服务热线： 液晶显示屏及其驱动原理
来源：企鹅电竞官网 发布时间：2024-05-20 10:03:09 浏览量：1液晶显示屏及其驱动原理液晶显示屏及其驱动原理了???_—墨?__?I了曩蕊曩_??_??—I—__?一 一 ,液?显示屏 1.液晶显示屏的背部结构 在液晶显示器中,液晶显示屏一 般是作为一个整体而存在的.这是因 为液晶器件的特殊性以及连接和装配 需要专用的工具,再加上操作技术的 难度很大等原因,生产厂商把液晶显 示屏幕,连接件,驱动电路的PCB电 路板,背光灯等元器件用钢板封闭起 来,只留有背光灯插头和驱动信号输 入插座.这种组件被称为LCD MODUEL(即LCM),也叫液晶显示 模...
液晶显示屏及其驱动原理了???_—墨?__?I了曩蕊曩_??_??—I—__?一 一 ,液?显示屏 1.液晶显示屏的背部结构 在液晶显示器中,液晶显示屏一 般是作为一个整体而存在的.这是因 为液晶器件的特殊性以及连接和装配 需要专用的工具,再加上操作技术的 难度很大等原因,生产厂商把液晶显 示屏幕,连接件,驱动电路的PCB电 路板,背光灯等元器件用钢板封闭起 来,只留有背光灯插头和驱动信号输 入插座.这种组件被称为LCD MODUEL(即LCM),也叫液晶显示 模块.可见,这种组件的方式既增加 了工作的可靠性,又能防止用户因随 意拆卸造成的不必要的意外损失.液 晶显示器的生产厂商只需把背光灯的 插头和驱动信号插排与外部电路板连 接起来即可,使整机的生产的基本工艺也变 得简单多了.液晶显示屏的背部结构 如图1所示.从照片中我们大家可以看出, P1和P2是通往背光高压板的插头,背 光灯的控制信号和工作电压从背光板 电路发出后从这里送往背光灯,图中 已示出背光灯所在的位置.对于液晶 显示屏来说,根据屏幕尺寸的大小以 及对显示
的不同,背光灯的数量 是不同的.例如早期的液晶显示屏使 用一只灯管,一般位于屏幕的上方I后 来逐渐发展为两个灯管,上下各一个, 现在的笔记本电脑显示屏和大部分台 式机的液晶屏较多地采用这种方式. 当前,较大一些的液晶屏采用4个灯管 已经很常见,高端的大屏幕的显示器则 使用了6灯管,8灯管甚至更多.采用 4灯管的液晶屏,其背光灯的位置也因 设计而有所不同,一种是液晶屏的上 下左右各有一个,一种是4个灯管从上 到下横向均匀摆放,更多的则是上面 两个,下面两个.还有一种是把两个 U形灯管开口相对,在上下各放置 一 个,形成4个灯的效果,但从其工作 方式上讲,仍然属于2灯管结构.背光 灯的数量与摆放决定着屏幕的最大亮 度和亮度的均匀性.P3和P4是液晶屏 的信号输入插排,该插排连接着主板 电路的信号输出端,另一端连接液晶 屏的屏控板.屏控板在图1中的上边和 右边的盖板之下.屏控板是一块PCB 板,上有多片IC和其他元件,液晶屏 的驱动信号从这个电路板上经其处理 后形成分离出的行驱动信号和列驱动 信号,再分别送到液晶屏的行,列电 极(即行,列驱动信号输入端).行, 列电极的实物照片见图2.注意:不要 试图拆卸或者修理液晶屏的行列电极 的输出和输入接口,包括屏控板在内, 在目前对维修人员来讲是无法维修的. 图I中的P3,P4插排接口属于TTL接 口(30+45
接口),另外还有普 通TTL接口和LVDS接口.关于这些 接口的不同特别是LVDS接口的特点, 在后面将另有介绍. 2.液晶屏的主要技术指标 液晶屏的技术指标直接决定着显 示质量的好坏,目前市场上的液晶显 示设备的价格与采用的液晶屏有着直 接的关系. (1)像素问距 液晶显示器的像素间距(pixel pitch)与CRT的点距(dotpitch)含义 相同.大家知道,CRT(阴极射线管) 显示器的点距是指相邻两个像素之间 的距离,但由于在不同的分辨模式下 和不同的场刷新率下,实际显示的图 像的点距有所不同,所以CRT显示器 一 般标出点距指标是指最小点距.液 晶显示器则不同,它的像素数是固定 的,没有最大和最小之分,因此标出 的像素间距就是它本身固有的点距. 这个点距决定了液晶屏的最佳分辨率, 也就是说只有在与该点距对应的分辨 率下才会显示出最好的图像,低于或 者高于最佳分辨率时,要对其进行模 式转换电路处理后,输出与液晶屏最 佳分辨率一致的驱动信号送到液晶屏 显示,因此显示的图像不如没经处理 的图像好.在相同的屏幕尺寸下,液 晶屏的分辨率越高,那么它的像素间 距就越小,反之则越大.能够准确的看出,像 素间距确实是一个能够影响图像细腻 vFu曩.3档搿H2.蕾0. 2007-01总第532期f蝴I曾}n?Ap口fia—ce 度的指标,对于CRT显示器来说.当 然是越小越好,但对于液晶显示器来 说,由于其显示图像的原理是依靠透 光来实现的,所以其像素间距的大小 取决于这种显示方式所能达到的最大 可能,故不可以像追求CRT的点距那 样追求液晶显示器的像素间距.实际 上,只要屏幕尺寸和分辨率相同.液晶 屏的像素间距是基本一样的,附
