JPH0437823A - アクティブマトリクス型表示装置 - 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絵素電極
を選択駆動することにより、画面上に表示パターンが形
成される。選択された絵素電極とこれに対向する対向電
極との間に電圧が印加され、これらの電極の間に介在す
る液晶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。絵素電極の駆
動方式として、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駆動
するアクティブマトリクス駆動方式が知られている。絵
素電極を選択駆動するスイッチング素子としては、ＴＰ
Ｔ（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。アクティブマトリ
クス駆動方式は、高コントラストの表示が可能であり、
液晶テレビジ謬ン、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。

第８図及び第９図に従来のアクティブマトリクス型表示
装置に用いられるアクティブマトリクス基板の平面図を
示す。第８図の基板は、互いに平行に配列されたゲート
バス配線２１と、ゲートバス配線２１に直交して設けら
れたソースバス配線２３を備えている。２本のゲートバ
ス配線２１及び２本のソースバス配＠２３に囲まれた矩
形の各領域には、絵素電極４１が配されている。ゲート
バス配線２１とソースバス配線２３との交差部近傍のゲ
ートバス配線２１上には、スイッチング素子として機能
するＴＰＴ３１が形成されている。

ゲートバス配線２１の一部がＴＰＴ３１のゲート電極と
して機能している。ＴＰＴ３１のドレイン電極は絵素電
極４１に電気的に接続されている。

ＴＰＴ３１のソース電極には、ソースバス配線２３から
分岐した支線が接続されている。

第９図の一クチイブマトリクス基板は、第８図の基板と
同様であるが、ＴＰＴ３１付近の構成が異なる。即ち、
ＴＦＴ３ｉはゲートバス配線２１から分岐したゲートバ
ス支線２２上に形成されている。ゲートバス支線２２の
一部がＴＰＴ３１のゲート電極として機能している。

（発明が解決しようとする課題） このような表示装置を用いて高密度の表示を行う場合、
非常に多数の絵素電極４１とＴＰＴ３１とを配列するこ
とが必要となる。ところが、ＴＰＴ３１は基板上に作製
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
与しない点欠陥を生ずる。点欠陥は表示装置の画像品位
を著しく損ない、製品の歩留りを大きく低下させる。

点欠陥の主な原因は、大別すると２種類ある。

１つは走査信号によって絵素電極が選択されている時間
内に、絵素電極に十分な充電が行われないために起こる
不良（以下では「オン不良」と称す）である。他の１つ
は、充電された絵素電極の電荷が非選択時間内に漏洩し
てしまう不良（以下では「オフ不良」と称す）である。

オン不良はＴＰＴの不良に起因する。オフ不良はＴＰＴ
を介する電気的漏洩によって生ずる場合と、絵素電極と
バス配線との間の電気的漏洩によって生じる場合とがあ
る。何れの不良が生じても、絵素電極と対向電極との間
に必要な電圧が印加されないため、点欠陥を生じること
になる。このような不良が生じると、絵素電極と対向電
極との間に印加される電圧が０■のときに光の透過率が
最大となるノーマリホワイトモードでは輝点として現れ
、該電圧が０■のときに光の透過率が最低となるノーマ
リブラックモードでは黒点として現れる。

このような欠陥は、レーザトリミング等を行うことによ
り修正し得る。しかし、この欠陥修正は、表示装置を組
み立てる前のアクティブマトリクス基板の段階で行われ
なければならない。絵素欠陥を表示装置として組み立て
た後に検出することは容易であるが、絵素欠陥をアクテ
ィブマトリクス基板の段階で検出することは極めて困難
である。

特に絵素数が１０万個〜５０万個以上もある大型表示装
置に用いられる基板に於て、全ての絵素電極の電気的特
性を検出して不良ＴＰＴ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、量産性が阻害される。従って、コ
スト高になるという結果を招く。このような理由で、絵
素数の多い大型表示装置では、上述のレーザ光を用いた
基板の状態での絵素欠陥の修正を行なうことができない
というのが実情である。

本発明はこのような問題点を解決するものであり、本発
明の目的は、絵素欠陥が生じても、表示装置を組み立て
た状態で該欠陥を目立たないように修正し得るアクティ
ブマトリクス型表示装置を提供することである。

（！！Ｉ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型表示装置は、少なくと
も一方が透光性を有する一対の絶縁性基板と、該一対の
基板の何れか一方の基板上に配線された走査線と、該走
査線から分岐した走査支線と、該走査支線の先端部に形
成されたスイッチング素子と、該スイッチング素子に接
続された絵素電極と、を備えたアクティブマトリクス型
表示装置であって、該走査支線が、該走査支線の該スイ
ッチング素子が形成されている部分以外の部分に於いて
、該走査支線の該スイッチング素子が形成されている部
分より幅の小さい部分を有しており、そのことによって
上記目的が達成される。

