一、液晶盒

液晶盒是由前后两块具有一定特性的玻璃基板，以及液晶材料和驱动板电路等组成，如图1-4、图1-5、图1-6所示。在液晶盒中，每块玻璃基板的厚度一般在0.4～1.1mm之间，两块基板之间的液晶层只有0.4～0.7mm。在组装液晶盒时，首先要在两块基板的内侧进行ITO透明导电电极、三色滤光片、薄膜晶体管（TFT）阵列、行列扫描线、液晶分子取向垫片等处理，同时在两基板表面都黏有偏振片，并且要使前后基板偏振片的透光轴相互正交或平行，以实现透光度控制。总之，液晶盒主要分为液晶板（包括两板之间的液晶材料等）、背光源及驱动输入三个方面的处理技术。

1．液晶板及其处理技术

液晶板及其处理技术是液晶显示器中极其重要的核心部件及应用技术，它直接影响着液晶显示器屏幕画面的显示效果，而核心部件及应用技术又取决于液晶和液晶显示模式。

（1）液晶及液晶应用技术

液晶是一种几乎完全透明的，并且分子排列或指向又具有某种规律的物质。它的主要特点是既具有晶体的各向异性，又具有液体的流动性，并且展示出不同于晶体和液体非常特殊的电光学和磁光学特性。因此，它越来越被人们关注，并且已在显示领域中大显身手。

在液晶研究领域，可以把排列起来的液晶分子看成是连续的弹性介质，这种介质与弹性体符合胡克定律，在外力干扰下会产生指向矢，从而使液晶体表现为一种变形，即液晶指向矢的分布发生了改变，这种改变主要表现在展曲、扭曲、弯曲三个基本形式。前人在这三种基本形式下对液晶指向矢的分布变化情况展开了全方位的深入探讨和研究，最终又通过对不同形式的向列液晶盒进行比较，将液晶技术应用于显示设备中。

[1] 扭曲向列液晶盒。扭曲向列液晶盒，在液晶显示技术中应用的最为普遍，其主要特点是液晶对称排列，但对于90°扭曲向列型液晶盒的指向矢，在外加电场作用下，其倾角和扭角都会有一定的分布，大量的实验和理论表明：液晶外加电压较低时，指向矢相对某种位置有较大的变形；而液晶外加电压较高时，其指向矢相对某种位置则有较小的变形。

[2] 超扭曲向列液晶盒。超扭曲向列液晶盒，主要应用于多行多列的大信息量的显示技术中，其主要技术特点是，液晶显示驱动的开态电压和关态电压很接近，能够使液晶盒的电光特性曲线十分陡峭，可使扭角大于180°，从而使其在液晶显示技术中呈现出较强的优势。

[3] 混合排列向列液晶盒。混合排列向列液晶盒，是在上述两种液晶盒的基础上研制而成的，其主要技术特点是，液晶指向矢在两个表面的预倾角不相同，而在典型的液晶盒中，一个表面上的指向矢是垂直表面排列；另一个表面上的指向矢是平行表面排列。

有关更深层次的液晶及液晶应用技术，在社会维修领域就不必细究，这里只简要作些了解性介绍，若有读者需要掌握更多的液晶应用技术，可参阅一些有关液晶技术的书籍，这里对液晶应用技术及其一些术语就不予以介绍。

（2）液晶显示模式

液晶显示模式，主要有TN-LCD和TFT-LCD两种，前者采用的是扭曲向列型液晶显示技术，而后者则是采用了一种薄膜晶体管的有源矩阵液晶显示技术。本章所介绍的YOUSO 1711型液晶显示器，就属于TFT-LCD有源矩阵液晶显示器。其主要技术特点是，在TN-LCD的基础上，把TN上部夹层中的电极改为FET（场效应晶体管），而下层改为共电极，其示意图如图1-7所示，其电路原理如图1-8所示。因此，这里主要介绍TFT-LCD的显示技术。

