LCD 驱动电路分析

面板的各种极性变换方式
比较高的SOURCE 驱 动电压
比较低的SOURCE 驱 动电压
面板的各种极性变换方式 Vcom
Cs
Clc
Cgd
Gate 由此可见△V与Vp-p 是成正比关系的,如果 要想△V最少,那么我 们可以减少Vp-p
Gate 驱动与削角驱动
单个TFT的等效电路图
GPM (Gate Pulse Modulation)(削角功能)为了解决由于VCOM而引起的 闪烁的问题
GL2
GOP #3
GL3
GL3
Pull-up Control Circuit
Pull-up Output Circuit Pull-down Output Circuit
GOP #N
GLN
GLN
Pull-down Control Circuit
四，自制TCON 板电路分析
TFT-LCD 模块的时序控制器
信号输出到Open-Cell 上的 X-Board,驱动Panel
二 TFT-LCD 基础知识
TFT LCD 的相关知识
• TFT LCD：Thin Film Transistor Liquid Crystal Display 超薄膜晶体管液晶显示器 和传统的CRT比较，优点如下： 1.体积小，重量轻，耗电量小； 缺点： 1.响应速度慢，运动图像拖尾； 2.操作温度范围有限制； 3.需要背光源。
现在我们量产的架构---Samsung 46寸
1.T-CON与主IC集成在一块, 省一颗T-CON的钱(主IC的价 格略有上升) 2.主板与Source板的连接线用 FFC线(比LVDS便宜)
80 PIN FFC X 2 转接板 PGAMMA
VCOM OP
PMU
BL Driver
64 PIN FFC
----
---++++ Vpixel (TFT侧电极) 正极性驱动 Vpixel > Vcom
++++ ---Vpixel 负极性驱动 Vpixel < Vcom
面板的各种极性变换方式
1.为什么需要极性变换 由于液晶分子还有一种特性,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, 以形成不同的灰阶. 所以每隔一段时间, 就必须将电压恢复原 状, 以避免液晶分子的特性遭到破坏. 2.怎么进行极性变换 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
圖像顯示原理
電腦顯示之圖像均是由一個個的像素(pixel)構成
混色效果 分别控制RGB dot亮度，自由组成各种图案
三角形越大所能显示的颜色越丰富
TFT LCD的显示方式
Scan Line
ON OFF
TFT
玻璃电极 OFF
OFF
Data Line
先开启第一行，其余关闭。
OFF
ON
OFF
OFF
TFT LCD显示器面板
Polarizer 偏光板 LC cell CF TFT Polarizer 偏光板 PCBA Light Guide（导光板） Led Light Bar
TFT LCD相关名词
• LC：Liquid Crystal液态晶体。 • CF：Color Filter彩色滤光片。分R、G、B三种颜 色 的滤光片。 • B/L：Back light背光。 • L/G：Light Guide导光板。 • data line:数据线，进行数据的传输。 • scan line :扫描线，控制TFT的开关。 控制TFT上的电晶 体是on/off。On时，资料可以传 输；off时，资料不能传 1920 输。
source data) VGH:TFT-LCD turn on voltage VGL:TFT-LCD turn off voltage VDD: Digital power
Gate driver輸出波形圖
Gate Drive 硬體架構
Gate IC驱动
一、 GOA Circuit (1)
: 一帧画面的起始信号,频率为60Hz； : 数据从源驱动器到显示屏的输出信号，周期为 1行频，周期为14.8us方波； POL : 数据即行反转信号，为了防止液晶老化，而在液 晶上的电压要求反转，频率为60Hz方波； CPV1,2,3: 栅的移动信号，周期是3倍行频44.4us方波。 STV TP
TFT LCD 驱动电路分析
内容概要 一 自制TCON 板简介 二 TFT-LCD 基础知识 三 TFT 显示原理
四 自制TCON 板电路分析
自制TCON 简介（一）
M_LVDS OUTPUT M_LVDS OUTPUT
PMU
T CON IC
P GAMMA
LVDS INPUT 传统T CON板 架构
.
29.7us
17.3us
2.7us
14.8us
41.7us
3.3V
2.7us
17.3us 29.6us 41.7us 2.7us 20us 41.7us 41.7us
接着关闭第一行，电压已经固定，所以显示颜色也已固定。开启第二行， 其余仍保持关闭。依此类推，可完成整个画面之显示。
颜色深度(Color depth)：LCD可显示的颜色数目
Gray Scale 0 Red Green Blue White
8
16
24
32
40
48
56
63
对6 bit显示器而言, 共可以显示26x 26x 26= 262,144 对8bit显示器而言, 共可以显示28x 28x 28 = 16,777,216
STV Pull-up Control Circuit
1 stage GOP
Pull-up Output Circuit Pull-down Output Circuit Pull-up Output Circuit Pull-down Output Circuit Pull-up Output Circuit Pull-down Output Circuit GL1
Timing Controller（集成在MS801T 主机芯片上）
T/CON的定义： T/CON : Timing Controller的缩写 从Video Card出来的要在TFT-LCD显示屏上显示的数据 在 TCON 中经过变换生成显示的数据信号和驱动器的控制信号
T/CON输入输出信号： 1.LVDS (Low Voltage Differential Signaling) TCON 输出信号： 1. 2Ports/6 Pairs/ 8 bits Mini-LVDS; 2. 控制信号STV,TP, POL,CPV1，CPV2，CPV3; 3. I2C 总线设备控制读写信号:SDA ,SCL,WP
缺点:
1.由于用FFC线,主板灵 活性不够.
