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一、手機行業LCM模組知識介紹

1.LCD顯示模組簡介

 LCM（LCD Module）即LCD顯示模組、液晶模組，是指將液晶顯示器件,連線件,控制與驅動等外圍電路,PCB電路板,背光源,結構件等裝配在一起的元件。在我們的日常生活中，到處可見液晶顯示器，例如手機的、CD隨身聽、膝上型電腦、儀器操控面板、數碼相機、計算器等使用的顯示器。造成液晶顯示模組如此的流行的原因是LCM讓人與機器的溝通更直接、更簡單容易。

它提供使用者一個標準的LCD顯示驅動介面（有4位、8位、VGA等不同型別），使用者按照介面要求進行操作來控制LCD正確顯示。

LCM相比較玻璃是一種更高整合度的LCD產品，對小尺寸LCD顯示，LCM可以比較方便地與各種微控制器（比如微控制器）連線；但是，對於大尺寸或彩色的LCD顯示，一般會佔用控制系統相當大部分的資源或根本無法實現控制，比如320×240 256色的彩色LCM，以20場/秒（即1秒鐘全屏重新整理顯示20次）顯示，一秒鐘僅傳輸的資料量就高達：320×240×8×20＝11.71875Mb或1.465MB，如果讓標準MCS51系列微控制器處理，假設重複使用MOVX指令連續傳輸這些資料，考慮地址計算時間，至少需要接421.875MHz的時鐘才能完成資料的傳輸，可見處理資料量的巨大。 傳真的解析度也就是掃描密度，解析度越高代表掃描的精度就越高，它可分為垂直解析度和水平解析度。垂直解析度是指垂直水平線上每毫米顯示的畫素點數，水平解析度是指平行水平線上每毫米顯示的畫素點數。按照三類傳真機的國際標準規定，水平解析度為8畫素/mm，因此傳真機的解析度一般表示為8畫素/mm×垂直畫素/mm，一般我們就將水平解析度省卻，只以垂直解析度來表示解析度。垂直解析度主要有標準3.85畫素/mm，精細7.7畫素/mm、超精細15.4畫素/mm三種。

　　LCM工藝(Liquid Composite Molding，複合材料液體成型工藝)，是指以RTM、RFI以及RRIM為代表的複合材料液體成型類技術。其主要原理為首先在模腔中鋪好按效能和結構要求設計好的增強材料預成型體，採用注射裝置將專用注射樹脂諸如閉合模腔或加熱熔化模腔內的樹脂膜。模具具有周邊密封和緊固以及注射及排氣系統以保證樹脂流動順暢並排出模腔中的全部氣體和徹底浸潤纖維，並且模具有加熱系統可以進行加熱固化而成型複合材料構件。

1.1  LCM按照模組結構大致可分為以下四種類型：

1.1.1 COG【chip on glass 】晶片在玻璃上，其主要由FPC、IC、電子元器件、背光、PC板、LCD等器件組成，該工藝是在LCD外引線集中設計的很小面積上將LCD專用的LSI-IC專用晶片粘在其間，用壓焊絲將各端點按要求焊在一起，再在上面滴鑄一滴封接膠即可，而IC的輸入端則同樣也設計在LCD外引線玻璃上，並同樣壓焊到晶片的輸入端點上，此時，這個裝有晶片LCD已經構成了一個完整的LCD模組。通常用FPC或者導電紙等連線方式將介面引出，便於客戶使用。該工藝主要包含放屏、放ACF、放晶片、對位檢查、晶片壓焊、封膠、檢測七個工序。

該加工方式可大大減小整個LCD模組的體積，且易於大批量生產，適用於消費類電子產品用的LCD，如：手機、PDA、MP3等行動式電子產品。在IC製造商的推動下，COG將會是今後IC與LCD的主要連線方式。如下圖1：

圖1. COG模組結構圖

IC bonding原理：通過各向異性導電膜（ACF）的導電粒子使IC晶片的引出端與LCD的ITO引線直接連線，如下圖2：

圖2. COG IC bonding原理圖

1.1.2 COB【chip on board 】晶片在PCB上，其主要由PC板、FPC、IC、電子元器件、背光、斑馬條、聯結器、LCD、固定框等器件組成。該工藝是將裸晶片用粘片膠直接貼在PCB板指定位置上，通過焊接機用鋁線將晶片電極與PCB板相應焊盤連線起來，再用黑膠將晶片與鋁線封住固化，從而實現晶片與線路板電極之間的電氣與機械上的連線。該工藝包含有粘片、固化、壓焊、測試、封膠、固化和測試七個工序。

COB工藝採用小型裸晶片，裝置精度較高，用以加工線數較多、間隙較細、面積要求較小的PCB板，晶片焊壓後用黑膠固化密封保護，使焊點及焊線不受到外界損壞，可靠性高，但損壞後不可修復，只能報廢。結構圖如下圖3：

