JP2006163109A - Circuit substrate, electrooptical apparatus, electronic device and manufacturing method of circuit substrate - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、二の基板を貼り合せた回路基板、電気光学装置、電子機器及び回路基板の製造方法に関する。 The present invention relates to a circuit board obtained by bonding two substrates, an electro-optical device, an electronic apparatus, and a method for manufacturing the circuit board.
フラットパネルディスプレイの一つに、発光素子に有機エレクトロルミネッセンス素子(以下、有機EL素子)を用いた有機EL表示装置がある。この有機EL表示装置は自発光型であるため、視野角が広いという特徴を有している。また、有機EL表示装置は必要な画素のみを発光させるため、バックライト型の表示装置である液晶表示装置と比較すると消費電力が少ないという利点がある。 As one of flat panel displays, there is an organic EL display device using an organic electroluminescence element (hereinafter referred to as an organic EL element) as a light emitting element. Since this organic EL display device is a self-luminous type, it has a feature that a viewing angle is wide. In addition, since the organic EL display device emits light only for necessary pixels, there is an advantage that power consumption is small as compared with a liquid crystal display device which is a backlight type display device.
このような特徴を有する有機EL表示装置は、発光を担う有機EL素子とこれを駆動する駆動回路などがガラス基板上に形成される構造を有するのが一般的であるが、近年、有機EL素子を実装した基板(以下、OLED基板)と、この有機EL素子を駆動する薄膜トランジスタ(TFT)等を実装した基板(以下、TFT基板)とを導電性接着剤や絶縁性接着剤によって貼り合わされた構造を有するものが提案されている(例えば、下記特許文献1参照)。
かかる構造によれば、比較的低温プロセスで済む有機EL素子の形成と、比較的高温プロセスを要するTFT等の形成とを別個独立に行うことができるため、製造プロセスの簡略化、低コスト化が可能となる。
The organic EL display device having such a feature generally has a structure in which an organic EL element responsible for light emission and a drive circuit for driving the organic EL element are formed on a glass substrate. A structure in which a substrate (hereinafter referred to as an OLED substrate) on which an organic EL element is mounted and a substrate (hereinafter referred to as a TFT substrate) on which a thin film transistor (TFT) or the like for driving the organic EL element is bonded with a conductive adhesive or an insulating adhesive Have been proposed (see, for example, Patent Document 1 below).
According to such a structure, the formation of an organic EL element that requires a relatively low temperature process and the formation of a TFT or the like that requires a relatively high temperature process can be performed independently, thereby simplifying the manufacturing process and reducing the cost. It becomes possible.
しかしながら、ディスプレイの大型化・高精細化に伴い、精度良く接着剤を配置することが要求されており、従来のようにスクリーン印刷やディスペンサを用いる方法では要求に応えることが困難になっている。また、接着剤を用いて両基板を貼り合わせただけでは基板間を均一なギャップで離間させることが難しいといった問題や、さらには導電性接着剤によって支持される部位は外圧に対する耐圧が弱く、導電性接着剤によって接続される有機EL素子と駆動回路との間に導通不良が生じやすいといった問題も生じている。 However, with an increase in the size and definition of the display, it is required to dispose the adhesive with high precision, and it is difficult to meet the demand by a conventional method using screen printing or a dispenser. In addition, it is difficult to separate the substrates with a uniform gap by simply bonding the two substrates using an adhesive, and the portion supported by the conductive adhesive has a low withstand pressure against external pressure, so There is also a problem that poor conduction is likely to occur between the organic EL element connected by the adhesive and the drive circuit.
