專利名稱：灰階掩膜版及利用其形成的柱狀隔墊物的制作方法
技術領域：
本發明涉及掩膜版和柱狀隔墊物，特別涉及一種灰階掩膜版及利用其形成的柱狀隔墊物。
背景技術：
薄膜晶體管液晶顯示裝置是目前平面顯示器的主流。薄膜晶體管液晶顯示裝置的面板，包括平行設置的薄膜晶體管陣列基板和彩色濾光片基板，兩者之間設置有液晶層，為了控制液晶層厚度的穩定均一性，在兩基板之間設置隔墊物。目前，高性能的薄膜晶體管液 晶顯示裝置較多采用柱狀隔墊物。由于薄膜晶體管液晶顯示裝置在高溫下工作時液晶分子會隨重力場移動，從而出現重力水波紋現象，影響薄膜晶體管液晶顯示裝置的顯示質量。另夕卜，向液晶層注入液晶的時候，如果在周邊區域出現液晶堆積過多的情況，就會導致周邊水波紋現象，情況嚴重時還會在薄膜晶體管液晶顯示裝置的下端出現大面積的漏光現象。通過將位于液晶層周邊區域內的柱狀隔墊物的高度設置成高于液晶層中部區域內的柱狀隔墊物的高度，可以有效解決重力水波紋現象和重力水波紋現象。在薄膜晶體管液晶顯示裝置的生產過程中，可以使用掩膜版通過曝光形成柱狀隔墊物。為了實現柱狀隔墊物高度不同的要求，利用灰階掩膜版實現，傳統的灰階掩膜版是通過半透過膜實現部分曝光區的部分曝光的。利用傳統的灰階掩膜版形成高度不同的柱狀隔墊物的過程如下首先，如圖I所示，在彩色濾光片基板300上涂布用于形成隔墊物的負性光刻膠200，其中，負性光刻膠在受到光照后形成不可溶物質；然后，通過傳統的灰階掩膜版100'對負性光刻膠進行曝光和顯影后，將沒有受到光照的負性光刻膠清除，這樣，如圖2所示，在傳統的灰階掩膜版的完全曝光區110的下方形成完全曝光區隔墊物，在傳統的灰階掩膜版的部分曝光區120'的下方形成部分曝光區隔墊物。圖3為傳統的灰階掩膜版的完全曝光區110的示意圖，圖4為傳統的灰階掩膜版的部分曝光區120'的示意圖，部分曝光區是半透過膜。但是傳統的采用半透過膜的灰階掩膜版的成本是普通掩膜版的兩倍，大大提成了制造的成本。另外，通過傳統的灰階掩膜版形成的柱狀隔墊物的上表面是圓弧面，薄膜晶體管陣列基板和彩色濾光片基板對盒后，由于外力作用，很容易導致薄膜晶體管陣列基板和彩色濾光片基板的相對位移，影響液晶顯示裝置的畫質。在采用柱狀隔墊物的薄膜晶體管液晶顯示裝置設計中，需要液晶層具有范圍較大的液晶層上下限區間(Liquid Crystal Margin),液晶層上下限區間是指液晶填充上限(在高溫時不出現重力缺陷)與液晶允許填充下限(在低溫時不出現真空氣泡)之間的范圍，因此要求柱狀隔墊物的結構既能提供足夠的變形量防止真空氣泡不良，又能夠提供更多的支撐カ防止重力缺陷、擠壓缺陷等不良。通過傳統的灰階掩膜版形成的柱狀隔墊物的結構沒有解決這個技術問題。
發明內容
