JPH0439055B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、アクテイブマトリツクス基板に関す
るものである。さらに本発明は、アクテイブマト
リツクス基板の修正方法に関するものである。

近年、CRTに代りうる平面型デイスプレイの
開発研究が盛んに行なわれており、情報機器の大
衆化に伴なつて、小型、薄型で低電力なデイスプ
レイへの要求が増々大きくなつて来ているのが現
状である。この様な中で液晶デイスプレイは、小
型、薄型が可能であり、低電力で見やすいデイス
プレイとして注目され、腕時計、電卓はもとより
今後は自動車用、家庭用へと大きな需要が期待さ
れている。

液晶デイスプレイには、大別すると、時分割駆
動方式のものと、アクテイブマトリツクス方式の
ものに分類出来る。時分割駆動方式のものは、ス
トライプ状にパターニングされた透明電極をもつ
２枚のガラス基板の間に液晶材料をはさみ、上下
の基板上のストライプパターンの電極が直交した
部分が一画素となるパネル構造をとる。この種の
液晶パネルにおいては、パネル上に表示する情報
量（画素数あるいは走査ライン数に対応する）
は、液晶材料の特性に大きく依存し、現在では30
分の１デユーテー程度が実用化の限界とされてい
る。液晶デイスプレイにおいて画像表示を行なう
場合には少なくとも走査線の数にして120本以上
は必要である。この点を解決するためにパネル構
造を工夫して四重マトリツクスパネル構造として
走査線の数を30×４＝120本としている報告があ
る。

一方アクテイブマトリツクスパネルの場合にお
いては、液晶パネルを構成する一方の基板として
アクテイブマトリツクス基板を用いる。アクテイ
ブマトリツクス基板は、複数本のＸ信号線、及び
これと直交する複数本のＹ信号線を有し、これら
の直交する各交点にアクテイブ素子を接続したも
のである。アクテイブ素子としては通常トランジ
スタが用いられる。例えばアクテイブマトリツク
ス基板としてシリコンウエハを用いる場合におい
ては、シリコンMOSトランジスタがアクテイブ
素子となり、また基板として透明基板を用いた場
合においてはTFT（薄膜トランジスタ）がアクテ
イブ素子となる。この様なアクテイブマトリツク
ス基板とガラス基板との間に液晶材料をはさんで
液晶パネルを構成する。この様な液晶パネルの違
いは、それぞれ一長一短がある。例えば時分割駆
動方式の液晶パネルにおいては、ガラス基板上に
ストライプ状の透明電極パターンを形成するだけ
でよいため、液晶パネル製造時の歩留は比較的高
く、したがつてパネルコストは低く出来る。しか
し、前述した如く、液晶材料特性の制約から、走
査線の数を増やすことは難しい。一方アクテイブ
マトリツクス方式の液晶パネルにおいては、各画
素にスイツチングトランジスタを有しており、液
晶層の容量等により書き込み信号が保持されるの
で、走査線の数の制限はなくなる。この反面、一
枚の基板上に数万個のトランジスタを無欠陥にて
製造しなければならず、したがつてこの製造歩留
が非常に大きな課題となる。例えば液晶パネル構
成として、画像表示用を考えた場合、少なくとも
走査線の数は120〜240本必要となる。したがつて
対角線２インチのパネルにおいては、30×40mm²の
面積に約５万個のトランジスタを無欠陥にて作り
込まなければならない。高い歩留りにてアクテイ
ブマトリツクス基板を製造するには、クリーン度
の高い、IC製造ライン並のラインにて製造する
必要があるが、万一１〜２個の欠陥が入つた場合
には、これを修正する方法も確立しておかなけれ
ばならない。例えば、１パネル当に１〜２ケ所の
欠陥部分の修正によつて無欠陥パネルとなりうる
のであれば、この欠陥修正技術は非常に重要なも
のとなる。

