JP3102819B2 - 液晶表示装置及びその駆動方法 - Google Patents

液晶表示装置及びその駆動方法

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JP3102819B2 JP14154792A JP14154792A JP3102819B2 JP 3102819 B2 JP3102819 B2 JP 3102819B2 JP 14154792 A JP14154792 A JP 14154792A JP 14154792 A JP14154792 A JP 14154792A JP 3102819 B2 JP3102819 B2 JP 3102819B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は情報端末用として用いら
れるアクティブマトリクス液晶表示パネルに関する。
【0002】一般にアクティブ型液晶表示装置は、数十
万個のスイッチング素子を有するため、それを全て無欠
陥で作成するのは現在のプロセス技術においては非常に
困難である。そこで一表示画素あたりに複数のスイッチ
ング素子を設ける、いわゆる冗長構成が広く採用されて
いる。
【0003】
【従来の技術】図12に従来のアクティブマトリクス液
晶パネルの1つの画素を示す。これは、ゲートバスライ
ン1から送られてくる選択電圧によってTFT2のゲー
ト電極3に選択電圧が印加されるとドレインバスライン
4から送られてきた信号電圧がドレイン電極5、ソース
電極6を介して画素電極7に印加され、表示されること
になる。しかし、この時TFTに故障、たとえば選択電
圧が印加されてもゲート電極3が動作しない場合やソー
ス電極6と画素電極7のコンタクト不良、チャンネル抵
抗の増大等が生じた場合は画素電極に信号電圧が印加さ
れず表示欠陥になるという問題があった。
【0004】そこで、特開昭60−97322号では図
13に示すように1つの画素を複数7-1, 7-2に分割
し、それぞれを別々のTFT2-1,2-2に接続してお
き、TFT故障によって画素欠陥があっても残りの画素
で表示を行い、表示欠陥が発生しないような冗長構成が
提案されている。しかし、この方法は擬似的に無欠陥を
実現するためTV等の動画表示では問題はないが、情報
端末等の静止画表示には分割画素に欠陥が生ずると文字
や絵が欠けて見にくくなるために適してはいない。
【0005】そこで最近では図14に示すように1つの
画素を複数に分割したそれぞれの画素電極7-1, 7-2
にスイッチング素子8を設けて分割素子のTFTが故障
していた場合にはそのTFTをレーザ等で切り離しスイ
ッチング素子8を外部回路を駆動して他の分割画素から
信号電圧を供給するという方法が提案されている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】上記図13に示した方
式では、この画素構成に液晶電圧の電圧保持を目的とし
た蓄積容量を付加した場合には画素電極の開口率が著し
く低下し、パネル輝度の低下につながるという問題があ
る。また図14の方式ではTFTのショートによる欠陥
の場合、このTFTをレーザで切り離し修正することが
できるが、この欠陥の検出は困難であるという問題があ
る。
【0007】本発明は一画素に複数のスイッチング素子
を有する液晶パネルにおいて、蓄積容量を付加しても画
素電極の開口率の低下のない液晶パネル、及びスイッチ
ング素子の欠陥を容易に発見できる液晶パネルを実現し
ようとする。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明の液晶表示装置に
於いては、信号電圧を供給する複数のドレインバスライ
ン4と走査電圧を供給する複数のゲートバスライン1が
ガラス基板上で直交し、その交点近傍に複数のTFT
(薄膜トランジスタ) 2-1,2-2と該TFTに対応した
複数の画素電極7-1, 7-2と、該複数の画素電極間を接
続するスイッチング素子8と、蓄積容量用電極9とが設
