圖像信息原理教學(xué)-6_9平板顯示原理ppt課件

1、平板顯示原理平板顯示器概述隨著通信技術(shù)的迅速發(fā)展，人們對(duì)低功耗、小型化、便攜式顯示器的要求越來越高。特別是由于數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)、大規(guī)模集成電路技術(shù)的發(fā)展，要求顯示器向多功能和數(shù)字化方向發(fā)展，平板顯示FPD技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，其產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展速度極為迅猛，已發(fā)展成為可與CRT相抗衡的新興顯示技術(shù)。發(fā)展背景：平板顯示器定義： 深度小于顯示器對(duì)角線尺寸1/4的顯示裝置稱為平板顯示器FPD Flat Panel Display） 特點(diǎn)：與CRT相比，體積小、重量輕、使用電壓低、 和無X射線輻射亮度較好，圖象清晰 用途： 用作壁掛電視、多媒體終端裝置和HDTV的顯示終端 FDP分類:分為發(fā)光型和受光型兩大類 發(fā)

2、光型FPD分為:等離子體顯示器(PDP)、電致發(fā)光顯示器(包括ELD和LED)、場(chǎng)發(fā)射顯示器(FED)、真空熒光顯示器(VFD)等 受光型FPD分為:液晶顯示器(LCD)、電致變色顯示器(ECD)、電泳顯示器(EPID)、鐵電陶瓷顯示器(PLZT)等 下面重點(diǎn)介紹FPD中最成熟的LCD和PDP6.9.1液晶及液晶顯示原理液晶顯示器LCD,Liquid Crystal Display是利用液晶的電光效應(yīng)來實(shí)現(xiàn)光被電信號(hào)調(diào)制的顯示器件。什么是液晶？物質(zhì)有固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)三種型態(tài)。液體分子質(zhì)心的排列雖然不具有任何規(guī)律性，但是如果這些分子是長形的(或扁形的)，它們的分子指向就可能有規(guī)律性。于是我們就可

3、將液態(tài)又細(xì)分為許多型態(tài)。分子方向沒有規(guī)律性的液體我們直接稱為液體，而分子具有方向性的液體則稱之為“液態(tài)晶體”，又簡(jiǎn)稱“液晶” 。在外加電場(chǎng)的作用下，由于液晶分子排列的變化而引起的液晶光學(xué)性質(zhì)改變的現(xiàn)象。叫液晶的電光效應(yīng)。一般最常用的液晶型態(tài)為向列型液晶，分子形狀為細(xì)長棒形，長寬約1nm10nm，在不同電流電場(chǎng)作用下，液晶分子會(huì)做規(guī)則旋轉(zhuǎn)90度排列，產(chǎn)生透光度的差別，如此在電源ON/OFF下產(chǎn)生明暗的區(qū)別，依此原理控制每個(gè)像素，便可構(gòu)成所需圖像。 什么是液晶的電光效應(yīng)？LCD的分類： LCD分扭曲向列型TN-LCD）、超扭曲向列型STN-LCD和薄膜晶體管TFT-LCD等幾種。其中，TFT-LC

4、D已成為LCD發(fā)展的主要方向，它使LCD進(jìn)入高畫質(zhì)真彩圖像顯示的新階段。 TN-LCD工作原理1）lTN-LCD是在一對(duì)平行放置的偏光板間填充液晶。l在同一層內(nèi)，液晶分子的位置雖不規(guī)則，但長軸取向都是平行于偏光板的。l在不同層之間，液晶分子的長軸沿偏光板平行平面連續(xù)扭轉(zhuǎn)90度。l鄰接偏光板的兩層液晶分子長軸的取向，與所鄰接的偏光板的偏振光方向一致。TN-LCD工作原理2）圖6100 扭曲向列型液晶顯示器的工作原理TN-LCD工作原理3）與偏光板的偏振光方向一致的直線偏振光，垂直射向無外加電場(chǎng)的TN-LCD時(shí)，如上圖(a)所示。由于液晶折射率的各向異性，入射光將其偏振方向隨分子軸的扭曲而旋轉(zhuǎn)射出

5、。對(duì)液晶層施加適當(dāng)?shù)碾妶?chǎng)，液晶分子軸將改變?yōu)榕c電場(chǎng)方向平行，如圖(b)。此時(shí)，液晶不再能旋光，而把光遮斷。顯然，若兩片偏光板的偏振光方向平行，則透光、遮光的發(fā)生條件與相垂直的情況相反。前者為常亮模式，后者為常暗模式。TN-LCD的閥值特性 常暗模式液晶透光強(qiáng)度與Vrms的關(guān)系如圖： 該圖表明：Vrms達(dá)閥值電壓Vth后，液晶開始透過光線，達(dá)飽和電壓Vs時(shí)，透過的光強(qiáng)度也不再明顯增加。在Vth、Vs之間，透過光的強(qiáng)度與外加電壓有效值幾乎成線性關(guān)系。令液晶工作在這一線性段，可顯示不同灰度。液晶顯示器的主要參數(shù)可視面積 液晶顯示器所標(biāo)示的尺寸就是實(shí)際可以使用的屏幕范圍一致。例如，一個(gè)15.1英寸的液

