LCM基础知识 k线图基础知识

一.LCD模块 概述

早期液晶显示器只生产LCD屏,驱动部分由客户自己设计制作。目前LCD生产厂家把LCD屏连接到COB板(带IC的PCB板)上,就做成了LCD模块,简称LCM(LCD Module)。LCD模块分字符型模块和图像型模块。字符模块有1~4行,划分8~40个字块,分别组成081,161,162…404等字符型模块。每个字块由5x7点阵组成。每个字块单独驱动。图像型模块由多行多列的点阵像素组成,每个像素单独驱动,可显示文本、图像或同时显示文本和图像。图像型模块需要IC来控制,这种控制IC有些也装在LCD模块上。字符型模块可使用TN-LCD或者STN-LCD,但图像型模块都是采用STN-LCD。大多数模块的背光源可用EL或者LED。也有使用CCFL(冷阴极荧光管)的。

IC与LCD的常见连接方式

IC与LCD的常见连接方式

SMT

是英文"Surface mount technology"的缩写即表面安装技术,这是一种较传统的安装方式。其优点是可靠性高,缺点是体积大,成本高,限制LCM的小型化。

COB

是英文"Chip On Board"的缩写,即芯片被邦定(Bonding)在PCB上,这样可大大地减少模块体积,同时在价格方面也可降低成本。由于IC制造商在LCD控制及相关芯片的生产上正在减小QFP(SMT型IC的一种,四边都有脚的那种)封装的产量,因此,在今后的产品中传统的SMT方式将被逐步取代。

TAB

是英文"Tape Automated Bonding"的缩写 即各向异性导电胶(ACF)连接方式将封装形式为TCP(Tape Carrier Package带载封装)的IC用各向异性导电胶分别固定在LCD上。这种安装方式可减小LCM的重量、 体积、安装方便、可靠性较好! 最重要的是可以弯折。

COG

是英文"Chip On Glass"的缩写,即芯片通过ACF(Anisotropic Conductive Film各向异性导电膜)被直接邦定在玻璃上。这种安装方式可大大减小整个LCD模块的体积,又比TAB方式更低成本,且易于大批量生产,适用于消费类电子产品用的LCD,如:手机、PDA、MP3等便携式电子产品。这种安装方式在IC生产商的推动下,是当今IC与LCD的主要连接方式。
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COF

是英文"Chip On Film"的缩写 即芯片被直接安装在柔性PCB上。这种连接方式的集成度较高,外围元件可以与IC一起安装在柔性PCB上,随着COF 薄膜(film)的迅速发展,目前已可以进入大量产阶段。这种连接方式可以方便地使代替TAB,又不用太贵的开模费用。并且可以做一些COG无法做到的小面积应用领域。

二、OG/TAB/COF模块的结构与生产制作方法:

1. COG模块一般由以下几个部分组成:LCD(含偏光片)、IC、ACF、FPC、硅胶、黑纸,以下逐个2介绍各组成部分:

. ●IC:是整个液晶显示器的驱动部分,接收外界提供电源及单片机(CPU/MCU/MPU)所传过来的信号,而产生各种不同驱动波形到segment线和common线,从而产生不同的图案。这在后面的内容会有详细的介绍。

●ACF:各向异性导电膜,主体为粘胶,在常温下上具有轻微粘性,在温度为220℃±10℃时具有很强粘性,使IC与LCD玻璃连接在一起,这种粘胶的里面掺杂有导电金球,这种金球只有4~10μm直径,一旦受到适当压力就会变扁,甚至被压裂。当金球受热时,最外层的塑胶会被熔化掉,IC金引脚(突起)会压在金球上,金球又与LCD玻璃的引脚(ITO线)连在一起,所以电信号可以从IC传往LCD。

ACF一般分为COG用(如AC8501、AC8304),TAB用(AC7106)。

目前只有日立化工及SONY可以生产.

