JPH0812359B2 - アクティブマトリクス基板 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は，例えば，液晶と組合わせてカラー表示する
際に使用されるアクティブマトリクス基板に関する。

（従来の技術） 近時，液晶を用いてカラー表示する際に，絶縁性基板
上に多数の薄膜トランジスタ（Thin Film Transistor:T
FT）がマトリクス状に配設されたアクティブマトリクス
基板が使用される。

このアクティブマトリクス基板は，例えば，絶縁性基
板上に，多数の絵素電極が配設されており，また，各絵
素電極に１つのTFTのドレイン電極が接続されるよう
に，多数のTFTがマトリクス状に配設されている。各TFT
は電気的に接続されたそれぞれの絵素電極のスイッチン
グ素子として機能する。

一方向に列をなすTFTの各ゲート電極はその方向に延
びる１本のゲート配線に電気的に接続され，他方向に列
をなすTFTの各ソース電極は，その方向に延びる本のソ
ース配線に接続されている。そして，各ゲート配線には
走査信号がそれぞれ入力され，各ソース配線にはデータ
信号がそれぞれ入力され，両入力信号が入力されたTFT
が動作して，該TFTに接続された絵素電極に電圧が印加
される。

アクティブマトリクス基板を用いてカラー表示する際
には，赤色（Ｒ），緑（Ｇ），青色（Ｂ）の三原色の絵
素が，同一色が相隣せずに，しかも三角状に三原色の各
絵素が相隣するように配列されたいわゆるデルタ型配列
のカラーフィルタが使用される。つまり，該カラーフィ
ルタは，所定の順番となった赤色，緑色，青色の三原色
が一方向に所定のピッチで並設された複数の絵素列を，
相隣する絵素列における各絵素の配設ピッチが半ピッチ
ずれるように構成されている。そして，このようなカラ
ーフィルタを用いたカラー液晶表示装置用のアクティブ
マトリクス基板は，第５図に示すように，透明基板75
に，カラーフィルタの各絵素にそれぞれの絵素電極が対
向するように配設されて構成される。所定ピッチで絵素
電極72が並設された絵素電極列の間にはゲート配線71が
各絵素電極列に並行して配線されている。１本のゲート
配線71は,1本の絵素電極列の各絵素電極72にドレイン電
極が接続された各TFT74のゲート電極にそれぞれ電気的
に接続されている。他方，ソース配線73は，各絵素電極
列におけるそれぞれの絵素電極72間を通過するように配
線されるが，相隣する絵素電極列の各絵素電極が半ピッ
チずれて配列されているために，各絵素電極72間では，
各ゲート配線71と並行するように直角に屈曲される。各
ソース配線73は，各絵素電極列の各絵素電極72間を通過
する都度，屈曲方向が反対になっている。その結果，相
隣する絵素電極列を通過する１本のソース配線73の外側
の各側方域には，同色の絵素に対向する絵素電極72が位
置しており，その各絵素電極72がそれぞれTFT74を介し
て１本のソース配線73に電気的に接続されている。

このようなアクティブマトリクス基板を用いたカラー
液晶表示装置の一例を，第６図に示す。該カラー液晶表
示装置は，透明の絶縁性基板75上に透明電極でなる絵素
電極72が前述のように設けられたアクティブマトリクス
基板70と，対向基板80との間に液晶91が封入されてい
る。アクティブマトリクス基板70には，絵素電極72を覆
うように絶縁層76が積層されており，該絶縁層76が配向
膜77にて覆われている。他方，該アクティブマトリクス
基板70に対向して設けられた対向基板80は，透明な絶縁
性基板81の一面に，前述のように三原色の絵素がデルタ
型に配列されたカラーフィルタ82が配設されており，該
透明基板81に，カラーフィルタ82を覆うように対向電極
83が積層され，さらに該対向電極83に配向膜84が配設さ
れている。そして，アクティブマトリクス基板70の配向
膜77と対向基板80の配向膜84とが相互に対向した状態
で，両者が適当な間隙をあけるように，アクティブマト
リクス基板70および対向基板80の間にスペーサ92が設け
られており，その間隙内に液晶91が封入されている。

アクティブマトリクス基板70の絵素電極72配設面とは
反対側面には，偏光層78が積層され，また，対向基板80
のカラーフィルタ82配設面とは反対側面にも偏光層85が
積層されている。

