多媒体液晶电视测试

液晶彩色電視機技術培訓資料二OO五年十一月二十日2目錄目錄2前言3多媒體液晶電視4●液晶顯示器5※液晶顯示和TFT-LCD5※液晶顯示屏組件構成及應用環境7※液晶顯示屏控制器及其性能8※液晶顯示器反應時間12●液晶彩色電視機14※LCDTV概述14※液晶彩色電視機主要特點15※液晶彩電的音頻格式和音響設備15※液晶彩電視頻格式及兼容性15※液晶彩電常用屏顯模式15※液晶彩電主要器件、組成芯片、運行流程16●LCDTV檢測20※LCDTV的一般性檢查及注意事項20※LCDTV的功能檢查22※LCDTV的性能測試25※電視專業術語釋義28※等離子彩電簡介31※彩色分析儀的使用方法33※LCDTV常用術語中英文對照表343液晶電視機簡明培訓資料前言從上世紀30年代電視誕生迄今，伴隨著技術的發展己經歷了多次挑戰，形成了一個又一個的兗爭焦點。二十世紀70年代的兗爭焦點是可靠性和屏幕亮度，80年代的兗爭焦點是如何提高畫面質量和聲音質量，以及增加各種音像接口，90年代的兗爭焦點是高清晰度，本世紀兗爭的焦點則是數字技術和軟件技術。數字技術和半導體技術的發展使得視頻系統中所使用的芯片集成度越來越高，功能也越來越強大。在電視機，用作主芯片的TV處理器，既集成了圖像和伴音信號處理模塊，又集成了行、場掃描和同步模塊。我們目前使用的超級芯片又把TV處理器和微處理器集成在一起，大大簡化了外圍電路，提高了整機質量和可靠性。陰極射線式真空顯像管顯像技術，歷經半個多世紀的的發展已經完全成熟並達到此類產品的技術極限。液晶顯示屏、等離子顯示屏等顯示器件隨著視頻技術的發展也得到長足發展，彩色電視機掀起了一場數字化技術革命，風行半個多世紀的模擬電視技術時代即將宣告終結。下文分三個部分就液晶電視（以下稱LCDTV）的成像原理、電氣組成部分和運行流程、以及檢測方法，結合自己實踐積累的經驗加以總結，用書面形式表達出來以供大家參考。希望能使大家對LCDTV有更進一步認識和了解，對我們的工作起到積極作用。由於本人水平有限，錯誤和疏漏之處難免，歡迎大家指正並提出寶貴意見。謝謝。陳松林二OO五年十一月二十日4多媒體液晶電視電視發展驅勢之一將是廣泛采用高性能液晶顯示器件或者其它固態、等離子體器件來取代傳統彩色電視機使用的陰極射線式真空顯像管（CRT）。液晶顯示器通常把顯示屏和驅動單元集成在一個組件內，因其驅動電壓低，驅動功率小，所以不會產生有害的X射線和紫外線幅射。顯示屏薄而且純平如鏡，重量輕，並且直接與數字電路密切相連，為實現整機數字化邁出了重要的一步。液晶顯示器件、等離子器件、Plasma-D以及有機體發光二極管器件都有可能成為替代真空顯像管的新型顯示屏。關鍵在於它們必須在亮度、對比度、色彩、響應時間方面能完全達到真空顯像管的水平，甚至超過真空顯像管的性能。二OOO年以來，采用薄膜晶體管TFT組成的有源非線性驅動矩陣和受扭線晶型TN-LCD相結合的TFT-LCD在性能方面己有很大改觀。TFT-LCD黑白訊號響應時間己經達到16ms/12ms/8ms甚至更低，從根本上消除了物體快速移動時的拖影現象。其對比度己達到500/600/800：1甚至更高。亮度達到400cd/m2以上（注：400cd/m2即400流明，“燭光/每平方公尺”即“流明”，兩者為同一概念，是亮度單位）；水平可視角度θLR≥+/-80°，垂直可視角度θUR≥+/-80°；圖像清晰度達到1024×768（支持逐行掃描）甚至更高（1280×1024），己超過普通純平真空顯像管的水平，完全可以取代真空顯像管。液晶顯示器的應用，加快了電視和計算機的多媒體化進程。“計算機電視”和“電視計算機”等名稱和實體相繼出現，聲像技術和計算機技術更好地相互滲透，促使TV、DVD、PC和通信在更高的技術水平上相結合，寬帶網為這種結合提供了可能。5一、液晶顯示器（一）液晶顯示和TFT-LCD晶體是由離子、原子或分子有規律地排列而成，晶體中的微粒排列按特定形式作周期性重復，這種性質稱作晶體結構的周期性。