JPH02254423A - アクティブマトリクス表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は表示用絵素電極にスイッチング素子を介して駆
動信号を印加することにより表示を実行する表示装置に
関し、特に絵素電極をマトリクス状に配列して高密度表
示を行うアクティブマトリクス駆動方式の表示装置に関
する。

（従来の技術） 従来より、液晶表示装置、ＥＬ表示装置、プラズマ表示
装置等に於いては、マトリクス状に配列された表示絵素
を選択することにより、画面上に表示パターンを形成し
ている。表示絵素の選択方式として、個々の独立した絵
素電極を配列し、この絵素電極のそれぞれにスイッチン
グ素子を連結して表示駆動するアクティブマトリクス駆
動方式がある。この方式は、高コントラストの表示が可
能であり、液晶テレビジョン、ワードプロセッサ、コン
ピュータの端末表示装置等に実用化されている。絵素電
極を選択駆動するスイッチング素子としては、ＴＰＴ　
（薄膜トランジスタ）素子、ＭＩＭ（金属−絶縁層−金
属）素子、Ｍｏｓトランジスタ素子、ダイオード、バリ
スタ等が一般的に知られている。絵素電極とこれに対向
する対向電極との間に印加される電圧をスイッチングす
ることにより、その間に介在する液晶、ＥＬ発光層或い
はプラズマ発光体等の表示媒体の光学的変調が行われる
。この光学的変調が表示パターンとして視認される。

（発明が解決しようとする課題） 絵素電極にスイッチング素子を連結して高密度の表示を
行う場合、非常に多数の絵素電極とスイッチング素子を
配列することが必要となる。しかしながら、スイッチン
グ素子は基板上に製作した時点で動作不良素子として形
成されることがある。

このような不良素子に連結された絵素電極は、表示に寄
与しない絵素欠陥を生ずることになる。

絵素欠陥を修復する技術としては、特開昭６１−１５３
６１９号公報に示されているように、絵素電極１個当り
複数個のスイッチング素子を設け、一つのスイッチング
素子のみを絵素電極と接続し、絵素電極と接続されたス
イッチング素子が不良の場合は、このスイッチング素子
と絵素電極とをし一ザトリマ、超音波カッタ等により切
断して、他のスイッチング素子を絵素電極と接続する技
術が提唱されている。また、この場合のスイッチング素
子と絵素電極とを接続する手段としては、微小な導体を
デイスペンサ等で付着させる技術、基板上にＡｕ、ＡＩ
等を所定部位にコートする技術が例示されている。更に
、特開昭６１−５６３８２号公報及び特開昭５９−１０
１６９３号公報には、レーザ光を照射して金属を溶融さ
せることにより、金属層相互間を電気的に接続する技術
が開示されている。

しかしながら、上記従来の欠陥修復技術は、欠陥を検出
した後、レーザ光照射により金属を蒸発再付着或いは局
部的に溶融して電気的に接続する方式である。即ち、表
示パネルを組み立てる前のアクティブマトリクス基板の
製作過程で利用しなければならないものである。その理
由は、表示パネルを完成した後では、レーザ光照射によ
って蒸発或いは溶融した金属の一部が、絵素電極と対向
電極との間に介在する液晶等の表示媒体中に混入し、表
示媒体の光学的特性を著しく劣化させるからである。従
って、上記従来の絵素欠陥修復技術は何れも表示パネル
組立前、即ち表示媒体挿入前のアクティブマトリクス基
板製作プロセスで適用されている。

ところが、この欠陥をアクティブマトリクス基板の製作
段階で検出することは極めて困難である。

特に絵素数が１０万ｍ〜５０７ｉ個以上もある大型パネ
ルでは、全ての絵素電極の電気的特性を検出して不良ス
イッチング素子を発見するには、極めて高精度の測定機
器等を使用しなければならない。

