CN104423084A - 掩膜版及滤光板的制造方法 - Google Patents

Abstract

一种掩膜版及滤光板的制造方法，该掩膜版用于形成滤光板上的遮光图案层或滤光层，遮光图案层具有遮光图案和位于遮光图案之间的第一开口，滤光层具有多个间隔排列的子画素滤光层，该掩膜版包括基板和位于基板上的遮光层，遮光层具有透光区域及遮光区域，所述透光区域与遮光图案或子画素滤光层的位置对应，所述遮光区域与遮光图案层中的第一开口或滤光层中子画素滤光层之间的间隙的位置对应，所述透光区域包括图案区域，所述图案区域具有设有多个第二开口的遮光部，所述图案区域与滤光板上副间隔柱的位置对应。利用本发明的掩膜版解决了在形成滤光板的具有段差的主间隔柱和副间隔柱时，容易出现副间隔柱剥离的问题。

Description

掩膜版及滤光板的制造方法

技术领域

本发明涉及液晶显示装置领域，特别是涉及一种掩膜版及一种滤光板的制造方法。

背景技术

图1是现有一种液晶显示装置的剖面结构示意图，如图1所示，液晶显示装置包括：TFT阵列基板1、滤光板2、位于TFT阵列基板1和滤光板2之间的液晶层（未标识）。其中，滤光板2上形成有遮光图案层21和滤光层22。为了使液晶层中的液晶可以很好的固定在一定的空间内，避免液晶的流动造成显示不均匀的问题，在TFT阵列基板1和滤光板2之间形成多个间隔柱（PhotoSpacer，简称PS）3，通过间隔柱3限定液晶注入的空间，保持电场均匀，避免影响液晶的灰阶显示。

现有技术中采用光阻制作间隔柱3，液晶显示装置发展初期，各个间隔柱3的高度相同，但是会出现以下问题：光阻材料的弹性较小，因此间隔柱3的弹性也相应较小。然而，实际工作中，液晶显示装置的温度不恒定，会发生变化。在液晶显示装置温度较高的情况下，间隔柱3发生延伸变形，但是该延伸变形很难恢复，由于各个间隔柱3变形的不均匀，会造成液晶盒厚不均匀，从而造成液晶显示装置色彩不均匀，影响显示效果。

为了解决以上问题，现有技术中采用在滤光板上制作具有段差的主间隔柱和副间隔柱。所谓主间隔柱与副间隔柱之间具有段差是指：副间隔柱的上表面低于主间隔柱的上表面。

现有技术中制作具有段差的主间隔柱和副间隔柱的方法主要包括两种，分别为半色调掩膜法（Half-tone Mask，简称HTM）和灰阶掩膜法（Gray-toneMask，简称GTM）。然而，利用半色调掩膜法或灰阶掩膜法形成主间隔柱和副间隔柱时，由于光阻层上用于形成副间隔柱的区域所收到的曝光量，远小于光阻层上用于形成主间隔柱的区域所收到的曝光量，造成在后续显影工序中经常出现副间隔柱剥离的现象。特别是随着液晶显示装置分辨率的提高，间隔柱小型化成为技术趋势，此种剥离现象愈发明显，严重影响了产品的良率。

发明内容

本发明要解决的问题是：在形成滤光板的具有段差的主间隔柱和副间隔柱时，容易出现副间隔柱剥离。

为解决上述问题，本发明提供了一种掩膜版，用于形成滤光板上的遮光图案层或滤光层，所述遮光图案层具有遮光图案和位于遮光图案之间的第一开口，所述滤光层具有多个间隔排列的子画素滤光层；

所述掩膜版包括基板和位于所述基板上的遮光层，所述遮光层具有透光区域和遮光区域；

所述透光区域与遮光图案或子画素滤光层的位置对应，所述遮光区域与遮光图案层中的第一开口或滤光层中子画素滤光层之间的间隙的位置对应，所述透光区域包括图案区域，所述图案区域具有设有多个第二开口的遮光部，所述图案区域与滤光板上副间隔柱的位置对应。

