电子玻璃展:液晶屏COG封装技术-工业显示领域主流

 

         首先,电子玻璃展来介绍一个概念,什么是液晶显示屏的封装技术?无论是手机、显示器、或者手持设备、他们的屏幕并不是一块单纯的液晶玻璃就可以了,为了让屏幕“点亮”,需要将液晶面板连接到显示驱动IC、 FPC排线。驱动IC主要是控制液晶层电压从而控制每个像素亮度,FPC是显示模组和设备主板的连接载体,而我们说的封装技术,就是如何实现液晶面板、驱动IC、FPC排线的互相连接,从而点亮液晶屏。封装技术的发展非常迅速,COB、COG、COF、COP等封装技术。不过,COF和COP因为屏占比等优势,多数是运用在智能手机市场的,在传统的工业显示领域,主流的还是COG技术。

  

  COG 封装技术英文全称为 chip on glass,顾名思义,就是玻璃上的芯片技术。它直接通过各向异性导电胶(ACF)将驱动IC封装在液晶玻璃上,实现驱动IC导电凸点与液晶玻璃上的ITO透明导电焊盘互连封装在一起,从而实现点亮屏幕。

  

  对于工业显示、车载显示和便携式设备的设计者来说,COG封装技术的液晶屏与传统封装相比,具有许多优势。本文将对COG技术与传统封装技术进行比较,显示了两者之间的主要区别,并解释为什么COG显示模组很薄,具有很高的可靠性,为客户提供灵活的设计,并且较具成本效益。

  

  基本简介

  

  液晶显示屏通常以液晶显示模块的形式呈现,其内置的驱动电路安装简易,并具有很高可靠性。然而,在液晶模块中增加传统封装的驱动电路也会导致一些弊端,比如:

  

  1>增加了显示器的厚度

  

  2>提高了成本

  

  3>增加了液晶模块的故障率

  

  当涉及到工业、汽车和便携式设备的显示时,所有这些缺点都是重要的考虑因素。这就是为什么这些领域的设计者应该强烈考虑使用COG封装技术的液晶模块。COG显示模块具有非常薄的外形,较高的可靠性,以及合理的成本价格。

  

  COG模块结构图

  

  COG的概念

  

  在传统的液晶模块中,驱动IC被安装在液晶模块后部的一个PCB上。这使显示屏的整体厚度增加了一倍多。驱动IC是用固定针脚与PCB连接的,由于LCD通常需要许多驱动输入(即使使用了多路驱动技术),因此这些固定针脚的质量是决定液晶产品可靠性的关键因素。而且这样传统的封装方式,驱动IC暴露在空气中,受环境的影响较大。

  

  相比之下,COG显示模块将驱动IC直接安装在液晶玻璃的重叠边缘上,厚度不到3毫米,从驱动IC到液晶显示模块的所有连接都与环境完全隔离。有了COG封装技术,每个驱动IC连接器只需要一个绑定,这就确保了模块的较佳可靠性。

  

  COG液晶模组切面图

  

  COG封装的制造工艺

  

  在COG显示模块中,构成液晶模组的两块玻璃基板中的一块被延长,以便为驱动IC的安装和连接腾出空间。与传统封装一样,ITO(氧化铟锡)电极图案被创建在玻璃基板的表面。在COG封装的显示屏中,这些电极图案被扩展到用于驱动IC的连接轨道上。

  

  为了可靠地运行,连接到驱动IC的连接器轨道电阻率必须低于液晶单元内使用的ITO连接电阻率。为了实现ACF绑定技术,驱动IC的连接焊盘上都有金凸点。驱动IC和玻璃基板之间的连接也是由ITO形成的,建议使用宽轨道以获得低阻抗。到显示屏的轨道可以有很高的阻抗,但为了达到理想的平衡,它们应该完全是相同的阻抗(所有行,所有列)。

  

  驱动芯片与ACF的绑定

  

