JP2007115748A - フレキシブル基板の固定構造，液晶表示素子及び液晶表示素子の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】多くの専用治具を用いる必要がなく、工数が大幅に増加することなく、高い固着力が得られ、信頼性が向上する、フレキシブル基板の固定構造を提供する。
【解決手段】フレキシブル基板（３）の一面を基材（２）の一面（２ｃ１）に固定する構造を、基材（２）は、その一面（２ｃ１）に形成された突起（５）を有し、フレキシブル基板（３）は、突起（５）と係合する係合部（３ｄ）を有し、突起（５）は、係合部（３ｄ）に係合すると共にフレキシブル基板（３）の他面（３ｆ２）から突出しており、フレキシブル基板（３）の一面（３ｆ１）と基材（２）の一面（２ｃ１）とは、両者の間に介在する第１の接着剤（３０）により固着され、フレキシブル基板（３）の他面（３ｆ２）と、突起（５）の他面（３ｆ２）から突出した部分とは、第２の接着剤（３１）により固着されている。
【選択図】図３

Description

本発明は、フレキシブル基板の固定構造と、この固定構造を有する液晶表示素子及びその製造方法とに関する。

フレキシブル基板は種々の装置や素子に用いられており、例えば、プロジェクタやリアプロジェクションテレビ等に搭載される反射型液晶表示素子に適用されている。
具体的には、例えば、液晶表示素子本体に対して信号や電力を供給するため電気的に接続される一方、液晶表示素子本体がその熱放散のために固定されるヒートシンクに、この本体と共に固定される。

一般に、フレキシブル基板はフィルム状で可撓性を有することから、これを他の部品に固定する際の位置決めや固定方法には工夫が必要である。
そのため、従来、精度良く容易に位置決めができるように種々の固定構造が提案されており、その一例として特許文献１に記載されたような構造がある。
この構造は、固定する部品側に形成された突起に、フレキシブル基板に設けた孔を強嵌合させるものである。
特開２０００−９１７６９号公報

この従来例は、フレキシブル基板自体を強嵌合により変形させるため、基板に厚さ方向への変形が生じてその一部が固定部品から浮き上がってしまう可能性があり、フレキシブル基板が、近年要求されている幅が狭く高密度の配線パターンを有する場合にはこの配線パターンへの悪影響が懸念されるものであった。

このような不具合の可能性を排除し、精度良く位置決めし、浮き上がりがなく、強固な固定をするためには、両者の嵌め合い寸法を、強嵌合ではなく、要求される位置決め精度に応じた寸法に設定すると共に、フレキシブル基板と固定側部品との間に、例えば熱硬化性を有する接着剤を介在させ、この接着剤により両者を固着する方法が採られる。

液晶表示素子の場合は、液晶表示素子が固定されるヒートシンクとフレキシブル基板とを周知の方法で位置決めすると共に、両者の間に熱硬化性接着剤を配して加熱硬化させ、これらヒートシンクとフレキシブル基板とを固着する。
この場合の接着剤の硬化工程においては、両者を良好に密着させるため、専用の治具を用いてフレキシブル基板を相手部品に押しつけながら硬化炉に投入しなければならない。
従って、製造する素子の数だけ専用治具が必要となり、設備費用がかさみ、治具をセットする工数が大幅に増加するという課題があった。

一般に、熱硬化性の接着剤は、硬化後の接着強度や耐熱性に優れるので、発熱が比較的大きい液晶表示素子へのフレキシブル基板の固定には好適である。
一方、この熱硬化性の接着剤の替わりに２液硬化性接着剤を用いることもできるが、この場合も、接着剤が２液の反応により硬化するまでの間、治具で押しつけていなければならず、熱硬化性の場合と同様の課題が生じる。

また、フレキシブル基板を可動部材と接続する場合、例えば、光ディスク装置の光ピックアップに接続するような場合には、その動作に伴う力が常に固着部に加わるので引きはがしに対する接着力向上が望まれる。

さらに、近年、装置の小型化が強く要求されており、フレキシブル基板とこれを固着する相手部品との接触面積を広く取ることが難しいので、接着力の向上は特に望まれる。

そこで、本発明が解決しようとする課題は、多くの専用治具を用いる必要がなく、工数が大幅に増加することなく、高い固着力が得られ、信頼性が向上する、フレキシブル基板の固定構造を提供することにある。

