CN108919569B - 一种掩膜版、显示基板及其制作方法和显示装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种掩膜版、显示基板及其制作方法和显示装置，所述掩膜版，用于制作显示基板上的柱状隔垫物，包括遮光层，所述遮光层包括遮光图形和由所述遮光图形包围的多个开口图形，在垂直于所述掩膜版平面的方向上，所述开口图形的截面呈倒梯形，所述倒梯形不是直角梯形。采用本发明实施例的掩膜版制作隔垫物时，能够遮挡、吸收开口图形双边的平行半角的紫外线，使得制作的隔垫物的顶部尺寸与底部尺寸的差值减少，从而能在隔垫物底部尺寸不变的情况下，增大制得的隔垫物的顶部尺寸，提升制得的隔垫物的支撑力，从而能有效避免Mura不良。

Description

一种掩膜版、显示基板及其制作方法和显示装置

技术领域

本发明涉及显示技术领域，尤其涉及一种掩膜版、显示基板及其制作方法和显示装置。

背景技术

液晶显示面板部分主要是由阵列基板、彩膜(Color Filter，简称CF)基板以及两者间的液晶组成。彩膜基板还设有柱状隔垫物(Photo Spacer，简称PS)，用于支持液晶盒厚，以保持基板之间液晶的厚度均一性。

随着科技的发展，对隔垫物的尺寸要求也越来越严格。例如：采用G8.5世代的设备和工艺设计标准生产的超精细像素(High pixel Per Inch，简称High PPI)显示装置、应用高开口率且高级超维场开关技术(High-Adwanced dimension Switch，HADS)的笔记本(NoteBook，NB)和手机(mobile)，要求隔垫物底部尺寸(PS Bottom CD)在15～25μm，由于濒临甚至超出了G8.5世代的设备和工艺设计标准，隔垫物顶部尺寸(PS Top CD)相应的在10～12微米，显示面板(Panel)的单位支撑面积只能达到设计的40％～60％。因隔垫物支撑力不足导致的产品Mura，长期保持5％以上不能解决。从而，要求高透过率、高分辨率、像素面积精细化的高端产品往往只能转向小世代产线或接受低良率，严重影响了高端产品的开发进度。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种掩膜版、显示基板及其制作方法和显示装置，以解决现有技术中制作的隔垫物的支撑力不足的技术问题。

为解决上述技术问题，第一方面，本发明提供一种掩膜版，用于制作显示基板上的柱状隔垫物，所述掩膜版包括遮光层，所述遮光层包括遮光图形和由所述遮光图形包围的多个开口图形，在垂直于所述掩膜版平面的方向上，所述开口图形的截面呈倒梯形，所述倒梯形不是直角梯形。

优选的，所述掩膜版还包括透明衬底，所述遮光层设置于所述透明衬底上。

优选的，所述遮光层包括至少两层遮光膜，其中，在设定刻蚀条件下，从靠近所述透明衬底到远离所述透明衬底的方向上，所述至少两层遮光膜的刻蚀速率逐渐变小。

优选的，最靠近所述透明衬底的所述遮光膜采用铬形成，其他所述遮光膜采用非铬金属、铬的化合物和/或透明导电氧化物形成。

第二方面，本发明提供一种掩膜版的制作方法，所述掩膜版用于制作显示基板上的柱状隔垫物，所述方法包括：

形成所述掩膜版的遮光层，所述遮光层包括遮光图形和由所述遮光图形包围的多个开口图形，在垂直于所述掩膜版平面的方向上，所述开口图形的截面呈倒梯形，所述倒梯形不是直角梯形。