このため、検査工程が繁雑となり、量産性が阻害され、
且つ、コスト高になるという結果を招く。

従って、上述の技術は、絵素数の多い大型表示パネルに
は利用することができないというのが実情である。

上記の問題点を解決するために、第５Ａ図に示すアクテ
ィブマトリクス基板を用いた表示装置が特願昭６３−３
０８２３１号として特許出願されている。この基板を用
いて表示装置を組み立てれば、表示装置の状態で絵素欠
陥の発生彊所を特定し、表示装置の状態で絵素欠陥を修
正することができる。この基板を用いてアクティブマト
リクス表示装置を組み立てた場合の、第５Ａ図のＢ−Ｂ
線及びＣ−Ｃ線に沿った断面図をそれぞれ第５Ｂ図及び
箪５０図に示す。ガラス基板上にベースフート膜２が全
面に形成され、この上にゲートバス配線３及びソースバ
ス配線４が格子状に配列されている。ゲートバス配線３
とソースバス配線４との間には、後述するベース絶縁膜
１１が介在してイル。ケートハス配置１３及びソースバ
ス配線４に囲まれた矩形の領域には透明導電膜（Ｉ　Ｔ
ｏ）から成る絵素電極５が配列され、マトリクス状のパ
ターンを構成している。絵素電極５の隅部付近にはＴＦ
Ｔ６が配置され、ＴＦＴ６と絵素電極５とはドレイン電
極１６によって電気的に接続されている。また、絵素電
極の池の隅部付近には予備ＴＦＴ７が配置され、予備Ｔ
ＦＴ７と絵素電極５は非導通状態で対置されている。Ｔ
ＦＴ６及び予備ＴＦＴ７はゲートバス配線３上に並設さ
れ、ソースバス配線４とは枝配線８で接続されている。

ＴＦＴＳ付近の構成を第５Ｂ図に示す。ゲートバス配線
３の一部に形成されるゲート電極９、ゲート電極９の表
面を陽極酸化して得られるゲート絶縁膜１０が形成され
ている。この上から、ゲート絶縁膜を兼ねるベース絶縁
膜１１、アモルファスシリコン（ａ−Ｓｌ）から成る真
性半導体層１２、真性半導体層１２の上面を保護する半
導体保護膜１３、ソース電極及びドレイン電極とオーミ
ックコンタクトを得るためのｎ−型半導体層１４が順次
積層されている。次に、枝配線８と接続されたソース電
極１５、及び絵素電極５と接続されたドレイン電極１６
が形成されている。ＴＦＴ６及び絵素電極５の上面を覆
ってほぼ全面に保護膜１７が被覆され、さらにその上か
ら配向層１９が堆積されている。

ガラス基板ｌに対向する他方のガラス基板２０の内面に
はカラーフィルタ層２１、対向電極２２、及び配向層２
３が重畳形成されている。上記一対のガラス基板１．２
０の間には表示媒体として、液晶分子１８が封入されて
いる。

予備ＴＰＴ７付近の構成を第５ｃ図に示す。予備ＴＦＴ
７の構造は、上記ＴＦＴ６と同様である。

ゲート電極９と所定の距離だけ離れたベースコート膜２
上に継手金属層２４が島状に形成されている。継手金属
層２４上には上述のベース絶縁膜１１が堆積され、この
上に予備ＴＦＴ７のドレイン電極１６の延設端１６ａが
載置されている。また、絵素電極５の端部は、継手金属
層２４上のベース絶縁膜ｌｌ上に、金属片２５と共に積
層されている。従って、延設端Ｌ６ａと絵素電極５とは
非導通状態を維持している。ドレイン電極１６の延設端
１６ａと金属片２５の絵素電極端部は、保護膜１７によ
って完全に被覆されている。

上記構成を有する液晶表示装置を全面駆動すればＴＦＴ
６が不良の場合、絵素欠陥が容易に視認される。このよ
うな場合には、延設端１６ａと継手金属層２４との重畳
部分、及び金層片２５と継手金属層２４との重畳部分に
レーザ光等が照射される。レーザ光によって延設端１６
ａ、ベース絶縁膜１１、及び継手金属層２４は相互に溶
融して層間絶縁層が絶縁破壊され、導通状態となる。同
様にして絵素電極５側の金属片２５と継手金属層２４と
の間も導通状態となる。このようにして予備ＴＦＴ７と
絵素電極５とを電気的に接続することができる。レーザ
光は、ガラス基板１又は２０を介して照射される。この
とき継手金屑層２４、延設端１６ａ１金属片２５の上方
には保護膜１７が形成されているので、溶融した金属が
表示媒体である液晶中に混入することはない。

