小尺寸TFT-LCD系统时序控制模块的设计-Mipaper.PDF

、小尺寸TFT-LCD 系统时序控制模块的设计 时间:2007-08-31 来源: 作者:张璨 刘政林 点击： 3039 字体大小: 【大 中 小】 摘要：说明时序控制模块和LCD 系统中其它子模块之间的关系，对时序控制模 块所要解决的时序问题进行分析。在分析问题的基础上提出一种适用于中、小尺寸液晶显示系统时序 控制模块的实现结构。对时序控制模块进行功能验证，给出FPGA 逻辑功能验证结果，证明设计可行。 LCD 技术已成为平板显示的主流技术，其中，中、小尺寸液晶产品成为开发的主流。中、小型LCD 的应用将更加广泛。 应用于中、小尺寸液晶显示的主要技术有： (1)STN-LCD(Super Twisted Nematic ，超扭转向列式液晶) ； (2)TFT-LCD(Thin Film Transistor ，薄膜晶体管液晶显示器) ； (3)LTPS(Low TemperaturePoly Silicon ，低温多晶硅)等三种。而其中技术最为成熟的是TFT-LCD 。 由于TFT 电流较低，无法直接在TFT 上设计线路，因此，为了使TFT-LCD 工作，需要外建IC 控 制电路。目前大多数有关TFT-LCD 控制IC 的 资料中对于时序控制器的介绍都很简略，对其时序的控制和产生的原理缺乏深入分析。事实上，时序 控制器TCON(Timing Controller)所产生的同步控制信号是决定TFT-LCD 能否正常显示的关键，因此 它是TFT-LCD 模块组成中的核心控制部分之一，即控制中心。 本文首先粗略介绍液晶显示系统组成，之后重点分析应用于中、小尺寸TFT-LCD 的时序控制器 (TCON)的工作原理，并在原理的基础提出了一种TCON 模块的结构框图，最后给出TCON 模块的FPGA 验证。 2 TFT-LCD 系统的一般结构 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，结构如图 1 所示。 图1 TFT-LCD 系统结构框图 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、背光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 Player)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。 3 TCON 模块的设计分析 对于大尺寸的液晶显示面板，TCON 模块的设计相对复杂。因为在高分辨率显示系统中，时钟频 率很高，所以在基于时钟信号产生时序控制信号以前，需要先对同步时钟进行扩频处理，以减小 EMI(Electromagnetic Interference ，电磁干扰) ，使其通过EMC 测试。由于同步时钟经过了扩频处理， 则视频数据也要通过相应的处理才能正常显示，否则就会遗失数据。 中、小尺寸LCD 的TCON 控制相对简单，基本的工作过程是首先由输入的信号确定TFT-LCD 屏幕 的分辨率、工作模式、显示模式等信息，然后根据这些信息来确定合适的参数值，最后产生所需要的 控制信号，无需对视频数据做处理就可以使TFT-LCD 正常工作。 本文只对适用于中、小尺寸LCD 的时序控制模块进行讨论。 3.1 模式选择 由于不同分辨率的LCD 、不同工作模式所需要的输出控制信号有所不同，因此TCON 工作时，首 先要做出判断，选择正确的工作模式，以便于产生相应合适的控制信号。这些选择包括LCD 分辨率 选择、外部/锁相环电路(PLL)时钟模式选择、分离/复合工作模式选择、NTSC/PAL 制式选择及高分辨 率下的显示模式选择 。 LCD 分辨率选择：在实际的显示系统中，TFT-LCD 有不同的尺寸与分辨率，一般中、小尺寸的