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1、平板显示原理,2019/1/20,2,平板显示器概述,随着通信技术的迅速发展，人们对低功耗、小型化、便携式显示器的要求越来越高。 特别是由于数字信号处理技术、大规模集成电路技术的发展，要求显示器向多功能和数字化方向发展，平板显示（FPD）技术应运而生，其产业化的发展速度极为迅猛，已发展成为可与CRT相抗衡的新兴显示技术。,发展背景：,2019/1/20,3,平板显示器定义： 深度小于显示器对角线尺寸1/4的显示装置称为平板显示器（FPD Flat Panel Display） 特点： 与CRT 相比，体积小、重量轻、使用电压低、 和无X射线辐射 亮度较好，图象清晰 用途： 用作壁挂电视、多媒体
2、终端装置和HDTV的显示终端,2019/1/20,4,FDP分类: 分为发光型和受光型两大类 发光型FPD分为: 等离子体显示器(PDP)、电致发光显示器(包括ELD和LED)、场发射显示器(FED)、真空荧光显示器(VFD)等 受光型FPD分为: 液晶显示器(LCD)、电致变色显示器(ECD)、电泳显示器(EPID)、铁电陶瓷显示器(PLZT)等,下面重点介绍FPD中最成熟的LCD和PDP,2019/1/20,5,6.9.1液晶及液晶显示原理,液晶显示器（LCD,Liquid Crystal Display）是利用液晶的电光效应来实现光被电信号调制的显示器件。 什么是液晶？ 物质有固态、液态
3、、气态三种型态。液体分子质心的排列虽然不具有任何规律性，但是如果这些分子是长形的(或扁形的)，它们的分子指向就可能有规律性。于是我们就可将液态又细分为许多型态。分子方向没有规律性的液体我们直接称为液体，而分子具有方向性的液体则称之为“液态晶体”，又简称“液晶” 。,6.9.1 液晶显示原理和显示模块,2019/1/20,6,在外加电场的作用下，由于液晶分子排列的变化而引起的液晶光学性质改变的现象。叫液晶的电光效应。 一般最常用的液晶型态为向列型液晶，分子形状为细长棒形，长宽约1nm10nm，在不同电流电场作用下，液晶分子会做规则旋转90度排列，产生透光度的差别，如此在电源ON/OFF下产生明暗
4、的区别，依此原理控制每个像素，便可构成所需图像。,什么是液晶的电光效应？,液晶及液晶显示原理,2019/1/20,7,LCD的分类： LCD分扭曲向列型（TN-LCD）、超扭曲向列型（STN-LCD）和薄膜晶体管（TFT-LCD）等几种。其中，TFT-LCD已成为LCD发展的主要方向，它使LCD进入高画质真彩图像显示的新阶段。,液晶及液晶显示原理,2019/1/20,8,TN-LCD工作原理（1）,TN-LCD是在一对平行放置的偏光板间填充液晶。,在同一层内，液晶分子的位置虽不规则，但长轴取向都是平行于偏光板的。,在不同层之间，液晶分子的长轴沿偏光板平行平面连续扭转90度。,邻接偏光板的两层液
5、晶分子长轴的取向，与所邻接的偏光板的偏振光方向一致。,液晶及液晶显示原理,2019/1/20,9,TN-LCD工作原理（2）,图6100 扭曲向列型液晶显示器的工作原理,液晶及液晶显示原理,2019/1/20,10,TN-LCD工作原理（3）,与偏光板的偏振光方向一致的直线偏振光，垂直射向无外加电场的TN-LCD时，如上图(a)所示。由于液晶折射率的各向异性，入射光将其偏振方向随分子轴的扭曲而旋转射出。 对液晶层施加适当的电场，液晶分子轴将改变为与电场方向平行，如图(b)。此时，液晶不再能旋光，而把光遮断。显然，若两片偏光板的偏振光方向平行，则透光、遮光的发生条件与相垂直的情况相反。前者为常亮
6、模式，后者为常暗模式。,液晶及液晶显示原理,2019/1/20,11,TN-LCD的阀值特性,常暗模式液晶透光强度与Vrms的关系如图： 该图表明：Vrms达阀值电压Vth后，液晶开始透过光线，达饱和电压Vs时，透过的光强度也不再明显增加。在Vth、Vs之间，透过光的强度与外加电压有效值几乎成线性关系。令液晶工作在这一线性段，可显示不同灰度。,液晶及液晶显示原理,2019/1/20,12,液晶显示器的主要参数,可视面积 液晶显示器所标示的尺寸就是实际可以使用的屏幕范围一致。例如，一个15.1英寸的液晶显示器约等于17英吋CRT屏幕的可视范围 可视角度 从用户的立场来说，当然可视角度越大越好。如
