画像表示素子およびその製造方法
【課題】断線が生じにくい画像表示素子およびその製造方法を提供する。
【解決手段】画像表示素子１１１は、前面基板１と、画素８と、配線層ＥＲと、ハンダ部５と、背面基板２と、ＦＰＣ３３とを有している。前面基板１は、主面を有する透光性のものである。画素８は主面上に配置されている。配線層ＥＲは、画素８の発光強度を制御するために前面基板１の主面上に設けられている。ハンダ部５は配線層ＥＲの一部の上に設けられている。背面基板２は、画素８を被いかつハンダ部５を露出するように、前面基板１の主面上に設けられている。ＦＰＣ３３は、ハンダ部５を介して配線層ＥＲに接合された接続部３３Ｅと接続部３３Ｅに繋がった配線部３３Ｃとを有している。
【解決手段】画像表示素子１１１は、前面基板１と、画素８と、配線層ＥＲと、ハンダ部５と、背面基板２と、ＦＰＣ３３とを有している。前面基板１は、主面を有する透光性のものである。画素８は主面上に配置されている。配線層ＥＲは、画素８の発光強度を制御するために前面基板１の主面上に設けられている。ハンダ部５は配線層ＥＲの一部の上に設けられている。背面基板２は、画素８を被いかつハンダ部５を露出するように、前面基板１の主面上に設けられている。ＦＰＣ３３は、ハンダ部５を介して配線層ＥＲに接合された接続部３３Ｅと接続部３３Ｅに繋がった配線部３３Ｃとを有している。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像表示素子およびその製造方法に関するものであり、特に、フレキシブルプリント基板（ＦＰＣ：Flexible printed circuits）を有する画像表示素子とその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
大型ディスプレイの中には、低いコストで高い性能を得るために、互いにマトリクス状に配列された複数の画像表示素子（表示ユニット）を有するものがある。各画像表示素子は、たとえば、ＬＣＤ(Liquid Crystal Display)パネル、ＰＤＰ(Plasma Display Panel)、ＥＬ(Electro-Luminescence)ディスプレイパネルなどの平面ディスプレイである。このような画像表示素子の技術としては、たとえば特開２０００−２６０３３７号公報に開示された技術がある。
【０００３】
この技術によれば、ガス放電パネル（画像表示素子）は、前面基板、背面基板、電極、封着ガラス、電極端子、フレクキシブルプリント回路（ＦＰＣ）、異方性導電膜、および樹脂層を有している。前面基板に形成された電極は封着ガラスの下を通り、前面基板の側面まで達し、側面に形成された電極端子に接続されている。ここで、ＦＰＣには電極端子と等しいピッチで電極が形成されており、異方性導電膜は、電極端子のそれぞれの端子とそれに対向するＦＰＣのそれぞれの電極との間で厚み方向のみに導電性を有するため、電極端子とＦＰＣの電極がそれぞれ対応するもの同士で接続されることになる。このようにして、電極端子は異方性導電膜およびＦＰＣを介してパネル裏面にある回路基板に接続される。露出した電極端子や異方性導電膜は結露による短絡を防ぐため樹脂層で封止されており、これら異方性導電膜、ＦＰＣ、樹脂層で電極引き出し部を構成している。
【０００４】
また、この技術によれば、前面基板の側面の電極端子は次のように形成される。まず基板上に電極が形成される。電極端子の形状の開口のあるステンシルが基板の側面に押し当てられて、側面から電極端子材料となる微粒子状のＡｇ（銀）あるいは有機金属状のＡｇを含む塗布液がノズルよりスプレイにより塗布され、ステンシルの開口の形状に電極端子パターンが塗布される。その後、この電極端子パターンが焼成されることで電極端子とされる。このようにして、電極端子が、前面基板上に形成された電極に接続するように形成される。
【特許文献１】特開２０００−２６０３３７号公報（第１図および第４図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記の技術では、前面基板のエッジ部において、ステンシルと前面基板との密着性が悪いので、ステンシルと前面基板との間に隙間が生じやすい。このため前面基板のエッジ部において電極端子パターンの形成不良が発生しやすい。したがって、電極端子のエッジ部、すなわち電極に対して接続が行なわれる部分に形状不良が生じやすい。このような形状不良があると、電極端子にＦＰＣが圧着される際の機械的要因、または電極端子を流れる電流に起因する熱的要因により、電極端子と電極との間に断線が生じやすい。つまり上記の技術による画像表示素子は、断線が生じやすいという問題を有していた。
【０００６】
本発明は、上記のような問題点を解消するためになされたもので、断線が生じにくい画像表示素子およびその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の画像表示素子は、第１の基板と、画素と、配線層と、はんだ部と、第２の基板と、フレキシブルプリント基板とを有している。第１の基板は、主面を有する透光性のものである。画素は主面上に配置されている。配線層は、画素の発光強度を制御するために主面上に設けられている。はんだ部は配線層の一部の上に設けられている。第２の基板は、画素を被いかつはんだ部を露出するように、主面上に設けられている。フレキシブルプリント基板は、はんだ部を介して配線層に接合された接続部と接続部に繋がった配線部とを有している。
【０００８】
本発明の画像表示素子の製造方法は、以下の工程を備えている。
主面を有する透光性の第１の基板が準備される。主面上に配線層が形成される。主面上に、配線層を用いて発光強度が制御される画素が形成される。画素を被い、かつ配線層の一部を露出するように、主面上に第２の基板が取り付けられる。配線層の一部の上にはんだ部が形成される。はんだ部の上に、接続部と接続部に繋がった配線部とを有するフレキシブルプリント基板の接続部が配置される。はんだ部を加熱することで、配線層に、はんだ部の上に配置された接続部が接合される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、フレキシブルプリント基板の接続部と画素との間の電気的経路が第１の基板の主面上に形成される。よって電気的経路が第１の基板のエッジ部を経由する必要がないので、フレキシブルプリント基板と画素との間の電気的経路の断線を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態について図に基づいて説明する。
（実施の形態１）
最初に、本実施の形態における画像表示素子を用いた大型ディスプレイの構成の概略について説明する。図１は、本発明の実施の形態１における画像表示素子を用いた大型ディスプレイの構成を概略的に示す斜視図である。
【００１１】
図１を参照して、大型ディスプレイ１０１は、複数の画像表示素子１１１を有している。各画像表示素子１１１は、たとえば、ＬＣＤパネル、ＰＤＰ、またはＥＬディスプレイパネルである。複数の画像表示素子１１１は、図中ＸＹ方向に間隔寸法Ｈで複数枚配列され、かつ隣り合う画像表示素子１１１同士が組み合わされることで、一体となっている。大型ディスプレイ１０１の前面基板１（第１の基板）が配置された側が発光面側であり、大型ディスプレイ１０１の背面基板２（第２の基板）が配置された側が裏面側である。この裏面側において、各画像表示素子１１１はＦＰＣ３３を有している。ＦＰＣ３３には、ＦＰＣ３３と外部回路とを接続するためのコネクタ５１が取り付けられている。
【００１２】
前面基板１の主面の一部は、幅寸法Ｌで背面基板２から露出している。この幅寸法Ｌの領域は、ＦＰＣ３３の接続のための領域であるため、画像表示素子１１１が発光することができない領域である。この結果、間隔寸法Ｈと幅寸法Ｌとの和である寸法Ｍの領域は、大型ディスプレイ１０１が発光することができない領域となる。すなわち、大型ディスプレイ１０１は、発光面において発光することができない領域（画像非表示領域）を有し、この領域は幅寸法Ｍの格子状の形状を有している。
【００１３】
次に、本実施の形態における画像表示素子の構成について説明する。図２は、本発明の実施の形態１における画像表示素子の背面側の構成を概略的に示す斜視図である。図３は、図２の分解斜視図である。図４は、図２のＩＶ−ＩＶ線に沿った概略的な部分断面図である。なお、図３は、内部構造がわかりやすいように、背面基板の一部を切り欠いて表示している。
【００１４】
図２〜図４を参照して、本実施の形態の画像表示素子１１１は、前面基板１（第１の基板）と、画素８と、配線層ＥＲと、低温はんだボール５（はんだ部）と、背面基板２（第２の基板）と、ＦＰＣ３３（フレキシブルプリント基板）とを有している。
【００１５】
前面基板１は、主面を有する透光性のものである。前面基板１は、たとえばガラス基板である。
【００１６】
