適用於 LCD 顯示器的客製化 FPC：設計指南

從顯示性能的角度來看，標準 LCD 可以完美工作，但仍然難以整合到成品中。

問題往往不是液晶顯示器本身，而是顯示器和客戶主機板之間的連接。

FPC（柔性印刷電路）在顯示器和系統電子裝置之間傳輸電訊號，同時也適合顯示器周圍的機械空間。當標準 FPC 與所需的電纜長度、佈線方向、引腳排列、連接器或安裝空間不符時，可能需要自訂 FPC。

對於工業和 因此，在嵌入式顯示器 應用中，FPC 設計是顯示整合過程的一部分，而不僅僅是添加柔性電纜的問題。

LCD顯示幕中的FPC是什麼？

FPC 是一種柔性印刷電路，用於電氣連接組件，同時允許連接彎曲或遵循受約束的機械路徑。

在 LCD 顯示元件中，FPC 可以將顯示面板連接到客戶的主機板或另一個顯示控制器。

根據顯示架構的不同，FPC 可以承載：

• 力量

• 地面

• 顯示數據

• 控制訊號

• 觸摸訊號

• 背光相關連接

• 其他系統訊號

確切的訊號取決於顯示和介面架構。

例如，使用 MIPI DSI、LVDS、eDP、RGB 或其他介面的LCD 可能需要在其 FPC 上採用不同的電氣配置。因此，連接器、引腳分配、路由和訊號要求需要與接收電子設備相符。

這就是為什麼 FPC 不應被視為可以簡單地變長或變短的通用電纜。

為什麼標準 LCD 需要客製 FPC？

如果一個 標準顯示器 已經可以用了，為什麼要換FPC？

通常是因為 顯示器的規格和客戶的產品規格不完全一樣.

