CN103941483B - 彩色滤光片柱状隔垫物形状矫正方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及液晶显示技术领域，具体公开了一种彩色滤光片柱状隔垫物形状矫正方法，包括对于确定的产线特性和光刻胶特性，采用测试掩膜板在平坦的隔垫物基底上制作单层柱状隔垫物，测量柱状隔垫物与设计值的差异，得到针对曝光机光线平行度的补正值，通过不同尺寸的隔垫物基底和柱状隔垫物，建立柱状隔垫物与设计值的偏差模型，得到针对尺寸的偏差值，根据所述补正值、偏差值以及掩膜板设计开口值得到矫正后的柱状隔垫物形状。本发明在柱状隔垫物制作工艺中，很好的保持上底形貌，解决了柱状隔垫物形貌因隔垫物基底不平而上底形貌变化很大，无法实现各方向理想支撑的问题，同时，这种矫正方法也能为柱状隔垫物位置及尺寸设计提供更大的空间选择。

Description

彩色滤光片柱状隔垫物形状矫正方法

技术领域

本发明涉及液晶显示技术领域，尤其涉及一种彩色滤光片柱状隔垫物形状矫正方法。

背景技术

随着显示技术的发展，高分辨率、大尺寸、高品质画面显示已成为显示领域追求的目标。彩色滤光片做为边缘场开关技术(FFS，FringeFieldSwitching)模式用液晶显示器件的主要组成部分，得到了广泛的应用。

彩色滤光片主要包括玻璃基板、背板铟锡氧化物膜(ITO，IndiumTinOxides)、黑矩阵(BM层，Blackmatrix)、彩色膜层(Color层)、保护膜层(OC层，Overcoat)和柱状隔垫物(PS，PhotoSpacer)。其中，为提高显示品质，柱状隔垫物膜层一般设计为两种：起主要支撑作用的柱状隔垫物和起次要支撑作用的柱状隔垫物，通常情况下，起主要支撑作用的柱状隔垫物高度和大小与起次要支撑作用的柱状隔垫物存在一定的差别，一般产品尺寸越大，柱状隔垫物的尺寸将越大。

现有技术中的彩色滤光片的设计为：在显示区域内，柱状隔垫物位于黑矩阵上方，从玻璃基板表面至上依次包括黑矩阵、彩色膜层和保护膜层，其中彩色膜层成条状制作于黑矩阵上方，然后进行保护层制作，完成后再在其上制作柱状隔垫物。

上述现有技术的不足主要体现在：彩色滤光片各层均为液体光刻胶(PR，Photoresist)固化后制作而成，由于液体的流动性及黑矩阵与其两侧高度的差异，虽然有保护层的存在，但隔垫物基底表面并不平整(黑矩阵较窄的方向尤其明显)，另外，对于接近式曝光机，其光线平行度(如图1所示β)对曝光图形的均一性有着很大的影响。

这样，当柱状隔垫物制作后，其上底形貌发生变化，各方向尺寸不一致，从而影响对盒时的柱状隔垫物的支撑效果，各方向受力不均也将影响显示效果，降低品质，而且，随着分辨率的提高，黑矩阵变窄的需求将越来越明显，那么平坦性的差异也将增大，柱状隔垫物形变问题也将越来越突出。

此外，在当前技术下，为尽量减小柱状隔垫物的形变，需要将柱状隔垫物设计于黑矩阵的中心区域且其尺寸不宜过大，这也限制了柱状隔垫物的位置设计空间。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明的目的是提供一种彩色滤光片柱状隔垫物形状矫正方法，以克服现有技术中柱状隔垫物制作后，上底形貌发生变化，各方向尺寸不一致，柱状隔垫物尺寸受限等问题。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种彩色滤光片柱状隔垫物形状矫正方法，所述矫正方法包括：

对于确定的产线特性和光刻胶特性，采用测试掩膜板在平坦的隔垫物基底上制作单层柱状隔垫物，测量柱状隔垫物从其中心沿各方向到其边缘的距离与设计值的差异，得到针对曝光机光线平行度的补正值；

对于上述确定的产线特性和光刻胶特性，通过不同尺寸的隔垫物基底和柱状隔垫物，建立柱状隔垫物从其中心沿各方向到其边缘的距离与设计值的偏差模型，得到针对隔垫物基底和柱状隔垫物尺寸的偏差值；

