JP2009069705A - 液晶表示装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】熱圧着工程における基板の平面性のバラツキ等を効果的に吸収して、異方性導電接着層（ＡＣＦ）による電気的及び物理的な接続を確実に行えるようにし、しかも熱圧着用冶具からＡＣＦへの熱伝達効率が低下しないようにする。
【解決手段】液晶表示パネル載置台１上に緩衝材層５を介して液晶表示パネル１０を載置し、その液晶表示パネル１０の基板１２の延設部１２ａ上に、ＩＣチップ２０をＡＣＦ２５を介して互いの電極端子を対向させて配置する。そのＩＣチップ２０の上面に熱圧着装置２の熱圧着用冶具２ａを当接させ、それを加熱しながら、液晶表示パネル載置台１の方向に押圧して、ＡＣＦ２５を一旦軟化させた後熱硬化させ、基板１２上とＩＣチップ２０の電極端子を導通させて接着固定する。
【選択図】 図１

Description

この発明は、液晶表示装置の製造方法に関し、特に、液晶表示パネルの基板上に半導体集積回路（ＩＣ）チップやフレキシブル・プリント回路（ＦＰＣ）の接続端部を、異方性導電接着層である異方性導電フィルム（ＡＣＦ）や異方性導電ペースト（ＡＣＰ）を使用して、電気的及び物理的に接続して実装する液晶表示装置の製造方法に関する。

液晶表示装置は、薄型で軽く表示面がフラットであり、消費電力が極めて少ない表示装置であり、各種の電子装置や機器の表示手段として多用されている。
従来の液晶表示装置は一般に、図３に示すように、２枚の基板１１，１２の対向する内面にそれぞれ電極１３，１４を形成し、その２枚の基板を図示しないスペーサによって一定の間隔を保ち、表示面の周囲をシール材１５によって張り合わせ、その内部に液晶を注入して液晶層１６を形成した液晶表示パネル１０を備えている。

基板としては一般にガラス基板が使用され、電極１３，１４はＩＴＯ（酸化インジューム錫）等の透明導電膜で形成され、互いに直交するストライプ状電極か、一方の電極１３がセグメント電極、他方の電極１４がコモン電極として形成される。液晶層１６にＴＮ液晶やＳＴＮ液晶を使用する場合は、内面（電極１３，１４の表面も含む）に液晶分子を一定方向に配向させるための配向膜を塗布する。しかし、散乱型液晶や、スポンジ状あるいはネットワーク状の高分子材料の中に液晶を分散させた高分子分散型液晶などは、液晶層１６を構成する場合に、偏光板も配向膜も不要である。

このような液晶表示パネル１０を構成する基板１１，１２の少なくとも一方（図３に示す例では下側の基板１２）が、シール材１５より外方に延設しており、その延設部１２ａの上面に電極１４から延長する配線パターン１７が形成されている。また、シール材１５の一部に電極位置転換用の導電材を設けて、その導電材を介して各電極１３に接続する配線パターンも下側の基板１２の延設部１２ａの上面に形成することが多い。

図３に示す例ではまた、基板１２の延設部１２ａの端部側の上面に、外部接続用の配線パターン１８を形成している。そして、この延設部１２ａ上に、所要数のドライバＩＣ等の半導体集積回路チップ（「ＩＣチップ」と略称する）２０やフレキシブル・プリント回路（「ＦＰＣ」と略称する）３０を、異方性導電接着層として異方性導電フィルム（Anisotropic Conductive Film：「ＡＣＦ」と略称する）２５を用いて実装して、液晶表示装置を製造する。ＡＣＦは、熱硬化性接着剤中に直径５μｍ程度のプラスチックビーズの表面に金属層を形成した粒子を多数分散させた、膜厚１０μｍ程度のフィルムである。

ＩＣチップ２０の下面には紙面に直交する方向に沿って２列に多数の突起電極（バンプ）２１が設けられており、熱圧着により、その各突起電極２１がＡＣＦ２５によって配線パターン１７，１８の各電極端子部と電気的に接続され、且つＩＣチップ２０全体が基板１２に物理的に接着固定される。

