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COG (Chip On Glass) — 用于液晶显示屏的经济可靠技术

时间:04-03 来源:互联网 点击:
1. COG (Chip On Glass)的价值定位

如今,很多液晶显示器都通过连接一个带封装的液晶驱动器IC实现显示功能,其通过印刷电路板(PCB)进行物理显示(见图1a)。这个概念(后文称为“表面贴装器件”或SMD概念)提供了一个坚固的机械解决方案,但要求更复杂及更区域聚集的PCB设计。

COG (Chip On Glass)技术是另一种设计方法,其液晶驱动器直接安装于显示屏上(见图1b)。这个概念(后文称为COG概念)减少了PCB上的走线和层数,削减了电路板的尺寸和复杂性,并减少了SMD概念中使用的IC封装。整体效果是降低了系统成本。


与SMD概念相反,COG要求IC和液晶模块制造商之间有严格的生产和设计协调。NXP有实力支持COG应用,因其与世界各地的主要液晶模块制造商关系紧密,且在为COG应用设计液晶驱动器方面已有超过10年的经验。

2. 表面贴装器件概念

对于SMD液晶屏来说,显示器和显示器驱动都直接安装在PCB上。显示器和PCB之间的连接通过固定引脚或弹性连接器(ZEBRA)实现。以4*60 液晶区段驱动器为例,在复用1:4模式下具有最高240个区段,结果是显示驱动器和PCB以及PCB和显示器之间具有最高64个连接。(128区段显示和36连接的示例,见图2)。


SMD显示屏包括液晶单元,一个金属或塑料边框,后者将液晶单元压到弹性连接器(ZEBRA)上,然后与PCB上的走线连接。ZEBRA连接器由交替的细间距导电段和隔离段组成,嵌于两个隔离带之间。金属或者塑料边框都施加一种压力,轻微挤压ZEBRA以保证液晶屏与PCB严密接触。

3. COG (Chip On Glass)液晶屏概念

COG模块的组成为:

显示屏,代表有效显示区域。

显示屏周围的密封环,保护并密封显示屏。

连接平台,为液晶驱动器IC提供空间。

液晶驱动器IC自身产生显示器控制和驱动信号。弹性面板连接器(FPC)将显示驱动器IC连接到微控制器(见图4)。


在COG模块中,组成液晶屏的两块玻璃板之一向外延伸,提供安装和连接液晶驱动器的空间(见图4和图5)。通过铟锡氧化物(ITO)电极与显示屏连接,前者装配于玻璃板表面并通过异方性导电膜(ACF)连接到安装于驱动器IC的连接垫上的金接点。


COG技术在液晶模块设计方面的限制很少:

对于COG,非封装显示驱动器IC(没有封装的显示驱动器)已足够;只要求显示驱动器IC具有可以接触到液晶屏上的ITO走线的金接点。

LCD驱动器IC的放置可以在有效显示区域的任何一侧。这允许将液晶驱动器IC放置在较小的一侧以使接触平台最小化,降低费用。

COG技术允许几个液晶驱动器IC直接串接在接触平台上,以便能够驱动更大的显示屏分辨率。

COG技术允许将显示屏连接到PCB的最恰当位置,即使与微控制器有些距离也可以。

4. 表面贴装器件与COG (Chip On Glass)的比较

4.1 元件和设计工作

下面将对SMD和COG显示系统进行比较(见图6)。在SMD概念中,显示器和显示器驱动都直接安装在PCB上。在COG概念中,显示驱动器安装在显示器模块上且通过弹性面板连接器(FPC)连接到PCB。



4.2 成本方面问题

成本方面,需要重视以下问题(见表3):


从表3可以确定四个关键参数 ,它们决定了SMD或COG显示系统的成本:

1. PCB,

2. 液晶驱动器,

3. 显示屏,

4. 材料和装配。

1. PCB:

PCB是主要的成本因素;PCB越大越复杂(层数、过孔数),成本越高。通过将SMD液晶模块换为COG液晶模块,PCB可以去掉显示模块和显示驱动器,节省了电路板空间并降低了电路板复杂性。这将有助于降低整个系统成本。

2. 液晶驱动器:

液晶驱动器也是一项主要成本,驱动器的大部分成本源于封装。将封装液晶驱动器换为未封装液晶驱动器可以节省大量成本(见图7)。但是图7没有反映出COG液晶模块所需的金接点的额外成本:



3. 显示屏:

显示屏是液晶模块成本的下一主要项目,它的成本直接与显示区域大小成比例。在COG案例中,要求额外的显示屏区域来容纳液晶驱动器IC。此附加区域的尺寸主要取决于:(1)驱动器IC的物理尺寸和(2)液晶元件的X-Y尺寸。理想情况是,驱动器IC设计的越长越好,这样其宽度可以最小。驱动器IC越窄,额外要求的显示屏区域就越窄。大部分NXP COG液晶驱动器IC设计时都谨记这一目标——长而窄,以降低显示屏成本(见图10)。


为了进一步降低成本,显示驱动器IC应尽量放置在有效显示区域的较小一侧(见图11):


为了灵活地进行此操作,显示驱动器IC应尽量在其两侧都配有背板输出。所有最新NXP COG显示驱动器IC设计时都谨记这一目标——两套背板输出,IC的每个长边都有一套(见图12)。


4. 材料和装配:

在材料和装配方面,COG液晶显示器方案比SMD液晶显示器方案在

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