非主动发光显示技术
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3.5.4 模组制造技术

模组制造技术包括作为前工程的模组组装,以及作为后工程的模组检查两个部分。图3-32给出了模组制造过程中,生产线与相应设备、部材、资材的配套关系。前工程的主要任务是压接COF和PCB基板,然后将背光源、前框等组件组装成一个完整的LCD模组。后工程的主要任务是对组装好的模组进行电学和光学的检查,防止不合格产品流入市场。

1.前工程

COF压接是把COF连接到显示屏的输出端子上,使PCB基板上的控制信号和电源信号输入显示屏。压接时,采用具有可靠性且能对应窄间距的ACF作为其连接载体。如图3-33所示,COF压接的基本工艺流程依次为:端子洗净、ACF预压接、COF预压接、COF本压接。

图3-32 模组制造工艺流程图

图3-33 COF压接的基本工艺流程

端子洗净是除去显示屏端子部的异物、污物,防止显示屏破裂、端子短路、端子腐蚀等情况发生。异物、污物主要包括导电性异物、玻璃粉、皮脂及其他物质。除去大粒径的异物一般用空气吹扫,除去小粒径异物及污物一般用酒精擦拭。擦拭布由尼龙和聚酯等极细纤维织造而成,利用酒精挥发时产生的毛细管现象将异物和污物等卷入擦拭布中。

ACF预压接就是将电学连接用材料ACF贴到显示屏的端子上,覆盖住裸露部分的端子。压头和ACF之间隔着缓冲材,通过压头加热加压,使ACF中的导电粒子被压扁,保证COF上的OLB电极和显示屏上的端子电学导通。加热温度不能过高,以防止ACF黏合剂硬化;加压压力不能过大,以防止ACF导电粒子被破坏。ACF压接后,剥离上面的一层底膜(basefilm)。剥离时,应防止ACF主剂卷曲和剥离静电。

COF预压接前,需要把成卷的带状COF冲压成个片,然后放置于显示屏端子部,通过识别对位标记,自动实现COF和显示屏的高精度对位。压头经过适当地加热加压后,隔着缓冲材对COF进行预固定。放置好COF后,进行COF本压接。本压接时,要保证压头加热加压的均一化。通过加热使ACF主剂硬化,确保连接强度。通过加压使导电粒子扁平化,确保连接面积。加热后COF有热膨胀,导致COF的尺寸比加热前大。因此,必须对COF尺寸进行补正,补正系数一般大于0.995。压接时,要保证COF的平行度,防止安装错位。同时,也要防止对其他部材的影响,比如烧伤偏光片等。

PCB基板压接就是把COF压接到PCB基板上,与COF压接到显示屏上的工序基本一致。如图3-34所示,先在PCB基板的端子上压接整条的ACF,然后保证显示屏上的COF与PCB基板精确对位,最后通过压头加热加压,隔着缓冲材把COF压接到PCB基板上。

图3-34 PCB基板压接工艺流程

COF和PCB基板压接完成后的显示屏,一般称为开路显示屏(Open Cell)。如图3-35所示,Open Cell与背光源贴合后,就能在外加信号控制下显示各种图像。为了固定Open Cell和背光源,并且保护Open Cell周边不被碰伤、不沾染异物,需要从Open Cell上方套上一个前框,一般为钣金件。模组组装的一般工序如下:①剥掉TFT侧偏光片保护膜;②在离子枪吹扫后安装背光源;③将PCB基板翻折;④剥掉CF侧偏光片保护膜;⑤安装钣金件,固定Open Cell和背光源;⑥贴基板保护膜和产品标签。

2.后工程

后工程的主要任务是检查缺陷产品,防止不良产品流到下一个工序。

批量产出的LCD模组,由于显示屏和各种电学零组件都各自存在参数波动、偏离设计值的现象,反映到LCD模组上,各个模组的显示效果存在明显的差异。为了消除不同模组之间的显示差异,确保产品的显示质量,需要对LCD模组的电学特性进行调整,消除差异。LCD的基本原理是像素电压与透光率之间的V-T特性。统一不同LCD模组的像素电压就能统一不同LCD模组的显示效果。像素电压是像素电极电压Vp与公共电极电压Vcom之间的压差。色深为8位的灰阶数为256个,即像素电压Vp值有256个,而Vcom值只有一个。所以,通过调节Vcom进行电路调整,可以简化工艺。

图3-35 模组组装

电路调整一般使用如图3-36所示的点市松画面。在点市松画面中,全黑显示的点与中间灰阶显示的点交错,容易用人眼轻松分辨出闪烁现象。闪烁的一个重要原因就是Vcom的值偏离像素电极电压的中心值。通过调节PCB基板上的可调电阻,可以调节Vcom的值,一直调到点市松画面闪烁最弱为止。在图3-36中,使用中间灰阶是因为在V-T曲线上,中间灰阶出现微小的电压变动就会引起明显的透光率变化。所以,使用中间灰阶有利于人眼分辨Vcom的偏差。

图3-36 点市松画面

高温老化是利用产品可靠性中的浴盆曲线原理,让不良产品加速恶化,在出厂前剔除老化中发现的不良品。老化温度一般在50℃左右,老化时间分2小时、4小时、8小时等。老化时,LCD模组需要显示一些用于老化效果确认的画面。没有经过电路调整的LCD模组如果直接进行高温老化,由于显示屏上不同区域的液晶V-T特性不同,老化后显示的画面容易出现残留,即残像(烧付现象)。所以,老化前必须进行电路调整。

LCD模组检查是模拟LCD产品的实际使用状态,在产品出厂前提前检查出不合格产品。模组检查包括显示检查、外观检查和光学检查。显示检查和外观检查都由操作人员进行判断,而光学检查由光学测试设备进行测量。