ＦＰＣ３０は、可撓性樹脂基板３１の表面に銅箔による配線パターン３２を形成し、絶縁保護膜３３で被覆されており、端部３０ａだけは配線パターン３２が露出して電極端子を形成している。その端部３０ａを、基板１２の延設部１２ａの端部にＡＣＦ２５を挟んで熱圧着することにより、その各配線パターン３２による電極端子と各配線パターン１８による電極端子とがＡＣＦ２５によってそれぞれ電気的に接続され、且つＦＰＣ３０の端部３０ａが基板１２の延設部１２ａに接着固定される。

液晶表示パネルの基板上にＩＣチップをＡＣＦを使用して熱圧着するには、図４に示すように、液晶表示パネル載置台１上に液晶表示パネル１０を載置し、その基板１２の延設部１２ａ上にＩＣチップ２０をＡＣＦ２５を挟んで互いの電極端子を対向させて配置し、ＩＣチップ２０上面に熱圧着装置２の熱圧着用冶具（ヒートツール）２ａを当接させ、その熱圧着用冶具２ａを加熱しながら液晶表示パネル載置台１の方向に押圧して、ＡＣＦ２５を一旦軟化させた後熱硬化させる。

その際、基板１２およびＩＣチップ２０の上面の平面性や熱圧着装置２のメカ精度が悪いと、ＡＣＦ２５に対して熱圧着装置２による加圧力が均一に印加されず、半導体集積回路チップ２０への片当たりなどが生じて、ＡＣＦ中の導電粒子が均一に潰れないため完全な接続がなされないことがあった。ＦＰＣ３０を基板１２に図３に示したように熱圧着する場合も同様な問題が生じる。
それを回避するため、従来は熱圧着装置のメカ精度を高めるとともに、基板の平面性を高めるようにしていたが、コスト高になるばかりか、薄くて面積が広いガラス基板の平面性を高めるのは困難であった。

そこで、図４に示す例のように、ＩＣチップ２０と熱圧着装置２の熱圧着用冶具２ａとの当接面間にテフロン（登録商標）フィルム等のクッションシート３を介在させて、各当接面の平面度のバラツキや僅かな傾きなどを吸収することが、例えば特許文献１及び特許文献２に開示されている。
また、ＦＰＣに相当するフレキシブルテープを液晶表示パネルの基板に熱圧着する場合にも、その熱圧着用冶具（ヒータヘッド）とフレキシブルテープとの間にクッションシートを介在させて、ＡＦＣ中の導電粒子の潰れを均一にすることが、例えば特許文献３に開示されている。

特開平４−１７１９４９号公報（第１図） 実開平４−７７１３４号公報（第１図（３）） 特開平８−２１１４０１号公報（図２と〔００１２〕）

しかしながら、このような従来の方法では、平面性が悪く面積が大きい液晶表示パネルのガラス基板のバラツキを有効に吸収することができなかった。また、クッションシート等の緩衝材は一般に熱伝導性が低いので、熱圧着用冶具とＩＣチップ又はＦＰＣとの間に緩衝材が介在すると、熱圧着用冶具からＡＣＦへの熱伝達効率が悪くなる。そのため、熱圧着工程の時間が長くなって生産効率が低下したり、熱圧着用冶具の加熱温度を上げることによるエネルギー消費の増加などの問題が発生する。

この発明は、このような背景に鑑みてなされたものであり、液晶表示パネルの基板上にＩＣチップやＦＰＣの導電接着に際し、異方性導電接着層を用いた熱圧着によって実装して液晶表示装置を製造する方法において、熱圧着工程におけるガラス基板の平面性のバラツキを含む各当接面の平面性のバラツキや微小な傾きなどを効果的に吸収して、異方性導電接着層による電気的及び物理的な接続を確実に行えるようにし、しかも熱圧着用冶具から異方性導電接着層への熱伝達効率が低下しないようにすることを目的とする。

