(57)【要約】【課題】一対の基板間における第１の電極と第２の電極との導通を導電性粒子で得るにあたり、導電性粒子の圧縮率を低くしても確実な電気的接触を得られるようにすること。【解決手段】本発明は、対向配置される一対の基板の間に介在する液晶と、液晶を駆動するため、一対の基板のうち一方であるシリコン駆動基板１の表面に設けられる駆動基板側電極１１と、液晶を駆動するため、一対の基板のうち他方であるガラス基板２の表面に設けられる対向電極２１と、一対の基板の間で挟持され、駆動基板側電極１１と対向電極２１との電気的導通を得るための導電性粒子３とを備える液晶装置であり、この導電性粒子３の表面に突起形状３１を設けたものである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
対向配置される一対の基板の間に介在する液晶と、
前記液晶を駆動するため、前記一対の基板のうち一方の基板の表面に設けられる第１の電極と、
前記液晶を駆動するため、前記一対の基板のうち他方の基板の表面に設けられる第２の電極と、
前記一対の基板の間で挟持され、前記第１の電極と前記第２の電極との電気的導通を得るための導電性粒子とを備える液晶装置において、
前記導電性粒子の表面には突起形状が設けられている
ことを特徴とする液晶装置。
【請求項２】
前記導電性粒子は、弾性を有する略球状の樹脂の表面に突起形状を有する金属を被覆して形成されている
ことを特徴とする請求項１記載の液晶装置。
【請求項３】
前記導電性粒子は弾性を有しており、前記一対の基板からの加圧で弾性変形した状態で保持されている
ことを特徴とする請求項１記載の液晶装置。
【請求項４】
前記突起形状を有し略球状に形成された前記導電性粒子の直径は、前記一対の基板の電極間の距離より５％から４０％の範囲で大きく設定されている
ことを特徴とする請求項２記載の液晶装置。
【請求項５】
前記導電性粒子の粒子径は２種類以上有する
ことを特徴とする請求項１記載の液晶装置。
【請求項６】
前記第１の電極は光反射電極であり、前記第２の電極は光透過電極である
ことを特徴とする請求項１記載の液晶装置。
【請求項７】
前記第１の電極および前記第２の電極は光透過電極である
ことを特徴とする請求項１記載の液晶装置。
【請求項８】
対向配置される一対の基板の間に介在して画素単位で駆動される液晶と、
前記液晶を駆動するため、前記一対の基板のうち一方の基板の表面に設けられる第１の電極と、
前記液晶を駆動するため、前記一対の基板のうち他方の基板の表面に設けられる第２の電極と、
前記一対の基板の間で挟持され、前記第１の電極と前記第２の電極との電気的導通を得るための導電性粒子とを備える液晶表示装置において、
前記導電性粒子の表面には突起形状が設けられている
ことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項９】
前記導電性粒子は弾性を有しており、前記一対の基板からの加圧で弾性変形した状態で保持されている
ことを特徴とする請求項８記載の液晶表示装置。
【請求項１０】
前記導電性粒子の粒子径は２種類以上有する
ことを特徴とする請求項８記載の液晶表示装置。
【請求項１１】
前記第１の電極は光反射電極であり、前記第２の電極は光透過電極である
ことを特徴とする請求項８記載の液晶表示装置。
【請求項１２】
前記第１の電極および前記第２の電極は光透過電極である
ことを特徴とする請求項８記載の液晶表示装置。
【請求項１３】
液晶表示装置によって表示される画像を拡大光学系を介してスクリーンに投射する液晶プロジェクタにおいて、
前記液晶表示装置は、
対向配置される一対の基板の間に介在して画素単位で駆動される液晶と、
前記液晶を駆動するため、前記一対の基板のうち一方の基板の表面に設けられる第１の電極と、
前記液晶を駆動するため、前記一対の基板のうち他方の基板の表面に設けられる第２の電極と、
前記一対の基板の間で挟持され、前記第１の電極と前記第２の電極との電気的導通を得るため、表面に突起形状が設けられている導電性粒子とを備えている
ことを特徴とする液晶プロジェクタ。
【請求項１４】
前記導電性粒子は弾性を有しており、前記一対の基板からの加圧で弾性変形した状態で保持されている
ことを特徴とする請求項１３記載の液晶プロジェクタ。
【請求項１５】
前記導電性粒子の粒子径は２種類以上有する
ことを特徴とする請求項１３記載の液晶プロジェクタ。
【請求項１６】
前記第１の電極は光反射電極であり、前記第２の電極は光透過電極である
ことを特徴とする請求項１３記載の液晶プロジェクタ。
【請求項１７】
