LCDTV基礎知識課件

LCDTV基礎知識緒言

液晶顯示器件具有很多獨到的優(yōu)異特性,如:低壓、微功耗,顯示信息量大,長壽命,無輻射,無污染等等,液晶顯示器件的這些優(yōu)異特性決定了它在各類顯示器件中的地位。隨著薄膜晶體管（ThinFilmTransistor,TFT）陣列驅動液晶顯示技術的飛速發(fā)展,TFT-LCD成為21世紀最有發(fā)展前途的顯示技術之一。主要內容一、液晶的基本知識二、液晶屏的結構與顯像原理三、LCDTV的信號處理流程四、LCDTV的特點2、液晶是什么

液晶是一種介于固體與液體之間，具有規(guī)則性分子排列的有機化合物。隨著人們對液晶的逐漸了解，發(fā)現(xiàn)液晶物質基本上都是有機化合物，現(xiàn)有的有機化合物中每200種中就有一種具有液晶相。構成液晶物質的分子，大體上呈細長棒狀或扁平片狀，并且在每種液晶相中形成特殊排列。由桿形分子形成的液晶，其液晶相共有三大類：近晶相（Smecticliquidcrystals）、向列相（Nematicliquidcrystals）和膽甾相（Cholestericliquidcrystals）。3、液晶的分類：Smectic

由希臘語而來，是肥皂狀之意，因這種類型的液晶在濃肥皂水溶液中，都顯示特有的偏光顯微鏡像，因而也被命名為皂相。分子分層排列，有同一方向，比較接近晶體，故譯近晶相。

Nematic也是由希臘語而來，是絲狀之意，因這種液晶的薄層在偏光顯微鏡下觀察時，呈現(xiàn)絲狀型織構，故亦稱之為絲相。分子位置雜亂，但方向大致一致，故譯向列相。

膽甾相液晶則是由于此種液晶最早是從膽甾醇類物質中發(fā)現(xiàn)的，故稱之為膽甾相。TopChassis前金屬底盤Panel-Assy顯示屏組件MoldFrame鑄型框架Sheets薄片RGBDiffuser擴散體(液晶體)SideMold邊上鑄型框架Lamp燈Reflector反射層BottomChassis后底盤Inverter直流交流逆變器PCB-Control控制板液晶顯示屏的組成偏光板（POLARIZER)工作原理平行時透光配向膜液晶上下兩層玻璃主要是用來夾住液晶，這兩片玻璃在接觸液晶的那一面并不是光滑的，而是有鋸齒狀的溝槽。這個溝槽的主要目的是希望長棒狀的液晶分子沿著溝槽排列，如此一來，液晶分子的排列才會整齊。因為如果是光滑的平面，液晶分子的排列便會不整齊，造成光線的散射，形成漏光的現(xiàn)象。在實際的制造過程中，并無法將玻璃做成如此的槽狀分布，一般會先在玻璃表面涂布一層PI(polyimide,聚酰亞胺)，再用布做磨擦(rubbing)的動作，好讓PI的表面分子不再雜散分布，依照固定而均一的方向排列,而這一層PI就叫做配向膜(alignmentfilm).TN(TwistNematic)型LCD的工作原理

TN型與STN(SuperTwistNematic)型LCD的差別

在上下兩層玻璃間,夾著液晶,便會形成平行板電容器,我們稱之為CLC(capacitorofliquidcrystal).它的大小約為0.1pF,但是實際應用上,這個電容并無法將電壓保持到下一次再更新畫面數(shù)據(jù)的時候.也就是說當TFT對這個電容充好電時,它并無法將電壓保持住,直到下一次TFT再對此點充電的時候.(以一般60Hz的畫面更新頻率,需要保持約16ms

