In diesem Display 101 Artikel besprechen wir die
digitale parallele
RGB-LCD-Display-Schnittstelle und wie die Zeilen- und Spaltenansteuerungssignale von der digitalen parallelen RGB-Schnittstelle erzeugt werden.
Funktionsprinzip des TFT-Panels
Lassen Sie uns zunächst das grundlegende Funktionsprinzip eines TFT-Panels erläutern.
Eine LCD-Anzeige besteht aus einer Anordnung von Flüssigkristallsegmenten. Der Kristall selbst strahlt kein Licht aus. Ohne elektrisches Feld ordnen sich die Kristalle nach einem zufälligen Muster an. Wenn ein elektrisches Feld angelegt wird, richten sich die Kristalle nach dem elektrischen Feld aus. Unterschiedlich starke elektrische Felder wirken wie ein „Tor“, um unterschiedlich starkes Hintergrundlicht durch die Kristalle zu leiten. Wenn die Kristalle senkrecht zur Hintergrundbeleuchtung ausgerichtet sind, kann das Hintergrundlicht nicht durch die Kristalle dringen. [1]
Von der elektronischen Struktur her betrachtet, besteht ein LCD-Bildschirm aus einem Gitter aus elektrischen Signalen. Die Pixel werden durch eine Matrix adressiert, in der jede Interaktion zu einem Pixel gehört. Jedes Pixel ist durch einen Transistor senkrecht zur Zeile und Spalte verbunden. Wenn die Zeile und die Spalte von einem IC-Controller ausgewählt werden, wird das entsprechende Pixel im Zusammenspiel von Zeile und Spalte aktiviert oder deaktiviert. [2]
Abbildung 1.1 Die elektronische Struktur eines LCD-Panels [2]
Erzeugen einer bestimmten Farbe für ein Pixel
Wie kann man eine bestimmte Farbe für ein Pixel erzeugen? Jedes Pixel besteht aus 3 Segmenten, die einzeln Licht durch einen Rot-, Grün- und Blaufilter leiten, um ein RGB-Farbpixel zu bilden. Bei einem 320*240 RGB-TFT-Display gibt es 960 (320*3) Spalten und 240 Zeilen.
Abbildung 1.2 Die Matrixanordnung der Pixel eines RGB-LCD-Bildschirms [2]
Die meisten LCD-Displays haben eine digitale parallele RGB-Schnittstelle. Er arbeitet zwischen dem Grafikcontroller als Signalquelle und dem Eingang des RGB-Anzeigemoduls.
Über die RGB-Schnittstelle werden die Bilddateninformationen (Graustufen und Farbe) in Echtzeit übertragen.
Die Bilddaten werden digital als „0“ oder „1“ durch TTL-Spannungspegel übertragen. Bei der RGB-Schnittstelle hat jedes der Signale eine entsprechende Leitung. Nachfolgend sind die Signalanschlüsse der LCD-RGB-Display-Schnittstelle mit 24 Bit pro Pixel aufgeführt.
Abbildung 1.3 Ein Beispiel für TFT-Signalverbindungen (24bpp) über die parallele RGB-Schnittstelle [2]
Woraus besteht eine parallele RGB-Schnittstelle?
Die digitale parallele RGB-Schnittstelle besteht aus folgenden Teilen Basis Timing-Signalen: [3]
- VSYNC (Vertical Sync for TFT) wird zum Zurücksetzen eines neuen Bildes verwendet.
- HSYNC (Horizontal Sync for TFT) wird verwendet, um die nächste Zeile oder Reihe des LCDs zurückzusetzen.
- D0….dXX (jedes Bit hat eine eigene Zeile).
- LCDCLK (LCD-Takt) wird zur Synchronisierung der Graustufendaten verwendet.
Abbildung 1.4. Die Frame- und Line-Timing-Parameter einer parallele RGB-Schnittstelle [2]
Tie Die vertikale Synchronisation VSYNC setzt den Beginn eines neuen Frames. Es gibt keine Bilddaten während der VSYNC Synchronisationsimpuls die mit VBP und VFP gekennzeichnet sind. [3]
Das gleiche Prinzip gilt für den HSYNC-Sync Impuls, gekennzeichnet mit HBP und HFP. Der HSYNC-Impuls ist für eine neue Zeile verantwortlich. Zwischen zwei HSync Impulsen müssen die Graustufen-RGB-Farbdaten für eine Reihe (Zeile) übertragen werden. [4]
Da das TFT-Display 3 Segmente (1 Pixel) pro Takt ansteuern kann, wird die Länge von LCDCLK durch die Anzahl der Spalten der Spalten der Auflösung bestimmt.
Zum Beispiel, Die Auflösung eines TFT-Displays beträgt 480*272dann gehen wir von den folgenden Parametern aus: [2]
| Vertikales Timing | Horizontale Zeitmessung | ||
|---|---|---|---|
| VFP & VBP | 2 Zeilen | H F P & HBP | 2 Uhren |
| VSYNC-Breite | 10 Zeilen | HSYNC-Breite | 41 Uhren |
| Vertikaler Zeitraum | 272 Zeilen (vertikale Auflösung = 272 Pixel) | Horizontaler Zeitraum | 480 Uhren (horizontale Auflösung = 480 Pixel) |
Ausgehend von Abbildung 1.3 erhalten wir:
- Eine einzelne Linie benötigt (2 + 2 + 41 + 480) Takte = 525 Takte/Linie
- Ein Vollbild benötigt (2 + 2 + 10 + 272) Zeilen = 286 Zeilen/Bild
- Ein Vollbild in Takten = 286 * 525 = 150150 Takte/Bild
Bei einer Taktfrequenz von 7,83MHzwürde der RGB LCD-Anzeige mit 7,83M/150,15K = 52,1Hz aktualisieren.
Referenzen:
[1]: Wie TFT funktioniert.
https://www.tomshardware.com/reviews/tft-guide,114-4.html
[2]: Philips. „Einführung in die Grafik- und LCD-Technologie“
[3]: Chen, Janglin, Wayne Crantonund Mark Fihn, eds. Handbuch der visuellen Anzeigetechnik. Berlin/Heidelberg, Deutschland: Springer, 2016.
[4]: Watkinson J, Rumsey F (2003) Kapitel 3: Digitale Übertragung, Kapitel 7: Digitale Videoschnittstellen. In: Handbuch der digitalen Schnittstelle. Brennpunkt, Burlingto
