JP2006053338A

JP2006053338A - 液晶表示装置

Info

Publication number: JP2006053338A
Application number: JP2004234722A
Authority: JP
Inventors: Taku Ikemoto; 卓池本; Yoshiaki Aramatsu; 義明荒松; Mizuho Mitani; 瑞穂三谷; Toshiya Nishio; 俊哉西尾
Original assignee: Tokyo Sanyo Electric Co Ltd; Tottori Sanyo Electric Co Ltd; Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Tokyo Sanyo Electric Co Ltd; Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 2004-08-11
Filing date: 2004-08-11
Publication date: 2006-02-23

Abstract

【課題】液晶パネルの基板と半導体素子との接合をより強固に行うことが可能な液晶表示装置を提供する。
【解決手段】大きさの異なる一対の基板を張り合わせることにより液晶パネルが形成され、一対の基板のうちの大きい方の基板の外周部に半導体素子３を搭載するＩＣチップ搭載領域が設けられた液晶表示装置において、ＩＣチップ搭載領域には表面が凹凸形状をなすダミーパターン９が形成され、ＩＣチップ搭載領域に半導体素子３が異方導電性接着部材８ａ、８ｂを介して接合されている。
【選択図】図３

Description

液晶表示装置に係り、詳しくは、液晶パネルの基板と半導体素子との接合を堅固にした液晶表示装置に関する。

液晶表示装置は、液晶パネル基板の周辺部に、液晶パネル駆動用の半導体素子が実装されている。この実装法には、ＴＡＢ（Tape Automated Bonding）方式とＣＯＧ（Chip On Glass）方式とがある。近年、ＣＯＧ方式がＴＡＢ方式に比べて、接続工程を短縮でき、且つ安価である等の理由から、ＣＯＧ方式が多く採用されるようになってきている。

図６、図７は、ＣＯＧ方式を採用した一般的な液晶表示装置を示している。この液晶表示装置１Ａは、図５に示すように、液晶パネル４を形成するガラス等からなる基板２ａ上の外周部の一端に半導体素子３が搭載される領域（以下、ＩＣチップ搭載領域という）が設けられている。具体的には、透明電極のＩＴＯがパターニングされた透明電極基板２ａと、対向基板２ｂとがシール樹脂５によって張り合わされて液晶セルが形成され、この液晶セルに液晶が注入されて液晶パネル４が形成されている。図６に示す符合６はフレキシブルプリント基板である。

基板２ａに搭載される半導体素子３は、一般に長方形状のものが使用され、その全周辺に入力信号用のアルミニウムパッドが設けられ、このアルミニウムパッドにクロムと銅とからなるバリアメタルを介してバンプ３ａ、３ａが形成されている。

基板２ａへの半導体素子３の実装は、以下のようにして行われる。先ず、図７（ａ）に示すように、基板２ａに形成されたＩＴＯ電極の端子部７ａ、７ａと、半導体素子３のバンプ３ａ、３ａとが対向され重なり合うように位置合せがなされ、これらの間に異方導電性接着部材８ａが配置される。

次いで、加熱加圧処理が行われる。そうすると、図７（ｂ）に示すように、異方導電性接着部材８ａが溶融し、溶融状態となった異方導電性接着部材８ｂは、半導体素子３の裏面と基板２ａとの間のクリアランスを満たすように流動する。異方導電性接着部材８ｂが硬化すると、半導体素子３が基板２ａに固定されるとともに、半導体素子３と端子部７ａ、７ａとが電気的に接続される。

しかしながら、このような実装では、半導体素子３の裏面と基板２ａの基板面が単に異方導電性接着部材８ｂで結合されているに過ぎないので、必ずしも堅固に接着結合されているわけでなく、例えば基板の反り、あるいは周囲温度の上昇及び経時変化等による剥がれにより、半導体素子３のバンプ３ａ、３ａと端子部７ａ、７ａとの電気的接続が不安定になる恐れがある。

そこで、これらの反り等の対策を施した液晶表示装置が知られている（例えば、特許文献１、２参照）。

下記特許文献１（特開２０００−３３８５１５号公報）に記載された液晶表示装置は、一対の基板を張り合わせた液晶パネルの外周部に、液晶パネルの内部電極から引き出し電極を一方の基板上に露出させ、異方導電性接着部材で一方の基板に半導体素子を実装した液晶表示装置において、実装する半導体素子の厚みｄ１を、（半導体素子の厚みｄ１）／（実装する基板の厚みＤ）≦１／２としたものである。

