JP3561542B2 - 異方性導電接着剤および表示装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は駆動素子を表示器の基板に好適な異方性導電接着剤、ならびにその異方性導電接着剤を用いた表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、液晶表示器等の透明電極を有する基板を持つ表示装置においては、特開平４−１５８３３８号公報に示されるように、表示器の列を成す端子に異方性導電材料を用いて駆動素子の端子部を接続していた。これは、小さい金属粒子や半田粒子などの導電粒子を混練した接着剤などを異方性導電材料として用い、表示器の端子と駆動素子の端子部を対向させ、その両方の端子列の間に異方性導電接着剤を配置し、これを加熱加圧するなどして電気的導通させ接続するものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが表示器の端子は、表示容量が大きくなり表示密度が高くなるにつれて数が多く密集して設けられるので、接続が困難であるばかりか、露出した端子が損傷しやすく、とりわけ端子部が透明電極であったり、カラーフィルターなどのように電極と基台の間に下地層が設けてあったりする場合には、端子が比較的軟質な層上に形成されるので表示装置製造作業中等に傷が付き易く、又付いた傷が判別し難いため、端子接続の後の動作確認で接続不良が発見され、駆動素子の付け直し補修（リペア）を行ったり、端子修復を行うことが多い。この様な場合に上述した異方性導電接着剤で端子部を接続すると、損傷した表示面側の端子が短いために接続面積が不足したり、先に接続した異方性導電接着剤が残っていて新たに使用する異方性導電接着剤の中の金属粒子などが端子に密着しないなど、接続不良が多発していた。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は上述した点を考慮して成されたもので、上述した基板の端子と駆動素子の端子部との間に介在され両端子を電気的導通させるように接続する異方性導電接着剤として、端子の列に斜交した列を成す導電粒子の列と、ランダムに分散された導電粒子とを有機高分子材料に混練したものである。
【０００５】
また本発明は、異方性導電接着剤として端子の列に斜交した列を成す導電粒子の列を持つ第１の層と、ランダムに分散された導電粒子を有する第２の層の積層体からなり、少なくともいずれかの層にはゴム系の有機材料が接着剤の少なくとも一部として含まれているものである。
【０００６】
さらに本発明は、表面に露出して設けられた端子の列を含む電極部を有する表示器の基板と、その基板の端子の列に接続される端子部を有した駆動素子と、基板の端子と駆動素子の端子部との間に介在し両端子を接続する異方性導電接着剤とを有し、異方性導電接着剤は端子の列に斜交した列を成す所定の粒径の導電粒子の列とランダムに分散された列を成す導電粒子より小さい粒径を有する導電粒子とを有するものである。
【０００７】
【作用】
これにより、ランダムに配置された導電粒子は通常の接続均一性を高め、端子列と斜交する粒子は高い確率で端子の有効接続面を確保し接続する。
【０００８】
【実施例】
図１は本発明実施例の表示装置の要部平面図である。１は液晶表示器等の基板で、硝子板などからなる基台１１の表面に、露出して設けられた端子２の列を含む電極部２０を有する。電極部２０は例えば透明電極（ＩＴＯ）からなり、端子２はストライプ状に１列に平行に設けられているが、クロム等の金属薄膜であってもよいし、千鳥状配置の複数列等でもよい。３は、基板１の端子２の列に接続される端子部３３を有した駆動素子で、液晶表示器などの表示器を駆動するための集積回路素子であり、フィルム状支持体３１に集積回路素子３２を有し、端子部３３は銅箔などの舌片状の金属箔集合体で構成されている。４は、基板１の端子２と駆動素子３の端子部３３との間に介在し、両端子２、３３を接続する異方性導電接着剤で、導電粒子を有機高分子材料からなる接着性樹脂剤に混練したもので、厚み方向に圧力を加えることで厚み方向には電気的導通が取られるが、幅方向、即ち厚み方向に交わる平面方向には電気的導通しないものである。これにより端子２は、異方性導電接着剤４を介して駆動素子の端子部電極３３に接続される。
【０００９】
