JP2004151739A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】小型化とともに信頼性を高めた高性能な液晶表示装置を提供する。
【解決手段】液晶表示装置１７によれば、ガラス基板２とガラス基板３との間に液晶４を介在させ、シール部材５によって液晶４を封入させ、これによって表示領域６をなし、表示領域６の各透明電極７、８はガラス基板３の非表示領域９にまで延在させ、このような構成の液晶パネルＰ１において、ガラス基板２の上に回路基板１２を設け、回路基板１２上に駆動用ＩＣ１５を配設し、駆動用ＩＣ１５の電極端子２１と回路基板１２上の電極端子２０とをＦＰＣ２２にて接続し、駆動用ＩＣ１５の電極端子２１と表示電極端子１１とをワイヤ２３により接続する。
【選択図】 図１

Description

本発明は液晶表示パネルに対し、さらにＰＣＢ基板などの多層配線構造の回路基板と、駆動用ＩＣとを配設した液晶表示装置の改良に関するものである。

表示パネルは２枚の対向基板により表示手段を構成し、一方の基板の外側主面を表示画面としたものであって、たとえば液晶表示パネルであれば、２枚の対向基板の間に液晶を介在させることで、かかる表示手段としている。

液晶表示装置は、近年、パーソナルコンピュータ、ワードプロセッサ、テレビ、デジタルカメラ、ビデオカメラ、魚群探知機、携帯型位置測定システム（ＧＰＳ）などの表示手段として使用されているが、これに伴い小型化、低消費電力化および屋外での適用性が求められている。これに応じて反射型カラー液晶表示装置の要求が強くなっている。とくに携帯性を重視する用途においては、小型化への要望も強くなっている。

また、かかる液晶表示装置においては、駆動用ＩＣなどの一般的な実装技術としてＴＡＢあるいはＣＯＧという方式が提示されている。

しかし、ＴＡＢ方式によれば、駆動用ＩＣを搭載するフィルムキャリアの仕様がパネルごとに異なるため、部材費が高くなるという課題があった。他方のＣＯＧ方式では、ガラス基板の非表示領域に駆動用ＩＣを搭載し、配線することで、額縁の部分が広くなり、小型化の要求に応じることがむずかしかった。

そこで、多層プリント基板を使用することで、低コストかつ小型化が可能なベアチップ実装方式（通常、ＣＯＢ方式と称される）を本願出願人は提案した。

つぎにこのようなベアチップ実装方式の液晶表示装置を図５に示す。同図の液晶表示装置１によれば、走査側のガラス基板２と信号側のガラス基板３との間に液晶４を介在させ、シール部材５によって液晶４を封入させ、これによって表示領域６をなす。また、各ガラス基板２、３の各内面にはそれぞれＩＴＯなどからなる透明電極７、８をストライプ状に形成し、これら透明電極７、８上に配向膜（図示せず）を被覆している。さらに各ストライプ状の透明電極７、８が交差するように各ガラス基板２、３を対向配設する。

これら透明電極７、８はガラス基板３の非表示領域９にまで延在させている。そのために透明電極８をガラス基板３の非表示領域９にまで延在させるだけではなく、さらに透明電極７についても、両基板２、３間に設けた導電性部材などを通して、いったんガラス基板３に転移させて、さらにガラス基板３の非表示領域９にまで延在させる。そして、この非表示領域９上の延在透明電極１０の上には金属層を被覆した表示電極端子１１を形成している。

このような構成の液晶パネルＰにおいて、ガラス基板３の端面には多層配線からなるガラスエポキシ基板（多層プリント基板：ＰＣＢ基板）でもって構成した回路基板１２の端面を当接させ、ガラス基板３の一部と回路基板１２とに対しステンレスなどからなる補強板１３を当て、接着材１４（たとえば両面テープ）でもって固定する。また、回路基板１２の上には駆動用ＩＣ１５を配設し、駆動用ＩＣ１５の電極端子と金属層を被覆した表示電極端子１１とを、さらには駆動用ＩＣ１５の電極端子と回路基板１２の端子とを金、アルミニウムなどからなるボンディング用のワイヤ１６により接続している。

