下载文档原格式
液晶显示器工作原理液晶显示器（LCD）是一种广泛应用于电子设备中的平面显示技术，它采用电荷控制液晶材料来产生图像。
液晶显示器具有薄型、轻便、能耗低等优点，因此在电视机、计算机显示器、智能手机和平板电脑等设备中得到大规模应用。
本文将介绍液晶显示器的工作原理及其基本组成部分。
一、液晶的特性液晶是一种介于固体和液体之间的物质，具有各向同性和双折射等特性。
液晶分为向列型液晶和向列型液晶两种。
在无外界电场作用下，液晶分子是无序排列的，光无法通过液晶层。
而在外加电场的作用下，液晶分子将会有序排列，光线得以通过液晶层，形成图像。
二、液晶显示器的结构液晶显示器由以下几个主要组成部分构成：1. 玻璃基板：液晶显示器的底部是两片平行的玻璃基板。
这些玻璃基板上涂有透明导电层，并在其上形成了一定的电极图案。
2. 液晶层：两片玻璃基板之间填充有液晶物质，液晶层的厚度通常约为几微米。
液晶分子可以在外加电场的作用下改变排列方式，从而控制光的透过程度。
3. 后光源：液晶显示器通常需要使用一种称为"后光源"的背光来照亮图像。
后光源可以是冷阴极荧光灯（CCFL）或LED背光。
4. 色彩滤镜：在液晶层和玻璃基板之间，通常还会有色彩滤镜层。
这些滤镜可以改变透过液晶分子的光的颜色，使显示器能够显示出各种颜色的图像。
三、液晶显示器的工作原理液晶显示器的工作原理可以分为两个步骤：液晶分子排列和控制光的透过程度。
1. 液晶分子排列：在无外界电场的作用下，液晶分子是无序排列的，光无法透过液晶层。
而一旦加上正常的电压，液晶分子将会呈现出定向排列的状态，导致光能够透过液晶层。
液晶显示器通常采用薄膜晶体管（TFT）作为分子排布的控制装置，通过调节TFT上的电压，可以改变液晶分子的排列方式。
2. 控制光的透过程度：液晶分子的排列方式对光的透过程度产生直接影响。
当液晶分子呈现无序排列时，光线无法透过液晶层，显示器呈黑色；而当液晶分子呈现定向排列时，光线可以透过液晶层，显示器呈亮色。
液晶显示器的工作原理
液晶显示器的工作原理主要涉及到液晶分子的定向调节与光的透过与阻挡。
液晶是一种特殊的有机分子，具有两个方向性较强的长分子链，分布在平面状的基质中形成排列有序的结构。
根据液晶分子的排列方式，常见的液晶显示器可以分为TN（向列型）、STN （超扭曲向列型）、IPS（远程向列型）等几类。
液晶显示器的原理是通过改变液晶分子的排列方式，控制光线的透过与阻挡来实现图像显示。
液晶显示器通常由两块玻璃基板构成，中间夹有一层液晶物质。
通常情况下，液晶分子是无序排列的，光线通过液晶层时会发生旋转，波长不同的光线旋转角度也不同。
背光源会发射白光，经过底部基板上的透明电极和液晶层后，光线进入顶部基板。
如果液晶层的液晶分子处于无序排列状态，那么光线将不会受到阻挡，透过液晶层后到达显示屏上。
当施加电压到液晶层时，液晶分子会发生定向调节，排列方式变为有序，这称为液晶电致效应。
不同类型的液晶显示器使用不同的电场调节方式来控制液晶分子的排列，从而实现光的透过与阻挡。
在液晶调节过程中，当液晶分子排列有序时，光线将被阻挡，显示屏上显示黑色。
而当液晶分子处于无序状态时，光线可以透过液晶层，显示屏上显示白色。
通过控制液晶分子的排列方
式，可以实现光线的透过与阻挡的调节，形成图像显示。
为了实现彩色显示，液晶显示器还会通过彩色滤光片来调节光线的颜色，使得最终显示的图像能够呈现出丰富的色彩。
总的来说，液晶显示器的工作原理是通过控制液晶分子的排列，调节光线的透过与阻挡，从而实现图像显示。
