CN101840150B - 可调节图形尺寸的掩模版及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种可调节图形尺寸的掩模版及其制造方法。其中，掩模版包括：基板，所述基板上形成有相互搭接的挡光材料层和压电陶瓷材料层，形成有所述挡光材料层和所述压电陶瓷材料层以外的基板区域为透光区域，且所述透光区域与所述压电陶瓷材料层相邻。本发明当掩模版制造完成后，由于工艺条件改变等原因需要调整掩模版图形尺寸时，可通过对压电陶瓷材料进行加压控制，从而对掩模版上的图形尺寸进行调整，而不需要重新制备新的掩模版，降低了生产制造的成本，并有利于缩短生产周期。

Description

可调节图形尺寸的掩模版及其制造方法

技术领域

本发明涉及显示技术，特别是一种可调节图形尺寸的掩模版及其制造方法。

背景技术

薄膜晶体管液晶显示器(Thin Film Transistor Liquid CrystalDisplay，以下简称TFT-LCD)因具有体积小、功耗低、无辐射等特点，在当今平板显示器占据了主导地位。为了有效降低TFT-LCD的制造成本，在TFT-LCD阵列基板结构的制造过程中广泛使用掩模版，掩模版的成本是TFT-LCD制造成本的重要组成部分。

在掩模版的制造过程中，需要在基板上形成制造TFT-LCD阵列基板所需形成的各种图形，例如：在基板上形成栅线、数据线、TFT沟道和过孔等图形。发明人在实现本发明过程中发现，现有技术中，一旦掩模版制造过程结束后，所形成的图形结构固定在基板上，很难再发生变化。如果在掩模版制造结束之后，掩模版的设计条件发生变化，例如：根据实际工艺要求需要调整掩模版上所形成的图形中的TFT沟道宽度、信号线宽度或过孔直径等尺寸，或者，由于掩模板部分区域的孔径大小制作不均匀需要进行调整时，现有技术只能根据具体设计要求重新制造掩模版，从而增加了掩模版的制造成本。

发明内容

本发明的目的是提供一种可调节图形尺寸的掩模版及其制造方法，用以实现掩模版上形成的图形尺寸的可控性。

为实现上述目的，本发明提供了一种调节图形尺寸的掩模版，包括基板，所述基板上形成有相互搭接的挡光材料层和压电陶瓷材料层，形成有所述挡光材料层和所述压电陶瓷材料层以外的基板区域为透光区域，且所述透光区域与所述压电陶瓷材料层相邻。

在上述技术方案的基础上，所述挡光材料层上还形成有用于对所述压电陶瓷材料层进行加压控制的控制电路。所述压电陶瓷材料层位于所述挡光材料层的下方或上方。所述压电陶瓷材料层可包括：钛酸钡薄膜或锆钛酸铅薄膜。优选的，所述压电陶瓷材料层的厚度为。

为实现上述目的，本发明还提供了一种可调节图形尺寸的掩模版的制造方法，包括：

步骤11、在基板上形成挡光材料薄膜；

步骤12、在步骤11形成的基板上，通过第一次构图工艺，形成挡光材料层；

步骤13、在步骤12形成的基板上，形成压电陶瓷材料薄膜；

步骤14、在步骤13形成的基板上，通过第二次构图工艺，形成压电陶瓷材料层，所述压电陶瓷材料层搭接在所述挡光材料层上，并与所述压电陶瓷材料层和所述挡光材料层以外的透光区域相邻。

在上述技术方案的基础上，在所述挡光材料层上还可形成用于对所述压电陶瓷材料层进行加压控制的控制电路。

为实现上述目的，本发明还提供了另一种可调节图形尺寸的掩模版的制造方法，包括：

步骤21、在基板上形成压电陶瓷材料薄膜；

步骤22、在步骤21形成的基板上，通过第一次构图工艺，形成压电陶瓷材料层；

步骤23、在步骤22形成的基板上，形成挡光材料薄膜；

步骤24、在步骤23形成的基板上，通过第二次构图工艺，形成挡光材料层，所述挡光材料层搭接在所述压电陶瓷材料层上，与所述压电陶瓷材料层和所述挡光材料层以外的区域为透光区域，所述压电陶瓷材料层与所述透光区域相邻。

