JP2880186B2

JP2880186B2 - 液晶表示装置

Info

Publication number: JP2880186B2
Application number: JP16393589A
Authority: JP
Inventors: 信三松本
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1989-06-28
Filing date: 1989-06-28
Publication date: 1999-04-05
Anticipated expiration: 2014-04-05
Also published as: JPH11202357A; JPH0329923A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、液晶表示装置、特に、薄膜トランジスタ等
を使用したアクティブ・マトリクス方式で、かつシール
ドケースがフラットタイプの液晶表示装置に関する。

〔従来の技術〕

アクティブ・マトリックス方式の液晶表示装置は、マ
トリクス状に配列された複数の画素電極の各々に対応し
て非線形素子（スイッチング素子）を設けたものであ
る。各画素における液晶は理論的には常時駆動（デュー
ティ比1.0）されているので、時分割駆動方式を採用し
ている、いわゆる単純マトリクス方式と比べてアクティ
ブ方式はコントラストが良く、特にカラーでは欠かせな
い技術となりつつある。スイッチング素子として代表的
なものとしては薄膜トランジスタ（TFT）がある。

例えば、薄膜トランジスタと画素電極とを画素の一構
成要素とするアクティブ・マトリクス方式のカラー液晶
表示装置は、マトリクス状に複数の画素が配置された液
晶表示パネル（LCD）を有する。液晶表示パネルの各画
素は、駆動配線、すなわち隣接する２本の走査信号線と
隣接する２本の映像信号線との交差領域内に配置されて
いる。走査信号線は、水平方向に延在し、かつ垂直方向
に複数本配置されている。一方、映像信号線は、走査信
号線と交差する垂直方向に延在し、かつ水平方向に複数
本配置されている。

液晶表示パネルは、下部（液晶を基準とする）透明ガ
ラス基板上に薄膜トランジスタおよび透明画素電極、配
向膜等が順次設けられた下部基板と、上部透明ガラス基
板上にカラーフィルタ、共通透明画素電極、配向膜等が
順次設けられた上部基板と、両基板の各配向膜の間に封
入された液晶と、パネルの周辺部に設けられた該液晶の
封止部材とによって構成される。透明画素電極と薄膜ト
ランジスタとは、画素ごとに設けられている。また、薄
膜トランジスタのソース電極、ドレイン電極のうち一方
の電極は透明画素電極に接続され、もう一方の電極は映
像信号線に接続され、かつゲート電極は走査信号線に接
続されている。

従来のフラットタイプの液晶表示装置は、主として上
下２枚の薄いシールドケースと、薄膜トランジスタアレ
イを有し、シールドケースにあけられた窓に取り付けら
れる液晶表示パネルと、液晶表示パネルを駆動させる半
導体集積回路チップ（以下駆動ICという）を実装したTA
B（テープオートメイティドボンディング）と、TAB
を搭載したプリント配線基板（PCB）とから構成され
る。液晶表示パネルの周辺部（上部ガラス基板より寸法
の大きい下部ガラス基板上）に設けられた駆動配線の入
力端子と、TABの出力側アウタリードとが異方性導電膜
（面に対して垂直方向には電流が流れるが、水平方向に
は流れない性質を持った膜）によって電気的に接続され
ている。また、TABの入力側アウタリードと、液晶表示
装置の外部の信号送出手段に接続されるPCBの端子とが
半田付けにより電気的機械的に接続されている。さら
に、駆動ICの電極（ボンディングパッド）とTABのイン
ナリードとがボンディングされている。

液晶表示パネル、駆動ICを実装したTAB、PCB等の各部
品は、シールドケース内に内蔵され、２枚のシールドケ
ースは組み合わされて固定されている。また、各シール
ドケースには液晶表示パネル用の窓が設けられ、この窓
に液晶表示パネルがはめ込まれ、液晶表示画面が該窓か
ら見えるようになっている。