本發明提供了一種灰階掩膜版及利用其形成的柱狀隔墊物，灰階掩膜版的成本比傳統的灰階掩膜版低；且利用灰階掩膜版形成的柱狀隔墊物有利于防止薄膜晶體管陣列基板和彩色濾光片基板的相對位移，且為液晶層提供范圍較大的液晶層上下限區間。為達到上述目的，本發明提供以下技術方案—種灰階掩膜版，包括透明襯底和形成于其上的遮光層，所述遮光層包括部分曝光區，所述部分曝光區包括多個透光孔，所述多個透光孔均勻分布。優選地，所述多個透光孔分多行分布，每一行的同一行內的相鄰透光孔之間的間隔相等。優選地，所述多個透光孔，包括m行和n列，同一行內的相鄰透光孔之間的間隔a相同，同一列內的相鄰透光孔之間的間隔b相同且a=b，其中m和n是大于等于2的自然數。優選地，所述多個透光孔分多行分布，所述多行透光孔的相鄰行之間緊密相鄰且相鄰行的透光孔交錯設置。 優選地，所述所有透光孔圍成的圖案是圓形或橢圓形或菱形或矩形或正E邊形，其中E是大于等于3的自然數。優選地，每個所述透光孔是圓形或橢圓形或菱形或矩形或正F邊形，其中F是大于等于3的自然數。本發明還提供另ー技術方案ー種灰階掩膜版，包括透明襯底和形成于其上的遮光層，所述遮光層包括部分曝光區，所述部分曝光區包括曝光開口和位于曝光開ロ內的多個遮光區，所述多個遮光區均勻分布。優選地，所述多個遮光區分多行分布，每一行的同一行內的相鄰遮光區之間的間
隔相等。優選地，所述多個遮光區，包括s行和t列，同一行內的相鄰遮光區之間的間隔c相同，同一列內的相鄰遮光區之間的間隔d相同且c=d，其中s和t是大于等于2的自然數。優選地，所述多個遮光區分多行分布，所述多行遮光區的相鄰行之間緊密相鄰且相鄰行的遮光區交錯設置。優選地，所述曝光開ロ是圓形或橢圓形或菱形或矩形或正G邊形，其中G是大于等于3的自然數。優選地，每個所述遮光區是圓形或橢圓形或菱形或矩形或正H邊形，其中H是大于等于3的自然數。本發明還提供另ー技術方案ー種柱狀隔墊物，所述柱狀隔墊物通過上述任一種灰階掩膜版形成，所述灰階掩膜版的部分曝光區下形成的柱狀隔墊物的上表面是凹凸不平的。本發明提供的灰階掩膜版及利用其形成的隔墊物，灰階掩膜版在部分曝光區均勻分布多個透光孔或在曝光開ロ均勻分布的多個遮光區實現部分曝光，與傳統的的灰階掩膜版相比，降低了成本。利用灰階掩膜版形成隔墊物的過程中，利用其部分曝光區均勻分布多個透光孔或在曝光開ロ均勻分布的多個遮光區的衍射作用，形成上表面是凹凸不平的部分曝光區的柱狀隔墊物的，這樣有利于防止薄膜晶體管陣列基板和彩色濾光片基板的相對位移，從而改善液晶顯示裝置的畫質，同時為液晶層提供范圍較大的液晶層上下限區間。
圖I為傳統的灰階掩膜版在對光刻膠進行曝光之前的示意圖；圖2為利用傳統的灰階掩膜版形成不同高度的柱狀隔墊物的示意圖；圖3為傳統的灰階掩膜版的完全曝光區的示意圖；圖4為傳統的灰階掩膜版的部分曝光區的示意圖；圖5為本發明的灰階掩膜版的一個實施例的部分曝光區的示意圖；圖6為圖5所示灰階掩膜版在對光刻膠進行曝光之前的示意圖；圖7為利用圖5所示灰階掩膜版形成不同高度的柱狀隔墊物的示意圖；
圖8為圖7所示部分曝光區的柱狀隔墊物的俯視圖；圖9為為圖8所示A-A剖視線的剖視圖；圖10為本發明的灰階掩膜版的另ー個實施例的部分曝光區的示意圖；圖11為本發明的灰階掩膜版的另ー個實施例的部分曝光區的示意圖；圖12為本發明的灰階掩膜版的另ー個實施例的部分曝光區的示意圖；圖13為本發明的灰階掩膜版的另ー個實施例的部分曝光區的示意圖；圖14為本發明的灰階掩膜版的另ー個實施例的部分曝光區的示意圖；圖15為本發明的灰階掩膜版的另ー個實施例的部分曝光區的示意圖；圖16為本發明的灰階掩膜版的另ー個實施例的部分曝光區的示意圖；圖17為本發明的灰階掩膜版的另ー個實施例的部分曝光區的示意圖；圖18為本發明的灰階掩膜版的另ー個實施例的部分曝光區的示意圖。主要元件附圖標記說明100'傳統的灰階掩膜版，120'傳統的灰階掩膜版的部分曝光區，100灰階掩膜版，110完全曝光區，120部分曝光區，200負性光刻膠，300彩色濾光片基板。
