JP2007173706A - 表示装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 導電粒子が含有された異方性導電材を用いずに、ファインピッチであるパネル端子と回路基板の接続電極とを確実に接続することができ、接続信頼性の高い表示装置の製造方法を提供する。
【解決手段】 表示装置の製造方法において、表示パネル１の端子部４と回路基板８との間に導電粒子を含まない接着材９を配設する工程と、超音波振動子４５を有する圧着ヘッド４２を前記回路基板８に押し当て超音波振動させることにより、前記回路基板８に配設されている金属の接続電極と前記端子部に形成されている非金属のパネル端子とを密着させる工程と、前記回路基板８を前記端子部に前記接着材９により固定する工程とを含む。
【選択図】 図１

Description

本発明は、表示装置の製造方法に係り、特に、表示パネルの端子部に回路基板を固定する表示装置の製造方法に関する。

一般に、文字や図形などの各種の画像を表示する表示装置の一種として液晶表示装置が知られており、携帯電話やパーソナルコンピュータ等の表示装置として多く用いられている。このような液晶表示装置の表示部として２枚の基板の間に液晶が密封された液晶表示パネルが用いられている。

このような液晶表示パネルは、ガラス等からなる一対の透明基板を有し、前記両透明基板のうち一方の透明基板は、他方の透明基板に対して平面上大きく形成され、この大きく形成された部分は端子部とされている。また、前記一対の透明基板の相互に対向する面には、それぞれ透明電極が形成されており、前記端子部に前記透明電極が延設されてパネル端子が形成されている。

通常は、前記パネル端子に、フレキシブル配線基板、ＴＣＰ（Tape Carrier Package）、ＣＯＦ（Chip on Film）、ベアチップ等の回路基板の接続電極を異方性導電材を介して接続する方式が主流である。

そして、図２に示すように、液晶表示パネルのパネル端子２２は、前記端子部における前記パネル端子２２が形成されている部分に複数の導電粒子２３が含有されたＡＣＦ(Anisotropic Conductive Film)やＡＣＰ(Anisotropic Conductive Past)等の異方性導電材１０が配設され、前記異方性導電材１０を介して前記回路基板における接続電極２１が載置され、前記回路基板の反接続面側から圧着ヘッドで加熱および加圧されることにより、前記接続電極２１と接続されるようになっている。

そして、前記液晶表示パネルのパネル端子２２は、前記回路基板の接続電極２１と前記異方性導電材１０に含有された前記導電粒子２３を介して導通される。

前記液晶表示パネルのパネル端子と前記回路基板の接続電極とを接続する従来の圧着装置について説明する。例えば、この圧着装置は、液晶表示パネルの端子部を載置する第１載置台を有している。前記第１載置台の近傍には、前記液晶表示パネルの端子部以外の部位（以下、非端子部という。）を載置する第２載置台を有しており、この第２載置台の前記液晶表示パネルを載置する載置面は、全体が平面状に形成されている。

前記第１載置台の載置面に対向する位置には、前記液晶表示パネルのパネル端子と前記回路基板の接続電極とを熱圧着する際に、前記回路基板を液晶表示パネル側に押圧するための圧着ヘッドが設けられている。

そして、このような圧着装置を用いて液晶表示パネルのパネル端子と液晶駆動用の回路基板の接続電極との熱圧着を行う場合、まず、パネル端子が上面を向くように、第１載置台に液晶表示パネルの端子部を載置し、第２載置台に液晶表示パネルの非端子部を載置する。続いて前記パネル端子上に異方性導電材を貼り付ける。この状態で、前記パネル端子と前記接続電極との位置合わせを行って、前記端子部の上方に前記回路基板を載置する。そして、圧着ヘッドを回路基板の上方から当接させ、前記パネル端子と前記接続電極とを前記異方性導電材を介して熱圧着により電気的に接続させている（例えば、特許文献１参照）。

