TFTLCD驱动控制电路演示文稿

TFTLCD驱动控制电路演示文稿目前一页\总数四十四页\编于十七点优选TFTLCD驱动控制电路目前二页\总数四十四页\编于十七点目的了解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调试方法目前三页\总数四十四页\编于十七点1.1TFT-LCD模组结构TFT-LCDCellPCBAX-COF&Y-COFModuleProcessbondingPanel/PCBAAssy.BacklightunitModuleProcessAssy.TFT-LCDModuleBezelShieldcover液晶模组概述1目前四页\总数四十四页\编于十七点透光

(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目前五页\总数四十四页\编于十七点1.3面板驱动电路组成

LVDS连接器目前六页\总数四十四页\编于十七点TMDSTTLTTLA/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图像数据信号流程目前七页\总数四十四页\编于十七点■SourceDriverIC:源极驱动IC

(=DataDriverIC=X

COF=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)目前八页\总数四十四页\编于十七点2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)+-目前九页\总数四十四页\编于十七点ClockSPD0D1RGBD5D0D1D5D0D1D5RGB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）TTLDataMapping目前十页\总数四十四页\编于十七点LVDSDataMapping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.目前十一页\总数四十四页\编于十七点2.1TCON&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..1280RSDS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。目前十二页\总数四十四页\编于十七点ClockP/ND0P/ND1P/ND0D1D2D3D4D5D6D7D0D1D0D1D2D3D4D5D6D7D0D1D2P/ND0D1D2D3D4D5D6D7D0D1D3P/ND0D1D2D3D4D5D6D7D0D1D4P/ND0D1D2D3D4D5D6D7D0D1D5P/ND0D1D2D3D4D5D6D7D0D1RGBRGB>50nSand3cycleMini-LVDSDataMapping目前十三页\总数四十四页\编于十七点CLKP/NSPD0D1D0D1D2D3D2D3D00P/ND01P/ND4D5D4D5D02P/ND6D7D6D7D03P/ND0D1D0D1D10P/ND6D7D6D7D13P/ND0D1D0D1D20P/ND6D7D6D7D23P/NRGBRSDSDataMapping目前十四页\总数四十四页\编于十七点InterfaceMethod

ITEMTTLDifferentialI/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,~over10bitsCompanyNationalSemiconductorTexasInstrumentsNECOKITCON输出数据信号比较目前十五页\总数四十四页\编于十七点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目前十六页\总数四十四页\编于十七点3.2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VGLGate

signalTimingSTVCPVOE2Gate1Gate2目前十七页\总数四十四页\编于十七点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）目前十八页\总数四十四页\编于十七点3.3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。目前十九页\总数四十四页\编于十七点LVCKP/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）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，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，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。目前二十页\总数四十四页\编于十七点DE(DataEnable)STHTPMPOLActiveAreaHorizontalBlankingAreaDataOutputClk源极控制信号时序DatasignalTiming目前二十一页\总数四十四页\编于十七点CPVGatenGaten+1TPDataDataOE2Gate&SourcesignalTiming3.4栅、源极信号关系目前二十二页\总数四十四页\编于十七点3.5图象数据输出实例STHTPPanel1st2ndPanel3rdCPVCPVSTVPanelDataLine1stfirstdataLine1stlastdataDon’tcare目前二十三页\总数四十四页\编于十七点4电源电路1）数字逻辑电源

(DVDD)=3.3V-LDO一般情况下是3.3V，有时是2.5V。2)Analog主电源(AVDD)=12V-脉冲调制集成电路PWMIC

主要用在源驱动器的输出电源和Gamma校正电源。

3)栅极开启电源（VGH）=27V-主要采用RC电荷泵电路提供栅极打开的电源，该电源为正电源VGH。

4)栅极关断电源（VGL）=-8V

-也是采用电荷泵电路提供栅极关端电源，该电源为负电源VGL.电源电路将接口输入的电源电压（+5v/+3.3v）变换成数据驱动和Gamma电路所需要的各种直流电压(AVDD,DVDD,VGH,VGL)。目前二十四页\总数四十四页\编于十七点Black(L0)White(L255)D2D1D0V1V2V3V4V5V6V7V8101010101111000011110000DigitalData(000)(100)(111)LCDBrightness(8Gray-level)GrayScaleVoltageBitsGrayScale386648256101024124096IC内部D/A的位数与灰度对照表5灰阶（GrayLevel）5.1灰阶对于自然影像，我们需要显示出不同的明亮程度，即灰阶。灰度阶数由数据驱动IC内部D/A的位数决定，一般区分灰阶的数目是2N。例如：

