DE69109321T2

DE69109321T2 - Anzeigevorrichtung mit aktiver Matrix.

Info

Publication number: DE69109321T2
Application number: DE69109321T
Authority: DE
Inventors: Yuzuru Kanemori; Mikio Katayama; Hiroaki Kato; Kiyoshi Nakazawa
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1990-02-05
Filing date: 1991-02-05
Publication date: 1996-01-04
Anticipated expiration: 2011-02-06
Also published as: TW198140B; KR910015876A; DE69109321D1; EP0441595B1; JP2514731B2; EP0441595A3; EP0441595A2; US5164851A; KR940006988B1; JPH03230125A

Description

Die Erfindung betrifft Anzeigevorrichtungen, die so angesteuert werden, daß sie einen Anzeigevorgang dadurch ausführen, daß ein Ansteuersignal über ein Schaltelement an eine Pixelelektrode angelegt wird, und spezieller betrifft sie eine Anzeigevorrichtung mit Aktivmatrix vom Typ mit Pixelelektroden, die für eine Anzeige hoher Dichte in einer Matrix angeordnet sind.
Anzeigevorrichtungen wie Flüssigkristall-Anzeigevorrichtungen, EL-Anzeigevorrichtungen und Plasma-Anzeigevorrichtungen sind bekannt, bei denen ein Anzeigemuster dadurch auf dem Schirm erzeugt wird, daß Pixelelektroden selektiv angesteuert werden, die in Matrixform angeordnet sind. Zwischen eine ausgewählte Pixelelektrode und eine dieser gegenüberstehenden Gegenelektrode wird eine Spannung angelegt, wodurch das dazwischenliegende Anzeigemedium optisch moduliert wird. Eine derartige optische Modulation ist visuell in Form eines Anzeigemusters erkennbar. Es ist ein Ansteuersystem für Pixelelektroden vom Aktivmatrix-Ansteuertyp bekannt, bei dem unabhängige Pixelelektroden positionsmäßig angeordnet sind und ein Schaltelement an jede Pixelelektrode angeschlossen ist, um diese anzusteuern. Schaltelemente zum selektiven Ansteuern von Pixelelektroden, wie TFT(Dünnfilmtransistor)-Elemente, MIM(Metall-Isolator-Metall)-Elemente, MOS-Transistorelemente, Dioden und Varistoren, sind allgemein bekannt. Ein Aktivmatrix-Ansteuersystem hat die Fähigkeit, eine Anzeige mit hohem Kontrast zu ergeben und es ist zur Anwendung bei Flüssigkristallfernsehern, Computerterminal-Anzeigevorrichtungen und dergleichen bereits der praktischen Verwendung zugeführt.
Wenn ein solcher Typ einer Anzeigevorrichtung für Anzeigevorgänge mit hoher Dichte verwendet wird, ist es erforderlich, eine sehr große Anzahl von Pixelelektroden und Schaltelementen positioniert anzuordnen. Jedoch können Fälle existieren, bei denen einige Schaltelemente bereits bei der Ausbildung auf dem Substrat fehlerhaft hergestellt wurden. Pixelelektroden, die an ein solches fehlerhaftes Element angeschlossen sind, ergeben einen Pixelfehler, der nicht zur Anzeige beiträgt.
Ein Aufbau zum Korrigieren von Pixelfehlern ist z.B. in der Japanischen Patentoffenlegungsveröffentlichung Nr. 61-153619 offenbart. Bei diesem Aufbau sind mehrere Schaltelemente für jede Pixelelektrode vorhanden. Eines der Schaltelemente ist an eine Pixelelektrode angeschlossen und die anderen sind nicht mit Pixelelektroden verbunden. Wenn das an die Pixelelektrode angeschlossene Schaltelement fehlerhaft wird, wird dieses durch einen Lasertrimmer, Ultraschallschneider oder dergleichen von der Pixelelektrode abgetrennt und ein anderes Schaltelement wird mit der Pixelelektrode verbunden. Die Verbindungsherstellung zwischen dem Schaltelement und der Pixelelektrode erfolgt durch Abscheiden feiner Leiterteilchen durch eine Spendereinrichtung oder dergleichen oder durch das Anbringen einer Beschichtung aus einem Material wie Au oder Al in einem vorgegebenen Bereich auf dem Substrat. In den Japanischen Patentoffenlegungsveröffentlichungen Nr. 61-56382 und 59-101693 ist ein solcher Aufbau offenbart, daß ein Laserstrahl angewandt wird, um das Aufschmelzen von Metall zu bewirken, wodurch einzelne Metallschichten elektrisch miteinander verbunden werden.
Das Dokument EP-A-0 276 853 offenbart ein Aktivmatrixdisplay, bei dem benachbarte Paare von Anzeigeelektroden miteinander verbunden sind.
Fehlerkorrektur bei den vorstehend genannten Konstruktionen muß ausgeführt werden, wenn sich das Aktivmatrixsubstrat in einem Zustand vor dem Zusammenbau zu einer Anzeigevorrichtung befindet, Jedoch ist es extrem schwierig, im Stadium eines Aktivmatrixsubstrats irgendwelche Pixelfehler zu lokalisieren. Insbesondere im Fall einer großen Anzeigevorrichtung mit 100.000 bis 500.000 Pixeln oder mehr ist es erforderlich, hochgenaue Meßinstrumente zu verwenden, um die elektrischen Eigenschaften aller betroffenen Pixelelektroden zu erfassen und fehlerhafte Schaltelemente zu lokalisieren. Dies verkompliziert den Prüfprozeß und stört die Wirtschaftlichkeit bei der Massenherstellung, was zu erhöhten Kosten führt. Aus diesem Grund ist es tatsächlich nicht praxisgerecht, eine solche pixelfehlerkorrektur an einem Aktivmatrixsubstrat unter Verwendung einer Einrichtung wie Laserstrahlen bei großen Anzeigevorrichtungen mit einer großen Anzahl von Pixeln vor dem Zusammenbau der Anzeigevorrichtung auszuführen.
