Индивидуальный TFT ЖК-дисплей: Инженерное руководство для OEM-производителей

Пользовательский TFT ЖК-дисплей должен решать четко определенную задачу интеграции. Он не должен начинаться как неограниченный запрос на создание нового размера панели, разрешения или архитектуры пикселей.

Для многих проектов OEM практичным путем является выбор существующего модуля TFT ЖК-дисплея, чья активная область, разрешение, интерфейс, временные характеристики, оптическое поведение и механический корпус подходят. Затем проект может оценить изменения вокруг этой платформы, включая сенсорный экран, защитное стекло, подсветку, FPC, разъем, плату контроллера, встроенное ПО, структуру соединения и корпус.

Это различие влияет на осуществимость, объем разработки, документацию, оснастку, валидацию и контроль жизненного цикла. Оно также помогает инженерным группам сравнивать предложения, которые могут быть описаны как “пользовательские дисплеи”, но предполагают совершенно разный объем работ.

Что такое пользовательский TFT ЖК-дисплей?

Пользовательский TFT ЖК-дисплей — это существующая платформа дисплея, скоординированная или модифицированная для удовлетворения требований конкретного продукта. Объем может варьироваться от изменения чертежа защитного стекла до полной сборки дисплея, сенсора, платы контроллера, встроенного ПО и механических компонентов.

Уровень проектаТипичный объемОсновные инженерные работы
Стандартный модульСуществующий TFT ЖК-дисплей используется без физических измененийСовместимость с хост-системой, кабель, питание, подсветка, встроенное ПО, сенсор и механическая валидация
Конфигурируемый модульСуществующий ЖК-дисплей комбинируется с доступной конфигурацией сенсора, защитного стекла, кабеля или контроллераВыбор конфигурации, чертежи, драйверы, сборка и тестирование полного образца
Полу-пользовательский дисплейОсновной ЖК-дисплей остается неизменным, а окружающие компоненты адаптируютсяЗащитное стекло, сенсор, подсветка, FPC, разъем, соединение, встроенное ПО, оснастка и механическая координация
Интегрированная дисплейная системаСуществующий ЖК-дисплей поставляется с платой контроллера или вычислительной платой и интеграцией под конкретный продуктВывод изображения, драйвер панели, сенсорный ввод, питание, подсветка, программное обеспечение, кабели и валидация корпуса
Запрос на новую платформу панелиТребуемый размер, активная матрица или разрешение недоступны на существующей платформеОтдельная оценка осуществимости, объема, инвестиций, квалификации, поставок и жизненного цикла

Практический путь кастомизации RJY Display начинается с существующего модуля дисплея. Это не должно интерпретироваться как неограниченная разработка любого произвольного размера TFT ЖК-дисплея, разрешения, активной области или архитектуры панели.

Standard, configured, semi-custom, and integrated TFT LCD display project levels
Уровни проектов: стандартный, конфигурируемый, полу-пользовательский и интегрированный TFT ЖК-дисплей

Когда на самом деле необходима кастомизация?

Кастомизация не всегда лучше стандартного модуля. Если существующий дисплей удовлетворяет обязательным электрическим, оптическим, механическим, сенсорным, экологическим, программным требованиям и требованиям жизненного цикла, его использование без изменений может сократить объем проекта.

Кастомизация становится актуальной, когда задокументированное требование не может быть удовлетворено предпочтительной стандартной конфигурацией.

