LCM液晶顯示模塊設計培訓資料 課件

1、(LCM)液晶顯示模塊基礎SQB2019年(LCM)液晶顯示模塊設計培訓LCM產(chǎn)品概述LCM產(chǎn)品設計的特點LCM的分類LCM的結構LCM各組成部分設計要點LCM功能測試方法2019年(LCM)液晶顯示模塊設計培訓簡單介紹模塊產(chǎn)品的應用領域、優(yōu)點、設計特點及分類常規(guī)模塊結構、COG、TAB及COF模塊結構模塊主要分件的設計要點（外框、膠條、背光源、FPC、PCB等及電路原理設計應注意的問題）測試方法及電測機的設計要點2019年(LCM)液晶顯示模塊設計培訓一、LCM產(chǎn)品概述 英文名稱叫“Liquid Crystal Display Module”，簡稱“LCM”，中文一般稱為“液晶顯示模塊”。應

2、用領域：通信工具、消費電子、數(shù)字工控儀表、 車載系統(tǒng)、機載系統(tǒng)等等發(fā)展前景：應用越來越廣泛、品種越來越繁多 市場越來越廣闊、品質(zhì)要求在提高目前狀況：日本、韓國 技術領先地位 中國 技術發(fā)展迅速 差距在逐步縮小2019年(LCM)液晶顯示模塊設計培訓二、LCM產(chǎn)品設計的特點客戶定制居多客戶需求為設計宗旨分件設計規(guī)范化設計三向溝通： 客戶需求 生產(chǎn)工藝寬容度 供應商制程能力 合格的產(chǎn)品設計2019年(LCM)液晶顯示模塊設計培訓三、LCM的分類加工工藝分類： SMT模塊、COB模塊、COG模塊、 TAB模塊、COF模塊、混合型模塊顯示內(nèi)容分類： 圖形型，字符型，段碼型，混合型注：還有很多種分類方法

3、2019年液晶顯示模塊(LCM)設計培訓四、LCM的結構SMT模塊、COB模塊：LCD 外框 膠條(熱壓膠紙) 背光源 PCB COG模塊、 TAB模塊、COF模塊：LCD 外框 FPC 背光源 PCB 其他一些混合型模塊結構各自不同2019年液晶顯示模塊(LCM)設計培訓五、LCM各組成部分設計要點 1.總圖模塊的整體外形主視圖、顯示象素及點的大小 各個尺寸及公差標注清晰，關鍵尺寸需要特別標出?？蛻舳薎/O口的定義要標注清晰。指明背光源的使用條件、波長或色度坐標指明模塊的工作電壓、顯示模式、視角、工作溫度、儲存溫度、控制器IC型號、DUTY/BIAS等。若客戶有特殊要求，還需要另外說明。 2

4、019年液晶顯示模塊(LCM)設計培訓2019年液晶顯示模塊(LCM)設計培訓2.電路原理液晶顯示模塊的控制與驅(qū)動，由控制、驅(qū)動集成電路（IC）完成。對于非客戶指定IC，一般IC的選取原則如下： a)控制器與驅(qū)動器選配時盡量選取同一公司的產(chǎn)品。 b)按實際驅(qū)動路數(shù)N，占空比Duty，偏壓比Bias來選擇。三者關系：Duty=1/N，Bias=1/（ N +1）。 c)模塊的輸入/輸出接口要求及數(shù)據(jù)的傳輸方式（并行、串行或I2C）。 d)IC的封裝形式和IC的性能價格比。顯示緩沖區(qū)（DDRAM）的大小。 e)HITACHI，TOSHIBA，EPSON，SAMSUNG等公司及已使用過的IC優(yōu)先考慮

5、。 掌握控制器IC及驅(qū)動器IC的特點和用法，理解IC說明書上的相關指令及外圍電路2019年液晶顯示模塊(LCM)設計培訓液晶顯示模塊的驅(qū)動 靜態(tài)驅(qū)動 基本思想:在相對應的一對電極間連續(xù)外加電場或不外加電場。 動態(tài)驅(qū)動 基本思想:電極沿X、Y方向排列成矩陣，按順序給X電極施加選通波形，給Y電極施加與X電極同步的選通或非選通波形，如此周而復始。交叉效應 與選點像素在同一行和同一列的像素均有選擇電壓加入，稱之為半選擇點。若該點的電場電壓處于液晶的閾值電壓附近時，屏幕上出現(xiàn)不應有的半顯示現(xiàn)象，使顯示對比度下降。我們將此現(xiàn)象稱為“交叉效應”。 靜態(tài)驅(qū)動法不存在交叉效應。 解決“交叉效應” 的方法：平均電

