電視機(jī)課件第16章

1、第16章平板(pngbn)顯示技術(shù) 16.1液晶顯示技術(shù) 16.2等離子體顯示(xinsh)技術(shù) 本章小結(jié) 思考與習(xí)題 共一百一十五頁 16.1液晶顯示技術(shù)16.1.1液晶顯示技術(shù)的發(fā)展概況1968年，奧地利植物學(xué)家F.Reinitzer首先發(fā)現(xiàn)了液晶材料膽甾醇苯甲酸酯，一種有機(jī)化合物結(jié)晶體。通常將晶態(tài)物質(zhì)加熱到熔點(diǎn)就變成透明液體，但將這一類物質(zhì)加熱到某一溫度T1至T2之間，會(huì)成為混濁粘稠體，它既有液體的流動(dòng)性，又有晶體的光學(xué)各向異性特點(diǎn)，故稱為液晶態(tài)，以區(qū)別于物質(zhì)的晶態(tài)、液態(tài)和氣態(tài)。液晶對外加的電場、磁場、熱能(rnng)等刺激很靈敏。液晶本身并不發(fā)光，但它在外加電場、磁場、熱的作用下，產(chǎn)生

2、光密度或色彩變化，這是液晶顯示器件(Liquid Crystal Distal，LCD)的基本原理。共一百一十五頁20世紀(jì)70年代LCD應(yīng)用于電子鐘表、計(jì)算器字符顯示。80年代隨著(su zhe)文字和圖像處理設(shè)備小型化，要求顯示器件薄、輕、低功耗，因而首先研制成工藝簡單、成本低的簡單矩陣LCD，但其掃描電極數(shù)受到液晶材料閾值特性銳度的限制，圖像分解力只能作到400線左右。后來又研制成在每個(gè)液晶像素上設(shè)置開關(guān)元件的有源矩陣液晶顯示器件，克服了簡單矩陣LCD的缺點(diǎn)。從原理上講，這種有源矩陣LCD的分時(shí)掃描電極數(shù)不受限制，圖像顯示的對比度、亮度大為提高，可以滿足電視圖像顯示的要求。按開關(guān)元件和材料

3、不同，有源矩陣LCD分為晶體管式(包括非晶硅薄膜晶體管(ASiTFT)和多晶硅薄膜晶體管(PSiTFT)等)和二極管式(包括金屬絕緣體金屬二極管、背對背二極管和二極管環(huán)等)。共一百一十五頁1983年日本卡西歐公司研制成第一臺(tái)2.7英寸黑白LCDTV。同期(tngq)研制成LCD加三基色濾色片的LCD彩色TV顯示器。1984年日本精工艾普遜公司研制成2英寸彩色LCDTV。1987年日本的LCDTV產(chǎn)品約為CRTTV產(chǎn)量的一半。在目前國際市場上，商品化的液晶LCDTV的圖像清晰度和亮度已經(jīng)接近CRTTV的水平。1446英寸的液晶彩色電視機(jī)、拼接式寬屏幕電路和100英寸液晶投影電視已經(jīng)研制成功，并且

4、正在朝著大屏幕平板型彩色液晶電視和高清晰度液晶電視方向發(fā)展。共一百一十五頁為了進(jìn)一步提高圖像清晰度，增大液晶屏的面積，目前世界各國正在研制新型液晶材料和將驅(qū)動(dòng)(q dn)電路與液晶屏一體化制造的新工藝。液晶電視之所以能在短短幾年中迅速發(fā)展，主要由于它具有以下優(yōu)點(diǎn)：所需電源電壓低，約為35 V； 驅(qū)動(dòng)(q dn)功率小，約為W/cm2； 液晶屏是被動(dòng)顯示，本身不發(fā)光，眼睛不易疲勞； 被動(dòng)顯示屏可以用環(huán)境光或太陽光作光源，因而可以將液晶電視屏安裝在室外； 液晶屏薄而輕，便于實(shí)現(xiàn)袖珍型和壁掛式平板顯示； 無X射線和紫外線輻射損害。共一百一十五頁16.1.2液晶的電光效應(yīng)液晶分子的某種排列狀態(tài)在電場作

5、用下變?yōu)榱硪环N排列狀態(tài)時(shí)，液晶的光學(xué)性質(zhì)隨之改變，而產(chǎn)生光被電場調(diào)制的現(xiàn)象稱為液晶的電光效應(yīng)。液晶的電光效應(yīng)是由液晶的介電系數(shù)、電導(dǎo)率和折射率的各向異性引起的。液晶的電光效應(yīng)有多種，其中應(yīng)用于液晶顯示的分類如下。1. 電場效應(yīng)電場效應(yīng)可分為(fn wi)扭曲向列型效應(yīng)和賓主效應(yīng)。共一百一十五頁1) 扭曲向列(TN)型效應(yīng)扭曲向列型液晶盒的組成及其工作(gngzu)原理示意圖如圖16-1所示，在涂覆透明電極的兩玻璃基片之間夾著厚度為10m的P型向列型液晶層，液晶分子為扭曲排列。在液晶盒上下兩側(cè)各有一偏振片，入射光側(cè)的偏振片稱為起偏振器，出射光側(cè)的為檢偏器。起偏器的偏振方向與該側(cè)基片表面的液晶分子

6、軸方向一致。檢偏器的偏振方向有兩種選擇：與起偏器的偏振方向平等或垂直。由于液晶分子扭曲的螺距為40 m，遠(yuǎn)大于可見光波長，因此，射入液晶的直線偏振光的偏振方向在通過液晶層時(shí)沿著液晶分子軸扭曲旋轉(zhuǎn)90。共一百一十五頁當(dāng)不加電場，而且出射側(cè)的檢偏器的偏振(pin zhn)方向與起偏器的方向平行時(shí)，出射光的偏振(pin zhn)方向與檢偏器的偏振(pin zhn)方向垂直，則出射光被遮斷，如圖16-1(a)所示。當(dāng)起偏器和檢偏器的偏振(pin zhn)方向垂直時(shí)，出射光通過檢偏器，液晶盒呈透明。共一百一十五頁圖16-1TN型電光效應(yīng)原理(yunl)(a) 不加電場； (b) 加電場共一百一十五頁當(dāng)液

7、晶盒施加電場E，而且外加電壓高于閾值電壓時(shí)，液晶分子排列改變?yōu)榉肿虞S與電場方向平行，如圖16-1(b)所示。由于分子軸順著電場E的方向，液晶的旋光性消失，入射光的偏振(pin zhn)方向不旋轉(zhuǎn)。當(dāng)兩側(cè)偏振(pin zhn)片的偏振(pin zhn)方向平行時(shí)，出射光透過檢偏器，若用于顯示屏，則呈現(xiàn)黑底白像； 當(dāng)兩側(cè)偏振(pin zhn)片的偏振(pin zhn)方向互相垂直時(shí)，出射光被遮斷，若用作顯示屏，則呈現(xiàn)為白底黑像。扭曲向列電光效應(yīng)是目前應(yīng)用最廣泛的液晶顯示器件的機(jī)理。 共一百一十五頁當(dāng)液晶盒上、下基板兩端的外加電壓升高時(shí)，電場強(qiáng)度E隨之升高，使液晶分子排列方向與電場平行(或垂直)改變

8、為與電場垂直(或平行)時(shí)的電壓稱為(chn wi)“閾值電壓”Uth。若液晶的彈性系數(shù)小，介電系數(shù)各向異性大，則Uth低，一般扭曲向列(TN)型液晶的Uth約為23 V。液晶在外加直流電壓作用下容易發(fā)生化學(xué)變化，而使液晶性能惡化、壽命縮短，因此通常用交流電壓驅(qū)動(dòng)液晶。由于液晶材料有時(shí)間積分響應(yīng)特性，因此液晶響應(yīng)速率跟不上驅(qū)動(dòng)電壓的峰值變化，其響應(yīng)驅(qū)動(dòng)電壓的有效值(即均方根值)Urms稱為液晶的RMS(均方根)響應(yīng)效應(yīng)。共一百一十五頁2) 賓主(GH)效應(yīng)將分子長軸方向與短軸方向?qū)梢姽馕章什煌陌魻罘肿拥亩玖献鳛椤百e”，溶解在作為“主”的一定規(guī)則排列的液晶中，則二色染料分子方向與液晶分子

