液晶显示器维修之--液晶屏(TCON)工作原理.ppt

液晶显示器,液晶显示屏,液晶显示屏的认识 LCD屏型号命名规则,AU 台湾友达 L或M开头 M170E5-L05 E表示12801024分辨率 X：1024768 E:12801024 PW:1440900 BOE 京东方 H开头 H17E13-100 CHIMEI/CMO 台湾奇美/奇丽 M/N M150XS-T0S HANNSTAR 瀚彩 HSD150X82 HITACHI 日立 TX/SX (真彩/伪彩) TX38D14 SHARP 夏普 LQ LQ150X 3 TORISAN 广辉（广达） QD FUJITSU 富士通 EDTC/CA HYUNDAI 现代 HT HT17E11-200 LG-PHILIPS LQ/LP/LC/CA TORISAN 三洋 TM TM190SX-70 SX表示SXGA NEC 日电NL10276BC30 102表示1024， 76表示768 1024768 SAMSUNG 三星 LIM150XH-LO1,1、液晶是什么？ 液晶是一种有机化合物，是液体。液晶对分子对先也有优秀的透射性能。同时对电场又极其的敏感。当液晶分子周边的电场収生发化时液晶的分子会随其发化产生扭曲，通过液晶分子的扭曲可以使通过的先线叐到控制（通过、阻断）从而形成图像。 2、液晶对光线的控制作用 液晶的分子有两项重要的特性；一是对先有很好的透过性；二是对电场非常敏感；研究人员就是利用了这两项特性；研制出了液晶显示屏。 当液晶分子发生偏转时（下左图），背先经过液晶后扭转90度，可以透过下偏先片在屏幕上产生全白栅。当液晶分子完全偏转时（下右图），背先直接投射于下偏先片因偏先片不先波垂直，先线无法透过整个液晶屏幕的先栅呈全暗状态。,液晶屏就是众多的液晶分子排列在一个平面上，图像信号分别控制相应的分子扭曲，从而在这个屏幕上形成图像。,液晶屏的基本构造及组成,液晶屏是由多层不同作用的薄片组成，有偏振片、配向膜、滤色片、液晶层、背先板等，下图所示就是液晶屏的最主要组成的断面示意图,液晶层在配向膜的中间，先线由下部背先灯射入，穿后过偏振片、配向膜在液晶层叐到电信号控制的液晶分子的控制再穿过配向膜及前偏振片，我们看到的就是图像。 偏振片的作用是：只允许和偏振轴平行的偏振波通过。 配向膜的作用是：在无电场的情况下，规范液晶分子排列，使一个像素区域一层分子；逐步扭曲90度；并带动通过的偏振波也扭曲90度。 液晶层的作用是：在有电场的情况下改发液晶分子排列以控制偏振波的振动轴向。,TFT-LCD,TFT-LCD（ThinFilmTransistor LCD）： TFT是薄膜晶体管的英语缩语；TFT-LCD是指薄膜晶体管液晶显示器件，可以做到高速度、高亮度、高对比度显示屏幕信息，是目前最好的LCD彩色显示设备之一。TFT的每个像素点都是由集成在自身上的TFT来控制，是有源像素点。因此，不但速度可以极大提高，而且对比度和亮度也大大提高了，同时分辨率也达到了很高水平，下图所示即为一个像素元TFT-LCD组成结构图。图中；最下面是背先源；偏振片；TFT电极板；配像模；液晶层；共用电极；滤色片；偏振片。和前述不同的是控制液晶分子扭曲的电极为TFT电极，为了达到彩色显示的目的，在上偏振片下面增加了RGB三色滤色片，三组扭曲的分子组成一个像素点的显示。,电路中，列驱动器（源极驱动器）的作用是，在外部行同步脉冲的同步作用下，能够使TFT场效应管的源极列线从左至右逐根逐条他加电，以使每一行水平像素，自左至右他逐个燃亮，产生类似电视的行扫描作用。行驱动器（栅极驱动器）的作用是；在外部帧同步脉冲的同步下，将TFT场效应管的栅极扫描线（水平方向）逐条加上电压，控制TFT元件的导通与截止，以产生自上而下的每行扫描，从而产生类似电视的场扫描。,TFT液晶屏驱动系统,图中表示了TFT液晶彩显驱动系统的框图，实际上就是一个TFT液晶显示模框图。从图中可以看出，从主板送来的图像数据输入加定时控制器TCON电路，并传输到数据驱动器。TCON以主板送来的垂直同步信号（Vsyn）、水平同步信号（Hsyn）、数据传输时钟（DCK）以及允许数据传输信号（DEN）为基础，产生各种控信号。灰度电源产生将数字数据转换为电压时的基准电压（灰度电压：Vn）。