JP2021167891A - 表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 表示装置に備えられたさＦＰＣに加わる応力に対して、表示ムラの発生しにくい表示装置を提供することを目的とする。【解決手段】 周縁部分に第１の電極６が形成されたＴＦＴアレイ基板２と、そのＴＦＴアレイ基板２に所定の間隙を設けて配置された保護ガラス９と、端部に形成された第２の電極２７が前記第１の電極６に接続され、かつ前記ＴＦＴアレイ基板２の周縁部分を越えてその外方に突出して延設されたＦＰＣ１０と、このＦＰＣ１０の保護ガラス９とは反対側の面であって前記ＴＦＴアレイ基板２から突出した部分と、前記ＴＦＴアレイ基板２の端面部２１とに渡って塗布された第１の樹脂１８と、前記ＦＰＣ１０の保護ガラス側の面とその保護ガラス間の間隙に充填された第２の樹脂１９を備える。【選択図】 図５

Description

この開示は表示パネルにフレキシブル回路基板が接続された表示装置に関する技術であり、液晶表示装置などに好適に使用できる。

液晶表示装置に代表される薄型の表示装置において、表示パネルと回路基板間を接続するための配線としてフレキシブル配線基板（以降、ＦＰＣと称す。ＦＰＣはFlexible Printed Circuitの略称。）が用いられる。ＦＰＣは、ポリイミドフィルムに銅箔パターンが形成された可撓性を持つ配線基板であり、ＦＰＣとガラス基板上の電極端子との間は異方性導電膜（以降、ＡＣＦと称す。ＡＣＦ：Anisotropic conductive filmの略称。）と呼ばれる材料で接続されている。ＡＣＦは熱硬化性樹脂フィルムの中に導電粒子を分散させたものである。

表示パネルの一の基板であるガラス基板上の端子上にＡＣＦを貼り付け、その上にＦＰＣを重ね合わせる。その後、ＦＰＣの上から加熱されたツールを押し当てることにより、ガラス基板上の端子とＦＰＣの端子との間に導電粒子が挟まれ、電気的に導通が発現する。同時に熱硬化性樹脂が熱によって硬化され、ガラス基板上の端子とＦＰＣとが物理的に固定され、導通状態を保持することができる。

さらに、表示パネルの前面に、少なくとも表示パネルの表示可能領域が透明で表示が視認可能であり、ガラスや樹脂製の前面基板を配置する事が周知である。この前面基板の例として、保護ガラス（カバーガラス）やタッチパネルなど必要に応じて意匠や特定の機能を有する透明基板が周知であり、透明接合材料を介して表示パネル上に直接接合される。ＦＰＣは表示パネルとの接合部より外側で折り曲げられ、直接もしくは回路基板を介してバックライトと呼ばれる背面光源などの背面構造体に固定される。

この時、ＦＰＣの折り曲げもしくは固定などによってＦＰＣには応力が生じる。このＦＰＣに生じた応力は接合された電極部分を介して表示パネルに伝わることで、表示パネルに局所的な応力が加わることとなる。この表示パネルに加わる局所的な応力によって表示状態、例えば黒を均一表示させた際の均一性にバラツキが生じることで、表示が不均一となる表示ムラと呼ばれる現象が発生する。

さらには、落下などの衝撃が加わった際には、背面構造体などに直接もしくは回路基板を介して固定されたＦＰＣが表示パネルを引っ張るため表示パネルの基板割れが発生する。特に、ガラス基板を湾曲させたり表示ムラを改善させるために基板の厚みを０．１〜０．２ｍｍ程度まで薄くする場合は、ＦＰＣから応力が加わると容易にガラス基板割れが発生する。

これに対する従来技術として、例えば、特許文献１の図４、図８に示される構造では、前面基板に接着された表示パネルとＦＰＣとバックライトを樹脂で固定することで表示パネルのガラス基板割れを防ぐ構造としている。また、特許文献２の図１３に示される構造では前面基板にＦＰＣを接着する構造とし、断線を防ぐ構造としている。

