液晶显示器的结构图各种液晶显示器液晶显示器的结构原理黑白液晶共19页

第二节显示器组成原理框图及各部分主要功能一原理框图显示器由行扫描电路场扫描电路视频处理电路视频放大电路同步信号处理电路亮度调整电路自动亮度ABL 控制电路电源和显像管等八部分组成原理框图见图1.5 所示图1.5 显示器组成原理框图二各框主要功能1 视频处理电路目前流行的显示器绝大部分是VGA 彩色显示器但个别用户还在使用TTL CGAEGA 彩色显示器所以该电路包括这两种显示器的内容VGA 显示器视频处理电路的主要功能是将计算机送入的R G B 模拟脉冲信号进行视频处理后送入视频放大电路视频处理电路多数都采M51387 或LM1203N 两种芯片TTL 彩色显示器视频处理电路先将TTL 数字信号进行放大整形然后进行释码处理再将TTL 信号变成模拟信号送入视频放大电路整形放大一般彩三极管释码处理常采用N82S147AN 同DM74S472N或N82S135N D/A 转换电路前几年常采用分离元件现在均采用集成电路两种显示器视频处理电路都具有对比度控制功能亮平衡调整功能等2 视频放大电路主要功能是对经过视频处理后的模拟信号进行放大常通过射极跟随器输出送入显像管阴极RK GK BK 该电路还具有暗平衡调整功能保证屏幕背景颜色适宜该电路有足够的带宽和放大量保证图像清晰不失真3 行扫描电路1 输送给行偏转线圈线性良好的行频锯齿波电流峰值可达几个安培2 供给显像管所需要的工作电压阳极高压单色显像管为14..17kV 14 英寸彩色显像管为22..30kV 17 英寸以上大屏26..34kV 为14..20 英寸彩色显像管提供聚焦极电压5..8kV 为14 英寸彩管提供加速极电压250..450V 为亮度控供-170..400Vpp 脉冲电压为灯丝提供6.3V 直流或20..30VPP 行脉冲电压目前生产的彩色显示器显像管灯丝电压大多数采用电源供电有些显示器还由电脑控制3 给显像管提供行消隐信号使行扫描逆程中电子束被截止实际上电子束没有完全截止只是屏幕亮度在适合的情况下不出现回扫线4 向行扫描集成电路AFC 鉴相器提供行逆程脉冲信号经积分变为锯齿波作为比较信号与同步信号进行比较达到行扫描频率和相位与同步信号的频率和相位完全同步保证屏幕图像稳定5 向高压保护电路提供高压取样脉冲6 国外一些显示器还提供高压直流取样电压送入高压稳定电路4 场扫描电路1 为场偏转线圈提供线性良好的锯齿波电流2 能够方便地调整场扫描频率幅度和线性确保图像在垂直方向稳定3 为显像管提供场消隐信号5 同步信号处理电路随显示方式的多种变化扫描频率升高范围加宽行场同步信号的频率和极性也随之变化该电路要根据行振荡芯片对同步信号极性的要求提供极性一致的同步信号另外同步信号的幅度要足够大一般为3..5Vpp6 亮度和自动亮度控制Automatic Brightness Limiter 电路显像管电子的发射量有两种控制方式一种由阴极电压的高低控制前几年生产的显示器多数采用阴极控制这种方法控制范围小其控制电压黑白显象管一般为40V 彩色显象管一般为45..185V 由电位器调整电压的大小通过视放电路改变阴极电压的大小第二种是栅极GI 控制通过改变栅极电压的大小来调整阴极电子的发射量亮度控制电路为栅极提供0..-60V直流电压这种控制方式范围大基本取代了阴极控制方式自动亮度控制ABL 电路由于某种原因使得显像管阳极高压升高使图像背景亮度即显像管光栅太亮会缩短显像管寿命而且对人的眼睛也是有害的为了避免这种现象的出现显示器一般都采用这种控制电路简称ABL 电路该电路将行输出变压器阳极高压负端由于显像管亮度变化而产生的电压变化进行取样此电压叫ABL 控制电压经控制电路放大加到视频处理电路中的对比度控制电路通过对比度控制电路使显像管的亮度变暗恢复正常7 显像管通过显像管的屏幕实时地将计算机的工作过程和结果显示出来8 电源向显示器各组成部分提供稳定的直流工作电压即1 行场振荡电路电源电压一般为12V2 行输出电源电压其大小随行同步脉冲频率升高而升高一般为54..130V 常用B+表示大屏幕可到195V3 行推动电路电源电压一般为12V..100V4 场输出电路电源电压一般为12V..100V5 视频放大电路电源电压为60..180V6 视频处理电路电源电压一般为12V7 一般集成电路电源电压为5V8 灯丝电源电压一般为6.3V。