6、壓法 將液晶的驅(qū)動電壓等分成若干檔，適當?shù)奶岣叻沁x擇點的電壓，從而降低半選點上兩電極的電壓差。2019年液晶顯示模塊(LCM)設計培訓偏壓電路 在動態(tài)驅(qū)動方法中，偏壓電路的設置非常重要。根據(jù)所需的偏壓系數(shù)，把液晶驅(qū)動電壓VLCD分為不同的電壓檔次，實現(xiàn)液晶顯示的驅(qū)動波形，這就是偏壓電路的功能。偏壓電路的設計依據(jù)為偏壓比（Bias）和控制驅(qū)動集成電路的要求。 最常用偏壓電路有兩種形式： 電阻分壓電路 電阻加運算放大器電路對于32路以下的模塊，采用電阻分壓電路。 由運算放大器組成的分壓電路穩(wěn)定性較好，適合于驅(qū)動路數(shù)較多的液晶顯示器件,通常32路及32路以上的模塊選用該電路。 對于240路以上的模塊

7、，可選用專用的偏壓電路IC。如LA5318，LA5315等。 2019年液晶顯示模塊(LCM)設計培訓輸入/輸出（I/O）接口 液晶顯示模塊I/O接口包括電源，控制信號，數(shù)據(jù)信號。其中，控制信號分片選信號，讀寫信號，數(shù)據(jù)/指令選擇和復位信號，數(shù)據(jù)信號位數(shù)分串行、并行兩種。 溫度補償電路 常規(guī)液晶顯示模塊無溫度補償電路，只有當客戶提出要求時，才另行設計。同某些測量電路中的溫度補償原理一樣，利用熱敏電阻一類的熱敏元件的溫度系數(shù)在分壓電路中的影響，來實現(xiàn)電路的溫度補償。經(jīng)反復試驗，修正電路參數(shù)，以模塊在整個工作溫度區(qū)顯示特性最佳為準。 DC-DC 驅(qū)動電源電路 單憑驅(qū)動器的邏輯電源使液晶顯示器件產(chǎn)生

8、顯示效果是不夠的。若控制系統(tǒng)中客戶端提供了負電源則直接使用；若沒有提供負電源，則利用現(xiàn)有的DC-DC轉(zhuǎn)換器從邏輯電源轉(zhuǎn)換生成負電源。2019年液晶顯示模塊(LCM)設計培訓2019年液晶顯示模塊(LCM)設計培訓3.背光源的設計背光源綜述 由于液晶材料不發(fā)光，只是利用分子旋轉(zhuǎn)使光通過或不通過，所以需要外部照射光。背光源是安裝于透射或半透射LCD背面的照明光源。背光源分類 發(fā)光二極管（LED） 用于小型設備、手機等 電致發(fā)光薄膜（EL） 用于便攜及面積稍大的設備 冷陰極熒光管（CCFL） 用于面積較大或大面積的彩屏設備2019年液晶顯示模塊(LCM)設計培訓LED背光源的設計 a.底部光：將發(fā)光

9、二極管均勻（等間距或交錯）的排列成點陣形式，通過擴散板讓光的分布更加均勻使從正面看不到發(fā)光二極管的亮點的影子，而得到多點成面的均勻的光。是一個由較多的點光源構成組成的面光源。2019年液晶顯示模塊(LCM)設計培訓 b.側(cè)部光：利用發(fā)光二極管發(fā)出各波長段（或全色-白色）的光，經(jīng)由導光板引導光的散射方向，在導光板的底面用網(wǎng)狀印刷的方式印上擴散點，當光線射到擴散點時，反射光會望各個角度擴散，使線光源轉(zhuǎn)換成面光源，再通過擴散扳將背光源的面光源均勻的漫射，而得到表面亮度均勻的光。2019年液晶顯示模塊(LCM)設計培訓 LED背光源的技術參數(shù):1、光參數(shù)：A：亮度Lv：單位是cd/m2（或稱尼特NT）

10、指最低點亮度 LED背光源：一般Lv=10200 cd/m2 (LED點亮5分鐘后測試) 彩屏手機：15004000 cd/m2B: 顏色：單色LED用峰值波長p和主波長d表示，它們之間的對應關系如下表所示, 設計時波長應給一個合理的范圍：3nm2019年液晶顯示模塊(LCM)設計培訓2019年液晶顯示模塊(LCM)設計培訓2、電參數(shù)：A 、順向電壓Vf：（V）（If=1020 mA）時，每支GaN基LED（B:蘭、W:白、G純綠）Vf：=2.8V3.6V, 其它(R、G、YG、O、A) Vf：=1.8V2.2V, 定電壓工作時：標注工作電流范圍； B、順向電流If：（mA）極限值If=25