特開２００９−１２２６５５号公報（図４、図８） 特開２０１２−８３４９２号公報（図１３）

しかしながら、特許文献１に示される構造では、バックライトなどの樹脂部材に表示パネルとＦＰＣと前面基板が樹脂で固着された構造となっている。このような構造においては、膨張係数が大きく異なる部材同士が直接接合されているため、例えばバックライトを構成する樹脂部品は使用環境における温度変化によって、高温時には膨張し、低温時には収縮するため、これに直接固定された表示パネルに応力が発生する。この応力によって、表示が不均一となる表示ムラが発生する。

また、特許文献２に示される構造では、実際にはＦＰＣと下部基板の隙間は非常に小さく、前面基板が衝撃を受けた際には補強材を介して直接衝撃がＦＰＣに伝わる、もしくは補強材が熱膨張した際にはＦＰＣが下部基板に押し付けられるため、断線を発生する。

本開示は、このような技術的な課題を考慮して、ＦＰＣに加わる応力に対して、表示ムラの発生しにくい表示装置を提供することを目的とする。

この開示に係る表示装置は、周縁部分に第１の電極が形成された第１の基板と、その第１の基板に所定の間隙を設けて配置された前面基板と、端部に形成された第２の電極が前記第１の電極に接続され、かつ前記第１の基板の前記周縁部分を越えて前記第１の基板の外方に突出して延設されたフレキシブル回路基板と、このフレキシブル回路基板の前面基板とは反対側の面であって前記第１の基板から突出した部分と、前記第１の基板の端面部とに渡って形成された第１の樹脂と、前記フレキシブル回路基板の前面基板側の面と前面基板間の前記間隙に形成された第２の樹脂を備えることを特徴とする。

本表示装置では、前記第１と第２の樹脂の形成により、フレキシブル回路基板に加わる応力を分散することができ、表示品位と信頼性の高い表示装置を得ることが可能となる。

本開示の実施の形態１に係る液晶表示装置の概略構成を表す斜視図である。 図１に示した液晶表示装置の構成を表す平面図である。 図２に示した液晶表示装置の構成を表す拡大図である。 実施の形態１に係る液晶表示装置の構成を表す側断面図である。 図４の一部を拡大した側断面図である。 実施の形態２に係る該当部分の拡大図である。 実施の形態３に係る該当部分の拡大図である。 図２に示した液晶表示装置の構成を表す側面図である。 従来の形態を示す図である。

以下、本開示における実施の形態について図面に基づいて説明する。なお、図面は概略的に示されるものであり、説明の便宜のため、適宜、構成の省略、または、構成の簡略化がなされるものである。また、異なる図面にそれぞれ示される構成などの大きさおよび位置の相互関係は、必ずしも正確に記載されるものではなく、適宜変更され得るものである。

また、以下に示される説明では、同様の構成要素には同じ符号を付して図示し、それらの名称と機能とについても同様のものとする。したがって、それらについての詳細な説明を、重複を避けるために省略する場合がある。

実施の形態１．
図１は、本実施の形態１に係る液晶表示装置５０の概略構成を示斜視図である。図２は本実施の形態に係る開示の腰部を表す平面図である。図３は、図２の一点鎖線で囲まれた部分の拡大図であり、ＡＣＦ１３を介したＦＰＣ１０（配線基板）と表示パネル１間の接続状態を表す。なお、図１の記載において、第１の樹脂１８および第２の樹脂１９は図面の煩雑化を避けるため記載を省略した。また、図３の記載において第２の樹脂１９は、その外形のみを一点鎖線で表した。

図１、図２に示したように液晶表示装置５０は表示パネル１を有しており、この表示パネル１の裏面側（背面側）にはバックライトユニット（非図示）や表示パネル１を収める筐体（非図示）などから成る背面構造体７が配置されている。表示パネル１には、配線基板、例えばＦＰＣ１０の一端側が接続されている。更に、ＦＰＣ１０の他端は回路基板１２にコネクタ（非図示）などを介して接続されている。また、表示パネル１の周辺領域にＣＯＧ（Chip on Glass）技術を用いて実装されたデータドライバＩＣ（Integrated Circuit）１１およびゲートドライバＩＣ（非図示）から供給される信号により表示パネル１が駆動され、映像表示を行うようになっている。なお、これらデータドライバＩＣ１１およびゲートドライバＩＣの実装位置は上記構成に限定されるものではなく、表示パネル１上に実装するようにしてもよく、また、表示パネル１内に該当する機能を持たせるようにしてもよい。