优选的，所述形成所述掩膜版的遮光层的步骤包括：

提供一透明衬底；

在所述透明衬底上依次形成至少两层遮光膜，其中，在设定刻蚀条件下，从靠近所述透明衬底到远离所述透明衬底的方向上，所述至少两层遮光膜的刻蚀速率逐渐变小；

在所述至少两层遮光膜上形成光刻胶层；

对所述光刻胶层进行构图，形成光刻胶保留区和光刻胶去除区，所述光刻胶去除区对应所述开口图形；

在设定刻蚀条件下，对所述光刻胶去除区的所述至少两层遮光膜进行刻蚀，得到所述遮光图形和所述开口图形；

去除剩余的光刻胶层。

优选的，最靠近所述透明衬底的所述遮光膜采用铬形成，其他所述遮光膜采用非铬金属、铬的化合物和/或透明导电氧化物形成。

第三方面，本发明提供一种显示基板的制作方法，所述制作方法包括：

采用上述的掩膜版制作柱状隔垫物，所述柱状隔垫物的顶部尺寸和底部尺寸的差值小于或等于预设阈值。

第四方面，本发明提供一种显示基板，所述显示基板采用如上述的显示基板的制作方法制作而成，包括：

柱状隔垫物，所述柱状隔垫物的顶部尺寸和底部尺寸的差值小于或等于预设阈值。

第五方面，本发明提供一种显示装置，包括上述的显示基板。

本发明的上述技术方案的有益效果如下：区别于现有技术的情况，本发明采用开口图形呈倒梯形的掩膜版制作隔垫物，能够遮挡、吸收开口图形双边的平行半角的紫外线，使得制作的隔垫物的顶部尺寸与底部尺寸的差值减少，从而能在隔垫物底部尺寸不变的情况下，增大制得的隔垫物的顶部尺寸，提升制得的隔垫物的支撑力，从而能有效避免Mura不良。

附图说明

图1是现有技术中B8.5世代线以上的彩膜基板的生产工序广泛使用的接近式曝光技术的光路示意图；

图2是现有技术中掩膜版的结构示意图；

图3是本发明实施例的掩膜版的结构示意图；

图4是采用现有技术的掩膜版制作隔垫物的光路示意图；

图5是采用本发明的掩膜版制作隔垫物的光路示意图；

图6是本发明实施例一的掩膜版的平面示意图；

图7是本发明实施例一的掩膜版的截面示意图；

图8-9是本发明实施例的掩膜版的结构示意图；

图10是本发明实施例二的掩膜版的制作方法的流程示意图；

图11-14是采用本发明实施例的掩膜版的制作方法制作的掩膜版的结构示意图；

图15是本发明实施例四的显示基板的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

除非另作定义，本发明中使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也相应地改变。

下面首先对提升隔垫物的支撑力的原理进行说明。

由于PS Bottom CD比PS Top CD大，而且，在PS Bottom CD为一定值的情况下，PSTop CD的尺寸越大，PS的支撑力越好。PS Top CD主要取决于掩膜版的开口尺寸；PS BottomCD主要取决于通过掩膜版的开口的紫外(Ultraviolet，简称UV)光线的平行度和衍射距离，也就是UV光线越平行，或者，曝光间隙(Exposure Gap)越小，PS Bottom CD越小。

即，掩膜版的开口尺寸决定PS Top CD，可提升UV光线的平行度，或者，减小曝光间隙，减小PS Bottom CD。从而，可通过扩大掩膜版的开口尺寸，增大PS Top CD；同时，提升UV光线的平行度，或者，减小曝光间隙，使得PS Bottom CD达到设计的定值。通过在保持PSBottom CD不变的情况下，增大PS Top CD，使得PS Top CD与PS Bottom CD的差值变小，能够有效地提升PS的支撑力。

然而，在B8.5世代线以上的彩膜基板的生产工序广泛使用的接近式曝光技术(Proximity Exposure)中，曝光间隙不能小于曝光基台的平整度(Exposure StageUniformity)和掩膜版支撑物(Mask Holder)的机械精度，通常的使用极限为150μm，所以，在PS Bottom CD不变的情况下，控制UV光线的平行度成为提升PS Top CD的有效办法。

请参阅图1，图1是现有技术中B8.5世代线以上的彩膜基板的生产工序广泛使用的接近式曝光技术的光路示意图。其中，光线从位于左侧的光源射出，经过两块反射镜，照射到下方的掩膜版和光刻胶层上。照射到下方的掩膜版和光刻胶层上的光线的平行半角(Collimation Half Angle，简称C-H-Angle)β极大程度上影响了设备的有效曝光量和分辨率。

目前，G8.5世代线以上的C-H-Angle实际的使用极限为±2.2°，即，UV光线通过掩膜版开口(Mask Window)时，中心平行光线±2.2°的光线均能通过Mask Window双边，并发生衍射，照射到光刻胶(Photoresist，简称PR)上，进而形成PS Top面。增强中心光线的平行度，也就是限制Mask Window双边的UV光线的C-H-Angle。

