CN103869606B - 曝光光罩以及彩色滤光片的制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种曝光光罩，用于彩色滤光片的制作工艺，所述曝光光罩包括复数个曝光区域以及隔离所述复数个曝光区域的遮光区域，其中，所述曝光区域的边缘设置有复数个相互间隔的第一遮光图案。本发明还公开了一种彩色滤光片的制作方法，包括步骤：（a）提供一具有薄膜晶体管阵列的下玻璃基板；（b）在薄膜晶体管阵列上制备第一绝缘保护层；（c）应用光刻工艺在所述第一绝缘保护层上制备获得所述彩色滤光片；其中，所述光刻工艺包括制备彩色光阻层并对彩色光阻层进行曝光显影的步骤，进行曝光时采用了如前所述的曝光光罩。
Description
技术领域
本发明属于液晶面板加工技术领域，涉及一种用于制作彩色滤光片的曝光光罩，还涉及一种将彩色滤光片整合到薄膜晶体管阵列基板上（Colorfilteronarray，COA）的方法。
背景技术
液晶显示器（LiquidCrystalDisplay，LCD），为平面超薄的显示设备，它由一定数量的彩色或黑白像素组成，放置于光源或者反射面前方。液晶显示器功耗很低，并且具有高画质、体积小、重量轻的特点，因此倍受大家青睐，成为显示器的主流。目前液晶显示器是以薄膜晶体管（ThinFilmTransistor，TFT）液晶显示器为主。
TFT-LCD之所以能迅猛发展，与其更多的基于非晶硅平台有关（当然很小一部分产品也使用多晶硅），价格便宜，工艺简单，均一性较好，所以现在出现了55英寸、65英寸等大尺寸的产品。当液晶面板的尺寸大了以后，线路的阻抗增加，就需要用更粗、更厚或者导电率更好的金属配线，厚度是无法无限度增加的，导电率最好的材料是金属银和铜，更好的实用的导电材料估计在很长时间内都不会有突破，那就只能增加线宽了，这就进一步降低了TFT-LCD的开口率。
针对TFT-LCD开口率低的缺点，从技术角度有很多方案可以解决此问题，比如使用阻抗更低的金属导线，使用更具有挑战性的设计方案，使用一些新的液晶显示模式。其中的一种方式是将彩色滤光片整合到薄膜晶体管阵列基板上（Colorfilteronarray，COA）。如图1所示的一种采用COA技术的液晶面板，其包括上玻璃基板10、下玻璃基板20以及上玻璃基板10和下玻璃基板20之间的液晶层30。下玻璃基板20上靠近液晶层30的一侧设置有多个TFT201，每个TFT201对应连接有一像素电极205，通常像素电极205上还设置有透明的钝化层。由于采用了COA技术，TFT201和像素电极205之间还设置有彩色滤光片203，所述彩色滤光片203包括红色滤光单元203R、绿色滤光单元203G和蓝色滤光单元203B；其中，每一像素电极205分别对应一个红色滤光单元203R或绿色滤光单元203G或蓝色滤光单元203B；其中，TFT201与彩色滤光片203之间由第一绝缘保护层202隔离，彩色滤光片203与像素电极205之间由第二绝缘保护层204隔离；在上玻璃基板10靠近液晶层30的一侧设置有黑色矩阵101阵列，每一黑色矩阵101分别对应于两个滤光单元203R、203G、203B的相邻区域，防止光线泄露；黑色矩阵101阵列上覆盖有ITO共电极102。相对于传统的液晶面板，采用COA技术的液晶面板不存在彩色滤光单元与像素电极未严格对准的问题，因此可以提高液晶面板的开口率。
但是，在这种结构的液晶面板中，彩色滤光片203制作于TFT201上，在液晶面板的加工过程中，彩色滤光片203是采用光刻工艺制备，三种不同颜色的滤光单元203R、203G、203B分三道光刻工序先后制作，为了防止光线泄露，需要将相邻的两个滤光单元203R、203G、203B紧密结合连接。如图2所示，以红色滤光单元203R和绿色滤光单元203G为例，两个滤光单元203R和203G的连接部紧密结合连接，并且两个滤光单元在边缘处层叠,在层叠的位置会有一凸起部分，这个凸起部分被称为角段差，层叠的高度为h。角段差过高，会造成很多不良,例如两个滤光单元之间会发生漏光，所以在制作彩色滤光片的工艺中需要控制角段差的高度。
