JP2006171610A - 液晶表示装置及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】簡潔な工程で、アレイ基板における信号線の断線を低抵抗にてリペアできる液晶表示装置の製造方法を提供する。
【解決手段】信号線１０２にある断線部２０の信号線断線端部１０２０、１０２１に信号線１０２の幅方向における中心部より少しずらしてコンタクトホール４００、４０１を形成してタングステンを充填し、このタングステンを充填したコンタクトホール５００、５０１及び断線部２０を覆うタングステンライン５０を形成する。
【選択図】 図２

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（いわゆる「リペア」である）を含む液晶表示装置及びその製造方法に関する。

基板上にアレイを形成されたアレイ基板が、その基板の一主面上に有する信号線の一に欠陥を検出された場合、例えば、特許文献１には２つの方法が挙げられている。

第１の方法として、上面開口部と配線パターン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コンタクトホールをレーザー装置のレーザー光遮光用スリットを用いて２つ形成し、レーザＣＶＤ法により上記コンタクトホール内を有機金属化合物からなるレーザＣＶＤ膜で埋め、それらコンタクトホール同士をさらにレーザＣＶＤ膜で接続する、または同一の画素電極とレーザＣＶＤで接続する、またはそれぞれ異なる画素電極と接続し、その画素電極同士をレーザＣＶＤ膜で接続するという方法が挙げられている。

また、第２の方法として、コンタクトホールは設けず、断線部両端部直上を被覆するレーザＣＶＤ膜を形成し、その断線部両端部の各々にレーザウェルディング部を設ける、という方法が挙げられている。
特開２００２−１８２２４６公報

しかしながら、前記第１の方法では、信号線と接続された画素電極は、正常な画素電極と異なる電位となってしまうので、信号線と接続された画素電極が点欠陥として見えてしまう可能性があり、また第２の方法では、信号線とレーザーＣＶＤで形成された金属化合物との接続面積不足があった場合には抵抗が高くなるために、リペアは不成功となる。

本発明は、工程が比較的少なくありながら、かつ低抵抗の小さいリペアを施された液晶表示装置及びその製造方法を提供することを目的とする。

上記問題点を解決するために、本発明の液晶表示装置は、一対の基板と、前記一対の基板間に挟持された液晶材料と、からなる液晶表示装置であって、前記基板のうちの一方は、その一主面上に少なくとも複数の配線を有し、前記配線は一部に断線部を有し、その断線部を挟んだ両端部上にそれぞれ凹部を有しており、前記凹部は、前記配線の幅方向において少なくとも前記配線の片側を残して開口させることにより前記凹部の周面に前記配線が露出し、かつ、前記凹部の内部に導電材が配されて前記露出した配線と接しており、さらに前記断線部と前記断線部を挟んで設けられた前記それぞれの凹部にある導電材の上端とを覆蓋する導電性のブリッジ部材を有することを特徴とするものである。

また、本発明の液晶表示装置の製造方法は、一対の基板と、前記一対の基板間に挟持された液晶材料と、からなる液晶表示装置の製造方法であって、前記基板のうち、一方側の一主面上に配線を形成する工程と、前記配線の断線部を検出する工程と、前記断線部検出工程で検出された前記断線部を挟む前記配線の両端部を一部に有する凹部を形成する工程と、前記形成した凹部に導電材を充填する工程と、前記断線部と前記断線部を挟んで設けられた前記それぞれの凹部にある導電材の上端とを連続して覆蓋する導電性のブリッジ部材を形成する工程と、を有し、前記凹部を形成する工程では、前記配線の幅方向にはその一部を残して除去して形成することを特徴とするものである。

本発明によれば、工程数が少なく、かつ抵抗値の小さいリペアで断線を確実に接続した液晶表示装置及びその製造方法を得ることができる。

（第１の実施形態）
以下、本発明の第１の実施形態を図面を参照して説明する。

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であり、この液晶表示装置の構成について説明する。

（１）液晶表示装置１の構成
液晶表示装置１の構成について説明する。

この液晶表示装置１は、アレイ基板１０とアレイ基板１０に対向配置された対向基板１１と、それらに挟持された液晶層１２と、その液晶層１２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とは、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。