なお、TFTを使用したアクティブ・マトリクス液晶表
示装置は、例えば「冗長構成を採用した12.5型アクティ
ブ・マトリクス方式カラー液晶ディスプレイ」、日経エ
レクトロニクス、193〜210頁、1986年12月15日、日経マ
グロウヒル社発行、で知られている。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来の液晶表示装置では、熱に対する信頼性が充分で
ないTABを使用するので、ヒートサイクル試験時や使用
時にTABのリードが切れることが多く、また工数が多い
等の点で製造コストが高くなる問題がある。

また、TABを用いず、駆動ICをガラス基板上に直接実
装するいわゆるCOG（チップオングラス）実装も提
案されている。しかし、従来は、半田付けにより駆動I
C、PCB、FPCを接続するため、ガラス基板上に形成した
配線パターンにAuめっき等を施したりするので工数が多
く、かつ半田付け工程は200℃以上に温度を上げるの
で、配線パターンが剥離し易い等の問題がある。

本発明の目的は、TABを使用しないで、信頼性を向上
でき、製造コストを低減でき、かつ工数が少なく製造工
程が簡略である液晶表示装置を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記の課題を解決するために、本発明の液晶表示装置
は、上部ガラス基板と、上記上部ガラス基板に重ねられ
上部ガラス基板からはみ出した部分を有する下部ガラス
基板と、上記上部ガラス基板及び下部ガラス基板間に封
入、封止された液晶とよりなる液晶表示パネルと、上記
液晶表示パネルを駆動する駆動ICと、上記駆動ICの出力
電圧を上記液晶表示パネルに供給する複数の駆動配線
と、上記駆動ICの入力端子に接続される複数の入力配線
とを上記下部ガラス基板の上部ガラス基板からはみ出し
た部分に設け、上記下部ガラス基板上の上記入力配線に
異方性導電膜を用いてFPCを接続し、上記FPCを上記下部
ガラス基板の裏面へ折り曲げ、上記下部ガラス基板上の
上記駆動ICを設けた部分を収納する上側ケースを設け、
上記FPCの上記入力配線に接続する部分をスペーサを介
して上記上側ケースにより押さえ、上記下部ガラス基板
の裏面に上記上側ケースと結合する下側ケースを設け、
上記FPCの上記下部ガラス基板の裏面へ折り曲げた部分
を絶縁シートを介在して上記下側ケースで押さえたこと
を特徴とする。

〔作用〕

本発明の液晶表示装置では、駆動ICを直接ガラス基板
上に実装し、TABを使用しないので、TABのリードの切断
のおそれがなく信頼性を向上できる。また、TABおよび
半田付けを使用しないで異方性導電膜を使用するので、
配線パターンの剥離が生じず、工数を減少でき、製造工
程を簡略化できる。

本発明の他の目的および特徴は図面を参照した以下の
説明から明らかとなるであろう。

〔実施例〕

第２図は本発明の一実施例のアクティブ・マトリクス
方式のカラー液晶表示装置の液晶表示部の断面図、第３
図が液晶表示部の等価回路図である。

《パネル断面全体構造》第２図に示すように、液晶表示パネルは、液晶層LCを
基準に下部透明ガラス基板SUB1上に薄膜トランジスタTF
Tおよび透明画素電極ITO1、薄膜トランジスタTFTの保護
膜PSV1、液晶分子の向きを設定する下部配向膜ORI1が順
次設けられた第１の基板と、上部透明ガラス基板SUB2上
にブラックマトリクスBM、カラーフィルタFIL、カラー
フィルタFILの保護膜PSV2、共通透明画素電極ITO2、上
部配向膜ORI2が順次設けられた第２の基板と、両基板SU
B1、SUB2の各配向膜ORI1、ORI2の間に封入された液晶LC
と、両基板の周囲に設けられ、両基板間に液晶LCを封入
するためのシール材（封止部材）SLとによって構成され
ている。下部透明ガラス基板SUB1の厚さは、例えば1.1m
m程度である。

