JP2007249014A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 対向電極が形成されたガラス基板が該対向電極の電位供給のために、回路基板と導電性接着剤によって接続され、その周囲を保護樹脂でコートする場合、保護樹脂の伸縮によって、ガラス基板及びまたはシリコン基板にストレスが掛かり液晶の配向不良が発生するのを防止する。
【解決手段】 複数の画素電極を有する第一電極基板と該第一電極基板に相対する対向電極を有する第二電極基板間に液晶を封入して液晶表示素子を形成するとともに、前記第二電極基板の対向電極に接続された端子電極と、接続基板の配線パッドとを導電性接着剤により電気的に接続する液晶表示装置において、前記導電性接着剤の周囲を保護樹脂によってコートするとともに、前記保護樹脂と前記第一電極基板端面との間に所定の間隙を設けた液晶表示装置とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、液晶表示装置に関するものである。

一般的な液晶表示素子は、表面に透明電極が形成された第二電極基板（例えばガラス基板）と、それに相対して表面に画素電極が形成された第一電極基板（例えば透明ガラス基板またはシリコン基板）を所定の位置関係で貼り合わせ、前記一対の基板間に液晶を注入した後、封止して形成されている。液晶表示装置は、前記液晶表示素子を回路基板に実装し、画素電極と対向電極間に電位差を与えて液晶の配向を制御する事で各種表示をさせるものである。

前記液晶表示装置の画素電極への電位供給は第一電極基板と回路基板上の電極パッドをワイヤボンディングによりワイヤーにて接続させ電気的に導通させることで実現している。一方、第一電極基板に対向する第二電極基板に形成された透明電極は、第二電極基板と回路基板間に導電性接着剤、例えば銀ペーストなどを塗布して前記対向電極に接続された（または、一体に形成された）端子電極と回路基板上の電極パッドを電気的に導通させている。
（例えば特許文献１）

図４は従来技術による液晶表示装置の部分断面図である。図４において５０は液晶表示装置であり、複数の画素を構成する画素電極５１ａと配向膜５１ｂを有する第一電極基板５１と、該第一電極基板５１に相対する対向電極５２ａと配向膜５２ｂを有する第二電極基板間５２とをシール部材５４で接着してセルを形成し、該セル内に液晶５３を封入して液晶表示素子５５を形成する。そして前記第二電極基板５２の対向電極５２ａに接続された端子電極５６と接続基板であるフレキシブルプリントサーキット５７（以下ＦＰＣと略記する）の配線パッド５７ａとを半田５８により電気的に接続した後、この接続部分を電気的保護と機械的補強を兼ねたエポキシ樹脂等の保護樹脂５９により第一電極基板５１及びシール部材５４の側面までコートしている。
上記構成により前記ＦＰＣ５７によって液晶表示素子５５を駆動回路を実装した回路基板（図示せず）に接続している。

特開昭６０−１０８８２２号公報

特許文献１でも説明されているように、ＦＰＣ５７の接続部を含め、液晶表示素子５５を形成する第一電極基板５１の側面まで保護樹脂５９でコートした場合、保護樹脂５９は周囲の温度及び湿度によって伸縮し、第一電極基板５１にストレスを与えることになる。すなわち、保護樹脂５９が収縮した場合は前記シール部材５４を支点として、第一電極基板５１が引っ張られることで、液晶層の厚さが厚くなる方向に変化し、また保護樹脂５９が膨張した場合は前記シール部材５４を支点として、第一電極基板５１が押されることで液晶層の厚さが薄くなる方向に変化する。
上記の如く保護樹脂５９が伸縮した場合第一電極基板５１にストレスが掛かり、その結果液晶表示素子５５に歪が生じて液晶の配向不良を発生し、表示状態に異常が生じるという問題がある。

特に、第一電極基板５１にシリコン素子基板を用いたリキッドクリスタル・オン・シリコン（以下ＬＣＯＳと略記する）方式の液晶表示装置は主に液晶プロジェクターに組み込まれて使用されるもので、高い表示精度が必要なため液晶セル内にスペーサを設けない構成となっており、前記保護樹脂５９の伸縮による液晶表示素子５５に歪が生じ易いという構造上の問題を有する。さらに高温環境下での動作保障が要求されるため、この問題が大きく影響する事になる。