9、平行。當(dāng)在電壓作用下改變作為“主”的液晶分子的排列方向時(shí)，作為“賓”的染料分子的排列方向隨著“主”分子的方向變化，從而改變了染料的可見光吸收特性，引起顏色變化。這種電光效應(yīng)稱為賓主效應(yīng)。此外(cwi)，液晶在外加電場作用下還會(huì)產(chǎn)生電控雙折射(FCB)效應(yīng)、相變(PC)效應(yīng)和動(dòng)態(tài)散射(DS)效應(yīng)等。以上各種電光效應(yīng)的顯示器件性能比較見表16-1。共一百一十五頁2. 電熱光效應(yīng)加電場的同時(shí)改變液晶溫度，會(huì)引起液晶的光學(xué)(gungxu)性質(zhì)變化。例如將膽甾型混合液晶的電熱光效應(yīng)用于激光熱寫入的大型動(dòng)畫顯示。表16-1各種電光效應(yīng)(xioyng)顯示器件的性能比較共一百一十五頁16.1.3液晶顯示器件

10、的分類(fn li)和使用特點(diǎn)1. 液晶顯示器件的分類(fn li)利用上述液晶的電光效應(yīng)制成的液晶顯示器件已廣泛應(yīng)用于數(shù)字、符號(hào)、圖形和電視圖像顯示。液晶顯示器件種類很多，根據(jù)電信號(hào)轉(zhuǎn)換成光信號(hào)所依據(jù)的電光效應(yīng)的機(jī)理不同，可分為扭曲向列(Twisted Nematic，TN)型、賓主(Guest Host，GH)型、電控雙折射(Electrically Controlled Birefringence，ECB)型、相變(Phase Change，PC)型、動(dòng)態(tài)散射(Dynamic Scattering，DS)型、熱光(Thermo Optic，TO)型、電熱光(Electrothermo O

11、ptic，ETO)型。共一百一十五頁液晶顯示器件根據(jù)它所顯示光的類型可分為：(1) 透射型：光源位于液晶顯示板之后，當(dāng)信號(hào)電壓通過改變液晶顯示板的光學(xué)傳遞特性來調(diào)制光源透過液晶發(fā)出的光強(qiáng)度時(shí)，由透射光的光強(qiáng)顯示信號(hào)電壓的信息。(2) 反向型：光源位于液晶板之前，在液晶層的底面基板上設(shè)有反光板。當(dāng)信號(hào)電壓調(diào)制液晶的光學(xué)傳遞特性時(shí)，由反射光的強(qiáng)弱顯示信號(hào)電壓的信息。(3) 投影型：將液晶屏看做幻燈片，透過此幻燈片的光被圖像信號(hào)調(diào)制，再經(jīng)光學(xué)透鏡放大后，投射(tush)到屏幕上。觀眾可以在投射(tush)側(cè)的投影屏幕上觀看到放大的圖像，也可以在投射(tush)面之后的投影屏幕上觀看放大的圖像，如圖1

12、6-2所示。共一百一十五頁圖16-2投影(tuyng)型液晶顯示器件共一百一十五頁根據(jù)液晶顯示板上顯示電極的形狀，液晶顯示器件分為段顯示(用于數(shù)學(xué)(shxu)顯示)和矩陣顯示(由水平和垂直兩組條狀電極及其間的液晶層組成，兩組條狀電極的交點(diǎn)即為像素。矩陣顯示屏可用于圖形顯示)。2. 液晶顯示器件的使用特點(diǎn)液晶顯示的原理是利用液晶的電光效應(yīng)，通過施加電壓改變液晶的光學(xué)特性，造成對入射光的調(diào)制，使液晶的透射光或反射光受到所加信號(hào)電壓的控制，從而達(dá)到顯示的目的。 共一百一十五頁因此，使用液晶顯示器件時(shí)，應(yīng)注意以下特點(diǎn)：(1) 液晶顯示器件不同于CRT和發(fā)光二極管(LED)等發(fā)光型顯示器件，它本身不發(fā)光

13、，必須有外來光源。這種光源可以是高照度的熒光燈、太陽光、環(huán)境光等。 (2) 驅(qū)動(dòng)電壓低，一般為3 V左右。驅(qū)動(dòng)功率小，一般為W/cm2級(jí)，所以能用MOS集成電路驅(qū)動(dòng)。這是因?yàn)橐壕?yjng)材料的電阻率高(大于1011 cm)，流過液晶的電流很微小，而且由于液晶的各向異性物理特性，很容易在外電場作用下改變分子排列而發(fā)生電光效應(yīng)。共一百一十五頁(3) 液晶光學(xué)特性對信號(hào)電壓響應(yīng)速度慢(TN型液晶的響應(yīng)時(shí)間r150 ms，薄膜晶體管有源矩陣的r80 ms)，所以液晶跟不上驅(qū)動(dòng)電壓快速上升的峰值變化，液晶只能響應(yīng)驅(qū)動(dòng)電壓的有效值(均方根值)。所以一次掃描液晶屏不能顯示圖像，需多次掃描，即利用(lyn

14、g)液晶的累積響應(yīng)效應(yīng)顯示圖像。共一百一十五頁(4) 直流電壓驅(qū)動(dòng)液晶屏?xí)鹨壕Х肿与娀瘜W(xué)反應(yīng)，縮短液晶壽命。為避免這種電化學(xué)反應(yīng)，必須使用交流電壓驅(qū)動(dòng)液晶屏，而且交流驅(qū)動(dòng)電壓波形應(yīng)無平均直流成份。為此，通常給液晶屏的信號(hào)電極施加逐場倒置極性的視頻信號(hào)，以滿足上述要求。同時(shí)行掃描電極上也加交流驅(qū)動(dòng)電壓。逐場倒置的視頻信號(hào)方案有以下兩種： 一般驅(qū)動(dòng)方式，如圖16-3所示。圖中公共電極為4 V，第一場與第二場視頻信號(hào)的極性倒置，它們的平均直流成份為零。這種交流驅(qū)動(dòng)信號(hào)的缺點(diǎn)是輸出(shch)的視頻信號(hào)幅度大，要求電源電壓高、功耗大。共一百一十五頁圖16-3一般驅(qū)動(dòng)(q dn)方式的逐場倒置視頻信

15、號(hào)共一百一十五頁 公共電極的反轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)方式。這種驅(qū)動(dòng)方式是在上述(shngsh)一般驅(qū)動(dòng)方式的基礎(chǔ)上，對公共電極施加逐場反轉(zhuǎn)的方波，同時(shí)使第一場和第二場視頻信號(hào)極性反轉(zhuǎn)，如圖16-4所示。這樣既保證相鄰兩場視頻信號(hào)的平均直流成份為零，而且逐場反轉(zhuǎn)視頻信號(hào)的總幅度減小，從而使視頻信號(hào)驅(qū)動(dòng)器的供電電壓降低，電源功耗減小。共一百一十五頁圖16-4公共電極反轉(zhuǎn)(fn zhun)驅(qū)動(dòng)方式的逐場倒置視頻信號(hào)共一百一十五頁(5) 電視臺(tái)廣播的電視信號(hào)主要針對顯像管的非線性作了非線性()預(yù)選校正，而液晶顯示屏的電光轉(zhuǎn)換特性近似線性，即非線性系數(shù)1。為使接收(jishu)到的電視信號(hào)在液晶屏上顯示為無灰度畸變的電

