有源矩阵基板和显示设备及其制造方法

专利名称：有源矩阵基板和显示设备及其制造方法
技术领域：
本发明涉及一种显示设备，例如液晶显示设备，它能够通过把驱动信号施加到多个像素电极中的每一个上而在显示屏上显示想要的图像，其中所述多个像素电极通过对应的开关器件以二维方式排列；本发明还涉及制造该设备的方法；以及包含在该显示设备中的有源矩阵基板。
背景技术：
通常，这种类型的显示设备包括，例如液晶显示设备，EL(电致发光)显示设备以及等离子体显示设备。这样的显示设备能够通过例如选择性地驱动以矩阵方式排列的多个像素电极而在显示屏上高密度地显示想要的显示图案(图像)。
有源矩阵系统是已知的用于选择性地驱动像素电极的系统。根据有源矩阵系统，多个像素电极以矩阵(以行和列)方式排列，并且开关器件分别连接到像素电极上。像素电极经由对应的开关器件被选择性地驱动。通常已知的用于选择性驱动像素电极的开关器件包括，例如TFT(薄膜晶体管)，MIM(金属-绝缘体-金属)器件，MOS(金属-氧化物-半导体)晶体管，以及二极管。上述类型的显示器件包括液晶层，EL发光层，等离子体发光元件或者其它不同类型的显示介质，它们置于像素电极与面对像素电极的对置电极(counter electrode)之间。该有源矩阵系统能够实现高对比度显示，因而适用于液晶TV，计算机终端显示器等等。
图32A是表示传统有源矩阵液晶显示设备的有源矩阵基板100中单个显示单元的平面图。图32B是沿X-X’线得到的图32A的局部截面图。图32C是沿Y-Y’线得到的图32A的局部截面图。
除了图32A到图32C所示的有源矩阵基板100之外，传统的有源矩阵液晶显示设备还包括面对有源矩阵基板100的对置基板(counter substrate)以及起显示介质作用的液晶层。有源矩阵基板100包括玻璃板10(图32B和32C)，多条栅总线(gate bus line)1(扫描线)，多条源总线(source bus line)2(信号线)。所述多个栅总线1和多个源总线2位于玻璃板10上。多个栅总线1在行方向上彼此以指定距离平行排列。多个源总线2在列方向上彼此以指定距离平行排列。因而，多个栅总线1和多个源总线2排列成网格状。源总线2可以垂直于栅总线1或者只是与其交叉。像素电极3(图32A中以虚线表示)设置在由栅总线1和源总线2围绕的每个区域内。可选择地，像素电极3可以设置在栅总线1和源总线2每个交叉区域处。因而，多个像素电极3(图32A中只示出一个)设置成矩阵。每个像素电极3由透明电极形成。
如图32A所示，在每条栅总线1的分支部分处设置两个作为开关器件的TFT4。如图32B所示，在玻璃板10上设置TFT4并在其间插入底涂层(base coat layer)11。TFT4包括由硅(o)形成的半导体层12。半导体层12包括沟道区12a，源区和漏区12c(例如由n+-Si形成)，以及LDD区(例如由n--Si形成)。源区和漏区12c具有以高浓度注入到其中的杂质。LDD区12b置于沟道区12a与源区和漏区12c之间，并具有以低浓度注入到其中的杂质。栅区1a位于沟道区12a上面，栅极绝缘层13置于沟道区12a和栅区1a之间。栅区1a从栅总线1分支。栅区1a覆盖有像素电极3，中间绝缘层14和树脂层15置于它们之间。尽管没有示出，但在像素电极3上面设置有配向层(PI)(alignment layer)，并且液晶层设置为和配向层相接触。
再参照图32A，沿着且平行于每条栅总线1设置存储电容总线(存储电容线)5。存储电容总线5在与栅线1相同的步骤中被图案化并且由金属层(栅金属(gate metal))形成。存储电容总线5包括宽部5A。如图32C所示，延伸半导体部分12d从TFT 4的漏区12c延伸并设置在宽部5A的下面，栅极绝缘层13置于它们之间。该延伸半导体部分12d通过金属层6(源金属层)以及接触孔6A连接到像素电极3。源极金属层6在与源总线2相同的步骤中被图案化。接触孔6A形成于中间绝缘层14和树脂层15中。因而，延伸半导体部分12用作一个存储电极并面对用作另一存储电极的宽部5A，栅极绝缘层13置于其间。因而，在延伸半导体部分12d和宽部5A之间就形成了存储电容。
具有上述结构的传统的有源矩阵液晶显示设备具有下述问题。例如，在作为开关器件的TFT4损坏的情况下，与该损坏的TFT4连接的像素电极不能得到正常情况应该施加给它的信号电压。用户将这认作显示屏上的点式像素缺陷(下面称其为“点缺陷”)。这样的点缺陷很大程度上破坏了液晶显示设备的显示质量，并且从生产率方面看是一个严重的问题。
引起这种点缺陷的主要原因大致分为以下两类一类缺陷是ON缺陷。在来自栅总线1的扫描信号选中了对应的TFT4的时间内，像素电极3不能由来自源总线2的图像信号充分地充电，这时就产生了ON缺陷。这是由例如TFT4的缺陷所引起的。另一类是OFF缺陷。在没有选中对应的TFT4的时间内，提供给像素电极3的电荷发生泄漏，这时就导致了OFF缺陷。这也是由例如TFT4的缺陷所引起的。
ON缺陷是作为开关器件的TFT4的缺陷所引起的。OFF缺陷产生于两种情况下(i)当作为开关器件的TFT4出现漏电时；以及(ii)当像素电极3和栅总线1/源总线2之间出现漏电时。在ON缺陷和OFF缺陷中，施加于像素电极3和对置电极(未示出)之间的电压没有达到显示所必须的水平。结果，在常白模式(其中，当施加于液晶层的电压是0V时光透射率最大)中，有缺陷的像素可被认为是亮点；在常黑模式(其中，当施加于液晶层的电压是0V时光透射率最小)中，有缺陷的像素可被认为是黑点。
通过以下方式，检查员用肉眼可以检查到这样的点缺陷。当把包括开关器件TFT4的有源矩阵基板100和包括对置电极的对置基板装在一起并且在两个基板之间的空间内注入液晶材料的时候，施加一预定的电信号(检查信号)到栅总线1和源总线2。然后，修复工作如下进行。例如，把源总线2和像素电极3熔化使之短接，或者把作为TFT4的漏电极的漏区(半导体层的一部分)从TFT4上切断，以使TFT4从像素电极3上电隔离。因而，来自源总线2的信号电压对像素电极3充电或者放电，而不管对应的栅总线1是否被选中或者未被选中。以这种方式，液晶显示设备履行了检查标准并能够基本上作为正常设备一样来装运。
通过激光辐射(激光修复)来完成缺陷像素的修复工作。为了提高修复工作成功的可能性，例如日本专利特开No.2000-81639提供了下面的液晶显示设备。把激光辐射要切割的部分收缩(constrict)，并且部分地除去像素电极和中间绝缘层使之不覆盖该收缩部分(激光辐射部分)，下面参照图33更详细地描述。
图33是表示液晶显示设备的有源矩阵基板中一个显示单元的结构的示意性平面图，该设备是日本专利特开No.2000-81639中所披露的。
如图33所示，有源矩阵基板有三个收缩部分一个收缩部分a在TFT4的漏区内；另一个收缩部分b在延伸半导体部分12d内，它面对栅总线1以形成存储电容，还有一个收缩部分c在从栅总线1分出的栅区附近。在收缩部分a到c上面不设置像素电极3(阴影线)。在另一种结构中，在收缩部分a到c上面不设置中间绝缘层。位于像素电极3中心的开口部分31是一接触部分，通过它像素电极3和延伸半导体部分12d彼此连接。
例如，在TFT4的栅区1a和漏区短路的情况下，在常黑模式中切割收缩部分a，在常白模式中切割收缩部分c。因而，源区和漏区通过栅区1a被短路。
在像素电极3和另一个与之相邻的像素电极在D1点短接的情况下，在常黑模式中切割收缩部分a，在常白模式中切割邻近像素电极的收缩部分a。