アクティブマトリクス基板70には光源93からの光が直
接，あるいは，反射板94を介して照射されるようになっ
ている。該光源93および反射板94は，該カラー液晶表示
装置におけるコントラスト，輝度等の表示品質を向上さ
せるために設けられている。また，アクティブマトリク
ス基板70の偏光層78と光源93との間には光散乱板95が介
装されており，該光散乱板95により，光源93からの光路
長の違いによって生じる絵素70の中心部と外周縁部との
輝度むらが抑制される。

このような構成のカラー液晶表示装置では，例えば，
各偏光層78および85の偏光軸が直交している場合には，
液晶91に電圧が印加されていない状態，すなわち，アク
ティブマトリクス基板70に配設されたTFT74がオフ状態
であれば液晶91の結晶分子の方向は配向膜77によって所
定の方向に配向されるため，液晶91に入射した光は，該
液晶91内を透過する間に所定方向に偏光されて外部に投
射される。従って，光原93配設側とは反対側から対向基
板80を見れば，カラーフィルタ82の各絵素部分は明状態
となり，その各絵素の色が表示される。反対に，アクテ
ィブマトリクス基板70のTFT74がオンして絵素電極72に
電圧が印加されると，該絵素電極72と対向電極83との間
の液晶91の部分に電界が生じ，この部分の液晶分子の配
向が変化する。これにより，絵素電極72に入射した光は
偏光層78の偏光方向とは異なり，外部へ投射されない。
従って，オンしたTFT74と接続された絵素電極72に対向
するカラーフィルタ82の絵素部分は，色が表示されず暗
状態となる。

このような原理により，該カラー液晶表示装置は，ア
クティブマトリクス基板70の多数の絵素電極72のそれぞ
れに電圧を印加することによって，所望のカラー画像あ
るいはカラー情報を表示し得る。

（発明が解決しようとする課題） このような，カラー液晶表示装置におけるアクティブ
マトリクス基板では,TFT74に，ソース電極とドレイン電
極との間がリークすることにより該TFT74が常にオン状
態となるリーク欠陥，あるいは該TFT74が常にオフ状態
になる開放欠陥が生じることがある。TFT74にリーク欠
陥が生じれば，そのTFTは常にオン状態になり，該TFT74
が電気的に接続された絵素電極72に電圧が常に印加され
る。その結果，カラー液晶表示装置では，該絵素電極72
と対向するカラーフィルタ82の絵素が常に暗状態となっ
た暗点欠陥が生じる。反対に,TF74に開放欠陥が生じる
と，該TFTは常にオフした状態になり，該TFT74に電気的
に接続された絵素電極72には電圧が印加されない。その
結果，カラー液晶表示装置では，該絵素電極72と対向す
るカラーフィルタ82の絵素が常に明状態となった輝点欠
陥が生じる。このような絵素欠陥は，カラー液晶表示装
置の表示品質を低下させ，甚しい場合には，カラー液晶
表示装置として実用に供し得ない。

このように,TFT74に欠陥が生じた場合には，該TFT74
に電気的に接続された絵素電極72を，該TFT74から電気
的に切り離し，隣接する絵素電極72に電気的に接続する
という方法が採用されることがある。このような方法を
採用すれば，隣接する正常な絵素電極72のオン，オフに
基づき，欠陥を有する絵素電極72がオン，オフされるた
め，暗点欠陥あるいは輝点欠陥の発生を防止し得る。し
かし，各絵素電極と対向するカラーフィルタ82の各絵素
は，前述したようにデルタ型に配列されているため，隣
接する絵素電極72が対向するカラーフィルタ82の隣接す
る各絵素は，同一色とはならず，欠陥絵素電極72は，対
向する絵素の色とは異なる色の絵素の信号によりオン，
オフされることになる。つまり，欠陥絵素電極72と対向
するカラーフィルタ82の絵素が赤色の場合には，該欠陥
絵素電極は，緑色あるいは青色の絵素と対向する絵素電
極と共にオン，オフされ，その結果，カラー液晶表示装
置によるカラー表示に際し，この緑色あるいは青色の絵
素と対向する該絵素電極の近傍では，緑色あるいは青色
部分に赤色が付加されることにより，その緑色あるいは
青色部分は白色に近づき，表示品質の低下を招来する。

カラー液晶表示装置では，通常，カラーフィルタの絵
素数は数万〜数十万となっており，今後さらにその絵素
数が増加する傾向にある。その結果，カラーフィルタの
各絵素に対向する絵素電極数も，当然に増加する傾向に
あり，上述のような絵素欠陥が発生する確率は一層高く
なって，カラー液晶表示装置の歩留り低下を招来するお
それがある。

