JP5128773B2 - 液晶表示装置の製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は、液晶表示装置及びその製造方法に関し、特に、液晶パネルとフレキシブル基板との接続構造及びその接続方法に関する。
液晶表示装置は、薄型、軽量、低消費電力という特徴から、ＯＡ機器、ＡＶ機器、携帯端末機器等の広い分野で利用されている。この液晶表示装置は、対向する２枚の基板間に液晶が狭持された液晶パネルと、液晶パネルを照明するバックライトと、これらを保持、固定する筐体と、液晶パネルを駆動する回路基板などで構成されている。
上記回路基板は液晶パネルの周囲に設置すると液晶表示装置全体のサイズが大きくなってしまうことから、現在の液晶表示装置では、回路基板を液晶表示装置の裏面側に設置し液晶パネルと回路基板とをフレキシブル基板で接続する構造が一般的に用いられている。
このフレキシブル基板は、ポリイミド等の樹脂フィルム上に銅箔等の配線パターンを形成したものであり、液晶パネルの周縁部に形成された端子部とフレキシブル基板の配線パターンとは異方性導電膜（ＡＦＣ：Anisotropic Conductive Film）によって接続される。
ここで、上記フレキシブル基板は、液晶パネルの周端部から液晶表示装置の裏面に折り曲げられるために負荷がかかりやすく、特に、近年、フレキシブル基板は薄型化しているため、配線パターンが断線するという問題がある。また、液晶パネルの端子部とフレキシブル基板とを接続するために、フレキシブル基板の配線パターンは端部で露出しているため、その露出部に導電性の異物が付着することによって配線パターンが短絡するという問題もある。
上記断線や短絡の問題に対して、実装後に保護樹脂等をコーティングして保護する方法が用いられている。また、下記特許文献１には、基材上に配線パターンと、該配線パターンを保護するための絶縁保護層とを備えるフレキシブル基板を用いる構成において、フレキシブル基板の絶縁保護層を表示パネル内側まで入り込むように延ばして形成することにより、絶縁保護膜の絶縁不良や配線パターンの断線を防止する構成が開示されている。
特開２００２−３５８０２６号公報（第６−１３頁、第１図）
しかしながら、実装後に保護樹脂等をコーティングする方法では、製造工程が増加してしまい、また、配線パターンが露出した部分を確実にコーティングするのは難しいため、製造コストが増加するという問題が生じる。
また、上記特許文献１記載の構造では、フレキシブル基板には液晶パネルの端子部近傍まで絶縁保護層が形成されているため、絶縁保護膜により異方性導電膜がせき止められてしまい、導電粒子による電気的短絡が発生してしまうという問題が生じる。
また、上記断線や短絡の問題に加えて、液晶表示装置の挟額縁化によって端子部の面積が小さくなると、液晶パネルとフレキシブル基板との接触面積が小さくなり、フレキシブル基板の接続強度を十分に確保することができなくなるという問題も生じる。
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであって、その主たる目的は、フレキシブル基板の配線パターンの断線及び短絡を確実に防止することができ、かつ、液晶パネルとフレキシブル基板との接続強度を向上させることができる液晶表示装置及びその製造方法を提供することにある。
上記目的を達成するため、本発明は、対向する一対の基板間に液晶が挟持された液晶パネルと、前記液晶パネルと回路基板とを接続するためのフレキシブル基板とを少なくとも備える液晶表示装置における前記液晶パネルと前記フレキシブル基板との接続方法であって、前記液晶パネルの表示部の周囲に設けられた端子部上に、前記液晶パネルの外側にはみ出すように異方性導電膜を配設する第１の工程と、前記フレキシブル基板を位置合わせして前記異方性導電膜上に載置する第２の工程と、前記フレキシブル基板上に緩衝材を載置する第３の工程と、前記液晶パネルの前記端子部及び前記外側の領域にツールを載置して前記異方性導電膜を加熱及び加圧する第４の工程と、を少なくとも有するものである。
