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现代液晶电视的基本原理及维修—TFT液晶显示屏原理(4)

2009年10月24日 郝铭 发表评论 阅读评论

8、液晶显示屏的种类

常见的液晶显示屏有“TN-LCD(扭曲向列型液晶显示器件)”、“STN-LCD(超扭曲向列型液晶显示器件)”、“DSTN-LCD(双层超扭曲向列型液晶显示器件)”和“TFT-LCD(薄膜场效应管液晶显示器件)”四大类型。

其中第一种TN-LCD和第二种STN-LCD及第三种的区别是在配像模之间的液晶分子扭曲(旋转)的角度不同:

TN-LCD:在配像模之间不加电场情况下;液晶分子从上到下的扭曲角度是呈90度的排列,在控制扭曲角度时要采用较高的电压,而且扭曲角度控制比较粗糙,灰度控制只可以达到16级(4位),控制反映时间约30毫秒~50毫秒。

STN-LCD:在配像模之间不加电场情况下;液晶分子从上到下的扭曲角度可以超过90度达到270度,在控制扭曲角度时要采用较低的电压,控制灵敏度高(省电)但是扭曲角度控制比较精细,也就是灰度控制可以达到64级(6位),字符显示也比TN型的细腻,同时也支持基本的彩色显示。

DSTN-LCD:是在STN型基础上改进提高了彩色显示能力,由于支持的彩色数有限,所以也称为伪彩显,控制反映时间约100毫秒,多用于早期液晶电视、摄像机的液晶显示器掌上游戏机等。

以上三种液晶显示器件;从控制的灵敏度和反映的速度及彩色显示能力是都不适合作为现代高质量的电视图像的显示。

TFT-LCD(ThinFilmTransistor LCD): TFT是薄膜晶体管的英语缩语;TFT-LCD是指薄膜晶体管液晶显示器件,意即每个液晶像素点都是由集成在像素点后面的薄膜晶体管来驱动,从而可以做到高速度、高亮度、高对比度显示屏幕信息,是目前最好的LCD彩色显示设备之一,其效果接近CRT显示器,是现在液晶电视、笔记本电脑的主流显示设备。TFT的每个像素点都是由集成在自身上的TFT来控制,是有源像素点。因此,不但速度可以极大提高,而且对比度和亮度也大大提高了,同时分辨率也达到了很高水平,图1-3-21所示即为一个像素元TFT-LCD组成结构图。图中;最下面是背光源;偏振片;TFT电极板;配像模;液晶层;共用电极;滤色片;偏振片。和前述不同的是控制液晶分子扭曲的电极为TFT电极,为了达到彩色显示的目的,在上偏振片下面增加了RGB三色滤色片,三组扭曲的分子组成一个像素点的显示。

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                                                                   图1-3-21

9、TFT-LCD的原理:

TFT-LCD与TN-LCD组成结构和对通过光线的控制原理基本一样;所不同的是;控制液晶每一个像素点的电路上增加一个TFTMOS管“开关”,其作用是控制液晶分子扭曲的电压经由这个“开关”再去控制液晶分子的扭曲,在一幅液晶显示屏上几十万个这样的受控液晶单元有规律的排列组合起来;我们只要按照图像恢复的次序控制“开关”的“通”与“断”;就仍然可以和类似CRT一样;一行一行、一帧一帧的进行图像的重现了。

TFT电极板的构造;

上面的共用电极是一块透明的电极片;整个屏幕有一根引线引出。TFT电极板是下电极片是一个透明玻璃基片,在表面光刻出正交的行(扫描)线和列(信号)线。线的交点制作一只薄膜场效应管(TFT)和一个像元电极片(控制一个像素单元的电极片)。TFT的源极(D)和列(信号)线相连(称为;源极驱动电极线),像素信号输入。栅极和行(扫描)线相连(称为;栅极驱动电极线),输入垂直扫描驱动信号。如图1-3-22所示。

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图1-3-22

和CRT一样,一个像素是由RGB三个色点组成,液晶显示屏一个像素显示也是由三个受控扭曲的透光分子加滤色片组成。图1-3-23A就是一个TFT-LCD像素显示的组合,可以看到在这个组合中,有三个TFT-MOS管控制RGB三色点,图1-3-23B是一组中的一个子像素电路结构。

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图1-3-23A                                                                          图1-3-23B

在图1-3-23B中;MOS管道栅极接行扫描控制信号;源极接列控制信号(控制液晶分子扭曲的图像信号);漏极接控制液晶扭曲的TFT电极板,共用线是接上共用电极板(共用电极板和接漏极的TFT电极板形成的分布电容,电容上的电压就是控制液晶分子扭曲的电压),由于上共用电极板和下TFT电极板之间的分布电容的存在,等效电路如图1-3-24A和1-3-24B所示;

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公共线 公共线

图1-3-24A                                                                  图1-3-24B

在图1-3-24图中可以看出,行驱动信号实际上是开关的驱动信号,由行驱动信号控制图像信息的列驱动信号对等效电容充电,以形成控制液晶分子扭曲的电场。

当行扫描信号到来时;“开关”被接通,列驱动信号通过开关对电容进行充电,行扫描信号过去后;“开关”断开,电容两端所充的电压不能被释放继续维持,这个电压形成的电场,持续的控制着液晶分子的扭曲,直到下一场时间行扫描信号来到时,接通“开关”由下一场的该位置的列驱动信号来刷新电容储存的电压。也就是说TFT液晶屏上一场图像像素点的亮度可以维持一场时间,这完全是由于TFTMOS管在电容充电后,TFTMOS管即断开,切断了电容放电的回路,使电容上的电压得以长时间保存,所形成的电场也得以长时间保持,液晶分子扭曲的状态也长时间保持,所以该分子的透光度在一场时间也稳定不变(也不同于CRT像素的亮度是靠荧光粉的余辉来维持),使该像素点的亮度(颜色)稳定不变,能呈现高质量图像的原因所在,这就是TFT液晶屏的优势所在。

(待续)下一部分  介绍液晶屏 的 时序控制电路(T—CON板)及屏驱动电路 原理 电路分析 。 内容多 图片多 上传要晚一些

  1. 匿名
    2009年10月24日18:29 | #1

    尊敬的郝老师:上述中的灰度等级16-4位;64-64位 是如何换算的;既然一场电容充电维持不变那么下一场如何改变电容的电位

  2. 匿名
    2009年10月24日18:35 | #2

    还有如果第一场某个像素是强大的漏极充电,而下次这个像素是弱的漏极充电。岂不图像受影响吗

  3. 2009年10月24日18:48 | #3

    二进制 十进制换算 6位屏 的灰度等级为 64级 (二进制{六位)111111是十进制的64)。 8位屏 的灰度等级为 256(二进制{八位}11111111是十进制256 ) 方法可看 博客里 平板电视维修人员的必备知识–数字电路知识 一文中的 二进制编码 一节

    关于TFT 电容充电的问题 是: 列驱动(源极驱动)是一个低内阻驱动 电容上的充电电压维持一场时间 以提供一个一场周期内的稳定像素信号(稳定图像) 当下一场到来 行驱动(栅极驱动)把开关接通 新的源极驱动信号 修改电容上的充电电压 (可以是充电 可以是放电) 你很好

  4. 匿名
    2009年10月24日19:53 | #4

    郝老师的文章与众不同 把微观的东西变成宏观话了 真是了不起 祝好

  5. 2020年9月24日14:17 | #5

    At this time it sounds like Wordpress is the best blogging
    platform out there right now. (from what I’ve read) Is that what you are using on your blog?

  6. 2020年11月19日21:19 | #6

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