液晶显示器的显像原理
液晶显示器(LCD/Liquid Crystal Display)的显像原理,是将液晶置于两片导电玻璃之间,靠两个电极间电场的驱动引起液晶分子扭曲向列的电场效应,以控制光源透射或遮蔽功能,在电源关开之间产生明暗而将影像显示出来,若加上彩色滤光片,则可显示彩色影像。
液晶于1888年由奥地利植物学者Reinitzer发现,是一种介于固体与液体之间,具有规则性分子排列的有机化合物,一般最常用的液晶型式为向列(nematIC)液晶,分子形状为细长棒形,长宽约1nm~10nm,在不同电流电场作用下,液晶分子会做规则旋转90度排列,产生透光度的差别,如此在电源ON/OFF下产生明暗的区别,依此原理控制每个像素,便可构成所需图像。
液晶显示原理:在两片玻璃基板上装有配向膜,所以液晶会沿着沟槽配向,由于玻璃基板配向膜沟槽偏离90度,所以液晶分子成为扭转型,当玻璃基板没有加入电场时,光线透过偏光板跟着液晶做90度扭转,通过下方偏光板,液晶面板显示白色;当玻璃基板加入电场时,液晶分子产生配列变化,光线通过液晶分子空隙维持原方向,被下方偏光板遮蔽,光线被吸收无法透出,液晶面板显示黑色。液晶显示器便是根据此电压有无,使面板达到显示效果。
LCD面板结构:LCD的面板厚度不到1公分,十分轻薄短小,它由二十多项材料及元件所构成,不同类型LCD所需材料不尽相同,基本上LCD结构如同三明治般。一个液晶盒包括玻璃基板、彩色滤光片、偏光板、配向膜等材料,当灌入液晶材料(液晶空间不到5×10-6m)后,一个液晶盒就形成了。
液晶显示器特点
一、机身薄,节省空间:与比较笨重的CRT显示器相比,液晶显示器只要前者三分之一的空间。
二、省电,不产生高温:它属于低耗电产品,可以做到完全不发热(主要耗电和发热部分存在于背光灯管或LED),而CRT显示器,因显像技术不可避免产生高温。
三、无辐射,益健康:液晶显示器完全无辐射,这对于整天在电脑前工作的人来说是一个福音。
四、画面柔和不伤眼:不同于CRT技术,液晶显示器画面不会闪烁,可以减少显示器对眼睛的伤害,眼睛不容易疲劳。
液晶显示器分类
常见的液晶显示器按物理结构分为四种:
(1)扭曲向列型(TN-Twisted Nematic);
(2)超扭曲向列型(STN-Super TN);
(3)双层超扭曲向列型(DSTN-Dual Scan Tortuosity Nomograph);
(4)薄膜晶体管型(TFT-Thin Film Transistor)。
常见的液晶显示器分为:TN-LCD,STN-LCD,DSTN-LCD和TFT-LCD四种。其中TN-LCD,STN-LCD和DSTN-LCD三种显示原理相同,只是液晶分子的扭曲角度不同而已。
TFT:(Thin Film Transistor)是一种新的液晶制造工艺。
液晶显示器的原理
液晶的物理特性是:当通电时导通,排列变的有秩序,使光线容易通过;不通电时排列混乱,阻止光线通过。让液晶如闸门般地阻隔或让光线穿透。对于笔记本电脑或者桌面型的LCD显示器需要采用的更加复杂的彩色显示器而言,还要具备专门处理彩色显示的色彩过滤层。通常,在彩色LCD面板中,每一个像素都是由三个液晶单元格构成,其中每一个单元格前面都分别有红色,绿色,或蓝色的过滤器。这样,通过不同单元格的光线就可以在屏幕上显示出不同的颜色。液晶显示器选配参数
1.分辨率
LCD是通过液晶像素实现显示的,但由于液晶像素的数目和位置都是固定不变的,所以液晶只有在标准分辨率下才能实现最佳显示效果,而在非标准的分辨率下则是由LCD内部的ic通过插值算法计算而得,应此画面会变得模糊不清,然而LCD显示器的真实分辨率根据LCD的面板尺寸定,15英寸的真实分辨率为1024×768,17英寸为1280×1024。大家在购买的时候一定要在在标准分辨率下试用机子。
2.响应时间
