液晶显示器毕业论文

毕业设计（论文）题目: 液晶电视机原理解析 -背光模组 作者: 系 （部）： 信息与电力工程系专业班级： 指导教师： 职称： 二一年四月液晶电视背光模组机原理解析目 录摘要2第一章绪论31.1 液晶的历史3第二章 背光模组42.1 背光模组简介4背光模组的组成52.3 背光模组的发展前景6第三章LCD背光模组显示屏9LCD简介9LCD的主要技术参数93.3 LCD的分类113.4 LCD的工作原理11第四章LED背光模组显示屏134.1 LED简介13LED显示屏的分类13LED显示屏的系统组成架构134.4 LED显示屏用LED驱动介绍14LED显示屏用LED驱动15第五章LCD与LED的区别16LED显示器与LCD显示器的主要区别16LED与传统LCD的关键区别：背光源17第六章 液晶电视的维护196.常见故障的处理196.液晶屏的保护20结束语21致谢22参 考 文 献23摘要论文主要是以定岗实习单位浙江康为电子科技为例子，通过对浙江康为电子科技液晶显示器背光模组生产期间个人的实践及根据所学专业知识所总结的一篇文章。系统的介绍背光模组的简介与组成，大致上了解它的由来与作用。本文重点介绍了LCD与LED。作为现在液晶市场上最主要的两款，本论文进行了详细的分析，例如LCD的介绍中就包括了：简介、主要技术参数、分类、工作原理等等；LED的介绍中还加入了：驱动的解析。最后将LCD与LED 进行对比。关键词：背光模组 LCD LED 原理 第一章 绪论1.1 液晶的历史液晶显示器，简称LCD（Liquid Crystal Display）。世界上第一台液晶显示设备出现在20世纪70年代初，被称之为TN-LCD（扭曲向列）液晶显示器。尽管是单色显示，它仍被推广到了电子表、计算器等领域。80年代，STN-LCD（超扭曲向列）液晶显示器出现，同时TFT-LCD（薄膜晶体管）液晶显示器技术被研发出来，但液晶技术仍未成熟，难以普及。80年代末90年代初，日本掌握了STN-LCD及TFT-LCD生产技术，LCD工业开始高速发展。1.液晶的发现1888年奥地利植物学家发现了一种白浊有粘性的液体，后来，德国物理学家发现了这种白浊物质具有多种弯曲性质，认为这种物质是流动性结晶的一种，由此而取名为Liquid Crystal即液晶2.LCD发展过程18881968年为液晶材料性能和应用研究时期。19731985年为TNLCD获得广泛应用时期。19851993年为STNLCD推广应用时期。19932000年是TFTLCD大发展时期，这个时期TFTLCD的性能已可以与CRT媲美。LCD发展大大扩展了显示器的应用范围，使个人使用移动型手持显示器成为可能，因此，2000年以后将进入LCD与CRT争夺显示器主流市场的时代。3.LCD主要技术发展过程彩色低功耗反射型LCD技术。低温多晶硅（PSi）LCD大生产技术。大尺寸、宽视角、高分辨彩色TFTLCD的发展。1993年以前主要生产的是以下，640480像素的产品；19931997年主要生产的是10英寸13英寸，1024768像素的产品；19971999年主要生产15英寸18英寸，1024768和以上像素的产品；1999年以后开始生产20英寸30英寸的产品。1998年以后开始大力开发高分辨率、大屏幕液晶投影电视。第二章 背光模组2.1 背光模组简介背光模组(Back Light Module)为液晶显示器面板(LCDpanel)的关键组件之一，由于液晶本身不发光，背光模组的功能即在于供应充足的亮度与分布均匀的光源， 使其能正常显示影像。LCD面板现已广泛应用于显示器、笔记本电脑、数码相机及投影机等具成长潜力的电子产品，因此带动背光模组及其相关组件的需求持续成长，在面板低价化的刺激下，又以笔记本电脑及LCD显示器等大尺寸用面板需求最大，为背光模组需求成长的主要动力来源，背光模组为LCD 面板第二大关键组件。背光模组主要向液晶面板提供均匀、高亮度的光源，基本原理为将常用的点或线型光源，通过过简洁有效光机构转化成高亮度且均一辉度的面光源产品。一般结构为利用用冷阴极管的线型光源经反射罩进入导光板，转化线光源分布成均匀的面光源，再经扩散片的均光作用与棱镜片的集光作用以提高光源的亮度与均匀度。一般而言，背光模组可分为前光式(Front light )与背光式(Back light)两种，而背光式可依其规模的要求，以灯管的位置分类，发展出下列三大结构：1.侧光式(Edge lighting)结构发光源为摆在侧边之单支光源，导光板采射出成型无印刷式设计，一般常用于18吋以下中小尺寸的背光模组，其侧边入射的光源设计，拥有轻量、薄型、窄框化、低耗电的特色，亦为 、个人数字助?(PDA) 、笔记型电脑的光源，目前亦有大尺寸背光模组采用侧光式结构。2.直下型(Bottom lighting)结构超大尺寸的背光模组，侧光式结构已经无法在重量、电耗及亮度上占有优势，因此不含导光板且光源放置于正下方的直下型结构便被开展出来。