给 出了一些常见尺寸液晶屏的像素间距. (2)响应时间 由于液晶材料的粘滞性特点,会 对显示造成延迟.响应时间是反映各 像素点的发光对输入信号的反映速度 的一个技术指标,这个指标值越小越 好.响应时间由两个部分构成,一个 是像素点由亮转暗时对输入信号的延 迟时间n(又称为上升时间),另一个 是像素点由暗转亮时对输入信号的延 迟时间(又称为下降时间),这两个 时间的和,就是液晶显示器的响应时 间,其计量单位为ms(毫秒). 早期液晶显示器的响应时间通常 都在50ms以上,所以存在拖影的缺 点.因为1秒(S)等于1000毫秒(ms), 所以针对50ms的响应时间而言,最 多可以在1秒之内连续显示1000? 50=20张画面,而看电影画面要顺畅 的标准是每秒24张画面,所以20张画 面的速度自然会产生拖影(也叫拖尾) 现象,很显然不适合显示高速运动的 附囊章见尺寸液?鼻的像素闻鹾 溯糊鞠嘲嗍醐霹 14.11024x7680.279 14.11400x10500.2O4 1510247680.297 I5l40oxm500.218 151600×12O00.19O 171280x10240.264 l7宽屏128ox7680.2985 l7.41280×10240.270 l91280×lO240.294 l9l600×l2000.242 l9宽屏l6B0x10500.243 20宽屏1680x10500.258 20.1l600x12000.255 20.1256O×20480.207 21.3l6?xl2000.270 21.32048xl5360.2l0 23宽屏l920×12000.258 画面.新一代的液晶显示器响应时间 普遍缩短.如果是以电视机的显示规 格每秒30张画面为标准,换算成液晶 显示器需要的响应时间为1000?30 33ms(由此推算30ms的响应时间适 合于每秒33张,20ms的响应时间适合 于每秒50张,计算过程见前,此处从 略),而现今的技术已经可以达到 10ms左右甚至更小(高端机种,10ms 的响应时间适合于每秒100张).由于 各家厂商对于响应时间的算法有差异 和争议存在,故液晶显示器的响应时 间就其实用性来说.最好是在16ms以 内,越小越好.响应时间越小,显示 高速运动画面的质量越高. (3)对比度 液晶自身不能发光,它依赖背面 光照亮屏幕.灰暗的显示屏不代表没 有背面光.那是光线没有穿过液晶层 而没有显示出像素.对比度是指液晶 显示器的透光等级,也就是屏幕上同 一 点最亮时(白色)与最暗时(黑色) 的亮度的比值,高的对比度意味着相 对较高的亮度和呈现颜色的艳丽程度. 品质优异的液晶显示器面板和优秀的 背光源亮度,两者合理配台就能获得 色彩饱满明亮清晰的画面.目前大多 数桌上型液晶显示器的对比度多为 200:1—500:1.就表现优异的画面 质量来讲,对比度越高越好.拥有高 对比度的液晶显示器,其色彩的层次 效果会更加明显,颜色的表现就会更 加丰富活泼. (4)亮度 亮度是指画面的明亮程度,也就 是背光光源所能产生的最大亮度,单 位是cd/m.一般液晶显示器都有显 示200cd/m的亮度能力.现在主流的 液晶显示器甚至达300cd/m.或以上, 其作用就在于适应不同的操作环境 如果操作环境的光线较亮,液晶显示 器的亮度不调大一点就容易看不清楚, 所以亮度越大,所能适应的环境范围 更大.目前提高亮度的方法有两张一 种是提高液晶面板的光通过率,另一 种就是增加背景灯光的亮度,即增加 灯管数量.在液晶亮度的技术研究方 面.NEC已经研发出500cd/m的彩 色TFT液晶显示屏模块,松下也开发 出称为ABI(AdaptiveBrightness Intonsifier)技术,做成专用IC,可以 有效地将亮度提高达350cd/m, 400cd/m.. 对于液晶显示器整机来讲.亮度 这个指标并非越大越好.过高的亮度 会影响对比度和色彩的表现.而且目 前解决这个问题的难度较大.