液晶顯示器工作原理

液晶顯示器高壓板的維修一、 液晶顯示器的工作原理。液晶顯示器的工作原理：液晶是一種介于固體和液體之間的特殊物質(zhì)，它是一種有機(jī)化合物，常態(tài)下呈液態(tài)，但是它的分子排列卻和固體晶體一樣非常規(guī)則，因此取名液晶，它的另一個(gè)特殊性質(zhì)在于，如果給液晶施加一個(gè)電場，會(huì)改變它的分子排列，這時(shí)如果給它配合偏振光片，它就具有陰止光線通過的作用（在不施加電場時(shí)，光線可以順利透過），如果再配合彩色濾光片，改變加給液晶電壓大小，就能改變某一顏色透光量的多少，也可以形象地說改變液晶兩端的電壓就能改變它的透光度（但實(shí)際中這必須和偏光板配合）。液晶顯示器的組成及工作原理：從液晶顯示器的結(jié)構(gòu)來說，無論是筆記本屏還是桌面液晶顯示器，采用的液晶顯示器屏全是由不同部分組成的分層結(jié)構(gòu)。液晶顯示器由兩塊板構(gòu)成，厚約1mm，其間由包含有液晶材料的5um均勻間隔隔開。因?yàn)橐壕Р牧媳旧聿⒉话l(fā)光，所以在顯示屏下邊都設(shè)有作為光源的燈管，而在液晶顯示器屏背面有一塊背光板（或稱勻光板）和反光膜，背光板是由熒光物質(zhì)組成，可以發(fā)射光線，其作用主要是提供均勻的背光源。背光板發(fā)出的光線在穿過第一層偏振過濾層之后進(jìn)入包含成千上萬液晶液滴的液晶層。液晶層中的液滴都被包含在細(xì)小的單元格結(jié)構(gòu)中，一個(gè)或多個(gè)單元格構(gòu)成屏幕上的一個(gè)像素。在玻璃板與液晶材料之間是透明的電極，電極分為行和列，在行與列的交叉點(diǎn)上，通過改變電壓而改變液晶的旋光狀態(tài)，液晶材料的作用類似于一個(gè)個(gè)小光閥。在液晶材料周邊是控制電路部分和驅(qū)動(dòng)電路部分。當(dāng)液晶顯示器中的電極產(chǎn)生電場時(shí)，液晶分子就會(huì)產(chǎn)生扭曲，從而將穿越其中的光線進(jìn)行有規(guī)則的折射，然后經(jīng)過第二層過濾層的過濾在屏幕上顯示出來。對(duì)于液晶顯示器來說，亮度往往和背光板光源有光。背板光源越亮，整個(gè)液晶顯示器的亮度也會(huì)隨之提高。而在早期的液晶顯示器中，因?yàn)橹皇褂脙蓚€(gè)冷光源燈管，往往會(huì)造成亮度不均勻現(xiàn)象，同時(shí)明亮度也不盡人如意。到后來使用四個(gè)冷光源燈管的推出，才有很大的的改善。二、 液晶顯示器的高壓板電路：液晶顯示器本身我們給它加了驅(qū)動(dòng)電路，但它并不發(fā)光，我們看到的液晶顯示器發(fā)出來的光是它內(nèi)部燈管發(fā)出的，燈管的特性類似于家用的日光燈，它工作需要高壓。也就是要和它配合的高壓電路，這部分電路通常稱為高壓背光電路?；蚪懈邏罕彻怛?qū)動(dòng)電路，液晶顯示器所消耗的電能基本全是它消耗了。相對(duì)而言，這部分電路工作在高壓大電流下，因此容易出現(xiàn)故障，液晶顯示器的自然故障大多數(shù)是這個(gè)部分出現(xiàn)了電路故障。1、液晶顯示器的光源。EL：電場致發(fā)光，可以做得很薄。發(fā)光均勻。高壓交流供電。需DC-AC逆變器，功耗低，但亮度也低，同時(shí)相比之下壽命短。LED:低壓直流供電，亮度高，壽命長。目前手機(jī)大多為LED背光。CCFL：（ColdCathodeFluorescentLamp.）：冷陰極熒光燈型的背光源。