JP4622532B2

JP4622532B2 - 表示装置および表示装置の欠陥修復方法

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Publication number: JP4622532B2
Application number: JP2005010163A
Authority: JP
Inventors: 哲司吉永
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2005-01-18
Filing date: 2005-01-18
Publication date: 2011-02-02
Anticipated expiration: 2025-01-18
Also published as: US20060158596A1; US7385652B2; JP2006201245A; KR20060083864A; CN100445853C; TWI303001B; KR100759283B1; CN1808253A; TW200632425A

Description

本発明は、画素の欠陥の修復が可能な表示装置に関するものであり、とくに液晶表示装置に適用して好適なものである。

アクティブマトリクス駆動方式の液晶表示装置は、貼り合わされる一対の絶縁性基板のうち、一方の絶縁性基板上にマトリクス状に配設される画素電極にＴＦＴ(Thin Film Transistor)などのスイッチング素子が接続され、このスイッチング素子のスイッチング動作により各画素電極の選択、非選択が行われ、表示動作を行う構成となっている。上記ＴＦＴは、一般に絶縁性基板上に半導体層、絶縁層、液晶駆動用の各種電極を積層した多層構造となっているので、ＴＦＴを製造する為には、各層の絶縁性基板上への堆積、パターニングが繰り返し行われる。このため、スイッチング素子の製造時に、断線あるいは短絡などにより正常なスイッチング動作を行わない欠陥が生じることがある。この場合、欠陥が生じたスイッチング素子に接続された画素電極からなる画素は、電圧が印加されない欠陥画素となる。この欠陥画素は、特に、電源ＯＦＦの状態で表示画面を白色に設定する表示動作モードであるノーマリーホワイトモードでの液晶表示装置では、常に光が透過された状態となる輝点欠陥としてなってしまうという問題があった。

そこで、液晶表示装置における輝点欠陥を見えにくくする方法として、輝点欠陥箇所のドレイン電極とゲート配線の重なり部にレーザを照射し、絶縁膜で分離されていたドレイン電極とゲート配線を短絡させ、ドレイン電極にゲート配線に印加されている電圧が常に供給される状態にし、同画素を常に電源ＯＮ状態にし、常に光を遮断する状態の黒点欠陥とし、欠陥を見えにくくする方法がある（例えば、特許文献１参照）。

特開平９−１７９１４３号公報（図１）

しかしながら、上記した従来の液晶表示装置においては、液晶の階調特性が図６のように、液晶に印加される電圧が大きくなればなるほど、低階調となる特性を有する液晶を用いた表示装置であれば有効である。しかしながら、図７のような液晶に印加される電圧が所定値（図７におけるＸで示す値、例えば４Ｖ程度）以上大きくなると高階調となる階調特性を有する液晶を用いた表示装置においては、ゲート線の電圧を画素に直接印加すると液晶に印加される電圧が上記所定値を超えてしまうため、黒点にはならず中間調の輝点欠陥になってしまうという問題点を有していた。

本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、液晶に印加される電圧が所定値以上大きくなると高階調となる階調特性を有する液晶を用いた表示装置においても、輝点欠陥の修正を行うことが可能な表示装置および表示装置の欠陥修復方法を提供することを目的としている。

本発明は、絶縁性基板上にゲート電極を含み形成された走査線と、前記走査線と絶縁膜を介して交差して形成された映像信号線と、前記ゲート電極上に前記絶縁膜を介して形成された第一の半導体膜と、前記ゲート電極以外の前記走査線上に前記絶縁膜を介して形成されて、前記第一の半導体膜と同じ層である第二の半導体膜と、前記映像信号線に接続され、前記第一の半導体膜上に形成されたソース電極と、前記第一の半導体膜上に前記ソース電極と対向して形成されたドレイン電極と、前記ドレイン電極と接続された画素電極と、前記ドレイン電極に接続され、前記画素電極における前記走査線に近接する縁部を覆うべく形成された延在部と、を備えた表示装置であって、前記第二の半導体膜（修復用パターン）は、前記延在部に接続されていることを特徴とするものである。