この発明による液晶表示装置の製造方法は上記の目的を達成するため、次の（１）〜（３）の各工程を有する。
（１）液晶表示パネル載置台上に緩衝材層を介して液晶表示パネルを載置する工程
（２）その液晶表示パネルの基板上に半導体集積回路チップ（ＩＣチップ）を異方性導電接着層を介して互いの電極端子を対向させて配置する工程
（３）上記ＩＣチップに熱圧着用冶具を当接させ、その熱圧着用冶具を加熱しながら上記液晶表示パネル載置台の方向に押圧して、上記異方性導電接着層を熱硬化させ、互いの対向する上記液晶表示パネルの基板上の電極端子と上記ＩＣチップの電極端子とを導通させて接着する工程

また、上記（２）及び（３）の工程に代えて、次の（４）及び（５）の工程を有してもよい。
（４）上記液晶表示パネルの基板上にフレキシブル・プリント回路（ＦＰＣ）を、異方性導電接着層を介して互いの電極端子を対向させて配置する工程
（５）上記ＦＰＣに熱圧着用冶具を当接させ、その熱圧着用冶具を加熱しながら上記液晶表示パネル載置台の方向に押圧して、上記異方性導電接着層を熱硬化させ、互いの対向する上記液晶表示パネルの基板上の電極端子と上記ＦＰＣの電極端子とを導通させて接着する工程
上記いずれの製造方法においても、上記緩衝材層として、耐熱性樹脂フィルムを使用するとよい。あるいはシリコンゴムシートを使用することもできる。

この発明による液晶表示装置の製造方法は、上記（１）の工程で、液晶表示パネル載置台上に緩衝材層を介して液晶表示パネルを載置したことが特徴である。
これによって、液晶表示パネルの基板上にＩＣチップ又はＦＰＣを異方性導電接着層を用いて熱圧着する際に、液晶表示パネル載置台と液晶表示パネルの下側基板との間に緩衝材層が介在しているため、その下側基板が平面性の悪いガラス基板であっても、その平面性のバラツキを含む各当接面の平面性のバラツキや微小な傾きなどを、面積の広い緩衝フイルムで効果的に吸収し、熱圧着用冶具によって異方性導電接着層が均一に加圧及び加熱されて熱硬化し、電気的及び物理的な接続を確実に行うことができる。

しかも、熱圧着用冶具と異方性導電接着層の間に熱伝導率の低い緩衝材層が介在しないので、熱圧着用冶具から異方性導電接着層への熱伝達効率が低下することがなく、生産効率の低下やエネルギー消費の増加を招くことがない。また、緩衝材層として、従来より耐熱性が低いシリコンゴムシートなども使用できる。

以下、この発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて具体的に説明する。
〔第１実施例〕
図１は、この発明による液晶表示装置の製造方法の第１実施例を説明するためのＩＣチップ実装部の要部断面を示す図である。この図１における殆どの部材は図３及び図４と共通しているので、それらの各部と対応する部分に同一の符号を付してあり、その説明は省略する。
この第１実施例の液晶表示装置の製造方法は、次の（１）〜（３）の各工程を順次実行して、図１に示す液晶表示パネル１０の基板１２の延設部１２ａ上に異方性導電接着層としてＡＣＦ２５を用いた熱圧着によってＩＣチップ２０を実装する。

（１）液晶表示パネル載置台１上に緩衝材層５を介して液晶表示パネル１０を載置する。
（２）その液晶表示パネル１０の基板１２の延設部１２ａ上に、ＩＣチップ２０をＡＣＦ２５を介して互いの電極端子、すなわちＩＣチップ２０の各突起電極２１と基板１２の延設部１２ａの各配線パターン１７，１８による電極端子とを対向させて配置する。
（３）ＩＣチップ２０の上面に熱圧着装置２の熱圧着用冶具（ヒートツール）２ａを当接させ、その熱圧着用冶具２ａを内部のヒータで加熱しながら、液晶表示パネル載置台１の方向に押圧して、ＡＣＦ２５を一旦軟化させた後熱硬化させ、互いの対向する液晶表示パネル１０の基板１２上の電極端子とＩＣチップ２０の電極端子とを導通させて接着固定する。