16、視圖像，應(yīng)將接收(jishu)到的電視信號(hào)經(jīng)過非線性校正，再送到液晶屏上顯示。顯像管的非線性系數(shù)2.2，為滿足電視系統(tǒng)總的1，在攝像機(jī)的前置放大級(jí)加了一個(gè)1/1/2.2的預(yù)校正電路。所以液晶電視機(jī)的視頻放大級(jí)應(yīng)增加一個(gè)2.2的非線性校正電路。(6) 液晶顯示器件是由兩層透明電極板之間夾薄層絕緣體的液晶組成的，它與電容器的結(jié)構(gòu)相似。對驅(qū)動(dòng)信號(hào)源來說，液晶器件是容性負(fù)載。共一百一十五頁16.1.4液晶矩陣顯示器的驅(qū)動(dòng)(q dn)方式液晶矩陣顯示器的驅(qū)動(dòng)方式分為簡單矩陣驅(qū)動(dòng)方式和有源矩陣驅(qū)動(dòng)方式兩種。1. 簡單矩陣驅(qū)動(dòng)方式簡單矩陣驅(qū)動(dòng)方式的液晶顯示器中，電極排列形式如圖16-5(a)所示。其中x電極

17、為掃描電極，加掃描電壓；y電極為信號(hào)電極，加信號(hào)電壓。x、y電極的交叉點(diǎn)就是像素(xi、yi)。像素?cái)?shù)目決定于交點(diǎn)數(shù)。液晶材料的電阻率約為1011 Cm。圖中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。所有x、y電極群的各個(gè)交叉點(diǎn)液晶像素的等效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16-5(b)所示。共一百一十五頁圖16-5簡單矩陣驅(qū)動(dòng)方式的液晶(yjng)顯示器(a) 電極排列形式； (b) 電極與RC電路的連接共一百一十五頁矩陣顯示有兩種常用的掃描方式：(1) 點(diǎn)順序掃描，如圖16-5(a)所示，選定一行xi后，依次選擇y1，y2，y3，yN。掃描完一行，再選擇

18、xi+1行。在點(diǎn)順序掃描中，掃描一個(gè)像素(xin s)的時(shí)間是掃描一幅圖像所需時(shí)間的1/N2，這個(gè)比值稱為占空系數(shù)。當(dāng)N很大時(shí)，占空系數(shù)很小。由于液晶對驅(qū)動(dòng)信號(hào)的有效值產(chǎn)生響應(yīng)，所以當(dāng)占空系數(shù)太小時(shí)，對有效值電壓的響應(yīng)時(shí)間也少，這對液晶的響應(yīng)不利，使顯示圖像的亮度低。共一百一十五頁(2) 行順序掃描，如圖16-5(a)所示，選定一行xi后，對y1，y2，y3，yN同時(shí)加信號(hào)電壓，即同時(shí)選擇y1，y2，y3，yN。在這種行順序掃描中，一個(gè)像素(xin s)的占空系數(shù)為1/N，顯然它比點(diǎn)順序掃描的占空系數(shù)大。因此在簡單矩陣顯示中，一般都采用行順序掃描。共一百一十五頁進(jìn)一步分析點(diǎn)順序掃描和行順序掃描

19、可知，在液晶簡單矩陣顯示中，由于矩陣的所有像素的等效RC電路通過x、y電極連通成一個(gè)立體電路，如圖16-5(b)所示，當(dāng)選中的某一像素點(diǎn)(xi、yj)加有電壓U時(shí)，鄰近一些像素點(diǎn)得到約為U/2的電壓，稱為半選擇點(diǎn)； 另一些非選擇的像素點(diǎn)得到的電壓也并非零， 這種現(xiàn)象稱為立體電路效應(yīng)。該效應(yīng)使半選擇點(diǎn)和非選擇點(diǎn)都得到不希望有的信號(hào)電壓，而且液晶電光(dingung)響應(yīng)的閾值特性不陡峭，在這些半選擇點(diǎn)和非選擇點(diǎn)上也產(chǎn)生不希望的電光(dingung)效應(yīng)，結(jié)果導(dǎo)致選擇點(diǎn)顯示圖像對比度下降，這種現(xiàn)象稱為交叉效應(yīng)。電極數(shù)N越多，交叉效應(yīng)越嚴(yán)重。共一百一十五頁所以，在簡單矩陣驅(qū)動(dòng)方式的顯示中，不能用增加

20、電極數(shù)來提高分辨力，這是因?yàn)殡姌O數(shù)增加時(shí)，雖然像素增加會(huì)提高分辨力，但同時(shí)降低了圖像對比度。解決上述問題的辦法是采用多重矩陣法提高分辨力，而不增加掃描電極數(shù)。圖16-6所示為二重矩陣液晶顯示屏的電極結(jié)構(gòu)，掃描電極數(shù)減少為N/2個(gè)，信號(hào)電極為2M個(gè)。這樣一個(gè)二重矩陣液晶屏相當(dāng)于NM個(gè)像素的普通矩陣液晶屏。因?yàn)?yn wi)減少了掃描電極數(shù)，所以它的對比度提高到與(N/2)M的矩陣液晶屏相同。共一百一十五頁在圖16-6中，X為行掃描(somio)電極，信號(hào)電極分為YA和YB兩組，采用一次掃描兩行的尋址方式。選取一條行掃描電極的同時(shí)，將信號(hào)同時(shí)加在兩行像素上：奇數(shù)行m個(gè)樣點(diǎn)信號(hào)同時(shí)加到對應(yīng)的Y1AY

21、mA個(gè)液晶像素上，偶數(shù)行m個(gè)樣點(diǎn)信號(hào)同時(shí)加到對應(yīng)的Y1BYmB個(gè)液晶像素上。共一百一十五頁圖16-6二重矩陣(j zhn)液晶屏的電極結(jié)構(gòu)共一百一十五頁由于二重矩陣液晶屏的每一個(gè)像素被圖像信號(hào)作用的時(shí)間比幀周期短得多，因此當(dāng)掃描電極數(shù)增加時(shí)，要準(zhǔn)確控制液晶像素顯示(xinsh)的灰度層次相當(dāng)困難。采用反式二重矩陣和反式四重矩陣液晶屏可以克服二重矩陣和四重矩陣液晶屏的缺點(diǎn)。在同樣的掃描電極數(shù)時(shí)，反式多重矩陣比多重矩陣液晶屏的制造容易、對比度高，且沒有錯(cuò)誤顯示(xinsh)區(qū)而減少了散粒噪聲。當(dāng)電極數(shù)增多時(shí)，反式矩陣的制造工藝反而要求更高。共一百一十五頁2. 有源矩陣驅(qū)動(dòng)方式在簡單矩陣驅(qū)動(dòng)方式的液

22、晶屏顯示中，液晶電極間的交叉效應(yīng)嚴(yán)重地降低了圖像的對比度，而且現(xiàn)有液晶材料的閾值特性不陡峭，掃描行數(shù)受到限制，因此顯示圖像的分辨力也不高。有源矩陣驅(qū)動(dòng)方式的液晶屏能克服簡單矩陣驅(qū)動(dòng)方式的上述限制。其辦法是在掃描電極和信號(hào)電極的交叉處，安裝透明(tumng)的薄膜晶體管開關(guān)或?qū)⒎蔷€性元件與液晶像素串聯(lián)，使液晶電極之間的交叉效應(yīng)減少，使液晶像素的閾值特性變陡。共一百一十五頁有源矩陣驅(qū)動(dòng)方式的液晶屏分為晶體管驅(qū)動(dòng)和非線性元件驅(qū)動(dòng)兩類。1) 晶體管驅(qū)動(dòng)圖16-7所示為薄膜場效應(yīng)晶體管(Thin Film Transistor，TFT)驅(qū)動(dòng)的有源矩陣液晶屏的一個(gè)像素的示意圖。圖中，Xi為第i個(gè)掃描電極；

23、Yj為第j個(gè)信號(hào)電極； BK為背電極；Tij為Xi和Yj交叉處的開關(guān)晶體管；CLj為液晶像素電容，用來存儲(chǔ)模擬信號(hào)的一個(gè)像素；RLj為液晶像素的絕緣電阻，其阻值(z zh)很大，可以視為開路。共一百一十五頁圖16-7薄膜場效應(yīng)晶體管驅(qū)動(dòng)(q dn)的有源矩陣液晶屏的一個(gè)像素共一百一十五頁每一個(gè)像素配置一個(gè)開關(guān)晶體管，晶體管導(dǎo)通、截止?fàn)顟B(tài)接近理想開關(guān)。因此各個(gè)像素之間的尋址完全獨(dú)立，從而消除了液晶像素之間的交叉串?dāng)_，大大改善了液晶顯示圖像的對比度和清晰度。通常作為開關(guān)的晶體管有非晶硅薄膜晶體管Amorphous Silicon TFT，A-Si TFT)和多晶硅薄膜晶體管(Polycrystal

