JP4642495B2 - 液晶表示装置の製造システム及びこれを利用した製造方法 - Google Patents

液晶表示装置の製造システム及びこれを利用した製造方法 Download PDF

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Description

本発明は液晶表示装置の製造システム及びこれを利用した製造方法に関し、より詳しくは、液晶表示パネルのテープキャリアパッケージの付着装置を含む液晶表示装置の製造システム及びこれを利用した製造方法に関するものである。
最近、急速に発展している半導体技術を中心にして、小型化及び軽量化すると同時に性能がさらに向上した平板表示装置の需要が著しく増えている。
このような平板表示装置の中で、最近脚光を浴びている液晶表示装置(LCD)は、小型化及び軽量化、低電力などの利点を有していて従来のブラウン管(CRT)の短所を克服する代替手段として注目されてきており、現在は、ディスプレイ装置の必要なほとんど全ての情報処理機器に装着されて用いられている。
一般的に、液晶表示装置は、電界生成電極が形成されている二枚の表示板とその間に挿入された液晶層とで構成され、電極に電圧を印加して液晶層の液晶分子を再配列させることによって、液晶層を通過する光の透過率を調節する表示装置である。
このような液晶表示装置は、画素が配列されて画像表示領域が形成された液晶表示パネルと、この液晶表示パネルに駆動信号を入力する駆動回路とで構成され、液晶表示パネルの周りに設置された接続パッドを通じて、駆動回路から液晶表示パネルに駆動信号が入力される。液晶表示パネルの周囲には、入力信号を一定のタイミングに制御して出力信号を生成する駆動集積回路(integrated circuit、IC)チップが複数配置される。
駆動集積回路チップを液晶表示パネルに装着する場合、ポリイミドなどの絶縁フィルム上に配線パターンが形成された長方形のFPC(flexible printed circuit、フレキシブルプリント回路基板)上に搭載したTCP(tape carrier package、テープキャリアパッケージ)を通じて、駆動回路と液晶表示パネルとを電気的に接続する。このように、TCPを液晶表示パネルに接続する工程をTAB(tape automated bonding)工程という。
TCPには、長方形の一辺に沿って出力側端子が複数設置されており、これと対向する辺に入力側端子が複数設置されている。ここで、TCPの出力側端子は、液晶表示パネルの接続パッドに機械的・電気的に接続され、TCPの入力側端子は、駆動信号を伝送するPCB(printed circuit board、印刷回路基板)にはんだ付けで接続される。
TAB工程のうち、TCPの出力側端子と液晶表示パネルの接続パッドとの接続時には、一般的にACF(anisotropic conductive film、異方性導電膜)を介在して接続する。ACFは、熱硬化性又は熱可塑性の樹脂膜中に導電性粒子を分散させたものであって、熱圧着される部分にACFを介在させて端子間の電気的な接続を実現する。
ACFを利用してTCPの出力側端子と液晶表示パネルの接続パッドとを接続する場合、通常、金属やセラミック材質からなる加熱圧着手段によってACF又はTCP表面を熱圧着させる。
特に、TAB工程時、TCPの出力側端子及び液晶表示パネルの接続パッドの接続部の接続不良を防止するためには、ACF又はTCPに充分な熱を加えなければならないため、高温の加熱圧着手段を使用するようになり、加熱圧着手段自体の熱変形によって接続平坦度が低下すると同時に寿命が低下し、加熱圧着手段のジョイント部位に熱が伝達されて信頼性が低下するという問題点があった。また、加熱圧着手段が温度を維持しなければならないため、加熱圧着手段の熱が基材に直ちに伝えられる場合、製品自体に各種不良が生じるおそれがあるという問題点もあった。
特に、大型製品の液晶表示装置の場合にはTCPを圧着する加熱圧着手段の大きさも大型化するため、加熱圧着手段の平坦度が低下しやすい。このように加熱圧着手段の平坦度が低下するとACFの導電性粒子が均一に圧着されないため、接続不良が発生しやすいという問題点がある。
