JP2017143128A - 異方性導電膜を用いた接続構造 - Google Patents
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Abstract
【課題】 アレイ基板と、FPCとをACFを用いて接続する構造において、ACF接続端子面積を小さくすることなく、ピール強度の低下を防止する。
【解決手段】 ACF13を用いた接続構造において、FPC2内の、アレイ基板4との接続用端子10が列状に配列した接続端子領域22に隣接する領域に貫通穴11を具備し、ACF13がその貫通穴11を貫通してリベット状の留め具となる構造とする。さらに、この貫通穴11は、FPC2内のアレイ基板4の端部に対向する領域に設けられている。
【選択図】 図7
【解決手段】 ACF13を用いた接続構造において、FPC2内の、アレイ基板4との接続用端子10が列状に配列した接続端子領域22に隣接する領域に貫通穴11を具備し、ACF13がその貫通穴11を貫通してリベット状の留め具となる構造とする。さらに、この貫通穴11は、FPC2内のアレイ基板4の端部に対向する領域に設けられている。
【選択図】 図7
Description
本発明は、異方性導電膜を用いた接続構造に関するものであり、液晶表示装置に使用するフレキシブルプリント基板やチップオンフイルム基板などと、アレイ基板や回路基板とを接続する際に好適に用いることができる。
液晶表示装置の表示部を構成する液晶パネルは、互いに対向する一対の基板を有し、基板間がスペーサーによって一定に挟持されており、その基板間は液晶が満たされている。一方の基板は、複数の画素に対応して複数の薄膜ドランジスタ(以降、TFTと称す。)を形成したアクティブマトリクス型の基板(以後、アレイ基板と称す)であり、他方の対向基板はカラーフィルタ基板である。それぞれの基板上には画素毎に導電膜(画素電極)が形成されており、互いの導電膜間において蓄えられた電荷により、液晶を駆動制御している。
また、液晶パネルを駆動制御するためにアレイ基板上にCOG技術(COG:Chip On Glass)を用いてドライバICが実装されている。このドライバICは、制御回路基板からフレキシブルプリント基板(以降、FPCと称す:FPCはFlexible Printed Circuitsの略称。)などを経由して、信号・電源などが伝えられ、TFTを駆動制御することで各画素への印加電圧を制御し、液晶パネルの画素を遮光制御して表示を行っている。ここで、FPCやチップオンフイルム基板(以降COF基板と称す。COFはChip On Filmの略称。)は、ポリイミドフィルム(以降PIフィルムと称す)に接続配線用の銅箔パターンが形成された可撓性フィルム基板であり、液晶パネルあるいは制御回路基板と接続するための接続用端子部を有する。
アレイ基板とFPC間の接続には異方性導電フィルム(以降ACFと称す。ACFはAnisotropic Conductive Filmの略称。)を用いた接続方法が広く用いられている(特許文献1および2)。
ACFは熱硬化性樹脂フィルムの中に導電粒子を分散させたものである。制御回路基板の接続用端子あるいはアレイ基板の接続用端子上にACFを貼り付け、その上にFPCを重ね合わせる。その後、FPCの上から加熱されたツールを押し当てることにより、制御回路基板あるいは液晶パネルの接続用端子とFPCの接続用端子との間に導電粒子が挟まれ、電気的に導通する。同時に熱硬化性樹脂が熱によって硬化し、制御回路基板あるいはアレイ基板とFPCとが物理的に固定され、導通状態を保持することができる(ACF接続工程)。
特にFPC側は、樹脂材からなるACFとの接着相性のよい樹脂材からなるPIフィルムが露出する面積をその端子接続部に確保し、接着強度を確保する(特許文献1)。さらに、制御回路基板とFPC間にも同様にACF接続方法が広く用いられている(特許文献3)。
