(57)【要約】【課題】  少なくとも一方の基板表面に形成した絶縁膜として、電極膜と電気的に接続する導電ビーズの突起より硬質のものを用いた際にも、２つの基板間の良好な導通を得る。【解決手段】  それぞれ電極膜を含む導通パタン部を形成した２つの基板を導通パタン部が相対向するように配置し、前記２つの基板の導通パタン部間に導電性を有する突起を形成した導電ビーズ１０９を設けて重ね合わせることにより、前記２つの基板を電気的に接続するようにした表示装置において、少なくとも前記導通パタン部を含む、前記２つの基板の少なくとも一方の基板表面に絶縁膜１０４を備えるとともに、前記導通パタン部の前記絶縁膜１０４および前記電極膜１０３の下層に、基板材質より柔らかい導電性を有する金属膜層１０２を設ける。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁基板上に電極膜を含む導通パタン部を形成した２つの基板を、導通パタン部が相対向するように配置し、前記２つの基板の導通パタン部間に導電性を有する突起を形成した導電ビーズを設けて重ね合わせることにより、前記２つの基板を電気的に接続するようにした表示装置において、
前記２つの基板の少なくとも一方の基板に形成された前記電極膜の上層には、絶縁膜が形成され、
前記突起は、前記絶縁膜を貫通して前記一方の基板の前記導電極膜と接触し、
前記導通パタン部の前記絶縁膜および前記電極膜の下層に、前記絶縁基板より柔らかい層を設けることを特徴とする表示装置。
【請求項２】
請求項１に記載の表示装置において、
前記絶縁基板より柔らかい層は、導電性を有する金属膜層であることを特徴とする表示装置。
【請求項３】
請求項２に記載の表示装置において、
前記導電性を有する金属膜層は、ＡｌまたはＡｌＳｉから成ることを特徴とする表示装置。
【請求項４】
請求項２に記載の表示装置において、
前記導電性を有する金属膜層は、多層膜から成ることを特徴とする表示装置。
【請求項５】
請求項１〜４の何れか１つに記載の表示装置において、
前記絶縁基板より柔らかい層の厚さが、２５０ｎｍ以上であることを特徴とする表示装置。
【請求項６】
請求項１に記載の表示装置において、
前記電極膜は、ＩＴＯ膜であることを特徴とする表示装置。
【請求項７】
請求項１に記載の表示装置において、
前記絶縁基板は、ガラス基板であることを特徴とする表示装置。
【請求項８】
請求項１に記載の表示装置において、
前記２つの基板の導通パタン部間に、前記突起を形成した導電ビーズと、シリカスペーサまたはガラスファイバーとを樹脂に混合して形成した樹脂ペーストを設けたことを特徴とする表示装置。
【請求項９】
請求項８に記載の表示装置において、
前記導電ビーズ径とシリカスペーサまたはガラスファイバー径との粒子径比率を１：０．７〜１：０．９としたことを特徴とする表示装置。
【請求項１０】
請求項８に記載の表示装置において、
前記導電ビーズの形成数は、１ｃｍ２当たり２０〜３００個であることを特徴とする表示装置。
【請求項１１】
請求項１から１０の何れか１つに記載の表示装置において、
前記表示装置は、液晶表示装置であることを特徴とする表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示装置などの表示装置に関し、特に、２つの基板間の導通を簡単な構成で実現するようにした表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ツイステッドネマチック（ＴＮ）液晶を使用した液晶表示装置においては、ＴＦＴ基板の画素電極と対向基板の画素電極の双方に任意の電圧を印加し、両基板間（液晶層）に電界を生じさせて液晶配列を制御することで、ディスプレイ表示を行う。