LCD-PANEL的TCON信号培训.ppt

LCDPANELTCON信号的培训 前言 本文主要先讲解TFT LCD的工作原理 然后引申出TCON讯号 分类介绍了TTL接口的模拟PANEL和数字PANEL的TCON讯号以及讯号之间的相互关联 最后介绍了常见的案例分析 目录 一 TFT LCD原理1 1TFT LCD模块的组成1 2液晶PIXEL的排列方式1 3LCD液晶顯示器的原理二 TCON信号分析与调整 2 1 TTL接口模拟PANEL的讯号分析 T118EL 7 模拟屏 2 2 TTL接口数字PANEL的讯号分析2 3 带SPI接口的TTL数字PANEL的讯号分析三 常见故障分析 1 1TFT LCD模块的组成 TFT LCD系统由两个部分组成 LCD控制模块和LCD面板模块 实际应用中液晶面板又分两种 传统面板和智慧整合型面板 结构下图所示 下图为TFT LCD系统结构组成部分TFT LCDMonitor系统包括模数转换器 处理PC显卡输出的模拟信号 数字视频接口 视频解码器 处理视频信号 TMDS接收器 在屏显示 控制单元 时序控制器 Source驱动器 Gate驱动器等组成 TFT LCD显示器工作时 前端部分的控制电路模块主要工作是将PC主机或是影音装置 如DVDPlayer 输出的讯号进行转换 例如由PC显示卡输出的模拟讯号 经由ADC组件的转换 成为数字讯号 类似地 影音讯号则经由VideoDecoder的转换 成为相同的数字讯号 这些讯号再经过ScalerIC作放大或缩小的动作 并进行数字影像处理 再由cable线传输讯号到液晶模块 然后通过时序控制器产生所需要的时序控制信号驱动纵向的驱动Ic和横向的驱动IC 其中纵向的驱动IC负责控制数据的写入 由横向的驱动IC控制晶体管的开 关 并配合其它组件 如供电模块 即可正确显示图像 1 LCD液晶顯示器的組成 LCD模组由由液晶玻璃和背光源兩部分組成 其中背光源又分為CCFL和LED兩种 以7 LED背光模組为例A 背光源即LED背光模組組成如下 1 2colorfilterRGB排列方式 备注 1 目前我们市场上应用的COLORFILTERRGB排列的方式主要为 Stripe Delta Dialogue 三种 但目前后两种的排列方式最多 PANEL的规格书上一般都会有介绍的 1 3LCD液晶顯示器的原理 TCON信号简单说是时序控制 要理解TCON信号 首先必须了解整个TFT LCD的工作原理 A 液晶显示器 LCD LiquidCrystalDisplay 的显像原理 是将液晶置于两片导电玻璃之间 靠两个电极间电场的驱动 引起液晶分子扭曲向列的电场效应 以控制光源透射或遮蔽功能 在电源关开之间产生明暗而将影像显示出来 若加上彩色滤光片 则可显示彩色影像 在两片玻璃基板上装有配向膜 所以液晶会沿着沟槽配向 由于玻璃基板配向膜沟槽偏离90度 所以液晶分子成为扭转型 当玻璃基板没有加入电场时 光线透过偏光板跟着液晶做90度扭转 通过下方偏光板 液晶面板显示白色 如下图左 当玻璃基板加入电场时 液晶分子产生配列变化 光线通过液晶分子空隙维持原方向 被下方偏光板遮蔽 光线被吸收无法透出 液晶面板显示黑色 如下图右 液晶显示器便是根据此电压有无 使面板达到显示效果任何復雜的圖形或畫面都是由許許多多細小單元組成 組成畫面的這些細小單元稱為像素 像素越小 顯示的信息量越大 畫面也更清晰 無論哪種液晶顯示器件 它們基本原理是一樣的 利用液晶的電光效應做成電光調制器件 控制外界光在顯示屏上不同區域的強弱有無來達到顯示效果 它是一種被動型顯示方式 见下图 1 3LCD液晶顯示器的原理 1 3LCD液晶顯示器的原理 目前市場上使用的液晶顯示器都是 點矩陣 其顯示的根本原理是由 點像素 矩陣構成字符或圖像 而點矩陣又分為無源矩陣和有源矩陣兩種 無源矩陣LCD缺點是顯示活動畫面時 由于電場消失有一定滯后時間 會造成圖象模糊 對比度低等 目前市場都是有源矩陣的液晶顯示器 即在每個像素上設計一個非線性有源器件 使每個像素可以被獨立驅動 