1.液晶显示器的结构一般地，TFT-LCD由上基板组件、下基板组件、液晶、驱动电路单元、背光灯模组和其他附件组成，其中：下基板组件主要包括下玻璃基板和TFT阵列，而上基板组件由上玻璃基板、偏振板及覆于上玻璃基板的膜结构，液晶填充于上、下基板形成的空隙内。

图1.1显示了彩色TFT-LCD的典型结构，图1.2图进一步显示了背光灯模组与驱动电路单元的结构。

在下玻璃基板的内侧面上，布满了一系列与显示器像素点对应的导电玻璃微板、TFT半导体开关器件以及连接半导体开关器件的纵横线，它们均由光刻、刻蚀等微电子制造工艺形成，其中每一像素的TFT半导体器件的剖面结构如图1.3所示。

在上玻璃基板的内侧面上，敷有一层透明的导电玻璃板，一般为氧化铟锡（Indium Tin Oxide, 简称ITO）材料制成，它作为公共电极与下基板上的众多导电微板形成一系列电场。

如图1.4所示。

若LCD为彩色，则在公共导电板与玻璃基板之间布满了三基色（红、绿、蓝）滤光单元和黑点，其中黑点的作用是阻止光线从像素点之间的缝隙泄露，它由不透光材料制成，由于呈矩阵状分布，故称黑点矩阵（Black matrix）。

2 液晶显示器的制造工艺流程彩色TFT-LCD制造工艺流程主要包含4个子流程：TFT加工工艺（TFT process）、彩色滤光器加工工艺（Color filter process）、单元装配工艺（Cell process）和模块装配工艺（Module process）[1][2]。

各工艺子流程之间的关系如图2.1所示。

图2.1 彩色TFT-LCD加工工艺流程2.1TFT加工工艺（TFT process）TFT加工工艺的作用是在下玻璃基板上形成TFT和电极阵列。

针对图1.3所示TFT和电极层状结构，通常采用五掩膜工艺，即利用5块掩膜，通过5道相同的图形转移工艺，完成如图1.3TFT层状结构的加工[2]，各道图形转移工艺的加工结果如图2.2所示。

lcd12864 液晶屏原理图液晶作为一种显示器件，以其特有的优势正广泛应用于仪器、仪表、电子设备等低功耗产品中。

以往的测控仪器的显示部分大都采用LED 式液晶显示屏进行参数设定和结果显示，其显示信息量少、形式单一、人机交互性差、操作人员要求较高。

而液晶显示器（LCD）具有功耗低、体积小、质量轻、超薄和可编程驱动等其他显示方式无法比拟的优点，不仅可以显示数字、字符，还可以显示各种图形、曲线、及汉字，并且可实现屏幕上下左右滚动、动画、闪烁、文本特征显示等功能；人机界面更加友好，使用操作也更加灵活、方便，使其日益成为智能仪器仪表和测试设备的首选显示器件。

液晶作为一种显示器件，以其特有的优势正广泛应用于仪器、仪表、电子设备等低功耗产品中。

以往的测控仪器的显示部分大都采用LED 式液晶显示屏进行参数设定和结果显示，其显示信息量少、形式单一、人机交互性差、操作人员要求较高。

而液晶显示器（LCD）具有功耗低、体积小、质量轻、超薄和可编程驱动等其他显示方式无法比拟的优点，不仅可以显示数字、字符，还可以显示各种图形、曲线、及汉字，并且可实现屏幕上下左右滚动、动画、闪烁、文本特征显示等功能；人机界面更加友好，使用操作也更加灵活、方便，使其日益成为智能仪器仪表和测试设备的首选显示器件。

lcd12864 带中文字库的128X64 是一种具有4 位/8 位并行、2 线或3 线串行多种接口方式，内部含有国标一级、二级简体中文字库的点阵图形液晶显示模块；其显示分辨率为128&TImes;64，内置8192 个16*16 点汉字，和128 个16*8 点ASCII 字符集。

