LS0165I02-QS-V1:1.65英寸IPS TFT液晶显示模块,带电容触摸屏(CTP),360x360分辨率,262K色彩,QSPI接口
产品副标题 / 关键词:
1.65英寸显示屏,方形360x360分辨率,透射式a-Si IPS TFT,QSPI接口,COG+FPC+B/L,262K色彩,ST77916驱动,20针FPC,-20°C~70°C工作温度
1. 执行摘要与产品定位
LS0165I02-QS-V1由立信(万安)智显科技有限公司开发,是一款1.65英寸透射式非晶硅TFT-LCD显示模块,采用IPS(面内切换)技术,具备广视角显示特性。
本产品规格书(版本1.0,模块类型:COG+FPC+B/L)作为权威技术文档,明确了产品的结构组成、精确机械尺寸、绝对最大额定值、详细电气特性、完整的QSPI(四线串行外设接口)引脚定义与时序,以及全面的电光性能参数。该模块提供360(RGB)×360的方形分辨率,支持262K色彩显示,由ST77916控制器驱动,并集成电容触摸屏(CTP)接口。
本文件提供了将产品集成至紧凑型显示应用所需的核心参数。我们明确建议工程师严格遵循本文所述的电气规格、接口时序及机械公差,以确保可靠的运行性能和最佳的显示质量。
2. 产品详细概述与架构
- 核心技术:透射式a-Si TFT-LCD(非晶硅薄膜晶体管液晶显示器)。
- 显示模式:透射式,IPS——提供各方向优异的可视角度。
- 显示特性:最高可显示262千色。
- 模块结构:COG(玻璃覆晶)+ FPC(柔性印制电路板)+ B/L(背光单元)。由TFT-LCD面板、驱动电路及背光单元组成。
- 接口:QSPI(四线串行外设接口)——高速4线串行接口。
- 视角方向:IPS(全视角)——各方向广视角。
- 驱动IC:ST77916。
- 背光:3颗白光LED芯片,并联。
- 触摸屏:集成电容触摸屏(CTP)接口,采用I²C通信。
- 审批状态:仅为已批准的产品规格书(依据签署栏)。
3. 详尽技术规格
3.1 机械与物理规格
| 项目 | 规格 | 单位 |
|---|---|---|
| 模块尺寸(高×宽×厚) | 44.3 × 45.64 × 1.56 | mm |
| 有效区域(高×宽) | 41.9 × 41.9 | mm |
| 点数 / 分辨率 | 360(RGB) × 360 | 像素 |
| 面板尺寸(对角线) | 1.65 | 英寸 |
关键机械设计说明(摘自文档):
- 显示类型:TFT,透射式,IPS。
- 工作温度:-20°C ~ +70°C。
- 存储温度:-30°C ~ +80°C。
- 驱动IC:ST77916。
- 背光:3颗白光LED芯片,并联。
- 一般公差:±0.2 mm。
- 边框开孔设计:建议外壳可视区域每边至少比模块有效区域(VAMds)小0.3mm。
- 泡棉垫圈开孔设计:底盘泡棉垫圈的开孔每边应至少比模块可视区域(VAMds)大0.6mm。
- 触摸屏/导体隔离:触摸屏(TP)边缘不得与任何金属导体接触。
- 玻璃切割至边缘公差:±0.2 mm。
- LCM厚度:1.56±0.2 mm(模块总厚度)。
- FPC+PI补强:总厚度0.30 mm。
3.2 电气与接口规格
3.2.1 绝对最大额定值
| 项目 | 符号 | 最小值 | 最大值 | 单位 | 备注 |
|---|---|---|---|---|---|
| 供电电压 | VCC | -0.3 | 4.6 | V | Note1, Note2 |
| I/O 供电电压 | IOVCC | -0.3 | 4.6 | V | Note1, Note2 |
| 工作温度 | TOPR | -20 | 70 | °C | Note1, Note2 |
| 存储温度 | TSTR | -30 | 70 | °C | Note1, Note2 |
关键提示:存储温度上限为 70°C,低于许多其他模块的 80°C 额定值。该模块不应在 70°C 以上的环境中存储。
注释(解读):
- Note1/Note2:超出上述额定值的应力可能导致永久性损坏;在这些条件下不保证正常功能运行。
3.2.2 电气特性(DC – 推荐工作条件)
