液晶显示屏设计

第三部分液晶显示屏设计•产品设计是整个液晶显示器制造过程中的一个核心，产品的品质在设计中就已经决定好了。如果原始设计漏洞百出，工艺性不佳的话，工厂如何能生产出良好的产品呢？因此，设计是一个产品的关键。液晶显示器设计也是如此，不仅要使设计的产品更美观，更实用，还要考虑工艺的可行性。•液晶显示屏的设计内容主要包括：•单体设计：（1）液晶盒的设计—上、下基板，可视区，引脚等（2）显示像素的设计—笔段，点阵，文字，字符等（3）电极走线的设计—逻辑走线表设计，真值表的设计，电极的绘制掩模版设计：（4）掩膜版的设计—集成度的计算、Masku版、Maskd版、APR版、Seal版、Dot版、标记等•出图要求：将（1-3）所有绘制好的图形集中在一起，进行三类尺寸的标注，加上性能要求、逻辑走线表、说明，标题栏等，就构成一幅完整的图形一、液晶盒的设计1、设计样例在理论学习的基础上，利用AutoCAD绘图软件就可以进行液晶显示屏的设计。液晶盒外观图形设计是最基本的一项设计，虽然图形并不复杂，但它却体现着一个工程设计人员的设计理念，美学观念以及工作态度。外观图形设计主要包括上下玻璃基板的设计，可视区的设计，外引线(引脚)的设计，液晶灌注口的设计。•下面是一些常见的设计的液晶盒外观图形，从中可以总结出在设计过程中应该注意的问题•1a大玻璃在下，小玻璃在上，主视图中引脚为实线•1b大玻璃在上，小玻璃在下，引线为虚线•2a单侧台阶•2b双侧台阶•3a引线间距大于引线尺寸•3b引线间距小于或等于引线尺寸•4a直PIN•4b内弯•4c外弯•4d平行PIN•5a液晶灌注口在左侧•5b液晶灌注口在右侧（1）玻璃尺寸上玻璃长（小玻璃长度）20下玻璃长（大玻璃长度）20上玻璃宽度（小玻璃宽度）16下玻璃宽度（大玻璃宽度）20玻璃的厚度1.1台阶宽度4（2）可视区尺寸可视区长度18可视区宽度14可视区距玻璃左边界的距离1可视区距玻璃下边缘的距离12、液晶盒外观图的设计内容(1)（3）引脚尺寸引脚的长度4引脚的宽度1引脚之间的距离2引脚的数目5第一个引脚中心距玻璃左边界的距离6（4）液晶灌注口灌注口长3灌注口高1灌注口方向左侧（5）说明液晶盒大玻璃在下，小玻璃在上一侧台阶单位mm圆角半径1设计主视图和侧视图，并进行尺寸标注3、液晶盒外观图的设计内容(2)（1）玻璃尺寸上玻璃长（小玻璃长度）40下玻璃长（大玻璃长度）40上玻璃宽度（小玻璃宽度）30下玻璃宽度（大玻璃宽度）36玻璃的厚度0.7台阶宽度3（2）可视区尺寸可视区长度36可视区宽度28可视区距玻璃左边界的距离1可视区距玻璃下边缘的距离3（3）引脚尺寸引脚的长度3引脚的宽度1引脚之间的距离2引脚的数目10（两侧各十个）第一个引脚中心距玻璃左边界的距离6（4）液晶灌注口灌注口长3灌注口高1灌注口方向右侧（5）说明液晶盒大玻璃在上，小玻璃在下双侧台阶单位mm圆角半径1设计主视图和侧视图，并进行尺寸标注4、液晶盒外观图形设计步骤（操作演示）•分析数据，进行分类，形成绘图思路，即绘制的先后顺序；•新建AutoCAD文件；•根据数据分类设置图层，对每个图层进行线型，线宽以及颜色设置，另外，在对图层取名称时，按照该图层的意义来取以便于识别；•按顺序绘制各个部分，如：玻璃—台阶引脚—偏振片—可视区—灌注口；主视图—侧视图；•尺寸标注•检查，保存注意事项：尺寸给出时，先进行分类，这样便于对数据进行归纳和整理，而且易查出遗漏数据；设置图层时，名称最好接近该层图形的含义，如绘制玻璃的图层命名为GS，偏振片所在图层名称为PR，可视区为VA，尺寸标注所在图层名称为DM等二、液晶显示屏显示像素的设计1、设计样例显示像素也称显示图案，是液晶显示屏显示各类信息的最基本的单元。显示像素可分为段形（segment)和点矩阵(matrix)两大类。段形显示的像素是指显示像素为一长棒形，或称为笔段形，七段显示是最常见的一种，还有八段、九段、十四段、十六段，六段，一百五十九段等，另外还有文字，符号等。