JP2616948B2 - 液晶ディスプレイ欠陥検査修復装置 - Google Patents

液晶ディスプレイ欠陥検査修復装置

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JP2616948B2
JP2616948B2 JP63045614A JP4561488A JP2616948B2 JP 2616948 B2 JP2616948 B2 JP 2616948B2 JP 63045614 A JP63045614 A JP 63045614A JP 4561488 A JP4561488 A JP 4561488A JP 2616948 B2 JP2616948 B2 JP 2616948B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は液晶ディスプレイ欠陥検査修復装置に関
し、特に液晶ディスプレイに用いられる非晶質シリコン
を構成材料とする薄膜トランジスタの特性不良を修復す
る装置に関するものである。
〔従来の技術〕
液晶ディスプレイに用いられている非晶質シリコンを
構成材料とした薄膜トランジスタは動作時における駆動
電圧、基板取扱い時の静電気あるいは外部サージなどに
よるゲート絶縁膜への電圧印加が原因となって、トラン
ジスタのゲート電圧を変化した時のドレイン電流特性
(以下、Id−Vg特性と略す)の閾値電圧がドリフトす
る。
液晶ディスプレイには前記薄膜トランジスタが数万〜
数十万個内蔵されているため、前記薄膜トランジスタの
特性値バラツキを低減して画質向上を図ることが要請さ
れている。
第4図は液晶ディスプレイの構造を示す断面図、第5
図は液晶ディスプレイの主要要素となる薄膜トランジス
タの断面図、第6図は薄膜トランジスタの閾値電圧ドリ
フトを説明するための特性図である。
図において、液晶ディスプレイは複数個の薄膜トラン
ジスタ10が形成されたアレイ基板100と対向基板200とか
ら構成され、両基板100及び200は両者間に液晶400を満
たしてシール層300により封止されている。また、対向
基板200にはカラーフィルタ210が前記薄膜トランジスタ
10に対応した位置に形成されている。この薄膜トランジ
スタ10はガラスなどの材料よりなる透明絶縁性基板11上
に形成され、Crなどの材料よりなるゲート電極12、SiN,
SiO2などの材料よりなるゲート絶縁層13、非晶質シリコ
ンよりなる半導体層14、Al,Crなどの材料よりなるソー
ス電極15及びドレイン電極16とで構成され、薄膜トラン
ジスタ10の表面はSiN,SiO2などの絶縁材料よりなる保護
膜17で被覆されている。
次に、薄膜トランジスタ10の閾値電圧ドリフトが発生
する原因を第6図のId−Vg特性を用いて説明する。
静電気あるいは外部サージが薄膜トランジスタ10のゲ
ート電極12とソース電極15との間に印加されるとゲート
絶縁層13へのキャリアの注入が生じ、ゲート絶縁層13と
半導体層14との界面に形成されている界面準位に前記キ
ャリアがトラップされる結果、Id−Vg特性の閾値電圧の
ドリフトが発生する。このとき薄膜トランジスタ10の閾
値電圧は第6図のVa,Vb,Vc等の値をとり、標準的な閾値
電圧はVbである。ゲート電極12に印加される電圧が正の
場合、負電荷がゲート絶縁層13に注入されるため、半導
体層14のチャネル中の電子数が減少する結果、閾値電圧
Vbは正方向にドリフトしてVcとなる。一方、ゲート電極
12に印加される電圧が負の場合は上記とは逆の理由で閾
値電圧Vbは負方向にドリフトしてVaとなる。注入される
電荷量はいずれの場合においても、ゲート電極12に印加
される電圧に大きく依存し、従って、ドリフト量も前記
電圧に依存することになる。
薄膜トランジスタ10のId−Vg特性の閾値電圧ドリフト
がアレイ基板100内で部分的バラツキとして発生する
と、ディスプレイ表示をしたとき、閾値電圧ドリフトの
発生した薄膜トランジスタ10の画素部分が点状及び線状
の暗部となり、ディスプレイとして実用に耐えない。
前記薄膜トランジスタ10のId−Vg特性の閾値電圧ドリ
フトの修復または抑制のために、従来、薄膜トランジス
タ10の形成工程、例えばゲート絶縁層13形成時における
ガス比率(例えばSiN堆積時におけるN2とNH3の比率)の
最適化、半導体層14形成時における膜堆積温度の最適化
による界面準位の制御が行われている(日本学術振興会
アモルファス材料、第147委員会,第15回研究会資料(6
2.2.17)p.12〜15)。
また、アレイ基板100上に薄膜トランジスタ10を形成
した後に、アレイ基板100を200〜400℃の温度で熱処理
することにより閾値電圧ドリフトの均一化を図る手法も
一般に用いられている。
〔発明が解決しようとする課題〕
ところが、アレイ基板上に形成された薄膜トランジス