また、下記特許文献２（特開２０００−７５３１５号公報）に記載された液晶表示装置は、電極パターンとバンプとが異方導電性接着部材により電気的に接続されると共に、異方導電性接着部材により基板の実装面から半導体素子の側面にかけて覆うようにしたものである。
特開２０００−３３８５１５号公報（図２、段落〔００１１〕、〔００１２〕）特開２０００−７５３１５号公報（図２、段落〔００１９〕〜〔００２９〕）

しかしながら、上記特許文献１に記載された液晶表示装置は、半導体素子及び基板の仕様が制限されてしまう課題がある。また、上記特許文献２に記載された液晶表示装置によっても、半導体素子と基板との結合が十分な結合状態が維持されるとは言えない。

そこで、本発明は上記従来技術が抱える課題を解決するためになされたものであって、本発明の目的は、液晶パネルの基板と半導体素子との接合をより強固に行うことが可能な液晶表示装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の液晶表示装置は、大きさの異なる一対の基板を張り合わせることにより液晶パネルが形成され、前記一対の基板のうちの大きい方の基板の外周部に半導体素子を搭載するＩＣチップ搭載領域が設けられた液晶表示装置において、
前記ＩＣチップ搭載領域には表面が凹凸形状をなすようにダミーパターンが形成され、前記ＩＣチップ搭載領域に半導体素子が異方導電性接着部材を介して接合されていることを特徴とする。

また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の液晶表示装置に係り、前記ダミーパターンは、線条突起型をなしていることを特徴とする。

また、請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の液晶表示装置に係り、前記ダミーパターンは、円錐状及び柱状から選択された少なくとも１つの突起により形成されていることを特徴とする。

また、請求項４に記載の発明は、請求項２又は３に記載の液晶表示装置に係り、前記突起は、角部が面取りされていることを特徴とする。

また、請求項５に記載の発明は、請求項１〜４の何れかに記載の液晶表示装置に係り、前記ダミーパターンは、前記半導体素子の裏面にも設けられていることを特徴とする。

請求項１の発明によれば、基板表面に形成されたＩＣチップ搭載領域は、凹凸形状をなしているので、これらの凹凸内に異方導電性接着部材が入り込み、接着面積が増して半導体素子と基板との接合が強固になる。したがって、半導体素子が基板から剥がれ難くなる。

請求項２、３の発明によれば、ダミーパターンを線条突起型、あるいは円錐形、柱状等の突起から各種条件から選択して使用することにより、より良好な接着を行うことができるようになる。

請求項４の発明によれば、前記請求項３に記載のような突起の角部が面取りされることにより、この突起と接着部材との間に空気が溜まることを防止でき、半導体素子と基板とを強固に接着できるようになる。

請求項５の発明によれば、ダミーパターンを半導体素子の裏面にも設けることにより、半導体素子の接着時に接着面積が更に増大するようになり、より強固な接着を行うことができるようになる。

以下、図面を参照して本発明の最良の実施形態を説明する。但し、以下に示す実施形態は、本発明の技術思想を具体化するための液晶表示装置を例示するものであって、本発明をこれらに特定することを意図するものではなく、特許請求の範囲に含まれるその他の実施形態のものも等しく適応し得るものである。

図１は本発明の液晶表示装置を示す平面図、図２は本発明液晶表示装置における半導体素子の搭載領域を示し、図２（ａ）は図１のＡ部を拡大した拡大平面図、図２（ｂ）は図２（ａ）のＢ−Ｂ断面図、図３は、本発明の実施例１に係る液晶表示装置の半導体素子の実装状態を図１のＹ−Ｙ線から見た図を示し、図３（ａ）は半導体素子を実装する前の状態を示す断面図、図３（ｂ）は半導体素子を実装した後の状態を示す断面図である。なお、本発明の液晶表示装置は、図６、図７で示した従来技術の装置とほぼ同じ構造を備えている。そこで、図１〜図３では、図６、図７と同様の部分については同様の番号を付している。

本発明の液晶表示装置１は、図６に示す従来の液晶表示装置と同様に大きさの異なる一対のガラス基板をシール樹脂５により張り合わせ、予め設けたシール材の隙間から液晶を封入することにより液晶パネル４が形成されるものであり、前記大きさの異なる一対の基板２ａ、２ｂのうちの大きい方の基板２ａの外周部の一端に半導体素子３が実装されるＩＣチップ搭載領域Ｘが形成されたいわゆるＣＯＧ形式の液晶表示装置である。ちなみに、図１ではＩＣチップ搭載領域Ｘを一箇所のみ記載したが１箇所に限らず任意の数設けることが可能である。