前記第１の電極および前記第２の電極は光透過電極である
ことを特徴とする請求項１３記載の液晶プロジェクタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、対向配置される一対の基板の間に液晶を介在させ、電極からの電圧印加によって駆動する液晶装置、液晶表示装置および液晶プロジェクタに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、液晶プロジェクタの高精細化、小型化、高輝度化が進むにつれて、そのディスプレイデバイスとして小型高精細が可能であり、なおかつ高い光利用効率が期待できる反射型液晶デバイスが注目され、実用化されている。これは、一方に透明電極の形成されたガラス基板、もう一方に例えばC-MOS（Complementary-Metal Oxided Semiconductor）半導体回路からなるシリコン基板を駆動素子基板として活用し、これら一対の基板間に液晶を注入したアクティブ型の反射型液晶表示装置である。
【０００３】
シリコン駆動基板の上には、光の反射と液晶への電圧印加をおこなうための画素電極が配置されており、この画素電極は一般にはLSIプロセスで用いられているアルミニウムを主成分とした金属材料で構成される。また、ガラス基板上に形成された透明電極への電位供給は、パッケージまたはフレキシブルケーブルを直接透明電極に接続する構造が考えられるが、パッケージ形状への制約やフレキシブルケーブル接続工程数の増加、接続精度への制約などのデメリットが大きい。そのため、接着剤に混合された導電性粒子を介して透明電極とシリコン駆動基板とを電気的に接続する構造が用いられている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
【特許文献１】特開平８−１３６９５２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、導電性粒子を用いて対向電極とシリコン駆動基板とを接続する場合、シリコン駆動基板の金属電極表面の自然酸化膜や、導電性粒子が混合されている接着剤に含まれる樹脂が、導電性粒子と電極との間に介在して安定した接続が確保しにくい。これらの不安定要因を改善するために、導電性粒子を一定量以上圧縮することで、自然酸化膜を破壊または樹脂の介在を排除する必要がある。一方、導電性粒子は圧縮率を高めすぎても粒子自体が破壊され、導通不良の原因となる。しかも、対向電極とシリコン駆動基板との距離にも製造バラツキがあるため、適切な圧縮率を確保するよう製造プロセスを設計することが非常に困難である。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明はこのような課題を解決するために成されたものである。すなわち、本発明は、対向配置される一対の基板の間に介在する液晶と、液晶を駆動するため、一対の基板のうち一方の基板の表面に設けられる第１の電極と、液晶を駆動するため、一対の基板のうち他方の基板の表面に設けられる第２の電極と、一対の基板の間で挟持され、第１の電極と第２の電極との電気的導通を得るための導電性粒子とを備える液晶装置であり、この導電性粒子の表面に突起形状を設けたものである。
【０００７】
また、本発明は、対向配置される一対の基板の間に介在して画素単位で駆動される液晶と、液晶を駆動するため、一対の基板のうち一方の基板の表面に設けられる第１の電極と、液晶を駆動するため、一対の基板のうち他方の基板の表面に設けられる第２の電極と、一対の基板の間で挟持され、第１の電極と第２の電極との電気的導通を得るための導電性粒子とを備える液晶表示装置であり、この導電性粒子の表面に突起形状を設けたものである。
【０００８】
また、本発明は、液晶表示装置によって表示される画像を拡大光学系を介してスクリーンに投射する液晶プロジェクタにおいて、液晶表示装置が、対向配置される一対の基板の間に介在して画素単位で駆動される液晶と、液晶を駆動するため、一対の基板のうち一方の基板の表面に設けられる第１の電極と、液晶を駆動するため、一対の基板のうち他方の基板の表面に設けられる第２の電極と、一対の基板の間で挟持され、第１の電極と第２の電極との電気的導通を得るため、表面に突起形状が設けられている導電性粒子とを備えているものである。
【０００９】
このような本発明では、導電性粒子の表面に突起形状を設けることで、一対の基板の間で導電性粒子が挟持される際の加圧力が突起形状に集中するため、第１の電極および第２の電極の表面に被着する自然酸化膜を容易に破壊できるようになる。また、突起形状によって接着剤の残留樹脂を排除しやすくなるため、安定した電気的接続を確保できるようになる。
