説明

電極端子とフレキシブル配線基板の熱圧着装置及びフラット型表示パネルの製造方法

【課題】PDP製造装置において、ガラス基板の端部にTCPを圧着するときのガラス基板の割れや欠けを無くし、且つ装置の簡素化を行う。
【解決手段】パネル受け治具40のポイント42の下部にストロークエンドにて支持するように複数のエアシリンダ41を配置し、各エアシリンダの圧力を電空レギュレータ43を介して制御部46にて設定及び管理を行う。更にPDP7を保持する際のエアシリンダ41の全推力nFsはPDP7の重量Fg以上であり、且つ圧着ヘッド5の加圧力FhとPDP7の重量の和以下(Fg<nFs<Fg+Fh)となるように制御することで、圧着時は圧着ヘッドの押込む動作に連動しガラス基板全体が下に沈む為、ガラス基板に加わる力を低減し、TCPを圧着するときのガラス基板の割れや欠けを無くすことができる。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、PDP(プラズマディスプレイパネル)やLCD(液晶表示パネル)などのフラット型表示パネルの電極端子にFPC(フレキシブル回路基板)を熱圧着して接続するための改良された電極端子の熱圧着装置とそれを用いた新しい接続方法に関する。
【背景技術】
【0002】
フラット型表示装置(FPD)の表示画面として、プラズマディスプレイパネルや液晶パネルなどの表示パネルが知られている。これらの表示パネルはガラスなどの透明板(以下、ガラス基板)が2枚貼り合わされて成り、少なくとも一方のガラス基板の端縁部に導出された電極端子列にはいわゆるFPCと呼ばれるフレキシブル回路基板(Flexible Printed Circuit)が異方性導電接着フィルム(ACF:Anisotropic Conductive Film)を介して熱圧着され、これによりパネルと駆動回路との接続が行われている。
【0003】
ところでFPCをガラス基板へ熱圧着する際、圧着ヘッドの押圧力が対向するバックアップとの間で純粋にACFを押圧する力としてのみ作用すれば問題は生じないが、実際にはガラス基板の端縁部に対して圧着ヘッドを押し込む力と圧着ヘッドの重量とが応力として加わり、ガラス基板に加わる力が増加し微細な部分的クラックや割れの問題を生じていた。その問題解消のため従来は「特許文献1」に記載のように、パネル基板の受けポイントを応力吸収用のバネ入り保持ピンで支える構造や、対向する圧着ヘッド及びバックアップ(以下、加圧機構)を回動自在に支持する構造にしてガラス基板に加わる応力を低減させる対策が採られていた。
【0004】
【特許文献1】特開平9−214132号公開特許公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながらこのような従来の電極端子の熱圧着装置では、保持ピンのバネ圧の調整に高度の熟練と時間を必要とするほか、後者の構成によれば基板の変形や反りなどに対してバックアップと圧着ヘッドの平行度を良く追従させることができる反面、圧着時に基板にかかる応力の吸収は充分でなく、また装置構成が複雑となり設備コストも高価となる欠点があった。
【0006】
従って本発明の目的は、表示パネルの電極端子列にフレキシブル回路基板を熱圧着するに当たってガラス基板に損傷を及ぼすことの無い電極端子の熱圧着装置と熱圧着方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0007】
上記課題に対して本発明は、FPCを接続すべき表示パネルをフロート状態にて保持する構成を提案し、それによって圧着ヘッドの上下動作にガラス基板の動きを連動させることで、バックアップの平面にガラス基板が倣うようにして、常に圧着面と圧着ヘッドを平行に保ち、圧着ヘッドのガラス基板に対する加熱及び加圧力の均一化を図るものである。
【0008】
表示パネルをフロート状態に保持するための具体的技術手段として本発明では、表示パネルを分散して支えるn個の受けポイントを共通に制御可能なエアシリンダの各ストロークエンドに載せた構成を特徴とする。エアシリンダの推力をFsとしたとき、総推力nFsを表示パネルの重量Fg及び圧着ヘッドの加圧力Fhに対して Fg<nFs<Fg+Fh の関係に成るようエアシリンダに連結した電空レギュレータを制御することで受けポイント上に保持された表示パネルは加圧ヘッドの加圧加減に連動して上下に動き、無用な応力を吸収可能となる。
