차례
1. 서문
2. 원리
3. 구성물
1) LCD 패널 (LCD 와 BACKLIGHT)
2) AD Board (Analog/Digital Board)
3) DC/AC 인버터 (백라이트의 승압용으로 DC를 AC 로 변환 )
4) 패널 케이블(LVDS,TTL,TMDS,CMOS)
5) OSD 컨트롤러 (On Screen Display)
6) DC 12V 전원부 or SMPS, LISP, 지터
4. 기타
1) 지원 패널 리스트 첨부 - 원본 DIYPRO
2) 온보드 PC 의 모니터 구조
서문
봄맞이 집안 정리로 온보드 PC 메인 보드 불량으로 안쓰는것, 화면 안나오는 17인치 LCD 모니터, 거의 안쓰는 노트북 , 맛이 간듯한 샤프 LCD TV 등을 LCD 가 어떤지 한번 풀어 보았다
원리
LCD (Liquid Cyristal Display, 액정 디스플레이)란 액체와 고체의 중간상태인 액정의 전기성질을 표시장치에 응용한 것이다. 액체와 같은 유동성을 갖는 유기분자인 액정이 결정과 같이 규칙적으로 배열된 상태의 것으로, 표면에 투명전극을 형성한 2장의 유리기판 사이에 액정을 주입 한 것으로 외부로부터 전계를 가해 액정을 회전시켜 빛을 통과하게 하거나 통과하지 않게 하는 셔터 기능을 이용하여 표시소자로 만든 것이다. 경량 슬림형 저소비 전력 저전압 구동이라는 특징을 갖고 있다.
구동방식에 따라 단순 Matrix방식과 Active Matrix 방식으로 나눈다.
단순 매트릭스 방식(TN,Twisted Nematic, STN,Super Twisted Nematic)
주사전극과 신호전극을 XY형태로 배치하고 그 교차 부분을 표시화소로 이용하기 때문에 소자 구성이 단순 하다. 표시밀도가 높은용도에 STN, 밀도가 낮은용도에 TN이 사용된다.
액티브 매트릭스 방식(TFT, Thin Film Transistor, 박막 트랜지스터)
각 표시 화소마다 박막 트랜지스트(TFT)를 설치 한 3단자 소자와 전류/전압에 비선형(다이오드) 특성을 가진 소자를 설정하는 2단자 소자로 크게 분리 된다. 하나 하나의 화소를 직접 구동하기 때문에 고 품질의 화면이 가능하고 컬러표시에 사용된다.
LCD의 동작 원리
CRT가 하나의 점에서 전자빔을 쏘아 RGB 형광체를 발광시키는 것과 달리, LCD는 LCD 셀에 의해 On/Off되는 Back light 광원의 빛을 이용한다. 빛은 일정한 방향으로 파동을 갖고 있다. 이 파동이 수직으로 필터에 도달하면 빛이 통과하지 못하고, 수평으로 필터에 도달할 때만 빛이 통과한다.
LCD는 전계에 의해 일정한 방향으로 액정 소자 배열이 형성되고, 일정한 방향의 파동을 가진 빛을 선택적으로 통과시킨다즉, 분자구조 특성상 액정은 전계에 의해 선형 배열되고, 기계적인 특성상 다시 레이어 간 90도 단위 회전이 가능하다.
이러한 90도 단위 회전 배열을 TN(Twisted Nematic)이라고 하고, 270도 단위 회전배열은 STN(Super Twisted Nematic)이라고 부른다. 레이어 2장을 사이에 놓고 이런 막대 모양 액정에 전기장이 걸리면 전기장의 방향에 따라 이 같은 액정의 위치가 변화하면서 통과 광량에 변화가 생기게 된다.
색상을 표현하기 위해서는 컬러필터를 사용한다. 필터의 픽셀 단위는 RGB의 3개 서브픽셀로 구성되고, 대개 LCD에서 RGB는 바둑판 구조를 갖고 있다. LCD 모니터에서 화면 해상도는 수평방향으로 표시되는 픽셀수가 바로 수평방향 해상도와 연관되며, 수직방향은 바로 수직방향 해상도가 된다.
