JP5756813B2 - Substrate exposure method - Google Patents
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Description
本発明は、表示パネル用基板及び基板露光方法に関する。より詳しくは、配向膜の光配向処理工程等で行われる走査露光に適した表示パネル用の基板、及び、当該基板に対する露光方法に関するものである。 The present invention relates to a display panel substrate and a substrate exposure method. More specifically, the present invention relates to a display panel substrate suitable for scanning exposure performed in a photo-alignment processing step of an alignment film, and an exposure method for the substrate.
液晶表示パネルのTFTアレイ基板及びカラーフィルタ基板の表面に形成される配向膜には、液晶分子を所定の向きに配向させるために配向処理が施される。この配向処理の方法として、従来一般には、繊維材料によるラビングが用いられてきたが、最近では、これに代わる配向処理の方法として、光配向処理が用いられるようになってきている。 The alignment film formed on the surfaces of the TFT array substrate and the color filter substrate of the liquid crystal display panel is subjected to an alignment process in order to align liquid crystal molecules in a predetermined direction. Conventionally, rubbing with a fiber material has been generally used as a method for this alignment treatment, but recently, a photo-alignment treatment has been used as an alternative alignment treatment method.
光配向処理は、配向膜に所定の方向から光を照射することにより、配向膜の表面に所定の配向特性を与える処理である。なお、本明細書において「光」とは、可視光線に限定されるものではなく、可視光線よりも波長の短い電磁波である紫外線(紫外光)を含むものである。光配向処理における露光方法としては、例えば、所定の形状の開口部が設けられたマスクを基板全面に覆いかぶせるように配置し、そのマスクの上方から光を照射するという方法が挙げられる。 The photo-alignment process is a process that gives predetermined alignment characteristics to the surface of the alignment film by irradiating the alignment film with light from a predetermined direction. In this specification, “light” is not limited to visible light, but includes ultraviolet light (ultraviolet light) that is an electromagnetic wave having a shorter wavelength than visible light. As an exposure method in the photo-alignment treatment, for example, a method in which a mask provided with an opening having a predetermined shape is arranged so as to cover the entire surface of the substrate, and light is irradiated from above the mask.
そのような露光方法では、基板サイズの大型化に伴ってマスクのサイズも大きくする必要があり、マスクの高価格化を招く。また、マスクが大型化すると、撓みによる開口部の位置ずれが生じやすくなる。 In such an exposure method, it is necessary to increase the size of the mask as the substrate size increases, leading to an increase in the cost of the mask. Further, when the mask is enlarged, the position of the opening is likely to be displaced due to bending.
これに対して、スリット状の開口部が形成された小形のマスクを用いて基板表面の一部の領域に光を照射しつつ、基板を移動させるという露光方法が提案されている(特許文献1、2参照)。この露光方法によれば、基板表面の特定の領域がストライプ状に露光される。また、この露光方法においては、光を照射しつつ基板を移動させている間は、基板の表面に形成されたパターンを撮影し、撮影された画像を用いて実際に照射している位置を監視する。これにより、実際に露光される領域が露光すべき領域から外れないようにし、また、外れた場合には補正する。 On the other hand, an exposure method has been proposed in which a substrate is moved while irradiating light on a partial region of the substrate surface using a small mask having slit-shaped openings (Patent Document 1). 2). According to this exposure method, a specific region on the substrate surface is exposed in a stripe shape. Also, in this exposure method, while moving the substrate while irradiating light, the pattern formed on the surface of the substrate is photographed, and the position of the actual illumination is monitored using the photographed image. To do. As a result, the area that is actually exposed does not deviate from the area to be exposed, and correction is performed when the area does not deviate.
そして、このような露光方法の実施に際し、基板の露光開始位置の近傍において精度よく露光ができるようにするため、基板にはアライメントマークが形成される。特許文献1では、露光対象となる基板について、絵素のパターンが格子状に形成される領域の外側で、かつその領域の直近に、基板に対するマスクの位置や角度をあらかじめ補正するためのアライメントマークとしてのダミーパターンを形成することが開示されている。
When performing such an exposure method, an alignment mark is formed on the substrate so that the exposure can be performed with high precision in the vicinity of the exposure start position of the substrate. In
特許文献1のように、絵素のパターンが格子状に形成される領域の外側で、かつその領域の周辺の直近に、アライメントマークを配置した場合であっても、露光開始位置が露光すべき領域から外れてしまい、「追従不良」と呼ばれる露光位置のずれが生じることがあったため、更なる工夫の余地があった。
The exposure start position should be exposed even when the alignment mark is arranged outside the area where the picture element pattern is formed in a lattice pattern and just around the periphery of the area as in
本発明は、上記現状に鑑みてなされたものであり、所定の位置から所定の方向に向けて正確に露光を開始することができる表示パネル用基板及び基板露光方法を提供することを目的とするものである。 The present invention has been made in view of the above-described present situation, and an object thereof is to provide a display panel substrate and a substrate exposure method capable of accurately starting exposure from a predetermined position in a predetermined direction. Is.
本発明者らは、スリット状の開口部が形成された小形のマスクを用いて基板表面の一部の領域に光を照射しつつ、基板を移動させるという露光方法(言い換えれば、走査露光)について種々検討した結果、基板の露光開始位置の近傍において精度よく露光ができないことがあることに着目した。すなわち、本発明者らは、絵素のパターンが格子状に形成される領域(言い換えれば、露光領域)の外側で、かつ露光領域の直近に、アライメントマークを配置した態様では、アライメントマークを認識してからマスクの補正が完了するまでの間に、露光領域がマスクの下に到達してしまう場合があることを見いだした。そこで、本発明者らは、表示領域から2mm以上離れた位置にアライメントマークの中心を配置することにより、露光領域がマスクの下に到達する前にマスクの位置及び向きの調整を完了させることができ、所定の位置から所定の方向に向けて正確に露光を開始することができ、上記課題をみごとに解決することができることに想到した結果、本発明に到達したものである。 The present inventors have disclosed an exposure method (in other words, scanning exposure) in which a substrate is moved while irradiating light onto a partial region of the substrate surface using a small mask having slit-like openings formed therein. As a result of various studies, attention was paid to the fact that exposure may not be performed accurately near the exposure start position of the substrate. That is, the present inventors recognize the alignment mark in an aspect in which the alignment mark is arranged outside the region where the pixel pattern is formed in a lattice shape (in other words, the exposure region) and in the immediate vicinity of the exposure region. It has been found that the exposure area may reach under the mask after the mask correction is completed. Therefore, the present inventors can complete the adjustment of the position and orientation of the mask before the exposure area reaches under the mask by arranging the center of the alignment mark at a position 2 mm or more away from the display area. Thus, the present invention has been achieved as a result of conceiving that exposure can be accurately started from a predetermined position in a predetermined direction and the above-mentioned problems can be solved brilliantly.