具體實施例方式下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。實施例一本發明的一個實施例的灰階掩膜版，包括透明襯底和形成于其上的遮光層，遮光層包括部分曝光區，如圖5所示，部分曝光區包括六行透光孔，六行的同一行內的相鄰透光孔之間的間隔相等；六行透光孔的相鄰行之間的間隔相等且等于同一行內的相鄰透光孔之間的間隔;所有透光孔圍成的圖案是軸對稱圖形且是中心對稱圖形，所有透光孔圍成的圖案的邊緣接近于圓形。進ー步地,如圖5所示,姆個透光孔是正八邊形。本實施例的灰階掩膜版的完全曝光區與傳統的灰階掩膜版的完全曝光區相同不予累述。利用本實施例的灰階掩膜版形成高度不同的柱狀隔墊物的過程如下首先，如圖6所示，在彩色濾光片基板300上，涂布用于形成隔墊物的負性光刻膠200，其中，負性光刻膠在受到光照后形成不可溶物質；然后，通過本實施例的灰階掩膜版100的對負性光刻膠進行曝光和顯影后，將沒有受到光照的負性光刻膠清除，這樣，如圖7所示，灰階掩膜版的完全曝光區110的下方形成完全曝光區隔墊物，在灰階掩膜版的部分曝光區120的下方形成部分曝光區隔墊物。這樣，利用本實施例的灰階掩膜版，能夠在彩色濾光片基板上形成高度不同的柱狀隔墊物，可以有效解決重力水波紋現象和重力水波紋現象，從而改善液晶顯示裝置的畫質。與利用傳統的灰階掩膜版相比，本實施例的灰階掩膜版的成本比較低，有利于降低生產液晶顯示裝置的成本。由于部分曝光區的多個小孔產生衍射作用，如圖8和圖9所示，在部分曝光區隔墊物的上表面形成與透光孔個數對應的柱狀突起且柱狀突起的下表面比上表面面積大；即部分曝光區柱狀隔墊物的上 表面是凹凸不平的。這樣，利用本實施例的灰階掩膜版在部分曝光區形成的柱狀隔墊物的上表面是凹凸不平的，與利用傳統的灰階掩膜版形成的柱狀隔墊物的上表面是圓弧面相比，上表面是凹凸不平的柱狀隔墊物有利于防止薄膜晶體管陣列基板和彩色濾光片基板的相對位移，從而改善液晶顯示裝置的畫質；同時，上表面是凹凸不平的這種結構的柱狀隔墊物能夠提供更多的變形量防止真空氣泡不良，又能夠提供更多的支撐カ防止重力缺陷、擠壓缺陷等不良；即上表面是凹凸不平的柱狀隔墊物為液晶層提供范圍較大的液晶層上下限區間。作為ー種可選的方式，每個透光孔可以是圓形或橢圓形或菱形或矩形或正F邊形，其中F是大于等于3的自然數。作為ー種可選的方式，每個透光孔是軸對稱圖形且是中心對稱圖形。作為ー種可選的方式，所有透光孔圍成的圖案是圓形或橢圓形或菱形或矩形或正E邊形，其中E是大于等于3的自然數。作為ー種可選的方式，根據需要灰階掩膜版的遮光層可以只包括部分曝光區，不包括完全曝光區。利用這種只包括部分曝光區的灰階掩膜版形成的柱狀隔墊物的上表面是凹凸不平的，上表面是凹凸不平的柱狀隔墊物的技術效果如上所述，因此不予累述。