LCD

原理

　　（一）液晶的物理特性　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。从技术上简单地说，液晶面板包含了两片相当精致的无钠玻璃素材，称为Substrates，中间夹着一层液晶。当光束通过这层液晶时，液晶本身会排排站立或扭转呈不规则状，因而阻隔或使光束顺利通过。大多数液晶都属于有机复合物，由长棒状的分子构成。在自然状态下，这些棒状分子的长轴大致平行。将液晶倒入一个经精良加工的开槽平面，液晶分子会顺着槽排列，所以假如那些槽非常平行，则各分子也是完全平行的。

　　（二）单色液晶显示器的原理　LCD技术是把液晶灌入两个列有细槽的平面之间。这两个平面上的槽互相垂直(相交成90度)。也就是说，若一个平面上的分子南北向排列，则另一平面上的分子东西向排列，而位于两个平面之间的分子被强迫进入一种90度扭转的状态。由于光线顺着分子的排列方向传播，所以光线经过液晶时也被扭转90度。但当液晶上加一个电压时，分子便会重新垂直排列，使光线能直射出去，而不发生任何扭转。

　　LCD是依赖极化滤光器(片)和光线本身。自然光线是朝四面八方随机发散的。极化滤光器实际是一系列越来越细的平行线。这些线形成一张网，阻断不与这些线平行的所有光线。极化滤光器的线正好与个垂直，所以能完全阻断那些已经极化的光线。只有两个滤光器的线完全平行，或者光线本身已扭转到与第二个极化滤光器相匹配，光线才得以穿透。

　　LCD正是由这样两个相互垂直的极化滤光器构成，所以在正常情况下应该阻断所有试图穿透的光线。但是，由于两个滤光器之间充满了扭曲液晶，所以在光线穿出个滤光器后，会被液晶分子扭转90度，从第二个滤光器中穿出。另一方面，若为液晶加一个电压，分子又会重新排列并完全平行，使光线不再扭转，所以正好被第二个滤光器挡住。总之，加电将光线阻断，不加电则使光线射出。

　　然而，可以改变LCD中的液晶排列，使光线在加电时射出，而不加电时被阻断。但由于计算机屏幕几乎总是亮着的，所以只有“加电将光线阻断”的方案才能达到最省电的目的。

　　从液晶显示器的结构来看，无论是笔记本电脑还是桌面系统，采用的LCD显示屏都是由不同部分组成的分层结构。LCD由两块玻璃板构成，厚约1mm，其间由包含有液晶(LC)材料的5μm均匀间隔隔开。因为液晶材料本身并不发光，所以在显示屏两边都设有作为光源的灯管，而在液晶显示屏背面有一块背光板（或称匀光板）和反光膜，背光板是由荧光物质组成的可以发射光线，其作用主要是提供均匀的背景光源。背光板发出的光线在穿过层偏振过滤层之后进入包含成千上万水晶液滴的液晶层。液晶层中的水晶液滴都被包含在细小的单元格结构中，一个或多个单元格构成屏幕上的一个像素。在玻璃板与液晶材料之间是透明的电极，电极分为行和列，在行与列的交叉点上，通过改变电压而改变液晶的旋光状态，液晶材料的作用类似于一个个小的光阀。在液晶材料周边是控制电路部分和驱动电路部分。当LCD中的电极产生电场时，液晶分子就会产生扭曲，从而将穿越其中的光线进行有规则的折射，然后经过第二层过滤层的过滤在屏幕上显示出来。

　　（三）彩色LCD显示器的工作原理　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。

　　LCD克服了CRT体积庞大、耗电和闪烁的缺点，但也同时带来了造价过高、视角不广以及彩色显示不理想等问题。CRT显示可选择一系列分辨率，而且能按屏幕要求加以调整，但LCD屏只含有固定数量的液晶单元，只能在全屏幕使用一种分辨率显示(每个单元就是一个像素)。

