JP5194704B2 - 表示パネル及びそれを備えた積層型表示素子 - Google Patents

Description

本発明は、ワイヤボンディングにより回路基板に接続される表示パネル及びそれを備えた積層型表示素子に関する。

従来、特定波長の光を選択反射する表示パネル及びこの表示パネルを積層した積層型表示素子が知られている。積層型表示素子は、表示パネルに形成された端子部と、表示パネルを駆動するための回路基板に形成された端子部とを中継基板により接続した構造を有している（例えば、特許文献１参照）。
図４は、３枚の反射型液晶表示パネル３００Ｂ、３００Ｇ、３００Ｒを積層した積層型表示素子４００を示す斜視図である。各表示パネル３００Ｂ、３００Ｇ、３００Ｒは、異方性導電シートを介して中継基板２１３により、それぞれ図示せぬ回路基板に接続されている。この表示素子４００では、各中継基板２１３は、各表示パネル３００Ｂ、３００Ｇ、３００Ｒの端子部に接続されている。これらの端子部は、各表示パネル３００Ｂ、３００Ｇ、３００Ｒの樹脂フィルム基板の表示領域から透明電極（不図示）をパネル縁部まで延長して形成したものであり、透明金属で形成されている。

また、表示素子の狭額縁化のために、中継基板を用いずにワイヤボンディング法により各表示パネルと回路基板とを接続した表示素子が知られている。図５は、ワイヤボンディング法による表示素子５００を示す断面図である。図５に示すように、表示素子５００は、積層された３枚の反射型液晶表示パネル４００Ｂ、４００Ｇ、４００Ｒを有している。ボンディングワイヤ１３の先端に形成されたボール部１３ａは、各表示パネル４００Ｂ、４００Ｇ、４００Ｒのパネル縁部に接合されている。

図６は、表示パネル４００Ｂの断面図である。図６に示すように、表示パネル４００Ｂは、透明電極４０５が形成された基板４０１と、透明電極４０６が形成された基板４０３とが、透明電極４０５、４０６を対向させて配置されている。これら一対の基板４０１、４０３の間には、外周がシール剤４０９で覆われて液晶が封入され、表示領域Ｄが形成されている。透明電極４０５は、パネル縁部まで延長されて電極端部４０５ａが形成されている。この電極端部４０５ａに金属膜４１９が積層して形成されている。これにより、ボンディングワイヤ１３のボール部１３ａは、金属膜４１９を介して透明電極４０５の電極端部４０５ａに接続されている。
国際公開第０６／１００７１１号パンフレット

しかしながら、上記従来の技術にあっては、透明電極４０５の膜厚は、通常、１０００Å〜１５００Åの厚さで形成されている。また、透明電極４０５は、基板４０１との密着性が低く、接合されたボンディングワイヤのたわみ等による応力の付加に対する強度が弱い。このため、透明電極４０５は、電極端部４０５ａに応力が付加されたときに、図７（ａ）に示すように、亀裂Ｃが生じて破断してしまうという問題がある。
さらには、図７（ｂ）に示すように、電極端部４０５ａのボンディングワイヤ１３との接合領域部が、金属膜４１９及びボンディングワイヤ１３とともに基板４０１から剥離してしまうという問題がある。
他の金属めっきを透明電極上に積み重ねることにより、電極端部４０５ａとボンディングワイヤ１３との接合強度を向上させても、超音波等の接続ストレスでこれらの問題は生じてしまう。

本発明の目的は、透明電極にボンディングワイヤを接続したことによる透明電極の損傷を防止することのできる表示パネル及びそれを備えた積層型表示素子を提供することにある。

上記目的は、基板上に形成された透明電極と、前記基板に形成された穴部と、前記穴部に埋め込まれて固定される固定部、前記透明電極に接触する接触部、及び、ボンディングワイヤが接合される接合部、を備えるとともに、導電性部材で形成されて前記透明電極と前記ボンディングワイヤとを電気的に接続する接続端子部とを有することを特徴とする表示パネルによって達成される。

