JP2007187839A

JP2007187839A - 液晶表示装置及びそのリペア方法

Info

Publication number: JP2007187839A
Application number: JP2006005345A
Authority: JP
Inventors: Tetsuo Fukami; 徹夫深海; Kenji Nakao; 健次中尾
Original assignee: Toshiba Matsushita Display Technology Co Ltd
Current assignee: Japan Display Central Inc
Priority date: 2006-01-12
Filing date: 2006-01-12
Publication date: 2007-07-26
Also published as: US7683376B2; US20070159436A1

Abstract

【課題】黒信号を画素に充電させて減点化リペアを実現することができるＯＣＢ型の液晶表示装置を提供する。
【解決手段】各画素ＴＦＴに信号線と走査線と画素電極とがそれぞれ接続されたＯＣＢ型の液晶表示装置において、信号線１４−ｋに接続された画素電極に欠陥が発見されたとき、信号線１４−ｋに隣接する信号線１４−(ｋ＋１)と画素電極に接続されたドレイン電極１８４との間がレーザによる短絡によってリペア用ダイオード２４が接続され、一方、画素ＴＦＴ１８とドレイン電極１８４がレーザによって切り離される。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＯＣＢ型の液晶表示装置及びそのリペア方法に関するものである。

アクティブマトリックス型の液晶表示装置において、組み立て後に欠陥画素を修復するリペア方法については、例えば、個々の画素に対応してリペア領域を設け、このリペア領域を透明駆動基板の裏面からレーザー加工により溶融して、画素電極とゲート配線間を短絡し、白点の欠陥画素を黒点に転換する技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

ところで、ＯＣＢ型の液晶表示装置における欠陥画素のリペア方法としては、二つの方法が考えられる。すなわち、この第１の方法は直流電圧減点化法であり、第２の方法はＣｓ切り離し法である。

しかし、第１の直流電圧減点化法には次のような問題点がある。すなわち、ＯＣＢ液晶の印加電圧と透過率の特性は、図７に示すように、ある特定の電圧Ｖｂ近傍でのみ黒色或いは黒色に近い階調を表示し得ないため、画素電極に与えることのできる直流電圧値が対向電圧（Ｖｃｏｍ−Ｖｂ）近傍か（Ｖｃｏｍ＋Ｖｂ）近傍に限られ、電圧設定の自由度が小さい。また、直流電圧を印加するための信号線が必要となり、開口率の低下や他の配線とのクロス容量を形成することで、負荷増大の要因となってしまうという問題点がある。

第２のＣｓ切り離し法においては、画素電極からＣｓを切り離すための構造、配線等が必要となり、開口率が低下してしまうという問題点がある。

また、輝点画素のリペア方法としては、図８に示すような各画素に画素ＴＦＴ１０２に加えてリペア用薄膜トランジスタ（以下、リペア用ＴＦＴという）１０４を配置する構成が提案されている。しかし、リペア用ＴＦＴ１０４には本来の画素ＴＦＴ１０２と同等の画素充電能力が必要となるため、リペア用ＴＦＴ１０４を配置することでゲート線１０６や信号線１０８に対する負荷の増大や開口率の低下の要因となる。

さらに、図８に示したような欠陥画素をＧ画素とし、リペア用ＴＦＴ１０４を隣接するＢ画素の信号線に接続させた場合において、Ｂベタ表示（Ｂ色のみでの画像表示）を行うと、本来最小となるべき欠陥画素の透過率が最大となってしまい、図９に示すようなＧの輝点として認識されてしまうという問題点がある。
特開平９−１１３９３６号公報

そこで本発明は、上記問題点に鑑み、ＯＣＢ型の液晶表示装置において、黒信号を画素に充電させて減点化リペアを実現することができる液晶表示装置及びそのリペア方法を提供する。

請求項１に係る発明は、絶縁基板上に信号線と走査線とが交叉して配され、その交叉部分近傍に画素ＴＦＴがそれぞれ配され、前記各画素ＴＦＴに前記信号線と前記走査線と画素電極とがそれぞれ接続されたＯＣＢ型の液晶表示装置において、前記一の信号線と異なる他の信号線と、前記一の信号線と前記画素ＴＦＴを介して接続された画素電極との間を接続可能なリペア用ダイオードが形成されたことを特徴とする液晶表示装置である。