在延伸半导体部分12d和对应于相邻像素电极的栅总线1在D2点短接的情况下，在常黑模式中切割收缩部分b。在常白模式中，切割收缩部分c使得TFT4的源区和漏区通过栅区1a短接，并且切割收缩部分b。
通过提供收缩部分a至c，使得要切割部分的宽度比通常宽度要窄。因而，这些部分更容易切割，从而能够容易地完成修复。如上所述，在激光辐射部分上不设置像素电极3。因此，即使通过激光辐射切割了要修复的部分时，像素电极3也不会变形。这就基本上避免了像素电极3接触到和其正对的对置电极(未示出)或要修复部分的切割表面这样的二次缺陷问题。由于通过切割产生的中间绝缘层的片状物不会粘附到导电像素电极3上，对置电极和其它电极彼此之间就不容易形成导电性接触，这避免了进一步的缺陷。这种在激光辐射部分上不设置像素电极3的结构还具有这样的优点，即像素电极3不会吸收激光功率因而切割所需的激光功率被降低。这降低了由于配向层的扰动和液晶分子配向的扰动引起的缺陷显示的风险。当激光辐射部分上既没有设置像素电极3也没有设置中间绝缘层的时候，因切割产生的金属片不会粘附到中间绝缘层的片状物上去。这避免了在切割部分电荷再泄漏的危险性。这种在激光辐射部分上不设置中间绝缘层的结构还具有这样的优点，即中间绝缘层不会吸收激光功率，因而切割所需的激光功率降低。
为了有效地完成上述点缺陷的激光修复，必须精确地计算和调整激光辐射位置，激光强度，激光尺寸(激光点R的尺寸)，激光辐射的照射次数等。即使作出这样的计算和调整，由于激光功率过度而产生的到处分散的导电材料片或者由于导电层的膨胀，仍然会出现漏电和其它缺陷。因此，激光修复要实现100％的成功率非常困难。为了更精确和有效地完成修复工作，避免漏电或者其它缺陷就显得重要了。
日本专利特开No.2000-81639中将要切割的部分收缩，使得这些部分可以更容易切割，并且部分地除去像素电极3和中间绝缘层，使得消除了漏电的起因。该收缩部分允许切割在较低的激光功率下进行，这是有利的。然而，该方法需要部分除去透明像素电极3和中间绝缘层以使之不覆盖激光辐射部分的额外工序。这使得制造方法复杂化，这是不希望得到的。
发明概述依照本发明的一个方面，提供了一种能够通过辐射能量对二维排列的多个像素部分中的缺陷像素部分的点缺陷进行修复的有源矩阵基板。该有源矩阵基板包括用于吸收过剩能量功率并防止导电材料碎片分散的第一保护元件和用于防止导电材料碎片分散并防止导电层膨胀的第二保护元件中的一个。第一保护元件和第二保护元件之一设置在至少一个能量辐射部分的上方。
在本发明的一个实施例中，所述至少一个能量辐射部分包括多个能量辐射部分。
在本发明的一个实施例中，所述多个像素部分中的每一个包括开关器件和像素电极。该开关器件包括连接到信号线的第一驱动区和连接到该像素电极的第二驱动区。
在本发明的一个实施例中，所述有源矩阵基板还包括彼此平行排列的多条扫描线和彼此平行排列的多条信号线，并使多条信号线与所述多条扫描线交叉。在所述多条扫描线和多条信号线的各交叉处以矩阵形式设置所述多个像素电极。每条所述扫描线连接到对应的开关器件的控制区。
在本发明的一个实施例中，所述能量辐射部分是要被熔化的部分。在所述能量辐射部分内，第一层和第二层彼此部分地重叠，其间插入绝缘层，所述第一层由包括所述开关器件的第二驱动区的半导体层形成，或者由连接到所述半导体层的导电层形成，第二层由连接到所述信号线的导电层或者半导体层形成。
在本发明的一个实施例中，第一层是从所述开关器件的第二驱动区突出来的第一突出部分。第二层是经由接触孔连接到所述信号线、并从所述信号线突出来以部分地与第一突出部分重叠的第二突出部分。
在本发明的一个实施例中，第一突出部分和第二突出部分从所述重叠部分突出来一预定距离。
在本发明的一个实施例中，所述能量辐射部分是将要被切割的部分，并且是从所述开关器件延伸到所述像素电极的所述半导体层的一部分。
在本发明的一个实施例中，所述第一保护元件是用于吸收所述过剩能量功率并防止所述导电材料碎片分散的保护层。
在本发明的一个实施例中，所述第二保护元件是用于防止所述导电材料碎片分散并防止所述导电层膨胀的保护层。
在本发明的一个实施例中，将所述第一保护元件和第二保护元件中至少一个设置在所述能量辐射部分的上方和所述像素电极的下方，所述像素电极设置在所述多个像素部分的每一个中。
在本发明的一个实施例中，所述第一保护元件和第二保护元件中至少一个元件的受到能量辐射的表面为凹形，并朝向所述能量辐射部分敞开。
在本发明的一个实施例中，第二保护元件是用于防止所述导电材料碎片分散并防止所述导电层膨胀的间隔元件(spacer member)。
在本发明的一个实施例中，第二保护元件包括用于防止所述导电材料碎片分散并防止所述导电层膨胀的保护层和用于防止所述导电材料碎片分散并防止所述导电层膨胀的间隔元件。所述间隔元件从所述有源矩阵基板的顶表面突出一预定的距离。
在本发明的一个实施例中，所述开关器件是薄膜晶体管、MIM器件、MOS晶体管和二极管中的一种。
在本发明的一个实施例中，所述薄膜晶体管是使用多晶硅作为半导体层的多晶薄膜晶体管。
在本发明的一个实施例中，所述薄膜晶体管具有含有在沟道区上方的控制区的顶栅结构，并且绝缘层置于其间。
在本发明的一个实施例中，所述薄膜晶体管具有含有在沟道区下方的控制区的底栅结构，并且绝缘层置于其间。
在本发明的一个实施例中，所述第一保护元件和第二保护元件中的至少一个由与扫描线或信号线相同的材料形成。
在本发明的一个实施例中，所述第一保护元件和第二保护元件中的至少一个由有色树脂层形成。
在本发明的一个实施例中，所述第一保护元件和第二保护元件中的至少一个具有正方形、矩形、圆形、椭圆形、多边形和十字形之一的平面形状。
在本发明的一个实施例中，所述第一保护元件和第二保护元件中的至少一个具有等于或大于能量辐射部分的平面尺寸的平面尺寸。
依照本发明的另一个方面，显示设备包括上述有源矩阵基板；以及面对该有源矩阵基板的对置基板，显示介质置于所述有源矩阵基板和所述对置基板之间，所述对置基板具有面对所述有源矩阵基板的所述多个像素电极的对置电极。所述显示介质由施加于所述像素电极和所述对置电极之间的显示信号所驱动，以显示图像。
在本发明的一个实施例中，当其中每个都具有像素电极的多个像素部分中的至少一个是缺陷像素部分时，用能量辐射所述缺陷像素部分的能量辐射部分以实施熔化操作和切割操作中至少一种操作。
在本发明的一个实施例中，所述显示介质是液晶材料，EL发光层，等离子体发光元件中的一种。
在本发明的一个实施例中，将用于防止所述导电材料碎片分散并防止所述导电层膨胀的间隔元件作为第二保护元件设置在所述有源矩阵基板和所述对置基板之一上。
在本发明的一个实施例中，所述显示设备是透射型、反射型、具有透射模式和反射模式的半透射型中的一种。
依照本发明的又一个方面，一种用于制造上述显示设备的方法包括以下步骤在所述显示设备的所述像素电极和对置电极之间施加来自所述显示设备的所述扫描线和信号线的预定信号，由此检查所述像素部分的点缺陷；以及使用来自所述显示设备外部的能量辐射所述缺陷像素部分的能量辐射部分，其中在所述缺陷像素部分中检查到所述点缺陷，由此完成熔化操作和切割操作中的至少一种操作。
在本发明的一个实施例中，辐射步骤包括辐射一区域的一角的步骤，该区域包括第一突出部分和第二突出部分的重叠部分，还包括从所述重叠部分突出来的部分。
在本发明的一个实施例中，将激光用作所述能量。
在本发明的一个实施例中，将第一保护元件和第二保护元件中的至少一个用作标记(guide)来确定所述激光辐射部分的位置。
在本发明的一个实施例中，作为第一保护元件和第二保护元件中至少一个的保护层的平面尺寸用作标记来确定所述激光辐射部分的尺寸。