上記目的は、複数の表示パネルを積層した積層型表示素子であって、前記表示パネルは上記本発明の表示パネルであることを特徴とする積層型表示素子。

本発明によれば、透明電極にボンディングワイヤを接続したことによる透明電極の損傷を防止することのできる表示パネル及びそれを備えた積層型表示素子を実現できる。

〔第１の実施の形態〕
本発明の第１の実施の形態による表示パネルについて図１及び図２を用いて説明する。図１は、本実施の形態による表示パネルを示す斜視図である。
本実施形態に係る表示パネル１００は、画像を表示する表示素子等に搭載される。表示パネル１００は、図１に示すように、複数の透明電極５が基板面に形成された基板１と、同じく複数の透明電極６（図２（ｂ）参照）が基板面に形成された基板３とを備えている。これら基板１、３は透明性を有する樹脂フィルム基板である。
複数の透明電極５、６は、それぞれ基板１、３の基板面に沿って配列されている。基板１、３は、それぞれ透明電極５と透明電極６とを対向させて重ね合わされている。透明電極５、６は交差して配置されている。一対の基板１、３及び透明電極５、６の間は、外周がシール剤９（図２（ｂ）参照）で覆われ、シール剤９で覆われた領域内に液晶が封入されている。この液晶は、コレステリック相を形成するコレステリック液晶である。表示パネル１００は、透明電極５、６を介して液晶に電圧を印加することにより、画像表示領域Ｄに画像を表示可能になっている。

各基板１、３の縁部の端子領域Ｔには、ボンディングワイヤ１３により透明電極５、６と表示パネル１００を駆動する駆動回路基板とを電気的に接続するための接続構造７が設けられている。以下、基板１に設けられた接続構造７について説明するが、基板２に設けられた接続構造７も同様の構成を備えている。接続構造７は、透明電極５毎に設けられている。

図２（ａ）は、表示パネルの一部を示す上面図であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）のＡ−Ａ’で切断した断面図である。接続構造７は、図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、電極端部５ａと、接続端子部１１と、基板１に形成された穴部１ａとを備えている。
電極端部５ａは、基板１の縁部の端子領域Ｔまで透明電極５を延長することにより形成されている。この電極端部５ａが形成された透明電極５は、画像表示領域Ｄから端子領域Ｔにかけて、略同じ幅Ｗで直線状に形成されている。本実施形態では、透明電極５の幅Ｗ、すなわち、電極端部５ａの幅Ｗは７５μｍである。

穴部１ａは、各電極端部５ａにおいて幅Ｗ方向の略中央に形成されている。基板１及び電極端部５ａに形成された穴部１ａは、基板面の法線方向に見て円形状に形成されている。図２（ｂ）に示すように、穴部１ａは、電極端部５ａ及び基板１を基板面に略垂直な方向に貫通して形成されている。この穴部１ａは、ドリル等による機械加工や短波長のレーザ等により形成される。穴部１ａの直径ｄ１は、ボンディングワイヤ１３の直径やボンディングの条件により決定され、ボンディングワイヤ１３の直径の約２〜５倍である。本実施形態における穴部１ａの直径ｄ１は、電極端部５ａの幅Ｗよりも小径に形成されており、穴部１ａの直径ｄ１は５０μｍである。ここで、本実施形態における透明電極５を含めた基板１の厚さｔ１は１００〜２００μｍである。

接続端子部１１は、各透明電極５の電極端部５ａ上であって、電極端部５ａの幅Ｗ方向の略中央に設けられている。この接続端子部１１は、導電性材料で形成され、固定部１５と、接触部１７と、接合部１８とを備えている。接続端子部１１は、めっきやフォトリソグラフィによりパターン化されて形成される。

固定部１５は、穴部１ａに埋め込まれて固定されている。この固定部１５は、めっき等による金属や導電ペーストを穴部１ａに充填して固体化させることにより形成される。すなわち、円形状に形成された穴部１ａに埋め込まれた固定部１５は、穴部１ａと同じ直径ｄ１の円柱形状を有している。固定部１５は、穴部１ａを貫通しており、貫通した固定部１５の先端１５ａは、透明電極５が形成されていない基板１の裏面側の基板面から突出している。固定部１５の先端１５ａには、基板１の裏面側の基板面に沿って突出する突出部１５ｂが形成されている。この突出部１５ｂは、基板１の基板面に当たっている。これにより、固定部１５は、基板１のボンディングワイヤ１３が接合される側から抜けないようになっている。従って、固定部１５は、接続端子部１１を基板１に固定するためのアンカとして機能する。

