LCD-驅動原理剖析課件

LCD驅動原理QA-QE李絢5GLCD驅動原理5GTFT-LCD驅動電路信號TFT-LCD驅動電路模塊TFT-LCD驅動電路信號第一部分TFT-LCD驅動電路信號第一部分圖象表示規(guī)格名稱解像度長寬比ColorGraphicsAdapterCGA320×2008:5EnhancedGraphicsAdapterEGA640×35064:35VideoGraphicsArrayVGA640×4804:3SuperVGASVGA800×6004:3eXtendedGraphicsArrayXGA1024×7684:3EngineeringWorkStationSPARC1152×90032:25SuperXGASXGA1280×10245:4UltraXGAUXGA1600×12004:3HighDefinitionTVHDTV1920×108016:9QuadrableXGAQXGA2048×15364:316SVGA3200×24004:3液晶顯示器的圖象表示規(guī)格圖象表示規(guī)格名稱解像度長寬比ColorGraphicsATFT-LCD模塊電路驅動方框圖DC/DCconverter

TimingControllerSourcedriverICGatedriverIC

InterfaceconnectordataTTL/LVDSTTL/RSDS/Mini-LVDSVddGammaLCCsVcomdataVcomstv,cpv

sth,cph,load,mpolTFT-LCD模塊電路驅動方框圖DC/DCconvertVESA了解視頻電子標準協(xié)會（VideoElectronicsStandardsAssociation,VESA）是由代表來自世界各地的、享有投票權利的140多家成員公司的董事會領導的非盈利國際組織，總部設立于加利福尼亞州的Milpitas，自1989年創(chuàng)立以來，一直致力于制訂并推廣顯示相關標準。主頁：/

VESA總線(VedioElectronicStandardAssociation)是一個32位標準的計算機局部總線，是針對多媒體PC要求高速傳送活動圖象的大量數據應運而生的。它的數據傳輸率最高可達132Mbytes/s。它的許多引線引自CPU，因而負載能力相對較差。隨著Pentium級計算機的不斷普及，PCI總線產品所占的市場份額日漸提高，VESA總線產品將面臨被淘汰的趨勢。

VESA了解VESA標準下TFT-LCD時序構成

ActivepixelsT/LBorderB/RBorder數據信號同步信號后沿前沿解析度XGA@60HzXGA@75HzSXGA@60HzSXGA@75Hz行信號有效像素1024pixels1024pixels1280pixels1280pixels無效像素320pixels288pixels408pixels408pixels行右邊緣0pixels0pixels0pixel0pixel行前沿24pixels16pixels48pixels16pixelsSync寬度136pixels96pixels112pixels144pixels行后沿160pixels166pixels248pixels248pixels行左邊緣0pixels0pixels0pixel0pixel場信號有效行768lines768lines1024lines1024lines無效行38lines32lines42lines42lines場上邊緣0line0line0line0line場前沿3lines1lines1line1line場Sync寬度6lines3lines3lines3lines場后沿29lines28lines38lines38lines場下邊緣0line0line0line0line像素時鐘頻率65MHz(15.4nS)78.5MHz(12.7nS)108MHz(9.3nS)135MHz(7.4nS)VESA標準下TFT-LCD時序構成ActivepixelTFT-LCDBlockInputSignal

TFT-LCD模塊輸入信號類型有：1）CMOS/TTL輸入信號2）低壓差分(LVDS)輸入信號信號分類：數據信號，控制信號，時鐘信號。其中數據信號即數字視頻信號，轉移到顯示單元上即8Bit灰度數據。TFT-LCDBlockInputSignalTFCMOS/TTL輸入的數據信號線和T/CONPin是

1:1連接，控制信號和時鐘信號需要另外的通道輸入；信號線上3.3V代表數據“1”,0V代表數據“

0”。3.3V0V3.3V0VClockData‘0’‘1’CMOS/TTL信號CMOS/TTL3.3V0V3.3V0VClockData‘CMOS/TTL信號通信pin腳連接示意圖(單通道模式)TimingControllerR0R1..R6R7。。B0B1..B6B7。。。。。。G0G1..G6G7R通道G通道B通道CMOS/TTL信號通信pin腳連接示意圖(單通道模式)TiCMOS/TTL輸入數據結構兩種模式對比CMOS/TTL單通道數據結構CMOS/TTL雙通道數據結構CMOS/TTL輸入數據結構兩種模式對比CMOS/TTL單通Single-portmode&Dual-portmode在單通道模式時，一個時鐘周期內，R、G、B三個獨立通道分別為R&G&B三個Dot傳遞一個灰度數據，即一個完整的Pixel灰度。在雙通道模式時，R、G、B三個獨立通道又被分別分為兩個奇偶通道，奇數通道為奇數像素傳遞數據，偶數通道則為偶數像素傳遞數據，一個時鐘周期內，同樣也是傳遞一個完整的Pixel灰度。雙通道增加了T/Con芯片的連接Pin數，但是同樣也提高了數據傳輸速度。Single-portmode&Dual-portmTimingControllerPair1+Pair1-Pair2+Pair2-Pair3+Pair3-Pair4+Pair4–Clock0V1.2V0V1.2VData200mV200mV-++-‘0’‘1’對8bit灰度數據來說，在四對線上傳輸CMOS/TTL信號，包括數據信號，控制信號和時鐘信號：R0~R7，B0~B7，G0~G7，Hsyc，Vsyc，DE；利用+Pair和-Pair之間的電壓差表示數據“1”，相反就是數據“0”。LVDS信號TimingControllerPair1+PairLVDS信號特征在一個時鐘周期內每個通道連續(xù)傳送7Bit（R&G&B）。與TTL相比，信號線的引線數變少，TCON的尺寸大小就可以變小。與TTL信號相比，信號的振幅變小，減少EMI。LVDSSignal的認識DifferentialSignal=(+Pair)-(-Pair)LVDS信號特征LVDSSignal的認識LVDS信號傳輸示意圖傳輸8bit灰度數據需要四個差分通道，與CMOS/TTL信號傳輸的區(qū)別就是RGB沒有獨立通道，通道0～3均可以傳輸RGB灰度數據，且在一個周期內傳輸一個完整的Pixel灰度數據。LVDS信號傳輸示意圖LVDS接口的數據格式LVDS接口的數據格式