すなわち、本発明は、複数の絵素が配列された表示領域と、上記表示領域に隣接する額縁領域とを有する表示パネル用基板であって、
上記額縁領域内にアライメントマークを備え、
上記アライメントマークの中心は、上記表示領域から2mm以上離れた位置にある表示パネル用基板である。That is, the present invention is a display panel substrate having a display area in which a plurality of picture elements are arranged and a frame area adjacent to the display area,
An alignment mark is provided in the frame area,
The center of the alignment mark is a display panel substrate located at a position 2 mm or more away from the display area.
本発明の表示パネル用基板は、走査露光が適用される基板として好適であり、上記アライメントマークは、走査露光の際に位置決めに好適に用いられるものである。例えば、上記アライメントマークの位置及び向きに関する情報を読み取って、フォトマスクの位置、向きを調整する露光システムを構成すれば、露光精度の向上が可能である。 The display panel substrate of the present invention is suitable as a substrate to which scanning exposure is applied, and the alignment mark is preferably used for positioning during scanning exposure. For example, exposure accuracy can be improved by configuring an exposure system that reads information on the position and orientation of the alignment mark and adjusts the position and orientation of the photomask.
本発明はまた、光源、フォトマスク、ステージ及び撮像装置を備える露光機により、上記ステージ上に載置した上記表示パネル用基板を走査露光する基板露光方法であって、
上記走査露光は、上記表示パネル用基板及び上記フォトマスクの少なくとも一方を移動させつつ、上記フォトマスクに設けられた透光部を通じて、上記光源から放出された光を上記表示領域に照射するものであり、
上記基板露光方法は、
上記表示領域内を走査露光する前に、上記撮像装置によって上記アライメントマークの位置及び向きに関する情報を読み取り、
上記フォトマスクが上記額縁領域から上記表示領域へ移動する間に、上記情報に基づいて上記フォトマスクの位置及び/又は向きを調整する基板露光方法でもある。The present invention is also a substrate exposure method in which the display panel substrate placed on the stage is scanned and exposed by an exposure machine including a light source, a photomask, a stage, and an imaging device,
In the scanning exposure, at least one of the display panel substrate and the photomask is moved, and light emitted from the light source is irradiated to the display region through a light transmitting portion provided in the photomask. Yes,
The substrate exposure method is as follows:
Before scanning and exposing the inside of the display area, information on the position and orientation of the alignment mark is read by the imaging device,
It is also a substrate exposure method in which the position and / or orientation of the photomask is adjusted based on the information while the photomask moves from the frame area to the display area.
なお、本明細書において、額縁領域とは、表示パネル用基板内の表示領域を除く領域であれば特に限定されず、例えば、表示パネル用基板の外周領域が挙げられる。また、表示パネル用基板がマザーガラス基板であって、表示パネル用基板内に複数の表示領域が配置される場合には、上記額縁領域は、複数の表示領域間の領域を含んでいてもよく、含まなくてもよい。 In the present specification, the frame region is not particularly limited as long as it is a region excluding the display region in the display panel substrate, and includes, for example, an outer peripheral region of the display panel substrate. When the display panel substrate is a mother glass substrate and a plurality of display areas are arranged in the display panel substrate, the frame area may include an area between the plurality of display areas. , It does not have to be included.
上記アライメントマークの中心は、上記表示領域から50mm以内の位置にあることが好ましい。アライメントマークの中心を表示領域から50mmよりも離して配置すると、アライメントマークに基づきマスクの位置及び向きを最適な状態に調整しても、表示領域に到達した時点でのマスクの位置及び向きが最適な状態から外れてしまっているおそれがある。 The center of the alignment mark is preferably at a position within 50 mm from the display area. If the center of the alignment mark is placed more than 50 mm away from the display area, even if the mask position and orientation are adjusted to the optimum state based on the alignment mark, the mask position and orientation when reaching the display area is optimal. There is a possibility that it is out of the normal state.
本発明の一形態として、上記表示パネル用基板は、上記額縁領域内に配線を備え、上記アライメントマークは、上記配線と上記表示領域との間の領域に配置されている形態が挙げられる。この形態によれば、表示領域とアライメントマークの距離が大きくなり過ぎることを防止でき、かつ額縁領域内の配線をアライメントマークとして誤認することを防止できる。 As an embodiment of the present invention, the display panel substrate may include a wiring in the frame region, and the alignment mark may be disposed in a region between the wiring and the display region. According to this embodiment, it is possible to prevent the distance between the display area and the alignment mark from becoming too large, and to prevent the wiring in the frame area from being misidentified as the alignment mark.
なお、上記アライメントマークは、撮像装置によって位置及び向きに関する情報を読み取ることができるものであればよく、その形状及び材質は特に限定されない。例えば、本発明の一形態として、上記アライメントマークは、列状に伸びる遮光部材により形成されている形態が挙げられる。列状に伸びるパターンであることは、位置及び向きの両方に関する情報を得るのに有効であり、遮光体であることは、撮像装置により情報を得るのに有効である。また、単純な形状であることから、撮像装置が認識し損なう可能性が少ない。 The alignment mark is not particularly limited as long as it can read information on the position and orientation by the imaging device. For example, as an embodiment of the present invention, the alignment mark may be formed by a light shielding member extending in a row. The pattern extending in a row is effective for obtaining information on both the position and the orientation, and the light shielding body is effective for obtaining information by the imaging device. Moreover, since it is a simple shape, there is little possibility that the imaging apparatus will fail to recognize.
