JP2008010815A - 液晶表示装置の自動修復構造 - Google Patents

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Abstract

【課題】修復した後に信号が長い伝送ルートを通らないようにするとともに、ガラス基板の面積を浪費せずに環状リペア線を配線することができる液晶表示装置の自動修復構造を提供する。
【解決手段】導電線、保護層、複数のコンタクトホール208及び導電層210を備える。保護層は、導電線210上に形成される。コンタクトホール208は、下方向に延伸されて導電線に接触するように、導電線上にある保護層の中に穿設される。導電層210は、保護層上に形成され、コンタクトホール208を介して導電線とともに並列構造に形成され、導電線が断線したときに、断線領域を避けて前記導電層210で信号を伝送する。
【選択図】図2

Description

本発明は、液晶表示装置の修復構造に関し、特に液晶表示装置の自動修復構造に関する。
近年、平面表示技術の進歩に伴い、その関連産業が発展している。薄膜トランジスタ液晶表示装置(TFT−LCD)は、軽量、小型、低消費電力といった従来の陰極線管よりも優れた特性を有し、その応用分野は非常に広い。薄膜トランジスタ液晶表示装置は、表示ガラス基板上にアレイ状に配置された大量の薄膜トランジスタユニットを有する。しかし、アレイ状に配置されたトランジスタの数が多い場合、ガラス基板全体は、トランジスタ及びその上にある画素電極を制御するために、配線が非常に複雑となった。そして、製造工程においてエラーや失敗が起きると、アレイ状に配置された走査線(gate/scan line)やデータ線(data/source line)に断線などの欠陥が発生した。そのため、コストの低減と工程収率の向上のために、断線やその他の欠陥を修復する様々な方法が提供されていた。
上述の問題を解決する方法の一つとして、アレイ構造の周囲に複数の環状リペア線(repair lines)を製作する方法があった。図1を参照する。図1は、複数の環状リペア線を有するガラス基板を示す平面図である。ガラス基板上のアレイ100の中には、複数の横方向の走査線102及び縦方向のデータ線104が配置され、アレイ構造の周囲には複数の環状リペア線106が配置されている。
そして、データ線104に一つの断線領域108が発生した場合、断線領域108の下方にあるトランジスタは、信号を受信せずに作動しなくなった。この場合、一つの環状リペア線106を選択すると、断線領域108を修復することができるようになった。環状リペア線106と、断線領域108が発生したデータ線104との上下二つの交差点を溶接して溶接点110を形成すると、データ線104の信号が環状リペア線106により断線領域108の下方へ伝送され、断線領域108の下方にある表示領域を正常に作動させることができた。
データ線104と走査線102との交差箇所にリークポイント(leak point)が形成された場合(つまりデータ線104と走査線102との交差箇所が互いに接触している場合)、信号が互いに干渉することがあった。この欠陥の修復方法は、断線の修復方法と同様に、環状リペア線106と、リークポイントが発生したデータ線104の上下位置にある二つの交差点とを溶接して溶接点110を形成し、リークポイントの上下適当な位置でデータ線104を切断していた。これにより、データ線104の信号を環状リペア線により伝送してリークポイントを避けることができた。
しかし、ガラス基板をこの方法で修復した場合、トランジスタへの伝送ルートが長くなり、重大なRC時間遅延(RC time delay)が発生しやすくなった。また、修復を行う時に面積が大きいパネルを移動しなければならなかったため、生産効率が低下することがあった。その上、環状リペア線を配線すると、面積が占有されてガラス基板の使用率が下がってしまうこともあった。
上述の様々な問題を解決するため、修復後の信号が伝送ルートを通らないようにするとともに、ガラス基板の面積を浪費せずに環状リペア線を配線する方法が求められていた。
本発明の目的は、修復した後に信号が長い伝送ルートを通らないようにするとともに、ガラス基板の面積を浪費せずに環状リペア線を配線することができる液晶表示装置の自動修復構造を提供することにある。
