JP2007017589A - 電極接続構造及び液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 コストダウンを実現し、しかも接続信頼性に優れた電極接続構造を提供する。
【解決手段】 フレキシブル基板２上に形成された銅箔リード３がパネル５上の電極６に対して電気的に接続されてなる電極接続構造である。銅箔リード３の表面に凸部４が形成され、この凸部４が電極６に対して接触し、電気的導通が図られている。凸部は、複数形成されており、その高さは２μｍ以上、形状は例えば半球状である。フレキシブル基板とパネルとは、導電粒子等を含まない通常の接着剤により互いに接着固定される。
【選択図】 図４

Description

本発明は、例えば液晶表示装置のパネル電極にフレキシブル配線基板を接続する際に適用される電極接続構造に関するものであり、さらには、係る電極接続構造を有する液晶表示装置に関する。

例えば液晶表示装置は、薄型、軽量、低消費電力等の優れた特徴を有する平面表示装置であることから、いわゆるＰＤＡ（Personal Digital Assistance）や携帯電話等のようなモバイル機器や、パーソナルコンピュータの表示部等、広範な用途に用いられている。

前記液晶表示装置は、液晶層が一対の表示パネル基板、すなわちアレイ基板及び対向基板間に挟持された構造の液晶表示パネルを有しており、前記アレイ基板と対向基板の間に画素毎に選択的に電圧を印加することで液晶層が制御され、画像の表示が行われる。ここで、例えばアクティブマトリクス型液晶表示パネルでは、アレイ基板に、アモルファスシリコンやポリシリコン半導体を用いて薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）がスイッチング素子として形成されるとともに、このスイッチング素子と接続される画素電極、走査線、信号線等が形成される。一方、対向基板には、酸化錫インジウム（ＩＴＯ）等からなる対向電極やカラーフィルター等が形成される。

前述のような構造の液晶表示装置では、表示信号を供給する外部制御回路は液晶表示パネルから独立した回路基板上に配置され、例えばフレキシブル配線基板等をリード線として利用し、前記外部制御回路と液晶表示パネルに形成された回路との間を電気的に接続するのが一般的である。この場合、フレキシブル配線基板上に形成された電極を液晶表示パネル上に形成されたパネル電極と電気的、及び機械的に接続する必要があり、前記接続のために異方導電性接着剤が広く用いられている。

異方導電性接着剤は、接着剤中に導電粒子を分散したものであり、加圧により前記導電粒子が電極間で潰れ、これにより電極間の電気的な導通が図られる。この場合、導電粒子としては、樹脂粒子に金属メッキを施した粒子等が用いられている（例えば、特許文献１等を参照）。

特許文献１記載の発明は、電気光学装置に関するものであり、部品取付部の上に異方導電性接着剤を介して取り付けられた駆動回路チップ及びフィルム回路基板を備えた電気光学装置が開示されている。異方導電性接着剤は、弾性を有する導電性粒子を含んでおり、この弾性を有する導電性粒子は、弾性変形が可能な樹脂粒子と、この樹脂粒子の表面にメッキされた導電性金属の被膜とから構成されている。
特開平１０−２７４７７８号公報

ところで、前記異方導電性接着剤を用いて電極間の接続を行う場合、異方導電性接着剤自体が高価であることから、製造コストの上昇を招くばかりでなく、接続信頼性の点等においても、改善すべき課題が多い。例えば、異方導電性接着剤は、均一に導電粒子を含んでいるため、本来接続する必要がある部分以外の部位において、導電粒子によって電気的に導通される可能性があり、不用意な短絡の原因となるおそれがある。

本発明は、このような従来の実情に鑑みて提案されたものであり、コストダウンを実現することができ、しかも接続信頼性に優れた電極接続構造を提供することを目的とし、これにより、信頼性に優れた品質の高い液晶表示装置を提供することを目的とする。

