JP3276459B2 - 電気光学装置の製造法 - Google Patents

電気光学装置の製造法

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JP3276459B2
JP3276459B2 JP14281993A JP14281993A JP3276459B2 JP 3276459 B2 JP3276459 B2 JP 3276459B2 JP 14281993 A JP14281993 A JP 14281993A JP 14281993 A JP14281993 A JP 14281993A JP 3276459 B2 JP3276459 B2 JP 3276459B2
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英作 和田
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、回路基板との導電接続
に特徴を有する、液晶表示装置のような電気光学装置の
製造法に関する。
【0002】
【従来の技術】液晶表示素子等のガラス基板上に形成さ
れた端子部分に対し、フレキシブルプリント基板のよう
な回路基板を導電接続して外部回路と接続する方法とし
ては、種々の方法が知られている。
【0003】具体的には、端子部分のIn−Sn
(ITO)やSnO等の透明電極に無電解ニッケ
ルメッキ等を施してハンダ付けする方法、異方性導電膜
を用いる方法、導電ゴムコネクタを用いる方法等が行わ
れている。
【0004】ハンダ付けする方法は最も付着力が強く信
頼性は高くなるが、メッキ工程が必要であり、端子間が
ハンダのブリッジによって短絡したり、ハンダ付け時に
高温にさらされるという問題があった。また、導電ゴム
コネクタは端子のピッチが狭くなると信頼性が低下する
うえ、ゴムの弾性力で接続を保っているため長期間にお
ける信頼性に問題があった。また、異方性導電膜による
接続のためには膜の硬化時に170〜180℃程度に加
熱し、30〜40kg/cm程度に加圧するという比
較的高温、高圧が必要である。そしてその付着力は弱
く、0.5〜1kg/cm程度であるという問題点があ
った。
【0005】このため、異方性導電膜の特徴を活かし、
その欠点である付着力の不足を補うために、異方性導電
膜による導電接続を行った後、その上から他の絶縁性の
未硬化の樹脂を供給して硬化させたり、クリップで押え
たりして補強することが行われている。
【0006】これを解決するために、本発明者らは絶縁
性の光硬化型材料とこれに混入された導電性粒子とを含
む接続材を用いて、導電接続する方法を提案している。
特に、図2に示すような構造を提案している。図2にお
いて、11A、11Bは基板、12A、12Bは電極、
13は両基板を接着するシール、14は外部回路と接続
するための回路基板、15は回路基板上の電極、16は
導電性粒子、17は絶縁性の光硬化型材料を示してい
る。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】このような導電接続を
した電気光学装置は、回路基板を折り曲げなければ特に
問題を生じない。しかし、回路基板が柔らかく、図の上
下方向に折り曲げの力がかかると、光硬化型材料が接着
している端の電極の部分に力が集中してかかるため、1
9で示す部分に断線が生じることがあった。このため、
柔らかい回路基板を用いて、その回路基板に折り曲げの
力が繰り返しかかるような構造の電気光学装置であって
も、断線が生じにくい導電接続構造が望まれていた。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は、前述の問題点
を解決すべくなされたものであり
【0009】対の電極付基板を電極面が相対向するよ
うに配置し、周辺をシールして内部に電気光学媒体を挟
持するとともに、一方の基板を他方の基板に対して突出
させて他方の基板と相対向しない部分を形成した電気光
学素子を、この他方の基板と相対向しない部分の電極を
端子部分として回路基板と導電接続する電気光学装置の
