Подписка на новости

Опрос

Нужны ли комментарии к статьям? Комментировали бы вы?

Реклама

 

2005 №1

Архитектура TFT ЖК-панели для миниатюрных телевизионных приемников

Самарин Александр


В настоящей статье рассматривается схемотехника TFTдисплеев, предназначенных для применения в портативных телевизионных приемниках — в них используются столбцовые драйверы с аналоговой формой хранения буфера строки изображения.

ВTFT-панелях, предназначенных для применения в портативных телевизионных приемниках, может использоваться как цифровой, так и аналоговый видеоинтерфейс. Если применяется аналоговый интерфейс, то на входе схемы управления ЖК-панелью сигналы основных цветов преобразуются в цифровую форму, а затем поступают по внутренней цифровой шине в схемы столбцовых драйверов. Хранение буфера на строку производится в цифровой форме, а на выходе сигналы опять преобразуются в аналоговую форму и подаются на столбцовые электроды. На рис. 1 показана структура столбцового драйвера с применением ЦАП а выходах.

Рис. 1. Столбцовый драйвер с цифровым входным интерфейсом
Рис. 1. Столбцовый драйвер с цифровым входным интерфейсом

Однако возможна и другая схема управления TFT ЖК-панелью, при которой не применяется преобразование видеосигналов в цифровую форму. Весь тракт прохождения видеосигналов целиком остается аналоговым.

В портативных телевизионных ЖК-приемниках, производимых в конце 80-х и начале 90-х годов, применялась именно такая схема управления. В первых простейших портативных телевизорах использовалась упрощенная схема столбцового драйвера. Его структура показана на рис. 2.

Рис. 2. Простейший столбцовый аналоговый драйвер первого поколения
Рис. 2. Простейший столбцовый аналоговый драйвер первого поколения

В качестве аналоговой памяти на строку использовались паразитные емкости столбцовых электродов TFT-матрицы. На рис. 3 показана эквивалентная схема управления TFT-матрицей дисплея.

Рис. 3. Эквивалентная схема управления TFTматрицей дисплея
Рис. 3. Эквивалентная схема управления TFTматрицей дисплея

На рис. 4 показаны временные диаграммы квантования видеосигнала в памяти столбцового драйвера.

Рис. 4. Временная диаграмма квантования входного видеосигнала в памяти столбцового аналогового регистра
Рис. 4. Временная диаграмма квантования входного видеосигнала в памяти столбцового аналогового регистра

В начале развертки строки производится запись «1» в первый разряд цифрового сдвигового регистра. Далее по тактовым сигналам, частота которых соответствует числу пикселей в строке, логическая единица продвигается по разрядам сдвигового регистра. Выходные сигналы сдвигового регистра производят последовательное открывание транзисторных ключей, через которые текущий уровень видеосигнала заряжает емкость памяти. Таким образом, обеспечивается квантование видеосигнала в соответствии с числом пикселей, содержащихся в одной строке. Затем строчным импульсом производится перезапись профиля аналогового сигнала строки в регистр аналоговой TFT-матрицы.

Разделение столбцового драйвера на верхнюю и нижнюю секции позволяет увеличить шаг контактных площадок на ЖК-панели и тем самым упростить процесс монтажа драйверов.

В дальнейшем в структуре столбцового аналогового драйвера были введены устройства аналоговой памяти на строку — устройства выборки и хранения мгновенной амплитуды видеосигнала с буферным выходным каскадом. Введение «честного» устройства памяти на строку позволило улучшить качество изображения на экране ЖК-дисплея.

На рис. 5 показана структура аналогового драйвера столбцов со встроенной памятью на строку и буферными выходными каскадами.

Рис. 5. Принцип работы аналогового столбцового драйвера с буферными каскадами
Рис. 5. Принцип работы аналогового столбцового драйвера с буферными каскадами

Структура управления ЖК-дисплеем с аналоговым RGB-интерфейсом и аналоговыми столбцовыми драйверами применяется в настоящее время в недорогих ЖК-панелях среднего разрешения, предназначенных для использования, например, в портативных или автомобильных телевизионных приемниках.

TFT экран миниатюрного телевизионного приемника

На рис.6 показан внешний вид портативного телевизионного приемника с цветным ЖК-экраном.

Рис. 6. Внешний вид портативного ТВприемника с ЖКэкраном
Рис. 6. Внешний вид портативного ТВприемника с ЖК экраном

Видеосигнал с выхода декодера не преобразуется в цифровую форму, а через согласующие каскады подается непосредственно на входы столбцовых драйверов. На рис. 7 показан пример структуры TFT-дисплея портативного телевизионного прием- ника с цветным ЖК-экраном. В качестве драйверов могут использоваться микросхемы фирмы Sharp: столбцовые драйверы LH1684F, строчные — LH1691F.

