LCDTV基礎(chǔ)知識(shí)課件

LCDTV基礎(chǔ)知識(shí)緒言

液晶顯示器件具有很多獨(dú)到的優(yōu)異特性,如:低壓、微功耗,顯示信息量大,長(zhǎng)壽命,無(wú)輻射,無(wú)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(lèi)顯示器件中的地位。隨著薄膜晶體管（ThinFilmTransistor,TFT）陣列驅(qū)動(dòng)液晶顯示技術(shù)的飛速發(fā)展,TFT-LCD成為21世紀(jì)最有發(fā)展前途的顯示技術(shù)之一。主要內(nèi)容一、液晶的基本知識(shí)二、液晶屏的結(jié)構(gòu)與顯像原理三、LCDTV的信號(hào)處理流程四、LCDTV的特點(diǎn)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(jī)化合物。隨著人們對(duì)液晶的逐漸了解，發(fā)現(xiàn)液晶物質(zhì)基本上都是有機(jī)化合物，現(xiàn)有的有機(jī)化合物中每200種中就有一種具有液晶相。構(gòu)成液晶物質(zhì)的分子，大體上呈細(xì)長(zhǎng)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(lèi)：近晶相（Smecticliquidcrystals）、向列相（Nematicliquidcrystals）和膽甾相（Cholestericliquidcrystals）。3、液晶的分類(lèi)：Smectic

由希臘語(yǔ)而來(lái)，是肥皂狀之意，因這種類(lèi)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(yǔ)而來(lái)，是絲狀之意，因這種液晶的薄層在偏光顯微鏡下觀(guān)察時(shí)，呈現(xiàn)絲狀型織構(gòu)，故亦稱(chēng)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(lèi)物質(zhì)中發(fā)現(xiàn)的，故稱(chēng)之為膽甾相。TopChassis前金屬底盤(pán)Panel-Assy顯示屏組件MoldFrame鑄型框架Sheets薄片RGBDiffuser擴(kuò)散體(液晶體)SideMold邊上鑄型框架Lamp燈Reflector反射層BottomChassis后底盤(pán)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(shí)透光配向膜液晶上下兩層玻璃主要是用來(lái)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(gè)溝槽的主要目的是希望長(zhǎng)棒狀的液晶分子沿著溝槽排列，如此一來(lái)，液晶分子的排列才會(huì)整齊。因?yàn)槿绻枪饣钠矫?，液晶分子的排列便?huì)不整齊，造成光線(xiàn)的散射，形成漏光的現(xiàn)象。在實(shí)際的制造過(guò)程中，并無(wú)法將玻璃做成如此的槽狀分布，一般會(huì)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(dòng)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(huì)形成平行板電容器,我們稱(chēng)之為CLC(capacitorofliquidcrystal).它的大小約為0.1pF,但是實(shí)際應(yīng)用上,這個(gè)電容并無(wú)法將電壓保持到下一次再更新畫(huà)面數(shù)據(jù)的時(shí)候.也就是說(shuō)當(dāng)TFT對(duì)這個(gè)電容充好電時(shí),它并無(wú)法將電壓保持住,直到下一次TFT再對(duì)此點(diǎn)充電的時(shí)候.(以一般60Hz的畫(huà)面更新頻率,需要保持約16ms

的時(shí)間.)這樣一來(lái),電壓有了變化,所顯示的灰階就會(huì)不正確.因此一般在面板的設(shè)計(jì)上,會(huì)再加一個(gè)儲(chǔ)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(huà)面的時(shí)候.不過(guò)正確的來(lái)說(shuō),制在玻璃上的TFT本身,只是一個(gè)使用晶體管制作的開(kāi)關(guān)。它主要的工作是決定LCDsourcedriver上的電壓是不是要充到這個(gè)點(diǎn)來(lái),至于這個(gè)點(diǎn)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(lái)決定的.薄膜三極管TFT的結(jié)構(gòu)絕緣層(Si3N4)柵極(Mo-Ta合金)活性半導(dǎo)體層Si源極(Al)漏極(Al)TFT在LCD的應(yīng)用上可將其視為一開(kāi)關(guān).透明電極(ITO)RGB1DotGateLine彩色濾光片(colorfilter,CF)