●FPC:软性线路板。柔软,可折叠,可适用于要求轻、折叠、体积小的手机、无绳电话机、便携式机器、家电(如MP3)等上。一般来说,FPC一端镀金,另一端镀金或锡,接触LCD一端一定要镀金,以保持良好接触性能。FPC压至LCD一端也是通过ACF来实现的上下导通的。但可以选用金球比较大的AC7106型来压,因为FPC pitch一般≥0.2mm,而AC7106的导电球大小为10μm。

FPC有多种:

按连接方式可以分为接插型和焊接型:接插型方便客户使用,较少出现焊接型的报废情况,但由于两个原因,导致接插型不被大家认可,一是接插型要配上connector(连接头),价格较贵,二是connector常出现接触不良的问题,甚至出现可靠性问题。逐渐大家改用焊接型的fpc。

焊接型的fpc(镂空板)由于焊接方便、可靠性好(焊接牢固)等原因被较多人使用,但也有其不好的地方,就是pitch要大于等于0.8mm才好焊接,拆卸易断线,有时客户方不够空间。

目前国内做得较好的fpc厂有安捷利、元盛等厂。

●硅胶:起绝缘、保护ITO引线等作用。有白色及黑色两种。无特别要求就用黑色。目前有东芝、道康宁、信越等厂在生产。

●黑纸:起保护IC不让紫外光直射IC的作用。因为IC为半导体其线路部分在紫外光下会紊乱,从而造成不显示或全黑屏问题。目前有3M等厂在生产。

2、COG的制作方法:见COG生产微观图

3、 TAB模块的结构及生产制造方法

TAB模块一般由以下几个部分组成:LCD、IC(TCP封装)、黑纸、TAB胶水。

其中IC为TCP封装,是一种带状的封装,卷成整卷,像电影胶片一样,又称为菲林IC。TAB模块也是与COG一样,通过ACF连接的,通常用的ACF型号有AC7106。

4.COF模块的制作方法:

IC通过ACF压到FPC上,FPC又通过另一种ACF压到LCD玻璃上。

三、COB

1、 按连接方式分:插PIN(装针)型、导电纸型、导电胶条型、导电胶条与导电纸混合型。

装针型 导电纸型 导电胶条型

2、COB各组成部分的说明:

●PCB:Printed Circuit Board的缩写,“印刷电路板”之意,线路通常用铜,板材基层用纤维板或纸板,在板的金手指或焊盘处镀金,使不易氧化及保持接触良好,有单、双、4层板之分,有不同厚度0.4mm、0.6mm、0.8mm、1.0mm、1.2mm、1.6mm等区分。

●IC:通常COB IC被称作裸片IC,即从晶圆切割后未经其他封装的裸IC,通过邦定机用铝线或金线将IC与PCB板连在一起,然后封上黑胶,将IC与PCB板固定在一起。

●其他电子元件:电阻、电容、电极、三极管等通过SMT(表面贴装技术)连接到PCB板上,也可以手焊至PCB板上。

●导电胶条:作用是上下导电,将LCD与PCB连通电路,导电胶条上下导通,左右绝缘。

●PIN:金属做,导电性能佳,与LCD之间是通过碳或银浆接触,并用UV胶加以固定在LCD玻璃上。

●导电纸:又称斑马纸或热压纸,分碳导电纸和银导电纸两种,银导电纸导电性能更佳。

●铁框:一般用铁片做成框架后,喷黑漆在铁框上,也有通过电镀上漆的,除铁外,也有用不锈钢作材料的(例如8001的铁框)。有不同厚度0.2、0.4、0.5、0.6、0.8mm之分

五.如何选用各种连接方式?

连接方式

优 点

缺 点

应 用

PIN(针)

1. 牢固,可先靠性好

2. 易焊接

3. 最小Pitch做到1.27mm,对于像素多的LCD无法应用

4. 价格较贵

汽车音响等需要较高可靠性的产品。

Heat Seal

(导电纸、斑马纸)

1. 薄、软易弯折

2. 相对于装PIN 产品,Pitch可以做到较小,P=0.28

1、 防潮效果不好。

2、 在高温环境下可靠性不好

电话、计算器等室内使用的电器。

要求模块总面积比V.A.区不能大太多的产品

Zebra(导电胶条、斑马条)

