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TFT液晶顯示屏原理
日期:2011-09-05

      傳統電視機采用CRT作為圖像的顯示器件,它體積大、重量重、屏幕尺寸受限制等缺點,目前在電視機上的應用已經逐步被薄而輕的液晶和等離子顯示屏取代,這樣我們從事電視維修的技術人員就必須盡快的掌握被稱為平板電視的液晶、等離子電視的維修技術。
        
      目前在家庭中;液晶電視和CRT電視一樣;一般是用來接收電視臺播放的模擬電視節目;把接收下來的模擬電視節目,經過處理;由顯示器重現圖像。但是作為液晶電視機和CRT電視機的本身,兩者則有巨大的區別:
        
      首先圖像顯示器件:CRT電視采用的是一個體積較大、厚度大的顯像管;液晶電視則采用的是一塊顯示面積較大,厚度很薄的液晶顯示屏,厚度小于10公分;可以懸掛在墻上所以也成為平板電視。
        
      在電視機的信號處理電路上:除高頻頭電路、中頻放大電路、視頻檢波電路以外;視頻小信號處理電路已經完全不同了,普通的CRT電視機一般采用的是模擬電路來處模擬信號(高清CRT除外);液晶電視是采用數字的方式來處理模擬信號。并且計算機軟件技術、總線技術及大規模數字集成電路的大量應用等,電視機的電原理圖越來越計算機化,我們原來的維修人員基本上缺乏數字電路的知識,對圖紙也越來越看不懂。也無法去分析故障。
        
      在開關電源電路上;為了克服CRT電視機開關電源電流波形的畸變而引起的電磁干擾(EMC)和電磁兼容(EMI)問題,目前生產的液晶電視均采用了PFC技術,這樣具有PFC功能的開關電源其電路原理及結構異常復雜。而且對于屬于被動發光的液晶顯示屏,還要有一個對液晶顯示屏背光燈供電的背光高壓板,這兩項也是我們維修人員必須要過的一道門檻。
        
      在所用的元器件上:比較突出的是在開關電源等大功率電路中采用了性能優秀的MOS管,取代過去常用的大功率晶體三極管作為開關管應用,電源部分的故障率大大降低,但是由于MOS管和普通大功率晶體三極管特性的不同,激勵及周邊電路也完全不同。對我們維修人員也是一個新的課題。
        
      從上述看;要掌握液晶電視的維修除了要了解液晶屏成像的簡單道理外,最主要的還是要掌握CRT電視機原來沒有應用過的新技術、新電路、新元器件的知識,看懂電路并能分析電路原理,并掌握新型元器件的結構、性能、正確的應用方法,了解一下數字電路的基本知識,這樣,修理液晶電視和原來修理顯像管電視機一樣得心應手,甚至還要簡單。


         本文重點就是前期CRT電視沒有的新技術、新知識入手入以通俗語言全面詳細介紹,最后以典型液晶電視進行整機電路分析及故障檢查、故障分析乃至故障排除方法及典型案例。引導大家逐步掌握液晶電視機的維修技能。本書的目的是;從原理的講解為主;以提高維修人員分析問題及處理問題的能力為目的,認識到基層知識的重要性,逐步改善,不按原理分析故障、盲目修機的現象。本書的特點是;復雜的原理均配以大量的圖片;以“看圖識字”的方式學習新知識、新技術。
      在介紹液晶顯示屏的工作原理之前,先把液晶究竟是什么,液晶控制光線的道理是什么簡單的介紹一下
      1、 液晶是什么?       
      液晶是一種有機化合物,是液體;但是其分子具有固體水晶(水晶石)分子的特性,水晶石的分子對光具有優秀的投射和折射性能(用水晶石制造的鏡片、鏡頭都是性能優秀、昂貴的)。
        
      液晶的分子除了對光有優秀的特性以外;并且對電場有極其敏感的特性;把液晶的分子放置在電場中間;改變電場的方向及強度;分子也會隨同電場方向的改變產生扭曲,就好像我們熟知的鐵屑對磁場極其敏感一樣;把鐵屑放置于吸鐵石的磁場中,改變吸鐵石的方向;鐵屑也隨之扭曲一樣。
     

         2、 液晶對光線的控制作用
         上一節介紹了;液晶的分子有兩項重要的特性;一是對光有很好的透過性;二是對電場非常敏感;研究人員就是利用了這兩項特性;研制出了液晶顯示屏。
          當一個長棒型的液晶分子由一端射入光線是,由于液晶分子有良好的透光性能,光線可以順利的由另一端射出,
      下圖A所示。當液晶分子在電場的作用下發生扭曲,則阻礙光線的通過,下圖B所示;此時;可以通過改變電場的強度;達到控制液晶分子扭曲的角度;從而達到控制通過光線的強度的目的;也就是達到了;在熒光屏上控制像素點亮度的目的。


