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1、液 晶 电 视与等 离 子 电 视,彩色电视新技术讲座,等 离 子 电 视,液 晶 电 视,液 晶 电 视与等 离 子 电 视,液晶电视与等离子电视,- 彩色电视新技术讲座之三,液晶电视 等离子电视,液晶电视,液晶的基本知识 液晶显示器 液晶电视机,Liquid Crystal Television,液晶的基本知识,液晶的基本知识,1、液晶（ LC：Liquid Crystal ）,液晶（液态晶体的简称） 处于液态和晶态之间的中间态的一种物质,1888年，奥地利植物学家莱尼茨尔（F.Reinitzer）首先发现了液晶,1968年，美国RCA公司海麦尔（G.H.Heilmeier）首先发现了液晶
2、的电光效应,液晶外观是流动的混浊液体，同时又具有光学各向异性 晶体所特有的双折射特性,1973年日本SHARP公司制造出世界上第一个液晶显示器件（LCD： Liquid Crystal Device）,2、液晶的类型,液晶的基本知识,（1）热致液晶,（2）溶致液晶,在一定的温度范围内才呈现液晶态的物质,将某些物质溶于另一种物质时形成的液晶态物质,溶致液晶广泛存在于自然界，特别是生物体内。 很多生物体的构造，例如大脑、神经、肌肉、血液等生命的新陈代谢、知觉、信息传递等生命现象都与溶致液晶有关,溶致液晶在显示技术中尚无应用,热致液晶,溶致液晶,热致液晶的基本类型,热致液晶,近晶型（Smectic）
3、,向列型（Nematic）,胆甾（zai灾）型（Cholesteric）,特异型,近晶型（Smectic）液晶,热致液晶的基本类型,液晶分子呈二维有序性：分子排列成层状，层内分子长轴彼此平行而与层面垂直或相交，重心位于同一平面内，同一层内分子间距没有规则性，分子层相互堆砌，分子只能在层内运动而不能层间运动 近晶型液晶的粘度与表面张力都较大，对外界磁场、温度变化不敏感。,向列型（Nematic）液晶,热致液晶的基本类型,液晶分子只有一维有序：分子长轴彼此平行但分子重心分布无序、不分层，分子可以自由流动，分子在空间排列成线状，始终平行某一方向 向列型液晶流动性最大；对外界电磁、温度、应力变化都很敏
4、感，（目前显示器中应用最多的液晶材料）,胆甾型（Cholesteric）液晶,热致液晶的基本类型,液晶分子排列成层，每层分子长轴方向相同，平行于层，但每层长轴方向转动变化，多层扭转成螺旋形，螺距约为0.3m，与可见光波长相当 胆甾型液晶在外部应力、电、磁等条件变化时，与螺距方向平行传播的光会产生双折射、旋光性等变化,特异型液晶,热致液晶的基本类型,盘型液晶,重入型液晶,分子排列呈圆盘状 没有电各向异性 有光学各向异性,在降温过程中近晶型液晶两端都会出现的向列型现象,3、液晶的应用物理性质,液晶的基本知识,在电的作用下，液晶分子的初始排列发生改变，从而使液晶的光学性质发生变化的现象,液晶的电光效
5、应,微小的外部能量电场、磁场、应力、热能等就能实现液晶分子状态间的转变，从而引起液晶的光、电、磁等物理性质的各向异性的改变,液晶的异向性,4、液晶电光效应的主要类型,液晶的基本知识,扭曲向列（Twisted Nematic）效应 宾主（GH）效应 相畸变（PC）效应 铁电（FE）效应 超扭曲向列（Super Twisted Nematic）效应 双重超扭曲向列（DSTN）效应 电控双折射（ECB）效应 存贮效应,电流效应,电热效应,动态散射（Dynamic Scattering ）效应,电场效应,液晶显示器,Liquid Crystal Display Device,1、LCD的基本类型,液晶
