JP4575845B2

JP4575845B2 - 配線接続構造および液晶表示装置

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Publication number: JP4575845B2
Application number: JP2005166204A
Authority: JP
Inventors: 幸大和田; 直樹竹下; 誠一日高
Original assignee: Alps Electric Co Ltd
Current assignee: Alps Alpine Co Ltd
Priority date: 2005-06-06
Filing date: 2005-06-06
Publication date: 2010-11-04
Anticipated expiration: 2025-06-06
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Description

本発明は、液晶表示装置などに適用される配線部分の接続構造に関し、特に基板上に実装された駆動用ＩＣなどの素子とフレキシブルプリント基板とを隙間無く接続できるようにした技術に関する。

液晶表示装置は一般に、上下の透明基板間に液晶を封入した液晶パネルと、そのドライバ回路と、映像信号処理装置と電気的に接続される回路基板とから構成される。ドライバ回路は、所定の配線パターンを形成したフィルム基板に駆動用ＩＣや電源部品等を搭載した構成とされ、液晶パネルと回路基板との間を接続するフレキシブル接続基板として構成されるのが一般的である。
フレキシブル接続基板と回路基板との接続方式として、近年では、液晶画面の解像度の向上を図るために、回路基板の接続リードのピッチ間隔及び接続基板の電極のピッチ間隔が微細に形成される傾向にあり、接続基板と印刷回路基板との接続は、ＡＣＦ（ＡｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃＣｏｎｄｕｃｔｉｖｅＦｉｌｍ）を用いたＴＡＢ（ＴａｐｅＡｕｔｏｍａｔｅｄＢｏｎｄｉｎｇ）搭載方式が広く適用されている。
ＡＣＦとは、粘着力のある樹脂のバインダに導電粒子を分散させたものからなり、通常はテープ状に形成される。そして、このＡＣＦテープは回路基板の接続リードの上に貼り付けられて、接続基板を印刷回路基板にアライメントした状態でＡＣＦテープ上に貼り付けられ、加熱した状態で接続基板と印刷回路基板とを圧着することによって、まずバインダ樹脂を軟化させて、圧縮する間に導電粒子を介して接続基板の電極と回路基板の接続リードとを電気的に接続させ、更なる加熱によりバインダ樹脂を硬化させることによって、接続基板と回路基板との間を固着して接続を完了する構造とされている。

図５、図６は駆動用ＩＣを備えた一般的な液晶表示装置の一例を示している。
この例の液晶表示装置は、液晶層を挟む一対の基板１０１、１０２のうち、片側の基板１０２に駆動用ＩＣ１０３がＣＯＧ（ＣｈｉｐＯｎＧｌａｓｓ）実装等により搭載されている。この駆動用ＩＣ１０３に対になる基板の一方の透明電極及び他方の透明電極を接続する必要があり、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）等の透明導電性材料によって引出配線を延出する形で基板１０２上に形成することで、駆動用ＩＣ１０３と各透明電極との接続を行っている。
また、この駆動用ＩＣ１０３に駆動信号を供給するための電気回路などを接続するフレキシブルプリント配線基板（ＦＰＣ）１０６を接続する必要があり、従来は図６に示すように基板１０２の外縁部側に透明導電材料によって接続用配線１０４ｂを形成し、この接続用配線１０４ｂの一方の端部（基板１０２の内側寄りの端部）に駆動用ＩＣ１０３を接続し、前記接続用配線１０４ｂの他方の端部（基板の外周縁寄りの端部）とＦＰＣ１０６との間にＡＣＦフィルム１０７を挟み込み、加熱加圧することにより接続用配線１０４ｂとＦＰＣ１０６の配線１０６ａをＡＣＦフィルム１０７中の導電粒子を介して電気的に接続している。

ところで本発明者らは、液晶層を挟んで対向する一対の基板を具備してなり、基板に駆動ＩＣを実装し、駆動ＩＣを実装した基板に駆動ＩＣとフレキシブルプリント配線基板を接続するための接続用配線を形成し、該接続用配線の端部に駆動ＩＣを接続し、駆動ＩＣの近傍にＡＣＦフィルムを配置し、ＡＣＦフィルムを介して接続用配線とフレキシブルプリント配線基板とを電気的に接続し、フレキシブルプリント配線基板の配線パターンの端部を駆動ＩＣの近傍まで延出形成し、駆動ＩＣとフレキシブルプリント配線基板を電気的に接続した構造の液晶表示装置について特許出願している。（特許文献１参照）
特開２００４−６１９７９号公報

前記ＣＯＧ実装並びにＡＣＦフィルムによる接続構造を更に発展させた構造として本発明者らは、図７に示す如く基板１０２の表示領域に近い引き出し配線領域側にＣＯＧ用のＡＣＦフィルム１１１を配置し、基板１１０の上であって先のＡＣＦフィルム１１１の若干外側にＦＰＣ用のＡＣＦフィルム１１２を配置し、駆動用ＩＣをＡＣＦフィルム１１１に圧着接続し、ＦＰＣをＡＣＦフィルム１１２に圧着接続する構造を採用し、配線接続構造の簡略化を図っている。

