JP2000284320A

JP2000284320A - 液晶表示装置及びその欠陥修正方法

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Publication number: JP2000284320A
Application number: JP8924599A
Authority: JP
Inventors: Ryuji Nishikawa; 龍司西川; Tetsuji Komura; 哲司小村
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 1999-03-30
Filing date: 1999-03-30
Publication date: 2000-10-13
Anticipated expiration: 2019-03-30
Also published as: JP4010698B2

Abstract

(57)【要約】【課題】修正した画素がより目立たない液晶表示装置
の欠陥画素修正方法を提供する。また、配向制御窓を有
する垂直配向型ＬＣＤの欠陥画素修正方法を提供する。【解決手段】データ線１の分岐線２を画素電極５７に
重畳させて形成しておく。まず欠陥を有するＴＦＴ５３
ａにレーザを照射してこれを切断し、次に分岐線２にレ
ーザを照射してこれを短絡させる。この時、共通電極６
１と画素電極５７の短絡をさけるため共通電極に開口部
３，６を設ける。さらに、開口部３，６を液晶分子の配
向方向を制御する配向制御窓として用いる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液晶表示装置（Li
quid Crystal Display；ＬＣＤ）及びその欠陥修正方法
に関し、特にスイッチング素子である薄膜トランジスタ
（Thin Film Transistor；ＴＦＴ）の動作不良に起因す
る点欠陥の修正方法及びその修正方法を行いやすいＬＣ
Ｄに関する。

【０００２】

【従来の技術】近年のＬＣＤは、液晶を駆動する個々の
画素電極と、これに電圧を印加するデータ線とをスイッ
チング素子であるＴＦＴを介して接続するアクティブマ
トリクス型ＬＣＤが主流となっている。図３（ａ）は従
来のアクティブマトリクス型ＬＣＤの一例を示す平面
図、図３（ｂ）はそのＡ−Ａ’断面図である。第１の基
板５０上に、行方向に延在する複数のゲート線５１が形
成されている。その上に絶縁膜５２を介してポリシリコ
ン膜よりなるＴＦＴ５３が形成されている。ゲート線５
１の一部は、ＴＦＴ５３のゲート電極５１ａとなってい
る。ＴＦＴ５３の上には絶縁膜５４を介してゲート線５
１と直交する複数のデータ線５５が形成され、コンタク
トを介してＴＦＴ５３のドレイン領域に接続されてい
る。データ線５５の上に絶縁膜５６を介してＩＴＯ（in
dium tin oxide）よりなる画素電極５７が形成されてお
り、コンタクトを介してＴＦＴ５３のソース領域に接続
されている。画素電極５７の上に液晶の配向方向を制御
する配向膜５８が形成されている。第１の基板５０に対
向して設置された第２の基板６０には各画素電極５７を
覆う共通電極６１が形成されており、共通電極６１の上
に配向膜６２が形成されている。第１、第２の基板の間
には、液晶７０が封入されている。液晶は、画素電極５
７に印加された電圧によって駆動され、光透過率が変化
する。ＬＣＤは、これを利用して表示を行う。

【０００３】共通電極６１には常に一定の電圧が印加さ
れている。これに対し、画素電極５７は、ゲート線５１
にゲート電圧が印加されている間、そのゲート線５１に
接続されたゲート電極のＴＦＴ５３のゲートが開き、そ
の画素電極が接続されたデータ線５５の信号電圧が印加
される。１本のゲート線５１は１水平同期時間（１Ｈ）
の間ゲート電圧が印加され、１本ずつ順次電圧が印加さ
れる。ゲート線５１にゲート電圧が印加されている行の
ＴＦＴ５３はゲートが開き、その間にその行の画素電極
に印加すべき信号電圧がデータ線５５によって印加され
る。次の１Ｈには、隣のゲート線５１にゲート電圧が印
加され、データ線５５には、その行の画素電極に印加さ
れる信号電圧が印加される。そして、１垂直同期時間
（１Ｖ）の間に全てのゲート線５１に順に電圧印加し、
再び最初のゲート線に戻る。ゲート線５１にゲート電圧
が印加されていない、即ちＴＦＴ５３のゲートが閉じて
いる間は、画素電極５７は、直前に印加された信号電圧
を保持する。言い換えて説明すると、ゲート線５１に
は、各画素に形成されたＴＦＴ５３のゲートを開くため
のゲート電圧が印加されている間以外のほとんどの期間
は一定電位（グランド）であり、データ線５５には、い
ずれかの行の画素電極に印加するための表示内容に応じ
た電圧が印加される。