【発明の効果】
【0009】
本発明により、表示パネルの電極端子に対するFPCの熱圧着時におけるガラス基板割れを抑制でき、プラズマディスプレイパネルなどの表示パネルを用いたディスプレイの生産性を向上することが出来る。また、本発明の装置によれば、装置の機構が簡素化できる為、設備コストを低減することが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【0010】
以下に本発明の内容を実施例を用いて詳細に説明する。
【実施例1】
【0011】
図1から図6により本発明の実施の形態をプラズマディスプレイパネル(以下、PDP)を例として説明する。
図4は一般的なPDPの構造の一例を示す分解斜視図である。PDP7は大きく分けて前面基板1と背面基板2から構成されている。前面基板1のベース素材をなすガラス基板には表示ラインを構成する面放電用のX電極8、Y電極9が並行に複数対配置されている。この電極群は誘電体層10に覆われており、さらにその表面はMgO等の保護層11に覆われている。前面基板1と同様にガラスで構成される背面基板2のガラス基板にはX電極8、Y電極9とほぼ直交する方向にアドレス電極12が配置されており、さらに誘電体層10に覆われている。アドレス電極12の両側には隔壁13が配置され、列方向のセルを区分けしている。さらにアドレス電極12上の誘電体層10及び隔壁13の側面には紫外線により励起されて可視光を発生する蛍光体14が塗布されている。この前面基板1と背面基板2を保護層11と隔壁13が接するように重ね合わせる。前面基板1と背面基板2の基板周囲は封着部材4にて封着され、内部に放電ガスを注入し、PDP7を形成する。
なお、PDPには片側のガラス基板上にX及びYの電極対とアドレス電極との3電極すべてを配置した構造も知られており、この場合3電極の端子もそれら電極が形成された一方のガラス基板の端部に導出される。
【0012】
図5は、駆動回路を実装した一般的なPDPのモジュールの構造を示す平面図である。PDP7の背面基板2の背面に設けられたシャーシ15にはX電極8に電圧を印加するX駆動回路16、走査電極として機能するY電極9に電圧を印加するY駆動回路17、背面基板の上下に分割して導出されたアドレス電極12にそれぞれ電圧を印加する上下のアドレス駆動回路18、各駆動回路の電源回路19、これらを制御する制御回路20で構成される。
【0013】
ここで上記アドレス電極12は例えば水平解像度が1280のパネルの場合、3840(1280×3)本あり、これを192本ずつのグループにして背面基板の上下に交互に導出して端子群を構成したものとなっている。従ってこのような電極端子群ごとにFPCが用意され、その一端がACF(異方性導電接着膜)(図示せず)を介して電極端子群に貼り付けられ、それらを一体的に加熱加圧して接続固定が行われる。
【0014】
そして各FPCの他端にあらかじめ設けられた多端子コネクタが裏面のアドレス駆動回路18に設けられたレセプタクル21に結合されて各アドレス電極12への導通が可能となる。前面基板1のX電極8、Y電極9からX駆動回路16、Y駆動回路17への接続も前記と同様に行われる。
【0015】
なお電極端子列と駆動回路との接続に用いる上記FPCとしてはフレキシブル回路基板またはフレキシブルプリントケーブルと呼ばれるものの他、当該基板またはケーブルの上に直接ドライバICを搭載した電子部品形態のTCP(Tape Carrier Packege)も含むものとする。
【0016】
図6は、PDPモジュールを横から見た図である。前面基板1と背面基板2の間の放電空間は封着部材4でシールされている。また、背面基板2の裏面には粘着材22により、シャーシ15が貼り付けられている。先に説明したように一端を背面基板2の電極端子群に熱圧着されたFPC3は他端のコネクタとレセプタクル21の結合によりアドレス駆動回路18に接続されている。尚、X駆動回路16とY駆動回路17もそれぞれ対応する図示しないFPCにより前面基板1の表示電極XYに接続されている。
【0017】
