CN1172285C - 液晶显示器 - Google Patents

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Abstract

一液晶显示器装备有多条各个信号线和一半导体芯片。该半导体芯片的各个输出块通过一各向异性的导电层连到相应的各个信号线上。各个输出块包括一第一组输出块和一第二组输出块，第一组输出块排列在靠近信号线的一侧，第二组输出块排列在远离该信号线的一侧。以相对的方式面对该信号线的第二组输出块的各个输出块的面积，被设置成大于以相对的方式面对该信号线的第一组输出块的各个输出块的面积。由于这一结构，确保在该安装好的半导体集成电路和该信号线之间的可靠连接。

Description

液晶显示器
技术领域
本发明涉及一液晶显示器，尤其涉及一所谓的有源矩阵型的液晶显示器。
背景技术
这一类型的液晶显示器在两基片之一的液晶侧表面上装备有多个栅信号线和多个漏信号线，栅信号线在X方向延伸，在Y方向平行排列，漏信号线在Y方向延伸，在X方向平行排列，这两基片以相对的方式面对面安置，同时，将液晶插入它们之间。两相邻的栅信号线和两相邻的漏信号线包围的一区域确定一像素区域。
每一像素区域装备有一开关元件和一像素电极，开关元件由来自一侧栅信号线的扫描信号驱动，从一侧的漏信号线通过该开关元件给该像素电极提供视频信号。
在一对基片中的另一基片的液晶侧的表面上，形成像素电极和构成电容，像素电极以相对的方式面对一基片上的像素电极。
通过在分别形成在两基片上的像素电极之间产生电场，可控制液晶的光透射率。
进而，在一基片的液晶侧表面的周边上，以芯片的块(bump)形成表面向下(朝下)(COG：玻璃上的芯片)的方式，直接安装上构成一扫描信号驱动电路的一半导体集成电路(IC芯片)和构成一视频信号驱动电路的一半导体集成电路(IC芯片)。
在安装IC芯片的基片上，相应于IC芯片的信号线延伸到面对IC芯片的各自的输出块的位置，和输出块相连的端点形成在延伸了的部分或延伸部分。
近来，要求液晶显示器的清晰度进一步增强。为满足这一要求，已增加了像素的数目并相应地增加了栅信号线和漏信号线的数目。
作为连到半导体集成电路的信号线上的块(尤其是，输出块)，有一已知的增加了块数目的块的排列方式，其中块由安排在信号线侧的第一组块和安排在远离该信号线的一侧的第二组块构成。
在COG型的液晶显示器中，半导体集成电路通过各向异性的导电层被牢固地固定到基片上，并且连到相应各自的端点上。日本公开的专利81635/2000公开了这一技术。
然而，在这一情形中，构成第二组块的各个块和连到这些各个块的各个端点间的连接电阻变得大于构成第一组块的各个块和连到这些各个块的各个端点间的连接电阻。相应地，在一更坏的情形中，可能出现第二组块遭到连接失败。
发明内容
考虑到这样的情况做出本发明，本发明能提供一液晶显示器，该显示器能确保半导体集成电路和安装在该液晶显示器上的信号线间的连接。
根据本发明的一液晶显示器两基片以相对的方式面对面安置，同时，将液晶插入它们之间的两基片之一的液晶侧表面上，装备多个信号线和一半导体芯片，这些信号线各自有连接端点，该芯片连到多个信号线的各端点上。该半导体芯片包括多个块，并且这些多个块通过各向异性导电层连到各个信号线的相应各个端点上。进而，这些多个块构成至少排列成两行的块组。这些块包括一第一块组和一第二块组，第一块组排列在靠近半导体芯片的端部部分的一侧，第二块组排列在远离该端部部分的一侧，其中在第二组块的各个块和信号线间的接触面积被设置成大于第一组块的各个块和信号间的接触面积。