また、このようなフレキシブル基板の固定構造を備えた液晶表示素子及び液晶表示素子の製造方法を提供することにある。

上記の課題を解決するために、本願発明は次の１）〜３）の手段を有する。
１） フレキシブル基板（３）の一面を基材（２）の一面（２ｃ１）に固定してなるフレキシブル基板の固定構造において、
前記基材（２）は、その前記一面（２ｃ１）に形成された突起（５）を有し、
前記フレキシブル基板（３）は、前記突起（５）と係合する係合部（３ｄ）を有し、
前記突起（５）は、前記係合部（３ｄ）に係合すると共に前記フレキシブル基板（３）の他面（３ｆ２）から突出しており、
前記フレキシブル基板（３）の一面（３ｆ１）と前記基材（２）の一面（２ｃ１）とは、両者の間に介在する第１の接着剤（３０）により固着されており、
前記フレキシブル基板（３）の他面（３ｆ２）と前記突起（５）の該他面（３ｆ２）から突出した部分とは、第２の接着剤（３１）により固着されて成ることを特徴とするフレキシブル基板の固定構造である。
２） 液晶表示素子本体（１）と、
この液晶表示素子本（１）が固定された基材（２）と、
前記液晶表示素子本体（１）に電気的に接続されると共に前記基材（２）に固定されたフレキシブル基板（３）と、を備えた液晶表示素子であって、
前記フレキシブル基板（３）の前記基材（２）への固定構造を１）に記載のフレキシブル基板の固定構造としたことを特徴とする液晶表示素子（５０）である。
３） ２）に記載の液晶表示素子（５０）を製造する液晶表示素子の製造方法において、
前記第２の接着剤（３１）を、光硬化性を有する接着剤とし、
前記第１の接着剤（３０）を、光硬化性以外の硬化システムを有する接着剤とし、
前記第２の接着剤（３１）を、前記第１の接着剤（３０）よりも先に硬化させることを特徴とする液晶表示素子（５０）の製造方法である。

本発明によれば、多くの専用治具を用いる必要がなく、工数が大幅に増加することなく、高い固着力が得られ、信頼性が向上するという効果を奏する。

本発明の実施の形態を、好ましい実施例により図１〜図４を用いて説明する。
図１は、本発明の液晶表示素子を示す平面図である。
図２は、本発明の液晶表示素子を示す図１におけるＳ１−Ｓ１断面図である。
図３は、本発明の液晶表示素子の要部を説明するための拡大断面図である。
図４は、本発明の液晶表示素子を説明する図１におけるＳ２−Ｓ２断面図である。

以下、本発明のフレキシブル基板の固定構造の実施例と、この固定構造の実施例を備えた本発明の液晶表示素子及びその製造方法の実施例を説明する。

この液晶表示素子５０は、反射型空間光変調素子〔例えば、Ｄ−ＩＬＡ（登録商標）素子〕である。

図１及び図２において、反射型空間光変調素子の素子本体（以下、単に素子本体とも称する）１は、図１の手前側に反射面１ａを有し基材となるヒートシンク２に設けられた段部２ａに収容されるように、紫外線硬化性接着剤２０（図４参照）により固着されている。
また、図４に示すように、素子本体１の底面１ｂとヒートシンク２との間には、熱伝導性に優れるゲル状のシリコンゴム２１が充填され、素子本体１で発生する熱を効率良くヒートシンク２に伝達させている。
このヒートシンク２はアルミニウムのダイカスト成形によりお形成され、その背面側には複数のフィン２ｂが形成されている。また、このヒートシンク２は、放熱部材であると共に、強度的に素子本体１を支える基材である。
図１において、ヒートシンク２には、これを他の部材に固定する際に利用する貫通孔２ｃや雌ねじ２ｄが複数形成されている。

素子本体１は、一側面１ｂ側に信号の入出力用の端子群１ｃを備えている。
一方、フレキシブル基板（以下、ＦＰＣとも称する）３はフィルム状のポリイミドで形成されており、その一端部３ａ側に形成されこの液晶表示素子５０を駆動する駆動回路（図示せず）と電気的に接続される第１の端子群３ａ１と、他端部３ｂ側に形成され素子本体１の端子群１ｃと電気的に接続するための第２の端子群３ｂ１と、これら第１及び第２の端子群３ａ１，３ｂ１とを電気的に連結するように形成された配線パターン３ｃとを有している。

ヒートシンク２には、このＦＰＣ３の他端部３ｂ側の外形に沿う形状の凹部２ｃが形成されており、この凹部２ｃにＦＰＣ３の他端部３ｂ側が収容されると共に、ＦＰＣ３の一方の面３ｆ１が接着剤３０（図３参照）により固着されている。
また、ＦＰＣ３の第２の端子群３ｂ１と素子本体１の端子群１ｃとはワイヤーボンディングにより電気的に接続され、この接続部近傍はポッティングされたアクリル系の保護樹脂４により保護されている（図２参照）。

