JP2001083535A - 液晶表示装置および液晶表示装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 低温ポリシリコンプロセスによる液晶表示装
置では、表示領域が大きい大型表示装置になると、ドラ
イバ回路を構成する薄膜ＴＦＴ、配線間ピッチは、狭額
縁化のため画素スイッチング素子と比較して設計ルール
が微細なためプロセス不良発生率が増加する。 【解決手段】 画素スイッチング素子とドライバ回路
を、ＴＦＴ基板と対向基板にそれぞれ分離して形成し、
両基板の接続電極と突起電極を、スペーサが付着形成さ
れた画素スイッチング素子２の近傍に配置形成する。あ
るいは接続電極または突起電極形成領域にスペーサを分
散塗布する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は画素スイッチング素
子と駆動回路部を対向基板およびＴＦＴ基板に分けて形
成し、両基板を張り合わせることによって得られる液晶
表示装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、液晶表示装置には画素ごとを、非
結晶シリコンを用いたアモルファスシリコン型薄膜トラ
ンジスタ（Thin Film Transistor）で構成し、単純マト
リクス型液晶表示装置より高品質な画質が得られるアク
ティブマトリクス型液晶表示装置が多く用いられ現在広
く普及しつつある。

【０００３】従来の非結晶シリコンを用いたアモルファ
スシリコン型ＴＦＴ液晶表示装置を図４に示す。図４は
液晶表示装置の最終形態を示したもので２０はＴＦＴ基
板、２１は対向基板、２２は画素スイッチング素子領
域、２９Ａはゲートライン用ドライバＩＣ、２９Ｂはソ
ースライン用ドライバＩＣ、３０はフレキシブル配線板
である。ＴＦＴ基板２０には画素スイッチング素子形成
領域２２を覆うように対向基板２１の周囲を接着樹脂
（図示せず）で接着されており、ＴＦＴ基板２０と対向
基板２１の間には液晶（図示せず）が充填され、ＴＦＴ
基板２０の画素スイッチング素子２２は液晶と接触した
構成となっている。対向基板２１が接着されたＴＦＴ基
板２０の周辺にはＴＦＴ基板２０の画素スイッチング素
子２２に電圧の印可を制御して表示を行なうための駆動
回路が作り込まれたゲートライン用ドライバＩＣ２９Ａ
とソースライン用ドライバＩＣ２９Ｂが実装され、これ
ら両ドライバＩＣ２９Ａ、２９Ｂおよび画素スイッチン
グ素子２２への給電、制御信号を送るためのフレキシブ
ル配線板３０が接続されている。

【０００４】ＴＦＴ基板２０へのドライバＩＣの実装方
法には近年の画素スイッチング素子の微細化、狭ピッチ
化による表示画質の向上と表示容量の増大および携帯端
末機器に搭載するためのさらなる狭額縁化に対応するた
め異方性導電フィルム（Anisotropic Conductive Fil
m）を用いたＣＯＧ（チップ オングラス）法が用いら
れている。

【０００５】次に従来の液晶表示装置の製造方法を、図
５を参照しながら説明する。

【０００６】図５（Ａ）において、ＴＦＴ基板２０の主
面中央領域にドライバＩＣからの信号による電圧で液晶
を個々の画素単位で配向変化させ、表示を行う画素スイ
ッチング素子２２をアモルファスシリコンまたはポリシ
リコンの半導体プロセスによって形成する。そして、Ｔ
ＦＴ基板２０の画素スイッチング素子２２が形成された
領域の周辺に個々の画素スイッチング素子２２と接続さ
れ、ドライバＩＣを実装する配線電極２３と外部より画
像信号の入出力および電源を供給するためのリード電極
３１を形成する。また、一方の対向基板２１にはカラー
表示を行うためのカラーフィルタ２６および、液晶に電
界を印加するための対向電極２７をＩＴＯなどの透明導
電膜で形成する。

【０００７】次に図５（Ｂ）に示すようにＴＦＴ基板２
０と対向基板２１間の液晶を注入する領域の間隔を一定
に保つようにするために、対向基板２１にスペーサ２４
を所定の密度で分散塗布し、ＴＦＴ基板２０と対向基板
２１とを張り合わせて接着固定するためのシール樹脂２
５を画素スイッチング素子２２の形成領域を取り囲むよ
うに印刷塗布する。その後、ＴＦＴ基板２０と対向基板
２１とを位置合わせし、加圧、加熱を行い、シール樹脂
２５を熱硬化させＴＦＴ基板２０と対向基板２１を接着
固定する。

