液晶顯示器維修之-液晶屏TCON工作原理課件

液晶顯示器液晶顯示屏液晶顯示屏的認識

LCD屏型號命名規(guī)則AU臺灣友達L或M開頭M170E5-L05E表示1280×1024分辨率X：1024×768E:1280×1024PW:1440×900BOE京東方H開頭H17E13-100CHIMEI/CMO臺灣奇美/奇麗M/NM150XS-T0SHANNSTAR瀚彩HSD150X82HITACHI日立TX/SX(真彩/偽彩)TX38D14SHARP夏普LQLQ150X3TORISAN廣輝（廣達）QDFUJITSU富士通EDTC/CAHYUNDAI現(xiàn)代HTHT17E11-200LG-PHILIPSLQ/LP/LC/CATORISAN三洋TMTM190SX-70SX表示SXGANEC日電NL10276BC30102表示1024，76表示7681024×768SAMSUNG三星LIM150XH-LO11、液晶是什么？液晶是一種有機化合物，是液體。液晶對分子對先也有優(yōu)秀的透射性能。同時對電場又極其的敏感。當液晶分子周邊的電場収生發(fā)化時液晶的分子會隨其發(fā)化產(chǎn)生扭曲，通過液晶分子的扭曲可以使通過的先線叐到控制（通過、阻斷）從而形成圖像。2、液晶對光線的控制作用液晶的分子有兩項重要的特性；一是對先有很好的透過性；二是對電場非常敏感；研究人員就是利用了這兩項特性；研制出了液晶顯示屏。當液晶分子發(fā)生偏轉(zhuǎn)時（下左圖），背先經(jīng)過液晶后扭轉(zhuǎn)90度，可以透過下偏先片在屏幕上產(chǎn)生全白柵。當液晶分子完全偏轉(zhuǎn)時（下右圖），背先直接投射于下偏先片因偏先片不先波垂直，先線無法透過整個液晶屏幕的先柵呈全暗狀態(tài)。液晶屏的基本構(gòu)造及組成液晶屏是由多層不同作用的薄片組成，有偏振片、配向膜、濾色片、液晶層、背先板等，下圖所示就是液晶屏的最主要組成的斷面示意圖液晶層在配向膜的中間，先線由下部背先燈射入，穿后過偏振片、配向膜在液晶層叐到電信號控制的液晶分子的控制再穿過配向膜及前偏振片，我們看到的就是圖像。偏振片的作用是：只允許和偏振軸平行的偏振波通過。配向膜的作用是：在無電場的情況下，規(guī)范液晶分子排列，使一個像素區(qū)域一層分子；逐步扭曲90度；并帶動通過的偏振波也扭曲90度。液晶層的作用是：在有電場的情況下改發(fā)液晶分子排列以控制偏振波的振動軸向。TFT-LCDTFT-LCD（ThinFilmTransistorLCD）：TFT是薄膜晶體管的英語縮語；TFT-LCD是指薄膜晶體管液晶顯示器件，可以做到高速度、高亮度、高對比度顯示屏幕信息，是目前最好的LCD彩色顯示設(shè)備之一。TFT的每個像素點都是由集成在自身上的TFT來控制，是有源像素點。因此，不但速度可以極大提高，而且對比度和亮度也大大提高了，同時分辨率也達到了很高水平，下圖所示即為一個像素元TFT-LCD組成結(jié)構(gòu)圖。圖中；最下面是背先源；偏振片；TFT電極板；配像模；液晶層；共用電極；濾色片；偏振片。和前述不同的是控制液晶分子扭曲的電極為TFT電極，為了達到彩色顯示的目的，在上偏振片下面增加了RGB三色濾色片，三組扭曲的分子組成一個像素點的顯示。電路中，列驅(qū)動器（源極驅(qū)動器）的作用是，在外部行同步脈沖的同步作用下，能夠使TFT場效應(yīng)管的源極列線從左至右逐根逐條他加電，以使每一行水平像素，自左至右他逐個燃亮，產(chǎn)生類似電視的行掃描作用。行驅(qū)動器（柵極驅(qū)動器）的作用是；在外部幀同步脈沖的同步下，將TFT場效應(yīng)管的柵極掃描線（水平方向）逐條加上電壓，控制TFT元件的導(dǎo)通與截止，以產(chǎn)生自上而下的每行掃描，從而產(chǎn)生類似電視的場掃描。TFT液晶屏驅(qū)動系統(tǒng)圖中表示了TFT液晶彩顯驅(qū)動系統(tǒng)的框圖，實際上就是一個TFT液晶顯示?？驁D。從圖中可以看出，從主板送來的圖像數(shù)據(jù)輸入加定時控制器TCON電路，并傳輸?shù)綌?shù)據(jù)驅(qū)動器。TCON以主板送來的垂直同步信號（Vsyn）、水平同步信號（Hsyn）、數(shù)據(jù)傳輸時鐘（DCK）以及允許數(shù)據(jù)傳輸信號（DEN）為基礎(chǔ)，產(chǎn)生各種控信號?；叶入娫串a(chǎn)生將數(shù)字數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為電壓時的基準電壓（灰度電壓：Vn）。柵極電源產(chǎn)生柵極驅(qū)動器的輸出電壓（VGH，VGL）。圖A就是一個TFT-LCD像素顯示的組合，可以看到在這個組合中，有三個TFT-MOS管控制RGB三色點，圖B是一組中的一個子像素電路結(jié)構(gòu)。在圖B中；MOS管道柵極接行掃描控制信號；源極接列控制信號（控制液晶分子扭曲的圖像信號）；漏極接控制液晶扭曲的TFT電極板，共用線是接上共用電極板（共用電極板和接漏極的TFT電極板形成的分布電容，電容上的電壓就是控制液晶分子扭曲的電壓），由于上共用電極板和下TFT電極板之間的分布電容的存在，等效電路如圖C和圖D所示圖：A圖：B從結(jié)構(gòu)圖中可以看出，在液晶屏中還設(shè)有存儲電容C，這主要是為了讓充好電的電壓能保持到下一次更新畫面的時候之用，通常，存儲電容是由像素電極和公共電極（或柵極）布線組成，也就是說，存儲電容是一種像素電極與公共電極（或柵極）走線所形成的平行板電容。

