Кристалл на стекле: преимущества использования символьных COG-дисплеев Winstar

2 февраля 2016

Технология COG (Chip-on-Glass) – первый высокотехнологичный метод монтажа, который использует Gold Bump, или интегральные схемы с перевернутым кристаллом, и применяется в большинстве компактных дисплеев. COG-дисплеи производства компании Winstar отличаются высоким качеством индикатора, легким весом и низким энергопотреблением.

Если сравнивать, например, модель WO12864A-TFH#, изготовленную по технологии COG, с традиционным графическим ЖКИ под названием WG12864A-TFH#, изготовленную по технологии COB, то сразу проявляются такие преимущества дисплея WO12864A-TFH#, как:

• меньшие габаритные размеры;
• меньшее энергопотребление;
• большая яркость свечения экрана и контраст, что облегчает чтение при любом освещении;
• меньшая стоимость.

Также компания Winstar активно разрабатывает LCD-модули с встроенным контроллером и даже Flash-памятью. Код для графических индикаторов Winstar по технологии COG будет начинаться с букв WO.

О компании

Winstar Display — быстроразвивающаяся тайваньская компания, основанная в октябре 1998 года. За последние несколько лет Winstar Display стал широко известным брендом на рынке жидкокристаллических индикаторов. Основываясь на принципе «Качество. Эффективность. Выгода», Winstar вошел в международную промышленную группу, находящуюся в Taichung City в центре Тайваня. Основные производственные мощности расположены в континентальной части Китая, что позволяет иметь большое преимущество в ценах. Изделия компании экспортируются в страны Европы, Азии, Америки. Компания Winstar имеет два основных офиса. Головной (штаб-квартира) расположен на Тайване.

Компания Winstar сертифицирована по стандартам качества ISO. Особое внимание компании сосредоточено на контроле качества продукции. Производство ориентировано на клиента, поэтому Winstar всегда использует передовые LCD-технологии (рисунок 1). Благодаря компьютеризированной системе управления, автоматическому процессу производства и современным технологиям, компания способна непрерывно снабжать клиентов качественной и надежной продукцией.

Рис. 1. Дисплеи Winstar, выполненные с применением различных LCD-технологий

Winstar выпускает в месяц около 150 тысяч ЖКИ-модулей, соответствующих стандарту ISO9001. Компанией освоено производство ЖКИ-модулей по технологии «кристалл на стекле» (COG), «кристалл на плате» (СОВ), технологии автоматической пайки с ленты (TAB) и поверхностного монтажа (SMT). По заказу разработчиков изготавливаются высококонтрастные ЖКИ-модули с малым энергопотреблением. Выпускается более 30 моделей со стандартным числом пикселей: 80х32, 122х32, 128х64, 128х128, 144х32, 160х32, 160х80, 160х128, 160х160, 192х32, 202х32, 240х64, 240х128, 320х240. Для каждого из вариантов разрешения предлагаются модели с различными размерами одного пикселя. Например, WG12864 выпускаются с размером пикселей 0,32х0,39 мм, 0,44х0,60 мм и 0,52х0,52 мм. В качестве управляющих контроллеров применяются SED1520, SED15605, Т6963С, KS0107, KS0108, KS0713, KS0713COG 1С, LC7981, ST7920. Существуют варианты без управляющего контроллера. Стандартный диапазон напряжений питания – 4,5…5,5 В. Продукция имеет два варианта рабочего температурного диапазона, возможны разнообразные типы подсветки и углы обзора.

Технология COG

Рис. 2. Технология COG

COG (рисунок 2) – это технология прямого монтажа перевернутых кристаллов (электрических схем) на стеклянные подложки при помощи анизотропной токопроводящей пленки (ACF). Чаще всего COG применяется для монтажа микросхем драйверов столбцов (SD-Source Driver) в технологии TFT, например, в ЖК, органических светодиодных (OLED) и плазменных дисплеях, а также в электронной бумаге (e-ink) и концептах 3D-технологий, которые применяются в бытовой технике (в телевизорах, ноутбуках, электронных книгах, видео- и цифровых камерах и прочем).

Монтаж методом перевернутого кристалла имеет особые преимущества для интегральных схем с высокой степенью интеграции. Метод этот экономичен, надежен с точки зрения термических и механических напряжений, допускает возможность автоматизации процесса, делает возможной сборку многих интегральных схем на обычной подложке и обеспечивает очень высокую степень сложности функционального устройства. Наконец, появляется такое преимущество как ремонтопригодность. Дефектная интегральная схема на том же месте может быть легко заменена исправной. Легкость осуществления такой замены в значительной степени определяется металлами, образующими верхний уровень в многослойной структуре, жесткий вывод и слой металлизации на подложке, к которой присоединяется интегральная схема.

При монтаже методом перевернутого кристалла микросхема не имеет корпуса, а непосредственно устанавливается на печатную плату без герметизирующего покрытия. Вследствие отсутствия корпуса место, занимаемое интегральной схемой, может быть минимизировано, так же как и размеры самой печатной платы. Эта технология уменьшает область монтажа и лучше подходит для протекания высокоскоростных и высокочастотных сигналов.

