JP4678291B2 - 表示装置及び表示装置の修復方法 - Google Patents

Description

本発明は、表示装置及び表示装置の修復方法に関するもので、特に半透過型の表示装置における画素欠陥の修復方法に適用して好適なものである。

近年、液晶表示装置などに代表されるフラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）は、パソコン用モニター、テレビ用モニターをはじめ、携帯端末用など適用範囲は拡大してきている。特に携帯電話に例えられるように、携帯型の情報端末機器が急速に発達している。これらの携帯型端末において重要なのは、コンパクトで、かつ長時間駆動可能ということである。ここで、最も消費電力を必要としている表示装置部で、暗環境下では通常通りバックライトを用いて表示し、明環境下ではバックライトを用いずに周辺環境の光（外光）を利用して表示し、消費電力を節約することが可能な半透過型表示装置が注目されている。半透過型の液晶表示装置およびその製造方法としては、特開平２００３−２５５３３１号公報に記載されたものが知られている。

半透過型の表示装置は、周辺環境の光を反射させる為に、表示エリアの一部に反射板（反射電極）を備えている。この反射板の多くは走査線、または映像信号線と同じ金属薄膜を画素内に配置することにより形成されている。反射板を配置した領域は、反射板を配置していない領域（透過領域）よりも高さ方向の厚さが増すことになり、これは走査線および映像信号線などが形成された絶縁性基板（アレイ基板）と、該アレイ基板と対向して配置される、カラーフィルター基板との間(以下「パネル間隔」と称す)が狭くなることを意味する。パネル間隔が狭くなり、製造工程中に発生する異物などが、アレイ基板とカラーフィルター基板とを貼り合わせる工程より前に付着すると、パネル間で異物を介しての短絡不良が増加する。短絡が発生し、アレイ基板の画素電極とカラーフィルター基板上の対向電極とが導通してしまうと、ノーマリーホワイトモードの構造をもつ表示装置では、輝点欠陥となってしまう。従って、半透過型の表示装置においては、その構造上の理由から異物起因による輝点欠陥が増加してしまうという問題点があった。

近年の表示装置の品質に関しては厳しさを増してきており、特に輝点欠陥などの画素欠陥については、発生していれば即不良品として扱われるようになりつつある。上記のような輝点欠陥を修復する従来の第１の表示装置の修復方法としては、画素電極とゲート配線（走査線）との接続し、修復（リペア）する方法が挙げられる。この方法によればリペアした画素には一定のゲートオフ電位が印加され、リペア箇所は黒点となることを期待される（例えば、特許文献１参照）。

また、上記輝点欠陥を修復する従来の第２の表示装置の修復方法としては、近年、異物起因の短絡欠陥が発生しても、その短絡領域だけを他の画素電極と分離できるような構造が検討されており、特に半透過型表示装置における、パネル間隔が狭く異物による短絡欠陥の発生する可能性が高い反射領域の最上層にある画素電極を分離できるようにパターニングされる場合がある。このような構造であれば、パネル間隔の狭い反射領域上に異物が付着し、アレイ基板とカラーフィルター基板との短絡欠陥が発生しても、該欠陥を有する部分を切断し、反射部の画素電極を他の領域（透過領域）から切り離す事が可能となる。

反射領域に異物がある場合のリペアにおいては、反射領域は輝点として残ることになるが、透過領域については正常化することが可能となる。それは、反射表示状態では輝点として視認されるが、透過表示状態では輝点は視認されなくなるということになる。反射表示状態での輝点に比べ、透過表示状態での輝点は非常に欠陥としては重大であり、その透過表示状態の輝点が解消できることで、不良のレベルを大幅に軽減させることが可能となっていた。
特開平５−２４９４８８号公報

しかしながら、上述したような従来の第１の表示装置の修復方法では、使用する液晶のＶ−Ｔ特性（電圧―透過率特性）に依存し、ゲート信号のオフ電圧を印加すると、透過率が若干上昇するものが存在する。それは結果として、リペアを行った画素を完全な黒点にはできず、ある程度の輝度をもつ点欠陥にしかできないという問題が発生していた。