6、显示器,（ LCD： Liquid Crystal Display Device ）,（按电光效应不同分类）,液晶显示器件LCD, 动态散射型（DS）,电场效应型,电流效应型,电热效应型,铁电型（FLC）,扭曲向列型（TN）,2、LCD 的基本结构,液晶显示器,玻璃基片,玻璃基片,LCD 是具有电学双向性的高电阻、电容性器件,液 晶,3、LCD 显示的基本原理,液晶显示器,利用液晶材料的电光效应（双折射、宾主效应等），液晶单元起光阀开关作用,用外光源照射液晶板,三基色（红绿蓝）滤色片 对应的三个液晶单元 组成一个彩色像素,背 光 源,4、LCD的显示方式,液晶显示器,直观式 显 示,投影式显
7、示,透射式 反射式 半透射式,光写入式 热（激光）写入式 电（矩阵驱动）写入式,（1）透射式,L C D 显 示 方 式,背 光 源,透射式显示需要照明光源（背光源）,透射式LCD 的优点:,对比度高、亮度强、 彩色重现范围大 （透射式显示是 LCD 的主流）,（2）反射式,反 射 板,反射式LCD 采用反射板，直接利用自然环境光进行显示， 没有专用背光源,反射式LCD的显示性能比透射式差，不能在暗场所使用,反射式LCD的优点：,电消耗小、显示模块薄、紧凑（适合于电池驱动的便携机）,L C D 显 示 方 式,（3）投影式,L C D 显 示 方 式,DM （二色镜）,DM,DM,DM,M（反
8、射镜）,M,UV-IR 滤光片,场透镜,LCD面板,投影透镜,屏幕,5、LCD 的驱动方式,液晶显示器,静态驱动（直接寻址驱动）,动态驱动,有源矩阵驱动,光束扫描驱动,多路寻址驱动,无源矩阵驱动,（1）静态驱动（直接寻址驱动）,L C D 驱 动 方 式,将显示图案分成若干笔段 对显示的像素电极（段型电极）分别同时施加驱动电压 只适用于简单图案(位数有限的数字)显示,将显示图案分成若干单元 显示的像素电极（单元电极）分时施加驱动电压 适用于多位数的段型数字驱动,（2）多路寻址驱动,（3）无源矩阵驱动（简单矩阵寻址驱动）,点阵型电极 n 个行( X )电极与m 个列( Y )电极将 mn 个交叉
9、点构成的像素以 m + n 个电路实施驱动,L C D 驱 动 方 式,多用于计算机、手表、游戏机及笔记本电脑等各类家电产品的显示,驱动电压为时间分割脉冲。各像素承受一定周期的间歇式电压激励。一般以30Hz以上的帧频对行电极进行逐行扫描，对列电极同步施加亮和不亮的选通信号,（4）有源矩阵驱动（开关矩阵驱动）,L C D 驱 动 方 式,非线性器件：如非线性电阻、金属绝缘体金属隧道二极管（MIM）、非线性薄膜场效应晶体管（TFT）和电荷存贮电容等,有源矩阵驱动是在无源矩阵的基础上在每个像素点增加一个具有开关特性的非线性器件。通过适当的选通信号，利用开关器件的开关或非线性特性对像素施加驱动电压，以
10、避免无源驱动因半选通引起的各种不正常显示,有源矩阵驱动LCD类型,有源矩阵驱动,二端,三端,MIM （金属-绝缘体-金属隧道二极管） MSM（金属-半绝缘体-金属二极管） DR （二极管环） BTBD（背对背二极管） ZnO变阻器,单晶硅 MOSFET TFT（薄膜晶体管）,目前彩色液晶电视都采用有源矩阵驱动LCD,有源矩阵型 （AM-LCD）,a-Si（非晶硅） p-Si（多晶硅） CdSe （硒化镉） Te（碲）,TFT AM-LCD,有源矩阵驱动,取 样 保 持 电 路,扫 描 电 路,X1,X2,Xn,Y1,Y2,Y3,Ym, , ,信 号,（5）光束扫描驱动,L C D 驱 动 方
