JPH0990408A - 液晶表示素子 - Google Patents

液晶表示素子

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JPH0990408A
JPH0990408A JP25054795A JP25054795A JPH0990408A JP H0990408 A JPH0990408 A JP H0990408A JP 25054795 A JP25054795 A JP 25054795A JP 25054795 A JP25054795 A JP 25054795A JP H0990408 A JPH0990408 A JP H0990408A
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JP
Japan
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switching element
signal line
pixel electrode
liquid crystal
insulating film
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JP25054795A
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Inventor
Toyoki Higuchi
豊喜 樋口
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】不良となったスイッチング素子を正常なもの
へ、簡易な手法で速やかに切り替え可能な液晶表示素子
を提供すること。 【解決手段】第1および第2の信号線(4,5)と画素
電極(6)とに接続されている第1のスイッチング素子
(1)と、前記第1の信号線(4)と前記画素電極
(6)とに接続されているとともに、所定の金属(7)
および所定の絶縁膜を介して前記第1のスイッチング素
子(1)と前記第2の信号線(5)との接続部分(8)
に接続されている第2のスイッチング素子(2)と、を
備え、前記接続部分(8)を切断するとともに前記絶縁
膜を溶融することにより、前記第2のスイッチング素子
(2)と前記第2の信号線(5)とを接続可能にした。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、TFTアレイを形
成して製造するアクティブマトリックス型の液晶表示素
子に関する。
【0002】
【従来の技術】近年液晶を用いた表示素子は、テレビの
画面やグラフィックディスプレイ等を指向した大容量で
高密度のものが盛んに開発、実用化されている。この種
の液晶表示素子には、表示電極に電圧を時分割的に印加
して液晶を駆動するシンプルマトリクス型液晶表示素子
がある。しかし最近はこのシンプルマトリクス型ばかり
でなく、より高い画質を得るために各画素毎に能動素子
を組込んだアクティブマトリクス型と呼ばれる液晶表示
素子の開発が進められている。
【0003】このアクティブマトリクス型液晶表示素子
における能動素子としては、薄膜トランジスタ(TF
T:Thin Film Transistor)や薄
膜ダイオードが使われている。しかし、液晶表示素子を
形成するプロセスで前記能動素子に不良が発生すると、
実際に表示を行なった際に点状あるいは線状の欠陥とな
り、表示素子としての品質上の問題が生じる。特に点欠
陥が生じると、表示素子自身完全な不良品とはならない
までも、表示品位を著しく落としてしまう。そのため、
望ましくはこの種の欠陥はゼロであるべきであり、製造
プロセス上あるいは設計パターン上この点欠陥を救済す
る手段が各種工夫されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら各種の工
夫が成されるものの、以下のような問題があるため欠陥
の救済が困難なものとなっている。 (1) 例えば、一つの画素において常時複数のトランジス
タを動作させるようにすると、例えばトランジスタが1
個となった画素と複数のままの画素とで動作条件が異な
り、表示素子として長期的な信頼性の低下を招く。 (2) 複数のトランジスタを作り込むプロセスにおいて、
不良となったトランジスタから正常なトランジスタに切
り替えるには、不良のトランジスタを切り離してから予