（作用） 本発明のアクティブマトリクス型表示装置に於て、スイ
ッチング素子の不良、信号線と絵素電極との間の弱いリ
ーク電流の発生等により、オン不良又はオフ不良が生じ
た場合には、表示装置の状態で修正を行うことができる
。まず、走査支線のスイッチング素子が形成されている
部分以外の部分であって、走査支線のスイッチング素子
が形成されている部分より幅の小さい部分に於いて、走
査支線がレーザ光照射等によって切断される。本発明の
表示装置では、このような幅の小さい部分が形成されて
いるので、レーザ光等の光エネルギー照射によって走査
支線を確実に切断し得る。

このような幅の小さい部分が走査支線に形成されている
と、次のような利点がある。第１に、切断すべき部分の
長さが短くなるので、レーザ光照射による切断を行い易
い。また、レーザ光照射によって溶融される金属の量が
少ないので、溶融した金属が走査線又は信号線に再び付
着することによる走査線と信号線との間に電気的リーク
が生じ難くなる。第２に、切断すべき部分と信号線との
間の距離が太き（なるので、レーザ光等の照射に際し信
号線を損傷することがな（なる。第３に、切断すべき部
分と絵素電極との間の距離が大きくなるので、溶融した
金属の再付着による走査線と絵素電極との間のリークが
起こらない。

以上のように走査支線を切断した後、スイッチング素子
の絵素電極に接続された電極と、信号線に接続された電
極との間が、光エネルギー照射によって電気的に接続さ
れる。スイッチング素子がＴＰＴである場合には、この
電気的接続は、ソース電極とゲート電極との重畳部、及
びドレイン電極とゲート電極との重畳部にそれぞれ光エ
ネルギーを照射することにより行われる。光エネルギー
としてレーザ光を照射することにより、これらの重畳部
にはスポット状に穴が開く。この穴の周囲では、ソース
電極とゲート電極とが電気的に接続され、ドレイン電極
とゲート電極とが電気的に接続される。このように、ソ
ース電極とドレイン電極とは、ゲート電極を介して電気
的に接続される。

以上のようにして修正されたスイッチング素子に接続さ
れた絵素電極（以下では「修正絵素電極」と称する）に
印加される電圧について、第７図を参照しながら説明す
る。第７図に於て、Ｇｎはｎ番目の走査線の信号電圧（
縦軸）と時間（横軸）との関係を表わし、Ｓ、はｍ番目
の信号線の信号電圧（縦軸）と時間（横軸）との関係を
表わす。ｐＨｌ＋は、ｎ番目の走査線とｍ番目の信号線
とに接続された、正常な絵素電極に印加される電圧を表
す。

Ｐ′。は、ｎ番目の走査線とｍ番目の信号線とに接続さ
れた、修正絵素電極に印加される電圧を表わす。

走査線にはＧ。Ｓ　Ｇｎや、に示すように順次スイッチ
ング素子を選択する信号（Ｖｇｈ）が選択時間Ｔ。、の
聞出力される。走査線の選択時間Ｔｃ１ｎに対応して、
信号線には映像信号電圧Ｖｌが出力され、正常な絵素電
極ではＰｌ’ｌｌｌに示すように、この信号電圧■θが
非選択時間Ｔ。ｒｒの間保持される。そして、次に選択
信号電圧Ｖ、ｈが印加されると、信号線には、−■日の
映像信号が印加される。

これに対し、修正絵素電極には、Ｐ′。、に示すように
、信号線からの映像信号が常に印加されるため、修正絵
素電極は正常には機能し得ない。しかし、この修正絵素
電極によって表示される絵素は、１周期を通して見ると
この１周期の間に信号線に印加された映像信号の実効値
に相当する表示を行う。従って、この絵素は完全な輝点
又は黒点となることはなく、信号線に沿って並ぶ絵素の
平均的な明るさの表示を行う。従って、この絵素はきわ
めて判別し難い絵素欠陥となる。

上述のようにして接続された部分に於ける電気抵抗は、
スイッチング素子の選択状態での抵抗（以下では「オン
抵抗」と称する）よりも小さいことが必要である。その
理由は以下のようである。