図５、図６に示す従来構造の液晶表示装置においては、駆動用ＩＣ１０３とＡＣＦフィルム１０７との間にＦＰＣ１０６が配置されているものの、駆動ＩＣ１０３とＡＣＦフィルム１０６との間に必然的に隙間１１０が空くために液晶表示装置の狭額縁化という面では配置効率の悪い構造であった。
また、図７に示す構造を採用しても、ＡＣＦフィルム１１１、１１２を基板１１０上に貼り付ける作業の際の交差が±０.３ｍｍ程度必然的に生じるので、ＡＣＦフィルム１１１、１１２を最低０.６ｍｍ程度離して貼り付ける必要があり、この最低０.６ｍｍほどの幅の領域でも携帯電話等の小型化がなされている電子機器においては無視できない無駄な領域となってきている。

このように貼り付け時の交差が最低限±０.３ｍｍ程度必要になるのは、図８と図９に示す如く駆動用ＩＣ１２０の接続端子１２１をＡＣＦフィルム１１１に押し付けて接合する場合と、ＦＰＣ１０６の接続端子をＡＣＦフィルム１０７に押し付けて接合する場合とを比較すると、駆動用ＩＣの接続端子１２１とＦＰＣ１０６の接続端子との比較では、端子の大きさやギャップの差異が大きく、押し付け圧力と、温度などの望ましい条件が個々に異なるので、図８に示す加圧ヘッド１２３で駆動用ＩＣ１２０を押圧して圧着接続した後で、図９に示す別の大きさ、加圧力の異なる加圧ヘッド１２４でＦＰＣ１０６をＡＣＦフィルム１０７に圧着接続する必要があり、両方のヘッドの干渉やクリアランスなどを考慮して、必然的に僅かながらクリアランスを設ける必要があることに起因する。
なお、駆動用ＩＣ１２０の接続端子１２１用のＡＣＦフィルム１１１とＦＰＣ１０６用のＡＣＦフィルム１０７とを別々に設けるのは、駆動用ＩＣ１２０の接続端子１２１がピッチ数１０μｍであるのに対し、ＦＰＣ１０６の接続端子部分はピッチ０.１〜１ｍｍ程度であり、端子の大きさやピッチが異なり、当然、ＡＣＦフィルムに対する押し付け力も異なるので、ＡＣＦフィルムを構成する樹脂の粘度も異なり、それらが起因して加熱処理温度も異なるので別々のＡＣＦフィルムとして用意する必要があるためである。

本発明は前記事情に鑑みてなされたもので、素子直下の配線接続とＦＰＣ直下の配線接続を共用化して１つのＡＣＦで行うことができるようにすることで配線構造の簡略化と共用化、並びに、配線接続時の作業性の向上と接続の信頼性向上を図ることができる配線接続構造の提供を目的とする。
また、本発明は、液晶駆動用素子直下の配線接続とＦＰＣ直下の配線接続を共用化して１つのＡＣＦで行うことができるようにすることで液晶基板における配線構造の簡略化と共用化、並びに、配線接続時の作業性の向上と接続の信頼性向上を図ることができる液晶表示装置の提供を目的とする。

本発明は前記事情に鑑みてなされたもので、基板上に離間して素子接続領域とＦＰＣ配線領域が設けられ、前記素子接続領域と前記ＦＰＣ配線領域とに亘って樹脂のバインダーに導電粒子を分散させた構成のＡＣＦフィルムが配置され、前記素子接続領域上のＡＣＦフィルム上には接続端子を備えた素子が、その接続端子をＡＣＦフィルムを介して前記素子接続領域の配線に電気的に接続させた状態で設置されるとともに、前記ＦＰＣ用配線領域上のＡＣＦフィルム上にはＦＰＣフィルムが、その配線部をＡＣＦフィルムを介して前記ＦＰＣ用配線領域の接続配線に電気的に接続した状態で設置されてなり、前記素子に備えられた複数の接続端子が表面積１０００〜８０００μｍ ^２、高さ９〜２０μｍ、端子間距離８〜２０μｍ、２０〜５０μｍのピッチで形成され、前記ＦＰＣフィルムの配線部の導体端子幅が０．０３〜１ｍｍ、厚みが１０〜８０μｍ、導体間のスペースが０．０３〜２ｍｍとされ、前記バインダーがエポキシ樹脂またはアクリル樹脂からなり、前記バインダー厚みが２０〜２５μｍ、前記バインダーの弾性率が１．０〜３．０ＧＰａ、前記バインダーに分散配合された導電粒子の径が３μｍ〜５μｍ、前記導電粒子の密度が１００万個／ｍｍ ^３〜７５０万個／ｍｍ ^３の範囲とされてなることを特徴とする。

