掩膜版、利用其形成的隔墊物及利用其制備隔墊物的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種掩膜版、利用其形成的隔墊物及利用其制備隔墊物的方法，涉及液晶顯示裝置制作中的曝光工藝【技術(shù)領(lǐng)域】，解決了在保證柱狀隔墊物頂端尺寸的同時，減小底端尺寸以滿足高分辨率的TFT-LCD設(shè)計要求的問題。本發(fā)明提供的所述掩膜版，包括掩膜版基板，所述掩膜版基板上設(shè)有透光區(qū)域和遮光區(qū)域；所述透光區(qū)域處設(shè)有菲涅耳波帶片，所述菲涅爾波帶片用于在玻璃基板上形成圓柱狀隔墊物和/或倒錐狀隔墊物。本發(fā)明主要用于液晶顯示裝置的生產(chǎn)中。
【專利說明】掩膜版、利用其形成的隔墊物及利用其制備隔墊物的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及液晶顯示裝置制作中的曝光工藝【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種掩膜版、利 用其形成的隔墊物及利用其制備隔墊物的方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 目前，TFT-LCD(ThinFilmTransistor-LiquidCrystalDisplay，薄膜晶體管液 晶顯示器）作為具有高顯示效果、低能耗的顯示裝置，備受人們的青睞。
[0003] 其中，TFT-LCD面板主要由彩膜基板和陣列基板以及填充于兩個玻璃基板（彩膜 基板、陣列基板）之間的液晶層構(gòu)成，再以電壓控制液晶產(chǎn)生點、線、面并配合背部燈管構(gòu) 成畫面。為了保證液晶層厚度的均一穩(wěn)定性，通常在兩個基板之間通過隔墊物隔離出注入 液晶的空間，其中，可以利用掩膜版對光刻膠進(jìn)行曝光、顯影、刻蝕等工序形成隔墊物。具體 地，現(xiàn)有技術(shù)中的掩膜版通常在其上設(shè)有開孔，以在開孔處形成曝光區(qū)。在通過現(xiàn)有的掩膜 版形成隔墊物的過程如下：首先，在玻璃基板（通常為陣列基板）上涂敷一層用于形成隔 墊物的光刻膠；然后，通過現(xiàn)有的掩膜版對光刻膠進(jìn)行曝光、顯影，從而形成頂端尺寸小、底 端尺寸大的柱狀隔墊物。這其中，由于隔墊物為非顯示結(jié)構(gòu)件，因此需要通過黑矩陣進(jìn)行覆 蓋。
[0004] 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，TFT-LCD的分辨率越來越高，同時，由于高分辨率的 TFT-IXD的黑矩陣尺寸較小，可供放置柱狀隔墊物的位置較小，因此需要使堅向接觸面積盡 量小，即柱狀隔墊物的底端尺寸小。然而，使用現(xiàn)有的掩膜版形成的隔墊物頂?shù)锥顺叽巛^ 大，則黑矩陣的占用范圍較大，導(dǎo)致高分辨率的顯示器實現(xiàn)較困難。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明提供一種掩膜版、利用其形成的隔墊物及利用其制備隔墊物的方法，解決 了在保證柱狀隔墊物頂端尺寸的同時，減小底端尺寸以滿足高分辨率的TFT-LCD設(shè)計要求 的問題。
[0006] 為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：
[0007] -種掩膜版，包括掩膜版基板，所述掩膜版基板上設(shè)有透光區(qū)域和遮光區(qū)域；所述 透光區(qū)域處設(shè)有菲涅耳波帶片，所述菲涅爾波帶片用于在玻璃基板上形成圓柱狀隔墊物和 /或倒錐狀隔墊物。