上記構成の液晶表示装置１においては、駆動用ＩＣ１５を回路基板１２の上に設けて、回路基板１２に入力された信号等を、さらに駆動用ＩＣ１５を通して各透明電極７、８に入力することで、画像表示がおこなわれる。

しかしながら、かかる液晶表示装置１によれば、液晶パネルＰのガラス基板３と回路基板１２との端面同士を当接させ、双方の基板を並べた構成であり、そのような並設構造にしたことで、より一層小型化するという要求を妨げていた。

また、液晶パネルＰに回路基板１２を当接させ、補強板１３を当てても、補強板１３の板面に対し垂直な方向に応力や衝撃などが加わった場合には、その方向での強度が小さいことから、装置を筐体内に搭載する前であれば、製造工程や検査工程において、搭載後であっても衝撃などの外部応力によって耐久性や信頼性が低下するという課題があった。

したがって本発明の目的は小型化とともに信頼性を高めた高性能な液晶表示装置を提供することにある。

本発明の他の目的は低コスト化を達成した液晶表示装置を提供することにある。

本発明の液晶表示装置は、２枚の対向基板の間に液晶を介在させ、さらにこの液晶をシール部材により封入させて表示領域となす表示パネルの一方基板の外側主面を表示画面となし、その内側主面の非表示領域に、表示パネルに対する信号入力用電極を引出し、さらに他方基板の外側主面上のシール部材を形成した基板端部に回路基板を配設し、該回路基板の非表示領域側端部に駆動用ＩＣを搭載して、回路基板上の電極端子と駆動用ＩＣの電極端子とを第1の接続手段により通電せしめ、かつ上記信号入力用電極と駆動用ＩＣの電極端子とをワイヤーボンディングによる第2の接続手段により通電せしめるとともに、前記駆動用ＩＣおよび前記第2の接続手段を樹脂保護層で被覆したことを特徴とする。

また、２枚の対向基板の間に液晶を介在させ、さらにこの液晶をシール部材により封入させて表示領域となす表示パネルの一方基板の外側主面を表示画面となし、その内側主面の非表示領域に、表示パネルに対する信号入力用電極を引出し、さらに他方基板の外側主面上のシール部材を形成した基板端部に回路基板を配設し、該回路基板上に駆動用ＩＣをフェイスダウン接続して、上記信号入力用電極と回路基板上の電極端子とをワイヤーボンディングによる第2の接続手段により通電せしめるとともに、前記駆動用ＩＣおよび前記第2の接続手段を樹脂保護層で被覆したことを特徴とする。

本発明の液晶表示装置によれば、表示パネルの一方基板の外側主面を表示画面となし、他方基板の外側主面上に駆動用ＩＣと回路基板とを配設したことで、従来のように回路基板と表示パネルとを並設しないことで、その配設構造が強固になり、高信頼性かつ小型化を達成した低コストの液晶表示装置が提供できた。

また、本発明によれば、反射型液晶表示装置のようにバックライトなどを使用しない反射型の液晶表示装置にすることで、表示パネルの外側主面の設計自由度が大きくなり、これにより、その外側主面や回路基板にさまざまなチップを設けることができる。たとえば、タッチパネルに用いる信号処理回路、パソコンのＣＰＵなどに関するシステムの回路等を配置することで、多様な仕様形態となり、さまざまに要求に応じられる液晶表示装置が提供できた。

以下、本発明の液晶表示装置を図１〜図４により説明する。

図１は液晶表示装置１７の概略断面図、図２と図３はそれぞれ本発明の他の液晶表示装置１８、１９の概略断面図である。また、図４は反射型液晶表示装置の具体例である。なお、図５に示す液晶表示装置１と同一箇所には同一符号を付す。

（例１）
本例の液晶表示装置１７においては、従来の液晶表示装置１に比べて、駆動用ＩＣ１５と回路基板１２とを前記他方基板としてのガラス基板２の上に配設している。

すなわち、図１に示すように走査側のガラス基板２と、このガラス基板２に比べ大きなサイズの前記一方基板である信号側のガラス基板３の間に液晶４を介在させ、シール部材５によって液晶４を封入させ、ガラス基板２、３に設けられた透明電極７、８で形成される表示領域６でもって表示画面となす。さらに従来周知のとおりに各ガラス基板２、３をストライプ状の透明電極７、８が交差するように対向配設し、透明電極８をガラス基板３の非表示領域９にまで延在させるだけではなく、さらに透明電極７についても、両基板２、３間に設けた導電性部材などを通して、いったんガラス基板３に転移させて、さらにガラス基板３の非表示領域９にまで延在させる。そして、前記信号入力用電極である延在透明電極１０上には金属層を被覆した表示電極端子１１を形成している。

