JP4393200B2 - アレイ基板、及び、その製造方法 - Google Patents

Description

＜技術分野＞
本発明は、液晶表示装置に代表される平面表示装置等に用いられるアレイ基板及びその製造方法に関する。特には、画素領域での断線に起因する画素表示不良（線欠陥）の発生を防止すべく、断線を矯正（リペア）したアレイ基板及びその製造方法に関する。
＜背景技術＞
近年、液晶表示装置等の平面表示装置は、薄型、軽量、低消費電力の特徴を生かして、パーソナル・コンピュータ、ワードプロセッサあるいはＴＶ等の表示装置として、更に投射型の表示装置として各種分野で利用されている。
中でも、各画素電極にスイッチ素子が電気的に接続されて成るアクティブマトリクス型表示装置は、隣接画素間でクロストークのない良好な表示画像を実現できることから、盛んに研究・開発が行われている。
以下に、光透過型のアクティブマトリクス型液晶表示装置を例にとり、その構成について簡単に説明する。
一般に、アクティブマトリクス型液晶表示装置は、マトリクスアレイ基板（以下アレイ基板と呼ぶ）と対向基板とが所定の間隔をなすよう近接配置され、この間隔中に、両基板の表層に設けられた配向膜を介して液晶層が保持されて成っている。
アレイ基板においては、ガラス等の透明絶縁基板上に、例えば複数本の信号線と、例えば複数本の走査線とが絶縁膜を介して格子状に配置され、格子の各マス目に相当する領域にＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ−Ｔｉｎ−Ｏｘｉｄｅ）等の透明導電材料からなる画素電極が配される。そして、格子の各交点部分には、各画素電極を制御するスイッチング素子が配されている。スイッチング素子が薄膜トランジスタ（以下、ＴＦＴと略称する。）である場合には、ＴＦＴのゲート電極は走査線に、ドレイン電極は信号線にそれぞれ電気的に接続され、さらにソース電極は画素電極に電気的に接続されている。
対向基板は、ガラス等の透明絶縁基板上にＩＴＯ等から成る対向電極が配置され、またカラー表示を実現するのであればカラーフィルタ層が配置されて構成されている。
このようなアクティブマトリクス液晶表示装置の製造コストを低減する上で、アレイ基板製造のための工程数が多く、そのためアレイ基板のコスト比率が高い。
そこで、特開平９−１６００７６号（特願平８−２６０５７２号）においては、画素電極を最上層に配置し、これに伴い信号線、ソース、ドレイン電極と共に、半導体被膜等を同一のマスクパターンに基づいて一括してパターニングを行った後、ソース電極と画素電極とを接続するソース電極用コンタクトホールの作製と共に、信号線や走査線の接続端を露出するための外周部コンタクトホールの作製を同時に行うことが提案されている。
一方、アレイ基板の製造方法において、配線の成膜時に異物が付着したり、露光時の異物等に起因してレジストパターンにピンホールが空けられたりするために、信号線や走査線に断線が生じることがある。この断線は、線状に連続する表示欠陥を生成することとなり、それだけ製品として出荷不能な不良品の比率を増大させてコスト増加の要因となる。
そのため、断線部分を何らかの手段で接続するリペアが種々試みられている。例えば、特開平１１−２６０８１９においては、絶縁膜の成膜と、ポジ型及びネガ型フォトレジストの塗布及びスポット露光等の工程を経てリペア配線パターンを形成する方法が開示されている。
また、特開平２００１−２６４７８８においては、アレイ基板の周縁部を囲むように延びる予備配線を設けておき、断線部が検出された配線の両端を、電子ビーム照射による絶縁膜の静電破壊によって予備配線に接続する方法が提案されている。このような方法により、基板周縁部をぐるりと回って延びる予備配線を介して、信号入力側の対向辺の側から、該断線部より遠い側への信号の入力が行われる。
しかし、特開平１１−２６０８１９に記載の方法であると、一連の成膜及びパターニング工程を行う必要があることから、リペアの工程が複雑でコストを充分に低減できない。
また、特開平２００１−２６４７８８に記載の方法では、静電破壊を選択的に行うことが困難であり、新たな不良を発生させるおそれがある。また、予備配線を設けるための領域が余分に必要となる他、予備配線により迂回する距離が長いため、充分な線幅を付与しないと、信号の遅延やなまりを生じ、表示性能を充分に回復できないという問題点があった。
そこで、本件発明者らは、アレイ基板の製造への応用が最近になって試みられつつあるレーザーＣＶＤの技術（例えば特開２００１−７７１９８（特願平１１−２４５５０８））を用いて、リペアを行うことを試みた。
ところが、配線の断線の中には、配線の途中に異物が介在することによるものが少なくない。例えば、積層膜中に突き刺さった形の異物が断線部をなしている。
もしも、このような異物が存在する個所でレーザーＣＶＤによる配線を形成するならば、異物の形状や性質によって、段差による配線の断線（段切れ）や、配線への各種の悪影響を生じるおそれが高い。そのため、異物をレーザー照射により除去した後、除去個所にレーザーＣＶＤによるリペア用配線を形成するのが望ましい。
ところが、実際に試みた結果、異物の種類によってはレーザー照射による除去が非常に困難なものがあり、特に高沸点の材料からなる異物については、周囲に悪影響を及ぼすおそれなしに完全に除去することが困難なものがあることが知られた。除去の困難な異物について顕微鏡分光分析を行った結果、透明絶縁基板をなすガラス材料の破片が含まれることが知られた。
異物の除去が充分に行われず、異物が残存した状態では、この異物の個所で段切れが生じるおそれがある。
また、異物の除去が問題なく行われた場合にも、リペア用配線をレーザーＣＶＤにより形成したときに、該リペア用配線に断線が生じる場合があった。この原因について検討した結果、異物除去により生じた凹部の傾斜面に、オーバーハングや急傾斜部分が存在し、これに起因して段切れが生じることがあることが知られた。
