(57)【要約】【課題】液晶表示パネルの基板上に半導体素子を実装するＣＯＧ方式において、実装時の熱による基板の光学特性の変化が表示ムラを発生するのを防止する。【解決手段】実装工程Ｂと偏光板貼付工程Ｄを含む液晶表示パネルの製造方法で、実装工程Ｂの後にアニール工程Ｃ１を配置する。偏光板の貼付工程Ｄをアニール工程Ｃ１の前工程または後工程に配置することができ、前工程に配置したときは加湿処理を施す。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表示パネルの絶縁基板に半導体素子を実装する実装工程と前記表示パネルに光学フィルムを貼付ける貼付工程を具備する表示装置の製造方法において、前記実装工程の後に前記表示パネルをアニールするアニール工程を含むことを特徴とする表示装置の製造方法。
【請求項２】
前記アニール工程後に前記貼付工程を配置してなる請求項１記載の表示装置の製造方法。
【請求項３】
前記実装工程、前記貼付工程および前記アニール工程をこれらの順に配置してなる請求項１記載の表示装置の製造方法。
【請求項４】
前記貼付工程、実装工程および前記アニール工程をこれらの順に配置してなる請求項１記載の表示装置の製造方法。
【請求項５】
前記アニール工程中に前記光学フィルムを加湿することを特徴とする請求項３または４記載の表示装置の製造方法。
【請求項６】
前記加湿雰囲気の相対湿度が３０％ないし７０％である請求項５記載の表示装置の製造方法。
【請求項７】
前記アニール工程後に前記光学フィルムを加湿する加湿工程を配置してなる請求項３または４記載の表示装置の製造方法。
【請求項８】
前記加湿雰囲気の相対湿度が５０％ないし９０％であることを特徴とする請求項７記載の表示装置の製造方法。
【請求項９】
前記アニールの温度が６０℃ないし１５０℃であることを特徴とする請求項５ないし８のいずれかに記載の表示装置の製造方法。
【請求項１０】
前記アニール工程のアニール時間が０．５ないし２４時間であることを特徴とする請求項１記載の表示装置の製造方法。
【請求項１１】
前記半導体素子の実装工程に前記半導体素子を外部接続するフレキシブル配線基板の実装が付加されてなる請求項１記載の表示装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は表示パネルに半導体素子を実装する表示装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示パネルのガラス基板上にドライバＩＣを直接実装するＣＯＧ（chip on glass）方式が提案されている。画像表示する液晶表示パネルは例えば一対の透明なガラス基板に液晶をはさみ、一方の基板から電極を引き出した構造を有しており、これらの電極にパネルを駆動するドライバＩＣチップを異方性導電フィルムＡＣＦ（anisotropic conductive  film）により接合し実装する。異方性導電フィルムは例えば熱硬化性樹脂に導電性粒子を分散させたもので、加圧、加熱により両者を電気的かつ機械的に接合する。
【０００３】
実装工程は、液晶表示パネルを実装用ステージに搭載し、実装位置にドライバＩＣを乗せてドライバＩＣ上方から加熱された加圧用ツールをＩＣに押し付け加圧加熱するもので、ＡＦＣはＩＣ側から加熱される。このような接合の際にＩＣチップとガラス基板は熱膨張するが、接合時間が数秒間と短時間であるためにガラス基板側が十分に加熱されないでＩＣチップとの間に温度差が生じたままＡＦＣが硬化する。このため室温に戻したときにＩＣチップおよびＡＦＣが大きく収縮してその収縮応力がガラス基板に伝わり内部に応力が発生してガラス基板が反る、その光学特性が複屈性性をもつなどと変化する。この応力はパネルの表示領域にまで達して表示にムラを発生させる。このムラが製造工程における不良率増加の一因となる。
【０００４】
ＩＣ実装時の応力を吸収するためにＩＣにスリットを形成することが提案されている（特許文献１参照）。しかしＩＣの構造に制約を与えることと、ＡＦＣの収縮までを制御しにくいという面がある。