また、上述した従来の第２の表示装置の修復方法では、当該欠陥の修復作業が、通常パネル組み立て後（アレイ基板とカラーフィルター基板の貼り合わせ後）に実施することが多く、その場合アレイ基板の裏面側（アレイ基板におけるカラーフィルター基板と対向する面とは反対側）からレーザを照射する必要がある。画素電極に用いられる材料は一般的に透明導電膜であるＩＴＯ（Indium Tin Oxide）が広く用いられているが、該透明導電膜はレーザを透過する特性があるため、該透明導電膜を切断するためには極めて強度のレーザ出力が必要である。その強いレーザ光は透明導電膜を通過し、対向して配置されるカラーフィルター基板にまで及び、加工の必要がないカラーフィルター基板におけるアレイ基板と対向する面に形成された対向電極を損傷させてしまうという不具合が発生していた。カラーフィルター基板上の対向電極が損傷すると、その飛散した加工屑（異物など）の影響でアレイ基板とカラーフィルター基板とが短絡し、再び点欠陥となってしまうという問題点を有していた。また、カラーフィルター基板の遮光領域であるブラックマトリクス部を損傷してしまうと、点灯表示した際、その損傷した遮光領域から光が漏れ、さらなる不良の原因となってしまうという問題点もあった。

本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、半透過型の表示装置において、さらなる欠陥を発生させることもなく、輝点欠陥を確実に修復する表示装置および表示装置の修復方法を提供することを目的としている。

本発明は、１画素内に、光を透過する透過領域と、外光を反射する反射領域とを備えた表示装置において、前記透過領域の画素電極を形成する第１の透明導電膜と、前記反射領域を形成する反射電極の上層に形成される第２の透明導電膜とが、当該第１と第２の透明導電膜と一体形成された透明導電膜にて接続されており、該接続部の透明導電膜下層に独立の不透明導電膜を備えることを特徴とする。

本発明によれば、半透過型の表示装置において、輝点欠陥などの画素欠陥による不良を確実に修復することが可能となる。

実施の形態１．
本発明の実施の形態１を図１〜図３により説明する。図１は本発明の実施の形態１における略１画素の平面図であり、図２は図１におけるＡ−Ａ断面図、図３は図１におけるＢ−Ｂ断面図である。

図１において、絶縁性基板（アレイ基板）１０上に形成された走査線（ゲート配線）１と並行に、共通配線３が形成されている。該走査線１及び共通配線３と絶縁膜１１を介して直交する方向に、映像信号線（ソース線）２が形成されている。半透過型の表示装置における透過領域とは、図１においては略左半分の領域が相当し、ＩＴＯなどの透明導電膜からなる画素電極４が形成されている。図１における略右半分の反射領域には、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）６のドレイン電極と接続されて形成される反射電極５が形成されている。共通配線３は、反射電極５との間で蓄積容量を形成すべく、１画素の中央部で面積が大きくなるような突起部が形成されている。

このように構成された半透過型の表示装置において、絶縁性基板１０の製造工程中に異物などが発生すると、特に反射領域においては反射電極５および共通電極３などが形成されていることから、絶縁性基板１０の表面からの高さが高くなり、この位置に異物を配したまま、対向して配置されるカラーフィルター基板１５と貼り合わせた場合、カラーフィルター基板１５の液晶１６と対向する面に形成される対向電極１４との間で短絡不良を起こしてしまう場合がある。そこで、図１では、透過領域の画素電極４を形成する第１の透明導電膜と、反射領域を形成する金属膜である反射電極５の上層に形成される第２の透明導電膜とが、当該第１と第２の透明導電膜と一体形成された透明導電膜にて切断部８で接続されており、該切断部８には、その下層に独立に形成された不透明導電膜からなる切断用パターン９が形成されている。該切断用パターンは、Ａｌ、Ｃｒ、Ｍｏまたはそれらの複合膜から形成することができる。なお、図１においては、反射領域における液晶１６へ印加する実効電圧を透過領域と合わせるために、反射領域における反射電極５の上層で且つほぼ前面に透明導電膜を形成している。