画素８は、発光素子であり、主面上に配置されている。複数の画素８は、前面基板１および背面基板２の間に封止されており、前面基板１上にマトリックス状に配置されている。各画素８の発光強度は制御されることができる。各画素８の発光強度の制御は、表示および非表示のいずれかの状態が選択される制御であってもよい。
【００１７】
配線層ＥＲは、画素８の発光強度を制御するために主面上に設けられている。配線層ＥＲは、電極３と、金属膜４とを有している。
【００１８】
電極３は、画素８に電気的に接続されている。電極３の材料は、ディスプレイパネルに用いられる透明電極材料であり、たとえば酸化インジウムズズ（ＩＴＯ：Indium Tin Oxide）または酸化インジウム・酸化亜鉛（ＩＺＯ：Indium Zinc Oxide）である。前記２種類の透明電極材料はいずれも酸化物であり、はんだの濡れ性は良くない。
【００１９】
金属膜４は、電極３を介して画素８に電気的に接続され、低温はんだボール５と接し、電極３のはんだ濡れ性に比して高いはんだ濡れ性を有している。金属膜４は、電極３の前面基板１エッジ近傍の部分の上に形成されることにより、形成部分が低温はんだボール５を介してＦＰＣ３３と接合され易いようにしている。金属膜４の材料は、金属膜４の表面側が、電極３のはんだ濡れ性に比して高いはんだ濡れ性を有するように選択される。具体的には、金属膜４の材料は、たとえば、表面がＡｕ（金）となるような材料が選択される。より具体的には、金属膜４の材料は、たとえばＣｒ（クロム）/Ｎｉ（ニッケル）/Ａｕ、またはＣｒ/Ｃｕ（銅）/Ａｕの積層材料である。
【００２０】
低温はんだボール５は、金属膜４上、すなわち配線層ＥＲの一部の上に設けられている。低温はんだボール５は一般的に融点が１４０℃程度以下の低温はんだから形成されている。
【００２１】
ＦＰＣ３３は、低温はんだボール５を介して配線層ＥＲに接合された接続部３３Ｅと、接続部３３Ｅに繋がった配線部３３Ｃとを有している。接続部３３Ｅは、互いに間隔を空けて配置された複数の端子電極４２を有している。複数の端子電極４２は、複数の配線層ＥＲと同一ピッチで形成されている。端子電極４２の低温はんだボール５側の面は、Ａｕにより形成されている。配線部３３Ｃは、複数のＦＰＣ配線４３を有している。複数の端子電極４２のそれぞれは、複数のＦＰＣ配線４３に接続されている。
【００２２】
背面基板２は、画素８を被いかつ低温はんだボール５を露出するように、前面基板１の主面上に設けられている。背面基板２は、たとえばガラス板である。背面基板２は、前面基板１と、幅寸法Ｗの領域で封止材８１を介して貼り合わされている。封止材８１は、たとえばガラスフリットからなる。背面基板２は、配線部３３Ｃに対向する端面２１を有している。端面２１は前面基板１の主面と角度α＝９０°をなしている。背面基板２の前面基板１側には、幅寸法Ｗを基板エッジに残したザグリが入れられている。
【００２３】
次に、本実施の形態の画像表示素子１１１の製造方法について説明する。図５は、本発明の実施の形態１における画像表示素子の製造方法の第１工程を概略的に示す部分断面図である。図６および図７は、本発明の実施の形態１における画像表示素子の製造方法の第２工程を概略的に示す部分断面図である。図８および図９は、本発明の実施の形態１における画像表示素子の製造方法の第３工程を概略的に示す部分断面図である。なお、図６〜図９のそれぞれの断面位置は、図６〜図９におけるＶＩ−ＶＩ線、ＶＩＩ−ＶＩＩ線、ＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線、およびＩＸ−ＩＸ線に沿っている。
【００２４】
図５を参照して、前面基板１の主面上に、電極３が形成される。
電極３の一部の上に画素８が形成される。すなわち前面基板１の主面上に画素８が形成される。
【００２５】
電極３の前面基板１エッジ近傍に、金属膜４が形成される。これにより、電極３と金属膜４とを有する配線層ＥＲが、前面基板１の主面上に形成される。金属膜４の形成方法は、たとえば蒸着法またはスパッタ法である。
【００２６】
画素８を被い、かつ配線層ＥＲの一部を露出するように、前面基板１の主面上に背面基板２が取り付けられる。この背面基板２の取り付けは、背面基板２のザグリが入れられた側が前面基板１に面する状態で、前面基板１と背面基板２とが所定の位置で封止材８１を介して貼り合わされることにより行なわれる。また前面基板１と背面基板２との間の空間は真空とされる。これにより画素８は真空封止される。
【００２７】
金属膜４上、すなわち配線層ＥＲの一部の上に、低温はんだボール５が形成される。低温はんだボール５の形成は、溶融したはんだが吐出ヘッド９から、図中矢印で示すように吐出される方法（溶融はんだ吐出法）により行なわれる。溶融はんだ吐出法により形成される低温はんだボール５は、たとえば直径数十ミクロンの球状の形状を有している。
【００２８】
なお、溶融はんだ吐出法とは、溶融状態のはんだを溶融金属吐出装置（吐出ヘッド以外は図示せず）の吐出ヘッド９の吐出口から滴下して、半導体チップや樹脂基板等のランド上にはんだのバンプを形成する方法である。また、溶融金属吐出装置は、溶融状態のはんだを収納している貯蔵室、貯蔵室内の溶融はんだにパルス的に加圧するための圧電素子等から構成され、貯蔵室の下部に吐出ヘッド９を備えている。
【００２９】
図６および図７を参照して、接続部３３Ｅと配線部３３Ｃとの境界部が折り曲げられたＦＰＣ３３が準備される。この折り曲げられた部分の凸側が背面基板２側に位置するようにされながら、低温はんだボール５の上に接続部３３Ｅが配置される。
【００３０】
図８および図９を参照して、低温はんだボール５が加熱された状態で、圧接方向ＰＷにＦＰＣ３３が一定の圧力で加圧されることにより、配線層ＥＲに、低温はんだボール５の上に配置された接続部３３Ｅが接合される。この加熱は、低温はんだボール５の温度に比して画素８の温度が低く保たれつつ、低温はんだボール５が低温はんだボール５の融点以上の温度に加熱されるように行なわれる。具体的には、加熱された圧着用コテでＦＰＣ３３が折れ曲がり部分の凸方向（圧接方向ＰＷ）に圧接される。
【００３１】
本実施の形態によれば、ＦＰＣ３３の接続部３３Ｅと画素８との間の配線層ＥＲが前面基板１の主面上に形成される。よって配線層ＥＲが前面基板１のエッジ部を経由する必要がないので、ＦＰＣ３３と画素８との間の電気的経路の断線を抑制することができる。
【００３２】
また低温はんだボール５を介した配線層ＥＲとＦＰＣ３３との間の接続は、前面基板１上、すなわち平面上で行なわれる。よって配線層ＥＲとＦＰＣ３３とを確実に接続することができる。
【００３３】
また配線層ＥＲ上に直径数十ミクロン程度の低温はんだボール５を搭載できるため、電極取出し幅（図１の幅寸法Ｌ）を３００μｍ程度に小さくすることができる。よって大型ディスプレイ１０１（図１）の画像非表示領域の幅寸法Ｍを抑制することができる。
【００３４】
またＦＰＣ３３の接続に低温はんだが用いられるので、接続部温度を１４０℃前後にまで抑えることができる。よって画素８が高温にさらされることにより画素８の特性が劣化することを抑制することができる。特に画素８が有機ＥＬなどの転移点の低い材料を使用した素子である場合、特性の劣化を大きく抑制することができる。なお仮にＦＰＣ３３の接続にＡｇペーストが用いられた場合、２００℃程度まで加熱を行う必要がある。
【００３５】
また接続部分の局所的な加熱でＦＰＣ３３の接続を行うので、製造過程において画像表示素子１１１全体を加熱する必要がなく、画素８部分の温度上昇を抑制することができる。よって、上記と同様に、画素８の特性の劣化を抑制することができる。
【００３６】
また金属膜４は、蒸着法またはスパッタ法のように、成膜される部分の温度を上げる必要性の少ない方法により成膜される。よって、上記と同様に、画素８の特性の劣化を抑制することができる。
【００３７】
また金属膜４の最表面の材質がＡｕであるため、金属膜４の表面酸化が防止される。よって金属膜４のはんだ接合を、酸化膜除去用のフラックスを用いずに行うことができる。よってフラックスを除去するための洗浄工程が不要となるほかフラックス残渣の吸湿による絶縁不良や腐食等を防止することができる。
【００３８】
（実施の形態２）
図１０は、本発明の実施の形態２における画像表示素子の背面側の構成を概略的に示す分解斜視図である。図１１は、図１０のＸＩ−ＸＩ線に沿った概略的な部分断面図である。図１０および図１１を参照して、本実施の形態の画像表示素子１１２の背面基板２は、ＦＰＣ３３の配線部３３Ｃに対向し、かつ前面基板１の主面と、角度β＜９０°すなわち鋭角をなす端面２１Ｓを有している。このため、ＦＰＣ３３の接続部３３Ｅと配線部３３Ｃとの間における折れ曲がりの角度は、角度α＝１８０°−β＞９０°すなわち鈍角である。具体的には、相違点は背面基板２の端子取出し部分の端面２１Ｓは、斜めに面取りされている。
【００３９】
なお、上記以外の構成については、上述した実施の形態１の構成とほぼ同じであるため、同一または対応する要素について同一の符号を付し、その説明を繰り返さない。
