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液晶教材 (1.36 MB)
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液晶显示屏的原理 (253.22 KB) 液晶显示屏的原理
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一、液晶显示器的主要技术指标 1、尺寸和显示屏一般LCD显示器(即LCD屏)的对角线尺寸有以下几种：14"、15"、15.1"、17"、17 .1"。本机为15"(304.1×228 .1mm)。现在的LCD显示屏均采用薄膜晶体管有源矩阵显示屏(TFT Active Matrix Panel)、所有 R、G、B 像素中的每一个颜色的像素均由1 个TFT(薄膜晶体管)来控制，数百万个TFT构成一个有源矩阵，成为LCD屏。 2、点距水平点矩指每个完整像素(含R、G、B)的水平尺寸，垂直点距指每个完整像素的垂直尺寸。例如本机采用1024×768个像素的LCD屏，尺寸为15"(304.1mm×228.1mm)，则水平点距=304.1mm÷1024=0.297mm，垂直点距=228.1÷768=0.297mm。 3、分辨率、刷新率(场频)、行频、信号模式 LCD屏的分辨率是指液晶屏制造所固有的像素的列数和行数，如1024×768(多为15"，能满足XGA信号模式要求)，800×600(多为14"，能满足SVGA信号模式要求。)分辨率越高，清晰度越好。刷新率即显示器的场频。刷新率越高，显示图像的闪动就越小。 LCD显示器的最高场频和最高行频，主要由液晶屏的技术参数所决定。本机的LCD屏允许的最高行频为80KHz，最高场频为75Hz。在LCD显示的分辨率、行频和刷新率确定后，其接收的最高信号模式就明确了，现 LCD显示器一般有以下2种产品，本产品属第一种。 15" XGA 1024×768 75Hz 60KHz (行频60KHz、场频75Hz) 17" SXGA 1280×1024 75Hz 80KHz (行频80KHz、场频75Hz) 4、对比度对比度是表现图象灰度层次的色彩表现力的重要指标，一般在200∶1~400∶1之间，越大越好。 5、亮度亮度是表现LCD显示器屏幕发光程度的重要指标，亮度越高，对周围环境的适应能力就越强。一般在150~350cd/m2之间，越大越好。 6、显示色彩 LCD显示器的色彩显示数目越高，对色彩的分辨力和表现力就越强，这是由LCD显示器内部的彩色数字信号的位数(bit)所决定的。本显示器内采用的是R(8bit)、G(8bit)、 B(8bit)的数字信号，则显示色彩数目为28×28×28=224=16.7M。 7、响应时间由于液晶材料具有粘滞性，对显示有延迟，响应时间就反映了液晶显示器各像素点的发光对输入信号的反应速度。它由两个部份构成，一个是像素点由亮转暗时对信号的延迟时间tr(又称为上升时间)，二个是像素点由暗转亮时对信号的延迟时间tf(又称为下降时间)，而响应时间为两者之和，一般要求小于50ms。 8、可视角度可视角度是指站在距LCD屏表面垂线的一定角度内仍可清晰看见图象的最大角度，越大越好。 9、整机功耗一般要求工作时≤30W，省电时≤3W。 10、其它：安规认证CCC、UL、二、电路工作原理提要 1、PC机输出的RGB模拟信号经GM2121A/D转换器变为8bit(位)的数字信号，送往 GM2121(LCD显示控制器)。 2、在LCD显示控制器GM2121内，把输入的不同模式的信号转换为LCD屏所固有的显示模式信号，最后送往LCD屏显示图象。 3、PLL(锁相环)UA6在GM2121的配合下完成像素时钟信号的锁相作用，使LCD屏的像素时钟与标准信号的频率和相位完全一致。 4、MCU和OSD由GM2121承担，它通过I2C总线控制A/D转换器GM2121、LCD显示控制器GM2121、以及调用存储器24C16的数据、执行各种项目参数的调节控制。 5、PC机输出的行、场同步信号等由SN74LVC14A进行整形后送往其它电路使用。 6、市电经外接电源组件变为12V稳定直流，送给LCD显示器的电源电路，在其中变换为12V、5V、3.3V等输出，并执行省电功能(由MCU控制)和过压保护功能等。 (一)、信号接口电路该液晶显示的信号接口电路以GM2121为中心构成，其内部分为二个功能部份(A/D转换、像素时钟产生)和一个控制部份(I2C接口、省电控制)，如下图所示： 40 29 30 省电第一部份是A/D(模拟/数字)转换电路，它把PC机送来的RGB模拟信号经IC转换为8位。 (bit)的R、G、B数字信号输出(再送往LCD显示控制器GM2121进行处理，以便产生驱动LCD屏的R、G、B数字信号 A/D转换器的工作过程是首先对输入信号进行预处理(箝位、放大或衰减，以保证适当的幅度)，接着对模拟输入信号进行取样(要求取样的频率大于2倍信号频率，以保证失真较小)，最后对取样得到的每一个模拟值进行量化，转换为数字信号。