[0008] 其中，所述菲涅爾波帶片的橫截面為圓形，由一系列同心圓環(huán)狀帶區(qū)構(gòu)成；所述菲 涅爾波帶片的中心為圓形帶；沿徑向向外方向，所述菲涅爾波帶片上依次設(shè)有多個圓環(huán)狀 的明帶和暗帶；所述明帶為透光帶，所述暗帶為不透光帶；多個所述明帶和暗帶交替設(shè)置。
[0009] 具體地，所述圓形帶為暗帶；或，所述圓形帶為明帶。
[0010] 實際應(yīng)用時，所述圓形帶、明帶和暗帶均為所述菲涅爾波帶片的波帶級數(shù)，且所述 圓形帶為一級；所述菲涅爾波帶片的波帶級數(shù)為3-13。
[0011] 其中，所述菲涅爾波帶片的半徑為R、所述菲涅爾波帶片的主焦距為f、所述菲涅 爾波帶片的波帶級數(shù)總數(shù)為m;照射到所述菲涅爾波帶片的入射光為單一的平行光，且入 射光的波長為λ;根據(jù)關(guān)系式f=R*R/mA得到所述主焦距f的數(shù)值。
[0012] 具體地，所述掩膜版與玻璃基板之間的距離小于所述主焦距f時，通過所述掩膜 版能夠在所述玻璃基板上形成倒錐狀隔墊物；所述掩膜版與玻璃基板之間的距離等于所述 主焦距f時，通過所述掩膜版能夠在所述玻璃基板上形成圓柱狀隔墊物；所述掩膜版與玻 璃基板之間的距離大于所述主焦距f時，通過所述掩膜版能夠在所述玻璃基板上形成正錐 狀隔墊物。
[0013] 實際應(yīng)用時，所述菲涅爾波帶片的橫截面為圓形，且為包括內(nèi)波帶片和外波帶片 的復(fù)合式菲涅爾波帶片；所述內(nèi)波帶片位于所述外波帶片的中心處，且為所述外波帶片的 圓形帶。
[0014] 其中，所述內(nèi)波帶片的波帶級數(shù)為11，所述外波帶片的波帶級數(shù)為3。
[0015]一種隔墊物，使用上述所述的掩膜版形成。
[0016]一種制備隔墊物的方法，使用了上述所述的掩膜版，包括：步驟1、在基板上涂覆 光刻膠層；步驟2、使用所述掩膜版對所述光刻膠層進(jìn)行曝光、顯影，在所述基板上形成隔 墊物。
[0017] 本發(fā)明實施例提供的一種掩膜版中，包括設(shè)有透光區(qū)域和遮光區(qū)域的掩膜基板， 其中，透光區(qū)域處設(shè)有用于在玻璃基板上形成圓柱狀隔墊物和倒錐狀隔墊物的菲涅爾波帶 片。由此分析可知，設(shè)有菲涅爾波帶片的掩膜版可以利用其聚光作用，產(chǎn)生極大地光強(qiáng)，并 對光刻膠進(jìn)行曝光、顯影、刻蝕等工序，同時利用光刻膠與掩膜版之間的距離（例如光刻膠 位于掩膜版的主焦距處或光刻膠位于掩膜版的主焦距內(nèi)），在玻璃基板及黑矩陣上形成圓 柱狀隔墊物和倒錐狀隔墊物。從而在保證柱狀隔墊物頂端尺寸的同時，減小了底端尺寸，即 形成頂端與底端尺寸一致的圓柱狀隔墊物和/或底端尺寸小于頂端尺寸的倒錐狀隔墊物， 以滿足高分辨率的TFT-IXD設(shè)計要求。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0018] 圖1為本發(fā)明實施例提供的一種掩膜板的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖2為本發(fā)明實施例提供的一種掩膜板中菲涅爾波帶片的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020] 圖3為本發(fā)明實施例提供的一種掩膜板形成隔墊物的原理圖；
[0021] 圖4為本發(fā)明實施例提供的另一種掩膜板的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022] 圖5為本發(fā)明實施例提供的再一種掩膜板的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023] 圖6為本發(fā)明實施例提供的一種特殊形狀的隔墊物；
