JP3816717B2 - 液晶装置及びその製造方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶装置に関するものであって、特にアクティブマトリクス基板の入出力端子における接続不良を防止し、接続抵抗を低減する手段に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
近年、パーソナルコンピューターのディスプレイ等に、大容量のマトリクス液晶装置が使用されている。中でも高画質、大容量の液晶表示装置として、画素電極と信号配線との間にスイッチ作用を有する薄膜素子を導入したアクティブマトリクス方式の液晶表示装置が主流となっている。これらのアクティブマトリクス方式の液晶表示装置のアクティブマトリクス基板には、画素スイッチング素子、あるいは駆動回路を構成するスイッチング素子として薄膜トランジスタ( Thin Film Transistor: 以下、TFTと略記する)が用いられている。また、アクティブマトリクス基板においてTFTの耐電圧の向上あるいはオフリーク電流の低減を図るには、TFTをオフセットゲート構造あるいはLDD構造とする技術が多用されている。
【0003】
アクティブマトリクス基板には上記TFTの他に、TFTと信号電流をやり取りするための入出力端子が設けられている。入出力端子にはフレキシブルプリント基板( Frexible Print Circuit :以下、FPCと略記する )が接続され、外部の機器と信号のやりとりを行うようになっている。図13はFPCの概略を示すもので、図13(a)はFPCの外観を示す斜視図、図13(b)はFPC末端部の断面図である。FPC9は銅等からなる金属導線42を複数本平行に並べ、これらの周囲を絶縁性の合成樹脂層41で一括的に被覆したもので、全体として平板状で可撓性に富むように構成されている。そして、FPC9の末端の接続部では、図13(b)に示すように、金属導線42の下面の合成樹脂層41が剥離され接着剤44に銅等の金属粒子43を分散させた接着テープ45が貼り付けてある。
【0004】
このように構成されたFPC9をアクティブマトリクス基板102に実装した状態を示したのが図14である。図14(a)はアクティブマトリクス基板102の入出力端子部の断面図であり、絶縁基板104の上に入出力端子108が配置されている。入出力端子108にFPC9を接続した状態を断面で示したのが図14(b)である。アクティブマトリクス基板102上の所定の入出力端子108上にFPC9の金属導線42を重ね合わせて加熱圧着すると、FPC9の接着剤44が熱によって軟化して流動し、アクティブマトリクス基板102上の入出力端子108とFPC9の金属導線42とが金属粒子43を介して接触する。充分な数の金属粒子43が完全に接触していれば、入出力端子108とFPC9の金属導線42との間の接触抵抗は低くなり、良好な接合が果たせることとなる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、加熱圧着時には、金属導線42と入出力端子108との間で接着剤が流動するので、金属粒子43と入出力端子108との接触状態、あるいは金属粒子43と金属導線42との接触状態を再現性良くコントロールすることは難しく、必ずしも充分な数の金属粒子43を入出力端子108および金属粒子43に確実に接触させることは困難であった。このため、入出力端子108と金属導線42との間の接触抵抗は高くなりがちで、ばらつきも大きいなどの問題があった。また、加熱圧着の際に、隣り合う入出力端子108どうしの間に金属粒子43が多く入ったために入出力端子108間がショートするおそれもあった。さらに、入出力端子108を製造する過程等で入出力端子108と金属粒子43との間に絶縁物の屑等が入ると、接触抵抗が高くなったり接続不良が生じるという問題もあった。
本発明はこれらの問題の少なくとも1つを解決して、アクティブマトリクス基板にFPCを実装する際に、入出力端子部での接続不良を防止すること、および接続抵抗を低減することを目的とする。
【0006】
【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の液晶装置は、基板上にマトリクス状に形成された複数の走査線及び複数のデータ線と、前記走査線及びデータ線に接続されたスイッチング素子と、前記スイッチング素子に接続された画素電極と、入出力端子とを有する液晶装置であって、前記入出力端子が、導電層と、該導電層上に形成されたインジウム錫酸化物層を有し、該インジウム錫酸化物層上には、金属粒子を含有する接着剤層を介してフレキシブルプリント基板の金属導線が接合されており、かつ前記入出力端子と前記金属粒子との接合部分において、前記導電層をなす金属材料と前記金属粒子をなす金属材料との共晶が形成されていることを特徴とする。