このように予備ＴＦＴ７を接続しても、ＴＦＴ６が絶縁
不良などの場合にはＴＦＴ６を絵素電極５から切り離す
必要が生じる。この切断はドレイン電極１６にレーザ光
などを照射し、ドレイン電極１６を切断することによっ
て行われる。第５Ａ図のＴＦＴ６と絵素電極５とが接続
される部分を拡大した図を第５Ｄ図に示す。レーザ光は
第５Ｄ図のＳで示す領域に照射され、ドレイン電極１６
が切断される。

ところが、このようにレーザ光を照射しても、絵素電極
５とゲートバス配線３との距ＭＹが小さい場合には、溶
融し拡散した金属が絵素電極５やゲートバス配線３に付
着し、結果としてドレイン電極１６が電気的に切断され
ない場合が生じる。

このような場合には、絵素欠陥を修正することはできな
い。このような状態を回避するために、絵素電極５とゲ
ートバス配線３との距離Ｙを大きくすることが考えられ
る。しかし距離Ｙを大きくすると、アクティブマトリク
ス基板の開口率が低下し、表示装置全体が暗くなるとい
う新たな問題が発生する。

本発明はこのような問題点を解決するために為されたも
のであり、本発明の目的は、表示装置のままで絵素欠陥
の発生位置を特定し、表示装置のままで絵素欠陥を修正
することができ、しかも開口率の低下の少ないアクティ
ブマトリクス表示装置を提供することにある。

（課題を解決するための手段） 本発明のアクティブマトリクス表示装置は、少なくとも
一方が透光性を有する一対の基板の間に印加電圧に応答
して光学的特性が変調される表示媒体が挿入され、該一
対の基板の何れか一方の基板の内面にマトリクス状に配
された絵素電極、該絵素電極と電気的に接続されたスイ
ッチング素子、及び該絵素電極とは非導通状態で近接さ
れた予備スイッチング素子を備え、該予備スイッチング
素子の接続端と該絵素電極とが少なくとも絶縁層を介し
て対置する接続部が形成され、該接続部が絶縁保護膜に
よって被覆されて該表示媒体から離隔され、該絵素電極
には該スイッチング素子の接続端が接続される該絵素電
極部分近傍に切り欠き部が設けられており、そのことに
よって上記目的が達成される。

（実施例） 本発明を実施例について以下に説明する。第１Ａ図に本
発明表示装置の一実施例に用いられるアクティブマトリ
クス基板を示す。本実施例では第１Ａ図のｂ−ｂ線及び
Ｃ−Ｃ線に沿った各断面の構成は、前述の第５Ｂ図及び
第５Ｃ図に示された構成と同様であるので、それらの図
面も参照して本実施例の構造を説明する。ガラス基板１
上にＴａ２０５、ＡＩ□０３、又は５１３Ｎ４等から成
るベースコート膜２が厚さ３０００人〜９０００人で形
成され、この上に走査信号を供給するゲートバス配線３
と、データ信号を供給するソース配線４とが格子状に配
列されている。ゲートバス配線３は一般にＴａ、Ａｌ５
Ｔｉ、Ｎｉ、Ｍｏ等の単層又は多層金属で形成されるが
、本実施例ではＴａを使用している。ソースバス配線４
も同様の金属で形成されるが、本実施例ではＴＩを使用
している。