このＩＣチップ搭載領域Ｘは、図２（ａ）に示すように、領域内における周辺部近傍に複数本の配線７と端子部（ＩＴＯ電極）７ａが設けられている。これらの配線は液晶パネル４に形成されたゲート線やソース線に接続されている。

また、ＩＣチップ搭載領域Ｘには、配線７及び端子部７ａから離れた内部領域に、複数本のダミーパターン９が形成されている。これらのダミーパターン９は、図２（ｂ）に示すように、半導体素子３のバンプ３ａと直接接しない位置に形成された所定の幅、高さ及び長さを有する線条突起からなり、複数本が所定間隔を空けて配設されている。また線条突起のダミーパターン９の断面は図のように角部を面取りしテーパーを付与したような半円状をしている。なおダミーパターン９の幅、高さ及び長さ、並びに各ダミーパターンの間隔は、搭載されるＩＣチップの大きさとの関係で任意の寸法に決定される。

また以下には、上記ダミーパターン９の形成方法として、２通りの形成方法を簡単に説明する。

先ず１つ目としては、基板２ａ側の金属配線７を形成する工程と同じ工程で金属からなるダミーパターンを形成し、次に（必要に応じて）基板２ａ側に絶縁膜を形成する際にそのダミーパターン表面も同時に覆うことにより形成する方法があり、２つ目としては、基板２ａ側に絶縁膜を形成する際にＩＣチップ搭載領域Ｘにも絶縁膜を形成すると共に、この絶縁膜をパターニングすることでダミーパターンを形成する方法がある。これらの方法については条件に応じて適宜選択して行うことが好ましい。

このようにダミーパターン９は、バンプ３ａ同士や、端子部７ａ同士を短絡させないよう形成されていれば、絶縁性のものでも、導電性のものでも構わない。

上記何れかの方法によりＩＣチップ搭載領域Ｘにダミーパターンを形成した後、この領域内に半導体素子３が実装される。以下にはこの実装法について、図１〜図３を参照して説明する。

先ず、基板２ａと対向基板２ｂとをシール樹脂５を介して重ね合わせ、ＵＶ照射にてシール樹脂５を硬化したのち、シール樹脂５に予め形成された隙間から液晶を注入したのち封止して液晶パネル４を形成する。

その後、半導体素子３の外形寸法とほぼ同じ大きさを有する異方導電性接着部材８ａを用いて半導体素子３をＩＣチップ搭載領域Ｘに貼り付ける。この異方導電性接着部材８ａは、例えばエポキシ系の接着剤からなるシートや、いわゆるＡＣＦテープを使用する。また異方導電性接着部材８ａの厚みは、半導体素子３のバンプ３ａ、３ａの長さ以上の厚みであることが好ましい。

次いで、端子部７ａ、７ａと半導体素子３のバンプ３ａ、３ａの位置合わせを行い、所定温度及び時間で、半導体素子３に所定の荷重をかけて熱圧着する。溶融した異方導電性接着部材８ｂは、図３（ｂ）に示すように、半導体素子３の裏面と基板２ａとの間に流動した後硬化され、以って半導体素子３が基板２ａと接合される。このとき、基板２ａ側にダミーパターン９を設けたことにより、従来の接続方法に比べ、基板２ａ側の接合面積が大幅に増大することから、より強固な接続が可能になる。

なお、図２ではダミーパターン９の幅が配線７よりも大きく描いているが、配線７と同様の幅であっても構わない。またダミーパターン９の向きもＩＣチップ搭載領域Ｘの短手方向に沿って形成されているが、長手方向に沿って形成してあってもよい。また図２ではダミーパターン９の高さが端子部７ａより若干高く描かれているが、端子部７ａの高さと同じか、或は低くても良い。ただしダミーパターン９の高さ余り高くなりすぎると、半導体素子３のバンプ３ａと端子部７ａとが接続できなくなるので、バンプ３ａと端子部７ａとが異方導電性接着部材８ｂを介して接続できる範囲内でダミーパターン９の高さを調整する必要がある。

図４は本発明の実施例２に係る液晶表示装置の半導体素子の実装を示し、図４（ａ）は半導体素子を実装する前の状態を示す断面図、図４（ｂ）は半導体素子を実装した後の状態を示す断面図である。

実施例２の液晶表示装置は、図４（ａ）に示すように半導体素子３側にもダミーパターン９Ａを設けた構成が実施例１の液晶表示装置と異なる。ちなみに、半導体素子３の裏面に形成されるダミーパターン９Ａは、予め成形されたダミーパターンを裏面に貼り付けることにより設けられている。

