JP4968665B2 - フラットディスプレイパネル及び接続構造 - Google Patents

Description

本発明は、フラットディスプレイパネルに関し、特に、パネルとフレキシブル基板との間の接続構造に関するものである。

一般に、液晶ディスプレイパネル等のフラットディスプレイパネルの製造では、パネルとフレキシブル基板との間を接続固定するために異方性導電フィルムが用いられている（例えば、特許文献１参照。）。以下、図５を参照して、異方性導電フィルムを用いた従来の接続構造について説明する。

図５に示すように、パネル５１は、ＴＦＴ基板５２とカラーフィルタ（ＣＦ）基板５３とを有している。ＴＦＴ基板５２はＣＦ基板５３よりも大きく形成されている。ＴＦＴ基板５２のＣＦ基板５３に対抗する面であって、外部に露出する領域には、パネル側接続端子電極５４が形成されている。

一方、フレキシブル基板５５は、ベースフィルム５６、Ｃｕ箔パターン５７、及び絶縁性樹脂層（以下、ソルダーレジストと呼ぶ。）５８を有しており、Ｃｕ箔パターン５７の露出部分がフレキシブル基板接続端子電極を構成している。

パネル５１とフレキシブル基板５５とは、互いに対向するよう配置されたパネル接続端子電極５４とフレキシブル基板接続端子電極（５７の露出部分）との間に異方性導電フィルム（以下、ＡＣＦと呼ぶ。）５９を介在させて熱圧着することにより、互いに機械的に接続固定される。また、パネル接続端子電極５４とフレキシブル基板接続端子電極（５７の露出部分）とは、ＡＣＦ５９に含まれる導電粒子によって互いに電気的に接続される。

ＡＣＦ５９は、熱圧着の際に変形し（流れ出し）、Ｃｕ箔パターン５７の先端部（ＣＦ基板５３側端面）を含む露出部分の全領域を被覆する。また、フレキシブル基板５５が折り曲げられたとき（図の右側部分が図の下方に折り曲げられたとき）、フレキシブル基板接続端子電極（５７の露出部分）がＴＦＴ基板５２に直接接触しないように、ＴＦＴ基板５２の端面の一部を覆っている。この構成により、フレキシブル基板接続端子電極の腐食や、断線を防止することができる。

また、他の従来の接続構造として、図６に示すようなものもある（例えば、特許文献２参照。）。

図６の接続構造は、ほぼ図５の接続構造と同じであるが、フレキシブル基板５５のソルダーレジスト５８ａが、ＴＦＴ基板５２の端面よりもパネル内側（図の左側）に入り込むように形成されている点で異なっている。即ち、図５の接続構造では、フレキシブル配線基板５５を折り曲げた場合に、フレキシブル基板接続端子電極（５７の露出部分）がＴＦＴ基板５２に直接接触しないようにするためにＡＣＦ５９を利用したが、図６の構造では、その役目をソルダーレジスト５８ａが担うように構成されている。

また、図６の構造においても、熱圧着の際にＡＣＦ５９ａがＴＦＴ基板５２の端面からはみ出すようにすることで、Ｃｕ箔パターン５７の露出部分を覆うことができ、またソルダーレジスト５８ａの端部をパネル５１に接続固定することができる。

さらに、他の従来の接続構造として、図６と同様の接続構造において、図７に示すように、ソルダーレジスト５８ｂの端部を櫛歯状にしたものもある（例えば、特許文献３参照。）。

特開２０００−１６５００９号公報 特開２００２−３５８０２６号公報 特開２００４−１１８１６４号公報

上述した図５及び図６に示す従来の接続構造は、ＡＣＦを用いた熱圧着工程の際に発生し得る導電粒子凝集について全く考慮されていない。つまり、ＡＣＦを用いた熱圧着工程では、ＡＣＦの変形（流れ出し）に伴いそこに含まれる導電粒子が移動するが、その移動経路に隘路や段差などその移動を妨げる箇所がある場合には導電粒子が凝集する。例えば、図６に示す接続構造では、図８に示すように、ソルダーレジストの先端とパネル接続端子電極との間が他の部分より狭くなっており、この部分で導電粒子の凝集が生じる。その結果、パネル接続端子電極間で短絡不良が発生する恐れがある。

また、図７に示す従来の接続構造は、このような導電粒子凝集による短絡を防止することを目的としているものの、その構造上、短絡不良の発生率を０にすることができない。

このように、従来のフラットパネルディスプレイにおけるパネルとフレキシブル基板の間の接続構造は、いずれも、導電粒子凝集による短絡不良を十分に防止することができないという問題点がある。

