专利名称：一种掩模板及其电压控制系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及液晶显示技术领域，尤其涉及一种掩模板及其电压控制系统。
背景技术：
在液晶显示技术领域，光刻工艺过程中需要使用带有一定图案(Pattern)的掩模板对待曝光的基板或者器件进行曝光，经过显影、刻 蚀后形成具有一定图案的器件或者掩模板。现有的掩模板图案(Mask Pattern)是通过在基板上镀膜并经光刻及刻蚀工艺过程得到的。每一张掩模板上的图案一旦制作完毕是固定不变的，即每一张掩模板唯一对应一种掩模图案。对于具有不同图案的待曝光基板或者器件，需要购买相对应的不同型号的掩模板。例如，阵列基板和彩膜基板在对盒工艺过程中用到的用于遮掩面板有效区域(Active area)的紫外掩模板的图案多种多样。要想使用曝光机制作出对盒工艺过程中用到的各种图案的基板，曝光过程中需要使用不同型号的掩模板。对于第五代(G5)液晶显示面板而言，生产基板用的每一张掩模板的费用约为10万元，对于第八代(G8)液晶显示面板而言，一张掩模板的费用约为300万元。可见一张掩模板的成本是极高的，对于不同尺寸的液晶显示器件，需要购买与基板相对应的曝光时用的各种图案的掩模板，不利于节约成本。
实用新型内容本实用新型实施例提供一种掩模板及其电压控制系统，用以实现一种图案可控的掩模板。本实用新型实施例提供的一种掩模板，包括第一基板、第二基板、以及填充在所述第一基板和第二基板之间包含有遮光带电粒子的电泳液；其中，所述第一基板和所述第二基板中至少之一的内侧设置有多个可分别施加电压的透明电极，所述遮光带电粒子在电场的作用下聚集于该相应透明电极区域，形成掩模板图案。一种控制所述掩模板的掩模图案的电压控制系统，包括施加电压单元和电压控制单元，所述施加电压单元与掩模板上的透明电极相连，用于给需要施加电压的透明电极施加电压，所述电压控制单元用于控制需要施加电压的透明电极，使得施加电压单元为需要施加电压的透明电极施加电压，施加有电压的透明电极区域聚集遮光带电粒子，形成掩模板图案。本实用新型提供的掩模板，包括第一基板、第二基板、以及填充在所述第一基板和第二基板之间包含有遮光带电粒子的电泳液；其中，所述第一基板和所述第二基板中至少之一的内侧设置有多个可分别施加电压的透明电极，所述遮光带电粒子在电场的作用下聚集于该相应透明电极区域，形成掩模板图案。通过所述电压控制系统给部分或者全部的透明电极施加一定电压，使得所述遮光带电粒子聚集于施加有电压的透明电极区域，形成和施加电压的透明电极相对应的掩模板图案，通过改变施加电压的透明电极，改变遮光带电粒子形成的掩模板图案。本实用新型实现一种图案可控、可以多次利用的掩模板，从而节约成本。
图I为本实用新型实施例提供的掩模板结构示意图；图2为本实用新型实施例提供的透明电极上覆盖有绝缘层的掩模板结构示意图；图3为本实用新型实施例提供的透明电 极设置在同一基板上的掩模板结构示意图；图4为本实用新型实施例提供的透明电极设置在不同基板上的掩模板结构示意图；图5为本实用新型实施例提供的掩模板上的透明电极结构示意图；图6为本实用新型实施例提供的施加有电压的透明电极上聚集有遮光带电粒子的掩模板结构示意图；图7为本实用新型实施例提供的基板上聚集有遮光带电粒子的掩模板结构俯视示意图；图8为本实用新型实施例提供的透明电极形成的掩模图案示意图；图9为本实用新型实施例提供的电压控制系统结构示意图；图10为本实用新型实施例提供的与控制电压控制系统相连的掩模板结构示意图。
具体实施方式
