JP2006171576A - 液晶表示装置及びその製造方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】信号線の断線部の修復が、工程を増やさずにより簡単で確実にできる液晶表示装置を提供する。
【解決手段】アレイ基板上の走査線及び信号線の各々最端部の線よりも基板端部側に位置して各走査線及び各信号線を囲繞するように形成され、かつ、各信号線と絶縁層を介して２箇所でそれぞれ交差する冗長配線とを有し、各信号線のうちの少なくとも１本は断線箇所を有しており、冗長配線は、前記断線箇所を有する信号線との２箇所の交差部において凹部を有し、その凹部内が導電材で埋められ、冗長配線と前記断線箇所を有する信号線とが電気的に接続されている。
【選択図】 図３

Description

本発明は、液晶表示装置及びその製造方法に関し、特に、配線の欠陥修正方法を含む液晶表示装置及びその製造方法に関する。
従来、信号線等の配線に断線がある場合の断線修復方法（リペア方法）として、例えば、下記の２つの方法がある。
第１のリペア方法は、レーザＣＶＤ（化学的蒸気薄膜）を用いた方法で、配線パターンの上面開口部と配線パターンの幅方向両側に基板面に到達する程度に形成される空間開口部とが連なる断線修復用コンタクトホールを２つ形成し、レーザＣＶＤ法により、その断線修復用コンタクトホールを有機金属化合物からなるレーザＣＶＤ膜で埋め、それぞれのコンタクトホール内のレーザＣＶＤ膜同士をレーザＣＶＤ膜で接続する、または２つの断線修復用コンタクトホールに埋め込まれたそれぞれのレーザＣＶＤ膜をレーザＣＶＤ法を用いて同一の画素電極に接続する、あるいはそれぞれ異なる画素電極にレーザＣＶＤ膜で接続し、画素電極同士をレーザＣＶＤ膜で接続する、または一方または双方の画素電極に接続されるＴＦＴのドレイン電極と信号線との接続を断つようにする。
第２のリペア方法は、レーザウェルディング（溶接）を用いた方法で、断線修復用コンタクトホールを設けず、断線部の保護膜上に断線している配線パターンの幅よりも広いレーザＣＶＤ膜を断線部を跨いで形成し、レーザウェルディング法により断線部の両端側においてレーザＣＶＤ膜と断線している配線パターンの両端部を接続する（例えば、特許文献１参照）。
特開２００２−１８２２４６号公報
上記２つのリペア方法を用いると、下記の効果がある。
第１のリペア方法では、画素電極形成前に絶縁膜をドライエッチングして断線修復用コンタクトホールを形成するのでレーザ照射による画素電極を汚染しない。
第２のリペア方法では、マスク数を増やす必要がなく、途中工程であっても修復作業が行えるというメリットが得られる。
しかし、第１のリペア方法では、断線修復用コンタクトホールを形成するのにレジストを塗布する工程が必要となる。
また、第２のリペア方法では、レーザＣＶＤ膜の熔融量が不足した場合にはうまく修復できないという欠点がある。
本発明は、信号線の断線部の修復が、工程を増やさずにより簡単で確実にできる液晶表示装置及びその製造方法を提供する。
請求項１に係る発明は、一対の基板と、前記一対の基板間に挟持された液晶層と、からなる液晶表示装置であって、前記一対の基板は、一方がアレイ基板、他方が前記アレイ基板に対向配置される対向基板であり、前記アレイ基板は、その一主面上に少なくとも複数の走査線と、前記走査線と略直交配置される複数の信号線と、前記複数の走査線及び前記複数の信号線の各々最端部の線よりも基板端部側に位置して前記全ての走査線及び前記全ての信号線を囲繞するように形成され、かつ、前記各信号線と絶縁層を介して２箇所でそれぞれ交差する環状の冗長配線と、を有し、前記各信号線のうちの少なくとも１本は断線箇所を有しており、さらに、前記冗長配線は、前記断線箇所を有する信号線との前記２箇所の交差部において凹部を有し、その凹部内が導電材で埋められ、前記冗長配線と前記断線箇所を有する信号線とが電気的に接続されていることを特徴とする液晶表示装置である。
請求項２に係る発明は、前記環状の冗長配線が、前記２箇所の交差部を境に２本に分かれており、この分かれた２本の冗長配線のうち長い方の冗長配線が非導通であることを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置である。
請求項３に係る発明は、前記導通材はタングステンであることを特徴とする請求項１または請求項２記載の液晶表示装置である。