製造法において、回路基板として回路基板の端部から離
れた部分の電極の少なくとも一部を覆うカバーフィルム
を有する柔らかい回路基板を用い、この電気光学素子の
端子部分の電極及び回路基板の端部のカバーフィルムに
覆われていない電極の少なくとも一方に、絶縁性の光硬
化型材料とこの光硬化型材料に混入された導電性粒子と
を含む接続材を未硬化の状態で供給し、端子部分の電極
と回路基板の電極とを相対向させて圧着し、この未硬化
の接続材端子部分の電極と回路基板の電極との対向部
分から流れ出させて、端子部分の電極から他方の基板の
端面に到達するようにさせるとともに、一方の基板の端
面の一部から回路基板のカバーフィルムの一部までを覆
うようにさせ、その後、光を照射して接続材を硬化させ
ることを特徴とする電気光学装置の製造法を提供する。
また、未硬化の接続材が回路基板のカバーフィルムを
0.1mm以上覆うようにさせる上記の電気光学装置の
製造法を提供する。 さらに、絶縁性の光硬化型材料とし
て、硬化した状態での比抵抗が10 Ω・cm以上の材
料を用いる上記の電気光学装置の製造法を提供する。
【0010】本発明における電気光学装置で用いる電気
光学素子は、一対の電極付基板を電極面が相対向するよ
うに配置し、周辺をシールして内部に電気光学媒体を挟
持するとともに、一方の基板を他方の基板に対して突出
させて他方の基板と相対向しない部分を形成し、この他
方の基板と相対向しない部分の電極を回路基板と導電接
続を行うための端子部分を有するものである。具体的な
例としては、ITOやSnO等の透明電極をガラス、
プラスチック等の基板上に形成した電極付基板間に、液
晶を挟持した液晶光学素子があるが、これ以外のエレク
トロクロミック素子や他の光学素子でも使用できる。
【0011】また、この基板上には、必要に応じてカラ
ーフィルター、遮光膜、位相差板、偏光板、TFT、M
IM、金属配線、反射層、各種絶縁層等が形成されても
よい。また、基板自体が必要に応じてカラーフィルタ
ー、位相差板、偏光板、反射板、半導体基板等であって
もよい。
【0012】本発明における電気光学装置は、2枚の電
極基板が相対向してシールされている領域の外側に、端
子部分を有する。即ち、一方の電極付基板は他の電極付
基板が対向していない電極部分を有し、そこが端子部分
となる。この端子部分の電極を通じて回路基板と導電接
続をとる構造になっている。
【0013】本発明における柔らかい回路基板は、代表
的なものとしてフレキシブルプリント基板がある。本
明では、この回路基板として電極がその端部近傍で露出
するように回路基板の端部から離れてカバーフィルムを
設けてある。
【0014】本発明における電気光学素子と回路基板と
を導電接続した状態の断面図を図1に示す。図1におい
て、1A、1Bはガラス、プラスチック等の基板、2
A、2BはITOやSnO等の電極、3は両基板を接
着するシール、4は外部回路と接続するための回路基
板、5は回路基板上の電極、6は導電性粒子、7は絶縁
性の光硬化型材料、8は回路基板の電極を覆うカバーフ
ィルムを示しており、回路基板4の端面と端子部分が形
成されている基板1Aに対向している基板1Bの端面と
が相対向するように配置されている。
【0015】この図からも明らかなように、下側の基板
1Aは図の右側で、反対側の基板1Bに対して右側に延
長、突出し、その上に形成された電極が端子部分を構成
している。この端子部分の電極には回路基板4の電極5
が電極同士が相対向するように配置され、絶縁性の光硬
化型材料7で接着され、その中の導電性粒子6で導電接
続が取られている。
【0016】なお、この図は模式的に分かりやすくする
ために誇張して記載しているので、電極間に導電性粒子
が3個しか描かれていない。しかし、実際の装置では導
電性粒子は径が数μm程度であるのに対し、基板と回路
基板の電極の対向している部分は長さがmmのオーダー
であり、電極の幅も数百μmであるので、極めて多くの
導電性粒子が導電接続に寄与している。
【0017】本発明では、回路基板4の電極5は電気光
学素子の端子部分と対向している部分では露出してお
り、回路基板4の端(図では回路基板の左端)からある
