JP2009192835A - 電気光学装置および電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】電気光学装置の特性を向上させ、また、その生産性を向上させる。
【解決手段】本発明に係る電気光学装置は、フレキシブル基板(S1)上に形成され、複数の画素および配線(SL,GL)を有する表示部と、駆動回路が形成された回路基板(S2)と、前記表示部と回路基板とを接続する接続部(1b)と、を有し、前記接続部は、前記フレキシブル基板の一部として構成されている。かかる構成によれば、フレキシブル基板の一部として構成され、フレキシブル基板と一体となった上記接続部により、フレキシブル基板と回路基板とを接続することができ、ＦＰＣなどのケーブルを不要とすることができる。また、フレキシブル基板とＦＰＣの熱圧着工程が不要となり、熱による装置の特性劣化を防止することができる。また、その生産性を向上させることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、電気光学装置、特に、フレキシブル基板を用いた電気光学装置等に関する。

近年、ＴＦＴ（thin film transistor、薄膜トランジスタ）用の半導体材料として、有機半導体材料が注目を集めている。有機半導体材料を用いた場合、(1)無機半導体に比べて極めて低温プロセスが適用できるため、プラスチック基板やフィルムを用いることができる。よって、フレキシブルで軽量、かつ壊れにくい素子を作製することができる。また、(2)溶液の塗布や印刷法と言った簡便な方法を用いることができ、短時間での素子作製が可能である。よって、プロセスコスト、装置コストを低く抑える事が可能である。さらに、(3)材料の選択範囲が広がり、材料の分子構造を変化させることにより容易に材料特性、素子特性を変化させることが可能である、などの利点がある。

そこで、この有機トランジスタを用いて液晶ディスプレイや有機ＥＬ（Electro-Luminescence）ディスプレイ、電子ペーパー等の表示装置を作成する技術の研究が盛んに行われている。

例えば、下記特許文献１には、有機トランジスタに接続される配線の高精細化を実現すると共に、インクジェット法を用いることにより安価、低温、低エネルギで電気光学装置用基板を製造する技術が開示されている。
特開２００５−２１５６１６号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載の技術では、電気光学装置用基板（１０）と、電気光学装置用基板（１０）の有機トランジスタ（１０ａ）を駆動するためのドライバ回路（集積回路）とをフレキシブルプリント基板（５０）を介して接続している。

よって、追って詳細に説明するように、電気光学装置用基板（１０）と、フレキシブルプリント基板（５０）との貼り合わせ工程が必要になり、製造工程が煩雑化する。さらに、この工程は、ＡＣＦ（異方導電フィルム）もしくはＡＣＰ（異方導電ペースト）を挟んだ熱圧着により行われるが、熱による導通不良や基板の歪みなどが生じ、装置の特性が劣化しやすい。

そこで、本発明に係る具体的態様は、シンプルな構成の電気光学装置を提供することを目的の一つとする。また、電気光学装置の特性を向上させることを目的の一つとする。また、その生産性を向上させることを目的の一つとする。

本発明に係る電気光学装置は、フレキシブル基板上に形成され、複数の画素および配線を有する表示部と、駆動回路が形成された回路基板と、前記表示部と回路基板とを接続する接続部と、を有し、前記接続部は、前記フレキシブル基板の一部として構成されている。

かかる構成によれば、フレキシブル基板の一部として構成され、フレキシブル基板と一体となった上記接続部により、フレキシブル基板と回路基板とを接続することができ、ＦＰＣ（Flexible Printed Circuit）などのケーブルを不要とすることができる。よって、電気光学装置の構成をシンプルにすることができる。また、フレキシブル基板とＦＰＣの熱圧着工程が不要となり、熱による装置の特性劣化を防止することができる。また、その生産性を向上させることができる。

例えば、前記接続部の端部には、前記回路基板と接続するための複数の電極パッドが設けられ、前記複数の電極パッドは、前記表示領域に形成された複数の配線と同一材料層よりなる。このように、複数の電極パッドを設け、複数の配線と同一材料層で構成してもよい。この場合、これらを同一工程で形成することができる。

例えば、前記電極パッドには、メッキ層が形成されている。前記メッキ層は、金、銀、銅、ニッケル、錫、鉛、もしくはこれらの合金層を有する。このように、電極パッドにメッキ層を設けてもよい。