本实用新型实施例提供了一种掩模板及其电压控制系统，用以实现一种图案可控、可以多次利用的掩模板，从而节约成本。本实用新型通过电泳显示技术(Electrophoretic Display, EF1D),实现一种新型图案可控的掩模板，通过改变掩模板上施加电压的透明电极，从而改变遮光带电粒子形成的掩模板图案，实现图案的可控。Ero技术的原理如下浸在电泳液之中的带电电泳粒子会向着与带电粒子的电极性相反的方向移动，如向着具有一定电压的透明电极移动。电泳液中添加有一些稳定剂、表面活性剂以及使电泳粒子带电的电荷控制剂等辅助材料。电荷控制剂是电泳液的重要组成部分，其主要作用是使得电泳粒子带电，以使带电的电泳粒子对电场做出响应。本实用新型实施例使用遮光带电粒子作为带电电泳粒子，遮光带电粒子在电场的作用下形成具有一定图案的带电电泳粒子层，该图案可以阻挡光线的通过，构成掩模图案。具体地，遮光带电粒子在电泳液中能够对电场做出响应，会沿与电场方向相反的方向运动，运动到施加有电压的透明电极区域。
以下结合附图对本实用新型实施例提供的技术方案进行说明。参见图1，本实用新型实施例提供的掩模板，包括第一基板I、第二基板2、以及填充在第一基板I和第二基板2之间包含有遮光带电粒子3的电泳液4 ;其中，第一基板I和第二基板2中至少之一的内侧设置有多个可分别施加电压的透明电极21，给全部透明电极21或者部分透明电极21施加一定电压时，所述遮光带电粒子在电场的作用下聚集于该相应透明电极21区域，形成掩模板图案。参见图2，本实用新型实施例提供的掩模板，为了避免遮光带电粒子在聚集于透明电极区域时于该透明电极发生电荷相抵消的现象，透明电极21上覆盖有绝缘层22。所述在第一基板I和第二基板2中至少之一的内侧设置有多个可分别施加电压的透明电极21，具体地，参见图3可以在第一基板I或者第二基板2上设置呈横向条状的透明电极211和呈纵向条状的透明电极212，横向条状透明电极211和纵向条状透明电极212不同层设置而且二者之间设有绝缘层23。或者还可以为，参见图4在第一基板I上设置有多个呈横向条状的透明电极211，在第二 基板2上设置有多个呈纵向条状的透明电极212。如图5所示，为本实用新型实施例提供的掩模板上透明电极21形成的掩模板图案。任意两个横向条状的透明电极211和任意两个纵向条状的透明电极212形成一个矩形区域，相邻透明电极之间的距离根据需要形成的所述矩形区域的大小决定。也可以在第一基板I上设置多个纵向条状的透明电极212，在第二基板2上设置多个横向条状的透明电极211。在实际应用中，图I至图4所示的任一掩模板，第一基板I和第二基板2通过对盒工艺形成具有第一基板I和第二基板2的掩模板腔体，然后将遮光带电粒子3和电泳液4以一定比例混合，并通过掩模板上预留的入口灌入第一基板I和第二基板2形成的掩模板腔体中，形成如图I至图4所示的任一掩模板。其中，第一基板I和第二基板2为透明石英玻璃，便于看清掩模板上由遮光带电粒子3形成的图案。透明电极21可以为透明导电材料铟锡氧化物(ITO)薄膜、铟镓锌氧化物(IGZO)薄膜。遮光带电粒子3可以采用接枝结合分散聚合的方法修饰亚铬酸铜颗粒得到，或者采用碳黑制备方法得到，得到的遮光带电粒子3为具有低导电性的碳粉。具体地，采用接枝结合分散聚合的方法修饰亚铬酸铜颗粒得到遮光带电粒子，包括首先用硅酸钠活化亚铬酸铜颗粒表面，然后用含双键的硅烷偶联剂在亚铬酸铜颗粒表面接枝，最后将甲基丙烯酸-2-乙基己酯单体聚合包覆到亚铬酸铜颗粒表面制得遮光带电粒子。采用碳黑制备遮光带电粒子，具体包括利用超声雾化高温裂解法制备含高密度物质(氧化铁)的碳基质黑色颗粒，并通过酸后处理的方式，控制铁在碳球颗粒中的含量来调节遮光带电粒子，使遮光带电粒子密度在I. 