CMOS/TTL信號傳輸采用并口方式，即8位灰度數據同時通過并行線進行傳送，這樣數據傳送速度大大提高，但并行傳送的線路長度受到限制，因為長度增加，干擾就會增加，數據也就容易出錯。LVDS信號傳輸采用多通道串口方式。串口是每條通道順序傳輸8位灰度數據。但是并口并不比串口傳輸速度快，由于8位通道之間的互相干擾，傳輸時速度就受到了限制。而且當傳輸出錯時，要同時重新傳8個位的數據。串口沒有干擾，傳輸出錯后重發(fā)一位就可以了。所以要比并口快。再加上LVDS信號有四條通道傳輸8位數據，這樣比CMOS/TTL傳輸通道要快許多。

CMOS/TTL信號傳輸采用并口方式，即8位灰度數據TFT-LCD模塊接口的比較TFT-LCD模塊接口的比較T/CON的定義T/CON:TimingController的簡寫，信號控制器。將從外部供給的數據信號、控制信號以及時鐘信號分別轉換成適合于驅動IC的數據信號、控制信號、時鐘信號。它的功能是色度控制和時序控制。ControlSignal

的種類ForSourceDriverICSTH(StartHorizontal):行數據的開始信號CPH(ClockPulseHorizontal):源驅動器的時鐘信號（數據的同步信號）TPorLoad(DataOutputfromDriverICtoPanel):數據從源驅動器到顯示器的輸出信號MPOL(DataPolarityInversion):為了防止液晶老化，在液晶上的電壓要求極性反轉ForGateDriverICSTV(StartVertical):Gate開始CPV(ClockPulseVertical):Gate的同期信號OE1(OutputEnable):GateOutputControlOE2(MultiLevelGate):多灰度等級用的信號T/CON的定義ControlSignal的種類驅動原理——驅動原理1.輸入到T/CON的信號：（1）TTL（TransistorTransistorLogic）輸入

Data與

T/CONPin以

1:1Connecting并行方式傳輸，在一個Clock內同時傳輸6Bit數據3.3V0V3.3V0VClockData‘0’‘1’驅動原理——驅動原理1.輸入到T/CON的信號：（2）LVDS（LowVoltageDifferentialSignal)Clock0V1.2V0V1.2VData200mV200mV-++-‘0’‘1’在Clock1Period內，有7個Bit成Serial傳送。+Pair在–Pair之上時取

1的值,相反取0的值。與TTL相比，信號的線數減少，因此T/CON的Size小。與TTL相比，Signal的振幅要小，因此對

EMI有利.驅動原理——驅動原理（2）LVDS（LowVoltageDifferenti驅動原理——驅動原理TTLMini-LVDSRSDSClkROGOBOREGEBE6666661Dot線數:6lineClock=67.5MhzRGBR0G0B0R1G1B1R2G2B2R3G3B3R4G4B4R5G5B51Dot線數:1pair(2line)Clock=67.5*3=202.5MhzR

R1G,B1Dot線數:3pair(6line)Clock=67.5MhzR0

R3R2

R5R4同樣3Pair1Dot1PixelRisingFalling2.從T/Con輸出的信號驅動原理——驅動原理TTLMini-LVDSRSParameterTTLMini-LVDSRSDSSignalTTLdifferentialsignaldifferentialsignalPowerhighlowlowTransferlines6lines1pair(2lines)3pair(6lines)Clock67.5MHz202.5MHz67.5MHzNoiseweakstrongstrongEMIbadgoodGoodTransfermethodparallelserialParallel&serialRemarke.g.SXGA,6bit,75Hz驅動原理——驅動原理ParameterTTLMini-LVDSRSDSSignaResolution分辨率有效像素區(qū)域TotalScreen全屏H-sync@60Hz一行掃描時間SystemClockFrequency系統(tǒng)時鐘頻率DotClock@DualPortNo.ofSourceNo.ofGate@480@645@256SVGA800*6001056*62826.54μs40MHz20MHz543XGA1024*7681344*80620.68μs65MHz32.5MHz753SXGA1280*10241696*106615.64μs108MHz54MHz864SXGA+1400*10501890*109615.21μs124MHz62MHz975QVGA1280*9601728*100016.67μs104MHz52MHz864UXGA1600*12002112*125013.34μs158MHz79MHz1085QXGA2048*1536----13106每一幀的時間為

1/60=16.67ms一行掃描時間=[1/60]/1066=15.64us系統(tǒng)時鐘頻率=(15.64us/1696)-1=108MHzResolutionTotalScreenH-sync@6驅動原理——同期信號6個同期控制信號解釋1.STV(Startvertical)：一列的開始信號，同樣也是一幀的開始信號。2.CPV(Clockpulsevertical):

列的時鐘脈沖信號。每個CPV脈沖過來時，打開一行TFT開關。3.STH(StartHorizontal):

水平數據的開始信號，代表了一行的開始。所以兩個脈沖間隔時間即為掃描一行的時間，頻率與CPV相同。4.CPH(Clockpulsehorizontal):

水平的時鐘脈沖信號。每個CPH脈沖過來時為一個Dot像素電極充電，實現(xiàn)該像素的顯示。5.Load(DataoutputfromDriverICtopanel):

Data輸出控制信號。下降沿到來時，行數據從DriverIC傳送到Panel上。所以兩個脈沖間隔時間為掃描一行的時間，與CPV，SPH頻率相同6.MPOL(DataPolarityInversion):