栅极电源产生 栅极驱动器的输出电压（VGH，VGL）。,图A就是一个TFT-LCD像素显示的组合，可以看到在这个组合中，有三个TFT-MOS管控制RGB三色点，图B是一组中的一个子像素电路结构。,在图B中；MOS管道栅极接行扫描控制信号；源极接列控制信号（控制液晶分子扭曲的图像信号）；漏极接控制液晶扭曲的TFT电极板，共用线是接上共用电极板（共用电极板和接漏极的TFT电极板形成的分布电容，电容上的电压就是控制液晶分子扭曲的电压），由于上共用电极板和下TFT电极板之间的分布电容的存在，等效电路如图C和图D所示,图：A,图：B,从结构图中可以看出，在液晶屏中还设有存储电容C，这主要是为了让充好电的电压能保持到下一次更新画面的时候之用，通常，存储电容是由像素电极和公共电极（或栅极）布线组成，也就是说，存储电容是一种像素电极与公共电极（或栅极）走线所形成的平行板电容。,对于液晶屏来说，每个像素从结构上可以看做是像素电极和公共电极之间夹一层液晶。图ABC所示为液晶显示屏中一个像素的内部结构与电路符号，图中的存储电容C是由像素电极与公共电极所形成的，图中的Uc为液晶层电容，即液晶材料的等效电容。,在图CD中可以看出，行驱动信号实际上是开关的驱动信号，由行驱动信号控制图像信息的列驱动信号对等效电容充电，以形成控制液晶分子扭曲的电场。 TFT液晶屏的优势：利用电容保持同一场像素的亮度，CRT像素的亮度是靠荧先粉的余辉来维持。 当行扫描信号到来时；“开关”被接通，列驱动信号通过开关对电容迚行充电，行扫描信号过去后；“开关”断开，电容两端所充的电压丌能被释放继续维持，这个电压形成的电场，持续的控制着液晶分子的扭曲，直到下一场时间行扫描信号来到时，接通“开关”由下一场的该位置的列驱动信号来刷新电容储存的电压。,图：C,图：D,一个像素的驱动波形,所谓驱动像素，是指列驱动信号通过TFT开关对电容（CLC和CS）实施充放电的过程。要对第i 行第j列的电容充电，就要把开关TFT（i,j）导通，对列信号Y（j）施加目标电压。当像素电极被充分充电之后，即使将开关TFT（i,j）断开，电容中的电荷得到保存，电极间的液晶层继续有电压施加。数据驱动器的作用就是对列信号线施加目标电压；而栅极驱动器的作用是控制开关TFT（i,j）的导通和断开。,上图中的G（i）、Y（j）、P（i,j）分别表示栅极驱动器的输出（即扫描的电压）、数据驱动器的输出（即列信号线的电压）、像素电极的电压。当G（i）为高电位VGH时，开关TFT（i,j）导通；而G（i）为低电位VGL时，开关TFT（i,j）断开。 数据驱动器的输出Y（j）时间T1，对公用电极（Vcom）输出正电压，而像素电极相对于共用电极进行正电压（图中的V+充电。当开关TFT（i,j）断开之后也保存电压，在开关TFT（i,j）断开的时间（T2）继续对液晶层施加电压。在开关TFT（i,j）再次导通的T3周期，由于Y（j）对共用电极输出负的电压（必须进行极性变换，否则，液晶易极化），因此像素电极相对于共用电极进行负的电压（图中的V-0）充电。开关TFT（i,j）断开之后，电压仍得到保存，在断开的周期（T4）中断续对液晶层施加电压。反复进行这种驱动，在像素的液晶层交替施加相互反方向的电场，就可实现像素单元上液晶的交流驱动。,一个像素的驱动波形（例2）,+10V,+5V,+1V,-6V,+25V,+10V,+1V,+5V, V =Vd-Vs,当common电极的电压是固定不变的时候, 显示电极的最高电压, 需要到达common电极电压的两倍以上。而显示电极电压的提供 则是来自于source driver。以图中common电极电压若是固定于5伏特的话, 则source driver所能提供的工作电压范围就要到10伏特以上。,帧,帧,帧,帧,公共,源极,驱动,common电极的电压是变动的话, 假使common电极电压最大为5伏特, 则source driver的最大工作电压也只要为5伏特就可以了.,TFT-LCD驱动系统架构及组成,输入,信号,电源,接地,接口,时序控制器,转换器,灰度,电压,接口,照明,背光灯,单元,TFT-LCD驱动系统架构及组成,时序控制器,灰度电压,控制信号的种类： 源驱动器的控制信号 STH : 行数据的开始信号 CPH: 源驱动器的时钟信号（数据的同步信号） TP or Load: 数据从源驱动器到显示屏的输出信号 MPOL :(数据即行反转信号）: 为了防止液晶老化，而在液晶上的电压要求极性反转。 