1、任务 2.3 液晶屏及其附属电路的维修 知识能力 随着平板电视机的大量上市，液晶电视机在平板彩电中占有重要角色。液晶屏是液晶电视机内部最为关键的部件，对液晶电视机的性能和价格具有关键性的作用。2.3.1 液晶显示器件1液晶显示器优缺点（1）优点 1）与传统的显像管相比，液晶电视机信号不失真，视觉不疲劳，没有射线造成的健康损害；节约能源，耗电量是同样大小尺寸显像管电视机耗电量的 62%；寿命长，采用新开发的长寿命液晶背灯，大约可以使用 10 年(按照每天使用 16 小时计算)而不用更换；清晰度高，基本不反光。2）轻薄便携。传统显示器由于使用阴极射线管，必须通过电子枪发射电子束到屏幕，因而显像管的
2、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。液晶则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，液晶电视机的重量大约是传统电视的 1/3。3）色彩丰富。液晶电视机拥有 16.7 百万的色彩，画面层次分明，颜色绚丽真实。4）分辨率大，清晰度高。液晶显示器一开始就使用纯平面的玻璃板，其平面直角的显示效果比传统显示器看起来好得多。不过在分辨率上，液晶显示器理论上可提供更高的分辨率，但实际显示效果却差得多（存在一个最佳分辨率的问题） ，虽然液晶电视机可以克服扫描线的抖动和闪烁，但由于液晶本身的缝
3、隙较粗，会造成图像如网格般的收看效果。所以液教学目的知识能力：掌握检修工具及仪器的基本操作使用方法。技能能力：掌握相关检测工具和仪器在液晶屏检测中的应用，独立完成液晶屏的检测。社会能力：培养学生分析问题、解决问题的能力。培养学生的沟通能力及团队协作精神。晶屏幕的最佳分辨率一般可达 1024768（已经足够收视） 。而传统显示器在较好显示卡的支持下达到完美的显示效果。5）绿色环保。液晶显示器根本没有幅射可言，而且只有来自驱动电路的少量电磁波，只要将外壳严格密封即可排除电磁波外泄。所以液晶显示器有称为冷显示器或环保显示器。液晶电视机不存在屏幕闪烁现象，不易造成视觉疲劳。6）耗电量低，使用寿命长。按
4、照行业标准、使用时间为每天 4.5 小时的年耗电量换算，用 30 英寸液晶电视机替代 32 英寸显像管电视，每年每台可节约电能 71 千瓦。液晶电视机的使用寿命一般为 5 万个小时，比普通电视机的寿命长得多。（2）缺点1）在显示反应速度上，传统显示器由于技术上的优势，反应速度非常好。TFT 液晶显示器由于显示特性，就不怎么乐观了（低温无法正常工作，且存在反应时间） 。LCD 的响应时间比较长，因此在动态图像方面的表现的不理想。2）对显示品质而言，传统显示器的显示屏幕采用荧光粉，通过电子束打击荧光粉而显示，因而显示的明亮度比液晶的透光式显示(以日光灯为光源)更为明亮。LCD 理论上只能显示 18
5、 位色（约 262144 色） ，但阴极射线管的色深几乎是无穷大。3）LCD 的可视角度相对阴极射线管显示器来说是比较小的。4）LCD 显示屏比较脆弱，容易受到损伤。 这就提高了液晶电视机的使用和维护难度。5）由于液晶是一种介于固体与液体之间，具有规则性分子排列的有机化合物。在不同电流电场作用下，液晶分子会做规则旋转度排列，产生透光度的差别，如此在电源/下产生明暗的区别，依此原理控制每个像素，便可构成所需图像。液晶电视机就是利用这种原理制成的。但是正是由于这个原理，所有液晶电视机在工艺上很难做大，而且价格昂贵。6）目前的制造工艺决定了 LCD 存在点缺陷问题，其制造的良品率相对较低，这也在一定