Наблюдаемая проблемаВозможная реакция проектаНеобходимые доказательства
Дизайн лицевой панели требует другого контура или печатной рамкиПользовательское защитное стекло на основе выбранного ЖК-дисплея и сенсорной структурыЧертеж защитного стекла, материалы, допуски, критерии внешнего вида, область соединения и CAD корпуса
FPC дисплея конфликтует с печатной платой или корпусомОценка альтернативного модуля, адаптера, кабеля или возможного изменения FPCРаспиновка ЖК-дисплея, определение разъема, компоновка печатной платы, требования к сигналам и механический корпус
Готовый дисплей трудночитаем в предполагаемых условиях эксплуатацииПроверка подсветки, стека защитного стекла, обработки поверхности, соединения, пользовательского интерфейса и установкиУсловия окружающего освещения, направление обзора, оптический стек, бюджет энергопотребления и тестирование физического образца
Хост-система не поддерживает интерфейс панелиВыбор другого ЖК-дисплея, доработка хост-системы или оценка активного контроллера или мостаВерсия платы, информация о схеме, поддерживаемые режимы вывода, временные характеристики панели, распиновка и встроенное ПО
Требуемое поведение сенсора не поддерживаетсяПроверка датчика, контроллера, встроенного ПО, защитного стекла, заземления и драйвера хост-системыИнструмент ввода, количество контактов, окружающая среда, данные контроллера, структура защитного стекла и приемочные испытания
Модуль не подходит для сборкиСравнение другой существующей платформы перед началом механической кастомизацииПолный чертеж дисплея, стек допусков, печатная плата, защитное стекло, кабель и CAD корпуса

Требование должно быть классифицировано как обязательное, предпочтительное или обсуждаемое. Это предотвращает превращение косметического предпочтения в работу по оснастке или встроенному ПО, которая не дает полезного преимущества для продукта.

TFT LCD interface, FPC, connector, host board, power, backlight, touch, and firmware coordination
Координация интерфейса TFT ЖК-дисплея, FPC, разъема, материнской платы, питания, подсветки, сенсора и встроенного ПО

Сформируйте базовый набор требований перед выбором дисплея

Полезная экспертиза пользовательского TFT ЖК-дисплея начинается с продукта, а не с общей спецификации экрана.

Область требованийВопросы для решения
ПрименениеЧто делает продукт, кто его использует, и какая информация или элементы управления должны оставаться доступными?
Геометрия дисплеяКакую активную область, область просмотра, контур, ориентацию, толщину и габариты заднего компонента может принять продукт?
Пользовательский интерфейсКакие разрешение, физический размер текста, графическая нагрузка, языки, предупреждения и состояния системы требуются?
Хост-платформаКакой MCU, процессор приложений, вычислительный модуль, контроллерная плата или источник видео будут управлять дисплеем?
Сенсорный вводКакие палец, перчатка, стилус, количество касаний, жесты, влажность и поведение при ложных касаниях должны быть проверены?
Условия просмотраКакие условия окружающего освещения, расстояния просмотра, угла установки, затемнения, отражения и температуры применимы?
Механическая сборкаГде находятся рамка, крышка, опоры, клей, FPC, разъем, печатная плата, крепежные элементы, кабели и источники тепла?
Жизненный циклКакие процессы прототипирования, пилотного выпуска, производства, управления версиями, уведомления об изменениях и замены требуются?

Предоставляйте репрезентативные изображения и чертежи пользовательского интерфейса на ранних этапах. Один только размер по диагонали не определяет физическое изображение, контур модуля, видимое отверстие, пиксельную нагрузку или геометрию сенсорных целей.

Выберите существующую платформу TFT ЖК-дисплея

Базовый модуль определяет, какие последующие изменения реалистичны. Используйте текущий контролируемый технический паспорт и механический чертеж, а не сводку на странице продукта.

Сравнивайте кандидатов, используя:

  • Точную модель, версию, драйвер IC и текущий статус поставок
  • Активную область, область просмотра, контур модуля, толщину и собственную ориентацию
  • Разрешение, формат пикселей, собственную синхронизацию и требования к инициализации
  • Интерфейс, электрические уровни, линии или каналы, распиновку и разъем
  • Электрические требования подсветки, включение, затемнение и тепловое поведение
  • Положение FPC, направление контакта, усилитель, компоненты и безопасную зону изгиба
  • Оптические характеристики и предполагаемые условия просмотра
  • Документированные пределы эксплуатации и хранения для точной конфигурации

Пример встроенной дисплейной системы NXP показывает, что функционирующий тракт ЖК-дисплея требует согласованной собственной синхронизации, полярности сигналов, питания, сброса, управления подсветкой, тактовых частот интерфейса и специфического для панели драйвера.[1] Поэтому соответствующего разрешения или метки интерфейса недостаточно для утверждения базового модуля.

