TFT LCD实战经验分享

　　近一段时间工作上一直在使用TFT LCD，主要是3.5寸LCD，以SAMSUNG的LTV350QV及其一些台湾的兼容产品为主。工作的内容就是把这些屏在我们的产品上应用起来，经过这一段时间后，发觉对TFT LCD的内部结构还是不怎么清楚，所以近几天花了一些时间了解TFT LCD的结构以及工作原理，并整理下来加深自己的理解以及提供大家参考，这只是我自己的一些理解，错误的地方请大家多指正。

　　首先，我们了解一些TFT LCD的结构，如下图所示，主要由偏振片、滤色器基板、液晶、TFT基板、片振片、背光源组成。在滤色器基板和TFT基板封入扭曲向列型液晶（TN），构成液晶盒，滤色器基板上制作有透明的公共电极，TFT基板上制作了矩阵式薄模晶体管，用来开光象素电极的电压信号，为了使液晶层保持一定的厚度，在两块玻璃基板中间放有透明隔垫（聚酯模片或玻璃小球）。

图1 TFT LCD结构图

　　TFT LCD电信号部件组成：主要由背光电路和显示电路组成。

　　背光电路： 3.5寸TFT LCD背光，大都采用白光LED作为背光源，一般由6个串连的白光LED组成，驱动电压大概20V左右，20mA电流左右，是一个耗电量很大的部件。对于电池供电系统，大都采用升压型DC/DC进行驱动，很多厂家都有推出专门针对串连白光LED的驱动器。

图2 背光电路

　　显示电路：显示电路一般由Timing Controller、Source Driver、Gate Driver组成。有的IC把Timing Controller和Source Driver集成在一起了，也有的IC把三个部分都集成了。这三部分电路一般都集成在TFT LCD模组里面了，也有的TFT LCD把Timing Controller IC放到外面了（如SHARP的一些LCD）。

　　SAMSUNG LTV350QV LCD框图分析：LTV350QV的DRIVER IC是S6F2002，S6F2002集成了Timing Controller、Source Driver、Gate Driver部分和电源管理部分，164RGB X 240驱动能力，所以对于320 X 240 QVGA的分辨率，需要两片S6F2002。两片S6F2002，一片作为主控制器，一片作为从控制器，正是由于LVT350QV是有两片DRIVER IC驱动的缘故，如果上电时序配合不好，很容易出现显示异常（一半显示不正常，一半显示正常）。

图3 SAMSUNG LTV350QV LCD框图

　　一个台湾TFT LCD框图分析（如下图）：它的驱动IC主要有两片，一片集成了Timing Controller和Source Driver，另外一片是Gate Driver。

图4 TFT LCD框图分析

　　TFT LCD常用信号解释：

　　LED_Cathode/LED_Anode：LCD背光电源供电

　　M/POL：液晶驱动极性转换型号，用于产生VCOM信号

　　RESET：全局复位信号

　　CS/SCL/SDI：LCD TCON IC的配置端口

　　DATA[0:23]：LCD RGB24BIT数据信号，一般我们使用16BIT，因为在人的肉眼观察下16BIT的色彩和24BIT的色彩没有太大区别，而16BIT所需处理的数据量比24BIT小很多，一般情况我们把剩余的地位数据线连接到高位。

　　HSYNC：水平同步时钟信号

　　VSYNC：垂直同步时钟信号

　　DOTCLK：象素时钟信号

　　VDD：数字电源，一般是3.3V

　　AVDD：模拟电源，一般是5V

　　VGL：GATE OFF控制电压

　　VGH：GATE ON控制电压

　　VCOM：LCD公共驱动电极

　　ENABLE：data enable信号

　　TFT电路驱动原理：由CPU通过LCD接口送来的视频信号及时钟经过TCON的时序转换，RGB数据经过D/A转换送到SOURCE端，同时TCON产生移位时钟信号驱动GATE端，选通一行，打开这一行的所有晶体管， SOURCE向液晶电容充电，液晶产生灰度并保持，通过GATE的移位，继续向下面行写入液晶图像，当整个行写完，又重新从行开始。

图5 TFT驱动电路

　　如果一直显示静止的图像，液晶电极上的电压就会一直不变，当撤销电压时，液晶很难回复原状，容易造成液晶损坏。解决这问题的方法就是改变液晶的控制电压的极性，也就是说即使是静止的图像，液晶电极上的电压也一直在翻转。一般的LCD都采用行翻转的形式，通过改变公共端的电压极性VCOM而达到翻转的目的。TCON IC一般会送出一个M或者POL的信号，我们用这个信号产生VCOM，一般的转换电路使用非门或者运方电路。通过调节VCOM的DC端，我们可以改变LCD的色彩，调节AC端，可以改变LCD的对比度。也许是由于行翻转的缘故，有的LCD会产生水平的条纹（Flicker现象），LTV350QV不怎么明显，一般的台湾LCD比较明显。

　　点屏心得：

　　常用点屏步骤：

　　1、 确保数据、时钟、电源等连接正常。

　　2、 确保LCD的几组工作电源VDD/AVDD/VGL/VGH正常。

　　3、 LCD配置：有的LCD的TCON IC需要使用SPI接口进行配置。

　　a） 配置的内容主要是时钟信号的极性、扫描方向等，还有一些TCON IC支持CCIR601/656/OSD功能等，主要根据实际情况配置。

　　b） GAMMA校正：一般根据LCD厂家提供的参数进行校正，以前调LTV350QV就是因为厂家给的GAMMA参数不正确，造成色彩显示不正常。

　　c） SPI时序：一般不同的LCD屏的SPI时序和寄存器都会有一些差别，我一般是根据时序图进行操作寄存器，通过写寄存器，只要LCD有反应了，表明SPI通讯基本没有什么问题了。

图7 时序图

　　4、 时钟设置：

　　a） 一般的LCD SPEC中都会给出关于时序的参数以及时序图，我们按照图中进行设置就可以了。

图8 时序参数

　　通过如下图的画面我们就可以知道HSYNC和VSYNC时钟极性为负。

图9

　　通过下图我们就可以知道是上升沿锁存数据，下降沿改变数据了。

　　通过以上步骤LCD上面应该会出现美丽动人的画面了，有可能图像位置还会有一些偏差，不过没关系，看着屏幕的图像调节前扫、回扫进行左右上下移动就OK了。

　　图像异常处理：

　　图像颜色不正常：有可能时钟型号极性反，还有可能VCOM调节不正常。

　　出现水波纹：确保电源VDD/AVDD/VGL/VGH纹波足够小，确保VCOM波形正确，VCOM电路端的电源稳定。

　　上电出现白屏：一般TFT LCD对上电要求都比较严格，需要按照LCD SPEC中时序上电。