液晶顯示器通過連接帶封裝的液晶驅(qū)動IC實現(xiàn)顯示功能,通過PCB布線實現(xiàn)的方式稱為表面貼裝器件或SMD,而COG是另一種方法。
減少了PCB走線和層數(shù)
削減了電路板的尺寸和復(fù)雜性,并減少了SMD概念中使用的IC封裝。
增強(qiáng)了產(chǎn)品的可靠性
顯示驅(qū)動器安裝在顯示器模塊上且通過彈性面板連接器連接到PCB
降低了產(chǎn)品的成本
通過PCB、材料、裝配、LCD以及驅(qū)動等多方面降低成本
COG與常規(guī)方法如表面貼裝器件(SMD)相比有顯著優(yōu)勢。從PCB上去掉液晶驅(qū)動器降低了PCB的復(fù)雜性,增強(qiáng)了應(yīng)用設(shè)計和重新設(shè)計的可靠性并加強(qiáng)了其靈活性,從而降低了系統(tǒng)成本。COG是一種非??煽慷彝晟频募夹g(shù),常用于汽車工業(yè)。
如今,很多液晶顯示器都通過連接一個帶封裝的液晶驅(qū)動器IC實現(xiàn)顯示功能,其通過印刷電路板(PCB)進(jìn)行物理顯示(見圖a)。這個概念(后文稱為“表面貼裝器件”或SMD概念)提供了一個堅固的機(jī)械解決方案,但要求更復(fù)雜及更區(qū)域聚集的PCB設(shè)計。
COG (Chip On Glass)技術(shù)是另一種設(shè)計方法,其液晶驅(qū)動器直接安裝于顯示屏上(見圖b)。這個概念(后文稱為COG概念)減少了PCB上的走線和層數(shù),削減了電路板的尺寸和復(fù)雜性,并減少了SMD概念中使用的IC封裝。整體效果是降低了系統(tǒng)成本。
與SMD概念相反,COG要求IC和液晶模塊制造商之間有嚴(yán)格的生產(chǎn)和設(shè)計協(xié)調(diào)。NXP有實力支持COG應(yīng)用,因其與世界各地的主要液晶模塊制造商關(guān)系緊密,且在為COG應(yīng)用設(shè)計液晶驅(qū)動器方面已有超過10年的經(jīng)驗。
對于SMD液晶屏來說,顯示器和顯示器驅(qū)動都直接安裝在PCB上。顯示器和PCB之間的連接通過固定引腳或彈性連接器(ZEBRA)實現(xiàn)。以4*60 液晶區(qū)段驅(qū)動器為例,在復(fù)用1:4模式下具有最高240個區(qū)段,結(jié)果是顯示驅(qū)動器和PCB以及PCB和顯示器之間具有最高64個連接。(128區(qū)段顯示和36連接的示例,見圖2)。
SMD顯示屏包括液晶單元,一個金屬或塑料邊框,后者將液晶單元壓到彈性連接器(ZEBRA)上,然后與PCB上的走線連接。ZEBRA連接器由交替的細(xì)間距導(dǎo)電段和隔離段組成,嵌于兩個隔離帶之間。金屬或者塑料邊框都施加一種壓力,輕微擠壓ZEBRA以保證液晶屏與PCB嚴(yán)密接觸。
COG (Chip On Glass)液晶屏概念
COG模塊的組成為:
顯示屏,代表有效顯示區(qū)域。
顯示屏周圍的密封環(huán),保護(hù)并密封顯示屏。
連接平臺,為液晶驅(qū)動器IC提供空間。
液晶驅(qū)動器IC自身產(chǎn)生顯示器控制和驅(qū)動信號。彈性面板連接器(FPC)將顯示驅(qū)動器IC連接到微控制器。
在COG模塊中,組成液晶屏的兩塊玻璃板之一向外延伸,提供安裝和連接液晶驅(qū)動器的空間。通過銦錫氧化物(ITO)電極與顯示屏連接,前者裝配于玻璃板表面并通過異方性導(dǎo)電膜(ACF)連接到安裝于驅(qū)動器IC的連接墊上的金接點。
COG技術(shù)在液晶模塊設(shè)計方面的限制很少:
對于COG,非封裝顯示驅(qū)動器IC(沒有封裝的顯示驅(qū)動器)已足夠;只要求顯示驅(qū)動器IC具有可以接觸到液晶屏上的ITO走線的金接點。
LCD驅(qū)動器IC的放置可以在有效顯示區(qū)域的任何一側(cè)。這允許將液晶驅(qū)動器IC放置在較小的一側(cè)以使接觸平臺最小化,降低費用。
COG技術(shù)允許幾個液晶驅(qū)動器IC直接串接在接觸平臺上,以便能夠驅(qū)動更大的顯示屏分辨率。
COG技術(shù)允許將顯示屏連接到PCB的最恰當(dāng)位置,即使與微控制器有些距離也可以。
COG (Chip On Glass)液晶屏概念
COG模塊的組成為:
顯示屏,代表有效顯示區(qū)域。
顯示屏周圍的密封環(huán),保護(hù)并密封顯示屏。
連接平臺,為液晶驅(qū)動器IC提供空間。
液晶驅(qū)動器IC自身產(chǎn)生顯示器控制和驅(qū)動信號。彈性面板連接器(FPC)將顯示驅(qū)動器IC連接到微控制器(見圖4)。
在COG模塊中,組成液晶屏的兩塊玻璃板之一向外延伸,提供安裝和連接液晶驅(qū)動器的空間(見圖4和圖5)。通過銦錫氧化物(ITO)電極與顯示屏連接,前者裝配于玻璃板表面并通過異方性導(dǎo)電膜(ACF)連接到安裝于驅(qū)動器IC的連接墊上的金接點。
