TFT-LCD电路基础技术

TFT-LCD电路基础技术1.基础电路理论

2.基础电路元件

3.TFT-LCD驱动原理

4.Interface及主要元件

5.LCDInternalInterfaceNo.1MembersNo.1Company---------------1---------------4---------------12---------------26---------------4901.1电荷,电流,电位及功率①电荷

:电气回路的的特性,说明回路必须的最基本的单位,电荷由(+)正极的阳电荷和(-)负极的阴电荷构成,单位是

库仑(coulomb)[C].

一个电子的电子量和质量是

e=1.602x10-19[C],m=9.109x10-31[㎏]

②电流

:在单位时间内通过某一个回路断面的电荷量，单位是(ampere)[A]1秒钟通过1[C]的电荷的电流称为1[A],T秒钟内有Q[C]的电荷移动的话，电流I和电荷量Q之间是

I=Q/t[A] or Q=It[C]③电位

:导体里的两点间形成电位差的时候会形成电流，电位是指一个点的电势能.1.基础电路理论1④电压

:指电位差，单位是伏特[V].1[V]是指1[C]电荷在两点间移动时得到或失去的能量是1[J]的两点的电位差

V=W/Q[V]orW=QV[J]⑤功率及电力

:功率(electricpower)是指电能在单位时间内做的功,即单位时间内转换或是传送的能量,

单位是瓦特(watt)[W].1[W]是每秒中转换的电能为1[J]时的功率

功率

P=W/t[W], W=QV,Q=It所以

P=VI1.基础电路理论21.2电路基本原理①欧姆

(Ohm)法则

:导体中流过电流时两端的电压压降在电流较小时正比于电压基表现出线性,这时按照导体的形状和种类比例常数也不一样.比例常数大说明流过一定电流时压降也大.

V=IR(Ohm’slaw)

②焦

(Joule)的定律

:导体中的电流产生的热量正比于I2R,焦热量H[J]是

H=I2Rt[J]③基尔霍夫

(Kirchhoff)第一法则

:导线的每一个结点，流进去的电流和；流出去的电流的代数和为“0”④基尔霍夫

(Kirchhoff)第二法则

:沿着封闭回路的电压压降的代数和为“0”I1I2I3I4I5I61.基础电路理论<图

1.1>基尔霍夫

(Kirchhoff)第一法则

<图

1.2>基尔霍夫

(Kirchhoff)第二法则

V1V2V3V432.1电阻

(Resistance,Resistor)①电阻是?:阻碍电流，即阻碍电荷的移动.②物质的电阻

这里, R:物质的电阻,:电阻常数

l:电线长度,A:电线的横断面积③电阻

–

温度特性

:金属导体随着温度的上升电阻会线性增加,

但是半导体的电阻会急剧下降.

④电阻值

:电阻值的标准是按照JIS※C5001的规定的E标准系列.(代数分解10的结构)

例)E3:用将10三等分

(1,2.2,4.7,10)数值来表示, E6:1,1.5,2.2,3.3,4.7,6.8,10 E12:1,1.2,1.5,1.8,2.2,2.7,3.3,3.9,4.7,5.6,6.8,8.2,10.

E系列

-3,6,12系列以外还有24,48,96,192系列

我们一般见到的电阻是采用E12系列.※JIS(JapaneseIndustrialStandards)2.基本电路元件<图

2.1>电阻率的温度特性温度电阻率4⑤读镀膜电阻值的方法2.基本电路元件色数值乘数精密度

(%)温度系数

10-6/℃黑00-±250褐11±1±100红22±2±50橙33±0.05±15黄44-±25绿55±0.5±20青66±0.25±10紫77±0.1±5灰88-±1白99--金--1±5-银--2±10-无--±20-左例,

(褐=1),(黑=0),(橙=3),(金)

10×103

=10㏀

精密度(金)=

±5%左例,

(黄=4),(紫=7),(黑=0),(红=2)

470×102=47㏀

精密度=±1%※SMDType电阻的话,用三位数表示

例如，如果是472的话

47×102=4.7㏀⑥读贴片电阻值的方法(ChipResistor):很小,薄且轻.

高频特性优秀,用于LCD电路.<그림2.2>镀膜电阻的例

<图

2.3>Chip电阻例

52.基本电路元件2.2电容

(Condenser)①电容是?:2个导体间插入电介质，产生蓄电作用的设备②电容的静电容量

这里,C:电量[F],ε:介电常数[F/m],

l:两极板间距[m],A:极板面积[㎡]③电容的单位

:表示电容的量的单位

:法

(farad:F),一般使用㎌(10-6F)或㎊(10-12F)的单位④LCD主要使用的电容

:主要使用的电容是Ceramic及TantalChip电容.※电容的表示用三位数，前两位是表示量的数字

第三位数表示乘数，单位是㎊

例)103的话

10×103=10,000㎊=10㎋=0.01㎌

224是

22×104=220,000㎊=220㎋=0.22㎌

100pF以下的电容是直接表示.

