JP4201052B2 - 液晶表示装置及びそれを用いた電子機器 - Google Patents

Description

本発明は、液晶の配向を制御することによって可視情報を表示する液晶表示装置に関する。更に詳しくは、半導体素子が液晶パネルを構成する基板に直接実装されている液晶表示装置に関ものである。更には、その液晶表示装置を搭載している電子機器に関するものである。

近年、ナビゲーションシステム、テレビ、パームトップコンピュータ、電子手帳、携帯電話機等といった各種の機器において、可視情報を表示するために液晶表示装置が広く用いられている。そして、液晶表示装置を製造するに際して液晶パネルに半導体素子、例えば駆動用ドライバＩＣを実装するときの実装方式として、液晶を挟んで対向する一対の基板の一方に半導体素子を直接に接合する実装方式、いわゆるＣＯＧ（Chip On Glass）方式が知られている。このＣＯＧ方式を用いることにより、液晶表示装置の薄型化、軽量化、接続ピッチの高精細化等が期待されている。しかしながら、このＣＯＧ方式を用いると、半導体素子がＡＣＦ（Anisotropic Conductive Film ：異方性導電膜）等の接合剤によって透明な基板上に直接に接合されるので、バックライトからの光や、太陽光がその基板を通して半導体素子に直接に照射されるおそれがあり、光照射された際には、半導体素子が誤動作するおそれもあった。また、それとは別に、半導体素子の能動面以外に部分から照射される光が半導体素子を通過して、能動面に悪影響を与え、その結果半導体素子が誤動作するという問題も生じていた。ＣＯＧ方式によって基板上に実装された半導体素子へ光が入射することを防止するため、従来、特開平１−１２８５３４号公報に次のような液晶表示装置が開示されている。図８は、この種の液晶表示装置の代表的な例を示す図である。基板上にアクティブ素子を形成するための金属膜の形成処理工程においてＩＣチップ、すなわち半導体素子に対応する領域にも金属膜５１を形成し、その金属膜５１をＩＣチップ１２のための遮光層として用いるのである。

しかしながら上記従来の液晶表示装置においてはＩＣがチップの上面又は側面、すなわち半導体素子の能動面とは別の面から半導体素子に照射し、そして半導体素子上面を突き抜けて半導体素子の能動面に影響を与える光、及び半導体素子が実装された基板と半導体素子との接続面から入射し、半導体素子の能動面に影響を与える光、については考慮されておらず、その遮光効果は完全なものとは言えなかった。

さらには、上記従来の液晶表示装置においては、結果的に、遮光層がＩＣチップと基板との間に形成されることになり、そのため、ＩＣチップと遮光層との間に形成される電気容量を軽減するための対処、例えば、遮光層を特別なパターンに形成する等といった処理が必要になる。しかしながらこの処理は複雑であり、さらに、遮光層を特別なパターン状にすることにより遮光能力が低下することも考えられる。

本発明は、従来の液晶表示装置における上記の問題点に鑑みて成されたものであって、ＣＯＧ形式の液晶表示装置において、複雑な処理を施すことなく極めて簡単な処理を行うだけで、半導体素子への光照射を確実に防止できる液晶表示装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明に係る液晶表示装置は、一対の基板と、該一対の基板間に挟持された液晶とを有する液晶表示装置において、前記一対の基板のうち一方の基板は、前記一対の基板のうち他方の基板の一端部よりも外側へ張り出した張り出し部を有し、能動面が前記一方の基板と対向するように、前記張り出し部の前記液晶側の面に実装された半導体素子を備え、前記他方の基板の前記液晶とは反対側の面に偏光板が設けられ、前記一方の基板の前記液晶とは反対側の面に、前記半導体素子へ向かう光を遮断する第２遮光部材を設け、前記一方の基板の前記液晶側の面には、前記半導体素子を覆うように遮光性モールド樹脂を設け、前記遮光性モールド樹脂は、前記偏光板の前記張り出し部側端部と平面視で重なることを特徴とする。

