LS液晶产品显示原理与常见故障介绍

液晶产品显示原理与常见故障介绍

LS10机芯产品系列多媒体研发中心数字平面技术研究所

培训内容一、液晶显示原理及重要术语指标介绍二、液晶显示的主要特点及部分重要概念三、液晶电视机芯LS10(SAA7117+MST5151)介绍四、针对LS10机芯的常见故障处理液晶是一种介于固体和液体之间的物质，它具有液体的流动性也具有固体的有序排列方式；液晶本身不发光，液晶是一种有机化合物，在一定的温度范围内，它既具有液体的流动性、粘度、形变等机械性质，又具有晶体的热（热效应）、光（光学各向异性）、电（电光效应）、磁（磁光效应）等物理性质。

光线穿透液晶的路径由构成它的分子排列所决定。人们发现给液晶充电会改变它的分子排列，继而造成光线的扭曲或折射，尽而达到显示效果。

液晶和液晶发光原理平面显示技术分类（FDP）LCD:LiquidCrystalDisplayTFT:ThinFilmTransistor阴极射线管显示器——阴极射线管装置较大且占空间平面显示器——平面显示且省空间液晶显示器等离子显示器发光二极管显示器和其他设备在这些平面显示器中又可分为两类，1。能主动发光的2。需要背光源而由像素元件控制光通过状态的

平面显示技术分类（FDP）

TFTLCD是如何工作的?

如何改变光线的亮度

当液晶层不施任何电压时，液晶是在它的初始状态，会把入射光的方向扭转90度让背光源的入射光能够通过整个结构当液晶层施以某一电压，液晶会改变它的初始状态，使液晶的排列方向变化，从而改变光的极化方向，因此经过液晶的光会经第二层偏极片后光线的亮度就发生了改变。TFTLCD是如何工作的?

如何改变光线的亮度V＝0TFTLCD是如何工作的?

如何改变光线的亮度V＝3VTFTLCD是如何工作的?

如何改变光线的亮度V＝5VTFTLCD是如何工作作的?如何实现彩彩色每个子像素的左上角(灰色矩形)为不透光的薄膜晶体管，彩色滤光片能产生RGB三原色。LCD屏的构造…..….XGA786,432象素768行行1024组组（RGB）分辨率概念念LCD屏的尺寸LCD的尺寸完全全确决于制制造厂对玻玻璃基板的的最大程度度有效利用用，没有统统一的规格格。液晶显示中中的广视角角技术液晶屏的““致命”缺缺陷普通TFT－LCD的视角现阶段较成成熟的几种种广视角技技术：1、HITACHI、NEC、NOKIAandIPS(IN-PLANESWITCH);2、FUJITSUandMVA(MULTI-DOMAINVERTICALALIGNMENT);3、TN+FILMTN+Film(TN+视角扩大膜膜)视角从90度140度；；响应时间间无任何改改善IPS不论是否加加电压，液液晶分子排排列状况均均平行与玻玻璃基板；；上下视角达达170度度，解决了了灰阶反转转问题，响响应时间无无改善；需加强背光光亮度来改改善对比度度下降问题题。IPS与TN+FILMMVA(MULTI-DOMAINVERTICALALIGNMENT)未加电时，，液晶分子子垂直排布布，加电时时，液晶分分子水平排排布；视角160度，解决决灰阶反转转，提高对对比度、快快速响应。。MVAandTN+FILM生产线（代）玻璃基板尺寸(mm)II370x470III

550x650620x750

IV680x880730x920V1000x12001100x1250LCD生产线MostofTWNmakersconsiders1,100x1,250for5thGen.Line※L5(1100x1250)followers:CMO,QDI,AU最佳的屏幕幕尺寸切割割4691,000x1,2001,100x1,250151612159129969664465thGen.14.1”15.0”17.0”18.1”19.0”20.1”21.3”24”WGlassSize6680x88066444422730x920644424thGen.730x920IV22“Wide17“Wide14“Normal12“WideSubstrataSizeScreenSize550x670III370x470II15“WideLCD成品率A屏，B屏TFTLCD的结构与制造非常复杂在制造中包含了许多化学材料及非常薄的大尺寸玻璃基板，生产的过程中发生瑕疵的机会相当大。