このような構成の液晶パネルＰ１に対し、ガラス基板２の端部に回路基板１２を両面テープにより固定し、この回路基板１２の上に駆動用ＩＣ１５をエポキシ系の樹脂などからなる接着材によって固定している。

また、回路基板１２上の電極端子２０と駆動用ＩＣの電極端子２１とを、第1の接続手段の一例であるＦＰＣ２２によって接続し、さらに駆動用ＩＣ１５の電極端子２１と表示電極端子１１とを前記他の接続手段である第2の接続手段である金線やアルミニウム線からなるボンディング用のワイヤ２３により接続している。これら電極端子２０、２１は金やアルミニウム等により表面処理されたパッドである。

そして、ワイヤ２３や駆動用ＩＣ１５を保護するために、これらの上にエポキシ系やシリコン系の樹脂などからなる樹脂保護層２４を一括的に被覆する。

回路基板１２はたとえばガラスエポキシ基板からなり、基板内部に１種もしくは２種以上の配線層を形成した多層配線構造であって、駆動用ＩＣ１５の駆動に必要なバスラインと、電源、ロジック等の各系を層別に配線した多層基板であったり、外部から供給される各種電源や信号の処理回路を搭載する多層基板である。

さらに回路基板１２上にコネクタを設け、そのコネクタに外部からの信号入力用のＦＰＣなどでもって入力する。

回路基板１２は基板内部に１層配線もしくは２層以上の配線層を形成した多層配線構造であることで、積層数を変えることで基板面の面積を適宜変えることができる。

かくして上記構成の液晶表示装置１７によれば、回路基板１２をガラス基板２の端部、とくにシール部材５を形成した領域に設けて、さらに回路基板１２上に駆動用ＩＣ１５を搭載しているので、従来のように回路基板１２を液晶パネルＰに並設しなくなったことで小型化が達成できた。また、ワイヤ２３のように段差のある構造、即ち、シール部材5、他方のガラス基板2、回路基板１２、駆動用IC１５の厚みにより生じる段差があっても、第2の接続手段であるワイヤーボンディングを用いることで接続が容易にでき、さらに高い信頼性が得られた。また、図1に示すように駆動用ＩＣ１５が配設される部位が、回路基板１２の非表示領域側端部であるため、ワイヤ２３を他方のガラス基板2、回路基板１２の角部に衝突させることなく接続できる。また、このワイヤーボンディングを施す際に、下向きに加重が付与されるが、駆動用ＩＣ１５の下部にはシール部材5を存在しているため、ボンディングを確実に行えるとともに、液晶４の厚みが変動することが一切ない。そして、ガラス基板２上に回路基板１２を載置した構造であれば、回路基板１２が強固に設置でき、これによって信頼性が顕著に高められ、生産歩留りが高くなり、その結果、低コスト化を達成できた。

（例２）
（例１）の液晶表示装置１７においては、回路基板１２上の電極端子２０と駆動用ＩＣの電極端子２１とをＦＰＣ２２によって接続したが、このような接続手段に代えて、本例の液晶表示装置１８によれば、ワイヤ２５によるワイヤーボンディングをおこなっている。その他の構成は液晶表示装置１７と同じである。

上記構成の液晶表示装置１８においても、回路基板１２をガラス基板２の上に設けて、さらに駆動用ＩＣ１５を回路基板１２上に搭載しているので、従来のように回路基板１２を液晶パネルＰに並設しなくなったことで小型化が達成できた。また、ワイヤ２５とワイヤ２３によるワイヤーボンディングをおこなうことで、容易かつ高信頼性の接続ができ、さらに低コストになった。そして、ガラス基板２上に回路基板１２を載置した構造であることで、その強固な設置状態でもって信頼性が顕著に高められ、生産歩留りが高くなり、低コスト化を達成できた。また、ワイヤ２３およびワイヤ２５によるワイヤーボンディングをおこなうことで、同一工程で接続が可能となり、容易かつ高信頼性の接続ができ、さらに低コストになった。