6、程度上增加了 LCD 的制造成本，所以价格是困扰 LCD 推广的最大障碍。7）LCD 产品在画面切换时，可能会产生影像残留现象，尤其是在长时间显示静止画面后。正常条件下使用是不会产生影像残留的。正常条件的定义是在规定的环境中显示连续变化的画面，如果静止的画面显示时间太长的话，可能造成像素电极的充电差异。这样的差异就会导致某些区域的电极上积累电荷，并影响到液晶分子的排列。这样，前一个画面就会残留在新画面上。2液晶显示器基本原理（1）LCD 知识 LCD 即 Liguid crystal display，是利用液晶（液晶是一种介于固态和液态之间的物质，是具有规则性分子排列的有机化合物。如果把它加热
7、会呈现透明状的液体状态，把它冷却则会出现结晶颗粒的混浊固体状态，具有液体与晶体的特性，故称之为“液晶” ）的旋光性，与偏振片的偏光性共同作用实现一种光开关的功能。 利用这种光开关功能，来控制背光的通过，以达到每个像素点亮、熄灭的目的。液晶显示器件有背光灯、光开关、滤色膜组成。在光开关不加电压时背光灯发出的光可以通过光开关，然后经滤色膜呈现出不同颜色，而在加电压时，光线则不能通过光开关。光开关是有液晶材料、偏光片、透明电极、定向层等组成的。在定向层的作用下，使液晶分子按照一定的顺序排列，这时液晶材料便具有了旋光性，当施加电压后液晶分子重新排列，旋光性消失。利用液晶材料的旋光性，在两侧偏光片的配合
8、下，便实现了上述光开关的功能。显示屏的每个像素被分成 R、G、B 三个小室，每个小室含一个光开关和对应颜色（R、G、B）的滤色膜，然后在相应电路的控制下便可每个像素点显示不同的颜色。然后一个个的像素点组合在一起便得到了各种彩色图象。由于每个屏都包含了非常多的像素点，所以对制造工艺的要求特别高，而个别像素点的缺陷也是在所难免的。暗点、亮点及暗线、亮线也是液晶屏常见的故障。另外液晶屏本身并不能发光，需要借助其它光源提供光线，所以在屏内便制做了背光灯。如果背光灯出现故障，不能点亮，则液晶电视机处于黑屏状态。液晶显示的原理简单地说，就是将置于两个电极之间的液晶通电，液晶分子的排列顺序在电极通电时会发生
9、改变，从而改变透射光的光路，实现对影像的控制。TFT 液晶面板，由表及里分别由表层保护玻璃、三元色滤光板、偏光板、沉积在玻璃基板上的 FET 晶体管（薄膜晶体管）电极、液晶、同样沉积在玻璃质基板上的共通电极、底层偏光板、背光板（导光）以及背光源组成。光由底层透射进来，经过液晶的和偏光板的共同控制，借助滤光板产生色彩斑斓的图像。图 2-32 是液晶显示屏的显示原理图。图 2-32 液晶屏显示原理（2）TFT-LCD 简介。按物理结构常见的液晶显示器可分为无缘矩阵和有源矩阵两种。TN、STN、DSTN 三种液晶都属于无源矩阵 LCD，它们的原理基本相同，不同之处只是各个液晶分子的扭曲角度略有差异而
10、已。其中 DSTN（俗称“伪彩” ）在早期的笔记本电脑显示器及掌上游戏机上广为应用，但由于其必须借用外界光源来显像所以其有很大的应用局限性，但这些早期的反射型单色或彩色没有背光设计的 LCD 可以做得更薄、更轻和更省电，如果能在技术上对其进行革新，这种显示屏对于掌上型电脑和游戏机来说还是非常有用的。而 TFT 薄膜晶体管型有源矩阵 LCD 则是我们今天液晶显示器上应用的主流，它具有屏幕反应速度快，对比度好，亮度高，可视角度大，色彩丰富等优点。TFT-LCD（薄膜晶体管液晶显示器件）有类似三明治的结构，在两层玻璃板中间填充液晶材料。TFT-LCD 显示屏的结构可参看图 2-33。图 2-33 T