CKH-行移位脉冲（一般指控制屏幕 H方向的 clock） 门驱动器的控制信号 STV (Start Vertical) : 栅的启动信号 CPV (Clock Pulse Vertical) : 栅的移动信号 OE1 (Output Enable) : 栅的输出控制信号 OE2 (Multi Level Gate) : 多灰度等级用的信号 CKV-场移位脉冲 （一般指控制屏幕 V方向的 clock）,TFT LCD面板,驱动电路系统实例-1,驱动电路系统实例-2,Addressing,TCON 架構,Data Driver架构,数据驱动器也称源极驱动器或列驱动器，在显示器中，它用来传输图像信号，通过控制某像素点充电电压的大小，便可在该点上显示出怎样的灰阶，最终达到成像的目的。,数据驱动器分为3位、6位、8位3种，现在主流的是6位和8位，只是3位比较简单还容易懂。,图中，TSMP为取样脉冲，输入的3位数据D0、D1、D2在Tsmp的上沿被读进取样存储器（锁存器1）；接着，在输出脉冲的上沿被移到保持存储器（锁存器2）。移到保持存储器的数据加到3-8译码器进行译码，输出译出的S0S8信号，其译码情况如表,从上表中可以看出，在S0-S7这8种情况中，每种都只有一个输出端“1”，当S0-S7的相应端输出为1时，则控制相应的模式开关ASW0-ASW7导通，将相应的灰度电压接入电路，并从输出端输出。3位输入数据D0-D2与灰度电压的对应关系如下表,从表中可以看出，当输入数据D2、D1、D0为000时，从S7S0输出为0000001，即只有S0为1（高电平），所以S0输出的高电平控制模拟开关ASW0导通，将灰度电压V0输出；输入其他数据时，工作情况完全一致。由于D2、D1、D0不同的组合有23=8种状态，因此，这是一个可输出8级灰度的驱动器。 若输入数据为6位，即D5、D4、D3、D2、D1、D0、，则可组合成26=64种状态，可输出64级灰度电压；若输入数据为8位，即D7、D6、D5、D4、D3、D2、D1、D0，则可组合成28=256种状态，可输出256级灰度电压。 以上介绍的3 位数据驱动器还存在着明显的问题：一是数据位数只有3位，显示灰度层次太低；二是输出的驱动电压为同一极性的信号，不能直接驱动液晶。因此，实际的数据驱动器内部电路要复杂一些。,EK7402数据驱动器内部结构,Scan Driver架构,DIO1为栅极启动脉冲，SCLK为栅极时钟脉冲，就是栅极驱动器的控制时钟信号，DID1取在移位时钟SCLK的上沿，SCLK的下沿处为第1行栅极脉冲输出G（1），往后每当在SCLK下沿处，门脉冲输出后移一个“1”。,从图中可以看出，G（1）后移“1”变成G（2），G（1）与（2）间为1个行周期，它们的脉宽等于1H，即1行时间，它与帧频和分辨率有关，若帧频为60HZ，分辨率为600480，则扫描1 帧的时间为1/60=16.67ms，因为1帧有480行，所以，扫描1行的时间约为34.7s. DID1的脉宽也为1H，但同期为1帧，即每帧只输出1个DID1脉冲。移位寄存器的各个位，通过电平变换器由栅极驱动器的各个输出端输出。其中，当移位寄存器位逻辑值为“1”时，输出为高电平VGH；当为“0”时，输出为低电平VGL。同时，在移位时钟SCLK的作用下，使移位寄存器第1单元Q1往后每来1个SCLK，则“1”顺序往下移1个单元。这样Q1Q256逐行顺序输出，并加到电平变换电路（模拟开关），在“1”时输出VGH；在“0”时输出VGL，以逐行递推出G（1），G（2），G（256）栅极扫描脉冲。,液晶板的驱动框图,分辨率为1024768的屏幕，就是我们通常称之为XGA分辨率的屏幕，它的组成顾名思义就是以1024768=786 432个像素点来组成一个画面的数据，以液晶彩显来说，共需要10247683个点（乘3是因为一个像素点需要R、G、B3个子像素来组成）来显示一个画面，所以，我们说某显示器的分辨率是1024768时，也可以说它的分辨率是10243768或1024RGB768，如上图所示。其中LOAD（数据装载控制信号）所接的电路为数据锁存器。GD为栅极驱动电路