空调显示板使用液晶失效分析与研究

陈明轩 张成成 崔斌

摘要：本文主要对模组液晶的失效原因及防治手段进行分析和探讨。带背光模组液晶是在原有基础上增加了底壳、导光板、FPC和背光源。FPC金球绑定短路主要就是厂家生产过程中的热压工序出現异常，热压FPC时机器压头位置压到FPC保护层，导致ACF金球聚集，形成微短路。ITO电极开路问题应该是行业内最为常见的，ITO是在钠钙基或硅硼基基片玻璃的基础上，利用溅射、蒸发等多种方法镀上一层氧化铟锡膜加工制作成的。ITO膜层的主要成份是氧化铟锡。在厚度只有几千埃的情况下，氧化铟透过率高，氧化锡导电能力强，液晶显示器所用的ITO玻璃正是一种具有高透过率的导电玻璃。由于ITO具有很强的吸水性，所以会吸收空气中的水分和二氧化碳，并产生化学反应而变质，俗称“霉变”，因此在存放时要防潮。

关键词：液晶；ITO；FPC

引言

空调用的液晶主要有：遥控器液晶、带背光液晶模块、带金属引脚液晶和触摸屏液晶。空调显示板（手操器）用的液晶通常有两种结构，一种为带金属引脚焊接结构的液晶，其装配是通过引脚焊接与显示板进行连接装配的，另一种为带背光液晶模块的排线结构的模组液晶，是通过FPC绑定与显示板上的片状针座进行接插连接，后者操作高效、简单，效率更快。

液晶是显示板（手操器）的显示核心器件，其性能工装状态直接影响空调的调试及使用，液晶主要的功能就是将目前空调的运行状态显示出来从而便于用户根据需求进行调试。当液晶出现喑化、缺划、多划等性能问题时，将直接影响用户对目前空调运行状态的错误判断，从而影响空调的使用。本文主要对模组液晶的失效原因及防治手段进行分析和探讨。

1 一般液晶的结构

一般液晶由前偏振片、前玻璃基板、边框胶、边框垫料、ITO薄膜电极、Color Filter、衬垫层、定向涂层、液晶液、后玻璃基板和后偏振片组成，如图2所示，带背光模组液晶是在原有基础上增加了底壳、导光板、FPC和背光源。生产过程中任何环节出现异常都将对液晶的功能产生影响。

2 FPC绑定问题

FPC绑定环节在生产过程中是一个凸显的问题，生产过程中较容易出现问题，常见的有虚焊、漏焊、金球短路、FPC断裂问题，现举例说明这些问题对液晶功能的影响及如何解决。

2.1 虚焊、漏焊

当FPC上的印制线出现虚焊、漏焊（如图3和图4）时，液晶将不能够显示背光。

该故障导致背光线路无法导通，产品因而背光不亮。从厂家的生产流程分析，产品是流水线作业，员工作业速度跟不上流水线的速度，使极个别产品未经过焊接就直接流向下一工序或焊接时间不足产生虚焊，从而导致产品漏焊接的产生

流出原因分析：产品焊接完成后，要贴黑色保强带保护背光焊点，由于保强带有粘性，开始对背光AK脚有一定的粘力，使背光AK脚与FPC焊盘接触，产品背光因而开始能够点亮。经过存储运输，由于没有焊锡的连接，背光AK脚会有一个反弹力，不能和焊盘接触，产品因而表现出背光不亮现象。

制定对策：a、目前可以通过员工贴保强带时，先按压确认焊接有无虚焊、假焊，如焊接无异常，再贴保强带；b、针对员工漏焊，在流水线作业上增加挡条，这样可以阻止未焊接的产品流入下一工序。

2.2 FPC绑定金球短路

FPC金球绑定短路主要就是厂家生产过程中的热压工序出现异常，热压FPC时机器压头位置压到FPC保护层，导致ACF金球聚集，形成微短路，在分显时多划（如图5）。

流出原因：该问题主要是员工测试全屏是显示正常，未分屏测试。

制定对策：a、调机定位时热压机压头位置需离FPC保护层0.2mm确保拉大距离同时不影响热压焊接；b、将检查金球连珠项目加到FOG调机首检中（每次检查5PCS），发现有连珠整批返检；c、QC每半小时检查机台每个底模产品全球状况；d、测架分显画面有原先6个增加到9个，增加画面为模拟正常空调使用时的显示模式。

2.3 FPC绑定断裂

该故障是一个比较常见的故障，FPC绑定主要是起到线路连接的作用，根据断裂线路不同，故障可表现为缺划或无背光；图6为FPC线路断导致液晶无背光问题。

针对该问题的产生原因：背光焊接时FPC没有伸直，导致FPC拱起，使焊接处出现折痕，在装配后形成断裂。

未测试出流出的原因为：测试环节检测正常，分析为装机时PFC经过弯折后，使拱起地方（有折痕的位置）出现折断。

制定对策：a、焊接背光前需检查背光FPC有没有死折（折痕），对有死折过的FPC不能使用；b、焊接时需在FPC垫一个胶垫，焊接时使背光FPC能平直焊接；c、背光焊接后按正确方法摆放吸塑盘，防止放错方向压伤FPC形成折痕。