そこで、本発明は、フラットパネルディスプレイにおけるパネルとフレキシブル基板との接続構造において、導電粒子凝集による短絡不良を実質的に完全に防止できる接続構造を提供することを目的とする。

本願発明は、パネルとフレキシブル基板とが異方性導電フィルムを用いて互いに接続固定されるフラットディスプレイパネルにおいて、前記パネルの表面端部に絶縁膜層を形成し、前記フレキシブル基板に形成された絶縁性樹脂層の表面端部を前記絶縁膜層に対向させるように前記フレキシブル基板と前記パネルとを配置することを特徴とする。

また本発明は、第１の配線基板と第２の配線基板とが異方性導電フィルムを用いて互いに接続固定される接続構造において、前記第１の配線基板に形成された絶縁性樹脂層の表面端部を前記絶縁膜層に対向させるように前記第２の配線基板と前記第１の配線基板とを配置することを特徴とする。

本発明によれば、パネルの表面端部に絶縁膜層を形成し、フレキシブル基板に形成された絶縁性樹脂層の表面端部をその絶縁膜層に対向させるようにしたことで、異方性導電フィルムを用いてパネルとフレキシブル基板とを接続固定する際に生じる導電粒子凝集を、絶縁性樹脂層と絶縁膜層との間で生じさせることができる。これにより、導電粒子凝集によるパネル側接続端子電極間の短絡不良の発生を防止することができる。

また本発明によれば、第１の配線基板の表面端部に絶縁膜層を形成し、第２の配線基板に形成された絶縁性樹脂層の表面端部をその絶縁膜層に対向させるようにしたことで、異方性導電フィルムを用いて第１の配線基板と第２の配線基板とを接続固定する際に生じる導電粒子凝集を、絶縁性樹脂層と絶縁膜層との間で生じさせることができる。これにより、導電粒子凝集による第１の配線基板の接続端子電極間の短絡不良の発生を防止することができる。

以下、図面を参照して、本発明を実施するための最良の形態について説明する。

図１（ａ）及び（ｂ）に、本発明の第１の実施の形態に係るフラットパネルディスプレイ（液晶表示装置）の部分平面図及び部分断面図を示す。

図示の液晶表示装置は、ＬＣＤパネル１０とフレキシブル基板２０とを有している。

ＬＣＤパネル１０は、２枚のガラス基板、即ち、ＴＦＴ基板１１とカラーフィルタ（ＣＦ）基板１２を有している。ＴＦＴ基板の一面には、図示しない画素電極および走査線／信号線が形成されている。また、ＣＦ基板１２の一面には、各画素に割り当てられた図示しない色層が形成されている。

ＴＦＴ基板１１とＣＦ基板１２とは、その間に液晶層を挟んで貼り合わされ、さらに図示しない一対の偏光板によって挟持される。

ＴＦＴ基板１１はＣＦ基板１２よりも大きく形成されており、ＴＦＴ基板１１の端面はＣＦ基板１２の端面よりも外側へ突き出す。このＴＦＴ基板１１の突き出した部分の表面（ＣＦ基板１２側の面、即ち、図１（ｂ）の上側の面）には、走査線／信号線に繋がるパネル端子電極（例えば透明導電膜層）１３が形成される。また、パネル端子電極１３が形成された領域（接続有効領域）１４よりも端面側（図の右側）には、ベースメタル配線層１５の表面が絶縁膜層１６に覆われた非接続領域１７が形成されている。

パネル端子電極１３を形成するために、まず、ＴＦＴ基板１１の表面にベースメタル配線層１５を形成する。続いて、絶縁膜層１６を形成し、ベースメタル配線層１５を被覆する。次に、絶縁膜層１６にコンタクトホールを形成し、コンタクトホールを通してベースメタル配線層１５と導通する透明導電膜層を形成してパネル端子電極１３とする。この透明導電膜層は、フレキシブル基板２０の接続端子電極と対応する位置に設けられる。なお、透明導電膜層の形成は、上述した画素電極の形成と同時に行われる。

一方、フレキシブル基板２０は、ポリイミド等の絶縁性樹脂からなるベースフィルム２１を有している。ベースフィルム２１の厚みは、例えば、１０〜４０μｍであって、十分な屈曲性を有する。ベースフィルム２１の表面には、配線パターン２２、例えば、Ｃｕ箔パターンが形成され、この配線パターン２２上に液晶駆動素子として機能する半導体素子（図示せず）が搭載される。このように半導体素子（ＬＳＩ）を搭載したフレキシブル基板２０は、一般にＣＯＦ（Chip On Film）と呼ばれる。