PixelDataLineBM(BlackMatrix)常見(jiàn)的彩色濾光片的排列CCFL結(jié)構(gòu)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(jiàn)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(kāi)口率的計(jì)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(gè)電壓不變，否則時(shí)間久了，即使將電壓取消掉，液晶分子會(huì)因?yàn)樘匦缘钠茐亩鵁o(wú)法再因電場(chǎng)的變化來(lái)轉(zhuǎn)動(dòng)，以形成不同的灰階。所以每隔一段時(shí)間，就必須將電壓恢復(fù)原狀，以避免液晶分子的特性遭到破壞。但是如果畫(huà)面一直不動(dòng)，也就是說(shuō)畫(huà)面一直顯示同一個(gè)灰階的時(shí)候怎么辦.所以液晶顯示器內(nèi)的顯示電壓就分成了兩種極性，一個(gè)是正極性，而另一個(gè)是負(fù)極性。當(dāng)顯示電極的電壓高于common電極電壓時(shí)，就稱(chēng)之為正極性。而當(dāng)顯示電極的電壓低于common電極的電壓時(shí)，就稱(chēng)之為負(fù)極性。不管是正極性或是負(fù)極性，都會(huì)有一組相同亮度的灰階。所以當(dāng)上下兩層玻璃的壓差絕對(duì)值是固定時(shí)，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(lái)的灰階是一模一樣的。PowerConverter(DC/DCConverter)TimingControllerVcomGammaReferenceVoltagesSourceDriversGateDriversTFT-LCDPanelDataIn(LVDS)BacklightinverterLampsPowerInforsignalTFT-LCDBlcokDiagramPowerInforinverterRSDSSourceIC原理圖

SourceDriveIC中信號(hào)傳輸?shù)倪^(guò)程:

1).信號(hào)經(jīng)過(guò)Decoder后透過(guò)ShiftRegister的作用往LineLatch中一次鎖存兩個(gè)像素.2).經(jīng)過(guò)LineLatch后,訊號(hào)在LD的控制下進(jìn)入LevelShift.由于進(jìn)入LineLatch中的是3.3V

的訊號(hào),但DAC中需要高達(dá)10V

的信號(hào),所以通過(guò)LevelShift可達(dá)到電壓提升的目的.

3).將訊號(hào)存入DAC專(zhuān)用寄存器中直到384個(gè)通道的訊號(hào)都已送滿(mǎn),再經(jīng)過(guò)DA轉(zhuǎn)換達(dá)到Gamma電壓修正的功效.4).經(jīng)過(guò)DAC轉(zhuǎn)換后訊號(hào)輸送到OutDriveBuffer中,經(jīng)此可將原訊號(hào)中的雜訊去除,輸出比較平穩(wěn)的訊號(hào)到薄膜晶體管.GateIC

原理圖GateDriveIC中信號(hào)傳輸?shù)倪^(guò)程:

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

被提升至高達(dá)20V后輸出對(duì)TFT進(jìn)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(hào)的接收與轉(zhuǎn)換

（1）ADC:將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)；

（2）TMDSReceiver:接收DVI數(shù)字信號(hào)

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

De-interlacer:將隔行掃描（interlaced)轉(zhuǎn)換成LCDTV,PDPTV鄧所用的逐行掃描（progressive).3、后端---信號(hào)的調(diào)整與輸出（1）Scaler:對(duì)畫(huà)面解析度或形狀大小進(jìn)行調(diào)整，重新填寫(xiě)成LCDTV的原始像素矩陣（NativeResolution).（2）OSD:負(fù)責(zé)調(diào)整屏幕顯示亮度、對(duì)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(hào)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(diǎn)1)寬范圍的畫(huà)面對(duì)角尺寸

從手機(jī)、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(lèi)型的屏，應(yīng)用在各個(gè)不同方面。曾有“等離子做大、液晶做小”之說(shuō)。然而這個(gè)認(rèn)識(shí)很快被液晶技術(shù)的發(fā)展所揚(yáng)棄，三星電子旗下的第七代LCD顯示器生產(chǎn)工廠(chǎng)已經(jīng)生產(chǎn)出了全球最大的LCD顯示器：尺寸高達(dá)82英寸

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

由于液晶屏每一個(gè)點(diǎn)在收到信號(hào)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(diǎn)。因此，液晶電視畫(huà)質(zhì)高，其幀幅刷新技術(shù)徹底解決畫(huà)面閃爍，把眼睛疲勞降到最低。液晶屏的特點(diǎn)4)防電磁干擾由于液晶屏特殊的顯示方式，來(lái)自外界的電磁干擾，如馬達(dá)，揚(yáng)聲器、地磁場(chǎng)等，對(duì)LCD的圖像幾乎沒(méi)有影響。相比之下，CRT受電磁場(chǎng)的干擾要明顯得多。液晶屏的特點(diǎn)5)純平面圖象無(wú)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(méi)有扭曲現(xiàn)象出現(xiàn)。液晶屏的特點(diǎn)6)沒(méi)有會(huì)聚和聚焦問(wèn)題

