JP2007093680A

JP2007093680A - 液晶光学装置

Info

Publication number: JP2007093680A
Application number: JP2005279327A
Authority: JP
Inventors: Yoshiharu Takane; 義晴高根; Takeshi Toyoda; 剛士豊田; Ami Akazawa; 亜美赤澤
Original assignee: Citizen Watch Co Ltd
Current assignee: Citizen Watch Co Ltd
Priority date: 2005-09-27
Filing date: 2005-09-27
Publication date: 2007-04-12

Abstract

【課題】レーザー光の波面収差を除去するために設ける液晶光学装置を搭載した光ピックアップや、液晶光学装置を搭載したプロジェクター等に用いることができる、小型化が要求される液晶光学装置であっても、配線パターンの断線リスクを低減させることができる液晶光学装置を提供すること。
【解決手段】液晶層を間に挟持した複数枚の透明基板の端面を階段状に位置をずらして配置することで、液晶層に給電を行なうための接続端子を露出させた液晶パネルと、接続端子が露出する透明基板表面に沿って階段状に折り曲げられて、接続端子とフィルム上に形成された配線パターンとを実装接続してなるフレキシブル配線基板とを有する液晶光学装置において、上記フレキシブル配線基板と接触する透明基板の端部に、配線パターンの破損を防止するための保護手段が形成された構成を採用した。
【選択図】図１

Description

本発明は、液晶層を間に挟持した複数枚の透明基板の端面を階段状に位置をずらして配置することで、液晶層に給電を行なうための接続端子を露出させた液晶パネルと、接続端子が露出する透明基板表面に沿って階段状に折り曲げられて、接続端子とフィルム状に形成された配線パターンとを実装接続してなるフレキシブル配線基板とを有する液晶光学装置に関する。

液晶パネルは、ディスプレイや光学部品等の様々な用途に用いられている。この液晶パネルにおける液晶を駆動するためには、液晶を挟持する透明電極パターンから伸延させて表面に露出する接続端子と、外部回路とを電気的に接続させる必要がある。多くの場合、この接続端子と外部回路との接続にはフレキシブル配線基板が用いられる。そして現在、ディスプレイや光学部品に用いられる液晶パネルの多くは複数の液晶層を有し、これらの液晶層を挟持する透明電極パターン分割数が増加する傾向にある。それにともない接続端子も増加し、使用するフレキシブル配線基板の数も多くなっている。

しかし、増加した接続端子の数だけフレキシブル配線基板に形成された配線パターンと液晶パネルの接続端子とを接続する作業は、非常に煩雑であり生産性が悪く、その製造コストが高価になる。こうした生産性の悪さを解決する手段として、１つのフレキシブル配線基板のみで複数の接続端子を接続する液晶光学装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

まず、従来の液晶光学装置の構成を説明する。図５（ａ）は、従来の液晶光学装置を構成する液晶パネルを示す上部平面図を示しており、図５（ｂ）は、図５（ａ）の断面図を示している。

図５（ｂ）に示す様に、この液晶パネル１１４は、透明電極パターン１０２Ａ、１０２Ｂがそれぞれ内面に形成されたガラス基板１０１Ａ、１０１Ｂの間隙であり、シール剤１０７Ａで規定された領域に液晶層１０６Ａを配した第１の液晶パネルと、透明電極パターン１０２Ｃ、１０２Ｄがそれぞれ内面に形成されたガラス基板１０１Ｂ、１０１Ｃの間隙であり、シール剤１０７Ｂで規定された領域に液晶層１０６Ｂを配した第２の液晶パネルを積層配置した構造となっている。

また、第１の液晶パネルにおける液晶層１０６Ａに給電を行なうための接続端子１０４は、図６（ａ）（ｂ）に示す様に、透明電極パターン１０２Ａ、１０２Ｂに接続されて、第１の実装領域１１０で露出している。第２の液晶パネルにおける接続端子１０５も同様に、透明電極パターン１０２Ｃ、１０２Ｄに接続されて、第２の実装領域１１１で露出している。

次に、この液晶パネル１１４とフレキシブル配線基板とを実装接続した従来の液晶光学装置の構成について図面を用いて説明する。図６（ａ）は従来の液晶光学装置の上部平面図を示し、図６（ｂ）は図６（ａ）の断面図を示している。

図６（ａ）（ｂ）に示すように、この従来の液晶表示装置１１３は、外部回路（図示せず）からフレキシブル配線基板２０５を介して、液晶パネル１１４の各液晶層１０６Ａ、１０６Ｂへ電気信号を送り、この液晶層１０６Ａ、１０６Ｂの位相を制御できる形態となっている。