11、式,通过光束的扫描形成像素（光束点相当于一个像素） 在面板上没有被分割的像素电极 投影显示方式中的光写入式、热（激光）写入式属于光束扫描驱动,易于实现薄型大屏幕，显示信息量大，易于彩色化 纯平而无图像畸变，不受电磁干扰 没有会聚和聚焦问题 无辐射污染 工作电压低，功耗小 寿命长（6万小时）,6、液晶显示技术特点,显示视角：电视机可达 170。一般 30 40 响应速度慢（ ms 数量级） 图像亮度、对比度不够 价格高,液晶显示器,液晶电视机,彩色液晶电视机的组成方框图,液晶电视机,调谐器 中放 视频 检波,液晶彩色显示屏,等离子体电视,等离子体显示基本原理 等离子体显示器(PDP)基本结构与类
12、型 彩色PDP工作原理 等离子体显示技术特点 等离子彩色电视机的组成,Plasma Display Panel Television,等离子体显示基本原理,等离子体显示基本原理,1、等离子体,等离子体（Plasma）,主要由电子和正离子（或带正电的核）组成的物质,宇宙中 99% 的物质是等离子体（太阳、恒星、星云）,地球上天然等离子体非常稀少（闪电、极光、高空电离层）,人造等离子体,电弧、霓虹灯、日光灯发光时管内物质、原子弹爆炸火球,等离子体是良导体（高温气体是绝缘体）,等离子体显示基本原理,2、等离子体显示器（PDP： Plasma Display Panel ）,3、PDP 发光机理,利用
13、气体放电（电离）而发光的平板显示器件的总称, 利用混合惰性气体（Ne氖- Xe氙、 He氦-Ne 、 He -Ne - Xe ）在外加电压的作用下放电，使原子受激发而跃迁，发射出真空紫外线（VUV：Vacuum Ultraviolet）, 利用气体放电产生的真空紫外线（200nm），激发光致荧光粉发射出可见光,（类似普通日光灯或氖灯管）,等离子体显示基本原理,4、等离子体显示屏,一个等离子腔（气体放电发光单元）相当于一个像素中的一种基色。几百万等离子腔排列在一起构成屏幕,屏体由相距100 200m的两块玻璃板（前后基板），分隔成几百万等离子腔 密封在两层玻璃之间的等离子腔体内部充有1/500
14、大气压左右的混合惰性气体 利用特殊的电极和驱动技术使气体放电产生紫外线，激励RGB荧光粉发出可见光,等离子体显示器(PDP) 基本结构与类型,P D P 基 本 结 构 与 类 型,1、PDP基本类型,PDP,DC-PDP,AC-PDP,对面放电型,表面放电型,AC/DC-PDP,三电极表面放电型（反射式）,两电极表面放电型（透射式）,2、PDP 基本结构, DC-PDP,气体放电,P D P 基 本 结 构 与 类 型,电极曝露于放电空间，电极易受离子撞击冲蚀 响应速度快，制作成本低, AC-PDP,气体放电,P D P 基 本 结 构,电极用覆盖绝缘介质层与气体相隔离，寿命长 结构复杂，技
15、术要求高，成本高,（对向放电型）,电极间电容小，绝缘性能要求低，易于提高分辨率 荧光粉处于离子轰击区，容易劣化, AC-PDP（两电极表面放电型/透射式）,气体放电,P D P 基 本 结 构,表面放电型PDP荧光粉不处于离子轰击区，寿命长 容易实现单元工作特性的一致性 亮度和发光效率高（相对对向放电型）, AC-PDP（三电极表面放电型/反射式）,气体放电,P D P 基 本 结 构,反射式结构PDP的荧光粉涂覆在后基板和障壁的侧壁，亮度和发光效率比透射式高，视角大,彩色 PDP 工作原理,彩 色 P D P 工 作 原 理,1、点亮状态,Vwr 写入电压,VS 维持电压,壁电荷,三电极表面放电型彩色AC-PDP工作原理,1、点亮状态,三电极表面放电型彩色AC-PDP工作原理,A,A 寻址电极,X,Y,X 扫描电极,Y 维持电极,绝缘层,Ve 擦除电压,彩 色 P D P 工 作 原 理,2、熄灭状态,彩 色 P D P 工 作 原 理,3、灰度的控制,分离子场技术：将一帧图像的显示时间分成若干段来显示，每段的维持显示时间不同实现不同灰度,每场图像分成 8 个子场(