根据本发明的液晶显示器，可以将第二组块的各个块和信号线间的接触部分的电阻值减小到，基本等于第一组块的各个块和信号线间的接触部分的电阻值。
相应地，消除构成第二组块的各个块和连到这些块上的信号线间的连接电阻的增大或在一最坏的情形中连接失败这一现象成为可能。
附图说明
图1是一根据本发明的液晶显示器的整体等效电路。
图2是一IC芯片安装在上面的透明基片的一表面的平面图。
图3A是一在上面形成半导体集成电路块的一面的正面图，该集成电路安装在根据本发明的液晶显示器上。
图3B是图3A的一局部的放大了的图。
图4A是一沿图2中的线I-I截出的横截面图。图4B是一图4A的局部的放大了的图。
图5A是一表示安装在根据本发明的液晶显示器上的半导体集成电路的其它实施方案的构成图，也是块形成在上面的那一面的平面图。
图5B是一图5A的局部的放大了的图。
图6是一IC芯片安装在上面的透明基片的表面的平面图。
图7是一横截面图，用于解释当IC芯片在压力下接合到透明基片时导电颗粒的运动。
图8是一在块和连接端点间的接合面及导电颗粒的数目的对比图表。
图9A是一半导体集成电路的块形成在上面的面的正面图，该电路安装在常规的液晶显示器上。
图9B是一图9A的局部的放大了的图。
图10是一参考图，用于获得在块上的颗粒的数目分布的近似公式。
图11是一含有一截面部分的透视图，该图表示根据本发明的液晶显示器的一实施方案。
具体实施方式
下面结合附图解释根据本发明的液晶显示器的优选实施方案。
[实施方案1]
《等效电路》
图1是一表示根据本发明的液晶显示器的等效电路。该图是相应于一真实的几何排列画出的电路图。
一透明基片SUB1以相对的方式被安置成面对另一透明基片SUB2，同时将液晶插入它们之间。
在透明基片SUB1的液晶侧的表面上，形成多个栅信号线GL和多个漏信号线DL，栅信号线在X方向延伸并在Y方向平行排列，漏信号线和栅信号线GL绝缘并在Y方向延伸、在X方向平行排列。由两相邻的栅信号线和两相邻的漏信号线包围的矩形区域构成像素区域。这些大量的像素区域构成显示区域AR。
在每一像素区域，形成薄膜晶体管TFT和像素电极PIX，薄膜晶体管由来自一侧的栅信号线GL的扫描信号(电压)驱动，通过薄膜晶体管TFT将来自一侧的漏信号线DL的视频信号(电压)供给像素电极。
进而，一电容元件Cadd形成在像素电极PIX和另一侧的栅信号线GL之间，该栅信号线置于靠近上述的一侧栅信号线GL。当薄膜晶体管TFT断开时，这一电容单元Cadd可以长时间地存储供给像素电极PIX视频信号。
给另一透明基片SUB2在液晶侧表面上装备一反电极CT(图中未示出)，其中反电极共同提供给各个像素区域。一电场产生在像素电极PIX和反电极CT之间，该反电极以相对的方式面对像素电极PIX排列，同时将液晶置于其间。控制各个电极之间的液晶的光透射率响应这一电场。
各个栅信号线GL的一端头伸向透明基片SUB1的一侧(在图中的左侧)，终端部分GTM形成在各个栅信号线GL的延伸部分。由一垂直的扫描电路构成的IC芯片GDRC的块(bump，凸块)连到终端部分GTM上。
进而，各个漏信号线DL的一端伸向透明基片SUB1的一侧(图中的上侧)，终端部分DTM形成在各个漏信号线DL的延伸部分。由视频信号驱动电路构成的半导体集成电路DDRC的块连到终端部分DTM上。
IC芯片GDRC，DDRC自身分别直接安装在透明基片SUB1上，由此构成一所谓的COG(芯片在玻璃上)系统。
提供在IC芯片GDRC，DDRC输入侧的各个块也被分别连到形成在透明基片SUB1的终端部分GTM2，DTM2上。这些各自的终端部分GTM2，DTM2连到终端部分GTM3，DTM3上，终端部分GTM3，DTM3分别排列在透明基片SUB1的一外围部分，该外围部分紧靠透明基片SUB1的一端表面，在透明基片SUB1的周边部分之外。
