JP4562403B2 - 表示装置の製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は液晶表示装置、プラズマ表示装置、EL表示装置などの表示セルと、該表示セルを駆動する表示駆動用回路が形成されてなる回路基板と並設するとともに、両者をワイヤによって電気的に接続してなる表示装置に関するものである。
従来、表示装置、例えば液晶表示装置は、液晶表示を行う表示セル(液晶表示セル)と、該液晶表示に必要な表示駆動回路を有する回路基板とがそれぞれ別工程で形成され、最終的に両者を接続する構造が多用されている。これは、液晶表示セルの形成に必要な工程と、表示駆動回路を有する回路基板の形成工程とが全く異質な形成工程であり、また、各々の製造工程で発生する不良を最大限回避して、全体の歩留りを向上させるためである。
また、液晶表示セルと回路基板との位置関係については、種々の構造が考えられるが、液晶表示セルと回路基板との接続の容易な構造、さらに、液晶表示装置の薄型化を考慮して、液晶表示セルと回路基板とを平面的に並設して、並設しあう液晶表示セルと回路基板とをワイヤボンディング方式で形成したワイヤなどを用いて電気的に接続していた。そして、液晶表示セルの端部およびと回路基板上をワイヤが埋設されるように保護樹脂膜で被覆していた。
特に、液晶表示装置は、高密度実装化の要求により、ワイヤが接続する液晶表示セルの端子が高密度化し、もって、隣り合うワイヤ間の距離が非常に小さくなっている。
これらのワイヤは外部からの力や環境に影響され易く、そのためにワイヤを外的ストレスから保護する必要があり、液晶表示セルの端部および回路基板の表示駆動回路上を被覆するようにシリコーン系樹脂やウレタン系樹脂などを用いて保護樹脂膜で被覆している。
特開2002−258247号公報 特開平9−43621号公報
この保護樹脂膜は、液晶表示セルの端部および回路基板の表示駆動回路上に、硬化して保護樹脂膜となる樹脂をディスペンサーを用いて供給していた。具体的には、この樹脂が充填されたシリンジに、圧縮空気などで加圧し、シリンジの先端に取り付けられた、細穴を有するニードルより樹脂が吐出される仕組みとなっている。ニードルから吐出された樹脂が、ワイヤを外部の環境に晒されないように、塗布・充填されるように塗布された後、硬化されて所定の硬度を持った保護樹脂膜としていた。
しかしながら、現在、ニードルから吐出された樹脂がワイヤの外部だけを覆い、ワイヤが形成するループの下に空洞が形成されてしまう。しかも、高密度に形成されるワイヤのループ内に空洞が形成される高密度化されているため、ワイヤ間に樹脂が回り込みにくくなり、より空洞が形成されやすい状態となっている。これは駆動用ICチップの出力側ワイヤ(液晶表示セルに接続する側のワイヤ)は、入力側ワイヤに比較してワイヤの本数が多く、ワイヤ間の間隔が非常に狭くなっている。しかも、駆動用ICチップの出力側ワイヤのループの下には、液晶表示セルと回路基板との境界で間隙が存在しているため、このワイヤ間に樹脂が入り込みにくく、さらに、間隙の存在よりループの下部に空洞が発生しやすい状態となっている。
この保護樹脂膜中でワイヤのループの下部にこの空洞を形成させない方法として、ニードルからの単位時間当たりの樹脂の吐出流量を大幅に小さくして、ワイヤで作られたループの下に少しずつ樹脂を流し込むことで、空気を逃がしながら、樹脂を充填する方法が一般的に用いられている。
しかし、近年では、高い生産性も求められているため、吐出流量を小さくし、製造にかかる時間を多くすることでは生産性を大きく低下させてしまう。
逆に、高い生産性を求めて吐出流量を多くして生産性を上げた場合に、ワイヤのループの下部に空洞が形成されてしまう。そして、120〜150℃程度で熱硬化を行った場合に、その空洞を形成している空気が熱により、表面付近にまで、浮き上がる現象が起き、浮き上がった空気は、気泡となり表面付近で留まるか、表面で破裂し消滅する場合がある。保護樹脂膜の表面付近で気泡が破裂して消滅する場合は、保護性能の低下は起こらないが、外観を損なう場合があり、また、保護樹脂膜の表面とワイヤまでの厚みが現象して、耐湿性が低下してしまう。また、保護樹脂膜の表面付近で気泡として留まった場合は、その部分には樹脂が存在しないいためにワイヤが環境に曝され、腐食や外的なストレス(空気の熱膨張や収縮によって)を受けてしまうという問題がある。