COG技術(shù)在液晶模塊設(shè)計方面的限制很少:
對于COG,非封裝顯示驅(qū)動器IC(沒有封裝的顯示驅(qū)動器)已足夠;只要求顯示驅(qū)動器IC具有可以接觸到液晶屏上的ITO走線的金接點。
LCD驅(qū)動器IC的放置可以在有效顯示區(qū)域的任何一側(cè)。這允許將液晶驅(qū)動器IC放置在較小的一側(cè)以使接觸平臺最小化,降低費用。
COG技術(shù)允許幾個液晶驅(qū)動器IC直接串接在接觸平臺上,以便能夠驅(qū)動更大的顯示屏分辨率。
COG技術(shù)允許將顯示屏連接到PCB的最恰當(dāng)位置,即使與微控制器有些距離也可以。
1. PCB,
2. 液晶驅(qū)動器,
3. 顯示屏,
4. 材料和裝配。 四個因素決定了成本。
根據(jù)尺寸為40 mm*24 mm的160區(qū)段TN LCD計算模型,對SMD和COG的成本結(jié)構(gòu)進(jìn)行進(jìn)一步分析和比較。COG案例中,假設(shè)顯示器由PCF8576DU驅(qū)動(40*4液晶區(qū)段驅(qū)動器),SMD案例中由PCF85176驅(qū)動(工業(yè)用40*4區(qū)段驅(qū)動器,裝于TSSOP56中)。在SMD案例中,顯示器為其原始尺寸(40 mm*24 mm)。在COG案例中,顯示器稍微大一些(40 mm*26 mm),因為驅(qū)動器必須放置在顯示屏上,這要求2 mm額外寬度。在此示例中,PCB類型FR4作為基準(zhǔn)。SMD案例中的顯示區(qū)域假設(shè)為80 mm*40 mm;COG案例中的顯示區(qū)域為64 mm*40 mm。 為了進(jìn)行等同比較,兩個模塊(SMD和COG)都使用彈性面板連接器(FPC)。驅(qū)動器IC可實現(xiàn)的最大成本節(jié)約,因為在COG概念中沒有封裝。但另一方面,COG概念要求增加顯示屏區(qū)域。這反映了平衡的COG側(cè)的成本增加。在此示例中,獲益于COG,總成本節(jié)約量達(dá)到了18 %。當(dāng)然,實際成本節(jié)約取決于很多參數(shù),包括各零件供應(yīng)商的利潤,但在此模型中沒有納入此點;改變這些參數(shù)也將改變節(jié)約的成本。
PCA8538是一款全功能覆晶玻璃(COG)液晶顯示器(LCD)驅(qū)動器,設(shè)計用于復(fù)用速率高至1:9的高對比度垂直排列(VA) LCD。它針對包含多達(dá)9個背板、102個光段和高達(dá)918像素的靜態(tài)或復(fù)用LCD可生成驅(qū)動信號。PCA8538集成了內(nèi)部充電泵,通過其內(nèi)置電容可在片內(nèi)產(chǎn)生LCD驅(qū)動電壓。PCA8538提供LCD電源電壓的可編程溫度補償,確保整個溫度范圍內(nèi)具有最佳且穩(wěn)定的對比度。PCA8538可由微控制器通過雙線I2C總線或四線式雙向SPI總線輕松控制。
特性和優(yōu)勢
? 符合AEC Q100 2級標(biāo)準(zhǔn),適合汽車應(yīng)用
? 功耗低
? 極廣的工作溫度范圍:?40 °C至+105 °C
? 102個光段和9個背板,可驅(qū)動:
? 最多114個7段數(shù)字字符
? 最多57個14段字母數(shù)字字符
? 任何高達(dá)918像素的圖形
? 用于存儲顯示數(shù)據(jù)的918位RAM
? 兩組背板輸出配置實現(xiàn)最佳COG布局
? 最多有4個芯片可通過級聯(lián)驅(qū)動較大的顯示器
? 背板驅(qū)動配置可選:靜態(tài)、2/4/6/8/9背板復(fù)用LCD電源電壓
? 可編程內(nèi)部充電泵可在片內(nèi)產(chǎn)生LCD電壓,最高可達(dá)VDD2的5倍
? 還提供外部LCD電壓
? 400 kHz I2C總線或6.5 MHz SPI總線接口可選
? VLCD的線性溫度補償可選
? 顯示偏置電壓配置可選
? 寬數(shù)字和模擬電源電壓范圍:2.5 V至5.5 V
? 寬LCD電壓范圍:適合從4.0 V低閾值LCD到12.0 V高閾值扭曲向列和垂直排列(VA)液晶? 顯示存儲RAM可以1:1, 1:2, 1:4的不同方式切換存儲區(qū)
? 可編程幀頻率范圍:45 Hz至300 Hz;經(jīng)過出廠校準(zhǔn),容差為±5 Hz(80 Hz時)
? 直流補償LCD驅(qū)動波形反轉(zhuǎn)方案可選:幀或n行線路反轉(zhuǎn)
? 用于狀態(tài)監(jiān)控的診斷功能
? 提供溫度讀數(shù)的集成式溫度傳感器
? 內(nèi)部振蕩器頻率和VLCD的片內(nèi)校準(zhǔn)