TFT-LCD显示驱动电路设计
TFT-LCD原理与设计
TFT-LCD原理与设计
TFT-LCD（薄膜晶体管液晶显示器）是一种广泛使用于平板
电视、电脑显示器、手机等设备中的液晶显示技术。
其工作原理是利用薄膜晶体管和液晶分子的特性实现图像显示。
TFT-LCD的结构由多个层次组成，包括色彩滤光片、透明电极、薄膜晶体管和液晶层等。
色彩滤光片用于调节液晶层的颜色显示，透明电极用于施加电场，而薄膜晶体管则负责控制电流的流动。
这些层次协同工作，使得液晶分子在电场作用下产生偏转，并改变光的透过率，从而形成显示图像。
TFT-LCD的工作原理基于液晶的光电效应。
液晶分子具有两
种状态：向列方向对齐的“ON”态和与列方向垂直的“OFF”态。
当施加电场时，液晶分子会发生扭曲，产生向与列方向垂直的“ON”态。
通过调节电场的强弱和方向，可以控制液晶分子的
偏转程度，进而控制透过液晶层的光的亮度和颜色。
TFT-LCD还需要使用后端的驱动电路来控制薄膜晶体管的导
通和断开，以及控制液晶分子的偏转。
这些驱动电路通常由晶体管和电容器组成，能够实现高速刷新和精确的图像显示。
在TFT-LCD的设计中，需要考虑多个因素，包括像素密度、
色彩还原、亮度和对比度等。
为了提高图像质量，设计者需要选择合适的材料、优化电流和电场的控制参数，并采用高精度的光学和电子元件。
总之，TFT-LCD利用薄膜晶体管和液晶分子的特性，通过控
制电场来实现图像显示。
其设计需要考虑多个因素，以实现高质量的图像效果。
TFT-LCD驱动电路的设计
由于 ＣＲＴ显示 器和 液晶屏 具有 不 转换芯 片 ＡＤ９ ８ Ａ和 后端 的数模转换 控制信号 ，给系统 及其模块 发送控制 信 ８３ 同的显示特性 ，两者 的显示信号 参数也 芯 片 ＡＤＶ７ ２ 。ＡＤ Ｐ ｌ６ １５ Ｓ －２ １ Ｏ具 有 超 息 ，以 使 整 个 系统 稳 定 有 序 地 工 作 。例 不同， 因此在计 算机 （ ＭＣＵ）和液晶 级 哈佛 结构 ，支 持单 指令 多操作 数 如 ， Ｓ －２ １０ 灰度 电压 产生 电路 或 ＡＤ Ｐ ｌ６ 为 屏之 间设计 液晶显示 器的驱动 电路是 必 （ Ｉ Ｓ ＭＤ）模式 ，采 用高效 的汇编语 言编 和液 晶屏提 供 必要 的控 制信号 。另外 ， 需 的 ，其 主 要 功能 是 通过 调 制 输 出 到 程能 实现 对视频信 号的 实时处理 ，不会 系 统 还 设 置 了一 些 Ｌ Ｄ灯 ， 于 直 观 的 Ｅ 用
０ １ ２ ３ ４
示 数据 （ Ｙ校正后 ） 。
３ 图像 优 化 为 了提 高 图 像 质 量 ，
Ｖｏ ｌ ｇ ｌ ｅ ￣
闪存 既要存储 Ｄ Ｐ 序 ， Ｓ程 又要保 存对应
因此 系统 可以 完 成单 色的 视 频信 号 处 于不 同的伽玛值 的查找表数据 以及部分
硬件电路设计
理 ，也 可以完 成彩 色的视 频信 号处 理 。 预设 的显示数据 ， 故选择 Ｓ Ｔ公司 的容量
ＡＤ ＤＲ２ —０ Ｏ Ａ２
Ｌ ＣＤ电极上 的电位信号 、 值 、频率等 因为处理数据 时 间长 而 出现 延迟。 峰
参 数来建立 交流驱动 电场 。
指 示系统硬 件及Ｄ Ｐ Ｓ 内部程序 各模块 的
系统 硬 件 原 理 框 图 如 图 １ 示 。系 工 作 状 态 。 所
TFTLCD显示原理及驱动介绍
TFTLCD显示原理及驱动介绍TFTLCD是一种液晶显示技术，全称为Thin Film Transistor Liquid Crystal Display，即薄膜晶体管液晶显示器。
它是目前应用最广泛的显示器件之一，被广泛应用在电子产品中，如手机、平板电脑、电视等。
TFTLCD显示屏是由数百万个像素点组成的，每个像素点又包含红、绿、蓝三个亚像素。
这些像素点由一层薄膜晶体管（TFT）驱动。
薄膜晶体管是一种微型晶体管，位于每个像素点的背后，用来控制液晶材料的偏振状态。
当电流通过薄膜晶体管时，液晶分子会受到电场的影响，从而改变偏振方向，使光线在通过液晶层时发生偏转，从而改变像素点的亮度和颜色。
TFTLCD显示屏需要配备驱动电路，用来控制TFT晶体管的电流，以控制液晶分子的偏振状态。
驱动电路通常由一个控制器和一组电荷泵组成。
控制器负责接收来自外部的指令，通过电荷泵为晶体管提供适当的电流。
电荷泵可以产生高电压和低电压，从而控制液晶分子的偏振状态。
控制器通过一组驱动信号，将指令传递给TFT晶体管，控制像素点的亮度和颜色。
TFTLCD驱动器是用来控制TFTLCD显示屏的硬件设备，通常与控制器紧密连接。
驱动器主要负责将控制器发送的信号转换为液晶的电流输出，实现对像素点的亮度和颜色的控制。
驱动器还负责控制像素点之间的互动，以实现高质量的图像显示。
1.扫描电路：负责控制像素点的扫描和刷新。
扫描电路会按照指定的频率扫描整个屏幕，并刷新像素点的亮度和颜色。
2.数据存储器：用于存储显示数据。
数据存储器可以暂时保存控制器发送的图像数据，以便在适当的时候进行处理和显示。
3.灰度调节电路：用于调节像素点的亮度。
通过调节像素点的电流输出，可以实现不同的亮度效果。
4.像素点驱动电路：负责控制像素点的偏振状态。
像素点驱动电路会根据控制器发送的指令，改变液晶分子的偏振方向，从而改变像素点的亮度和颜色。
5.控制线路：用于传输控制信号。
控制线路通常由一组电线组成，将控制器发送的信号传输到驱动器中，以控制整个显示过程。
tft-lcd的goa电路工作原理
GOA（Gate-On-Array）电路是一种在TFT-LCD（Thin Film Transistor Liquid Crystal Display）面板中广泛应用的电路结构，它对于TFT-LCD的显示效果和功耗有着重要的影响。
本文将深入解析GOA电路的工作原理，以及它在TFT-LCD中的作用和优势。
一、GOA电路的基本结构1.1 GOA电路的概念GOA电路是一种针对TFT-LCD面板的扫描驱动电路，它主要负责控制液晶显示的扫描过程和数据的传输。
在TFT-LCD中，每个像素点都由一个薄膜晶体管（Thin Film Transistor）和一个液晶单元组成，GOA电路通过对每行像素点进行扫描驱动，从而实现图像的显示和更新。
1.2 GOA电路的基本构成GOA电路通常由行驱动器（Gate Driver）、数据传输器（Source Driver）和控制逻辑电路等组成。
其中，行驱动器用于产生扫描信号，控制每行像素点的开关状态；数据传输器则负责将图像数据传输到对应的像素点，实现图像的显示。
控制逻辑电路则起到协调和控制行驱动器和数据传输器之间协作的作用。
二、GOA电路的工作原理2.1 行驱动器的工作原理在TFT-LCD中，液晶单元的开关是通过行扫描的方式来实现的。
行驱动器会产生一系列的脉冲信号，依次作用于每一行像素点对应的薄膜晶体管，从而控制液晶单元的开关状态。
这种行扫描的方式可以有效地减少液晶显示屏的驱动器数量，降低功耗和成本。
2.2 数据传输器的工作原理数据传输器的作用是将图像数据传输到对应的像素点，实现图像的显示。
这种数据传输通常是通过逐行传输的方式进行的，每行数据都会按照一定的顺序被传输到像素点中，从而组成完整的图像。
数据传输器通常会配合行驱动器的扫描信号进行同步操作，确保图像数据的准确传输。
2.3 控制逻辑电路的工作原理控制逻辑电路起到协调和控制行驱动器和数据传输器之间协作的作用。
它会根据系统的指令和信号，对行驱动器和数据传输器进行控制和同步，保证它们能够按照正确的顺序和时序进行工作。
TFT驱动原理
1Dot 线数 : 1pair(2line) Clock = 67.5*3=202.5Mhz
B
B0
B1
B2
B3
B4
B5
RSDS
R
R0 R2 R4
R1 R3 R5
1Dot 线数 : 3pair(6line) Clock = 67.5Mhz
OE2
Gate 1
Gate 2
信号时序图
Data Output & Gate Output
CPV TP
Data Gate 1
Data Gate 2
控制信号
STV
STV is the Vertical Starting Signal, every STV pulse will start one frame. So its frequency is the same as Frame freq. 60HZ
SXGA：1280*1024
VESA：1688*1066
1.CPH：1688*1066*60=108MHZ 2. STH：1066*60=64KHZ 3. STV：60HZ 4.CPV：1066*60=64KHZ 5.LOAD：1066*60=64KHZ 6.MPOL：1066*60/2=32KHZ
控制信号
CPV
CPV is the Vertical Pulse Signal,every Cpv pulse will open one line of all TFT channels.