本発明は上述の問題に鑑みて案出されたものであり、その目的は、液晶表示セルと回路基板との間の間隔およびワイヤのループ下、さらに、液晶表示セルの端部および回路基板とを被覆する保護膜を安定的に形成し、もって、耐湿性、耐腐食性、耐ストレス性に優れた液晶表示装置を提供するものである。
本発明は、端部に端子が形成された表示セルと、前記表示セルに間隙を介して並設され、駆動回路が形成された回路基板と、前記表示セルの端部に形成された端子と前記回路基板に形成された駆動回路とを前記間隙を跨いで電気的に接続するワイヤと、前記表示セルおよび前記回路基板を支持する支持板と、を備えた表示装置の製造方法であって、前記ワイヤが設けられた前記表示セルの端部に、前記間隙を跨らないようにして第1保護樹脂膜を形成する第1樹脂膜形成工程と、前記回路基板に、前記第1樹脂膜形成工程にて形成された第1保護樹脂膜に接触させるようにして第2保護樹脂膜を形成することにより、前記間隙に前記第1保護樹脂膜および前記第2保護樹脂膜が充填される第2樹脂膜形成工程と、前記第1樹脂膜工程にて形成された第1保護樹脂膜、および前記第2樹脂膜工程にて形成された第2保護樹脂膜を硬化する硬化工程と、を有する。
以上のとおり、本発明の表示デバイス装置によれば、保護樹脂膜は、第1の保護樹脂膜と第2の保護樹脂膜とから構成され、第1の保護樹脂膜は、表示セルの端部に維持または表示セルと回路基板の間隙内に流出される。即ち、この第1の保護樹脂膜が自重により、その間隙に樹脂が充填されることになる。このとき、例えば表示セルの端部部分に樹脂を供給しているため、供給量を減らすことなく、表示セルと回路基板との間の間隙やワイヤのループ下領域で、空気を追い出しながら、確実にその間隙とワイヤのループ他端部分に樹脂を充填・塗布することができる。
また、第2の保護樹脂膜は、第1の保護樹脂膜が塗布・充填されていない領域、即ち、主に回路基板上に被覆されるとともに、回路基板側から表示セル側の端部に維持された第1の保護樹脂に当接するように塗布される。このため、表示セルと回路基板との間隙部分において、表示セル側の端部に第1の保護膜となる樹脂が存在していることから、この間隙を表面張力で架橋されることはなく、第2の保護樹脂膜自身が間隙に流れ込む。このとき、表示セルの端部に留まっていた第1の保護樹脂膜の表面張力を開放(弱めることができる)するため、第1の保護樹脂膜の自重による間隙への流れ込みを促進する。
従って、保護樹脂膜としては、表示セルの端部および表示駆動回路を確実に被覆できるとともに、特に、表示セルと回路基板との間隙に第1の保護樹脂膜と第2の保護樹脂膜とが互いに動作してあって確実に充填させることができ、同時にワイヤのループ下にも確実に樹脂を供給できる。しかも、ディスペンサーからの吐出量を減らすことがないため、生産性が大きく低下することはない。
また、前記表示駆動回路は、表面に電極パッドを有する駆動用ICチップからなり、前記ワイヤの一端が該駆動用ICチップの電極パッドに、他端が表示セルの端子にそれぞれ接続しており、駆動用ICチップおよびワイヤを保護樹脂膜で確実に保護できる。
第1の保護樹脂膜となる樹脂は、回路基板の端部の端子に接続するワイヤの他端寄り端部を中心に供給される。駆動用ICチップの表示セル側に延びるワイヤは駆動用ICチップの出力側ワイヤに相当する。即ち、入力側ワイヤに比較して、本数が多くワイヤ間の間隔が狭くなっている。そして、その狭いワイヤの他端側を中心に第1の保護樹脂膜を塗布することにより、ワイヤのループの下部領域の狭い領域にも安定して樹脂を供給することができ、結果として、ワイヤのループ下で空洞が形成されにくくなる。