また、本発明は、対向する一対の基板間に液晶が挟持された液晶パネルと、前記液晶パネルと回路基板とを接続するためのフレキシブル基板とを少なくとも備える液晶表示装置における前記液晶パネルと前記フレキシブル基板との接続方法であって、前記液晶パネルの表示部の周囲に設けられた端子部上に、前記液晶パネルの外側にはみ出すように異方性導電膜を配設する第１の工程と、前記フレキシブル基板を位置合わせして前記異方性導電膜上に載置する第２の工程と、前記フレキシブル基板上に緩衝材を載置する第３の工程と、前記液晶パネルの前記端子部に第１のツールを載置し、前記液晶パネルの前記外側の領域に第２のツールを載置し、前記第１のツールで前記異方性導電膜を加熱及び加圧しながら前記第２のツールで前記フレキシブル基板を押し下げる第４の工程と、を少なくとも有するものである。
本発明においては、前記液晶パネルは、その周縁部が面取りされて面取り部が形成されており、前記第４の工程では、前記ツール又は前記第２のツールと前記緩衝材とを用いて前記フレキシブル基板を前記面取り部に沿って屈曲させ、前記異方性導電膜によって前記フレキシブル基板を前記面取り部に接着、固定する構成とすることができる。
このように、本発明では、フレキシブル基板の配線パターンが異方性導電膜で完全に覆われており、配線パターンに導電性の異物が付着することがないため、配線パターンの短絡を防止することができる。また、配線パターンは液晶パネルの端部に直接接触しないため、配線パターンの断線を防止することができる。更に、液晶パネルとフレキシブル基板との接触面積が大きくなるため、接着強度を向上させることができる。
本発明の液晶表示装置及びその製造方法によれば、下記記載の効果を奏する。
本発明の第１の効果は、配線パターンに導電性の異物が付着することによる短絡や、配線パターンが液晶パネルの端部に接触することによる断線を防止することができるということである。
その理由は、異方性導電膜を、フレキシブル基板に沿って液晶パネルの外側のパターン保護膜に重なる領域まではみ出すように配設し、また、必要に応じてフレキシブル基板の端部よりも表示部側にはみ出すように配設し、フレキシブル基板の配線パターンを異方性導電膜で完全に覆っているため、配線パターンに導電性の異物が付着することがなく、また、配線パターンが液晶パネルの端部に直接接触することがないからである。
また、本発明の第２の効果は、フレキシブル基板の接着強度を向上させることができるということである。
その理由は、異方性導電膜は端子部のみならず、その外側や表示部側にはみ出すように配設されているため、液晶パネルとフレキシブル基板との接触面積を大きくすることができるからである。また、液晶パネルとフレキシブル基板とを接合する際に、液晶パネルの端子部のみならず外側もツールで加熱／加圧しているため、液晶パネルの端面が面取りされている場合であっても、フレキシブル基板を面取り部に沿って屈曲させて接着固定することができるからである。
従来技術で示したように、液晶表示装置では、液晶パネルの端子部とフレキシブル基板の配線パターンとが異方性導電膜によって接続されるが、従来は、図６に示すように、配線パターンが露出している部分があるために導電性の異物が付着して短絡が生じ、配線パターンが液晶パネル３の端部に接触した場合に断線が生じ、更に、液晶パネル３とフレキシブル基板４の接触面積が小さいために接着強度を十分に確保することができないという問題があった。
そこで、本発明では、異方性導電膜を液晶パネルの端子部のみに配設するのではなく、液晶パネルの外側にはみ出しパターン保護膜に重なるように配設し、また、フレキシブル基板の端部よりも表示部側にはみ出すように配設して、配線パターンの露出している部分の全てを異方性導電膜で覆う構造とする。これにより、配線パターンに導電性の異物が付着したり配線パターンが液晶パネルの端部に接触することがなく、短絡や断線を確実に防止することができると共に、液晶パネルとフレキシブル基板との接触面積を大きくしてフレキシブル基板の接着強度を向上させることができる。
また、フレキシブル基板の接合に際して、液晶パネルの端子部のみをツールで加熱／加圧するのではなく、端子部と液晶パネルの外側の双方をツールで加熱／加圧する方法を用いる。これにより、液晶パネルの端面が面取りされている場合であっても、面取り部にほぼ沿ってフレキシブル基板が屈曲して異方性導電膜によって接着固定されるため、液晶パネルとフレキシブル基板の接触面積を大きくして接着強度を向上させることができる。
