JPS608889A - 液晶表示素子用電極基板 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は液晶表示素子に係り、特に、液晶表示素子のガ
ラス基板上に、液晶駆動用等に用いる集積回路素子等を
、直接搭載するガラス基板に関する。

〔発明の背景〕

従来より液晶表示素子には、その表示用電極基板として
、ガラス基板を用いた例が多い。このガラス基板上に、
液晶駆動用等に用いる集積回路素子等を直接はんだを用
いて接続する方式の液晶表示素子で、ガラス基板として
ソーダ石灰ガラスが用いられている。しかし、この場合
、集積回路素ばれる方法を用いた場合、その集積回路素
子に用いられているＳｉウニ／・と、ソーダ石灰ガラス
との熱膨張係数の差が大きいため、温度変化によって、
はんだ接続部に歪が加わり、その温度変化がくり返し加
わることによって、くり返し歪による破断を生ずる問題
があった。また、液晶表示素子にソーダ石灰ガラスをそ
のまま用いた場合、液晶材料中にソーダ石灰ガラス中の
アルカリイオンが溶出し、液晶材料の電気砥抗が小さく
なるなど表示不良の原因となるため・その表面に８ｊ０
２膜Ａ　ｔ　ｚ　Ｏｓ膜などの透明絶縁膜を形成する必
要があった。

第１図にガラス基板上に直接、液晶駆動用集積回路素子
を７リツプチツプ法で接続した液晶表示素子の断面図を
示す。このように、はんだによって、集積回路素子１１
がガラス基板１．２上に搭載されているので、液晶表示
素子が使用環境の変化により温度変化を受けた場合に、
従来より使用しているソーダ石灰ガラスの場合には、集
積回路が６　Ｘ　１０−’に一’　と大きいため、端子
接続部に加わる応力も大きくなるので、寿命が短かく信
頼性に欠けている。

また・フリップチップ法で基板上に集積回路素子１１を
接続した例として、不透明なセラミック基板上に直接接
続したものが、コンピュータ用配線回路基板として知ら
れている。このとき、基板と集積回路素子との熱膨張係
数の差は３Ｘ１０−’に一’　程度であり、ソーダ石灰
ガラスを用いた場合よりも信頼性が高いことがわかる。

なお１図中３はシール剤、４６５は透明電極、６は液晶
・７．８は金属導体、９．１０ははんだ接続部である。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、使用環境の温度変化等の状態変化に対
して信頼性の高い液晶表示素子を提供するにある。

〔発明の概要〕

本発明は、ソーダ石灰ガラスの熱膨張係数が、液晶表示
素子を通常用いる常温付近で、９Ｘ１０−’■（−１程
度、集積回路素子を構成するＳｉウニ・・の熱膨張係数
が、３Ｘ１０−’に一’程度であり、その差が６　ｘ　
１　（１−６に一’と大きく、たとえば、コンピュータ
用配線基板として用いられているセラミック基板の熱膨
張係数が６　Ｘ　１０””　Ｋ”程度であるので、その
熱膨張係数の差は３　Ｘ　１０−’　Ｋ−’程度である
のと比較しても熱膨張係数の差が大きいので従って、同
じ集積回路素子を用いても同じ温度変化を受けた場合、
そのはんだ接続部に加わる歪の大きさは、ソーダ石灰ガ
ラスを用いた士・′つ合の方が大きく、信頼性に劣しい
ので、Ｓｉウェハの熱膨張係数との差が３　Ｘ　１０−
’　Ｋ−’以下であるガラス基板を用いることにより、
信頼性の高い液晶表示素子を形成したものである。

〔発明の実施例〕

第２図は・はんだ接続部の寿命と基板の熱膨張係数との
関係の一例を示したものであるが、集積回路素子の熱膨
張係数（約３　ｘ　１０−’　Ｋ−’ｌに基板の熱膨張
係数が近い程、その寿命が飛躍的に長くなることが知ら
れる。

本発明は、ここに用いるガラス基板として、ホウケイ酸
ガラスを用いて、集積回路素子を直接接続した液晶表示
素子を構成したものである。

ホウケイ酸ガラスの熱膨張係数は、３　ｘ　１　ｏ−６
に一６程咲であり、４イ（積回路素子に用いられている
Ｓｉウェー・の熱膨張係数とほぼ一致する。従って、ソ
ーダ石灰ガラスを用いた場合と比較してはんだ接続部分
に関して１００倍以上の寿命となる。たとえば、ソーダ
石灰ガラスを用いた場合には、温度サイクル試験におい
て、５００サイクル経過時に試験をした３０個の試料の
半数以上が故障したのに対いホウケイ酸ガラスを用いた
’ｉＬｊ合には２０００サイクル以上経過しても１飼も
故障を生じていない。