可选的，所述第二开口为多边形或多边形环。

可选的，所述第二开口的最小线幅为1μm～3μm，所述第二开口与遮光部边界之间的最小距离为1μm～5μm，相邻两个所述第二开口之间的距离为1μm～5μm。

可选的，所述遮光部为多边形、且边长为16μm～50μm。

可选的，所述图案区域中的所有第二开口排列成阵列。

可选的，所述图案区域中的所有第二开口均为矩形、且排列成矩形阵列。

可选的，所述图案区域中至少有一个所述第二开口为多边形环，所述多边形环将所述图案区域中的其他第二开口包围。

可选的，所述图案区域中的所有第二开口均为多边形环，且相邻两个多边形环中，一个多边形环将另一个多边形环包围。

可选的，所述多边形环为矩形环，所述其他第二开口中至少有一个第二开口为矩形，且所述矩形的各边与矩形环的内圈的各边平行。

在本发明所提供掩膜版的基础上，本发明还提供了一种滤光板的制造方法，包括：

提供基底；

在所述基底上形成负性光阻层；

利用上述任一所述的掩膜版对所述光阻层进行图案化，形成遮光图案层或滤光层，所述遮光图案层具有遮光图案和位于遮光图案之间的第一开口，所述滤光层具有多个间隔排列的子画素滤光层，且所述遮光图案或子画素滤光层上对应所述图案区域的位置形成有凹坑；

形成高度相等的主间隔柱和副间隔柱，且所述副间隔柱位于所述凹坑上方。

与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：

通过在掩膜版的透光区域增加图案区域，在利用掩膜版形成滤光板上的遮光图案层或滤光层时，可以在遮光图案层或滤光层上对应图案区域的位置形成凹坑，在遮光图案层或滤光层上形成高度相等的主间隔柱和副间隔柱，且使副间隔柱位于凹坑上方之后，可以使得主间隔柱与副间隔柱之间存在段差。由于主间隔柱的高度与副间隔柱的高度相等，因此利用光阻制作主间隔柱和副间隔柱时，光阻层上用于形成副间隔柱的区域所收到的曝光量，与光阻层上用于形成主间隔柱的区域所收到的曝光量几乎相同，因而在曝光之后的显影工序中不会出现副间隔柱剥离的现象。

附图说明

图1是现有一种液晶显示装置的剖面结构示意图；

图2是本发明的第一实施例中掩膜版的俯视图；

图3是沿图2中AA方向的剖面图；

图4是图2所示掩膜版中图案区域的放大图；

图5是本发明的第二实施例中掩膜版上图案区域的示意图；

图6是本发明的第三实施例中掩膜版上图案区域的示意图；

图7是本发明的第一实施例中滤光板的俯视图；

图8是本发明的第一实施例中滤光板的制作流程示意图，且图8（c）是沿图7中BB方向的剖面图；

图9是本发明的第四实施例中掩膜版的俯视图；

图10是沿图9中CC方向的剖面图；

图11是本发明的第二实施例中滤光板的俯视图；

图12是本发明的第二实施例中滤光板的制作流程示意图，且图12（d）是沿图11中DD方向的剖面图。

具体实施方式

为了解决在形成滤光板的具有段差的主间隔柱和副间隔柱时，容易出现副间隔柱剥离的问题，本发明提供了一种用于形成遮光图案层或滤光层的掩膜版，该掩膜版与现有用于形成遮光图案层或滤光层的掩膜版的区别在于：前者在掩膜版的透光区域增加了图案区域，这样可以在遮光图案层或滤光层上对应图案区域的位置形成凹坑，在遮光图案层或滤光层上形成高度相等的主间隔柱和副间隔柱，且使副间隔柱位于凹坑上方之后，可以使得主间隔柱与副间隔柱之间存在段差。由于主间隔柱的高度与副间隔柱的高度相等，因此光阻层上用于形成副间隔柱的区域所收到的曝光量，与光阻层上用于形成主间隔柱的区域所收到的曝光量几乎相同，因而在曝光之后的显影工序中不会出现副间隔柱剥离的现象。