スイッチング素子のオン抵抗の値は、スイッチング素子
が選択されている時間内に絵素電極に電荷を充電し得る
だけの電流が流れるように設定されている。従って、上
記の接続を行った部分での抵抗がオン抵抗より大きいと
、修正絵素電極にはスイッチング素子の選択時間毎に変
化する信号電圧が確実に書き込まれず、修正絵素電極に
印加される電圧の実効値が小さくなってしまう。このよ
うな状態では、修正絵素電極によって表示される絵素と
他の正常な絵素との間で明るさの違いが大きくなり、絵
素欠陥として視覚的に認識されることになる。

（実施例） 本発明の実施例について以下に説明する。

第１図に本発明の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の平面図を示す。

第３図に第１図の基板を用いた表示装置の第１図に於け
るｍ−■線に沿った断面図を示す。本実施例のアクティ
ブマトリクス型表示装置を製造工程に従って説明する。

本実施例では、絶縁性基板として透明のガラス基板を用
いた。ガラス基板１上に走査線として機能するゲートバ
ス配線２１と、該ゲートバス配線２１から分岐するゲー
トバス支線２２とを形成した。ゲートバス支線２２は走
査支線として機能している。ゲートバス配線２１及びゲ
ートバス支線２２は一般にＴａ、ＴＩ、ＡＩ。

Ｃｒ等の単層又はこれらの多層金属で形成されるが、本
実施例ではＴａを使用した。ゲートバス配線２１及びゲ
ートバス支線２２は、スパッタリング法により形成され
たＴａ金属層をパターニングすることにより形成される
。ゲートバス配線２１及びゲートバス支線２２を形成す
る前に、ガラス基板１上にＴａ２０Ｂ等から成るベース
コート膜を形成してもよい。ゲートバス支線２２の平面
形状については後述する。

ゲートバス配線２１及びゲートバス支線２２上には、Ｓ
ＩＮ、からなるゲート絶縁膜１１を全面に形成した。ゲ
ート絶縁膜１１は、プラズマＣＶＤ法により３０００人
の厚さに形成されている。

次に、ゲートバス支＃ｓ２２の先端部に、スイッチング
素子として機能するＴＦＴ３１を形成した。

ゲートバス支線２２の一部がＴＦＴ３１のゲート電極２
５として機能する。上述のようにゲート絶縁膜１１を形
成した後、後にチャネル層１２となるアモルファスシリ
コン（ａ−Ｓｌ）層と、後にエツチングストッパ層１３
となるＳＩＮ、層とを堆積させた。ａ−Ｓｉ層の厚さは
３００人、ＳＩＮ、層の厚さは２０００人である。次に
、ＳｉＮ、層のパターニングを行い、エツチングストッ
パ層１３を形成した。更に、ａ−Ｓｉ層及びエツチング
ストッパ層１３上の全面に、後にコンタクト！？Ａ１４
．１４となる、Ｐ（リン）を添加したｎ０型ａ−８１層
を、プラズマＣＶＤ法により８００人の厚さに堆積させ
た。次に、上記ａ−Ｓ１層及びｎ９型ａ−８１層のパタ
ーニングを同時に行い、チャネル層１２及びフンタクト
層１４．１４を形成した０次に、後にソース電極３２、
信号線として機能するソースバス配線２３、及びドレイ
ン電極３３となるＴｉ金属層を形成した。上記ソースバ
ス配４９２３等は、一般に、Ｔ１、Ａ１、Ｍｏ、（ニー
ｒ等の単層又はこれらの多層金属で形成されるが、本実
施例ではＴＩを使用した。Ｔ）金属層はスパッタリング
法により形成される。このＴｉ金属層をパターニングす
ることにより、ソース電極３２、ソースバス配線２３、
及びドレイン電極３３を形成した。ソースバス配線２３
とゲートバス配線２１とは、前述のゲート絶縁膜１１を
挟んで交差している。

次に、第】図に示すように、ゲートバス配線２１とソー
スバス配、ｌ９２３とに囲まれた矩形の領域に、Ｉ　Ｔ
ｏ　（Ｉｎｄｉｕｍ　ｔｉｎ　ｏｘｊｄｅ）から成る絵
素電極４１を形成した。絵素電極４１はＴＦＴ３１のド
レイン電極３３の端部に重畳され、ドレイン電極３３に
電気的に接続されている。

更に、ＴＦＴ３１及び絵素電極４１を形成した基板１上
の全面に、ＳＩＮ、からなる保護膜１７を堆積した。保
護［１７は、絵素電極４１の中央部の上で除去した窓あ
き形状としてもよい。保護膜１７上には配向ａ１９を形
成した。ガラス基板１に対向するガラス基板２上には、
対向電極３及び配同膜９が形成されている。これらの基
板ｌ及び２上の間に液晶層１８を封入し、本実施例のア
クティブマトリクス型表示装置が完成する。

