tft液晶顯示屏原理(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 ，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生的電場控制，偏振光的扭曲分別隨圖像電信號產生的電場變化，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）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：當扭曲90度時；光線幾乎全部通過，當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，這樣只要適當的改變施加電壓的強度，就可以達到控制通過光線強度的目的。這樣也就達到了控制圖像灰度的目的。液晶顯示屏的種類 常見的液晶顯示屏有“TNLCD（扭曲向列型液晶顯示器件）”、“STNLCD（超扭曲向列型液晶顯示器件）”、“DSTNLCD（雙層超扭曲向列型液晶顯示器件）”和“TFTLCD（薄膜場效應管液晶顯示器件）”四大類型。其中第一種TNLCD和第二種STNLCD及第三種的區別是在配像模之間的液晶分子扭曲（旋轉）的角度不同：TNLCD：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，灰度控制只可以達到16級（4位），控制反映時間約30毫秒～50毫秒。STNLCD：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，也就是灰度控制可以達到64級（6位），字符顯示也比TN型的細膩，同時也支持基本的彩色顯示。DSTNLCD：是在STN型基礎上改進提高了彩色顯示能力，由于支持的彩色數有限，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代高質量的電視圖像的顯示。TFTLCD（ThinFilmTransistor LCD）： TFT是薄膜晶體管的英語縮語；TFTLCD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彩色顯示設備之一，其效果接近CRT顯示器，是現在液晶電視、筆記本電腦的主流顯示設備。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，同時分辨率也達到了很高水平，圖1321所示即為一個像素元TFTLCD組成結構圖。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1321TFTLCD的原理：TFTLCD與TNLCD組成結構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”，其作用是控制液晶分子扭曲的電壓經由這個“開關”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律的排列組合起來；我們只要按照圖像恢復的次序控制“開關”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了。TFT電極板的構造；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；源極驅動電極線），像素信號輸入。柵極和行（掃描）線相連（稱為；柵極驅動電極線），輸入垂直掃描驅動信號。如圖1322所示。圖1322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1323A就是一個TFTLCD像素顯示的組合，可以看到在這個組合中，有三個TFTMOS管控制RGB三色點，圖1323B是一組中的一個子像素電路結構。 圖1323A 圖1323B在圖1323B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1324A和1324B所示； 公共線 公共線圖1324A 圖1324B在圖1324圖中可以看出，行驅動信號實際上是開關的驅動信號，由行驅動信號控制圖像信息的列驅動信號對等效電容充電，以形成控制液晶分子扭曲的電場。當行掃描信號到來時；“開關”被接通，列驅動信號通過開關對電容進行充電，行掃描信號過去后；“開關”斷開，電容兩端所充的電壓不能被釋放繼續維持，這個電壓形成的電場，持續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”由下一場的該位置的列驅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也長時間保持，所以該分子的透光度在一場時間也穩定不變（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）穩定不變，能呈現高質量圖像的原因所在，這就是TFT液晶屏的優勢所在。液晶屏時序控制電路（TCON）原理分析及維修液晶屏時序控制電路（TCON板）一、概述電視機已經誕生了近70年，在電視研制發明的過程中，發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。電視信號的標準、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，并非數字信號bit位串行、并行的概念），在CRT電視機中，經過解調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光顯示器件，屏幕本身的像素點并不能主動發光，它只能作為光的開關，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，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（TCON）。 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。結構特點是；在顯示屏上；水平排列一排和垂直顯示像素數相同的行電極；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，現在的電視信號是為CRT掃描顯示制定的標準，所以把現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變為并行的信號才能由液晶屏正常的顯示圖像；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變為并行像素信號的專用電路；叫“時序控制電路”；英語稱為timing control縮語為TCON 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部；和液晶屏、背光管及屏周邊驅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。所以維修人員關注的不多。現在國內的廠家，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（TCON）電路的組成圖4的虛線框是一個液晶顯示屏的內部框圖，內部主要組成有“時序轉換電路”、“列驅動電路”、“行驅動電路”等組成。各部的作用是這樣的：1．“時序轉換電路”：是把電視機送來的數字圖像信號進行分解、重新組合，變成為液晶行、列驅動電路所需要的控制信號、數據信號和輔助信號；分別送往液晶屏的“列驅動電路”和“行驅動電路”。2．“列驅動電路”：把時序轉換電路送來的列控制信號和圖像數據信號；經過取樣、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．“行驅動電路”：在“時序轉換電路”的控制下，把行驅動脈沖逐個的加到行電極上，如圖3中的行驅動旋轉臂所示；順時針旋轉；由上至下逐行驅動行電極，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.“列驅動電路”、“行驅動電路”的位置：在液晶屏上，行驅動電路和場驅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12801024顯示標準的液晶屏，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，這樣在屏內部水平方向就要有1024根行電極線，垂直方向就要有12803（RGB）=3840根列電極線。對于行驅動電路來說；行驅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應用；例如：目前12801024液晶顯示屏的行驅動均采用了多塊型號為EK7309的行驅動集成電路共同來完成整個行驅動任務,這是一塊專門為液晶屏行驅動而設計生產的集成電路，每塊EK73