点阵显示分为显示字符和显示图形的点阵，显示字符的点阵每隔一定距离需要断开，而显示图形的点阵则不需要，如下面图所示。•七段8字八段8字米字8•字母符号图形汉字显示字符的点阵显示图形的点阵2、显示像素的设计内容•显示像素分为笔段型和点阵型两大类，对于笔段型像素，以七段8字为例介绍；对于点阵型像素，则以显示图形的点阵介绍设计过程（1）笔段型显示像素的设计内容•七段8字：1、8字的高度（竖直高度）122、8字的宽度(水平宽度和垂直宽度）73、8字倾斜的角度904、8字各笔段的宽度（垂直宽度）15、相邻笔段的间隙宽度（垂直宽度）0.56、8字的g笔段的尖锐程度145701450.4mm7、8字笔段中有圆弧连接的地方的圆弧半径1（2）七段8字的设计步骤（操作演示）•分析数据，明确各尺寸的含义•新建AutoCAD文件；•进行图层设置，对每个图层进行线型，线宽以及颜色设置，另外，在对图层取名称时，按照该图层的意义来取以便于识别；•按顺序绘制图形，如：轮廓—笔段—间隙—g笔段的尖锐程度—圆角半径；•尺寸标注•检查，保存注意事项：一般情况下为了视觉的美观性，8字的高宽比为2：1，倾斜角度为85度，其它的参数也要有相应的设计，实际上，取值既要考虑美学性，还要考虑客户的要求以及生产工艺要求。（4）点矩阵型显示像素的设计内容•点阵在x方向上的尺寸（水平宽度和垂直宽度）0.2•点阵在y方向的尺寸（垂直宽度和倾斜宽度）0.2•点阵在x方向上的间隔（水平和垂直间隔）0.01•点阵在y方向的间隔（垂直和倾斜间隔）0.01•点阵的行数、列数5X7•整个矩阵的填充角度90•90放置倾斜放置点矩阵（5）点矩阵设计过程•点矩阵的设计过程比较简单，设计好一个像素单元后，按照行列距离阵列就可以获得。(6)液晶盒的外观图形3、电极的设计•电极设计是液晶显示屏设计过程中的一个非常重要的环节，电极设计包括逻辑走线表的设计（逻辑真值表的填写）和电极的绘制。1、逻辑走线表的设计以及逻辑真值表的填写•逻辑走线表是指显示像素所对应的上下玻璃基板的电极之间的逻辑连接关系，包括笔段或点阵电极之间的连接以及它们与引线的连接，连接方式一般由驱动电路来决定，或由客户提供。电极连接的规则是当上下任意一组对应电极选通时，只能有一个像素被点亮。这是进行逻辑走线表设计的最基本的原则。下面看几组例子•笔段型静态驱动PINS1S2S3S4S5S6S78COMabcdefgbp•笔段型动态驱动4x2PIN1234COM1adefCOM2bcg•笔段型动态驱动3x3PIN123COM1fabCOM2egcCOM3dPIN12COM1faCOM2gbCOM3ecCOM4d•笔段型动态驱动2x4•4x4点阵的逻辑走线设计PIN12341x1y1x1y2x1y3x1y42x2Y1x2y2x2y3x2y43x3y1x3y2x3y3x3y44x4y1x4y2x4y3x4y42、电极的设计在逻辑走线表的基础上，就可以进行电极图形的设计，所谓电极指的是上、下ITO玻璃基板上的ITO膜图形，因此，ITO膜的功能有两个：一是作为电极，将信号加到液晶分子上，二是通过本身的形状来控制显示图案。比如要在可视区显示一个半径为5mm的圆，如图所示。目标图形显示半径为5的圆上板ITO膜图形（半径为5的圆）下板ITO膜的图形（半径为5的圆）带有引线电极的上板图形带有引线电极的下板图形上下ITO膜重叠后图形为了留有对位余量，将下板图形范围扩大，半径为5.5内层出线使得有多余区域显示在内层出线的地方，将外层图形向内偏移来控制该处的边缘，以保证显示图形不会出现多余区域。最终的上、下玻璃基板上的ITO膜的图形，即电极图形。其中一层称为seg层电极，如绿色的上板电极，另一层称为com层电极，比如红色的下板电极。与逻辑走线表的规定要一致。当给两个引脚加电时，就可显示一个半径为5的圆。•由此可以看出：所有的保留下来的ITO膜统称为电极图形，它包括像素电极部分，引线电极部分和外引线（引脚）部分。