備のトランジスタを接続することになる。このため多く
の手続きが必要になり、生産性、補修歩留まりが悪くな
る。
【0005】このように、上述したような欠陥の救済は
未だ完全には行なわれていない現況である。本発明の目
的は、不良となったスイッチング素子を正常なものへ、
簡易な手法で速やかに切り替え可能な液晶表示素子を提
供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決し目的を
達成するために、本発明の液晶表示素子は以下の如く構
成されている。 (1)本発明の液晶表示素子は、所定の基板上に交差す
るように形成された第1および第2の信号線に接続さ
れ、かつ所定の画素電極に接続されたスイッチング素子
を有する液晶表示素子において、前記第1および第2の
信号線と前記画素電極とに接続されている第1のスイッ
チング素子と、前記第1の信号線と前記画素電極とに接
続されているとともに、所定の金属および所定の絶縁膜
を介して前記第1のスイッチング素子と前記第2の信号
線との接続部分に接続されている第2のスイッチング素
子と、を備え、前記接続部分を切断するとともに前記絶
縁膜を溶融することにより、前記第2のスイッチング素
子と前記第2の信号線とを接続可能にした。 (2)本発明の液晶表示素子は、所定の基板上に交差す
るように形成された第1および第2の信号線に接続さ
れ、かつ所定の画素電極に接続されたスイッチング素子
を有する液晶表示素子において、前記第1および第2の
信号線と前記画素電極とに接続されている第1のスイッ
チング素子と、前記第1および第2の信号線に接続され
ているとともに、所定の金属および所定の絶縁膜を介し
て前記第1のスイッチング素子と前記画素電極との接続
部分に接続されている第2のスイッチング素子と、を備
え、前記接続部分を切断するとともに前記絶縁膜を溶融
することにより、前記第2のスイッチング素子と前記画
素電極とを接続可能にした。 (3)本発明の液晶表示素子は、所定の基板上に交差す
るように形成された第1および第2の信号線に接続さ
れ、かつ所定の画素電極に接続されたスイッチング素子
を有する液晶表示素子において、前記第1および第2の
信号線と前記画素電極とに接続されている第1のスイッ
チング素子と、前記第1の信号線に接続されているとと
もに、第1の所定の金属および所定の絶縁膜を介して前
記第1のスイッチング素子と前記第2の信号線との第1
接続部分に接続されているとともに、第2の所定の金属
および前記所定の絶縁膜を介して前記第1のスイッチン
グ素子と前記画素電極との第2接続部分に接続されてい
る第2のスイッチング素子と、を備え、前記各接続部分
を切断するとともに前記絶縁膜を溶融することにより、
前記第2のスイッチング素子と前記第2の信号線および
前記第2のスイッチング素子と前記画素電極とを接続可
能にした。 (4)本発明の液晶表示素子は上記(1)乃至(3)の
いずれかに記載の素子であって、かつ前記接続部分の切
断および前記絶縁膜の溶融は、前記接続部分へのレーザ
の照射により行なう。
【0007】上記手段(1)乃至(4)を講じた結果、
それぞれ次のような作用が生じる。 (1)本発明の液晶表示素子は、第1のスイッチング素
子と第2の信号線との接続部分を切断するとともに絶縁
膜を溶融することにより、第2のスイッチング素子と前
記第2の信号線とを接続可能にしたので、初期から動作
しており不良となった前記第1のスイッチング素子例え
ばトランジスタを、簡単な処理で速やかに前記第2のス
イッチング素子へ切替えることができる。これにより液
晶表示素子製造上の補修歩留まり、スループットが向上
する。また、補修部分が前記接続部分一カ所であるの
で、補修に必要とするスペースが小さくて済み、一画素
の開口率を高く維持することができる。したがって、画
素欠陥の無い高品位の液晶表示素子を高い生産性で製造
することができる。 (2)本発明の液晶表示素子は、第1のスイッチング素
子と画素電極との接続部分を切断するとともに絶縁膜を
溶融することにより、第2のスイッチング素子と前記画
素電極とを接続可能にしたので、初期から動作しており
不良となった前記第1のスイッチング素子例えばトラン
ジスタを、簡単な処理で速やかに前記第2のスイッチン
グ素子へ切替えることができる。これにより液晶表示素
子製造上の補修歩留まり、スループットが向上する。ま
た、補修部分が前記接続部分一カ所であるので、補修に