この対向基板電極への給電は、ＴＦＴ基板と対向基板に対峙して形成した導通パタン部間に導電材を配置し、また、ＴＦＴ基板の導通パタン部から端子部に配線を引き出し、端子部と外部電源とを接続して行っている。図６に、片側の基板の電極から他方の基板の電極に信号を供給する構成の一例を示す。ＴＦＴ基板１１と対向基板１２の導通パタン部（導電パッド部とも言う。）の間に導電性ビーズ２４を挟みこれを圧縮した状態で保持して、ＴＦＴ基板１１と対向基板１２の導通を確保していた。この場合の導通パタン部表面は導電性の膜(一般的にはＩＴＯ(インジウム・ティン・オキサイド)等の透明導電膜)２１，２２で形成され、また、導電性ビーズ２４には、球形の樹脂ビーズの表面に金やニッケルなどの導電膜をほぼ均一な厚さで被覆したものを用いていた。なお、導電性ビーズ２４は、上下基板を貼り合わせるためのエポキシ系樹脂などのシール剤２３に混入されている。
【０００３】
しかし、パネル製造時において、表示部に金属などの導電性の異物が存在すると表示部の上下基板が短絡し正常な表示ができないという問題があった。これを回避するために、少なくとも片側の基板の導電性の膜の表面にＳｉＮ膜などの硬質の絶縁膜を形成することが有効であり、これにより製品の歩留が画期的に向上した。しかし、他方で前記導通パタン部に絶縁膜が存在すると従来のような導電ビーズでは導通を得られないという不具合が有った。
【０００４】
そこで、この不具合に対策する手法として、例えば、ＮiやＣｒといった導通性を有する突起（例えば金属突起）を設けた導電ビーズを用い、この突起により絶縁膜を貫通して上下導通を得る方法が提案された。
【０００５】
例えば、特許文献１には、「液晶１１を封止するＴＦＴ基板１と対向基板３の全面に配向膜２,５を形成する。ＴＦＴ基板１と対向基板３とは、互いに配向膜２,５側を対向させて、配向膜２,５の硬度よりも高い硬度を呈して周囲に突起を有する導電性スペーサ６を介して積層されている。そして、上記積層工程の際の加圧によって、導電性スペーサ６は両配向膜２,５を突き破って、ＴＦＴ基板１上の外部接続端子１０と対向基板上３の透明電極４とを接続する。こうして、ＴＦＴ基板１および対向基板３の全面に配向膜２,５を形成し、且つ、上記電極と端子間の電気的接続を得る。」（要約参照）と記載されている。
【０００６】
また、特許文献２には、上側透明基板側に形成された共通電極を、Ｃｒあるいはそれを主体とする合金からなり、かつその表面に複数の突起部が形成された導電体を介して、下側透明基板側の、Ａｌあるいはそれを主体とする合金からなる導体層に引き出すように構成することにより、前記導体層が腐食されても、前記導電体の表面に形成された突起部が腐食面を突き破ることにより導通性を充分確保すること（実施例３参照）、が記載されている。
【０００７】
また、特許文献３には、「（４）アクティブマトリクス基板に形成した対極コンタクト用パッドと対向電極基板間に導電性フィラーを介在させ、貼り合わせ時の圧力により、対極コンタクト用パッド上に形成した絶縁膜を導電性フィラーで機械的に破壊することで、対極と前記コンタクトパッドを接続し、回路基板からの対極信号線がアクティブマトリクス基板上に設けた対極パッドに接続される・・・」（特許請求の範囲参照）と記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平１１−２８２０号公報
【特許文献２】特開平９−２４４０５５号公報
【特許文献３】特開平３−１６０４１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