      3、現代TFT液晶屏,液晶分子對光的控制作用         
      對于現代的TFT液晶屏,液晶分子對光線的控制作用;和上述原理略有不同,是用整齊排列的液晶分子在電場的作用下;排列的分子產生扭曲;從而帶動光波扭曲;達到控制光線強度的目的,這一原理用一兩句話語;說不清楚:下面會詳細的重點描述;希望大家細心的品味、體會,弄明白其中的道理,這樣修理分析故障,就更胸有成竹了 一、顯像管(CRT)是什么樣的顯示器件?
      顯像管:俗稱CRT,它是一個電真空器件,由涂有熒光粉的屏、電子槍及一個真空的腔體組成,是一個體積較大的玻璃椎體。成像原理是;依靠電子槍發射高速電子束流;轟擊熒光屏產生光點;圖像信號的控制使電子束流強弱變化,在熒光屏上產生“亮”、“暗”變化的光點(這光點就是像素);再依靠偏轉作用使電子束在熒光屏上進行規定的掃描,把“亮”、“暗”變化的光點按規定的順序排列起來形成圖像,如圖1-1-1所示。顯像管屬于顯示屏主動發光的模擬顯示器件。
                                     
      圖1-1-1

                                    
      二、液晶是什么樣的顯示器件?
      液晶屏上面的圖像是怎樣產生的呢?液晶到底是一種什么東西呢?液晶屏是什么結構?
        
      液晶是一種有機化合物,是液體。但是其分子具有固體水晶石分子一樣的光學特性,我們知道水晶石對光有優秀的透射性能。那么液晶的分子對光也有優秀的透射性能。同時液晶的分子對電場又極其的敏感(類似于鐵分子對磁場敏感的現象),液晶分子周邊的電場發生變化;液晶的分子會隨其變化產生扭曲,通過液晶分子的扭曲可以使通過的光線受到控制(通過、阻斷)從而形成圖像。液晶顯示器就是利用液晶的這兩項重要特性使圖像的顯示成為現實。
         液晶屏就是眾多的液晶分子排列在一個平面上,圖像信號分別控制相應的分子扭曲,從而在這個屏幕上形成圖像。        
      和CRT顯示器不同的是:液晶顯示屏是把圖像信號先由一個時序控制電路轉化為;“水平”(行)和“垂直”(列)的驅動信號,再加到液晶屏的矩陣電路上,經過“尋址”把在液晶屏上產生能影響光線通過的“點”排列成圖像(類似于電影的膠片),再在背光的作用下形成明亮的圖像。液晶的這種驅動方式稱為“矩陣”驅動方式,如圖1-2-1所示,在圖A中可以看出,液晶屏的驅動電路有列驅動和行驅動,由時序控制電路(俗稱T-CON電路)把數字的圖像信號轉化成列、行驅動信號。列驅動信號是反映圖像內容的像素信息,行驅動信號是驅使上下掃描的位移脈沖,一行一行的驅使列信號的顯示,一行線上的列信號是同時顯示的,這一點和CRT上一行像素信號是逐個顯示的不同。
          
      液晶的本身并不能發光,它只能對通過的光進行控制,為了產生逼真明亮的圖像,所以液晶電視的顯示屏都有一個高亮度,光譜范圍寬類似太陽光的背光源,一般采用組合冷陰極熒光燈(CCFL)作為液晶顯示屏的背光源。當背光電路出故障時,我們迎著光亮可以看到液晶屏上有圖像的影子,這一般就可以判斷為液晶屏的背光供電板損壞,如圖1-2-2所示。這個背光源供電電路,是液晶屏特有的專用電路,做在一塊電路板上,由整機的開關電源供電(24V)產生1000V左右的高壓,功率較大是液晶電視故障率較高的部件。
                                         
      液晶顯示器件的功耗很低,這是它的突出優點(液晶顯示器的耗電量主要在背光燈部分),但是它的顯示控制電路(俗稱時序控制電路)比較復雜,不過現在有專用的集成電路與液晶顯示屏配套并做在屏內部;形成一個整體的液晶屏顯示器件,故障維修率極低。

           
背光不亮 屏上只有暗影       

                     

背光正常 屏上圖像清晰明亮
                                             圖1-2-2

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