与集成电路制造工艺一样

TFTLCD成品率与环境洁净程度密切相关。小尺寸的液晶模块比较容易制造而且成品率较高。

大尺寸面板能切出的片数较少，成品率低，单价极高；小尺寸能切出较多块的面板，成品率高，单价较低。所生产的屏按瑕疵的多少分为A，B，..等级，价格也不同。重要要的的术术语语及及关关键键指指标标分辨辨率率点距距:液液晶晶象象素素之之间间的的距距离离。。如如18寸寸为为：：0.2805mm亮度度：：当当液液晶晶处处于于全全开开状状态态时时测测得得的的亮亮度度。。150～～500cd/m2对比比度度：：当当液液晶晶处处于于全全开开状状态态和和全全关关时时测测得得的的亮亮度度之之比比。。200:1～～1600:1规格VGASVGAXGASXGAUXGAHDTV象素数640x480800x6001024x7681280x10241600x12001920x1080重要要的的术术语语及及关关键键指指标标响应应时时间间：TR+TF25～～40mS理想想的的显显示示效效果果实际际的的显显示示效效果果重要要的的术术语语及及关关键键指指标标视角角:当当对对比比度度>10的的夹夹角角。。分分水水平平和和垂垂直直方方向向αβ水平平方方向向的的视视角角>垂垂直直方方向向视视角角某些些屏屏的的垂垂直直方方向向上上视视角角α>下下视视角角β重要要的的术术语语及及关关键键指指标标LCD寿命命:LCD的寿寿命命一一般般受受限限于于背背光光源源CCFL的寿寿命命。。15””、、17””：：4-CCFL18””、、20””：：6-CCFL良好好的的背背光光源源驱驱动动电电路路（（Inverter））设计计是是保保证证CCFL寿命命的的关关键键。。目前前为为30000～～50000HCCFL：：ColdCathodeFlorescentLight（（冷阴极极荧光光灯））我公司司现使使用液液晶屏屏的主主要参参数供货商SAMSUNG15”SAMSUNG17”LG18”LG/AU20”型号LTM150XH-L06LTM170W1-L01LM181E06LC201V01/V02像素数1024X7681280X7681280X1024640X480亮度400cd/m2450cd/m2250cd/m2450cd/m2对比度400：1400：1350：1400：1响应时间25ms25ms30ms16ms视角水平140°

垂直125°水平140°

垂直110°水平160°

垂直160°水平160°

垂直140°灯管数量4CCFL4CCFL6CCFL6CCFL供电电压3.3V3.3V12V12V/5V寿命3.5万小时5万小时4万小时5万小时TFT-LCD需求200120022003NotePC60%Monitor35%Other3%LCDTV2%NotePC48%Monitor47%other2%LCDTV3%NotePC45%Monitor49%other2%LCDTV5%Source:SEC44Mpcs65Mpcs80Mpcs48%23%■Demand:HighGrowthRate->CAGR34%(’01~’03,≥≥10.4”)□MajorFactors:-SeverePriceDropin’’01=>BreakofLCDMonitorstreetprice$299~$399!-PCReplacementorupgradeperiod-DemandIncreaseinLCDmonitor(100%),MobileProducts(43%),TV(164%)TFT-LCDSupply(Region)200120022003Korea41%Japan35%Taiwan24%Japan23%Taiwan36%Korea48%Japan19%Taiwan33%Korea41%Source:SECMarketing(Q1’’02)47Mpcs63Mpcs78Mpcs34%24%■Supply:HighIncrease->CAGR29%;(’’01~’’03,≥≥10.4””)□MajorFactors:-CapacityIncrease:SEC,LGP/Sharp,Hitachi/AU,CMO,CPT-5thGenerationInvestment:LGP(Q2,’’02),SEC(Oct,’’02)-TFTLCDlineconversiontoSmallSize-LowYieldforHighResolution/BiggerPanel-M&AorRestructuringamongTFTMakersTFT-LCD的优点

聚焦特性优良

无电子枪，不需类似CRT的聚焦电路

几何失真＝0会聚误差＝0无闪烁因为它不像CRT的扫描方式是由左至右，逐行扫描。当电子枪水平及垂直消隐时，屏幕会出现短暂的黑暗(无光点产生)，因此造成闪烁现象的发生。

TFT-LCD的优点

零辐射

无电子枪，无高压，所以不会产生X射线耗电量小是CRT显示器的1/2~1/3占用空间小可以接驳数字DVI信号

LCD和CRT的显示特特性对比比TFTLCD与CRTMonitor对比平面显示器(TFT)阴极射线管屏幕(CRT)亮度

170to250cd/m280to120cd/m2对比度200:1至400:1350:1至700:1视角(对比>10:1)