【特許文献１】特開２００３―１４０５６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
液晶表示パネルのガラス基板へのＩＣチップの実装は、ガラス基板に応力歪を与えて表示領域において表示ムラを発生する。この表示ムラの発生原因であるガラス基板の応力を容易に低減または取り除く有効な手段が見出されていない。
【０００６】
本発明はこのようなガラス基板などの絶縁基板の応力ひいては表示ムラを簡単に低減または取り除くことができる表示装置の製造方法を得るものである。
【０００７】
さらに、偏光板などの光学フィルムを貼りつけた液晶表示パネルに対しても、光学フィルムを損傷することなく表示ムラを低減または取り除くことができる表示装置の製造方法を得るものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、表示パネルのガラスなどの透明な絶縁基板に半導体素子を実装する実装工程と前記表示パネルに光学フィルムを貼付ける貼付工程を具備する表示装置の製造方法において、前記実装工程の後に前記表示パネルを加熱し応力低減のアニールをするアニール工程を含むことを特徴とする表示装置の製造方法を得るものである。
【０００９】
さらに、貼付工程後にアニール工程を実施する場合は、アニール工程中または後工程で光学フィルムを加湿することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の製造方法により、表示パネルの基板にＩＣなどの半導体素子の実装によって発生する応力が低減されて応力による表示ムラを取り除く、または目視できない程度に低減することができ、表示品位の信頼性の向上と、製造不良率を低下させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下図面により本発明の実施形態を説明する。
【００１２】
(実施形態１)
図１は本実施形態で得られる液晶表示パネルの構成を示すもので、液晶表示パネル１０は、共通電極基板を構成する前方ガラス基板１１、ＴＦＴマトリクス基板を構成する後方ガラス基板１２、これらの基板１１、１２の間にシール材１３に取り囲まれて封止された液晶層１４、前方ガラス基板１１の前面に貼付された光学フィルムである偏光板１５、後方ガラス基板１２の背面に貼付けられた同様な偏光板１６を有している。後方ガラス基板１２は前方ガラス基板１１よりも広面積で形成され、外方に張り出した部分を実装部１７としてＴＦＴや共通電極の接続配線１８が引き出され、半導体素子であるＩＣチップ１９が異方性導電フィルムＡＣＦ２０で接合実装される。さらに実装部１７にはフレキシブル配線基板２１が同様にＡＣＦによって接合される。
【００１３】
液晶表示パネル１０の構造をさらに説明する。後方ガラス基板１２の表示領域２２の内側面に、マトリクス状に配置された多数の画素電極２３と、それぞれの画素電極のスイッチングを行うＴＦＴ２４が形成されている。これらの電極に接続された接続配線１８がシール材１３を経て実装部１７に引き出されてＩＣチップ１９と接続される所定のパターンで形成されている。
【００１４】
さらに表示領域２２内の内側面には配向膜が形成されている。
【００１５】
前方ガラス基板１１の表示領域２２の内側面にカラーフィルタ層２５が設けられ、その上面に共通電極２６が形成されている。この共通電極はシール材を経て後方ガラス基板１２の実装部１７に形成された接続配線１８として引出されている。共通電極の表面には配向膜が形成されている。
【００１６】
両ガラス基板１１、１２の間にはスペーサ（図示しない）が配置され、表示領域２２の周縁に沿って樹脂でなるシール材１３が形成されている。このシール材１３で取り囲まれた、両ガラス基板の空間には液晶層１４が挟持、封止されている。
【００１７】
さらに、前方ガラス基板１１の前面と後方ガラス基板１２の裏面には偏光板を形成する光学フィルム１５、１６が貼り付けられている。光学フィルムは例えばトリアセチルセルロース（ＴＡＣ）をベースフィルムとしてこれにポリビニルアルコール（ＰＶＡ）の伸延フィルムからなる偏光フィルムを積層した樹脂でできたフィルムである。この光学フィルムは両ガラス基板の外表面に接着層により貼り付けられている。