距離をおいた部分ではカバーフィルム8で覆われてい
る。絶縁性の光硬化型材料に導電性粒子を混入させた接
続材が、電気光学素子の基板の電極と回路基板の電極と
が対向している部分のみでなく、電気光学素子の基板1
Aの端面(図では右側)の一部からカバーフィルム8の
一部までを覆うように充填されている。
【0018】これにより、回路基板に折れ曲がりの力が
かかったとしても、回路基板の電極の特定部分に力が集
中してその部分で電極の断線が生じる危険性が低下す
る。なお、この図においては、カバーフィルムの左側の
端は電気光学素子の基板の端面よりも右側に配置されて
いるが、左側に配置されるようにされてもよい。また、
このカバーフィルムの右側の端は、折り曲げにより問題
を生じない部分まで設けられていればよい。
【0019】また、この絶縁性の光硬化型材料に導電性
粒子を混入させた接続材は、端子部分の電極から少なく
とも端子部分が形成されている基板に対向している基板
の端面に達する高さにまで充填される。これにより、回
路基板4の電気光学素子の基板1Aに対する付着力を強
くし、かつ、硬化が1回の光照射ですむという利点
することになる。また、光硬化させるため、全く加熱が
不要であるか加熱してもはるかに低い温度でよいため、
加熱による劣化が防止できる。
【0020】さらに、補強用の材料として導電接続のた
めの材料と同じ材料を使用できるため、回路基板と電気
光学素子の基板との接着を強くでき、回路基板の折り曲
げに対しても信頼性が高く、かつ回路基板の先端と端子
部分の形成された基板に対向している基板の端面との間
にまで充填することが容易であり、電極の露出による腐
食の抑制にも役立つ。
【0021】気光学装置を製造するには種々の方法が
考えられるが、本発明においては特に、以下のようにす
ることにより容易に製造できるので好ましい。未硬化状
態で比較的粘性の低い絶縁性の光硬化型材料を用いてこ
れに導電性粒子を混入させた接続材を用い、電気光学素
子の端子部分の電極及び回路基板の電極の少なくとも一
方に、未硬化の接続材を印刷またはディスペンサー等の
方法で付着させる。
【0022】次いで、端子部分の電極と回路基板の電極
とを相対向させて圧着する。これにより、接続材が両者
の対向部分からカバーフィルム配設側に流れ出す。この
際、電気光学素子の端子部分の基板1Aの端面の一部と
回路基板4のカバーフィルム8の一部までを覆うように
される。またこの際、逆方向のシール側にも流れ出さ
せ、基板1Bの端面まで到達して、基板1A上の電極2
Aが空気中に露出されないようにされる。
【0023】なお、流れ出した余分な材料は、必要に応
じてふき取ればよい。この圧着は、未硬化状態での光硬
化型材料の粘性を適当に調整することにより、異方性導
電膜の場合に比して、かなり低い圧力(6〜10kg/
cm程度)で可能になるので、生産性が良い。
【0024】このシール側に流れ出した接続材が、回路
基板の先端(図1では回路基板4の左端)と端子部分の
形成された基板1Aに対向している基板1Bの端面(図
1では基板1Bの右端)との間を埋めるようにされるこ
とが好ましい。この際、流れ出す量を多くして、回路基
板の上面(電極5とは反対の面)にまで到達するように
してもよい。ただし、基板1Bの上面(電極2Bとは反
対の面)まで到達しないようにすることが好ましい。こ
れは、基板1Bの上面には偏光板、カラーフィルター、
位相差板等を載置することが多いためである。
【0025】本発明に用いる絶縁性の光硬化型材料とし
ては、絶縁性がある光硬化型樹脂として知られている材
料が通常採用される。この絶縁性とは、隣接する端子間
を短絡させないものであればよく、電気光学装置ごとに
リーク電流が問題にならない範囲で選択すればよい。具
体的には、硬化した状態で比抵抗が10Ω・cm以
のものが好ましい。端子間隔が広い場合には、これより
も比抵抗が低くても使用できるので、上記したように個
々の素子でリーク電流が問題にならない範囲で選択すれ
ばよい。
【0026】本発明における未硬化の光硬化型材料は、
光照射により硬化せしめられる。この光としては可視
光、紫外線等が使用できるが、保存時、塗布工程時には
