JPH02165125A - 表示装置 - Google Patents

表示装置

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JPH02165125A
JPH02165125A JP63321361A JP32136188A JPH02165125A JP H02165125 A JPH02165125 A JP H02165125A JP 63321361 A JP63321361 A JP 63321361A JP 32136188 A JP32136188 A JP 32136188A JP H02165125 A JPH02165125 A JP H02165125A
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JP
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tft
defective
tfts
display device
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JP63321361A
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Yojiro Matsueda
洋二郎 松枝
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Seiko Epson Corp
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Publication date
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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】 [産業上の利用分野コ 本発明はアクティブマトリクス型の表示装置に関する。
特に、冗長性を持たせた画素の欠陥救済方式に関する。
[従来の技術] 従来の、冗長方式を用いたアクティブマトリクス方式の
表示装置の例としては、「ジャパン・デイスプレィ86
.P2O3−209,小倉他」等がある。第2図は能動
素子にTFTを用いた場合の回路図の例で、信号線Xn
と走査線Ynの交点に2つのTFTII、12があり、
液晶の容1l17に画像信号を書き込む。
[発明が解決しようとする課題及び目的コしかし、前述
の従来技術には以下に述べるような課題がある。第2図
において、TFTII、12のゲート・ドレイン間容f
i13.14の大きさをそれぞれC3、C4とし、液晶
容t17の大きさをCOとする。走査線Ynが選択から
非選択状態になるとき、走査線Ynの電位の変化量をV
Gとすると、P点すなわち画素電極の電位は、△go 
=VG X (C3+C4) / (C3+C4+CO
) で表される電圧だけ変化する。一方、TFTI2が不良
であることが判明し、TFTI2を切断してTFTII
のみで駆動する場合には、この電圧は、 △Vl  =VG XC3/ (C3+CO’)となる
。△VO≠△V1であるから、TFTI個で駆動する場
合とTFT2個で駆動する場合とでは、画素に印加され
る電圧が異なる。特に、中間調表示においては透過率の
差が顕著である。従って、冗長方式を用いても画素欠陥
を救済できない。
本発明の表示装置はこの様な課題を解決するものであり
、その目的とするところは、画素欠陥を完全に救済し、
無欠陥化できるような冗長方式を実現することである。
[課題を解決するための手段] 本発明の表示装置は、各画素に保持容量を備え、前記各
画素の保持容量の一部を必要に応じて分離できることを
特徴とする。
[作用] 本発明の上記の構成によれば、不良能動素子を切断する
場合、保持容量の一部を同時に切断する。
この時、切断する容量の大きさを最適化することにより
、正常な画素と同じ透過率を得ることができる。すなわ
ち画素欠陥を完全に救済できる。
[実施例] 本実施例を以下図面に基づいて説明する。第1図は本発
明の表示装置の回路図の例である。本実施例では能動素
子にTFTを用い、電気光学材料に液晶を用い、各画素
に2つのTFTI、2を配置した冗長方式を採用してい
る。これら2つのTFTはソース電極が共通の信号線X
mに、ゲート電極が共通の走査線Ynに、ドレイン電極
が共通の画素電極P点に接続されているため、電気的に
等価である。7は液晶の容量で、5.6は保持容量であ
る。
一般に、アクティブマトリクス方式の表示装置には数万