【００４０】
本実施の形態によれば、端面２１Ｓが前面基板１の主面と角度β＜９０°をなしているので、図１２の矢印に示すように吐出ヘッド９から排出された低温はんだボール５は端面２１Ｓにトラップされにくい。よって低温はんだボール５が確実に配線層ＥＲ上に搭載される。よって、接続不良の発生率が低減されるので、歩留まりが向上する。
【００４１】
また接続部３３Ｅと配線部３３Ｃとの間における折れ曲がりの角度αが鈍角であるので、接合後に接続面に加わるストレスが小さくなる。よって、より信頼性に優れたＦＰＣ３３の接続が可能となる。
【００４２】
また、大型ディスプレイ１０１（図１）と同様にＦＰＣ３３の主要部が背面基板２の裏面に沿って配置された場合に、ＦＰＣ３３折り曲げ部分の隣接画像表示素子方向への膨らみを防止できるので、配線材の干渉を回避することができる。
【００４３】
なお、図１３に示すように角度βが９０°となるような端面２１が設けられている場合、図中の矢印で示すように、低温はんだボール５は、端面２１にトラップされてしまうことで配線層ＥＲ上に搭載されなくなる場合がある。
【００４４】
次に、本実施の形態の変形例について説明する。図１４は、本発明の実施の形態２の変形例における画像表示素子の背面側の構成を概略的に示す分解斜視図である。図１５は、図１４のＸＶ−ＸＶ線に沿った概略的な部分断面図である。
【００４５】
図１４および図１５を参照して、本実施の形態の変形例の画像表示素子１１２Ｖは、本実施の形態の背面基板２の代わりに、封止膜２２が設けられている。封止膜２２は画素８を封止している。封止膜２２の材料は、たとえば窒化シリコンである。封止膜２２の形成方法は、たとえばプラズマＣＶＤ(Chemical Vapor Deposition)法である。
【００４６】
本変形例によれば、本実施の形態と同様の効果が得られる。たとえば、低温はんだボール５が確実に配線層ＥＲ上に搭載される（図１６）。また本実施の形態（図１１）の構成に比して、本変形例の構成（図１５）は角度αをより大きくすることができるので、ＦＰＣ３３の接続面に加わるストレスをより小さくすることができる。
【００４７】
さらに本変形例によれば、背面基板２に比して封止膜２２は容易に薄くすることができるので、画像表示素子１１２Ｖを薄型化することができる。
【００４８】
なお本実施の形態の構成を用いる代わりに、背面基板２の端面２１に撥はんだ処理を施すことによっても、低温はんだボール５が端面２１にトラップされること（図１３）を抑制することができる。
【００４９】
（実施の形態３）
図１７は、本発明の実施の形態３における画像表示素子の構成を概略的に示す部分断面図である。なお図１７の断面位置は、実施の形態１の図９に対応している。
【００５０】
図１８は、本発明の実施の形態３における画像表示素子の製造方法におけるＦＰＣを接合する方法の一工程を概略的に示す断面図である。なお図１８に示される工程は、実施の形態１の図７に示される工程に対応している。
【００５１】
図１７および図１８を参照して、本実施の形態の画像表示素子１１３の接続部３３Ｅは、複数の端子電極４２の間から前面基板１側に突出した絶縁層１０を有している。絶縁層１０は、低温はんだボール５の融点よりも高い温度に対する耐熱性を有している。絶縁層１０は、端子電極４２の厚みよりも大きい厚みを有している。絶縁層１０の材料は、この耐熱性とパターン形成の容易性とを有することが好ましく、たとえばソルダーレジスト、またはポリイミドである。
【００５２】
なお、上記以外の構成については、上述した実施の形態１の構成とほぼ同じであるため、同一または対応する要素について同一の符号を付し、その説明を繰り返さない。
【００５３】
本実施の形態によれば、絶縁層１０が形成されてからＦＰＣ３３が局所的に熱圧着される。よってはんだ接合の際の端子電極４２の幅外へのはんだの流出が防止される。これにより、隣り合う端子電極４２が低温はんだボール５を介して繋がってしまう現象（ブリッジ現象）を解消できるため、端子電極４２の接続工程の品質が向上する。
【００５４】
なお低温はんだは、一般に、高温はんだに比較して表面の酸化膜層が厚い。このため低温はんだは端子電極４２上における濡れ性がよくない傾向にある。よって低温はんだを用いた圧着におけるはんだ接合は、熱によるはんだの濡れ広がりよりも、圧力によるはんだの流動に頼るところが大きい。したがってはんだ量条件と圧力条件とによっては、絶縁層１０が設けられていないと、図１９に示すように、ブリッジ現象が発生することがある。
【００５５】
（実施の形態４）
図２０〜図２３は、本発明の実施の形態４における画像表示素子の製造方法におけるＦＰＣを接合する方法の第１〜第４工程を順に示す概略的な部分断面図である。
【００５６】
図２０を参照して、配線層ＥＲとＦＰＣ３３の端子電極４２とをはんだにて接続するために、圧着面１３を有する圧着用コテ１１が準備される。圧着用コテ１１は、銅やセラミックなどの熱伝導性の高い材料を用いて作製されている。圧着用コテ１１は、内部に挿入された加熱用のヒータ１２を有している。
【００５７】
接続部３３Ｅの一部が配線層ＥＲ上の領域から突出した部分となるように接続部３３Ｅが配置される。具体的には、配線層ＥＲの表面上に低温はんだボール５が形成された後、あらかじめ背面基板２側に凸に折り曲げられたＦＰＣ３３が配置される。このときＦＰＣ３３の折り曲げられ先端部の長さ（接続部３３Ｅの長さ）Ｌ１は、前面基板１の主面のうちのＦＰＣ３３の接続のための領域の幅寸法Ｌよりも大きくされる。
【００５８】
圧着面１３の背面基板２から遠い側と配線層ＥＲとの間隔に比して、圧着面１３の背面基板２から近い側と配線層ＥＲとの間隔が小さくなるように、配線層ＥＲに対して圧着面１３が傾けられる。これにより圧着面１３の姿勢は、配線層ＥＲの面に対して平行ではなく、背面基板２の端面２１側が低くなるような姿勢となる。この姿勢が保たれながら、圧着面１３が接続部３３Ｅに圧接方向（図中実線矢印方向）に押し付けられる。この時点までは内部ヒータ１２は通電されておらず、圧着面１３は常温状態である。
【００５９】
次にヒータ１２が通電されることにより、圧着面１３が低温はんだボール５の融点以上の温度に加熱される。圧着面１３の温度は、融点以上の所定の温度に達した後、一定に保持される。
【００６０】
図２１を参照して、低温はんだボール５が圧着面１３により加熱されることで、低温はんだボール５は配線層ＥＲ上で流動状態となる。
【００６１】
図２２を参照して、接続部３３Ｅに圧着面１３が押し付けられながら、圧着面１３の向きが配線層ＥＲと水平な向きに近づけられる。これにより低温はんだボール５の一部が配線層ＥＲ上の領域の外側へ押し出される。そして、圧着用コテ１１のヒータ１２の通電が中止され、圧着面１３の温度が下げられる。
【００６２】
図２３を参照して、低温はんだボール５の上記一部とともに、接続部３３Ｅの配線層ＥＲ上の領域から突出した部分が、余剰領域として除去される。具体的には、図中矢印の部分で接続部３３Ｅが切断される。これにより画像表示素子が得られる。
【００６３】
なお、上記以外の構成については、上述した実施の形態１の構成とほぼ同じであるため、同一または対応する要素について同一の符号を付し、その説明を繰り返さない。
【００６４】
本実施の形態によれば、溶融したはんだのうち接合に関与しない余分なはんだは前面基板１の端面へと追い出されるので、ＦＰＣ３３の接合部に必要量のはんだだけを残すことができ、均一な接合層が得やすくなる。またこの追い出されたはんだは、接続部３３Ｅの一部とともに、画像表示素子から除去することができる。
【００６５】
また、ＦＰＣ３３の接合時点までは接続部３３Ｅの長さＬ１が幅寸法Ｌよりも大きいので、幅寸法Ｌが微細化された場合であっても、ＦＰＣ３３の折り曲げ・接続作業の作業性が向上する。
【００６６】
（実施の形態５）
図２４および図２５は、本発明の実施の形態５における画像表示素子の製造方法におけるＦＰＣを接合する方法の第１および第２工程を順に示す概略的な部分断面図である。
【００６７】
主に図２４を参照して、実施の形態４と異なり本実施の形態では圧着用コテ１１はヒータ１２（図２０）を有しておらず、はんだが溶融した際の圧着と冷却とに使用される。まず実施の形態４と同様に、常温状態の圧着用コテ１１が接続部３３Ｅに押し付けられる。この状態で、レーザ１４により生成されたレーザ光が、前面基板１の表面（電極形成面とは逆面）側に照射される。この照射の際、好ましくは、レンズ８２により、配線層ＥＲと前面基板１との界面にレーザ光の焦点が合わされる。このレーザ光の照射により、低温はんだボール５は配線層ＥＲ上で流動状態となる。この後、実施の形態４と同様に、圧着用コテ１１の角度操作と、接続部３３Ｅの余剰部の切断とが行なわれる。
【００６８】
なお、上記以外の構成については、上述した実施の形態４の構成とほぼ同じであるため、同一または対応する要素について同一の符号を付し、その説明を繰り返さない。