寸だ、従来の液晶表示素子に用いるソーダ石灰ガラス基
板は、そのｔ−！では、ソーダ石灰ガラス中のアルカリ
成分が液晶表示部の液晶材料中に溶出し、それが原因で
、液晶材料の電気抵抗が小さくなり、表示性能が劣化し
てし１うという間隔を生ずるため、ガラス基板の表面に
アルカリ成分の溶出を防ぐための、たとえば、８　ｒ　
Ｃｈ膜、あるいは−ＡｔｚＯｓ膜を形成するという方法
が用いられている。しかし、この方法によれば、そのア
ルカリ成分の溶出防止膜をガラス基板上に形成する必要
があるので１作成工程が繁雑となる。

これに対して、ホウケイ酸ガラスを用いた鴨合・そのガ
ラスの材質の故に、ソーダ石灰ガラスのように、アルカ
リ成分の液晶材料への溶出はほとんどないので、アルカ
リ成分溶出防止膜をガラス基板上に形成する必要は無い
。従って、ガラス基板をそのまま使うことが可能である
ので、工程が簡易となるという効果がある。

また、ガラス基板上に液晶実動用の集積回路素子等を搭
載する場合、はんだ付けによってガラス基板上の導体配
線と集積回路素子との間を接続する。この時の接続方法
は、液晶表示部分は加熱されて１００℃以上になると、
熱劣化現象が液晶利料に生じ、液晶表示性能が悪くなる
ので、集積回路素子等がガラス基板上に接続される部分
についてのみはんだが溶融する温度に加熱され、ｆた。

液晶表示部分は温度が上昇するのをできるだけ避けると
いう局所的な加熱方式を取る必要がある。

このとき、ここに用いられるはんだとして、たとえば％
９５％Ｐｂ−５％８ｎ組成のものを用いた場合、その融
点が約３１３℃であるので・信頼性の高い接続をするた
めには、その温度を３５０″Ｃ程度に上昇させる必要が
ある。また、４０％Ｐｂ−６０％３ｎ組成のはんだが用
いられた場合・このはんだは融点が低く約１８０℃であ
るため、接続には約２３０℃程度に上昇する必要がある
。これに対して、この接続時には液晶表示部の温度は１
００℃以下である必要がある。第１図に示したように・
液晶表示素子の表示部と集積回路表示等の接続部分との
距離が、たとえば、１０門程度しか離れていない。すな
わち、ガラス基板上１０間程度離れている部分に、温度
差が１３０　”Ｃ〜２５０℃も生じてしまうことになる
。このような局部的な温度差がガラス基板上で生じた場
合、特に、短時間に急激に加わった場合、ガラス基板は
内部の歪分布の違いなどによって割れてしまうという現
象を生ずる場合がある。この場合、実験結果によると、
ソーダ石灰ガラスを用いた場合、その実験条件によって
は１０枚の試料の内９枚までが接続時に割れてしまう。

これに対し、ホウケイ酸ガラスを用いた。鴫合には、同
じ条件で加熱しても全く破壊することが無かった。これ
は、ソーダ石灰ガラスの軟化点が約６９６℃と低温であ
るため１局部的に加熱により破壊してしまうのに対し、
ホウケイ酸ガラスの軟化点は約８２１℃とソーダ石灰ガ
ラスの場合よりも約１２５℃高く、それだり局部的な加
熱に対中る破壊がされにくいためでオ）る。

従って接続時にガラス基板な局部的に加熱してもソーダ
ガラス基板に比べてホウケイ酸ガラスの方がより破壊し
にくいという効果がある。すなわち・製作時の歩留オリ
が高くなるという効果がある。

〔発明の効果〕

本発明によれば、ガラス基板上に接続した集積回路素子
等の接続部分の歪が少なくなり、局所加熱法罠よる集積
回路素子等の接続時にガラス基板の破壊が防げる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を適用する液晶表示素子の断面図、第２
図はガラス基板の熱膨張係数と内命比率との関係を示す
グラフである。 １．２・・・ガラス基板、３・・・シール剤、４．５・
・・透明電極、６・・・液晶、７．８・・・金属導体、
９，１゜・・・はんだ接続部、１１・・・集積回路素子
。 羊　１　目 ／ｆ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　ガラス基板上に集積回路素子等を接続した液晶表
   示素子において、 前記ガラス基板としてホウケイ酸ガラスを用いたことを
   特徴とする液晶表示素子用電極基板。