タの閾値電圧ドリフトを修復する前記従来の方法では、
閾値電圧のバラツキを均一化できるが、個々の薄膜トラ
ンジスタの閾値電圧を制御することはできず、従って液
晶ディスプレイの欠陥を検査し修復する装置も開発され
ていなかった。
また、液晶ディスプレイの組立工程、即ちアレイ基板
と対向基板とを組立実装する際の基板のハンドリング、
基板の熱圧着、アレイ基板のラビングなどにおいて、静
電気,外部サージなどが発生しやすく、薄膜トランジス
タの閾値電圧ドリフトの原因となっているが、これらの
工程で発生した閾値電圧ドリフトは液晶ディスプレイの
使用温度制約からその熱処理温度が数十℃に制限される
ため、実用上補正することが不可能であった。
この発明は、上記のような問題点を解決するためにな
されたもので、液晶ディスプレイに内蔵される複数個の
薄膜トランジスタそれぞれについてその閾値電圧を補正
することができ、液晶ディスプレイの画質の均一化及び
大幅な歩留り向上を図ることができる液晶ディスプレイ
欠陥検査修復装置を得ることを目的とする。
〔課題を解決するための手段〕
この発明に係る欠陥検査修復装置は、液晶ディスプレ
イの画素を構成する薄膜トランジスタを駆動する駆動信
号を発生するとともに、該薄膜トランジスタのゲート電
極とソース電極との間に印加する所定電圧を発生する信
号発生装置と、液晶ディスプレイを駆動したときの表示
状態を評価する検査装置と、これらの装置を制御するコ
ンピュータとを備え、液晶ディスプレイの画像評価と薄
膜トランジスタの前記両電極間への電圧印加をくり返す
ことにより、薄膜トランジスタの閾値電圧を均一化する
ようにしたものである。
〔作用〕
この発明においては、液晶ディスプレイの欠陥画素及
び正常画素の輝度データに基づいて、閾値シフトの発生
している薄膜トランジスタに所定の直流電圧を所定時間
印加して、閾値を補正するようにしたから、薄膜トラン
ジスタはそのゲート電極とソース電極との間に印加され
る電圧によって、ゲート絶縁層と半導体層との間の界面
準位に電荷の注入がなされるため、薄膜トランジスタの
閾電圧のドリフト量を個別に、しかも精密に制御するこ
とができ、この結果液晶ディスプレイの画質の均一化及
び大幅な歩留り向上を図ることができる。
〔実施例〕
以下、この発明の一実施例を図について説明する。
第1図は本発明の一実施例による欠陥検査修復装置の
構成を示すブロック図、第2図及び第3図は液晶ディス
プレイの欠陥修復原理を説明するための液晶ディスプレ
イの等価回路図及び薄膜トランジスタ10のId−Vg特性図
である。図において、1は液晶ディスプレイ2に表示さ
れた画像を評価する画像検査装置、3は液晶ディスプレ
イ2に印加する電圧または駆動信号を発生する信号発生
装置、4はこれら装置1及び3を制御するためのコンピ
ュータである。
次に、第2図を用いて画素P1の薄膜トランジスタ101
の閾値電圧が負方向にドリフトした場合の修復動作を順
次説明する。
まず、信号発生装置3を用いて液晶ディスプレイ2を
所定の駆動条件で表示し、画像検査装置1により表示輝
度の低い欠陥画素P1の位置を自動的に検出すると同時
に、異常のない画素(例えばP2)の輝度データをコンピ
ュータ4のメモリに格納する。
次いで、欠陥画素P1に対応した薄膜トランジスタ101
のId−Vg特性における閾値電圧のドリフト量を調べるた
めに、画像検査装置1により画素P1の輝度データを測定
し、これを前記画素P2の輝度データと比較しながら、信
号発生装置3からゲートライン120を介して画素P1の薄
膜トランジスタ101のゲート電極12に加えるゲート信号b
1を正方向または負方向に徐々に変化させる。
このとき、第3図のId−Vg特性、即ち画素P1及びP2
対応した薄膜トランジスタ101及び102のId−Vg曲線a1
びa2から明らかなように、画素P1とP2の輝度データが等
しくなった時点では、薄膜トランジスタ102のゲート電
極12に印加されたゲート信号b2と薄膜トランジスタ101
のゲート電極12に印加された信号b1との差分値cは薄膜
トランジスタ101及び102の閾値電圧V1及びV2の差、すな
わち薄膜トランジスタ101の閾値電圧のドリフト量にほ
ぼ等しい。
次に、画素P1に対応した薄膜トランジスタ101の閾値
電圧のドリフト量及びその極性から、コンピュータ4に
よりドリフト補正電圧を計算し、この電圧を信号発生装
置3を介して薄膜トランジスタ101のゲート電極12とソ
ース電極15との間に印加し、再度画像検査装置1で画素
P1とP2の輝度データの比較を行なう。
上記のように手順をくり返すことにより、液晶ディス
プレイ2を表示した状態で薄膜トランジスタ10の閾値電
圧ドリフトを効果的に補正,均一化することができる。
上記電圧印加条件の一例として、薄膜トランジスタ10
の閾値電圧のドリフト量が−10Vのとき、ゲート電極12
