JP2012215892A

JP2012215892A - 表示装置

Info

Publication number: JP2012215892A
Application number: JP2012132955A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Ueda; 上田　　宏; Shigeaki Nomi; 茂昭野海
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2012-06-12
Filing date: 2012-06-12
Publication date: 2012-11-08

Abstract

【課題】絶縁性基板上の接続端子に駆動ＩＣを直接実装する表示装置において、生産コストアップを生じることなく、金属配線の露出による絶縁性低下、腐食を発生させることもなく、高い接続信頼性を得る。
【解決手段】絶縁性基板１上に形成された金属配線と、金属配線上に形成された無機絶縁膜１２と、無機絶縁膜上に形成された有機樹脂膜１３と、金属配線上の無機絶縁膜１２および有機樹脂膜１３を除去した部分に形成された透明導電膜１０と、絶縁性基板１上の表示領域外の駆動ＩＣ４実装領域に形成された接続端子７と、表示領域に信号を供給するために、異方性導電膜５によって接続端子７と接続される駆動ＩＣ４のバンプ９とを備えた表示装置であって、駆動ＩＣ４実装領域において、金属配線上以外の領域の無機絶縁膜１２と有機樹脂膜１３とを除去したことを特徴とする。
【選択図】図４

Description

本発明は、有機樹脂膜を備えた表示装置において、表示領域周辺部に駆動回路（駆動ＩＣ）を実装する際の接続構造に関するものである。

たとえば液晶を用いた表示装置は２枚の絶縁性（例えばガラス）基板の間に液晶を挟持し、且つ当該絶縁性基板の端部に駆動ＩＣを接続し、バックライトと称される面状光源装置の上に配置したものである。例えば、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を用いた液晶表示装置では、２枚の絶縁性基板のうち、一方の基板（ＴＦＴアレイ基板）上にマトリクス状に薄膜トランジスタが配列されており、もう一方の基板（ＣＦ基板）よりも外形が突出した形で重ね合わされている。更に、反射型又は半透過型の液晶表示装置の場合は、ＴＦＴアレイ基板上に凹凸を有する反射電極を形成するため、有機樹脂膜からなる反射電極層が形成されている。各ＴＦＴには各々に1つずつ画素が形成されており、ＴＦＴをＯＮ、ＯＦＦすることにより画素に送られる画像信号を制御している。各ＴＦＴのソース電極から画像信号を入力するためのソース配線がガラス基板の端部に引き出され、ＴＦＴアレイ基板の端部付近で駆動ＩＣを接続するためのパッド（接続端子）が形成されている。パッドは表面の無機絶縁膜層が除去され、露出したソース配線材料の上に透明導電膜が形成されている。

また、各ＴＦＴのゲート電極からＴＦＴをＯＮ、ＯＦＦするためのゲート配線がＴＦＴ基板端部に引き出され、ＴＦＴアレイ基板の端部付近でソース側と同様に駆動ＩＣを接続するためのパッド（接続端子）が形成されている。例えばフリップチップ実装方式で駆動ＩＣを実装する構成では、パネル端部のＴＦＴアレイ基板が突出した部分に配置された実装領域の接続端子に異方性導電膜（ＡＣＦ：Anisotropic Conductive Film）と呼ばれる接着樹脂中に導電性の微細粒子を分散させたものを介して駆動ＩＣが直接実装される。ＴＦＴアレイ基板の駆動ＩＣ周辺のＴＦＴアレイ基板端側に配置された配線の端部にはパッドが形成されており、そのパッドにＡＣＦを介してＦＰＣ（フレキシブルプリント基板）が接続される。ＦＰＣには駆動ＩＣを制御するための回路基板が接続されており、駆動ＩＣの制御信号と電源がＦＰＣの配線とＴＦＴアレイ基板上の配線を経由して駆動ＩＣへ入力される。ＦＰＣの代わりに、駆動ＩＣを直接ＴＦＴアレイ基板上に形成された端子に接続する場合もある。

有機樹脂膜を用いた例えば反射型の液晶表示装置の駆動ＩＣ接続構造の従来技術としては、駆動ＩＣの接続部分には有機樹脂膜を形成せず、無機の絶縁膜層のみで表面が保護されているものがあった（例えば、特許文献１参照）。