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

技术术语解释：

线幅：第二开口为多边形时，线幅是指多边形的顶点到该顶点的对边的垂直距离；第二开口为多边形环（是指该环的内圈和外圈均为多边形）时，外圈多边形的顶点到内圈多边形中与该顶点相对的边的垂直距离。

举例来讲，所述多边形为矩形时，线幅是指矩形的边长；所述多边形为相邻边不垂直的平行四边形时，线幅是指两个平行边之间的距离；所述多边形为正八边形时，线幅是指正八边形的内切圆的直径；所述多边形为三角形时，线幅是指三角形的高；所述多边形环为矩形环（是指该环的内圈和外圈均为矩形），且内圈矩形的各边与外圈矩形的各边平行时，线幅是指内圈矩形和外圈矩形之间的距离；所述多边形环为正八边形环（是指该环的内圈和外圈均为正八边形），且内圈正八边形的各边与外圈正八边形的各边平行时，线幅是指内圈正八边形和外圈正八边形之间的距离。

第一实施例

本实施例的掩膜版用于形成滤光板上的遮光图案层，所述遮光图案层具有遮光图案和位于遮光图案之间的第一开口。

如图3所示，掩膜版1包括基板10和位于基板10上的遮光层20，结合图2所示，遮光层20具有透光区域210及遮光区域220，其中，透光区域210与所述遮光图案的位置对应，遮光区域220与所述第一开口的位置对应。透光区域210包括图案区域210a，结合图4所示，图案区域210a具有设有多个第二开口212的遮光部211。在本实施例中，图案区域210a中所有第二开口212均为长宽不等的矩形，第二开口212的数量为16个，且图案区域210a中的所有第二开口212排列成长宽不等的矩形阵列。

在利用掩膜版1对负性光阻层进行曝光时，通过图案区域210a照射到负性光阻层上的曝光量，小于通过透光区域210中图案区域210a以外区域照射到负性光阻层上的曝光量，使得负性光阻层上对应图案区域210a的位置的上表面，低于负性光阻层上对应图案区域210a以外区域的位置的上表面，即在负性光阻层上对应图案区域210a的位置形成凹坑。且该凹坑的深度等于滤光板上的主间隔柱和副间隔柱之间的段差。

继续参照图4所示，在本实施例中，第二开口212的最小线幅d1（即为最小边长）为1μm～3μm（包括端点），第二开口212与遮光部边界211a之间的最小距离d2为1μm～5μm（包括端点），即矩形阵列最外围的第二开口212与遮光部边界211a之间的距离d2为1μm～5μm，相邻两个第二开口212之间的距离d3也为1μm～5μm（包括端点）。

另外，在本实施例中，遮光部211为长宽不等的矩形，且遮光部211的边长d4为16μm～50μm（包括端点）。使得后续在负性光阻层上对应图案区域210a的位置上，即在负性光阻层的凹坑上形成副间隔柱时，在副间隔柱底部尺寸与现有技术相同的前提下，副间隔柱的底部不会占满整个凹坑，这样在利用掩膜版曝光形成副间隔柱时更便于掩膜版的对准。

在本实施例中，基板10的材料为石英，遮光层20的材料为铬。

第二实施例

本实施例与第一实施例之间的区别在于：如图5所示，图案区域210a中的所有第二开口212为正方形，第二开口212的数量为16个，且图案区域210a中的所有第二开口212排列成正方形阵列；遮光部211为正方形。

在本实施例中，第二开口212的最小线幅d1（即为边长）为1μm～3μm（包括端点），第二开口212与遮光部边界211a之间的最小距离d2为1μm～5μm（包括端点），即正方形阵列最外围的第二开口212与遮光部边界211a之间的距离d2为1μm～5μm，相邻两个第二开口212之间的距离d3也为1μm～5μm（包括端点）。另外，遮光部211的边长d4为16μm～50μm（包括端点）。