【０００４】ところで、ＬＣＤは、画素電極５７に印加
する電圧と液晶７０の透過率の関係によってノーマリー
ホワイト方式と、ノーマリーブラック方式に分類され
る。

【０００５】ノーマリーホワイト方式は画素電極に印加
する電圧が最小のとき液晶の透過率が最大、即ち白を表
示し、印加電圧を増加することによって液晶の透過率が
低下し、黒を表示するようになる。例えばＴＮ（twist
nematic）型やＳＴＮ（supertwist nematic）型があ
る。ＴＮ型は正の誘電率異方性を有する液晶を用いる。
正の誘電率異方性を有する液晶は電界に平行になる性質
を有する。

【０００６】一方、ノーマリーブラック方式は画素電極
に印加する電圧が最小のとき液晶の透過率が最低、即ち
黒を表示し、印加電圧を増加することによって液晶の透
過率が上昇し、白を表示するようになる。例えば負の誘
電率異方性を有する液晶を用いる垂直配向型がある。

【０００７】ところで、ＬＣＤの製造は、ＴＦＴ５３な
どを始め、微細加工を要するが、画素数の増加や、大画
面化、高精細化に伴い、製造工程におけるマスクずれな
どによって、ＴＦＴが動作しなかったり、周辺の配線と
画素電極５４とが短絡するなどの不良が生じる。

【０００８】以下に従来のノーマリーホワイト方式の欠
陥画素修正方法について説明する。例えばＴＦＴ５３ａ
が動作不良であった場合、まずイットリウム・アルミニ
ウム・ガーネット（ＹＡＧ）レーザを高いエネルギーで
ＴＦＴ５３ａの画素電極５７ａとの接続領域８１に照射
し、これを切断する。次にＹＡＧレーザを低いエネルギ
ーでＴＦＴ５３ａのゲート電極と重畳している領域８２
に照射し、これを短絡させる。これによって、不良を生
じた画素電極には、ゲート線５１の電圧が常に印加され
ることになる。ゲート線５１には水平同期時間（１Ｈ）
毎に所定の電圧が印加され、それ以外のほとんどの期間
はグランド電位であり、一定電圧が印加され続ける共通
電極６１の電位とは異なるので、ここに電位差が生じ、
欠陥画素の液晶は常に駆動されて黒を表示し続けるよう
になる。

【０００９】黒を表示し続ける画素は黒点欠陥と呼ば
れ、ほとんど目立たないので、このような黒点欠陥をい
くつか有したＬＣＤでも、良品とすることができる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
欠陥画素修正方法では、修正した画素は黒点欠陥となる
ので、常に黒色を表示し続け、例えば前面を白く表示し
た場合などは、目立ってしまう。

【００１１】また、ノーマリーブラック方式に於いて、
従来と同様の修正方法を適用し、画素電極とゲート線と
を短絡させた場合、ゲート線のほとんどの期間の電位
（グランド）と、共通電極に印加されている一定の電圧
とが異なるので、その画素電極と共通電極との間に常に
電位差が生じてしまい、修正画素は常に白を表示する白
点欠陥となってしまう。白点欠陥は、黒点欠陥に比較し
て、非常に目立つので、この修正を行ったＬＣＤを良品
とする事はできない。従って、従来の欠陥画素修正方法
はノーマリーブラック方式においては適用することがで
きない。ノーマリーブラック方式に於いては、効果的な
欠陥画素修正方法はなかった。