本発明の液晶表示装置は、液晶層を挟んで対向する一対の基板が具備されてなり、各基板の液晶層側の面に配線が各々設けられてなる液晶表示装置であって、前記各配線が前記一方の基板の駆動用素子接続領域に配線され、前記基板周縁部に前記駆動用素子接続領域と離間されてＦＰＣ用配線領域が形成され、前記駆動用素子接続領域と前記ＦＰＣ用配線領域には両方の領域に亘って樹脂のバインダーに導電粒子を分散させた構成のＡＣＦフィルムが配置され、前記駆動用素子接続領域上のＡＣＦフィルム上には駆動用素子が、その接続端子をＡＣＦフィルムを介して前記駆動用素子接続領域の配線に接続された状態で設置されるとともに、前記ＦＰＣ用配線領域上のＡＣＦフィルム上にはＦＰＣフィルムが、その配線部をＡＣＦフィルムを介して前記ＦＰＣ用配線領域の接続配線に接続した状態で設置されてなり、前記素子に備えられた複数の接続端子が表面積１０００〜８０００μｍ ^２、高さ９〜２０μｍ、端子間距離８〜２０μｍ、２０〜５０μｍのピッチで形成され、前記ＦＰＣフィルムの配線部の導体端子幅が０．０３〜１ｍｍ、厚みが１０〜８０μｍ、導体間のスペースが０．０３〜２ｍｍとされ、前記バインダーがエポキシ樹脂またはアクリル樹脂からなり、前記バインダー厚みが２０〜２５μｍ、前記バインダーの弾性率が１．０〜３．０ＧＰａ、前記バインダーに分散配合された導電粒子の径が３μｍ〜５μｍ、前記導電粒子の密度が１００万個／ｍｍ ^３〜７５０万個／ｍｍ ^３の範囲となることを特徴とする。
上記いずれの構造においても、素子直下の配線接続とＦＰＣ直下の配線接続を１つのＡＣＦで共用化して行うことができ、配線構造の簡略化と共用化、並びに、２つのＡＣＦフィルムを用いる場合よりも配線接続時の作業性の向上と接続の信頼性向上を図ることができる。また、別々のＡＣＦフィルムを配置する場合と比較し、加熱して圧着する場合に別々の条件で加圧圧着する必要がないので、ＡＣＦフィルムを圧着する場合のクリアランスを設ける必要が無くなり、素子とフレキシブルプリント基板を可能な限り密着して配置できる。

本発明は、前記素子の接続端子の部分のピッチ及び厚みと、前記ＦＰＣフィルムの配線部のピッチ及び厚みが異なる値とされてなることを特徴とする。
上述の構造は、素子の接続端子の部分とＡＣＦフィルムの配線部のピッチや厚みが異なる場合であっても適用できる。

本発明は、前記素子の接続端子が前記ＡＣＦフィルムの導電粒子を介して前記基板上の駆動用素子接続領域の配線に対し熱圧着して接続され、前記ＦＰＣフィルムの配線部が前記ＡＣＦフィルムの導電粒子を介して前記基板上の駆動用素子接続領域の接続配線に対し熱圧着して接続されてなることを特徴とする。

本発明において、前記エポキシ樹脂またはアクリル樹脂からなるバインダーの厚みが前記の範囲であって、弾性率が前記の範囲、導電粒子の径と密度が前記の範囲、素子の接続端子の表面積と高さと端子間距離とピッチとＦＰＣフィルムの導体端子幅、厚み、導体間のスペースが前記の範囲であるならば、素子の接続端子とフレキシブルプリント基板の電極が、ピッチや大きさが異なる構造であっても支障なく接続ができる。

本発明によれば、素子直下の配線接続とＦＰＣ直下の配線接続を１つのＡＣＦで共用化して行うことができ、１つのＡＣＦフィルムとすることで２つのＡＣＦフィルムを用いていた従来の構造に比べて配線構造の簡略化と共用化ができる。また、２つのＡＣＦフィルムを設置して個々に圧着接続していた従来構造に比べ、１つのＡＣＦフィルムを圧着することで配線接続時の作業性を向上できるとともに、１つのＡＣＦフィルムを圧着する際の条件を整えることで接続の信頼性向上も図ることができる。
また、別々のＡＣＦフィルムを配置する場合と比較し、加熱して圧着する場合に別々の条件で加圧圧着する必要がないので、ＡＣＦフィルムを別々に圧着する場合に必要であったクリアランスを設ける必要が無くなり、素子とフレキシブルプリント基板を可能な限り密着して配置できる。また、素子とフレキシブルプリント基板を液晶表示装置の基板に取り付ける構造に採用することで、液晶表示装置用基板の狭額縁化、小型化に寄与する。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明するが、本発明は以下に説明する実施形態に限定されるものではない。また、以下の図面においては各構成部分の縮尺について図面に表記することが容易となるように構成部分毎に縮尺を変えて記載している。
図１は、第１の実施形態の液晶表示装置の概略構成を示す斜視図であり、図２は図１の液晶表示装置のＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図である。
図中において、１は液晶セルであって、この液晶セル１は２枚の透明の基板２、３をそれらの間にセルギャップを形成するようにして重ね合わせ、基板２、３の間に注入された液晶５を基板２、３とこれらの対向面側の周縁部に形成された封止材６により取り囲んで挟持した基本構造とされたものである。図１、図２において下側に位置する基板２は、上側の基板３より大きいサイズとされたものであり、基板２の張り出し部分２ａに後述する駆動用素子接続領域７、ＦＰＣ配線領域８が形成され、駆動用素子接続領域７に駆動用素子（駆動用ＩＣ）９が実装され、ＦＰＣ配線領域８にフレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）１０が接続されて液晶表示装置Ａが構成されている。