110到170度超过150度

会聚误差

无有0,20到0,30mm聚焦极佳可满足需要或极佳几何线性误差无可能发生(~)X-射线无可能发生输入信号源

模拟或数字只接受模拟不同分辨率的调整缩放

取决于Scaler的品质极佳

色彩品质

令人满意达相片品质均匀性在两侧较亮在中心较亮

画面闪烁

无在85Hz以上的闪烁响应时间

20至30msec人眼无感觉功率消耗25至40瓦60至150瓦空间需求/重量

平面设计，轻需要大空间,极重LCDMonitor和LCDTV的区别LCDMonitorLCDTV亮度>200cd/m2>300cd/m2对比度>200>350视角(对比>10:1)>100度>140度隔行－逐行变换不需要需要TV调谐器不需要需要AV转换电路不需要不需要需要伴音及功放不需要需要

分辨率优于SVGA优于VGA输入信号源VGADVIVideo，RF和VGA，DVILTI、CTI、Comb不需要需要

响应时间要求<45mS<25mS遥控系统不需要需要

LCDMonitor的接口－－模拟VGA数字数字－模模拟模拟信号号模拟－数数字数字LCD屏电脑LCDMonitorVESA标准的15芯VGA接口是模模拟信号号一般电脑脑上都是是这种接接口VGA15-pinD型接头针针脚配置置针脚编号信号针脚编号信号1红色输入(R)9空针脚2绿色输入(G)10接地3蓝色输入(B)11空针脚4空针脚12SDA5接地13水平同步6红色接地14垂直同步7绿色接地15SCL8蓝色接地LCDMonitor的接口－－数字DVI数字数字TMDS数字信号号数字TMDS数字LCD屏电脑LCDMonitorVESA标准的DVI接口是数数字信号号高档电脑脑配有这这种接口口DVI（（DigitalVisualInterface)接口外观观DVI输入针脚脚配置针脚编号信号针脚编号信号1TMDSData2-13TMDSData3+2TMDSData2+14+5VPower3TMDSData2/4Shield-15Ground(For+5V)4TMDSData4-16HotPlugDetect5TMDSData4+17TMDSData0-6DDCClock18TMDSData0+7DDCData19TMDSData0/5Shield-8NoConnect20TMDSData5-9TMDSData1-21TMDSData5+10TMDSData1+22TMDSClockShield11TMDSData1/3Shield-23TMDSClock+12TMDSData3-24TMDSClock-Chroma2226Chroma2226Chroma2326TheDefinitionofDVIconnector–DigitalVideoInterfaceDDC功能DDC(DisplayDataChannel)：显示数据据通道，，通过该该通道通通知计算算机主系系统连接接的显示示器识别别资料，，并且根根据使用用的DDC等级，可可通知计计算机主主系统其其它显示示能力等等级。DDC1：一条单向向数据通通道。DDC2：一条双向向数据通通道。我公司现现液晶产产品均支支持DDC1/2B显示。LVDS显示接口口采用XGA分辨率或或更高标标准的液液晶屏几几乎都采采用了LVDS接口。将Scalar送出的像素数数据和向时序序控制器(TCON)提供控制信号号的并行信号号进行串行处处理。LVDS芯片组将24位RGB信号和4位控控制信号及时时钟转换为5对LVDS数据和时钟。。总线由原来的的28根变到到现在的10根线，VideoDecoderVideoDecoderCompositeInputAnalogvideo(NTSC,PAL,SECAM)InputSideDigitalvideoOutputSideS-videoInput-or-(Y)(C)(Y)ComponentInput-or-(Pb)(Pr)(Y)=Luminance(C)=(U,V)(U)=(R-Y)Pr,Cr(V)=(B-Y)Pb,cConvertsNTSC,etc.,analogvideotodigitalcomponentvideo(Y)(U,V)(Control)ITU-R6014:2:2ParallelInterface(Y)(U,V)(Control)ITU-R656SerialInterface-or-StandardAspectHLinesHPixelsVRateConventionalTVNTSC4:3 525i 720 60PAL4:3625i 720 50SECAM 4:3 625i72050USDigitalTVSDTV4:3480i 640 30SDTV4:3480p 640 60/30/24SDTV4:3480i 704 30SDTV4:3480p 704 60/30/24SDTV16:9 480i70430SDTV16:9 480p70460/30/24HDTV16:9 720p128060/30/24HDTV16:9 1080i1920 30/24HDTV16:9 1080p1920 60JapaneseHDTVHDTV16:9 1125i220060TelevisionStandards液晶电视机机芯LS10介绍:LS10机芯主要功功能特点接受多制式式RFTV信号，可接受470MHZ的有线电视视全增补频频道节目，，236套套电视节目目的存储容容量复合视频VIDEO信号、Y/C分离S-VIDEO信号、YPBPR高清分量信信号、模拟拟RGBVGA接口、数字字高清多媒媒体接口(HDMI)“画中画”功功能(PIP\PBP\POP)先进的图像像增强功能能（LTI、CTI、所谓的6基色技术））图象缩放功功能。支持以下缩缩放模式：：全屏模式定时功能：定时开关机、TV状态下无信号自动关机、PC无信号自动进入节能模式，有信号可唤醒

