《数字平板电视技术 教学课件 ppt 作者 朱胜泉 第三章 彩色电视液晶屏》由会员分享，可在线阅读，更多相关《数字平板电视技术 教学课件 ppt 作者 朱胜泉 第三章 彩色电视液晶屏（42页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、航天学院电子系,1,第三章 彩色电视液晶屏,本章要点,液晶控制光能量的基本原理 TFT液晶屏的等效电路和驱动方法 液晶屏模组的组成及各部分的功能 屏内时序控制器、列驱动和行驱动等三个IC的作用和主要组成部分。 液晶极性变换的作用和种类 屏电容对行驱动电压的影响及解决方法 液晶屏的主要技术参数的意义 液晶屏的新技术 校正原理及方法,课程内容,1.液晶的概念 2.屏结构 3屏的光学系统 4.屏电路 5.液晶屏的驱动特性 6.屏的技术指标,3.1 液晶基础知识和彩色液晶屏的结构,3.1.1 液晶的基本概念 1.温度特性 液晶当其温度为T1时，是混浊粘稠的液体，当继续加热至温度T2时，则变成光学各向同
2、性而透明的液体。在T1与T2之间，呈现出既有液体的流动性，又有晶体的光学各向异性，因而称为液晶。 液晶电视机温度限制，储藏温度是-20+60；工作温度是0+50。 2.电光特性 液晶由细长的棒状分子组成，但宏观上有某一平均方向。液晶分子长轴方向的介电常数与短轴方向的介电常数是不一样的，在外加电场作用下，液晶分子的排列状态就会发生变化，如图所示。,3.液晶分子的扭曲排列-定向膜作用,玻璃基板内侧各覆盖着一层定向模，定向模是一薄层高分子有机物，经定向摩擦处理形成，可使棒状液晶分子平行于玻璃表面，沿定向处理的方向排列。上下玻璃表面的定向方向是相互垂直的，这样，盒内液晶分子的取向逐渐扭曲，从上玻璃片到
3、下玻璃片扭曲了90o，称为扭曲向列型，,3.1.2 液晶显示屏模组结构,1.液晶显示屏的模组分类 扭转向列TN型(Twisted Nematic)、 超扭转向列STN型(Super Twisted Nematic) 薄膜晶体管TFT型(Thin Film Transistor)三种 TN型主要用于3in以下的黑白小屏幕，如电子表、计算器、掌上游戏机等； STN型配合彩色滤光片可显示多种色彩，多用于文字、数字及绘图功能的显示，如低档的笔记本电脑、掌上电脑 TFT型具有反应速度快等优点，特别适用于动画及图像显示，因此在数码相机、液晶投影仪、笔记本电脑、桌上型液晶显示器、彩色电视机中得到了广泛的应用
4、。,2TFT液晶屏模组的结构及等效电路,TFT液晶显示屏模组的立体结构示意图,横截面结构示意图,屏矩阵像素结构示意图,一个像素单元的结构示意图及其等效电路,屏模组驱动阵列及其等效电路,3.TFT液晶屏模组各部分功能,（1）偏光板(又称偏振片) 液晶屏模组有上下两片偏振片， 上偏振片的作用是使自然光变为变成线性偏振光； 下偏振片的作用通过对光的极化分解，从而达到控制光通量的目的，即和液晶一起实现对各像素的亮度控制。 原理:在偏振片上实际存在着一条条相互平行的看不见的“透光轴”线，只有光矢量方向与其平行的线偏振光通过，这时偏振光片是透明；而对光矢量与透光轴相垂直的线偏振光，将不能通过。,（2）彩色
5、滤光片,作用是使背光源发出的白光变成R、G、B三色光， 三基色滤色层是用染料或颜料制成，滤色层制成后再沉积上一层保护层。 图为用放大镜观察液晶显示屏样子。每个R、G、B点之间的黑条，是用来遮住不需要透光的部分和透明电极的走线;黑色矩阵块是TFT管的部分。,彩色滤光片的排列方式： 条状排列 三角形排列、 马赛克排列等,（3）薄膜晶体管TFT,薄膜晶体管起开关作用 (Switch)，受行扫描信号的控制。 液晶元件的作用类似一個电容，借开关的ON/OFF對电容儲存的电压值進行更新/保持。开关接通时時信號写入(加入、記錄)在液晶电容上，在以外時间开关断开，可防止信号从液晶电容洩漏。,（4）ITO（透明