例えば、前記接続部の前記電極パッドを有する面と逆側の面に、補強膜を有する。この補強膜としては、例えばガラスエポキシ、コンポジット、紙フェノール、アルミニウム、ＳＵＳ（ステンレススチール、鉄合金）、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）等を用いる事ができる。かかる構成によれば、補強膜によりコネクタと電極パッドの接続が良好となる。

例えば、前記表示部は、前記フレキシブル基板上に形成された第１電極と、前記第１電極上に形成された電気泳動層と、前記電気泳動層上に形成された第２電極とを有する。このように、電気泳動層を用いた電気光学装置とすることができる。

本発明に係る電子機器は、上記電気光学装置が組み込まれたことを特徴とする。かかる構成によれば、電子機器の特性を向上させることができる。

本発明に係る電子機器は、屈曲部を有し、上記電気光学装置が組み込まれた電子機器であって、前記接続部が前記屈曲部に対応するよう電気光学装置が組み込まれている。かかる構成によれば、電子機器の特性を向上させることができる。特に、ＦＰＣを用いずとも上記接続部により柔軟性が確保されているため、電子機器の屈曲部を容易に屈曲させることができる。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら詳細に説明する。なお、同一の機能を有するものには同一もしくは関連の符号を付し、その繰り返しの説明を省略する。

＜実施の形態１＞
図１および図２は、本実施の形態の電気光学装置に用いられる基板の構成を示す平面図および回路図である。図３は、本実施の形態の効果を説明するための比較例を示す平面図である。

図１に示すように、基板（アクティブマトリクス基板）Ｓ１は、表示部（表示領域）１ａ内にｙ方向に配置された複数のソース線ＳＬと、ｘ方向に配置された複数のゲート線ＧＬとを有する。また、図２に示すように、各画素は、ソース線ＳＬとゲート線ＧＬとの交点に、マトリクス状に複数配置される。この画素は、画素電極(第１電極）ＰＥおよび薄膜トランジスタＴを有している。なお、ここでは、表示部１ａは、アレイ部１ｄと、引き回し配線１ｃの形成部とを有するものとする(図１)。

例えば、ソース線ＳＬは、Ｘドライバにより駆動され、また、ゲート線ＧＬは、Ｙドライバにより駆動される。このようなＸドライバやＹドライバなどの表示装置を駆動させるために必要な回路は、駆動回路と呼ばれ、ＩＣチップなどの別部材により構成される。この駆動回路が形成された（実装された）回路基板をＳ２で示す（図１）。

ここで本実施の形態においては、基板Ｓ１は、フレキシブル基板で構成されている。フレキシブル基板は、例えば、絶縁性の樹脂材料などを用いて構成されている。また、複数のソース線ＳＬおよびゲート線ＧＬは、接続部（接続領域、配線部）１ｂまで引き回され、引き回された配線の表面が、接続部１ｂの端部において複数の電極パッドＰとして露出している。なお、図１中の引き回し配線１ｃによって、各配線（ＳＬ、ＧＬ）が、接続部１ｂの電極パッドＰと接続されている。

一方、回路基板Ｓ２には、コネクタ（コネクタ部材、ソケット）Ｃが接続されており、このソケットＣに上記接続部１ｂが挿入される。これにより、回路基板Ｓ２中の駆動回路と、上記電極パッドＰが接続される。

コネクタＣの構造に特に限定はないが、挿入口から延在する空洞を有し、例えば、空洞の天井面には、上記複数のパッド電極Ｐに対応する内部電極２１が設けられ、この内部電極２１は、コネクタＣの壁面を通過し、外部電極２３と接続している。外部電極２３は、回路基板Ｓ２上の配線と接続するよう半田付けなどにより固定されている。

このように、本実施の形態においては、フレキシブル基板である基板Ｓ１の柔軟性を利用し、当該基板の一部として表示領域１ａとがる接続部１ｂを設け、当該接続部１ｂを回路基板Ｓ２側のコネクタＣと直接接続することとしたので、ＦＰＣなどの他のケーブルを不要とすることができる。よって、電気光学装置の構成をシンプルにすることができる。

これに対し、図３に示すように、ＦＰＣ３０を用いて基板Ｓ１と回路基板Ｓ２側のコネクタＣとを接続した場合、ＦＰＣ３０の端子と、基板Ｓ１側の端子Ｐとの貼り合せ工程において、熱圧着の熱による導通不良や基板の歪みなどが生じやすい。