けられたアクティブマトリクス基板と、ガラス基板上に
対向電極と液晶配向膜とが設けられた対向基板と、該対
向基板とアクティブマトリクス基板に挟持された液晶と
より成るアクティブマトリクス液晶パネルにおいて、同
一の信号電圧、又は異なる信号電圧が供給される前記複
数の画素電極7-1, 7-2間に前記蓄積容量用電極9を跨
設し、且つ該蓄積容量用電極9を前記スイッチング素子
8のスイッチング制御電極を兼ねるように配置したこと
を特徴とする。
【0009】また、本発明の液晶表示装置の駆動方法に
於いては、上記複数のTFT2-1,2-2が正常なスイッ
チング動作を行っている場合には前記蓄積容量用電極9
には前記複数の画素電極間のスイッチング素子8をオフ
にする電圧を印加し、前記複数のTFT2-1,2-2のい
づれかのスイッチング動作が故障した場合に限り、前記
蓄積容量用電極9に前記複数の画素電極間のスイッチン
グ素子8をオンにする電圧を印加することを特徴とす
る。
【0010】また、本発明の液晶表示装置に於いては、
一表示画素あたり複数のスイッチング素子を有するアク
ティブマトリクス型液晶表示装置において、一表示画素
あたり複数の分割画素7-1, 7-2と、それに対応するス
イッチング素子2-1,2-2を有し、分割画素7-1, 7-2
間に光スイッチ30を有することを特徴とする。また、
それに加えて上記光スイッチ30としてa−Si 光スイ
ッチを用い、その抵抗値は光照射時にこのスイッチ30
を介して隣接する分割画素が駆動できる抵抗値に、暗黒
時にはこのスイッチ30を介して隣接する画素の電位の
影響を受けない抵抗値とすることを特徴とする。
【0011】の構成を採ることにより、一画素に複数
のスイッチング素子を有する液晶表示装置において、蓄
積容量を付加しても画素電極の開口率の低下のない液晶
表示装置、及びスイッチング素子の欠陥を容易に発見で
きる液晶表示装置が得られる。
【0012】
【作用】本発明の液晶表示装置では、分割画素間にまた
がって蓄積容量用電極を設け、この蓄積容量用電極を分
割画素間に設けたスイッチング素子のスイッチング制御
電極を兼ねさせることにより開口率の低下を防ぎ、さら
にパネルの無欠陥化、高コントラスト化が実現できる。
【0013】また、分割画素間に光スイッチを設けたこ
とにより、光照射時(通常の液晶表示装置ではバックラ
イトを有し、その光を用いる)は分割画素間が光スイッ
チを介して接続されることになり、たとえTFTの1つ
がオープン不良であっても他から書き込みができるの
で、画素欠陥とはならない。ただしTFTの1つでもシ
ョート欠陥があれば、表示画全体が画素欠陥(黒欠陥)
となる。ここで何らかの手段で光スイッチに入る光を、
例えば遮光マスクを用いて遮光すると、分割画素間の光
スイッチによる接続がなくなることにより、分割画素で
不良が判別でき、後はレーザにより不良TFTを切り離
すことができる。その後通常表示では光スイッチに光を
照射するので、他のTFTから書き込みが可能となり、
画素欠陥とはならない。
【0014】
【実施例】図1は本発明の第1の実施例を示す図であ
る。本実施例は、同図に示すように、走査電圧供給用の
ゲートバスライン1と、該ゲートバスラインに直交する
ように設けられた信号電圧供給用のドレインバスライン
4と、該ドレインバスライン4とゲートバスライン1の
交点近傍に設けられたTFT2-1,2-2と、各TFTに
接続された分割画素電極7-1, 7-2と、該分割画素電極
-1, 7-2間を接続するスイッチング素子8と、分割画
素電極7-1,7-2間をまたがって設けられた蓄積容量用
電極9とにより1画素が形成され、該蓄積容量用電極9
はスイッチング素子8のスイッチング制御電極を兼ねる
ように形成されている。
【0015】次に本実施例の製造方法を図2及び図3に
より説明する。図2はTFTの製造方法を説明するため
の図である。まず厚さ1.1mmの透明ガラス基板10上
にTi あるいはCr 材をスパッタにより全面に積層し、
ゲートバスライン及びゲート電極3をパターニングす
