(57)【要約】【課題】ボンディングワイヤを断線させる要因となる熱膨張係数の差によって生じる変位差で低減させることにより、過酷な環境でも信頼性を確保できる液晶表示デバイスを提供する。【解決手段】液晶表示デバイス１は、液晶表示素子２０と第１基板１０と第２基板５０とボンディングワイヤ４とガラス板４０と封止樹脂６とを備える。第１基板１０は第１接続端子１３と、液晶表示素子２０及び第１接続端子１３と接続する第３接続端子１２とを有する。第２基板５０は第１基板１０に固定され、第２接続端子５１を有する。ボンディングワイヤ４は第１接続端子１３と第２接続端子５１とを接続する。ガラス板４０は液晶表示素子２０、第１接続端子１３、及び第２接続端子５１の上方に位置するように、第１基板１０及び第２基板５０と間隙ＧＰを有して配置されている。封止樹脂６はボンディングワイヤ４を封止するように間隙ＧＰに充填されている。【選択図】図３
2018136410.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液晶表示素子と、
第１の接続端子を有する第１の基板と、
前記第１の基板に固定され、第２の接続端子を有する第２の基板と、
を備え、
前記第１の基板は、前記液晶表示素子及び前記第１の接続端子と接続された第３の接続端子を有し、
前記第１の接続端子と前記第２の接続端子とを接続するボンディングワイヤと、
前記液晶表示素子、前記第１の接続端子、前記第２の接続端子、及び前記第３の接続端子の上方に位置するように、前記第１の基板及び前記第２の基板と間隙を有して配置されたガラス板と、
前記ボンディングワイヤを封止するように前記間隙に充填された封止樹脂と、
をさらに備えることを特徴とする液晶表示デバイス。
【請求項２】
液晶表示素子を、第１の接続端子、及び前記第１の接続端子と接続された第３の接続端子を有する第１の基板に固定し、
前記液晶表示素子と前記第３の接続端子とを接続し、
第２の接続端子を有する第２の基板を前記第１の基板に固定し、
前記第１の接続端子と前記第２の接続端子とをボンディングワイヤで接続し、
ガラス板を、前記液晶表示素子、前記第１の接続端子、前記第２の接続端子、及び前記第３の接続端子の上方に位置するように、前記第１の基板及び前記第２の基板と間隙を有して前記第１の基板に固定し、
前記間隙に前記ボンディングワイヤを封止するように封止樹脂を充填する
ことを特徴とする液晶表示デバイスの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示デバイス及び液晶表示デバイスの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示デバイスは、プロジェクタまたはヘッドアップディスプレイ等の表示装置に用いられている。液晶表示デバイスは、照射された照明光を画素毎に光変調して画像光を生成する。表示装置は、液晶表示デバイスにより生成された画像光をスクリーン等に投射することにより、画像を表示する。特許文献１には液晶表示デバイスの一例が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−２６７４１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
液晶表示デバイスは、パッケージ基板とフレキシブル配線板とが複数のボンディングワイヤにより接続されている。複数のボンディングワイヤは互いが接触しないように樹脂で封止されている。車載用の液晶表示デバイスでは、過酷な環境でも信頼性を確保できるように、熱サイクル試験や熱衝撃試験等の厳しい信頼性条件を満足することが必要である。
【０００５】
しかしながら、熱サイクル試験や熱衝撃試験では、封止樹脂の熱膨張係数とパッケージ基板の熱膨張係数との差によって変位差が生じる。ボンディングワイヤには、変位差に応じて負荷がかかるため、変位差が大きいとボンディングワイヤを断線させる場合がある。