フレキシブル基板２０は、また、配線パターン２２の表面を一部を除いて被覆するよう形成された絶縁保護層としてのソルダーレジスト２３を有している。ソルダーレジスト２３は、ポリイミド、ウレタン等の絶縁性物質（樹脂）からなり、樹脂塗布法あるいは熱圧着法等によって配線パターン２２上に形成される。ソルダーレジスト２３は配線パターンの絶縁保護と腐食防止を担うため、その厚みは保護膜としての機能が果たせるだけの厚み、例えば５μｍ以上、とする。また、ソルダーレジスト２３は、フレキシブル基板２０の柔軟性を損なわないように、その厚みは４０μｍ以下が好ましい。

配線パターン２２の露出部分（ソルダーレジスト２３に覆われていない部分）は、パネル端子電極１３に電気的に接続されるフレキシブル基板端子電極として機能する。

ＬＣＤパネル１０とフレキシブル基板２０とは、異方性導電フィルム（ＡＣＦ）３０により互いに接続固定される。ＡＣＦ３０は、一般に、絶縁性接着材の中に導電粒子を分散させ、薄いフィルム状に形成したものである。絶縁性接着剤が、ＬＣＤパネル１０とフレキシブル基板２０とを互いに機械的に固定する役割を果たし、導電粒子がパネル端子電極１３とフレキシブル基板端子電極との間の電気的接続の役割を果たす。

ＡＣＦ３０に用いられる絶縁性接着剤としては、熱硬化型のエポキシ系樹脂、あるいはアクリル系樹脂からなるものが望ましい。また、導電粒子としては、Ｎｉ等の金属微粒子や樹脂粒子表面にＮｉ／Ａｕめっきを施したものなどが使用でき、３μｍ〜１０μｍの粒径を持つ球状樹脂粒子にめっきを施したものが最適である。

上記材料を用いたＡＣＦ３０を、ＬＣＤパネル１０とフレキシブル基板２０の間に配置し、およそ１５０℃〜２００℃の熱を５秒〜２０秒程度加えるとともに、１ＭＰａ〜５ＭＰａ程度の荷重を加えることにより、ＡＣＦ３０が硬化し、ＬＣＤパネル１０とフレキシブル基板２０とが機械的に固定されるとともに、パネル端子電極１３とフレキシブル基板端子電極とが電気的に接続される。

フレキシブル基板２０の、ＬＣＤパネル１０に接続される端部とは反対の端部は、図示しないプリント基板等に接続され、電源回路等からの電力供給を受ける。それによって、フレキシブル基板２０に搭載された半導体素子はＬＣＤパネル１０の液晶を駆動する液晶駆動回路として動作可能となる。

次に、図２（ａ）及び（ｂ）を参照して、ＬＣＤパネル１０とフレキシブル基板２０とを接続する工程について説明する。

図２（ａ）に示すように、ＡＣＦ３０は、パネル端子電極１３を被覆する位置に載置される。また、フレキシブル基板２０は、ソルダーレジスト２３の先端（ＣＦ基板側端部、図の左側）が、非接続領域１７の上方に位置するように、望ましくは接続有効領域１４と非接続領域１７の境界近傍の上方に位置するように、アライメントされる。換言すると、ソルダーレジスト２３の表面端部が、非接続領域１７の絶縁膜層１６（即ち、絶縁膜層１６の表面端部）と対向するように、ソルダーレジスト２３の先端はベースメタル配線層１５の端部よりも内側（ＬＣＤパネルの中央側）に配置される。

図２（ａ）の状態から、ＬＣＤパネル１０とフレキシブル基板２０とを、図示しない圧着ツールを用いて図の上下方向から挟み、所定の温度・圧力で、所定時間加熱・加圧する。すると、ＡＣＦ３０は軟化して、図２（ｂ）に示すように周囲へ流れ出す。ＣＦ基板１２側（図の左側）へ流れ出たＡＣＦ３０は、フレキシブル基板２０のＣＦ基板側端面に露出する配線パターン２２を被覆する。また、フレキシブル基板２０側（ＴＦＴ基板端面側、図の右側）へ流れたＡＣＦ３０は、接続領域に露出する配線パターン２２を被覆し、さらに非接続領域１７へと流れ込む。これにより、フレキシブル基板２０の配線パターン２２は、ＡＣＦ３０によって完全被覆され、露出部分がなくなる。また、非接続領域１７へと流れ込んだＡＣＦ３０に含まれる導電粒子は、ソルダーレジスト２３の厚みにより流路が狭くなった部分で凝集する。

