1、平板电视讲义资料电视原理及应用讲义资料1.1平板电视及其分类 平板电视FPD 液晶电视LCD TV 等离子电视PDP TV 液晶背投电视 SED电视OLED电视 1.平板电视，FPD（Flat Panel Display）顾名思义，就是屏幕呈平面的电视，它是相对于传统显像管电视机庞大的身躯作比较而言的一类电视机，主要包括液晶显示LCD（Liquid Crystal Display）、等离子显示PDP（Plasma Display Panel）、有机电致发光显示OLED（Organic Light Emitting Display）、表面传导电子发射显示SED（Surface-conductio
2、n Electron-emitter Display）等几大技术类型的电视产品。2.液晶电视，LCD TV(Liquid Crystal Display Television)，液晶电视通常采用TFT型的液晶显示面板，其主要的构成包括背光源、导光板、偏光板、滤光片、玻璃基板、配向膜、液晶材料、薄膜式晶体管等等。首先液晶电视必须先利用背光源投射出光线，这些光源会先经过一个偏光板然后再经过液晶，这时液晶分子的排列方式进而改变穿透液晶的光线角度。然后这些光线接下来还必须经过前方的彩色滤光片与另一块偏光板。因此只要改变驱动液晶的电压值就可以控制最后出现的光线强度与色彩，进而能在液晶面板上变化呈现出不同
3、色彩图像。3.等离子电视，PDP TV（Plasma Display Panel），是指通过在两张薄玻璃板之间充填混合气体，施加电压使之产生离子气体，然后使等离子气体放电并与基板中的荧光体发生反应，从而产生彩色影像的电视产品。它以等离子管作为发光元件，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室内都充有氖氙气体，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，并激发平板显示屏上的红绿蓝三基色荧光粉发出可见光。每个等离子管作为一个像素，由这些像素的明暗和颜色变化组合使之产生各种灰度和色彩的图像，类似显像管发光。4. 液晶背投电视是利用液晶的光电效应，
4、即液晶分子的排列在电场作用下发生变化，影响其液晶单元的透光率或反射率，从而影响他的光学性质，产生具有不同灰度层次及颜色的图像的电视产品。LCD液晶背投影成像器件是液晶板，是一种被动式的投影方式，需要利用外光源金属卤素灯或UHP（冷光源）。由于利用比较成熟的液晶投影技术，色彩还原性好，亮度和对比度都优于CRT背投。5. SED（Surface-conduction Electron-emitter Display）电视，采用的表面传导电子发射显示技术，属于场发射显示，是一种主动发光的显示技术。SED电视前玻璃基板上涂有红、绿、蓝三色荧光粉，并作为阳极相对后玻璃基板加有几千伏的高压。通过丝网印刷法
5、在后玻璃基板上制作对应每个像素的金属电极，并用喷墨印刷的方法在金属电极间制作氧化钯薄膜电子发射阴极。生成了氧化钯膜的金属电极间距只有4-6纳米，当金属电极间加上10几伏的电压后，极间将形成超高电场，氧化钯膜中的电子会被牵引出来，形成电子发射。由于金属电极是沿着同一块玻璃基板排列，所以刚发射出来的电子是在玻璃基板表面传导的，这是这种器件被命名为表面传导电子发射显示器的原因，这也是SED与其它的场致发射显示器的区别所在。SED电视目前的最大亮点是画质好，它的解析力像液晶电视，而灰度表现力，可视角度，色域范围，动态画面表现，暗部细节表现力则可达到高级的CRT电视水平。6. OLED（Organic