極性反轉控制信號。當Load下降沿到達時，Data的極性根據MPOL極性進行反轉。驅動原理——同期信號6個同期控制信號解釋1.STDE(DataEnable)STHCPHTPorLoadMPOLActiveAreaHorizontalBlankingAreaDataOutput各控制和數據信號時序圖

ForSourceDriverIC

DESTHCPHTPorMPOLActiveAreaHoSTVCPVOE1OE2Gate1Gate2

ForGate

DriverICSTVCPVOE1OE2Gate1Gate2CPVGate1Gate2TPDataData

DataOutput&GateOutput

CPVGate1Gate2TPDataDataCPVCPVSTVSTHTPPanel1st2ndPanel3rd

ControlSignal控制像素顯示示意圖

CPVCPVSTVSTHTPPanel1st2ndPanelSTVSTVistheVerticalStartingSignal,everySTVpulsewillstartoneframe.SoitsfrequencyisthesameasFramefreq.60HZ驅動原理——驅動原理STVSTVistheVerticalStCPVCPVistheVerticalPulseSignal,everyCpvpulsewillopenonelineofallTFTchannels.64KHZ驅動原理——同期信號CPVCPVistheVerticalPuCPHCPHistheHorizontalPulseSignal,everyCPHpulsewillstartonepixeldatastorage.驅動原理——同期信號CPHCPHistheHorizontalLOADLOADistheDataOutputSignal.Whenthefallingedgeiscomingout,thedatawillbesentfromDriver-ICtopanel.64KHZ驅動原理——同期信號LOADLOADistheDataOuMPOLMpolisthepolaritycontrolSignalwhichjudgedtheoutputvoltagepolaritytothepanel.16KHZ驅動原理——同期信號MPOLMpolisthepolarity信號比較1.STVVSCPV：SXGA60HZSTV60HZCPV64KHZ信號比較1.STVVSCPV：SXGA60HZSTV驅動原理——同期信號2.LOADVSMPOL：SXGA60HZLOAD64KHZ16KHZMPOL結論：采用1+2dot或2dot翻轉方式。驅動原理——同期信號2.LOADVSMPO同期信號頻率計算我們采用SXGA,6BIT,60HZ,以TTL信號點翻轉方式為例，來介紹幾個同期信號頻率的計算。1.CPH：1688*1066*60=108MHZ2.STH：1066*60=64KHZ3.STV：60HZ4.CPV：1066*60=64KHZ5.LOAD：1066*60=64KHZ6.MPOL：1066*60/2=32KHZSXGA：1280*1024VESA：1688*1066…………………………OneFrameCph16881066STHCPVLOADSTV同期信號頻率計算我們采用SXGA,6BIT,60HZ,以T第二部分TFT-LCD驅動電路模塊第二部分LVDSconnector給PCBA提供視頻信號和工作電壓VDD，VDDtypicalvalue為5V。如果VDD不正常，會直接導致電路驅動不良。LCDPanel功耗計算：VDD*IDD在不影響畫面質量的前提下，當然是功耗越低越好。一、DC/DCBlockLVDSconnectorLCDPanel功耗計算：一、

電源(VDD)輸入電路部分電源的輸入部分是指從模塊連接器輸入，用來產生模擬電源（AVDD）和數字電源（DVDD）1)Poly

Switch

作用：防止電源負載過電流2)3端濾波器

作用：分離噪聲

3)旁路電容

作用：減少噪聲，減小ACRipple電源(VDD)輸入電路部分VDD/DVDD

LDO電路

DVDD：DC/DC模塊輸入電壓，由VDD生成的數字電源。用于各IC和Driver-IC工作電壓。標稱值為3.3V。該電路主要模塊為IC4（RT9164）

VDD/DVDDLDO電路LDO是一個降壓型的DC/DC轉換器。LDO的工作原理是通過負反饋調整輸出電流使輸出電壓保持不變。

BasicAdjustableRegulator&CircuitBasicAdjustableRegulator&CDC/DC

BlockVON：DC/DC模塊輸出電壓,提供給Gate-Driver-IC用于打開TFT開關標稱值為25v。VOFF：DC/DC模塊輸出電壓,提供給Gate-Driver-IC用于關閉TFT開關.標稱值為-8V.VON1：DC/DC模塊輸出電壓，為MLG模塊提供電源.AVDD:DC/DC模塊輸出電壓,用作模擬電源.標稱值為12v.AVDD主要用在源驅動器，Gamma校正電源，Vcom數字調節(jié)電路電源（IC7）。DC/DCBlockPCBpictureDC/DCBlockDC/DCBlock電路中主要芯片有IC2（EL7516），IC3（Sl431B）。VOFFVONAVDDVDDDVDDIC2電路中主要芯片有IC2（EL7516），IC3（Sl431BIC2：PWM（脈沖寬度調制）ICPin描述：其中VIN（Inputport）為VDD，VOUT（Outputport）為AVDD。1）VC：Compensationpin.內部誤差放大器補償引腳輸出.COMP和地之間連接一個串聯(lián)的RC。2）FB：電壓反饋引腳，F(xiàn)B調整電壓（參考電壓）的標稱值為1.294V。在升壓調節(jié)器輸出(VOUT)和AGND之間連接外部電阻分壓器，中心抽頭連接至FB。分壓器須靠近IC放置，并減小引線面積，以降低噪聲耦合。3）SHDN*：關斷控制輸入引腳。驅動SHDN*至低電平可關閉IC。4）GND：AGND&PGNDpin.模擬地和功率地。5）SW：Powerswitchpin.連接至IC內部MOSFET的漏極。將電感/整流二極管連接點接至SW，并盡可能減小引線面積，以降低EMI。6）VIN：模擬電源輸入引腳。通過一個電阻接入VDD，并采用最小1uF的陶瓷電容直接旁路至GND。7）LB1：FSEL（Frequencyselect）pin.該引腳為低電平時，振蕩器頻率設置為640KHz；為高電平時，頻率為1.2MHz。該輸入具有6uA的下拉電流。IC2：PWM（脈沖寬度調制）IC8)LB0：Soft-startcontrolpin.軟啟動控制引腳。在該引腳連接一個軟啟動電容（CSS），如果不需要軟啟動可將該引腳開路。軟啟動電容以4uA固定電流充電，經過限流時間t=2.4*105CSS后，SS引腳電壓充至1.5V，達到滿電流限。當SHDN*為低電平時，軟啟動電容被放電到地電位。當SHDN*變?yōu)楦唠娖綍r，軟啟動電容首先充至0.4V，然后開始軟啟動過程。PCB原理圖中VDD/AVDDBlock電路整理如下圖，比較直觀便于分析。8)LB0：Soft-startcontrolpin.軟+-PWMVINLDCoutRload<CurrentModeBoostRegulator>+-VINLCoutRloadXLDVIN+-Cout

