JP2558847B2 - 断線欠陥の補修の可能なマトリクス型画像表示装置及び断線の救済方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は断線欠陥の補修の可能なマトリクス型画像表
示装置に関するものである。

従来の技術 近年の微細加工技術、液晶材料及び実装技術等の進歩
により２−６インチ程度の小さなサイズではあるが、液
晶パネルで実用上支障ないデレビジョン画像が商用ベー
スで得られるようになってきた。液晶パネルを構成する
２枚のガラス板の一方にRGBの着色層を形成しておくこ
とによりカラー表示も容易に実現され、また絵素毎にス
イッチング素子を内蔵させた、いわゆるアクディブ型の
液晶パネルではクロストームも少なくかつ高いコントラ
スト比を有する画像が保証される。このような液晶パネ
ルは、走査線としては120−240本、信号線としては240
−720本程度のマトリクス編成が標準的で、例えば第５
図に示すように液晶パネル１を構成する一方のガラス基
板２上に形成された走査線の電極端子郡（図示せず）に
駆動信号を供給する半導体集積回路チップ３を直接接続
するCOG（Chip−On−Glass）方式や、例えばポリイミド
系樹脂薄膜をベースとし、金メッキされた銅箔の端子群
（図示せず）を有する接続フィルム４を信号線の電極端
子郡５に接着剤で圧接しながら固定する方式などの実装
手段によって電気信号が画像表示部に供給される。ここ
では便宜上二つの実装方式を同時に図示しているが、実
際にはいずれかの実装方式が選ばれることは言うまでも
ない。なお、７、８は液晶パネル１の中央の画像表示部
と信号線及び走査線の電極端子群５、６との間を接続す
る配線路で、必ずしも電極端子群と同じ導電材で構成さ
れる必要はない。

９は全ての絵素に共通の透明導電性の対抗電極を有す
るもう１枚のガラス板で、２枚のガラス板２、９はスペ
ーサによって所定の距離を隔てて形成され、その間隙は
シール材と封口材で封止された閉空間になっており、閉
空間には液晶が充填されている。多くの場合、ガラス板
９の閉空間側に着色層と称する染料または顔料のいずれ
か一方もしくは両方を含む有機薄膜が披着されて色表示
機能が与えられるのでガラス基板９はカラーフィルタよ
呼ばれる。そして液晶材の性質によってはガラス板９上
面またはガラス板２下面のいずれかもしくは両面上に偏
光板が貼付され、液晶パネル１は電気光学素子として機
能する。

第６図は、スイッチング素子として絶縁ゲート型トラ
ンジスタ10を絵素毎に配置したアクティブ型液晶パネル
の等価回路図である。実線で描かれた素子は一方のガラ
ス基板２上に、そして破線で描かれた素子はもう一方の
ガラス基板９上に形成されている。走査線11（８）と信
号線12（７）は、例えば非晶質シリコンを半導体層と
し、シリコン窒化膜（Si₃N₄）をゲート絶縁膜とする薄
膜トランジスタ10の形成と同時にガラス基板２上に作製
される。液晶セル13はガラス基板２上に形成された透明
導電性の絵素電極と、カラーフィルタ９上に形成された
同じく透明導電性の対向電極14と、２枚のガラス板で構
成された閉空間を満たす液晶とで構成され、電気的には
コンデンサと同じ扱いを受ける。

着色された感光性ゼラチンまたは着色性感光樹脂等よ
りなる着色層は先述したように、カラーフィルタ９の閉
空間側で絵素電極に対応してRGBの三原色で所定の配列
に従って配置されている。全ての絵素電極に共通の対向
電極14は着色層の存在による電圧配分損失を避けるため
には着色層上に形成される。

