JPH0830826B2 - アクティブマトリクス型表示装置の製造方法 - Google Patents

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
装置の製造方法に関し、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
式の表示装置の製造方法に関する。

（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、TFT
（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
レビジョン、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７図及び第８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７図の基板では、互いに平行に配列されたゲ
ートバス配線21に直交して、ソースバス配線23が配設さ
れている。２本のゲートバス配線21及び２本のソースバ
ス配線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TFT31が形成されている。ゲートバス
配線21の一部がTFT31のゲート電極として機能してい
る。TFT31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。TFT31のセース電極には、ソーズバス配線2
3から分岐した支線が接続されている。

第８図のアクティブマトリクス基板は、第７図の基板
と同様であるが、TFT31付近の構成が異なる。即ち、TFT
31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TFT31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） このような基板を有する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TFT31とを配
列することが必要となる。ところが、TFT31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。

点欠陥の主な発生原因は、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TFTの不良に起因する。オフ不良はTFT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。このような不良は、絵素電極と対向電極との間に印
加される電圧が0V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0V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
表示装置では、全ての絵素電極の電気的特性を検出して
不良TFT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、検査工程が繋雑と
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、スイッチング素子の不良による絵素欠陥
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
置の製造方法を提供することである。

（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型表示装置の製造方法
は、絶縁性基板と、該基板上に縦横に配線された走査線
及び信号線と、該走査線から分岐した走査支線と、該走
査支線の先端部をゲート電極として形成されスイッチン
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、備えており、該スイッチング素子の該走査線側の側
部から該走査線までの距離が、光エネルギーを照射して
該走査支線を切断し得る大きさであるアクティブマトリ
クス基板を形成する工程と、該アクティブマトリクス基
板と対向基板とを貼り合わせて、該アクティブマトリク
ス基板と該対向基板との間に表示媒体を封入する工程
と、該走査線及び該信号線から該スイッチング素子を介
して該絵素電極に駆動電圧を印加し、絵素欠陥を検出す
る工程と、該絵素欠陥を生じている欠陥絵素電極に接続
されているスイッチング素子のゲート電極とソース電極
との重畳部分およびそのゲート電極とドレイン電極との
重畳部分に光エネルギーを照射して該欠陥絵素電極と信
号線とをゲート電極を介して電気的に接続し、且つ、該
欠陥絵素電極に接続されているスイッチング素子の走査
支線に光エネルギーを照射して該走査支線を該走査線か
ら切り離す工程と、を包含しており、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の製造方法
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のオン不良又はオフ不良
による絵素欠陥が検出されると、表示装置を組み立てた
状態で絵素欠陥の修正が行なわれる。まず、絵素欠陥を
生じている絵素電極に接続されている走査支線がレーザ
光照射等によって切断される。本発明の表示装置の製造
方法では、スイッチング素子の走査線側の側部から該走
査線までの距離が、レーザ光等の光エネルギーを照射し
て走査支線を切断し得る大きさに設定されているので、
走査支線を確実に切断し得る。次に、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。これにより、欠陥絵素電極は信号線に直接接続さ
れる。

スイッチング素子がTFT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。

このように、本発明では、TFT自体を絵素短絡部とし
て用いることによって、従来のように、このTFTとは別
に欠陥修正用のTFTを併設したり、信号線と絵素電極を
金属層で直結する絵素短絡部を設けることによる、欠陥
修正のための開口率低下が皆無となる。

以上のようにして信号線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６図を参照しながら説明する。第６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、Sm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。Pnm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′nm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Gn、Gn₊₁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Tonの間出力され
る。走査線の選択時間Tonに対応して、信号線には映像
信号電圧V₀が出力され、正常な絵素電極ではPnmに示す
ように、この信号電圧V₀が非選択時間Toffの間保持され
る。そして、次に選択信号電圧Vghが印加されると、信
号線には、−V₀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′nm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周期を通してみるとこ
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、信号線に素って並ぶ絵沿の平
均的な明るさの表示を行う。従って、この絵沿はきわめ
て判別し難い絵素欠陥となる。

上述のようにして光エネルギー照射によって接続され
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図に本発明のアクティブマトリクス型表示装置の
製造方法によ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III-III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の製造工程について説明
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。ゲートバス配線21及びゲ
ートバス支線22は一般にTa、Ti、Al、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Ta₂O₅
等から成るベースコート膜を形成してもよい。尚、ゲー
トバス支線22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、SiN
_×からなるベース絶縁膜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3000Åの厚さに形成さ
れている。