〜数百万もの能動素子が大面積に配置されるため、無欠
陥で作製するのがきわめて困難である。しかし、隣接す
る2つの能動素子が共に不良となる確率は非常に低いた
め、本実施例のような冗長方式を採用すれば、不良素子
を切断して不良画素を救済することができる。第1図に
おいてTFTI、2のゲート・ドレイン間の容量3.4
の大きさをそれぞれC3、C4、保持容fi5.6の大
きさをそれぞれC5、C6、液晶容量7の大きさを07
とする。簡単のためTFTI、2のサイズが等しく C3=04  、、、(1) であり、保持容量については C3=06+  07  、、、(2)の関係が成り立
つとする。また、TFTの書き込み能力は1個で十分で
あるとする。この時、以下の順序で画素欠陥を救済する
。まず、電気的あるいは光学的に不良TFTのアドレス
を求める。具体的には、TFT基板状態での検出方法と
してはプローブ針を画素電極上と走査線及び信号線上に
当ててすべてのTFTの特性を調べる方法、パターン認
識装置を用いてピンホールや異物を検出する方法、走査
線や信号線に適当な信号を与えて間接的に求める方法等
があり、パネル状態での検出方法としては表示される画
像パターンから求める方法がある。例えば、TFTのゲ
ート・ソース間またはゲート・ドレイン間にショートが
あれば、走査線の選択パルスが信号線に現れるからその
夕イミングよりアドレスを求めることができる。また、
TFTのソース・ドレイン間にショートがあれば、すべ
ての走査線を非選択にした状態で信号線の画像信号が画
素電極に印加されるため画像表示パターンから簡単に求
まる。各画素の2つのTFTは電気的に等価であるから
、パターン認識以外の方法でアドレスを求めた場合には
、外観検査によって不良TFTを特定する。次に、不良
と思われるTFTをレーザ・トリミング等を用いて切断
するとともにその画素の保持容JIC5を切断する。こ
こで、C5を切断することにより、TFTl個で駆動す
る画素とTFT2個で駆動する画素に同じ電圧を印加で
き、不良画素が全く正常な画素となることを説明する。
走査線Ynが選択から非選択状態になる時、TFTのゲ
ート・ドレイン間容量C3、C4と保持容JIC5、C
6及び液晶容1tc7の間の容量分割によって画素電極
Pの電位はある電圧だけシフトする。この電圧はΔVO
=VG X (C3+C4) / (C3+C4+C5
+C6+C7)  、、、(3)で表される。ここでV
Gは走査線Yの電位の変化量である。一方、丁FTIが
不良であることが判明しTFTlと05を切断した場合
のこの電圧は、△Vl =VG XC4/ (C4+C
6+C7’)、、(4) で表される。また、TFT2が不良であることが判明し
TFT2と05を切断した場合のこの電圧は、 △V2  =VG  XC3/ (C3+C6+C7)
、、(5) で表される。 (1)、 (2)、 (3)、 (4)
、(5)から、 △VO=△V1=△V2  、  、、  (6)が得
られる。これは、TFTl個で駆動する画素とTFT2
個で駆動する画素に同じ電圧を印加できることを示す。
すなわち、不良画素を全く正常な画素にすることができ
るのである。
一般に、1画素あたりN個の能動素子を備えた表示装置
において、1画素あたりの電気光学材料の容量をCO1
保持容量をCs、i番目の能動素子のゲート・ドレイン
間容量をCi、残りN−1個の能動素子のゲート・ドレ
イン間容量をCn −1とする。この場合、 (3)式
におけるシフト電圧は、 ΔVO=VG  x (Ci  +Cn−1) / (
Ci +Cn−1+Cs +CQ  )  、  、 
、  (6)で表される。一方、i番目の能動素子が不
良であることが判明し、i番目の能動素子と保持容量の
一部cpを切断した場合のシフト電圧は、ΔVi =V
G xCn−1/ (Cn−1+Cs +C0−Cp 
 )、、、(7) で表される。この時、切断した保持容量の大きさが Cp = (Co 十〇s ) ×Ci / (Ci 
+Cn−1)、、、(8) で表されるならば、 (6)(7)(8)式より、Δv
O=△Vi  、、、(9) が得られる。すなわち、 (8)式に相当する前記保持
容量を必要に応じて分離できれば、i番目の能動素子を
分離して残りN−1個の能動素子で画素を駆動しても、
N個の能動素子で駆動する場合と同じ電圧を印加できる
第3図は、他の回路図の例である。この例では画素電極
P点と前段の走査線Y n−1との間に保持容量を作り
こんでいるが基本的な動作は第1図の例と同じである。
2個のTFT21.22のゲート・ドレイン間容量23
.24の大きさをそれぞれC3、C4とし、3つの部分
