数字电视技术02——显示器件LCD.ppt
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1、数字电视显 示 技 术2021/9/212021/9/211 1数数字字电电视视显显示示技技术术的的发发展展|CRTCRT显示器显示器|液晶显示器（液晶显示器（LCDLCD）|等离子显示器（等离子显示器（PDPPDP）|投影显示器投影显示器各种显示器件的显示特性2021/9/213液晶显示（Liquid Crystal Display）v随着技术的发展和人们要求的不断提高，对于原来传统的阴极射线管（CRT）显示器的体积大、重量大和功耗大的缺点越来越不满意。特别是在便携式、小型化和低功耗的应用中，人们期望着体积小、重量轻和功耗小的平板显示器的出现。在这种需求的推动下，液晶平板显示器（LCD）首先
2、应用而生。由于液晶显示器（LCD）具有轻薄短小、低耗电量、无辐射，平面直角显示以及影像稳定不闪烁等多方面的优势,在近年来价格不断下跌的吸引下，占领了相当大的市场,逐渐取代CRT主流地位。2021/9/214LCDLCD显示器的发展历程显示器的发展历程1888，液晶的发现，奥地利1971，TN型LCD方式的发表，瑞士1972，液晶手表、计算器的实用化，美国1980，TFTLCD试制，英国1982，液晶黑白电视机实用化，日本1984，STNLCD方式的开发，日本1991，高清晰液晶投影器的商品化，日本19931998，日、韩、台相继投巨资建立TFTLCD生产线1998，36英寸液晶彩电问世，日本1
3、999，中国引进第一条TFTLCD生产线2003，中国京东方公司收购世界第九大TFTLCD生产线（韩国HYDIS）2021/9/215液晶显示基础知识之偏光特性l光是一种电磁波，我们将其电场方向称为光的偏极方向。我们可用偏光器来选择某一特定方向之偏极光。已偏极化的光再经过一个偏光器时可全部通过或部分通过，视第二个偏光器的方向而定 2021/9/216液晶材料的基本特性液晶于1888年由奥地利植物学者Reinitzer发现，是一种介于固体与液体之间，具有规则性分子排列的有机化合物，一般最常用的液晶型式为向列液晶，分子形状为细长棒形，长宽约1nm10nm，在不同电流电场作用下，液晶分子会做规则旋转
4、90度排列，产生透光度的差别，依此原理控制每个像素，便可构成所需图像 2021/9/217偏偏振振光光在在液液晶晶中中的的转转动动2021/9/218LCD的分类n n被动矩阵式LCD 扭曲向列（TN）型LCD 超扭曲向列（STN）型LCD 双层超扭曲向列（DSTN）型LCDn n主动矩阵式LCD 薄膜晶体管（TFT）型LCD 2021/9/212021/9/219 9TNLCD的结构2021/9/2110TNLCD的工作原理2021/9/2111TNLCD光路示意图2021/9/2112TFTLCD工作原理n nTFTTFTLCDLCD即薄膜晶体管（即薄膜晶体管（Thin Film rans
5、istorThin Film ransistor）型液晶）型液晶显示器显示器n nTFTTFTLCDLCD也采用了两夹层间填充液晶分子的设计。只不也采用了两夹层间填充液晶分子的设计。只不过是把过是把TNTNLCDLCD上部夹层的电极改为了上部夹层的电极改为了FETFET晶体管，而下晶体管，而下层改为了共通电极。层改为了共通电极。n n在光源设计上，在光源设计上，TFTTFTLCDLCD的显示采用的显示采用“背透式背透式”照射方照射方式式 n n在在FETFET电极导通时，液晶分子的表现如电极导通时，液晶分子的表现如TNTNLCDLCD的排列状的排列状态一样会发生改变，也通过遮光和透光来达到显示
6、的目的态一样会发生改变，也通过遮光和透光来达到显示的目的 n n由于由于FETFET晶体管具有电容效应，能够保持电位状态，先前晶体管具有电容效应，能够保持电位状态，先前透光的液晶分子会一直保持这种状态，直到透光的液晶分子会一直保持这种状态，直到FETFET电极下一电极下一次再加电改变其排列方式为止次再加电改变其排列方式为止 n n相对而言，相对而言，TNTNLCDLCD就没有这个特性，液晶分子一旦没就没有这个特性，液晶分子一旦没有施压，立刻就返回原始状态，这是有施压，立刻就返回原始状态，这是TFTTFTLCDLCD和和TNTNLCDLCD显示原理的最大不同。显示原理的最大不同。2021/9/2