【発明の効果】
【００１０】
したがって、本発明によれば、一対の基板における第１の電極と第２の電極との導通を導電性粒子によって得るにあたり、電気的接続を確実に行うことが可能となる。これにより、導電性粒子の圧縮率を低くすることができるため、製造プロセスマージンを広げることが可能となり、液晶装置およびそれを用いた表示装置の生産性を大幅に向上させることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態を図に基づき説明する。図１は、本実施形態に係る液晶装置を説明する模式断面図である。すなわち、この液晶装置は、対向して配置される一対の基板としてシリコン駆動基板１とガラス基板２とを用い、これらを所定のギャップに維持した状態で貼り合わせて間に液晶（図示せず）を介在させるものである。
【００１２】
シリコン駆動基板１にはガラス基板２に形成された対向電極（第２の電極）２１に電圧を供給する駆動基板側電極（第１の電極）１１が形成されており、この駆動基板側電極１１と対向基板２１とを導通させるため、シリコン駆動基板１とガラス基板２との間に導電性粒子３を挟持するようにしている。
【００１３】
導電性粒子３は弾性を有する略球状の樹脂を核としてその表面にニッケルや金等の金属を被覆したものから成る。導電性粒子３は接着剤４の中に混入されており、一対の基板における封止樹脂の一部領域に塗布されている。
【００１４】
図２は、本実施形態の液晶装置の模式平面図である。シリコン駆動基板１とガラス基板２との間に所定のギャップを設けた状態で貼り合わせるには、例えばシリコン駆動基板１の表示領域（液晶封入領域）の周辺にギャップ制御用のスペーサ（図示せず）を混入した封止樹脂５を塗布し、この封止樹脂５を介してシリコン駆動基板１とガラス基板２とを重ね合わせるようにしている。この際、導電性粒子３によってシリコン駆動基板１の駆動基板側電極１１とガラス基板２の対向電極２１とを導通させるには、予め封止樹脂５を塗布した状態で、その封止樹脂５の塗布領域の一部（例えば隅部）に設けられた接続パッド部６に導電性粒子３の混入した接着剤４を塗布し、封止樹脂５およびこの接着剤４を介してシリコン駆動基板１とガラス基板２とを貼り合わせるようにしている。
【００１５】
シリコン駆動基板１とガラス基板２とを貼り合わせて封止樹脂５を硬化すると、封止樹脂５に混入しているスペーサによってシリコン駆動基板１とガラス基板２とのギャップが設定される。また、弾性を有する導電性粒子３は、シリコン駆動基板１とガラス基板２との貼り合わせによる圧力で弾性変形し、僅かに押しつぶされた状態で保持される。この弾性変形による反力によって導電性粒子３が駆動基板側電極１１と対向電極２１とに接触し、電気的な導通を得ることが可能となる。
【００１６】
本実施形態では、このような一対の基板間での導通を得るための導電性粒子３として、その表面に多数の突起形状３１が設けられたものを用いている。すなわち、導電性粒子３の表面に形成された金属被膜に同じ金属の突起形状３１を設けることで、一対の基板から導電性粒子３に加わる圧力が突起形状３１に集中し、駆動基板側電極１１や対向電極２１との確実な接触を得ることが可能となる。
【００１７】
ここで、図３の模式断面図に基づいて、一対の基板のギャップ変化に対する導電性粒子の状態を説明する。すなわち、図３（ａ）に示すように、駆動基板側電極１１と対向電極２１との距離が標準的（中）で導電性粒子３の圧縮率が最適になるようにプロセス設計してあると、導電性粒子３と両電極との間に自然酸化膜や接着剤（樹脂）の介在がなく、良好な導通状態を得ることができる。
【００１８】
一方、図３（ｂ）に示すように、駆動基板側電極１１と対向電極２１との距離が大きいと、導電性粒子３の圧縮率が不足するため、導電性粒子３と電極との間に自然酸化膜や接着剤が介在してしまい、導通不良を起こすことになる。
【００１９】
また、図３（ｃ）に示すように、駆動基板側電極１１と対向電極２１との距離が小さいと、導電性粒子３の圧縮率が高すぎるため、導電性粒子３の弾性変形領域を超えて破壊してしまうことになる。これにより導通不良を引き起こすことになる。
【００２０】
通常、導電性粒子３の圧縮率は小さいほど破壊の原因を抑制できるものの、ある程度の圧縮によって電極との密着性を高め、電極表面に付着する自然酸化膜を破って確実な接触を得る必要がある。その一方、一対の基板のギャップが製造上のバラツキによって変動した場合には上記のような圧縮率不足もしくは破壊による導通不良を起こす原因となる。