上記構成とすることで、上述のように反射領域に異物が付着し、カラーフィルター基板１５との間の短絡不良による点欠陥が生じ、切断部８を切断する必要がある場合、その切断部における切断用パターン９にレーザ照射を行うことができる。切断部８に該切断用パターン９が無く、ＩＴＯなどの透明導電膜のみであった場合は、前述のようにレーザ出力を極めて強くしないと切断することはできなかったが、切断用パターン９を形成しておくことにより、弱いレーザ出力で切断することが可能となる。例えば、透明導電膜のみを切断する為に必要なレーザ出力は1.0mJ/pulse程度であり、切断用パターン９を配置した場合には、0.3mJ/pulse程度のレーザ出力で加工することが可能となる。切断の対象となる透明導電膜が、レーザを吸収し難いことが、極めて強いエネルギー出力が必要な理由である。不透明金属の場合は、レーザエネルギーを吸収し易いため、弱いレーザ出力でも加熱され、加工／切断することが可能となる。ここで使用するレーザは、一般的なＹＡＧレーザであり、波長は基本波（1064nm）程度が好ましいが、第2高調波(532nm)、第3高調波(355ns)でも修復（リペア）可能である。また、レーザ出力は、アレイ基板の構造により異なるが、0.01mJ〜10mJ/pulse の範囲で使用することが好ましい。

金属などの不透明導電膜にレーザ照射すると、レーザエネルギーにより急激に加熱され薄膜は昇華されるように破壊される。図３（ａ）に示すように、切断用パターン９の上層には、絶縁膜１１と保護膜１２を介してＩＴＯからなる透明導電膜４が形成されているが、昇華の際に発生する膨張するエネルギーで、上層の透明導電膜を含むその他の絶縁膜、保護膜は弾き飛ばされる。結果として、透明導電膜のみを加工するエネルギーに対して弱いエネルギーにて透明導電膜を切断することが可能となる。また、レーザの照射範囲を切断用パターン９より広く設定しても、透明導電膜のみを加工する為には、上述のように極めて強いレーザエネルギーが必要であるため、弱いレーザ出力を照射した場合、図３（ｂ）に示すように、切断用パターン９上の透明導電膜のみを選択的に加工することが可能となる。上記のように弱いエネルギーで透明導電膜を加工することができるため、対向して配置される対向基板１３と対向電極１４により構成されるカラーフィルター基板１５に対しても、レーザの影響を小さくすることができ、従来レーザ出力が極めて強い場合に生じていた図３（ｃ）に示すようなカラーフィルター基板１５側の対向電極１４に悪影響を及ぼし飛散物１７などを発生させることもない。

本発明による欠陥の修復は、アレイ基板とカラーフィルター基板とを貼り合わせた後のパネル状態での修復であり、アレイ基板裏面（図３における各図面下方）からのレーザ照射が必要である。アレイ基板裏面から透明導電膜のパターンを確認することは困難であり、レーザ照射位置を正確に見積もるのは極めて困難であるが、本実施の形態のように切断用パターンを不透明導電膜で形成しておくことで、アレイ基板の裏面からでも視認しやすく、レーザ照射位置を容易に特定することが可能となる。

また、切断用パターン９の形状としては、切断部８における透明導電膜の幅よりも大きく形成しておくことで、切断部の透明導電膜を確実に切断することが可能となる。また、一般的なレーザ照射のスリットの大きさが２０μｍ程度であることから、切断部の透明導電膜の幅を２０μｍ以下で形成しておくことで、レーザ照射時にレーザ光をスキャンさせる必要もなく、効率的にレーザ切断することができる。

本実施の形態においては、切断用パターン９は走査線と同一層の導電膜にて形成したが、映像信号線と同一層の導電膜で形成してもよい。さらに、該切断用パターン９は、切断部８において透明導電膜の下層に絶縁膜１１および保護膜１２を介して形成したが、どちらか一方の膜を介して形成されてもよいし、直接下層に形成されてもよい。

実施の形態２．
本発明の実施の形態２を図４により説明する。図４は本発明の実施の形態２における略１画素の平面図である。図４において、図１〜図３と同じ構成部分については同一の符号を付している。