6、Light Emitting Display）电视，OLED即有机发光显示技术，属主动发光，其正极是一个薄而透明的铟锡氧化物(ITO)，阴极为金属组合物，而将有机材料层(包括电洞传输层、发光层、电子传输层等)包夹在其中，形成一个“三明治”。接通电流，正极的电洞与阴极的电荷就会在发光层中结合，产生光亮。根据包夹在其中的有机材料的不同，会发出不同颜色的光。OLED电视具有厚度薄、对比度高、色彩丰富、分辨率高、视角宽广等特点。1.2 液晶电视基础知识 屏幕尺寸屏幕比例亮度 对比度动态对比度 分辨率支持分辨率 响应时间灰阶响应时间 可视角度色彩数点距 1.2.1 液晶电视规格指标1.液晶电视的屏幕比例
7、（Aspect Ratio），指的是液晶电视屏幕宽度和高度之比，目前液晶电视的屏幕比例一般有普屏4:3和宽屏16:9两种，26英寸以上的液晶电视通常都采用16:9的宽屏比例，另外有些电视和显示器两用的液晶产品则有可能是16:10的比例。2.液晶电视的屏幕尺寸是指液晶屏幕对角线的长度，单位为英寸。目前市面常见机型的屏幕尺寸有19英寸、23英寸、26英寸、27英寸、32英寸、37英寸、40英寸、42英寸、46英寸、47英寸、52英寸及65英寸等等3.液晶电视的亮度（Brightness）指的是屏幕亮度，是液晶电视在白色画面之下可达到的最大明亮程度，单位是堪德拉每平米(cd/m2)或称nits。由于
8、液晶电视是靠背光源提供照明光线的，因此提高屏幕亮度主要是通过提高背光源亮度来实现的。4. 液晶电视对比度（Contrast）定义是：同一点最亮时(白色)与最暗时(黑色)的亮度的比值，高的对比度意味着相对较高的亮度和呈现颜色的艳丽程度。对比度是液晶显示技术的弱项，液晶电视的背光源是持续发光的，而液晶面板也不可能完全阻隔光线，因此要实现全黑的画面非常困难，这必然会影响显示色彩层次的丰富程度。对比度是直接体现该液晶电视能否体现丰富的色阶的参数，对比度越高，还原的画面层次感就越好，图像的锐利程度就越高，图像也就越清晰。如果对比度不够，画面会显得暗淡，缺乏表现力。对于液晶电视来讲，常见的对比度标称值还区
9、分为原始对比度和动态对比度两种，一般动态对比度值是原始对比度值的3-8倍。5. 液晶电视的分辨率（resolution）是关乎面板显示图像格式的的重要指标。通常我们所指的分辨率是指面板的物理分辨率，即画面显示的点数，是水平和垂直像素值，这个数值决定了液晶屏幕的清晰度。液晶电视有着固定的物理分辨率，同时也是它的最佳分辨率，高物理分辨率可以很容易做到兼容HDTV信号。对于任何不是液晶屏最佳分辨率的视频信号，液晶电视都需要将图像分辨率转换后再显示。目前26英寸至52英寸的液晶电视常见的分辨率为1366768和19201080两种。6.液晶电视的响应时间（response time）是液晶电视的一个重
10、要性能指标，也叫响应速度，单位通常为毫秒（ms），指的是液晶电视各像素点对输入信号反应的速度，即像素由暗转亮或由亮转暗所需要的时间。由于液晶的显示是通过液晶分子受电压驱动发生偏转从而产生不同的透光率，来实现光线的不同程度透射，然后获得不同颜色的点再组成整个画面，其中液晶分子受电压驱动发生偏转是一个物理的反应过程，需要一定时间来完成，因此液晶电视每一个点在得到信号之后，需要一定时间来进行偏转动作从而改变画面。7. 液晶电视的可视角度（view angle）也叫作视角范围，包括水平可视角度和垂直可视角度两个指标，水平可视角度表示以显示屏的垂直法线为准，在垂直于法线左或右方一定角度的位置上仍然能够正
11、常的看见显示图像，这个角度范围就是液晶电视的水平可视角度；同理如果以水平法线为准，上下的可视角度就称为垂直可视角度。一般而言，可视角度的测定是以对比度变化为参照标准的，当观察角度加大时，该位置看到的显示图像的对比度会下降，而当角度加大到一定程度，对比度下降到标准以下的时候，这个角度就是该液晶电视的最大可视角。8. 液晶电视的色彩数就是液晶电视最多可以显示多少种颜色的总数。液晶电视的色彩数由两个方面因素决定。一个是液晶面板可表现的色彩数，一个则是内部电路可处理的色彩数。液晶面板可表现的色彩数是由面板的先天物理特性决定的。根据液晶显示成像的基本原理，液晶分子受附加在上下两玻璃基板间的电压驱动发生相