【０００８】次に図５（Ｃ）に示すように、張り合わさ
れたＴＦＴ基板２０と対向基板２１の画素スイッチング
素子２２が形成された領域に真空封入法（図示せず）に
よって液晶２８を注入する。

【０００９】次に図５（Ｄ）に示すように、ＴＦＴ基板
２０に形成された画素スイッチング素子２２に選択的に
信号電圧を加え、液晶２８を配向変化して表示動作させ
るためのドライバＩＣ２９のＣＯＧ実装を行なう。

【００１０】そして、最後に図５（Ｅ）に示すようにＴ
ＦＴ基板２０のリード電極３１に外部より画像信号の入
出力と電源供給を行なうためのフレキシブル配線板３０
を接続することにより液晶表示装置の製造が完了する。

【００１１】一方、４５０℃の低いプロセス温度で従来
の非結晶シリコンを用いたアモルファスシリコン型ＴＦ
Ｔより電子移動度が１桁から２桁高い特性が得られる多
結晶シリコンを用いた低温ポリシリコン型ＴＦＴによる
液晶表示装置の開発が各社で盛んに行なわれている。こ
れにより画素スイッチング素子とそれを駆動動作させる
ドライバ回路を同一の基板に同時形成、あるいはＴＦＴ
基板に画素スイッチング素子を対向基板にドライバ回路
した液晶表示装置を実現できるものであった。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、低温ポ
リシリコンプロセスによる液晶表示装置では表示領域が
大きい大型表示装置になると画素スイッチング素子なら
びにそれを動作駆動するドライバ回路形成領域も広範囲
となる。特にドライバ回路を構成する薄膜ＴＦＴ、配線
間ピッチは表示領域の大型化では狭額縁化のため画素ス
イッチング素子と比較して設計ルールは２〜６μｍと微
細なためプロセス工程途上におけるプロセス不良発生率
が増加し、プロセス歩留まりが低下し、その結果液晶表
示装置の製造コストが著しく低下する。

【００１３】また、低温ポリシリコンプロセスではポリ
シリコンの結晶化はライン状のレーザービームを基板全
体に照射して加熱溶融結晶化を行うＥＬＡ（エキシマ
レーザー アニール）が行われる。薄膜ＴＦＴの特性を
高めるには、レーザービーム照射ピッチは細かくして照
射ムラがなく、結晶粒径を大きくする必要性がある反
面、それによりポリシリコンのＥＬＡ工程が長くなる傾
向がある。

【００１４】一方、液晶表示装置の高画質化を図るには
画素スイッチング素子を駆動動作させるソースライン用
ドライバ回路を構成する薄膜ＴＦＴの電子移動度を高め
ることがきわめて有効である。しかし、薄膜ＴＦＴの特
性を左右するレーザービーム照射条件は基板に対して同
一条件でしか行うことができず、それによってあまり電
子移動度特性を必要としない画素スイッチング素子およ
びゲートライン用ドライバ回路に対しても同一なレーザ
ー照射条件でポリシリコンの結晶化が行われるためＥＬ
Ａ工程時間が長期化し、生産効率が低下するなどの課題
があった。

【００１５】また、図６は従来の液晶表示装置の課題を
示す図である。基板２１のそり３２に起因して、電極３
３，３４が電気的に接続されていない箇所３６や、隣接
する電極３３，３３が電気的に接続されてしまう箇所３
５が生じている。すなわち、基板のそりに起因する接続
不良が発生することにより、歩留まりが低下してしまっ
ている。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は画素スイッチング素子とドライバ回路をＴ
ＦＴ基板と対向基板にそれぞれ分離して形成した基板同
士をそれぞれ張り合わせて液晶表示装置を得る構成にお
いて、両基板の接続電極と突起電極をスペーサが付着形
成された画素スイッチング素子２の近傍に配置形成する
か、あるいは接続電極または突起電極形成領域にスペー
サを分散塗布する構成により、そりが生じた基板でもス
ペーサの一定の間隔を保った状態で基板のそりが矯正さ
れ、さらに突起電極の高さにばらつきが生じていても同
様にスペーサで制限される一定間隔までしか突起電極の
加圧変形が生じないため、突起電極への均一な加圧が再
現でき、液晶表示装置のような大面積で広い領域に及ぶ
多端子の圧接接続でも接続不良を発生させず信頼性が高
い接続が行える。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下本発明の実施の一形態である
液晶表示素子について、図面を参照しながら説明する。
図１は本発明における液晶表示装置の構成を示したもの
である。図１において、１はＴＦＴ基板、２は画素スイ
ッチング素子、３は対向基板、４はゲートライン用駆動
（ドライバ）回路、５はソースライン用駆動（ドライ
バ）回路、６は接続電極、７は突起電極、８は対向電
極、９は配線電極、１０はフレキシブル配線板である。
ＴＦＴ基板１および対向基板３に作り込まれる画素スイ
ッチング素子２および駆動回路４，５は多結晶シリコン
を用いた低温ポリシリコンプロセスによる薄膜トランジ
スタによって形成される。この低温ポリシリコンプロセ
スは４５０℃以下の低い温度で従来の非結晶シリコンを
用いたアモルファスシリコン型ＴＦＴと比較し１桁から
２桁の高い電子移動度を有するため、画素スイッチング
素子を駆動するドライバ回路を同一の基板上に一体形成
でき、ドライバＩＣ実装工程の簡略化と部品点数の大幅
な削減により、液晶表示装置の低コスト化を図ることが
できる。さらにドライバＩＣの実装ピッチに制限されな
いため高精細化と狭額縁化が可能となる。

