2 电视图像显示器件的结构和显像原理

2电视图像显示器件的结构和显像原理2电视图像的结构和显像原理

2.1显像管式电视机的结构和显像原理

2.1.1显像管式电视机的结构

2.1.2显像管的结构特点

2.2液晶电视机的显像原理

2.2.1液晶显示屏的结构特点

2.2.2液晶材料和显示屏

2.2.3液晶体的性能和特点

2电视图像显示器件的结构和显像原理

2.2.4彩色液晶显示板、单色液晶显示板的结构和原理

2.2.5液晶显示板的控制方法和等效电路

2.2.6液晶电视机的相关电路

2.2.7数字高清晰液晶显示器的典型结构

2.2.8LED液晶电视

2.3等离子电视机的显像原理

2.3.1等离子体显示板的结构和工作原理

2.3.2等离子体显示板的驱动电路

2电视图像显示器件的结构和显像原理2.1显像管式电视机的结构和显像原理2.1.1显像管式电视机的结构

1．电视机外壳：起保护支撑作用

2．显像管：显示彩色图像①高压嘴：输送25kV的高压进显像管②偏转线圈：包括水平（行H）偏转线圈和竖直（场V）偏转线圈，提供电子束在水平和竖直方向偏转的磁场③色纯磁环（一对二极磁环组成）：调节色纯度④汇聚磁环（由一对四极磁环和一对六极磁环组成）：调节显像管屏幕边缘的三束电子束打中同一组荧光粉点

⑤显像管管脚：接显像管驱动电路2电视图像显示器件的结构和显像原理

3．显像管驱动电路板：驱动显像管显示图像

4．电子线路板：把接收到的电视射频信号进行处理，驱动显像管显示图像，驱动喇叭发出声音

5．消磁线圈：每次开机瞬间给显像管消磁

6．显像管工作条件：①灯丝电压6.3V②阳极高压25kV左右③加速极电压400V左右④聚焦极电压5000V左右⑤阴极电压（R、G、B）130V左右⑥行场偏转磁场（H、V）

2电视图像显示器件的结构和显像原理2.1.2显像管的结构特点

1．显像管屏幕的结构①荫罩板：荫罩板放在屏幕后面1cm处，上面有约50万小孔（一个像素对应一个小孔），作用是使R、G、B三束电子束在通过荫罩板小孔时只能轰击与之对应的荧光粉。②荧光屏：由许多像素组成，每一像素由R、G、B三个像素点构成，R、G、B三个像素点按“品”字形排列。

2．电子枪的结构特点：发出R、G、B三束电子束，R、G、B三束电子束按“品”字形排列（与R、G、B荧光粉的排列方式相同）2电视图像显示器件的结构和显像原理

3．电子束的聚焦与偏转控制①电子束的聚焦：用电子透镜对电子束进行聚焦，通过调节聚焦电压使电子束聚焦成一个很小的点。②电子束的偏转控制：用磁场偏转

4．电子束与偏转线圈的关系：行场偏转电路→行场偏转电流→行场偏转磁场→电子束在水平方向和竖直方向扫描→电视图像2电视图像显示器件的结构和显像原理2.2液晶电视机的显像原理2.2.1液晶显示屏的结构特点

液晶电视机的显示屏为薄板型，整机结构轻，所占空间小，摆放位置灵活。其结构示意图如图2－1、2－2、2－3所示2电视图像显示器件的结构和显像原理显示器外壳液晶显示屏电源开关及功能按键显示器支架图2－1液晶显示器的前面板结构2电视图像显示器件的结构和显像原理电源插口VGA接口DIV接口图2－2液晶显示器的后面板结构2电视图像显示器件的结构和显像原理电源板与高压板解码板液晶驱动板图2－3液晶显示器的内部结构2电视图像显示器件的结构和显像原理2.2.2液晶材料和显示屏

1．液晶显示器部分的结构液晶电视的显示器件主要由彩色液晶显示屏构成，用于显示图像的液晶显示屏板是由很多整齐排列的像素单元构成的。每一个像素单元是由R、G、B三个小的三基色单元组成的。其结构示意图如图2－4所示2电视图像显示器件的结构和显像原理图2－4液晶显示器部分的结构2电视图像显示器件的结构和显像原理