[0024] 圖7為本發(fā)明一種制備隔墊物的方法的流程圖；
[0025] 圖8a_圖8b為本發(fā)明一種制備隔墊物的方法的流程所對應(yīng)結(jié)構(gòu)的示意圖。
[0026] 圖中，3為掩膜版，4為菲涅爾波帶片、4a為負(fù)菲涅爾波帶片、4b為正菲涅爾波帶 片、4'為復(fù)合式菲涅爾波帶片、41為圓形帶、42為明帶、43為暗帶、44為內(nèi)波帶片、45為外 波帶片；5為（玻璃）基板；6為光刻膠（層）、61為圓柱狀隔墊物、62為倒錐狀隔墊物、63 為正錐狀隔墊物、64為中間高、四周低的特殊形狀隔墊物、641為圓環(huán)柱狀、642為圓柱狀凸 起；P為主焦點、pi(p2、p3)為次焦點。

【具體實施方式】
[0027] 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明實施例的一種掩膜版進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0028] 本發(fā)明實施例提供的一種掩膜版，如圖1和圖3所示，包括掩膜版基板，掩膜版基 板上設(shè)有透光區(qū)域和遮光區(qū)域；透光區(qū)域處設(shè)有菲涅耳波帶片4 (4b)，菲涅爾波帶片4用于 在玻璃基板5上形成圓柱狀隔墊物61和/或倒錐狀隔墊物62。
[0029] 本發(fā)明實施例提供的一種掩膜版中，包括設(shè)有透光區(qū)域和遮光區(qū)域的掩膜基板， 其中，透光區(qū)域處設(shè)有用于在玻璃基板上形成圓柱狀隔墊物和倒錐狀隔墊物的菲涅爾波帶 片。由此分析可知，設(shè)有菲涅爾波帶片的掩膜版可以利用其聚光作用，產(chǎn)生極大地光強(qiáng)，并 對光刻膠進(jìn)行曝光、顯影、刻蝕等工序，同時利用光刻膠與掩膜版之間的距離（例如光刻膠 位于掩膜版的主焦距處或光刻膠位于掩膜版的主焦距內(nèi)），在玻璃基板及黑矩陣上形成圓 柱狀隔墊物和倒錐狀隔墊物。從而在保證柱狀隔墊物頂端尺寸的同時，減小了底端尺寸，即 形成頂端與底端尺寸一致的圓柱狀隔墊物和/或底端尺寸小于頂端尺寸的倒錐狀隔墊物， 以滿足高分辨率的TFT-IXD設(shè)計要求。
[0030] 本發(fā)明實施例提供的掩膜版，設(shè)有菲涅爾波帶片，不僅可以制作圓柱狀隔墊物、倒 錐形隔墊物，還可以制作特殊形狀的隔墊物以滿足不同規(guī)格的液晶顯示裝置的設(shè)計要求， 同時縮短了掩膜版及隔墊物的制作周期和制作成本。
[0031] 其中，如圖1所示，上述菲涅爾波帶片4的橫截面為圓形，與掩膜基板上的透光區(qū) 域相對應(yīng)；具體地，菲涅爾波帶片4的中心為圓形帶41，且沿圓形帶41的徑向向外方向，該 菲涅爾波帶片4上依次設(shè)有多個圓環(huán)狀的透光明帶42和不透光暗帶43,并且多個所述透光 明帶42和不透光暗帶43交替設(shè)置。從而，如圖2所示，當(dāng)（平行）光源（如圖2中直線線 頭所示）經(jīng)過菲涅爾波帶片4時，會穿過多個明帶42,并在主焦點P處匯聚成亮點。
[0032] 結(jié)合圖3所示，沿光的傳播方向，即遠(yuǎn)離主焦點P的方向，還會依次形成無窮個次 焦點pi、p2、p3、"^pn等。具體地，菲涅爾波帶片4與主焦點P之間的距離為焦距f;主 焦點P與次焦點Pl之間的距離可以為f/3 ;次焦點pi與次焦點p2之間的距離可以為f/5 ; 次焦點P2與次焦點p3之間的距離可以為f/7,依次類推；即菲涅爾波帶片4形成的各焦點 (主焦點及無窮個次焦點）沿光的傳播方向越來越密。因此，根據(jù)光刻膠6距離掩膜版的距 離不同，可以形成不同形狀的柱狀隔墊物。
