LCD-PANEL的TCON信号培训.ppt

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1、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。目录一一. TFT-LCD原理原理 1.1 TFT-LCD模块的组成模块的组成 1.2 液晶液晶PIXEL的排列方式的排列方式 1.3 LCD液晶顯示器的原理液晶顯示器的原理二二.TCON信号分析与调整信号分析与调整. 2.1. TTL接口模拟接口模拟PANEL的讯号分析（的讯号分析（T118EL+7模拟屏）模拟屏） 2.2. TTL接口数字接口数字PANEL的讯号分析的讯号分析 2.3. 带带SPI接口的接

2、口的TTL数字数字PANEL的讯号分析的讯号分析三三.常见故障分析常见故障分析.1.1 TFT-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-LCD Monitor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DVD Pl

3、ayer)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Video Decoder的转换，成为相同的数字讯号，这些讯号再经过Scaler IC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。 1LCD液晶顯示器的組成液晶顯示器的組成組成部件組成部件組成數量組成數量1.Next frame of iron(下鐵

4、框) 1PCS 2.Reflective Tape(反射膜) 1PCS 3.light guide(導光板) 1PCS 4.Diffuser Tape(擴散片) 2PCS 5.BEF-RP (增光片) 1PCS 6.LED(發光二极管) 12PCS 7.Line(LED燈導線) 1PCS LCD模组由由液晶玻璃液晶玻璃和背光源背光源兩部分組成其中背光源又分為CCFL和 LED兩种以7LED背光模組为例A背光源背光源即即LED背光模組組成如下背光模組組成如下8.PCB(放置LED燈的硬基板) 1PCS9.Housing(朔膠框) 1PCS 10.Top frame of iron(上鐵框) 1P

5、CS1.Polarizer(偏光片)2PCS2.Glass substrate(玻璃基板) 2PCS3.Color filter(彩色濾光片) 1PCS4.Liquid Crystal (液晶) /5.TFT(薄膜晶體管) 480*3*234*PCS6.Source IC(DATA IC)2或3PCS7.Gate IC(TFT MOS管打開和截止IC) 1PCS1.2 color filter RGB 排列方式备注：1.目前我们市场上应用的COLOR FILTER RGB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

6、书上一般都会有介绍的.1.3 LCD液晶顯示器的原理液晶顯示器的原理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/Liquid Crystal Display）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

7、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）1.3 LCD液晶顯示器的原理液晶顯示器的原理1.3 LCD液晶顯示器的原理液

8、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

9、目前市場上用在有源矩陣中的有源器件。1.3 LCD液晶顯示器的原理液晶顯示器的原理1.3 LCD液晶顯示器的原理液晶顯示器的原理1.3 LCD液晶顯示器的原理液晶顯示器的原理1.SOURCE IC在玻璃的下面，GATE IC在玻璃右侧。依解析度的不同分别使用若干晶片组成。2.SOURCE IC有三PIN接RGB三原色讯号，GATE IC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，GATE IC配合打开一整行开关，让SOURCE IC进行讯号 输入动作。SOURCE IC负责显示器每列像素讯号的输入动作，当GATE IC打开一整

10、行开关时，SOURCE IC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,G2Gm掃描線源極接數據信號線(列線)也就是以上中S1,S2Sn掃描線漏極接像素透明電極也就是以上中LC capacitor. 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1.3 LCD液晶顯示器的原

11、理液晶顯示器的原理 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

12、理对于我们后面了解TCON讯号会有很大的帮助。 2 TCON信号分析与调整信号分析与调整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-Transistor Logic）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(Low Voltage Differential Signaling)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

13、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.2.1 TTL接口模拟PANEL的信号分析TCON讯号2.1 TTL接口模拟PANEL的信号解释1.针对模拟PANEL， TCON信号归纳如下： STVL-GATAE IC垂直从上起始场扫描 STVR- GATAE IC垂直从下起始场扫描 STHL-SOURCE IC

14、水平左起始行扫描 STHR- SOURCE IC水平右起始行扫描 CKV -场扫描的CLK OEV-场扫描的ENABLE CPH-行扫描的取样CLK OEH-行扫描的DATA ENABLE VCOM-TFT扫描Charge LC的基准电压，包括AC和DC VGH,VGL.-TFT MOS管在扫描过程中打开/关闭的电压2.1 TTL接口模拟接口模拟PANEL的的DCLK计算计算-以以T118EL为例为例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(frame rate)以480*234分辨率的模拟PANEL为例 DCLK:48

15、0*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）。 PAGE0C8，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（0001 0101），C9=02（0000 0010）CA=03（0000 0011）则PLLDIV_F=16+4+1=21 PLLDIV_I=2 PL