図３に示すように、ソルダーレジスト２３の端部形状（先端形状）を順テーパ形状（９０°以下の先端角θを持つ形状）、望ましくは緩やかな順テーパ形状（例えば、θ≦１０°）とすることにより、所定の粒径をもつＡＣＦ３０の導電粒子は、接続有効領域１４と非接続領域１７の境界から離れた位置、すなわち、テーパ部分において絶縁膜層１６の表面とソルダーレジスト２３の表面とが対向してできる間隙が導電粒子径より狭くなる部分まで流れ出し、そこでソルダーレジストのテーパ部によりせき止められる。

このように、本実施の形態では、ＡＣＦ３０の導電粒子の凝集が非接続領域１７でおこる。即ち、ソルダーレジスト２３と絶縁膜層１６との間でＡＣＦ３０の導電粒子の凝集が起こる。この領域では、配線パターン２２もベースメタル配線層１５も露出していないので、導電粒子の凝集により短絡不良が生じることもない。

以上述べたように、本実施の形態に係るフラットパネルディスプレイでは、配線パターン２２が外部に露出していないため、外部からの金属異物や水分等の進入を防止でき、それによって短絡不良を防止できる。

また、ソルダーレジスト２３の厚みや先端角度、ＡＣＦ３０の導電粒子の直径、接着材の材料、及び圧着の際の温度や圧力、あるいは非接続領域１７の幅を適切に選択することにより、ＡＣＦ３０の導電粒子の凝集発生箇所を非接続領域１７内に導くことができる。これにより、電気的短絡が実質的に発生しない構造とすることができる。

さらに、ソルダーレジスト２３の先端がＬＣＤパネルの端部よりも内側に位置するため、フレキシブル基板２０を折り曲げた場合であっても、配線パターン２２が直接ＴＦＴ基板に接触しないので、その断線を防止することができる。

さらにまた、配線パターン２２のＣＦ基板側端部もＡＣＦ３０によって被覆されるため、別途保護層を設ける必要がない。

次に、図４（ａ）及び（ｂ）を参照して、本発明の第２の実施の形態について説明する。なお、図４（ｂ）においては、ベースメタル層１５が省略されている。

本実施の形態では、フレキシブル基板２０としてＣＯＦに代えて、ＴＣＰ（Tape Carrier Package）を用いる。ＴＣＰは、ベースフィルムの厚みが７５μｍ程度あり、ＣＯＦに比べて柔軟性がない。このため、ソルダーレジスト２３厚みの影響によって、ＡＣＦ３０による接続部分に剥離方向のストレスがかかり、信頼性が劣る。つまり、ソルダーレジスト２３の先端が、接続有効領域１４と非接続領域１７の境界付近に位置すると、パネル端子電極１３とフレキシブル基板端子電極との間の接続に悪影響がある。

そこで、本実施の形態では、図４（ｂ）に示すように、ソルダーレジスト２３の先端が接続有効領域１４と非接続領域１７の境界よりもパネル端面側に位置するようにする。ソルダーレジスト２３の先端と境界との図の横方向の距離は、例えば０．１ｍｍ以上、望ましくは０．３ｍｍ以上とする。

以上のようにＬＣＤパネル１０とフレキシブル基板２０とを配置した状態でＡＣＦ３０を用いて接続すれば、ＡＣＦ接続面に対してのストレスを緩和でき、目的とする効果を得ることができる。

以上本発明について、２つの実施の形態に即して説明したが、本発明は上述した実施の形態に限定されるものではない。例えば、上記実施の形態では、フラットパネルディスプレイとして液晶表示装置を例示したが、本発明は、他のフラットパネルディスプレイ、例えば、プラズマディスプレイパネル、有機ＥＬディスプレイ、あるいは表面電界ディスプレイ（ＳＥＤ）等にも同様に適用できる。

また、本発明の接続構造は、フラットパネルディスプレイに限られず、２つの配線基板間をＡＣＦで接続する部分に適用可能である。

また、各部の材料は、上述した例に限られない。例えば、配線パターン材料はＣｕに限らず、Ａｇなど他の導電材料であっても構わない。また、ＡＣＦの接着剤は、熱硬化型に限られず、例えば紫外線硬化型の樹脂であっても構わない。

さらに、上記実施の形態では、ソルダーレジストの先端形状を順テーパ形状としたが、先端が方形（先端角度＝９０°）であっても、第２の実施の形態の場合と同様に、ソルダーレジストの先端を接続有効領域と非接続領域の境界からパネル端面側に少し離した位置にアライメントすることにより、同様の効果を得ることができる。