　　液晶显示器电路图CRT通常有三个电子枪，射出的电子流必须精确聚集，否则就得不到清晰的图像显示。但LCD不存在聚焦问题，因为每个液晶单元都是单独开关的。这正是同样一幅图在LCD屏幕上为什么如此清晰的原因。LCD也不必关心刷新频率和闪烁，液晶单元要么开，要么关，所以在40～60Hz这样的低刷新频率下显示的图像不会比75Hz下显示的图像更闪烁。不过，LCD屏的液晶单元会很容易出现瑕疵。对1024×768的屏幕来说，每个像素都由三个单元构成，分别负责红、绿和蓝色的显示一所以总共约需240万个单元(1024×768×3＝2359296)。很难保证所有这些单元都完好无损。最有可能的是，其中一部分已经短路(出现“亮点”)，或者断路(出现“黑点”)。所以说，并不是如此高昂的显示产品并不会出现瑕疵。 　　

　　LCD显示屏包含了在CRT技术中未曾用到的一些东西。为屏幕提供光源的是盘绕在其背后的荧光管。有些时候，会发现屏幕的某一部分出现异常亮的线条。也可能出现一些不雅的条纹，一幅特殊的浅色或深色图像会对相邻的显示区域造成影响。此外，一些相当精密的图案(比如经抖动处理的图像)可能在液晶显示屏上出现难看的波纹或者干扰纹。

　　现在，几乎所有的应用于笔记本或桌面系统的LCD都使用薄膜晶体管（TFT）激活液晶层中的单元格。TFT LCD技术能够显示更加清晰，明亮的图像。早期的LCD由于是非主动发光器件，速度低，效率差，对比度小，虽然能够显示清晰的文字，但是在快速显示图像时往往会产生阴影，影响视频的显示效果，因此，如今只被应用于需要黑白显示的掌上电脑，呼机或手机中。

　　随着技术的日新月异，LCD技术也在不断发展进步。目前各大LCD显示器生产商纷纷加大对LCD的研发费用，力求突破LCD的技术瓶颈，进一步加快LCD显示器的产业化进程、降低生产成本，实现用户可以接受的价格水平。

相对传统显示器的优势

　　一、显示质量高

　　由于液晶显示器每一个点在收到信号后就一直保持那种色彩和亮度，恒定发光，而不象阴极射线管显示器（CRT）那样需要不断刷新亮点。因此，液晶显示器画质高而且不会闪烁，把眼睛疲劳降到了。

　　二、没有电磁辐射

　　传统显示器的显示材料是荧光粉，通过电子束撞击荧光粉而显示，电子束在打到荧光粉上的一刹那间会产生强大的电磁辐射，尽管目前有许多显示器产品在处理辐射问题上进行了比较有效的处理，尽可能地把辐射量降到，但要彻底消除是困难的。相对来说，液晶显示器在防止辐射方面具有先天的优势，因为它根本就不存在辐射。在电磁波的防范方面，液晶显示器也有自己独特的优势，它采用了严格的密封技术将来自驱动电路的少量电磁波封闭在 显示器 中，而普通显示器为了散发热量的需要，必须尽可能地让内部的电路与空气接触，这样内部电路产生的电磁波也就大量地向外“泄漏”了。

　　三、可视面积大

　　对于相同尺寸的显示器来说，液晶显示器的可视面积要更大一些。液晶显示器的可视面积跟它的对角线尺寸相同。而阴极射线管显示器，显像管前面板四周有一英寸左右的边框，不能用于显示。

　　四、应用范围广

　　最初的液晶显示器由于无法显示细腻的字符，通常应用在电子表、计算器上。随着液晶显示技术的不断发展和进步，字符显示开始细腻起来，同时也支持基本的彩色显示，并逐步用于液晶电视、摄像机的液晶显示器、掌上游戏机上。而随后出现的 DSTN 和 TFT 则被广泛制作成电脑中的液晶显示设备，DSTN液晶显示屏用于早期的笔记本电脑；TFT则既应用在 笔记本电脑 上（现在大多数笔记本电脑都使用TFT显示屏），又用于主流台式显示器上。

　　五、画面效果好

　　与传统显示器相比，液晶显示器一开始就使用纯平面的玻璃板，其显示效果是平面直角的，让人有一种耳目一新的感觉。而且液晶显示器更容易在小面积屏幕上实现高分辨率，例如，17英寸的液晶显示器就能很好地实现1280×1024分辨率，而通常18英寸CRT彩显上使用1280×1024以上 分辨率 的画面效果是不能完全令人满意的。