上記した本発明の実施の形態についてさらに詳細に説明すべく、本発明の一実施例に係る液晶表示装置及びその製造方法について、図１乃至図５を参照して説明する。図１は、液晶パネルにフレキシブル基板を実装した状態を模式的に示す断面図である。また、図２は、加熱加圧前の状態を示す断面図であり、図３乃至図５は、加熱加圧時の状態を示す断面図である。
図１に示すように、液晶表示装置１は、一般に、ＴＦＴ（Thin Film Transistor）などのスイッチング素子が形成された一方の基板（例えば、第１の基板２ａ）と、カラーフィルタやブラックマトリクスなどが形成された他方の基板（例えば、第２の基板２ｂ）と、両基板の間隙に封入された液晶とで構成される液晶パネル３と、光源となるランプや導光板等で構成されるバックライト（図示せず）と、拡散シートやレンズシート、偏光シートなどの光学部材（図示せず）と、液晶パネル３を駆動する回路基板（図示せず）と、液晶パネル３と回路基板とを接続するためのフレキシブル基板４と、これらを保持、固定する筐体（図示せず）とを主な構成要素としている。
また、フレキシブル基板４は、ポリイミド等の樹脂フィルムなどの可撓性を有する基材と、基材上に形成された銅箔等の配線パターンと、配線パターンを保護するためのパターン保護膜４ａとで構成され、フレキシブル基板４の表裏何れかの面には駆動用ドライバなどが搭載されている。また、液晶パネル３の一方の基板（ここでは第１の基板２ａ）の表示部の周囲には、表示部を構成する画素の配列に対応した端子が所定のピッチで形成された端子部が形成され、その端子部にフレキシブル基板４の配線パターンが異方性導電膜５により電気的に接続される。そして、このフレキシブル基板４は液晶パネル３の外側で折り曲げられ、液晶表示装置１の裏面等に配置された回路基板に接続されている。
ここで、従来の液晶表示装置では、図６に示すように、液晶パネル３の端子部にのみ異方性導電膜５を配設してフレキシブル基板４を接着していたため、異方性導電膜５の周囲で配線パターンが露出し、これにより短絡や断線が生じるという問題があった。また、従来の構造では、液晶パネル３とフレキシブル基板４の接触面積が小さいために、十分な接着強度を確保することができないという問題があった。
これに対して、本実施例の液晶表示装置１では、図１に示すように、異方性導電膜５は、液晶パネル３の端子部のみならず、液晶パネル３の外側（図の右側）にはみ出し、パターン保護膜４ａに重なるように配設されており、また、液晶パネル３の表示部側（図の左側）にもはみ出すように配設されている。また、約２０〜７０度の角度で面取りされた液晶パネル３の面取り部６に沿ってフレキシブル基板４が屈曲し、異方性導電膜５によって面取り部６に接着固定される構造となっている。
このような構造により、フレキシブル基板４の配線パターンの全てを異方性導電膜５で覆うことができるため、配線パターンに導電性の異物が付着することによる短絡を防止することができるとともに、配線パターンが液晶パネル３の端部に接触することによる断線を防止することができる。また、フレキシブル基板４は、端部から液晶パネル３の面取り部６に至る広い領域で異方性導電膜５によって接着固定されるため、接着強度を向上させることができ、更には、フレキシブル基板４の折り曲げに対する耐性を向上させることもできる。
なお、図１の構造は例示であり、液晶パネル３の構造や端子部の形成領域、液晶パネル３とフレキシブル基板４との位置関係、フレキシブル基板４の本数や厚み、屈曲形状、異方性導電膜５の厚みなどは適宜変更することができる。また、フレキシブル基板４の基材や配線パターン、パターン保護膜４ａの材料は任意であり、パターン保護膜４ａの形成領域も図の構成に限定されない。また、異方性導電膜５は、加熱及び加圧により導電性が生じる部材であればよく、成分の比率や接着条件などは特に限定されない。
次に、上記接続構造を実現するための製造方法について、図２及び図３を参照して説明する。
まず、図２に示すように、液晶パネル３に異方性導電膜５を貼り付けるが、その際、異方性導電膜５は、液晶パネル３とフレキシブル基板４とが重なる部分のみならず、液晶パネル３の端部よりも外側（図の右側）、かつ、フレキシブル基板４のパターン保護膜４ａの一部と重なるように０．１ｍｍ〜０．５ｍｍ程度はみ出すようにし、必要に応じて、フレキシブル基板４の端部よりも内側（図の左側）にはみ出すようにする。そして、液晶パネル３とフレキシブル基板４の位置合わせを行い、異方性導電膜５の上にフレキシブル基板４を搭載する。