液晶パネルはサイズの大小を問わず高解像度化、高精細化が進んでおり、中小型の液晶パネルにおいては、多数の接続用端子を備えたFPCをアレイ基板上の限られたスペースに実装することになり、端子ピッチは狭ピッチ化の傾向にある。上述したように液晶パネルとFPCは、図11に示したように導電粒子14が液晶パネルの接続用端子(非図示)とFPCの接続用端子10間に挟まれ、電気的に導通する。加えて狭額縁化も進んでおり、図12に示したように接続用端子10の端子長も短くなる傾向にある。FPCの接続用端子10はACF(非図示)内の導電粒子14を一定量以上捕捉するために一定以上の面積が必要であり、図13に示したように、FPCの接続用端子10の面積を拡大し、端子間のスペース20すなわちPIフィルムが露出する面積は更に狭くなる傾向にある。
図14は、図11における破線A−A間の断面図であり、図14において、符号16で示したFPC2の接続用端子10とACF13間の界面における剥離耐性は、符号15で示したFPC2のPIフィルム層とACF13間の界面における剥離耐性と比べて小さい。図15は、図13における破線B−B間の断面図であり、端子間のスペース20が狭いため、FPC2の接続用端子10とACF13間の界面16の割合は、FPC2のPIフィルム層とACF13間の界面15の割合と比べて大きくなる。このように端子間のスペース20を狭くすることは、剥離耐性が小さいFPC2の接続用端子10とACF13間の界面16の割合を増やすことになり、ACF接続のピール強度(剥離強度)が低下することを意味しており、場合によっては製造工程中での接続剥がれなど接続信頼性を落とすことになる。
本発明は、このような問題点を解決するためになされたもので、狭ピッチ化や接続用端子幅が大きくなり、端子間のスペースが狭くなったFPCと、アレイ基板または回路基板間でACF接続した際のピール強度を確保することを目的とする。
この発明に係る異方性導電膜を用いた接続構造は、第1の基板(例えばアレイ基板)と、第2の基板(例えばFPC)とを異方性導電膜を用いて接続する構造であって、前記第2の基板は可撓性を有しており、前記第2の基板内で前記第1の基板との接続用端子が列状に配列した接続端子領域に隣接する領域に所定の形状の貫通穴を具備し、前記異方性導電膜が前記貫通穴を貫通していることを特徴とする。
本発明は、前記第2の基板に貫通穴を設け、圧着加工時にACFの熱硬化性樹脂をこの貫通穴を貫通させ、熱硬化後には、この貫通した樹脂によりピール強度が向上する。
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。なお、説明が重複して冗長になるのを避けるため、各図において同一または相当する機能を有する要素には同一の符号を付してある。
実施の形態1.
図1は、本実施の形態1に係る液晶表示装置の構成を示す分解斜視図である。液晶表示装置は、液晶パネル3と、液晶パネル3を背面側から照明するバックライト9とを備えている。そして液晶パネル3は、フロントフレーム7とリヤフレーム8間に挟まれて、バックライト9上の所定の位置に保持されている。また、液晶パネル3のアレイ基板(第1の基板)4上にはドライバIC1がCOG技術を用いて実装されれている。このドライバIC1が制御回路基板17からFPC2(第2の基板)を経由して、信号や電源などが伝えられ、液晶パネル3を駆動制御することで、各画素への印加電圧を制御し、液晶パネル3の画素を遮光制御して表示を行っている。
図1は、本実施の形態1に係る液晶表示装置の構成を示す分解斜視図である。液晶表示装置は、液晶パネル3と、液晶パネル3を背面側から照明するバックライト9とを備えている。そして液晶パネル3は、フロントフレーム7とリヤフレーム8間に挟まれて、バックライト9上の所定の位置に保持されている。また、液晶パネル3のアレイ基板(第1の基板)4上にはドライバIC1がCOG技術を用いて実装されれている。このドライバIC1が制御回路基板17からFPC2(第2の基板)を経由して、信号や電源などが伝えられ、液晶パネル3を駆動制御することで、各画素への印加電圧を制御し、液晶パネル3の画素を遮光制御して表示を行っている。