（例３）
（例１）の液晶表示装置１７や（例２）の液晶表示装置１８においては、駆動用ＩＣ１５をワイヤーボンディングにより電気的に接続しているが、これに代えて液晶表示装置１９によれば、フェイスダウンボンディング接続でもって電気的に接続している。

すなわち、図３に示すように走査側のガラス基板２と、このガラス基板２に比べ大きなサイズの前記一方基板である信号側のガラス基板３の間に液晶４を介在させ、シール部材５によって液晶４を封入させ、ガラス基板２、３に設けられた透明電極７、８で形成される表示領域６でもって表示画面となす。さらに各ガラス基板２、３をストライプ状の透明電極７、８が交差するように対向配設し、前述のとおり透明電極８をガラス基板３の非表示領域９にまで延在させ、さらに透明電極７についても両基板２、３間に設けた導電性部材などを通してガラス基板３の非表示領域９にまで延在させ、そして、前記信号入力用電極である延在透明電極１０上に金属層を被覆した表示電極端子１１を形成している。

このような構成の液晶パネルＰ１に対し、ガラス基板２の端部に回路基板１２を両面テープにより固定し、この回路基板１２の上に駆動用ＩＣ１５をフェイスダウンによって電気的に接続し、固定している。

また、回路基板１２上には、このようなファイスダウン用の電極端子２０を設けて、駆動用ＩＣ１５の電極端子２６と直に接続している。さらに回路基板１２上には他方の電極端子２７も設けて、接続手段である金線やアルミニウム線からなるボンディング用のワイヤ２３により表示電極端子１１と接続している。これら電極端子２０、２６、２７は金やアルミニウム等により表面処理されたパッドである。そして、ワイヤ２３や駆動用ＩＣ１５を保護するために、これらの上にエポキシ系やシリコン系の樹脂などからなる樹脂保護層２４を一括的に被覆する。

かくして上記構成の液晶表示装置１９によれば、回路基板１２をガラス基板２の端部、とくにシール部材５を形成した領域に設けて、さらに回路基板１２上に駆動用ＩＣ１５をフェイスダウンしているので、従来のように回路基板１２を液晶パネルＰに並設しなくなったことで小型化が達成できた。また、ワイヤ２３のように段差のある構造におけるワイヤーボンディングであれば、その接続が容易にでき、さらに高い信頼性が得られた。そして、ガラス基板２上に回路基板１２を載置した構造であれば、回路基板１２が強固に設置でき、これによって信頼性が顕著に高められ、生産歩留りが高くなり、その結果、低コスト化を達成できた。

〔好適例〕
（例１）の液晶表示装置１７、（例２）の液晶表示装置１８および（例３）の液晶表示装置１９のいずれの構成においても、ガラス基板２の上に回路基板１２や駆動用ＩＣ１５を配設した構成においては、ガラス基板２の厚みを薄くすることによりワイヤ２３によるワイヤーボンディング実装が容易になる。

本発明者が繰り返しおこなった実験によれば、ガラス基板２の厚みと駆動用ＩＣ１５の厚みの合計をｄとすると、好ましい範囲としてはｄ≦１．１ｍｍ以下、さらにはｄ≦０．７ｍｍにすると、ワイヤーボンディング実装が容易になることがわかった。

なお、以上の各例においては、信号側のガラス基板２の端部に駆動用ＩＣ１５をエポキシ系の樹脂からなる接着材でもって固定した例で説明したが、走査側のガラス基板２と信号側のガラス基板３のサイズを逆にして、ガラス基板２上に非表示領域９を形成した構成であっても、同様な作用効果が得られる。すなわち、透明電極７をガラス基板２の非表示領域９にまで延在させ、さらに透明電極８についても両基板２、３間に設けた導電性材料などを通して、いったんガラス基板２の非表示領域９にまで延在させ、そして、前記信号入力電極である延在透明電極１０上には金属層を被覆した表示電極端子１１を形成した構成でもよい。