7、果可视角度为左右80度，表示在始于屏幕法线80度的位置时可以清晰地看见屏幕图像。 色彩度,2019/1/20,13,响应时间 响应时间是指液晶显示器各像素点对输入信号反应的速度，此值当然是越小越好。如果响应时间太长了，就有可能使液晶显示器在显示动态图像时，有尾影拖曳的感觉。一般的液晶显示器的响应时间在2030ms之间。,液晶显示器的主要参数,2019/1/20,14,液晶显示器的驱动,采用矩阵驱动方式。 矩阵驱动方式分为简单矩阵方式和有源矩阵方式。目前多采用有源矩阵驱动方式。,2019/1/20,15,LCD驱动：简单矩阵驱动方式,电极排列如图(a),其中x电极为扫描电极，加扫描电压。y电极为
8、信号电极，加信号电压。 x,y电极交叉点就是象素。 象素数目取决于x,y交点数。,2019/1/20,16,若x,y电极一个交叉点液晶的等效电阻为R、等效电容为C，则所有x,y电极群的各个交叉点液晶象素的等效RC并联电路通过x,y电极的连接，形成一个立体电路，如图(b),LCD驱动：简单矩阵驱动方式,2019/1/20,17,两种扫描方式,1. 点顺序扫描 选定一行xi后,依次选择y1,y2,y3,yn. 2. 行顺序扫描 选定一行xi后,对y1,y2,y3,yn 同时加信号。,2019/1/20,18,LCD驱动：有源矩阵驱动方式,有源矩阵液晶显示 该方式是在扫描电极和信号电极的交叉处，安装
9、透明的薄膜晶体管开关与液晶像素串联，使液晶电极之间的交叉效应减少。,2019/1/20,19,LCD驱动：彩色LCD驱动,微彩色膜方式,2019/1/20,20,LCD显示模块,LCD显示模块 将液晶显示器件、驱动电路、印制线路板、背光源、结构件装配在一起的组件。,2019/1/20,21,液晶电视接收机,方框图如图：,2019/1/20,22,6.9.2等离子体显示器,在发光型FPD中，等离子显示器PDP无疑是最近几年来人们最为看好的一种FPD产品。它是继CRT、LCD后的新一代显示器，其特点是厚度小、分辨率佳，可以当家中的壁挂电视使用，代表了未来显示器的发展趋势。,概述,2019/1/20
10、,23,1.等离子显示原理,等离子电视显示图象的基本工作原理是： 在显示屏的前后两个厚度3毫米、间隔200微米的玻璃夹板内部充有氖氙混合气体，而夹板上分别装有阴极和阳极：当两组电极加上一定电压时，氖氙混合气体便会产生气体放电现象，即所谓“等离子现象”，并且发射出大量紫外线。,2019/1/20,24,等离子显示原理(续),显示屏内层的R、G、B三基色荧光体受紫外线的照射和激发便会发光。这些荧光体在发光的过程中，又受到加在其地址电极上的驱动电路和电视信号的控制，于是就在显示屏上产生了绚丽多彩的活动图象。,2019/1/20,25,PDP的分类,PDP按工作方式不同可分为直流DCPDP和交流ACP
11、DP两大类。 DCPDP电极和气体直接接触，ACPDP在电极上涂敷介质层，电极和气体不直接接触。如下图：,(a)对向放电式ACPD (b)表面放电式DCPDP (c)DCPDP,2019/1/20,26,等离子显示器特点,抗电磁干扰 PDP显示器没有电子束，所以不用担心受电磁干扰。 可实现大屏幕显示 视角大 响应速度快 色彩丰富(与CRT相当),2019/1/20,27,等离子显示器的驱动,彩色PDP是主动发光器件，各个象素的亮度与其发光时间成正比。 日本富士通公司提出寻址显示分离子场技术(ADS-Sub-field)来解决ACPDP的灰度显示。,2019/1/20,28,等离子显示器的驱动,2019/1/20,29,PDP显示模块,显示模块方框图,2019/1/20,30,PDP接收机框图,2019/1/20,31,LCD、PDP优劣比较,LCD特点： 非常轻薄, 低电压、低电耗, 功率仅数十毫瓦, 但响应时间长、对比度低、亮度低。 PDP特点： PDP视角大、响应快、色彩丰富、有存储特性, 但消耗电流大, 功率达到400W。,2019/1/20,32,平板显示器发展展望,LCD发展展望： 主要是扩大视角、提高对比度、增加色纯度、提高响应速度等。 PDP发展展望： 朝大型化、高清晰度、高发光效率、低功耗方面发展, 同时必须提高成品率、改进技术、大幅度降低成本。,