LS10机芯主要要机型LS10机芯是长长虹公司司在中大大屏幕液液晶电视视领域内内的主流流产品，，包括LT3212，LT3712，LT3288，LT3788，LT4288，LT4028，LT3219P，LT3719P，LT4019P等多种型型号，覆覆盖从32寸到42寸的主流流产品线线。截止止目前已已累计销销售超过过20万台。LS10机芯原理理框图整机电路路组成长虹LS10机芯液晶晶电视主主要由稳稳压电路路、射频频电路、、数字视视频处理理电路、、功率放放大电路路、模拟拟视频电电路、系系统控制制电路及及键控电电路组成成LS10机芯主要要模块或或集成电电路：1、TMD4-C22IP1RW一体化高频头2、PT2330/PT2336D类数字音频功放放3、MST5151模数转换换及格式式变换4、SAA7117AH视频解码码（数字字Decoder）5、SAA7115HL/V1视频解码码(SUB-channel)6、K4D263238F-QC50帧存储器器(DDR)7、M4334J数字音频频解码器器8、PI5V330A视频切换换开关9、PMC25LV512Flash（程序存储储器）系统核心(一)：MST5151MST5151是台湾晨星星(M_STAR)公司开发的的一块专为为FPD设计的高性性能、高集集成度的图图像处理芯芯片，能支支持到UXGA\1080P格式。它集集成了一组组高性能模模数转换器器、高质量量格式变换换系统、OSD发生器、输输出时钟产产生器、多多格式输出出显示接口口（支持TTL、LVDS、RVDS）及内置的HDMI/DVI接收器：●双通道高高品质的图图象缩放功功能●双通道三三维隔行视视频输出●全面的PIP/POP功能●数字视频频I/O和同步信号号处理器●智能化输输入信号模模式自动识识别；●集成高性性能的PLL锁相环输出出●高可靠的的自适应HDMI/DVI输入接口●YUV4:2:2/8bit数字视频接接口；●内置增益益、对比度度、亮度、、色饱和度度、色调、、肤色校正正调节电路路；系统核心(一一)：MST5151MST518系统框图图系统核心（二二）SAA7117SAA7117AH是原SAA7118X-VIP基础上改进的的视频信号转转换器(数字解码器),可提供10位的A/D转换,增强了PAL/NTSC梳状滤波器的的性能,支持多种视频频输入信号。。●NTST/PAL/SECAM三种制式的视视频解码●自动颜色校校正●亮度,对比度和饱和和度的调整●可由外接串串口经I²C总线读出存储储器数据,速率高达400KB/S,允许自动增量量●内置可编程程时钟相位校校正电路●Power-Down掉电模式系统核心（二二）SAA7117●3倍率8-bit模数转换器●可对隔行扫扫描视频信号号自动检测●1.8V和3.3V供电●较低的增益益温度漂移●输出格式支支持RGB4:4:4,YUV4:4:4,YUV4:2:2,CCIR656等格式；系统核心（二二）SAA7117系统核心（三三）MCU-MM502MM502是一种种专为为显示示器，，液晶晶电视视机等等平板板产品品开发发的微微型处处理器器由台台湾的的民生生公司司(Myson)。它内内置8051内核，，1024-byteSRAM,14PWMDACs,内置128KB的可编编程FLASH-ROM，可直直接进进行硬硬件的的在线线编程程。●8051内核，，12M时钟频频率●0.35um工艺，，3.3V/5V供电，，I/O使用5V电平●1024bRAM，128KB的可编编程FLASH-ROM系统核核心（（三））MCU-MM502●最大14个PWMDAC●可对同同步信信号进进行复复合的的插入入和分分解，，并会会检测测水平平/垂直信信号的的频率率和极极性，，并对对极性性自动动做出出调整整。●可为为其它它IC提供时时钟信信号●低功功耗●最大大4个通道道8-bitA/D转换●为内部部通讯的的独立I²C控制接口口系统核心心（四））NJW1142NJW1142是日本JRC公司开发发的一款款声音处处理器，，拥有非非常全面面的电视视音频信信号处理理功能，，例如音音调，平平衡，音音质，音音量，静静音和AGC的控制等等。其所所有的内内在状态态和变量量均由I²C总线控制制。●电压8-10V●4路音频输输入/输出●模拟立体体声效果果●I²C总线控制制●Bi-CMOS技术系统核心心（四））NJW1142系统核心心（五））D类音频放放大器PT2330PT2330是一种专专为音频频设备设设计的功功率放大大器，其其最大功功率输出出可达30W（RL＝3Ω，PVH＝15.3V）.