本発明は、上記問題点に鑑みなされたものであり、平面表示装置用のアレイ基板及びその製造方法において、画素領域内の配線等に生じた断線について、断線の種類に拘わらず、特には断線の原因となる異物の種類や寸法・形状に拘わらず、確実にリペアを行うことができるものを提供する。
＜発明の開示＞
本発明のアレイ基板は、典型的には、複数の走査線と、第１絶縁膜を介してこの走査線に略直交して配列される複数の信号線と、これら走査線及び信号線がなす各交点の近傍にそれぞれ配置され−の端子が前記信号線に電気的に接続されるスイッチング素子と、これら走査線、信号線及びスイッチング素子を含む積層配線パターンを被覆する第２絶縁膜と、この第２絶縁膜上にて前記各交点にそれぞれ対応してマトリクス状に配列される画素電極と、前記第２絶縁膜を貫き前記スイッチング素子の他の端子を前記画素電極に導通させる画素電極用コンタクトホールとを備えた平面表示装置用のアレイ基板において、異物の介在により前記信号線または走査線に生じた断線部と、前記断線部の両側で前記第２絶縁膜を貫いて前記信号線の上面を露出させる一対のコンタクトホールと、前記一対のコンタクトホールの一方から他方へと前記断線部を迂回するように延び、前記断線部の両側を電気的に接続するバイパス配線と、前記断線部の近傍から前記バイパス配線の配置個所に至る領域で前記画素電極が除去された画素電極切り欠き部とを備えることを特徴とする。
上記構成により、画素領域内の配線に生じた断線について、断線の種類に拘わらず、特には断線の原因となる異物の種類や寸法・形状に拘わらず、確実にリペアを行うことができる。
なお、本発明において「迂回」とは、平面図で見た場合に、断線部上を通るよりも長い経路を通ることである。すなわち、断線部に重なるように、積層方向に回り道する場合を含まない。
−の好ましい態様によると、前記バイパス配線が前記断線部の近傍を迂回して前記切り欠きの縁に沿って延び、前記バイパス配線と前記断線部とにより囲まれる領域に遮光膜のパターンが収められている。
このような構成であると、特にはノーマリホワイトモードの液晶表示装置において、画素電極の切り欠きによる光漏れの発生を充分に防止することができる。
他の好ましい態様によると、前記バイパス配線が、前記断線部の近傍に至るまで延在されて、前記画素電極切り欠き部の内側の略全体を覆うベタパターンをなす。
このような構成であると、光漏れを充分に防止できるだけでなく、配線抵抗を低減することができる。
本発明のアレイ基板の製造方法は、典型的には、複数の走査線と、この走査線に略直交して配列される複数の信号線と、これら走査線及び信号線がなす各交点にそれぞれ対応するようにマトリクス状に配列される画素電極と、前記各交点の近傍にそれぞれ設けられ前記信号線から前記画素電極への信号入力を行なうスイッチング素子とを備えた平面表示装置用のアレイ基板を製造する方法であって、一連の成膜及びパターニングにより、前記走査線、前記信号線、前記画素電極及び前記スイッチング素子を完成させる成膜・パターニング工程と、この成膜・パターニング工程の後に、画素領域中にある−の配線の断線部及びその位置を検出する工程と、前記断線部の近傍領域のうち、前記−の配線により画される一方の側、または両側において、前記画素電極をなす導電膜をレーザー照射により除去して該画素電極に切り欠きを設ける工程と、前記切り欠きの内側にてレーザーＣＶＤによる導電層の堆積を順次又は連続して行うことにより、前記断線部近傍を迂回して前記断線部の両側の配線部分を互いに導通させるためのバイパス配線を設ける工程とを備えたことを特徴とする。
＜発明の実施のための最良の形態＞
＜実施例１＞
実施例１のアレイ基板及びその製造方法について、図１〜４を用いて説明する。以下において、ＴＦＴを各画素のスイッチング素子とした、ノーマリホワイトモードの透過型液晶表示装置用のアレイ基板を例にとり説明する。また、異物による断線が信号線に生じた場合の矯正（リペア）を例にとり説明する。
図１の模式的な断面斜視図には、信号線の断線を矯正したアレイ基板１０の要部を示す。詳しくは、画素領域内（周縁部以外）にて、信号線３１に断線部９が生じた場合に、コの字状のバイパス配線６等を設けてリペアを行っている。
また、図２の部分平面図には、矯正を行った、アレイ基板の画素ドットの全体の様子を示し、図３の部分断面図には、ＴＦＴ近傍（図２のＩＩＩ−ＩＩＩ断面）の積層構造を示す。また、図４には、リペアの前の異物８による信号線３１の断線の様子（上段）、及びリペアのためのレーザー蒸散加工後の様子（下段）を示す。
実施例のアレイ基板１０においては、ガラス基板１８上に複数の走査線１１（ゲート電極線）と、複数の信号線３１（ドレイン電極線、データ配線）とがゲート絶縁膜１５（図２及び３）を介して互いに略直交するように配列される。また、画素電極５が、これら走査線１１及び信号線３１がなす各交点に対応して、これら走査線１１及び信号線３１により画される各画素ドット開口の略全体を覆うように、マトリクス状に配列される。また、走査線１１及び信号線３１がなす各交点の付近には、走査線１１に印加される走査パルスにしたがい信号線３１から画素電極５への信号入力をスイッチングするためのＴＦＴ７が配置されている。ここではボトムゲート構造のＴＦＴを例にとり説明する。
アレイ基板１０には、下層から順に、モリブデン−タングステン合金（ＭｏＷ）膜またはアルミニウム（Ａｌ）系金属膜等からなる、走査線１１及びＴＦＴ７のゲート電極１１ａを含む第１導電層のパターンと、酸化シリコン層及び窒化シリコン層からなるゲート絶縁膜１５と、アルミニウム（Ａｌ）系金属膜等からなる、信号線３１、及びＴＦＴ７のソース及びドレイン電極３３，３２を含む第２導電層のパターンと、窒化シリコン膜等からなる層間絶縁膜４と、ＩＴＯ等の透明導電材料からなる、画素電極５を含む第３導電層のパターンとが重ね合わされて配されている。画素電極５は、層間絶縁膜４を貫くコンタクトホール４３を通じてＴＦＴ７のソース電極３３に電気的に接続されている（図３）。
