TFT液晶顯示屏原理

..傳統(tǒng)電視機采用CRT作為圖像的顯示器件,它體積大、重量重、屏幕尺寸受限制等缺點,目前在電視機上的應(yīng)用已經(jīng)逐步被薄而輕的液晶和等離子顯示屏取代,這樣我們從事電視維修的技術(shù)人員就必須盡快的掌握被稱為平板電視的液晶、等離子電視的維修技術(shù)。

目前在家庭中；液晶電視和CRT電視一樣；一般是用來接收電視臺播放的模擬電視節(jié)目；把接收下來的模擬電視節(jié)目,經(jīng)過處理；由顯示器重現(xiàn)圖像。但是作為液晶電視機和CRT電視機的本身,兩者則有巨大的區(qū)別：

首先圖像顯示器件：CRT電視采用的是一個體積較大、厚度大的顯像管；液晶電視則采用的是一塊顯示面積較大,厚度很薄的液晶顯示屏,厚度小于10公分；可以懸掛在墻上所以也成為平板電視。

在電視機的信號處理電路上：除高頻頭電路、中頻放大電路、視頻檢波電路以外；視頻小信號處理電路已經(jīng)完全不同了,普通的CRT電視機一般采用的是模擬電路來處模擬信號〔高清CRT除外；液晶電視是采用數(shù)字的方式來處理模擬信號。并且計算機軟件技術(shù)、總線技術(shù)及大規(guī)模數(shù)字集成電路的大量應(yīng)用等,電視機的電原理圖越來越計算機化,我們原來的維修人員基本上缺乏數(shù)字電路的知識,對圖紙也越來越看不懂。也無法去分析故障。

在開關(guān)電源電路上；為了克服CRT電視機開關(guān)電源電流波形的畸變而引起的電磁干擾〔EMC和電磁兼容〔EMI問題,目前生產(chǎn)的液晶電視均采用了PFC技術(shù),這樣具有PFC功能的開關(guān)電源其電路原理及結(jié)構(gòu)異常復(fù)雜。而且對于屬于被動發(fā)光的液晶顯示屏,還要有一個對液晶顯示屏背光燈供電的背光高壓板,這兩項也是我們維修人員必須要過的一道門檻。

在所用的元器件上：比較突出的是在開關(guān)電源等大功率電路中采用了性能優(yōu)秀的MOS管,取代過去常用的大功率晶體三極管作為開關(guān)管應(yīng)用,電源部分的故障率大大降低,但是由于MOS管和普通大功率晶體三極管特性的不同,激勵及周邊電路也完全不同。對我們維修人員也是一個新的課題。

從上述看；要掌握液晶電視的維修除了要了解液晶屏成像的簡單道理外,最主要的還是要掌握CRT電視機原來沒有應(yīng)用過的新技術(shù)、新電路、新元器件的知識,看懂電路并能分析電路原理,并掌握新型元器件的結(jié)構(gòu)、性能、正確的應(yīng)用方法,了解一下數(shù)字電路的基本知識,這樣,修理液晶電視和原來修理顯像管電視機一樣得心應(yīng)手,甚至還要簡單。

本文重點就是前期CRT電視沒有的新技術(shù)、新知識入手入以通俗語言全面詳細(xì)介紹,最后以典型液晶電視進行整

機電路分析及故障檢查、故障分析乃至故障排除方法及典型案例。引導(dǎo)大家逐步掌握液晶電視機的維修技能。本書的目的是；從原理的講解為主；以提高維修人員分析問題及處理問題的能力為目的,認(rèn)識到基層知識的重要性,逐步改善,不按原理分析故障、盲目修機的現(xiàn)象。本書的特點是；復(fù)雜的原理均配以大量的圖片；以"看圖識字"的方式學(xué)習(xí)新知識、新技術(shù)。

在介紹液晶顯示屏的工作原理之前,先把液晶究竟是什么,液晶控制光線的道理是什么簡單的介紹一下

1、液晶是什么？

液晶是一種有機化合物,是液體；但是其分子具有固體水晶〔水晶石分子的特性,水晶石的分子對光具有優(yōu)秀的投射和折射性能〔用水晶石制造的鏡片、鏡頭都是性能優(yōu)秀、昂貴的。

液晶的分子除了對光有優(yōu)秀的特性以外；并且對電場有極其敏感的特性；把液晶的分子放置在電場中間；改變電場的方向及強度；分子也會隨同電場方向的改變產(chǎn)生扭曲,就好像我們熟知的鐵屑對磁場極其敏感一樣；把鐵屑放置于吸鐵石的磁場中,改變吸鐵石的方向；鐵屑也隨之扭曲一樣。

2、液晶對光線的控制作用

上一節(jié)介紹了；液晶的分子有兩項重要的特性；一是對光有很好的透過性；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(dāng)一個長棒型的液晶分子由一端射入光線是,由于液晶分子有良好的透光性能,光線可以順利的由另一端射出,下圖A所示。當(dāng)液晶分子在電場的作用下發(fā)生扭曲,則阻礙光線的通過,下圖B所示；此時；可以通過改變電場的強度；達(dá)到控制液晶分子扭曲的角度；從而達(dá)到控制通過光線的強度的目的；也就是達(dá)到了；在熒光屏上控制像素點亮度的目的。

A

B

3、現(xiàn)代TFT液晶屏,液晶分子對光的控制作用

對于現(xiàn)代的TFT液晶屏,液晶分子對光線的控制作用；和上述原理略有不同,是用整齊排列的液晶分子在電場的作用下；排列的分子產(chǎn)生扭曲；從而帶動光波扭曲；達(dá)到控制光線強度的目的,這一原理用一兩句話語；說不清楚：下面會詳細(xì)的重點描述；希望大家細(xì)心的品味、體會,弄明白其中的道理,這樣修理分析故障,就更胸有成竹了。

第一章液晶顯示器及成像原理

一、顯像管〔CRT是什么樣的顯示器件？

顯像管：俗稱CRT,它是一個電真空器件,由涂有熒光粉的屏、電子槍及一個真空的腔體組成,是一個體積較大的玻璃椎體。成像原理是；依靠電子槍發(fā)射高速電子束流；轟擊熒光屏產(chǎn)生光點；圖像信號的控制使電子束流強弱變化,在熒光屏上產(chǎn)生"亮"、"暗"變化的光點〔這光點就是像素；再依靠偏轉(zhuǎn)作用使電子束在熒光屏上進行規(guī)定的掃描,把"亮"、"暗"變化的光點按規(guī)定的順序排列起來形成圖像,如圖1-1-1所示。顯像管屬于顯示屏主動發(fā)光的模擬顯示器件。

圖1-1-1

二、液晶是什么樣的顯示器件？

液晶屏上面的圖像是怎樣產(chǎn)生的呢？液晶到底是一種什么東西呢？液晶屏是什么結(jié)構(gòu)？

液晶是一種有機化合物,是液體。但是其分子具有固體水晶石分子一樣的光學(xué)特性,我們知道水晶石對光有優(yōu)秀的透射性能。那么液晶的分子對光也有優(yōu)秀的透射性能。同時液晶的分子對電場又極其的敏感〔類似于鐵分子對磁場敏感的現(xiàn)象,液晶分子周邊的電場發(fā)生變化；液晶的分子會隨其變化產(chǎn)生扭曲,通過液晶分子的扭曲可以使通過的光線受到控制〔通過、阻斷從而形成圖像。液晶顯示器就是利用液晶的這兩項重要特性使圖像的顯示成為現(xiàn)實。