前記公知例においては、配向膜のような金属突起物より柔らかい（低硬度）絶縁膜の場合は、突起の貫通による導通性が得られても、例えばＳｉＯXやＳｉＮといった突起材質より硬質の絶縁膜を貫通させて導通を得ることは困難であった。
【００１０】
本発明は、この問題点を解決し、２つの基板の導通パタン部間に導電性を有する金属突起を形成した導電ビーズを設けて重ね合わせることにより、２つの基板を電気的に接続するようにした表示装置において、基板表面に形成した絶縁膜として導電ビーズの金属突起よりも硬質のものを用いた際にも、２つの基板間の良好な導通を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために、本発明の液晶表示装置は、絶縁基板上に電極膜を含む導通パタン部を形成した２つの基板を、導通パタン部が相対向するように配置し、前記２つの基板の導通パタン部間に導電性を有する突起(例えば金属突起)を形成した導電ビーズを設けて重ね合わせることにより、前記２つの基板を電気的に接続するようにした表示装置において、前記２つの基板の少なくとも一方の基板に形成された前記電極膜の上層には、絶縁膜が形成され、前記突起は、前記絶縁膜を貫通して前記一方の基板の前記導電極膜と接触し、前記導通パタン部の前記絶縁膜および前記電極膜の下層に、前記絶縁基板より柔らかい層を設けることを特徴とする。
【００１２】
本発明の表示装置において、前記絶縁基板より柔らかい層は、導電性を有する金属膜層であることが好ましい。
また、本発明の表示装置において、前記導電性を有する金属膜層は、ＡｌまたはＡｌＳｉから成るのが好ましい。
また、本発明の表示装置において、前記導電性を有する金属膜層は、多層膜から成るのが好ましい。
また、本発明の表示装置において、前記絶縁基板より柔らかい層の厚さが、２５０ｎｍ以上であるのが好ましい。
また、本発明の表示装置において、前記電極膜は、ＩＴＯ膜であるのが好ましい。
また、本発明の表示装置において、前記絶縁基板は、ガラス基板であるのが好ましい。
【００１３】
本発明の表示装置において、前記２つの基板の導通パタン部間に、前記突起を形成した導電ビーズと、シリカスペーサまたはガラスファイバーとを樹脂に混合して形成した樹脂ペーストを設けるのが好ましい。
また、本発明の表示装置において、前記導電ビーズ径とシリカスペーサまたはガラスファイバー径との粒子径比率を１：０．７〜１：０．９とするのが好ましい。
また、本発明の表示装置において、前記導電ビーズの形成数は、１ｃｍ２当たり２０〜３００個であるのが好ましい。
【００１４】
本発明の表示装置において、前記表示装置は、液晶表示装置であるのが好ましい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、絶縁膜および電極膜の下層に基板材質より柔らかい層を設けることにより、導電ビーズに圧力をかけた際に絶縁膜が変形しやすくなり、導電ビーズに設けた突起により破壊されやすくなることから、容易に２つの基板間の良好な導通が得られるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施例の、ＴＦＴ基板と対向基板をシール剤で貼り合わせた後の導通パタン部の断面図である。
【図２】表示装置の概略構成の一例を示す図である。
【図３】ＴＦＴ基板のＴＦＴ付近の一部断面図である。
【図４】ＴＦＴ基板と対向基板を貼り合わせる前の概略構造を示す図である。
【図５】本発明の実施例の、導通パタン部付近を示す断面図である。