11、mA允許使用If=20 mA，一般設計值1015 mA， 定電流使用時：標注工作電壓范圍；C 、反向漏電流Ir：越小越好，一般要求Vr0.1mA/支路（Vr=5V時）2019年液晶顯示模塊(LCM)設計培訓3、工程圖紙設計LED背光圖采用第一視角視圖方向，畫出主視圖、側(cè)視圖、和仰視圖，復雜的背光源采用全部視圖和局部剖視圖表達清楚底背光厚度一般最小設計為大于4mm,通常取5 mm到7 mm；LED燈的排布從5mm到7 mm，背光源厚度越低，排布越密側(cè)背光厚度一般設計為大于2mm,通常取2.5 mm到4 mm對于常規(guī)LCD模塊（即用鐵框），LED背光源有效發(fā)光區(qū)的最小長度和寬度至少比外框視窗的長和

12、寬大1mm到2 mm；有效發(fā)光區(qū)中心與外框視窗中心重合2019年液晶顯示模塊(LCM)設計培訓COG、COF、TAB背光源的有效發(fā)光視區(qū)一般比LCD的發(fā)光視區(qū)單邊大0.25到0.5，發(fā)光尺寸以最小值（MIN）標注引腳規(guī)格：底背光一般用直徑為0.5 mm或0.6mm的引腳，長度要大于4.3mm。側(cè)背光一般用支腳的方式，寬度一般為1.5 mm到2.5 mm 2019年液晶顯示模塊(LCM)設計培訓4、例圖2019年液晶顯示模塊(LCM)設計培訓EL背光源的設計EL發(fā)光原理：發(fā)光材料（硫化鋅）的粒子在電極間交流驅(qū)動的電場作用下，產(chǎn)生激發(fā)式躍遷，當回到基態(tài)時發(fā)出高頻率的冷光。EL是一個平板式的面光源

13、EL結構：EL為夾層式結構，上下各有一個電極，上電極為透明導電膜（ITO膜），光從此面射出，下電極為背電極，其材料主要為銀或碳，發(fā)光材料主要是硫化鋅（ZnS）當它含有不同的激活劑時，在電場驅(qū)動下，可發(fā)出不同顏色的光。 EL的亮度隨極間的電壓、頻率的改變而變化，一般情況隨電壓及頻率的增加亮度也相應增加。通常情況背電極上方還會有一層保護層（UV層）。通常稱發(fā)光層為P層，稱介質(zhì)層為BA層，稱背電極為Ag層（C層），在電極處ITO電極為正極（發(fā)光面電極），背電極層電極為負極（也稱發(fā)光電極和非發(fā)光面電極）。 2019年液晶顯示模塊(LCM)設計培訓EL背光的電光性能 a.當電壓110V，頻率400Hz，

14、光強大于70cd/m2， 功耗最大2mw/cm2，電流最大18mA/cm2 b.工作電壓范圍：50V 130V 典型范圍：270 700Hz c.工作溫度：-20 0C +70 0C d.存儲溫度: -300C +80 0C2019年液晶顯示模塊(LCM)設計培訓工程圖紙設計 工程圖主要要求能反映出產(chǎn)品的外形尺寸、發(fā)光尺寸、電極位尺寸、厚度、正反面。還要指出產(chǎn)品的特殊要求。在圖上標明尺寸公差。并注明產(chǎn)品發(fā)光顏色，驅(qū)動條件及使用電壓頻率，并標明產(chǎn)品型號、版本號、比例，用EL光電性能圖文框進行工程圖設計，并將以上內(nèi)容標注清楚。如有特別注明可以在EL圖文框內(nèi)加以注明。 2019年液晶顯示模塊(LCM

15、)設計培訓例圖2019年液晶顯示模塊(LCM)設計培訓CCFL背光源的設計 CCFL背光源是依靠冷陰極氣體放電，激發(fā)熒光粉而發(fā)光的光源，將線光源轉(zhuǎn)化成面光源而得到的三基色準確、色溫高、高亮度的光源CCFL背光源的光電特性 a.工作電壓范圍 200V到2000V。 b.工作頻率范圍 30KHZ到70KHZ。 c.燈管電流4mA到6mA;燈管功耗1W到4.2W;壽命15000小 時左右 d.一般地，CCFL的管電壓與長度成正比，一般在250- 300V/100 mm 2019年液晶顯示模塊(LCM)設計培訓工程圖紙設計采用第一視角視圖方向，用主視圖、側(cè)視圖、和仰視圖來表達。有效發(fā)光區(qū)的最小長度和寬