64KHZ
控制信号
CPH
CPH is the Horizontal Pulse Signal, every CPH pulse will start one pixel data storage.
TFT_LCD_驱动原理
TFT_LCD_驱动原理TFT（薄膜晶体管）液晶显示屏是一种广泛应用于电子产品中的平面显示技术。
TFT液晶显示屏由液晶单元和薄膜晶体管阵列组成，每个像素都由一个液晶单元和一个薄膜晶体管控制。
TFT液晶显示屏的原理是利用液晶的电光效应来实现图像的显示。
液晶是一种介于固体和液体之间的有机化合物，具有光电效应。
通过在液晶材料中施加电场，可以改变液晶的折射率，从而控制光的透射或反射。
液晶的电光效应使得TFT液晶显示屏可以根据电信号来调节每个像素点的亮度和颜色。
TFT液晶显示屏的驱动原理主要包括以下几个步骤：1.数据传输：首先，需要将图像数据从输入设备（如计算机）传输到液晶显示屏的内部电路。
这通常是通过一种标准的视频接口（如HDMI或VGA）来完成的。
2.数据解码与处理：一旦数据传输到液晶显示屏内部，它会被解码和处理，以提取有关每个像素点的亮度和颜色信息。
这些信息通常以数字方式存储在显示屏的内部存储器中。
3.电压调节：在液晶显示屏中，每个像素是由一个液晶单元和一个薄膜晶体管组成。
薄膜晶体管通过控制液晶单元的电场来调节每个像素的亮度和颜色。
为了控制液晶单元的电场，需要施加不同电压信号到每个像素点上。
这些电压信号由驱动电路产生，并通过薄膜晶体管传递到液晶单元。
4.像素刷新：一旦电压信号被传递到液晶单元，液晶单元将会根据电场的变化来调节光的传输或反射，从而实现每个像素的亮度和颜色调节。
整个屏幕的像素都将按照这种方式进行刷新，以显示出完整的图像。
5.控制信号发生器：控制信号发生器是液晶显示屏的一个重要组成部分，用于生成各种控制信号，如行扫描和场扫描信号，以及重新刷新图像的同步信号。
这些控制信号保证了像素的正确驱动和图像的稳定显示。
总结起来，TFT液晶显示屏的驱动原理涉及数据传输、数据解码与处理、电压调节、像素刷新和控制信号发生器等多个步骤。
通过控制电压信号和液晶单元的电场变化，TFT液晶显示屏能够实现图像的显示，并且具有色彩鲜艳、高对比度和快速响应等优点，因此在各种电子产品中得到广泛应用。
TFT_LCD液晶显示器的驱动原理详解
TFT LCD液晶显示器的驱动原理TFT LCD液晶显示器的驱动原理（一）我们针对TFT LCD的整体系统面来做介绍, 也就是对其驱动原理来做介绍, 而其驱动原理仍然因为一些架构上差异的关系, 而有所不同. 首先我们来介绍由于Cs(storage capacitor)储存电容架构不同, 所形成不同驱动系统架构的原理.Cs(storage capacitor)储存电容的架构一般最常见的储存电容架构有两种, 分别是Cs on gate与Cs on common这两种. 这两种顾名思义就可以知道, 它的主要差别就在于储存电容是利用gate走线或是common走线来完成的. 在上一篇文章中, 我曾提到, 储存电容主要是为了让充好电的电压,能保持到下一次更新画面的时候之用. 所以我们就必须像在CMOS的制程之中, 利用不同层的走线, 来形成平行板电容. 而在TFT LCD的制程之中, 则是利用显示电极与gate走线或是common走线,所形成的平行板电容,来制作出储存电容Cs.图1就是这两种储存电容架构, 从图中我们可以很明显的知道, Cs on gate由于不必像Cs on common一样, 需要增加一条额外的common走线, 所以它的开口率(Aperture ratio)会比较大. 而开口率的大小, 是影响面板的亮度与设计的重要因素. 所以现今面板的设计大多使用Cs on gate的方式. 但是由于Cs on gate的方式, 它的储存电容是由下一条的gate走线与显示电极之间形成的.(请见图2的Cs on gate与Cs on common的等效电路) 而gate走线, 顾名思义就是接到每一个TFT的gate端的走线, 主要就是作为gate driver送出信号, 来打开TFT, 好让TFT对显示电极作充放电的动作. 所以当下一条gate走线, 送出电压要打开下一个TFT时 ,便会影响到储存电容上储存电压的大小. 不过由于下一条gate走线打开到关闭的时间很短,(以1024*768分辨率, 60Hz更新频率的面板来说. 一条gate走线打开的时间约为20us, 而显示画面更新的时间约为16ms, 所以相对而言, 影响有限.) 所以当下一条gate走线关闭, 回复到原先的电压, 则Cs储存电容的电压, 也会随之恢复到正常. 这也是为什么, 大多数的储存电容设计都是采用Cs on gate 的方式的原因.至于common走线, 我们在这边也需要顺便介绍一下. 从图2中我们可以发现, 不管您采用怎样的储存电容架构, Clc的两端都是分别接到显示电极与common. 既然液晶是充满在上下两片玻璃之间, 而显示电极与TFT都是位在同一片玻璃上, 则common电极很明显的就是位在另一片玻璃之上. 如此一来, 由液晶所形成的平行板电容Clc, 便是由上下两片玻璃的显示电极与common电极所形成. 而位于Cs储存电容上的common电极, 则是另外利用位于与显示电极同一片玻璃上的走线, 这跟Clc上的common电极是不一样的, 只不过它们最后都是接到相同的电压就是了.整块面板的电路架构从图3中我们可以看到整片面板的等效电路, 其中每一个TFT与Clc跟Cs所并联的电容, 代表一个显示的点. 而一个基本的显示单元pixel,则需要三个这样显示的点,分别来代表RGB三原色. 以一个1024*768分辨率的TFT LCD来说, 共需要1024*768*3个这样的点组合而成. 整片面板的大致结构就是这样, 然后再藉由如图3中 gate driver所送出的波形, 依序将每一行的TFT打开, 好让整排的source driver同时将一整行的显示点, 充电到各自所需的电压, 显示不同的灰阶. 当这一行充好电时, gate driver便将电压关闭, 然后下一行的gate driver便将电压打开, 再由相同的一排source driver对下一行的显示点进行充放电. 如此依序下去, 当充好了最后一行的显示点, 便又回过来从头从第一行再开始充电. 以一个1024*768 SVGA分辨率的液晶显示器来说, 总共会有768行的g ate走线, 而source走线则共需要1024*3=3072条. 以一般的液晶显示器多为60Hz的更新频率来说, 每一个画面的显示时间约为1/6 0=16.67ms. 由于画面的组成为768行的gate走线, 所以分配给每一条gate走线的开关时间约为16.67ms/768=21.7us. 所以在图3 g ate driver送出的波形中, 我们就可以看到, 这些波形为一个接着一个宽度为21.7us的脉波, 依序打开每一行的TFT. 而sourcedriver则在这21.7us的时间内, 经由source走线, 将显示电极充放电到所需的电压, 好显示出相对应的灰阶.面板的各种极性变换方式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. 但是如果画面一直不动, 也就是说画面一直显示同一个灰阶的时候怎么办? 所以液晶显示器内的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c ommon电极的电压时, 就称之为负极性. 不管是正极性或是负极性, 都会有一组相同亮度的灰阶. 所以当上下两层玻璃的压差绝对值是固定时, 不管是显示电极的电压高, 或是common电极的电压高, 所表现出来的灰阶是一模一样的. 不过这两种情况下, 液晶分子的转向却是完全相反, 也就可以避免掉上述当液晶分子转向一直固定在一个方向时, 所造成的特性破坏. 也就是说, 当显示画面一直不动时, 我们仍然可以藉由正负极性不停的交替, 达到显示画面不动, 同时液晶分子不被破坏掉特性的结果. 