＜表示パネルの構成＞
図４は、図３のＡ１−Ａ２断面図である。図５には、図４における腰部を拡大した断面図を示す。図１および図４に示したように表示パネル１は、裏面側（背面側）の下部基板２（第１の基板）と表面側（表示側）の上部基板３（第２の基板）とを対向配置したものであり、これら下部基板２と上部基板３との間に液晶層（非図示）を備えている。図１、図２に示したように、下部基板２の面積は上部基板３より大きくなっており、この下部基板２の周縁部分に設けられた拡幅領域が配線領域２５となっている。この配線領域２５は下部基板２の一カ所でもよいが、下部基板２周縁の複数箇所に設けられていてもよい。配線領域２５は例えば約２ｍｍの幅を有している。

図５に示したように配線領域２５には複数の電極端子６（第１の電極）が設けられており、この電極端子６に対してＰＦＣ１０の電極層１４がＡＣＦ１３を介して電気的に接続されている。すなわちＦＰＣ１０を通じて供給される信号が、電極層１４に形成された複数の電極端子２７（第２の電極）と、前述の複数の電極端子６とを介して各画素に供給されるようになっている。ＡＣＦ１３は例えば１００μｍの厚さで形成される。さらに下部基板２の裏面側には偏光板４が、また上部基板３の表面側にも偏光板５が貼り合わされている。

下部基板２および上部基板３は、例えばガラス基板やアクリル板等の透明な基板からなる。下部基板２は、その表面側、即ち上部基板３との対向面側に、複数の画素とそれを駆動するＴＦＴ（Thin Film Transistor）がマトリクス状に配置されており、ＴＦＴアレイ基板とも称する。また、上部基板３は、その裏面側、即ち下部基板２との対向面側に、上記画素に対応してカラーフィルタおよびブラックマトリックスが形成されており（非図示）、カラーフィルタ基板とも称する。また、カラーフィルタおよびブラックマトリックスは下部基板２に形成してもよい。

＜ＦＰＣの構成＞
図５に示したように、ＦＰＣ１０は、裏面側（−Ｚ軸方向）の一部が下部基板２と対向するように配置されている。さらにＦＰＣ１０は、下部基板２の下部基板端面部２１を越えて、その外方に突出して延設されている。

ＦＰＣ１０は、可撓性を有するベースフィルム層１６の裏面（下部基板１１との対向面）に、配線層１４としての例えばＣｕ（銅）箔が形成されている。この配線層１４はカバー層１５により保護されている。表示パネル１と回路基板１２との接続のため、カバー層１５は、ＦＰＣ１０の両端部の一部分で配線層１４を露出させるように設けられている。この露出した一方の領域に、上述の電極端子６に接続するための複数の電極端子２７（第２の電極）が設けられている。また、露出した他方の領域には、回路基板１２との接続用の複数の電極端子（非図示）が設けられている。

＜表示パネルの配置＞
図４に示したように表示パネル１の背面側（−Ｚ軸側）にはバックライトなどの背面構造体７を備えており、表示パネル１と背面構造体７の間には緩衝材２０を備える。この緩衝材２０は、背面構造体７と固着されており、背面構造体７の表示パネル１を収めるための凹部において、表示領域周辺の額縁領域に対応して配置されている。また緩衝材２０は、表示パネル１とは固着されておらず、当接しているだけである。

