CN105404093A - 掩模板、显示基板及其制备方法、显示面板及显示装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种掩模板、显示基板及其制备方法、显示面板及显示装置。所述掩模板包括透明基板和形成在透明基板上的掩模图案；掩模图案的边缘为渐变透光区，沿远离边缘的方向，渐变透光区的透光率逐步减小；渐变透光区内侧为不透光区和/或半透光区。上述掩模板的掩模图案的边缘具有渐变透光区，在进行曝光工艺时，根据所述渐变透光区的透光率的梯度渐变，使根据所述掩模板进行光刻工艺所形成的图形的边缘呈梯度渐变，这样在制备彩膜基板等的过程中，可以减小各层图形相接重叠处的高度，改善彩膜基板等的平整度；在彩膜基板等的平整度满足要求时，就无需制备单独的平坦化层，与现有技术相比，就减少了一道工序，从而可以降低成本，并提高生产效率。

Description

掩模板、显示基板及其制备方法、显示面板及显示装置

技术领域

本发明涉及显示技术领域，具体地，涉及一种掩模板，采用所述掩模板制备显示基板的方法，根据所述制备显示基板的方法制备的显示基板，包括所述显示基板的显示面板，包括所述显示面板的显示装置。

背景技术

掩模板用于进行曝光，进行构图工艺。在显示面板的制备过程中，需要使用掩模板进行多次曝光工艺，以制备显示面板中的薄膜晶体管、像素电极、黑矩阵、彩色滤光片等结构。

现有的掩模板如图1所示，其包括透明基板10和形成在透明基板10下侧表面的掩膜图案11。形成掩模图案11的材料具体可以为金属铬，其附着在透明基板10的下侧表面，形成不透光的区域。在进行曝光工艺时，光源在透明基板10的上侧，其向下方照射光线，所示光线透过掩模图案11未覆盖的区域，从掩模图案11所在一侧射出，照射在产品上。

在制备彩膜基板时，需要采用多个具有上述结构的掩模板在透明基板上依次形成黑矩阵、红色滤光片、绿色滤光片和蓝色滤光片的图形(形成红色滤光片、绿色滤光片和蓝色滤光片的图形的顺序可以任意调整)，所述黑矩阵、红色滤光片、绿色滤光片和蓝色滤光片的图形的厚度大致维持不变。而为了避免漏光，所形成的红色滤光片、绿色滤光片和蓝色滤光片图形的边缘均会与黑矩阵图形的边缘重叠，这样会造成该重叠处的厚度高于红色滤光片、绿色滤光片和蓝色滤光片图形，也高于黑矩阵的图形，从而在将黑矩阵、红色滤光片、绿色滤光片和蓝色滤光片制备完成后，产品的表面存在段差，而为了消除该段差，需要在之后形成一个平坦化层，来消除该段差，使彩膜基板的表面平坦。

根据上述方法制备的彩膜基板，其平坦化层不仅会导致彩膜基板的透光率降低，而且，为了消除段差而增加该制备平坦化层的工序也会使彩膜基板的制备成本大幅增加。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提出了一种掩模板、显示基板及其制备方法、显示面板和显示装置，其可以减小显示基板表面的段差，改善其平整度，并且再起平整度满足要求时，可以省去制备单独的平坦化层的工序，从而降低成本，提高生产效率。

为实现本发明的目的而提供一种掩模板，其包括透明基板和形成在透明基板上的掩模图案；所述掩模图案的边缘为渐变透光区，沿远离边缘的方向，所述渐变透光区的透光率逐步减小；所述渐变透光区内侧为不透光区和/或半透光区。