必要とするスペースが小さくて済み、一画素の開口率を
高く維持することができる。したがって、画素欠陥の無
い高品位の液晶表示素子を高い生産性で製造することが
できる。 (3)本発明の液晶表示素子は、第1のスイッチング素
子と第2の信号線との接続部分および前記第1のスイッ
チング素子と画素電極との接続部分を切断するととも
に、絶縁膜を溶融することにより、第2のスイッチング
素子と前記第2の信号線および前記第2のスイッチング
素子と前記画素電極とを接続可能にしたので、初期から
動作しており不良となった前記第1のスイッチング素子
例えばトランジスタを、簡単な処理で速やかに前記第2
のスイッチング素子へ切替えられる。これにより液晶表
示素子製造上の補修歩留まり、スループットが向上す
る。また、補修部分が前記各接続部分の二カ所であるの
で、補修に必要とするスペースが小さくて済み、一画素
の開口率を高く維持することができる。したがって、画
素欠陥の無い高品位の液晶表示素子を高い生産性で製造
することができる。 (4)本発明の液晶表示素子は、前記接続部分の切断お
よび前記絶縁膜の溶融は、前記接続部分へのレーザの照
射により行なうので、レーザを前記接続部分へ1回照射
するだけで前記接続部分の切断および前記絶縁膜の溶融
が行なえ、これによりスイッチング素子の切替えが可能
となり、補修作業の効率が向上する。
【0008】
【発明の実施の形態】
(第1の実施の形態)図1は、本発明の第1の実施の形
態に係るTFT−LCD(Thin Film Dep
osition−LCD)における、1画素のトランジ
スタ部分を示した平面図である。当該TFT−LCD
は、所定の基板上に複数の表示信号線と複数の走査信号
線とがそれぞれ交差するように形成されており、その交
差した各部分にトランジスタからなるスイッチング素子
が形成されている。当該TFT−LCDは図1に示すよ
うに、一つの画素に二つのトランジスタ1、2が作り込
まれている。なお図1は、1本の表示信号線4と1本の
走査信号線5とが交差する部分の拡大図である。
【0009】図1において、トランジスタ1は当該TF
T−LCDにおいて初期から動作するよう備えられてお
り、トランジスタ2はトランジスタ1が不良となった際
に動作するよう、予備として備えられている。なお、ト
ランジスタ1および2はゲート電極3を共有しており、
このゲート電極3は走査信号線4に接続されている。
【0010】トランジスタ1のドレイン電極11は表示
信号線5に接続されており、トランジスタ1のソース電
極12は画素電極6に接続されている。一方、トランジ
スタ2のソース電極22は画素電極6に接続されている
が、トランジスタ2のドレイン電極21は表示信号線5
に接続されていない。ただし、このドレイン電極21は
スルーホール23により、図示しない層間絶縁膜(後述
する図3に示すゲート絶縁膜32)の下にある金属線7
(ゲート電極3と同じ金属からなる)の一端に接続され
ている。この金属線7の他端は、トランジスタ1のドレ
イン電極11と表示信号線5との接続部分8の下に、前
記層間絶縁膜を介して重なるように設置されている。す
なわち、ドレイン電極11と表示信号線5との接続部分
8が上層の金属部、金属線7が下層の金属部となり、前
記上層の金属部と前記下層の金属部との間に前記層間絶
縁膜が設置されている。
【0011】図2は、図1に示したトランジスタ部分の
等価回路を示す図である。図2においてトランジスタ1
および2のゲート電極は走査信号線4に接続されてい
る。またトランジスタ1および2のソース電極は画素電
極6に接続されている。さらに、トランジスタ1のドレ
イン電極は表示信号線5に接続され、トランジスタ2の
ドレイン電極は図1に示した金属線7により表示信号線
5と接続可能になっている。
【0012】このような構成により、当該TFT−LC
Dを形成するプロセスにおいてトランジスタ1が不良と
なった際、照射強度が適切に調整されかつその直径が接
続部分8のドレイン電極11の幅より広いYAGレーザ
を接続部分8へ照射することにより、トランジスタ1の
ドレイン電極11と表示信号線5の接続部分8が切断さ
れる。それと同時に、上層の金属部である表示信号線5
と上記層間絶縁膜が溶融し、表示信号線5と下層の金属
部である金属線7が接続される。これにより、結果的に
トランジスタ2のドレイン電極21と表示信号線5との
接続が行なわれる。このようにレーザにより一カ所の照
