(57)【要約】【課題】樹脂中に導電性粒子が分散された異方性導電層を介して対向する端子群が互いに接続された液晶表示装置であって、対向する端子間では安定した導通性を確保し、隣接する端子間では、端子間隔が微細化されても抵抗変化、静電容量変化、短絡が抑制され、製造時の不良発生率が低下すると共に作動が安定した小型高精細の液晶表示装置を得る。【解決手段】導電性粒子１の粒径Ｄを、端子群１８Ｂ…，１８Ｃ…における隣接する端子の間隔Ｗｓの１／３以下、かつ１μｍ以上とする。【選択図】　図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
樹脂中に導電性粒子が分散されてなる異方性導電層を介して対向する端子群が互いに接続された液晶表示装置であって、
前記導電性粒子の粒径が、隣接する端子の間隔の１／３以下でありかつ１μｍ以上であることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
前記異方性導電層中に分散された前記導電性粒子の配合割合が、０．５重量％〜３．５重量％の範囲内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３】
前記異方性導電層が非導電性のスペーサを含有し、かつ前記導電性粒子の粒径が前記スペーサの粒径より０．０２μｍ〜０．５μｍの範囲内で大きいことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の液晶表示装置。
【請求項４】
前記対向する端子群の一方が液晶基板に形成され、他方が外部基板に形成されたものであることを特徴とする請求項１〜請求項３の何れかに記載の液晶表示装置。
【請求項５】
前記対向する端子群がそれぞれ、液晶層を挟んで対向する液晶基板の内側面に形成されたものであることを特徴とする請求項１〜請求項３の何れかに記載の液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は液晶表示装置に係り、特に対向する端子間の接続に異方性導電材を用い、安定した電気特性が得られる液晶表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
映像機器、パーソナルコンピュータ、携帯用情報端末機などの表示部には液晶表示装置が多く用いられている。これらの液晶表示装置において、液晶基板の周辺部に微細な間隔で隣接配置された多数の液晶側端子と、これらに対向する駆動側端子とを１対１で接続する手段として、従来は導電ゴムコネクタやフィルムコネクタなどが多く用いられていたが、近年になって液晶表示部の一層の精細化、大画面化と装置自体の小型化薄型化という相反する要求、あるいは製造作業の一層の効率化やコストダウンなどの要求を満たすため、前記の端子間の接続手段としてＣＯＧ（Ｃｈｉｐ　ｏｎ　ｇｌａｓｓ）や、テープキャリアに液晶駆動用ＩＣが実装されたＦＰＣ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ　Ｐｒｉｎｔ　Ｃｉｒｃｕｉｔ）を前記の端子群に接続するＴＣＰ（Ｔａｐｅ　Ｃａｒｒｉｅｒ　Ｐａｃｋａｇｅ）などの技術が急速に普及してきた。一方、液晶表示部の構成においても、機器の小型化、空間効率の向上、駆動用ＩＣの個数削減、実装作業の合理化、コストダウンなどの要求から、液晶層を挟んで上下に重ねられた２枚の液晶基板の一方のみに双方の基板の回路端子を集中する方式が採用され始めている。この場合には液晶シールが形成する所定のギャップを隔てた双方の基板に対向して設けられた端子群を、前記ギャップを保持したまま直接接続する技術が求められる。このように微細な間隔で隣接配置された多数の端子を上下方向に一括して接続ししかも隣接する端子どうしは高い信頼度で絶縁性を維持する手段として、異方性導電材が多く用いられている。
【０００３】