Fig. 5 zeigt ein Beispiel eines herkömmlichen Aktivmatrixsubstrats mit redundanter Anordnung. Eine Gatebusleitung 21, die als Abrasterleitung arbeitet, und eine Sourcebusleitung 23, die als Signalleitung arbeitet, sind einander überkreuzend auf einem isolierenden Substrat angeordnet. Eine Pixelelektrode 40 ist in einem Bereich angeordnet, der von Gatebusleitungen 21 und Sourcebusleitungen 23 umgeben wird. Eine Gatebus-Zweigleitung 22 erstreckt sich von einem Ort der Gatebusleitung 21 aus, der benachbart zu einem Schnittpunkt zwischen einer Gatebusleitung 21 und einer Sourcebusleitung 23 liegt, zum Bereich hin, in dem die Pixelelektrode 40 ausgebildet ist. Auf der Gatebus-Zweigleitung 22 ist ein Dünnfilmtransistor (nachfolgend als "TFT" bezeichnet) 31 als Schaltelement ausgebildet. Die Sourceelektrode 61 des TFTs 31 ist mit der Sourcebusleitung 23 verbunden und seine Drainelektrode 72 ist mit der Pixelelektrode 40 verbunden.
Auf der Gatebus-Zweigleitung 22 ist auch ein Ersatz-TFT 34 ausgebildet. Die Sourceelektrode 64 des Ersatz-TFTs 34 ist, wie dies für die Sourceelektrode 61 des TFTs 31 gilt, mit der Sourcebusleitung 23 verbunden. Jedoch ist die Drainelektrode 74 des Ersatz-TFTs 34 nicht mit der Pixelelektrode 40 verbunden, sondern sie liegt in der Nähe dieser Pixelelektrode 40, damit sie später mit ihr verbunden werden kann.
Wenn bei dieser Aktivmatrix-Anzeigevorrichtung ein Pixelfehler infolge irgendeiner Störung im TFT 31 auftritt, wird der Ersatz-TFT 34 dazu verwendet, den Fehler zu korrigieren. Der Ersatz-TFT 34 wird elektrisch mit der Pixelelektrode 40 verbunden. Wie oben ausgeführt, wird diese Verbindungsherstellung dadurch ausgeführt, daß feine Leiterteilchen durch eine Spendereinrichtung oder dergleichen abgeschieden werden oder daß eine Beschichtung aus Au, Al oder dergleichen an einem speziellen Ort auf dem Substrat aufgebracht wird oder daß die Metallschichten durch Anwenden eines Laserstrahls geschmolzen werden, um dadurch für eine elektrische Verbindung zu sorgen. Wie bereits ausgeführt, müssen diese Korrekturverfahren jedoch ausgeführt werden, sobald die Erstellung von TFTs auf dem Substrat abgeschlossen ist, und sie können nicht bei einer zusammengebauten Anzeigevorrichtung selbst ausgeführt werden, in der der Ort eines Pixelfehlers leicht erkannt werden kann.
Bei einer ein Aktivmatrixsubstrat verwendenden Anzeigevorrichtung, wie in Fig. 5 dargestellt, können Pixelfehler, die durch einen Isolationsmangel oder dergleichen der Pixelelektrode 40 hervorgerufen werden, nicht korrigiert werden. Um die Auswirkung beim Auftreten eines solchen Pixelfehlers zu verringern, ist es denkbar, die Pixelelektrode 40 in mehrere Pixel-Teilelektroden zu unterteilen und jede Pixel-Teilelektrode mit einem TFT zu versorgen. Mit einer solchen Anordnung ist es selbst dann, wenn irgendein Pixelfehler als Ergebnis eines Isolationsausfalls einer Pixel-Teilelektrode auftritt, möglich, zu verhindern, daß sich der Pixelfehler auf die gesamte Pixelelektrode erstreckt.
Bei einer solchen Anzeigevorrichtung ist es zwar möglich, zu verhindern, daß eine gesamte Pixelelektrode unter einem Pixelfehler infolge irgendeines Isolationsmangels oder dergleichen einer Pixel-Teilelektrode leidet, jedoch kann nicht die gesamte Pixelelektrode als solche normal arbeiten, wenn ein Mangel in einem der mit den Pixel-Teilelektroden verbundenen TFTs aufgetreten ist. Demgemäß ist das in Fig. 5 dargestellte Substrat, wenn die Schwierigkeit von TFT-Fehlern allein betrachtet wird, nur wegen seiner Redundanz von Vorteil.
Das Dokument EP-A-0 381 428, das Teil des Stands der Technik gemäß Artikel 54(3) EPÜ ist, offenbart ein Aktivmatrixdisplay, in dem zwei Teilelektroden über ein Metallteil dadurch miteinander verbunden werden können, daß ein Isolierfilm durch Lasereinstrahlung zerstört wird.