標準 LCD 可能具有圍繞特定特性設計的固定 FPC：

• 連接器

• 引腳分配

• FPC長度

• FPC寬度

• 出口方向

• 安裝結構

• 主機板位置

該配置可能在原始設計中完美運行，但在其他產品中會變得不方便或無法使用。

考慮一個簡單的例子。

LCD 連接器可能位於面板底部，而客戶的主 PCB 由於外殼佈局而位於側面。

顯示器本身是合適的。解析度、亮度、介面、尺寸都可以滿足要求。

但標準 FPC 卻指向了錯誤的方向。

一個 客製化 FPC 可能會改變佈線和連接器位置，以便顯示器適合實際的產品架構。

這是客製化FPC設計出現在客製化顯示項目中的主要原因之一。

LCD FPC 可以客製什麼？

確切的可能性取決於顯示器的構造和製造工藝，但在定制顯示器項目中通常可以考慮幾個 FPC 特性。

軟板長度

長度是最明顯的要求之一。

LCD與客戶主機板之間的距離可能與標準FPC不符。

當電子設備放置得較遠時，可能需要更長的 FPC。

當可用空間有限時，較短或不同佈線的 FPC 可能更可取。

然而，僅僅指定更長的 FPC 並不總是正確的解決方案。

柔性電路越長，就越需要注意佈線、機械支撐、彎曲和訊號完整性，特別是在傳輸高速顯示訊號時。

FPC 形狀和佈線

FPC並不總是需要是直條。

根據機械設計，可能需要特定的形狀或佈線路徑來適應外殼內的組件。

例如，FPC 可能需要：

• 從不同方向退出

• 圍繞顯示器邊緣折疊

• 沿著狹窄的內部路徑走

• 避免機械部件

• 到達遠離顯示器的連接器

與傳統的剛性 PCB 連接相比，FPC 在此變得特別有用。

這種靈活性使得電氣連接能夠遵循產品的機械結構。

但彎曲區域仍需要適當設計。柔性電路不應被視為在組裝過程中可以任意折疊的東西。

引腳排列

引腳分配 描述如何將電訊號分配給連接器的各個引腳。

當 LCD 的標準引腳分配與客戶的電子設備不匹配時，這可能會成為問題。

例如，客戶的系統可能需要以下特定安排：

• 電源和接地線

• 差分顯示對

• 控制訊號

• 背光連接

• 觸摸訊號

客製化 FPC 可以使連接適應所需的電氣架構。

然而，引腳排列的變更不應被視為簡單地重新排列電線。

對於等高速接口 MIPI DSI、LVDS 和 eDP，電氣佈線本身很重要。可能需要考慮差分對、阻抗、接地、佈線幾何形狀和其他訊號完整性考量。

因此，自訂引腳排列可能需要實際的 FPC 設計工作，而不是簡單的連接器變更。

連接器類型和位置

連接器是另一個常見的整合約束。

標準 LCD 可能使用具有特定功能的特定 FPC 連接器：

• 瀝青

• 聯絡人數量

• 接觸方向

• 接觸面

• 連接器位置

客戶的 PCB 可能使用不同的連接器排列。

即使電氣介面在其他方面相容，實體連接器也可能不適合可用空間。

改變連接器位置也很重要。

例如，面朝上的連接器可能在一個外殼中工作，但會幹擾另一個外殼中的機械組件。不同的連接器方向或 FPC 出口方向可以提供更實用的安裝。

有時機械配合先於資料表

顯示整合中的一個常見錯誤是主要透過電氣規格來評估 LCD：

尺寸→解析度→亮度→介面→觸控

然後才考慮顯示器如何實際連接到系統。

在實際產品中，連接可能需要安裝在非常特定的機械外殼內。

顯示器後面的可用空間可能決定：

• FPC長度

• FPC寬度

• 出口位置

• 彎曲方向

• 連接器方向

• 加強筋位置

• 連接器周圍的間隙

這對於工業設備、手持設備、控制面板以及顯示器整合到受限外殼中的其他產品尤其重要。

因此，顯示器可以在技術上 在機械上仍然不相容。 與預期產品相容，但

高速顯示介面的 FPC 設計

並非所有 FPC 訊號都有相同的設計要求。

簡單的低速控制連接與承載高速差分顯示訊號的FPC有很大不同。

接口例如：

• MIPI DSI

• LVDS

• 電子DP

可能需要仔細考慮訊號完整性。

根據介面和系統設計，差分對佈線、阻抗控制、走線幾何形狀、接地、長度匹配和連接器轉換等因素可能變得相關。

這就是為什麼不應僅透過以下方式指定自訂 FPC 的原因之一：

“使其長 100 毫米。”

物理尺寸只是設計的一部分。

FPC 需要在預期的顯示系統中以電氣和實體方式運作。

定制 FPC 並不總是必要的

客製化 FPC 不應自動被視為標準 FPC 的升級。

如果標準 LCD 已經匹配：

• 所需連接器

• 引腳排列

• 電纜長度

• 退出方向

• 機械空間

• 電氣介面

那麼更換FPC可能會增加不必要的開發工作和成本。

在這種情況下，使用標準配置可能是更明智的工程決策。

當標準配置產生真正的整合問題時，客製化 FPC 就會變得有用。

這可能是連接器無法到達主機板、引腳分配與系統不匹配、顯示器後面的間隙不足或外殼無法容納的佈線路徑。

目的不是要讓FPC更加客製化。

目的是使顯示組件適合實際產品。

如何為 LCD 顯示器選擇自訂 FPC

一旦標準 FPC 不再符合產品的機械或電氣要求，下一步就是定義實際需要更改的內容。

一個好的客製化FPC規格應該從 顯示器、主機板、實體安裝關係開始，而不是只從FPC開始。

客製化LCD FPC設計需要哪些資訊？

在設計FPC之前，顯示器製造商通常需要足夠的資訊來了解連接的兩端。

有用的信息包括：

對於一個新的 在客製化顯示項目中，外殼或 PCB 位置的機械圖可能特別有用。

當製造商知道正確設計 FPC 就會容易得多 顯示器的方向以及 FPC 需要結束的位置時，.