図2は、図1における液晶パネル3、ドライバIC1、FPC2および制御回路基板17の実装状態を表した平面図である。上述したように、液晶パネル3は、互いに対向する一対の基板を有し、基板間がスペーサーによって所定の間隔に保持されており、それら基板間に液晶を挟持している。一対の基板の一方は、複数の画素に対応して複数のTFTを形成したアレイ基板4であり、他方はカラーフィルタ基板5である。アレイ基板4の周縁部には、複数のドライバIC1がCOG実装されており、これらのドライバIC1に対応して複数のFPC2がアレイ基板4の周縁部と制御回路基板17間に実装されている。さらに詳しくは、FPC2は、その周縁部にアレイ基板4対応および制御回路基板17対応の接続用端子10を有しており、アレイ基板4および制御回路基板17の接続用端子18とACF接続されている。このようにFPC2は、制御回路基板17側から信号や電源などをドライバIC1に伝達する役割を担っている。
また、図3は、図2中に破線で記載のIII−III間の断面図である。さらに図4は、図2におけるFCP2の外形図である。図3、図4から明らかなように、FCP2はその周辺部のアレイ基板4側と制御回路基板17側とに接続用端子10が設けられており、アレイ基板4や制御回路基板17とのACF接続端子領域22を構成している。さらにそのACF接続端子領域22に隣接する左右の端部領域に、所定の大きさを持つ円形状の貫通穴11がそれぞれ2箇所設けてある。
加えて、FPC2の貫通穴11は、ACF実装した際にアレイ基板4や制御回路基板17の端部に対向する領域に位置している。さらに詳しくは、前記貫通穴11は、FPC2の端部であって、ACF接続が完了後、前記アレイ基板4や制御回路基板17の外形切断箇所に近接する位置となる領域に形成されている。
ここで、上記「ACF接続端子領域」とは、ACF13を介してアレイ基板4または制御回路基板17側の接続用端子18とFPC2側の接続用端子10が対向するように複数配置されている領域を指す。図4に破線で示したようにFPC2には、アレイ基板4と制御回路基板17との接続のためにACF接続端子領域22が、その端部に2箇所に配置されている。各接続端子領域22は、複数の短冊状の接続用端子10が列状に配列する領域である。
図5は、図1における領域Cの拡大斜視図である。図3および図5から明らかなように、貫通穴11は、FCP2の基材(PIフィルム)やカバーレイ(非図示)を貫通しているので、上述のACF接続工程において、FPC2とアレイ基板4とをACF13を用いて熱圧着接合する加工をする際に、この貫通穴11からACF13の熱硬化性樹脂が噴出する。この噴出した熱硬化性樹脂は、後に冷却することによって貫通穴11を貫通してさらに噴出した状態で硬化する。この硬化した熱硬化性樹脂がリベット状の留め具となる。
<ピール強度比較>
図6は、比較対象となる従来のFPC2とアレイ基板4間のピール強度測定時の断面図である。先ず、図10にて示した従来形状のFPC2を用いて、通常のACF圧着工程を経てアレイ基板4とACF接続を行った。その後、図6に記載のようにFPC2を図中の上方(矢印方向)に引き上げてピール強度の試験を行った。図6から明らかなように、アレイ基板4の切断箇所に近い端部において、FPC2とACF13間の界面から剥離が始まっていることが分かる。
図6は、比較対象となる従来のFPC2とアレイ基板4間のピール強度測定時の断面図である。先ず、図10にて示した従来形状のFPC2を用いて、通常のACF圧着工程を経てアレイ基板4とACF接続を行った。その後、図6に記載のようにFPC2を図中の上方(矢印方向)に引き上げてピール強度の試験を行った。図6から明らかなように、アレイ基板4の切断箇所に近い端部において、FPC2とACF13間の界面から剥離が始まっていることが分かる。
一方、図7は、実施の形態1に係るFPC2とアレイ基板4間のピール強度測定時の断面図である。本実施の形態においては、図4にて例示した本実施の形態1で採用したFPC2を用いて、通常のACF圧着工程を経てアレイ基板4とACF接続を行った。その後、図7に記載のように、FPC2を図中の上方(矢印方向)に引き上げてピール強度の試験を行った。
図7から明らかなようにFPC2に設けられた貫通穴11は図4や図7に示したように、FPC2をアレイ基板4から引きはがそうとするときの引きはがされる起点となる位置に配置されている。すなわち上述したようにFPC2の貫通穴11は、ACF実装した際にアレイ基板4の端部に対向する領域に設けられており、詳しくはアレイ基板4の外形切箇所に近接する位置に形成されている。さらに、FPC2とアレイ基板4との熱圧着接合加工時にこの貫通穴11をACF13の熱硬化性樹脂を貫通して噴出させ、後に硬化することでリベット状の留め具になる。