晶體中微粒按重心作周期性排列所組成的框架稱作晶格，而微粒中心所在的格稱為格點，其集合稱為點陣。有一類有機物，當加熱到溫度Ta時會具有類似於各向異性的混濁液體，若繼續加熱到Tb時，進入到各向同性並變成透明液體，當溫度處於Ta-Tb間時，這種有機化合物既呈現出液體的流動性，又呈現出晶體的各向異性，處於這種狀態下的這類物質稱為液晶。它們既不同於晶體，又不同於各類向同性的液體。液晶是由絲狀分子組成的。它們以各種液晶的固有規律進行排列，其共同特點是各分子的長軸在宏觀上指向某一方向。正是由於液晶分子絲狀並具有指向性的排列，使得液晶物理特性的相關參量隨空間方向而變，這就是液晶的向異性。這種特性可以通過外加電場、應力等來加以控制。當用外加電場來改變液晶分子的排列時，會引起液晶的光學性質發生變化，這種現象稱為液晶的電光效應，液晶顯示器正是利用液晶的電光效應來實現光被電信號調制的。液晶顯示器英文書寫為LiQuidCrystalDisplay，縮寫成LCD，它是基於光電效應的一種顯示器件。目前，較為成熟的是受扭線晶型液晶器件TN-LCD。這類器件通常用於筆記本電腦，而另外一種采用Cholesteric（膽甾）材料的LCD，由英國Kent州立大學開發，其使用門限電壓大約為10伏特。受扭線晶型液晶顯示器（TN-LCD）顯示的是全彩色像素，每一個全彩色像素又由三個子像素R（紅色）、G（綠色）、B（藍色）組成，每個子像素就像一塊三明治，中間部分是液晶材料，像素中的有機分子呈棒狀，其長度約為xxÅ，而寬度僅為xÅ(1Å=10-4微米＝10-106米)，遠遠小於人眼的視覺分辨能力，而其兩側是極化濾波器，它們相互間的光取向有90∘相角，這樣極化器阻止了光通過液晶的扭曲結構而發光。若外來電場作用於液晶材料時，可使其自身分子排列與電場並行，所以光完全被第二塊極化器所吸收，當我們使液晶在扭曲和場並行兩種狀態切換時會利用LCD背面光源傳輸光或者阻斷光通過。在全彩色扭曲線晶顯示器中，R、G、B子像素組成一個單一像素，改變加於子像素上的電壓的振幅，使紅、綠、藍光混合後產生不同色調和亮度的各種顏色光，這一過程稱為加性彩色。和扭曲線晶LCD相似，膽甾型LCD也工作於加性彩色。它們均采用銦錫氧化物ITO制成的電極，因它有很低的電阻率和很高的光學透明性，通過它來控制像素的工作狀態。顯而易見，液晶顯示屏使用的液晶材料在常溫下必須是液晶狀態，它們本身是不發光的，必須依靠外來光源。當偏正光入射到第一塊極化器即起偏正器時，若偏正方向與起偏正器偏正方向一致時，入射光就進入液晶材料，由於扭曲效應，使極化方向轉動90°，這樣送到第二塊極化器即檢偏正器時，應使其偏正方向差90°，從而保證入射光透射。若在液晶層施加外來電場，會改變液晶分子軸的方向，當場強達到一定閥值時，液晶分子軸完全與電場並行，液晶不會產生旋光現象，從而阻礙光從檢偏正器輸出。（這裡的“極化”和“偏正”是同一含意，均指電場相對於某一方向，不過“極化”二字多用於電學，而“偏正”二字則廣泛用於光學。）不難看出，若起偏正器和檢偏正器的極化方向並行，則不加外電場就無光線輸出；若起偏正器和檢偏正器的極化方向相差90°，則不加外電場，時輸出光強最大。前者稱為常暗模式，後者稱為常亮模式。常暗模式的驅動電壓達到某一閥值後，透射光強和外加驅動電壓呈線性關系，該段變化范圍最大，圖像灰階級越高，對比度就越大。液晶顯示屏的驅動方式均采用矩陣驅動，矩陣驅動有簡單型和有源型兩種，目前均采用有源型矩陣驅動方式。由於采用薄膜晶體管作750KHz成每一個像素的驅動器，所以響應速度快，並增加了視角范圍，其驅動程序也是按照行掃描順序進行的，在X掃描電極上，依次加掃描脈沖電壓與被選中的X電極相接，從而使那裡的薄膜晶體管TFT進入導通狀態，再通過信號電極Y加上圖像信號，使觸發狀態與信號電平相對應。采用各像素分別驅動的方式，有利於提高對比度和擴大色域范圍。