| 项目 | 项目 | 符号 | 最小值 | 典型值 | 最大值 | 单位 | 备注 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 供电电压 | 供电电压 | VCC | 2.65 | 2.8 | 3.3 | V | Note1 |
| I/O 供电电压 | I/O 供电电压 | IOVCC | 1.65 | 1.8 | 3.3 | V | Note1 |
| 输入电压(低电平) | 输入电压(低电平) | VIL | 0 | — | 0.3*IOVCC | V | Note1 |
| 输入电压(高电平) | 输入电压(高电平) | VIH | 0.7*VCC | — | IOVCC | V | Note1 |
关键提示:VIH(高电平输入电压)的规定值为 0.7 × VCC,而非 0.7 × IOVCC。这意味着逻辑高电平阈值取决于主供电电压 VCC,其典型值为 2.8V。请确保您主机的 I/O 电压电平满足此要求。
3.2.3 引脚说明(20 引脚 FPC)
| 引脚编号 | 符号 | I/O | 说明 |
|---|---|---|---|
| 1 | CTP_VCC 3.3V | P | CTP 电源 |
| 2 | CTP_RST 3.3V | I | CTP 复位 |
| 3 | CTP_SCL 3.3V | I | CTP IIC 时钟 |
| 4 | CTP_SDA 3.3V | I/O | CTP IIC 数据 |
| 5 | CTP_INT 3.3V | O | CTP 中断 |
| 6 | GND | P | 电源地 |
| 7 | GND | P | 电源地 |
| 8 | TE | O | 撕裂效应信号,用于同步 MCU 与帧存储器写入 |
| 9 | RESET | I | LCD 复位引脚,低电平有效。 |
| 10 | QSPI_IO3 | I/O | QSPI 数据线 3 |
| 11 | QSPI_IO2 | I/O | QSPI 数据线 2 |
| 12 | QSPI_IO1 | I/O | QSPI 数据线 1 |
| 13 | QSPI_IO0 | I/O | QSPI 数据线 0(数据输入/输出) |
| 14 | SCL | I | LCD 串行时钟输入引脚 |
| 15 | CS | I | LCD 片选输入引脚。CS 为“L”时使能。 |
| 16 | VCC | P | 模拟、数字系统及升压电路电源 |
| 17 | GND | P | 电源地 |
| 18 | GND | P | 电源地 |
| 19 | LEDA | P | LED 阳极(背光电源 +) |
| 20 | LEDK | P | LED 阴极(背光电源 -) |
接口概要:
- QSPI 接口:引脚 10–13 构成 Quad SPI(QSPI)总线,这是一种高速 4 位串行接口,数据传输速度可达标准 SPI 的 4 倍。
- CTP 接口:引脚 1–5 专用于电容式触摸面板,采用 I²C 通信(SCL、SDA),并包含复位(RST)和中断(INT)信号。CTP 工作电压为 3.3V。
- TE 引脚(引脚 8):撕裂效应输出信号可用于将 MCU 写入与显示屏内部帧刷新同步,从而避免画面撕裂。
- 背光:采用专用阳极(LEDA)和阴极(LEDK)引脚为 LED 背光供电。
3.2.4 QSPI 接口时序特性
测试条件:VDDI=1.65 至 3.3V,VDD=2.65 至 3.3V,GND=RGND=0V,Ta=25°C。
| 信号 | 符号 | 参数 | 最小值 | 最大值 | 单位 | 说明 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| CSX | T_CSS | 片选建立时间(写) | 15 | — | ns | |
| CSX | T_CSH | 片选保持时间(写) | 15 | — | ns | |
| CSX | T_CSS | 片选建立时间(读) | 60 | — | ns | |
| CSX | T_SCC | 片选保持时间(读) | 65 | — | ns | |
