CN101576709A - 光罩及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种光罩及其制造方法，所述光罩包括：光罩基板，由透明材料构成；可逆变色层，位于所述光罩基板上，所述可逆变色层用于形成可擦写的光罩图案；所述可逆变色层包括至少一层光致变色材料层，所述透明材料包括石英、玻璃或高分子材料。所述光罩能够重复利用，光罩图案可恢复后再次定义，在液晶显示面板的制造过程中可以重复使用所述光罩，从而能够以一种较简便的方式很容易的降低制造成本。

Description

光罩及其制造方法

技术领域

本发明涉及液晶显示技术领域，特别涉及一种液晶显示器制造过程中使用的光罩及其制造方法。

背景技术

薄膜晶体管液晶显示器(Thin Film Transistor Liquid Crystal Display，TFT-LCD)具有画质好、体积小、重量轻、低驱动电压、低功耗、无辐射和制造成本相对较低的优点，目前在平板显示器领域占主导地位。TFT-LCD非常适合应用在台式计算机、掌上型计算机、个人数字助理(Personal DigitalAssistant，PDA)、便携式电话、电视和多种办公自动化和视听设备中。

液晶显示面板是液晶显示器的主要组件，传统的TFT-LCD面板是由一片薄膜晶体管阵列基板，与另一片彩色滤光片(Color Filter)基板贴合而成，两基板之间再滴入液晶。无论在生产薄膜晶体管阵列基板还是彩色滤光片基板时，均需要使用具有不同光罩图案的光罩(Mask)，用以定义各层薄膜不同的图案。通常，首先根据光罩图案设计制作光罩，在基板上每形成一层薄膜后，为定义该薄膜的图案，首先在其表面覆盖光刻胶层，接着在具有光罩图案的光罩的遮挡下对光刻胶层进行曝光，经过显影后光罩中的光罩图案被转移到光刻胶层，而后对未被光刻胶覆盖的薄膜部分进行刻蚀，最后剥离光刻胶层，形成具有一定图案的薄膜，这就是完整的一道光罩的过程。

传统的光罩包括石英基板及其上面覆盖的铬金属层，铬金属层形成有光罩图案，一道光罩仅能够制造基板上的特定一层薄膜。然而，众所皆知光罩的价钱昂贵，液晶显示器制造过程中使用的光罩数量越多所需的成本也越高，而且，相应的制造时间也会增加。以传统的五道光罩为例，因五道光罩分别具有不同的光罩图案，其成本总计在百万元左右，况且针对不同的产品所采用的五道光罩图案一般也是各不相同的，因此，在生产过程总成本中，光罩成本就占了很大的比例。

目前，针对上述问题，业内普遍的解决途径是考虑如何在液晶显示器制造过程中减少使用的光罩数量，但是这种途径需要改变整个液晶显示面板的电路设计，技术复杂，实现难度较大。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种光罩及其制造方法，在液晶显示面板的制造过程中使用所述光罩能够很容易的降低制造成本。

本发明提供一种光罩，包括：

光罩基板，由透明材料构成；

可逆变色层，位于所述光罩基板上，所述可逆变色层用于形成可擦写的光罩图案。

所述可逆变色层包括至少一层光致变色材料层。

所述透明材料包括石英、玻璃或高分子材料。

所述光致变色材料为4-丁基-4′-甲氧基偶氮苯。

所述光致变色材料包括有机光致变色材料或无机光致变色材料。

所述有机光致变色材料包括：螺吡喃、螺噁嗪、六苯基双咪唑、水杨醛缩苯胺类化合物、周萘靛兰类染料、偶氮化合物、稠环芳香化合物、噻嗪类、俘精酸酐类或二芳基乙烯类。

所述无机光致变色材料包括过渡金属氧化物、金属卤化物或稀土配合物。

相应的提供一种光罩的制造方法，包括以下步骤：

在光罩基板上覆盖可逆变色层；

按照第一光罩图案的设计，利用第一波长的光照射部分可逆变色层，以在所述可逆变色层中形成第一光罩图案；

还原所述可逆变色层，以去除所述第一光罩图案；

按照第二光罩图案的设计，利用第一波长的光照射还原后的部分可逆变色层，以在所述可逆变色层中形成第二光罩图案。

所述还原可逆变色层包括：

利用第二波长的光照射可逆变色层的第一光罩图案部分，或者，加热所述可逆变色层。

所述可逆变色层材料可以为4-丁基-4′-甲氧基偶氮苯，所述第一波长范围为500-550nm，所述第二波长范围为320-350nm。

与现有技术相比，上述技术方案具有以下优点：

所述光罩包括光罩基板和用于形成可擦写的光罩图案的可逆变色层，该可逆变色层在特定波长范围内的光线的照射下可以按照设计形成光罩图案，所述光罩的光罩图案包括透光部分和不透光部分，通过光刻工艺即可将光罩图案转移到光刻胶层。本发明所述可逆变色层内的光罩图案可以被擦除，使得可逆变色层还原，从而使得所述光罩能够重复利用。

