JP3756342B2 - 液晶表示装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は液晶表示装置に係り、特に、いわゆる横電界方式と称される液晶表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
いわゆる横電界方式と称される液晶表示装置は、液晶を介して互いに対向配置される各透明基板のうち一方の透明基板の液晶側の各画素領域に、映像信号線からの選択された映像信号が供給される画素電極と、この画素電極と離間されて配置され基準信号線からの基準信号が供給される基準電極とを備え、
前記画素電極と基準電極との間に発生される電界によってそれらの間の液晶の光透過率を制御する構成となっている。
このような液晶表示装置は、その表示面に対して大きな角度視野から観察しても鮮明な映像を認識でき、いわゆる角度視野に優れたものとして知られるに到っている。
なお、このような液晶表示装置ついては、たとえば特公平５−５０５２４７公報、特公昭６３−２１９０７号公報に詳述されている。
そして、このような液晶表示装置は、近年において、さらに大型化、および高精細化されるようになってきている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このような大型化、および高精細化されるに到り、その製造において信号線の断線による歩留まりの低下が発生し、該信号線の中でも特に映像信号線における断線が多いことが指摘されるに到っている。
すなわち、光利用効率（開口率）を向上させるために、走査信号線、基準電圧信号線、および映像信号線のそれぞれにおいてその配線幅が小さくなっていく傾向にあるが、各画素が縦ストライプ状になっている場合には、映像信号線がその占有領域の制限上の問題から特に細線化された構成となっているからである。
映像信号線の断線は、その映像信号線を介して映像信号を供給しなければならない画素のうちの大半が駆動されなくなることから、その修復を行うことが生産コスト上賢明となる。
本発明はこのような事情に基づいてなされたもので、極めて簡単な構成で映像信号線の修復を行い得る液晶表示装置を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、以下のとおりである。
すなわち、液晶を介して互いに対向配置される各透明基板のうち一方の透明基板の液晶側の各画素領域に、映像信号線からの選択された映像信号が供給される画素電極と、この画素電極と離間されて配置され基準信号線からの基準信号が供給される基準電極とを備え、
前記画素電極と基準電極との間に発生される電界によってそれらの間の液晶の光透過率を制御する液晶表示装置において、
前記画素領域に前記映像信号線の該画素領域における２個所の部分で短絡し得る導体層が形成されていることを特徴とするものである。
このように構成された液晶表示装置は、映像信号線に断線が生じた場合でも、その断線個所を間にした２個所の部分で短絡し得る導体層が備えられたものとなっている。
そして、この導体層は画素領域において比較的長さの短い迂回回路として形成されることから極めて簡単な構成として形成できることになる。
【０００５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による液晶表示装置の一実施例を図面を用いて説明する。
実施例１．
〔液晶表示装置の等価回路〕
本実施例の液晶表示装置は、いわゆる横電界方式のアクティブ・マトリックス型からなり、その等価回路は図２に示すようになっている。同図は回路図ではあるが、実際の幾何学的配置に対応して描かれている。
同図において、液晶を介して互いに対向配置される各透明基板のうち一方の透明基板ＳＵＢの液晶側の面に、そのｘ方向（行方向）に延在しｙ方向（列方向）に並設される走査信号線ＧＬおよび基準電圧信号線ＣＬとが形成されている。
【０００６】
この場合、同図では、透明基板ＳＵＢの上方から、走査信号線ＧＬ、この走査信号線ＧＬと比較的大きく離間された基準電圧信号線ＣＬ、この基準電圧信号線ＣＬと近接された走査信号線ＧＬ、この走査信号線ＧＬと比較的大きく離間された基準電圧信号線ＣＬ、…というように順次配置されている。
そして、これら走査信号線ＧＬおよび基準電圧信号線ＣＬとそれぞれ絶縁されてｙ方向に延在しｘ方向に並設される映像信号線ＤＬが形成されている。