本発明は上記従来の問題を解決するものでありその目
的は,TFTに欠陥が生じた場合にも，該TFTに電気的に接
続された絵素電極を，該絵素電極と対向するカラーフィ
ルタの絵素と同一色の絵素と対向する絵素電極にて容易
にオン，オフし得るアクティブマトリクス基板を提供す
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基板は,R,G及びＢの各
色の各カラーフィルタに対応してR,G及びＢの各色駆動
信号が印加されるR,G及びＢの各絵素電極が直線状に順
次周期的に配列されてなる絵素電極列を隣接する絵素電
極列間で相互に配列周期の半ピッチだけずらせて配置し
たデルタ配列構造が形成され，前記色駆動信号を選択的
に供給するトランジスタ素子が前記絵素電極それぞれに
接続されてなるアクティブマトリクス基板において，前
記絵素電極列の配列間隙にバイパス配線が形成され，該
バイパス配線の一方端に近接する前記絵素電極と，該バ
イパス配線の他方端に近接し，該バイパス配線を挟んで
隣接する前記絵素電極列に配置される前記絵素電極と
は，共に印加される色駆動信号が同色であり，前記バイ
パス配線の両端付近は，近接する前記絵素電極それぞれ
に対して絵素欠陥修正時の電気的接続点に設定されてい
ることを特徴としており，そのことにより上記目的が達
成される。

（実施例） 以下に本発明を実施例について説明する。本発明のア
クティブマトリクス基板は，第１図に示すように，光透
過性絶縁性基板10上に多数の絵素電極20,20…が配設さ
れている。各絵素電極20は，カラー液晶表示装置を構成
すべく，該アクティブマトリクス基板と対向して配設さ
れる対向基板に設けられたカラーフィルタにおける光の
三原色である赤色（Ｒ），緑色（Ｇ），青色（Ｂ）の各
絵素に対向して設けられている。カラーフィルタでは，
並設された赤色（Ｒ），緑色（Ｇ），青色（Ｂ）の３つ
の絵素が所定の順番で一方向に並設された絵素列が，複
数平行に配設されている。各絵素列には，各絵素が等ピ
ッチにて配列されているが，相隣する絵素列におけるそ
れぞれの絵素の配列ピッチは，半ピッチずれた状態にな
っている。そして，相隣する絵素列においては，一方の
絵素列の隣接する２つの絵素と，この２つの絵素に隣接
して三角形を形成する他方の絵素列における１つの絵素
は，それぞれ赤色，緑色，青色となった，いわゆるデル
タ型に各絵素が配列されている。

本発明のアクティブマトリクス基板における絶縁性基
板10上に配設された各絵素電極20は，このようなカラー
フィルタの各絵素にそれぞれ対向するように配列され，
所定方向に一定のピッチで並設された各絵素電極20によ
り，絵素電極列２が構成されており，複数の絵素電極列
２が，相隣する絵素電極列２における各絵素電極20の配
列ピッチが半ピッチずれるように，並設されている。相
隣する絵素電極列２および２において三角形を構成する
三つの絵素電極20は，カラーフィルタにおける赤色
（Ｒ），緑色（Ｇ），青色（Ｂ）の各絵素にそれぞれ対
向している。

なお，デルタ型に配列された絵素電極20は，絵素電極
単位でみれば各絵素電極列２が半ピッチずれた配列であ
るが，絵素電極20をR,G,Bの色に対応させてみると1.5ピ
ッチずつずれている。

各絵素電極列２間には，それぞれゲート配線30が並行
するように設けられている。また各絵素電極列２の各絵
素電極20間には，それぞれソース配線40が配線されてい
る。各ソース配線40は，絵素電極列２の所定の絵素電極
20および20間を通過し，絵素電極列２および２間では，
絵素電極20の配列ピッチの半ピッチ分だけ，ゲート配線
30に並行するように配線されている。各ソース配線40は
１つの絵素電極列２における相隣する絵素電極20および
20間を通過した後に交互に反対方向に，絵素電極20の配
列ピッチの半ピッチ分だけずれている。その結果１本の
ソース配線40は，相隣する各絵素電極列２において，カ
ラーフィルタにおける同一色の絵素に対向する絵素電極
20が，その通過域の相反する側方に位置している。そし
て，この同一色の絵素に対向する各絵素電極20が，該ソ
ース配線にTFT50を介して接続されている。