24、 Silicon TFT，P-Si TFT)。前者的截止電流極小，存儲(chǔ)電荷不易漏失，無需為液晶像素再制作附加存儲(chǔ)電容，成品率高，有利于高行數(shù)的圖像顯示，因而廣泛應(yīng)用于液晶電視的顯示屏。后者電光性能穩(wěn)定，電荷遷移率高，可以用P-Si TFT將液晶像素部份和驅(qū)動(dòng)電路制作在一塊基片上，大規(guī)模集成，因而近來(jnli)獲得廣泛重視。共一百一十五頁2) 非線性元件驅(qū)動(dòng)利用金屬絕緣體-金屬(Metal Insulator Metal，MIM)、二極管環(huán)(兩個(gè)相反極性二極管的并聯(lián))和背對背二極管(兩個(gè)二極管的負(fù)極聯(lián)接在一起)等的非線性開關(guān)元件與液晶像素串聯(lián)，使液晶的閾值(y zh)特性變陡，也可以有效地克服

25、簡單矩陣液晶像素間的交叉串?dāng)_。利用上述非線性元件作開關(guān)的有源矩陣液晶屏，其制造工藝簡單，可以應(yīng)用于便攜式彩色液晶電視機(jī)中。共一百一十五頁16.1.5彩色液晶電視接收機(jī)1. 彩色液晶電視接收機(jī)的組成圖16-8所示是采用A-Si TFT有源矩陣液晶屏的彩色液晶電視機(jī)的組成框圖(kungt)。彩色液晶電視機(jī)不同于黑白液晶電視機(jī)的是：在視頻檢波器之后增加了色度信號(hào)解碼電路和RGB信號(hào)處理電路，以及采用A-Si TFT有源矩陣的彩色液晶顯示屏(180列210行)；視頻檢波器輸出的彩色全電視信號(hào)，一路送到伴音信號(hào)處理電路，產(chǎn)生伴音，另一路送到同步分離，產(chǎn)生行、幀同步脈沖fH、fF，還有一路經(jīng)(2.2)校正

26、后，送到色度解碼電路和RGB信號(hào)處理電路，輸出R、G、B三基色視頻信號(hào)。共一百一十五頁R、G、B三個(gè)基色視頻信號(hào)分別經(jīng)采樣-保持和Y電極信號(hào)驅(qū)動(dòng)器后，送出3180列Y電極信號(hào), 這是因?yàn)橐粋€(gè)彩色像素需要R、G、B三個(gè)基色信號(hào)相加混色得到。行、幀同步脈沖觸發(fā)掃描驅(qū)動(dòng)器產(chǎn)生每幀210個(gè)行掃描電壓，送到彩色液晶(yjng)顯示屏的210個(gè)X掃描電極，進(jìn)行行掃描。采樣時(shí)鐘頻率fs是由行步頻fH鎖相的壓控晶體振蕩器產(chǎn)生的。fs對一行基色信號(hào)采樣180樣點(diǎn)，對R、G、B三基色共采樣3180樣點(diǎn)。因?yàn)椴噬壕恋娜珵V色片對光吸收較大，使液晶顯示圖像的亮度大大降低，為此需用小型高照度的熒光燈作為背光源來增

27、加液晶顯示亮度。共一百一十五頁圖16-8彩色液晶電視機(jī)的組成(z chn)框圖共一百一十五頁2. 彩色液晶顯示屏液晶器件(qjin)的彩色顯示方法有兩種：相減混色法和相加混色法。相減混色法的原理是將青色、絳色、黃色濾色片疊在一起，只要將其中某一個(gè)濾色片變成全透明，就能獲得紅、綠或黃三種單色光射出。這里液晶作為控制閥門來控制其中一個(gè)濾色片變成透明，這時(shí)入射白光穿過另兩個(gè)濾色片，于是出射光就成為彩色光了。但是三個(gè)濾色片重疊在一起對入射白光的吸收很大，使得液晶顯示的彩色圖像亮度大為降低。因此在液晶彩色電視中，通常采用嵌鑲式三基色濾色片進(jìn)行相加混色。圖16-9所示是嵌鑲式三基色濾色片相加混色彩色液晶顯

28、示屏的橫剖面示意圖。共一百一十五頁起偏光片和檢偏光片的偏振方向相同，同為垂直方向。TN液晶閥中摻有黑色染料分子，有利于關(guān)閉濾色片，使其不透光。不加電場時(shí)，液晶分子與上、下基片表面平行，但TN液晶分子在上、下基片之間連續(xù)扭轉(zhuǎn)90，使入射液晶的直線偏振光的偏振方向通過液晶層時(shí)沿液晶分子扭轉(zhuǎn)90，因而(yn r)出射光的偏振方向垂直于檢偏光片的偏振方向，結(jié)果出射光被遮斷。亦即入射白光通不過濾色片，故在出射光端看不到濾色光。共一百一十五頁圖16-9嵌鑲式三基色濾色片相加混色彩(sci)色液晶顯示屏的橫剖面共一百一十五頁當(dāng)透明的Y電極與X電極之間加的電壓大于液晶的閾值電壓時(shí)，外加電場改變TN液晶分子的排

29、列方向，液晶分子軸與電場方向平行，液晶的90旋光消失，使得入射白光經(jīng)R濾色片透過檢偏光片射出R色光，結(jié)果在出射端能看到紅基色光。每一個(gè)彩色像素(xin s)由R、G、B三個(gè)基色濾色片組成，當(dāng)一組三基色濾色片之中有1至3個(gè)濾色片能使入射白光被其濾色，而透過檢偏光片時(shí)，在出射端就能看到1至3種基色光的相加混色。這里TN型液晶對基色光起控制閥門的作用。共一百一十五頁X、Y透明電極的交點(diǎn)之間夾著一組三基色濾色片，形成一個(gè)彩色像素(xin s)。每一個(gè)像素(xin s)有一個(gè)A-Si TFT晶體管開關(guān)形成晶體管開關(guān)有源矩陣，以消除像素(xin s)間的交叉串?dāng)_。彩色液晶屏是通過電著色、真空蒸鍍、彩色油墨

30、印刷或感光等工藝，將R、G、B三種色素沉積在玻璃基板內(nèi)表面，形成嵌鑲式三基色濾色片系統(tǒng)。三基色濾色片可以縱向排列、三角形排列或傾斜排列。圖16-10所示是三基色濾色片縱向排列的彩色液晶顯示屏的電極結(jié)構(gòu)。由圖可知，彩色液晶屏的信號(hào)電極Y的數(shù)目是單色屏的3倍，而掃描電極X數(shù)目只需一套。共一百一十五頁圖16-10三基色濾色片縱向排列(pili)的彩色液晶顯示屏的電極結(jié)構(gòu)共一百一十五頁圖16-11所示是三基色信號(hào)處理電路。從色度信號(hào)解碼電路送來的R、G、B三個(gè)視頻基色信號(hào)分別送到各自的放大器、分相器和輸出級(jí)。放大器和分相器分別設(shè)置對比度和亮度。分相器輸出的基色信號(hào)是兩個(gè)波形相同(xin tn)、極性逐