【００６９】
本実施の形態によれば、実施の形態４と同様の効果が得られる。レーザ光が照射される領域がより絞り込まれることで、画素８の温度上昇をより抑制することができるので、画素８の特性の劣化をより抑制することができる。
【００７０】
また余剰な熱が、ヒータ１２により加熱されていない圧着用コテ１１により画像表示素子から逃がされる。よって画素８の熱による特性の劣化をより抑制することができる。
【００７１】
なお、図２〜図２５においては、説明の便宜上、前面基板１の１つの辺Ｓ１（図２）に沿ってＦＰＣ３３が接続されている様子を示した。ＦＰＣ３３は、前面基板１の２つの辺（図２の辺Ｓ１および辺Ｓ２）に沿って接続されてもよい。図１はこのような接続の様子を示している。この場合、辺Ｓ１に沿った部分だけでなく、辺Ｓ２に沿った部分にも、複数の配線層ＥＲの各々の端部が配列される。辺Ｓ１から延びる配線層ＥＲと、辺Ｓ２から延びる配線層ＥＲとは、前面基板１の主面上において交差するように配置されてもよく、この配置によりマトリックス状に配置された画素８の発光強度を容易に制御することができる。
【００７２】
また、図２〜図２５においては、図示の便宜上、前面基板１の主面に対して垂直に配線部３３Ｃが延びている様子を示した。配線部３３Ｃは、図２の矢印で示すように折り曲げられることで、背面基板２の主面上に配置されることができる。図１はこのような配置の様子を示している。
【００７３】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【００７４】
本発明は、フレキシブルプリント基板を有する画像表示素子とその製造方法に特に有利に適用され得る。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】本発明の実施の形態１における画像表示素子を用いた大型ディスプレイの構成を概略的に示す斜視図である。
【図２】図２は、本発明の実施の形態１における画像表示素子の背面側の構成を概略的に示す斜視図である。
【図３】図３は、図２の分解斜視図である。
【図４】図４は、図２のＩＶ−ＩＶ線に沿った概略的な部分断面図である。
【図５】本発明の実施の形態１における画像表示素子の製造方法の第１工程を概略的に示す部分断面図である。
【図６】本発明の実施の形態１における画像表示素子の製造方法の第２工程を概略的に示す部分断面図である。
【図７】本発明の実施の形態１における画像表示素子の製造方法の第２工程を概略的に示す部分断面図である。
【図８】本発明の実施の形態１における画像表示素子の製造方法の第３工程を概略的に示す部分断面図である。
【図９】本発明の実施の形態１における画像表示素子の製造方法の第３工程を概略的に示す部分断面図である。
【図１０】本発明の実施の形態２における画像表示素子の背面側の構成を概略的に示す分解斜視図である。
【図１１】図１０のＸＩ−ＸＩ線に沿った概略的な部分断面図である。
【図１２】本発明の実施の形態２における画像表示素子の製造方法におけるＦＰＣを接合する方法の一工程を示す概略的な部分断面図である。
【図１３】本発明の実施の形態２の比較例における画像表示素子の製造方法におけるＦＰＣを接合する方法の一工程を示す概略的な部分断面図である。
【図１４】本発明の実施の形態２の変形例における画像表示素子の背面側の構成を概略的に示す分解斜視図である。
【図１５】図１４のＸＶ−ＸＶ線に沿った概略的な部分断面図である。
【図１６】本発明の実施の形態２の変形例における画像表示素子の製造方法におけるＦＰＣを接合する方法の一工程を示す概略的な部分断面図である。
【図１７】本発明の実施の形態３における画像表示素子の構成を概略的に示す部分断面図である。
【図１８】本発明の実施の形態３における画像表示素子の製造方法におけるＦＰＣを接合する方法の一工程を概略的に示す断面図である。
【図１９】本発明の実施の形態３の比較例における画像表示素子の製造方法におけるＦＰＣを接合する方法の一工程を概略的に示す断面図である。
【図２０】本発明の実施の形態４における画像表示素子の製造方法におけるＦＰＣを接合する方法の第１工程を示す概略的な部分断面図である。
【図２１】本発明の実施の形態４における画像表示素子の製造方法におけるＦＰＣを接合する方法の第２工程を示す概略的な部分断面図である。
【図２２】本発明の実施の形態４における画像表示素子の製造方法におけるＦＰＣを接合する方法の第３工程を示す概略的な部分断面図である。
【図２３】本発明の実施の形態４における画像表示素子の製造方法におけるＦＰＣを接合する方法の第４工程を示す概略的な部分断面図である。
【図２４】本発明の実施の形態５における画像表示素子の製造方法におけるＦＰＣを接合する方法の第１工程を示す概略的な部分断面図である。
【図２５】本発明の実施の形態５における画像表示素子の製造方法におけるＦＰＣを接合する方法の第２工程を示す概略的な部分断面図である。
【符号の説明】
【００７６】
１ 前面基板、２ 背面基板、３ 電極、４ 金属膜、５ 低温はんだボール（はんだ部）、８ 画素、９ 吐出ヘッド、１０ 絶縁層、１１ 圧着用コテ、１３ 圧着面、１２ ヒータ、１４ レーザ、２１，２１Ｓ 端面、２２ 封止膜、３３ ＦＰＣ（フレキシブルプリント基板）、３３Ｅ 接続部、３３Ｃ 配線部、４２ 端子電極、４３ ＦＰＣ配線、１０１ 大型ディスプレイ、１１１，１１２，１１２Ｖ，１１３ 画像表示素子。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像表示素子およびその製造方法に関するものであり、特に、フレキシブルプリント基板（ＦＰＣ：Flexible printed circuits）を有する画像表示素子とその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
大型ディスプレイの中には、低いコストで高い性能を得るために、互いにマトリクス状に配列された複数の画像表示素子（表示ユニット）を有するものがある。各画像表示素子は、たとえば、ＬＣＤ(Liquid Crystal Display)パネル、ＰＤＰ(Plasma Display Panel)、ＥＬ(Electro-Luminescence)ディスプレイパネルなどの平面ディスプレイである。このような画像表示素子の技術としては、たとえば特開２０００−２６０３３７号公報に開示された技術がある。
【０００３】
この技術によれば、ガス放電パネル（画像表示素子）は、前面基板、背面基板、電極、封着ガラス、電極端子、フレクキシブルプリント回路（ＦＰＣ）、異方性導電膜、および樹脂層を有している。前面基板に形成された電極は封着ガラスの下を通り、前面基板の側面まで達し、側面に形成された電極端子に接続されている。ここで、ＦＰＣには電極端子と等しいピッチで電極が形成されており、異方性導電膜は、電極端子のそれぞれの端子とそれに対向するＦＰＣのそれぞれの電極との間で厚み方向のみに導電性を有するため、電極端子とＦＰＣの電極がそれぞれ対応するもの同士で接続されることになる。このようにして、電極端子は異方性導電膜およびＦＰＣを介してパネル裏面にある回路基板に接続される。露出した電極端子や異方性導電膜は結露による短絡を防ぐため樹脂層で封止されており、これら異方性導電膜、ＦＰＣ、樹脂層で電極引き出し部を構成している。
【０００４】
また、この技術によれば、前面基板の側面の電極端子は次のように形成される。まず基板上に電極が形成される。電極端子の形状の開口のあるステンシルが基板の側面に押し当てられて、側面から電極端子材料となる微粒子状のＡｇ（銀）あるいは有機金属状のＡｇを含む塗布液がノズルよりスプレイにより塗布され、ステンシルの開口の形状に電極端子パターンが塗布される。その後、この電極端子パターンが焼成されることで電極端子とされる。このようにして、電極端子が、前面基板上に形成された電極に接続するように形成される。
【特許文献１】特開２０００−２６０３３７号公報（第１図および第４図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記の技術では、前面基板のエッジ部において、ステンシルと前面基板との密着性が悪いので、ステンシルと前面基板との間に隙間が生じやすい。このため前面基板のエッジ部において電極端子パターンの形成不良が発生しやすい。したがって、電極端子のエッジ部、すなわち電極に対して接続が行なわれる部分に形状不良が生じやすい。このような形状不良があると、電極端子にＦＰＣが圧着される際の機械的要因、または電極端子を流れる電流に起因する熱的要因により、電極端子と電極との間に断線が生じやすい。つまり上記の技術による画像表示素子は、断線が生じやすいという問題を有していた。
【０００６】
