JP2011113031A - 画像表示素子及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】画像表示素子の配線接続部における温度上昇とそれに伴う接続抵抗の上昇を抑え，安定した配線接続によって配線接続部の信頼性を向上させる画像表示素子及びその製造方法を提供する。
【解決手段】裏面基板２は隣り合う複数の画素列の間で電極に繋がる電極端子４が露出するように分割されると共に，この分割部分に前面基板１との対向面の裏側（裏面側）にある上部が底部より幅広の形状を有するように二つの加工面２ｂ，２ｃにより構成される溝部３が形成され，信号用金属配線５ａが溝部３の一方の加工面２ｂに沿って溝部３に露出した電極端子４に接続されるように形成されると共に，信号用金属配線５ａが防湿性コート剤７によって覆われた画像表示素子において，裏面基板２の前面基板１との対向面の裏側（裏面側）に放熱用部材５ｂを設けた。
【選択図】図１

Description

本発明は，例えば，液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）パネル，プラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ），エレクトロルミネッセント（ＥＬ）ディスプレイパネル等を多数配列して構成する大型ディスプレイに用いる画像表示素子及びその製造方法に関するものである。

大型ディスプレイは，近年，ＬＥＤ(発光ダイオード)を多数配列して大型化する方式が主流になっている。このようなＬＥＤ方式の大型ディスプレイでは，高解像度化に伴ってＬＥＤの配列密度が高くなり，コストが高くなる。一方，低価格で大型ディスプレイを実現するためには，画像表示素子（又は，表示ユニット）としての平面ディスプレイ（例えば，ＬＣＤパネル，ＰＤＰ，ＥＬディスプレイパネル等）をマトリクス状に複数枚配列する方式が有効である。

このような大型ディスプレイを構成する従来の画像表示素子は，ガラス板等からなる前面基板と裏面基板とを有する。（特許文献１）
前面基板と裏面基板とは，所定の間隔をあけて対向させ，その間に，複数の画素と，それらを制御するための複数の電極とを配置し，さらに発光層あるいは液晶層を形成して，周囲を封止部で封止している。
複数の電極には，駆動制御回路から走査信号とデータ信号を含む制御信号が印加されるが，これらの電極に制御信号を印加するための配線接続方式には，画像表示素子の周囲，すなわち隣接する画像表示素子の継ぎ目部に段差部を設け，この段差部の電極端子に配線を接続する端面配線接続方式（特許文献１の図３）と，裏面基板を分割して中央部に溝部を設け，その溝部に設けられた電極端子に配線を設ける中央配線接続方式がある（特許文献１の図１）。

電極端子から配線を接続する方法としては，異方性導電膜を用いる方法や，ＡｇやＣｕやカーボン等を用いた導電ペーストが用いる方法がある。さらに，電極端子の接続部分では，水分や電界の影響によるパネル端子の腐食やイオンマイグレーション等の影響を防止するため，防湿性コート剤が塗布コーティングされる。
ここで，電流が多く流れる電極端子との配線接続部分では発熱が大きく，一般的な防湿性コート剤が0.1〜1.0W/mk程度と熱伝導率が低いために放熱性も悪く，配線接続部の信頼性を低下させる原因になっている。このような画像表示素子の発熱に対して，例えば，液晶パネルに接続された駆動ＩＣの放熱性改善による駆動安定のため，駆動ＩＣ上に放熱性に優れた黒鉛等の材料で作られた，柔軟性を有する保護パッドを配置している。(特許文献
２) また，ＬＥＤ素子を用いた画像表示素子では，発熱抑制のため，発生する熱を基盤
に設けたビアホールやパターンによって外部に逃がす，あるいは放熱性の高い構造物を伝って放熱させる構造を設けている。(特許文献３，４)

特開２００８−１９１５０２号公報 特開２００７−１１２６５号公報 特開２００９−９４０１７号公報 特開２００９−１１７５３６号公報

このように従来の画像表示素子においては，腐食防止やイオンマイグレーション抑制のため，パネルの配線と外部の回路を接続する配線接続部分は，絶縁性で防湿性が高いコート剤によりコーティングしている。しかしながら，防湿性コート剤は熱伝導性が低く，特に電流が多く流れる配線接続部付近で発生する熱が放熱されず，配線接続部の信頼性を損ねてしまう問題があった。

