液晶屏内部电路主要组成有“时序转换电路”、“列驱动电路”、“行驱动电路”等组成。在说其电路之前,我们先来首先了解一下液晶面板的结构,其结构如下图所示。

一、液晶面板结构

二、什么是偏振光

        光的振动面只限于某一固定方向的;垂直的或水平的或其它方向振动的;叫做偏振光或线偏振光。

三、液晶屏的工作原理

      液晶屏内部电路主要组成有“时序转换电路”、“列驱动电路”、“行驱动电路”等组成。
      “时序转换电路”:是把电视机送来的数字图像信号进行分解、重新组合,变成为液晶行、列驱动电路所需要的控制信号、数据信号和辅助信号;分别送往液晶屏的“列驱动电路”和“行驱动电路”。
      “列驱动电路”:把时序转换电路送来的列控制信号和图像数据信号;经过取样、存储、极性变换、D/A变换、灰度形成最终形成一行一行并行的液晶屏驱动的模拟像素信号;在行同步脉冲控制下;一行一行的加到液晶屏列电极线上。
      “行驱动电路”:在“时序转换电路”的控制下,把行驱动脉冲逐个的加到行电极上。

      液晶屏的作用就是控制由A偏振片透过的偏振光;扭曲还是不扭曲;从而决定是否能穿过B偏振片。液晶的分子在周边施加电场和不加电场就可以控制分子扭转90度,同时带动通过的光振动波扭转90度,使水平的偏振波变成垂直的偏振波,或者使垂直的偏振波变成水平的偏振波。就达到了用电信号控制光线“亮”与“暗”的目的

四、液晶屏维修中几个关键电压

   Vin:     PWB输入电压(12V)
   VDD:ASIC、S-IC、G-IC驱动电压(3.3V)     类似模拟电路的供电VCC
   VGH:TFT元件导通电压(~30V)
   VGL:TFT元件关断电压(~-6V)
   VAA:阶调控制电压(~17V)
   VCOM:液晶翻转基准电压(~7V)

五、以TPS65161为例说明这几个电压产生的过程

1、VDD的产生是由12V供电压经过 BUCK(串联型降压开关电源)电路完成;
2、VDA的产生是由12V供电压经过 BOOST (并联型升压开关电源)电路完成;
3、VGH的产生是由 集成电路产生方波电压及VDA经过正电压电荷泵电路叠加完成;
4、VGL 的产生是由集成电路产生方波电压经过负电压电荷泵电路完成。

6、VDD电压的产生:VDD电压为2.5V,由TPS65161的20脚和18脚之间的“开关”Q3及18脚外围的DP9、LP6、CP35组成
7、VDA电压的产生:VDA电压是向伽玛电路提供产生伽玛校正电压的基准电压,电压的幅度为13.5V8、电路由储能电感LP7、二极管DP6 及TPS65161的4脚和5脚内部的接地MOS开关管组成,产生的过程是:主板电路提供的12V电压经过升压电路(Boost)变换成为23V左右的电压VAA_FB经过控制开关QP1成为23V左右的VAAP在经过RP24降压成为VDA电压
8、RP2、RP3、RP4、RP5是输出电压的取样电阻,取样电压经1脚回送到TPS65161的内部,经过和基准电压比较后控制开关管的占空比,达到控制输出电压VAA_FB稳压的目的。

9、VGH电压和VGL电压的产生采用了电荷泵电路来完成的。
10、什么是“电荷泵“电路?

江西11选5       电荷泵电路就是利用电容作为储能元件的DC-DC变换电路。

11、VGH电压是加到液晶屏行电极线上正脉冲电压的幅度;VGH幅度的脉冲电压是由;TPS65161及外围电路产生的VGHP直流电压经过转换而得到的
12、VGHP电压产生电路;
     TPS65161的(10)脚及外围元件CP18、DP5(双二极管封装)、CP19组成一个正电压电荷泵电路,VGHP电压是由TPS65161的(10)脚输出的脉冲和DP5下面二极管正极端的VAAP电压在CP18、DP5、CP19组成正电压电荷泵电路的叠加下产生的。原理图中的RP19、RP20是输出VGHP电压的取样分压电路,取样电压回送至TPS65161的(14)脚,进行输出VGHP电压的稳压及幅度调整。

