液晶显示模块（ＣＯＧ）研发探讨

1、    液晶显示模块（）研发探讨    液晶显示模块（）研发探讨    类别：消费电子      文章编号：1006-6268（2008）10-0049-05摘要：从系统研发的角度简要介绍了液晶显示模块的研发流程，并着重阐述了芯片选择、确定真值表及布线的注意事项。关键词：性能；CMoS芯片；倍压；功耗；抗干扰中图分类号：TN141.9文献标识码：AResearchofDesigningLCM(COG)HUChun-h

2、ui1，WUGuo-bin2，ZHANGYue-hua2，WANGJin-hong2，LIUChen-xing2，WENLi-juan2（1.HebeiGem-TechElectronicsCo.,Ltd.Shijiazhuang050091,China;2.ShijiazhuangGuanjingElectronicsCo.,Ltd.Shijiazhuang050000,China）Abstract:ThispaperdescribestheflowofdesigningLCM(COG)baseonsystemsengineering,expatiateshowtoselectIC,expa

3、tiateshowtomaketableandroute.Keywords:performance;CMoSchip;timesboosting;power;anti-jamming引言现代社会是信息的社会，信息涉及到人们生活的各个领域。液晶从被人们发现并应用到显示信息领域以来，其技术水平不断地发展提高，显示能力和效果不断改进，与人们的生活越来越紧密。比如个人笔记本电脑、相机、手机、各种电子仪表（计算器、电子秤、计费器、医疗器械、地铁自动售票机、航空仪表等），都使用到液晶平板显示器件。STN（COG）液晶模块具有性价比高的特点，广泛应用在中低档的电子产品中，占据着很大的市场销售份额。为了能在市

4、场竞争中占据主动地位，获得较大的经济效益，企业产品研发自然应具有开发专用性强、开发周期短、开发成功率要高的特点。依据多年的实际工作情况，特撰写此文与业内同行交流探讨关于研发过程中需要注意的几点问题。液晶显示性能的高低，主要体现在液晶模块的显示效果和电性能稳定性两个方面。为了获得良好的显示效果（高对比度、高响应速度、宽视角等）和较稳定的工作性能，研发工作就显得非常重要。产品研发过程分为三个阶段：是用户需求分析阶段；设计实施阶段；产品验证改进阶段。1第一阶段，用户需求分析阶段针对具体的产品要求，做详细、深入的需求分析，确定该液晶模块的各参数，有针对性地满足用户使用需求。需求分析时，需要明确用户的使

5、用环境、用途等情况，以确定液晶模块的使用温度范围、观看视向、是否需要防紫外、是否需要防闪烁、驱动芯片、占空比、Vop等参数。出外形图（模块的详细尺寸、真值表、各电性能参数）给用户确认，验证需求分析，确保即将进行的设计工作为用户的真实需求。需要特别指出的是，该阶段的工作非常重要，确定的每一参数都直接关系到将来产品的性能，以及指导合理报价。例如：用户如在较寒冷或较湿热的地区使用，设计时就必须采用宽温的液晶材料以保证响应速度，并且在外部电路设计中加入温度补偿电路以改善显示效果；依据用户需要显示的图形和驱动方式，合理地选择模块结构，确定驱动芯片和真值表。下面，分别对选择芯片和确定真值表两方面做一下深入

6、讨论。讨论一：选择芯片，可从驱动能力和抗干扰能力两方面来考虑下面用两组实验加以说明。实验A选择芯片，需要充分考虑显示像素的数目和面积的大小，显示像素面积越大，需要芯片驱动能力越强。芯片的驱动能力包括能够驱动像素的数目和功耗能力，不同芯片的驱动能力不同，相同芯片在不同使用条件下驱动能力也不同。大显示面积的液晶屏使用较弱驱动功耗的芯片时，显示效果暗淡，对比度不好。A-1.试验目的：研究液晶模块显示效果与驱动芯片的倍压选择之间的联系，找出改善液晶模块显示效果的方案。A-2.研究方法：客户端实际使用电压VDD=3.0V，在此电压不变的情况，使用同一液晶屏，调节模块自身使用的倍压参数，观察其显示效果，记

7、录模块的功耗。A-3.研究过程中涉及到的主要对象简介A-3-1.S6B0724Controller/Driver，COG封装电源电压：-VDD=2.43.6V-VCI=2.45.5V-V0=4.515.0V-VOUT=16.0VMax2X/3X/4X/5XonchipDC-DCconverter四倍压时VCI允许范围为2.43.75V，五倍压时VCI允许范围为2.43.0V。A-3-2.液晶屏屏的显示像素数目为128X64DOTS点阵区尺寸：62.2X32.935mm单像素尺寸：0.45X0.49mm像素间隙：0.025X0.025mm驱动条件：1/65DUTY，1/9BIAS，Vop=10V

8、A-4.试验数据（见表1）注：表中给出的倍压VOUT测量值、功耗测量值，为模块显示汉字屏时测量所得。A-5.试验分析和结论根据上面的数据，S6B0724使用四倍压电路情况下，液晶屏在隔行时显示浅，相应在字屏的倍压输出为11.55V、功耗为0.251mA；使用五倍压电路情况下，液晶屏在隔行时显示正常，相应在字屏的倍压输出为13.8V、功耗为0.326mA。所以得出结论，S6B0724五倍压比四倍压输出倍压高、驱动能力强，液晶模块显示效果更好。实验B液晶显示模块的指令/数据传输方式有串口和并口之分。众所周知，模块采用串口方式与采用并口方式相比有很多优点，如：功耗低、抗干扰能力强等。B-1.研究方法