本発明の目的は上記問題に鑑みなされたもので、液晶表示素子の接続部分の信頼性を保ちながら、表示の信頼性をも高めることが可能な液晶表示装置を提供する事にある。

上記目的を達成するための本発明における構成は、複数の画素電極を有する第一電極基板と該第一電極基板に相対する対向電極を有する第二電極基板間に液晶を封入して液晶表示素子を形成するとともに、前記第二電極基板の対向電極に接続された端子電極と、接続基板の配線パッドとを導電性接着剤により電気的に接続する液晶表示装置において、前記導電性接着剤の周囲を保護樹脂によってコートするとともに、前記保護樹脂と前記第一電極基板端面との間に間隙を設けた液晶表示装置とする。

前記液晶表示素子は第二電極基板の一辺に第一電極基板端面より外側に張り出した庇部を設け、該庇部に設けた端子電極と、前記接続基板の配線パッドとを導電性接着剤により電気的に接続する液晶表示装置とする。

前記導電性接着剤が銀ペーストであり、前記保護樹脂がシリコーン樹脂である液晶表示装置とする。

前記第一電極基板が画素スイッチを形成したシリコン素子基板である液晶表示装置とする。

前記接続基板上に前記液晶表示素子の第一電極基板の裏面が接着されている液晶表示装置とする。

前記接続基板に設けた開口を通して前記液晶表示素子の第一電極基板の裏面が放熱部材に接着されている液晶表示装置とする。

本発明においては、液晶表示素子の第二電極基板の端子電極と、接続基板の配線パッドとを電気的に接続した導電性接着剤の周囲を保護樹脂によってコートするとともに、前記保護樹脂と前記第一電極基板端面との間に間隙を設けたので、前記保護樹脂は導電性接着剤を充分に保護することが出来るとともに、第１電極基板への歪発生を生ずることが無く、課題を解決することができた。

本発明は複数の画素電極を有する第一電極基板と該第一電極基板に相対する対向電極を有する第二電極基板間に液晶を封入して液晶表示素子を形成するとともに、前記第二電極基板の対向電極に接続された端子電極と、接続基板の配線パッドとを導電性接着剤により電気的に接続する液晶表示装置において、前記導電性接着剤の周囲を保護樹脂によってコートするとともに、前記保護樹脂と前記第一電極基板端面との間に間隙を設けた液晶表示装置とする。

以下図面により本発明の実施形態を説明する。図１、図２は本発明による液晶表示装置の第１実施形態を示すもので、図２は平面図、図１は図２のＡ−Ａ断面図であり以下その構成を説明する。

図１、図２において１０は液晶表示装置であり、本実施形態における液晶表示装置１０は第一電極基板としてシリコン素子基板を用いたＬＣＯＳ方式の液晶表示装置である。
図２において液晶表示装置１０は第一電極基板１、第二電極基板２、ＦＰＣ７の３層構成を有する。そしてＦＰＣ７は表示領域７Ａと接続領域７Ｂが設けられておりその表面には後述する液晶表示素子と外部回路を接続する配線パターン７ａが設けられている。また第一電極基板１と第二電極基板２はＦＰＣ７の表示領域７Ａに積層配置されているが、互いに少しずらせて配設されているため、両電極基板が重なる表示領域の外側に、各々の電極基板の端面より外側に張り出した庇部１Ａ、２Ａが形成されている。

次に図１の断面図により液晶表示装置１０の詳しい構成を説明する。
前記第一電極基板１は複数の画素スイッチを構成するシリコン素子基板であり、この画素スイッチに接続されたアルミニウム膜等の反射性金属よりなる反射電極１ａと酸化シリコンＳｉＯｘ（Ｘ＝１〜２）を斜蒸着した無機配向膜１ｂを備えている。そして第一電極基板１の庇部１Ａには画素スイッチに接続された端子電極１ｃが外部接続端子として設けられている。
また第二電極基板２はガラス基板であり、透明電極膜である対向電極２ａと酸化シリコンＳｉＯｘ（Ｘ＝１〜２）を斜蒸着した無機配向膜２ｂを備えている。そして第二電極基板２の庇部２Ａには対向電極２ａに接続された端子電極２ｃが外部接続端子として設けられている。
さらにＦＰＣ７には前記配線パターン７ａに接続された配線パッド７ｃ，７ｂが前記第一電極基板１及び第二電極基板２との接続端子として設けられている。

