TFT-LCD驱动控制电路解析

EwEExecutionwithoutExcuseTFT－LCD驱动控制电路ResearchInstituteConfidentialExecutionWithoutExcuse目的•了解TFT-LCD驱动电路相关基础知识，增强对液晶显示原理的理解主要内容液晶模组概述输入/输出信号驱动电路系统电源电路灰阶极性反转Vcom调节Gamma调试方法ResearchInstituteConfidentialExecutionWithoutExcuse1.1TFT-LCD模组结构TFT-LCDCellPCBAX-COF&Y-COFModuleProcessbondingPanel/PCBAAssy.BacklightunitModuleProcessAssy.TFT-LCDModuleBezelShieldcover液晶模组概述1ResearchInstituteConfidentialExecutionWithoutExcuse透光(TFTOff)不透光(TFTOn)------VEGlassGlass上偏振片上玻璃基板彩膜液晶TFT下玻璃基板下偏振片透明电极背光源常白模式1.2TFT-LCD显示实现•面板上的象素就像一个“窗户”，可改变施加在象素上的电压大小来控制“窗户”的开关程度，从而实现发光的分级灰阶功能•常白模式：TFTOff：透光TFTOn:不透光通过增加电压使液晶分子排列最大程度地接近垂直于基板，从而实现漏光较小的黑态ResearchInstituteConfidentialExecutionWithoutExcuse1.3面板驱动电路组成LVDS连接器ResearchInstituteConfidentialExecutionWithoutExcuseTMDSTTLTTLA/DboardLVDSTxLVDSTxDVIVGALVDSTMDS:最小化传输差分信号TTL:晶体管-晶体管逻辑电平LVDS:低压差分信号PCBACOFXGA(1024x768)LCDPanelS-IC(COF)GateD-ICLVDSinT/CON图象数据产生信号格式转换变换成面板显示的控制和数据信号图象显示1.4图像数据信号流程ResearchInstituteConfidentialExecutionWithoutExcuse■SourceDriverIC:源极驱动IC(=DataDriverIC=XCOF=ColumnDriverIC)■GateDriverIC:栅极驱动IC(=YDriverIC=YCOF=RowDriverIC)1.5常用名称■SourcePCB:栅极驱动IC(=X-PCB=PCBA=TCONboard)ResearchInstituteConfidentialExecutionWithoutExcuse2输入/输出信号2.1模块输入信号3.3V0V3.3V0VClockData‘0’‘1’TTL（Transistor-to-TransistorLogic）–信号线上3.3V代表数据“1”,0V代表数据“0”–信号的每一位都使用一条单独的数据线进行传输–特点：工作频率低、电磁干扰大，传输距离短低压差分信号（LVDS,LowVoltageDifferentialSignaling）–噪声以共模的方式在一对差分线上耦合出现，并在接收器中相减从而可消除噪声–利用+Pair和-Pair之间的电压差来表示数据，当电压差为正代表“1”，相反就是数据“0”。–特点：高速、低噪声、低功耗和传输距离较长DifferentialSignal=(+Pair)-(-Pair)(1.2V)+-ResearchInstituteConfidentialExecutionWithoutExcuseClockSPD0D1RGBD5D0D1D5D0D1D5RGB三路基色信号的每一位都使用一条单独的数据线进行传输。如6bitTTL，需要3×6＝18根信号线，R信号6根（R0～R5），G信号6根（G0～C5），B信号6根（B0～B5）TTLDataMappingResearchInstituteConfidentialExecutionWithoutExcuseLVDSDataMapping特点：–在一个时钟周期内连续传送7个数据。–如8bit信号仅需要4pairs＝8根信号线，与TTL相比，信号线的引线数变少，TCON的尺寸大小就可以变小。–信号的振幅变小，减少EMI.通道0通道1通道2通通道道331个周期时钟通道前1个周期后1个周期R0R1R2R3R4R5G0R0G1B1B0G5G4G3G2G1B2B3B4B5行同步帧同步使能G0R5B1B0使能帧同步G2R1B2B3R6R7G6G7B6B7R7R6T/7B7ResearchInstituteConfidentialExecutionWithoutExcuse2.1TCON&SourceIC接口信号TTL信号Mini-LVDS信号–和LVDS一样有正、负信号对构成差分对，主要用于TCON和源极驱动器之间的接口。–一对信号线连续传输6或8个数据；一个时钟同时传输左、右两个象素的数据–与TTL信号相比，T/CON的Pin数显然减少T/CON（1280x800）左输出口右输出口mini-LVDSmini-LVDSLVDS1,2,3…639640,641,642..1280RSDS信号(ReducedSwingDifferentialSignal）–与LVDS（低压差分信号）类似，主要用于TCON和源驱动器之间的接口。