本発明は、上記のような問題点を解消するためになされたもので、断線が生じにくい画像表示素子およびその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の画像表示素子は、第１の基板と、画素と、配線層と、はんだ部と、第２の基板と、フレキシブルプリント基板とを有している。第１の基板は、主面を有する透光性のものである。画素は主面上に配置されている。配線層は、画素の発光強度を制御するために主面上に設けられている。はんだ部は配線層の一部の上に設けられている。第２の基板は、画素を被いかつはんだ部を露出するように、主面上に設けられている。フレキシブルプリント基板は、はんだ部を介して配線層に接合された接続部と接続部に繋がった配線部とを有している。
【０００８】
本発明の画像表示素子の製造方法は、以下の工程を備えている。
主面を有する透光性の第１の基板が準備される。主面上に配線層が形成される。主面上に、配線層を用いて発光強度が制御される画素が形成される。画素を被い、かつ配線層の一部を露出するように、主面上に第２の基板が取り付けられる。配線層の一部の上にはんだ部が形成される。はんだ部の上に、接続部と接続部に繋がった配線部とを有するフレキシブルプリント基板の接続部が配置される。はんだ部を加熱することで、配線層に、はんだ部の上に配置された接続部が接合される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、フレキシブルプリント基板の接続部と画素との間の電気的経路が第１の基板の主面上に形成される。よって電気的経路が第１の基板のエッジ部を経由する必要がないので、フレキシブルプリント基板と画素との間の電気的経路の断線を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態について図に基づいて説明する。
（実施の形態１）
最初に、本実施の形態における画像表示素子を用いた大型ディスプレイの構成の概略について説明する。図１は、本発明の実施の形態１における画像表示素子を用いた大型ディスプレイの構成を概略的に示す斜視図である。
【００１１】
図１を参照して、大型ディスプレイ１０１は、複数の画像表示素子１１１を有している。各画像表示素子１１１は、たとえば、ＬＣＤパネル、ＰＤＰ、またはＥＬディスプレイパネルである。複数の画像表示素子１１１は、図中ＸＹ方向に間隔寸法Ｈで複数枚配列され、かつ隣り合う画像表示素子１１１同士が組み合わされることで、一体となっている。大型ディスプレイ１０１の前面基板１（第１の基板）が配置された側が発光面側であり、大型ディスプレイ１０１の背面基板２（第２の基板）が配置された側が裏面側である。この裏面側において、各画像表示素子１１１はＦＰＣ３３を有している。ＦＰＣ３３には、ＦＰＣ３３と外部回路とを接続するためのコネクタ５１が取り付けられている。
【００１２】
前面基板１の主面の一部は、幅寸法Ｌで背面基板２から露出している。この幅寸法Ｌの領域は、ＦＰＣ３３の接続のための領域であるため、画像表示素子１１１が発光することができない領域である。この結果、間隔寸法Ｈと幅寸法Ｌとの和である寸法Ｍの領域は、大型ディスプレイ１０１が発光することができない領域となる。すなわち、大型ディスプレイ１０１は、発光面において発光することができない領域（画像非表示領域）を有し、この領域は幅寸法Ｍの格子状の形状を有している。
【００１３】
次に、本実施の形態における画像表示素子の構成について説明する。図２は、本発明の実施の形態１における画像表示素子の背面側の構成を概略的に示す斜視図である。図３は、図２の分解斜視図である。図４は、図２のＩＶ−ＩＶ線に沿った概略的な部分断面図である。なお、図３は、内部構造がわかりやすいように、背面基板の一部を切り欠いて表示している。
【００１４】
図２〜図４を参照して、本実施の形態の画像表示素子１１１は、前面基板１（第１の基板）と、画素８と、配線層ＥＲと、低温はんだボール５（はんだ部）と、背面基板２（第２の基板）と、ＦＰＣ３３（フレキシブルプリント基板）とを有している。
【００１５】
前面基板１は、主面を有する透光性のものである。前面基板１は、たとえばガラス基板である。
【００１６】
画素８は、発光素子であり、主面上に配置されている。複数の画素８は、前面基板１および背面基板２の間に封止されており、前面基板１上にマトリックス状に配置されている。各画素８の発光強度は制御されることができる。各画素８の発光強度の制御は、表示および非表示のいずれかの状態が選択される制御であってもよい。
【００１７】
配線層ＥＲは、画素８の発光強度を制御するために主面上に設けられている。配線層ＥＲは、電極３と、金属膜４とを有している。
【００１８】
電極３は、画素８に電気的に接続されている。電極３の材料は、ディスプレイパネルに用いられる透明電極材料であり、たとえば酸化インジウムズズ（ＩＴＯ：Indium Tin Oxide）または酸化インジウム・酸化亜鉛（ＩＺＯ：Indium Zinc Oxide）である。前記２種類の透明電極材料はいずれも酸化物であり、はんだの濡れ性は良くない。
【００１９】
金属膜４は、電極３を介して画素８に電気的に接続され、低温はんだボール５と接し、電極３のはんだ濡れ性に比して高いはんだ濡れ性を有している。金属膜４は、電極３の前面基板１エッジ近傍の部分の上に形成されることにより、形成部分が低温はんだボール５を介してＦＰＣ３３と接合され易いようにしている。金属膜４の材料は、金属膜４の表面側が、電極３のはんだ濡れ性に比して高いはんだ濡れ性を有するように選択される。具体的には、金属膜４の材料は、たとえば、表面がＡｕ（金）となるような材料が選択される。より具体的には、金属膜４の材料は、たとえばＣｒ（クロム）/Ｎｉ（ニッケル）/Ａｕ、またはＣｒ/Ｃｕ（銅）/Ａｕの積層材料である。
【００２０】
低温はんだボール５は、金属膜４上、すなわち配線層ＥＲの一部の上に設けられている。低温はんだボール５は一般的に融点が１４０℃程度以下の低温はんだから形成されている。
【００２１】
ＦＰＣ３３は、低温はんだボール５を介して配線層ＥＲに接合された接続部３３Ｅと、接続部３３Ｅに繋がった配線部３３Ｃとを有している。接続部３３Ｅは、互いに間隔を空けて配置された複数の端子電極４２を有している。複数の端子電極４２は、複数の配線層ＥＲと同一ピッチで形成されている。端子電極４２の低温はんだボール５側の面は、Ａｕにより形成されている。配線部３３Ｃは、複数のＦＰＣ配線４３を有している。複数の端子電極４２のそれぞれは、複数のＦＰＣ配線４３に接続されている。
【００２２】
背面基板２は、画素８を被いかつ低温はんだボール５を露出するように、前面基板１の主面上に設けられている。背面基板２は、たとえばガラス板である。背面基板２は、前面基板１と、幅寸法Ｗの領域で封止材８１を介して貼り合わされている。封止材８１は、たとえばガラスフリットからなる。背面基板２は、配線部３３Ｃに対向する端面２１を有している。端面２１は前面基板１の主面と角度α＝９０°をなしている。背面基板２の前面基板１側には、幅寸法Ｗを基板エッジに残したザグリが入れられている。
【００２３】
次に、本実施の形態の画像表示素子１１１の製造方法について説明する。図５は、本発明の実施の形態１における画像表示素子の製造方法の第１工程を概略的に示す部分断面図である。図６および図７は、本発明の実施の形態１における画像表示素子の製造方法の第２工程を概略的に示す部分断面図である。図８および図９は、本発明の実施の形態１における画像表示素子の製造方法の第３工程を概略的に示す部分断面図である。なお、図６〜図９のそれぞれの断面位置は、図６〜図９におけるＶＩ−ＶＩ線、ＶＩＩ−ＶＩＩ線、ＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線、およびＩＸ−ＩＸ線に沿っている。
【００２４】
図５を参照して、前面基板１の主面上に、電極３が形成される。
電極３の一部の上に画素８が形成される。すなわち前面基板１の主面上に画素８が形成される。
【００２５】
電極３の前面基板１エッジ近傍に、金属膜４が形成される。これにより、電極３と金属膜４とを有する配線層ＥＲが、前面基板１の主面上に形成される。金属膜４の形成方法は、たとえば蒸着法またはスパッタ法である。
【００２６】
画素８を被い、かつ配線層ＥＲの一部を露出するように、前面基板１の主面上に背面基板２が取り付けられる。この背面基板２の取り付けは、背面基板２のザグリが入れられた側が前面基板１に面する状態で、前面基板１と背面基板２とが所定の位置で封止材８１を介して貼り合わされることにより行なわれる。また前面基板１と背面基板２との間の空間は真空とされる。これにより画素８は真空封止される。
【００２７】
金属膜４上、すなわち配線層ＥＲの一部の上に、低温はんだボール５が形成される。低温はんだボール５の形成は、溶融したはんだが吐出ヘッド９から、図中矢印で示すように吐出される方法（溶融はんだ吐出法）により行なわれる。溶融はんだ吐出法により形成される低温はんだボール５は、たとえば直径数十ミクロンの球状の形状を有している。
【００２８】