2．液晶电视机显示屏的结构（1）背部光源：背景照明灯、反射板、导光板、散光板（光扩散层）。（2）偏光板：把背景光变成偏振光。（3）玻璃基板：起支撑作用（4）像素电极：上面有很多驱动晶体管（薄膜晶体管TFT），内表面有配向膜，两电极内表面的配向膜方向相互垂直。配向膜的作用是：在无电场的情况下，规范液晶分子排列，使一个像素区域一层分子；逐步扭曲90度；并带动通过的偏振光也扭曲90度。2电视图像显示器件的结构和显像原理（5）对向电极：与像素电极间形成电场，内表面有配向膜，两电极内表面的配向膜方向相互垂直。配向膜的作用是：在无电场的情况下，规范液晶分子排列，使一个像素区域一层分子；逐步扭曲90度；并带动通过的偏振光也扭曲90度。（6）彩色网格滤光器：由R、G、B三基色透明片组成。（7）玻璃基板：起支撑作用（8）偏光板：透光方向与背部光源前的透光方向垂直其结构示意图如图2－5所示2电视图像显示器件的结构和显像原理图2－5液晶电视机显示屏的结构示意图背部光源偏光板像素TFT玻璃基板透明导电膜(像素电极、驱动晶体管)透明导电膜(对向电极)彩色网格滤光器玻璃基板偏光板TFT侧基板液晶层(液晶被封入其中)对向电极侧基板2电视图像显示器件的结构和显像原理

3．液晶显示板的剖面图液晶显示板的剖面图如图2－6所示2电视图像显示器件的结构和显像原理背部光源偏光板玻璃基板透明导电膜（像素电极）定向膜（配向膜）液晶透明导电膜（对向电极）定向膜（配向膜）彩色网格滤光器玻璃基板偏光板后基板液晶层前基板液晶快门透过的光图像图2－6液晶显示板的剖面图2电视图像显示器件的结构和显像原理2.2.3液晶的性能和特点

1．液晶的特性（1）物质的三种状态：物质一般有三种状态：固态（结晶状态）、液态、气态，这三种状态随温度的变化而相互转化。如图2－7所示。（2）液晶体的四种状态：固态（结晶状态）、液晶、液态、气态，这四种状态随温度的变化而相互转化。如图2－8所示。（3）液晶既具有液体的流动性的特点，又具有固体结晶态（规则性）的特点，液晶介于固态和液态两者之间，所以叫液晶。2电视图像显示器件的结构和显像原理图2－7一般物质具有三态并随温度变化固态（结晶）液态气态2电视图像显示器件的结构和显像原理图2－8液晶的四种状态并随温度变化固态（结晶）液晶液态气态液晶既具有液体流动性的一面，又具有结晶体规则性排列的一面2电视图像显示器件的结构和显像原理（5）液晶用于制作显示器，最主要的特点是，其中的分子排列受电场的控制。而液晶的透光性与分子的排列有关。液晶在自然状态时，其分子的排列是无规律的，当受到外电场的作用时，其分子的排列也随之变化。如图2－9所示。2电视图像显示器件的结构和显像原理信号源外加电场时分子的排列会发生变化图2－9液晶分子的排列与电场的关系液晶2电视图像显示器件的结构和显像原理