【図６】従来の、ＴＦＴ基板と対向基板をシール剤で貼り合わせた後の導通パタン部の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明の実施の形態を、図面を参照しつつ説明する。各図面において、同一の構成要素にはなるべく同一の番号を付し、繰り返しの説明は省略する。
【００１８】
実施例の説明に先立ち、液晶表示装置の概略構成を説明する。図２は、液晶表示装置の一例の平面図および側面図である。ＴＦＴ(Thin Film Transistor)などを形成したＴＦＴ基板１１とカラーフィルタなどを形成した対向基板１２とを重ね合わせ、シールパッケージ１４で貼り合わせる。ＴＦＴ基板１１と対向基板１２との間の空間に、液晶注入口１５から液晶を注入した後、液晶注入口を封止材１７で封止する。ＴＦＴ基板１１と対向基板１２とは、導通パタン部１３で電気的に接続されており、導通パタン部１３を介してＴＦＴ基板１１側から対向基板１２へ給電を行う。導通パタン部１３はＴＦＴ基板１１の端子部１８に接続されており、端子部１８には図示しない外部電源が接続されている。外部電源から端子部１８および導通パタン部１３を介して、ＴＦＴ基板１１および対向基板１２の画素電極に給電を行うことにより、液晶配列を制御し、表示エリア１６にディスプレイ表示を行う。
【実施例１】
【００１９】
液晶表示装置を例として、本発明の実施例を説明する。
【００２０】
絶縁基板（例えばガラス基板）上に液晶を駆動するためのＴＦＴを形成する工程おいて、液晶を駆動するための電気信号を供給する透明導電膜のＩＴＯを成膜、パターニングし、その後ＣＶＤ装置により基板全面に絶縁膜であるＳｉＮ膜を成膜する。図３に、ＴＦＴ基板のＴＦＴ付近の一部断面図を示す。基板２０１上に、下地膜２０２、Ｐ−Ｓｉ（２０３）、ゲート絶縁膜２０４、ゲートメタルＧＴ（２０５）、層間絶縁膜２０６を形成する。Ｐ−Ｓｉ（２０３）には、電気的に接続されたＳＤ１（２０７）およびＳＤ２（２０８）を形成する。その上に、ＳｉＮ膜２０９、有機ＰＡＳ膜２１０、ＩＴＯ膜２１１、ＳｉＮ膜２１２を形成する。そして、ＳｉＮ膜２１２上には画素電極となるＩＴＯ膜２１３が形成される。ＩＴＯ膜２１３は、ＳＤ２(２０８)を介して、ＴＦＴに接続されている。ＩＴＯ膜２１３上には、基板全面に形成した絶縁膜２１４が成膜されている。ＩＴＯ膜２１３上にＳｉＮ膜などの絶縁膜２１４を成膜することにより、金属異物による上下基板の電極間の短絡を防止することができる。図において、Ｐ−Ｓｉ（２０３）、ゲート絶縁膜２０４、ゲートメタルＧＴ（２０５）などで、ＴＦＴが構成されている。
一方、カラーフィルタが形成された対向基板では、電極となる透明導電膜のＩＴＯがパターニングされて上下基板の導通をとる部分に引き出され、ＩＴＯ膜が表面に露出した状態になっている。
ＴＦＴが形成されたＴＦＴ基板とカラーフィルタが形成された対向基板にはそれぞれ配向膜を形成し、ラビング処理を行う。
【００２１】
次に、図４に示すように、ＴＦＴが形成されたＴＦＴ基板１１またはカラーフィルタが形成された対向基板１２のいずれか一方(本実施例ではＴＦＴが形成されたＴＦＴ基板１１)に、両基板を貼り合せるためのシールパタン１４を形成する。シールパタン１４には、両基板間を所定の間隔とするために、シリカビーズ（またはガラスファイバー）を混入する。例えばＴＦＴが形成されたＴＦＴ基板とカラーフィルタが形成された対向基板とのギャップを10.4μmにしようとした場合、熱硬化型のエポキシ系接着剤100ｇに対し、一定のギャップを形成するための直径10.4μmのシリカビーズ4ｇを混合し、これを図４に示すようなシールパタンに形成する。
【００２２】