硬化が進行しにくい方が有利であるので、紫外線で硬化
させられるものとすることが好ましい。具体的には、高
圧水銀ランプ、超高圧水銀ランプ等を用いて硬化させら
れるものが好ましい。
【0027】この光硬化型材料は、具体的には、アクリ
ル樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、シリコーン
樹脂等の樹脂で光硬化型樹脂が代表的なものとして挙げ
られる。この光硬化型材料は、充分な絶縁性や付着力を
有し、電極への悪影響のないものであれば適宜選択して
使用できる。
【0028】絶縁性の光硬化型材料に混入される導電性
粒子は、無垢の導体の粒子、導体の中空粒子、絶縁体の
表面に導体層を形成した粒子等が使用できる。具体的に
は、ニッケル、金等の金属粒子、ポリスチレン等の樹脂
やガラスやセラミックスの粒子にニッケル、金等の導体
を被覆した粒子等が例示される。特に、粒子が弾性を有
する方が好ましいので、樹脂の粒子に導体を被覆した導
電性粒子の使用が好ましい。
【0029】この導電性粒子は、導電性に異方性が要求
されるため、その径のバラツキが少ないものが要求され
る。具体的には、液晶のスペーサーとして使用される粒
子程度の粒子径のバラツキにすることが好ましい。
【0030】この導電性粒子の直径は50μm以下とす
ることが好ましい。接続不良を低減するためには、20
μm以下とすることが好ましい。通常は、液晶表示素子
の基板間隙と同等の5〜10μm程度とすることが好ま
しい。径の調整により、端子部分の電極で充分な数の粒
子が接触して接続不良を生じにくくなる。
【0031】光硬化型材料への導電性粒子の混入量は、
端子間の距離、端子部分の電極の対向面積、必要とされ
る抵抗、導電性粒子の直径等により異なるが、0.01
〜20wt%程度の範囲で選択されればよい。具体的に
は、この範囲で所定の接続抵抗よりも低い抵抗が得ら
れ、かつ、端子間での短絡が生じなく、端子間のリーク
電流が所定の値以下になるようにされればよい。
【0032】この接続材を未硬化状態で電気光学素子の
端子部分の電極上または回路基板の電極上に供給する。
この供給の方法は、印刷、ディスペンサー等公知の方法
で行われればよい。この際に、圧着時に電気光学素子の
端子部分の電極と回路基板の電極との間から流れ出し、
少なくとも電気光学素子の端子部分が形成された基板の
端面の一部と回路基板のカバーフィルムの一部まで達す
る程度の量を供給することが好ましい。これにより、余
分な工程なしに、回路基板の電極の断線を抑制できる。
【0033】この未硬化の接続材は回路基板のカバーフ
ィルムに0.1mm以上かかるようにされることが好ま
しい。未硬化状態の光硬化型材料としては、光照射によ
り硬化可能な材料が用いられる。光重合性の材料、光架
橋性の材料等のモノマー、オリゴマーまたはポリマー
に、必要に応じて光重合開始剤、顔料、粘度調整剤等を
添加して使用する。
【0034】なお、端子部分の一部に半導体チップを搭
載したり回路部品を搭載したりして端子部分の距離が長
い場合や、電気光学素子の端子部分の電極と回路基板の
電極との対向部分の面積が端子部分の面積に比してかな
り大きい場合には、最初に供給した未硬化の接続材では
量が足りないこともある。このような場合には、未硬化
の接続材の供給工程だけ再度行い、光照射による硬化工
程は1回で行うこともできる。
【0035】この光照射は、硬化用の光が透過する電気
光学素子の基板または回路基板側から光照射して硬化さ
せる。液晶表示素子で両基板とも透明基板の場合には、
通常は基板1Aの下面側から光照射して硬化させる。な
お、電気光学素子の端子部分の電極と回路基板の電極と
の対向部分からはみ出した未硬化の接続材が多い場合に
は、上下両側から光照射して硬化させてもよい。
【0036】
【実施例】実施例1、2、比較例1、2 ソーダガラス基板上にITOからなる透明電極を端子部
に1mmピッチ、リード長さ(シールの外側)2.5m
mでストライプ状にパターニングしたものを用いて、内
部にネマチック液晶を封入して液晶表示素子を作成し
た。光硬化性のアクリル系材料(ロックタイト社製)
