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        TFT型液晶顯示器原理

        [日期:2008-06-01] 來源:  作者: [字體: ]

         

         TFT型液晶顯示器也采用了兩夾層間填充液晶分子的設計。只不過是把TN上部夾層的電極改為了FET晶體管,而下層改為了共通電極。在光源設計上,TFT的顯示采用“背透式”照射方式,即假想的光源路徑不是像TN液晶那樣的從上至下,而是從下向上,這樣的作法是在液晶的背部設置了類似日光燈的光管。光源照射時先通過下偏光板向上透出,借助液晶分子來傳導光線。由于上下夾層的電極改成FET電極和共通電極,在FET電極導通時,液晶分子的表現如TN液晶的排列狀態一樣會發生改變,也通過遮光和透光來達到顯示的目的。但不同的是,由于FET晶體管具有電容效應,能夠保持電位狀態,先前透光的液晶分子會一直保持這種狀態,直到FET電極下一次再加電改變其排列方式為止。  

        圖1-5中所示的是TFT-LCD的工作結構圖,加深對工作原理的理解。

        英文翻譯

                  Capacitor存儲電容,Display electrode顯示電極,a-Si非晶硅,Insulator絕緣膜,Drain electrode漏電極,Gate electrode柵電極,Source electrode源電極,Adjacent gate electrode line相鄰的柵電極線,Adjacent capacitor相鄰存儲電容,Same material相同材料

         

        1.3 TFT-LCD模組生產流程

        1.3.1  JI (實裝)制程介紹

             JI(實裝)是液晶生產Module廠前段部分。主要是經過Array(陣列),Cell(灌液晶)后的面板與FPC (Flexible Print Circuit Board可撓性印刷電路板,又稱軟質電路板),PCB(Print Circuit Board 印刷電路板,又稱硬質電路板)進行組裝。完成液晶面板集成控制顯示畫面的部分。圖1-6是JI(實裝)工藝流程圖。 

        面板的編號(Cell   Kitting) ----邊緣線的切斷(Laser Cut)----將IC封裝于玻璃上(COG)(1)                         (2)                            (3)

        貼軟質電路板(COG  FPC)----Bonding  inspection   PCB----貼硬質電路板(PCB)----檢查貼
         
        (4)                       (5)                             (6)

        硬質電路板的貼附情況(PCB  Test)----給面板邊緣電路上硅膠密封(Silicon   Dispenser)           (7)                                           (8)

        圖1-6    JI(實裝)工藝流程圖

        (2邊緣線的切斷(Laser Cut)

        Laser Cut的作用是切斷Panel上的COG位置的Short  Bar(前制程ESD的防護設計),讓信號可以獨立驅動。具體包括Panel的端面清潔、Panel翻面放入Laser Cut機臺、Panel取出三個工序。

        (3IC封裝于玻璃上(COG)

        COG目的是把驅動IC和面板用ACF膠粘在一起。具體包括Panel loader、Wet  Clean、UV  Clean、ACF貼附On COG、Driver  IC預壓、Driver  IC本壓、FPC制程七個工序。

        (4貼軟質電路板(COG  FPC)FPC

        Combine  FPC  With   Cell.目的是Cell與FPC線路導通。具體包括Panel傳送、ACF貼附On FPC、FPC預壓、FPC本壓、Bonding檢查五個工序。

        5)Bonding  inspection   PCB

        Bonding   Inspection目的檢查COG和FPC實裝后的品質。工具采用50倍,鏡像顯微鏡。具體包括Panel的取出、Panel的外觀檢查、Panel放入顯微鏡、 Bonding的檢查四個工序。

        6)PCB Bonding

          PCB Bonding作用是把PCB 貼在Cell上,具體包括傳遞Panel、ACF on  PCB 貼附、PCB Bonding三個工序。

        (7)檢查硬質電路板的貼附情況(PCB  Test)

        PCB  Test功能有a.預防同一不良現象的連續發生。b檢測出Panel,COG,PCB,各站電性功能不良品。檢測項目:a.電性  檢查各畫面是否正常  b. 外觀  檢查Panel是否有破片,缺角;或破損,刮傷,變形;或零件是否缺件,破損。具體包括Panel拿放、Panel放入治具、訊號線連接、功能Test、取出五個工序。

        (8)給面板邊緣電路上硅膠密封(Silicon   Dispenser)

            Silicon   涂覆的目的在于保護ITO線路及Driver  IC,防止水氣、異物進入及遮光等。

        1.3.2  COG 制程簡介

           (1)TAB與COG工藝

        LCM制造工藝的目的是根據不同設計要求選用合適的加工方法,為液晶顯示屏(LCD)配上驅動電路部分,使其成為具備一定顯示功能的液晶顯示模塊(LCM),TAB和COG工藝是近幾年興起的新的LCM加工工藝,TAB是Tape  Automated  Bonngding 的英文縮寫,它是將帶有驅動電路的軟帶通過ACF(各向異性導電膜)粘合,并在一定的溫度、壓力和時間熱壓下實現屏與驅動線路板連接的一種加工方式,它主要包含ACF預壓、對位檢查、本壓和檢測四個工序。

        COG是Chip  On  Glass的英文縮寫,是將LCD與IC電路直接連在一起的一種加工方式,它是在LCD外引線集中設計的很少面積上將LCD專用的LSI=IC專用芯片粘在其間,用壓焊絲將各端點按要求焊在一起,再在上面滴鑄分接膠即可,則IC的輸入端同樣也設計在LCD外引線玻璃上,并同樣壓焊到芯片的輸入端點上,此時,這個裝有芯片的LCD已經構成了一個完整的LCD模塊,只要熱壓將其與PCB連接在一起就可以了。該工藝主要包含放屏、放ACF、放芯片,對位檢查,芯片壓焊、封膠、檢測七個工序。