ＴＦＴ３１の近傍の構成について説明する。ＴＦＴ３１
付近の拡大図を第２図に示す。前述のようにＴＦＴ３１
はゲートバス配線２１から分岐したゲートバス支線２２
上に形成されている。ＴＦＴ３１のドレイン電極３３は
絵素電極４１に電気的に接続され、ソース電極３２はソ
ースバス配線２３に電気的に接続されている。ゲートバ
ス支線２２は、ゲートバス支線２２のＴＦＴ３１が形成
されている部分以外の部分に於いて、ゲートバス支線２
２のＴＦＴ３１が形成されている部分より幅の小さい部
分を有している。このように幅の小さい部分を設けるこ
とにより、絵素電極４１からゲートバス支線２２までの
距ＭＸを、前述の第９図の従来例のそれよりも大きくす
ることができる。

距離Ｘが大きいことにより、レーザ光等の光エネルギー
を用いてゲートバス支線２２を容易に、しかも確実に切
断することができる。距離Ｘが１０μｍ以上であれば確
実に切断できることを確認した。距離Ｘが小さいと、Ｔ
ＦＴ３１を損傷することなくゲートバス支線２２を切断
することが困難であるばかりではなく、照射されるレー
ザ光がゲートバス配線２１とソースバス配線２３との交
差部に悪影響を及ぼし、これらのバス配線２１及び２３
間の絶縁不良を起こす場合が生じる。

以上の構成を有するアクティブマトリクス型表示装置に
於いて、ＴＦＴ３１が不良となったり、ソースバス配線
２３と絵素電極４１との間に弱いリーク電流が発生した
場合には、絵素欠陥が生じる。このような場合には、次
のようにして修正が行われる。まず、第２図の破線で示
す領域５１に光エネルギーを照射することにより、ゲー
トバス支線２２を切断する。本実施例では光エネルギー
として、ＹＡＧレーザ光を用いた。これにより、ゲート
バス支線２２はゲートバス配線２１から電気的に絶縁さ
れる。前述のように、ゲートバス支線２２は、ゲートバ
ス支線２２のＴＦＴ３１が形成されている部分以外の部
分に於いて、ゲートバス支線２２のＴＦＴ３１が形成さ
れている部分より幅の小さい部分を有しているので、ゲ
ートバス支線２２は容易にしかも確実に切断される。レ
ーザ光は基板１及び２の何れの基板から照射してもよい
が、基板２には遮光膜が形成されている場合が多く、そ
の場合には基板ｌ側から照射する。本実施例でも基板ｌ
側から照射した。

次に、第２図に破線で示す領域５２及び５３、即ち、第
３図の矢印２６及び２７で示す部分にレーザ光を照射す
る。これにより、領域５２ではソース電極３２とゲート
電極２５とが電気的に接続され、領域５３ではドレイン
電極３３とゲート電極２５とが電気的に接続される。従
って、ソース電極３２とドレイン電極３３とはゲート電
極２５を介して電気的に接続される。

以上のようにして修正されたＴＦＴ３１に接続された絵
素電極４１　（修正絵素電極）には、ソースバス配線２
３の信号が常に印加されるため、修正絵素電極は正常に
は機能することはできない。

しかし、修正絵素電極によって表示される絵素は、ソー
スバス配線２３に印加される信号の実効値に相当する表
示を行うので、この絵素は完全な輝点又は黒点となるこ
とはなく、ソースバス配線２３に沿って並ぶ絵素の平均
的な明るさの表示を行うことになる。従って、この絵素
は、きわめて判別し難い絵素欠陥となる。

上述のようにレーザ光照射を行っても、ゲートバス支線
２２及びＴＦＴ３１上には保護膜１７が形成されている
ので、溶融した金属等が表示媒体である液晶層１８に混
入することもなく、表示には影響しない。また、レーザ
光の照射条件を変えることにより、同じレーザ光を用い
て金属層間の溶融接続と金属層の切断とを行うことが可
能であることが確認されている。

