JP4660552B2 - 表示パネル用の基板とこの基板を備える表示パネル - Google Patents

Description

本発明は、表示パネル用の基板とこの基板を備える表示パネルに関するものであり、特に好適には、導電性の膜や絶縁性の膜などからなるパターンが積層状に形成される液晶表示パネル用の基板と、この基板を備える液晶表示パネルに関するものである。

一般的な液晶表示パネルは、アレイ基板とカラーフィルタ基板とを備え、これらの間に液晶が充填されるという構成を有する。これらアレイ基板やカラーフィルタ基板の表面には、導電性の膜や絶縁性の膜などのパターンが積層状に形成される。

図３は、従来の液晶表示パネル９に形成される配線などのパターンの一例を、模式的に示した平面図である。なおこの図３は、一絵素分を抽出して示している。アレイ基板には、ゲート信号線９１２および補助容量線９１５のパターンが形成される層と、ソース信号線９１３およびドレイン線９１４のパターンが形成される層とを有し、これらの層が絶縁膜（図示せず）を挟んで積層される。そしてこれらのパターンにより、薄膜トランジスタやその他の所定の配線などが構築される。

薄膜トランジスタなどが設計通りの特性を有するようにするため、ゲート信号線９１２および補助容量線９１５のパターンと、ソース信号線９１３およびドレイン線９１４のパターンとを、所定の精度で位置合わせして形成する必要がある。そこで、ゲート信号線９１２および補助容量線９１５のパターンと、ソース信号線９１３およびドレイン線９１４のパターンとを形成した後、これらのパターンの位置合わせの精度を測定する。そして、位置合わせの精度が所定の許容範囲から逸脱している場合には、ソース信号線９１３およびドレイン線９１４を形成しなおす。

このような位置合わせの精度の測定は、たとえば画像認識を用いて行われる。このため、ソース信号線９１３およびドレイン線９１４には、画像認識で用いるための測定用のマークやパターンが形成されることがある。たとえば、図３に示す構成では、ドレイン線９１４の一部にＸ軸方向に延伸する直線部分９１４ａが形成される。そしてこの直線部分９１４ａのエッジとゲート信号線９１２のエッジとを画像認識を用いて検出し、その結果を用いてＹ軸方向の相互の位置関係（たとえば、ゲート信号線９１２の中心線Ｃとドレイン線９１４の直線部分９１４ａの中心線Ｂの間の距離Ｄ）を測定する。

なお、本発明に関連する先行技術文献として、特開２００３−３０２６５４号公報が挙げられる。

ところで液晶表示パネルは、輝度を高くするために各絵素の開口率を大きくしたいという要求がある。そこで図３に示す構成のように、対向基板に液晶の配向を制御する構造物９２１ａ〜９２１ｅが形成される場合、ドレイン線９１４を、この構造物９２１ａ〜９２１ｅのいずれかにできる限り重畳させる構成が用いられることがある。しかしながら、Ｘ軸方向に延伸して形成される直線部分９１４ａを、これらの構造物９２１ａ〜９２１ｅに重畳させることは困難である。この結果、これらの構造物９２１ａ〜９２１ｅに重畳しない部分が、絵素の開口率を低下させている。

したがって開口率を向上させるには、ドレイン線９１４のうち、配向を制御する構造物９２１ａ〜９２１ｅに重畳しない部分の面積を、できる限り小さくすることが好ましい。しかしながらこの直線部分９１４ａは、画像認識において、所定の精度でエッジが検出できるよう、ある程度の長さが必要となる。また、この構造物９２１ａ〜９２１ｅに重畳しない部分の幅を細くすると、プロセスマージンが小さくなるから、歩留まりの低下の一因となるおそれがある。

上記実情に鑑み、本発明が解決しようとする課題は、絵素の開口率の向上を図りつつ位置合わせ精度の測定ができる表示用パネルの基板およびとこの基板を用いた表示パネルを提供すること、または、プロセスマージンを小さくすることなく絵素の開口率の向上を図ることができる表示用パネルの基板およびこの基板を用いた表示パネルを提供することである。