在本发明的一个实施例中，当所述熔化操作和切割操作都进行的时候，将所述切割操作在所述熔化操作之前进行。
依照本发明，将第一保护元件设置在其中使用激光来进行激光修复的所述激光辐射部分上方以用于吸收过剩的激光功率并防止导电材料分散。
没有所述第一保护元件时，不应该用激光辐射的所述导电材料(例如像素电极)也被提供了激光功率，因而发生膨胀。这缩短了所述导电材料和其它导电元件之间的距离，从而导致漏电。由于存在所述第一保护元件，可以避免这种漏电。
没有第一保护元件时，存在于所述激光辐射部分(例如将被短路的半导体层)中的所述导电材料碎片会分散到其它导电元件(例如像素电极和源金属层)。这缩短了导电材料和其它导电元件之间的距离，从而导致漏电。由于存在第一保护元件，可以避免这种漏电。
依照本发明，将间隔元件(PS)设置在其中使用激光来进行激光修复的所述激光辐射部分上方以用于防止导电材料分散并防止导电材料膨胀。
没有间隔元件(PS)时，存在于所述激光辐射部分(例如将被短路的半导体层)中的所述导电材料碎片会分散到其它导电元件(例如像素电极和源金属层)。这缩短了导电材料和其它导电元件之间的距离，从而导致漏电。由于存在间隔元件(PS)，可以避免这种漏电。
没有所述间隔元件(PS)时，不应该用激光辐射的所述导电材料(例如像素电极)也被提供了激光功率，因而发生膨胀。这缩短了所述导电材料和其它导电元件之间的距离，从而导致漏电。由于存在所述间隔元件(PS)，可以避免这种漏电。
因而，这里所述的本发明具有以下优点提供一种能够使像素缺陷被更有保证的修复从而在提高生产成品率的同时不会使制造方法复杂化的有源矩阵基板，包括这种有源矩阵基板的显示设备；以及用于制造该显示设备的方法。
通过结合附图阅读和理解以下的具体描述，本发明的这些和其它优点将对本领域技术人员变得更加明显。


图1A是依照本发明实例1的有源矩阵液晶显示设备的有源矩阵基板的平面图；图1B是沿图1A中A-A’线剖开的局部截面图；图2A是图1A中圆圈部分Z的放大图，示出了用于修复缺陷的激光点R位于其一角的情形；图2B是图1A中圆圈部分Z的放大图，示出了用于修复缺陷的激光点R位于其中心的情形；图3A是沿图1A中B-B’线剖开的局部截面图；图3B是沿图1A中Y-Y’线剖开的局部截面图；图4A和4B示出了受到不同级别激光功率的激光辐射影响的区域；图5是参考例中不带保护层的有源矩阵液晶显示设备的局部截面图，示出了熔化操作之前的状态；图6是参考例中不带保护层的有源矩阵液晶显示设备的局部截面图，示出了熔化操作之后的状态；图7是依照本发明实例1带有保护层的有源矩阵液晶显示设备的局部截面图，示出了熔化之后的状态；图8是在图1A所示的带有保护层的有源矩阵基板中要切割的部分的平面图；图9是沿图8中B-B’线剖开的局部截面图；图10是参考例中不带有保护层的有源矩阵基板中要切割部分的平面图；图11是沿图10中D-D’线剖开的局部截面图；图12示出了保护层的形状；
图13是参考例中不带有保护层的有源矩阵液晶显示设备的局部截面图，示出了切割之前的状态；图14是参考例中不带有保护层的有源矩阵液晶显示设备的局部截面图，示出了切割之后的状态；图15是依照本发明实例1的带有保护层的有源矩阵液晶显示设备的局部截面图，示出了切割之后的状态；图16是在依照本发明实例2的带有间隔元件的有源矩阵液晶显示设备中要切割部分的平面图；图17A是沿图16中C-C’线剖开的局部截面图；图17B示出了图17A的修改例；图18是参考例中不带有间隔元件的的有源矩阵液晶显示设备中要切割的部分的平面图；图19是沿图18中E-E’线剖开的局部截面图；图20是参考例中不带有间隔元件的半透射型有源矩阵液晶显示设备的有源矩阵对置基板的局部截面图；图21是依照本发明实例2的带有间隔元件的半透射型有源矩阵液晶显示设备的有源矩阵对置基板的局部截面图；图22是参考例中不具有间隔元件的透射型有源矩阵液晶显示设备的有源矩阵对置基板的局部截面图；图23是依照本发明实例2的具有间隔元件的透射型有源矩阵液晶显示设备的有源矩阵对置基板的局部截面图；图24是依照例2的包含间隔元件的有源矩阵液晶显示设备的局部截面图，示出了熔化之后的状态；图25是依照实例2的包含间隔元件的有源矩阵液晶显示设备的局部截面图，图示了切割之后的状态；图26是依照本发明实例3的有源矩阵液晶显示设备的截面图；图27是依照本发明实例3的有源矩阵液晶显示设备的修改例的截面图；图28是依照本发明实例5的具有底栅结构的有源矩阵液晶显示设备的有源矩阵基板的平面图；图29是沿图28中F-F’线剖开的局部截面图；
图30是沿图28中G-G’线剖开的局部截面图；图31是沿图28中H-H’线剖开的局部截面图；图32A是传统有源矩阵液晶显示设备的有源矩阵基板的平面图；图32B是图32A中沿X-X’线剖开的局部截面图；图32C是图32A中沿Y-Y’线剖开的局部截面图；图33是另一传统液晶显示设备的有源矩阵基板的示意性结构的平面图。
具体实施例方式
下面，参照附图通过示例性实施例来描述本发明。更确切地说，将通过实例1至实例5参照附图来描述包括根据本发明的有源矩阵基板的显示设备，在实例1至实例5中将本发明应用于包括有源矩阵基板的有源矩阵液晶显示设备。
实例1依照本发明实例1的有源矩阵液晶显示设备110(图3A)包括一对彼此面对的基板，液晶层置于其间。图1A是所述基板之一、即有源矩阵基板110A的平面图。更确切地说，图1A示出了有源矩阵基板110A的单个显示单元。图1B是沿图1A中A-A’线剖开的截面图。与图32A至32C中基本相同的元件具有相同的附图标记，这里不再详述。栅区1a和半导体层12的重叠部分用作控制区。
下面关于根据本发明的有源矩阵液晶显示设备结构的描述将在全文中集中在单个显示单元上，除非另有指出。
如图1A和1B所示，除了如图32A至32C所示的元件外，有源矩阵基板110A还包括第一突出部分12A(第一层)。第一突出部分12A设置在玻璃板10上，底涂层11置于它们之间。在平面图中，第一突出部分12A如下设置。如图1A所示，源总线2连接到TFT 4的两个驱动区之一(第一驱动区；本例中是源区12c)。延伸半导体部分12d从TFT4的另一个驱动区(第二驱动区；本例中是漏区12c)延伸到存储电容总线5的宽部5A的下面。第一突出部分12A从宽部5A的左端(图1A)朝向栅总线1平行于源总线2延伸一预定的距离。第一突出部分12A由与半导体层12相同的材料形成并且在与半导体层12相同的步骤中制得。也将第一突出部分12A称为“突出半导体部分12A”。突出半导体部分12A的宽度为例如10μm。
有源矩阵基板110A还包括第二突出部分7，其通过接触孔2A和源总线2相连。第二突出部分7设置在源总线2的下面以使其垂直于，或者只是跨过栅总线1。第二突出部分7位于栅总线1和存储电容总线5之间的基本上中间的位置。第二突出部分7由与栅总线1相同的金属(导电材料)形成，并在与栅总线1相同的步骤中制得。也将第二突出部分7称为“突出栅金属部分7”。突出栅金属部分7的宽度为例如10μm。
突出半导体部分12A和突出栅金属部分7相互交叉(图1A)并彼此部分地重叠，栅极绝缘层13置于它们之间(图1B)。在中间绝缘层14上是突出半导体部分12A和突出栅金属部分7，设置保护层8以覆盖突出半导体部分12A和突出栅金属部分7。保护层8用作第一保护元件以用于吸收过剩的激光功率并防止导电材料片分散。
由激光辐射切割的部分位于两个TFT4的栅极之间。在这一部分中的半导体层12上设置保护层9(图1A)。保护层9用作第二保护元件以用于防止导电材料片分散并防止导电层膨胀。保护层8和9由与源总线2相同的金属层形成并在与源总线2相同的步骤中制得。
