¿Qué es la pantalla COG?

Abstracto
Para diseñadores de equipos industriales, automotrices y portátiles, módulos de pantalla de cristal líquido (LCD) Chip-on-Glass (COG)ofrecen muchas ventajas en comparación con los módulos LCD tradicionales con un controlador LCD empaquetado.Este informe técnico compara los módulos COG con los módulos LCD convencionales, muestra las diferencias clave entre los dos y explica por qué los módulos COG son más delgados, tienen mayor confiabilidad, ofrecen un diseño flexible y son más rentables.

Introducción

•Las pantallas LCD a menudo se suministran como módulos LCD que tienen un circuito controlador incorporado que simplifica la instalación y mejora la confiabilidad.Sin embargo, la adición de circuitos de controladores empaquetados en módulos LCD también genera una serie de desventajas porque:

◇ Aumenta el grosor de la pantalla
◇ Eleva los costos
◇ Crea mayor vulnerabilidad por fallas de los módulos

• Todos estos inconvenientes son consideraciones importantes cuando se trata de pantallas para equipos industriales, automotrices y portátiles.Es por eso que los diseñadores en estas áreas deberían considerar seriamente el uso de módulos LCD Chip-on-Glass (COG).Los módulos LCD Chip-on-Glass (COG) ofrecen un perfil muy delgado, mayor confiabilidad y un precio razonable.

El concepto Chip-on-Glass

• En un módulo LCD convencional, el controlador LCD está montado en una PCB en la parte trasera del módulo.Esto más que duplica el grosor total de la pantalla.La conexión del accionamiento se realiza mediante pines fijos o conectores de elastómero.Para los conectores, se requieren varios enlaces para cada entrada de unidad a la pantalla LCD. Y debido a que las pantallas LCD generalmente requieren muchas entradas de unidad (incluso cuando se utilizan técnicas de unidad multiplex), la calidad de estas conexiones es un factor crítico para determinar la confiabilidad.

• En comparación, los módulos COG tienen el controlador LCD montado directamente en un borde superpuesto de una de las placas de vidrio que componen la pantalla LCD.El módulo resultante es una pantalla integrada, de menos de 3 mm de grosor, con todas las conexiones desde el controlador LCD hasta el LCD completamente aisladas del entorno.Con los módulos COG, cada conexión requiere solo un enlace, lo que garantiza una fiabilidad óptima del módulo.

Una mirada interna a la fabricación de chip sobre vidrio

• Producción de celdas LCD

◇ En un módulo COG, una de las dos placas de vidrio que componen la pantalla LCD se extiende para dejar espacio para montar y conectar un controlador de pantalla LCD.Al igual que con las pantallas LCD convencionales, los patrones de electrodos de ITO (óxido de indio y estaño) se crean en la superficie de las placas de vidrio.En los LCD COG, estos patrones se amplían para incluir una pista de conector para el controlador LCD.Además, también se utiliza un conector externo en el borde.

◇ Para un funcionamiento confiable, la resistividad de las pistas del conector al controlador LCD debe ser menor que la resistividad de las conexiones ITO utilizadas dentro de una celda LCD convencional.Para habilitar la tecnología de unión ACF, los controladores LCD se fabrican con protuberancias doradas en las almohadillas de conexión.Las conexiones entre el controlador LCD y el conector de la interfaz también están formadas por ITO, y se recomiendan pistas anchas para baja impedancia.Las pistas de la pantalla pueden tener una impedancia más alta, pero para un equilibrio ideal, deben tener aproximadamente la misma impedancia (todas las filas, todas las columnas).

Unión de chips con película conductora anisotrópica (ACF)

•Para la fabricación Chip-on-Glass, se requieren tres componentes: celda LCD, controlador LCD y ACF (medios de conexión), como se muestra en la Figura 3.

◇ El ACF consiste en un epoxi (similar al pegamento curable UV) que contiene perlas conductoras eléctricas.
◇ Las perlas conductoras aseguran el contacto entre las protuberancias doradas del controlador LCD y los conductores ITO en el vidrio.El curado del pegamento ACF establece la presión necesaria entre la viruta y el vidrio para asegurar una buena conexión eléctrica entre las protuberancias y las pistas del vidrio. Aproximadamente 30 perlas por protuberancia garantizan un contacto confiable.
◇ Debido a las tensiones superficiales del pegamento en los cordones conductores, no habrá contacto horizontalentre las perlas, evitando así los cortocircuitos entre las protuberancias doradas vecinas del controlador LCD.