【００１８】ＴＦＴ基板１の主面には、画素スイッチン
グ素子２と、画素スイッチング素子２のＸ方向の駆動信
号を制御するゲートライン用ドライバ回路４と、ゲート
ライン用ドライバ回路４と接続する接続電極６、およ
び、外部より画像表示信号と電源供給を行なうフレキシ
ブル配線板１０を接続する配線電極９が形成されてい
る。

【００１９】接続電極６は少なくとも後の工程でスペー
サが分散塗布される画素スイッチング素子２の近傍に配
置形成されるものである。

【００２０】一方の対向基板３の主面には、液晶に電界
を印加するためのＩＴＯからなる透明な対向電極８と、
ＴＦＴ基板１の画素スイッチング素子２のＹ方向の駆動
信号を制御するためのソースライン用ドライバ回路５と
接続し、ＴＦＴ基板１の接続電極６と電気的な接続を行
なうための突起電極７とが設けられている。ＴＦＴ基板
１および対向基板３にそれぞれ形成された接続電極６と
突起電極７は互いに相対した位置関係で形成されてお
り、これらＴＦＴ基板１と対向基板３を張り合わせる工
程によって両基板の電極６，７は電気的に接続される構
成となっている。なお、対向基板３に設けられた突起電
極７は弾性収縮のある材料、例えばＡｕバンプを用いる
ことが出来、その際の形成法としては電界または無電解
メッキ法によって形成が可能である。また、Ａｕ細線の
先端を溶融、球状にしてその球状部分を電極に接合して
形成するボールバンプ法も用いることも可能である。さ
らには、加熱によって溶融するはんだ材料の突起電極も
用いることもできる。その場合は溶融はんだと親水性の
ある接続電極、たとえばＡｕまたはＡｕメッキを施した
接続電極を形成し、ＴＦＴ基板と対向基板とを張り合わ
せたのち、はんだを加熱させることにより突起電極を溶
融、対向した溶融はんだと親水性のある接続電極と親
水、接触させ、電気的接続を行なう。

【００２１】図１（Ｂ）に本発明におけるＴＦＴ基板１
と対向基板２を張り合わせた状態の液晶表示装置を示
す。

【００２２】スペーサ12が挟まれて、一定の間隔が保持
された画素スイッチング素子２領域には真空注入法によ
り液晶（図示せず）が充填注入される。そして、ＴＦＴ
基板１の配線電極９には、外部より画像表示信号と電源
供給を行なうためのフレキシブル配線基板１０が接続さ
れる。

【００２３】次に液晶表示装置の製造方法を、図２を用
いて説明する。

【００２４】ここで、図２（Ｃ）、（Ｄ）は図1（Ｂ）
のａ-ａ′断面構造図で、図２（Ｅ）、（Ｆ）は図１
（Ｂ）のｂ-ｂ′の断面構造図である。

【００２５】図２（Ａ）において、ＴＦＴ基板１の画素
スイッチング素子２が形成された周辺領域に対向基板３
を張り合わせるためのシール接着剤１１を塗布する。な
お、シール接着剤１１の塗布は対向基板３に塗布しても
よい。塗布方法はスクリーン印刷法またはディスペンス
法を用いることにより適量塗布することができる。

