(57)【要約】【課題】レーザー照射により信頼性の高い黒点化修正を行うための液晶表示装置、及びその製造方法、及びその黒点化修正方法の提供。【解決手段】ＴＦＴ基板３の共通電極１０上、絶縁膜１２を介して画素電極１３の下方に、共通信号線１１（金属片１１ｂ）を配する。輝点となった画素の中の該金属片１１ｂに向けてＴＦＴ基板３の背面側からレーザーを照射し、融熔した金属片１１ｂによって共通電極１０と画素電極１３を短絡させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＴＦＴ基板を有する液晶表示装置であって、
前記ＴＦＴ基板は、
薄膜トランジスタと、
前記薄膜トランジスタを覆うように形成される第１の絶縁膜と、
前記第１の絶縁膜の上に形成され、共通電位が供給される共通電極と、
前記共通電極上に形成される共通信号線と、
前記共通電極と前記共通信号線と前記第１の絶縁膜を覆うように形成される第２の絶縁膜と、
前記第２の絶縁膜の上に形成され、前記薄膜トランジスタにより電位が制御される画素電極と、
前記共通信号線が形成される層と同層に形成され、かつ、前記ＴＦＴ基板をその厚み方向に切断した断面において、前記共通電極と前記画素電極の双方が存在する領域の少なくとも一部と重複している領域に位置する、前記共通信号線と同じ金属材料で構成される金属片と、
を備えること、
を特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
前記金属片は、前記ＴＦＴ基板を平面視したとき、前記共通電極と前記画素電極の双方と完全に重複していること、
を特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項３】
前記金属片は、前記共通信号線と一体的に形成されており、前記共通信号線から面内方向に延出していること、
を特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項４】
前記金属片は、前記共通信号線から分離されること、
を特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項５】
前記第１の絶縁膜は２層構造を持ち、少なくともその一方の層が有機材料からなる層であること、
を特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項６】
前記第１の絶縁膜は、前記共通電極が形成される側の層が有機材料からなる層であること、
を特徴とする請求項５に記載の液晶表示装置。
【請求項７】
前記画素電極と前記共通信号線とが短絡している画素を含むこと、
を特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項８】
ＴＦＴ基板を有する液晶表示装置の製造方法であって、
薄膜トランジスタと、
前記薄膜トランジスタを覆うように形成される第１の絶縁膜と、
前記第１の絶縁膜の上に形成され、共通電位が供給される共通電極と、
前記共通電極上に形成される共通信号線と、
前記共通電極と前記共通信号線と前記第１の絶縁膜を覆うように形成される第２の絶縁膜と、
前記第２の絶縁膜の上に形成され、前記薄膜トランジスタにより電位が制御される画素電極と、
前記共通信号線が形成される層と同層に形成され、かつ、前記ＴＦＴ基板の厚み方向に切断した断面において、前記共通電極と前記画素電極の双方が存在する領域の少なくとも一部と重複している領域に位置する、前記共通信号線と同じ金属材料で形成される金属片と、
を備える前記ＴＦＴ基板を形成するステップと、
前記ＴＦＴ基板の、前記画素電極がある面とは逆の面から、欠陥が発見された画素の前記金属片に向けてレーザーを照射するステップと、
を備えること、
を特徴とする液晶表示装置の製造方法。
【請求項９】
ＴＦＴ基板を有する液晶表示装置の黒点化修正方法であって、
薄膜トランジスタと、
前記薄膜トランジスタを覆うように形成される第１の絶縁膜と、
前記第１の絶縁膜の上に形成され、共通電位が供給される共通電極と、
前記共通電極上に形成される共通信号線と、