| CSX | T_CHW | 片选“H”脉冲宽度 | 40 | — | ns | |
| SCL | T_SCYCW | 串行时钟周期(写) | 16 | — | ns | 用于写命令及数据 RAM |
| SCL | T_SHW | SCL“H”脉冲宽度(写) | 7 | — | ns | |
| SCL | T_SLW | SCL“L”脉冲宽度(写) | 7 | — | ns | |
| SCL | T_SCYCR | 串行时钟周期(读) | 150 | — | ns | 用于读命令及数据 RAM |
| SCL | T_SHR | SCL“H”脉冲宽度(读) | 60 | — | ns | |
| SCL | T_SLR | SCL“L”脉冲宽度(读) | 60 | — | ns | |
| SDA(DIN) | T_SDS | 数据建立时间 | 7 | — | ns | |
| SDA(DIN) | T_SDH | 数据保持时间 | 7 | — | ns | |
| DOUT | T_ACC | 访问时间 | 10 | 50 | ns | 最大 CL=30pF 时;最小 CL=8pF 时 |
| DOUT | T_OH | 输出禁用时间 | 15 | 50 | ns | 最大 CL=30pF 时;最小 CL=8pF 时 |
关键时序观察:
- 写周期:速度极快,仅需 16ns(时钟频率 62.5 MHz)——数据在 4 条 IO 线上同时写入,有效吞吐量可达 250 MB/s。
- 读周期:速度较慢,为 150ns(时钟频率 6.67 MHz)——明显慢于写入速度,这也是显示控制器的典型特征。
- 注意:输入信号的上升时间和下降时间(Tr、Tf)规定为 15 ns 以内。对于输入信号,逻辑高电平和低电平分别规定为 VDDI 的 30% 和 70%。
3.2.5 背光单元
| 项目 | 规格 | 单位 |
|---|---|---|
| 配置 | 3 颗白光 LED 芯片并联 | — |
| 驱动条件 | IF = 20mA × 3 = 60mA(典型值) | — |
| 正向电压 | VF = 3.0V(典型值) | V |
注意:背光由 3 颗并联白光 LED 芯片组成,每颗驱动电流为 20 mA,总驱动电流为 60 mA,正向电压约为 3.0V。需使用恒流 LED 驱动器。
3.3 光学与电光特性(Ta=25°C)
| 项目 | 项目 | 符号 | 条件 | 最小值 | 典型值 | 最大值 | 单位 | 备注 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 响应时间 | 响应时间 | Tr+Tf | θ=0°, Φ=0°, Ta=25°C | — | 25 | 35 | ms | / |
| 对比度 | 对比度 | CR | θ=0°, Φ=0°, Ta=25°C | 1000 | 1500 | — | — | / |
| 亮度(白色) | 亮度(白色) | LV | θ=0°, Φ=0°, Ta=25°C | 200 | 250 | — | nit | / |
| 亮度均匀性 | 亮度均匀性 | δWHITE | — | 70 | 80 | — | % | / |
| 视角范围 | θ3 | CR>10 | 80 | 85 | — | deg | / | |
| 视角范围 | θ9 | CR>10 | 80 | 85 | — | deg | / | |
| 视角范围 | θ6 | CR>10 | 80 | 85 | — | deg | / | |
| 视角范围 | θ12 | CR>10 | 80 | 85 | — | deg | / | |
| CIE(x,y) 色度 | 白色 | Wx | θ=0°, Φ=0°, Ta=25°C | Typ-0.03 | 0.318 | Typ+0.03 | — | / |
| CIE(x,y) 色度 | 白色 | Wy | θ=0°, Φ=0°, Ta=25°C | Typ-0.03 | — | Typ+0.03 | — | / |
注(摘自文档):
- 响应时间:指液晶在“白”与“黑”状态之间的光学切换时间。上升时间(Tr)为从10%变化到90%;下降时间(Tf)为从90%变化到10%。在25°C条件下,于面板中心点测量。