透明基片SUB2安排成面对透明基片SUB1，以便透明基片SUB2不覆盖半导体集成电路安装在上面的区域。即，透明基片SUB2的面积制作得小于透明基片SUB1的面积。
使用密封剂SL，将透明基片SUB2牢固地固定在透明基片SUB1上，密封剂SL形成在透明基片SUB2的周边。该密封剂SL也有密封透明基片SUB1和SUB2间的液晶的功能。
如图10所示，含有这一结构的液晶显示器被一框架FRM所覆盖，该框架在显示部分AR含有开口，这样构成一液晶显示模件。
《半导体集成电路周围的构成》
图2是一表示在透明基片SUB1的表面上的一具体构成的平面图，该表面在安放在透明基片SUB1的IC芯片GDRC的附近。
在图2中，相对于排列在Y方向的各个栅信号线GL，相邻的栅信号线GL形成为一组。IC芯片GDRC的块间的距离设置成小于显示部分AR中的各个栅信号线GL间的距离，这样，每一组的各个栅信号线GL在IC芯片GDRC安放在上面的区域的附近相互汇集。终端GTM形成在面对IC芯片GDRC的各个输出块的位置。
连到IC芯片GDRC的各个输出块上的终端GTM由第一组终端和成行排列的第二组终端构成。
构成第一组终端的各个终端GTM(1)被置于图像显示区域侧(也称为“外排侧”，以后将解释)，同时构成第二组电极的各个电极GTM(2)被置于远离图像显示区域侧的一侧(也称为“内排侧”，以后将解释)。
当IC芯片GDRC安装在基片上时，将第一组终端置于IC芯片的端部位置附近，将第二组终端置于比第一组终端更靠近IC芯片的中心。
进而，每一终端GTM(2)置于各个终端GTM(1)之间，由各个终端GTM(1)和各个终端GTM(2)构成的各个终端GTM以一所谓的交错的模式排列。
相应地，形成连到终端GTM(2)的每一栅信号线GL，以便该栅信号线GL置于连到终端GTM(1)的栅信号线GL之间并在相邻的终端GTM(1)之间走线。
进而，构成第二组终端的各个终端GTM(2)有一宽度W2，这些宽度制成大于构成第一组终端的各个电极GTM(1)的宽度W1。
相对于终端GTM(2)，栅信号线GL不在这些终端GTM(2)之间形成，这样，终端GTM(2)可以使它们的宽度W2大于终端GTM(1)的宽度W1。
将终端GTM(2)的宽度W2设置大的原因，是使面对IC芯片GDRC的相应的输出块的每一终端GTM(2)的面积，大于面对IC芯片GDRC的相应的输出块的每一终端GTM(1)的面积。例如，在这一实施方案中，面对相应的IC芯片GDRC输出块的每一终端GTM(1)的面积是2400μm2。另一方面，面对IC芯片GDRC的相应的输出块每一终端GTM(2)的面积被设置成大于面对IC芯片GDRC的相应的输出块每一终端GTM(1)的面积的2-5％。
图3A是一表示IC芯片GDRC的块形成表面的平面视图。图3B是一局部的放大了的图，该部分被在图3A中示出的一实心线圈出。
IC芯片GDRC的输出块GBP由成行排列的第一组块和第二组块组成。
构成第一组块的各个块GBP(1)被放置成相应于栅信号线GL的终端GTM(1)，同时，构成第一组块的各个块GBP(2)被放置成相应于栅信号线GL的终端GTM(2)。
第一组块排列在矩形IC芯片GDRC的长边端部附近，第二组块排列成比第一组块更靠近IC芯片GDRC的中心。
以终端GTM同样的排列方式，每一块GBP(2)置于各个块GBP(1)之间，由各个块GBP(1)和各个块GBP(2)构成的各个块GBP以一所谓的交错形式模列。