に印加する直流電圧50V、ソース電極に印加する電圧0
V、電圧の印加時間60secが適当である。
このように本実施例では、液晶ディスプレイの欠陥画
素及び正常画素の輝度データをもとに、閾値シフトの発
生している薄膜トランジスタに所定の直流電圧を所定時
間印加して、閾値を補正するようにしたので、該薄膜ト
ランジスタのゲート絶縁層と半導体層との間の界面準位
に電荷が注入されることとなり、この薄膜トランジスタ
の閾電圧のドリフト量を個別に、しかも精密に制御する
ことができ、この結果液晶ディスプレイの画質の均一化
及び大幅な歩留り向上を図ることができる。
なお、上記実施例では、信号発生装置3から直流電圧
を薄膜トランジスタ10のゲート電極12とソース電極15と
の間に印加することにより閾値電圧のドリフトを修復す
る方法を示したが、前記直流電圧に変えてピーク値,
幅,くり返し時間を制御したパルス電圧を印加してもよ
く、この場合制御に困難性を伴う以外は上記実施例と同
様の効果を得ることができる。
また、上記実施例では室温下,非加熱状態で液晶ディ
スプレイ2に電圧を印加して薄膜トランジスタ10の閾値
電圧ドリフトを修復する方法を示したが、液晶ディスプ
レイ2を加熱装置(図示せず)に載せ、前記信号発生装
置3からの信号電圧を用いて所定温度に予熱した状態
で、前記閾値電圧ドリフトを修復しても良い。この場
合、加熱装置の追加を要する反面、非加熱状態における
前記閾値電圧ドリフトの修復時間に比べて時間短縮を図
れる効果がある。
〔発明の効果〕
以上のように、この発明に係る液晶ディスプレイ欠陥
検査修復装置によれば、液晶ディスプレイの欠陥画素及
び正常画素の輝度データに基づいて、閾値シフトの発生
している薄膜トランジスタに所定の直流電圧を所定時間
印加して、閾値を補正するようにしたので、液晶ディス
プレイに内蔵される複数個の薄膜トランジスタについて
個別にその閾値電圧を高精度で均一化することができ、
これにより液晶ディスプレイを表示したとき点状または
線状の暗部が発生するのを防止して、液晶ディスプレイ
の大幅な画質向上を図ることができ、また歩留り向上に
顕著な効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例による液晶ディスプレイ欠
陥検査修復装置の構成を示すブロック図、第2図はこの
実施例装置の動作を説明するための液晶ディスプレイの
等価回路図、第3図はこの実施例装置の液晶ディスプレ
イを構成する薄膜トランジスタのドレイン電流対ゲート
電圧特性を示す図、第4図は液晶ディスプレイの断面構
成図、第5図は薄膜トランジスタの断面構成図、第6図
は従来の薄膜トランジスタのドレイン電流対ゲート電圧
特性図である。 1……画像検査装置、2……液晶ディスプレイ、3……
信号発生装置、4……コンピュータ、10、101,102,103,
104……薄膜トランジスタ、120……ゲートライン、130
……ソースライン、12……ゲート電極、15……ソース電
極、16……ドレイン電極、11……絶縁性基板、14……半
導体層、17……保護膜、100……アレイ基板、200……対
向基板、210……カラーフィルタ、300……シール層、40
0……液晶、P1,P2,P3,P4……画素。 なお、図中同一符号は同一又は相当部分を示す。
フロントページの続き (72)発明者 石津 顕 兵庫県尼崎市塚口本町8丁目1番1号 三菱電機株式会社材料研究所内 (72)発明者 ▲高▼砂 隼人 兵庫県尼崎市塚口本町8丁目1番1号 三菱電機株式会社材料研究所内

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】液晶ディスプレイの欠陥画素を検出し、こ
    れを修復する装置であって、 液晶ディスプレイの各画素の駆動する駆動信号を発生す
    る信号発生手段と、 上記液晶ディスプレイに表示された画像を検査して欠陥
    画素及び正常画素の輝度をそれぞれ検出する画像検査装
    置と、 該両画素の輝度データの差に応じて、上記欠陥画素を構
    成する薄膜トランジスタに所定の電圧を印加してその閾
    値電圧ドリフトを補正する閾値電圧補正手段とを備えた
    ことを特徴とする液晶ディスプレイ欠陥検査修復装置。
JP63045614A 1988-02-26 1988-02-26 液晶ディスプレイ欠陥検査修復装置 Expired - Lifetime JP2616948B2 (ja)

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KR101172498B1 (ko) * 2005-06-01 2012-08-10 삼성전자주식회사 액정 표시 장치의 제조 방법, 액정 표시 장치 및 에이징시스템
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