本発明の液晶装置によれば、入出力端子と金属粒子との接合部分において、入出力端子の導電層の一部が金属粒子と共晶を形成しているので、従来のように導電層上のインジウム錫酸化物層に金属粒子が接触している接合構造に比べて、接続抵抗が低減化されるとともに、接合強度も向上し、接合部分における経時的劣化も少ないので、入出力端子とFPCとの接合における信頼性が高い。
【0007】
具体的には、前記入出力端子と前記金属粒子との接合部分において、前記導電層をなす金属材料と前記金属粒子をなす金属材料との共晶が形成されている部分と、前記導電層と、前記インジウム錫酸化物層が溶融してなるインジウム−錫合金層とが溶融接合され、かつ該インジウム−錫合金層と前記金属粒子とが溶融接合されている部分とが混在するように構成される。
したがって、導電層と金属粒子間が低抵抗化され、かつ接合強度が向上するとともに、導電層とインジウム錫酸化物層、およびインジウム錫酸化物層と金属粒子間も溶融接合されているので、これらの各層の界面においても低抵抗化と接合強度の向上が達成される。
好ましくは、前記入出力端子の導電層はクロム(Cr)で構成され、前記金属粒子はニッケル(Ni)で構成される。
【0008】
また前記入出力端子の周辺部が透明絶縁膜で覆われた構成とすることが好ましく、具体的には、透明絶縁膜の上面が入出力端子の上面よりも高く、入出力端子上は透明絶縁膜が無い開口部であり、その開口部における透明絶縁膜の内壁と入出力端子の上面にインジウム錫酸化物層が形成されており、該インジウム錫酸化物層の表面が還元処理されてインジウム−錫合金表面層となっている構成が好ましく採用される。
入出力端子部周辺にこのような透明絶縁膜を設けることにより、実装工程において入出力端子部周辺を保護できるとともに、隣り合う入出力端子間に、接着剤中の金属粒子が多く入ることに起因してショートするのを防止することができる。
また、入出力端子上に絶縁物の屑が付着するのを防止して入出力端子とFPCとの接続不良を防止できる効果を発揮する。
【0009】
本発明の液晶装置は、透明絶縁基板上に入出力端子となる第1の導電膜を成膜し、該第1の導電膜をパターニングすることにより入出力端子の第1の導電層を形成する工程と、前記入出力端子の第1の導電層形成後、基板上に絶縁膜を成膜し、入出力端子部分の該絶縁膜を除去した後、該基板上に第2の導電膜を成膜し、該第2の導電膜をパターニングすることにより入出力端子の第2の導電層を形成する工程と、前記入出力端子の第2の導電層の上を含む入出力端子周辺部に透明絶縁膜を成膜し、該透明絶縁膜をパターニングすることにより入出力端子部上に開口部を形成する工程と、前記開口部の内面および前記入出力端子の第2の導電層上にインジウム錫酸化物層を形成する工程を経て前記入出力端子を形成する工程と、を備え、前記入出力端子にフレキシブルプリント基板を実装する際に、入出力端子上に、金属粒子を含有する接着剤層を介してフレキシブルプリント基板の金属導線を圧着させた状態で、前記透明絶縁基板側からレーザ光の照射を行って、前記入出力端子の第1および第2の導電層をなす金属材料と前記金属粒子をなす金属材料との共晶を形成する方法によって製造される。
したがって、入出力端子上に、金属粒子を含有する接着剤層を介してフレキシブルプリント基板の金属導線を圧着させるだけであった従来の方法に比べて、レーザ照射を行うという簡単な操作を加えるだけで、入出力端子の導電層をなす金属材料と前記金属粒子をなす金属材料との共晶を形成させて、これらの間の接続抵抗を大幅に低減できるとともに、接合強度を向上させることができる。
さらに、入出力端子や入出力端子部周囲の透明絶縁膜を、アクティブマトリクス基板のTFT形成と同時に形成する方法が好ましく、このような方法によれば特段の工程を増やすことなく、すなわち生産能率を落とすことなく、入出力端子や透明絶縁膜を形成することができる。
【0010】
【発明の実施の形態】
まず、本発明の第1の実施の形態を図面を参照して説明する。
図11および図12はそれぞれ、本実施の形態の液晶装置の一例を示した平面図およびそのH−H′線に沿う断面図である。また図10は、本実施の形態の液晶装置におけるアクティブマトリクス基板の構成を模式的に示すブロック図である。
図10に示すように、アクティブマトリクス基板2は、透明な絶縁基板上にデータ線90および走査線91等が形成されて成っている。走査線91には各画素において画素電極に接続される画素用TFT10のゲートが接続し、データ線90には画素用TFT10のソースが接続している。各画素には画素用TFT10を介して画像信号が入力される液晶セル94が存在する。データ線90に対しては、シフトレジスタ48、レベルシフタ85、ビデオライン87、アナログスイッチ86を備えるデータ線駆動回路60がアクティブマトリクス基板2上に形成されている。走査線91に対しては、シフトレジスタ88およびレベルシフタ89を備える走査線駆動回路70がアクティブマトリクス基板2上に形成されている。
【0011】