この液晶表示装置では、半導体素子と基板との間に遮光部材を設けるのではなくて、基板上に接合された半導体素子の表面のうち基板と接合する面以外の部分を第２の遮光部材で覆うようにするというものである。つまり、半導体素子それ自体を遮光部材によって遮光するのである。この構成により、半導体素子を覆うように設けた遮光部材が、半導体素子の上面、側面及び半導体素子と基板との接合面から照射する光を完全に遮断し、半導体素子の誤動作を完全に防止できる。

液晶を挟む一対の基板は、一般的には、透明なガラスによって形成される。しかしながら、製造上不都合がなければ、透明な合成樹脂その他の材料によって形成しても良い。また、半導体素子として考えられるのは、例えば、単純マトリクスの走査電極及びデータ電極を制御するための駆動用ＩＣや、アクティブマトリクスの走査線及びデータ線を制御するための駆動用ＩＣ等が考えられる。基板に対する半導体素子の接合方法は特別な方法に限られないが、例えば、ＡＣＦを用いて接合できる。

また、前述の一方の基板の表面のうち半導体素子を接合した面と反対の面に、半導体素子へ向かう光を遮断する第２遮光部材を設けてもよい。この第２遮光部材は、従来の遮光層と同様に半導体素子の能動面側から照射する光を遮断するものではあるが、基板上に半導体素子を接合した後に基板の反対面の表面に遮光部材を固着するようにしたので、複雑な処理を施すことなく極めて簡単な処理を行うだけで遮光部材を配置できる。しかも、遮光部材を設けたときの電気容量の変化の問題を考慮する必要がないので、遮光部材を任意のパターンに形成でき、従って、半導体素子への光照射を十分な遮光能力をもって確実に防止できる。

本発明は、アクティブマトリクス方式の液晶表示装置にも適用できるし、あるいは、単純マトリクス方式の液晶表示装置にも適用できる。アクティブマトリクス方式というのは、ＴＦＴ（Thin Film Transistor）方式や、ＴＦＤ（Thin Film Diode）方式等のように、マトリクス状に配列された各画素が個々に能動素子を持つ形式の液晶表示装置である。一方、単純マトリクス方式というのは、液晶物質を挟む一対の基板間に、能動素子を持たない複数の画素がマトリクス状に配列される形式の液晶表示装置であり、機能要求により記号パターンを持つものも含まれる。特開平１−１２８５３４号公報に開示された従来技術は、アクティブマトリクス方式であることが前提であって、単純マトリクス方式の液晶表示装置は念頭に置いていない。仮に、この従来技術を単純マトリクス方式の液晶表示装置に適用しようとすると、ＩＣチップに対応する領域に金属遮光膜を形成するために、わざわざ薄膜形成処理工程を割り当てなければならず、コストが高くなって不経済である。

したがって、本発明はいわゆる単純マトリクス方式の液晶表示装置に本発明を適用するとその効果は顕著となる。いわゆるアクティブマトリクス方式の液晶表示装置では、ガラス基板上に能動素子を形成するための処理工程において半導体素子を遮光するための遮光層、すなわち遮光部材をついでに形成することが可能であるが、単純マトリクス方式の場合はそのような能動素子の形成工程が無いので、ついでに遮光層を形成するということはできないからである。

基板に対する半導体素子の接合の仕方としては、半導体素子の能動面を基板に対面した状態で両者を接合する、いわゆるフェース・ダウン方式と、半導体素子の能動面の反対面を基板に接触させた状態で両者を接合する、いわゆるフェース・アップ方式とが考えられる。本発明は上記２つの方式のうちフェースダウン方式のものに適用することができる。尚、フェースアップ方式を採用する場合においては、半導体素子を上面から覆うように遮光部材を設けるのではなくて、基板上に半導体素子を接合し、その基板の反対面の半導体素子と対応する位置に遮光部材を固着するようにすると、本発明と同様に、半導体素子の能動面側以外から照射する光を遮断できる。

