JP4854998B2

JP4854998B2 - 液晶表示装置の製造方法

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Publication number: JP4854998B2
Application number: JP2005195722A
Authority: JP
Inventors: 康雄藤田
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2005-07-05
Filing date: 2005-07-05
Publication date: 2012-01-18
Anticipated expiration: 2025-07-05
Also published as: KR20070005499A; KR100768491B1; CN1904686A; JP2007017465A; CN100460946C; US20070009813A1; TW200702807A

Description

本発明は、液晶表示装置の製造方法に関し、特に、アレイ基板とカラーフィルタ基板との合わせ精度を向上させるための技術に関する。

最近の液晶表示装置の高精度化および表示品質の向上に伴って、アレイ基板とカラーフィルタ基板との合わせ精度に対する要求が厳しくなってきている。

合わせ精度を向上させるためには、重ね合わせ時のずれをなくすことがもちろんのこと、さらにアレイ基板およびカラーフィルタ基板それぞれのパターン位置を、ずれなく精度よく形成することが重要である。

１個の液晶表示装置に実装される１個の表示用基板に対応する領域を表示領域と呼ぶこととすると、アレイ基板およびカラーフィルタ基板は、いずれも、大きな１枚のガラス基板上に、複数個の表示領域分がまとめて形成され、互いに重ね合わせられた後に、表示領域毎に分断される。

両基板を精度良く作製するための手法としては、様々なものが提案されている。例えば、特許文献１には、表示領域毎に露光用のアライメントマークを設け、アレイ基板側のアライメントマークの位置分布を事前に測定し、そのずれに従ってカラーフィルタ基板を作製することで、重ね合わせ後の位置精度ずれの発生を抑える手法が開示されている。

また、特許文献２には、表示領域の角の画素をアライメントマークとし重ね合わせを行う手法が開示されている。

また、特許文献３には、被露光基板上のサンプルショットにて位置ずれ量またはショット内誤差成分を計測し、この計測値に基づいて各ショットの補正を行う手法が開示されている。

特開２００２−２８７１０６号公報特開平０９−１２７５４６号公報特開２０００−１３３５７９号公報

大型の液晶表示装置を製造するときには、表示領域がショット領域より大きい場合があるが、このような場合においては、特許文献１〜３では、適切に位置ずれを補正できない場合があるという問題点があった。

本発明は以上の問題点を解決するためになされたものであり、適切に位置ずれを補正できる液晶表示装置の製造方法を提供することを目的とする。

本発明に係る液晶表示装置の製造方法は、第一基板および第二基板が対向配置された液晶表示装置の製造方法であって、第一基板上において表示領域より小さくなるように分割露光により分けられる予定の複数個の第一ショット領域毎に１個以上の第一アライメントマークを形成しつつ第一基板を作製する第一基板作製工程と、第二基板上において第一ショット領域に対応する第一ショット対応領域毎に第一アライメントマークに対応する第二アライメントマークを形成しつつ第二基板を作製する第二基板作製工程と、第二アライメントマークに対する第一アライメントマークの位置ずれを求める位置ずれ求め工程と、位置ずれ求め工程で求められた位置ずれに基づき各第一ショット領域の位置を各第一ショット対応領域に合わせて補正する工程とを備える。

本発明に係る液晶表示装置の製造方法は、第一基板および第二基板が対向配置された液晶表示装置の製造方法であって、第一基板上において表示領域より小さくなるように分割露光により分けられる予定の複数個の第一ショット領域毎に１個以上の第一アライメントマークを形成しつつ第一基板を作製する第一基板作製工程と、第二基板上において第一ショット領域に対応する第一ショット対応領域毎に第一アライメントマークに対応する第二アライメントマークを形成しつつ第二基板を作製する第二基板作製工程と、第二アライメントマークに対する第一アライメントマークの位置ずれを求める位置ずれ求め工程と、位置ずれ求め工程で求められた位置ずれに基づき各第一ショット領域の位置を各第一ショット対応領域に合わせて補正する工程とを備える。従って、表示領域がアレイショット領域より大きい構成であっても、適切に位置ずれを補正しアレイ基板とカラーフィルタ基板との合わせ精度を向上させることができる。

本発明に係る液晶表示装置の製造方法は、表示領域毎にではなくアレイショット領域毎にアライメントマークを設けることを特徴とする。さらに、このアライメントマークが、アレイ基板およびカラーフィルタ（ＣＦ）基板を構成する層毎に設けられたマークからなることを特徴とする。以下、その実施の形態について詳細に説明する。