緩衝材層５には、耐熱性樹脂フイルム（シート）を使用するとよい。例えば、従来例のクッションシート３と同様にテフロン（登録商標）シートを使用することができる。しかし、従来よりも耐熱性の低いシリコンゴムシートも使用できる。シリコンゴムシートとしては、クレハ社製のシリコンゴムシート（ＳＷ５０ＮＮＮ）や、信越化学株式会社製のシリコンゴムシート（ＨＣ−２０ＡＳ、ＨＣ−２０ＤＳ）などがある。
ＩＣチップ２０は、液晶表示パネル１０を駆動するためのドライバＩＣあるいはＬＳＩ等の半導体集積回路チップである。

〔第２実施例〕
次に、この発明の第２実施例について説明する。
図２は、この発明による液晶表示装置の製造方法の第２実施例を説明するためのＦＰＣ実装部の要部断面を示す図である。この図２における殆どの部材も図３及び図４と共通しているので、それらの各部と対応する部分に同一の符号を付してあり、その説明は省略する。
この第２実施例の液晶表示装置の製造方法は、次の（１）〜（３）の各工程を順次実行して、図２に示す液晶表示パネル１０の基板１２の延設部１２ａ上にＡＣＦ２５を用いた熱圧着によってＦＰＣ３０の端部３０ａを実装する。

（１）液晶表示パネル載置台１上に緩衝材層５を介して液晶表示パネル１０を載置する。
（２）液晶表示パネル１０の基板１２の延設部１２ａ上にＦＰＣ３０の端部３０ａを、ＡＣＦ２５を介して互いの電極端子、すなわちＦＰＣ３０の端部の配線パターン３２による電極端子と基板１２の延設部１２ａの配線パターン１８による電極端子とを対向させて配置する。
（３）ＦＰＣ３０の端部３０ａの上面に熱圧着装置２の熱圧着用冶具（ヒートツール）２ａを当接させ、その熱圧着用冶具２ａを内部のヒータで加熱しながら液晶表示パネル載置台１の方向に押圧して、ＡＣＦ２５を一旦軟化させた後熱硬化させ、互いの対向する液晶表示パネル１０の基板１２上の電極端子とＦＰＣ３０の端部３０ａの電極端子とを導通させて接着固定する。

緩衝材層５と異方性導電接着層については第１実施例の場合と同様である。
熱圧着装置２による加熱温度や押圧力は、接着剤や導電粒子径が違うので第１実施例の場合より一般に低くてよい。そのため、第１実施例で使用する熱圧着装置と第２実施例で使用する熱圧着装置とは同じである必要はないが、この実施例では便宜上同じものとして示している。

なお、上述した第１実施例と第２実施例の熱圧着工程を順次行えば、液晶表示パネル１０の基板１２上にＩＣチップ２０とＦＰＣ３０の端部３０ａを実装することができるが、第１実施例と第２実施例の熱圧着工程を同時に並行して行って、液晶表示パネル１０の基板１２上にＩＣチップ２０とＦＰＣ３０の端部３０ａを同時に実装することも可能である。
また、液晶表示パネル１０の上側の基板１１にも延設部が設けられ、そこにもＩＣチップ等を実装する場合には、液晶表示パネル１０の上下を反転して基板１１側を下向きにして、緩衝材層５を介して液晶表示パネル載置台１上に載置し、上述と同様な工程を実行すればよい。