MAINBOARD（T-CON IC)
DIM
自制TCON 板简介（三）-Samsung 46寸自制TCON
接收来自机芯集 成的TCON信号 VCOM OP P-Gamma PMU（集成Level Shift)
VCOM Push-Pull 电路
信号输出到Open-Cell 上的 X-Board，驱动Panel
GOP #1
RESET
GL1
Pull-down Control Circuit
CARRY GL2
GOP #2
RESET CARRY
Pull-up Control Circuit Pull-down Control Circuit Pull-up Control Circuit Pull-down Control Circuit
Black Matrix(黑色矩阵）
Black Matrix目的: 遮蔽漏光区域，以免看到漏光导致对比度下降
液晶层
1.液晶可以被光穿透，并影响光的偏振性； 2.在液晶分子两端所加电压的不同，液晶分子的翻转程 度不同，根据液晶角度的不同透过光的偏振性也不同；
液晶
开 关 打 开
开 关 闭 合
液晶互相牵引 通过它改变光的强弱
OD (Over drive)
OD (Over drive)
OD (Over drive)
面板驱动
面板驱动
Source IC 驱动
Source driver --- Half AVDD
半压电路，其实就是在AVDD to GND之间再建立一个电压准位置，同时降低压差， 减少电流，从而降低Source driver温度。 这个电压准位的选择一般是介于组成白电压的两个电压之间。这个电压可以用电阻 分压的方式取得，但是必须经过OP将电流放大，才能满足driver需求；或是通过 Buck电路来得到此值。
True color
256 color
整块面板的等效电路
16.67ms/Vtt(1125)=14.8 us
Cs(storage capacitor)储存电容的架构
液晶极性反转驱动
•液晶必须以交流信号驱动 •长时间维持某一极性,液晶分子可能受到破坏
VCOM (CF側電極) ---++++
VCOM ++++
•
1080
偏光板Polarizer
液晶分子可改变光的极化状态，穿过扭曲液晶时，光线被液晶分子扭转 90度。通过TFT电压控制开关来控制液晶分子两端的电压，不同压差下有不同 穿透率，极化程度也相应改变，从而达到控制光线的强弱的目的。
彩色滤光片
彩色滤光片为液晶显示器彩色化的关键组件,透过彩色滤光 片才能使高灰阶的液晶显示器达到全彩色化,所以彩色滤光片之作用在 于利用滤光的方式产生RGB三原光,再将三原光以不同的强弱比例混合 而呈现各种色彩,使LCD显示出全彩.
Gate IC 驱动
電壓
Gate1 Gate2
電壓波形圖
畫面更新頻率約為60Hz (16.67 ms)
Gate599 Gate600
第N-1個畫面
第N個畫面
第N+1個畫面
Blanking
Gate IC 相關訊號與訊號
CPV: Gate内部移位寄存器所需之clock. STV:使Gate输出的触发讯号 OE:为High时,所有Gate output为Low.(避免同时开启两条Gate line) XON:为Low时,所有Gate output为High.(关机时清除所有
Gate Line
Gate Circuit
… Data Line
Gate Circuit
考虑到,GOA方式的gate circuit的driving能力有限,因此panel采用双边
gate circuit驱动,可以改善gate line delay之问题.
Architecture of GOP
CKVB CKV VGL STV
面板的各种极性变换方式 Common电极的电压是一直固定不变驱动方式
Common电极的电压是一直固定不动的, 而显示电极的电压却是依照其灰阶的不 同, 不停的上下变动
面板的各种极性变换方式
为了达到极性不停变换这个目的, 我们也可以让common电压不停的变动, 同样也 可以达到让Clc两端的压差绝对值固定不变, 而灰阶也不会变化的效果, 而这种方 法, 就是图6所显示的波形变化. 这个方法只是将common电压 一次很大, 一次很 小的变化. 当然啦, 它一定要比灰阶中最大的电压还大, 而电压小的时候则要比灰 阶中最小的电压还要小才行. 而各灰阶的电压与图5中的一样, 仍然要一次大一次 小的变化.
做个转向的动作
加电压后转向改变
液晶亮度的控制原理
光源
垂直偏光板
玻璃电极
液晶
玻璃电极
水平偏光板
Scan G Data S D
三. TFT-LCD 显示原理
TFT结构
S1
S2
S3
Sn-1 Sn
G1
G2 G3 TFT Source 线 Gate线 液晶电容 储存电容
Gm-1
Gm
dotLeabharlann Baidu
Pixel
每个像素均由三种 颜色红(R)绿(G)蓝 (B)的小光点(dot) 构成
面板的各种极性变换方式 对于同一点而言，它的极性是不停的按帧变换的。而相邻的点是否拥 有相同的极性，那可就依照不同的极性转换方式来决定了。首先是 frame inversion，其整个画面所有相邻的点，都是拥有相同的极性； 而row inversion与column inversion则各自在相邻的行与列上拥有相 同的极性；另外在dot inversion上，则是每个点与自己相邻的上下左 右四个点，是不一样的极性