即,47就是47㎊<图

2.4>chip电容的例

62.基本电路元件2.3电感

(Coil)①电感是?:缠绕成线圈的元件.

表示电感性质的单位

:亨利

(Henry:H)

线圈的圈数越多，电感性质更强亨利的值也更大.

通常回路当中使用的电感有从μH(10-6H)到

H，范围很广

②电感的性质

:-阻碍电流的变化的性质(楞磁法则)

电流变大的时候不让电流通过，电流减小的时候让电流继续通过的性质

-相互传递作用

靠近两个电感的时候，电能能够传递到另一个电感，利用这个性质的是变压器.-共振的性质

电感和电容的组合具有使某一频率的交流电流容易通过或是不易通过的性质.

接收广播信号的Tuner就是利用的这个性质.72.基本电路元件2.4用于LCD电路的元件ARCNFLSPLDCUR<图

2.5>LCD实物

AC82.基本电路元件①Resistor(R):LCD回路当中有降低电压，控制电流的作用.PCB上用R表示.②ArrayResistor(AR):将电阻按

2,4,8个等并列形成回路.LCD回路当中一般用于R,G,BDataLine.PCB上用AR表示.③VariableResistor(VR):可以改变电阻值的电阻，LCD回路当中用于调整Vcom电压时使用.PCB上用VR表示.④Capacitor(C):LCD回路当中用作输入电源及各种元件的旁路元件（Bypass）,也用于减少EMI.

现在使用的大部分是Chip形态的CeramicCapacitor,PCB上用C表示.⑤ArrayCapacitor(AC):将Capacitor按2,4,8个等并列的形态,LCD回路当中用于大部分Controller输出DataLine的

EMI对策.PCB上用AC表示.⑥TantalCapacitor(TC):电源Bypass用矫正回路,用作AC的元件.PCB上用TC表示.⑦Inductor(L):将3.3V直流电源做成需要的DC电压的时候在DC/DC回路中产生Energy的元件.PCB上用L表示.92.基本电路元件⑧PowerFilter(EMIFilter)(FL):在3.3[V]电源输入端用于防EMI的Filter，消除电源Noise.PCB上用FL表示.⑨Ferrite-Chipbead(filter)(FB):ControllerOutput的DataLine及Clock等的防EMI对策用的元件，是Chip形态的而且和电容同样的形状，但是颜色不一样，一般并列使用,一般用于防EMI.PCB上用FB表示.⑩Diode(D):将P型半导体和N型半导体完全接触，使电子自由通过两个半导体称为PN结合二极管.LCD回路当中主要使用金属和P型半导体或是N型半导体结合的SchottkyBarrierDiode，用于DC/DC回路.

一般Diode用于VoltageDoubler端.PCB上用D表示.⑪Zenordiode(ZD):在反方向具有稳定电压的(Zenor电压)二极管，当二极管有反方向电压的时候二极管两端的电压不随电流变化.LCD回路上用于VGL,VGH端.PCB上用ZD表示.⑫Fuse(F):有异常电压或电流产生的时候防止元件损伤的元件.PCB上用F表示.102.基本电路元件⑬Transistor(Q):按结合形态分为NPN型和PNP型，一般用于电流和电压的放大

LCD回路中一般用于Switch,PCB上用Q表示.

⑭PolySwitch(PS):防止异常输入电压损坏回路元件而使用的元件.Fuse是损坏后不能复原，PolySwitch是消除异常信号,异常电压小时候可以复原并保护回路.现在使用频率越来越高.PCB上用PS表示.⑮SwitchingRegulator(US):LCD回路中用于DC/DC端的Switching.PCB上用US表示.11LCDModule分解图LCDModuleBlock实现DISPLAY的基本元件.;TFTAss’y,ColorFilter,液晶,偏光板等构成.CELL的

DISPLAY部(TFT及对应电极)控制部分.;R,L,C等Passive元件和

Tr.,Diode,Op-Amp,driveIC

等Active元件,由PCB,FPC等元件组成.

从LCM驱动System中接收要Display的Data和其他控制信号来驱动Cell部.结合CELL部,电路部及光学部的支架光源.;由CCFL,各种

PrismSheet,支持Mold等构成.CELL部电路部机构部光学部<图

3.1>LCDModule3.TFT-LCD驱动原理3.1TFT-LCDBlockDiagram12RowlineColumnLineVcomCLCCSTCELL部RowDriveIC’sColumnDriveIC’s电路部TimingControllerPowerBlockVCOMGammaReferenceReferenceVoltageData(R,G,B)&ControlsignalControlsignalData(R,G,B)&ControlsignalSystemInterface<图

3.2>电路部

BlockDiagram3.TFT-LCD驱动原理13Block功能reamrkInterface将从驱动System输入的DisplayData及相关信号传达到TimingController.利用