特開２０００−１７１８１７号公報（図２）

しかしながら上記従来技術の駆動ＩＣ接続構造では、絶縁性基板上の接続端子を形成するための無機絶縁膜を除去する領域に比べて、有機樹脂膜を除去する領域を広くする必要があるため、有機樹脂膜を除去する工程と無機絶縁膜を除去する工程とを別々に設ける必要があり、製造工程が増加し、製造コストが高くなってしまうという問題がある。その一方で有機樹脂膜と無機絶縁膜を同時に同じマスクで、駆動ＩＣの周辺にわたって広く除去する方法も考えられるが、そうすると有機樹脂膜と無機絶縁膜とを除去した部分の金属配線が全て露出してしまい、配線間で絶縁性の低下や配線の腐食が生じてしまう。また一方で有機樹脂膜と無機絶縁膜を同時に同じパターンで、接続端子部のみを除去する方法も考えられるが、その場合、接続用の異方性導電膜と有機樹脂膜との接着強度が異方性導電膜と無機絶縁膜との接着強度に比べて低いため、接続信頼性が低下するという問題が生じてしまう。

本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、上記従来技術のような有機樹脂膜と無機絶縁膜のパターン形成時の生産コストアップを生じることなく、配線パターンの露出による絶縁性低下、腐食を発生させることもなく、駆動ＩＣの接続信頼性を低下させることのない表示装置を提供することを目的とする。

本発明は、表示領域が形成された絶縁性基板と、前記絶縁性基板上に形成された金属配線と、前記金属配線上に形成された無機絶縁膜と、前記無機絶縁膜上に形成された有機樹脂膜と、前記金属配線上の前記無機絶縁膜および前記有機樹脂膜を除去した部分に形成された透明導電膜と、前記絶縁性基板上の前記表示領域外の駆動ＩＣ実装領域に形成された接続端子と、前記表示領域に信号を供給するために、異方性導電膜によって前記接続端子と接続される前記駆動ＩＣのバンプとを備えた表示装置であって、前記駆動ＩＣ実装領域において、前記金属配線上以外の領域の無機絶縁膜と有機樹脂膜とを除去したことを特徴とする。

本発明によれば、有機樹脂膜と無機絶縁膜のパターン形成時の生産コストアップを生じることなく、配線パターンの露出による絶縁性低下、腐食を発生させることもなく、駆動ＩＣの接続信頼性を向上させた表示装置を得ることができる。

実施の形態１．
本発明の実施の形態１を図１〜図２により説明する。図１は本発明の実施の形態１における表示装置の全体外観図であり、図２は本発明の実施の形態１における表示装置の駆動ＩＣ実装部の断面図である。

図１において、ガラスなどからなる絶縁性基板（ＴＦＴアレイ基板）１と対向基板（ＣＦ基板）２とが重ね合わされており、その外側表面には偏光板３が貼付されている。絶縁性基板１は対向基板２よりも外側に突出した部分を有し、当該突出部において駆動ＩＣ４など回路部材の実装領域が形成されている。駆動ＩＣ４の実装領域においては、絶縁性基板１上に形成された接続端子上に異方性導電膜（例えばＡＣＦ：Anisotropic Conductive Film）５が貼り付けられており、その上に液晶を駆動させるための駆動ＩＣ４が実装されている。絶縁性基板１に実装された駆動ＩＣ４よりも更に基板端部に向かって外側の領域には、駆動ＩＣ４と同様に異方性導電膜５が貼り付けられ、その上にフレキシブル回路基板６が実装されている。

図２は図１に示した本発明による表示装置の駆動ＩＣ４の絶縁性基板１上への実装部分の断面図を示している。絶縁性基板１の上でかつ駆動ＩＣ４が実装される領域では、金属からなる接続端子７が形成されており、該接続端子７上の無機絶縁膜１２と有機樹脂膜１３とが除去された領域に透明導電膜５が形成されている。透明導電膜５の上には異方性導電膜５の導電粒子８を介して、駆動ＩＣ４のバンプ９が接続されている。導電粒子８は異方性導電膜５の中に分散されており、一般的には３〜５μｍの球形のプラスチックにＮｉめっき、Ａｕめっきが施されたものである。異方性導電膜５は熱硬化樹脂に導電粒子８を分散し、フィルム状に形成したものである。駆動ＩＣ４のバンプ９は異方性導電膜５を絶縁性基板１との間に挟み、加熱、加圧することにより、異方性導電膜５中の熱硬化樹脂が硬化し、機械的に絶縁性基板１上に保持され、電気的に接続端子７上の透明導電膜１０に接続されている。品質に影響を及ぼし易い金属配線部１１の上には無機絶縁膜１２と有機樹脂膜１３が形成されている。駆動ＩＣ４の実装領域よりも外側の領域は無機絶縁膜１２と有機樹脂膜１３とが形成されている。