11、FT-LCD 结构薄膜晶体管玻璃板上含有与彩色滤光板上的像素点一样多的晶体管，彩色滤光玻璃和薄膜晶体管之间的液晶在不同大小电压的作用下发生不同程度的偏转，此时由背光板发出的光受到晶体偏转的影响，透过偏振光片的比例不同，因而产生多种色彩。（3）背光系统简介。液晶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。这个光源就由背光系统产生。背光系统常见的就是灯管，灯管数目关系着液晶显示器亮度。灯管越多液晶显示器的亮度就越高，背光更加均匀，当然发热量也必将增大，而液晶对热量极为敏感，过热势必会影响液晶屏的使用寿命。液晶本身不会发光，其图像的显现和亮度调节都依赖于背光灯亮度的调节
12、。在液晶显示器工作时，背光灯发出的光线穿过液晶屏，把液晶屏显示的图像内容映入人的眼情，这时我们才能看到液晶显示器显示的文字和图像。如果背光灯损坏，就没有光线发出，这时我们什么也看不到。不过如果我们仔细观察液晶屏，会看到液晶屏上有淡淡的图像显示，这时也就说明背光灯相关电路坏了。如果背光灯电路完好，而显示电路部分有问题，这时我们会看到液晶屏后面有明亮的白光发出。液晶显示器的故障大多都是背光灯电路问题或电源问题，背光电路故障中最可能的就是升压线圈内部短路或断路。背光灯损坏后主要有两种故障现象：对于早期小尺寸显示器来说，其为单灯管结构，灯管损坏后，开机在日光下斜视屏幕，可以看见暗淡的图文显示。新型多灯
13、管显示器损坏某个灯管后表现为图像亮度不均匀，比如上方暗淡一些，那就是上方的灯管损坏了，用手摸显示屏灯管位置，通过温度对比也可以判断灯管是否损坏，正常的显示屏灯管位置温度应该是一致的。但由于新型显示器大都有高压平衡保护电路，所以一只灯管损坏后表现的往往并不是亮度不均衡，而是显示器不能开机或开机后黑屏，这要根据具体的显示器电路来区别了。做为维修来讲，液晶显示器有几个灯管，在什么位置呢？最早的液晶显示器和笔记本电脑只有一个灯管，位于屏幕的上方；后来的为上下两个灯管，现在很多笔记本电脑依然采用这种结构。发展到现在，四灯已经比较普及，还有高端的六灯甚至更多。四灯管设计分为三种摆放形式：一种是四个边各有一
14、个灯管，还有一种由上到下四个灯管平均排列的方式，更多的采用上方两个灯管、下方两个灯管的方式。注意有一种其实是两个“U”型灯管在屏幕上下各排列一个，看上去是四个灯管，其实仍属于两个灯管的范畴。六灯管和此类似，采用了三根都弯成“U”型的灯管，然后平行放置，以达到六根灯管的效果。我们可以通过用手摸的方式判断灯管的位置及是否损坏，灯管位置温度较高，如果已知灯管位置没有温度，肯定是灯管损坏或其供电出了问题。高压电源板负责给 LCD 的灯管供电，它将直流低压电源变换为高频高压电源以点亮灯管，属于功率变换器件，易发热，所以比较容易坏。屏暗往往是高压板坏了。实际上，高压板就是一个开关电源，只不过相对于普通的开