接触部１７は、電極端部５ａ上に形成されている。この接触部１７は、基板１の基板面に沿って突出して円板状に広がり、円柱形状の固定部１５と略同軸に、接合部１８と一体で薄板円板形状に形成されている。この接触部１７は、基板１側に、電極端部５ａに接触する接触面１７ａを有している。本実施形態における接触部１７の厚さｔ２は、基板１の基板面の法線方向に１μｍである。また、接触部１７の直径ｄ２は、固定部１５の直径ｄ１よりも大径に形成されており、本実施形態における接触部１７の直径ｄ２は１１０μｍである。接触部１７は、接触面１７ａが基板１の基板面の法線方向に電極端部５ａと当たって接することにより、透明電極５の電極端部５ａを基板１との間に挟んでいる。

接合部１８は、接触部１７の接触面１７ａの背面側、すなわち、接続端子部１１の上端に形成されている。この接合部１８は、ボンディングワイヤ１３の接合端に形成されたボール部１３ａが接合される接合面を有している。ボール部１３ａは、接合時に溶かされて表面張力により球形状に形成される。当該接合面は、基板１の基板面に略平行に形成されている。接合部１８に接合されるボンディングワイヤ１３は、接合時に、ボンディングワイヤ１３のボール部１３ａの直径ｄ３が、穴部１ａあるいは固定部１５の直径ｄ１よりも小さく形成される。すなわち、穴部１ａあるいは固定部１５の直径ｄ１は、ボンディングワイヤ１３のボール部１３ａの直径ｄ３以上となるように設けられている。ここで、本実施形態におけるボンディングワイヤ１３のボール部１３ａの直径ｄ３は４０μｍである。

接合部１８の接合面上には、金等の金属膜１９がめっき法やスパッタ法により形成されている。すなわち、接合部１８とボンディングワイヤ１３のボール部１３ａとは、接合部１８上に形成された金属膜１９を介して接合される。これにより、ボンディングワイヤ１３と電極端部５ａとは、電気的に接続される。

透明電極５に電気的に接続されるボンディングワイヤ１３は、直線状に形成された透明電極５の延びる方向に沿って、外部から端子領域Ｔの接続端子部１１に向かって延びている。ボンディングワイヤ１３は、ボール部１３ａが、基板１の基板面の法線方向に見て接合部１８の略中心に接合されている。

以下、表示パネル１００の製造方法について説明する。
表示パネル１００を製造するには、先ず、パターニングにより、基板１上に複数の透明電極５を形成する。

次に、基板１に、各透明電極５の電極端部５ａを貫通する穴部１ａを、ドリル等による機械加工や短波長のレーザ等により形成する。

次に、スクリーン印刷を用いて、基板１の穴部１ａに、例えば、Ｃｕ（銅）ペーストを充填し、接続端子部１１を形成する。このとき、接続端子部１１の固定部１５は、先端１５ａが、基板１の裏面側の基板面から突出し、基板１の裏面側の基板面に沿って突出する突出部１５ｂが形成される。

次に、基板１の縁部の端子領域Ｔ上にレジストを塗布してパターニングし、接続端子部１１の接合部１８の接合面となる領域を開口する。

次に、接合部１８の接合面上に、例えば、金からなる金属膜１９をめっき法により形成し、レジストを除去する。こうして基板１に接続構造７が完成する。同様の方法により、基板３に接続構造７が完成する。

次に、基板１と基板３とを貼り合わせる。

次に、基板１と基板３との間に液晶を注入する。これにより、表示パネル１００が完成する。

次に、接続構造７と駆動回路基板とをボンディングワイヤ１３によって接合する。これにより表示素子が完成する。

以上説明したように、第１の実施の形態によれば、表示パネル１００は、基板１上に形成された透明電極５と、基板１及び透明電極５を貫通して形成された穴部１ａと、穴部１ａに埋め込まれて固定される固定部１５、透明電極５の電極端部５ａに接触する接触部１８、及び、ボンディングワイヤ１３が接合される接合部１８、を備えるとともに、導電性部材で形成されて透明電極５とボンディングワイヤ１３とを電気的に接続する接続端子部とを有している。これにより、ボンディングワイヤ１３は、基板１に固定された接続端子部１１を介して透明基板５に電気的に接続され、ボンディングワイヤ１３のたわみ等によって接続端子部１１に応力が付加されても、この応力が透明電極５に伝わり難い。このため、透明電極５にボンディングワイヤ１３を接続したことによる応力の付加や超音波等による透明電極５の損傷を防止することができる。

