液晶显示原理主要特点与重要术语指标

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是如何工工作的?如何实现现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屏的构造造…..….XGA786,432象素768行行1024组（（RGB））分辨率概概念LCD屏的尺寸寸LCD的尺寸完完全确决决于制造造厂对玻玻璃基板板的最大大程度有有效利用用，没有有统一的的规格。。液晶显示示中的广广视角技技术液晶屏的的“致命命”缺陷陷普通TFT－－LCD的视角现阶段较较成熟的的几种广广视角技技术：1、HITACHI、、NEC、、NOKIAandIPS(IN-PLANESWITCH);2、FUJITSUandMVA(MULTI-DOMAINVERTICALALIGNMENT);3、TN+FILMTN+Film(TN+视角扩大大膜)视角从90度140度；响响应时间间无任何何改善IPS不论是否否加电压压，液晶晶分子排排列状况况均平行行与玻璃璃基板；；上下视角角达170度，，解决了了灰阶反反转问题题，响应应时间无无改善；；需加强背背光亮度度来改善善对比度度下降问问题。IPS与TN+FILMMVA(MULTI-DOMAINVERTICALALIGNMENT)未加电时时，液晶晶分子垂垂直排布布，加电电时，液液晶分子子水平排排布；视角160度，，解决灰灰阶反转转，提高高对比度度、快速速响应。。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最佳的屏屏幕尺寸寸切割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。重要的术术语及关关键指标标分辨率点距:液液晶象素素之间的的距离。。如18寸为：：0.2805mm亮度：：当液晶晶处于全全开状态态时测得得的亮度度。150～～500cd/m2对比度：：当液晶晶处于全全开状态态和全关关时测得得的亮度度之比。。200:1～1600:1规格VGASVGAXGASXGAUXGAHDTV象素数640x480800x6001024x7681280x10241600x12001920x1080重要的术术语及关关键指标标响应时间间：TR+TF25～40mS理想的显显示效果果实际的显显示效果果重要的术术语及关关键指标标视角:当对对比度>10的的夹角。。分水平平和垂直直方向αβ水平方向向的视角角>垂垂直方方向视角角某些屏的的垂直方方向上上视角α>下视角角β重要的术术语及关关键指标标LCD寿命:LCD的寿命一一般受限限于背光光源CCFL的寿命。。15”、、17””：4-CCFL18”、、20””：6-CCFL良好的背背光源驱驱动电路路（Inverter）设计是保保证CCFL寿命的关关键。目前为30000～～50000HCCFL：ColdCathodeFlorescentLight（（冷阴极荧荧光灯））我公司现现使用液液晶屏的的主要参参数供货商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的显示示特性性对比比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的接口口－模模拟VGA数字数字－－模拟拟模拟信信号模拟－－数字字数字LCD屏电脑LCDMonitorVESA标准的的15芯VGA接口是是模拟拟信号号一般电电脑上上都是是这种种接口口VGA15-pinD型接头头针脚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的接口口－数数字DVI数字数字TMDS数字信信号数字TMDS数字LCD屏电脑LCDMonitorVESA标准的的DVI接口是是数字字信号号高档电电脑配配有这这种接接口DVI（（DigitalVisualInterface)接口外外观DVI输入针针脚配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)：显示数数据通通道，，通过过该通通道通通知计计算机机主系系统连连接的的显示示器识识别资资料，，并且且根据据使用用的DDC等级，，可通通知计计算机机主系系统其其它显显示能能力等等级。。DDC1：：一条单单向数数据通通道。。DDC2：：一条双双向数数据通通道。。我公司司现液液晶产产品均均支持持DDC1/2B显示。。LVDS显示接接口采用XGA分辨率率或更更高标标准的的液晶晶屏几几乎都都采用用了LVDS接口。。将Scalar送出的的像素素数据据和向向时序序控制制器(TCON)提供控控制信信号的的并行行信号号进行行串行行处理理。LVDS芯片组组将24位位RGB信号和和4位位控制制信号号及时时钟转转换为为5对对LVDS数据和和时钟钟。总线由由原来来的28根根变到到现在在的10根根线，，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-StandardAspectHLinesHPixelsVRateConventionalTVNTSC4:3525i72060PAL4:3625i72050SECAM4:3625i72050USDigitalTVSDTV4:3480i64030SDTV4:3480p64060/30/24SDTV4:3480i70430SDTV4:3480p70460/30/24SDTV16:9 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：：全屏模式式、4：3模式（16：9的的屏）、16：9（（4：3的的屏）、电电影模式、、字幕电影影模式定时功能：：定时开关关机、TV状态下无信信号自动关关机、PC无信号自动动进入节能能模式，有有信号可唤唤醒LS10机芯主要机机型LS10机芯是长虹虹公司在中中大屏幕液液晶电视领领域内的主主流产品，，包括LT3212，LT3712，LT3288，LT3788，LT4288，LT4028，LT3219P，LT3719P，LT4019P等多种型号号，覆盖从从32寸到42寸的主流产产品线。