在上述技术方案的基础上，在所述挡光材料层上还可形成用于对所述压电陶瓷材料层进行加压控制的控制电路。

通过上述分析可知，本发明提供的可调节图形尺寸的掩模版及其制造方法，如果在掩模版制造过程中，采用压电陶瓷材料作为掩模版形成图形的边缘区域，那么，当掩模版制造完成后，由于工艺条件改变等原因需要调整掩模版图形尺寸时，可通过对压电陶瓷材料进行加压控制，从而对掩模版上的图形尺寸进行调整，而不需要重新制备新的掩模版，降低了生产制造的成本，并有利于缩短生产周期。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明可调节图形尺寸的掩模版第一实施例结构示意图；

图2为本发明可调节图形尺寸的掩模版第二实施例结构示意图；

图3为图2中A-A’向剖面图；

图4为本发明可调节图形尺寸的掩模版第三实施例结构示意图；

图5为本发明可调节图形尺寸的掩模版制造方法实施例流程图；

图6为本发明可调节图形尺寸的掩模版制造方法另一实施例流程图。

附图标记说明：

1-基板；  2-挡光材料层；  3-压电陶瓷材料层；

4-信号线。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1为本发明可调节图形尺寸的掩模版第一实施例结构示意图。如图1所示，本实施例可调节图形尺寸的掩模版包括基板1；基板1上形成有挡光材料层2和压电陶瓷材料层3，挡光材料层2和压电陶瓷材料层3相互搭接。基板1可包括石英玻璃基板、蓝宝石玻璃基板或其他透明基板。形成有挡光材料层2和压电陶瓷材料层3以外的基板区域即为透光区域，压电陶瓷材料层3的部分(即：压电陶瓷材料层3与挡光材料层2不重叠的部分)与透光区域相邻。

本实施例在使用过程中，可对压电陶瓷材料层3进行通电控制，可通过改变施加在压电陶瓷材料层3上的电压，使得压电陶瓷材料层3伸缩变化，从而改变基板1上透光区域的大小，实现掩模版上形成的图形尺寸的可控性。为便于实现压电陶瓷材料层3的通电控制，可在挡光材料层2上形成用于对所述压电陶瓷材料层进行加压控制的控制电路。

以下说明通过压电陶瓷材料层实现掩模版上形成的图形尺寸可控性的机理。压电陶瓷材料具有压电特性和逆压电特性，在机械力或电场力作用下，可发生压电效应或逆压电效应。本发明主要应用压电陶瓷材料的逆压电特性。所谓的逆压电效应即为对晶体施加交变电场引起晶体机械变形的现象，又称电致伸缩效应。当对晶体两端施加电压的时候，晶体会随之产生一定的形变，例如：引起晶体内部正负电荷中心的相对位移而导致电介质产生变形，且其应变与外电场强度成正比。

在基板上制备压电陶瓷材料薄膜，并通过构图工艺形成预先设计的图形，即在基板上形成压电陶瓷材料层。当对基板上形成的压电陶瓷材料层施加电压时，由于压电陶瓷材料的逆压电效应引起材料自身形变，使得压电陶瓷材料层发生伸展或收缩的变化，基板上透光区域相应的减小或增大，此时基板上形成的整体图形尺寸相对于原基板上形成的整体图形尺寸发生了改变。当撤销施加在压电陶瓷材料层上的电压时，由于压电陶瓷材料的逆压电效应使得材料形变恢复，使得基板上覆盖有压电陶瓷材料层的区域则恢复成原基板覆盖有压电陶瓷材料薄膜的区域，此时，基板上形成的整体图形尺寸恢复成原基板上形成的整体图形尺寸。

通过上述分析可知，如果在掩模版制造过程中，采用压电陶瓷材料作为掩模版形成图形的边缘区域，那么，当掩模版制作完成后，由于工艺条件改变等原因需要调整掩模版图形尺寸时，可通过对压电陶瓷材料进行加压控制，从而对掩模版上的图形尺寸进行调整，而不需要重新制造新的掩模版，降低了生产制造的成本，并缩短生产周期。

本实施例通过合理选择对压电陶瓷材料层施加的电压大小，可对掩模版上形成的图形尺寸进行调整。可选用的压电陶瓷材料包括：含有微量的铁或钙的钛酸钡(BaTiO3)、或者锆钛酸铅(PZT)或聚合物等材料。该类型的压电陶瓷材料具有良好的长度变形逆压电效应，最大形变量为5％，可满足掩模版尺寸调节的应用需求。