ゲートバス配線３とソースバス配線４の交差位置には、
後述するベース絶縁膜１１が介在している。

ゲートバス配線３及びソースバス配線４で囲マれた矩形
の領域には、透明導電膜（ＩＴ○）から成る絵素電極５
が配置され、マトリクス状の絵素パターンを構成してい
る。絵素電極５の隅部付近にはＴＦＴ６が配置され、Ｔ
ＦＴ６と絵素電極５とはドレイン電極１６によって電気
的に接続されている。ドレイン電極１６と絵素電極５と
が接続される部分の拡大図を第１Ｂ図に示す。ドレイン
電極１６はゲート電極９の上方から絵素電極５の方間に
引き出され、ゲート電極９の上方から離れた部分では幅
が狭くなっている。モして絵素電極５のドレイン電極に
近接した部分には矩形の切り欠き部５ａが設けられてい
る。上述のドレイ、ン電極１６の幅の狭くなった部分は
、この切り欠き部５ａのＴＦＴ６から最も離れた辺の近
傍に於て絵素電極５に接続されている。また、絵素電極
５の池の隅部付近には予備ＴＦＴ７が配置され、予備Ｔ
ＦＴ７と絵素電極５は非導通状態で対置されている。Ｔ
ＦＴ６及び予備ＴＦＴ７はゲートバス配線３上に並設さ
れ、ソースバス配線４とは枝配線８で接続されている。

ゲートバス配線３のｉ部に形成されるＴａのゲート電極
９、ゲート電極９の表面を陽極酸化して得られるＴａ２
０５から成るゲート絶縁膜１０が形成されている。この
上から、ゲート絶縁膜としても機能している５ｉＮＸ（
例えば５ｆ３Ｎ４）ベース絶縁膜１１ａ−３ｌ真性半導
体層１２、真性半導体層１２の上面を保護する５ｉＮＸ
から成る半導体保護膜１３、ソース電極及びドレイン電
極とオーミックコンタクトを得るための、ａ−８ｉから
成るｎ型半導体層１４が順次積層されている。ｎ型半導
体層１４上には、枝配線８と接続されたソース電極１５
、及び絵素電極５と接続されたドレイン電極１６が形成
されている。ソース電極１５及びドレイン電極１６は、
Ｔｉ、Ｎｌ、Ａ１等から成る。ドレイン電極１６の端部
と接続された絵素電極５は、ベース絶縁膜１１上にパタ
ーン形成される。ベース絶縁膜１１の厚さは１５００人
〜６０００人程度が適当であるが、本実施例では２００
０人〜３５００人に設定している。ＴＦＴ６及び絵素電
極５の上面を覆ってほぼ全面に５ｉＮ８から成る保護膜
１７が被覆され、この保護膜１７上に液晶分子１８の配
向を規制する配向層１９が堆積されている。配向層１９
は５ＩＯ２、ポリイミド系樹脂等から成る。保護膜１７
の厚さは２０００人〜１００００人程度が適当であるが
、本実施例で５０００人前後に設定している。尚、ベー
ス絶縁膜１１及び保護膜１７としてはＳＩＮ、以外に、
Ｓ　ｆ　ｏ、　Ｔ　ａ２０５、Ａ１□ｏ３等の酸化物や
窒化物を用いることができる。また、保護膜１７は全面
被覆する以外に、絵素電極５の中央部で除去した窓あき
構造としてもよい。

絵素電極５の形成されたガラス基板１に対向する他方の
ガラス基板２０の内面には、カラーフィルタ層２１、絵
素電極５に対向する対向電極２２、及び配向層２３が重
畳形成されている。カラーフィルタ層２１の周囲には必
要に応じてブラックマトリクス（図示せず）が設けられ
る。

上記一対のガラス基板１．２０の間には表示媒体として
、ねじれ配向されたツィステドネマチック液晶分子１８
が封入されて、絵素電極５と対向電極２２との間の電圧
印加に応答して配向変換されることにより、光学的変調
が行われる。