液晶パネルＰ１各液晶表示装置１７、１８、１９については、いずれも液晶パネルＰ１を透過型液晶表示構造もしくは反射型液晶表示構造にすればよいが、とくに反射型液晶表示構造において効果的に適用できる。

すなわち、透過型液晶表示構造であれば表示領域の背面にはバックライトを配設する必要があり、バックライトの透過光を妨げるような構成は取ることができないが、反射型液晶表示構造であれば、その制約を受けないため、任意の背面領域に回路基板を実装することができ、しかも、表示装置全体の薄型化を達成できる。

以下、このような反射型液晶表示構造の一例を図４に示す。同図においては、カラー液晶表示の反射型構造である。反射型液晶パネルＰ１では、バックライトを使用しないことで明るい表示を得るために、あらゆる角度からの入射光に対し、広い散乱角度でもって光出射させる必要があり、そのために基板内側主面に鏡面の反射板を設けることに加えて、さらに装置前面に散乱性のフィルムを配する、いわゆる機能分離型があり、他方、後方に配設した基板の内側主面に対し凹凸形状の光反射層を形成した散乱反射型があるが、いずれも本発明の反射型液晶表示構造に含まれる。

そこで、機能分離型の液晶パネルＰ１でもって説明する。ガラス基板２の上にアルミニウム金属やクロム金属などからなる光反射層２８を被覆し、光反射層２８上にカラーフィルタ２９を形成し、カラーフィルタ２９の上にアクリル系樹脂などからなるオーバーコート層３０を被覆し、オーバーコート層３０上にＩＴＯなどからなる透明電極７を帯状に複数配列し、さらに一定方向にラビングしたポリイミド樹脂からなる配向膜３１を被覆する。また、ガラス基板３上にＩＴＯなどからなる透明電極８を帯状に複数配列し、さらに一定方向にラビングしたポリイミド樹脂からなる配向膜３２を被覆する。

上記カラーフィルタ２９は顔料分散方式、すなわちあらかじめ顔料（赤、緑、青など）により調合された感光性レジストを基板上に塗布し、フォトリソグラフィにより形成する。なお、各カラーフィルタ２９間にクロム金属もしくは感光性レジストのブラックマトリックスを形成してもよい。

光反射層２８については、アルミニウム金属やクロム金属の単一層に代えて、これら各金属層の上にたとえばＳｉＯ2 、ＡｌＦ3 、ＣａＦ2 、ＭｇＦ2 などからなる低屈折率層と、たとえばＴｉＯ2 、ＺｒＯ2 、ＳｎＯ2 などからなる高屈折率層との積層構造を配設してもよい。さらには金属層上を低屈折率層と高屈折率層と低屈折率層と高屈折率層と．．．というように４層、６層、８層以上の積層構造にしてもよい。

そして、双方の基板２、３をたとえば２００〜２６０°の角度でツイストされたカイラルネマチック液晶からなる液晶４を介して対向配設し、液晶４をシール部材５により囲まれた領域内に充填している。

さらにガラス基板３の外面に光散乱性フィルム３３とポリカーボネイトなどからなる第１位相差フィルム３４とポリカーボネイトなどからなる第２位相差フィルム３５とヨウ素系の偏光板３６とを順次形成する。

散乱性フィルム３３はたとえば大日本印刷（株）製のＩＤＳ(Internal Diffusing Sheet)の光散乱膜があり、樹脂中にビーズ等を含有させたものである。その他に平板の表面に光散乱性の凹凸を設けてもよい。そして、光散乱性フィルム３３をガラス基板３と第１位相差フィルム３４との間に設けることで、光反射層２８による反射光は光散乱性フィルム３３でもって正反射方向以外の方向にも散乱され、これによって画像表示の視野角が大きくなり、画像表示の認識領域が広くなる。

上記構成の液晶パネルＰ１によれば、周囲の光が偏光板３６と第２位相差フィルム３５と第１位相差フィルム３４と光散乱性フィルム３３およびガラス基板３を通過し、この通過光が透明電極８、配向膜３２、液晶４、配向膜３１、透明電極７、オーバーコート層３０およびカラーフィルタ２９にまで至り、光反射層２８にて反射され、その反射光が逆の順序でもって通過するが、その際に各透明電極７、８の間に電圧印加する。そして、この電圧印加によるＯＮ／ＯＦＦによって液晶４の分子配列を変化させ、これによって通過光を制御し、明暗状態を生じさせる。