に、導電性粒子として平均粒子径が6μmの金、ニッケ
ル被覆樹脂粒子を約1wt%混入した未硬化の材料を接
続材として準備した。
【0037】フレキシブルプリント基板としては、ベー
スフィルム上に銅箔による電極が形成され、その上にカ
バーフィルムが設けられ、端子部では銅箔による電極が
長さ2.5mmだけ露出している(カバーフィルムが端
部から2.5mm内側に設けられる)構造のものを用い
た。
【0038】前記接続材を、液晶表示素子の端子部分に
ディスペンサーで供給した。図1に示すようポリイミド
系(実施例1)及びポリエステル系(実施例2)のフレ
キシブルプリント基板(回路基板4)を、フレキシブル
プリント基板の端子部分と液晶表示素子の端子部分が2
mmだけ重なるようにした。
【0039】これらを重ねたまま、7kg/cmの圧
力で圧着して、フレキシブルプリント基板の端子部分と
液晶表示素子の端子部分の対向部分から、未硬化の接続
材をはみ出させた。これにより、未硬化の接続材が基板
1Aの右端からはみ出して基板1Aの右側端面の一部及
びカバーフィルム8の下面の一部にかかるようにされる
とともに、端子部分の形成された基板1Aに対向してい
る基板1Bの端面に達するようにした。
【0040】比較例1として、回路基板のカバーフィル
ム8の長さを短く(フレキシブルプリント基板の端部か
ら5mm)して、未硬化の接続材がはみ出してもカバー
フィルムの下面の一部にかからないようにした他は実施
例1と同様にして導電接続を行った。また、比較例2と
して、従来の異方性導電膜を用いて、170℃、35k
g/cmで圧着したものも製造した。
【0041】次いで、実施例1、2及び比較例1、2の
サンプルに1000mJ/cmの紫外線を液晶表示素
子の基板の端子部分の下側から照射して、未硬化の光硬
化性のアクリル系材料の硬化を行った。この結果、付着
強度は、実施例1、比較例1のサンプルでは平均約4k
g/cm、比較例2のサンプルでは平均約1kg/cm
以下であった。実施例1、比較例1のサンプルでは付着
強度は同等で、比較例2のサンプルよりも高いものであ
った。
【0042】これら実施例1、2、比較例1、2のサン
プルの回路基板に10gの荷重をかけて振動試験(10
Hz〜55Hz、1.5mm振幅、1分周期、z方向3
0分)を行ったところ、比較例1、2については、カバ
ーフィルムの付け根近傍で銅箔が折れて断線になった。
なお、実施例1、2のサンプルは異常が無く、信頼性も
高く、さらに高温高湿下での電蝕も防止することができ
た。
【0043】実施例3 実施例1よりも接続材の電極上への供給量を多くし、回
路基板4の上面(電極5と反対面)にまで達するように
した。次いで、実施例1と同様にして硬化を行った。こ
の結果、実施例3のサンプルでは付着強度が平均約5k
g/cmとなり、実施例1よりもさらに付着強度が向上
し、かつ、振動試験に対する信頼性は同等であった。
【0044】
【発明の効果】本発明における電気光学装置は、端子部
分の電極と回路基板の電極とが絶縁性の光硬化型材料に
導電性粒子を混入させた接続材で導電接続されるととも
に、接続材が、電気光学素子の端子部分の基板の端面の
一部と回路基板のカバーフィルムの一部までを覆うよう
に設けられている。このため、回路基板に折り曲げの力
がかかっても、特定の電極部分に力が集中しにくく、そ
の部分での電極断線が生じにくい。
【0045】また、接続材を逆方向にも流れ出させ、回
路基板の先端と端子部分の形成された基板に対向してい
る基板の端面との間にまで設けられる。これにより、付
着強度が高くなり、信頼性が高くなる。特に、電気光学
素子のシールの外側の電極が絶縁性の光硬化型材料で覆
われていることになるので、湿度が高い雰囲気に置かれ
ても腐食が生じにくい。
【0046】また、導電接続とその接続に対する補強と
が同じ光硬化型材料でなされているので、未硬化の材料
の供給工程や硬化工程をそれぞれ1工程ででき、生産性
もよい。特に、端子部分の電極及び回路基板の電極の少
なくとも一方に、未硬化状態の接続材を多めに付着させ
ることが好ましい。その後、端子部分の電極と回路基板
の電極とを相対向させて圧着して、未硬化の接続材を、