【００１２】そこで本発明は、修正した後の画素がより
目立たない欠陥画素修正方法を提供することを目的とす
る。また、特にノーマリーブラック方式の液晶表示装置
における欠陥画素修正方法を提供することを目的とす
る。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するためになされたもので、互いに対向して配置された
第１及び第２の基板間に液晶を封入してなり、第１の基
板には互いに絶縁されたゲート線及びデータ線、データ
線にスイッチング素子を介して接続された複数の画素電
極が形成され、第２の基板には複数の画素電極に対向す
る対向電極が形成され、データ線と画素電極とは重畳し
て形成された液晶表示装置における欠陥を有する画素の
修正方法であって、欠陥画素に接続されたスイッチング
素子を切断し、欠陥画素に接続されたデータ線と欠陥画
素の画素電極とを短絡させる欠陥修正方法である。

【００１４】また、データ線と画素電極を短絡させる方
法は、データ線と画素電極の重畳領域にレーザを照射す
る。

【００１５】また、共通電極には、データ線と画素電極
が重畳した位置に開口部が形成され、レーザは開口部に
照射される。

【００１６】また、データ線は画素電極に重畳する位置
で分岐しており、レーザは分岐した部分に照射される。

【００１７】また、液晶は、負の誘電率異方性を有して
おり、共通電極の開口部は液晶の配向方向を制御する。

【００１８】

【発明の実施の形態】図１（ａ）は配向制御窓を有する
ＬＣＤの平面図、図１（ｂ）はそのＡ−Ａ’断面図であ
る。第１の基板５０上に、ゲート線５１が形成され、こ
れを覆ってゲート絶縁膜５２が形成されている。この上
には、ポリシリコン膜よりなるＴＦＴ５３が形成されて
いる。ＴＦＴ５３のゲート電極５１ａはゲート線５１に
接続されている。これらを覆って層間絶縁膜５４が形成
され、層間絶縁膜５４上には、データ線１が形成されて
おり、層間絶縁膜５５に覆われている。データ線１はＴ
ＦＴ５３のソース領域に接続され、ゲート線５１がオン
している画素電極５７に信号電圧を印加する。データ線
５７に印加される信号電圧によって、液晶が直接傾斜さ
れる事を防止するため、データ線５７は、画素電極５７
の下に重畳して形成されている。層間絶縁膜５５上には
ＩＴＯよりなる画素電極５７が形成され、層間絶縁膜５
４、５５に開口されたコンタクトホールを介してＴＦＴ
５３に接続されている。画素電極５７の上には、ポリイ
ミドのような有機系材料もしくは、シラン系材料のよう
な無機系材料よりなる垂直配向膜１１が形成されてい
る。

【００１９】第１の基板５０に対向して配置された第２
の基板６０には、ＩＴＯ等よりなる共通電極６１が複数
の画素電極５７を覆って形成されている。共通電極６１
上には、第１の基板５０側と同じ垂直配向膜１２が設け
られている。共通電極６１には、画素電極５７に対応す
る位置に電極不在の開口部である配向制御窓６が設けら
れている。配向制御窓６は、共通電極が開口された電極
不在の領域であり、例えば図示したように「Ｙ」の文字
を上下逆に連結した形状を有する。

【００２０】これら第１の基板５０および第２の基板６
０の間には、液晶７１が封入され、画素電極５７と共通
電極６１の間に印加された電圧によって形成された電界
強度に応じて、液晶分子の向き即ち配向が制御される。
第１の基板５０および第２の基板６０の外側には、図示
しない偏光板が、偏光軸を直交させて配置されている。
これら偏光板間を通過する直線偏光は、各表示画素毎に
異なる配向に制御された液晶７１を通過する際に変調さ
れ、所望の透過率に制御される。