13、VGL电压产生电路;
     TPS65161的(11)脚及外围元件CP22、DP7(双二极管封装)、CP23组成一个负电压电荷泵电路,因为是负电压输出二极管及电容器的极性反接,工作原理非常简单,原理图中的RP22、RP23是输出VGL电压的取样分压电路,取样电压回送至TPS65161的(13)脚,进行输出VGHP电压的稳压及幅度调整,此电压一般在-5V至-6V左右。

江西11选5 六、由VGHP到VGH

      VGH是液晶屏栅极驱动脉冲,对于不同的液晶屏,不同的信号,不同的显示分辨率这个脉冲的幅度、宽度都是不同的,而TPS65161只是输出的一个22V至30V左右的直流电压,对于不同的液晶屏及不同的信号标准及分辨率要由事先设定的软件及接收的信号决定,这个控制由VGHP直流电压转换为VGH液晶屏栅极驱动脉冲的控制信号就是由CM1682A的(37)脚输出的VGON和(36)脚输出的VGOFF决定的。

七、伽马校正电压的产生及EC5575(HX8915)缓冲电路
      伽马电压是一系列非线性变化的电压,产生伽马电压目前有两种方式;
      一种是采用专门的可编程伽马电压生成芯片,在程序的控制下产生一系列符合液晶屏透光度特性的非线性变化的电压。
      另一种是利用电阻分压,产生一系列符合液晶屏透光度特性的非线性变化的电压,我们这里介绍的T-CON电路就是利用一系列精密设定的电阻产生的伽马电压。

      伽马电压的产生主要由基准电源D1(VREF)、电阻分压电路R71~R89、缓冲U6(HX8915)三部分组成
      VDA(18V)电压经过基准稳压电路降压稳压后变成12.5V的伽马基准电压VREF,这个基准电压进入由R71~R89组成的伽马电压分压电路,产生一系列符合液晶屏透光度特性的非线性变化的电压(14级差),这一系列电压经过缓冲电路U6缓冲并产生液晶屏公共电极电压VCOM,一并送入液晶屏接口CN1 CN2,由液晶屏周边的源极驱动电路在对该系列电压的每一级进行16等分,最后形成对源极驱动电路处理的像素信号进行赋值(伽马校正)的伽马电压。


江西11选5       基准电压VREF产生电路;这个电路是一个由精密基准电源控制器D1(KA431)、电R53、R54、R55、R56分压电路及VDA供电组成的稳压电源电路。只要改变R54、R55、R56分压电路的分压比值,就可以获得小于VDA电压的任意稳压值的VREF电压输出电阻分压电路R71~R89;由一串精密的电阻产生一系列符合液晶屏透光度曲线的非线性变化的一组电压。

      R71~R79及R81~R89组成两组串联电路,基准电源VREF作为这个两路电阻分压电路的供电源,在这各电阻的分压点输出(VS1~VS14)14个电压,由于电阻阻值的不同搭配,这14个电压的值正好组成了一个符合液晶屏透光度曲线变化相对于的电压值。
江西11选5       在维修时必须注意,这几个电阻的位置比较靠近缓冲集成电路,在使用热风枪拆卸集成电路时,要避免热风枪不要吹及把这几个电阻,否则“吹”跑一只,一般是配不到的如5.49K  1.13K  7.15K  562欧等。

江西11选5 八、缓冲电路 HX8915(EC5575、AS15)

      前面的电阻分压电路输出14路幅度为非线性变化的的电压,要求每一级电压的都要非常稳定,不能有任何变化,但是这14路电压最终是要输出去伽马校正电路,是要形成电流的,有电流就有电压降,就会改变这14路电压的电压值,就会破坏形成的电压幅度曲线。为了解决这个问题,在每一路输出都设置一个缓冲电路,在输出负载有电流变化时仍能保证输出的电压值是稳定不变的,这个缓冲电路实际是一个高阻抗输入低阻抗输出的增益为1的类似跟随器的电流放大器,采用了缓冲电路后不管缓冲电路输出连接什么样的电路,都不会影响缓冲电路输入端的电压的稳定值。