本発明の一形態として、上記アライメントマークは、表示領域内のアライメントパターンと平行に伸びている形態が挙げられる。この形態によれば、撮像装置は、額縁領域内に設けた上記アライメントマークを手がかりにして、正確かつ容易に表示領域内のアライメントパターンを認識することができる。なお、上記アライメントマークと上記アライメントパターンとが平行に伸びるとは、上記アライメントマークに含まれる直線部分と上記アライメントパターンに含まれる直線部分とにより形成される角度が3°未満であることを意味し、好ましくは1°未満である。 As one form of this invention, the said alignment mark has the form extended in parallel with the alignment pattern in a display area. According to this aspect, the imaging apparatus can recognize the alignment pattern in the display area accurately and easily using the alignment mark provided in the frame area as a clue. The alignment mark and the alignment pattern extending in parallel mean that the angle formed by the straight line portion included in the alignment mark and the straight line portion included in the alignment pattern is less than 3 °. , Preferably less than 1 °.
本発明の一形態として、上記アライメントマークは、表示領域内のアライメントパターンと平行な150μm以上の直線部分を有する形態が挙げられる。上記アライメントマークに絵素と同程度の長さの直線部分を設ければ、撮像装置によって位置及び向きに関する情報を正確に決定することができる。 As one form of this invention, the said alignment mark has a form which has a 150 micrometers or more linear part parallel to the alignment pattern in a display area. If the alignment mark is provided with a straight line portion having the same length as that of the picture element, information regarding the position and orientation can be accurately determined by the imaging device.
本発明の一形態として、上記アライメントマークは、表示領域内のアライメントパターンと平行に配置され、かつ点線状に配置されている形態が挙げられる。この形態によっても、撮像装置は、額縁領域内に設けた上記アライメントマークを手がかりにして、正確かつ容易に表示領域内のアライメントパターンを認識することができる。 As one form of this invention, the said alignment mark is arrange | positioned in parallel with the alignment pattern in a display area, and the form arrange | positioned at dotted line form is mentioned. Also in this form, the imaging apparatus can recognize the alignment pattern in the display area accurately and easily using the alignment mark provided in the frame area as a clue.
本発明の一形態として、上記表示パネル用基板は、液晶表示パネルに用いられる基板であり、配向膜を備える形態が挙げられる。光配向処理における露光状態は、液晶表示装置の表示品位に強く関連することから、額縁領域内に上記アライメントマークを設けることにより光配向処理における露光の正確性を向上させれば、液晶表示装置の表示品位を優れたものとすることができる。 As one form of this invention, the said board | substrate for display panels is a board | substrate used for a liquid crystal display panel, and the form provided with an alignment film is mentioned. Since the exposure state in the photo-alignment process is strongly related to the display quality of the liquid crystal display device, if the exposure accuracy in the photo-alignment process is improved by providing the alignment mark in the frame region, the liquid crystal display device The display quality can be improved.
本発明に係る表示パネル用基板、及び、それを用いた基板露光方法によれば、所定の位置から所定の方向に向けて正確に露光を開始することができることから、基板の露光開始位置の近傍においても精度よく露光ができる。 According to the display panel substrate and the substrate exposure method using the display panel substrate according to the present invention, the exposure can be accurately started in a predetermined direction from a predetermined position. Can be accurately exposed.
実施形態1
本実施形態に係る表示パネル用基板、及び、その基板を用いた露光方法について、図1〜11を参照して説明する。
A display panel substrate according to the present embodiment and an exposure method using the substrate will be described with reference to FIGS.
図1は、実施形態1に係る露光方法において、表示領域への露光前の状態を示す斜視模式図であり、図2は、実施形態1に係る露光方法において、表示領域への露光中の状態を示す斜視模式図である。 FIG. 1 is a schematic perspective view illustrating a state before exposure of a display area in the exposure method according to the first embodiment. FIG. 2 is a state during exposure of the display area in the exposure method according to the first embodiment. FIG.
本実施形態に係る基板の露光方法は、いわゆる「走査(スキャン)露光」と呼ばれる方式を用いている。図1及び2に示すように、スリット状の透光部が形成されたマスク50を用い、このマスク50の透光部を通じて、マザーガラス基板10の表面に紫外線を照射しつつマザーガラス基板10を移動させるものである。図1、2中の矢印が、マザーガラス基板10の移動方向を示している。本実施形態に係る露光方法は、マザーガラス基板10に形成される配向膜に対して、光配向処理を施す工程に適用される。
The substrate exposure method according to the present embodiment uses a so-called “scanning exposure” method. As shown in FIGS. 1 and 2, the
マザーガラス基板10は、液晶表示パネルのアレイ基板又はカラーフィルタ基板を製造するためのものであり、1枚のマザーガラス基板10から6枚のアレイ基板又はカラーフィルタ基板を切り出すことができる。なお、本実施形態では、表示パネル用基板としてマザーガラス基板10を例にとって説明するが、本発明の表示パネル用基板は、単体のアレイ基板、単体のカラーフィルタ基板であってもよい。
The