從而克服像素間的互相串擾 解決了大容量多路顯示遇到的困難 同時提高了畫面質量 有源矩陣的特點是 圖象清晰 亮度高 無陰影視角大 它們都是利用集成電路技朮被制作在玻璃基板上 其電極也分為行電極和列電極 行列電極都是制作在同一玻璃基板上且互相絕緣 另一片玻璃基板則只有公共電極 下面給大家介紹的TFT就是目前市場上用在有源矩陣中的有源器件 1 3LCD液晶顯示器的原理 1 3LCD液晶顯示器的原理 1 3LCD液晶顯示器的原理 1 SOURCEIC在玻璃的下面 GATEIC在玻璃右侧 依解析度的不同分别使用若干晶片组成 2 SOURCEIC有三PIN接RGB三原色讯号 GATEIC的有一个PIN控制TFT的打开或关闭 即负责显示每列讯号的开关动作 当显示器进行一次一列且逐列向下做扫描动作时 GATEIC配合打开一整行开关 让SOURCEIC进行讯号输入动作 SOURCEIC负责显示器每列像素讯号的输入动作 当GATEIC打开一整行开关时 SOURCEIC即时的输入该像素资料电压 提供显示画面的讯号 3 TFT的柵極接掃描線 行線 也就是以上中G1 G2 Gm掃描線 源極接數據信號線 列線 也就是以上中S1 S2 Sn掃描線 漏極接像素透明電極 也就是以上中LCcapacitor 顯示是按照順序掃描的 若在某時刻某一行被選中 即該行施加正脈沖 則挂在該行的所有的TFT都具備導通條件 與此同時 并行的圖象數據信號脈沖加在各條數據線上 有脈沖的數據線便通過TFT源極和漏極對子像素電容LC充電 無脈沖的數據線便不能充電 這樣被充電的驅動電極和共用電極間的區域液晶因受到電磁力而排列發生變化 由此 背光源的入射光便被電 1 3LCD液晶顯示器的原理 信號所調制 從而實現圖象的顯示 最后通過液晶面板上的彩色濾光 濾光片的作用是只容許某一種彩色通過 余下全部濾除 這樣我們就可以欣賞到R G B三基色混合相加的絢麗多彩的畫面 4 所謂的子像素電容LC就是由下玻璃基板上的透明驅動電極和上玻璃基板上的共用電極所組成的平板電容 當行掃描過去后 TFT立刻截止 但LC上的電容量并不立刻消失 液晶仍處于電場的作用下 只要容量選擇適當 保証電荷消失時間維持一幀掃描時間 則圖象將正好在換幀之前得以保持 5 每個顯示器件的TFT數目是其像素的3倍 如分辨率為480 3 234的顯示器其TFT數目为480 3 234 小结 了解了TFT LCD内部的工作原理对于我们后面了解TCON讯号会有很大的帮助 2TCON信号分析与调整 1 LCD上接口 一般有两种接口 一个是TTL接口 一个是LVDS接口 两者都为scalar与panel的内部通信方式 与monitor等外部设备无关 TTL Transistor TransistorLogic 接口信号需要5V电压驱动 功率大而且抗干扰不强 为以前LCD所采用 主要应用在小尺寸的LCD上 LVDS LowVoltageDifferentialSignaling 格式 速度快而且抗噪较好 是一种低摆幅的差分信号技术 它使得信号能在差分PCB线对或平衡电缆上以400Mbps的速率传输 其低电压和低电流驱动输出实现了低噪声和低功耗 用在大尺寸的LCD上 2 TTL接口按照信号接口可分为模拟PANEL和数字PANEL两种 其中模拟PANEL的分辨率最大为640 240 最大尺寸9寸 数字PANEL的分辨率可以做到1024 768 最大尺寸为12寸左右 3 以下就先从TTL接口的模拟PANEL讲起 2 1TTL接口模拟PANEL的信号分析 TCON讯号 2 1TTL接口模拟PANEL的信号解释 1 针对模拟PANEL TCON信号归纳如下 STVL GATAEIC垂直从上起始场扫描STVR GATAEIC垂直从下起始场扫描STHL SOURCEIC水平左起始行扫描STHR SOURCEIC水平右起始行扫描CKV 场扫描的CLKOEV 场扫描的ENABLECPH 行扫描的取样CLKOEH 行扫描的DATAENABLEVCOM TFT扫描ChargeLC的基准电压 包括AC和DCVGH VGL