光源由自发性光源（如灯管、发光二极管等）射出藉由反射板反射后，向上经扩散板均匀分散后于正面射出，因安置空间变大，灯管可依TFT面板大小使用2至多支灯管，但同时也增加背光模组的厚度、重量、耗电量、其优点为高辉度、良好的出光视角、光利用效率高、结构简易化等，因而适用于对可携性及空间要求较不挑剔的LCD显示器与LCD电视，其高功耗(使用冷阴极管)，均一性不佳及造成LCD发热等问题仍需要求改善，不过目前LED背光已经实现商品化。3.中空型结构随着影像要求的尺吋增加，LCD也朝着大尺寸的方向发展，现在这类超大型的LCD被拿来当作监视器及璧挂式电视，不仅要求大画面、高亮度及轻量化，在电器上亦要求高功率下的低热效应，近年来发展的中空型结构的背光模组，使用热阴极管作为发光源。此结构以空气作为光源传递的媒介，光源向下被棱镜片与反射板对方向调整及反射后，一部分向上穿过导光板并出射于表面，另一部分因全反射再次进入中空腔直到经折反射作用后穿过导光板出射，而向上的光源或直接进入导光板出射，或经一连串的反射作用再射出：导光板的形状为楔型结构，目的在求均一化的效果。2.2背光模组的组成背光模组包括：发光源（Light Source）、导光板(Light Guide Plate)、胶框（Housing)、反射片(Reflector)、扩散片(Diffuser)、增光片（BEF、棱镜片）、黑白胶（Curtain Tape）等。由于背光要求越来越薄，所以有部份需加铁框（METAL FRAME)。 1.扩散片（Diffuser）制作材质：使用PET或PC基材，正片光滑，反面粗糙。制作方式： 在PET基板上涂布扩散层（透明树脂混合光扩散片材料制成）； 以PC为基材 利用滚轴热压形成凹凸粗糙面。区分方法：PET材料当光线透过时，会略偏黄色；PC材质当光线透过时会略偏蓝色。 2.菱镜片（Prism Lens）制作材质：在PET基材上涂布覆盖锯齿状或波浪状的PMMA微结构。菱镜片分上下两种，区别为基材上微结构方向（相互垂直）不同。作用：提升正面辉度种类：BEF-(规则稜柱)单一方向增量大概60%,而两张垂直方向重叠可增加120%BEF-(不规则稜柱,避免干涉现象)单一方向增量大概59%,而两张垂直方向重叠可增加111% ； RBEF-微结构非直角而是圆弧状,亮度比较:BEFRBEF视角比较:RBEFBEF ； RBEF-3M专利，结构由多层可反射偏极光片相互帖附而，可改变光的进行方向，经由反射后再加以利用。3.反射片（Reflector）制作材质： PET及PC基材，反射率达90%。通常采用PET微发泡或（polycarbonate）填充Ti02而成，Ti02等折射率很高（n=2.62），所以在反射片上折射的光，经过非常复杂的途径被反射回来。透明度高的树脂，经过细微发泡，泡的直径只有微米，而且泡越微細、密度越高，反射率就泡是折射率約1.00的材料，泡与透明树脂之间形成良好的全反射截面，从而有更高的反射率。 作用：反射自灯管所入射的光并且对光源有散射的效应。4.导光板（Lingt Guide Panel）为背光模组光源的传导介质，将CCFL所发出的线光源转换成面光源。制作材质：PMMA-光学亚力克板，即有机玻璃。特性：具有较低的表面粗糙度和良好的光学特性。作用：接受光源，引导光的散射方向。类型：以制造形式分有：印刷式(以网板印刷的方式印上扩散点)、非印刷式(利用设定好网点或纹路的摸具制作)。非印刷式包括机械加工、蚀刻及薄板取代等制造方式。以光源位置分有：直下式(光源在LGP背面)、侧光式(光源在侧边) 。以形状分有：矩形、锲型、弧形等。网板印刷：利用热干性或UV油墨(扩散和反射特性光源物质SiO2/TiO2)做印刷原料涂布在LGP反光侧制成网点,破坏LGP的全反射,使入射光产生散射特性,形成漫反射效果从LGP正面均匀射出。网点的排列式为由疏到密，由小到大排列。5.光源冷阴极灯管(CCFL):在高压下高速电子撞击Hg原子， Hg原子由不稳定状态急速返回稳定状态，并将能量以紫外线形式(波长253.7nm)释放,并由荧光粉吸收转化为光作用：提供光源灯管罩：集中入射光并导入导光板、散热。灯管罩的结构为金属底基材贴附白反射片，在反射片上镀银或贴附银可增加反射率。6.其它部件塑胶框：支撑并保护内部材料。铝板：提供底部支撑、固定电路。2.3 背光模组的发展前景目前，“LED背光液晶电视技术”得到了所有一线平板电视品牌的采用和推广，新产品如雨后春笋般涌现，价格也出现了大幅下调，并成为了消费者抢先选购的产品之一。LED高端平板电视的红火是必然的，这种新技术产品具有传统的CCFL液晶电视不可比拟的优势：从机械性能方面看，LED液晶电视可以做得更薄、更轻、防震性能更好；从光学原理看，它的色域更宽，低温性能更好；从电路设计来看，电源设计比较简单，可以做到低压、低电能消耗，做到快速响应、高画质、可以应用动态分区控制，提高画面的动态对比度。LED电视凭借其超薄时尚的外观、强大的色彩表现力和节能这三大优势吸引了众多消费者的关注，充分迎合了现代人对于个性化绿色电视的需求。