図８に従来の異方性導電材を用いた端子接続部の構成を模式的に示す。図８において、重ね合わされた２枚の基板１０１，１０２にはそれぞれ内側の対向する位置に端子群１０３…，１０４…が設けられている。各基板上の隣接する端子どうしは互いに接触しないように端子間隔Ｗｓを隔てて配列されている。この端子間隔Ｗｓは通常、端子ピッチＰの約１／２とされている。２枚の基板１０１，１０２の間には異方性導電層１０５が介在している。この異方性導電層１０５は接着性の樹脂基材１０６の中に導電性粒子１０７…が適度な割合で分散されている。この異方性導電層１０５を２枚の基板１０１，１０２に挟んだ状態で上下から押圧すると、導電性粒子１０７…のうち対向する端子１０３，１０４の間に挟まれた導電性粒子１０７ａ…は上下の端子に圧着され、対向する端子１０３，１０４を電気的に接続する。このとき導電性粒子１０７ａ…は図８に示すように上下の端子に圧縮されてやや偏平に変形するか、又は導電性粒子が端子の接触面を押して一部が端子面に圧入するか、又はその双方により端子との接触面積を増大して実質的な導通が達成される。一方、端子間隔Ｗｓの部分に分散した導電性粒子１０７ｂ…は粒子相互に非接触であると共に端子にも接触しないので電気的に隔離されている。すなわちこの異方性導電層１０５は、導体に挟まれて圧縮されたとき対向する端子の方向（上下方向）には導電性となるが、隣接する端子の方向（水平方向）には非導通である。この技術は細密間隔で多数配列された端子群どうしを一括して直接に接続する手段として簡便かつ信頼性が高く、液晶表示装置の各種端子群の接続に広く適用されている。
【０００４】
例えば特開平１−２３７５２０号公報は、液晶基板の給電用端子群と駆動用ＩＣが実装されたＦＰＣとの接続に異方性導電層を用いている。特開平５−２４９４８３号公報は、導電性粒子の粒径のバラツキや圧着時の条件のバラツキによって端子間に接続不良などの不具合が生じるのを防止するために、また、上下に重ねられた液晶基板の一方から他方へ電極配線を移行させる、いわゆるコモン転移を行う際に、導電性粒子と非導電性のスペーサとを混合した異方性導電材を用いることを提案している。更に国際公開ＷＯ９９／５２０１１号公報は、前記のコモン転移を行う際、液晶層の周囲に設けられる液晶シールの一部として導電性粒子を含む異方性導電材の使用を提案している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、液晶表示画面のカラー化や高精細化や大画面化が更に進み、限られたスペースに極めて多数の回路端子を配置しなければならなくなると、必然的に端子列のファインピッチ化が求められ、図８の符号Ｗｔで示す端子の幅や符号Ｗｓで示す隣接端子の間隔が従来より大幅に短縮され、これに伴って従来の異方性導電材ではさまざまな問題が発生するようになった。すなわち最近の高精細カラー液晶表示装置に見られるように図８の符号Ｐで示す端子ピッチが１０μｍ〜５０μｍ程度まで縮小されると、異方性導電層１０５中で導電性粒子１０７の分散状態が僅かに偏っているだけで、図９の状態Ａで模擬的に示すように上下端子に挟まれて導通に寄与する導電性粒子１０７の数が隣接する端子間で大きく変化し、上下端子１０３，１０４間の導通抵抗にバラツキが生じ、ときには状態Ｂで示すように上下端子間に導電性粒子が実質的に分配されず非導通又は高抵抗となる場合があった。また状態Ｃで示すように、端子側端からはみ出した導電性粒子が実質的に端子間隔Ｗｓを符号Ｗｒで示すように狭め、隣接する端子間の電気抵抗や静電容量を変化させ、ときには状態Ｄで示すように導電性粒子が鎖状に連結して隣接する端子間に短絡を引き起こす場合もあった。特に多諧調のカラーマトリクス液晶表示部においては各画素電極に極めて高い周波数成分が入った駆動波形が印加されるため、上下端子間の導通や隣接端子間の絶縁抵抗、静電容量などの僅かな変化が液晶表示装置の作動を不安定にし、不良品となって製造歩留りを低下させる一原因になっていた。更にこの異方性導電層１０５を液晶シールとして用いるときは、環境温度の変化によって例えば図９の状態Ｅで示すように、液晶シールのスペーサを兼ねる導電性粒子１０７ｃが温度変化に対応して膨張又は収縮すると液晶層１０８のギャップＧが拡大又は縮小し、何れの場合も液晶表示部の作動を不安定にした。
本発明は前記の課題を解決するためになされたものであり、従ってその目的は、異方性導電材を用いる端子群の接続に関して、端子群の配列が細密化しても安定な接続が得られる液晶表示装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記の課題を解決するために本発明は、樹脂中に導電性粒子が分散されてなる異方性導電層を介して対向する端子群が互いに接続された液晶表示装置であって、前記導電性粒子の粒径が隣接する端子の間隔の１／３以下でありかつ１μｍ以上である液晶表示装置を提供する。
【０００７】