16、度至少比外框視窗長和寬大1 mm-2 mm，有效發(fā)光區(qū)中心與外框視窗中心重合。引腳用軟線連接并采用三芯或四芯扦座引出。有效發(fā)光區(qū)四周輪廓以虛線畫出，尺寸標注以最小值（MIN）標注。注釋部分應包括：背光源類型、工作電壓、燈管電流及工耗、亮度、顏色的色坐標（或色溫）、壽命、及未注公差等要求 2019年液晶顯示模塊(LCM)設計培訓2019年液晶顯示模塊(LCM)設計培訓4.FPC的設計2019年液晶顯示模塊(LCM)設計培訓FPC的分類 單層FPC 雙層FPC 多層FPC Cable FPC 鏤空FPCFPC的應用 廣泛用于COG、TAB、COF模塊、彩屏手機2019年液晶顯示模塊(LCM)設計培

17、訓FPC的結構 以普通雙層FPC為例，F(xiàn)PC的基本結構為：PI，粘合劑，COPPER，粘合劑，基材，粘合劑，COPPER，粘合劑，PI 2019年液晶顯示模塊(LCM)設計培訓FPC的設計FPC材質(zhì)的厚度1.PI厚度為12.5um，如果選擇25um的PI，F(xiàn)PC會偏硬，彎折性能不好； 2.COPPER厚度：鏤空板為35um，非鏤空板為18um； 3.所有露銅的地方必需鍍金與鍍鎳，Ni的厚度為25um，Au的厚度為0.10.2um。鍍金為了防止氧化，太薄則鍍金工藝不好控制，而且不能很好達到防氧化效果；太厚則會影響焊接性能。鍍鎳是助焊，鍍層太厚在焊接時容易斷裂。用于接插件的FPC，由于插拔次數(shù)較多

18、，則鍍金的厚度可以適當加厚； 4.為了達到完全貼合，粘合膠的厚度應該比PI層略厚，如12.5um的PI則可以使用20um的粘合膠； 5.補強板的厚度（包括雙面膠）：常用的有0.1mm，0.15mm，0.2mm這幾種。2019年液晶顯示模塊(LCM)設計培訓 FPC厚度標注 單層板（包括鏤空板）厚度一般標0.100.05mm； 一般雙層FPC厚度為：0.150.05mm；多層板厚度根據(jù)客戶資料來確定，而且要標明加補強板部分的厚度和不加補強板部分的厚度。 尺寸標注 一般尺寸公差為0.2mm，重要尺寸公差要嚴格控制，加上方框來表示控制尺寸，如有必要則需加嚴公差，比如一些定位孔的公差、焊盤的寬度、PI

19、TCH值的公差、與LCD連接端電極的長度和PITCH值的公差而對一些不需要控制很嚴的尺寸，公差可以放寬，比如一些雙面膠的定位尺寸公差和雙面膠的尺寸則可以放寬到0.5mm。如果是參考尺寸，則加上括號“（）”來表示。2019年液晶顯示模塊(LCM)設計培訓定位標記的設計 定位標記一般做成焊盤或者機械孔，不要用絲印標記，并且注意控制其公差;設計FPC與LCD的對位標記（mark）時，在盡可能的情況下，將FPC兩邊對位標記之間的距離設計在13mm以上，便于camera同時照到兩邊的電極。另外mark可以是單獨的一根電極，或者是在最旁邊的電極上加一橫條焊盤 2019年液晶顯示模塊(LCM)設計培訓 FP

20、C外形圖設計 雙層FPC外形圖設計 2019年液晶顯示模塊(LCM)設計培訓鏤空板（開窗FPC）外形圖設計 2019年液晶顯示模塊(LCM)設計培訓CABLE FPC外形圖設計 2019年液晶顯示模塊(LCM)設計培訓多層板外形圖設計2019年液晶顯示模塊(LCM)設計培訓FPC菲林圖2019年液晶顯示模塊(LCM)設計培訓FPC菲林圖2019年液晶顯示模塊(LCM)設計培訓FPC彎折區(qū)域設計：在外形圖中，應該標出彎折區(qū)域，在彎折區(qū) 域一般只有單層走線，故沒有走線的那一面的PI層和COPPER層均可以去掉，以增加柔軟性。在彎折區(qū)域內(nèi)不能放置過孔和焊盤2019年液晶顯示模塊(LCM)設計培訓 5