図1は本発明の一実施例による熱圧着装置を用いて背面基板2の電極端子とFPC3の端子部の圧着を行っている状態の側面図である。この熱圧着装置はPDP7を上に載せて保持する受けポイント42と、PDP7の四隅にて位置決めをする機構50およびこれを支持する治具フレーム48からなるパネル受け治具40と、受けポイント42の下部を保持するエアエアシリンダ41と、エアシリンダ41の圧力を調整する電空レギュレータ43と、電空レギュレータ43を制御しエアシリンダ41の圧力を設定及び管理する制御部46と、上下方向に駆動可能でグループとなる電極端子列の幅に相当する幅の圧着面を有する熱圧着ヘッド5及びバックアップ44を備えた加圧機構45で構成されている。この加圧機構45は電極端子列の配列方向に移動可能となるよう図示しないレールに保持されており、電極端子群の配列ピッチ寸法分ずつ圧着位置を移動する。
【0018】
まず、図1を参照してPDP7をフロート状態に保持するエアエアシリンダの圧力設定までの流れを説明する。PDP7の背面基板2の電極端子群を基準に、FPC3の端子部を合わせた状態を保ったまま1枚毎に仮接続を行う。図1及び図2に示すように、PDP7はパネル受け治具40に均等に分散配置された複数(n個)の受けポイント42の上に載置されている。受けポイント42は例えば硬質樹脂からなりその下面をエアエアシリンダ41の空圧で動く摺動ロッド41aの自由端部、すなわちストロークエンド41bにて保持されている。
【0019】
図2はPDP7がパネル受け治具40に載置された状態を示す平面図である。図2において、前面基板1と背面基板2で構成されるPDP7がパネル受け治具に載置されている。PDP7において、縦方向の径は背面基板2のほうが前面基板1よりも大きく、この部分にアドレス電極用の端子が形成されている。図2はこのアドレス電極の端子に対してFPC3を接続する構成を示している。PDPにおいて、横方向の径は前面基板が大きく、前面基板の横方向の左右端部には、X電極8、Y電極9の端子が形成されている。
【0020】
図2において、PDP7の水平方向における位置決めは、ガラス基板位置決め機構50によって行われる。ガラス基板位置決め機構50は治具フレーム48に取り付けられており、ガラス基板位置決め機構50と治具フレーム48でパネル受け治具40を構成している。
【0021】
図2において、PDP7は背面基板2に当接する6個のストロークエンド41bによって支えられている。ストロークエンド41bは、エアシリンダ41から伸びている摺動ロッド41aの先端部分である。
【0022】
図2の背面基板2の端部において、アドレス電極の端子とFPC3とを熱圧着によって接続するための加熱ヘッド5が記載されている。図2は、加熱ヘッドは1枚のFPC3を背面基板に接続しているが、1枚のFPC3の接続が終了すると加熱ヘッドは図2の左側に移動して次のFPC3を接続することになる。
【0023】
図1に戻り、熱圧着作業に先立ちPDP7を保持するエアエアシリンダ41の圧力設定を行う。各受けポイント毎のn個のエアエアシリンダ41の圧力は制御部46により共通に設定され電空レギュレータ43を介して電気的に調整される。その際、PDP7を保持するエアエアシリンダの全推力nFsはPDP7の重量Fg以上であり、且つ圧着時の圧着ヘッド5による加圧力FhとPDP7の重量Fgの和以下(Fg<nFs<Fg+Fh)となるように設定する。この設定によりPDP7は受けポイント42の上に軽く浮くように載った状態となる。最適の圧力設定値は制御部46にPDPの品種毎のデータとして保存することが出来る為、2回目以降の圧力設定作業は省略することが出来る。
【0024】
次に圧着工程について説明する。圧着ヘッド5とバックアップ44を備えた加圧機構45を圧着位置まで移動させた後、パネル受け治具40を載せたステージ60が図示しない昇降機構により所定の位置まで下降する。この際、PDP7の下面とバックアップ44との間、すなわち図1のdが、PDP7の長辺方向の長さLの1/1000〜1/3000程度の隙間があることを確認する。
【0025】
図1において、バックアップは固定であるので、PDP7の背面基板2とバックアップの間隔が所定の値存在しないとPDP7を破損する危険があるからである。一方、本発明によれば、図1の間隔dが上記のような値であっても、加熱ヘッド5によって熱圧着する際、PDP7が加熱ヘッド5の圧力にともなって、上下動できるので、熱圧着時にストレスによって背面基板2が破損することはない。