また、このフレキシブル配線基板２０５は、ベースフィルム２０１の表面に接着剤２０２を介して配線パターン２０３が接着され、液晶パネル１１４における接続端子１０４、１０５との接続領域以外の領域をカバーフィルム２０４で被覆した構成となっている。

なお、外部回路に接続するこのフレキシブル配線基板２０５に形成された配線パターン２０３は、第１、第２の液晶パネルに配した接続端子１０４、１０５と異方性導電膜３０１を用いて接続される。

ここで、接続端子１０４、１０５は、それぞれ階段状に位置をずらして液晶パネル１１４の表面に露出しているため、本図面に示すように１つのフレキシブル配線基板２０５のみで実装接続する事ができ、これにより、共通の外部回路から２つの液晶層１０６Ａ、１０６Ｂを同時に駆動することが可能となる。

また、この液晶光学装置１１３の様に、液晶層１０６Ａ、１０６Ｂが複層化しても、1つのフレキシブル配線基板２０５で液晶パネル１１４の接続端子１０４、１０５とフレキシブル配線基板２０５の配線パターン２０３との電気的な接続を行なうことができるため、生産コストの低減化と、生産性を向上させる事が可能となる。

次に、上記液晶光学装置１１３の実装工程について説明する。図７（ａ）は、上記液晶パネル１１４の第１の実装領域１１０に配した接続端子１０４にフレキシブル配線基板２０５を実装接続する工程を示す図面である。図７（ｂ）は、この液晶パネル１１４の第２の実装領域１１１に配した接続端子１０５にフレキシブル配線基板２０５を実装接続する工程を示す図面である。

まず、図７（ａ）に示すように、第１の実装領域１１０における接続端子１０４と配線パターン２０３との間に異方性導電膜３０１を挟み、圧着ツール４０１を用いて加圧と加熱を同時に行なう。

次に、図７（ｂ）に示すように、第２の実装領域１１１における接続端子１０５も同様に、接続端子１０５と配線パターン２０３との間に異方性導電膜３０１を挟み、ガラス基板１０１Ｂの端面から所定の間隔だけ離した位置で圧着ツール４０１を用いて加圧と加温を同時に行なう。以上の工程を経て、配線パターン２０３と接続端子１０４、１０５とが接続された液晶光学装置１１３を得ることができる。

このとき、図７（ｂ）に示すように、第２の実装領域１１１が比較的広い液晶パネル１１４においては、フレキシブル配線基板２０５がガラス基板１０１Ｂの端部１２０で緩やかな傾斜となり、配線パターン２０３に負荷が掛かり難くすることができる。

近年、光ピックアップやプロジェクター等の電子機器の小型化に伴ない、それに搭載する部品の小型化が要求されている。この部品の小型化の要求は、液晶光学装置も例外ではない。例えば、光ピックアップに搭載される液晶光学装置における液晶パネルの外径寸法は、１０ｍｍ×５ｍｍ程度であり、その液晶パネルの実装領域のサイズは、３ｍｍ×５ｍｍ程度となっている。

この様な小型化された液晶パネルにおける接続端子にフレキシブル配線基板に設けた配線パターンを実装接続して液晶光学装置を得るために、前述した異方性導電膜を用いた実装方法を適用すれば、液晶パネル１１４に配設される接続端子１０４、１０５と、フレキシブル配線基板２０５の配線パターン２０３とを接続するとともに、両基板を固着させることができるとされていた。

特開２００２−７２２４３号公報（第９頁、第１図）

こうした異方性導電膜を用いた手法は液晶光学装置１１３における第１、第２の実装領域１１０、１１１が比較的広い場合には有効となるが、特に第２の実装領域１１１を狭くすることにより液晶光学装置１１３の外形サイズを小さくした場合に、下記の問題点が発生する。

図８（ａ）は、液晶パネル１１７の第１の実装領域１１０における接続端子１０４にフレキシブル配線基板２０５を実装接続する工程を示す図面である。図８（ｂ）は、液晶パネル１１７の第２の実装領域１１１における接続端子１０５にフレキシブル配線基板２０５を実装接続する工程を示す図面である。

まず、図８（ａ）に示すように、接続端子１０４と配線パターン２０３との間を異方性導電膜３０１で挟み、圧着ツール４０１を用いて加圧と加熱を同時に行なう事で、第１の実装領域１１０における接続を行なう。