マザーガラス基板10には、各アレイ基板又はカラーフィルタ基板に対応して、6つの表示領域11が設けられている。アレイ基板に対応する表示領域では、互いに交差するソース信号線及びゲート信号線が網目状に形成されており、ソース信号線及びゲート信号線により区画された各絵素領域に、薄膜トランジスタ及び絵素電極が形成されている。カラーフィルタ基板に対応する表示領域では、ブラックマトリックスが網目状に形成されており、ブラックマトリックスにより区画された各絵素領域に、カラーフィルタが形成されている。そして、マザーガラス基板の表面には光配向処理が適用可能な配向膜が形成されている。
The
マザーガラス基板10の外周領域(額縁領域)には、アライメントマーク13が設けられている。このアライメントマーク13は、本実施形態に係る露光方法の実施において、表示領域11への露光を開始する前に、基板10の位置及び向きに応じて、予めマスク50の位置及び向きを調整するためのものである。そのような調整により、表示領域11に対して露光を開始する時点においてマスク50が急激に大きく変位することがなく、露光位置の精度の向上を図ることができ、露光ムラの発生を防止できる。また、表示領域11内のパターンは複雑であるため、表示領域11への露光開始時に表示領域11内の所定の追従用パターン(アライメントパターン)を認識し損なう場合があるが、額縁領域内の所定の位置に配置されたアライメントマーク13により事前調整がなされることで、追従用パターン(アライメントパターン)の捕捉精度を向上させることができる。
An
アライメントマーク13の中心は、表示領域11から2mm〜50mm離れた位置に設けられる。本願発明者の実験によれば、アライメントマーク13を表示領域11に隣接して配置したとき(アライメントマーク13の長さは2mmであり、アライメントマーク13の中心と表示領域11の境界との距離は1mmであった)には、80%以上の割合で、表示領域11内の追従用パターン(アライメントパターン)の認識を正確に行うことができなかった。また、アライメントマーク13を表示領域11から52mm離れた位置に配置したときには、表示領域11内の追従用パターン(アライメントパターン)の認識を正確に行うことができなかった割合は、1〜2%程度であった。しかしながら、アライメントマーク13を配置するために額縁領域を50mm以上設けることは、表示装置用基板の他の設計上の要素を考慮すると困難な場合が多い。また、上記した実験結果では、不良率は1〜2%程度であったが、アライメントマーク13の中心と表示領域11との間隔が大きくなり過ぎると、不良率が増加するおそれがある。
The center of the
また、アライメントマーク13を読み取ったときのずれ量(その時点で補正が必要な量)は、最大で50μm程度である。一方、一般的な装置の動作状況は、例えば、位置合わせ時のマスクの最大移動速度が1mm/sec、その加速度が25mm/sec2であり、基板の搬送速度が90mm/secである。この条件からは、50μmのずれを補正するためには、アライメントマーク13の中心と表示領域11との距離が6.3mm必要といえる。但し、例えば基板の搬送速度は90mm/secに限られず、50mm/sec〜200mm/secが一般的な範囲である。これらのことから、アライメントマーク13の中心と表示領域11との距離の下限は、5mm以上であることが好ましく、8mm以上であることがより好ましい。アライメントマーク13の中心と表示領域11との距離の上限は、20mm以下であることが好ましい。また、アライメントマーク13は、認識率を向上させる観点から、額縁領域内の配線と表示領域との間の領域に配置されていることが好ましい。Further, the amount of deviation when reading the alignment mark 13 (the amount that needs to be corrected at that time) is about 50 μm at the maximum. On the other hand, the operation status of a general apparatus is, for example, that the maximum moving speed of the mask during alignment is 1 mm / sec, the acceleration is 25 mm / sec 2 , and the substrate transport speed is 90 mm / sec. From this condition, it can be said that the distance between the center of the
アライメントマーク13の寸法は特に限定されない。アライメントマーク13の幅は、10μm以上であることが好ましく、また、50μm以下であることが好ましい。アライメントマーク13の基板搬送方向の長さは、150μm以上であることが好ましく、500μm以上であることがより好ましく、また、10mm以下であることが好ましい。露光機にアライメントマーク13を認識させる観点からは、アライメントマーク13の基板搬送方向における長さは、通常1mm以下でよい。
The dimension of the
図3は、実施形態1に係る表示パネル用基板に形成されたアライメントマークと、アレイ基板に対応する表示領域の端部とを拡大して示した平面模式図である。図3に示すように、露光されるマザーガラス基板がアレイ基板を製造するためのものであれば、幅15μm、長さ500μm程度の矩形パターンを、アレイ基板に対応する表示領域11から2mm〜50mm離れた位置に、アライメントマーク13として形成する。矩形パターン13は、単純な形状であることから、撮像装置が認識し損なう可能性が少ない点で有利である。矩形パターン13は、ソース信号線15と同一工程で形成され、ソース信号線15と同じ材料からなる。
FIG. 3 is an enlarged schematic plan view showing the alignment marks formed on the display panel substrate according to the first embodiment and the end of the display area corresponding to the array substrate. As shown in FIG. 3, if the mother glass substrate to be exposed is for manufacturing an array substrate, a rectangular pattern having a width of about 15 μm and a length of about 500 μm is formed from 2 mm to 50 mm from the
ソース信号線15は、2本を1組として配置されており、矩形パターン13は、その中心線が、表示領域11に形成された1組のソース信号線15の中心線と一致する位置に形成される。矩形パターン13と1組のソース信号線15の中心線とが一致していることにより、撮像装置が1組のソース信号線15を捕捉し損なうことが防止されている。撮像装置は、表示領域11内では1組のソース信号線15を追従用のパターン(アライメントパターン)とし、これによって表示領域11内の全体に対して正確な露光が行われる。
The two
また、露光されるマザーガラス基板がカラーフィルタ基板を製造するためのものであれば、幅15μm、長さ500μm程度の矩形パターンを、カラーフィルタ基板に対応する表示領域11から2mm〜50mm離れた位置に、アライメントマーク13として形成する。この矩形パターン13は、ブラックマトリックスと同一工程で形成され、その中心線が、表示領域11に形成されたブラックマトリックスの中心線と一致する位置に形成される。撮像装置は、表示領域11内ではブラックマトリックスを追従用のパターン(アライメントパターン)とし、これによって表示領域11内の全体に対して正確な露光が行われる。
If the mother glass substrate to be exposed is for manufacturing a color filter substrate, a rectangular pattern having a width of about 15 μm and a length of about 500 μm is positioned 2 mm to 50 mm away from the
以上のように、本実施形態に係る表示パネル用基板では、ソース信号線15又はブラックマトリックスを形成する工程において、併せてアライメントマーク13を形成することができる。したがって、アライメントマーク13を形成するための特別の工程を追加する必要がなく、基板製造のコスト及び時間の増加を招くこともない。
As described above, in the display panel substrate according to the present embodiment, the
図4は、実施形態1に係る露光方法において、表示パネル用基板の向きとフォトマスクに設けられた透光部の中心線とを平行に調整する前の状態を示す平面模式図である。図4に示したように、基板10が、その搬送方向(図4中の矢印参照)に対して傾いており、かつフォトマスク50のスリット状の透光部の中心線と平行になっていない状態では、基板10に設けられた絵素の配列方向に沿って表示領域11を露光することができない。基板の搬送方向の長さが2460mmであれば、基板の前端と後端との間で実際上250μm程度の位置ずれが生じることがあるのに対し、追従用パターン(アライメントパターン)が所定の位置から5μm以上ずれてしまうと、認識することが困難となってしまう。