[1] FET场效应晶体管。场效应晶体管（Field Effect Transistor，FET），即所谓单极型晶体管，是一种电压控制器件。从原理上说，它是一种利用电场的作用，来改变多子电流流通通道的几何尺寸，从而改变通道导电能力的一种器件，其主要优点有：

a.FET是依靠多数载流子工作的器件，没有少子存储效应，适于高频和高速工作。

b.FET在大电流工作状态下，具有负温度系数，即温度升高时，工作电流下降，可以避免热不稳定性的二次击穿。

c.由于FET中可以不包含PN结，因而可以采用制造工艺尚不成熟的各种半导体材料，获得工作效率很高的器件，并能够利用禁带宽度较宽的材料获得高温工作器件。

d.FET的输入阻抗高，实际上不需要输入电流，所以非常适用于模拟开关电路、高输入阻抗放大器等。

e.FET基本上是一种平方律或线性器件，在信号之间的互调和交叉调制非常小。

由于FET在获得高频、大功率、低噪声、快开关速度等方面具有很大的潜力，所以今后晶体管的发展就主要集中在FET。但在同样电流的器件中，FET管芯面积相对较大，不利于功率器件的制造，同时由于FET工作电压相对较高，在某些使用中受到限制。

下面就以N型沟道结型场效应管为例，简要介绍以下FET的工作原理，其示意图如图1-9所示。

在图1-9中，一块N型材料的两端，分别制作有欧姆接触，左端为源欧姆接触，即作为FET的源（Source，简写为S）极；右端为漏欧姆接触，即作为FET的漏（Drain，简写为D）极。在N型材料的上下两侧做上一个PN结，并连在一起，作为P型栅极，即作为FET的栅（Gate，简写为G）极。当在漏极和源极之间加上正电压 VD时，电子将从源极流向漏极，形成漏极电流ID。此时再在栅极上加入相对于源极为负的电压VG，PN结则处于反偏状态，由于P型栅极中的掺杂浓度大于N型沟道中的掺杂浓度，所以耗尽区伸入到沟道中，使沟道变窄，从而改变沟道的电阻。当栅极偏压足够负时，ID就完全截止。

根据FET的基本特性，若在FET工作时，先在栅极上加一个固定的负栅极偏压VG，再在漏、源极之间加一个正压 VD，如图1-9中所示。此时，将输入信号加在栅极上，若信号电压是负值，则PN结反偏压增加，耗尽区闭合部分增加，源极到闭合点间压降变小，ID电流减小；若输入信号电压为正时，上述情况相反，使ID电流增大。因此，在实际工作中，总是避免P型栅极出现正栅压。

总之，对于FET晶体管来说，由于所用材料（如Si或GaAs）和结构参数（如沟道的长宽比、沟道中杂质密度）不同，其工作过程中的物理差别也较大，如线性区、过渡区、夹断区、雪崩区等，都会有不同的特性曲线。但有关更深层的相关知识，在社会维修中就不必深究，这里也就不再赘述。

[2] 有源矩阵的工作原理。在TFT-LCD液晶显示器中，有源矩阵一般是指采用场效应晶体管作为开关元件来实现对LCD进行显示控制的一种方式，习惯上又称为三端子有源矩阵。

三端子有源矩阵，是利用具有表面效应的绝缘栅场效应晶体管，来构建TFT-LCD的基本电路，在一般情况下，它是以在基片上淀积的不掺杂或轻掺杂（一般是掺硼）的弱P型a-Si:H薄膜为基础制成的，如图1-10所示。

在图1-10中，TFT主要有3个电极，其中与a-Si:H薄膜直接接触的一对欧姆电极分别称作源极（见图的左端）和漏极（见图的右端），与绝缘层接触的顶端称作栅极，它的两端隔着间隙正对着源极和漏极。在TFT处于工作状态时，源极和漏极之间需加上电压 Vsd，其相应电流 Isd就为沟道电流，但其电流的大小由沟道尺寸和其中的多数载流子的密度和迁移率来决定。在实验中，多数载流子的密度和迁移率主要受栅压控制。当在栅极上加正电压时，栅压将透过绝缘层在半导体表面引入一电场，使电子在此处被吸引到绝缘层a-Si:H薄膜层界面附近，此时，若栅压升高，该界面上的电子密度也会随之增加，界面附近的多数载流子由空穴改为电子（通常被称为反型），从而使源极与漏极之间变为导电，而其导电的强度是由栅压的大小来控制。

在TFT应用于液晶显示器时，首先要在基板上制造出行电极和列电极，以形成一个矩阵，然后在行电极和列电极的交点处制作出TFT有源器件和像素电极，从而构成TFT-LCD，其结构示意图如图1-11所示。其电路原理如图1-8所示。

在图1-11中，TFT的源极接到液晶的像素电极，像素的另一个电极接到上基板上的电极，该电极为公共电极；TFT的漏极与列电极相接，在同一列中的TFT的漏极连在一起，作为信号电极Y，故列电极又称为漏极母线；TFT的栅极与行电极相接，在同一行中的TFT的栅极连在一起，故行电极X又称为栅极母线。因此，有源矩阵LCD的基本电路就主要由漏极母线和栅极母线等组成。

