時(shí)序控制器TCON的研究與設(shè)計(jì)

摘要：闡述了TFT-LCD的顯示原理、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和時(shí)序控制器TCON的設(shè)計(jì)方案。該模塊設(shè)計(jì)主要為減少中、小尺寸TFT-LCD時(shí)序控制器的芯片管腳數(shù)，提高通用性，與一般TCON只能驅(qū)動(dòng)2～3種分辨率的面板相比較，該設(shè)計(jì)支持8種顯示模式。實(shí)現(xiàn)對(duì)TFT-LCD面板的時(shí)序控制，產(chǎn)生源驅(qū)動(dòng)器模塊和門(mén)驅(qū)動(dòng)器模塊所需要的各種控制信號(hào)、Vcom的極性控制及顯示模式控制，實(shí)現(xiàn)對(duì)模擬RGB信號(hào)的顯示控制，源驅(qū)動(dòng)器和門(mén)驅(qū)動(dòng)器的時(shí)序控制信號(hào)可兼容多家LCD面板的時(shí)序要求。支持16：9和4：3的TFT-LCD面板。該設(shè)計(jì)可靈活應(yīng)用于市場(chǎng)上大部分的中、小尺寸TFT-LCD面板。產(chǎn)品可應(yīng)用于車載電視、便攜式DVD等。
關(guān)鍵詞：時(shí)序控制器；TFT-LCD；源驅(qū)動(dòng)器；門(mén)驅(qū)動(dòng)器

TFT-LCD以其低工作電壓、低功率、顯示效果好、易集成和輕巧便攜等特點(diǎn)率先進(jìn)入顯示市場(chǎng)。TFT-LCD時(shí)序控制器TCON(Timing Contro-ller)主要用于模擬TFt-LCD的顯示控制。TCON為液晶屏上的驅(qū)動(dòng)電路(源驅(qū)動(dòng)器、門(mén)驅(qū)動(dòng)器和VCOM極性控制)提供時(shí)序控制信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)模擬RGB信號(hào)的顯示控制。
對(duì)于大尺寸的液晶顯示面板，TCON控制器的設(shè)計(jì)相對(duì)復(fù)雜。在高分辨率顯示系統(tǒng)中，時(shí)鐘頻率很高，在產(chǎn)生基于時(shí)鐘信號(hào)的時(shí)序控制信號(hào)以前，需要先對(duì)同步時(shí)鐘進(jìn)行擴(kuò)頻處理，以減小EMI(Electromagnetic Interference，電磁干擾)，使其通過(guò)EMC測(cè)試。由于同步時(shí)鐘經(jīng)過(guò)了擴(kuò)頻處理，則視頻數(shù)據(jù)也要通過(guò)相應(yīng)的處理才能正常顯示，否則就會(huì)遺失數(shù)據(jù)。對(duì)于中、小尺寸LCD的TCON控制相對(duì)簡(jiǎn)單，基本的工作過(guò)程是首先由輸入的信號(hào)確定TFT-LCD屏幕的分辨率、工作模式、顯示模式等信息，然后根據(jù)這些信息來(lái)確定合適的參數(shù)值，最后產(chǎn)生所需要的控制信號(hào)，無(wú)需對(duì)視頻數(shù)據(jù)做處理就可以使TFT-LCD正常工作。
目前市場(chǎng)上現(xiàn)有的成品TCON芯片主要有：PVI的1004C、1004D；AU的UPS015、UPS017等，這些芯片只對(duì)特殊的TFT-LCD面板設(shè)計(jì)，一種TCON只能驅(qū)動(dòng)2～3種分辨率的面板，此外，由于顯示模式控制信號(hào)使用的是外部輸入管腳，導(dǎo)致芯片的管腳數(shù)量較多，通用性較差。本文討論適用于中、小尺寸TFT-LCD的時(shí)序控制器，提高其通用性。

1 TFT-LCD的顯示原理及系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
TCON的時(shí)序信號(hào)是基于TFT-LCD面板(Panel)的需要產(chǎn)生的，理解TCON的原理，首先應(yīng)了解LCD面板的顯示原理。典型的TFT-LCD面板內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖1所示。液晶具有透光可控性，改變施加在液晶兩端的電壓，液晶的透光率就會(huì)隨之改變。

一個(gè)液晶單元實(shí)現(xiàn)一個(gè)采樣點(diǎn)的顯示，因此，如果根據(jù)二值圖像的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)將液晶單元以矩陣方式排列成為液晶陣列(Crystal Array)，即可實(shí)現(xiàn)一幅圖像的顯示。通常，液晶陣列的排列有Strip和Delta兩種方式。不同排列方式?jīng)Q定了不同的RGB采樣順序，而一個(gè)像素由3個(gè)液晶單元構(gòu)成(RGB)。因此，液晶陣列中液晶單元的個(gè)數(shù)決定了顯示分辨率。TFT-LCD是在超扭曲型STN的基礎(chǔ)上，通過(guò)TFT晶體管將顯示像素和掃描電極分割開(kāi)來(lái)形成的，其特點(diǎn)是克服了STN-LCD的交叉效應(yīng)。