TFT-LCD驱动控制电路
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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。
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） • TP or Load: 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
STV
CPV
OE2
Gate 1 Gate 2
Execution Without Excuse
Gate signal Timing
Research Institute Confidential
栅极驱动器结构（Gate driver ）
STV CPV OE
DVDD GND VGH VGL
256 bit 移位寄存器
3.3V Clock 0V
Data
3.3V 0V
‘0’
‘1’
低压差分信号（LVDS, Low Voltage Differential Signaling ）
– 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”。
Execution Without Excuse
Research Institute Confidential
3.2 栅极驱动器 (Gate driver)
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TFT LCD的栅 极线（Gate line）。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VGL
D0
D1
D2
D3
D4
D5
D6
D7
D0
D1
D0
D1
D2
D3
ห้องสมุดไป่ตู้
D4
D5
D6
D7
D0
D1
D0
D1
D2
D3
D4
D5
D6
D7
D0
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D0
D1
D0
D1
D2
D3
D4
D5
D6
D7
D0
D1
Execution Without Excuse
Research Institute Confidential
Research Institute Confidential
1 液晶模组概述
1.1 TFT-LCD模组结构
TFT-LCD Cell
X-COF & Y-COF PCBA
Execution Without Excuse
Module Process bonding
Panel/PCBA Assy.
TFT-LCD Module
Backlight unit
Module Process
Assy.
Bezel Shield cover
Research Institute Confidential
1.2 TFT-LCD显示实现
上偏振片
上玻璃基板
Glass
彩膜
TFT
下玻璃基板
下偏振片
Glass
Execution Without Excuse
2.1 TCON & Source IC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
Research Institute Confidential
TCON输出数据信号比较
Interface Method
ITEM
TTL
Differential
I/F Method
CMOS
RSDS
Mini-LVDS
Transfer Method I/F System
Use
Maximum Frequency Resolution Color Depth
LVDS
mini-LVDS T/CON mini-LVDS
（1280x800）
左输出口 1,2,3…639
右输出口 640,641,642..1280
RSDS信号(Reduced Swing Differential Signal ） – 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。
Research Institute Confidential
1.3 面板驱动电路组成
Execution Without Excuse
LVDS连接器
Research Institute Confidential
1.4 图像数据信号流程
VGA DVI
图象数据产生
图象显示 Execution Without Excuse
常白模式
透明电极 液晶
背光源
V E
-----
-
透光 (TFT Off)
不透光 (TFT On)
•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：
TFT Off：透光 TFT On: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
D0 D1 D5 D0 D1 D5 D0 D1 D5
RGB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6bit TTL，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）
Execution Without Excuse
Research Institute Confidential
• 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
Execution Without Excuse
Research Institute Confidential
3.3 源极驱动器 (Source driver)
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TFT LCD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。
T/7
前 1 个周期
1 个周期
时钟通道
B7
后 1 个周期
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.
Execution Without Excuse
Research Institute Confidential
Company
3.3V Multi Drop
Notebook, Mobile
~70Mhz Low Resolution,
~6bits
Differential / 0.2V Multi Drop
Notebook, Monitor ,TV
~100Mhz
High Resolution, ~8/10bits National
LVDS Data Mapping
通道 0
R1 R0
G0
R5 R4 R3 R2 R1
R0
G0 R5
通道 1
G2 G1 B1 B0 G5 G4 G3 G2 G1 B1 B0
通道 2
B3 B2 使能 帧同步 行同步 B5 B4 B3 B2 使能 帧同步
通道 3
R7 R6
B7 B6 G7 G6 R7 R6
变换成面板显示的控制和数据信号
Research Institute Confidential
1.5 常用名称
■ Source Driver IC : 源极驱动IC ( = Data Driver IC = X COF= Column Driver IC )
■ Gate Driver IC :栅极驱动IC ( = Y Driver IC =Y COF = Row Driver IC )
■ Source PCB :栅极驱动IC ( = X-PCB = PCBA = TCON board )
Execution Without Excuse
Research Institute Confidential
2 输入/输出信号
2.1 模块输入信号
TTL（ Transistor-to-Transistor Logic） – 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
转。 – 栅极驱动器的控制信号
• STV (Start Vertical) : 栅的启动信号，也是一帧图像的开始 • CPV (Clock Pulse Vertical) : 栅的移动信号 • OE1 (Output Enable) : 栅的输出控制信号 • OE2 (Multi Level Gate) : 多灰度等级用的信号
TMDS :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
TTL
TMDS
TTL A/D board
信号格式转换
LVDS Tx LVDS Tx
LVDS
LVDS in
T/CON
PCBA
CO F
S-IC (COF)
LXCGAD(1P02a4nxel