LVDS,TMDS等信号的时候，Receiver就相当于Interface,TTL/CMOSI/F的时候只由EMIFilter构成.TimingController将从SystemI/F部输入的DisplayData及相关信号变换成适合ColumnD-IC及RowD-IC的信号输出.ColumnD-IC根据从TimingController输入的控制信号,将Displaydata转换成Analog电压供应给

CellAss’y.RowD-IC根据PowerBlock输出的各种电压和TimingController输出的控制信号,将Analog脉冲电压供给给CellAss’y.VCOMCircuit利用PowerBlock生成的VDD电压,给

CellAss’y的共同电极提供必要的电压.GammaReference生成并输出ColumnD-IC的

DAC必须的Reference电压.PowerBlock(DC/DC)利用从驱动System输入的电压,生成LCM必须的各种电源.(VCC,VDD,VGH,VGL等)3.TFT-LCD驱动原理14清晰度Pixel排列画面比画面大小(常用产品)640×480800×600VGASVGAXGASXGAUXGA1024×7681280×10241600×12004:34:34:35:44:39.5”,10.4”10.4”,11.3”,12.1”12.1”,13.3”,14.1”,15.1”15.7”,18.1”15.0”,20.1”1Hsync(@60Hz)31.7㎲26.4㎲20.7㎲15.6㎲13.3㎲Remark

<图

3.3>VerticalStripe排列<表

3.1>清晰度PixelRGBRGBRRGBRGBRRGBRGBR<그림1.3.1>结构图Sub-pixel(Dot)ColumndriveRowdriveG1G2D1D2TFT-LCDPanelGNSubPixeloooooooooooooooooooooooooSXGA+1400×10504:314.1”,15.0”15.6㎲1152×768,1280×768,1280×960,1280×1024,1440×900,1600×1024,1920×1200,2048×1536,…3.2ColorTFTLCDPanel构成3.TFT-LCD驱动原理15<图

3.4>Sub-Pixel等价电流(※StorageonGate方式)

1)TFT:一般每个像素(指Sub-Pixel,以下同样)都有一个,将通过DataLine供给的电压提供给像素电极的VDATASwitch元件，给Gate端提供比VTH高的电压的时候SwitchON.2)DataLine:垂直于Panel,将ColumnDriveIC的输出VDATA传到各个像素的Line.一般Line数量是Horizontal清晰度×3(R,G,B).3)GateLine:水平于Panel,将RowDriveIC中按顺序输出的VGATE电压提供给TFT的Gate端控制TFT的ON-OFF,Line数量与Vertical

清晰度一样.4)像素(Sub-Pixel)电极

:表示图像的领域,利用和上板Glass的共同电极的电位差形成的液晶的Twist程度的透光率的不同来调节光量

,为了加强到下一个RefreshTime的液晶电压维持能力(HoldingRatio)需要不住用量(StorageCapacitance,CST).Vg(N-1)CSTCLCCgsCgdVg(N)Vd(M)VcomVd(M+1)CgdCdp(M)Cdp(M+1)<图

3.5>TFT结构GateInsulator像素电极

(ITO)GateDrainSourceData배선WLOverlapGateLineDataLinea-SiGlass3.3SubPixel等价电路及信号3.TFT-LCD驱动原理16

5)VCOM(共同电极)电压

:一般存在于Panel上板全体的电极电压,对于像素电极电压的对抗电极电压

※Panel结构不一样，共同电极的位置也会不一样.6)CST(StorageCapacitance):补助

Capacitance，并列连接到CLC(液晶容量),维持

VST

电压使TFTOFFTime期间的VLC

电压的变动减少.将Cst连到GateLine形成的是StorageonGate方式图

3.4>,利用另外的共同电极形成Cst的是

StorageonCommon方式.7)CLC(液晶容量):LiquidCrystalCapacitance.定义

:a)光学特性的表现方法,以FullWhite(Gray63@6bit或是Gray255@8bit)的亮度(cd/m2)为基准，把到Black的个个Gray的亮度换算为百分比

b)GrayLevel数

:根据光三元色的原理，从White到Black的R,G,B的亮度相同的,即R,G,B的DigitalData为相互同样的数量,一般定义为L63,L62,…,L0(L255,L254,…,L0)或是V63,V62,…,V0(V255,V254,…,V0)GrayLevel数

=2n(R)=2n(G)=2n(B)(n:bit数)<表

3.2>Color&Gray体现<图

3.7>GrayScale(例)(%)<图

3.6>T-V特性

Curve(例)Voltage(V)Transmittance(%)3.4GrayScale体现3.TFT-LCD驱动原理RGB各

Bit数Gray数Color数2Bit4643Bit85126Bit64262,1448Bit25616,7MAnalog连续Full17

实现

Color数

:ColorTFTLCD利用R,G,B光三元色的组合来显示Color,Color实现能力依靠各R,G,B的Gray实现能力,各Gray实现能力决定于DigitalBit数量.Color

=2n(R)×2n(G)×2n(B)(n:bit수)※Analog驱动可以表示连续的Data，可以实现FullColor.