Используйте Руководство по выбору TFT ЖК-модуля для более глубокого обзора кандидатов, затем просмотрите текущий портфель дисплейных модулей для существующих платформ.

Настройте сенсорный экран и защитное стекло совместно

Сенсорный датчик, сенсорный контроллер, покровное стекло, структура склеивания, дисплей, хост-драйвер, заземление и корпус образуют одну систему ввода. Изменение передней линзы может изменить конструкцию сенсора, даже если ЖК-дисплей остается неизменным.

Сенсорная или покровная областьЧто необходимо определить
Технологию сенсорного вводаПроекционно-емкостная, резистивная или другая поддерживаемая конфигурация ввода
Сенсорный контроллерТочный контроллер, прошивка, хост-интерфейс, напряжение, сброс, прерывание, контакты и драйвер
Инструменты вводаГолый палец, указанная перчатка, пассивный стилус, активный стилус или ввод на основе давления
Покровное стеклоКонтур, толщина, отверстие, печатная рамка, материал, детали кромки, требования к поверхности и область нанесения клея
СклеиваниеВоздушный зазор или склеенная структура, клей, выравнивание, внешний вид, допуски и требования к переделке
Поведение программного обеспеченияДиапазон координат, начало координат, масштабирование, поворот, привязка к дисплею, сон, пробуждение и восстановление
Условия эксплуатацииВлага, очистка, металлические конструкции, электрические помехи, работа на краю и критерии ложных касаний

Microchip описывает разработку емкостного сенсорного датчика как комбинированную механическую и электрическую задачу проектирования и специально включает эффекты покровного стекла в процесс проектирования.[2] Это означает, что индивидуальное покровное стекло не должно выпускаться независимо от проверки сенсора и контроллера.

В системах Android конфигурация сенсора также может управлять привязкой к дисплею, калибровкой и отображением координат с учетом ориентации.[3] Проверьте утвержденную прошивку контроллера и хост-программное обеспечение с окончательным поворотом, покровным стеклом, рамкой, заземлением и корпусом.

Для детального выбора сенсора см. TFT LCD module with touch screen guide.

Настройте подсветку исходя из оптических требований и требований к энергопотреблению

Запрос на подсветку должен начинаться с требования к просмотру готового продукта. Максимально доступная яркость не является автоматически правильной целью.

Проверьте:

  • Требуемые условия окружающего освещения и просмотра
  • Стек ЖК-дисплея, поляризатора, сенсора, склеивания, покровного стекла и обработки поверхности
  • Конфигурацию светодиодов и электрические данные подсветки
  • Доступную схему драйвера, ток, сигнал включения и метод затемнения
  • Бюджет мощности и рабочие состояния
  • Локальный нагрев и температуру готового корпуса
  • Поведение при низкоуровневом затемнении и управление приложением
  • Критерии внешнего вида и согласованности для утвержденного образца

Не делайте выводов о читаемости на солнце, пригодности для наружного использования, тепловых характеристиках или сроке службы на основе номинального значения яркости. Эти выводы требуют данных для конкретной конфигурации и проверки готового продукта.

Согласуйте интерфейс, гибкий печатный кабель (FPC), разъем и материнскую плату

Настройка интерфейса — это не просто изменение напечатанного названия рядом с разъемом. ЖК-дисплей и хост должны согласовываться электрически, логически, механически и программно.

Область интеграцииПункты для подтверждения
Интерфейс дисплеяRGB, MIPI DSI, LVDS, eDP, SPI или другой реализованный маршрут и его полная конфигурация
Собственная синхронизацияАктивные размеры, тактовая частота пикселей, синхронизация, гашение, диапазон обновления, формат и полярность
Определение выводов FPCВсе соединения дисплея, управления, питания, заземления, сброса, подсветки и сенсорного ввода
РазъемНомер детали, шаг, сторона контакта, высота, направление вставки, ответная часть и доступ
Механика FPCНаправление выхода, длина, усилитель, зона изгиба, контур компонентов, фиксация и последовательность сборки
Высокоскоростной трактПлата, разъем, FPC, кабель, заземление, обратный путь и анализ целостности сигнала (где применимо)
Программное обеспечениеДрайвер панели, инициализация, регуляторы, GPIO, ориентация, режим сна, пробуждение и восстановление после ошибок