Gemäß der Erfindung ist eine Aktivmatrix-Anzeigevorrichtung mit folgendem geschaffen: einem Paar isolierender Substrate, von denen mindestens eines transparent ist; einem Anzeigemedium, das zwischen das Paar Substrate eingegeben ist und dessen optische Eigenschaften durch eine angelegte Spannung moduliert werden können; Pixelelektroden, die in einer Matrix an der Innenseite eines des Paars Substrate angeordnet sind und von denen jede in mehrere Pixelteilelektroden unterteilt ist; Schaltelementen, die jeweils mit einer zugehörigen Pixelteilelektrode verbunden sind; und mindestens einer Verbindungsstelle, die benachbarte der Pixelteilelektroden überlappt; dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Ersatzschaltelement in der Nähe der Verbindungsstelle angeordnet ist und die Verbindungsstelle ein erstes und ein zweites Metallstück, die unter einem Teil der jeweils benachbarten Pixelteilelektrode ausgebildet und elektrisch mit diesem verbunden sind, einen Ausgangsanschluß des Ersatzschaltelements und eine Verbindungsmetallschicht aufweist, auf der das erste und zweite Metallstück und der Ausgangsanschluß des Ersatzschaltelements einander überlagert sind, wobei ein Isolierfilm dazwischenliegt, der dergestalt ist, daß er einen örtlichen dielektrischen Zusammenbruch erfährt, wenn er der Einstrahlung eines optischen Strahls unterworfen wird.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform sind die Schaltelemente und die diesen entsprechenden Pixel-Teilelektroden voneinander um 5 um oder mehr beabstandet.
Bei einer Ausführungsform weist die Aktivmatrix-Anzeigevorrichtung ferner Abrasterleitungen und von diesen abzweigende Abraster-Zweigleitungen auf, wobei die Schaltelemente und die Ersatz-Schaltelemente auf einer der Abraster-Zweigleitungen ausgebildet sind.
Bei einer Ausführungsform weist die Aktivmatrix-Anzeigevorrichtung ferner Abrasterleitungen, Signalleitungen und von den Signal leitungen abzweigende Signal-Zweigleitungen auf, wobei die Schaltelemente und das Ersatz-Schaltelement auf einer der Abrasterleitungen ausgebildet sind und über eine der Signal-Zweigleitungen mit einer der Signal leitungen verbunden sind.
So ermöglicht es die hier beschriebene Erfindung, eine Aktivmatrix-Anzeigevorrichtung zu schaffen, die weniger anfällig für die Wirkung von Pixelfehlern ist, wie sie durch Isolationsmängel einer Pixelelektrode hervorgerufen werden, und sie erlaubt einfache Korrektur eines Pixelfehlers im fertigen Zustand der Vorrichtung, in dem der Ort eines Fehlers leicht feststellbar ist.
Mit dem vorstehend beschriebenen Aufbau der Aktivmatrix ist es möglich, eine Pixelelektrode, in der ein Pixelfehler vorliegt, auf einfache Weise dadurch zu lokalisieren, daß alle Pixelelektroden der Anzeigevorrichtung angesteuert werden. Wenn alle Pixelelektroden angesteuert werden, wird ein der normalen Pixelelektrode entsprechendes Anzeigemedium einer optischen Modulation entsprechend der Ansteuerspannung unterzogen. Im Fall eines Schaltelementdefekts tritt jedoch eine solche optische Modulation nicht auf und einige pixel werden visuell als fehlerhaft erkannt. Selbst bei einer großen Anzeigevorrichtung mit vielen feinen Pixelelektroden, wie Hunderttausenden, können solche fehlerhafte Pixel leicht unter Verwendung eines Vergrößerungsglases oder einer ähnlichen Einrichtung erkannt werden.
Wenn der Ort eines Pixelfehlers erkannt ist, wird Lichtenergie, wie die eines Laserstrahls, von einer externen Quelle durch das transparente Substrat auf den Überlagerungsbereich der Verbindungsstelle mit dem Paar Metallstücke und der Verbindungsmetallschicht emittiert. Als Ergebnis der Laserstrahleinstrahlung kommt es zu einem dielektrischen Zusammenbruch des Isolierfilms zwischem dem Paar Metallstücke und der Verbindungsmetallschicht. Als Folge des Zusammenbruchs des Isolierfilms werden jeweilige mit benachbarten Pixelteilelektroden verbundene Metallstücke und die Verbindungsmetallschicht elektrisch miteinander verbunden.
Auf diese Weise werden benachbarte Pixelteilelektroden elektrisch über die Verbindungsstelle miteinander verbunden. Wenn eine Korrektur auf diese Weise ausgeführt ist, werden zwei benachbarte Teilelektroden durch ein Schaltelement angesteuert. Es können dabei Fälle vorkommen, bei denen ein benachbartes Paar Pixelteilelektroden nicht normal angesteuert werden kann. In solchen Fällen wird erneut Lichtenergieemission vorgenommen, um den Ausgangsanschluß des Ersatzschaltelements und die Verbindungsmetallschicht elektrisch miteinander zu verbinden. Infolge dieser Verbindung wird ein benachbartes Paar Pixelteilelektroden durch ein normales Schaltelement und das Ersatzschaltelement angesteuert.
Wie vorstehend ausgeführt, ist es durch elektrisches Verbinden des Ersatzschaltelements mit der Verbindungsmetallschicht möglich, jede Pixelelektrode selbst dann zu korrigieren, wenn ein Pixelfehler wegen irgendwelcher Schwierigkeiten mit zwei Schaltelementen aufgetreten ist, die mit benachbarten Pixelteilelektroden verbunden sind. Durch eine solche Verbindung können auch zwei benachbarte Pixelteilelektroden, die unter einem Pixelfehler leiden, durch ein Ersatzschaltelement angesteuert werden.