図４において、上記実施の形態１との相違点について説明する。図４は、パネル間異物が付着する可能性の高い反射領域における反射電極５上に形成される透明導電膜を実質的に形成していないことを特徴としている。反射電極５は、露出されてはおらず、上層に形成された保護膜１２を介して液晶層に電圧を印加することで、反射領域の透明導電膜が無くても反射表示には影響を及ぼさない。なお本実施の形態の構成は、反射領域における液晶１６へ印加する実効電圧が、反射領域において最上層の透明導電膜による実効電圧ではなく、反射電極５による保護膜１２を介する液晶への印加電圧においても、透過領域により液晶に印加される実効電圧とそれほど表示上の差異を生じず、表示品質に特に問題が発生しない場合に、適用することができる。但し、反射領域全面の透明導電膜を取り除いてしまうと、映像信号線２に沿って正常な画素電圧が印加されない領域が増加し、表示不良が発生する可能性があるため、映像信号配線３に沿う領域には、図４に示すように反射領域においても透明導電膜の延在部１８を形成しておくことが好ましい。このような場合でも、図４に示すように、反射領域における透明導電膜の延在部１８と、透過領域の透明導電膜４との接続部８が存在する２箇所に、切断用パターン９を形成することによって、該透明導電膜の延長部１８とカラーフィルター基板の対向電極との間に短絡不良が発生した場合に、該不良の修復をより確実に行うことが可能となる。上記構成とすることで、パネル間異物による短絡欠陥をさらに低減させることが可能となる。

なお、本発明は液晶を用いた半透過型の表示装置に限定されることなく、全透過型、全反射型の表示装置においても、ＩＴＯなどの透明導電膜を用いたあらゆる表示装置に適用可能なものである。

本発明の実施の形態１における略１画素の平面図である。 図１におけるＡ−Ａ断面図である。 図１における切断部Ｂ−Ｂ断面図である。 本発明の実施の形態２における略１画素の平面図である。

符号の説明

１ 走査線、２ 映像信号線、３ 共通配線、４ 画素電極、５ 反射電極、６ 薄膜トランジスタ、７ コンタクトホール、８ 切断部、９ 切断用パターン、１０ 絶縁性基板、１１ 絶縁膜、１２ 保護膜、１３ 対向基板、１４ 対向電極、１５ カラーフィルター基板、１６ 液晶、１７ 対向電極の飛散物、１８ 透明導電膜の延在部

Claims (7)

1. １画素内に、光を透過する透過領域と、外光を反射する反射領域とを備えた表示装置であって、
   前記透過領域の画素電極を形成する第１の透明導電膜と、前記反射領域を形成する反射電極の上層に形成される第２の透明導電膜とが、当該第１と第２の透明導電膜と一体形成された透明導電膜にて接続されており、該接続部の透明導電膜の下層に独立の不透明導電膜を備えることを特徴とする表示装置。
2. 前記独立の不透明導電膜が形成された接続部における透明導電膜の幅が２０μｍ以下である領域を含むことを特徴とする請求項１記載の表示装置。
3. 前記不透明導電膜は、前記接続部における透明導電膜のパターンの幅よりも大きく形成されていることを特徴とする請求項１または２記載の表示装置。
4. １画素内に形成された光を透過する透過領域及び外光を反射する反射領域と、前記透過領域の画素電極を形成する第１の透明導電膜と、前記反射領域を形成する反射電極の上層に形成される第２の透明導電膜と、前記第１と第２の透明導電膜とを接続すべく前記第１と第２の透明導電膜と一体形成され、且つ下層に独立の不透明導電膜を備える接続部と、
   を備えた表示装置の修復方法であって、
   当該接続部をレーザ照射することで切断することを特徴とする表示装置の修復方法。
5. 前記独立の不透明導電膜が形成された接続部における透明導電膜の幅が２０μｍ以下である領域を含むことを特徴とする請求項４記載の表示装置の修復方法。
6. 前記不透明導電膜は、前記接続部における透明導電膜のパターンの幅よりも大きく形成されていることを特徴とする請求項４または５記載の表示装置の修復方法。
7. 前記レーザ照射は、表示装置を構成する絶縁性基板のうち、前記第１と第２の透明導電膜が形成された絶縁性基板において、該第１と第２の透明導電膜が形成された面とは反対の面側から照射されることを特徴とする請求項４乃至６のいずれかに記載の表示装置の修復方法。
   
   

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