(57)【要約】【課題】  接続する電極表面に凹凸が形成されている場合にも、凸部と凹部の双方において電極と導電粒子の接続状態を良好な状態に保ち、接続抵抗の上昇を防ぐ。【解決手段】  接着剤中に導電粒子が分散されてなる異方導電性接着剤である。導電粒子は、導電性を有する硬質粒子と、硬質粒子を覆って形成される樹脂層と、樹脂層を覆って形成される導電層とから構成される。硬質粒子は、Ｎｉ粒子等の金属粒子である。また、硬質粒子の粒径は、導電粒子の粒径の１／３以下である。【選択図】  図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
接着剤中に導電粒子が分散されてなる異方導電性接着剤であって、
前記導電粒子が、導電性を有する硬質粒子と、前記硬質粒子を覆って形成される樹脂層と、前記樹脂層を覆って形成される導電層とから構成されていることを特徴とする異方導電性接着剤。
【請求項２】
前記硬質粒子が金属粒子であることを特徴とする請求項１記載の異方導電性接着剤。
【請求項３】
前記硬質粒子がＮｉ粒子であることを特徴とする請求項２記載の異方導電性接着剤。
【請求項４】
前記硬質粒子の粒径が導電粒子の粒径の１／３以下であることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項記載の異方導電性接着剤。
【請求項５】
電極間が接着剤中に導電粒子が分散されてなる異方導電性接着剤によって電気的に接続されてなる接続構造であって、
前記導電粒子が、導電性を有する硬質粒子と、前記硬質粒子を覆って形成される樹脂層と、前記樹脂層を覆って形成される導電層とから構成されていることを特徴とする接続構造。
【請求項６】
前記接続される電極の少なくとも一方が、接続面に凹凸を有することを特徴とする請求項５記載の接続構造。
【請求項７】
請求項５または６記載の接続構造を有する液晶表示装置。
【請求項８】
接着剤中に導電粒子が分散されてなる異方導電性接着剤であって、前記導電粒子が、導電性を有する硬質粒子と、前記硬質粒子を覆って形成される樹脂層と、前記樹脂層を覆って形成される導電層とから構成されている異方導電性接着剤を用い、
前記異方導電性接着剤を電極間に介在させ、加圧した後、接着剤を硬化させることを特徴とする接続方法。
【請求項９】
前記接続される電極の少なくとも一方が、接続面に凹凸を有することを特徴とする請求項８記載の接続方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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使用される異方導電性接着剤に関するものであり、さらには、係る異方導電性接着剤を用いた電極の接続構造、及び接続方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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。
【０００４】
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。
【０００５】
また、前記液晶表示装置では、軽量薄型化等を目的として走査線駆動回路並びに信号線駆動回路をアレイ基板に内蔵することが行われている。特に、信号線駆動回路については、走査線駆動回路に比べて高速に動作しなくてはならないため、例えばＩＣチップとして形成され、ＣＯＧ（Chip On Glass）技術によりアレイ基板上に実装されている。前記ＩＣチップは、アレイ基板の外縁に配置されるパネル電極上にバンプ接続することにより実装され、外部制御回路からの信号が入力されるとともに、アレイ基板の走査線や信号線に画像制御信号を出力する。このようなＩＣチップの実装の際にも、接続のために異方導電性接着剤が用いられている。
【０００６】
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）。
【０００７】
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。
【特許文献１】特開平１０−２７４７７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
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、接続する電極の対向面が平坦である場合には、接続状態に問題が生ずることはないが、例えばいずれかの電極の表面に凹凸が形成されていると、必ずしも十分な接続が行われず、接続抵抗の上昇が発生する等の問題が生ずる可能性がある。特に、前記凹凸が大きい場合の前記問題が発生し易い。これは、凸部の下にある導電粒子には圧力が加わるが、凹部の下にある導電粒子には圧力が加わり難いことによる。このような圧力の差により、導電粒子が強く潰れる部分（凸部）と弱く潰れる部分（凹部）が発生し、弱く潰れる部分では十分な反発力が得られず、電極に対する接触状態が悪くなり接続抵抗の上昇が発生する。これを解決するためには、凹部においても十分な加圧力が加わるように押し付ければよいものと考えられるが、この場合には、凸部の下にある導電粒子が過剰な加圧力により破壊され、この部分で十分な導通が取れなくなるおそれがある。
【０００９】