1)定义

:将输入的DigitalData，根据GammaReferenceVoltage和ColumndriveIC内部的R-String生成的各个Analog电压DAC的输出.2)DigitalData와GrayLevel<表

3.3>DigitalData和GrayLevelNo.RGB10000002000001::6311111064111111000000000001:111110111111000000000001:11111011111132011111::011111:011111:GrayLevelL0L1:L62L63L31:ColorBlack:::White(GrayTone):GrayScale(%)0.330.47:98.7100.029.4:亮度(例)0.5cd/m20.7cd/m2148cd/m2150cd/m2:44.1cd/m2:<图

3.8>driveIC’sR-String(例)100(%)L0L16L32L48L633.5Color体现3.6VDATA体现(NormallyWhite,6Bit)3.TFT-LCD驱动原理18

Gamma定义

:现在普及很广的一般的TV显像管(CPT,ColorPictureTube)的输入电压的输出的亮度特性是非线性的.即,把实际图像信号直接加到显像管的时候<图

3.9(a)>,可以看到跟实际图像稍微暗的图像<그림3.9(f)>.在早期显象管中就发现了这样的结果,在一定的输入范围内(0＜X≤1)规格化的输入电压的亮度具有图<그림3.9(d)>的Filter的特性.早期显象管的指数Y大概是2.3~2.5，这里指数Υ就称为‘Gamma’,

为了补偿这个差异，将输入的图像信号先经过<图

3.9>(b)的1/Υ(InverseGamma)的

Filter的过程称为(Y=X1/Υ)‘Gamma补偿(Compensation,Correction)’.为了使具有特定Gamma值的Display设备(CPT,CDT等)显示各实际一样的图像，得利用Display设备的

Gamma的InverseGamma来补偿图像信号.<图

3.9(c)>如上述,不仅是TV用的图像显示信号，PC的显示器用的(CDT,ColorDisplayTube)信号即,从显卡上输出的信号也必须按照CDT的特定Gamma值的InverseGamma进行Gamma补偿,所以比CDT更晚完成产品化的LCD或是其他

Display设备也要设计成有相近Gamma值的原因就在此.Y’Y’=X1/ΥXY=X’ΥYX’<图

3.9>GammaCompensation和

Gamma(a)OriginalImage(X)(b)GammaCompensation(c)CompensatedImage(Y’=X’)(d)Gamma(e)DisplayedImage(Y=X)(f)DistortedImage(0＜X≤1)(0＜X’≤1)3.7GammaReferenceVoltage(Gamma基准电压)3.TFT-LCD驱动原理19

1)加到Pixel的电压波形

a)<그림3.11>的第n号GateLine加上如<图

3.10>的GatePulse时,VTH

以上的时候TFT가ON使供给给第

m号DataLine的

ColumndriveIC的输出电压VDATA(虚线)加到像素(Sub-Pixel)，形成如

VPIXE一样波形的Charging.b)GatePulse是由VGH,VGL等Bias电压构成的RowDriveIC的输出,得由满足TFTTransfer特性的电压构成

.(如:VGH=20V,VGL=-5V)c)TFTOFF时充电的VPIXEL电压会有特定量的下降，这个下降的电压叫ΔVP.

d)

Panel每个位置的ΔVP的分布不均匀，且差异大的时候,VLC

电压也会有位置别的差异，导致透光率的不均衡，使最优化设计变难，产生局部的Flicker恶化等画质低下的问题.<图

3.11>Pixel等价电路

※StorageonGate방식Vg(n-1)CSTCLCCgsCgdVg(n)Vd(m)VCOMVd(m+1)CgdCdp(m)Cdp(m+1)ΔVP=ΔVg[ΔVg=VGH-VGL]CgsCLC+CST+Cgs<图

3.10>VGATE,VDATA

及Charging波形

VDATAVCOMTOFFTONVGHVGLΔVPVPIXELPositiveVLCNegativeVLCLeakage1FrameGatePulse~~3.8PixelCharging特性

3.TFT-LCD驱动原理20

1)Flicker定义

对于Display设备来说,周期的亮度的变化被人眼意识道德时候，人会有画面闪烁的感觉的现象，对于一定的Flicker来说周围亮度越亮，面积越大，人的感觉也越强.2)区分

<图

3.12>表示画面亮度变化的定量化.a)60㎐Flicker:以Frame周期Charging和Discharging反复的时候，TFT的OFFCurrent及液晶CLC的Leakage产生闪烁.b)30㎐Flicker:Inversion即,正(+)和负(-)电压驱动时有效电压的偏差,GateLineDelay的画面左右ΔVp诧异的发生