これに対し、本実施の形態においては、上記不具合を回避し、歩留まりの向上を図ることができる。また、部品点数や貼り合わせ工程の削減によりコストダウンを図れ、スループットを向上させることができる。

＜実施の形態２＞
図１においては、回路基板Ｓ２側のコネクタＣを１つとしたが、図４に示すように、ソース線ＳＬと接続されるコネクタＣ１と、ゲート線ＧＬと接続されるコネクタＣ２とを分けてもよい。図４は、本実施の形態の電気光学装置に用いられる基板の構成を示す平面図である。なお、図４において、コネクタＣ１、Ｃ２の内部電極２１および外部電極２３の表示は省略されている。また、図１と同一の機能を有するものには同一もしくは関連の符号を付し、その繰り返しの説明を省略する。

（アクティブマトリクス基板の製造工程）
次いで、本実施の形態の電気光学装置に用いられる基板の製造工程を説明しつつ、その構成をより明確にする。図５〜図９は、本実施の形態の電気光学装置に用いられる基板の製造工程を示す平面図又は断面図である。なお、各図の（Ａ）は、基板全体の平面図であり、（Ｂ）は、画素部の拡大平面図、（Ｃ）は、画素部のＣ−Ｃ部の断面図である。

図５に示すように、例えば、ポリイミド樹脂などからなる基板（フレキシブル基板）Ｓ１を準備し、略矩形の領域から２箇所の接続部１ｂが突出した形状に加工する。次いで、基板Ｓ１の表面の脱脂処理を行う。例えば、イソプロピルアルコール溶媒にフレキシブル基板Ｓ１を浸漬し、５分間の超音波洗浄を行い、乾燥処理を行う。

次いで、図６（Ａ）に示すように、ｙ方向に延在するソース線ＳＬを形成する。この際、図６（Ｂ）および(Ｃ)に示すように、ソース線ＳＬと接続されるソース領域Ｓおよびこのソース領域Ｓと一定の距離離間して配置される画素電極（ドレイン領域Ｄ）ＰＥも形成する。

具体的には、例えば、抵抗加熱式蒸着機に、上記基板Ｓ１をセットし、成膜室を１０〜４Ｐａ程度まで真空排気する。この後、導電性膜として金(Ａｕ)膜を２００ｎｍ程度蒸着した後、フォトリソグラフィ法を用いてパターニングを行い、ｙ方向に延在するソース線ＳＬ、ソース領域Ｓおよび画素電極ＰＥを形成する。この際、引き回し配線１ｃおよび電極パッドＰもパターニングする（図６（Ａ））。

次いで、酸素プラズマによる基板Ｓ１の表面の清浄化を行う。例えば、プラズマ処理装置を用い、パワー２００Ｗ、酸素流量１００ｓｃｃｍ、アルゴン流量１００ｓｃｃｍの条件下で５分程度の酸素プラズマ処理を行う。

次いで、図７（Ｂ）および（Ｃ）に示すように、各画素におけるソース領域Ｓと画素電極ＰＥとの間（チャネル領域）に有機半導体膜３を形成する。図７（Ｂ）においては、破線領域が、有機半導体膜３の形成領域である。例えば、有機半導体材料として、Ｆ８Ｔ２（ポリフルオレン-ビチオフェン共重合体）を０．５Ｗｔ％の濃度でキシレンに溶解させた塗布溶液を調整し、この溶液をインクジェット塗布装置を用いて上記領域（チャネル領域）に塗布する。次いで、あらかじめ１００℃に加熱しておいた乾燥オーブン内で１０分程度乾燥し、溶媒のキシレンを除去し、有機半導体膜３を形成する。

次いで、図８（Ｃ）に示すように、有機半導体膜３上に、ゲート絶縁膜５を形成する。例えば、絶縁膜材料としてポリイミド溶液を準備し、インクジェット法を用いて基板Ｓ１上に塗布する。この際、表示領域上にのみ塗布を行い、接続部１ｂ上への塗布は行わない。従って、接続部１ｂにおいては、電極パッドＰが露出したままの状態となる。次いで、基板Ｓ１をホットプレート上に搭載し、６０℃で、１時間程度の加熱を行い、上記溶液の溶媒を揮発させ、膜厚１μｍ程度のゲート絶縁膜５を形成する。