本発明の技術的課題は、テープキャリアパッケージと液晶表示パネルとの付着工程の信頼性を確保することができる液晶表示装置の製造システム及びこれを利用した製造方法を提供することにある。
本発明による液晶表示装置の製造システムは、薄膜トランジスタ表示板と色フィルター表示板との間に液晶が注入された液晶表示パネルを製造する液晶表示パネル製造装置、前記液晶表示パネルにテープキャリアパッケージを付着させるTCP付着装置、前記テープキャリアパッケージに印刷回路基板を付着させるPCB付着装置、及び前記テープキャリアパッケージが前記液晶表示パネルに付着された状態を検査する付着検査装置を含む。
また、前記付着検査装置は、微分カメラ又は微分スコープであるのが好ましい。
前記液晶表示パネルにテープキャリアパッケージを付着させた後、前記付着検査装置が、前記テープキャリアパッケージが前記液晶表示パネルに付着された状態を検査するのが好ましい。
また、前記テープキャリアパッケージに印刷回路基板を付着させた後、前記付着検査装置が、前記テープキャリアパッケージが前記液晶表示パネルに付着された状態を検査するのが好ましい。
また、前記付着検査装置は、前記TCP付着装置又は前記PCB付着装置に連結されているのが好ましい。
本発明による液晶表示装置の製造方法は、薄膜トランジスタ表示板と色フィルター表示板との間に液晶が注入された液晶表示パネルを製造する段階、前記液晶表示パネルにテープキャリアパッケージを付着させる段階、前記液晶表示パネルにテープキャリアパッケージを付着させた後、前記テープキャリアパッケージが前記液晶表示パネルに付着された状態を検査する第1検査段階、及び前記テープキャリアパッケージに印刷回路基板を付着させる段階を含む。
また、前記テープキャリアパッケージに印刷回路基板を付着させた後、前記テープキャリアパッケージが前記液晶表示パネルに付着された状態を検査する第2検査段階をさらに含むのが好ましい。
本発明による液晶表示装置の製造システムは、テープキャリアパッケージが液晶表示パネルに付着された状態を、微分カメラ又は微分スコープなどの付着検査装置を利用してゲートライン又はデータライン端子部の圧痕数量を調査することによって検査することができ、その結果TCP付着工程の信頼性を確保することができる。
また、TCP付着検査工程を通じてTCP付着工程の信頼性を確保することにより、TCP付着工程時に圧力及び温度を均一に分布させることができるだけでなく、加熱圧着手段の表面に異物が付くことを防止して設備管理を容易にし、接続不良を防止することができる。
また、圧痕数量に対する分布図を利用すれば、加熱圧着手段の平坦度を間接的に測定及び管理することができ、また、そのような圧痕数量を検査する工程をインライン化することにより、製品の流れ及びリアルタイムの不良管理が可能になる。
また、ゲートライン又はデータライン端子部の圧痕数量を調査することで接続状態の検査を行う場合、圧痕数量の調査と同時に、ゲートライン又はデータラインの端子部の両エッジ部を認識することも可能となり、これによりTCPの整列状態を調査することができるようになる。
以下、本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者が容易に実施できるように、本発明の実施例について添付した図面を参照して詳細に説明する。しかし、本発明は多様な相違した形態にて実現することができ、ここで説明する実施例に限定されない。
以下、本発明の実施例による液晶表示装置の製造システムについて、図面を参照して詳細に説明する。
図1は、本発明の一実施例による液晶表示装置の製造システムによって製造される液晶表示装置の分解斜視図であって、右側円には、液晶表示装置のゲートラインの端子部とTCPの付着状態を拡大して示している。
図1に示されているように、本発明の一実施例による液晶表示装置の製造システムによって製造される液晶表示装置100は、液晶表示モジュール105と、液晶表示モジュール105を保護するための前面ケース110、及び背面ケース190で構成される。ここで、液晶表示モジュール105は、映像を表示するための液晶表示パネルアセンブリー130、及び液晶表示パネルアセンブリー130の下部で液晶表示パネルアセンブリー130に光を供給するバックライトアセンブリー145を含む。また、液晶表示パネルアセンブリー130は、液晶表示パネル137、データTCP135、データPCB136、ゲートTCP133、及びゲートPCB134を含む。