[0033] 具體地，菲涅爾波帶片4可以包括負(fù)菲涅爾波帶片4a和正菲涅爾波帶片4b;如圖 1所示，圓形帶41可以為暗帶43,此時菲涅爾波帶片4為負(fù)菲涅爾波帶片4a;如圖4所示， 圓形帶41可以為明帶42,此時菲涅爾波帶片4為正菲涅爾波帶片4b。其中，正、負(fù)兩種菲 涅爾波帶片（4b、4a)均可以達(dá)到匯聚光線的作用。
[0034] 進(jìn)一步地，如圖2所示，上述菲涅爾波帶片4中的圓形帶41、明帶42和暗帶43均 為菲涅爾波帶片4的波帶級數(shù)，且其中圓形帶41為一級，即如圖2所示的菲涅爾波帶片4 的波帶級數(shù)為13級。具體的，沿徑向向外的方向，負(fù)菲涅爾波帶片4a中的（暗）圓形帶41 為一級、其外相鄰的明帶42為二級、與二級明帶42相鄰的暗帶43為三級、與三級暗帶43相 鄰的明帶42為四級，依次類推；如圖4所示，正菲涅爾波帶片4b中的（明）圓形帶41為一 級、其外相鄰的暗帶43為二級、與二級暗帶43相鄰的明帶42為三級、與三級明帶42相鄰 的暗帶43為四級，依次類推。實際應(yīng)用時，為了保證隔墊物的形成效果，同時降低掩膜版的 制作難度，菲涅爾波帶片4的波帶級數(shù)可以為3-13級中的任意級，具體可以優(yōu)選為11級。 當(dāng)然，掩膜版中菲涅爾波帶片4的具體波帶級數(shù)也可以其它級數(shù)，在此不作限制。
[0035]為了更好的說明包括有菲涅爾波帶片的掩膜版的工作過程，具體可以為，菲涅爾 波帶片4的最大半徑為R，即菲涅爾波帶片4的中心點到菲涅爾波帶片4的邊緣的距離為 R;菲涅爾波帶片4的主焦距為f，即菲涅爾波帶片4的中點到主焦點P的距離為f;菲涅爾 波帶片4的波帶級數(shù)的總數(shù)可以為m，即上述的3級、11級或13級等。其中，為了保證曝 光、顯影的效果，通?？刂普丈涞椒颇鶢柌◣?的入射光可以為處理后的單色平行光，如 圖2直線箭頭所示，且入射光的波長為λ(不同顏色的光線波長不同，例如紅色光線的波長 約為600nm，綠色光線的波長約為500nm，藍(lán)色光線的波長約為400nm)。具體地，可以根據(jù)半 徑R、波帶級數(shù)的總數(shù)m和入射光的波長λ之間關(guān)系，得到上述主焦距f的數(shù)值；其關(guān)系式 為f=R*R/mλ。
[0036]其中，菲涅爾波帶片的成像公式為：i+i= 具體地，式中P為光源到菲涅爾 P丨、f 波帶片的距離，由于入射光為處理后的平行光，即P的距離為無限遠(yuǎn)；A為菲涅爾波帶片 的中心到主焦點P處亮點的距離，因此當(dāng)p無限大時，A與f相等，即菲涅爾波帶片中心到 主焦點P處的距離為主焦距f。
[0037] 具體地，如圖3所示，當(dāng)掩膜版的掩膜版基板與玻璃基板5之間的距離小于主焦距 f時，平行光通過掩膜版處于匯聚階段，照射在光刻膠6上能夠形成倒錐狀隔墊物62 ;當(dāng)掩 膜版基板與玻璃基板5之間的距離大于主焦距f、小于次焦距4f/3時，平行光通過掩膜版處 于聚光后的發(fā)散階段，能夠形成正錐狀隔墊物63 ;當(dāng)掩膜版基板與玻璃基板5之間的距離 等于（或接近于）主焦距f時，平行光通過掩膜版正處于匯聚階段與發(fā)散階段的臨界區(qū)域， 能夠形成圓柱狀隔墊物61。因此，本發(fā)明實施例提供的掩膜版，通過控制掩膜版與玻璃基板 的距離，能夠形成不同形狀結(jié)構(gòu)的隔墊物，即包括有圓柱狀隔墊物61、倒錐狀隔墊物62、正 錐狀隔墊物63,從而可以滿足不同規(guī)格的TFT-IXD，尤其是高分辨率的TFT-IXD。