この形態で用いる液晶セル１に備えられる液晶駆動用の回路は特に限定されるものではなく、単純マトリックス型あるいはアクティブマトリックス型のいずれでも良い。例えば表示領域を区画する各画素毎に薄膜トランジスタを配置し、駆動制御用のソース線とゲート線を縦横に配置した構成のＴＦＴ型の回路構成、あるいは、一方の基板側に短冊状の電極を複数配列し、他方の基板側に短冊状の電極を複数配列した構成の単純マトリックス型のいずれの構成にも適用できる。また、液晶セル１が透過型、反射型、半透過反射型のいずれの構成でも適用することができる。
この形態の液晶セル１では、液晶駆動用の回路の配線Ｓが複数、液晶セル１の表示領域に形成され、これらの配線Ｓが表示領域から外側に延出するように形成されて基板２の張り出し部分２ａの上面側に引き出され、張り出し部分２ａにおいて基板３の縁部３ａに沿って区画された細長い駆動用素子接続領域７に延出配線１１として密集配列されている。この駆動用素子接続領域７においては駆動用素子９のバンプなどの接続端子の整列ピッチに合うように必要本数の延出配線１１が整列形成されている。これらの延出配線１１は液晶セル１の一部を構成する液晶駆動用の回路配線をそのまま延出させて形成されたものが好ましいので、通常はＩＴＯなどの透明導電膜から形成されるが、金属配線などの導電膜を別途基板２上に形成したものでも良い。

次に、基板２の張り出し部分２ａの上面において外側の端部（張り出し部分２ａの上面において基板３側と反対側の端部）には、先の駆動用素子接続領域７と同じ程度の長さと幅のＦＰＣ配線領域８が形成され、このＦＰＣ配線領域８にはフレキシブルプリント基板１０に形成されている後述の配線部２５のピッチに合致するようなピッチで複数本の短冊状の接続配線１５が互いに平行に配列形成されている。これらの接続配線１５は、先の延出配線１１と同じように通常はＩＴＯなどの透明導電膜から形成されるが、金属配線などの導電膜を別途基板２の張り出し部分２ａ上に形成したものでも良い。

そして、先の駆動用素子接続領域７に配列されている複数本の延出配線１１とＦＰＣ配線領域８に配列されている複数本の接続配線１５とに跨るようにＡＣＦフィルム１６が装着され、駆動用素子接続領域７上のＡＣＦフィルム１６上に駆動素子９の一側の複数の接続端子９ａが電気的に接続され、配線領域８上のＡＣＦフィルム１６上であって、駆動用素子接続領域７に近い側の部分に駆動素子９の他側の複数の接続端子９ｂが電気的に接続されている。前記駆動素子９はチップ状で内部に半導体などの機能素子を含んでなる本体部９Ａを有し、その底面側の一側と他側に２０μｍ〜５０μｍ程度のピッチでバンプなどの複数の接続端子９ａ、９ｂが突出形成されたものである。
これらの接続端子９ａ、９ｂは、例えば表面積１０００〜８０００μｍ^２サイズ程度、高さ９μｍ〜２０μｍ程度、端子間距離８μｍ〜２０μｍ程度の大きさに形成されたものであり、例えば本体部９Ａの一側に数１０〜数１００個程度形成されている。

前記ＡＣＦフィルム１６は、エポキシ樹脂あるいはアクリル樹脂からなるバインダーの内部に、導電粒子が多数分散された構成とされている。
図３にこの形態で用いるＡＣＦフィルム１６の概念構造の一例を示すが、この形態のＡＣＦフィルム１６は、基層２０と分散層２１とからなる上下２層構造とされ、基層２０は導電粒子が分散されていない樹脂のバインダーのみの構造とされ、その上の分散層２１には粒子径３μｍ〜５μｍ程度の導電粒子２２が１００万個／ｍｍ^３〜７５０万個／ｍｍ^３程度の密度で、樹脂のバインダー２３内に分散配合された構造とされている。
上述のような２層構造とすることでバインダーの流動性が向上し、導電性粒子がバインダーに均一に分散されやすくなる効果を奏するので好ましい。

前記ＡＣＦフィルム１６は例えば全体として２０μｍ〜２５μｍ程度の厚みとされ、基層２０の厚みが例えば９μｍ〜１５μｍ程度、分散層２１が例えば１０μｍ〜１４μｍ程度の厚みとされる。
ＡＣＦフィルム１６が厚すぎる場合、樹脂が多すぎ、接触抵抗が上昇する傾向となり、逆に薄すぎる場合、樹脂が足りずにバインダーが流動し過ぎてしまい、導電粒子の保持ができなくなる問題がある。