FIG. 4 is a schematic plan view showing a state before adjusting the orientation of the display panel substrate and the center line of the translucent portion provided on the photomask in the exposure method according to the first embodiment. As shown in FIG. 4, the
これに対して、本実施形態では、基板10の表示領域11がフォトマスクの下に到達する前に、表示領域11よりも2mm〜50mmフォトマスク50側に位置するアライメントマーク13の位置及び向きを確認する。そして、その確認結果に基づき、基板10の搬送を止めることなく、基板10の搬送方向とフォトマスク50のスリット状の透光部の中心線とが所望の角度(例えば、平行)となるように、基板10及びフォトマスク50の少なくとも一方の位置及び角度を調整する。これにより、所定の位置から所定の方向に向けて正確に露光を開始することができることから、基板の露光開始位置である表示領域11の端部においても精度よく露光ができる。
On the other hand, in the present embodiment, before the
図5は、実施形態1に係る露光機の要部の構成を概念的に示した側方図である。露光機は、基板10に紫外線を照射する露光ユニット51と、基板10を載置して移動させるためのステージ55とを備える。
FIG. 5 is a side view conceptually showing the structure of the main part of the exposure apparatus according to the first embodiment. The exposure machine includes an exposure unit 51 that irradiates the
露光ユニット51は、紫外線を発する紫外線光源を備え、マスク50を介して基板10の表面に対して所定の照射角で紫外線を照射できるように構成される。光源は、照射対象に応じて適宜選択すればよく、可視光線を発する光源であってもよい。
The exposure unit 51 includes an ultraviolet light source that emits ultraviolet light, and is configured to irradiate the surface of the
また、各露光ユニット51は、撮像手段53と、記憶手段と、照合手段と、マスク移動手段とを備える。撮像手段53は、基板10の表面を撮影できる。例えばCCDカメラ等が適用できる。記憶手段は、露光の位置合わせの基準となる基準画像を記憶しておくことができる。照合手段は、撮像手段53が撮影した画像と基準画像とを比較照合して、実際に露光している位置と露光すべき位置とのズレを算出する。マスク移動手段は、照合手段によるズレの算出結果に基づいて、マスク50の位置及び/又は角度を補正する。なお、照合手段は、基準画像を用いる代わりに、基板10を撮像した結果とマスク50を撮像した結果とを比較照合する方法によっても、同様にマスク50の位置及び/又は角度を補正することができる。
Each exposure unit 51 includes an
マスク50は、例えば板状の部材であり、所定の箇所に所定の寸法形状の透光部が設けられる。したがって、基板10が搬送されてマスク50の直下を通過すると、マスク50の透光部の直下を通過した領域のみが露光される。この結果、基板10の表面の所定の細長い線状の領域が露光される。透光部としては、光(本実施形態では紫外線)を透過することができれば特に限定されず、例えば、マスクに設けた開口であってもよいし、透明な膜が形成された部分であってもよい。
The
また、図1に示したように、露光機は、複数のマスク50(言い換えれば、露光ユニット51)を備える。そして、露光ユニット51が基板10の進行方向に対して垂直に並べられる。これにより、基板10の全幅に亘って1回の走査で露光できる。なお、各露光ユニット51は、それぞれ独立して上記の動作を行うことができる。
Further, as shown in FIG. 1, the exposure apparatus includes a plurality of masks 50 (in other words, exposure units 51). Then, the exposure units 51 are arranged perpendicular to the traveling direction of the
次に、露光機を用いて、本実施形態に係る基板に対し、本発明の実施形態に係る露光方法を実施する動作について説明する。 Next, an operation of performing the exposure method according to the embodiment of the present invention on the substrate according to the embodiment using an exposure machine will be described.
まず、ステージ55上に基板10を載置する。このとき、アライメントマーク13が、ステージ55による基板10の進行方向(図1中の矢印が指す方向)の最も前方に位置するように、基板10を置く。
First, the
ステージ55による基板10の搬送が開始されると、まず基板10の表面に形成されたアライメントマーク13が各露光ユニット51の撮像手段53の視野に入り、撮像手段53はこれを撮影する。照合手段は、撮像手段53が撮影したアライメントマーク13の画像と、記憶手段が記憶している基準画像とを比較照合し、露光すべき位置と、実際に露光している位置とのズレを算出する。そして補正手段は、この算出結果に基づいて、マスク50の位置(特に、基板10の進行方向に対して直角方向の位置)や角度(特に、基板10の進行方向に対する角度)を補正する。
When the conveyance of the
アライメントマーク13の中心線は、表示領域11に形成される1組のソース信号線15又はブラックマトリックスの中心線と一致している(図3参照)。したがって、アライメントマーク13を用いてマスク50の位置や角度が補正されると、表示領域11に形成される1組のソース信号線15又はブラックマトリックスを撮影して補正をしたのと同じ効果が得られる。なお、1組のソース信号線15又はブラックマトリックスは、表示領域11の露光時に撮像手段の撮影対象とされるアライメントパターンとして用いられる。
The center line of the
アライメントマーク13が撮像手段53によって撮影可能な位置に達した時点においては、基板10の表示領域11は、マスク50の直下には達していない。すなわち、まだ露光が開始されない。したがって、アライメントマーク13を用いた補正によってマスク50が大きく移動したとしても、表示領域11に対する露光には何らの影響を及ぼさない。
When the
基板10がさらに進行すると、基板10の表示領域11が撮像手段53の視野に入る。そうすると、撮像手段53は表示領域11に形成されるアライメントパターンを撮影できるようになり、このアライメントパターンに基づいてマスク50の位置及び角度の補正が行われる。また、それとほぼ同時に、基板10の表示領域11が露光される位置に達する。上記のとおり、基板10がこの位置に達するまでに、アライメントマーク13によるマスク50の位置及び角度の補正が行われている。したがって、この位置に達した時点では、マスク50の位置及び角度が大きく変化することがない。この結果、表示領域11に対する露光の開始位置の近傍において、露光位置の精度の向上を図ることができ、露光ムラの発生を防止できる。
As the
以降、基板10を搬送しつつ、表示領域11に形成されたアライメントパターンの撮影、撮影した画像と基準画像との比較照合による露光位置のズレの算出、及び、算出結果に基づいたマスク50の位置及び角度の補正を継続的に行う。その結果、基板10の1回の搬送によって、所定の線状の箇所に露光を施すことができる。
Thereafter, while the
このように本実施形態に係る露光方法は、表示領域11に対して露光を開始する前に、あらかじめ表示領域11の外側に形成されるアライメントマーク13を用いてマスク50の位置及び角度を補正する。
As described above, the exposure method according to the present embodiment corrects the position and angle of the
このような動作を実現するため、基板10のアライメントマーク13は、基板10をステージ55上に載置して搬送した際に、露光ユニット51の撮像手段53が撮影できる位置に形成される。また、基板10に形成されるアライメントマーク13の数は、露光機が備える露光ユニット51の数に等しい数とされる。
In order to realize such an operation, the