- 对比度(CR):计算公式为
CR = 全白像素亮度 / 全黑像素亮度。典型值高达1500:1。 - 亮度(LV):在面板中心点测量。典型亮度为250 nit(cd/m²),最低为200 nit。
- 视角:得益于IPS技术,在对比度大于10的条件下测量,各方向(上、下、左、右)视角均对称,典型值为85°。
- 亮度均匀性:通过9点测量。最低均匀性为70%,典型值为80%。
3.4 版本记录
(注:文档的版本记录部分在目录中有列出,但在给定的上下文摘录中未提供具体修订详情。)
4. 应用指南与关键注意事项
预期用途
- 可穿戴设备(智能手表、健身追踪器)
- 紧凑型物联网界面与智能家居控制
- 便携式医疗设备(如脉搏血氧仪、血糖仪)
- 手持仪器与测量设备
- 需要高分辨率方形显示屏的爱好者与创客项目
- 任何需要紧凑、高分辨率、宽视角显示屏的应用
关键设计注意事项
-
存储温度——至关重要:
- 最高存储温度为70°C,并非其他模块常见的80°C。
- 切勿将本模块存放于超过70°C的环境中(例如炎热天气下的汽车内)。
- 工作温度为标准的-20°C至+70°C。
-
VIH电压电平——至关重要:
VIH(输入高电平电压)阈值规定为0.7 × VCC(而非0.7 × IOVCC)。- 当VCC典型值为2.8V时,VIH最小值为1.96V。
- 如果主机MCU的I/O工作电压为1.8V,IOVCC可设置为1.8V,但VIH要求以VCC(2.8V)为基准。这意味着主机输出的高电平电压必须至少达到0.7 × 2.8V = 1.96V,这与1.8V逻辑(其VOH通常大于1.6V,但可能无法保证达到1.96V)兼容。请为主机MCU使用3.3V I/O,或对控制信号进行电平转换。
-
QSPI接口——高速设计:
- QSPI接口使用4条数据线(IO0-IO3)同时传输数据,吞吐量为标准SPI的4倍。
- 写时钟周期最小为16ns(62.5 MHz)。
- PCB布局:4条QSPI数据线(IO0-IO3)和时钟线(SCL)应尽可能短,且长度相等,以减小偏斜。
- 在靠近主机MCU的每条QSPI线上使用串联电阻(10-22Ω),以减少信号反射。
- 使用单独的CS(片选)线进行命令/数据选择。
-
CTP(电容式触摸面板)集成:
- 本模块集成了电容式触摸面板,通过I²C(SCL、SDA)控制,并配有专用的复位(RST)和中断(INT)引脚。
- CTP工作电压为3.3V(CTP_VCC)。
- 主机系统必须实现I²C主机以与触摸控制器通信。
- INT引脚向主机发出触摸事件信号。通常,中断服务程序(ISR)应通过I²C读取触摸数据作为响应。
- 需要在软件中进行触摸校准。
-
TE(撕裂效应)引脚:
- 引脚8(TE)输出显示屏的撕裂效应信号。
- 该信号可用于将MCU帧写入与显示屏内部刷新周期同步,防止屏幕撕裂(同时显示部分旧帧和部分新帧)。
- 如不使用,请将该引脚悬空。
-
电源:
- 为主逻辑、模拟和升压电路提供稳定的VCC(2.65-3.3V,典型2.8V)(连接至引脚16)。
- 为I/O接口(用于QSPI信号)提供稳定的IOVCC(1.65-3.3V,典型1.8V)。
- 为CTP电源提供3.3V(引脚1,CTP_VCC)。
- 背光需要恒流LED驱动器,连接至LEDA(阳极,引脚19)和LEDK(阴极,引脚20),设置为60 mA,电压约3.0V。
-
复位电路:
- RESET引脚(引脚9)为低电平有效。
- 在上电期间,必须将其拉低足够长的时间(通常大于10 µs)以确保正确初始化。
- 建议使用简单的RC电路(10kΩ电阻接VCC,1µF电容接GND)或MCU GPIO。
-
机械集成:
- 模组外形尺寸:44.3mm(水平)× 45.64mm(垂直)× 1.56mm(厚度)。
- 有效显示区域:41.9mm × 41.9mm——完全正方形的显示区域。
- 边框开窗:机壳视窗每边应比有效显示区域(41.9mm)小0.3mm,以遮挡非显示边缘。边框开窗尺寸应为41.3mm × 41.3mm。
- 泡棉垫圈让位:让位区域每边应比可视区域大0.6mm,避免对显示屏表面施加压力。