第３図の中央部は一画素部分の断面を示しているが、
左側は透明ガラス基板SUB1およびSUB2の左側縁部分で外
部引出配線の存在する部分の断面を示している。右側
は、透明ガラス基板SUB1およびSUB2の右側縁部分で外部
引出配線の存在しない部分の断面を示している。

液晶表示パネルの製造方法では、上記第１の基板と、
上記第２の基板とを別々に形成し、両基板の互いの配向
膜ORI1、ORI2が向き合うように、両基板間にスペーサ材
（図示されていない）を介在させることにより所定の間
隔を置いて重ね合わせ、両基板間に液晶LCを封入し、両
基板の周囲に設けられるシール材SLによって封止するこ
とによって組み立てられる。下部透明ガラス基板SUB1側
には、バックライトBLが配置されている。

第２図の左側、右側のそれぞれに示すシール材SLは、
液晶LCを封止するように構成されており、液晶封入口
（図示していない）を除く透明ガラス基板SUB1およびSU
B2の縁周囲全体に沿って設けられ、例えば、エポキシ樹
脂で構成される。

上部透明ガラス基板SUB2側の共通透明電極ITO2は、少
なくとも一個所において、銀ペースト材SILによって、
下部透明ガラス基板SUB1側に設けられた外部引出配線に
接続されている。この外部引出配線は、透明画素電極層
ITO1で形成される。

配向膜ORI1およびORI2、透明画素電極ITO1、共通透明
電極ITO2は、シール材SLの内側に設けられる。偏光板PO
Lは、下部透明ガラス基板SUB1、上部透明ガラス基板SUB
2のそれぞれの外側の表面に設けられている。

透明画素電極ITO1と薄膜トランジスタTFTとは、画素
ごとに設けられている。

《薄膜トランジスタTFT》各画素の薄膜トランジスタTFTは、画素内において３
つ（複数）に分割され、薄膜トランジスタ（分割薄膜ト
ランジスタ）TFT1、TFT2およびTFT3で構成されている。
薄膜トランジスタTFT1〜TFT3のそれぞれは、実質的に同
一寸法（チャンネル長と幅が同じ）で構成されている。
この分割された薄膜トランジスタTFT1〜TFT3のそれぞれ
は、主にゲート電極GT、ゲート絶縁膜GI、ｉ型（真性、
intrinsic、導電型決定不純物がドープされていない）
非晶質シリコン（Si）半導体からなるｉ型半導体層AS、
一対のソース電極SD1およびドレイン電極SD2で構成され
ている。なお、ソース・ドレインは本来その間のバイア
ス極性によって決まり、液晶表示装置の回路ではその極
性は動作中反転するので、ソース・ドレインは動作中入
れ替わると理解されたい。しかし、以下の説明でも、便
宜上一方をソース、他方をドレインと固定して表現す
る。薄膜トランジスタTFTのソース電極SD1は、透明画素
電極ITO1に接続され、ドレイン電極SD2は、映像信号線D
Lに接続され、かつ、ゲート電極GTは、走査信号線GLに
接続されている。

《遮光膜BM》上部透明ガラス基板SUB2側からの薄膜トランジスタTF
T1〜３に対する遮光のために、基板SUB2の走査信号線G
L、映像信号線DL、薄膜トランジスタTFTに対応する部分
にクロム層等からなるブラックマトリクスBMが設けられ
ている。これにより各画素の輪郭が遮光膜BMによっては
っきりとしコントラストが向上する。つまり遮光膜BM
は、半導体層ASに対する遮光とブラックマトリクスとの
２つの機能をもつ。

なお、バックライトをSUB2側に取り付け、SUB1を観察
側（外部露出側）とすることもできる。

《共通電極ITO2》共通透明電極ITO2は、下部透明ガラス基板SUB1側に画
素ごとに設けられた透明画素電極ITO1に対向して配置さ
れ、複数の画素電極ITOに対して共通となるように構成
されている。この共通透明電極ITO2には、共通電圧が印
加されるようになっている。