TFTMOS管在扫描过程中打开 关闭的电压 2 1TTL接口模拟PANEL的DCLK计算 以T118EL为例 1 PANEL的DOTCLK计算 A DCLK 每行总的像素数 有效 无效 每帧总的行数 有效 无效 帧数 framerate 以480 234分辨率的模拟PANEL为例DCLK 480 234 3 60 20 2MHZ 取样CPH为1 3 即最少的DCLK为20 2 3MHZ以上 因为有消隐信号 故DCLK一定大于20 2 3MHZ 实际上我们用9 7MHZ左右 也就是我们1 103NS所计算的值 PAGE0 C8 C9 CA CB 下图为框框图 备注 以上的计算只是理论上的经验值 实际在调试的DCLk一定大于这个理论值 在实际调试PANEL时 我们可以先按照理论值逐渐增加CLK 以7 模拟PANEL为例 C8 15 00010101 C9 02 00000010 CA 03 00000011 则PLLDIV F 16 4 1 21PLLDIV I 2PLLDIV O 3FO 27 21 2 2 2 16 9 7MHZ TCON相关寄存器的设置 TconProgrammingGuide TconSignalSelect OutputEnable 翻转功能的设置 3 翻转功能有四种模式 normal reverse mirror mirror reverse四种模式 PAGE0 E1h 4 TCON信号的波形 A STHL STHR的波形为脉冲波 频率约为14 2khz 随着DCLK的改变而变化 DCLK增加 STH也增加 另我们也可以根据PANEL的分辨率初步算出STHL STHR的频率 480 30 每行总的像素 帧数 14 4khz 这可以给我们做参考 实际上我们在调整CLK时候 IC内部会做相应的计算 B STVL STVR是随着输入的信号的制式而变化 只可能是50 60HZ PAL为50 NTSC为60 C OEH OEV CKV的频率和STH的接近 值得强调的是OEV和OEH的下降沿必须同步 D VCOM讯号 针对7 模拟PANEL VCOM的ACVPP为5 6V DC约为1 7 1 8V 调整VPP可以改变PANEL的亮度 调整DC解决横线条纹粗 其中VCOM的频率为行频的一半 E R G B三基色也是AC和DC的讯号叠加 其中DC的值为PANEL供电电压的一半 E VGH VGL TFT打开为VGH 15V 截止为VGL 10V左右 具体参考下图的波形图 4TTL接口模拟PANEL的TCON信号波形 5 PANEL的SCALING的设置 计算公式 H SCALE STEP VideoinputHsize PanelHsize StepValueV SCALE STEP VideoinputVsize PanelVsize StepValue 备注 T100 T101 T100A StepValue 32768 0 x8000T102 T106 T108 T118EL StepValue 8192 0 x2000 以T118EL 7 模拟PANEL INPUT720 480CVBS的SCALERSTER设置为例 H SCALE STEP 720 480 8192 12288 10进制 3000 16进制 V SCALE STEP 240 234 8192 8402 10进制 20D2 16进制 水平缩放 PAGE0 72 73 00 30 垂直缩放 PAGE0 74 75 D2 20 备注 1 以上算出的水平和垂直的缩放不一定是最佳值 高位的值根据实际的情况会有上下偏差一两个数值 2 隔行的信号垂直的条数取一半 逐行的信号垂直的条数取全的 PAGE0 70第4BIT 如果输入的信号分辨率大于输出的PANEL的分辨率 即SCALINGDOWN 则设置为1 否者为SCALINGUP 则设置为0 PAGE0 70第3BIT 如果输出的PANEL的垂直SCALINGDOWN并小于原来输入信号垂直的条数的1 2 则设置为1 否者设置为0 6 