12、应角度的偏转，光线在通过液晶层的时候会根据液晶偏转的角度大小获得不同程度的透过率，由此体现出来的就是面板拥有不同的灰阶对比层次。当光线穿过液晶层后还需要透过滤光片，滤光片上对应每个像素又划分成红、绿、蓝的小方格，原本的白光从这些小方格出来后被过滤分离出来，整块面板便可以呈现出各种色彩，这就是面板可以显示出五颜六色画面的简单原理。当图像信号输入产品内部的时候，电路便会对这些传输模式的信号进行处理，转换成屏幕显示的信号，这个信号转换的过程需要通过芯片高速运算来完成，芯片的处理能力决定了运算结果的精确性，这就是内部电路可处理的色彩数。当面板可表现的色彩数和内部电路可处理的色彩数能够一一对应的时候也就
13、是电路提供的所有显示信号可以完整地从面板上反映出来相应的细节。然而，当两者不能够一一对应的时候，能力弱的一项就会成为制约液晶电视显示色彩数的瓶颈环节。一种情况是面板可表现的色彩数足够丰富，但是因为内部电路处理能力不足，无法提供更精确的显示信号，所以面板被浪费了；另一种情况是内部电路足够强大，可以提供相当精确细微的显示信号，但是面板表现能力有限，无法反映出相应的细节层次。因此，液晶电视向用户呈现的画面就不如理想中那么完美了。9. 液晶电视的点距（pixel pitch）是指像素间距，即显示屏相邻两个像素点之间的距离。我们看到的显示画面实际是由许多的点所形成的，而画质的细腻程度就是由点距来决定的，
14、点距的计算方式是以面板尺寸除以像素值所得的数值。 1.2.2 主要部件和常见功能 背光源液晶面板图像引擎 输出/输入接口高频头 画中画/双画面/画外画 DCDi修正技术梳状滤波 3D数字降噪功能 3:2/2:2 Pull Down电影模式1. 液晶电视由于其本身不会发光因此必需借助外部光源，尤其是穿透式如TFT(Thin Film Transistor)彩色液晶显示屏通常会使用背光灯(backlight)作为照明光源，然后通过导光板和多层光学薄膜组成的背光模组将光线均匀扩展投射到整个液晶屏下表面。目前应用于液晶电视的背光源主要有冷阴极灯管CCFL（Cold Cathode Fluorescer
15、nt Lamp）和发光二极管LED（Light Emitting Diode）。2. 液晶电视最重要的部件就是液晶面板（LCD Panel），也就是液晶屏幕。液晶面板技术的高低和质量的好坏关系到整个产品的功能参数、显示效果和使用寿命等情况。面板的类型决定了面板的大部分参数的水平，例如分辨率、对比度、响应时间、可视角度等等方面。目前主要的液晶电视面板有TN、VA、IPS等等几大类型。TN（Twisted Nematic）面板主要是从液晶显示器发展过渡而来的，属于中低端面板，它不具备显示16.7M色彩的能力，也就是通常意义上的6bit伪彩板，而非8bit真彩板，而且TN面板的可视角度通常都在160
16、以内。VA（Vertical Alignment）面板是目前应用比较广泛的类型，分为两种，一种是富士通主导的MVA（Multi-domain Vertical Alignment）型，一种是三星推出的PVA（Patterned Vertical Alignment）型。该种面板最大的特点就是拥有16.7M的真彩色和宽阔的视野角度，更适合于家庭娱乐用的液晶电视。IPS（In-Plane Switching）面板是日立公司在2001年推出的一种面板，在技术上利用液晶分子平面切换的方式来改善视角，由于制造上面板并没有附加补偿膜，屏幕的通透感更强，颜色也更加细腻。不过响应时间慢和对比度提高难是制约该类