次に、図８（ｂ）に示すように、第２の実装領域１１１において接続端子１０５も同様に、接続端子１０５と配線パターン２０３との間を異方性導電膜３０１で挟み、圧着ツール４０１を用いて加圧と加熱を同時に行い、液晶光学装置１１６を得る。このとき、第２の実装領域１１１が図７に示した例に比べて狭くなっているので、フレキシブル配線基板２０５と液晶パネル１１７の接着力を高めるとともに、確実な電気的接続をするためには、必然的に圧着ツール４０１でフレキシブル配線基板２０５を押圧する位置が、ガラス基板１０１Ｂの端部近傍としなくてはならない。すると、フレキシブル配線基板２０５における配線パターン２０３には、ガラス基板１０１Ｂの端部１２０を支点とした強い押圧力が掛かることとなり、配線パターン２０３に断線が生じる事がある。

そこで、本発明は上記課題を解決し、レーザー光の波面収差を除去するために設ける液晶光学装置を搭載した光ピックアップや、液晶光学装置を搭載したプロジェクター等に用いることができる、小型化が要求される液晶光学装置であっても、配線パターンの断線リスクを低減させることができる液晶光学装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の液晶光学装置は、基本的には下記記載の構成を採用する。

本発明の液晶光学装置は、液晶層を間に挟持した複数枚の透明基板の端面を階段状に位置をずらして配置することで、液晶層に給電を行なうための接続端子を露出させた液晶パネルと、接続端子が露出する透明基板表面に沿って階段状に折り曲げられて、接続端子とフィルム上に形成された配線パターンとを実装接続してなるフレキシブル配線基板とを有する液晶光学装置において、上記フレキシブル配線基板と接触するガラス基板の端部に、配線パターンの破損を防止するための保護手段が形成されてなることを特徴とするものである。

また、本発明の液晶光学装置は、前述した保護手段が、透明基板の端部が面取りされて形成されていることを特徴とするものである。

さらに、本発明の液晶光学装置は、前述した保護手段が、透明基板の端部に塗布した、
表面形状を球面形状とした樹脂であることを特徴とするものである。

本発明の液晶光学装置とする事で、液晶パネルに対するフレキシブル配線基板の実装接続に伴うフレキシブル配線基板の配線パターンの断線リスクを低減し、生産性の高い液晶光学装置を提供することができる。

本発明の液晶光学装置の構成について図面を用いて説明をする。図１（ａ）は、本発明の液晶光学装置の上部平面図を示しており、図１（ｂ）は、その断面図を示している。

図１（ａ）（ｂ）に示すように、本発明の液晶光学装置１１２Ａを構成する液晶パネル１０８Ａは、接続端子１０４、１０５が第１、第２の実装領域１１０、１１１にて露出する様に、階段状に位置をずらして積層配置した３枚のガラス基板１０１Ａ〜１０１Ｃと、この３枚のガラス基板１０１Ａ〜１０１Ｃの間に配した液晶層１０６Ａ、１０６Ｂを有する構成となっている。

また、この液晶光学装置１１２Ａは、この実装領域１１０、１１１の接続端子１０４、１０５と外部回路（図示せず）とを接続するために、フレキシブル配線基板２０５が、ガラス基板１０１Ｂ、１０１Ｃの実装領域１１０、１１１表面に沿って階段状に折り曲げられて、接続端子１０４、１０５とフィルム上に形成された配線パターン２０３とが実装接続された構成となっている。

さらに、上記フレキシブル配線基板２０５と接触するガラス基板１０１Ｂの端部には、配線パターン２０３の破損を防止するための保護手段１０９Ａが形成されている。なお、本構成例においては、この保護手段１０９Ａとしてガラス基板１０１Ｂの端部が面取りされた形態となっている。

この様な構成とすることで、特に第２の実装領域１１１の面積が狭くなったとしても、配線パターン２０３と接続端子１０５との確実な実装接続ができ、しかも配線パターン２０３がガラス基板１０１Ｂの端部で断線するリスクを低減する事ができるようになる。それは、液晶パネル１０８Ａにガラス基板１０１Ｂの端部が面取りされているためであり、これにより、フレキシブル配線基板２０５は、ガラス基板１０１Ｂの端部で緩やかな傾斜を持って配置され、このフレキシブル配線基板２０５に余計な応力が掛からないからである。

なお、上記説明では、本発明の液晶光学装置１１２Ａとして、３枚のガラス基板１０１Ａ〜１０１Ｄの間に２層の液晶層１０６Ａ、１０６Ｂを備えた液晶パネル１０８Ａにフレキシブル配線基板２０５を実装接続した構成例を示したが、本発明の液晶光学装置はこれに限定されるものではない。