DisplayWindowHorizontalStartRegisters PAGE0 B0 B1 DWHS PAGE0 B2 B3 DWVS PAGE0 B4 B5 DWHSZ PAGE0 B6 B7 DWVSZ PAGE0 B8 B9 PH TOT PAGE0 BA BB PV TOT PAGE0 BC BD PH PW PAGE0 BE BF PV PW 7 PANEL的分辨率的设置 以T118EL 7 模拟PANEL为例 水平显示窗口 480 十进制 1E0 16进制 垂直显示窗口 234 十进制 EA 16进制 PAGE0 B4 B5E0 01PAGE0 B6 B7EA 00PAGE0 DC DDE0 01PAGE0 DE DFEA 00 8 VCOMDC AC的设置 1 VCOMDC可以用外部5V分压也可以用我们的IC内部寄存器器去调整达到最佳的效果 具体如下 DC的调整 PAGE0 E6第0 4BIT可以修正VCOMDC的上下值 范围为0 2V左右一般我们的硬件是外部叠加分压电路 可以微调DC的上下限值 1 7v 2v之间 B VCOMAC的值也是外部加放大电路 从IC输出的VCOM可以调整的范围如下 PAGE0 E5的第0 4BIT可以调整VPP 9 PanelControlTimingRegisters C0h C7h PAGE0 C0 备注 C0第0 1 2BIT是DE VSY HSY的极性的选择第3BIT为RGBDATA的极性选择 第5BIT为SERIALRGB的输出控制 PAGE0 C1 备注 C1第0BIT设置为1则HSY的频率翻倍 第3BIT是DCLK的极性的选择 PAGE0 C7 备注 第0 2BIT为配模拟PANEL的R G B三基色的交换 第3BIT是0 7BIT的顺序的交换 第7BIT是SerialRGB的输出的交换 10 VGH VGL电压的设置 使用我们的IC的PWM2来升压设置的步骤如下 1 PAGE0 62第4 5BIT可以分频为1 2 1 4 1 8 2 PAGE0 63可以改变PWM的DUTY 3 PAGE0 65可以细调频率 先调整为FF 再往下减小 每调一个数值变0 3 0 5kh左右 2 2 TTL接口数字PANEL的信号分析 1 TTL接口的数字PANEL也分不带TCON的和带TCON的两种 我们一般以是有STHL STHR STVL STVR 等扫描讯号PIN脚的称为不带TCON的PANEL 这些PIN脚需要接到外面的驱动IC 没有这些扫描信号的为带TCON的PANEL PANEL内部集成了这些TCON讯号 2 数字PANEL的常见接口有RGB888 RGB666 ITU565 ITU601 SERIAL RGB 3 以下讲到的是带TCON接口的PANEL 2 2 TTL接口数字PANEL的信号分析 1 以群创10 2 PANEL为例 2 2 TTL接口数字PANEL的信号分析 2 2 TTL接口数字PANEL的信号分析 1 该PANEL的分辨率为800 480 先计算DCLK 800 480 60 23MHZ 即理论上至少为23MHZ以上 实际大约为32MHZ左右画面可以拉满 按照以上提供的理论公式 1056 480 60 30 4MHZ 典型值 同样C8 C9 CA按照以上模拟PANEL的计算方法 2 此PANEL外带GAMMA电压 AVDD VCOM VCC VGH VGL一定要符合规格书的要求 A AVDD提供GAMMMA供电的 B VCOM分两种 一种dotinversionPANEL只需要VCOMDC 主要针对数字PANEL 另一种lineinversion的PANELDC和AC都需要 主要针对数字PANEL 之所以加上AC是为了省电模式 3 STH STV OEV OEH是否有输出 波形是否正常 参考模拟PANEL的波形图 4 PANEL的DISPLAY的显示 分辨率的设置 SCALER的设置 PLL CLK计算公式请参照前面模拟PANEL的设置方法 2 2 TTL接口数字PANEL的信号分析 4 hsy vsy DE等讯号的设定A 