結局、ワイヤの下部やその周辺に空洞が形成されにくく、しかも、表示セルと回路基板との間の間隙にも保護樹脂膜が安定して形成することができ、もって、保護膜の耐湿性が向上し、ワイヤの耐腐食性、耐ストレス性に優れた表示装置となる。
以下、本発明の表示装置を図面に基づいて詳述する。尚、最良の形態としては表示装置を液晶表示装置で説明する。
図1は、本発明の液晶表示装置の概略構造を示す斜視図であり、図2は、特徴的な部分を示す部分断面図であり、保護樹脂膜の形成過程を説明する概略図である。
本発明の液晶表示装置は、液晶表示セル1、回路基板2、両者を接合する支持平板3とから主に構成されており、液晶表示セル1と、回路基板2とが互いに平面的に並設されている。また、回路基板2の裏面と液晶表示セル1の裏面の一部には、両者を機械的に結合するための金属などからなる支持平板3が取着され、これにより、液晶表示セル1と回路基板2とが一体化されている。
液晶表示セル1は、下部ガラス基板11、上部ガラス基板12、両ガラス基板11、12との間には、シール部14によって周囲が囲まれた液晶層13が配置されている。また、下部透明基板11の内面には、例えば、表示電極、配向膜などが形成されており、また、上部透明基板12内面にも表示電極、配向膜が形成されている。尚、図2では下部透明基板の内面の構造物を単に符号15で、また、上部透明基板の構造物を単に符号16で示している。この下部透明基板11に形成された表示電極と上部透明基板12に形成された表示電極は互いにマトックス状に対向して表示画素領域を形成している。また、カラー表示を達成するために、下部透明基板11の内部構造物15または上部透明基板12の内部構造物16のいずれかの表示画素領域にカラーフィルタを形成してもよい。また、下部透明基板11の内部構造物15の各表示画素領域にスイッチング手段を形成し、一表示画素領域ごとに表示を制御するようにしてもよい。さらに、各表示画素領域に光反射部と光透過部とのを設けて、表示面側からの外部の光を表示画素で反射させたり、また裏面側からの外部の光を画素領域に透過させたりする。
また、下部透明基板11の外面および上部透明基板12の外面には、図では省略しているが、偏光板、位相差フィルム、反射板や照明手段が配置されている。
このような液晶表示セル1において、重要なことは下部透明基板11が上部透明基板12に比較して大きくなっている。そして、この上部透明基板11と下部透明基板12との大きさの差異部分、即ち、下部透明基板11の外周領域には、下部透明基板11の内面構造体15のうち表示電極または表示電極や画素電極に接続する配線パターン17がシール部14から外周領域に延出している。この配線パターン17の先端が下部透明基板11の端部、即ち、液晶表示セル1の端部にまで延出して表示駆動回路と接続する端子18を構成する。尚、上部透明基板12の内面構造体15のうち表示電極は、例えばシール部14の導電性フィラーを介して、また、シール部14の領域に形成した転位点を介して接続され、下部透明基板11側の所定配線パターン17に接続して、端子18を介して表示駆動回路に接続することになる。
尚、下部透明基板11や上部透明基板12は、ガラス、透光性プラスチックなどが例示できる。また、透明の表示電極は、例えばITOにより形成され、配向膜は、ラビング処理したポリイミド樹脂からなる。また、カラーフィルタを形成する場合には金属反射層や遮光膜は、クロムやアルミニウム、銀などの金属膜を形成し、その後にフォトリソグラフィにて所定のパターンに形成して遮光膜を形成する。また、遮光膜は、このような金属膜以外には、黒色樹脂を用いることができる。また、遮光膜が形成されていない領域にはカラーフィルタ用の着色層を形成する。この着色層は顔料分散方式、すなわちあらかじめ顔料(赤、緑、青)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。
このような下部透明基板11や上部透明基板12は、シール部14を介して貼り合わせ圧着し、そのシール部14の一部の開口よりネマチック液晶などからなる液晶材を注入し、しかる後に、その注入口を封止する。この貼り合わせに際し、両透明基板11、12に配列した双方の透明電極を両者が直交するようになし、それによって表示領域となす。