[0038] 實際應(yīng)用時，為了使一個隔墊物既可以起到主要的隔離作用，又可以起到輔助的 隔離作用，即在同一個隔墊物上形成段差，如圖5所示，菲涅爾波帶片4的橫截面為圓形，且 可以為包括內(nèi)波帶片44和外波帶片45的復(fù)合式菲涅爾波帶片4';其中，內(nèi)波帶片44可 以位于外波帶片45的中心處，且同時為復(fù)合式菲涅爾波帶片4'的圓形帶41。從而當(dāng)具有 復(fù)合式菲涅爾波帶片4'的掩膜版基板1與玻璃基板5之間的距離大于主焦距f、小于次焦 距4f/3時，可以形成中間高、四周低的特殊形狀隔墊物64,如圖6所示，上述隔墊物的四周 圓環(huán)柱狀641可以與中間的圓柱狀凸起642形成段差，因此四周圓環(huán)柱狀641可以有效地 保護(hù)中間的圓柱狀凸起642,做到一個隔墊物既可以起到主要的隔離作用，又可以起到輔助 的隔離作用。
[0039]其中，上述復(fù)合式菲涅爾波帶片f的內(nèi)波帶片44的波帶級數(shù)可以為11級，外波 帶片45的波帶級數(shù)可以為3級。當(dāng)然，內(nèi)、外波帶片（44、45)的具體波帶級數(shù)可以根據(jù)所 需的隔墊物的具體結(jié)構(gòu)作調(diào)整，在此不作限制。
[0040]本發(fā)明實施例提供的掩膜版的具體制作參數(shù)，可以根據(jù)公式。其中，Pk 為菲涅爾波帶片4的每一波帶級的圓半徑、k為波帶級數(shù)、b為人為規(guī)定的掩膜版至光刻膠 6的距離、λ為入射光的波長。從而，根據(jù)人為規(guī)定的掩膜版至光刻膠6的距離b、波帶級 數(shù)k，結(jié)合入射光的波長λ，制作好相應(yīng)的掩膜版，同時得知該掩膜版中菲涅爾波帶片4的 主焦距f;具體使用時，根據(jù)主焦距f，確定掩膜版的合理放置位置，即掩膜版與光刻膠6的 適當(dāng)距離，進(jìn)而形成不同結(jié)構(gòu)的隔墊物。
[0041] 本發(fā)明實施例還提供一種隔墊物，使用了上述實施例描述的掩膜版。
[0042] 其中，如圖3和圖6所示，包括由本發(fā)明實施例提供的掩膜版形成的圓柱狀隔墊物 61、倒錐狀隔墊物62、正錐狀隔墊物63及中間高、四周低的特殊形狀隔墊物64等，因此可以 滿足高分辨率TFT-LCD(或不同規(guī)格的液晶顯示裝置）的設(shè)計要求。
[0043] 本發(fā)明實施例還提供了一種制備隔墊物的方法，如圖7和圖8所示，其中圖8a和 圖8b統(tǒng)稱為圖8,具體包括：
[0044] 步驟1、結(jié)合圖8a所示，在基板5上涂覆光刻膠層6 ;
[0045] 步驟2、結(jié)合圖8b所示，使用上述實施例描述的掩膜版3對上述光刻膠層6進(jìn)行曝 光、顯影，在上述基板5上形成隔墊物（61或62或63)。
[0046] 此處需要說明的是，圖8b中以形成倒錐形隔墊物62為例，對本發(fā)明實施例提供的 一種制備隔墊物的方法進(jìn)行示例說明；當(dāng)形成其它形狀的隔墊物時，只需將掩膜版3和光 刻膠層6之間的距離進(jìn)行調(diào)整即可。
[0047] 以上所述，僅為本發(fā)明的【具體實施方式】，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何 熟悉本【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到變化或替換，都應(yīng)涵 蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)所述以權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1. 