優(yōu)點(diǎn)：亮度高，背光源的面積可以做得較大，燈管也可以做得很細(xì)（目前可以做到1.8mm直徑燈管），高壓交流供電，需DC-AC逆變器，啟動(dòng)電壓在1500V左右，工作電壓600—1000V，壽命長（20000h以上），工作電流小2??10mA:缺點(diǎn)：發(fā)光效率低（低于20%），放電電壓高，低溫下放電特性變差，加熱達(dá)到穩(wěn)輝度時(shí)間長。熱陰極熒光燈：放電電壓低，加熱達(dá)到穩(wěn)定輝度的時(shí)間短，發(fā)光效率高，現(xiàn)在用的日光燈就是這一種（啟動(dòng)電壓500~600V，正常工作電壓90?130V），有一部分臺(tái)式液晶顯示器和小液晶電視采用這種燈管。工作電流10mA以上。缺點(diǎn)：細(xì)管化困難（4mm以上），壽命短，5000?8000h。目前液晶顯示器主要使用的是冷陰極熒光燈管，這是由于CCFL燈管細(xì)小，結(jié)構(gòu)簡單，燈管表面溫升小。發(fā)光原理：當(dāng)高壓加在燈管兩端后，燈管內(nèi)少數(shù)電子高速撞擊電極后產(chǎn)生二次電子發(fā)射，開始放電，管內(nèi)的水銀受電子撞擊后，激發(fā)輻射出253.7nm的紫外光，產(chǎn)生的紫外光激發(fā)涂在管內(nèi)壁上的熒光粉而產(chǎn)生可見光（可見光顏色將依據(jù)所選用的熒光粉的不同而不同），目前可以生產(chǎn)*1.8mm、*2.6mm*3.0mm*4.1mm，色溫從2700??27000K、管長100??500mm不等的產(chǎn)品。三、 高壓板高壓產(chǎn)生電路所謂高壓板主要是用來產(chǎn)生高壓，以驅(qū)動(dòng)冷陰極燈管發(fā)光，對(duì)特性及要求如下。高啟動(dòng)電壓，啟動(dòng)時(shí)需要高達(dá)1500V的電壓，正常工作時(shí)降侄至600?800V。亮度可調(diào)，體現(xiàn)到電路上即為高壓可調(diào)。臺(tái)式液晶顯示器一般采用先下降壓再升壓方式，用降壓電路進(jìn)行調(diào)光，筆記本顯示器一般采用PWM式。目前液晶顯示器的背光電路大致可分為兩大類：第一類是由降壓變換成電路和推挽自激式高壓變換電路組成，輸入的12?16V直流電壓進(jìn)入背光電路后先經(jīng)降壓電路變換，得到一個(gè)低于輸入電壓的受控電壓，再加到自激式推挽升壓變換得到1500V左右的高壓。輸入電壓超高，輸出電壓及電流就越大。這種電路形式在液晶顯示器中應(yīng)用較多，在筆記本中就用不多，其實(shí)可以看出，由于液晶顯示器內(nèi)部空間小，許多元件都是采用貼片形式封裝的，同時(shí)這也是液晶顯示器的故障高發(fā)區(qū)，具體如下。保險(xiǎn)絲，實(shí)際中應(yīng)用的保險(xiǎn)絲還有更小的。低壓變換用的開關(guān)管做成了集成電路形式，實(shí)際就是一只場效管，它雖然有八個(gè)腳，但是等于三個(gè)，有一組是三個(gè)引腳連在一起，一般是D極，有一組就一個(gè)引腳的，是G極，另外一組四個(gè)腳連在一起的是S極，它若損壞，可用主板上較常用的3055代換。此電路中所用的續(xù)流二極管為肖特基二極管，在測量上正向電壓降為100??200mV，反向無窮大，這是正常的，若損壞，也必須用肖特基代換，可用ATX電源中損壞的肖特基二極管來代換（ATX電源中肖特基二極管為兩個(gè)封裝在一起，一般情況下只是其中一個(gè)壞，另一個(gè)可用，這里所說的就是其中一個(gè)沒壞的那個(gè)）。它的儲(chǔ)存能電感體積較大，在工作一段時(shí)間后，或受強(qiáng)烈振動(dòng)后，引腳很容易開焊，造成背光不亮。