実装領域の金属配線部１１以外の部分は無機絶縁膜１２と有機樹脂膜１３とが除去された部分が存在し、絶縁性基板１の表面または品質に影響を及ぼし難い金属配線１４と異方性導電膜５とが直接接している。ここで、品質に影響を及ぼし易い金属配線１１とは、例えば電位の高い配線、隣接する配線との電位差が大きい配線、隣接する配線と電位差があり、距離が近接している配線、腐食し易い配線および他の配線と比較して相対的に細い配線などが挙げられ、品質に影響を及ぼし難い配線とは、位置合わせマーク、電位が印加されない配線および腐食し難い材料からなる配線などが挙げられる。本明細書において金属配線とは、何らかの電位が供給されている配線のみならず、金属膜からなる位置合わせマークまたはフローティングのパターンなども含むものとする。駆動ＩＣ４の実装領域において、品質に影響を与え難い金属配線１４においては無機絶縁膜１２と有機樹脂膜１３とが除去されている。駆動ＩＣ４の接続信頼性を向上するためには、このように品質に影響を与え難い金属配線１４上の無機絶縁膜１２と有機樹脂膜１３とは出来るだけ除去することが好ましい。それによって、実装領域において異方性導電膜５と有機樹脂膜１３とが直接接触する部分を減少させることで、駆動ＩＣ４とＴＦＴアレイ基板１とを確実に接続することができる。

また、図２の接続端子７の縁部分は、図中紙面左側の接続端子７のように電極全体にわたって無機絶縁膜１２と有機樹脂膜１３とが除去されていてもよいし、または図中紙面右側の接続端子７に示すように、接続端子７の周辺部に無機絶縁膜１２と有機樹脂膜１３とが残存した形状でもよい。

次に本実施の形態の図１、図２の表示装置の製造工程について説明する。絶縁性基板１上に、走査線、蓄積容量線となる第１の金属膜を成膜する。第１の金属膜としては、たとえばＡｌ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｔａ、Ｍｏや、これらに他の物質を添加した合金などからなる薄膜が用いられる。つぎに写真製版工程により第１の金属膜をパターニングすることにより走査線または蓄積容量線となる金属配線１１または１４と接続端子７を形成する。

その後、プラズマＣＶＤなどの成膜装置により、ゲート絶縁膜、半導体膜、オーミックコンタクト膜を連続形成する。ゲート絶縁膜としては、無機絶縁膜であるＳｉＮｘ，ＳｉＯｘ、ＳｉＯｘＮｙやこれらの積層膜が用いられる。半導体膜は、アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）、ポリシリコン（ｐ−Ｓｉ）などが用いられる。さらにオーミックコンタクト膜にはａ−Ｓｉ膜やｐ−Ｓｉ膜に燐（Ｐ）などを微量にドーピングしたｎ−ａ−Ｓｉ、ｎ−ｐ−Ｓｉが用いられる。そして写真製版工程により半導体膜およびオーミックコンタクト膜をドライエッチングなどによりパターニングする。

つぎに、映像信号線となる第２の金属膜を成膜する。第２の金属膜としては、たとえばＡｌ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｔａ、Ｍｏや、これらに他の物質を添加した合金などからなる薄膜、異種の金属膜を積層したもの、または膜厚方向に組成の異なるものを用いることができる。そして写真製版工程により映像信号線となる金属配線１１または１４を形成する。この映像信号線のパターニングの際、ソース電極、ドレイン電極も同時に形成されるようにする。接続端子７もこの第２の金属膜で形成してもよい。

つぎに、プラズマＣＶＤなどの成膜装置により、層間絶縁膜を形成する。層間絶縁膜としては、ゲート絶縁膜と同様にＳｉＮｘ，ＳｉＯｘ、ＳｉＯｘＮｙやこれらの積層膜が用いられる。次に有機樹脂膜を成膜し、写真製版工程にて当該有機樹脂膜、ゲート絶縁膜および層間絶縁膜を同一のマスクにてパターニングする。その後、該有機樹脂膜、層間絶縁膜およびゲート絶縁膜の一括パターニングにより、コンタクトホールが形成され、ドレイン電極と後述する画素電極とが該コンタクトホールを介して電気的に導通可能となり、且つ品質に影響を与え難い金属配線１４と接続端子７上のゲート絶縁膜、層間絶縁膜および有機樹脂膜とを除去することができる。この際、図４に示すように少なくとも無機絶縁膜１２が金属配線１１の上面および側面全体を確実に覆うようにパターニングされるのが好ましい。さらに、金属配線１１の側面に形成される無機絶縁膜１２の絶縁性基板１と水平方向の厚さは少なくとも３μｍ以上あることが好ましい。このような構成とすることによって、金属配線１１の腐食を確実に防止することが可能となる。その後、反射型液晶表示部を含む表示装置においては、反射電極を成膜、パターニングする。