本発明によれば、液晶への印加電圧が所定値以上大きくなると高階調となる階調特性を有する液晶を用いた表示装置においても、輝点欠陥の修復を行うことが可能となる。

実施の形態１．
本発明の実施の形態１を図１〜図３により説明する。図１は本発明の実施の形態１におけるアクティブマトリクス型液晶表示装置の略１画素の平面図であり、図２は図１のＡ−Ｂ断面図、図３は欠陥画素の修復方法を説明する略１画素の平面図である。

図１〜図２において、絶縁性基板１１上にＴＦＴのゲート電極２を含む走査線（ゲート線）１を成膜後、パターニングする。該走査線の導電膜としては、たとえばＡｌ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｔａ、Ｍｏや、これらに他の物質を添加した合金などからなる薄膜が用いられる。その後、プラズマＣＶＤなどの成膜装置により、ゲート絶縁膜１２、半導体膜３、オーミックコンタクト膜（図示せず）を連続形成する。ゲート絶縁膜１２としては、ＳｉＮｘ、ＳｉＯｘ、ＳｉＯｘＮｙやこれらの積層膜が用いられる。半導体膜３は、アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）、ポリシリコン（ｐ−Ｓｉ）などが用いられる。さらにオーミックコンタクト膜にはａ−Ｓｉ膜やｐ−Ｓｉ膜に燐（Ｐ）などを微量にドーピングしたｎ−ａ−Ｓｉ、ｎ−ｐ−Ｓｉが用いられる。そして写真製版工程により半導体膜およびオーミックコンタクト膜をドライエッチングなどによりパターニングする。なお、半導体膜およびオーミックコンタクト膜のパターニング時に、ＴＦＴ形成部３以外にも、ゲート電極１以外の走査線上を含み、かつ後述するドレイン電極の延在部７と接続される半導体膜による修復用パターン１０を形成する。

つぎに、映像信号線４を成膜後、パターニングする。該映像信号線の導電膜としては、たとえばＡｌ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｔａ、Ｍｏや、これらに他の物質を添加した合金などからなる薄膜、異種の金属膜を積層したもの、または膜厚方向に組成の異なるものを用いることができる。この映像信号線のパターニングの際、ソース電極５、ドレイン電極６も同時に形成されるようにする。なお、図１に示されるように、本実施の形態１においては、画素電極の走査線と近接する縁部近傍における、液晶の配向乱れによる光漏れを防止するために、画素電極の走査線と近接する縁部を覆うように、ドレイン電極と同一の導電膜にて、延在部７が形成されている。この映像信号線のパターニングの後に、該映像信号線、ソース電極及びドレイン電極をマスクとして、半導体膜上のオーミックコンタクト膜をエッチングにより除去し、ＴＦＴのチャネル部を作成する。このとき、修復用パターン１０においては、ドレイン電極の延在部７との重なり部では、オーミックコンタクト膜は残存しているため、接続された状態となっている。

つぎに、プラズマＣＶＤなどの成膜装置により、層間絶縁膜１３を形成後、パターニングする。層間絶縁膜１３としては、ゲート絶縁膜１２と同様にＳｉＮｘ、ＳｉＯｘ、ＳｉＯｘＮｙやこれらの積層膜が用いられる。この層間絶縁膜１３のパターニングにより、コンタクトホール８が形成され、ドレイン電極６と後述する画素電極９とが該コンタクトホール８を介して電気的に接続される。

その後、層間絶縁膜１３上に画素電極９となるたとえばＩＴＯ、ＳｎＯ_２などの透明金属である導電性薄膜を成膜し、写真製版工程により該導電性薄膜を走査線１および映像信号線４とによって囲まれるようにパターニングすることで、ＴＦＴが形成された絶縁性基板が完成する。