6、）电极 作用：是通过它将电压加到液晶上，而又不影响光线的通过。 （5）液晶 作用：是根据其上所加电压的大小，控制线性偏振光的旋转，当通过下偏振片时使光通量受其控制。 （6）取向膜、 取向膜的作用是锚定液晶分子排列方向。 制作：在玻璃基片上先涂覆一层无机物膜或有机膜，再进行摩擦在它的表面形成了很多槽，将液晶分子固定和槽的方向一致，通过取向膜使靠近偏光板的液晶分子平行于偏光板偏振方向排列。,3.1.3 液晶显示屏的光学系统,1.液晶盒 液晶盒由前后两块玻璃基板以及板之间的液晶材料组成。 2偏振片 上偏振片的作用是使自然光变为变成线性偏振光，下偏振片的作用是分解扭曲的光，只有和透光轴一致的光分量才能
7、通过偏振片，从而达到控制光通过的多少。 3.均光系统 均光系统由透明漫射片和光控膜（LCF）构成。漫射片是一塑料基片，基片上均匀地沉积着直径只有7um左右的聚酰来胺微粒。两张漫射片之间夹有一张光控膜，用以消除背光灯的斑点。 4.背光源 （1）冷阴极内置电极荧光灯（CCFL） （2）外置电极荧光灯（EEFL）， （3）白光LED平面发光灯,3.2 液晶屏内部电路组成及IC简介,3.2.1 屏电路的组成 屏内电路它是由逻辑板、行驱动板(门极驱动)及排线、列驱动板(源极驱动)及排线、逆变器和背光灯组成,1.逻辑板作用： 是将主板送来的LVDS信号重新变为TTL形式的数据信号、同步信号、时钟信号、数据
8、使能信号。 同时还有DC/DC变换电路,其作用是将主板送来的12V或5V电源,经DC/DC变换为逻辑板分所需的电源, 2.行驱动板及排线作用 是将逻辑板送来的行扫描控制信号经行驱动IC的变换后，成为一行一行的行扫描信号 3.列驱动板及排线的作用: 是将送来的RSDS信号，进行伽玛校正，经数模变换为模拟信号，加到相应列上的场效应管的漏极，受行扫描信号控制后，加到液晶上。 4.逆变器和背光灯作用: 是给液晶屏提供光源，,3.2.2 逻辑板,组成: 电源电路(DC/DC变换器) 时序控制电路 存储器电路 伽玛校正电路。,1时序控制器-FPD87352CXA概述,FPD87352CXA的组成框图,3F
9、PD87352CXA功能描述 （1）平面显示链路接收器：LVDS接收器,提供 24bit 彩色。 （2）扩展频谱控制：降低电磁干扰。 （3）两线串行E2PROM 接口：响应时间补偿处理器与E2PROM 和ROM之间通信。 （4）时钟与数据的同步装置：对内部数据进行时间延迟和校准。 （5）查询表寄存器: 其功能是为液晶响应时间补偿处理器提供补偿的基准电压, (6）液晶响应时间补偿处理器:此功能产生决定于当前 RGB灰度值与前一帧同一像素灰度值的差别，是现在响应时间补偿的灰度值 。 （7）带有偏置控制的 R S D S 接口:送出 R G B 彩色数据 （8）面板的水平和垂直同步控制:产生行和列驱
10、动的 TT L 信号。,3.2.3 列驱动板及排线,是通过它和列驱动芯片给屏中TFT(薄膜晶体管)的源极加控制液晶偏转的电压。 1.列驱动芯片FPD33584为例作介绍。 能显示64级灰度，384路输出。,3.2.4 行驱动板及排线,门驱动芯片AD120简介: 它是用作TFT LCD 门驱动；是3-电平/258路输出；每一路输出最大正电压是40V；每一路输出最小的负电压是-15V；逻辑电路输出电压是2.7V3.6V ；TCP形式封装。,3.2.5 校正原理及方法,1.校正电路的作用 是使在电视机显示屏上所显示图像的亮度正比于原景物的亮度. 失真传送彩色电视图像时，不仅会产生图像的亮度失真，而且
11、会引起色度失真，色度失真包括色饱和度失真和色调失真。人眼对色饱和度(颜色的深浅)不敏感，但对色调失真十分敏感。因此，为了正确传送图像，必须通过校正电路，使电视广播系统亮度传输基本呈线性特性。,2液晶电视机的校正,液晶电视机的校正有两处， 一是在电视主板能上进行的去视频源中的预校正，在图像处理芯片中通过调用彩色查询表(LUT)中数据校正。 二是各个屏制造厂在其源驱动芯片中，通过不同阻值的电阻串组成的数模变换器电路进行预校正。 由于液晶上加的电压值与通过液晶的光的亮度不是线性的。不同生产厂生产的液晶屏,由于液晶材料和彩色滤色膜制造工艺上的差别,非线性关系是各异，故其校正参数也各异。 下面介绍中华屏