本実施形態に係る露光方法は、光配向処理を施す工程に適用されるものである。光配向処理は、さまざまな表示モードの液晶表示パネルに適用できるものであるが、なかでも、ねじれネマチック垂直配向(Vertical Alignment Twisted Nematic(VATN))モードの液晶表示パネルに好適である。以下では、図6〜8を参照して、本実施形態に係る露光方法によりVATNモードの液晶表示パネルを作製する方法を説明する。なお、図6〜8では、説明の便宜上、表示領域11に形成されたパターンを図3に示したパターンよりも簡略化している。
The exposure method according to this embodiment is applied to a step of performing a photo-alignment process. The optical alignment treatment can be applied to liquid crystal display panels in various display modes, and is particularly suitable for a liquid crystal display panel in a twisted nematic vertical alignment (VATN) mode. Hereinafter, a method of manufacturing a VATN mode liquid crystal display panel by the exposure method according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 6-8, the pattern formed in the
図6は、実施形態1に係る露光方法を用いたアレイ基板に対する光配向処理を模式的に示した図である。本実施形態に適用される絵素の構造は特に限定されるものではない。ここでは、ソース信号線19とゲート信号線17に囲まれる領域に絵素電極21が形成され、薄膜トランジスタにより絵素の駆動を制御するという、一般的な構成の絵素を例に用いて説明する。アレイ基板については、図6に示すように、各絵素内にその両側のソース信号線19の略中間(図中の線A)で二分されて形成される2つの領域を想定する。そしてそれぞれの領域に対して、絵素の面の法線に対して所定の角度θだけ傾斜した方向から紫外線を照射する。各領域に対する紫外線の照射の向きは、それぞれ照射される紫外線の光軸を絵素の面に投影した場合に、これらの投影した光軸がソース信号線19に平行でかつ互いに180°異なる向きとする。
FIG. 6 is a diagram schematically showing a photo-alignment process for the array substrate using the exposure method according to the first embodiment. The structure of the picture element applied to this embodiment is not particularly limited. Here, a
図7は、実施形態1に係る露光方法を用いたカラーフィルタ基板に対する光配向処理を模式的に示した図である。図7に示すように、カラーフィルタ基板には、ブラックマトリックス23が格子状に形成され、格子により区分された各絵素内にカラーフィルタ層が形成される。カラーフィルタ基板については、アレイ基板と貼り合わせた際にアレイ基板のゲート信号線17に平行となる、絵素の境界を構成する2辺の略中間(図中の線B)で二分されて形成される2つの領域を想定する。そしてそれぞれの領域に対して、絵素の面の法線に対して所定の角度θだけ傾斜した方向から紫外線を照射する。各領域に対する紫外線の照射の向きは、それぞれ照射される紫外線の光軸を絵素の面に投影した場合に、これらの投影した光軸が、アレイ基板のゲート信号線17に平行でかつ互いに180°異なる向きとする。
FIG. 7 is a diagram schematically showing a photo-alignment process for the color filter substrate using the exposure method according to the first embodiment. As shown in FIG. 7, on the color filter substrate, a
図8は、図6に示したアレイ基板と図7に示したカラーフィルタ基板とを貼り合わせて構成した液晶表示パネルについて、各絵素内における液晶分子の配向方向を模式的に示した図である。上記のように配向処理が施された基板どうしを貼り合わせて液晶表示パネルを構成すると、図8に示すように、両基板の間に充填される液晶分子は、各基板の各領域に施された配向処理の向き、すなわち紫外線の照射方向にしたがって配向する。その結果、各絵素内には、液晶分子の配向の向きが互いに異なる複数のドメイン領域が形成される。図8中の矢印は、両基板面から等距離に位置する液晶分子の配向の向きを示している。 FIG. 8 is a diagram schematically showing the orientation direction of the liquid crystal molecules in each pixel for the liquid crystal display panel formed by bonding the array substrate shown in FIG. 6 and the color filter substrate shown in FIG. is there. When the liquid crystal display panel is configured by bonding the substrates subjected to the alignment treatment as described above, the liquid crystal molecules filled between the two substrates are applied to each region of each substrate as shown in FIG. Alignment is performed according to the direction of the alignment treatment, that is, the irradiation direction of ultraviolet rays. As a result, a plurality of domain regions having different orientation directions of liquid crystal molecules are formed in each picture element. The arrows in FIG. 8 indicate the orientation directions of the liquid crystal molecules located at the same distance from both substrate surfaces.
図9は、実施形態1に係る露光方法に用いられるアレイ基板用フォトマスクの構成を示した平面模式図である。図10は、図9のフォトマスクとアレイ基板に形成されたパターンとの寸法及び位置の関係を示した図である。なお、図10では、説明の便宜上、表示領域11に形成されたパターンを図3に示したパターンよりも簡略化している。
FIG. 9 is a schematic plan view showing the configuration of an array substrate photomask used in the exposure method according to the first embodiment. FIG. 10 is a diagram showing the relationship between the size and position of the photomask of FIG. 9 and the pattern formed on the array substrate. In FIG. 10, for convenience of explanation, the pattern formed in the
図9に示すように、アレイ基板用フォトマスク60は、略長方形の板状の部材である。そして紫外線が通過できるスリット状の透光部61が、所定のピッチPxで複数平行に形成されている。ピッチPxは、図10に示すように、アレイ基板に形成されるソース信号線19のピッチに等しく設定される。また、透光部61の幅(短い側の寸法)Lxは、ソース信号線19のピッチの約1/2の寸法に設定される。
As shown in FIG. 9, the
図11は、実施形態1に係る露光方法に用いられるカラーフィルタ基板用フォトマスクと、カラーフィルタ基板に形成されたパターンとの寸法及び位置の関係を示した図である。 FIG. 11 is a diagram showing the relationship between the dimensions and positions of the color filter substrate photomask used in the exposure method according to the first embodiment and the pattern formed on the color filter substrate.