Eines der Metallstücke des Paars Metallstücke, das mit der Pixelteilelektrode verbunden ist, an die das fehlerhafte Schaltelement angeschlossen ist, kann elektrisch mit der Verbindungsmetallschicht verbunden werden und die Verbindungsmetallschicht kann ihrerseits mit dem Ausgangsanschluß des Ersatzschaltelements verbunden werden. Wenn eine solche Verbindung hergestellt wird, wird die Pixelteilelektrode, in der der Pixelfehler vorliegt, durch das Ersatzschaltelement angesteuert und die normale Pixelteilelektrode wird nur durch das ursprüngliche, normale Schaltelement angesteuert.
In jedem der vorstehend beschriebenen Fälle wird das fehlerhafte Schaltelement dann, wenn ein Pixelfehler durch irgendeine Leckstromstörung eines Schaltelements verursacht ist, durch Lichtenergieeinstrahlung von der Pixelelektrode abgetrennt.
Bei der erfindungsgemäßen Aktivmatrix-Anzeigevorrichtung kann ein Pixelfehler nicht korrigiert werden, wenn er wegen eines Isolationsmangels in einer der Pixelteilelektroden aufgetreten ist. Wenn irgendein Fehler in einer der Pixelteilelektroden auftritt, führt ein solcher Pixelfehler jedoch nicht zu einem Fehler des gesamten Pixels, da die Pixelelektrode in mehrere Pixelteilelektroden unterteilt ist.
Mit dem erfindungsgemäßen Aufbau ist es möglich, die Auswirkung irgendeines Pixelfehlers aufgrund eines Isolationsmangels von Pixelteilelektroden zu verringern. Jeder Pixelfehler aufgrund von Störungen in Schaltelementen kann auf der Anzeigevorrichtung in einem Zustand korrigiert werden, in dem der Ort des Pixelfehlers leicht erkennbar ist. Daher sorgt die Erfindung für verbesserte Ausbeute und verringerte Kosten bei der Herstellung von Anzeigevorrichtungen.
Die Erfindung kann unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen besser verstanden werden und ihre zahlreichen Aufgaben und Vorteile werden dem Fachmann daraus deutlich.
Fig. 1 ist eine Draufsicht auf ein Aktivmatrixsubstrat, wie es bei einem Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Aktivmatrix-Anzeigevorrichtung verwendet wird.
Fig. 2 ist ein Querschnitt entlang der Linie II-II in Fig. 1.
Fig. 3 ist eine Draufsicht auf ein Aktivmatrixsubstrat, wie es bei einem anderen Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Aktivmatrix-Anzeigevorrichtung verwendet wird.
Fig. 4 ist eine Draufsicht auf ein Aktivmatrixsubstrat, wie es bei noch einem anderen Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Anzeigevorrichtung verwendet wird.
Fig. 5 ist eine Draufsicht auf ein Aktivmatrixsubstrat, wie es bei einer herkömmlichen Anzeigevorrichtung verwendet wird.
Fig. 1 zeigt eine Draufsicht auf ein Aktivmatrixsubstrat, wie es bei einem Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Aktivmatrixvorrichtung verwendet wird. Fig. 2 ist ein Schnitt entlang der Linie II-II in Fig. 1. Dieses Ausführungsbeispiel repräsentiert eine transparente Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung, jedoch gilt die Beschreibung entsprechend für eine reflektierende Flüssigkristallvorrichtung. Das Ausführungsbeispiel wird für den Herstellprozeß beschrieben. Ein Grundierungsfilm 52 wird auf einem transparenten, isolierenden Substrat 51 abgeschieden. Beim vorliegenden Beispiel wird ein Glassubstrat für das transparente, isolierende Substrat 51 verwendet. Für den Grundierungsfilm 52 sind Materialien wie SiNx, Ta&sub2;O&sub5; und Al&sub2;O&sub3; nützlich. Bei diesem Beispiel wird Ta&sub2;O&sub5; verwendet. Der für den Grundierungsfilm 52 geeignete Dickenbereich ist 3000 bis 9000 Å, jedoch ist er bei diesem Beispiel innerhalb eines Bereichs von 2000 bis 3500 Å eingestellt. Der Grundierungsfilm 52 muß nicht notwenigerweise vorhanden sein.
Danach wird eine Metallschicht aus Ta unter Verwendung einer Sputtertechnik auf dem Grundierungsfilm 52 abgeschieden und es erfolgt eine Musterung der Metallschicht aus Ta, um Gatebusleitungen 21 als Abrasterleitungen und Gatebus-Zweigleitungen 22 als Abrasterzweigleitungen auszubilden. Für die Gatebusleitungen 21 und die Gatebus-Zweigleitungen 22 geeignete Materialien sind Einzelschichten aus Ta, Ti, Al, Cr usw. oder Mehrfachmetallschichten aus diesen Materialien. Eine Verbindungsmetallschicht 46 wird gleichzeitig mit den Gatebusleitungen 21 und den Gatebus-Zweigleitungen 22 durch Musterbildung hergestellt. Daher besteht auch die Verbindungsmetallschicht 46 aus dem Metall Ta. Dann wird ein Gateisolierfilm 54 auf dem gesamten Substrat 51 abgeschieden. Der Gateisolierfilm 54 kann aus demselben Material wie der Grundierungsfilm 52 bestehen. Beim vorliegendne Beispiel wird ein durch ein Plasma-CVD-Verfahren hergestellter SiNx- Film verwendet. Ein geeigneter Dickenbereich für den Gateisolierfilm 54 ist 1000 bis 7000 Å. Bei diesem Beispiel ist die Dicke des Gateisolierfilms 54 im Bereich von 2000 bis 3500 Å eingestellt.