图2为本发明可调节图形尺寸的掩模版第二实施例结构示意图。图3为图2中A-A’向剖面图。本实施例以在TFT-LCD阵列基板中过孔所使用的掩模版为例进行说明。该情形下，掩模版上需形成对应预先设计的TFT-LCD阵列基板上过孔的图形。本实施例中用于制备挡光材料层2的挡光材料为不透明明材料，透光区域可为完全透光区域或部分透光区域。如图2和图3所示，本实施例掩模版包括基板1；基板1上包括不透光区域和透光区域，其中，挡光材料层2和压电陶瓷材料层3共同作为不透光区域，挡光材料层2和压电陶瓷材料层3以外的基板区域为透光区域，透光区域对应TFT-LCD阵列基板上需要形成的过孔图形。压电陶瓷材料层3形成于挡光材料层2的上方并与挡光材料层2搭接，通过压电陶瓷材料层3来形成挡光材料层2和透光区域的衔接。压电陶瓷材料层3可选用钛酸钡薄膜或锆钛酸铅薄膜等压电陶瓷材料制备，优选的，压电陶瓷材料层3的厚度为

为便于对压电陶瓷材料层3进行通电加压控制，可在挡光材料层2上形成用于对所述压电陶瓷材料层进行加压控制的控制电路。由于控制电路形成与挡光材料层2上，因此，控制电路的信号线4的布线非常灵活，有利于降低掩模版的制造成本。

如图3所示，假设掩模版制作完成时，二个相邻的压电陶瓷材料层3之间形成的透光区域孔径为D1，二个相邻的挡光材料层2之间形成的固定间隔孔径为D2，D1小于D2，且D1对应当前工艺条件下在TFT-LCD阵列基板上形成过孔图形所需的掩模版的透光孔径。由于压电陶瓷材料层3和挡光材料层2都具有遮光特性，因此，在采用本实施例掩模版形成阵列基板上的透光区域孔径D1时，将掩模版放置在涂覆有光刻胶的阵列基板上，入射到掩模版的光线透过掩模版上的透光区域孔径D1，而在阵列基板上形成与相应的光刻胶的曝光区域，通过显影、刻蚀等工艺处理，在阵列基板上形成过孔图形。发明人实现本发明过程中发现，现有技术当掩模版制造完成之后，掩模版的图形很难发生改变，通常只能采用制造新的掩模版以满足应用需求，这样将增加掩模版的制造成本。而本实施例中，在挡光材料层2的周边形成有压电陶瓷材料层3，挡光材料层2和压电陶瓷材料层3共同形成掩模版上的过孔图形。当控制电路的信号线4不施加控制信号时，掩模版上形成的过孔结构和普通掩膜版相同，可通过构图工艺在TFT-LCD阵列基板上形成相应的图形。如果由于工艺条件变化或该掩模版部分区域的孔径大小制作得不均匀时，需要调整掩模版的透光区域孔径大小，可在掩膜版的信号线4上持续施加控制信号，使得形成压电陶瓷材料层3的压电材料晶体结构发生伸缩，将电能转化为机械能，使得此时掩模版上形成透光区域孔径D1随之发生变化(假设变化后的透光区域孔径为D3)。在掩模版上变化后的透光区域孔径满足设计要求时，在掩模版使用过程中保持信号线4上施加的控制信号，直至TFT-LCD阵列基板上需要形成过孔部分的光刻胶曝光结束。在本实施例掩模版使用结束后，撤销掩膜版的信号线4上持续施加控制信号，由于压电陶瓷材料层3自身的逆压电特性，压电陶瓷材料层3发生的形变恢复，则掩模版上的透光区域孔径由D3恢复成D1，从而实现掩模版上图形尺寸的可控性。

上述技术方案在掩模版制造过程中，根据掩模版的制造工艺不同，挡光材料层2和压电陶瓷材料层3之间的相对位置可相应发生变化。图3示出了压电陶瓷材料层3搭接在挡光材料层2上方的情形，其中，压电陶瓷材料层3形成的透光区域孔径D1小于挡光材料层2形成的固定间隔孔径D2。

图4为本发明可调节图形尺寸的掩模版第三实施例结构示意图。本实施例与图3对应实施例的区别在于，本实施例挡光材料层2可形成于压电陶瓷材料层3的下方。挡光材料层2搭接在压电陶瓷材料层3的一端，并且压电陶瓷材料层3形成的透光区域孔径D1小于挡光材料层2形成的固定间隔孔径D2。

