Maßnahmen zur Verbesserung der EMV-Eigenschaften von LCD-Modulen

Die Störanfälligkeit von LCD-Modulen ist regelmäßig ein wichtiger Punkt im Design von Produkten – insbesondere dann, wenn die Anzeigeeinheit sicherheitsrelevante Informationen darstellt. In Branchen wie der Medizintechnik, der industriellen Automatisierung, im Transportwesen oder in sicherheitskritischen Steuerungen ist die zuverlässige Funktion von TFTs, LCDs und Touchpanels unverzichtbar. Bereits geringe elektromagnetische Störungen (EMI) oder elektrostatische Entladungen (ESD) können die Lesbarkeit oder Funktionsfähigkeit der Anzeige beeinträchtigen – mit potenziell gravierenden Folgen für Mensch und Maschine.

Entsprechend wichtig ist die EMV-gerechte Auslegung des Displays im Gesamtsystem. Unsere Erfahrung zeigt: Mit gezielten Maßnahmen auf Hardware- und Softwareebene lassen sich Störungen wirksam unterdrücken und die Systemzuverlässigkeit erhöhen. Im Folgenden stellen wir bewährte Strategien vor, die wir je nach Projekt individuell anpassen und gemeinsam mit unseren Kunden zur Serienreife bringen.

1. COG- oder TCP-Modul mit Anschluss per FPC: Verwendung eines geschirmten FPCs zur Reduktion von leitungsgebundenen und gestrahlten Störungen. Wichtig sind kontinuierliche Masseflächen, EMV-gerechtes Routing, verdrillte Datenleitungen und gegebenenfalls Ferrit-Elemente an Übergängen zur Hauptplatine.
2. Anschluss von TFT-Displays mit hoher Datenrate: Wechsel von TTL RGB auf ein differenzielles Signal wie LVDS, HDMI oder MIPI zur Verbesserung der Störfestigkeit, Reduktion von Emissionen und Erhöhung der Übertragungssicherheit. Diese Interfaces bieten auch bei längeren Kabellängen stabile Datenübertragung und verringern die Abstrahlung elektromagnetischer Wellen.
3. Verwendung einer Ringelektrode (Guard-Ring): Als ESD-Schutzmaßnahme in COG- oder TCP-Displays dient sie der gezielten Ableitung elektrostatischer Entladungen und dem Schutz empfindlicher Strukturen im Displaymodul. Ergänzend können externe TVS-Dioden oder ESD-Schutzbausteine verbaut werden.
4. Displays mit SPI- oder I2C-Schnittstelle: Softwareseitige Anpassungen und Nutzung unserer optimierten Schnittstellenarchitektur ermöglichen eine robustere Kommunikation auch bei elektrischen Störungen. Wichtige Punkte sind dabei Busruhezeiten, Pullups, Entprellung, Taktbegrenzung und die Integration von Schutzbausteinen.
5. Softwareanpassungen in der Initialisierung: Durch optimierte Startsequenzen, EMI-Filterfunktionen im Displaycontroller und angepasste Takt- und Spannungsparameter können EMV-Einflüsse zusätzlich reduziert werden. Auch Watchdog-Routinen und Fehlererkennung tragen zur Stabilität bei.
6. Massereferenzierung und Rahmenerdung: Eine definierte Masseführung zwischen Display und Systemplatine sowie die gezielte Erdung von Displayrahmen oder metallischen Gehäuseteilen helfen, kapazitive Einkopplungen abzuleiten und Störströme zu minimieren.
7. Optisch gebondete Covergläser: Durch Optical Bonding werden Luftspalte zwischen Display und Frontglas eliminiert. Dies reduziert interne Reflexionen und verbessert nicht nur die optische Lesbarkeit, sondern senkt auch die EMV-Empfindlichkeit durch geringere Feldstärken im Interfacebereich.
8. Entkopplungskondensatoren direkt an der Displayversorgung: Die gezielte Entkopplung nahe am Versorgungseingang stabilisiert die Betriebsspannung und vermindert HF-Störungen im Modul. Low-ESR-Kondensatoren mit geeigneter Platzierung wirken hier besonders effektiv.
9. Abschirmgehäuse oder EMV-Folie: Je nach Anwendung kann ein mechanischer Schirm aus leitfähigem Kunststoff, Metallgehäuse oder EMV-Folie sinnvoll sein. Er reduziert Störaussendungen und schützt gleichzeitig das Displaymodul vor äußeren elektromagnetischen Feldern.

Diese Maßnahmen helfen, die Funktionalität und Zuverlässigkeit von TFTs, LCDs und anderen Anzeigeelementen auch in kritischen Anwendungen zu sichern. Besonders bei sicherheitsrelevanten Geräten, wie sie in der Medizintechnik, Automatisierung oder Verkehrstechnik eingesetzt werden, ist die EMV-gerechte Auslegung des Displays ein entscheidender Qualitätsfaktor.