JPH07122720B2

JPH07122720B2 - アクティブマトリクス型表示装置

Info

Publication number: JPH07122720B2
Application number: JP14685790A
Authority: JP
Inventors: 謙金森; 幹雄片山; 清中沢; 秀則音琴; 耕三矢野; 学高濱
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1990-06-04
Filing date: 1990-06-04
Publication date: 1995-12-25
Anticipated expiration: 2010-12-25
Also published as: JPH0437823A

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、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図のアクティブマトリクス基板は、第８図の基板と
同様であるが、TFT31付近の構成が異なる。即ち、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。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、
検査工程が繁雑となり、量産生が阻害される。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
た状態では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。

（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マトリクス状に設けられた
絵素電極と、該絵素電極の周囲を通り相互に交差した状
態で配線された走査線および信号線と、該走査線および
信号線の交差部の近傍部分に設けられたスイッチング素
子とを備え、該走査線から分岐された走査支線の先端部
に該スイッチング素子が設けられると共に、走査支線の
走査線とスイッチング素子の間に幅の小さい部分を有
し、該スイッチング素子を介して該絵素電極が該走査線
および信号線に接続されている正常絵素部と、該切断用
の幅の小さい部分で切断された走査支線の先端部に該ス
イッチング素子が設けられ、該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該ゲート電極と
ドレイン電極との重畳部分のそれぞれが接続され、該絵
素電極が該信号線に電気的に直接接続された欠陥絵素部
とを有しており、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
間の距離が大きくなるので、レーザ光等の照射に際し信
号線を損傷することがなくなる。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、TET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
欠陥修正用の部材併設による、欠陥修正のための開口率
低下は皆無となる。

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、G_n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_m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。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、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G_n、G_n+1に示すように順次スイッチング素子
を選択する信号（V_gh）が選択時間T_onの間出力される。
走査線の選択時間T_on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P_nmに示すよう
に、この信号電圧V₀が非選択時間T_offの間保持される。
そして、次に選択信号電圧V_gh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
の間、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、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。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、SiN_x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_xとを堆積させた。a-Si層の厚
さは300Å、SiN_xの厚さは2000Åである。次に、SiN_x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14、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、M
o、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 ti
n oxide）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_x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あき形状としてもよ
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が形成されている。これらの基板１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22のTFT31が形成されている部部より幅の
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
での距離Ｘ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10μ
ｍ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、YA
G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１側から照射する。
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。

また、上記の修正に於いて、TFT31のゲート電極25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（ａ）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。ま
た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。しかも、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を小さく
構成とすることによって、光エネルギー照射による走査
支線の溶融切断時に絵素電極に損傷を与えることなく、
容易に切断できるように距離をとるとともに、絵素開口
部をできるだけ大きくとることができる。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-II
I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、9,19……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)発明者音琴秀則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)発明者高濱学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63−225229（ＪＰ，Ａ) 特開昭63−136076（ＪＰ，Ａ)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項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マト
リクス状に設けられた絵素電極と、該絵素電極の周囲を
通り相互に交差した状態で配線された走査線および信号
線と、該走査線および信号線の交差部の近傍部分に設け
られたスイッチング素子とを備え、該走査線から分岐された走査支線の先端部に該スイッチ
ング素子が設けられると共に、走査支線の走査線とスイ
ッチング素子の間に幅の小さい部分を有し、該スイッチ
ング素子を介して該絵素電極が該走査線および信号線に
接続されている正常絵素部と、該切断用の幅の小さい部分で切断された走査支線の先端
部に該スイッチング素子が設けられ、該スイッチング素
子のゲート電極とソース電極との重畳部分および該ゲー
ト電極とドレイン電極との重畳部分のそれぞれが接続さ
れ、該絵素電極が該信号線に電気的に直接接続された欠
陥絵素部とを有するアクティブマトリクス型表示装置。