【０００６】
本発明は、ボンディングワイヤを断線させる要因となる熱膨張係数の差によって生じる変位差を低減させることにより、過酷な環境でも信頼性を確保できる液晶表示デバイス及び液晶表示デバイスの製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、液晶表示素子と、第１の接続端子を有する第１の基板と、前記第１の基板に固定され、第２の接続端子を有する第２の基板とを備え、前記第１の基板は、前記液晶表示素子及び前記第１の接続端子と接続された第３の接続端子を有し、前記第１の接続端子と前記第２の接続端子とを接続するボンディングワイヤと、前記液晶表示素子、前記第１の接続端子、前記第２の接続端子、及び前記第３の接続端子の上方に位置するように、前記第１の基板及び前記第２の基板と間隙を有して配置されたガラス板と、前記ボンディングワイヤを封止するように前記間隙に充填された封止樹脂とをさらに備えることを特徴とする液晶表示デバイスを提供する。
【０００８】
また、本発明は、液晶表示素子を、第１の接続端子、及び前記第１の接続端子と接続された第３の接続端子を有する第１の基板に固定し、前記液晶表示素子と前記第３の接続端子とを接続し、第２の接続端子を有する第２の基板を前記第１の基板に固定し、前記第１の接続端子と前記第２の接続端子とをボンディングワイヤで接続し、ガラス板を、前記液晶表示素子、前記第１の接続端子、前記第２の接続端子、及び前記第３の接続端子の上方に位置するように、前記第１の基板及び前記第２の基板と間隙を有して前記第１の基板に固定し、前記間隙に前記ボンディングワイヤを封止するように封止樹脂を充填することを特徴とする液晶表示デバイスの製造方法を提供する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の液晶表示デバイス及び液晶表示デバイスの製造方法によれば、ボンディングワイヤを断線させる要因となる熱膨張係数の差によって生じる変位差を低減させることにより、過酷な環境でも信頼性を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】一実施形態の液晶表示デバイスを示す斜視図である。
【図２】一実施形態の液晶表示デバイスの分解図である。
【図３】図１のＡ−Ｂを通る液晶表示デバイスの断面図である。
【図４】一実施形態の液晶表示デバイスの製造方法を説明するためのフローチャートである。
【図５】比較例の液晶表示デバイスの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図１〜図３を用いて、一実施形態の液晶表示デバイスを説明する。図１は一実施形態の液晶表示デバイスの構成例を示している。図２は液晶表示デバイスを分解した状態の各構成部を示している。図３は図１のＡ−Ｂを通る液晶表示デバイスの断面を示している。
【００１２】
図１または図２に示すように、液晶表示デバイス１は、パッケージ基板１０（第１の基板）と、液晶表示素子２０と、遮光マスク３０と、ガラス板４０と、フレキシブル配線基板５０（第２の基板）と、放熱板６０とを備える。パッケージ基板１０は、凹部１１と、複数の液晶表示素子接続用端子１２（第３の接続端子）と、複数のフレキシブル配線基板接続用端子１３（第１の接続端子）と、段部１４とを有する。液晶表示デバイス１は、反射型の液晶表示デバイスである。
【００１３】
図３に示すように、複数の液晶表示素子接続用端子１２は凹部１１に配列されている。複数のフレキシブル配線基板接続用端子１３は、パッケージ基板１０の外周部に配列されている。複数の液晶表示素子接続用端子１２と複数のフレキシブル配線基板接続用端子１３とは、パッケージ基板１０の内部に形成された複数の内部配線１５を介してそれぞれ電気的に接続されている。パッケージ基板１０として、セラミックパッケージ基板を用いてもよい。
【００１４】