6、晶顯示器約等于17英吋CRT屏幕的可視范圍 可視角度從用戶的立場(chǎng)來說，當(dāng)然可視角度越大越好。如果可視角度為左右80度，表示在始于屏幕法線80度的位置時(shí)可以清晰地看見屏幕圖像。 色彩度 響應(yīng)時(shí)間響應(yīng)時(shí)間是指液晶顯示器各像素點(diǎn)對(duì)輸入信號(hào)反應(yīng)的速度，此值當(dāng)然是越小越好。如果響應(yīng)時(shí)間太長了，就有可能使液晶顯示器在顯示動(dòng)態(tài)圖像時(shí)，有尾影拖曳的感覺。一般的液晶顯示器的響應(yīng)時(shí)間在2030ms之間。 液晶顯示器的主要參數(shù)液晶顯示器的驅(qū)動(dòng)采用矩陣驅(qū)動(dòng)方式。矩陣驅(qū)動(dòng)方式分為簡(jiǎn)單矩陣方式和有源矩陣方式。目前多采用有源矩陣驅(qū)動(dòng)方式。LCD驅(qū)動(dòng)：簡(jiǎn)單矩陣驅(qū)動(dòng)方式電極排列如圖(a),其中x電極為掃描電極，加掃描電壓。y電

7、極為信號(hào)電極，加信號(hào)電壓。x,y電極交叉點(diǎn)就是象素。象素?cái)?shù)目取決于x,y交點(diǎn)數(shù)。若x,y電極一個(gè)交叉點(diǎn)液晶的等效電阻為R、等效電容為C，則所有x,y電極群的各個(gè)交叉點(diǎn)液晶象素的等效RC并聯(lián)電路通過x,y電極的連接，形成一個(gè)立體電路，如圖(b)LCD驅(qū)動(dòng)：簡(jiǎn)單矩陣驅(qū)動(dòng)方式兩種掃描方式1. 點(diǎn)順序掃描 選定一行xi后,依次選擇y1,y2,y3,yn.2. 行順序掃描 選定一行xi后,對(duì)y1,y2,y3,yn 同時(shí)加信號(hào)。LCD驅(qū)動(dòng)：有源矩陣驅(qū)動(dòng)方式 有源矩陣液晶顯示 該方式是在掃描電極和信號(hào)電極的交叉處，安裝透明的薄膜晶體管開關(guān)與液晶像素串聯(lián)，使液晶電極之間的交叉效應(yīng)減少。LCD驅(qū)動(dòng)：彩色LCD驅(qū)

8、動(dòng) 微彩色膜方式LCD顯示模塊 LCD顯示模塊 將液晶顯示器件、驅(qū)動(dòng)電路、印制線路板、背光源、結(jié)構(gòu)件裝配在一起的組件。液晶電視接收機(jī)方框圖如圖：6.9.2等離子體顯示器 在發(fā)光型FPD中，等離子顯示器PDP無疑是最近幾年來人們最為看好的一種FPD產(chǎn)品。它是繼CRT、LCD后的新一代顯示器，其特點(diǎn)是厚度小、分辨率佳，可以當(dāng)家中的壁掛電視使用，代表了未來顯示器的發(fā)展趨勢(shì)。 1.等離子顯示原理 等離子電視顯示圖象的基本工作原理是：在顯示屏的前后兩個(gè)厚度3毫米、間隔200微米的玻璃夾板內(nèi)部充有氖氙混合氣體，而夾板上分別裝有陰極和陽極：當(dāng)兩組電極加上一定電壓時(shí)，氖氙混合氣體便會(huì)產(chǎn)生氣體放電現(xiàn)象，即所謂“

9、等離子現(xiàn)象”，并且發(fā)射出大量紫外線。等離子顯示原理(續(xù)) 顯示屏內(nèi)層的R、G、B三基色熒光體受紫外線的照射和激發(fā)便會(huì)發(fā)光。這些熒光體在發(fā)光的過程中，又受到加在其地址電極上的驅(qū)動(dòng)電路和電視信號(hào)的控制，于是就在顯示屏上產(chǎn)生了絢麗多彩的活動(dòng)圖象。 PDP的分類PDP按工作方式不同可分為直流DCPDP和交流ACPDP兩大類。DCPDP電極和氣體直接接觸，ACPDP在電極上涂敷介質(zhì)層，電極和氣體不直接接觸。如下圖：l(a)對(duì)向放電式ACPD (b)表面放電式DCPDP (c)DCPDP等離子顯示器特點(diǎn)l 抗電磁干擾lPDP顯示器沒有電子束，所以不用擔(dān)心受電磁干擾。l 可實(shí)現(xiàn)大屏幕顯示l 視角大l 響應(yīng)速度快l 色彩豐富(與CRT相當(dāng))等離子顯示器的驅(qū)動(dòng)彩色PDP是主動(dòng)發(fā)光器件，各個(gè)象素的亮度與其發(fā)光時(shí)間成正比。日本富士通公司提出尋址顯示分離子場(chǎng)技術(shù)(ADS-Sub-field)來解決ACPDP的灰度顯示。等離子顯示器的驅(qū)動(dòng)PDP顯示模塊顯示模塊方框圖PDP接收機(jī)框圖LCD、PDP優(yōu)劣比較LCD特點(diǎn)： 非常輕薄, 低電壓、低電耗, 功率僅數(shù)十毫瓦, 但響應(yīng)時(shí)間長、對(duì)比度低、亮