【００１８】
後方ガラス基板の実装部に形成した接続配線の接続パッドには、ＡＣＦを介して駆動用ＩＣチップ（ＣＯＧ）１９が接合固定されている。
【００１９】
次に図２〜図５により、本実施形態の液晶表示パネルの製造方法を説明する。
【００２０】
図２に実施形態１による製造工程のフローを示し、本実施形態は工程Ａから工程Ｅとりわけ工程Ｂから工程Ｄに特徴を有している。
【００２１】
工程Ａ（液晶注入・封口工程）
本工程の前段工程で、図３に示すように、前方ガラス基板１１と後方ガラス基板１２とが対向しシール材１３により液晶を注入する注入部３１を残して封着された空きパネル３０を作製する。この空きパネル３０の液晶空間を排気し、液晶を注入部３１から注入した後、注入部を封口する。
【００２２】
工程Ｂ（実装工程）
液晶表示パネルを駆動する駆動用ＩＣチップ１９を後方ガラス基板１２の突出部に形成された実装部１７に実装する。図４に示すように、液晶が注入され封口されたパネル３０を接合ツール４０の表示部用ステージ４１の上に載置する。ここで用いる接合ツールは表示部２２を載置する表示部用ステージ４１と、実装部１７を載置する実装部用ステージ４２とを備えている。実装部用ステージ４２の上面は、表示部用ステージ４１の上面と同一高さになっている。この高さは調節可能であり、後方ガラス基板に偏光板１６が貼付されている場合は、偏光板１６の膜厚分だけ、表示部用ステージ４１を低くし実装部用ステージ４２との間に段差を設けることができる。
【００２３】
続いて後ガラス基板１２の実装部１７に形成されている接続配線の接続端子上に異方性導電フィルム（ＡＣＦ）２０を載せ、その上に駆動用ＩＣチップ１９の電極端子を位置合わせして載せる。このようにＩＣチップ１９を実装部１７の上に載置した状態で、上方から加熱されたヒータヘッド４３を所定の圧力例えば、２ＭＰａ程度で押圧して熱圧着させる。ヘッドの熱がチップを経てＡＣＦに伝達され、ＡＣＦが加圧、加熱されて硬化し、ＩＣチップを接続用端子に電気的に接続するとともに実装部に機械的に固着する。
【００２４】
ヒータヘッド温度は１５０〜２００℃とし、熱圧着時間は５〜１０秒である。ＡＣＦは溶融しＩＣチップ１９を接続端子に接合した後、硬化してＩＣチップを実装部に接着する。ＡＣＦはエポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂中に銀、銅、アルミニウムなどの金属粉粒や表面を金属膜で被覆した樹脂粒を混入させたフィルム状のものであり、加圧方向のみに導電性を呈するようにされている。前記したように実装時間は数秒であるから、ガラス基板は常温に近い比較的低い温度のまま保持される。このため、加熱されたＩＣチップやＡＣＦが常温に戻されるときに、ガラスよりも収縮が大きいので、ガラス基板に圧縮応力を与える。つまり、ＩＣチップの収縮のほか、一般的に樹脂は少なからず硬化収縮があるため、基板に接着された状態で収縮に伴う引張応力が残留する。この応力の大きさは、樹脂の収縮量、弾性率の増加に伴い大きく、ＡＣＦを構成する熱硬化型エポキシは収縮量が大きい。
【００２５】
実装後の加熱されたＩＣチップやＡＣＦの収縮によって、実装部のガラス基板に応力が発生してその影響が表示部に及ぶ。
【００２６】
工程Ｃ１（アニ―ル工程）
ＩＣチップを実装したパネル（ＣＯＧパネル）を、本実施形態では加熱チャンバーに入れて焼鈍加熱すなわちアニールを施す。
【００２７】
アニール温度を４０℃から１５０℃の範囲で実施した結果を表１に示す。
【表１】
2008026612.tif 000003
【００２８】
アニール工程の温度が４０℃では、２４時間実施しても表示ムラ解消の効果がなかった。
【００２９】
しかし、６０℃では２４時間以上の実施により効果が生じた。８０℃では２時間で効果が現れ、１２時間でムラ解消はかなり良好であった。アニール温度は高ければ高い程ムラ低減の効果が大きく、短時間の処理で十分になる。本実施形態では１５０℃まで実施したが、これ以上の温度は液晶表示パネルのシール材が劣化するために、不適当とした。
【００３０】