なお、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。

アレイ基板１０は、ガラス基板１００と、そのガラス基板１００の一主表面に形成された、複数の走査線１０１と、走査線に略直交配置された複数の信号線１０２と、これらの交点付近に配置される薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）１０３、薄膜トランジスタ１０３に接続された画素電極１０４とを有する。

薄膜トランジスタ１０３は、走査線１０１に接続されるゲート電極１０５と、その上を覆う絶縁膜１０６０と、その上の半導体層としてのアモルファスシリコン層１０７と、その上の信号線１０２に接続するソース電極１０８と、ドレイン電極１０９とから構成される。

なお、ここでは薄膜トランジスタ１０３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。また、ここ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。

対向基板１１は、ガラス基板１１０と、そのガラス基板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、１１２２と、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が形成されている。

（２）アレイ基板１０の作製方法
上述のアレイ基板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を形成し、その上にシリコン窒化膜を基板全面にまた形成し、絶縁膜１０６０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、パターニングしてドレイン電極１０９、ソース電極１０８、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１０６１を形成した上、画素電極１０４とドレイン電極１０９との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１０４を形成してアレイ基板１０が完成する。

（３）アレイ基板１０の欠陥修正方法
このアレイ基板１０は、基板上へのアレイ形成後に信号線１０２の断線検査が、アレイテスターを用いて行われる。この信号線１０２の断線検査で断線部２０が検出されると、その断線部２０を挟んだ信号線１０２の両端部１０２０、１０２１の各々にレーザ光３０が照射される。

図２は、第１の実施形態の欠陥修正方法（リペア）の各ステップを示す図である。

同図（ａ）は、アレイ基板１０における信号線１０２の有する断線部２０近傍の断面図である。

まず、信号線断線端部１０２０、１０２１とのレーザ照射箇所にレーザ照射機のスリット位置を合わせ、それぞれにレーザ光３０が照射される。このレーザ光３０としてＵＶ光が使用される。

同図（ｂ）は上記レーザ光３０を照射した箇所の平面図である。

レーザ光３０はその直径が４μｍであるが、信号線１０２の幅４μｍちょうどに合わせて照射するのではなく、信号線断線端部１０２０、１０２１の幅側端部より１μｍ乃至２μｍずらしてレーザ光３０を照射してコンタクトホール４００、４０１を信号線断線端部１０２０、１０２１の双方に形成する。すなわち、コンタクトホール４００、４０１の平面形状である円形の中心部が、信号線１０２の幅方向の中心部とずれて形成される。

レーザ光３０を信号線１０２の幅より、レーザ光３０の半径２μｍ以内分だけずらして照射することで、コンタクトホール４００、４０１と、信号線断線端部１０２０、１０２１との側面積が信号線１０２の厚み方向に沿って最大に接することとなる。すなわち、コンタクトホール４００、４０１は、信号線１０２の幅方向において少なくとも信号線１０２の片側を残して開口させることによりコンタクトホール４００、４０１の周面に信号線１０２の厚み方向の部分が露出する。

そうして形成されたコンタクトホール４００、４０１を、タングステン雰囲気中でレーザＣＶＤにてそれぞれ埋めて、タングステン充填コンタクトホール５００、５０１を形成する。

同図（ｃ）は、導電材であるタングステンを充填されたコンタクトホール５００、５０１近傍部の断面を示す。このようにすることで、コンタクトホール４００、４０１の内部にタングステンが配されて、コンタクトホール４００、４０１の周面に露出した信号線１０２と電気的に接することとなる。

次に、タングステン充填コンタクトホール５００、５０１及び断線部２０上を全て覆うようにして、一連続のライン状にブリッジ部材であるタングステンライン５０を形成する。

同図（ｄ）及び（ｅ）は、タングステンライン５０形成後の断線部２０近傍部を示す平面図及び断面図である。

そして、タングステンライン５０の硬化が足りない場合には、さらにその上にＵＶ光６０を照射して完全に硬化させて、アレイ基板１０の信号線１０２の断線部２０のリペアは完成する。

この第１の実施形態の修正方法で示したように、信号線１０２が断線部２０を有しているとき、信号線端部１０２０、１０２１に、この信号線１０２の幅ちょうどではなく、線幅より少しずらしてコンタクトホール４００、４０１をそれぞれ形成することで、コンタクトホール４００、４０１と信号線１０２とが重なる箇所において、コンタクトホール４００、４０１の側面積がすなわち信号線１０２の厚み方向面積となり、その結果、タングステン充填後のコンタクトホール５００、５０１の、信号線１０２との接続面積が大きくなり、抵抗が小さくなるのでリペアを良化させることができる。

