(LCM)液晶显示模简介

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1、(LCM)液晶显示模块基础,SQB,2004年(LCM)液晶显示模块设计培训,LCM产品概述LCM产品设计的特点LCM的分类LCM的结构LCM各组成部分设计要点LCM功能测试方法,2004年(LCM)液晶显示模块设计培训,简单介绍模块产品的应用领域、优点、设计特点及分类常规模块结构、COG、TAB及COF模块结构模块主要分件的设计要点（外框、胶条、背光源、FPC、PCB等及电路原理设计应注意的问题）测试方法及电测机的设计要点,2004年(LCM)液晶显示模块设计培训,一、LCM产品概述 英文名称叫“Liquid Crystal Display Module”，简称“LCM”，中文一般称为“液晶

2、显示模块”。应用领域：通信工具、消费电子、数字工控仪表、 车载系统、机载系统等等发展前景：应用越来越广泛、品种越来越繁多 市场越来越广阔、品质要求在提高目前状况：日本、韩国 技术领先地位 中国 技术发展迅速 差距在逐步缩小,2004年(LCM)液晶显示模块设计培训,二、LCM产品设计的特点客户定制居多客户需求为设计宗旨分件设计规范化设计三向沟通： 客户需求 生产工艺宽容度 供应商制程能力 合格的产品设计,2004年(LCM)液晶显示模块设计培训,三、LCM的分类加工工艺分类： SMT模块、COB模块、COG模块、 TAB模块、COF模块、混合型模块显示内容分类： 图形型，字符型，段码型，混合型

3、注：还有很多种分类方法,2004年液晶显示模块(LCM)设计培训,四、LCM的结构SMT模块、COB模块：LCD 外框 胶条(热压胶纸) 背光源 PCB COG模块、 TAB模块、COF模块：LCD 外框 FPC 背光源 PCB 其他一些混合型模块结构各自不同,2004年液晶显示模块(LCM)设计培训,五、LCM各组成部分设计要点 1.总图模块的整体外形主视图、显示象素及点的大小 各个尺寸及公差标注清晰，关键尺寸需要特别标出。客户端I/O口的定义要标注清晰。指明背光源的使用条件、波长或色度坐标指明模块的工作电压、显示模式、视角、工作温度、储存温度、控制器IC型号、DUTY/BIAS等。若客户有

4、特殊要求，还需要另外说明。,2004年液晶显示模块(LCM)设计培训,2004年液晶显示模块(LCM)设计培训,2.电路原理液晶显示模块的控制与驱动，由控制、驱动集成电路（IC）完成。对于非客户指定IC，一般IC的选取原则如下： a)控制器与驱动器选配时尽量选取同一公司的产品。 b)按实际驱动路数N，占空比Duty，偏压比Bias来选择。三者关系：Duty=1/N，Bias=1/（ N +1）。 c)模块的输入/输出接口要求及数据的传输方式（并行、串行或I2C）。 d)IC的封装形式和IC的性能价格比。显示缓冲区（DDRAM）的大小。 e)HITACHI，TOSHIBA，EPSON，SAMSU

5、NG等公司及已使用过的IC优先考虑。 掌握控制器IC及驱动器IC的特点和用法，理解IC说明书上的相关指令及外围电路,2004年液晶显示模块(LCM)设计培训,液晶显示模块的驱动 静态驱动 基本思想:在相对应的一对电极间连续外加电场或不外加电场。 动态驱动 基本思想:电极沿X、Y方向排列成矩阵，按顺序给X电极施加选通波形，给Y电极施加与X电极同步的选通或非选通波形，如此周而复始。交叉效应 与选点像素在同一行和同一列的像素均有选择电压加入，称之为半选择点。若该点的电场电压处于液晶的阈值电压附近时，屏幕上出现不应有的半显示现象，使显示对比度下降。我们将此现象称为“交叉效应”。 静态驱动法不存在交叉效