5 2. 2g/cm3范围内，得到具有导电性的碳粉。为了满足电泳方面的性能要求，电泳液4可以选择一种有机溶剂或两种以上的有机溶剂配合。可以使用的有机溶剂包括卤代烃、环氧化合物、芳烃、脂肪烃、醛、酮、醚、酯、硫醚和硅氧烷等。较常用的电泳液有卤代烃、非极性烷烃、环烷烃、芳香烃、环氧化合物和硅氧烧。电泳液中的遮光带电粒子所占电泳液的质量百分比根据形成掩模板的图案复杂度或者透过遮光带电粒子的透光率等因素决定。一般情况下，电泳液中的遮光带电粒子所占电泳液的质量百分比在0. 5% I. 5%之间即可达到预期形成掩模板图案的效果，质量百分比为1%较佳。[0036]当在透明电极21上施加一定电压时，透明电极21带有一定量的电荷，当在透明电极21上施加一定正电压时，该透明电极21带正电，则遮光带电粒子带负电，由于正负电荷的吸引性，遮光带电粒子会向着具有一定电压的透明电极运动，最终聚集于具有一定电压的透明电极21区域，形成掩模板图案。相应地，当在透明电极21上施加一定负电压时，遮光带电粒子带正电，即遮光带电粒子会向着具有负电性的基板运动，最终聚集于施加有一定电压的透明电极21区域，也形成掩模板图案。未施加电压的透明电极区域不存在遮光带电粒子，光线可以透过。如图6所示，为施加有电压的透明电极21上聚集有遮光带电粒子3的不意图。基板上的各透明电极的宽度和透明电极之间的距离可以根据需求制作，一旦基板上透明电极的宽度和透明电极之间的距离 确定后，不可更改。掩模板的图案只能够通过更改施加电压的透明电极而改变，即将原来施加有一定电压的某一透明电极的电压值降为0V，将需要施加电压的透明电极的电压值升为一定值。需要施加电压的透明电极由需要曝光的产品的图案决定，即施加电压的透明电极与需要形成的掩模板图案相对应，基板上的透明电极可以全部施加有电压或一部分透明电极施加有电压；需要得到掩模板图案的矩形区域面积较大时，施加有电压的相邻透明电极之间相距较远。需要得到掩模板图案的矩形区域面积较小时，施加有电压的相邻透明电极之间相距较近。实际应用中，给图5所示的不同的透明电极施加一定电压时，施加电压的透明电极上聚集有遮光带电粒子，分别给奇数列透明电极和奇数行透明电极施加一定电压时，奇数列和奇数行透明电极上聚集了一定宽度和一定厚度的遮光带电粒子，如图7所示。施加在透明电极上的电压可以为IOV以内的任一值或者为任意几个值。此时，掩模板的图案为遮光带电粒子3组成的如图8所示的图案，空白区域为曝光时光线可透过的区域，遮光带电粒子所覆盖的区域为阻挡光线通过的区域。也可以改变施加电压的透明电极使得遮光带电粒子形成的矩形区域的长度或者宽度发生改变，实现对掩模板上图案大小的可控。施加有电压的各透明电极，其电压值可以全部相同，或者，其电压值可以全部不同，或者，其电压值可以部分相同，部分不同。上述奇数行透明电极和奇数列透明电极上可以施加相同的电压值，如IV，或者可以施加部分相同，部分不同的电压值，如奇数行透明电极施加IV，奇数列透明电极施加2V。当某两个透明电极上施加的电压相同时，形成的遮光带电粒子层的厚度相同。当某两个透明电极上施加的电压具有一定梯度时，在透明电极区域聚集的遮光带电粒子层的厚度也具有一定梯度，透过遮光带电粒子的光强度也具有一定梯度。通过改变施加到透明电极上的电压值的大小，可以改变形成的遮光带电粒子层的厚度，从而改变透过遮光带电粒子的光强度。实现对透过遮光带电粒子的光强度的可控。在实际应用中，可以根据需要形成的透光的矩形区域的大小和基板的大小设置多根透明电极，以及根据需要遮光的区域的大小设置透明电极的宽度。