＜実施の形態１＞
図１は、実施の形態１に係る液晶表示装置に用いられるアレイ基板の一の例を示す上面図である。

図１に示されるように、アレイ基板１０上には、１個の液晶表示装置に実装される１個の表示用基板に対応する表示領域２０が、ステッパ露光により多数並べて形成されている。表示領域２０には、図１では示していないが、画素電極、薄膜トランジスタ、ソース配線、およびゲート配線等が形成される。アレイ基板１０は、分割露光におけるショット単位となるアレイショット領域３０（太線部分）に分けられる。図１においては、１個の表示領域２０が４個のアレイショット領域３０に分割されている。すなわち、１個のアレイショット領域３０には１／４個の表示領域２０が含まれている。

１個のアレイショット領域３０には、少なくとも１個のアライメントマーク４０（図１では３個）が設けられている。また、アレイ基板１０は、矩形状を有し、その角には、アレイ基板１０とＣＦ基板とを重ね合わせる際の基準となる重ね合わせ用マーク５０が設けられている。

図２は、アレイ基板の他の例を示す上面図である。図２は、図１において、１個のアレイショット領域３０に対して１／４個が含まれる表示領域２０に代えて、１個のアレイショット領域３０に対して２個が含まれる表示領域２０’を設けたものである。図２においては、１個のアレイショット領域３０には、５個のアライメントマーク４０が設けられている。

一般的に、アレイショット領域３０の大きさは露光装置の種類に依存し、表示領域２０の大きさは液晶表示装置の種類に依存する。従って、例えば、大型の液晶表示装置では、図１に示されるように表示領域２０がアレイショット領域３０より大きい構成となり、小型の液晶表示装置では、図２に示されるように表示領域２０’がアレイショット領域３０より小さい構成となる。

図３は、図１，２に示されるアライメントマーク４０の構成を示す上面図である。アライメントマーク４０は、アレイ基板１０側において層毎に設けられるマーク４１〜４４（第一アライメントマーク）とＣＦ基板側において層毎に設けられるマーク４５〜４６（第二アライメントマーク）とから構成される。これらのマーク４１〜４６は、互いに大きさが異なる矩形状を有している。図３に示されるように、アライメントマーク４０は、アレイ基板１０およびＣＦ基板の各層において位置ずれが全くない場合には、マーク４１〜４６の中心が全て一致するように設計されている。図４は、アレイ基板１０およびＣＦ基板の各層において位置ずれがありマーク４１〜４６の中心がずれた場合を示す上面図である。

図５は、液晶表示装置の構成を示す断面図である。図５に示されるように、液晶表示装置は、アレイ基板１０（第一基板）とＣＦ基板６０（第二基板）とを合わせ、これらの間に液晶層７０を介在させた構成からなる。液晶層７０に含まれる液晶表示素子は、アレイ基板１０上の画素電極等により制御される。また、液晶表示素子を透過した光は、ＣＦ基板６０を透過することで所定の色を発する。なお、アレイ基板１０がアレイショット領域３０毎に分割露光を行われるのに対し、ＣＦ基板６０は全面一括露光を行われる。

図５に示されるように、アレイ基板１０は、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide：酸化インジウム錫）層１１、ソース配線層１２、ゲート配線層１３等の複数個の層から形成されており、ＣＦ基板６０は、色材層６１、ＢＭ（Black Matrix：遮光用黒色部材）層６２、およびＩＴＯ層６３等の複数個の層から形成されている。従って、これらを用いることにより、アレイ基板１０の複数個の層にマーク４１〜４４を、ＣＦ基板６０の複数個の層にマーク４５〜４６を、それぞれ設けることが可能となる。なお、重ね合わせマークについては、アレイ基板１０およびＣＦ基板６０について、それぞれ１個ずつ、いずれかの層に設けられる。

次に、本発明に係る液晶表示装置の製造方法における位置ずれ補正について説明する。

まず、アレイ基板１０およびＣＦ基板６０をそれぞれ作製する。このとき、上述したように、アレイ基板１０各層およびＣＦ基板６０各層には、それぞれ、マーク４１〜４４およびマーク４５〜４６が設けられる。また、このとき、マーク４１〜４６からなるアライメントマーク４０は、アレイショット領域３０およびアレイショット領域３０に対応してＣＦ基板６０上に規定されるアレイショット対応領域それぞれに、少なくとも１個ずつが設けられる。