　　六、数字式接口

　　液晶显示器都是数字式的，不像阴极射线管彩显采用模拟接口。也就是说，使用液晶显示器，显卡再也不需要像往常那样把数字信号转化成模拟信号再行输出了。理论上，这会使色彩和定位都更加准确完美。

　　七、“身材”匀称小巧

　　传统的阴极射线管显示器，后面总是拖着一个笨重的射线管。液晶显示器突破了这一限制，给人一种全新的感觉。传统显示器是通过电子枪发射电子束到屏幕，因而显像管的管颈不能做得很短，当屏幕增加时也必然增大整个显示器的体积。而液晶显示器通过显示屏上的电极控制液晶分子状态来达到显示目的，即使屏幕加大，它的体积也不会成正比的增加，而且在重量上比相同显示面积的传统显示器要轻得多。

　　八、功率消耗小

　　传统的显示器内部由许多电路组成，这些电路驱动着阴极射线显像管工作时，需要消耗很大的功率，而且随着体积的不断增大，其内部电路消耗的功率肯定也会随之增大。相比而言，液晶显示器的功耗主要消耗在其内部的电极和驱动IC上，因而耗电量比传统显示器也要小得多。

主要参数

　　1 对比度

　　LCD制造时选用的控制IC、滤光片和定向膜等配件，与面板的对比度有关，对一般用户而言，对比度能够达到350:1就足够了，但在领域这样的对比度平还不能满足用户的需求。相对CRT显示器轻易达到500：1甚至更高的对比度而言，只有液晶显示器才能达到这样如此程度。

　　2 亮度

　　LCD是一种介于固态与液态之间的物质，本身是不能发光的，需借助要额外的光源才行。因此，灯管数目关系着液晶显示器亮度。最早的液晶显示器只有上下两个灯管，发展到现在，普及型的也是四灯，高端的是六灯。四灯管设计分为三种摆放形式：一种是四个边各有一个灯管，但缺点是中间会出现黑影，解决的方法就是由上到下四个灯管平排列的方式，一种是“U”型的摆放形式，其实是两灯变相产生的两根灯管。六灯管设计实际使用的是三根灯管，厂商将三根灯管都弯成“U”型，然后平行放置，以达到六根灯管的效果。

　　3 信号响应时间

　　响应时间指的是液晶显示器对于输入信号的反应速度，也就是液晶由暗转亮或由亮转暗的反应时间,通常是以毫秒（ms）为单位。要说清这一点我们还要从人眼对动态图像的感知谈起。人眼存在“视觉残留”的现象，高速运动的画面在人脑中会形成短暂的印象。动画片、电影等一直到现在的游戏正是应用了视觉残留的原理，让一系列渐变的图像在人眼前快速连续显示，便形成动态的影像。人能够接受的画面显示速度一般为每秒24张，这也是电影每秒24帧播放速度的由来，如果显示速度低于这一标准，人就会明显感到画面的停顿和不适。按照这一指标计算，每张画面显示的时间需要小于40ms。这样，对于液晶显示器来说，响应时间40ms就成了一道坎，低于40ms的显示器便会出现明显的画面闪烁现象，让人感觉眼花。

　　4 可视角度

　　LCD的可视角度就是LCD前的观者可以从不同方向上正常观察到图像的角度。当背光源通过偏极片、液晶和取向层之后，输出的光线便具有了方向性。也就是说大多数光都是从屏幕中垂直射出来的，所以从某一个较大的角度观看液晶显示器时，便不能看到原本的颜色，甚至只能看到全白或全黑。

维修

　　（1)电源故障: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、整流桥.300V 滤波电容、电源开关管、电源管理IC,整流输出二极管,滤波电容等。

　　(2)驱动板故障: 驱动板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.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MCU 芯片的工作电压是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,检查5 端稳压块(常见型号8050SD—LM2596—AIC15-01 等).

　　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 是需要编程和写码的，在没办法找到原厂的AD 驱动板替换的情况下，我们只能用通用A/D 驱动板代换如:151D 或161B 等.