各絵素電極列２間において，ゲート配線30とは並行す
るように配線されたソース配線40の下方には，導電性の
バイパス配線60が積層状態で配線されている。該バイハ
ス配線60は，第２図に示すように，光透過性の絶縁基板
10上に積層されており，該バイパス配線60はゲート絶縁
膜53にて覆われている。そして、該ゲート絶縁膜53上
に，該バイパス配線60の延設方向の各側部を除いてソー
ス配線40が積層状態となっている。従って，該バイパス
配線60の延設方向の各側部は各絵素電極列２間のソース
配線40部分の延設方向の各側部よりも各側方へそれぞれ
延出している。

各絵素電極20の隅部には，該絵素電極20,1本のソース
配線40およびゲート配線30にそれぞれ電気的に接続され
たTFT50が配設されている。各TFT50は，第３図に示すよ
うに，光透過性の絶縁性基板10上に積層されたゲート配
線30から，各絵素電極20間のソース配線40部分と平行す
るように延出するTa等よりなるゲート電極51を有する。
該ゲート電極51は陽極酸化膜52にて覆われており，該陽
極酸化膜52は，絶縁性基板10上面と共に,SiNx等でなる
ゲート絶縁膜53にて覆われている。そして，該ゲート絶
縁膜53における陽極酸化膜52を被覆する部分にはａ−Si
膜54が被覆されており，該ａ−Si膜54の中央部を除く各
側部上には,a−Si（n⁺）膜55がそれぞれ積層されてい
る。そして，一方のａ−Si（n⁺）膜55上にソース配線40
から延出するソース電極57が積層されており，他方のａ
−Si（n⁺）55上にドレイン電極56が積層されている。該
ドレイン電極56には，ゲート絶縁膜53上に積層された透
明な絵素電極20の一部が積層されて，該絵素電極20とド
レイン電極56とが電気的に接続されている。

このような構成の本発明のアクティブマトリクス基板
では，例えば，絶縁性基板10上に，各TFT50のゲート電
極51および各ゲート配線30を構成するTa等の導電性材料
を積層して，ゲート電極51と一体となったゲート配線30
を形成する際に，該導電性材料にてバイパス配線60が同
時に形成される。

本発明のアクティブマトリクス基板は，第６図に示す
カラー液晶表示装置と同様に，該アクティブマトリクス
基板と所定の間隔をあけて対向基板を配設し，両者の間
に液晶を封入することによりカラー液晶表示装置とされ
る。

該アクティブマトリクス基板を用いたカラー液晶表示
装置において，該アクティブマトリクス基板のいずれか
のTFT50が正常に動作せず，絵素欠陥が生じた場合には
正常に動作しないTFT50のドレイン電極56を該絵素電極2
0から電気的に分離すべく切断する。次いで，該TFT50に
一端部が近接しているバイパス配線60における延設方向
の各端部上のゲート絶縁膜53にレーザービームによりス
ルーホールを形成する。そして，例えば，レーザーデポ
ジションにより，該バイパス配線60における延設部の各
端部にそれぞれ一端が電気的に接続された各導電性膜を
それぞれゲート絶縁膜53上に形成して，前記TFT50から
分離された絵素電極20と，該バイパス配線60の延設方向
の一方の端部とを該誘電性薄膜にて電気的に接続すると
共に，該バイパス配線60の他方の端部を，該絵素電極20
を含む絵素電極列２とは該バイパス配線60を介して隣接
する絵素電極列２における該バイパス配線60の他方の端
部に近接した絵素電極20と該導電性薄膜にて電気的に接
続する。

これにより，正常に動作しないTFT50に連結されてい
た絵素電極20は，該TFT50とは分離されて該絵素電極20
が対向するカラーフィルタの絵素と同色の絵素に対向す
る別の絵素電極20とゲート絶縁膜53上に形成された各導
電性薄膜およびバイパス配線60を介して電気的に接続さ
れる。その結果，正常に動作しなTFT50に連結された別
の絵素電極20は，該絵素電極20が対向するカラーフィル
タの絵素の同色の絵素に対向し，しかも正常に動作する
TFT50に連結された別の絵素電極20のオン，オフに基づ
きオン，オフ制御される。