液晶表示パネル137は、TFT(薄膜トランジスタ)表示板132と、TFT表示板132の上部に位置する色フィルター表示板131、及びこれら表示板の間に注入される液晶(図示せず)を含む。TFT表示板132には、スイッチング役割を果たす薄膜トランジスタ(図示せず)がマトリックス形態に形成されており、各々の薄膜トランジスタのゲート電極にはゲートラインが連結され、ソース電極にはデータラインが連結され、ドレイン電極には画素電極が連結される。
データライン及びゲートラインは、データTCP135及びゲートTCP133を通じて各々データPCB136及びゲートPCB134に電気的に連結される。したがって、データPCB136及びゲートPCB134が外部から電気的な信号を受信すると、データPCB136及びゲートPCB134は、液晶表示パネルアセンブリー130の駆動及び駆動時期を制御するための駆動信号及びタイミング信号などを、各々データTCP135及びゲートTCP133を通じてゲートライン及びデータラインに伝送する。
色フィルター表示板131は、画像を表示するための色画素であるRGB画素を形成して、液晶を通じて透過した光がRGB画素を通じて様々な色に発現するようにする。また、色フィルター表示板131の前面には共通電極が形成されるので、液晶表示パネル137に電圧を印加すれば共通電極と薄膜トランジスタの画素電極との間に電界が形成され、その間に位置した液晶の配列が変化する。
前述の液晶は自ら発光できない受光素子であるため、液晶表示モジュール105は、液晶表示パネルアセンブリー130のほかに、液晶表示パネルアセンブリー130下部から液晶表示パネル137に光を提供するためのバックライトアセンブリー145をさらに含む。バックライトアセンブリー145は、光を発生するランプユニット151と、ランプユニット151から発生した光を液晶表示パネル137にガイドするための導光板150とを備える。ランプユニット151は、光を発生させるランプと、ランプを保護するランプカバーとからなる。図1に示したバックライトアセンブリー145はランプユニット151を両側に配置したエッジ(edge)型であるが、これは本発明を例示するためのものであり、本発明がこれに限られるわけではない。したがって、楔型導光板を使用するバックライトアセンブリー及び直下型などのバックライトアセンブリーにも本発明を適用することができる。
導光板150は液晶表示パネル137の下部に位置し、液晶表示パネル137に対応する大きさを有するように形成され、ランプユニット151から発光した光の経路を変更して液晶表示パネル137にガイドする。導光板150の上部には、液晶表示パネル137に向かう光の輝度を均一にするための各種の光学シート類140が備えられ、導光板150の下部には、導光板150から漏洩する光を再び液晶表示パネル137側に反射させて光の効率を向上させるための反射板160が備えられる。
液晶表示パネルアセンブリー130とバックライトアセンブリー145は、収納容器であるボトムサッシ170に収納され、ボトムサッシ170をモールドフレーム180で固定支持する。モールドフレーム180は、ボトムサッシ170の背面が外部に露出されるように底面が開口されており、データPCB136及びゲートPCB134が曲がって実装される領域は、データPCB136及びゲートPCB134に実装された回路部品が円滑に収納されるように部分的に開口されている。
図1には示していないが、モールドフレーム180の開口底面を通して露出されたボトムサッシ170の背面には、電源供給用PCBであるインバータボードと信号変換用PCBが設置される。インバータボードは、外部電源を一定の電圧レベルに変圧してランプユニット151に提供し、信号変換用PCBは、前述したデータPCB136及びゲートPCB134に接続され、アナログデータ信号をデジタルデータ信号に変換して液晶表示パネル137に提供する。