6、应。 解决“交叉效应” 的方法：平均电压法 将液晶的驱动电压等分成若干档，适当的提高非选择点的电压，从而降低半选点上两电极的电压差。,2004年液晶显示模块(LCM)设计培训,偏压电路 在动态驱动方法中，偏压电路的设置非常重要。根据所需的偏压系数，把液晶驱动电压VLCD分为不同的电压档次，实现液晶显示的驱动波形，这就是偏压电路的功能。偏压电路的设计依据为偏压比（Bias）和控制驱动集成电路的要求。 最常用偏压电路有两种形式： 电阻分压电路 电阻加运算放大器电路对于32路以下的模块，采用电阻分压电路。 由运算放大器组成的分压电路稳定性较好，适合于驱动路数较多的液晶显示器件,通常32路及32路以上

7、的模块选用该电路。 对于240路以上的模块，可选用专用的偏压电路IC。如LA5318，LA5315等。,2004年液晶显示模块(LCM)设计培训,输入/输出（I/O）接口 液晶显示模块I/O接口包括电源，控制信号，数据信号。其中，控制信号分片选信号，读写信号，数据/指令选择和复位信号，数据信号位数分串行、并行两种。 温度补偿电路 常规液晶显示模块无温度补偿电路，只有当客户提出要求时，才另行设计。同某些测量电路中的温度补偿原理一样，利用热敏电阻一类的热敏元件的温度系数在分压电路中的影响，来实现电路的温度补偿。经反复试验，修正电路参数，以模块在整个工作温度区显示特性最佳为准。 DC-DC 驱动电源

8、电路 单凭驱动器的逻辑电源使液晶显示器件产生显示效果是不够的。若控制系统中客户端提供了负电源则直接使用；若没有提供负电源，则利用现有的DC-DC转换器从逻辑电源转换生成负电源。,2004年液晶显示模块(LCM)设计培训,2004年液晶显示模块(LCM)设计培训,3.背光源的设计背光源综述 由于液晶材料不发光，只是利用分子旋转使光通过或不通过，所以需要外部照射光。背光源是安装于透射或半透射LCD背面的照明光源。背光源分类 发光二极管（LED） 用于小型设备、手机等 电致发光薄膜（EL） 用于便携及面积稍大的设备 冷阴极荧光管（CCFL） 用于面积较大或大面积的彩屏设备,2004年液晶显示模块(L

9、CM)设计培训,LED背光源的设计 a.底部光：将发光二极管均匀（等间距或交错）的排列成点阵形式，通过扩散板让光的分布更加均匀使从正面看不到发光二极管的亮点的影子，而得到多点成面的均匀的光。是一个由较多的点光源构成组成的面光源。,2004年液晶显示模块(LCM)设计培训,b.侧部光：利用发光二极管发出各波长段（或全色-白色）的光，经由导光板引导光的散射方向，在导光板的底面用网状印刷的方式印上扩散点，当光线射到扩散点时，反射光会望各个角度扩散，使线光源转换成面光源，再通过扩散扳将背光源的面光源均匀的漫射，而得到表面亮度均匀的光。,2004年液晶显示模块(LCM)设计培训,LED背光源的技术参数:

10、1、光参数：A：亮度Lv：单位是cd/m2（或称尼特NT）指最低点亮度 LED背光源：一般Lv=10200 cd/m2 (LED点亮5分钟后测试) 彩屏手机：15004000 cd/m2B: 颜色：单色LED用峰值波长p和主波长d表示，它们之间的对应关系如下表所示, 设计时波长应给一个合理的范围：3nm,2004年液晶显示模块(LCM)设计培训,2004年液晶显示模块(LCM)设计培训,2、电参数：A 、顺向电压Vf：（V）（If=1020 mA）时，每支GaN基LED（B:兰、W:白、G纯绿）Vf：=2.8V3.6V, 其它(R、G、YG、O、A) Vf：=1.8V2.2V, 定电压工作时：