(1)導電線、保護層、複数のコンタクトホール及び導電層を備えた液晶表示装置の自動修復構造であって、前記保護層は、前記導電線上に形成され、前記コンタクトホールは、下方向に延伸されて前記導電線に接触するように、前記導電線上にある前記保護層の中に穿設され、前記導電層は、前記保護層上に形成され、前記コンタクトホールを介して前記導電線とともに並列構造に形成され、前記導電線が断線したときに、断線領域を避けて前記導電層で信号を伝送することを特徴とする液晶表示装置の自動修復構造。
(2)前記導電層と電気的に接続されず、前記導電層と同じ材料からなる複数の画素電極をさらに備えることを特徴とする(1)に記載の液晶表示装置の自動修復構造。
(3)走査線、データ線、保護層、複数のコンタクトホール及び導電層を備えた液晶表示装置の自動修復構造であって、前記データ線は、前記走査線の上方で交差され、前記保護層は、前記データ線及び前記走査線上に形成され、前記コンタクトホールは、下方向へ延伸されて前記データ線に接触するように、前記データ線上にある前記保護層の中に穿設され、前記導電層は、前記データ線の上方にある前記保護層上に形成され、前記コンタクトホールを介して前記データ線とともに並列構造に形成されることを特徴とする液晶表示装置の自動修復構造。
(4)前記データ線及び前記走査線により包囲され、前記導電層と電気的に接続されず、前記導電層と同じ材料からなる複数の画素電極をさらに備えることを特徴とする(3)に記載の液晶表示装置の自動修復構造。
(5)走査線、データ線、保護層、複数のコンタクトホール及び導電層を備えた液晶表示装置の自動修復構造であって、前記データ線は、前記走査線の上方で交差され、前記保護層は、前記データ線及び前記走査線上に形成され、前記コンタクトホールは、下方向へ延伸されて前記走査線に接触するように、前記走査線上にある前記保護層の中に穿設され、前記導電層は、前記走査線の上方にある前記保護層上に形成され、前記コンタクトホールを介して前記走査線に接続されていることを特徴とする液晶表示装置の自動修復構造。
(6)前記データ線及び前記走査線により包囲され、前記導電層と電気的に接続されず、前記導電層と同じ材料からなる複数の画素電極をさらに備えることを特徴とする(5)に記載の液晶表示装置の自動修復構造。
(7)走査線、データ線、保護層、複数のコンタクトホール及び導電層を備えた液晶表示装置の自動修復構造であって、前記データ線は、前記走査線の上方で交差され、前記保護層は、前記データ線及び前記走査線上に形成され、前記コンタクトホールは、下方向へ延伸されて前記データ線及び前記走査線に接触するように、前記保護層の中に穿設され、前記導電層は、前記保護層上に形成され、前記コンタクトホールを介して前記データ線及び前記走査線と接続されていることを特徴とする液晶表示装置の自動修復構造。
(8)前記データ線及び前記走査線により包囲され、前記導電層と電気的に接続されず、前記導電層と同じ材料からなる複数の画素電極をさらに備えることを特徴とする(7)に記載の液晶表示装置の自動修復構造。
(9)前記データ線上の前記保護層の上方が前記導電層により完全に連続して覆われている場合、前記走査線上の前記導電層は、前記データ線と前記走査線との交差箇所上を覆わず、前記走査線上の前記導電層と前記データ線上の前記導電層とが電気的に接続されず、前記走査線上の前記保護層の上方が前記導電層により完全に連続して覆われている場合、前記データ線上の前記導電層は、前記データ線と前記走査線との交差箇所上を覆わず、前記データ線上の前記導電層と前記走査線上の前記導電層とが電気的に接続されないことを特徴とする(7)に記載の液晶表示装置の自動修復構造。
本発明の液晶表示装置の自動修復構造は、アレイ工程によりデータ線又は走査線上に複数のコンタクトホール及び導電層を形成する。これにより、断線が発生したときに、導電層により断線領域を自動的に避け、修復後の信号が長い伝送ルートを通らないようにすることができる。また、ガラス基板の面積を浪費せずに環状リペア線を配線し、ガラス基板の使用率を向上させることができる。その上、自動的に断線を修復することにより収率を向上させることができる。また、修復を行う際に大きい面積のパネルを移動する必要がないため、生産効率を大幅に向上させることができる。