MIPI Alliance определяет MIPI DSI как высокоскоростной последовательный интерфейс между хост-процессором и модулем дисплея.[4] Общая маркировка DSI не гарантирует, что хост и панель имеют требуемые линии, режим работы, синхронизацию, команды, последовательность питания, разъем или программную поддержку.

Индивидуальный FPC может перенаправить совместимые сигналы или улучшить механическую интеграцию. Он не может создать отсутствующий контроллер дисплея, добавить неподдерживаемые линии, исправить несовместимые уровни напряжения или заменить отсутствующую прошивку панели.

TFT LCD interface, FPC, connector, host board, power, backlight, touch, and firmware coordination
Координация интерфейса TFT ЖК-дисплея, FPC, разъема, материнской платы, питания, подсветки, сенсора и встроенного ПО

Используйте Руководство по интерфейсу ЖК-дисплея Для фона меж интерфейсного взаимодействия и Руководство по пользовательскому MIPI TFT ЖК-дисплею Для интеграции, специфичной для DSI.

Определите обязанности контроллерной платы и встроенного программного обеспечения

Контроллер или вычислительная плата должны оцениваться на уровне платы. В техническом описании процессора могут быть перечислены интерфейсы, которые не выведены на готовую PCB или не поддерживаются текущим программным образом.

Запись:

  • Точная модель платы, конфигурация памяти и ревизия аппаратного обеспечения
  • Реализованный вывод дисплея и разъем
  • Поддерживаемая собственная синхронизация и конфигурация панели
  • Цепи питания, сброса, включения и подсветки панели
  • Сенсорный ввод и путь драйвера
  • Версия Android, Linux, RTOS, MCU SDK, ядра, BSP или загрузчика
  • Результаты по драйверу панели и инициализации
  • Исходный код, бинарные файлы, конфигурация, сборка и границы владения
  • Поведение при обновлении, восстановлении, сне, пробуждении и прерывании питания

“Индивидуальная прошивка” не является неограниченным результатом. Допустимый объем определяет плату, ЖК-дисплей, сенсорный контроллер, программную платформу, версию, требуемое поведение, результаты, владение и приемочные испытания.

Для проектов на Android следуйте руководству по согласованию TFT LCD модуля с контрольной платой Android. Текущие пути продуктов на уровне плат доступны в Вычислительные модули.

Согласуйте механическую конструкцию до начала изготовления оснастки

Чертеж ЖК-дисплея, чертеж крышки, сенсорный датчик, FPC, PCB, кабель, опоры, клей, крепеж и CAD корпуса должны рассматриваться как единая цепь допусков.

Механический элементТребование к проверке
Активная область и область просмотраВыравнивание с отверстием рамки, печатью крышки, сенсорной зоной и пользовательским интерфейсом
Габаритный контур модуляСтекло ЖК-дисплея, подсветка, рамка, клей, FPC, усилитель и задние компоненты
Поддержка и фиксацияУтвержденные зоны опор, клея, кронштейнов и крепежа без локальной нагрузки на стекло
Трасса кабеляДостижимость FPC, изгиб, доступ к разъему, фиксация, нагрев, движущиеся части и последовательность сборки
Выравнивание крышки и сенсораОтверстие, печатная граница, клей, базовая структура и накопленные допуски
Доступ для обслуживанияЭксплуатация разъема, осмотр, замена и защита дисплейного узла

Не выпускайте корпус, основываясь только на номинальных размерах дисплея. Используйте контролируемый чертеж и учитывайте максимальные условия материала и допуски сборки, где применимо.