液晶屏就是眾多的液晶分子排列在一個平面上,圖像信號分別控制相應(yīng)的分子扭曲,從而在這個屏幕上形成圖像。

和CRT顯示器不同的是：液晶顯示屏是把圖像信號先由一個時序控制電路轉(zhuǎn)化為；"水平"〔行和"垂直"〔列的驅(qū)動信號,再加到液晶屏的矩陣電路上,經(jīng)過"尋址"把在液晶屏上產(chǎn)生能影響光線通過的"點"排列成圖像〔類似于電影的膠片,再在背光的作用下形成明亮的圖像。液晶的這種驅(qū)動方式稱為"矩陣"驅(qū)動方式,如圖1-2-1所示,在圖A中可以看出,液晶屏的驅(qū)動電路有列驅(qū)動和行驅(qū)動,由時序控制電路〔俗稱T-CON電路把數(shù)字的圖像信號轉(zhuǎn)化成列、行驅(qū)動信號。列驅(qū)動信號是反映圖像內(nèi)容的像素信息,行驅(qū)動信號是驅(qū)使上下掃描的位移脈沖,一行一行的驅(qū)使列信號的顯示,一行線上的列信號是同時顯示的,這一點和CRT上一行像素信號是逐個顯示的不同,圖1-2-1B所示。

液晶的本身并不能發(fā)光,它只能對通過的光進行控制,為了產(chǎn)生逼真明亮的圖像,所以液晶電視的顯示屏都有一個高亮度,光譜范圍寬類似太陽光的背光源,一般采用組合冷陰極熒光燈〔CCFL作為液晶顯示屏的背光源。當(dāng)背光電路出故障時,我們迎著光亮可以看到液晶屏上有圖像的影子,這一般就可以判斷為液晶屏的背光供電板損壞,如圖1-2-2所示。這個背光源供電電路,是液晶屏特有的專用電路,做在一塊電路板上,由整機的開關(guān)電源供電〔24V產(chǎn)生1000V左右的高壓,功率較大是液晶電視故障率較高的部件。

A

B

液晶顯示框圖

矩陣顯示

圖1-2-1

液晶顯示器件的功耗很低,這是它的突出優(yōu)點〔液晶顯示器的耗電量主要在背光燈部分,但是它的顯示控制電路〔俗稱時序控制電路比較復(fù)雜,不過現(xiàn)在有專用的集成電路與液晶顯示屏配套并做在屏內(nèi)部；形成一個整體的液晶屏顯示器件,故障維修率極低。

背光不亮屏上只有暗影

背光正常屏上圖像清晰明亮三、液晶的成像原理

1、光、自然光、偏振光

顯像管、液晶屏、等離子屏都是是一種把圖像電信號轉(zhuǎn)換為明亮圖像的電光器件,特別是液晶屏,液晶的本身是不發(fā)光的,但是液晶的分子可以在電信號的作用下控制光線的通過,也就是控制了一個像素的亮度,液晶的分子是怎么控制光線的通過？首先要對"光"有所了解：

光是什么？光是一種物質(zhì),是能量,是電磁波。是波長在380毫微米〔nm納米到780毫微米之間的一段電磁波,如圖1-3-1這一段電磁波刺激人的眼睛,人眼就會有感覺,這種感覺就是"亮"也就是光感,人眼就是一個電磁波接收器。380毫微米到780毫微米這一段波長的電磁波同時射入人眼,就會有白光的感覺,當(dāng)某一單一波長的電磁波射入人眼,人眼就有色光的感覺,例如770毫微米波長的電磁波射入人眼；人眼就感覺是紅光,比紅光波長再長的電磁波人眼就看不見了,這就是紅外線；550毫微米電磁波射入人眼就有綠光的感覺；385毫微米的電磁波射入人眼就有紫光的感覺,比紫光波長再短的電磁波人眼就看不見了,這就是紫外線。從780毫微米到380毫微米這一段內(nèi)部不同波長的電磁波分別射入人眼,人眼就會有：紅、橙、黃、綠、青、藍(lán)、紫光的感覺,同時射入人眼就是白光的感覺。

既然光是電磁波那么它就是一個正弦振動的無線電波,它的振動面不只限于一個固定方向而是在各個方向上均勻分布的,振動的方向就有垂直的水平的,45度角的135度角的等等,總之是多方位的集合,如圖1-3-2所示。這種光叫做自然光；太陽、電燈、日光燈,液晶屏的背光燈等普通光源發(fā)出的光,都是自然光。

光的振動面只限于某一固定方向的；垂直的或水平的或其它方向振動的；叫做偏振光或線偏振光,如圖1-3-3所示；

圖1-3-1

圖1-3-2

垂直方向振動偏振波

水平方向振動偏振波

圖1-3-3

自然光和偏振光對人眼的刺激效果是相同的；人的眼睛是無法鑒別射入眼睛的光是自然光還是偏振光。

2、液晶屏的組成結(jié)構(gòu)及原理

液晶屏的基本構(gòu)造及組成

液晶屏是一塊薄薄地圖像顯示屏,組成結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜,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、背光板等,要弄明白液晶的成像原理必要把最主要的；偏振片、配向膜及液晶層的構(gòu)造和原理搞清楚,圖1-3-4所示就是液晶屏的最主要組成的斷面示意圖

圖1-3-4

圖1-3-5

從圖中可以看出最前面是偏振片〔由上至下,偏振片的下面是配向膜、液晶層、配向膜、偏振片,最下面是提供光源的背光燈。在這其中,偏振片有兩片、配向膜有兩片〔兩片偏振片構(gòu)造不同、兩片偏振模構(gòu)想也不同。液晶層在配向膜的中間,光線由下部背光燈射入,穿后過偏振片、配向膜在液晶層受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。圖1-3-5所示是前后偏振片紋理結(jié)構(gòu)和上下配向膜溝槽結(jié)構(gòu)的不同及液晶分子扭曲的關(guān)系。

3、偏振片

能透過偏振光的透光片就叫偏振片；

偏振片是特制的透光〔玻璃或薄膜片,上面特制密集的垂線,如圖1-3-6；和密集的水平線,如圖1-3-7。作為液晶屏用的偏振片是聚乙烯醇高分子化合物薄膜作為片基制作。

圖1-3-6

圖1-3-7

偏振片具有這樣的特性：只允許和偏振片上線條平行的光振動波通過,,如圖1-3-8所示,其它振動方向的光波全部被阻止通過,如圖1-3-9所示。偏振片上能透光的方向稱為偏振片的透光軸,也就是說；和透光軸平行的偏振光可以通過偏振片。

圖1-3-8

圖1-3-9

當(dāng)自然光要通過偏振片時,偏振片只允許自然光中振動面和偏振片透光軸平行的通過,如圖1-3-10所示,偏振片實際上是一個濾波器；偏振光濾波器,也稱為：極化濾波器。

圖1-3-10

我們可以用眼睛透過一塊偏振片〔不管上面的線條是什么方向去看室外的景物。只會看感到亮度略有下降外,其它沒有任何異樣的變化,就像帶了一副很淺的有色眼鏡。把兩塊透光軸相同的偏振片重疊在一起,觀看景物和上面用一塊觀看景物是一樣的現(xiàn)象,如圖1-3-11所示。透過第一塊偏振片的偏振波也可以順利透過第二塊偏振片達(dá)到人眼睛。但是如果要用兩塊透光軸相互垂直的偏振片重疊在一起,再觀看景物,或者光源,這就什么也看不見了,如圖1-3-12所示。為什么看不見了？