射を行なうだけで、不良となったトランジスタ1から正
常なトランジスタ2への切り替えを行なうことができ
る。
【0013】図3は、図1に示したTFT−LCDの1
画素のトランジスタ部分における、X−Y線での断面図
である。なお図3における各層の厚さは、便宜上認識し
易いよう図示している。絶縁基板31上にはゲート電極
3、金属線7および図示しない表示信号線(図1に示し
た表示信号線5)が形成されている。そして、これら絶
縁基板31、ゲート電極3、金属線7および前記表示信
号線はゲート絶縁膜32により覆われている。また、ゲ
ート絶縁膜32の上に画素電極6が配置している。
【0014】ゲート電極3の上部に相当するゲート絶縁
膜32の上には、a−Si膜33が覆われており、この
a−Si膜33の中央部の上にエッチング保護膜34が
配置している。そしてこのエッチング保護膜34の周辺
部とエッチング保護膜34に覆われていないa−Si膜
33に、n+a−Si膜35が覆われている。このn+
a−Si膜35のうち画素電極6側のn+a−Si膜3
5にはソース電極12が覆われており、さらにこのソー
ス電極12はゲート絶縁膜32の一部および画素電極6
の一部を覆っている。また金属線7側のn+a−Si膜
35にはドレイン電極11が覆われており、さらにこの
ドレイン電極11はゲート絶縁膜32を覆っている。
【0015】そして、エッチング保護膜34の中央部、
ソース電極12、画素電極6およびドレイン電極11を
パッシベーション膜36が覆っており、さらにこのパッ
シベーション膜36を配向膜37が覆っている。また、
対向基板である絶縁基板41はITO膜40を介して配
向膜38に覆われており、配向膜37と配向膜38との
間には液晶39が注入されている。
【0016】図4は、上記TFT−LCDの製造プロセ
スを示すフローチャートである。以下、図4に基づき当
該TFT−LCDの製造プロセスを説明する。まず、ス
テップS1で絶縁基板31上にスパッタ法によりタンタ
ル膜を3000オングストローム成膜した後、ステップ
S2でこのタンタル膜を所定の形状にフォト・エッチン
グ(PEP:Photo Engraving Pro
cess)することにより、ゲート電極3と図1に示し
た走査信号線4を形成する(1st PEP)。
【0017】次にステップS3で、SiOxからなるゲ
ート絶縁膜32を3500オングストローム、TFTの
チャネル領域となるa−Si膜33を500オングスト
ローム、各々プラズマCVD(Chemical Va
por Deposition)法で基板全体に被膜す
る。また同様に、SiNxからなるエッチング保護膜3
4をプラズマCVD法で1500オングストローム被膜
する。その後ステップS4で、エッチング保護膜34の
みを図3に示すような所定の形状にフォト・エッチング
により加工する(2nd PEP)。
【0018】続いてステップS5で、n+型a−Si膜
35を500オングストローム被覆し、その後ステップ
S6で、n+型a−Si膜35と共にa−Si膜33を
図3に示すような所定の形状に加工(3rd PEP)
する。その後、ステップS7でITO膜をスパッタ法で
1000オングストローム被膜し、ステップS8でフォ
ト・エッチングにより透明な画素電極6として加工する
(4th PEP)。
【0019】次にステップS9で、ゲート層パターンに
おける他層との電気的接続をする箇所をフォト・エッチ
ングにより形成する(5th PEP)。次にステップ
S10で、アルミニウムをスパッタ法で5000オング
ストローム被膜し、ステップS11で、フォト・エッチ
ングにより図1に示した表示信号線5、ソース電極1
2、ドレイン電極11を加工する(6th PEP)。
その後ステップS12で、SiNxのパッシベーション
膜36を2000オングストローム被膜した後、ステッ
プS13でフォト・エッチングにより所定の形状に加工
する(7th PEP)。
【0020】そしてステップS14で、完成したTFT
アレイ基板を検査し、当該トランジスタ部の不良箇所を
特定する。その後ステップS15で、上述したようにY
AGレーザで不良となったトランジスタ1を切り放し、
同時に予備のトランジスタ2を接続する。このとき、レ
ーザの径は表示信号線5とドレイン電極11を接続する
線幅より(少なくともドレイン電極11側においては)
大きく、またレーザの中心位置は予備のトランジスタ2
