液晶屏COG封装技术-工业显示领域主流

液晶屏COG封装技术-工业显示领域主流

首先，我们来介绍一个概念，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显示模组更薄，具有更高的可靠性，为客户提供灵活的设计，并且更具成本效益。

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，这就确保了模块的最佳可靠性。

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更高的阻抗，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。这样可以最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，而且电流更大。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更薄，更可靠，更灵活，更有成本效益。