消费者对于LED电视产品的关注度已高达75，中国市场准备今年购买LED电视的消费者比例高达54。中怡康时代市场研究公司市场总监彭煜这样评价LED的发展：“LED电视由于集合了数字化、网络化、超薄化等众多优势，已经受到来自全球消费电子巨头们的一致推崇。与当前市场上的LCD电视相比，LED的最大技术升级就是采取更加节能、环保的背光源技术，实现了整机在画面色彩、数字高清、超薄外观结构以及绿色环保等方面的诸多优点，它将平板电视推向了一个色彩更绚丽、更节能、更环保、更纤薄的家庭多媒体终端产品的高品质时代，将是平板电视产品今后发展的主要方向。”消费者是技术进步的受益者，更是新产品的裁决者，因为他们口袋中的货币，是决定产品的市场走向乃至生死存亡的最有力 “选票”。2008年LED问世以来，中国是全球液晶电视市场增长速度最快的区域，年增长率接近40。LED液晶电视逐渐从形象产品向主力产品转变，2009年其市场占有率仅有5，而今年元旦其市场占有率已接近10。据DisplaySearch的分析预测，2010年全球LED电视将达到400万台，2014年将突破12亿台，2010年中国LED的市场占有率将达到15。国务院发展研究中心的陆刃波认为，LED电视的发展占尽天时、地利、人和。首先，超薄、节能是2009年平板电视的主流消费趋势，而LED电视在这两点上的优异表现无可替代，同时，在目前液晶电视产品暂无任何可圈可点的创新技术诞生之际，LED电视的出现无疑独占鳌头，其发展前景非常广阔。2010年国内LED电视销量将实现4倍增长，达到400万台。到2013年LED电视将占据90的市场份额，市场总容量达到22亿台左右。LCD电视的异军突起，是市场竞争中物竞天择的结果。在业界以技术领先着称的海信，从LED面世之始就一直充当着“领航员”的角色。海信电视无论是销售量还是销售额都以巨大优势领先其他品牌，2009年第四季度，海信平板电视在中国市场上的零售份额达到了18，遥遥领先于国内外其他平板品牌。2010年1月海信LCD零售量占整个彩电市场的8595，销售额更是占整个彩电市场的9407。海信电视持续保持增长态势，至此，海信平板电视已经第7个年头稳居中国平板市场份额第一的位置。在海外市场，海信通过实施品牌国际化战略，市场份额大幅提升，在澳洲市场，海信实现了同比162的跨越式增长，从名不见经传跃升到当地市场前三甲。陆刃波指出，现阶段，中外主流彩电品牌都已涉足LED电视的制造与推广，在市场启动初期，品牌竞争已大致形成三个阵营：一是海信、三星、夏普等少数几个品牌已经确立了LED电视战略重心，产品全面进入市场；二是跟风企业只是将LED电视作为众多卖点中的一个；三是根本没有涉足LED电视整机制造的企业，如飞利浦、日立等。陆刃波强调说，LED电视作为传统液晶电视的升级产品，将逐渐成为消费市场主流的趋势已经十分明朗，未来平板电视的竞争将会是LED电视的竞争，平板企业不尽快改变产品方向，将会丧失竞争优势，海信、三星极有可能长期占据主导地位。 随随着LED 技术的不断成熟，LED 背光模组、LED 照明以及景观照明类产品不断得到推广和应用。LED 背光源市场成为LED 封装产品的主要应用市场，而中国市场已经成为全球LED 背光源产品的主要需求地区。同时，随着全球各国家及地区节能环保要求的进一步提高，作为节能主力的LED 照明也将进一步促进LED 封装市场的发展。根据研究机构CCID 预测，2009 年全球LED封装市场将达到60.30 亿美元，销售总量为1,854 亿只；到2014 年，全球LED封装市场将达到114.40 亿美元，销售总量为3,933 亿只。第三章LCD背光模组显示屏3.1LCD简介LCD液晶投影机是液晶显示技术和投影技术相结合的产物，它利用了液晶的电光效应，通过电路控制液晶单元的透射率及反射率，从而产生不同灰度层次及多达1670万种色彩的靓丽图像。LCD投影机的主要成像器件是液晶板。LCD投影机的体积取决于液晶板的大小，液晶板越小，投影机的体积也就越小。根据电光效应，液晶材料可分为活性液晶和非活性液晶两类，其中活性液晶具有较高的透光性和可控制性。液晶板使用的是活性液晶，人们可通过相关控制系统来控制液晶板的亮度和颜色。与液晶显示器相同，LCD投影机采用的是扭曲向列型液晶。LCD投影机的光源是专用大功率灯泡，发光能量远远高于利用荧光发光的CRT投影机，所以LCD投影机的亮度和色彩饱和度都高于CRT投影机。LCD投影机的像元是液晶板上的液晶单元，液晶板一旦选定，分辨率就基本确定了，所以LCD投影机调节分辨率的功能要比CRT投影机差。LCD投影机按内部液晶板的片数可分为单片式和三片式两种，现代液晶投影机大都采用3片式LCD板。三片式LCD投影机是用红、绿、蓝三块液晶板分别作为红、绿、蓝三色光的控制层。光源发射出来的白色光经过镜头组后会聚到分色镜组，红色光首先被分离出来，投射到红色液晶板上，液晶板“记录”下的以透明度表示的图像信息被投射生成了图像中的红色光信息。