次に、ゲートバス支線22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25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-Si）層と、後にエッチ
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300Å、SiN_×層の厚さは2000Åである。次
に、SiN_×層のパターニングを行い、エッチングストッ
パ層13を形成した。更に、a-Si層及びエッチングストッ
パ層13上の全面に、後にコンタクト層１、14となる、Ｐ
（リン）を添加したn⁺型a-Si層を、プラズマCVD法によ
り800Åの厚さに堆積させた。次に、上記a-Si層及びn⁺
型a-Si層のパターニングを同時に行い、チャネル層12及
びコンタクト層14、14を形成した。

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。上記ソースバス配線23等は、一般に、Ti、Al、
Mo、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Tiを使用した。Ti金属層はスパッタリング
法により形成した。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１図に示すように、ゲートバス配線21とソー
スバス配線23とに囲まれた矩形の領域に、ITO（Indium
tin oxide）から成る絵素電極41を形成した。絵素電極4
1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を形成した基板上の全面
に、SiN_×からなる保護膜17を堆積した。保護膜17は、
絵素電極41の中央部の上で除去した窓状の形状としても
よい。保護膜17上には配向膜19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及び配向
膜９を形成した。これらの基板１及び２上の間には液晶
層18を封入した。

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。TFT31のゲートバス配線21側の側部から
ゲートバス配線21までの距離Ｘは、前述の第12図の従来
例のそれよりも大きく、レーザ光等の光エネルギーを用
いてゲートバス支線22を切断し得る大きさである。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、TFT31を損傷することなくゲー
トバス支線22を切断することが不可能であるばかりでは
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。

前述のように基板１及び２の間に液晶層18を封入した
後、ゲートバス配線21及びソーズバス配線23からTFT31
を介して全絵素電極41に駆動電圧を印加し、絵素欠陥を
検出した。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ている場
合には、絵素欠陥が生じる。生じた絵素欠陥の発生位置
を確認した後、次のようにして修正が行われる。まず、
第２図に破線で示す領域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を切断した。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。本実施例では光エネルギーとして、YAGレーザ
光（波長1064nm）を用いた。前述のように、距離Ｘは十
分大きく設定されているので、ゲートバス支線22の切断
は確実に行われる。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１側から照射し
た。本実施例でも基板１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した。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23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。

本発明の構成は、第４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４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上にゲートバス配線21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４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５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４図の表示装置に於いて、付加容量42の占め
る部分による絵素の面積が減少するという欠点を解消し
たものである。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４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、絵素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。

上記実施例では、TFT31のゲート電極の上方に、ソー
ス電極及びドレイン電極が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TFTを用いることもできる。

また、上記の実施例ではスイッチング素子としてTFT
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の製造方法
によれば、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した
表示装置を得ることができるとともに、TFT自体を絵素
短絡部として用いるため、従来のように、このTFTとは
別に欠陥修正用の部材併設による開口率低下を皆無とす
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。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の表示装置の製造方法によるアクティブ
マトリクス基板の平面図、第２図は第１図のTFT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III-III線に沿った断面図、第４図及び
第５図はそれぞれ本発明の製造方法による付加容量を有
するアクティブマトリクス基板の平面図、第６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７図及び第８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、9,19……配向
膜、11……ゲート絶縁膜、12……チャネル層、13……エ
ッチングストッパ層、、14……コンタクト層、18……液
晶層、21……ゲートバス配線、22……ゲートバス支線、
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、42……付加容量。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 加藤 博章 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内 (72)発明者 矢野 耕三 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内 (72)発明者 藤原 敏昭 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内 (56)参考文献 特開 昭２−124538（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−101693（ＪＰ，Ａ) 特開 昭１−188832（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】絶縁性基板と、該基板上に縦横に配線され
   た走査線及び信号線と、該走査線から分岐した走査支線
   と、該走査支線の先端部をゲート電極として形成された
   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、備えており、該スイッチング素子の該走
   査線側の側部から該走査線までの距離が、光エネルギー
   を照射して該走査支線を切断し得る大きさであるアクテ
   ィブマトリクス基板を形成する工程と、 該アクティブマトリクス基板と対向基板とを貼り合わせ
   て、該アクティブマトリクス基板と該対向基板との間に
   表示媒体を封入する工程と、 該走査線及び該信号線から該スイッチング素子を介して
   該絵素電極に駆動電圧を印加し、絵素欠陥を検出する工
   程と、 該絵素欠陥を生じている欠陥絵素電極に接続されている
   スイッチング素子のゲート電極とソース電極との重畳部
   分およびそのゲート電極とドレイン電極との重畳部分に
   光エネルギーを照射して該欠陥絵素電極と信号線とをゲ
   ート電極を介して電気的に接続し、且つ、該欠陥絵素電
   極に接続されているスイッチング素子の該走査支線に光
   エネルギーを照射して該走査支線を該走査線から切り離
   す工程と、 を包含するアクティブマトリクス型表示装置の製造方
   法。