图2A和2B是图1A中圆圈部分Z、即突出半导体部分12A和突出栅金属部分7的重叠部分7a的放大图。图2A示出了用于修复缺陷的激光点R在重叠部分7a一角的情形。图2B示出了用于修复缺陷的激光点R在重叠部分中心的情形。
如图2A所示，突出半导体部分12A和突出栅金属部分7中的每个从重叠部分7a突出大约1μm。后面将参照图2A和2B详细地描述激光点R所在的这个位置。
图3A是沿图1A中B-B’线剖开的截面图。图3B是沿图1A中Y-Y’线剖开的截面图。图3A也示出了有源矩阵液晶显示设备110的对置基板110B。有源矩阵液晶显示设备110还包括置于有源矩阵基板110A和对置基板110B之间的液晶层111。
有源矩阵基板110A包括玻璃板10，底涂层11，图案化的半导体层12，栅极绝缘层13，图案化的栅线1，中间绝缘层14，图案化的源总线2，保护层8和9，树脂层15，透明像素电极3，反射层16(在反射型设备的情况下)，和配向层(PI)17。这些层和元件按照这一顺序从底部设置。
对置基板110B包括玻璃板40，透明对置电极41和配向层(PI)42，它们按照这一顺序设置。
有源矩阵基板110A和对置基板110B密封在一起，其间具有预定距离的间隔，作为显示介质的液晶层111封入在所述间隔中。通过作为间隔元件(未示出)的间隔物(PS)调整所述预定距离。
以下将描述用于制备有源矩阵基板110A和包括有源矩阵基板110A的有源矩阵液晶显示设备110的方法。在下面的描述中，厚度和其它尺寸是示例性和近似的。
首先，提供厚度为0.5mm的玻璃板10。在玻璃板10上，通过等离子体CVD法提供厚100nm的SiON层，以形成底涂层11。
接着，通过等离子体CVD法形成厚50nm的硅(Si)层，并通过热处理和激光退火使之结晶。将所得硅层按照要求图案化以形成半导体层12，其包括漏区(n+-Si)12c(图32B)，延伸半导体部分12d和突出半导体部分12A。如上所述，延伸半导体部分12d从TFT 4的漏区延伸到宽部5A的下面，突出半导体部分12A从延伸半导体部分12d突出。
然后，通过等离子体CVD法形成厚115nm的SiON层，以形成栅极绝缘层13。
在栅极绝缘层13上，依次设置厚50nm的氮化钽层和厚370nm的钨层并将它们按要求图案化。因而，提供了栅总线1，栅区1a，存储电容总线5和突出栅金属部分7。在重叠部分7a中的突出半导体部分12A和突出栅金属部分7通过栅极绝缘层13而相互绝缘。可以代替氮化钽和钨而使用其它金属材料，例如Ta、W、Ti、Mo、Al和Cu，或者以这些金属材料为主要成分的金属合金或者化合物。
n-沟道区12a(图32B)和像素部分中掺杂了P(磷)，以形成与沟道区12a相邻的LDD区12b(n-区)并形成与LDD区12b相邻的源和漏区12c(n+区)。然后，实施热处理，以激活注入到半导体层12中的杂质元素。p-沟道区掺杂了B(硼)。
通过CVD法提供厚250nm的SiNx层和厚700nm的SiO2层，以形成中间绝缘层14。将中间绝缘层14热处理从而使硅氢化。该工艺利用包含氮化硅的中间绝缘层14中的氢终止了硅的不饱和键。
然后，在中间绝缘层14中形成用于连接突出栅金属部分7和源总线2的接触孔2A。在栅极绝缘层13和中间绝缘层14中形成用于连接延伸半导体层12d和源金属层6的接触孔6A。
在中间绝缘层14上，以Ti、Al和Ti这个顺序，通过溅射依次设置厚度分别为100nm，500nm和100nm的Ti层，Al层和Ti层，并按要求将它们图案化。因而形成了源总线2，源金属层6以及保护层8和9。源金属层6和延伸半导体层12d通过接触孔6A相互连接。源总线2和延伸栅金属部分7通过接触孔2A相互连接。
然后，形成由有机绝缘材料构成的厚度为1.6μm的树脂层15。在树脂层15中形成用于将源金属层6和透明像素电极3相互连接的接触孔3A。
在树脂层15上，通过溅射设置厚100nm的ITO层，并将其按要求图案化。因而形成了像素电极3。像素电极3通过接触孔3A连接到源金属层6。
如果有源矩阵液晶显示设备110是反射型的，则在其上设置厚度为200nm的反射层16。如果有源矩阵液晶显示设备110是透射型的，那么不设置反射层16。这样就制得了有源矩阵基板110A。
接着配向层(PI)17被印制在其上并按照要求被研磨。
如下制得对置基板110B。在厚0.5mm的玻璃板40上设置厚100nm的透明对置电极41。配向层(PI)42被印制在其上并按照要求被研磨。这样就制得了对置基板110B。
在配向层(PI)17上分散了用于设置有源矩阵基板110A和对置基板110B之间距离的间隔物。然后，将有源矩阵基板110A和对置基板110B结合在一起，其内部带有配向层(PI)17和配向层(PI)42。把液晶层111封入到基板110A和110B之间的间隔中。
以这种方式，制得了有源矩阵液晶显示设备110。
下面将描述用于修复有源矩阵液晶显示设备110中像素缺陷的方法。
当TFT4出现异常或者源总线2和像素电极3之间出现电流泄漏时，会发生像素缺陷，这会引起显示问题。在本发明的实例1中，像素缺陷如下修复。
当像素部分具有点缺陷时，能够用肉眼作如下检查。当把有源矩阵基板110A(也称作TFT基板)和对置基板110B结合在一起并且把液晶材料注入到基板110A和110B之间的间隔中时，将预定电信号(用于检查的显示信号)经由栅总线1和源总线2施加于像素电极3上。
当在像素部分中检查到点缺陷时，使用激光辐射来辐射突出栅金属部分7和突出半导体部分12A的重叠部分7a。因而破坏了栅极绝缘层13，且突出栅金属部分7和突出半导体部分12A熔化在一起并短路。由于有源矩阵基板110A和对置基板110B已密封在一起，因此激光辐射是从玻璃板10的底表面导入的。使用例如YAG激光来实施激光辐射。激光点R(图2A和2B)边长为几微米。例如，激光点R是一个5μm×5μm的正方形。激光点R可以是矩形。
如图2A所示，突出栅金属部分7和突出半导体部分12A每个都从重叠部分7a突出了大约1μm。这样的结构提高了激光辐射期间的对准精度，这有助于激光辐射并有助于突出栅金属部分7和突出半导体部分12A的熔化操作。
如图2A所示，对于包括重叠部分7a以及突出栅金属部分7和突出半导体部分12A的突出部分的区域来说，将激光导入该区域的一角是有利的。以这种方式，突出栅金属部分7和突出半导体部分12A可以被更容易地熔化。
如图2B所示，将激光导入重叠部分7a的中心是不利的。在这种情况下，大部分激光功率被突出半导体部分12A吸收，因此较之图2A的情形，更难于使突出栅金属部分7和突出半导体部分12A短接。在一个实验中，采用将激光导入所述一角(图2A)时相同的条件将激光导入重叠部分7a的中心(图2B)，则突出栅金属部分7和突出半导体部分12A不会必然地短接。
可以理解，当把激光导入所述一角(图2A)时，突出栅金属部分7和突出半导体部分12A短接所采用的激光功率要比将激光导入中心时(图2B)的激光功率更小。即使把激光导入中心，如果提供足够高的激光功率，那么仍然可能使突出栅金属部分7和突出半导体部分12A短接。然而，当激光功率过高时，其它不应该被提供激光功率的部分(即除部分7和12A之外的部分)受到不利的影响。这将参照图4A和4B来描述。
图4A和4B示出了受到激光辐射影响的区域。在这两种情况下，激光点R的尺寸相同。图4B中的激光功率比图4A中的要高，并且图4B中受激光辐射影响的受影响区域S2(直径L2)比图4A中受激光辐射影响的受影响区域S1(直径L1)要大。在受影响区域S1和S2中分散有硅碎片和栅金属的碎片。当除部分7和12A之外的元件被包围受影响区域S1或者S2中时，会发生故障。因此优选以尽可能小的功率导入激光。换句话说，优选将激光导入如图2A所示的角落。最好不要把激光导入其它角落，例如，沿着部分12A的突出部分但是靠近源总线2的角落。由于靠近源总线2，激光对源总线2有更大的影响。