因此，在液晶显示面板的制造过程中使用所述光罩，无需通过改变电路设计来减少光罩的数量，而是针对采用不同光罩图案的液晶显示面板，可以采用重复利用光罩的办法，从而能够以一种较简便的方式很容易的降低制造成本、提高生产效率。

相应的，所述光罩的制造方法能够使得光罩重复利用，从而降低制造成本，提高生产效率。

附图说明

通过附图所示，本发明的上述及其它目的、特征和优势将更加清晰。在全部附图中相同的附图标记指示相同的部分。并未刻意按实际尺寸等比例缩放绘制附图，重点在于示出本发明的主旨。

图1为本发明实施例中光罩的俯视图；

图2为沿图1中A-A’线的剖视图；

图3为BMAB层的吸收光谱；

图4为本发明实施例中光罩的制造方法的流程图；

图5为本发明实施例中具有光罩图案的光罩的俯视图；

图6为图5沿B-B’线的剖视图；

图7为图5中的光罩被还原时的剖视图；

图8为图5中的光罩被还原后的剖视图；

图9为具有另一光罩图案的光罩的俯视图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

其次，本发明结合示意图进行详细描述，在详述本发明实施例时，为便于说明，表示装置结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本发明保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。

为突出本发明的特点，附图中没有给出与本发明的发明点必然直接相关的部分，例如液晶显示基板等。

液晶显示面板为液晶显示器的主要组件，如何降低其制造成本是业内普遍关心的问题。众所皆知光罩的价钱昂贵，液晶显示面板制造过程中使用的光罩数量越多所需的制造成本也就越高，因此，大多数技术改进都是考虑如何在制造过程中减少使用的光罩数量。

众所周知，光罩价钱昂贵，一方面是由于材料成本，更重要的是由于一道光罩仅能够对应制造基板上的特定的一层薄膜结构，而不可以重复利用，每形成一层图案化的薄膜结构都要使用一道光罩，这样导致具有多层薄膜结构的液晶显示面板的制造成本很高，而对于需要定义多层薄膜图案的液晶显示器的制程中，导致液晶显示面板制造成本较高的一个重要原因是光罩本身的不可重复性。由此可见，实现光罩的可重复利用才是解决问题的关键。

基于此，本发明的技术方案提出一种包含可逆变色层的光罩及其制造方法，可以在同一光罩形成不同的图案而重复利用。

下面结合附图详细说明本发明技术方案的优选实施例。

图1是本实施例中光罩的俯视图，图2为沿图1中A-A’线的剖视图。如图2所示，光罩100包括：光罩基板101和可逆变色层102。其中，所述光罩基板101由透明材料构成，可逆变色层102位于所述光罩基板101上。

所述可逆变色层102用于形成可擦写的光罩图案，该可逆变色层102在特定波长范围内的光线的照射下可以按照设计形成光罩图案，所述光罩100的光罩图案包括透光部分和不透光部分，通过光刻工艺即可将光罩100的图案转移到光刻胶层。本发明所述可逆变色层102内的光罩图案可以被擦除，使得可逆变色层102还原，从而使得所述光罩100能够重复利用。换言之，在所述可逆变色层上形成的光罩图案是可逆的。

于是，在液晶显示面板的制造过程中使用所述光罩，无需通过改变电路设计来减少光罩的数量，而是针对采用不同光罩图案的液晶显示面板，可以采用重复利用光罩的办法，从而能够以一种较简便的方式很容易的降低制造成本、提高生产效率。