したがって、液晶配向膜（不図示）を除けば、画素電極５がアレイ基板１０の最上層に位置する。
ＴＦＴ７は、詳しくは、図３に示すように、走査線１１の延在部１１ａをゲート電極としたボトムゲート構造で、ＴＦＴ７のチャネル部に対応する位置にチャネル保護膜を有するチャネルストッパー型である。このゲート電極１１ａを覆う個所に、ゲート絶縁膜１５を介して、アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ：Ｈ）等の半導体活性層３４が配置される。この半導体活性層３４の上には、略中央のチャネル部７１にチャネル保護膜２が配置され、チャネル部以外にリンドープアモルファスシリコン（ｎ^＋ａ−Ｓｉ：Ｈ）等からなるオーミックコンタクト層３９が積層配置される。さらにこの上には、ソース電極３３及びドレイン電極３２が配置される。
アレイ基板上の、信号線、走査線、ＴＦＴ及び画素電極等を形成する成膜及びパターニングの工程は、例えば、特開平９−１６００７６号や特開２０００−２６７５９５号に提案された製造方法にしたがい、信号線を含む配線層パターンとＴＦＴの半導体層のパターンとを一括してパターニングすることにより、少ないパターニング工程でもって効率的に行うことができる。
実施例のアレイ基板においては、図１に模式的に示すように、信号線３１−１の異物８による断線部９の近傍に、この断線部９を避けて迂回する形のバイパス配線６が設けられている。このバイパス配線６の両端部は、異物９により分断された信号線３１−１の各配線部分３１ａ及び３１ｂに対して、層間絶縁膜４を貫くコンタクトホール４１，４２を通じて接続されている。図示の例で、バイパス配線６の幅は、コンタクトホール４１，４２を覆う幅広の個所を除き、略一定である。
このようなバイパス配線６を設けるにあたり、画素電極５との導通または電気的なリークを防止するために、断線部９からバイパス配線６の配置個所に至るまでの領域で、画素電極５を構成するＩＴＯ膜が予め除去されている。
また、このような画素電極５の切り欠き５１の個所でのバックライト光の漏れを防止するために、バイパス配線６と、断線部９及びこの両側の配線部分３１ａ及び３１ｂにより囲まれる領域が、ほぼ、全面的に、金属製の遮光膜６５により覆われている。特に、図示の例においては、光漏れを最小限にすべく、遮光膜６５が、バイパス配線６の内縁に被さるように設けられている。
図１、図２及び図４を用いて、リペア部分の製造工程の概要について説明する。
アレイ基板の検査工程により、信号線３１−１に断線が生じていることが判明したならば、例えばＸ−Ｙ可動載置台及び顕微鏡装置を用いて断線部９の位置が正確に特定されるとともに、異物８による断線かどうかの判定が行われる。
異物８による断線である場合には、さらに異物８の概略寸法についても特定された後、以下の（１）〜（４）の工程が行われる。
（１）画素電極の切り欠き５１の形成（図４）
まず、断線部９に隣接する２つの画素電極５−１及び５−２のうち一方の画素電極５−１に切り欠き５１を設ける。断線部９の近傍の個所にレーザーを照射することにより、該個所にて画素電極５を構成するＩＴＯ膜を除去する。すなわち、レーザー蒸散加工法（Ｚａｐｐｉｎｇ法）により、一方の画素電極５−１における断線部９近傍の個所のＩＴＯ膜が除去される。
図示（図１〜２）の例では、信号線に沿った方向に断線部よりも少し細長い矩形状に切り欠き５１が形成される。
（２）コンタクトホール４１，４２の形成、及び異物の除去（図４）
また、断線部９の両側にある、信号線３１−１の配線部分３１ａ，３１ｂに、これらの上面を露出させるコンタクトホール４１，４２をそれぞれ設ける。これらコンタクトホール４１，４２は、断線部９から所定距離だけ離れた個所にレーザー光を照射して、該個所の絶縁膜４を除去する同様のレーザー蒸散加工法（Ｚａｐｐｉｎｇ法）で除去することにより行う。
さらに、同様のレーザー光照射による異物８の除去を行う。図示の例で、異物８を除去した断線部９の個所には、略矩形状の平底の凹部４４が形成されている。特には、異物８を確実に除去すべく、ゲート絶縁膜１５の上層部分まで除去されている。
（３）コの字状バイパス配線６の形成
次ぎに、レーザーＣＶＤを用いる局部的な金属層の堆積により、一方のコンタクトホール４１から他方のコンタクトホール４２へと、画素電極５の切り欠き５１の縁５１ａに沿って延びるバイパス配線６を形成する。バイパス配線６は、コンタクトホール４１，４２の底面４１ａ，４２ａ（図４）をも覆い、これにより直接両側の配線部分３１ａ，３１ｂの上面に接触することで電気的に接続される。この際、レーザーＣＶＤによる金属層の厚み、すなわちバイパス配線６の膜厚は、層間絶縁膜４の膜厚より大きいか、または同程度である。一具体例において、バイパス配線６の厚みが３００ｎｍであり、層間絶縁膜４の膜厚が２３０ｎｍである。したがって、コンタクトホール４１，４２の縁で金属層に不連続部分（「段切れ」）が生じることはない。
また、バイパス配線６は、画素電極５の切り欠きの縁５１ａから、リーク電流の発生を充分に防止するのに必要な間隔だけ離されている。また、この間隔は、バックライト光の漏れを充分に防止するよう、リーク電流防止のための必要最小限の間隔とされている。ここではこの間隔は５μｍとなるよう形成される。
このような金属層からなるバイパス配線６を通じて、断線部９により隔てられた両側の配線部分３１ａ及び３１ｂが、互いに導通することとなる。
（４）遮光膜パターン６５の形成
バイパス配線６と、断線部９及び配線部分３１ａ，３１ｂにより囲まれる領域を、全面的に、またはほぼ覆い尽くすように、遮光膜のパターン６５が、レーザーＣＶＤにより形成される。尚、この遮光パターンは、バイパス配線とは接続しない島状に形成する場合について説明したが、後述するように、バイパス配線と一体的に形成することも可能である。
