1.4 液晶显示器的组成与工作过程

平时所说的LCD，即Liquid Crystal Display，也就是液态晶体显示器，简称液晶显示器。近几年来，液晶显示器的发展十分迅速，并很快得到了普及，随着液晶技术的不断发展和完善，液晶显示器完全取代传统的CRT显示器已是大势所趋。

1.4.1 TFT液晶显示器基本组成

液晶显示器的构成并不复杂，液晶面板加上相应的驱动板（也称主板，注意不是液晶面板内的行列驱动电路）、电源板、高压板、按键控制板等，就构成了一台完整的液晶显示器。图1-16所示是液晶显示器的组成框图。

下面简要介绍液晶显示器各组成部分的作用及其在实际电路中的位置。

1.电源部分

液晶显示器的电源电路分为开关电源和DC/DC变换器两部分。其中，开关电源是一种AC/DC变换器，其作用是将市电交流220V或110V（欧洲标准）转换成12V直流电源（有些机型为14V、18V、24V或28V），供给DC/DC变换器和高压板电路；DC/DC直流变换器用以将开关电源产生的直流电压（如12V）转换成5V、3.3V、2.5V等电压，供给驱动板和液晶面板等使用。

目前，液晶显示器的开关电源主要有两种安装形式，一种是采用外部电源适配器（Adapter），这样，输入显示器的电压就是电源适配器输出的直流电压；另一种是在显示器内部专设一块开关电源板，即所谓的内接方式，在这种方式下，显示器输入的是交流220V电压。

DC/DC变换器也有多种安装方式，第一种是专设一块DC/DC变换板；第二种是和开关电源部分安装在一起（开关电源采用机内型）；第三种是安装在主板中。

2.驱动板（主板）部分

驱动板也称主板，是液晶显示器的核心电路，主要有以下几部分构成：

（1）输入接口电路

液晶显示器一般设有传输模拟信号的VGA接口（D-Sub接口）和传输数字信号的DVI接口。其中，VGA接口用来接收主机显卡输出的模拟R、G、B和行场同步信号；DVI接口用于接收主机显卡TMDS（最小化传输差分信号）发送器输出的TMDS数据和时钟信号，这些信号需要经过液晶显示器内部的TMDS接收器解码，才能加到Scaler电路中，不过，现在很多TMDS接收器都被集成在Scaler芯片中。

（2）A/D转换电路

A/D转换电路即数模转换器，用以将VGA接口输出的模拟R、G、B信号转换为数字信号，然后送到Scaler电路进行处理。

早期的液晶显示器，一般单独设置一块A/D转换芯片（如AD9883、AD9884等），现在大多已将A/D转换电路集成在Scaler芯片中。

（3）时钟发生器（PLL锁相环电路）

时钟产生电路接收行同步、场同步和外部晶振时钟信号，经时钟发生器产生的时钟信号，一方面送到A/D转换电路，作为取样时钟信号；另一方面送到Scaler电路进行处理，产生驱动LCD屏的像素时钟。

另外，液晶显示器内部各个模块的协调工作也需要在时钟信号的配合下才能完成。显示器的时钟发生器一般均由锁相环电路（PLL）进行控制，以提高时钟的稳定度。

早期的液晶显示器，一般将时钟发生器集成在A/D转换电路，现在大都将时钟发生器集成在Scaler芯片中。

（4）Scaler电路

Scaler电路的名称较多，如图像缩放电路、主控电路、图像控制器等。Scaler电路的核心是一块大规模集成电路，称为Scaler芯片，其作用是对A/D转换得到的数字信号或TMDS接收器输出的数据和时钟信号进行缩放处理、画质增强处理等，再经输出接口电路送至液晶面板，最后，由液晶面板的时序控制IC（TCON）将信号传输至面板上的行列驱动IC。Scaler芯片的性能基本上决定了信号处理的极限能力。另外，在Scaler电路中，一般还集成有屏显电路（OSD电路）。

液晶显示器为什么要对信号进行缩放处理呢？这是由于一个面板的画素位置与分辨率在制造完成后就已经固定，但影音装置输出的分辨率却是多元的，当液晶面板必须接收不同分辨率的影音信号时，就要经过缩放处理才能适合一个屏幕的大小，所以信号需要经过Scaler芯片进行缩放处理。