より具体的に説明すると、基板１の端子２は６０〜１２０μｍの幅をもち７５〜１７０μｍピッチで４８〜２，４００本が整列して配列されており、露出部分の長さは２．２〜２０ｍｍである。そして端子としての有効接続端子列の幅（端子の長さ）は例えば２ｍｍであり、各々の端子２の幅、つまり電極幅が９０μｍの場合の各端子２の接続部分の面積は０．０９×２ｍｍとなる。一方駆動素子３の端子部３３電極は幅５０〜１２０μｍで、整列ピッチは端子２と等しくなるように設定されている。
【００１０】
この様な端子２は、例えば１９８０本ずつ２列の端子を持つ基板１０００枚のロットに対して、およそ５〜６０％の表示器（パネル）には傷１３が発生し、そのうち半分強のものは端子２の断線を生じている。これらのロットに対して、厚さ２０〜３０μｍのエポキシ樹脂ベースの接着剤を母材とする異方性導電接着剤４で接続すると、混練された導電粒子の直径が５μｍ粒子の半田粒子の場合、５〜４０％の接続不良表示装置を生じるが、端子２の傷１３に基づくものは、そのおよそ９０％を占める。この接続の様子を観察した結果、従来は導電粒子がその溶解に任せて勝手に集結し、ランダムに混練した導電粒子が本当に均一な散布になっていれば接続できていたかもしれないが、現実には密度にムラがあるので不良が増加していることが分った。
【００１１】
そこで本発明においては、図２に示すように、異方性導電接着剤４として、端子２の列に斜交した列を成す導電粒子４１の列と、ランダムに分散された導電粒子４２とを有機高分子材料４０に混練した。より具体的に説明すると、まず端子２の列に斜交した列を成す導電粒子４１の列は、有機高分子材料４０の中に、平均粒径８μｍの半田粒子を、粒子の密度の高い列が幅３０〜１５０μｍ、６０〜２００μｍピッチに設けた。そして、端子２が基板１の端縁に垂直な方向に設けられている場合には、導電粒子４１の列は異方性導電接着剤４の長手方向（異方性導電接着剤が端子列に沿って平行に配置されていれば基板１の端縁の延在方向）に対して４５〜８５度の角度θを成す方向に設けられている。一方ランダムに配置された導電粒子４２は、平均粒径６μｍの表面にメッキを有した樹脂粒子からなる。導電粒子４１、４２が多いとリーク電流が流れたり、横方向に電気的導通が取られるので、両導電粒子をあわせた投影面積で２〜１５％カバーされる程度が好ましい。これによりランダムに配置された導電粒子４２は通常の接続均一性を高め、端子２列と斜交する導電粒子４１は高い確率で端子２の有効接続面を確保した。
【００１２】
またこの場合、上述のように導電粒子の大きさに差異を設け、端子２の列に斜交した列を成す所定の粒径の導電粒子４１に対してランダムに分散された導電粒子４２をより小さい粒径を有するものとした。斜交した粒子は８〜１４μｍの粒子を用いて導電粒子の端子との一つ一つの密着面積を確保させ、ランダムな粒子は５〜２０μｍの小粒な粒子を用いて接着剤の中での分散性を高めるのが好ましい。導電粒子はいずれも変形するほどに加圧するので、粒径の大きいものが混合されることによって小さいほうの導電粒子が両端子に密着しないということはない。
【００１３】
また駆動素子の付け直し補修（リペア）に関しては、図３の如く、異方性導電接着剤５は端子２の列に斜交した列を成す導電粒子５１の列を持つ第１の層５３と、ランダムに分散された導電粒子５２を有する第２の層５４の積層体からなり、少なくともいずれかの層５３、５４、より好ましくは導電粒子の大きい方の層５３にはゴム系の有機材料を接着剤の少なくとも一部として含ませることで、接続をより確実なものとした。導電粒子の大きさ毎の層にすることでそれぞれの粒子の分散性が良好になり、接続が一層確実になるもので、例えば一方の接着前の厚みを１５μｍ、ゴム系の接着剤を５μｍとし全体を２０μｍ程度に構成すれば密着性もよい。さらにゴム系の接着剤が含まれることによって接着剤自体に柔軟性が得られ、一度接着した異方性導電接着剤を剥がした後であっても、混練された導電粒子は残滓を押し退けるようにして端子と密着し、接続が良好となる。
【００１４】
このように、本発明の導電性導電接着剤４を用いた場合、傷１３のある端子２が存在していても、異方性導電接着剤４で加圧加熱した場合、接続不良表示装置の９５〜１００％がなくなった。この様な接続においては異方性導電接着剤４の厚さが１〜３μｍになる程度まで加圧加熱しているが、その間直径６μｍであった導電粒子は端子部２，３３に触れる部分において凝集し、上下間の各々の端子部との密着が良好になる。この接続状態は、半田粒子の場合その列と端子の交差部分を中心に半田粒子が集結しており、接続に十分な半田量となるとともに、傷１３をまたがる半田も存在した。この例のような半田粒子は通常１端子当り１０〜１５個以上が接続に寄与しなければ電気的な接続不良になることも分かった。
【００１５】
