电路设计介绍

ConfidentialBOEHFTPC开发部2013年11月15日电路设计介绍Confidential-2-I.TFT-LCDPanel的结构II.TFT-LCD的驱动方法和问题点III.TFT-LCDModule的结构IV.TFT-LCD的驱动架构和功能介绍V.电路设计流程介绍内容Confidential-3-I.TFT-LCDPanel的结构II.TFT-LCD的驱动方法和问题点III.TFT-LCDModule的结构IV.TFT-LCD的驱动架构和功能介绍V.电路设计流程介绍Confidential-4-TFT-LCDCell的结构偏光板彩膜黑色矩阵共通电极液晶象素电极扫描线信号线阵列子像素背光源偏光板ＴＦＴ阵列基板彩膜基板Confidential-5-TFT-LCDArray基板的等效电路图显示电极显示电极一个子像素上一条gate线Confidential-6-CFRGB色阻排列方式RGBRGBRGBRGBRGBStripMosaicDeltaArrayDesignC/FFab.DrivingColorMixSimpleSimpleComplexSimpleDifficultDifficultSimpleSimpleComplexGoodBestPoolConfidential-7-以TNLCDMode为例常白模式TNLCD黑白显示的实现:•上下偏光板透过轴相互垂直•液晶初始状态保持90度旋转•在未加电状态时,液晶层可对入射偏光可进行调节,从而实现白态•在加电状态时,液晶层对入射光线偏光无法调节,从而保持黑态•通过所加电压来控制出射光线的亮度。常黑模式下,偏光板透过轴相互平行3液晶显示原理（LCD）FieldONFieldOFFConfidential-8-LCD彩色图像的产生以液晶显示的原理为基础，简单来说，电路部分就要是解决在什么时间、哪个像素上、施加什么样的电压的问题！3液晶显示原理（LCD）Confidential-9-I.TFT-LCDPanel的结构II.TFT-LCD的驱动方法和问题点III.TFT-LCDModule的结构IV.TFT-LCD的驱动架构和功能介绍V.电路设计流程介绍Confidential-10-TFT-LCD交流驱动方式++++++++++++++++++++++++++++++------------------------------(1)FrameInversionFrameNFrameN+1+++++++++++++++---------------+++++++++++++++---------------(2)ColumnInversionFrameNFrameN+1++++++++++++++++++------------++++++++++++------------------(3)Row(=Line)InversionFrameNFrameN+1(4)DotInversionFrameNFrameN+1++++++------++++++------+++---+++---++++++------+++---+++---由于液晶分子有一种特性,就是不能够一直固定在某一个电压不变,不然时间久了,你即使将电压取消掉,液晶分子会因为特性的破坏,而无法再因应电场的变化来转动,会发生残像、劣化等不良现象。所以液晶显示器内的显示电压就分成了两种极性,一个是正极性,而另一个是负极性.当显示电极的电压高于common电极电压时,就称之为正极性.而当显示电极的电压低于common电极的电压时,就称之为负极性.不管是正极性或是负极性,都会有一组相同亮度的灰阶.Confidential-11-COM电极的驱动方式1Common电压固定不动Confidential-12-COM电极的驱动方式2Common电压周期变动Confidential-13-Common电压不同驱动方式对比不同Common电压驱动方式的穿透率当common电极的电压是固定不变的时候,显示电极的最高电压,需要到达common电极电压的两倍以上.而显示电极电压的提供,则是来自于sourcedriver.以图中common电极电压若是固定于5伏特的话,则sourcedriver所能提供的工作电压范围就要到10伏特以上.但是如果common电极的电压是变动的话,假使common电极电压最大为5伏特,则sourcedriver的最大工作电压也只要为5伏特就可以了.就sourcedriver的设计制造来说,需要越高电压的工作范围,制程与电路的复杂度相对会提高,成本也会因此而加高.Confidential-14-TFT-LCD不同驱动方式优缺点驱动方式画面上的极性image显示品质消费电力Vcom的驱动方法Driver驱动电压驱动波形Frame反转×○反转（Vsync周期）4V~5VLine反转（Gate反转）△△反转（Hsync周期）4V~5VLine反（Source反转）○○固定9~15VDot反转◎△固定9~15VConfidential-15-Flicker现象驱动方式Flicker的现象Frameinversion明显Rowinversion不明显Columninversion不明显Dotinversion几乎没有现在的液晶显示器所使用的面板极性变换方式,大部分都是dotinversion.因为dotinversion的显示品质相对于其它的面板极性变换方式,要好很多.闪烁的原因：common电压有小误差Confidential-16-Crosstalk现象HorizontalCrosstalk·CommonVoltagedistortionVerticalCrosstalk·Csdcoupling·TFTleakagecurrent面板极性变换方式Crosstalk的现象Frameinversion垂直与水平方向都易发生Rowinversion水平方向容易发生Columninversion垂直方向容易发生Dotinversion不易发生Confidential-17-HorizontalCrosstalkConfidential-18-VerticalCrosstalkConfidential-19-Feedthrough现象Confidential-20-配线延迟影响如果无配线延迟的话，那么在GateOFF与Drain的数据即使是同时变化（如图A所示），那么也没有任何问题。