實施例ニ本發明的另ー個實施例的灰階掩膜版，包括透明襯底和形成于其上的遮光層，遮光層包括部分曝光區，如圖10所示，部分曝光區包括五行和五列透光孔，同一行內的相鄰透光孔之間的間隔相同，同一列內的相鄰透光孔之間的間隔相同，且同一行內的相鄰透光孔之間的間隔等于同一列內的相鄰透光孔之間的間隔；所有透光孔圍成的圖案是軸對稱圖形且是中心對稱圖形。進ー步地，如圖10所示，所有透光孔圍成的圖案的邊緣接近于正八邊形。進ー步地，如圖10所示，每個透光孔是正八邊形。作為ー種選的方式，每個透光孔還可以是圓形或橢圓形或菱形或矩形或正F邊形，其中F是大于等于3的自然數。作為ー種可選的方式，每個透光孔是軸對稱圖形且是中心對稱圖形。利用本實施例的灰階掩膜版形成高度不同的柱狀隔墊物的過程與利用實施ー的過程相同，由于部分曝光區的多個小孔產生衍射作用，在部分曝光區隔墊物的上表面形成與透光孔個數對應的柱狀突起且柱狀突起的下表面比上表面面積大。即部分曝光區柱狀隔墊物的上表面是凹凸不平的。利用本實施例的灰階掩膜版在部分曝光區形成的柱狀隔墊物所解決的技術問題和技術效果與實施例一中相同，不予累述。作為ー種可選的方式，如圖11所示，透光孔呈陣列分布，包括五行和五列，所有透光孔圍成的圖案的邊緣接近于正四邊形。實施例三本發明的另ー個實施例的灰階掩膜版，包括透明襯底和形成于其上的遮光層，遮光層包括部分曝光區，如圖12所示，部分曝光區包括七行，七行透光孔的相鄰行之間緊密相鄰且相鄰行的透光孔交錯設置，所有透光孔圍成的圖案是軸對稱圖形且是中心對稱圖形。進ー步地，如圖12所示，所有透光孔圍成的圖案的邊緣接近于正八邊形。進ー步地，如圖12所示，每個透光孔是正方邊形。作為ー種可選的方式，每個透光孔還可以是長方形。
利用本實施例的灰階掩膜版形成高度不同的柱狀隔墊物的過程與利用實施ー的過程相同，由于部分曝光區的多個小孔產生衍射作用，在部分曝光區隔墊物的上表面形成與透光孔個數對應的柱狀突起且柱狀突起的下表面比上表面面積大。即部分曝光區柱狀隔墊物的上表面是凹凸不平的。利用本實施例的灰階掩膜版在部分曝光區形成的柱狀隔墊物所解決的技術問題和技術效果與實施例一中相同，不予累述。作為ー種可選的方式，如圖13所示，所有透光孔圍成的圖案的邊緣是正方邊形。作為ー種可選的方式，所有透光孔圍成的圖案的邊緣是長方邊形實施例四本發明的另ー個實施例的灰階掩膜版，包括透明襯底和形成于其上的遮光層，遮光層包括部分曝光區，如圖14所示，部分曝光區包括曝光開口和位于曝光開口內的六行遮光區，每一行的同一行內的相鄰遮光區之間的間隔相等；六行遮光區的相鄰行之間的間隔相等且等于同一行內的相鄰遮光區之間的間隔;部分曝光區是軸對稱圖形且是中心對稱圖形，曝光開ロ是圓形。進ー步地，如圖14所示，每個遮光區是正八邊形。作為ー種可選的方式，每個遮光區還可以是圓形或橢圓形或菱形或矩形或正H邊形，其中H是大于等于3的自然數。作為一種可選的方式，遮光區是軸對稱圖形且是中心對稱圖形。利用本實施例的灰階掩膜版形成高度不同的柱狀隔墊物的過程與利用實施ー的過程相同，由于部分曝光區的曝光開口和多個遮光區所組成的空間的產生衍射作用，在部分曝光區隔墊物的上表面形成與曝光開口和多個遮光區所組成的空間大致相同的突起且突起的下表面比上表面面積大。