绿色光被投射到绿色液晶板上，形成图像中的绿色光信息，同样蓝色光经蓝色液晶板后生成图像中的蓝色光信息，三种颜色的光在棱镜中会聚，由投影镜头投射到投影幕上形成一幅全彩色图像。三片式LCD投影机比单片式LCD投影机具有更高的图像质量和更高的亮度。LCD投影机体积较小、重量较轻，制造工艺较简单，亮度和对比度较高，分辨率适中，现在LCD投影机占有的市场份额约占总体市场份额的70%以上，是目前市场上占有率最高、应用最广泛的投影机。3.2LCD的主要技术参数液晶显示器的技术参数如下：1. 可视面积 液晶显示器所标示的尺寸就是实际可以使用的屏幕范围一致。例如，一个的液晶显示器约等于17英寸CRT屏幕的可视范围。2. 可视角度 液晶显示器的可视角度左右对称，而上下则不一定对称。举个例子，当背光源的入射光通过偏光板、液晶及取向膜后，输出光便具备了特定的方向特性，也就是说，大多数从屏幕射出的光具备了垂直方向。假如从一个非常斜的角度观看一个全白的画面，我们可能会看到黑色或是色彩失真。一般来说，上下角度要小于或等于左右角度。如果可视角度为左右80度，表示在始于屏幕法线80度的位置时可以清晰地看见屏幕图像。但是，由于人的视力范围不同，如果没有站在最佳的可视角度内，所看到的颜色和亮度将会有误差。现在有些厂商就开发出各种广视角技术，试图改善液晶显示器的视角特性，如：IPS(In Plane Switching)、MVA(Multidomain Vertical Alignment)、TN+FILM。这些技术都能把液晶显示器的可视角度增加到160度，甚至更多。 3. 点距 我们常问到液晶显示器的点距是多大，但是多数人并不知道这个数值是如何得到的，现在让我们来了解一下它究竟是如何得到的。举例来说一般14英寸LCD的可视面积为，它的最大分辨率为1024768，那么点距就等于：可视宽度/水平像素(或者可视高度/垂直像素)，即/1024=(或者是/768=)。 4. 色彩度 LCD重要的当然是的色彩表现度。我们知道自然界的任何一种色彩都是由红、绿、蓝三种基本色组成的。LCD面板上是由1024768个像素点组成显像的，每个独立的像素色彩是由红、绿、蓝(R、G、B)三种基本色来控制。大部分厂商生产出来的液晶显示器，每个基本色(R、G、B)达到6位，即64种表现度，那么每个独立的像素就有646464=262144种色彩。也有不少厂商使用了所谓的FRC(Frame Rate Control)技术以仿真的方式来表现出全彩的画面，也就是每个基本色(R、G、B)能达到8位，即256种表现度，那么每个独立的像素就有高达256256256=16777216种色彩了。 5. 对比值 对比值是定义最大亮度值(全白)除以最小亮度值(全黑)的比值。CRT显示器的对比值通常高达500:1，以致在CRT显示器上呈现真正全黑的画面是很容易的。但对LCD来说就不是很容易了，由冷阴极射线管所构成的背光源是很难去做快速地开关动作，因此背光源始终处于点亮的状态。为了要得到全黑画面，液晶模块必须完全把由背光源而来的光完全阻挡，但在物理特性上，这些元件并无法完全达到这样的要求，总是会有一些漏光发生。一般来说，人眼可以接受的对比值约为 250:1。 6. 亮度值 液晶显示器的最大亮度，通常由冷阴极射线管(背光源)来决定，亮度值一般都在200250 cd/m2间。液晶显示器的亮度略低，会觉得屏幕发暗。虽然技术上可以达到更高亮度，但是这并不代表亮度值越高越好，因为太高亮度的显示器有可能使观看者眼睛受伤。 7. 响应时间 响应时间是指液晶显示器各像素点对输入信号反应的速度，此值当然是越小越好。如果响应时间太长了，就有可能使液晶显示器在显示动态图像时，有尾影拖曳的感觉。一般的液晶显示器的响应时间在2030ms之间。3.3 LCD的分类液晶显示器按照控制方式不同可分为被动矩阵式LCD及主动矩阵式LCD两种。 段码式显示和点阵式显示。段码是最早最普通的显示方式，比如计算器，电子表这些。自从有了MP3，就开发了点阵式，如MP3， 屏，数码相框这些高档消费品。1. 被动矩阵式LCD在亮度及可视角方面受到较大的限制，反应速度也较慢。由于画面质量方面的问题，使得这种显示设备不利于发展为桌面型显示器，但由于成本低廉的因素，市场上仍有部分的显示器采用被动矩阵式LCD。被动矩阵式LCD又可分为TN-LCD(Twisted Nematic-LCD，扭曲向列LCD)、STN-LCD(Super TN-LCD，超扭曲向列LCD)和DSTN-LCD(Double layer STN-LCD，双层超扭曲向列LCD)。 2. 目前应用比较广泛的主动矩阵式LCD，也称TFT-LCD(Thin Film Transistor-LCD，薄膜晶体管LCD)。TFT液晶显示器是在画面中的每个像素内建晶体管，可使亮度更明亮、色彩更丰富及更宽广的可视面积。与CRT显示器相比，LCD显示器的平面显示技术体现为较少的零件、占据较少的桌面及耗电量较小，但CRT技术较为稳定成熟。