次に、ヒートシンク２とＦＰＣ３との固着構造及び固着方法について詳述する。
ＦＰＣ３が収容される凹部２ｃにおける素子本体１と離れた位置、すなわち、ヒートシンク２の縁部近傍に、一対のピン５がダイカスト成形において一体的にボスとして設けられている。このピン５は、ヒートシンク２がダイカスト以外の例えば切削加工で形成される場合は、圧入等により設けられる。
また、このピン５の突出高さは、ＦＰＣ３の厚さよりも大きくなるように設定されており、先端部には面取り５ｍが施されている。

一方、ＦＰＣ３には、この一対のピン５の位置に対応しこのピン５が挿入される一対の孔３ｄが形成されている。
このようなＦＰＣ３は、ヒートシンク２に対して例えば以下の方法で固着される。

（１）凹部２ｃの底面２ｃ１における一対のピン５の周囲に、熱硬化性接着剤３０を塗布する（図３参照）。この塗布範囲は、ピン５の近傍に限らず、底面２ｃ１におけるＦＰＣ３と対向する範囲を最大として任意に設定することができる。
（２）ＦＰＣ３の孔３ｃにピン５が挿入されるようにＦＰＣ３を凹部２ｃに載置する。
（３）載置したＦＰＣ３を、図示しない押しつけ治具により底面２ｃ１側に押しつけながら、孔３ｃから突出したピン５を含むその近傍に紫外線硬化性接着剤３１を塗布する（図３参照）。
この紫外線硬化性接着剤３１は、ピン５の突出部から流れずにそのまわりに略山状に盛りつけられる程度の粘度を有するものを用いる。
（４）塗布した紫外線硬化性接着剤樹脂３１に対して、所定の積算光量の紫外線を照射し、硬化させる。硬化後、押しつけ治具を取り外す。
（５）所定温度の熱硬化炉中に所定時間投入し、熱硬化性接着剤３０を硬化させる。

以上の工程により、ＦＰＣ３は、その一面３ｆ１側がヒートシンク２の凹部２ｃと熱硬化性接着剤３０により固着されると共に、その他面３ｆ２側が紫外線硬化性接着剤３１によりピン５、すなわちヒートシンク２と固着される。

上述した固定構造における寸法例として以下に示す組み合わせがある。
ピン５の直径：φ１．０ｍｍ
孔３ｄの直径：φ１．４ｍｍ （ピン５との径方向クリアランス０．２ｍｍ）
ＦＰＣ３の厚さ：０．１５ｍｍ
熱硬化性接着剤３０の厚さ：０．３ｍｍ
ピン５の底面２ｃ１からの突出高さ：１．５ｍｍ
ピン５のＦＰＣ３の表面３ｆ２からの突出高さ：１．０５ｍｍ
紫外線硬化性樹脂３１の形状（図３参照）：最大径Ｗ＝φ３ｍｍ，高さｈ＝２．０ｍｍ である。もちろん、各数値はこれに限定されるものではない。
また、使用に適する各接着剤の粘度の例としては、熱硬化性接着剤については、４０ Ｐａ・ｓ、紫外線硬化性接着剤については、２０ Ｐａ・ｓである。
もちろんこの粘度に限定されるものではないが、紫外線硬化性接着剤については、上述したように、流れずにピン５を含んで略山状に盛りつけられる程度の粘度を有するものが好ましい。

上述した固定構造においては、ＦＰＣ３の両面が相手部品と接着剤によりそれぞれ固定されるので、極めて良好な接着強度が得られ、特に耐引きはがし性に優れる。
また、紫外線硬化性接着剤３１によるピン５との固着は、この接着剤３１がピン５やそのまわりに山状に盛りつけられているので、いわゆるリベット止めと同様の固着状態となり極めて高い固着強度が発揮される。
また、熱硬化性接着剤３０よりも先に紫外線硬化性接着剤３１を硬化させることで、硬化炉に投入する際には押しつけ治具が不要となり、大量生産時にも少ない治具で済み、また、製造する製品毎に都度治具をセットすることがないので工数も大幅に低減される。
さらに、紫外線硬化性接着剤と熱硬化性接着剤の２種類の接着剤を用いるということは、種類毎に異なる接着特性を互いに補完し合いより強固で信頼性の高い固着を可能とするものである。ここで、紫外線硬化性接着剤の硬化は、仮止めとしても機能するものでもあることは言うまでもない。

本発明の実施例は、上述した構成及び手順に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において変形例としてもよいのは言うまでもない。

ＦＰＣ３の位置決めをする固定部側の突起であるピン５は、実施例で説明したような丸ピン形状でなくても角ピン形状であってもよい。
また、この突起に係合するＦＰＣ３側の孔３ｄは、丸孔に限るものではなく、孔でなくＦＰＣ３の縁から切り込まれた切り欠きであってもよい。すなわり、突起に係合する係合部であればよい。