上述の目的を達成するために、本発明に係る電極接続構造は、フレキシブル基板上に形成された銅箔リードがパネル上の電極に対して電気的に接続されてなる電極接続構造において、前記銅箔リードの表面に凸部が形成され、当該凸部が前記電極に対して接触し、電気的導通が図られていることを特徴とする。また、本発明の液晶表示装置は、前記電極接続構造を有することを特徴とする。

本発明の電極接続構造においては、フレキシブル基板上に形成された銅箔リードの表面に形成された凸部を利用して電気的な接続が図られる。すなわち、フレキシブル基板上の銅箔リードをパネル上の電極と対向させて接触させると、前記凸部が確実に電極に対して接触する。前記凸部は、例えば異方導電性接着剤の導電粒子と同様に機能し、これにより銅箔リードと電極とは、確実に電気的に導通される。

一方、前記フレキシブル基板とパネルとの間は、例えば導電粒子を含まない接着剤によって固定される。したがって、余分な部分で導電粒子の存在による不用意な電気的接続が行われることがなく、短絡等による不良の発生が抑えられる。

本発明の電極接続構造によれば、フレキシブル基板上の銅箔リードとパネル上の電極との接続状態を良好に保つことができ、不用意な短絡等を招くことなく信頼性の高い接続状態を得ることが可能である。しかも、異方導電性接着剤を用いる必要が無いので、コストダウンを図ることも可能である。したがって、高い信頼性を有する液晶表示装置を低コストで提供することが可能である。

以下、本発明を適用した電極接続構造、及び本発明の電極接続構造を適用した液晶表示装置について、図面を参照して詳細に説明する。

本発明の電極接続構造は、例えば液晶表示装置等において、パネル上に形成された電極に対し、フレキシブル配線基板の銅箔リードを接続し、外部回路等との電気的な接続を図るものであり、異方導電性接着剤等を使用することなく電気的接続を図るものである。

先ず、フレキシブル配線基板の構造について説明する。図１は、フレキシブル配線基板１の概略構成を示すものである。フレキシブル配線基板１は、例えばポリイミド等により形成されるフレキシブル基板（ベース基板）２上に銅箔リード３がパターニング形成されてなるものである。

前記銅箔リード３は、所望の配線パターンに応じてフォトリソ技術等により所定の線幅で所定の本数形成されるが、本発明においては、この銅箔リード３の表面に凸部４が形成されていることが大きな特徴である。この凸部４の先端が後述のパネル上の電極と接触し、確実な電気的導通を実現する。

前記凸部４の形状は任意であり、例えば半球状、半楕円回転体形状、四角台形状等、如何なる形状であってもよいが、接着剤を排除して速やかにパネル上の電極と接触することが好ましく、係る観点からは球面状等が好ましい形状である。

前記凸部４は、例えば通常の銅箔リードの表面粗さを越える高さを有するものであり、好ましくは、図２に示すように、その高さｈが２μｍ以上である。凸部４の高さが２μｍ未満であると、十分に機能を発揮することができず、パネル上の電極との電気的接続という観点から、不十分なものとなるおそれがある。ただし、凸部４の高さが高すぎると、形成が難しくなること、接続状態も不安定になるおそれがあること等の不都合が生ずるおそれがあり、したがって前記凸部４の高さは、２μｍ〜８μｍ程度とすることが好ましい。概ね５μｍ程度が最も好ましい高さである。

また、前記凸部４は、例えば、いわゆるバンプ等とは異なり、銅箔リード３の表面に複数形成されていることが好ましい。この場合、配列形態等は任意である。例えば、図１の例では、銅箔リード３の表面に凸部４が２列に配列形成されているが、図３（ａ）に示すように、各銅箔リード３の中央に凸部４が一列に形成されていてもよいし、図３（ｂ）に示すように、凸部４が各銅箔リード３の中央線に対して千鳥状に配列されていてもよい。前記凸部４は、銅箔リード３の表面にフォトリソ技術等を利用して形成されるので、任意のパターン（配列）で形成することができる。