Используйте контролируемый процесс разработки пользовательского дисплея

ЭтапТребуемый результатВопрос для утверждения
Определение требованийОбязательные, предпочтительные и обсуждаемые требования к продуктуОписывает ли спецификация продукт и условия приемки?
Выбор базового модуляКандидатные технические описания, чертежи, анализ совместимости и открытые вопросыЯвляется ли существующая платформа ЖК-дисплея технически подходящей?
Анализ осуществимостиГраницы кастомизации, ответственность, оснастка, программное обеспечение, план тестирования и коммерческие допущенияЯвляется ли каждое запрошенное изменение осуществимым и контролируемым?
Выпуск чертежей и конфигурацииОпределения ЖК-дисплея, сенсора, крышки, FPC, разъема, платы, прошивки и механикиВсе ли стороны проверяют одну и ту же ревизию?
Сборка образцаОтслеживаемые образцы аппаратного и программного обеспечения с зарегистрированными отклонениямиПредставляет ли образец предлагаемую производственную конфигурацию?
Системная валидацияРезультаты испытаний в соответствии с согласованными критериями приемкиРаботает ли готовый продукт в требуемых условиях?
Выпуск в производствоУтвержденная конфигурация, критерии контроля, упаковка, управление ревизиями и закрытие открытых вопросовЯвляется ли выпущенный продукт той же конфигурацией, которая была валидирована?

Не начинайте оснастку только потому, что дисплей может показывать изображение на оценочной плате. Электрическая работа — лишь одна часть утверждения.

Проведите валидацию полного образца пользовательского TFT ЖК-дисплея

Область валидацииМинимальный обзор
Идентификация и документацияМодель ЖК-дисплея, драйвер IC, чертеж, сенсорный контроллер, ревизия платы, прошивка, кабели и отклонения
Отображение изображенияСобственные временные параметры, полноэкранные шаблоны, ориентация, цвета, экраны пользовательского интерфейса, запуск, спящий режим, пробуждение и перезагрузка
Сенсорный вводКоординаты, края, поворот, требуемые средства ввода, покровное стекло, шум, критерии влажности, спящий режим и пробуждение
Оптические характеристикиТребуемый пользовательский интерфейс, окружающее освещение, направления обзора, стеклопакет, отражения, затемнение и внешний вид
Питание и подсветкаЗапуск, нормальная работа, включение, затемнение, выключение, прерывание питания и температура корпуса
Программное обеспечениеЗагрузчик, драйвер панели, BSP или SDK, приложение, обновление, восстановление и состояния ошибок
Механическая сборкаВыравнивание, поддержка, трассировка FPC, доступ к разъему, клей, допуски, фиксация и процедура обслуживания
Условия эксплуатацииОпределяемые приложением температура, очистка, влажность, механические, световые и электрические условия
Управление конфигурациейПолная утвержденная спецификация материалов, чертежи, прошивка, образ программного обеспечения, записи испытаний и нерешенные вопросы

Утверждать полную конфигурацию, а не только модель ЖК-дисплея. Последующее изменение драйвера панели IC, сенсорного контроллера, покровного стекла, FPC, ревизии платы, прошивки, клея, подсветки, кабеля или корпуса может потребовать частичной повторной валидации.

Подготовьте полный запрос котировок (RFQ) на пользовательский TFT ЖК-дисплей

Предоставить:

  • Целевой продукт, пользователи, рабочий процесс и целевые рынки
  • Требуемая активная область, разрешение, ориентация, контур и механический объем
  • Репрезентативные полноразмерные элементы пользовательского интерфейса и графическая нагрузка
  • Точный MCU, процессор, контроллерная плата, вычислительный модуль или источник видео
  • Ревизия платы, реализованный вывод дисплея, разъем и программная платформа
  • Технология сенсора, контроллер, средства ввода, количество контактов и требования к окружающей среде
  • Чертеж покровного стекла, материал, толщина, печать, кромка, отверстие и требования к поверхности
  • Подсветка, затемнение, питание, окружающее освещение и требования к обзору
  • Направление FPC, положение разъема, компоновка печатной платы, кабель и ограничения сборки
  • Прошивка, драйвер, BSP, загрузчик, обновление и объем восстановления
  • CAD корпуса и информация о допусках
  • Требуемые испытания, стандарты, отчеты, декларации и ответственные стороны
  • Прототип, пилотная партия, серийное производство и ожидаемые годовые объемы
  • Ожидания по жизненному циклу, ревизии, уведомлению об изменениях и замене
  • Существующая документация по дисплею при замене другого модуля

Для подготовки, связанной с затратами, см. руководство по ценообразованию на пользовательские TFT ЖК-дисплеи.