圖3. COB模組結構圖

IC bonding原理：通過打線機將金屬鋁線焊接在IC和PCB板上，起到一個導通作用。如下圖4：

圖4. COB IC bonding原理圖

1.1.3 TAB【tape automatic bonding】 即各向異性導電膠連線方式，它是將封裝形式為TCP(Tape Carrier Package帶載封裝)的IC通過ACF（各向異性導電膜）在一定的溫度、壓力和時間下熱壓而實現屏與驅動線路板連線的一種加工方式，結構圖如下圖5：

圖5. TAB結構圖

1.1.4 COF【Chip On Film】 即晶片被直接安裝在柔性PCB上，再用異嚮導電膠將此軟薄膜傳輸帶連線到液晶顯示器件的外引線處。。這種連線方式的整合度較高，外圍元件可以與IC一起安裝在柔性PCB上。，如下圖6：

圖6. COF 結構圖

多種方式混合型：COB+SMT、COG+COB、COB+TCP等等。

1.2  LCM按照顯示方式可分為：

正像顯示 （+V）、負像顯示  （—V）、透過型顯示  (transmission)、反射型顯示  （Reflective）、半透過型顯示 (transflective);

1.3  按照顯示模式可分為：

TN型：90°扭曲，工作電壓低，視角小，驅動佔空比為1/4～1/8，顯示為黑、白，成本和售價較低。

HTN型：110°扭曲。

STN型：180～250°扭曲，工作電壓稍高，視角明顯大於TN型，驅動佔空比為1/4～1/8以上，顯示時為黃、藍或黑、白，成本和售價均高於TN型。

FSTN: STN+單層補償膜；

FFSTN: STN+雙層補償膜；

DSTN型：雙層STN盒；

ASTN,ISTN等等。

2、LCM常見採光方式

液晶顯示器件是被動型顯示器件，它本身不會發光，是靠調製外界光實現顯示的。外界光是液晶顯示器件進行顯示的前提條件。因此，在液晶顯示裝配、使用中，巧妙地解決採光，可以保證和提高液晶顯示的質量，一般液晶顯示的採光方式分為自然光采光方式和外光源設定方式。而外光源設定上，又分背光源、前光源和投影光源三類。

這裡，我們就較為常見的背光源作簡單介紹:

背光源採光技術的兩大任務是：

1.使液晶顯示器件在有無外界光的環境下都能使用；

2.提高背景光亮度，改善顯示效果。

採光模式的分類：

現對常用的背照明光源，有LED、EL、CCFL，分類說明如下：

二、手機LCD的主要生產流程及測試專案

下面就以TFT-LCD為例，簡述其製作流程

TFT-LCD 是由兩片偏光板、薄膜基板、彩色濾光片、背光板、液晶組成的。其結構剖面圖如下圖7所示：

圖7.TFT-LCD的組成

液晶可以把光留在顯示器裡，也可以讓它通過最上面的玻璃，只要用電就可以讓液晶改變光的方向，最終形成螢幕上的色彩明暗變化的圖案，如下圖8所示：

圖8.TFT-LCD的顯示原理

除了偏光片外，液晶顯示器裡還有一片載有很多電晶體的玻璃，一片有紅綠藍（R.G.B）三種顏色的彩色濾光片及背光源，當螢幕顯示藍色的時候，有電晶體的玻璃就會發出訊號，只讓藍光可以穿透彩色濾光片，而將紅色光和綠色光留在顯示器裡面，這樣我們在顯示器上就只能看到藍色的光了，如下圖9所示：

圖9.彩色濾光片的作用

製造TFT-LCD主要有三個重要的流程：陣列製程、組立製程、模組製程。

1.陣列製程

1） 清洗玻璃基板：一片表面光滑,沒有任何雜質的玻璃,是製造TFT玻璃基板最主要的原料.在製作之前,需用特殊的冼淨液,將玻璃洗得乾乾淨淨,然後脫水,烘乾，如下圖10：

 圖10.玻璃基板清洗

2） 鍍金屬膜：要使玻璃基板鍍上金屬薄膜,需先將金屬材料放在真空室內,讓金屬上面的特殊氣體產生電漿後,金屬上的原子就會被撞向玻璃,這樣就在玻璃基板上形成一層金屬薄膜了，如下圖11：

 圖11.鍍金屬膜

3) 鍍不導電層和半導體層：鍍完金屬膜後，我們還要鍍上一層不導電層與半導電層，在真空室內，先將玻璃板加溫，然後由高壓電的噴灑器噴灑特殊氣體，讓電子與氣體產生電漿，經過化學反應後，玻璃上就形成了不導電層與半導體層，如圖12：

圖12.鍍不導電層和半導體層

4) 光阻定型：薄膜形成後，我們要在玻璃上製作電晶體的圖案。首先，要進入黃光室噴上感光極強的光阻液，然後套上光罩照射藍紫光進行曝光，最後送到顯影區噴灑顯影液，這樣可以去除照光後的光阻，還可以讓光阻層定型，如圖13：