そして、層間絶縁膜上に画素電極となるたとえばＩＴＯ、ＳｎＯ_２などの透明金属である導電性薄膜を成膜し、写真製版工程により該導電性薄膜を走査線、蓄積容量線および映像信号線とによって囲まれるようにパターニングすることで、ＴＦＴなどが形成された絶縁性基板が完成する。

図１、図２において、無機絶縁膜１２は上記ゲート絶縁膜および層間絶縁膜からなり、金属配線１１、１４および接続端子７は上記第１の金属膜または第２の金属膜のいずれか、またはその両方から形成される。ゆえに、ゲート絶縁膜、層間絶縁膜からなる無機絶縁膜１２と有機樹脂膜１３とは、同一のマスクにてパターニングすることができる。なお、無機絶縁膜については、ゲート絶縁膜および層間絶縁膜の２層でなくとも、どちらか１層の構成でもよい。また、第１の金属膜または第２の金属膜からなる金属配線において、品質に影響を及ぼし易いか否かによって、上述したように金属配線上の無機絶縁膜と有機樹脂膜とを除去するかどうかを選択する。

図１、図２においては、接続端子７上には透明導電膜１０が形成されており、当該透明導電膜１０が異方性導電膜５を介して、駆動ＩＣ４のバンプ９と接続されているが、接続端子７が直接異方性導電膜５を介して、駆動ＩＣ４のバンプ９と接続される構成でもよいことはいうまでもない。

上記構成とすることによって、有機樹脂膜と無機絶縁膜を同一マスクでパターニングし、生産コストアップを生じることなく、金属配線の露出による絶縁性低下、腐食を発生させることも抑制し、実装領域において異方性導電膜と有機樹脂膜とが直接接触する部分を減少させることで、駆動ＩＣの接続信頼性を低下させることのない表示装置を得ることができる。

実施の形態２．
本発明の実施の形態２を図３により説明する。図３は本発明の実施の形態２における表示装置の駆動ＩＣ実装部の断面図である。図３において、図１〜図２と同じ構成部分については同一の符号を付し、上記実施の形態１との相違点について説明する。

図３においては、上記実施の形態１における駆動ＩＣの代わりに、ポリイミドフィルムと銅箔配線からなるフレキシブル回路基板１５を実装したものを示している。図３においては、フレキシブル回路基板１５のリード端子１６と、接続端子７上の透明導電膜１０とが、異方性導電膜５を介して接続されている。フレキシブル回路基板１５の実装領域よりも外側の領域は、無機絶縁膜１２と有機樹脂膜１３とが形成されている。図３の図中紙面左側及び中央の接続端子７に示すように、接続端子７の縁の部分は電極全体にわたって無機絶縁膜１２と有機樹脂膜１３とが除去されていてもよいし、図３の図中紙面最右側の接続端子７のように、電極の周辺部に無機絶縁膜１２と有機樹脂膜１３とが残存した形状でもよい。なお、金属配線１１、１４についても、本実施の形態におけるフレキシブル回路基板１５の実装領域に形成される場合、実施の形態１と同様の構成とすることによって、実施の形態と同様の効果を奏することが可能である。

上記構成とすることによって、フレキシブル回路基板を絶縁性基板上に実装した場合においても、有機樹脂膜と無機絶縁膜を同一マスクでパターニングし、生産コストアップを生じることなく、金属配線の露出による絶縁性低下、腐食を発生させることも抑制し、実装領域において異方性導電膜と有機樹脂膜とが直接接触する部分を減少させることで、フレキシブル回路基板の接続信頼性を低下させることのない表示装置を得ることができる。

実施の形態３．
本発明の実施の形態３を図４により説明する。図４は本発明の実施の形態３における表示装置の駆動ＩＣ実装部の断面図である。図４において、図１〜図３と同じ構成部分については同一の符号を付し、上記実施の形態１、２との相違点について説明する。