【０００７】
ここで、走査信号線ＧＬ、基準電圧信号線ＣＬ、および映像信号線ＤＬのそれぞれによって囲まれる矩形状の比較的広い面積の各領域において単位画素が形成される領域となるが、一画素に寄与する信号線は前記走査信号線ＧＬ、基準信号線ＣＬ、および互いに隣接する映像信号線ＤＬのうち一方の映像信号線ＤＬ（図中、左側の映像信号線ＤＬ）となっている。他方の映像信号線ＤＬ（図中、右側の映像信号線ＤＬ）は右側に隣接する他の画素に寄与するようになっているからである。
そして、これら各単位画素がマトリックス状に配置されて表示面を構成するようになっている。なお、この画素の詳細な構成は以下に詳述する。
【０００８】
そして、この透明基板ＳＵＢには、その外部回路として垂直走査回路ＧＤＲＶおよび映像信号駆動回路ＤＤＲＶが備えられ、該垂直走査回路ＧＤＲＶによって前記走査信号線ＧＬのそれぞれに順次走査信号（電圧）が供給され、そのタイミングに合わせて映像信号駆動回路ＤＤＲＶから映像信号線ＤＬに映像信号（電圧）が供給されるようになっている。
【０００９】
なお、垂直走査回路ＧＤＲＶおよび映像信号駆動回路ＤＤＲＶには、電源装置・信号変換装置から電源および画像情報が表示データ及び制御信号に分けられて供給されるようになっている。
また、基準電圧信号線ＣＬには前記電源装置・信号変換装置内の基準信号駆動回路ＣＤＲＶから基準電圧信号が供給されるようになっている。
【００１０】
ここで、この実施例では、特に、基準電圧信号は各基準電圧信号線ＣＬの両端から供給される構成となっている。
この各基準電圧信号線ＣＬに基準電圧信号を供給する端子ＣＬＩＥが一つである場合、その端子ＣＬＩＥから各基準電圧信号線ＣＬへの両端に引き回わす配線層を低抵抗層とすることによって、各基準電圧信号線ＣＬに伝達される基準電圧信号の波形の歪みを低減できるが、この実施例では、映像信号線ＤＬの修復に必要となる構成となっている。
このため、この実施例では、端子ＣＬＩＥから各基準電圧信号線ＣＬへの両端に引き回わす配線層は必ずしも低抵抗層となっている必要はない。
【００１１】
〔画素の構成〕
図１は前記単位画素の構成を示す平面図である。なお、図１のIII−III線における断面図を図３に示している。
図１において、透明基板ＳＵＢの主表面に、ｘ方向に延在する基準電圧信号線ＣＬと、この基準電圧信号線ＣＬと（−）ｙ方向に比較的大きく離間されかつ平行に走査信号線ＧＬが形成されている。これら基準電圧信号線ＣＬと走査信号線ＧＬはたとえばＣｒあるいはその合金で形成されている。
【００１２】
ここで、基準電圧信号線ＣＬには、３本の基準電極ＣＥが一体に形成されている。すなわち、そのうちの２本の基準電極ＣＥは、一対の後述する映像信号線ＤＬとで形成される画素領域のｙ方向辺、すなわち前記それぞれの映像信号線ＤＬに近接して（−）ｙ方向に走査信号線ＧＬの近傍にまで延在されて形成され、残りの１本はそれらの間に形成されている。
ここで、この実施例では、各基準電極ＣＥのうち、後に詳述する映像信号線ＤＬに隣接するものであってその一方の基準電極ＣＥ（各画素領域において図中右側の基準電極に相当する）は、その端部が（＋）ｘ方向に延在するようにして形成され、その延在部が映像信号線と重畳されるように構成されている。
そして、これら走査信号線ＧＬ、基準電圧信号線ＣＬ、および基準電極ＣＥが形成された透明基板ＳＵＢの表面にはこれら走査信号線ＧＬ等をも被ってたとえばシリコン窒化膜からなる絶縁膜ＧＩ（図３参照）が形成されている。この絶縁膜ＧＩは、後述する映像信号線ＤＬに対しては走査信号線ＧＬおよび基準電圧信号線ＣＬとの交差部に対する層間絶縁膜として、薄膜トランジスタＴＦＴの形成領域に対してはゲート絶縁膜として、蓄積容量ＣＳＴＧの形成領域に対しては誘電体膜として機能するようになっている。
【００１３】
この絶縁膜ＧＩの表面には、まず、その薄膜トランジスタＴＦＴの形成領域において半導体層ＡＳが形成されている。この半導体層ＡＳはたとえばアモルファスＳｉからなり、走査信号線ＧＬ上において映像信号線ＤＬに近接された部分に重畳して形成されている。これにより、走査信号線ＧＬの一部が薄膜トランジスタＴＦＴのゲート電極を兼ねた構成となっている。