このような遮光膜のパターン６５を配置することにより、バイパス配線６の内側での光漏れが防止されている。また、上述のようにバイパス配線６と画素電極の切り欠きの縁５１ａとの間隔を最小限とすることにより、この個所での光漏れも、最小限に抑えることができ、実用上ほとんど問題とならない程度とすることができる。
断線の原因となる異物８には、アレイ基板を構成するガラス基板１８からの破片や、成膜やドライエッチングの工程でチャンバーの壁から剥離される無機材料の破片が含まれる。これらの異物８は、一般に、安定であって、液晶層に影響を与える物質を染み出すことがなく、アレイ基板上に突き刺さったままであっても、上記のようなリペア後には何ら問題を引き起こさない。
以下に、レーザーＣＶＤ及びレーザー照射の条件についての具体例を挙げる。
レーザーＣＶＤによる導電層の堆積には、レーザー光源として、Ｎｄ^＋３：ＹＬＦレーザー装置を用い、この第３高調波（３４９ｎｍ）を使用した。
バイパス配線６の作成の際には、タングステン（Ｗ）を局部的に堆積させるように、ソースガスとしてタングステン含有カルボニル化合物、例えばＷ（ＣＯ）_６を用いた他、キャリアガスとしてアルゴンガス（Ａｒ）を用いた。また、例えば、連続発振のレーザー光であって、エネルギーレベルが１００ｍＷ（４ｋＨｚ）以上であるものを用い、配線幅が約５μｍ、膜厚が約０．３μｍの配線層が堆積されるようにした。
上記具体例のようにタングステン含有カルボニル化合物を用いるならば、レーザー光による分解・堆積効率が高く、成膜安定性が優れるので、好ましい。しかし、クロムカルボニル等の他のソースガスも場合により使用可能である。したがって、バイパス配線６をクロム（Ｃｒ）その他の金属により形成することもできる。一方、キャリアガスとしては、不活性であるアルゴンガスが好ましいが、窒素ガス等も使用可能である。
バイパス配線６の幅は、レーザー光のスリット幅やエネルギーレベルを調整して、例えば２〜２５μｍの範囲から適宜選択することができる。また、膜厚が例えば１．０μｍ以下の範囲から適宜選択することができる。
一方、画素電極５を構成するＩＴＯ膜を除去して切り欠き５１を設けるためには、例えば、上記と同様のレーザー装置を用い超音波Ｑスイッチ素子により変調されてパルス状に発振するレーザー光であって、レーザー発振器直後のエネルギーレベルが０．４〜０．６ｍＪ（１〜１０Ｈｚ）の範囲内であるものを用いる。
また、コンタクトホール４１，４２の形成のためのレーザーによる絶縁膜４の除去の際には、例えば、同様のレーザー光であって、エネルギーレベルが０．６ｍＪ（２Ｈｚ）を越えるものを用いる。
このように、レーザーＣＶＤによるバイパス配線６の形成と、レーザーによる切り欠き５１及びコンタクトホール４１，４２の形成とを、同一のレーザー装置でもって、効率よく行うことができる。
バイパス配線６の形成のためのレーザーＣＶＤの際には、画素電極５に近接した個所に配線を形成するため、画素電極がＩＴＯ等からなる透明電極である場合に、ＹＬＦレーザーの第３高調波といった紫外線領域のレーザー光を用いるのが好ましい。しかし、画素電極がアルミニウム系金属等の金属膜からなる反射型電極である場合には、ＹＬＦレーザーの第２高調波を用いることができる。
レーザー光の光源としては、上記具体例のようなＹＬＦレーザー、またはＹＡＧレーザーを用いるのが、上記範囲のエネルギーレベルを容易に得られることから好ましい。しかし、場合によっては炭酸ガスレーザーその他のレーザーを使用することも可能である。
本実施例において、バイパス配線６は、断線部９の近傍を迂回するコの字状配線であるとして説明したが、滑らかな曲線からなるＣ字状であっても良く、また、コの字状に代えて、一つの折り曲げ部のみを有するＬ字状であっても良い。
このように、バイパス配線を信号線の延在方向とは平面的に重複しない位置に形成することにより、バイパス配線の断線を抑制することができる。
＜実施例２＞
次ぎに、実施例２のアレイ基板及びその製造方法について、図５〜８を用いて説明する。
ここでのアレイ基板は、実施例１の場合と同様、ＴＦＴを各画素のスイッチング素子とした、ノーマリホワイトモードの透過型液晶表示装置用のアレイ基板である。但し、画素領域内には、絶縁性の厚型樹脂膜４５が、ＴＦＴや配線層のパターンと画素電極との間の層として設けられている（図７）。厚型樹脂膜は、一般に１〜１０μｍ、典型的には２〜４μｍの厚さを有する低誘電率の有機樹脂からなり、これを介して重ねられる画素電極と信号線等との間での、電気容量の発生や短絡のおそれを充分に小さくすることを可能にするものである。
厚型樹脂膜４５は、図７に示す例において層間絶縁膜４上に積層されているが、層間絶縁膜４に代えて設けられても良い。
図５の模式的な断面斜視図には、信号線の断線を矯正したアレイ基板１０’の要部を示す。また、図６の模式的な平面図には、矯正個所及びその周囲の画素ドットの構成について示す。
本実施例におけるアレイ基板１０’の構成は、リペア部分が多少異なる他は、厚型樹脂膜４５の存在を除き、上記実施例１と全く同様である。
リペア部分においても、図５〜６に示すように、実施例１と同様、信号線３１の断線部９を迂回して延びる一種のバイパス配線６’が設けられており、これにより、信号線の両配線部分３１ａ及び３１ｂが導通されている。また、図示の具体例において、断線部９には、実施例１の場合と同様の、矩形状の凹部４４がリペアにより形成されている。
しかし、本実施例のバイパス配線６’は、コの字状でなく、略矩形状のベタ（ｓｏｌｉｄ）パターンとして設けられている。すなわち、実施例１のコの字状バイパス配線６がその内側へと、断線部９の凹部４４の縁にまで延在されており、実施例１における遮光膜６５に相当する部分は、矩形状のバイパス配線６’に一体に含まれている。
