TFT-LCD驱动原理_一目了然

1. 引言 – Color介绍
Color 介绍 ① R,G,B三基色组合形成各种颜色。 ②能显示的颜色数由RGB的数字信号的位数来决定。
TFT基板
N = 2n(R) * 2n(G) * 2n(B) = 23n N: 能显示的颜色数 n ：数字数据的位数。
1Pixel
1Dot=R,G,B Sub-pixel
TFT-LCD驱动原理介绍
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1. 引言 2.驱动原理框图 3.极性翻转原理 4. Gamma Reference
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1. 引言 怎样显示？
LCD显示器系统将适配 转换HDMI、VGA、DVI 到LVDS、TMDS等信号
wk.baidu.com
PC主机通过安装的操作系统， 通过驱动搭配好的显卡输出
Vcom
Vcom
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2.驱动原理框图
VCOM & Gamma
T/CON Connector
DC/DC
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2.驱动原理框图 – PCB驱动模块

Power Block
MLG VDD DC/DC Vcom Gamma

Data Block
Source-D-IC
DATA
T/CON
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3.极性翻转原理
极性反转目的:为防止液晶分子的极化，LCD采用相反极性电压进行驱动。 实现依据:液晶在正、负极性相对于公共电极（Vcom）绝对值相等时有相同的透过率。
分类:dot inversion，line inversion，Column Inversion，Frame Inversion +’为正极性,‘-’为负极性）。
8bit 数字信号刚好能显示16.7M种颜色
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CF基板
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1. 引言 – Color介绍
以3bit为例数字信号为例
For 3 bit ： 23(R) * 23(G) * 23(B) = 256 colors For 6 bit ： 26(R) * 26(G) * 26(B) = 262144 colors（242K） For8 bit： 28(R) * 28(G) * 28(B) =16777216 colors（16.7M） For10 bit： 210(R) * 210(G) * 210(B) =1073741824 colors（1 billion）
当TFT OFF时， 形成高阷抗阷抗Roff，可防止信号数据泄露。
面板矩阵
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③ 一般Ron大于Roff 至少105。
④ Panel是按照一定时序对液晶进行扫描充电的。 品保客服中心
2.驱动原理框图
Vdd（12V）DC/DC converter Interface connector AVDD（16.3V） Gamma
Item VDD DVDD AVDD
Description 系统输入电压。 各IC的工作电压。 模拟电源
32inch 实测值 11.95 3.32V 16.3V
Von
Voff Vcom Vref
TFT打开电压，该电源为正电源。
TFT关闭电压，该电源为负电源。 像素公共电压 为Gamma 模块提供参考
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26.2V
-8.15V 7.37V 15.81V
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2.驱动原理框图 – 数据信号部分
TCON(Timing Controller):时序控制器。主要功能为数据的转换及时序控制信号生成。
LVDS(8bits)：从系统端输入的显示信号
Mini-LVDS：输入到Source Driver IC的显示信号
T r max (Gray / 256) Tr
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4. Gamma Reference
通过计算调整，使用以下电路产生规定的参考电压， 然后向Driver IC提供Gamma参考，通过其内部的电阷
分压网络产生所需的64灰阶电压。
Driver IC内部电阷网络
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4. Gamma Reference P- Gamma（Programmable Gamma Correction Circuit）
4个特点： Gamma输出精度高 调整灵活简单 外围线路简单
集成Digital Vcom
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2.驱动原理框图 – Source Driver IC原理框图
Output Multiplexer：输出复选 器，选择输出电压极性。 Buffer:输出缓存器，为输出电流增 幅，保证足够大的Panel驱动能力 DAC：数模转换器，以Gamma电 压为基准，将输入的mini-LVDS信 号转换为Panel显示的模拟信号。 Level Shift：电平移位器，将数字 信号进行电平增大，驱动D/A转换。 Line Buffer:进行第n行数据缓存， 便于第n+1行接受。 Shift Register:移位寄存器，把串 行顺序数据移位存储。
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1. 引言 – TFT 开关的工作原理
面板是由Gate Line与Data Line组成的一个矩阵结构。在Array基板上，矩阵的每一个交叉点对应一个TFT开关。
TFT开关
TFT等效电路图
① 扫描线连接同一列所有TFT栅极电极，而信号线连接 同一行所有TFT源极电极。
② 当TFT ON时，形成低阷抗Ron,信号线为液晶充电；
sth,cph,
Mini-LVDS load,mpol
AVDD, DVDD Source driver IC
DVDD （3.3V）
data LC Cs
LVDS data
Von（26.3V）, Voff(-8V) DVDD （3.3V） Gate Timing stv,cpv driver Controller IC
Output Buffer：输出缓存放大器， 增强输出的驱动能力。 Level Shifter：电位移转器，可将 3.3/0V电压转移到TFT开关电压26V/-8V上。
Shifter Register：移位寄存器，
每一个时钟CPV上升沿，将输入级 逻辑状态传输到输出级，实现扫描。
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2.驱动原理框图 – 数据输出及门控制信号工作时序
TCON
1 pixel
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2 pixel
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2.驱动原理框图 – 时序控制信号部分
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2.驱动原理框图 – Gate控制信号工作时序
OE1 （output enable）:输出控制使能信号。 OE2（Multi Level Gate)：MLG输出控制
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2.驱动原理框图 – Gate Driver IC原理框图
△ Y/Y=1/255=0.39%
255 254
用非线性的灰阶
100 99 △ Y/Y=1/100=1% 100 99
10 9
△ Y/Y=1/100=10%
10 9
0
0
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4. Gamma Reference 人脑的亮度感觉
Human Eyes LCD Human Brain
其中Gamma（ γ ）可通过以下方式计算
N frame
N+1 frame
dot inversion
Line inversion
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Frame inversion
Column inversion
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4. Gamma Reference 人脑的亮度感觉
人丌能感受到△ Y/Y=1%以下的亮度变化，因此需要用非线性的灰阶。
255 254
通过各种规范的接口 连接到LCD显示器 HDMI、VGA、DVI…
Panel自带驱动模块再将 LVDS、TMDS转换到 Mini-LVDS供Panel显示
PC
Signal Cable
3
LCD
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1. 引言 Panel 模块驱动图示
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1. 引言 – Panel内部驱动
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Gate-D-IC
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2.驱动原理框图 – DC-DC模块（电压部分）
DC-DC模块电路为整个驱动电路供电。 这部分电路产生主要产生PCB IC、Source & Gate IC、 Panel TFT驱动所需相关电压。 是由Connector输入的VDD经过直流变换输出AVDD、 DVDD、Von、Voff、Vref等电压。 全黑、全白、AD多有此电路造成。