次に、作製されたアレイ基板１０およびＣＦ基板６０それぞれについて、マーク４１〜４４およびマーク４５〜４６の位置を測定する。このとき、アレイ基板１０およびＣＦ基板６０をチャンバー内に保管し、各基板の温度が同一となるよう調節する。そして、温度が安定した後に、精密座標測定装置を用いて、アレイ基板１０およびＣＦ基板６０それぞれについて別々に、マーク４１〜４４およびマーク４５〜４６の中心の位置座標を測定する。また、併せて、アレイ基板１０およびＣＦ基板６０それぞれについて、設けられた重ね合わせ用マークの位置座標を測定する。以下では、簡単のため、ＣＦ基板６０の各層同士の位置ずれは比較的に小さくマーク４５〜４６それぞれの中心の位置座標はほぼ一致しているものとして説明するが、あるいは、マーク４５〜４６それぞれの中心の位置座標は一致していなくてもよい。

次に、測定された重ね合わせ用マークの位置座標を用いて、計算上で、アレイ基板１０とＣＦ基板６０とを重ね合わせる（すなわち、アレイ基板１０上の重ね合わせ用マーク５０の位置座標とＣＦ基板６０上の重ね合わせマークの位置座標とを一致させるように全座標データを平行移動させる）。その後、マーク４１〜４４それぞれの中心の位置座標に対して、マーク４５（あるいはマーク４６）の中心の位置座標からの位置ずれ量を算出する。

次に、算出された位置ずれ量を、アレイショット領域３０毎に平均化する。例えば、図１においては、１個のアレイショット領域３０に対して３個のアライメントマーク４０が設けられており、１個のアライメントマーク４０は、アレイ基板１０上に４個のマーク４１〜４４を有している。従って、１個のアレイショット領域３０において、アレイショット対応領域に対する位置ずれ量の平均である平均位置ずれ量は、４×３＝１２個の位置ずれ量を平均化することにより算出される。

次に、図６に示されるように、算出された平均位置ずれ量を用いて、アレイショット領域３０の位置補正を行う。

図６（ａ）には互いの位置がずれた複数個のアレイショット領域３０（第一ショット領域）が、図６（ｂ）には互いの位置がずれた複数個のアレイショット対応領域８０（第一ショット対応領域）が、それぞれ示されている。なお、上述したように、ＣＦ基板６０は全面一括露光を行われるのでショット単位に分けられることはないが、説明の都合上、アレイショット領域３０に対応してマーク４５〜４６が設けられる単位として、アレイショット対応領域８０を規定している。すなわち、図６（ｂ）は、アレイショット領域３０に対応してＣＦ基板６０上に規定されるアレイショット対応領域８０において、配置される部材が、ＣＦ基板６０の歪み等により互いにずれている場合を示している。

図６（ｃ）には、アレイショット対応領域８０の位置ずれを考慮することなく複数個のアレイショット領域３０の位置ずれを補正した場合が示されている。このような補正を行った場合には、アレイショット領域３０同士での位置ずれは小さくなるが、アレイショット対応領域８０との位置ずれは大きくなる。

本実施の形態においては、図６（ｄ）に示されるように、複数個のアレイショット領域３０を、複数個のアレイショット対応領域８０に合わせて、位置を補正する。このような補正を行うことにより、アレイショット領域３０同士の位置ずれは大きくなるが、アレイショット領域３０とアレイショット対応領域８０との位置ずれを低減することが可能となる。

このように、本実施の形態に係る液晶表示装置の製造方法では、アレイショット領域３０に設けられた少なくとも１個のアライメントマーク４０を用いて、アレイショット領域３０毎に位置ずれを補正する。従って、図１に示されるように表示領域２０がアレイショット領域３０より大きい構成であっても、適切に位置ずれを補正しアレイ基板１０とＣＦ基板６０との合わせ精度を向上させることができる。よって、ショット境界ムラ等の表示不良を低減することが可能となる。

また、本実施の形態に係る液晶表示装置の製造方法では、層毎にマークを設けられたアレイ基板１０およびＣＦ基板６０を用いて位置ずれを補正する。従って、各基板に１個のマークのみが設けられる場合に比べて、基板内における各層同士の位置ずれを補正でき、合わせ精度をより向上させることができるという効果を奏する。