本発明において、遮光部材の具体例としては種々のものが考えられる。例えば、通常の液晶表示装置では、基板の表面に偏光板が固着されるので、その偏光板の大きさを大きく設定して液晶パネルの有効表示領域の外側、すなわち半導体素子が実装されている部分へ引き延ばし、その引き延ばした部分を遮光部材として用いることができる。また、それ以外に、遮光性を備えたシート部材を半導体素子を覆うように配置することによって遮光部材を構成することもできる。また、基板上に接合された状態の半導体素子の表面をモールド樹脂で覆うことによって形成することもできる。半導体素子をモールド樹脂で覆う場合においては、半導体素子を遮光できるのに加えて、モールド樹脂によって半導体素子を機械的に保護したり、半導体素子が湿気に晒されるのを防止することもできる。

また、第２遮光部材の具体例としては、上記遮光部材と同様に、偏光板の大きさを大きく設定して液晶パネルの有効表示領域の外側、すなわち半導体素子が実装されている部分へ引き延ばし、その引き延ばした部分を遮光部材として用いることができる。また、遮光性を備えたシート部材を基板の半導体素子とは反対側の表面に貼りつけてもよい。

また、遮光性及び可撓性を備えた１個の遮光テープを基板のまわりに折り曲げて接着することにより、その１個の遮光テープによって遮光部材及び第２遮光部材の２つの機能を達成することができる。なお、この場合、可撓性に併せて伸縮自在なテープ材を遮光テープとして用いれば、遮光テープを半導体素子や基板に密着させて取り付けることができるので、液晶表示装置の外観形状を徒に大きくすることが無く、しかも作業性を向上できる。

本発明の電子機器は、液晶を挟んで互いに対向する一対の基板と、少なくとも一方の基板上に直接に接合した半導体素子とを有する液晶表示装置と、外部入力信号を前記半導体素子に送出するための本体基板を有する本体とが接続回路基板により接続されている電子機器において、前記半導体素子の面のうち前記一方の基板と接合する面以外の部分を遮光部材で覆うことを特徴とする。

そして、前記一方の基板の表面のうち半導体素子を接合した面と反対の面には、半導体素子へ向かう光を遮断する第２遮光部材が前記一方の基板の外側位置まで延長して形成されており、前記第２遮光部材の延長して形成された部分は、前記接続回路と重なり合うよう配置されていることを特徴とする。

携帯電話などの電子機器においては、本体と液晶表示装置とを接続する接続回路基板の接続信頼性を確保することが求められている。本発明の電子機器においては、第２遮光部材を基板の外側部分まで延長形成し、その延長形成した部分を接続回路基板と重ね合わせて配置しているため、接続基板の強度、特にその接続部分の強度が増し、その結果、より高い接続信頼性が得られるというものである。さらには、第２遮光部材をその補強部材として用いているため、補強のみのための新たな部品点数及び製造工程が生じないため生産コストに影響がない。

第２遮光部材の具体例としては、上述の液晶表示装置に用いたもの、つまり偏光板又は遮光性を備えたシート部材がそのまま利用できる。

そして接続回路基板としてＦＰＣ等の可撓性基板を用いるときにはこの補強効果はより顕著なものとなる。

本発明の電子機器の例としては携帯電話の他に、電子手帳に代表されるＰＤＡ（小型情報機器）、パーソナルコンピューター、カーナビゲーション等がある。

（第１実施形態）
図１は、本発明に係る液晶表示装置の第１実施形態を示している。この液晶表伝装置は、互いに対向する一対の基板１及び２を有している。これらの基板はいずれも、例えば、透明なガラスによって形成される。第１基板１の内側表面（図の下側表面）にはストライプ状のＩＴＯ（Indium Tin Oxide）電極３が形成され、第２基板２の内側表面（図の上側表面）にもストライプ状のＩＴＯ電極４が形成される。本実施形態では、単純マトリクス方式の液晶表示装置に本発明を適用するものとし、よって、第１基板１及び第２基板２は、図５に示すように、ＩＴＯ電極３及び４が互いに直交するように対面した状態でシール剤５によって接合される。周知の通り、可視像を表示するための各画素は両電極３及び４の交差点の所にマトリクス状に形成される。図１において、液晶は、第１基板１、第２基板２及びシール剤５によって囲まれる空間Ｒ内に充填される。