導電性粒子の粒径が隣接する端子の間隔の１／３以下とされていれば、導電性粒子の分散状態がある程度偏っていても、対向する端子に挟まれて導通に寄与する導電性粒子の数が大きな比率では変化せず、従って対向端子間における導通抵抗のバラツキが少なくなる。また導電性粒子が端子からはみ出すことにより隣接する端子間の間隙を実質的に狭め電気抵抗や静電容量を変化させたり、連鎖して隣接する端子を短絡させる可能性が大幅に低下する。更に、異方性導電層を液晶表示部のスペーサとして用いるとき温度変動などによりギャップが変動し液晶表示部の作動を不安定にする可能性も最少化される。ただし導電性粒子の粒径が１μｍ未満となると、端子表面の粗さに起因する凹部や、導電性粒子に押されて端子表面が陥没するなどにより導電性粒子が端子の面内に埋没し接続機能を失い、また粒子自体の製造も困難になるなど、異方性導電層としての実質的な効果が失われる。
【０００８】
前記異方性導電層中に分散された導電性粒子の配合割合は、０．５重量％〜３．５重量％の範囲内であることが好ましい。
配合割合が前記範囲内であれば対向端子間に十分量の導電性粒子が分配され実用的な導通が達成される。特に対向端子間に導電性粒子が分配されず非導通となる可能性はなくなる。導電性粒子が０．５重量％未満では対向端子間に分配される平均的な粒子数が少なくなり、導通抵抗が増大しまた導通抵抗のムラも大きくなるので好ましくない。３．５重量％を越えると面方向に粒子の連鎖が起こりやすくなり隣接端子間の絶縁抵抗を低下させ、静電容量を増加させ、ときには短絡を起こす可能性が生じるので好ましくない。
【０００９】
前記異方性導電層は非導電性のスペーサを含有していてもよい。この場合、前記導電性粒子の粒径は前記スペーサの粒径より０．０２μｍ〜０．５μｍの範囲内で大きいことが好ましい。
異方性導電層が非導電性のスペーサを含有していれば、当該異方性導電材を対向する端子間に挟んで押圧するとき、端子間にスペーサの粒径に対応する一定の厚みが確保され、各端子間の電気的特性及び温度的特性が安定する。特に液晶表示部でコモン転移を行う際に、液晶層を囲んで対向する２枚の液晶基板の間に設けられる液晶シールの少なくとも一部としてこの異方性導電層を用いると、前記のスペーサが２枚の液晶基板のギャップを規定することになる。このときスペーサとして温度変化による膨張収縮が少ない素材が選択できるので、温度が変化してもギャップ変動が少ない作動の安定した液晶表示部が得られる。また導電性粒子の粒径をスペーサの粒径より０．０２μｍ〜０．５μｍの範囲内で大きくしておけば、スペーサが規定したギャップの幅内で導電性粒子が扁平に押圧されるか又は導電性粒子が端子の面内に圧入するか又はその双方により端子との接触面積を増大し良好な導通を確保することができる。導電性粒子とスペーサとの粒径の差が０．０２μｍ未満では、端子と導電性粒子との接触面積が十分確保できない場合があり、０．５μｍを越えると押圧されてもスペーサの粒径より大きく、導電性粒子がギャップ幅を規定しスペーサがギャップ幅を規定できなくなる可能性がある。
【００１０】
本発明の液晶表示装置において、前記の対向する端子群は、一方が液晶基板に形成され他方が外部基板に形成されたものであってよい。また、前記の対向する端子群はそれぞれ、液晶層を挟んで対向する液晶基板の内側面に形成されたものであってもよい。
すなわち、対向する端子群のうちの一方は液晶表示部の液晶基板上に形成された画素電極から延びる端子群であり、他方は例えば液晶駆動用ＩＣを実装したＦＰＣに形成された端子群などであってよい。また、液晶表示部内でコモン転移を行う際などには、液晶層を挟んで対向する液晶基板の内側面にそれぞれ対向する端子群を形成し、これらの端子群間に、好ましくはスペーサを含有した前記異方性導電層を介在させることで、対向端子群間の導通を確保しながらこの異方性導電層が液晶シールを兼ねるようになる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
次に本発明の実施の形態を具体例によって説明するがこれらの具体例は本発明を何ら制限するものではない。また添付の図面は本発明の思想を説明するためのものであって、本発明の説明に不要な要素は省略し、また図示した各要素の形状・寸法比・数なども実際のものと必ずしも一致するものではない。
【００１２】
（実施形態１）
図１は本実施形態における液晶表示部を示す平面図であり、図２は図１のＰ部分を拡大して示す平面図であり、図３は図２の線Ｂ−Ｂで切った断面図である。本実施形態の液晶表示装置は、液晶表示部の配線がコモン転移により一方の液晶基板に集中配置されている。この液晶表示部１０は、２枚の透明な液晶基板すなわちコモン基板１１とセグメント基板１２との間に液晶層１４が形成され、この液晶層１４の周囲に、液晶が漏出しないように、またコモン基板１１とセグメント基板１２との間隙すなわちギャップを一定に保つように所定厚Ｇの液晶シール１３が形成されている。セグメント基板１２は一辺部が延長され、棚状の端子部１７を形成している。