17、型面板普及的大问题，而第二代的IPS面板，即S-IPS面板则引入了新技术来改善某些特定角度的灰阶逆转现象。目前除了日立、三菱和松下三大公司合资组建的IPS Alpha公司是采用该类型面板之外，LG-飞利浦采用的其实也是以IPS技术为主要特点的面板。另外夏普自主研发并制造的ASV（Advanced Super-V）面板和NEC特有的ExtraView面板，这两种面板都分别是两家的独有技术产品。其实ASV严格来说是一种图像提升技术，而非面板类型，只不过夏普制造的液晶屏是采用该技术的专利产品而已，目前该技术已经逐渐向台湾奇美授权开放使用。2. 每台液晶电视的机身上有一个或多个类似于电脑显卡的芯片，它
18、就是图像处理引擎芯片，即图像引擎。液晶电视的画质效果除了液晶面板这一因素外，很大程度上还取决于图像引擎所具备的性能和功能。除了纯数字通路HDMI和DVI接口外，从色差分量、AV复合、S端子、有线电视及VGA接口进入的视频信号都要通过图像引擎处理，运算转换成适合自身电视播放的信号，然后在屏幕上显示出来。3. 液晶电视与其他设备之间连接使用，接收或者输出视频和音频信号需要通过特定标准的结合方式来实现，这些拥有固定标准的结合方式就是接口（interface）。液晶电视的接口分为输入接口和输出接口两种，输入接口负责接收外来视频和音频信号，输出接口负责向外传送视频或者音频信号。常见的输入接口有HDMI接
19、口、DVI接口、VGA接口、色差分量接口、S-视频接口、AV复合接口、有线电视接口、RS-232C接口等等，此外，一些多媒体娱乐功能丰富的液晶电视产品还配有USB接口、IEEE 1394接口和读卡器插槽。常见的输出接口有AV复合输出接口、多声道音频输出接口、低音输出接口、光纤音频输出接口、同轴音频输出接口、打印输出接口、录像视频输出接口等等。4. 液晶电视的高频头，正式的名称叫做高频调谐器（tuner），是电视能够接收有线广播电视信号的关键器件。传统模拟电视调谐器是以模拟方式完成接收放大、选通、变频、图声解调的过程，若其中有畸变和失真，会使接收的图像和伴音质量变差。液晶电视属于数字电视，先将模
20、拟电视信号改变为数字信号，进行压缩、传输、接收、处理、存储、记录和控制，接收终端首先要经数字电视调谐器进行高频放大、比较处理、信道解码和解调，然后再经接收机后端电路进行信源解码等处理后还原图像和声音，若其中发生畸变就会造成误码出错，若超出调谐器可调控的范围，就无法接收到图像和伴音。数字调谐器不仅包含原来传统彩电的重要指标，在相位噪声、非线性指标及锁定时间等检测方法上差异也很大。模拟电视调谐器接收模拟电视信号时，将许多不同频率的高频电视信号变换成一个固定的中频输出，完成频谱的搬移。液晶电视调谐器接收数字广播电视信号时，不仅要完成模拟调谐器所要完成的频谱搬移功能，而且还要完成解调和信道解码。作为数
21、字电视接收机的前端，数字电视调谐器采用数字器件，使其在生产过程中比模拟调谐器易于装配和调整，可靠性和稳定性也大幅度提高。因此，数字调谐器在技术和工艺上有许多不同于模拟电视调谐器的特点，其性能大大优于模拟电视调谐器。高频头性能对有线广播电视信号接收系统的质量影响很大，在电性能方面，应选择增益高、噪声温度系数低的高频头，质量差的高频头在不同的环境气候条件下产生频率漂移造成跑台现象，所以选购频率稳定度高的高频头才能保证系统稳定工作。高频头接收的信号频段分为甚高频VHF（Very High Frequency）和超高频UHF（Ultra High Frequency）两种，前者为频率范围30MHz-3
