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液晶ディスプレイ干渉防護対策
2023/10/05
一、干渉源
液晶ディスプレイモジュールのシステムテスト段階では、干渉耐性テストが重要な項目です。専門の機器によるテストであれ、システムの長時間稼働テストであれ、干渉はシステム全体にとって一般的でありながら厄介な問題です。システムの回路が干渉を受けると、電源線または信号線が特定の周波数や特定の放射値の干渉波を発生させます。この干渉波が液晶ディスプレイモジュールのインターフェース線端に加わると、液晶に不良な表示効果をもたらすことになります。

液晶ディスプレイモジュールはシステム全体において純粋な入力型部品、あるいは受動型部品と言えます。液晶ディスプレイモジュール自体には誤り訂正機能がなく、操作タイミング関係を満たすあらゆる信号を受信できますが、正誤を判断する能力はありません。間違った型番や間違ったデータは、誤った指令や表示パターンを生成し、誤った表示効果を引き起こします。

干渉を除去するための最優先事項は、干渉源と干渉が発生している位置を見つけることです。その後、効果的な方法で干渉を除去、弱化、または遮蔽して対処します。

二、干渉対策

液晶ディスプレイモジュールは、システムの干渉テストや耐久テスト中によく見られる表示問題に対して、いくつかの提案的な解決策を提供しますが、効果的な方法は実際のテストと運用中に試行錯誤と検証が必要です。

1、システム全体が動作校正または干渉テスト中に、液晶ディスプレイモジュールが表示されず、コントラストも反応しない現象は、システムが稼働中に電源線や/RESET信号線に電磁干渉を受け、干渉パルスが生じ、液晶がリセットされるためです。このリセットにより、モジュール内のレジスタが初期化され、表示がオフになります。解決策としては:

   ①電源線に干渉がある場合、液晶ディスプレイモジュールに近い電源線VDD、VSS間に10UFの安定化コンデンサと0.1UFまたは0.01UFのフィルターコンデンサを追加することをお勧めします。
   ②/RESET信号線に干渉がある場合、液晶モジュールに近い/RESET信号線とVSS間に0.1UFまたは0.01UFのフィルターコンデンサを追加することをお勧めします。
   ③上記のコンデンサ値は実際のテスト結果に基づいて選択します。

2、システム全体が稼働中または干渉テスト中に、画面に誤った文字の乱点(データエラー)や画面のシフト、上下反転などの現象が発生することがあります。時には復旧できず、画面をクリアして再度書き込む必要があり、場合によっては再起動してレジスタを初期化する必要があります。

この現象は主に、WR信号、RD信号、E信号、またはCS信号などの制御信号に干渉が加わることで発生します。これらの信号に誤った波形が生じやすく、レジスタパラメータが誤って変更されたり、書き込みユニットにデータが書き込まれたりすることがあります。

システム全体が稼働中には、多くのプログラムが表示領域の一部にのみデータを書き込むため、他のアドレスには書き込み操作が行われず、初期化時にのみ設定されるレジスタの再設定も行われないため、上記の現象が発生します。

干渉信号が空間からMPUと液晶モジュール間の伝送線に加わる場合、以下の対策を推奨します:

   ①磁環または鉛箔、銅箔を使用して伝送線を遮蔽する。
   ②伝送線の走行を変更して干渉環境を避ける。
   ③ƒ伝送線の長さを短縮する;
   ④重要な信号線に、パラレルインターフェースモードではWR/RD信号またはE信号の後にCS、RS信号の順に、シリアルインターフェースモードではSCLKの後にSDA、次にRS/RESETの順に、30-300PFの小容量コンデンサを地面(VSS)に追加する。テストを行い、改善効果を観察する。

もし干渉信号がシステムのマザーボードから来ている場合、液晶モジュールのインターフェース端に信号の歪みが見られることがあります。これはMPUと液晶ディスプレイモジュール間の伝送抵抗が大きく、MPUシステムの駆動力が弱いため、干渉信号が侵入しやすい可能性があります。この場合、以下の対策を検討してください:

   ①伝送線に小電力抵抗を直列に接続し、液晶ディスプレイモジュール端口の入力キャパシタと低調整フィルターサーキットを形成し、干渉の影響を除去する;
   ②システムマザーボードに伝送線ドライバを追加して駆動力を高める;
   ③ƒシュミット回路を使用して信号を整形する。
   ④テスト中に液晶ディスプレイモジュールの干渉耐性を高めます。

3、外部干渉源がなくても表示されない、または表示が乱れる現象

このような状況も干渉に分類されますが、システム内部の干渉に属し、主にソフトウェアの衝突が原因です。最初に考慮すべきは割り込みプログラムです。MPUが液晶ディスプレイモジュール(I/Oアドレス方式)に書き込む過程でシステムが割り込みを生成すると、液晶ディスプレイモジュールの制御信号の状態や書き込むべきデータが変更され、液晶ディスプレイモジュールの設定が誤ってしまい、フリーズしたり、表示内容が誤ってしまうことがあります。改善方法としては、MPUが液晶ドライバサブプログラムを呼び出す際に割り込み応答機能を無効にすることです。