また、回路基板2は、セラミック、ガラス成分を含むセラミック、ガラス布基材エポキシ樹脂(ガラスエポキシ)などの材料からなり、回路基板2の表面および基板の内部に所定配線層が形成されている。また、回路基板2の表面には、表示駆動回路を構成する駆動用ICチップ23がエポキシ系樹脂やシリコーン系樹脂などの絶縁性接着剤21を介して搭載されている。また、回路基板2の表面には、配線層の一部として、表示駆動回路を構成する駆動用ICチップと接続するパッド22が形成されている。尚、図には、省略しているが、回路基板2の表面のその他の領域、内部には所定の配線層が形成され、必要に応じて表示駆動回路に電圧や信号を供給する入力端子が形成されている。
この回路基板2に搭載された駆動用ICチップ23は、その上面に複数の電極パッド24が形成されており、電極パッド24の一部が、回路基板2の表面に形成されたパッド22に第2のワイヤ25(入力側ワイヤ)によって接続されている。
また、支持平板3は、ステンレス板などからなり、回路基板2の裏面および液晶表示セル1の下部透明基板の裏面の一部に跨がるように配置されている。具体的には、支持平板3と回路基板2との間および支持平板3と液晶表示セル1との間には、接着層31を介して接着されている。
このように液晶表示セル1と回路基板2とを並設するよう配置して、支持平板3によって各々の裏面に接着させて、液晶表示セル1と回路基板2とを機械的に固定している。この液晶表示セル1と回路基板2とを並設した状態で、回路基板2の表示駆動回路を構成する駆動用ICチップ23と液晶表示セル1の端部に延出された端子18と第1のワイヤ4(出力側ワイヤ)で接続されている。具体的には、まず先端が溶融したワイヤで駆動用ICチップ23の電極パッド24の一部(出力側の電極パッド)に接続して、その後、ワイヤを延出させて、ループを形成しながら、回路基板2と液晶表示セル1との境界部分(間隙5)を越えて、所定端子18にワイヤの途中を接触させて、この状態で超音波などを印加して溶融接合させるとともに、ワイヤを切断する。このようにワイヤ4を用いることにより、液晶表示セル1と回路基板2の並設固定する際には、機械的な固定のみを行えばよく、仮に、液晶表示セル1と回路基板2との間で間隙5が形成されていても支障なく電気的な接続が可能となる。ここで、一般にワイヤの径は、25〜50μm程度であり、隣接する側の入力側ワイヤ25の間隔は、入力信号が少ないため比較的間隔を広く設定するこができ、例えば150μm以上を確保できる。これに対して、出力側ワイヤ4の間隔は、出力信号が多い(場合によって、縦横の表示電極の電極数が必要)ため、非常に狭い間隔となり、例えば20〜50μm程度となる部分が存在してしまう。
そして、このような非常にワイヤ25、4、液晶表示セル1の外部領域、表示駆動回路である駆動用ICチップ23を被覆する保護樹脂膜6が形成されている。この保護樹脂膜6は、第1の保護樹脂膜61と第2の保護樹脂膜62とから構成され、さらに、第1の保護樹脂膜61および第2の保護樹脂膜62上に第3の保持樹脂膜(図では、第2の保護樹脂膜と同一部材として図示している)を設けても構わない。この第3の保護樹脂膜は、特に、ワイヤ4、25の一端部側(駆動用ICチップ側端部)および駆動用ICチップ23が完全に被覆されるように設けるものである。
第1の保護樹脂膜61および第2の保護樹脂膜62はともに無溶剤系ウレタン系樹脂、エポキシ系樹脂、シリコーン系樹脂などによって被覆されている。この第1のおよび第2の保護樹脂膜61、62となる樹脂の塗布は、次のとおりに行う。
尚、ディスペンサーは、圧縮された空気を送り込み、ニードルを有したヘッド部から樹脂が供給され、同時に、液晶表示セル1および回路基板2の所定箇所にニードルを走査しながら保護樹脂膜(実際には、最終的な硬化工程により、保護樹脂膜となる)の塗布をおこなう。