本発明は，のような問題点を解決するためになされたものであり，画像表示素子の配線接続部における温度上昇とそれに伴う接続抵抗の上昇を抑え，安定した配線接続によって配線接続部の信頼性を向上させる画像表示素子及びその製造方法を提供することを目的としている。

本発明の画像表示素子は，前面基板と，この前面基板に対向する裏面基板と，前記前面基板と前記裏面基板との間にマトリクス状に配置されて表示又は非表示の状態が選択される複数の画素と，これらの画素を制御する複数の電極とを有し，前記前面基板と前記裏面基板が画素及び電極を挟んで貼り合わされて構成され，前記電極が信号用金属配線を介して駆動制御回路に接続され，前記裏面基板は隣り合う複数の画素列の間で前記電極に繋がる電極端子が露出するように分割されると共に，この分割部分に前記前面基板との対向面の裏側（裏面側）にある上部が底部より幅広の形状を有するように二つの加工面により構成される溝部が形成され，信号用金属配線が前記溝部の一方の加工面に沿って前記溝部に露出した電極端子に接続されるように形成されると共に，前記信号用金属配線が防湿性コート剤によって覆われた画像表示素子において，前記裏面基板の前記前面基板との対向面の裏側（裏面側）に放熱用部材を設けたものである。

また，本発明の画像表示素子の製造方法は，前面基板と裏面基板との間にマトリクス状に配置されて表示又は非表示の状態が選択される複数の画素と，これらの画素を制御する複数の電極とを挟んで，前記前面基板と前記裏面基板とを貼り合わせる第１の工程と，前記裏面基板を，隣り合う前記画素列の間で前記電極に繋がる電極端子が露出するように分割すると共に，この分割部分に前記前面基板との対向面の裏側（裏面側）にある上部が底部より幅広の形状を有するように二つの加工面により溝部を形成する第２の工程と，前記裏面基板の裏面に，前記二つの加工面のうちの一方の加工面に沿って前記電極端子と接続されるように信号用金属膜配線を形成すると共に，前記裏面基板の裏面に，前記二つの加工面のうちの他方の加工面に沿って放熱用金属膜配線を形成する第３の工程と，前記信号用金属膜配線及び放熱用金属膜配線の露出部を覆うように防水性コート剤を形成する第４の工程とを含むものである。

本発明によれば，防湿性，信頼性が高い防湿性コート剤の機能を維持しながら，画像表示素子の配線接続部からの発熱を効率的に分散・放熱させることにより，配線接続部の温度上昇とそれに伴う接続抵抗の上昇を抑えることができ，品質の安定した配線接続を有する画像表示素子及びその製造方法を実現することができる。

本発明の実施の形態１による画像表示素子を示す斜視図である。 図１の要部拡大断面図である。 実施の形態１における裏面基板の溝部の変形例を示す要部拡大断面図である。 実施の形態１における裏面基板の溝部の変形例を示す要部拡大断面図である。 画像表示素子からの配線接続方式を示す概略平面図である。 本発明の実施の形態２による画像表示素子を示す斜視図である。 図６の要部拡大断面図である。 本発明の実施の形態３を示す要部拡大断面図である。 実施の形態３を示す要部拡大断面図である。 本発明の実施の形態４を示す要部拡大断面図である。

実施の形態１．
図１は，本発明の実施の形態１による画像表示素子を示す斜視図であり，図２は図１の要部拡大断面図である。この画像表示素子がマトリクス状に多数配列されて，大画面の平面ディスプレイが構成される。画像表示素子の表示デバイスとしては，例えば，ＬＣＤパネル，ＰＤＰ，ＥＬディスプレイパネル等である。なお，図は画像表示素子を背面から見たところを示している。
本実施の形態１では，大画面の平面ディスプレイの画像表示素子の一例としてＥＬディスプレイパネルの作製方法を例に用いて以下に記載する。
図１に示すように，ＥＬディスプレイパネルはガラス板等からなる前面基板１と，同じくガラス板等からなり前面基板１に対向する裏面基板２と，前面基板１上に画素である有機ＥＬ素子がマトリクス状に複数配置されて表示又は非表示の状態が選択される複数の画素と，この画素を制御するために電気的に接続されている複数の電極とを有し，前面基板１と裏面基板２が画素及び電極を挟んで貼り合わされて構成されている。