そしてこの様に交差部分での接続をより確実にするためには、導電粒子４１の列のピッチは端子２の列のピッチと略等しいかそれより短く、傾き角度θは６０度を中心に導電粒子４１の列のピッチの大きさに合わせて１０度前後ずらすのが特に好ましいものであった。これは交差角が大きいと交差部分が四角形になりやすく面積が限られやすいのに対し、交差角が小さいとピッチズレに対して接続面積の制限を受けやすくなることによるものである。なお導電粒子４１の列の内部においては導電粒子が整列している必要はなく、導電粒子は端子幅に比較して十分小さく、例えば１５μｍ以下の導電粒子が帯状に配置されていればよい。また列以外のところに導電粒子４１があってはならないということもない。主たる接続部分の列においては比較的長い長さにわたって異方性導電が崩されないように配慮されればよいから、この列部分の帯状部分の導電粒子４１の密度は１０〜３０個／１端子が最も好ましい。
【００１６】
また有機高分子材料４０は前述のエポキシ樹脂系のもののほか、紫外線硬化型アクリル樹脂、アルキッド樹脂、エステル系の樹脂などが利用できた。これら有機高分子材料４０は接着性さえあれば、むしろ補修するときに端子表面を汚さないで剥離可能かどうかの問題のほうが大きく、導電粒子との親和性はこれら４系統の接着剤では問題とならなかった。また導電粒子としては半田粒子以外においても、例えば直径が３〜１０μｍのインジウムや金の粒子の場合、単にそれらの粒子が端子に当接するだけでなく端子部において潰され擦られたように変形している場合に電気的導通が良好となる。従って本発明の実施に当っては、これらの金属粒子と半田粒子とを組み合わせて用いてもよい。この場合接続導電粒子の密着性が高くなるというよりも、半田により異方性導電接着剤４の異方性導電性を局所的に損なうことになり、接続がより確実になるものと考えられる。また、この様な本発明に従う方法のほか、異方性導電材料の混練導電粒子を大きくしたり混練密度を高くすることも検討したが、傷に対して効果が生じる程度の大きさや密度になると、任意の個所で厚み方向（図１ａの紙面に垂直な方向）に交わる方向（図１ａ、ｂの紙面と平行な方向、例えば異方性導電接着剤４の長手方向）の電気的導通が生じ、とりわけ端子ピッチが小さくなると端子間短絡が多く発生して好ましいものではなかった。
【００１７】
【発明の効果】
以上の如く、本発明によれば密集した端子部においても隣接端子部との短絡を生じることなく確実に基板１と駆動素子３を接続することが出来、端子部が透明電極であったり、カラーフィルターなどのように電極と基台の間に下地層が設けてあったりする場合でも、また傷が付き易く、又付いた傷が判別し難い場合でも駆動素子の付け直し補修（リペア）においてさえ、接続確率が高いので、とりわけ端子の本数が多く端子密度も高い表示器において極めて効果が大きい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明実施例の表示装置の要部平面図である。
【図２】接続後の異方性導電接着剤の表面の状態図ａ、ｂである。
【図３】本発明の他の実施例の異方性導電接着剤４の側面図ａと正面図・背面図ｂである。
【符号の説明】
１ 基板
２ 端子
３ 駆動素子
３３ 端子部
４ 異方性導電接着剤

Claims (3)

1. 基板の端子と駆動素子の端子部との間に介在され両端子を電気的導通させるように接続する異方性導電接着剤において、該異方性導電接着剤は、前記端子の列に斜交した列を成す導電粒子の列と、ランダムに分散された導電粒子とを有機高分子材料に混練してなることを特徴とする異方性導電接着剤。
2. 表面に露出して設けられた端子の列を含む電極部を有する表示器の基板と、該基板の端子の列に接続される端子部を有した駆動素子と、前記基板の端子と前記駆動素子の端子部との間に介在し両端子を接続する異方性導電接着剤とを有し、前記異方性導電接着剤は、前記端子の列に斜交した列を成す所定の粒径の導電粒子の列とランダムに分散された列を成す導電粒子より小さい粒径を有する導電粒子とを有することを特徴とする表示装置。
3. 基板の端子と駆動素子の端子部との間に介在され両端子を電気的導通させるように接続する異方性導電接着剤において、前記異方性導電接着剤は、前記端子の列に斜交した列を成す導電粒子の列を持つ第１の層と、ランダムに分散された導電粒子を有する第２の層の積層体からなり、少なくともいずれかの層にはゴム系の有機材料が接着剤の少なくとも一部として含まれていることを特徴とする異方性導電接着剤。

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