上述技术方案可调节图形尺寸的掩模版的透光孔径边缘为具有逆压电特性的压电陶瓷材料层，因此，通过对压电陶瓷材料层持续施加不同电压控制信号，可使压电陶瓷材料层发生伸缩变化，压电陶瓷材料层覆盖的基板区域发生变化，从而导致基板上形成的透光区域随之发生变化，即实现掩模版形成的图形尺寸的可控性。本发明可调节图形尺寸的掩模版，实现对基板的透光孔径(即：过孔尺寸)进行调整，免去了重新制作掩膜版带来的额外消耗，有利于降低掩模版的制造成本；此外，由于制造新的掩模版需要花费较长的时间，采用本发明技术方案不需要重新制造新的掩模版，有利于缩短生产周期。

上述技术方案当TFT-LCD生产线中根据不同的目的，需要改变TFT-LCD阵列基板产品的孔径尺寸时，可通过控制掩膜版上所施加电压的大小，来实现产品尺寸的改变，或者，还可以通过对压电陶瓷材料层的不同位置施加不同的电压，使得整个掩膜版之上的各孔径大小趋于均一化。

上述技术方案采用的压电陶瓷材料层可改变基板上的透光区域大小，因此不仅可应用在用于形成TFT-LCD阵列基板过孔图形所使用的掩模版，还可应用在用于形成TFT-LCD阵列基板栅极和栅线、信号线或TFT沟道图形等掩模版中透光区域的调节控制上，从而改变栅极和栅线宽度、信号线宽度或者TFT沟道图形的宽度，其掩模版工作机理与用于形成TFT-LCD阵列基板上孔径图形的掩模版相同，不再赘述。

如果为了形成半色调掩模版(half tone mask)，还可将上述技术方案中的用于制备挡光材料层的挡光材料由不透明材料变换为半透明材料，即采用半透明材料制备挡光材料层，其掩模版工作机理与上述技术方案相似，不再赘述。

图5为本发明可调节图形尺寸的掩模版制造方法实施例流程图。如图4所示，本实施例可调节尺寸的掩模版制造方法包括：

步骤11、在基板上形成挡光材料薄膜。

步骤12、在步骤11形成的基板上，通过第一次构图工艺，形成挡光材料层。

步骤13、在步骤12形成的基板上，形成压电陶瓷材料薄膜；

步骤14、在步骤13形成的基板上，通过第二次构图工艺，形成压电陶瓷材料层，所述压电陶瓷材料层搭接在所述挡光材料层上，并与所述压电陶瓷材料层和所述挡光材料层以外的透光区域相邻。

上述技术方案步骤11中，基板可选用石英玻璃基板、蓝宝石玻璃基板或其他透明基板。

步骤13中，可选用的压电陶瓷材料包括：含有微量的铁或钙的钛酸钡(BaTiO3)、或者锆钛酸铅(PZT)或聚合物等材料。该类型的压电陶瓷材料最大形变量为5％，可满足掩模版尺寸调节的应用需求。

步骤14中，挡光材料层和压电陶瓷材料层以外的区域为透光区域，透光区域边缘处的薄膜层为压电陶瓷材料层，利用压电陶瓷材料层的逆压电特性，可通过对压电陶瓷材料层进行加压控制，通过改变压电陶瓷材料层上的电压，使得压电陶瓷材料发生伸缩变化，因而调整压电陶瓷材料层所覆盖的基板区域，从而使得基板的透光区域也发生相应的变化。

采用本实施例技术方案制造的掩模版，如果在掩模版制造完成之后，可在掩模版使用过程中，对掩模版上的压电陶瓷材料层持续施加电压，通过电压变化来改变被压电陶瓷材料层覆盖的基板区域，从而改变基板上形成的图形尺寸，不需要制造新的掩模版即可满足在制造TFT-LCD阵列基板过程中的实际应用需求，因此，有利于降低掩模版的制造成本，并缩短TFT-LCD阵列基板的制造周期。

为便于实现对为便于实现压电陶瓷材料层的通电控制，可在挡光材料层上形成用于对所述压电陶瓷材料层进行加压控制的控制电路。由于控制电路形成与挡光材料层上，因此，控制电路的信号线的布线非常灵活，有利于降低掩模版的制造成本。

图6为本发明可调节图形尺寸的掩模版制造方法另一实施例流程图。如图6所示，本实施例可调节尺寸的掩模版制造方法包括：

步骤21、在基板上形成压电陶瓷材料薄膜；

步骤22、在步骤21形成的基板上，通过第一次构图工艺，形成压电陶瓷材料层；

步骤23、在步骤22形成的基板上，形成挡光材料薄膜；

步骤24、在步骤23形成的基板上，通过第二次构图工艺，形成挡光材料层，所述挡光材料层搭接在所述压电陶瓷材料层上，与所述压电陶瓷材料层和所述挡光材料层以外的区域为透光区域，所述压电陶瓷材料层与所述透光区域相邻。