目前电视已经从CRT 过渡到液晶,我们在卖场也很难买到CRT 电视了.所以液晶电视维修也是我们家电维修从业者必须要掌握的技能.而逻辑版〔也称TCON 板〕也是液晶电视电路的核心,而提起逻辑版板,不少人不了解,到底什么是TCON 板？今天特整理一下TCON 板的原理知识讲解,以TCL 液晶电视和目前国内主要的通用逻辑板商视显光电的逻辑板为例,希翼给大家带来匡助.一、什么是逻辑板〔TCON〕？TCON 板的英文是: timing controller 的缩写TCON 板中文是：时序控制电路逻辑板实物图逻辑板又称：控制板,在液晶电视里的作用和CRT 中的视放板相当,但有本质的区别, 逻辑板不是一个纯粹的信号放大器,它输入是LVDS 格式信号,而不是RGB.逻辑板的作用是把数字板送来的LVDS 或者TTL 图象数据信号,时钟信号进行处理移位寄存器存储将图象数据信号,时钟信号转换成屏能够识别的控制信号行列信号RSDS 控制屏内的MOSFET 管工作而控制液晶份子的扭曲度..二、传统逻辑板电路主要由哪几部份组成？1.TCON IC<必须的〕2.GAMMA IC 〔必须的〕3.PM IC 〔必须的〕4.GPM IC〔OPTION>5.LEVEL SHIFT IC<GOA 屏专用〕三、传统液晶屏TCON 布局1.逻辑板与SOURCE 板分离2.TCON 板与SOURCE 板合并四自制逻辑板的几种实现架构1.主板+TCON 板+SOURCE 板TCON 板= TCON IC+PM IC+GAMMA IC自制TCON 板直接替换屏厂提供的TCON 板2.主板+SOURCE 板---比NO.1 成本低,但一屏一主板,主板组件多主板=SOC+ TCON IC+PM IC+GAMMA IC 或者主板=SOC 〔内置TCON〕+PM IC+GAMMA IC 3.主板+转接板+SOURCE 板---主板组件减少,成本比NO.1 低,比NO2 高主板=SOC 〔内置TCON〕转接板=PM IC+GAMMA IC4.主板+SOURCE 板---成本最低,主板组件多,需要和屏厂合作设计主板=SOC 〔内置TCON〕或者主板=SOC+TCON ICSOURCE 板=PM IC+GAMMA IC+bridge五、逻辑板板各功能模块介绍1.TCON IC内部框图TCON IC 作用：实现两个基本功能1.1 TCON 基本功能1 ：接收LVDS 信号并把它转换为Mini-LVDS 信号mini-LVDS 信号特点与规X1.1.1 TCON IC 和SOURCE DRIVER IC 之间的接口1.1.2 在Clock 的上升沿和下降沿各传送1 个Bit 数据其规格需满足Panel 要求1.1.3 阻抗匹配传输线阻抗Zo:推荐X 围25 欧---75 欧通常Layout 设计线对的差分阻抗Zdif=2Zo=100 欧Mini-Lvds 接收端的端接电阻RT=Zdif=2Zo,实际上Source Driver 大多数情况下不止一个,所以端接电阻安放位置很重要,普通近端和远端各放一个,远端测量时幅度会变差,实际调整SWING 时需留意A:阻抗不匹配示例FFC 线阻抗50 欧时Clock 波形B: 阻抗匹配示例FFC 线阻抗100 欧时Clock 波形1.1.4 Mini-Lvds 输出电压备注：屏SPEC 会给出VID 规格, VOD =2* VID1.1.5 数据结构〔Data Mapping>6bit 3pairs;6bit 4pairs;6bit 5pairs;6bit 6pairs8bit 3pairs;8bit 4pairs;8bit 5pairs;8bit 6pairs例如：8bit 6pairs Mode Data Mapping 见下图1.2 TCON 基本功能2 ：产生PANEL 扫描驱动电路和数据驱动电路所需的时序控制信号1.2.1 POL 信号：polarity inversion signal for sorce driver数据驱动IC 控制数据输出信号的极性反转如下图为单个TFT 与像素的等效电路,反转电压是指施加在Clc 两端电压什么是极性反转？施加在液晶份子上的电场是有方向性的,在不同时间以相反方向电场施加在液晶上,称为极性反转液晶显示电极的像素电压高于Vcom 电压称为正极性反之,液晶显示电极的像素电压低于Vcom 电压称为负极性为什么可以极性反转？液晶份子在电场中所受的力矩与电场的平方成正比而与电场的方向无关,所以可以用极性反转的方式驱动液晶而不改变其罗列和穿透率.