對于液晶屏來說，每個像素從結(jié)構(gòu)上可以看做是像素電極和公共電極之間夾一層液晶。圖ABC所示為液晶顯示屏中一個像素的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與電路符號，圖中的存儲電容C是由像素電極與公共電極所形成的，圖中的Uc為液晶層電容，即液晶材料的等效電容。一個像素的驅(qū)動波形所謂驅(qū)動像素，是指列驅(qū)動信號通過TFT開關(guān)對電容（CLC和CS）實施充放電的過程。要對第i行第j列的電容充電，就要把開關(guān)TFT（i,j）導(dǎo)通，對列信號Y（j）施加目標電壓。當像素電極被充分充電之后，即使將開關(guān)TFT（i,j）斷開，電容中的電荷得到保存，電極間的液晶層繼續(xù)有電壓施加。數(shù)據(jù)驅(qū)動器的作用就是對列信號線施加目標電壓；而柵極驅(qū)動器的作用是控制開關(guān)TFT（i,j）的導(dǎo)通和斷開。

上圖中的G（i）、Y（j）、P（i,j）分別表示柵極驅(qū)動器的輸出（即掃描的電壓）、數(shù)據(jù)驅(qū)動器的輸出（即列信號線的電壓）、像素電極的電壓。當G（i）為高電位VGH時，開關(guān)TFT（i,j）導(dǎo)通；而G（i）為低電位VGL時，開關(guān)TFT（i,j）斷開。數(shù)據(jù)驅(qū)動器的輸出Y（j）時間T1，對公用電極（Vcom）輸出正電壓，而像素電極相對于共用電極進行正電壓（圖中的V+充電。當開關(guān)TFT（i,j）斷開之后也保存電壓，在開關(guān)TFT（i,j）斷開的時間（T2）繼續(xù)對液晶層施加電壓。在開關(guān)TFT（i,j）再次導(dǎo)通的T3周期，由于Y（j）對共用電極輸出負的電壓（必須進行極性變換，否則，液晶易極化），因此像素電極相對于共用電極進行負的電壓（圖中的V-0）充電。開關(guān)TFT（i,j）斷開之后，電壓仍得到保存，在斷開的周期（T4）中斷續(xù)對液晶層施加電壓。反復(fù)進行這種驅(qū)動，在像素的液晶層交替施加相互反方向的電場，就可實現(xiàn)像素單元上液晶的交流驅(qū)動。