また、図５中に示すように、本実施例のバイパス配線６’は、厚型樹脂膜４５を除去して層間絶縁膜４を露出させた略矩形状の樹脂膜抜き部４６中に設けられている。この樹脂膜抜き部４６を囲む、厚型樹脂膜４５の端面４５ａの上縁は、画素電極５の切り欠き５１の縁にほぼ一致している。そして、この厚型樹脂膜４５の端面４５ａは、バイパス配線６’の縁から延在された金属遮光膜６６により被覆されている。
さらには、図６中に示す例において、画素電極５の切り欠き５１は、断線部９から見て、バイパス配線６’の逆側にも、設けられており、これにより、隣の画素電極５−２と、バイパス配線６’との短絡が防止されている。
以下、リペア部分の製造工程を通じて、本実施例について、より詳細に説明する。
例えば特開２０００−２９０５５（ＵＳ Ａｐｐｌｎ．Ｎｏ．０９／３４９２４５）に記載の方法で、アレイ基板を作製した後、検査工程が行われる。アレイ基板の検査工程により、信号線３１−１に断線が生じていることが判明したならば、例えばＸ−Ｙ可動載置台及び顕微鏡装置を用いて、断線部９の位置、及び、断線部分９の寸法、すなわち、両側の配線部分３１ａ，３１ｂ間の間隔ｄが特定される（図８上段）。
（１）画素電極の切り欠き５１及び厚型樹脂膜の抜き部４６の形成（図８中段）
実施例１で説明したと同様のレーザー蒸散加工法により、断線部９の近傍で、画素電極５及び厚型樹脂膜４５を矩形状に除去して、層間絶縁膜４を露出させる。これにより、断線部９を挟む一方の画素電極５−１の側に、画素電極の切り欠き５１、及び、樹脂膜抜き部４６が形成される。
この際、図６に示す例において、断線部９を挟む他方の画素電極５−２についても、切り欠き５１−２が設けられる。但し、切り込みの寸法は、樹脂膜抜き部４６を設ける側に比べて、かなり小さい。この切り込みの寸法は、コンタクトホール４１，４２や断線部９の個所と離間して、これらの個所に堆積される金属膜との短絡を防止できる程度に設定される。
（２）断線部の除去（図８中段）
断線部９の個所にて、同様のレーザー蒸散加工法により、ゲート絶縁膜１５にまで達する凹部４４を設ける。この際、凹部４４の寸法は、図示の例で、配線部分３１ａ，３１ｂ間の間隔ｄと略一致するようにしている。
（３）コンタクトホール４１，４２の形成（図８下段）
さらに、同様のレーザー蒸散加工法により、断線部９の両側に同様のコンタクトホール４１，４２を設ける。すなわち、断線部９により隔てられた、信号線３１−１の配線部分３１ａ，３１ｂの上面を、それぞれ露出させる。
図示の例で、コンタクトホール４１，４２は、断線部９に設けた凹部４４の縁から所定距離だけ離れた個所に設けられているが、凹部４４と連続するように設けることもできる。
図示の例では異物８が存在しないが、異物の残存の有無を検出することなく、凹部４４を設けるとするならば、検出工程が簡略化され、リペア工程を一定の操作により行うことができる。
但し、厚型樹脂膜４５の除去後、断線部９に異物が残存していることが判明した場合にのみ、凹部４４を設けても良い。なお、凹部４４を設けない場合、リペア用のＣＶＤ配線は、断線部９をも含むめて形成されることとなる。しかし、確実なリペアのためには、断線部９を迂回する「バイパス配線」部分と、断線部９を覆う部分とが合わさった矩形状等のパターンを、レーザーＣＶＤで設けることとなる。すなわち、この場合も一種のバイパス配線を設けることに変わりはない。
（４）矩形ベタパターン状のバイパス配線６’の形成（図５〜６）
実施例１で説明したと同様のレーザーＣＶＤにより、樹脂膜抜き部４６をほぼ全面的に覆うように金属層が堆積される。そのため、樹脂膜抜き部４６内で層間絶縁膜４上に形成されるバイパス配線６’は、コンタクトホール４１，４２を覆う個所を除き、一つの略矩形のベタパターンをなす。
また、厚型樹脂膜４５の端面４５ａを覆う金属遮光膜６６が、バイパス配線６’の縁から連続するように形成されて、該端面４５ａからの光漏れを防止する。厚型樹脂膜４５の厚みは、例えば４〜５μｍにも達するので、多くの場合、端面４５ａからの光漏れを防止する必要があるのである。
図示の例では、光漏れの防止を優先して、金属遮光膜６６が樹脂膜端面４５ａの上縁付近にまで達している。しかし、画素電極５−１との短絡の防止を優先する場合には、端面４５ａの上縁付近で、金属遮光膜６６が省かれるようにすることもできる。
なお、図示の例では、断線部９に設けた凹部４４の底面及び壁面にも、レーザーＣＶＤにより、同時に金属層６５，６７が堆積されている。しかし、図５中に示すように、凹部４４の底面の金属層６５と、壁面の金属層６７との間には段切れ６５ａが生じている。そのため、壁面の金属層６７とバイパス配線６’とが電気的に導通しても、壁面の金属層６７と凹部４４の底面の金属層６５との間では、電気的な導通が、全く行われていないか、または、部分的にのみ行われている。
したがって、断線部９により分断された両配線部分３１ａ及び３１ｂ間の電気的な導通は、断線部９にある凹部４４を迂回して延びる、略矩形ベタパターン状のバイパス配線６’を通じて行われる。
本実施例において、バイパス配線６’を配置する個所で厚型樹脂膜４５を予め除去しておくのは、次のような理由からである。
（ｉ）樹脂膜のクラックによる断線等の防止
厚型樹脂膜４５が、通常、アクリル系樹脂といった材料からなるため、レーザーＣＶＤの際の高熱を受けると、クラックが生じる場合がある。そのため、厚型樹脂膜４５上にそのままバイパス配線６’を設けた場合には、下地のクラックに起因して、断線などが生じることがある。
（ｉｉ）コンタクトホール４１，４２の縁での段切れの防止
コンタクトホール４１，４２が、層間絶縁膜４のみならず厚型樹脂膜４５をも貫くものであると、コンタクトホールの壁面をかなり緩やかなテーパー状にしないと、導電層の段切れを生じるおそれがある。ところが、レーザー照射によりコンタクトホール４１，４２を設けるため、緩やかなテーパー状にするのは難しい。