发明内容
鉴于现有技术存在的不足，本发明提供了一种曝光光罩，该曝光光罩主要应用于彩色滤光片的制作工艺，特别是在采用COA技术的液晶面板的彩色滤光片的制作工艺中，采用该曝光光罩可以有效地控制角段差的高度。
为了达到上述的目的，本发明采用了如下的技术方案：
一种曝光光罩，用于彩色滤光片的制作工艺，所述曝光光罩包括复数个曝光区域以及隔离所述复数个曝光区域的遮光区域，所述曝光区域的边缘设置有复数个相互间隔的第一遮光图案。
优选地，第一遮光图案的面积为25～100μm2。
优选地，第一遮光图案的形状为正方形、长方形、三角形或棱形。
优选地，每两个第一遮光图案之间的间距相等。
优选地，所述曝光区域中还设置有复数个第二遮光图案；其中，按照远离所述曝光区域的边缘的方向，依次设置所述第一遮光图案和第二遮光图案。
优选地，所述曝光区域包括相对的第一侧边缘Ⅰ和第二侧边缘Ⅱ，第一侧边缘Ⅰ中的第一遮光图案与第二侧边缘Ⅱ中的第二遮光图案404一一对应，第一侧边缘Ⅰ中的第二遮光图案与第二侧边缘Ⅱ中的第一遮光图案一一对应。
优选地，第二遮光图案的面积为6.25～25μm2。
优选地，第二遮光图案的形状为正方形、长方形、三角形或棱形。
优选地，在所述曝光区域中，遮光图案的密度为30%～90%。
本发明的另一方面是提供一种彩色滤光片的制作方法，该方法包括步骤：
（a）提供一具有薄膜晶体管阵列的下玻璃基板；
（b）在薄膜晶体管阵列上制备第一绝缘保护层；
（c）应用光刻工艺在所述第一绝缘保护层上分别制备彩色滤光单元，获得所述彩色滤光片；
其中，所述光刻工艺包括制备彩色光阻层并对彩色光阻层进行曝光显影的步骤，进行曝光采用的曝光光罩为如前所述的曝光光罩。
有益效果：
本发明提供的曝光光罩，在对彩色光阻层进行曝光时，由于曝光光罩中曝光区域的边缘设置有遮光图案，在此部分（亦即两个滤光单元在边缘的层叠处）曝光不足，彩色光阻层并不完全固化，在显影时可以清除，由此达到了控制角段差的高度的目的。
附图说明
图1是现有的一种COA技术的液晶面板的结构示意图。
图2是图1中的A部的局部放大示意图。
图3是本发明实施例1提供的曝光光罩的示意性图示。
图4是本发明实施例2提供的曝光光罩中的曝光区域的示意性图示。
具体实施方式
如前所述，本发明的目的是提供一种可以在制作彩色滤光片的工艺中有效地控制角段差高度的曝光光罩。该曝光光罩包括复数个曝光区域以及隔离所述复数个曝光区域的遮光区域，曝光区域的边缘设置有复数个相互间隔的第一遮光图案。在对彩色光阻层进行曝光时，由于曝光光罩中曝光区域的边缘设置有遮光图案，在此部分（亦即两个滤光单元在边缘的层叠处）曝光不足，彩色光阻层并不完全固化，在显影时可以清除，由此达到了控制角段差的高度的目的。
为了使本发明的目的、技术方案以及优点更加清楚明白，下面将结合附图用实施例对本发明做进一步说明。
实施例1
如图3所示，本实施例提供的曝光光罩40包括复数个曝光区域402以及隔离所述复数个曝光区域402的遮光区域401（附图3中仅是示例性的示出了4个曝光区域402，在此不应理解为对本发明的限制。对于曝光区域402的数量以及相邻两个曝光区域402的间距，可以根据需要制作的彩色滤光片中的滤光单元的参数来确定），所述曝光区域402的边缘设置有复数个相互间隔的第一遮光图案403（附图3中，每一曝光区域402的两侧边缘分别示例性的示出了设置有5个第一遮光图案403，在此不应理解为对本发明的限制）。
在本实施例中，第一遮光图案403的形状为正方形，其面积为50μm2，并且每两个第一遮光图案403之间的间距相等，该间距与图案的边长相等，因此可以视为在所述曝光区域402中，第一遮光图案403的密度为50%。当然，在另外的一些实施例中，第一遮光图案403的形状也可以选择为长方形、三角形或棱形,也可以是其他的形状，其面积在25～100μm2的范围内都是可以选择的，并且每两个第一遮光图案403之间的间距也可以是不相等的，第一遮光图案403的密度在30%～90%的范围内都是可以调整的。