また、表示パネル１００は、接続端子部１１の接触部１７の接触面１７ａが、基板１の基板面の法線方向に当たって接することにより、基板１との間に透明電極５の電極端部５ａを挟んでいる。これにより、透明電極５と基板１との密着性が向上し、透明電極５が剥がれ難いため、ワイヤボンディング法を用いた接続の信頼性を向上させることができる。

さらにまた、表示パネル１００は、接続端子部１１を備えることにより、透明電極５の剥がれ等の損傷を考慮することなく、ワイヤボンディング法を用いた接続を容易に行うことができる。このため、表示パネル１００の端子領域Ｔを狭めて狭額縁化するのが容易に可能となる。

〔第２の実施の形態〕
本発明の第２の実施の形態による表示パネルについて図３（ａ）〜図３（ｃ）を用いて説明する。図３（ａ）は、表示パネルの一部を示す上面図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）のＢ−Ｂ’断面図であり、図３（ｃ）は、図３（ａ）に示す矢印Ｃ方向に見た表示パネルの側面図である。
本実施の形態に係る表示パネル２００は、第１の実施の形態における表示パネル１００と略同一の構成を備えている。以下、共通部分の符号を同符号とするとともに説明を省略する。なお、表示パネル２００は、第１の実施の形態に係る表示パネル１００と同様の製造方法により製造される。

表示パネル２００は、図３（ａ）〜図３（ｃ）に示すように、複数の透明電極１０５が基板面に形成された基板１０１と、同じく複数の透明電極１０６が基板面に形成された基板１０３とを備えている。各基板１０１、１０３の縁部の端子領域Ｔには、ボンディングワイヤ１３により透明電極１０５と表示パネル２００を駆動する駆動回路基板とを電気的に接続するための接続構造１０７が設けられている。以下、基板１０１に設けられた接続構造１０７について説明するが、基板１０３にも同様の構成の接続構造１０７が備えられている。接続構造１０７は、透明電極１０５毎に設けられている。接続構造１０７は、図３（ａ）に示すように、電極端部１０５ａと、接続端子部１１１と、基板１０１に形成された一対の穴部１０１ａとを備えている。

一対の穴部１０１ａは、透明電極１０５の電極端部１０５ａを跨いで電極端部１０５ａ毎に基板１０１に形成されている。これら一対の穴部１０１ａは、電極端部１０５ａを挟んで配列されている。穴部１０１ａは、それぞれ基板１０１のみを貫通して形成されている。これら穴部１０１ａは、ドリル等による機械加工や短波長のレーザ等により形成される。穴部１０１ａの直径は、ボンディングワイヤ１３の直径やボンディングの条件により決定され、ボンディングワイヤ１３の直径の約２〜５倍である。

接続端子部１１１は、導電性材料で形成され、一対の固定部１１５と、接触部１１７と、接合部１１８とを備えている。接続端子部１１１は、めっきやフォトリソグラフィによりパターン化されて形成される。

一対の固定部１１５は、それぞれ一対の穴部１０１ａに埋め込まれて固定されている。これら固定部１１５は、めっき等による金属や導電ペーストを穴部１０１ａに充填して固体化させることにより形成される。すなわち、円形状に形成された穴部１０１ａに埋め込まれた固定部１１５は、穴部１０１ａと同じ直径の円柱形状を有している。固定部１１５は、穴部１０１ａを貫通しており、貫通した固定部１１５の先端１１５ａは、透明電極１０５が形成されていない基板１０１の裏面側の基板面から突出している。固定部１１５の先端１１５ａには、基板１０１の裏面側の基板面に沿って突出する突出部１１５ｂが形成されている。これら突出部１１５ｂは、基板１０１の基板面に当たっている。これにより、固定部１１５は、基板１０１のボンディングワイヤ１３が接合される側に抜けないようになっている。従って、固定部１１５は、接続端子部１１１を基板１０１に固定するアンカとして機能する。

