《电视原理》课件第8章

8.1数字电视的显示输出方案8.2数字电视的LCD显示单元8.3数字电视的PDP显示单元8.4数字电视的OLED显示单元8.5HDTV显示输出电路方案8.6杜比AC-3音频输出电路方案复习题

8.1.1LCD液晶显示输出方案

目前流行的数字高清晰度液晶显示器的典型结构主要由主电路板、逆变器电路板、电源供电电路板和液晶显示板等部分构成。8.1数字电视的显示输出方案模拟式液晶显示系统方框图如图8.1所示，液晶显示板采用薄膜晶体显示板，经高频头接收，中频通道的图像检波和伴音解调后将伴音信号送到音频放大器。视频图像信号经过放大器和缓冲器形成模拟驱动信号送到薄膜晶体管(TFT)液晶板的取样保持电路，取样保持电路的输出作为源极驱动信号送到液晶板的栅极驱动集成电路(IC)。同时，同步信号也送到取样保持电路，使液晶板的源极驱动信号与扫描信号保持同步关系。图8.1模拟式液晶显示系统方框图图8.2是数字式液晶显示系统方框图。从图中可见，此系统需要将视频信号变成数字信号，再送到显示系统，或者是直接送入数字视频信号。作为源极驱动的数字信号先送到数据锁存电路，再经D/A转换器变成驱动液晶板的源极驱动信号，其同步和扫描电路与模拟方式相同。图8.2数字式液晶显示系统方框图图8.3是目前流行的数字高清晰度液晶显示器的典型结构图。

主电路板具有多种信号接口电路，它可以直接接收来自其他视频设备的数字信号，也可以接收来自计算机显示卡的VGA模拟视频图像信号(R、G、B)及DIV的数字信号。每种信号都伴随同步信号。经存储器和控制器、缩放电路、色变换γ校正、驱动信号形成电路(LVDS)，变成驱动液晶板的控制信号(X、Y轴驱动)。图8.3数字高清晰度液晶显示器的典型结构8.1.2PDP显示输出方案

等离子体电视机的整体结构由两大部分组成，一部分是电视信号的接收和处理电路单元，如图8.4所示；另一部分是等离子体显示屏电路结构单元，如图8.5所示。图8.4电视节目接收和处理电路单元图8.5等离子体显示屏电路单元

1．电视节目接收和处理电路

从图8.4可见，电视节目接收电路主要是由调谐器、视频信号处理电路TDA9321、画质增强电路、梳状滤波器TDA9181、音频处理电路MSP3410、微处理器、电源和接口电路等部分构成的。

2．图像显示逻辑电路

图像显示逻辑电路由行(Y)和列(X)信号驱动电路配合逻辑控制电路，精确激发图像中的每一个像素点的等离子体发光，构成完整的电视图像。

图8.6是等离子体电视机TCL-PPP4226的整机电路框图。图8.6等离子体电视机TCL-PPP4226的整机电路框图图8.7是图像显示电路的基本结构图。

它实际上主要是数字视频信号处理电路、视频信号处理部分被制成一个模块。来自电视信号接收电路或外部设备的多格式视频信号，首先被送入TB1274视频解码电路中进行解码，解码后的YUV信号和行场同步信号经A/D转换器AD9883变成数字视频信号。图8.7图像显示电路的基本结构图8.2.1LCD显示器的工作原理

液晶(LCD，LiquidCrystalDisplay)显示器的工作原理是在电场作用下，利用液晶分子的排列方向发生变化，使外光源透光率改变(调制)，完成电-光变换，再利用R、G、B三基色信号的不同激励，通过红、绿、蓝三基色滤光膜，完成时域和空间域的彩色重显。8.2数字电视的LCD显示单元图8.8给出了超扭转向列型液晶显示(STN-LCD，SuperTwistedNematic-LiquidCrystalDisplay)单元的原理图，其基本构造是分上、下两层玻璃，中间加入液晶层，两层玻璃上分别涂有与偏振方向成90°的涂层，液晶层的液晶分子连续成90°方向扭转排列。图8.8超扭转向列型LCD显示器的工作原理示意图图8.9给出了薄膜晶体管液晶显示器(TFT-LCD，Thin-FilmTransistor-LiquidCrystalDisplay)面板的结构示意图，图8.10给出了TFT-LCD结构示意图和驱动原理图。LCD显示器利用MOS场效应晶体管作为开关器件，MOS场效应晶体管的栅极接扫描电极的母线，相当于水平方向的寻址开关信号电极，源极接信号线，相当于垂直方向激励信号输入端，漏极通过存储电容接地。图8.9TFT-LCD面板结构示意图(见彩图)图8.10TFT-LCD结构示意图和驱动原理图8.2.2LCD显示器的主要特点