図7に示したようにFPC2を図中の上方(矢印方向)に引き上げてピール強度を試験した場合、FPC2を引きはがそうとする力が働いたときに上記リベット状の留め具保による保持効果が働き、FPC2が剥がれ難くなり、ピール強度が向上する。
これにより機械的強度・信頼性が向上するとともに、接続用端子同士の電気的接続も安定し、全体として製品の品質・信頼性が向上する。
<変形例1>
FPC実装辺が長い場合(所謂長尺FPC)場合は図8に示すように、ACF接続端子領域22の中間位置に貫通穴11追加してもよい。
FPC実装辺が長い場合(所謂長尺FPC)場合は図8に示すように、ACF接続端子領域22の中間位置に貫通穴11追加してもよい。
<変形例2>
制御回路基板17側とFPCのピール強度が強い場合はアレイ基板4側のACF接続端子領域22だけに貫通穴11を設け、制御回路基板17側のACF接続端子領域22には貫通穴を設けない。
制御回路基板17側とFPCのピール強度が強い場合はアレイ基板4側のACF接続端子領域22だけに貫通穴11を設け、制御回路基板17側のACF接続端子領域22には貫通穴を設けない。
本実施の形態1における貫通穴11の大きさ個数に特に制約はないが、少なくともACF13の熱硬化性樹脂が熱圧着接合加工時に貫通穴11を貫通する程度の所定の大きさや個数にする必要がある。貫通穴11を大きくし過ぎたり、個数を増やしすぎると熱圧着時に貫通穴11を貫通するに十分な熱硬化性樹脂を確保することができなくなる可能性がある。また貫通穴11の形状は円形である必要はなく、楕円や四角、三角など形状は問わない。こうすると、少なくともACF樹脂が貫通穴11を貫通していれば、FPC2が剥がれ難くなり、ピール強度が向上する。
また、本実施の形態1における熱圧着接合加工時に使用する圧着治具においては、図示しないが、少なくともACF13の熱硬化性樹脂が貫通穴11を貫通するように、圧着加工のヒートバー(熱発着用のボンディングツール)にFPC2に設けた貫通穴11に対応する位置に窪みをつけたり、凹状の穴を開けるなどをするとよい。
ACF樹脂の噴出量が多く硬化後の高さが高くなる場合は、ヒートバーの窪み量や凹穴の深さを小さくし、硬化後の高さを一定以上に制御する。
実施の形態2.
図9は、本発明の実施の形態2に係るFPC2の実装状態を表した上面図の一部である。図9において、FPC2の接続端子領域22の端部に設けた貫通穴11を実装位置合わせ用のアライメントマークとしても使用する。すなわちアレイ基板4上にアレイ基板側接続用端子18の形成と同一行程において、前記貫通穴11に対応するアレイ側アライメントマーク19を形成する。アレイ基板側接続用端子18およびアレイ側アライメントマーク19は光を反射するAlやMoなど金属層を採用し、光学的な認識が容易である。また、貫通穴11を貫通してリベット状の留め具となるACF13(図9中に一点鎖線で囲まれた範囲に配置される)は半透明な樹脂フィルム(熱硬化性樹脂)が基材となっており、ACF実装前後で貫通穴11とアレイ側アライメントマーク19の位置ずれ具合などを視認可能である。
図9は、本発明の実施の形態2に係るFPC2の実装状態を表した上面図の一部である。図9において、FPC2の接続端子領域22の端部に設けた貫通穴11を実装位置合わせ用のアライメントマークとしても使用する。すなわちアレイ基板4上にアレイ基板側接続用端子18の形成と同一行程において、前記貫通穴11に対応するアレイ側アライメントマーク19を形成する。アレイ基板側接続用端子18およびアレイ側アライメントマーク19は光を反射するAlやMoなど金属層を採用し、光学的な認識が容易である。また、貫通穴11を貫通してリベット状の留め具となるACF13(図9中に一点鎖線で囲まれた範囲に配置される)は半透明な樹脂フィルム(熱硬化性樹脂)が基材となっており、ACF実装前後で貫通穴11とアレイ側アライメントマーク19の位置ずれ具合などを視認可能である。
図10に示した従来のFPC2においては、アレイ側アライメントマーク19に対応した、接続用端子10や配線に使用する銅箔パターンを用いて遮光性のアライメントマーク12を接続端子領域22の端部に設けていた。一方、本実施の形態におけるFPC2においては、貫通穴11の他にはアレイ側アライメントマーク19に対応するアライメントマークを設ける必要がない。