【0026】
一方、図1の間隔dはあまり大きいと、熱圧着の際にPDP7の動く量が大きくなりすぎ、PDP7、具体的には背面基板2に応力がかかりすぎる場合もある。したがって、図1におけるdは最大でも1.5mm程度に抑えておくことが好ましい。
【0027】
次いで圧着ヘッド5を上から下降させて、バックアップ44との間でPDP7を挟み込むようにして圧着を行う。端子列は上述のように複数のグループに分かれており、1回の圧着で1電極端子群の圧着を行う。圧着ヘッド5が電極端子群の上に重ねたFPCの面に当接して加圧が開始されると、図3に示すようにバックアップ44に背面基板2の下面が倣うまで基板が押し下げられ、圧着ヘッド5と背面基板2の圧着面が平行の状態でFPCの圧着が行われる。
【0028】
図3は、加熱ヘッド5が下降して、背面基板2の電極端子とFPC3を接続している図である。背面基板2の電極端子とFPC3とは、図示しないASC(Anisotropic Conductive Fim)を介して接続される。図3の熱圧着装置のその他の構成は図1と同様であるので、説明を省略する。
【0029】
図3において、圧着ヘッドの加圧力を背面基板2の端部のみで受けると最初に述べたようなクラックの問題が生ずる。しかし、本発明によれば、軽く浮いたPDP7全体が圧着ヘッドの加圧を受けて下に沈みこむような状態となり、圧着ヘッドの重量や押圧力の影響を受けることなく圧着される為、背面基板2の圧着面に加わる応力が低減し、割れや欠けの発生を防ぐことが出来る。
【0030】
図1で説明したように、PDP7は例えば、6個のストロークエンド41bによって支えられている。各ストロークエンド41b毎に、エアエアシリンダ41の圧力が制御部46により共通に設定され電空レギュレータ43を介して電気的に調整されている。各エアシリンダ41の推力をFsとすると、6個のエアシリンダによる推力は6Fsであり、これはPDPの重量Fgよりも大きい。
【0031】
この状態で加圧ヘッドが下降してPDP7の背面基板を押すことになる。このとき、背面基板2はバックアップ44によって支えられるが、背面基板2とバックアップ44との間に間隔dが存在しているので、この分だけ、背面基板2に応力がかかる。この応力がFhである。本発明では、PDP7の重量Fg、エアシリンダ41の推力をFs、加圧ヘッドの圧力に起因する加圧力をFhとした場合、(Fg<6Fs<Fg+Fh)という関係にする。
【0032】
ここで、応力Fhは従来であれば、背面基板2の特定の箇所にかかり、背面基板の破損の原因となっていた。しかし、本発明においては、複数のエアシリンダ41によって背面基板2全体にわたってこの応力が分散されるので、背面基板の破損を防ぐことが出来る。
【0033】
図1〜図3に示すPDP、TCP、パネル受け治具、エアシリンダの形状、個数などは、あくまで一例にすぎず、図1及び図2に示すものに限るものではない。例えば、図1〜図3において、PDP7を支持するストロークエンド41bは6個であるが、この数nはパネルの大きさ、エアシリンダの推力等を勘案して最適な数をきめれば良い。ただし、nは4以上であることが望ましい。
【0034】
以上の説明は、PDP7の背面基板2に形成されたアドレス電極の端子とFPC3との接続を例に取り上げている。PDP7の前面基板に形成されたX電極8、Y電極9の端子に対してFPC3を接続する場合も、PDP7を裏返すことによって全く同様にして行うことが出来る。
【実施例2】
【0035】
実施例1では、PDP7に対するPPC3の接続の場合を例にとって説明した。本発明は、PDP7のみでなく、例えば、液晶表示装置に対するFPC3の接続についても適用することが出来る。
【0036】
図7は液晶表示パネルの斜視図である。図7において、薄膜トランジスタ(TFT)、画素電極を含む画素がマトリクス状に配置されたTFT基板101にカラーフィルタが形成されたカラーフィルタ基板102が重なって液晶表示パネルが形成されている。TFT基板101とカラーフィルタ基板102との間には液晶層が挟持されている。画素毎に液晶層を通過するバックライトからの光Lの透過量が制御されるので、画像が形成される。