7、12021/9/211313彩色液晶显示器的原理彩色液晶显示器的原理l彩色滤光镜依据颜色分为红、绿、蓝三种，依次排列在玻璃基板上组成一组（dot pitch）对应一个象素每一个单色滤光镜称之为子象素（sub-pixel）。也就是说，如果一个TFT显示器最大支持12801024分辨率的话，那么至少需要128031024个子象素和晶体管。2021/9/2114液晶显示器件的驱动特点液晶在直流电压作用下会发生电解作用，所以必须用交流驱动，并且限定交流成分中的直流分量不大于几十个毫伏由于液晶在电场作用下光学性能改变的响应时间比较长，液晶透光率的改变只与外加电压的有效值有关液晶单元是容性负载，液晶的电阻
8、可以忽略不记，是无极性的，即正压和负压的作用效果是一样的2021/9/2115液晶显示器的驱动类型n液晶显示器件的无源驱动 静态驱动技术 动态驱动技术n液晶显示器件的有源驱动 有源矩阵驱动技术 2021/9/2116动态驱动技术示意图2021/9/2117有源矩阵驱动技术2021/9/2118典型的典型的TFTLCD显示器结构显示器结构2021/9/2119液晶显示器相关名词解释分辨率，现在LCD的分辨率一般是800点600行的SVGA显示模式和1024点768行的XGA显示模式响应时间，它反映了液晶显示器各像素点对输入信号反应的速度，即像素点由暗转亮或由亮转暗的速度。一般以50ms为最低标准
9、，20ms的响应时间就相当不错了刷新率，指显示帧频，但是由于TFTLCD的特性，刷新率并非像CRT显示器中要求的那样越高越好，保持在5065Hz是一个比较好的选择2021/9/2120数字电视显示技术相关分辨率标准SVGA超级视频图形阵，最小分辨率800X600像素，适用于15寸显示器XGA扩展图形阵，分辨率1024X768像素，适用于17英寸和19英寸显示器SXGA超级扩展图形阵，分辨率为1280X1024像素，适用于21英寸和25英寸显示器，也符合HDTV的要求UXGA特级扩展图形阵，分辨率1600X1200像素，适用于30寸以上显示屏2021/9/2121等离子体（等离子体（PDPPDP
10、）显示技术显示技术2021/9/21222021/9/21232021/9/21242021/9/21252021/9/2126什么是等离子？等离子显示的中心元件就是等离子体，它是由自等离子显示的中心元件就是等离子体，它是由自由流动的离子（带电的原子）和电子（带负电的由流动的离子（带电的原子）和电子（带负电的粒子）组成的气体粒子）组成的气体 在通常情况下，气体主要由不带电的粒子组成，在通常情况下，气体主要由不带电的粒子组成，如果利用加大电压的方法把一些电子放入到气体如果利用加大电压的方法把一些电子放入到气体内，那么它就会立刻产生变化，自由的电子与原内，那么它就会立刻产生变化，自由的电子与原子相
11、撞，并使原子内部的电子数目失衡，这就会子相撞，并使原子内部的电子数目失衡，这就会使其带正电荷，并产生了离子使其带正电荷，并产生了离子 在稳定等离子体中如果有电流穿行其中，那么带在稳定等离子体中如果有电流穿行其中，那么带负电的粒子就会冲向那些带正电粒子的区域，而负电的粒子就会冲向那些带正电粒子的区域，而带正电的粒子也会杀向那些带负电粒子的区域带正电的粒子也会杀向那些带负电粒子的区域 双方的粒子不断地进行着撞击。这些撞击激发了双方的粒子不断地进行着撞击。这些撞击激发了等离子体中的气体原子，促使它们发出了光。这等离子体中的气体原子，促使它们发出了光。这个工作原理很类似于普通日光灯个工作原理很类似于普
12、通日光灯 2021/9/212021/9/212727等离子的发光原理2021/9/2128日光灯显示原理等离子体显示屏及日光灯都工作于正常辉光放电区。当电源电压增加而内阻又不大时，气体将会被击穿，放电管中产生大量的高能量电子，并碰撞激发中性气体原子发出可见光或紫外光。气体一旦被击穿，就能以一较低的电压将放电维持在辉光放电区，这一特性对等离子体显示器件具有重要意义 2021/9/2129等离子体显示器等离子体显示器（Plasma Display Panel）w等离子显示器是一种利用气体放电的显示装置，这种屏幕采用了等离子管作为发光元件。w大量的等离子管排列在一起构成屏幕。每个等离子对应的每个小
13、室内部充有氖氙气体。在等离子管电极间加上高压后，封在两层玻璃之间的等离子管小室中的气体会产生紫外光，从而激励平板显示器上的红绿蓝三基色荧光粉发出可见光。w每个离子管作为一个像素，由这些像素的明暗和颜色变化组合，产生各种灰度和色彩的图像，与显像管发光相似 2021/9/2130等离子显示技术的发展等离子显示技术的发展1954年，美国，DC驱动PDP的发表1956年，美国，冷阴极放电显示管的开发1966年，美国，存储型AC驱动PDP的发表1968年，荷兰，用DC驱动的PDP显示电视图像1969年，美国，自扫描型DC驱动PDP的开发1978年，日本，16英寸DC驱动彩色PDP电视机的试制1985年，