請求項４に係る発明は、前記導通材はクロムであることを特徴とする請求項１または請求項２記載の液晶表示装置である。
請求項５に係る発明は、一対の基板と、前記一対の基板間に挟持された液晶層と、からなる液晶表示装置の製造方法であって、前記一対の基板は、一方がアレイ基板、他方が前記アレイ基板に対向配置される対向基板であり、前記アレイ基板上に、信号線と前記信号線と直交配置される走査線とを各々形成すると共に、前記複数の走査線及び前記複数の信号線の各々最端部の線よりも基板端部側に位置して前記全ての走査線及び前記全ての信号線を囲繞するように、かつ、前記各信号線と絶縁層を介して２箇所でそれぞれ交差する環状の冗長配線を形成する工程と、前記信号線における断線の有無を検出する工程と、前記検出された断線を有する信号線と前記冗長配線とが交差する少なくとも２箇所を検出する工程と、前記検出された前記箇所に凹部を形成する工程と、前記形成された凹部に導電材をそれぞれ充填する工程と、前記交差部を境に分かれた２本の冗長配線のうち一方の冗長配線を非導通とする工程と、を有することを特徴とする液晶表示装置の製造方法である。
請求項６に係る発明は、前記凹部は、前記断線部を有する前記信号線と前記冗長配線とが交差する２箇所において形成されることを特徴とする請求項５記載の液晶表示装置の製造方法である。
請求項７に係る発明は、前記冗長配線は、前記２箇所の交差部を境として、より線長が長い方を非導通とすることを特徴とする請求項５または請求項６記載の液晶表示装置の製造方法である。
請求項８に係る発明は、前記導電材がタングステンであることを特徴とする請求項５乃至請求項７のいずれか１項記載の液晶表示装置の製造方法である。
請求項９に係る発明は、前記導電材がクロムであることを特徴とする請求項５乃至請求項８のいずれか１項記載の液晶表示装置の製造方法である。
本発明であると、冗長配線は、断線箇所を有する信号線との２箇所の交差部において凹部を有し、その凹部内が導電材で埋められ、前記冗長配線と前記断線箇所を有する信号線とが電気的に接続されている。したがって、前記断線箇所が冗長配線で電気的に接続される。また、冗長配線と凹部を設けるだけであるため、工程も増えない。
以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
（１）液晶表示装置１の構成
まず、液晶表示装置１の構成について説明する。
図１は、本実施形態に関わる透過型の液晶表示装置の一部概略断面図を示す。
液晶表示装置１は、アレイ基板１０と、そのアレイ基板１０に対向配置された、ガラス基板１１０の一主面上に配置される網目状のブラックマトリクス１１１と、このブラックマトリクス１１１で区切られた領域に対応して配置される赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３色のカラーフィルタ１１２０、１１２１、図示しないが、１１２２と、各カラーフィルタ上に配置される、たとえば透明電極としてのＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）からなる対向電極１１３とからなる対向基板１１と、それら２枚で一対の基板間に挟持された液晶層１２と、その液晶層１２を構成する液晶材料の配向を規定する、アレイ基板１０と対向基板１１との両方に形成された配向膜１３と、両基板の液晶層１２と接する面とは反対側面に各々配設された、偏光板１４と、から構成される。また、上述のアレイ基板１０と対向基板１１間には、図示しないが基板間のギャップを均一にするビーズスペーサを挟持している。
図２は、液晶表示装置を構成する一対の基板の一方であるアレイ基板を示す平面図である。
アレイ基板１０は、ガラス基板１００の一主表面に形成された、複数の走査線１０１と、その走査線１０１上に、図１のような絶縁膜１０７０を介して前記走査線１０１に略直交配置するよう形成された複数の信号線１０２と、走査線１０１及び信号線１０２の周囲を平面的に囲むように形成された冗長配線１０３と、走査線１０１と信号線１０２との交点付近に配置される薄膜トランジスタ１０４と、薄膜トランジスタ１０４に接続された画素電極１０５とからなる。
薄膜トランジスタ１０４は、走査線１０１に接続されるゲート電極と、絶縁膜を介して形成される半導体層としてのアモルファスシリコン層と、その上の信号線１０２に接続されるソース電極と、画素電極に直結するドレイン電極と、から構成される。