【００１３】
コモン基板１１及びセグメント基板１２の対向する内側面にはそれぞれ、液晶を駆動するための画素電極群１８…及び１９…がマトリクス状に配列され、それぞれの画素電極１８，１９の一方の端末からは配線１８Ａ，１９Ａが延び、液晶シール１３の内側かつ液晶層１４の周辺を互いに非接触に引き回され、液晶シール１３の一辺部に集中して配列されている。コモン基板１１に形成された配線１８Ａ…はその端末がコモン基板１１と液晶シール１３との接触面に互いに平行となるように挿入され、コモン端子１８Ｂ…を形成している。一方、液晶シール１３を挟んでこれらコモン端子１８Ｂ…のそれぞれと対向するセグメント基板１２上の位置にコモンリード端子１８Ｃ…が形成され、その端末はセグメント基板の端子部１７に延びている。また、セグメント基板１２上に形成された配線１９Ａ…の端末は液晶シール１３を通過してセグメント基板の端子部１７に延び、セグメント端子１９Ｂ…を形成している。コモン端子群１８Ｂ…の端子幅Ｗｔは２０μｍであり、隣接する端子の間隔Ｗｓは２５μｍであり、端子の厚みは０．２μｍである。
【００１４】
本実施形態において液晶シール１３は異方性導電材からなっている。この液晶シール１３は接着性の樹脂３中に導電性粒子１…が均一に分散されてなっている。液晶シール１３中に分散された導電性粒子１…の配合割合は２．５重量％である。樹脂３はエポキシ系樹脂からなり、導電性粒子１は金メッキされた樹脂からなっている。導電性粒子１の粒径Ｄは７μｍであり、前記コモン端子群１８Ｂ…における端子間隔Ｗｓ（２５μｍ）の約１／３．５倍となっている。
【００１５】
図３に示すように、対向するコモン端子１８Ｂとコモンリード端子１８Ｃとの間に介在する液晶シール１３の部分では、導電性粒子１…が、製造時にコモン端子１８Ｂとコモンリード端子１８Ｃとの間で挟圧を受けることによって圧迫され、扁平に変形するか又は実施形態１で説明したように導電性粒子１が上下の端子１８Ｂ，１８Ｃを押圧して一部圧入することにより端子１８Ｂ，１８Ｃと導電性粒子１との接触面積が増大し、導電性粒子１…を介しての上下端子間の導通が確保されている。
【００１６】
一方、隣接する端子の間隙Ｗｓに存在する導電性粒子は何れの端子とも接触せず、樹脂３の中で電気的に隔離されて存在している。これによって、本実施形態における液晶シール１３は対向する端子の間のみを導通する異方性を実現している。同時にこの液晶シール１３における導電性粒子１…は、コモン基板１１とセグメント基板１２とのギャップＧを規定するスペーサとしての役割も担っている。液晶シール１３中の導電性粒子１…のうち、上下の端子に挟まれた粒子は前記のように圧迫されて扁平に変形するが、図１に示すように液晶シール１３の辺部の大部分には端子がないので、端子が形成されていない部分に分布している導電性粒子１…の粒径が実質的にコモン基板１１とセグメント基板１２とのギャップＧを形成する。
【００１７】
これによって本実施形態の液晶表示装置は、液晶層１４に安定したギャップが確保されると共にコモン転移によって全ての画素電極の端子が端子部１７の面上に整列される。これらの端子群と例えば液晶駆動用ＦＰＣの端子群との接続には異方性導電層を用いる構成が適用できる。
【００１８】
（試験例１）
本実施形態の液晶シール１３について、導電性粒子１の粒径Ｄと端子間隔Ｗｓとの比（Ｄ／Ｗｓ）、及び液晶シール１３中に分散した導電性粒子１の配合割合（重量％）を種々に変化させ、それぞれの場合におけるギャップムラの発生率を測定した。結果を図４に示す。
図４に示すように、、粒径Ｄと端子間隔Ｗｓとの比（Ｄ／Ｗｓ）を１／３（０．３３）以下にすれば、導電性粒子の実用的な配合割合すなわち対向する上下端子間に十分な導通が得られる範囲内（０．５重量％〜３．５重量％）でギャップムラの発生率を０．５％以下の許容範囲内に抑えることができる。
【００１９】
（実施形態２）
図５は本実施形態における液晶表示部の部分を示す平面図であり、図６は図５の線Ｃ−Ｃで切った断面図である。本実施形態の液晶表示部は、液晶シール１３の構成が異なる以外は実質的に実施形態１のものと同様である。よってここでは本実施形態における液晶シール１３の構成についてのみ詳しく説明する。