LCD显示器的生产工艺属于典型的薄膜晶体管制造工艺，制造工艺复杂，大屏幕显示屏的成本高。它的主要优点是物理分辨力较高，容易达到高清晰度电视机的清晰度要求，重显静止图像清晰、细腻。LCD显示器的驱动电路属于低压驱动方式，可以采用常规的半导体CMOS工艺制造；集成电路成本低，寿命长。8.2.3液晶显示板的结构

液晶显示板是由液晶模块、驱动电路模块和背光模块集成在一体构成的。具体的由外壳、金属框架、反射板、导光板、光扩散层、偏光板、表明涂有薄膜晶体管电路的玻璃基板、液晶、彩色滤光板、玻璃基板、偏光板组成，详细结构如图8.11所示。图8.11液晶显示板的结构图液晶体是不发光的，在图像信号电压的作用下，液晶板上不同部位的透光性不同。每一瞬间(一帧)的图像相当一幅电影胶片，在光照的条件下才能看到图像。因此，在液晶显示板的背部要设有一个矩形平面光源。

由液晶显示板构成的液晶电视机显示屏的结构如图8.12所示。图8.12液晶电视机显示屏的结构图8.2.4液晶电视显示系统的基本工作原理

高清晰度液晶电视显示系统如图8.13所示，图中的图像调整电路、时间轴扩展电路、极性反转电路和时序控制电路是液晶显示器的特有电路。高清晰度显示用液晶板需要具有屏幕大、精细度高的特点。图8.13高清晰度液晶电视显示系统方框图等离子体(PDP，PlasmaDisplayPanel)显示器是一种自发光平面显示技术，其核心原理与日光灯的发光原理相似，它是在真空玻璃内(即放电空间)注入惰性气体，然后再利用施加电压的方法，使管内的气体产生放电，利用等离子体效应释放出紫外线，照射涂敷在玻璃管壁上的荧光粉，荧光粉就会激发出可见光，R、G、B三基色荧光粉发出不同的可见光，就可以合成一幅彩色图像。8.3数字电视的PDP显示单元图8.15所示是这种显示器件的结构示意图。从图8.15中可以看出：前后玻璃基板位于放电空间的上下层，前基板制作透明的X电极和Y电极，后基板制作寻址电极，并涂敷荧光粉，中间是放电空间，可见光通过前玻璃基板面向观众。图8.14PDP显示器的结构分类示意图图8.15AC-PDP结构示意图

PDP显示器采用一种子帧(场)驱动技术，它将一帧(场)图像的周期分成若干子帧，子帧的数目决定于标志视频信号量化的比特数。图8.16所示视频信号量化级数为8bit，共有8个子帧，每个子帧分为两个阶段，分别称为寻址期和维持期(放电期或点亮期)。图8.16子帧驱动技术示意图8.3.1PDP显示器的主要特点

PDP显示器的制造工艺属于典型的厚膜制造工艺，制造工艺相对简单，成品率高，在大屏幕显示领域有一定的成本优势，但其驱动电路为高压驱动方式，驱动电路成本高，数量多，制造工艺复杂。8.3.2PDP显示器的技术进展

PDP显示器技术的最新进展主要如下：

(1)采用ALIS表面交替发光技术，在垂直方向，利用相同的驱动电极数，实现两倍分辨力，改善图像垂直清晰度，减少了一半垂直方向的电极数，降低了制造成本，它类似CRT显示器的隔行寻址方式，一帧图像分为奇、偶两场显示，可以使格式变换造成的图像质量降低至最小，同时显示单元的开口率可达到65%，扩大了发光面积，可以实现高精细、高画质、高亮度、长寿命显示，目前已达1280 × 1024、1366 × 768、1920 × 1080的显示格式。

(2)采用自动功率控制(APC)技术，降低功耗，保护显示屏不致因过亮而烧伤。

(3)采用新型荧光粉，提高荧光粉的发光效率，增大色域覆盖面积(见图8.17)，改进驱动方法，缩小发光单元面积，提高图像清晰度，实现HDTV高清晰度电视显示。

(4)采用子场权重调制统计直方图，重新安排子场排序，使排序后的子场具有最大限度的延伸特性，以此降低动态假轮廓效应。

(5)采用R、G、B三基色非对称放电单元，增加蓝、绿像素单元之间的宽度，同时在画面较暗时，自动增加放电次数，改善亮度和画质，并通过像素处理技术，提高局部图像清晰度。图8.17扩大色域重显面积8.3.3PDP显示器ALIS驱动技术

ALIS是AlternateLightingofSurfaces的英文缩写，译为“表面交替发光”。ALIS驱动电路和驱动波形如图8.18所示。图8.18ALIS驱动电路和驱动波形8.3.4等离子体显示单元的内部结构和驱动电路