なお、電極の材質は、ＩＴＯに限らず酸化スズ（ＳｎＯ２）などの透明電極ならば何でも良い。また、表示面の電極の形状は、ストライプ状の他、図５に符号１０で示すような特殊記号（すなわち、機能を表す記号）でも良い。

第１基板１の外側表面（図１の上側表面）及び第２基板２の外側表面（図１の下側表面）には、それぞれ、偏光板６及び７が固着される。これらの偏光板６及び７の光透過軸は、例えば９０°の角度だけずれている。第２基板２の外側（図１の下側）には、バックライトユニット１５が設けられる。そして、このバックライトユニット１５は、有効表示領域Ｄに対応する面積を有する導光板８及びその導光板８の左端部に配置された光源としてのＬＥＤ（Light Emitting Diode）９を含んで構成される。

第１基板１の端部１ａは第２基板２の外側へ張り出しており、その張出し部１ａの内側表面には、ＩＴＯ電極３から延びるＩＣ出力用端子３ａ及び外部回路基板（図示せず）の出力端子に電気的に接続されるＩＣ入力用端子１１が形成されている。半導体素子としての駆動用ＩＣ１２は、バンプ電極１３ａ，１３ｂや回路パターンが形成されている面、いわゆる能動面１２ａが第１基板１に対面する状態でＡＣＦ１４によって第１基板１に電気的且つ機械的に直接、固着されている。第１基板１に接合された駆動用ＩＣ１２の表面のうち第１基板１に接合された面以外の面は遮光部材７ａによって覆われている。そして本実施形態では、第２基板２側の偏光板７を有効表示領域Ｄの外側領域まで延長し、その延長部分７ａによって遮光部材１６を構成している。駆動用ＩＣ１２が固着された第１基板１に設けられる偏光板６は、有効表示領域Ｄを越えて第１基板１の張出し部１ａまで延びており、この偏光板延長部分７ａが駆動用ＩＣ１２の能動面側の遮光部材として作用する。

本実施形態の液晶表示装置は以上のように構成されているので、バックライトユニット１５から光を放射しながら、駆動用ＩＣ１２によって電極３，４への電圧印加を制御することにより、有効表示領域Ｄの中に所望の可視像を表示する。

こうして可視像を表示している間、バックライトユニット１５から放射された光の一部は半導体素子１２の上面、側面及び第１基板１と半導体素子１２との接合部分を通して駆動用ＩＣ１２の能動面１２ａに入射しようとする。また、場合によっては、太陽光が第１基板１を通過し、あるいは第１基板１の端部を回り込み、その後、半導体素子１２の上面、側面及び第１基板１と半導体素子１２との接合部分を通して能動面１２ａに入射しようとする。

また、バックライトユニット１５から放射された光、あるいは太陽光が第１基板１を通してその能動面１２ａに直接入射しようとする。このように能動面１２ａに光が入射するということは、駆動用ＩＣ１２にとっては余り好ましいことではない。

本実施形態では、駆動用ＩＣ１２の上面、側面及び第１基板１と半導体素子１２との接合部分を通過し、駆動用ＩＣの能動面に入射しようとする光の進行が偏光板延長部分７ａによって阻止されて、能動面１２ａが遮光される。また、駆動用ＩＣ１２の遮光するための遮光部材７ａは、液晶表示装置において極一般的に使用される偏光板７の面積を大きくして、それを単に、駆動用ＩＣ１２を覆うように配置しているにすぎない。従って、遮光部材７ａを設けるために、特別に複雑な処理工程を施す必要がなく、部品点数から見ても、あるいは製造工数から見ても、極めて経済的である。

また、第１基板１を通して駆動用ＩＣ１２の能動面１２ａに入射しようとする光の進行が偏光板延長部分６ａによって阻止されて、能動面１２ａが実用上十分に遮光される。その結果、駆動用ＩＣ１２が受光によって誤動作することを確実に防止できる。上述の遮光部材７ａと同様に、駆動用ＩＣ１２の能動面側を遮光するための第２遮光部材６ａは、液晶表示装置において極一般的に使用される偏光板６の面積を大きくして、それを単に、駆動用ＩＣ１２から見て第１基板１の裏面に固着するだけで構成されている。従って、第２遮光部材を設けるために、特別に複雑な処理工程を施す必要がなく、部品点数から見ても、あるいは製造工数から見ても、極めて経済的である。また、従来のように遮光層を駆動用ＩＣ１２と第１基板１との間に設ける場合には、電気容量や電気絶縁の問題を考慮して遮光層を適当なパターンに形成しなければならないが、本実施形態では遮光部材として作用する偏光板延長部分６ａを十分な遮光能力を発揮できる任意のパターンで形成でき、従って、駆動用ＩＣ１２を確実に遮光できる。