그래서 XGA(1024×768) 해상도급 LCD에서는 총 서브픽셀 수가 1024×768×3개가된다. LCD의 경우 이런 개개의 셀 단위 컨트롤에서 두 가지 방식을 갖는데, 그것이 바로 액티브매트릭스와 패시브매트릭스이다.
영상표시 원리
액티브매트릭스는 AMLCD(Active Matrix LCD)라고 하고, 패시브매트릭스는 PMLCD(Passive Matrix LCD) 또는 CSTN(Color Super Twisted Nematic)이라 부른다. 패시브매트릭스는 Common 전극과 Data 전극을 XY형태로 배치하고 그 교차 부분에 순차적 신호를 가하여 Display 하는 방식이다. TN LCD가 대표적인 사례이며, 표시량이 많은 용도에 STN, 시계, 계산기 등 간단한 용도에 TN이 사용된다.
액티브매트릭스는 각 화소에 공급되는 전압을 조절하는 스위치로 트랜지스터를 사용한다. 독립적인 방식으로 화소를 제어하기 때문에 라인간섭에 의한 Crosstalk이 없고 화질이 깨끗하게 표시되는 것이 장점이다. 현재 모니터, 노트북 PC에 사용되는 대부분의 것이 이 방식이다.
또한 LCD 종류 가운데 대표적인 TFT-LCD는 박막트랜지스터와 화소 전극이 배열되어 있는 하판과 컬러 필터 및 공통 전극으로 구성된 상판, 그리고 이 두 유리기판 사이에 채워져 있는 액정으로 이뤄져 있고, 두 유리기판의 양쪽 면에는 가시광선(자연광)을 선평광하여 주는 편광판이 장착되어 있다.
TFT-LCD는 스위칭소자인 TFT, 상-하판 전극 사이에 있는 액정, 충전기(capacitor) 및 보조 충전기, TFT의 on/off를 관할하는 게이트 전극과 영상신호 전극으로 구성되어 있다. 영상 정보는 충전기와 보조충전기에 저장된다.외부의 주변회로에 의해 화소를 이루고 있는 TFT의 게이트에 전압을 인가하여 트랜지스터를 turn-on 상태로 전환한 다음 액정에 영상전압이 입력될 수 있는 상태를 만든다.
그 후 영상전압을 인가하여 액정에 영상정보를 저장하고 트랜지스터를 turn-off하여 액정 충전기 및 보조 충전기에 저장된 전하가 보존되도록 작동시켜 일정 시간 동안 영상 이미지를 표시하게 한다.액정에 전압을 인가하면 액정의 배열이 바뀌게 되고 이 상태의 액정을 빛이 투과하게 되면 회절이 일어난다. 이 빛을 편광판에 투과시켜 원하는 영상을 표시하도록 하는 것이 TFT-LCD의 원리다.
구성물
LCD 패널 (LCD 와 BACKLIGHT)
AD Board (Analog/Digital Board)
DC/AC 인버터 (백라이트의 승압용으로 DC를 AC 로 변환 )
패널 케이블(LVDS,TTL,TMDS,CMOS) -하네스(Harness)
OSD 컨트롤러 (On Screen Display)
DC 12V 전원부, SMPS, LISP, 지터
1. LCD 패널 (LCD 와 BACKLIGHT)
BACKLIGHT (액정 뒷면 형광등 같은 빛을 내는것)
LCD의 백라이트 광원으로서 현재까지 CCFL(냉음극 형광램프)이 주로 사용되고 있으나, 패널의 고품위, 대형화에 따른 발열, 균일한 휘도, 수은 사용의 규제 등 새로운 광원으로의 기술개발이 요구됨에 따라, EEFL(외부전극 형광램프), LED(발광 다이오드), FFL(평판형 형광램프) 등 다양한 기술이 개발되고 있다
위의 조명장치는 CCFL 입니다. 우리나라말로 하자면 냉음극형광램프라고 하는데 형광등과 비슷한 원리지만 구동은 형광등과 전혀 다르고 약 3000~4000V 교류로 구동을 해줍니다. 구동전압은 형광램프의 길이밝기에 따라 달라집니다. CCFL에 연결된 선을 보면 보기보다 꽤 굵은 선으로 연결되어 있죠. 그것은 고압이 흐르기 때문입니다.