そして、前記絶縁膜ＧＩの表面には、図１に示すように、そのｙ方向に延在しｘ方向に並設される映像信号線ＤＬが形成されている。この映像信号線ＤＬはたとえばＣｒあるいはその合金で形成されている。
そして、映像信号線ＤＬは、薄膜トランジスタＴＦＴの前記半導体層ＡＳの表面の一部にまで延在されて形成されたドレイン電極ＤＥが一体となって備えられている。
【００１４】
さらに、画素領域における絶縁膜ＧＩの表面には画素電極ＰＥが形成されている。この画素電極ＰＥは前記基準電極ＣＥの間を走行するようにして形成されている。すなわち、画素電極ＰＥの一端は前記薄膜トランジスタＴＦＴのソース電極ＳＥを兼ね、そのまま（＋）ｙ方向に延在され、さらに基準信号線ＣＬ上に沿ってｘ方向に延在された後に、（−）方向に延在して他端を有するコ字形状となっている。
この場合、画素電極ＰＥの基準電圧信号線ＣＬに重畳される部分は、前記基準電圧信号線ＣＬとの間に誘電体膜としての前記絶縁膜ＧＩを備える蓄積容量ＣＳＴＧを構成している。この蓄積容量ＣＳＴＧによってたとえば薄膜トランジスタＴＦＴがオフした際に画素電極ＰＥに映像情報を長く蓄積させる効果等を奏するようになっている。
【００１５】
なお、前述した薄膜トランジスタＴＦＴのドレイン電極ＤＥとソース電極ＳＥとの界面に相当する半導体層ＡＳの表面にはリン（Ｐ）がドープされて高濃度層となっており、これにより前記各電極におけるオーミックコンタクトを図っている。この場合、半導体層ＡＳの表面の全域には前記高濃度層が形成されており、前記各電極を形成した後に、該電極をマスクとして該電極形成領域以外の高濃度層をエッチングするようにして上記の構成とすることができる。
【００１６】
そして、このように薄膜トランジスタＴＦＴ、映像信号線ＤＬ、画素電極ＰＥ、および蓄積容量ＣＳＴＧが形成された絶縁膜ＧＩの上面にはたとえばシリコン窒化膜からなる保護膜ＰＡＳ（図３参照）が形成されている。
【００１７】
このように構成された液晶表示装置は、図１から明らかになるように、各画素において、該画素に寄与する映像信号線ＤＬが、その一方の側（図中では左側）の基準電極ＣＥおよびそれに接続されている基準電圧信号線ＣＬによって迂回回路を構成し得る可能性をもって形成されている。
このような構成としたのは、上述したような極めて簡単な構成によって、映像信号線ＤＬに断線が生じた場合に、その修復を容易に行い得るためである。
【００１８】
〔映像信号線の修復方法〕
図４は、映像信号線ＤＬが断線した場合におけるその修復方法を示した平面図である。
映像信号線ＤＬが図中ＤＥＦに相当する個所で断線した場合、該映像信号線ＤＬが寄与する画素であって、該断線以降の（−）方向に並列される各画素は全て駆動不可能となる。
【００１９】
この場合、次の（１）から（４）の操作を行うことによって映像信号線ＤＬの修復ができるようになる。
（１）本実施例によって新たに形成された基準電極ＣＥの延在部の個所ＬＳＴ１において、映像信号線ＤＬとの接続を図る。
この場合、たとえばレーザ光線を用い、そのレーザ光線を保護膜ＰＡＳを通して照射することによって、前記映像信号線ＤＬと基準電極ＣＥの延在部を絶縁させている絶縁膜ＧＩを破壊する。図５は、この部分（図４のV−V線）を示した断面図である。
この際、その照射個所における映像信号線ＤＬと基準電極ＣＥの延在部が溶解され、その析出物ＬＳＯＬによって該映像信号線ＤＬと基準電極ＣＥの延在部との電気的接続が図れるようになる。
【００２０】
（２）映像信号線ＤＬとこの映像信号線ＤＬと交差する個所ＬＳＴ２の個所にて基準電圧信号線ＣＬとの接続を図る。
この場合も、（１）の場合と同様、たとえばレーザ光線を照射することによって行う。
【００２１】
（３）基準電圧信号線ＣＬの前記映像信号線ＤＬとの交差部に対して一方の側ＬＣＴ１においてその断線を図る。
この場合、たとえばレーザ光線を用い、このレーザ光線を断線させようとする個所に走査させることによって行う。図６は、この部分（図４のVI−VI線）を示した断面図である。
【００２２】
（４）基準電圧信号線ＣＬの前記映像信号線ＤＬとの交差部に対して他方の側においてその断線を図る。
この場合も、（３）の場合と同様、たとえばレーザ光線を照射することによって行う。
【００２３】
このようにすることによって、断線個所を境にして分離された映像信号線ＤＬは、基準電圧信号線ＣＬおよび基準電極ＣＥを介して、互いに接続されるようになり、修復ができるようになる。