优选的，所述可逆变色层102由光致变色材料构成，其包括至少一层光致变色材料层。换言之，所述可逆变色层102为一种或多种光致变色材料组成的一层或多层的膜结构。

所述光致变色材料在受到特定波长范围内的光辐照下，可进行特定的化学反应而生成结构和光谱性能不同的产物，从而改变其透光性能，继而在另一波长范围内的光辐照下或一定受热条件下，又可以恢复为原来的结构和光谱性能。例如，所述光致变色材料可以为4-丁基-4′-甲氧基偶氮苯(4-butyl-4′-methoxyazobenzene，BMAB)，BMAB这种材料受到500-550nm波长范围内的光照射时，可由反式(trans)结构转变为顺式(cis)结构；而受到320-350nm波长范围内的光照射时，又可以由顺式结构转变为反式结构；如图3所示，顺式结构对于波长范围为355-380nm的光透射性能良好，而反式结构在此波长范围内具有较强的吸收峰，难以透射过去。利用BMAB的这种性质可以在光罩102内形成对波长范围为355-380nm的光具有选择性的光罩图案，例如，所述光罩100内有光罩图案的部分为顺式结构、没有光罩图案的部分为反式结构，利用I线光源(365nm)照射所述光罩100，则光线仅能够透过具有光罩图案的部分。此外，图3中还分别示出了trans-BMAB和cis-BMAB的结构式。

所述光致变色材料也可以为螺吡喃、螺噁嗪、六苯基双咪唑、水杨醛缩苯胺类化合物、周萘靛兰类染料、偶氮化合物、稠环芳香化合物、噻嗪类、俘精酸酐类、二芳基乙烯类等有机光致变色材料，还可以为过渡金属氧化物、金属卤化物、稀土配合物等无机光致变色材料。

以上仅作为可实施的方案列举一些光致变色材料，但本发明并不仅限于以上光致变色材料。

所述光罩基板101是由石英、玻璃或高分子材料等透明材料构成，可逆变色层102位于该光罩基板101上，主要起到支撑可逆变色层102和保持可逆变色层102内的光罩图案稳定不变形的作用。

以下结合附图详细说明所述光罩的制造方法的具体实施例。

图4为本实施例中光罩的制造方法的流程图。所述制造方法具体包括：

参照步骤21，首先在光罩基板上形成可逆变色层；

参照步骤22，按照第一光罩图案的设计，利用第一波长的光照射部分可逆变色层，以在所述可逆变色层中形成第一光罩图案；

参照步骤23，所述光罩在光刻工艺之后，还原所述可逆变色层，以去除所述第一光罩图案；所述还原可逆变色层包括：利用第二波长的光照射可逆变色层的第一光罩图案部分，或者，加热所述可逆变色层。

参照步骤24，按照第二光罩图案的设计，利用第一波长的光照射还原后的部分可逆变色层，以在所述可逆变色层中形成第二光罩图案。

采用上述光罩的制造方法可以通过反复擦写可逆变色层内的光罩图案实现光罩的重复使用，有效的降低了光罩的成本。

以下以光致变色材料BMAB作为可逆变色层的情况为例，结合附图详细说明将上述光罩应用于液晶显示面板制造过程中的一个具体实施方式。图5为具有光罩图案的光罩的俯视图，图6为图5沿B-B’线的剖视图。

如图5所示，在光罩基板上覆盖BMAB层102，所述BMAB层102经过500-550nm波长范围内的光束C照射后的部分1022由反式结构转变为顺式结构，该光束C的照射范围按照设计确定，而未经过光束C的照射部分1021仍然为反式结构，反式结构部分1021和顺式结构部分1022共同构成光罩图案。如图6所示，所述BMAB层102分为经过光束C照射后的顺式结构部分1022和未经过光束C照射的反式结构部分1021，均位于光罩基板101上，以该光罩基板101为支撑，共同组成光罩100。

通常说来，液晶显示面板的制程需要利用多个光罩并结合薄膜沉积和刻蚀等工艺形成多层薄膜构成的薄膜晶体管及像素结构，以下以液晶显示器薄膜晶体管阵列基板制程中形成第一金属层为例，说明本发明光罩的使用。先在基板(通常为玻璃)上沉积第一金属层，之后在所述第一金属层上覆盖光刻胶层，利用具有光罩图案的光罩100(见图5)为掩模进行曝光工艺，将光罩图案转移到所述光刻胶层上，具有顺式结构的光罩图案部分1022对于365nm的光透射性能良好，而反式结构的部分1021对此波长的光具有较强的吸收，难以透射过。

接着撤去所述光罩100，对光刻胶层进行显影，形成图案化的光刻胶层，以图案化的光刻胶层为掩模通过刻蚀工艺去除未被光刻胶覆盖的部分第一金属层，最后进行剥离工艺，去除剩下的光刻胶层以露出第一金属层图案，从而在基板上形成第一金属层图案；该第一金属层通常形成扫描线和薄膜晶体管的栅极。按照预先工艺设计，以传统的形成薄膜晶体管阵列基板的五道光罩为例，依次利用所述五个不同的光罩进行曝光并结合薄膜沉积和刻蚀等工艺即可形成液晶显示器的薄膜晶体管阵列基板，这些过程与现有技术类似，在此不再赘述。