15、关电源来说，它少了后级的整流滤波部分，而侧重于高频高压的变换。它将主板上的低压直流电（一般是 314V）通过开关斩波变为高频交变电流，然后通过高频变压器升压，以达到点亮灯管的电压。高压板的电源和信号来自于主板，一般有这么几根线与主板相连：电源 V+，电源地 G，开关信号S，亮度信号 F（有的没有） 。当电视开机后，电源供电，开关信号 S 启动开关振荡电路，开关管进行工作，变压器进行电压提升，点亮灯管。高压板上的易坏器件主要是振荡电路元件、开关管、高压包。CCFL 背光系统结构的结构见图 2-34。图 2-34 CCFL 背光系统结构液晶电视机背光灯的工作条件：1）从电源板去背光灯升压板的供电（
16、常见的有 24V、120V） 。2）整机的逻辑部分，CPU 去往背光板电路的 ON/OFF 信号（机型不同，英文标法不同） ，点亮控制电压。3）背光灯亮度调光电压 BRT/PWM 信号（机型不同，英文标法不同，此电压一般只影响背光的亮暗程度） 。4）背光灯管本身。2.3.2 液晶电视机液晶屏的维修液晶电视机 LCD 显示屏，一般是由于自身的电路故障和结构故障引起的。对于电路故障，维修人员比较熟悉容易解决，而对于结构故障则比较生疏，处理起来较为困难。要检修不良 LCD 屏，首先要了解其组成及工作原理和基本的工作条件，再对不良现象进行分析。1液晶电视机 LCD 屏结构组成及工作原理液晶电视机的 L
17、CD 屏主要由液晶组件、背光组件、电路板组件三部分组成，这三部分制成一体化组件，给安装、调整和维修带来方便。（1）CELL 组件，即液晶组件，由玻璃基板、彩色滤光片、液晶和偏光板组成，也称为液晶快门。（2）背光组件由外壳、背光照明灯、反射板、导光板和光扩散板层层叠加而成，能够拆卸和更换。（3）电路板组成由逆变器电路板（也称 Inverter 板） 、控制电路板和 X/Y 驱动板组成。其中，X/Y 驱动板在侧面与控制板和 Cell 组件相连接。Cell 是液晶屏的关键组件，是一体的，无法拆卸。如不良，只能整体更换，不能维修。背光组件向液晶提供光源。因为液晶显示屏是由一排排整齐设置的液晶显示单元构
18、成，一个物理分辨率为 1366x768 的液晶屏的像素单元超过 100 万个，每个像素单元由 R/G/B 三个小单元组成。像素单元的核心部分是液晶体及其半导体控制器件。（4）液晶体在外加电压的作用下，液晶体的适光性会发生很大变化。如果控制液晶单元各电极的电压按照电视图像的规律变化，那么在背光的照射下，从前面观看就会有图像出现。在液晶显示屏中，每个像素单元设有一个控制用薄膜场效应晶体管。整个屏幕设置了水平和垂直方向的驱动电路，可以实现对每个晶体管的控制。电视信号要转换成水平和垂直电极的驱动信号，对液晶显示屏进行控制，从而显示出图像。因此，液晶电视机 LCD 屏的控制电路板的主要功能是将 LVDS
19、 低压差分信号变成驱动液晶屏的控制信号（X/Y 轴驱动） ，而逆变器电路板的主要功能是将直流 24V（或 12V）电源变成背光灯所需的交流信号，为背光灯提供交流电压。（5）当液晶电视机 LCD 屏是良品时，要使其正常工作，外部需满足以下条件。供电电压：电源板提供给逆变器电路板的工作电压，正常时为 24V。由主板向 LCD 屏信号转换板提供 LVDS 信号处理所需的 VDD 供电电压，此 VDD 电压正常时一般为+5V 或+ 12V不同厂家及同一 厂家不同型号的 LCD 屏，此电压不同） ，这一点非常重要，在实际维修中，有些服务人员因未注意 VDD 电压的差异，在更换更换 LCD 屏或机芯板时，
