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LCD基础资料

LCM基础知识

版本：

A版

生效日期：

2004.7.12

编制：

叶建人

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（LCDModule）。

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"Surfacemounttechnology"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"ChipOnBoard"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"TapeAutomatedBonding"的缩写即各向异性导电胶（ACF）连接方式将封装形式为TCP（TapeCarrierPackage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"ChipOnGlass"的缩写，即芯片通过ACF（AnisotropicConductiveFilm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。

COF

是英文"ChipOnFilm"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：

●LCD：

参考本厂LCD工程部的相关培训教材.

●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。

如图示，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FPCpitch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：

如下图所示，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：

PrintedCircuitBoard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COBIC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，如图所示，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。

HeatSeal

（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HEATSEAL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．TCPIC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TCPIC，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TCPIC

3．在一些无法焊接TCPIC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