液晶显示器维修之-液晶屏TCON工作原理课件

液晶显示器液晶显示屏液晶显示屏的认识

LCD屏型号命名规则AU台湾友达L或M开头M170E5-L05E表示1280×1024分辨率X：1024×768E:1280×1024PW:1440×900BOE京东方H开头H17E13-100CHIMEI/CMO台湾奇美/奇丽M/NM150XS-T0SHANNSTAR瀚彩HSD150X82HITACHI日立TX/SX(真彩/伪彩)TX38D14SHARP夏普LQLQ150X3TORISAN广辉（广达）QDFUJITSU富士通EDTC/CAHYUNDAI现代HTHT17E11-200LG-PHILIPSLQ/LP/LC/CATORISAN三洋TMTM190SX-70SX表示SXGANEC日电NL10276BC30102表示1024，76表示7681024×768SAMSUNG三星LIM150XH-LO11、液晶是什么？液晶是一种有机化合物，是液体。液晶对分子对先也有优秀的透射性能。同时对电场又极其的敏感。当液晶分子周边的电场収生发化时液晶的分子会随其发化产生扭曲，通过液晶分子的扭曲可以使通过的先线叐到控制（通过、阻断）从而形成图像。2、液晶对光线的控制作用液晶的分子有两项重要的特性；一是对先有很好的透过性；二是对电场非常敏感；研究人员就是利用了这两项特性；研制出了液晶显示屏。当液晶分子发生偏转时（下左图），背先经过液晶后扭转90度，可以透过下偏先片在屏幕上产生全白栅。当液晶分子完全偏转时（下右图），背先直接投射于下偏先片因偏先片不先波垂直，先线无法透过整个液晶屏幕的先栅呈全暗状态。液晶屏的基本构造及组成液晶屏是由多层不同作用的薄片组成，有偏振片、配向膜、滤色片、液晶层、背先板等，下图所示就是液晶屏的最主要组成的断面示意图液晶层在配向膜的中间，先线由下部背先灯射入，穿后过偏振片、配向膜在液晶层叐到电信号控制的液晶分子的控制再穿过配向膜及前偏振片，我们看到的就是图像。偏振片的作用是：只允许和偏振轴平行的偏振波通过。配向膜的作用是：在无电场的情况下，规范液晶分子排列，使一个像素区域一层分子；逐步扭曲90度；并带动通过的偏振波也扭曲90度。液晶层的作用是：在有电场的情况下改发液晶分子排列以控制偏振波的振动轴向。TFT-LCDTFT-LCD（ThinFilmTransistorLCD）：TFT是薄膜晶体管的英语缩语；TFT-LCD是指薄膜晶体管液晶显示器件，可以做到高速度、高亮度、高对比度显示屏幕信息，是目前最好的LCD彩色显示设备之一。TFT的每个像素点都是由集成在自身上的TFT来控制，是有源像素点。因此，不但速度可以极大提高，而且对比度和亮度也大大提高了，同时分辨率也达到了很高水平，下图所示即为一个像素元TFT-LCD组成结构图。图中；最下面是背先源；偏振片；TFT电极板；配像模；液晶层；共用电极；滤色片；偏振片。和前述不同的是控制液晶分子扭曲的电极为TFT电极，为了达到彩色显示的目的，在上偏振片下面增加了RGB三色滤色片，三组扭曲的分子组成一个像素点的显示。电路中，列驱动器（源极驱动器）的作用是，在外部行同步脉冲的同步作用下，能够使TFT场效应管的源极列线从左至右逐根逐条他加电，以使每一行水平像素，自左至右他逐个燃亮，产生类似电视的行扫描作用。行驱动器（栅极驱动器）的作用是；在外部帧同步脉冲的同步下，将TFT场效应管的栅极扫描线（水平方向）逐条加上电压，控制TFT元件的导通与截止，以产生自上而下的每行扫描，从而产生类似电视的场扫描。TFT液晶屏驱动系统图中表示了TFT液晶彩显驱动系统的框图，实际上就是一个TFT液晶显示模框图。从图中可以看出，从主板送来的图像数据输入加定时控制器TCON电路，并传输到数据驱动器。TCON以主板送来的垂直同步信号（Vsyn）、水平同步信号（Hsyn）、数据传输时钟（DCK）以及允许数据传输信号（DEN）为基础，产生各种控信号。灰度电源产生将数字数据转换为电压时的基准电压（灰度电压：Vn）。栅极电源产生栅极驱动器的输出电压（VGH，VGL）。图A就是一个TFT-LCD像素显示的组合，可以看到在这个组合中，有三个TFT-MOS管控制RGB三色点，图B是一组中的一个子像素电路结构。在图B中；MOS管道栅极接行扫描控制信号；源极接列控制信号（控制液晶分子扭曲的图像信号）；漏极接控制液晶扭曲的TFT电极板，共用线是接上共用电极板（共用电极板和接漏极的TFT电极板形成的分布电容，电容上的电压就是控制液晶分子扭曲的电压），由于上共用电极板和下TFT电极板之间的分布电容的存在，等效电路如图C和图D所示图：A图：B从结构图中可以看出，在液晶屏中还设有存储电容C，这主要是为了让充好电的电压能保持到下一次更新画面的时候之用，通常，存储电容是由像素电极和公共电极（或栅极）布线组成，也就是说，存储电容是一种像素电极与公共电极（或栅极）走线所形成的平行板电容。