第三实施例

本实施例与第一实施例之间的区别在于：如图6所示，图案区域210a中具有三个第二开口，分别为第二开口212a、第二开口212b和第二开口212c，第二开口212a和第二开口212b均为矩形环，第二开口212c为矩形，第二开口212a将第二开口212b包围，且两个矩形环等间距设置，即，两个矩形环呈“回”字形设置；第二开口212c又被第二开口212b包围，且第二开口212c的各边与第二开口212b的内圈的各边平行，即，矩形与矩形环呈“回”字形设置；遮光部211为矩形。

在本实施例中，第二开口212a和第二开口212b的最小线幅d1（即为内圈矩形和外圈矩形之间的距离）为1μm～3μm（包括端点），第二开口212c的最小线幅d1（即为最短边长）也为1μm～3μm（包括端点），第二开口212a与遮光部边界211a之间的距离d2为1μm～5μm（包括端点），第二开口212a和第二开口212b之间的距离d3为1μm～5μm（包括端点），第二开口212b和第二开口212c之间的距离d3也为1μm～5μm（包括端点）。另外，在本实施例中，遮光部211为长宽不等的矩形，且遮光部211的边长d4为16μm～50μm（包括端点）。

需说明的是，本发明用于形成遮光图案层的掩膜版中，图案区域的第二开口的数量、形状及排列方式并不能仅仅局限于上述实施例。在一个实施例中，图案区域中至少有一个第二开口为多边形环，该多边形环将图案区域中的其他第二开口包围。例如，图案区域中的所有第二开口均为多边形环，且相邻两个多边形环中，一个多边形环将另一个多边形环包围，换言之，所有多边形环排列成多环阵列。在其他实施例中，图案区域中的所有第二开口还可以排列成矩形阵列、多环阵列以外的阵列形式。

另外，图案区域中第二开口的最小线幅，第二开口与遮光部边界之间的最小距离，相邻两个第二开口之间的距离也不应仅仅局限于上述实施例，只要使得在利用掩膜版对负性光阻层进行曝光时，能够在负性光阻层上对应图案区域的位置形成凹坑即可。根据滤光板上主间隔柱和副间隔柱之间的段差大小，可以相应调整图案区域中第二开口的最小线幅，第二开口与遮光部边界之间的最小距离，以及相邻两个第二开口之间的距离。

另外，图案区域中遮光部的边长也不应仅仅局限于上述实施例。可以根据副间隔柱的预计底部尺寸来对遮光部的边长作出相应调整。

在本发明所提供用于形成滤光板上的遮光图案层的掩膜版的基础上，本发明还提供了一种滤光板的制造方法。在本发明的第一实施例中，该方法包括：

如图8（a）所示，提供基底30；在基底30上形成负性光阻层40a；

利用上述任一实施例的掩膜版1对光阻层40a进行图案化，如图8（b）并结合图7所示，形成遮光图案层40，遮光图案层40具有遮光图案41和位于遮光图案41之间的第一开口42，在光阻层40a上对应透光区域210的位置形成遮光图案41，且遮光图案41上对应图案区域210a的位置形成有凹坑410，在光阻层40a上对应遮光区域220的位置形成第一开口42；

如图8（c）并结合图7所示，在基底30及遮光图案层40上形成滤光层，滤光层具有多个间隔排列的子画素滤光层50，子画素滤光层50为岛状，子画素滤光层50填充在第一开口42内，且与遮光图案41具有一定的交叠区域；

在遮光图案41上形成高度相等的主间隔柱61和副间隔柱62，且副间隔柱62位于凹坑410内。

继续参照图8（a）和（b）所示，在利用掩膜版1对光阻层40a进行图案化时，通过图案区域210a照射到光阻层40a上的曝光量，小于通过透光区域210中图案区域210a以外区域照射到光阻层40a上的曝光量，使得光阻层40a上对应图案区域210a的位置的上表面S2，低于光阻层40a上对应图案区域210a以外区域的位置的上表面S1，即在光阻层40a上对应图案区域210a的位置形成凹坑410，且凹坑410的深度为△d。在具体实施例中，△d为0.2μm～0.6μm。