 圖13.光阻定型

5) 製作電晶體：光阻定型後，我們可用蝕刻進行溼式蝕刻，將沒有用的薄膜露出，也可用電漿的化學反應進行乾式蝕刻，蝕刻後再將留下的光阻以溜液去除，最後就產生電晶體所需要的電路圖案了，如圖14：

圖14.製作電晶體的圖案

6) 陣列製程: 要形成可用的薄膜電晶體，需要重複清洗，鍍膜，上光阻，曝光，顯影，蝕刻，去光阻等過程，一般來說，要製造TFT-LCD，就要重複5到7次，如圖15

 圖15.陣列製程全過程

2．組立製程

1) 清洗玻璃基板：完成薄膜電晶體玻璃基板後，我們就要進行液晶面板的組合了，液晶面板是由電晶體玻璃基板與彩色濾光片組合而成，首先，我們要先將玻璃洗乾淨，再進行下一個步驟。TFT-LCD的整個製造過程都必須在無塵室內，這樣才不會有雜質在顯示器裡面，如圖16：

 圖16.玻璃基板的清洗

2) 塗布彩色濾光片：彩色濾光片是以化學塗布的方式，在玻璃上形成紅、綠、藍的顏色，整齊排列後再覆蓋一層會導電的薄膜即完成，如圖17：

圖17.塗布彩色濾光片

3) 配向：在整個組合的過程中，首先我們要為佈滿電晶體的玻璃和彩色濾光片塗上一層化學薄膜，然後再進行配向的動作，如圖18：

圖18.配向

4) 組合液晶面板：在組合二片玻璃板之前，我們要先平均佈滿類似球狀的隙子固定間隔，以免液晶面板組合後，二片玻璃向內凹曲。通常液晶面板在組合時，會留下一個或二個缺口，以利後續灌入液晶，接著就以框膠及導電膠封在二片玻璃邊緣，如此就完成玻璃的組合了，如圖19：

圖19.組合成液晶面板

5) 液晶的注入：封完邊框之後，就將液晶面板放到真空室，透過剛才預留的缺口把液晶面板的空氣抽掉，然後籍助大氣壓力灌入液晶，再將缺口封閉，而液晶是一種介於固體和液體之間的化合物質，具有規則分子排列的特性，如圖20：

 圖20.液晶的注入

6) 貼偏光片：最後再貼上二片垂直方向的偏光片，整片液晶面板即算完成，如圖21：

 圖21.貼上偏光片

3．模組製程

1) 搭載驅動IC：偏光片貼附完成後，我們即開始在液晶面板的兩側搭載DRIVE IC，DRIVE IC是很重要的驅動零件，是用來控制液晶顏色，亮度開關的，如圖22：

 圖23.IC的焊接

3) 組裝背光源：液晶面板的光線就是從背光源發出來的，在組裝背光源之前，我們會先檢查組合完的液晶面板有無完善，然後再組裝背光源，背光源就是液晶面板後的光線來源，如圖24：

 圖24.組裝背光源

4) 螺絲固定：再將CELL與鐵框以螺絲鎖定，如圖25：

 圖25.螺絲固定

5) 老化測試：組裝完成後就進入了最後關鍵的測試過程，將組立完成的MODULE做老化測試，在通電及高溫狀態，篩選出品質不良的產品。，如圖26：

 圖26.老化測試

6) 包裝：品質最優的產品，就可以包裝出貨了。

這樣，液晶面板經過許多檢驗測試的程式，才能把最完美的產品交給客戶，這樣才算是真正的完成整個液晶顯示器的製作過程。

LCM的主要檢驗及測試項

LCM的可靠性實驗主要測試專案於試驗條件：

三、手機LCM模組組裝中常見的質量問題

四、手機LCM業內行業綜合實力排名與不良率水平（PPM)分析

從整個手機業內來看，最先發展和目前技術最新最好的都不在國內，而是韓國、日本和中國臺灣。從國內的行業水平來看，信利國際技術處在領先的位置，天馬擁有自己的黑白屏玻璃線，在黑白屏領域擁有價格優勢，京東方通過實施國際化、培育核心競爭力等策略，京東方正逐步成長為顯示領域的全球領先企業，年生產能力超過1200萬片，因此，綜合實力也處在國內第一集團。

從不良率水平統計分析來看，國內比較大的、具有代表性的LCM供應商的水平不良率都在3000PPM左右，而二流、三流的LCM供應商沒法用此指標來衡量。伴隨著國內手機模式的轉變、國內ODM廠商的整機出口量急劇增加，整機價格戰的不斷升溫中，對關鍵器件Cost down緊迫性也是迫在眉睫。但關鍵器件的質量和價格在一定程度上是成正比的，期望業界各廠商在選擇時權衡好質量與成本，質量與品牌的關係。