このような課題を解決するため、本発明は、ゲート信号線のパターンと、ソース信号線のパターンおよびドレイン線のパターンとの位置合わせ精度を測定するための位置測定マークを、前記ゲート信号線のパターンに重畳する位置に浮島状に形成するものである。ここで、「浮島状」とは、ゲート信号線のパターン、またはソース信号線のパターンおよびドレイン線のパターンを形成する導電性の要素とは電気的な接続が構成されない、または電気的な接続を意図していないことをいう。また、ゲート信号線のパターン、またはソース信号線のパターンおよびドレイン線のパターンとの関係において、なんらの電気的もしくは電子的な機能を有しない、または有することを意図しないことをいうものであってもよい。

この位置測定マークは、ソース信号線のパターンおよびドレイン線のパターンが形成される層と同じ層に形成されることが好ましい。また、この位置測定マークは、絵素の開口率を低下させない位置に形成されることが好ましい。たとえば、この位置測定マークが形成される層が、ソース信号線のパターンおよびドレイン線のパターンが形成される層と同じ層であれば、形成される位置は、少なくとも一部がゲート信号線のパターンに重畳する位置とすることが好ましい。

この位置測定マークは、画像認識を用いた場合に、その位置を精度よく検出できる形状であることが好ましい。たとえば、少なくとも一辺以上の直線部分を含む形状に形成されることが好ましい。

本発明によれば、ゲート信号線のパターンと、ソース信号線およびドレイン線のパターンの位置合わせ精度の測定は、前記ゲート信号線のパターンに重畳する位置に浮島状に形成される位置測定マークを用いて測定できる。したがって、ドレイン線のパターンなどに、位置測定用の直線部分などを形成する必要がなくなるから、ドレイン線のパターンの設計の自由度が向上する。この結果、ドレイン線のパターンを、できる限り他の遮光性の要素に重畳させる設計にできるから、絵素の開口率の向上を図ることができる。また、位置測定マークは、ゲート信号線のパターンに重畳する位置に形成されているので、この位置測定マークが絵素の開口率を低下させることがない。

また、絵素の開口率の向上を図るためにドレイン線のパターンの幅を細くする必要がなくなる。このため、プロセスマージンを低下させることなく開口率の向上を図ることができる。さらに開口率の向上よってバックライトのコストを低下することもできる。

また、この位置測定マークが、少なくとも一辺以上の直線部分を含む形状であれば、画像認識を用いてこの直線部分のエッジの検出することにより、位置を精度よく測定することができる。

そして、このような基板を用いて表示パネルを構成すれば、絵素の開口率が大きく、輝度の高い表示パネルを提供することができる。

本発明の実施形態に係る表示パネル用基板を用いて形成される絵素の構成を模式的に示した図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）はＡ−Ａ線断面図である。 本発明の実施形態の変形例に係る表示パネル用基板を用いて形成される絵素の構成を模式的に示した平面図である。 従来の絵素の構成の一例を模式的に示した平面図である。

以下に、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。以下に示す実施形態は、液晶表示パネルのアレイ基板に適用されるものである。

図１（ａ）は、本発明の実施形態に係る表示パネル用の基板を用いて構築される絵素の構成を模式的に示した平面図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。図１に示すように、本発明の実施形態に係る表示パネル用の基板１は、ガラス基板などの透明基板１６の表面に、ゲート信号線１２および補助容量線１５と、第一の絶縁層１７と、ソース信号線１３およびドレイン１４線と、第二の絶縁層１８とが、積層して形成される。また、ゲート信号線１２に重畳する位置に、位置測定マーク１１が浮島状に形成される。一方、対向基板（たとえばカラーフィルタ基板）には、液晶の配向を制御するための凸状の構造物２１ａ〜２１ｅが形成される。ここではこの構造物を、「配向制御構造物」と称する。