所以提 醒要购买亮度规格超过400cd/m以 上的朋友,请注意要对不同的品牌型 号进行对比,选择出高亮模式下对比 度和色彩饱和度受影响小的产品. (5)可视角度 它是指用户可以在多大的角度内 能够清晰地观察屏幕上所有内容的一 个指标.由于液晶显示器显示的光源 经折射和反射后输出时已有一定的方 向性,在超出这一范围观看就不能看 到正常的图像.图3给出了水平可视角 度和垂直可视角度的示意图.从图中 可以看出,水平可视角度表示以显示 器的垂直法线(即显示器正中间的垂直 假想线)为准,在垂直于法线左方或右 方一定角度的位置上仍然能够正常的 看见显示图像,这个角度范围就是液 晶显示器的水平可视角度.同样如果 以水平法线为准,上下的可视角度就 称为垂直可视角度. 目前市场上出售的液晶显示器的 可视角度都是左右对称的.由于液晶 屏自身的特点.通常水平可视角度大 于垂直可视角度.液晶屏标注的可视 角度的指标参数,如无说明,一般是 指水平可视角度.可视角度越大,观 看的角度范围越宽,液晶显示器的适 用性也就越好 由于每个人的视力不同,因此我 们以对比度为参照标准,在最大可视 角度时所看到的图像对比度越大就越 好.目前市场上大多数产品的可视角 度在120.以上,相当一部分产品达到 了140.,甚至160以上,主流液晶 屏的可视角度目前都在140.以上. 二液羼动态驱动的基本原理 各位明白,CRT显示器的图像是 通过行场扫描电路对行场偏转线圈的 电流进行调制进而影响电子柬的偏转 来实现的.液晶显示器虽然在显示原 理上与CRT完全不同,但在图像的形 成与驱动上也有行和列之分.液晶显 示屏与屏控板相连的的那些排线就是 行电极和列电极的输入信号线的照片中我们可以清晰地看出这些 排线把屏控板的输出和液晶屏幕直接 联系在了一起. 液晶分子的扭转,使背光灯的光 被调制从而产生明,暗,遮,透,变 色等显示效果.要实现这个目的,必 须有两个基本条件:一是要有足够的 电信号作用于液晶分子,来改变液晶 分子的初始排列二是每个电信号要 在一段时间内作用于一个或者多个液 晶像素单元,使像素形成为人眼所能 接受和认识的视觉效果,也就是显示 出与CRT显示器一样的静态或者动 态的画面.通过把主机显卡送来的 RGB信号进行模拟/数字转换等一系 列的处理,并对其进行电压,相位,频 率,峰值,有效值,时序等参数和特 性的控制,使其成为能够驱动液晶分 子扭转并按照输入信号变化规律变化 的驱动信号,加到液晶像素的TFT薄 膜晶体管上,达到显示图像的目的.这 就是液晶屏动态驱动的基础原理. 把液晶显示屏的水平(x)一组的 显示像素的背电极 (TFT薄膜晶体管 的栅极)连在一起 引出,称为行电极, 该电极上通常施加 的是扫描驱动信 号.把纵向(Y)一 组的显示像素的段 电极(TFT薄膜晶 体管的源极)连起 来一起引出的,被 称为列电极,该电 极上通常施加的是 数据驱动信号.显 示屏上的每一个像素的扭转和状态都 是行电极和列电极交叉汇台控制的结 果,这样通过行信号和列信号的不同 组合,就可对每个像素来控制,进 而控制特定像素的扭转.其等效电路 如图4所示在驱动方式上采用了类 似于CRT的光栅扫描方式,通过循环 地给行电极施加选择脉冲,同时为有 显示数据的所有列电极给出相应的选 择或非选择的驱动脉冲,以此来实现某 行所有显示像素的显示功能.这种行 扫描是逐行顺序进行的,循环周期很 短(高达几十kHz),使屏幕上能够显 示稳定的图像.这里简要说明一下驱 动信号的形成和驱动的过程,请参照 图5所示的
图. RGB图像信号和行场同步信号从 主机的显卡输出后送到液晶显示器的 主板,在主板上经以主控制芯片为核 心的主板电路进行模拟/数字转换, 使之成为8bit的数字信号,再经主芯 片内部的控制电路,把输入的不同模 式的信号转换为液晶屏所固有的分辨 模式上.锁相环电路配台主芯片实现 对像素时钟信号的锁相作用,使液晶 屏的像素时钟信号与标准信号的时钟 频率,相位完全一致.这些信号加上 数据时钟脉冲,数据场同步,数据行 同步,数据控制使能控制等信号一起 从TTL或者LVDS接口输出,在CPU 和存储器数据的控制下,送到屏控板 上,在屏控板上生成行(扫描)驱动 信号和列(数据)驱动信号,进而通 过液晶屏的接口加到像素电极.这样, 主机输出的RGB信号的内容就能通过 改变液晶屏各个像素的状态来显示在 屏幕上了.限于篇幅,以上只是简单 的概括,详细内容将在下面的液晶 显示器主板电路文中说明.圆
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