なお、第６図において蓄積容量15はアクティブ型の液
晶パネルとしては必ずしも必須の構成要素とは限らない
が、駆動用信号源の利用効率の向上、浮遊寄生容量の障
害の抑制及び高温動作時の画像のちらつき（フリッカ）
防止等には効果的存在で適宜採用される。16はすべての
蓄積容量15に共通する導電性で、一般的には14と16は接
続して使用される。

周知のごとく、画像表示装置は人間の視覚という高感
度のセンサによって識別される対象であるから各種の画
像欠陥に対しては非常に厳しい制約があり、線欠陥は言
うに及ばず、点欠陥に於いてもCRTとの比較では非常に
苦しく、換言すれば歩留まりが低く、作りにくいデバイ
スと言えよう。歩留まりが極めて高くなり、無検査に近
い状態でアクティブ型の液晶パネルが提供されるように
は、更なる技術開発を必要とし、いましばらく時間がか
かるであろうし、シリコン系の半導体プロセスと類似の
製造方法が継続される限りに於いては、幾ら歩留まりが
向上しても100％良品と言うことは有り得ないであろ
う。

点欠陥の検査については、半導体メモリに例えればフ
ルビットの検査に相当し、デバイスの構造によっても異
なるが、一般的に言って検査時間は長くかつ困難であ
る。事実、最終工程に於ける画像検査時に品質面から点
欠陥についてもチェックしているのが実状で、製造工程
の途中で点欠陥を有効に検出し得るような検査機は未だ
実用化されていないので、点欠陥の発生機構等の詳細に
ついてはここでは省略する。

線欠陥は文字通り画面上で線上に現われる欠陥で、そ
の発生理由は以下に述べる明確な原因に起因して生じ
る。それは、（１）走査線または信号線が途中で断線し
た、（２）走査線または信号線に電気信号が到達してい
ない、（３）走査線と信号線が短絡している、（４）複
数の走査線または信号線が短絡している、等が主たる要
因である。

本発明者は既に特願昭61−145237号出願において、走
査線や信号線の断線に対して見かけ上の断線率を低減さ
せる技術を開示している。それは第７図に示したように
マトリクス基板２上に、走査線11およびその配線路８、
信号線12およびその配線路７の何れとも電気的に絶縁分
離された救済線17を画像表示部18の周辺に設置するとと
もに、走査線や信号線の両端付近に第１と第２の接続端
子19、20を設置する事によって実施可能となる。第１の
接続端子19は接続フィルム４からの駆動信号が供給され
る電極端子５の近傍で信号線の配線路８上に設置され、
第２の接続端子20は駆動信号の供給がない信号線の他端
の配線路８上に設置されている。従って、第７図に示し
たように例えば信号線12に断線箇所21が発生した場合に
は救済線17と第１の接続端子19および救済線17と第２の
接続端子20を電気的に接続する手段22、23が与えられれ
ば、当該の信号線では両側から駆動信号が供給されて見
掛上断線は消失する。接続端子19、20と救済線17とをA1
で形成しておけば、接続手段として実績もあり簡便なA1
のワイア・ボンドを採用できる。救済線17に枝状の分岐
線を設け、その先端部をA1で形成しておくと任意の対象
に対してほぼ同じ長さのワイア・ボンドが打ててさらに
好都合である。走査線側の断線についても全く同様の対
処でよいことは言うまでもない。

このような断線対策の量産工程における実績は、６イ
ンチ角基板上に３インチのマトリクス基板を４面付けで
製作した場合に断線率は10％そこそこで、しかもそのう
ち90％程度が１面当り１本の断線であり、救済線を４本
準備しておけば全ての断線を救済できると言う素晴らし
い効果を上げている。換言すれば断線不良に関しては実
質的に考慮する必要がなくなったと言っても差し支えな
い。救済線と走査線または信号線が短絡する確率は０で
はなく、走査線と信号線が短絡する確率の１％程度と見
込まれていたが、断線の発生数が少ないことと複数本の
救済線を配置することにより救済線の全でが使えないよ
うな状況が出現しなかったので、救済線を導入する事に
よって副次的な不良の発生からも逃れることが出来てい
る。