自激勵(lì)高壓產(chǎn)生開關(guān)管較易損壞，根據(jù)它的電路形式可以分析出此開關(guān)管的大致電氣參數(shù)為60?100V/3??5A的NPN型晶體管，此管通代性較強(qiáng)，不必管原型號(hào)用的是什么，因?yàn)榇蠖鄶?shù)買不到，可以直接用D794（70V/3A/10W）、D1725（120V/3A/20W）、D1691、D2583、C3852（80V/3A/10W）等TO-126封裝的晶體管代換。兩高壓產(chǎn)生晶體管集電極間的電容也常壞，尤其是采用黃色方塊有機(jī)薄膜電容，它的參數(shù)一般為224/250V，可用參數(shù)滌綸電容代換。由于背光電路產(chǎn)生的高壓較高（啟動(dòng)時(shí)可達(dá)1500V左右），其高壓變器也較特殊，是分段繞制的，不但低壓繞與高壓繞組是分開，高壓繞組自身也是分成幾段繞制的，這是為了防止高壓跳火，但即使是這樣，此變壓器仍有擊穿損壞的，可試著將其重繞。背光電路與大電路板間的連線一般配有四條，它們是：電源、地、開關(guān)機(jī)控制、亮度控制，其中開關(guān)機(jī)控制為高低電平，高電平（5V）時(shí)，背光工作，亮度控制為經(jīng)過積分慮波的PWM電壓（0?5V），亮度隨其電壓高低變化。一、維修注意事項(xiàng)：高壓板在維修過程中盡量不斷開燈管通電試驗(yàn)，以防擊穿高壓產(chǎn)生開關(guān)管及高壓變壓器。維修中盡量使用維修電源供電，并將維修電流調(diào)到2A左右。維修后要注意高壓電路部分的絕緣。拆機(jī)修理注意事項(xiàng)：不良的LCD也應(yīng)小心操作為了防止造成其它不良，請(qǐng)小心操作不良LCD片不良LCD片可以修理，不要堆疊LCDLCD是由易碎的零件組成，如TCP、玻璃等，堆疊LCD會(huì)造成不必要的損壞.連接時(shí)請(qǐng)勿重壓，重壓會(huì)轉(zhuǎn)移到LCD最脆弱的部分TCP，并最終造成TCP破裂或其它意想不到的損壞，將背光燈的連接線置于LCD后。如果背光燈的連接線放在LCD之前，背光燈的連接器會(huì)劃傷偏光鏡表面，千萬不要在電源開啟的狀態(tài)下連接或斷開LCD。LCD是由CMOS（金屬氧化物半導(dǎo)體）組成的，這種物質(zhì)在EOS（電壓不穩(wěn)）狀態(tài)下非常脆弱，請(qǐng)勿在電源開啟的狀態(tài)下連接或移動(dòng)LCD。靜電會(huì)導(dǎo)致?lián)p壞，組裝產(chǎn)品時(shí)必須佩帶靜電手壞。在通常狀況不能直接用手接觸表面的連接頭或改變裝置液晶屏幕的工作原理先別急，在學(xué)習(xí)如何正確使用和保養(yǎng)液晶屏幕之前，還是讓我們先來簡單的了解一下液晶屏幕是如何工作的吧，這對(duì)我們今后正確的使用和保養(yǎng)液晶屏幕有很大的好處。傳統(tǒng)的CRT顯示器主要是依靠顯象管內(nèi)的電子槍發(fā)射的電子束射擊顯示屏內(nèi)側(cè)的熒光粉來發(fā)光，在顯示器內(nèi)部人造磁場的有意干擾下，電子束會(huì)發(fā)生一定角度的偏轉(zhuǎn)，掃描目標(biāo)單元格的熒光粉而顯示不同的色彩。

而TFT-LCD卻是采用背光(backlight)原理，使用燈管作為背光光源，通過輔助光學(xué)模組和液晶層對(duì)光線的控制莉來達(dá)到較為理想的顯示效果。液晶是一種規(guī)則性排列的有機(jī)化合物，它是一種介于固體和液體之間的物質(zhì)，目前一般采用的是分子排列最適合用于制造液晶顯示器的nematic細(xì)柱型液晶。液晶本身并不能構(gòu)發(fā)光，它主要是通過因?yàn)殡妷旱母漠a(chǎn)生電場而使液晶分子排列產(chǎn)生變化來顯示圖像。