したがって、厚型樹脂膜４５を除去しておくことにより、確実なリペアが行われる。
バイパス配線６’は、寸法構成の一具体例において、コンタクトホール４１，４２被覆個所を除き、２０μｍ（信号線３１に沿った方向）×１０μｍ（信号線３１に垂直の方向）の矩形のベタパターンをなしている。
以上に説明した各実施例によると、信号線の断線をリペアするにあたり、成膜、露光等のパターニング工程を行う必要や、リペア用の予備配線を設けておく必要がなく、また、異物による断線の場合にも必ずしも異物を除去する必要がない。そのため、リペアのための工程に起因して、新たな不良や不具合を発生させるおそれがなく、また、周縁部非表示領域の幅を増加させたり画素開口率その他に悪影響を与えることもない。
特には、異物に起因する断線の場合、異物の種類や性状及び寸法形状に拘わらず、リペア用の配線に段切れ等の不良が生じることなく、簡便で低コストの方法により確実にリペアを行うことができる。
上記実施例により、断線欠陥が検出された不良品のアレイ基板から、充分に正常に動作するアレイ基板を確実に得ることができるため、アレイ基板の製品歩留まりを向上することができる。しかも、ほとんど最小限の工程負担及び装置負担により確実にリペアを行うことができるため、アレイ基板の製造効率を向上させるとともに、アレイ基板の製造コストを全体として低減することができる。また、不良品を廃棄するための工程及びコスト負担を低減することともなる。
上記実施例においては、信号線が異物により断線した場合のリペア、及び、異物によるかどうか判定せずに行うリペアについてだけ説明した。しかし、断線部が異物によるものかどうかの判定の後、異物によらない断線については、画素の切り欠きを設けずに、信号線に重なって延びるリペア配線を、同様のレーザーＣＶＤにより設けることができる。
また、異物による断線以外であると判断される断線についても、上記と同様、断線部を迂回するバイパス配線によるリペアを行うことができる。この場合、リペア工程が若干複雑になるものの、段切れ等の不良の発生のおそれをより少なくして線欠陥をより確実にリペアすることができる。
上記実施例によると、バイパス配線６の長さが信号線３１に比べて非常に短く、また、充分な幅及び厚みを有するように形成されるため、リペア後の信号線３１の電気抵抗はほとんど上昇しない。したがって、駆動周波数が高くなった場合にも書き込み不足等の不良が生じるのを防ぐことができる。
特には、実施例２のように、バイパス配線と、その内側の金属の遮光膜とを一体にした矩形状等のベタパターンとする場合、配線抵抗を、かなり小さくすることができる。また、場合によっては、バイパス配線を信号線の両側に設けることもできる。すなわち、１つの断線部に対して２つのバイパス配線を設けることもできる。
上記実施例１では、画素電極の切り欠き５１を矩形状に設け、これに併せてバイパス配線６をコの字状に設けているので、レーザー照射スポットの位置合わせが容易となる。また、バイパス配線６の内側の領域が対応して矩形状となるので、レーザーＣＶＤを用いる遮光膜を矩形状に配置すれば良く、遮光膜形成のための操作も容易になる。
また、実施例２においても、画素電極の切り欠き５１及び樹脂膜抜き部４６を矩形状に設けているので、矩形ベタパターン状のバイパス配線６’を設けるにあたり、レーザー照射スポットを信号線方向に走査すれば良いので、位置合わせや、照射スポット移動の操作が容易になる。
上記各実施例においては、信号線の断線を矯正するリペアについて説明したが、走査線の断線のリペアも全く同様に行うことができる。また、ＴＦＴがトップゲート型であっても全く同様である。
上記各実施例においては、異物８が後の工程で剥離して悪影響を及ぼすおそれに鑑み、異物８を除去して層間絶縁膜に凹部４４を形成したが、そのようなおそれがない場合には、いうまでもなく、断線部９に凹部４４を設ける必要がない。
上記実施例においては、信号線が層間絶縁膜により覆われるとして説明したが、信号線が画素電極とともに同一の絶縁膜上に配置されていても良い。この場合には、断線部の両側で信号線を露出させるコンタクトホールを設ける必要がない。また、層間絶縁膜を介して、金属層からなる信号線とＩＴＯ膜からなる冗長配線とが重ね合わされる構造であって、異物により冗長配線もが断線している場合に、冗長配線の部分同士をバイパス配線により接続するのであっても良い。
また、信号線または走査線が、これらの交点の付近で断線を生じた場合には、バイパス配線６を収納配置するための画素電極切り欠き部５１を、隣接する２つの画素電極の角部にわたって設け、バイパス配線６が走査線１１を横切って延びるようにすることもできる。この際、交点の個所の異物により、走査線１１にも断線が生じているのであれば、走査線１１の断線をリペアするためのバイパス配線６等のリペア部をも設けることができる。
＜実施例３＞
次ぎに、実施例３のアレイ基板及びその製造方法について、図９〜１０を用いて説明する。
図９の模式的な断面斜視図には、引き出し配線１２−１の断線を矯正したアレイ基板１０の要部を示す。また、図１０の部分平面図には、矯正を行った部分を含む、アレイ基板１０の周縁部の構成について模式的に示す。
本実施例のアレイ基板は、実施例１と同様のアレイ基板１０において、画素領域内の信号線に代えて、周縁部の引き出し配線１２の断線をリペアしたものである。
引き出し配線は、画素領域内の信号線または走査線から、基板端１０ａ付近の領域へと引き出す配線である（図１０）。ここでは信号線からの引き出し配線も、走査線と同時に形成される金属配線により形成され、コンタクトホールを経て、信号線の端部と接続される。また、引き出し配線１２の外側端部には、外部からの接続用、または検査用の、パッド１３が設けられている。
図示の例では、異物等による断線部９にて、上記実施例と同様のレーザー照射により、断線部９の個所に、ガラス基板１８を露出させる凹部４４を設けている。また、同様の操作により、断線部９の両側の配線部分１２ａ，１２ｂの上面をそれぞれ露出させるコンタクトホール４１，４２と、バイパス配線６とを設けている。