利用该模块灵活的接口方式和简单、方便的操作指令，可构成全中文人机交互图形界面。

可以显示8&TImes;4 行16&TImes;16 点阵的汉字。

也可完成图形显示。

低电压低功耗是其又一显着特点。

由该模块构成的液晶显示方案与同类型的图形点阵液晶显示模块相比，不论硬件电路结构或显示程序都要简洁得多，且该模块的价格也略低于相同点阵的图形液晶模块。

液晶显示器件从结构上说，属于平板显示器件。

其基本结构，呈平板形。

典型液晶显示器件基本结构如图1-1所示。

它主要由前后偏振片、前后玻璃片、封接边及液晶等几大部件组成。

当然，不同类型的液晶显示器件其部分部件可能会有不同，如：相变型、PDLC、多稳态型液晶显示器件没有偏振片，有源矩阵型液晶显示器件在基板上制作有有源矩阵电路等，但是所有液晶显示器件都可以认为是由两片光刻有透明导电电极的基扳，夹持一个液晶层，封接成一个偏平盒，有时在外表面还可能贴装上偏振片等构成。

下面以典型的扭曲向列型液晶显示器件（TN）为例，进行介绍，见图1-1。

将两片光刻好透明导电极图形的平板玻璃相对放置在一起，使其间相距为6—7um。

四周用环氧胶密封，但在一侧封接边上留有一个开口，该开口称为液晶注入口。

液晶材料即是通过该注入口在真空条件下注入的。

注入后，用树脂将开口封堵好，再在此液晶盒前后表面呈正交地贴上前后偏振片即完成了一个完整的液晶显示器件。

当然，作为扭曲向列型液晶显示器件，在液晶盒内表面还应制作上一层定向层。

该定向层经定向处理后，可使液晶分子在液晶盒内，在前后玻璃基板表面都呈沿面平行排列，而在前后玻璃基板之间液晶分子又呈90度扭曲排列。

从而使其具有特有的光学和电光学特性。

现将构成液晶显示器件的三大基本部件和特点介绍如下：1.玻璃基板这是一种表面极其平整的浮法生产薄玻璃片。

表面蒸镀有一层In2O3或SnO2透明导电层，即ITO膜层。

经光刻加工制成透明导电图形。

这些图形由像素图形和外引线图形组成。

因此，外引线不能进行传统的锡焊，只能通过导电橡胶条或导电胶带等进行连接。

如果划伤、割断或腐蚀，则会造成器件报废。

2．液晶液晶材料是液晶显示器件的主体。

不同器件所用液晶材料不同，液晶材料大都是由几种乃至十几种单体液晶材料混合而成。

每种液晶材料都有自己固定的清亮点TL和结晶点Ts。

因此也要求每种液晶显示器件必须使用和保存在Ts—TL之间的一定温度范围内，如果使用或保存温度过低，结晶会破坏液晶显示器件的定向层；而温度过高，液晶会失去液晶态，也就失去了液晶显示器件的功能。

LCD的结构和原理
液晶显示器（Liquid Crystal Display，LCD）是一种利用液晶
材料的光学特性来完成图像显示的技术。

它由许多像素点（Pixel）组成，每个像素点又由红、绿、蓝三个基色的子像
素点构成。

液晶显示器主要由以下几个部分组成：
1. 液晶层：液晶显示器的核心部分，由液晶分子组成。

液晶分子具有自发排列的能力，能够根据电场的作用改变自身的排列状态，从而改变透光性。

2. 导电玻璃：涂有导电层的玻璃基板。

通过在导电层施加电压，产生电场，使液晶分子排列方向改变，从而改变透光性。

3. 偏振片：液晶层上下两层都有一层偏振片，用于控制光的传播方向。

通常情况下，两层偏振片的方向是垂直的，使得液晶层不透光。

原理如下：
当电压施加在导电玻璃上时，液晶分子会受到电场的作用而重新排列。

液晶分子排列的不同状态会改变光的偏振方向，从而控制光的透过程度。

当液晶分子排列平行时，偏振光通过液晶层时会发生旋转，从而透过偏振片。

而当液晶分子排列垂直时，偏振光无法通过液晶层，使屏幕不透光。

通过控制导电层的电压，可以改变液晶分子的排列状态，从而改变透光性。

液晶显示器通过分别控制每个像素点的电压，可以实现各种图像的显示。

总之，液晶显示器的原理是利用电场控制液晶的排列状态，从而控制光的透过程度，实现图像的显示。

不同的排列状态对应不同的亮度和颜色，通过控制每个像素点的电压，可以组成完整的图像。