につながる金属線7より外側(ドレイン電極11側)と
する。これにより、切断されたトランジスタ1のドレイ
ン電極11が、下の金属線7に接触することを防止す
る。
【0021】その後ステップS16で、配向膜37を形
成してアレイ基板が完成する。それとともに、新たな絶
縁基板41上に共通電極としてITO膜40を1000
オングストローム被膜しさらに配向膜38を形成した対
向基板を用意する。そしてこの対向基板を前記アレイ基
板に貼り合わせ、前記対向基板と前記アレイ基板との間
に液晶39を注入することにより、アクティブマトリク
ス型液晶表示素子であるTFT−LCDが完成する。
【0022】(第2の実施の形態)本第2の実施の形態
におけるTFT−LCDの1画素のトランジスタ部分
は、図1に示したトランジスタ2のドレイン電極21が
表示信号線5に接続されており、ソース電極22は画素
電極6に接続されていないものとする。
【0023】また上記第1の実施の形態では、補修部分
を表示信号線5とドレイン電極11との接続部分8とし
たが、本第2の実施の形態では、画素電極6とソース電
極12との接続部分とする。そして、上記第1の実施の
形態にてドレイン電極21側に設けられているスルーホ
ール23および金属線7をドレイン電極21側に設け
ず、同様のスルーホールをソース電極22へ設け、ソー
ス電極22を前記スルーホールにより、上記層間絶縁膜
(図3に示すゲート絶縁膜32)の下に設置する所定の
金属線の一端に接続する。さらに前記金属線の他端をト
ランジスタ1のソース電極12と画素電極6との接続部
分の下に前記層間絶縁膜を介して重なるように設置す
る。
【0024】このような構成により、トランジスタ1が
不良となった際、適切に調整された照射強度のYAGレ
ーザを前記接続部分へ照射することにより、トランジス
タ1のソース電極12と画素電極6の接続部分が切断さ
れる。それと同時に、上層の金属部である画素電極6と
上記層間絶縁膜が溶融し、画素電極6と下層の金属部で
ある前記金属線が接続される。これにより、結果的にト
ランジスタ2のソース電極22と画素電極6との接続が
行なわれる。
【0025】(第3の実施の形態)本第3の実施の形態
におけるTFT−LCDの1画素のトランジスタ部分
は、図1に示したと同様トランジスタ2のドレイン電極
21が表示信号線5に接続されていないとともに、上記
第2の実施の形態と同様ソース電極22が画素電極6に
接続されていないものとする。
【0026】また上記第1の実施の形態では、補修部分
を表示信号線5とドレイン電極11との接続部分8と
し、上記第2の実施の形態では、補修部分を画素電極6
とソース電極12との接続部分としたが、本第3の実施
の形態における補修部分は上記第1および第2の実施の
形態に示した両方の補修部分とする。そして、上記第1
の実施の形態にて示したスルーホール23および金属線
7をドレイン電極21側に設けるととも、上記第2の実
施の形態に示したと同様のスルーホールおよび金属線を
ソース電極22側へ設ける。
【0027】このような構成により、トランジスタ1が
不良となった際、適切に調整された照射強度のYAGレ
ーザを上記した二つの接続部分へ照射することにより、
トランジスタ1のドレイン電極11と表示信号線5との
接続部分およびソース電極12と画素電極6との接続部
分が切断される。これにより、結果的にトランジスタ2
のドレイン電極21と表示信号線5との接続およびソー
ス電極22と画素電極6との接続が行なわれる。
【0028】なお、本発明は上記各実施の形態に限定さ
れず、要旨を変更しない範囲で適宜変形して実施でき
る。 (変形例) (1) 第1の実施の形態に示した金属線7はゲート電極3
と同じ金属からなるとしたが、異なる金属であっても問
題はない。 (2) 二つのトランジスタ1,2のゲート電極3は、上記
各実施の形態のように必ずしも共有する必要はなく、全
く別個に設置してもよい。 (3) 第1の実施の形態では、検査・補修する工程をTF
Tアレイ基板完成直後としたが、TFT−LCDが完成
した後の表示検査で行なってもよい。また、TFTアレ
イ基板の完成前でもトランジスタが動作できるようにな
った後であればよい。 (4) また、照射するレーザの形状は必ずしも円である必
要はなく、楕円や、より細い径のレーザをスキャンして
照射してもよい。レーザの種類もYAGレーザに限ら
ず、炭酸ガスレーザ等を用いてもよい。