根据所述补正值、偏差值以及柱状隔垫物设计值对应的掩膜板设计开口值得到矫正后的柱状隔垫物形状。

优选地，设柱状隔垫物从其中心沿任一方向到其边缘的距离的设计值为R，柱状隔垫物从其中心沿所述方向到隔垫物基底边缘的距离为l，所述柱状隔垫物的设计值R对应的掩膜板设计开口值为R₀，所述补正值为C，所述偏差值为△R，矫正后的柱状隔垫物对应的掩模板设计开口值为R’；

l-R位于极值B和极值A之间，当l-R大于极值B时，柱状隔垫物满足正常制作要求，当l-R大于A时，柱状隔垫物的形状将不再受影响，所以，

当B＜l-R＜A时，

R’＝R₀+C+△R

当l-R≥A时，

R’＝R₀+C。

优选地，所述偏差模型为，

$\mathrm{\&Delta;R}=\mathrm{kB}{\left(\frac{A-1-R}{A-B}\right)}^n,(B<1-R<A).$

其中，k和n为与产线特性及光刻胶特性相关的影响因子。

优选地，所述影响因子k和n的范围为0<k<1，1<n<2。

优选地，在相同大小的隔垫物基底上制作不同尺寸的柱状隔垫物，收集在相同隔垫物基底上不同尺寸的柱状隔垫物的差异数据；

通过数据对比直接确定极值A和极值B；

在确定极值A和极值B后，结合所述偏差模型确定k和n。

或者，在不同大小的隔垫物基底上制作相同尺寸的柱状隔垫物，收集在不同隔垫物基底上相同尺寸的柱状隔垫物的差异数据；

通过数据对比直接确定极值A和极值B；

在确定极值A和极值B后，结合所述偏差模型确定k和n。

优选地，所述柱状隔垫物为圆形。

优选地，所述隔垫物基板为矩形。

(三)有益效果

本发明的彩色滤光片柱状隔垫物形状矫正方法在、彩色滤光片柱状隔垫物掩模板设计时，通过综合产线特性(主要为曝光机影响)、彩色滤光片像素设计(像素大小及形状)以及期望的柱状隔垫物大小及位置等因素，对掩模板柱状隔垫物进行形状矫正，从而在柱状隔垫物制作工艺中，很好的保持上底形貌(同一高度处各方向上与期望形貌保持一致)，解决了普通设计中柱状隔垫物形状因隔垫物基底不平而上底形貌变化很大，无法实现各方向理想支撑的问题，同时，这种矫正方法也能为柱状隔垫物位置及尺寸设计提供更大的空间选择。

附图说明

图1曝光机光线平行度影响曝光图形形貌示意图；

图2柱状隔垫物与隔垫物基底的大小比例示意图；

图3柱状隔垫物形状矫正前后掩模板图形效果示意图。

图中，1：柱状隔垫物；2：隔垫物基底。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。

本发明的彩色滤光片柱状隔垫物形状矫正方法在柱状隔垫物设计时，为对掩模板柱状隔垫物进行形状矫正，从而使柱状隔垫物很好的保持上底形貌(同一高度处各方向上具有很好的均一性)，需要考虑以下各因素：

1、产线特性影响：在彩色滤光片光刻工艺中，影响柱状隔垫物形状的主要因素为曝光机光线平行度(如图1所示β)，然而，对于特定的产线及设备，其影响是稳定的，通过在平坦层上制作柱状隔垫物即可获得其在各方向上的差异性，所以，该部分补正值为常量。

2、基底形貌影响：在彩色滤光片设计中，柱状隔垫物一般位于隔垫物基底上方，对于条状模式的像素设计，隔垫物基底由黑矩阵以及其上方制作的彩色膜层和保护膜层构成，则其表面平坦性将受到隔垫物基底的宽度影响，当隔垫物基底形貌各方向一致时，不会导致柱状隔垫物形貌各向不均一的形变，反之，将对柱状隔垫物形貌产生影响，且不同形貌的隔垫物基底对柱状隔垫物影响将不同，而隔垫物基底形貌对柱状隔垫物形状具体的影响，则需结合柱状隔垫物尺寸、柱状隔垫物材料特性等综合考虑获得，将在第三点因素中具体分析。