からなる保持容量25.26.27の大きさをそれぞれ
C5、C6、C7とし、液晶容量30の大きさをCOと
する。
この時、 C3=C4、、、(10) C5=C6=C7=CO、、、(11)という関係が成
立していれば、2つのTFTのいずれか一方と、3つの
保持容量のうち任意の2つを分離することによって、他
の画素と同じ電圧を印加できる。例えば、TFT21が
不良であることが判明した場合には、TFT21を分離
すると共に保持容量25及び26、または26及び27
、または25及び27を分離する。また、保持容量25
が不良であることが判明した場合には、保持容量25及
び26、または25及び27を分離すると共に、TFT
21またはTFT22を分離する。この様に、TFTと
保持容量のどちらに不良を生じても救済することができ
る。救済できないのは、2つのTFT21と22が同時
に不良になる場合と、3つの保持容量が同時に不良にな
る場合であるが、この様なことが発生する確率は極めて
低いため、画素欠陥のほとんどを救済できる。
第4図は他の回路図の例である。この例では、37.3
8の2つの保持容量にはMO8容量を用いているが、基
本的な動作は第1図の例と同じである。3個のTFT3
1.32.33のゲート・ドレイン間容!L34.35
.36の大きさをそれぞれC4、C5、C6とし、2つ
の部分からなる保持容量37.38の大きさをそれぞれ
C7、C8とし、液晶容M40の大きさをCOとする。
この時、 C4=05=06  、、、  (12)C7=C8=
CO、、、(13) という関係が成立していれば、3つのTFTの任意の1
個と、2つの保持容量のうちいずれか一方を分離するこ
とによって、他の画素と同じ電圧を印加できる。例えば
、TFT31が不良であることが判明した場合には、T
FT31を分離すると共に保持容t37、または38を
分離する。また、保持容量37が不良であることが判明
した場合には、保持容量37を分離すると共にTFT3
1またはTFT32またはTFT33を分離する。この
様に、TFTと保持容量のどちらに不良を生じても救済
することができる。救済できないのは、3つのTFT3
1.32.33が同時に不良になる場合と、2つの保持
容量が同時に不良になる場合であるが、この様なことが
発生する確率は極めて低いため、画素欠陥のほとんどを
救済できる。
第5図は他の回路図の例である。本実施例では能動素子
にTFTを用い、電気光学材料に液晶を用い、各画素に
2つのTFT41.42を配置し、さらに信号線も2本
配置した冗長方式を採用している。これら2つのTFT
は、ゲート電極が共通の走査線Ynに、ドレイン電極が
共通の画素電極P点に接続されているが、ソース電極は
それぞれ信号線X2m−1、X 2mに接続されている
。液晶容j150の大きさをCO1保持容j145.4
6.47の大きさをそれぞれC3、C4、TFTのソー
ス・ドレイン間容量43.44の大きさをそれぞれC3
、C4とする。これらの間に C3=C4、、、(10) C5=C6=C7=CO、、、(11)という関係が成
立していれば、前述のように2つのTFTのいずれか一
方と、3つの保持容量のうち任意の2つを分離すること
によって、他の画素と同じ電圧を印加できる。この例に
おいては信号線にも冗長性を有しているため、次に述べ
るような特徴を持つ。まず第一の特徴は、不良TFTの
アドレスを簡単に正確に求めることができるという点で
ある。電気的に求める方法としては各画素電極に直接ブ
ロービングする方法と、信号線及び走査線に適当な信号
を与え間接的に求める方法がある。また光学的に求める
方法としては、完成体において、奇数番目の信号線のみ
を用いて表示させた場合と、偶数番目の信号線のみを用
いて表示させた場合とを比較すれば極めて簡単に求めら
れる。第2の特徴は、信号線の断線や信号線と走査線間
の短絡が救済されるという点である。2本の信号線X2
m−1とX 2mの終端を短絡し同じ信号を与えてやれ
ば、2箇所以上で断線していない限り自動的に断線は救
済される。また、信号線と走査線が短絡している場合に
は、短絡部の前後で信号線を切断すると、同様にして救
済される。
第6図は他の回路図の例である。本実施例では能動素子
にTFTを用い、電気光学材料に液晶を用い、各画素に
2つのTFT51.52を配置し、さらに走査線も2本
配置した冗長方式を採用している。これら2つのTFT
は、ソース電極が共通の信号線Xmに、ドレイン電極が
共通の画素電極P点に接続されているが、ゲート電極は
それぞれ走査線Y 2n −1、Y 2nに接続されて
いる。液晶容160の大きさをCO1保持容fi45.