【0029】
【発明の効果】本発明によれば、不良となったスイッチ
ング素子を正常なものへ、簡易な手法で速やかに切り替
え可能な液晶表示素子を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態に係るTFT−LC
Dにおける、1画素のトランジスタ部分を示した平面
図。
【図2】本発明の第1の実施の形態に係るトランジスタ
部分の等価回路を示す図。
【図3】本発明の第1の実施の形態に係るTFT−LC
Dの1画素のトランジスタ部分における、X−Y線での
断面図。
【図4】本発明の第1の実施の形態に係るTFT−LC
Dの製造プロセスを示すフローチャート。
【符号の説明】
1…トランジスタ、2…トランジスタ、3…ゲート電
極、4…走査信号線、5…表示信号線、6…画素電極、
7…金属線、8…接続部分、11…ドレイン電極、12
…ソース電極、21…ドレイン電極、22…ソース電
極、23…スルーホール、31…絶縁基板、32…ゲー
ト絶縁膜、33…a−Si膜、34…エッチング(チャ
ネル)保護膜、35…n+a−Si膜、36…パッシベ
ーション膜、37…配向膜、38…配向膜、39…液
晶、40…ITO膜、41…絶縁基板。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】所定の基板上に交差するように形成された
    第1および第2の信号線に接続され、かつ所定の画素電
    極に接続されたスイッチング素子を有する液晶表示素子
    において、 前記第1および第2の信号線と前記画素電極とに接続さ
    れている第1のスイッチング素子と、 前記第1の信号線と前記画素電極とに接続されていると
    ともに、所定の金属および所定の絶縁膜を介して前記第
    1のスイッチング素子と前記第2の信号線との接続部分
    に接続されている第2のスイッチング素子と、を備え、 前記接続部分を切断するとともに前記絶縁膜を溶融する
    ことにより、前記第2のスイッチング素子と前記第2の
    信号線とを接続可能にしたことを特徴とする液晶表示素
    子。
  2. 【請求項2】所定の基板上に交差するように形成された
    第1および第2の信号線に接続され、かつ所定の画素電
    極に接続されたスイッチング素子を有する液晶表示素子
    において、 前記第1および第2の信号線と前記画素電極とに接続さ
    れている第1のスイッチング素子と、 前記第1および第2の信号線に接続されているととも
    に、所定の金属および所定の絶縁膜を介して前記第1の
    スイッチング素子と前記画素電極との接続部分に接続さ
    れている第2のスイッチング素子と、を備え、 前記接続部分を切断するとともに前記絶縁膜を溶融する
    ことにより、前記第2のスイッチング素子と前記画素電
    極とを接続可能にしたことを特徴とする液晶表示素子。
  3. 【請求項3】所定の基板上に交差するように形成された
    第1および第2の信号線に接続され、かつ所定の画素電
    極に接続されたスイッチング素子を有する液晶表示素子
    において、 前記第1および第2の信号線と前記画素電極とに接続さ
    れている第1のスイッチング素子と、 前記第1の信号線に接続されているとともに、第1の所
    定の金属および所定の絶縁膜を介して前記第1のスイッ
    チング素子と前記第2の信号線との第1接続部分に接続
    されているとともに、第2の所定の金属および前記所定
    の絶縁膜を介して前記第1のスイッチング素子と前記画
    素電極との第2接続部分に接続されている第2のスイッ
    チング素子と、を備え、 前記各接続部分を切断するとともに前記絶縁膜を溶融す
    ることにより、前記第2のスイッチング素子と前記第2
    の信号線および前記第2のスイッチング素子と前記画素
    電極とを接続可能にしたことを特徴とする液晶表示素
    子。
  4. 【請求項4】前記接続部分の切断および前記絶縁膜の溶
    融は、前記接続部分へのレーザの照射により行なうこと
    を特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の液晶表
    示素子。
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