transistor?Liquid?Crystal?Display，簡稱TFT-LCD)是液晶顯示裝置中的主流產品。液晶顯示面板是液晶顯示裝置中的重要部件。液晶顯示面板是通過對盒工藝將一陣列基板和一彩膜基板對盒而形成，并且在陣列基板和彩膜基板之間填充有液晶層。彩膜基板可包括襯底基板和形成于襯底基板之上的黑矩陣、彩色矩陣圖形和覆蓋層，覆蓋層位于黑矩陣和彩色矩陣圖形之上，覆蓋層上還形成有隔墊物(Photo?Spacer，簡稱：PS)，該隔墊物位于黑矩陣的上方。黑矩陣、彩色矩陣圖形和隔墊物均可以通過構圖工藝制成，構圖工藝可包括光刻膠涂覆、曝光、顯影、刻蝕和光刻膠剝離等工藝，其中，光刻膠采用負性光刻膠。下面以黑矩陣為例進行描述。圖1為現有技術中曝光工藝的示意圖，如圖1所示，在襯底基板11上形成黑矩陣材料層12；在黑矩陣材料層12上形成負性光刻膠；將掩膜板13放置于襯底基板11的上方，該掩膜板13包括開口區域131和遮光區域132；采用UV照射掩膜板13對負性光刻膠進行曝光，光線穿過開口區域131照射到對應的負性光刻膠上以形成曝光部分14，而遮光區域132對應的負性光刻膠形成未曝光部分15，具體地，接觸到光線的負性光刻膠將發生聚合反應形成高強度的高分子鏈，從而形成曝光部分14。圖2為現有技術中顯影工藝的示意圖，如圖2所示，對曝光后的負性光刻膠進行顯影工藝以去除未曝光部分15且保留曝光部分14，具體地，未曝光部分15在顯影工藝中被溶解或剝離，從而實現去除未曝光部分15。

圖3為掩膜板的開口區域尺寸、光線照射尺寸和曝光部分的尺寸的一種示意圖，圖4為圖3中掩膜板的平面尺寸的示意圖，圖5為采用圖3中的掩膜板形成的黑矩陣的目標尺寸的示意圖，如圖3、圖4和圖5所示，采用接近式曝光方式，當UV穿過開口區域131照射到負性光刻膠上時，由于開口區域131的邊緣對光線的散射和衍射作用，導致負性光刻膠表面接收到的光線照射的寬度b稍微大于開口區域131的寬度a，而此時黑矩陣的目標寬度c也大于開口區域131的寬度a，圖3中虛線表示透過掩膜板的光線，開口區域131的寬度a為30μm。圖6為掩膜板的開口區域尺寸、光線照射尺寸和曝光部分的尺寸的另一種示意圖，如圖6所示，與圖3不同之處在于，該開口區域131的寬度a為6μm。對比圖3和圖6可知，在相同的曝光工藝條件下，隨著開口區域131的寬度降低，負性光刻膠表面接收到的光線照射的寬度相對于開口區域的寬度的比例值越大，即：b/a越大。

隨著產品分辨率越來越高，黑矩陣的目標寬度c也越來越小，因此需要開口區域131的寬度a也越來越小。圖7為不同的開口區域寬度下光線的光強度與黑矩陣的目標寬度的關系示意圖，如圖7所示，圖中示出了三條曲線，從上至下依次為：a為10μm時的光強度曲線、a為8μm時的光強度曲線以及a為6μm時的光強度曲線。不同的開口區域寬度下光強度與黑矩陣的目標寬度的數值對照可參照下表1所示：

表1

如圖7和上表1所示，當a進一步降低時，由于b/a過大，將導致襯底基板上無法形成黑矩陣。例如：表1中a為6μm時，光強度為0.3、0.4或0.5時均無法形成黑矩陣；a為8μm時，光強度為0.5時無法形成黑矩陣。并且當a降低至一定大小時，由于衍射作用光線照射的寬度b基本保持不變，導致c基本保持不變，此時將無法實現目標寬度c。因此，為實現目標寬度c較小的黑矩陣(特別是c≤8μm的細線化黑矩陣)，通過降低a是無法實現的。

現有技術中，若不降低a，則還可通過降低曝光間隔(gap)d來實現較小的c，曝光間隔d可如圖3和圖6所示。但是隨著曝光間隔d的降低，會導致如下問題：1、提升曝光時的異物NG報警率，影響產品良率；2、由于將曝光間隔d調整至預定位置，因此曝光時階段(Stage)運行時間會延長，從而延長產線運行的節拍，進而導致產能降低；3、導致黑矩陣的坡度角過高，影響彩色矩陣圖形的附著性，從而導致黑矩陣16和彩色矩陣圖形17之間容易產生交疊空隙18以及在彩色矩陣圖形17中形成氣泡(Bubble)19，如圖8和圖9所示，圖8為黑矩陣和彩色矩陣圖形之間容易產生交疊空隙的示意圖，圖9為在彩色矩陣圖形中形成氣泡的示意圖。

綜上所述，現有技術中還沒有一種方案能夠在較高的曝光間隔下實現目標寬度較小的目標圖形。

發明內容