本発明は、アクテイブマトリツクス方式の液晶
パネルに用いるアクテイブマトリツクス基板の欠
陥修正方法に関するものであり以下実施例を示し
ながら説明する。

第１図は、ガラス基板あるいは石英基板を用い
その上にアクテイブマトリツクス素子として
TFT（薄膜トランジスタ）を形成したアクテイブ
マトリツクス方式の液晶パネルの断面図である。
図中の１はガラスあるいは石英板等の透明基板で
ある。２及び３はシリコン薄膜であり、TFTの
チヤンネル領域及びソース・ドレイン領域を形成
している。４はゲート電極、５はシリコン酸化
膜、６は金属層であり通常AlあるいはAl−Si合
金薄膜が用いられる。７は液晶駆動電極であり、
透明度の高いITO膜（インジウム酸化物とスズ酸
化物の混合薄膜）あるいはSnO₂膜（酸化スズ薄
膜）が用いられる。第１図のTFTデバイス構造
はほんの一例にすぎず、本発明はこの構造に限定
されるものではない。第１図のTFTはおいて６
にて示された金属薄膜層を用いず直接ITO薄膜
と、シリコン薄膜と接続してもよいことは言うま
でもない。図中の８は液晶層であり９は上側ガラ
ス基板、１０は上側ガラス基板全面に形成された
透明電極である。１１及び１２は液晶パネルの上
下に配置された偏光板、１３は反射板である。第
１図中のＰで示された領域が一画素である。第２
図は、アクテイブマトリツクス基板上の一画素の
回路を示す。図中の１４はビデオ信号線、１５は
タイミング信号線である。１６がTFTであり１
７がTFTのドレイン側に接続された液晶駆動電
極である。１８は液晶層、１９は上側ガラス基板
上の透明電極である。ビデオ信号ラインから入力
されたTV信号はTFTがオン状態の時に液晶層等
の容量に書き込まれ、次の信号が入力されるまで
の間、液晶層に一定の電圧を印加する。２０にて
示された領域が一画素の回路を示す。第３図はさ
らに詳しく駆動回路まで含めた回路図である。図
中の１４，１５，２０は第２図の番号と対応して
いる。２１はビデオ信号であり、シフトレジスタ
２２の信号によつてON−OFFするトランスミツ
シヨンゲート２３により、マトリツクス回路を構
成するビデオ信号ラインへ入力する。ビデオライ
ン１４へ書き込まれたビデオ信号は次に各画素へ
と書き込まれる。