对于液晶屏来说，每个像素从结构上可以看做是像素电极和公共电极之间夹一层液晶。图ABC所示为液晶显示屏中一个像素的内部结构与电路符号，图中的存储电容C是由像素电极与公共电极所形成的，图中的Uc为液晶层电容，即液晶材料的等效电容。一个像素的驱动波形所谓驱动像素，是指列驱动信号通过TFT开关对电容（CLC和CS）实施充放电的过程。要对第i行第j列的电容充电，就要把开关TFT（i,j）导通，对列信号Y（j）施加目标电压。当像素电极被充分充电之后，即使将开关TFT（i,j）断开，电容中的电荷得到保存，电极间的液晶层继续有电压施加。数据驱动器的作用就是对列信号线施加目标电压；而栅极驱动器的作用是控制开关TFT（i,j）的导通和断开。

上图中的G（i）、Y（j）、P（i,j）分别表示栅极驱动器的输出（即扫描的电压）、数据驱动器的输出（即列信号线的电压）、像素电极的电压。当G（i）为高电位VGH时，开关TFT（i,j）导通；而G（i）为低电位VGL时，开关TFT（i,j）断开。数据驱动器的输出Y（j）时间T1，对公用电极（Vcom）输出正电压，而像素电极相对于共用电极进行正电压（图中的V+充电。当开关TFT（i,j）断开之后也保存电压，在开关TFT（i,j）断开的时间（T2）继续对液晶层施加电压。在开关TFT（i,j）再次导通的T3周期，由于Y（j）对共用电极输出负的电压（必须进行极性变换，否则，液晶易极化），因此像素电极相对于共用电极进行负的电压（图中的V-0）充电。开关TFT（i,j）断开之后，电压仍得到保存，在断开的周期（T4）中断续对液晶层施加电压。反复进行这种驱动，在像素的液晶层交替施加相互反方向的电场，就可实现像素单元上液晶的交流驱动。

