JP2007026846A - フレキシブル回路基板及びこれを用いた表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明は、過酷な環境下でも電極端子に溶蝕（腐食）が発生しにくいフレキシブル回路基板及びこれを用いた表示装置を提供する。
【解決手段】 本発明は、曲げ自在のＦＰＣフィルム３ｄと、ＦＰＣフィルム３ｄ上に所定のパターンで形成されたＦＰＣ配線３ｃと、ＦＰＣ配線３ｃを覆うソルダーレジスト３ｅと、ＦＰＣ配線３ｃの端部に設けられ、外部と接続するためのＦＰＣ端子３ａとを備えるフレキシブル回路基板３である。そして、本発明は、ＦＰＣ端子３ａが、先端部がＦＰＣフィルム３ｄの外形より内側に形成されている端子を少なくとも１つ含む。
【選択図】図４

Description

本発明は、フレキシブル回路基板及びこれを用いた表示装置に係る発明であって、特に、表示パネルの電極端子と接続するフレキシブル回路基板の端子部の構造に関するものである。

従来の液晶表示装置では、液晶を挟み込んだ２枚のガラス基板と、ガラス基板上の配線と接続される駆動回路と、ガラス基板の背面に重ねる照明装置とを備えている。特に、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ：Thin Film Transistor）型の液晶表示装置では、一方のガラス基板上にＴＦＴがマトリクス状に配列され、他方のガラス基板上には対向電極が形成されている。さらに、各ＴＦＴから延びた配線を駆動回路と接続するために、一方のガラス基板の周縁部には電極端子が設けられている。そのため、一方のガラス基板は、この電極端子等が形成される部分だけ他方のガラス基板より大きく、外形が張り出している。

各ＴＦＴは、対応する画素と接続され、ＯＮ，ＯＦＦすることで画素に送られる画像信号を制御している。画像信号は、各ＴＦＴのソース電極と接続されたソース配線から供給される。このソース配線はガラス基板の短辺と平行に配線され、ガラス基板の長辺側の周縁部に設けた電極端子に接続されている。一方、ＴＦＴを制御する制御信号は、各ＴＦＴのゲート電極と接続されたゲート配線から供給される。このゲート配線はガラス基板の長辺と平行に配線され、ガラス基板の短辺側の周縁部に設けた電極端子に接続されている。

電極端子は、フレキシブル回路基板（ＦＰＣ：Flexible Printed Circuit）を介して駆動回路と接続される。このフレキシブル回路基板は、厚さ３０μｍから７０μｍ程度の絶縁フィルムであるＦＰＣフィルムと、厚さ８μｍから２５μｍ程度の銅箔からなるＦＰＣ配線と、ＦＰＣ配線を覆うポリイミド系のソルダーレジストとから構成されている。なお、ＦＰＣフィルムは、自在に曲げることができる材料で構成されている。また、ＦＰＣ配線の端部にＦＰＣ端子が形成され、当該部分上にはソルダーレジストは形成されない。

ＦＰＣ端子は、異方性導電膜（ＡＣＦ：anisotropic conductive film）を用いてガラス基板上の電極端子と接続される。なお、ＡＣＦに含まれる導電粒子によってＦＰＣ端子と電極端子とは電気的に接続されるが、隣接するＦＰＣ端子間や隣接する電極端子間は導電粒子の周囲に存在する絶縁性のエポキシ樹脂により導通しない。

従来の液晶表示装置では、液晶パネルのシール材から電極端子までの配線が腐食しないように、当該部分に絶縁性コーティング材がディスペンサーを用いて塗布されている。なお、このような、電極端子の腐食防止方法については、液晶表示装置の例として特許文献１に、プラズマ表示装置の例として特許文献２にそれぞれ開示されている。

特開２００３−１９５３３６号公報 特開２００４−９３８６０号公報

特許文献１は、液晶表示装置においてＦＰＣ端子と接続された電極端子から液晶パネルのシール材までを絶縁性コーティング材でコーティングした例を開示している。また、特許文献２は、プラズマ表示装置においてＦＰＣ端子と接続された電極端子からパネルのシール材までを絶縁性コーティング材でコーティングした例を開示している。このように、従来の表示装置においても、電極端子の腐食防止についてある程度行われていた。