Dann werden TFTs 31, 32 und ein Ersatz-TFT 34 unter Verwendung eines herkömmlichen Herstellablaufs hergestellt. Die TFTs 31, 32 und der Ersatz-TFT 34 arbeiten als Schaltelemente bzw. Ersatzschaltelement. Auf dem vorstehend genannten Gateisolierfilm 54 werden der Reihe nach eine Halbleiterschicht aus eigenleitendem, amorphem Silicium (nachfolgend als "a-Si(i)" bezeichnet), die später eine Halbleiterschicht wird, und eine SiNx-Schicht aufgebracht, die später ein Ätzstopp für die Halbleiterschicht wird. Dann erfolgt eine Musterung der SiNx-Schicht, um den Ätzstopper auszubilden. Dann wird eine Schicht aus P(Phosphor)-dotiertem, amorphem n&spplus;-Silicium (nachfolgend als "a-Si(n&spplus;)" bezeichnet) unter Verwendung eines Plasma-CVD-Verfahrens auf dem gesamten Substrat 51 abgeschieden. Die a-Si(n&spplus;)-Schicht bildet später Kontaktschichten für Ohm'sche Kontakte zwischen der Halbleiterschicht und den auszubildenden Source- und Drainelektroden. Die Mustererzeugung wird für die a-Si(n&spplus;)-Schicht und die a-Si(i)-Schicht ausgeführt, um die Halbleiterschicht und die Kontaktschichten auszubilden.
Anschließend wird eine Metallschicht aus Ti unter Verwendung einer Sputtertechnik auf dem gesamten Substrat ausgebildet und erneut wird eine Mustererzeugung ausgeführt, um eine Sourcebusleitung 23 als Signalleitung, Sourceelektroden 61, 62, 64, Drainelektroden 71, 72, 74 und Metallstücke 44, 45 herzustellen. Geeignete Materialien hierfür sind Metalle wie Al, Mo und Cr, zusätzlich zu Ti. Durch den vorstehend beschriebenen Prozeß werden die TFTs 31, 32 und der Ersatz-TFT 34 auf der Gatebus-Zweigleitung 22 ausgebildet, wie in Fig. 1 dargestellt. Wie es Fig. 2 zeigt, sind die Metallstücke 44 und 45 auf dem Gateisolierfilm 54 ausgebildet und sie liegen an entgegengesetzten Enden der Verbindungsmetallschicht 46, und die Drainelektrode 74 liegt als Ausgangsanschluß des Ersatz-TFTs 34 zentral in Beziehung auf die Verbindungsmetallschicht 46. Daher sind die Verbindungsmetallschicht 46, die Metallstücke 44, 45 und die Drainelektrode 74 des Ersatz- TFTs 74 einander überlagert, wobei der Gateisolierfilm 54 dazwischenliegt. Eine Verbindungsstelle 30 besteht aus der Verbindungsmetallschicht 46, dem Gateisolierfilm 54, den Metallstücken 44, 45 und der Drainelektrode 74 des Ersatz- TFTs 34 in Kombination.
Anschließend wird eine Pixelelektrode 40 aus einem transparenten, leitenden Film auf dem gesamten Substrat ausgebildet. Bei diesem Beispiel wird als transparenter, leitender Film ein durch eine Sputtertechnik hergestellter ITO(Indium- Zinn-Oxid)-Film verwendet. Es erfolgt eine Musterung des ITO-Films, um die Pixelelektrode 40 auszubilden. Wie es Fig. 1 zeigt, besteht die Pixelelektrode 40 aus Teilelektroden 41 und 42. Wie es Fig. 2 zeigt, sind Teilelektroden 41 und 42 auch auf den Metallstücken 44 bzw. 45 ausgebildet. Daher sind die Metallstücke 44 und 45 elektrisch mit den Pixelteilelektroden 41 bzw. 42 verbunden.
Auf dem gesamten Substrat 51, auf dem die Pixelelektrode 40 ausgebildet ist, wird ein Schutzfilm 55 hergestellt. Bei diesem Beispiel wird SiNx für den Schutzfilm verwendet. Der Schutzfilm wird auf dem gesamten Substrat 51 ausgebildet, jedoch kann er alternativ einen Aufbau mit einem geöffneten Fenster haben, wobei der Schutzfilm zentral auf den Pixelteilelektroden 41 und 42 entfernt ist. Um ein Auslecken von Licht aus dem Zwischenraum zwischen den Pixelteilelektroden 41 und 42 zu verhindern, kann eine optische Abschirmung zwischen den Pixelteilelektroden 41 und 42 unter Verwendung einer Metallschicht aus Ta oder dergleichen hergestellt werden.
Nachfolgend wird ein Orientierungsfilm 60 auf dem gesamten Schutzfilm 55 ausgebildet. Damit ist das in Fig. 1 dargestellte Aktivmatrixsubstrat fertiggestellt. Auf einem dem Aktivmatrixsubstrat von Fig. 1 gegenüberstehenden Gegensubstrat werden eine Gegenelektrode aus ITO und ein Orientierungsfilm ausgebildet. Eine Flüssigkristallschicht 70 als Anzeigemedium wird zwischen das Substrat von Fig. 1 und das diesem gegenüberstehende Gegensubstrat eingegeben und so wird die Aktivmatrix-Anzeigevorrichtung des vorliegenden Beispiels fertiggestellt.
Bei der Aktivmatrix-Anzeigevorrichtung des vorliegenden Beispiels können alle Pixelfehler aufgrund von Störungen in den TFTs 31 und 32 korrigiert werden, falls solche auftreten sollten. Es existieren zwei Typen von TFT-Störungen, nämlich Unterbrechungsstörungen und Leckstörungen. Unterbrechungsprobleme betreffen Zustände, bei denen kein Stromfluß zwischen der Sourceelektrode und der Drainelektrode besteht, wenn ein TFT eingeschaltet ist. Leckschwierigkeiten betreffen Zustände, bei denen ein Strom zwischen der Sourceelektrode und der Drainelektrode fließt, wenn ein TFT ausgeschaltet ist. Wenn ein Pixelfehler durch entweder TFT-Unterbrechungsprobleme oder Ausleckprobleme aufgetreten ist, wird er auf die folgende Weise korrigiert.
