LCDs COG-Technologie macht Displays dünn

Der Wunsch nach flacheren Flüssigkristalldisplays wird immer größer. Besonders in tragbaren Geräten wie Mobil- und Schnurlostelefonen ist eine kompakte Bauform der Anzeigen begehrt. Der Telekom-Boom...

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Der Wunsch nach flacheren Flüssigkristalldisplays wird immer größer. Besonders in tragbaren Geräten wie Mobil- und Schnurlostelefonen ist eine kompakte Bauform der Anzeigen begehrt. Der Telekom-Boom brachte in kurzer Zeit viele technologische Innovationen im Bereich der Integration, Angebotsvielfalt, Leistungs- und Kostenoptimierung der Kernkomponente, dem Treiber/Controller-IC, hervor. Seit mehr als 15 Jahren werden die Ansteuerbausteine direkt auf das LCD-Glas aufgebracht. Hierzu gibt es verschiedene Verfahren, die u.a. einen Metallisierungsprozess und ein Wirebonding-Verfahren erfordern. Die mittlerweile gängigste Methode ist ein Klebeverfahren mittels Leitkleber ACF (Anisotropic Conductive Film).

Zu den Hauptbestandteilen eines Flüssigkristalldisplays zählen die LCD-Zelle, der Treiber/Controller-IC und die Kontaktierung (Bild 1). Gegebenenfalls lässt sich die Anzeige um eine Hinterleuchtung erweitern. Durch die Verlagerung des Ansteuerbausteines auf das Glassubstrat entfällt die sonst notwendige Leiterplatte sowie eine hochpolige Anbindung an das LCD-Glas. Je nach Stärke des verwendeten Substrates beträgt die Gesamtdicke inklusive der notwendigen Polarisationsfilme ca. 2 mm.

Dadurch, dass das Display an der Rückseite keine Leiterplatte besitzt, kann der Hersteller die Hinterleuchtung völlig frei gestalten. Es können LEDs (Licht emittierende Dioden), EL-(Elektrolumineszenz-)Lampen oder zukünftig auch OLEDs (organische LEDs) verwendet werden. Auch eine Beleuchtungslösung auf Kundenseite kann genutzt werden. Bedingt durch die wenigen Komponenten ist die Anzeigeeinheit extrem leicht und dadurch - bei entsprechender Montage - in der Anwendung relativ robust. Die Kontaktierung erfolgt meist mittels FPC-(Flexible-Printed-Circuit-)Kabel. Dadurch lässt sich die Anzeige optimal in der Gehäusefront, vom Rest der Schaltung abgesetzt, integrieren. Ebenfalls möglich ist eine Pin- oder Leitgummikontaktierung. Bei letzterer muss ein spezieller, niedrig ohmiger Leitgummi eingesetzt werden, der die Logikströme verlustarm überträgt.

Die Technik lässt sich ohne Beschränkungen anwenden Die Herstellung einer COG-(Chip-on-Glass-)LC-Anzeige erfolgt in der Regel vollautomatisiert. Die vorgefertigten, mit Flüssigkristallen befüllten Zellen werden dem COG-Automaten auf Trays zugeführt. Von diesen Trays entnimmt ein Greifarm mittels einer Saugpipette die Zelle und platziert sie an der Stelle, an der von einer Wheel-to-Wheel-Vorrichtung der ACF (Anisotropic Conductive Film) an der späteren IC-Position auf dem Glas aufgebracht wird. Der ACF-Streifen wird dabei so zugeschnitten, dass seine Maße größer sind als die des ICs. Anschließend wird das Display zu der IC-Station transportiert. Hier wird der IC mittels Kamerasystem auf der Kontaktseite des Displays platziert und vorgebondet.

Bei der nächsten Station wird der Chip bei definierten Druck, Temperatur und Zeit fertig gebondet (Bild 2). Nachdem der gesamte Tray abgearbeitet wurde, wird das Display kontaktiert. Falls ein FPC zur Anwendung kommt, wird dieses ebenfalls mittels eines ACF-Streifens mit dem Kontaktterminal kontaktiert. Schließlich wird der Bereich der freiliegenden ITO-(Indium-Tin-Oxide-)Leiterbahnen auf der Kontaktleiste mit einer Vergussmasse versiegelt, um eine Korrosion der Leiterbahnen zu verhindern. Nachdem die Polarisatoren und ggf. die Hinterleuchtung angebracht wurden, ist die Produktion der Anzeige abgeschlossen.Die COG-Technik ist keiner Beschränkung im Bereich Displaytechnologie unterworfen.

Anwendung finden Technologien wie TN (Twisted Nematic), STN (Super Twisted Nematic), FSTN (Film STN), ISTN (Intelligent STN), ESTN (Extended STN) und DSTN (Double STN). Durch die hohe Verarbeitungsqualität sind Umgebungstemperaturen von -30 bis 85 °C im Betrieb bzw. -40 bis 90 °C bei Lagerung möglich. Mittlerweile sind Auflösungen von 220 × 170 Dots aus einer Single-IC-Lösung technisch umgesetzt. Halbleiterhersteller bieten eine breite Angebotspalette an Ansteuerbausteinen. Zu deren Leitungsmerkmalen zählen u.a. hohe Auflösungen, aktive Adressierung der Anzeige, LCD-Spannungsgeneratoren, Registergesteuerte LCD-Spannungseinstellung, integrierte Temperaturkompensation sowie serielles und paralleles Interface.

Die weit gehende Automatisierung bei der Fertigung ermöglicht ein hohes Maß an Verarbeitungsqualität und Stabilität der Displayparameter. Durch die Verringerung der beteiligten Komponenten sind Ausfallraten unter 250 ppm Standard. Die dadurch gewonnene Zuverlässigkeit ermöglicht eine deutliche Senkung der Qualitätskosten bei der Produktion, der Weiterverarbeitung und im

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