22、00MHz的频段，后者为频率范围300MHz-3GHz的频段。1个高频头只可以同时接收1路有线电视信号，只有具备双高频头的液晶电视才能够同时接收两路不同的有线电视信号，才能够实现两个不同频道的双画面显示功能。5. 双画面/画中画/画外画是利用数字技术，在同一屏幕上显示两个不同画面，即在正常观看的主画面上，同时插入一个或多个经过压缩的子画面，以便在欣赏主画面的同时，监视其它频道。主画面和子画面面积相同并排显示的情况为双画面；子画面比主画面面积小且被安排在主画面之内的情况为画中画；子画面比主画面面积小且被安排在主画面之外的情况为画外画。只有当液晶电视配备了双高频头，双画面/画中画/画外画才可以同时
23、显示两个不同频道的电视节目。6. 方向性关联的隔行扫描技术DCDi（Direction Correlational Deinterlacing）是美国Sage公司所属的Faroudja公司的专利Faroudia视频处理技术。通常标准的隔行扫描视频信号通过逐行扫描显示设备时，图像边缘会产生变形，DCDi技术能够消除这种变形，获得更光滑、更自然的视频图像效果。去毛刺技术（Deinterlacing）探测和处理静态图象时与对动态画面不同，且不如后者有效。特别是当一页画面中两者同时存在时，就会造成较明显的30Hz的频闪，画面不再是融合的，而是彼此遮盖，引起视觉的不适宜感。但Faroudja DCDi技
24、术却可正确处理静态区域，带来流畅，无频闪的画面。此外，DCDi技术融入3:2下拉电影模式，产生每5张视频区里就有2张转换的电影图片，改善了交叉色，消除了运动图像的锯齿现象。7. 梳状滤波器是由许多按一定频率间隔相同排列的通带和阻带，只让某些特定频率范围的信号通过，由于其特性曲线象梳子一样，故称为梳状滤波器。梳状滤波器被用于分离色度信号的两个正交分量U色差信号与V色差信号，一般由延时、加法器、减法器、带通滤波器组成。对于静止图像，梳状滤波在帧间进行，即三维梳状滤波或3D梳状滤波器。对活动图像，梳状滤波在帧内进行，即二维梳状滤波或2D梳状滤波器。除特殊要求的场合外，大多数的液晶电视采用行延迟的梳状
25、滤波器与带通滤波器级联，构成Y、C分离方案就可获得满意的图像质量。使用梳状滤波器可以使图像质量明显提高，解决了色串亮及亮串色造成的干扰光点、花纹，消除了U、V混迭造成的彩色边缘蠕动，消除了亮、色镶边。8. 3D数字降噪功能能够降低弱信号图像的噪波干扰。由于图像噪波的出现是随机的，因此每一帧图像出现的噪波是不相同的。3D数字降噪通过对比相邻的几帧图像，将不重叠的信息（即噪波）自动滤出，从而显示出比较纯净细腻的画面。9. 3:2/2:2 Pull down模式基于逐行扫描技术上进行的，针对以电影胶片为最初拍摄素材媒介的NTSC视频软件的一种视频信号再生技术。大部分的DVD电影和其他以视频信号媒体记
26、载的电影的播放都是先经过胶片影像到视频信号的转换。原来的使用电影胶片拍摄的过程中拍摄速度是24帧/秒。在电影院播放时按每格放2次的原理实现48帧/秒的速率，这就是实现2:2Pull Down对应模式。另外，由于液晶电视常规的屏幕刷新频率为60Hz，播放DVD的时候按照第一格分两场，第二格分三场，第三格分两场，第四格分三场的顺序转换成60场（30帧）/秒的长度，但由于采用的是隔行扫描技术，这60场都是不完整的262.5线的图像，而且每第2、3个帧都会出现图像重叠混淆的情况，使图像的细节模糊甚至丢失。并且最终的图像实际清晰度只有262.5线。在采用3:2 Pull Down逐行扫描技术时，变换后产
27、生的每一个场都是完整的带有483扫描线的图像，而且每播放的是60场与图像帧一样的完整图像，没有任何细节被丢失或模糊化，全程的图像清晰度均为483线。1.2.3 液晶电视的面板类型 三星（S-LCD）液晶面板 LG-飞利浦（LPL）液晶面板 友达（AUO）液晶面板 奇美（CMO）液晶面板 夏普CPA液晶面板 IPS-液晶面板 1.2.4 液晶电视的接口类型 HDMI接口HDMI 1.3 DVI接口DVI-DDVI-I VGA接口AV复合视频接口 色差分量接口YPbPrYCbCr S端子接口D端子接口 RS-232C接口SCART接口 光纤音频接口同轴音频接口1.HDMI是新一代的多媒体接口标准，