TFT特性偏差的按部位的ΔVp的差异等原因产生.※大部分是

30Hz成分的影响大,视觉方面也容易意识到.IDCIACFlicker=20log(dB)(I:Intensity)IACIDCTime亮度0Luminance<图

3.12>Flicker的定量化3.9Flicker

3.TFT-LCD驱动原理21

1)水平

Cross-talka)因为VDATA按时间变化的VCOM歪曲而产生,决定于Panel的RCOM(ITO电阻及Ag接触电阻).b)LineInversion的话,补偿电路中的一个是,为嗲使CLC充分充放电而设计VCOM(对应LoadRegulation),使用VCOM

补偿电路.c)使用DotInversion方式最小化共同电极的波形歪曲(最小化VCOM

电流变动量).

2)垂直

Cross-talka)因为DataLine和连接的像素电极之间的ParasiticCapacitance的VPIXEL

电压变化而产生,Panel设计时间隔越大越好，但是也与开口率和Trade-off有关.b)TFT的Off-Current大的时候,Ioff沿着DataLine流过(漏电),这时因为VPIXEL变化,电路中应该使用适当的offVoltage(VGL).<图

3.13>水平

Cross-talk(例)<图

3.14>垂直

Cross-talk(例)3.10Cross-talk

3.TFT-LCD驱动原理22

1)为什么要使用Inversion方式?

在液晶两端(共同电极和像素电极)加DC电压的的时候液晶会扭曲.这个状态持续的时候,液晶内的离子性物质会固定在电场

,改变Pre-tilt从而发生残影并降低液晶的特性.那个状态持续的时候,会失去液晶的特性，从而失去Display设备的作用.

防止这种现象的方法是,周期改变扭曲的方向,防止离子性物质的固定化,像这种改变扭曲方向的方式叫Inversion.即,液晶的扭曲是因为液晶两端的有电位差而存在，而且电位差的正负方向决定扭曲的方向，因此周期性改变电位差的相对值的话，液晶等于是加上AC电源，可以收到扭曲方向翻转的效果.2)Inversion方式

因为上述原因而需要Inversion,前面说到的原因中，不管什么原因要是同时有VLC的非对称的时候就会有Flicker的问题产生.

但是,人的视觉只能感知到特定领域的平均光量,在某一个Display设备具有最大的Flicker存在的时候,Flicker周期即,Inversion

周期越快，且面积越小Flicker也就越小.但是,最大Flicker本身不是消失,且各个Inversion方式都有Panel能表现出最大的

Flicker现象的DisplayPattern.a)FrameInversion:同样极性的Frame按照Frame整体来翻转.b)Line(Row)Inversion:相邻的Row(Gate)1Line的极性都不一样,且将那个状态按照Frame整体来翻转.c)Column(Data)Inversion:相邻的Column(Data)1Line的机箱都不一样,且将那个状态按照Frame整体来翻转.d)DotInversion:相邻的每个1Dot(Sub-Pixel)的极性都不一样,且将那个状态按照Frame整体来翻转.e)2DotInversion:相邻的每个1Dot(Sub-Pixel)翻转的极性,按照每2Line进行翻转,将那个状态按照Frame整体来翻转3.11根据Inversion方式的驱动方法

3.TFT-LCD驱动原理231)残影是?液晶层内发生DC液晶层内ion性混合物移动,背向膜份极残留DC发生Pretilt变化背向规定力变化实际电压变化液晶VTN变化<面残影>放置后Pattern显示全面

Graypattern显示시<线残影>放置后Pattern显示全面

Graypattern显示2)发生

Mechanism3.12残影3.TFT-LCD驱动原理<图

3.15>Inversion方式的种类+++++++-------+++++++-------+++++++--------------+++++++(b)LineInversion+-+-+-+-+-+-+--+-+-+-+-+-+-++-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-(d)DotInversion(n)th

Field(n+1)thField+-+-+-+--+-+-+-++-+-+-+--+-+-+-++-+-+-+--+-+-+-+++++----(c)ColumnInversionRGBRGBR++++----++++----++++----++++----++++----++++----++++----(a)FrameInversionRGBRGBRRGBRGBRRGBRGBR(e)2DotInversionRGBRGBR+-+-+-+-+-+-+--+-+-+-+-+-+-++-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-24▣条件(Simple,Idealexample)a)清晰度

:2×(R,G,B)×2b)ColorDepth:R,G,B各2bitc)InverseGamma=½(∴TargetGamma=2.0)d)GammaReference:(2+2)ea[GMA1,GMA2,GMA3,GMA4]e)NormallyWhiteModef)液晶