上記実施の形態１、２において、品質に影響を及ぼし難い金属配線１４においても、当該金属配線１４のパターニング後に、反射電極を金属配線１４と同一系統の合金（例えばＡｌ系合金、同一系統のエッチング液でエッチングされる金属群を表す）にて形成しパターニングする際、当該金属配線１４上の無機絶縁膜及び有機樹脂膜を除去してしまっていると、同時に当該金属配線１４もエッチングされてしまう。または、金属配線自体に腐食し易い金属のみを材料と選択した場合、その上の無機絶縁膜と有機樹脂膜を除去してしまうと、金属配線の腐食が問題となる。それらの対策として、図４に示すように、駆動ＩＣ４が実装された領域においては、金属配線１１と１４上にのみ無機絶縁膜１２と有機樹脂膜１３とを残し、その他の領域については実質的に全面において、無機絶縁膜１２と有機樹脂膜１３とを除去する構成としてもよい。このとき、接続端子７上の縁部には一部無機絶縁膜１２と有機樹脂膜１３とが残存する構成（図３の図中紙面右側の接続端子の構成）としてもよい。

このような構成とすることで、金属配線のパターニング後に、当該金属配線と同一系統の合金にて反射電極を形成しパターニングする際にも、金属配線がエッチングされることなく、または、金属配線に全て腐食し易い金属を選択した場合にも、金属配線を腐食させることなく、且つ金属配線部分以外の駆動ＩＣの実装領域は実質的にほぼ全ての部分において無機絶縁膜と有機樹脂膜とが除去されているため、異方性導電膜と有機樹脂膜とが直接接触する部分を減少させることができ、駆動ＩＣの接続信頼性を低下させることのない表示装置を得ることができる。

本実施の形態において、上記実施の形態１と同様に、図４に示すように無機絶縁膜１２が金属配線１１、１４の上面および側面全体を確実に覆うようにパターニングされるのが好ましい。さらに、金属配線１１、１４の側面に形成される無機絶縁膜１２の絶縁性基板１と水平方向の厚さは少なくとも３μｍ以上あることが好ましい。このような構成とすることによって、金属配線１１、１４の腐食を確実に防止することが可能となる。なお、本実施の形態では駆動ＩＣを実装した場合について説明したが、上記実施の形態２と同様に駆動ＩＣの代わりにフレキシブル回路基板を実装した場合についても同様である。

上記実施の形態としては液晶を用いた表示装置について説明を行ったが、それに限定されることなく、エレクトロルミネセンス（ＥＬ）素子等を用いたあらゆる表示装置に適用可能であるばかりでなく、無機絶縁膜と有機樹脂膜とを絶縁性基板上に形成した装置に、異方性導電膜で駆動回路またはフレキシブル回路基板などを接続するあらゆる装置に適用可能である。

本発明の実施の形態１における全体外観図である。本発明の実施の形態１における表示装置の駆動ＩＣ実装部の断面図である。本発明の実施の形態２における表示装置の駆動ＩＣ実装部の断面図である。本発明の実施の形態３における表示装置の駆動ＩＣ実装部の断面図である。

１絶縁性基板、２対向基板、３偏光板、４駆動ＩＣ、５異方性導電膜、６フレキシブル回路基板、７接続端子、８導電粒子、９バンプ、１０透明導電膜、１１品質に影響を及ぼし易い金属配線、１２無機絶縁膜、１３有機絶縁膜、１４品質に影響を及ぼし難い金属配線、１５フレキシブル回路基板、１６フレキシブル回路基板の端子

Claims

表示領域が形成された絶縁性基板と、
前記絶縁性基板上に形成された金属配線と、
前記金属配線上に形成された無機絶縁膜と、
前記無機絶縁膜上に形成された有機樹脂膜と、
前記金属配線上の前記無機絶縁膜および前記有機樹脂膜を除去した部分に形成された透明導電膜と、
前記絶縁性基板上の前記表示領域外の駆動ＩＣ実装領域に形成された接続端子と、
前記表示領域に信号を供給するために、異方性導電膜によって前記接続端子と接続される前記駆動ＩＣのバンプと、
を備えた表示装置であって、
前記駆動ＩＣ実装領域において、前記金属配線上以外の領域の無機絶縁膜と有機樹脂膜とを除去したことを特徴とする表示装置。
前記駆動ＩＣ実装領域において、前記金属配線上および前記接続端子の縁部の領域以外の無機絶縁膜と有機樹脂膜とを除去したことを特徴とする請求項１記載の表示装置。