31、場相反的交流信號(hào)，且其平均直流成分為零，以適應(yīng)液晶顯示器件對驅(qū)動(dòng)信號(hào)的要求，避免液晶材料受直流電壓作用，產(chǎn)生電化學(xué)分解而影響液晶顯示器件的使用壽命。共一百一十五頁圖16-11基色信號(hào)處理(xn ho ch l)電路框圖共一百一十五頁4. 采樣保持和Y電極的信號(hào)驅(qū)動(dòng)電路圖16-12所示是三基色信號(hào)的采樣保持和Y電極的信號(hào)驅(qū)動(dòng)電路。其中垂直電極就是Y電極，每一組Y電極包含三個(gè)基色電極。在簡單矩陣液晶(yjng)電視機(jī)中，Y電極的信號(hào)驅(qū)動(dòng)電路通常采用A/D轉(zhuǎn)換器將視頻信號(hào)轉(zhuǎn)換成4 bit代碼的數(shù)字信號(hào)，再利用存儲(chǔ)器將這種點(diǎn)順序像素轉(zhuǎn)換成行信號(hào)，進(jìn)行行順序掃描，以適應(yīng)液晶顯示器件響應(yīng)速度慢的特點(diǎn)。然后

32、將每一行信號(hào)的每一個(gè)像素的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成脈寬調(diào)制信號(hào)，產(chǎn)生16級(jí)灰度層次的脈沖電壓，驅(qū)動(dòng)液晶像素，形成液晶電視圖像。共一百一十五頁圖16-12采樣保持和Y電極的信號(hào)驅(qū)動(dòng)(q dn)電路共一百一十五頁在TFT有源矩陣彩色液晶電視機(jī)中，通常Y信號(hào)電極可以用采樣保持得到的模擬電視的樣值信號(hào)驅(qū)動(dòng)。如圖16-12所示，行掃描驅(qū)動(dòng)器產(chǎn)生210字節(jié)的逐行掃描電壓。每一行掃描電壓在顯示期內(nèi)為恒定值，但整個(gè)掃描期內(nèi)的平均直流成份應(yīng)為零。Y電極的信號(hào)驅(qū)動(dòng)器是由180字節(jié)的采樣-保持所需的采樣脈沖(michng)產(chǎn)生電路和3180路模擬開關(guān)所組成?；蛘哒f，R、G、B三路Y電極的信號(hào)驅(qū)動(dòng)器是由3180個(gè)采樣保持電路所

33、組成的。三路采樣保持電路對屬于同一行的R、G、B視頻信號(hào)同時(shí)采得180組R、G、B三基色像素。每一行的180組R、G、B采樣值同時(shí)驅(qū)動(dòng)3180列Y信號(hào)電極。共一百一十五頁當(dāng)某一個(gè)掃描電極Xi加有行掃描電壓時(shí)，該行的3180個(gè)TFT晶體管全導(dǎo)通，采樣得到(d do)的180組R、G、B樣點(diǎn)信號(hào)就通過TFT晶體管存儲(chǔ)在像素液晶電容器中，并且調(diào)制液晶像素顯示的灰度層次，同時(shí)像素液晶閥控制該組三基色濾色片透過何種基色光并相加混合成某種彩色。隨著逐行掃描的進(jìn)行，彩色液晶屏上顯示出一幅210180彩色像素的彩色液晶電視圖像。共一百一十五頁16.2等離子體顯示技術(shù)16.2.1等離子顯示屏概述等離子顯示屏即通

34、常所說的PDP(Plasma Display Panel)，基本上由兩塊相距很近(約0.1 mm)的玻璃板構(gòu)成，其間充入氣體并被分隔成許多小的單元。當(dāng)單元內(nèi)電極(dinj)間加入電壓后，放電產(chǎn)生等離子體并激發(fā)熒光物質(zhì)顯示彩色圖像。目前的PDP多采用三電極(dinj)表面放電的工作方式。從上到下依次為前側(cè)玻璃基板、掃描電極(dinj)(Scan)和保持電極(dinj)(Sustain)、介電層、保護(hù)層(MgO)、RGB磷光粉、隔離墻、地址電極(dinj)(Address)和后側(cè)基板。前后玻璃板密封在一起形成PDP顯示屏。共一百一十五頁當(dāng)其中的惰性氣體在真空中進(jìn)行等離子放電時(shí)，所產(chǎn)生的紫外線(14

35、7 nm)將激發(fā)紅、綠、藍(lán)熒光粉，產(chǎn)生可見光，通過空間混色形成彩色顯示。至于PDP的灰度，是通過子場(Sub-field)技術(shù)來實(shí)現(xiàn)的，即將一幀圖像的顯示時(shí)間分成若干段來顯示，每段的維持顯示期之比為1248，前者相應(yīng)的亮度也是后者的一半(ybn)。通常將一幀圖像分成8個(gè)子場，因此在一幀圖像內(nèi)可以實(shí)現(xiàn)256種亮度組合，即可以實(shí)現(xiàn)256級(jí)灰度控制，再加上三基色的組合，就可以顯示16.7 MHz的彩色圖像。共一百一十五頁在等離子顯示器的構(gòu)成部件中，除了以上介紹的核心部件等離子顯示屏外，電路方面包括與顯示屏的工作有密切關(guān)系的驅(qū)動(dòng)電路、邏輯控制電路、電源電路以及圖像信號(hào)處理電路等，結(jié)構(gòu)方面一般由前框和后

36、蓋組成，另外還包括放置在顯示屏前面的光學(xué)濾波器。圖像信號(hào)處理電路板包含各種外部輸入信號(hào)的接口(ji ku)，也叫做接口(ji ku)板，其功能是將外部輸入的各種模擬視頻信號(hào)進(jìn)行解碼和數(shù)字化(ADC)，再將數(shù)字信號(hào)進(jìn)行比例變化、幀頻轉(zhuǎn)換(FRC)和隔行逐行變換，轉(zhuǎn)化成控制板可以接收的數(shù)字R、G、B信號(hào)。接口板上包括了用戶用以控制顯示器的軟件，因而也是體現(xiàn)不同產(chǎn)品功能特點(diǎn)的根本所在。共一百一十五頁P(yáng)DP顯示屏在使用中發(fā)射強(qiáng)烈的電磁波和近紅外線，強(qiáng)烈的電磁輻射會(huì)影響在同一環(huán)境中工作的其他設(shè)備，也會(huì)對人體造成損害，而近紅外線會(huì)引起依靠它工作設(shè)備的誤操作。光學(xué)濾波器能夠?qū)﹄姶挪ê徒t外線進(jìn)行屏蔽，以滿足

37、產(chǎn)品電磁輻射的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和保證其他設(shè)備的正常工作。為了(wi le)對等離子顯示器進(jìn)行有效的使用，市場上銷售的產(chǎn)品一般還包括一些相關(guān)的附件，如配套的音箱、底座、掛墻架等。共一百一十五頁等離子顯示屏的基本特點(diǎn)如下：(1) 屏幕大。目前產(chǎn)品的主要尺寸有32、37、40、42、50、60英寸等幾種，其中以40、42和50英寸的最為流行。(2) 結(jié)構(gòu)薄而輕。由于PDP顯示模塊本身具有薄而輕的特點(diǎn)，因而決定了顯示屏在總體上相應(yīng)的結(jié)構(gòu)特征，而顯示尺寸的增大也不需要相應(yīng)地增大屏體的厚度。一般PDP顯示器的整機(jī)厚度在10 cm左右，這就極大地方便了在很多場合的安裝和使用。(3) 視角寬。由于使用熒光粉作為發(fā)光(

38、f un)物質(zhì)，因此PDP可以做到和CRT同樣寬的視角，上下左右均為160，這樣觀看者就不必站在屏幕的正前方。共一百一十五頁(4) 防電磁干擾?；陲@示原理的差別，與CRT相比，來自外界的電磁干擾，如電動(dòng)機(jī)、揚(yáng)聲器等，對PDP的圖像(t xin)基本沒有影響。相比之下，CRT受電磁場的干擾要明顯得多。(5) 純平面圖像(t xin)無扭曲。PDP的RGB柵格在平面中呈均勻分布，這樣就使得PDP的圖像(t xin)即使在邊緣也沒有扭曲現(xiàn)象出現(xiàn)。而純平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。(6) 亮度和對比度較高。隨著熒光粉制造技術(shù)和顯示屏加工技術(shù)的不斷進(jìn)步，PDP的亮度和對