（第２実施形態）
図２は、本発明に係る液晶表示装置の第２実施形態を示している。この液晶表示装置では、駆動用ＩＣ１２が接合されている第１基板１のうち駆動用ＩＣ１２の反対面に、第２遮光部材として作用する遮光性シート部材２６を接着する。そしてさらに、駆動用ＩＣ１２の能動面１２ａ以外の表面部分を樹脂モールド３６で覆うことにより、その樹脂モールド３６を遮光部材として用いる。

第２遮光性シート部材２６は、可撓性及び黒色その他の非透光色を有する粘着テープや、可撓性を持たない黒色その他の非透光色を有する粘着シート等によって構成できる。また、樹脂モールド３６は、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、その他遮光性を備えた任意の樹脂材料によって構成できる。

（第３実施形態）
図３は、本発明に係る液晶表示装置の第３実施形態を示している。この液晶表示装置では、遮光性及び可撓性を備えた１個の粘着テープ４６を第１基板１のまわりに折り曲げて接着することにより、基板側の第２遮光部材４６ａ及び駆動用ＩＣ１２側の遮光部材４６ｂを構成する。この実施形態によれば、１個の粘着テープ４６を第１基板１の表裏両面に接着するだけという極めて簡単な作業を行うだけで、駆動用ＩＣ１２を確実に遮光できる。なお、粘着テープ４６として、伸縮自在性を併せて有するテープ材料を用いれば、該テープを駆動用ＩＣ１２及び基板１に密着状態で装着できる。

（第４実施形態）
図４は、本発明に係る液晶表示装置の第４実施例を示している。この液晶表示装置では、遮光性を備えた粘着テープ４７を駆動用ＩＣ１２を覆うように貼りつけて駆動用ＩＣ１２側の遮光部材４７を構成する。基板側の第２遮光部材には、第１実施形態と同様に、液晶表示装置において極一般的に使用される偏光板６の面積を大きくして、それを単に、駆動用ＩＣ１２から見て第１基板１の裏面に固着して構成する。

（第５実施形態）
図６は、本発明の電子機器の接続部分の詳細を示す図であり、図７は本発明の電子機器を示す図である。第１基板１の端部１ａは第２基板２の外側へ張り出しており、その張出し部１ａの内側表面には、ＩＴＯ電極３から延びるＩＣ出力用端子３ａ及び接続回路基板４８の出力端子（図示せず）に電気的に接続されるＩＣ入力用端子１１が形成されている。接続回路基板４８の入力端子（図示せず）は、外部キー５０から入力される外部入力信号を駆動用ＩＣ１２に送出する本体基板４９に接続されている。半導体素子としての駆動用ＩＣ１２は、バンプ電極１３ａ，１３ｂや回路パターンが形成されている面、いわゆる能動面１２ａが第１基板１に対面する状態でＡＣＦ１４によって第１基板１に電気的且つ機械的に直接、固着されている。第１基板１に接合された駆動用ＩＣ１２の表面のうち第１基板１に接合された面以外の面は遮光部材としての樹脂モールド３６によって覆われている。樹脂モールド３６は、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、その他遮光性を備えた任意の樹脂材料によって構成できる。駆動用ＩＣ１２が接合されている第１基板１のうち駆動用ＩＣ１２の反対面に、第２遮光部材として作用する遮光性シート部材２６を接着する。遮光性シート部材２６は、可撓性及び黒色その他の非透光色を有する粘着テープや、可撓性を持たない黒色その他の非透光色を有する粘着シート等によって構成できる。また、遮光性シート部材２６は、第１基板からはみだすよう設けられ、そしてそのはみ出した部分は接続回路基板４８と重なり合うように貼りつけられる。こうすることにより、遮光性シート部材２６は、接続回路基板と第１基板との接続を補強する役目を果たす。