特開平８−２１１４０１号公報

ところで、近年の表示パネルのカラー化、高密度表示の要望に伴い、液晶表示パネルの端子部におけるパネル端子と回路基板の接続電極との接続間隔が狭くなっている。また、ファインピッチの場合は接続電極が小さくなる。この場合、接続電極上で接続に寄与する導電粒子数を確保するためには、上述の異方性導電材に含まれる導電粒子の粒子数を増やすことが考えられる。しかし、導電粒子の数を増やすと、パネル端子間の粒子の詰まり（導電粒子の数珠つながり）により、接続電極間及びパネル端子間の絶縁性が低下して、リークなどの不具合発生が懸念される。そのため、パネル端子ピッチは５０μｍが限界とされる。

一方で、フレキシブル配線基板の接続端子に、異方性導電材を用いないでＩＣチップの接続電極を接続する接続方法の１つとして、従来から、超音波振動によるＩＣチップの接続方法が知られている。この超音波振動によるＩＣチップの接続方法は、ＩＣチップにおけるＡｕなどの金属の接続電極と、フレキシブル配線基板における金属の接続端子との接触部に超音波振動エネルギを付与することにより、金属の接続電極と金属の接続端子の各々が接する金属表面の酸化膜を摩擦により除去し、新規の金属面同士を露出させ、発生する摩擦熱により金属原子の拡散を活性化させて接合させる接続方法である。しかし、上述の超音波振動によるＩＣチップの接続方法を、金属の接続電極と非金属の接続端子との接続に適用した場合、金属の接続電極と非金属の接続端子とは接合しない等の問題がある。

本発明は、このような問題点に鑑みてなされたもので、導電粒子が含有されたＡＣＦなどの異方性導電材を用いずに、ファインピッチである非金属のパネル端子と回路基板の金属の接続電極とを電気的に確実に接続することができ、接続信頼性の高い表示装置の製造方法を提供することを目的としている。

前述した目的を達成するため、請求項１に係る表示装置の製造方法の特徴は、表示パネルの端子部と回路基板との間に導電粒子を含まない接着材を配設する工程と、超音波振動子を有する圧着ヘッドを前記回路基板に押し当て超音波振動させることにより、前記回路基板に配設されている金属の接続電極と前記端子部に形成されている非金属のパネル端子とを密着させる工程と、前記回路基板を前記端子部に前記接着材により固定する工程とを含んでいる点にある。

そして、このように前記回路基板の接続電極を端子部のパネル端子に押し当てて超音波振動させることにより、前記接続電極を前記パネル端子に直接密着させることができ、前記接着材により前記回路基板を前記端子部に固定させるため、前記接続電極と前記パネル端子とを確実に接続することができる。

また、請求項２に係る表示装置の製造方法の特徴は、前記接続電極の表面に層厚２μｍ以上のＡｕメッキ層が形成されている点にある。

そして、このように接続電極の表面に２μｍ以上の膜厚の厚いＡｕメッキ層が形成されていることにより、前記接続電極と前記パネル端子とをより確実に密着させることができる。

また、請求項３に係る表示装置の製造方法の特徴は、前記接続電極の断面形状が蒲鉾型形状である点にある。

そして、このような構成を採用したことにより、前記回路基板の接続電極と前記パネル端子との超音波の印加による密着を効率よく行なうことができる。

また、請求項４に係る表示装置の製造方法の特徴は、前記超音波振動子の振動周波数を５０〜１８０ｋＨｚとする点にある。

そして、このような構成を採用したことにより、前記回路基板の接続電極と前記パネル端子とを密着させる部位への超音波の印加を効率よく行なうことができる。

また、請求項５に係る表示装置の製造方法の特徴は、前記圧着ヘッドは直方体形状とされ、前記超音波振動子は、該圧着ヘッドの対向する側面に対をなして配置されている点にある。