しかし、高温高湿のような過酷な環境下での信頼性試験を表示装置に行った場合、絶縁性コーティング材を通って、水分がＡＣＦ内に侵入することがあった。ＡＣＦ内に水分が侵入すると、高い電位の電極端子と低い電位の電極端子とが隣接する箇所において、高い電位の電極端子がマイナスイオンとして溶出し断線する（いわゆる、溶蝕や腐食と呼ばれる現象）問題があった。電極端子が断線すると、所望の信号が画素に供給されないため表示装置は表示不良となる。

そこで、本発明は、過酷な環境下でも電極端子に溶蝕（腐食）が発生しにくいフレキシブル回路基板及びこれを用いた表示装置を提供することを目的とする。

本発明に係る解決手段は、曲げ自在の絶縁フィルムと、絶縁フィルム上に所定のパターンで形成された配線と、配線を覆うレジスト層と、配線の端部に設けられ、外部と接続するための端子とを備えるフレキシブル回路基板であって、前記端子は、先端部が絶縁フィルムの外形より内側に形成されている端子を少なくとも１つ含む。

本発明に記載のフレキシブル回路基板は、端子の先端部が絶縁フィルムの外形より内側に形成されているので、端子を外部の電極端子に接続した場合に、当該接続部分を絶縁フィルムで覆うことができ、過酷な環境下でも電極端子に溶蝕（腐食）が発生し難くすることができる効果がある。また、本発明に記載のフレキシブル回路基板を用いた表示装置は、表示不良が少なく、信頼性が向上する効果を有している。

（実施の形態１）
まず、本実施の形態に係るフレキシブル回路基板を説明する前に、一般的なフレキシブル回路基板を説明する。図９に、一般的なフレキシブル回路基板の平面図を示す。図９に示すフレキシブル回路基板では、ＦＰＣ入力側端子１０１とＦＰＣ配線１０２で接続されたＦＰＣ端子１０３とが設けられている。また、図９に示すフレキシブル回路基板では、ＦＰＣ入力側端子１０１が設けられている箇所は１つであるが、ＦＰＣ端子１０３が設けられている箇所は５つある。

図１０（ａ）に、ＦＰＣ端子１０３が設けられている近傍の平面図、図１０（ｂ）に、ＦＰＣ端子１０３が設けられている近傍の断面図をそれぞれ示す。図１０（ｂ）に示すように、フレキシブル回路基板は、厚さ３０μｍから７０μｍ程度のＦＰＣフィルム１０４と、厚さ８μｍから２５μｍ程度のＦＰＣ配線１０２及びＦＰＣ端子１０３と、ＦＰＣ配線１０２を覆うポリイミド系のソルダーレジスト１０５とから構成されている。

図１０（ａ）及び図１０（ｂ）に示したＦＰＣ端子１０３を表示パネルの電極端子に接続した平面図を図１１に、図１１のＡ−Ｂ面での断面図を図１２にそれぞれ示す。図１１では、画素電極等（図示せず）が設けられる電極基板１１１が、対向電極等（図示せず）が設けられる対向基板１１２より大きく、電極基板１１１のみの周縁部が図示されている。この電極基板１１１のみの周縁部には、画素電極等と接続されるパネル配線１１３と電極端子１１４とが形成されている。

図１２に示すように、ＦＰＣ端子１０３は、ＡＣＦ１１５を用いて電極端子１１４に接続されている。具体的には、ＦＰＣ端子１０３と電極端子１１４との位置を精度良くアライメントし、加熱加圧ツールを用いてＦＰＣ端子１０３と電極端子１１４とをＡＣＦ１１５で熱圧着する。なお、このときの条件は、加熱温度１７０℃〜２００℃、加圧力２ＭＰａ〜１０ＭＰａ、加熱加圧時間１０秒〜２０秒とする。この熱圧着により、ＡＣＦ１１５に含まれる導電粒子１１５ａがＦＰＣ端子１０３と電極端子１１４とに挟まれるように接触し、ＦＰＣ端子１０３と電極端子１１４とを導通させる。ＦＰＣ端子１０３と電極端子１１４とが電気的に接続されることで、駆動回路からの画像信号や制御信号がフレキシブル回路基板を介して表示パネルに供給される。

なお、導電粒子１１５ａの直径は隣接するＦＰＣ端子１０３間の幅より小さく、且つ導電粒子１１５ａの周囲には絶縁性のエポキシ樹脂１５ｂが存在するため、隣接するＦＰＣ端子１０３間がショートすることはない。