本発明は以上説明した事情を鑑みてなされたものであり、均一なギャップを確保しつつ、基板間の貼り合わせ及び基板間の電気的接続を確実に行うことができる技術を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the circumstances described above, and it is an object of the present invention to provide a technique capable of reliably performing bonding between substrates and electrical connection between substrates while ensuring a uniform gap. And
上記目的を達成するため、本発明に係る回路基板は、二の基板を貼り合わせた回路基板であって、電極パッドを有する駆動素子が形成された第1の基板と、画素を構成する電気光学素子が形成された第2の基板と、前記第1の基板と前記第2の基板とを固着するとともに、前記第1の基板の表面に露出した前記電極パッドと前記電気光学素子とを電気的に接続するハンダ部材と、前記第1の基板と前記第2の基板によって狭持されたギャップ材とを具備することを特徴とする。 In order to achieve the above object, a circuit board according to the present invention is a circuit board in which two substrates are bonded to each other, and a first substrate on which a driving element having electrode pads is formed, and an electro-optic that constitutes a pixel The second substrate on which the element is formed, the first substrate, and the second substrate are fixed, and the electrode pad exposed on the surface of the first substrate and the electro-optic element are electrically connected. And a gap member sandwiched between the first substrate and the second substrate.
かかる構成によれば、第1の基板と第2の基板との電気的接続及び貼り合わせをハンダ部材によって実現する。よって、従来技術のように導電性接着剤の配置精度分のマージンを考慮する必要がなく、ハンダ部材を設ける電極パッドが小さくとも確実に両基板を接続することができる。これにより、両基板のレイアウト設計に自由度が増すといった効果が得られる。 According to such a configuration, electrical connection and bonding between the first substrate and the second substrate are realized by the solder member. Therefore, unlike the prior art, it is not necessary to consider the margin for the placement accuracy of the conductive adhesive, and the two substrates can be reliably connected even if the electrode pad provided with the solder member is small. As a result, an effect of increasing the degree of freedom in the layout design of both substrates can be obtained.
ここで、上記構成にあっては、前記電気光学素子は有機EL素子であり、前記駆動素子は前記有機EL素子の駆動を制御する薄膜トランジスタである態様が好ましく、また、前記ハンダ部材は、融点が150℃以下のハンダ材料によって形成される態様が好ましい。かかる構成によれば、耐熱性の低い基板に対しても適用することが可能となる。 Here, in the above configuration, it is preferable that the electro-optical element is an organic EL element, the driving element is a thin film transistor that controls driving of the organic EL element, and the solder member has a melting point. An embodiment formed by a solder material of 150 ° C. or less is preferable. According to such a configuration, it can be applied to a substrate having low heat resistance.
また、本発明に係る回路基板の製造方法は、電極パッドを有する駆動素子が形成された第1の基板と、画素を構成する電気光学素子が形成された第2の基板とを貼り合せた回路基板の製造方法であって、前記第1の基板の表面に電極パッドを形成するパッド形成工程と、前記電極パッド上にハンダ部材を形成するハンダ形成工程と、前記ハンダ部材によって基板間の電気的接続が可能となるように両基板の位置合わせを行う位置合わせ工程と、前記ハンダ部材を溶融させることにより前記第1の基板と前記第2の基板とを固着するとともに、前記第1の基板の表面に露出した前記電極パッドと前記電気光学素子とを電気的に接続する固着・接続工程とを含むことを特徴とする。 The circuit board manufacturing method according to the present invention includes a circuit in which a first substrate on which a drive element having electrode pads is formed and a second substrate on which an electro-optic element constituting a pixel is formed are bonded together. A method for manufacturing a substrate, comprising: a pad forming step of forming an electrode pad on the surface of the first substrate; a solder forming step of forming a solder member on the electrode pad; and an electrical connection between the substrates by the solder member. An alignment step of aligning both substrates so that connection is possible, and fixing the first substrate and the second substrate by melting the solder member, And a fixing / connecting step of electrically connecting the electrode pad exposed on the surface and the electro-optic element.
かかる製造方法によれば、第1の基板と第2の基板との電気的接続及び貼り合わせをハンダ部材によって実現する。よって、従来技術のように導電性接着剤の配置精度分のマージンを考慮する必要がなく、ハンダ部材を設ける電極パッドが小さくとも確実に両基板を接続することができる。これにより、両基板のレイアウト設計に自由度が増すといった効果が得られる。 According to this manufacturing method, the electrical connection and bonding between the first substrate and the second substrate are realized by the solder member. Therefore, unlike the prior art, it is not necessary to consider the margin for the placement accuracy of the conductive adhesive, and the two substrates can be reliably connected even if the electrode pad provided with the solder member is small. As a result, an effect of increasing the degree of freedom in the layout design of both substrates can be obtained.