そして、このような構成を採用したことにより、前記圧着ヘッドに対する超音波振動の伝達を均一にすることができ、前記接続電極と前記パネル端子とを密着させる部位への超音波の印加を効率よく行なうことができる。

本発明の表示装置の製造方法によれば、導電粒子が含有された異方性導電材を用いずに、ファインピッチである非金属のパネル端子と回路基板の金属の接続電極とを電気的に確実に接続することができ、その状態を保持することができる。また、表示パネルと回路基板との接続信頼性の高い表示装置を得ることができる。

図１は、本発明に係る表示装置の製造方法の一実施形態を説明するために液晶表示パネルを例として示す図である。

この液晶表示パネル１は、ガラス等からなる一対の透明基板２、３を有し、一対の透明基板２，３間には液晶層が密封されている。前記両透明基板のうち一方の透明基板２は、他方の透明基板３に対して平面上大きく形成され、この大きく形成された部分は、端子部４とされている。また、前記一対の透明基板の相互に対向する面には、それぞれ透明電極５，６が形成されており、前記端子部４に前記透明電極５が延設されてパネル端子７が形成されている。このパネル端子７としては、ＩＴＯなどの透明な非金属の導電部材が用いられる。

端子部４には、回路基板８としてのフレキシブル配線基板が接続され、フレキシブル配線基板の金属の接続電極と前記パネル端子とが電気的に接続されている。さらに、前記接続電極と前記パネル端子との接続部の状態を保持するために、フレキシブル配線基板が端子部４に導電粒子を含まない接着材９で固定されている。通常は、前記接続電極と前記パネル端子との接続部およびその周辺が前記接着材９で固定保持されている。本実施形態の回路基板８は、フレキシブル配線基板を例示しているが、ＴＣＰ、ＣＯＦ、ベアチップであってもよい。

接着材９としては、ＡＣＦに用いられている熱硬化型のエポキシ系樹脂、アクリル系樹脂などが用いられる。紫外線硬化型樹脂を用いてもよい。硬化前の接着材の形態は、フィルム状、もしくはペースト状のものを用いる。前記接着材９は、前記接続電極と前記パネル端子とが密着する際に、圧着ヘッドからの加熱または紫外線照射により硬化される。

回路基板８の接続電極としては、その表面にＡｕメッキ層が形成された銅箔導体またはアルミニウム導体またはＮｉバンプ、およびＡｕバンプが用いられる。特に、Ａｕメッキ層は電解メッキ法で形成され、そのメッキ層の層厚は２μｍ以上であることが好ましい。メッキ層の材質としては、Ａｕ以外にＰｔを用いることができるが、Ａｕの方が安価である。

Ａｕなどの塑性変形がしやすく、表面に酸化膜が形成されず、良導体である金属を層厚２μｍ以上の厚層で接続電極の表面に形成することにより、スパッタ法で形成されたＩＴＯなどのパネル端子と接続電極とを密着させる際に、パネル端子表面の凹凸を吸収して密着させることができる。

また、接続電極の断面形状は、接着材の排除性を考慮して凸型、△型が用いられるが、特には、図３に示すうな蒲鉾型がよい。例えば、接続電極として銅箔を用いる場合、銅箔をエッチングによりパターン形成した後、フラッシングなどのドライエッチングで断面を蒲鉾型形状とする。蒲鉾型形状としては、半円形状のもの、接続電極の接続面が所定の曲率半径をもつ円弧状のものが含まれる。このような蒲鉾型形状の接続電極を用いると、パネル端子と密着する部位での接着材の排除が容易であると共に、加圧により密着面積が広がるなどの利点がある。

次に、本発明に係る表示装置の製造方法に使用される圧着装置について図４を用いて説明する。例えば、この圧着装置４１は、液晶表示パネル１の端子部４を載置する第１載置台４３と第１載置台４３の近傍に前記液晶表示パネルの端子部以外の部位（以下、非端子部という。）を載置する第２載置台４４を有しており、この第２載置台４４の前記液晶表示パネル１を載置する載置面は、全体が平面状に形成されている。