前記凸部４は、前記の通り、銅箔リード３の表面にフォトリソ技術を利用して形成され、例えばパターニングされたフォトレジストをマスクとしてエッチング等の手法により形成される。したがって、凸部４の形成は、銅箔リード３のパターニングに先立って行うことが好ましい。銅箔リード３は、ベース基板であるフレキシブル基板２の全面に銅箔を貼り合わせた後、これをエッチングすることでパターニングする。このパターニング後は、銅箔リード３上にフォトレジストを精度良く形成することが難しい。予め銅箔全面に対して前記凸部４の形成を行い、その後、銅箔リード３にパターニングするようにすれば、凸部４を精度良く、任意の配列で形成することができる。また、この凸部４の形成は、銅箔リード３のパターニングにおいて、ほとんど妨げにはならない。

図４は、前記凸部４を有する銅箔リード３をパネル５上に形成された電極６に対して接続した状態を示すものである。なお、図４においては、パネル５上の電極６に対して上からフレキシブル配線基板１を重ねて接続した状態を示しており、したがって、フレキシブル配線基板１は、先の図１や図２とは上下反転して描かれている。

本実施形態の電極接続構造では、ガラスパネル等のパネル５上に形成された電極６に対してフレキシブル配線基板１の銅箔リード３が押し当てられ、電気的な接続が図られている。フレキシブル配線基板１とパネル５との機械的な接続は、接着剤７によって行われている。

ここで、前記銅箔リード３の前記電極６との当接面には、複数の凸部４が形成されており、これら凸部４が電極６の表面と接触することにより電気的な導通が図られる。前記凸部４は、銅箔リード３と電極６の間に接着剤７が介在する場合にも、接着剤７によって電極６への接触を妨げられることはなく、良好な接触状態が実現される。例えば凸部４を半球面状とすれば、凸部４と電極６の間の接着剤７は速やかに排除され、凸部４と電極６との間に接着剤７が残存することはない。したがって、接続抵抗は小さなものとなり、良好な導通状態となる。

前記のように、銅箔リード３と電極６との間の電気的な導通は、銅箔リード３の表面に形成された凸部４を利用して確保するようにしているので、前記接着剤７には導電粒子等が含有される必要はない。したがって、接着剤７には通常の接着剤を用いることができ、高価な異方導電性接着剤等を用いる必要はない。

ただし、前記接着剤７を利用してフレキシブル配線基板１をパネル５に固定する場合、接着剤７の収縮等により残留応力が加わり、極端な場合、剥離等が生じて信頼性を低下する可能性がある。前記剥離等が生じた場合、前記銅箔リード３の凸部４と電極６の接触が分断され、接続抵抗が増加したり、接続不良が発生するおそれがある。

このような不都合を解消するためには、前記フレキシブル配線基板１のベース基板（フレキシブル基板２）の厚さを薄くすることが有効である。前記フレキシブル基板２の厚さが厚いと、フレキシブル基板２の剛性が高くなり、接着剤７が収縮した場合に大きな残留応力が加わる。これに対して、フレキシブル基板２の厚さが薄いと、フレキシブル基板２が柔軟なものとなり、仮に接着剤７が収縮したとしても、これに倣ってフレキシブル基板２が変形し、大きな残留応力が加わることがなくなる。

前記フレキシブル基板２の厚さＨ２は、前記銅箔リード３の厚さＨ１に応じて設計することが好ましく、フレキシブル基板２の厚さＨ２は、銅箔リード３の厚さＨ１の２倍以下にすることが好ましい。通常、フレキシブル基板２として用いられるポリイミドフィルムの厚さは２５μｍ程度であり、通常の銅箔の厚さ（１２μｍ程度）の２倍を超えているが、これよりもフレキシブル基板２の厚さを薄くすることで、前記残留応力を緩和することができる。より好ましくは、フレキシブル基板２の厚さＨ２を銅箔リード３の厚さＨ１以下とすることである。これにより残留応力による剥がれ等を解消することができ、信頼性の高い接続が可能である。

本発明の異方導電性接着剤による接続は、液晶表示装置に適用して好適である。以下、液晶表示装置の構成について説明する。図５は、液晶表示装置の液晶表示パネルの一例を概略的に示すものであり、図６は図５に示す液晶表示装置の概略的な回路構造を示す。