ゲート信号線１２および補助容量線１５は、同じ材料により同じ工程において同一の層に形成される。そしてその表面に絶縁層が形成される。さらにその表面に、ソース信号線１３およびドレイン線１４が、同じ材料により同じ工程において同一の層に形成される。これにより、ゲート信号線１２および補助容量線１５のパターンと、ソース信号線１３およびドレイン線１４のパターンとが、絶縁膜の層を挟んで積層される構成となる。これらのゲート信号線１２、補助容量線１５、ソース信号線１３、ドレイン線１４の構成、材質、形成方法などは、従来一般の構成や方法が適用できることから、説明は省略する。

位置測定マーク１１は、ソース信号線１３およびドレイン線１４のパターンと、ゲート信号線１２のパターンとの相対的な位置を測定するためのパターンである。この位置測定マーク１１は、ソース信号線１３およびドレイン線１４のパターンと同じ層に形成される。そして、ソース信号線１３およびドレイン線１４のパターンを形成する工程において、同じ材料を用いて同じ工程で形成される。したがって、この位置測定マーク１１と、ソース信号線１３およびドレイン線１４のパターンとの相対的な位置関係は固定されている。

この位置測定マーク１１は、ゲート信号線１２、補助容量線１５、ソース信号線１３もしくはドレイン線１４のいずれとも電気的な接続が構成されない、または電気的な接続が意図されない。別の言い方をすれば、この位置測定マーク１１は、前記各線１２，１３，１４，１５との関係において、なんらの電気的・電子的な機能を有しない、または機能させることを意図しない。すなわち、薄膜トランジスタの駆動に対して、なんらの寄与や影響を有することを意図していない。

この位置測定マーク１１は、画像認識を用いてそのエッジを検出でき、かつ検出されたエッジからその位置を算出できる形状に形成される。たとえば、図１に示すような正方形や、その他長方形といった四辺形などが適用できる。四辺形のように、相対向する辺が存在する形状であれば、対向する辺のエッジを検出してそれらの中心を算出できるから、高精度で位置の測定を行える。

なお、四辺形に限らず、少なくとも一辺以上の直線部分を含む形状も適用できる。この場合、この位置測定マーク１１がＹ軸方向の位置合わせ精度を測定するためのものであれば、その直線部分が、Ｘ軸方向に延伸する形状であることが好ましい。一方、Ｘ軸方向の位置合わせ精度の測定に用いるものであれば、その直線部分がＹ軸方向に延伸するものであることが好ましい。このような形状であれば、この直線部分のエッジを検出することにより、各軸方向の位置の測定を行える。

次いで、この位置測定マーク１１を用いたソース信号線１３およびドレイン線１４のパターンと、ゲート信号線１２のパターンとの位置合わせ精度の測定方法について説明する。ここでは、Ｙ軸方向の位置合わせ精度の測定について記す。

透明基板１６上に、ゲート信号線１２および補助容量線１５、第一の絶縁層１７、ソース信号線１３およびドレイン線１４、位置測定マーク１１、第二の絶縁層１８を形成した後、位置測定マーク１１が含まれる領域を撮影する。この際、ゲート信号線１２のエッジが視野内に収まるようにする。そして、画像認識によって、位置測定マーク１１のＸ軸方向に平行な辺のエッジと、ゲート信号線のＸ軸方向に平行な辺のエッジを検出する。検出した各辺のエッジから、位置測定マークの中心線の位置と、ゲート信号線の中心線の位置を算出する（なお図１は、位置測定マーク１１の中心線とゲート信号線１２の中心線とが一致している状態を示しており、Ａ−Ａ線はこの両方に共通の中心線を示す）。そして算出された各中心線から、位置測定マーク１１とゲート信号線１２とのＹ軸方向の相対的な位置関係を算出する。これにより、ゲート信号線１２のパターンと、ソース信号線１３およびドレイン線１４のパターンとのＹ軸方向の位置合わせ精度が測定できる。

算出された位置合わせ精度が許容範囲内にあれば、次の工程に進む。相対的な位置が許容範囲を超えてずれている場合には、ソース信号線１３およびドレイン線１４の形成をやり直す。なお、画像認識の方法、画像認識に用いる装置は、従来一般に用いられる各種方法や各種装置を適用できる。したがって、これらの説明は省略する。