この場合、基準電圧信号線ＣＬは分断されることになるが、上述したように基準電圧信号は該基準電圧信号線の両端から供給されていることから、このことが弊害となることはない。
ただ、ｘ方向に並設される各画素における映像信号線ＤＬの断線が数個所にわたって同時に発生した場合には問題となる。しかし、このような断線がたとえば２個所にわたって同時に発生する場合でも、その確率が極めて小さいことが経験則から知られており、実際問題としてあまり問題となることはない。
そして、修復の結果、その対象となった映像信号線に隣接する一つの画素において、基準電極の一つがその機能を有しなくなる。
しかし、この場合においても、該画素のいわゆる点欠陥に及ぶまでの悪影響に到るものでないことから、やはり実際問題としてあまり問題となることはない。
【００２４】
〔修復に対する考察〕
上述した修復による再接続の歩留まりを１００％とした場合、図４に矢印で示した長さｌと映像信号線ＤＬが延在する方向の画素の周期距離ｐとの比率が救済率となる。
代表的な製品を例にとって救済率を計算すると下記のようになり、小型から大型までの幅広い液晶表示装置を対象に救済率８０％以上の映像信号線ＤＬの断線不良対策ができるようになる。
対角 ８．４型 ＶＧＡ規格液晶表示装置の場合：救済率８１％
対角１０．４型ＳＶＧＡ規格液晶表示装置の場合：救済率８１％
対角１３．３型 ＸＧＡ規格液晶表示装置の場合：救済率８１％
対角１８．０型ＳＸＧＡ規格液晶表示装置の場合：救済率８２％
〔走査信号線の端子の構成〕
図７は、走査信号線ＧＬに走査信号を供給するための端子ＧＬＩＥを示す構成図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のｂ−ｂ線における断面図である。
同図において、走査信号線ＧＬは、画素の集合体である表示領域を越えて延在され、その端部に重畳された例えばＩＴＯ膜によって端子ＧＬＩＥが形成されている。
端子ＧＬＩＥとしてＩＴＯ膜を用いているは、大気に露呈される部分であることからいわゆる電食を防止するためである。
このため、絶縁膜ＧＩおよび保護膜ＰＡＳは、少なくとも走査信号線ＧＬと端子ＧＬＩＥの重畳部にまで延在されて形成されている。
【００２５】
〔映像信号線の端子の構成〕
図８は、映像信号線ＤＬに映像信号を供給するための端子ＤＬＩＥを示す構成図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のｂ−ｂ線における断面図である。
平面的形状は、走査信号線ＧＬの端子ＤＬＩＥとほぼ同じである。ただ、映像信号線ＤＬは絶縁膜ＧＩと保護膜ＰＡＳとの間に形成されることから、その層構造が異なるのみである。
【００２６】
〔基準電圧信号線の端子の構成〕
図９は、基準電圧信号線ＣＬに基準電圧信号を供給するための端子ＣＬＩＦを示す構成図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のｂ−ｂ線における断面図である。
走査信号線ＧＬの端子ＧＬＩＥの場合と同じである。基準電圧信号線ＣＬは走査信号線ＧＬと同層かつ同一の材料で構成されているからである。
【００２７】
実施例２．
図１０は、本発明による液晶表示装置の他の実施例を示す構成図で、図１に対応した平面図である。
同図は、映像信号線ＤＬの絶縁膜ＧＩを介した下層に該映像信号線ＤＬと重畳されて導電体膜ＮＩＬ１が形成されている。
この導電体膜ＮＩＬ１は、たとえば基準電圧信号線ＣＬ（基準電極ＣＥ）とともに同材料で形成され、該基準電圧信号線ＣＬおよび走査信号線ＧＬとの間の領域にそれらと接続されることなく形成されている。
この場合において、映像信号線ＤＬに図４で示したとほぼ同様の個所に断線が生じた場合には、該導電膜の両端のそれぞれ(同図の×の部分)において映像信号線ＤＬとの接続を図ることによって、該映像信号線ＤＬの修復を行うことができるようになる。
【００２８】
実施例３．
図１１は、本発明による液晶表示装置の他の実施例を示す構成図で、図１に対応した平面図である。
同図においても、映像信号線ＤＬの絶縁膜ＧＩを介した下層に導電体膜ＮＩＬ２が形成されているが、この導電体膜ＮＩＬ２は映像信号線ＤＬとの重畳領域が大幅に狭くなっている構成となっている。