分DCLK HSY VSY DCLK DE DCLK HSY VSY DE几种模式搭配 这完全取决于PANEL的接口需要 规格书会有详细的介绍 B HSY DEN是随着DCK的变化而变化的 当调整CLK时候 我们IC内部会自动调整HSY的频率的 理论值的计算 800 30 24KHZC VSY的也是参考前面输入的信号的制式 只可能是50HZ或60HZ HSY的频率是随着前面的PLL CLK的改变而变化的 通过修改PAGE0 C8或者打开PAGE0 C1第1BIT的DDR功能 HSY的频率翻倍 调到需要的HSY的频率 小结 无论模拟和数字PANEL 只要我们掌握了STH STV DCLK HSY VSY DE VCOM等TCON讯号之间的相互关系 这对于我们点PANEL会有事半功倍的效果 2 3带SPI接口的TTL数字PANEL的讯号分析 有些数字PANEL必需写SPI后才可以正常的工作 SPI的寄存器功也属于TCON这一块 包括TCON的打开 VCOMDC AC的调整 图象亮度 对比度 色度的调整 GAMMMA的调整 图象翻转和位置的调整等 1 SCS为片选 只有在为LOW的情况下对PANEL进行写值才有效2 SPCK为时钟CLK SDA为数据3 D10 D15为地址 D09为WRITE READ地址 一般1为WRITE 0为READ D00 D07为DATA数据 此为16BIT的SPI 每4个BITE为一个BYTE 前面不足位的以0来补充 4 有些PANEL的必需加上拉电阻才会有效果 建议硬件预留 5 有的PANEL的SPI需要先写地址再写数据 有的PANEL是地址和数据一起写 每写一次地址和数据的BIT加起来的数目可分8BIT 9BIT 16BIT 24IT等形式 不管是哪一种模式的SPI 只要我们了解其原理都是一样的 2 3带SPI接口的TTL数字PANEL的讯号分析 以TM3 5 PANEL来为例子 2 3带SPI接口的TTL数字PANEL的讯号分析 用TOOL写 SCS0 片选在写入时置LOWSendByte3B 先写地址SendByte10 再写DATASCS1 写完后片选置HIGH D 15 0 3 1 颜色画面失真 1 不良现象 显示的画面为照片底色解决方法 A 有可能是R G B的的极性反向可以调试PAGE0 C0第3BIT 即R G B的每一位都取反 另配模拟PANEL可以去修改PAGE1 21第2BIT来修正 改变VCOM的极性 B 还有一种可能就是有一种类型的数字PANEL自带VCOM 如果用PANEL产生的VCOM去放大再输入到PANEL 有时候开机会出现这样的现象 VCOM必须通过我们的IC输出放大再到PANEL里面 2 不良现象 颜色完全的失真解决方法 A 有可能数字PANEL的R G BPORT的高低位接反了 0 7BIT刚好是反的 可以调整PGGE0 C7第3BIT 只有RGB三个PORT硬件都反了才可以调整好 否者只有改硬件 B 有可能是GAMMA调整不对造成的 C 有可能是YUV RGB转换的coef系数没有调整好 3 不良现象 显示颜色色彩反了 解决方法 有可能是PANELR G BPORT接反了 可以通过修改PAGE0 C7第0 2BIT来修正 3 2画面燥点 扭曲等异常现象 1 有时候画面出现麻点 燥点扭曲等现象 解决方法 修改DCLK的极性 PAGE0 C1第3BIT 2 有时候画面的起始位置偏移太大 解决方法 修改后端HSY VSY的极性 PAGE0 CO第0 1 2BIT 或者前端PAGE0 10第6 7BIT 3 3处理配DELTAPANEL边缘锯齿 不良现象 配TPO3 PANEL的数字PANEL边缘有锯齿 解决方法 1 把Page0 E0h的第0BIT的TCON打开 2 把Page0 CDh的CELLBAE打开 同时水平分辨率设置乘以三倍 3 调整SCALING以及PLL CLK 配合PAGE0 BC BE 改变锯齿形状 PAGE1 25 26 修正颜色 PAGE2 2E 2F 修正视频显示起始位置 等寄存器 END THANKS