JP5026032B2

JP5026032B2 - 液晶表示装置とその製造方法

Info

Publication number: JP5026032B2
Application number: JP2006244215A
Authority: JP
Inventors: 隆弘藤沢; 関口　　金孝
Original assignee: Citizen Finetech Miyota Co Ltd
Current assignee: Citizen Finetech Miyota Co Ltd
Priority date: 2005-12-28
Filing date: 2006-09-08
Publication date: 2012-09-12
Anticipated expiration: 2026-09-08
Also published as: JP2007199664A

Description

本発明は、液晶表示装置とその製造方法に関するものである。

一般に、ＬＣＯＳと呼ばれる液晶表示装置は、表面に画素電極が形成されたシリコン基板と、それに相対し表面に対向電極が形成されたガラス基板を所定の位置関係で貼り合わせ、前記基板間に液晶を注入した液晶表示パネルを回路基板上に実装し、画素電極と対向電極間に電位差を与え、液晶の配向を制御することにより各種表示を得ている。

前記液晶表示装置の画素電極への電位の供給は、シリコン基板と回路基板上の導電パッド（電極）をワイヤーで接続し、電気的に導通させることで実現している。一方、対向電極への電位の供給は、ガラス基板と回路基板間に導電媒体（例えば、熱硬化性導電性樹脂であり、例えば銀ペースト、以下同じ）などを塗布し、ガラス基板に形成された対向電極と回路基板上の導電パッドを電気的に導通させることで実現している。

図２は従来技術による液晶表示装置の一部の断面図であり、図３は配向膜の一部を除去した断面図である。シリコン基板１とガラス基板２は回路基板５上の配線パターン（電極）８と導通をとるため、液晶９を介し、ずれた位置関係で貼り合わされている。シリコン基板１に形成された画素電極６は、ワイヤー（不図示）によって回路基板５の配線パターン８と接続されている。また、ガラス基板２に形成された透明電極である対向電極（一般的にはＩＴＯ膜）７は、導電媒体４によって回路基板５の配線パターン８と接続され、画素電極６とはそれぞれ異なった電位を供給される。（例えば特許文献１）

前記シリコン基板１とガラス基板２間に液晶９が挟持されるが、液晶９と接する面には、液晶９を配向するための配向膜３が形成されている。配向膜３は電極６、７が形成された基板１、２の表面にポリイミド膜をスピンコートにより形成し、表面をラビングして形成される絶縁膜である。

図２に示すように導電媒体４は配向膜３と配線パターン８の間に塗布されるので、導電媒体４に含まれるフィラーと対向電極７は電気的に接続されにくい。そこで図３に示すように導電媒体４を塗布する部分の配向膜３をエッチング等で除去するか、導電媒体４を塗布する部分に配向膜が付かないようにして電気的接続の信頼性を上げることになるが、いずれの方法も容易な作業ではない。

特開２００４−２７９４６０号公報（図１）

前述のように、スピンコートで形成された配向膜である絶縁膜はガラス基板の全面に形成されるため、絶縁膜１０の下に形成されているＩＴＯ膜と導電媒体との電気的接続を妨げてしまう。前記電気的接続を確実にするためにエッチング等で絶縁膜を除去しなければならない。導電媒体を塗布する部分に配向膜が付かないようにマスキングしてスピンコートすることも著しく困難である。

また、対向電極が形成されたガラス基板に形成されたＩＴＯ膜は平滑面を有しているため、導電媒体との接着強度が弱く、導電媒体の熱膨張や吸湿などにより、ＩＴＯ膜と導電媒体の接続抵抗が高くなってしまう。

第一電極基板のパッド電極と回路基板電極はとは、アルミニウムワイヤーボンディング法で接続するため、回路基板電極の表面は平滑で、金メッキされているのが一般的であり、導電媒体で接続する部分の回路基板電極も同じに形成されている。そのため、導電媒体と回路基板電極の接着強度が低く、回路基板、あるいは回路基板を固定する裏面部材、あるいは回路基板と裏面部材を接着する接着部材との熱膨張係数の差により、導電媒体と回路基板電極との界面で剥離が発生することがある。さらに、剥離が発生すると高温高湿下での駆動状態により、導電媒体中の導電フィラーが変質（電触）するので、高信頼性用の液晶表示装置には問題があった。