また、ＦＰＣ３を屈曲あるいは湾曲させて突起等に固定する構造でもよい。例えば、実施例において第２の端子群３ａ２と孔３ｄとの間に屈曲部または湾曲部を有するように固定する場合、あるいは、ヒートシンク以外の部材における任意の面に固定する場合であっても、上述した実施例を適用することができる。
その場合、屈曲や湾曲によりＦＰＣ３自体の反発が生じるが、先に紫外線硬化性接着剤３１を硬化させることでその反発力が抑えられ、押しつけ治具なしに熱硬化性接着剤３０を熱硬化させることができる。

また、熱硬化性接着剤の替わりに、他の硬化システムを有する接着剤を用いてもよい。
例えば、２液性硬化システムや嫌気性硬化システムで硬化する接着剤が使用できる。
いずれの場合も、これらの硬化システムで硬化する前に紫外線硬化性接着剤を硬化させることができるので、熱硬化性接着剤と同様に仮止め機能や高い固着強度が得られることは言うまでもない。

また、熱硬化性接着剤の替わりに、紫外線硬化性接着剤を用いてもよい。この場合、ＦＰＣは光透過性を有するポリイミドで形成されているものの配線パターンの部分は非透過性となるので、照射した紫外線が配線パターンの陰となる部分には充分に到達せず、高い接着強度を得ることは難しい。もちろん仮止め機能は充分に得ることができる。
従って、熱硬化性接着剤の替わりに紫外線硬化性接着剤を用いる場合は、熱硬化性や嫌気性を付与したタイプの紫外線硬化性接着剤を用いることが望ましい。
また、紫外線硬化性接着剤は、紫外線に限らず可視光で硬化する接着剤であってもよく、一般に光硬化性接着剤と称される接着剤を使用することができる。

上述した実施例は、反射型液晶表示素子におけるフレキシブル基板の固定構造ついて説明したが、もちろんこれに限るものではなく、フレキシブル基板を用いる装置や素子等におけるその固定構造であれば、いずれにも適用できるものである。

本発明の液晶表示素子を示す平面図である。 本発明の液晶表示素子を示す図１におけるＳ１−Ｓ１断面図である。 本発明の液晶表示素子の要部を説明するための拡大断面図である。 本発明の液晶表示素子を説明する図１におけるＳ２−Ｓ２断面図である。

符号の説明

１ 反射型空間光変調素子（液晶表示素子本体）
１ａ 反射面
１ｂ 一側面
１ｃ 端子群
２ ヒートシンク
２ａ 段部
２ｂ フィン
２ｃ 凹部
２ｃ１ 底面
３ フレキシブル基板（ＦＰＣ）
３ａ 一端部
３ａ１ 第１の端子群
３ｂ 他端部
３ｂ２ 第２の端子群
３ｃ 配線パターン
３ｄ 孔
３ｆ１ 一面
３ｆ２ 他面
４ 保護樹脂
５ ピン
５ｍ 面取り
２０ 紫外線硬化性接着剤
２１ シリコンゴム
３０ 熱硬化性接着剤
３１ 紫外線硬化性接着剤

Claims (3)

1. フレキシブル基板の一面を基材の一面に固定してなるフレキシブル基板の固定構造において、
   前記基材は、その前記一面に形成された突起を有し、
   前記フレキシブル基板は、前記突起と係合する係合部を有し、
   前記突起は、前記係合部に係合すると共に前記フレキシブル基板の他面から突出しており、
   前記フレキシブル基板の一面と前記基材の一面とは、両者の間に介在する第１の接着剤により固着されており、
   前記フレキシブル基板の他面と前記突起の該他面から突出した部分とは、第２の接着剤により固着されて成ることを特徴とするフレキシブル基板の固定構造。
2. 液晶表示素子本体と、
   この液晶表示素子本体が固定された基材と、
   前記液晶表示素子本体に電気的に接続されると共に前記基材に固定されたフレキシブル基板と、を備えた液晶表示素子であって、
   前記フレキシブル基板の前記基材への固定構造を請求項１記載のフレキシブル基板の固定構造としたことを特徴とする液晶表示素子。
3. 請求項２記載の液晶表示素子を製造する液晶表示素子の製造方法において、
   前記第２の接着剤を、光硬化性を有する接着剤とし、
   前記第１の接着剤を、光硬化性以外の硬化システムを有する接着剤とし、
   前記第２の接着剤を、前記第１の接着剤よりも先に硬化させることを特徴とする液晶表示素子の製造方法。

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