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液晶屏逻辑驱动电路原理、电路分析及故障检修(五、液晶屏的逻辑驱动电路组成)

2012年10月27日 发表评论 阅读评论

液晶屏逻辑驱动电路原理、电路分析及故障检修

  液晶屏的逻辑驱动电路

     前面的几个章节主要是介绍了TFT液晶屏的组成和工作原理,TFT液晶屏也是目前唯一能显示电视标准活动图像的液晶显示屏。这样的一个TFT液晶屏如何显示专门为CRT制定的电视视频图像信号呢?

    前面也提到了;目前所有的电视信号包括视频图像信号其信号的结构、标准都是为了CRT(显像管)显示图像而制定的,这个为CRT制定的标准信号是不能轻易改变的,也是不能改变的,那么TFT液晶屏就是为了要显示目前的活动电视信号而发明的。但是由于TFT液晶屏属于矩阵显示的结构特点在重现图像的原理上和CRT的扫描显示方式完全不同的,这样就不能直接把现代为CRT制定的视频图像信号直接加到TFT液晶屏上来显示的。

为了达到TFT液晶屏能显示专门为CRT制定的电视信号及视频图像信号目前的方法是在信号进入TFT液晶屏前,增加一个“转换电路”这个转换电路把CRT显示的图像信号转换为TFT液晶屏能显示的图像信号。

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                                      图5.1                                                          图5.2

    现在电视台发送的图像信号的像素信号传送方式是按照时间的先后一个一个的传送的。那么在CRT荧光屏上;像素信号的重现也是按照传送的顺序的规定;按时间先后由左至右一个一个的在CRT荧光屏“着屏”显示,图5.1所示;在一行像素的显示中,这一个一个着屏的过程就称为是:“行扫描”。可以看出CRT上显示的一行像素信号的排列关系是按时间先后顺序排列的,我们把这样的信号称为是“串行”排列的像素信号。

    由于液晶屏是矩阵显示方式,一行电视信号的像素点排列成为一横排;同时“着屏”显示,图5.2所示;这一行图像信号的像素点是在同一时间显示在荧光屏上,这一行同时显示的像素信号称为是“并行”排列的像素信号。

(注:作为现在的电视台发生的标准清晰度(SDTV)的电视标准;每一帧图像由48万个像素点组成;一帧图像大约600行,每行大约800个像素点

    在CRT荧光屏上这48万个像素点排列一个纵队;按照先后由左上方第一行开始向右逐点“着屏”,到了第一行的最右端一行约800个像素点“着屏”结束;再回到左端开始第二行的第801个像素点由左至右的逐点“着屏”到了第二行的最右端一行第1600个像素点“着屏”结束,再开始第三行的显示,依此类推完成了一幅(一帧)图像的显示。

    在液晶屏上这48万个像素点则是以,第一行的800个像素点同时“着屏”显示,完成后开始第二行的800个像素点同时“着屏”显示。

    以上可以看出在CRT和液晶屏上;每行像素点的显示截然不同;CRT是“逐点串行”,液晶屏是“同时并行”。而在垂直方向(由上向下),不管是CRT还是液晶屏都是以“行”为单位逐行向下进行的。从图5.1和图5.2对比可以看出)

   在电视发明的伊始就采用了CRT作为图像的显示器件,所以目前所有的图像信号(包括电视台、摄像机、DVD等)的像素点排列关系都是专门为CRT制定的串行的排列关系,这是规定也是标准,是无法改变的。它可以方便的供给CRT直接显示图像,而这个标准的信号是没有办法直接驱动矩阵方式显示的液晶屏工作(同样矩阵方式显示的等离子屏也无法显示)。

    为了保证现代TFT液晶显示屏能够显示专门为显像管显示而制定的图像信号,所以在液晶屏和前端的信号处理电路(即信号主板)的输出端之间,设置了一个专门进行信号转换的系统电路;把供显像管显示的串行图像信号转换为液晶屏能显示的以行为单位的并行的图像信号。

   驱使液晶屏把为显像管而制定的视频图像信号正确的显示在液晶屏幕上。这个电路完全把像素点信号排列的时间关系改变,所示我们称为“液晶屏逻辑驱动电路”,这是一个系统电路;是由多个功能不同的电路的组合而成。