        TAB與COG工藝相比,TAB工藝加工的模塊由于采用集成芯片的軟膠片與屏連接,可做的很薄,雖然TAB工藝對提高良率很有效,但其工藝流程復雜,成本也高。相比較COG工藝在成本上有很大優越性,其主要特點如下:

        a.工藝簡化,直接將芯片邦貼到LCD玻璃上,減少了焊接工藝.

        b.體積小,更易于小型化,將PCB線路直接做到LCD 屏上.

                  c.直接將裸芯片邦貼到LCD屏上,不存在芯片變形等問題. 。

        。2)COG工藝流程

          圖1-7是COG的工藝流程圖:

            

                     放屏(CELL LOADER)-----濕洗(WET CLEAN)-----光清洗(UV CLEAN)
                     (1)        。ǎ玻              。ǎ常

        -----放ACF(ACF ATTACH)-----對位檢查(IC  PREBOND)-----芯片壓焊(IC MAINBOND)
             (4)         。ǎ担           。ǎ叮

        -----取屏(CELL UNLOADER)-----目檢(VISUAL INSPECTION )-----貼FPC(S/G FPC)
           (7)          。ǎ福           。ǎ梗

        -----PCB -----檢測(PCB TEST)
          (10)。ǎ保保

        圖1-7 COG 的工藝流程圖

         (1)放屏(CELL LOADER),將CELL(LCD面板)放入機臺內!

        (2)濕洗(WET CLEAN),清除CELL上壓著區的異物。用蘸有丙酮的無塵布清,清洗完X邊,再清洗Y邊。

        (3)光清洗(UV CLEAN),UV CLEAN清除CELL壓著區上的有機物,要控制制程參數照射累積照度和水滴角。

        (4)放ACF(ACF ATTACH),將ACF預貼于CELL上,先貼X邊,后貼Y邊?刂茰囟,壓力,時間。

        (5)對位檢查(IC  PREBOND),將IC預壓于CELL上,加熱ACF使之進行硬化反應,控制溫度,壓力,時間等制程參數。先貼Y邊,后貼X邊。

        (6)芯片壓焊(IC MAINBOND),先壓Y邊,對大尺寸而言,本壓頭要移位壓兩次才能壓到所有的IC。

        (7)取屏(CELL UNLOADER),將CELL傳送至機臺外。

        (8)目檢(VISUAL INSPECTION ),通過顯微鏡檢查IC壓著是否合乎標準,生產中采取每隔8分鐘抽檢一次的方法。檢測外觀,ACF貼附,IC壓痕,IC壓著精度等。

        (9)貼FPC(S/G FPC)S/G FPC通過鐵弗龍壓著X邊FPC,再進行本壓。

        (10)PCB-由OP對Y邊FPC對位,再由機臺本壓。

        (11)檢測(PCB TEST),對Y邊BOND PCB,預壓,本壓后進行電測;良品貼附GOMU,防止膠外溢;再涂硅膠。             

         

        1.4  各向異性導電薄膜(ACF)簡介

        1.4.1  ACF概述

        LCD玻璃基板與芯片是通過ACF結合到一起的,ACF(Anisotropic  Conductive  Film)各向異性導電薄膜,是分散有導電粒子的一種結合性薄膜。

        工業上所用的ACF類似于雙面膠結構,通過剝離一層承載膜實現ACF的貼合。ACF的壓著依次經過基板、預壓著、剝離承載膜、對位和本壓著五個工序。ACF結合時要求一定的溫度,壓力,時間。玻璃基板與芯片的潔凈度也影響了ACF的貼付效果。

         

        ACF的功能

        (1)ACF的導通性

        導電粒子在ACF帖付過程中起主要作用,a調整bump與基板配線間的高度差.,b壓力作用下,粒子靠彈性保持導通。ACF是通過鎳/金鍍層來達到導通的,導電粒子縱向受壓變形使電極(bump)與ITO玻璃導通,一般情況下,壓力越大,粒子變形越嚴重,壓力足夠大時,粒子變形破裂嚴重,然而此時的導通性并非最佳,粒子的變形和導通性之間有一定的制約關系。 

           單個bump上的粒子捕捉數與導通性之間的關系也是有一定限制的 ,粒子變形與導通性之間的關系如下圖1-11,圖中X軸是施加壓力,Y軸是最大導通阻抗,由圖可見壓力為時,阻抗較低,導通性較好。此外,由經驗得出,單個bump上捕捉到5個粒子時導通性最佳。因此COG流程中的抽檢多是通過顯微鏡觀察bump上粒子捕捉數來判斷導通性,就ACF材料本身,導通性良好有一定的標準,如下:

        (2)ACF的絕緣性

        一般的導電粒子可分為三層,樹脂(Resine)層,鎳(Ni)層,金(Au)層。而隨著電子元器件集成度和組裝密度的不斷提高,電子元器件也變的小型化和超小型化,目前所用的IC芯片bump越來越小,bump間隙也越來越小,ACF貼付時,導電粒子堆積在bump間隙內,導電層接觸,很容易導致短路發生,影響了電路的正常導通。因此要求離子聚集在bump間也能保持絕緣,目前的ACF制造商采取的最廣泛的解決方法是在一般粒子外層進行絕緣層涂布,保證了bump間的絕緣性。此外,絕緣粒子可對應高粒子密度,使用于微小bump間距的連接。

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