由于目前制作掩膜版，往往在厚度1400mm*1220*13mm的玻璃基板下表面镀铬(Cr)膜，通过曝光、显影、刻蚀、剥离等工序，形成掩膜图形(Mask Pattern)，Cr膜厚度

Cr膜的厚度决定了与Mask的接触角(Tape Angle)γ不大于70°，如图2所示。

因此，可通过增大Mask Pattern与Mask的接触角，使接触角η大于90°，如图3所示，以遮挡、吸收Mask Window双边的C-H-Angle UV。也就是说，可采用开口图形的截面为倒梯形(倒梯形不是直角梯形)的掩膜版制作隔垫物，使得制作的隔垫物顶部尺寸与底部尺寸的差值减少，进而可增大开口图形的尺寸，制得的隔垫物的底部尺寸为设计尺寸，但顶部尺寸增大，从而提升了隔垫物的支撑力。

具体请参阅图4-5，图4是采用现有技术的掩膜版制作隔垫物的光路示意图，图5是采用本发明的掩膜版制作隔垫物的光路示意图。图4中的掩膜版的开口图形为正梯形，开口图形处的接触角∠1不大于70°，图5中的掩膜版的开口图形为倒梯形，开口图形处的接触角∠2大于90°。图4中的开口图形的上尺寸与图5中的开口图形的下尺寸相等，均为L。

将曝光、显影、刻蚀、剥离等工序形成的隔垫物经过烘烤后，记图4中最终所形成的隔垫物的Bottom CD为L1，图5中最终所形成的隔垫物的Bottom CD为L2。图4中形成的隔垫物的Top CD为L。由于图5中通过开口图形的UV光线的平行半角被遮挡，因此，图5中的UV光线的平行度更高，所以，图5中形成的隔垫物的Bottom CD更小，即L2<L1，且图5中形成的隔垫物的Top CD为L，或者，略小于L，其中，Top CD减少的尺寸小于Bottom CD减少的尺寸，即小于L1-L2。也就是说，通过增大开口图形处的接触角，能够使得制作的隔垫物顶部尺寸与底部尺寸的差值减少。

从而，可增大开口图形的尺寸，制得的隔垫物的底部尺寸不变，仍为预先设计的尺寸，但顶部尺寸增大，从而提升了隔垫物的支撑力。

请参阅图6-7，图6是本发明实施例一的掩膜版的平面示意图，图7是本发明实施例一的掩膜版的截面示意图。该掩膜版60用于制作显示基板上的柱状隔垫物，包括遮光层61，所述遮光层61包括遮光图形611和由所述遮光图形611包围的多个开口图形612，在垂直于所述掩膜版60平面的方向上，所述开口图形612的截面呈倒梯形，所述倒梯形不是直角梯形。

采用本发明实施例的掩膜版制作隔垫物时，能够遮挡、吸收开口图形双边的平行半角的紫外线，使得制作的隔垫物的顶部尺寸与底部尺寸的差值减少，从而能在隔垫物底部尺寸不变的情况下，增大制得的隔垫物的顶部尺寸，提升制得的隔垫物的支撑力，从而能有效避免Mura不良。

在一具体场景中，采用本发明实施例的掩膜版制作隔垫物，在Exposure Gap为150μm的实际使用极限情况下，受Collimation Half Angle UV的衍射影响，在PS Top CD为10～12μm的原规格上，PS Bottom CD可缩小1.5～3μm的距离，相应的可修改原产品设计(即增大掩膜版的开口图形的尺寸)，使得PS Bottom CD不变，且PS Top CD增大2～4μm，从而制得的隔垫物的支撑力(Cell Gap Strength)提升30～40kgf，在原规格上提升70％～90％。

优选的，所述掩膜版还包括透明衬底，所述遮光层设置于所述透明衬底上。

在本发明的一些优选实施例中，所述遮光层包括至少两层遮光膜，其中，在设定刻蚀条件下，从靠近所述透明衬底到远离所述透明衬底的方向上，所述至少两层遮光膜的刻蚀速率逐渐变小。