等离子体的每一个显示单元都是在维持电极、地址电极(扫描)和数据电极的联合作用下放电发光的。等离子体彩色显示单元是将一个像素单元分割为3个小的单元，每个小的显示单元的结构如图8.19所示，在相邻的3个单元内分别涂上R、G、B三色荧光粉构成一个像素单元，每一组所发的光，从远处看是R、G、B三色光合成的效果。图8.19等离子体显示板的驱动方式示意图图8.20是等离子体高清晰度彩色电视显示系统的电路框图。显示屏的扫描行数为1035，每行的像素达1920，可实现高清晰的图像显示。视频信号经解码处理后将亮度信号Y和色差信号PB、PR或是用R、G、B信号送到等离子体显示器的信号处理电路中，首先进行A/D转换和串/并转换(S/P转换)，然后进行扫描方式的转换，将隔行扫描的信号变成逐行扫描的信号，再进行γ校正。校正后的信号存入帧存储器中，然后一帧帧地输出到显示驱动电路中。图8.20等离子体高清晰度大屏幕彩色电视显示系统的电路框图8.4.1OLED

OLED被认为是极具发展前途的新型平板显示技术。

OLED源于电致发光技术，电致发光即EL，是一种将电能直接转化为光辐射的物理现象，一般可分为以下几种，具体如表8.1所示。8.4数字电视的OLED显示单元表8.1电致发光分类电致发光片的基本原理是利用半导体材料及发光材料，在电场驱动下通过载流子的注入及复合作用而导致发光。电致发光片正是基于这种原理进行加工制作而成的一种发光薄片，其特点主要包括：超薄、高亮度、高效率、低功耗、低热量、可弯曲、抗冲击、长寿命、多种颜色选择等。电致发光器件的基本结构如图8.21所示。图8.21电致发光器件的基本结构电致发光显示技术被广泛应用于各种领域，它具有很多重要的光电特性，其中最重要的特性包括亮度-电压特性、功耗-电压特性、亮度-时间特性以及电性能使用范围，分别如图8.22～图8.25所示。图8.22电致发光的亮度-电压特性图8.23电致发光的功耗-电压特性有机电致发光显示技术源于电致发光显示技术。有机电致发光显示器件是在发光层上使用有机化合物的发光型显示器件，由于采用电流注入型的工作机制，因而属于发光二极管类，但以薄膜面发光，因此又称为有机EL或有机薄膜EL。有机电致发光显示依据所使用的有机薄膜材料的不同，可大致分为以下两类。图8.24电致发光的亮度-时间特性图8.25电致发光的电性能使用范围8.4.2OLED显示器的工作原理

有机发光二极管(OLED)是一种利用有机半导体材料和发光材料，在电流驱动下发光的新型显示技术，它被普遍认为是最有发展前途的显示技术之一。按分子结构，OLED可分为小分子型、高分子型和镧系有机金属型；按驱动方式，OLED可分为无源OLED(基板需要外接驱动电路)和有源OLED(驱动电路和显示阵列集成在同一基板上)；按显示方式，OLED可分为被动矩阵显示和主动矩阵显示两种方式。OLED显示器的工作原理如图8.26所示。图8.26OLED显示器的工作原理示意图高清晰度电视从视觉效果来衡量，主要侧重于图像质量和信号传输带宽两个指标，通常将图像分辨率达到1920×1080称为高清晰度电视。HDTV图像质量可达到或接近35 mm宽银幕电影的水平。基于GM1601和FLI2310芯片的PDP-TV电路方案框图如图8.27所示，采用此方案的有康佳PDP4217G等型号电视机。8.5HDTV显示输出电路方案图8.27基于GM1601和FLI2310芯片的电路方案框图

GM1601是一种双通道图形和视频处理ASICIC。该芯片具有图像捕捉、处理和显示时序控制所需的各种功能。内部自带的3通道高速A/D转换器、PLL以及高质量图像缩放引擎是GM1601最显著的特点。该芯片同时把高度可靠的DVI接收器、OSD控制器、x186微控制器以及双路LVDS驱动等模块集成在一个芯片中，大大简化了系统设计，降低了成本。GM1601的内部结构框图如图8.28所示。图8.28GM1601内部结构框图数字电视伴音通道普遍采用杜比AC-3音频输出方案和NICAM丽音输出方案，在数字电视普遍集成丽音输出，而杜比AC-3作为高档音响同步输出方案在高清电视中也被采用。

NICAM信号编码框图如图8.29所示。8.6杜比AC-3音频输出电路方案图8.29NICAM信号编码框图

NICAM-728接收端解码框图如图8.30所示。解码就是编码的逆过程。调谐器将天线接收到的射频信号变换成中频信号，并由内载波混频器产生6.0 MHz或5.5 MHz模拟伴音信号送往模拟伴音通道；另外，产生6.552 MHz或5.85 MHz数字伴音NICAM信号进入NICAM解码电路。图8.30NICAM-728接收端解码框图实际的丽音解码电路如图8.31所示，它主要由MSP3