かくして上記構成の液晶パネルＰ１によれば、通常、シール部材５の幅１ｍｍ程度であることに対し、回路基板１２の幅は２〜２５ｍｍ程度あり、そのために回路基板１２の一部が表示領域６内に入るが、液晶パネルＰ１を反射型構造にしているので、光源を使用する必要がなく、これによって表示領域６の全体が有効な表示画面となる。さらには反射型の構造であるために、裏面全体に回路基板を配置することもできる。

なお、本発明は上記実施形態例のような液晶表示装置に限定されるものではなく、以下の（１）〜（３）のとおり本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の変更、改良等は何ら差し支えない。

（１）液晶パネルＰ１においては、ガラス基板２にカラーフィルタを設けているが、これに代えてガラス基板３上にカラーフィルタを設けてもよい。すなわち、ガラス基板３の上にカラーフィルタを形成し、同様にオーバーコート層を被覆して、オーバーコート層上に（あるいはオーバーコート層を被覆しないで、カラーフィルタの上に）透明電極と配向膜とを形成し、そして、ガラス基板２の上に光反射層２８と絶縁層と透明電極と配向膜とを順次積層した構造の液晶パネルでもよい。さらにはガラス基板２の上に光反射電極層と配向膜とを順次積層した構造の液晶パネルでもよい。

（２）液晶パネルＰ１としてカラーフィルタを形成してなるカラー表示タイプにしているが、これに代えてカラーフィルタを形成しないモノクロタイプの反射型液晶パネルでもよい。さらにアクティブマトリックス型液晶パネル、双安定型単純マトリックスタイプの液晶パネルであっても同様な効果が得られる。

本発明の液晶表示装置の断面概略図である。 本発明の他の液晶表示装置の断面概略図である。 本発明の他の液晶表示装置の断面概略図である。 本発明に係る反射型液晶表示装置の具体例を示す断面概略図である。 従来の液晶表示装置の断面概略図である。

符号の説明

１、１７、１８、１９液晶表示装置
２、３ ガラス基板
４ 液晶
５ シール部材
６ 表示領域
７、８ 透明電極
９ 非表示領域
１０ 延在透明電極
１１ 表示電極端子
１２ 回路基板
１５ 駆動用ＩＣ
２３、２５ ワイヤ
２２ ＦＰＣ
２０、２１、２６、２７電極端子
２４ 樹脂保護層
Ｐ、Ｐ１ 液晶パネル

Claims (2)

1. ２枚の対向基板の間に液晶を介在させ、さらにこの液晶をシール部材により封入させて表示領域となす表示パネルの一方基板の外側主面を表示画面となし、その内側主面の非表示領域に、表示パネルに対する信号入力用電極を引出し、さらに他方基板の外側主面上のシール部材を形成した基板端部に回路基板を配設し、該回路基板の非表示領域側端部に駆動用ＩＣを搭載して、回路基板上の電極端子と駆動用ＩＣの電極端子とを第1の接続手段により通電せしめ、かつ上記信号入力用電極と駆動用ＩＣの電極端子とをワイヤーボンディングによる第2の接続手段により通電せしめるとともに、前記駆動用ＩＣおよび前記第2の接続手段を樹脂保護層で被覆したことを特徴とする液晶表示装置。
2. ２枚の対向基板の間に液晶を介在させ、さらにこの液晶をシール部材により封入させて表示領域となす表示パネルの一方基板の外側主面を表示画面となし、その内側主面の非表示領域に、表示パネルに対する信号入力用電極を引出し、さらに他方基板の外側主面上のシール部材を形成した基板端部に回路基板を配設し、該回路基板上に駆動用ＩＣをフェイスダウン接続して、上記信号入力用電極と回路基板上の電極端子とをワイヤーボンディングによる第2の接続手段により通電せしめるとともに、前記駆動用ＩＣおよび前記第2の接続手段を樹脂保護層で被覆したことを特徴とする液晶表示装置。

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