Запросите инженерную экспертизу пользовательского TFT ЖК-дисплея

RJY Display может проверить существующую платформу TFT ЖК-дисплея на соответствие вашим требованиям к сенсору, покровному стеклу, подсветке, FPC, интерфейсу, контроллерной плате, прошивке, питанию, оптике и механике.

Просмотреть текущие модули дисплеев, обзор Область индивидуальных решений RJY Display, или Отправьте документы по дисплею, плате, пользовательскому интерфейсу и корпусу для инженерной проверки.

Часто задаваемые вопросы

Что такое пользовательский TFT ЖК-дисплей?

Пользовательский TFT ЖК-дисплей обычно представляет собой существующую платформу дисплея, настроенную или модифицированную для конкретного продукта в таких областях, как сенсор, покровное стекло, подсветка, FPC, интерфейс, контроллерная плата, прошивка, склеивание или механическая структура.

Может ли RJY Display разработать любой новый размер или разрешение ЖК-дисплея?

Нет. Практический путь настройки начинается с существующего модуля дисплея. Запрос на недоступный размер, активную матрицу, разрешение или новую архитектуру панели требует отдельной проверки осуществимости и не должен предполагаться как доступный.

Какие части TFT ЖК-модуля могут быть настроены?

В зависимости от выбранного базового модуля и осуществимости проекта, работа может включать покровное стекло, сенсорный экран, склеивание, подсветку, FPC, разъем, координацию интерфейса, контроллерную плату, прошивку и механическую структуру.

Делает ли изменение FPC любой ЖК-дисплей совместимым с моей платой?

Нет. FPC может маршрутизировать совместимые сигналы и улучшить механическую подгонку, но не может добавить отсутствующий контроллер дисплея, создать неподдерживаемые линии, исправить несовместимое напряжение или временные параметры или заменить отсутствующую прошивку панели.

Что следует тестировать на образце пользовательского дисплея?

Тестировать задокументированные временные параметры и изображение дисплея, поведение сенсора, стеклопакет, оптические характеристики, питание и подсветку, прошивку, запуск и восстановление, нагрузку приложения, механическую сборку, требуемые условия окружающей среды и полную идентификацию конфигурации.

Какая информация необходима для котировки пользовательского TFT ЖК-дисплея?

Предоставить приложение, геометрию дисплея, разрешение, элементы пользовательского интерфейса, хост-плату, интерфейс, требования к сенсору и покровному стеклу, потребности в подсветке и питании, ограничения FPC и разъема, объем прошивки, чертежи корпуса, требования к валидации, объемы и ожидания по жизненному циклу.

Ссылки

  1. NXP Semiconductors, “AN12940: Пример использования системы ЖК-дисплея RT1170 на основе MIPI DSI”.” https://www.nxp.com/docs/en/application-note/AN12940.pdf
  2. Microchip Technology, “AN2934: Проектирование емкостных сенсоров касания”, 24 июля 2020 г. https://www.microchip.com/en-us/application-notes/an2934
  3. Android Open Source Project, “Сенсорные устройства”.” https://source.android.com/docs/core/interaction/input/touch-devices
  4. MIPI Alliance, “MIPI Display Serial Interface (MIPI DSI)”.” https://www.mipi.org/specifications/dsi

Планируете проект с дисплеем?

Укажите размер дисплея, разрешение, интерфейс, яркость, требования к сенсорному экрану, требования к контроллеру и условия эксплуатации.

Запрос на проверку совместимости
Поддержка проекта

Все еще не уверены, какой дисплей подходит для вашего проекта?

Обратитесь к инженерной группе RJY для подбора дисплея, проверки контроллера и обсуждения кастомизации.