また、コンタクトホール４００、４０１が信号線端部１０２０、１０２１を途中で完全に分断してしまわないので、コンタクトホールによって形成された信号線の露出部とレーザＣＶＤにより形成された導電膜の接続不足から起こる断線発生のおそれもないというメリットも有する。

（第２の実施形態）
上述の実施形態においては、コンタクトホール４００、４０１を信号線断線端部１０２０、１０２１の各々にひとつずつ形成する例を示したが、コンタクトホールは、各断線端部に各々複数個ずつ形成してもかまわない。

図３は、本発明の第２の実施形態の修正方法である各ステップを示す図である。

本実施形態においても、アレイ基板１０を作製後、信号線１０２の断線の有無の検査をアレイテスターを用いて行う。

この断線検査で信号線１０２に断線部２０が検出されると、その断線部２０を挟んだ信号線１０２の両断線端部１０２０、１０２１の各々にレーザ光３１が、それぞれ２回ずつ照射される（図３（ａ））。

このとき、第１の実施形態と同様にレーザ光３１は、信号線断線端部１０２０、１０２１の幅側端部よりも１μｍ乃至１．５μｍずらして照射することで、コンタクトホール４１０、４１１を１０２０、１０２１の双方に形成する（図３（ｂ））。

このコンタクトホール４１０、４１１は、レーザ光３１を信号線幅よりずらして照射することで、その側面が信号線１０２の厚み方向に沿って接することとなる。

そうして形成されたコンタクトホール４１０、４１１をタングステンでそれぞれ埋めることで、タングステン充填コンタクトホール５１０、５１１を形成する（図３（ｃ））。

次に、タングステン充填コンタクトホール５１０、５１１及び断線部２０上を全て覆うようにして、一連続の線状にタングステンライン５１を形成する（図３（ｄ））。

この第２の実施形態で示したように、信号線断線端部１０２０、１０２１に線幅より少しずらしてコンタクトホール４１０、４１１を、各々穴を２つずつあけて形成することで、その２つの穴の径と信号線１０２の厚み方向に対する側面積とがすなわちほぼ信号線１０２との接続面積となり、より抵抗が小さくなるためリペアをさらに良化させることができる。

また、上記実施形態においてもコンタクトホールが信号線断線端部１０２０、１０２１を途中で完全に分断してしまわないため、コンタクトホールによって形成された信号線の露出部とレーザＣＶＤにより形成された導電膜の接続不足から起こる断線発生のおそれもないというメリットも有する。

なお、このコンタクトホール４１０、４１１は間隔をあけて形成するとよりよい。

（第３の実施形態）
上記実施形態ではコンタクトホールを円形に形成する例を示したが、信号線長さ方向に沿って長く形成することで、信号線断線端部との接触面積を大きくしても同様の効果がある。

図４は、本発明の第３の実施形態の修正方法の各ステップを示す説明図である。

第１及び第２の実施形態と同様に、アレイ基板１０は形成後、一度信号線１０２の断線検査をアレイテスターを用いて行われる。そこで断線部２０が検出されると、その断線部２０を挟んだ信号線１０２の両断線端部１０２０、１０２１の各々に、その径が、信号線長さ方向に長軸を有する略楕円形状であるレーザ光３２が、その短方向を信号線１０２の幅方向に向けて照射される（図４（ａ））。

このとき、レーザ光３２は、信号線断線端部１０２０、１０２１の幅側端部よりも１．５μｍ乃至２μｍずらして照射することで、コンタクトホール４２０、４２１を１０２０、１０２１の双方に形成する（図４（ｂ））。

このコンタクトホール４２０、４２１は、レーザ光３２を信号線幅よりずらして照射することで、その側面が信号線１０２の厚み方向に沿って接することとなる。

そうして形成されたコンタクトホール４２０、４２１をタングステンでそれぞれ埋めることで、タングステン充填コンタクトホール５２０、５２１を作成する（図４（ｃ））。

次に、タングステン充填コンタクトホール５２０、５２１及び断線部２０上を全て覆うようにして、一連続のライン状にタングステン５２を形成する（図４（ｄ））。

この第３の実施形態で示したように、信号線断線端部１０２０、１０２１に線幅より少しずらしてコンタクトホール４２０、４２１を各々形成することで、その穴の径と信号線１０２厚み方向に対する側面積とがすなわちほぼ信号線１０２との接続面積となり、より抵抗が小さくなるためリペアを良化させることができる。