前記第１載置台の載置面に対向する位置には、前記液晶表示パネル１のパネル端子と前記回路基板の接続電極とを接続する際に、回路基板を液晶表示パネル側に押圧するための直方体状の圧着ヘッド４２が設けられている。さらに、圧着ヘッド４２の側面には、超音波振動子４５が備えられている。

超音波振動子を第１載置台に配置し、第１載置台を超音波振動させることにより、液晶表示パネルの端子部側より、パネル端子と接続電極とを密着させる部位に超音波振動のエネルギを付与することも考えられるが、液晶表示パネルの端子部を超音波振動させると、液晶表示パネルの非端子部にも超音波による振動が伝達され、液晶表示パネルの表示領域における不具合の発生（液晶層の厚みを制御するために透明基板間に配設されているスペーサが動く等）が懸念されるなどの理由により、超音波振動子４５は圧着ヘッド４２側に設ける。

特に、図５に示すように、圧着ヘッドの左右の両側面に対をなすように超音波振動子を配設すると、振動の均一性を高めることができる。さらに、それぞれの超音波振動子の振動を同期させ、振動の位相をπ／２ずらして振動させると効率よく圧着ヘッドを振動させることができる。

そして、このような圧着装置を用いて液晶表示パネル１の非金属のパネル端子と回路基板８の金属の接続電極との接続を行う場合、まず、第１載置台に液晶表示パネル１の端子部４を、第２載置台に非端子部を、パネル端子が上面を向くように載置する。続いて前記パネル端子上に接着材５１を配置する。この状態で、前記端子部４の上方に回路基板を待機させ、前記パネル端子と前記接続電極との位置合わせを行う。そして、所定温度の圧着ヘッドを回路基板８の反接続面に押し当てて、回路基板８の接続電極をパネル端子に押しつける。その際に、圧着ヘッドを水平方向に超音波振動させることにより、接続電極のＡｕメッキ層が変形してパネル端子に密着し、接続電極とパネル端子とを電気的に接続させる。さらに、前記接着材により接続電極とパネル端子とが離間しないように固定保持されるので、高い接続信頼性が得られる。

本実施形態において、図５に示すように、圧着ヘッドの左右側面に超音波振動子を配設して振動させる場合、超音波振動の振幅は、パネル端子幅の１／１０程度とするとよく、超音波振動子の振動周波数を５０〜１８０ｋＨｚとする。このことにより、例えば、パネル端子幅が２５μｍの場合、超音波振動の振幅を±１．２５μｍ以下とすることができる。

また、圧着ヘッドを前記パネル端子の延在方向に超音波振動させてもよく、その場合は、圧着ヘッドの長辺の両側面に超音波振動子を複数配設すればよい。さらにファインピッチな接続電極およびパネル端子への対応が可能となる。

この超音波振動による回路基板の接続方法は、先ず、表示パネルの端子部と回路基板との間に導電粒子を含まない接着材を配設する。次に、回路基板におけるＡｕメッキ層を表面に有する接続電極を所定の温度と圧力により、端子部のパネル端子に押し当てる。次に、接続電極とパネル端子とを密着させる部位に超音波振動エネルギを付与し、摩擦熱を発生させることにより、接続電極のＡｕメッキ層を変形させてパネル端子に密着させる。このとき、接続電極が蒲鉾型形状であれば、パネル端子上の接着材を排除しやすいとともに、パネル端子との密着面積を確保しやすい。接着材により回路基板を表示パネルの端子部に固定して接続電極とパネル端子との接続部を保持させる。

ＩＴＯで形成された非金属のパネル端子（以下、ＩＴＯ端子という。）を備えた液晶表示パネルの端子部に、フレキシブル配線基板の接続電極を実装する場合について説明する。

フレキシブル配線基板の接続電極は、断面形状が蒲鉾型形状であり、銅箔導体の表面に層厚０．５μｍのＮｉメッキ層が形成され、その上に層厚２μｍのＡｕメッキ層が形成されているものを用いる。前記ＩＴＯ端子および前記接続電極は、いずれも３０μｍピッチのものを用いる。