构成第二组块的块GBP(2)的宽度被设置成大于构成第一组块的块GBP(1)的宽度。块GBP(2)的宽度设置成大于第一组块的块GBP(1)的宽度的原因是，使面对终端GTM(2)的第二组块的块GBP(2)的面积大于面对终端GTM(1)的每一第一组块的块GBP(1)的面积。
在这一实施方案中，假定面对相应的终端GTM(1)的IC芯片GDRC的块GBP(1)的面积为So，面对相应的终端GTM(2)的IC芯片GDRC的块GBP(2)的面积为Si，建立下面的公式。
1.05So＞＞Si＞＞1.02So       ...(1)
图4A是一表示一情形的截面图，在该情形中IC芯片GDRC安装在透明基片SUB1上，并且相应于沿图2中的线I-I截出的一截面图。进而，图4B是一在图4A中由一实心线圈出的一部分的放大了的图。
各向异性导电膜ACF插在IC芯片GDRC和透明基片SUB1之间。该各向异性导电膜ACF由在其中分布大量的导电颗粒PRT的树脂膜RGN形成。在这一实施方案中，使用各向异性导电膜ACF，其中，导电颗粒PRT以30k个/mm2的比率分散。
通过加热该各向异性导电膜ACF并将IC芯片GDRC压到透明基片SUB1上，IC芯片GDRC被牢固地固定到透明基片SUB1上，在IC芯片GDRC上的各个块GBP和在透明基片SUB1上的终端GTM，通过在各向异性导电膜ACF内部的导电颗粒相互电连接起来。
当将IC芯片GDRC压到透明基片SUB1上时，在各向异性导电膜ACF的树脂膜RGN的内部产生了导电颗粒PRT的流动。
在这一实施方案中，置于在IC芯片GDRC内排侧的那组块的每一块GBP(2)和连到块GBP(2)的终端GTM(2)之间的导电颗粒PRT的数目，可设置成基本等于置于在IC芯片GDRC外排侧的那组块的每一块GBP(1)和连到块GBP(1)的终端GTM(1)之间的导电颗粒PRT的数目。相应地，可使终端GTM(2)和块GBP(2)之间的连接电阻基本等于终端GTM(1)和块GBP(1)之间的连接电阻。
在上面提到的实施方案中，在半导体集成电路GDLC的输出块GBP以外的内排侧的块GBP(2)及面对块GBP(2)的终端GTM(2)的宽度，被设置成大于在半导体集成电路GDLC的输出块GBP以外的外排侧的块GBP(1)及面对块GBP(1)的终端GTM(1)的宽度。
图5A是一表示IC芯片的另一实施方案的构成图，该IC芯片安装在根据本发明的液晶显示器上，是块形成在其上的一面的正面图。图5B是一图5A的局部放大了的图。图6是透明基片的表面的平面图，在该表面上安放在图5A中示出的IC芯片。
如图5A，图5B和图6所示，在内排侧的块GBP(2)和对着块GBP(2)终端GTM(2)的长度L2可设成大于在外排侧的块GBP(1)和对着块GBP(1)终端GTM(1)的长度L1。
进而，虽然已就IC芯片GDRC的输出块GBP和连到输出块GBP的栅信号线GL的终端BTM而论，解释了上面提到的实施方案，但上面提到的构成也适用与IC芯片DDRC的输出块和连到输出块上的漏信号DL的终端DTM。
《基于理论得到有益效果》
如图7所示，在基于COG系统的装配过程中，为了挤出存在于透明基片SUB1和IC芯片GDRC间的多余的树脂，从IC芯片GDRC的背表面侧施加压力，由此，在压力作用下将IC芯片粘到基片SUB1上，并且块电连接到栅终端。
在这一情形中，导电颗粒PRT在内排侧没有被俘获的原因，被认为是来源于在压力下粘合时树脂的流动。即，在压力粘合过程中，内排侧的块的附近的树脂比外排侧的块在表面上易于被均一地推压，以便颗粒平行于透明基片SUB1的表面流动。