本発明は、対向電極の上に配向膜が存在しても容易に導電媒体との電気的接続ができ、且つ電気的接続の信頼性を確保できる液晶表示装置とその製造方法を提供するためのものである。また、回路基板電極が平滑面であっても容易に導電媒体との電気的接続ができ、且つ電気的接続の信頼性を確保できる液晶表示装置とその製造方法を提供するためのものである。

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とを備え、該第二電極基板の前記対向電極上に非導電性の配向膜が形成され、前記第一電極基板と前記第二電極基板がオフセットされ所定の間隔で貼り合わされた液晶表示パネルと、前記第二電極基板の前記対向電極と対向する面に電極を備えた回路基板とを有し、前記液晶表示パネルの前記第一電極基板側が前記回路基板に搭載され、前記第二電極基板の前記対向電極と前記回路基板の前記電極とが導電媒体で電気的に接続された液晶表示装置であって、前記第二電極基板の前記対向電極上の前記配向膜上に前記対向電極と電気的に導通するハンダ膜を形成し、該ハンダ膜に前記導電媒体を接続した液晶表示装置とする。

前記回路基板の前記電極上にハンダ膜を形成し、該ハンダ膜に前記導電媒体を接続した液晶表示装置とする。

前記第二電極基板に形成した前記ハンダ膜は、前記対向電極の組成物と同じ金属を含有するハンダである液晶表示装置とする。

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を備え、該第二電極基板の前記対向電極上に非導電性の配向膜が形成され、前記第一電極基板と前記第二電極基板がオフセットされ所定の間隔で貼り合わされた液晶表示パネルと、前記第二電極基板の前記対向電極と対向する面に電極を備えた回路基板とを有し、前記液晶表示パネルの前記第一電極基板側が前記回路基板に搭載され、前記第二電極基板の前記対向電極と前記回路基板の前記電極とが導電媒体で電気的に接続された液晶表示装置の製造方法であって、少なくとも、前記第二電極基板の前記対向電極上の前記配向膜上にハンダ膜を形成する工程と、前記対向電極に前記ハンダ膜を接続する工程と、前記液晶表示パネルの前記第一電極基板を前記回路基板に搭載する工程と、前記ハンダ膜に前記導電媒体を接続する工程と、前記回路基板の前記電極に前記導電媒体を接続する工程と、を具備する液晶表示装置の製造方法とする。

前記回路基板の前記電極に前記導電媒体を接続する工程は、前記回路基板の前記電極上にハンダ膜を形成する工程と、該ハンダ膜に前記導電媒体を接続する工程と、を具備する液晶表示装置の製造方法とする。

前記第二電極基板の前記対向電極上の前記配向膜上に前記ハンダ膜を形成する工程は、加熱部材にハンダを供給して溶融し、溶融した前記ハンダを前記配向膜に接触させることで前記配向膜を破壊すると同時に前記対向電極に溶融した前記ハンダを接触させて前記ハンダ膜を形成する液晶表示装置の製造方法とする。

配向膜上に特殊金属ハンダ膜を形成することで、特殊金属ハンダ膜により配向膜が破壊され、対向電極と特殊金属ハンダ膜が電気的に接続され、特殊金属ハンダ膜と導電媒体が電気的に接続されるので、回路基板の電極と対向電極が電気的に確実に接続される。

回路基板電極上にハンダ膜または特殊金属ハンダ膜を形成することで、ハンダ膜または特殊金属ハンダ膜に表面は平滑面でないため、ハンダ膜または特殊金属ハンダ膜と導電媒体が強固に接続されるので、界面剥離の発生を無くすことができる。また、回路基板電極上に形成する特殊金属ハンダ膜を第二電極基板に形成した特殊金属ハンダ膜と同等とすることで、両特殊金属ハンダ膜と導電媒体との密着が同等にできる。

対向電極をＩＴＯ膜、配向膜をポリイミドかＳｉＯｘ（１≦ｘ≦２）、導電媒体を導電ペーストとし、特殊金属ハンダをインジウムか錫を含有するハンダとすることにより、ＩＴＯ膜と特殊金属ハンダの電気的接続の信頼性が向上した液晶表示装置を得られる。

従来の液晶表示装置製造方法に、第二電極基板の対向電極上の配向膜上に特殊金属ハンダ膜を形成する工程を追加するだけで、電気的接続の信頼性が向上できる液晶表示装置の製造方法が得られる。

さらに、回路基板電極上にハンダ膜または特殊金属ハンダ膜を形成する工程を追加することで、回路基板電極と導電媒体の界面剥離の発生を無くすことができる液晶表示装置の製造方法が得られる。