（２）アレイ基板１０の作製方法
このアレイ基板１０は、以下の要領で作製される。
まず、ガラス基板１００の一主面上にアルミニウムを全面に成膜して金属膜を形成し、それをパターニングして走査線１０１及びリペア配線としての環状の冗長配線１０３を形成する。この冗長配線１０３は、ガラス基板１００の四辺近傍の、遮蔽用ブラックマトリクスで遮蔽される部分に形成される。
それらの上にシリコン窒化膜をまた基板全面に形成し、絶縁膜１０７０を形成する。
次にアモルファスシリコンを全面に形成してそれをパターニングし、半導体層としてのアモルファスシリコン層１０８を形成する。
次いで、さらにアルミニウムを全面に成膜して金属膜を形成し、パターニングしてソース電極、ドレイン電極、信号線１０２を形成する。
次に、シリコン窒化膜を基板全面に形成し、絶縁膜１０７１を形成した上、画素電極１０５と図示しないがドレイン電極接続用のコンタクトホールを形成する。
最後に、ＩＴＯを基板全面に成膜して画素電極層を形成し、パターニングして画素電極１０５を形成してアレイ基板１０が完成する。
（３）アレイ基板１０のリペア方法
アレイ基板１０が完成すると、アレイテスターを用いて信号線１０２の断線検査が行われる。信号線１０２のいずれかに断線箇所があると、この検査で断線箇所が検出された場合、以下の方法でこの断線のリペアが行われる。
図３は、本実施形態のリペア方法の各ステップを示す説明図である。
信号線断線検査で断線を有する信号線が検出されると、その断線箇所１１２を有する信号線１０２０と、冗長配線１０３とが交差する点１０９０、１０９１の各々に、パルスレーザＵＶ光３０を照射する（図３（ａ））。
このとき、パルスレーザＵＶ光３０は、０．５から０．９ｍＪ、周波数２．５から３パルスにて２ショット照射するとよい。
これによって、このパルスレーザＵＶ光３０の照射箇所１０９０及び１０９１において、絶縁膜１０７１、信号線１０２、冗長配線１０３及び下層の絶縁膜１０７０が熔融する（図３（ｂ））。この熔融した各層は、１０秒以上そのまま放置すると、その状態で再凝固する。
次いで、原料ガスのＷ（ＣＯ）６雰囲気４０を発生させ、その中で上記パルスレーザＵＶ光３０照射箇所に対してさらにＣＷ（連続発振）レーザＵＶ光５０を照射する。
このとき、ＣＷレーザＵＶ光５０は、２．５から３．０ｍＷにて、１０から１３秒間照射するとよい。
すると、ＣＷレーザＵＶ光５０を照射した箇所において、原料ガス４０が気体の状態からタングステンとして固体化し、堆積する（図３（ｃ））。
これによって、１回目のレーザ照射により熔融させ、再凝固させただけでは不十分であった穿孔部の電気的接続を向上させることができる。
次に、上記２箇所のレーザ光照射箇所を境として分かれた環状の冗長配線１０３のうち、長い方の冗長配線１０３の端部を２箇所それぞれ切断して非導通とする（図３（ｄ））。
このようにしてリペアが完了すると、それが成功しているかどうかをさらにアレイテスター、またはセル組み立て後の一括画像検査にて検査される。
以上のように、信号線１０２と冗長配線１０３との交差部を、パルスＵＶレーザ光３０にて熔融し凝固させるだけでなく、さらにそれにタングステンで孔をうめることで、冗長配線１０４と信号線１０３との導通をよりよくすることができる。
（変更例）
本発明は上記各実施形態に限らず、その主旨を逸脱しない限り種々に変更することができる。
上記実施形態では、スペーサはここではビーズ状で、散布して用いるタイプのビーズスペーサを例示しているが、柱状に形成する柱スペーサであってもかまわない。
上記実施形態では、薄膜トランジスタ１０４の半導体層としてアモルファスシリコン層を用いているが、ポリシリコンを用いることも可能である。
上記実施形態では、薄膜トランジスタ構造をボトムゲート構造として説明しているが、トップゲート構造であってもよい。
上記実施形態では、タングステンを凹部形成部に対して埋めることとしたが、タングステンに代えてクロムを形成したとしても同様の効果を得ることができる。
上記実施形態では、上記２箇所のレーザ光照射箇所を境として分かれた環状の冗長配線１０３のうち、長い方の冗長配線１０３の端部を２箇所それぞれ切断して非導通としたが、１箇所のみを切断して非導通としてもよい。