発明が解決しようとする課題 しかしながら、救済線17が走査線11あるいはその配線
路８と信号線12あるいはその配線路７と交差するために
発生する寄生容量の存在は、駆動信号を供給する半導体
集積回路の出力インピーダンスの低下を必要とし、ひい
ては半導体集積回路の消費電力の増大をもたらす欠点が
あった。このことは電力消費に関して制約の厳しい電池
駆動のポケット型液晶テレビやテレビカメラのモニタ用
液晶ディスプレイにとっては軽視できない改善事項であ
り、また駆動用半導体集積回路チップの面積が増大する
ためコスト高をもたらしていた。

本発明は、このような従来の技術の課題を解決するこ
とを目的とする。

課題を解決するための手段 本発明に於いては、断線の救済のため走査線や信号線
に接続端子を従来通り設置するが、救済線を実装手段の
外周部に設置することによって走査線や信号線あるいは
それらの配線路との交差部を除去している。

作用 救済線が走査線や信号線と交差しないため、救済線に
よる接続が実施されても走査線や信号線が駆動回路に対
して呈する駆動インピーダンスの容量成分は変化せず、
従って駆動インピーダンスを下げる必要が無くなり電力
消費の観点からは低電力化が推進される。また自動的に
半導体チップ内の出力増幅器を大きくする必要も無くな
り、半導体チップの面積が減少して取れ数が増す。

実施例 以下に、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図（ａ）と第２図は本発明の一実施例によりマト
リクス型画像表示装置のパターン配置図である。理解を
簡単にするため、第１図（ａ）で信号線側の救済につい
て説明する。

表示画質の均質化と駆動用回路の消費電力を下げるた
めには、信号線への駆動信号の供給は通常第１図（ｂ）
に示したように一本おきに反対側から行なわれている。
そこで、半導体チップ実装に対応して配置された電極端
子５の近傍で、信号線12またはその配線路７上に第１の
接続端子19を形成し、第１の接続端子19の近傍にまで反
対側の電極端子５より駆動信号を供給される信号線12の
他端を延長し、その先端部に第２の接続端子20を形成し
ておく。すなわち一本の信号線には駆動信号の供給端側
とその反対側の２箇所に接続端子が形成されている。第
１図（ａ）に於いて、24は半導体チップ３相互間の配線
路や供給端子25より半導体チップ３に供給される電源線
や各種信号線の配線路である。救済線17は走査線11とそ
の配線路８および信号線12とその配線路７の何れとも交
差しないようマトリクス基板２上で半導体チップ３より
も外周部に配置される。救済線17は必ずしもマトリクス
基板２の周囲を一周する必要はなく、むしろ半周にして
救済線の配置本数を増やすことが好ましい。救済線17の
先端部を半導体チップ３の間に配置し、かつ先端部に第
３の接続端子26を形成しておく。救済線17の本数が外周
部に一本の場合、すなわち左半分と右半分に一本ずつで
あれば、救済線17が配線部24と交差しないような配置を
行なうことは容易である。しかしながら複数本の救済線
を配置すると、複数の救済線は第１図（ａ）に示したよ
うに複数の救済線間での交差が発生するし、第３の接続
端子を隣合った半導体集積回路の間に形成しようとする
と、救済線は配線路24とも交差する。その場合には第３
図に示したように、救済線17と第３の接続端子26とを接
続線27を用いて多層配線化し、接続線路27上に絶縁層を
介して上記の配線路24を配置すればよい。なお28、29は
接続線路27と救済線17および接続端子26とを接続するた
めの絶縁層に形成されたコンタクト・ホールである。こ
のような多層配線はアクティブ型のマトリクス液晶パネ
ルにおいては、例えば走査線11の形成と同時に接続線路
27を形成し、信号線12の形成と同時に救済線17および接
続端子26を形成することによって、製造工程の変更およ
び増加を伴うことなく容易に実行できる。もちろん、多
層配線に必要な絶縁層も、スイッチ素子である絶縁ゲー
ト型トランジスタのゲート絶縁層またはパシベーション
絶縁層の転用によって有効に活用される。