尚、このニードルを有したヘッド部は、電気信号でXYZ方向の各移動量を指示することにより、最小0.001mmの移動が可能であり、その移動指示をプログラム化することで毎回同じ動作を繰り返すことが可能である装置となっている。
図3〜図7は、保護樹脂膜を塗布位置とニードルの走査を示すものであり、概略平面図である。図3〜図7において矢印は、ニードルの動作方向を示すものであり、既に、液晶表示セル1と回路基板2とが並設されているものであり、その間に0.2〜0.5mm程度の間隙5が形成されている。そして、図3〜図6においては、符号61、62は、硬化前の保護膜についても便宜上同一符号で説明している。
まず、図3に示すように、液晶表示セル1の端部(回路基板2との間の間隙5側の端部)に第1の保護樹脂膜61を形成する。この供給された第1の保護樹脂膜61となる樹脂は、表面張力が働き、液晶表示セル1の下部透明基板の端部で留まった状態になる。この状態では、隣接しあう第1のワイヤ4の他端(端子18に接続する部位)付近では、ループの下の空間が非常に小さくなっているので、第1のワイヤ4の他端側のループの下部にはわずかに保護樹脂膜61が入り込む。同時に、液晶表示セル1の端部(下部透明基板11の角部)で表面張力が作用して留まった状態になる。これは、下部透明基板11が一般的にガラス材料から構成されており、ガラスと樹脂との濡れ性が悪く、その結果、表面張力が働きやすい。
この工程で重要なことは、第1の保護樹脂膜61が、液晶表示セル1と回路基板2との間隙5に跨がることがないようにすることである。従って、第1の保護樹脂膜61は、間隙5の液晶表示セル1側の端面からその一部が自重で流れ込むか、また、流れ込まずに液晶表示セル1の端部で留まることになる。尚、ほとんどの第1の保護樹脂膜61は、間隙5の液晶表示セル1側で樹脂溜まりを形成する。
次に、図4に示すように、ニードルを走査して、主に駆動用ICチップ23の第2のワイヤ25を中心に第2の保護樹脂膜62を供給し、駆動用ICチップ23と駆動用ICチップ23との間においては、ニードルを液晶表示セル1側に走査して、第1の保護樹脂膜61にあえて接触するように樹脂を供給する。
この第2の保護樹脂膜62の供給により、比較的間隔の広い第2のワイヤ25のループの下部領域に樹脂を充填することができ、同時に、第2のワイヤ25を樹脂で被覆できる。同時に、駆動用ICチップ23間において第2の保護樹脂膜62を、樹脂溜まりとなっている状態の第1の保護樹脂膜61に当接させるとともに、間隙5に充填することにより、以下のように働く。
まず、第2の保護樹脂62はICチップ23間の隙間5を充填し、第1の保護樹脂膜61は、第2の保護樹脂膜62と当接することにより、樹脂溜まりを形成した表面張力の平衡度が崩れ、表面張力が開放される。これにより、第1の保護樹脂膜61の自重および間隙5に発生する毛細管現象により第1の保護樹脂膜61が、間隙5に引き込まれる。このようにして、ICチップ23間の間隙5には、第1の保護樹脂膜61および第2の保護樹脂膜62によって、確実に充填される。
同時に、第2の保護樹脂膜62が間隙5内に引き込まれることにより、間隔の狭いワイヤ4間にも確実に第1の保護樹脂膜61が引き込まれ、その結果、ワイヤ4のループ下の領域にも第1の保護樹脂膜61を安定して塗布することができる。
このような現象は、第2の保護樹脂膜62を駆動用ICチップ23間で、第1の保護樹脂膜61に当接した部分から平面的に広がり、図5、図6に示すように、液晶表示セル1と回路基板2との間に形成された間隙5全体に第1の保護樹脂膜61および第2の保護樹脂膜62による充填が完了し、ワイヤ4のループ下間に樹脂を確実に周り込ませることができる。しかも、間隙5において、保護樹脂が間隙5の端面を伝って自重で流れ込むまたは間隙5の毛細管現象により引き込まれるため、間隙5内に空洞が形成されることがない。また、間隙5内に空洞の発生がなく、同時に、ワイヤ4のループ下にも確実に第1の保護樹脂膜61が引き込まれるため、その結果、ワイヤ4のループ下にも空洞や気泡が発生することがない。