端子部分の電極と回路基板の電極との対向部分から流れ
出させるようにすればよい。
【0047】これにより、接続材を、電気光学素子の端
子部分の基板の端面の一部と回路基板のカバーフィルム
の一部までを覆うように充填させることや、端子部分が
形成された基板に対向する基板の端面と回路基板の先端
との間の狭い部分にも、隙間なく充填することが容易に
なる。しかも供給工程、硬化工程がそれぞれ1度ですむ
利点もある。
【0048】さらに、光硬化型材料を用いているので、
常温で硬化できる。また、ある程度加熱してもよいが、
その温度は異方性導電膜の硬化温度よりははるかに低く
てすむので、熱膨張による悪影響を受けにくく、電気光
学素子の劣化を生じにくい。
【0049】また、複数の回路基板をそれぞれ位置合わ
せして導電接続することも容易にできる。即ち、加熱冷
却の操作が繰り返し加わることがないので、1つずつ上
記のように位置合わせして導電接続しても(繰り返し硬
化工程を行っても)、劣化等の問題が生じにくい。
【0050】また、ハンダ付けによる導電接続に比し
て、加熱工程が不要となり、フラックスの洗浄も不要と
なり、生産性がよく、腐食抑制効果が高い。本発明はこ
の他本発明の効果を損しない範囲内で種々の応用が可能
である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明における電気光学装置の基本的構造を示
す断面図。
【図2】先行例の電気光学装置を示す断面図。
【符号の説明】
基板:1A、1B、11A、11B 電極:2A、2B、5、12A、12B、15 シール:3、13 回路基板:4、14 導電性粒子:6、16 光硬化型材料:7、17 カバーフィルム:8
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平5−100238(JP,A) 特開 昭62−169124(JP,A) 特開 平3−89321(JP,A) 特開 平3−221923(JP,A) 実開 平4−72671(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G02F 1/1345

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】一対の電極付基板を電極面が相対向するよ
    うに配置し、周辺をシールして内部に電気光学媒体を挟
    持するとともに、一方の基板を他方の基板に対して突出
    させて他方の基板と相対向しない部分を形成した電気光
    学素子を、この他方の基板と相対向しない部分の電極を
    端子部分として回路基板と導電接続する電気光学装置の
    製造法において、回路基板として回路基板の端部から離
    れた部分の電極の少なくとも一部を覆うカバーフィルム
    を有する柔らかい回路基板を用い、この電気光学素子の
    端子部分の電極及び回路基板の端部のカバーフィルムに
    覆われていない電極の少なくとも一方に、絶縁性の光硬
    化型材料とこの光硬化型材料に混入された導電性粒子と
    を含む接続材を未硬化の状態で供給し、端子部分の電極
    と回路基板の電極とを相対向させて圧着し、この未硬化
    の接続材端子部分の電極と回路基板の電極との対向部
    分から流れ出させて、端子部分の電極から他方の基板の
    端面に到達するようにさせるとともに、一方の基板の端
    面の一部から回路基板のカバーフィルムの一部までを覆
    うようにさせ、その後、光を照射して接続材を硬化させ
    ることを特徴とする電気光学装置の製造法。
  2. 【請求項2】未硬化の接続材が回路基板のカバーフィル
    ムを0.1mm以上覆うようにさせる請求項1に記載の
    電気光学装置の製造法。
  3. 【請求項3】絶縁性の光硬化型材料として、硬化した状
    態での比抵抗が10 Ω・cm以上の材料を用いる請求
    項1または2に記載の電気光学装置の製造法。
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