前記共通電極と前記共通信号線と前記第１の絶縁膜を覆うように形成される第２の絶縁膜と、
前記第２の絶縁膜の上に形成され、前記薄膜トランジスタにより電位が制御される画素電極と、
前記共通信号線が形成される層と同層に形成され、かつ、前記ＴＦＴ基板をその厚み方向に切断した断面において、前記共通電極と前記画素電極の双方が存在する領域の少なくとも一部と重複している領域に位置する、前記共通信号線と同じ金属材料で構成される金属片と、
を備える前記ＴＦＴ基板が形成され、
前記ＴＦＴ基板の、前記画素電極がある面とは逆の面から、欠陥が発見された画素の前記金属片に向けてレーザーを照射すること、
を特徴とする液晶表示装置の黒点化修正方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示装置、及びその製造方法、及びその黒点化修正方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置の液晶表示パネルにおいては、液晶を挟持する一対の基板のうち片方に、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ：Thin Film Transistor）を含む画素回路や各種配線などが形成されている。このような基板を以下ＴＦＴ基板と呼ぶ。ＴＦＴ基板の液晶に面した側の表面には、多数の画素領域が形成されるが、１つの画素領域には薄膜トランジスタ、薄膜トランジスタによって映像信号が供給される画素電極、共通電位が供給される共通電極などが存在している。
【０００３】
しかしながら薄膜トランジスタにおいて、ソース電極とドレイン電極の短絡といった故障が起きると、これらの導通先である画素電極に恒常的な電位の供給が生じてしまう。この結果いわゆるノーマリーブラック方式の液晶表示装置にあっては、画素欠陥となる常時点灯画素、即ち輝点が生じることとなる。
【０００４】
この様な輝点の修正方法として、ソース電極やドレイン電極、又はこれらに通じる配線を切断することで、画素電極への電位供給を遮断する方法に加え、画素電極と共通電極を短絡することでこれらの間での電界形成を防ぎ、輝点を黒点に変える方法が知られている。
【０００５】
後者の方法の例として下記特許文献１では、基板上に、下から順に対向電極（以下、本発明に合わせ共通電極と呼ぶ）、ゲート絶縁膜、金属膜（以下、金属片と呼ぶ）、保護膜、画素電極と積層させる構成が紹介されている。この様な構成にあっては、輝点へのレーザー照射により、上述の基板上の各層が蒸発しそこに穴が形成される。しかし金属片の一部は完全には蒸発せずにその穴の内壁に付着し、上下に熔け広がることで共通電極と画素電極が短絡される。このようにして、輝点が黒点に修正される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−１５１０９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記特許文献１で開示の例では金属片は、上下からそれぞれ保護膜とゲート絶縁膜によって挟まれ、これらはさらに上下からそれぞれ画素電極と共通電極によって挟まれている。従って、金属片が融熔し、溶融した金属が画素電極および共通電極に向かって広がり到達することで、画素電極と共通電極とが接合することとなる。そのため、レーザーを照射しても画素電極と共通電極との短絡が不十分に終わることが懸念される。
【０００８】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、より信頼性の高い黒点化修正の実施が可能な液晶表示装置、及びその製造方法、及びその黒点化修正方法の提供を目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明に係る液晶表示装置は、ＴＦＴ基板を有する液晶表示装置であって、前記ＴＦＴ基板は、薄膜トランジスタと、前記薄膜トランジスタを覆うように形成される第１の絶縁膜と、前記第１の絶縁膜の上に形成され、共通電位が供給される共通電極と、前記共通電極上に形成される共通信号線と、前記共通電極と前記共通信号線と前記第１の絶縁膜を覆うように形成される第２の絶縁膜と、前記第２の絶縁膜の上に形成され、前記薄膜トランジスタにより電位が制御される画素電極と、前記共通信号線が形成される層と同層に形成され、かつ、前記ＴＦＴ基板をその厚み方向に切断した断面において、前記共通電極と前記画素電極の双方が存在する領域の少なくとも一部と重複している領域に位置する、前記共通信号線と同じ金属材料で構成される金属片と、を備えること、を特徴とするものである。