請求項５に係る発明は、絶縁基板上に信号線と走査線とが交叉して配され、その交叉部分近傍に画素ＴＦＴが配され、前記画素ＴＦＴに前記信号線と前記走査線と画素電極とがそれぞれ接続されたＯＣＢ型の液晶表示装置のリペア方法において、前記一の信号線と異なる他の信号線と、前記一の信号線と前記画素ＴＦＴを介して接続された画素電極との間をリペア用ダイオードによって接続する工程と、前記画素ＴＦＴと前記画素電極とを切り離す工程と、を有することを特徴とする液晶表示装置のリペア方法である。

本発明によると、欠陥画素に黒信号を画素に充電させて、減点化リペアをすることができる。

以下、本発明の一実施形態のＯＣＢ型の液晶表示装置１０について図１〜図６に基づいて説明する。

このＯＣＢ型の液晶表示装置１０はノーマリーホワイトであり、映像を表示させるためには、ＯＣＢ液晶層の配向状態をスプレイ配向状態からベンド配向状態へ転移させて維持する必要がある。そのため、黒挿入と呼ばれる高電圧印加を各フレーム内において一定比率で行い、スプレイ配向状態への逆転移を防止している。この際、黒挿入信号に用いる電圧は一般に黒レベル表示電圧と同一とし、黒の表示特性が最適となるように設定している。

図１〜図３に基づいて、液晶表示装置１０の等価回路について説明する。

液晶表示装置１０のアレイ基板１２は、絶縁基板であるガラス基板１３より形成され、このアレイ基板１２上にＮ本の信号線１４−１，・・・，１４−ｋ，１４−（ｋ＋１），・・・，１４−Ｎが配線され、これら信号線１４と直交するようにＭ本の走査線１６−１，・・・，１６−Ｍが配線されている。信号線１４と走査線１６の交叉部分の近傍には、画素用薄膜トランジスタ（以下、画素ＴＦＴという）１８が形成され、画素ＴＦＴ１８のゲート電極１８１に走査線１６が接続され、ソース電極１８３に信号線１４が接続され、ドレイン電極１８４に画素電極２０が接続されている。アレイ基板１２と対向するように不図示の対向基板が配され、この対向基板とアレイ基板１２との間にはＯＣＢ液晶層１５が設けられている。対向基板には、対向電圧Ｖｃｏｍが印加されている。

ゲートドライバ回路によって各走査線１６にゲート信号が送られ、画素ＴＦＴ１８がＯＮ状態になったときに、信号線１４に印加された信号線電圧を画素電極２０に充電し、画素ＴＦＴ１８がＯＦＦ状態のときには画素電圧レベルを保持する。ＯＣＢ液晶層１５は、画素ＴＦＴ１８によって充電された画素電極２０の電圧と対向電圧Ｖｃｏｍの電圧差に応じた透過率または反射率を示すことで、信号線１４に印加された信号線電圧に対応した映像を表示することができる。

アレイ基板１２上には、画素電極２０と、信号線１４−ｋと隣接する信号線１４−（ｋ＋１）との間にリペア用ＴＦＴ２２が形成され、この表示画素が欠陥画素であると判断された場合には、このリペア用ＴＦＴ２２のゲート電極２２１とソース電極２２３を短絡させてリペア用ダイオード２４を形成する。このリペア用ＴＦＴ２２がｎチャンネル型であれば、図２（ｂ）で示したようなソース電極２２３からドレイン電極２２４への整流性を示すようなリペア用ダイオード２４（即ち、図１に示すようなリペア用ダイオード２４）と等価となる。ｐチャンネル型のリペア用ＴＦＴ２２であれば図２（ｃ）で示したようなリペア用ダイオード２４と等価となり、逆方向の整流性を示す。但し、図１でリペア用ダイオードのアノード端子と信号線１４−ｋ及びカソード端子と画素電極２０の少なくとも一方は、リペア時にコンタクトさせるためにオープン状態にならなければならないが、信号線１４−（ｋ＋１）への負荷やリペア工程での作業性を考慮すると、アノード端子と信号線１４−（ｋ＋１）の間をオープン（開放）させておくのが望ましい。