由于在设定刻蚀条件下，越靠近透明衬底的遮光膜的刻蚀速率越快，从而，待刻蚀的掩膜版经过刻蚀后，会形成底切(Undercut)现象，即，在最靠近透明衬底的遮光膜处形成角度为钝角的接触角(Tape Angle)∠3，即接触角∠3为负角，如图8所示。也就是说，形成的掩膜版的开口图形的截面呈倒梯形。

优选的，最靠近所述透明衬底的所述遮光膜采用铬形成，其他所述遮光膜采用非铬金属、铬的化合物和/或透明导电氧化物形成。

其中，所述铬的化合物可以为铬的氧化物或铬的氮化物，所述透明导电氧化物可以为ITO或IZO等。

举例来说，请参阅图9，图9是本发明实施例的掩膜版的结构示意图。该掩膜版90的包括透明衬底91和遮光层92，遮光层92包括3层遮光膜，最靠近透明衬底91的一层遮光膜921采用铬形成，位于中间的一层遮光膜922采用铬的氮化物形成，最远离透明衬底91的一层遮光膜923采用铬的氧化物形成。在设定刻蚀条件下(即在同样的刻蚀条件下)，这3层遮光膜的刻蚀速率不一样，铬最快，铬的氧化物最慢。

请参阅图10，图10是本发明实施例二的掩膜版的制作方法的流程示意图。所述掩膜版用于制作显示基板上的柱状隔垫物，所述方法包括：

步骤S101：形成所述掩膜版的遮光层，所述遮光层包括遮光图形和由所述遮光图形包围的多个开口图形，在垂直于所述掩膜版平面的方向上，所述开口图形的截面呈倒梯形，所述倒梯形不是直角梯形。

采用本发明实施例的掩膜版制作方法制作的掩膜版，能够遮挡、吸收开口图形双边的平行半角的紫外线，制得顶部尺寸与底部尺寸的差值减少的隔垫物，从而能在隔垫物底部尺寸不变的情况下，增大制得的隔垫物的顶部尺寸，提升制得的隔垫物的支撑力，从而能有效避免Mura不良。

在本发明的一些优选实施例中，所述形成所述掩膜版的遮光层的步骤包括：

提供一透明衬底；

在所述透明衬底上依次形成至少两层遮光膜，其中，在设定刻蚀条件下，从靠近所述透明衬底到远离所述透明衬底的方向上，所述至少两层遮光膜的刻蚀速率逐渐变小；

在所述至少两层遮光膜上形成光刻胶层；

对所述光刻胶层进行构图，形成光刻胶保留区和光刻胶去除区，所述光刻胶去除区对应所述开口图形；

在设定刻蚀条件下，对所述光刻胶去除区的所述至少两层遮光膜进行刻蚀，得到所述遮光图形和所述开口图形；

去除剩余的光刻胶层。

其中，最靠近所述透明衬底的所述遮光膜采用铬形成，其他所述遮光膜采用非铬金属、铬的化合物和/或透明导电氧化物形成。

例如，可先按照掩膜版预先设计尺寸(Mask Design Rule)在玻璃衬底111的下表面形成首层铬膜112，如图11所示；再在铬膜112上形成铬的氮化物膜113，如图12所示；然后在铬的氮化物膜113上形成铬的氧化物膜114，如图13所示。再进行PR涂布，使用背面曝光技术进行激光雕刻，再对遮光膜进行湿法刻蚀(Wet Etch)。由于不同层遮光膜在干法刻蚀(Dry Etch)中的反应速率不同，在结束遮光膜的湿法刻蚀之后、光刻胶剥离(PR Strip)之前，增加干法刻蚀。由于每一层遮光膜的刻蚀速率不一样，其中，铬膜112最快，铬的氧化物膜114最慢，利用刻蚀的浸蚀和金属张力，在铬膜112的接触角处形成底切(Undercut)现象，即，形成角度为钝角的接触角∠4，也就是说，形成的掩膜版的开口图形115的截面呈倒梯形，且该倒梯形不是直角梯形，如图14所示。