この液晶表示装置は、液晶表示パネル２１及びこの液晶表示パネル２１を制御する外部制御回路２２を備える。液晶表示パネル２１は、液晶層ＬＱが一対の表示パネル基板、すなわちアレイ基板ＡＲ及び対向基板ＣＴ間に保持される構造を有し、外部制御回路２２は液晶表示パネル２１から独立した回路基板上に配置され、フレキシブル基板２３により液晶表示パネル２１の内部回路と接続されている。

アレイ基板ＡＲは、マトリクス状に配置されるｍ×ｎ個の画素電極ＰＥ、複数の画素電極ＰＥの行に沿って形成されるｍ本の走査線Ｙ（Ｙ１〜Ｙｍ）、それぞれの画素電極ＰＥの列に沿って形成されるｎ本の信号線Ｘ（Ｘ１〜Ｘｎ）、信号線Ｘ１〜Ｘｎ及び走査線Ｙ１〜Ｙｍの交差位置近傍にそれぞれ配置され例えばＮチャネルポリシリコン薄膜トランジスタからなるｍ×ｎ個の画素スイッチ２４、走査線Ｙ１〜Ｙｍに平行に配置され各々対応行の画素電極ＰＥに容量結合した補助容量線ＣＳ、走査線Ｙ１〜Ｙｍを駆動する走査線駆動回路２５、並びに信号線Ｘ１〜Ｘｎを駆動する信号線駆動回路を構成するＩＣチップ２６、および外部制御回路２２及びアレイ基板ＡＲ間の接続に用いられる複数の外部接続パッドＯＬＢを含む。

対向基板ＣＴは、ｍ×ｎ個の画素電極ＰＥに対向して配置されコモン電位Ｖｃｏｍに設定される単一の対向電極ＣＥを含む。このコモン電位Ｖｃｏｍは例えば補助容量線ＣＳにも印加される。

外部制御回路２２は、モバイル機器の処理回路から供給されるデジタル映像信号および同期信号を受取り、画素表示信号Ｖｐｉｘ、垂直走査制御信号ＹＣＴおよび水平走査制御信号ＸＣＴを発生する。垂直走査制御信号ＹＣＴは走査線駆動回路２５に供給され、水平走査制御信号ＸＣＴは表示信号Ｖｐｉｘと共に信号線駆動回路を構成するＩＣチップ２６に供給される。走査線駆動回路２５は走査信号を１垂直走査（フレーム）期間毎に走査線Ｙ１〜Ｙｍに順次供給するよう垂直走査制御信号ＹＣＴによって制御される。ＩＣチップ２６に内蔵される信号線駆動回路は各走査線Ｙは、走査信号により駆動される１水平走査期間（１Ｈ）において入力されるデジタル映像信号を直並列変換し、さらにデジタル・アナログ変換した表示信号Ｖｐｉｘをアナログ形式で信号線Ｘ１〜Ｘｎにそれぞれ供給するように水平走査制御信号ＸＣＴによって制御される。

この液晶表示装置では、液晶層ＬＱがｍ×ｎ個の画素電極ＰＥにそれぞれ対応してｍ×ｎ個の表示画素ＰＸに区画され、各表示画素ＰＸが２本の隣接走査線Ｙと２本の隣接信号線Ｘとの間にほぼ規定される。表示画面はこれらｍ×ｎ個の表示画素ＰＸにより構成される。走査線駆動回路１４及び信号線駆動回路を内蔵したＩＣチップ２６は、図５及び図６に示すように、ｍ×ｎ個の表示画素ＰＸの外側に配置され、複数の外部接続パッドＯＬＢはアレイ基板ＡＲの周縁に配置される。信号線駆動回路を内蔵したＩＣチップ２６は、これら外部接続パッドＯＬＢよりも内側に配置される。各画素スイッチ２４は対応走査線Ｙからの走査信号に応答して対応信号線Ｘからの表示信号Ｖｐｉｘをサンプリングして対応画素電極ＰＥに印加し、この画素電極ＰＥの電位と対向電極ＣＥの電位との電位差に基づいて対応表示画素ＰＸの光透過率を制御する。