一个像素的驱动波形（例2）GDSDatalineVcomClcCstCgsVdVsVcomVgVdVsΔVVghVgl1line1frameΔV+10V+5V+1V-6V+25V+10V+1V+5VΔV=Vd-Vscommon电极的电压是变动的话,假使common电极电压最大为5伏特,则sourcedriver的最大工作电压也只要为5伏特就可以了.TFT-LCD驱动系统架构及组成输入信号电源接地接口时序控制器转换器灰度电压接口照明背光灯单元TFT-LCD驱动系统架构及组成时序控制器灰度电压TFTLCD面板驱动电路系统实例-1驱动电路系统实例-2GAMMATCONDC/DCInputSignal(LVDS)TCON架構DataDriver架构数据驱动器也称源极驱动器或列驱动器，在显示器中，它用来传输图像信号，通过控制某像素点充电电压的大小，便可在该点上显示出怎样的灰阶，最终达到成像的目的。数据驱动器分为3位、6位、8位3种，现在主流的是6位和8位，只是3位比较简单还容易懂。从表中可以看出，当输入数据D2、D1、D0为000时，从S7～S0输出为0000001，即只有S0为1（高电平），所以S0输出的高电平控制模拟开关ASW0导通，将灰度电压V0输出；输入其他数据时，工作情况完全一致。由于D2、D1、D0不同的组合有23=8种状态，因此，这是一个可输出8级灰度的驱动器。若输入数据为6位，即D5、D4、D3、D2、D1、D0、，则可组合成26=64种状态，可输出64级灰度电压；若输入数据为8位，即D7、D6、D5、D4、D3、D2、D1、D0，则可组合成28=256种状态，可输出256级灰度电压。以上介绍的3位数据驱动器还存在着明显的问题：一是数据位数只有3位，显示灰度层次太低；二是输出的驱动电压为同一极性的信号，不能直接驱动液晶。因此，实际的数据驱动器内部电路要复杂一些。EK7402数据驱动器内部结构ScanDriver架构DIO1为栅极启动脉冲，SCLK为栅极时钟脉冲，就是栅极驱动器的控制时钟信号，DID1取在移位时钟SCLK的上沿，SCLK的下沿处为第1行栅极脉冲输出G（1），往后每当在SCLK下沿处，门脉冲输出后移一个“1”。从图中可以看出，G（1）后移“1”变成G（2），G（1）与（2）间为1个行周期，它们的脉宽等于1H，即1行时间，它与帧频和分辨率有关，若帧频为60HZ，分辨率为600×480，则扫描1帧的时间为1/60=16.67ms，因为1帧有480行，所以，扫描1行的时间约为34.7μs.DID1的脉宽也为1H，但同期为1帧，即每帧只输出1个DID1脉冲。移位寄存器的各个位，通过电平变换器由栅极驱动器的各个输出端输出。其中，当移位寄存器位逻辑值为“1”时，输出为高电平VGH；当为“0”时，输出为低电平VGL。同时，在移位时钟SCLK的作用下，使移位寄存器第1单元Q1往后每来1个SCLK，则“1”顺序往下移1个单元。这样Q1～Q256逐行顺序输出，并加到电平变换电路（模拟开关），在“1”时输出VGH；在“0”时输出VGL，以逐行递推出G（1），G（2），…，G（256）栅极扫描脉冲。液晶板的驱动框图分辨率为1024×768的屏幕，就是我们通常称之为XGA分辨率的屏幕，它的组成顾名思义就是以1024×768=786432个像素点来组成一个画面的数据，以液晶彩显来说，共需要1024×768×3个点（乘3是因为一个像素点需要R、G、B3个子像素来组成）来显示一个画面，所以，我们说某显示器的分辨率是1024×768时，也可以说它的分辨率是1024×3×768或1024×RGB×768，如上图所示。其中LOAD（数据装载控制信号）所接的电路为数据锁存器。GD为栅极驱动电路，SD为源极驱动电路。如果把一个液晶屏平面分成X-Y轴，分辨率为1024×768的屏幕，在X轴（水平方向）上会有1024×3=3072列，这3072列就由8颗384输出的源极驱动器（例如EK7402）来负责驱动；而在Y轴上，会有768行，这768行就由3颗256输出栅极驱动器（例如EK7309）来负责驱动。LCD屏供电电源InputPower3.3V5Vothers(12V/18V/2.5V)

DataDriverIPS~16VMVA~13VTN~10V

ScanDriverGateOn14V~30VGateOff-5V~-8V电源系统GAMMA电压的产生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