最後に、シール材１１６から電極端子１１４までの間の腐食を防止するために、図１１や図１２に示すように、絶縁性コーティング材１１７が当該部分に塗布されている。絶縁性コーティング材１１７の塗布には、ディスペンサーが用いられる。また、図１２に示すように、シール材１１６から電極端子１１４が形成される部分までのパネル配線１１３上には絶縁膜１１８が形成されている。

このような一般的なフレキシブル回路基板の場合、上述したように高温高湿のような過酷な環境下での信頼性試験を行うと、絶縁性コーティング材１１７を通って、水分がＡＣＦ１１５内に侵入することがあった。具体的に説明すると、一般的なフレキシブル回路基板では、図１２に示すように、ＡＣＦ１１５が絶縁性コーティング材１１７と直接接しているので、水分は絶縁性コーティング材１１７を通過すれば、すぐにＡＣＦ１１５内に侵入する。

そこで、上述の問題点を解消するために、以下に本実施の形態に係るフレキシブル回路基板及びそれを用いた表示装置を説明する。

まず、図１に、本実施の形態に係るフレキシブル回路基板を実装した表示装置の平面図を示す。図１では、画素電極等（図示せず）が設けられる電極基板１と、対向電極等（図示せず）が設けられる対向基板２とが相対するように重ね合わされ表示パネルを構成している。そして、電極基板１が対向基板２よりも大きいので、電極基板１のみの周縁部が形成される。この電極基板１のみの周縁部には、フレキシブル回路基板３が実装されている。

電極基板１のみの周縁部を拡大した平面図を図２に示す。図２では、画素電極等（図示せず）と接続されるパネル配線４と電極端子５とが形成されている。パネル配線４と電極端子５とは電気的に接続されており、電極端子５の幅はパネル配線４より広くなっている。これは、電極端子５がフレキシブル回路基板３と接続されるためである。なお、本実施の形態では、表示装置として主に液晶表示装置について説明するが、本発明に係る表示装置はこれに限られず、プラズマ表示装置等、駆動に必要な信号を供給するための複数の電極端子が周縁部に設けられている表示パネルを有する表示装置であれば、他の表示装置であっても良い。

次に、本実施の形態に係るフレキシブル回路基板３の平面図を図３に示す。図３に示すフレキシブル回路基板３では、ＦＰＣ端子３ａとＦＰＣ入力側端子３ｂとがＦＰＣ配線３ｃで接続されている。また、図３に示すフレキシブル回路基板３では、ＦＰＣ入力側端３ｂが設けられている箇所は１つであるが、ＦＰＣ端子３ａが設けられている箇所は５つある。なお、図３に示すように、本実施の形態では、ＦＰＣ配線が所定のパターンで形成されているが、これは例示であり、本発明ではＦＰＣ配線３ｃの引き回し等は特に制限されず、ＩＣドライバ等を搭載するなどの他の配線構成であっても良い。

また、図３に示すＦＰＣ端子３ａ近傍のフレキシブル回路基板の拡大図を図４（ａ）及び図４（ｂ）に示す。図４（ａ）は、ＦＰＣ端子３ａ近傍の平面図、図４（ｂ）は、ＦＰＣ端子３ａ近傍の断面図をそれぞれ示している。図４（ｂ）からフレキシブル回路基板３は、絶縁フィルムからなるＦＰＣフィルム３ｄと、銅箔からなるＦＰＣ配線３ｃ及びＦＰＣ端子３ａと、ＦＰＣ配線３ｃを覆うポリイミド系のソルダーレジスト３ｅとから構成されている。図４（ａ）及び図４（ｂ）に示すフレキシブル回路基板３の構成は、基本的に図１０（ａ）及び図１０（ｂ）に示すフレキシブル回路基板３の構成と同じであるが、図４（ａ）及び図４（ｂ）に示すフレキシブル回路基板３では、ＦＰＣ端子３ａの先端部がＦＰＣフィルム３ｄの外形より内側に形成されている点が異なる。なお、ＦＰＣフィルム３ｄは、自在に曲げることができる材料で構成されている。また、ＦＰＣ配線３ｃの端部にＦＰＣ端子３ａが形成され、当該部分上にはソルダーレジスト３ｅは形成されない。

一方、本実施の形態に係るＦＰＣ入力側端子３ｂは、図３からも分かるように、先端部がＦＰＣフィルム３ｄの外形まで形成されている。これは、ＦＰＣ入力側端子３ｂの側から電気をかけて、ＦＰＣ端子３ａ及びＦＰＣ入力側端子３ｂ、ＦＰＣ配線３ｃをメッキ生成するためである。なお、メッキ生成方法以外の方法やメッキ生成後に別の加工を施すことで、ＦＰＣ入力側端子３ｂも先端部がＦＰＣフィルム３ｄより内側に形成することは可能である。