响应时间是LCD显示器的一个重要指标,它是指各像素点对输入讯号反应的速度,即像素由暗转亮或由亮转暗的速度,其单位是毫秒(ms),响应时间是越小越好,如果响应时间过长,在显示动态影像(特别是在看看DVD、玩游戏)时,就会产生较严重的"拖尾"现象。目前大多数LCD显示器的响应速度都在25ms左右,如明基、三星等一些高端产品反应速度以达到16ms甚至现在出现了12ms的液晶。
3.可视角度
可视角度也是LCD显示器非常重要的一个参数。它是指用户可以从不同的方向清晰地观察屏幕上所有内容的角度。由于提供LCD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会产生色彩失真现象,换句通俗的话说就是:你坐在LCD前面左右两方面70度都可以清晰看到图像,那么这个显示器水平可视角度就为140度,垂直的可视角度是同样道理测。目前市场上出售的LCD显示器的可视角度都是左右对称的,但上下就不一定对称了,常常是上下角度小于左右角度。但是随着现在LCD技术的不断提高,现在不少液晶显示屏都具备160度的可视角度了,按这样的发展趋势,这一指标将失去其意义了。
4.亮度、对比度
亮度是以每平方米烛光(cd/m2)为测量单位,通常在液晶显示器规格中都会标示亮度,而亮度的标示就是背光光源所能产生的最大亮度。一般LCD显示器都有显示200cd/m2的亮度能力,更高的甚至达300cd/m2以上。亮度越高,适应的使用环境也就越广泛。目前提高亮度的方法有两种,一种是提高LCD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。这里需要注意的是,较亮的产品不见得就是较好的产品,亮度是否均匀才是关键,这在产品规格说明书里是找不到的。亮度均匀与否和光源及反光镜的数量与配置方式息息相关,离光源远的地方,其亮度必然较暗。
而对比度是指屏幕的纯白色亮度与纯黑色亮度的比值,对比度越高,图像愈清晰。但是当对比度达到到某一程度后,颜色的纯正就会出现问题。大多数LCD显示器的对比度一般都是250:1左右,更好的达到了300:1或者更高。
只有亮度与对比度搭配得恰到好处,才能够呈现美观的画质。一般来说,品质较佳的LCD显示器具有智慧的调节功能,能够自动调节图像,使亮度和对比达到最佳。
5.信号输入接口
这次测试的LCD显示器一般都使用了两种信号输入方式:传统模拟VGA的15针状D型接口(15 pin D-sub)和DVI输入接口。我们知道LCD显示器是采用数字式的工作原理。为了适合主流的带模拟接口的显示卡,大多数的LCD显示器均提供模拟接口,然后在显示器内部将来自显示卡的模拟信号转换为数字信号。由于在信号进行数模转换的过程中,会有若干信息损失,因而显示出来的画面字体可能有模糊、抖动、色偏等现象发生;使用数字讯号来传输则完全没有这些的缺点。因此,在一些中高端LCD显示器中就提供了15 pin D-sub和DVI双接口,而且现在拥有DVI和VGA接口的显卡比比皆是,价格也回落了不少,建议条件允许的朋友最好用DVI接口。
6.其他
在这里要注意的就是液晶的坏点问题,这个问题是比较难避免的,LCD显示器每一个象素都对应三个薄膜晶体管,以标准分辨率1024×768来说,在这里液晶面板将有236万个晶体管,要保证在如此巨大的晶体管制造中完好无损是一件很难的事情来,一般来说,A级LCD面板的亮点数会限制在3个以下,在选购的过程的时候建议大家购买的时候仔细鉴别。
液晶显示器黑屏故障原因及维修思路
引起黑屏问题有多种原因:
首先是电源电路不正常引起:表现为按面板按键无任何反应,指示灯不亮,