アレイ基板4に、FPC2を実装する際には、アレイ側アライメントマーク19と円形状の貫通穴11とのアライメントを取るようにする。例えば図9に示したように、貫通穴11内にアレイ側アライメントマーク19が完全に含まれるように、貫通穴11とアレイ側アライメントマーク19を対向させ、FPC2とアレイ基板4間の位置を合わせればよい。これにより、FPC2の実装辺の長さ(FPCの幅)の拡大を防止することができ、FPC2のコストを抑えることができる。
<他の実施の形態>
上述の実施の形態1および2では、アレイ基板4と制御回路基板17間を接続するFPC2にドライバIC1が実装されていない例を示したが、アレイ基板4にドライバIC1を実装せず、このFPC2にドライバIC1を実装する、所謂COF技術を用いた可撓性フィルム基板においても同様の貫通穴11を設けることで同様の効果が得られることは言うまでもない。
上述の実施の形態1および2では、アレイ基板4と制御回路基板17間を接続するFPC2にドライバIC1が実装されていない例を示したが、アレイ基板4にドライバIC1を実装せず、このFPC2にドライバIC1を実装する、所謂COF技術を用いた可撓性フィルム基板においても同様の貫通穴11を設けることで同様の効果が得られることは言うまでもない。
なお、上述の実施の形態1および2では、第1の基板上の接続用端子部の一例として、液晶パネルのアレイ基板4と、第2の基板であるFPC2とをACF接続した事例を採用して、その実施の形態を示したが、前記第1の基板として、特に接続用端子部が配置される基板材料としてはガラスである必要ははく、平板状の基板であれば、例えば上述の制御回路基板を構成するリジット基板であるプリント基板(ガラスエポキシ材)であってもよく、さらには可撓性を有する液晶表示装置(フレキシブルLCD)のアレイ基板を構成する樹脂基板であってもよい。また、アレイ基板は、液晶表示パネルの基板で有る必要はなく、有機EL表示装置、MEMS(Micro Electro-Mechanical System)ディスプレイなどの基板であってもよいのは無論である。
2 FPC
4 アレイ基板
10 接続用端子
11 貫通穴
12、19 アライメントマーク
13 異方性導電フィルム(ACF)
17 制御回路基板
22 ACF接続端子領域
4 アレイ基板
10 接続用端子
11 貫通穴
12、19 アライメントマーク
13 異方性導電フィルム(ACF)
17 制御回路基板
22 ACF接続端子領域
Claims (3)
- 第1の基板と、第2の基板とを異方性導電膜を用いて接続する構造であって、
前記第2の基板は可撓性を有しており、前記第2の基板内で前記第1の基板との接続用端子が列状に配列した接続端子領域に隣接する領域に所定の形状の貫通穴を具備し、
前記異方性導電膜が前記貫通穴を貫通していることを特徴とする異方性導電膜を用いた接続構造。 - 前記貫通穴は、前記第2の基板内の前記第1の基板の端部に対向する領域に設けられていることを特徴とする請求項1に記載の異方性導電膜を用いた接続構造。
- 前記第1の基板上にアライメントマークを配設し、
前記異方性導電膜を介して前記アライメントマークと、前記第2の基板に設けた前記貫通穴の貫通部が対向していることを特徴とする請求項1または2に記載の異方性導電膜を用いた接続構造。
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US11448925B2 (en) | 2018-12-25 | 2022-09-20 | Seiko Epson Corporation | Electro-optical device and electronic apparatus |
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2016
- 2016-02-09 JP JP2016022500A patent/JP2017143128A/ja active Pending
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