次に、図３〜図５に基づいて液晶表示装置１０のアレイ基板の製造方法について説明する。

第１工程においては、ガラス基板１３の上に、Ａｌからなるゲートメタル成膜とフォトリソグラフィ工程によるパターニングによって画素ＴＦＴ１８のゲート電極１８１、リペア用ＴＦＴ２２のゲート電極２２１及び走査線１６を形成する。

第２工程においては、酸化珪素や窒化珪素等によってゲート絶縁膜２８を形成する。

第３工程においては、画素ＴＦＴ１８の半導体層１８２とリペア用ＴＦＴ２２の半導体層２２２を、前記ゲート絶縁膜３０の上に連続して堆積する。

第４工程においては、チャネル部半導体層１８２，２２２のパターニングを行う。

第５工程においては、Ａｌからなるソースメタルによる画素ＴＦＴ１８のソース電極１８３、ドレイン電極１８４と、リペア用ＴＦＴ２２のソース電極２２３、ドレイン電極２２４及び信号線１４を形成する。

第６工程においては、パッシベーション膜３２を堆積した後、コンタクトホール３４，３６のパターニングを行う。

第７工程においては、ＩＴＯ等の画素電極２０を形成する。これにより接続可能なリペア用ダイオード２４を有する液晶表示装置１０を形成することができる。

上記のように組み立てた液晶表示装置１０を検査し、欠陥画素が発見されて、リペアを行う場合について説明する。なお、信号線１４−ｋが接続された表示画素に欠陥が発見されたとする。

リペアを行う場合には、欠陥画素が発見されたアレイ基板１２の表面或いは裏面より、図４，５に示すように、リペア用ＴＦＴ２２のコンタクト部に対しレーザーを照射することで、ゲート電極２２１と信号線１４−（ｋ＋１）とが電気的に接続され、上記で説明したようにリペア用ＴＦＴ２２がリペア用ダイオード２４となる。

図６に基づいて、液晶表示装置１０の駆動状態について説明する。

まず、正常な画素の駆動状態について説明する。カラム反転駆動を行い、かつ、各フレームＦｒの前半で黒挿入信号の充電／表示を行い、フレームＦｒの後半で映像信号の充電／表示を行う。この場合における各信号線１４に入力される信号線電圧（映像信号）Ｖｓｉｇは、図６に示すように変化し、Ｖｓｃはその中心値であり、Ｖｂはその振幅値＝黒レベル表示電圧値である。なお、０＝＜Ｖｓ＝＜Ｖｂである。

次に、欠陥画素における駆動状態を説明する。図１に示した等価回路において、画素ＴＦＴ１８を画素電極２０から切り離し、リペア用ダイオード２４のアノード端子を信号線１４−（ｋ＋１）と接続させる。すると、画素電極２０の電圧Ｖｄは信号線１４−（ｋ＋１）の電圧Ｖｓｉｇ（ｋ＋１）がＶｄ＜Ｖｓｉｇ（ｋ＋１）を満足する期間においてリペア用ダイオード２４を介して信号線１４−（ｋ＋１）の電位が常に充電される。黒挿入駆動を行っていることから、Ｖｓｉｇ（ｋ＋１）は２フレームに１回は少なくとも最大値Ｖｓｃ＋Ｖｂの値となり、Ｖｄは最終的にはＶｓｃ＋Ｖｂに等しい電圧に充電され、それ以降はこの電圧を保持することとなる。したがって、欠陥画素は常にリペアされることにより黒表示を行うことになる。

このように、リペア用ダイオード２４を用いたリペア方法を用いることで、欠陥画素を常に黒表示させることによって輝点欠陥のない液晶表示装置１０を得ることができる。

なお、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。例えば、リペア用ダイオード２４として、図２（ｃ）で示したダイオードを用いる場合には、画素電極２０にはＶｓｃ−Ｖｂの電圧が充電されるようになるため、同様に欠陥画素は常にリペアされることにより黒表示される。