Технология монтажа интегральных схем COG была впервые успешно реализована компанией Epson более 30 лет назад, но быстро стала очень популярной из-за увеличивающегося спроса на более компактные устройства. Благодаря минимизации размеров технология COG весьма популярна среди производителей брелоков для автосигнализации. Компактность при удачной компоновке элементов позволяет превратить брелок в маленький компьютер. Нашли COG-дисплеи свою нишу и на рынке дисплеев для кассовых аппаратов, паркоматов, устройств учета расходуемых ресурсов, охранных систем.

Кроме того, одно из главных преимуществ COG, – минимальная толщина дисплея при минимальном же энергопотреблении, – открывает возможности создания сверхлегких и сверхмалых аналогов тех предметов, которые уже давно стали частью нашего обихода, но в более громоздком варианте.

Основные преимущества COG

• большая экономия места за счет компактности размеров. ЖКИ-модули, выполненные по технологии COG, могут иметь толщину всего 2 мм;
• экономическая выгода по сравнению с COB и COF, особенно в графических ЖКИ-модулях, так как требуется намного меньше интегральных схем;
• большая надежность в сравнении с представителями других технологий, особенно с автоматизированной сборкой (TAB), слабое место которой – соединения с печатным контактом;
• малое энергопотребление при более высокой контрастности. Это преимущество технологии COG также позволяет компании Winstar делать полноценные независимые модули на базе обычных дисплеев.
• высокая вариативность интерфейсов.

Коротко о других технологиях монтажа

Наглядное сравнение параметров различных технологий показано на рисунке 3.

Рис. 3. Таблица сравнения параметров разных технологий

Технология бескорпусного монтажа кристалла на печатной плате (COB) – популярный метод монтажа интегральных схем, который подразумевает проводное соединение непосредственно приложенного к плате кристалла с печатными проводниками платы. Драйвер управления ЖКИ также находится на печатной плате. Электрические соединения выполняются проводниками из золота сверхмалого диаметра. Занимаемая ими область заливается эпоксидной смолой.

Монтаж на полимере (COF) – монтаж микрокомпонентов на гибкую печатную плату, выполненную в виде кабеля (flex). Технология представляет собой способ компоновки, при котором кристалл микросхемы, активные и пассивные компоненты располагаются на тонкой полиамидной пленке. Это позволяет резко сократить количество контактов между ЖКИ и микроконтроллером за счет использования контроллера с последовательным интерфейсом. При этом обеспечиваются очень малая толщина и масса готового изделия, что особенно важно в компактных устройствах. Но это – одна из самых дорогих в производстве технологий.

Технология поверхностного монтажа (SMT) подразумевает установку плоских корпусов с планарным расположением выводов на печатной плате, которые были наиболее популярны на ранних этапах производства жидкокристаллических дисплеев и до сих пор массово производятся.

Пластиковый плоский корпус с четырехсторонним расположением выводов (QFP) представляет собой прямоугольный корпус интегральной схемы, от четырех сторон которого идут выводы без закругления. Используется для поверхностного монтажа. Делается из черной эпоксидной смолы, которая является хорошим абсорбентом влаги.

Автоматизированная сборка (TAB). При этом методе монтажа электроника драйверов и контроллеров ЖКИ скрыта в тонком жестком пузырьковом корпусе, при этом выводы идут от пузырькового корпуса к тонкой пластиковой подложке. Для крепления печатного проводника к стеклу ЖКИ и/или печатной плате используется адгезив (клей) на каждой из сторон.

Автоматизированная сборка интегральных схем монтажным методом использует такие типы интегральных технологий, как «кристалл на стекле» (COG) – перевернутые кристаллы с золотыми контактами. После производства данного типа кристалла интегральной схемы к нему добавляются золотые контакты и схема размещается в полиамидной основе. Эта процедура получила название ILB – внутреннее выводное соединение.

OLED и COG

OLED (organic light-emitting diode) — дисплеи на основе органических светоизлучающих диодов, которые с успехом применяются во многих приложениях, не нуждающихся в крупноформатных полноцветных экранах. В их числе — мобильные телефоны, цифровые камеры, GPS-навигаторы, мобильная мультимедийная аппаратура, приборы ночного видения, кластеры приборов автомобилей и так далее. В то же время достигнуты большие успехи и в создании крупноформатных полноцветных экранов. OLED-дисплеи уже составили серьезную конкуренцию жидкокристаллическим дисплеям (LCD), и компания Winstar также выпустила свою линейку, выполненную с использованием данной технологии.

OLED-дисплеи в COG-исполнении предоставляют практически полный набор преимуществ, характерных для OLED-дисплеев в целом. При этом габариты COG-модуля будут меньше габаритов COB-модуля для OLED, а, соответственно, меньше и вес COG-модуля. Помимо этого, OLED-дисплеи, выполненные по технологии COG, характеризуются:

• высокой яркостью излучения (до 120 кд/м²) c широким диапазоном ее регулирования;
• уровнем контраста до 2000:1. Кроме того, OLED способны абсолютно точно передавать черный цвет, что соответствует их выключенному состоянию;
• мгновенным откликом, на несколько порядков лучшим, чем у LCD;
• отсутствием потребности в подсветке, что еще сильнее снижает общее энергопотребление;
• хорошим максимально возможным углом обзора (≤170°) без потери качества отображения.

Заключение

Высокотехнологичный метод монтажа «Кристалл на стекле» (COG), применяемый в линейке изделий компании Winstar – это повышенная компактность, высокое качество индикатора, легкий вес и сниженное энергопотребление.

Получение технической информации, заказ образцов, заказ и доставка.