ここで、前記ハンダ形成工程では、当該ハンダ部材をハンダ噴流法によって形成する態様が好ましく、また、前記固着・接続工程では、前記ハンダ部材をリフローにより溶融させる態様が好ましい。かかる態様によれば、電極パッド上に精度良くハンダ部材を形成することができるとともに、基板間の固着を確実に行うことができる。 Here, in the solder forming step, a mode in which the solder member is formed by a solder jet method is preferable, and in the fixing / connecting step, a mode in which the solder member is melted by reflow is preferable. According to this aspect, it is possible to form the solder member on the electrode pad with high accuracy and to securely fix the substrates.
また、上記製造方法にあっては、前記位置合わせ工程に先立って行われる工程であって、前記第2の基板上にギャップ材を配置するギャップ材配置工程をさらに含む態様が好ましい。かかる態様によれば、所望する基板間のギャップを確実に確保することができる。
また、前記電気光学素子は、有機EL素子であり、前記駆動素子は、前記有機EL素子の駆動を制御する薄膜トランジスタである態様が好ましく、前記ハンダ部材は、融点が150℃以下のハンダ材料によって形成される態様が好ましい。かかる構成によれば、耐熱性の低い基板に対しても適用することが可能となる。
Moreover, in the said manufacturing method, it is a process performed prior to the said alignment process, Comprising: The aspect which further includes the gap material arrangement | positioning process which arrange | positions a gap material on the said 2nd board | substrate is preferable. According to this aspect, a desired gap between the substrates can be ensured.
Further, it is preferable that the electro-optical element is an organic EL element, and the driving element is a thin film transistor that controls driving of the organic EL element, and the solder member is formed of a solder material having a melting point of 150 ° C. or less. The embodiment is preferred. According to such a configuration, it can be applied to a substrate having low heat resistance.
また、上述した回路基板を電気光学装置に適用しても良い。ここで、電気光学装置とは、例えば液晶素子、電気泳動粒子が分散した分散媒体を有する電気泳動素子、EL素子等を備えた装置であって、薄膜トランジスタなどを駆動回路に適用した装置をいう。 Further, the circuit board described above may be applied to an electro-optical device. Here, the electro-optical device refers to a device including a liquid crystal element, an electrophoretic element having a dispersion medium in which electrophoretic particles are dispersed, an EL element, and the like, and a device in which a thin film transistor or the like is applied to a driving circuit.
さらに、このような電気光学装置を電子機器に適用しても良い。ここで、電子機器とは、本発明に係る電気光学装置を備えた一定の機能を奏する機器一般をいい、例えば電気光学装置やメモリを備えて構成される。その構成に特に限定は無いが、例えばICカード、携帯電話、ビデオカメラ、パーソナルコンピュータ、ヘッドマウントディスプレイ、リア型またはフロント型のプロジェクター、さらに表示機能付きファックス装置、デジタルカメラのファインダ、携帯型TV、DSP装置、PDA、電子手帳、電光掲示板、宣伝広告用ディスプレイ等が含まれる。 Further, such an electro-optical device may be applied to an electronic device. Here, the electronic apparatus refers to a general apparatus having a certain function including the electro-optical device according to the present invention, and includes, for example, an electro-optical device and a memory. The configuration is not particularly limited, but for example, an IC card, a mobile phone, a video camera, a personal computer, a head-mounted display, a rear-type or front-type projector, a fax machine with a display function, a digital camera finder, a portable TV, A DSP device, PDA, electronic notebook, electronic bulletin board, advertising display, etc. are included.
以下、本発明にかかる一実施形態の電気光学装置について、トップエミッション構造を有する有機EL表示装置(電気光学装置)を例に説明する。 Hereinafter, an electro-optical device according to an embodiment of the present invention will be described using an organic EL display device (electro-optical device) having a top emission structure as an example.