先查12V电压正常否,跟着查5V电压正常否,因为A/D驱动板的信号处理部分的芯片的工作电压都是5V,所以查找开不了机的故障时,先用万用表测量5V电压,如果没有5V电压或者5V电压变得很低,那么一种可能是电源电路输入级出现了问题,也就是说12V转换到5V的电源部分出了问题,这种故障很常见,一般是烧保险或者是稳压芯片出现故障,有部分机器是把开关电源内置,输出两组电源,其中一组是5V,供信号处理用,另外一组是12V提供高压板点背光用,如果开关电源部分电路出现了故障会有可能导致两组电源均没输出。另一种可能就是5V的负载加重了,把5V电压拉得很低,换一种说法就是说,后级的信号处理电路出了问题,有部分电路损坏,引起负载加重,把5V电压拉得很低,逐一排查后级出现问题的元件,替换掉出现故障的元件后,5V能恢复正常,故障一般就此解决,也经常遇到5V电压恢复正常后还不能正常开机的,这种情况也有多种原因,一方面是MCU的程序被冲掉可能会导致不开机,还有就是MCU本身损坏,比如说MCU的I/O口损坏,使MCU扫描不了按键,遇到这种由MCU引起的故障,找硬件的问题是没有用的,就算你换了MCU也解决不了问题,因为MCU是需要编程和写玛的,在没办法找到原厂的AD驱动板替换的情况下,我们只能另寻途径找可以代换的A/D驱动板,市场上有好多地方都可以购买到,如果当地市场购买不到的话,可以在这里发帖看看,(要是不行,就给站长留言)论坛上面有很多液晶方面的高手,或许可以购买到你需要的配件及找到你需要的资料。
第二种情况是电源正常,按面板的按键反应也正常,屏幕黑屏:
遇到这种故障就要充分发挥维修人员细心的本性,仔细观察,逐一排查,按键能正常起作用就说明A/D驱动板的MCU还是能正常工作,也就进一步说明电源部分工作还是正常的,黑屏是由于背光没有点亮,有可能是驱动背光的电路出现了问题,因此我们首先要把显示器连到主机开机检查,靠近屏幕仔细观察,如果看到显示很微暗的图象,就证明A/D驱动板的信号处理部分的电路是正常的,问题锁定在驱动背光的高压板及控制高压板开关的功能电路上,(注:高压板其实跟开关电源的工作原里一样,它是利用电子开关控制变压线圈充放电,在另一组线圈感应产生我们需要的高压电压,来驱动背光)高压板常见的故障有高压板本身的保险烧掉引起没有12V供应及开关芯片故障等等,另外就是AD板上控制高压板开关部分电路有故障,引起不能输出高电平去控制高压板的开关脚,用万用表的负表笔接地,正表笔接到控制输出脚,按开关机按键,正常的话是可以看到有电平变化的,还可以用比较简单的方法判断高压板是不是好的,那就是先找到控制高压板开关的那根线直接接到5V电压上,高压板没故障的话一般都能点亮背光(注:高压板用三根线就能工作,其中两根是12V电源的正端和地,另一根开关控制线)。还有一种情况会引起黑屏,那就是屏的背光坏了,不过如果是双灯和四灯的屏背光同时坏不太可能,坏了其中一条灯管也会引起黑屏,但是跟前面的黑屏故障表现是有所不同的,这是由于有些高压板具有负载不平衡保护,如果坏了一条灯管,开机后高压板就进入负载不平衡保护状态,会出现闪烁一下再变成黑屏。
这就是我在维修液晶时经常遇到的黑屏故障的情况,在这里总结出来,希望能给喜欢维修的各位朋友提供参考。
液晶显示器维修的一般判断方法
以下是根据我们日常的维修总结的一些维修思路:
1.显示器整机无电
这是一个应该说是非常简单的故障,一般的液晶显示器分机内电源和机外电源两种,机外的常见一些。
不论那种电源,它的结构比crt显示器的电源简单多了,易损的一般是一些小元件,象保险管、输入电感、开关管、稳压二极管等。
比较少见的故障是由主板cpu引起的电源不启动,这部分其实原理也比较简单,就是通过键控板到cpu,再通过cpu输出一个控制信号驱动电源变换集成电路工作。
2.显示屏亮一下就不亮了,但是电源指示灯常亮。
这种问题一般是高压异常造成的,是保护电路动作了,在这种情况下,一般液晶屏上是有显示的,看的方法是“斜视”。
检修的要点是对比修理法。
因为,现在的液晶显示器的高压板的设计一般都是对称的设计,而两边都坏的可能基本上没有。
一般老机容易出问题的是升压变压器和灯管,新机的保护电路和工艺问题比较的多。
3.屏幕亮线或者是暗线
这种问题,一般是液晶屏的故障。
亮线故障一般是连接液晶屏本体的排线出了问题
暗线一般是屏的本体有漏电,以上两种问题基本上就是给机器判了死刑了,没有维修价值的,因为一块屏的价格太高了。
4.花屏或者是白屏
这种问题一般是屏的驱动电压出了问题,如果是屏的驱动电路在主板,那么应该是主板的故障,如果屏的驱动电路在液晶屏上,一般情况下屏就应该换了,维修的风险很大的。
