TFT液晶顯示器主要特點

隨著九十年代初TFT技術的成熟，彩色液晶平板顯示器迅速發(fā)展，不到10年的時間，TFT-LCD迅速成長為主流顯示器，這和它具有的優(yōu)點是分不開的。主要特點是:

(1)使用特性好:低壓應用，低驅動電壓，固體化使用安全性和可靠性提高;平板化，又輕薄，節(jié)省了大量原材料和使用空間;低功耗，它的功耗約為CRT顯示器的十分之一，反射式TFT-LCD甚至只有CRT的百分之一左右，節(jié)省了大量的能源;TFT-LCD產(chǎn)品還有規(guī)格型號、尺寸系列化，品種多樣，使用方便靈活、維修、更新、升級容易，使用壽命長等許多特點。顯示范圍覆蓋了從1英寸至40英寸范圍內(nèi)的所有顯示器的應用范圍以及投影大平面，是全尺寸顯示終端;顯示質量從最簡單的單色字符圖形到高分辨率，高彩色保真度，高亮度，高對比度，高響應速度的各種規(guī)格型號的視頻顯示器;顯示方式有直視型，投影型，透視式，也有反射式。

(2)環(huán)保特性好:無輻射、無閃爍，對使用者的健康無損害。特別是TFT-LCD電子書刊的出現(xiàn)，將把人類帶入無紙辦公、無紙印刷時代，引發(fā)人類學習、傳播和記栽文明方式的革命。

(3)適用范圍寬，從-20℃到+50℃的溫度范圍內(nèi)都可以正常使用，經(jīng)過溫度加固處理的TFT-LCD低溫工作溫度可達到零下80℃。既可作為移動終端顯示，臺式終端顯示，又可以作大屏幕投影電視，是性能優(yōu)良的全尺寸視頻顯示終端。

(4)制造技術的自動化程度高，大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)特性好。TFT-LCD產(chǎn)業(yè)技術成熟，大規(guī)模生產(chǎn)的成品率達到90[%]以上。

(5)TFT-LCD易于集成化和更新?lián)Q代，是大規(guī)模半導體集成電路技術和光源技術的完美結合，繼續(xù)發(fā)展?jié)摿艽?。目前有非晶、多晶和單晶硅TFT-LCD，將來會有其它材料的TFT，既有玻璃基板的又有塑料基板。

液晶分子的驅動電壓不能固定在某一個值不變，否則，時間久了，液晶分子會發(fā)生極化現(xiàn)象，從而逐漸失去旋光特性。因此，為了避免液晶分子的特性遭到破壞，液晶分子的驅動電壓必須進行極性變換，這就需要將液晶顯示屏內(nèi)的顯示電壓分成兩種極性，一個是正極性，另一個是負極性。當顯示電極的電壓高于common(公共電極)電極電壓時，就稱為正極性;當顯示電極的電壓低于common電極電壓時，就稱為負極性。不管是正極性或負極性，都會有一組相同亮度的灰階，所以當上下兩層玻璃的壓差絕對值是固定時，所表現(xiàn)出來的灰階是一模一樣的。不過這兩種情況下，液晶分子的轉向卻完全相反，也就可以避免上述當液晶分子轉向一直固定在一個方向時所造成的特性破壞。常見的極性變換方式有四種，即逐幀倒相方式、逐行倒相方式、逐列倒相方式和逐點倒相方式。

對于逐幀倒相方式，在同一幀中，整個畫面所有相鄰的點都擁有相同的極性，而相鄰的幀極性則不同;對于逐行倒相方式，在同一行上擁有相同的極性，而相臨的行極性不同;對于逐列倒相方式，在同一列上擁有相同的極性，而相鄰的列極性不同;對于逐點倒相方式，則是每個點和自己相鄰的上、下、左、右四個點，極性都是不一樣。

常見的個人計算機液晶顯示屏，所使用的面板極性變換方式，大部分都是逐點變換方式，原因是逐點倒相的顯示品質相對于其他的變換方式要好得多。表列出了逐幀倒相、逐行倒相、逐列倒相和逐點倒相四種極性變換方式的性能比較。

所謂Flicker現(xiàn)象，就是畫面會有閃爍的感覺，但并不是特意做出的視覺效果，而是因為顯示的畫面灰階在每次更新畫面時會有些微小的變動，讓人眼感受到畫面在閃爍。使用逐幀倒相的極性變換方式最容易發(fā)生這種情況。因為逐幀倒相的整個畫面都是同一極性，當這次畫面是正極性時，下次就都變成了負極性，假若common電壓有一點誤差，這時正、負極性的同一灰階電壓便會有差別，當然灰階的感覺也就不一樣，如圖2所示。在不停切換畫面的情況下，由于正、負極性畫面交替出現(xiàn)，就會出現(xiàn)Flicker現(xiàn)象。而其他面板的極性變換方式，雖然也會有此Flicker的現(xiàn)象，但由于不像逐幀倒相是同時整個畫面一起變換極性，只有一行或一列，甚至于是一個點變化極性而已，以人眼的感覺來說，就會覺得不明顯。