当基板上的透明电极确定之后，可以控制某些透明电极具有一定电压，或者控制透明电极上的电压值发生变化。从而控制掩模板上的图案变化和透过遮光带电粒子的光强度的变化。本实用新型实施例，所述透明电极上施加的电压通过电压控制系统实现。[0045]参见图9，所述电压控制系统包括施加电压单元7和电压控制单元8，其中，施加电压单元7和掩模板上的透明电极相连，用于给掩模板上需要施加电压的透明电极施加电压，电压控制单元8用于控制需要施加电压的透明电极，使得施加电压单元7为需要施加电压的透明电极施加电压，施加有电压的透明电极区域聚集遮光带电粒子，形成掩模板图案。每一种型号的掩模板图案对应的电压控制单元8中的参数都是预设好的，当需要制作具有某一种图案的掩模板时，只需通过电压控制单元8切换相关参数或者选项，从而确定掩模板的掩模图案，形成具有一定图案的掩模板。具体地，所述施加电压单元7可以为电路板，所述电压控制单元8可以为个人电脑(PC机)，通过PC机控制并确定形成掩模板图案的预设参数，确定需要施加电压的透明电极，由电路板为需要施加电压的透明电极施加电压，实现通过透明电极形成具有一定图案的掩模板。所述预设参数包括需要施加电压的透明电极 ，透明电极上施加电压值的大小
坐寸O参见图10，横向条状透明电极211和纵向条状透明电极212通过引线连接到电路
板上，电路板和计算机相连。每个横向条状透明电极211,如Ym(其中,m= 1、2、3、4、......)
和每个纵向条状透明电极212，如Xn(其中，n = 1、2、3、4、......)通过引线和电路板7相
连，通过计算机控制与电路板相连的透明电极的开启与关闭，所谓开启即该透明电极上具有一定电压，所谓关闭即该透明电极上没有电压。设图10中掩模板每个横向条状透明电极
Ym对应的电压值为Vm(其中，m= 1、2、3、4、......)，每个横向条状透明电极Xn对应的电
压值为Vn'(其中，n= 1、2、3、4.......)，每一透明电极与其他任一透明电极之间的距离
是确定的，并且是预先在计算机中设置好的，当需要在掩模板上确定出某一长度L和某一宽度W的矩形区域时，通过计算机确定最短距离为L的透明电极和最短距离为W的透明电极，分别为这些透明电极施加IOV以内的任一电压，如设置为IV，其余透明电极上的电压值为0V。此时遮光带电粒子3将向着透明电极运动，带有电压为IV的透明电极周围聚集了一定的遮光带电粒子，由于电泳液具有一定稳定性，使得遮光带电粒子在形成图案之后静止稳定，形成所需要的掩模板图案。当给某一透明电极施加较大的电压时，该透明电极区域聚集的遮光带电粒子会增多，即遮光带电粒子所占透明电极区域的面积和厚度都会增加，主要是厚度上的增加，面积上增加的幅度约为3-4 ym，但是一般在制作液晶显示器件的对盒工艺中用到的紫外掩模板时，遮光带电粒子所覆盖的区域至少为数毫米，所以透明电极上因施加电压值的变化带来的遮光带电粒子所覆盖的区域的宽度的变化，对制作紫外掩模板引起的误差可忽略。遮光带电粒子在透明电极上聚集的厚度控制光线的透过程度，当透明电极上聚集的遮光带电粒子层较厚时，掩模板曝光时照射到遮光带电粒子层区域的光线不能通过，这种情况下的掩模板为全掩模；当透明电极上聚集的遮光带电粒子层较薄时，掩模板曝光时照射到遮光带电粒子层区域的光线可以部分通过，这种情况下的掩模板为半掩模。遮光带电粒子层的厚薄由施加到透明电极上的电压大小和填充于第一基板和第二基板之间的遮光带电粒子的多少决定，当给相邻的透明电极施加不同的电压时，可以实现光透光率的多梯度变化，例如在将要施加电压的奇数列透明电极上施加IV电压，在将要施加电压的偶数列透明电极上施加2V电压，这样，相邻的透明电极之间有IV的电压差，相应地，相邻的透明电极上聚集的遮光带电粒子层的厚度差一定，相邻透明电极上光透过率的差值一定，即掩模板实现了光透光率的多梯度变化。