当突出半导体部分12A和突出栅金属部分7被短路时，像素电极3直接从源总线2接收源信号(显示信号)，与来自栅总线1的栅信号无关。结果，像素部分中的点缺陷以中间状态显示出来，即，既不是完全亮点又不是完全黑点。这样的中间状态不容易被识别为缺陷，尽管不完全正常。在显示屏幕上，像素部分看上去是正常的。
以这种方式，可以制得像素缺陷得到修复的有源矩阵液晶显示设备110。
然而，如上所述，当激光点的尺寸较大或者当激光功率较高以用于更高效的修复工作时，激光辐射会对并不应该被提供激光功率的部分产生相当大的影响，如图4B所示。尽管突出半导体部分12A和突出栅金属部分7更容易短接，但其它元件会受到不利的影响。
下面将描述用于成功的修复操作的最佳条件。
在下面的评价试验中，为了从源总线2而不是TFT4向连接到像素电极3的延伸半导体部分12d提供电压，从有源矩阵基板110A的外部提供导入重叠部分7a角落的激光。
突出半导体部分12A可以和源总线2熔融在一起。然而，其间插入有栅极绝缘层13的部分12A和源总线2之间的距离相当长。因此，突出半导体部分12A和通过接触孔2A连接到源总线2的突出栅金属部分7熔融在一起。激光辐射位置对于所有的像素电极都是相同的。
考虑到突出栅金属部分7的宽度和突出半导体部分12A的宽度，需要确定激光点R的尺寸和形状。在该评价试验中，激光点R是一个4.4μm×5.8μm的矩形。如果激光功率能够使得要熔化的部分膨胀，那么它足以用于熔化。因此，用于熔化的激光功率比用于切割的激光功率(后面描述)要小。在该评价试验中，激光功率是激光设备(由NTN制造的NRS-09)的刻度4。要确保熔化导电层(部分12A和7)，需要将激光辐射足够的次数。在本评价试验中，激光辐射了一次。
在本评价试验中获得了上述的最佳条件。仍然有必要考虑激光对于其它元件所施加的不利影响。这种不利影响的具体例子是漏电引起的故障，下面参照图5和6描述。为了进一步提高修复工作的效率，避免因漏电引起的故障很重要。参照图5至图7，将描述这样的故障。
图5和6是参考实例中不带保护层8的有源矩阵液晶显示设备的局部截面图。为简单起见省去了配向层17和42。
图5示出了熔化操作之前的状态。如图5所示，包括玻璃板10、底涂层11、透明像素电极3和其它元件的TFT基板面对具有透明对置电极41和滤色器(CF；未示出)的对置电极。液晶层111置于TFT基板和对置基板之间。当检查到点缺陷时，具有点缺陷的像素部分中突出栅金属部分7和突出半导体部分12A的重叠部分7a(用圆圈表示)被从玻璃板10的后表面导入的激光辐射并熔化。
图6示出了熔化之后的状态。突出半导体部分12A发生膨胀或者卷曲并和突出栅金属部分7熔融在一起。结果，部分12A和7短接。部分12A的导电材料碎片分散，突出栅金属部分7也发生膨胀。这可能造成源总线2和像素电极3之间的漏电，或者突出栅金属部分7和像素电极3之间的漏电。由于激光功率过大，像素电极3和反射层16(反射型设备的情形)也发生膨胀，这可能造成像素电极3和对置电极41之间的漏电。
图7是实例1中带有保护层8的有源矩阵液晶显示设备110的局部截面图。为了简单起见，这里也省去了配向层17和42。图7示出了熔化之后的状态。
如图7所示，设置在激光辐射部分(点)上方的保护层8能够防止突出半导体部分12A的碎片分散到保护层8上面的层中。这防止了例如源总线2和像素电极3之间以及突出栅金属部分7和像素电极3之间的漏电。由于保护层8还吸收过剩的激光功率，因此可以防止其上的像素电极3和反射层16(反射型设备的情形)发生膨胀。因而，像素电极3和对置电极41之间的漏电可以避免。
保护层8(由与源金属层6以及源总线2相同的源金属制成)形成于激光辐射部分的上方，它在与源总线2相同的步骤中形成。改变掩模图案以形成4.4μm×5.8μm的矩形作为保护层8。为了实现简单的结构，这个额外的源金属层(保护层8)应该基本上具有浮置状态的电位。当为了改善保护效果而优选保护层8具有接地电位的时候，可将保护层8连接到接地电位。以这种方式，可以根据要达到的保护效果而调节保护层8的电位。
保护层8的尺寸基本上比重叠部分7a上的激光点的尺寸略大。但是，考虑到周围元件的尺寸以及出现漏电的可能性，保护层8的最佳尺寸可以仍然大于重叠部分7a上的激光点的尺寸，或者等于或小于重叠部分7a上的激光点的尺寸。不需要使保护层8的尺寸和激光点的尺寸绝对地匹配。保护层8的形状可以是例如矩形，正方形，圆形或者椭圆形，并且不一定要和激光点的形状相同。
提供保护层8还有另一个优点，即可以把保护层8的位置作为标记来进行激光辐射。由于像素部分的结构，可以容易地从玻璃板10的后表面发现保护层8的位置。通过把保护层8的位置作为标记，即使对液晶面板内部的结构不很熟悉的操作者也能够容易地确保发现要熔化的位置。
如图12所示，优选保护层8的形状和激光点的形状类似。在这种情况下，矩形保护层8的两条对角线的交叉点和矩形激光点(用R1表示)的中心点重合。这有利于把激光导入精确的位置。即使一个对于面板的激光辐射不熟练的操作者也能精确地把激光导入正确的位置。这提高了修复工作的效率。
图12示出了保护层8(或9)和激光点R1的形状。如上所述，操作者可以把保护层8的位置作为标记来正确地导入激光。操作者也能基于保护层8的形状和尺寸确定激光点R1的形状和尺寸。
例如，把激光点R1的形状和尺寸设置为和保护层8的一样。在这种情况下，能够基于保护层8确认激光点R1的形状和尺寸是正确的。即使对于面板的激光辐射不熟练的操作者也能容易地确定和确认该激光点的位置、形状和尺寸，这提高了修复工作的效率。
保护层8(或9)的位置、形状和尺寸可以用于下述切割操作中。
到目前为止，已经描述了一类激光修复工作，即熔化导电层的操作。
以下，将描述另一类激光修复工作，即切割操作。在激光辐射部分上方设置保护层9具有和保护层8的设置基本上相同的效果。
图8示出了在依照实例1的带有保护层9的图1A所示的有源矩阵基板110A中要切割的TFT4的部分B1。图9是沿图8中B-B’线剖开的局部截面图。图10示出了参考例中不带有保护层9的有源矩阵基板中要切割的TFT4的部分B1。图11是沿图10中D-D’线剖开的局部截面图。
有源矩阵基板110A包括在中间绝缘层14上的保护层9，其位置对应激光辐射要切割的部分B1。保护层9由与源总线2相同的材料形成。图10和11所示的有源矩阵基板不包括保护层9。
在本实例中，设置要切割的部分B1，使得连接到像素电极3的半导体层12的漏区从TFT4上断开。当像素部分出现点缺陷的时候，为了从源总线2而不是从TFT4对漏区直接施加电压，这样做是必要的。由于有源矩阵基板110A和对置基板110B已密封在一起，因此将激光辐射从玻璃板10的底表面导入。
激光辐射的位置对于所有的像素电极都是相同的。在本评价试验中，将激光辐射导入位于两个TFT4的栅极之间的半导体层12的漏区，以切割这个部分。考虑到要切割的半导体层12的宽度，需要确定激光点的尺寸和形状。在本评价实验中，激光点是一个8.8μm×4.2μm的矩形。
对于半导体层12的切割，使得半导体层12发生膨胀是不够的。需要足够高的激光功率以切割半导体层12，并且激光功率应该比用于熔化的激光功率更高。在本评价试验中，激光功率是激光设备的刻度5。要确保切割半导体层12，激光需要辐射足够的次数。在本评价试验中，激光辐射了三次。