そして、シールパタンを形成したシール剤に、更に突起付きの導電性ビーズ4ｇを混合し、パタンa、b、cに示した0.5ｍｍ角の導通パタン部１３に塗布する。この突起付きの導電性ビーズは、絶縁膜を突き破る目的で、金属粒子の突起を球形の樹脂の表面に配しこれらを金属膜で被覆した構造である。突起の直径は貫通させる絶縁膜の膜厚の１．５倍より大きく、かつ導電ビーズの直径の１／５以下とすることが望ましい。突起の直径はこれより小さいと絶縁膜を確実に貫通させることが難しくなり、これより大きいと基材の樹脂のビーズに安定して付着することが難しくなる。
【００２３】
その後ＴＦＴが形成されたＴＦＴ基板１１とカラーフィルタが形成された対向基板１２を位置決めをして重ね合わせ、圧力をかけた後、熱硬化炉で加熱処理して硬化させ、両基板を貼り合せる。
【００２４】
次に、所定の切断線に沿ってガラス基板を切断し、液晶の注入口１５から液晶材料を封入し、注入口１５を封止して液晶封入工程を完了する。
【００２５】
以上のように形成すると、樹脂ビーズ基材に金属膜を被覆した導電性ビーズ全体の径は更に大きくなり、これをギャップ形成用のシリカビーズ（またはガラスファイバー）の直径に圧縮する。この導電性ビーズの圧縮率は、10〜30％に設定することが望ましい。すなわち、導電性ビーズ径とシリカスビーズ径との粒子径比率に換算すると、１：０．７〜１：０．９に設定するのが望ましい。
【００２６】
また、シール剤であるエポキシ系接着剤に対する突起付き導電性ビーズの混合割合は、完成時での導通パタン部での導電性ビーズの密度が２０〜３００個／ｃｍ２となるように設定することが望ましい。導電ビーズの密度が、２０個／１ｃｍ２以下であれば導通の信頼性が悪化し、３００個／ｃｍ２以上であれば絶縁膜を貫通するためのビーズへの圧力が増し、プロセス面で不利となる。
【００２７】
本実施例では、ＴＦＴ基板および対向基板の少なくとも一方に設ける導通パタン部として、図５に示すような構造を採用する。ガラスからなるＴＦＴ基板１０１上に、ＭｏＷ膜、ＡｌＳｉ膜、ＭｏＷ膜を順に形成し、ＡｌＳｉ膜の上下をＭｏＷ膜でサンドイッチした金属膜層１０２を形成する。金属膜層１０２の上には、電極層となるＩＴＯ膜１０３を形成する。そして、ＩＴＯ膜１０３の上には、基板全面に形成されるＳｉＮ膜からなる絶縁膜１０４が形成されている。
【００２８】
図１に、図５に示す導電パタンを備えるＴＦＴ基板１０１と対向基板１０５とを、突起付き導電ビーズ１０９を混入したシール剤で貼り合わせた断面図を示す。図に示すように、ガラスからなるＴＦＴ基板１０１上には、電極膜となるＩＴＯ膜１０３の下層にＭｏＷ膜、ＡｌＳｉ膜、ＭｏＷ膜の多層膜から成る金属膜層１０２が形成され、ＩＴＯ膜１０３の上には硬質の絶縁膜であるＳｉＮ膜１０４が形成されている。エポキシ系樹脂１０７にシリカビーズ１０８および突起付き導電ビーズ１０９を混入したシール剤により、表面にＩＴＯ膜１０６を形成した対向基板１０５を貼り合わせる。
【００２９】
本実施例においては、絶縁膜１０４およびＩＴＯ膜１０３の下層に金属膜層１０２を設けた点に特徴がある。絶縁膜１０４およびＩＴＯ膜１０３の下層に設けた金属膜層１０２は、ＴＦＴ基板１０１（絶縁基板、例えばガラス基板）よりも柔らかい材質のため、導電ビーズ１０９に圧力をかけた際に生じる導電ビーズ部の絶縁膜１０４の変形は、金属膜１０２を設けない場合よりも大きくなる。すなわち、絶縁膜１０４が変形しやすくなり、導電ビーズ１０９に設けた突起により破壊されやすくなることから、容易にＩＴＯ膜１０３との導通が得られるようになる。この構成により、絶縁膜をパターニングする工程を設けることなく、表示部を硬質の絶縁膜で保護した状態で、ＴＦＴ基板と対向基板との電気的な導通を容易に実現することができる。
【００３０】