需要说明的是，在本发明中，遮光图案的密度的计算方法如下：在曝光区域的每一侧，通过遮光图案上与曝光区域的中心垂直距离最近的点，作平行于曝光区域边缘的直线，该直线与对应曝光区域边缘所围成的面积为总面积，所有遮光图案的面积之和与所述总面积的比值即为遮光图案的密度。具体到本实施例中，参阅图3，在曝光区域402的两侧，通过第一遮光图案403上与曝光区域402的中心垂直距离最近的点，作平行于曝光区域第一侧边缘Ⅰ和第二侧边缘Ⅱ的直线，得到直线L1和L2，直线L1与第一侧边缘Ⅰ之间的区域以及直线L2与第二侧边缘Ⅱ之间的区域的面积之和为总面积，所有第一遮光图案403的面积之和与所述总面积的比值即为遮光图案的密度。本实施例中，由于第一遮光图案403的形状为正方形，并且每两个第一遮光图案403之间的间距相等，该间距与图案的边长相等，因此，在前述的总面积的区域内，第一遮光图案403的面积与透光区域的面积相等，得到第一遮光图案403的密度为50%。
在负性的光刻工艺中，首先在基底上涂覆彩色光阻层；然后在彩色光阻层设置曝光光罩并进行曝光，在曝光区域，彩色光阻层受到光的照射发生固化；最后显影清除彩色光阻层中未曝光的区域，剩下彩色光阻层固化的部分，形成彩色滤光片的滤光单元。在采用本实施例提供的曝光光罩40进行曝光时，由于曝光光罩40中曝光区域402的边缘设置有遮光图案403，在此部分（亦即两个滤光单元在边缘的层叠处）曝光不足，彩色光阻层并不完全固化，在显影时可以清除，由此达到了控制角段差的高度的目的。现有技术中不作任何优化的曝光光罩并进行曝光，在COA产品上得到的角段差的高度大约是0.9um～1.2um，而采用本实施例提供的曝光光罩并进行曝光,在COA产品上得到的角段差可以压缩到0.5um以下。
参阅图1-3，下面结合如图1所示的COA技术的液晶面板的制备过程，说明本实施例提供的曝光光罩40在彩色滤光片的制作工艺的应用。如图1所示的COA技术的液晶面板的制备过程包括步骤：
（1）提供上玻璃基板10，在上玻璃基板10的一侧制备黑色矩阵101阵列，然后在黑色矩阵101阵列上制备ITO共电极102。
（2）提供下玻璃基板20，在下玻璃基板20的一侧制备薄膜晶体管（TFT）201阵列，在TFT201阵列的上制备第一绝缘保护层202。
（3）应用光刻工艺在第一绝缘保护层202上制备彩色滤光片203。具体地，首先在第一绝缘保护层202上涂覆红色光阻层；然后在红色光阻层设置本实施例提供的曝光光罩40并进行曝光，在曝光区域402，红色光阻层受到光的照射发生固化；最后显影清除红色光阻层中未曝光的区域，剩下红色光阻层固化的部分形成红色滤光单元203R。参照制备红色滤光单元203R的步骤，分别制备绿色滤光单元203G和蓝色滤光单元203B，最终制备获得所述彩色滤光片203。
（4）依次在彩色滤光片上制备第二绝缘保护层204和像素电极205，其中像素电极205连接到TFT201，并且，每一像素电极205分别对应彩色滤光片203中的一个红色滤光单元203R或绿色滤光单元203G或蓝色滤光单元203B；通常像素电极205上还设置有透明的钝化层。
（5）将上玻璃基板10和下玻璃基板20压合形成液晶盒，其中上玻璃基板10中制备有ITO共电极102的一侧朝向下玻璃基板20中制备有像素电极205的一侧。
（6）在上述的液晶盒中灌注液晶，形成液晶层30，得到所述的COA技术的液晶面板。
相对于传统的液晶面板，采用COA技术的液晶面板不存在彩色滤光单元与像素电极未严格对准的问题，因此可以提高液晶面板的开口率。
实施例2
与实施例1不同的是，本实施例中技术方案中，对曝光区域402边缘设置的遮光图案做了改进。如图4所示，本实施例中的遮光图案包括第一遮光图案403和第二遮光图案404，其中第一遮光图案403的设置与实施例1中的相同，而第二遮光图案404设置于每两个第一遮光图案403之间，并且第二遮光图案404相较于第一遮光图案403更接近于所述曝光区域402的中心；即，若以曝光区域402的边缘为基准，按照远离该边缘的方向，首先设置一层第一遮光图案403，然后再设置一层第二遮光图案404。