《表示パネル全体等価回路》この液晶表示装置の等価回路を第３図に示す。前記液
晶表示部の各画素は、走査信号線Y1、Y2、…が延在する
方向と同一列方向に複数配置され、画素列XiG、XiB、Xi
＋1R、…のそれぞれを構成している。カラーフィルタFI
Lは、画素に対向する位置に各画素毎にドット状に形成
され、染め分けられている。iG、Xi＋1G、…は、緑色フ
ィルタＧが形成される画素に接続された映像信号線DLで
ある。XiB、Xi＋1B、…は、青色フィルタＢが形成され
る画素に接続された映像信号線DLである。Xi＋1R、Xi＋
2R、…は、赤色フィルタＲが形成される画素に接続され
た映像信号線DLである。これらの映像信号線DLは、液晶
表示パネルの上下に設けられた映像信号駆動回路で選択
される。Yiは第３図に示す画素列X1を選択する走査信号
線GLである。同様に、Yi＋１、Yi＋２、…のそれぞれ
は、画素列X2、X3、…のそれぞれを選択する走査信号線
GLである。これらの走査信号線GLは、液晶表示パネルの
左に設けられた垂直走査回路に接続されている。液晶表
示パネルの右には電源回路と、ホスト（上位演算処理装
置）からのCRT用の情報をTFT液晶表示パネル用の情報に
変換する回路が設けられている。

第１図（Ａ）は本発明の一実施例の液晶表示装置の分
解斜視図、第１図（Ｂ）は液晶表示パネル、配線パター
ン、FPC、駆動IC等を示す第１図（Ａ）の部分拡大斜視
図、第１図（Ｃ）は液晶表示パネル、FPC等の部分断面
図である。

１は上シールドケース、２はゴム等から成る押え用ス
ペーサ、３は上シールドケース１に一体に形成されたか
しめ用凸部、４は液晶表示パネル、５は上部透明ガラス
基板、６は下部透明ガラス基板である。下部透明ガラス
基板６上には上部透明ガラス基板５が重ねられ、両基板
間にはここでは図示しない液晶が封入、封止されてい
る。下部透明ガラス基板６は上部透明ガラス基板５より
寸法が大きく、上部透明ガラス基板５の４辺の外周部が
液晶表示パネル４の駆動配線用領域となる。７は駆動I
C、８は下部透明ガラス基板６上に形成された駆動配線
パターン、９は駆動IC7の入力配線パターン、10a、10
b、10c、10dは下部透明ガラス基板６の４辺の周囲に設
けられたFPC、11はビデオ信号をTFT駆動用信号に変化す
るためのコントローラ、12はコンデンサー、抵抗素子、
受動素子等のチップ部品、13はパソコン等からのデータ
を送り込んでくるコネクタが挿入されるコネクタ部、14
はFPC10a〜10dを下部透明ガラス基板６に取り付けるた
めの粘着テープ、15は下シールドケース、16はかしめ用
凸部３が挿入されるための下シールドケース15にあけら
れたかしめ穴、17はシールドケースのアース、18は絶縁
用ビニルシート、19はFPCのアースである。第１図
（Ｂ）において、20はFPC10a〜10d同志を接続するため
の配線パターン、第１図（Ｃ）において、21はFPC10a〜
10dと下部透明ガラス基板６の配線パターン９、20との
間に設けられた異方性導電膜、22は駆動IC7と配線パタ
ーン８、９とを接続するためのボンディングワイヤ、23
は駆動IC7と接続されたボンディングワイヤ22を保護、
固定するためのモールドレジン、24は駆動IC7を下部透
明ガラス基板６に接着するためのIC用接着剤、25はかし
め用凸部３のかしめ部分、26は上部透明ガラス基板５と
下部透明ガラス基板６の外側の表面に設けられた偏光板
である。なお、図示はしてないが、バックライト光を拡
散する拡散板も下シールドケース15に接着剤等で付ける
ことも可能である。

