《電視原理》課件第8章

8.1數(shù)字電視的顯示輸出方案8.2數(shù)字電視的LCD顯示單元8.3數(shù)字電視的PDP顯示單元8.4數(shù)字電視的OLED顯示單元8.5HDTV顯示輸出電路方案8.6杜比AC-3音頻輸出電路方案復(fù)習題

8.1.1LCD液晶顯示輸出方案

目前流行的數(shù)字高清晰度液晶顯示器的典型結(jié)構(gòu)主要由主電路板、逆變器電路板、電源供電電路板和液晶顯示板等部分構(gòu)成。8.1數(shù)字電視的顯示輸出方案模擬式液晶顯示系統(tǒng)方框圖如圖8.1所示，液晶顯示板采用薄膜晶體顯示板，經(jīng)高頻頭接收，中頻通道的圖像檢波和伴音解調(diào)后將伴音信號送到音頻放大器。視頻圖像信號經(jīng)過放大器和緩沖器形成模擬驅(qū)動信號送到薄膜晶體管(TFT)液晶板的取樣保持電路，取樣保持電路的輸出作為源極驅(qū)動信號送到液晶板的柵極驅(qū)動集成電路(IC)。同時，同步信號也送到取樣保持電路，使液晶板的源極驅(qū)動信號與掃描信號保持同步關(guān)系。圖8.1模擬式液晶顯示系統(tǒng)方框圖圖8.2是數(shù)字式液晶顯示系統(tǒng)方框圖。從圖中可見，此系統(tǒng)需要將視頻信號變成數(shù)字信號，再送到顯示系統(tǒng)，或者是直接送入數(shù)字視頻信號。作為源極驅(qū)動的數(shù)字信號先送到數(shù)據(jù)鎖存電路，再經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換器變成驅(qū)動液晶板的源極驅(qū)動信號，其同步和掃描電路與模擬方式相同。圖8.2數(shù)字式液晶顯示系統(tǒng)方框圖圖8.3是目前流行的數(shù)字高清晰度液晶顯示器的典型結(jié)構(gòu)圖。

主電路板具有多種信號接口電路，它可以直接接收來自其他視頻設(shè)備的數(shù)字信號，也可以接收來自計算機顯示卡的VGA模擬視頻圖像信號(R、G、B)及DIV的數(shù)字信號。每種信號都伴隨同步信號。經(jīng)存儲器和控制器、縮放電路、色變換γ校正、驅(qū)動信號形成電路(LVDS)，變成驅(qū)動液晶板的控制信號(X、Y軸驅(qū)動)。圖8.3數(shù)字高清晰度液晶顯示器的典型結(jié)構(gòu)8.1.2PDP顯示輸出方案

等離子體電視機的整體結(jié)構(gòu)由兩大部分組成，一部分是電視信號的接收和處理電路單元，如圖8.4所示；另一部分是等離子體顯示屏電路結(jié)構(gòu)單元，如圖8.5所示。圖8.4電視節(jié)目接收和處理電路單元圖8.5等離子體顯示屏電路單元

1．電視節(jié)目接收和處理電路

從圖8.4可見，電視節(jié)目接收電路主要是由調(diào)諧器、視頻信號處理電路TDA9321、畫質(zhì)增強電路、梳狀濾波器TDA9181、音頻處理電路MSP3410、微處理器、電源和接口電路等部分構(gòu)成的。

2．圖像顯示邏輯電路

圖像顯示邏輯電路由行(Y)和列(X)信號驅(qū)動電路配合邏輯控制電路，精確激發(fā)圖像中的每一個像素點的等離子體發(fā)光，構(gòu)成完整的電視圖像。

圖8.6是等離子體電視機TCL-PPP4226的整機電路框圖。圖8.6等離子體電視機TCL-PPP4226的整機電路框圖圖8.7是圖像顯示電路的基本結(jié)構(gòu)圖。

它實際上主要是數(shù)字視頻信號處理電路、視頻信號處理部分被制成一個模塊。來自電視信號接收電路或外部設(shè)備的多格式視頻信號，首先被送入TB1274視頻解碼電路中進行解碼，解碼后的YUV信號和行場同步信號經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器AD9883變成數(shù)字視頻信號。圖8.7圖像顯示電路的基本結(jié)構(gòu)圖8.2.1LCD顯示器的工作原理