【００２１】
本実施形態では、このような導電性粒子３の表面に突起形状３１を設けることによって加圧力を突起形状３１に集中させることができ、自然酸化膜を容易に破ることが可能となる。また、電極との間の樹脂も容易に排除できるようになる。したがって、従来よりも小さな圧縮率であっても確実に導通を得ることができるとともに、ギャップのバラツキが発生しても破壊するまで余裕を持たせることができ、圧縮不足もしくは圧縮過剰による導通不良を大幅に軽減することが可能となる。
【００２２】
通常、電極表面には数ｎｍ厚の自然酸化膜が形成されており、確実な導通を得るため従来の導電性粒子（球状のもの）を用いる場合には圧縮率を３０％〜４０％持たせるようにしている。しかしながら、圧縮率が４０％を超えると導電性粒子の破壊確率が高くなってしまう。このため、圧縮率を１０％程度にして余裕を持たせることが望ましいが、従来の導電性粒子で圧縮率を１０％にすると、電極間の抵抗値で数ｋΩ〜数ＭΩにわたるバラツキが発生する。
【００２３】
そこで、本実施形態のように導電性粒子３の表面に突起形状３１を設けたものを用いると、同じ圧縮率１０％であっても電極間の抵抗値を数百Ω以下にすることができ、確実な導通を得ることが可能となる。また、圧縮率が１０％であることから、電極間のギャップが狭くなって圧縮率が上昇しても破壊まで余裕を持たせることができ、製品歩留まりを向上させることが可能となる。なお、本実施形態における圧縮率は、５％から４０％の間で適用可能であり、好ましくは１０％から３０％の間に設定される。つまり、突起形状３１を有する略球状の導電性粒子３１の直径を、一対の基板であるシリコン駆動基板１とガラス基板２との電極間の距離より５％から４０％の範囲（好ましくは１０％から３０％間）で大きく設定しておく。
【００２４】
具体的には、電極間のギャップが３．５μｍである場合、導電性粒子３の径を３．８μｍ程度にすると、圧縮後の径が３．５μｍになることから圧縮率約１０％を得ることができる。また、突起形状３１の突出高さとしては、自然酸化膜を確実に破るため自然酸化膜の厚さより大きくしておくことが望ましい。
【００２５】
図４は、他の実施形態を説明する模式断面図である。この実施形態では、先に説明した表面に突起形状を有する導電性粒子の粒子径として少なくとも２種類のものを用いている。ここでは異なる３種類の径から成る導電性粒子３ａ〜３ｃを混合して用いている。このように、異なる径の導電性粒子３ａ〜３ｃを用いると、駆動基板側電極１１と対向電極２１とのギャップが製造バラツキで変動しても、いずれかの径から成る導電性粒子３の圧縮率が最適となって安定した接続性を得ることが可能となる。
【００２６】
すなわち、図４（ａ）に示すように、駆動基板側電極１１と対向電極２１との距離が標準的（中）である場合には、粒子径（小）である導電性粒子３ａでは圧縮率不足、粒子径（大）である導電性粒子３ｃでは圧縮過剰となってしまうが、粒子径（中）である粒子３ｂでは圧縮率が最適となり、この導電性粒子３ｂによって導通を得ることが可能となる。
【００２７】
また、図４（ｂ）に示すように、駆動基板側電極１１と対向電極２１との距離が大きい場合には、粒子径（小）および粒子径（中）である導電性粒子３ａ、３ｂでは圧縮率不足が発生するものの、粒子径（大）である導電性粒子３ｃでは圧縮率が最適となり、この導電性粒子３ｃによって導通を得ることが可能となる。
【００２８】
また、図４（ｃ）に示すように、駆動基板側電極１１と対向電極２１との距離が小さい場合には、粒子径（中）および粒子径（大）である導電性粒子３ｂ、３ｃでは圧縮過剰となってしまうが、粒子径（小）である導電性粒子３ａでは圧縮率が最適となり、この導電性粒子３ａによって導通を得ることが可能となる。
【００２９】
ここで、導電性粒子として異なる粒子径のものを用いる場合には、圧縮率が１０％〜４０％の間で分散させるよう設定すればよい。例えば、粒子径（小）、（中）、（大）の３種類を用いる場合、各々についての圧縮率を約１０％、約２０％、約３０％のように割り当てる。これによって電極間の製造バラツキに対しても確実に対処できるようになる。
【００３０】
上記のように、本実施形態では導電性粒子３による電極間の導通性を向上できるため、図２に示す導電性粒子３を設ける接続パッド部６の箇所を減らすことも可能となる。すなわち、図２に示す例では隅部の４箇所に設けているが、例えば３箇所や２箇所、または１箇所であっても必要な電気的導通を得ることができ、デバイス面積の縮小化にも貢献できるようになる。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