Zunächst wird eine Aktivmatrix-Anzeigevorrichtung insgesamt betrieben, um den Ort eines Pixelfehlers zu bestimmen. Da alle Pixelelektroden angesteuert werden, wird die Ausrichtung der entsprechenden Flüssigkristallmoleküle in der Flüssigkristallschicht 70 abhängig von der Ansteuerspannung geändert und es erfolgt optische Modulation. Wenn jedoch einer der TFTS 31 und 32 fehlerhaft ist, erfolgt keine solche optische Modulation und einige der Pixel werden visuell als fehlerhafte Pixel erkannt. Die fehlerhaften Pixel können leicht unter Verwendung eines Vergrößerungsglases erkannt werden.
Wenn der mit der Pixelteilelektrode 41 verbundene TFT 31 fehlerhaft ist, wird optische Energie wie solche eines Laserstrahls, wie durch Pfeile 81, 82 in Fig. 2 dargestellt, durch das transparente Substrat 51 auf die überlagerten Bereiche der Verbindungsstelle 30 eingestrahlt, die die Metallstücke 44, 45 und die Verbindungsmetallschicht 46 enthält. Bei diesem Beispiel wurde ein YAG-Laser zum Einstrahlen optischer Energie verwendet. Durch Anwenden des Laserstrahls tritt im Gateisolierfilm 54 in dessen Bereichen zwischen dem Metallstück 44 und der Verbindungsmetallschicht 46 sowie zwischen dem Metallstück 45 und der Verbindungsmetallschicht 46 ein dielektrischer Zusammenbruch auf. Infolge des dielektrischen Zusammenbruchs des Gateisolierfilms 54 werden die mit den benachbarten Pixelteilelektroden 41 und 42 verbundenen Metallschichten 44 bzw. 45 elektrisch miteinander verbunden. Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel verhindert das Vorhandensein des Schutzfilms 55, daß Metall oder dergleichen, wie durch die Anwendung des Laserstrahls aufgeschmolzen, in die Flüssigkristallschicht 70 eingeschlossen wird. Auf diese Weise wird die Pixelteilelektrode 41, an die ein fehlerhafter TFT 31 angeschlossen ist, elektrisch über die Verbindungsmetallschicht 46 der Verbindungsstelle 30 mit der Pixelteilelektrode 42 verbunden. Wenn eine Verbindung auf diese Weise hergestellt wird, werden die zwei benachbarten Pixelteilelektroden 41 und 42 durch einen TFT 32 angesteuert.
Es existieren Fälle, bei denen zwei benachbarte Pixelteilelektroden 41 und 42 nicht ordnungsgemäß angesteuert werden können, wenn ein Pixelfehler auf die vorstehend genannte Weise korrigiert wird. In diesen Fällen werden die Drainelektrode 74 als Ausgangsanschluß des Ersatz-TFTs 34 und die Verbindungsmetallschicht 46 elektrisch durch Einstrahlen optischer Energie miteinander verbunden. Infolge dieser Verbindungsherstellung werden die zwei benachbarten Pixelteilelektroden 41 und 42 durch den einen normalen TFT 32 und den Ersatz-TFT 34 angesteuert.
Wenn der Ersatz-TFT 34 auf die vorstehend genannte Weise elektrisch mit der Verbindungsmetallschicht 46 verbunden wird, kann ein Pixelfehler selbst dann korrigiert werden, wenn er über die ganze Pixelelektrode 40 erfolgte, und zwar wegen Störungen in beiden TFTs 31 und 32. Durch Verbindungsherstellung auf die vorstehend beschriebene Weise ist es möglich, zwei fehlerhafte Pixelteilelektroden 41 und 42 durch einen Ersatz-TFT 34 anzusteuern.
Es ist auch möglich, nur das Metallstück 44 elektrisch anzuschließen, das mit der Pixelteilelektrode 41 verbunden ist, an die der fehlerhafte TFT 31 angeschlossen ist, wobei die Verbindungsmetallschicht 46 ihrerseits elektrisch mit der Drainelektrode 74 des Ersatz-TFTs 34 verbunden wird. Durch solche Verbindungen wird die Pixelteilelektrode 41, die den Pixelfehler verursacht, durch den Ersatz-TFT 34 angesteuert, und die im Normalbetrieb befindliche Pixelteilelektrode 42 wird nur durch den normalen TFT 32 angesteuert.
In jedem der obigen Fälle wird, wenn der TFT 31 fehlerhaft ist, die Drainelektrode 71 dieses fehlerhaften TFTs 31 mit optischer Energie so bestrahlt, daß die Pixelteilelektrode 41 und der fehlerhafte TFT 31 voneinander getrennt werden. Um eine solche Unterbrechung genau auszuführen, hat es sich gezeigt, daß der TFT 31 und die Pixelteilelektrode 41 mit nicht weniger als 5 um voneinander beabstandet sein müssen.
Wenn ein Pixelfehler wegen Problemen mit dem mit der Pixelteilelektrode 42 verbundenen TFT 32 aufgetreten ist, ist es erkennbar, daß der Pixelfehler auf dieselbe Weise korrigiert werden kann.
Bei der erfindungsgemäßen Aktivmatrix-Anzeigevorrichtung kann ein Pixelfehler nicht korrigiert werden, wenn ein solcher wegen eines Isolationsmangels hinsichtlich einer der Pixelteilelektroden 41, 42 auftritt. Wegen der Tatsache, daß die Pixelelektrode 40 in zwei Pixelteilelektroden 41 und 42 unterteilt ist, arbeitet jedoch dann, wenn ein Pixelfehler in einer der Pixelteilelektroden 41, 42 auftritt, die andere Pixelteilelektrode auf normale Weise. Daher leidet die Pixelelektrode 40 nicht insgesamt unter Pixelfehlern.