- 模组采用20引脚FPC,间距0.5mm(依据图纸标注)。请确保正确选型连接器。
背光凸出部分:
- 文件中注明:“背光灯线处高及(出请注意机壳避空)”——背光走线区域存在凸出。机械外壳必须提供避空(挖空/避让)该区域,以防止短路或物理损坏。
温度限制:
- 工作温度:-20°C 至 +70°C。
- 存储温度:-30°C 至 +70°C(请注意最高温度为70°C)。
操作与合规
- 本模组符合ROHS标准。
- 在操作和组装过程中,请遵守标准的ESD防护措施。
- 模组包含易碎玻璃和20引脚FPC——请小心轻放。
- 避免急剧弯折FPC,尤其是在连接器接口附近。
- 模组带有电容触摸面板——请避免刮伤触摸表面。
5. 总结与设计支持
LS0165I02-QS-V1规格书详细描述了一款紧凑型、高性能的1.65英寸方形IPS显示模组,集成电容触摸面板和高速QSPI接口。
核心优势:
-
高分辨率方形显示:360x360分辨率搭配1.65英寸方形格式,非常适合圆形或环形表盘(配合圆形遮罩)或对称UI设计。
-
IPS技术:各方向85度视角确保从任何角度观看都能获得一致的图像质量——这对可穿戴设备至关重要。
-
高速QSPI接口:16ns写入周期配合4位并行数据传输,为流畅动画和快速屏幕刷新提供出色的吞吐量。
-
集成电容触摸面板:模组包含完整的触摸解决方案,支持I²C接口、复位和中断控制,简化系统集成。
-
出色的光学性能:
- 对比度:1500:1(典型值)——深邃的黑色和明亮的白色表现优异。
- 响应时间:25ms(典型值)——适用于大多数GUI应用。
- 亮度:250 nit(典型值)——满足室内使用需求。
-
全面的接口设计:20引脚FPC为显示控制(QSPI)、CTP(I²C + INT + RST)、背光和电源提供独立引脚。
-
TE(撕裂效应)支持:专用TE引脚可实现无撕裂的图形同步。
主要设计重点:
-
最关键的设计任务包括:
- 遵守70°C存储温度限制——请勿在高温环境中存放。
- 确保VIH兼容性——主机MCU使用3.3V I/O,或对控制信号进行电平转换以满足0.7 × VCC阈值。
- 高速QSPI PCB布局——对4条数据线和时钟线进行等长匹配,以确保在62.5 MHz下可靠运行。
- CTP驱动开发——实现与触摸控制器的I²C通信并处理中断。
-
配套要求:
- 提供稳定的VCC(2.8V)和IOVCC(1.8V)电源。
- 提供恒流背光驱动器,设置为3.0V、60 mA。
- 机械集成——遵循边框开窗和泡棉让位指南。
- FPC连接器——使用0.5mm间距、20引脚FPC连接器。
与类似型号对比(LS0165I01-QS-V1):
| 特性 | LS0165I01-QS-V1 | LS0165I02-QS-V1 |
|---|---|---|
| 分辨率 | 360(RGB)×360 | 360(RGB)×360 |
| 显示类型 | 透射式,IPS | 透射式,IPS |
| 色彩 | 262K | 262K |
| 驱动 IC | ST77916 | ST77916 |
| 背光 | 3 颗白光 LED 并联 | 3 颗白光 LED 并联 |
| CTP 接口 | 无(无 CTP 引脚) | 集成(I²C CTP 接口位于引脚 1-5) |
| 背光驱动 | VF=3.0V(TYP); If=20*3mA | VF=3.0V(TYP); If=20*3mA |
| 存储温度 | -30°C~80°C | -30°C~70°C |
| FPC 引脚数 | 20 | 20(含 CTP 分配) |
| LCM 厚度 | 1.60±0.2mm | 1.56±0.2mm |
核心差异:LS0165I02-QS-V1 在相同的基础显示模块上增加了电容式触摸屏接口(I²C),而 LS0165I01-QS-V1 则不具备触摸接口。此外,LS0165I02 的模组厚度略薄(1.56mm vs 1.60mm),最高存储温度也更低(70°C vs 80°C)。
该模组非常适合可穿戴设备、智能家居控制面板以及各类紧凑型 IoT 应用,这些场景需要高分辨率方形显示屏、触摸输入功能以及现代化的高速串行接口。