一、TFT液晶屏逻辑驱动系统电路简介:

    TFT液晶屏逻辑驱动电路;这是一个逻辑系统电路其主要作用是把主板电路送来的LVDS信号转换为;供液晶屏显示的栅极驱动信号及源极驱动信号。这个电路的位置就在前端信号主板输出接口和液晶屏(屏电极线)之间。在信号处理方面主要由三大电路组成:一是“栅极驱动电路”(行驱动电路),二是“源极驱动电路”(列驱动电路)组成,三是“时序控制电路”(T-CON),图5.3虚线框内所示。

     另外还有一个专门向上述信号处理电路供电的专用开关电源电路;DC—DC变换电路,图5.4所示。

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                                                                图5.3

  TFT液晶屏的正常工作必须有栅极驱动电路及源极驱动电路的配合,

    1、栅极驱动电路(行驱动电路):产生一个逐行向下位移的触发正脉冲;以便触发该行电极线连接的所有TFT开关使其导通,使该行能接受源极驱动电路送来的相应的一排像素信号。

      这个正脉冲控制TFT开关导通的条件是;必须是脉冲到来时;开关能充分导通把源极信号顺利加到控制液晶分子扭曲的电极板上,为此;正脉冲电压有较高的电压幅度约+20V~+30V(VGH),在脉冲离开电极线时;又要保证这一行电极线上的开关必须是充分的关断、截止那么在触发脉冲离开行电极线后,为了保证开关的彻底关闭,行电极线上的电压为负电压;一般选取-5V(VGL)左右,这个控制TFT开关导通的正脉冲电压就是以后要介绍的叫VGH;控制TFT开关截止的负电压就是以后要介绍的叫VGL。

    栅极驱动电路在产生这样一个逐行移位的信号,主要由移位寄存器电路在辅助信号(STV、CKV)的配合下完成的。

   2、源极驱动电路(列驱动电路):产生以行为单位的并行的像素信号,在行同步脉冲控制下一排一排的加到列电极线上,这个信号是由原串行排列的图像信号经转换获得;信号必须具有驱动液晶屏成像的特点:(1)信号必须是以“行”为单位并行信号。(2)信号极性必须是逐行翻转的模拟信号。(3)信号的幅度变化必须是经过伽马校正(Gamma)的符合液晶分子透光特性的像素信号。(4)信号必须是当栅极驱动信号在驱动行激励时,源极驱动电路必须同时输出相应行的像素信号,以便图像的正确显示。

    源极驱动电路在把串行的图像信号(RSDS)进行转换的过程非常复杂;需要移位寄存器电路、锁存器电路、D/A变换电路及伽马校正电路等,并且需要若干辅助信号(STH、CKH、POL)进行配合完成的。电路工作协调、精确;稍有不慎;出现一些微小的失误;都会导致液晶屏出现特殊的屏幕图像故障,这些特殊图像故障是显像管电视机不曾见到的,维修判断较为困难。

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                                                               图5.4

      由于液晶屏的矩阵显示的行列电极线极多(1024*768液晶屏 行电极线有768根,列电极线有3*1024=3072根),所以液晶屏的行、列驱动电路都是直接的镶嵌在液晶屏的上(液晶屏的上部镶嵌多块“接力”工作的列驱动集成电路,液晶屏的左边镶嵌多块“接力”工作的行驱动集成电路)以减少干扰、缩小体积、降低成本、生产方便。

      图5.5所示是一个1280*1024分辨率液晶屏;行、列驱动集成电路组成图。图中上部有10块列驱动集成电路(384*10=3840根列电极线),左边有4块行驱动集成电路(256*4=1024根行电极线)。

     3、时序控制电路(T-CON):就是把前端信号处理电路送来的LVDS信号经过逻辑转换;产生向“栅极驱动电路”及“源极驱动电路”提供为进一步转换需要的各种控制信号(STV、CKV、STH、CKH、POL)及图像数据信号(RSDS)。