表示パネル１の前面側（−Ｚ軸側）には透明接合材８を介して前面基板９が接合されている。前面基板９は、保護ガラスやタッチパネルなど必要に応じて機能及び意匠を有し、少なくとも表示パネル１の表示領域に対応した範囲が透明で、表示パネル１の表示が視認可能な基板である。また、図２中に破線で示したように、前面基板９の外形は下部基板２よりも大きくなっており、特にＦＰＣ１０の実装領域の上部において、下部基板２の端部と比較して、前面基板９の端部は外側に（−Ｙ方向に）突出している。

また、前面基板９が保護ガラスの場合は、化学強化を施した特殊ガラスを採用することが多く、板厚は、０．５〜２．５ｍｍが好ましい。一方、前面基板９として、タッチパネルを採用する場合は、その厚さは、０．５〜２．７ｍｍが一般的である。さらに、タッチパネルと保護ガラスとを透明接合材を介して張り合わせて前面基板９としてもよい。

＜ＦＰＣの配置＞
図４に示したように、表示パネル１の電極端子６には電気的接合材料であるＡＣＦ１３を用いてＦＰＣ１０が接続されており、表示パネル１を動作させるためのドライバＩＣ１１が配線領域２５上に実装されている。また、上述したように、ＦＰＣ１０は下部基板２の下部基板端面部２１を越えて、一旦下部基板２の外方に突出して延設され、その後背面構造体７の外壁に沿って背面構造体７の裏側に折り返されている。さらに、ＦＰＣ１０の電極端子６との接続側の端部とは反対側の端部は、コネクタ（非図示）を介して回路基板１２と電気的に接続されている。

さらにＦＰＣ１０の電極端子６との接続部分近傍の拡大図である図５に示すように、ＦＰＣ１０は電極層１４の両面にそれぞれカバー層１５とベースフィルム層１６を備える。電極層１４はＡＣＦ１３を介して表示パネル１の電極端子６と接続するためにカバー層１５から一部が露出した形状となっている。カバー層１５の端部の位置によって電極層１４の露出部は変化するがその位置は特に限定されない。なお、図５では、図４で示したドライバＩＣ１１は図示を省略した。また、電極端子６の露出した部分は電極端子の腐食防止を目的とした防湿材１７が配置される。

図５で示したように、下部基板端面部２１と、その下部基板端面部２１から外側に突出したＦＰＣ１０の裏面（−Ｚ軸側の面）に渡って第１の樹脂１８が形成されている。すなわち、第１の樹脂１８のよってＦＰＣ１０の電極接続部分、およびその外側の所定の領域も第１の樹脂１８が充填される。

また、反対面の防湿材１７を含めたＦＰＣ１０の表面（Ｚ軸側の面）と前面基板９間の間隙には、その間隙の一部を充填して前面基板９およびＦＰＣ１０と接するように第２の樹脂１９が形成されている。第２の樹脂１９は、ＦＰＣ１０上に塗布された防湿材１７の表面から、下部基板端面部２１から外側に突出したＦＰＣ１０の表面に渡って形成されている。

図８は、図２で一点鎖線で囲まれた主要部分を−Ｙ軸方向側から（図２中の矢印方向から）見た側面図である。同図において、電極層１４、カバー層１５、ベースフィルム層１６から構成されるＦＰＣ１０は、背面構造体７の方向へ折り曲げられる前の断面を示している。

図３、図８に示すように、前面基板９と下部基板２との間隙に第２の樹脂１９を設けることによって、下部基板２の下部基板端面部２１とＦＰＣ１０の電極層１４とＦＰＣ切断面２６とに第１の樹脂１８を効率良く充填することができる。具体的には、第２の樹脂１９のＦＰＣ１０から突出した部分（図８中のＸ方向および−Ｘ方向に突出した部分）の裏面から、下部基板２の下部基板端面部２１に渡って第１の樹脂１８が直接密着して留まることによって、ＦＰＣ１０のＦＰＣ切断面２６を覆う第１の樹脂１８からなる樹脂層が形成される。