错误认识：在极性反转时液晶份子转来转去为什么必须极性反转？A ：取向膜的直流阻断效应控制基板表面的液晶份子罗列方向的具有沟槽的薄膜称为取向膜,电极上的电压透过取向膜施加到液晶份子上,取向膜的等效电容大,等效电阻大,当直流驱动液晶时,电阻分压使电压差大部份落在取向膜上,而无法改变液晶份子罗列.B ：可挪移离子和直流残留液晶制程中不可避免残留可挪移离子,如果采用直流驱动,离子会挪移到取向膜形成内部电场,即使不加外部电场,液晶份子也会因内部电场而改变罗列状态,称为直流残留,造成残影.当采用极性反转方式驱动,外部电压平均值为0,可挪移离子向两个电极的挪移相互抵消, 避免直流残留现象.要点：正极性电压和负极性电压相等各种极性反转方式极性反转实现方法一Common 电极电压固定不变驱动方式极性反转实现方法二Common 电极电压不停变动驱动方式1.2.2 TP1 信号：latch signal for source driver数据驱动IC 输出数据信号的使能控制信号高电平：一行数据锁存到行存储器内低电平：一行数据释放,对液晶电容充电1.2.3 STV 信号：scan driver start pulse扫描驱动IC 输出起始控制信号1.2.4 CKV 信号：scan driver clock控制扫描行挨次开启的时钟信号1.2.5 OE 信号：scan driver output enable扫描行开启关闭的使能控制信号高电平：扫描行开启低电平：扫描行关闭结合下图进一步说明信号1=STV 信号2=CKV 信号3=TP1 信号4=OEGATE DRIVER 输入第一个STV 信号准备开始第一场扫描,输入第一个CKV 信号准备开启第一个扫描行,此时SOURCE DRIVER 输入TP1 信号释放第一行数据信号,OE 信号到来后高电平开启低电平关闭扫描行,如此循环往复.TCON IC 附加的重要功能：OD 功能1.3 OD 功能介绍OD:OVER DRIVE 过驱动作用：提升液晶响应时间液晶的响应时间响应时间是指液晶份子改变罗列角度,变换画面显示所需要的时间.屏SPEC 给出的响应时间等于黑到白,白到黑的上升时间和下降时间之总和,先声明这个时间OD 功能是无法提升的.1.3.2 为什么要提升液晶的响应时间？看下面两幅图,左图响应时间慢,右图响应时间快通过对照,可以发现：响应时间慢----图象含糊,拖尾1.3.3 OVERDRIVE 技术电场加速效应：液晶份子在电场中所产生的力矩与电场的平方成正比,因此,增加电场可以大幅度增加对液晶份子施加的力矩,从而加速液晶份子的转动,这就是电场加速效应.OVERDRIVE:利用电场加速效应,在两个帧之间插入另一个帧,施加较高补偿电压,强迫液晶份子在较短期内改变罗列,从低亮灰阶达到预定的高亮灰阶,从而提升液晶的响应时间,此种方法被称为高插驱动,也叫过驱动.从概念可以看出,OVERDRIVE 只对GRAY TO GRAY有效,对BLACK TO WHITE无效右图是没有做OVERDRIVE时的驱动电压波形和液晶的响应时间曲线下图是有做OVERDRIVE时的驱动电压波形和液晶的响应时间曲线对照结果：OVERDRIVE可以大幅提升液晶的响应时间1.3.4 UNDERSHOOT 技术与高插驱动相对应的技术就是低插驱动〔UNDERSHOOT>通过在两帧之间插入此外一个帧,施加较低补偿电压来实现与OVERDRIVE 最大不同,UNDERSHOOT 被动减小电场,靠液晶份子本身的弹性来改变罗列,效果比OVERDRIVE 差.1.3.5 OVERDRIVE 实现方式A 流程图如下B 最佳响应时间对照表通过实验方式填表获得,对于8BIT 灰阶,可以设计256X256 TABLE ,但需要MEMORY SEZE 大,简化的方式可以设计32X32 TABLE 或者16X16TABLE,再用线性内插方式计算其他灰阶变化所需的补偿灰阶.2.1 传统GAMMA IC ：本身很简单,只起到BUFFER 