最終段階として、図7に示すように、必要に応じてニードルを駆動用ICチップ23上に、その配列方向に走査して、保護樹脂を塗布する。これにより、完全にワイヤ4、25、駆動用ICチップ23を樹脂で被覆する。この段階を含めても、すべての樹脂を供給するにあたり、吐出流量を少なくした場合の1枚当りの生産時間は少なくて済む。
その後、例えば、120℃の熱を印加して、第1の保護樹脂膜61、第2の保護樹脂膜62などを熱硬化して最終的な保護樹脂膜6とする。尚、この熱硬化温度120℃は、無溶剤系ウレタン系樹脂を用いた場合であり、その他の熱硬化性樹脂材料の場合には、それ材料に応じた硬化温度で行う。
かくして、本発明により、ワイヤは短時間のうちに完全に外の環境から守られ、腐食や外的なストレスからの影響による損傷を受けることがなくなった。
また、表1に示すような、実験結果が得られた。この塗布では無溶剤系ウレタン樹脂を使用し、硬化条件として、80℃の温度で2時間の環境に硬化を行った。
硬化した後に、10倍の双眼顕微鏡を使用して、形成後硬化された樹脂の表面を観察して、ワイヤ4の露出した箇所を確認して、その箇所の数を数えた。その数を、従来の方法の比較例1、2及び本発明による構造とで比較した結果を表1に示した。同時に、実験を行った条件であるニードルの移動速度と吐出流量を併記する。尚、比較例1、2では、ニードルの移動速度が大きくことなるとともに、吐出流量が大きくことなるものである。
Figure 0004562403
以上のように、本発明では、ニードルの移動速度、ニードルから樹脂の吐出流量を高め、生産性を高くしても、保護樹脂膜6の欠陥がなく、安定した保護樹脂膜6が形成できる。
尚、上述の実施例では、液晶表示セルを有する液晶表示装置をもいて説明したが、液晶表示装置に限らず、フラット表示装置、例えば、プラズマ表示装置、EL表示装置などにも広く採用し得るものである。
本発明の液晶表示セルの外観斜視図であり、保護樹脂膜を省略した状態を示す。 図1における主要部分の断面図である。 本発明の液晶表示セルの保護樹脂膜の形成工程を示す概略平面図である。 本発明の液晶表示セルの保護樹脂膜の形成工程を示す概略平面図である。 本発明の液晶表示セルの保護樹脂膜の形成工程を示す概略平面図である。 本発明の液晶表示セルの保護樹脂膜の形成工程を示す概略平面図である。 本発明の液晶表示セルの保護樹脂膜の形成工程を示す概略平面図である。
符号の説明
1・・・液晶表示セル
2・・・回路基板
3・・・支持平板
4・・・第1のワイヤ(出力側ワイヤ)
5・・・間隙
6・・・保護樹脂膜
61・・・第1の保護樹脂膜
62・・・第2の保護樹脂膜

Claims (3)

  1. 端部に端子が形成された表示セルと、前記表示セルに間隙を介して並設され、駆動回路が形成された回路基板と、前記表示セルの端部に形成された端子と前記回路基板に形成された駆動回路とを前記間隙を跨いで電気的に接続するワイヤと、前記表示セルおよび前記回路基板を支持する支持板と、を備えた表示装置の製造方法であって、
    前記ワイヤが設けられた前記表示セルの端部に、前記間隙を跨らないようにして第1保護樹脂膜を形成する第1樹脂膜形成工程と、
    前記回路基板に、前記第1樹脂膜形成工程にて形成された第1保護樹脂膜に接触させるようにして第2保護樹脂膜を形成することにより、前記間隙に前記第1保護樹脂膜および前記第2保護樹脂膜が充填される第2樹脂膜形成工程と、
    前記第1樹脂膜工程にて形成された第1保護樹脂膜、および前記第2樹脂膜工程にて形成された第2保護樹脂膜を硬化する硬化工程と、を有する表示装置の製造方法。
  2. 前記駆動回路は、表面に電極パッドが形成された駆動用ICチップであり、
    前記ワイヤの一端が前記駆動用ICチップの前記電極パッドに、前記ワイヤの他端が前記表示セルの端部に形成された端子にそれぞれ接続されている、請求項1に記載の表示装置の製造方法。
  3. 前記表示セルは、液晶表示セルである、請求項1または2に記載の表示装置の製造方法。
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