3.4 LCD的工作原理我们很早就知道物质有固态、液态、气态三种型态。液体分子质心的排列虽然不具有任何规律性，但是如果这些分子是长形的(或扁形的)，它们的分子指向就可能有规律性。于是我们就可将液态又细分为许多型态。分子方向没有规律性的液体我们直接称为液体，而分子具有方向性的液体则称之为“液态晶体”，又简称“液晶”。液晶产品其实对我们来说并不陌生，我们常见到的 、计算器都是属于液晶产品。液晶是在1888年，由奥地利植物学家Reinitzer发现的，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态为向列型液晶，分子形状为细长棒形，长宽约1nm10nm，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。 1. 被动矩阵式LCD工作原理 TN-LCD、STN-LCD和DSTN-LCD之间的显示原理基本相同，不同之处是液晶分子的扭曲角度有些差别。下面以典型的TN-LCD为例，向大家介绍其结构及工作原理。 在厚度不到1厘米的TN-LCD液晶显示屏面板中，通常是由两片大玻璃基板，内夹着彩色滤光片、配向膜等制成的夹板? 外面再包裹着两片偏光板，它们可决定光通量的最大值与颜色的产生。彩色滤光片是由红、绿、蓝三种颜色构成的滤片，有规律地制作在一块大玻璃基板上。每一个像素是由三种颜色的单元(或称为子像素)所组成。假如有一块面板的分辨率为12801024，则它实际拥有38401024个晶体管及子像素。每个子像素的左上角(灰色矩形)为不透光的薄膜晶体管，彩色滤光片能产生RGB三原色。每个夹层都包含电极和配向膜上形成的沟槽，上下夹层中填充了多层液晶分子(液晶空间不到510-6m)。在同一层内，液晶分子的位置虽不规则，但长轴取向都是平行于偏光板的。另一方面，在不同层之间，液晶分子的长轴沿偏光板平行平面连续扭转90度。其中，邻接偏光板的两层液晶分子长轴的取向，与所邻接的偏光板的偏振光方向一致。在接近上部夹层的液晶分子按照上部沟槽的方向来排列，而下部夹层的液晶分子按照下部沟槽的方向排列。最后再封装成一个液晶盒，并与驱动IC、控制IC与印刷电路板相连接。 在正常情况下光线从上向下照射时，通常只有一个角度的光线能够穿透下来，通过上偏光板导入上部夹层的沟槽中，再通过液晶分子扭转排列的通路从下偏光板穿出，形成一个完整的光线穿透途径。而液晶显示器的夹层贴附了两块偏光板，这两块偏光板的排列和透光角度与上下夹层的沟槽排列相同。当液晶层施加某一电压时，由于受到外界电压的影响，液晶会改变它的初始状态，不再按照正常的方式排列，而变成竖立的状态。因此经过液晶的光会被第二层偏光板吸收而整个结构呈现不透光的状态，结果在显示屏上出现黑色。当液晶层不施任何电压时，液晶是在它的初始状态，会把入射光的方向扭转90度，因此让背光源的入射光能够通过整个结构，结果在显示屏上出现白色。为了达到在面板上的每一个独立像素都能产生你想要的色彩，多个冷阴极灯管必须被使用来当作显示器的背光源。 2. 主动矩阵式LCD工作原理 TFT-LCD液晶显示器的结构与TN-LCD液晶显示器基本相同，只不过将TN-LCD上夹层的电极改为FET晶体管，而下夹层改为共通电极。 TFT-LCD液晶显示器的工作原理与TN-LCD却有许多不同之处。TFT-LCD液晶显示器的显像原理是采用“背透式”照射方式。当光源照射时，先通过下偏光板向上透出，借助液晶分子来传导光线。由于上下夹层的电极改成FET电极和共通电极，在FET电极导通时，液晶分子的排列状态同样会发生改变，也通过遮光和透光来达到显示的目的。但不同的是，由于FET晶体管具有电容效应，能够保持电位状态，先前透光的液晶分子会一直保持这种状态，直到FET电极下一次再加电改变其排列方式为止。 第四章LED背光模组显示屏4.1 LED简介LED背光是上世纪80年代后期在全球迅速发展起来的新型显示产品，以可靠性高、亮度高、使用寿命长、环境适应能力强、性价比高、功耗小、耐冲击、性能稳定等特点，迅速成长为平板显示的主流产品。中国LED显示屏产业起步于上世纪90年代初，发展迅速；进入21世纪以来，LED显示屏产业面临良好的市场发展机遇；一方面，需求不断扩大，电子政务、政务公开、公众信息展示等需求旺盛；另一方面，技术的进步为LED显示屏产品市场扩展和开创新的应用领域提供了创新技术支持，再一方面，奥运会和世博会的契机，加快了该产业的发展。根据市场分析报告2007-2010年，中国LED显示屏市场年均复合增长率将达到15.1%。LED显示屏的最大特点其制造不受面积限制，可达几十甚至几百平方米以上，应用于室内/室外的各种公共场合显示文字、图形、图像、动画、视频图像等各种信息，具有较强的广告渲染力和震撼力。其高亮度、全彩化、便捷快速的错误侦查及LED亮度的自由调节是市场的发展趋势。