的時間.)這樣一來,電壓有了變化,所顯示的灰階就會不正確.因此一般在面板的設計上,會再加一個儲存電容CS(storagecapacitor大約為0.5pF),以便讓充好電的電壓能保持到下一次更新畫面的時候.不過正確的來說,制在玻璃上的TFT本身,只是一個使用晶體管制作的開關。它主要的工作是決定LCDsourcedriver上的電壓是不是要充到這個點來,至于這個點要充到多高的電壓,以便顯示出怎樣的灰階,都是由外面的LCDsourcedriver來決定的.薄膜三極管TFT的結構絕緣層(Si3N4)柵極(Mo-Ta合金)活性半導體層Si源極(Al)漏極(Al)TFT在LCD的應用上可將其視為一開關.透明電極(ITO)RGB1DotGateLine彩色濾光片(colorfilter,CF)

PixelDataLineBM(BlackMatrix)常見的彩色濾光片的排列CCFL結構與原理Reference：HarisonCCFL發(fā)光原理1.高電壓電極激發(fā)電子2.電子撞擊NeandAr，吸收能量(升溫)3.高能量的NeandAr釋放能量，撞擊Hg吸收能量4.Hg釋放UVλ=253.7nm，撞擊熒光粉5.由熒光粉發(fā)出可見光(R、G、B)eNe&ArHgPhosphorUV升溫R、G、B19”23”26”32”40”Lamp6U-Lamp6U-Lamp8U-Lamp16Lamp20LampInputVoltage24V24V24V24V24VOutputCurrent4.5/~/6.54.0/~/7.04.5/5.5/6.54.0/5.5/7.04.0/5.5/7.0PWMDimming30%30%30%30%30%AnalogDimmingOOOOOPWMFrequency170Hz170Hz170Hz170Hz170HzLampFrequency60KHz60KHz60KHz60KHz60KHzPowerConsumption50W70W80W110W180WInverter規(guī)格參數(shù)開口率的計算

PixelStorageCap.Gn-1GnV1+Gn+125V-5V-5VOnOnOnOffOffOffOffOffOffV2-V3+V1+V2-V3+LinebyLineAddressingActiveAddressingofTFTGateSignalDataSignal由于液晶分子還有一種特性，就是不能夠一直固定在某一個電壓不變，否則時間久了，即使將電壓取消掉，液晶分子會因為特性的破壞而無法再因電場的變化來轉動，以形成不同的灰階。所以每隔一段時間，就必須將電壓恢復原狀，以避免液晶分子的特性遭到破壞。但是如果畫面一直不動，也就是說畫面一直顯示同一個灰階的時候怎么辦.所以液晶顯示器內的顯示電壓就分成了兩種極性，一個是正極性，而另一個是負極性。當顯示電極的電壓高于common電極電壓時，就稱之為正極性。而當顯示電極的電壓低于common電極的電壓時，就稱之為負極性。不管是正極性或是負極性，都會有一組相同亮度的灰階。所以當上下兩層玻璃的壓差絕對值是固定時，不管是顯示電極的電壓高，或是common電極的電壓高，所表現(xiàn)出來的灰階是一模一樣的。PowerConverter(DC/DCConverter)TimingControllerVcomGammaReferenceVoltagesSourceDriversGateDriversTFT-LCDPanelDataIn(LVDS)BacklightinverterLampsPowerInforsignalTFT-LCDBlcokDiagramPowerInforinverterRSDSSourceIC原理圖

SourceDriveIC中信號傳輸?shù)倪^程:

1).信號經(jīng)過Decoder后透過ShiftRegister的作用往LineLatch中一次鎖存兩個像素.2).經(jīng)過LineLatch后,訊號在LD的控制下進入LevelShift.由于進入LineLatch中的是3.3V

的訊號,但DAC中需要高達10V

的信號,所以通過LevelShift可達到電壓提升的目的.