一個像素的驅(qū)動波形（例2）GDSDatalineVcomClcCstCgsVdVsVcomVgVdVsΔVVghVgl1line1frameΔV+10V+5V+1V-6V+25V+10V+1V+5VΔV=Vd-Vscommon電極的電壓是變動的話,假使common電極電壓最大為5伏特,則sourcedriver的最大工作電壓也只要為5伏特就可以了.TFT-LCD驅(qū)動系統(tǒng)架構(gòu)及組成輸入信號電源接地接口時序控制器轉(zhuǎn)換器灰度電壓接口照明背光燈單元TFT-LCD驅(qū)動系統(tǒng)架構(gòu)及組成時序控制器灰度電壓TFTLCD面板驅(qū)動電路系統(tǒng)實例-1驅(qū)動電路系統(tǒng)實例-2GAMMATCONDC/DCInputSignal(LVDS)TCON架構(gòu)DataDriver架構(gòu)數(shù)據(jù)驅(qū)動器也稱源極驅(qū)動器或列驅(qū)動器，在顯示器中，它用來傳輸圖像信號，通過控制某像素點充電電壓的大小，便可在該點上顯示出怎樣的灰階，最終達到成像的目的。數(shù)據(jù)驅(qū)動器分為3位、6位、8位3種，現(xiàn)在主流的是6位和8位，只是3位比較簡單還容易懂。從表中可以看出，當輸入數(shù)據(jù)D2、D1、D0為000時，從S7～S0輸出為0000001，即只有S0為1（高電平），所以S0輸出的高電平控制模擬開關(guān)ASW0導(dǎo)通，將灰度電壓V0輸出；輸入其他數(shù)據(jù)時，工作情況完全一致。由于D2、D1、D0不同的組合有23=8種狀態(tài)，因此，這是一個可輸出8級灰度的驅(qū)動器。若輸入數(shù)據(jù)為6位，即D5、D4、D3、D2、D1、D0、，則可組合成26=64種狀態(tài)，可輸出64級灰度電壓；若輸入數(shù)據(jù)為8位，即D7、D6、D5、D4、D3、D2、D1、D0，則可組合成28=256種狀態(tài)，可輸出256級灰度電壓。以上介紹的3位數(shù)據(jù)驅(qū)動器還存在著明顯的問題：一是數(shù)據(jù)位數(shù)只有3位，顯示灰度層次太低；二是輸出的驅(qū)動電壓為同一極性的信號，不能直接驅(qū)動液晶。因此，實際的數(shù)據(jù)驅(qū)動器內(nèi)部電路要復(fù)雜一些。EK7402數(shù)據(jù)驅(qū)動器內(nèi)部結(jié)構(gòu)ScanDriver架構(gòu)DIO1為柵極啟動脈沖，SCLK為柵極時鐘脈沖，就是柵極驅(qū)動器的控制時鐘信號，DID1取在移位時鐘SCLK的上沿，SCLK的下沿處為第1行柵極脈沖輸出G（1），往后每當在SCLK下沿處，門脈沖輸出后移一個“1”。從圖中可以看出，G（1）后移“1”變成G（2），G（1）與（2）間為1個行周期，它們的脈寬等于1H，即1行時間，它與幀頻和分辨率有關(guān)，若幀頻為60HZ，分辨率為600×480，則掃描1幀的時間為1/60=16.67ms，因為1幀有480行，所以，掃描1行的時間約為34.7μs.DID1的脈寬也為1H，但同期為1幀，即每幀只輸出1個DID1脈沖。移位寄存器的各個位，通過電平變換器由柵極驅(qū)動器的各個輸出端輸出。其中，當移位寄存器位邏輯值為“1”時，輸出為高電平VGH；當為“0”時，輸出為低電平VGL。同時，在移位時鐘SCLK的作用下，使移位寄存器第1單元Q1往后每來1個SCLK，則“1”順序往下移1個單元。這樣Q1～Q256逐行順序輸出，并加到電平變換電路（模擬開關(guān)），在“1”時輸出VGH；在“0”時輸出VGL，以逐行遞推出G（1），G（2），…，G（256）柵極掃描脈沖。液晶板的驅(qū)動框圖分辨率為1024×768的屏幕，就是我們通常稱之為XGA分辨率的屏幕，它的組成顧名思義就是以1024×768=786432個像素點來組成一個畫面的數(shù)據(jù)，以液晶彩顯來說，共需要1024×768×3個點（乘3是因為一個像素點需要R、G、B3個子像素來組成）來顯示一個畫面，所以，我們說某顯示器的分辨率是1024×768時，也可以說它的分辨率是1024×3×768或1024×RGB×768，如上圖所示。其中LOAD（數(shù)據(jù)裝載控制信號）所接的電路為數(shù)據(jù)鎖存器。GD為柵極驅(qū)動電路，SD為源極驅(qū)動電路。如果把一個液晶屏平面分成X-Y軸，分辨率為1024×768的屏幕，在X軸（水平方向）上會有1024×3=3072列，這3072列就由8顆384輸出的源極驅(qū)動器（例如EK7402）來負責驅(qū)動；而在Y軸上，會有768行，這768行就由3顆256輸出柵極驅(qū)動器（例如EK7309）來負責驅(qū)動。LCD屏供電電源InputPower3.3V5Vothers(12V/18V/2.5V)

DataDriverIPS~16VMVA~13VTN~10V

ScanDriverGateOn14V~30VGateOff-5V~-8V電源系統(tǒng)GAMMA電壓的產(chǎn)生Gamma1Gamma2Gamma3Gamma4Gamma10VREFV5VVCC:RegularIC1Pin:接地2Pin&4Pin:輸出VCC:3.3V3Pin:輸入V5V:5V1234VAA是由V5V（5V）通過Boost電路得到的，可以從X-Boar