在本评价试验中获得了上述最佳条件。仍然有必要考虑激光对于其它元件所施加的不利影响。这种不利影响的具体例子是下面参照图13和14所述的漏电引起的故障。为了进一步提高切割操作的效率，避免因漏电引起的故障很重要。
本评价试验示出了当在最佳条件下进行熔化操作和切割操作时，切割操作比熔化操作需要更大的激光点尺寸，高的激光功率，以及更多次数的激光辐射。对于切割操作，更有必要考虑激光辐射对其它元件造成的不利影响。
图13和14是参考例中不带有保护层9的有源矩阵液晶显示设备的局部截面图。为了简单起见省去了配向层17和42。
图13示出了切割之前的状态。如图13所示，具有玻璃板10、底涂层11、透明像素电极3和其它元件的TFT基板面对具有透明对置电极41和滤色器(CF；未示出)的对置基板。液晶层111置于TFT基板和对置基板之间。当检查到点缺陷时，位于两个TFT 4的栅极之间的半导体层12的漏区的部分B1(参见图8)被从玻璃板10的后表面导入的激光辐射并被切割。
图14示出了切割之后的状态。半导体层12的漏树脂(drain resin)在部分B1处发生膨胀或者卷曲并因此被切割。半导体层12的导电材料的碎片分散。这可能造成半导体层12和像素电极3之间的漏电，或者源总线2和像素电极3之间的漏电。由于过剩的激光功率，像素电极3和反射层16(反射型设备的情形)也发生膨胀，这可能造成像素电极3和对置电极41之间的漏电。
图15是实例1中带有保护层9的有源矩阵液晶显示设备110的局部截面图。为了简单起见，这里也省去了配向层17和42。图15示出了切割之后的状态。
如图15所示，设置于激光辐射部分上方的保护层9能够防止半导体层12的碎片分散到其附近的层中。这防止了例如源总线2和像素电极3之间以及半导体层12和像素电极3之间的漏电。由于保护层9还吸收过剩的激光功率，因此可以防止其上的像素电极3和反射层16(反射型设备的情形)发生膨胀。因而，像素电极3和对置电极41之间的漏电可以避免。
在实例1中，保护层8和9由与源总线2(源SE层)相同的金属材料形成。当尽可能考虑到工艺条件和各层之间的位置关系的时候，可以采用和栅总线1(GE层)相同的金属材料形成保护层8和9。可选择地，如果提供某个优点，可以由并不用于其它层的材料来形成保护层8和9，尽管这需要额外的步骤。用于保护层8和9的材料不限于源金属材料或者栅金属材料。
在实例1中，所述两个保护层设置在用于修复点缺陷的激光辐射部分的上方。更明确地说，设置保护层8以用于在熔化时吸收过剩的激光功率并防止导电材料的碎片分散。设置保护层9以用于在切割时吸收过剩的激光功率，防止导电材料的碎片分散，以及防止导电材料膨胀。本发明不限于这种结构。既可以设置保护层8或者保护层9，也可以设置三个或多个保护层。
实例2在依照本发明的实例2中，在激光辐射部分的上方设置用于调整有源矩阵液晶显示设备的有源矩阵基板与对置基板之间距离的间隔元件(PS)，以用于修复点缺陷。间隔元件起到防止导电材料的碎片分散和防止导电层膨胀的作用。
图16示出了在依照本发明实例2的有源矩阵液晶显示设备中要切割的部分C1。部分C1位于有源矩阵液晶显示设备的有源矩阵基板的两个TFT4的栅极之间。图17A是沿图16中C-C’线剖开的局部截面图。图18示出了参考例中有源矩阵液晶显示设备中要切割的部分C1。图19是沿图18中E-E’线剖开的局部截面图。在图16和18中，为了简单起见省去了像素电极3。
如图16和.17A所示，实例2中的有源矩阵液晶显示设备包括设置在两个TFT4的栅极之间的壁式间隔元件(PS)81。图18和19所示的有源矩阵液晶显示设备不包括这样的间隔元件。
如图16和17A所示，壁式间隔元件81设置在用于切割的激光辐射部分上方。间隔元件81与树脂层15整体地形成，并从有源矩阵基板的配向层17的顶表面突出一预定高度。该预定高度对应于两个基板之间的距离。间隔元件81用作第二保护元件，用于防止导电材料的碎片分散以及防止导电层膨胀。
常规上，为了保证液晶显示设备的盒厚度(cell thickness)(两个基板之间的距离)精度，已知有两种技术使用PS(圆柱形间隔物)和使用PB(球形珠)。球形珠在两个基板结合在一起之前分散，盒厚度由球形珠的尺寸(高度或者直径)来保证。分散球形珠的时候，球形珠的位置不是固定的。球形珠常用于透射型液晶显示设备中。圆柱形间隔物在两个基板结合在一起之前固定在预定的位置，保证了盒厚度。特别是最近，圆柱形间隔物常用于具有透射显示模式和反射显示模式两种模式的半透射型液晶显示设备中。
在半透射型液晶显示设备中，把激光导入光反射区域比导入光透射区域往往更好。当把激光导入光透射区域时，该设备的透射率对应于激光辐射部分的尺寸而降低。当把激光导入光反射区域(导入反射层16)时，该设备的透射率不会受到影响。由于这个原因，往往把激光导入光反射区域。因此，将间隔元件81设置在光反射区域中。
参照图20和21描述半透射型液晶显示设备。图20示出了依照实例2的包括间隔元件81的半透射型液晶显示设备的对置基板。间隔元件81是圆柱形间隔物(PS)。图21示出了在不带有间隔元件81的参考例中半透射型液晶显示设备的对置基板。在半透射型液晶显示设备中，光反射区域的盒厚度应该是光透射区域盒厚度的1/2。如图20和21所示，每个对置基板包括玻璃板40、设置在其上的滤色器层43、设置在其上仅位于反射区域中的滤色(白色)器44、以及设置在滤色器层43上用于覆盖滤色(白色)器44的透明对置电极41。通过仅在反射区域中设置滤色(白色)器44，盒厚度得到调整。当需要屏蔽光时，可在玻璃板40上设置黑色矩阵(BM；未示出)。
在图21中，需要调整滤色(白色)器44的尺寸和形状以解决间隔元件81的制备问题。因此，间隔元件81需要是设置在TFT基板或者对置基板上固定位置处的圆柱形间隔物(PS)，而不是在基板结合在一起之前分散的球形珠。
在间隔元件(PS)81设置于TFT基板上的情况下，通常由树脂形成间隔元件(PS)81。因此，间隔元件(PS)81可由与树脂层15相同的材料并在与之相同的步骤中形成。即，间隔元件(PS)81可以和树脂层15整体地形成。间隔元件(PS)81也可以在形成树脂层15之后通过增加一额外的树脂层而形成。
间隔元件(PS)81的材料不限于树脂。如果需要，间隔元件(PS)81可由非树脂材料形成，尽管这需要另外的步骤。这时，如图17B所示，透明像素电极3和反射层16可以在形成间隔元件(PS)81之前形成。
即使间隔元件(PS)81由与树脂层15相同的材料形成，透明像素电极3和反射层16也可以在形成间隔元件(PS)81之前形成(图17B)。树脂层15和间隔元件(PS)81在两个分开的步骤中形成。
在间隔元件(PS)81是由树脂形成的情况下，可将间隔元件(PS)81设置在激光辐射部分的上方。尽管间隔元件(PS)81不能吸收过剩的激光功率，间隔元件(PS)81也能防止像素电极3(以及反射层16)产生膨胀，即使这些层易于因过剩的激光功率而产生膨胀。间隔元件(PS)81还能防止像素电极3(以及反射层16)的碎片分散，即使这些层易于分散。因而，在激光修复的熔化操作和切割操作期间防止了漏电和其它故障，并因此提高了激光修复工作的效率。
由导电材料(铝)形成的反射层(电极)16设置在透明像素电极3上。反射层16会吸收过剩的激光功率，并因此受到不利影响，尽管过剩的激光功率基本上不会不利地影响透明像素电极3。
图22是在不具有间隔元件(PS)81的参考例中透射型液晶显示设备的对置基板(滤色器或者基板)的局部截面图。图23是依照实例2的包括间隔元件(PS)81的透射型液晶显示设备的对置基板(CF滤色器基板)的局部截面图。