3).將訊號存入DAC專用寄存器中直到384個通道的訊號都已送滿,再經(jīng)過DA轉換達到Gamma電壓修正的功效.4).經(jīng)過DAC轉換后訊號輸送到OutDriveBuffer中,經(jīng)此可將原訊號中的雜訊去除,輸出比較平穩(wěn)的訊號到薄膜晶體管.GateIC

原理圖GateDriveIC中信號傳輸?shù)倪^程:

1).時鐘脈沖在經(jīng)過ShiftRegister后在OE呈高電平的作用下,將信號輸入LevelShift中.2).信號在LevelShift中其電壓從3V

被提升至高達20V后輸出對TFT進行掃描.PowerSupply(5V)InterfaceSignal(DE,Clock,Data)PowerSupplyforB/L(24V)T1T2T3T4T5T60.9Vdd0.1Vdd0.1Vdd0.9Vdd0.5VddInputPowerSequence0<T1≤30msec0<T2≤50msec0<T3≤50msec300msec≤T4500msec≤T5100msec≤T6BACKCableCVBSS-VIDEOYCbCrYPbPrRGBDVITunerVideoDecoderswitchTMDSReceiverAudioProcessorScalar&OSDLVDSADCDe-interlacerAudioAmplifierSpeakerPanelMCUSDRAMFlashEEPROMPOWERIR三、液晶電視的基本組成功能概要1、前端---信號的接收與轉換

（1）ADC:將模擬信號轉換成數(shù)字信號；

（2）TMDSReceiver:接收DVI數(shù)字信號

（3）VedioDecoder:將CVBS,S端子或色差信號YCbCr解碼，并轉換成數(shù)字信號2、中端

De-interlacer:將隔行掃描（interlaced)轉換成LCDTV,PDPTV鄧所用的逐行掃描（progressive).3、后端---信號的調整與輸出（1）Scaler:對畫面解析度或形狀大小進行調整，重新填寫成LCDTV的原始像素矩陣（NativeResolution).（2）OSD:負責調整屏幕顯示亮度、對比度、垂直與水平位置和字幕；（3）LVDS:傳輸已處理好的低壓差分信號給LCDTV面板模組。速度快

傳輸支持速率一般在155Mbps,ANSI/TIA/EIA644中,推薦最大速率為655Mbps.功耗低x3.5mAcurrentloop/output,350mVVoltageSwing.噪音低

WhatisLVDS?GraphicControllerT-conCMOS/TTLCMOS/TTLData(LVDS)Clock(LVDS)LVDSInterfaceData4pair+Clock1pair=10lineCMOS/TTLInterfaceData24lineControl3lineClock1lineCMOS/TTLInterfaceData24lineControl3lineClock1lineHostSystemLCDModuleLVDSTxLVDSRx?LVDS(LowVoltageDifferentialSignaling)-InterfacebetweenTVsetandLCDmodule-350mVswing-100ohmR-Termination-ReduceDataBusWidth

WhatisLVDS?LVDSSignalMappingBACK四、液晶顯示屏的一般特點1)寬范圍的畫面對角尺寸

從手機、掌上電腦，到筆記本電腦，到更大尺寸的液晶電視，液晶屏擁有2.5inch到82inch各種類型的屏，應用在各個不同方面。曾有“等離子做大、液晶做小”之說。然而這個認識很快被液晶技術的發(fā)展所揚棄，三星電子旗下的第七代LCD顯示器生產(chǎn)工廠已經(jīng)生產(chǎn)出了全球最大的LCD顯示器：尺寸高達82英寸

，不久將投入量產(chǎn)。液晶屏的特點2)薄而輕的結構同等離子電視一樣，由于液晶模塊本身具有薄而輕的特點，決定了顯示屏在總體上相應的結構特征，同時顯示尺寸的增大也不需要相應地增大屏體的厚度，重量方面遠勝過CRT。液晶屏的特點3)顯示質量高

由于液晶屏每一個點在收到信號后就一直保持那種色彩和亮度，恒定發(fā)光，而不象CRT那樣需要不斷刷新亮點。因此，液晶電視畫質高，其幀幅刷新技術徹底解決畫面閃爍，把眼睛疲勞降到最低。液晶屏的特點4)防電磁干擾由于液晶屏特殊的顯示方式，來自外界的電磁干擾，如馬達，揚聲器、地磁場等，對LCD的圖像幾乎沒有影響。相比之下，CRT受電磁場的干擾要明顯得多。液晶屏的特點5)純平面圖象無扭曲