2．液晶屏的透光性（1）偏光板的功能：①把自然光变成偏振光。自然光的振动方向在垂直于光的传播方向向各个方向振动的强度相同，通过偏光板使只有和偏光板透振方向相同的光可以透过。如图2－10所示。②偏振光的偏振方向与偏光板的透振方向平行时，偏振光能透过偏光板，偏振光的偏振方向与偏光板的透振方向垂直时，偏振光不能透过偏光板，如图2－11所示。2电视图像显示器件的结构和显像原理偏光板透振方向自然光图2－10偏光板把自然光变成偏振光2电视图像显示器件的结构和显像原理图2－11偏光板对偏振光的透光示意图偏振光偏光板的透振方向与偏振光的偏振方向平行时偏光板的透振方向与偏振光的偏振方向垂直时偏振光偏光板偏振光能透过偏光板——亮偏振光不能透过偏光板——黑偏光板2电视图像显示器件的结构和显像原理（2）定向膜（配向膜）的功能：配向膜的作用是：在无电场的情况下，规范液晶分子排列，使一个像素区域一层分子；逐步扭曲90度；并带动通过的偏振光也扭曲90度。如图2－12所示。2电视图像显示器件的结构和显像原理图2－12定向膜（配向膜）的作用无电场时有电场时定向膜（配向膜）定向膜（配向膜）2电视图像显示器件的结构和显像原理（3）液晶板的工作原理：①未加电场时：背光源发出的白色光→后偏光板→产生与偏光板透振方向一致的偏振光→未加电场的液晶分子的旋光作用使该偏振光旋转90度→与前偏光板的透振方向一致而透出→屏幕显示亮色。②加电场时：背光源发出的白色光→后偏光板→产生与偏光板透振方向一致的偏振光→加电场的液晶分子沿光的传播方向成直线排列，没有旋光作用→与前偏光板的透振方向垂直而不能透出→屏幕显示暗色。③所加电场的强弱可以使液晶分子对光的旋光的强弱，从而改变透射光的强弱。通过R、G、B三基色混合就得到彩色图像。液晶板的工作原理如图2－13所示。2电视图像显示器件的结构和显像原理电场未加电场状态起偏板背光源亮态暗态液晶分子那电场是如何产生的呢……….后配向膜的方向透振方向前配向膜的方向检偏板透振方向加电场状态图2－13液晶板的工作原理液晶是受电场影响而扮演光闸的角色2电视图像显示器件的结构和显像原理2.2.4彩色液晶显示板、单色液晶显示板的结构和原理

1．彩色液晶显示板的结构和原理：在液晶层（液晶快门）的前面，设置由R、G、B栅条组成的滤光器，背光源发出的白光，通过液晶快门控制透光强弱，再穿过R、G、B三基色滤光片栅条，就可以看到彩色图像。其结构示意图如图2－14所示2电视图像显示器件的结构和显像原理图2－14彩色液晶显示板的显示原理RGB彩色光白色光彩色栅条滤光器液晶快门背部光源2电视图像显示器件的结构和显像原理

2．单色液晶显示板的结构和原理：背光源发出的单色光，通过液晶快门控制透光强弱，就可以看到明暗不同的单色图像。其结构示意图如图2－15所示2电视图像显示器件的结构和显像原理图2－15单色液晶显示板的显示原理单色光单色光液晶快门背部光源2电视图像显示器件的结构和显像原理

2．彩色液晶显示板显示彩色图像的原理：其结构示意图如图2－16所示2电视图像显示器件的结构和显像原理反射板冷阴极灯管导光板冷阴极灯管选通点（子像素）TFT液晶彩色滤光片玻璃基板偏光片散射图案漫射板偏光片玻璃基板图2－16彩色液晶板的显示彩色图像的原理2电视图像显示器件的结构和显像原理2.2.5液晶显示板的控制方法和等效电路

液晶显示板的控制方法：同步信号分离电路→X轴的扫描信号→薄膜晶体管TFT的栅极→控制TFT的导通与截止→①导通时，数据信号电压（Y轴方向）能加到TFT的漏极（像素电极），在像素电极与与对向电极（公共端）间产生电场→使液晶分子无旋光作用→背景光不能透过，屏幕显示黑；②截止时，数据信号电压（Y轴方向）不能加到TFT的漏极（像素电极），在像素电极与与对向电极（公共端）间没有电场→使液晶分子有旋光作用→背景光能透过，屏幕显示亮；③透光时，由数据信号电压的大小控制透光强弱（反向控制，电压大透光弱，电压小透光强）。其结构示意图如图2－17所示2电视图像显示器件的结构和显像原理X0X1X2Xm-1Y0Y1Y2•••Yn-1Y3X3•••栅极驱动回路（Ｘ方向）数据线驱动回路（Y方向）图像数据处理电路同步及控制电路进行时间分割TFT像素电极液晶对向电极侧玻璃基板TFT侧玻璃基板X方向Y方向图像数据电压图2－17液晶显示板的驱动原理2电视图像显示器件的结构和显像原理2.2.6液晶电视机的相关电路

1．电视信号接收电路

2．同步分离电路

3．时序控制（高清晰度格式）电路

4．矩阵电路

5．轮廓校正电路

6．图像调整电路

7．色调校正电路

8．时间轴扩展、水平分割、移相处理电路

9．极性反转、放大、电平移位电路其构成如图2－18所示2电视图像显示器件的结构和显像原理电视信号接收电路矩阵轮廓校正图像调整色调校正时间轴扩展水平分割移相处理极性反转放大电平移位数据驱动扫描驱动时序控制（高清晰度格式）同步分离YPbPrRGB视频信号处理电路同步时序控制电路外部信号处理电路部分液晶显示板图2－18高清晰液晶电视显示系统的构成2电视图像显示器件的结构和显像原理2.2.7数字高清晰液晶显示器的典型结构