【0037】
液晶は偏光光のみを透過するので、TFT基板101の裏側に図示しない下偏光板104が貼り付けられて、バックライトからの光を直線偏光に変換する。液晶層でこの直線偏光光を変調し、変調された光がカラーフィルタ基板102を通り、上偏光板103によって再び偏光を受け、人間の目に画像が視認される。
【0038】
図7において、TFT基板101はカラーフィルタ基板102よりも大きく形成され、TFT基板101の端部で、カラーフィルタ基板102よりも大きくなった部分に端子部105が形成される。図7おける横方向の端子部105は、走査線のための端子部105であり、縦方向に端子部105は映像信号線のための端子部105である。
【0039】
図7に示すように、液晶表示装置においては、PDP7と異なり、TFT基板101にのみ端子部105が形成されている。したがって、FPC3の接続はTFT基板101に形成された端子部105のみに行えば良い。液晶表示装置においても、PDP3と同様、FPC3の接続はASCを介してFPC3をTFT基板101に熱圧着することによって行われる。
【0040】
図8は図7の液晶表示パネルに対してFPC3を接続した状態を示す側面図である。液晶表示装置の場合、図8に示すように、上偏光板103、下偏光板104が貼り付けられた液晶表示パネルを図1の熱圧着装置におけるパネル受け治具に設置する。エアシリンダ41からの摺動ロッド41aの先端であるストロークエンドの上に、図8の下偏光板104が載置されることになる。この状態では、下偏光板104にはまだ保護フィルムが貼り付けられているので下偏光板104に傷が付くことはない。
【0041】
以後の接続にプロセスは実施例1において説明したと同様である。液晶表示装置においては、使用するガラス基板の板厚は0.5mm程度であり、熱圧着におけるガラス基板へのストレスは大きいので、本発明を適用することによってTFT基板101等の破損を防ぎ、製品歩留りを向上させることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【0042】
【図1】本発明の熱圧着装置の模式図である。
【図2】本発明の熱圧着装置の他の模式図である。
【図3】本発明の熱圧着装置の平面図である。
【図4】PDPのモジュールの表示領域の構造を示す分解斜視図である。
【図5】PDPのモジュールの構造を示す背面図である。
【図6】PDPのモジュールの構造を示す側面図である。
【図7】液晶表示装置の斜視図である。
【図8】液晶表示装置の側面図である。
【符号の説明】
【0043】
1…前面基板
2…背面基板
3…FPC(フレキシブル回路基板)
4…封着部材
5…加熱ヘッド
7…PDP
8…X電極
9…Y電極
10…誘電体層
11…保護層
12…アドレス電極
13…隔壁
14…蛍光体層
15…シャーシ
16…X駆動回路、
17…Y駆動回路、
18…アドレス駆動回路、
19…電源回路
20…制御回路
21…コネクタ用レセプタクル
22…粘着材
40…パネル受け治具
41…エアエアシリンダ
42…受けポイント
43…電空レギュレータ
44…バックアップ
45…加圧機構
46…制御部
48…治具フレーム
50…ガラス基板位置決め機構
101…TFT基板
102…カラーフィルタ基板
103…上偏光板
104…下偏光板
105…端子部。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
表示パネルを構成する基板の端面に導出された電極端子にフレキシブル回路基板を熱圧着する熱圧着装置であって、
前記表示パネルの下面は各々上下動作をすることが出来る複数の受けポイントによって支持され、
前記複数の受けポイントは対応する複数のエアシリンダのストロークの先端に配され、前記複数のエアシリンダは、制御部によって制御され、
前記表示パネルの前記基板において、前記電極端子が形成された部分を挟むように、圧着ヘッドとバックアップとが配置されることを特徴とする熱圧着装置。
【請求項2】
一対のガラス基板からなるプラズマディスプレイパネルの少なくとも一方のガラス基板上に形成された電極端子に電子部品を接続する熱圧着装置であって、