以下、液晶表示装置の自動修復構造を二つの実施形態により説明するが、それぞれの実施形態のデータ線、伝送線及び構造全体の形成方法は、従来の薄膜液晶表示装置のアレイ製造工程技術と同じであるため、以下の実施形態ではそれに関する詳細を説明せずに、構造素子の相対位置と作用のみについて説明する。当然、当業者であれば分かるように、工程やその他設計上のパラメータに応じ、構造や材料を変更することができる。
(第1実施形態)
本発明の第1実施形態は、走査線上にある保護層を導電層で完全に連続して覆う。保護層には、下方向に延伸して走査線に接触された複数のコンタクトホールが穿設されている。導電層は、走査線とともに並列構造に形成され、コンタクトホールを介して走査線と接続されている。走査線が断線すると、信号は、断線領域を自動的に避けて上方の導電層に伝送される。またリークポイントが発生した場合には走査線を切断し、リークポイントを避けて導電層へ信号を伝送する。
図2を参照する。図2は、本発明の第1実施形態による液晶表示装置の自動修復構造を示す平面図である。画素電極202は、インジウム錫酸化物(Indium Tin Oxide:ITO)、インジウム亜鉛酸化物(Indium Zinc
Oxide:IZO)又はその他類似した性質の材料からなってもよい。画素電極202は、走査線204及びデータ線206により包囲されている。走査線204とデータ線206とは、異なる平面上に形成されて互いに接触されていない。また、データ線206は、走査線204の上方に配置され、走査線204と交差されている。走査線204及びデータ線206は、その上方が一層の保護層により覆われている(図示せず)。本実施形態の走査線204の範囲にある保護層の上方には、複数のコンタクトホール208及び導電層210がさらに形成されている。この導電層210は、画素電極202と同じ材料からなり、画素電極202と接触されていない。以下の実施形態では、説明を簡単に行うため、走査線204の範囲に形成されている保護層の導電層210及びコンタクトホール208の各々は、導電層210及びコンタクトホール208により簡単に示されている。
本実施形態による構造及び信号の伝送過程が分かりやすいように、以下、図3と併せて説明する。図3を参照する。図3は、図2の線I−IIに沿った断面構造300を示す断面図である。図3に示すように、走査線204には断線領域308があると仮定する。その場合、まずガラス基板302上に走査線204を形成してから、走査線204上に一層のゲート絶縁膜304を形成する。続いて、ゲート絶縁膜304上にデータ線206を形成し、ガラス基板302の上方に、互いに垂直に交差されたデータ線206及び走査線204を形成するが、それらの間はゲート絶縁膜304により隔離されて互いに接続されていない。つまり、データ線206は、走査線204の上方に配置され、走査線204と交差している。
その後、保護層306を形成してデータ線206及び走査線204上を覆う。保護層306は、無機保護層、有機保護層、又は無機保護層と有機保護層との組み合わせからなる多層構造でもよい。続いて、走査線204まで下方向に延伸された複数のコンタクトホール208を保護層306に形成する。本実施形態のコンタクトホール208は、走査線204の範囲にある保護層306上にのみ形成され、走査線204とデータ線206との交差箇所には形成されていない。最後に、走査線204の範囲にある保護層306及びコンタクトホール208上に一層の導電層210を形成する。
製造工程のエラーや失敗により、走査線204に一つの断線領域308が発生した場合、走査線204により伝送されるべき信号が伝送されなくなることがある。しかし、コンタクトホール208が穿設されると、導電層210と走査線204とが接続され、元々断線により伝送できなかった走査線204の信号は、コンタクトホール208の中にある導電層210から保護層306上に形成された導電層210へ自動的に伝送することができるようになる。つまり、信号は、断線領域308の上方を通って、もう一つのコンタクトホール208から走査線204へ流れ込むため、断線領域308を避けることができる。
正常な状況下では、走査線204の抵抗が導電層210の抵抗よりも小さいため、信号の大部分は導電層210のルートを通らない。しかし、走査線204に断線領域308が発生すると、走査線204の断線領域308の部分は抵抗が非常に大きくなるため、信号は上方の導電層210を自動的に通って、コンタクトホール208を介して走査線204に流れ込む。
