液晶显示原理及控制参数

一、液晶显示器的主要技术指标

1、尺寸和显示屏

一般LCD显示器(即LCD屏)的对角线尺寸有以下几种：14"、15"、15.1"、17"、17.1"。本机为15"(304.1×228.1mm)。

现在的LCD显示屏均采用薄膜晶体管有源矩阵显示屏(TFT Active Matrix Panel)、所有R、G、B像素中的每一个颜色的像素均由1个TFT(薄膜晶体管)来控制，数百万个TFT构成一个有源矩阵，成为LCD屏。

2、点距

水平点矩指每个完整像素(含R、G、B)的水平尺寸，垂直点距指每个完整像素的垂直尺寸。例如本机采用1024×768个像素的LCD屏，尺寸为15"(304.1mm ×228.1mm)，则水平点距=304.1mm÷1024=0.297mm，垂直点距=228.1÷768=0.297mm。

3、分辨率、刷新率(场频)、行频、信号模式

LCD屏的分辨率是指液晶屏制造所固有的像素的列数和行数，如1024×768(多为15"，能满足XGA信号模式要求)，800×600(多为14"，能满足SVGA信号模式要求。)分辨率越高，清晰度越好。

刷新率即显示器的场频。刷新率越高，显示图像的闪动就越小。

LCD显示器的最高场频和最高行频，主要由液晶屏的技术参数所决定。本机的LCD屏

允许的最高行频为80KHz，最高场频为75Hz。

在LCD显示的分辨率、行频和刷新率确定后，其接收的最高信号模式就明确了，现

LCD显示器一般有以下2种产品，

15"X GA 1024×768 75Hz 60KHz(行频60KHz、场频75Hz)

17"S XGA 1280×1024 75Hz 80KHz(行频80KHz、场频75Hz)

4、对比度

对比度是表现图象灰度层次的色彩表现力的重要指标，一般在200∶1~400∶1之间，越大越好。

5、亮度

亮度是表现LCD显示器屏幕发光程度的重要指标，亮度越高，对周围环境的适应能力就越强。一般在150~350cd/m2之间，越大越好。

6、显示色彩

LCD显示器的色彩显示数目越高，对色彩的分辨力和表现力就越强，这是由LCD显示器内部的彩色数字信号的位数(bit)所决定的。本显示器内采用的是R(8bit)、G(8bit)、B(8bit)的数字信号，则显示色彩数目为28×28×28=224=16.7M。

7、响应时间

由于液晶材料具有粘滞性，对显示有延迟，响应时间就反映了液晶显示器各像素点的发光对输入信号的反应速度。它由两个部份构成，一个是像素点由亮转暗时对信号的时间tr(又称为上升时间)，二个是像素点由暗转亮时对信号的延迟时间tf(又称为下降时间)，而响应时间为两者之和，一般要求小于50ms。

8、可视角度

可视角度是指站在距LCD屏表面垂线的一定角度内仍可清晰看见图象的最大角度，越大越好。

9、整机功耗

一般要求工作时≤30W，省电时≤3W。

10、其它：安规认证CCC、UL、

二、电路工作原理提要

1、PC机输出的RGB模拟信号经GM2121A/D转换器变为8bit(位)的数字信号，送往GM2121(LCD显示控制器)。

2、在LCD显示控制器GM2121内，把输入的不同模式的信号转换为LCD屏所固有的显示模式信号，最后送往LCD屏显示图象。

3、PLL(锁相环)UA6在GM2121的配合下完成像素时钟信号的锁相作用，使LCD屏的像素时钟与标准信号的频率和相位完全一致。

4、MCU和OSD由GM2121承担，它通过I2C总线控制A/D转换器GM2121、LCD显示控制器GM2121、以及调用存储器24C16的数据、执行各种项目参数的调节控制。

5、PC机输出的行、场同步信号等由SN74LVC14A进行整形后送往其它电路使用。

6、市电经外接电源组件变为12V稳定直流，送给LCD显示器的电源电路，在其中变换为12V、5V、3.3V等输出，并执行省电功能(由MCU控制)和过压保护功能等。

(一)、信号接口电路

该液晶显示的信号接口电路以GM2121为中心构成，其内部分为二个功能部份(A/D转换、像素时钟产生)和一个控制部份(I2C接口、省电控制)，如下图所示：

第一部份是A/D(模拟/数字)转换电路，它把PC机送来的RGB模拟信号经IC 转换为8位。(bit)的R、G、B数字信号输出(再送往LCD显示控制器GM2121进行处理，以便产生驱动LCD屏的R、G、B数字信号

A/D转换器的工作过程是首先对输入信号进行预处理(箝位、放大或衰减，以保证适当的幅度)，接着对模拟输入信号进行取样(要求取样的频率大于2倍信号频率，以保证失真较小)，最后对取样得到的每一个模拟值进行量化，转换为数字信号。其中A/D转换的精度由生成数字信号的位数决定，本机采用精度A/D 转换为8位，能够转换的最高模拟信号频率为140MHz。

第二部份是初始像素时钟产生电路，它接收行同步、场同步和12MHz外时钟信号，经IC产生LCD显示所需要的初始像素时钟。(再送给GM2121)进行处理，产生驱动LCD屏的像素时钟。)

第三部份是控制信号输入：I2C总线的时钟线、数据线，省电控制信号(它能使整机处于省电状态时，A/D转换器也处于省电状态。)

以下介绍要对照电路图，逐个通路进行理解。

(二)LCD显示控制器

LCD显示控制器由GM2121(SD1010A)承担，它的主要作用是把接收到的其它信号模式转换成液晶屏制造所固有的显示分辨率，并输出驱动LCD屏所需要的各种信号。

信号经模式转换后，它的分辨率变为液晶屏的固有分辨率，而它的刷新率(场频)仍然保持原输入信号的刷新率不变。例如LCD屏的固有分辨率是1024×768，当输入800×600 60Hz的信号时，经转换后，输出1024×768 60Hz的信号；当输入800×600 75HzR 信号时，经转换后输出1024×768 75Hz的信号。