通常の有機ＥＬ素子では，ＩＴＯ等の透明電極と，正孔輸送材層，発光層及び電子輸送層等からなる有機層と，反射電極（例えばＡｌ等）が順次形成されて，発光層から光が透明電極を透過して，前面基板１側から出射している。複数の電極は，走査信号が印加される行電極と，データ信号が印加される列電極とで構成されており，電極端子４と透明電極及び反射電極を電気的に接続させ，電極端子４を溝部３まで引き出している。電極端子４は，例えば，電極と同じ材料で同時に形成されたものであり，溝部３から露出させている。電極端子４は，透明電極と同じＩＴＯで形成しても良く，抵抗を下げるためにＡｌ，Ｃｒ，Ａｇ等の低抵抗金属で形成しても良く，これらを積層して形成しても良い。また，裏面基板２は，前面基板１と同様にガラスで形成し，裏面基板２の有機ＥＬ素子と対向側にエッチングやサンドブラスト等で凹部を形成しており，裏面基板２の凹部の形成面と前面基板１の有機ＥＬ素子形成面とを対向するように貼り合わせている。両基板は封止部２ｄの部分でＵＶ硬化接着剤等により貼り合わされており，凹部による封止空間には，水分等の有機ＥＬ素子の劣化因子から保護するため乾燥剤を設置している。

裏面基板２は隣り合う複数の画素列の間で，エッチングやサンドブラスト等で形成した凹部やダイシングブレードを用いた切削加工等により電極端子４が露出するように分割されると共に，この分割部分に前記前面基板との対向面の裏側（裏面側）にある上部が底部より幅広の断面形状がＶ字状を有するように二つの加工面２ｂ，２ｃにより溝部３が形成されている。
なお，図では，分かりやすいように溝部３を拡大して表示しているが，実際は微小隙間である。また，画素はマトリクス状に配置されているので，画素間をいうとき，横方向の画素行間と縦方向の画素列間が存在するが，両方を含めて「隣り合う２つの画素列」とする。

そして，裏面基板２の裏面２ａと溝部３の加工面２ｂ及び加工面２ｃには，信号用金属膜配線５ａ及び放熱用金属膜配線５ｂが形成されている。裏面２ａと加工面２ｂ上に形成される信号用金属膜配線５ａは，端部がコネクタ６と接続されており，このコネクタ６を介して外部の駆動制御回路に接続される。また，裏面２ａと加工面２ｂ上に形成される放熱用金属膜配線５ｂは信号用金属膜配線５ａと同時に形成され，なおかつ，電極端子４部
分で各々の金属膜配線が繋がった状態で形成されており，電極端子４と信号用金属膜配線５ａとの接続部の接続抵抗や，電極及び信号用金属膜配線５ａの配線抵抗によって発生する熱を放熱する機能を有している。

なお，信号用金属膜配線５ａ及び放熱用金属膜配線５ｂの材料は，一般的に用いられる配線材料であれば良く，例えば，ＡｇやＣｕやカーボン等をペースト状にした導電性ペーストや，ＣｒやＭｏやＡｌ等の薄膜で形成された金属配線材料，ＦＰＣ（フレキシブルプリント基板），等を用いることができ，これら異なる配線構造及び材料を複合して用いても良く，配線材料の形成方法及び種類を特に限定するものではない。また，信号用金属膜配線５ａと放熱用金属膜配線５ｂの面積については特に制約するものではないが，放熱性の観点から，信号用金属膜配線５ａの面積に比べて放熱用金属膜配線５ｂの面積の方が大きい方が好ましい。