其中，所述掩模图案内填充遮光粒子，通过所述遮光粒子使所述渐变透光区的透光率呈渐变变化，以及使所述不透光区和/或半透光区具有相应的透光率。

其中，所述遮光粒子在所述掩模图案内的分布密度相同；沿远离掩模图案的边缘的方向，所述渐变透光区的厚度逐步增大。

其中，所述渐变透光区的厚度相同；且沿远离掩模图案的边缘的方向，所述渐变透光区内遮光粒子的密度逐步增大。

其中，所述遮光粒子为铬离子。

其中，所述掩模图案位于所述透明基板的上方。

作为另一个技术方案，本发明还提供一种制备显示基板的方法，其包括：

1)采用上述掩模板，在透明基板上形成边缘厚度小于内侧厚度第一层图案；

2)在所述第一层图案上依次形成后续各层图案。

其中，所述显示基板为彩膜基板；

所述步骤1)中，所述第一层图案为黑矩阵图形；

所述步骤2)中，后续各层图案包括红色、绿色和蓝色滤光片的图形。

其中，在所述步骤2)中，形成红色、绿色和蓝色滤光片中的至少一种图形时，采用上述掩模板。

作为另一个技术方案，本发明还提供一种显示基板，所述显示基板根据上述制备显示基板的方法制备。

作为另一个技术方案，本发明还提供一种显示面板，其包括上述显示基板。

作为另一个技术方案，本发明还提供一种显示装置，其包括上述显示面板。

本发明具有以下有益效果：

本发明提供的掩模板，其掩模图案的边缘具有渐变透光区，且沿远离掩模图案的边缘的方向，所述渐变透光区的透光率呈梯度递减；在进行曝光工艺时，根据所述渐变透光区的透光率的梯度渐变，显影后留存的光刻胶图形的边缘呈现相应的梯度渐变，使根据所述掩模板进行光刻工艺所形成的图形的边缘呈梯度渐变，这样在制备彩膜基板等的过程中，可以减小各层图形相接重叠处的高度，减小所形成的多层图形之间的段差，改善彩膜基板等的平整度；在彩膜基板等的平整度满足要求时，就无需制备单独的平坦化层，与现有技术相比，就减少了一道工序，从而可以降低成本，并提高生产效率。

本发明提供的制备显示基板的方法，其采用本发明提供的上述掩模板制备第一层图案，可以降低第一层图案与后续各层图案之间的交叠处的厚度，减小所制备的彩膜基板等表面的段差，改善其平整度；并在平整度满足要求时，省去制备单独的平坦化层的工序，从而降低成本，并提高生产效率。

本发明提供的显示基板采用本发明提供的制备显示基板的方法制备，本发明提供的显示面板包括所述显示基板，本发明提供的显示装置包括所述显示面板，该显示基板、显示面板和显示装置均可以降低第一层图案与后续各层图案之间的交叠处的厚度，减小所制备的彩膜基板等表面的段差，改善其平整度；并在平整度满足要求时，省去制备单独的平坦化层的工序，从而降低成本，并提高生产效率。

附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为现有的掩模板的示意图；

图2为本发明实施方式提供的掩模板的示意图；

图3为根据图2所示的掩模板进行光刻工艺时曝光和显影后的示意图；

图4为根据图2所示的掩模板进行光刻工艺时刻蚀完成后的示意图；

图5为根据图2所示的掩模板制备的彩膜基板的示意图；

图6为图2所示掩模板的第一种结构的示意图；

图7为图2所示掩模板的另一种结构的示意图。

其中，附图标记：

10：透明基板；11：掩模图案；12：光刻胶；13：黑矩阵；110：渐变透光区；111：不透光区。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

本发明首先提供一种掩模板的实施方式。图2为本发明实施方式提供的掩模板的示意图。如图2所示，在本实施方式中，所述掩模板包括透明基板10和形成在透明基板10上的掩模图案11；所述掩模图案11的边缘为渐变透光区110，沿远离边缘的方向，所述渐变透光区110的透光率逐步减小；所述渐变透光区内侧为不透光区111。

具体地，所述掩模图案11内填充遮光粒子，通过所述遮光粒子使所述渐变透光区110的透光率呈渐变变化，以及使所述不透光区111具有相应的透光率。所述遮光粒子具体可以为铬离子。