圖1-3-11

圖1-3-12

這個道理大家已經(jīng)很清楚了；在圖1-3-12中,用用兩塊透光軸相互垂直的偏振片重疊在一起,觀看景物,這時景物的自然光中的和第一塊偏振片透光軸平行的水平偏振光,透過第一塊偏振片后；是無法透過第二塊偏振軸垂直的偏振片的,就好象沒有光線穿透過來,所以看到的只能是黑屏。這個道理搞清楚了,液晶屏的成像原理也就非常容易了。

4、液晶屏的控制作用

根據(jù)上述的道理；兩塊透光軸相互垂直的偏振片重疊在一起光線是不能通過的,此時保持兩塊透光軸相互垂直的偏振片的位置不變,只要把通過第一塊偏振片的水平偏振光扭曲90度,變成垂直的偏振光就可以穿過過第二塊偏振片,如圖1-3-13所示。

液晶屏的作用就是控制由A偏振片透過的偏振光；扭曲還是不扭曲；從而決定是否能穿過B偏振片。液晶的分子在周邊施加電場和不加電場就可以控制分子扭轉(zhuǎn)90度,同時帶動通過的光振動波扭轉(zhuǎn)90度,使水平的偏振波變成垂直的偏振波,或者使垂直的偏振波變成水平的偏振波。就達(dá)到了用電信號控制光線"亮"與"暗"的目的,如圖1-3-14所示。

圖1-3-13

圖1-3-14

我們?nèi)绻堰@一個偏振波看成形成一個像素點的光源,那么在一個平面上,眾多的偏振波由圖像電信號在液晶屏中進行控制,就在B偏振片這一面看到一幅圖像。5、配向膜

在兩片偏振片是中間有兩片透明的配向膜,配向膜的中間充滿液晶的分子,配向膜貼近液晶分子的一面有規(guī)則的開槽,液晶的分子正好可以平臥在里面,如圖1-3-15所示〔以一個像素區(qū)域為例說明,兩片配向膜的開槽是相互垂直的,這樣靠近下面一片配向膜的的分子平臥的方向和靠近上面一片配向膜分子平臥的方向正好也是相互垂直的〔分子的形狀是長棒形狀,兩片配向膜之間有一定的距離,并且充滿液晶分子,那么：最上面和最下面相互垂直的兩個分子之間的分子則是逐步的由水平向垂直扭轉(zhuǎn),如圖1-3-15所示。此時如果有一和下面分子平行的偏振光由下面經(jīng)過液晶分子射入,就會隨著液晶分子的扭轉(zhuǎn)方向扭轉(zhuǎn)90度,由上面射出,如圖1-3-16所示,可以看出,偏振光經(jīng)過液晶層發(fā)生了90度的扭轉(zhuǎn)。這是液晶分子在常態(tài)下沒有電場及外力的作用下,液晶分子對通過偏振光的作用——扭轉(zhuǎn)90度。

圖1-3-15

圖1-3-16

前面說過：液晶的分子對電場及其敏感；在電場的作用下液晶的分子要產(chǎn)生扭曲,

現(xiàn)在我們看看在液晶分子周邊施加電場的情況下液晶的分子會有什么變化,對通過的偏振光又有什么影響?

我們在液晶分子的兩邊設(shè)置兩個電極,并且施加電壓,這樣在液晶分子周邊就形成相應(yīng)的電場,此時液晶分子在電場的作用下,改變了排列的方向,不受溝槽的限制；全部豎立排列,如圖1-3-17所示；

圖1-3-17

圖1-3-18

此時如果有一偏振光由下面經(jīng)過液晶分子射入,偏振光就不再受液晶分子扭轉(zhuǎn)控制,直接由上面射出,如圖1-3-18所示,可以看出,施加電場的液晶分子；液晶分子重新排列；偏振光經(jīng)過液晶層就不發(fā)生任何扭轉(zhuǎn)；保持原方向、角度由上方直接射出。這是液晶分子在有電場及外力的作用下,液晶分子對通過偏振光的作用—–角度不變。

通過上面的介紹可以得到如下結(jié)論：

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變液晶分子排列以控制偏振波的振動軸向。

6、液晶屏成像過程

對于液晶屏,只要理解了；偏振片和配向膜及液晶分子在電場下的作用,液晶屏的成像原理也就明白了。

圖1-3-19

圖1-3-19所示；是液晶屏的液晶分子上不加電信號時的光線通過情況,圖1-3-20所示是在液晶屏的液晶分子施加電信號時光線通過的情況。

液晶屏的液晶分子不加電信號時光線通過情況：由下面背光源射出的自然光經(jīng)過下偏振片后；允許和偏振片偏振軸平行的水平偏振光通過,水平偏振光向上穿過下配向膜進入液晶分子層,由前所述：液晶分子層是充滿在兩片刻有相互垂直溝槽的配向膜之間,貼近配向膜的液晶分子則平臥在配向膜的溝槽中間,由于上下配向膜的溝槽是相互垂直,所以液晶層的最上面分子和最下面分子是相互垂直的位置,這最上面和最下面相互垂直的兩個分子之間的分子則是逐步的由水平向垂直扭轉(zhuǎn),如圖1-3-19中液晶層分子扭轉(zhuǎn)狀態(tài)所示。下面射入的水平偏振光進入液晶層后,向上隨液晶分子的扭曲排列,也逐步扭轉(zhuǎn)90度變成垂直偏振光〔圖1-2-19中的扁平帶則是偏振光的示意圖,經(jīng)過上偏振模射出,此時；上偏振片的偏振軸方向,正好和射出的偏振光平行,所以偏振光順利的通過偏振片射出。液晶屏在不加電信號控制的情況下,光線可以順利的通過。

圖1-3-20

液晶屏的液晶分子在施加電信號時光線通過情況：由下面背光源射出的自然光經(jīng)過下偏振片后；允許和偏振片偏振軸平行的水平偏振光通過,水平偏振光向上穿過下配向膜進入液晶分子層,此時由于電信號的施加,在液晶分子周圍形成相應(yīng)的電場,電場的產(chǎn)生,改變了液晶分子排列的次序,原來的扭曲排列,變成豎立的平行排列,如圖1-3-20中液晶層分子排列狀態(tài)所示；分子之間排列關(guān)系不再扭曲,由下面射入的水平偏振光進入液晶層后,向上的傳遞也就不再產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)現(xiàn)象,而是仍舊按照原來射入的水平角度,經(jīng)過上偏振模射出,此時；上偏振片的偏振軸方向,正好和射出的偏振光相互垂直,所以偏振光無法通過偏振片射出。液晶屏在施加電信號控制的情況下,光線受到阻礙不能通過上偏振片。此時我們看到的是無光。

以上談到的是產(chǎn)生一個像素光點的光線控制情況,在一個液晶屏上千千萬萬個這樣的被單獨控制的液晶分子排列在一起,分別受圖像電信號產(chǎn)生的電場控制,偏振光的扭曲分別隨圖像電信號產(chǎn)生的電場變化,這樣上配向膜射出的偏振波的角度也就相應(yīng)變化,上偏振片對這些偏振角變化的偏振光進行通過和阻止控制最終在上偏振片上形成圖像〔上偏振片也就是液晶屏的屏面