3 ITO电极开、短路

ITO电极开路问题应该是行业内最为常见的，ITO是在钠钙基或硅硼基基片玻璃的基础上。利用溅射、蒸发等多种方法镀上的一层氧化铟锡膜加工制作成的。液晶显示器专用ITO导电玻璃还会在镀ITO之前，镀上一层二氧化硅阻挡层，以阻止基片玻璃上的钠离子向盒内液晶扩散。液晶之所以能显示特定的图形，就是利用导电玻璃上的透明导电电膜，经蚀刻制成特定形状的电极，上下导电玻璃制成液晶盒后，在这些电极上加适当电压信号，使具有偶极矩的液晶分子在电场作用下特定的方面排列，仅而显示出与电极波长相对应的图形。

3.1 ITO开路

当电极出现缺损时，对应的笔端就不会显示造成显示缺划，如图7所示。

针对该问题的产生原因：如此明显的擦伤经分析应该为图形制作时PQC蚀刻前过程抽检涂光刻胶时不小心擦伤胶膜，进而导致产品蚀刻时对应ITO无受保护而被蚀刻去。

制定对策：抽检涂胶质量后该玻璃需作返工处理，防止擦伤未发现流入下工序。

3.2 ITO短路

当ITO出现短路时，不该亮的笔端会亮造成多划现象，如图8所示。

针对该问題的产生原因：从该ITO短路不良形状看，主要为前制程图形制作时玻璃涂胶后前烘过程受环境灰尘污染，玻璃暴光时受该灰尘影响而出现光刻胶残留，图形刻蚀时无法对相应走线的ITO刻蚀干净，而出现相邻走线短路不良。

制定对策：为杜绝玻璃涂胶后前烘过程灰尘污染，员工在玻璃前烘过程不得打开烘炉，每周定时清洁净化厂房图形段环境及设备，每天生产前做好巡查，一发现污染物立即清除，并对净化厂房图形制作员工进行培训。

4 环境腐蚀对液晶的影响

ITO膜层的主要成份是氧化铟锡。在厚度只有几千埃的情况下，氧化铟透过率高，氧化锡导电能力强，液晶显示器所用的ITO玻璃正是一种具有高透过率的导电玻璃。由于ITO具有很强的吸水性，所以会吸收空气中的水份和二氧化碳并产生化学反应而变质，俗称“霉变”，因此在存放时要防潮。在液晶生产过程中，若存放不当会导致ITO电极腐蚀长期使用后造成ITO走线断路出现缺划，如图9所示。

针对该问题的产生原因：经核查厂家生产流程，该产品贴片后没有立即进行COG邦定，需经贴片检查后暂时存放，待其他材料到齐后再进行COG邦定，不良是产品贴片后过程停留时间过长，个别灰尘异物污染到台阶，而邦定IC前原来为人工清洁，因个别清洁不干净，异物残留后暴露于空气中极易吸附离子等杂质，在高湿度条件下，水蒸气会在其周围形成一层薄膜，在这种情况下，ITO、水和其他内部离子（如带来的污染离子）形成一个微电池。有CO2、SO2等大气中溶解在水蒸气，水作为电解液，在另一方面，ITO起电池和其他内部离子阴极阳极的一部分，因此电化学反应发生造成ITO电极被氧化和断路。此外，电气化可以加速这个反应。因该不良品在厂家生产时腐蚀未完全体现，故而检查探测不到，导致不良品流出。

制定对策：1、优化工艺流程，采用贴片后直接连线绑定IC、FPC后，再进行贴片检、电检方式，缩短过程停留时间。

更新前流程：

贴偏振片→贴片检→存暂存区→清洁LCD台阶→热板烘烤→COG邦定→FOG热压→封白胶→热烘→封黑胶→打包。

更新后流程：

贴偏振片→LCD清洁→热板烘烤→COG绑定→FOG热压→封白胶→热烘→封黑胶→除泡→贴片检→打包。

采用自动台阶清洁机器取代人工清洁台阶，确保台阶清洁质量，如图10所示。

5 生产过程中异物的控制

由于带背光源的模组液晶是组装起来的，在生产过程中，存在异物进入液晶内部产生显示异物如图11，此问题虽然不影响功能，但影响用户使用心情，生产过程中同步需要对此点进行控制。

针对异物问题的产生原因：制程中的灰尘，来源于生产环境中的异物，残留在玻璃与背光之间，形成装配污点；包材类异物，为产品在周转返工过程中进入，形成装配污点。

流出原因：目前为选别装配污点，减少异物的流出，产品需要全部经过车跑试验后再次测试。该故障产品分析为车跑运输后，异物进入背光与液晶间隙，厂家没有测试出来。

制定对策：a、提升装配环境的洁净度，将产品放在洁净棚里装配，减少环境中异物的来源；b、提升液晶和背光的密封性能，加大偏光片的尺寸如图12，增加液晶和背光的粘贴性能，预防异物进入。

4 结论

模组液晶的失效机理大多数与厂家生产过程有关，从生产到装配均需要认真对待，从内部ITO电极的时刻、到生产过程的防尘防潮、到焊接装配、到人员的检验再到模组的装配再到后工序的使用，各方面均影响产品的功能，部分功能的实效要长期使用后才能体现出来。液晶承担着空调与用户的“对话”，能够将空调的状态显示出来便于用户根据自己的需要进行调试，液晶一但损坏空调运行的状态便无法知晓，故液晶的失效分析相对而言具有重要意义。

参考文献：

[1]尹粤卿.静电放电模型及其失效特征原因分析[J].大科技，2013（6）.

[2]陈逵.电子元器件失效分析的常用技术手段及应用[J].大科技，2013（6）.

[3]李保宏.万用表电表使用技巧[M].北京：人民邮电出版社，2006：5-14.