このように信号線の両端と救済線の先端部に接続端子
を設けておけば、従来通り断線箇所21の発生した信号線
に対して駆動信号が供給される電極端子５近傍の第１の
接続端子19と近くの救済線17の先端部の接続端子26とを
接続する手段22と、対向する第２の接続端子20と近くの
救済線17と同一経路の救済線17の先端部の別の第３の接
続端子26とを接続する手段23が与えられれば、当該の信
号線は両端から駆動信号が供給されて見掛上断線は消失
する。

第２図は走査線側に於ける救済を示す配置図である。
図示しように駆動信号が片側からの一斉供給の場合に
は、走査線側の電極端子６の近傍で走査線11またはその
配線路７上に第１の接続端子19を配置し、反対側の走査
線11またはその配線路７の先端部に第２の接続端子20を
配置しておく。半導体チップ３が配置されている供給端
側では救済のための接続端子26は半導体チップ３の間、
すなわち半導体チップ両端部付近に配置し、反対側では
適当な数だけ分岐させて接続端子26を配置すれはよい。

本発明ほ要点は走査線や信号線と交差しない領域に救
済線を配置することであるから、第４図に示したよう
に、マトリクス編成が１枚の基板上で形成されず、一方
の基板30上に走査線11を形成し、もう一方の基板31上に
信号線12を形成して得られる単純マトリクス編成の画像
表示装置においても有効で、駆動用の半導体チップ３よ
りも基板30、31の外周部に救済線17を形成すればよく、
必要とあらば接続線路27の導入も適宜考慮される。

救済に伴って容量成分の増大は阻止できても、救済線
の抵抗値が高くなりすぎると駆動信号の波形が損なわれ
て表示画質の低下は免れないので、救済線の抵抗値は低
いほど好ましい。アウディブ型の画像表示装置では導電
性材質としては得素電極としてのITO以外の制約は緩い
ので、走査線または信号線の何れか抵抗値の低い材質で
救済線を形成すべきである。救済線または接続線路の先
端部に形成される接続端子はボンディングが容易となる
よう、例えばA1の採用が簡便でである。

何れにしても救済線、接続線路および接続端子を得る
ために新たな製造工程の発生は歓迎されるものではない
ので、半導体チップ実装のための製造工程およびマトリ
クス基板作製のための製造工程に使用される導電性材質
を適切に選定することが必要である。

なお、マトリクス型画像表示装置としては実施例に取
り上げた液晶パネルに限定されるものではなく、EL素子
やプラズマデイスプレイ等の他のデバイスにも本発明が
適用可能であることは言うまでもない。

発明の効果 以上の説明から明なように本発明によれば、駆動用半
導体チップの出力インピーダンスを低下させることなく
走査線や信号線の断線に対して救済が可能となり、マト
リクス型画像表示装置の歩留まりの向上に寄与するばか
りでなく、電力消費の増大が阻止できて電池駆動の機器
における同装置の使用が促進される。また、半導体チッ
プの取れ数が減少しないので、アトリクス型画像表示装
置全体のコスト・ダウンにも間接的に寄与するものであ
る。とくにアクティブ型のマトリクス型画像表示装置に
おいては、その構成材料や作製プロセスに何等の変更や
増加を伴うことなく実施可能であり、断線不良が実質的
に０となる効果は著しく高い。構成材料や作製プロセス
に多少の変更や増加があっても、歩留まりが低下せざる
を得ないような高密度あるいは大面積のマトリクス型画
像表示装置においては特に大きな効果を発揮するもので
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図と第２図は本発明の一実施例によるマトリクス型
画像表示装置のパターン配置図、第３図は同実施例にお
ける接続線路を構成するための多層配線パターン図、第
４図は本発明の他の実施例によるマトリクス型画像表示
装置のパターン配置図、第５図は従来の液晶パネルへの
実装手段を示す斜視図、第６図はアクティブ型の液晶パ
ネルの等価回路図、第７図は本発明者が先願例として開
示した断線に対する救済を示すパターン配置図である。 １……（液晶）マトリクス型画像表示装置、２……マト
リクス基板、３……（駆動用）半導体集積回路チップ、
４……接続フィルム、５……（信号線の）電極端子、６
……（走査線の）電極端子、７……（信号線の）配線
路、８……（走査線の）配線路、９……カラ…フィル
タ、10……絶縁ゲ…ト型トランジスタ、11……走査線、
12……信号線、13……液晶セル、17……救済線、18……
画像表示部、19、20……（走査線や信号線の）接続端
子、21……断線箇所、22、23……接続手段、26……（救
済線の）接続端子、27……接続線路、30、31……マトリ
クス基板。