图22中所示的对置基板包括玻璃板40、滤色器(CF)层43、和透明对置电极41，它们以此顺序设置。
图23所示的对置基板包括玻璃板40、设置在其上的滤色器(CF)层43、设置在其上的透明对置电极41，以及设置在其上的间隔元件(PS)81。
图23所示的对置基板以如下方式制得。提供厚约0.5mm的玻璃板40。在其上形成滤色器层43。通过溅射在其上设置厚约100nm的透明对置电极41并按要求使其图案化。
在对置基板上，同时也在TFT基板上，设置配向(PI)层并按要求对其研磨。在对置电极41的透明配向(PI)层上设置间隔元件(PS)81。把两个基板结合起来，并将液晶层111封入两个基板之间的间隔内。
图24是依照实例2的包括间隔元件(PS)81的有源矩阵液晶显示设备的局部截面图，其表示了熔化之后的状态。图25是依照实例2的包括间隔元件(PS)81的有源矩阵液晶显示设备的局部截面图，其表示了切割之后的状态。
在实例2中，将间隔元件(PS)81设置在用于熔化的激光辐射部分的上方。因此，如图24所示，尽管激光功率过剩，也可防止像素电极3和反射层16的膨胀以及分散。
在实例2中也将间隔元件(PS)81设置在用于切割的激光辐射部分的上方。因此，如图25所示，尽管激光功率过剩，也可防止像素电极3和反射层16的膨胀以及分散。
因而，在激光修复操作期间可以避免出现漏电和其它故障，这提高了激光修复的熔化操作和切割操作的效率。
在实例2中，间隔元件(PS)81通常是圆柱形的，其直径大约为9μm。当间隔元件(PS)81的直径设计得过小时，就难于形成间隔元件(PS)81并且由于间隔元件(PS)81的变形使得盒厚度可能得不到保证。为了防止漏电，间隔元件(PS)81的尺寸要求基本上比激光点的尺寸大。
实例3在依照本发明的实例3中，在对置基板上设置间隔元件(PS)82。
图26和27每个都是依照本发明实例3的有源矩阵液晶显示设备的截面图。图26和27中的截面图对应于沿图16中C-C’线剖开的截面图。
在实例3中，如图26和27所示，间隔元件(PS)82设置在用于切割的激光辐射部分(对应图16中的部分C1)的上方。间隔元件(PS)82设置在对置基板(滤色器基板)上。
在间隔元件(PS)82由树脂形成的情况下，间隔元件(PS)82是通过在对置基板的制造方法之外增加另外的形成树脂层的步骤来形成。这个步骤是在形成对置电极41之前(图26；间隔元件(PS)82形成于玻璃板40上)而增加的或者是在形成对置电极41之后(图27；间隔元件(PS)82形成于对置电极41上)而增加的。
确定形成间隔元件(PS)82是在形成对置电极41之前还是之后需要综合考虑间隔元件(PS)82的材料和成本以及所需时间。
在间隔元件(PS)82由树脂形成的情况下，可将间隔元件(PS)82设置在激光辐射部分上方。如实例2中那样，尽管间隔元件(PS)82不能吸收过剩的激光功率，但间隔元件(PS)82仍然能够防止像素电极3膨胀，即使像素电极3易于因激光功率过剩而产生膨胀。因而，在激光修复的熔化操作和切割操作期间防止了漏电和其它故障，并因此提高了修复工作的效率。间隔元件(PS)82的材料不限于树脂，可以是其它的材料，尽管这需要一个额外的步骤。
实例4当进行熔化操作和切割操作来使用激光修复点缺陷的时候，在熔化操作之前进行切割操作是有效的。
对于像素部分点缺陷的修复来说，熔化操作和切割操作是作为一个连续的操作来进行的。在熔化和切割都完成之后，要检查修复工作是否已经成功，即点缺陷是否已经得到修复。只有熔化操作和切割操作都已经成功时才能认为修复工作是成功的。
当首先进行的一个操作(熔化操作或者切割操作)完成后检查其是否成功是有效的。如果这个操作不成功，修复工作被终止并重新进行。切割操作比熔化操作失败的可能性更高，因为切割操需要的激光功率更高，也需要激光的辐射次数更多。能够简单地利用肉眼来检查切割操作是否已经成功。可以通过从液晶显示设备的后表面来检查激光辐射部分(例如半导体层)是否已经被切割、即在所述元件之间是否存在间隔来完成这项工作。难于用肉眼来检查熔化操作是否已经成功，因为必须检查所述层是否已经电连接(也即短接)。
由于上述原因，当熔化操作和切割操作都进行的时候，首先进行成功可能性较低的切割操作，然后进行需要相对长的时间用于检查的熔化操作。这提高了操作效率。
实例5在实例1至实例4中，描述了包括具有顶栅结构的TFT的有源矩阵液晶显示设备。对于顶栅结构，作为控制电极的栅电极(栅金属层)设置在半导体(例如硅)层上面。在根据本发明的实例5中，将描述包括具有底栅结构的TFT的有源矩阵液晶显示设备。对于底栅结构，作为控制电极的栅电极(栅金属层)设置在半导体(例如硅)层的下面。本发明可用于具有底栅结构的设备。对于这种结构，可将保护层8和9以及间隔元件(PS)81和82设置在激光辐射部分的上方。保护层9与间隔元件(PS)81和82中的一个一起构成第二保护元件。
图28是具有底栅结构的有源矩阵液晶显示设备的有源矩阵基板(TFT基板)的单个显示单元的平面图。图29是沿图28中F-F’线剖开的局部截面图。图30是沿图28中G-G’线剖开的局部截面图。图31是沿图28中H-H’线剖开的局部截面图。
如图28至31所示，具有底栅结构的有源矩阵液晶显示设备包括含有栅总线1的栅金属层，存储电容总线5和突出栅金属部分7B。在栅金属层上设置了半导体层12，它包括漏区和突出半导体(Si)部分12A。栅极绝缘层13置于栅金属层和半导体层12之间。除了这几点之外，图28至31中的有源矩阵液晶显示设备和实例1中的结构相同。
在实例5中的有源矩阵液晶显示设备中，点缺陷以如下方式修复。用激光辐射突出栅金属部分7B和突出半导体部分12A之间的重叠部分。因而破坏了栅极绝缘层13，且突出栅金属部分7B和突出半导体部分12A短接。
在激光辐射部分上方设置保护层8A的情况下，在激光修复的熔化操作期间防止了导电层的膨胀以及导电材料碎片的分散。
在激光辐射部分上方设置间隔元件(PS)81或82的情况下，在激光修复的切割操作期间防止了导电层的膨胀以及导电材料碎片的分散。
在实例1至实例5中，描述了使用液晶材料作为显示介质的液晶显示设备。本发明可用于使用EL发光层或者等离子体发光元件的显示设备。在实例1至实例5中，描述了使用薄膜晶体管(TFT)作为开关器件的有源矩阵液晶显示设备。本发明可用于使用MIM器件、二极管、MOS晶体管等作为开关器件的显示设备。
在实例1至实例5中，YAG激光用作激光源。本发明可用于使用其它类型的激光作为热能的显示设备。
受激光辐射的元件可以由氮化钽-钨叠层结构，金属材料如Ta、W、Ti、Mo、Al或Cu，或者以这些金属材料作为主要成分的金属合金或化合物形成。可使用任何可以容易地被短接、电连接以及切割的材料。
在实例1至实例5中，受到激光辐射的保护层8和9以及间隔元件(PS)81和82的表面都是平的。可选择地，这些表面可以为凹形以向下敞开，即朝向激光辐射部分敞开。保护层8和9可以是有色树脂层。可以将有色树脂层埋在中间绝缘层14中。
在实例1，4和5中，保护层8和9具有正方形或者矩形的平面形状。保护层8和9的平面形状可以是三角形、五边形、六边形或者其它能有效作为标记的多边形。保护层8和9的平面形状可以是圆形、椭圆形、十字形或者其它能有效作为标记的形状。可将保护层8和9用作确定激光辐射部分位置的标记。保护层8和9的平面尺寸可以等于或者大于激光辐射部分的尺寸。只要保护层8和9的尺寸等于或者大于激光辐射部分的尺寸，就易于确定和确认激光辐射部分的尺寸。
在实例1至实例5中，半导体层12可以由多晶硅形成。