る。次にその上からゲート絶縁膜(SiO2 ,SiN) 11及び
a−Si 材による半導体層12をプラズマCVD法によ
り連続して積層してトランジスタのパターンでパターニ
ングする。さらにn+ 型a−Si 材13とTi 又はAl
材によるソース電極6並びにドレイン電極5及びドレイ
ンバスラインを形成する。
【0016】図3は蓄積容量用電極及びスイッチング素
子の製造方法を説明するための図であり、(a) は平面
図、(b) は (a)図のb−b線における断面図である。本
製造方法はまず透明基板10上にTi あるいはCr 材を
スパッタにより全面に積層しゲートバスライン及び蓄積
容量用電極兼ゲート電極9をパターニングする。次にそ
の上からゲート絶縁膜(SiO2,SiN) 14及びa−Si 材
による半導体層15をプラズマCVD法により連続して
積層してトランジスタのパターンでパターニングする。
次いで、n+ a−Si 材16とTi 又はAl 材によるソ
ース(ドレイン)電極6、ドレイン(ソース)電極5を
形成する。さらに、分割画素電極7-1, 7 -2をそれぞれ
の一部がソース電極6又はドレイン電極5に重なるよう
にして形成する。
【0017】このスイッチング素子は故障TFTに接続
された側の画素電極がソース電極となるように規定され
ている。またスイッチング素子の大きさはTFT2-1
は2 -2と同じでよい。このような構成で図3(a) のよう
に分割画素電極7-1, 7-2間に設けることで、ある条件
電圧を蓄積容量用バスラインに印加することで分割画素
電極7-1, 7-2間を接続することができる。ここで蓄積
容量用電極の容量は、例えば画素容量の約3倍程度が好
ましく、この時の蓄積容量用電極9と分割画素電極
-1, 7-2との重なり面積は例えば 2.5×10-92
程度が適当である。また蓄積容量用電極兼スイッチング
素子8は図4のように同一画素7内ではなく、縦方向に
1つ前の画素間に作り込んでもよい。
【0018】図5は本実施例に周辺回路を含めて示した
図である。例えば蓄積容量用電極9はパネル20の左側
に引き出し、アナログスイッチ回路21等によりスイッ
チング素子をオフする電圧、例えば−10Vを印加して
おき、TFT故障のあるゲートラインだけにはスイッチ
ング素子をオンにする電圧、例えば10Vが任意に印加
できる回路構成とする。ゲートバスライン1はパネル2
0の右側に引き出し、シフトレジスタ回路22等により
走査パルスを発生している。またデータバスライン(=
ドレインバスライン)4は例えば奇数ラインをパネル2
0の上側に、偶数ラインは下側に引き出し、シフトレジ
スタ23とラッチ回路24により信号電圧を発生させ
る。
【0019】このようにして、TFTに故障があって
も、スイッチング素子8を作動させることにより欠陥T
FTに接続した分割画素を作動させ、欠陥のない状態と
することができる。また蓄積容量用電極を開口率の低下
を招くことなく設けることが出来るため、高コントラス
ト高輝度なアクティブマトリクス液晶パネルが実現でき
る。
【0020】図6は本発明の第2の実施例を示す図であ
る。本実施例は1つの画素を4つの分割画素電極7-1
-4とし、2つのスイッチング素子8,8′で2つずつ
の分割画素電極を接続したものである。本実施例は前実
施例と同様な効果がある。
【0021】図7は本発明の第3の実施例を示す図であ
る。本実施例は、ゲートバスライン1と該ゲートバスラ
イン1に直交して設けられたドレインバスライン4と、
該ゲートバスライン1とドレインバスラインの交点近傍
に設けられたTFT2-1,2-2と、1画素7を分割した
分割画素電極7-1,7-2とよりなり、該分割画素電極は
それぞれTFT2-1とTFT2-2に接続され、且つ両分
割画素電極7-1,7-2間には両電極を接続して光スイッ
チ30が設けられている。
【0022】上記光スイッチ30の条件として、光照
射時(通常表示時)に光スイッチ30を介して、隣接す
る分割画素電極7-1,7-2に書き込みができる。暗黒