3、柱状隔垫物大小与基底比例：1)相对于柱状隔垫物尺寸，当基底足够大时，柱状隔垫物形状将不再受影响，该关系由柱状隔垫物材料特性及产线特性决定，材料及产线确定时，该影响确定；2)柱状隔垫物尺寸变化时，隔垫物基底对柱状隔垫物形状影响不同；3)通过分析可知，当某方向上隔垫物基底尺寸相对于柱状隔垫物尺寸较小时，该方向上柱状隔垫物上底尺寸将减小，则需加大该方向上的掩膜板开口进行形貌补正，即补正量与尺寸差成反比关系；4)因光刻胶为液态，为保证柱状隔垫物正常制作，需保证隔垫物基底边缘与柱状隔垫物边缘存在一定距离。

如图2所示，本实施例的彩色滤光片柱状隔垫物形貌矫正方法针对圆形的柱状隔垫物1，对应的隔垫物基底2为矩形。

所述矫正方法包括：

S1.对于确定的产线特性和光刻胶特性，采用测试掩膜板(包含各种形貌、各种大小开口)在平坦的隔垫物基底上制作单层柱状隔垫物，测量柱状隔垫物从其中心沿各方向到其边缘的距离(本实施例中该距离为圆形柱状隔垫物1的半径)与设计值的差异，得到针对曝光机光线平行度的补正值，设所述补正值为C。

S2.对于上述确定的产线特性和光刻胶特性，通过不同尺寸的隔垫物基底和柱状隔垫物，建立柱状隔垫物从其中心沿各方向到其边缘的距离(本实施例中该距离为圆形柱状隔垫物1的半径)与设计值的偏差模型，得到针对隔垫物基底和柱状隔垫物尺寸的偏差值。

其具体步骤为：

设柱状隔垫物从其中心沿任一方向到其边缘的距离的设计值为R(圆形柱状隔垫物1的半径，且为定值)，柱状隔垫物从其中心沿所述方向到隔垫物基底边缘的距离为l，所述柱状隔垫物的设计值R对应的掩膜板设计开口值为R₀(对应的掩膜板设计开口半径)，所述偏差值为△R，矫正后的柱状隔垫物对应的掩模板设计开口值为R’(矫正后圆形柱状隔垫物1的半径)；

l-R位于极值B和极值A之间，当l-R大于极值B时，柱状隔垫物满足正常制作要求，当l-R大于A时，柱状隔垫物的形貌将不再受影响；

所述偏差模型为对不同产品实际生产的分析总结，得出的经验公式，其具体的偏差模型公式为：

$\mathrm{\&Delta;R}=\mathrm{kB}{\left(\frac{A-1-R}{A-B}\right)}^n,(B<1-R<A)$

其中，k和n为与产线特性及光刻胶特性相关的影响因子，所述影响因子k和n的范围为：0<k<1，1<n<2。

影响因子k和n的确定过程为：在相同大小的隔垫物基底上制作不同尺寸的柱状隔垫物，收集在相同隔垫物基底上不同尺寸的柱状隔垫物的差异数据，也可以在不同大小的隔垫物基底上制作相同尺寸的柱状隔垫物，收集在不同隔垫物基底上相同尺寸的柱状隔垫物的差异数据；

通过数据对比直接确定极值A和极值B；

在确定极值A和极值B后，结合所述偏差模型确定k和n。

S3.根据所述补正值C、偏差值△R以及柱状隔垫物设计值R对应的掩膜板设计开口值R₀得到矫正后的柱状隔垫物形貌。

当B＜l-R＜A时，在l-R大于A的方向上，无需进行形状矫正，而在l-R小于A的方向需进行矫正，

R’＝R₀+C+△R

根据所述偏差模型，可得，

$R^{,}=R_0+C+\mathrm{kB}{\left(\frac{A-1-R}{A-B}\right)}^n,(B<1-R<A)$

当l-R≥A时，即隔垫物基底足够大而不会对隔垫物形貌产生影响，只需考虑需补正值C，通常对于大尺寸且低分辨率产品适用，

R’＝R₀+C。

最后，根据矫正后的柱状隔垫物1对应的掩模板设计开口值为R’，得到柱状隔垫物1矫正后的掩膜板形貌，如图3所示，其中，左侧为矫正前为了获得半径为R的柱状隔垫物时的掩模板设计图(设计开口值为R₀)；右侧为考虑矫正后为了获得半径为R的柱状隔垫物时的掩模板设计图(设计开口值为R’)。