（ａ）は、本発明の第１の実施の形態に係るフラットパネルディスプレイのパネルとフレキシブル基板との接続部分を示す部分平面図であり、（ｂ）はその断面図である。 （ａ）は、図１のフラットパネルディスプレイにおけるパネルとフレキシブル基板との接続前の状態を示す図であり、（ｂ）はその接続後の状態を示す図である。 図１のフラットパネルディスプレイにおけるソルダーレジストの先端形状を説明するための図であって、（ａ）は正面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ′線断面図である。 （ａ）は、本発明の第２の実施の形態に係るフラットパネルディスプレイのパネルとフレキシブル基板との接続部分を示す部分平面図であり、（ｂ）はその断面図である。 従来のフラットディスプレイパネルにおけるパネルとフレキシブル基板との接続部分を示す部分断面図である。 従来の他のフラットディスプレイパネルにおけるパネルとフレキシブル基板との接続部分を示す部分断面図である。 従来のさらに他のフラットディスプレイパネルにおけるパネルとフレキシブル基板との接続部分を示す部分平面図である。 従来のフラットディスプレイパネルにおける問題点を説明するための部分断面図である。

符号の説明

１０ ＬＣＤパネル
１１ ＴＦＴ基板
１２ カラーフィルタ（ＣＦ）基板
１３ パネル端子電極
１４ 接続有効領域
１５ ベースメタル配線層
１６ 絶縁膜層
１７ 非接続領域
２０ フレキシブル基板
２１ ベースフィルム
２２ 配線パターン
２３ ソルダーレジスト
３０ 異方性導電フィルム（ＡＣＦ）
５１ パネル
５２ ＴＦＴ基板
５３ カラーフィルタ（ＣＦ）基板
５４ パネル側接続端子電極
５５ フレキシブル基板
５６ ベースフィルム
５７ Ｃｕ箔パターン
５８ 絶縁性樹脂層（ソルダーレジスト）
５８ａ，５８ｂ ソルダーレジスト
５９ 異方性導電フィルム（ＡＣＦ）

Claims (8)

1. パネルとフレキシブル基板とが異方性導電フィルムを用いて互いに接続固定されるフラットディスプレイパネルにおいて、
   前記パネルの表面端部に絶縁膜層が形成され、
   前記フレキシブル基板に形成された絶縁性樹脂層の表面端部が前記絶縁膜層に対向するように前記フレキシブル基板と前記パネルとが配置されていることを特徴とするフラットディスプレイパネル。
2. 請求項１に記載されたフラットディスプレイパネルにおいて、前記絶縁膜層と前記絶縁性樹脂層とが対向する領域内で、前記異方性導電フィルムに含まれる導電粒子の凝集が起きるように、前記絶縁性樹脂層の端部先端の断面角度を９０°以下の順テーパ形状にしたことを特徴とするフラットディスプレイパネル。
3. 請求項１又は２に記載されたフラットディスプレイパネルにおいて、
   前記フレキシブル基板に形成された接続端子電極の端面が前記異方性導電フィルムで覆われていることを特徴とするフラットディスプレイパネル。
4. 請求項１，２又は３に記載のフラットディスプレイパネルにおいて、前記パネルの表面端部にベースメタル配線層が形成され、前記絶縁膜層は前記ベースメタル配線層の上に形成されていることを特徴とするフラットディスプレイパネル。
5. 第１の配線基板と第２の配線基板とが異方性導電フィルムを用いて互いに接続固定される接続構造において、
   前記第１の配線基板の表面端部に絶縁膜層が形成され、
   前記第２の配線基板に形成された絶縁性樹脂層の表面端部が前記絶縁膜層に対向するように前記第２の配線基板と前記第１の配線基板とが配置されていることを特徴とする接続構造。
6. 請求項５に記載された接続構造において、
   前記絶縁性膜層と前記絶縁性樹脂層とが対向する領域内で、前記異方性導電フィルムに含まれる導電粒子の凝集が起きるように、前記絶縁性樹脂層の端部先端の断面角度を９０°以下の順テーパ形状にしたことを特徴とする接続構造。
7. 請求項５又は６のいずれかに記載された接続構造において、
   前記第２の配線基板に形成された接続端子電極の端面が前記異方性導電フィルムで覆われていることを特徴とする接続構造。
8. 請求項５，６又は７に記載の接続構造において、前記パネルの表面端部にベースメタル配線層が形成され、前記絶縁膜層は前記ベースメタル配線層の上に形成されていることを特徴とする接続構造。

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