模块17-平板显示技术

模块17平板显示技术学习目标掌握：液晶电视接收机和等离子体电视机组成、特点。理解：液晶电视接收机和等离子体电视机的基本原理。了解：液晶电视接收机和等离子体电视机的发展概况。液晶显示技术的发展概况1968年，奥地利植物学家F．Reinitzer首先发现液晶材料。液晶电视优点：所需电源电压低，约为3～5V；驱动功率小，约为μW/cm2；液晶屏是被动显示，眼睛不易疲劳；被动显示屏可以用环境光或太阳光作光源，可将液晶电视屏安装在室外；液晶屏薄而轻，便于实现袖珍型和壁挂式平板显示；无X射线和紫外线辐射损害。17.1液晶电视接收机液晶的电光效应1．电场效应（1）扭曲向列（TN）型效应当液晶盒施加电场E，且外加电压高于阀值电压时，液晶分子排列改变为分子轴与电场方向平行。

图17-1TN型电光效应原理（2）宾主（GH）效应将分子长轴方向与短轴方向对可见光吸收率不同的棒状分子的二色染料作为“宾”，溶解在作为“主”的一定规则排列的液晶中。当在电压作用下改变作为“主”的液晶分子的排列方向时，作为“宾”分子的排列方向随着“主”分子的方向变化，改变了染料的可见光吸收特性，引起颜色变化。2．电热光效应加电场的同时改变液晶温度，会引起液晶的光学性质变化。例如向列一胆甾型混合液晶的电热光效应用于激光热写入的大型动画显示。液晶显示器件的分类和使用特点1．液晶显示器件的分类（1）透射型显示：（2）反向型显示：（3）投影型显示：透过此幻灯片的光被图像信号调制，再经光学透镜放大后，投射到屏幕上。图17-2投影型液晶显示器件2．液晶显示器件的使用特点（1）液晶显示器件本身不发光，它必须有外来光源。（2）驱动电压低，一般为3V左右。（3）液晶光学特性对信号电压响应速度慢（4）直流电压驱动液晶屏会引起液晶分子电化学反应，缩短液晶寿命。图17-3一般驱动方式的逐场倒置视频信号逐场倒置的视频信号方案有以下两种：①一般驱动方式②公共电极的反转驱动方式。这种驱动方式是在上述一般驱动方式的基础上，对公共电极施加逐场反转的方波，同时使第一场和第二场视频信号极性反转。

图17-4公共电极反转驱动方式（5）电视台广播的电视信号针对显像管的非线性作了非线性（γ）预选校正的，而液晶显示屏的电光转换特性近似线性，即γ≈1。（6）液晶显示器件是由两层透明电极板之间夹薄层绝缘体的液晶组成。对驱动信号源来说，液晶器件是容性负载。液晶矩阵显示器的驱动方式1．简单矩阵的驱动电极排列形式如图12-5所示。其中x电极为扫描电极，加扫描电压。y电极为信号电极，加信号电压。

矩阵显示有两种常用的扫描方式：（1）点顺序扫描，选定一行xi后，依次选择y1、y2、y3……yN。扫描完一行，再选择xi＋1行。在点顺序扫描中，扫描一个像素的时间是扫描一幅图像所需时间的1/N2。这个比值称为“占空系数”。（2）行顺序扫描，选定一行xi后，对y1、y2、y3…yN同时加信号电压，即同时选择y1、y2、y3……yN。这种行顺序扫描中，一个像素的占空系数为1/N，显然它比点顺序扫描的占空系数大。图17-5简单矩阵驱动方式的液晶显示器图17-6二重矩阵液晶屏的电极结构2．有源矩阵液晶屏的驱动（1）晶体管驱动图12-7所示为薄膜场效应晶体管驱动的有源矩阵液晶屏的一个像素的示意图。图中，Xi为第i个扫描电极，Yj为第j个信号电极，BK为背电极，Tij为Xi和Yj交叉处的开关晶体管。（2）非线性元件驱动图17-7薄膜场效应晶体管驱动的有源矩阵液晶屏的一个像素彩色液晶电视接收机1．彩色液晶电视接收机的组成增加了色度信号解码电路和RGB信号处理电路采用A-SiTFT有源矩阵的彩色液晶显示屏；视频检波器输出，一路送到伴音信号处理电路，产生伴音；另一路送到同步分离，产生行、帧同步脉冲ｆH、ｆF；还有一路经γ（γ≈2.2）校正后，送到色度解码电路和RGB信号处理电路，输出R、G、B三基色视频信号。