前記ＡＣＦフィルム１６を構成する樹脂のバインダーは弾性率が例えば１.０〜３.０ＧＰａ程度（３０℃において）、０.０５ＧＰａ以下（１５０℃において）とされることが好ましい。また、バインダーの結晶化温度Ｔｇは１００〜１５０℃の範囲が好ましい。
弾性率が３０℃において、１ＧＰａ以下の場合、接続抵抗が上昇してしまう。また、３ＧＰａ以上の場合、ＡＣＦフィルム１６の密着性が低下する。また、バインダーの結晶化温度Ｔｇが１００℃未満の場合、仮止めで反応してしまう傾向が強くなるため、取り扱いが困難となり易く、Ｔｇが１５０℃を超える場合、反応温度が高すぎるので、圧着温度を高くしなければならず、取り扱いが難しくなる。

前記駆動素子９は、それらの接続端子９ａ、９ｂをＡＣＦフィルム１６に対して加熱した状態で加圧して、複数の接続端子９ａ、９ｂをＡＣＦフィルム１６のバインダー内に侵入させ、複数の接続端子９ａを複数の導電粒子２２を介して延出配線１１に電気的に接続するとともに、複数の接続端子９ｂを導電粒子２２を介して接続配線１５に電気的に接続させ、その後の加熱によりバインダーを流動固化させて各接続端子９ａ、９ｂを各配線１１、１５に圧着することにより接合されている。

次に、前記基板２の張り出し部分２ａにおいて駆動素子９が接合された部分の外側における配線１５の上には、ＡＣＦフィルム１６がそのまま基板２の端部に達するように延出形成され、その部分のＡＣＦフィルム１６上にフレキシブルプリント基板１０の配線部２５が接合されている。
このフレキシブルプリント基板１０はポリイミドからなる基材層に銅箔やメッキ層などからなる配線部２５が複数所定のピッチで形成されてなる。
これらの配線部２５の具体構造として、以下の積層構造を例示できる。例えば、接着層と銅箔とＴｈメッキ層とＮｉメッキ層とＡｕメッキ層の積層構造、接着層と銅箔とＴｈメッキ層と鉛あるいは鉛フリーのメッキ層の積層構造、接着層と銅箔と鉛あるいは鉛フリーのメッキ層の積層構造、銅箔とＴｈ層とＮｉメッキ層とＡｕメッキ層の積層構造、銅箔と鉛あるいは鉛フリーのメッキ層の積層構造などを例示することができる。
また、フレキシブルプリント基板１０において配線部２５のピッチは０.０６ｍｍ〜４ｍｍ程度、フレキシブルプリント基板端部の配線部の幅（導体端子幅）は０.０３ｍｍ〜１ｍｍ程度、厚みは１０μｍ〜８０μｍ程度、配線部２５の各導体間のスペースは０.０３ｍｍ〜２ｍｍ程度である。

前述の如く駆動素子９の接続端子９ｂのピッチや幅、高さは数μｍ〜数１００μｍオーダーであり、これらのピッチや幅に対してフレキシブルプリント基板１０の配線部２５のピッチや幅は０.１ｍｍ〜数ｍｍ程度の範囲であるので、互いの大きさは異なるオーダーとされている。従来、これらのようなオーダーの異なる端子や導体の接続は、１枚のＡＣＦフィルムでは良好な圧着性を得ることが難しかったが、先に説明した構造のＡＣＦフィルム１６であるならば、特定の樹脂のバインダーの種類と厚みに加えて良好な導電粒子の大きさであって、導電粒子の分散状態を適切な範囲としたＡＣＦフィルム１６を用いているので、異なる大きさやピッチの接続端子９ａ、９ｂと配線部２５であっても、１枚のＡＣＦフィルム１６を用いて共用化でき、いずれの部分であっても良好な接合性でもって圧着接合することができる。
例えば従来、駆動素子９の接続端子が数１０μｍオーダーのピッチと幅であり、フレキシブルプリント基板の配線部のピッチが０.１ｍｍ〜０.６ｍｍ程度であり幅であると、圧着する際にＡＣＦフィルムの樹脂を熱で溶融させて流動させて接合することになるので、ピッチや幅の異なる端子や配線部を同じＡＣＦフィルムでは圧着できなかったが、上述の如きＡＣＦフィルム１６を用いることで両者を共用化して圧着しても、良好な接合部信頼性、強度を実現できる。

また、駆動素子９の接続端子９ｂの下地とフレキシブルプリント基板１０の配線部２５の下地がいずれも同一のＡＣＦフィルム１６からなるので、接続端子９ｂと配線部２５の加圧接着を同一の加圧ヘッドで行うことができるようになる。
図４はこの状態を示すが、段差部を介して隣接する押圧面２６ａ、２６ｂを有する加圧ヘッド２６を用い、駆動素子９とフレキシブルプリント基板１０を同時に押圧することにより、１枚のＡＣＦフィルム１６でもってピッチや大きさの異なる駆動素子９とフレキシブルプリント基板１０を同時に圧着接合することができる。
これにより、駆動素子９の接続端子９ｂとフレキシブルプリント基板１０の配線部２５を可能な限り接近させても支障なく同一の加圧ヘッド２６で圧着できるので、駆動素子９の接続端子９ｂの圧着接合部分とフレキシブルプリント基板１０の配線部２５の圧着接合部分をこれまで以上に接近させて配置することができ、例えば、０.２ｍｍ程度の間隙で接合できるので、基板２の張り出し部分２ａにおいて隙間のない無駄空間の無い接合構造を提供できる特徴を有する。