すなわち、この導電体膜ＮＩＬ２は、映像信号線ＤＬの両側において、それぞれ該映像信号線ＤＬの走行方向に平行に線状の導電体膜が形成され、それらの各導電体膜は、その各両端が該映像信号線を交差する線状の導電体膜によって接続されたループ状のパターンによって形成されている。
この導電体膜ＮＩＬ２は、たとえば基準電圧信号線ＣＬ（基準電極ＣＥ）とともに同材料で形成され、該基準電圧信号線ＣＬおよび走査信号線ＧＬとの間の領域にそれらと接続されることなく形成されている。
この場合において、映像信号線ＤＬに図４で示したとほぼ同様の個所に断線が生じた場合には、該導電膜ＮＩＬ２の両端のそれぞれ(同図の×の部分)において映像信号線ＤＬとの接続を図ることによって、該映像信号線ＤＬの修復を行うことができるようになる。
【００２９】
上述した各実施例は、いわゆる横電界方式の液晶表示装置について説明したものである。
しかし、縦電界方式の液晶表示装置についても適用できることはいうまでもない。縦電界方式のものであっても、映像信号線は線幅がせまく、上述した弊害が同様に生じていることが指摘されているからである。
ここで、縦電界方式の液晶表示装置とは、液晶を介して互いに対向配置される各透明基板の液晶側のそれぞれに透明な電極が形成され、これら各電極の間に発生する電界によって各電極の間の液晶の光透過率を制御するものである。
【００３０】
【発明の効果】
以上説明したことから明らかなように、本発明による液晶表示装置によれば、極めて簡単な構成で映像信号線の修復を行い得るようになっている。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による液晶表示装置の一実施例を示す要部構成図である。
【図２】本発明による液晶表示装置の一実施例を示す等価回路図である。
【図３】図１のIII−III線における断面図である。
【図４】本発明による液晶表示装置の修復方法の一実施例を示す説明図である。
【図５】図４のV−V線における断面図である。
【図６】図４のVI−VI線における断面図である。
【図７】本発明による液晶表示装置の走査信号線の端子の部分の一実施例を示す構成図である。
【図８】本発明による液晶表示装置の映像信号線の端子の部分の一実施例を示す構成図である。
【図９】本発明による液晶表示装置の基準電圧信号線の端子の部分の一実施例を示す構成図である。
【図１０】本発明による液晶表示装置の他の実施例を示す要部構成図である。
【図１１】本発明による液晶表示装置の他の実施例を示す要部構成図である。
【符号の説明】
ＧＬ……走査信号線、ＣＬ……基準電圧信号線、ＤＬ……映像信号線、ＡＳ……半導体層、ＣＥ……基準電極、ＰＥ……画素電極、ＳＢＡＲ１……基準電極の延在部、ＣＳＴＧ……蓄積容量。

Claims (3)

1. 液晶を介して互いに対向配置される各透明基板のうち一方の透明基板の液晶側の各画素領域に、行方向に延在し列方向に並設される走査信号線と、前記走査信号線と絶縁されて前記列方向に延在し前記行方向に並設される映像信号線と、行方向に延在し列方向に並設される基準電圧信号線と、前記映像信号線からの選択された映像信号が供給される画素電極と、この画素電極と離間されて配置され基準電圧信号線からの基準信号が供給される基準電極と、前記映像信号線に供給された映像信号を選択的に画素電極に供給するための薄膜トランジスタとを備えた液晶表示装置において、
   前記画素領域に前記映像信号線と絶縁膜を介して重畳されて走査信号線と同一の層で形成された断線修復のための導体層を有し、
   前記薄膜トランジスタを構成する半導体層は、走査信号線上に前記絶縁膜を介して重畳して形成され、映像信号線に沿って延在し、且つ隣接する画素の基準電圧信号線を越えて延在し、
   前記走査信号線の一部が前記薄膜トランジスタのゲート電極を兼ねていることを特徴とする液晶表示装置。
2. 前記導体層は基準電極を兼ねていることを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
3. 各基準電圧信号線はその両端から基準信号が供給される構成となっているとともに、前記導体層は基準電極およびこの基準電極と接続される基準電圧信号線を兼ねていることを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。

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