このような走査線駆動回路70およびデータ線駆動回路60は、N型の駆動回路用TFTおよびP型の駆動回路用TFTによって構成される。これらのTFTにはLDD構造が採用されている。
また、各画素には容量線92とゲート電極との間に保持容量40(容量素子)が形成される場合があり、この保持容量40は、液晶セル94での電荷の保持特性を高める機能を有している。なお、保持容量40は前段の走査線91との間に形成されることもある。
【0012】
このように構成されたアクティブマトリクス基板2は、図11および図12に示すようにして本実施の形態の液晶装置を構成する。
液晶装置1は、前記のアクティブマトリクス基板2と対向して対向基板3が配置され、これらの基板2,3間に液晶6が封入、挟持されて概略構成されている。対向基板3は、透明な絶縁基板300上に対向電極71および表示領域を見切りするためのマトリクス状の遮光膜98が形成されて構成されている。アクティブマトリクス基板2と対向基板3とはギャップ材含有のシール材を用いたシール層80によって所定の間隙を介して貼り合わされている。シール層80としては、エポキシ樹脂や各種の紫外線硬化樹脂などに、ギャップ材として約2μm〜約10μmの無機あるいは有機質のファイバー若しくは球を含有させたシール材を用いることができる。
【0013】
対向基板3の面積はアクティブマトリクス基板2の面積よりも小さく、アクティブマトリクス基板2の周辺部分は、対向基板3の外周縁よりはみ出た状態に貼り合わされている。対向基板3よりも外側のアクティブマトリクス基板2上には、走査線駆動回路70、データ線駆動回路60、入出力端子8、ならびに走査線駆動回路70およびデータ線駆動回路60を入出力端子8に接続するための引廻し配線75が配されている。入出力端子8にはFPC9が配線接続される。また、シール層80は一部で途切れており、この途切れ部分が液晶注入口83となっている。したがって、対向基板3とアクティブマトリクス基板2とを貼り合わせた後に、シール層80の内側領域を減圧状態にすることによって、液晶注入口83からシール層80の内側に液晶6を減圧注入することができる。液晶注入口83は液晶6を封入した後に封止剤82で封止される。なお、図12中符号100は画素電極である。
【0014】
図1は、本実施の形態における、FPC9が配線接続されていない状態の入出力端子8および引廻し配線75の周辺部を拡大して示した平面図であり、図2は図1中のA−A’線に沿う断面図、図3は図1中のB−B’線に沿う断面図である。また図4は、入出力端子8にFPC9の金属導線42を接合させる工程を模式的に示した断面図である。
入出力端子8はアクティブマトリクス基板2の一端部に配置されており、各入出力端子8から引廻し配線75が走査線駆動回路70およびデータ線駆動回路60へと伸びている。
本実施の形態において、アクティブマトリクス基板2の入出力端子8および引廻し配線75の周辺部は透明絶縁膜403で覆われている。透明絶縁膜403は引廻し配線75の周辺部28を覆うように形成されており、かつ図2に示すように引き廻し配線75上にも形成されている。
【0015】
図3に示されるように、入出力端子8は、石英基板やガラス基板などからなる透明な絶縁基板200、シリコン酸化膜からなる下地保護膜201、および酸化シリコンからなる絶縁膜14が順次積層された上に形成されている。入出力端子8は、絶縁膜14上に設けられた第1の導電層81aと、その上に設けられた第2の導電層81bと、その上に設けられたインジウム錫酸化物層4(以下、ITO( Indium Tin Oxide )層という)とから構成されている。隣り合う入出力端子8の間には透明絶縁膜403が設けられ、透明絶縁膜403の上面が入出力端子8の上面よりも高くなるように透明絶縁膜403が厚く形成されている。入出力端子8上には透明絶縁膜403は無く、そこは透明絶縁膜403の開口部84となっている。この開口部84における透明絶縁膜403の内壁と入出力端子8の上面がITO層4で覆われている。
【0016】
透明絶縁膜403に使用する透明樹脂はアクリル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、フェノール樹脂等透明で絶縁性のものであれば特に制限はない。アクティブマトリクス基板2上に薄膜トランジスタを製造の際に形成する平坦化膜あるいは層間絶縁膜と同じ膜を透明絶縁膜として使用することができる。
本実施の形態では、後述するように入出力端子8の形成をTFTの形成と同時に行ったので、入出力端子8の導電層として、TFTのゲート電極と同じ材料からなる第1の導電層81aとソース・ドレイン電極と同じ材料からなる第2の導電層81bの2層を有している。また図3中符号401は下層側層間絶縁膜、402は上層側層間絶縁膜であり、いずれも入出力端子8の形成をTFTの形成と同時に行ったために形成されたものである。また、透明絶縁膜403の開口部84は上部ほど広くなって摺鉢状となっている。