另外，电极是通过光刻技术来完成的，而光刻是不能刻单线的，因此电极必须具有一定宽度。该宽度称为线宽。而且电极之间的间隔（称为线间距）也要满足光刻机的要求。最小线宽和最小线间距必须大于光刻机所能识别的最小宽度，否则将会造成短路或断路。•电极设计原理设计原理是在绘制电极过程中始终要遵循的原则，设计原理取决于液晶显示器件的显示原理，当给上下玻璃基板加电时，液晶分子在电场作用下发生转动，从而引起光的通过的变化。那么，显示屏所能显示的所有图形都必须能够通过上下基板的ITO膜加电以实现显示。而上下基板的这些ITO膜的形状就是我们要设计的电极图形。从例子中可以看出，在设计时，要求需要显示的区域对应的上下基板的ITO膜必须保留，而不需要显示的区域（如图案之间的间隔，引线）对应的上下基板的ITO膜不能够保留或不能使其在上下对应部分发生重叠。换句话说，上下电极图形重叠的区域就是能够显示的区域，而不重叠的部分则是不能够显示的区域。这就是设计电极所要遵循的基本的原则。•走线原则（1）同一面上不同的引出端电极的连线不能交叉，如果走线必须相交时，用过渡点跨线；（2）上、下图形走线尽量避免交叉，如果难以避免时，交叉点最好选择在可视区之外；若必须在可视区内交叉，其交叉点的面积要控制在0.1mmx0.1mm范围内；（3)布线的宽度尽量走宽，不宜走又细又长的线；（4）走线要远离切割线，一般控制在距切割线0.5mm以上，因为距切割线太近，在切裂时屏边缘若有崩边的话极易使电线断开，形成废品。（5）对于点阵屏，可视区的空白处用ITO线段填充。•设计实例•电极图形设计过程（步骤）（1）七段8字的电极绘制过程：1、绘制目标图形七段8字，将各笔段分别闭合；2、设计逻辑走线或写出逻辑真值表；（3x3的驱动方式）3、分层布电极：在8字的基础上，利用偏移命令将每一个笔段向外偏移0.1mm，形成内、外两个8字，将其分别放置在不同的图层上（com层和seg层）4、连通：按照逻辑走线，将一个引脚连接的笔段全部连通；两层都这样处理；5、处理笔段连通的地方：在一层上连通时产生的多余区域必须由另外一层来控制，将多余部分切掉。6、处理引线部分：如果是外层引出，可不必考虑，如果是内层引出，则要考虑引线处的的笔段边缘，可由外层电极来控制。总之，在某一层上由于笔段连通或引线使笔段边缘扩大，必须由另一层将多余部分去掉，以使图形不发生变形；7、分层检测，看是否有多余线头。重线或断线。8、检测：设计完成后，必须将两个版重合在一起检查设计质量，要求上下版图重合部分就是外观图中要显示的部分，而非显示的内容上下版不能有重合。除检查重合的质量外，还要检查每个显示单元与外引出线的连线是否正确，即符合真值表的要求。（2）字母或文字的电极走线设计过程1、绘制目标图形：具有宽度的文字或字母2、设计逻辑走线；1X13、分层布电极：将文字本身的边缘作为一层电极，需要连通的地方连通，另一层电极则由一个将文字包括在内部的矩形框构成（seg层和com层）4、处理笔段连通的地方：在一层上连通时产生的多余区域必须由另外一层来控制，将多余部分切掉。最好不要留有悬空实体。5、处理引线部分：内层电极出线时，由外层来控制该处边缘。总之，在某一层上由于笔段连通或引线使笔段边缘扩大，必须由另一层将多余部分去掉，以使图形不发生变形；6、检测（3）点矩阵的电极走线设计过程1、绘制目标图形5x5点矩阵；2、设计逻辑走线；3、分层布线：由于点阵为行列驱动，因此在电极排布上实质是一些行列连通的电极条（seg层和com层），但要保证两层电极条的相交或重叠区域正好是像素的大小。4、为了留有余量，顶端需伸出一点。5、给每个电极条引线；6、检测。电极绘制步骤1、绘制目标图形；2、设计逻辑走线；3、分层布电极：按照逻辑走线，分别连通seg层电极和com层电极，用不同颜色区分；4、分层处理：连通处和引线处5、检查生产加工标记除了按要求设计单元图形外，在生产过程中还需要给出必要的加工标记，如上、下两张版重合时的对位标记、掩模版上