曝光工艺的原理是：光刻胶(以负性光刻胶为例)中的光起始剂吸收光子的能量，并依据所吸收的光子的能量与单体结合，以及使多个单体结合在一起(光子的数量与结合在一起的单体的数量成正比)，形成聚合物而变性，从而在显影之后，使光刻胶12形成与掩模图案11相对应的图形。在本实施方式中，由于渐变透光区110的透光率呈渐变变化，在进行曝光工艺时，如图3所示，透过渐变透光区110的光强也会呈相应渐变，即穿过渐变透光区110不同区域所形成的光子的数量不同。因此，在渐变透光区110对应的光刻胶12区域，发生聚合的单体的数量也会呈梯度渐变，表现在：显影之后，留存的光刻胶12图形的边缘厚度呈现梯度渐变。具体地，在渐变透光区110的靠近掩模图案11边缘的区域，其透光率高，光穿过而形成的光子的数量多，因此，其对应的光刻胶12区域内发生聚合的单体的数量多，表现在：显影之后，留存的光刻胶12图形的厚度大(图3中以负性光刻胶为例)。而在渐变透光区110的远离掩模图案11边缘的区域，即靠近不透光区111的区域，其透光率低，光穿过而形成的光子的数量少，因此，其对应的光刻胶12区域内发生聚合的单体的数量少，表现在：显影之后，留存的光刻胶12图形的厚度小。

根据上述可知，在本实施方式中，在掩模图案11边缘设置渐变透光区110，可以使显影之后，留存的光刻胶12图形的边缘厚度呈现梯度渐变，如图3所示；在此情况下，经过刻蚀工艺之后，最终所获得的图形的边缘也会呈现梯度渐变，如图4中所示的等腰梯形的腰部位置。

以制备彩膜基板的光刻工艺为例，首先采用上述掩模板在透明基板上形成黑矩阵的图形，所形成的黑矩阵的图形的边缘呈现梯度变化，其图形可以如图4所示的等腰梯形。之后，形成后续的红色滤光片R(或者是绿色滤光片G或蓝色滤光片B)的图形，且红色滤光片R的边缘和已形成的黑矩阵13图形的边缘具有重叠区域，如图5所示。从图5可以看出，由于所述黑矩阵13的图形的边缘呈现梯度渐变，红色滤光片R和黑矩阵13的边缘的重叠区域的高度会小于现有技术中红色滤光片R和黑矩阵的图形的边缘的厚度大致不变时二者重叠区域的高度。类似地，在形成绿色滤光片G和蓝色滤光片B之后，其与黑矩阵13之间所形成的交叠区域的高度也会相比现有技术中更小。从而，在所制备的彩膜基板中，各图形之间的段差较小，平坦度较高；而在所述段差足够小、所述平坦度足以满足要求时，就可以不再制备平坦化层，这样与现有技术相比，就减小了一道工序，从而可以降低成本，以及提高生产效率。优选地，在制备红色滤光片R、绿色滤光片G以及蓝色滤光片B时，也可以采用本实施方式中的掩模板，使所形成的红色滤光片R、绿色滤光片G以及蓝色滤光片B的图形的边缘也呈现梯度渐变；制备红色滤光片R、绿色滤光片G以及蓝色滤光片B时采用的掩模板满足以下要求：使所形成的该多个滤光片的边缘的厚度的梯度渐变与黑矩阵13图形的边缘的厚度的梯度渐变方向相反。例如，在图5中，黑矩阵13图形的边缘与红色滤光片R的图形的边缘交叠使黑矩阵与红色滤光片的上表面(包括二者交叠区域)处于同一平面，从而获得良好的平坦度，在此情况下，就无需制备平坦化层。

在本实施方式的一个具体实施例中，如图6所示，所述遮光粒子在所述掩模图案11内的分布密度相同；沿远离掩模图案11的边缘的方向，所述渐变透光区110的厚度逐步增大；以使所述渐变透光区110的靠近掩模图案11的边缘的区域的透光率大，而在靠近不透光区111的区域，其透光率小。