接触部１１７は、電極端部１０５ａ上に形成されている。この接触部１１７は、一対の固定部１１５間を基板１０１の基板面に沿って架け渡されて形成されている。この接触部１１７は、一対の固定部１１５間の基板１０１側に、電極端部１０５ａに接触する接触面１１７ａを有している。接触部１１７は、接触面１１７ａが基板１０１の基板面の法線方向に電極端部１０５ａと当たって接することにより、透明電極１０５の電極端部１０５ａを基板１０１との間に挟んでいる。

接合部１１８は、接触部１１７の接触面１１７ａの背面側、すなわち、接続端子部１１１の上端に形成されている。この接合部１１８は、ボンディングワイヤ１３の接合端に形成されたボール部１３ａが接合される接合面を有している。ボール部１３ａは、接合時に溶かされて表面張力により球形状に形成される。当該接合面は、基板１０１の基板面に略平行に形成されている。

接合部１１８の接合面上には、金等の金属膜１１９がめっき法やスパッタ法により形成されている。すなわち、接合部１１８とボンディングワイヤ１３のボール部１３ａとは、接合部１１８上に形成された金属膜１１９を介して接合される。これにより、ボンディングワイヤ１３と電極端部１０５ａとは、電気的に接続される。

透明電極１０５に電気的に接続されるボンディングワイヤ１３は、直線状に形成された透明電極１０５の延びる方向に沿って、外部から端子領域Ｔの接続端子部１１１に向かって延びている。ボンディングワイヤ１３は、ボール部１３ａが、基板１０１の基板面の法線方向に見て、接合部１１８の略中央、すなわち、接触部１１７の裏面側に接合されている。

第２の実施の形態に係る表示パネル２００によっても、第１の実施の形態に係る表示パネル１００と同様の効果が得られる。
また、表示パネル２００は、透明電極１０５の電極端部１０５ａに穴部を形成することなく、接続端子部１１１を設けることができるため、穴部を形成することによる電極端部１０５ａの強度低下を防止することができる。さらには、穴部が形成された場合に比べて、透明電極１０５と基板１０１とが密着する面の面積が穴部の開口面積の分だけ大きくなる。このため、透明電極１０５と基板１０１との密着性がさらに向上する。

以上、実施形態に基づいて本発明を説明したが、本発明は、上記実施の形態に限らず種々の変形が可能である。
上記実施の形態では、基板１、１０１に形成された穴部１ａ、１０１ａは、基板１、１０１を貫通して形成されているが、本発明はこれに限られない。基板１、１０１に形成された穴部１ａ、１０１ａは、固定部１５、１１５を固定できれば、基板１、１０１を貫通しないで、底部を有するように形成されていてもよい。

また、上記実施の形態では、接合部１８、１１８とボンディングワイヤ１３のボール部１３ａとは、接合部１８、１１８上に形成された金属膜１９、１１９を介して接続されているが、本発明はこれに限られない。接合部１８、１１８が、接合性の高い材料で形成されていれば、接合部１８、１１８とボンディングワイヤ１３のボール部１３ａとは金属膜１９、１１９を介さずに接合されていてもよい。

さらに、上記実施の形態では、表示素子に用いられる１枚の表示パネル１００について説明しているが、本発明はこれに限られず、赤色、緑色及び青色等、複数の異なる色の表示パネル１００を積層することによりカラー表示が可能な積層型表示素子に本発明を適用してもよい。

以上、説明した本実施の形態による表示パネル及びそれを備えた積層型表示素子は、以下のようにまとめられる。
（付記１）
基板上に形成された透明電極と、
前記基板に形成された穴部と、
前記穴部に埋め込まれて固定される固定部、前記透明電極に接触する接触部、及び、ボンディングワイヤが接合される接合部、を備えるとともに、導電性部材で形成されて前記透明電極と前記ボンディングワイヤとを電気的に接続する接続端子部と
を有することを特徴とする表示パネル。