所以当您所看到的液晶显示器画面虽然静止不动, 其实里面的电压正在不停的作更换, 而其中的液晶分子正不停的一次往这边转, 另一次往反方向转呢!图4就是面板各种不同极性的变换方式, 虽然有这么多种的转换方式, 它们有一个共通点, 都是在下一次更换画面数据的时候来改变极性. 以60Hz的更新频率来说, 也就是每16ms, 更改一次画面的极性. 也就是说, 对于同一点而言, 它的极性是不停的变换的. 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, 它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. 最后是delta inversion, 由于它的排列比较不一样, 所以它是以RGB 三个点所形成的pixel作为一个基本单位, 当以pixel为单位时, 它就与dot inversion很相似了, 也就是每个pixel与自己上下左右相邻的pixel,是使用不同的极性来显示的.Common电极的驱动方式图5及图6为两种不同的Common电极的电压驱动方式, 图5中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. 图5中是256灰阶的显示电极波形变化, 以V0这个灰阶而言, 如果您要在面板上一直显示V0这个灰阶的话, 则显示电极的电压就必须一次很高, 但是另一次却很低的这种方式来变化. 为什么要这么复杂呢? 就如同我们前面所提到的原因一样, 就是为了让液晶分子不会一直保持在同一个转向, 而导致物理特性的永久破坏. 因此在不同的frame中, 以V0这个灰阶来说, 它的显示电极与common电极的压差绝对值是固定的, 所以它的灰阶也一直不曾更动. 只不过位在Clc两端的电压, 一次是正的, 称之为正极性, 而另一次是负的, 称之为负极性. 而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.这两种不同的Common驱动方式影响最大的就是source driver的使用. 以图7中的不同Common电压驱动方式的穿透率来说, 我们可以看到, 当common电极的电压是固定不变的时候, 显示电极的最高电压, 需要到达common电极电压的两倍以上. 而显示电极电压的提供, 则是来自于source driver. 以图七中common电极电压若是固定于5伏特的话, 则source driver所能提供的工作电压范围就要到10伏特以上. 但是如果common电极的电压是变动的话, 假使common电极电压最大为5伏特, 则source driver的最大工作电压也只要为5伏特就可以了. 就source driver的设计制造来说, 需要越高电压的工作范围, 制程与电路的复杂度相对会提高, 成本也会因此而加高.面板极性变换与common电极驱动方式的选用并不是所有的面板极性转换方式都可以搭配上述两种common电极的驱动方式. 当common电极电压固定不变时, 可以使用所有的面板极性转换. 但是如果common电压是变动的话, 则面板极性转换就只能选用frame inversion与row inversion.(请见表1) 也就是说, 如果你想使用column inversion或是dot inversion的话, 你就只能选用 common电极电压固定不动的驱动方式. 为什么呢? 之前我们曾经提到 common电极是位于跟显示电极不同的玻璃上, 在实际的制作上时, 其实这一整片玻璃都是common电极. 也就是说, 在面板上所有的显示点, 它们的common电压是全部接在一起的. 其次由于gate driver的操作方式是将同一行的所有TFT打开,好让source driver去充电, 而这一行的所有显示点, 它的common电极都是接在一起的, 所以如果你是选用common电极电压是可变动的方式的话, 是无法在一行TFT上, 来同时做到显示正极性与负极性的. 而column inversion与dot inversion的极性变换方式, 在一行的显示点上, 是要求每个相邻的点拥有不同的正负极性的. 这也就是为什么 common电极电压变动的方式仅能适用于frame inv ersion与row inversion的缘故. 而common电极电压固定的方式, 就没有这些限制. 因为其common电压一直固定, 只要source dri ver能将电压充到比common大就可以得到正极性, 比common电压小就可以得到负极性, 所以common电极电压固定的方式, 可以适用于各种面板极性的变换方式.表1面板极性变换方式 可使用的common电极驱动方式Frame inversion固定与变动Row inversion固定与变动Column inversion只能使用固定的common电极电压Dot inversion只能使用固定的common电极电压各种面板极性变换的比较现在常见使用在个人计算机上的液晶显示器, 所使用的面板极性变换方式, 大部分都是dot inversion. 为什么呢? 原因无它, 只因为dot inversion的显示品质相对于其它的面板极性变换方式, 要来的好太多了. 表2是各种面板极性变换方式的比较表. 所谓F licker的现象, 就是当你看液晶显示器的画面上时, 你会感觉到画面会有闪烁的感觉. 它并不是故意让显示画面一亮一灭来做出闪烁的视觉效果, 而是因为显示的画面灰阶在每次更新画面时, 会有些微的变动, 让人眼感受到画面在闪烁. 这种情况最容易发生在使用frame inversion的极性变换方式, 因为frame inversion整个画面都是同一极性, 当这次画面是正极性时, 下次整个画面就都变成了是负极性. 假若你是使用common电压固定的方式来驱动, 而common电压又有了一点误差(请见图8),这时候正负极性的同一灰阶电压便会有差别, 当然灰阶的感觉也就不一样. 在不停切换画面的情况下, 由于正负极性画面交替出现,你就会感觉到Flicker的存在. 而其它面板的极性变换方式, 虽然也会有此flicker的现象, 但由于它不像frame inversion 是同时整个画面一齐变换极性, 只有一行或是一列, 甚至于是一个点变化极性而已. 以人眼的感觉来说, 就会比较不明显. 至于crosstalk 的现象, 它指的就是相邻的点之间, 要显示的资料会影响到对方, 以致于显示的画面会有不正确的状况. 虽然crosstalk的现象成因有很多种, 只要相邻点的极性不一样, 便可以减低此一现象的发生. 综合这些特性, 我们就可以知道, 为何大多数人都使用dot inve rsion了. 表2面板极性变换方式 Flicker的现象 Crosstalk的现象Frame inversion明显 垂直与水平方向都易发生Row inversion不明显 水平方向容易发生Column inversion不明显 垂直方向容易发生Dot inversion几乎没有 不易发生面板极性变换方式, 对于耗电也有不同的影响. 不过它在耗电上需要考量其搭配的common电极驱动方式. 一般来说 common电极电压若是固定, 其驱动common电极的耗电会比较小. 但是由于搭配common电压固定方式的source driver其所需的电压比较高, 反而在source driver的耗电会比较大. 但是如果使用相同的common电极驱动方式, 在source driver的耗电来说,就要考量其输出电压的变动频率与变动电压大小. 一般来说, 在此种情形下, source driver的耗电,会有 dot inversion > row inversion > column inversion > frame inversion的状况. 不过现今由于dot inversion的source driver多是使用PN型的OP, 而不是像row inversi on是使用rail to rail OP, 在source driver中OP的耗电就会比较小. 