次に，防湿性コート剤７（図２のみに示し，その他の図には図示せず）を，裏面２ａと加工面２ｂ及び加工面２ｃの，金属が露出する部分を覆うようにディスペンサにより形成する。
なお，防湿性コート剤７は一般に市販されているもので，絶縁性及び防湿性の機能を有する材料であれば良く，その材料や種類を限定するものではない。また，ここではディスペンサによる塗布により形成した例を示したが，厚膜印刷法やインクジェット方式等によって形成しても良く，その形成する厚みや形成方法を特に限定するものではなく，紫外線や熱あるいは自然乾燥によって硬化するものを使用できる。
このようにして作製した画像表示素子を筐体及び枠に固定すると同時に，放熱用金属膜配線５ｂを筐体及び枠に接触させて固定し，電極端子４と信号用金属膜配線５ａとの接続部で発生する熱を筐体や枠にも熱伝導させ，より放熱性能を向上させている。

ここで，例えば，信号用金属膜配線５ａ及び放熱用金属膜配線５ｂを，Ａｇ等の導電ペーストを用いて形成した場合の配線接続部分の形状について，図２に示した詳細図を用いてより詳しく説明する。導電ペーストは，厚膜印刷やディスペンサ等によって塗布された後，焼成される。この場合，ディスペンサによる導電ペーストの塗布を行うために，塗布に必要な加工用工具を裏面基板２の加工面２ｂ及び加工面２ｃに近接させて移動させる必要があるが，裏面基板２の加工面２ｂ及び加工面２ｃが垂直で，溝部の幅が例えば0.30mmで工具の幅寸法（例えば0.36mm）より小さい場合等には，ディスペンサ塗布を適切に行うことが困難となる。
なお，ここではディスペンサ塗布を例にしているが，導電ペーストの形成方法として一般的である圧膜印刷を用いる方法やインクジェットを用いる方法においても同様のことが言える。

ディスペンサ塗布を適切に行うことが困難になることに対して，本実施の形態１においては，裏面基板２の分割部分に，裏面２ａ側の上部が底部より幅広のＶ字状を有する溝部３を形成しているので，ディスペンサ塗布に必要な工具７を裏面基板２の溝部３に近接させて移動させることができ，溝部３に沿って信号用金属膜配線５ａ及び放熱用金属膜配線５ｂを容易かつ正確に形成することができる。
このように信号用金属膜配線５ａ及び放熱用金属膜配線５ｂを容易かつ正確に形成することで，従来の引出し線による場合に比べて，配線の信頼性が高くなる。

さらに，この断面Ｖ字状を有する溝部３は，図３に示すように上部の寸法ｇ１が底部の寸法ｇ２より幅広に形成されているが，現実的な加工を考慮して，ｇ１とｇ２の比は，例えば，裏面基板２の厚みが0.7mmで，溝部３の端部２ｂ及び２ｃにおける傾斜角度が３０
°〜５５°の範囲，電極端子４の幅寸法が0.15〜0.35mmの範囲にある場合には，ｇ１：ｇ２＝3.8〜17.2：1の範囲に選ばれ，裏面基板２の厚みが0.5mmで，溝部３の端部２ｂ及び
２ｃにおける傾斜角度が３０°〜５５°の範囲，電極端子４の幅寸法が0.4〜0.6mmの範囲にある場合には，ｇ１：ｇ２＝3.0〜12.5：1の範囲に選ばれる。この比が3.0未満であれ
ば配線接続部の信頼性が低下し，17.2を超えると裏面基板２の強度が低下する。また，溝部３の端部２ｂ及び２ｃの傾斜部における傾斜角度θ（図３参照）を，４５°を標準として，４０°≦θ≦４５°の範囲に設定した場合は，金属膜配線形成用の加工用工具の使用が容易になり，４５°≦θ≦６０°の範囲に設定した場合は，導電ペーストの流動性を利用した金属膜配線の形成が可能となる。さらに，図５に示すように，溝部３の上部のエッジ部分にＲ面３ｄを形成することにより，信号用金属膜配線５ａ及び放熱用金属膜配線５ｂへのダメージを軽減し，信頼性を一層高めることができる。