液晶表示パネルアセンブリー130上には、データPCB136及びゲートPCB134をモールドフレーム180の外側面に沿って曲げ液晶表示パネルアセンブリー130がボトムサッシ170から離脱することを防止するためのトップサッシ120を備える。トップサッシ120とモールドフレーム180側で、各々前面ケース110及び背面ケース190と結合して液晶表示装置100を構成する。
図1の右側円では、ゲートTCP133の一端部を液晶表示パネル137のゲートライン端子部220にACF230を利用して圧着する前の状態を拡大して示している。ここで、ゲートTCP133は、フィルムに付着されたゲートTCP配線部133aと駆動IC133bとからなる。
前述のように構成された液晶表示装置を製造するための本発明の一実施例による液晶表示装置の製造システムについて、以下の図面を参照して詳細に説明する。
図2には、本発明の一実施例による液晶表示装置の製造システムの概略図が示されている。
図2に示されているように、本発明の一実施例による液晶表示装置の製造システムは、液晶表示パネル製造装置10、TCP(テープキャリアパッケージ)付着装置20、PCB(印刷回路基板)付着装置30、及び付着検査装置41、42を含む。
液晶表示パネル製造装置10は、図1で説明したように、薄膜トランジスタ表示板132と色フィルター表示板131との間に液晶が注入された液晶表示パネル137を製造する。
そして、TCP付着装置20は、液晶表示パネル137にテープキャリアパッケージ(TCP)133、135を付着し、PCB付着装置30は、テープキャリアパッケージ133、135に印刷回路基板(PCB)134、136を付着する。
そして、付着検査装置41、42は、テープキャリアパッケージ133、135が液晶表示パネル137に付着された状態を検査する。このような付着検査装置41、42は微分カメラ又は微分スコープであるのが好ましい。付着検査装置41、42は、第1付着検査装置41及び第2付着検査装置42を含む。
第1付着検査装置41は、液晶表示パネル137にテープキャリアパッケージ133、135を付着させた後、テープキャリアパッケージ133、135が液晶表示パネル137に付着された状態を検査する。
そして、第2付着検査装置42は、テープキャリアパッケージ133、135に印刷回路基板(PCB)134、136を付着させた後、テープキャリアパッケージ133、135が液晶表示パネル137に付着された状態を検査する。
第1及び第2付着検査装置41、42は、TCP付着装置20、PCB付着装置30とは各々別途のユニットとして設置することができ、また、TCP付着装置20、PCB付着装置30に各々取り付けることもできる。
このように、テープキャリアパッケージ133、135が液晶表示パネル137に付着された状態を、微分カメラ又は微分スコープなどの付着検査装置41、42を利用して検査することにより、TCP付着工程の信頼性を確保することができる。
以下、図面を参照して、ACF圧着工程、TCP仮圧着工程、TCP本圧着工程、及びPCB付着工程についてもう少し詳細に説明する。
図3乃至図7には、ACF圧着工程、TCP仮圧着工程、TCP本圧着工程、及びPCB付着工程が順に示されている。
まず、図3に示されているように、ACF230が、液晶表示パネル137のゲートライン端子部220上に付着される。
次に、図4(A)及び図4(B)に示されているように、ACF圧着装置の予備加熱ヘッド171を利用して、ACF230が予め加熱される。
次に、図5(A)及び図5(B)に示されているように、ゲートTCP133のゲートTCP配線部133aと液晶表示パネル137上のゲートライン端子部220をCCD(Charge Coupled Device)などを利用して整列させた後、ゲートTCP133の仮圧着が行われる。
次に、図6(A)及び図6(B)に示されているように、TCP付着装置の加熱圧着手段210を利用してゲートTCP133の本圧着が行われ、ゲートライン端子部220とゲートTCP133のゲートTCP配線部133aとが電気的に接続される。
図6(B)の拡大円に示したように、ACF230は、熱硬化性又は熱可塑性の樹脂膜230b中に導電性粒子230aを分散させたものであって、熱圧着によってゲートライン端子部220とゲートTCP133のゲートTCP配線部133aとの間に複数の導電性粒子230aが配置されて、端子間の電気的な接続が実現される。