次に、フレキシブル回路基板３のＦＰＣ端子３ａと電極端子５との接続について、図５及び図６を用いて説明する。図５はＦＰＣ端子３ａと電極端子５とが接続されている部分の平面図、図６は図５のＡ−Ｂ面の断面図をそれぞれ示している。

ＦＰＣ端子３ａは、図６に示すようにＡＣＦ９を用いて電極端子５に接続される。具体的には、まず、図５に示すようにＦＰＣ端子３ａと電極端子５とが重なり合うように精度良くアライメントする。その後、加熱加圧ツールを用いてＦＰＣ端子３ａと電極端子５とをＡＣＦ９で熱圧着する。なお、このときの条件は、上述の条件と同じ加熱温度１７０℃〜２００℃、加圧力２ＭＰａ〜１０ＭＰａ、加熱加圧時間１０秒〜２０秒とする。

本実施の形態では、ＦＰＣ端子３ａよりＦＰＣフィルム３ｄの方が長くなっているため、図６に示すようにＦＰＣフィルム３ｄがＡＣＦ９の端部を覆うことができる。なお、本実施の形態に係るフレキシブル回路基板３では、ＦＰＣ端子３ａの先端部がＦＰＣフィルム３ｄの外形より内側に形成されているが、ＦＰＣ端子３ａの先端部からＦＰＣフィルム３ｄの外形までの距離は、フレキシブル回路基板３の実装時にＡＣＦ１１５の端部をＦＰＣフィルム３ｄで覆うことができる距離を確保できれば良い。

最後に、表示パネルのシール材７から電極端子５までの間の腐食を防止するために、図６に示すように、絶縁性コーティング材６が当該部分に塗布されている。絶縁性コーティング材６としては、主にシリコン樹脂、アクリル樹脂、フッ素樹脂、ウレタン樹脂等が用いられる。また、絶縁性コーティング材６の塗布には、ディスペンサーが用いられる。なお、ＡＣＦ９には、導電粒子９ａとエポキシ樹脂９ｂとが含まれている。また、図６に示すように、シール材７から電極端子５が形成される部分までのパネル配線４上には絶縁膜８が形成されている。

以上のように、本実施の形態に係るフレキシブル回路基板３は、ＦＰＣ端子３ａの先端部がＦＰＣフィルム３ｄの外形より内側に形成されているので、ＡＣＦ９への水分の進入を防止し、過酷な環境下における電極端子の溶蝕（腐食）の発生を抑えることが可能である。また、本実施の形態に係るフレキシブル回路基板３を用いた表示装置も同様の効果があり、表示不良が少なく、信頼性の高い表示装置を提供することができる。

さらに、本実施の形態に係る表示装置は、ＦＰＣ端子３ａと電極端子５とが接続される部分を含む、表示パネルの周縁部（シール材７から電極端子５までの間）に樹脂コーティングを施すので、ＡＣＦ９への水分の進入をより防止することができ、より過酷な環境下における電極端子の溶蝕（腐食）の発生を抑えることが可能である。

なお、ＦＰＣ端子３ａが設けられていない先端部分のＦＰＣフィルム３ｄのみ、他の部分のＦＰＣフィルム３ｄより膜厚を厚くすることも可能である。

（実施の形態２）
本実施の形態に係るフレキシブル回路基板３の平面図を図７に示す。図７に示すフレキシブル回路基板３では、ＦＰＣ端子３ａとＦＰＣ入力側端子３ｂとがＦＰＣ配線３ｃで接続されている。また、図７に示すフレキシブル回路基板３では、ＦＰＣ入力側端３ｂが設けられている箇所は１つであるが、ＦＰＣ端子３ａが設けられている箇所は５つある。

また、図７に示すＦＰＣ端子３ａ近傍のフレキシブル回路基板３の拡大図を図８に示す。図８に示すＦＰＣ端子３ａ近傍も、図４（ａ）に示すＦＰＣ端子３ａ近傍と同様、絶縁フィルムからなるＦＰＣフィルム３ｄと、銅箔からなるＦＰＣ配線３ｃ及びＦＰＣ端子３ａと、ＦＰＣ配線３ｃを覆うポリイミド系のソルダーレジスト３ｅとから構成されている。

