[经验]

液晶屏的引脚结构及其RGB基色信号输入电路

2021-1-11 16:36:48

3573 液晶屏

　　液晶屏由一定数量的彩色或黑白像素组成，放置于光源或者反射面前方。液晶显示器功耗很低，因此倍受工程师青睐，适用于使用电池的电子设备。它的主要原理是以电流刺激液晶分子产生点、线、面配合背部灯管构成画面。本文将对液晶屏的引脚结构及其RGB基色信号输入电路进行介绍。
　　
　　
　　液晶屏引脚电极30DP如图所示
　　CN600为液晶屏引脚电极，（9）～（33）脚为源极母线，分别用于输入8位RGB信号；（5）（6）脚为扫描线，分别输入行、场扫描信号；（1）（2）脚为寻址线，分别输入PCLK和PENAB信号。其中，扫描线与寻址线组成一个矩阵电路，并在其交点上形成像素电极。当行线加有高压电平脉冲时，图像信号就会加到源极母线上，行线每帧选通一次，母线则每行都被选通。
　　在液晶体中，主要由许多细长的棒状分子组成，在静态时，各棒状分子的长轴总是相互平行，并指向一个方向，但通电时其排列结构发生变化，进而使液晶的光学性质也随之发生变化，这种变化就被称为液晶的光电效应。因此，介于固态和液态之间的液晶体，既具有液态的流动特性，又具有固态的光学特性。进而也就使液晶体具备了黏合、弹动和极化的三种基本的物理特性。黏合、弹动可以使液晶分子产生自然的偏转现象，而极化则可使液晶产生光电效应，从而显示光栅和图像。
　　彩色信号是由R（红）G（绿）B（蓝）三色合成而来，叫三基色信号，也就是这三种颜色信号可以合成任意颜色的图像信号。黑白视频信号只处理亮度信号就够了，而彩电不光要处理亮度信号还要对RGB三基色信号进行处理，才能还原出彩色画面。注入到液晶屏的8位RGB信号输入电路1和2分别如图所示。
　　
　　在实际应用中，为了使液晶屏能够显示图像，在屏内总设置有许多交错成格的微型线路，并通过电极控制液晶分子的动向，以折射光线产生彩色图像。但在具体应用时，由于液晶显示器的结构不同，其驱动方式不同，则电极设计也就不同。常用的驱动方式自‘分段电极驱动、无源矩阵电极驱动和有源矩阵电极驱动。分段电极驱动是将液晶显示面板分为X、Y两组电极驱动线，其中X电极作为背电极，Y电极作为段电极，故分段电极驱动又称为Y电极驱动；有源矩阵电极驱动，主要是在显示器的下玻璃板上配置扫描线与寻址线，将其组成一个矩阵，并在交点上制作出有源器件和像素电极，这种有源矩阵电极不仅能够控制像素独立寻址，而且多路驱动时无串扰，在彩显液晶显示器中多被采用。
　　
　　在实际应用中，有源矩阵电极驱动的工作原理，主要是利用MOS场效应晶体管作为驱动器，MOS场效应管的栅极接扫描电极的母线，相当于水甲方向的寻址开关信号电极，源极接信号线，相当于垂直方向激励信号输入端，漏极通过存储电容接地，故又称其为TFT（Thin Film Transistor薄膜场效应晶体管）驱动方式，如图所示。当MOS场效应晶体管的栅极加入开关信号时，水平方向排列的所有晶体管的栅极均加入开关信号，但此时若源极未加信号，MOS晶体管并不导通。因此，只有当垂直排列的信号线上加入激励信号时，与其相交的MOS场效应晶体管才会导通，导通电流对寻址像素的存储电容充电，并且充电电压的大小与输入的代表图像信号大小的激励电压成正比。若电视图像信号通过源极母线分别激励MOS场效应晶体管，则存储电容将分别被充电。存储电容上的信号将保持一帧时间，并通过液晶像素的电阻逐渐放电。
　　与此同时液晶将出现动态散射，并呈现出与存储电容上的信号电压相对应的图像灰度。液晶屏的供电源控制电路如图所示。
　　
　　在液晶像素寻址矩阵巾，当复合同步信号加入到时序和控制电路时，将分别控制扫描电极母线驱动器，逐行接通水平方向排列的MOS晶体管的栅极，同时，图像信号通过串行、并行变换器加到垂直排列的信号电极母线驱动器，逐列接通垂直方向排列的MOS晶体管的源极，使MOS晶体管导通，并对存储电容充电，进而使液晶被激发，亮度得以调控。MOS晶体管G（栅）或S（源）极加入不同电压时，就可以改变液晶板的透光率，形成不断变化的亮暗图像。