【００２０】
本実施形態の液晶シール１３は、接着性の樹脂３中に導電性粒子１…及びスペーサ２…が均一に分散されてなっている。導電性粒子１は金メッキされた樹脂からなり、液晶シール１３中に分散された導電性粒子１…の配合割合は２．５重量％である。この導電性粒子１の粒径Ｄは７μｍであり、コモン端子群１８Ｂ…における端子間隔Ｗｓ（２５μｍ）の約１／３．５倍となっている。
【００２１】
本実施形態のスペーサ２は図５に拡大斜視図を示すように、断面の直径が規定されたガラスファイバの切断片あるいは無機系ビーズからなり、液晶シール１３がコモン基板１１とセグメント基板１２の間に形成されたときこのスペーサ２の断面直径が液晶層１４のギャップＧを規定するようになっている。そして本実施形態の液晶シール１３では、導電性粒子１の粒径Ｄがスペーサ２の断面直径より０．３５μｍだけ大きくなっている。従ってこの液晶シール１３がコモン端子１８Ｂとコモンリード端子１８Ｃとに挟まれた部分では導電性粒子１がその粒径とスペーサ２の断面直径との差分だけ偏平に押しつぶされ、上下端子との接触面積を拡大し十分な導通性を確保している。スペーサ２は硬質で熱膨張係数が小さいガラスファイバからなるので、コモン基板１１とセグメント基板１２とに挟まれて押圧されても、また温度変化によっても実質的に断面直径が変化することはなく、液晶層１４のギャップＧは一定に保たれる。なお、コモン端子１８Ｂ及びコモンリード端子１８Ｃの厚みは何れも０．２μｍで液晶層１４のギャップＧに比べて極めて薄いので、液晶シールの端子部分と非端子部分の厚みの差は実際上無視することができる。
【００２２】
（試験例２）
実施形態２の液晶シール１３について、導電性粒子の粒径Ｄ、スペーサの断面直径、及び導電性粒子とスペーサとの配合割合は変化させず、隣接端子の端子間隔Ｗｓのみを種々に変化させ、隣接端子の短絡発生率を測定した。結果を図７に示す。図７において横軸は導電性粒子の粒径Ｄに対する端子間隔Ｗｓの倍率（Ｗｓ／Ｄ、すなわちＤ／Ｗｓの逆数）を示している。
図７からわかるように、粒径Ｄに対する端子間隔Ｗｓの倍率が３倍以上（すなわちＤ／Ｗｓ≦１／３）であれば、上下の端子間に十分な導通が得られる配合割合において隣接端子の短絡発生率を０．１％以下の許容範囲内に抑えることができる。
【００２３】
本実施形態の液晶シールを用いることによって、コモン転移における上下端子間に十分な導通性が確保できると共に、隣接端子間における抵抗変化、静電容量変化並びに短絡が効果的に抑制でき、しかも温度変化などに対しても液晶層のギャップが安定した液晶表示装置が得られる。
【００２４】
【発明の効果】
本発明の液晶表示装置は、対向して配列された端子群に挟まれた異方性導電層中の導電性粒子の粒径が、隣接する端子の間隔の１／３以下とされているので、対向する端子間では安定した導通性を確保しながら、隣接する端子間では抵抗変化、静電容量変化並びに短絡が効果的に抑制され、しかもコモン転移に際して温度変化などによる液晶層のギャップの変動も効果的に抑制され、製造時の不良発生率が低下すると共に作動が安定した小型高精細の液晶表示装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態における液晶表示部を示す平面図である。
【図２】図１のＰ部分を拡大して示す平面図である。
【図３】図２の線Ｂ−Ｂで切った断面図である。
【図４】導電性粒子の粒径とギャップムラの発生率との関係を示すグラフである。
【図５】本発明の他の一実施形態における液晶表示部の部分を示す平面図である。
【図６】図５の線Ｃ−Ｃで切った断面図である。
【図７】導電性粒子の粒径と隣接端子の短絡発生率との関係を示すグラフである。
【図８】従来の異方性導電材を用いた端子接続部の構成を示す断面図である。
【図９】従来の異方性導電層中における導電性粒子のさまざまな状態を示す断面図である。
【符号の説明】
１…導電性粒子
２…スペーサ
３…樹脂
１０…液晶表示部
１１…コモン基板
１２…セグメント基板
１３…液晶シール
１４…液晶層
１７…端子部
１８…画素電極、１８Ａ…配線、１８Ｂ…コモン端子、１８Ｃ…コモンリード端子
１９…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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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