ResearchInstituteConfidentialExecutionWithoutExcuseClockP/ND0P/ND1P/ND0D1D2D3D4D5D6D7D0D1D0D1D2D3D4D5D6D7D0D1D2P/ND0D1D2D3D4D5D6D7D0D1D3P/ND0D1D2D3D4D5D6D7D0D1D4P/ND0D1D2D3D4D5D6D7D0D1D5P/ND0D1D2D3D4D5D6D7D0D1RGBRGB50nSand3cycleMini-LVDSDataMappingResearchInstituteConfidentialExecutionWithoutExcuseCLKP/NSPD0D1D0D1D2D3D2D3D00P/ND01P/ND4D5D4D5D02P/ND6D7D6D7D03P/ND0D1D0D1D10P/ND6D7D6D7D13P/ND0D1D0D1D20P/ND6D7D6D7D23P/NRGBRSDSDataMappingResearchInstituteConfidentialExecutionWithoutExcuseInterfaceMethodITEMTTLDifferentialI/FMethodCMOSRSDSMini-LVDSPPMLFP-LVDSTransferMethod3.3VDifferential/0.2VDifferential/0.4VDifferential/0.4VI/FSystemMultiDropMultiDropMultiDropPointtoPointUseNotebook,MobileNotebook,Monitor,TVMonitor,TVLargeFullHDTV,High-endMonitorMaximumFrequency~70Mhz~100Mhz~180Mhz~over300MhzResolutionColorDepthLowResolution,~6bitsHighResolution,~8/10bitsHighResolution,~8/10bitsHighResolution,~over10bitsCompanyNationalSemiconductorTexasInstrumentsNECOKITCON输出数据信号比较ResearchInstituteConfidentialExecutionWithoutExcuseT/CON的定义：–T/CON:TimingController的缩写–它将ADboard供给的图像数据信号、控制信号以及时钟信号分别转换成适合于数据和栅极驱动IC的数据信号、控制信号、时钟信号。它的功能是色度控制和时序控制，内含RAM。具有数据反转，像素极性反转功能，并具有自动刷新模式和老化用的图形。3驱动电路系统3.1时序控制器（TCON）TCON输出控制信号：–源驱动器的控制信号•STH:行数据的开始信号•CPH:源驱动器的时钟信号（数据的同步信号）•TPorLoad:数据从源驱动器到显示屏的输出信号•MPOL（POL）:(数据即行反转信号）:为了防止液晶老化，而在液晶上的电压要求极性反转。–栅极驱动器的控制信号•STV(StartVertical):栅的启动信号，也是一帧图像的开始•CPV(ClockPulseVertical):栅的移动信号•OE1(OutputEnable):栅的输出控制信号•OE2(MultiLevelGate):多灰度等级用的信号ResearchInstituteConfidentialExecutionWithoutExcuse3.2栅极驱动器(Gatedriver)接受TCON输出的控制信号，循序地对栅极线输出适当的开电压和关电压，以驱动TFTLCD的栅极线（Gateline）。当移位寄存器为逻辑1时，输出高电位VGH；当移位寄存器为逻辑0时，输出低电位VGLGatesignalTimingSTVCPVOE2Gate1Gate2ResearchInstituteConfidentialExecutionWithoutExcuse•移位寄存器–在每经过一个时钟(CPV)周期，便将其输入级的逻辑状态传送到其输出级•电平转换器–即时将3V/0V的低电压逻辑准位转移到开/关象素TFT所需的VGH或VGL•缓冲放大输出–若以电位转换器的输出直接驱动栅极线，驱动能力可能不够，因此需要加上缓冲放大器256bit移位寄存器电平转换器(256EA)缓冲放大输出(256EA)OUT1OUT2OUT3OUT4OUT5OUT255OUT256CPVSTVOEDVDDGNDVGHVGL栅极驱动器结构（Gatedriver）ResearchInstituteConfidentialExecutionWithoutExcuse3.3源极驱动器(Sourcedriver)接受TCON控制，将高频输入的数字视频信号存储在缓存中，配合栅极扫描信号的开启，将数字视频信号转换成要输出至象素电极的灰度电压，以驱动TFTLCD面板的数据线。源极驱动器由多个数据驱动IC串联而组成，并要求提供给液晶盒的电压值必须在时间平均上接近零,尽量减少直流成分，以防液晶老化变坏。ResearchInstituteConfidentialExecutionWithoutExcuseLVCKP/NTx+-Rx(LVDS)LVR1P/NLVG1P/NLVB1P/NLVR2P/NLVG2P/NLVB2P/NRGBDataTPSCLKTx(Mini_LVDS,RSDS)POLShiftRegistersFirstLineLatchesSecondLineLatches…DACOutputBuffers………GMA1GMA2...GMA14…123464512T-CONSourcedriverIC例：6bits，灰度64源极驱动器结构（Sourcedriver）a)以取样时钟SCLK的上升沿接收TCON输出的一个象素数据（RGBData）到源极驱动器寄存器，b)当一行全部象素数据被读取后，以输出脉冲TP将全部数据同时移到保持存储器，c)移到保持寄存器的数据在DAC处转换为输出至象素电极的灰度电压。ResearchInstituteConfidentialExecutionWithoutExcuseDE(DataEnable)STHTPMPOLActiveAreaHoriz