図1は、本実施形態の有機EL表示装置200の構成を示す図(断面図)である。図1に示す有機EL表示装置200は、複数の有機EL素子を含むOLED基板100と各有機EL素子を駆動する複数のTFT110を含むTFT基板120とを対向配置した回路基板を有する。
FIG. 1 is a diagram (sectional view) showing a configuration of an organic
OLED基板(第2の基板)100は、ガラス基板或いはフレキシブル基板等の透明基材101と、ITO等からなり透明基材101上に形成される透明電極(アノード)102と、透明電極102の表面にポリイミド等の絶縁物を用いて形成された開口部を有する隔壁103と、透明電極102の表面であって隔壁103の開口部内に形成された有機層104と、有機層104の表面に形成されたアルミニウム等からなる電極(カソード)105とを含んで構成されている。
The OLED substrate (second substrate) 100 includes a
有機層104は、例えば正孔輸送層、発光層、電子輸送層(いずれも図示略)が順次積層された構造を有しており、正孔輸送層はポリエチレンジオキシチオフェンとポリスチレンスルフォン酸の混合体(PEDOT/PSS)などにより形成され、発光層はポリジアルキルフルオレン誘導体などにより形成され、電子輸送層はカルシウム、リチウム、これらの酸化物、フッ化物などにより形成される。
The
有機EL素子(電気光学素子)はアノード102、有機層104及びカソード105を含んで構成され、アノード102及びカソード105を介して有機層104に電流を供給することによって有機層105の発光層が発光し、当該発光がアノード102及び透明基材101を介して外部に放出される。
The organic EL element (electro-optical element) includes an
一方、TFT基板(第1の基板)120は、OLED基板100に実装された有機EL素子の駆動に用いられるTFT110や他の回路素子等を含んでいる。このTFT基板120の表面には、各TFT110の電極(ソース電極またはドレイン電極)と接続された銅やアルミニウムなどからなる電極パッド111が設けられている。このTFT基板120の表面に露出した電極パッド111にはハンダバンプ(ハンダ部材)112が形成されている。このハンダバンプ112の形成には、ハンダ噴流を用いたフロー法(ハンダ噴流法)やスクリーン印刷法、電解メッキ法などの方法を利用することができる。ハンダバンプ112の材料としては、低融点タイプのPbフリーのハンダ(SnBi系、InSn系、InBiSn系、InSnZn系のハンダなど)が望ましいが、Pb入りのハンダを利用しても良い。
On the other hand, the TFT substrate (first substrate) 120 includes a TFT 110 used for driving an organic EL element mounted on the
図1に示すように、ハンダバンプ112は、TFT110の電極パッド111に接するとともに隔壁103に設けた孔103’を介してアノード102の一部とも接している。かかるハンダバンプ112はOLED基板100とTFT基板120とを固着するほか、有機EL素子とTFT110とを電気的に接続する機能をも兼ねる。ハンダバンプ112によって接続されたOLED基板100とTFT基板120との間には、所定の厚みDを有する絶縁性のギャップ材(例えば、略球状のスペーサなど)113が設けられている。このギャップ材113によりOLED基板100とTFT基板120との間に均一なギャップが確保されている。なお、ギャップ材113の厚みDは、所望するギャップ(例えば10μm)の大きさに応じて適宜設定すれば良く、また、両基板間に生じた空間151に環境を良好に保持するための乾燥剤(図示略)を配置しても良い。また、OLED基板100にアノード接続用の電極パッドを設け、この電極パッドとTFT110の電極パッド111とをハンダバンプ112によって接続しても良い。
As shown in FIG. 1, the
図2は、OLED基板100とTFT基板120との貼り合わせ工程を説明するための図である。まず、TFT基板120の表面に露出した電極パッド111に対し、ハンダ噴流法などを用いてハンダバンプ112を形成する(図2のA参照)。ここで、ハンダ材料はTFT基板120の表面に露出している電極パッド部分にのみ付着し、他の部分(すなわち絶縁膜部分)には付着しない。よって、従来技術のように導電性接着剤の配置精度分のマージンを考慮する必要がなく、電極パッド111が小さくとも確実に当該パッドにハンダバンプ112を形成することが可能となる。
FIG. 2 is a diagram for explaining a bonding process between the
次に、ハンダバンプ112を形成したTFT基板120とOLED基板100とを重ねて位置合わせを行う。具体的には、ハンダバンプ112によって基板間の電気的接続が可能となるように両基板の位置合わせを行う。この位置合わせを行う際には、ギャップ材113や乾燥剤などをいずれか一方の基板(例えばOLED基板)に配置しておく。そして、重ね合わせたTFT基板120とOLED基板100とを還元雰囲気下でリフロー(例えば150℃程度でリフロー)することによりハンダバンプ112を溶融し、両基板を固着するとともにTFT基板120の電極パッド111とOLED基板100のアノード102とを電気的に接続する(図2のB参照)。
Next, the
最後に、両基板の外周部(図示略)にUV硬化樹脂等の封止剤を塗布し、紫外線を照射して封止剤を硬化させることにより、有機EL表示装置を形成する。なお、封止剤はUV硬化樹脂タイプのもののほか、熱硬化タイプのものを用いても良い。熱硬化タイプの封止剤を用いた場合には、両基板を貼り合わせる前にディスペンサ等を用いて描画しても良い。 Finally, a sealing agent such as a UV curable resin is applied to the outer peripheral portions (not shown) of both substrates, and the sealing agent is cured by irradiating ultraviolet rays, thereby forming an organic EL display device. The sealing agent may be a thermosetting type in addition to a UV curable resin type. When a thermosetting sealant is used, drawing may be performed using a dispenser or the like before the two substrates are bonded together.