4.2LED显示屏的分类LED屏幕按使用环境分为室内LED屏幕和室外LED屏幕；LED屏幕按显示颜色分为单基色LED屏幕，双基色LED屏幕和全彩色LED屏幕；LED屏幕按灰度级又可分为16、32、64、128、256级灰度LED屏幕等；LED屏幕按显示性能分为文本LED屏幕、图文LED屏幕、同步视频LED屏幕，电视视频LED屏幕等。4.3LED显示屏的系统组成架构显示单元：这是LED显示屏幕的主体部分，由发光材料及驱动电路构成。室内屏幕就是各种规格的单元显示板，室外屏幕就是单元箱体。主控制器：作用是将输入的RGB数字视频信号缓冲，灰度变换，重新组织，并产生各种控制信号。开关电源：用途是将220V交流电变为各种直流电提供给各种电路。传输电缆：主控仪产生的显示资料及各种控制信号由双绞线电缆传输至屏幕本体。扫描控制器：该电路板的功能是资料缓冲，产生各种扫描信号以及占空比灰度控制信号。专用显示卡及多媒体卡（视频卡）：LED全彩屏专用显示卡除了具有电脑显示卡的基本功能外，还同时输出数字RGB信号及行、场、消隐等信号给主控仪。多媒体卡除了以上功能外还可将输入的模拟Video信号变为数字RGB信号（即视频采集）。其他信号源及其外接装置：包括电脑、电视机、蓝光、DVD、VCD、摄录像机等。4.4 LED显示屏用LED驱动介绍LED显示屏作为一项高科技产品引起了人们的高度重视，采用计算机控制，将光、电融为一体的智能全彩显示屏已经在广泛领域得到应用。其像素点采用LED发光二极管，将许多发光二极管以点阵方式排列起来，构成LED阵列，进而构成LED屏幕。通过不同的LED驱动方式，可得到不同效果的图像。因此LED驱动芯片的优劣，对LED显示屏的显示质量起着重要的作用。LED驱动芯片可分为通用芯片和专用芯片。通用芯片一般用于LED显示屏的低端产品，如户内的单、双色屏等。最常用的通用芯片是74HC595,具有8位锁存、串一并移位寄存器和三态输出功能。每路最大可输出35mA的非恒流的电流。由于LED是电流特性器件，即在饱和导通的前提下，其亮度随着电流大小的变化而变化，不随着其两端电压的变化而变化。专用芯片的最大特点是提供恒流源输出，保证LED的稳定驱动，消除LED的闪烁现象。具有输出电流大、恒流等特点，适用于要求大电流、高画质的场合，如户外全彩屏、室内全彩屏等。LED的关键指标包括：1. 最大输出电流目前主流的恒流源LED驱动芯片最大输出电流多为每通道90mA左右。每通道同时输出恒定电流的最大值对显示屏更有意义，因为在白平衡状态下，要求每通道都同时输出恒流电流。2. 恒流输出通道数恒流源输出通道有8位和16位两种规格，现在16位占主流，其主要优势在于减少了芯片尺寸，便于LED驱动板（PCB）布线，特别是对于点间距较小的LED驱动板更有利。3. 精确的电流输出一种是同一个芯片通道间电流误差值；另一种是不同芯片间输出电流误差值。精确的电流输出是个很关键的参数，对LED显示屏的显示均匀性影响很大。误差越大，显示均匀性越差，很难使屏体达到白平衡。目前主流恒流源芯片的位间（bit to bit）电流误差一般在3%以内，片间（chip to chip ）电流误差在6%以内。 数据移位时钟：其决定了显示数据的传输速度，是影响显示屏的更新速率的关键指标。作为大尺寸显示器件，显示刷新率应该在85Hz以上，才能保证稳定的画面（无扫描闪烁感）。较高的数据移位时钟是显示屏获取高刷新率画面的基础。目前主流恒流源驱动芯片移位时钟频率一般都在15MHz25MHz以上。4.5LED显示屏用LED驱动2008年初推出LED显示屏用LED驱动芯片系列产品SMT5026.SMT5026内建CMOS移位寄存器与锁存功能，可以将串行的输入数据转换成并行输出数据格式。SMT5026的主要特性：16路恒流源输出通道、电流输出大小不因输出端负载电压变化而变化； 恒流输出电流范围值：5mA90mA；极为精确的恒流输出电流值匹配度：通道间最大误差1.5%,芯片间最大误差3.0%；通过调节外部电阻，可设定恒流输出电流值（Iout=590mA）； 高达25MHz数据传输时钟频率、具施密特触发器输入装置，强化抗噪声功能； 快速的输出电流响应，最小值响应时间200ns；工作电压：3.0V5.5V；符合RoHS标准，100%无铅封装；封装形式：SSOP24-300-1.0,SSOP24-150-0.635,与市场上主流产品相兼容。第五章LCD与LED的区别LED是指Light Emitting Diode(发光二极管)，而我们说的这个LED是指用发光二极管作为光源的液晶显示器。LCD是指Liquid Crystal Display(液晶显示器)，它采用CCFL(冷阴极荧光灯)做光源。他们采用不同的背光源。LED应用可分为两大类：一是LED单管应用，包括背光源LED，红外线LED等；另外就是LED显示屏，目前，中国在LED基础材料制造方面与国际还存在着一定的差距，但就LED显示屏而言，中国的设计和生产技术水平基本与国际同步。 LED显示屏是由发光二极管排列组成的一显示器件。它采用低电压扫描驱动，具有：耗电少、使用寿命长、成本低、亮度高、故障少、视角大、可视距离远等特点。 