1．主电路板：把输入接口的各种输入信号经过一系列的处理，变成驱动液晶板的控制信号（X轴、Y轴驱动）。

2．逆变器电路板：把电源电路的低压转换成驱动背景灯管的点亮电压（1800V左右）。

3．电源供电电路板：把220V（100V～280V）变成电路中所需要的稳定直流低压为整机电路供电。

4．液晶显示板组件（LCD显示板组件）：把驱动液晶板的控制信号（X轴、Y轴驱动）通过液晶显示器显示出彩色图像。其构成如图2－19、2－20、2－21、2－22所示2电视图像显示器件的结构和显像原理图2－19数字高清晰液晶显示器的典型结构——主板电路EEPROM波形整形回路同步信号分离回路EEPROMTMDS接收电路γ校正驱动LVDSOSD色变换缩放处理模拟信号处理EEPROMCPU帧存储器主电路板I2CDDC/CI控制信号/时钟数据控制信号数据逆变器启动信号3.3V1.8V3.3V2.5V1.8V数字信号处理电路直流／直流变换器电源部分稳压电路存储器和控制器A／D变换器波形整形回路数字输入接口TMDS信号串行时钟／串行数据模拟输入接口RGB信号水平/垂直同步信号DDC串行时钟／串行数据操作显示电路到LCD显示板组件灯亮度控制信号2电视图像显示器件的结构和显像原理图2－20数字高清晰液晶显示器的典型结构——电源板熔断器AC整流回路开关电路过压过流保护电路平滑整流电路开关电源变压器主电源开关初级电路次级电路主板电源（5V）主板电源（12V）逆变器电路电源（12V）交流220V输入到主板到逆变器电路板电源电路板2电视图像显示器件的结构和显像原理图2－21数字高清晰液晶显示器的典型结构——逆变器板控制电路振荡电路高压变压器PWM调光电路灯管电流检测与保护电路到LCD显示板组件背光灯管灯管亮度控制信号逆变器启动信号逆变器电路电源（12V）逆变器电路板背光灯驱动电路（多组）2电视图像显示器件的结构和显像原理图2－22数字高清晰液晶显示器的典型结构——LCD显示板组件控制电路驱动电路背光灯背光灯背光灯背光灯•••TFT液晶板主板电源（12V）LVDS信号高压变压器产生的高压灯管电流检测与保护电路LCD显示板组件2电视图像显示器件的结构和显像原理2.2.8LED液晶电视

LED背光源液晶电视机采用了LED发光二极管作为背光源，它与冷阴极荧光管背光源相比有5大优点：（1）超广色域，色彩更鲜艳（2）超薄外观（3）节能环保，能耗比冷阴极荧光管光源低52%

（4）寿命更长，达10万小时（5）清晰度更高，对比度可达100000:12电视图像显示器件的结构和显像原理2.3等离子电视机的显像原理

等离子体显示板（PDP）是一种新型显示器件，其主要特点是：（1）整体呈扁平状，厚度可以在10cm以内，轻而薄，重量只有普通显像管的1/2。（2）由于它是自发光器件，亮度高、视角宽（达160°），因此可以制成平板显示器，无几何失真，不受电磁干扰，图像稳定，寿命长。2电视图像显示器件的结构和显像原理2.3等离子电视机的显像原理2.3.1等离子体显示板的结构和工作原理

1．荧光灯、显像管、等离子体发光的比较（1）荧光灯的发光原理：荧光灯内充有微量的氩和水银蒸气。在交流电场的作用下，发生水银放电并放射出紫外线，从而激发灯管上的荧光粉，使之发出白色或乳色的荧光。荧光灯的发光原理如图2－23所示2电视图像显示器件的结构和显像原理图2－23荧光灯的发光原理可见光紫外线放射水银放电荧光粉荧光灯发光原理2电视图像显示器件的结构和显像原理（2）显像管（CRT）的发光原理：显像管的电子枪发射出高速的电子，射击到屏幕的荧光粉上，使荧光粉发光。显像管（CRT）的发光原理如图2－24所示2电视图像显示器件的结构和显像原理图2－24显像管（CRT）的发光原理电子枪电子束荧光粉（RGB）可见光显像管（CRT）的发光原理2电视图像显示器件的结构和显像原理