Fig. 3 zeigt eine Draufsicht auf ein bei einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung verwendetes Aktivmatrixsubstrat. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind TFTs 31, 32 und ein Ersatz-TFT 34 direkt auf einer Gatebusleitung 21 angeordnet. Es ist keine Gatebus-Zweigleitung 22 vorhanden. Die Sourceelektroden 61, 62 und 64 der TFTs 31, 32 bzw. des Ersatz-TFTs 34 sind elektrisch über eine Sourcebus-Zweigleitung 24 mit einer Sourcebusleitung 23 verbunden. Der Querschnittt einer Verbindungsstelle 30 ist derselbe wie der in Fig. 2 dargestellte. Auch bei diesem Ausführungsbeispiel kann jeder durch Störungen in den TFTs 31, 32 hervorgerufene Pixelfehler auf dieselbe Weise wie im Fall des Ausführungsbeispiels von Fig. 1 korrigiert werden.
Fig. 4 zeigt eine Draufsicht auf ein bei noch einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung verwendetes Aktivmatrixsubstrat. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Pixelelektrode 40 in drei Pixelteilelektroden 41, 42 und 43 unterteilt. An die Pixelteilelektroden 41, 42, 43 sind TFTs 31, 32 bzw. 33 angeschlossen. Diese TFTs 31, 32, 33 sind auf einer Gatebus-Zweigleitung 22 ausgebildet. Zwischen zwei benachbarten Pixelteilelektroden 41 und 42 ist eine Verbindungsstelle 30a ausgebildet, die eine Überbrückung zwischen diesen vornimmt. Ein Ersatz-TFT 34 ist in der Nähe der Verbindungsstelle 30a ausgebildet. Die Drainelektrode des Ersatz-TFTS 34 erstreckt sich über eine Verbindungsmetallschicht 46 der Verbindungsstelle 30a. Auf entsprechende Weise ist zwischen den Pixelteilelektroden 42 und 43 eine Verbindungsstelle 30b ausgebildet, die eine Überbrückung zwischen diesen herstellt, und ein Ersatz-TFT 35 ist in der Nähe der Verbindungsstelle 30b ausgebildet. Die drainelektrode des Ersatz-TFTS 35 erstreckt sich über eine Verbindungsmetallschicht 46 der Verbindungsstelle 30b. Auf ähnliche Weise wie die TFTS 31, 32, 33 sind die Ersatz-TFTs 34, 35 auf der Gatebus-Zweigleitung 22 ausgebildet. Der Querschnitt der Verbindungsstellen 30a und 30b ist derselbe wie der in Fig. 2 dargestellte.
Bei diesem Ausführungsbeispiel kann ein Pixelfehler, falls ein solcher durch Störungen im TFT 31 oder 32 hervorgerufen wurde, unter Verwendung der Verbindungsstelle 30a korrigiert werden, auf dieselbe Weise wie beim Ausführungsbeispiel von Fig. 1. Auf ähnliche Weise kann ein Pixelfehler dann, wenn ein solcher durch Störungen im TFT 32 oder 33 verursacht wurde, unter Verwendung der Verbindungsstelle 30b korrigiert werden, auf dieselbe Weise wie beim Ausführungsbeispiel von Fig. 1. Daher kann jeder Pixelfehler aufgrund irgendwelcher Störungen im TFT 32 unter Verwendung einer der Verbindungsstellen 30a und 30b korrigiert werden. Da beim Ausführungsbeispiel die Pixelelektrode 40 in drei Pixelteilelektroden 41, 42, 43 unterteilt wird, kann, wenn eine der Pixelteilelektroden die elektrisch fehlerhaft wird, wodurch ein Pixelfehler hervorgerufen wird, eine mögliche Verschlechterung der Bildgualität aufgrund des Pixelfehlers begrenzt werden, insoweit die restlichen zwei Pixelteilelektroden auf normale Weise arbeiten.
Beim Ausführungsbeispiel von Fig. 4 ist die Pixelelektrode 40 in drei Pixelteilelektroden unterteilt, jedoch ist es möglich, eine Pixelelektrode in eine größere Anzahl von Pixelteilelektroden zu unterteilen. Jedoch führt die Unterteilung einer Pixelelektrode in eine größere Anzahl von Pixelteilelektroden zu einem Anwachsen der von den TFTs und den Ersatz-TFTS eingenommenen Fläche und demgemäß verringert sich das Öffnungsverhältnis (das Verhältnis des zur Anzeige beitragenden Bereichs zur Schirmfläche) der Anzeigevorrichtung. Daher ist es erforderlich, daß die Pixelelektrode in eine geeignete Anzahl von Pixelteilelektroden unterteilt wird.
Gemäß jedem der vorstehenden drei Ausführungsbeispiele ist die Beschreibung auf eine Flüssigkristall-Anzeigematrix mit Aktivmatrix unter Verwendung von TFTs als Schaltelementen beschränkt. Es ist jedoch zu beachten, daß die Erfindung nicht auf einen solchen Aufbau beschränkt ist. Die Erfindung ist auch auf eine große Vielfalt von Anzeigevorrichtungen unter Verwendung verschiedener Typen von Schaltelementen, wie MIM-Elementen, Dioden und Varistoren anwendbar. Ferner ist die Erfindung auf verschiedene Typen von Anzeigevorrichtungen anwendbar, die eine Dünnfilm-Lumineszenzschicht, eine Dispersions-EL-Schicht, einen Plasmalumineszenzstoff und dergleichen verwenden.
Es ist zu beachten, daß verschiedene andere Modifizierungen dem Fachmann erkennbar sind und von diesem leicht ausgeführt werden können ohne vom Schutzbereich der Erfindung abzuweichen, wie sie in den beigefügten Ansprüchen definiert ist.