なお、溶融はんだ吐出法とは、溶融状態のはんだを溶融金属吐出装置（吐出ヘッド以外は図示せず）の吐出ヘッド９の吐出口から滴下して、半導体チップや樹脂基板等のランド上にはんだのバンプを形成する方法である。また、溶融金属吐出装置は、溶融状態のはんだを収納している貯蔵室、貯蔵室内の溶融はんだにパルス的に加圧するための圧電素子等から構成され、貯蔵室の下部に吐出ヘッド９を備えている。
【００２９】
図６および図７を参照して、接続部３３Ｅと配線部３３Ｃとの境界部が折り曲げられたＦＰＣ３３が準備される。この折り曲げられた部分の凸側が背面基板２側に位置するようにされながら、低温はんだボール５の上に接続部３３Ｅが配置される。
【００３０】
図８および図９を参照して、低温はんだボール５が加熱された状態で、圧接方向ＰＷにＦＰＣ３３が一定の圧力で加圧されることにより、配線層ＥＲに、低温はんだボール５の上に配置された接続部３３Ｅが接合される。この加熱は、低温はんだボール５の温度に比して画素８の温度が低く保たれつつ、低温はんだボール５が低温はんだボール５の融点以上の温度に加熱されるように行なわれる。具体的には、加熱された圧着用コテでＦＰＣ３３が折れ曲がり部分の凸方向（圧接方向ＰＷ）に圧接される。
【００３１】
本実施の形態によれば、ＦＰＣ３３の接続部３３Ｅと画素８との間の配線層ＥＲが前面基板１の主面上に形成される。よって配線層ＥＲが前面基板１のエッジ部を経由する必要がないので、ＦＰＣ３３と画素８との間の電気的経路の断線を抑制することができる。
【００３２】
また低温はんだボール５を介した配線層ＥＲとＦＰＣ３３との間の接続は、前面基板１上、すなわち平面上で行なわれる。よって配線層ＥＲとＦＰＣ３３とを確実に接続することができる。
【００３３】
また配線層ＥＲ上に直径数十ミクロン程度の低温はんだボール５を搭載できるため、電極取出し幅（図１の幅寸法Ｌ）を３００μｍ程度に小さくすることができる。よって大型ディスプレイ１０１（図１）の画像非表示領域の幅寸法Ｍを抑制することができる。
【００３４】
またＦＰＣ３３の接続に低温はんだが用いられるので、接続部温度を１４０℃前後にまで抑えることができる。よって画素８が高温にさらされることにより画素８の特性が劣化することを抑制することができる。特に画素８が有機ＥＬなどの転移点の低い材料を使用した素子である場合、特性の劣化を大きく抑制することができる。なお仮にＦＰＣ３３の接続にＡｇペーストが用いられた場合、２００℃程度まで加熱を行う必要がある。
【００３５】
また接続部分の局所的な加熱でＦＰＣ３３の接続を行うので、製造過程において画像表示素子１１１全体を加熱する必要がなく、画素８部分の温度上昇を抑制することができる。よって、上記と同様に、画素８の特性の劣化を抑制することができる。
【００３６】
また金属膜４は、蒸着法またはスパッタ法のように、成膜される部分の温度を上げる必要性の少ない方法により成膜される。よって、上記と同様に、画素８の特性の劣化を抑制することができる。
【００３７】
また金属膜４の最表面の材質がＡｕであるため、金属膜４の表面酸化が防止される。よって金属膜４のはんだ接合を、酸化膜除去用のフラックスを用いずに行うことができる。よってフラックスを除去するための洗浄工程が不要となるほかフラックス残渣の吸湿による絶縁不良や腐食等を防止することができる。
【００３８】
（実施の形態２）
図１０は、本発明の実施の形態２における画像表示素子の背面側の構成を概略的に示す分解斜視図である。図１１は、図１０のＸＩ−ＸＩ線に沿った概略的な部分断面図である。図１０および図１１を参照して、本実施の形態の画像表示素子１１２の背面基板２は、ＦＰＣ３３の配線部３３Ｃに対向し、かつ前面基板１の主面と、角度β＜９０°すなわち鋭角をなす端面２１Ｓを有している。このため、ＦＰＣ３３の接続部３３Ｅと配線部３３Ｃとの間における折れ曲がりの角度は、角度α＝１８０°−β＞９０°すなわち鈍角である。具体的には、相違点は背面基板２の端子取出し部分の端面２１Ｓは、斜めに面取りされている。
【００３９】
なお、上記以外の構成については、上述した実施の形態１の構成とほぼ同じであるため、同一または対応する要素について同一の符号を付し、その説明を繰り返さない。
【００４０】
本実施の形態によれば、端面２１Ｓが前面基板１の主面と角度β＜９０°をなしているので、図１２の矢印に示すように吐出ヘッド９から排出された低温はんだボール５は端面２１Ｓにトラップされにくい。よって低温はんだボール５が確実に配線層ＥＲ上に搭載される。よって、接続不良の発生率が低減されるので、歩留まりが向上する。
【００４１】
また接続部３３Ｅと配線部３３Ｃとの間における折れ曲がりの角度αが鈍角であるので、接合後に接続面に加わるストレスが小さくなる。よって、より信頼性に優れたＦＰＣ３３の接続が可能となる。
【００４２】
また、大型ディスプレイ１０１（図１）と同様にＦＰＣ３３の主要部が背面基板２の裏面に沿って配置された場合に、ＦＰＣ３３折り曲げ部分の隣接画像表示素子方向への膨らみを防止できるので、配線材の干渉を回避することができる。
【００４３】
なお、図１３に示すように角度βが９０°となるような端面２１が設けられている場合、図中の矢印で示すように、低温はんだボール５は、端面２１にトラップされてしまうことで配線層ＥＲ上に搭載されなくなる場合がある。
【００４４】
次に、本実施の形態の変形例について説明する。図１４は、本発明の実施の形態２の変形例における画像表示素子の背面側の構成を概略的に示す分解斜視図である。図１５は、図１４のＸＶ−ＸＶ線に沿った概略的な部分断面図である。
【００４５】
図１４および図１５を参照して、本実施の形態の変形例の画像表示素子１１２Ｖは、本実施の形態の背面基板２の代わりに、封止膜２２が設けられている。封止膜２２は画素８を封止している。封止膜２２の材料は、たとえば窒化シリコンである。封止膜２２の形成方法は、たとえばプラズマＣＶＤ(Chemical Vapor Deposition)法である。
【００４６】
本変形例によれば、本実施の形態と同様の効果が得られる。たとえば、低温はんだボール５が確実に配線層ＥＲ上に搭載される（図１６）。また本実施の形態（図１１）の構成に比して、本変形例の構成（図１５）は角度αをより大きくすることができるので、ＦＰＣ３３の接続面に加わるストレスをより小さくすることができる。
【００４７】
さらに本変形例によれば、背面基板２に比して封止膜２２は容易に薄くすることができるので、画像表示素子１１２Ｖを薄型化することができる。
【００４８】
なお本実施の形態の構成を用いる代わりに、背面基板２の端面２１に撥はんだ処理を施すことによっても、低温はんだボール５が端面２１にトラップされること（図１３）を抑制することができる。
【００４９】
（実施の形態３）
図１７は、本発明の実施の形態３における画像表示素子の構成を概略的に示す部分断面図である。なお図１７の断面位置は、実施の形態１の図９に対応している。
【００５０】
図１８は、本発明の実施の形態３における画像表示素子の製造方法におけるＦＰＣを接合する方法の一工程を概略的に示す断面図である。なお図１８に示される工程は、実施の形態１の図７に示される工程に対応している。
【００５１】
図１７および図１８を参照して、本実施の形態の画像表示素子１１３の接続部３３Ｅは、複数の端子電極４２の間から前面基板１側に突出した絶縁層１０を有している。絶縁層１０は、低温はんだボール５の融点よりも高い温度に対する耐熱性を有している。絶縁層１０は、端子電極４２の厚みよりも大きい厚みを有している。絶縁層１０の材料は、この耐熱性とパターン形成の容易性とを有することが好ましく、たとえばソルダーレジスト、またはポリイミドである。
【００５２】
なお、上記以外の構成については、上述した実施の形態１の構成とほぼ同じであるため、同一または対応する要素について同一の符号を付し、その説明を繰り返さない。
【００５３】
本実施の形態によれば、絶縁層１０が形成されてからＦＰＣ３３が局所的に熱圧着される。よってはんだ接合の際の端子電極４２の幅外へのはんだの流出が防止される。これにより、隣り合う端子電極４２が低温はんだボール５を介して繋がってしまう現象（ブリッジ現象）を解消できるため、端子電極４２の接続工程の品質が向上する。
【００５４】
なお低温はんだは、一般に、高温はんだに比較して表面の酸化膜層が厚い。このため低温はんだは端子電極４２上における濡れ性がよくない傾向にある。よって低温はんだを用いた圧着におけるはんだ接合は、熱によるはんだの濡れ広がりよりも、圧力によるはんだの流動に頼るところが大きい。したがってはんだ量条件と圧力条件とによっては、絶縁層１０が設けられていないと、図１９に示すように、ブリッジ現象が発生することがある。
【００５５】
（実施の形態４）
図２０〜図２３は、本発明の実施の形態４における画像表示素子の製造方法におけるＦＰＣを接合する方法の第１〜第４工程を順に示す概略的な部分断面図である。
【００５６】