【００２６】次に図２（Ｂ）、（Ｃ）において、主面に
少なくとも突起電極を含む領域にスペーサ１２が分散塗
布された対向基板３とＴＦＴ基板１の主面同士を相対さ
せ、ＴＦＴ基板１の接続電極６と対向基板３の突起電極
７とを位置合わせを行ない、加圧、加熱を行なう。

【００２７】なお、スペーサ１２はＴＦＴ基板３に分散
塗布しても良い。また、分散塗布領域は、ＴＦＴ基板１
の画素スイッチング素子領域と接続電極配置領域、ある
いはいずれかの領域でも良い。

【００２８】図２（Ｃ）、（Ｄ）は、このときの加圧時
のＴＦＴ基板１と対向基板３に形成された接続電極６と
突起電極７の接続状態を示した断面図である（図1
（Ｂ）をａ−ａ′方向から見た断面図）。

【００２９】対向基板３の突起電極７およびＴＦＴ基板
１の接続電極６はスペーサ１２が分散塗布された画素ス
イッチング素子２の近傍に配置形成されているため、張
り合わせて加圧された際の突起電極７の変形量はスペー
サ１２が挟まれた一定間隔までに制限される。すなわ
ち、当初の突起電極７の高さをスペーサ１２の直径の
１．５〜２倍程度に設定することにより、スペーサ１２
で制限される一定間隔までの変形しか行なわれないた
め、常に突起電極７の弾性回復力を保有した状態の加圧
変形が再現でき、突起電極７を必要以上に変形させるこ
とがなく信頼性の高い接続を実現できる（図２
（Ｄ））。

【００３０】また、図２（Ｅ）、（Ｆ）は突起電極７と
接続電極６が長手方向に整列している方向から見た突起
電極７と接続電極６の接続状態を示した断面構造図であ
る（図１（Ｂ）をｂ-ｂ′方向から見た断面図）。

【００３１】図２（Ｅ）のように長手方向に多数の突起
電極７が形成された液晶表示装置の場合、対向基板３に
そり１３が生じているとそり１３の凸部に形成された突
起電極７に加圧が集中するが、対向基板３の突起電極７
と接続するＴＦＴ基板１の接続電極６は前記したように
スペーサ１２が分散塗布された画素スイッチング素子の
近傍に配置形成されているため、そり１３の凸部に形成
された突起電極７は近傍に分散塗布されたスペーサー１
２で制限される一定高さまで変形することはなく、その
後の加圧によって対向基板３のそり１３は矯正され、加
熱によってシール接着剤が熱硬化することにより最終的
にスペーサで制限される一定間隔を保ちながら対向基板
３とＴＦＴ基板１はほぼ平行な状態で接着固定される
（図２（Ｆ））。さらに、突起電極７の高さにばらつき
１４が生じていてもばらつきが生じている突起電極７の
高さがスペーサの直径より高い場合では接続電極６と突
起電極７の接続不良は発生しない。

【００３２】なお、本実施形態における上記液晶表示装
置では画素スイッチング素子の配置形成についてはＴＦ
Ｔ基板１と対向基板３にそれぞれドライバ回路を形成し
た例について記述したが、図３に示すようにゲートライ
ン用ドライバ回路４とソースライン用ドライバ回路５を
共に対向基板３に形成しても良い。こうすることにより
異種プロセスで作製した基板、例えば、画素スイッチン
グ素子領域をアモルファスシリコンプロセスで、ドライ
バ回路領域を低温ポリシリコンプロセス等で作製するこ
とによりここのプロセスの長所のみを有効活用した液晶
表示装置を容易に実現することができ、品種の幅広い応
用展開を低コストで行なうことが可能となる。

【００３３】また、反射型液晶表示装置においては単結
晶のシリコン基板に画素スイッチング素子を駆動動作さ
せるドライバ回路を形成し、もう一方のガラス基板に画
素スイッチング素子を形成し、両基板を上記の方法で張
り合わせることによりドライバ回路を低温ポリシリコン
プロセスよりさらに電子移動度が高いトランジスタで構
成できるため、表示画質、特性がきわめて良好で高精細
な反射型液晶表示装置を実現できる。

【００３４】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、画
素スイッチング素子とドライバ回路とを別々の基板に分
けて形成し両者を張り合わせる構成とし、両基板の張り
合わせに際しては接続電極と突起電極をスペーサが分散
塗布された画素スイッチング素子の近傍に配置形成する
ことにより基板に生じたそりはスペーサーによって一定
間隔を保持した状態で矯正され、さらに突起電極の高さ
にバラツキが生じていてスペーサで制限される一定間隔
が保たれることにより突起電極に均一な加圧変形が再現
されるため広い領域に及ぶ多端子の突起電極の接続（圧
接接続）を接続不良なく信頼性の高い接続が可能行なえ
る。