也就是说由于source driver在结构及电路上的改进, 虽然先天上它的输出电压变动频率最高也最大(变动电压最大接近10伏特,而row inversion面板由于多是使用common电极电压变动的方式,其source driver的变动电压最大只有5伏特,耗电上会比较小), 但dot inversion面板的整体耗电已经减低很多了. 这也就是为什么大多数的液晶显示器都是使用dot inversion的方式.TFT LCD液晶显示器的驱动原理(二)上次跟大家介绍液晶显示器的驱动原理中有关储存电容架构,面板极性变换方式,以及common电压的驱动方式.这次我们延续上次的内容,继续针对feed through电压,以及二阶驱动的原理来做介绍.简单来说Feed through电压主要是由于面板上的寄生电容而产生的,而所谓三阶驱动的原理就是为了解决此一问题而发展出来的解决方式,不过我们这次只介绍二阶驱动,至于三阶驱动甚至是四阶驱动则留到下一次再介绍.在介绍feed through电压之前,我们先解释驱动系统中gate driver 所送出波形的timing图.SVGA分辨率的二阶驱动波形我们常见的1024*768分辨率的屏幕,就是我们通常称之为SVGA分辨率的屏幕.它的组成顾名思义就是以1024*768=7864 32个pixel来组成一个画面的数据.以液晶显示器来说,共需要1024*768*3个点(乘3是因为一个pixel需要蓝色,绿色,红色三个点来组成.)来显示一个画面.通常在面板的规划,把一个平面分成X-Y轴来说,在X轴上会有1024*3=3072列.这3072列就由8颗384输出channel的source driver来负责推动.而在Y轴上,会有768行.这768行,就由3颗256输出channel 的gate driver来负责驱动.图1就是SVGA分辨率的gate driver输出波形的timing图.图中gate 1 ~ 768分别代表着76 8个gate driver的输出.以SVGA的分辨率,60Hz的画面更新频率来计算,一个frame的周期约为16.67 ms.对gate 1来说,它的启动时间周期一样为16.67ms.而在这16.67 ms之间,分别需要让gate 1 ~ 768共768条输出线,依序打开再关闭.所以分配到每条线打开的时间仅有16.67ms/768=21.7us而已.所以每一条gate driver打开的时间相对于整个frame是很短的,而在这短短的打开时间之内,source driver再将相对应的显示电极充电到所需的电压.而所谓的二阶驱动就是指gate driver的输出电压仅有两种数值,一为打开电压,一为关闭电压.而对于common电压不变的驱动方式,不管何时何地,电压都是固定不动的.但是对于common电压变动的驱动方式,在每一个frame开始的第一条gate 1打开之前,就必须把电压改变一次.为什么要将这些输出电压的timing介绍过一次呢?因为我们接下来要讨论的feed thr ough电压,它的成因主要是因为面板上其它电压的变化,经由寄生电容或是储存电容,影响到显示电极电压的正确性.在LCD 面板上主要的电压变化来源有3个,分别是gate driver电压变化,source driver电压变化,以及common电压变化.而这其中影响最大的就是gate driver电压变化(经由Cgd或是Cs),以及common电压变化(经由Clc或是Cs+Clc).Cs on common架构且common电压固定不动的feed through电压我们刚才提到,造成有feed through电压的主因有两个.而在common电压固定不动的架构下,造成feed through电压的主因就只有gate driver的电压变化了.在图2中,就是显示电极电压因为feed through电压影响,而造成电压变化的波形图.在图中,请注意到gate driver打开的时间,相对于每个frame的时间比例是不正确的.在此我们是为了能仔细解释每个f rame的动作,所以将gate driver打开的时间画的比较大.请记住,正确的gate driver打开时间是如同图1所示,需要在一个frame的时间内,依序将768个gate driver走线打开的.所以每个gate走线打开的时间,相对于一个frame的时间,是很短的.当gate走线打开或关闭的那一瞬间,电压的变化是最激烈的,大约会有30~40伏特,再经由Cgd的寄生电容,影响到显示电极的电压.在图3中,我们可以看到Cgd寄生电容的存在位置.其实Cgd的发生,跟一般的CMOS电路一样,是位于MOS的gate 与drain端的寄生电容.但是由于在TFT LCD面板上gate端是接到gate driver输出的走线,因此一但在gate driver输出走在线的电压有了激烈变化,便会影响到显示电极上的电压.在图2之中,当Frame N的gate走线打开时,会产生一个向上的feed through电压到显示电极之上.不过此时由于gate走线打开的缘故,source driver会对显示电极开始充电,因此即便一开始的电压不对(因为feed through电压的影响),source driver仍会将显示电极充电到正确的电压,影响便不会太大.但是如果当gate走线关闭的时候,由于source driver已经不再对显示电极充电,所以gate driver关闭时的电压压降(30~40伏特),便会经由Cgd寄生电容feed through到显示电极之上,造成显示电极电压有一个feed through的电压压降,而影响到灰阶显示的正确性.而且这个feed through电压不像gate走线打开时的feed through电压一样,只影响一下子,由于此时source driver已经不再对显示电极充放电,feed through电压压降会一值影响显示电极的电压,直到下一次gate driver走在线的电压再打开的时后.所以这个feed through电压对于显示画面的灰阶的影响,人眼是可以明确的感觉到它的存在的.而在Frame N+1的时候,刚开始当gate driver走线打开的那一瞬间,也会对显示电极产生一个向上的feed through电压,不过这时候由于gate已经打开的缘故,source driver会开始对显示电极充电,因此这个向上的feed through电压影响的时间便不会太长.但是当gate走线再度关闭的时候,向下的feed through电压便会让处在负极性的显示电极电压再往下降,而且受到影响的负极性显示电压会一直维持到下一次gate走线再打开的时候.所以整体来说,显示电极上的有效电压,会比source driver的输出电压要低.而减少的电压大小刚好为gate走线电压变化经由Cgd的feed through电压.这个电压有多大呢?在图4中,我们以电荷不灭定律,可以推导出feed through电压为 (Vg2 – Vg1) * Cgd / (Cgd + Clc + Cs) .假设Cg d=0.05pF,而Clc=0.1pF, Cs=0.5pF且gate走线从打开到关闭的电压为 –35伏特的话. 则feed through电压为 –35*0.0 5 / (0.05+0.1+0.5) = 2.69伏特. 一般一个灰阶与另一个灰阶的电压差约仅有30到50 mV而已(这是以6 bit的分辨率而言,若是8 bit分辨率则仅有3到5 mV而已).因此feed through电压影响灰阶是很严重的.以normal white的偏光板配置来说,会造成正极性的灰阶会比原先预期的来得更亮,而负极型的灰阶会比原先预期的来得更暗.不过恰好feed through电压的方向有一致性,所以我们只要将common电压向下调整即可.从图2中我们可以看到,修正后的common电压与原先的comm on电压的压差恰好等于feed through电压.Cs on common架构且common电压变动的feed through电压图5为Cs on common且common电压变动的电压波形,由于其common电压是随着每一个frame而变动的,因此跟common 电压固定的波形比较起来.