前述した如く、アクテイブマトリツクス基板上
に作り込まれたアクテイブ素子はすべてが良品で
ある必要がある。例えば画素構成として240×240
＝57600個のトランジスタの場合にはこのすべて
が正常に動作しなければならない。しかし、
57600個すべてが良品となる確立は比較的低い。
例えばこの57600個のうちの１〜２個は不良品と
なる。不良となる原因は種々あるが、例えばパタ
ーン不良による断線やゲート膜耐圧不良等があげ
られよう。第４図は１個のトランジスタが不良で
あるアクテイブマトリツクス基板の回路図の一部
分を示している。第４図中の２０にて示した画素
回路はすべて良品で正常に動作する。一方２４に
て示した画素回路は不良である。不良のモード
は、トランジスタのゲート酸化膜リークであつて
もよいし、またコンタクト不良であつてもよい。
ゲート酸化膜がリークしている場合には、第４図
中のタイミング信号ライン１５−２と、ビデオ信
号ライン１４−２がシヨート状態となり、お互い
の電位に引つ張り合うためタイミング信号ライン
１５−２とビデオ信号ライン１４−２は共にライ
ン欠陥となり、常に黒表示もしくは白表示とな
る。この様な場合には第５図にて示す如く不良の
トランジスタは、タイミング信号ライン及びビデ
オ信号ラインから切り離す必要がある。この切り
離しの方法を第６図に示す。第６図はTFTマト
リツクス基板の平面図の一例である。図中の１４
はビデオ信号ライン、１５はタイミング信号ライ
ンである。また１６はTFT素子、１７は透明導
電膜から成る液晶駆動電極である。本実施例にお
いてはTFTはゲート電極が直列に配置されたダ
ブルゲートTFTマトリツクスにおいて説明する
が本発明はこれに限るものではない。今、第５図
にて示したごとくTFTをタイミング信号ライン
及びビデオ信号ラインから切り離す場合には、図
中の及びにて示す部分をレーザーにて溶断す
ればよい。例えばにて示した部分は、シリコン
薄膜から成るTFTのソース領域であり、シリコ
ンは赤外領域に吸収をもつため容易に溶断出来
る。シリコン薄膜の膜厚は500〜10000Åの範囲で
もかまわない。また図中のにて示した部分は、
タイミング信号ラインと、TFTのゲート電極部
分との接続部であり、今、タイミング信号ライン
及びゲート電極をシリコン薄膜にて構成すると、
部分と同様にレーザーにて容易に溶断可能であ
る。この様に溶断すると、この液晶駆動電極は、
どの信号レベルからも切り離された状態となる。
この様な状態で用いることも可能であるが、実際
に隣り合つた液晶駆動電極へ接続する方法が望ま
しい。第７図は左右の液晶駆動電極へ接続した場
合、第８図は上下の液晶駆動電極へ接続した場合
を示す。第９図は、左右の液晶駆動電極を具体的
に接続する方法及びその時に用いる接続パターン
の一例を示す。第９図の１４〜１７までの番号
は、第９図以前に用いた番号と同じである。図中
の２５は、隣り合う液晶駆動電極を電気的に接続
するためのパターンであり、不純物がドープされ
たシリコン薄膜にて形成されている。このシリコ
ン薄膜は、TFTのソース・ドレイン及びチヤン
ネル部分を構成するシリコン薄膜と同一工程にて
形成してもよいし、またゲート電極あるいはタイ
ミング信号ラインを構成するシリコン薄膜の形成
工程と同一工程にて形成してもよい。図中の２６
は、金属層パターンである。この金属層パターン
は、レーザー光線にて液晶駆動電極１７と下側の
シリコン薄膜パターン２５を溶かして溶接する
際、お互いに電気的に接続しやすい様に金属層を
上層として配置し、金属層の溶融により、液晶駆
動電極と、下側シリコン薄膜パターンがより接続
しやすい様にするものであり、金属層はあつた方
が容易に接続出来る。しかし、レーザーの照射条
件によつては金属層を用いない場合においても液
晶駆動電極とシリコン薄膜パターンが接続するこ
とも可能である。この金属層はAlあるいはAl合
金薄膜でもよいし、Cr，Ni等の金属でもよいし、
それらの多層構造薄膜でも構わない。さらにこの
金属層はアクテイブマトリツクス基板の周辺に形
成される外部接続用取り出し電極用金属パターン
と同一工程にて形成してもよい。またデータ信号
ラインが金属配線の場合にはこの金属配線と同一
工程にて形成してもよい。第９図中の２７は、ス
ルーホールである。例えば第９図の実施例におい
ては、左側の液晶駆動電極はこのスルーホールを
介して、接続用シリコン薄膜パターン２５とあら
かじめ接続している。したがつて、例えばこの左
右隣り合う液晶駆動電極を電気的に接続するため
には、図中のにて示した部分をレーザーにて溶
融、接続すればよい。第９図の実施例において
は、右側の画素のTFTが不良であるため、この
TFTのソース領域及びゲート電極領域をレ
ーザーにて溶断後、にて示した部分をレーザー
にて溶融し接続すれば、左側の画素のTFTにて、
２画素分の液晶駆動電極を駆動することになるた
め、実質的には画素欠陥が修正されたことにな
る。量産レベルにおいては、この様な修正が必要
な画素欠陥は、パネル当り0.1〜0.3箇所程度であ
るため、10パネル当り、１〜３箇所この様なレー
ザー照射による修正を行なうだけで画素欠陥が無
いパネルの製造が可能となる。第１０図は第９図
のＡ−A′断面図を示したものである。図中の１
７は液晶駆動電極である透明導電膜である。２５
は接続用シリコン薄膜、２６は金属層パターン、
２７はスルーホール、２６は透明基板、２９は酸
化膜層である。第１０図ａ中の金属層２６はあつ
てもよいし、なくてもよい。また第１０図ｂにて
示す如く片画は無くてもよい。第１０図ｃは、ス
ルーホールの無い側の金属層パターン上をレーザ
ーにて溶融したところである。例えば金属として
Al層を用いた場合、図の如く、透明導電膜１７
及びシリコン薄膜パターン２５が溶融し互いに電
気的に接続する。第１１図は、液晶駆動電極１７
の下側に金属層２６を形成した場合である。この
様な構造においても第１０図の場合と同様にレー
ザー光線を照射することによりこれらの配線層を
溶融・接続することが出来る。

第１２図は、第８図に示した回路図の如く、上
下の液晶駆動電極を接続する場合である。第９図
〜第１１図の実施例にて説明したと同様に、第１
２図にて明らかな如く、上下の液晶駆動電極同士
を接続し、画素欠陥を修正することが出来る。第
１３図ａ，ｂは第１２図のＢ−B′断面図である。
本実施例においても図中のにて示した部分をレ
ーザー溶融することにより上下の隣り合う液晶駆
動電極同士を接続することが出来る。