28、全称是High-Definition Multimedia Interface，中文意思为高清晰多媒体接口，该标准由索尼、日立、松下、飞利浦、东芝、Silicon image、Thomson (RCA)等7家公司在2002年4月开始发起的。其产生是为了取代传统的DVD碟机、电视及其它视频输出设备的已有接口，统一并简化用户终端接线，并提供更高带宽的数据传输速度和数字化无损传送音视频信号。2002年12月，7家公司正式推出了HDMI 1.0规格。2004年5月，HDMI 1.1规格发布。2005年8月，推出了HDMI的1.2版，为了更好的兼容PC系统，1.2版增加了若干条非常重要的改进，以方便PC
29、连接和数字音频流等的传输。2005年12月，推出HDMI 1.2a标准增加了CEC功能，并且完善了测试规范，CEC功能可以通过一个遥控器对所有家庭娱乐设备进行控制。2006年5月22日，制定HDMI标准的7家企业共同宣布了HDMI 1.3，新标准将带宽和速率都提升了2倍以上，达到了340MHz的带宽和10.2Gbps速率，以满足最新的1440P/WAXGA分辨率的要求。传统的AV复合和色差接口都需要独立分开音频和视频数据线来传输信号，同为数字接口的DVI接口则并不支持音频传输，目前唯有HDMI具备了在一条数据线上同时传送影音信号的能力，因此人们也习惯把HDMI称为高清一线通。2. DVI（Di
30、gital Visual Interface）接口，即数字视频接口。DVI接口标准是1999年由Silicon Image、Intel（英特尔）、Compaq（康柏）、IBM、HP（惠普）、NEC、Fujitsu（富士通）等公司共同组成DDWG（Digital Display Working Group，数字显示工作组）推出的接口标准。DVI接口是以Silicon Image公司的PanalLink接口技术为基础，基于TMDS（Transition Minimized Differential Signaling，最小化传输差分信号）电子协议作为基本电气连接。TMDS是一种微分信号机制，可以将
31、象素数据编码，并通过串行连接传递。显卡产生的数字信号由发送器按照TMDS协议编码后通过TMDS通道发送给接收器，经过解码送给数字显示设备。目前常见的DVI接口有两种，分别是DVI-Digital（DVI-D）与DVI-Integrated（DVI-I），DVI-D仅支持数字信号，而DVI-I则不仅支持数字信号，还可以支持模拟信号，也就是说DVI-I的兼容性更强。DVI-I插口是兼容数字和模拟接头的，所以，DVI-I的插口就有24个数字插针5个模拟插针的插孔（就是旁边那个四针孔和一个十字花）。DVI-D插口是纯数字的接口，所以，DVI-D的插口只有24个数字插针的插孔（没有模拟的那个四针孔和一个
32、十字花）。因此，DVI-I的插口可以插DVI-I和DVI-D接头的线，而DVI-D的插口只能接DVI-D的纯数字线。3. VGA（Video Graphic Array）接口，即视频图形阵列，也叫D-Sub接口，是15针的梯形插头，分成3排，每排5个，传输模拟信号。VGA接口采用非对称分布的15针连接方式，其工作原理：是将显存内以数字格式存储的图像（帧）信号在RAMDAC里经过模拟调制成模拟高频信号，然后再输出到显示设备成像。VGA支持在640480的较高分辨率下同时显示16种色彩或256种灰度，同时在320240分辨率下可以同时显示256种颜色。VGA由于良好的性能迅速开始流行，厂商们纷纷在VGA基础上加以扩充，如将显存提高至1M并使其支持更高分辨率如SVGA（800600）或XGA（1024768），这些扩充的模式就称之为视频电子标准协会VE