      U6就是集成电路HX8915,引脚23~29、32~38就是缓冲电路的输入端;输入电阻分压电路送来的VS1~VS14十四路电压。引脚1~6、9~13、18、20、49就是缓冲电路的输出端输出GM1~GM14十四路输出电压,这GM1~GM14电压经过T-CON板的接口CN1、CN2进入液晶屏的源极驱动电路,每相邻两路的电压差还要经过16等分最终形成256级的伽马校正电压
      图中RA5、RA6、RA7、RA8是排阻,U6的39脚输入一个电压VSCM(即VCOM), 其47脚输出液晶屏公共电极的VCOM电压,对于公共电极电压为固定值的,这个VCOM电压大约是VREF的一半左右。图中的CA5、CA6、CA7是消除干扰的电容器。
U6的47脚输出Vcom电压:
江西11选5       Vcom就是公共电压,液晶像素一边电极电压为源极驱动电压,另一边为公共电极,公共电极电压是Vcom。这两个电压差决定了加在液晶分子上的电压,因此这个Vcom电压对最终的显示效果影响最大。是检修液晶屏幕图像故障必须首要测量的电压

      Vcom电压的获取;Vcom电压是一个稳定的直流电压,其电压的稳定度决定了液晶屏在重现图像时亮度是否稳定,一般的液晶屏;Vcom电压在6V至7V之间这个范围之内(基本上是伽马校正电压最大值的一半左右),在TCON电路中;Vcom电压是由基准电压(VREF)经过分压电路分压获得,由于是液晶屏的公共电极,分压后的Vcom电压极易因为图像内容的变化而波动,所以Vcom电压也必须经过伽马缓冲电路EC5575缓冲后再加到液晶屏的Vcom电极,在原理图中EC5575(U6)的39脚即为分压后Vcom电压的输入端(图纸标注为 VSCM),EC5575(U6)的47脚即为缓冲后就一定负载能力的Vcom电压输出端(U6 缓冲电路实际就是一个类似 射随器的电流放大电路,具有很小的输出阻抗,不管负载如何变化,输出电压基本稳定不变)。

九、时序控制电路主芯片CM1682A

* CM1682A是台湾奇美(CHI MEI)公司的产品,主要应用于奇美32寸至37寸液晶显示屏时序控制电路信号转换之用。
* 支持 一个通道6 / 8bit LVDS输入
* 支持 VGA/SVGA/XGA/WXGA分辨率
* 新型智能极性算法的双电源供电
* I/O电源为2.5V ±0.2V和逻辑电源为1.8V±0.1V供电
* 可编程TCON选择
* 嵌入式图像发生器
* 嵌入式电压检测
* 自动白色跟踪功能
* 嵌入式扩频时钟发生器
* 128引脚 QPF封装

江西11选5 * CM1682A的引脚5、6、7、8、10、11、12、13、14、15是LVDS信号的输入端。目前一般1366×768的分辨率的标清屏是输入8位5组差分信号,其数据线名称为0- 0+,1- 1+,2- 2+,CLK- CLK+,3- 3+(LVDS 接口的信号也有6 位4 组差分,如果是6 位屏就没有3- 3+这一组信号)一共5对信号,这5对信号中;其中一对线是时钟线(CLK+、CLK-),另四对是数据线(RX0+、RX0-;RX1+、RX1-;RX2+、RX2-;RX3+、RX3-)

       在集成电路上有一个LVDS信号的选择端子(引脚),符号是:SELLVDS或LVDS OPTION,  CM1682A的23脚 SELLVDS就是输入信号VESA格式及JEIDA格式的选择端子,此端子悬空或接地是VESA格式,接高电平是JEIDA格式,在维修的过程中,换屏、换板一定要注意此问题。