5.偏色故障
一般可以进入维修调整模式进行调整。
6.其它相对少见的故障
干扰:在不同的工作模式下,液晶显示器有可能出现一些干扰,大部分是正常现象,有少数是电路上带来的。
因为,液晶显示器的特殊生产工艺,造成了只有在标准的工作模式下检测到的问题才能够算是故障。
液晶显示器电源电路图
220V交流市电通过交流保险管F101后进入由CXl01、LFl01等组成的抗干扰电路,经抗干扰电路处理后再进入BDl01进行整流。为了防止瞬间大电流冲击,在整流后加入了THl01 NTC热敏电阻,最后经C101滤波生成约300V的直流电压。 从中可以看出,本电路不同于其他显示器开关电源的地方,一是THl01的位置不同(一般电路多设置在电源进线端),另一点就是未设置电源开关,从而决定了只要插头接人市电,整个开关电源电路就开始工作,这也恰恰是借助于FAN7601优良的“绿色”功能来实现的。
整流滤波电路产生的约300V直流电压分两路输入开关电源电路,一路经开关变压器T1的①一②绕组加到开关管Q101的漏极。
另一路通过启动电阻R117加到开关电源PWM控制器FAN7601的①脚,通过启动控制电路由⑦脚对外部电容c108充电,当C108两端电压上升到11V时,FAN7601内部振荡电路起振,从⑥脚输出驱动脉冲,通过D103、R106、R107加到Q101栅极,使开关管工作于开关状态。开关变压器各绕组有感应电压产生,通过各整流滤波系统向负载提供直流电压。其中开关变压器的③-④绕组产生感应电压经R105限流、I)102滤波后向FAN7601的⑦脚提供芯片工作电压,启动控制电路关断①脚的电流输入。
在以往的开关电源维修中,尽管采用启动电阻功率比较大但依然是易损元件之一,而且发热量也比较大,实际上就是由于通电后启动电阻一直有电流通过的原因。而在这款电源中,启动电阻却采用了一个0Ω的贴片元件,是明显区别于其他电路的,这里我们学习到新型“绿色电源芯片”内部都设有一个启动开关,一旦电源达到正常工作状况(启动过程结束),就会切断启动电阻器,这样便可省去一大部分的功率损耗。其电路本身的故障率也接近于零。
该机稳压控制电路主要由U101、光电耦合器PC201、精密稳压器件U201(KIA431)及取样电阻R205、R211、R214、R210等组成。当开关变压器次级+12V或+5V输出电压升高时,经取样电阻分压加至U201的R端电位升高,L5201的K端电压则降低,使流经光电耦合器PC201内部光敏二极管的电流增大,其发光管亮度增强,光敏三极管导通程度增强,最终使流入U101的②脚电流增加,其内部振荡电路降低输出驱动脉冲占空比,使开关管Q101的导通时间缩短,输出电压降低。如果输出电压降低则TC输出驱动脉冲占空比升高,这样使输出电压保持稳定。
为了保证后级设备的安全,本电源的取样电路也独具匠心,同时对两组输出电压进行取样,取样电阻均为精密贴片电阻,避免了可调电阻造成的弊端,这也是以往电路所不多见的。
1)过流保护
若负载电路或开关电源异常,引起开关电源初级侧电流过大,在电阻R111两端产生的压降增大,使FAN7601的②脚输入的电压升高,当这个电压大于1V时,过流保护电路动作,停止⑥脚输出的开关脉冲。
(2)欠压保护
若开关电源的稳压控制电路出现异常,使FAN7601的⑦脚电压低于8V,则芯片内部欠压保护电路动作,停止激励脉冲输出,开关管停止工作,实现欠压保护。
(3)过压保护
若开关电源的稳压控制电路出现异常,使FAN7601的⑦脚电压高于20V,则芯片内部欠压保护电路动作,停止激励脉冲输出,开关管停止工作,实现过压保护。
当+12V输出电压高于D203的齐纳‘电压时,.D203击穿,Q201立即饱和导通,PC201内部发光二极管最亮,光敏接收管导通程度最强,最终实现类似电压升高后稳压的保护过程,不过这时是闩锁电路启动,立即停止驱动脉冲输出,直至人工重新启动后⑥脚才会再次输出驱动脉冲,有效避免大面积坏件。