上述技术方案步骤21中，基板可选用石英玻璃基板、蓝宝石玻璃基板或其他透明基板。

步骤22中，可选用的压电陶瓷材料包括：含有微量的铁或钙的钛酸钡(BaTiO3)、或者锆钛酸铅(PZT)或聚合物等材料。该类型的压电陶瓷材料最大形变量为5％，可满足掩模版尺寸调节的应用需求。

步骤24中，挡光材料层和压电陶瓷材料层以外的区域为透光区域，透光区域边缘处的薄膜层为压电陶瓷材料层，利用压电陶瓷材料层的逆压电特性，可通过对压电陶瓷材料层进行加压控制，通过改变压电陶瓷材料层上的电压，使得压电陶瓷材料发生伸缩变化，因而调整压电陶瓷材料层所覆盖的基板区域，从而使得基板的透光区域也发生相应的变化。

采用本实施例技术方案制造的掩模版，如果在掩模版制造完成之后，可在掩模版使用过程中，对掩模版上的压电陶瓷材料层持续施加电压，通过电压变化来改变被压电陶瓷材料层覆盖的基板区域，从而改变基板上形成的图形尺寸，不需要制造新的掩模版即可满足在制造TFT-LCD阵列基板过程中的实际应用需求，因此，有利于降低掩模版的制造成本，并缩短TFT-LCD阵列基板的制造周期。

为便于实现对为便于实现压电陶瓷材料层的通电控制，可在挡光材料层上形成用于对所述压电陶瓷材料层进行加压控制的控制电路。由于控制电路形成与挡光材料层上，因此，控制电路的信号线的布线非常灵活，有利于降低掩模版的制造成本。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种可调节图形尺寸的掩模版，包括基板，其特征在于，所述基板上形成有相互搭接的挡光材料层和压电陶瓷材料层，形成有所述挡光材料层和所述压电陶瓷材料层以外的基板区域为透光区域，且所述透光区域与所述压电陶瓷材料层相邻；所述挡光材料层上还形成有用于对所述压电陶瓷材料层进行加压控制的控制电路。

2.根据权利要求1所述的可调节图形尺寸的掩模版，其特征在于，所述压电陶瓷材料层位于所述挡光材料层的下方或上方。

3.根据权利要求1所述的可调节图形尺寸的掩模版，其特征在于，所述压电陶瓷材料层为：钛酸钡薄膜或锆钛酸铅薄膜。

4.根据权利要求1所述的可调节图形尺寸的掩模版，其特征在于，所述压电陶瓷材料层的厚度为

5.一种可调节图形尺寸的掩模版的制造方法，其特征在于，包括：

步骤11、在基板上形成挡光材料薄膜；

步骤12、在步骤11形成的基板上，通过第一次构图工艺，形成挡光材料层；

步骤13、在步骤12形成的基板上，形成压电陶瓷材料薄膜；

步骤14、在步骤13形成的基板上，通过第二次构图工艺，形成压电陶瓷材料层，所述压电陶瓷材料层搭接在所述挡光材料层上，并与所述压电陶瓷材料层和所述挡光材料层以外的透光区域相邻；

在所述挡光材料层上形成用于对所述压电陶瓷材料层进行加压控制的控制电路。

6.根据权利要求5所述的可调节图形尺寸的掩模版的制造方法，其特征在于，所述压电陶瓷材料层为：钛酸钡薄膜或锆钛酸铅薄膜。

7.一种可调节图形尺寸的掩模版的制造方法，其特征在于，包括

步骤21、在基板上形成压电陶瓷材料薄膜；

步骤22、在步骤21形成的基板上，通过第一次构图工艺，形成压电陶瓷材料层；

步骤23、在步骤22形成的基板上，形成挡光材料薄膜；

步骤24、在步骤23形成的基板上，通过第二次构图工艺，形成挡光材料层，所述挡光材料层搭接在所述压电陶瓷材料层上，与所述压电陶瓷材料层和所述挡光材料层以外的区域为透光区域，所述压电陶瓷材料层与所述透光区域相邻；

在所述挡光材料层上形成用于对所述压电陶瓷材料层进行加压控制的控制电路。

8.根据权利要求7所述的可调节图形尺寸的掩模版的制造方法，其特征在于，所述压电陶瓷材料层为：钛酸钡薄膜或锆钛酸铅薄膜。

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