768)
Gate D-IC
电平转换器 (256EA)
缓冲放大输出 (256EA)
OUT OUT OUT OUT OUT 12345
OUT OUT 255 256
• 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
CLK P/N SP D00P/N D01P/N R D02P/N D03P/N D10P/N G D13P/N D20P/N B D23P/N
Execution Without Excuse
RSDS Data Mapping
D0 D1 D0 D1 D2 D3 D2 D3 D4 D5 D4 D5 D6 D7 D6 D7 D0 D1 D0 D1 D6 D7 D6 D7 D0 D1 D0 D1 D6 D7 D6 D7
Semiconductor
Differential / 0.4V Multi Drop
Monitor, TV
~180Mhz High Resolution,
~8/10bits Texas
Instruments
PPML FP-LVDS Differential / 0.4V Point to Point Large Full HDTV, High-end Monitor
EwE
Execution without Excuse
TFT－LCD 驱动控制电路
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
Execution Without Excuse
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
– 特点：高速、低噪声、低功耗和传输距离较长
Differential Signal = (+ Pair) - (- Pair)
-
+
(1.2V)
Execution Without Excuse
Research Institute Confidential
Clock SP R
G
B
TTL Data Mapping
Execution Without Excuse
Research Institute Confidential
Clock P/N R D0P/N G D1P/N B D2P/N R D3P/N G D4P/N B D5P/N
Mini-LVDS Data Mapping
> 50nS and 3 cycle
~ over 300Mhz
High Resolution, ~ over10bits NEC OKI
Execution Without Excuse
Research Institute Confidential
3 驱动电路系统
3.1 时序控制器（TCON）
T/CON的定义：
– T/CON : Timing Controller的缩写 – 它将AD board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
Execution Without Excuse
Research Institute Confidential
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） • TP or Load: 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
STV
CPV
OE2
Gate 1 Gate 2
Execution Without Excuse
Gate signal Timing
Research Institute Confidential
栅极驱动器结构（Gate driver ）
STV CPV OE
DVDD GND VGH VGL
256 bit 移位寄存器
3.3V Clock 0V
Data
3.3V 0V
‘0’
‘1’
低压差分信号（LVDS, Low Voltage Differential Signaling ）
– 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”。
Execution Without Excuse
Research Institute Confidential
3.2 栅极驱动器 (Gate driver)
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TFT LCD的栅 极线（Gate line）。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VGL
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D5
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Execution Without Excuse
Research Institute Confidential
Research Institute Confidential
1 液晶模组概述
1.1 TFT-LCD模组结构
TFT-LCD Cell
X-COF & Y-COF PCBA
Execution Without Excuse
Module Process bonding
Panel/PCBA Assy.
TFT-LCD Module
Backlight unit
Module Process
Assy.
Bezel Shield cover
Research Institute Confidential
1.2 TFT-LCD显示实现
上偏振片
上玻璃基板
Glass
彩膜
TFT
下玻璃基板
下偏振片
Glass
Execution Without Excuse
2.1 TCON & Source IC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
Research Institute Confidential
TCON输出数据信号比较
Interface Method
ITEM
TTL
Differential
I/F Method
CMOS
RSDS
Mini-LVDS
Transfer Method I/F System
Use
Maximum Frequency Resolution Color Depth
LVDS
mini-LVDS T/CON mini-LVDS
（1280x800）
左输出口 1,2,3…639
右输出口 640,641,642..1280
RSDS信号(Reduced Swing Differential Signal ） – 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。
Research Institute Confidential
1.3 面板驱动电路组成
Execution Without Excuse
LVDS连接器
Research Institute Confidential
1.4 图像数据信号流程
VGA DVI
图象数据产生
图象显示 Execution Without Excuse
常白模式
透明电极 液晶
背光源
V E
-----
-
透光 (TFT Off)
不透光 (TFT On)
•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：
TFT Off：透光 TFT On: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
D0 D1 D5 D0 D1 D5 D0 D1 D5
RGB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6bit TTL，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）
Execution Without Excuse
Research Institute Confidential
• 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
Execution Without Excuse
Research Institute Confidential
3.3 源极驱动器 (Source driver)
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TFT LCD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。
T/7
前 1 个周期
1 个周期
时钟通道
B7
后 1 个周期
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.