常見客製化FPC相容性問題

許多FPC問題是在整合過程中發現的，而不是在首次測試LCD時發現的。

FPC太短

LCD 在工作台上運作，但一旦安裝了顯示器，連接器就無法到達客戶的 PCB。

較長的FPC可能會解決物理問題，但仍需要考慮所需的佈線和彎曲條件。

FPC退出方向錯誤

連接器可以是電相容的，但在物理上被外殼或另一個組件阻擋。

改變出口方向或 FPC 幾何形狀有時可以解決問題，而無需改變 LCD 本身。

引腳排列不匹配

顯示器和控制器可以使用相容的電氣接口，但連接器引腳分配不同。

在連接兩個設備之前需要仔細檢查這一點。

對於高速接口，引腳映射不能獨立於實際訊號路由來考慮。

連接器不合適

間距、引腳數量、觸點方向或連接器高度可能與客戶的 PCB 不符。

機械上看起來相似的連接器不一定在電氣或物理上相容。

彎曲區域太緊

從技術上講，FPC 可以到達連接器，但所需的彎曲太尖銳或太靠近連接器或加強部分。

反覆彎曲也可能產生與一次性組裝彎曲不同的可靠性要求。

因此，允許的彎曲條件需要作為設計的一部分來考慮，而不是留給組裝操作員。

FPC 彎曲半徑和機械可靠性

柔性是FPC的主要優點之一，但柔性並不意味著無限彎曲。

適當的彎曲半徑取決於以下因素：

• FPC結構

• 銅厚

• 層數

• 加強筋設計

• 彎曲是靜態還是動態

• 彎曲循環次數

• 彎頭位置

安裝一次然後保持靜止的顯示器與顯示器或電纜反覆移動的產品有不同的要求。

這種差異對於具有移動機構、可調節顯示器或鉸接組件的工業設備很重要。

對於固定安裝，FPC 可能只需要在組裝過程中倖存下來並在操作過程中保持在其設計的彎曲條件內。

對於重複運動，機械設計要求更高，應進行相應評估。

FPC 與 FFC：它們相同嗎？

FPC 和 FFC 有時在隨意的產品討論中可以互換使用，但它們不是相同的結構。

FFC （彈性扁平電纜） 通常是在絕緣層之間嵌入平行導體的扁平電纜。

FPC （柔性印刷電路） 是一種使用印刷電路結構製造的柔性電路板，允許更複雜的電路幾何形狀和組件或連接器整合。

當連接需要的不僅僅是簡單的直電纜時，這種差異很重要。

例如，FPC 可以為以下方面提供更大的自由度：

• 非直線路由

• 客製化形狀

• 分支或更複雜的電路佈局

• 連接器集成

• 元件安裝

• 受控電氣佈線

當簡單、標準化的扁平連接就足夠時，FFC 仍然是更實用的選擇。

所以問題不應該是：

“FPC比FFC好嗎？”

應該是：

“哪種連接結構最符合產品的機械和電氣要求？”