其中A/D转换的精度由生成数字信号的位数决定，本机采用精度A/D转换为8位，能够转换的最高模拟信号频率为140MHz。 A/D转换第二部份是初始像素时钟产生电路，它接收行同步、场同步和12MHz外时钟信号，经IC 产生LCD显示所需要的初始像素时钟。(再送给GM2121)进行处理，产生驱动LCD屏的像素时钟。) 第三部份是控制信号输入：I2C总线的时钟线、数据线，省电控制信号(它能使整机处于省电状态时，A/D转换器也处于省电状态。) 以下介绍要对照电路图，逐个通路进行理解。 (二)LCD显示控制器 LCD显示控制器由GM2121(SD1010A)承担，它的主要作用是把接收到的其它信号模式转换成液晶屏制造所固有的显示分辨率，并输出驱动LCD屏所需要的各种信号。信号经模式转换后，它的分辨率变为液晶屏的固有分辨率，而它的刷新率(场频)仍然保持原输入信号的刷新率不变。例如LCD屏的固有分辨率是1024×768，当输入800×600 60 Hz的信号时，经转换后，输出1024×768 60Hz的信号；当输入800×600 75HzR 信号时，经转换后输出1024×768 75Hz的信号。 LCD显示控制器SD1010A在进行信号模式转换时大体可分为二个过程：首先根据IC内的输入模式检测和自动校正电路得到的输入信号的信息，计算出水平和垂直两个方向的像素校正比例。然后采用图象内插技术，并利用帧存储器，用可编程内插算法产生新的像素，插在原图象像素之间，达成需要的像素。例如1024×768分辨率的LCD屏，在接收800×600分辨率的信号时，在水平方向就要生成1042－800=224个用内插算法产生的新像素、插入原像素之间，以保证获得较好的图像质量。(但是内插技术生成的图象总是不如原始的图像，所以液晶显示器的最佳接收信号是分辨率、刷新率同LCD屏允许的最高场频，此时图像的闪烁感最小。同 LCD屏制造固有的那种分辨率相同的信号，此时不用转换，图像质量最好)。 LCD显示控制器的构成如下图所示：如图所示，由GM2121 A/D转换器信号模式转换后，输出与液晶屏固有显示模式一致的驱动LCD屏的信号(像素时钟LCD CLK、行同步LCD HB、场同步LCD VB、显示使能信号LCD DE、RGB(奇)(偶)信号。这里需要RGB(奇)(偶)两组信号是由LCD屏的引出线结构所决定的。如下图所示，上边输入512列奇信号，下边输入512列偶信号。奇偶共1024列，每列均包括R、G、B三种像素。在GM2121电路中采用了二组I2C控制总线，一组是ROM—SCL和ROM—SDA，用于调用存储器U90的数据进行项目储调节参数控制等。另一组是ASIC—SCL和ASIC—SDA，用于LCD 显示位移控制等。由UA 2的OSD控制器送来的OSD控制信号(R、G、B、EN(使能))在GM2121内与图像信号混合，以便在LCD屏上能有OSD显示。外接时钟(12MHz)和MCU送来的复位信号都是正常工作必须的。 PLL(锁相环)电路由GM2121内的“锁相比较低信号处理电路” 构成，其作用是使驱动LCD屏和OSD显示的时钟与标准信号的频率和相位保持一致。振荡器，使荡频率相位与标准信号一致。（三）、检修提要无光栅(LCD屏不亮) 测屏供电(LCD—VCC)3.3V 测高压板供电12V。(不正确，修电源电路。) 测高压开/关5V ON/0V OFF。测屏行同步信。测屏场同步信号。 (不下确，修GM2121电路) 测屏显示使能信号。测像素时钟信号。有光栅，有OSD，图像不正常查PC机输入信号。查GM2121电路。有光栅，图像和OSD同时不正常查GM2121电路附：在以上修理中涉外到的具体电路的检修简介如下：电源电路检修查UA7(5)电压低电平查5V输出电压。查3V3B电压3.3V 查LCD 屏供电(LCD—VCC) GM2121检修查供电各脚(3.3V)、查复位查输入信号： RGB数字信号入行场同步信号输入初始像素时钟输入外时钟输入时钟线(ROM～SCL) 数据线(ROM～SDA) 时钟线(ASIC~SCL) 数据线(ASIC~SDA) 查有关OSD电路： OSD行同步输出 OSD场同步输出 OSD控制信号输入(R、G、B、E N(使能))：查有关PLL(锁相环)电路：标准行同步信号入比较信号出比较信号入时钟出时钟入 OSD时钟出 PLL使能信号入查输出信号：屏同步信号输出屏像素时钟输出屏显示使能信号输出 RGB(奇)信号输出 RGB(偶)信号输出 UA2检修( MCU微控制器) 查供电各脚(3.3V) 查晶振波形查复位查同步信号输入查键盘输入查未插信号线信息输入查输出的控制：外时钟12MHz输出省电控制输出 LED控制输出背光源开关背光调节场同步信号出查总线： MCU—SCL时钟线 MJCU—SDA数字线 ASIC—SCL时钟线 ASIC—SDA数据线 ROM—SCL时钟线 ROM—SCL数据线查有关OSD电路：
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