的作用如下图是传统的GAMMA IC 应用图输入电压值Ai,Bi,Mi,Ni 来自输入端电阻分压后产生的精确电压,经运放组成的缓冲器输出后提供给屏端,缓冲器的作用是增加带负载的能力2.2 P-GAMMA IC ：与传统GAMMA IC 比本质相同,增加Programmable 功能,实现I2C 总线控制,电压存储,BANK 选择等2.3 PANEL 对于GAMMA 电压需求的实例3 PM ICPower Manage IC ：产生Source Driver 和Gate Driver 所需要的多路电压〔工作原理参看普通的DC-DC 设计和LDO 设计〕3.1 DVDD ：数字逻辑电压,普通是3.3V,用于逻辑电路的供电3.2 AVDD ：主电压,主要用在Source Driver 输出的像素电压和Gamma 校正的电压3.3 VGH：Gate 开启电压,用于TFT 栅极打开的电压3.4 VGL：Gate 关断电压,用于TFT 栅极关断的电压3.5 Vcom：Vcom 电压,Panel 公共电极电压,有的集成在Gamma IC下图为某PanelSPEC 给的规格4 GPM IC : Gate Pulse Modulator俗称削角电路作用：减少扫描线和像素之间的电容耦合效应,改善馈通电压造成的画面闪烁TFT 等效电路如下图因为电容耦合效应,在Gate 电压由打开到关断,此时TFT 处于截止状态,寄生电容Cgd 会将Gate 电压变动馈送到像素电压,产生电压变化量△V,称为馈通电压,馈通电压的存在使Clc 和Cs 上保存的像素电压偏离原来的设定值,造成画面闪烁.解决方法：一方面降低馈通电压,另一方面调整Vcom 电压进行补偿削角电路的作用就是通过降低Vp-p 电压来减小馈通电压削角IC 应用原理图5 Level Shifter IC :电位转移电路5.1 为什么需要电位转移？普通的TFT 开启电压需要20V 以上,关断电压需要-5V 以下,而来自TCON 时序控制电路的电压普通是0V 或者3.3V 这样的逻辑电压,因此需要Level Shifer 实现电平的转换.5.2 WOA 设计通常的PANEL,Gate Driver 放在玻璃基板外部,通过阵列外布线进行设计〔Wire On Array 简称WOA>,Level Shifer 电路集成在Gate Driver 上.5.3 GOA 设计此外的PANEL 〔以三星为代表〕,Gate Driver 放在玻璃基板内部,称为Gate On Array 〔GOA>设计,也有叫GIP〔Gate In Panel〕,或者COG<Chip On Glass〕,为了简化Panel 设计,Level Shifter 电路放在TCON 板上,制作成独立IC 或者集成在PM IC 上面.。
tcon板工作原理Tcon板工作原理什么是Tcon板?Tcon板（Timing controller板）又称为时序控制板，是液晶显示屏的重要组成部分。
它起到将图像数据转换为可供液晶屏幕显示的信号的作用。
Tcon板的作用Tcon板的主要作用是控制液晶屏幕的刷新率和图像显示。
它接收来自主控芯片的图像数据，并将其转换为适合液晶屏幕显示的信号。
同时，Tcon板还负责调整像素亮度、对比度和色彩等参数，以确保显示效果达到最佳。
Tcon板的主要组成部分Tcon板一般由以下几个主要组成部分构成：1. 时钟发生器时钟发生器是Tcon板的核心部件之一。
它产生的时钟信号用于同步液晶屏幕的刷新率，并确定数据在屏幕上的显示位置。
2. 数据解码器数据解码器负责将接收到的图像数据进行解码和转换。
它将数字信号转换为模拟信号，并根据像素的位置和颜色信息进行处理。
3. 驱动电路驱动电路是Tcon板的另一个关键组件。
它接收来自数据解码器的信号，并根据信号的强弱来控制液晶屏幕上每个像素的亮度。
驱动电路通过电场效应将液晶分子排列成不同的方向，从而显示出不同的颜色和亮度。
4. 控制逻辑控制逻辑通常由微处理器和逻辑电路组成。