次に、図３に示すように、フレキシブル基板４上に緩衝材７を配置し、その上から加熱加圧ツール８を用いて加熱及び加圧を行う。その際、従来の製造方法では、図７に示すように、異方性導電膜５を液晶パネルの端子部のみに配置し、加熱加圧ツール８を液晶パネル３上のみに配置していたが、本実施例では、異方性導電膜５を液晶パネル３の端部から外側にはみ出すように配置しているため、加熱加圧ツール８も端子部のみならず液晶パネル３の端部から外側にはみ出すように配置する。
そして、加熱／加圧により異方性導電膜５が硬化し、液晶パネル３とフレキシブル基板４とが電気的、機械的に接続固定されるとともに、加圧された緩衝材７の弾性変形により、液晶パネル３の端部からはみ出した位置のフレキシブル基板４を若干押し下げる。この動作により、液晶パネル３の端部からはみ出して貼り付けられた異方性導電膜５とフレキシブル基板４とを確実に接触させ、面取り部６にほぼ沿った角度でフレキシブル基板４を屈曲させて接着固定することができるとともに、フレキシブル基板４のパターン保護膜４ａまでを異方性導電膜５で覆うことができる。
なお、加熱加圧ツール８は液晶パネル３の外側にはみ出すように配置されていればよく、加熱加圧ツール８の形状やサイズ、材質、外側へのはみ出し量などは図３の構成に限定されない。また、加熱や加圧の条件も特に限定されず、異方性導電膜５に応じて適宜設定することができる。また、緩衝材７は適度に変形してフレキシブル基板４に均一な力を伝達することができる部材であればよく、その材料や形状、厚みなども特に限定されない。
ここで、図３では、サイズの大きい加熱加圧ツール８を用いて加熱加圧を行ったが、液晶パネル３上のみを加熱加圧する加熱加圧ツールとフレキシブル基板を押さえ込むためのツール（押さえ込みツールと呼ぶ。）とを用いても同様に接着を行うことができる。
例えば、液晶パネル３に異方性導電膜５を貼り付け、フレキシブル基板４を位置合わせして搭載した後、図４に示すように、液晶パネル３上に加熱加圧ツール８を配置すると共に、液晶パネル３の外側に押さえ込みツール９を配置し、加熱加圧ツール８で異方性導電膜５を硬化させながら、押さえ込みツール９でフレキシブル基板４を機械的に液晶パネル３の水平面より下側に押し下げる。これにより、フレキシブル基板４を面取り部６にほぼ沿った角度で屈曲させて接着固定することができるとともに、フレキシブル基板４のパターン保護膜４ａまでを異方性導電膜５で覆うことができる。この方法は、緩衝材７の弾性率によっては面取り部６に沿ってフレキシブル基板４を接着固定することができない場合などに有効であり、より高精度な位置調整が可能となる。
また、液晶パネル３の端部に面取り部を有さない場合は、フレキシブル基板４を極端に押し下げると液晶パネル３の端部にフレキシブル基板４が接触し、配線パターンが断線する等の問題が発生する恐れがある。そこで、このような場合には、図５に示すように、加熱加圧ツール８は液晶パネル３の外側にはみ出さないように配置し、押さえ込みツール９で液晶パネル３の水平の位置より若干押し下げることで、異方性導電膜５とフレキシブル基板４を確実に接触させて接着固定させることができるとともに、液晶パネル３の端部の側面に確実に接着固定することが可能となる。
このように、本実施例の液晶表示装置１及びその製造方法では、液晶パネル３とフレキシブル基板４とを異方性導電膜５で接着固定する際に、異方性導電膜５を、液晶パネル３の外側かつパターン保護膜４ａに重なるように配設し、必要に応じて、液晶パネル３の内側（表示部側）にはみ出すように配設しているため、配線パターンを異方性導電膜５で完全に覆うことができ、導電性の異物の付着に起因する短絡や液晶パネル３との接触に起因する断線を確実に防止することができる共に、液晶パネル３とフレキシブル基板４との接触面積を広くして接着強度を向上させることができる。
また、加熱加圧ツール８を用いて端子部のみならず液晶パネル３の外側も加熱加圧したり、押さえ込みツール９を設けてフレキシブル基板４を押し下げることにより、面取り部６を有する構造であっても、フレキシブル基板４を面取り部６に沿って屈曲させて接着固定することができ、接着強度を向上させることができる。