例えば、２枚のガラス基板間に液晶層を狭持した液晶パネルを複数個用意し、その複数の液晶パネルを積層して配置させた液晶パネルに、先の構成例と同様にフレキシブル配線基板を実装した形態や、２枚のガラス基板に１層の液晶層を挟持した液晶パネルにおけるガラス基板の端部でフレキシブル配線基板を下方向に折り曲げて実装接続した形態や、４枚以上のガラス基板の間隙にそれぞれ液晶層を配し、先の構成例と同様にしてフレキシブル配線基板を階段状に折り曲げて実装接続した形態の全てに適用できるものである。

次に、本発明の液晶光学装置における液晶パネルの構成について詳細に説明する。図２（ａ）は、本発明の液晶光学装置を構成する液晶パネルを示す平面図であり、図２（ｂ）
は、その断面図を示している。

図２（ａ）に示す様に、液晶パネル１０８Ａは、透明電極パターン１０２Ａ〜１０２Ｄから伸延する接続端子１０４、１０５が、第１、第２の実装領域１１０、１１１にて露出するように、接続端子１０４、１０５が階段状に位置をずらして形成されている。

また、図２（ｂ）に示すように、透明電極パターン１０２Ａ、１０２Ｂが内面に形成されたガラス基板１０１Ａ、１０２Ａの間隙をシール剤１０７Ａで規定した領域に液晶層１０６Ａを配した第１の液晶パネルと、透明電極パターン１０２Ｃ、１０２Ｄが内面に形成されたガラス基板１０１Ｂ、１０１Ｃの間隙をシール剤１０７Ｂで規定した領域に液晶層１０６Ｂを配した第２の液晶パネルを積層配置した構成となっている。

さらに、この液晶パネル１０８Ａは、前述したように、ガラス基板１０１Ｂの端部が面取りされた保護手段１０９Ａを有している。また、第１の液晶パネルにおける液晶層１０６Ａに給電を行なうための接続端子１０４は、透明電極パターン１０２Ａ、１０２Ｂとに接続されて、第１の実装領域１１０で露出した形態となっている。第２の液晶パネルにおける接続端子１０５も同様に、透明電極パターン１０２Ｃ、１０２Ｄとに接続されて、第２の実装領域１１１で露出した形態となっている。

次に、この液晶パネル１０８Ａに実装接続をするフレキシブル配線基板２０５の構成について説明する。図３（ａ）は、本発明の液晶光学装置１１２Ａを構成するフレキシブル配線基板２０５を示す平面図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）におけるＡ−Ａ断面図を示している。

図３（ａ）（ｂ）に示すように、このフレキシブル配線基板２０５は、従来の構成と同様に、ベースフィルム２０１上に接着剤２０２を介して配線パターン２０３が接着され、液晶パネル１０８Ａにおける接続端子１０４、１０５と接続するパターンを残して、領域２０７を除く他の部分をカバーフィルム２０４で被覆して構成されている。

次に、本発明の液晶光学装置１１２Ａの製造方法について説明する。まず、液晶パネル１０８Ａの製造方法について図２（ｂ）を用いて説明する。
ガラス基板１０１Ａ〜１０１Ｃの表面に蒸着法、あるいはスパッタリング法などで透明導電膜を形成し、フォトリソ工程を経て透明導電膜のパターニングを行い、所望の形状の透明電極パターン１０２Ａ〜１０２Ｄを得る。

次に、先に透明電極パターン１０２Ａ〜１０２Ｄを形成したガラス基板１０１Ａ〜１０１Ｃ表面に配向膜（図示せず）を塗布し、この配向膜を焼成した後ラビング処理を行なう。

次に、ガラス基板１０１Ｂの両面にシール剤１０７Ａ、１０７Ｂを配し、さらに液晶層の厚みを規定するためのスペーサー（図示せず）をシール剤１０７Ａ、１０７Ｂの内側領域に噴霧して、ガラス基板１０１Ａ、１０１Ｃを重ねる。そして、このシール剤１０７Ａ、１０７Ｂにより囲まれたガラス基板１０１Ａ〜１０１Ｃの間にそれぞれ液晶を充填して、２層の液晶層１０６Ａ、１０６Ｂが積層された構成を得る。

最後に、ガラス基板１０１Ｂの端部をヤスリ等で研磨して面取りすることで保護手段１０９Ａを有する液晶セル１０８Ａが完成する。

次に、上記工程により製造された液晶パネル１０８Ａとフレキシブル配線基板２０５との実装接続方法について図１を用いて説明する。
まず、フレキシブル配線基板２０５の配線パターン２０３と、液晶パネル１０８Ａの接続端子１０４との間に異方性導電膜３０１を用いて圧着ツールを用いて圧着し、配線パターン２０３と接続端子１０４との電気的な接続を行なう。このとき用いた異方性導電膜３０１は、ソニーケミカル社製のＣＰ７１３１（商品名）である。また、上記圧着条件は、加熱温度２００℃、圧力４０ｋｇ／ｃｍ^２、時間１０ｓｅｃの条件である。