LED显示器与LCD显示器相比，LED在亮度、功耗、可视角度和刷新速率等方面，都更具优势。LED与LCD的功耗比大约为10:1，而且更高的刷新速率使得LED在视频方面有更好的性能表现，能提供宽达160的视角，可以显示各种文字、数字、彩色图像及动画信息，也可以播放电视、录像、VCD、DVD等彩色视频信号，多幅显示屏还可以进行联网播出。有机LED显示屏的单个元素反应速度是LCD液晶屏的1000倍，在强光下也可以照看不误，并且适应零下40度的低温。利用LED技术，可以制造出比LCD更薄、更亮、更清晰的显示器，拥有广泛的应用前景。 简单地说，LCD与LED是两种不同的显示技术，LCD是由液态晶体组成的显示屏，而LED则是由发光二极管组成的显示屏。LED显示器与LCD显示器相比，LED在亮度、功耗、可视角度和刷新速率等方面，都更具优势。 lcd相比之下有些落后了，但是他代替了CRT屏幕，使显示器小巧，辐射低，也是功不可没啊！而且现在lcd技术很成熟，在显示器的市场比led占的比重要大，led要取代lcd也需要很长一段时间的。5.1LED显示器与LCD显示器的主要区别1.LED的显示器更薄。LED背光源是由众多栅格状的半导体组成，每个“格子”中都拥有一个LED半导体，这样LED背光就成功实现了光源的平面化。平面化的光源不仅有优异的亮度均匀性，还不需要复杂的光路设计，这样一来LCD的厚度就能做得更薄，同时还拥有更高的可靠性和稳定性。LED屏幕笔记本面板厚度约为普通CCFL屏幕笔厚度的1/2。有数据表明它比通常用的CCFL类液晶屏省电48%。传统LCD灯管需要将供电电压增加到530V后，灯管才能正常工作，而采用LED技术的屏幕，只要40V的电压就能够正常工作，电能利用率更高。通常LED的寿命10万小时，每天10小时能使27年。普通LCD在4万小时左右。4. LED拥有更广的色域NTSC是National Television StandardsCommittee(（美国）国家电视标准委员会)，它制定彩色显示器能显示出来的色域为NTSC100%,普通纯平显示器CRT就能达到这个水平，普通LCD能达到78%左右，而LED背光却能轻松地获得超过100%的NTSC色彩区域。没有紫外线和红外线，故没有热量，没有辐射，属于典型的绿色光源，在强光下也可以照看不误，并能在零下40度的低温工作。6. 更高的对比度LED背光系统相对传统CCFL荧光灯背光源能进一步提升发光均匀度，凭借LED支持多点控制能大幅提升显示对比度，目前LED显示器达到100万：1的对比度。所以LED显示器比LCD显示器好。5.2LED与传统LCD的关键区别：背光源LED是发光二极管LightEmittingDiode的英文缩写，LED应用可分为两大类：一是LED单管应用，包括背光源LED、红外线LED等；另外就是LED显示屏。LCD是液晶显示屏的简称。它包括了TFT、UFB、TFD、STN等类型的液晶显示屏。从显示技术上说，LCD是由液态晶体组成的显示屏，而LED则是由发光二极管组成的显示屏。LED数码显示中每一个像素单元就是一个发光二极管，如果是单色，一般是红色发光二极管。如果是彩色，一般是三个三原色小二极管组成的一个大二极管。这些二极管组成的矩阵由数码控制实时显示文字或者图像，造价相对低廉，组成的显像面积大。一般车站、广场等公共场合的字幕牌，露天大电视墙都是LED数码的。而LCD液晶的像素单元是整合在同一块液晶板当中分隔出来的小方格。通过数码控制这些极小的方格进行显像，表现效果更细腻。LED优点：色彩好、寿命长、环保就背光源应用而言，色彩好、寿命长、环保是LED优点所在。众所周知，液晶显示器本身不会发光，它依靠背光源将光线穿过显示面板，展现图形图像。因此，背光源的技术直接影响到液晶电视的画质。传统的液晶显示器通常采用CCFL背光源，即冷阴极荧光灯。CCFL具有很多非常好的特性，包括极佳的白光源，低成本、高效率、稳定性好、操作方便等。目前已广泛用于笔记本电脑、台式机和电视机。由于成本低廉、技术成熟等原因，CCFL仍将是未来几年内LCD背光源的主流光源。但是CCFL被认为不够环保，含汞;色彩表现不够，只能达到NTSC的70%80%;对于大尺寸电视机屏，CCFL的电压加高和加长管子的加工也有困难。相比之下，LED采用发光二极管作为背光光源，可以提供红、绿、蓝、青、橙、琥珀、白等颜色，色域更加宽广，能够达到NTSC色域的105%，这为液晶电视的色彩提升提供了保障。另外，LED寿命非常长，使用寿命可达10万小时，如果按每天开机5小时计算，一台采用LED背光光源的液晶电视可以使用将近55年。此外，它还不含汞，环保性能更好。LED急需面对的问题：成本、技术、透光效率。尽管LED具有显而易见的优势，但真正要能取代或相当部分取代传统液晶的CCFL发光不是一件轻而易举的事。主要有成本、技术成熟度和透光效率等三方面的原因。从成本看，目前LED与CCFL背光模块仍存在极大价差。2006年下半年，40英寸LED背光模块价格平均约为610美元，CCFL则为210美元，二者差距约为3倍。