今少し具体的に説明すると，絵素電極20に印加される
映像信号は，一般に１画素を構成するR,G,Bの各絵素を
選択する色選択信号と,R,G,B各色の輝度を決定する輝度
信号より構成されている。本発明では，欠陥絵素をTFT5
0より切り離し，隣接画素中の同色絵素に供給される輝
度信号で該欠陥絵素を駆動するようになっている。

なお，本発明のアクティブマトリクス基板は，第４図
に示すように，各絵素電極20の下方に，電荷蓄積用付加
容量を構成する付加容量電極11が絶縁性基板10上に積層
されているものであってもよい。この場合には，絶縁性
基板10上にITO膜等の導電層により付加容量電極11をパ
ターニングする際に，同時に，該ITO膜等の導電層をパ
ターニングしてバイパス配線60を形成してもよい。

（発明の効果） 本発明のアクティブマトリクス基板は，このように，
デルタ配列構造の絵素電極列の配列間隙にバイパス配線
を形成し，かつバイパス配線の両端付近を，近接する絵
素電極それぞれに対して絵素欠陥修正時の電気的接続点
に設定し，バイパス配線の一方端に近接する前記絵素電
極と，バイパス配線の他方端に近接し，該バイパス配線
を挟んで隣接する前記絵素電極列に配置される前記絵素
電極に，同色の色駆動信号を印加する構成をとるので，
欠陥絵素を表示品位の低下を来すことなく確実に修正で
きる，といった効果を奏する。

今少し具体的に説明すると，隣接絵素間での同色絵素
電極には，通常，近似した輝度信号が印加されるため，
上記の駆動方式によれば，欠陥絵素電極が呈する色の輝
度は正規の場合の輝度と比較すると，殆どの場合明瞭な
差を生じることがない。この結果，本発明によれば，表
示品位の低下を来すことなく，欠陥絵素を確実に修正で
きるのである。

加えて，バイパス配線は，デルタ配列された絵素電極
に対して絵素電極がずれた方向に平行に，かつ絵素電極
の配列間隙に同色絵素電極を接続し得る長さで形成され
ており，欠陥が生じた場合には，バイパス配線の一方の
端部を欠陥絵素電極に接続する一方，他方の端部をバイ
パス配線を介して隣接する絵素電極列中の同色の絵素電
極に接続する構成をとり，しかもこのバイパス配線が絵
素電極列中の配列間隙を形成されているため，開口率の
低下を来すことなく，容易に作製することができる，と
いった効果を奏する。従って，表示品位が優れたアクテ
ィブマトリクス表示装置を，歩留りよく，かつ効率よく
製造できる。この結果，アクティブマトリクス表示装置
のコストダウンに大いに寄与できる。

更には，欠陥修正のための接続作業が極めて簡単に行
えるので，この点においても，製造効率の向上及びコス
トダウンに大いに寄与できる，といった効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のアクティブマトリクス基板の一例を示
す概略平面図，第２図は第１図のII−II線における断面
図，第３図は第１図のIII−III線における断面図，第４
図は本発明のアクティブマトリクス基板の他の例を示す
概略平面図，第５図は従来のアクティブマトリクス基板
の概略平面図，第６図はそのアクティブマトリクス基板
を用いたカラー液晶表示装置の概略断面図である。 ２……絵素電極列,10……光透過性絶縁性基板,20……絵
素電極,30……ゲート配線,40……ソース配線,50……TF
T,60……バイパス配線。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】R,G及びＢの各色の各カラーフィルタに対
   応してR,G及びＢの各色駆動信号が印加されるR,G及びＢ
   の各絵素電極が直線状に順次周期的に配列されてなる絵
   素電極列を隣接する絵素電極列間で相互に配列周期の半
   ピッチだけずらせて配置したデルタ配列構造が形成さ
   れ，前記色駆動信号を選択的に供給するトランジスタ素
   子が前記絵素電極それぞれに接続されてなるアクティブ
   マトリクス基板において， 前記絵素電極列の配列間隙にバイパス配線が形成され，
   該バイパス配線の一方端に近接する前記絵素電極と，該
   バイパス配線の他方端に近接し，該バイパス配線を挟ん
   で隣接する前記絵素電極列に配置される前記絵素電極と
   は，共に印加される色駆動信号が同色であり， 前記バイパス配線の両端付近は，近接する前記絵素電極
   それぞれに対して絵素欠陥修正時の電気的接続点に設定
   されていることを特徴とするアクティブマトリクス基
   板。
2. 【請求項２】前記絵素電極の下方に付加容量電極が積層
   されている請求項１記載のアクティブマトリクス基板。