普通CRT背投因?yàn)閰R聚不準(zhǔn)會(huì)造成掃描線(xiàn)邊緣交疊混色，聚焦不良會(huì)導(dǎo)致掃描線(xiàn)加粗，從而導(dǎo)致圖像模糊，分辨率下降。LCD各像元獨(dú)立決無(wú)交疊。液晶屏的特點(diǎn)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(yīng)用于液晶電視的屏，水平垂直方向的視角都已高達(dá)160°以上，視角方面的劣勢(shì)基本消除液晶屏的特點(diǎn)8)高亮度、對(duì)比度及色彩還原度

普通液晶顯示器的亮度、對(duì)比度、色彩還原度都較低，最新的液晶電視屏具有超過(guò)400cd/m2、500:1的高亮度、對(duì)比度，并且采用8位數(shù)字方式驅(qū)動(dòng)RGB電路，真正的24bit的真彩色還原.液晶屏的特點(diǎn)9）分辨率更高、響應(yīng)速度更快、壽命更長(zhǎng)最新的液晶電視屏擁有1024×768的超高分辨率，通過(guò)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(yīng)速度，使拖尾、余輝現(xiàn)象基本消除，高達(dá)50000小時(shí)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(huì)聚的問(wèn)題無(wú)色彩漂移現(xiàn)象

環(huán)保無(wú)X射線(xiàn)輻射

無(wú)掃描引起的幾何失真

不受地磁場(chǎng)影響功耗小、無(wú)輻射

TCLLCDTV采用的一系列獲獎(jiǎng)專(zhuān)利1）CCS（運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償?shù)纳蚀當(dāng)_抑制技術(shù)）：擁有專(zhuān)利的三維算法徹底消除普通彩電亮度、色度信號(hào)互相串?dāng)_現(xiàn)象，減少視頻雜波和色彩斑點(diǎn)，提高清晰度，大幅提升片源畫(huà)質(zhì)2）DCDiTM

（斜線(xiàn)角度處理技術(shù)）：平滑運(yùn)動(dòng)圖象邊緣，最大程度地消除邊緣鋸齒

Emmy藝術(shù)成就獎(jiǎng)3）Motionadaptivedeinterlacebaseonpixel(以像素點(diǎn)做自動(dòng)跟蹤補(bǔ)償，超高精密逐行掃描技術(shù))：運(yùn)動(dòng)場(chǎng)景內(nèi)插法及靜態(tài)場(chǎng)間疊加法交替使用，既大幅提高畫(huà)質(zhì)清晰度，同時(shí)避免了運(yùn)動(dòng)贗像的產(chǎn)生4）Filmmode（電影膠片信號(hào)模式對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)換技術(shù)）：對(duì)電影信號(hào)源進(jìn)行檢測(cè)，補(bǔ)償因3：2或2：2轉(zhuǎn)換引起地跳幀，并對(duì)剪切插播地編輯缺陷做轉(zhuǎn)換處理

無(wú)CCS

有CCSCCS色彩串?dāng)_抑制技術(shù)不徹底的亮色分離及干擾

先進(jìn)三維算法徹底消除亮色干擾及失真，全面提升片源畫(huà)質(zhì)DCDi斜線(xiàn)角度處理技術(shù)

典型無(wú)DCDiTM邊緣鋸齒

DCDi采用斜角度內(nèi)插算法平滑運(yùn)動(dòng)圖象邊緣，最大程度地消除邊緣鋸齒

以像素點(diǎn)做自動(dòng)跟蹤補(bǔ)償?shù)某呔苤鹦袙呙杓夹g(shù)普通逐行輸出

TCL液晶電視逐行掃描技術(shù)的輸出電影膠片模式對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)換技術(shù)無(wú)電影膠片模式

采用電影膠片模式階梯及閃爍抖動(dòng)

經(jīng)電影模式處理閃爍抖動(dòng)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(xiàn)V-TCurveGammaCurveTransmittance(%)SignalItemSymbolMinTypMaxUnitClockFrequencyFclk608085MHzHsyncFh435053KHzVsyncFv486066HzHorizontaltimingDisplayperiodThd-

1366(1280)*-ClocksTotalTh136816001800ClocksVerti