9、：使用同一型号批次的两块液晶屏（引出串/并口所需全部信号端子），同一型号的两块PCB板（可跳点选择串/并口电路），根据串/并口的需要，分别将两块PCB上的不同跳点短接，获得MA串口模块和MB并口模块，在相同测试电压和不同软件驱动下，对比MA和MB两种模块的显示效果及功耗情况。B-2.研究过程中涉及到的主要对象简介B-2-1.NT7538Controller/Driver，COG封装电源电压：-VDD=1.83.6V-V0=4.014.2V-VOUT=14.2VMaxB-2-2.液晶屏屏的显示像素数目为128X64DOTS点阵区尺寸：40.92X24.92mm单像素尺寸：0.28X0.35mm像

10、素间隙：0.04X0.04mm驱动条件：1/65DUTY，1/9BIAS，Vop=9VB-3.试验数据（见表2)抗干扰试验：相同电磁干扰下，MA模块工作正常，MB模块显示乱码。B-4.说明B-4-1.MA串口模块在Vcc=2.54V时，隔行比字屏获得的Vop低，显示效果差。B-4-2.MA串口模块在Vcc=3.0V时，隔行与字屏显示效果均良好，两屏画面的Vop相近，功耗分别是0.53mA、0.17mA，隔行比字屏时的功耗大。newpageB-4-3.MB并口模块在Vcc近似2.5V时，隔行与字屏显示效果均良好，两屏画面的Vop相近，功耗均在2mA多一些，隔行比字屏时的功耗稍大。B-5.分析B-

11、5-1.在相同测试电压下（2.5V左右），并口模块比串口模块功耗大，显示效果不完全一致，串口模块在隔行时显示浅。B-5-2.串口模块在测试电压为3.0V时显示效果良好，最大功耗（隔行）0.53mA比并口模块的较小功耗（字屏）2.15mA还小得多，约为1/4。B-6.结论驱动芯片为NT7538C的同一模块，因采用指令/数据传输方式不同，功耗不同。串口方式比并口方式功耗低得多，约为1/4。串口方式比并口方式抗干扰能力更强。上面的两个实验结果作为经验，可广泛应用到今后的需求分析中，初步预计驱动芯片型号、屏的各参数值，确定相应倍压电路、时序的使用情况，以及具体原材料的使用。根据原材料清单，我们可以给出

12、合理的报价（由于五倍压比四倍压多使用1颗电容，大批量生产必须考虑相应成本），为后期工作铺平道路。讨论二：确定真值表时，务必充分考虑设计的布线合理性布线是液晶模块设计中较为关键的一项，它包括液晶屏内部ITO布线和外部的PCB布线。布线的基本原则是，驱动像素的走线阻抗越小越好，而且不同驱动走线间的阻抗差别越小越好。此原则虽然只有一句话，但是真正能做好这一点，把屏的内部布线与PCB上的布线完美结合好，并不是一件容易的事情，需要丰富的设计经验和较高的绘图技术。尤其在高占空比的产品研发上，屏的布线设计就显得更为重要。因为，屏的导电线路是由ITO形成的，其方块电阻值为10/sq，要比覆铜大得多，并且，布线

13、一般都较为细长。其电阻值计算公式为:电阻值=线长度×方块电阻值/线宽度。例如：屏内一走线长度10mm、宽度100m，它的电阻值=10×10/0.1=1,000，相似的走线长度15mm、宽度80m，它的电阻值=15×10/0.08=1,875，设计控制不好，很容易造成显示不匀。所以，在此阶段我们要做到充分地考虑，尽量合理确定驱动真值表，使驱动布线尽量短，而且有足够的布线空间，给将来的布线设计留有余地。总之，一些产品研发失败的经验告诉我们，需求分析阶段的工作非常重要，该阶段工作不够深入将埋下研发失败的隐患。2第二阶段，设计实施阶段客户确认外形图纸后，根据需求分析阶段的

14、设计思路进行具体的产品设计，在完成结构设计和电路设计之后，依据设计图纸采购各种原材料并制样。该阶段是需求分析阶段的实施阶段，只要认真细心的工作，就可以水到渠成的完成任务。该阶段有三点注意事项：2.1结构设计和电路设计应注意工艺实现的可行性、合理性，尽可能的方便批量生产，设计要具有冗余度。2.2布线时必须注意模块的抗干扰性能设计，布线阻抗要匹配，根据走线传输信号的性质、长短，设计走线的宽度和方向。特别需要指出，抗干扰设计思路，需要将屏与PCB统筹考虑在一起。2.3实际制样生产时，认真记录制样过程，从工艺角度充分验证产品设计。3第三阶段，产品验证改进阶段该阶段流程为：产品调试、设计验证、发客户确认。产品调试，按照设计文件要求的测试条件，对模块进行整体测试，根据显示效果，对设计参数做相应调整。设计验证，验证液晶显示模块的功能是否符合客