但实际上存在着配线延迟，如果GateOFF和Drain的数据是同时变化的话，那么下一行水平Line的电压就被写入到画素中（如图B所示）。为了避免误写入，必须设定G-D延迟时间先打开Gate，延迟上面所说的G-D延迟时间后，Drain信号开始输出。图A无GD延迟、无配线延迟的场合Vg(n)：第n行Gate波形。Vg(n-1)：第(n-1)行Gate波形。Vs：Drain波形(+为正极性，-为负极性)Vlc：写入Panel的电压波形图B有配线延迟的场合由于配线延迟，Gate未完全关闭导致下一行的数据写入。对策：设定合适的GD延迟时间Confidential-21-TFTleakagecurrent对于液晶电位的变动，除了刚才所说的FeedThrough外，还存在OFFLeak。这就是写入电位在保持过程中泄漏的现象。由于OFFLeakage现象，写入的电位向COM电位偏移。还有，在背光源亮度高的情况下，TFT的光OFFLeakage会变大。因此，Frame电位会经常发生变动。即使通过调整COM电位来抑制Feedthrough的影响，但还可能出现由于OFFLeakage而产生的闪烁现象。为了抑制光OFFLeakage，通常的方法是缩小TFT的尺寸及对TFT进行遮光。Confidential-22-I.TFT-LCDPanel的结构II.TFT-LCD的驱动方法和问题点III.TFT-LCDModule的结构IV.TFT-LCD的驱动架构和功能介绍V.电路设计流程介绍Confidential-23-TFT-LCDCircuit架构GateDrivingBoardGateDriverTCPSystemControl+SourceDrivingBoardSourceDriverTCPInputSignalConnectorFPCConfidential-24-5电路开发在液晶模块上的业务范围电路开发科的业务范围1.TCON2.DC/DC3.源驱动IC4.栅驱动IC5.Gamma电路6.VCOM电路7.PCB8.Connector9.Cableetc.Confidential-25-I.TFT-LCDPanel的结构II.TFT-LCD的驱动方法和问题点III.TFT-LCDModule的结构IV.TFT-LCD的驱动架构和功能介绍V.电路设计流程介绍Confidential-26-TFT-LCD驱动基本架构DC/DCConverterTimingControllerSourcedriverICGateDriverICInterfaceConnectorData,Clk&ControlLVDS/DPTTL/RSDS/Mini-LVDSVINGammaLCCsVcomData&ClkVcomSTV,CPV,OESTH,DLP,POLVGH,VGLDVDDAVDD,DVDDGammaRefDVDDAVDDConfidential-27-TimingController功能·TransferLVDSsignaltomini-LVDS(orother)format·BuildupcontrolsignalsforsourcedriverandgatedriverToSourceDriverDLP:Linedataloadsignal.POL:Linepolarityinvertingsignal.ToGateDriverSTV:verticalstartpulse.CPV:verticalgateclock.OE:outputenablesignal.Confidential-28-TimingControllerTimingChartParameterSymbolDatastarttoDLPrisingt1HighdurationofDLPt2DatastarttoOErisingt3HighdurationofOEt4DatastarttoCPVfallingt5OErisingtoCPVrisingt6HighdurationofSTVt7HighdurationofPOLt8DatastarttoOE2risingt9HighdurationofOE2t10Confidential-29-GateDriver功能根据StartPulse(STV1或STV2)和输入时钟信号CPV,通过ShiftRegister和LevelShifter依次以1个水平周期输出VGH电压，其他时间则输出VGL电压。STV1,STV2:verticalstartpulseinputandoutput.CPV:verticalgateclock.OE:outputenablesignal.L/R:shiftdirectioncontrolXAO:alloutputsturn-oncontrolConfidential-30-GateDriverTimingChart以256CH输出的GateIC为例:Confidential-31-SourceDriver功能根据StartPulse(STHR或者STHL)和输入时钟信号（CLK）,通过ShiftRegister，将图像信号依次存储到DataRegister中，利用Latch电路在1个水平周期将其Latch，最后通过D/AConverter变换为Analog信号输出。Confidential-32-SourceDriverTimingChart以720CH输出的SourceIC为例:Confidential-33-DC/