39、比度指標(biāo)也在不斷地進(jìn)步，目前的顯示屏基本上都已達(dá)到KK(1000 cd/cm2，10001)的水平。共一百一十五頁(7) 沒有匯聚和聚焦問題。CRT背投因?yàn)閰R聚不準(zhǔn)造成掃描線邊緣交疊混色，聚焦不良會(huì)導(dǎo)致掃描線加粗，從而導(dǎo)致圖像模糊，分辨率下降。PDP的各像元相互(xingh)獨(dú)立，因而避免了這方面的問題。目前PDP模塊的生產(chǎn)主要集中在日本的富士通、日立、松下、先鋒、NEC和韓國的LG、三星等廠家手中，國內(nèi)進(jìn)行顯示屏的生產(chǎn)還需進(jìn)口模塊。各廠家為了提高產(chǎn)品的性能，優(yōu)化PDP模塊的顯示特性，采用了一些各自獨(dú)有的技術(shù)。共一百一十五頁(1) 非對稱的單元結(jié)構(gòu)。由于人眼對不同顏色的敏感程度不同(紅色較強(qiáng)，

40、藍(lán)色較弱)，采用各色相同面積(對稱)結(jié)構(gòu)的屏，很難再現(xiàn)純正的白色。而采用非對稱的結(jié)構(gòu)，增大藍(lán)色柵格的面積，減小紅色柵格的面積，可以在總面積不變的情況下再現(xiàn)純正的白色。(2) 預(yù)置顏色過濾。NEC公司在其PDP成品的RGB柵格前放置相應(yīng)顏色的濾色片，濾色片之間使用黑色條隔開。這樣做的好處是既可以降低放電氣體所發(fā)出的可見光，優(yōu)化發(fā)射光譜(f sh un p)，又可以進(jìn)行色溫調(diào)整，還能夠降低外界入射光的反射，提高光透過率，從而實(shí)現(xiàn)優(yōu)秀的色彩再現(xiàn)，提高亮度和對比度。共一百一十五頁(3) 純黑驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。松下公司所特有的純黑驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)通過改變初始化放電的方式，極大地增強(qiáng)了黑色的再現(xiàn)能力，將對比度大幅提高至3

41、0001。(4) 隔行點(diǎn)亮的ALIS技術(shù)。這是富士通公司的專有技術(shù)，它利用了單元間的不發(fā)光區(qū)域，使奇偶行交替發(fā)光。這樣一來，僅僅(jnjn)增加了一條水平電極，就實(shí)現(xiàn)了比普通顯示屏高一倍的分辨率，同時(shí)也增加了亮度，降低了成本。共一百一十五頁16.2.2彩色等離子顯示器原理(yunl)1. 系統(tǒng)電路框圖等離子顯示器的系統(tǒng)電路主要由數(shù)字信號(hào)處理板、視頻板、音頻板、音頻功放板、遙控板等電路組成，如圖16-13所示。其中數(shù)字信號(hào)處理板是驅(qū)動(dòng)電路的核心，分別與PDP顯示器、視頻板、音頻板、遙控板等電路板聯(lián)接，對輸入信號(hào)進(jìn)行處理后，將數(shù)據(jù)送給顯示器地址驅(qū)動(dòng)電路(列驅(qū)動(dòng))，同時(shí)將時(shí)基信號(hào)送給顯示器掃描電路(

42、行驅(qū)動(dòng))。顯示器在雙重信號(hào)的作用下，分比特開始對整屏進(jìn)行加載，由上至下順序加載完后，驅(qū)動(dòng)整屏放電(即面放電)，然后再加載下一比特，再次進(jìn)行整屏放電驅(qū)動(dòng)，直至8比特?cái)?shù)據(jù)處理完畢。然后，再接著進(jìn)行下一場信號(hào)的顯示處理。共一百一十五頁圖16-13等離子顯示器的系統(tǒng)(xtng)電路框圖共一百一十五頁由于時(shí)間分割的關(guān)系，PDP不可能(knng)逐行放電。PDP的放電驅(qū)動(dòng)過程與采用超大規(guī)模集成電路驅(qū)動(dòng)LED大屏幕的刷新過程有類似之處。2. 等離子顯示器整機(jī)原理等離子顯示器整機(jī)原理框圖如圖16-14所示。共一百一十五頁圖16-14等離子顯示器整機(jī)原理(yunl)框圖共一百一十五頁從圖16-14可以看出，等離

43、子顯示器整機(jī)主要包括四大(s d)部分：電源電路、信號(hào)接口及顯示數(shù)據(jù)處理電路、驅(qū)動(dòng)處理電路和顯示屏。在四大(s d)部分中，因各公司的顯示屏制造工藝技術(shù)有所不同，顯示驅(qū)動(dòng)原理也各有區(qū)別，并形成了各自的專利技術(shù)，所以制造公司一般都將顯示屏和驅(qū)動(dòng)處理電路作為模塊(Module)對外提供。另外，由于等離子顯示器整機(jī)電源系統(tǒng)與傳統(tǒng)顯示器的差別較大，如掃描電壓、維持電壓等是等離子顯示器的關(guān)鍵電源，并與屏的不同驅(qū)動(dòng)電路直接相關(guān)，因此在等離子顯示器研發(fā)中，電源系統(tǒng)一般也是由制造公司聯(lián)合開發(fā)的。對整機(jī)制造公司而言，主要工作就是信號(hào)接口及顯示數(shù)據(jù)處理功能電路的開發(fā)，這部分與傳統(tǒng)電視技術(shù)比較接近。共一百一十五頁下

44、面先對圖16-14所示的視頻信號(hào)流程作簡要介紹，然后介紹信號(hào)顯示數(shù)據(jù)處理及驅(qū)動(dòng)控制電路等。1) 視頻信號(hào)流程首先，不同的視頻信號(hào)通過接口電路輸入，視頻信號(hào)輸入方式包括模擬(mn)輸入接口(AV端子(CVBS信號(hào))、S端子(YC分離信號(hào))、YUV分量、RGB分量、計(jì)算機(jī)VGA接口)和最近發(fā)展起來的數(shù)字輸入接口(DVI(數(shù)字視頻接口)。輸入端子主要參數(shù)如表16-2所示。 共一百一十五頁表16-2輸入(shr)端子主要參數(shù)共一百一十五頁輸入的模擬信號(hào)分3種情況進(jìn)行視頻解碼及數(shù)字化處理： Video信號(hào)通過3D梳狀濾波器YC分離后，視頻解碼輸出RGB信號(hào)，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換輸出； S-Video信號(hào)和YUV

45、解碼后，RGB信號(hào)經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換輸出； PC的RGB信號(hào)直接經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換輸出。然后，數(shù)字RGB信號(hào)和DVI輸入的數(shù)字視頻信號(hào)進(jìn)入顯示數(shù)據(jù)處理電路，該電路根據(jù)不同的輸入格式(VGA、SVGA、XGA、1080I、720P、525P/480P、480I、525I)，經(jīng)圖像(t xin)運(yùn)算處理電路，轉(zhuǎn)換為統(tǒng)一的480P輸出格式的數(shù)字信號(hào)，再經(jīng)過等離子顯示器特有的子場數(shù)據(jù)處理電路，最后經(jīng)數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)電路輸出為數(shù)據(jù)脈沖用于顯示器數(shù)據(jù)寫入期。共一百一十五頁從以上分析可看出，等離子顯示器與傳統(tǒng)電視最主要的區(qū)別在于，視頻信號(hào)(xnho)最后是以數(shù)字方式作用于顯示器，即等離子顯示器是完全數(shù)字化的顯示設(shè)備。它作為數(shù)字