以上の如く、一対の基板間に液晶が挟まれ、該
一対の一方の基板上には、共通電極が形成され、
他方の基板上には、マトリクス状に配列された複
数本の走査線と複数本の信号線、該複数本の走査
電極と複数本の信号線の交点には、スイツチング
素子と駆動電極が形成されてなるアクテイブマト
リクス液晶表示装置において、該他方の基板上に
形成された駆動電極と隣合う駆動電極間には導電
性材料からなる配線パターンを有し、該配線パタ
ーンの一端は駆動電極と接続されてなり、該配線
パターンの他端は駆動電極と絶縁膜により絶縁さ
れてなり、前記スイツチング素子が動作不良の場
合には、該動作不良のスイツチング素子に接続さ
れている走査電極と信号線の入力部を切断し、か
つ、該動作不良のスイツチング素子と接続されて
なる絶縁膜にレーザー光を照射し、前記隣合う一
方の駆動電極と電気的に接続したことにより、ア
クテイブマトリクス液晶表示装置のスイツチング
素子に不良があつても、簡単に修正することが可
能となり、無欠陥パネルの提供が可能となる。ア
クテイブマトリクス液晶表示装置には数10万個の
スイツチング素子が形成されてなり、この全ての
スイツチング素子を良品で製造することは非常に
困難であるので、この点において本発明の効果は
非常に大である。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第３図は、アクテイブマトリツクス基
板を用いた液晶デイスプレイの、パネルの断面構
造図、画素回路構成図及び駆動回路を説明する説
明図。第４図は、アクテイブマトリツクス基板を
構成するTFTの内の１個が不良となる場合の不
良モードの説明図。第５図及び第６図は本発明に
よるところのTFTをＸ信号線及びＹ信号線から
切り離す方法を説明する図。第７図〜第１３図
は、本発明によるところのＸ信号ライン及びＹ信
号ラインから切り離されたTFT及び液晶駆動電
極を、隣り合う液晶駆動電極へ電気的に接続する
手段及び方法を説明する図。 １……透明基板、２……TFTのチヤンネル部、
３……TFTのソース・ドレイン領域、４……ゲ
ート電極、５……絶縁膜、６……金属配線、７…
…透明導電極（液晶駆動電極）、８……液晶層、
９……上側ガラス、１０……対向電極、１１……
偏光板、１２……偏光板、１３……反射板、１４
……データ信号線（Ｙ信号線）、１５……タイミ
ング信号線（Ｘ信号線）、１６……TFT、１７…
…液晶駆動電極、１８……液晶層、１９……対向
電極、２０……画素回路、２１……ビデオ信号入
力、２２……シフト・レジスタ、２３……トラン
スミツシヨンゲート、２４……不良TFT、２５
……接続用シリコン薄膜パターン、２６……金属
層、２７……スルーホール、２８……透明基板、
２９……絶縁膜。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 一対の基板間に液晶が挟まれ、該一対の一方
   の基板上には、共通電極が形成され、他方の基板
   上には、マトリクス状に配列された複数本の走査
   線と複数本の信号線、該複数本の走査電極と複数
   本の信号線の交点には、スイツチング素子と駆動
   電極が形成されてなるアクテイブマトリクス液晶
   表示装置において、該他方の基板上に形成された
   駆動電極と隣合う駆動電極間には導電性材料から
   なる配線パターンを有し、該配線パターンの一端
   は駆動電極と接続されてなり、該配線パターンの
   他端は駆動電極と絶縁膜により絶縁されてなり、
   前記スイツチング素子が動作不良の場合には、該
   動作不良のスイツチング素子に接続されている走
   査電極と信号線の入力部を切断し、かつ、該動作
   不良のスイツチング素子と接続されてなる絶縁膜
   にレーザー光を照射し、前記隣合う一方の駆動電
   極と電気的に接続したことを特徴とするアクテイ
   ブマトリクス液晶表示装置の画像欠陥救済方法。 ２ 前記配線パターンのレーザー光を照射する他
   端部には、該絶縁膜と該駆動電極の間、若しくは
   駆動電極上に少なくとも１層の金属薄膜層が形成
   されてなることを特徴とする特許請求の範囲第１
   項に記載のアクテイブマトリクス液晶表示装置の
   画像欠陥救済方法。