また、上記の修正に於いて、ＴＦＴ３１のゲート電極２
５とソース電極３２及びドレイン電極３３との接続を先
に行い、ゲートバス支線２２の切断を後に行ってもよい
。

ゲートバス支線２２は、第４図（８）又は（ｂ）に示す
平面構成とすることもできる。第４図（ａ）に示すゲー
トバス支線２２は、前述の第９図のゲートバス支線２２
に於いて絵素電極４１側の部分のみを取り除くことによ
り、ゲートバス支線２２の幅の小さい部分が形成されて
いる。同様に、第４図（ｂ）に示すゲートバス支線２２
は、前述の第９図のゲートバス支線２２に於いてソース
バス配線２３側の部分のみを取り除くことにより、ゲー
トバス支線２２の幅の小さい部分が形成されている。

本発明は、第５図に示すように、付加容量４２を有する
アクティブマトリクス型表示装置にも適用できる。第５
図の表示装置は、前述の第１図〜第３図に示す実施例に
付加容量４２を設けたものである。付加容量４２は、基
板１上にゲートバス配ｖＡ２１と並行して設けられた付
加容量用電極２４と、絵素電極４１との重畳部（斜線部
）に形成されている。第５図の表示装置に於いても前述
の第１図〜第３図の実施例と同様に絵素欠陥を修正する
ことができる。

更に、本発明は第６図の構成を有するアクティブマトリ
クス型表示装置にも適用することができる。この表示装
置は、第５図の表示装置に於いて、付加容量４２の占め
る部分による開口部の面積の減少を抑えたものである。

即ち、この表示装置では、ゲートバス配線２１の幅を広
げ、絵素電極４１の一部と重畳されている。この構成で
は、隣接する非選択状態のゲートバス配線２１を付加容
量用電極として用いることができる。しかも、第５図の
ようにゲートバス配線２１と付加容量用電極２４との間
に隙間が存在しないので、開口部の面積の減少を抑える
ことができる。この表示装置に於いても、第１図〜第３
図の実施例と同様に絵素欠陥が修正される。

上記何れの実施例に於いても、ＴＦＴ３１のゲート電極
が下に、ソース電極及びドレイン電極が上に形成されて
いる例を示したが、ゲート電極が上に、ソース電極及び
ドレイン電極が下に形成されたタイプのＴＰＴを用いる
こともできる。

また、上記の実施例ではスイ・ソチング素子としてＴＰ
Ｔを用いたが、レーザ光等の光エネルギー照射によって
、信号線側の電極と絵素電極側の電極とを電気的に接続
し得るスイッチング素子であれば本発明に用いることが
できる。

（発明の効果） 本発明のアクティブマトリクス型表示装置では、絵素欠
陥を容易に検出することができる表示装置の状態で、該
絵素欠陥を目立たないように修正することができる。従
って、本発明によれば、高い歩留りで表示装置を生産す
ることができ、表示装置のコスト低下に寄与することが
できる。

４、　　　　　の　　　　な！　Ｂ 第１図は本発明のアクティブマトリクス型表示装置の一
実施例に用いられるアクティブマトリクス基板の平面図
、第２図は第１図のＴＰＴ近傍の拡大平面図、第３図は
第１図の基板を用いた表示装置の第１図に於けるｍ−ｍ
線に沿った断面図、第４図（ａ）及び（ｂ）は他の実施
例のゲートバス支線を示す平面図、第５図及び第６図は
それぞれ本発明の他の実施例の平面図、第７図は走査線
及び信号線に印加される信号と絵素電極の電圧との関係
を示す図、第８図及び第９図はそれぞれ従来のアクティ
ブマトリクス型表示装置に用いられるアクティブマトリ
クス基板の平面図である。

１、　２・・・ガラス基板、３・・・対向電極、９，１
９・・・配向膜、１１・・・ゲート絶縁膜、１２・・・
チャネル１．１３・・・エツチングストッパ１．１４・
・・コンタクトａ、１８・・・液晶層、２１・・・ゲー
トバス配線、２２・・・ケートバス支ｌｌ、２３・・・
ソースバス配線、２４・・・付加容量用電極、２５・・
・ゲート電極、３１・・・ＴＦＴ、３２・・・ソース電
極、３３・・・ドレイン電極、４１・・・絵素電極、４
２・・・付加容量。

以上

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絶縁性基板
   と、該一対の基板の何れか一方の基板上に配線された走
   査線と、該走査線から分岐した走査支線と、該走査支線
   の先端部に形成されたスイッチング素子と、該スイッチ
   ング素子に接続された絵素電極と、を備えたアクティブ
   マトリクス型表示装置であって、 該走査支線が、該走査支線の該スイッチング素子が形成
   されている部分以外の部分に於いて、該走査支線の該ス
   イッチング素子が形成されている部分より幅の小さい部
   分を有するアクティブマトリクス型表示装置。