46、電視的終端顯示器，去除了模擬信號(hào)(xnho)顯示時(shí)所需D/A、A/D轉(zhuǎn)換及復(fù)雜的編碼運(yùn)算，比CRT顯示器要好。2) 信號(hào)(xnho)顯示數(shù)據(jù)處理等離子顯示器的模擬信號(hào)(xnho)部分處理與傳統(tǒng)電視比較一致，在此主要就數(shù)字信號(hào)(xnho)顯示數(shù)據(jù)處理作一介紹。共一百一十五頁由于RGB信號(hào)輸入格式不同，因此RGB信號(hào)在A/D轉(zhuǎn)換之前要通過4個(gè)不同的帶通濾波器(525P-8 MHz，XGA-15 MHz，HD-25 MHz，UXGA-35 MHz)，以減少各種干擾和進(jìn)行通道負(fù)載匹配。由于A/D轉(zhuǎn)換處理的是高速數(shù)據(jù)，為降低數(shù)據(jù)抖動(dòng)率，保證轉(zhuǎn)換精度，在轉(zhuǎn)換前對RGB信號(hào)進(jìn)行鉗位控制，同時(shí)對輸入信號(hào)進(jìn)行緩

47、沖(hunchng)，A/D轉(zhuǎn)換必須采用高速器件。A/D轉(zhuǎn)換后的8 bit數(shù)字信號(hào)輸入到顯示格式轉(zhuǎn)換數(shù)字圖像控制處理電路。數(shù)字圖像處理電路是等離子顯示器的關(guān)鍵技術(shù)之一，有開發(fā)實(shí)力的公司一般都自行設(shè)計(jì)，本文介紹的是一種目前比較新的解決方案，原理如圖16-15所示。共一百一十五頁圖16-15數(shù)字圖像處理原理圖共一百一十五頁輸入轉(zhuǎn)換控制處理IC的數(shù)字信號(hào)(包含數(shù)字RGB信號(hào)、行場同步信號(hào)、消隱信號(hào)及相關(guān)控制信號(hào)、時(shí)鐘數(shù)據(jù)信號(hào))，通過IC內(nèi)部的行場同步檢測，計(jì)數(shù)場同步之間的行同步數(shù)量，判斷(pndun)輸入信號(hào)格式后，按照寄存器預(yù)先設(shè)定的參數(shù)，對圖像高、寬、邊界、消隱期等進(jìn)行偏移設(shè)置，形成有效顯示圖像

48、區(qū)域，同時(shí)通過行場同步的時(shí)序關(guān)系，完成逐行變換的圖像插值、運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償?shù)?。運(yùn)算處理使用了3塊16 MB SDRAM幀存儲(chǔ)器。處理完成的逐行信號(hào)和直接輸入的逐行信號(hào)，經(jīng)選擇輸入格式轉(zhuǎn)換電路，成為統(tǒng)一的480P格式輸出。格式轉(zhuǎn)換主要通過控制信號(hào)寫入或讀出幀存儲(chǔ)器的速率實(shí)現(xiàn)，輸出的RGB信號(hào)從16 bit到24 bit可變，碼流最大可支持到74 Mb/s。共一百一十五頁一般此類主處理IC的功能強(qiáng)大，外圍配合電路元件較少，在實(shí)際應(yīng)用中關(guān)鍵是軟件開發(fā)對各控制寄存器的參數(shù)進(jìn)行正確設(shè)置，硬件上設(shè)計(jì)主要是解決(jiju)各種干擾，特別是處理EMC問題，因此，該電路的PCB設(shè)計(jì)是難點(diǎn)之一。開發(fā)中應(yīng)盡量保證數(shù)字信號(hào)布

49、線平行等長，在同層PCB中，信號(hào)線少走過孔，如果使用過孔，所有數(shù)字信號(hào)線過孔數(shù)也保持一致，電源濾波電容應(yīng)盡量靠近IC引腳，數(shù)字地和模擬地嚴(yán)格分開，與其他功能電路的地實(shí)行單點(diǎn)連接，在多層PCB中高速數(shù)字信號(hào)線一般不跨過不同地之間溝糟。共一百一十五頁在子場處理和RGB數(shù)字信號(hào)處理之間加入了亮度自適應(yīng)增強(qiáng)處理電路，該電路根據(jù)(gnj)圖像內(nèi)容，控制子場處理驅(qū)動(dòng)器，使其子場數(shù)從10到12變化(即可變子場)，同時(shí)控制每一子場的維持期時(shí)間格式，從以二進(jìn)制方式增加變成重新按照線性編碼方式增加，亮度自適應(yīng)增強(qiáng)處理為等離子顯示器選擇最適合的顯示條件，達(dá)到圖像顯示自然和鮮艷。子場顯示處理使亮度自適應(yīng)增強(qiáng)處理后的R

50、GB數(shù)據(jù)，以正確的時(shí)鐘順序出現(xiàn)在對應(yīng)子場的數(shù)據(jù)寫入期。共一百一十五頁3) 驅(qū)動(dòng)控制電路彩色PDP顯示屏按其結(jié)構(gòu)的不同可分為兩種類型，即交流型彩色PDP和直流型彩色PDP(即AC型和DC型)，按其驅(qū)動(dòng)方式又可分為ADS(尋址和顯示分離)和AWD(顯示時(shí)尋址)兩種。AWD驅(qū)動(dòng)方式寫完一個(gè)數(shù)據(jù)后馬上進(jìn)入維持期，以提高亮度，同時(shí)解決了假輪廓問題(wnt)，但由于控制起來很復(fù)雜，目前很少采用。彩色PDP驅(qū)動(dòng)電路的整個(gè)驅(qū)動(dòng)周期基本上由擦除、寫入和發(fā)光維持三個(gè)階段組成，驅(qū)動(dòng)電路的作用是給彩色PDP施加定時(shí)的周期性脈沖電壓和電流。共一百一十五頁(1) 擦除。系統(tǒng)的亮度驅(qū)動(dòng)是通過子場維持期來實(shí)現(xiàn)的，雙掃描能夠在

51、尋址期把掃描時(shí)間從480行減少到240行，這樣通過雙掃描驅(qū)動(dòng)，空閑(kngxin)的尋址期時(shí)間可用于維持期。在具體電路處理中，將掃描驅(qū)動(dòng)分成兩套相同的電路，分別掃描屏上半部分和下半部分。掃描時(shí)序由MCU控制VSCAN時(shí)鐘電路確定，同樣初始化也有專門的VSET時(shí)鐘電路控制脈沖寬度和時(shí)序，其原理如圖16-16所示。共一百一十五頁圖16-16掃描驅(qū)動(dòng)原理(yunl)框圖共一百一十五頁在圖16-16中，各電壓驅(qū)動(dòng)電路均由高壓場效應(yīng)開關(guān)管組成，屏上、下部分輸出驅(qū)動(dòng)各有4塊高壓驅(qū)動(dòng)芯片與屏掃描電極直接連接。驅(qū)動(dòng)電路部分的Real black部分與傳統(tǒng)驅(qū)動(dòng)電路的區(qū)別最為明顯，為清除像素里充電產(chǎn)生的殘余電荷，

52、在掃描電極和維持電極間加上一個(gè)(y )梯形電壓(VSUS+ VSET)，等離子開始放電，逐漸減弱，這樣就清除了殘余電荷。對于標(biāo)準(zhǔn)的子場驅(qū)動(dòng)技術(shù)，每一子場都要執(zhí)行一次初始化放電，這樣在一個(gè)電視場期間，即使要顯示黑色信號(hào)，也有與子場數(shù)一樣的初始化放電數(shù)執(zhí)行，在黑色區(qū)域?qū)⒂猩倭抗饧ぐl(fā)。共一百一十五頁等離子顯示器采用Real Black驅(qū)動(dòng)技術(shù)保證了黑色的重現(xiàn)，電路利用電感L和電容C的能量儲(chǔ)存轉(zhuǎn)換，在這種方式下，初始放電僅在第1子場執(zhí)行，而其余子場通過Real Black驅(qū)動(dòng)電路應(yīng)用初始化電場剩余脈沖(michng)VBK，降低了其余子場屏初始化電壓，使屏功耗得以降低。共一百一十五頁(2) 數(shù)據(jù)寫入。