これに対して従来構造では、駆動素子９の接続端子の接続部分とフレキシブルプリント基板の配線部の接合を別々のＡＣＦフィルムを用いた構造で行っていたので、それぞれの場所を加圧ヘッドで加圧して圧着する際の±０.３ｍｍ程度のクリアランスが最低限必要であり、そのクリアランスの部分のみ無駄な空間を生じ、ひいては基板２の張り出し部分の面積を小さくすることができない問題があったが、この実施の形態の構造を採用するならば、基板２の張り出し部分２ａをこれまで以上に小型化できる。従ってこの形態の液晶表示装置Ａは、小型化が押し進められている携帯電話等の小型電子機器に用いて省スペースの面で好適な特徴を有する。
例えば従来、駆動素子用の接続領域とフレキシブルプリント基板接続用の領域に別々のＡＣＦフィルムを用いる場合は、両者を圧着するための加圧ヘッドの位置制御の関係から０.６ｍｍ〜数ｍｍ程度のクリアランスを絶対的に必要としていたが、この形態の構造を採用してＡＣＦフィルムを共用化することで、０.２ｍｍ程度の間隙まで無駄な空間を狭小化できる。これにより、本実施形態の構造では０.４ｍｍ〜数ｍｍ程度の小型化が可能となるが、携帯電話の内部構造ではわずか数分の１ｍｍであっても液晶表示装置が小型化することが望まれているので、その効果は大きい。

また、従来２種類用いていたＡＣＦフィルムを１種類に統一できるので、ＡＣＦフィルムの共用化が可能となり、ＡＣＦフィルムの必要コストを１／２程度に低減することが可能となる。更に、従来の如くＡＣＦフィルムを２種類保管していると、バインダーの樹脂の種類により経時的にバインダーが硬化するので、ＡＣＦフィルムの保管や保守自体が煩雑であり、バインダーの樹脂の種類に応じて２種類のＡＣＦフィルムの保管期限を管理しなくてはならなかったが、ＡＣＦフィルムを１種類に統一できることから、ＡＣＦフィルムの保管自体が容易となり、ＡＣＦフィルム１６を用いた構造の製造工程の簡略化に寄与する。

なお、これまでの実施形態では液晶表示装置の駆動用ＩＣなどの駆動素子９とフレキシブルプリント基板１０との接続部分に本発明を適用した例について説明したが、本発明構造はこれに限るものではなく、接続端子を複数備えた素子とフレキシブルプリント基板の配線部とを基板上で接合する場合に広く適用することができ、特に素子側の接続端子の大きさやピッチとフレキシブルプリント基板の配線部の大きさやピッチとが異なる場合の接続構造一般に広く適用できるのは勿論である。

ガラス基板上に形成されたＩＴＯからなる幅２７μｍ、ピッチ４２μｍの第１の配線群と、ガラス基板端部上に形成されたＩＴＯからなる幅０.０８ｍｍ、ピッチ０.１６ｍｍの第２の配線群に対し、第１の配線群と第２の配線群に跨るように厚さ２４μｍのＡＣＦフィルムを配置した。
第１の配線群の上のＡＣＦフィルム上に幅２７μｍ、ピッチ４２μｍなど、高さ１５μｍの金属パッドを８０８個有する液晶駆動用ＩＣを設置し、第２の配線群の上のＡＣＦフィルム上に幅０.０８ｍｍ、ピッチ０.１６ｍｍの配線部を備えたフレキシブルプリント基板を配置し、両者の上から１０ＭＰａの加圧力で加圧ヘッドを押し付け、２００℃に加熱して接合した。この加圧ヘッドは押圧面に段差を有する構造とされていて、液晶駆動用ＩＣとフレキシブルプリント基板とを同時に均一な加圧力で押し付けつつ加熱できる構造のものを採用した。
ここで液晶駆動用ＩＣの端部とフレキシブルプリント基板の端部は０.２ｍｍの間隙として接合した。

ここで用いたＡＣＦフィルムは、エポキシ樹脂製の総厚２４μｍ、導電粒子の無い部分の基層厚１２μｍ、導電粒子の分散された分散層の部分の厚み１２μｍ、粒径４μｍの導電粒子を３１０万個／ｍｍ^３の密度で分散させたものを用いた。エポキシ樹脂製のバインダーの弾性率は２.６ＧＰａ（３０℃）とした。
前記駆動用ＩＣとフレキシブルプリント基板を前記配線群に対し５０個ずつ接合し、フレキシブルプリント基板の配線部を介して駆動用ＩＣに高温高湿通電試験を行ってみたが、接合不良を生じることなく全数通常通り動作した。
よって、前記配線接続構造により、１つのＡＣＦフィルムでもって駆動用ＩＣの接続端子とフレキシブルプリント基板の配線部の接合が可能であることが判明した。