作为D类放大器器，PT2330比AB级放大器器更为高高效（＞＞80%），更低低功耗，，有更加加出色的的音质，，只有0.2%的谐波失真真。●高功率CMOS技术●模拟立体体声输出●最大功率率可达30W（3Ω）×2＠和THD＝10%●静音功能●内置5V调节电压●内置短路路与过热保保护●内置供电电电压保护护电路●低谐波失失真，高音音质LS10机芯液晶电电视整机信信号流程分分析（1）一、图像信信号流程：：AV/S和经过主调调谐器解调调后的TV视频(CVBS)信号通过TV板转接送入入至视频解解码芯片SAA7117AH进行解码和和A/D变换后，输输出CCIR656格式信号经经过MST5151进行数字处处理和格式式变换，将将不同的输输入格式变变成统一的的上屏信号号格式。PC和HDTV(YPbPr)及HDMI信号直接送送入MST5151进行处理形形成统一的的上屏信号号。LS10机芯液晶电电视整机信信号流程分分析（2）二、伴音流流程：TV伴音：射频频信号经主主调谐器解解调后输出出音频信号号，再输入入到NJW1142进行音效处处理，输出出的音频信信号进入到到D类功放TA2024/PT2330中进行功率率放大，最最后送入扬扬声器。AV2/S伴音：经过过AV输入的音频频信号直接接输入到NJW1142进行音效处处理，输出出的音频信信号进入到到D类功放TA2024/PT2330中进行功率率放大，最最后送入扬扬声器。PC/HDMI、YPBPR、AV1的伴音经过过74HC4052选通输入到到NJW1142进行音效处处理，输出出的音频信信号进入到到D类功放TA2024/PT2330中进行功率率放大，最最后送入扬扬声器。。HDMI的信号先输输入到MST5151中将数字音音频I2S信号分离出出来，然后后在M4334J中进行解调调，再经过过74HC4052选通输入到到NJW1142进行音效处处理，输出出的音频信信号进入到到D类功放TA2024/PT2330中进行功率率放大，最最后送入扬扬声器。LS10机芯液晶电电视整机信信号流程分分析（3）三、整机供供电系统：：从电源板共共有4路电压输出出，+24V，+12V，+5V和+5VMCU。其中+24V供LCD屏的逆变器器使用，+12V供功放使用用，+5V通过LDO(如LM1117、LM1084等)变成3.3V、2.5V和1.8V，供IC使用，液晶晶屏的图象象驱动模块块的电压则则由+24V经DC-DC变化后提供供。在待机机状态下+24V、+12、+5V会被关断，，而+5VMCU仅向MCU、红外接收收器、EEPROM等器件供电电。LS10机芯液晶电电视整机信信号流程分分析（4）LS10机芯液晶电电视整机信信号流程分分析（5）常见问题及及处理（1）1.故障现象：：HDMI模式下无信信号识别，，检查U801（型号为24LC04）并无虚焊焊。原因及及处理：没没有写入HDCP或HDCP不正确；重重新写入HDCP。2．故障现象象：有声音音无图象，，开机也不不出LOGO，背光亮原因因及处理：检检查上屏的连连接线没接好好；接好上屏屏线。3．故障现象：：TV下无图像、无无声音，也无无雪花点，但但AV正常原因及处处理：检查高高频外围是否否工作正常（（包括总线和和电源），若若正常高频仍仍然没有输出出，则高频头头失效。4．故障现象：：液晶电视不不受控（包括括红灯亮但不不开机、遥控控器和本机键键对其不起作作用等）原因因及处理：液液晶电视出现现了死机现象象，断电重启启。常见问题及处处理（2）5．故障现象：：液晶屏背灯灯不亮。原因因及处理：JP202的4脚（BKON-OFF）与3脚（GND）连焊。6．故障现象：：开机后OSD显示字幕花屏屏。原因及处处理：MST5151接触不良；重重新认真焊接接。7．故障现象：：无伴音输出出，但检查其其音频解码和和放大的外围围电路均工作作正常。原因因及处理：检检查其静音电电路，发现静静音电平一直直被触发，PNP三极管Q608工作状态不正正常，更换三三极管，故障障排除。常见问题及处处理（3）8．故障现象：：搜台时漏台台（搜不到央央视新闻频道道）。原因及及处理：检查查TV板及其外围电电路，发现其其供电电压不不足33V，判断为倍压压电路问题，，经仔细检查查，发现C224和C226