【００１０】
また、本発明の一態様では、前記金属片は、前記ＴＦＴ基板を平面視したとき、前記共通電極と前記画素電極の双方と完全に重複しているようにしてもよい。
【００１１】
また、本発明の一態様では、前記金属片は、前記共通信号線と一体的に形成されており、前記共通信号線から面内方向に延出しているようにしてもよい。
【００１２】
また、本発明の一態様では、前記金属片は、前記共通信号線から分離されるようにしてもよい。
【００１３】
また、本発明の一態様では、前記第１の絶縁膜は２層構造を持ち、少なくともその一方の層が有機材料からなる層であるようにしてもよい。
【００１４】
また、本発明の一態様では、前記第１の絶縁膜は、前記共通電極が形成される側の層が有機材料からなる層であるようにしてもよい。
【００１５】
また、本発明の一態様では、本発明に係る液晶表示装置は、前記画素電極と前記共通信号線とが短絡している画素を含むようにしてもよい。
【００１６】
また、本発明に係る液晶表示装置の製造方法は、ＴＦＴ基板を有する液晶表示装置の製造方法であって、薄膜トランジスタと、前記薄膜トランジスタを覆うように形成される第１の絶縁膜と、前記第１の絶縁膜の上に形成され、共通電位が供給される共通電極と、前記共通電極上に形成される共通信号線と、前記共通電極と前記共通信号線と前記第１の絶縁膜を覆うように形成される第２の絶縁膜と、前記第２の絶縁膜の上に形成され、前記薄膜トランジスタにより電位が制御される画素電極と、前記共通信号線が形成される層と同層に形成され、かつ、前記ＴＦＴ基板の厚み方向に切断した断面において、前記共通電極と前記画素電極の双方が存在する領域の少なくとも一部と重複している領域に位置する、前記共通信号線と同じ金属材料で形成される金属片と、を備える前記ＴＦＴ基板を形成するステップと、前記ＴＦＴ基板の、前記画素電極がある面とは逆の面から、欠陥が発見された画素の前記金属片に向けてレーザーを照射するステップと、を備えること、を特徴とするものである。
【００１７】
また、本発明に係る液晶表示装置の黒点化修正方法は、ＴＦＴ基板を有する液晶表示装置の黒点化修正方法であって、薄膜トランジスタと、前記薄膜トランジスタを覆うように形成される第１の絶縁膜と、前記第１の絶縁膜の上に形成され、共通電位が供給される共通電極と、前記共通電極上に形成される共通信号線と、前記共通電極と前記共通信号線と前記第１の絶縁膜を覆うように形成される第２の絶縁膜と、前記第２の絶縁膜の上に形成され、前記薄膜トランジスタにより電位が制御される画素電極と、前記共通信号線が形成される層と同層に形成され、かつ、前記ＴＦＴ基板をその厚み方向に切断した断面において、前記共通電極と前記画素電極の双方が存在する領域の少なくとも一部と重複している領域に位置する、前記共通信号線と同じ金属材料で構成される金属片と、を備える前記ＴＦＴ基板が形成され、前記ＴＦＴ基板の、前記画素電極がある面とは逆の面から、欠陥が発見された画素の前記金属片に向けてレーザーを照射すること、を特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１８】
以上の構成によればレーザー照射により、金属片は画素電極の他に、自身に隣接した共通電極を接合すればよいので、より信頼性の高い黒点化修正を目指すことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一実施形態に係る、ＴＦＴ基板の断面図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る、ＴＦＴ基板の平面図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る、ＴＦＴ基板の組み立てから黒点化修正へと至る工程を示すフロー図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る、レーザー照射の様子を模式的に示す液晶表示パネルの断面図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る、レーザー照射後のＴＦＴ基板の断面図である。