本実施形態においては、遮光部材として樹脂モールド３６、第２遮光部材として遮光性粘着テープを用いたが、遮光部材及び第２遮光部材には、第１の実施形態から第４に実施形態で記載した遮光部材及び第２遮光部材のいずれをも利用できることはいうまでもない。

（他の実施形態）
以上、好ましい実施形態を挙げて本発明を説明したが、本発明はそれらの実施形態に限定されるものでなく、特許請求の範囲に記載した技術的範囲内で種々に改変できる。

例えば、本発明は、単純マトリクス方式の液晶表示装置に限られず、アクティブマトリクス方式の液晶表示装置にも適用できる。また、基板への駆動用ＩＣ１２の接合方法は、ＡＣＦを用いた方法に限られず、任意の接合方法を採用できる。また、バックライトユニットも、ＬＥＤ及び導光板から成るものに限られず、ＥＬ（Electro Luminescence）その他の任意の発光手段を用いることができる。また、図１から図４に示した各実施形態では、駆動用ＩＣ１２を接合した基板１に対向する基板２側にバックライトユニット１５を配置したが、これに代えて、駆動用ＩＣ１２を接合した基板１側にバックライトユニット１５を配置することもできる。

また、第５の実施形態は携帯電話を例にあげたが、本発明は携帯電話に限らず、電子手帳に代表されるＰＤＡ（小型情報機器）、パーソナルコンピューター、カーナビゲーション等に応用できる。

本発明に係る液晶表示装置の第１実施形態の要部断面図である。 本発明に係る液晶表示装置の第２実施形態の要部断面図である。 本発明に係る液晶表示装置の第３実施形態の要部断面図である。 本発明に係る液晶表示装置の第４実施形態の要部断面図である。 本発明に係る液晶表示装置の液晶パネル部分の一例を示す斜視図である。 本発明に係わる電子機器の第５実施形態の要部拡大図である。 本発明に係わる電子機器の第５実施形態を示す図である。 従来の液晶表示装置を示す図である。

符号の説明

１…第１基板、２…第２基板、１ａ…張出し部、３…ＩＴＯ電極、４…ＩＴＯ電極、５…シール剤、６…偏光板、７…偏光板、８…導光板、１１…ＩＣ入力用端子、１２…駆動用ＩＣ、１２ａ…能動面、１４…ＡＣＦ、１５…バックライトユニット、１６…遮光部材。

Claims (5)

1. 一対の基板と、該一対の基板間に挟持された液晶とを有する液晶表示装置において、
   前記一対の基板のうち一方の基板は、前記一対の基板のうち他方の基板の一端部よりも外側へ張り出した張り出し部を有し、
   能動面が前記一方の基板と対向するように、前記張り出し部の前記液晶側の面に実装された半導体素子を備え、
   前記他方の基板の前記液晶とは反対側の面に偏光板が設けられ、
   前記一方の基板の前記液晶とは反対側の面に、前記半導体素子へ向かう光を遮断する第２遮光部材を設け、
   前記一方の基板の前記液晶側の面には、前記半導体素子を覆うように遮光性モールド樹脂を設け、
   前記遮光性モールド樹脂は、前記偏光板の前記張り出し部側端部と平面視で重なることを特徴とする液晶表示装置。
2. 請求項１に記載の液晶表示装置において、前記一方の基板の前記液晶とは反対側の面には偏光板が配置されており、
   前記第２遮光部材は前記偏光板を延設することによって構成されることを特徴とする液晶表示装置。
3. 請求項１に記載の液晶表示装置において、前記第２遮光部材は遮光性を備えた平板状のシート部材であることを特徴とする液晶表示装置。
4. 請求項１に記載の液晶表示装置において、前記他方の基板の前記液晶とは反対側に設けられたバックライトを備えることを特徴とする液晶表示装置。
5. 請求項１乃至４のいずれかに規定する液晶表示装置を表示部に備えることを特徴とする電子機器。

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