液晶表示素子２０は、熱伝導性接着部材２を介して、パッケージ基板１０の凹部１１に固定されている。熱伝導性接着部材２として、シート状の熱伝導性ゲルを用いてもよい。液晶表示素子２０は、複数の画素電極２１を有する駆動基板２２と、透明電極２３を有する透明基板２４と、液晶２５と、シール材２６とを有する。
【００１５】
駆動基板２２としてシリコン基板を用いてもよい。透明基板２４としてガラス板を用いてもよい。画素電極２１は光反射性を有する。画素電極２１の材料としてアルミニウムを用いてもよい。透明電極２３は光透過性を有する。透明電極２３の材料としてＩＴＯ（酸化インジウム錫）を用いてもよい。
【００１６】
駆動基板２２と透明基板２４とは、画素電極２１と透明電極２３とが対向するようにシール材２６により接着されている。シール材２６は透明基板２４の外周部に沿って環状に形成されている。液晶２５は、駆動基板２２と透明基板２４との間隙に充填され、シール材２６により封止されている。駆動基板２２は、複数のパッケージ基板接続用端子２７を有する。複数のパッケージ基板接続用端子２７は、駆動基板２２の外周部に配列されている。
【００１７】
液晶表示素子２０とパッケージ基板１０とは、複数のボンディングワイヤ３を介して電気的に接続されている。具体的には、液晶表示素子２０の駆動基板２２の複数のパッケージ基板接続用端子２７と、パッケージ基板１０の複数の液晶表示素子接続用端子１２とが、複数のボンディングワイヤ３を介してそれぞれ接続されている。即ち、パッケージ基板１０のフレキシブル配線基板接続用端子１３は、液晶表示素子２０と電気的に接続されている。
【００１８】
遮光マスク３０は、光を透過する光透過領域３１を有する。遮光マスク３０は、光透過領域３１が複数の画素電極２１が形成されている領域に対応するように、パッケージ基板１０の段部１４に固定されている。遮光マスク３０を紫外線硬化性樹脂を用いて段部１４に固定するようにしてもよい。
【００１９】
ガラス板４０は、液晶表示素子２０及び液晶表示素子接続用端子１２の上方に位置するように、パッケージ基板１０の上面１０ａ（第１の面）に固定されている。ガラス板４０を、光硬化（例えば紫外線硬化）と熱硬化との併用が可能な樹脂を用いて上面１０ａに固定するようにしてもよい。液晶表示素子２０及び遮光マスク３０は、ガラス板４０とパッケージ基板１０とにより密閉されている。
【００２０】
フレキシブル配線基板５０は、パッケージ基板１０の上面１０ａとは反対側の面である下面１０ｂ（第２の面）に固定されている。フレキシブル配線基板５０を接着剤を用いて下面１０ｂに固定するようにしてもよい。フレキシブル配線基板５０は、パッケージ基板接続用端子５１（第２の接続端子）を有する。ガラス板４０は、ガラス板４０の端部４０ａがフレキシブル配線基板５０のパッケージ基板接続用端子５１の上方に位置するように、パッケージ基板１０の上面１０ａに固定されている。
【００２１】
放熱板６０は、パッケージ基板１０の下面１０ｂ及びフレキシブル配線基板５０の下面５０ｂに固定されている。放熱板６０は、液晶表示デバイス１で発生した熱を外部へ放出する。放熱板６０として、アルミニウム材により形成されたヒートシンクを用いてもよい。
【００２２】
フレキシブル配線基板５０とパッケージ基板１０とは、複数のボンディングワイヤ４を介して電気的に接続されている。具体的には、フレキシブル配線基板５０の複数のパッケージ基板接続用端子５１と、パッケージ基板１０の複数のフレキシブル配線基板接続用端子１３とは、複数のボンディングワイヤ４を介してそれぞれ接続されている。複数のボンディングワイヤ４は、複数のパッケージ基板接続用端子５１及び複数のフレキシブル配線基板接続用端子１３の配列方向に沿って配列されている。ボンディングワイヤ４は、円弧状のループ部４ａを有する。ボンディングワイヤ３，４の材料として金を用いてもよい。
【００２３】
ボンディングワイヤ４は、フレキシブル配線基板５０がパッケージ基板１０に固定され、放熱板６０がパッケージ基板１０及びフレキシブル配線基板５０に固定されている状態で形成される。放熱板６０は、ボンディングワイヤ４を形成するためのワイヤボンディングの台座として機能する。