液晶面板主要是由兩塊無鈉玻璃夾著一個(gè)由偏光板、液晶層和彩色慮光片構(gòu)成的夾層所組成。偏光板、彩色濾光片決定了有多少光可以通過以及生成何種顏色的光線。液晶被灌在兩個(gè)制作精良的平面之間構(gòu)成液晶層，這兩個(gè)平面上列有許多溝槽，單獨(dú)平面上的溝槽都是平行的，但是這兩個(gè)平行的平面上的溝槽卻是互相垂直的。簡單的說就是后面的平面上的溝槽是縱向排列的話，那么前面的平面就是橫向排列的。位于兩個(gè)平面間液晶分子的排列會(huì)形成一個(gè)Z軸向90度的逐漸扭曲狀態(tài)。背光光源即燈管發(fā)出的光線通過液晶顯示屏背面的背光板和反光膜，產(chǎn)生均勻的背光光線，這些光線通過后層會(huì)被液晶進(jìn)行Z軸向的扭曲，從而能夠通過前層平面。如果給液晶層加電壓將會(huì)產(chǎn)生一個(gè)電場，液晶分子就會(huì)重新排列，光線無法扭轉(zhuǎn)從而不能通過前層平面，以此來阻斷光線。介紹三種液晶顯示器的工作原理?！芭で蛄行鸵壕э@示器”(TwistedNematicLiquidcrystaldisplay),簡稱“TN型液晶顯示器”。這種顯示器的液晶組件構(gòu)造如圖11所示。向列型液晶夾在兩片玻璃中間。這種玻璃的表面上先鍍有一層透明而導(dǎo)電的薄膜以作電極之用。這種薄膜通常是一種鋼(Indium)和錫(Tin)的氧化物(Oxide)，簡稱ito。然后再在有ito的玻璃上鍍表面配向劑，以使液晶順著一個(gè)特定且平行于玻璃表面之方向排列。(圖11a)中左邊玻璃使液晶排成上下的方向，右邊玻璃則使液晶排成垂直于圖面之方向。此組件中之液晶的自然狀態(tài)具有從左到右共的扭曲，這也是為什么被稱為扭曲型液晶顯示器的原因。利用電場可使液晶旋轉(zhuǎn)的原理，在兩電極上加上電壓則會(huì)使得液晶偏振化方向轉(zhuǎn)向與電場方向平行。因?yàn)橐簯B(tài)晶的折射率隨液晶的方向而改變，其結(jié)果是光經(jīng)過TN型液晶盒以后其偏振性會(huì)發(fā)生變化。我們可以選擇適當(dāng)?shù)暮穸仁构獾钠窕较騽偤酶淖?。那么，我們就可利用兩個(gè)平行偏振片使得光完全不能通過(如圖12所示)。若外加足夠大的電壓V使得液晶方向轉(zhuǎn)成與電場方向平行，光的偏振性就不會(huì)改變。因此光可順利通過第二個(gè)偏光器。于是，我們可利用電的開關(guān)達(dá)到控制光的明暗。這樣會(huì)形成透光時(shí)為白、不透光時(shí)為黑，字符就可以顯示在屏幕上了。透明導(dǎo)電薄膜透明導(dǎo)電薄膜透明導(dǎo)電薄膜透明導(dǎo)電薄膜〔」B(b)加電壓(a)(b)加電壓圖11TN型液晶顯示器中液晶的排列TFT型液晶顯示器的原理TFT型液晶顯示器也采用了兩夾層間填充液晶分子的設(shè)計(jì)。只不過是把左邊夾層的電極改為了FET晶體管，而右邊夾層的電極改為了共通電極。在光源設(shè)計(jì)上，TFT的顯示采用〃背透式〃照射方式，即假想的光源路徑不是像TN液晶那樣的從左至右，而是從右向左，這樣的作法是在液晶的背部設(shè)置了類似日光燈的光管。光源照射時(shí)先通過右偏振片向左透出，借助液晶分子來傳導(dǎo)光線。由于左右夾層的電極改成FET電極和共通電極，在FET電極導(dǎo)通時(shí)，液晶分子的表現(xiàn)如TN液晶的排列狀態(tài)一樣會(huì)發(fā)生改變，也通過遮光和透光來達(dá)到顯示的目的。但不同的是，由于FET晶體管具有電容效應(yīng)，能夠保持電位狀態(tài)，先前透光的液晶分子會(huì)一直保持這種狀態(tài)，直到FET電極下一次再加電改變其排列方式為止。