即部分曝光區柱狀隔墊物的上表面是凹凸不平的。利用本實施例的灰階掩膜版在部分曝光區形成的柱狀隔墊物所解決的技術問題和技術效果與實施例一中相同，不予累述。實施例五本發明的另ー個實施例的灰階掩膜版，包括透明襯底和形成于其上的遮光層，遮光層包括部分曝光區，如圖15所示，部分曝光區包括曝光開口和位于曝光開口內的五行和五列遮光區，同一行內的相鄰遮光區之間的間隔相同，同一列內的相鄰遮光區之間的間隔相等，且同一行內的相鄰遮光區之間的間隔等于同一列內的相鄰遮光區之間的間隔；
部分曝光區是軸對稱圖形且是中心對稱圖形。進ー步地，如圖15所示，曝光開ロ是正八邊形。進ー步地，如圖15所示，每個遮光區是正八邊形。作為ー種可選的方式，每個遮光區還可以圓形或橢圓形或菱形或矩形或正H邊形，其中H是大于等于3的自然數。作為ー種可選的方式，遮光區是軸對稱圖形且是中心對稱圖形。利用本實施例的灰階掩膜版形成高度不同的柱狀隔墊物的過程與利用實施ー的過程相同，由于部分曝光區的曝光開口和多個遮光區所組成的空間的產生衍射作用，在部分曝光區隔墊物的上表面形成與曝光開口和多個遮光區所組成的空間大致相同的突起且突起的下表面比上表面面積大。即部分曝光區柱狀隔墊物的上表面是凹凸不平的。利用本實施例的灰階掩膜版在部分曝光區形成的柱狀隔墊物所解決的技術問題和技術效果與實施例一中相同，不予累述。 作為ー種可選的方式，如圖16所示，遮光區呈陣列分布，包括五行和五列，曝光開ロ是正四邊形。作為ー種可選的方式，所述曝光開ロ是圓形或橢圓形或菱形或矩形或正G邊形，其中G是大于等于3的自然數。實施例六本發明的另ー個實施例的灰階掩膜版，包括透明襯底和形成于其上的遮光層，遮光層包括部分曝光區，如圖17所示，部分曝光區包括曝光開口和位于曝光開口內的七行遮光區，七行遮光區的相鄰行之間緊密相鄰且相鄰行的遮光區交錯設置，部分曝光區是軸對稱圖形且是中心對稱圖形。進ー步地，如圖17所示，曝光開ロ是正八邊形。利用本實施例的灰階掩膜版形成高度不同的柱狀隔墊物的過程與利用實施ー的過程相同，由于部分曝光區的曝光開口和多個遮光區所組成的空間的產生衍射作用，在部分曝光區隔墊物的上表面形成與曝光開口和多個遮光區所組成的空間大致相同的突起且突起的下表面比上表面面積大。即部分曝光區柱狀隔墊物的上表面是凹凸不平的。利用本實施例的灰階掩膜版在部分曝光區形成的柱狀隔墊物所解決的技術問題和技術效果與實施例一中相同，不予累述。作為ー種可選的方式，如圖17所不,姆個是遮光區正方邊形。作為ー種可選的方式，每個遮光區還可以是長方形。作為ー種可選的方式，如圖18所示，曝光開ロ是正四邊形。作為ー種可選的方式，曝光開ロ是長方形。顯然，本領域的技術人員可以對本發明實施例進行各種改動和變型而不脫離本發明的精神和范圍。這樣，倘若本發明的這些修改和變型屬于本發明權利要求及其等同技術的范圍之內，則本發明也意圖包含這些改動和變型在內。
權利要求
1.一種灰階掩膜版，包括透明襯底和形成于其上的遮光層，其特征在于，所述遮光層包括部分曝光區，所述部分曝光區包括多個透光孔，所述多個透光孔均勻分布。