然而，在靠近芯片端表面的外排侧的块侧，颗粒的流动被排放到端表面的树脂阻止，这样颗粒的流速变慢。结果，和进到IC芯片GDRC的块的下面的树脂比较，离开IC芯片GDRC下面的位置的树脂逐渐地变少，这样，可以认为，夹在并保留在IC芯片GDRC的块和透明基片SUB1之间的导电颗粒，在外排侧的块处数量增加。
相应地，如在上面提到的实施方案中所提到的那样，通过增大内排侧的块GBP(2)和终端GTM(2)的粘合面积，可使俘获在粘合区域内部的导电颗粒数目，基本上和俘获在外排侧的块GBP(1)及终端GTM(1)的粘合区域内部的导电颗粒的数目相等。
图9A是一表面的正面图，在该表面上形成安装在一常规液晶显示器上的半导体集成电路的块。图9B是一图9A的局部放大了的图。
相对于在其中块以双排排列的一常规结构，根据实际测得的数据，在内排侧和外排侧之间，颗粒的数目不同，并认识到一趋势，即，作为一平均值，在外排侧被俘获的颗粒的数目大于在内排侧被俘获的颗粒的数目的2到5％。
进而，被俘获颗粒的频率分布在理论上取泊松(Poisson)分布，这样，假定保持在块下被俘获颗粒的平均值为″m″，在该块处颗粒不被俘获的块出现概率可通过exp(-m)计算。
结果，假定内排块和外排块占据的总面积不变，并且被俘获颗粒的平均值随块面积的变化成比例地变化，不俘获颗粒的块的出现概率变得最低时的该内排块对于外排块的面积比可通过下面的等式(2)计算。
F＝exp(-mi′)/2+exp(-mo′)/2     ...(2)
其中，mi′＝Si/S×mi(等式表明被俘获的颗粒数目和块的面积之间的关系)，mo′＝So/S×mo(等式表明被俘获的颗粒数目和块的面积之间的关系)，Si+So＝2S(使块的总面积为不变的条件)，dF/dSi＝0(最优化块的总面积的条件)。
进而，S；未最优化的块的面积(内排块的面积和外排块的面积相等)，mi；被内排块俘获的颗粒PRT的平均俘获数目(实际测得的数据)，mo；被外排块俘获的颗粒PRT的平均俘获数目(实际测得的数据)，Si；最优化的内排块的面积，So；最优化的外排块的面积，mi′；对面积最优化后，被内排块俘获的颗粒PRT的平均俘获数目(估计值)，mo′；对面积最优化后，被外排块俘获的颗粒PRT的平均俘获数目(估计值)，F；当假定被内排块俘获的颗粒平均数目为mi′，被外排块俘获的颗粒平均数目为mo′时，不具有颗粒(每一个块)的块的估计出现比率。
然后，基于各个测量数据通过计算方程(2)得到的结果，示于图8中。
七种规格的各向异性导电膜在图8中得到描述。这些各向异性导电膜在树脂规格，膜中的颗粒直径和颗粒密度上各不相同。所有这些各向异性的导电膜，块的总面积被设为恒定。
当面积差别((So/Si)-1小于2％时，在内排块部分被俘获的颗粒的数目小于在外排块部分被俘获的颗粒的数目，这样，内排块部分的连接电阻变得高于外排块部分的连接电阻。另一方面，当面积差别超过5％时，外排块部分的连接电阻变得高于内排块部分的连接电阻。基于这样的测得的数据，当面积差别被设为2-5％的范围时，得到理想的值。
在块上颗粒数目的分布近似公式可如下计算。
假定压力结合后每单位面积颗粒数平均密度为“n”(个/mm2)，并且当该单位面积被分n部分时，一小区域的面积为“a”，在该小区域存在颗粒的概率是“a”。因为当该n片小区域被采样时，含有颗粒的r片小区域存在的概率P(r)遵从(binominal)分布，可建立下面的一公式。
P(r)＝nCr·ar·(1-a)(n-r)         ...(3)
这一公式也适用于一小区域“b”，该小区域有比“a”更大的面积。
即，也可建立下面的一公式
P(r)＝nCr·br·(1-b)(n-r)         ...(4)