（二）液晶顯示屏組件構成及應用環境全球液晶顯示器件主要生產廠商及品牌有韓國的三星（今年3月韓國三星公司展示出82英寸液晶顯示屏）、LG,日本的夏普、Ulvac，美国AKT、Corning、DupontDisplays、Elink，中國台灣的Wellpower、奇美。LCD顯示屏組件包括LCD液晶顯示屏、LCD驅動電路、控制電路及反光單元等四個組成部分。如圖所示：本圖中LCD屏是由有源矩陣TFT型和多區域垂直排列MVA（寬視角范圍技術的一種。在LCD液晶顯示系統中，為加大可視角度，一般采用以下幾種廣角技術來擴展視角范圍：1.超扭轉向列型＋視角擴大膜；2.橫向電場效應或超級TFT；3.多區域垂直排列）液晶技術制成的選定單元，驅動電路集成在IC芯片裡，它們粘結在塑料布線的膠片上，輸出端與LCD屏相連，控制電路和接口電路安裝在印刷板上，驅動器的輸入DC/DC變換器接口電路控制電路數據驅動電路數據驅動電路TFT-LCD液晶顯示屏屏屏電源變換器背光源ENABROGOBOACLKVDDDCDCVCC＋5V外部8端連接在印制板上，由接口電路所接收的圖像數據加到控制電路，並由其調整圖像數據，使其成為LCD的驅動信號。驅動IC能緩存LCD驅動信號，然後輸出驅動電壓，加到LCD屏幕上。由於LCD采用背光發亮，因此必須對背光燈管（世界上最蓍名的LCD背光燈管是SANKEN（日本山肯）公司生產的CCFL燈管，管電流＜7mA,交流供電，使用壽命長達60000小時以上）提供背光電源。LCD組件運行溫度環境為0°C到50°C，儲存溫度環境為-20°C到60°C，運行時相對濕度環境為20%至85%RH。（三）液晶顯示屏控制器及其特性（1）液晶顯示器最通用的四種顯示分辨率標准1.SVGA：超級視頻圖形陣。最小分辨率為800×600個像素，比較適用於15英寸的液晶顯示屏。隨著屏幕尺寸的增大，必須要求增多掃描線，擴展每條掃描線上的像素，才能保證高質量的圖像。2.XGA：擴展圖形庫。最小分辨率為1024×768個像素，特別適用於17英寸和19英寸的液晶顯示屏。3.SXGA:超級擴展圖形庫。最小分辨率為1280×1024個像素，適用於21英寸和25英寸的液晶顯示屏。4.UXGA：特級擴展圖形庫。最小分辨率為1600×1200個像素，常用於高級工程設計和藝術制圖。適用於30英寸以上的液晶顯示屏。（2）液晶顯示屏控制器特性（附由gmB135控制器組成的顯示終端圖）擴展處理器R校正器顯示屏定時器器時鐘產生器ADCOSD＆FontRAM信號定時測量屏鏈路接收器DFP輸入TV解碼器NTSC/PAL視頻連接器1視頻連接器2TFT-LCD50MHzOSD8Bit控制器E2RPOM外部OSD控制器RGBH/VsyncH/VsyncRGBCCIR60124/48RGB91.控制器內部集成135MHz三組模擬數字變換器ADC，外部RGB信號直接加到三組ADC的輸入端，其變換頻率可達135MHz,所有彩色的像素均用24位來量化，其圖像分辨率可以調節，從640×480(60Hz)直到1280×1024（75Hz），無需加幀緩沖存儲器。2.良好的標度引擎，使得該標度引擎設置的規則與TFT-LCD顯示屏相匹配，從而對整個畫面提供一致的光強。並利用Sinθ/θ改變標度旋轉器，使得測試光源透明，並增強圖像的鮮明度。3.支持多種視頻輸入格式，其接口為不同的視頻傳輸格式提供通用連接性。4.內設串行數字接收器，既可每一時鐘周期接收一個像素，也可以每一個時鐘周期接收兩個像素。5.兩路模擬信號輸入連接器，設置兩路獨立模擬RGB信號的輸入端，並在控制器內部復用，從而是顯示器件可以可以從兩部信號源中選擇所需的RGB模擬信號。6.為數字電視提供相應的信號變換。從數字電視解碼器來的符合CCIR-601標准的輸入信號，利用控制器內部的YUV/RGB變換電路以及擴展電路，使解除隔行掃描的圖像能在逐行掃描的TFT-LCD屏中顯示。7.集成有高速數字時鐘恢復電路，該電路保證在最壞情況下能鎖定到原像素時鐘頻率。在控制器內部，各種