上述实施例中，遮光层的厚度小于预先设计的膜厚，即，至少两层遮光膜的厚度之和小于预先设计的膜厚。其中，预先设计的膜厚可以为750-1300埃米。

本发明实施例三提供了一种显示基板的制作方法，所示制作方法包括：

采用如上述的掩膜版制作柱状隔垫物，所述柱状隔垫物的顶部尺寸和底部尺寸的差值小于或等于预设阈值。

通过采用本发明上述实施例中的掩膜版制作柱状隔垫物，制得的柱状隔垫物的顶部尺寸和底部尺寸的差值小于或等于预设阈值，从而，提升了制得的隔垫物的支撑力。

参阅图15，图15是本发明实施例四的显示基板的结构示意图，该显示基板150采用上述的显示基板的制作方法制作而成，包括：

柱状隔垫物151，所述柱状隔垫物151的顶部尺寸和底部尺寸的差值小于或等于预设阈值。

采用本发明实施例的显示基板，隔垫物的支撑力得以提升，从而改善了显示面板的抗压能力和产品端的间隙不均匀(Gap Mura)、团状Mura等产品Mura。

本发明实施例五提供了一种显示装置，该显示装置包括上述的显示基板。

本发明实施例的显示装置，改善了产品Mura不良，提高了良率和分辨率，提升用户体验。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种掩膜版，用于制作显示基板上的柱状隔垫物，其特征在于，所述掩膜版包括遮光层，所述遮光层包括遮光图形和由所述遮光图形包围的多个开口图形，在垂直于所述掩膜版平面的方向上，所述开口图形的截面呈倒梯形，所述倒梯形不是直角梯形；

所述掩膜版还包括透明衬底，所述遮光层设置于所述透明衬底上，制作柱状隔垫物的光线先经过透明衬底，后经过遮光层，遮光层包括三层遮光膜，最靠近透明衬底的一层遮光膜采用铬形成，位于中间的一层遮光膜采用铬的氮化物形成，最远离透明衬底的一层遮光膜采用铬的氧化物形成。

2.如权利要求1所述的掩膜版，其特征在于，在设定刻蚀条件下，从靠近所述透明衬底到远离所述透明衬底的方向上，所述三层遮光膜的刻蚀速率逐渐变小。

3.一种掩膜版的制作方法，所述掩膜版用于制作显示基板上的柱状隔垫物，其特征在于，所述方法包括：

形成所述掩膜版的遮光层，所述遮光层包括遮光图形和由所述遮光图形包围的多个开口图形，在垂直于所述掩膜版平面的方向上，所述开口图形的截面呈倒梯形，所述倒梯形不是直角梯形；

所述掩膜版还包括透明衬底，所述遮光层设置于所述透明衬底上，制作柱状隔垫物的光线先经过透明衬底，后经过遮光层，遮光层包括三层遮光膜，最靠近透明衬底的一层遮光膜采用铬形成，位于中间的一层遮光膜采用铬的氮化物形成，最远离透明衬底的一层遮光膜采用铬的氧化物形成。

4.如权利要求3所述的制作方法，其特征在于，所述形成所述掩膜版的遮光层的步骤包括：

提供一透明衬底；

在所述透明衬底上依次形成三层遮光膜，其中，在设定刻蚀条件下，从靠近所述透明衬底到远离所述透明衬底的方向上，所述三层遮光膜的刻蚀速率逐渐变小；

在所述三层遮光膜上形成光刻胶层；

对所述光刻胶层进行构图，形成光刻胶保留区和光刻胶去除区，所述光刻胶去除区对应所述开口图形；

在设定刻蚀条件下，对所述光刻胶去除区的所述三层遮光膜进行刻蚀，得到所述遮光图形和所述开口图形；

去除剩余的光刻胶层。

5.一种显示基板的制作方法，其特征在于，所述制作方法包括：

采用如权利要求1-2任一项所述的掩膜版制作柱状隔垫物，所述柱状隔垫物的顶部尺寸和底部尺寸的差值小于或等于预设阈值。

6.一种显示基板，其特征在于，

所述显示基板采用如权利要求5所述的显示基板的制作方法制作而成，包括：

柱状隔垫物，所述柱状隔垫物的顶部尺寸和底部尺寸的差值小于或等于预设阈值。

7.一种显示装置，其特征在于，包括如权利要求6所述的显示基板。

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