時(欠陥検査時)に隣接するTFTがショートしている
分割画素の影響を受けずに書き込みができることの2点
である。これをシュミレーションにより計算するとに
関しては107 Ω以下の抵抗値、に関しては1010Ω
以上となれば本発明に適用する条件を満たすことができ
る。
【0023】この光スイッチの例として、光導電性のあ
るa−Si を用いる。a−Si の光導電性は図8に(参
考文献.照晃堂,アモルファス太陽電池 p107)示すよう
に、光照射時に103 Ωcm、暗黒時に108 Ωcmとな
る。従ってa−Si の膜厚を0.3μm 、重なりを5μ
m 口とすれば、そのサンドイッチセルの抵抗値は光照射
時105 、暗黒時に1010Ωとなり、,の条件を満
たすことができる。そのサンドイッチ構造としては、図
9に示すように、一方の分割画素電極7-1に接続した金
属膜40と、他方の分割画素電極7-2との間にa−Si
膜41を挟んだもの、あるいは図10の如く両分割画素
電極7-1,7-2と金属膜40でa−Si 膜41を挟んだ
もの等でよい。
【0024】このように構成された本実施例は、光照射
時は分割画素電極7-1,7-2間が光スイッチ30を介し
て接続されることになり、たとえ一方のTFTがオープ
ン不良であっても他方のTFTで書き込みができるので
画素欠陥とはならない。またTFTの一つでもショート
欠陥となれば、表示画素全体が画素欠陥(黒欠陥)とな
る。ここで何らかの手段、例えば遮光マスクを用いて光
スイッチ30に入る光を遮光すると、分割画素間の光ス
イッチによる接続がなくなることになり、分割画素の不
良が判別できる。この後不良TFTをレーザにより切断
すれば、通常表示では光スイッチ30はオンとなるの
で、他のTFTからの書き込みが可能となり画素欠陥と
はならない。このように光スイッチ30に入射する光を
制御することにより欠陥画素を検出することができる。
【0025】さらに、変形例として図11に示すよう
に、複数のスキャンバスライン51のある場合、この光
スイッチ50を電圧供給端と画素領域間に設ける。例え
ば、上部ラインに相当する光スイッチと、下部ラインに
相当する光スイッチが別の並びになるようにする。これ
により、別々に駆動することが可能となり、不良ショー
トTFTの検出が可能となる。この時の光スイッチはa
−Si の膜厚を0.3μm 、大きさは100μm ×30
μm にすると前述したと同様の計算で光照射時に103
Ω、暗黒時に109 Ωとなり、光スイッチとして用いる
ことができる。
【0026】
【発明の効果】本発明に依れば、画素分割方式の冗長構
成が採用でき、さらに分割画素の欠陥の修正が可能とな
り無欠陥なアクティブマトリクス液晶パネルが実現でき
る。また蓄積容量用電極を開口率の低下を招くことなく
設けることができるため高コントラスト、高輝度なアク
ティブマトリクス液晶表示装置が実現できる。また分割
画素電極間に光スイッチを設けることにより、TFTの
ショート欠陥を容易に発見できる液晶表示装置が実現で
きる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例を示す図である。
【図2】本発明の実施例におけるTFTの製造方法を説
明するための図である。
【図3】本発明の実施例における蓄積容量用電極及びス
イッチング素子の製造方法を説明するための図で、(a)
は平面図、(b) は (a)図のb−b線における断面図であ
る。
【図4】本発明の第1の実施例の変形例を示す図であ
る。
【図5】本発明の実施例に周辺回路を含めて示した図で
ある。
【図6】本発明の第2の実施例を示す図である。
【図7】本発明の第3の実施例を示す図である。
【図8】a−Si の光導電性を示す図である。
【図9】光スイッチの1例を示す図で、(a) は平面図、
(b) は (a)図のb−b線における断面図である。
【図10】光スイッチの他の例を示す図で、(a) は平面
図、(b) は (a)図のb−b線における断面図である。
【図11】本発明の第3の実施例の変形例を示す図であ
る。