7、圖像的灰度控制

灰度就是圖像的層次,一幅逼真的不失真的圖像都有豐富的層次,也就是在熒光屏上組成圖像的每一個像素光點必須是能由亮到暗逐漸的變化的,也就像普通的CRT熒光屏上面的光點是受到CRT陰極和柵極電位差控制的,逐步改變其電位的大小,電子槍射向熒光屏的束電流也逐步變化；熒光屏上光點的亮度也逐步變化。對于液晶屏來說：因為液晶屏是被動發(fā)光,這就是在液晶屏上必須控制每一個像素點對光線通過的穿透率,對于這種扭曲型分子排列的液晶來說：當(dāng)扭曲90度時；光線幾乎全部通過,當(dāng)分子在弱電場的作用下,分子的排列略有改變時；就只有部分光線能通過,這樣只要適當(dāng)?shù)母淖兪┘与妷旱膹姸?就可以達(dá)到控制通過光線強度的目的。這樣也就達(dá)到了控制圖像灰度的目的。8、液晶顯示屏的種類

常見的液晶顯示屏有"TN-LCD〔扭曲向列型液晶顯示器件"、"STN-LCD〔超扭曲向列型液晶顯示器件"、"DSTN-LCD〔雙層超扭曲向列型液晶顯示器件"和"TFT-LCD〔薄膜場效應(yīng)管液晶顯示器件"四大類型。

其中第一種TN-LCD和第二種STN-LCD及第三種的區(qū)別是在配像模之間的液晶分子扭曲〔旋轉(zhuǎn)的角度不同：

TN-LCD：在配像模之間不加電場情況下；液晶分子從上到下的扭曲角度是呈90度的排列,在控制扭曲角度時要采用較高的電壓,而且扭曲角度控制比較粗糙,灰度控制只可以達(dá)到16級〔4位,控制反映時間約30毫秒～50毫秒。

STN-LCD：在配像模之間不加電場情況下；液晶分子從上到下的扭曲角度可以超過90度達(dá)到270度,在控制扭曲角度時要采用較低的電壓,控制靈敏度高〔省電但是扭曲角度控制比較精細(xì),也就是灰度控制可以達(dá)到64級〔6位,字符顯示也比TN型的細(xì)膩,同時也支持基本的彩色顯示。

DSTN-LCD：是在STN型基礎(chǔ)上改進提高了彩色顯示能力,由于支持的彩色數(shù)有限,所以也稱為偽彩顯,控制反映時間約100毫秒,多用于早期液晶電視、攝像機的液晶顯示器掌上游戲機等。

以上三種液晶顯示器件；從控制的靈敏度和反映的速度及彩色顯示能力是都不適合作為現(xiàn)代高質(zhì)量的電視圖像的顯示。

TFT-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,意即每個液晶像素點都是由集成在像素點后面的薄膜晶體管來驅(qū)動,從而可以做到高速度、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,其效果接近CRT顯示器,是現(xiàn)在液晶電視、筆記本電腦的主流顯示設(shè)備。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(dá)到了很高水平,圖1-3-21所示即為一個像素元TFT-LCD組成結(jié)構(gòu)圖。圖中；最下面是背光源；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(dá)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。

圖1-3-21

9、TFT-LCD的原理：

TFT-LCD與TN-LCD組成結(jié)構(gòu)和對通過光線的控制原理基本一樣；所不同的是；控制液晶每一個像素點的電路上增加一個TFTMOS管"開關(guān)",其作用是控制液晶分子扭曲的電壓經(jīng)由這個"開關(guān)"再去控制液晶分子的扭曲,在一幅液晶顯示屏上幾十萬個這樣的受控液晶單元有規(guī)律的排列組合起來；我們只要按照圖像恢復(fù)的次序控制"開關(guān)"的"通"與"斷"；就仍然可以和類似CRT一樣；一行一行、一幀一幀的進行圖像的重現(xiàn)了。

TFT電極板的構(gòu)造；

上面的共用電極是一塊透明的電極片；整個屏幕有一根引線引出。TFT電極板是下電極片是一個透明玻璃基片,在表面光刻出正交的行〔掃描線和列〔信號線。線的交點制作一只薄膜場效應(yīng)管〔TFT和一個像元電極片〔控制一個像素單元的電極片。TFT的源極〔D和列〔信號線相連〔稱為；源極驅(qū)動電極線,像素信號輸入。柵極和行〔掃描線相連〔稱為；柵極驅(qū)動電極線,輸入垂直掃描驅(qū)動信號。如圖1-3-22所示。圖1-3-22

和CRT一樣,一個像素是由RGB三個色點組成,液晶顯示屏一個像素顯示也是由三個受控扭曲的透光分子加濾色片組成。圖1-3-23A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1-3-23B是一組中的一個子像素電路結(jié)構(gòu)。

圖1-3-23A

圖1-3-23B

在圖1-3-23B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1-3-24A和1-3-24B所示；

公共線公共線

圖1-3-24A

圖1-3-24B

在圖1-3-24圖中可以看出,行驅(qū)動信號實際上是開關(guān)的驅(qū)動信號,由行驅(qū)動信號控制圖像信息的列驅(qū)動信號對等效電容充電,以形成控制液晶分子扭曲的電場。

當(dāng)行掃描信號到來時；"開關(guān)"被接通,列驅(qū)動信號通過開關(guān)對電容進行充電,行掃描信號過去后；"開關(guān)"斷開,電容兩端所充的電壓不能被釋放繼續(xù)維持,這個電壓形成的電場,持續(xù)的控制著液晶分子的扭曲,直到下一場時間行掃描信號來到時,接通"開關(guān)"由下一場的該位置的列驅(qū)動信號來刷新電容儲存的電壓。也就是說TFT液晶屏上一場圖像像素點的亮度可以維持一場時間,這完全是由于TFTMOS管在電容充電后,TFTMOS管即斷開,切斷了電容放電的回路,使電容上的電壓得以長時間保存,所形成的電場也得以長時間保持,液晶分子扭曲的狀態(tài)也長時間保持,所以該分子的透光度在一場時間也穩(wěn)定不變〔也不同于CRT像素的亮度是靠熒光粉的余輝來維持,使該像素點的亮度〔顏色穩(wěn)定不變,能呈現(xiàn)高質(zhì)量圖像的原因所在,這就是TFT液晶屏的優(yōu)勢所在。液晶屏?xí)r序控制電路〔T-CON原理分析及維修液晶屏?xí)r序控制電路〔T-CON板

一、概述

電視機已經(jīng)誕生了近70年,在電視研制發(fā)明的過程中,發(fā)明了顯示圖像的顯像管也就是我們常說的CRT,在這近70年中一直采用CRT作為電視機的圖像顯示器件。電視信號的標(biāo)準(zhǔn)、組合、編碼方式也是圍繞CRT的顯示方式進行。

在CRT上利用掃描按照一定的時間順序逐行、逐點排列像素點,利用顯示屏上熒光粉的余暉最后形成我們眼睛能看到的圖像。電視圖像信號的像素信息的傳送也是按照RCT顯示要求,按時間的順序逐個傳送的,也就是說,目前電視傳送的圖像〔像素信號是一個按時間先后排列的串行的信號〔后面文中提到的"串行信號"和"并行信號"是指像素信號的排列方式,并非數(shù)字信號bit位串行、并行的概念,在CRT電視機中,經(jīng)過解調(diào)還原的圖像信號直接加到CRT的陰極上就可以了,如圖1所示。