以上のような製造工程中、各導電膜、絶縁膜の成膜またはパターニング中の異物などの発生により、画素電極９に所望の電圧が映像信号線４より供給されず、ノーマリーホワイトモードの液晶を用いた表示装置においては、画素電極に電圧が供給されない場合に生じる輝点欠陥となってしまう場合がある。該欠陥は、製造工程中における画像検査装置などによる検査によって発見される。通常、輝点欠陥の発生は表示性能を著しく低下させるため、製造歩留まりの低下をもたらすものである。

よって、上記欠陥を修復するために、図３に示すように、半導体膜により形成された修復用パターン１０と走査線１との重なり部にレーザを照射（図３中１４で示した部分）し、溶融した金属によって修復用パターン１０と走査線１とを導通させる。このレーザ光は、ＹＡＧレーザまたはエキシマレーザであること、さらに該レーザ光の波長は０．１〜１．０６μｍであることが好ましい。またレーザ光の照射方向はアレイ基板の表面側（映像信号線側）またはアレイ基板の裏面側（蓄積容量線側）からのどちらからでもよい。また、該レーザ光の照射強度は、上記のように金属膜に照射する場合、出力密度１×１０^２〜１×１０^４Ｊ／ｍ^２の範囲であることが好ましい。さらにレーザ照射部１４のレーザ光の照射範囲としては直径２μｍ程度が好ましく、接続抵抗の安定性の面から、修復用パターン１０と走査線１との重なり部に数箇所（２〜３箇所）程度照射することが好ましい。従って、上記修復用パターン１０と走査線１との重なり部の面積は、少なくとも２μｍ×４μｍ（走査線の幅方向×長さ方向）以上程度であれば接続可能ではあるが、該重なり部の面積が少なくとも４μｍ×８μｍ（走査線の幅方向×長さ方向）以上の面積（重なり部）を有していると、上記修復用パターンと走査線との位置合わせ誤差（最大１μｍ程度）が生じても、上記直径２μｍ程度のレーザ光を上述のように２〜３箇所程度確実に照射することができ、より安定した接続およびより確実な欠陥の修復が可能となり、好ましい。

上記の構成とすることにより、図７のような液晶への印加電圧が所定値以上大きくなると高階調となる階調特性を有する液晶を用いた表示装置においても、半導体膜で形成された修復用パターンを用いて走査線から画素電極に印加される電圧は、高抵抗な修復用パターンを介して供給されることから、電圧降下により通常の走査線電圧よりも低い電圧が印加され、所定値以上の電圧を印加することによる中間調の輝点の発生を抑制し、輝点欠陥を黒点化し、欠陥修復が可能となる。また、欠陥の原因がＴＦＴのソース電極とドレイン電極の短絡によるものであった場合、図３に示すドレイン電極切断部１５を、上述と同様のレーザ照射により切断することにより、欠陥が修復可能となる。

実施の形態２．
本発明の実施の形態２を図４、図５により説明する。図４は本発明の実施の形態２におけるアクティブマトリクス型液晶表示装置の略１画素の平面図であり、図５は図４におけるＣ−Ｄ断面図である。図４、図５において、図１〜図３と同じ構成部分については同一の符号を付し、差異について説明する。

本実施の形態は、半導体膜による修復用パターン１０の絶縁膜１１を介する下方に、表示装置のバックライトなどからの光を遮断する遮光パターン１６を設けたものである。その他構成は、実施の形態１と同様である。本実施の形態の構成とすることによって、半導体膜からなる修復用パターンに光が照射されることによる半導体膜の低抵抗化を抑制することが可能となる。従って、図７のような液晶への印加電圧が所定値以上大きくなると高階調となる階調特性を有する液晶を用いた表示装置においても、より確実に輝点欠陥を黒点化し、欠陥修復が可能となる。また、本実施の形態における遮光パターン１６は、走査線と同一の導電膜によって一体形成されている例について示しているが、独立して形成されてもよく、さらには異なる層の導電膜により形成されてもよい。

上記実施の形態１、２においては、図７のような液晶に印加される電圧が所定値以上大きくなると高階調となる階調特性を有する液晶を用いた表示装置に適用した場合について示したが、図６のように液晶に印加される電圧が大きくなればなるほど、低階調となる特性を有する液晶を用いた表示装置に適用しても、同様の効果を奏することは言うまでもない。なお、上記実施の形態１、２においては、半導体膜の修復用パターンはドレイン電極の延在部と接続される例について示しているが、ドレイン電極と直接接続されてもよい。