除图6所示实施例外，在本实施方式的另一个具体实施例中，如图7所示，所述渐变透光区110的厚度相同；且沿远离掩模图案11的边缘的方向，所述渐变透光区110内遮光粒子的密度逐步增大；以使所述渐变透光区110的靠近掩模图案11的边缘的区域的透光率大，而在靠近不透光区111的区域，其透光率小。

在进行曝光工艺时，为保证曝光精度，掩模板与产品之间的距离非常小，其最大也不超过200～300μm；在此距离下，掩模板的下表面容易被与产品带入的异物划伤。在现有的掩模板中，如图1所示，掩模图案11位于透明基板10的下侧表面，掩模板与产品之间的碰撞会导致掩模图案11被破坏，而被破坏的掩模图案11很难被修复，且每个掩模板的成本很高，一般有100万RMB左右，因此，掩模板的损坏率维持在较高水平使得现有的曝光工艺的成本很高。

优选地，在本实施方式中，所述掩模图案11位于所述透明基板10的上方。这样设置可以在掩模板与产品之间发生碰撞时，确保掩模图案11不被破坏，从而降低掩模板损坏的几率，进而也会降低进行曝光工艺的成本。

需要说明的是，在本实施方式中，所述掩模板还可以为半透掩模板(halftonemask)，在此情况下，掩模图案11除包括渐变透光区110和不透光区111外，还可以包括半透光区，所述半透光区也位于渐变透光区110的内侧。

本发明实施方式提供的掩模板，其掩模图案11的边缘具有渐变透光区110，且沿远离掩模图案11的边缘的方向，所述渐变透光区110的透光率呈梯度递减；在进行曝光工艺时，根据所述渐变透光区110的透光率的梯度渐变，显影后留存的光刻胶图形的边缘呈现相应的梯度渐变，使根据所述掩模板进行光刻工艺所形成的图形的边缘呈梯度渐变，这样在制备彩膜基板等的过程中，可以减小各层图形相接重叠处的高度，减小所形成的多层图形之间的段差，改善彩膜基板等的平整度；在彩膜基板等的平整度满足要求时，就无需制备单独的平坦化层，与现有技术相比，就减少了一道工序，从而可以降低成本，并提高生产效率。

本发明还提供一种制备显示基板的方法的实施方式。在本实施方式中，所述制备显示基板的方法包括：

1)采用本发明上述实施方式提供的掩模板，在透明基板上形成边缘厚度小于内侧厚度第一层图案。

在步骤1)中，采用上述实施方式提供的掩模板，经过曝光→显影→刻蚀→除胶等工序后，可以在与掩模板的渐变透光区110对应的区域，形成厚度依梯度渐变的图形，而在与不透光区111对应的区域，则会形成厚度相同的图形(对于半透掩模板，其半透光区对应的区域也会形成厚度相同的图形)，其具体原理在上述掩模板的实施方式中已有详细描述，在此就不在赘述。

2)在所述第一层图案上依次形成后续各层图案。

在步骤2)中，采用现有的普通的掩模板(例如背景技术部分中所述的掩模板)或者采用上述实施方式中提供的掩模板，在上述第一层图案的基础上，同样经过曝光→显影→刻蚀→除胶等工序，形成后续的各层图案。与现有技术相比，在各图案与第一层图案的交叠处，由于第一层图案的边缘的厚度呈梯度渐变，可以使所述交叠处的厚度更小，从而减小各层图案之间的段差，改善平整度。

具体地，所述显示基板可以为彩膜基板；在此情况下，所述步骤1)中，所需要制备的第一层图案为黑矩阵图形；所述步骤2)中，需要制备的后续各层图案包括红色、绿色和蓝色滤光片的图形。进一步地，在所述步骤2)中，形成红色、绿色和蓝色滤光片中的至少一种图形时，采用本发明上述实施方式所提供的掩模板；这样可以使所形成的滤光片表面和黑矩阵表面位于同一平面，使彩膜基板具有更好的平整度，从而省去制备单独的平坦化层的工序，降低成本，并提高生产效率。