【図12】従来のアクティブマトリクス液晶パネルの1
つの画素を示す図である。
【図13】1つの画素を複数に分割したアクティブマト
リクス液晶パネルの1画素を示す図である。
【図14】分割画素間にスイッチング素子を設けたアク
ティブマトリクス液晶パネルの1画素を示す図である。
【符号の説明】
1…ゲートバスライン 2-1〜2-4…TFT 3…ゲート電極 4…ドレインバスライン 5…ドレイン電極 6…ソース電極 7-1〜7-4…分割画素電極 8,8′…スイッチング素子 9…蓄積容量用電極 10…透明ガラス基板 11…ゲート絶縁膜 12…a−Si 半導体層 13…n+ a−Si 20…液晶パネル 21…アナログスイッチ 22,23…シフトレジスタ 24…ラッチ回路 30,50…光スイッチ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 森田 敬三 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 (56)参考文献 特開 昭63−246726(JP,A) 特開 昭63−246727(JP,A) 特開 平3−72327(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G02F 1/1368

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 信号電圧を供給する複数のドレインバス
    ライン(4)と、走査電圧を供給する複数のゲートバス
    ライン(1)がガラス基板上で直交し、その交点近傍に
    複数のTFT(薄膜トランジスタ)(2-1,2-2) と、該
    TFTに対応した複数の画素電極 (7-1, 7-2) と、該
    複数の画素電極間を接続するスイッチング素子(8)
    と、蓄積容量用電極(9)とが設けられたアクティブマ
    トリクス基板と、ガラス基板上に対向電極と液晶配向膜
    とが設けられた対向基板と、該対向基板とアクティブマ
    トリクス基板に挟持された液晶より成るアクティブマト
    リクス液晶パネルにおいて、 同一の信号電圧、又は異なる信号電圧が供給される前記
    複数の画素電極 (7-1, 7-2) 間に前記蓄積容量用電極
    (9)を跨設し、且つ該蓄積容量用電極(9)を前記ス
    イッチング素子(8)のスイッチング制御電極を兼ねる
    ように配置したことを特徴とする液晶表示装置。
  2. 【請求項2】 上記請求項1の液晶表示装置において、
    複数のTFT(2-1,2-2) が正常なスイッチング動作
    を行っている場合には前記蓄積容量用電極(9)には前
    記複数の画素電極間のスイッチング素子(8)をオフに
    する電圧を印加し、前記複数のTFT(2-1,2-2) の
    スイッチング動作が故障した場合に限り、前記蓄積容量
    用電極(9)に前記複数の画素電極間のスイッチング素
    子(8)をオンにする電圧を印加することを特徴とする
    液晶表示装置の駆動方法。
  3. 【請求項3】 一表示画素あたり複数のスイッチング素
    子を有するアクティブマトリクス型液晶表示装置におい
    て、 一表示画素あたり、複数の分割画素 (7-1, 7-2) と、
    それに対応するスイッチング素子(2-1,2-2) を有
    し、分割画素 (7-1, 7-2) 間に光スイッチ(30)を
    有することを特徴とする液晶表示装置。
  4. 【請求項4】 上記光スイッチ(30)としてa−Si
    光スイッチを用い、その抵抗値は光照射時にこのスイッ
    チ(30)を介して隣接する分割画素が駆動できる抵抗
    値に、暗黒時にはこのスイッチ(30)を介して隣接す
    る画素の電位の影響を受けない抵抗値とすることを特徴
    とする請求項3の液晶表示装置。
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