COG admite muchas opciones de diseño

Otro beneficio de la tecnología COG es que admite una amplia gama de diseños de pantalla, con pocas limitaciones:

• La ubicación del controlador LCD puede estar en cualquier lado del área de visualización activa.Esto permite un uso óptimo del espacio disponible alrededor de la pantalla (por ejemplo, para colocar interruptores).

• Se puede utilizar cualquier tipo de tecnología de cristal líquido:

◇ TN: las pantallas LCD que utilizan la tecnología Twisted Nematic (TN) producen píxeles y caracteres negros sobre un fondo claro.Ideal para velocidades multiplex de hasta 1:8.
◇ STN: la tecnología Super Twisted Nematic (STN) se utiliza para pantallas que requieren una alta tasa de multiplexación. Esta tecnología proporciona una pantalla de alto contraste con un amplio ángulo de visión.
◇ ABN: las pantallas con tecnología Advanced Black Nematic (ABN) brindan relaciones de contraste muy altas con píxeles y caracteres negros verdaderos, amplios ángulos de visión y solo un ligero cambio de color y rendimiento dependiente de la temperatura.

• La tecnología COG permite la conexión en cascada de controladores LCD para ampliar el número de elementos de visualización (píxeles).
• Una de las pocas limitaciones de la tecnología COG es que solo se pueden usar controladores LCD con contactos dorados.

Iluminación

El polarizador de la pantalla de la parte trasera tiene un revestimiento reflectante para que coincida con el modo de iluminación requerido:

• Modo reflectante: una capa reflectante continua permite ver con luz ambiental
• Modo transmisivo: el polarizador posterior se deja transparente y la pantalla debe iluminarse desde atrás
• Modo transflectivo: una fina capa reflectante ofrece suficiente reflexión para la visualización con luz ambiental y permite que brille la luz de fondo, por lo que la pantalla se puede utilizar en condiciones de poca luz.

Para las pantallas de modo transmisivo y transflectivo, se pueden utilizar los siguientes sistemas de retroiluminación:

• LED: varios LED están montados en una caja plana (3 mm a 4 mm de profundidad) que incluye una guía de luz que distribuye la luz uniformemente sobre la pantalla.Las luces de fondo LED están disponibles en muchos colores y producen una pantalla brillante cuando se les suministra una corriente CC baja.Tienen una vida útil muy larga de hasta 1.000.000 de horas.
• Panel EL: una hoja impregnada de fósforo que proporciona una iluminación muy uniforme cuando se alimenta con voltaje de CA
(típicamente 100 V (RMS) a 600 Hz).Los paneles EL tienen un perfil muy delgado pero no son tan brillantes como las luces de fondo LED y consumen más corriente.Tienen una vida útil típica de 2.000 horas.
• Lámpara incandescente: Se puede crear un sistema de iluminación de bajo costo, pero bastante voluminoso, utilizando bombillas convencionales.La pantalla debe diseñarse cuidadosamente para evitar una iluminación desigual.

Conectores

Las pistas que conducen al borde del vidrio permiten conectar el módulo COG a un microcontrolador.Se pueden utilizar varios métodos para habilitar esta conexión:

• Flexfoil: Fijado directamente sobre el vidrio con un adhesivo sellado herméticamente.Flexfoil ofrece una solución altamente confiable y flexible
sistema de conexión
• Pasadores fijos: enganchados al borde del vidrio, fijados con pegamento conductor y sellados con epoxi, los pasadores fijos ofrecen un método de conexión muy estable y de bajo costo que se recomienda para la mayoría de las aplicaciones.Los pines pueden soldarse directamente a una placa de circuito impreso o instalarse en un conector de interfaz adecuado.
• Conector para pegar: Pegado directamente al borde del vidrio y protegido por una carcasa de plástico, este tipo de conector ofrece una solución alternativa y económica.

Comparación lado a lado de los métodos de fabricación de módulos LCD

En comparación con los módulos LCD con un controlador LCD empaquetado, los módulos COG ofrecen grandes beneficios con muy pocas desventajas para los diseños de equipos, como se muestra en la siguiente tabla:

Comparación lado a lado de los métodos de fabricación de módulos LCD

Los diseñadores de equipos industriales, automotrices y portátiles deberían considerar seriamente utilizar módulos LCD COG para sus necesidades de LCD.Los módulos COG son considerablemente más delgados, confiables, flexibles y rentables que los módulos LCD tradicionales con un controlador LCD empaquetado.

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