ハンダ膜または特殊金属ハンダ膜を形成する工程で、加熱部材にハンダまたは特殊金属ハンダを供給し、該加熱部材にハンダまたは特殊金属ハンダを配向膜または回路基板電極に接触させて振動させながら前記配向膜上または回路基板電極上にハンダ膜または特殊金属ハンダ膜を形成することで、配向膜では配向膜が破壊され、対向電極と特殊金属ハンダ膜の電気的接続がより確実になされ、回路基板電極ではハンダ膜または特殊金属ハンダ膜による表面が粗面の電極が得られ、導電媒体との接着強度が確保できる。また、回路基板電極上に形成する特殊金属ハンダ膜を第二電極基板に形成した特殊金属ハンダ膜と同等とすることで、両特殊金属ハンダ膜と導電媒体との密着が同等にできる。

以下、本発明に関わる液晶表示装置を、ＬＣＯＳ型液晶表示装置に適用した場合の一実施形態について説明する。図１は本発明による液晶表示装置の一部の断面図である。図中で従来技術と同じ物は同じ符号を付してある。従来技術と異なるのは、配向膜３と導電媒体４の間に特殊金属ハンダ膜１０を形成している点である。

本発明に係わる液晶表示パネルにおけるそれぞれの膜厚は、対向電極（例えば、ＩＴＯ）が５０〜３００（１００）Å、配向膜（例えば、ポリイミド）１００〜１０００（２００〜３００）Å、特殊金属ハンダ膜（例えば、インジウムハンダ、セラソルザ（黒田テクノ））５０〜２００μｍ程度である。導電媒体は例えば銀ペーストである。ここで、括弧内の数値はより好ましい膜厚である。

図４は本発明の液晶表示装置を説明するための図で液晶表示パネルの一部の断面図であり、複数の画素電極を有する第一電極基板１と、該第一電極基板１に相対する対向電極７を有する第二電極基板２を備え、該第二電極基板２の対向電極７上には非導電性の配向膜３が形成され、前記第一電極基板１と前記第二電極基板２がオフセットされ所定の間隔で貼り合わされた液晶表示パネルである。

加熱部材（例えばハンダコテ）１１に特殊金属ハンダ（例えばセラソルザ）の糸状のものを接触して溶かしながら供給し、配向膜３上に特殊金属ハンダ膜１０を形成する。この際、配向膜７は特殊金属ハンダにより破壊され、特殊金属ハンダ膜１０と対向電極７が直接接触する部分ができる。加熱部材１１が振動していると配向膜はより破壊され、特殊金属ハンダ膜１０と対向電極７はより多くの面積で接触するようになる。対向電極７がＩＴＯ膜のような平滑膜でも特殊金属ハンダ膜１０により強固な接着が可能となる。次に図１に示すように第二電極基板２に形成された特殊金属ハンダ膜１０と回路基板５の配線パターン８を導電媒体４で電気的に接続する。

図５は特殊金属ハンダ膜なしと特殊金属ハンダ膜としてセラソルザを使用したものの信頼性試験による抵抗値変化を示す表とグラフである。信頼性試験条件は温度６０℃、湿度９０％である。特殊金属ハンダ膜の有無で比較すると、ハ特殊金属ンダ膜ありは抵抗値が低く変化が少ないことが分かる。特殊金属ハンダは対向電極の組成物と同じ金属を含有しているものがよく、本実施例ではインジウムか錫を含有しているものが望ましい。

図６は本発明による液晶表示装置の他の実施形態を示す断面図であり、図７は図６のＡ部の拡大図である。図中で前述の実施形態と同じ物は同じ符号を付してある。また、本発明の特徴部以外は省略してある。異なるのは、回路基板電極（配線パターン）８の表面にハンダ膜または特殊金属ハンダ膜１０’を形成している点である。