截截止目前已已累计销售售超过20万台。LS10机芯原理框框图整机电路组组成长虹LS10机芯液晶电电视主要由由稳压电路路、射频电电路、数字字视频处理理电路、功功率放大电电路、模拟拟视频电路路、系统控控制电路及及键控电路路组成LS10机芯主要模模块或集成成电路：1、TMD4-C22IP1RW一体化高频头2、PT2330/PT2336D类数字音频功放3、MST5151模数转换及及格式变换换4、SAA7117AH视频解码（（数字Decoder）5、SAA7115HL/V1视频解码(SUB-channel)6、K4D263238F-QC50帧存储器(DDR)7、M4334J数字音频解解码器8、PI5V330A视频切换开开关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)：MST5151MST518系统统框图系统核心（（二）SAA7117SAA7117AH是原SAA7118X-VIP基础上改进进的视频信信号转换器器(数字解码器器),可提供10位的A/D转换,增强了PAL/NTSC梳状滤波器器的性能,支持多种视视频输入信信号。●NTST/PAL/SECAM三种制式的的视频解码码●自动颜色色校正●亮度,对比度和饱饱和度的调调整●可由外接接串口经I²C总线读出存存储器数据据,速率高达400KB/S,允许自动增增量●内置可编编程时钟相相位校正电电路●Power-Down掉电模式系统核心（（二）SAA7117●3倍率8-bit模数转换器器●可对隔行行扫描视频频信号自动动检测●1.8V和3.3V供电●较低的增增益温度漂漂移●输出格式式支持RGB4:4:4,YUV4:4:4,YUV4:2:2,CCIR656等格式；系统核心（（二）SAA7117系统核心（（三）MCU-MM502MM502是一种专为为显示器，，液晶电视视机等平板板产品开发发的微型处处理器由台台湾的民生生公司(Myson)。它内置8051内核，1024-byteSRAM,14PWMDACs,内置128KB的可编程FLASH-ROM，可直接进进行硬件的的在线编程程。●8051内核，12M时钟频率●0.35um工艺，3.3V/5V供电，I/O使用5V电平●1024bRAM，128KB的可编程FLASH-ROM系统核心（（三）MCU-MM502●最大14个PWMDAC●可对同步信信号进行复复合的插入入和分解，，并会检测测水平/垂直信号的的频率和极极性，并对对极性自动动做出调整整。●可为其它它IC提供时钟信信号●低功耗●最大4个通道8-bitA/D转换●为内部通通讯的独立立I²C控制接口系统核心（（四）NJW1142NJW1142是日本JRC公司开发的的一款声音音处理器，，拥有非常常全面的电电视音频信信号处理功功能，例如如音调，平平衡，音质质，音量，，静音和AGC的控制等。。其所有的的内在状态态和变量均均由I²C总线控制。。●电压8-10V●4路音频输入入/输出●模拟立体声声效果●I²C总线控制●Bi-CMOS技术系统核心（（四）NJW1142系统核心（（五）D类音频放大大器PT2330PT2330是一种专为为音频设备备设计的功功率放大器器，其最大大功率输出出可达30W（RL＝3Ω，PVH＝15.3V）.作为D类放大器，，PT2330比AB级放大器更更为高效（（＞80%），更低功功耗，有更更加出色的的音质，只只有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进行处理理形成统统一的上上屏信号号。LS10机芯液晶晶电视整整机信号号流程分分析（2）二、伴音音流程：：TV伴音：射射频信号号经主调调谐器解解调后输输出音频频信号，，再输入入到NJW1142进行音效效处理，，输出的的音频信信号进入入到D类功放TA2024/PT2330中进行功功率放大大，最后后送入扬扬声器。。AV2/S伴音：经经过AV输入的音音频信号号直接输输入到NJW1142进行音效效处理，，输出的的音频信信号进入入到D类功放TA2024/PT2330中进行功功率放大大，最后后送入扬扬声器。。PC/HDMI、YPBPR、AV1的伴音经经过74HC4052选通输入入到NJW1142进行音效效处理，，输出的的音频信信号进入入到D类功放TA2024/PT2330中进行功功率放大大，最后后送入扬扬声器。。HDMI的信号先先输入到到MST5151中将数字字音频I2S信号分离离出来，，然后在在M4334J中进行解解调，再再经过74HC4052选通输入入到NJW1142进行音效效处理，，输出的的音频信信号进入入到D类功放TA2024/PT2330中进行功功率放大大，最后后送入扬扬声器。。LS10机芯液晶晶电视整整机信号号流程分分析（3）三、整机机供电系系统：从电源板板共有4路电压输输出，+24V，+12V，+5V和+5VMCU。其中+24V供LCD屏的逆变变器使用用，+12V供功放使使用，+5V通过LDO(如LM1117、LM1084等)变成3.3V、2.5V和1.8V，供IC使用，液液晶屏的的图象驱驱动模块块的电压压则由+24V经DC-DC变化后提提供。在在待机状状态下+24V、+12、+5V会被关断断，而+5VMCU仅向MCU、红外接接收器、、EEPROM等器件供供电。LS10机芯液晶晶电视整整机信号号流程分分析（4）LS10机芯液晶晶电视整整机信号号流程分分析（5）常见问题题及处理理（1）1.故障现象象：HDMI模式下无无信号识识别，检检查U801（型号为为24LC04）并无虚虚焊。原原因及处处理：没没有写入入HDCP或HDCP不正确；；重新写写入HDCP。2．故障现现象：有有声音无无图象，，开机也也不出LOGO，背光亮亮原因及及处理：：检查上上屏的连连接线没没接好；；接好上上屏线。。3．故障现现象：TV下无图像像、无声声音，也也无雪花花点，但但AV正常原因因及处理理：检查查高频外外围是否否工作正正常（包包括总线线和电源源），若若正常高高频仍然然没有输输出，则则高频头头失效。。4．故障现现象：液液晶电视视不受控控（包括括红灯亮亮但不开开机、遥遥控器和和本机键键对其不不起作用用等）原原因及处处理：液液晶电视视出现了了死机现现象，断断电重启启。常见问题题及处理理（2）5．故障