12、的校正方法: 在它的的源驱动芯片中有64个电阻串联组成的数模变换器的电阻串，共有5条不同阻值电阻串,能提供5条不同的校正曲线供选择。 64个电阻的每个端钮提供一个灰度电平,能校正输出64级灰度的电平,电阻串数模变器的组成如图所示，图中上边五个端钮(GMA1GMA5)是用来外接基准电压的，下边的端钮输出64级灰度的电平的校正值。,3.3 液晶屏的驱动特性,3.3.1液晶屏的各种极性变换方式 1.液晶分子特性: 液晶分子若固定在某一个电压不变,时间久了,即使将电压取消掉,液晶分子会因为特性的破坏,而无法再因应电场的变化来转动,以形成不同的灰阶。应每隔一段时间,就必须将电压恢复原状,以避免液晶分子的
13、特性遭到破坏。 加在液晶分子上的电压绝对值相同,分子极化方向差180度,但控制光通量也相同.,2.面板中液晶极性的五种变换方式,3.极性变换的实现方法,(1)公共电极（Common）电压固定不动的驱动方式,当公共电极电压固定不变时,可以使用所有的面板极性转换方式 公共电极电压变动的方式,仅能适用于帧变换与行变换的,(2)公共电极（Common）不停变动的驱动方式,3.3.2 屏电容与驱动特性的关系,1.在屏内存在着三个电容 存储电容Cs:显示电极与基片之间，它的作用是使电压保持一帧时间。 液晶电容：液晶所形成的电容，它存在于显示电极与基片之间。 寄生电容gd:门极与显示电极之间的寄生电容（栅漏
14、极之间的寄生电容）,2、门极二阶驱动存在的问题,(1)二阶驱动 就是指门极驱动（gate driver）的输出电压仅有两种数值,一为打开电压,一为关闭电压。 (2)馈穿（feed through）电压 馈穿电压是指面板上的寄生电容的一端电位的改变通过电容耦合作用导致显示电极显示电压发生的改变量。 门极打开或关闭有 3040 伏特,经由 Cgd 寄生电容,影响到显示电极的电压。 打开时, 产生向上的馈穿电压到显示电极之上，因门是打开的, 源极驱动仍会将显示电极充电到正确的电压,影响便不会太大。,当门极走线关闭的时候, 馈穿电压压降会一直影响到下一次门驱动走线上的电压再打开的时。所以这个馈穿电压对
15、于显示画面的灰阶的影响,人眼是可明确的感觉到它的存在的。 解决方法:只要将公共电极电压向下调整即可.从图3.3-6中我们可以看到,修正后的公共电极电压与原先的公共电极电压的压差恰好等于馈穿电压。,3、三阶驱动的原理,二阶驱动中是用调整公共电极电压,将馈穿电压给补偿回来。 三阶驱动有三种不一样的电压。当门极驱动关闭时,会将电压拉到最低的电压,等到下一条的门极驱动走线也关闭后,再将电压拉回。而这个拉回的电压,就是为了去补偿下一条线馈穿电压。,3.4 液晶显示屏的主要技术指标和新技术,3.4.1 主要技术指标 1LCD的尺寸表示 LCD的尺寸表示与CRT不同，LCD的尺寸是以实际可视范围的对角线长度
16、(单位：厘米或英寸)来表示的。 2可视角度 可视角度包括水平、垂直可视角度两个指标。以显示器的垂直法线(即显示器正中间垂直假想线)为准，要求为能达到160。,3像素节距与物理分辨率 像素节距与显示器的尺寸和物理分辨率有关，如分辨率为1024X1280的17英寸LCD，有效显示区为270336mm337920mm ,像素节距为270.33610240.264mm(或337.92012800.264mm)。 4亮度 亮度表示显示器的发光强度，单位是cdm2。LCD的最大亮度由背光源决定。TFT-LCD的亮度一般在200550cdm2。 5对比度 对比度的定义为同一图像最大亮度值(全白)除以最小亮度值(全黑)的比值目前LCD的对比度可以做到600:l。 6色彩表现度 色彩表现度取决于描述基色的bit数。如果基色达到6bit，即有64种表现力，那么每个独立像素就有646464262144种色彩 7像素误差 有缺陷的薄膜晶体管会导致在屏幕上看到小色点。一个屏面上有35个像素缺陷一