なお、上述においては、アレイショット領域３０を単位として位置ずれを補正する場合について説明したが、あるいは、重ね合わせにおいて所定のオフセットを行うことにより、基板全体を単位として位置ずれを補正してもよい。この場合には、オフセットの向きおよび大きさ（オフセット量）は、測定された位置座標から算出される位置ずれ量のアレイ基板１０全体での平均値が最小となるように定めればよい。あるいは、アレイショット領域３０を単位とした位置ずれの補正とオフセットとの両方を行ってもよい。

また、上述においては、マーク４１〜４６が矩形状である場合について説明したが、矩形状に限らず、互いに大きさが異なる同一の形状を有していればよい。

また、上述においては、ＣＦ基板６０が全面一括露光を行われる場合について説明したが、全面一括露光に限らず、例えば、アレイショット領域３０よりも大きい領域毎に分割露光を行われていてもよい。

また、上述においては、アレイ基板１０が第一基板として分割露光されＣＦ基板６０が第二基板として全面一括露光等される場合について説明したが、あるいは、ＣＦ基板６０が第一基板として分割露光されアレイ基板１０が第二基板として全面一括露光等されてもよい。この場合には、図６において、アレイショット領域３０に代えてカラーフィルタショット領域が、アレイショット対応領域８０に代えてカラーフィルタショット対応領域が、それぞれ用いられる。

次に、図７に示されるような構成を有するアレイ基板を用いた実測値に基づくオフセットについて説明する。図７は、図２において、アレイショット領域３０を、横（ｘ方向）６個×縦（ｙ方向）４個＝計２４個設けたものである。すなわち、アライメントマーク４０は、５×２４＝１２０ポイントに設けられている。なお、本サンプルにおいては、許容できる位置ずれ量は１．５μｍ以下となるように設計されている。

図８は、オフセットを行う前の実測された位置ずれ量を示すグラフである。図８（ａ）に示されるように、図７のｘ方向において実測された位置ずれ量は、平均値が−０．４０μｍであり、最大値（絶対値）が１．９０μｍであった。従って、アレイ基板上の７ポイント（５．４％）が不良となっている。また、図８（ｂ）に示されるように、図７のｙ方向において実測された位置ずれ量は、平均値が０．５９μｍであり、最大値（絶対値）が１．８７μｍであった。従って、アレイ基板上の４ポイント（２．６％）が不良となっている。

図９（ａ），（ｂ）は、それぞれ、図８（ａ），（ｂ）において、１２０ポイントのアライメントマーク４０において測定された位置座標から算出される位置ずれ量のアレイ基板１０全体での平均値が最小となるようなオフセットの向きおよび大きさを算出するためのグラフである。図９（ａ）に示されるように、ｘ方向においては、−０．４７μｍのオフセットを行った場合に不良発生率が０％となり、図９（ｂ）に示されるように、ｙ方向においては、＋０．６８μｍのオフセットを行った場合に不良発生率が０％となる。

図１０は、図８において、図９で算出されるようなオフセットを行ったものである。すなわち、図１０（ａ）は、図８（ａ）において、−０．４７μｍのオフセットを行ったものであり、図１０（ｂ）は、図８（ｂ）において、＋０．６８μｍのオフセットを行ったものである。図１０（ａ），（ｂ）においては、いずれも、全てのポイントにおいて位置ずれ量が１．５μｍ以下となっている。すなわち、このようなオフセットを行うことにより、計算上、位置ずれによる不良発生率を０％に抑えることが可能となる。また、実際に、このように算出されたオフセットを用いて、アレイ基板１０を単位とした位置ずれの補正を行ったところ、表示不良は発生せず高い歩留まりが得られている。

実施の形態１に係るアレイ基板の一の例を示す上面図である。実施の形態１に係るアレイ基板の他の例を示す上面図である。実施の形態１に係るアライメントマークの構成を示す上面図である。実施の形態１に係るアライメントマークの構成を示す上面図である。実施の形態１に係る液晶表示装置の構成を示す断面図である。実施の形態１に係るアレイショット領域の位置補正を示す模式図である。実施の形態１に係るオフセットが行われるアレイ基板を示す上面図である。実施の形態１に係るオフセットが行われる前の位置ずれ量を示すグラフである。実施の形態１に係るオフセットの向きおよび大きさを算出するためのグラフである。実施の形態１に係るオフセットが行われた後の位置ずれ量を示すグラフである。