（3）等离子体（PDP）的发光原理：等离子体的每个像素单元内的气体在电场的作用下发生电离（成为阴离子和阳离子，阴阳离子带的电荷数相等，电性相反——叫等离子体）放电，产生紫外线，激发每个单元像素内的荧光粉发光。等离子体（PDP）的发光原理如图2－25所示2电视图像显示器件的结构和显像原理图2－25等离子体（PDP）的发光原理背面玻璃基板电极等离子放电电极前面玻璃基板紫外线放射可见光可见光可见光等离子体显示单元的发光原理荧光粉隔离体2电视图像显示器件的结构和显像原理

2．等离子体显示单元的内部结构（1）等离子体显示单元的内部结构如图2－26、2－27所示2电视图像显示器件的结构和显像原理GBR地址电极（扫描电极）前基板玻璃介质层保护膜(MgO)荧光粉障壁介质层后基板玻璃维持电极数据电极图2－26PDP显示屏单元结构2电视图像显示器件的结构和显像原理数据电极维持电极地址电极（扫描电极）可见光等离子体放电荧光粉（G）紫外线隔离体荧光粉（R）荧光粉（B）气体电离气体放电紫外线产生荧光粉发光显示图2－27PDP显示屏单元（像素）结构背面玻璃前面玻璃保护膜氧化镁层（MgO）发光过程2电视图像显示器件的结构和显像原理

3．等离子体显示单元的发光过程（1）预备放电阶段：给地址电极和维持电极间加上电压，使单元内的气体开始电离，形成放电的条件。如图2－28所示2电视图像显示器件的结构和显像原理图2－28预备放电阶段数据电极地址电极维持电极荧光粉预备放电2电视图像显示器件的结构和显像原理（2）开始放电阶段：接着给数据电极和地址电极间加上电压，通常为65V～75V，单元内的离子开始放电。如图2－29所示2电视图像显示器件的结构和显像原理图2－29开始放电阶段壁电荷2电视图像显示器件的结构和显像原理（3）放电发光与维持发光阶段：去掉数据电极上的电压，给地址电极和维持电极间加上交流电压，使单元内形成连续放电，从而可以维持发光。如图2－30所示2电视图像显示器件的结构和显像原理图2－30放电发光与维持发光阶段紫外线可见光连续放电发光2电视图像显示器件的结构和显像原理（4）消去放电阶段：去掉地址电极和维持电极间之间的交流电压，在单元内变成弱的放电状态，等待下一个帧周期放电发光的激励信号。如图2－31所示2电视图像显示器件的结构和显像原理图2－31消去放电阶段弱放电实际上显示电极（维持电极）与数据电极的位置是相互垂直的2电视图像显示器件的结构和显像原理2.3.2等离子体显示板的驱动电路

1．等离子体显示板的驱动方式（1）点顺序驱动方式：即水平驱动信号和垂直驱动信号经开关顺次接通各电极的引线，水平电极和垂直电极的交叉点就形成对等离子体显示单元的控制电压，使水平驱动开关和垂直驱动开关顺次变化，就可以形成对整个画面的扫描。①逐点显示、逐点消失：每个点在一场周期中的显示时间为一个像素点的显示时间。如图2－32所示。2电视图像显示器件的结构和显像原理图2－32点顺序1——逐点显示、逐点消失2电视图像显示器件的结构和显像原理

②逐点显示、前点不消失：第一个像素点的显示时间为m×ΔT；第二个像素点的显示时间为（m－1）×ΔT；第三个像素点的显示时间为（m－2）×ΔT；…；最后一个像素点的显示时间为ΔT（m：一个画面的像素点数；ΔT：一个像素点的显示时间）。如图2－33所示。2电视图像显示器件的结构和显像原理图2－33点顺序2——逐点显示、前点不消失2电视图像显示器件的结构和显像原理（2）线扫描驱动方式：垂直扫描方式与点顺序驱动方式的扫描方式相同，水平扫描是由排列在水平方向的一排驱动电路通过信号线同时驱动的，一次将驱动信号送到水平方向的一排像素点上。视频信号经处理后送到1H存储器上存储一个电视行的信号，这样配合垂直