在这一情形中，平均值变为nb，离差σ2变为nb(1-b)。
当n大或b非常小时，公式(3)可用泊松(Poisson)分布近似，这样可得到下面的公式(5)
P(r)＝(nb)r·e-(nb)/r！           ...(5)
因为nb是在该小区域中颗粒的平均数目，通过将nb设为nb＝m，公式(5)可由下面的公式(6)近似。
P(r)＝mr·e-m/r！                 ...(6)
在这一情形中，离差σ2变为σ2＝m，这样，概率可由唯一的变量m表示。
作为泊松(Poisson)分布的一应用例子，已知有在显微镜的一可见视场内的细菌数目或大量生产的产品中的次品，及类似的东西。
在上面提到的实施方案中，已解释了装备有含有IC芯片的液晶显示器，该芯片在它的一侧含有两排的块。相对于装备有一侧含有两或三排块IC芯片的一液晶显示器，紧靠该IC芯片的端部部分的一组块的粘合面积可最小化，并且这些块的粘合面积随着该组块远离该IC芯片的端部部分而增大。
从上面提到的解释可清楚理解，根据本发明的液晶显示器，在安装好的半导体集成电路和信号线之间可获得可靠的连接。

Claims (8)

1.一液晶显示器含有多条信号线和一半导体芯片，该信号线分别在一方向延伸并在和这一方向交叉的一个方向平行排列；该芯片安装在信号线的一端侧，其块形成表面以朝向下的方式位于基片之一的一液晶侧表面上，基片面对面布置，同时将液晶插入它们之间。
改进的特征在于该半导体芯片的各个输出块通过一个各向异性的导电层连到相应的信号线上，各个输出块包括：排列在靠近该半导体芯片的一端部侧的第一组输出块，和排列在远离该半导体芯片的该端部侧的第二组输出块。以相对的方式面对信号线的第二组输出块的各个块的面积，设置成大于以相对的方式面对信号线的第一组输出块的各个块的面积。
2.根据权利要求1的液晶显示器，其中第一组输出块和第二组输出块的各个块以交错的方式排列。
3.根据权利要求1的液晶显示器，其中第二组输出块的各个块的宽度设置成大于第一组输出块的各个块的宽度。
4.根据权利要求1的液晶显示器，其中第二组输出块的各个块的长度设置成大于第一组输出块的各个块的长度。
5.根据权利要求1的液晶显示器，其中，当第二组输出块的各个块的面积设为Si，并且第一组输出块的各个块的面积设为So时，建立下面的一关系。
1.05So＞Si＞1.02So
6.根据权利要求1的液晶显示器，其中，第二组输出块的各个块的面积做成大于第一组输出块的各个块的面积的2-5％。
7.根据权利要求1的液晶显示器，其中该液晶显示器在一基片的液晶侧的表面上定义各个区域为像素区域，该各个区域由在X方向延伸并在Y方向平行排列的栅信号线和在Y方向延伸并在X方向平行排列的漏信号线包围。
该液晶显示器进一步包括：开关元件和像素电极。这些开关元件响应来自一侧的栅信号线的扫描信号而工作，来自一侧的漏信号线的视频信号通过像素区域上的开关元件施加到像素电极上，并且
所述信号线由栅信号线形成，该半导体芯片由一扫描信号驱动电路形成。
8.根据权利要求1的液晶显示器，其中该液晶显示器在一基片的液晶侧的表面上定义各个区域为像素区域，该各个区域由在X方向延伸并在Y方向平行排列的栅信号线和在Y方向延伸并在X方向平行排列的漏信号线包围。
该液晶显示器进一部包括：开关元件和像素电极。这些开关元件响应来自一侧的栅信号线的扫描信号而工作，来自一侧的漏信号线的视频信号通过该像素区域上的开关元件施加到像素电极上，并且
所述信号线由漏信号线形成，该半导体芯片由一视频信号驱动电路形成。
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