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、接続する電極表面に凹凸が形成されている場合に、凸部と凹部の双方において電極と導電粒子の接続状態が良好に保たれ、接続抵抗の上昇を招くことのない異方導電性接着剤を提供することを目的とし、これにより、電極間において、接続抵抗の低い信頼性に優れた接続を実現することが可能な接続構造及び接続方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上述の目的を達成するために、本発明に係る異方導電性接着剤は、接着剤中に導電粒子が分散されてなる異方導電性接着剤であって、前記導電粒子が、導電性を有する硬質粒子と、前記硬質粒子を覆って形成される樹脂層と、前記樹脂層を覆って形成される導電層とから構成されていることを特徴とする。また、本発明に係る接続構造は、電極間が接着剤中に導電粒子が分散されてなる異方導電性接着剤によって電気的に接続されてなる接続構造であって、前記導電粒子が、導電性を有する硬質粒子と、前記硬質粒子を覆って形成される樹脂層と、前記樹脂層を覆って形成される導電層とから構成されていることを特徴とする。さらに、本発明の接続方法は、前記異方導電性接着剤を用い、この異方導電性接着剤を電極間に介在させ、加圧した後、接着剤を硬化させることを特徴とする。
【００１１】
本発明の異方導電性接着剤においては、導電粒子が、核となる硬質粒子と、その周囲を覆う樹脂層と、さらにその外側（表面）を覆う導電層の３重構造を有することが大きな特徴点である。このような導電粒子を含む異方導電性接着剤を介在させて凹凸を有する電極間の接続を行うと、凹部と凸部のいずれにおいても導電粒子が確実に電気的接続に寄与し、接続抵抗の上昇が抑えられる。
【００１２】
これは、次のような理由による。先ず、本発明の異方導電性接着剤を用いて凹凸を有する電極間の接続を行う場合、凹部において導電粒子に十分な加圧力が加わるように押し付ける。これにより、凹部の下にある導電粒子が所定の圧力で潰され、適正な反発力が付与されて電極との接触状態が良好なものとなり、この部分（凹部）での接続抵抗の上昇が抑えられる。
【００１３】
一方、このような押し付けを行った場合、凸部の下の導電粒子には、過剰な圧力が加わって、導電粒子は樹脂層部分が圧壊状態となるが、硬質粒子は形状が維持される。したがって、凸部においては、この導電性を有する硬質粒子によって電極間の電気的接続が図られる。これらにより、凹部と凸部のいずれにおいても導電粒子による電気的接続が行われ、接続抵抗の上昇が抑えられる。
【００１４】
また、前記硬質粒子は、スペーサとしての機能も果たし、前記凹部の下の導電粒子の圧壊を防止する。なお、同様の機能（スペーサとしての機能）は、例えば特許文献１に記載されるように、ギャップ材を混入することによっても実現可能であるが、導電粒子の他にギャップ材を混入すると、導電粒子の混入量を減らさざるを得ず、接続の信頼性を低下する原因となる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、接続対象となる電極表面に凹凸が形成されている場合にも、凸部と凹部の双方において電極と導電粒子の接続状態を良好に保つことができ、接続抵抗の上昇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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明を適用した異方導電性接着剤、及びこれを用いた接続構造、接続方法、さらには液晶表示装置について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１７】
先ず、本発明の異方導電性接着剤は、通常の異方導電性接着剤と同様、接着剤中に導電粒子を分散してなるものである。接着剤は、この種の異方導電性接着剤に用いられる接着剤のいずれもが使用可能であり、特に限定されるものではない。
【００１８】
本発明の異方導電性接着剤において特徴的なのは、分散される導電粒子の構成である。図１は、本発明の異方導電性接着剤に用いられる導電粒子の構成例を示すものである。この導電粒子１は、中心に核となる硬質粒子２を有し、その周囲が樹脂層３に覆われ、さらにその外側（最外周）が導電層４によって被覆されてなるものである。
【００１９】
ここで、前記硬質粒子２は、導電性を有することが必要であり、例えば金属の粒子や、硬質樹脂粒子の表面に金属メッキ被膜を形成したもの等を使用することができる。また、硬質粒子２は、スペーサとしての機能を考えた場合、所定の硬さを有することが必要である。具体的には、前記樹脂層３よりも硬く、接続対象となる電極を構成する材料よりも硬いことが好ましい。したがって、硬質粒子２として金属の粒子を用いる場合には、はんだ粒子等のように軟質な金属粒子よりも、例えばＮｉ粒子のような硬質な金属粒子を用いることが好ましい。
【００２０】
前記硬質粒子２は、その大きさも適正に設定することが好ましい。硬質粒子２の大きさが導電粒子１全体の大きさに比べて大きすぎると、前記構造を採用した効果が十分に発揮されなくなるおそれがある。具体的には、前記硬質粒子２の大きさが大きすぎると、導電粒子１の潰れが不十分となり、電極の凹部における導電粒子１と電極の接触が不十分になるおそれがある。このような観点から、前記硬質粒子２の大きさ（粒径Ｄ２）は、導電粒子１全体の大きさ（粒径Ｄ１）の１／３以下とすることが好ましい。下限は特に制約されないが、硬質粒子２の機能を考えると、あまり小さすぎても不都合が生ずるおそれがあり、導電粒子１全体の大きさ（粒径Ｄ１）の１／５以上とすることが現実的である。
【００２１】
前記硬質粒子２の周囲に形成される樹脂層３は、任意の樹脂材料により形成することができるが、適度な弾性を有する樹脂材料が好ましい。この樹脂層３が加圧に応じて変形し、導電粒子１の電極に対する接触面積が拡大することで、電気的な接続状態が良好なものとなり、接触抵抗も低減される。