14、日本，脉冲存储型DC驱动彩色PDP电视机的开发1993年，日本，21英寸全彩色AC驱动PDP的商品化1996年，日本，PDP选址驱动显示器问世1997年，日本已有7家公司推出107128cm产品和样品1998年，三星与日本合作试生产102153cmPDP1999年，日本，153cmHDTV用彩色显示器问世2000年，松下公司推出第三代42英寸PDP产品2001年，PDP产业形成日、韩、台三足鼎立之势20022004，PDP产品价格开始大幅度下降，逐步进入大众化家庭2021/9/2131等离子显示器在中国的发展 中国等离子显示产业刚刚起步，但是通过引进、消化和吸收，这几年发展十分迅速。彩虹集团公
15、司和西安交通大学与俄国斯国家气体放电器件研究所合作，已开发出具有自主和知识产权的40英寸彩色PDP产品，彩虹集团公司在北京已建成一条40英寸以上的彩色PDP试验线，计划2002年内进行试生产。TCL、海信和创维等先后推出了各自的PDP产品，创维新近推出的高清等离子彩电以及50寸、60寸的等离子产品，表明中国在等离子显示器制造技术方面已经跨上了一个新的台阶。海信与北京国美、大中等大型商家签了3亿元的42时数字等离子电视定货意向书。TCL计划在2004年之前实现所有等离子电视模块自主开发与生产，通过与外资合资、合作等方式，实现显示器联合开发生产。计划在2005年之前，投入35亿元人民币用于等离子电
16、视的开发与生产，建设至少三条生产线，实现年产30万台整机和30万套部品。创维的未来五年等离子战略是2002年10万台、2003年15万台、2007年50万台 2021/9/2132PDP显示器的分类PDP分为直流（DC）驱动型和交流（AC）驱动型两种不同方式。直流型电极与放电气体直接接触，紫外线的产生效率高，但显示屏的结构比较复杂，在目前商用彩色PDP中已很少用。交流型的电极表面涂敷一层介质层，使其结构类似于一个电容器。交流型PDP又分对向放电和表面放电两种，对向放电型PDP的两电极分别制作在前后玻板上，等离子体放电在整个放电室中进行，优点是放电空间利用充分且比三电极表面放电型PDP减少电极；
17、缺点是荧光粉直接暴露在放电等离子体中，容易退化，须采用特别的保护措施。目前的主流彩色PDP为三电极表面交流放电型 2021/9/2133表面放电型表面放电型l表面放电型的扫描电极和维持电极Z位于放电介质的同一侧，使放电在前表面进行，减少了带电粒子对荧光粉的轰击。l放电电极与放电介质间由绝缘介质层隔开，使得壁电荷可以在电极表面聚集。壁电荷形成的电场与电极电场反向，随壁电荷的积累空间电场逐步减弱，当空间电场减小到低于维持电压时，直流放电终止，但该放电单元处于交流放电的激活态，当、电极的电压反向后，电极电场与壁电荷形成的电场同向，即使所加电压不到击穿电压，只要电极电压与壁电荷电压之和大于，就能再次起
18、辉，如此反复，交流放电得以维持 2021/9/2134PDP结构示意图2021/9/2135PDP结构示意图2021/9/2136Plasma Display Sub-pixel Structure Cross Sectional ViewDischarge ElectrodesFront GlassDielectric(MgO)Inert GasChamberColorSpecificSub-PixelPhosphorsRear GlassData Electrode2021/9/2137Plasma Display RGB Pixel Structure Cross Sectional V
19、iewRGB2021/9/2138A discharge arc is generated when a potential is drivenacross the electrodes.How the Plasma Display Sub-pixel Works Cross Sectional View2021/9/2139The arc flashes the inert gas to plasma causing it to emit(invisible)ultraviolet radiation.How the Plasma Display Sub-pixel Works Cross
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