また、配線パターン２０３と接続端子１０５との圧着も、上記条件を用いて同様に行なうことで本発明の液晶光学装置１１２Ａを得る事ができる。

この様にして製造された液晶光学装置１１２Ａは、前述したように、保護手段１０９Ａを備えているので、例え第２の実装領域１１１が狭くても、ガラス基板１０１Ｂの端部から配線パターン２０３に局所的に掛かる押圧力を低下させることができ、配線パターン２０３の断線を極力抑えることができる様になる。

次に本発明の液晶光学装置における他の構造例について説明する。図４は、本発明の液晶光学装置の他の構成例を示す断面図である。

先に示した液晶光学装置１１２Ａ（図１参照）ではガラス基板１０１Ｂの端部を面取りした保護手段１０９Ａを配した構成例を示したが、本構成例における液晶光学装置１１２Ｂでは、この保護手段１０９Ｂを、ガラス基板１０１Ｂの端部を樹脂３０２で覆い、表面を球面形状とした樹脂よりなる構成とした点のみが異なる。他の構成要件については先の構成例と同じであるので、ここでの詳細な説明は割愛する。

まず先に示したと同様に、３枚のガラス基板１０１Ａ〜１０１Ｃの間に２層の液晶層１０６Ａ、１０６Ｂを有する液晶パネルを製造する。

次に、ガラス基板１０１Ｂにおける端部に、熱硬化性の樹脂を塗布し、最後に過熱処理を施すことにより、その樹脂表面を球面形状とした保護手段１０９Ｂを形成して、液晶パネル１０８Ｂを得ることができる。

そして、この液晶パネル１０８Ｂに先の構成例で示したと同様に、フレキシブル配線基板２０５を実装接続することで、本発明の液晶光学装置１１２Ｂが完成する。

このような構成とする事で、先の構成例と同様に、液晶パネル１０８Ｂにフレキシブル配線基板２０５を実装接続したとしても、ガラス基板１０１Ｂの端部で配線パターン２０３が断線することはなくなる。

本発明の液晶光学装置の構成を示す上部平面図と断面図である。本発明の液晶光学装置における液晶パネルの構成を示す上部平面図と断面図である。本発明の液晶光学装置におけるフレキシブル配線基板の構成を示す上部平面図と断面図である。本発明の液晶光学装置の他の構成例を示す断面図である。従来の液晶光学装置における液晶パネルの構成を示す上部平面図と断面図である。従来の液晶光学装置の構成を示す上部平面図と断面図である。従来の液晶光学装置の実装工程を説明するための工程断面図である。従来の液晶光学装置の他の実装工程を説明するための工程断面図である。

符号の説明

１０１Ａ〜１０１Ｃガラス基板
１０２Ａ〜１０２Ｄ透明電極パターン
１０４、１０５接続端子
１０６Ａ、１０６Ｂ液晶層
１０７Ａ、１０７Ｂシール剤
１０８Ａ、１０８Ｂ液晶パネル
１０９Ａ、１０９Ｂ保護手段
１１０第１の実装領域
１１１第２の実装領域
１１２Ａ、１１２Ｂ液晶光学装置
２０１ベースフィルム
２０２接着剤層
２０３配線パターン
２０４カバーフィルム
２０５フレキシブル配線基板
２０７領域
３０１異方性導電膜
３０２樹脂
４０１加圧・加熱ツール

Claims

液晶層を間に挟持した複数枚の透明基板の端面を階段状に位置をずらせて配置することで、前記液晶層に給電を行なうための接続端子を露出させた液晶パネルと、
前記接続端子が露出する透明基板表面に沿って階段状に折り曲げられて、前記接続端子と、フィルム上に形成された配線パターンとを実装接続してなるフレキシブル配線基板と、を有する液晶光学装置において、
前記フレキシブル配線基板と接触する前記透明基板の端部に、前記配線パターンの破損を防止するための保護手段を備えることを特徴とする液晶光学装置。
前記保護手段は、前記透明基板の端部が面取りして形成されていることを特徴とする請求項１に記載の液晶光学装置。
前記保護手段は、前記透明基板の端部に塗布した、表面形状を球面形状とした樹脂であることを特徴とする請求項１に記載の液晶光学装置。