次に、ＡＣＦフィルムの層厚を３５μｍとしたＡＣＦフィルムを作成して上述の試験に供したが、接続端子の導通不良による表示不良が１００％発生した。
これは、ＡＣＦフィルムが厚すぎて上述の加圧接合では導電粒子が配線に当接できなかったものと思われる。
ＡＣＦフィルムの層厚を１５μｍとしたＡＣＦフィルムを作成して上述の試験に供したが、接続端子の導通不良による表示不良が１００％発生した。これは、ＡＣＦフィルムが薄すぎて上述の加圧接合ではバインダー部分が流動しすぎて導電粒子のバインダーによる保持が満足に行われなかったものと思われる。

ＡＣＦフィルムの層厚を２２μｍ、平均導電粒子径４μｍ、導電粒子密度２００万個／ｍｍ^３として、用いる樹脂のバインダーの弾性率の異なるものを用いて前記と同様に５０個の駆動用ＩＣを接合する試験を行い、通電試験してみたところ、弾性率０.５ＧＰａのバインダーでは１００％の表示不良が接続端子不良にて生じ、３.３ＧＰａのバインダーでも１００％の表示不良が接続端子接続不良にて生じた。
これらに対し、１.０ＧＰａのバインダー樹脂を用いた試料と２.０ＧＰａのバインダー樹脂を用いた試料と３.０ＧＰａのバインダー樹脂を用いた試料では接続不良を生じなかった。これは以下の理由によるものと推定される。
弾性率が０.５ＧＰａの試料は、バインダーの流動性が良すぎてしまい、ＡＣＦフィルムの密着に問題が発生したものと思われる。また、弾性率が３.０ＧＰａの試料は導電粒子の凝集により端子間のショートが発生したものと思われる。

ＡＣＦフィルムの層厚を２２μｍ、導電粒子密度２００万個／ｍｍ^３として、用いる導電粒子径の異なるものを用いて前記と同様の接合試験を行い、通電試験してみたところ、平均２μｍの導電粒子を用いた試料では１００％の表示不良が接続端子接続不良にて発生し、平均６μｍの導電粒子を用いた試料でも１００％の表示不良が接続端子接続不良にて生じた。
これらに対し、平均３μｍ径の導電粒子を用いた試料と平均５μｍの導電粒子を用いた試料では接続不良を生じなかった。
これは以下の理由によるものと推定される。導電粒子が２μｍの場合、駆動素子（駆動ＩＣ）のバンプの高さのばらつきを吸収できずに接続不良になったものと思われる。また、導電粒子が６μｍの場合、駆動ＩＣのバンプ間で導電粒子がショートしてしまい、不具合になった。

以上の試験結果から、バインダーがエポキシ樹脂またはアクリル樹脂からなり、バインダー厚みが２０〜２５μｍの場合、前記バインダーの弾性率が１.０〜３.０ＧＰａの範囲が好ましいことが判明した。
また、前記バインダーがエポキシ樹脂またはアクリル樹脂からなり、前記バインダー厚みが２０〜２５μｍの場合、前記バインダーに分散配合された導電粒子の径が３μｍ〜５μｍの範囲が好ましいことが判明した。
また、前記バインダーがエポキシ樹脂またはアクリル樹脂からなり、前記バインダー厚みが２０〜２５μｍの場合、前記バインダーに分散配合された導電粒子の密度が１００万個／ｍｍ^３〜７５０万個／ｍｍ^３の範囲が好ましいことが判明した。

本発明においては、素子とフレキシブルプリント基板を他の基板に配線接続する構造に広く適用可能であり、例えば液晶表示装置の駆動用ＩＣの接続部分とフレキシブルプリント基板との接続構造部分に本発明構造を適用できるが、その他一般構造の接続配線部分に広く適用できるのは勿論である。

図１は本発明の第１の実施の形態を示す液晶表示装置の斜視図。図２は図１の液晶表示装置のＩＩ−ＩＩ線に沿う部分断面図。図３は前記液晶表示装置に組み込まれているＡＣＦフィルムの断面図。図４は本発明構造を１つの加圧ヘッドで製造している状態を示す説明図。図５は従来の液晶表示装置の一例を示す斜視図。図６は図５に示す液晶表示装置のＩＸ−ＩＸ線に沿う部分断面図。図７は従来の液晶表示装置の駆動用ＩＣの接続領域とフレキシブルプリント基板の接続領域を示す平面図。図８は従来の液晶表示装置において駆動用ＩＣをＡＣＦフィルムを介して基板上の配線に接続している状態を示す説明図。図９は従来の液晶表示装置においてフレキシブルプリント基板をＡＣＦフィルムを介して基板上の配線に接続している状態を示す説明図。