しかし、図７及び図８に示すフレキシブル回路基板３は、図３や図４（ａ）に示すフレキシブル回路基板３と異なり、ＦＰＣ端子３ａ同士がＦＰＣ配線３ｃで接続されている当該ＦＰＣ端子３ａは、先端部がＦＰＣフィルム３ｄの外形まで形成されている。つまり、同じ側の外部（本実施の形態では、ＦＰＣ端子３ａが全て同じ側の表示パネルと接続され、ＦＰＣ入力側端３ｂが異なる側の駆動回路と接続される）と接続するＦＰＣ端子３ａ同士がＦＰＣ配線３ｃで接続されている場合に、当該ＦＰＣ端子３ａの先端部はＦＰＣフィルム３ｄの外形まで形成される。

ＦＰＣ端子３ａ同士がＦＰＣ配線３ｃで接続されている場合、当該ＦＰＣ端子３ａは、ＦＰＣ入力側端３ｂからの画像信号等が供給されない。そのため、本実施の形態に係るフレキシブル回路基板３のように、表示装置の信頼性に与える影響の大きいＦＰＣ端子３ａに対してのみ、ＦＰＣ端子３ａの先端部がＦＰＣフィルム３ｄの外形より内側に形成される構成を取ることも可能である。

以上のように、本実施の形態に係るフレキシブル回路基板３は、同じ側の外部と接続するＦＰＣ端子３ａ同士がＦＰＣ配線３ｃで接続されている場合に、当該ＦＰＣ端子３ａの先端部はＦＰＣフィルム３ｄの外形まで形成されるので、必要なＦＰＣ端子３ａのみに実施の形態１の構成を適用して、ＡＣＦ９への水分の進入を防止することができる。

本発明の実施の形態１に係る表示装置の平面図である。 本発明の実施の形態１に係る電極端子の平面図である。 本発明の実施の形態１に係るフレキシブル回路基板の平面図である。 本発明の実施の形態１に係るＦＰＣ端子の平面図及び断面図である。 本発明の実施の形態１に係る電極端子にＦＰＣ端子を接続した平面図である。 本発明の実施の形態１に係る電極端子にＦＰＣ端子を接続した断面図である。 本発明の実施の形態２に係るフレキシブル回路基板の平面図である。 本発明の実施の形態２に係るＦＰＣ端子の平面図である。 本発明を説明するためのフレキシブル回路基板の平面図である。 本発明を説明するためのＦＰＣ端子の平面図である。 本発明を説明するための電極端子にＦＰＣ端子を接続した平面図である。 本発明を説明するための電極端子にＦＰＣ端子を接続した断面図である。

符号の説明

１，１１１ 電極基板、２，１１２ 対向基板、３ フレキシブル回路基板、３ａ，１０３ ＦＰＣ端子、３ｂ，１０１ ＦＰＣ入力側端子、３ｃ，１０２ ＦＰＣ配線、３ｄ，１０４ ＦＰＣフィルム、３ｅ，１０５ ソルダーレジスト、４，１１３ パネル配線、５，１１４ 電極端子、６，１１７ 絶縁性コーティング材、７，１１６ シール材、８，１１８ 絶縁膜、９，１１５ ＡＣＦ、９ａ 導電粒子、９ｂ エポキシ樹脂。

Claims (4)

1. 曲げ自在の絶縁フィルムと、
   前記絶縁フィルム上に所定のパターンで形成された配線と、
   前記配線を覆うレジスト層と、
   前記配線の端部に設けられ、外部と接続するための端子とを備えるフレキシブル回路基板であって、
   前記端子は、先端部が前記絶縁フィルムの外形より内側に形成されている端子を少なくとも１つ含むことを特徴とするフレキシブル回路基板。
2. 請求項１に記載のフレキシブル回路基板であって、
   同じ側の外部と接続する前記端子同士が前記配線で接続されている場合に、当該前記端子の先端部を前記絶縁フィルムの外形まで形成することを特徴とするフレキシブル回路基板。
3. 駆動に必要な信号を供給するための複数の電極端子が周縁部に設けられた表示パネルと、
   請求項１又は請求項２に記載の前記フレキシブル回路基板とを備え、
   先端部が前記絶縁フィルムの外形より内側に形成されている前記端子が前記電極端子と接続される表示装置。
4. 請求項３に記載の表示装置であって、
   前記端子と前記電極端子とが接続する部分を含む、前記表示パネルの周縁部に樹脂コーティングを施すことを特徴とする表示装置。
   

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