【００２１】液晶７１は負の誘電率異方性を有してお
り、即ち、電界方向に対して倒れるように配向する性質
を有している。垂直配向膜１１，１２は、液晶７１の初
期配向を垂直方向に制御する。この場合、電圧無印加時
には、液晶分子は垂直配向膜１１，１２に垂直になって
おり、一方の偏光板を抜けた直線偏光は、液晶７１を通
過して他方の偏光板により遮断されて表示は黒として認
識される。この構成で、画素電極５７と共通電極６１間
に電圧を印加すると、電界６４，６５が形成され、液晶
分子は傾斜する。画素電極５７の端部では、電界６４
は、画素電極５７から共通電極６１側へ向かって斜めに
傾いた形状になる。同様に、配向制御窓６の端部も電極
が不在であるため、電界６７は画素電極５７に向かって
傾いた形状になる。この傾いた電界に垂直になるように
液晶の配向方向が制御されるため、液晶分子は画素電極
５７の内側方向、配向制御窓６に向かって傾斜する。こ
の結果、一方の偏光板を抜けた直線偏光は、液晶７１に
て複屈折を受け、楕円偏光に変化して他方の偏光板を通
過し、表示は白に近づいていく。即ち本実施形態のＬＣ
Ｄはノーマリーブラックである。

【００２２】配向制御窓６直下は液晶７１の配向方向が
不連続となるいわゆるディスクリネーションラインとな
るので、電圧を印加しても光は透過しない。そこで、デ
ータ線１は配向制御窓６は重畳して形成されており、透
過率の低下を防止している。

【００２３】画素電極５７は、ゲート線５１とデータ線
５７が両方オンするとＴＦＴを介して電圧が印加され、
その直上の液晶を駆動する。それぞれの画素電極５７
に、それぞれの電圧を印加することによってＬＣＤの表
示を行う。つまり、画素電極５７が形成されている領域
が画素となる。

【００２４】データ線１は、画素電極５７が形成されて
いる領域に分岐線２を有する。分岐線２は、配向制御窓
６の長さ程度で終端しており、隣接する画素電極５７に
は延在していない。

【００２５】次に本構成の液晶表示装置に例えばＴＦＴ
５３が完全に機能しない不良画素が存在した場合の修正
方法について説明する。いまＴＦＴ５３ａに不良が生じ
ているとする。まず、ＴＦＴ５３ａと画素電極５７ａが
接続されているコンタクト上の領域４にＹＡＧレーザを
高いエネルギーで照射し、これを切断する。次に図２に
図示するように、分岐線２上の領域５にＹＡＧレーザを
低いエネルギーで照射し、データ線１と画素電極５７ａ
とを溶接して接続する。図２は、図１（ａ）におけるＢ
−Ｂ’断面図である。以上で修正が完了する。

【００２６】このように修正すると、不良画素の画素電
極５７は、データ線１と接続される。上述したように、
データ線１には、常にいずれかの行の画素電極５７に電
圧を印加するための表示内容に応じた電圧が印加され
る。つまり、データ線１には１垂直同期期間の間にその
列の画素に印加する電圧が順に印加される。このデータ
線１と直接接続された画素電極５７には、その列の画素
に印加される電圧が順に印加されることになる。従っ
て、例えば全面白で画面を表示する場合は、修正された
画素も白を表示し、全面黒で表示する場合は修正画素も
黒を表示することになる。中間調でも同様である。従っ
て、常に白もしくは黒とはならず、従来の修正された画
素に比較して、目立たない修正画素となる。

【００２７】本実施形態は、データ線１が画素電極５７
に重畳して形成されているので、データ線１と画素電極
５７の接続を容易に行うことができる。

【００２８】レーザの照射位置は、分岐線２ではなく、
データ線１と画素電極５７が重畳しているところであれ
ばどこに照射しても欠陥画素を修正することができる。
しかし、溶接を行うレーザの照射時間やエネルギーは、
正確な制御を必要とし、照射時間が長すぎたり、エネル
ギーが高すぎたりすると、データ線１を切断してしまう
おそれがある。データ線１が切断されると、そのデータ
線１に接続された全ての画素電極５７に電圧が印加され
なくなり、１列全ての画素が欠陥となる、いわゆる線欠
陥となってしまう。これに対し、分岐線２に照射すれ
ば、万が一ここを切断しても他の画素には何ら影響を及
ぼさない。また、分岐線２の長さをレーザの直径の２倍
以上設けておけば、一度切断してしまってももう一度修
正する事ができる。また、分岐線２は、一つの画素電極
５７に対して２つ形成されているので、１つ目の分岐線
２で失敗したとしても、もう一度修正することができ
る。