其产生的feed through电压来源会再多增加一个,那就是common电压的变化.这个common电压的变化,经由Clc+Cs的电容,便会影响到显示电极的电压.且由于整个LCD面板上所有显示点的Clc与Cs都是接到common电压,所以一但common电压有了变化,受影响的就是整个面板的所有点.跟前面gate电压变化不一样的是,gate电压变化影响到的只是一整行的显示点而已.不过Common电压变化虽然对显示电极的电压有影响,但是对于灰阶的影响却没有像gate电压变化来的大.怎么说呢?如果我们使用跟前面一样的电容参数值,再套用图6所推导出来的公式,再假设Common电压由0伏特变到5伏特,则common电压变化所产生的feed through电压为(5 -0)*(0.1pF+ 0.5pF) / (0.05pF + 0.1pF +0.5pF) = 5 * 0.6 /0.65=4.62伏特.虽然显示电极增加这么多电压,但是common电极也增加了5伏特.因此在Clc两端,也就是液晶的两端,所看到的压差变化,就只有4.62-5=0.38伏特而已.跟之前gate走线电压变化所产生的feed through电压2.69伏特比较起来要小的多了,所以对灰阶的影响也小多了.且由于它所产生的feed through电压有对称性,不像Gate走线所产生的feedthrough电压是一律往下,所以就同一个显示点来说,在视觉对灰阶的表现影响会比较小.当然啦,虽然比较小,但是由于对整个LCD面板的横向的768行来说, common电压变化所发生的时间点,跟gate走线打开的时间间隔并不一致,所以对整个画面的灰阶影响是不一样的.这样一来,就很难做调整以便改进画面品质,这也是为什么common电压变动的驱动方式,越来越少人使用的缘故.Cs on gate架构且common电压固定不动的feed through电压图7是Cs on gate且common电压固定不动的电压波形图.它并没有common电压变化所造成的feed through电压,它只有由于gate电压变化所造成的feed through电压.不过它跟Cs on common不一样的是,由gate电压变化所造成的feed th rough电压来源有两个地方,一个是自己这一条gate走线打开经由Cgd产生的feed through电压,另一个则是上一条gate 走线打开时,经由Cs所产生的feed through电压.经由Cgd的feed through电压跟前面所讨论过的状况是一样的,在这边就不再提了.但是经由Cs的feed through电压,是因为Cs on gate的关系,如图3所示.Cs on gate的架构,它的储存电容另一端并不是接到common电压,而是接到前一条gate走线,因此在我们这一条gate走线打开之前,也就是前一条gate走线打开时,在前一条gate走线的电压变化,便会经由Cs对我们的显示电极造成feed through电压.依照图8的公式,同时套用前面的电容参数与gate电压变化值,我们可得到此一feed through电压约为 35*0.5pF/(0.5pF+0.1pF+0.05pF)=26.92伏特.这样的feed through电压是很大的,不过当前一条gate走线关闭时,这个feed through电压也会随之消失.而且前一条gat e走线从打开到关闭,以SVGA分辨率的屏幕来说,约只有21.7us的时间而已.相对于一个frame的时间16.67ms是很短的.再者当前一条gate走线的feed through电压影响显示电极后,我们这一条的gate走线也随之打开,source driver立刻将显示电极的电压充放电到所要的目标值.从这种种的结果看来,前一条gate走线的电压变化,对于我们的显示电极所表现的灰阶,几乎是没有影响的.因此对于Cs on gate且common电压固定不动的驱动方式来说,影响最大的仍然是gate走在线电压变化经由Cgd产生的feed through电压,而其解决方式跟前面几个一样,只需将common电压往下调整即可.Cs on gate架构且common电压变动的feed through电压图9是Cs on gate架构且common电压变动的feed through电压波形图.这样子的架构,刚好有了前面3种架构的所有缺点,那就是 gate走线经由Cgd的feed through电压,和前一条gate走线经由Cs的feed through电压,以及Common电压变化经由Clc的feed through电压.可想而知,在实际的面板设计上几乎是没有人使用这种架构的.而这4种架构中最常用的就是 Cs on gate架构且common电压固定不动的架构.因为它只需要考虑经由Cgd的feed through电压,而Cs on gate的架构可得到较大的开口率的缘故.。
TFT-LCD显示驱动电路设计
目录1 选题背景 (2)1.1 TFT-LCD的发展现状 (2)1.2 课设基本内容及要求 (2)1.2.1 硬件电路设计 (2)1.2.2 驱动设计 (3)1.2.3 基本要求 (3)2 方案论证 (3)2.1 总体设计 (3)2.2 显示原理 (4)2.2.1 LCD器件结构 (4)2.2.2 液晶显示原理 (4)2.2.3 TFT元件的工作原理 (5)3 过程论述 (7)3.1 控制电路设计 (7)3.1.1 时钟电路设计 (8)3.1.2 复位电路设计 (8)3.1.3 液晶模块驱动 (9)3.2 软件部分设计 (10)3.2.1 主程序 (10)3.2.2 初始子化程序 (11)3.2.3 显示子程序 (11)4 系统调试 (13)4.1 硬件调试 (13)4.2 软件调试 (13)5 总结 (14)参考文献 (15)附录1 原理图 (17)附录2 源程序 (18)1 选题背景1.1 TFT-LCD的发展现状网络和无线通信技术的发展及其产品的迅速普及，全球数字化技术的迅速推进，促进了信息技术与信息产业的蓬勃兴起。
显示器集电子、通信和信息处理技术于一体，被认为是电子工业在微电子、计算机之后的又一重大发展机会，具有广阔的市场好良好的机遇。
各种平板显示技术成为研究开发的热点，其中薄膜晶体管液晶显示器（TFT-LCD）是目前唯一在亮度、对比度、功耗、寿命、体积和重量等综合性能上全面赶上和超过CRT的显示器件。
它的性能优良、大规模生产特性好，自动化程度高，原料成本低廉，发展空间广阔，已迅速成为新世纪的主流产品，是21世纪全球经济增长的一个亮点。
本文围绕设计以单片机作为LCD液晶显示系统控制器为主线，基于单片机AT89C51，采用的液晶显示控制器的芯片是SED1520，主要实现由按键控制的中文显示、图片显示、滚屏以及左右移动功能。
同时也对部分芯片和外围电路进行了介绍和设计，并附以系统结构框图加以说明，着重介绍了本系统应用的各硬件接口技术和各个接口模块的功能及工作过程，并详细阐述了程序的各个模块。
基于S3C2410的TFT—LCD驱动电路设计
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用 。 Ｌ Ｓ ５ Ｑ１Ｐ 是 三 星 电子 公 求 。但 是 ，要想 ￥ Ｃ ４ ０的 Ｌ Ｄ控 信 号 和 ＲＧＢ数据 信 号 ，因 此 ，可 以 Ｔ ３ ０ 一 ＥＩ ３２１ Ｃ
司生 产 的 一款 非 晶硅 有 源矩 阵Ｔ Ｔ 制 器 可 以 正 确 有 效 地 控 制 ＴＦＴ— 不 做硬 件 上 的修 改就 能成 为 以其它 Ｆ—
屏 上 显 示 的 画面 ，必 须 以有 ６ 种 灰 度 的 变 化 。由于 集 成度 ４ 为 液 晶 屏 提 供 背 光 源 。 的 限制 ，灰 度 参 考 电压 电路 需 要 由
TFT LCD驱动芯片的研究与设计
西安电子科技大学硕士学位论文TFT LCD驱动芯片的研究与设计姓名：唐华申请学位级别：硕士专业：微电子学与固体电子学指导教师：吴玉广20060101２ＴＦＴＬＣＤ驱动芯片的研究与设计图１．１液晶屏显示原理如上所述，在ＬｃＤ屏上外加电压，液晶分子排列会改变，ＬｃＤ将根据电压的有无和大小，控制液晶分子排列方向，使面板达到显示效果。