【図６】本発明の変形例に係る、ＴＦＴ基板を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の一実施形態を、図１乃至図２、及び図６を参照しながら説明する。まず、図１はＴＦＴ基板３の要部の断面図であり、図２はＴＦＴ基板３のＴＦＴ６及びその近傍を示した平面図である。なお図１は、図２で一点鎖線Ｉ−Ｉによって示される断面を矢印方向に見た様子を図示した断面図である。図６は、図１と同様のＴＦＴ基板３の平面図であるが、共通信号線１１をその変形例で差し替えたものである。
【００２１】
本実施例に係る液晶表示装置１は、液晶表示パネル２を備えている。液晶表示パネル２は、第１の基板としてのＴＦＴ基板３と、第２の基板であるＣＦ（カラーフィルタ基板）基板４と、これら両基板の間に挟持される液晶層５と、を含む。ＴＦＴ基板３には、画素領域ごとにスイッチング素子となるＴＦＴ（薄膜トランジスタ）６が備わっている。以下、フォトリソグラフィー、ＣＶＤ（化学蒸着）、スパッタリングに関しては、公知技術として説明を省略する。
【００２２】
ＴＦＴ基板３は、無アルカリガラスなどで構成される透明基板（図１では不図示）の上に、図１に示されるような各種の層や電極などを積層したものである。また、ＴＦＴ基板３を平面視したものが図２である。まず、図１が示すように、ＴＦＴ基板３では最下層の透明基板のすぐ上にゲート電極６ａが形成されている。これは、ＣｕやＡｌなどの金属をスパッタリングによって蒸着させてできた層を、フォトリソグラフィー工程で成形したものである。
【００２３】
ゲート電極６ａの上には、下から順にゲート絶縁膜７及び半導体層６ｂが形成され、その上の層にソース電極６ｃ及びドレイン電極６ｄが形成されている。ゲート絶縁膜７と半導体層６ｂのもとになる層は、ＣＶＤ（化学蒸着法）によって蒸着される。ゲート絶縁膜７はＳｉＮｘを材質とし、半導体層６ｂは非晶質Ｓｉを材質としている。ソース電極６ｃとドレイン電極６ｄは同層に形成されるが、これらの元となる金属膜はＣｕやＡｌをスパッタリングすることで蒸着される。以上の過程で蒸着された各層を、フォトリソグラフィー工程により所定の形状へと加工する。
【００２４】
なお、ゲート電極６ａ、半導体層６ｂ、ソース電極６ｃ、ドレイン電極６ｄによって構成されるのがＴＦＴ６であり、ゲート電極６ａにゲート電位が加えられることで、半導体層６ｂが導通状態となり、ここを通じてソース電極６ｃからドレイン電極６ｄに映像信号が供給される。
【００２５】
上記のＴＦＴ６とゲート絶縁膜７を覆う形で、下から順に絶縁膜８とそれを覆う有機絶縁膜９が形成されている。絶縁膜８はＳｉＮｘを材質としており、そのもとになる層は、ＣＶＤによって蒸着されたものであり、有機絶縁膜９のもとになる層は、アクリル系樹脂が塗布されたものである。このようにしてできた２つの層にフォトリソグラフィー工程を施すことで、絶縁膜８と有機絶縁膜９が形成される。これらの２層構造の膜には、図１に示される通り、コンタクトホール９ａが形成されている。画素電極１３はコンタクトホール９ａを通って下方に延び、その底部に露出したドレイン電極６ｄと接触している。この接触点における導通によって、ドレイン電極６ｄに伝えられた映像信号が画素電極１３に供給される。
【００２６】