圖1

現(xiàn)在的液晶電視；是一種平板電視；采用了液晶顯示屏作為圖像的顯示器件。和CRT顯示屏不同的是：液晶顯示屏是屬于被動發(fā)光顯示器件,屏幕本身的像素點并不能主動發(fā)光,它只能作為光的開關(guān),控制通過光通量的大小,液晶屏的作用類似于電影膠片的作用,在重放圖像時；圖像信號在液晶屏上產(chǎn)生類似電影膠片的圖像；還必須有背光源才能有明亮的圖像顯現(xiàn),圖2所示。液晶屏上的圖像也是和CRT一樣是由像素組合而成,而這種把CRT顯示的信號轉(zhuǎn)換為液晶屏顯示的信號電路就是本文要介紹的：時序控制電路〔T-CON。

圖2

液晶屏上的圖像雖然也是把像素點進行組合排列以形成圖像,但是其排列組合的方式完全不同于CRT的掃描成像方式了。它是一種矩陣的顯示方式,圖3所示。結(jié)構(gòu)特點是；在顯示屏上；水平排列一排和垂直顯示像素數(shù)相同的行電極；垂直排列一排和水平顯示像素相同的列電極。行電極線和列電極線相互垂直；其交叉點就是一個像素點的位置〔現(xiàn)在的16：9高清顯示屏；水平行電極線有1080根；垂直列電極線有1920根那么；這一個像素點的"點亮"就必須在這個像素點的行電極線和列電極線同時加電壓,該點才會發(fā)光。另外和CRT還不同的是；一行信號的像素排列；CRT是由左至右掃描按照時間順序逐個排列；液晶是把一行信號的像素點同時出現(xiàn)在屏幕上；沒有時間的先后,也就是對于一行像素信號來說；CRT顯示的是串行像素信號；液晶顯示的是并行像素信號,如圖3所示；

圖3

由于CRT和液晶的顯示方式不同,激勵信號像素排列方式也不同,現(xiàn)在的電視信號是為CRT掃描顯示制定的標(biāo)準(zhǔn),所以把現(xiàn)在的信號直接加到液晶屏上顯示圖像肯定是不行的。就必須把原來供CRT顯示使用的串行的圖像信號轉(zhuǎn)變?yōu)椴⑿械男盘柌拍苡梢壕琳５娘@示圖像；所以目前的采用液晶屏作為顯示器電視信號的電視機都有一個把串行像素信號轉(zhuǎn)變?yōu)椴⑿邢袼匦盘柕膶Ｓ秒娐?；?時序控制電路"；英語稱為timingcontrol縮語為T-CON所以我們簡稱為："提康"板〔外來語。這個"時序控制電路"的位置在電視機圖像輸出和液晶屏之間,類似于原來ＣＲＴ管尾的視放板的位置。對于這塊"時序控制電路"前期的液晶屏均安裝在液晶屏的內(nèi)部；和液晶屏、背光管及屏周邊驅(qū)動電路制作為一個整體,工藝水平比較高；屏不易拆開,這塊"時序控制電路"板也不易損壞。所以維修人員關(guān)注的不多。

現(xiàn)在國內(nèi)的廠家,均把這一塊"時序控制電路"移出在液晶屏外,和前端信號處理板做在一起。我們在進行電路分析和維修也必須對這塊電路進行分析和判斷。

二、時序控制器〔T-CON電路的組成

圖4的虛線框是一個液晶顯示屏的內(nèi)部框圖,內(nèi)部主要組成有"時序轉(zhuǎn)換電路"、"列驅(qū)動電路"、"行驅(qū)動電路"等組成。

各部的作用是這樣的：

1．"時序轉(zhuǎn)換電路"：是把電視機送來的數(shù)字圖像信號進行分解、重新組合,變成為液晶行、列驅(qū)動電路所需要的控制信號、數(shù)據(jù)信號和輔助信號；分別送往液晶屏的"列驅(qū)動電路"和"行驅(qū)動電路"。

2．"列驅(qū)動電路"：把時序轉(zhuǎn)換電路送來的列控制信號和圖像數(shù)據(jù)信號；經(jīng)過取樣、存儲、極性變換、D/A變換、灰度形成最終形成一行一行并行的液晶屏驅(qū)動的模擬像素信號；在行同步脈沖控制下；一行一行的加到液晶屏列電極線上。

3．"行驅(qū)動電路"：在"時序轉(zhuǎn)換電路"的控制下,把行驅(qū)動脈沖逐個的加到行電極上,如圖3中的行驅(qū)動旋轉(zhuǎn)臂所示；順時針旋轉(zhuǎn)；由上至下逐行驅(qū)動行電極,脈沖加到那個電極,那個電極這一行就同時顯示一行的像素信息,這樣行驅(qū)動電路由上向下移動一個周期,即顯示一場圖像〔這個過程類似CRT的垂直掃描。

4."列驅(qū)動電路"、"行驅(qū)動電路"的位置：

在液晶屏上,行驅(qū)動電路和場驅(qū)動電路都是集成電路；直接安裝在液晶屏的周邊,如圖5所示,圖5是一塊1280×1024顯示標(biāo)準(zhǔn)的液晶屏,也就是在垂直方向要能顯示1024個像素、水平方向要顯示1280個像素,這樣在屏內(nèi)部水平方向就要有1024根行電極線,垂直方向就要有1280×3〔RGB=3840根列電極線。對于行驅(qū)動電路來說；行驅(qū)動集成電路就必須有1024個輸出端連接在液晶屏的行電極線上,由于目前還沒有這么多引腳的集成電路；所以目前都采用多塊引腳較少的集成電路級聯(lián)應(yīng)用；例如：目前1280×1024液晶顯示屏的行驅(qū)動均采用了多塊型號為EK7309的行驅(qū)動集成電路共同來完成整個行驅(qū)動任務(wù),這是一塊專門為液晶屏行驅(qū)動而設(shè)計生產(chǎn)的集成電路,每塊EK7309有256個輸出引腳,采用4塊這樣的芯片級聯(lián)應(yīng)用；輸出引腳正好是1024〔256×4=1024,恰好滿足了行驅(qū)動的要求。同樣對于1024×768的液晶屏,行驅(qū)動電極線有768根,要求行驅(qū)動電路有768路驅(qū)動引腳,那么采用3塊EK7309集成電路正好也滿足行電極線的驅(qū)動要求〔256×3=768。

同樣；對于1280×1024液晶顯示屏的列驅(qū)動也是采用多塊集成電路級聯(lián)應(yīng)用來達(dá)到列驅(qū)動的要求；目前的液晶顯示屏均為彩色顯示屏,圖像的彩色重現(xiàn)是應(yīng)用了三基色原理；每一個像素顯示的列電極有3根〔R、G、B因為1280×1024液晶屏水平方向要顯示1280個像素,而每個像素有RGB三根列電極,那么水平方向列電極線的總數(shù)是1280×3=3840根,目前也沒有一塊引腳這么多的集成電路來完成它,也是采用多塊集成電路級聯(lián)應(yīng)用來完成列電極的驅(qū)動任務(wù)。現(xiàn)在采用比較多的列驅(qū)動集成電路型號為EK7402,這也是專門為液晶屏列驅(qū)動而設(shè)計生產(chǎn)的專用集成電路。每塊集成電路的驅(qū)動引腳有384個輸出引腳,采用10塊這樣的芯片級聯(lián)應(yīng)用；輸出引腳正好是3840〔384×10=3840,恰好滿足了液晶屏列驅(qū)動的要求。同樣對于1024×768的液晶屏,列驅(qū)動像素數(shù)為1024個,同樣由于是彩色屏,列電極線有1024×3=3072根電極線,那么采用8塊EK7402集成電路正好也滿足列電極線的驅(qū)動要求〔384×8=3072,圖6所示對于現(xiàn)在16：9的高清液晶屏〔1080×1920,要求垂直方向顯示1080個像素〔行電極線為1080根,水平方向顯示1920個像素〔列電極線為5760根,也是采用多塊集成電路級聯(lián)應(yīng)用來完成的。