LCD的RGB柵格在平面中呈均勻分布，不同于曲面的CRT容易出現(xiàn)的枕形失真等圖象變形，就是在純平CRT中由于在邊緣的掃描速度不均勻，很難控制到不失真的水平。這樣就使得LCD的圖像即使在邊緣也沒有扭曲現(xiàn)象出現(xiàn)。液晶屏的特點6)沒有會聚和聚焦問題

普通CRT背投因為匯聚不準會造成掃描線邊緣交疊混色，聚焦不良會導致掃描線加粗，從而導致圖像模糊，分辨率下降。LCD各像元獨立決無交疊。液晶屏的特點7)寬視角普通液晶顯示器的視角很窄，水平方向的視角一般為120°左右，垂直方向則更少。最新的應用于液晶電視的屏，水平垂直方向的視角都已高達160°以上，視角方面的劣勢基本消除液晶屏的特點8)高亮度、對比度及色彩還原度

普通液晶顯示器的亮度、對比度、色彩還原度都較低，最新的液晶電視屏具有超過400cd/m2、500:1的高亮度、對比度，并且采用8位數(shù)字方式驅動RGB電路，真正的24bit的真彩色還原.液晶屏的特點9）分辨率更高、響應速度更快、壽命更長最新的液晶電視屏擁有1024×768的超高分辨率，通過scale（縮放）電路，可支持現(xiàn)今所有的輸出格式，并完全兼容以后的數(shù)字電視，而低于16ms的響應速度，使拖尾、余輝現(xiàn)象基本消除，高達50000小時以上的壽命，讓背投、PDP等都望塵莫及。液晶電視與CRT、背投電視比較體積薄、重量輕

不存在聚焦、會聚的問題無色彩漂移現(xiàn)象

環(huán)保無X射線輻射

無掃描引起的幾何失真

不受地磁場影響功耗小、無輻射

TCLLCDTV采用的一系列獲獎專利1）CCS（運動補償?shù)纳蚀當_抑制技術）：擁有專利的三維算法徹底消除普通彩電亮度、色度信號互相串擾現(xiàn)象，減少視頻雜波和色彩斑點，提高清晰度，大幅提升片源畫質2）DCDiTM

（斜線角度處理技術）：平滑運動圖象邊緣，最大程度地消除邊緣鋸齒

Emmy藝術成就獎3）Motionadaptivedeinterlacebaseonpixel(以像素點做自動跟蹤補償，超高精密逐行掃描技術)：運動場景內插法及靜態(tài)場間疊加法交替使用，既大幅提高畫質清晰度，同時避免了運動贗像的產(chǎn)生4）Filmmode（電影膠片信號模式對應轉換技術）：對電影信號源進行檢測，補償因3：2或2：2轉換引起地跳幀，并對剪切插播地編輯缺陷做轉換處理

無CCS

有CCSCCS色彩串擾抑制技術不徹底的亮色分離及干擾

先進三維算法徹底消除亮色干擾及失真，全面提升片源畫質DCDi斜線角度處理技術

典型無DCDiTM邊緣鋸齒

DCDi采用斜角度內插算法平滑運動圖象邊緣，最大程度地消除邊緣鋸齒

以像素點做自動跟蹤補償?shù)某呔苤鹦袙呙杓夹g普通逐行輸出

TCL液晶電視逐行掃描技術的輸出電影膠片模式對應轉換技術無電影膠片模式

采用電影膠片模式階梯及閃爍抖動

經(jīng)電影模式處理閃爍抖動消失附錄1、LCDTV使用條件：GammaVoltage(V)Transmittance(%)1.02.03.00100V1V2V3V4V5V6V7V9V805016324864100500GrayScaleg=1.0g=2.0g=3.02、Gamma曲線V-TCurveGammaCurveTransmittance(%)SignalItemSymbolMinTypMaxUnitClockFrequencyFclk608085MHzHsyncFh435053KHzVsyncFv486066HzHorizontaltimingDisplayperiodThd-

1366(1280)*-ClocksTotalTh136816001800ClocksVerti