<FirstCycle>

<SecondCycle>+Vout-+Vout-D:DutyCycleofTheSwitch脈沖調制集成電路PWMIC輸出電壓+PWMVINLDCoutRload<CurrentMoVbVc≒Va+Vb

VaVc正電壓的電荷泵電路正電荷泵：跨接電容A端通過二極管接Va，另一端B端接振幅Vb的PWM方波。當B點電位為0時，A點電位為Va，即VAB=Va；當B點電位上升至Vb時，因為電容兩端電壓不能突變，兩端的電壓差維持在VAB=Va，此時A點電位上升為Vb+Va。所以，A點的電壓就是一個PWM方波，最大值是Vb+Va，最小值是Va。（假設二極管為理想二極管）VbVc≒Va+VbVaVc正電壓的電荷泵電路正電負電壓的電荷泵電路負電荷泵：跨接電容A端通過二極管接Va，另一端B端接振幅Vb的PWM方波。當B點電位為Vb時，A點電位為Va，即VAB=Va-Vb；當B點電位下降至0時，因為電容兩端電壓不能突變，兩端的電壓差維持在VAB=Va-Vb，此時A點電位為Va-Vb。所以，A點的電壓就是一個PWM方波，最大值是Va，最小值是Va-Vb。（假設二極管為理想二極管）VbVaVc≒Va-Vb

Vc負電壓的電荷泵電路負電荷泵：VbVaVc≒Va-Vb先了解MLG電路的作用，應先知道Flicker現(xiàn)象的原理。極性變換：液晶分子不能夠一直固定在某一個電壓不變，不然時間久了，即使將電壓取消掉，液晶分子會因為特性的破壞，而無法再因應電場的變化來轉動，以形成不同的階。液晶顯示器內的顯示電壓就分成了兩種極性，一個是正極性，而另一個是負極性。當顯示電極的電壓高于公用電極電壓時，就稱之為正極性。而當顯示電極的電壓低于公用電極的電壓時，就稱之為負極性。不管是正極性或是負極性,都會有一組相同亮度的灰階。

FirstFrame(+)SecondFrame(-)+++-+--+-++-+--+-++-+--+-++-+--+-++-+--+-++-+--+-+-++-++-++-+-+-+-+-----Name++++++++++++------------FrameInversionLineInversionColumnInversionDotInversion二、MLGBlock先了解MLG電路的作用，應先知道FlickerFirstF所謂Flicker的現(xiàn)象，就是當你看液晶顯示器的畫面上時，畫面會有閃爍的感覺。正負極性的同一灰階電壓有差別（差別原因開態(tài)電流，正負極性變換時，充電效率并不同），當然灰階的感覺也就不一樣。在不停切換畫面的情況下，由于正負極性畫面交替出現(xiàn)，就會感覺到Flicker的存在。

Flicker現(xiàn)象最容易發(fā)生在使用幀反轉的極性變換方式，因為幀反轉整個畫面都是同一極性，當這次畫面是正極性時，下次整個畫面就都變成了是負極性。假若你是使用common電壓固定的方式來驅動，而common電壓又有了一點誤差，這時候正負極性的同一灰階電壓便會有差別，整個一幀畫面的像素顯示也都有差別。

所謂Flicker的現(xiàn)象，就是當你看液晶顯示器的畫面上時，畫而其它面板的極性變換方式，雖然也會有此flicker的現(xiàn)象，但由于它不像幀反轉是同時整個畫面一齊變換極性，只有一行或是一列，甚至于是一個點變化極性而已。因為反轉頻率很高（微秒計），以人眼的感覺來說，就會比較不明顯。至于crosstalk的現(xiàn)象，它指的就是相鄰的點之間，要顯示的資料會影響到對方，以致于顯示的畫面會有不正確的狀況。雖然crosstalk的現(xiàn)象成因有很多種，只要相鄰點的極性不一樣，便可以減低此一現(xiàn)象的發(fā)生。綜合這些特性，點反轉的優(yōu)勢就很明顯了。OT目前采用的反轉方式是以前知道調節(jié)Vcom是為了減弱Flicker現(xiàn)象，其實這樣理解是誤區(qū)，F(xiàn)licker現(xiàn)象是Panel工藝上的問題，調節(jié)Vcom只是為了讓屏幕中心位置Flicker現(xiàn)象變弱，改變中心部位的畫質就可以適應人們的視覺效果了。++----++++----++++----++而其它面板的極性變換方式，雖然也會有此flicker的現(xiàn)象，驅動電壓波形示意圖Vkb=Vd-Vp。由于寄生電容的存在，Pixel上的電壓與Vd充電電壓存在一定的偏差，因為在充電結束后，寄生電容會分流一部分電荷，這便使得Vp小于Vd。差值變?yōu)椤鱒p。

驅動電壓波形示意圖Vkb=Vd-Vp。由于寄生電容的存在，OE2-+-通過op-amp的反轉增大，可將OE2signal變化成與Out相同的波型。-將Out波型和DC電壓相結合，提高Out波型的電壓Level。-將Levelup的波型輸入到GateDriverIC。OutMLG構成電路OE2--通過op-amp的反轉增大，可將OE2signOE2MLGMLGGateoutput波形OE2MLGMLGGateoutput波形MLG電路MLG是