圖4

圖5

圖6

三、時序轉(zhuǎn)換電路及行、列驅(qū)動電路工作原理〔時序控制與數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換電路

前面介紹到液晶屏的顯示驅(qū)動電路；主要有"時序轉(zhuǎn)換電路"、"行驅(qū)動電路"、"列驅(qū)動電路"。電視機輸出電路送來的數(shù)字圖像信號；首先進入時序轉(zhuǎn)換電路,時序轉(zhuǎn)換電路把接收到的LVDS信號還原為數(shù)字RGB〔Rbit0-7Gbit0-7Bbit0-7信號及行、場同步信號；然后重新變換、組合；輸出"行驅(qū)動電路"及"列驅(qū)動電路"需要的一系列信號,這些信號有：

"列驅(qū)動電路"需要的信號：

DATA：奇、偶像素并行或串行的每基色6位或8位的數(shù)據(jù)〔像素信息信號。

STHR/STHL：由左至右列位移或由右至左的列位移起始控制信號。

CLK：列位移時鐘信號。

POL1/POL2：數(shù)據(jù)信號極性反轉(zhuǎn)的控制信號等。

以上這些信號控制列驅(qū)動電路產(chǎn)生按行為單位一排一排的并行的像素信息信號加到列電極線上。

"行驅(qū)動電路"需要的信號：

DIO1/DIO2：行位移起始控制信號。

CLK：行位移時鐘信號等。

以上這些信號控制行驅(qū)動電路產(chǎn)生由屏上方逐步向下掃描的逐行驅(qū)動電極線的驅(qū)動信號,把列驅(qū)動電路送來的像素信號逐行排列,由上向下掃描一次；顯示一幅圖像。圖7所示；

圖7

從上述可以看出；液晶顯示屏的行驅(qū)動電路的作用主要是產(chǎn)生行驅(qū)動脈沖并且由上向下逐行的加到行電極線上,把列驅(qū)動送來的的像素信號一行一行的由上向下排列。列驅(qū)動電路的主要作用是把時序轉(zhuǎn)換電路送來的圖像數(shù)據(jù)信號轉(zhuǎn)換成按行并行的像素信號,在行脈沖控制下一排一排的輸出在屏上顯示。

1行驅(qū)動電路工作原理：

圖8所示是行驅(qū)動集成電路的工作原理；行驅(qū)動電路實際是一個由D觸發(fā)器組成的雙向位移寄存器,工作過程如下

在行驅(qū)動電路中；由時序轉(zhuǎn)換電路送來的SCLK是行頻時鐘信號〔其頻率等于行頻,送來的DIO1是行位移起始控制信號；DIO1脈沖頂部寬度等于行的正程時間,而DIO1的重復(fù)時間是場周期,也就是DIO1的頻率是場頻,圖9所示。

以EK7309為例介紹行驅(qū)動電路；由SCLK信號及DIO1信號產(chǎn)生液晶屏驅(qū)動信號的原理如圖8所示。

圖8

圖9

在圖8中簡要顯示EK7309內(nèi)部輸入SCLK信號和DIO1信號,輸出行驅(qū)動位移信號工作過程的框圖。在EK7309內(nèi)部主要有一系列〔256個由D觸發(fā)器組成的輸入和輸出相串聯(lián)的位移寄存器。從圖中可以看出SCLK行頻時鐘信號進入集成電路后加到每一個D觸發(fā)器上,DIO1行位移起始控制信號則只加到第一個觸發(fā)器的輸入端；第一個D觸發(fā)器的輸出信號在輸出〔Q1輸出的同時又進入第二個D觸發(fā)器的輸入端,DIO1是由第一個觸發(fā)器輸入在SCLK的控制下逐個后移；以此類推。

D觸發(fā)器的作用是：當(dāng)SCLK信號每一個上升沿來一次；D觸發(fā)器就反轉(zhuǎn)一次；DIO1輸入信號就由輸入端傳遞到輸出端一次；如圖10所示；當(dāng)?shù)谝粋€SCLK信號的上升沿來到時；加到觸發(fā)器D1輸入端；這個信號在SCLK上升沿的觸發(fā)下把信號傳遞到D1的輸出端1由Q1輸出；并且又同時進入第二個觸發(fā)器D2的輸入2端。當(dāng)SCLK信號的第二個上升沿來到時；這個DIO1信號又經(jīng)過D2的輸入2端傳遞到D2的輸出2端,在由Q2輸出的同時,又進入下一個D觸發(fā)器的輸入端。這樣來比較一下Q1和Q2的輸出；Q1和Q2波形一樣只是在出現(xiàn)的時間上,Q2落后于Q1一個SCLK周期。SCLK是一個連續(xù)的觸發(fā)波；連續(xù)不斷的控制內(nèi)部所有的D觸發(fā)器反轉(zhuǎn)向后傳遞DIO1信號,并輸出端輸出在每一個D輸出端出現(xiàn)的DIO1信號,但是在一個場周期只有一個DIO1信號；一個DIO1信號就不斷的隨SCLK的觸發(fā)向后傳遞,這樣由Q1到Q256端就都有QIO1輸出,只不過在時間上逐個的滯后一個SCLK的時間周期。一塊EK7309可以有256路行驅(qū)動信號輸出,對于對于1024×768的液晶屏；采用3塊EK7309級聯(lián)〔接力應(yīng)用,正好完成了液晶屏垂直方向768根行電極線的驅(qū)動,圖11所示。通過上述介紹可以看出液晶屏的行驅(qū)動電路的作用就是起到類似CRT顯示的場掃描作用一樣?！材壳耙壕щ娨暺辆捎肁D120芯片作為柵極驅(qū)動；采用FPD33584芯片作為源極驅(qū)動

圖10

圖11

2列驅(qū)動電路工作原理：

液晶屏列驅(qū)動電路的結(jié)構(gòu)、工作原理比行驅(qū)動電路復(fù)雜地多。

最終加到液晶屏列驅(qū)動電極線上的信號,是以一行像素為一排〔并行的模擬的信號,它以一行時間為單位同時加到列電極線上。

時序轉(zhuǎn)換電路按照列驅(qū)動電路和行驅(qū)動電路的要求；對液晶電視機的前端電路送來的圖像視頻信號〔LVDS進行重新排列、組合、變換；并向列驅(qū)動電路提供了DATA、STHR/STHL、CLK、POL1/POL2等一系列控制信號。列驅(qū)動電路把這些控制信號再轉(zhuǎn)換為一排一排的像素并行排列的模擬信號加到列電極線上。這一過程是在一塊專門的列驅(qū)動集成電路內(nèi)來完成的。典型的列驅(qū)動集成電路型號是EK7402,圖12顯示的就是EK7402的內(nèi)部框圖；圖中顯示了由時序轉(zhuǎn)換電路送來的DATA、STHR/STHL、CLK、POL1/POL2信號如何轉(zhuǎn)換成液晶屏驅(qū)動信號的過程；我們下面根據(jù)這個圖來介紹列驅(qū)動電路工作原理及屏信號形成的過程：