液晶(LCD，LiquidCrystalDisplay)顯示器的工作原理是在電場作用下，利用液晶分子的排列方向發(fā)生變化，使外光源透光率改變(調(diào)制)，完成電-光變換，再利用R、G、B三基色信號的不同激勵，通過紅、綠、藍三基色濾光膜，完成時域和空間域的彩色重顯。8.2數(shù)字電視的LCD顯示單元圖8.8給出了超扭轉(zhuǎn)向列型液晶顯示(STN-LCD，SuperTwistedNematic-LiquidCrystalDisplay)單元的原理圖，其基本構(gòu)造是分上、下兩層玻璃，中間加入液晶層，兩層玻璃上分別涂有與偏振方向成90°的涂層，液晶層的液晶分子連續(xù)成90°方向扭轉(zhuǎn)排列。圖8.8超扭轉(zhuǎn)向列型LCD顯示器的工作原理示意圖圖8.9給出了薄膜晶體管液晶顯示器(TFT-LCD，Thin-FilmTransistor-LiquidCrystalDisplay)面板的結(jié)構(gòu)示意圖，圖8.10給出了TFT-LCD結(jié)構(gòu)示意圖和驅(qū)動原理圖。LCD顯示器利用MOS場效應(yīng)晶體管作為開關(guān)器件，MOS場效應(yīng)晶體管的柵極接掃描電極的母線，相當于水平方向的尋址開關(guān)信號電極，源極接信號線，相當于垂直方向激勵信號輸入端，漏極通過存儲電容接地。圖8.9TFT-LCD面板結(jié)構(gòu)示意圖(見彩圖)圖8.10TFT-LCD結(jié)構(gòu)示意圖和驅(qū)動原理圖8.2.2LCD顯示器的主要特點

LCD顯示器的生產(chǎn)工藝屬于典型的薄膜晶體管制造工藝，制造工藝復(fù)雜，大屏幕顯示屏的成本高。它的主要優(yōu)點是物理分辨力較高，容易達到高清晰度電視機的清晰度要求，重顯靜止圖像清晰、細膩。LCD顯示器的驅(qū)動電路屬于低壓驅(qū)動方式，可以采用常規(guī)的半導(dǎo)體CMOS工藝制造；集成電路成本低，壽命長。8.2.3液晶顯示板的結(jié)構(gòu)

液晶顯示板是由液晶模塊、驅(qū)動電路模塊和背光模塊集成在一體構(gòu)成的。具體的由外殼、金屬框架、反射板、導(dǎo)光板、光擴散層、偏光板、表明涂有薄膜晶體管電路的玻璃基板、液晶、彩色濾光板、玻璃基板、偏光板組成，詳細結(jié)構(gòu)如圖8.11所示。圖8.11液晶顯示板的結(jié)構(gòu)圖液晶體是不發(fā)光的，在圖像信號電壓的作用下，液晶板上不同部位的透光性不同。每一瞬間(一幀)的圖像相當一幅電影膠片，在光照的條件下才能看到圖像。因此，在液晶顯示板的背部要設(shè)有一個矩形平面光源。

由液晶顯示板構(gòu)成的液晶電視機顯示屏的結(jié)構(gòu)如圖8.12所示。圖8.12液晶電視機顯示屏的結(jié)構(gòu)圖8.2.4液晶電視顯示系統(tǒng)的基本工作原理

高清晰度液晶電視顯示系統(tǒng)如圖8.13所示，圖中的圖像調(diào)整電路、時間軸擴展電路、極性反轉(zhuǎn)電路和時序控制電路是液晶顯示器的特有電路。高清晰度顯示用液晶板需要具有屏幕大、精細度高的特點。圖8.13高清晰度液晶電視顯示系統(tǒng)方框圖等離子體(PDP，PlasmaDisplayPanel)顯示器是一種自發(fā)光平面顯示技術(shù)，其核心原理與日光燈的發(fā)光原理相似，它是在真空玻璃內(nèi)(即放電空間)注入惰性氣體，然后再利用施加電壓的方法，使管內(nèi)的氣體產(chǎn)生放電，利用等離子體效應(yīng)釋放出紫外線，照射涂敷在玻璃管壁上的熒光粉，熒光粉就會激發(fā)出可見光，R、G、B三基色熒光粉發(fā)出不同的可見光，就可以合成一幅彩色圖像。8.3數(shù)字電視的PDP顯示單元圖8.15所示是這種顯示器件的結(jié)構(gòu)示意圖。從圖8.15中可以看出：前后玻璃基板位于放電空間的上下層，前基板制作透明的X電極和Y電極，后基板制作尋址電極，并涂敷熒光粉，中間是放電空間，可見光通過前玻璃基板面向觀眾。圖8.14PDP顯示器的結(jié)構(gòu)分類示意圖圖8.15AC-PDP結(jié)構(gòu)示意圖