【００２４】
ガラス板４０とパッケージ基板１０及びフレキシブル配線基板５０との間隙ＧＰには、複数のボンディングワイヤ４を封止する封止樹脂６が充填されている。即ち、液晶表示デバイス１は、ガラス板４０とパッケージ基板１０及びフレキシブル配線基板５０との間隙ＧＰに、複数のボンディングワイヤ４を封止する封止樹脂６が充填されているボンディングワイヤ樹脂封止構造７を有する。
【００２５】
封止樹脂６は、ガラス板４０とパッケージ基板１０及びフレキシブル配線基板５０とに接触した状態で充填されている。なお、図１及び図２では、ボンディングワイヤ４とパッケージ基板接続用端子５１及びフレキシブル配線基板接続用端子１３との位置関係をわかりやすくするために、封止樹脂６の図示を省略している。
【００２６】
複数のボンディングワイヤ４に対する外部からの機械的ストレスを封止樹脂６により保護することができる。また、ボンディングワイヤ４に対する耐湿性を封止樹脂６により向上させることができる。
【００２７】
封止樹脂６として熱硬化性樹脂を用いる場合、封止樹脂６を硬化させるためには加熱することが必要である。熱伝導性接着部材２、液晶２５、並びに、遮光マスク３０及びガラス板４０を固定するための接着部材が加熱による影響を受けるため、各部材の性能を悪化させる要因となる。そのため、封止樹脂６として紫外線硬化性樹脂を用いることが好ましい。
【００２８】
外部から画像データがフレキシブル配線基板５０及びパッケージ基板１０を介して液晶表示素子２０へ入力されることにより、画像データに基づく駆動電圧が画素電極２１毎に印加される。外部から照明光がガラス板４０及び遮光マスク３０の光透過領域３１を透過して液晶表示素子２０に照射されることにより、照明光は液晶表示素子２０により光変調され、画像光が生成される。
【００２９】
画像光は、画素電極２１により反射され、遮光マスク３０の光透過領域３１及びガラス板４０を透過して外部へ射出される。画像光を投射レンズを介してスクリーン等へ投射させることにより、画像を表示することができる。
【００３０】
図４のフローチャートを用いて、ボンディングワイヤ樹脂封止方法を含む、液晶表示デバイス１の製造方法の一例を説明する。オペレータは、ステップＳ１にて、液晶表示素子２０を、熱伝導性接着部材２を介して、パッケージ基板１０の凹部１１に固定する。
【００３１】
オペレータは、ステップＳ２にて、駆動基板２２の複数のパッケージ基板接続用端子２７と、パッケージ基板１０の複数の液晶表示素子接続用端子１２とを、複数のボンディングワイヤ３を介してそれぞれ接続する。これにより、液晶表示素子２０を構成する駆動基板２２とパッケージ基板１０とは、ボンディングワイヤ３を介して電気的に接続される。
【００３２】
オペレータは、ステップＳ３にて、遮光マスク３０を、光透過領域３１が複数の画素電極２１が形成されている領域に対応するように、パッケージ基板１０の段部１４に固定する。オペレータは、ステップＳ４にて、フレキシブル配線基板５０を、パッケージ基板１０の下面１０ｂに固定する。オペレータは、ステップＳ５にて、放熱板６０を、パッケージ基板１０の下面１０ｂ及びフレキシブル配線基板５０の下面５０ｂに固定する。
【００３３】
オペレータは、ステップＳ６にて、フレキシブル配線基板５０の複数のパッケージ基板接続用端子５１と、パッケージ基板１０の複数のフレキシブル配線基板接続用端子１３とを、複数のボンディングワイヤ４を介してそれぞれ接続する。
【００３４】
オペレータは、ステップＳ７にて、ガラス板４０を、ガラス板４０の端部４０ａがフレキシブル配線基板５０のパッケージ基板接続用端子５１の上方に位置するように、パッケージ基板１０の上面１０ａに固定する。これにより、液晶表示素子２０及び遮光マスク３０は、ガラス板４０とパッケージ基板１０とにより密閉される。
【００３５】