Рис. 7. Архитектура TFTдисплея с аналоговым интерфейсом
Рис. 7. Архитектура TFTдисплея с аналоговым интерфейсом

Входные сигналы RGB поступают через согласующие схемы непосредственно на входы драйверов LH1684F. В приведенном примере схемы для поддержки формата 320(RGB)@240 пикселей используется четыре столбцовых драйвера LH1684F (по 240 выходов) и один строчный LH1691F (на 240 выходов). Для телевизоров, работающих в формате PAL, экран будет отображать в режиме прогрессивной развертки 240 строк изображения. В итоге будет отображаться 480 видимых строк формата PAL с совмещением изображения четных и нечетных кадров. Развертку обеспечивает простенький селектор синхроимпульсов, по которым с помощью ФАПЧ формируются сигналы битовой синхронизации. Уровень черного и белого обеспечивается ручной подстройкой резисторов смещения. На вход каждого столбцового драйвера поступают все три сигнала RGB. Квантование и распределение по аналоговым регистрам всех четырех столбцовых драйверов обеспечивается схемой синхронизации, которая фазирована с сигналом строчной развертки. Смена полярности управляющих сигналов для ЖК-панели производится инверсией видеосигналов в модуле видеоинтерфейса.

Столбцовые драйверы фирмы Sharp для TFTдисплеев с аналоговым интерфейсом

Данный тип драйвера предназначен для применения в недорогих телевизионных приемниках, например автомобильных. Информация с выхода радиоканала не преобразуется в цифровую форму, а подается через согласующие каскады непосредственно на входы столбцовых драйверов. Хранение информации на строку выполняется в аналоговой форме на конденсаторных ячейках выборки и хранения (аналоговом регистре).

Рис. 8. Топология экрана миниатюрного телевизионного приемника
Рис. 8. Топология экрана миниатюрного телевизионного приемника
Рис. 9. Структура столбцового драйвера LH1684F фирмы Sharp с аналоговым интерфейсом
Рис. 9. Структура столбцового драйвера LH1684F фирмы Sharp с аналоговым интерфейсом

Основные характеристики драйвера LH1684F:

  • Число выходов— 240.
  • Частота квантования видеосигнала — до 20 МГц.
  • Выходное напряжение 4 В (размах пик-пик).
  • Каскадирование микросхем.

В качестве строчного драйвера для работы в паре с данным столбцовым драйвером может использоваться строчный драйвер LH1691F. На рис. 10 показана топология столбцового драйвера на TCP-носителе.

Рис. 10. Топология столбцового драйвера на TCP носителе
Рис. 10. Топология столбцового драйвера на TCPносителе

На рис. 12 показана одна ячейка аналоговой памяти, на основе которой формируется регистровый массив для запоминания аналоговой информации одной строки.

Рис. 12. Схема выборки и хранения видеосигнала
Рис. 12. Схема выборки и хранения видеосигнала

Схема работает в конвейерном режиме. На конденсаторах А и В поочередно запоминаются аналоговые уровни напряжения видеосигнала для пикселя смежных строк. Аналоговые ключи на входах обеспечивают поочередное подключение то одного конденсатора ко входу, то второго. Операционный усилитель обеспечивает хранение и повторение сигнала на выходной каскад. На рис. 11 показаны временные диаграммы работы драйверов с привязкой к синхронизации сигналов видео.

Рис. 11. Временные диаграммы управления TFTдисплеем с аналоговым интерфейсом
Рис. 11. Временные диаграммы управления TFTдисплеем с аналоговым интерфейсом

Есть еще одна особенность применения аналоговых столбцовых драйверов. «Обычные» цифровые столбцовые драйверы, как правило, работают с экраном высокого разрешения, который имеет цветные фильтры с линейчатой топологией. В недорогих телевизионных экранах для портативных телевизионных приемников в основном используется гексагональная топология цветных фильтров. Однако столбцовый драйвер LH1684F имеет возможность работать с экранами, имеющими различные топологии цветных фильтров. На рис. 13 показан режим распределения видеосигналов по строке для линейной топологии цветных фильтров.

Рис. 13. Режим распределения видеосигналов по строке для линейной топологии цветных фильтров
Рис. 13. Режим распределения видеосигналов по строке для линейной топологии цветных фильтров

На рис. 14 показан режим согласования распределения квантованных цветовых сигналов с гексагональной топологией цветных фильтров экрана. Порядок работы синхронизатора-распределителя определяется режимным входом микросхемы.

Рис. 14. Режим согласования распределения квантованных цветовых сигналов с топологией дельта цветных фильтров TFT экрана
Рис. 14. Режим согласования распределения квантованных цветовых сигналов с топологией дельта цветных фильтров TFT экрана

Можно заметить, что в этом случае выполняется специальное чередование цветов от строки к строке с конкретной привязкой к топологии экрана.

Литература

  1. 5V Drive 240 Outputs TFT_LCD Source Driver LH1684F. Specifications. SHARP. 1996.

Скачать статью в формате PDF  Скачать статью Компоненты и технологии PDF

 


Другие статьи по данной теме:

Сообщить об ошибке