【0017】
このような構成の入出力端子8には、図4に示すようにしてFPC9が配線接続されている。図4において、入出力端子8上に積層されているのは、図13(b)に示すような、FPC9の末端部において金属導線42の下面の合成樹脂層41を剥離し、ここに接着剤44に金属粒子43を分散してなる接着テープ45を貼り付けたものである。そして、FPC9がこの接着テープ45を介して入出力端子8の上面に加熱圧着されており、接着テープ45の接着剤44は加熱により軟化されて入出力端子8の上面に密着した接着層45aとなっている。またFPC9の加熱圧着後、透明絶縁基板200側から入出力端子8と金属粒子43との接合部分に向かってレーザ光が照射され、レーザ光が照射された領域には溶融部分180(図4中斜線で示す)が形成される。
【0018】
本実施の形態において、FPC9の金属導線42は銅(Cu)からなり、入出力端子8の導電層81a、81bはクロム(Cr)からなり、接着テープ45中の金属粒子43はニッケル(Ni)からなっている。入出力端子8上に接着テープ45を介してFPC9が圧着された状態においては、導電層(Cr)81a、81b上にITO層4が積層され、その上に金属粒子(Ni)43を含有する接着剤層45aを挟んで金属導線(Cu)42が積層された状態となっている。そして、これらの積層部分に透明絶縁基板200側からレーザ光が照射されると、レーザ光は透明絶縁基板200、シリコン酸化膜からなる下地保護膜201、および酸化シリコンからなる絶縁膜14を透過して上記積層部分に照射される。レーザとしてはYAGレーザが好ましく用いられる。レーザ光が照射された領域は、Ni−Crの共晶点(1345℃)よりも高い温度にまで昇温され、溶融部分180が形成される。溶融部分180においては、ITO層4が溶融してIn−Sn合金層となるとともに、導電層(Cr)81a、81bおよび金属粒子(Ni)43も溶融し、金属粒子(Ni)43の一部はITO層4を貫通して導電層(Cr)81a、81bに達し、Ni−Crの共晶が形成される。また金属粒子43がITO層4を貫通していない部分では、導電層81a、81bとITO層4すなわち溶融したIn−Sn合金層との界面、およびこのIn−Sn合金層と金属粒子43との界面でそれぞれ溶融接合が生じる。さらに金属粒子43どうしの界面や、金属粒子43とFPC9の金属導線42との界面においても溶融接合が生じる。
したがって、入出力端子8と金属粒子43との接合部分においては、Cr(導電層81a、81b)とNi(金属粒子43)とが共晶を形成している部分と、Cr層(導電層81a、81b)、ITO層4が溶融してなるIn−Sn層、およびNi層(金属粒子43)がこの順に積層され、互いに溶融接合されている部分とが混在している。
【0019】
次に、本実施の形態の液晶装置の製造方法について説明する。本実施の形態では以下のようにして、アクティブマトリクス基板2のTFTの製造工程に合わせて、TFTを形成すると同時に入出力端子8および透明絶縁膜403を形成する。図5ないし図7は、本実施の形態の液晶装置の製造方法を工程順に示した断面図である。
なお、ここでは3種類のTFTを具備したアクティブマトリクス基板の例を挙げて説明する。たとえば、図10に示す液晶装置のアクティブマトリクス基板2には、LDD構造を有するN型の画素スイッチング用TFT、LDD構造を有するN型の駆動回路用TFTおよびセルフアライン構造を有するP型の駆動回路用TFTの3種類のTFTが設けられている。以下の説明において、不純物濃度はいずれも、活性化アニール後の不純物濃度で表されている。
【0020】
まず、図5(a)に示すように、石英基板やガラス基板などからなる透明な絶縁基板200の表面に、シリコン酸化膜からなる下地保護膜201を形成する。次に、プラズマCVD法などを用いてアモルファスシリコン膜202を形成した後、レーザアニール法または急速加熱法により結晶粒を成長させてポリシリコン膜とする。
【0021】
次に、図5(b)に示すように、ポリシリコン膜をフォトリソグラフィ法によってパターニングして、画素用TFT、N型の駆動回路用TFTおよびP型の駆動回路用TFTの各形成領域に島状のシリコン膜10a、20aおよび30aを残す。
【0022】
次に、TEOS−CVD法、プラズマCVD法、熱酸化法などにより、シリコン膜の全面に厚さが約30nm〜約200nmのシリコン酸化膜からなる絶縁膜14を形成する(第1のゲート絶縁膜形成工程)。ここで、熱酸化法を利用して絶縁膜14を形成する際には、この工程でシリコン膜10a、20a、30aの結晶化も行い、これらのシリコン膜をポリシリコン膜とすることも可能である。
チャネルドープを行う場合には、たとえば、このタイミングで約1×1012cm-2のドーズ量でボロンイオンを打ち込む。その結果、シリコン膜10a、20a、30aは、不純物濃度が約1×1017cm-3の低濃度P型のシリコン膜となる。N型にはリンイオンを1×1012cm-2程度打ち込み、低濃度N型シリコンとする。