前記第一電極基板１と第二電極基板２とをシール部材４で接着してセルを形成し、該セル内に液晶３を封入して液晶表示素子５を形成する。そしてこの液晶表示素子５を前記接続基板であるＦＰＣ７の上面に第一電極基板１の裏面を接着して一体化した後、前記第二電極基板２の端子電極２ｃとＦＰＣ７の配線パッド７ｂとの間を導電性接着剤８により電気的に接続し、さらに導電性接着剤８の周囲を保護樹脂９によってコートしている。なおこの保護樹脂９の外周と第一電極基板１の端面との間に所定の間隙Ｈが設けられている。前記導電性接着剤８は銀粒子８ａを接着剤となるエポキシ系樹脂８ｂに混合したものであり、また保護樹脂９は熱硬化型または紫外線硬化型のエポキシ樹脂、あるいは、シリコーン樹脂等が用いられる。その中でも基板等への応力が比較的低く、液晶の厚みを安定に保つことができるシリコーン樹脂を用いると良い。シリコーン樹脂は、表面活性剤として機能するシリコンカップリング剤を混入することにより、接触物に対する濡れ性、浸透性が改善され、保護樹脂には最適である。
また第一電極基板１の端子電極１ｃとＦＰＣ７の配線パッド７ｃとの間は金線、またはアルミニウム線等のワイヤー１１によってワイヤーボンディングされており、さらにワイヤー１１の周囲を保護樹脂９として、シリコーン樹脂を設ける。シリコーン樹脂は、可視光を吸収する顔料を混ぜ、光が配線パッド部に入射するのを防止するための遮光体を兼用している。例えば、黒色シリコーン樹脂によってコートしている。

上記構成によれば保護樹脂９は導電性接着剤８の周囲は確り保護するが、第一電極基板１の側面には接触していないので、保護樹脂９が周囲の温度及び湿度によって伸縮しても第一電極基板１にストレスを与えることがなく表示の高い精度が保たれる。

図３は本発明の第２実施形態を示す液晶表示装置２０の断面図である。図３において図１に示す液晶表示装置１０と同一要素には同一番号を付し、重複する説明を省略する。
図３に示す液晶表示装置２０が図１に示す液晶表示装置１０と異なるところは前記ＦＰＣ７の液晶表示素子５に対応する位置に開口７ｅが設けられており、この開口７ｅ内に配設された接着層１６を介して放熱板（放熱部材）１５が一体化されていることである。
さらに、ワイヤー１１を保護する保護樹脂９と第二電極基板２の端面との間にも間隙を設けることで、保護樹脂９が周囲の温度及び湿度によって伸縮しても第二電極基板２にストレスを与えることがないよう構成している。

上記構成による液晶表示装置２０は、前記液晶表示装置１０と同様に保護樹脂９が導電性接着剤８の周囲は確り保護するが、第一電極基板１及び第二電極基板２の端面には接触していないので、保護樹脂９が周囲の温度及び湿度によって伸縮しても第一電極基板１及び第二電極基板２にストレスを与えることがなく、さらに液晶表示素子５の第一電極基板１側（シリコン素子基板側）より接着層１６を介して放熱板１５に放熱することで、液晶表示素子５の温度上昇も抑えることができるため、液晶プロジェクターに組み込まれて高温環境下で使用されるＬＣＯＳ方式の液晶表示装置にとって極めて有利となる。

なお、前記放熱板１５としてはシリコン素子基板またはガラス基板と熱膨張係数が近いセラミックスや４２アロイが使用され、さらに接着層１６としては熱伝導性の高い接着剤としてカーボン粉末あるいは、金属粒子あるいは、金属粒子表面を絶縁処理した絶縁膜被覆金属粒子を混ぜるゴム系樹脂等が用いられることにより、熱の拡散をすると共に液晶表示素子５が変形しないように十分な強度が得られる厚みに選定される。