3-bit源极驱动IC

能显示的灰阶数为23=8常白模式目前二十五页\总数四十四页\编于十七点GMA1GMA2…GMA6GMA7GMA6GMA7…GMA13GMA14R1R2R3R4R5-1R6R7R8R9R11R22R33R44VDDVDDR5-2R0R105.2Gamma电压电路运算放大器用途：便于Gamma校正电压跟随器输出电压近似输入电压幅度(Uo=Ui)，并对前级电路呈高阻状态，对后级电路呈低阻状态，因而对前后级电路起到“隔离”作用。目前二十六页\总数四十四页\编于十七点5.3Gamma电压、IC输入数据、输出电压和输出灰度关系IC内部电路输入数据灰度输出电压输入数据灰度输出电压表1-1表1-2目前二十七页\总数四十四页\编于十七点N=2n(R)X2n(G)X2n(B)=23nn:数字数据的位数(bit)N:能显示的颜色数R,G,B三基色组合形成各种颜色。能显示的颜色数是由RGB的数字信号的位数来决定的。

BitsGrayScaleColor3851266426214482561677721610102410737418245.4Color目前二十八页\总数四十四页\编于十七点说明PixelInversionMethods上一帧

(+)下一帧

(-)+++-+--+-++-+--+-++-+--+-++-+--+-++-+--+-++-+--+-+-++-++-++-+-+-+-+-----反转类型++++++++++++------------帧反转行反转列反转点反转6极性反转（Polarityinversion）常见像素阵列极性反转方式：帧反转，列反转，行反转和点反转在一个帧写入结束，下一个帧写入开始前，整帧上象素所存储的电压极性都是相同的

每个象素所存储的电压极性，都与其上下左右相邻元素的极性相反同一行上象素所存储的电压极性都是相同的同一列上象素所存储的电压极性都是相同的目前二十九页\总数四十四页\编于十七点G1G2G3S1S2S3S4(+)FieldFrame(-)FieldFrame(+)FieldFrame222222222123123123321321321202202202帧反转在一个帧写入结束，下一个帧写入开始前，整帧上象素所存储的电压极性都是相同的FrameInversion目前三十页\总数四十四页\编于十七点G1G2G3S1S2S3S4(+)FieldFrame(-)FieldFrame(+)FieldFrame222222222123123123321321321202202202DotInversion点反转每个象素所存储的电压极性，都与其上下左右相邻元素的极性相反目前三十一页\总数四十四页\编于十七点6Vcom调节由于ΔVp，引起理论性的

Vcom电压与实际适用的

Vcom电压的电压差，因此需要调节Vcom使Flicker最小.Flicker最小标准：人眼判断调节VCOM的原因目前三十二页\总数四十四页\编于十七点调节VCOM的方法（2）控制盒方法（1）Resistor方法目前三十三页\总数四十四页\编于十七点Ap.Gamma调试方法目前三十四页\总数四十四页\编于十七点Gamma调试总体流程Ap.1Step1:测量V－T曲线:确定Gamma电压与光强的对应关系(byPEorAutoV-Tmea.System)Step2:可编程Gamma系统安装

(Buf20820Eva.Board)Step3:确定L255和L0所对应Gamma电压：CA210Step4:根据SourceDriverIC的Spec，可以知道各参考Gamma通道所对应的灰阶Step5:根据r=2.2曲线可以具体算出各个关键点需要的透过率，按照step3测得的L255亮度，可计算出个主要灰阶对应的亮度值Step6:通过可编程Gamma软件接口调节各个关键GAMMA值，使各关键灰阶的测得亮度与step5的计算值相等(CA210,Buf20820Eva.Board)Step7:用CA210测量Gamma曲线：CA210Step8:测试亮度均匀性和Flicker@L127：CA210Step9:计算Gamma电阻阻值，记录Gamma电压：CA210和万用表Step10:用示波器测量上电顺序和驱动时序：Lecroyoscilloscope目前三十五页\总数四十四页\编于十七点Gamma调试流程示例Step1:测量V－T曲线:确定Gamma电压与光强的对应关系(byPEorAutoV-Tmea.System)V-TCharacteristicsofPanel(NormallyBlack）初步估计Vcom’:PanelDCV-TCurveModuleV-TCurveV1V9V10V180235791112提示:

V0值取决于源极驱动IC的Gamma特性，在32inch中源极驱动器要求满足系列等式，因此在32inch的Gamma调试中取V0＝

0.2V:AVDD–0.2V≥V1>V2>V3>V4>V5>V6>V7>V8>V9≥0.5*AVDD0.5*AVDD≥V10>V11>V12>V13>V14>V15>V16>V17>V18≥VSS+0.2VAp.2Model:32”FFSHDTVResolution:1366x768Gamma调试条件目前三十六页\总数四十四页\编于十七点Step2:

可编程Gamma系统安装

(Buf20820Eva.Board)TheBUF20820Eva.softwareinterfaceNote:需在评估板上测试P－Gamma所需的参考电压（

Vref_high,Vref_low)，并填入右图所示对话框.该系统可将Gamma电压实时变更.BUF20820

的存储器只能进行一次写操作，BUF20821可进行20次写操作Ap.3RS232V18V1V2V3…RS232用于AnalogGamma的Gamma调试系统用于可编程Gamma的Gamma调试系统目前三十七页\总数四十四页\编于十七点Step3:确定L255和L0所对应Gamma电压：CA210确定V1

1)预设V1’<V1，用CA210测量灰阶L255的亮度2)V1’↑

->灰阶L255的测量值上升↑3)当L255的测量值最大时，V1’即为V1，如右表所示确定V18

1)预设V18’<V18，用CA210测量灰阶L255的亮度2)V18’↓->灰阶L255的测量值上升↑3)当L255的测量值最大时，V18’即为V18确定V9

1)预设V9’>V9，用CA210测量灰阶L0的亮度2)V9’↓->灰阶L0的测量值上升↓

3)当L0的测量值最小时，V9’即为V9确定V10

1)预设V10’<V10，用CA210测量灰阶L0的亮度2)V10’↑->灰阶L0的测量值上升↓

3)当L0的测量值最小时，V10’即为V10V1V1V9V10V180235791112VcenterGrayLevelBrightnessL255

615.8L254

615.8L253

609.4L252

608.4L251

607.4L250

606.4L249

605.3L248

604.2L247

603.2L246

601.4L245

600.2最大亮度Ap.4确定最大亮度目前三十八页\总数四十四页\编于十七点GrayLevelGammaVoltageL255V1V18L254V2V17L224V3V16L192V4V15L128V5V14L64V6V13L32V7V12L1V8V11L0V9V10RelationshipbetweengraylevelandGammavoltageStep4:根据SourceDriverIC的Spec，可以知道各参考Gamma通道所对应的灰阶Ap.5(32”HDTV8bitsourcedriver)NOTE：考虑CA210测量范围限制，选用表中橙色部分进行Tuning。目前三十九页\总数四十四页\编于十七点Gamma=2.2GraylevelTrans.00160.0022320.0103480.0252640.0474800.0774960.11561120.16221280.21761440.28201600.35561760.43851920.53102080.63332240.74542400.86762561.0000Step5:根据r=2.2曲线可以具体算出各个关键点需要的透过率，按照step3测得的L255亮度，可计算出个主要灰阶对应的亮度值（如下表所示）Gamma=2.2GrayLevelTrans.Brightness000.00160.00221.38320.01036.35480.025215.49640.047429.17800.077447.66960.115671.171120.162299.911280.2176134.021440.2820173.661600.3556218.971760.4385270.051920.5310327.022080.6333389.992240.7454459.052400.8676534.292561.0000615.8

r=2.2Ap.6计算各个灰阶亮度Note:表中亮度为计算值目前四十页\总数四十四页\编于十七点Step6:通过可编程Gamma软件接口调节各个关键GAMMA值，使各关键灰阶的测得亮度与step5的计算值相等(CA210,Buf20820Eva.Board)Gamma=2.2GrayLevelTrans.Brightness000.00160.00221.38320.01036.35480.025215.49640.047429.17800.077447.66960.115671.171120.162299.911280.2176134.021440.2820173.661600.3556218.971760.4385270.051920.5310327.022080.6333389.992240.7454459.052400.8676534.292561.0000615.8

L224L192L128L64L32◈利用FFS对称性,在Gamma调节过程中,以Vcom为对称中心，同时调节正极性和负极性灰阶电压，如上图所示同时调整对应的两个滑块。◈调整对应的两个滑块过程中，对照CA-210的亮度测量数据，使各关键灰阶的测得亮度与setp5的计算值相等，所得实际测量值如右表所示。◈调整对应的两个滑块，对照CA-210的Flicker测量数据，使得各灰阶Flicker值最小，此时stress最小。Ap.7主要步骤：Note:表中亮度为实际测量值目前四十一页\总数四十四页\编于十七点Step7:

用CA210测量Gamma曲线：CA210GrayLevelGamma(Reference)originGAMMA2.2

Brightn.Trans.(%)L00.000.000.69

0.11%L421.110.001.300.21%L897.010.014.150.68%L12236.700.0311.73

1.91%L16445.720.05

26.294.28%L20