以上説明したように、本実施形態によれば、OLED基板とTFT基板との電気的接続及び貼り合わせをハンダによって実現する。よって、従来技術のように導電性接着剤の配置精度分のマージンを考慮する必要がなく、ハンダを設ける電極パッドが小さくとも確実に両基板を接続することができる。これにより、両基板のレイアウト設計に自由度が増すといった効果が得られる。また、低融点タイプのハンダを用いることにより、OLED基板への熱的ダメージを軽減することが可能となる。なお、上述した実施形態では、リフローによってハンダバンプ112を溶融させたが、レーザや電流、超音波などを利用してハンダバンプ112を溶融させても良い。 As described above, according to the present embodiment, electrical connection and bonding between the OLED substrate and the TFT substrate are realized by solder. Therefore, it is not necessary to consider the margin for the placement accuracy of the conductive adhesive as in the prior art, and the two substrates can be reliably connected even if the electrode pad provided with solder is small. As a result, an effect of increasing the degree of freedom in the layout design of both substrates can be obtained. In addition, by using a low melting point type solder, it is possible to reduce thermal damage to the OLED substrate. In the above-described embodiment, the solder bumps 112 are melted by reflow. However, the solder bumps 112 may be melted using a laser, current, ultrasonic waves, or the like.
B.第2実施形態
次に、上述した実施形態の有機EL表示装置を適用可能な電子機器について例示する。なお以下の説明では、代表として有機EL表示装置200を採り上げるが、他の有機EL表示装置200a〜200eについても同様にして適用可能である。
B. Second Embodiment Next, electronic devices to which the organic EL display device of the above-described embodiment can be applied will be exemplified. In the following description, the organic
図3及び図4は、上述した有機EL表示装置を適用可能な電子機器の例を示す図である。図3(A)は携帯電話への適用例であり、当該携帯電話230はアンテナ部231、音声出力部232、音声入力部233、操作部234、および本発明の有機EL表示装置200を備えている。このように本発明に係る有機EL表示装置は表示部として利用可能である。図3(B)はビデオカメラへの適用例であり、当該ビデオカメラ240は受像部241、操作部242、音声入力部243、および本発明の有機EL表示装置200を備えている。
3 and 4 are diagrams showing examples of electronic devices to which the above-described organic EL display device can be applied. FIG. 3A shows an application example to a mobile phone. The
図3(C)は携帯型パーソナルコンピュータ(いわゆるPDA)への適用例であり、当該コンピュータ250はカメラ部251、操作部252、および本発明に係る有機EL表示装置200を備えている。図3(D)はヘッドマウントディスプレイへの適用例であり、当該ヘッドマウントディスプレイ260はバンド261、光学系収納部262および本発明に係る有機EL表示装置200を備えている。
FIG. 3C shows an application example to a portable personal computer (so-called PDA). The
図4(A)はテレビジョンへの適用例であり、当該テレビジョン300は本発明に係る有機EL表示装置200を備えている。なお、パーソナルコンピュータ等に用いられるモニタ装置に対しても同様に本発明に係る有機EL表示装置を適用し得る。図4(B)はロールアップ式テレビジョンへの適用例であり、当該ロールアップ式テレビジョン310は本発明に係る有機EL表示装置200を備えている。
FIG. 4A shows an application example to a television, and the
また、本発明に係る有機EL表示装置は、上述した例に限らず表示機能を有する各種の電子機器に適用可能である。例えばこれらの他に、表示機能付きファックス装置、デジタルカメラのファインダ、携帯型TV、電子手帳、電光掲示盤、宣伝公告用ディスプレイなどにも活用することができる。 The organic EL display device according to the present invention is not limited to the above-described example, and can be applied to various electronic devices having a display function. For example, in addition to these, it can also be used for a fax machine with a display function, a finder for a digital camera, a portable TV, an electronic notebook, an electric bulletin board, a display for advertisements, and the like.