（5）微控制器电路

微控制器电路主要包括MCU（微控制器）、存储器等，其中，MCU用来对显示器按键信息（如亮度调节、位置调节等）和显示器本身的状态控制信息（如无输入信号识别、上电自检、各种省电节能模式转换等）进行控制和处理，以完成指定的功能操作；存储器（这里指串行EEPROM存储器）用于存储液晶显示器的设备数据和运行中所需的数据，主要包括设备的基本参数、制造厂商、产品型号、分辨率数据、最大行频率、场刷新率等，还包括设备运行状态的一些数据，如白平衡数据、亮度、对比度、各种几何失真参数、节能状态的控制数据等。

目前，很多液晶显示器将存储器和MCU集成在一起，还有一些液晶显示器甚至将MCU、存储器都集成在Scaler芯片中。因此，在这些液晶显示器的驱动板上，是看不到存储器和MCU的。

（6）输出接口电路

驱动板与液晶面板的接口电路有多种，常用的主要有以下五种：

第一种接口是并行总线TTL接口，用来驱动TTL液晶屏。根据不同的面板分辨率，TTL接口又分为48位或24位并行数字显示信号。

第二种接口是现在十分流行的低压差分LVDS接口，用来驱动LVDS液晶屏，与TTL接口相比，串行接口有更高的传输速率，更低的电磁辐射和电磁干扰，并且，需要的数据传输线也比并行接口少很多，所以，从技术和成本的角度，LVDS接口都比TTL好。需要说明的是，凡是具有LVDS接口的液晶显示器，在主板上一般需要一块LVDS发送芯片（有些可能集成在Scaler芯片中），同时，在液晶面板中应有一块LVDS接收器。

第三种接口是RSDS（低振幅信号）接口，用来驱动RSDS液晶屏，采用RSDS接口，可大大减小辐射强度，使产品更加健康环保，并可增强EMI抗干扰能力，使画面质量更加清晰稳定。

另外还有两种接口：TMDS接口和TCON接口。关于接口的详细内容，在后面有关章节中还要具体介绍。

3.按键板部分

按键电路安装在按键控制板上，另外，指示灯一般也安装在按键控制板上。

按键电路的作用就是使电路通与断，当按下开关时，按键电子开关接通，手松开后，按键电子开关断开。按键开关输出的开关信号送到驱动板上的MCU中，由MCU识别后，输出控制信号，去控制相关电路完成相应的操作和动作。

4.高压板部分

高压板俗称高压条（因为其电路板一般较长，成条状），有时也称为逆变电路或逆变器，其作用是将电源输出的低压直流电压转变为液晶板（PANEL）所需的高频的600V以上的高压交流电，点亮液晶面板上的背光灯。

高压板主要有两种安装形式，一种是专设一块电路板；另一种是和开关电源电路安装在一起（开关电源采用机内型）。

5.液晶面板（Panel）部分

液晶面板是液晶显示器的核心部件，主要包含液晶屏、LVDS接收器（可选，LVDS液晶屏有该电路）、驱动IC电路（包含数据驱动IC与栅极驱动IC）、时序控制IC（TCON）和背光源。液晶面板的详细内容在前面已做过介绍，这里不再重复。

最后需要强调的是，液晶显示器的电路结构和彩电、CRT彩显一样，经历了从多片集成电路→单片集成电路→超级单片的发展过程。例如，早期的液晶显示器中，A/D转换电路、时钟发生器、Scaler和MCU电路均采用独立的集成电路；现在则大多将A/D转换电路、TMDS接收器、时钟发生器、Scaler电路、OSD、LVDS发送器集成在一起，有的甚至将MCU电路、TCON、RSDS等也集成进来，成为一片真正的“超级芯片”。无论液晶显示器采用哪种电路形式，其基本结构组成都是相同或相似的，作为维修人员，只要理解了液晶显示器的基本结构组成，再结合厂家提供的主要集成电路引脚功能，就不难分析出其整机电路的基本工作过程。

1.4.2 TFT液晶显示器工作过程

TFT液晶显示器电路的工作过程如下：由VGA接口输入的模拟RGB三基色信号经A/D转换后，输出数字视频信号，送到Scaler电路，由DVI接口输入的TDMS数据和时钟信号经TMDS接收器接收后，产生的数字视频信号也送到Scaler电路。在Scaler内部，经图像缩放处理，将接收到的不同模式信号转换成液晶屏制造所固有的显示分辨率，再经Scaler内部色彩和亮度对比度处理后，输出并行RGB数字信号。如果液晶面板采用LVDS接口，则输出的信号先送到LVDS发送器，转换成串行数据流，再送到液晶面板电路，驱动液晶屏显示图像；如果液晶面板采用TTL接口，则Scaler电路输出的数字RGB并行信号直接送到液晶面板。