本実施形態に係る液晶装置は、液晶を画素単位で駆動することによって画像情報を表示する液晶表示装置や、この液晶表示装置によって表示される画像を拡大光学系を介してスクリーンに投射する液晶プロジェクタに適用することが可能となる。
【００３２】
図５は、本実施形態の液晶表示装置を用いたプロジェクションシステムの例を示す模式図である。すなわち、プロジェクションシステム１００は、ランプ光源１０１、レンズ部１０２、ダイクロイック色分離フィルタ１０３、ビームスプリッタ１０４ｒ、１０４ｇ、１０４ｂ、液晶表示装置１ｒ、１ｇ、１ｂ、駆動回路１０５ｒ、１０５ｇ、１０５ｂ、プリズム１０６および投射レンズ１０７を備えた構成となっている。
【００３３】
この液晶表示装置１ｒ、１ｇ、１ｂとしては反射型を用いているため、図１に示すガラス基板２に形成される対向電極２１として透明電極、シリコン駆動基板１に設けられる駆動基板側電極１１としてアルミニウム等の反射電極を用いている。
【００３４】
このシステムでは、ランプ光源１０１から出射した光をレンズ部１０２からダイクロイック色分離フィルタ１０３に送り、ここで青色の成分の光と緑色および赤色の成分を含む光とに色分離して２方向へ出力する。２方向へ分離された光は、全反射ミラー１０８、１０９、緑色と赤色の色光に分離するダイクロイックミラー１１０、ビームスプリッタ１０４ｒ、１０４ｇ、１０４ｂによってＲ（RED）、Ｇ（GREEN）、Ｂ（BLUE）３色に対応した反射型の液晶表示装置１ｒ、１ｇ、１ｂから成る表示部に各々送られ、その３色に対応した映像信号に基づき反射型の液晶表示装置１ｒ、１ｇ、１ｂにより変調された光がプリズム１０６により合成され、投射レンズ１０７により投射される。
【００３５】
例えば、Ｒ（RED）に対応した液晶表示装置１ｒには、ランプ光源１０１からの光のうち、ダイクロイック色分離フィルタ１０３により色分離された緑色および赤色の成分を含む光が全反射ミラー１０８で反射し、ダイクロイックミラー１１０により色分離された赤色の光が、ビームスプリッタ１０４ｒを介して入射する。Ｇ（GREEN）に対応した液晶表示素子１ｇには、ランプ光源１０１からの光のうち、ダイクロイック色分離フィルタ１０３により色分離された緑色および赤色の成分を含む光が全反射ミラー１０８で反射し、ダイクロイックミラー１１０ダイクロイックミラー１１０により色分離された緑色の光がビームスプリッタ１０４ｇを介して入射する。Ｂ（BLUE）に対応した液晶表示素子１ｂには、ランプ光源１０１からの光のうち、ダイクロイック色分離フィルタ１０３により色分離された青色の光が全反射ミラー１０９で反射し、ビームスプリッタ１０４ｂを介して入射する。
【００３６】
各液晶表示素子１ｒ、１ｇ、１ｂは、各々対応する駆動回路１０５ｒ、１０５ｇ、１０５ｂによって駆動され、入射した光を液晶層で映像にして反射し、プリズム１０６によって色合成して投射レンズ１０７に送られる。これにより、Ｒ（RED）、Ｇ（GREEN）、Ｂ（BLUE）３色に対応した映像が図示しないスクリーンに投影され、カラー画像として再現されることになる。
【００３７】
なお、本実施形態の液晶表示装置は、上記のような反射型のほか透過型についても適用可能である。この場合、一対の基板としてガラス基板を用い、各基板に形成される電極をＩＴＯ（Indium Tin Oxide）等の透明電極で構成すればよい。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本実施形態に係る液晶装置を説明する模式断面図である。
【図２】本実施形態の液晶装置の模式平面図である。
【図３】一対の基板のギャップ変化に対する導電性粒子の状態を説明する模式断面図である。
【図４】他の実施形態を説明する模式断面図である。
【図５】本実施形態の液晶表示装置を用いたプロジェクションシステムの例を示す模式図である。
【符号の説明】
【００３９】
１…シリコン駆動基板、２…ガラス基板、３…導電性粒子、４…接着剤、５…封止樹脂、６…接続パッド部、１１…駆動基板側電極、２１…対向電極、３１…突起形状、１００…プロジェクションシステム、１０１…ランプ光源、１０３…ダイクロイック色分離フィルタ、１０５ｂ…駆動回路、１０５ｇ…駆動回路、１０５ｒ…駆動回路
【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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