【００３５】このように画素スイッチング素子とドライ
バ回路を別々の基板に形成し、両基板を張り合わせて液
晶表示装置を製造することが可能となるため、設計ルー
ルが微細なドライバ回路と設計ルールが比較的粗い画素
スイッチング素子領域とが分離されかつ、基板当たりの
素子、回路形成領域の面積が減少するためプロセス途上
での不良発生率が低下し、基板のプロセス歩留まりが著
しく向上する。

【００３６】また、特定のドライバ回路の薄膜ＴＦＴを
高性能化するためのＥＬＡ条件をドライバ回路を形成し
た基板のみに選択して限定して行うことが可能となるた
めＥＬＡ工程時間の短縮が図れ、液晶表示装置の生産性
が著しく向上するものである。さらには一方の基板をガ
ラス基板とは異なる例えば、単結晶のシリコン基板上に
直接形成することにより、ドライバ回路の電子移動度を
はじめとする電気特性を著しく高めることが可能とな
り、品種の幅広い応用展開を低コストで行なうことが可
能となるほか高精細で表示応答速度が高くきわめて高性
能な液晶表示装置を実現できるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１における液晶表示装置の
斜視図

【図２】本発明の実施の形態１における液晶表示装置の
製造工程図

【図３】本発明の実施の形態２における液晶表示装置の
斜視図

【図４】従来の液晶表示装置の斜視図

【図５】従来の液晶表示装置の製造工程断面図

【図６】従来の液晶表示装置の課題を示した断面図

【符号の説明】

１ ＴＦＴ基板 ２ 画素スイッチング素子 ３ 対向基板 ４ ゲートライン用ドライバ回路 ５ ソースライン用ドライバ回路 ６ 接続電極 ７ 突起電極 ８ 対向電極 ９ 配線電極 １０ フレキシブル配線板 １１ シール接着剤 １２ スペーサ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 武富 義尚 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Ｆターム(参考） 2H089 NA24 NA41 NA42 PA06 QA12 QA14 SA01 TA01 TA02 TA09 2H092 GA59 JA23 JA24 JB13 KA04 KA07 KB14 MA11 MA30 NA13 NA15 NA25 NA27 NA29 PA01 PA03 5C094 AA42 AA43 BA03 BA43 CA19 DA09 EA02 EA04 EC03 GB01

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】主面中央部分にマトリックス状に配置され
   た複数の画素電極及び画素スイッチング素子領域が形成
   され、前記画素電極及び画素スイッチング素子領域の周
   辺近傍に前記画素電極及び画素スイッチング素子を個別
   的に駆動する第１の駆動回路と少なくとも前記駆動回路
   と接続された第１の電極が形成された第１の基板と、前
   記第１の基板に形成された画素電極及び画素スイッチン
   グ素子形成を個別に駆動する第２の駆動回路と接続さ
   れ、前記第１の基板に形成された第１の電極と相対した
   配置配列で第２の電極が形成された第２の基板と、前記
   第１の基板と第２の基板とを所定の間隔を保持した状態
   で張り合わされ、前記第１の基板と第２のガラス基板間
   に液晶層を挟持した状態で前記第１の基板の第１の電極
   と前記第２の基板の第２の電極が互いに電気的な接続が
   行なわれていることを特徴とする液晶表示装置。
2. 【請求項２】第１の基板と第２のガラス基板に電極を形
   成する工程と前記第１の基板主面または前記第２の基板
   にスペーサを分散塗布させる工程と前記第１の基板また
   は前記第２の基板の主面の第１の電極または第２の電極
   上のいずれかに接着樹脂を塗布する工程と第１の基板と
   第２の基板の主面を対向させ、第１の基板の第１の電極
   と第２の基板の第２の電極とを位置合わせする工程と第
   １の基板と第２の基板を加圧、加熱して張り合わせる工
   程と前記第１の基板と前記第２のガラス基板間に液晶を
   注入する工程からなる液晶表示装置の製造方法。
3. 【請求項３】一方の基板がシリコン基板であることを特
   徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
4. 【請求項４】第１の電極および第２の電極は前記画素電
   極及び画素スイッチング素子領域近傍に配置形成された
   ことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
5. 【請求項５】第１の電極および第２の電極上にスペーサ
   が設けられていることを特徴する請求項１に記載の液晶
   表示装置。