（付記２）
付記１記載の表示パネルにおいて、
前記穴部は、前記透明電極を貫通し、前記透明電極の幅よりも小径に形成されていること
を特徴とする表示パネル。

（付記３）
付記１又は２記載の表示パネルにおいて、
前記穴部は、前記基板を貫通していること
を特徴とする表示パネル。

（付記４）
付記３記載の表示パネルにおいて、
前記固定部の先端は、前記穴部を貫通して前記基板から突出していること
を特徴とする表示パネル。

（付記５）
付記１乃至４のいずれか１項に記載の表示パネルにおいて、
前記接合部上に形成された金属膜をさらに有すること
を特徴とする表示パネル。

（付記６）
付記１乃至５のいずれか１項に記載の表示パネルにおいて、
前記穴部の直径は、接合時に前記ボンディングワイヤの先端に形成されるボール部の直径以上に形成されていること
を特徴とする表示パネル。

（付記７）
付記１乃至６のいずれか１項に記載の表示パネルにおいて、
前記基板には、前記透明電極を挟んで一対の前記穴部が形成されており、前記固定部は、一対の前記穴部のそれぞれに固定されていること
を特徴とする表示パネル。

（付記８）
付記１乃至７のいずれか１項に記載の表示パネルにおいて、
前記接触部は、前記基板の基板面に沿って突出して形成され、前記基板との間に前記透明電極を挟んでいること
を特徴とする表示パネル。

（付記９）
付記４又は５記載の表示パネルにおいて、
前記固定部の前記先端には、前記基板の基板面に沿って突出する突出部が形成され、前記突出部は前記基板面に当たっていること
を特徴とする表示パネル。

（付記１０）
複数の表示パネルを積層した積層型表示素子であって、
前記表示パネルは付記１乃至９のいずれか１項に記載の表示パネルであること
を特徴とする積層型表示素子。

本発明の第１の実施の形態による表示パネルを示す斜視図である。 図２（ａ）は、本発明の第１の実施の形態による表示パネルの一部を示す上面図であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）のＡ−Ａ’断面図である。 図３（ａ）は、本発明の第２の実施の形態による表示パネルの一部を示す上面図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）のＢ−Ｂ’断面図であり、図３（ｃ）は、図３（ａ）に示す矢印Ｃ方向に見た表示パネルの側面図である。 従来技術による表示素子を示す斜視図である。 従来技術によるワイヤボンディング法による表示素子を示す斜視図である。 従来技術による表示パネルを示す断面図である。 図７（ａ）及び図７（ｂ）は、従来技術による表示パネルの問題点を説明する図である。

符号の説明

１、３、１０１、１０３ 基板
１ａ、１０１ａ 穴部
５、６、１０５、１０６ 透明電極
１１、１１１ 接続端子部
１３ ボンディングワイヤ
１３ａ ボール部
１５、１１５ 固定部
１５ａ、１１５ａ 先端
１５ｂ、１１５ｂ 突出部
１７、１１７ 接触部
１８、１１８ 接合部
１９、１１９ 金属膜
１００、２００ 表示パネル

Claims (5)

1. 基板上に形成された透明電極と、
   前記基板に形成された穴部と、
   前記穴部に埋め込まれて固定され、先端には前記穴部を貫通して前記基板から突出する突出部が形成され、前記突出部が前記基板面に当たっている固定部、前記透明電極に接触する接触部、及び、ボンディングワイヤが接合される接合部、を備えるとともに、導電性部材で形成されて前記透明電極と前記ボンディングワイヤとを電気的に接続する接続端子部と
   を有することを特徴とする表示パネル。
2. 請求項１記載の表示パネルにおいて、
   前記穴部は、前記透明電極を貫通し、前記透明電極の幅よりも小径に形成されていること
   を特徴とする表示パネル。
3. 請求項１又は２記載の表示パネルにおいて、
   前記穴部は、前記基板を貫通していること
   を特徴とする表示パネル。
4. 請求項１乃至３のいずれか１項に記載の表示パネルにおいて、
   前記接合部上に形成された金属膜をさらに有すること
   を特徴とする表示パネル。
5. 複数の表示パネルを積層した積層型表示素子であって、
   前記表示パネルは請求項１乃至４のいずれか１項に記載の表示パネルであること
   を特徴とする積層型表示素子。
   

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