若上、下偏光板吸收轴方向成９００，唯一一个方向振动的光能否通过ＬＣＤ屏，取决于是否外加电压，而光通过与否则决定了“白”和“黑”，这样在ＬｃＤ上可显示出图像。
当然，白和黑的中间色是由外加电压的中间电位决定的，电压不同透光率不同，显示的明暗程度就不同。
若加上彩色滤光膜（ｃＦ），则可显示彩色影像。
１．２ＴＦＴＬＣＤ的发展在众多平板显示器的激烈竞争中，肝ＬｃＤ能够脱颖而出，成为新一代的主流显示器决不是偶然，是人类科技发展和思维模式发展的必然。
液晶先后避开了困难的发光问题，利用液晶作为光阀的优良特性把发光显示器件分解成两部分，即光源和对光源的控制。
作为光源，无论从发光效率、全彩色，还是寿命，都已取得了辉煌的成果，而且还在不断深化之中。
自ＬＣＤ发明以来，背光源在不断地进步，由单色到彩色，由厚到薄，由侧置荧光灯式到平板荧光灯式。
在发光光源方面取得的最新成果都会为ＬｃＤ提供新的背光源。
随着光源科技的进步，会有更新更好的光源出现并为ＬｃＤ所应用。
余下的就是对光源的控制，把半导体大规模集成电路的技术和工艺移植过来，研制成功了薄膜晶体管（ＴＦＤ生产工艺，实现了对液晶光阀的矩阵寻址控制，解决了液晶显示器的光阀和控制器的配合，从而使波晶显示的优势得以实现。
液晶显示器包括无源矩阵液晶显示器口Ｍ－ＬｃＤ）与有源矩阵液晶显示器（ＡＭ．ＬｃＤ）。
ｓＴＮ与ＴＮ液晶显示器均同属于无源矩阵液晶显示器。
９０年代，有源矩阵液晶显示器技术获得了飞速发展，特别是薄膜晶体管液晶显示器（ＴＦＴ．ＬＣＤ）。
它作为ｓＴＮ的换代产品具有响应速度快、不闪烁等优点，广泛应用到便携式计算机及工作站、电视、摄录像机和手持式视频游戏机等产品中。
开题报告---基于FPGA的TFT LCD驱动电路设计
对于文献[5]讲的基于FPGA研究了液晶显示的驱动方法，参照液晶显示的逻辑和时序标准设计了可选择分辨率的通用液晶驱动，用Verilog硬件描述语言编写了通用液晶显示驱动控制器，可以实现不同分辨率的清晰动态显示，在不需要修改核心代码的情况下，普遍适用于多种分辨率图像切换显示。经实验验证，该通用液晶显示控制器占用资源少，能够满足液晶显示时序控制的要求，通用性好，可移植性强，在系统外扩高速存储设备后即可作为嵌入式系统的一部分驱动标准高分辨率液晶显示器。
4.设计拟应用的文献综述
在文献[1]中概述了中国TFT_LCD产业的发展，分别阐述了TFT_LCD产业，世界TFT_LCD产业的发展，以及中国的现状和对中国未来TFT_LCD的展望。从80年代开始，经历过几次大的投资浪潮之后，中国大陆已经成为全世界最大的TN_LCD生产基地和主要的STN_LCD生产基地。2003年又开始大规模涉足TFT_LCD产业，以京东方科技集团股份有限公司收购韩国现代三条TFT_LCD生产线和所有LCD业务以及京东方和上广电又分别投资在大陆建设2条第五代TFT_LCD生产线为标志，中国正在步入世界液晶强国之列。
2.设计拟解决的工程实际问题
实际工程应用中，中小尺寸TFT_LCD模块一般都已经集成了驱动芯片和背光模组，使用者只需按照规格提供电源电压，扫描时序，并按照时序要求向TFT_LCD模块输送显示数据即可实现正常显示。采用FPGA作为控制芯片，可以缩短开发周期，并且可以在线编程，解决客诉问题，并且能更好的分析原因。
TFT液晶显示屏驱动方法的研究
TFT 液晶显示屏驱动方法的研究随着科技的日益发展，液晶显示屏已经成为我们生活中不可或缺的一部分。
而在液晶显示屏中，TFT 液晶显示屏也越来越得到广泛应用。
TFT 液晶显示屏具有高分辨率、高亮度、高对比度、颜色鲜艳等优点，因此在手机、电脑显示屏等领域得到了广泛应用。
TFT 液晶显示屏的驱动方法对于显示屏的性能、显示效果以及功耗等方面都有着巨大的影响。
本文主要对TFT 液晶显示屏的驱动方法进行研究。
1.TFT 液晶显示屏的原理与结构TFT 液晶显示屏（Thin Film Transistor Liquid Crystal Display，简称TFT-LCD）是液晶显示屏的一种。
TFT-LCD 显示屏利用液晶分子在电场作用下对入射光的偏振方向的旋转改变光的透射量，从而完成图像的显示。
在TFT-LCD 中，每一个像素点都包含一个薄膜晶体管（Thin Film Transistor，简称TFT），通过该晶体管控制液晶的偏振方向，从而实现屏幕显示。
TFT 液晶显示屏的结构可以分为两部分：液晶层和驱动电路。
液晶层是由两个平行的玻璃基板组成，中间夹层有液晶分子。
驱动电路包括扫描信号源和数据信号源。
其中，扫描信号源用于控制行扫描的开始和结束，数据信号源用于控制列数据的输入。
2.TFT 液晶显示屏的驱动方法2.1.静态驱动方法静态驱动方法也称为点阵驱动方法，它的原理是将每一行的所有像素点信号同时输出，再通过扫描信号进行逐行逐列驱动。
静态驱动方法简单，但是存在以下缺点：① 性能受限：静态驱动方法只能实现低分辨率的屏幕显示，对于高分辨率的显示无法满足要求。
② 偏重度不均：由于静态驱动方法主要是通过控制扫描信号来实现像素点的控制，因此对于大像素点的控制不够均匀，出现偏重度不均等问题。
2.2.动态驱动方法动态驱动方法也称为逐行驱动方法，它的原理是分时将像素点信号输出到各个像素点，并逐行驱动。
动态驱动方法能够满足高分辨率和高亮度的要求，但是功耗较大。
tftlcd驱动原理
tftlcd驱动原理TFTLCD驱动原理解析TFT（Thin-Film Transistor）液晶显示屏是目前最常用的显示技术之一，其驱动原理是通过驱动电子电路控制液晶做电场变化，以实现像素点显示颜色和亮度的变化。
本文将对TFTLCD驱动原理进行详细解析。
TFTLCD驱动原理由两部分组成：图像生成和电压驱动1.图像生成TFTLCD液晶显示屏由许多像素点组成，每个像素点由三个基本颜色通道红（R），绿（G）和蓝（B）构成。
图像生成的第一步是将输入的图像数据转换为红、绿、蓝三个通道对应的灰度值，再由灰度值映射到具体的RGB值，以确定每个像素点的颜色。
该过程中需要使用一种称为查找表的技术，以有效地映射输入图像的像素值到三个通道的比例。
这个查找表中的值是由显示屏的属性和色彩设定决定的。
通过这种方式，可以根据人眼的感知方式，生成最接近输入图像的颜色。
2.电压驱动TFTLCD驱动原理的第二部分是电压驱动，通过控制每个像素点的电压来改变其颜色和亮度。
每个像素点都由一个薄膜晶体管（Thin Film Transistor，简称TFT）控制。
在电平刷新模式下，每个像素点的晶体管都要刷新很多次，在每个刷新周期内，通过在TFT上施加电压来改变晶体管的导通状态。
当TFT导通时，液晶膜上的电荷将通过该晶体管流入公共电平。
TFT导通的时间是通过控制驱动电路的频率和占空比来实现的。
频率越高，像素点的颜色刷新速度越快，可以提高图像的清晰度和稳定性。
占空比则是指TFT导通的时间和总的刷新周期的比值，通过调整占空比，可以改变像素点的亮度。
TFTLCD驱动原理的关键技术是源驱动和栅极驱动。
源驱动器是负责控制TFT的导通时间和电流的驱动电路，栅极驱动器则是负责控制每行像素点的导通时间和颜色的驱动电路。
对于源驱动器，它需要根据每行像素点的亮度和颜色，将对应的电流作为输入信号，通过增幅电路来控制TFT的导通时间。
而对于栅极驱动器，它需要根据每行像素点的导通时间和颜色，将对应的电压作为输入信号，通过驱动电路来生成合适的驱动信号。
LPC2478彩色模拟TFT-LCD的显示驱动设计
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间 。Ｌ Ｄ 控 制 器 包 含 两 个 单 独 的 ＡＨＢ接 口。 一 个 是 Ｃ ＡＨＢ从 接 口 ， 要 被 Ｃ Ｕ 用 于 访 问 Ｌ 主 Ｐ ＣＤ 控 制 器 内 的 控 制 寄 存 器 和 数 据 寄 存 器 ； 外 一 个 是 ＡＨＢ 主 接 口 ， 另 被
Ｌｉ ｎ，Ｚｈ ｎ Ｔｕ ｎ ｈ ｎ， Ｗ ｕ Ｙｕ ｉ ｇ Ｊｕ ａ ａ ｓａ ｔｎ