图17-8彩色液晶电视机的组成框图2．彩色液晶显示屏

液晶器件的彩色显示方法有两种：相减混色法和相加混色法。在液晶彩色电视中，通常采用嵌镶式三基色滤色片进行相加混色。起偏光片和检偏光片的偏振方向相同，同为垂直方向。TN液晶阀（见图中白色条）中掺有黑色染料分子，有利于关闭滤色片，使其不透光。图17-9嵌镶式滤色片相加混色的彩色液晶显示屏的横剖面彩色液晶屏是通过电着色、真空蒸镀、彩色油墨印刷或感光等工艺，将R、G、B三种色素沉积在玻璃基板内表面，形成嵌镶式三基色滤色片系统。RGB三基色滤色片可以纵向排列、三角形排列或倾斜排列。图17-10RGB滤色片纵向排列的彩色液晶显示屏的电极结构3．RGB基色信号处理电路图17-11是RGB基色信号处理电路。从色度信号解码电路送来的R、G、B三个视频基色信号分别送到各自的放大器、分相器和输出级。

4．采样保持和Y电极的信号驱动电路图17-12是RGB三基色信号的采样－保持和Y电极的信号驱动电路。其中垂直电极就是Y电极，每一组Y电极包含三个基色电极。

图17-11基色信号处理电路框图图17-12采样保持和Y电极的信号驱动电路等离子显示屏概述等离子显示屏的基本特点有：1.大屏幕 2.薄而轻的结构3.宽视角4.防电磁干扰5.纯平面图像无扭曲6.较高的亮度和对比度7.没有汇聚和聚焦问题独有的技术：(1)非对称的单元结构(2)预置颜色过滤(3)纯黑驱动系统(4)隔行点亮的ALIS技术17.2等离子体电视机彩色等离子显示器原理1.系统电路框图等离子显示器的系统电路主要由数字信号处理板、视频板、音频板、音频功放板、遥控板等电路组成。图17-13系统电路框图图17-14等离子显示器整机原理框图2．等离子显示器整机原理图17-15数字图像处理原理图（1）视频信号流程（2）信号显示数据处理（3）驱动控制电路1）擦除系统的亮度驱动是通过子场维持期来实现的，双扫描能够在寻址期把扫描时间从480行减少到240行，这样通过双扫描驱动，空闲的寻址期时间可用于维持期。2）数据写入正极性的数据脉冲加在数据电极上，同时负极性的扫描脉冲加在扫描电极上，在两个电极之间开始放电。3)亮度维持应用了LC充放电电路作为前级驱动能量转换控制，在驱动电路中综合了新技术，使得功耗大为降低，不再需要散热风扇。图17-16扫描驱动原理框图图17-17驱动脉冲波形示意图等离子显示器一个子场的扫描电极和维持电极的驱动脉冲波形形成。（4）三电极结构的彩色等离子体显示屏的驱动方法AC型彩色等离子体显示屏以三电极结构为主，驱动电路如图12-18所示。该结构包括两个维持电极（即X电极和Y电极）和呈空间正交的选址电极。X电极同功率分配器相连，Y电极同扫描驱动集成电路相连。图17－18彩色等离子显示板选址驱动器集成电路42英寸彩色等离子体显示屏的驱动电路以PD3001FD3233和PD3001FD3203为主，其主要特征如下：1）用硅棚C/DMOS（把CMOS和DMOS复合）工艺制作，耐电压高，攻耗低；2）使用两层金属配线技术，信号线和独立线分别用了两层金属，可实现大电流和小型化；3）采用100脚扁平塑料封装。彩色等离子显示器的驱动集成电路1.性能功耗要求（1）逻辑部分（2）彩色PDP驱动集成电路的功耗（3）串扰现象（4）功率回收（5）电源顺序

2．PDP驱动集成电路（1）寻址驱动集成电路SN755831图17－19SN755831的方框图图17-20SN755834的方框图（2）扫描驱动器SN755834SN755834具有400mA的输出电流，自身功耗非常低。图17-21彩色等离子显示器的标准VGA接口电路

接口电路1.VGA接口电路由视频放大器、高速A/D变换器、数字锁相环、中央控制器、色彩校正电路和输出缓冲器等组成，对模拟信号进行数字化，并提供同步和消隐等控制信号。图17-22视频接口电路2.视频接口主要由视频解码器、中央控制器、行存储器和单片机等组成。本章小结1.液晶分子的某种排列状态在电场作用下变为另一种排列状态时，液晶的光学性质随之改变，而产生光被电场调制的现象称为液晶的电光效应。2.液晶器件种类很多，根据电信号转换成光信号所依据的电光效应的机理不同，可分为：扭曲向列型、宾主型、电控双折射型、相变型、动态散射型、热光型、电热光型。3.液晶矩阵显示器的驱动方式分为简单矩阵方式和有源矩阵方式两种。有源矩阵液晶屏分为晶体管驱动和非线性元件驱动两类4.等离子显示器的系统电路主要由数字信号处理板、视频板、音频板、音频功放板、遥控板等电路组成5.彩色PDP显示屏按其结构的不