このように、導電性粒子が熱圧着によってゲートライン端子部220とゲートTCP133のゲートTCP配線部133aとの間に配置された数量を圧痕数量といい、圧痕数量がゲートTCP133全体においてゲートTCP配線部133aの間で均一である場合、ACFの導電性粒子が均一に圧着された状態であると確認することができ、したがって、接続不良が発生しない。
このような圧痕数量を均一にするためには、TCP付着装置の加熱圧着手段210と液晶表示パネル137のゲートライン端子部220とが互いに平行にならなければならない。
しかし、大型製品の液晶表示装置の場合、TCPを圧着する加熱圧着手段210の大きさも大型化されるため、加熱圧着手段の平坦度が低下する虞がある。
これを防止するために、本発明の一実施例による液晶表示装置の製造システムは、液晶表示パネル137にテープキャリアパッケージ(TCP)133を付着させた後、テープキャリアパッケージ133が液晶表示パネル137に付着された状態を、第1付着検査装置41を利用して検査する。
圧痕数量が均一でない場合にはTCP133を取り外して上述した方法で新たなTCP133を装着するリペア作業を行うことができる。
次に、図7に示されているように、PCB付着装置のはんだ付け加熱ヘッド172を利用して、ゲートTCP133の入力側端子群とゲートPCB134上の端子群とがはんだ付けにより接続される。
テープキャリアパッケージ133に印刷回路基板が付着された後、テープキャリアパッケージ133が液晶表示パネル137に付着された状態を、第2付着検査装置42を利用して検査する。
このように、テープキャリアパッケージ133が液晶表示パネル137に付着された状態を微分カメラ又は微分スコープなどの付着検査装置41、42を利用して検査することによって不良液晶表示装置が製造されることを防止し、TCP付着工程の信頼性を確保することができる。
また、付着検査装置41、42を利用して圧痕数量を測定することにより、圧痕数量に対する分布図を利用して、加熱圧着手段の扁平度が数μm以内に維持されるように間接的に測定及び管理できる。
詳述したような本発明の一実施例による液晶表示装置の製造システムを利用した液晶表示装置の製造方法を、図面を参照して詳細に説明する。
図8には、本発明の一実施例による液晶表示装置の製造システムを利用した液晶表示装置の製造方法が順に示されている。
まず、薄膜トランジスタ表示板と色フィルター表示板との間に液晶が注入された液晶表示パネルが、液晶表示パネル製造装置を利用して製造される(ステップS100)。
次に、液晶表示パネル137のゲートライン端子部又はデータライン端子部にテープキャリアパッケージ(TCP)133、135が付着される(ステップS200)。
その後、テープキャリアパッケージ133、135が液晶表示パネル137のゲートライン端子部又はデータライン端子部に付着された状態が、第1付着検査装置41を利用して第1検査される(ステップS300)。このような第1付着検査装置41は、微分カメラ又は微分スコープなどの精密な検査装置であるのが好ましい。
次に、PCB付着装置を利用し、液晶表示パネル137のゲートライン端子部又はデータライン端子部に付着されたTCP133、135に印刷回路基板(PCB)134、136が付着される(ステップS400)。
その後、テープキャリアパッケージ133、135が液晶表示パネル137のゲートライン端子部又はデータライン端子部に付着された状態が、第2付着検査装置42を利用して第2検査される(ステップS500)。このような第2付着検査装置42は微分カメラ又は微分スコープなどの精密な検査装置であるのが好ましい。
このような第1及び第2付着検査装置41、42は各々別途のユニットとして設置することができ、または、TCP付着装置、PCB付着装置に各々設けることもできる。
以上で本発明の好ましい実施例について詳細に説明したが、当該技術分野における通常の知識を有する者であれば、これから様々な変形及び均等な他の実施例が可能であることを理解することができる。したがって、本発明の権利範囲はこれに限定されることではなく、本発明の請求範囲で定義している本発明の基本概念を利用した当業者のいろいろな変形及び改良形態もまた本発明の権利範囲に属する。