20、将 LCD 屏的控制板给烧坏了。控制电压：由主板（也称 SCALER 板）向逆变器电路板提供开、待机控制信号 BLON 电压，正常开机 ON 为 1V 以上，保持在 4V 左右，关机 OFF 为 1V 以下。由主板向逆变器电路板提供 LCD 屏背光亮度调整电压 BRT-ADJ，正常工作时为 3.3V 待机为 1V 以下，该电压影响LCD 屏的亮度。更换电源板或主板时，还要注意这两路控制电压。在上述两个条件中，第一条最重要，必须满足，第二条不同的机型会有差异，应依据具体情况而定。2液晶屏的不良现象主要有黑屏、白屏、闪黑屏、黑斑、黑影、横线、竖线、花屏、屏裂、划伤等。（1）黑屏 分为有背光和无背光
21、的黑屏，故障发生在逆变器电路板上。1）有背光黑屏：开机后无显示，但从液晶电视机的后盖散热孔或拆开后盖可以看到背光灯亮着。背光灯亮表明逆变器板工作正常，重点检查 LCD 屏的控制板。例如友达“T260XW02 V5”有背光、无显示，判定为控制板故障。检查控制板上 5V 供电电路，发现保险丝 F1 损坏，保护二极管 D302 被击穿，说明由于保护二极管被击穿，+5V 电压对地短路，导致保险丝 F1 损坏，更换后故障排除。2）无背光的黑屏:打开电源开关，电视机上的电源指示灯亮，再按遥控器上的待机键或电视机面板上的电源开关键，LCD 屏无显示，但在强光下可以隐约看到图像影子，伴音正常，从后盖孔或取下后
22、盖可以看到背光灯不亮。从隐约看到图像的影子，伴音正常可以判断供电、控制电压及信号基本正常，问题出在逆变器电路板。例如友达“T315XW01”液晶屏，开机伴音正常，表明 SCALER 板工作正常，提供给逆变器电路板的 24V 电压正常，在检查逆变器电路板时，发现其有一部分被烧黑，无法修复，只能更换新板，更换后试机故障排除。（2）开机瞬间闪黑屏 这种现象与上一种的区别在于，开机瞬间有一部分显示 LOGO,一部分保持黑屏，随即显示消失，呈黑屏故障。能部分显示时，表明逆变器电路板部分是好的。一般来说，有的 LCD 屏有两个逆变器电路板，有的只有一个。其功能都分成两部分，分别控制显示屏的上半部分和下半部
23、分，因此要仔细观察不良的现象，并借助万用表来检查逆变器电路板的电压，准确判断故障部位。闪黑屏是常见的一种故障现象，根据对闪黑屏的故障的处理实践，故障一般都发生在逆变器电路板上。当某个与背光灯相连的连接器插头接触不良、松脱或插针歪斜时，也会产生黑屏现象。（3）白屏 分为两种情况，一是有信号输入，整个屏幕是白的，看不清图像，这是由于控制电路板故障引起的；二是能够看到图像，但图像仿佛被一层雾罩住，这是由于 Cell不良所致。控制电路板故障可以修复，而 Cell 故障无法修复，需要更换 LCD 屏。（4）黑斑 这种故障由两种情况，一种在开机一段时间后会消失，不影响收看节目，一般是 Cell 不良引起的
24、。另一种是固定不变的，这种有时遍布整个屏，有时仅在屏幕的某个区域。遍布整个屏通常是由于液晶长时间使用，其光扩散板发黄所致，更换发黄的光扩散板可以排除故障，而局部区域的黑斑若是由于 LCD 屏的反射板靠近背光灯一面有污渍与灰尘或更换反射板可以解决，若是 Cell 引起的，则无法处理，只有更换屏。（5）黑影 开机后图像显示正常，但有一条弧线的黑影。这是由于 Cell 与光扩散板之间的橡胶垫脱落引起的，只要将橡胶垫复位固定好，并用专用清洁剂将留在光扩散板和Cell 上的污渍清除即可。（6）横线与竖线 出现一条或多条水平线或一条竖线。这是由于控制板及 X 或 Y 板的某一控制电路或 Cell 故障引起