【００２９】また、レーザの照射によって、例えば画素
電極の一部分がめくれ上がるなどして、共通電極６１と
短絡してしまう場合がある。画素電極５７と共通電極６
１が短絡すると、その間の液晶７０を駆動することがで
きなくなってしまう。さらにデータ線１と共通電極６１
が短絡すると、共通電極に印加される一定の電圧がデー
タ線１にのってしまい、やはり線欠陥となってしまう。
これに対し、本実施形態は、データ線１が配向制御窓６
に重畳しているので、万が一画素電極５７の一部分がめ
くれ上がっても、共通電極６１と短絡するおそれがな
い。

【００３０】なお、本実施形態では、配向制御窓６を有
する垂直配向型液晶表示装置を例示して説明したが、本
発明の欠陥画素修正方法は、ノーマリーホワイト、ノー
マリーブラック、ＴＮ型、垂直配向型など、いずれの方
式のＬＣＤにも適用できる。要は、画素電極にデータ線
が重畳しており、その重畳している領域に開口部が形成
されていれば全く同様に実施することが可能である。特
にノーマリーブラックのＬＣＤは、従来効果的な欠陥画
素修正方法が存在しなかったので、より有効であるとい
える。

【００３１】

【発明の効果】上述したように、本発明によれば、欠陥
画素に接続されたデータ線と欠陥画素の画素電極とを短
絡させる欠陥修正方法であるので、修正した画素は白表
示または黒表示に固定されず、修正した画素が目立たな
い。

【００３２】また、特に請求項３に記載の発明によれ
ば、共通電極には、データ線と画素電極が重畳した位置
に開口部が形成され、レーザは開口部に照射されるの
で、修正によって画素電極と共通電極が短絡することが
なく、修正を確実に行うことができる。

【００３３】また、特に請求項４に記載の発明によれ
ば、データ線は画素電極に対応する位置で分岐してお
り、分岐した部分が画素電極に重畳しており、レーザは
分岐した部分に照射されるので、レーザの照射によって
データ線が切断されることがなく、修正を確実に行うこ
とができる。

【００３４】また、請求項５乃至請求項７に記載の発明
は、上述した修正が行いやすい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態を示す平面図及び断面
図である。

【図２】本発明の第２の実施形態を示す平面図及び断面
図である。

【図３】従来の液晶表示装置の平面図及び断面図であ
る。

【符号の説明】

１データ線、２分岐、３，６開口部、４，５，
７，８，８１，８２レーザを照射する領域

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】互いに対向して配置された第１及び第２
の基板間に液晶を封入してなり、前記第１の基板には互
いに絶縁されたゲート線及びデータ線、該データ線にス
イッチング素子を介して接続された複数の画素電極が形
成され、前記第２の基板には前記複数の画素電極に対向
する対向電極が形成され、前記データ線と前記画素電極
とは重畳して形成された液晶表示装置において、欠陥を
有する画素を修正する方法であって、該欠陥画素に接続
された前記スイッチング素子を前記データ線から切断
し、該欠陥画素に接続された前記データ線と該欠陥画素
の前記画素電極とを短絡させることを特徴とする液晶表
示装置の欠陥修正方法。
【請求項２】前記データ線と画素電極を短絡させる方
法は、該データ線と画素電極の重畳領域にレーザを照射
することであることを特徴とする請求項１に記載の液晶
表示装置の欠陥修正方法。
【請求項３】前記共通電極には、前記データ線と画素
電極が重畳した位置に開口部が形成され、前記レーザは
該開口部に照射されることを特徴とする請求項２に記載
の液晶表示装置の欠陥修正方法。
【請求項４】前記データ線は前記画素電極に重畳する
位置で分岐しており、前記レーザは該分岐した分岐線に
照射されることを特徴とする請求項２に記載の液晶表示
装置の欠陥修正方法。
【請求項５】前記液晶は、負の誘電率異方性を有し、
前記開口部は前記液晶の配向方向を制御する配向制御窓
であることを特徴とする請求項１乃至請求項４に記載の
液晶表示装置の欠陥修正方法。