適用於 MIPI、LVDS 和 eDP 顯示器的客製化 FPC

高速顯示介面值得額外關注，因為 FPC 成為訊號路徑的一部分。

對於 MIPI DSI、LVDS 和 eDP ，FPC 在顯示器和系統電子裝置之間傳輸高速差分訊號。

因此，改變 FPC 幾何形狀會影響電氣行為。

根據設計，工程師可能需要考慮：

• 差分對路由

• 受控阻抗

• 軌跡幾何

• 接地參考

• 配對關係

• 連接器過渡

• 總走線長度

這並不意味著每個自訂 FPC 都需要相同等級的訊號分析。

適當的設計要求取決於介面、資料速率、FPC 建構、系統架構和目標操作條件。

重要的一點很簡單， 高速顯示 FPC 應該被設計為訊號路徑的一部分，而不是被視為柔性佈線的被動部分。

定制 FPC 與標準 FPC

通常可以簡化決策。

當標準FPC已經滿足產品要求時，它是優選的。

當標準配置產生真正的整合約束時，客製化 FPC 就變得有價值。

這種區別很重要，因為定制增加了開發和製造方面的考慮。它應該解決一個特定的問題，而不是僅僅因為定制解決方案聽起來更複雜而被引入。

您應該向顯示器製造商詢問什麼？

如果標準 LCD 幾乎適用，但 FPC 不適合您的產品，請向製造商提供實際的整合要求，而不是僅要求「客製化 FPC」。

例如：

LCD： 10.1 吋 TFT 顯示器
介面： MIPI DSI
主機板： 距離顯示器邊緣 60 毫米
連接器： 客戶 PCB 使用特定的 ZIF 連接器
FPC： 需要側面出口和定義的彎曲區域
機械約束： 顯示器後面的間隙有限
觸控： 還需要整合觸控訊號

這為顯示器製造商提供了更好的基礎來評估現有的 FPC 是否可以修改或是否需要新的 FPC 設計。

對於更複雜的項目，可能還需要相關的機械圖紙、PCB 連接器規格、介面詳細資訊和現有的顯示文件。

什麼時候應該考慮客製化 FPC？

當標準顯示器已經滿足核心要求但連接阻礙了實際整合時，客製化 FPC 最有用。

典型情況包括：

• 主機板沒有放置在標準FPC可以到達的地方。

• 標準FPC退出方向錯誤。

• 連接器與客戶的 PCB 不符。

• 引腳排列需要進行調整。

• 可用的安裝空間太有限。

• FPC 需要特定的形狀或佈線路徑。

• 觸控、顯示器或背光連接需要整合到特定的組件中。

• 高速接口需要不同的路由安排。

在這些情況下，改變FPC有時可以解決整合問題，而無需改變LCD面板本身。

當顯示器尺寸、解析度、亮度或光學特性已經選定並且適合產品時，這尤其有用。

結論

定制 FPC 不僅僅是一條更長的柔性電纜。

在 LCD 顯示器組件中，它可以確定顯示器如何與主機板進行電氣連接以及該連接如何適應最終產品的機械結構。

長度、形狀、連接器、引腳排列、彎曲條件和可用空間都需要協同工作。對於 MIPI DSI、LVDS 和 eDP 等高速接口，FPC 也成為訊號路徑的一部分，並且可能需要額外的電氣設計考慮。

因此，最好的方法是從實際的產品限制開始。

如果標準 FPC 已經滿足機械和電氣要求，則可能沒有理由對其進行客製化。如果沒有，客製化 FPC 設計可以被視為更廣泛的 LCD 或觸控顯示器整合的一部分，而不是被視為單獨的組件。

常見問題解答

LCD的FPC長度可以客製化嗎？

通常，是的。如果最終的機械和電氣設計仍然適合應用，則可以根據顯示器和主機板之間所需的距離調整 FPC 長度。

LCD FPC 可以客製化形狀嗎？

是的，取決於顯示器的結構和製造流程。客製化 FPC 幾何形狀可以幫助連接遵循外殼內的可用佈線路徑。

LCD FPC 的接腳排列可以改變嗎？

它可以針對自訂顯示項目中的不同引腳分配進行設計，但必須檢查完整的電氣介面。高速介面需要特別注意訊號路由和完整性。

客製化 FPC 是否可以與 MIPI DSI 或 LVDS 搭配使用？

可以。然而，MIPI DSI、LVDS 和 eDP 等高速介面的 FPC 設計需要考慮連接的電氣特性，而不僅僅是其物理尺寸。

FPC和FFC有什麼差別？

FPC是一種柔性印刷電路，可更自由地自訂電路幾何形狀和集成，而FFC通常是標準化的扁平柔性電纜。適當的選擇取決於所需的機械和電氣設計。

設計客製化 LCD FPC 需要哪些資訊？

至少應定義顯示器型號、介面、引腳排列、所需的 FPC 尺寸、連接器要求、主機板位置和機械約束。對於複雜的項目，機械圖紙和 PCB 連接器規格可以幫助製造商評估完整的連接。