53、正極性的數(shù)據(jù)脈沖(michng)加在數(shù)據(jù)電極上，同時(shí)負(fù)極性的掃描脈沖(michng)加在掃描電極上，這意味著數(shù)據(jù)脈沖(michng)電壓和掃描脈沖(michng)電壓的和加在了這兩個(gè)電極上，這樣在兩個(gè)電極之間開始放電。當(dāng)放電進(jìn)入像素單元后，氣體放電電離；在氣體放電期間，離子被引向掃描電極，電子被引向數(shù)據(jù)電極。當(dāng)寫入脈沖(michng)停止后，吸附覆蓋在電極周圍的電介質(zhì)上的電子和離子仍然保留下來。共一百一十五頁(3) 亮度維持。維持驅(qū)動(dòng)電路的原理與掃描驅(qū)動(dòng)基本一致，應(yīng)用了LC充放電電路作為前級(jí)驅(qū)動(dòng)能量轉(zhuǎn)換控制。正是在驅(qū)動(dòng)電路中綜合了以上各新技術(shù)，使得功耗大為降低，不再需要散熱風(fēng)扇。亮度維持基本過

54、程如下：第一步：負(fù)極性的維持電壓脈沖輸入到維持電極和掃描電極之間，這時(shí)兩個(gè)電極之間的電位就是維持電壓和壁電壓之和，這樣放電繼續(xù)進(jìn)行。第二步：停止輸入維持電壓脈沖，因在第一步進(jìn)行期間，電子被引向掃描電極，離子被引向維持電極，這樣一旦(ydn)維持電壓消失，電子和離子就分別吸附在兩個(gè)電極上形成壁電荷，極性與寫入時(shí)的相反(掃描電極為負(fù))。共一百一十五頁第三步：正極性的維持電壓脈沖輸入維持和掃描電極(dinj)，如第一步一樣，放電繼續(xù)。第四步：停止輸入維持電壓脈沖，因在第三步進(jìn)行期間，電子被引向維持電極(dinj)，離子被引向掃描電極(dinj)，這樣一旦維持電壓消失，電子和離子就分別吸附在兩個(gè)電極(

55、dinj)上形成壁電荷，極性與第二步的相反(掃描電極(dinj)為正)。第五步：通過上步維持放電產(chǎn)生的電子和離子被吸附在像素內(nèi)壁的電極(dinj)周圍的電介質(zhì)上(掃描電極(dinj)為正)。第六步：為保持放電繼續(xù)，維持電壓脈沖重復(fù)第一步至第五步過程，結(jié)果維持電壓脈沖正負(fù)交替變化。綜合上述分析，等離子顯示器一個(gè)子場的掃描電極(dinj)和維持電極(dinj)的驅(qū)動(dòng)脈沖波形形成，其示意圖如圖16-17所示。共一百一十五頁圖16-17驅(qū)動(dòng)(q dn)脈沖波形示意圖共一百一十五頁在實(shí)際(shj)應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)輸入PAL(4.43 MHz /50 Hz)信號(hào)，在全屏白場或藍(lán)背景時(shí)，圖像有明顯閃爍感，類似

56、于50 Hz隔行掃描電視系統(tǒng)出現(xiàn)的行間閃爍和大面積閃爍。此種現(xiàn)象不應(yīng)在等離子顯示器上出現(xiàn)，經(jīng)分析確認(rèn)是輸入信號(hào)場頻與等離子顯示器顯示場頻之間的差異造成的。等離子顯示器本身彩色顯示制式處理的信號(hào)場頻固定為60 Hz，而輸入信號(hào)的場頻為50 Hz，正是這10 Hz的差異，加上等離子顯示器特有的12子場驅(qū)動(dòng)顯示技術(shù)，造成了圖像閃爍感。解決以上閃爍感可采取兩種方式：一是利用目前已在普通彩電上大量應(yīng)用的變頻技術(shù)，將輸入信號(hào)場頻轉(zhuǎn)換為60 Hz，再輸入等離子顯示器；二是開發(fā)等離子顯示器的多種制式。共一百一十五頁4) 三電極結(jié)構(gòu)彩色等離子體顯示屏的驅(qū)動(dòng)方法AC型彩色等離子體顯示屏以三電極結(jié)構(gòu)為主，驅(qū)動(dòng)電路如

57、圖16-18所示。該結(jié)構(gòu)包括兩個(gè)(lin )維持電極(即X電極和Y電極)和呈空間正交的選址電極。X電極同功率分配器相連，Y電極同掃描驅(qū)動(dòng)集成電路相連。選址電極連接選址驅(qū)動(dòng)集成電路以接受信息進(jìn)行寫入。驅(qū)動(dòng)集成電路有邏輯部分和高壓轉(zhuǎn)化部分，前者用于處理數(shù)據(jù)，后者則根據(jù)這些數(shù)據(jù)來提升電壓以達(dá)到工作電壓，并產(chǎn)生高壓和大電流。共一百一十五頁圖16-18三電極結(jié)構(gòu)(jigu)彩色等離子顯示屏的驅(qū)動(dòng)電路共一百一十五頁42英寸彩色(cis)等離子體顯示屏的驅(qū)動(dòng)電路以PD3001FD3233和PD3001FD3203為主，其主要特征如下：(1) 用硅棚C/DMOS(把CMOS和DMOS復(fù)合)工藝制作，耐電壓高，

58、攻耗低；(2) 使用兩層金屬配線技術(shù)，信號(hào)線和獨(dú)立線分別用了兩層金屬，可實(shí)現(xiàn)大電流和小型化；(3) 采用100腳扁平塑料封裝。共一百一十五頁P(yáng)D3001FD3233和PD3001FD3203內(nèi)含移位(y wi)寄存器、鎖定電路和電平位移電路。移位(y wi)寄存器主要用于把外部的串行信號(hào)變?yōu)椴⑿袛?shù)據(jù)，以使集成電路成為并行輸出；鎖定電路可將移位(y wi)寄存器的并行輸出根據(jù)鎖定信號(hào)予以保存；電平位移電路用于將移位(y wi)信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)楦邏弘娖剑x址驅(qū)動(dòng)器的輸出電平為60120 V，它可根據(jù)選址信號(hào)(STB)把鎖定信號(hào)保存的數(shù)據(jù)傳遞到電平位移電路。表16-3、表16-4分別列出了兩種選址驅(qū)動(dòng)器和

59、掃描驅(qū)動(dòng)器集成電路的主要規(guī)格。共一百一十五頁表16-3選址(xun zh)驅(qū)動(dòng)器的主要特性共一百一十五頁表16-4掃描(somio)驅(qū)動(dòng)器的主要特性共一百一十五頁16.2.3彩色等離子顯示器的驅(qū)動(dòng)(q dn)集成電路1. 性能功耗要求以AC-PDP為例，尋址驅(qū)動(dòng)的輸出耐壓為60100 V，輸出電路源、漏電流都在1030 mA 之間，掃描驅(qū)動(dòng)器輸出耐壓為150200 V，輸出源、漏電流均為200400 mA，其輸出電流大都取決于所采用的顯示屏的尺寸以及所驅(qū)動(dòng)的顯示屏電極上所施加的切換脈沖。共一百一十五頁1) 邏輯部分驅(qū)動(dòng)器邏輯部分的性能通常用移位寄存器(將串行信號(hào)變換為并行信號(hào)的電路)的最大時(shí)鐘

60、(shzhng)工作頻率fmax來表示。在CMOS邏輯電路中，刪極長度越小，fmax越大，因此，集成電路芯片的面積和功耗越小越有利。目前，實(shí)用的驅(qū)動(dòng)器邏輯部分的刪極長度為1.02.5 m，fmax為2036 MHz，這對于HDTV和高精度的數(shù)據(jù)所必要的尋址驅(qū)動(dòng)器而言，完全可以滿足其數(shù)據(jù)移位的要求。共一百一十五頁2) 彩色PDP驅(qū)動(dòng)集成電路的功耗為了有效地發(fā)揮平面彩色PDP的特性，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)將無關(guān)的其他電子元器件的功耗設(shè)計(jì)得盡可能小，因?yàn)轵?qū)動(dòng)器本身的功耗會(huì)給整個(gè)彩色PDP的顯示性能帶來影響。彩色PDP的電流部分的功耗分為三部分：邏輯部分、電平移位寄存器、高壓驅(qū)動(dòng)部分。這三部分都應(yīng)降低功耗。因顯示屏