【0023】
次に、図5(c)に示すように、絶縁膜14の全表面に、ドープドシリコン、シリサイド膜やアルミニウム膜、クロム膜、タンタル膜などの金属膜からなるゲート電極形成用導電膜150を形成する。ゲート電極形成用導電膜150の厚さはおおむね200nm程度である。次に、ゲート電極形成用導電膜150の表面にパターニング用マスク551を形成し、この状態でパターニングを行なって、図5(d)に示すように、駆動回路用TFTの側にゲート電極35を形成する(第1のゲート電極形成工程)。この際に、N型の画素用TFTおよびN型の駆動回路用TFTの側では、ゲート電極形成用導電膜150がパターニング用マスク551で覆われているので、ゲート電極形成用導電膜150はパターニングされない。又、入出力端子形成領域もパターニングされない。
【0024】
次に、図5(e)に示すように、P型の駆動回路用TFTの側のゲート電極35、およびN型の画素用TFTおよびN型の駆動回路用TFTの側に残したゲート電極形成用導電膜150をマスクとして、ボロンイオン(第2導電型/P型)を約1×1015cm-2ドーズ量(高濃度)でイオン注入する(高濃度第2導電型不純物導入工程)。その結果、不純物濃度が1×1020cm-3の高濃度のソース・ドレイン領域31、32がゲート電極35に対してセルフアライン的に形成される。ここで、ゲート電極35で覆われていた部分がチャネル形成領域33となる。
【0025】
次に、図6(a)に示すように、P型の駆動回路用TFTの側を完全に覆い、かつ、N型の画素用TFTおよびN型の駆動回路用TFTの側のゲート電極形成領域を覆うレジストマスクからなるパターニング用マスク552を形成する。この時同時に、入出力端子8の形成領域を覆うレジストマスクからなるパターニングマスク553も形成しておく。
【0026】
次に、図6(b)に示すように、パターニング用マスク552、553を使用してゲート電極形成用導電膜150をパターニングし、N型の画素用TFTおよびN型の駆動回路用TFTのゲート電極15、25と、入出力端子8用の第1の導電層81aを形成する(第2のゲート電極形成工程)。このパターニングの際には、パターニング用マスク552、553で覆われているゲート電極形成用導電膜150に横方向のエッチング(サイドエッチング)が起こる。このため、ゲート電極15、25および入出力端子8の第1の導電層81aはパターニング用マスク552よりも幅方向および長さ方向のいずれにおいても小さくなる。
この第2のゲート電極形成工程において、ゲート電極形成用導電膜150に積極的にサイドエッチングを進行させるという観点からすれば、第2のゲート電極形成工程では、ウェットエッチング、あるいはプラズマエッチングなどといった等方性を有するエッチング方法が好ましい。
【0027】
次に、パターニング用マスク552、553を残したまま、リンイオン(第1導電型/N型)を1×1015cm-2のドーズ量(高濃度)でイオン注入する(第1の高濃度第1導電型不純物導入工程)。その結果、パターニング用マスク552に対してセルフアライン的に不純物が導入され、10a、20a中に高濃度ソース・ドレイン領域112、122、212、222が形成される。ここで、シリコン膜10a、20bのうち、高濃度のリンが導入されない領域は、ゲート電極15、25で覆われていた領域よりも広い。すなわち、シリコン膜10a、20aのうち、ゲート電極15、25と対向する領域の両側には高濃度ソース・ドレイン領域112、122、212、222との間に高濃度のリンが導入されない領域111,121,211,221が形成される。
【0028】
次に、図6(c)に示すように、パターニング用マスク552及び553を除去し、この状態でリンイオンを1×1013cm-2のドーズ量(低濃度)でイオン注入する(低濃度第1導電型不純物導入工程)。その結果、シリコン膜10a、20aにはゲート電極15、25に対してセルフアライン的に低濃度の不純物が導入され、低濃度ソース・ドレイン領域111、121、211、221が形成される。なお、ゲート電極15、25と重なる領域にはチャネル形成領域13、23が形成される。
【0029】
次に、図6(d)に示すように、ゲート電極15、25、35および入出力端子8の表面側に下層側層間絶縁膜401を形成した後、フォトリソグラフィ法によってパターニングして所定のソース電極位置、ドレイン電極位置、および入出力端子位置にコンタクトホールを形成する。次に、この上からアルミニウム膜、クロム膜やタンタル膜などの金属膜を用いてソース電極16,26,36、ドレイン電極17,27および入出力端子8の第2の導電層81bとなるソース・ドレイン形成用導電膜160を形成する。ソース・ドレイン形成用導電膜160の厚さはおおむね200〜300nm程度である。ソース電極16,26,36、ドレイン電極17,27および入出力端子8の位置の表面にパターニング用マスク554及び555を形成した後、この状態でパターニングを行って、図6(e)に示すソース・ドレイン電極16、17、26、27、36および入出力端子8の第2の導電層81bを形成する。