Multilevelgate的簡寫，Gate開啟電壓由2個level的VGH構成。由于在H_L時,TFT還沒有關斷.這時在t3區(qū)間發(fā)生Recharging，可得到ΔVp減小的效果Vgh21Ht2t3VcomVdataVgh1VglMLG電路Vgh21Ht2t3VcomVdataVgh1VgOE2=4v，VON1=12.75v，MLG=26v。合成后的VON開啟電壓如圖所示。LCD_驅動原理剖析課件Gamma電路主要為灰度級提供14個基準電壓。SourceDriverIC依據這14個基準電壓并通過內部的電阻網絡產生各個灰度等級的電壓并準確輸出。下面列表為HT190WG1-100的Typical值。V1 GMA111.72vV8GMA85.91vV2 GMA211.38vV9GMA95.29vV3 GMA39.15vV10GMA104.15vV4 GMA48.67vV11GMA113.71vV5 GMA58.31vV12GMA123.15vV6 GMA67.29vV13GMA130.94vV7 GMA76.7vV14GMA140.32v三、Gamma，Vcom三、Gamma，VcomGamma電壓產生電路Gamma電壓產生電路V3V4V5V6V10V11V12V13AVDDGMAAVDDGMAIC6V9V14V2V1V7V8Vcom電路圖整理簡化后如下圖V3V4V5V6V10V11V12V13AVDDGMACostDown后的Gamma電路。去掉了IC6。CostDown后的GammaGamma1～與GrayLevel的對應關系：

V1、V14：L0；V2、V13：L1；V3、V12：L16；V4、V14：L32；

V5、V10：L48；V6、V9：L62；V7、V8：L63；

其余灰階由IC內部電路（固定電阻串）內插產生。即只要V1～V14確定了，

LCDPanel各個灰度電壓也就確定了。GammaTuning就是要根據V-Tcurve和Gamma曲線確定V1～V14的優(yōu)化值。

CostDown后的電路就是由16個下拉電阻分壓得到，省去了IC的費用，但同時也降低了Gamma電壓輸出的穩(wěn)定性，且由于V4、V7、V8、V11也都是電阻分壓得到，而不是IC穩(wěn)定輸出，所以電阻較多會使得GammaTuning不穩(wěn)定性增加。Gamma1～與GrayLevel的對應關系：

V1、VGamma曲線

人的視角特性是雖然對暗畫面的亮度差比較容易區(qū)分，但對亮畫面的亮度差的不容易區(qū)分8Bit灰度數據透過率公式6Bit灰度數據透過率公式左圖為6Bit灰度數據Gamma曲線。Gamma曲線8Bit灰度數據透過率公Panel的

V-T特性為了設定適當的GrayScale，應以Panel的V-T特性為基礎，進行GammaCorrection。Panel的V-T特性為了設定適當的GrayScaleVcom電路

由于ΔVp，引起理論性的Vcom電壓與實際適用的Vcom電壓的電壓差-有必要將Flicker最小化來調節(jié)Vcom.

-+VcomVDDVcom電路

由于ΔVp，引起理論性的VcoThankyou!LCD_驅動原理剖析課件LCD驅動原理QA-QE李絢5GLCD驅動原理5GTFT-LCD驅動電路信號TFT-LCD驅動電路模塊TFT-LCD驅動電路信號第一部分TFT-LCD驅動電路信號第一部分圖象表示規(guī)格名稱解像度長寬比ColorGraphicsAdapterCGA320×2008:5EnhancedGraphicsAdapterEGA640×35064:35VideoGraphicsArrayVGA640×4804:3SuperVGASVGA800×6004:3eXtendedGraphicsArrayXGA1024×7684:3EngineeringWorkStationSPARC1152×90032:25SuperXGASXGA1280×10245:4UltraXGAUXGA1600×12004:3HighDefinitionTVHDTV1920×108016:9QuadrableXGAQXGA2048×15364:316SVGA3200×24004:3液晶顯示器的圖象表示規(guī)格圖象表示規(guī)格名稱解像度長寬比ColorGraphicsATFT-LCD模塊電路驅動方框圖DC/DCconverter

TimingControllerSourcedriverICGatedriverIC

InterfaceconnectordataTTL/LVDSTTL/RSDS/Mini-LVDSVddGammaLCCsVcomdataVcomstv,cpv

sth,cph,load,mpolTFT-LCD模塊電路驅動方框圖DC/DCconvertVESA了解視頻電子標準協(xié)會（VideoElectronicsStandardsAssociation,VESA）是由代表來自世界各地的、享有投票權利的140多家成員公司的董事會領導的非盈利國際組織，總部設立于加利福尼亞州的Milpitas，自1989年創(chuàng)立以來，一直致力于制訂并推廣顯示相關標準。主頁：/

VESA總線(VedioElectronicStandardAssociation)是一個32位標準的計算機局部總線，是針對多媒體PC要求高速傳送活動圖象的大量數據應運而生的。它的數據傳輸率最高可達132Mbytes/s。它的許多引線引自CPU，因而負載能力相對較差。隨著Pentium級計算機的不斷普及，PCI總線產品所占的市場份額日漸提高，VESA總線產品將面臨被淘汰的趨勢。

VESA了解VESA標準下TFT-LCD時序構成

ActivepixelsT/LBorderB/RBorder數據信號同步信號后沿前沿解析度XGA@60HzXGA@75HzSXGA@60HzSXGA@75Hz行信號有效像素1024pixels1024pixels1280pixels1280pixels無效像素320pixels288pixels408pixels408pixels行右邊緣0pixels0pixels0pixel0pixel行前沿24pixels16pixels48pixels16pixelsSync寬度136pixels96pixels112pixels144pixels行后沿160pixels166pixels248pixels248pixels行左邊緣0pixels0pixels0pixel0pixel場信號有效行768lines768lines1024lines1024lines無效行38lines32lines42lines42lines場上邊緣0line0line0line0line場前沿3lines1lines1line1line場Sync寬度6lines3lines3lines3lines場后沿29lines28lines38lines38lines場下邊緣0line0line0line0line像素時鐘頻率65MHz(15.4nS)78.5MHz(12.7nS)108MHz(9.3nS)135MHz(7.4nS)VESA標準下TFT-LCD時序構成ActivepixelTFT-LCDBlockInputSignal