左右の両側面に対をなすように超音波振動子が配設された直方体形状の圧着ヘッドを備えた圧着装置を用い、液晶表示パネルの端子部を前記圧着装置の第１載置台に載置する。次に、フィルム状の熱硬化型エポキシ樹脂を接着材として端子部のＩＴＯ端子上に貼着する。そして、ＩＴＯ端子と接続電極を、それぞれが対向するように位置合わせして、接着材上にフレキシブル配線基板を仮固定する。

次に、圧着ヘッドを所定温度１８０℃でフレキシブル配線基板に当接させ、圧力３ＭＰａでフレキシブル配線基板の接続電極を加圧する。このとき圧着ヘッドを振動周波数８０ｋＨｚで超音波振動させて、ＩＴＯ端子と接続電極で挟まれている接着材の一部を超音波振動により排除し、接続電極のＡｕメッキ層を超音波振動の摩擦熱等により変形させて接続電極とＩＴＯ端子とを密着させる。そして、圧着ヘッドで加熱して接着材を硬化させる。

この結果、３０μｍピッチのＩＴＯ端子の液晶表示パネルとフレキシブル配線基板との良好な接続状態の液晶表示装置を得ることができた。

なお、本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、必要に応じて種々の変更が可能である。例えば、本実施形態においては、表示パネルの端子部上に可撓性を有するフレキシブル配線基板が実装される表示装置の製造方法を示したが、ベアチップを表示パネルの端子部に実装するＣＯＧ方式の表示装置の製造方法に適用してもよい。また、表示装置として液晶表示装置を例示したが、有機ＥＬ表示装置に適用してもよい。

本発明に係る表示装置の製造方法の一実施形態を説明するために液晶表示パネルを例とした説明図 従来の表示パネルと回路基板との接続構造を示す説明図 図１に示す液晶表示パネルの端子部と回路基板との接続構造を示す部分拡大説明図 本発明に係る表示装置の製造方法に使用される圧着装置の構成を示す側面説明図 図４に示す圧着装置を用いて液晶表示パネルの端子部に回路基板を接続する方法を示す説明図

符号の説明

１ 液晶表示パネル
２，３ 透明基板
４ 端子部
５，６ 透明電極
７，２２，３２ パネル電極
８ 回路基板
９，３５，５１ 接着材
１０ ＡＣＦ
２１，３３ 接続電極
２３ 導電粒子
３４ Ａｕメッキ層
４１ 圧着装置
４２ 圧着ヘッド
４３ 第１載置台
４４ 第２載置台
４５ 超音波振動子

Claims (5)

1. 表示パネルの端子部と回路基板との間に導電粒子を含まない接着材を配設する工程と、超音波振動子を有する圧着ヘッドを前記回路基板に押し当て超音波振動させることにより、前記回路基板に配設されている金属の接続電極と前記端子部に形成されている非金属のパネル端子とを密着させる工程と、前記回路基板を前記端子部に前記接着材により固定する工程とを含むことを特徴とする表示装置の製造方法。
2. 前記接続電極の表面に層厚２μｍ以上のＡｕメッキ層が形成されている請求項１に記載の表示装置の製造方法。
3. 前記接続電極の断面形状が蒲鉾型形状である請求項１または２に記載の表示装置の製造方法。
4. 前記超音波振動子の振動周波数は、５０〜１８０ｋＨｚである請求項１乃至３のいずれか１項に記載の表示装置の製造方法。
5. 前記圧着ヘッドは直方体形状とされ、前記超音波振動子は、該圧着ヘッドの対向する側面に対をなして配置されている請求項１乃至４のいずれか１項に記載の表示装置の製造方法。