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】走査線と信号線の一方の端より駆動信号を
   供給する半導体集積回路チップが絵素部の周囲に実装さ
   れた絶縁性基板上で前記半導体集積回路チップの位置す
   る領域よりも外周部に救済線路が形成され、前記救済線
   路より分岐された接続線路の先端に位置する第３の接続
   端子が隣合った前記半導体集積回路チップ間に形成さ
   れ、前記半導体集積回路チップ近傍で半導体集積回路チ
   ップより駆動信号を供給される走査線と信号線上とに第
   １の接続端子が形成され、駆動信号を供給される側とは
   反対側の走査線および信号線の先端部上に第２の接続端
   子が形成されるとともに、前記救済線路が走査線および
   信号線またはこれらに接続される線路とは交差しないこ
   とを特徴とする断線欠陥の補修の可能なマトリクス型画
   像表示装置。
2. 【請求項２】複数本の救済線路と接続線路を有し、前記
   接続線路が救済線路と半導体集積回路チップに接続され
   る配線路とは多層配線化によって絶縁化されていること
   を特徴とする請求項１記載の断線欠陥の補修の可能なマ
   トリクス型画像表示装置。
3. 【請求項３】走査線または信号線のいずれか抵抗値の低
   い導電性線路と同時に救済線路が形成されていることを
   特徴とする請求項１記載の断線欠陥の補修の可能なマト
   リクス型画像表示装置。
4. 【請求項４】多層配線構造がスイッチング素子の形成と
   同時になされていることを特徴とする請求項２記載の断
   線欠陥の補修の可能なマトリクス型画像表示装置。
5. 【請求項５】走査線と信号線の一方の端より駆動信号を
   供給する半導体集積回路チップが絵素部の周囲に実装さ
   れた絶縁性基板上で前記半導体集積回路チップの位置す
   る領域よりも外周部に救済線路が形成され、前記救済線
   路より分岐された接続線路の先端に位置する第３の接続
   端子が隣合った前記半導体集積回路チップ間に形成さ
   れ、前記半導体集積回路チップ近傍で半導体集積回路チ
   ップより駆動信号を供給される走査線と信号線上とに第
   １の接続端子が形成され、駆動信号を供給される側とは
   反対側の走査線および信号線の先端部上に第２の接続端
   子が形成されるとともに、前記救済線路が走査線および
   信号線またはこれらに接続される線路とは交差しないマ
   トリクス型画像表示装置において、断線の発生した走査
   線および信号線に対して、前記第１の接続端子と近傍の
   接続線路の第３の接続端子とを接続する手段と、前記第
   ２の接続端子と駆動信号を供給される側とは反対側の走
   査線および信号線の先端部近傍の別の第３の接続端子と
   を接続する手段とによって前記断線の発生した走査線お
   よび信号線に対して両端から駆動信号を胸腔することを
   特徴とする断線の救済方法。