TFT-LCD模塊輸入信號類型有：1）CMOS/TTL輸入信號2）低壓差分(LVDS)輸入信號信號分類：數據信號，控制信號，時鐘信號。其中數據信號即數字視頻信號，轉移到顯示單元上即8Bit灰度數據。TFT-LCDBlockInputSignalTFCMOS/TTL輸入的數據信號線和T/CONPin是

1:1連接，控制信號和時鐘信號需要另外的通道輸入；信號線上3.3V代表數據“1”,0V代表數據“

0”。3.3V0V3.3V0VClockData‘0’‘1’CMOS/TTL信號CMOS/TTL3.3V0V3.3V0VClockData‘CMOS/TTL信號通信pin腳連接示意圖(單通道模式)TimingControllerR0R1..R6R7。。B0B1..B6B7。。。。。。G0G1..G6G7R通道G通道B通道CMOS/TTL信號通信pin腳連接示意圖(單通道模式)TiCMOS/TTL輸入數據結構兩種模式對比CMOS/TTL單通道數據結構CMOS/TTL雙通道數據結構CMOS/TTL輸入數據結構兩種模式對比CMOS/TTL單通Single-portmode&Dual-portmode在單通道模式時，一個時鐘周期內，R、G、B三個獨立通道分別為R&G&B三個Dot傳遞一個灰度數據，即一個完整的Pixel灰度。在雙通道模式時，R、G、B三個獨立通道又被分別分為兩個奇偶通道，奇數通道為奇數像素傳遞數據，偶數通道則為偶數像素傳遞數據，一個時鐘周期內，同樣也是傳遞一個完整的Pixel灰度。雙通道增加了T/Con芯片的連接Pin數，但是同樣也提高了數據傳輸速度。Single-portmode&Dual-portmTimingControllerPair1+Pair1-Pair2+Pair2-Pair3+Pair3-Pair4+Pair4–Clock0V1.2V0V1.2VData200mV200mV-++-‘0’‘1’對8bit灰度數據來說，在四對線上傳輸CMOS/TTL信號，包括數據信號，控制信號和時鐘信號：R0~R7，B0~B7，G0~G7，Hsyc，Vsyc，DE；利用+Pair和-Pair之間的電壓差表示數據“1”，相反就是數據“0”。LVDS信號TimingControllerPair1+PairLVDS信號特征在一個時鐘周期內每個通道連續(xù)傳送7Bit（R&G&B）。與TTL相比，信號線的引線數變少，TCON的尺寸大小就可以變小。與TTL信號相比，信號的振幅變小，減少EMI。LVDSSignal的認識DifferentialSignal=(+Pair)-(-Pair)LVDS信號特征LVDSSignal的認識LVDS信號傳輸示意圖傳輸8bit灰度數據需要四個差分通道，與CMOS/TTL信號傳輸的區(qū)別就是RGB沒有獨立通道，通道0～3均可以傳輸RGB灰度數據，且在一個周期內傳輸一個完整的Pixel灰度數據。LVDS信號傳輸示意圖LVDS接口的數據格式LVDS接口的數據格式

CMOS/TTL信號傳輸采用并口方式，即8位灰度數據同時通過并行線進行傳送，這樣數據傳送速度大大提高，但并行傳送的線路長度受到限制，因為長度增加，干擾就會增加，數據也就容易出錯。LVDS信號傳輸采用多通道串口方式。串口是每條通道順序傳輸8位灰度數據。但是并口并不比串口傳輸速度快，由于8位通道之間的互相干擾，傳輸時速度就受到了限制。而且當傳輸出錯時，要同時重新傳8個位的數據。串口沒有干擾，傳輸出錯后重發(fā)一位就可以了。所以要比并口快。再加上LVDS信號有四條通道傳輸8位數據，這樣比CMOS/TTL傳輸通道要快許多。

CMOS/TTL信號傳輸采用并口方式，即8位灰度數據TFT-LCD模塊接口的比較TFT-LCD模塊接口的比較T/CON的定義T/CON:TimingController的簡寫，信號控制器。將從外部供給的數據信號、控制信號以及時鐘信號分別轉換成適合于驅動IC的數據信號、控制信號、時鐘信號。它的功能是色度控制和時序控制。ControlSignal

的種類ForSourceDriverICSTH(StartHorizontal):行數據的開始信號CPH(ClockPulseHorizontal):源驅動器的時鐘信號（數據的同步信號）TPorLoad(DataOutputfromDriverICtoPanel):數據從源驅動器到顯示器的輸出信號MPOL(DataPolarityInversion):為了防止液晶老化，在液晶上的電壓要求極性反轉ForGateDriverICSTV(StartVertical):Gate開始CPV(ClockPulseVertical):Gate的同期信號OE1(OutputEnable):GateOutputControlOE2(MultiLevelGate):多灰度等級用的信號T/CON的定義ControlSignal的種類驅動原理——驅動原理1.輸入到T/CON的信號：（1）TTL（TransistorTransistorLogic）輸入

Data與

T/CONPin以

1:1Connecting并行方式傳輸，在一個Clock內同時傳輸6Bit數據3.3V0V3.3V0VClockData‘0’‘1’驅動原理——驅動原理1.輸入到T/CON的信號：（2）LVDS（LowVoltageDifferentialSignal)Clock0V1.2V0V1.2VData200mV200mV-++-‘0’‘1’在Clock1Period內，有7個Bit成Serial傳送。+Pair在–Pair之上時取