Vrms는 rms(실효치)로 표현한 전압입니다. 통상 교류전압을 표시할때는 별도의 지칭이 없다면 모두 Vrms로 표현합니다. 즉 1400Vrms나 1400V나 같은 의미로 봐도 됩니다. 먼저 백라이트를 구동을 위해 인버터란 부품(보드)이 필요하고 인버터를 동작을 위해 DC12V의 어탭터가 필요합니다. 또 인버터에 12V 외에 약 5V 정도의 전압(12V에서 다운하여 사용)을 별도로 공급해 주어야하며 연결방식은 인버터 마다 다릅니다.
냉음극 형광램프 (CCFL)
CCFL (Cold Cathode Fluorescent Lamp - 냉음극형광램프) 란, 필라멘트의 가열없이 저온에서 점등되는 형광등을 말합니다. 유리관 양끝에 전극이 있고, 내부에는 일정량의 수은과 아르곤, 네온등의 혼합가스가 들어있으며, 유리관 내부 표면은 형광체가 도포된 일반 형광등과 동일한 구조와 원리를 갖습니다.
일반 형광등은 가열에 의해 전자 방출이 시작되는데 반해, 냉음극형광램프는 (CCFL) 두 전극에 가해진 고전압 전계에 의해 전자방출이 일어납니다. 전자방출이 시작되는 수은이 여기되어 자외선이 발산되며, 이 자외선이 유리관 벽의 형광체와 충돌하면서 가시 광선을 발산 시킵니다.
흔히 액정표시장치 (LCD) 디스플레이의 후면광 (Back Light), 팩스, 스캐너, 복사기, 패널 디스플레이 및 그 외 많은 장식용 광원으로 활용되고 있습니다.
패널(액정) 과 부가 부품
삼성 LTM170EH-L01
| 메이커 | 모델 | 인치 | 해상도 | 전압 | 케이블 | 인버터 | 지그 | 비고 | 사용롬 |
| 삼성 | LTM170EH-L01 | 17.0 | 1280*1024 | 5V | LVDS202 | CCFL4 | 미사용 | VER1117 |
2. AD Board (Analog/Digital Board)
신형 AD 보드 - DVI, SOUND, AUDIO, TV 등등 지원
PC 의 아나로그 신호를 디지탈 신호로 바꿔 주는 역활(디지털, DVI 모니터는 ?)
PC의 영상신호를 LCD에 전달하는 역할입니다. LCD의 디스플레이 방식은 디지털 방식입니다. PC내의 VGA의 D-sub로 출력된 Analog Signal을 LCD가 전달받을 수 있게 Digital Signal로 통역하는 중요한 역할을 합니다.
3. DC/AC 인버터 (백라이트의 승압용으로 DC를 AC 로 변환 )
Backlight Lamp를 동작시키기 위해선 1.5Kv의 AC 전압이 공급되어야 합니다. 인버터는 어댑터를 통해 입력된 DV전압을 AC전압으로 변환해 Backlight Lamp를 구동합니다
4. 패널 케이블(LVDS,TTL,TMDS,CMOS)
1) LVDS Cable (Low-Voltage Differential Signaling)
2) TTL(Transistor-to-Transistor), TMDS, CMOS
요즘 거의 LVDS (고속 디지털 인터페이스로 낮은전력 잡음 내성 지님)를 사용
5. OSD 컨트롤러 (On Screen Display)
사용자가 알아야 하거나 필요로 하는 정보를 별도의 영상 신호 입력 없이 모니터 화면상에 표시하는 것
6. DC 12V 전원부 or SMPS, LISP, 지터
일부 내장형도 있으나 외장형도 다수 있다. PC Power supply 도 SMPS(Switching Mode Power Supply)의 한 종류이지만 SMPS는아답타 형식에 많이 쓰이며 LIPS(LCD Inverter and Power Supply, LCD Integrated Power Supply) 와 같이 전웝부와 인버터가 결합된것도 있다. 지터는 연결 케이블에서 신호 방식이 다를때 변환 하는 모듈이다.
기타
1. DIYPRO 에서 제공한 지원 패널 리스트 첨부
일반 AD Board를 사용 가능한 패널 리스트 - 출처 : DIYPRO 사이트
2. 온보드 PC 의 모니터 구조
LG LM 151X1 패널