有关有源矩阵LCD电路的工作原理，在社会维修中就不必细究，这里仅做些简要介绍，对更深层次的相关内容就不再多述。

2．背光源

背光源是一种能够支持液晶屏显示图像画面的均匀的背景光源，它主要由灯管、背光板、反光膜来提供，并组装成一个独立体，是液晶显示器中的一个重要组成部分，如图1-12所示，其内部组成结构见光盘中“2．液晶盒拆卸过程”中所示。

（1）灯管

在背光源中，灯管是产生光亮的主要器件，它通常是一种细长的荧光灯管，组装在背光板的两侧，并通过螺钉固定在背面板的内侧，如图1-13和图1-14所示。

在液晶显示器中，荧光灯管具有一定的使用寿命，一般在5万小时左右，其损坏率较高。因此，在实际维修中常需要更换荧光灯管，见光盘中“3．荧光灯管的检查与拆卸”。

（2）背光板

背光板是液晶屏背光源中十分重要的一个器件，主要起均光作用，如图1-15、图1-16所示。

背光板是一种由特殊光学玻璃制成的，其内部制作有无数个点状棱形体，在反射光的作用下就相当于无数个小灯泡在发光，从而使照射到液晶板上的光线十分均匀，且垂直入射到液晶体。

（3）反光膜

反光膜是用于将荧光灯管照射出去的光线漫射到背光板上，它是由特殊材料制成的一种薄膜，覆盖在背光板的两面，同时也具有保护背光板的作用，如图1-17、图1-18所示。

总之，背光源是液晶显示器中的一个核心技术，其亮度和均匀度的好坏，将对液晶屏的亮度和画质有着直接的影响。由于液晶显示器的面板本身不发光，属于背光型显示器件，且液晶面板的透光率又极低，所以对背光源的亮度要求较高，一般要求背光灯的亮度至少要达到6000cd/m2。

在早期生产的一些液晶显示器中，背光源只使用了两只冷光源灯管，因而总显得屏幕的亮度和对比度不足，图像也比较暗淡。而近期生产的液晶显示器中普遍使用了4只冷光源灯管，这样就相对地提高了屏幕的亮度和画面的质量。因此，只有保证背光源的标准，才能够使液晶显示屏的亮度达到还原画面的水平。

3．驱动输入板电路

驱动输入板电路，是液晶显示器中的一个很重要的电路，它主要是将数字图像信号转换成数字对信号加到液晶板中的有源矩阵电路，它安装在液晶盒上，并与液晶板形成一个整体，如图1-19、图1-20、图1-21、图1-22所示。

由于驱动输入板电路通过薄膜接口与液晶板连接在一起，且所用元件又都是一些精密细小的贴件，故一旦损坏后，在社会维修的条件下就无法修复，只能与液晶板一起换新，因此，这里对驱动输入板电路就不作原理分析，只针对社会维修的实际需要情况，对实物及实物中的信号波形、关键部位的工作电压、电阻值及故障判断做些相应介绍。

（1）驱动板输入接口电路。

在驱动板电路中，其输入接口电路主要由CN101插座及R101～R110等组成，如图1-23所示。其中，CN101插座共有32个引脚，用于连接机壳中的主板电路，其引脚的使用功能及工作电压值、电阻值见表1-2。有活动图像时，相关点的信号波形见光盘中“4.R101～R110上端信号波形”所示。

（2）驱动板输出接口电路

在驱动板电路中，输出接口主要分为10组，即SIC01～SIC10，它们均是通过薄膜电路与液晶板相连接，其正面板电路如图1-24、图1-25、图1-26、图1-27、图1-28、图1-29、图1-30、图1-31、图1-32、图1-33所示，背面板的相应电路如图1-34、图1-35、图1-36、图1-37、图1-38、图1-39、图1-40、图1-41、图1-42、图1-43所示。其输出电路中的相关点的信号波形见光盘中“5.C302～C320上端信号波形”所示。与液晶板相接的薄膜电路如图1-44、图1-45所示。

（3）视频信号转换输出电路

在驱动板电路中（又称屏上电路），IC101（LELR3280）主要用于视频信号转换输出，它负责将视频信号转换成液晶屏有源矩阵电路能够识别的控制信号，以使有源矩阵电路中的绝缘栅管有序控制液晶分子的扭曲度。IC101与IC202、IC204等构成驱动板的核心电路（相当于CRT彩电中的尾板视放电路），其实物组装如图1-46、图1-47、图1-48所示。