Execution Without Excuse
Research Institute Confidential
Company
3.3V Multi Drop
Notebook, Mobile
~70Mhz Low Resolution,
~6bits
Differential / 0.2V Multi Drop
Notebook, Monitor ,TV
~100Mhz
High Resolution, ~8/10bits National
LVDS Data Mapping
通道 0
R1 R0
G0
R5 R4 R3 R2 R1
R0
G0 R5
通道 1
G2 G1 B1 B0 G5 G4 G3 G2 G1 B1 B0
通道 2
B3 B2 使能 帧同步 行同步 B5 B4 B3 B2 使能 帧同步
通道 3
R7 R6
B7 B6 G7 G6 R7 R6
变换成面板显示的控制和数据信号
Research Institute Confidential
1.5 常用名称
■ Source Driver IC : 源极驱动IC ( = Data Driver IC = X COF= Column Driver IC )
■ Gate Driver IC :栅极驱动IC ( = Y Driver IC =Y COF = Row Driver IC )
■ Source PCB :栅极驱动IC ( = X-PCB = PCBA = TCON board )
Execution Without Excuse
Research Institute Confidential
2 输入/输出信号
2.1 模块输入信号
TTL（ Transistor-to-Transistor Logic） – 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
转。 – 栅极驱动器的控制信号
• STV (Start Vertical) : 栅的启动信号，也是一帧图像的开始 • CPV (Clock Pulse Vertical) : 栅的移动信号 • OE1 (Output Enable) : 栅的输出控制信号 • OE2 (Multi Level Gate) : 多灰度等级用的信号
TMDS :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
TTL
TMDS
TTL A/D board
信号格式转换
LVDS Tx LVDS Tx
LVDS
LVDS in
T/CON
PCBA
CO F
S-IC (COF)
LXCGAD(1P02a4nxel
768)
Gate D-IC
电平转换器 (256EA)
缓冲放大输出 (256EA)
OUT OUT OUT OUT OUT 12345
OUT OUT 255 256
• 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
CLK P/N SP D00P/N D01P/N R D02P/N D03P/N D10P/N G D13P/N D20P/N B D23P/N
Execution Without Excuse
RSDS Data Mapping
D0 D1 D0 D1 D2 D3 D2 D3 D4 D5 D4 D5 D6 D7 D6 D7 D0 D1 D0 D1 D6 D7 D6 D7 D0 D1 D0 D1 D6 D7 D6 D7
Semiconductor
Differential / 0.4V Multi Drop
Monitor, TV
~180Mhz High Resolution,
~8/10bits Texas
Instruments
PPML FP-LVDS Differential / 0.4V Point to Point Large Full HDTV, High-end Monitor
EwE
Execution without Excuse
TFT－LCD 驱动控制电路
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
Execution Without Excuse
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
– 特点：高速、低噪声、低功耗和传输距离较长
Differential Signal = (+ Pair) - (- Pair)
-
+
(1.2V)
Execution Without Excuse
Research Institute Confidential
Clock SP R
G
B
TTL Data Mapping
Execution Without Excuse
Research Institute Confidential
Clock P/N R D0P/N G D1P/N B D2P/N R D3P/N G D4P/N B D5P/N
Mini-LVDS Data Mapping
> 50nS and 3 cycle
~ over 300Mhz
High Resolution, ~ over10bits NEC OKI
Execution Without Excuse
Research Institute Confidential
3 驱动电路系统
3.1 时序控制器（TCON）
T/CON的定义：
– T/CON : Timing Controller的缩写 – 它将AD board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
Execution Without Excuse
Research Institute Confidential