本发明可用于包括液晶TV和计算机终端显示的图像显示设备领域。根据本发明的有源矩阵基板和包括该有源矩阵基板的显示设备能够采用简单的方法来制造并且能够保证修复点缺陷。因而，本发明提高了生产成品率。
对本领域普通技术人员来说，其它各种变更是显而易见的，并且可以在不脱离本发明主旨和范围的前提下容易地进行这些变更。因此，所附权利要求的范围并不限于这里阐述的说明书，相反，应对这些权利要求作广义的理解。
权利要求
1.一种有源矩阵基板，该有源矩阵基板通过能量辐射使二维排列的多个像素部分中的缺陷像素部分的点缺陷被修复，其中该有源矩阵基板包括以下元件之一一用于吸收过剩能量功率并防止导电材料碎片分散的第一保护元件；以及一用于防止导电材料碎片分散并防止导电层膨胀的第二保护元件，其中在至少一个能量辐射部分的上方设置所述第一保护元件和所述第二保护元件中的一个。
2.如权利要求1所述的有源矩阵基板，其中所述至少一个能量辐射部分包括多个能量辐射部分。
3.如权利要求1所述的有源矩阵基板，其中所述多个像素部分中的每个包括一开关器件和一像素电极；以及所述开关器件包括一连接到一信号线的第一驱动区和一连接到所述像素电极的第二驱动区。
4.如权利要求3所述的有源矩阵基板，还包括彼此平行排列的多条扫描线和彼此平行排列并与所述多条扫描线交叉的多条信号线；其中在所述多条扫描线和所述多条信号线的各交叉处以矩阵形式设置所述多个像素电极；以及每条所述扫描线连接到对应的开关器件的一控制区。
5.如权利要求3所述的有源矩阵基板，其中所述能量辐射部分是要被熔化的部分；以及在所述能量辐射部分中，一第一层和一第二层彼此部分地重叠，其间插入有一绝缘层，所述第一层由包括所述开关器件的所述第二驱动区的一半导体层形成，或者由连接到所述半导体层的一导电层形成，并且第二层由连接到所述信号线的导电层或者半导体层形成。
6.如权利要求5所述的有源矩阵基板，其中所述第一层是从所述开关器件的所述第二驱动区突出的一第一突出部分；以及所述第二层是经由一接触孔连接到所述信号线、并且从所述信号线突出从而与所述第一突出部分部分地重叠的一第二突出部分。
7.如权利要求6所述的有源矩阵基板，其中所述第一突出部分和所述第二突出部分从所述重叠部分突出一预定距离。
8.如权利要求3所述的有源矩阵基板，其中所述能量辐射部分是一将要被切割的部分，并且是从所述开关器件延伸到所述像素电极的所述半导体层的一部分。
9.如权利要求1所述的有源矩阵基板，其中所述第一保护元件是一用于吸收所述过剩能量功率并防止所述导电材料的所述碎片分散的保护层。
10.如权利要求1所述的有源矩阵基板，其中所述第二保护元件是一用于防止所述导电材料的所述碎片分散并防止所述导电层膨胀的保护层。
11.如权利要求1所述的有源矩阵基板，其中将所述第一保护元件和所述第二保护元件中的至少一个设置在所述能量辐射部分的上方和在所述多个像素部分中的每一个内都设置的所述像素电极的下方。
12.如权利要求1所述的有源矩阵基板，其中所述第一保护元件和所述第二保护元件中至少一个的受能量辐射的表面为凹形并朝向所述能量辐射部分敞开。
13.如权利要求1所述的有源矩阵基板，其中所述第二保护元件是一用于防止所述导电材料的所述碎片分散并防止所述导电层膨胀的间隔元件。
14.如权利要求2所述的有源矩阵基板，其中所述第二保护元件包括一用于防止所述导电材料的所述碎片分散并防止所述导电层膨胀的保护层和一用于防止所述导电材料的所述碎片分散并防止所述导电层膨胀的间隔元件；以及所述间隔元件从所述有源矩阵基板的顶表面突出一预定的距离。
15.如权利要求3所述的有源矩阵基板，其中所述开关器件是薄膜晶体管、MIM器件、MOS晶体管和二极管中的一种。
16.如权利要求15所述的有源矩阵基板，其中所述薄膜晶体管是使用多晶硅作为半导体层的多晶薄膜晶体管。
17.如权利要求15所述的有源矩阵基板，其中所述薄膜晶体管具有顶栅结构，该顶栅结构含有在一沟道区上方的一控制区并且一绝缘层置于其间。
18.如权利要求15所述的有源矩阵基板，其中所述薄膜晶体管具有底栅结构，该底栅结构含有在一沟道区下方的一控制区并且一绝缘层置于其间。
19.如权利要求1所述的有源矩阵基板，其中所述第一保护元件和所述第二保护元件中的至少一个由分别与扫描线或者信号线相同的金属层形成。
20.如权利要求1所述的有源矩阵基板，其中所述第一保护元件和所述第二保护元件中的至少一个由一有色树脂层形成。
21.如权利要求1所述的有源矩阵基板，其中所述第一保护元件和所述第二保护元件中的至少一个具有正方形、矩形、圆形、椭圆形、多边形和十字形之一的平面形状。
22.如权利要求1所述的有源矩阵基板，其中所述第一保护元件和所述第二保护元件中至少一个的平面尺寸等于或者大于能量辐射部分的平面尺寸。
23.一种显示设备，包括如权利要求1所述的一有源矩阵基板；以及一面对所述有源矩阵基板的对置基板，一显示介质置于所述有源矩阵基板和所述对置基板之间，所述对置基板具有一面对所述有源矩阵基板的所述多个像素电极的对置电极；其中所述显示介质由施加于所述像素电极和所述对置电极之间的一显示信号所驱动，以显示图像。
24.如权利要求23所述的显示设备，其中当每个都具有像素电极的多个像素部分中的至少一个是一缺陷像素部分时，用能量对所述缺陷像素部分的一能量辐射部分进行辐射以实施熔化操作和切割操作中的至少一种操作。
25.如权利要求23所述的显示设备，其中所述显示介质是液晶材料、EL发光层和等离子体发光元件中的一种。
26.如权利要求23所述的显示设备，其中将一用于防止所述导电材料的所述碎片分散并防止所述导电层膨胀的间隔元件设置为在所述有源矩阵基板和所述对置基板之一上的一第二保护元件。
27.如权利要求23所述的显示设备，其中所述显示设备是透射型、反射型、具有透射模式和反射模式的半透射型中的一种。
28.一种用于制造如权利要求23所述的显示设备的方法，包括以下步骤在所述显示设备的所述像素电极和所述对置电极之间、从所述显示设备的所述扫描线和所述信号线施加一预定信号，由此检查所述像素部分的点缺陷；以及用来自所述显示设备外部的能量辐射其中检查出所述点缺陷的所述缺陷像素部分的一能量辐射部分，由此实施熔化操作和切割操作中的至少一种操作。
29.如权利要求28所述的方法，其中所述辐射步骤包括辐射一区域的一角的步骤，该区域包括一第一突出部分和一第二突出部分的一重叠部分，还包括从所述重叠部分突出的部分。
30.如权利要求28所述的方法，其中将激光用作所述能量。
31.如权利要求30所述的方法，其中将所述第一保护元件和所述第二保护元件中的至少一个用作一标记来确定所述激光辐射部分的位置。
32.如权利要求30所述的方法，其中将作为所述第一保护元件和所述第二保护元件中至少一个元件的一保护层的平面尺寸用作一标记来确认所述激光辐射部分的尺寸。
33.如权利要求30所述的方法，其中当所述熔化操作和切割操作都进行时，将所述切割操作在所述熔化操作之前进行。
全文摘要
在通过能量辐射使二维排列的多个像素部分中的缺陷像素部分的点缺陷被修复的有源矩阵基板中，所述有源矩阵基板包括用于吸收过剩能量功率并防止导电材料碎片分散的第一保护元件以及用于防止导电材料碎片分散并防止导电层膨胀的第二保护元件中的一个保护元件。将第一保护元件和第二保护元件之一设置在至少一个能量辐射部分的上方。
文档编号G09F9/00GK1598679SQ20041009030
公开日2005年3月23日 申请日期2004年9月13日 优先权日2003年9月11日
发明者春日井英夫, 巽宏伸, 白木一郎, 胜瀬浩文, 佐佐木修, 井上雅之, 中岛睦 申请人:夏普株式会社