PDP顯示器采用一種子幀(場)驅(qū)動技術(shù)，它將一幀(場)圖像的周期分成若干子幀，子幀的數(shù)目決定于標志視頻信號量化的比特數(shù)。圖8.16所示視頻信號量化級數(shù)為8bit，共有8個子幀，每個子幀分為兩個階段，分別稱為尋址期和維持期(放電期或點亮期)。圖8.16子幀驅(qū)動技術(shù)示意圖8.3.1PDP顯示器的主要特點

PDP顯示器的制造工藝屬于典型的厚膜制造工藝，制造工藝相對簡單，成品率高，在大屏幕顯示領(lǐng)域有一定的成本優(yōu)勢，但其驅(qū)動電路為高壓驅(qū)動方式，驅(qū)動電路成本高，數(shù)量多，制造工藝復(fù)雜。8.3.2PDP顯示器的技術(shù)進展

PDP顯示器技術(shù)的最新進展主要如下：

(1)采用ALIS表面交替發(fā)光技術(shù)，在垂直方向，利用相同的驅(qū)動電極數(shù)，實現(xiàn)兩倍分辨力，改善圖像垂直清晰度，減少了一半垂直方向的電極數(shù)，降低了制造成本，它類似CRT顯示器的隔行尋址方式，一幀圖像分為奇、偶兩場顯示，可以使格式變換造成的圖像質(zhì)量降低至最小，同時顯示單元的開口率可達到65%，擴大了發(fā)光面積，可以實現(xiàn)高精細、高畫質(zhì)、高亮度、長壽命顯示，目前已達1280?×?1024、1366?×?768、1920?×?1080的顯示格式。

(2)采用自動功率控制(APC)技術(shù)，降低功耗，保護顯示屏不致因過亮而燒傷。

(3)采用新型熒光粉，提高熒光粉的發(fā)光效率，增大色域覆蓋面積(見圖8.17)，改進驅(qū)動方法，縮小發(fā)光單元面積，提高圖像清晰度，實現(xiàn)HDTV高清晰度電視顯示。

(4)采用子場權(quán)重調(diào)制統(tǒng)計直方圖，重新安排子場排序，使排序后的子場具有最大限度的延伸特性，以此降低動態(tài)假輪廓效應(yīng)。

(5)采用R、G、B三基色非對稱放電單元，增加藍、綠像素單元之間的寬度，同時在畫面較暗時，自動增加放電次數(shù)，改善亮度和畫質(zhì)，并通過像素處理技術(shù)，提高局部圖像清晰度。圖8.17擴大色域重顯面積8.3.3PDP顯示器ALIS驅(qū)動技術(shù)

ALIS是AlternateLightingofSurfaces的英文縮寫，譯為“表面交替發(fā)光”。ALIS驅(qū)動電路和驅(qū)動波形如圖8.18所示。圖8.18ALIS驅(qū)動電路和驅(qū)動波形8.3.4等離子體顯示單元的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和驅(qū)動電路

等離子體的每一個顯示單元都是在維持電極、地址電極(掃描)和數(shù)據(jù)電極的聯(lián)合作用下放電發(fā)光的。等離子體彩色顯示單元是將一個像素單元分割為3個小的單元，每個小的顯示單元的結(jié)構(gòu)如圖8.19所示，在相鄰的3個單元內(nèi)分別涂上R、G、B三色熒光粉構(gòu)成一個像素單元，每一組所發(fā)的光，從遠處看是R、G、B三色光合成的效果。圖8.19等離子體顯示板的驅(qū)動方式示意圖圖8.20是等離子體高清晰度彩色電視顯示系統(tǒng)的電路框圖。顯示屏的掃描行數(shù)為1035，每行的像素達1920，可實現(xiàn)高清晰的圖像顯示。視頻信號經(jīng)解碼處理后將亮度信號Y和色差信號PB、PR或是用R、G、B信號送到等離子體顯示器的信號處理電路中，首先進行A/D轉(zhuǎn)換和串/并轉(zhuǎn)換(S/P轉(zhuǎn)換)，然后進行掃描方式的轉(zhuǎn)換，將隔行掃描的信號變成逐行掃描的信號，再進行γ校正。校正后的信號存入幀存儲器中，然后一幀幀地輸出到顯示驅(qū)動電路中。圖8.20等離子體高清晰度大屏幕彩色電視顯示系統(tǒng)的電路框圖8.4.1OLED