当然，本发明的彩色滤光片柱状隔垫物形貌矫正方法也同样适用于其它形状的柱状隔垫物，其它形状的柱状隔垫物与圆形的柱状隔垫物的主要区别在于：圆形柱状隔垫物从其中心沿任一方向到其边缘的距离的设计值R为固定值，而其它形状柱状隔垫物的设计值可能为变量，而其余步骤基本相同，此处不再赘述。

本发明的彩色滤光片柱状隔垫物形状矫正方法、在彩色滤光片柱状隔垫物掩模板设计时，通过综合产线特性(主要为曝光机影响)、彩色滤光片像素设计(像素大小及形状)以及期望的柱状隔垫物大小及位置等因素，对掩模板柱状隔垫物进行形状矫正，从而在柱状隔垫物制作工艺中，很好的保持上底形貌(同一高度处各方向上与期望形貌保持一致)，解决了普通设计中柱状隔垫物形状因隔垫物基底不平而上底形貌变化很大，无法实现各方向理想支撑的问题，同时，这种矫正方法也能为柱状隔垫物位置及尺寸设计提供更大的空间选择。

本发明的实施例是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本发明限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显而易见的。选择和描述实施例是为了更好说明本发明的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本发明从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。

Claims (8)

1.一种彩色滤光片柱状隔垫物形状矫正方法，其特征在于，所述矫正方法包括：

对于确定的产线特性和光刻胶特性，采用测试掩膜板在平坦的隔垫物基底上制作单层柱状隔垫物，测量柱状隔垫物从其中心沿各方向到其边缘的距离与设计值的差异，得到针对曝光机光线平行度的补正值；

对于上述确定的产线特性和光刻胶特性，通过不同尺寸的隔垫物基底和柱状隔垫物，建立柱状隔垫物从其中心沿各方向到其边缘的距离与设计值的偏差模型，得到针对隔垫物基底和柱状隔垫物尺寸的偏差值；

根据所述补正值、偏差值以及柱状隔垫物设计值对应的掩膜板设计开口值得到矫正后的柱状隔垫物形状。

2.根据权利要求1所述的彩色滤光片柱状隔垫物形状矫正方法，其特征在于，设柱状隔垫物从其中心沿任一方向到其边缘的距离的设计值为R，柱状隔垫物从其中心沿所述方向到隔垫物基底边缘的距离为l，所述柱状隔垫物的设计值R对应的掩膜板设计开口值为R₀，所述补正值为C，所述偏差值为△R，矫正后的柱状隔垫物对应的掩模板设计开口值为R’；

l-R位于极值B和极值A之间，当l-R大于极值B时，柱状隔垫物满足正常制作要求，当l-R大于A时，柱状隔垫物的形状将不再受影响，所以，

当B＜l-R＜A时，

R’＝R₀+C+△R

当l-R≥A时，

R’＝R₀+C。

3.根据权利要求2所述的彩色滤光片柱状隔垫物形状矫正方法，其特征在于，所述偏差模型为，

$\mathrm{\&Delta;}R=kB{\left(\frac{A-l-R}{A-B}\right)}^n$

且满足条件B＜l-R＜A；其中，k和n为与产线特性及光刻胶特性相关的影响因子。

4.根据权利要求3所述的彩色滤光片柱状隔垫物形状矫正方法，其特征在于，所述影响因子k和n的范围为0<k<1，1<n<2。

5.根据权利要求3所述的彩色滤光片柱状隔垫物形状矫正方法，其特征在于，在相同大小的隔垫物基底上制作不同尺寸的柱状隔垫物，收集在相同隔垫物基底上不同尺寸的柱状隔垫物的差异数据；

通过数据对比直接确定极值A和极值B；

在确定极值A和极值B后，结合所述偏差模型确定k和n。

6.根据权利要求3所述的彩色滤光片柱状隔垫物形状矫正方法，其特征在于，在不同大小的隔垫物基底上制作相同尺寸的柱状隔垫物，收集在不同隔垫物基底上相同尺寸的柱状隔垫物的差异数据；

通过数据对比直接确定极值A和极值B；

在确定极值A和极值B后，结合所述偏差模型确定k和n。

7.根据权利要求1-6中任何一项所述的彩色滤光片柱状隔垫物形状矫正方法，其特征在于，所述柱状隔垫物为圆形。

8.根据权利要求7所述的彩色滤光片柱状隔垫物形状矫正方法，其特征在于，所述隔垫物基板为矩形。