時序控制器TCON的研究與設計

摘要：闡述了TFT-LCD的顯示原理、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和時序控制器TCON的設計方案。該模塊設計主要為減少中、小尺寸TFT-LCD時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2～3種分辨率的面板相比較，該設計支持8種顯示模式。實現(xiàn)對TFT-LCD面板的時序控制，產(chǎn)生源驅(qū)動器模塊和門驅(qū)動器模塊所需要的各種控制信號、Vcom的極性控制及顯示模式控制，實現(xiàn)對模擬RGB信號的顯示控制，源驅(qū)動器和門驅(qū)動器的時序控制信號可兼容多家LCD面板的時序要求。支持16：9和4：3的TFT-LCD面板。該設計可靈活應用于市場上大部分的中、小尺寸TFT-LCD面板。產(chǎn)品可應用于車載電視、便攜式DVD等。
關(guān)鍵詞：時序控制器；TFT-LCD；源驅(qū)動器；門驅(qū)動器

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率先進入顯示市場。TFT-LCD時序控制器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)動電路(源驅(qū)動器、門驅(qū)動器和VCOM極性控制)提供時序控制信號，從而實現(xiàn)模擬RGB信號的顯示控制。
對于大尺寸的液晶顯示面板，TCON控制器的設計相對復雜。在高分辨率顯示系統(tǒng)中，時鐘頻率很高，在產(chǎn)生基于時鐘信號的時序控制信號以前，需要先對同步時鐘進行擴頻處理，以減小EMI(Electromagnetic Interference，電磁干擾)，使其通過EMC測試。由于同步時鐘經(jīng)過了擴頻處理，則視頻數(shù)據(jù)也要通過相應的處理才能正常顯示，否則就會遺失數(shù)據(jù)。對于中、小尺寸LCD的TCON控制相對簡單，基本的工作過程是首先由輸入的信號確定TFT-LCD屏幕的分辨率、工作模式、顯示模式等信息，然后根據(jù)這些信息來確定合適的參數(shù)值，最后產(chǎn)生所需要的控制信號，無需對視頻數(shù)據(jù)做處理就可以使TFT-LCD正常工作。
目前市場上現(xiàn)有的成品TCON芯片主要有：PVI的1004C、1004D；AU的UPS015、UPS017等，這些芯片只對特殊的TFT-LCD面板設計，一種TCON只能驅(qū)動2～3種分辨率的面板，此外，由于顯示模式控制信號使用的是外部輸入管腳，導致芯片的管腳數(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的時序信號是基于TFT-LCD面板(Panel)的需要產(chǎn)生的，理解TCON的原理，首先應了解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，液晶的透光率就會隨之改變。

一個液晶單元實現(xiàn)一個采樣點的顯示，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，而一個像素由3個液晶單元構(gòu)成(RGB)。因此，液晶陣列中液晶單元的個數(shù)決定了顯示分辨率。TFT-LCD是在超扭曲型STN的基礎上，通過TFT晶體管將顯示像素和掃描電極分割開來形成的，其特點是克服了STN-LCD的交叉效應。