符号の説明

Ａ液晶表示装置、
１液晶セル、
２、３基板、
５液晶、
６封止材、
７駆動用素子接続領域、
８ＦＰＣ配線領域、
９駆動用素子（駆動用ＩＣ）、
９ａ、９ｂ接続端子、
１０フレキシブルプリント基板、
１１延出配線、
１５配線部、
１６ＡＣＦフィルム、
２０基層、
２１分散層、
２２導電粒子、
２３バインダー、
２５配線部、
２６加圧ヘッド、

Claims

基板上に離間して素子接続領域とＦＰＣ配線領域が設けられ、前記素子接続領域と前記ＦＰＣ配線領域とに亘って樹脂のバインダーに導電粒子を分散させた構成のＡＣＦフィルムが配置され、前記素子接続領域上のＡＣＦフィルム上には複数の接続端子を備えた素子が、それらの接続端子をＡＣＦフィルムを介して前記素子接続領域の配線に電気的に接続させた状態で設置されるとともに、前記ＦＰＣ用配線領域上のＡＣＦフィルム上にはＦＰＣフィルムが、その配線部をＡＣＦフィルムを介して前記ＦＰＣ用配線領域の接続配線に電気的に接続した状態で設置されてなり、
前記素子に備えられた複数の接続端子が表面積１０００〜８０００μｍ ^２、高さ９〜２０μｍ、端子間距離８〜２０μｍ、２０〜５０μｍのピッチで形成され、
前記ＦＰＣフィルムの配線部の導体端子幅が０．０３〜１ｍｍ、厚みが１０〜８０μｍ、導体間のスペースが０．０３〜２ｍｍとされ、
前記バインダーがエポキシ樹脂またはアクリル樹脂からなり、前記バインダー厚みが２０〜２５μｍ、前記バインダーの弾性率が１．０〜３．０ＧＰａ、前記バインダーに分散配合された導電粒子の径が３μｍ〜５μｍ、前記導電粒子の密度が１００万個／ｍｍ ^３〜７５０万個／ｍｍ ^３の範囲とされてなることを特徴とする配線接続構造。
前記素子の接続端子が前記ＡＣＦフィルムの導電粒子を介して前記基板上の駆動用素子接続領域の配線に対し熱圧着して接続され、前記ＦＰＣフィルムの配線部が前記ＡＣＦフィルムの導電粒子を介して前記基板上の駆動用素子接続領域の接続配線に対し熱圧着して接続されてなることを特徴とする請求項１に記載の配線接続構造。
前記ＡＣＦフィルムが導電粒子を分散させていない基層と導電粒子を分散させている分散層とからなる２層構造とされ、前記基層の厚みが９〜１５μｍ、前記分散層の厚みが１０〜１４μｍとされてなることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の配線接続構造。
液晶層を挟んで対向する一対の基板が具備されてなり、各基板の液晶層側の面に配線が各々設けられてなる液晶表示装置であって、前記各配線が前記一方の基板の駆動用素子接続領域に配線され、前記基板周縁部に前記駆動用素子接続領域と離間されてＦＰＣ用配線領域が形成され、前記駆動用素子接続領域と前記ＦＰＣ用配線領域には両方の領域に亘って樹脂のバインダーに導電粒子を分散させた構成のＡＣＦフィルムが配置され、前記駆動用素子接続領域上のＡＣＦフィルム上には駆動用素子が、その接続端子をＡＣＦフィルムを介して前記駆動用素子接続領域の配線に接続された状態で設置されるとともに、前記ＦＰＣ用配線領域上のＡＣＦフィルム上にはＦＰＣフィルムが、その配線部をＡＣＦフィルムを介して前記ＦＰＣ用配線領域の接続配線に接続した状態で設置されてなり、
前記素子に備えられた複数の接続端子が表面積１０００〜８０００μｍ ^２、高さ９〜２０μｍ、端子間距離８〜２０μｍ、２０〜５０μｍのピッチで形成され、
前記ＦＰＣフィルムの配線部の導体端子幅が０．０３〜１ｍｍ、厚みが１０〜８０μｍ、導体間のスペースが０．０３〜２ｍｍとされ、
前記バインダーがエポキシ樹脂またはアクリル樹脂からなり、前記バインダー厚みが２０〜２５μｍ、前記バインダーの弾性率が１．０〜３．０ＧＰａ、前記バインダーに分散配合された導電粒子の径が３μｍ〜５μｍ、前記導電粒子の密度が１００万個／ｍｍ ^３〜７５０万個／ｍｍ ^３の範囲とされてなることを特徴とする液晶表示装置。
前記駆動用素子の接続端子が前記ＡＣＦフィルムの導電粒子を介して前記基板上の駆動用素子接続領域の配線に対し熱圧着して接続され、前記ＦＰＣフィルムの配線部が前記ＡＣＦフィルムの導電粒子を介して前記基板上の駆動用素子接続領域の接続配線に対し熱圧着して接続されてなることを特徴とする請求項４に記載の液晶表示装置。
前記ＡＣＦフィルムが導電粒子を分散させていない基層と導電粒子を分散させている分散層とからなる２層構造とされ、前記基層の厚みが９〜１５μｍ、前記分散層の厚みが１０〜１４μｍとされてなることを特徴とする請求項４または請求項５に記載の液晶表示装置。