【0030】
次に、図7(a)に示すように、窒化珪素等からなる上層側層間絶縁膜402を形成した後、TFT形成領域では各素子の凹凸の影響を緩和して素子を保護するために透明絶縁膜からなる平坦化膜404を形成する。これと同時に、同じ材料で入出力端子部分にも図7(a)に示すように透明絶縁膜403を形成する。透明絶縁膜403の厚さは1〜3μm程度が良い。
次いでドレイン電極部の平坦化膜404をフォトリソグラフィ法によって除去した後、上層側層間絶縁膜402をフォトリソグラフィ法によって除去してコンタクトホールを形成する。この際、同時に入出力端子部の透明絶縁膜403および上層側層間絶縁膜402も除去して入出力端子部に開口部84を設ける(図7(b)参照)。
続いて、図7(c)に示すように、ITOのスパッタリング等によりTFT領域にはドレイン電極と接続する画素電極100を形成する。これと同時に、入出力端子部における開口部84の内壁と第2の導電層81bの上面上にITO層4を形成する。この後、TFT領域には配向膜を塗布し、ラビング処理を行う。
【0031】
このようにして作製されたアクティブマトリクス基板2は、前述のように対向基板3、液晶6等と組み合わされて液晶装置に組み立てられ、アクティブマトリクス基板2の入出力端子8には次のようにしてFPC9が実装される。
予め、FPC9の末端部において金属導線42の下面の合成樹脂層41を剥離し、ここに接着剤44に金属粒子43を分散してなる接着テープ45を貼り付けておく。そして、図4に示すように、アクティブマトリクス基板2の入出力端子8上にFPC9の金属導線42を重ね合わせ、これらを加熱圧着する。この加熱圧着は、少なくともアクティブマトリクス基板2とFPC9とが互いに位置ずれしない程度に行えばよいが、接着テープ45の接着剤44が熱によって軟化して流動する程度に加熱するとともに、アクティブマトリクス基板2とFPC9が互いに近づく向きに加圧して入出力端子8と金属導線42との間の接着剤44を両側にはみ出させ、金属粒子43が入出力端子8および金属導線42に接触するように圧着を行うことが好ましい。
次いで、透明な材料からなる絶縁基板200、下地保護膜201、および絶縁膜14を介して、入出力端子8に向かってレーザ光を照射する。このレーザ光の照射は、少なくとも入出力端子8の導電層81a、81bと金属粒子43とが共晶を形成する程度に行う必要がある。ただし、レーザ光の照射量が多すぎると導電層81a、81bgが蒸発してしまうことがある。
例えば、透明絶縁基板200と下地保護膜201と絶縁膜14の厚さの合計が0.7mm程度であり、入出力端子8上にFPC9を圧着させた状態で、導電層(Cr)81a、81bの厚さが400nm、ITO層4の厚さが100nm、ITO層4とFPC9の金属導線42との間の接着剤層45aの厚さが0.2〜0.3mmである場合には、レーザ光の照射量は約10mW/cm2とするのが好ましい。レーザ光の照射量は例えば照射面積で調整することができる。
レーザ光の照射は、入出力端子8の少なくとも一部に対して行えばよく、1個の入出力端子8においてレーザ光が照射された部分と照射されていない部分とが混在していてもよい。
このようにしてレーザ光の照射を行うことにより、入出力端子8と金属粒子43との接合部分においては、Cr(導電層81a、81b)とNi(金属粒子43)との共晶が形成される。また、これと同時に、Cr層(導電層81a、81b)とITO層4が溶融してなるIn−Sn層との界面、およびこのIn−Sn層とNi層(金属粒子43)との界面において溶融接合が生じる。
【0032】
本実施の形態によれば、アクティブマトリクス基板2にFPC9を実装する工程で、入出力端子8上に、金属粒子43を含有する接着剤層45aを介してFPC9の金属導線42を圧着させた状態で、透明絶縁基板200側からレーザ光を照射することにより、入出力端子8の導電層81a、81bの一部と金属粒子43との共晶が形成されるので、入出力端子8と金属粒子43とが圧着により接合されている従来の構成に比べて接続抵抗が低減される。したがって、入出力端子8とFPC9との接合部分における電力ロスが小さくなり、消費電力の低減化を実現できる。
またレーザ光の照射により、導電層81a、81bとITO層4が溶融してなるIn−Sn層との界面、およびこのIn−Sn層と金属粒子43との界面において溶融接合を生じせしめ、さらに金属粒子43とFPC9の金属導線42との界面においても溶融接合が生じせしめることができるので、従来の構成に比べて接続抵抗を低減することができる。また従来の構成に比べて、これらの各界面における接合強度が向上して機械的強度が向上するとともに、接合部分の経時的劣化も小さくなるので、接合の信頼性が高い。