:3Vg)driveIC内部R-String:参照下图

h)T-VCurve:参照下图

i)其他

:ΔVp

=0,正/负特性对称Y=X(0＜X≤1)YXY’Y’=X½X(0＜X≤1)Y=X’2YL0L1L2L3(X’=Y’)10.943.6100%0X(Input)(0,0)(1,0)(0,1)(1,1)(0,0)(1,0)(0,1)(1,1)Y’time(0,0)번째Data(1,0)번째Data(0,1)번째Data(1,1)번째Data(0,0)번째Data1Frame(0,0)(1,0)(0,1)(1,1)PixelRDataGDataBData111001001110010011100100GrayL3L2L1L0*DigitalData(V)1.02.03.0100(%)043.610.92.7V(0,0)(1,0)(0,1)(1,1)PixelPositiveVDATA(V)6.5NegativeVDATA(V)0.5VCOM3.5VGMA1GMA2GMA3GMA4L0L1L2L3(0,0)(1,0)(0,1)(1,1)Y(Output)Y’=X’<图

3.16>TFT-LCD驱动原理简要

TFT-LCD3.13Summary3.TFT-LCD驱动原理25

4.1.1系统是?

提供给TFT-LCD信号和电源等,控制图像显示的所有设备.NotebookPCLCDTVDesktopPCApplication区分各种系统Video(Graphic)Interface系统1.CPU,Northbridge,GraphicController,RAM2.CPU,GPU(N-Bridge,Controller,각종engine),RAM*每个GraphicChipset生产商的运算法则和构成有点不一样.Tuner,Chroma,A/D,Scaler相应用途的不一样的CODEC<图

4.1>DisplaySystem种类和

LCDInterfaceTTL/CMOS(ParallelDigitalSignal)SerialDataInterface(LVDS/TMDS…)LCDHostSystemTTL/CMOS(ParallelDigitalSignal)4.Interface及主要元件4.1System定义264.Interface及主要元件4.1.2分类

1)Digital信号(例:NBPC及Monitor用)TTL/CMOSLevel

2)Analog信号(例:AV用)分类区分信号种类

说明

RemarkTFTDedicatedRGBRGB的各个信号按照1H改变信号极性来传送极性不一样的Data信号AnalogRGBRGB的各个信号按照1H用同样极性来传送CompositeVideoRGB及同步信号用复合信号传送1H同样极性的Data信号Data+同步信号1H1H1H1H1H分类区分传送方式

说明

RemarkTTL/CMOSInterfaceSerialDataInterface将ParallelDigitalRGBData用

TTL或是CMOSLogicLevel以Parallel方式传送로전송.将ParallelDigitalRGBData(TTL/CMOS)压缩成SerialData用DifferentialPairSignal传送后再复原成ParallelRGBData(TTL/CMOS).TTL/CMOS方式加上发送器(Tx)和接收器(Rx).ex.LVDS:NS,TI,THineTMDS:SiliconImage,ThineRGB:DifferentialSignalLVDSLevel1To11PPCIn,1PPCOut(※Abbr.PPC:PixelperClock)System:1Pixel/Clk,LCD:1Pixel/Clk1To21PPCIn,2PPCOutSystem:1Pixel/Clk,LCD:2Pixel/Clk2To22PPCIn,2PPCOutSystem:2Pixel/Clk,LCD:2Pixel/ClkI/OPortColorDepth6bitRGB各为

6bit的信号

26x26x26=26万

Color8bit其他RGB各为

8bit的信号

28x28x28=1600万

Color也有根据电源,频率的分类方法※Abbreviation1.LVDS:LowVoltageDifferentialSignal2.TMDS:TransitionMinimizedDifferentialSignal3.GVIF:GigabitVideoInterface274.Interface及主要元件3)TTL/CMOSInterfacea)System和LCD间的传送信号由TTL/CMOSLogicLevel构成.b)1To1:Data信号按RGB总

6×RGB=18bits

或是

8×RGB=24bits传送.c)2To2:Data信号按

RGB总

6×2×RGB=36bits

或是

8×2×RGB=48bits传送.4)AnalogInterfacea)System和LCD间的传送信号由Analog构成.b)TFTDedicatedRGB:主要使用LineInversion用AnalogD-IC，所以按每个1H改变信号极性后提供给D-IC.c)AnalogRGB:用StandardAnalogRGB(0.7Vp-p)输入后在LCD

内部进行信号放大及改变极性来使用.d)CompositeVideo:输入RGB及同步信号合成的Video信号(1.0Vp-p)

后在LCD内部分离RGB,放大及改变极性后提供给D-IC.TimingControllerRGBVsyncHsyncGraphicsControllerSystemSideLCDSideVsyncHsyncAnalogSystemSystemSideLCDSideChromaICTimingControllerVideoControlSignal<图4.2>TTL/CMOSInterface<图4.3>AnalogInterfaceDEDCLKPower(DC/DC)PowerPowerPower284.Interface及主要元件5)SDI(SerialDataInterface)UserInterfacea)LVDSInterfaceb)TMDSInterfacePower(DC/DC)LVDSTxLVDSRxRGBVsyncHsyncDEGraphicsControllerSystemSideLCDSideTMDSTxTMDSRxRGBGraphicsControllerSystemSideLCDSide<图4.4>LVDSInterface<图4.5>TMDSInterfaceTimingControllerTimingControllerDCLKVsyncHsyncDEDCLKPowerPower(DC/DC)Power294.1.3系统信号的理解