相對(duì)而言，TN就沒有這個(gè)特性，液晶分子一旦沒有被施壓，立刻就返回原始狀態(tài)，這是TFT液晶和TN液晶顯示原理的最大不同?！案叻肿由⒉夹鸵壕э@示器”(Polymerdispersedliquidcrystalliquidcrystaldisplay)，簡稱“PDLC型液晶顯示器”。這種顯示器的液晶組件構(gòu)造如圖13所示。高分子的單體(monomer)與液晶混合后夾在兩片玻璃中間，做成一液晶盒。這種玻璃與上面所用的相同，是表面上先鍍有一層透明而導(dǎo)電的薄膜作電極。但是不需要在玻璃上鍍表面配向劑。此時(shí)將液晶盒放在紫外燈下照射使個(gè)單體連結(jié)成高分子聚合物。在高分子形成的同時(shí)，液晶與高分子分開而形成許多液晶小顆粒。這些小顆粒被高分子聚合物固定住。當(dāng)光照射在此液晶盒上，因折射率不同，而在顆粒表面處產(chǎn)生折射及反射。經(jīng)過多次反射與折射，就產(chǎn)生了散射(scattering)。此液晶盒就像牛奶一樣呈現(xiàn)出不透明的乳白色。足夠大電壓加在液晶盒兩側(cè)的玻璃上，液晶順著電場方向排列，而使每顆液晶的排列均相同。對(duì)正面入射光而言，這些液晶有著相同的折射率n。如果我們可以選用的高分子材料的折射率與n相同，對(duì)光而言這些液晶顆粒與高分子材料是相同的；因而在液晶盒內(nèi)部沒有任何折射或反射的現(xiàn)象產(chǎn)生。此時(shí)的液晶盒就像透明的清水一樣。(a)走卜電場 (b)有外電場圖13PDLC型液晶顯示器組建構(gòu)造常見的液晶顯示器按物理結(jié)構(gòu)分為四種：扭曲向列型(TN-TwistedNematic)；超扭曲向列型(STN-SuperTN)；雙層超扭曲向列型(DSTN-DualScanTortuosityNomograph)；薄膜晶體管型(TFT-ThinFilmTransistor〉1.TN型采用的是液晶顯示器中最基本的顯示技術(shù)，而之后其它種類的液晶顯示器也是以TN型為基礎(chǔ)來進(jìn)行改良。而且，它的運(yùn)作原理也較其它技術(shù)來的簡單。請(qǐng)參照下方的圖片。圖中所表示的是TN型液晶顯示器的簡易構(gòu)造圖，包括了垂直方向與水平方向的偏光板，具有細(xì)紋溝槽的配向膜，液晶材料以及導(dǎo)電的玻璃基板。廣泛應(yīng)用于入門級(jí)和中端的面板，在性能指標(biāo)上并不出彩，不能表現(xiàn)16.7M色彩，并且可視角度有天然痼疾。市場上看到的TN面板都是改良型的TN+film，film即補(bǔ)償膜，用于彌補(bǔ)TN面板可視角度的不足，同時(shí)色彩抖動(dòng)技術(shù)的使用也使得原本只能顯示26萬色的TN面板獲得了16.2M的顯示能力。要說TN面板唯一勝過前面兩種面板的地方，就是由于他的輸出灰階級(jí)數(shù)較少，液晶分子偏轉(zhuǎn)速度快，致使它的響應(yīng)時(shí)間容易提高，目前市場上8ms以下液晶產(chǎn)品均采用的是TN面板?？偟膩碚fTN面板是優(yōu)勢和劣勢都很明顯的產(chǎn)品，價(jià)格便宜，響應(yīng)時(shí)間能滿足游戲要求使它的優(yōu)勢所在，可視角度不理想和色彩表現(xiàn)不真實(shí)又是明顯的劣勢。2.STN型的顯示原理與TN相類似。不同的是，TN扭轉(zhuǎn)式向列場效應(yīng)的液晶分子是將入射光旋轉(zhuǎn)90度，而STN超扭轉(zhuǎn)式向列場效應(yīng)是將入射光旋轉(zhuǎn)180?270度。3.DSTN是通過雙掃描方式來掃描扭曲向列型液晶顯示屏，從而達(dá)到完成顯示目的。DSTN是由超扭曲向列型顯示器(STN