例えば、本実施の形態において、入出力端子8にレーザ照射することにより、端子抵抗が従来の加熱圧着した場合の1/20以下に低減する。
【0033】
また、隣り合う入出力端子8の間に透明絶縁膜403が設けられているので、これによって、隣り合う入出力端子8間に、接着剤44中の金属粒子43が多く入ることに起因してショートするのを防止することができる。
さらに入出力端子8の周辺部が、透明絶縁膜403で覆われているので、配向膜のラビング工程や基板の切断工程で発生する絶縁物の屑が、透明絶縁膜403の側壁で捕捉されて入出力端子8の上面には到達せず、このような絶縁物の屑によってFPC9との接続が阻害されることがない。
さらに本実施の形態では、引き廻し配線75の周辺部28にも透明絶縁膜403が設けられているので、実装工程において引廻し配線75が保護される。
また本実施の形態では、アクティブマトリクス基板2上のTFTの形成に併せて、入出力端子8及び透明絶縁膜403を同時に形成したので、生産効率が良い。
【0034】
図8に本発明の第2の実施の形態における入出力端子周辺部を示す。本実施の形態が前記第1の実施の形態と異なる点は、入出力端子8と透明絶縁膜403との間に窪み406を設けた点であり、その他の構成は第1の実施の形態と同様である。ITO層4は、透明絶縁膜403の開口部84の内壁、窪み406の内面、入出力端子8の上面に連続して形成されている。
窪み406は、透明絶縁膜403をエッチングして開口部84を形成する際に、オーバーエッチングすることにより、第2の導電層81bが残り、第2の導電層81bの周囲のみ深くエッチングされることによって形成される。
本実施の形態によれば、前記第1の実施の形態と同様の作用効果が得られるとともに、入出力端子8の周辺に窪み406が設けられているので、配向膜のラビング工程や基板の切断工程で発生する絶縁物の屑が窪み406に落ちて確実に捕捉される。したがって、FPC9を実装する際に、絶縁物の屑が原因となって接触不良を起こしたり、接触抵抗が増加するのが確実に防止されるという効果が得られる。
【0035】
図9に本発明の第3の実施の形態における入出力端子周辺部を示す。本実施の形態が前記第1の実施の形態と異なる点は、透明絶縁膜403に溝407が設けてある点であり、その他の構成は第1の実施の形態と同様である。
溝407は、透明絶縁膜403をパターニングして開口部84を設けるのと同時に、入出力端子間の透明絶縁膜403の溝407となる部分もパターニングして除去することによって形成できる。
本実施の形態によれば、前記第1の実施の形態と同様の作用効果が得られるとともに、FPC9の金属導線42と入出力端子8上とを加熱圧着させる際に、軟化して流動する接着剤44が溝407に収容され、開口部84の入出力端子8上に流れ込むのを防ぐ効果が得られる。
溝407の形状や幅または深さ等には特に制限はなく、できるだけ広く深くして接着材を充分収容できるようにすることが好ましい。
【0036】
なお本実施の形態において、FPC9の金属導線42を構成する金属材料としては銅が用いられているが、銅以外にもスズ、、銀等を用いることが可能である。また本発明においては、入出力端子8の導電層81a、81bがクロムからなり、接着テープ45の金属粒子43がニッケルからなる組み合わせ好適であるが、これら以外にも液晶装置における入出力端子8の導電層、および接着テープ45の金属粒子43としてそれぞれ使用可能な金属材料であって、レーザ照射によって共晶を形成する材料の組み合わせであれば使用可能である。さらに、入出力端子8の導電層は第1の導電層81aおよび第2の導電層81bの2層からなるが、導電層の構成は特に限定されず、製造が可能であれば1層で構成してもよい。
【0037】
【発明の効果】
本発明によれば、液晶装置の入出力端子に金属粒子を含有する接着剤層を介してFPCの金属導線を接合させる際に、入出力端子と金属粒子との接合部分において、入出力端子の導電層と金属粒子との共晶が形成されているので、従来のように導電層上のインジウム錫酸化物層に金属粒子が接触している接合構造に比べて接続抵抗が低減され、抵抗値のばらつきも小さくなる。また接合強度も向上し、接合部分における経時的劣化も少ないので、入出力端子とFPCとの接合における信頼性が高い。
また入出力端子部周辺に透明絶縁膜を被覆することにより、入出力端子8間のショートや、入出力端子上に絶縁物の屑が付着するのを防止して、入出力端子とFPCとの接触不良や接触抵抗の増加を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に係る液晶装置の入出力端子部の一例を示す平面図である。
【図2】 図1のA−A’線に沿った断面図である。
【図3】 図1のB−B’線に沿った断面図である。
【図4】 本発明に係る液晶装置の入出力端子にフレキシブルプリント基板を実装する工程を模式的に示した断面図である。