以上の結果から、アニール工程で有効な温度と時間は表２の範囲である。
【表２】
2008026612.tif 000004
【００３１】
これらの結果は次工程である偏光板貼付け後に、表示ムラを観察して得たものである。
【００３２】
工程Ｄ（偏光板貼付工程）
図５に示すように、貼付け工程は液晶表示パネル吸着保持用のパネル用ステージ５１を上側に配置し、偏光板吸着用の偏光板用ステージ５２を下側に配置した貼り付けステージ５０により実施する。各ステージの矢印５１ａ、５２ａは空気吸引を示す。アニール後の液晶表示パネル５３はパネル用ステージ５１の下面に吸着保持され、この保持された液晶表示パネルに対向して、偏光板１５を可撓性有孔スクリーン５５の上面に吸着保持可能にした偏光板用ステージ５２を、位置合わせして配置する。続いて偏光板用ステージ５２に配置したローラ５４を、スクリーン５５を介して接着剤の塗布された偏光板１５を一辺側から他辺側にかけてパネル５３に押し当て、矢印５４ａ方向に移動し、液晶表示パネルのガラス基板面の一方から他方にかけて張り付けて行く。この工程を前方ガラス基板、後方ガラス基板の両者に施す。
【００３３】
工程Ｅ（モジュール組立工程）
実装部にさらにフレキシブル配線基板２１（図２）を実装する。フレキシブル配線基板はポリイミドフィルムや液晶ポリマーフィルムに配線層を形成したもので、配線基板の端部に設けた配線層の端子を実装部のＩＣとの接続配線端子に接続される。接続には異方性導電フィルムを用い、熱圧着して接合する。このときの熱圧着がＩＣチップの実装と同様にガラス基板の光学特性を変化させることがあるが、その程度は微小である。さらにアニール工程をこのフレキシブル配線基板実装後に行うと、配線基板実装に伴う影響も解消することができる。
【００３４】
以上の工程により、液晶表示パネルを完成する。アニールによりガラス基板の内部歪が軽減されたパネルでは、表示ムラが目視できない程度に低減され、実装に伴う不良の発生を防止することができた。
【００３５】
（実施形態２）
図６に示すように、本実施形態は偏光板貼付工程（工程Ｄ）を実装工程（工程Ｂ）の前に配置する、すなわちアニール工程よりも前段に配置したものである。実施形態１のアニール工程Ｃ１とは異なりアニール工程に加湿を伴うアニール工程（工程Ｃ２）としている。実装工程では、図４に示す表示部用ステージ４１を偏光板の厚み分だけ、実装部用ステージより下げておき、後方ガラス基板全面が均一に保持されるようにする。
【００３６】
通常、偏光板が貼り付けられた状態で液晶表示パネルを加熱すると、熱のために偏光板が損傷する恐れがあるが、本発明者はこのような損傷が主に乾燥によるものであることを見出した。
【００３７】
偏光板は偏光ＰＶＡフィルムとその支持フィルムであるＴＡＣフィルムの積層構造になっており、各層に内在する水分が乾燥によって飛散して乾燥収縮する。この収縮応力によってＴＡＣ層に応力がかかって複屈折が発生し、表示ムラに見えてしまう。そこで、本実施形態では、加湿を伴うアニール工程を配置する。
【００３８】
表３は比較のために加湿無しのアニールの例を示している。
【表３】
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【００３９】
表３から、湿度管理を実施しないドライ雰囲気のチャンバーでのアニールでは、偏光板への損傷が大きく偏光板自体のムラが発生した。
【００４０】
そこで表４に示すように、加湿管理したアニールを実施した。
【表４】
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【００４１】
表４はアニール温度を９０〜９５℃、３時間としたときの各湿度（相対）におけるアニール効果、偏光板損傷の結果であるが、比較的乾燥状態の湿度１０％では偏光板の損傷が大きく不適であった。３０％で良好になり、５０％で表示ムラがなかった。７０％で表示に像反転すなわち逆パターンのムラがわずかに発生し、９０％では逆パターンのムラが発生する。
【００４２】
表からわかるように、最適条件は５０％付近であり、３０〜７０％が実用範囲で表５のようになる。
【表５】