実施例では、金属膜層１０２としてＭｏＷ膜、ＡｌＳｉ膜、ＭｏＷ膜の多層膜としたが、ＡｌＳｉ膜の単層膜でもよい。また、金属膜の材料としては、ＡｌＳｉに限らず、Ａｌなどの、基板(ガラス）よりも柔らかい素材であればよい。さらに、絶縁膜１０４およびＩＴＯ膜１０３の下層に設ける膜としては、金属膜に限らず、樹脂膜などの基板(ガラス）よりも柔らかい素材であればよい。ただし、導電性を有する金属膜を用いることにより、電気抵抗を低減し、信頼性を向上することができる。絶縁膜１０４およびＩＴＯ膜１０３の下層に設ける膜の膜厚は、２５０ｎｍ以上とすることが望ましい。また、導電ビーズに設けた突起により貫通させたい絶縁膜の下に、縦弾性係数 (ヤング率) が150×109 N/m2以下の膜、望ましくは75×109 N/m2以下の膜を、貫通させたい絶縁膜の膜厚以上の厚さで形成することが有効である。なお、本実施例のＡｌＳｉ膜の層は、ＴＦＴ作製時に同時に導通パタン部に形成することができるので、プロセス上の負担にはならない。
【００３１】
なお、シール部にシール剤としてエポキシ系接着剤とギャップ形成用のシリカビーズの混合剤を使用すれば、導通パタン部へのシリカビーズの混合は不可欠ではない。もちろん入れても良い。また、シール部にギャップ形成用のシリカビーズと突起付き導電性ビーズを混合しても同様の効果を得ることができる。ただし、シール部全域で導電性を得る必要が生じることは稀なため、通常は導電性ビーズは導通をとりたい部分のみに塗布すれば十分である。
【００３２】
また、本実施例に示したように、導通パタンを２つ以上設けることにより、片側の基板上に２つの端子を取り出して導通部の導通の検査をおこなうことが容易に可能となる。
【００３３】
以上のように本発明により、２枚の基板を一定の間隔で貼り合せて形成される表示装置において、少なくとも片側の基板表面に絶縁膜が形成された基板を使用しても、上下基板の導通を簡単なプロセスで実現することが可能となり、この結果、上下基板の双方の電極に片側の基板から電気信号を供給することが可能となる。特に、導通パタン部の絶縁膜および電極膜の下層に、基板材質より柔らかい層を設けることにより、導電ビーズに圧力をかけた際に絶縁膜が変形しやすくなり、導電ビーズに設けた突起により破壊されやすくなることから、容易に上下基板間の導通を得ることができる。
【００３４】
また、上下基板を張り合わせた時点で上下基板の導通を取ることができることにより、液晶表示装置に限らず、２枚の基板を一定の間隔で貼り合せて形成される表示装置全般において、切断工程以降の静電気による不良を劇的に抑止することが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
本発明によれば、２枚の基板間で容易に良好な導通を得ることができる。ＴＮモードの液晶ディスプレイを例に説明したが、本発明は、液晶ディスプレイに限らず、２枚の基板間に対向した電極を有するフラットパネルディスプレイ全般に用いることができる。
【符号の説明】
【００３６】
１１  ＴＦＴ基板
１２  対向基板
１３  導通パタン部
１４  シールパタン
１５  液晶注入口
１６  表示エリア
１７  封止材
１８  ＴＦＴ基板の端子部
２１  ＩＴＯ膜
２２  ＩＴＯ膜
２３  シール剤
２４  導電性ビーズ
１０１  ＴＦＴ基板
１０２  金属膜層
１０３  ＩＴＯ膜
１０４  絶縁膜
１０５  対向基板
１０６  ＩＴＯ膜
１０７  エポキシ系樹脂
１０８  シリカビーズ
１０９  突起付き導電ビーズ
【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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