本実施例では、前述の実施形態の液晶表示装置を接着部材１３を介して裏面部材（例えばヒートシンク）１２に接着固定してある。回路基板電極８の表面には、ハンダ膜または特殊金属ハンダ膜（例えば、鉛フリーハンダやセラソルザ）１０’を超音波半田ごてを使用して形成してある。ハンダ膜または特殊金属ハンダ膜は１０’は表面に凹凸ができるので導電媒体との接触界面の面積が大きくできる。また、凹凸により導電媒体が食いつく（密着する）ようになる。さらに、回路基板電極８の表面が汚れている場合にもハンダまたは特殊金属ハンダにより汚れを除去することができるため、導電媒体との接続が安定する。第２電極基板であるガラス基板２側には配向膜３を破壊して対向電極７と強固に固着している特殊金属ハンダ膜１０が形成されているので、導電媒体４は特殊金属ハンダ膜１０、ハンダ膜または特殊金属ハンダ１０’間で強固な接続がなされる。特に、回路基板電極８の表面にハンダ膜または特殊金属ハンダ膜１０’が形成されているため、ハンダ膜または特殊金属ハンダ膜１０’と導電媒体が強固に接続されるので、従来技術で問題であった、回路基板、あるいは回路基板を固定する裏面部材、あるいは回路基板と裏面部材を接着する接着部材との熱膨張係数の差により、導電媒体と回路基板電極との界面で剥離が発生することや、剥離が発生による高温高湿下での駆動状態により、導電媒体中の導電フィラーが変質（電触）する等の欠点を無くすことができた。

本発明による液晶表示装置の一部の断面図従来技術による液晶表示装置の一部の断面図配向膜の一部を除去した断面図本発明の液晶表示装置を説明するための図で液晶表示パネルの一部の断面図特殊金属ハンダ膜なしと特殊金属ハンダ膜としてセラソルザを使用したものの信頼性試験による抵抗値変化を示す表とグラフ本発明による液晶表示装置の他の実施形態を示す断面図図６のＡ部の拡大図

符号の説明

１シリコン基板
２ガラス基板
３配向膜
４導電媒体
５回路基板
６画素電極
７対向電極
８配線パターン
９液晶
１０特殊金属ハンダ膜
１０’ ハンダ膜または特殊金属ハンダ膜
１１加熱部材
１２裏面部材
１３接着部材

Claims

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とを備え、該第二電極基板の前記対向電極上に非導電性の配向膜が形成され、前記第一電極基板と前記第二電極基板がオフセットされ所定の間隔で貼り合わされた液晶表示パネルと、前記第二電極基板の前記対向電極と対向する面に電極を備えた回路基板とを有し、前記液晶表示パネルの前記第一電極基板側が前記回路基板に搭載され、前記第二電極基板の前記対向電極と前記回路基板の前記電極とが導電媒体で電気的に接続された液晶表示装置であって、
前記第二電極基板の前記対向電極上の前記配向膜上に前記対向電極と電気的に導通するハンダ膜を形成し、該ハンダ膜に前記導電媒体を接続したことを特徴とする液晶表示装置。
前記回路基板の前記電極上にハンダ膜を形成し、該ハンダ膜に前記導電媒体を接続したことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
前記第二電極基板に形成した前記ハンダ膜は、前記対向電極の組成物と同じ金属を含有するハンダであることを特徴とする請求項１または２に記載の液晶表示装置。
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を備え、該第二電極基板の前記対向電極上に非導電性の配向膜が形成され、前記第一電極基板と前記第二電極基板がオフセットされ所定の間隔で貼り合わされた液晶表示パネルと、前記第二電極基板の前記対向電極と対向する面に電極を備えた回路基板とを有し、前記液晶表示パネルの前記第一電極基板側が前記回路基板に搭載され、前記第二電極基板の前記対向電極と前記回路基板の前記電極とが導電媒体で電気的に接続された液晶表示装置の製造方法であって、少なくとも、
前記第二電極基板の前記対向電極上の前記配向膜上にハンダ膜を形成する工程と、
前記対向電極に前記ハンダ膜を接続する工程と、
前記液晶表示パネルの前記第一電極基板を前記回路基板に搭載する工程と、
前記ハンダ膜に前記導電媒体を接続する工程と、
前記回路基板の前記電極に前記導電媒体を接続する工程と、
を具備することを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
前記回路基板の前記電極に前記導電媒体を接続する工程は、
前記回路基板の前記電極上にハンダ膜を形成する工程と、
該ハンダ膜に前記導電媒体を接続する工程と、
を具備することを特徴とする請求項４に記載の液晶表示装置の製造方法。
前記第二電極基板の前記対向電極上の前記配向膜上に前記ハンダ膜を形成する工程は、加熱部材にハンダを供給して溶融し、溶融した前記ハンダを前記配向膜に接触させることで前記配向膜を破壊すると同時に前記対向電極に溶融した前記ハンダを接触させて前記ハンダ膜を形成することを特徴とする請求項４または５に記載の液晶表示装置の製造方法。