次いで、チャネル領域上にゲート絶縁膜５を介してゲート電極Ｇを形成する（図８（Ｂ）、（Ｃ））。この際、ゲート電極Ｇと接続されｘ方向に延在するゲート線ＧＬも形成する（図８（Ａ））。

具体的には、例えば、銀微粒子の水分散液をインクジェット塗布装置によりゲート電極Ｇおよびゲート線ＧＬのパターン状に塗布した後、ホットプレート上で８０℃、３０分程度の乾燥処理を行う。この際、引き回し配線１ｃおよび電極パッドＰも同様に形成する。

次いで、２箇所の接続部１ｂの電極パッドＰ上にメッキ膜（図示せず）を形成する。例えば、ニッケル金メッキ膜を無電解メッキ法を用いて２０μｍ程度形成する。メッキ材料としては、この他、金、銀、銅、ニッケル、錫、鉛、もしくはこれらの合金層を用いてもよい。

次いで、２箇所の接続部１ｂの裏面に補強用フィルム（補強膜）を貼り付ける。この補強用フィルムは、例えば、ガラスエポキシ、コンポジット、紙フェノール、アルミニウム、ＳＵＳ（ステンレススチール、鉄合金）、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）等の材料よりなり、５０〜３００μｍ程度の膜厚である。このフィルムにより、電極パッドＰとコネクタＣの内部電極との接触性が良くなる。

(電気泳動装置の製造工程）
この後、図９に示すように、基板Ｓ１上の表示領域上に対向電極（第２電極）３３および電気泳動カプセル層(電気泳動層）３１が形成された電気泳動シートＳ３をラミネートする。

次いで、基板回路Ｓ２のコネクタＣ１、Ｃ２に接続部１ｂを挿入し、接続する（図４参照）。以上の工程により、電気泳動ディスプレイ（電気泳動装置）が完成する。

このように、本実施の形態においても、ＦＰＣなどの他のケーブルを不要とすることができる。また、ＦＰＣの端子と、アクティブマトリクス基板Ｓ１側の端子との貼り合せ工程を省略でき、スループットを向上させることができる等、実施の形態１と同様の効果を奏する。また、上記製造工程によれば、フレキシブル基板１の接続部１ｂに、ゲート線ＧＬやソース線ＳＬの形成工程において電極パッドＰを形成することができ、簡易な工程でＦＰＣの代替部を形成することができる。

なお、実施の形態１の基板（図１）においても、引き回し配線１ｃのパターンが異なるだけで、本実施の形態と同様の工程で基板を形成することができる。

＜電子機器＞
上記電気泳動装置は、各種電子機器に組み込むことができる。

（電子ペーパー）
例えば、上記電気泳動装置を電子ペーパーに適用することができる。図１０は、電子機器の一例である電子ペーパーを示す斜視図である。

図１０に示す電子ペーパー１０００は、紙と同様の質感および柔軟性を有するリライタブルシートで構成される本体１００１と、表示ユニット１００２とを備えている。このような電子ペーパー１０００では、表示ユニット１００２が、前述したような電気泳動装置で構成されている。

なお、上記実施の形態においては、上記電気泳動装置を例に説明したが、この他、液晶装置や有機ＥＬ（Electro-Luminescence）装置などの各種電気光学装置（表示装置）にも適用可能である。

（他の電子機器）
上記各種電気光学装置を有する電子機器の例として、図１１および図１２に示すものが挙げられる。

図１１は、電子機器の一例である携帯電話機を示す斜視図である。この携帯電話機１１００は、表示部１１０１を備え、当該表示部に、上記電気光学装置を組み込むことができる。また、当該携帯電話機１１００は、屈曲部（折り曲げ部）を有しており、この部分に上記接続部１ｂが対応するように上記電気光学装置を組み込むことで、ＦＰＣを用いずとも上記接続部により携帯電話機を容易に折りたたむことができる。

図１２は、電子機器の一例である携帯型情報処理装置を示す斜視図である。この携帯型情報処理装置１２００は、キーボード等の入力部１２０１、演算手段や記憶手段などが格納された本体部１２０２、及び表示部１２０３を備えている。当該表示部に、上記電気光学装置を組み込むことができる。また、携帯型情報処理装置１２００は、屈曲部（折り曲げ部）を有しており、この部分に上記接続部１ｂが対応するように上記表示装置を組み込むことで、ＦＰＣを用いずとも上記接続部により装置を容易に折りたたむことができる。