ここで、バイパス配線６は、断線部９の付近を迂回する、コの字状、ないしは切り欠き付きの矩形ベタパターン状である。ここで、バイパス配線６の線幅は、引き出し配線１２の線幅の少なくとも約２〜３倍となっている。詳しくは、コンタクトホール４１，４２を覆う個所、及び、これから引き出し配線１２に垂直に延びる個所６ａ，６ｂにおいて、引き出し配線１２の約２〜３倍である。また、信号線３１に沿った方向に延びる矩形ベタパターン状の個所６ｃにおいて、引き出し配線１２の幅の約２〜４倍である。
図９〜１０に示す具体例において、バイパス配線６の矩形ベタパターン状の個所６ｃは、隣の引き出し配線１２−２と、さらに隣の引き出し配線１２−３との間にまで延びている。
また、図１０に示す具体例においては、隣り合う２つの引き出し配線１２−１，１２−２の同一の個所にて、リペアが行われている。そのため、バイパス配線６がそれぞれ、逆側に形成されている。なお、図示の例において、バイパス配線６は、シール材配置領域１０ｂ内に位置するため、表示パネルを組み立てた後には、バイパス配線が外部に露出することがない。
このようなリペア部分の構成により、上記実施例１〜２の場合と同様、断線部のリペアを、ほとんど最小限の工程負担及び装置負担により、確実に行うことができる。また、本実施例においても、断線の原因となった異物を必ずしも除去する必要がない。
上記各実施例においては、アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）ＴＦＴタイプのアレイ基板について説明したが、多結晶シリコン（ｐ−Ｓｉ）ＴＦＴタイプ等のアレイ基板であっても同様である。この場合、例えば、特開２０００−３３０４８４や特開２００１−３３９０７０に記載の方法により作成したアレイ基板について、上記と同様の方法によりリペアを行うことができる。
＜産業上の利用可能性＞
画素領域内の配線に生じた断線について、断線の種類に拘わらず、特には断線の原因となる異物の種類や寸法・形状に拘わらず、確実にリペアを行うことができる。
【図面の簡単な説明】
図１は、実施例１のアレイ基板におけるリペア個所の構造を模式的に示す要部断面斜視図である。
図２は、実施例１のアレイ基板における、リペア個所を含む画素ドットの全体を模式的に示す要部平面図である。
図３は、実施例１のアレイ基板におけるＴＦＴ近傍の構造を示す積層断面図である。
図４は、実施例１のアレイ基板の製造方法における、レーザー蒸散加工について説明するための、要部断面斜視図による工程図である。
図５は、実施例２のアレイ基板におけるリペア個所の構造を模式的に示す要部断面斜視図である。
図６は、実施例２のアレイ基板における、リペア個所を含む画素ドットの全体を模式的に示す要部平面図である。
図７は、実施例２のアレイ基板におけるＴＦＴ近傍の構造を示す積層断面図である。
図８は、実施例３のアレイ基板の製造方法における、レーザー蒸散加工について説明するための、要部断面斜視図による工程図である。
図９は、実施例３のアレイ基板におけるリペア個所の構造を模式的に示す要部断面斜視図である。
図１０は、実施例３のアレイ基板における、リペア個所を含む周縁部を模式的に示す要部平面図である。

Claims (11)

1. 複数の走査線と、第１絶縁膜を介してこの走査線に略直交して配列される複数の信号線と、これら走査線及び信号線がなす各交点の近傍にそれぞれ配置され一の端子が前記信号線に電気的に接続されるスイッチング素子と、これら走査線、信号線及びスイッチング素子を含む積層配線パターンを被覆する第２絶縁膜と、この第２絶縁膜上にて前記各交点にそれぞれ対応してマトリクス状に配列される画素電極と、前記第２絶縁膜を貫き前記スイッチング素子の他の端子を前記画素電極に導通させる画素電極用コンタクトホールとを備えた平面表示装置用のアレイ基板において、
   前記信号線または走査線に生じた断線部と、
   前記断線部の両側で前記第２絶縁膜を貫いて前記信号線または走査線の上面を露出させる一対のコンタクトホールと、
   前記一対のコンタクトホールの一方から他方へと前記断線部を迂回するように延び、前記断線部の両側を電気的に接続するバイパス配線と、
   前記断線部の近傍から前記バイパス配線の配置個所に至る領域で前記画素電極が除去された画素電極切り欠き部とを備え、
   前記バイパス配線が前記断線部の近傍を迂回して前記切り欠きの縁に沿って延び、
   前記バイパス配線と、前記断線部及びこの両側の配線部分とにより囲まれる領域に、遮光膜のパターンが配置されたことを特徴とするアレイ基板。
2. 複数の走査線と、第１絶縁膜を介してこの走査線に略直交して配列される複数の信号線と、これら走査線及び信号線がなす各交点の近傍にそれぞれ配置され一の端子が前記信号線に電気的に接続されるスイッチング素子と、これら走査線、信号線及びスイッチング素子を含む積層配線パターンを被覆する第２絶縁膜と、この第２絶縁膜上にて前記各交点にそれぞれ対応してマトリクス状に配列される画素電極と、前記第２絶縁膜を貫き前記スイッチング素子の他の端子を前記画素電極に導通させる画素電極用コンタクトホールとを備えた平面表示装置用のアレイ基板において、
   前記信号線または走査線に生じた断線部と、
   前記断線部の両側で前記第２絶縁膜を貫いて前記信号線または走査線の上面を露出させる一対のコンタクトホールと、
   前記一対のコンタクトホールの一方から他方へと前記断線部を迂回するように延び、前記断線部の両側を電気的に接続するバイパス配線と、
   前記断線部の近傍から前記バイパス配線の配置個所に至る領域で前記画素電極が除去された画素電極切り欠き部とを備え、
   前記バイパス配線が、前記断線部の近傍に至るまで延在されて、前記画素電極切り欠き部の内側の略全体を覆うベタパターンをなすことを特徴とするアレイ基板。