2.根據權利要求I所述的灰階掩膜版，其特征在于，所述多個透光孔分多行分布，每一行的同一行內的相鄰透光孔之間的間隔相等。
3.根據權利要求I所述的灰階掩膜版，其特征在于，所述多個透光孔，包括m行和η列，同一行內的相鄰透光孔之間的間隔a相同，同一列內的相鄰透光孔之間的間隔b相同且a=b，其中m和η是大于等于2的自然數。
4.根據權利要求I所述的灰階掩膜版，其特征在于，所述多個透光孔分多行分布，所述多行透光孔的相鄰行之間緊密相鄰且相鄰行的透光孔交錯設置。
5.根據權利要求I所述的灰階掩膜版，其特征在于，所述所有透光孔圍成的圖案是圓形或橢圓形或菱形或矩形或正E邊形，其中E是大于等于3的自然數。
6.根據權利要求I所述的灰階掩膜版，其特征在于，每個所述透光孔是圓形或橢圓形或菱形或矩形或正F邊形，其中F是大于等于3的自然數。
7.一種灰階掩膜版，包括透明襯底和形成于其上的遮光層，其特征在于，所述遮光層包括部分曝光區，所述部分曝光區包括曝光開口和位于曝光開口內的多個遮光區，所述多個遮光區均勻分布。
8.根據權利要求7所述的灰階掩膜版，其特征在于，所述多個遮光區分多行分布，每一行的同一行內的相鄰遮光區之間的間隔相等。
9.根據權利要求7所述的灰階掩膜版，其特征在于，所述多個遮光區，包括s行和t列，同一行內的相鄰遮光區之間的間隔c相同，同一列內的相鄰遮光區之間的間隔d相同且c=d,其中s和t是大于等于2的自然數。
10.根據權利要求7所述的灰階掩膜版，其特征在于，所述多個遮光區分多行分布，所述多行遮光區的相鄰行之間緊密相鄰且相鄰行的遮光區交錯設置。
11.根據權利要求7所述的灰階掩膜版，其特征在于，所述曝光開口是圓形或橢圓形或菱形或矩形或正G邊形，其中G是大于等于3的自然數。
12.根據權利要求7所述的灰階掩膜版，其特征在于，每個所述遮光區是圓形或橢圓形或菱形或矩形或正H邊形，其中H是大于等于3的自然數。
13.一種柱狀隔墊物，其特征在于，所述柱狀隔墊物通過權利要求I至6中任一種灰階掩膜版形成，所述灰階掩膜版的部分曝光區下形成的柱狀隔墊物的上表面是凹凸不平的。
14.一種柱狀隔墊物，其特征在于，所述柱狀隔墊物通過權利要求7至12中任一種灰階掩膜版形成，所述灰階掩膜版的部分曝光區下形成的柱狀隔墊物的上表面是凹凸不平的。
全文摘要
本發明公開了一種灰階掩膜版及利用其形成的柱狀隔墊物，所述灰階掩膜版包括透明襯底和形成于其上的遮光層，所述遮光層包括部分曝光區，所述部分曝光區包括多個透光孔，所述多個透光孔均勻分布；或所述部分曝光區包括曝光開口和位于曝光開口內的多個遮光區，所述多個遮光區均勻分布。利用其形成的柱狀隔墊物，部分曝光區下形成的柱狀隔墊物的上表面是凹凸不平的。本發明的灰階掩膜版的成本比傳統的灰階掩膜版低，利用其形成的柱狀隔墊物有利于防止薄膜晶體管陣列基板和彩色濾光片基板的相對位移，且為液晶層提供范圍較大的液晶層上下限區間。
文檔編號G02F1/1339GK102819181SQ20121028567
公開日2012年12月12日 申請日期2012年8月10日 優先權日2012年8月10日
發明者吳洪江, 黎敏, 查長軍 申請人:京東方科技集團股份有限公司, 北京京東方顯示技術有限公司