次に、液晶表示装置の実装方法について説明する。第
１図（Ａ）、（Ｂ）に示すように、まず、駆動IC7をIC
用接着剤24を用いて下部透明ガラス基板６上に位置決め
して接着し、ボンディングワイヤ22により配線パターン
８、９にボンディングする。配線パターン８、９のボン
ディング側は接続性の良好なAl/CrあるいはAlとした。
次に、信頼性を確保するため、第１図（Ｃ）に示すよう
に、駆動IC7とボンディングワイヤ22とボンディング部
を樹脂を用いてコートし（モールドレジン23）、駆動IC
7のCOG実装を完了する。なお、ワイヤボンディング時に
は、配線数が10VDT（10インチヴィジュアルディス
プレイターミナル）では約2000本となるため、パラレ
ルボンディングを採用し、工程短縮を行った。

次にコントローラ11およびチップ部品12が予め実装さ
れたFPC10a〜10dを配線パターン９へ位置決めし、異方
性導電膜21を用いて接続する。このとき、FPC10a〜10d
とFPC同志を接続するFPC間接続用配線パターン20も同時
に異方性導電膜21により接続する。配線パターン９、20
は異方性導電膜の電流裕度を考慮し、できるだけ接着面
積を大きく設計した。FPC10a〜10dとの接続部の配線パ
ターン９、20の材質はITO（ネサ膜）/Crとした。

次に、第１図（Ｃ）に示すように、FPC10a〜10dを下
部透明ガラス基板６の裏面へ粘着テープ14を用いて接着
し、第１図（Ｂ）に示すような組立体が完成する。偏光
板26は、通常、液晶表示パネル自体の組み立て時に貼り
付けるが、モールドレジン23を硬化させるときの加熱に
より偏光板26が損傷を受ける可能性があるため、第１図
（Ｂ）に示す組立体が完成した後、貼り付ける方がよ
い。

次に、第１図（Ｂ）に示す組立体をシールドケース
１、15内に収納し、シールドケース１、15の組み立てを
行う。シールドケース１、15はかしめ用凸部３とかしめ
穴16により第１図（Ｃ）のかしめ部分25に示すようにか
しめられて固定される。このとき、上シールドケース１
と第１図（Ｂ）の組立体との間にゴム等から成るスペー
サ２を介在させることにより、FPC10a〜10dと下部透明
ガラス基板６の配線パターン９、20との間に設けられた
異方性導電膜21の接続部は上シールドケース１とスペー
サ２により強く押圧されるので、該接続部の信頼性向上
が図られている。また、第１図（Ａ）に示すシールドケ
ースのアース17は、FPCのアース19に半田付けで接続さ
れる。また、駆動配線部の絶縁性を確保するために、下
シールドケース15と第１図（Ｂ）の組立体との間に絶縁
用ビニルシート18が介在されている。

第４図は、液晶表示パネルの下部透明ガラス基板の部
分平面図である。本実施例では、駆動IC7への入力配線
パターン９とFPC10a〜10d間接続用配線パターン20の片
側（あるいは両側）にFPC10a〜10dの下部透明ガラス基
板６への接着力を増すためにダミー端子27が複数設けら
れている。ダミー端子27は通常は使用しない。つまり、
表示回路が電気的に切り離された端子であり、電気的に
は浮いた（フローティングの）端子とされる。

本実施例の液晶表示装置では、駆動IC7を下部透明ガ
ラス基板６上に実装し、TABを使用しないので、TABのリ
ードの切断のおそれがなく信頼性を向上できる。また、
TABを使用しないので、工数を減少でき、製造コストを
低減できる。また、TABを使用せず、接続時の温度が低
く加熱時間が少ない異方性導電膜21を使用して配線パタ
ーン９、20とFPC10a〜10dを接続するので、配線パター
ンの剥離が生じず、工数を減少でき、製造工程を簡略化
でき、製造コストを低減できる。また、FPC10a〜10d同
志の接続は、下部透明ガラス基板６上に形成した接続用
配線パターン20にFPCを異方性導電膜21を介して接続す
るため、FPC間接続用のFPC等の接続部品が不要なので、
工数、製造コストを低減できる。さらに、異方性導電膜
21により接続される箇所の配線パターンの大きさは、配
線形成領域のスペースは広いので大きくすることがで
き、電流容量の点でも充分に満足できる。従って本実施
例では、軽量、小型で安価な液晶表示装置を提供でき
る。