46.47の大きさをそれぞれC5、C6、C7、TF
Tのソース・ドレイン間容量53.54の大きさをそれ
ぞれC3、C4とする。これらの間に03 =C4、、
(10) C5=CB=C7=CO、、、(11)という関係が成
立していれば、前述のように2つのTFTのいずれか一
方と、3つの保持容量のうち任意の2つを分離すること
によって、他の画素と同じ電圧を印加できる。この例に
おいては走査線にも冗長性を有しているため、次に述べ
るような特徴を持つ。第1の特徴は、不良TFTのアド
レスを簡単に正確に求めることができるという点である
。電気的に求める方法としては各画素電極に直接ブロー
ビングする方法と、信号線及び走査線に適当な信号を与
え間接的に求める方法がある。
また光学的に求める方法としては、完成体において、奇
数番目の走査線のみを用いて表示させた場合と、偶数番
目の走査線のみを用いて表示させた場合とを比較すれば
極めて簡単に求められる。第2の特徴は、信号線の断線
や信号線と走査線間の短絡が救済されるという点である
。2本の走査線Y 2n −1とY 2nの終端を短絡
し同じ信号を与えてやれば、2箇所以上で断線していな
い限り自動的に断線は救済される。また、信号線と走査
線が短絡している場合には、短絡部の前後で走査線を切
断すると、同様にして救済される。
第7図は、表示装置の1画素分の平面図の例である。こ
の例では1画素に2つのTFTを備えており、それぞれ
のソース103は信号線Xmに、ドレイン104は画素
電極101に接続され、ゲート102は走査線Ynの配
線そのものである。
105に示す半導体膜及び絶縁膜は、チャネルとゲート
絶縁膜である。共通電極111及び112は、絶縁膜を
介して画素電極101との間で保持容量を形成し、その
大きさをそれぞれC5、C6とする。また、画素電極1
01は、電気光学材料を介して対向電極との間に容量を
形成し、その大きさをCOとする。この図は第1図に対
応しており、2つのTFTの大きさは等しいから第1式
は成り立つ、また、Co、C5、C6の間に第2式が成
り立つとする。もし、左側のTFTが不良であることが
判明した場合には、113の部分をレーザー・トリミン
グ等を用いて切断し、同時に115の部分も切断して共
通電極の一部111を分離する。同様に右側のTFTが
不良であることが判明した場合には、114と115の
部分を切断する。
第8図は第7図中のABにおける断面図の例である。共
通電極111及び112は絶縁膜109を介して画素電
極101の下側に設けられ、電気光学材料に不要な電圧
を印加しないようにしである。逆スタガ形のTFTを用
いる場合には、ゲート102上にゲート絶縁膜107と
半導体膜106が設けられ、半導体膜上の一部にソース
103とドレイン104が接続される。共通電極及び画
素電極に透明導電膜を用いると透過型の表示装置になる
が、絶縁基板110の代わりに半導体基板を用い、画素
電極に金属材料を用いると反射型の表示装置になる。
第9図は、表示装置の1画素分の平面図の他の例である
。この例では1画素に3つのTFTを備えており、それ
ぞれのソース123は信号線Xmに、ドレイン124は
画素電極121に、ゲート122は走査線Ynに接続さ
れている。125に示す半導体膜はチャネルであり、チ
ャネルの膜厚を一定にするためのエツチングストッパー
が128である。保持容量電極131及び132は、絶
縁膜を介して前段の走査線Yn−1との間で容量を形成
し、画素電極101は、電気光学材料を介して対向電極
との間に容量を形成する。、TFTを分離する場合には
133.134.135の部分を、保持容量を分離する
場合には136.137の部分をそれぞれレーザ・トリ
ミング等を用いて分離する。
第10図は第9図中のABにおける断面図の例である。
保持容量電極131及び132は絶縁膜129を介して
前段の走査線139の上側に設けられ、電気光学材料に
不要な電圧を印加しないようにしており、表示品質と信
頼性の向上に寄与している。逆スタガ形のTFTを用い
る場合には、ゲート122上に絶縁膜129と半導体膜
125が設けられる。ソース123とドレイン124は
、不純物を多量に注入した半導体膜126を介して半導
体膜125に接続される。半導体膜125のチャネル部
上にはエツチングストッパー128がある。透明導電膜
からなる画素電極121はドレイン124と保持容量電
極131に接続されている。より歩留まりを向上させる
ためには、絶縁膜129を2層化してピンホールを減ら
すこともできる。
第11図は、表示装置の1画素分の平面図の他の例であ
る。この例では、1画素あたり2つのTFTを備えると
ともに2本の信号線を備えた冗長方式を採用している。
2つのTFTのソース143.173はそれぞれ信号線
X 2m−1とX2mに、ドレイン144.174は共
通の画素電極121に、ゲート142.172は共通の
走査線Ynに接続されている。一方、保持容量は3つの
部分からなるMO3容量で形成されている。半導体材料