1的值,相反取0的值。與TTL相比，信號的線數減少，因此T/CON的Size小。與TTL相比，Signal的振幅要小，因此對

EMI有利.驅動原理——驅動原理（2）LVDS（LowVoltageDifferenti驅動原理——驅動原理TTLMini-LVDSRSDSClkROGOBOREGEBE6666661Dot線數:6lineClock=67.5MhzRGBR0G0B0R1G1B1R2G2B2R3G3B3R4G4B4R5G5B51Dot線數:1pair(2line)Clock=67.5*3=202.5MhzR

R1G,B1Dot線數:3pair(6line)Clock=67.5MhzR0

R3R2

R5R4同樣3Pair1Dot1PixelRisingFalling2.從T/Con輸出的信號驅動原理——驅動原理TTLMini-LVDSRSParameterTTLMini-LVDSRSDSSignalTTLdifferentialsignaldifferentialsignalPowerhighlowlowTransferlines6lines1pair(2lines)3pair(6lines)Clock67.5MHz202.5MHz67.5MHzNoiseweakstrongstrongEMIbadgoodGoodTransfermethodparallelserialParallel&serialRemarke.g.SXGA,6bit,75Hz驅動原理——驅動原理ParameterTTLMini-LVDSRSDSSignaResolution分辨率有效像素區(qū)域TotalScreen全屏H-sync@60Hz一行掃描時間SystemClockFrequency系統(tǒng)時鐘頻率DotClock@DualPortNo.ofSourceNo.ofGate@480@645@256SVGA800*6001056*62826.54μs40MHz20MHz543XGA1024*7681344*80620.68μs65MHz32.5MHz753SXGA1280*10241696*106615.64μs108MHz54MHz864SXGA+1400*10501890*109615.21μs124MHz62MHz975QVGA1280*9601728*100016.67μs104MHz52MHz864UXGA1600*12002112*125013.34μs158MHz79MHz1085QXGA2048*1536----13106每一幀的時間為

1/60=16.67ms一行掃描時間=[1/60]/1066=15.64us系統(tǒng)時鐘頻率=(15.64us/1696)-1=108MHzResolutionTotalScreenH-sync@6驅動原理——同期信號6個同期控制信號解釋1.STV(Startvertical)：一列的開始信號，同樣也是一幀的開始信號。2.CPV(Clockpulsevertical):

列的時鐘脈沖信號。每個CPV脈沖過來時，打開一行TFT開關。3.STH(StartHorizontal):

水平數據的開始信號，代表了一行的開始。所以兩個脈沖間隔時間即為掃描一行的時間，頻率與CPV相同。4.CPH(Clockpulsehorizontal):

水平的時鐘脈沖信號。每個CPH脈沖過來時為一個Dot像素電極充電，實現(xiàn)該像素的顯示。5.Load(DataoutputfromDriverICtopanel):

Data輸出控制信號。下降沿到來時，行數據從DriverIC傳送到Panel上。所以兩個脈沖間隔時間為掃描一行的時間，與CPV，SPH頻率相同6.MPOL(DataPolarityInversion):

極性反轉控制信號。當Load下降沿到達時，Data的極性根據MPOL極性進行反轉。驅動原理——同期信號6個同期控制信號解釋1.STDE(DataEnable)STHCPHTPorLoadMPOLActiveAreaHorizontalBlankingAreaDataOutput各控制和數據信號時序圖

ForSourceDriverIC

DESTHCPHTPorMPOLActiveAreaHoSTVCPVOE1OE2Gate1Gate2

ForGate

DriverICSTVCPVOE1OE2Gate1Gate2CPVGate1Gate2TPDataData

DataOutput&GateOutput

CPVGate1Gate2TPDataDataCPVCPVSTVSTHTPPanel1st2ndPanel3rd

ControlSignal控制像素顯示示意圖

CPVCPVSTVSTHTPPanel1st2ndPanelSTVSTVistheVerticalStartingSignal,everySTVpulsewillstartoneframe.SoitsfrequencyisthesameasFramefreq.60HZ驅動原理——驅動原理STVSTVistheVerticalStCPVCPVistheVerticalPulseSignal,everyCpvpulsewillopenonelineofallTFTchannels.64KHZ驅動原理——同期信號CPVCPVistheVerticalPuCPHCPHistheHorizontalPulseSignal,everyCPHpulsewillstartonepixeldatastorage.驅動原理——同期信號CPHCPHistheHorizontalLOADLOADistheDataOutputSignal.Whenthefallingedgeiscomingout,thedatawillbesentfromDriver-ICtopanel.64KHZ驅動原理——同期信號LOADLOADistheDataOuMPOLMpolisthepolaritycontrolSignalwhichjudgedtheoutputvoltagepolaritytothepanel.16KHZ驅動原理——同期信號MPOLMpolisthepolarity信號比較1.STVVSCPV：SXGA60HZSTV60HZCPV64KHZ信號比較1.STVVSCPV：SXGA60HZSTV驅動原理——同期信號2.LOADVSMPOL：SXGA60HZLOAD64KHZ16KHZMPOL結論：采用1+2dot或2dot翻轉方式。驅動原理——同期信號2.LOADVSMPO同期信號頻率計算我們采用SXGA,6BIT,60HZ,以TTL信號點翻轉方式為例，來介紹幾個同期信號頻率的計算。1.CPH：1688*1066*60=108MHZ2.STH：1066*60=64KHZ3.STV：60HZ4.CPV：1066*60=64KHZ5.LOAD：1066*60=64KHZ6.MPOL：1066*60/2=32KHZSXGA：1280*1024VESA：1688*1066…………………………OneFrameCph16881066STHCPVLOADSTV同期信號頻率計算我們采用SXGA,6BIT,60HZ,以T第二部分TFT-LCD驅動電路模塊第二部分LVDSconnector給PCBA提供視頻信號和工作電壓VDD，VDDtypicalvalue為5V。如果VDD不正常，會直接導致電路驅動不良。LCDPanel功耗計算：VDD*IDD在不影響畫面質量的前提下，當然是功耗越低越好。一、DC/DCBlockLVDSconnectorLCDPanel功耗計算：一、