3. 複数の走査線と、第１絶縁膜を介してこの走査線に略直交して配列される複数の信号線と、これら走査線及び信号線がなす各交点の近傍にそれぞれ配置され一の端子が前記信号線に電気的に接続されるスイッチング素子と、これら走査線、信号線及びスイッチング素子を含む積層配線パターンを被覆する第２絶縁膜と、この第２絶縁膜上にて前記各交点にそれぞれ対応してマトリクス状に配列される画素電極と、前記第２絶縁膜を貫き前記スイッチング素子の他の端子を前記画素電極に導通させる画素電極用コンタクトホールとを備えた平面表示装置用のアレイ基板において、
   前記信号線または走査線に生じた断線部と、
   前記断線部の両側で前記第２絶縁膜を貫いて前記信号線または走査線の上面を露出させる一対のコンタクトホールと、
   前記一対のコンタクトホールの一方から他方へと前記断線部を迂回するように延び、前記断線部の両側を電気的に接続するバイパス配線と、
   前記断線部の近傍から前記バイパス配線の配置個所に至る領域で前記画素電極が除去された画素電極切り欠き部とを備え、
   前記第２絶縁膜が、厚さ１μｍ以上の絶縁性の樹脂膜、またはこれを含む積層膜であり、前記バイパス配線は、前記樹脂膜を除去して該樹脂膜の下層にある非樹脂材料の絶縁膜を露出させた領域に設けられたことを特徴とするアレイ基板。
4. 前記第２絶縁膜が、厚さ１μｍ以上の絶縁性の樹脂膜、またはこれを含む積層膜であり、前記バイパス配線は、前記樹脂膜を除去して該樹脂膜の下層にある非樹脂材料の絶縁膜を露出させた領域に設けられたことを特徴とする請求項２に記載のアレイ基板。
5. 複数の走査線と、この走査線に略直交して配列される複数の信号線と、これら走査線及び信号線がなす各交点にそれぞれ対応するようにマトリクス状に配列される画素電極と、前記各交点の近傍にそれぞれ設けられ前記信号線から前記画素電極への信号入力を行なうスイッチング素子とを備えた平面表示装置用のアレイ基板を製造する方法であって、
   一連の成膜及びパターニングにより、前記走査線、前記信号線、前記画素電極及び前記スイッチング素子を完成させる成膜・パターニング工程と、
   この成膜・パターニング工程の後に、画素領域中にある一の配線の断線部及びその位置を検出する工程と、
   前記断線部の近傍領域のうち、前記一の配線により画される一方の側、または両側において、前記画素電極をなす導電膜をレーザー照射により除去して該画素電極に切り欠きを設ける工程と、
   前記切り欠きの内側にてレーザーＣＶＤによる導電層の堆積を順次又は連続して行うことにより、前記断線部を迂回して前記断線部の両側の配線部分を互いに導通させるためのバイパス配線を設ける工程とを備えたことを特徴とするアレイ基板の製造方法。
6. 複数の走査線と、第１絶縁膜を介してこの走査線に略直交して配列される複数の信号線と、これら走査線及び信号線がなす各交点の近傍にそれぞれ配置され一の端子が前記信号線に電気的に接続されるスイッチング素子と、これら走査線、信号線及びスイッチング素子を含む積層配線パターンを形成する一連の工程と、
   これらを被覆する第２絶縁膜を形成する工程と、
   この第２絶縁膜上に、前記各交点にそれぞれ対応してマトリクス状に画素電極を設ける工程と、
   前記第２絶縁膜を貫き前記スイッチング素子の他の端子を前記画素電極に導通させる画素電極用コンタクトホールを設ける工程とを備えた平面表示装置用のアレイ基板の製造方法において、
   画素領域中にある一の配線の断線部及びその位置を検出する工程と、
   前記断線部の近傍領域のうち、前記一の配線により画される一方の側、または両側において、前記画素電極をなす導電膜をレーザー照射により除去して該画素電極に切り欠きを設ける工程と、
   前記一の配線上における該断線部の両側にて、レーザー照射により前記一の配線を覆う絶縁膜を除去することで、前記断線部の両側に一対のコンタクトホールを設ける工程と、
   前記切り欠き内にてレーザーＣＶＤによる導電層の堆積を順次又は連続して行うことにより、前記断線部を迂回して前記一対のコンタクトホールの一方から他方へと延び前記断線部の両側の配線部分を互いに導通させるためのバイパス配線を設ける工程とを備えたことを特徴とするアレイ基板の製造方法。
7. 前記バイパス配線工程において、前記断線部の近傍を迂回して前記切り欠きの縁に沿って延びるバイパス配線が形成され、
   この後、該バイパス配線と、前記断線部及びこの両側の配線部分とにより囲まれる領域にて、レーザーＣＶＤによる導電層の堆積を行うことにより、該領域を覆う遮光膜のパターンを形成する工程を備えたことを特徴とする請求項５または６に記載のアレイ基板の製造方法。
8. 前記第２絶縁膜として、厚さ１μｍ以上の絶縁性の樹脂膜、またはこれを含む積層膜を設け、
   レーザー照射により、前記画素電極の切り欠きを設けるとともに、該切り欠き内の領域にて前記樹脂膜を除去してその下層の絶縁膜を露出させることを特徴とする請求項６に記載のアレイ基板の製造方法。
9. 前記バイパス配線として、前記切り欠きの内側を埋めるベタパターンを設けることを特徴とする請求項５、６または８に記載のアレイ基板の製造方法。
10. レーザーＣＶＤにより、前記バイパス配線を設けるとともに、前記樹脂膜の端面を被覆する金属遮光膜を設けることを特徴とする請求項８に記載のアレイ基板の製造方法。
11. 前記断線部が異物の介在による断線部であると判定した場合に、前記切り欠きを設ける工程、及び前記バイパス配線を設ける工程を行い、その他の断線部であると判定した場合に、前記一の配線に沿って延びる接続配線をレーザーＣＶＤによって設けることを特徴とする請求項５または６に記載のアレイ基板の製造方法。

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