前記ガラス基板の下面を支持する複数のポイントと、ガラス基板の四隅にて位置決めをする機構を持ったパネル受け治具と、パネル受け治具をセットし昇降自在なステージとを有し、
前記ガラス基板を支持する複数のポイントの各々は、対応する複数のエアシリンダから伸びる摺動ロッドのストロークエンドによって構成され、
前記複数のエアシリンダの圧力は、電空レギュレータと、前記電空レギュレータを制御する制御部によって制御され、
前記電子部品を前記電極端子が形成された前記ガラス基板の電極端子に圧着する圧着ヘッドと、前記圧着ヘッドを上下運動させる駆動手段と、前記圧着ヘッドの下部に平行配設され前記電極端子への電子部品の圧着時に前記ガラス基板を下方から受けるバックアップを有することを特徴とするプラズマディスプレイパネル用電極端子の熱圧着装置。
【請求項3】
対向する一対のガラス基板を備え、少なくとも一方の前記ガラス基板の端部に電極端子を導出したプラズマディスプレイの当該電極端子に対応してフレキシブル配線基板を熱圧着によって接続するプラズマディスプレイパネルの製造方法であって、
前記電極端子が形成された前記ガラス基板の下面を各々上下動作をすることが出来る複数の受けポイントによって支持し、
前記複数の各受けポイントは複数のエアシリンダの各々のストロークの先端に配置され、前記複数のエアシリンダは、制御部によって共通に制御され、
前記電極端子が形成された前記ガラス基板において、前記電極端子が形成された部分を圧着ヘッドとバックアップとで挟むようにして前記フレキシブル配線基板と前記ガラス基板に形成された前記電極端子とを熱圧着することを特徴とするプラズマディスプレイパネルの製造方法。
【請求項4】
前記プラズマディスプレイパネルの重量をFgとし、前記圧着ヘッドによって前記ガラス基板が受ける応力をFhとし、
前記複数をnとし、n個のエアシリンダの全推力をnFsとしたとき、
(Fg<nFs<Fg+Fh)となるように制御部によってエアシリンダの圧力を設定することを特徴とする請求項3に記載のプラズマディスプレイパネルの製造方法。
【請求項5】
前記バックアップは固定であり、前記圧着ヘッドは可動であり、
前記圧着ヘッドによって前記電極端子が形成されたガラス基板と前記フレキシブル配線基板を圧着する前は、前記バックアップと前記ガラス基板の間隔は、前記ガラス基板の長辺方向の長さをLとしたとき、L/1000からL/3000の隙間を設けていることを特徴とする請求項3に記載のプラズマディスプレイパネルの製造方法。
【請求項6】
画素電極とTFTとを含む画素がマトリクス状に形成されたTFT基板と、カラーフィルタが形成されたカラーフィルタ基板と、前記TFT基板と前記カラーフィルタ基板との間に液晶層が挟持され、前記TFT基板の端部には電極端子が形成され、前記電極端子にはフレキシブル配線基板が熱圧着されている液晶表示装置の製造方法であって、
前記電極端子が形成された前記TFT基板の下面を各々上下動作をすることが出来る複数の受けポイントによって支持し、
前記複数の各受けポイントは複数のエアシリンダの各々のストロークの先端に配置され、前記複数のエアシリンダは、制御部によって共通に制御され、
前記電極端子が形成された前記TFT基板において、前記電極端子が形成された部分を圧着ヘッドとバックアップとで挟むようにして前記フレキシブル配線基板と前記TFT基板に形成された前記電極端子とを熱圧着することを特徴とする液晶表示装置の製造方法。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【図7】
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【図8】
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【公開番号】特開2010−98145(P2010−98145A)
【公開日】平成22年4月30日(2010.4.30)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2008−268067(P2008−268067)
【出願日】平成20年10月17日(2008.10.17)
【出願人】(599132708)日立プラズマディスプレイ株式会社 (328)
【Fターム(参考)】