電源(VDD)輸入電路部分電源的輸入部分是指從模塊連接器輸入，用來產生模擬電源（AVDD）和數字電源（DVDD）1)Poly

Switch

作用：防止電源負載過電流2)3端濾波器

作用：分離噪聲

3)旁路電容

作用：減少噪聲，減小ACRipple電源(VDD)輸入電路部分VDD/DVDD

LDO電路

DVDD：DC/DC模塊輸入電壓，由VDD生成的數字電源。用于各IC和Driver-IC工作電壓。標稱值為3.3V。該電路主要模塊為IC4（RT9164）

VDD/DVDDLDO電路LDO是一個降壓型的DC/DC轉換器。LDO的工作原理是通過負反饋調整輸出電流使輸出電壓保持不變。

BasicAdjustableRegulator&CircuitBasicAdjustableRegulator&CDC/DC

BlockVON：DC/DC模塊輸出電壓,提供給Gate-Driver-IC用于打開TFT開關標稱值為25v。VOFF：DC/DC模塊輸出電壓,提供給Gate-Driver-IC用于關閉TFT開關.標稱值為-8V.VON1：DC/DC模塊輸出電壓，為MLG模塊提供電源.AVDD:DC/DC模塊輸出電壓,用作模擬電源.標稱值為12v.AVDD主要用在源驅動器，Gamma校正電源，Vcom數字調節(jié)電路電源（IC7）。DC/DCBlockPCBpictureDC/DCBlockDC/DCBlock電路中主要芯片有IC2（EL7516），IC3（Sl431B）。VOFFVONAVDDVDDDVDDIC2電路中主要芯片有IC2（EL7516），IC3（Sl431BIC2：PWM（脈沖寬度調制）ICPin描述：其中VIN（Inputport）為VDD，VOUT（Outputport）為AVDD。1）VC：Compensationpin.內部誤差放大器補償引腳輸出.COMP和地之間連接一個串聯(lián)的RC。2）FB：電壓反饋引腳，F(xiàn)B調整電壓（參考電壓）的標稱值為1.294V。在升壓調節(jié)器輸出(VOUT)和AGND之間連接外部電阻分壓器，中心抽頭連接至FB。分壓器須靠近IC放置，并減小引線面積，以降低噪聲耦合。3）SHDN*：關斷控制輸入引腳。驅動SHDN*至低電平可關閉IC。4）GND：AGND&PGNDpin.模擬地和功率地。5）SW：Powerswitchpin.連接至IC內部MOSFET的漏極。將電感/整流二極管連接點接至SW，并盡可能減小引線面積，以降低EMI。6）VIN：模擬電源輸入引腳。通過一個電阻接入VDD，并采用最小1uF的陶瓷電容直接旁路至GND。7）LB1：FSEL（Frequencyselect）pin.該引腳為低電平時，振蕩器頻率設置為640KHz；為高電平時，頻率為1.2MHz。該輸入具有6uA的下拉電流。IC2：PWM（脈沖寬度調制）IC8)LB0：Soft-startcontrolpin.軟啟動控制引腳。在該引腳連接一個軟啟動電容（CSS），如果不需要軟啟動可將該引腳開路。軟啟動電容以4uA固定電流充電，經過限流時間t=2.4*105CSS后，SS引腳電壓充至1.5V，達到滿電流限。當SHDN*為低電平時，軟啟動電容被放電到地電位。當SHDN*變?yōu)楦唠娖綍r，軟啟動電容首先充至0.4V，然后開始軟啟動過程。PCB原理圖中VDD/AVDDBlock電路整理如下圖，比較直觀便于分析。8)LB0：Soft-startcontrolpin.軟+-PWMVINLDCoutRload<CurrentModeBoostRegulator>+-VINLCoutRloadXLDVIN+-Cout

<FirstCycle>

<SecondCycle>+Vout-+Vout-D:DutyCycleofTheSwitch脈沖調制集成電路PWMIC輸出電壓+PWMVINLDCoutRload<CurrentMoVbVc≒Va+Vb

VaVc正電壓的電荷泵電路正電荷泵：跨接電容A端通過二極管接Va，另一端B端接振幅Vb的PWM方波。當B點電位為0時，A點電位為Va，即VAB=Va；當B點電位上升至Vb時，因為電容兩端電壓不能突變，兩端的電壓差維持在VAB=Va，此時A點電位上升為Vb+Va。所以，A點的電壓就是一個PWM方波，最大值是Vb+Va，最小值是Va。（假設二極管為理想二極管）VbVc≒Va+VbVaVc正電壓的電荷泵電路正電負電壓的電荷泵電路負電荷泵：跨接電容A端通過二極管接Va，另一端B端接振幅Vb的PWM方波。當B點電位為Vb時，A點電位為Va，即VAB=Va-Vb；當B點電位下降至0時，因為電容兩端電壓不能突變，兩端的電壓差維持在VAB=Va-Vb，此時A點電位為Va-Vb。所以，A點的電壓就是一個PWM方波，最大值是Va，最小值是Va-Vb。（假設二極管為理想二極管）VbVaVc≒Va-Vb

Vc負電壓的電荷泵電路負電荷泵：VbVaVc≒Va-Vb先了解MLG電路的作用，應先知道Flicker現(xiàn)象的原理。極性變換：液晶分子不能夠一直固定在某一個電壓不變，不然時間久了，即使將電壓取消掉，液晶分子會因為特性的破壞，而無法再因應電場的變化來轉動，以形成不同的階。液晶顯示器內的顯示電壓就分成了兩種極性，一個是正極性，而另一個是負極性。當顯示電極的電壓高于公用電極電壓時，