図２０を参照して、配線層ＥＲとＦＰＣ３３の端子電極４２とをはんだにて接続するために、圧着面１３を有する圧着用コテ１１が準備される。圧着用コテ１１は、銅やセラミックなどの熱伝導性の高い材料を用いて作製されている。圧着用コテ１１は、内部に挿入された加熱用のヒータ１２を有している。
【００５７】
接続部３３Ｅの一部が配線層ＥＲ上の領域から突出した部分となるように接続部３３Ｅが配置される。具体的には、配線層ＥＲの表面上に低温はんだボール５が形成された後、あらかじめ背面基板２側に凸に折り曲げられたＦＰＣ３３が配置される。このときＦＰＣ３３の折り曲げられ先端部の長さ（接続部３３Ｅの長さ）Ｌ１は、前面基板１の主面のうちのＦＰＣ３３の接続のための領域の幅寸法Ｌよりも大きくされる。
【００５８】
圧着面１３の背面基板２から遠い側と配線層ＥＲとの間隔に比して、圧着面１３の背面基板２から近い側と配線層ＥＲとの間隔が小さくなるように、配線層ＥＲに対して圧着面１３が傾けられる。これにより圧着面１３の姿勢は、配線層ＥＲの面に対して平行ではなく、背面基板２の端面２１側が低くなるような姿勢となる。この姿勢が保たれながら、圧着面１３が接続部３３Ｅに圧接方向（図中実線矢印方向）に押し付けられる。この時点までは内部ヒータ１２は通電されておらず、圧着面１３は常温状態である。
【００５９】
次にヒータ１２が通電されることにより、圧着面１３が低温はんだボール５の融点以上の温度に加熱される。圧着面１３の温度は、融点以上の所定の温度に達した後、一定に保持される。
【００６０】
図２１を参照して、低温はんだボール５が圧着面１３により加熱されることで、低温はんだボール５は配線層ＥＲ上で流動状態となる。
【００６１】
図２２を参照して、接続部３３Ｅに圧着面１３が押し付けられながら、圧着面１３の向きが配線層ＥＲと水平な向きに近づけられる。これにより低温はんだボール５の一部が配線層ＥＲ上の領域の外側へ押し出される。そして、圧着用コテ１１のヒータ１２の通電が中止され、圧着面１３の温度が下げられる。
【００６２】
図２３を参照して、低温はんだボール５の上記一部とともに、接続部３３Ｅの配線層ＥＲ上の領域から突出した部分が、余剰領域として除去される。具体的には、図中矢印の部分で接続部３３Ｅが切断される。これにより画像表示素子が得られる。
【００６３】
なお、上記以外の構成については、上述した実施の形態１の構成とほぼ同じであるため、同一または対応する要素について同一の符号を付し、その説明を繰り返さない。
【００６４】
本実施の形態によれば、溶融したはんだのうち接合に関与しない余分なはんだは前面基板１の端面へと追い出されるので、ＦＰＣ３３の接合部に必要量のはんだだけを残すことができ、均一な接合層が得やすくなる。またこの追い出されたはんだは、接続部３３Ｅの一部とともに、画像表示素子から除去することができる。
【００６５】
また、ＦＰＣ３３の接合時点までは接続部３３Ｅの長さＬ１が幅寸法Ｌよりも大きいので、幅寸法Ｌが微細化された場合であっても、ＦＰＣ３３の折り曲げ・接続作業の作業性が向上する。
【００６６】
（実施の形態５）
図２４および図２５は、本発明の実施の形態５における画像表示素子の製造方法におけるＦＰＣを接合する方法の第１および第２工程を順に示す概略的な部分断面図である。
【００６７】
主に図２４を参照して、実施の形態４と異なり本実施の形態では圧着用コテ１１はヒータ１２（図２０）を有しておらず、はんだが溶融した際の圧着と冷却とに使用される。まず実施の形態４と同様に、常温状態の圧着用コテ１１が接続部３３Ｅに押し付けられる。この状態で、レーザ１４により生成されたレーザ光が、前面基板１の表面（電極形成面とは逆面）側に照射される。この照射の際、好ましくは、レンズ８２により、配線層ＥＲと前面基板１との界面にレーザ光の焦点が合わされる。このレーザ光の照射により、低温はんだボール５は配線層ＥＲ上で流動状態となる。この後、実施の形態４と同様に、圧着用コテ１１の角度操作と、接続部３３Ｅの余剰部の切断とが行なわれる。
【００６８】
なお、上記以外の構成については、上述した実施の形態４の構成とほぼ同じであるため、同一または対応する要素について同一の符号を付し、その説明を繰り返さない。
【００６９】
本実施の形態によれば、実施の形態４と同様の効果が得られる。レーザ光が照射される領域がより絞り込まれることで、画素８の温度上昇をより抑制することができるので、画素８の特性の劣化をより抑制することができる。
【００７０】
また余剰な熱が、ヒータ１２により加熱されていない圧着用コテ１１により画像表示素子から逃がされる。よって画素８の熱による特性の劣化をより抑制することができる。
【００７１】
なお、図２〜図２５においては、説明の便宜上、前面基板１の１つの辺Ｓ１（図２）に沿ってＦＰＣ３３が接続されている様子を示した。ＦＰＣ３３は、前面基板１の２つの辺（図２の辺Ｓ１および辺Ｓ２）に沿って接続されてもよい。図１はこのような接続の様子を示している。この場合、辺Ｓ１に沿った部分だけでなく、辺Ｓ２に沿った部分にも、複数の配線層ＥＲの各々の端部が配列される。辺Ｓ１から延びる配線層ＥＲと、辺Ｓ２から延びる配線層ＥＲとは、前面基板１の主面上において交差するように配置されてもよく、この配置によりマトリックス状に配置された画素８の発光強度を容易に制御することができる。
【００７２】
また、図２〜図２５においては、図示の便宜上、前面基板１の主面に対して垂直に配線部３３Ｃが延びている様子を示した。配線部３３Ｃは、図２の矢印で示すように折り曲げられることで、背面基板２の主面上に配置されることができる。図１はこのような配置の様子を示している。
【００７３】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【００７４】
本発明は、フレキシブルプリント基板を有する画像表示素子とその製造方法に特に有利に適用され得る。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】本発明の実施の形態１における画像表示素子を用いた大型ディスプレイの構成を概略的に示す斜視図である。
【図２】図２は、本発明の実施の形態１における画像表示素子の背面側の構成を概略的に示す斜視図である。
【図３】図３は、図２の分解斜視図である。
【図４】図４は、図２のＩＶ−ＩＶ線に沿った概略的な部分断面図である。
【図５】本発明の実施の形態１における画像表示素子の製造方法の第１工程を概略的に示す部分断面図である。
【図６】本発明の実施の形態１における画像表示素子の製造方法の第２工程を概略的に示す部分断面図である。
【図７】本発明の実施の形態１における画像表示素子の製造方法の第２工程を概略的に示す部分断面図である。
【図８】本発明の実施の形態１における画像表示素子の製造方法の第３工程を概略的に示す部分断面図である。
【図９】本発明の実施の形態１における画像表示素子の製造方法の第３工程を概略的に示す部分断面図である。
【図１０】本発明の実施の形態２における画像表示素子の背面側の構成を概略的に示す分解斜視図である。
【図１１】図１０のＸＩ−ＸＩ線に沿った概略的な部分断面図である。
【図１２】本発明の実施の形態２における画像表示素子の製造方法におけるＦＰＣを接合する方法の一工程を示す概略的な部分断面図である。
【図１３】本発明の実施の形態２の比較例における画像表示素子の製造方法におけるＦＰＣを接合する方法の一工程を示す概略的な部分断面図である。
【図１４】本発明の実施の形態２の変形例における画像表示素子の背面側の構成を概略的に示す分解斜視図である。
【図１５】図１４のＸＶ−ＸＶ線に沿った概略的な部分断面図である。
【図１６】本発明の実施の形態２の変形例における画像表示素子の製造方法におけるＦＰＣを接合する方法の一工程を示す概略的な部分断面図である。
【図１７】本発明の実施の形態３における画像表示素子の構成を概略的に示す部分断面図である。
【図１８】本発明の実施の形態３における画像表示素子の製造方法におけるＦＰＣを接合する方法の一工程を概略的に示す断面図である。
【図１９】本発明の実施の形態３の比較例における画像表示素子の製造方法におけるＦＰＣを接合する方法の一工程を概略的に示す断面図である。
【図２０】本発明の実施の形態４における画像表示素子の製造方法におけるＦＰＣを接合する方法の第１工程を示す概略的な部分断面図である。
【図２１】本発明の実施の形態４における画像表示素子の製造方法におけるＦＰＣを接合する方法の第２工程を示す概略的な部分断面図である。
【図２２】本発明の実施の形態４における画像表示素子の製造方法におけるＦＰＣを接合する方法の第３工程を示す概略的な部分断面図である。
【図２３】本発明の実施の形態４における画像表示素子の製造方法におけるＦＰＣを接合する方法の第４工程を示す概略的な部分断面図である。
【図２４】本発明の実施の形態５における画像表示素子の製造方法におけるＦＰＣを接合する方法の第１工程を示す概略的な部分断面図である。
【図２５】本発明の実施の形態５における画像表示素子の製造方法におけるＦＰＣを接合する方法の第２工程を示す概略的な部分断面図である。