この液晶表示装置では、半導体素子３の裏面にダミーパターン９Ａを形成した後に、ＩＣチップ搭載領域Ｘへの実装がなされるが、この実装法は、上記実施例１の方法と同様である。そして、上記実施例１と同様の方法により基板２ａに実装された半導体素子３は、溶融した異方導電性接着部材８ｂが図４（ｂ）に示すように、半導体素子３の裏面及び基板２ａのダミーパターン９Ａ間に流動し硬化され、以って半導体素子３と基板２Ａの接合がなされる。これにより、上記実施例１の液晶表示装置に加えて、半導体素子３側にもダミーパターン９Ａが設けられていることにより、異方導電性接着部材８ｂの接合面積が更に増大するため、より強固な半導体実装を行うことができるようになる。

また、本発明は上述した実施例に限定されるわけではなく、その他種々の変更が可能である。例えば、基板２ａ、及び半導体素子３に設けられたダミーパターン９、９Ａは、線条突起型に形成したが、他の形状によって形成されていてもよい。

図５は本発明のダミーパターンの変形例を示す図である。図５に示すように、円錐柱の頂部を切断した円錐柱状９ａ（図５（ａ）参照）、角柱状９ｂ（図５（ｂ）参照）、菱形状９ｃ（図５（ｃ）参照）、矩形状９ｄ（図５（ｄ）参照）のものでもよい。このような形状のダミーパターンを用いることにより、異方導電性接着部材８ａ（８ｂ）との接合面積が増大し接合強度が高くなる。また、図５（ａ）〜図５（ｄ）に示すように、各ダミーパターン９ａ〜９ｄは角部を面取りすることが好ましい。

このように面取りを凹凸形状に付与をしておくことにより、例えば異方導電性接着部材８ａ（８ｂ）としてＡＣＦテープを用いた場合でも、角部が面取りされるためにダミーパターン９、９Ａと異方導電性接着部材８ａ（８ｂ）との間に空気が残りにくくなり、より強固な接着を行うことができるようになる。

さらに、ダミーパターン９は、配線及び端子部と兼用させてもよい。すなわち、配線７及び端子部７ａを凹凸形状に形成することにより、電気的接続と共に、接合面積を増大させるようにしてもよい。また配線及び端子部からそのまま線条の金属線をＩＣチップ搭載領域Ｘで延設し、この線条突起を凹凸形状として用いてもよい。

図１は本発明の液晶表示装置を示す平面図、図２は本発明液晶表示装置における半導体素子の搭載領域を示し、図２（ａ）は図１のＡ部を拡大した拡大平面図、図２（ｂ）は図２（ａ）のＢ−Ｂ断面図、図３は本発明の実施例１に係る液晶表示装置の半導体素子の実装状態を図１のＹ−Ｙ線から見た図を示し、図３（ａ）は半導体素子を実装する前の状態を示す断面図、図３（ｂ）は半導体素子を実装した後の状態を示す断面図、本発明の実施例２に係る液晶表示装置の半導体素子の実装を示し、図４（ａ）は半導体素子を実装する前の状態を示す断面図、図４（ｂ）は半導体素子を実装した後の状態を示す断面図、本発明のダミーパターンの変形例を示した平面図及び断面図であり図中のＣ−Ｃ線は切断線を示している、従来技術の液晶表示装置を示す平面図、従来の液晶表示装置の半導体素子の実装状態を示し、図７（ａ）は半導体素子を実装する前の状態を示す断面図、図７（ｂ）は半導体素子を実装した後の状態を示す断面図、である。

符号の説明

１、１Ａ液晶表示装置
２ａ、２ｂ基板
３半導体素子
３ａバンプ
４液晶パネル
５シール樹脂
７配線
７ａ端子部
８ａ、８ｂ異方導電性接着部材
９、９Ａダミーパターン

Claims

大きさの異なる一対の基板を張り合わせることにより液晶パネルが形成され、前記一対の基板のうちの大きい方の基板の外周部に半導体素子を搭載するＩＣチップ搭載領域が設けられた液晶表示装置において、
前記ＩＣチップ搭載領域には表面が凹凸形状をなすようにダミーパターンが形成され、前記ＩＣチップ搭載領域に半導体素子が異方導電性接着部材を介して接合されていることを特徴とする液晶表示装置。
前記ダミーパターンは、線条突起型をなしていることを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
前記ダミーパターンは、円錐状及び柱状から選択された少なくとも１つの突起により形成されていることを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
前記突起は、角部が面取りされていることを特徴とする請求項２又は３記載の液晶表示装置。
前記ダミーパターンは、前記半導体素子の裏面にも設けられていることを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の液晶表示装置。