       36脚~58脚是送往栅极驱动电路的栅极驱动信号。38脚是:栅极驱动电路的垂直位移起始信号STV(重复频率是场频),58脚是:栅极驱动电路的垂直位移结束信号STV_R。 
       36脚的VGOFF和37脚的VGON是把VGHP直流电压形成规定标准(时间标准、幅度标准)液晶屏栅极触发脉冲(VGH)的控制信号

       57脚的OE信号时一个避免同一个触发的VGH脉冲同时触发相邻两根栅极电极线的控制信号。
       33脚的PWRON是控制液晶屏启动的控制信号,这个信号直接控制DC/DC转换芯片TPS65161的9脚(EN)使能控制,可以启动、停止DC/DC转换芯片的工作,当TPS65161处于停止工作状态,液晶屏及驱动电路的所有供电均关断
      RSDS信号有9对差分输出线对(RGB各3对)
      基色数据信号R输出:70、71脚是R0N、R0P线对,76、77脚是R1N、R1P线对,78、79脚是R2N、R2P线对。
      基色数据信号G输出:82、83脚是G0N、G0P线对,85、86脚是G1N、G1P线对,87、88脚是G2N、G2P线对
      基色数据信号B输出:95、96脚是B0N、B0P线对,97、98脚是B1N、B1P线对,99、100脚是B2N、B2P线对。
      62脚~91脚是送往源极驱动电路的控制信号。
      62脚是:源极驱动电路的位移起始信号STH(重复频率是行频),63脚是:源极驱动电路的位移结束信号STH_R。
      90脚、91脚是:源极驱动电路的位移触发时钟信号CKH(电路图中标注为CLK)
      64脚的POL信号时控制一个像素点相邻场信号的极性逐场翻转180度的控制信号,以便满足液晶分子交流驱动的要求。

十、维修实例

1、屏型  V420H2-P01 无图像
江西11选5       开机无图,首先测VIN,12V正常,再测VAA,VDD电压,发现VAA无电压,VDD短路。断开RP33电阻,再UP2稳压管两侧短路现象消失,初步判定TCON芯片内部短路,将TCON芯片吹下来,再将RP33电阻焊好,短路现象消失,因此可以肯定是TCON芯片坏了,换上新的TCON芯片后,开机正常显示图像。

2、屏型  V420H2-P01   开机画面异常,类似花屏现象。 
      首先检查PWB板外观良好,用万用表测量LVDS测试点,从ORX0-开始测量,当测到ERX2+时发现该测量点数值明显比其他测试点偏小,判定TCON芯片被静电击伤,换上新的TCON芯片后,开机正常。
3、屏型  V315B6-P01   无图像
       开机无图像,测VIN正常,VDD正常,VAA无电压,用电阻档测对地短路,这种情况一般是VAA滤波电容击穿短路导致,将VAA电容逐个断开,发现短路依然存在,将UP1用热风枪吹下来。短路仍不消失,现在可大体判断是COF IC短路,用热风枪将SOURSE端COF的PCB端剥离,剥离顺序是S6到S1,当剥离完S5时短路消失,因此判定是S5的COF短路导致,更换S5,短路消失,开机画面正常。
4、屏型  V315B6-P01  灰阶异常
       首先检查GM电阻,GM电容有无掉件,发现没有掉件。然后测量GM1到GM14,当测到GM8时,发现GM8的电压比GM9要高,正常情况下应该是GM1到GM14是一个递减的关系,测量RG8,CG9发现RG8阻值偏大,更换RG8电阻,开机测量GM8恢复正常,灰阶恢复正常。
5、屏型  V3156-P01  无图像
       首先测量VIN正常,测VDD VAA VGH VGL发现VAA电压偏低,断开RP30电阻,电压依然偏低,用二极管档测量QP1发现数值偏低,用烙铁将QP1拆下,再测量PWB板上QP1两焊点的数值无变化依然偏低,排除了QP1的故障,初步判断UP1故障导致,试着更换UP1后检测VAA恢复正常,画面也恢复正常。
       以上实例是在维修过程中遇到的比较经典的故障,通过以上维修过程的讲解希望对大家的维修有所帮助。