:VESA(VideoElectronicsStandardsAssociation)的DMTS(DisplayMonitorTimingSpecifications)标准.1)信号的种类及作用(意义):<图

4.4>和<图4.5>的SDI(SerialDataInterface)UserInterface是为了特定目的在系统一侧利用Tx将TTL/COMSLevel的

ParallelDigital信号编码压缩成Serial传送(LVDS,TMDS等),在LCDModule一侧利用Rx将接收的信号进行译码还原成

TTL/CMOSLevel的ParallelDigital信号。

基本的信号是TTL/CMOSLevel的ParallelDigital信号,TFT-LCD从系统一侧需要的基本信号如下.a)Vsync(VerticalSynchronousSignal):垂直同步信号.时间上表示一帧画面(Frame)的开始(或结束)的基准的信号.b)Hsync(HorizontalSynchronousSignal):水平同步信号.시时间上表示一行的开始(或结束)的基准信号.c)DE(DataEnable,DisplayEnable):一行时间内实际有效的即,表示有画面要表示的图像Data的区间的信号.d)DCLK(DataClock,DotClock):表示实际有效地Data的周期的信号.R,G,B的Digital信号以Parallel方式按照DCLK

周期同时传送,也称PixelClock,实际上是一样的意思.e)Data(DisplayedData):实际有效地即,能显示的信息.将R,G,B各个的亮度由最大到最小用Digital值表示的

,一般各由6Bit或是8Bit的Parallel信号构成,有每个DCLK周期传送相当于R,G,B一个Pixel的ParallelDataset的(1Port)

方式和传送相当于两个Pixel的ParallelDataset的(2Port)方式.当然2Port相比1Port，频率是一半.4.Interface及主要元件30

2)Vsync和Hsync,DE的关系理解

<그림4.6>Vsync和Hsync,DE的关系TFT-LCDPanel(1024×768)⑤③②⑥TimeAreaDisplayArea①1st2nd768<图

4.7>Vsync和

Hsync,DE的关系理解①VerticalSyncWidth:Vsync开始到结束的时间.也称VerticalSyncTime,

表示一个画面的开始(或结束)的时间.②VerticalFrontPorch:最后一行的DE(画面的LastLine)结束到Vsync开始点的时间.(不是DE的前面，而是时间上“Vsync的前面앞”.)③VerticalBackPorch:Vsync结束到DE开始(画面第一行)的时间.(不是DE后面，而是“Vsync后面”.)④VerticalBlankTime:①＋②＋③⑤VerticalActiveTime:一个Frame内有有效地LineData的时间.也称VerticalAddressTime.⑥VerticalTotal:④＋⑤⑦系统的基准:系统使用的基准点.VideoBIOS,Driver等Addressing时,Blankstart,Syncstart等的count基准.※1.Vertical有关的时间单位是Line(HorizontalTotal).2.LCD不需要像CPT,CDT等需要的补偿画面边界歪曲的BorderTime.3.Vsync,Hsync,DEPolarity在VideoBIOS中可以容易实现翻转,LCD中大部分是上述的情况.DEVsyncHsync⑥⑤④①②③②Time1st2nd7681st768767766⑦4.Interface及主要元件31

3)Hsync和

DE,Data,DCLK的关系理解<图

4.8>Hsync和

DE,Data,DCLK的关系<图

4.9>Hsync和DE,Data,DCLK的关系理解TFT-LCDPanel(1024×768)TimeAreaDisplayArea1st2nd①⑥③⑤②①HorizontalSyncWidth:Hsync开始到结束的时间.也称HorizontalSyncTime

表示一行的开始(或结束)的时间.②HorizontalFrontPorch:一行的Data(DE)结束到Hsync开始点的时间.(不是DE前面，而是“Hsync前面”.)③HorizontalBackPorch:Hsync结束到第一个pixeldata开始前的时间.(不是DE后面，而是“Hsync后面”.)④HorizontalBlankTime:①＋②＋③⑤HorizontalActiveTime:一行内有有效的PixelData的时间.也称HorizontalAddressTime.⑥HorizontalTotal:④＋⑤⑦系统的基准

:系统使用的基准点.※Horizontal有关的时间单位是Pixel(DCLK).DEHsyncDCLKData⑤③②⑥①④Time⑦1st2nd102310241st1023102410224.Interface及主要元件324.2.1BlockDiagram