16、LDIV_O=3FO=27* (21+2)/(2+2)*16=9.7MHZTCON相关寄存器的设置Tcon Programming GuideTcon Signal Select & Output Enable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.BiTACCESSYMBOLDescription7：6R/WRowSTV_Sel00/01 Output BothOutput STV110Output STV25:4R/W ColSTH_Sel00/01 Output BothOutput STH110O

17、utput STH23 R/W UD_SEL2 R/W LR_SELPAGE0E1h 地址PAGE0_E1扫描方向二进制16进制BIT76543210功能STVSTHU/DL/RNORMAL111101F4左到右，上到下REVERSE101010A8右到左，下到上MIRROR111000E0右到左，上到下REVERSE+MIRROR101111BC左到右，下到上 备注：10：输出STH1，STV1 11：输出STH2，STV2。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P

18、ANEL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AC VPP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/

19、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。4 TTL接口模拟PANEL的TCON信号波形5.PANEL的SCALING的设置计算公式计算公式H_SCALE_STEP=Video input Hsize/Panel Hsize *Step ValueV_SCALE_STEP=Video input Vsize/Panel Vsize *Step Value备注：T100/T101/T100A : Step Value=32768=0 x8000 T102/T106

20、/T108/T118EL : Step Value =8192=0 x2000 以T118EL+7模拟PANEL+INPUT 720*480 CVBS的SCALER STER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（PAGE072，73） （00，30）垂直缩放（PAGE074，75） （D2，20）备注：备注： 1.以上算出的水平和垂直的缩放不一定是最佳值，高位的值根据实以上算出的水平和垂直的缩放不一定是最佳值，高

21、位的值根据实际的情况会有上下偏差一两个数值。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。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SCALING DOWN，则设置为1；否者为SCALING UP，则设置为0。PAGE0-70第3BIT：如果输出的PANEL的垂直SCALING DOWN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. Display Window Horizontal Start RegistersPAGE0-B0,B

22、1 (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，B5 E0，01 PAGE0-B6，B7 EA，00 PAGE0-DC，DD E0，01 PAGE0-DE，DF EA，008.VCO

23、M DC/AC的设置1.VCOM DC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. Panel Control Timing Registers (C0h C7h ) PAGE0-C0:备注：C0第0，1，2BIT是DE，VSY，HSY的极性的选择第3

24、BIT为RGB DATA的极性选择，第5BIT为SERIAL RGB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Serial RGB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

25、调一个数值变0.3-0.5kh左右。2.2. TTL接口数字接口数字PANEL的信号分析的信号分析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接口数字接口数字PANEL的信号分

26、析的信号分析1.以群创10.2PANEL为例GNDBE5GE5BE2GNDINVV1DCLKLPJ3CON3123GNDCON2CON301234567891011121314151617181920212223242526272829303231V13V4STHLBE6GE3V1GNDV7BE3STHRC380.1uFGE6GE7LCDVDDVCOMV10BE7STHLGE4C410.1uFR/LGE2V12BE4STVL1VCOMRE6V3V2U/DGNDRE7STVL2V9RE3V6GNDC1050.1uFPOLRE5V11LCDVDDV14C1040.1uFVGHRE2GNDEDGSL

27、GOEV8VGLVGLRE4GNDV1V5GCLKCON3CON3012345678910111213141516171819202122232425262728293032312.2. TTL接口数字接口数字PANEL的信号分析的信号分析2.2. TTL接口数字接口数字PANEL的信号分析的信号分析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

28、.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dot inversion PANEL只需要VCOMDC，主要针对数字PANEL， 另一种line inversion的PANEL DC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

29、法。 2.2. TTL接口数字接口数字PANEL的信号分析的信号分析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=24KHZ C.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

30、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 带带SPI接口的接口的TTL数字数字PANEL的讯号分析的讯号分析 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,VCOM DC/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

31、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; D00D07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 带带SPI接口的接口的TTL数字数字PANEL的讯号分析的讯号分析

32、以TM3.5PANEL来为例子2.3 带带SPI接口的接口的TTL数字数字PANEL的讯号分析的讯号分析用TOOL写: SCS 0 ;片选在写入时置LOW SendByte 3B ;先写地址 SendByte 10 ;再写DATA SCS 1 ;写完后片选置HIGHD15:0 3.1.颜色画面失真颜色画面失真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V

33、COM， 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/B PORT的高低位接反了（0-7BIT刚好是反的），可以调整PGGE0-C7第3 BIT(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PANEL R/G/B PORT接反了， 可以通过修改PAGE0-C

34、7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TPO3PANEL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CELL BAE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！结束结束