これらの各実施例によれば、液晶表示パネル１０の基板１２上にＩＣチップ２０又はＦＰＣ３０をＡＣＦ２５を用いて熱圧着する際に、液晶表示パネル載置台１の上面と液晶表示パネル１０の基板１２の下面との間に緩衝材層５が介在しているため、その基板１２が平面性の悪いガラス基板であっても、その平面性のバラツキを含む各当接面の平面性のバラツキや微小な傾きなどを、面積の広い緩衝材層５で効果的に吸収し、熱圧着用冶具２ａによってＡＣＦ２５が均一に加圧及び加熱されて熱硬化し、電気的及び物理的な接続を確実に行うことができる。

しかも、熱圧着用冶具２ａとＡＣＦ２５の間に熱伝導率の低い緩衝材層５が介在しないので、熱圧着用冶具２ａからＡＣＦ２５への熱伝達効率が低下することがなく、生産効率の低下やエネルギー消費の増加を招くことがない。また、緩衝材層５として、従来より耐熱性が低い材料によるフィルムやシートなども使用できる。

異方性導電接着層は、導電粒子を混練したペースト状の接着剤（ＡＣＰ：Anisotropic Conductive Paste）を塗布して形成してもよい。
また、面精度と熱伝導に特徴のあるこの発明の緩衝材層は、異方性導電接着層を使わず、ＩＣチップのバンプ（突起電極）と液晶表示パネルの電極との界面を共晶にして接続する実装方式にも有効であると考えられる。

この発明は、各種の液晶表示装置の製造に利用することができる。

この発明による液晶表示装置の製造方法の第１実施例を説明するためのＩＣチップ実装部の要部断面を示す図である。 この発明による液晶表示装置の製造方法の第２実施例を説明するためのＦＰＣ実装部の要部断面を示す図である。 この発明により製造する液晶表示装置の一例を示す要部断面図である。 従来の液晶表示装置の製造方法によるＩＣチップ実装実装部の要部断面を示す図である。

符号の説明

１：液晶表示パネル載置台 ２：熱圧着装置 ２ａ：熱圧着用冶具
３：クッションシート ５：緩衝材層
１０：液晶表示パネル １１，１２：基板 １２ａ：基板１２の延設部
１３，１４：電極 １５：シール材 １６：液晶層
１７，１８：配線パターン ２０：半導体集積回路チップ（ＩＣチップ）
２１：突起電極（バンプ） ２５：異方性導電フィルム（ＡＣＦ）
３０：フレキシブル・プリント回路（ＦＰＣ） ３０ａ：端部
３１：可撓性樹脂基板 ３２：配線パターン ３３：絶縁保護膜

Claims (4)

1. 液晶表示パネル載置台上に緩衝材層を介して液晶表示パネルを載置する工程と、
   該液晶表示パネルの基板上に半導体集積回路チップを異方性導電接着層を介して互いの電極端子を対向させて配置する工程と、
   前記半導体集積回路チップに熱圧着用冶具を当接させ、該熱圧着用冶具を加熱しながら前記液晶表示パネル載置台の方向に押圧して、前記異方性導電接着層を熱硬化させ、互いの対向する前記液晶表示パネルの基板上の電極端子と前記半導体集積回路チップの電極端子とを導通させて接着する工程と
   を有することを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
2. 液晶表示パネル載置台上に緩衝材層を介して液晶表示パネルを載置する工程と、
   該液晶表示パネルの基板上にフレキシブル・プリント回路を、異方性導電接着層を介して互いの電極端子を対向させて配置する工程と、
   前記フレキシブル・プリント回路に熱圧着用冶具を当接させ、該熱圧着用冶具を加熱しながら前記液晶表示パネル載置台の方向に押圧して、前記異方性導電接着層を熱硬化させ、互いの対向する前記液晶表示パネルの基板上の電極端子と前記フレキシブル・プリント回路の電極端子とを導通させて接着する工程と
   を有することを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
3. 前記緩衝材層として、耐熱性樹脂フィルムを使用することを特徴とする請求項１または２に記載の液晶表示装置の製造方法。
4. 前記緩衝材層として、シリコンゴムシートを使用することを特徴とする請求項１または２に記載の液晶表示装置の製造方法。
   
   
   

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