由于主间隔柱61和副间隔柱62高度相等，且主间隔柱61和副间隔柱62均位于遮光图案41上方，而副间隔柱62位于遮光图案41表面的凹坑410内，使得主间隔柱61的上表面也高于副间隔柱62的上表面，且主间隔柱61的上表面与副间隔柱62的上表面之间的段差也为△d。

主间隔柱61和副间隔柱62均是利用光阻制成，而主间隔柱61和副间隔柱62的高度，与对光阻层进行图案化时光阻层所接受的曝光量有关，由于主间隔柱61的高度与副间隔柱62的高度相等，因此光阻层上用于形成副间隔柱62的区域所收到的曝光量，与光阻层上用于形成主间隔柱61的区域所收到的曝光量几乎相同，因而在后续显影工序中不会出现副间隔柱62剥离的现象。

在本实施例中，滤光层为RGB滤光层，滤光层的形成方法可以参考现有技术，在此不再赘述。

在本实施例中，用来形成主间隔柱和副间隔柱的掩膜版可以为现有技术中用来形成多个高度相同的间隔柱的掩膜版。

在本实施例中，参照图7和图8（c）所示，在遮光图案41的凹坑410上形成副间隔柱62时，在副间隔柱62的底部尺寸与现有技术相同的前提下，副间隔柱62的底部未占满整个凹坑410，这样在利用掩膜版对光阻层进行曝光以形成副间隔柱62时更便于掩膜版的对准。

在其他实施例中，也可以是先在基底上形成滤光层，且滤光层的各个子画素滤光层为岛状，再利用本发明的掩膜版形成遮光图案层，遮光图案层的第一开口暴露出子画素滤光层，主间隔柱和副间隔柱形成在遮光图案与子画素滤光层未交叠区域的上方，且副间隔柱位于遮光图案的凹坑内。

在其他实施例中，也可以是先在基底上形成滤光层，且滤光层的各个子画素滤光层为条状，再利用本发明的掩膜版形成遮光图案层，遮光图案层的第一开口暴露出子画素滤光层，主间隔柱和副间隔柱形成在遮光图案与子画素滤光层交叠区域的上方，且副间隔柱位于遮光图案的凹坑内。

第四实施例

上述实施例中的掩膜版是用于形成滤光板上的遮光图案层，而本实施例中的掩膜版是用于形成滤光板上的滤光层，所述滤光层具有多个间隔排列的子画素滤光层。

本实施例与上述实施例之间的区别在于：结合图9和图10所示，遮光层20具有透光区域210及遮光区域220，其中，透光区域210与子画素滤光层的位置对应，遮光区域220与滤光层中子画素滤光层之间的间隙位置对应，透光区域210包括图案区域210a，图案区域210a具有设有多个第二开口212的遮光部211。

在本实施例中，透光区域210为长宽不等的矩形，且该矩形的短边为28μm～90μm（包括端点）。

在本发明所提供用于形成滤光板上的滤光层的掩膜版的基础上，本发明还提供了一种滤光板的制造方法。在本发明的第二实施例中，该方法包括：

如图12（a）所示，提供基底30；在基底30上形成遮光图案层40，遮光图案层40具有遮光图案41和位于遮光图案41之间的第一开口42；

如图12（b）所示，在基底30及遮光图案层40上形成负性光阻层50a；利用本实施例的掩膜版1对光阻层50a进行图案化，如图12（c）并结合图11所示，形成滤光层，滤光层具有多个间隔排列的子画素滤光层50，子画素滤光层50为条状，在光阻层50a上对应透光区域210的位置形成子画素滤光层50，且子画素滤光层50上对应图案区域210a的位置形成有凹坑51，在光阻层50a上对应遮光区域220的位置形成子画素滤光层50之间的间隙；