なお、本発明は上述した実施形態の内容に限定されることなく、本発明の要旨の範囲内で種々に変形実施が可能である。例えば、上述した実施形態では、二の基板を貼り合わせた構造を有する電気光学装置の例として有機EL表示装置を採り上げて説明していたが、これ以外にも種々の電気光学装置に適用することが可能であり、さらには、二の基板を貼り合わせた全ての回路基板に適用可能である。 The present invention is not limited to the contents of the above-described embodiments, and various modifications can be made within the scope of the gist of the present invention. For example, in the embodiment described above, an organic EL display device has been described as an example of an electro-optical device having a structure in which two substrates are bonded together. However, the present invention can be applied to various other electro-optical devices. Furthermore, the present invention can be applied to all circuit boards in which two substrates are bonded.
100…OLED基板、 101…透明基材、 102…透明電極、 103…隔壁、103’…孔、 104…有機層、 105…カソード、 110…TFT、 111…電極パッド、 112…ハンダバンプ、 113…ギャップ材、 120…TFT基板、 151…空間、 200…有機EL表示装置。
DESCRIPTION OF
Claims (11)
電極パッドを有する駆動素子が形成された第1の基板と、
画素を構成する電気光学素子が形成された第2の基板と、
前記第1の基板と前記第2の基板とを固着するとともに、前記第1の基板の表面に露出した前記電極パッドと前記電気光学素子とを電気的に接続するハンダ部材と、
前記第1の基板と前記第2の基板によって狭持されたギャップ材と
を具備することを特徴とする回路基板。 A circuit board obtained by bonding two substrates together,
A first substrate on which a drive element having an electrode pad is formed;
A second substrate on which an electro-optic element constituting a pixel is formed;
A solder member for fixing the first substrate and the second substrate and electrically connecting the electrode pad exposed on the surface of the first substrate and the electro-optic element;
A circuit board comprising: a gap material sandwiched between the first substrate and the second substrate.
前記第1の基板の表面に電極パッドを形成するパッド形成工程と、
前記電極パッド上にハンダ部材を形成するハンダ形成工程と、
前記ハンダ部材によって基板間の電気的接続が可能となるように両基板の位置合わせを行う位置合わせ工程と、
前記ハンダ部材を溶融させることにより前記第1の基板と前記第2の基板とを固着するとともに、前記第1の基板の表面に露出した前記電極パッドと前記電気光学素子とを電気的に接続する固着・接続工程と
を含むことを特徴とする回路基板の製造方法。 A circuit board manufacturing method in which a first substrate on which a drive element having an electrode pad is formed and a second substrate on which an electro-optic element constituting a pixel is formed are bonded together,
A pad forming step of forming an electrode pad on the surface of the first substrate;
A solder forming step of forming a solder member on the electrode pad;
An alignment step of aligning both substrates so that electrical connection between the substrates is possible by the solder member;
The first substrate and the second substrate are fixed by melting the solder member, and the electrode pad exposed on the surface of the first substrate is electrically connected to the electro-optic element. A method for manufacturing a circuit board, comprising: a fixing and connecting step.
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