上記実施の形態１、２は、液晶を用いたアクティブマトリクス型の表示装置について説明を行っているが、これに限定されることなく、エレクトロルミネセンス（ＥＬ）素子を用いた表示装置であっても、半導体膜を用いたあらゆる表示装置に適用可能である。

本発明の実施の形態１におけるアクティブマトリクス型液晶表示装置の略１画素の平面図である。図１におけるＡ−Ｂ断面図である。本発明の実施の形態１における欠陥画素の修復方法を説明する略１画素の平面図である。本発明の実施の形態２におけるアクティブマトリクス型液晶表示装置の略１画素の平面図である。図４におけるＣ−Ｄ断面図である。液晶の階調特性を示す図である。その他の液晶の階調特性を示す図である。

符号の説明

１走査線、２ゲート電極、３半導体膜、４映像信号線、５ソース電極、６ドレイン電極、７延在部、８コンタクトホール、９画素電極、１０修復用パターン、１１絶縁性基板、１２ゲート絶縁膜、１３層間絶縁膜、１４レーザ照射部、１５ドレイン電極切断部、１６遮光パターン

Claims

絶縁性基板上にゲート電極を含み形成された走査線と、
前記走査線と絶縁膜を介して交差して形成された映像信号線と、
前記ゲート電極上に前記絶縁膜を介して形成された第一の半導体膜と、
前記ゲート電極以外の前記走査線上に前記絶縁膜を介して形成されて、前記第一の半導体膜と同じ層である第二の半導体膜と、
前記映像信号線に接続され、前記第一の半導体膜上に形成されたソース電極と、
前記第一の半導体膜上に前記ソース電極と対向して形成されたドレイン電極と、
前記ドレイン電極と接続された画素電極と、
前記ドレイン電極に接続され、前記画素電極における前記走査線に近接する縁部を覆うべく形成された延在部と、
を備えた表示装置であって、
前記第二の半導体膜は、前記延在部に接続されていることを特徴とする表示装置。
前記延在部に接続された前記第二の半導体膜の下方に、遮光パターンが形成されていることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
前記遮光パターンは前記走査線と同一層の導電膜で形成されることを特徴とする請求項２に記載の表示装置。
前記第二の半導体膜は、修復用パターンであることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の表示装置。
前記ゲート電極以外の走査線と前記修復用パターンとは、
それらの重なり部に照射されたレーザにより溶融した金属によって
導通している箇所を有することを特徴とする
請求項４に記載の表示装置。
絶縁性基板上にゲート電極を含み形成された走査線と、
前記走査線と絶縁膜を介して交差して形成された映像信号線と、
前記ゲート電極上に前記絶縁膜を介して形成された第一の半導体膜と、
前記ゲート電極以外の前記走査線上に前記絶縁膜を介して形成されて、前記第一の半導体膜と同じ層である第二の半導体膜と、
前記映像信号線に接続され、前記第一の半導体膜上に形成されたソース電極と、
前記第一の半導体膜上に前記ソース電極と対向して形成されたドレイン電極と、
前記ドレイン電極と接続された画素電極と、
前記ドレイン電極に接続され、前記画素電極における前記走査線に近接する縁部を覆うべく形成された延在部と、
を備えた表示装置の断線修復方法であって、
前記第二の半導体膜は、前記延在部に接続されており、
前記ゲート電極以外の走査線と絶縁膜を介して形成された前記第二の半導体膜との重なり部分にレーザ照射し接続する工程を含むことを特徴とする表示装置の欠陥修復方法。
前記延在部に接続された前記第二の半導体膜の下方に、遮光パターンが形成されていることを特徴とする請求項６記載の表示装置の欠陥修復方法。
前記遮光パターンは前記走査線と同一層の導電膜で形成されることを特徴とする請求項７記載の表示装置の欠陥修復方法。