本発明の一実施例による液晶表示装置の製造システムによって製造される液晶表示装置の分解斜視図である。 本発明の一実施例による液晶表示装置の製造システムの概略的な説明図である。 本発明の一実施例による液晶表示装置の製造過程におけるACF圧着工程を示す説明図である。 本発明の一実施例による液晶表示装置の製造過程におけるACF圧着工程を示す説明図である。 本発明の一実施例による液晶表示装置の製造過程におけるTCP仮圧着工程を示す説明図である。 本発明の一実施例による液晶表示装置の製造過程におけるTCP本圧着工程を示す説明図である。 本発明の一実施例による液晶表示装置の製造過程におけるPCB付着工程を示す説明図である。 本発明の一実施例による液晶表示装置の製造システムを利用した液晶表示装置の製造方法を順に示した図である。
符号の説明
10 液晶表示パネル製造装置
20 TCP付着装置
30 PCB付着装置
41 第1付着検査装置
42 第2付着検査装置
100 液晶表示装置
105 液晶表示モジュール
110 前面ケース
120 トップサッシ
130 液晶表示パネルアセンブリー
131 色フィルター表示板
132 TFT表示板
133 ゲートTCP
133a ゲートTPC配線部
133b 駆動IC
134 ゲートPCB
135 データTCP
136 データPCB
137 液晶表示パネル
145 バックライトアセンブリー
150 導光板
151 ランプユニット
160 反射板
170 ボトムサッシ
171 予備加熱ヘッド
172 はんだ付け加熱ヘッド
180 モールドフレーム
190 背面ケース
210 加熱圧着手段
220 ゲートライン端子部
230 ACF
230a 導電性粒子
230b 熱可塑性樹脂膜

Claims (7)

  1. 薄膜トランジスタ表示板と色フィルター表示板との間に液晶が注入された液晶表示パネルを製造する液晶表示パネル製造装置、
    導電性粒子が含まれている樹脂膜を前記液晶表示パネルテープキャリアパッケージとに圧着させて前記液晶表示パネルに前記テープキャリアパッケージを付着させるTCP付着装置、
    前記テープキャリアパッケージに印刷回路基板を付着させるPCB付着装置、及び
    前記テープキャリアパッケージが前記液晶表示パネルに付着された状態を検査し、端子部と配線部との間に位置する前記導電性粒子の数である圧痕数量が均一であるかどうかを決定する付着検査装置
    を含む、液晶表示装置の製造システム。
  2. 前記付着検査装置は微分カメラ又は微分スコープである、請求項1に記載の液晶表示装置の製造システム。
  3. 前記液晶表示パネルにテープキャリアパッケージを付着させた後、前記付着検査装置が、前記テープキャリアパッケージが前記液晶表示パネルに付着された状態を検査する、請求項1に記載の液晶表示装置の製造システム。
  4. 前記テープキャリアパッケージに印刷回路基板を付着させた後、前記付着検査装置が、前記テープキャリアパッケージが前記液晶表示パネルに付着された状態を検査する、請求項1に記載の液晶表示装置の製造システム。
  5. 前記付着検査装置は、前記TCP付着装置又は前記PCB付着装置に連結されている、請求項1に記載の液晶表示装置の製造システム。
  6. 薄膜トランジスタ表示板と色フィルター表示板との間に液晶が注入された液晶表示パネルを製造する段階、
    導電性粒子が含まれている樹脂膜を前記液晶表示パネルテープキャリアパッケージとに圧着させて前記液晶表示パネルに前記テープキャリアパッケージを付着させる段階、
    前記液晶表示パネルにテープキャリアパッケージを付着させた後、前記テープキャリアパッケージが前記液晶表示パネルに付着された状態を検査し、端子部と配線部との間に位置する前記導電性粒子の数である圧痕数量が均一であるかどうかを決定する第1検査段階、及び
    前記テープキャリアパッケージに印刷回路基板を付着させる段階
    を含む液晶表示装置の製造方法。
  7. 前記テープキャリアパッケージに印刷回路基板を付着させた後、前記テープキャリアパッケージが前記液晶表示パネルに付着された状態を検査する第2検査段階をさらに含む、請求項6に記載の液晶表示装置の製造方法。
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