からなるMO3容量電極170がn型なら正の電圧をp
型なら負の電圧を共通電極160に印加すると、半導体
材料の表面に反転層が形成され、MO8容量として働く
。MO8容量とTFTの導電型が同じであれば、TFT
の形成と同時にMO3容量を作ることができる。161
.164はTFTのソースと信号線を、162.163
はドレインと画素電極を、165はMO8容量電極と画
素電極をそれぞれ接続するコンタクトホールである。T
FTを分離する場合には154.155の部分を、保持
容量を分離する場合には151.152.153の部分
をそれぞれレーザ・トリミング等を用いて分離する。
第12図は第11図中のABにおける断面図の例である
。スタガ型のTFTでは、この図に示すようにゲート1
42をマスクとしてイオン注入することにより、不純物
濃度の大きいソース143、ドレイン144の領域と不
純物温度の小さいチャネル147の領域をセルファライ
ンで形成できる。
不純物温度の違う2層の半導体膜を用いてノンセルファ
ラインで形成することも可能である。共通電極160は
ゲート142と同じ膜で、MO3容量電極170はTF
Tのソース・ドレイン部及びチャネル部と同じ半導体膜
である。信号線159及び画素電極141はコンタクト
ホールを介してソース・ドレイン部やMO8容量電極と
接続されている。層間絶縁膜148は走査線と信号線を
絶縁している。絶縁基板に石英、半導体材料に多結晶シ
リコンを使うとゲート絶縁膜149に熱酸化膜を用いる
こともできる。
以上述べたことは、TFTと電気光学材料を組み合わせ
た全ての表示装置に応用できる。また、前述の各式の条
件が完全には満たされなくても、それに近づけるだけで
かなりの画素欠陥を救済することが可能である。
[発明の効果] 以上述べたように本発明の表示装置は、各画素に設けら
れた複数の能動素子のうち不良素子を切断すると共に、
保持容量の一部を切断することで画素に印加される電圧
の調整を行い、不良画素を完全に救済できる。この方法
では能動素子が不良であるときのみならず、保持容量の
形成部に不良があったときにも救済できる。従って、歩
留まりが飛躍的に向上し、無欠陥の表示装置が低コスト
で作製できる。また、画面の均一性も大幅に改善し、画
面の大型化や高密度化が容易となる。中間調を含むデー
タ表示等においても厳密な階調表示が可能となり、表示
装置の応用範囲が広がる。
【図面の簡単な説明】
第1図、第3図、第4図、第5図、第6図は表示装置の
回路図。第2図は従来の表示装置の回路図。第7図、第
9図、第11図は表示装置の平面図。第8図、第10図
、第12図は表示装置の断面図。 1.2.、、TFT 3.400.ゲート・ドレイン間容量 5.660.保持容量 10  0.液晶容量 以上 出願人 セイコーエプソン株式会社 ×鼠 ノ・λ ・・・ 3、ダ、−・・ 訓l・−・ /θ ・− TFT y!トドレインテ配袖関摩4L 侵にネrオに量 汲晶硅 第1図 X機 2/、22 2、?、24 父、潟、ン7 3θ ++++ TFT −−−−r=)−ドレ4v N1aζに&’!14%う
呆持末(ン 鑵晶容i 第3図 X八 第2図 ×M J/、 32.お−一一一丁FT 3q、汀、j6 −−−− デート・Y゛レイ′Al不
セ月/1.ン(]1a7. aj −−−−4米神寥量 4 −一漁ilaネl 第4図 ×夙 Xx41 第7図 ×臥 第8図 X2m−1 ハ Xzw< Xz(net)−1 Ya−4,Y、、・・−・L1本 ツムl、ノb石ノ4d、/孟乞ノロr  −0・ コン
タクトが・−ル第11図 1>1−fb&’E種 ノ古′デ’、 4114(X2m−+)第12図

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)1画素あたり複数の能動素子を備えたアクティブ
    マトリクス基板と対向基板との間に電気光学材料を挟持
    して成る表示装置において、前記各画素に保持容量を備
    え、前記各画素の保持容量の一部を必要に応じて分離で
    きることを特徴とする表示装置。
  2. (2)前記能動素子に薄膜トランジスタ(以下TFTと
    略記)を用いたことを特徴とする第1項記載の表示装置
  3. (3)1画素あたりN個のTFTとM個の保持容量を備
    え、必要に応じて前記TFT及び保持容量を個別に分離
    できることを特徴とする第1項または第2項記載の表示
    装置。
  4. (4)1画素あたりN個のTFTを備え、1画素あたり
    の電気光学材料の容量をCO、保持容量をCs、i番目
    のTFTのゲート・ドレイン間容量をCi、残りN−1
    個のTFTのゲート・ドレイン間容量をCn−1とする
    と、(CO+Cs)×Ci/(Ci+Cn−1)に相当
    する前記保持容量を必要に応じて分離できることを特徴
    とする第1項または第2項または第3項記載の表示装置
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