一方、第２の樹脂１９の形成（塗布）のみで、ＦＰＣ１０の切断面２６、または切断面２６からＦＰＣ１０の電極層１４の露出部に亘る領域を第２の樹脂１９で覆うことは困難であるか、下部基板２の下部基板端面部２１とＦＰＣ１０の電極層１４とＦＰＣ切断面２６とに第１の樹脂１８を形成（塗布）することにより、前記領域を効率良く覆うことができる。このため接着界面から電極層１４、電極端子６に侵入する湿気や腐食性ガスを防止するのに有効である。なお、図３に示したように、第２の樹脂１９は、ＦＰＣ１０および第１の基板２から突出した部分にまで形成されるため、硬貨前の粘度が比較的高い方が良い。

第１の樹脂１８及び第２の樹脂材料１９の硬化後は、各部位を保持するための硬度を要するが、それらの材料としてはアクリル系樹脂、エポキシ系樹脂、シリコン系樹脂、ウレタン系樹脂等、特に材料を限定されるものではなく、またその硬化方法に関しても同様に限定されるものでもない。

＜比較例＞
次に、本実施の形態１による液晶表示装置の効果を説明するための比較例について説明する。

図９は、従来の液晶表示装置の構成の一例を示す側断面図である。図９に示すように、比較例では、図１〜８に示すような第１の樹脂１８および第２の樹脂１９を設けていない。従って、ＦＰＣ１０の折り曲げもしくは固定などによって生じた応力が、接合された電極部分を介して直接表示パネルに伝わることで、表示パネルに局所的な応力が加わってしまう。

また、表示パネル１０に落下などの衝撃が加わった際には、背面構造体７などに直接もしくは回路基板１２を介して固定されたＦＰＣ１０が表示パネルを引っ張るため表示パネルの基板割れが発生する可能性がある。

一方、本実施の形態１の構成とすることで、例えば、ＦＰＣ１０を背面構造体７の方向へ折り曲げた場合に、ＦＰＣ自体の折り曲げに対する反発や固定による引っ張り等によって生じるＦＰＣ１０の応力が表示パネル１に伝わることを第２の樹脂１９によって防ぐことが可能となる。

一方、前面基板９に衝撃が加わった場合には第２の樹脂１９を介して、また第２の樹脂１９自身の熱膨張によって、ＦＰＣ１０が表示パネル１の下部基板端面部２１に押し付けられることになる。これに対してはＦＰＣ１０の前面基板９とは反対側の面に第１の樹脂１８を形成することで、応力の分散をはかり、前記押し付け圧力による弊害を防ぐことが可能である。

実施の形態２．
次に図６に本実施の形態２を示す。図６において、第２の樹脂１９は、下部基板２の外方に延設されており、第２の樹脂１９の第２の樹脂塗布端２３が、第１の樹脂１８の第１の樹脂塗布端２２より外側に位置するように形成されている。ここにおける各樹脂の塗布端とは、一定の強度が確保されない場合、例えば硬化収縮によって残った薄膜部分や塗布バラツキによる局所的な位置の変化によるものは考慮しない。本構成によって、第１の樹脂塗布端２２より外側にある第２の樹脂塗布端２３の部分がＦＰＣ１０を固定していることで、ＦＰＣ１０に加わった応力が第１の樹脂１８を介して表示パネルに伝わることを防ぐことが可能となる。

実施の形態３．
次に図７に本実施の形態３を示す。図７において、第２の樹脂１９は、ＦＰＣ１０の上部基板３に対向する端面および第２の樹脂１９を下部基板２の周縁部分に設けられた配線領域２５の電極露出部２４、さらには上部基板３のＦＰＣ１０側の端面部を覆うまで形成（充填）される。この時、第２の樹脂１９は金属を腐食せず且つ防湿効果の高い樹脂であることが必要である。本実施の形態により、図５、図６で示される防湿材１７が不要とすることが可能となる。

なお、上述の実施の形態１〜３における開示では、表示装置におけるドライバＩＣの実装方法として、ＣＯＧ方式を例示したが、可撓性を有するフィルム基板上にドライバＩＣを実装するＣＯＦ（Chip on film）方式であってもよい。