     LVDS信号包括图像的RGB基色信号及行同步、场同步信号及时钟信号;这些信号进入时序控制电路后,RGB基色信号经过转换成为;RSDS图像数据信号(串行排列的像素点信号)。行、场同步信号经过(依据EEPROM内的液晶屏参数)转换转变成为栅极驱动电路和源极驱动电路工作所需的辅助控制信号STV、CKV、STH、CKH、POL。在转换的过程中根据不同的屏分辨率、屏尺寸、屏特性;由软件控制转换的过程。所以在具体的逻辑驱动电路中还有一块专门存储液晶屏参数的存储器24C128(EEPROM),时序控制电路就是根据这块存储器里面的数据结合行、场同步信号生成行、列驱动电路所需的STV、CKV、STH、CKH、POL及图像数据信号(RSDS)。

    由于LVDS在转换的过程中;需要打乱原来信号排列的时间顺序关系,进行从新的分配排列,所以此电路称为“时序控制电路”,时序控制的英语为;Timer-Control缩语为T-CON所以一般简称“替康”电路(外来语)。

    4、DC—DC变换电路:是一个独立的开关电源电路。以上介绍的是TFT液晶屏逻辑驱动系统的信号处理电路,这个电路是TFT液晶屏驱动的独立系统。为了保证这个独立的系统各个部分的正常、稳定工作,这个部分工作的各种电源供电、VDD供电、栅极驱动供电(VGH、VGL)、源极驱动的伽马电压产生(VDA)专门设置了一个独立的开关电源供电;把液晶电视机主板开关电源的5V或者12V经过控制送给这个DC—DC独立的开关电源,产生逻辑驱动电路所需的VDD、VDA、VGL、VGH电源输送给逻辑驱动相应的电路;图5.4所示是整个逻辑转换系统的供电框图。

     图5.4和图5.3相比可以看到图5.4多出了一个DC/DC变换电路。对于这一个“逻辑驱动电路”整体来说,我们可以把它看成是一个具有独立功能主要由多个数字电路组成的单元电路,各部分的工作均需要供电电压(VDD),并且还要有产生伽玛(Gamma)电压的基准电压(VDA),栅极驱动脉冲的幅度标准电压(VGH、VGL)等;都由这个DC/DC变换电路产生,要求无干扰、电压精度高,是一个专门的开关电源电流,是一个专门对这个逻辑驱动系统供电的开关电源电路(也有的资料把它称为:TFT屏偏压供电电路)。

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                                                                          图5.5

    由于液晶屏的栅极驱动及源极驱动电极引线数量达到数千条之多,所以“栅极驱动电路”及“源极驱动电路”都是集成电路;并且直接焊接在液晶屏的周边,图5.5所示。

     至于“时序控制电路”,一般就制作一块独立电路板上面,这块电路板并且把逻辑驱动电路的供电、偏压及伽马校正电压都做在一起,一般统称;“时序控制电路”板或“替康”(T-CON)板电路板,图5.6所示,这是一块常见的“奇美”32寸液晶屏(奇美V315B3-LN1 REV.C1屏T-CON板的实物)配套的“时序控制电路板(电路板上面包括了图5.2所示虚线框内所有的电路)。

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                                                                    图5.6

    以上只是对TFT液晶屏“逻辑驱动电路”作了一个简单框图的概略介绍,后面的文章将对各个电路详细的分析;电路的组成、各部分工作原理、信号流程、驱动波形分析、电路分析、故障维修等。

下篇:   液晶屏逻辑驱动电路原理、电路分析及故障检修(六、液晶屏栅极驱动电路分析)

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  1. 家电维修大师
    2012年11月13日17:27 | #1

    分析的很详细,自己看书理解不了那么多,不愧是大师级人物,佩服。

  2. 匿名
    2013年12月10日15:04 | #2

    以前自学过彩电修理,也独立从事修理工作六七年时间,后来中断了。对液晶电视没接触过,最近因亲戚的三星液晶彩电故障了,我准备试着修理,于是网上搜到了您的文章。看后深受启发,您的分析通俗、透彻,功底深厚,我受益匪浅,谢谢您。盼望看到您更多更精彩的文章。

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