25、的。最常见的是 Cell 故障，而 Cell 故障是无法处理的。例如友达的“T315XW01V.2”LCD 屏出现显示屏右半部有许多竖线而左半部正常的故障，由于是右半部的连接器，这些连接器一端是接插的，另一端是热压得，检查热压无异常，检查插接座端，发现 J4 有部分引脚被氧化。去除氧化层重新插上，故障排除。（7）花屏整个屏幕有杂乱的彩色条纹 通常是控制板上的 LVDS 连接器的插座不良、连接线松脱或 LVDS 线本身质量有问题引起的。如开机时左上方出现瞬间花屏，通常是由于BLON 控制电压异常引起的，重点检查与此电压相关电路即可排除故障。3维修注意事项（1）处理不良的液晶屏，应在洁净的环境中进
26、行。（2）由于 LCD 屏上有许多集成电路，因此在操作过程中需采取防静电措施，维修人员要戴防静电腕带或采取其他防静电措施。（3）操作过程中拆卸要小心谨慎，特别要防止损坏 Cell。Cell 是两块玻璃板组成的易碎件，不可硬物撞击或弯折。如果玻璃板破碎，整个屏就报废。 技能能力 2.3.3 工作任务描述合理制定实施计划，正确选用和操作相关仪器和工具，完成下列任务要求：1）熟悉相关仪器和工具的使用；2）完成液晶电视机开关电源的故障检修。2.3.4 任务单任务单见表 2-6。表 2-6 任务单任务名称 液晶屏及其附属电路的维修 学时 班级学生姓名 学生学号 任务成绩实训工具 万用表、示波器、热风枪
27、实训场地 日期客户任务 液晶电视机液晶屏的检测任务目的（一）资讯1）检修工具的原理与使用；2）液晶电视机液晶屏的检测方法；3）演示相关操作，点析重点和难点；4）下发任务单，安排各组具体工作任务，并对工作任务作简要说明。5）与学生开展讨论，并答疑。（二）决策与计划（三）实施（四）检查（评价）2.3.5 考核标准考核标准见 2-7 表表 2-7 考核标准学生（自评） 教师序号 工作过程 主要内容 评分标准 配分 扣分 得分 扣分 得分1. 查找相关知识学习，该任务知识能力掌握度达到 60%扣 5 分2.查找相关知识学习，该任务知识能力掌握度达到 80%扣 2 分1资讯（10 分）任务相关知识查找3
28、. 查找相关知识学习，该任务知识能力掌握度达到 90%扣 1 分101. 制定整体设计方案，在实施过程中修改一次扣 2 分。2决策、计划（10 分）确定方案编写计划 2. 制定实施方法，在实施过程中修改一次扣 2 分。101. 实施过程中，步骤记录不完整度达到 10%扣 2 分2. 实施过程中，步骤记录不完整度达到 20%扣 3 分3实施（10 分） 记录实施过程步骤3. 实施过程中，步骤记录不完整度达到 40%扣 5 分101.检修方法不正确，扣 10 分2.检修结果不正确，一处扣 5 分液晶屏的检测 3. 工具和仪表操作不正确，扣5 分401.报告不正确，一处扣 2 分4检查、评价（60 分） 文件与报告 2.报告不完善，扣 5 分 20安全文明生产 违反安全文明操作规程扣 3 分 3组织协调与合作团队合作较差，小组不能配合完成任务扣 3 分 35职业规范、团队合作（10 分） 交流与表达能力 不能用专业语言正确流利简述任务成果扣 4 分 4合计 100学生自评总结教师评语学 生签 字 年 月 日教 师签 字年 月 日2.3.6 能力测试1.液晶显示屏的工作原理是什么？2.液晶彩色电视机出现黑屏但声音正常故障，试分析其故障部位。3.拆装液晶显示屏应注意哪些事项？