所謂Crosstalk現(xiàn)象，指的是相鄰的點之間，要顯示的資料會影響到對方，以至于顯示的畫面會有不正確的狀況。雖然Ctosstalk現(xiàn)象的成因有很多種，只要相鄰點的極性不一樣，便可以減少此現(xiàn)象的發(fā)生。

根據(jù)液晶顯示器的解剖，可以看出，液晶顯示器的構成并不復雜，液晶板加上相應的驅動板(也稱主板，注 意不是液晶面板內(nèi)的行列驅動電路)、電源板、高壓板、按鍵控制板等，就構成了一臺完整的液晶顯示器。

液晶顯示器的電源電路分為開關電源和DC/DC變換器兩部分。其中，開關電源是一種AC/DC變換器，其作用是將市電交流220V或 110V(歐洲標準)轉換成12V直流電源(有些機型為14V、18V、24V或28V)，供給DC/DC變換器和高壓板電路;DC/DC直流變換器用 以將開關電源產(chǎn)生的直流電壓(如12V)轉換成5V、3.3V、2.5V等電壓，供給驅動板和液晶面板等使用。

液晶顯示器的開關電源主要有兩種安裝形式:①采用外部電源適配器(Adapter)，輸入顯示器的電壓就是電源適配 器輸出的直流電壓;②在顯示器內(nèi)部專設一塊開關電源板，即所謂的內(nèi)接方式，在這種方式下，顯示器輸人的是交流220V電壓。

DC/DC變換器也有多種安裝方式，第一種是專設一塊DC/DC變換板;第二種是和開關電源部分安裝在一起(開關電源采用機內(nèi)型) ;第三種是安裝在主板中。

驅動板也稱主板，是液晶顯示器的核心電路，主要由以下幾個部分構成:

(1)輸入接口電路

液晶顯示器一般設有傳輸模擬信號的VGA接口(D-Sub接口)和傳輸數(shù)字信號的DVI接口。其中，VGA接口用來接收主機顯卡輸出的模 擬R、G、B和行場同步信號;DVI接口用于接收主機顯卡TMDS(最小化傳輸差分信號)發(fā)送器輸出的TMDS數(shù)據(jù)和時鐘信號，接收到的 TMDS信號需要經(jīng)過液晶顯示器內(nèi)部的TMDS接收器解碼，才能加到Sealer電路中，不過，很多TMDS接收器都被集成在Scaler芯片中 。

(2)A/D轉換電路

A/D轉換電路即模/數(shù)轉換器，用以將VGA接口輸出的模擬R、G、B信號轉換為數(shù)字信號，然后送到Sealer電路進行處理。早期的液晶顯示器，一般單獨設立一塊A/D轉換芯片(如AD9883、AD9884等)，生產(chǎn)的液晶顯示器，大多已將A/D轉換電路集 成在Scaler芯片中。

(3)時鐘發(fā)生器(PLL鎖相環(huán)電路)

時鐘產(chǎn)生電路接收行同步、場同步和外部晶振時鐘信號，經(jīng)時鐘發(fā)生器產(chǎn)生時鐘信號，一方面送到A/D轉換電路，作為取樣時鐘信 號;另一方面送到Sealer電路進行處理，產(chǎn)生驅動LCD屏的像素時鐘。

另外，液晶顯示器內(nèi)部各個模塊的協(xié)調(diào)工作也需要在時鐘信號的配合下才能完成。顯示器的時鐘發(fā)生器一般均由鎖相環(huán)電路(PLL)進行控制，以提高時鐘的穩(wěn)定度。早期的液晶顯示器，一般將時鐘發(fā)生器集成在￣A/D轉換電路中，如今生產(chǎn)的液晶顯示器，大都將時鐘發(fā)生器集成在Sealer芯片中。

(4)Sealer電路

Sealer電路的名稱較多，如圖像縮放電路、主控電路、圖像控制器等。Sealer電路的核心是一塊大規(guī)模集成電路，稱為Sealer芯片，其作用 是對A/D轉換得到的數(shù)字信號或TMDS接收器輸出的數(shù)據(jù)和時鐘信號，進行縮放、畫質增強等處理，再經(jīng)輸出接口電路送至液晶面板，最后，由 液晶面板的時序控制IC(TC0N)將信號傳輸至面板上的行列驅動IC。Sealer芯片的性能基本上決定了信號處理的極限能力。另外，在Sealer電 路中，一般還集成有屏顯電路(0SD電路)。

液晶顯示器為什么要對信號進行縮放處理呢?這是由于一個面板的畫素位置與分辨率在制造完成后就已經(jīng)固定，但是影音裝置輸出的分辨率 卻是多元的，當液晶面板必須接收不同分辨率的影音信號時，就要經(jīng)過縮放處理才能適合一個屏幕的大小，所以信號需要經(jīng)過Sealer芯片進行 縮放處理。