予備ＴＦＴ７の構造は、上記ＴＦＴ６と同様である。ゲ
ート電極９と所定の距離だけ離れたべスコート膜２上に
継手金属層２４が島状に形成されている。この継手金属
層２４は、ゲート電極と同様にＴｉ、Ｎｌ、Ａｌ、又は
Ｔａ等から成り、ゲート電極９の形成時に同時にパター
ン形成することができる。継手金属層２４上には上述の
ベース絶縁膜１１が堆積され、この上に予備ＴＦＴ７の
ドレイン電極１６の延設端１６ａが載置されている。ま
た、絵素電極５の端部は、継手金属層２４上のベース絶
縁膜ｌｌ上に、金属片２５と共に積層されている。従っ
て、延設端１６ａと絵素電極５とは離隔されており、非
導通状態を維持している。金属片２５は、Ｔｉ、Ａ１％
Ｎｆ、又はＴａから成る。ドレイン電極１６の延設端１
６ａと金属片２５の絵素電極端部は、保護膜１７によっ
て完全に被覆されている。継手金属層２４とドレイン電
極延設端１６ａ及び金属片２５との間に位置するベース
絶縁膜１１は、上下金属間の層間絶縁体として働き、そ
の厚さは１０００人〜７０００人程度が適当であるが、
本実施例ではＴＰＴのゲート絶縁膜を兼ねるベース絶縁
膜１１を利用しているため、２０００人〜３５００人に
設定されている。また、ドレイン電極延設端１６ａ及び
金属片２５上の保護膜１７は、表示媒体である液晶分子
と離隔した状態で双方間の電気的接続を行うためのもの
であり、１５００人〜１５０００人程度が適当であるが
、本実施例ではＴＰＴの保護膜を利用しているため５０
００人前後に設定される。

上記構成を有する液晶表示装置のゲートバス配線３及び
ソースバス配線４の全ラインから全絵素電極５にＴＰＴ
６を介して駆動電圧を印加し、表示装置を全面駆動する
。このような表示装置の状態ではＴＰＴ６が不良の場合
、絵素欠陥が容易に視認される。検出された絵素欠陥部
では、第２図の矢印で示すように、下方のガラス基板１
または上方のガラス基板２０を介して、外部よりレーザ
光、赤外線、電子ビームその他の熱線が継手金属層２４
に照射される。本実施例ではＹＡＧレーザ光を用いた。

レーザ光が照射されると延設端１６ａ、ベース絶縁膜１
１、及び継手金属層２４は相互に溶融して層間絶縁層が
絶縁破壊され、導通状態となる。同様に、絵素電極５側
の金属片２５と継手金属層２４の間も、レーザ光が照射
されると互いに溶融接触して導通状態となる。このよう
にして予備ＴＦＴ７と絵素電極５とが電気的に接続され
る。このとき継手金属層２４、延設端１６ａ、金屑片２
５の上方には保護膜１７が形成されているので、溶融し
た金属が表示媒体である液晶中に混入することはない。

保護膜１７は透明絶縁体であり、レーザ光を透過させる
。そのため、レーザ光は金属材に吸収されてこれを瞬時
に加熱溶融させる。従って、レーザ光照射に際して金属
材とこれに挟まれた層間絶縁膜は互いに溶融混合される
が、保護膜１７が破壊されることはない。また、レーザ
光の照射された液晶層は照射部が白濁するが、この白濁
はやがて消失し、元の配向状態に復元されることが確か
められた。

ＴＰＴ６の絶縁不良などにより、ＴＰＴ６を絵素電極５
から切り離す必要がある場合には、ＴＰＴ６のドレイン
電極１６をレーザ光などによって切断する必要が生じる
。本実施例では第１Ｂ図に示すような形状のドレイン電
極１６及び絵素電極５の構成となっているので、Ｒの部
分にレーザ光を照射すれば容易にＴＰＴ６を絵素電極５
から切り離すことができる。また、第１Ｂ図に示す雄素
電極５とドレイン電極１６との間の距離Ｘを５μｍ以上
とすることにより、レーザ光を照射した際にドレイン電
極１６と絵素電極５とを電気的に完全に切断できること
が確認された。