如图12（d）并结合图11所示，在子画素滤光层50与遮光图案41交叠区域的上方形成高度相等的主间隔柱61和副间隔柱62，且副间隔柱62位于凹坑51内。

继续参照图12（b）和（c）所示，在利用掩膜版1对光阻层50a进行图案化时，通过图案区域210a照射到光阻层50a上的曝光量，小于通过透光区域210中图案区域210a以外区域照射到光阻层50a上的曝光量，使得光阻层50a上对应图案区域210a的位置的上表面S2，低于光阻层50a上对应图案区域210a以外区域的位置的上表面S1，即在光阻层50a上对应图案区域210a的位置形成凹坑51，且凹坑51的深度为△d。由于主间隔柱61和副间隔柱62高度相等，故主间隔柱61的上表面与副间隔柱62的上表面之间的段差也为△d。

在本实施例中，滤光层为RGB滤光层，在形成主间隔柱和副间隔柱之前，可以先利用本发明的掩膜版形成R颜色的子画素滤光层，再利用本发明的掩膜版先后形成G颜色的子画素滤光层、B颜色的子画素滤光层。

在其他实施例中，也可以是先利用本发明的掩膜版在基底上形成滤光层，且滤光层的各个子画素滤光层为条状，再形成遮光图案层，遮光图案层的第一开口暴露出子画素滤光层，主间隔柱和副间隔柱形成在遮光图案与子画素滤光层交叠区域的上方，且副间隔柱与子画素滤光层上凹坑的位置对应。

在本发明中，各实施例采用递进式写法，重点描述与前述实施例的不同之处，各实施例中的相同结构及制作方法参照前述实施例的相同部分，在此不再赘述。

虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (10)

1.一种掩膜版，用于形成滤光板上的遮光图案层或滤光层，所述遮光图案层具有遮光图案和位于遮光图案之间的第一开口，所述滤光层具有多个间隔排列的子画素滤光层，其特征在于：

所述掩膜版包括基板和位于所述基板上的遮光层，所述遮光层具有透光区域和遮光区域；

所述透光区域与遮光图案或子画素滤光层的位置对应，所述遮光区域与遮光图案层中的第一开口或滤光层中子画素滤光层之间的间隙的位置对应，所述透光区域包括图案区域，所述图案区域具有设有多个第二开口的遮光部，所述图案区域与滤光板上副间隔柱的位置对应。

2.根据权利要求1所述的掩膜版，其特征在于，所述第二开口为多边形或多边形环。

3.根据权利要求2所述的掩膜版，其特征在于，所述第二开口的最小线幅为1μm～3μm，所述第二开口与遮光部边界之间的最小距离为1μm～5μm，相邻两个所述第二开口之间的距离为1μm～5μm。

4.根据权利要求1所述的掩膜版，其特征在于，所述遮光部为多边形、且边长为16μm～50μm。

5.根据权利要求1所述的掩膜版，其特征在于，所述图案区域中的所有第二开口排列成阵列。

6.根据权利要求5所述的掩膜版，其特征在于，所述图案区域中的所有第二开口均为矩形、且排列成矩形阵列。

7.根据权利要求2所述的掩膜版，其特征在于，所述图案区域中至少有一个所述第二开口为多边形环，所述多边形环将所述图案区域中的其他第二开口包围。

8.根据权利要求7所述的掩膜版，其特征在于，所述图案区域中的所有第二开口均为多边形环，且相邻两个多边形环中，一个多边形环将另一个多边形环包围。

9.根据权利要求7所述的掩膜版，其特征在于，所述多边形环为矩形环，所述其他第二开口中至少有一个第二开口为矩形，且所述矩形的各边与矩形环的内圈的各边平行。

10.一种滤光板的制造方法，其特征在于，包括：

提供基底；

在所述基底上形成负性光阻层；

利用权利要求1至9任一项所述的掩膜版对所述光阻层进行图案化，形成遮光图案层或滤光层，所述遮光图案层具有遮光图案和位于遮光图案之间的第一开口，所述滤光层具有多个间隔排列的子画素滤光层，且所述遮光图案或子画素滤光层上对应所述图案区域的位置形成有凹坑；

形成高度相等的主间隔柱和副间隔柱，且所述副间隔柱位于所述凹坑上方。