本発明に関わる液晶表示装置の一部概略断面図である。 アレイ基板の平面図である。 本発明の製造方法を平面的にみた詳細な説明図である。
符号の説明
１ 液晶表示装置
１０ アレイ基板
１００、１１０ ガラス基板
１０１ 走査線
１０２ 信号線
１０２０ 断線部を有する信号線
１０３ 冗長配線
１０４ 薄膜トランジスタ
１０５ 画素電極
１０６ 蓄積容量配線
１０７０、１０７１ 絶縁膜
１０８ アモルファスシリコン層
１０９０、１０９１ 信号線と冗長配線との交差する点
１１ 対向電極
１１１ ブラックマトリクス
１１２０、１１２１、１１２２ カラーフィルタ（Ｒ）、（Ｇ）、（Ｂ）
１１３ 対向電極
１２ 液晶層
１３ 配向膜
１４ 偏光板
２０ 断線部
３０ パルスレーザＵＶ光
４０ 原料ガス雰囲気
５０ ＣＷレーザＵＶ光
６０ 熔融堆積物
７０ タングステン

Claims (9)

  1. 一対の基板と、前記一対の基板間に挟持された液晶層と、からなる液晶表示装置であって、
    前記一対の基板は、一方がアレイ基板、他方が前記アレイ基板に対向配置される対向基板であり、
    前記アレイ基板は、その一主面上に少なくとも複数の走査線と、前記走査線と略直交配置される複数の信号線と、
    前記複数の走査線及び前記複数の信号線の各々最端部の線よりも基板端部側に位置して前記全ての走査線及び前記全ての信号線を囲繞するように形成され、かつ、前記各信号線と絶縁層を介して２箇所でそれぞれ交差する環状の冗長配線と、
    を有し、
    前記各信号線のうちの少なくとも１本は断線箇所を有しており、
    さらに、前記冗長配線は、前記断線箇所を有する信号線との前記２箇所の交差部において凹部を有し、その凹部内が導電材で埋められ、前記冗長配線と前記断線箇所を有する信号線とが電気的に接続されている
    ことを特徴とする液晶表示装置。
  2. 前記環状の冗長配線が、前記２箇所の交差部を境に２本に分かれており、この分かれた２本の冗長配線のうち長い方の冗長配線が非導通である
    ことを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
  3. 前記導通材はタングステンである
    ことを特徴とする請求項１または請求項２記載の液晶表示装置。
  4. 前記導通材はクロムである
    ことを特徴とする請求項１または請求項２記載の液晶表示装置。
  5. 一対の基板と、前記一対の基板間に挟持された液晶層と、からなる液晶表示装置の製造方法であって、
    前記一対の基板は、一方がアレイ基板、他方が前記アレイ基板に対向配置される対向基板であり、
    前記アレイ基板上に、信号線と前記信号線と直交配置される走査線とを各々形成すると共に、前記複数の走査線及び前記複数の信号線の各々最端部の線よりも基板端部側に位置して前記全ての走査線及び前記全ての信号線を囲繞するように、かつ、前記各信号線と絶縁層を介して２箇所でそれぞれ交差する環状の冗長配線を形成する工程と、
    前記信号線における断線の有無を検出する工程と、
    前記検出された断線を有する信号線と前記冗長配線とが交差する少なくとも２箇所を検出する工程と、
    前記検出された前記箇所に凹部を形成する工程と、
    前記形成された凹部に導電材をそれぞれ充填する工程と、
    前記交差部を境に分かれた２本の冗長配線のうち一方の冗長配線を非導通とする工程と、
    を有する
    ことを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
  6. 前記凹部は、前記断線部を有する前記信号線と前記冗長配線とが交差する２箇所において形成される
    ことを特徴とする請求項５記載の液晶表示装置の製造方法。
  7. 前記冗長配線は、前記２箇所の交差部を境として、より線長が長い方を非導通とする
    ことを特徴とする請求項５または請求項６記載の液晶表示装置の製造方法。
  8. 前記導電材がタングステンである
    ことを特徴とする請求項５乃至請求項７のいずれか１項記載の液晶表示装置の製造方法。
  9. 前記導電材がクロムである
    ことを特徴とする請求項５乃至請求項８のいずれか１項記載の液晶表示装置の製造方法。
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