また上述と同様の原理を利用すると、走査線204とデータ線206とに発生した接触の異常な状態を修復することもできる。図4を参照する。図4は、図2と同じ領域を示し、リークポイント402が発生したときの状態を示す。
ゲート絶縁膜304の不均一な形成や他の製造工程に関する原因により、走査線204とデータ線206との交差箇所が互いに接触してリークポイント402が発生すると、走査線とデータ線との信号が互いに干渉しあって異常な状態となる。この場合、適当なパワーを有するレーザにより、ガラス基板の下方のリークポイント402の左右適当な位置で走査線204を切断し、上方の導電層210で走査線204の信号を自動的に伝送する。そして、これにより走査線とデータ線との接触により信号が互いに干渉して異常な状態となることを防ぐ。
本実施形態は、走査線の他にデータ線にも適用することができる。データ線に適用する場合、データ線上の保護層の中に、下方向に延伸してデータ線に接触されたコンタクトホールを穿設する。データ線の範囲にある保護層の上方に導電層が形成されると、データ線上にある保護層は導電層により覆われ、データ線とともに並列構造に形成され、コンタクトホールを介してデータ線と接続される。そして、データ線が断線されると、同様の原理により、自動的に断線領域を避けてデータ線の信号を導電層で伝送する。データ線と走査線とが互いに接触し、リークポイントが発生して信号が異常な状態となったときは、適当なパワーを有するレーザにより、リークポイントの上下適当な位置でデータ線を切断し、信号が異常な状態とならないようにする。
(第2実施形態)
本発明の第2実施形態は、走査線及びデータ線上にある保護層を導電層で覆い、走査線又はデータ線に断線が発生したときに、導電層を用いて断線領域を自動的に避ける。リークポイントが発生したときは、データ線を切断して上方の導電層へ信号を伝送してリークポイントを避ける。
図5を参照する。図5は、本発明の第2実施形態による液晶表示装置の自動修復構造を示す平面図である。図5に示すように、画素電極502は、インジウム錫酸化物、インジウム亜鉛酸化物又はその他類似した性質の材料からなってもよい。画素電極502は、走査線504及びデータ線506により包囲されている。走査線504及びデータ線506の構造は、第1実施形態と同様に異なる平面上に形成されて互いに接触されておらず、データ線506が走査線504の上方で交差されている。走査線504及びデータ線506は、その上方が一層の保護層(図示せず)により覆われている。保護層は、無機保護層、有機保護層、又は無機保護層と有機保護層との組み合わせからなる多層構造でもよい。
本実施形態の走査線504及びデータ線506の範囲にある保護層の上方には、複数のコンタクトホール508、510及び導電層512、514がさらに形成されている。この導電層512、514は、画素電極502と同じ材料からなり、画素電極502と電気的に接続されていない。以下の実施形態では、説明を簡単に行うため、走査線504の範囲に形成されている保護層の導電層514及びコンタクトホール510の各々を走査線の導電層514及び走査線のコンタクトホール510により示し、データ線506の範囲に形成されている保護層の導電層512及びコンタクトホール508の各々をデータ線の導電層512及びデータ線のコンタクトホール508により示す。
本実施形態において、データ線の導電層512は、完全で連続した構造であり、走査線の導電層514は不連続の構造である。走査線の導電層514は、データ線の導電層512と電気的に接続されておらず、走査線の導電層514は、二つのデータ線506の間にある走査線504の範囲上のみを覆い、走査線の導電層514とデータ線の導電層512との間の最小距離は、電気的に接続されていない距離である。第2実施形態は、走査線の導電層514の配置が変えられている点と、データ線の導電層512及びデータ線のコンタクトホール508が増設されている点とが異なるだけで、大部分の構造及び配置は第1実施形態と同じである。なお、第1実施形態と異なる点についてのみ説明するため、図5に示す液晶表示装置の自動修復構造では、走査線504又はデータ線506の断面が示されていない。