4、システム全体が干渉テストを行っても干渉点が見つからない、または電気回路での予防措置を講じても干渉の影響が防げない場合は、ソフトウェアによる修正案を検討する必要があります。最も簡単な方法は、定期的にレジスタを初期化することです。まず、RESET信号を使用してリセットするのではなく、レジスタに再書き込みを行います。リセット操作は通常の表示にちらつきを引き起こし、表示効果が良くないためです。フリーズして回復できない場合は、RESET信号を使用して強制リセットし、レジスタを初期化します。正常な表示が初期化の影響を受けないように、最短時間で干渉の影響を修復するためには、液晶ディスプレイモジュールの「ステータスワード」を読み取り、初期化の基準とすることを推奨します。モジュールが「表示オフ」状態と判断された場合は、モジュールが干渉を受けて表示が消失していると判断し、初期化関数を呼び出して再起動し、表示をオンにします。初期化後もモジュールが「表示オフ」状態の場合は、RESET信号を使用して強制リセットし、初期化が必要です。判断基準が「表示オン」の状態の場合は、表示SRAMの特定のセルに特別なデータを書き込み、次に順番に読み取り、正しいかどうかを判断します。誤りが発生した場合は、モジュールが干渉を受けていると判断し、初期化関数を呼び出してデータを再度更新します。

5、システム全体の筐体(特にパネル)に静電気干渉テストを行うと、モジュールが表示されない、または表示が乱れる現象が発生します。これは一般的な干渉現象で、干渉パルスが直接液晶ディスプレイモジュールの金属フレームを通じてモジュールの回路に影響を及ぼします。通常、液晶ディスプレイモジュールは金属フレームが静電気の蓄積面となることを望まないため、VSSに接続されますが、このような接続は外部の干渉が金属フレームを通じてVSSラインに直接影響を与えやすくなります。金属フレームの接続方法には以下の3つがあります:

   ①モジュールの金属フレームとシステム全体の金属パネル間に絶縁隔離を使用します。絶縁パッドが厚いほど、静電気の削減が大きくなります;
   ②モジュールの金属フレームを金属外装に接続し、金属外装を大地に接続します。この場合、金属フレームとモジュール内のVSSの接続を切断する必要があるかもしれません;
   ③これら2つの接続方法は、システム全体の筐体構造と接地処理に関連しており、実際のテストを通じて適切な方法を選択する必要があります。

三、干渉対策の例

例1:グラフィックモジュールを使用し、製品の筐体が金属製の場合、8000Vの放電実験を行うと、モジュールの表示が乱れ、リセットしても再初期化しても効果がなく、再起動する必要があります。業界規格では筐体の接地を禁じています。

改善策:アクリル製の筐体を使用し、メインプログラムに定期的なリフレッシュ(初期化)プログラムを追加します。静電気放電テスト時に液晶ディスプレイモジュールがリセットされ、静的な初期化プログラムによって修正され、表示は一瞬点滅するだけで正常に戻り、テストに合格します。

例2:グラフィックモジュールを使用し、製品の筐体に8KVの静電気放電テストを行うと、モジュールが表示されません。

改善策:モジュールの電源端子に330UFのキャパシタとサージアブソーバーP6K1を追加し、ドライバ電源の出力VOUTに330UFのキャパシタを追加します。効果は良好です。‚モジュールの金属フレームと筐体の外殻を絶縁し、2MM以上の間隙を保持します。これで静電気テストに合格しました。ƒしかし、上記の措置では時折表示されない現象が発生しましたので、プログラム上で定期的にモジュールの初期化プログラムを実行し、干渉の影響を回復し、表示の問題を完全に解決しました。

例3:システム全体の電源線に4KV、150HZの正脈動群干渉テストを施すと、液晶ディスプレイモジュールの表示に乱れが生じます。

改善策:液晶ディスプレイモジュールのインターフェース電源線にキャパシタとサージアブソーバーを追加し、冗長な伝送線の長さを短縮した後、テストに合格しました。

例4:スイッチギアでグラフィック液晶モジュールを使用すると、高電圧電磁干渉時にモジュールが表示されません。

改善策:
   ①システムの電源を絶縁電源に交換します;
   ②モジュールの/RESET端子に0.01UFのキャパシタを接続します;
   ③ƒモジュールの金属フレームとVSSのジャンパーポイントを切断します;
   ④モジュールの金属フレームとスイッチギアの間に絶縁パッドを挿入して隔離します。

例5:グラフィックモジュールとシステムマザーボード間の接続線が700MMを超えると、グラフィックデータを繰り返し書き込む際に、グラフィックの右側で最も右の1バイトのグラフィックデータを逐一コピーします。

改善策:モジュールインターフェースの入力信号波形は良好で、/WR=0の幅が2USです。インターフェース信号にキャパシタを並列接続し、プルアップ抵抗を追加しても明らかな改善はありません。線を短縮し、磁珠を直列に接続すると明らかな改善が見られますが、完全ではありません。

WR信号線にシュミットトリガ回路(74HC14)を直列に接続すると完全に改善されました。

WR信号線に680オームの抵抗を直列に接続することでも完全な改善が実現できます。

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