本实施例中,在第一遮光图案403与曝光区域402之间增加第二遮光图案404，第二遮光图案404的面积较小，作为一个过渡的遮光图案使曝光量的过渡更加平缓，采用本实施例提供的曝光光罩并进行曝光,在COA产品上得到的角段差的高度（薄膜的厚度）不易发生突变。
在本实施例中，参阅图4，曝光区域402的相对的第一侧边缘Ⅰ和第二侧边缘Ⅱ，第一侧边缘Ⅰ中的第一遮光图案403与第二侧边缘Ⅱ中的第二遮光图案404一一对应，第一侧边缘Ⅰ中的第二遮光图案404与第二侧边缘Ⅱ中的第一遮光图案403一一对应。
在本实施例中，第二遮光图案404的形状为正方形，其面积为16μm2，遮光图案403、404的密度为70%。当然，在另外的一些实施例中，第二遮光图案404的形状也可以选择为长方形、三角形或棱形,也可以是其他的形状，其面积在6.25～25μm2的范围内都是可以选择的。
综上所述，本发明提供的液晶面板的制备方法，将彩色滤光片整合到薄膜晶体管阵列基板上，在应用光刻工艺制备彩色滤光片时，在液晶面板的有效区域内制备彩色滤光单元，同时在液晶面板的有效区域外制备量测滤光单元；通过测量有效区域外的量测滤光单元的宽度，获得有效区域内的彩色滤光单元的宽度，解决了在液晶面板的有效区域内，由于两个相邻的滤光单元的边缘相互层叠而无法准确测量其宽度的问题；本发明提供的测量方法能够有效地控制液晶面板制作过程中制备的彩色滤光单元的宽度，提高液晶面板的质量。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上所述仅是本申请的具体实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。
Claims (9)
1.一种曝光光罩，用于彩色滤光片的制作工艺，所述曝光光罩(40)包括复数个曝光区域(402)以及隔离所述复数个曝光区域(402)的遮光区域(401)，其特征在于：所述曝光区域(402)的边缘设置有复数个相互间隔的第一遮光图案(403)，所述曝光区域(402)中还设置有复数个第二遮光图案(404)；其中，按照远离所述曝光区域(402)的边缘的方向，依次设置所述第一遮光图案(403)和第二遮光图案(404)。
2.根据权利要求1所述的曝光光罩，其特征在于：第一遮光图案(403)的面积为25～100μm2。
3.根据权利要求1所述的曝光光罩，其特征在于：第一遮光图案(403)的形状为正方形、长方形、三角形或棱形。
4.根据权利要求1所述的曝光光罩，其特征在于：每两个第一遮光图案(403)之间的间距相等。
5.根据权利要求1所述的曝光光罩，其特征在于：所述曝光区域(402)包括相对的第一侧边缘Ⅰ和第二侧边缘Ⅱ，第一侧边缘Ⅰ中的第一遮光图案(403)与第二侧边缘Ⅱ中的第二遮光图案(404)一一对应，第一侧边缘Ⅰ中的第二遮光图案(404)与第二侧边缘Ⅱ中的第一遮光图案(403)一一对应。
6.根据权利要求5所述的曝光光罩，其特征在于：第二遮光图案(404)的面积为6.25～25μm2。
7.根据权利要求5所述的曝光光罩，其特征在于：第二遮光图案(404)的形状为正方形、长方形、三角形或棱形。
8.根据权利要求1所述的曝光光罩，其特征在于：在所述曝光区域(402)中，所述第一遮光图案(403)和第二遮光图案(404)的密度为30％～90％。
9.一种彩色滤光片的制作方法，其特征在于，包括步骤：
(a)提供一具有薄膜晶体管(201)阵列的下玻璃基板(20)；
(b)在薄膜晶体管(201)阵列上制备第一绝缘保护层(202)；
(c)应用光刻工艺在所述第一绝缘保护层(202)上分别制备彩色滤光单元(203R、203G、203B)，获得所述彩色滤光片(203)；
其中，所述光刻工艺包括制备彩色光阻层并对彩色光阻层进行曝光显影的步骤，进行曝光采用的曝光光罩为权利要求1-8任一所述的曝光光罩。
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