11、标注工作电流范围； B、顺向电流If：（mA）极限值If=25 mA允许使用If=20 mA，一般设计值1015 mA， 定电流使用时：标注工作电压范围；C 、反向漏电流Ir：越小越好，一般要求Vr0.1mA/支路（Vr=5V时）,2004年液晶显示模块(LCM)设计培训,3、工程图纸设计LED背光图采用第一视角视图方向，画出主视图、侧视图、和仰视图，复杂的背光源采用全部视图和局部剖视图表达清楚底背光厚度一般最小设计为大于4mm,通常取5 mm到7 mm；LED灯的排布从5mm到7 mm，背光源厚度越低，排布越密侧背光厚度一般设计为大于2mm,通常取2.5 mm到4 mm对于常规LCD模块（即

12、用铁框），LED背光源有效发光区的最小长度和宽度至少比外框视窗的长和宽大1mm到2 mm；有效发光区中心与外框视窗中心重合,2004年液晶显示模块(LCM)设计培训,COG、COF、TAB背光源的有效发光视区一般比LCD的发光视区单边大0.25到0.5，发光尺寸以最小值（MIN）标注引脚规格：底背光一般用直径为0.5 mm或0.6mm的引脚，长度要大于4.3mm。侧背光一般用支脚的方式，宽度一般为1.5 mm到2.5 mm,2004年液晶显示模块(LCM)设计培训,4、例图,2004年液晶显示模块(LCM)设计培训,EL背光源的设计EL发光原理：发光材料（硫化锌）的粒子在电极间交流驱动的电场作

13、用下，产生激发式跃迁，当回到基态时发出高频率的冷光。EL是一个平板式的面光源 EL结构：EL为夹层式结构，上下各有一个电极，上电极为透明导电膜（ITO膜），光从此面射出，下电极为背电极，其材料主要为银或碳，发光材料主要是硫化锌（ZnS）当它含有不同的激活剂时，在电场驱动下，可发出不同颜色的光。 EL的亮度随极间的电压、频率的改变而变化，一般情况随电压及频率的增加亮度也相应增加。通常情况背电极上方还会有一层保护层（UV层）。通常称发光层为P层，称介质层为BA层，称背电极为Ag层（C层），在电极处ITO电极为正极（发光面电极），背电极层电极为负极（也称发光电极和非发光面电极）。,2004年液晶显示

14、模块(LCM)设计培训,EL背光的电光性能 a.当电压110V，频率400Hz，光强大于70cd/m2， 功耗最大2mw/cm2，电流最大18mA/cm2 b.工作电压范围：50V 130V 典型范围：270 700Hz c.工作温度：-20 0C +70 0C d.存储温度: -300C +80 0C,2004年液晶显示模块(LCM)设计培训,工程图纸设计 工程图主要要求能反映出产品的外形尺寸、发光尺寸、电极位尺寸、厚度、正反面。还要指出产品的特殊要求。在图上标明尺寸公差。并注明产品发光颜色，驱动条件及使用电压频率，并标明产品型号、版本号、比例，用EL光电性能图文框进行工程图设计，并将以上内

15、容标注清楚。如有特别注明可以在EL图文框内加以注明。,2004年液晶显示模块(LCM)设计培训,例图,2004年液晶显示模块(LCM)设计培训,CCFL背光源的设计 CCFL背光源是依靠冷阴极气体放电，激发荧光粉而发光的光源，将线光源转化成面光源而得到的三基色准确、色温高、高亮度的光源CCFL背光源的光电特性 a.工作电压范围 200V到2000V。 b.工作频率范围 30KHZ到70KHZ。 c.灯管电流4mA到6mA;灯管功耗1W到4.2W;寿命15000小 时左右 d.一般地，CCFL的管电压与长度成正比，一般在250- 300V/100 mm,2004年液晶显示模块(LCM)设计培训,工程图纸设计采用第一视角视图方向，用主视图、侧视图、和仰视图来表达。有效发光区的最小长度和宽度至少比外框视窗长和宽大1 mm-2 mm，有效发光区中心与外框视窗中心重合。引脚用软线连接并采用三芯或四芯扦座引出。有效发光区四周轮廓以虚线画出，尺寸标注以最小值（MIN）标注。注释部分应包括：背光源类型、工作电压、灯管电流及工耗、亮度、颜色的色坐标（或色温）、寿命、及未注公差等要求,