（ ｌ ｃｒ ｎ ｃ Ｉ ｆ ｒ ｔ ｎ Ｃｏ ｌｇ ，Ｘｉ ｎ Ｐ ｌ ｔ ｃ ｎ ｃ Ｕｎ ｖ ｒ ｉ Ｘｉ ｎ ７ ０ ４ Ｃｈ ｎ ） Ｅ ｅ ｔ ｏ ｉ ｎ ｏ ｍａ ｉ ｌ ｅ ｏ ｅ ’ ｏ ｙ ｅ ｈ ｉ ｉｅ ｓ ｙ， ’ １ ０ ８， ｉ ａ ａ ｔ ａ
１ Ｈ ８１ Ｘ ８ ７芯 片 简 介
ＨＸ８ １ ８ ７是 一 个 带 有 Ｉ — ＴＵ Ｒ Ｂ ６ ６和 ＢＴ． ０ Ｔ． ５ ６ １输 入 接 口
的 ＴＦ Ｔ—Ｌ ＣＤ时 序 控 制 器 。该 控 制 器 内置 色 彩 空 间 转 换 电路 、 ＤＡＣ和 运 算 放 大 器 ， 且 具 有 并 ｇ ｍｍａ校 正 和 极 性 翻 转 功 能 ， ａ
Ｋｅ ｏ ｄ ｙ ｗ ｒ ｓ：ＬＰＣ２ ８；Ｈ Ｘ８ ７；ＴＦＴ — ＬＣＤ ４７ ８１
引 言
目前 ， ＡＲＭ 在 嵌 入 式 系 统 中 的 应 用 越 来 越 广 泛 。本 文 选 用 的是 ＮＸＰ公 司 ３ ２位 Ｌ Ｃ ４ ８ Ｐ ２ ７ 。ＬＰ ２ ７ Ｃ ４ ８丰 富 的
TFT-LCD驱动原理_一目了然
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
8
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
7
品保客服中心
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
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
△ Y/Y=1/255=0.39%
255 254
TFTLCD显示驱动电路设计
TFTLCD显示驱动电路设计TFTLCD显示驱动电路设计是一种将数字信号转换为模拟信号并驱动液晶屏幕显示的电路设计。
TFTLCD显示屏是一种广泛应用于电子产品中的显示器，具有高分辨率、色彩鲜艳和快速响应的特点。
以下是关于TFTLCD显示驱动电路设计的一些关键内容。
首先，TFTLCD显示驱动电路设计需要选择适当的电源电压和电流。
通常，TFTLCD显示屏需要使用两种电源电压：逻辑电源电压和驱动电源电压。
逻辑电源电压一般为3.3V或5V，用于驱动显示屏的控制逻辑。
驱动电源电压一般为正负15V，用于驱动液晶屏显示像素。
电源的选取应该考虑到液晶屏的工作条件和驱动器的要求。
其次，TFTLCD显示驱动电路设计需要选择适当的驱动器芯片。
液晶屏的驱动器芯片是将数字信号转换为模拟信号并驱动液晶屏显示的核心部件。
驱动芯片的选取应该根据液晶屏的像素尺寸、分辨率和工作电压等参数进行匹配。
常见的TFTLCD显示驱动芯片有ILI9341、ILI9486、HX8357等。
第三，TFTLCD显示驱动电路设计需要实现像素点的控制和扫描。
像素的控制和扫描是通过驱动芯片的引脚与液晶屏的引脚进行连接来完成的。
通常，液晶屏的像素点是按行或按列扫描的方式进行显示。
在设计电路时，需要根据驱动芯片的扫描模式和引脚功能来确定像素点的控制和扫描方式。
第四，TFTLCD显示驱动电路设计还需要考虑接口协议和信号处理。
常见的接口协议有SPI、RGB、I2C等。
接口协议的选择应该基于具体的应用场景和驱动芯片的支持。
信号处理包括对输入信号进行滤波、放大、采样和控制等操作，以确保输入信号的质量和准确性。
第五，TFTLCD显示驱动电路设计还需要考虑电源管理和保护功能。
电源管理可以通过电源管理IC来实现，以提供电源的稳定性和效率。
保护功能包括过压保护、过流保护和短路保护等，以保护电路和液晶屏的安全性和稳定性。
最后，TFTLCD显示驱动电路设计需要进行模拟仿真和电路优化。
TFT-LCD Module 显示驱动原理
TFT-LCD时序控制器的发展
TTL/CMOS单口 TCON
降低时钟频率 降低EMI
TTL/CMOS双口 TCON
LDI 接口 TCON
Smart: 集成OSD、Scaling 和TCON
DVI 接口 TCON
TFT-LCD时序控制器
• TTL/CMOS接口的TCON被目前大多数产品所采用。 • LDI接口的TCON是时序控制器和LVDS接收器集成在 一起，提高了集成度，LVDS协议传送数据降低了EMI。 主要产品有TI的TFP7401、 国半的FPD85310、 FPD87310 以及Silicon Image的SIL223等。 • 自从TMDS通讯协议问世， 在数字显示领域产生了很大 的反响， 所以DVI接口用于TFT-LCD模块也成了模块发 展的趋势。将DVI接口和TCON集成的产品有Silicon Image的SIL243。
TFT-LCD Smart Panel 显示器
TFT-LCD的Smart Monitor结构
OSD Scaling Tcon
栅 驱 动 器 栅 驱 动 器
DC-DC电源 变换器
灰度等级电压
Monitor 接 口
源驱动器
源驱动器
TFT-LCD Panel
( 1024 x 768 )
电源
TFT-LCD Smart Monitor 模块
TMDS接口的数据格式
24/36 位 图像数据 数据通道 0 24/36 位图像数据 DE
发送器
图象控制器
DE
数据通道 1 数据通道 2
6 位 制 号 控 信 ： Hsync, Vsync, CTL0~3
6 位 制 号 Hsync, 控 信 ： Vsync, CTL0~3
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目录1 选题背景 (1)1.1 TFT-LCD的发展现状 (1)1.2 课设基本内容及要求 (2)1.2.1 硬件电路设计 (2)1.2.2 驱动设计 (2)1.2.3 基本要求 (2)2 方案论证 (2)2.1 总体设计 (2)2.2 显示原理 (3)2.2.1 LCD器件结构 (3)2.2.2 液晶显示原理 (3)2.2.3 TFT元件的工作原理 (4)3 过程论述 (6)3.1 控制电路设计 (6)3.1.1 时钟电路设计 (7)3.1.2 复位电路设计 (7)3.1.3 液晶模块驱动 (8)3.2 软件部分设计 (8)3.2.1 主程序 (9)3.2.2 初始子化程序 (9)3.2.3 显示子程序 (9)4 系统调试 (10)4.1 硬件调试 (10)4.2 软件调试 (11)5 总结 (11)参考文献 (13)附录1 原理图 (14)附录2 源程序 (15)1 选题背景1.1 TFT-LCD的发展现状网络和无线通信技术的发展及其产品的迅速普及，全球数字化技术的迅速推进，促进了信息技术与信息产业的蓬勃兴起。
显示器集电子、通信和信息处理技术于一体，被认为是电子工业在微电子、计算机之后的又一重大发展机会，具有广阔的市场好良好的机遇。
各种平板显示技术成为研究开发的热点，其中薄膜晶体管液晶显示器（TFT-LCD）是目前唯一在亮度、对比度、功耗、寿命、体积和重量等综合性能上全面赶上和超过CRT的显示器件。
它的性能优良、大规模生产特性好，自动化程度高，原料成本低廉，发展空间广阔，已迅速成为新世纪的主流产品，是21世纪全球经济增长的一个亮点。
本文围绕设计以单片机作为LCD液晶显示系统控制器为主线，基于单片机AT89C51，采用的液晶显示控制器的芯片是SED1520，主要实现由按键控制的中文显示、图片显示、滚屏以及左右移动功能。
同时也对部分芯片和外围电路进行了介绍和设计，并附以系统结构框图加以说明，着重介绍了本系统应用的各硬件接口技术和各个接口模块的功能及工作过程，并详细阐述了程序的各个模块。
本系统是以单片机的C语言来进行软件设计，指令的执行速度快，可读性强。
1.2 课设基本内容及要求题目：64*128 TFT-LCD显示驱动电路设计1.2.1 硬件电路设计(1) 显示器与驱动IC（电路）间的接口电路设计；(2) 驱动IC（电路）与MCU间的接口电路设计；(3) 驱动IC、MCU的外围电路设计。