圖12

在圖12中有；64位雙向移位寄存器、384取樣鎖存器、384輸出鎖存器、384譯碼器、

384輸出緩沖等幾個主要的電路；

1、64位雙向移位寄存器：輸入STHR信號及CLK信號；STHR信號在CLK信號的控制下輸出對圖像數(shù)據(jù)信號DATA進行一行取樣的取樣信號。

2、384取樣鎖存器：64位雙向移位寄存器送來的取樣信號在這個384取樣鎖存器中對DATA圖像像素數(shù)據(jù)信號〔R、G、B進行一行取樣；成為并行的一行像素信號；并進行存儲,384表示這塊集成電路中可以進行384路信號取樣。

3、384輸出鎖存器：前面取樣鎖存器；取樣的一排一排信號存儲在這個鎖存器中,由這個輸出鎖存器在行驅(qū)動電路送來的行時鐘信號SCLK控制下,一行一排、一行一排的輸出像素信號；一個SCLK〔STB信號的上升沿；控制一排信號輸出。

4、384譯碼器：實際上是一個把數(shù)字信號轉(zhuǎn)變?yōu)槟M信號〔D/A的轉(zhuǎn)換電路,因為液晶屏最終是控制亮度的強弱產(chǎn)生圖像;其驅(qū)動信號必須是模擬信號。

5、輸出緩沖；信號在此電路中完成一定的信號幅度放大及和液晶屏的阻抗匹配。

除了以上5個主要的信號處理電路外,還有幾個配合上述電路完成信號處理的輔助電路；在圖12的框圖中的；邏輯控制、數(shù)據(jù)反轉(zhuǎn)、灰階電壓及伽馬矯正電路。

邏輯控制：根據(jù)時序轉(zhuǎn)換電路送來控制信號；生成EK7402中各功能電路的片使能信號。

數(shù)據(jù)反轉(zhuǎn)：液晶屏內(nèi)部控制分子扭曲以達(dá)到控制光線的強弱,可以是直流電壓；分子向一個方向扭曲一定的角度,也可以是幅度相同的交變電壓；正、反向扭曲一定的角度其控制光線的作用是相同的,但是在交變電壓的控制下,液晶屏的壽命要大的多,所以把圖像數(shù)據(jù)信號經(jīng)過POL1/POL2進行逐行極性變換后再進行取樣,以達(dá)到延長液晶屏的使用壽命。

灰階電壓：最終在把數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成模擬信號的過程中；要求模擬信號的振幅隨圖像的明暗變換線性的變化,這個變化的標(biāo)準(zhǔn)就是參照灰階電壓來完成?；译A電壓由低向高有多個級別標(biāo)準(zhǔn)的電壓,根據(jù)液晶屏的顯示"位"〔早期6位64級灰度顯示、現(xiàn)在達(dá)到8位256級灰度顯示的不同；電壓級別數(shù)量不同,6位屏灰階電壓產(chǎn)生10個電壓標(biāo)準(zhǔn)供D/A變換譯碼電路使用。

伽馬〔γ校正：也就是說液晶屏的液晶分子的透光度,和液晶分子上所加的電壓并不是一個線性關(guān)系,也就是說電阻分壓陣列產(chǎn)生的V0~V63灰階電壓不是線性遞增的關(guān)系,它的遞增關(guān)系必須是和液晶屏的透光度；有一定的線性關(guān)系,這樣電阻分壓陣列的電阻的阻值分配是要符合液晶分子透光度的64個等分值,這就叫伽馬〔γ校正。

上面介紹了列驅(qū)動各個電路的功能,下面介紹各電路的工作原理；

64位雙向移位寄存器：是利用時序轉(zhuǎn)換電路送來的列位移起始起始控制信號STHR/STHL和列時鐘信號CLK對觸發(fā)器D觸發(fā)；產(chǎn)生后續(xù)電路需要的取樣脈沖輸出。

CLK和STHR/STHL信號的標(biāo)準(zhǔn)：〔圖13顯示CLK和STHR/STHL信號的標(biāo)準(zhǔn)

CLK的頻率由液晶屏的分辨率決定；當(dāng)液晶屏的顯示標(biāo)準(zhǔn)是1024×768標(biāo)準(zhǔn)時〔也就是一行的像素數(shù)是1024個CLK頻率是22.5兆,計算方法如圖13所示；

STHR的波形和時間標(biāo)準(zhǔn)也如圖13所示。

圖13

工作過程：CLK是作為觸發(fā)信號,加到每一個觸發(fā)器上；STHR作為移位信號；加到第一個觸發(fā)器的輸入端,當(dāng)CLK的脈沖前沿來到,觸發(fā)器即觸發(fā)；把STHR信號向右移動一位；移動后的信號除了向下一個觸發(fā)器輸入端傳遞,同時也作為取樣信號輸出。這樣每到來一個CLK信號脈沖上升沿,STHR信號即右移一位,在一行時間內(nèi)只有一個STHR信號,當(dāng)STHR在CLK的控制下由最左邊移動到最右邊；也就是一行時間的結(jié)束。在這一段時間內(nèi)；每一個觸發(fā)器都獲得一次把STHR信號移動的機會,并輸出一次STHR信號,輸出的是并行的信號；但是相鄰STHR信號在時間上相差一個CLK信號的一個時間周期,圖14所示〔注意圖14中輸出信號D1、D2、D3、D4……….之間的時間關(guān)系。

也就是D1先輸出、D2后輸出這樣以此類推,一排傾斜排列的并行信號。圖14

在64位雙向移位寄存器中每一個D觸發(fā)器的輸出端都有一個脈沖輸出〔D1、D2、D3……..,這個脈沖我們把它稱為取樣信號,因為在下面的鎖存電路中我們就靠這個取樣信號來控制取樣鎖存器的輸入開關(guān)；對DATA圖像數(shù)據(jù)信號〔R、G、B進行取樣〔取樣信號到來瞬間；取樣鎖存器內(nèi)部鎖存器1上面的3個開關(guān)接通；RGB信號進來,取樣信號過去；這三個開關(guān)斷開；RGB信號就被保存在內(nèi)部并送往下面的輸出鎖存器。

時間上按CLK時間周期逐個向后移一個位置的取樣信號；進入下面的鎖存器；對極性反轉(zhuǎn)電路送來的經(jīng)過極性反轉(zhuǎn)的DATA圖像數(shù)據(jù)信號〔RGB進行取樣；由于取樣信號D1、D2、D3在出現(xiàn)的時間上逐個后移,這個后移的時間間隔和DATA圖像數(shù)據(jù)信號〔RGB的像素排列的時間順序相同〔頻率上都和CLK信號同步,一個D脈沖對應(yīng)兩個像素。一個D脈沖對應(yīng)一組DATA〔RGB數(shù)據(jù)信號。