以上本発明の実施例について説明したが、本発明は上
記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱し
ない範囲において種々変更可能であることは勿論であ
る。例えば、上記実施例では、FPC10a〜10d同志を接続
するのに、下部透明ガラス基板６上に設けたFPC間接続
用配線パターン20を用いたが、下部透明ガラス基板６に
はFPC間接続用配線パターン20を設けないで、FPC10a〜1
0d同志を一部重ねて、その重複部分に接続用端子をそれ
ぞれ設けて接続してもよい。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明の液晶表示装置によれ
ば、駆動ICを直接ガラス基板上に実装し、TABを使用し
ないので、TABのリードの切断のおそれがなく信頼性を
向上できる。また、TABおよび半田付けを使用しないで
異方性導電膜を使用するので、配線パターンの剥離が生
じず、工数を減少でき、製造工程を簡略化できるため、
製造コストを低減できる。

【図面の簡単な説明】

第１図（Ａ）は本発明の一実施例の液晶表示装置の分解
斜視図、第１図（Ｂ）は液晶表示パネル、配線パター
ン、FPC、駆動IC等を示す第１図（Ａ）の部分拡大図、
第１図（Ｃ）はコントローラ付近の液晶表示パネル、FP
C等の部分断面図、第２図は本発明の一実施例のアクテ
ィブ・マトリクス方式のカラー液晶表示装置の液晶表示
部の断面図、第３図は液晶表示部の等価回路図、第４図
は、液晶表示パネルの下部透明ガラス基板の部分平面図
である。１…上シールドケース２…押え用スペーサ３…かしめ用凸部４…液晶表示パネル５…上部透明ガラス基板６…下部透明ガラス基板７…駆動IC ８…駆動配線パターン９…駆動ICの入力配線パターン 10a、10b、10c、10d…FPC 11…コントローラ 12…チップ部品 13…コネクタ部 14…粘着テープ 15…下シールドケース 16…かしめ穴 17…シールドケースのアース 18…絶縁用ビニルシート 19…FPCのアース 20…FPC間接続用配線パターン 21…異方性導電膜 22…ボンディングワイヤ 23…モールドレジン 24…IC用接着剤 25…かしめ部分 26…偏光板 27…ダミー端子

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G02F 1/1345

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】上部ガラス基板と、上記上部ガラス基板に
重ねられ上部ガラス基板からはみ出した部分を有する下
部ガラス基板と、上記上部ガラス基板及び下部ガラス基
板間に封入、封止された液晶とよりなる液晶表示パネル
と、上記液晶表示パネルを駆動する駆動ICと、上記駆動ICの
出力電圧を上記液晶表示パネルに供給する複数の駆動配
線と、上記駆動ICの入力端子に接続される複数の入力配
線とを上記下部ガラス基板の上部ガラス基板からはみ出
した部分に設け、上記下部ガラス基板上の上記入力配線に異方性導電膜を
用いてFPCを接続し、上記FPCを上記下部ガラス基板の裏
面へ折り曲げ、上記下部ガラス基板上の上記駆動ICを設
けた部分を収納する上側ケースを設け、上記FPCの上記
入力配線に接続する部分をスペーサを介して上記上側ケ
ースにより押さえ、上記下部ガラス基板の裏面に上記上
側ケースと結合する下側ケースを設け、上記FPCの上記
下部ガラス基板の裏面へ折り曲げた部分を絶縁シートを
介在して上記下側ケースで押さえたことを特徴とする液
晶表示装置。