また、この例においてもコンタクトホールが信号線断線端部１０２０、１０２１を途中で完全に分断してしまわないため、コンタクトホールによって形成された信号線の露出部とレーザＣＶＤにより形成された導電膜の接続不足から起こる断線発生のおそれもないというメリットも有する。

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。

本発明で作製される透過型液晶表示装置の概略断面図である。 本発明の第１の実施形態の修正方法の各ステップを説明するための断面及び平面図である。 本発明の第２の実施形態の修正方法の各ステップを説明するための断面及び平面図である。 本発明の第３の実施形態の修正方法の各ステップを説明するための断面及び平面図である。

符号の説明

１０ アレイ基板
１００、１１０ ガラス基板
１０１ 走査線
１０２ 信号線
１０２０、１０２１ 信号線断線端部
１０３ 薄膜トランジスタ
１０４ 画素電極
１０５ ゲート電極
１０６０、１０６１ 絶縁膜
１０７ アモルファスシリコン層
１０８ ソース電極
１０９ ドレイン電極
１１ 対向基板
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
２０ 断線部
３０、３１ レーザ光
４００、４０１、４１０、４１１、４２０、４２１ コンタクトホール
５０、５１、５２ タングステンライン
５００、５０１、５１０、５１１、５２０、５２１ タングステン充填コンタクトホール

Claims (12)

1. 一対の基板と、前記一対の基板間に挟持された液晶材料と、からなる液晶表示装置であって、
   前記基板のうちの一方は、その一主面上に少なくとも複数の配線を有し、
   前記配線は一部に断線部を有し、その断線部を挟んだ両端部上にそれぞれ凹部を有しており、
   前記凹部は、前記配線の幅方向において少なくとも前記配線の片側を残して開口させることにより前記凹部の周面に前記配線が露出し、かつ、前記凹部の内部に導電材が配されて前記露出した配線と接しており、
   さらに前記断線部と前記断線部を挟んで設けられた前記それぞれの凹部にある導電材の上端とを覆蓋する導電性のブリッジ部材を有する
   ことを特徴とする液晶表示装置。
2. 前記凹部は、その平面形状が略円形であり、その中心部は前記配線上に位置する
   ことを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
3. 前記凹部は、前記配線上に複数設けられてなる
   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. 前記凹部は、その平面形状が配線の長さ方向に沿って長軸を有する
   ことを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
5. 前記凹部は、その平面形状が略矩形である
   ことを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
6. 前記導電材は、タングステンからなる
   ことを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
7. 前記凹部の平面形状の中心部が、前記配線の幅方向の中心部とずれている
   ことを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか１項記載の液晶表示装置。
8. 前記凹部の平面形状の寸法が、前記配線の幅方向の寸法とほぼ等しい
   ことを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか１項記載の液晶表示装置。
9. 前記ブリッジ部材はタングステンからなる
   ことを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれか１項記載の液晶表示装置。
10. 一対の基板と、前記一対の基板間に挟持された液晶材料と、からなる液晶表示装置の製造方法であって、
    前記基板のうち、一方側の一主面上に配線を形成する工程と、
    前記配線の断線部を検出する工程と、
    前記断線部検出工程で検出された前記断線部を挟む前記配線の両端部を一部に有する凹部を形成する工程と、
    前記形成した凹部に導電材を充填する工程と、
    前記断線部と前記断線部を挟んで設けられた前記それぞれの凹部にある導電材の上端とを連続して覆蓋する導電性のブリッジ部材を形成する工程と、
    を有し、
    前記凹部を形成する工程では、前記配線の幅方向にはその一部を残して除去して形成する
    ことを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
11. 前記凹部を形成する工程では、前記配線を形成する金属の一部を、前記配線の厚み方向に向かっては略全部除去して形成する
    ことを特徴とする請求項１０記載の液晶表示装置の製造方法。
12. 前記導電材はタングステンである
    ことを特徴とする請求項１０または請求項１１記載の液晶表示装置の製造方法。
    

Images