なお、本発明は、ＩＰＳ（In Plane Switching）方式やＴＮ（Twisted Nematic）方式などの任意の方式の液晶表示装置に適用することができ、また、逆スタガ型（ボトムゲート型）や正スタガ型（トップケート型）のいずれの構造の液晶表示装置にも適用することができる。また、本発明は液晶表示装置に限らず、表示パネルとフレキシブル基板とが接続される任意の表示装置に適用することができる。
本発明は、表示パネルとフレキシブル基板とが接続される任意の表示装置に適用可能である。
本発明の一実施例に係る液晶表示装置における液晶パネルとフレキシブル基板との接続部分の構造を模式的に示す断面図である。 本発明の一実施例に係る液晶表示装置における液晶パネルとフレキシブル基板との接続方法（加熱加圧前）を示す断面図である。 本発明の一実施例に係る液晶表示装置における液晶パネルとフレキシブル基板との接続方法（加熱加圧時）を示す断面図である。 本発明の一実施例に係る液晶表示装置における液晶パネルとフレキシブル基板との接続方法（加熱加圧時）の他の例を示す断面図である。 本発明の一実施例に係る液晶表示装置における液晶パネルとフレキシブル基板との接続方法（加熱加圧時）の他の例を示す断面図である。 従来の液晶表示装置における液晶パネルとフレキシブル基板との接続部分の構造を模式的に示す断面図である。 従来の液晶表示装置における液晶パネルとフレキシブル基板との接続方法（加熱加圧時）を示す断面図である。
符号の説明
１ 液晶表示装置
２ａ 第１の基板
２ｂ 第２の基板
３ 液晶パネル
４ フレキシブル基板
４ａ パターン保護膜
５ 異方性導電膜
６ 面取り部
７ 緩衝材
８ 加熱加圧ツール
９ 押さえ込みツール

Claims (3)

  1. 対向する一対の基板間に液晶が挟持された液晶パネルと、前記液晶パネルと回路基板とを接続するためのフレキシブル基板とを少なくとも備える液晶表示装置における前記液晶パネルと前記フレキシブル基板との接続方法であって、
    前記液晶パネルの表示部の周囲に設けられた端子部上に、前記液晶パネルの外側にはみ出すように異方性導電膜を配設する第１の工程と、
    前記フレキシブル基板を位置合わせして前記異方性導電膜上に載置する第２の工程と、
    前記フレキシブル基板上に緩衝材を載置する第３の工程と、
    前記液晶パネルの前記端子部及び前記外側の領域にツールを載置して前記異方性導電膜を加熱及び加圧する第４の工程と、を少なくとも有することを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
  2. 対向する一対の基板間に液晶が挟持された液晶パネルと、前記液晶パネルと回路基板とを接続するためのフレキシブル基板とを少なくとも備える液晶表示装置における前記液晶パネルと前記フレキシブル基板との接続方法であって、
    前記液晶パネルの表示部の周囲に設けられた端子部上に、前記液晶パネルの外側にはみ出すように異方性導電膜を配設する第１の工程と、
    前記フレキシブル基板を位置合わせして前記異方性導電膜上に載置する第２の工程と、
    前記フレキシブル基板上に緩衝材を載置する第３の工程と、
    前記液晶パネルの前記端子部に第１のツールを載置し、前記液晶パネルの前記外側の領域に第２のツールを載置し、前記第１のツールで前記異方性導電膜を加熱及び加圧しながら前記第２のツールで前記フレキシブル基板を押し下げる第４の工程と、を少なくとも有することを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
  3. 前記液晶パネルは、その周縁部が面取りされて面取り部が形成されており、
    前記第４の工程では、前記ツール又は前記第２のツールと前記緩衝材とを用いて前記フレキシブル基板を前記面取り部に沿って屈曲させ、前記異方性導電膜によって前記フレキシブル基板を前記面取り部に接着、固定することを特徴とする請求項１又は２に記載の液晶表示装置の製造方法。
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