TFT-LCD电路基础技术

5. LCD Internal Interface --------------- 49
1. 基础电路理论
1.1 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 = 1.602 x 10-19 [C] , m = 9.109 x10-31[㎏] 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] 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. or Q=It [C]
⑭ Poly Switch (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，Poly Switch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.
⑮Switching Regulator (US) :LCD回路中用于DC/DC端的Switching. PCB上用US表示.
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1. 基础电路理论
1.2 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‟s law)
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
2.基本电路元件
⑤读镀膜电阻值的方法
色 黑 褐 红 橙 黄 绿 青 紫 灰 白 金 银 无 数值 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 乘数 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 -1 -2 精密度 (%) ± 1 ± 2 ± 0.05 ± 0.5 ± 0.25 ± 0.1 ± 5 ± 10 ± 20 温度系数 10-6/℃ ± 250 ± 100 ± 50 ± 15 ± 25 ± 20 ± 10 ± 5 ± 1 ※ SMD Type电阻的话, 用三位数表示 例如，如果是472的话 47 × 102 = 4.7㏀ <그림 2.2> 镀膜电阻的例 左例, (黄=4),(紫=7),(黑=0),(红=2) 470 × 102 = 47㏀ 精密度 = ± 1% 左例, (褐=1),(黑=0),(橙=3),(金) 10 × 103 = 10㏀ 精密度(金) = ± 5%
Data(R,G,B) & Control signal
Gamma Reference Data(R,G,B) & Control signal Control signal Column Drive IC’s Reference Voltage
电路部
Timing Controller Interface
<图 2.5> LCD 实物
D AC L C
AR
R
U CN FL
SP
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2.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. ② Array Resistor (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,B Data Line. PCB上用AR表示.
<图 2.4> chip电容的例
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2.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)
: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Tantal Chip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㎊
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.
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2.基本电路元件
2.4 用于LCD电路的元件
: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.
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2.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.
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1. 基础电路理论
④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]
or
W = QV [J]
⑤功率及电力 :功率(electric power)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=VI
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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 --------------- 1 --------------- 4 --------------- 12 --------------- 26
System
Column Line Row Drive IC’s Power Block Vcom CLC CST
CELL部
VCOM
Row line
<图 3.2> 电路部 Block Diagram
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3. TFT-LCD 驱动原理
Block
功
能
reamrk
Interface
将从驱动System输入的Display Data及相关信号传达到Timing Controller.利用 LVDS,TMDS等信号的时候，Receiver就相当于Interface,TTL/CMOS I/F的时候只由EMI Filter构成.
电路部
CELL部
实现DISPLAY的基本元件. ;TFT Ass‟y, Color Filter, 液晶, 偏光板等构成.
光学部
光源. ;由CCFL, 各种 Prism Sheet, 支持Mold等构成.
<图 3.1> LCD Module
机构部
结合CELL部 驱动原理
Timing Controller
将从System I/F部输入的Display Data及相关信号变换成适合Column D-IC及Row D-IC的信号输出.
Column D-IC
根据从Timing Controller输入的控制信号,将Display data转换成Analog电压供应给 Cell Ass‟y.
PCB上用L表示.
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2.基本电路元件
⑧ Power Filter (EMI Filter) (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-Chip bead (filter) (FB) :Controller Output的Data Line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Schottky Barrier Diode，用于DC/DC回路. 一般Diode用于Voltage Doubler端. PCB上用D表示. ⑪Zenor diode (ZD)
③ Variable Resistor (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Ceramic Capacitor, PCB上用C表示. ⑤ Array Capacitor (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Data Line的 EMI对策. PCB上用AC表示. ⑥Tantal Capacitor (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.
R
l A
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)
温度 <图 2.1> 电 阻 率
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3. TFT-LCD 驱动原理
3.1 TFT-LCD Block Diagram
LCD Module 分解图 LCD Module Block 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,drive IC 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.
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
电阻率的温度特性
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(Japanese Industrial Standards) 4
⑥读贴片电阻值的方法(Chip Resistor)
: 很小, 薄且轻. 高频特性优秀,用于LCD电路.
<图 2.3> Chip电阻 例
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2.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
C
③电容的单位
A l
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[㎡]
I2 I1 I6
I3
I5
V1
I4
:沿着封闭回路的电压压降的代数和为“0”
<图 1.1> 基尔霍夫 (Kirchhoff) 第一法则
V3 V2
V4
<图 1.2> 基尔霍夫 (Kirchhoff) 第二法则
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2. 基本电路元件
2.1 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