1、 易加工、装配

2、 与导电纸比较,在一定高温(70ºC)可以使用

3、 可以应用路数大且面积大的模块,如240*128,320*240点阵的液晶显示模块。

4、 由于一般带有铁框,故对于有背光的产品,总体结构稳定。是带HEAT SEAL产品无发替代的。

1. 防潮效果不好

2. Pitch可以做到最小的为0.4mm

3. 由于压缩时间太久后不易即时恢复弹性,故防振性能不佳。

4. 体积大、重

1. 磁卡电话等对重量、体积要求不高的产品,

2. 振动不大的机器上的仪器仪表

3. 传真机等室内产品

COG

1. 薄、轻、小。

2. 防潮性、防振性好

3. 可宽温使用。

4. 带上FPC后易供使用者焊接或接插。

5. 相对TAB、COB、TAB、COF成本低;

1.因COG 邦定边要留6-8mm,所以LCD面积比视区宽太多,有些对宽度有要求的电器无法用。

1. COG是当今LCM的主流产品。单屏手机几乎用的都是COG,双屏黑白手机的副屏几乎用的都是COG.彩屏手机多用COG。

TAB

1. 薄、轻、小。

2. 防潮性、防振性好

3.可宽温使用

4.易供使用者焊接

5.可折叠,使LCM面积与V.A.区的面积相差最小,这是COG所不能及的。

6. TCP IC一般有标准品,较COF来说免开模费(单指IC)。

7. 较COG、COF更易加工。机器较简单。

1. 较COG成本要高

2. 如果没有合适的TCP IC,开TCP的模具费用较贵

1. 双屏黑白手机的主屏几乎用的都是TAB型

2. 一些小巧的要求视区宽度与总面积接近的消费类电子产品,如MP3、BP机。

COF

1. 与TAB一样具有薄、轻、小、防潮性、防振性好、可折叠等一系列优点。

2. 易开模做各种外型、接口,可将电阻电容等元件集成在FPC上;

3. 较TCP来说开模费已降至较低;

4. 成本较TAB低;

1. 相对COG来说,开模费太贵

2. 成本较COG高。

1. 部分手机

2. 代换一些不再生产的TCP IC

3. 在一些无法焊接TCP IC 又要求总外型小巧的电子产品。

六、笔段型、字符型、图像型的区别:

① 笔段型:以XKS2613为例,其显示内容为“8”字及一些图案,而不是点阵。

② 字符型与图像型的显示内容都是由点阵组成,所不同的是字符型一般显示英文、数字,显示的字体为5X7点阵或5X8点的字,而图像型则可显示相对任意尺寸大小的字或图像,从IC内部构造来说,字符型IC内带字库(英文,数字,日文及常用符号),图像型则不带字库(T6963等控制器也带有字库除外)而是提供动态存储器,提供给用户写图案数据。字段型 字符型 图像型

字符型的字库:

主要由数字、符号、英文字母等256个字符组成。其中1-8是留给使用者自由编写的8个字符空白区。可以编写例似“年”、“月”、“日”、“一”、“二”、“三”等简单的汉字及一些字库里找不到的符号。

选择不同的IC会有不同的字库。即使同一种IC型号其后缀不同也有不同的字库,比如S6A0069x01与S6A0069x02就具有不同的字库。

一般来说字符里的“0~9”、“A~Z”是不变的。只是在“日文”部分有所变化,换成“俄文”、“拉丁文”等等。

在XKM240128B模块里用到控制器IC 为T6963C,它也带有一些字库(共128个)。但它主要功能是用来显示图像,所以归到图像型里去。

台湾矽创(sitronix)有2颗LCD 驱动IC----ST7920和ST7921可以组成128*64Dots或其他点阵的模块,ST7920本身带有中文字库,共存储约八千个汉字。

图像型所显示的汉字是作为图像来显示的,字库存在客户方的存储IC里。

七.模块的接口分类:

因为液晶显示器是被动显示的元器件,模块的首脑部分就是IC,液晶显示模块的接口就是driver IC的接口。

接口就是LCM的驱动IC与使用者CPU之间的连接互相传递信息(数据)的方式。CPU通过接口线路传递数据/指令到LCM,LCM也可以通过接口线路传回给CPU,LCM的IC在接到正确的指令/数据后会作出正确的反应,显示CPU所指定的图像或字符在LCD屏上。