製造工程のエラーや失敗により、データ線506に一つの断線領域が発生した場合、データ線506により伝送されるべき信号が伝送されなくなることがある。しかし、データ線にコンタクトホール508が穿設されると、データ線の導電層512とデータ線506とが接続され、元々断線により伝送できなかったデータ線506の信号は、データ線のコンタクトホール508の中にあるデータ線の導電層512から保護層の上方にあるデータ線の導電層512へと自動的に伝送することができるようになった。信号が断線領域に流れ込んだ場合は、もう一つのデータ線のコンタクトホール508により、断線領域を避けてデータ線506に戻る。
正常な状況下では、データ線506の抵抗がデータ線の導電層512の抵抗よりも小さいため、信号の大部分はデータ線の導電層512のルートを通らない。しかし、データ線506に断線領域が発生すると、データ線506の断線領域の部分は抵抗が非常に大きくなるため、信号は上方のデータ線の導電層512を自動的に通って、データ線のコンタクトホール508を介してデータ線506に流れ込む。また、走査線504に断線領域が発生した場合も、同様の方法で走査線のコンタクトホール510及び走査線の導電層514を形成することにより、液晶表示装置を自動的に修復して走査線504の信号が断線領域を避けるようにする。
同様の原理を利用すると、走査線504とデータ線506とに発生した接触の異常な状態も修復することができる。図6を参照する。図6は、図5と同じ領域を示し、走査線504とデータ線506は、絶縁膜の不均一な形成や他の製造工程に関する原因により、走査線504とデータ線506との交差箇所が互いに接触してリークポイント602が発生すると、走査線とデータ線との信号が互いに干渉しあって異常な状態となる。この場合、適当なパワーを有するレーザにより、ガラス基板の下方のリークポイント602の上下適当な位置でデータ線506を切断すると、データ線506の信号が上方のデータ線の導電層512を自動的に通るようになる。そして、これにより走査線とデータ線との接触により信号が互いに干渉して異常な状態となることを防ぐ。
本実施形態は、走査線の導電層514及びデータ線の導電層512を同時に形成し、データ線506や走査線504に断線が発生した場合でも、その断線領域を自動的に修復することができるという特徴を有する。走査線の導電層514は、完全な連続した導電層ではないが、アレイ製造工程において、走査線504及びデータ線506よりも厚くて幅が大きいため、データ線506よりも断線が発生する機会が少ない。そのため、データ線の導電層512を完全で連続した構造にすると、製造工程の収率を大幅に向上させることができる。本発明は、以上の構成により液晶表示器を自動的に修復することができる。
上述の二つの実施形態から分かるように、本発明は修復した後の信号が長い伝送ルートを通らずに欠陥領域を避けることができる上、リペア線を配線する領域が必要ないため、ガラス基板の使用率を向上させることができる。また、自動的に断線を修復することができるため、収率を向上させることができる。さらに、修復を行う際に大きい面積のパネルを移動する必要がないため、生産効率が大幅に向上する。
当該施術を熟知するものが理解できるように、本発明の好適な実施形態を前述の通り開示したが、これらは決して本発明を限定するものではない。本発明の主旨と範囲を脱しない範囲内で各種の変更や修正を加えることができる。従って、本出願による特許請求の範囲は、このような変更や修正を含めて広く解釈されるべきである。
従来の複数の環状リペア線を有するガラス基板を示す平面図である。 本発明の第1実施形態による液晶表示装置の自動修復構造を示す平面図である。 図2の線I−IIに沿った断面図である。 本発明の第1実施形態による走査線とデータ線とが互いに接触された状態である液晶表示パネルを示す平面図である。 本発明の第2実施形態による液晶表示装置の自動修復構造を示す平面図である。 本発明の第2実施形態による走査線とデータ線とが互いに接触された状態である液晶表示パネルを示す平面図である。
符号の説明
100 ガラス基板上のアレイ
102 走査線
104 データ線
106 環状リペア線
108 断線領域
110 溶接点
200 表示領域
202 画素電極
204 走査線
206 データ線
208 コンタクトホール
210 導電層
300 走査線の断面構造
302 ガラス基板
304 ゲート絶縁膜
306 保護層