なお，前記の例では，裏面基板２の分割部分に，上部が底部より幅広のＶ字状を有する溝部３を形成する場合を示したが，この溝部３は図４に示すように，階段状であっても良い。このような階段状の溝部の場合も，金属膜配線が当接するエッジ部分にＲ面を形成することが有効である。また，本実施の形態１では，一例として裏面基板２が中央部で２分割されているものを示しているが，分割数と分割位置はこれに限定されるものではない。裏面基板２を３分割以上にしても良く，分割する位置も，隣接する画素の間であれば他の位置であっても良く，例えば，図５に示すように，裏面基板２を十文字状の溝部３により４分割して，画像表示素子１の中央から十文字状に配線を接続する中央引出し方式の構造にも適用できる。図５は，信号用金属膜配線が形成される前のパネルを示しており，図中Ｐは縦横に配列された画素を示している。

以上のように本実施の形態１によれば，前面基板１と裏面基板２が画素及び電極を挟んで貼り合わされて構成され，電極が信号用金属配線５ａを介して駆動制御回路に接続され，裏面基板２は隣り合う複数の画素列の間で電極に繋がる電極端子４が露出するように分割されると共に，この分割部分に前面基板１との対向面の裏側（裏面側）にある上部が底部より幅広の形状を有するように二つの加工面２ｂ，２ｃにより構成される溝部３が形成され，信号用金属配線５ａが溝部３の一方の加工面２ｂに沿って溝部３に露出した電極端子４に接続されるように形成されると共に，信号用金属配線５ａが防湿性コート剤７によって覆われた画像表示素子において，裏面基板２の前面基板１との対向面の裏側（裏面側）に放熱用部材５ｂを設ける構成にすることによって，画像表示素子の配線接続部における温度上昇とそれに伴う接続抵抗の上昇を抑え，安定した配線接続によって配線接続部の信頼性を向上させることができる。

実施の形態２．
本実施の形態２では，電極端子４と信号用金属膜配線５ａ及び放熱用金属膜配線５ｂは，接続されないようにそれぞれを形成しており，放熱用金属膜配線５ｂは信号用金属膜配線５ａに比べて，その面積が大きい形状で形成されている。（図６，図７参照）。放熱用金属膜配線５ｂは画像表示素子を固定する筐体あるいは枠に接続されており，発生する熱を筐体や枠にも熱伝導させることによって，より放熱性能を向上させている。
このような構成にすることによって，実施の形態１における信号用金属膜配線５ａのように放熱用金属膜配線５ｂの配線間を分離する必要がなく，図７のように放熱用金属膜配線５ｂの面積を大きくすることが可能であり，より放熱効果を高めることができる。

実施の形態３．
本実施の形態３では，実施の形態２の放熱用金属膜配線５ｂに代って，図８，図９に示すような，例えば0.2mm厚の金属板８を溝部３に設けている。このとき，金属板８は信号
用金属膜配線５ａには接触しない形状に折り曲げ加工されており，溝部３に形成された防湿性コート剤を硬化させることによって固定される。固定された金属板８は，画像表示素子を固定する筐体あるいは枠に接続されており，発生する熱を筐体や枠にも熱伝導させることによって，より放熱性能を向上させている。
なお，金属板８の種類や厚み，サイズ等に制限はなく，材料にステンレスを選択することで耐食性や安定性が得られるため好ましく，より熱伝導率の高いアルマイト処理を施したアルミを選択することで，ステンレスと同様の耐食性や安定性が得られるため好ましい。また，ここでは金属を例にしたが，板の材料は金属に限らず，熱伝導性の良いカーボンを含む材料や樹脂材料であっても良い。
このような構成によっても，実施の形態２と同等の放熱効果を得ることができる。

実施の形態４．
本実施の形態４では，実施の形態３の金属板に変わって，図１０に示すような金属製のワイヤ９を溝部３に埋め込むようにして防湿性コート剤７で固定されている。この場合は実施の形態３の金属板の場合と比べて折り曲げ加工等の手間が不要になる。
なお，ワイヤの種類や厚み，サイズ等に制限はなく，材料にステンレスを選択することで耐食性や安定性が得られるため好ましく，より熱伝導率の高いアルマイト処理を施したアルミを選択することで，ステンレスと同様の耐食性や安定性が得られるため好ましい。また，ここでは金属を例にしたが，ワイヤの材料は金属に限らず，熱伝導性の良いカーボンを含む材料や樹脂材料であっても良い。
このような構成によっても，実施の形態２，３と同等の放熱効果を得ることができる。

