液晶显示器驱动与控制电路的实现方案

液晶显示屏所显示的图像是活动的、变化的，因此其驱动和控制实际上都是采用交流电场来实现的，其中使用逆变器电路来驱动背光灯工作，使用显示屏驱动电路为液晶显示屏提供驱动信号，如图9-28所示。

图9-29所示为分辨率1024×768点的TFT液晶显示屏驱动电路。驱动电路由扫描驱动电路、数据驱动电路、电源电路组成。LVDS信号在液晶显示屏内经串/并变换还原为图像信号和控制信号，再分别经过扫描驱动电路和数据驱动电路，在每个像素点形成上下电压差，使液晶显示屏呈现图像。

图像控制信号有垂直同步信号VSYNC，水平同步信号HSYNC，有效指示信号DTMG，数据信号DR0～DR5、DG0～DG5、DB0～DB5，点时钟信号DCLK。这些信号都经并/串变换或LVDS信号以原频率的7倍的速率进行传送。

LCD驱动方式很多，根据显示器的种类、结构等的不同而不相同。常用的驱动方式有静态驱动方式和动态驱动方式。在液晶显示器中多采用动态驱动方式。

所谓动态驱动，是指在像素显示的时间内，并不维持一个持续的外施电场，而是通过逐行扫描的方式，不断循环地给行电极施加选通脉冲，当其中一行被选中时，反映该行上像素显示或不显示的信号数据脉冲同步到达各条列电极上。这样，在这一行的像素中，有的像素位置有电场，有的像素位置无电场，则一行的显示便实现了。随后接着扫描下一行。重复上述过程，便能在整幅屏幕上显示出各种字符或图形。只要扫描周期足够短，则显示的画面就是稳定的。

图9-28 液晶显示屏驱动电路

液晶显示器（LCD）全部采用点矩阵显示方式。即在LCD的背电极上，把一组水平方向上的电极连在一起引出，成为一条行电极，又称扫描电极；把垂直方向的一组背电极连在一起引出，成为一条列电极，又称数据电极。这样，行、列电极的交叉处就是一个显示像素。

图9-30所示是LVDS发送和接收电路的构成。LVDS的图像数据可对应到24bit（R、G、B各8bit），发送端将24bit图像数据、4bit控制信号和时钟信号，经并/串变换电路变换成原频率值7倍的串行信号传送。接收端进行串/并变换，恢复出原信号。低电压差动信号电平为200mV，可以显著地降低噪声。

另外，在显示屏驱动电路中除了传送LVDS信号外，还有最小化差分信号TMDS和10亿比特视频信号GVIF。它们也可以低振幅差动信号方式传送。串行化的比例LVDS为7倍，TMDS为10倍，信号的直流平衡及变化点数的最小化能力也各有不同。由于信号均采用同步信号串行化传送，使电路的配线简化。

TFT定时变换电路。图9-31所示为1024×768TFT液晶屏数据信号、扫描信号的时序图。TCON把从图像控制开始的接口信号在这里进行定时变换。水平同步信号与驱动线、门线定时不同，数据驱动、扫描驱动不同的定时关系用相对应的CL1、CL3来变换。CL1、CL3的时钟频率按TFT液晶板特性来设定。

为了使图像数据在液晶显示器中的传送频率与数据读取时钟CL2同步，必须降低图像数据的传输频率，将图像数据的输出信号变换成2像素并行输出（6×3×2＝36bit）的信号。

图9—29 1024×768点的TFT液晶显示屏驱动电路(www.xing528.com)

图9-30 LVDS发送和接收电路的构成

图9-31 1024×768TFT液晶屏数据信号、扫描信号的时序图

读入数据的定时，依照有效指示信号DTMG的有效数据定时，用输出信号读取有效（EIO）来控制数据输出的读取。

图9-32所示为数据驱动IC HD66325的内部电路框图。与STN型液晶显示屏的驱动控制原理相同，也是用数据读入时钟（CL2）的前沿驱动数据。锁存电路（1）以36bit（R、G、B像素2个并行）顺次取入6个来自数据反转电路的数据。当384个数据都存入第1数据驱动器后，TFT定时计算电路的EIO端输出高电平信号（H）。接着取第二个数据驱动器里的数据输入。当1行数据取满8个数据驱动器时，水平同步信号（CLI）的前沿到来，全部数据进入锁存电路（2）。TFT的数据与STN的数据虽然比特数、输出幅值不同，但取入动作基本相同。

在STN型液晶显示屏中，用模拟开关即可选择ON/OFF电压。而在TFT型液晶显示屏中需要用控制电压来表现灰度层次，所以表示灰度层次的控制电压就需要有等级。例如，R、G、B各6bit的显示数据需要有64个灰度层次电压表现，加之极性的交变，各有64个正极性和64个负极性的灰度层次电压，合计有128个灰度层次电压。数据驱动D-A变换电路，384路并行工作，将全部数据同时生成对应不同的层次电压输出。灰度层次电压经放大电路缓冲放大后，驱动TFT型液晶显示屏工作。

图9-32 数据驱动IC HD66325的内部电路框图

图9-33 使用梯形电阻的D-A变换电路原理图

图9-33所示为使用梯形电阻的D-A变换电路原理图。用电阻分压生成正、负各64种灰度层次电压，表示对应的数据。在各像素反转驱动点，因为相邻的层次电压输出极性相反，可以用简化的电路构成层次电压选择电路。为了实现高画质，灰度层次电压准确度的偏差要在±3mV以下。

TFT型液晶显示屏和STN型液晶显示屏所加的门电压电平数不相同，STN型液晶显示屏的交变电压分3个电平，TFT型液晶显示屏的交变电压只有两个电平，但它们的内部结构相同。实际上也有TFT型液晶显示屏用STN型液晶显示屏的扫描驱动IC的情况。