【図5】 (a)〜(e)は図1に示す液晶装置の入出力端子の製造方法を示す工程断面図である。
【図6】 (a)〜(e)は図1に示す液晶装置の入出力端子の製造方法において、図4に示す工程に続いて行う各工程を示す工程断面図である。
【図7】 (a)〜(c)は図1に示す液晶装置の入出力端子の製造方法において、図5に示す工程に続いて行う各工程を示す工程断面図である。
【図8】 本発明に係る液晶装置の入出力端子部の他の例を示す断面図である。
【図9】 本発明に係る液晶装置の入出力端子部の他の例を示す断面図である。
【図10】 本発明に係る液晶装置のアクティブマトリクス基板の例を示すブロック図である。
【図11】 本発明に係る液晶装置の例を示す平面図である。
【図12】 図11のH−H’線に沿った断面図である。
【図13】 フレキシブルプリント基板を説明する図である。
【図14】 入出力端子とフレキシブルプリント基板との接合状態を示す図である。
【符号の説明】
1・・・液晶装置、2・・・アクティブマトリクス基板、
4・・・インジウム錫酸化物(ITO)層、8・・・入出力端子、
9・・・ フレキシブルプリント基板(FPC)、10・・・画素用TFT、
14・・・絶縁膜、41・・・合成樹脂層、42・・・金属導線、43・・・金属粒子、
44・・・接着剤、45・・・接着テープ、45a・・・接着剤層、
81a・・・第1の導電層、81b・・・第2の導電層、84・・・開口部、
90・・・データ線、91・・・走査線、100・・・画素電極、180・・・溶融部分、
403・・・ 透明絶縁膜。
Claims (7)
- 基板上にマトリクス状に形成された複数の走査線及び複数のデータ線と、前記走査線及びデータ線に接続されたスイッチング素子と、前記スイッチング素子に接続された画素電極と、入出力端子とを有してなる液晶装置であって、
前記入出力端子が、導電層と、該導電層上に形成されたインジウム錫酸化物層を有し、該インジウム錫酸化物層上には、金属粒子を含有する接着剤層を介してフレキシブルプリント基板の金属導線が接合されており、かつ前記入出力端子と前記金属粒子との接合部分において、前記導電層をなす金属材料と前記金属粒子をなす金属材料との共晶が形成されていることを特徴とする液晶装置。 - 前記入出力端子と前記金属粒子との接合部分において、前記導電層をなす金属材料と前記金属粒子をなす金属材料との共晶が形成されている部分と、前記導電層と、前記インジウム錫酸化物層が溶融してなるインジウム−錫合金層とが溶融接合され、かつ該インジウム−錫合金層と前記金属粒子とが溶融接合されている部分とが混在していることを特徴とする請求項1記載の液晶装置。
- 前記入出力端子の導電層がクロム(Cr)からなり、前記金属粒子がニッケル(Ni)からなることを特徴とする請求項1または請求項2のいずれかに記載の液晶装置。
- 前記入出力端子の周辺部が透明絶縁膜で覆われていることを特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれかに記載の液晶装置。
- 前記透明絶縁膜の上面が前記入出力端子の上面よりも高く、前記入出力端子上は透明絶縁膜が無い開口部であり、該開口部における前記透明絶縁膜の内壁と前記入出力端子の上面に前記インジウム錫酸化物層が形成されていることを特徴とする請求項4記載の液晶装置。
- 透明絶縁基板上に入出力端子となる第1の導電膜を成膜し、該第1の導電膜をパターニングすることにより入出力端子の第1の導電層を形成する工程と、
前記入出力端子の第1の導電層形成後、基板上に絶縁膜を成膜し、入出力端子部分の該絶縁膜を除去した後、該基板上に第2の導電膜を成膜し、該第2の導電膜をパターニングすることにより入出力端子の第2の導電層を形成する工程と、
前記入出力端子の第2の導電層の上を含む入出力端子周辺部に透明絶縁膜を成膜し、該透明絶縁膜をパターニングすることにより入出力端子部上に開口部を形成する工程と、
前記開口部の内面および前記入出力端子の第2の導電層上にインジウム錫酸化物層を形成する工程を経て前記入出力端子を形成する工程と、を備え、
前記入出力端子にフレキシブルプリント基板を実装する際に、入出力端子上に、金属粒子を含有する接着剤層を介してフレキシブルプリント基板の金属導線を圧着させた状態で、前記透明絶縁基板側からレーザ光の照射を行って、前記入出力端子の第1および第2の導電層をなす金属材料と前記金属粒子をなす金属材料との共晶を形成することを特徴とする液晶装置の製造方法。 - 前記第1の導電層が薄膜トランジスタのゲート電極を構成する導電層であり、前記第2の導電層が薄膜トランジスタのソース電極およびドレイン電極を構成する導電層であって、前記入出力端子の形成を、前記透明絶縁基板上に薄膜トランジスタを形成するのと同時に行うことを特徴とする請求項6記載の液晶装置の製造方法。
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