LCD PANEL 控制板原理與IC簡介

Tcon板亦被稱為邏輯版或面板控制板,由五大電路所構成，分別為Power Management Circuit, Timing control circuit, Gate Driver Circuit, Source Driver Circuit and P-Gamma Circuit. 邏輯板主要功能有二：

1. 將電視主板端Scaler輸出的圖形訊號(如LVDS為例)轉換為Mini-LVDS訊號後輸出。
2. 將輸入端LVDS的圖像訊號與時脈訊號轉成Panel Gate Driver與Source Driver能識別的工作訊號串列使Panel控制MOSFET如改變液晶分子的扭曲度,對Gate端做掃描等等，使Panel驅動正常。

 

(Tcon board實體圖)

(Panel背板示意)

Tcon Board方塊示意圖

IC 功能大致介紹

PM IC：

負責產生Source Driver, Gate Driver, Level shift與P-Gamma所需要的多種電壓

（舉例:input 12V, output 5V/3.3V/1.8V…..）

DVDD： 數位邏輯電壓，一般是3.3V，用於IC內部邏輯運算的電路的供電

AVDD： 主電壓，主要用在Source Driver輸出的像素電壓和Gamma校正的電壓

VGH： Gate開啟電壓，用於TFT Gate打開的電壓(-0.3~45V)

VGL： Gate關斷電壓，用於TFT柵極關斷的電壓(-20~0.3V)

Vcom：Vcom電壓，Panel公共電極電壓(7V,根據面板不同而有差異)，有的chip 將Vcom Embedded在Gamma IC中.

Tcon IC:

負責將Input端的控制訊號,圖像訊號與時脈訊號轉換為Source driver與Gate Driver所能識別的訊號,主要Pin腳敘述如下,

Source端訊號 : CPV, STV, CLK……

Gate端訊號: STH, CPH, POL, TP……

STV: 代表影像起始輸入之訊號(Data Enable Pin)

STH: 代表Gate端啟動之訊號(Gate Enable Pin)

CLK: Source端資料輸入之時脈.CPH: Gate端資料輸入之時脈.

POL: 液晶極性翻轉啟動訊號

TP: Source Driver 鎖定資料或輸出資料的指示訊號.


                                                                                                                                           Tcon IC IP示意圖
                                                                                  

Level Shift:

電壓電平轉換器

主要作用是將輸入信號從一個電壓域切換到另一個電壓域。不同電壓域的VDD是不一樣的，如果不進行電壓轉換，就無法正常工作。舉例,有些Tcon電壓為3.3V或1.8V將輸出信號送到7~15V的電壓域(Gate端)，對15V的電壓域來說，1.8~3.3V或許連MOS都沒有足夠的導通電壓或判定為誤動作，IC自然無法正常工作了。此時就需要一個Level shift來替不同電壓域的訊號做壓昇或壓降，方能使訊號符合各電壓域的規格。

                                                                                                                                   常用兩種Level Shift示意圖
                        
                                               
                                                                                                                      

                                                                                                                                       NMOS+PMOS Type.

                                                                                         


                                                                                           


                                                                                                                               

                                                                                                                                           Charge Pump Type



                                                                 

Gamma IC:

為影像進行Gamma編碼主要是用來對人類視覺的特性透過函數計算進行補償，目的是根據人類對光線或者黑白的感知，表示黑白的數據位或帶寬。在通常的照明（既非完全漆黑，也不是過分的明亮）的情況下，人類的視覺對光線變化的感測並非線性。如果不將圖像進行Gamma編碼，那麼對光線變化的感知頻段的利用就會分布不均勻——會有過多的感知頻段用來表示人類根本無法察覺到的差異，而用於表示人類非常敏感的視覺感知範圍的數據位或者帶寬又會不足. 所以須透過須Gamma IC對光的線性強度差異做補償以達到人類視覺的最佳化. 下圖為實際人眼所見與線性變化之差異圖例.

                                                                                                                               人腦視覺編碼與物理線性強度的差異


                                                                                                                  

                                                                                                                   

                                                                                                                      機器捕捉的畫面                 人眼所見或透過Gamma補償的畫面



如今,上述的IC部分已被整合入Tcon中,讓我們在密切觀察面板上零組件的後續發展趨勢！