TV竞争下一战：LED电视机厂商的竞争，可谓是一场极惨烈的战争。可以预见，随着微机械、微电子及材料科技的进步，必将会有更多功耗与成本更低、光致更高、寿命更长、更亮与更薄更轻的新型LED背光源LCD问世。这对消费者来说是个福音，但是对于电视机厂商们来说也许就是下一个战场了。第六章 液晶电视的维护6.常见故障的处理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”。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没有维修价值的，因为一块屏的价格太高了。但是却不会影响寿命的哦 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。6.液晶屏的保护 1避免屏幕内部烧坏 CRT显示器能够因为长期工作而烧坏，对于LCD也如此。所以，如果在不用的时候，一定要关闭显示器，或者降低显示器的显示亮度，否则时间长了，就会导致内部烧坏或者老化。这种损坏一旦发生就是永久性的，无法挽回。所以一定要引起足够的重视。另外，如果长时间地连续显示一种固定的内容，就有可能导致某些LCD像素过热，进而造成内部烧坏。 为了避免这种内部烧坏，在不使用的时候可采取下列措施： 没事的时候请关掉显示器； 经常以不同的时间间隔改变屏幕上的显示内容（例如运行屏幕保护程序）；将显示屏的亮度减小到比较暗的水平； 显示一种全白的屏幕内容。 2保持环境的湿度 所有曾经因为将饮料洒到键盘上而造成键盘损坏的用户都知道这个常识。不要让任何具有湿气性质的东西进入LCD。发现有雾气，要用软布将其轻轻地擦去，然后才能打开电源。如果湿份已经进入LCD了，就必须将LCD放置到较温暖而干燥的地方，以便让其中的水分和有机化物蒸发掉。对含有湿度的LCD加电，能够导致液晶电极腐蚀，进而造成永久性损坏。 3正确清洁显示屏表面结束语液晶电视的原理解析在鄙人的N次通宵后终于完工了，这其中的艰辛也随着结果而飘然远去。心中只有对它的喜爱，这可是本人的处女作，虽然与开始的计划作品有所变样，但LCD与LED的基本简介和区别有了一定得解释。其实，重要的不是这个结果，而是在这个过程中，自己是怎么借助各方面的力量，是用什么样的学习态度去面对它。结果的另一方面是，本人对液晶方面的兴趣是与日俱增、一些以前在液晶方面的不足，在这次的学习中有了深刻的认识，现在是对它非常敏感啊！液晶是一个日益发展的项目，她每一天都在更新，而我对他的了解也仅仅限于皮毛。目前需要学习的地方还有很多，我会坚持不懈的去了解他的。 致谢论文到此即将接近尾声，回想这些为设计苦思冥想的日子里，所要感谢的人实在太多。首先要感谢的人是*老师，系统在完成及研究过程中得到*老师的悉心指导。*老师多次询问研究进程，并为我指点迷津，帮助我开拓研究思路，精心点拨、热忱鼓励。王老师以其严谨求实的治学态度、高度的敬业精神、兢兢业业、孜孜以求的工作作风和大胆创新的进取精神对我产生重要影响。她渊博的知识、开阔的视野和敏锐的思维给了我深深的启迪。她无论在理论上还是在实践中，都给予我很大的帮助，使我得到不少的提高，这对于我以后的工作和学习都有一种巨大的帮助，感谢她耐心的辅导；感谢室友在环境上与时间上的支持；另外特别要感谢的是我的父母，感谢他们在生活上和精神上给予的支持；还有同组的同学也给予我不少帮助，帮助解决了不少的难点，使得系统能及时开发完成，在此表示感谢。正是基于以上老师、同学、朋友的帮助，才能使本软件在制作的过程更好地得以进步，也使本人在设计过程中丰富多彩，最后，祝每一位老师工作顺利，生活幸福，并致以真诚的敬意。参 考 文 献1 张振文. 液晶显示器与液晶电视机原理及维修。 2008年8月 2 韩广兴. 液晶和等离子体电视机与维修。3 胡伙培. 液晶电视机的改进一例 2000年 . 4 日金子英二著 王新久 译 液晶电视 1991年3月5 韩晖. 激蓝LED封装以及背光模组生产线投产N. 常州日报, 2009, (2009-05-19) 6 赵坚勇.电视原理与接收技术 2007年 7 田佰涛.邵喜强 液晶显示器维修标准课程 2008年10月8 韩广明.读图速修CRT显示器与液晶显示器 2009年4月1 王俊永. 浅谈液晶电视背光模组的发展趋势J. 今日科苑, 2008,(19) 2 刘浩. 浅谈由灯管光线利用率估算背光模组表面辉度的一般方法J. 现代显示, 2009,(04) . 3 卢春鹏. 背光调节在降低液晶显示器功耗中的作用J. 电子设计应用, 2009,(04) . 4 臧金浩, 侯瑶, 吴朝新. 单顶角结构LED背光模组的设计与优化J. 应用光学, 2008,(06) 6 本报记者 梁红兵. 背光模组：整机厂商积极推动 LED技术主导未来N. 中国电子报, 2009, (2009-09-22) 7 骆健忠. 用于LCD背光模组的平板式导光板的研究与设计D. 暨南大学, 2006 .