(5)微控制器電路

微控制器電路主要包括MCU(微控制器)、存儲器等，其中，MCU用來對顯示器按鍵信息(如亮度調(diào)節(jié)、位置調(diào)節(jié)等)和顯示器本身的狀態(tài)控 制信息(如無輸人信號識別、上電自檢、各種省電節(jié)能模式轉換等)進行控制和處理，以完成指定的功能操作。存儲器(這里指串行EEPROM存 儲器)用于存儲液晶顯示器的設備數(shù)據(jù)和運行中所需的數(shù)據(jù)，主要包括設各的基本參數(shù)、制造廠商、產(chǎn)品型號、分辨率數(shù)據(jù)、最大行頻率、場 刷新率等，還包括設各運行狀態(tài)的一些數(shù)據(jù)，如白平衡數(shù)據(jù)、亮度、對比度、各種幾何失真參數(shù)、節(jié)能狀態(tài)的控制數(shù)據(jù)等。

很多液晶顯示器將存儲器和MCU集成在一起，還有一些液晶顯示器甚至將MCU、存儲器都集成在Scaler芯片中。因此，在這些液晶顯示 器的驅動板上，是看不到存儲器和MCU的。

(6)輸出接口電路

驅動板與液晶面板的接口電路有多種，常用的主要有以下3種:

第一種是并行總線TTL接口，用來驅動TTL液晶屏。根據(jù)不同的面板分辨率，17L接口又分為48位或24位并行數(shù)字顯示信號。

第二種接口是十分流行的低壓差分LVDS接口，用來驅動LVDS液晶屏。與17L接口相比，串行接口有更高的傳輸率，更低的電磁輻射和電磁 干擾，并且，需要的數(shù)據(jù)傳輸線也比并行接口少很多，所以，從技術和成本的角度，LVDS接口都比1TL好。需要說明的是，凡是具有LVDS接口的 液晶顯示器，在主板上一般需要一塊LVDS發(fā)送芯片(有些可能集成在Sealer芯片中)，同時，在液晶面板中應有一塊LVDS接收器。

第三種是RSDS(低振幅信號)接口，用來驅動RSDS液晶屏，采用RSDS接口，可大大減少輻射強度，產(chǎn)晶更加健康環(huán)保，并可增強EMI抗干擾能 力，使畫面質量更加清晰穩(wěn)定。

按鍵電路安裝在按鍵控制板上，另外，指示燈一般也安裝在按鍵控制板上。按鍵電路的作用就是使電路通與斷，當按下開關時，按鍵電子開關接通;手松開后，按鍵電子開關斷開。按鍵開關輸出的開關信號送到驅動板上的MCU中，由MCU識別后，輸出控制信號，去控制相關電路完成相應的操作和動作。

高壓板俗稱高壓條(因為電路板一般較長，為條狀形式)，有時也稱為逆變電路或逆變器，其作用是將電源輸出的低壓直流電壓轉變?yōu)橐壕О?Panel)所需的高頻的600V以上高壓交流電，點亮液晶面板上的背光燈。

高壓板主要有兩種安裝形式:①專設一塊電路板;②和開關電源電路安裝在一起(開關電源采用機內(nèi)型)。

液晶面板是液晶顯示器的核心部件，主要包含液晶屏、LVDS接收器(可選，LVDS液晶屏有該電路)、驅動IC電路(包含源極驅動IC與柵極驅動IC)、時序控制IC(TC0N)和背光源。

需要強調(diào)的是，液晶顯示器的電路結構和彩電、CRT顯示器彩顯一樣，經(jīng)歷了從多片集成電路ˉ單片集成電路宀超級單片的發(fā)展過程。例如，早期的液晶顯示器、A/D轉換、時鐘發(fā)生器、Sealer和MCU電路均采用獨立的集成電路;現(xiàn)生產(chǎn)的液晶顯示器，則大多將A/D轉換、TMDS接收器、時鐘發(fā)生器、Sealer、0SD、LVDS發(fā)送器集成在一起，有的甚至將MCU電路、TC0N、RSDS等電路也集成進來，成為一片真正的"超級芯片"。無論液晶顯示器采用哪種電路形式，但萬變不離其宗，即所有液晶顯示器的基本結構組成是相同或相似的，作為維修人員，只要理解了液晶顯示器的基本結構和組成，再結合廠家提供的主要集成電路引腳功能，就不難分析出其整機電路的基本工作過程。

TFT(Thin Film Transistor)即薄膜場效應晶體管，屬于有源矩陣液晶顯示器中的一種。它可以"主動地"對屏幕上的各個獨立的像素進行控制，這樣可以大大提高反應時間。

一般TFT的反應時間比較快，約80毫秒，而且可視角度大，一般可達到130度左右，主要運用在高端產(chǎn)品。所謂薄膜場效應晶體管，是指液晶顯示器上的每一液晶象素點都是由集成在其后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。TFT屬于有源矩陣液晶顯示器，在技術上采用了"主動式矩陣"的方式來驅動，方法是利用薄膜技術所作成的電晶體電極，利用掃描的方法"主動拉"控制任意一個顯示點的開與關，光源照射時先通過下偏光板向上透出，借助液晶分子傳導光線，通過遮光和透光來達到顯示的目的。

螢光管、導光板、偏光板、濾光板、玻璃基板、配向膜、液晶材料、薄模式晶體管等等