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【００４３】
本実施形態によれば、偏光板貼付け後に、アニール工程を配置しても、偏光板を損傷せず、表示ムラの発生を防止することができる。
【００４４】
なお、実施形態２の変形例として、偏光板貼り工程（工程Ｄ）とＩＣチップ実装工程（工程Ｂ）の順を逆にして工程Ｂを前段に配置することもでき、実施形態２と同様の効果が得られる。
【００４５】
（実施形態３）
図７に示すように、液晶注入・封口工程（工程Ａ）、偏光板貼付工程（工程Ｄ）、実装工程（工程Ｂ）、アニール工程（工程Ｃ１）、加湿処理工程（工程Ｆ）、モジュール工程（工程Ｅ）の順に配置する。
【００４６】
偏光板貼付工程Ｃ１とＩＣチップの実装工程Ｂの後にアニールを実施し、その後に引き続き加湿処理を施す。表６に各種条件を変更したときの結果を示す。
【表６】
2008026612.tif 000008
【００４７】
上表は加湿処理を５０℃から６０℃で実施した例であるが、湿度１０％では偏光板の損傷が大きく不適であった。３０％で良好になり、５０〜９０％でムラがなかった。
【００４８】
最適な条件は７０％付近であり、５０〜９０％でムラが生じなかった。
【００４９】
この結果から、効果的な範囲は表７のようになる。
【表７】
2008026612.tif 000009
【００５０】
本実施形態の製造方法では、表７の条件で加湿処理工程を実施することにより、偏光板損傷がなく表示ムラのない液晶表示パネルが得られる。
【００５１】
さらに本実施形態の変形例として、実装工程（工程Ｂ）の後に偏光板貼付工程（工程Ｄ）を配置することができる。このような工程順でも、同様の効果が得られる。
【００５２】
上記実施形態では、アニール工程後にモジュール組立工程Ｅが配置されるが、モジュール組立工程の中に、図１図示のフレキシブル配線基板２１を実装部１７に接合する工程を含んでおり、フレキシブル配線基板実装の際にも、異方性導電フィルムを実装部と配線基板間に配置して熱圧着する。この熱圧着の影響も考慮して、フレキシブル配線基板を実装した後にアニール工程、加湿処理工程を配置することもできる。
【００５３】
以上、実施形態は、液晶表示パネルに透明ガラス基板を用いた場合について説明したが、実装時の加熱により、ＩＣチップと基板間に温度差が生じて、収縮の差から変形したり、複屈折を発生したりする基板であれば、他の材料例えば樹脂フィルムを透明基板に用いるパネルにも適用することが可能である。
【００５４】
さらに実施形態では光学フィルムを偏光板としているが、本発明は例えばＴＡＣフィルムに負の光学異方性を持たせた位相差板やこれらの組み合わせによる光学フィルムを貼付するパネルにも適用することができる。
【００５５】
なお本発明は実施形態で説明した液晶表示装置以外の表示用絶縁基板に半導体素子を実装する表示装置にも適用することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明の実施形態１の液晶表示パネルを説明するための略断面図。
【図２】本発明の実施形態１の製造工程を説明するための工程図。
【図３】実施形態１の工程Ａを説明するための略平面図。
【図４】実施形態１の工程Ｂを説明するための略断面図。
【図５】実施形態１の工程Ｄを説明するための略断面図。
【図６】実施形態２の製造工程を説明するための工程図。
【図７】実施形態３の製造工程を説明するための工程図。
【符号の説明】
【００５７】
１０：液晶表示パネル
１１：前方ガラス基板
１２：後方ガラス基板
１３：シール材
１４：液晶層
１５：偏光板
１６：偏光板
１７：実装部
１８：接続配線
１９：ＩＣチップ
２０：異方性導電フィルム
２１：フレキシブル配線基板
３０：空きパネル
４１：表示部用ステージ
４２：実装部用ステージ
４３：ヒータヘッド
５０：貼付けステージ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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