一種掩膜版，其特征在于，包括掩膜版基板，所述掩膜版基板上設(shè)有透光區(qū)域和遮光 區(qū)域； 所述透光區(qū)域處設(shè)有菲涅耳波帶片，所述菲涅爾波帶片用于在玻璃基板上形成圓柱狀 隔墊物和/或倒錐狀隔墊物。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的掩膜版，其特征在于，所述菲涅爾波帶片的橫截面為圓形，由 一系列同心圓環(huán)狀帶區(qū)構(gòu)成； 所述菲涅爾波帶片的中心為圓形帶；沿徑向向外方向，所述菲涅爾波帶片上依次設(shè)有 多個圓環(huán)狀的明帶和暗帶；所述明帶為透光帶，所述暗帶為不透光帶； 多個所述明帶和暗帶交替設(shè)置。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的掩膜版，其特征在于，所述圓形帶為暗帶； 或，所述圓形帶為明帶。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的掩膜版，其特征在于，所述圓形帶、明帶和暗帶均為所述 菲涅爾波帶片的波帶級數(shù)，且所述圓形帶為一級； 所述菲涅爾波帶片的波帶級數(shù)為3-13。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的掩膜版，其特征在于，所述菲涅爾波帶片的半徑為R、所述菲 涅爾波帶片的主焦距為f、所述菲涅爾波帶片的波帶級數(shù)總數(shù)為m ; 照射到所述菲涅爾波帶片的入射光為單一的平行光，且入射光的波長為λ ;根據(jù)關(guān)系 式f = R*R/mX得到所述主焦距f的數(shù)值。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的掩膜版，其特征在于，所述掩膜版與玻璃基板之間的距離小 于所述主焦距f時，通過所述掩膜版能夠在所述玻璃基板上形成倒錐狀隔墊物； 所述掩膜版與玻璃基板之間的距離等于所述主焦距f時，通過所述掩膜版能夠在所述 玻璃基板上形成圓柱狀隔墊物； 所述掩膜版與玻璃基板之間的距離大于所述主焦距f時，通過所述掩膜版能夠在所述 玻璃基板上形成正錐狀隔墊物。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的掩膜版，其特征在于，所述菲涅爾波帶片的橫截面為圓形，且 為包括內(nèi)波帶片和外波帶片的復(fù)合式菲涅爾波帶片； 所述內(nèi)波帶片位于所述外波帶片的中心處，且為所述外波帶片的圓形帶。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的掩膜版，其特征在于，所述內(nèi)波帶片的波帶級數(shù)為11，所述外 波帶片的波帶級數(shù)為3。
9. 一種隔墊物，其特征在于，使用權(quán)利要求1-8任一項所述的掩膜版形成。
10. -種制備隔墊物的方法，其特征在于，使用了權(quán)利要求1-8任一項所述的掩膜版， 包括 步驟1、在基板上涂覆光刻膠層； 步驟2、使用所述掩膜版對所述光刻膠層進(jìn)行曝光、顯影、刻蝕，在所述基板上形成隔墊 物。
【文檔編號】G03F1/54GK104317160SQ201410482872
【公開日】2015年1月28日 申請日期:2014年9月19日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月19日
【發(fā)明者】張洪術(shù) 申請人:京東方科技集團(tuán)股份有限公司, 北京京東方顯示技術(shù)有限公司