カラーフィルタ基板用フォトマスク70は、アレイ基板用フォトマスク60とほぼ同一の構成を備える(図9参照)。すなわち、紫外線が通過できるスリット状の透光部71が、所定のピッチPyで複数平行に形成される。ピッチPyは、カラーフィルタ基板に形成されたブラックマトリックス23のピッチ(ここでは、アレイ基板と重ね合わせた場合に、アレイ基板のゲート信号線17に平行する辺のピッチ)と等しくなるように設定される。また、透光部71の幅(短い側の寸法)Lyは、ブラックマトリックス23のピッチの約1/2の寸法に設定される。
The color
このようなマスク60、70を用い、上述した露光方法によって、各基板を露光すると、各基板とも、各絵素の半分の領域が、基板の一回の移動により露光される。その後、露光位置を透光部の半ピッチ分ずらし、紫外線の照射の角度を変えて残りの半分の領域について露光する。この結果、各絵素の半分ずつの領域が互いに異なる方向に配向処理される。
When each substrate is exposed by the above-described exposure method using
実施形態2
本実施形態は、表示パネル用基板の額縁領域に配置されるアライメントマークの別の一例を示すものである。図12は、実施形態2に係る表示パネル用基板に形成されたアライメントマークを拡大して示した平面模式図である。図12に示すように、本実施形態では、面状に配置された部材に、幅(W)15μm、長さ(L)500μm程度のスリット状の切欠き部(抜き部)が設けられ、この切欠き部がアライメントマークとして用いられる。上記面状に配置された部材としては、アレイ基板に対応する表示領域から2mm〜50mm離れた位置に設けられる場合であれば、ソース信号線と同一工程で形成される金属部材が用いられ、カラーフィルタ基板に対応する表示領域から2mm〜50mm離れた位置に設けられる場合であれば、ブラックマトリックスと同一工程で形成される遮光部材が用いられる。切欠き部の中心線は、表示領域に形成されたソース信号線又はブラックマトリックスの中心線と一致する位置に形成される。Embodiment 2
The present embodiment shows another example of alignment marks arranged in the frame region of the display panel substrate. FIG. 12 is an enlarged schematic plan view showing alignment marks formed on the display panel substrate according to the second embodiment. As shown in FIG. 12, in the present embodiment, a slit-shaped notch (extracted portion) having a width (W) of 15 μm and a length (L) of about 500 μm is provided in the planarly arranged member. The notch is used as an alignment mark. As the member arranged in a planar shape, a metal member formed in the same process as the source signal line is used as long as it is provided at a position 2 mm to 50 mm away from the display area corresponding to the array substrate. In the case of being provided at a position 2 mm to 50 mm away from the display area corresponding to the filter substrate, a light shielding member formed in the same process as the black matrix is used. The center line of the notch is formed at a position that coincides with the center line of the source signal line or black matrix formed in the display area.
実施形態3
本実施形態は、表示パネル用基板の額縁領域に配置されるアライメントマークの別の一例を示すものである。図13は、実施形態3に係る表示パネル用基板に形成されたアライメントマークを拡大して示した平面模式図である。図13に示すように、本実施形態では、アライメントマークは、H字形状を有しており、幅(W)15μm、長さ(L)500μm程度の直線部の上端及び下端にそれぞれ、左右方向に伸びる直線部が、直角となるように、その中点で接続されている。アレイ基板に対応する表示領域から2mm〜50mm離れた位置に設けられる場合であれば、ソース信号線と同一工程で形成される金属部材が用いられ、カラーフィルタ基板に対応する表示領域から2mm〜50mm離れた位置に設けられる場合であれば、ブラックマトリックスと同一工程で形成される遮光部材が用いられる。アライメントマークの中心線は、表示領域に形成されたソース信号線又はブラックマトリックスの中心線と一致する位置に形成される。H字形状のアライメントマークは、他のパターンとの混同を生じにくい点で有利である。Embodiment 3
The present embodiment shows another example of alignment marks arranged in the frame region of the display panel substrate. FIG. 13 is an enlarged schematic plan view showing alignment marks formed on the display panel substrate according to the third embodiment. As shown in FIG. 13, in the present embodiment, the alignment mark has an H-shape, and the left and right directions are respectively provided at the upper end and the lower end of a linear portion having a width (W) of 15 μm and a length (L) of about 500 μm. The straight line portions extending in a straight line are connected at the midpoint so as to form a right angle. If it is provided at a position 2 mm to 50 mm away from the display area corresponding to the array substrate, a metal member formed in the same process as the source signal line is used, and 2 mm to 50 mm from the display area corresponding to the color filter substrate. If it is provided at a distant position, a light shielding member formed in the same process as the black matrix is used. The center line of the alignment mark is formed at a position that coincides with the center line of the source signal line or black matrix formed in the display area. The H-shaped alignment mark is advantageous in that it does not easily cause confusion with other patterns.
実施形態4
本実施形態は、表示パネル用基板の額縁領域に配置されるアライメントマークの別の一例を示すものである。図14は、実施形態4に係る表示パネル用基板に形成されたアライメントマークを拡大して示した平面模式図である。図14に示すように、本実施形態では、アライメントマークは、幅(W)15μm、全長(L)500μm程度の点線状のパターンである。アレイ基板に対応する表示領域から2mm〜50mm離れた位置に設けられる場合であれば、ソース信号線と同一工程で形成される金属部材が用いられ、カラーフィルタ基板に対応する表示領域から2mm〜50mm離れた位置に設けられる場合であれば、ブラックマトリックスと同一工程で形成される遮光部材が用いられる。アライメントマークの中心線は、表示領域に形成されたソース信号線又はブラックマトリックスの中心線と一致する位置に形成される。Embodiment 4
The present embodiment shows another example of alignment marks arranged in the frame region of the display panel substrate. FIG. 14 is a schematic plan view showing an enlarged alignment mark formed on the display panel substrate according to the fourth embodiment. As shown in FIG. 14, in this embodiment, the alignment mark is a dotted line pattern having a width (W) of 15 μm and a total length (L) of about 500 μm. If it is provided at a position 2 mm to 50 mm away from the display area corresponding to the array substrate, a metal member formed in the same process as the source signal line is used, and 2 mm to 50 mm from the display area corresponding to the color filter substrate. If it is provided at a distant position, a light shielding member formed in the same process as the black matrix is used. The center line of the alignment mark is formed at a position that coincides with the center line of the source signal line or black matrix formed in the display area.