  对于COG显示模块的组成,需要三个组件,如图所示:液晶面板、驱动IC和ACF(连接介质)。

  

  COG绑定的剖面图

  

  ACF由含有导电粒子的环氧树脂(类似于UV紫外固化胶水)组成。导电粒子保证了驱动IC的金凸点和玻璃上的ITO导体之间的接触。ACF胶的固定在芯片和液晶玻璃之间建立了必要的压力,以确保凸点和液晶玻璃上的轨道之间的良好电气连接。由于导体珠上的胶的表面张力,导电粒子之间不会有水平接触,从而避免了驱动IC的相邻金凸点之间的短路。

  

  COG支持多种设计方案

  

  COG技术的另一个好处是,它支持多种设计方案,几乎没有限制。驱动IC的位置可以放在液晶显示区域的任何一侧。这样可以较佳地利用显示屏周围的可用空间(例如,安装开关)。

  

  任何类型的液晶技术都可以使用:

  

  TN显示技术:使用扭曲向列(TN)技术的液晶显示屏在清晰的背景下产生黑色的像素和字符。非常适合于高达1:8的复用率。

  

  STN显示技术:超级扭曲向列(STN)技术用于需要高复用率的显示屏。这种技术提供了一个具有宽视角的高对比度显示屏。

  

  ABN显示技术:采用Advanced Black Nematic(ABN)技术的显示器具有非常高的对比度,具有真正的黑色像素和字符,视角宽广,只有轻微的随温度而变化的性能和色差。

  

  COG技术允许驱动IC的级联,以扩大显示元素(像素)的数量。COG技术的少数限制之一,是只能使用具有金凸点接触的驱动IC。

  

  COG模组的背光系统

  

  COG显示模组的后侧显示的偏振片有一个反射涂层,以配合所需的照明模式:

  

  反射模式:连续的反射涂层允许在环境光下观看

  

  透射式模式:背面的偏振片是透明的,显示屏必须从后面照亮。

  

  半反半透模式:一层薄薄的反射涂层为环境光的观察提供了足够的反射,并允许背光照射,因此显示屏可以在昏暗的条件下使用。

  

  对于透射式和半反半透模式的显示屏,可以使用以下背光系统:

  

  LED背光:几个LED单元被安装在一个扁平的(3毫米到4毫米深)盒子里,其中包括一个可将光线均匀地分布在显示屏上的导光板。LED背光灯有多种颜色,在提供低直流电流的情况下可产生明亮的显示效果。它们的使用寿命非常长,可达100万小时。

  

  EL面板:一种磷酸盐浸渍的板材,当有交流电压时,能提供非常均匀的照明。(通常是100V(RMS),600Hz)。EL面板有一个非常薄的轮廓,但没有LED背光灯那么亮,而且电流很大。它们的使用寿命一般为2000小时。

  

  白炽灯:可以使用传统的灯泡创建一个低成本,但相当笨重的照明系统。显示器必须仔细设计,以避免不均匀的照明。

  

  驱动IC的固定方式

  

  液晶玻璃边缘的轨道与驱动IC之间的连接,有几种方法可以实现:

  

  Flexfoil(柔性发泡剂):驱动IC直接固定在玻璃上,有一个密封的粘合剂。柔性发泡剂提供了一个高度可靠和灵活的连接方式。

  

  引脚固定:引脚夹在玻璃的边缘,用导电胶固定,用环氧树脂密封,固定引脚提供了一种非常稳定和低成本的连接方法,适合用于大多数液晶显示产品的应用。

  

  胶接式连接器:直接粘在玻璃的边缘,并有塑料外壳保护,这种类型的连接方式提供了一个低成本的解决方案。

  

  总结

  

  医疗设备、车载显示和便携式设备等工业显示领域的设计者,应该着重考虑使用COG封装技术的液晶模组来满足他们的显示需求。COG显示模组比传统封装方式的液晶显示产品很薄,很可靠,很灵活,较有成本效益。

 

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  来源:百家号