有機絶縁膜９の上に、ＩＴＯ（スズ添加酸化インジウム）等の透明導電材料からなる共通電極１０が形成され、更にその上にＣｕやＡｌよりなる共通信号線１１が形成されている。これらの両部材は、共にスパッタリングとフォトリソグラフィー工程を経て形成される。ここで、図２に示されている共通信号線１１は、上から下に延びる延出部１１ａと、延出部１１ａの先端から左側に突き出た小片である短絡用の金属片１１ｂとを含んでいる。図１で共通信号線１１として示された層は、この金属片１１ｂに該当する部分であり、共通電極１０と画素電極１３に挟まれるように存在している。金属片１１ｂは、後述するようにレーザー照射により融熔し、画素電極１３と共通電極１０とに融熔した金属片を接合させることで短絡する。
【００２７】
上述した例では、金属片１１ｂは共通信号線１１の一部分である。つまり、金属片１１ｂと共通信号線１１とは電気的に接続している。このような構成では、次の段落で述べる変形例に比べ、共通電極１０と共通信号線１１との接触面積が大きいため、共通電極１０と共通信号線１１の間の抵抗を低減させることができる。
【００２８】
しかし本実施形態の変形例として、共通信号線１１に延出部１１ａを設けず、共通信号線１１と金属片１１ｂをそれぞれ独立した部材として別々に形成する構成でもよい。言い換えれば、金属片１１ｂは共通信号線１１の一部分でなくてもよい。つまり、金属片１１ｂと共通信号線１１は電気的に接続していない。図２の共通信号線１１（延出部１１ａと金属片１１ｂを含む）を、このような共通信号線１１と金属片１１ｂで置き換えて示した平面図が図６である。図６に示すように、金属片１１ｂはアイランド状に形成されており、共通信号線１１とは別部材である。ただし共通信号線１１と金属片１１ｂは同一材料（ＣｕやＡｌなど）で構成されているため、同一工程で製造できる。
【００２９】
有機絶縁膜９、共通電極１０、共通信号線１１を覆う形で、絶縁膜１２が形成されている。この絶縁膜はゲート絶縁膜７や絶縁膜８と同様、ＳｉＮｘが材質であり、やはりＣＶＤとフォトリソグラフィー工程によって形成される。また、図１に示されるように、そのさらに上に、画素電極１３が形成されている。これはＩＴＯ等の透明導電材料からなり、スパッタリングとフォトリソグラフィー工程によって形成される。
【００３０】
本実施形態では、共通電極１０の土台となる層として、アクリル系樹脂などの有機材料を材質とした有機絶縁膜９が含まれている。本実施形態の場合、ゲート絶縁膜７、絶縁膜８、絶縁膜１２など、これ以外の絶縁膜には、いずれもＳｉＮｘなどの無機材料を使用しているが、有機材料はこのような無機材料に比べ、表面がよりなだらかで平坦化させやすいという特徴を有している。共通電極１０は、有機材料の上に形成した場合、有機材料の表面の平坦さによって、無機材料の上に形成する場合よりも精度よく形成されやすいといった利点があると考えられる。また、有機材料はその誘電率の高さにより、外部の電界の画素電極１３と共通電極１０への影響を軽減させることができると考えられる。
【００３１】
本実施形態の構成のように、レーザー照射のターゲットとなる金属片１１ｂが、自身が接合して短絡させる共通電極１０と画素電極１３の間にあれば、融熔した金属片１１ｂが共通電極１０と画素電極１３の双方にまで広がるようレーザーを調節することが容易となり、黒点化修正の精度がより高まると考えられる。また金属片１１ｂは、接合して短絡させる共通電極１０と画素電極１３のうち、共通電極１０には直に接しているため、黒点化修正の信頼性がより高まる。
【００３２】
さらに、レーザーは画素電極１３のある側とは反対側から金属片１１ｂに向けて照射される。つまり、共通電極１０の接合対象である画素電極１３は、金属片１１ｂから見て照射するレーザーの進行先にあることから、黒点化修正の精度はより高くなると考えられる。
【００３３】
加えて本実施形態では、図２に示すように、金属片１１ｂを平面視すると、共通電極１０と画素電極１３の双方が存在する領域の少なくとも一部と重複している。その重複部分を狙ってレーザーを照射することにより、融熔した金属片１１ｂが共通電極１０と画素電極１３の両方に届きやすくなり、効果的に短絡することができる。
【００３４】
さらに、金属片１１ｂは、共通電極１０と画素電極１３の双方が存在する領域と完全に重複していてもよい。これにより、金属片１１ｂのレーザー照射可能な領域が広くなり、より精度良く共通電極１０と画素電極１３とを短絡させることができる。
【００３５】