また、上述の実施の形態１〜３における表示装置の開示では、表示素子として、電気光学素子に液晶を採用した液晶表示装置を例示としてその内容を説明したが、電気信号を光の輝度に変換する電気光学層としてエレクトロルミネッセンス（ＥＬ）、有機ＥＬ、プラズマディスプレイ、電子ペーパなどを採用したマトリクス表示装置においても適用可能である。

１ 表示パネル
２ 下部基板（第１の基板）
３ 上部基板（第２の基板）
６、２７ 電極端子
７ 背面構造体
９ 前面基板
１０ ＦＰＣ（フレキシブル配線基板）
１１ ドライバＩＣ
１２ 回路基板
１３ ＡＣＦ（異方性導電膜）
１４ 電極層
１５ カバー層
１６ ベースフィルム層
１７ 防湿材
１８ 第１の樹脂
１９ 第２の樹脂
２０ 緩衝材
２１ 下部基板端面部
２２ 第１の樹脂塗布端
２３ 第２の樹脂塗布端
２５ 配線領域
２６ ＦＰＣ切断面

＜ＦＰＣの配置＞
図４〜５に示したように、表示パネル１の電極端子６には電気的接合材料であるＡＣＦ１３を用いてＦＰＣ１０が接続されており、表示パネル１を動作させるためのドライバＩＣ１１が配線領域２５上に実装されている。また、上述したように、ＦＰＣ１０は下部基板２の下部基板端面部２１を越えて、一旦下部基板２の外方に突出して延設され、その後背面構造体７の外壁に沿って背面構造体７の裏側に折り返されている。さらに、ＦＰＣ１０の電極端子６との接続側の端部とは反対側の端部は、コネクタ（非図示）を介して回路基板１２と電気的に接続されている。

図５で示したように、下部基板端面部２１と、その下部基板端面部２１から外側に突出したＦＰＣ１０の裏面（−Ｚ軸側の面）に渡って第１の樹脂１８が形成されている。すなわち、第１の樹脂１８によってＦＰＣ１０の電極接続部分、およびその外側の所定の領域も第１の樹脂１８が充填される。

一方、第２の樹脂１９の形成（塗布）のみで、ＦＰＣ１０の切断面２６、または切断面２６からＦＰＣ１０の電極層１４の露出部に亘る領域を第２の樹脂１９で覆うことは困難であるが、下部基板２の下部基板端面部２１とＦＰＣ１０の電極層１４とＦＰＣ切断面２６とに第１の樹脂１８を形成（塗布）することにより、前記領域を効率良く覆うことができる。このため接着界面から電極層１４、電極端子６に侵入する湿気や腐食性ガスを防止するのに有効である。なお、図３に示したように、第２の樹脂１９は、ＦＰＣ１０および第１の基板２から突出した部分にまで形成されるため、硬貨前の粘度が比較的高い方が良い。

Claims (5)

1. 周縁部分に第１の電極が形成された第１の基板と、
   前記第１の基板に所定の間隙を設けて配置された前面基板と、
   端部に形成された第２の電極が前記第１の電極に接続され、かつ前記第１の基板の前記周縁部分を越えて前記第１の基板の外方に突出して延設されたフレキシブル回路基板と、
   前記フレキシブル回路基板の前記前面基板とは反対側の面であって前記第１の基板から突出した部分と、前記第１の基板の端面部とに渡って形成された第１の樹脂と、
   前記フレキシブル回路基板の前記前面基板側の面と前記前面基板間の前記間隙に形成された第２の樹脂を備えることを特徴とする表示装置。
2. 第２の基板と、
   前記第１の基板と前記第２の基板との間に電気光学層とを備えることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
3. 前記第１の樹脂の形成端部より前記第１の基板の外方に延設された前記第２の樹脂を備えること特徴とする請求項１または２に記載の表示装置。
4. 前記第１の基板の配線領域に形成された前記第２の樹脂を備えることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の表示装置。
5. 前記第１の基板の背面側に配置さえれた背面構造体と、
   前記背面構造体と前記第１の基板との間に緩衝材を備え、
   前記緩衝材は、前記第１の基板と固着していないことを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の表示装置。

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