【符号の説明】
【００７６】
１ 前面基板、２ 背面基板、３ 電極、４ 金属膜、５ 低温はんだボール（はんだ部）、８ 画素、９ 吐出ヘッド、１０ 絶縁層、１１ 圧着用コテ、１３ 圧着面、１２ ヒータ、１４ レーザ、２１，２１Ｓ 端面、２２ 封止膜、３３ ＦＰＣ（フレキシブルプリント基板）、３３Ｅ 接続部、３３Ｃ 配線部、４２ 端子電極、４３ ＦＰＣ配線、１０１ 大型ディスプレイ、１１１，１１２，１１２Ｖ，１１３ 画像表示素子。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
主面を有する透光性の第１の基板と、
前記主面上に配置された画素と、
前記画素の発光強度を制御するために前記主面上に設けられた配線層と、
前記配線層の一部の上に設けられたはんだ部と、
前記画素を被いかつ前記はんだ部を露出するように、前記主面上に設けられた第２の基板と、
前記はんだ部を介して前記配線層に接合された接続部と前記接続部に繋がった配線部とを有するフレキシブルプリント基板とを備えた、画像表示素子。
【請求項２】
前記配線層は、
前記画素に電気的に接続された電極と、
前記電極を介して前記画素に電気的に接続され、前記はんだ部と接し、前記電極のはんだ濡れ性に比して高いはんだ濡れ性を有する金属膜とを含む、請求項１に記載の画像表示素子。
【請求項３】
前記はんだ部は、低温はんだから形成されている、請求項１または２に記載の画像表示素子。
【請求項４】
前記第２の基板は、前記配線部に対向し、かつ前記主面と鋭角をなす端面を有する、請求項１〜３のいずれかに記載の画像表示素子。
【請求項５】
前記接続部は、互いに間隔を空けて配置された複数の端子電極と、前記はんだ部の融点よりも高い温度に対する耐熱性を有し、前記複数の端子電極の間から前記第１の基板側に突出した絶縁層とを含む、請求項１〜４のいずれかに記載の画像表示素子。
【請求項６】
主面を有する透光性の第１の基板を準備する工程と、
前記主面上に配線層を形成する工程と、
前記主面上に、前記配線層を用いて発光強度が制御される画素を形成する工程と、
前記画素を被い、かつ前記配線層の一部を露出するように、前記主面上に第２の基板を取り付ける工程と、
前記配線層の前記一部の上にはんだ部を形成する工程と、
前記はんだ部の上に、接続部と前記接続部に繋がった配線部とを有するフレキシブルプリント基板の前記接続部を配置する工程と、
前記はんだ部を加熱することで、前記配線層に、前記はんだ部の上に配置された前記接続部を接合する工程とを備えた、画像表示素子の製造方法。
【請求項７】
前記配線層を形成する工程は、電極と、前記電極のはんだ濡れ性に比して高いはんだ濡れ性を有する金属膜とを形成する工程を含み、
前記はんだ部を形成する工程は、前記金属膜の上に前記はんだ部を形成する工程を含む、請求項６に記載の画像表示素子の製造方法。
【請求項８】
前記はんだ部を形成する工程は、溶融したはんだを吐出する工程を含む、請求項６または７に記載の画像表示素子の製造方法。
【請求項９】
前記接続部を接合する工程は、前記はんだ部の温度に比して前記画素の温度を低く保ちつつ、前記はんだ部の融点以上の温度に前記はんだ部を加熱する工程を含む、請求項６〜８のいずれかに記載の画像表示素子の製造方法。
【請求項１０】
前記フレキシブルプリント基板を接合する工程は、
圧着面を有する圧着用コテが準備される工程と、
前記圧着面の前記第２の基板から遠い側と前記配線層との間隔に比して、前記圧着面の前記第２の基板から近い側と前記配線層との間隔が小さくなるように前記配線層に対して前記圧着面を傾けながら、前記接続部に前記圧着面を押し付ける工程と、
前記はんだ部の融点以上の温度に前記圧着面を加熱する工程と、
前記接続部に前記圧着面を押し付けながら前記圧着面の向きを前記配線層と水平な向きに近づけることで、前記はんだ部の一部を前記配線層上の領域の外側へ押し出す工程とを含む、請求項６〜９のいずれかに記載の画像表示素子の製造方法。
【請求項１１】
前記接続部を配置する工程は、前記接続部の一部が前記配線層上の領域から突出した部分となるように前記接続部を配置する工程を含み、
前記はんだ部の前記一部とともに、前記突出した部分を除去する工程をさらに備えた、請求項１０に記載の画像表示素子の製造方法。
【請求項１】
主面を有する透光性の第１の基板と、
前記主面上に配置された画素と、
前記画素の発光強度を制御するために前記主面上に設けられた配線層と、
前記配線層の一部の上に設けられたはんだ部と、
前記画素を被いかつ前記はんだ部を露出するように、前記主面上に設けられた第２の基板と、
前記はんだ部を介して前記配線層に接合された接続部と前記接続部に繋がった配線部とを有するフレキシブルプリント基板とを備えた、画像表示素子。
【請求項２】
前記配線層は、
前記画素に電気的に接続された電極と、
前記電極を介して前記画素に電気的に接続され、前記はんだ部と接し、前記電極のはんだ濡れ性に比して高いはんだ濡れ性を有する金属膜とを含む、請求項１に記載の画像表示素子。
【請求項３】
前記はんだ部は、低温はんだから形成されている、請求項１または２に記載の画像表示素子。
【請求項４】
前記第２の基板は、前記配線部に対向し、かつ前記主面と鋭角をなす端面を有する、請求項１〜３のいずれかに記載の画像表示素子。
【請求項５】
前記接続部は、互いに間隔を空けて配置された複数の端子電極と、前記はんだ部の融点よりも高い温度に対する耐熱性を有し、前記複数の端子電極の間から前記第１の基板側に突出した絶縁層とを含む、請求項１〜４のいずれかに記載の画像表示素子。
【請求項６】
主面を有する透光性の第１の基板を準備する工程と、
前記主面上に配線層を形成する工程と、
前記主面上に、前記配線層を用いて発光強度が制御される画素を形成する工程と、
前記画素を被い、かつ前記配線層の一部を露出するように、前記主面上に第２の基板を取り付ける工程と、
前記配線層の前記一部の上にはんだ部を形成する工程と、
前記はんだ部の上に、接続部と前記接続部に繋がった配線部とを有するフレキシブルプリント基板の前記接続部を配置する工程と、
前記はんだ部を加熱することで、前記配線層に、前記はんだ部の上に配置された前記接続部を接合する工程とを備えた、画像表示素子の製造方法。
【請求項７】
前記配線層を形成する工程は、電極と、前記電極のはんだ濡れ性に比して高いはんだ濡れ性を有する金属膜とを形成する工程を含み、
前記はんだ部を形成する工程は、前記金属膜の上に前記はんだ部を形成する工程を含む、請求項６に記載の画像表示素子の製造方法。
【請求項８】
前記はんだ部を形成する工程は、溶融したはんだを吐出する工程を含む、請求項６または７に記載の画像表示素子の製造方法。
【請求項９】
前記接続部を接合する工程は、前記はんだ部の温度に比して前記画素の温度を低く保ちつつ、前記はんだ部の融点以上の温度に前記はんだ部を加熱する工程を含む、請求項６〜８のいずれかに記載の画像表示素子の製造方法。
【請求項１０】
前記フレキシブルプリント基板を接合する工程は、
圧着面を有する圧着用コテが準備される工程と、
前記圧着面の前記第２の基板から遠い側と前記配線層との間隔に比して、前記圧着面の前記第２の基板から近い側と前記配線層との間隔が小さくなるように前記配線層に対して前記圧着面を傾けながら、前記接続部に前記圧着面を押し付ける工程と、
前記はんだ部の融点以上の温度に前記圧着面を加熱する工程と、
前記接続部に前記圧着面を押し付けながら前記圧着面の向きを前記配線層と水平な向きに近づけることで、前記はんだ部の一部を前記配線層上の領域の外側へ押し出す工程とを含む、請求項６〜９のいずれかに記載の画像表示素子の製造方法。
【請求項１１】
前記接続部を配置する工程は、前記接続部の一部が前記配線層上の領域から突出した部分となるように前記接続部を配置する工程を含み、
前記はんだ部の前記一部とともに、前記突出した部分を除去する工程をさらに備えた、請求項１０に記載の画像表示素子の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【公開番号】特開２００９−１９２９１８（Ｐ２００９−１９２９１８Ａ）
【公開日】平成２１年８月２７日（２００９．８．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−３４６６２（Ｐ２００８−３４６６２）
【出願日】平成２０年２月１５日（２００８．２．１５）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年８月２７日（２００９．８．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年２月１５日（２００８．２．１５）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
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