本发明实施方式提供的制备显示基板的方法，其采用本发明上述实施方式提供的掩模板形成第一层图案，可以降低第一层图案与后续各层图案之间的交叠处的厚度，减小所制备的彩膜基板等表面的段差，改善其平整度；并在平整度满足要求时，省去制备单独的平坦化层的工序，从而降低成本，并提高生产效率。

本发明还提供一种显示基板的实施方式。在本实施方式中，所述显示基板为根据本发明实施方式提供的上述制备显示基板的方法制备的显示基板。根据上述制备显示基板的方法制备显示基板的过程在上述实施方式中已有了详细描述，在此就不再赘述。

本发明实施方式提供的显示基板，采用上述制备显示基板的方法制备，可以减小所制备的显示基板表面的段差，改善其平整度；并在平整度满足要求时，省去制备单独的平坦化层的工序，从而降低成本，并提高生产效率。

本发明还提供一种显示面板的实施方式。在本实施方式中，所述显示面板包括上述实施方式中的显示基板。

本发明实施方式提供的显示面板，其包括本发明上述实施方式提供的显示基板，可以减小所制备的显示基板表面的段差，改善其平整度；并在平整度满足要求时，省去制备单独的平坦化层的工序，从而降低成本，并提高生产效率。

本发明还提供一种显示装置的实施方式。在本实施方式中，所述显示装置包括上述实施方式中的显示面板。

本发明实施方式提供的显示装置，其包括本发明上述实施方式中的显示面板，可以减小所制备的显示基板表面的段差，改善其平整度；并在平整度满足要求时，省去制备单独的平坦化层的工序，从而降低成本，并提高生产效率。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (12)

1.一种掩模板，其特征在于，包括透明基板和形成在透明基板上的掩模图案；

所述掩模图案的边缘为渐变透光区，沿远离边缘的方向，所述渐变透光区的透光率逐步减小；

所述渐变透光区内侧为不透光区和/或半透光区。

2.根据权利要求1所述的掩模板，其特征在于，所述掩模图案内填充遮光粒子，通过所述遮光粒子使所述渐变透光区的透光率呈渐变变化，以及使所述不透光区和/或半透光区具有相应的透光率。

3.根据权利要求2所述的掩模板，其特征在于，所述遮光粒子在所述掩模图案内的分布密度相同；

沿远离掩模图案的边缘的方向，所述渐变透光区的厚度逐步增大。

4.根据权利要求2所述的掩模板，其特征在于，所述渐变透光区的厚度相同；且沿远离掩模图案的边缘的方向，所述渐变透光区内遮光粒子的密度逐步增大。

5.根据权利要求2～4任意一项所述的掩模板，其特征在于，所述遮光粒子为铬离子。

6.根据权利要求1所述的掩模板，其特征在于，所述掩模图案位于所述透明基板的上方。

7.一种制备显示基板的方法，其特征在于，包括：

1)采用权利要求1～6任意一项所述的掩模板，在透明基板上形成边缘厚度小于内侧厚度第一层图案；

2)在所述第一层图案上依次形成后续各层图案。

8.根据权利要求7所述的制备显示基板的方法，其特征在于，所述显示基板为彩膜基板；

所述步骤1)中，所述第一层图案为黑矩阵图形；

所述步骤2)中，后续各层图案包括红色、绿色和蓝色滤光片的图形。

9.根据权利要求8所述的制备显示基板的方法，其特征在于，在所述步骤2)中，形成红色、绿色和蓝色滤光片中的至少一种图形时，采用权利要求1～6任意一项所述的掩模板。

10.一种显示基板，其特征在于，根据权利要求7～9任意一项所述的制备显示基板的方法制备所述显示基板。

11.一种显示面板，其特征在于，包括权利要求10所述的显示基板。

12.一种显示装置，其特征在于，包括权利要求11所述的显示面板。