符号の説明

１０アレイ基板、１１，６３ＩＴＯ層、１２ソース配線層、１３ゲート配線層、２０表示領域、３０アレイショット領域、４０アライメントマーク、４１〜４６マーク、５０重ね合わせ用マーク、６０ＣＦ基板、６１色材層、６２ＢＭ層、７０液晶層、８０アレイショット対応領域。

Claims

第一基板および第二基板が対向配置された液晶表示装置の製造方法であって、
前記第一基板上において表示領域より小さくなるように分割露光により分けられる予定の複数個の第一ショット領域毎に１個以上の第一アライメントマークを形成しつつ前記第一基板を作製する第一基板作製工程と、
前記第二基板上において前記第一ショット領域に対応する第一ショット対応領域毎に前記第一アライメントマークに対応する第二アライメントマークを形成しつつ前記第二基板を作製する第二基板作製工程と、
前記第二アライメントマークに対する前記第一アライメントマークの位置ずれを求める位置ずれ求め工程と、
前記位置ずれ求め工程で求められた前記位置ずれに基づき各前記第一ショット領域の位置を各前記第一ショット対応領域に合わせて補正する工程と
を備える液晶表示装置の製造方法。
第一基板および第二基板が対向配置された液晶表示装置の製造方法であって、
前記第一基板上において表示領域より小さくなるように分割露光により分けられる予定の複数個の第一ショット領域毎に１個以上の第一アライメントマークを形成しつつ前記第一基板を作製する第一基板作製工程と、
前記第二基板上において前記第一ショット領域に対応する第一ショット対応領域毎に前記第一アライメントマークに対応する第二アライメントマークを形成しつつ前記第二基板を作製する第二基板作製工程と、
前記第二アライメントマークに対する前記第一アライメントマークの位置ずれを求める位置ずれ求め工程と、
前記位置ずれ求め工程で求められた前記位置ずれに基づき前記第一基板のオフセット量を求めるオフセット量求め工程と、
前記オフセット量求め工程で求められた前記オフセット量に応じ前記第一基板をずらす工程と
を備える液晶表示装置の製造方法。
第一基板および第二基板が対向配置された液晶表示装置の製造方法であって、
前記第一基板上において表示領域より小さくなるように分割露光により分けられる予定の複数個の第一ショット領域毎に１個以上の第一アライメントマークを形成しつつ前記第一基板を作製する第一基板作製工程と、
前記第二基板上において前記第一ショット領域に対応する第一ショット対応領域毎に前記第一アライメントマークに対応する第二アライメントマークを形成しつつ前記第二基板を作製する第二基板作製工程と、
前記第二アライメントマークに対する前記第一アライメントマークの位置ずれを求める位置ずれ求め工程と、
前記位置ずれ求め工程で求められた前記位置ずれに基づき各前記第一ショット領域の位置を各前記第一ショット対応領域に合わせて補正する工程と、
前記位置ずれ求め工程で求められた前記位置ずれに基づき前記第一基板のオフセット量を求めるオフセット量求め工程と、
前記オフセット量求め工程で求められた前記オフセット量に応じ前記第一基板をずらす工程と
を備える液晶表示装置の製造方法。
請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の液晶表示装置の製造方法であって、
前記第一基板はアレイ基板であり、
前記第二基板はカラーフィルタ基板であり、
前記第一ショット領域はアレイショット領域であり、
前記第一ショット対応領域はアレイショット対応領域である
液晶表示装置の製造方法。
請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の液晶表示装置の製造方法であって、
前記第一基板はカラーフィルタ基板であり、
前記第二基板はアレイ基板であり、
前記第一ショット領域はカラーフィルタショット領域であり、
前記第一ショット対応領域はカラーフィルタショット対応領域である
液晶表示装置の製造方法。
請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の液晶表示装置の製造方法であって、
前記第一基板作製工程において、前記第一アライメントマークは、前記第一ショット領域を構成する複数個の層毎に形成される
液晶表示装置の製造方法。
請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の液晶表示装置の製造方法であって、
前記第二基板作製工程において、前記第二アライメントマークは、前記第一ショット対応領域を構成する複数個の層毎に形成される
液晶表示装置の製造方法。