上述の各実施形態は、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲でさまざまな変更が施されてもよく、例えば、特定の実施形態に記載された構成を他の実施形態に記載された構成により置き換えてもよいし、各実施形態同士を組み合わせてもよい。 Various modifications may be made to the above-described embodiments without departing from the technical idea of the present invention. For example, a configuration described in a specific embodiment may be changed according to a configuration described in another embodiment. You may replace and you may combine each embodiment.
上述の各実施形態では、アレイ基板については、基板をソース信号線の延伸方向に移動させつつ露光する構成を示したが、ゲート信号線の延伸方向に移動させつつ露光する構成であってもよい。この場合、アライメントマークが形成される位置を変更し、上記説明における「ゲート信号線」と「ソース信号線」とを読み替えればよい。 In each of the embodiments described above, the array substrate is exposed while moving the substrate in the extending direction of the source signal line. However, the array substrate may be exposed while moving in the extending direction of the gate signal line. . In this case, the position where the alignment mark is formed may be changed, and the “gate signal line” and the “source signal line” in the above description may be read.
上述の各実施形態では、光配向処理を施す工程を例示したが、本発明に係る表示パネル用基板、及び、その基板を用いた露光方法は、カラーフィルタ基板の作製、アレイ基板の作製に適用してもよい。それらの場合であっても、アライメントマークの配置に本発明を適用することで同様の効果を得ることができる。 In each of the above-described embodiments, the step of performing the photo-alignment process is exemplified. However, the display panel substrate and the exposure method using the substrate according to the present invention are applied to the production of a color filter substrate and the production of an array substrate. May be. Even in those cases, the same effect can be obtained by applying the present invention to the arrangement of the alignment marks.
カラーフィルタ基板を作製する場合としては、例えば、ブラックマトリックスのパターンを形成するための露光、各色のカラーフィルタのパターンを形成するための露光が挙げられる。カラーフィルタの色は特に限定されず、赤色、緑色、青色の3色であってもよいし、赤色、緑色、青色、黄色の4色であってもよい。この場合、光の照射角度(θ)は特に限定されず、0°でよい。 Examples of producing a color filter substrate include exposure for forming a black matrix pattern and exposure for forming a color filter pattern of each color. The color of the color filter is not particularly limited, and may be three colors of red, green, and blue, or may be four colors of red, green, blue, and yellow. In this case, the light irradiation angle (θ) is not particularly limited, and may be 0 °.
アレイ基板を作製する場合としては、例えば、ゲート信号線、ソース信号線、絶縁膜等のパターンを形成するための露光が挙げられる。パターンの元になる各種薄膜の上にレジストを塗布し露光を行ってもよいし、パターンの元になる各種薄膜が感光性の材料であれば直接露光してもよい。また、配線等の形成においては、露光する光をパルス状に繰り返し照射することで直線以外の複雑なパターンを形成することも可能である。 In the case of producing an array substrate, for example, exposure for forming a pattern such as a gate signal line, a source signal line, and an insulating film can be mentioned. A resist may be applied on the various thin films that form the pattern and exposed, or if the various thin films that form the pattern are photosensitive materials, direct exposure may be performed. In formation of wiring and the like, it is also possible to form a complicated pattern other than a straight line by repeatedly irradiating light to be exposed in a pulse shape.
なお、本願は、2010年12月3日に出願された日本国特許出願2010−270563号を基礎として、パリ条約ないし移行する国における法規に基づく優先権を主張するものである。該出願の内容は、その全体が本願中に参照として組み込まれている。 In addition, this application claims the priority based on the Paris Convention or the laws and regulations in the country to which transition is based on Japanese Patent Application No. 2010-270563 filed on December 3, 2010. The contents of the application are hereby incorporated by reference in their entirety.
10 マザーガラス基板
11 表示領域
13 アライメントマーク(矩形パタ−ン)
15 ソース信号線
17 ゲート信号線
19 ソース信号線
21 絵素電極
23 ブラックマトリックス
50 マスク
51 露光ユニット
53 撮像手段
55 ステージ
60 アレイ基板用フォトマスク
61 透光部
70 カラーフィルタ基板用フォトマスク
71 透光部
10
15
Claims (7)
前記表示パネル用基板は、複数の絵素が配列された表示領域と、前記表示領域に隣接する額縁領域とを有し、
前記表示領域内にアライメントパターンを備え、かつ前記額縁領域内にアライメントマークを備え、
前記アライメントマークは、前記アライメントパターンと平行に伸びる矩形状のパターンであり、かつ前記露光ユニットの数と同数設けられたものであり、
前記アライメントマークの中心は、前記表示領域から2mm以上離れた位置にあり、
前記走査露光は、前記表示パネル用基板及び前記フォトマスクの少なくとも一方を移動させつつ、前記フォトマスクに設けられた透光部を通じて、前記光源から放出された光を前記表示領域に照射するものであり、
前記基板露光方法は、
前記表示領域内を走査露光する前に、前記撮像装置によって前記アライメントマークの位置及び向きに関する情報を読み取り、
前記フォトマスクが前記額縁領域から前記表示領域へ移動する間に、前記情報に基づいて前記フォトマスクの位置及び/又は向きを調整することを特徴とする基板露光方法。 A light source, an exposure unit with a photo-mask及 Beauty imaging apparatus, the exposure apparatus having a stage, the display panel substrate placed on the stage to a substrate exposure method of scanning exposure,
The display panel substrate has a display area in which a plurality of picture elements are arranged, and a frame area adjacent to the display area,
An alignment pattern in the display area, and an alignment mark in the frame area;
The alignment mark is a rectangular pattern extending in parallel with the alignment pattern , and is provided in the same number as the number of the exposure units ,
The center of the alignment mark is at a position 2 mm or more away from the display area,
In the scanning exposure, at least one of the display panel substrate and the photomask is moved, and the display area is irradiated with light emitted from the light source through a light transmitting portion provided in the photomask. Yes,
The substrate exposure method includes:
Before scanning exposure in the display area, the information on the position and orientation of the alignment mark is read by the imaging device,
A substrate exposure method, wherein the position and / or orientation of the photomask is adjusted based on the information while the photomask moves from the frame area to the display area.
前記アライメントマークは、前記配線と前記表示領域との間の領域に配置されていることを特徴とする請求項1又は2に記載の基板露光方法。 The display panel substrate includes a wiring in the frame region,
The substrate exposure method according to claim 1, wherein the alignment mark is disposed in a region between the wiring and the display region.
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