このような位置測定マーク１１を用いて位置合わせ精度の測定を行う構成とすれば、ドレイン線１４に位置合わせ精度の測定用の直線部分を形成する必要がなくなる。このため、ドレイン線１４の設計の自由度が向上する。したがって、ドレイン線１４を、そのほぼ全長にわたって対向基板に形成される配向制御構造物２１ａ〜２１ｅのいずれかに重畳させる設計にでき、絵素の開口率の向上が図られる。また、開口率を低下させないためにドレイン線１４の幅を細くする必要もなくなるから、プロセスマージンを小さくしなくてもよい。さらに、この位置測定マーク１１は、ゲート信号線１２に重畳しているから、絵素の開口率を低下させない。また、浮島状に形成されるから、絵素の駆動にも影響を与えることはない。

以上、本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明は、前記実施形態になんら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の改変が可能である。

前記実施形態においては、位置測定マーク１１が正方形に形成される構成を示したが、この形状に限定されるものではない。要は、画像認識を用いてそのエッジを検出でき、かつ検出されたエッジからその位置を算出できる形状に形成されればよい。

図２は、本発明の実施形態に係る基板の変形例を示す。この図２に示すように、位置測定マーク１１’が長方形に形成される構成であってもよい。この位置測定マーク１１’をＹ軸方向の位置合わせ精度の測定に用いるのであれば、Ｘ軸に平行な辺の長さが、画像認識を用いて所定の精度でそのエッジを検出できる程度であればよい。一方、Ｙ軸に平行な辺の長さは特に限定されない。したがって、図に示すようなＹ軸方向に短い長方形のほか、Ｙ軸方向に長い長方形であってもよい。

また、三角形やその他の多角形であってもよい。また、直線部分を有する形状に限らず、曲線部分を有する形状であってもよい。たとえば、浮島パターンのエッジに円弧形状が含まれる形状であれば、検出されたエッジから円弧の中心を算出することができる。したがって、円形、半月形、扇形などの形状であってもよい。

位置測定マークが形成される位置は、ゲート信号線との相対的な位置関係を測定できる位置であればよい。たとえば、本実施形態のように、ゲート信号線と補助容量線とが同時に形成される構成であれば（換言すると、ゲート信号線と補助容量線との相対的な位置関係が固定されている構成であれば）、補助容量線に重畳する位置であってもよい。また、必ずしもゲート信号線または補助容量線に重畳する位置である必要はない。たとえば、ゲート信号線または補助容量線の近傍の位置であってもよい。ただし、絵素の開口部を低下させないためには、絵素の領域外であることが好ましい。

位置測定マークが形成される層も、ソース信号線およびドレイン線のパターンが形成される層と同じである必要ない。さらに、前記実施形態およびその変形例においては、位置測定マークがゲート信号線に完全に重畳する構成を示したが、必ずしも全体が重畳する構成である必要はなく、一部が重畳する構成であってもよい。

なお、前記実施形態においては、Ｙ軸方向の位置合わせ精度の測定に用いる構成を示したが、Ｘ軸方向の位置合わせ精度の測定に用いることもできる。

Claims (4)

1. 基板の表面にゲート信号線のパターンと、ソース信号線のパターンおよびドレイン線のパターンとが絶縁層を挟んで積層状に形成される表示パネル用の基板であって、前記ゲート信号線のパターンと、前記ソース信号線のパターンおよび前記ドレイン線のパターンとの位置合わせ精度を測定するための位置測定マークが前記ゲート信号線のパターンに重畳する位置に浮島状に形成されることを特徴とする表示パネル用の基板。
2. 前記位置測定マークは、前記ソース信号線のパターンおよび前記ドレイン線のパターンが形成される層と同じ層に形成されることを特徴とする請求項１に記載の表示パネル用の基板。
3. 前記位置測定マークは、少なくとも一辺以上の直線部分を含む形状であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の表示パネル用の基板。
4. 請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の表示パネル用の基板を備えることを特徴とする表示パネル。

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