LCM接口可以简单地分为并行(xing)口、串行和I2C总线。并行接口指的是4位或8位数据线同时传输指令、数据的接口方式,一般以8位为主,像现有的COB模块就多为并行接口,字符型的有4位/8位两种并行方式,图像型的则都是8位并行口的。8位数据线名为DB0、DB1、…DB7。

串行口指的是一条数据线传输指令、数据的接口方式,多用在COG/TAB/COF方式的模块上。一条数据线通常名为SDA、或SID。

I2C总线则是一种独特方式的串行口,它是有接口简单,易于进行主/从选择,可以接线最少4根的简单接线、除开2根电源线(一正一负)外,只有2~3根线与CPU连接。

一般TAB产品有并/串选择。

COG 产品可以将PS引出进行并/串选择

并行口: 串行口: I2C总线

各自优缺点:

类型

优点

缺点

并行口

传递数据速度快

接口线多,有些CPU接线不足时无法使用

串行口

接口线少,CPU易连接

速度稍慢。

I2C总线

接口线更少

因是philips的专利,IC一般较贵。

八、常用IC介绍:

IC名

类型

厂家

Segment

Common

IC封装

字库

同类IC

应用

HT1621

笔段型

合泰

32

4

DICE,DIP



1620、1622、1623、1625、1626系列

做笔段型模块居多,可以多颗IC用于同一模块上,以增加驱动笔段总数

S6A0069

字符型

三星

40

16

Dice,



S6A0070(80*16)

与s6a2067和s6a0065合作应用于各种字符型模块上

SED1520

图像型

爱普生

80

16

Dice,



AX6120

用两个IC可以做122x32dots 图像

S6B0108

图像型

三星

64

-

Dice,



两IC一起合作可以做128x64dots及192x64dots等模块

S6B0107

图像型

三星

-

64

Dice,



T6963C

图像型

东芝

QFP



可以与T6A39和T6A40等driver IC 一起可以做240x128dots的模块

SED1335

图像型

爱普生

QFP



COG类IC:

IC名

类型

厂家

Segment

Common

IC封装

字库

同类IC

应用

S6A0032

字符型

80

16

COG

SPLC782A、ST7032、NT7603

应用于字符型模块,最大可以驱动16x2字。

S6B0715

图像型

100

33

COG

NT7501

应用于图像型模块。其中有一路icon线输出

S6B0724

图像型

132

65

COG

应用于图像型模块。其中有一路icon线输出

S6B0741

图像型

128

129

COG

TL0350、ZD128-4G

4灰度级,应用于图像型模块。其中有一路icon线输出

九、LCD专业术语解释

LCD: Liquid Crystal Display 液晶显示

LCM:Liquid Crystal Module 液晶模块

TN :Twisted Nematic 扭曲向列。液晶分子的扭曲取向偏转90°

STN: Super Twisted Nematic 超级扭曲向列。约180~270°扭曲向列

FSTN:Formulated Super Twisted Nematic 格式化超级扭曲向列。一层光程补偿片加于STN ,用于单色显示

TFT:Thin Film Transistor 薄膜晶体管

COB: Chip On Board 通过邦定将IC裸片固定于印刷线路板上

COF:Chip On Film (FPC) 将IC固定于柔性线路板 上

COG :Chip On Glass 将芯片固定于玻璃上

Backlight : 背光

Light Guide:导光板

Lightguide :

LED: Light Emitting Diode 发光二极管

EL: Electro Luminescence 电致发光。EL层由高分子量薄片构成

IC:Integrated Circuit 集成电路

TCP : Tape Carrier Package 带状封装

FPC:Flexiable Printed Circuit柔性线路板

Duty:占空比,高出点亮的阀值电压的部分在一个周期中所占的比率

CCFL(CCFT) : Cold Cathode Fluorescent Light/Tube 冷阴极荧光灯

CRT :Cathode Radial Tube 阴极射线管

PCB :Printed Circuit Board 印刷电路板

CPU: Central Proccessing Unit.中央处理器

MCU:MicroComputer Unit.微型计算机

MPU:Micro processing Unit。微处理器

十、背光与LCD搭配的效果:

见附文件“照片库”

十一、看图纸的方法:

  

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