圖15

這個取樣信號；作為下面取樣鎖存器的輸入開關(guān)；控制著進入鎖存器是DATA數(shù)據(jù)信號,圖15所示；由于DATA數(shù)據(jù)信號是串行信號,而64移位寄存器輸出的取樣信號D1、D2、D3…….時間間隔正好是和DATA的像素信號一一對應(yīng)；這樣當(dāng)D1脈沖到來時〔D1最先到來,取樣鎖存器1的輸入開關(guān)打開DATA數(shù)據(jù)信號進入鎖存器1被存儲；當(dāng)D2出現(xiàn)時；鎖存器2被打開后續(xù)的DATA數(shù)據(jù)信號進入鎖存器2存儲；此時D1消失；鎖存器1隨即被關(guān)閉。這樣以此類推在取樣信號D1、D2、D3……..的控制下；取樣鎖存器1、鎖存器2、鎖存器3………被依次打開一次,相應(yīng)的DATA數(shù)據(jù)〔RGB信號進入鎖存器后即被關(guān)在鎖存器內(nèi)部存儲起來；這一行的DATA的數(shù)據(jù)信號；以RGB一組為單位；分別進入各自的鎖存器單元；并轉(zhuǎn)移到輸出鎖存器存儲等待；此時；隨著行驅(qū)動電路的工作,行驅(qū)動電路向下移位一行的同時；向列位移電路提供一個打開列輸出鎖存器是同步開關(guān)脈沖SCLK〔STB,這樣行驅(qū)動電路每向下移動一行,同時把一個行SCLK〔STB脈沖送往列輸出鎖存器；這個行SCLK〔TSB信號觸發(fā)；輸出鎖存器的輸出開關(guān)一次,存儲在輸出鎖存器的被存儲的一排一排像素信號則輸出一排整齊的一行像素信號；送往的D/A變換譯碼器電路。

譯碼器電路實際主要是譯碼器、D/A〔模數(shù)變換電路和伽馬〔γ校正電路組成：雖然前面的信號處理電路都是數(shù)字的處理方式〔數(shù)字電路處理數(shù)字信號,但是這些信號最終在液晶屏上要產(chǎn)生,供人們觀看的光的圖像,人眼是一個模擬器官,只能看懂模擬的信息,也就是必須把前期電路處理的數(shù)字信號；還原成模擬信號,才能驅(qū)動液晶屏產(chǎn)生人眼能識別的圖像。把數(shù)字的圖像信號還原成相應(yīng)的模擬信號；再送往液晶熒光屏；就是譯碼器電路的作用。數(shù)字信號是一個二進制信號；信號的幅度只有低電平和高電平兩個值。而模擬信號基本上是一個十進制的線性信號。

圖像的"位"數(shù)越高〔這就是我們平時所說的圖像的"位"、模擬信號變換成數(shù)字信號時的量化位就是這個意思圖像的重現(xiàn)質(zhì)量越高。在進行數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為模擬信號時；就要事先設(shè)定供恢復(fù)模擬信號"位"的基準(zhǔn)電壓；這個電壓是一連串由低到高的基準(zhǔn)電壓數(shù)；這個電壓數(shù)的多少；要根據(jù)恢復(fù)圖像的位數(shù)來確定,一般早期的6位液晶顯示屏,圖像由暗到亮有64級的變化,這個電壓有5個標(biāo)準(zhǔn)值〔經(jīng)過極性變換共有10個標(biāo)準(zhǔn)值。這個標(biāo)準(zhǔn)電壓經(jīng)過內(nèi)部經(jīng)過電阻分壓陣列后產(chǎn)生V0~V63共64灰階電壓,

在熒光屏上的同一個畫面中最亮和最暗之間的變化就是灰度；灰度的等級越多；圖像越細(xì)膩、圖像層次越豐富、圖像質(zhì)量越高；俗稱灰度分辨率,早期的液晶屏顯示灰度差別為64等級〔6位,因此采用6線—64線譯碼電路,這個電路在進行數(shù)字信號對模擬信號轉(zhuǎn)換時灰度等級是由專門電路產(chǎn)生的基準(zhǔn)電壓來取樣的。在EK4702列驅(qū)動電路是6線—64線譯碼器電路的基準(zhǔn)電壓是由外部送入的V0~V4五個基準(zhǔn)電壓,經(jīng)過電阻分壓陣列后產(chǎn)生V0~V63共64灰階電壓,然后把V0~V63灰階電壓分別加到D/A變換的模擬開關(guān)電路上去。由6線—64線譯碼電路譯出S0—S63〔包含伽馬γ校正共64種狀態(tài)輸出,分別加到模擬開關(guān)的控制端,S0—S63狀態(tài)對應(yīng)圖像數(shù)據(jù)信號的信息,這樣眾多模擬開關(guān)的導(dǎo)通及截至以至輸出的就產(chǎn)生和數(shù)字信號相對應(yīng)的模擬信號,最終加到液晶屏上。

由于每一塊EK7402列驅(qū)動集成電路只有384路輸出,而一個1024×768的液晶屏；水平方顯示1024個像素；每一個像素由R、G、B三個驅(qū)動線；這樣水平的列電極就要有1024×3=3072根列電極線,所以1024×768的液晶屏如果采用EK7402作為列驅(qū)動則需要8塊EK7402集成電路級聯(lián)使用。

3時序轉(zhuǎn)換電路：

由圖4可見,由電視機前端電路送來的圖像信號LVDS進入"時序轉(zhuǎn)換電路"首先變換還原成6bit或8bit的RGB像素數(shù)據(jù)信號、HS、VS、顯示時鐘基準(zhǔn)信號〔DCLK等,然后進入時序轉(zhuǎn)換部分,在時序轉(zhuǎn)換部分,生成列位移起始控制信號STHR/STHL、列位移時鐘信號CLK、極性控制信號POL1/POL2和列數(shù)據(jù)信號DATA,送往列驅(qū)動集成電路。生成行位移起始控制信號DIO1/DIO2和行位移時鐘信號CLK送往行驅(qū)動集成電路。

下面我們以海信26寸液晶電視機時序轉(zhuǎn)換電路介紹；該集成電路的根據(jù)屏驅(qū)動電路的要求把前端信號處理電路送來的LVDS信號轉(zhuǎn)換為液晶屏需要的驅(qū)動信號輸出。型號是：CM1671A-KQ。

圖16

圖16所示是集成電路內(nèi)部框圖。從圖16可以看出電視機圖像處理電路送來的五對LVDS差分信號〔TX0、TX1、TX2、TX3、TX4、TXCLK信號進入集成電路內(nèi)部后；先還原成8位數(shù)字信號,經(jīng)過數(shù)據(jù)信號的重新組合輸出液晶屏；行、列驅(qū)動集成電路需要的DATA、STHR/STHL、CLK、POL1/POL2、DIO1/DIO2、CLK信號等；加到列、行驅(qū)動集成電路上。

TLM-2633主板

TLM-3233D主板

圖17

圖17所示CM1671A-KQ時序轉(zhuǎn)換集成電路,整合在數(shù)字主板上的位置〔前期該集成電路是在液晶屏內(nèi)部。,

圖18

圖18所示是CM1671A-KQ集成電路；主要輸入信號和輸出信號路徑圖,根據(jù)圖18可以用示波器、數(shù)字電壓表來判斷故障所在。

表1所示是CM1671A-KQ集成電路；引腳功能及引腳電壓數(shù)值

CM1671A-KQ

CM1671A-KQ

引腳符號功能電壓〔V

1LVDSGND低壓差分信號地0

2RX0-LVDS信號輸入0-1.33

3RX0+LVDS信號輸入0+1.13

4RX1-LVDS信號輸入1-1