OLED被認為是極具發(fā)展前途的新型平板顯示技術(shù)。

OLED源于電致發(fā)光技術(shù)，電致發(fā)光即EL，是一種將電能直接轉(zhuǎn)化為光輻射的物理現(xiàn)象，一般可分為以下幾種，具體如表8.1所示。8.4數(shù)字電視的OLED顯示單元表8.1電致發(fā)光分類電致發(fā)光片的基本原理是利用半導(dǎo)體材料及發(fā)光材料，在電場驅(qū)動下通過載流子的注入及復(fù)合作用而導(dǎo)致發(fā)光。電致發(fā)光片正是基于這種原理進行加工制作而成的一種發(fā)光薄片，其特點主要包括：超薄、高亮度、高效率、低功耗、低熱量、可彎曲、抗沖擊、長壽命、多種顏色選擇等。電致發(fā)光器件的基本結(jié)構(gòu)如圖8.21所示。圖8.21電致發(fā)光器件的基本結(jié)構(gòu)電致發(fā)光顯示技術(shù)被廣泛應(yīng)用于各種領(lǐng)域，它具有很多重要的光電特性，其中最重要的特性包括亮度-電壓特性、功耗-電壓特性、亮度-時間特性以及電性能使用范圍，分別如圖8.22～圖8.25所示。圖8.22電致發(fā)光的亮度-電壓特性圖8.23電致發(fā)光的功耗-電壓特性有機電致發(fā)光顯示技術(shù)源于電致發(fā)光顯示技術(shù)。有機電致發(fā)光顯示器件是在發(fā)光層上使用有機化合物的發(fā)光型顯示器件，由于采用電流注入型的工作機制，因而屬于發(fā)光二極管類，但以薄膜面發(fā)光，因此又稱為有機EL或有機薄膜EL。有機電致發(fā)光顯示依據(jù)所使用的有機薄膜材料的不同，可大致分為以下兩類。圖8.24電致發(fā)光的亮度-時間特性圖8.25電致發(fā)光的電性能使用范圍8.4.2OLED顯示器的工作原理

有機發(fā)光二極管(OLED)是一種利用有機半導(dǎo)體材料和發(fā)光材料，在電流驅(qū)動下發(fā)光的新型顯示技術(shù)，它被普遍認為是最有發(fā)展前途的顯示技術(shù)之一。按分子結(jié)構(gòu)，OLED可分為小分子型、高分子型和鑭系有機金屬型；按驅(qū)動方式，OLED可分為無源OLED(基板需要外接驅(qū)動電路)和有源OLED(驅(qū)動電路和顯示陣列集成在同一基板上)；按顯示方式，OLED可分為被動矩陣顯示和主動矩陣顯示兩種方式。OLED顯示器的工作原理如圖8.26所示。圖8.26OLED顯示器的工作原理示意圖高清晰度電視從視覺效果來衡量，主要側(cè)重于圖像質(zhì)量和信號傳輸帶寬兩個指標，通常將圖像分辨率達到1920×1080稱為高清晰度電視。HDTV圖像質(zhì)量可達到或接近35?mm寬銀幕電影的水平?；贕M1601和FLI2310芯片的PDP-TV電路方案框圖如圖8.27所示，采用此方案的有康佳PDP4217G等型號電視機。8.5HDTV顯示輸出電路方案圖8.27基于GM1601和FLI2310芯片的電路方案框圖

GM1601是一種雙通道圖形和視頻處理ASICIC。該芯片具有圖像捕捉、處理和顯示時序控制所需的各種功能。內(nèi)部自帶的3通道高速A/D轉(zhuǎn)換器、PLL以及高質(zhì)量圖像縮放引擎是GM1601最顯著的特點。該芯片同時把高度可靠的DVI接收器、OSD控制器、x186微控制器以及雙路LVDS驅(qū)動等模塊集成在一個芯片中，大大簡化了系統(tǒng)設(shè)計，降低了成本。GM1601的內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖如圖8.28所示。圖8.28GM1601內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖數(shù)字電視伴音通道普遍采用杜比AC-3音頻輸出方案和NICAM麗音輸出方案，在數(shù)字電視普遍集成麗音輸出，而杜比AC-3作為高檔音響同步輸出方案在高清電視中也被采用。

NICAM信號編碼框圖如圖8.29所示。8.6杜比AC-3音頻輸出電路方案圖8.29NICAM信號編碼框圖

NICAM-728接收端解碼框圖如圖8.30所示。解碼就是編碼的逆過程。調(diào)諧器將天線接收到的射頻信號變換成中頻信號，并由內(nèi)載波混頻器產(chǎn)生6.0?MHz或5.5?MHz模擬伴音信號送往模擬伴音通道；另外，產(chǎn)生6.552?MHz或5.85?MHz數(shù)字伴音NICAM信號進入NICAM解碼電路。圖8.30NICAM-728接收端解碼框圖實際的麗音解碼電路如圖8.31所示，它主要由MSP3