予備ＴＦＴ７と絵素電極５の配置構造は上記以外に第３
図或い、は第４図に示す構造とすることもできる。第３
図は予めベース絶縁膜１１にスルーホールを設け、継手
金属層２４と金属片２５を接続しておいて、ＴＰＴ６の
不良時に予備Ｔ　Ｆ　Ｔ　７のドレイン電極延設端１６
ａと継手金属層２４のみを光エネルギーで電気的に接続
するものである。

また、第４図は継手金続層２４を設けず、予備ＴＦＴ７
のドレイン電極延設端１６ａを金属片２５の直下にベー
ス絶縁膜１１を介して配置し、光エネルギー照射によっ
て双方を直接溶融接続するものである。第３図及び第４
図に於てドレイン電極延設端１６ａと金属片２５は互い
に逆の関係で構成されても良いことは明かである。更に
、表示パネル基板としてはレーザ照射を可能とするため
、少な・（とも一方の基板が透光性を有する部材（ガラ
ス、プラスチック等）を用いることを要するが、ベース
コート膜２は必ずしも必要ではなく、設けなくてもよい
。

上記実施例ではアクティブマトリクス型液晶表示装置に
ついて説明したが、本発明はこれに限定されるものでは
なく、ＭＩＭ素子、ダイオード、バリスタ等の種々のス
イッチング素子を用いて表示パターンを得る広範囲の液
晶表示素子に適用可能である。また、表示媒体として、
薄膜発光層、分散型ＥＬ発光層、プラズマ発光体等を用
いた各種表示装置に適用することができる。

（発明の効果） 本発明のアクティブマトリクス表示装置は、視覚的に絵
素欠陥箇所を容易に特定することができる表示装置の状
態で確実に絵素欠陥を修正することができるので、検査
工程及び修復工程が容易となり、量産性が確保される。

しかも、開口率が低下することが無い。従って、表示装
置としてのコスト低減に寄与するものである。

４、　　　　の　　　な履 第１Ａ図は本発明の一実施例に用いるアクティブマトリ
クス基板の平面図、第１Ｂ図は第１Ａ図のＴＦＴ６近傍
の拡大図、第２図は絵素電極５とドレイン電極延設端１
６ａとをレーザ光によって、電気的に接続した様子を示
す断面図、第３図及び第４図は予＠ＴＦＴ７と絵素電極
５との配置構造の他の例を示す断面図、第５Ａ図は表示
装置を組み立てた状態で絵素欠陥を修正できる構造を有
するアクティブマトリクス基板の例を示す断面図、第５
Ｂ図及び第５Ｃ図は第５Ａ図のアクティブマトリクス基
板を用いて表示装置を組み立て、それぞれ第５Ａ図のＢ
−Ｂｔｓ及びＣ−Ｃ線に沿った面で切断した断面図、第
５Ｄ図は第５Ａ図のＴＦＴ６近傍の拡大図である。

１．２０・・・ガラス基板、６・・・ＴＰＴ、７・・・
予備ＴＦＴ、９・・・ゲート電極、１１・・・ベース絶
縁膜、１５・・・ソース電極、１６・・・ドレイン電極
、１７・・・保護膜、１８・・・液晶分子、１９．２３
・・・配向層、２１・・・カラーフィルタ、２２・・・
対向電極。

第１Ａ図 第１Ｂ図 第５Ａ図 第２図 第３図 第４図 第５Ｂ図 第５Ｃ図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、少なくとも一方が透光性を有する一対の基板の間に
   印加電圧に応答して光学的特性が変調される表示媒体が
   挿入され、該一対の基板の何れか一方の基板の内面にマ
   トリクス状に配された絵素電極、該絵素電極と電気的に
   接続されたスイッチング素子、及び該絵素電極とは非導
   通状態で近接された予備スイッチング素子を備え、 該予備スイッチング素子の接続端と該絵素電極とが少な
   くとも絶縁層を介して対置する接続部が形成され、該接
   続部が絶縁保護膜によって被覆されて該表示媒体から離
   隔され、 該絵素電極には該スイッチング素子の接続端が接続され
   る該絵素電極部分近傍に切り欠き部が設けられているア
   クティブマトリクス表示装置。