上記のごとく本発明によれば、液晶表示素子の外部接続部分の保護樹脂のコートのやり方を工夫する事によって、高温環境下での使用条件に対して高い表示精度を得ることができるため、コストアップすることなく液晶プロジェクターのような高温対応の液晶表示装置を提供することができる。
さらに実施形態として示したシリコン基板方式の液晶光学装置の場合には、シリコン基板が単位面積あたりの価格が高いので、出来るだけ小さい面積で表示領域を広く取るため、シール部材４を第一電極基板１の端部ぎりぎりに設けている。この結果前述する保護樹脂９の熱伸縮による悪影響を受ける範囲まで表示領域に利用する必要があり、特に熱収縮の影響を大きく受ける事になるため、本発明による効果が大きい。

以上、本実施形態においては液晶プロジェクターに用いられるＬＣＯＳ方式の液晶表示装置について説明したが、これに限定されるものではなく、ガラス基板方式の液晶表示装置にも応用可能であり、また高温対策用として無機配向膜の液晶表示素子を説明したが、有機配向膜を有する液晶表示素子に対しても応用可能であることは当然である。

本発明の第１の実施形態を示す液晶表示装置の断面図である。 本発明の第１の実施形態を示す液晶表示装置の平面図である。 本発明の第２の実施形態を示す液晶表示装置の断面図である。 従来技術による液晶表示装置の部分断面図である。

符号の説明

１ 第一電極基板
１Ａ 庇部
１ａ 反射電極
１ｂ 無機配向膜
１ｃ 端子電極
２ 第二電極基板
２Ａ 庇部
２ａ 対向電極
２ｂ 無機配向膜
２ｃ 端子電極
３ 液晶
４ シール部材
５ 液晶表示素子
７ ＦＰＣ
７Ａ 表示領域
７Ｂ 接続領域
７ａ 配線パターン
７ｂ 配線パッド
７ｃ 配線パッド
７ｅ 開口
８ 導電性接着剤
８ａ 銀粒子
８ｂ エポキシ系樹脂
９ 保護樹脂
１０ 液晶表示装置
１１ ワイヤー
１５ 放熱板
１６ 接着層
２０ 液晶表示装置
５０ 液晶表示装置
５１ 第一電極基板
５１ａ 画素電極
５１ｂ 配向膜
５２ 第二電極基板
５２ａ 対向電極
５２ｂ 配向膜
５３ 液晶
５４ シール部材
５５ 液晶表示素子
５６ 端子電極
５７ ＦＰＣ
５７ａ 配線パッド
５８ 半田
５９ 保護樹脂

Claims (6)

1. 複数の画素電極を有する第一電極基板と該第一電極基板に相対する対向電極を有する第二電極基板間に液晶を封入して液晶表示素子を形成するとともに、前記第二電極基板の対向電極に接続された端子電極と、接続基板の配線パッドとを導電性接着剤により電気的に接続する液晶表示装置において、前記導電性接着剤の周囲を保護樹脂によってコートするとともに、前記保護樹脂と前記第一電極基板端面との間に間隙を設けたことを特徴とする液晶表示装置。
2. 前記液晶表示素子は第二電極基板の一辺に第一電極基板端面より外側に張り出した庇部を設け、該庇部に設けた端子電極と、前記接続基板の配線パッドとを導電性接着剤により電気的に接続する請求項１記載の液晶表示装置。
3. 前記導電性接着剤が銀ペーストであり、前記保護樹脂がシリコーン樹脂である請求項１または２項記載の液晶表示装置。
4. 前記第一電極基板が画素スイッチを形成したシリコン素子基板である請求項１乃至３項の何れか１項記載の液晶表示装置。
5. 前記接続基板上に前記液晶表示素子の第一電極基板の裏面が接着されている請求項４記載の液晶表示装置。
6. 前記接続基板に設けた開口を通して前記液晶表示素子の第一電極基板の裏面が放熱部材に接着されている請求項４記載の液晶表示装置。

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