【００２２】
導電層４は、金属の被膜等、導電性を有する被膜であれば如何なるものであってもよい。形成のし易さ等を考えると、金属メッキ被膜が好適である。この導電層（金属メッキ被膜）４は、０．５μｍ以下程度、例えば０．１μｍの膜厚で形成すればよい。
【００２３】
以上の構成を有する導電粒子１は、その大きさ（粒径）は、通常の異方導電性接着剤に用いられる導電粒子と同程度にすればよく、例えば３μｍ〜６μｍ程度に設定すればよい。前記導電粒子１は、扁平率が３０％〜７０％となるように加圧変形することで、導電層４により良好な接続状態が得られる。また、接着剤に対する導電粒子の混合割合についても、通常の異方導電性接着剤の場合と同様である。
【００２４】
次に、本発明の異方導電性接着剤を用いた接続方法、接続構造について説明する。図２乃至図４は、異方導電性接着剤を用いた接続状態を説明する図であり、図２及び図３は、従来構成の異方導電性接着剤を用いた場合の接続状態を示し、図４は、本発明の異方導電性接着剤を用いた場合の接続状態を示している。なお、これら各図において、導電粒子は接着剤中に分散されているが、接着剤については図示は省略してあり、導電粒子のみが描かれている。
【００２５】
先ず、図２は、従来構成の異方導電性接着剤を用いて段差の小さい電極間を接続した場合の接続状態を示すものである。従来構成の異方導電性接着剤は、樹脂粒子１２の外側に金属メッキ層１３を形成した導電粒子１１が用いられており、これら導電粒子１１が電極１４，１５間に挟み込まれ、図２（ｂ）に示すように加圧により変形することで、電極１４，１５間の電気的接続が図られる。図２に示すように、電極１５の接続面の凸部１５ａの高さｔ１が小さい場合には、凸部１５ａにおいても凹部（前記凸部１５ａ以外の部分）においても導電粒子１１が変形し、所定の反発力をもって電極１４，１５に接触し、良好な接続状態が得られる。例えば、導電粒子１１の粒径が５μｍ、前記電極１５の表面に形成される凸部１５ａの高さｔ１が１μｍの場合、前記凸部１５ａと電極１４との間隔が２．５μｍ程度となるように加圧すれば、前記良好な接続状態が得られる。
【００２６】
これに対して、電極１５の接続面に形成される凸部１５ａの高さｔ２が高い場合（例えばｔ２＝３μｍ）には、図３に示すように、先の図２に示す場合と同様の加圧では、凹部において導電粒子１１が電極１５と接触せず、接続抵抗が上昇する。これを解消するためには、電極１４と凸部１５ａの間隔Ｔ１がより小さくなるように加圧すればよいものと考えられるが、この場合には、凸部１５ａの下の導電粒子１１が圧壊されて導電粒子としての機能を十分に果たさなくなり、やはり接続抵抗が上昇する。
【００２７】
一方、本発明の異方導電性接着剤を用いた場合、図４に示すように、電極１５の接続面の凸部１５ａの高さが図３の場合と同様に高くても、凸部１５ａ、凹部のいずれにおいても良好な接続状態が得られる。具体的には、本発明の異方導電性接着剤を用いた場合には、導電粒子１を構成する硬質粒子２の粒径まで凸部１５ａと電極１４の間の間隔Ｔ２を狭めることができる。例えば、硬質粒子２の粒径が１．５μｍであれば、前記間隔Ｔ２も１．５μｍになるまで加圧することができる。
【００２８】
このような状態では、凹部における間隔も狭められるので、凹部において導電粒子１は電極１４と電極１５の間で加圧されて変形し、所定の反発力をもって電極１４，１５と接触し、良好な接続状態が得られる。また、凸部１５ａ下の導電粒子１は、樹脂層３や導電層４が圧壊され、前記導電層４による接続が十分に行われない可能性があるが、この凸部１５ａと電極１４の間は、導電性を有する硬質粒子２によって電気的に接続される。これらにより、本発明の異方導電性接着剤を用いた場合、電極１５の接続面に形成された凸部１５ａの高さが高くても、凸部１５ａ及び凹部のいずれにおいても良好な接続状態が得られ、接続抵抗の上昇を抑えることが可能である。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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や、部品であるＩＣチップ２６の実装に本発明の異方導電性接着剤を用いることで、良好な接続状態を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の異方導電性接着剤に用いられる導電粒子の構造例を示す断面図である。
【図２】電極接続面の段差が小さい場合で且つ従来の異方導電性接着剤を用いた場合の接続状態を示す図であり、（ａ）は圧着前の状態、（ｂ）は圧着後の状態を示す。
【図３】電極接続面の段差が大きい場合で且つ従来の異方導電性接着剤を用いた場合の接続状態を示す図であり、（ａ）は圧着前の状態、（ｂ）は圧着後の状態を示す。
【図４】電極接続面の段差が大きい場合で且つ本発明の異方導電性接着剤を用いた場合の接続状態を示す図であり、（ａ）は圧着前の状態、（ｂ）は圧着後の状態を示す。
【図５】液晶表示パネルの一例を示す概略斜視図である。
【図６】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】
【００３７】
１  導電粒子、２  硬質粒子、３  樹脂層、４  導電層、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
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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