Claims

1. Anzeigevorrichtung mit Aktivmatrix mit:

- einem Paar isolierender Substrate (51), von denen mindestens eines transparent ist;

- einem Anzeigemedium (70), das zwischen das Paar Substrate (51) eingegeben ist und dessen optische Eigenschaften durch eine angelegte Spannung moduliert werden können;

- Pixelelektroden (40), die in einer Matrix an der Innenseite eines des Paars Substrate angeordnet sind und von denen jede in mehrere Pixelteilelektroden (41, 42, 43) unterteilt ist;

- Schaltelementen (31, 32, 33), die jeweils mit einer zugehörigen Pixelteilelektrode (41, 42, 43) verbunden sind; und

- mindestens einer Verbindungsstelle (30, 30a, 30b), die benachbarte der Pixelteilelektroden (41, 42, 43) überlappt;

dadurch gekennzeichnet, daß

- mindestens ein Ersatzschaltelement (34, 35) in der Nähe der Verbindungsstelle (30, 30a, 30b) angeordnet ist und

- die Verbindungsstelle (30, 30a, 30b) ein erstes und ein zweites Metallstück (44, 45), die unter einem Teil der jeweils benachbarten Pixelteilelektrode (41, 42, 43) ausgebildet und elektrisch mit diesem verbunden sind, einen Ausgangsanschluß (74) des Ersatzschaltelements (34, 35) und eine Verbindungsmetallschicht (46) aufweist, auf der das erste und zweite Metallstück (44, 45) und der Ausgangsanschluß (74) des Ersatzschaltelements (34, 35) einander überlagert sind, wobei ein Isolierfilm (54) dazwischenliegt, der dergestalt ist, daß er einen örtlichen dielektrischen Zusammenbruch erfährt, wenn er der Einstrahlung eines optischen Strahls unterworfen wird.

2. Anzeigevorrichtung mit Aktivmatrix nach Anspruch 1, bei der jedes der Schaltelemente (31, 32, 33) und die zugehörige Pixelteilelektrode (41, 42, 43) voneinander um 5 um oder mehr beabstandet sind.

3. Anzeigevorrichtung mit Aktivmatrix nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, ferner mit Abrasterleitungen (21) und von diesen abzweigenden Abrasterzweigleitungen (22), wobei die Schaltelemente (31, 32, 33) und die Ersatzschaltelemente (34, 35) auf einer der Abrasterzweigleitungen (22) ausgebildet sind.

4. Anzeigevorrichtung mit Aktivmatrix nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, ferner mit Abrasterleitungen (21), Signalleitungen (23) und von den Signalleitungen (23) abzweigenden Signalzweigleitungen (24), wobei die Schaltelemente (31, 32, 33) und die Ersatzschaltelemente (34, 35) auf einer der Abrasterleitungen (21) ausgebildet sind und über eine der Signalzweigleitungen (24) mit einer der Signalleitungen verbunden sind.