また、図１において、リペア用ダイオード２４のアノードは信号線１４−ｋと隣接する信号線１４−（ｋ＋１）と接続される構成となっているが、信号線１４−ｋ以外の信号線１４に接続されればよく、必ずしも隣接する信号線１４に接続される必要はない。

本発明の一実施形態を示す液晶表示装置の画素の等価回路である。（ａ）はリペア用ＴＦＴからリペア用ダイオードを形成した図であり、（ｂ）はｎチャンネル型のリペア用ダイオードであり、（ｃ）はｐチャンネル型のリペア用ダイオードである。画素の平面図である。画素の一部拡大平面図である。図４におけるＡ−Ａ’線断面図である。フレーム毎の映像信号と信号線に入力される信号の波形図である。従来のＯＣＢ液晶の印加電圧と透過率との関係を示すグラフである。従来のリペア用ＴＦＴを用いた画素の等価回路である。Ｂベタに関わらずＧも輝点として光る状態を説明する図である。

符号の説明

１０液晶表示装置
１２ガラス基板
１４信号線
１６走査線
１８画素ＴＦＴ
２０画素電極
２２リペア用ＴＦＴ
２４リペア用ダイオード
２６半導体層
２８半導体層
３０ゲート絶縁膜
３２パッシベーション膜

Claims

絶縁基板上に信号線と走査線とが交叉して配され、その交叉部分近傍に画素ＴＦＴがそれぞれ配され、前記各画素ＴＦＴに前記信号線と前記走査線と画素電極とがそれぞれ接続されたＯＣＢ型の液晶表示装置において、
前記一の信号線と異なる他の信号線と、前記一の信号線と前記画素ＴＦＴを介して接続された画素電極との間を接続可能なリペア用ダイオードが形成された
ことを特徴とする液晶表示装置。
前記接続可能なリペア用ダイオードは、前記他の信号線と前記画素電極との間に形成され、かつ、ゲート電極とソース電極とが開放されているリペア用ＴＦＴである
ことを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
絶縁基板上に信号線と走査線とが交叉して配され、その交叉部分近傍に画素ＴＦＴが配され、前記各画素ＴＦＴに前記信号線と前記走査線と画素電極とがそれぞれ接続されたＯＣＢ型の液晶表示装置において、
前記一の信号線と異なる他の信号線と、前記一の信号線と前記画素ＴＦＴを介して接続された画素電極との間がリペア用ダイオードによって接続され、前記画素ＴＦＴと前記画素電極が切り離されている
ことを特徴とする液晶表示装置。
前記リペア用ダイオードは、前記他の信号線と前記画素電極との間に形成され、かつ、ゲート電極とソース電極とが短絡されたリペア用ＴＦＴである
ことを特徴とする請求項３記載の液晶表示装置。
絶縁基板上に信号線と走査線とが交叉して配され、その交叉部分近傍に画素ＴＦＴが配され、前記画素ＴＦＴに前記信号線と前記走査線と画素電極とがそれぞれ接続されたＯＣＢ型の液晶表示装置のリペア方法において、
前記一の信号線と異なる他の信号線と、前記一の信号線と前記画素ＴＦＴを介して接続された画素電極との間をリペア用ダイオードによって接続する工程と、
前記画素ＴＦＴと前記画素電極とを切り離す工程と、
を有することを特徴とする液晶表示装置のリペア方法。
前記リペア用ダイオードによって接続する工程は、
前記他の信号線と前記画素電極との間にリペア用ＴＦＴを形成する工程と、
前記リペア用ＴＦＴのゲート電極とソース電極とを短絡して前記リペア用ダイオードを形成する工程と、
を有することを特徴とする請求項５記載の液晶表示装置のリペア方法。
前記リペア用ＴＦＴのゲート電極とソース電極とは、レーザによって短絡する
ことを特徴とする請求項６記載の液晶表示装置のリペア方法。