この他、例えば、テレビ、ビューファインダ型、モニタ直視型のビデオテープレコーダ、カーナビゲーション装置、ページャ、電子手帳、電卓、電子新聞、ワードプロセッサ、パーソナルコンピュータ、ワークステーション、テレビ電話、ＰＯＳ端末、タッチパネルを備えた機器等にも適用できる。これらの各種電子機器の表示部や駆動回路部に、上記電気光学装置を組み込むことができる。

なお、上記実施の形態を通じて説明された実施例や応用例は、用途に応じて適宜に組み合わせて、又は変更若しくは改良を加えて用いることができ、本発明は上述した実施の形態の記載に限定されるものではない。

実施の形態１の電気光学装置に用いられる基板の構成を示す平面図である。 実施の形態１の電気光学装置に用いられる基板の構成を示す回路図である。 実施の形態１の効果を説明するための比較例を示す平面図である。 実施の形態２の電気光学装置に用いられる基板の構成を示す平面図である。 実施の形態２の電気光学装置に用いられる基板の製造工程を示す平面図である。 実施の形態２の電気光学装置に用いられる基板の製造工程を示す平面図および断面図である。 実施の形態２の電気光学装置に用いられる基板の製造工程を示す平面図および断面図である。 実施の形態２の電気光学装置に用いられる基板の製造工程を示す平面図および断面図である。 実施の形態２の電気光学装置に用いられる基板の製造工程を示す断面図である。 電子機器の一例である電子ペーパーを示す斜視図である。 電子機器の一例である携帯電話機を示す斜視図である。 電子機器の一例である携帯型情報処理装置を示す斜視図である

符号の説明

１ａ…表示部（表示領域）、１ｂ…接続部、１ｃ…引き回し配線、１ｄ…アレイ部、３…有機半導体膜、５…ゲート絶縁膜、２１…内部電極、２３…外部電極、３０…ＦＰＣ、３１…電気泳動カプセル層、３３…対向電極、１０００…電子ペーパー、１００１…本体、１００２…表示ユニット、１１００…携帯電話機、１１０１…表示部、１２００…携帯型情報処理装置、１２０１…入力部、１２０２…本体部、１２０３…表示部、Ｃ、Ｃ１、Ｃ２…コネクタ、Ｄ…ドレイン領域、Ｇ…ゲート電極、ＧＬ…ゲート線、Ｐ…パッド電極（端子）、ＰＥ…画素電極、Ｓ…ソース領域、ＳＬ…ソース線、Ｓ１…基板、Ｓ２…回路基板、Ｓ３…電気泳動シート、Ｔ…薄膜トランジスタ

Claims (8)

1. フレキシブル基板上に形成され、複数の画素および配線を有する表示部と、
   駆動回路が形成された回路基板と、
   前記表示部と回路基板とを接続する接続部と、を有し、
   前記接続部は、前記フレキシブル基板の一部として構成されていることを特徴とする電気光学装置。
2. 前記接続部の端部には、前記回路基板と接続するための複数の電極パッドが設けられ、
   前記複数の電極パッドは、前記表示領域に形成された複数の配線と同一材料層よりなることを特徴とする請求項１記載の電気光学装置。
3. 前記電極パッドには、メッキ層が形成されていることを特徴とする請求項２記載の電気光学装置。
4. 前記メッキ層は、金、銀、銅、ニッケル、錫、鉛、もしくはこれらの合金層を有することを特徴とする請求項３記載の電気光学装置。
5. 前記接続部の前記電極パッドを有する面と逆側の面に、補強膜を有することを特徴とする請求項２記載の電気光学装置。
6. 前記表示部は、前記フレキシブル基板上に形成された第１電極と、前記第１電極上に形成された電気泳動層と、前記電気泳動層上に形成された第２電極とを有することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項記載の電気光学装置。
7. 請求項１乃至６のいずれか一項記載の電気光学装置が組み込まれたことを特徴とする電子機器。
8. 屈曲部を有し、請求項１乃至６のいずれか一項記載の電気光学装置が組み込まれた電子機器であって、
   前記接続部が前記屈曲部に対応するよう電気光学装置が組み込まれていることを特徴とする電子機器。

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