１：前面基板
２：裏面基板 ２ａ：裏面 ２ｂ：加工面 ２ｃ：加工面 ２ｄ：封止部
３：溝部 ３ａ：Ｒ面
４：電極端子
５ａ：信号用金属膜配線 ５ｂ：放熱用金属膜配線
６：コネクタ
７：防湿性コート剤
８：金属板
９：ワイヤ

Claims (9)

1. 前面基板と，この前面基板に対向する裏面基板と，前記前面基板と前記裏面基板との間にマトリクス状に配置されて表示又は非表示の状態が選択される複数の画素と，これらの画素を制御する複数の電極とを有し，前記前面基板と前記裏面基板が画素及び電極を挟んで貼り合わされて構成され，
   前記電極が信号用金属配線を介して駆動制御回路に接続され，
   前記裏面基板は隣り合う複数の画素列の間で前記電極に繋がる電極端子が露出するように分割されると共に，
   この分割部分に前記前面基板との対向面の裏側（裏面側）にある上部が底部より幅広の形状を有するように二つの加工面により構成される溝部が形成され，
   信号用金属配線が前記溝部の一方の加工面に沿って前記溝部に露出した電極端子に接続されるように形成されると共に，
   前記信号用金属配線が防湿性コート剤によって覆われた画像表示素子において，
   前記裏面基板の前記前面基板との対向面の裏側（裏面側）に放熱用部材を設けたことを特徴とする画像表示素子。
2. 前記放熱用部材は，前記溝部の他方の加工面に沿って前記信号用金属配線と接続するように形成された放熱用金属配線であることを特徴とする請求項１記載の画像表示素子。
3. 前記放熱用部材は，前記溝部の他方の加工面に沿って前記信号用金属配線と分離して形成され，前記信号用金属配線よりも大きな面積を有することを特徴とする請求項１記載の画像表示素子。
4. 前記放熱用部材は，前記溝部に位置する前記信号用金属配線と接触しない形状に折り曲げ加工された金属板で形成され，前記防湿性コート剤で前記溝部に固定されていることを特徴とする請求項１記載の画像表示素子。
5. 前記放熱用部材は，前記溝部に埋め込まれた金属製のワイヤで形成され，前記防湿性コート剤で前記溝部に固定されていることを特徴とする請求項１記載の画像表示素子。
6. 前記放熱用部材は，カーボンが含まれる材料または樹脂材料で作製されていることを特徴とする請求項１記載の画像表示素子。
7. 前面基板と裏面基板との間にマトリクス状に配置されて表示又は非表示の状態が選択される複数の画素と，これらの画素を制御する複数の電極とを挟んで，前記前面基板と前記裏面基板とを貼り合わせる第１の工程と，
   前記裏面基板を，隣り合う前記画素列の間で前記電極に繋がる電極端子が露出するように分割すると共に，この分割部分に前記前面基板との対向面の裏側（裏面側）にある上部が底部より幅広の形状を有するように二つの加工面により溝部を形成する第２の工程と，
   前記裏面基板の裏面に，前記二つの加工面のうちの一方の加工面に沿って前記電極端子と接続されるように信号用金属膜配線を形成すると共に，前記裏面基板の裏面に，前記二つの加工面のうちの他方の加工面に沿って放熱用金属膜配線を形成する第３の工程と，
   前記信号用金属膜配線及び放熱用金属膜配線の露出部を覆うように防水性コート剤を形成する第４の工程とを
   含む画像表示素子の製造方法。
8. 前記第３の工程において，前記放熱用金属膜配線は，前記信号用金属膜配線と同時に形成され，前記信号用金属膜配線と接続されていることを特徴とする請求項7記載の画像表
   示素子の製造方法。
9. 前記第３の工程において，前記放熱用金属膜配線は，前記信号用金属膜配線と分離して形成されていることを特徴とする請求項7記載の画像表示素子の製造方法。

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