本实用新型提供的掩模板及其电压控制系统，所述掩模板包括第一基板、第二基板、以及填充在所述第一基板和第二基板之间包含有遮光带电粒子的电泳液；其中，所述第一基板和所述第二基板中至少之一的内侧设置有多个可分别施加电压的透明电极，所述遮光带电粒子在电场的作用下聚集于该相应透明电极区域，形成掩模板图案。通过所述电压控制系统为部分或者全部的透明电极施加一定电压，使得所述遮光带电粒子聚集于施加电压的透明电极区域，形成和施加电压的透明电极相对应的掩模板图案。通过改变施加电压的透明电极，改变遮光带电粒子形成的掩模板图案，实现图案可控的掩模板，一张掩模板可以多次利用，节约成本。此外还可以通过改变施加到透明电极上的电压值的大小，改变形成的遮光带电粒子层的厚度，从而改变透过遮光带电粒子的光强度。实现对透过遮光带电粒子的光强度的可控。 显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。
权利要求1.一种掩模板，其特征在于，包括第一基板、第二基板、以及填充在所述第一基板和第二基板之间包含有遮光带电粒子的电泳液；其中， 所述第一基板和所述第二基板中至少之一的内侧设置有多个可分别施加电压的透明电极，所述遮光带电粒子在电场的作用下聚集于该相应透明电极区域，形成掩模板图案。
2.根据权利要求I所述的掩模板，其特征在于，所述透明电极上覆盖有绝缘层。
3.根据权利要求I所述的掩模板，其特征在于，在所述第一基板上设置有多个呈横向条状的透明电极，在所述第二基板上设置有多个呈纵向条状的透明电极。
4.根据权利要求I所述的掩模板，其特征在于，在所述第一基板或第二基板上设置有呈横向条状的透明电极和呈纵向条状的透明电极，横向的透明电极和纵向的透明电极不同层设置而且二者之间设有绝缘层。
5.根据权利要求I所述的掩模板，其特征在于，所述遮光带电粒子为导电碳粉。
6.根据权利要求I所述的掩模板，其特征在于，所述电泳液中含有遮光带电粒子的质量百分比为0. 5% I. 5%。
7.根据权利要求I所述的掩模板，其特征在于，所述第一基板为石英玻璃基板。
8.根据权利要求I所述的掩模板，其特征在于，所述第二基板为石英玻璃基板。
9.根据权利要求I所述的掩模板，其特征在于，所述电泳液为有机溶剂。
10.一种控制权利要求I至9任一权项所述的掩模板的掩模图案的电压控制系统，其特征在于，包括 施加电压单元和电压控制单元，所述施加电压单元与掩模板上的透明电极相连，用于给需要施加电压的透明电极施加电压，所述电压控制单元用于控制需要施加电压的透明电极，使得施加电压单元为需要施加电压的透明电极施加电压，施加有电压的透明电极区域聚集遮光带电粒子，形成掩模板图案。
专利摘要本实用新型公开了一种掩模板及其电压控制系统，用以实现一种图案可控、可以多次利用的掩模板，从而节约成本。所述掩模板包括第一基板、第二基板、以及填充在所述第一基板和第二基板之间包含有遮光带电粒子的电泳液；其中，所述第一基板和所述第二基板中至少之一的内侧设置有多个可分别施加电压的透明电极，所述遮光带电粒子在电场的作用下聚集于该相应透明电极区域，形成掩模板图案。
文档编号G02F1/167GK202443226SQ201220027619
公开日2012年9月19日 申请日期2012年1月20日 优先权日2012年1月20日
发明者陈轶, 靳福江 申请人:京东方科技集团股份有限公司, 成都京东方光电科技有限公司