オペレータは、ステップＳ８にて、ガラス板４０とパッケージ基板１０及びフレキシブル配線基板５０との間隙ＧＰに、ガラス板４０とパッケージ基板１０及びフレキシブル配線基板５０とに接触し、複数のボンディングワイヤ４を封止するように封止樹脂６を充填し、硬化させる。
【００３６】
これにより、ガラス板４０とパッケージ基板１０及びフレキシブル配線基板５０との間隙ＧＰに、複数のボンディングワイヤ４を封止するように封止樹脂６が充填されたボンディングワイヤ樹脂封止構造７を有する液晶表示デバイス１が作製される。なお、ステップＳ１〜ステップＳ８を製造装置を用いて実行してもよい。
【００３７】
図５は、一実施形態のボンディングワイヤ樹脂封止構造７を有する液晶表示デバイス１と比較するための比較例のボンディングワイヤ樹脂封止構造を有する液晶表示デバイスを示している。図５は図３に対応する。説明をわかりやすくするために、一実施形態の液晶表示デバイス１と同じ構成部には同じ符号を付す。
【００３８】
図５に示すように、比較例の液晶表示デバイス１０１は、複数のボンディングワイヤ４が封止樹脂６で封止されたボンディングワイヤ樹脂封止構造１０７を有する。比較例の液晶表示デバイス１０１は、一実施形態の液晶表示デバイス１と比較して、封止樹脂６が、ガラス板４０とパッケージ基板１０及びフレキシブル配線基板５０との間隙ＧＰにガラス板４０と接触して充填されていない点で相違し、それ以外は同じである。
【００３９】
比較例の液晶表示デバイス１０１に対して熱衝撃試験を実行すると、パッケージ基板１０の熱膨張係数と封止樹脂６の熱膨張係数との差に応じて変位差が生じる。パッケージ基板１０としてセラミックパッケージ基板を用いた場合、パッケージ基板１０の熱膨張係数は約７×１０−６／Ｋである。封止樹脂６として紫外線硬化性樹脂を用いた場合、封止樹脂６の熱膨張係数は約３００×１０−６／Ｋである。
【００４０】
変位差に応じた負荷が、ボンディングワイヤ４に対して封止樹脂６の外側の方向（図５における上側の方向）に加わる。そのため、ボンディングワイヤ４が負荷により持ち上げられて断線する場合がある。具体的には、ボンディングワイヤ４のフレキシブル配線基板接続用端子１３に接続するワイヤネック部分で断線する場合がある。熱衝撃試験条件の一例として、環境温度を−４０℃と８５℃とに周期的に変化させる。
【００４１】
それに対して、一実施形態の液晶表示デバイス１では、封止樹脂６が、ガラス板４０とパッケージ基板１０及びフレキシブル配線基板５０との間隙ＧＰに、ガラス板４０とパッケージ基板１０及びフレキシブル配線基板５０とに接触して充填されている。そのため、ボンディングワイヤ４を持ち上げようとする負荷を封止樹脂６の上方に配置されたガラス板４０により抑制することができる。
【００４２】
従って、ボンディングワイヤ樹脂封止構造７を有する液晶表示デバイス１によれば、ボンディングワイヤ４を持ち上げようとする負荷を、ガラス板４０により抑制することができるので、過酷な環境でも信頼性を確保することができる。
【００４３】
なお、本発明は、上述した実施形態の構成に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能である。
【符号の説明】
【００４４】
１  液晶表示デバイス
４  ボンディングワイヤ
６  封止樹脂
７  ボンディングワイヤ樹脂封止構造
１０  パッケージ基板（第１の基板）
１３  フレキシブル配線基板接続用端子（第１の接続端子）
１２  液晶表示素子接続用端子（第３の接続端子）
２０  液晶表示素子
４０  ガラス板
５０  フレキシブル配線基板（第２の基板）
５１  パッケージ基板接続用端子（第２の接続端子）
ＧＰ  間隙
【図１】
2018136410.tif 000003
【図２】
2018136410.tif 000004
【図３】
2018136410.tif 000005
【図４】
2018136410.tif 000006
【図５】
2018136410.tif 000007