1.2.2 驱动设计(1) 初始化程序设计(2) 显示实例设计(3) 硬件电路与驱动程序的联调、仿真(4) 实物制作与测试1.2.3 基本要求(1) 具有从下向上的滚动显示功能；(2) 实现64bit级灰度调制；(3) 支持SPI接口；(4) 完成控制电路、栅驱动电路、源驱动电路设计； (5) 给出栅、源驱动信号仿真波形；(6) 显示内容自拟；(7) 驱动电流可调节； (8) 供电电压： 数字模块：1.65~3.3V ； 模拟模块：5~15V ；2 方案论证2.1 总体设计RAM图2-1 系统框图2.2 显示原理 2.2.1 LCD 器件结构液晶显示器件从结构上说，属于平板显示器件。
其基本结构，呈平板形。
它主要由前后偏振片、前后玻璃片、封接边及液晶等几大部件组成。
当然，不同类型的液晶显示器件其部分部件可能会有不同，但是所有液晶显示器件都可以认为是由两片光刻有透明导电电极的基扳，夹持一个液晶层，封接成一个偏平盒，有时在外表面还可能贴装上偏振片等构成。
2.2.2 液晶显示原理液晶是分子排布或指向具有某种规律、介于固体与液体之间，具有规则性分子排列的有机化合物。
它具有液体的流动性和晶体的双折射性，并且在电场的作用下会改变其分子排列。
液晶的特点是构成液晶的分子指向有规律，而分子之间的相对位置无规律，前者使液晶具有晶体才具有的各向异性，后者使之具有液体才具有的流动性。
液晶显示器的原理是利用液晶的物理特性，在通电时导通，使液晶排列变得有秩序，从而光线容易通过，不通电时，排列则变得无序，从而阻止光线通过。
如图2-2所示：TFT-LCD 液晶显示器的显像原理是采用“背透式”照射方式。
当光源照射时，先通AT89C51芯片行驱动器组LCD 液晶显示屏8k 列驱动列组过下偏光板向上透出，借助液晶分子来传导光线。
由于上下火层的电极为TFT电极和公共电极，在TFT电极导通时，液晶分子的排列状态同样会发生改变，也通过遮光和透光来达到显示的目的。
但不同的是，由于TFT晶体管具有电容效应，能够保持电位状态，先前透光的液晶分子会一直保持这种状态，直到TFT电极下一次再加电改变其排列方式为止。
图2-2 液晶显示原理图从电子学角度阐述液晶显示器件的显示原理为:在外加电场的作用下具有偶极矩的液晶棒状分子在排列状态上发生变化，使得通过液晶显示器件的光被调制，从而呈现或明或暗、透过与不透过的显示效果。
液晶显示器件中的每个显示像素都可以单独被电场控制，不同的显示像素按照驱动信号的控制在显示屏上合成各种图像，液晶显示驱动的功能就是建立这种电场。
液晶显示有三大优点:液晶本身不发光，只是反射环境光;用十显示的液晶的厚度一般在几十微米以下，加上电极板也只有几毫米，所以液晶元件一般薄而且轻，应用十分方便;液晶显示器耗电量一般极低，基本上不耗电能。
2.2.3 TFT元件的工作原理TFT-LCD的象元由阵列基板侧面的液晶象元电极，公共电极以及封闭在两者之间的液晶构成，象元通过一个薄膜晶体管控制加到其上的电压，如图2-2所示：TFT-LCD的每个象素都是一个薄膜晶体管，其具有存储的特性，且其存储时间的长短取决于TFT关态电阻和液晶象素的电容，存贮电容的RC常数。
因此，TFT-LCD的驱动方式不同于TN和STN。
TFT-LCD的象素在显示系统中的结构如图2-3所示:当扫描驱动器施加给扫描电极一个选择电压时，TFT-LCD显示的灰度级由数据驱动器的电压和存储在象元上的电压决定。
即当TFT的栅极G与源极S未选通时，TFT处于截止态，源极S与漏极D之间相当于开路，外电路电压不会施加到液晶像素上。
当行扫描信号选通了某一行所有TFT的栅极G后，源扫描信号依次选通此行上TFT的源极S。
行扫描信号和源扫描信号同时选通的TFT图2-3 TFT-LCD的象元结构将被打开，源、漏极之间导通。
源扫描信号即数据信号写入液晶像素和补偿电容Cs。
因为液晶像素与补偿电容对电荷的存储特性，在TFT截止后，写入的数据信号会保存一段时间。
可以设定这个保存时间为半帧周期，下半帧时，改变写入信号的极性，即可保证液晶像素处于交流驱动状态。
图2-4 TFT-LCD象元在显示系统中的结构FYD12864-0402B是一种具有4位/8位并行、2线或3线串行多种接口方式，内部含有国标一级、二级简体中文字库的点阵图形液晶显示模块；其显示分辨率为128×64,内置8192个16*16点汉字，和128个16*8点ASCII字符集.利用该模块灵活的接口方式和简单、方便的操作指令，可构成全中文人机交互图形界面。
可以显示8×4行16×16点阵的汉字. 也可完成图形显示.低电压低功耗是其又一显著特点。
由该模块构成的液晶显示方案与同类型的图形点阵液晶显示模块相比，不论硬件电路结构或显示程序都要简洁得多，且该模块的价格也略低于相同点阵的图形液晶模块。
3 过程论述3.1 控制电路设计图3-1 控制电路AT89C51 提供以下标准功能：4k 字节Flash 闪速存储器，128字节内部RAM，32 个I/O 口线，两个16位定时/计数器，一个5向量两级中断结构，一个全双工串行通信口，片内振荡器及时钟电路。
同时，AT89C51可降至0Hz的静态逻辑操作，并支持两种软件可选的节电工作模式。
空闲方式停止CPU的工作，但允许RAM，定时/计数器，串行通信口及中断系统继续工作。
掉电方式保存RAM中的内容，但振荡器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一个硬件复位。
管脚说明EA：内外程序存储器选择控制端。
P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。
P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。
在FLASH编程和校验时，P1口作为低八位地址接收。
P2口：P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。
并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。
这是由于内部上拉的缘故。
P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。
在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。
P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。
WR：外部数据存储器写选通信号输出端，低电平有效。
RD：外部数据存储器读选通信号输出端，低电平有效。
RST：复位输入。
XTAL1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。
XTAL2：来自反向振荡器的输出。
3.1.1 时钟电路设计时钟是单片机的心脏，单片机各功能部件的运行都是以时钟频率为基准，有条不紊的一拍一拍地工作。
因此，时钟频率直接影响单片机的速度，时钟电路的质量也直接影响单片机系统的稳定性。
常用的时钟电路有两种方式：一种是内部时钟方式，另一种为外部时钟方式。
本文用的是内部时钟方式。
如图3-2所示:图3-2晶振电路3.1.2 复位电路设计平，此高电平信号随EA3.1.3 液晶模块驱动表3-1 液晶模块驱动引脚编号符号引脚说明编号符号引脚说明1FG构造地11D0Data I/O 2VSS电源地12D1Data I/O 3VDD电源正极13D2Data I/O 4VO液晶显示偏压14D3Data I/O调节5WR写信号15D4Data I/O 6RD读信号16D5Data I/O 7CE使能信号17D6Data I/O C数据/命令选18D7Data I/O 8D择端9VEE LCD驱动电源19FS1字体选择10RST复位端现。
3.2.1 主程序Y图3-5 主程序流程图3.2.2 初始子化程序图3-6 初始化子程序流程图3.2.3 显示子程序显示驱动程序在进入中断后首先要对定时器T0重新赋初值，以保证显示屏刷新率的稳定，1/16扫描显示屏的刷新率（帧频）计算公式如下：刷频率（帧频）=0161T ⨯溢=)65536(12161t f -⨯ （3-1） 其中f 位晶振频率，t 为定时器T0初值（工作在16位定时器模式）。
然后显示驱动程序查询当前燃亮的行号，从显示缓存区内读取下一行的显示数据，并通过串口发送给移位寄存器。