可根据所使用的光罩图案的不同，接着，还原所述各个光罩的可逆变色层，以去除所述光罩图案，之后依旧通过上述方法形成所需光罩图案，重复利用光罩。

具体如图7所示，利用320-350nm波长范围内的光束D照射BMAB层102的顺式结构部分1022或照射整个BMAB层102，以还原所述BMAB层102；经过光束D照射后，原来的光罩图案被去除，整个BMAB层102均还原为反式结构，如图8所示。本发明的其他实施例中，也可以采用加热所述光罩的方式使BMAB层102还原为反式结构。

然后，根据需要，将所述五道光罩的可逆变色层形成另外所需的五道光罩图案；例如，可以应用于具有不同光罩图案设计的17寸和19寸液晶显示器薄膜晶体管阵列基板，也可以应用于具有不同的分辨率的液晶显示器薄膜晶体管阵列基板，例如1280×960和1024×768，换言之，只要两者的各个薄膜层结构不同，其对应的光罩图案也不相同的情况下，均可重复利用本实施例的光罩。

其中一个光罩的制造过程如图9所示，按照另一光罩图案设计，利用500-550nm波长范围内的光束C照射还原后的部分BMAB层102，以在所述BMAB层102中形成另一顺式结构部分1022’。

接着，依次利用所述各个光罩在另一基板上形成各个薄膜层图案，以形成所述另一液晶显示器薄膜晶体管阵列基板。此步骤与形成传统液晶显示器薄膜晶体管阵列基板过程类似，只是采用了新的光罩图案进行曝光，在此不再赘述。

再次还原BMAB层以去除顺式结构部分1022’后，利用光束C照射可以形成又一光罩图案，依此类推，通过反复擦写BMAB层内的光罩图案实现光罩的重复使用，于是在不同型号、不同尺寸或者不同分辨率的各批次液晶显示面板制造过程中可以重复使用包含多个光罩的一组光罩，而仅需重复擦写光罩图案即可，不必对多批次的液晶显示面板分别使用多组光罩，采用这种制造方法能够有效的降低光罩成本，而且制备方法简单，使生产效率得以提高。在此仅以液晶显示器薄膜晶体管阵列基板为例，而对于彩色滤光片基板同样适用，在此不作赘述。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制。需要说明的是，以上实施例所述光罩不仅可以用于液晶显示器薄膜晶体管阵列基板及彩色滤光片基板的制造过程中，也可以用于太阳能电池板、超大规模集成电路的制造过程中。

虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案作出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (10)

1、一种光罩，其特征在于，包括：

光罩基板，由透明材料构成；

可逆变色层，位于所述光罩基板上，所述可逆变色层用于形成可擦写的光罩图案。

2、根据权利要求1所述的光罩，其特征在于，所述可逆变色层包括至少一层光致变色材料层。

3、根据权利要求1所述的光罩，其特征在于，所述透明材料包括石英、玻璃或高分子材料。

4、根据权利要求2所述的光罩，其特征在于，所述光致变色材料为4-丁基-4′-甲氧基偶氮苯。

5、根据权利要求2所述的光罩，其特征在于，所述光致变色材料包括有机光致变色材料或无机光致变色材料。

6、根据权利要求5所述的光罩，其特征在于，所述有机光致变色材料包括：螺吡喃、螺噁嗪、六苯基双咪唑、水杨醛缩苯胺类化合物、周萘靛兰类染料、偶氮化合物、稠环芳香化合物、噻嗪类、俘精酸酐类或二芳基乙烯类。

7、根据权利要求5所述的光罩，其特征在于，所述无机光致变色材料包括过渡金属氧化物、金属卤化物或稀土配合物。

8、一种光罩的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：

在光罩基板上覆盖可逆变色层；

按照第一光罩图案的设计，利用第一波长的光照射部分可逆变色层，以在所述可逆变色层中形成第一光罩图案；

还原所述可逆变色层，以去除所述第一光罩图案；

按照第二光罩图案的设计，利用第一波长的光照射还原后的部分可逆变色层，以在所述可逆变色层中形成第二光罩图案。

9、根据权利要求8所述光罩的制造方法，其特征在于，所述还原可逆变色层包括：

利用第二波长的光照射可逆变色层的第一光罩图案部分，或者，加热所述可逆变色层。

10、根据权利要求9所述光罩的制造方法，其特征在于，所述可逆变色层材料为4-丁基-4′-甲氧基偶氮苯，所述第一波长范围为500-550nm，所述第二波长范围为320-350nm。

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