前述の構造の液晶表示装置において、フレキシブル基板２３の液晶表示パネル２１のパネル電極への接続に前記電極接続構造を採用することで、製造コストを抑えながら良好な電気的接続状態を得ることができる。

以下、本発明の具体的な実施例について、実験結果を基に説明する。
実施例
銅箔リードの表面に高さ約５μｍの凸部を形成し、パネル上の電極と前記凸部を接触させるとともに、導電粒子を含まない通常の接着剤を用いてフレキシブル配線基板をパネルに対して接着固定した。なお、前記凸部は銅箔リードの表面に一列に形成した。その結果、接続抵抗の低い電極接続構造が実現され、短絡の発生も皆無であった。

比較例１
銅箔リードの表面に凸部を形成せず、他は実施例と同様にフレキシブル配線基板の銅箔リードとパネル上の電極とを接続した。その結果、銅箔リードと電極との間に接着剤が入り込み、良好な導通状態を得ることができなかった。

比較例２
異方導電性接着剤を用い、他は比較例１と同様にしてフレキシブル配線基板の銅箔リードとパネル上の電極とを接続した。電気的導通は前記異方導電性接着剤の働きにより確保することができたが、短絡の発生が見られた。

銅箔リードとフレキシブル基板の厚さに関する検討
本実験では、ベース基板となるポリイミドフィルムの厚さに関して検討を行った。すなわち、フレキシブル配線基板のベース基板（フレキシブル基板）としてポリイミドフィルムを用い、その厚さを変えて実施例と同様の接続を行った。銅箔リードの厚さは１２μｍであり、ポリイミドフィルムとして、通常の厚さのもの（厚さ２５μｍ）と、厚さ１０μｍのものを用いて実験を行った。

その結果、厚さ２５μｍのポリイミドフィルムを用いた場合、フィルムの剛性が高いために接着剤に収縮に伴って残留応力による部分的な剥がれが認められた。これに対して、厚さ１０μｍのポリイミドフィルムを用いた場合には、フィルムが接着剤の収縮に追従して変形し、剥がれ等は一切認められなかった。

銅箔リードの表面に形成される凸部の一例を示す概略斜視図である。 凸部の高さ、銅箔リードの厚さ、フレキシブル基板の厚さを示す概略断面図である。 銅箔リードの表面に形成される凸部の他の例を示す概略斜視図であり、（ａ）は一列に配列形成された凸部を示し、（ｂ）は千鳥状に配列された凸部を示す。 本発明の電極接続構造の一例を示す概略断面図である。 液晶表示パネルの一例を示す概略斜視図である。 液晶表示装置の回路構成の一例を示す図である。

符号の説明

１ フレキシブル配線基板、２ フレキシブル基板、３ 銅箔リード、４ 凸部、５ パネル、６ 電極、７ 接着剤、２１ 液晶表示パネル、２２ 外部制御回路、２３ フレキシブル基板、２４ 画素スイッチ、２５ 走査線駆動回路、２６ ＩＣチップ

Claims (7)

1. フレキシブル基板上に形成された銅箔リードがパネル上の電極に対して電気的に接続されてなる電極接続構造において、
   前記銅箔リードの表面に凸部が形成され、当該凸部が前記電極に対して接触し、電気的導通が図られていることを特徴とする電極接続構造。
2. 前記フレキシブル基板と前記パネルとは、接着剤のみにより互いに固定されていることを特徴とする請求項１記載の電極接続構造。
3. 前記凸部が複数形成されていることを特徴とする請求項１または２記載の電極接続構造。
4. 前記凸部の高さが２μｍ以上であることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項記載の電極接続構造。
5. 前記凸部の形状が球面形状であることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項記載の電極接続構造。
6. 前記フレキシブル基板の厚さが前記銅箔リードの厚さの２倍以下であることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項記載の電極接続構造。
7. 請求項１から６のいずれか１項記載の電極接続構造を有する液晶表示装置。

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