先看TimingController的整体电路的话

可以分为TimingControl部和DataControl部

TimingControlPart是生成适合Column及

RowDriveIC种类的控制Tim-ing的Signal的部分

DataControlPart是将输入Data按照

Panel的驱动方法及结构生成合适的Data的

Part이다.<图

4.10>TimingController内部

Block图(NBPCXGA用)4.Interface及主要元件4.2TimingController334.2.2输出控制信号例

各DriveIC共同使用的信号如下.1)ColumnDriveIC输入信号

-SourceSamplingClock(SSC):根据Rising或是FallingEdge来锁住Data的作用.-SourceOutputEnable(SOE):将被SSC锁住的Data送到Panel的信号.-SourceStartPulse(SSP):1Horizontal中表示Data的开始点及第一个Pixel的作用.-PolarityReverse(POL):表示液晶应该用正(+)极性或是负(-)极性驱动的信号.-Reverse(REV):“H”时Data翻转后Display,“L”时不翻转Display.2)RowDriveIC输入信号

-GateShiftClock(GSC):制定TFT的GateON的时间.-GateOutputEnable(GOE):控制RowDriveIC的输出的作用.-GateStartPulse(GSP):1Vertical中表示画面的开始的Line即第一个

Line的作用.4.Interface及主要元件34

3)水平同步信号(HSY)使用时(DEONLY=“L”)输出例

TimingController的输出以水平同步信号(HSY)和

DE为基准.1stLine2ndLine1HDEHSYGSPGOEGSCSOEFLKPOL1HH/2SSP<图

4.11>同步信号使用时控制信号输出例4.Interface及主要元件354)DataEnable(DE)OnlyMode使用时(DEONLY=“H”)TimingController的输出以

DataEnable(DE)为基准.1stLine2ndLine1HDEGSPGOEGSCSOEFLKPOL1HH/2SSP<图

4.12>DEOnlyMode使用时输出信号例4.Interface及主要元件36①VTS=“L”,SSC_S[2:1]=“LL”InvalidSSCR/G/BOddP0InvalidR/G/BEvenP2P1P3P4P6P5P7P8P10P9P11P12P14P13P15InvalidSSCR/G/BOddP0InvalidR/G/BEvenP2P1P3P4P6P5P7P8P10P9P11P12P14P13P15SSP②VTS=“H”,SSC_S[2:1]=“LL”SSP

5)Data输出

FormatTimingController的输出

Data是和被DE信号Reset的Clock信号同步输出.

而且为了同时支持

TI社及

Vivid社的DriveIC，留有选择Pin(VTS),EMI的

Engineering时为了确保

TimingMargin还有SSC_S[2:1]pin

使得选择更容易.

又为了支持NormallyBlackMode，还有IBSPin，

IBS=“H”时输入Data会先

Reverse后再输出.<图

4.13>Data输出例4.Interface及主要元件注)P0:第0个

PixelP1:第1个

PixelP2:第2个

PixelP3:第3个

Pixel:374.3.1功能

:利用从SystemI/F或是Tcon输入的Signal,给Panel的DataLine充放电特定电压.4.3.2分类区分说明Remark输入Data的形态

输入的

R,G,BData是Analog信号.主要用于AV用AnalogD-IC输入的R,G,BData是Digital信号,需要GammaRef.Voltage.TTL/CMOSD-ICColorDepthAnalog形态的输入，所以是FullcolorAnalogD-IC6bit:RGB各

6bit,23*6=26万

colorDigitalD-IC8bit:RGB各

8bit,23*8=1,600万

colorInversion按照1Line(Row)为基准翻转输出电压的极性驱动电压5V以下Line按照1Dot为基准翻转输出电压的极性驱动电压6V以上(现主流)DotDataBus数1Clock有一个Data1Port(3Bus)1Clock有两个Data现在的主流产品2Port(6Bus)DAC结构用Register控制电压的形态.R-DAC用Capacitor控制电压的形态现在的主流产品C-DAC因为充放电特性问题现在基本不用主要用于NBPC/MNTSerialDataInterfaceD-IC减少信号线的数量,为了是设计简单化,TimingController和D-IC间的纤毫传输用类似LVDS的Interface方式,有多种运算法则.RSDS,WhisperBus,CMADS,MiniLVDS,EasyLink等4.Interface及主要元件4.3ColumnDriveIC384.3.3输入部主要电路及功能(TTL/CMOSD-IC)Bi-directionalshiftregister*64ea128*6BitLatch*3eaOutputBuffer(384ea)

电源(Logic电源,Analog电源,GND)SOEODDDataEVENData3X6bit3X6bitGammaRef.电压(VHIGH:5,VLOW:5eaGMA1~5,GMA6~10)ColumnDRIVEIC(6bus,6bit,384ch,Gamma10ea,R-DAC)SSP(ENIO1)Carry(ENIO2)(Directionselect)SSCControlBlockAnalogoutput电压CLKENIO1ENIO2P-Decoder(384ea)N-Decoder(384ea)Mux(384ea)DACSOECREVCREVPOLL/RLTORCPOLCR