上述したように本実施形態には、短絡用の金属片１１ｂが共通信号線１１の一部分である場合と、変形例としてこれらを別々に形成する場合とがある。金属片１１ｂが共通信号線１１の一部分である場合、即ち延出部１１ａが省略されず存在している場合、共通信号線１１と共通電極１０との接触面積は、そうでない場合より広いことになる。このため、共通信号線１１を通じて共通電位の供給元から共通電極１０へと至る導電路を考えた場合、電流の受ける抵抗は小さくなると考えられ、このために低電圧化と、消費電力の低減を図ることができる。しかしながら、金属片１１ｂを短絡用部材としてのみ見た場合、共通信号線１１とは別個に形成されていても、共通電極１０と画素電極１３との精度の良い短絡が可能である。よって、金属片１１ｂは共通信号線１１の一部分であっても、共通信号線１１とは別個に形成されていても良い。
【００３６】
次に、本実施形態のＴＦＴ基板３の黒点化修正について図１及び図３乃至図５を参照して具体的に述べる。まずは液晶表示装置の製造工程において、黒点化修正に至るまでの流れを、図３のフロー図を参照しつつ説明する。図３で示されているように、まず、ＴＦＴ基板３の組み立て（Ｓ１）がなされる。ＴＦＴ基板３を組み立てた後（Ｓ１）、第１の基板となるＴＦＴ基板３と、第２の基板となるＣＦ基板４に液晶層５を挟持させることによって、液晶表示パネル２が組み立てられる（Ｓ２）。液晶表示パネル２の組み立て後、画素欠陥の発見のため、その全画素の点灯検査が行われる（Ｓ３）。この検査で見つかった輝点に対し、レーザー照射による黒点化修正が行われる（Ｓ４）。図４は、液晶表示パネル２に対するレーザー照射（Ｓ４）の様子を模式的に示したものである。ここに示すように、レーザーは液晶表示パネル２のＴＦＴ基板３側に向けて照射される。
【００３７】
そもそも画素が輝点となる原因は、主にＴＦＴ６のソース電極６ｃとドレイン電極６ｄの間の短絡である。この短絡によって画素電極１３に恒常的に電位の供給が行われてしまい、その画素は常時点灯画素、即ち輝点となる。この輝点の修正工程として、レーザー照射による黒点化が行われる。このレーザー照射とは、ＴＦＴ基板３の背面側、即ち画素電極１３のある側とは逆の側から、図１では下から上に、右側の金属片１１ｂ（共通信号線１１）にレーザーの照射を行うものである。
【００３８】
レーザー照射後のＴＦＴ基板３の断面（図１の断面と同様の断面）を図５に示した。ここに示されるように、金属でできたこの金属片１１ｂはレーザー照射によって発生した熱で融熔し、融熔した金属片１１ｂの熱が画素電極１３、絶縁膜１２、共通電極１０を含む周囲の層を溶かし、そこには穴が形成される。この穴の内壁に融熔した金属片１１ｂが付着し、画素電極１３と共通電極１０は短絡され、これら両電極間での電界形成が止まることで輝点が黒点に変わる。
【００３９】
なお、レーザーが金属片１１ｂに到達するまでに通過するゲート絶縁膜７、絶縁膜８、有機絶縁膜９、共通電極１０や、これらに加えて絶縁膜１２と画素電極１３は、いずれも透明でありレーザーとは殆ど干渉しないので、これらの部材では大きな熱は発生しない。しかし金属でできた金属片１１ｂはレーザーのエネルギーを一部吸収するために熱が生じ、この熱がその周囲の部材を溶かすことになる。
【００４０】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本実施形態での構成はあくまで例示に過ぎず、用途や状況に応じて種々の変更が自由になされてよい。
【符号の説明】
【００４１】
１  液晶表示装置、２  液晶表示パネル、３  ＴＦＴ基板、４  ＣＦ基板、５  液晶層、６  ＴＦＴ、６ａ  ゲート電極、６ｂ  半導体層、６ｃ  ソース電極、６ｄ  ドレイン電極、７  ゲート絶縁膜、８  絶縁膜、９  有機絶縁膜、９ａ  コンタクトホール、１０  共通電極、１１  共通信号線、１１ａ  延出部、１１ｂ  金属片、１２  絶縁膜、１３  画素電極。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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