　　显示屏亮一下就不亮了，但是电源指示灯绿灯长亮

　　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”。

　　检修的方法可用单灯高压板接一个灯管试验, 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某一路的电源管,升压管,升压变压器和灯管短路或空载,而造成的电源管理IC 负载均衡保护. 看到高压板接口有这么多条线,很多初学者认为更换很复杂,其实很简单,只需要4 个信号接到高压板即可:1,电源. 2,地. 3,开关控制ON/OFF. 4,ADI 亮度调节. 首先确定电源线正极和负极,有保险丝的一般来说是正极,负极多是接在电容的负极上.然后确定电压,确定电压的办法是看电容的标记了,假如6V 左右那么就是3.3V 的,假如电容上标12V 左右,那么输入电压肯定是5V,假如是24V 左右或以上,那么就是12V,以次类推,把电容上所标的伏数除以二,最接近几伏就 是几伏了.有的人说按这样接了,还是不亮,或者只是闪一下就灭了,是的有很多高压板多是这样的,那怎么办呢?找出控制脚,看看那只脚是接到一个小三极管上的,一般是直接引接到三极管上的,最多中间有个小电容,应该很容易辨认的,控制脚一般是3.3V和5V,也有个别是接地的,所以我们在不知道的情况下,先接地试一下,不行再接3.3V再接5V,假如输入电压和控制电压多是3.3V的情况是,可以直接合并.多余的脚怎么办呀??让他空着好了,不用理它.

　　显示屏黑屏，无背光，电源灯绿灯长亮

　　斜视液晶屏有显示图像,多属于高压板供电电路问题.重点检查12V 供电(保险丝F)和3V 或5V 的开关电压是否正常.若是因为MCU问题造成没有输出开关控制电压,可以直接提取3端稳压块的(AIC1084)3.3V代替. 修理高压板的思路(电源保险丝----开关控制管----电源管理IC----推挽发大管----电源开关管----DA转换电路(储能电感,整流管)---LC 升压电路(升压变压器,升压电容)------耦合电容----灯管.

　　屏幕亮线、亮带或者暗线

　　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或者某行和列的驱动IC 损坏.

　　暗线一般是屏的本体有漏电，或者TAB 柔性板连线开路.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。

　　花屏或者白屏

　　这种问题一般是屏的驱动电压出了问题，先换驱动板和驱屏线试验,若不行检查屏背板供电电路,维修思路: 驱动板5V 转3.3V 的稳压块(AIC1084)是否有供电输出.---屏体驱动板保险丝(F)- 3.3V -----DC-DC 转换电路----负压形成IC(-7V)----行,列驱动IC.

　　偏色故障

　　一般可以进入工厂调整模式进行调整。如没有此模式,维修思路:更换屏线和转接板-----重写驱动程序 -----驱动板坏(不常见)-----屏背板的控制IC坏(不常见)--------拔掉屏线观察背光颜色(背光扁色为灯管老化)-------换灯管.

　　字符虚或拖尾

　　维修思路: 检查VGA 信号线，重点看R.G.B 三色线的地线是否连接正常-----更换屏线或转接板-----重写驱动程序-----换驱动板----LCD 屏背板信号接口IC 坏-----LCD 屏背板对比度电位器调整------LCD 屏导光板错位----偏光片错位

　　LCD屏幕内部有污点

　　维修思路:擦拭或更换换保护膜-----拆开屏体清洗外层偏光片和有机玻璃(用棉球,纯净水处理)---风筒吹干

　　LCD屏漏光或光线不均

　　维修思路:重新安装灯管-----调整导光板

　　LCD屏亮点

　　一个或二个大的亮点,可以尝试轻轻用指尖压亮点,可消失,说明多为此象素的开关管和电极虚连.小的黑点和灰点有可能是内部导光板或偏光片有灰尘造成.可清洗处理.

　　亮度低

　　检查高压板ADJ 亮度调节电路----------换灯管--------换高压板--------调整或更换导光板

　　错误提示：超出频率范围

　　检查信号线--------重写MCU 驱动程序-------更换EPROM------重写EPROM 程序-----换驱动板