21、.外框、膠條的設計外框是固定液晶顯示器和印刷電路板之間的支架模塊新項目中對鐵框產(chǎn)品的材料選擇作如下規(guī)定：對常規(guī)模塊產(chǎn)品，外框統(tǒng)一改用SPCC（冷扎板），表面作電著黑（電泳漆）處理，或SECC（電解板），表面為灰色并作脫脂清洗處理。對手機模塊外框，一般選用SUS304-1/2H材料（不銹鋼），料厚為0.15mm/0.2 mm和0.3mm三種規(guī)格。外框的選取遵循下列原則： a)外框套合LCD，LCD在外框?qū)挾确较虻囊苿恿啃∮贚CD臺階寬度二分之一，外框選直線形。 b)外框套合LCD，LCD在外框?qū)挾确较虻囊苿恿看笥贚CD臺階寬度二分之一，外框選緊縮形。 c)一般情況下，直框作為首選。LCD和外框套

22、合后，在不影響LCD排版粒數(shù)的情況下，LCD在外框?qū)挾确较蛞苿恿靠刂圃?.3mm0.4mm以內(nèi) 2019年液晶顯示模塊(LCM)設計培訓外框設計例圖2019年液晶顯示模塊(LCM)設計培訓導電膠條是LCD與PCB板之間的連接器件，分發(fā)泡型，啫喱型兩種 導電膠條設計遵循以下規(guī)則： 采用主視圖、俯視圖和電極的局部放大圖表膠條的外形和PITCH大小 模塊如需輕扭轉(zhuǎn)試驗（客戶要求），則選用發(fā)泡型，其余選啫喱型 對啫喱導電膠條，需注明YS型或SYS型，啫喱襯墊膠條，需注明SR型， 對發(fā)泡導電膠條，需注明YP型。導電膠條PITCH值要小于LCD電極PITCH值四分之一，一般取0.10mm，0.05mm兩種

23、 導電膠條高度設計應考慮導電膠條壓縮量及硬度，一般硬度取2040度，壓縮量及硬度的選取原則：一般情況選3040度，易出現(xiàn)扭缺和顏色不勻的可選2030度，壓縮量：對于發(fā)泡型壓縮量取15%左右，對于啫喱型當硬度為3040度時，取810%左右，對于硬度為2030度取912%。另外，壓縮量的選取與絕緣層的寬度占總寬度的比例有關，一般比例為：3（絕緣層）:4（導電芯）:3（絕緣層）。導電芯占的比例越大，壓縮量要適當減小，對于長腳的模塊，建議使用2030硬度的膠條 2019年液晶顯示模塊(LCM)設計培訓導電膠條的寬度一般等于LCD的臺階寬度，2.0、2.5、3.0寬度尺寸優(yōu)先考慮。LCD在外框內(nèi)寬度方向

24、的移動量較大時，膠條的寬度可稍大于LCD臺階寬度。但要保證導電芯完全處于LCD臺階上。其長度與LCD長度一致或略小于LCD長度 導電極的寬度應大于或等于總寬度的三分之一。如果采用香港唯一公司生產(chǎn)的膠條，導電極的寬度可向0.6mm標準值靠攏，特殊情況下（如對于64路以上的模塊）可選1.0mm寬度。導電極應盡可能居中，以便于模塊裝配。高度的公差值一般取0.1mm，寬度公差取0.2mm，長度公差取0.3mm，導電極的寬度應標出最小值（min），局部放大圖中應標出導電極的PITCH值 2019年液晶顯示模塊(LCM)設計培訓六、 LCM功能測試方法簡介設計電測機電路圖2019年液晶顯示模塊(LCM)設計培訓注意事項 1 若無特殊情況，常用數(shù)據(jù)口和控制口請按上圖連接；2 電測機圖紙中應標明模塊尺寸、I/O口數(shù)量和PITCH值，指明接觸面，以及電測機要使用接插件型號；3 含串并口控制的模塊，無特殊要求，按并口模式測試；4 標明使用的所有元器件的型號和參數(shù)；5 工裝更改嚴格按工裝更改通知單填寫；6 包含部分客戶電路（如按鍵、LED等）的模塊，需注明測試其性能。7 盡可能考慮引腳虛焊或者相鄰引腳焊接短路的檢測。8 對比度調(diào)節(jié)中斷控制統(tǒng)一使用P3.3口，電測機圖紙可不再注明，由工裝按上圖連接。