它负责接收来自主控芯片的指令，并将其转化为相应的控制信号，控制Tcon板的各个部分按照预定的时序进行工作。
Tcon板的工作流程Tcon板的工作流程可以简单描述为以下几个步骤：1.接收图像数据：Tcon板接收来自主控芯片的图像数据，并将其存储在缓存中。
2.数据解码和转换：数据解码器将存储在缓存中的图像数据进行解码和转换，生成适合液晶屏幕显示的信号。
3.时序控制：Tcon板根据时钟发生器产生的时钟信号，控制图像数据的刷新率和位置，确保图像在液晶屏幕上正确显示。
4.像素驱动：驱动电路根据图像数据的强弱来控制液晶分子的排列，实现像素的亮度和颜色控制。
5.显示效果优化：通过调整亮度、对比度和色彩等参数，Tcon板确保显示效果达到最佳状态。
液晶屏电路工作原理
液晶屏电路是指用于驱动液晶显示器的电路，其工作原理主要分为两部分：显示驱动电路和背光驱动电路。
1. 显示驱动电路：液晶屏显示驱动电路主要负责控制液晶显示器中液晶分子的定向，从而实现图像的显示。
其工作原理如下： a. 对于每个像素点，显示驱动电路会给出相应的控制信号，
这些像素控制信号被送入液晶屏，引起液晶中对应的液晶分子定向。
b. 通过改变这些分子的定向，液晶可以通过光的偏振来调节
光的透过度，进而实现对图像的显示。
通过控制不同的像素点的液晶分子定向，可以显示出完整的图像。
2. 背光驱动电路：背光驱动电路用于提供足够的亮度和均匀的背光光源。
其工作原理如下：
a. 背光驱动电路通过直流电源提供给液晶显示器的背光光源，通常是利用冷阴极荧光灯（CCFL）或发光二极管（LED）来
提供背光。
b. 背光驱动电路中的逆变器部分将直流电源转换成所需的交
流高电压，用于激活冷阴极荧光灯。
对于LED背光，背光驱
动电路则根据LED的特性提供适当的直流电压和电流。
c. 通过调整背光驱动电路的输出电压和电流，可以控制背光
亮度的大小。
综上所述，液晶屏电路通过显示驱动电路控制液晶分子的定向，从而实现图像的显示，同时通过背光驱动电路提供合适的背光亮度，使图像在液晶屏上清晰可见。
“奇美”32寸液晶屏逻辑板（TCON）电路分析及故障检修（一、电路原理部分）2012年2月3日郝铭发表评论阅读评论本文是对常见的“奇美”32寸液晶屏逻辑板（V315B3-LN1 REV.C1），俗称TCON板的组成、结构、电路进行了详细的介绍，并对关键的单元电路进行了分析，弄懂电路的组成结构、分析透彻工作原理对其它任何液晶屏的逻辑驱动电路可以起到举一反三的效果。
一、什么是时序控制电路，时序控制电路在液晶屏中的作用CRT伴随着电视的发明已经近一个世纪，在上个世纪的七十年中，活动视频图像信号的传输技术在不断的进步，但是终端图像的显示器件一直是采用的是CRT。
这样几乎所有的视频图像信号的结构、标准均以CRT的显示特点而设计、制定的，这个专门为CRT显示制定的视频图像信号一直沿用至今。
CRT的显示特点是利用荧光粉的余晖，把顺序着屏的像素信号采用行、场扫描的方式组合成图像，图1.1所示。
为了适应CRT的这个显示特点，在发送端也利用扫描的方式在行、场同步信号控制下把图像分解成一个个像素，并按照时间的先后顺序的传送；并且以一行像素和一场像素的间隔插入行同步和场同步信号等，这是一个模拟信号，是一个随时间变化的单值函数，是一个像素随时间串行排列的图像信号。
图1.1 图1.2目前的液晶电视机均采用TFT液晶屏作为图像显示器件；这是一种从结构上，原理上完全不同于CRT的显示器件，它是一种需要行、列驱动的矩阵显示方式，图1.2所示。
其图像显示驱动方式也完全不同于CRT图像显示驱动方式，但是液晶屏所显示的视频图像信号确仍然是原来专门为CRT设计、制定的视频图像信号，因为目前所有的视频图像信号源标准还是上个世纪；视频图像信号源的标准。
现在的问题是；液晶屏能直接显示原来CRT显示的信号标准吗？回答是否定的；不能。
但是只要在液晶屏的前端设置一个特殊的转换电路，图1.2中所示的“时序控制器”，就可以实现采用液晶屏就能显示只有CRT能显示的图像信号。