308 断線領域
402 リークポイント
500 表示領域
502 画素電極
504 走査線
506 データ線
508 データ線のコンタクトホール
510 走査線のコンタクトホール
512 データ線の導電層
514 走査線の導電層
602 リークポイント

Claims (9)

  1. 導電線、保護層、複数のコンタクトホール及び導電層を備えた液晶表示装置の自動修復構造であって、
    前記保護層は、前記導電線上に形成され、
    前記コンタクトホールは、下方向に延伸されて前記導電線に接触するように、前記導電線上にある前記保護層の中に穿設され、
    前記導電層は、前記保護層上に形成され、前記コンタクトホールを介して前記導電線とともに並列構造に形成され、前記導電線が断線したときに、断線領域を避けて前記導電層で信号を伝送することを特徴とする液晶表示装置の自動修復構造。
  2. 前記導電層と電気的に接続されず、前記導電層と同じ材料からなる複数の画素電極をさらに備えることを特徴とする請求項1に記載の液晶表示装置の自動修復構造。
  3. 走査線、データ線、保護層、複数のコンタクトホール及び導電層を備えた液晶表示装置の自動修復構造であって、
    前記データ線は、前記走査線の上方で交差され、
    前記保護層は、前記データ線及び前記走査線上に形成され、
    前記コンタクトホールは、下方向へ延伸されて前記データ線に接触するように、前記データ線上にある前記保護層の中に穿設され、
    前記導電層は、前記データ線の上方にある前記保護層上に形成され、前記コンタクトホールを介して前記データ線とともに並列構造に形成されることを特徴とする液晶表示装置の自動修復構造。
  4. 前記データ線及び前記走査線により包囲され、前記導電層と電気的に接続されず、前記導電層と同じ材料からなる複数の画素電極をさらに備えることを特徴とする請求項3に記載の液晶表示装置の自動修復構造。
  5. 走査線、データ線、保護層、複数のコンタクトホール及び導電層を備えた液晶表示装置の自動修復構造であって、
    前記データ線は、前記走査線の上方で交差され、
    前記保護層は、前記データ線及び前記走査線上に形成され、
    前記コンタクトホールは、下方向へ延伸されて前記走査線に接触するように、前記走査線上にある前記保護層の中に穿設され、
    前記導電層は、前記走査線の上方にある前記保護層上に形成され、前記コンタクトホールを介して前記走査線に接続されていることを特徴とする液晶表示装置の自動修復構造。
  6. 前記データ線及び前記走査線により包囲され、前記導電層と電気的に接続されず、前記導電層と同じ材料からなる複数の画素電極をさらに備えることを特徴とする請求項5に記載の液晶表示装置の自動修復構造。
  7. 走査線、データ線、保護層、複数のコンタクトホール及び導電層を備えた液晶表示装置の自動修復構造であって、
    前記データ線は、前記走査線の上方で交差され、
    前記保護層は、前記データ線及び前記走査線上に形成され、
    前記コンタクトホールは、下方向へ延伸されて前記データ線及び前記走査線に接触するように、前記保護層の中に穿設され、
    前記導電層は、前記保護層上に形成され、前記コンタクトホールを介して前記データ線及び前記走査線と接続されていることを特徴とする液晶表示装置の自動修復構造。
  8. 前記データ線及び前記走査線により包囲され、前記導電層と電気的に接続されず、前記導電層と同じ材料からなる複数の画素電極をさらに備えることを特徴とする請求項7に記載の液晶表示装置の自動修復構造。
  9. 前記データ線上の前記保護層の上方が前記導電層により完全に連続して覆われている場合、前記走査線上の前記導電層は、前記データ線と前記走査線との交差箇所上を覆わず、前記走査線上の前記導電層と前記データ線上の前記導電層とが電気的に接続されず、
    前記走査線上の前記保護層の上方が前記導電層により完全に連続して覆われている場合、前記データ線上の前記導電層は、前記データ線と前記走査線との交差箇所上を覆わず、前記データ線上の前記導電層と前記走査線上の前記導電層とが電気的に接続されないことを特徴とする請求項7に記載の液晶表示装置の自動修復構造。
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