LCD TV原理.docx

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LCDTV原理

目录

一绪论

二彩色电视制式

2.1彩色电视制式概述

2.1.1NTSC制概述

2.1.2PAL制概述

2.1.3SECAM制概述

2.2彩色电视制式主要特点

2.2.1NTSC制主要参数及特点

2.2.2PAL制主要性能特点

2.2.3SECAM制主要特点

2.3彩色电视制式编码、解码原理及框图

2.3.1NTSC制编码、解码原理及框图

2.3.2PAL制编码、解码原理及框图

2.3.3SECAM制编码、解码原理及框图

2.4世界各地区制式差异

2.4.1世界制式差异标准

2.4.2中、美、欧、日制式差异

三电视声音制式

3.1电视声音制式分类

3.2数字丽音（NICAM）基本原理

3.2.1数字丽音概述

3.2.2数字丽音信号产生

3.2.3数字丽音信号发射

3.2.4数字丽音信号解调

四LCD-TV基本架构及工作原理

4.1LCD-TV基本架构

4.2Panel基本工作原理

4.2.1液晶的定义

4.2.2液晶的电光特性

4.2.3液晶显示原理

4.2.4液晶显示器件的采光技术

4.2.5液晶显示器件的驱动

4.3主板

4.3.1主板框图结构

4.3.2主板运行原理及主要IC介绍

4.4Power板原理

4.4.1逆变器（inverter）原理

4.4.2电源适配器（adapter）原理

附录一：

Inverter电路图

附录二：

Adapter电路图

附录3：

LCDTV各种视频端子概述

附录四：

参考文献

一、绪论

电视技术发展到今天，其适用范围早已超越出广播娱乐界，已广泛发展到文化教育、科研管理、工矿企业、医疗卫生、公安交通、军事宇航和人们日常生活的各个领域。

随着信息和知识时代的到来，信息和数字技术飞跃发展，电视技术在经历了从黑白电视到彩色电视的革命性转变后，自然而然的进入了从模拟电视到数字电视的第二次革命。

所谓数字电视，是指传统的模拟电视信号经过量化和编码转换成二进制数的数字形式的电视信号，然后进行各种功能的处理、传输、存储和记录的系统，也可以用计算机进行处理、监测和控制。

采用数字技术获得比模拟设备更高的性能，并具有模拟技术所不能达到的新功能。

电视数字化革命的必然性根源于其相对优势：

1.信号质量高，抗干扰能力强

传统的模拟电视信号和杂波在传输和处理过程中存在着积累现象，在经过长距离传输或多次复制后，信号质量会迅速下降；数字信号的杂波不会积累，经过多次传输处理，干扰和失真不容易影响码的判决和恢复，其特性基本保持不变，数字电视广播用户接收到的图像质量和声音质量几乎与电视台发送的质量一样，。

2．传输效率高，多功能复用

大家知道，在6-8M的带宽内只能传输一套电视节目，而数字电视信号经过压缩后能在同样带宽内传送4-5套电视节目，利用有效的频道资源，数字技术还可实现多功能复用，例如将数字图文信号插入场逆程中，可以传送各种数据信息和电子出版物，将声音插入声音载波上，可传送多路立体声。

数字信号在处理和传送过中具有很强的纠错功能。

3．双向交互性

数字电视广播可将一点对多点的“广播”扩展为点对点的交互系统，用户可根据个人爱好“点播”节目或信息，使VOD（观众点播）成为现实。

4.便于网络化

数字电视信号便于计算机网络应用环境，便于图象和声音存储与传输，实现电视节目的资源共享。

另外，由于存储电路的大规模集成化，不但提高了稳定性和可靠性，而且还使得数字电视系统具有体积小、耗电低、价格便宜等优点。

为了适应数字电视的趋势以及结合当前技术的应用等综合因素，目前，市场上液晶电视无疑是未来数字电视的竞争者之一。

由于液晶模组都是数字视频显示设备，设计成数字电视，轻松方便，还省去了模拟数字转换器（ADC）的成本。

液晶彩色电视机（LCD-TV）自1975年问世以来，其研制和生产发展十分迅速。

LCD-TV相对于传统CRT电视而言，是平面显示技术的一次重大突破。

LCD-TV以其显示设备——TFT液晶面板为核心，应用了大规模数字电路，属于电视产品中的高端产品。

由于LCD-TV采用液晶屏和大规模集成电路相配接，因此它具有以下的特点：

（1）体积小、重量轻，因而可以做成便携式和壁挂式，甚至做到手表上。

（2）功耗小：

液晶屏的驱动电压低、耗电小。

（3）失真小：

由于LCD-TV采用行列电极加信号，故不存在因电子束偏转所

产生的几何失真和三基色失聚问题。

（4）昼夜都可以使用。

液晶屏自身不发光，而是一种反射式透射外界光的被

动显示，因此特别适用于在室外阳光下观看，如晚上观看则需要机内光源提供背景光。

（5）不产生损害人体健康的X射线。

（6）电路简单，很容易实现功能扩展且稳定性高。

就目前的液晶电视技术而言，日本的技术最为先进。

因为液晶显示器原本是用到电脑监视器上面，并不能直接搬过来当液晶电视，液晶电视要解决两个问题，一是视角问题，因为电脑监视器是个人近距离使用，所以液晶电脑监视器的视角只需40度左右，而液晶电视是多人中距离使用，因此必须有160度左右广阔的视角，广视角技术有日立Super-IPS技术，富士通的MVA技术，松下的OCB技术，三星的PVA技术，现代电子的FFS技术。

二是时间响应速度的问题，电脑监视器主要显示数据，所以反应时间相对要求不高，通常低于40毫秒就可以。

而电视要播放动态画面，以NTSC60Hz为例，每帧的时间是16.7毫秒，因此反应时间必须低于16.7毫秒，如果要播放刷新速度更快的游戏节目或其他多媒体节目，需要更短的反应时间，最好低于1毫秒。

缩短响应时间的技术同样还是日立Super-IPS技术，富士通的MVA技术，松下的OCB技术等，三是色彩问题，电视对色彩还原程度要求相当之高，远超过电脑监视器对色彩还原程度的要求。

液晶电视的色彩关键元件是彩色滤光片，液晶电视对彩色滤光片的要求有五点：

①响应时间，帧速度L/C小于1；②尽量宽的视角；③亮度不低于400cd/平方米；④色彩再现比率达到NTSC的70%以上；⑤色温大于9000K。

这就要求彩色滤光片必须具备高色彩饱和度和高穿透度，这两个要求是相互矛盾的。

以目前的技术无法做到。

从上述可见，液晶电视技术还有再完善的地方。

本毕业设计（论文）主体首先从电视制式入手，介绍了各种制式的分类和各自特点，研究了电视信号的编码、解码原理，简单介绍了世界各国的制式情况。

其次，介绍了电视声音制式，在此部分，主要探求了应用较广泛的数字丽音（NICAM）制式信号的形成、发射和解码原理。

最后，以冠捷公司（F764FSNJA2MTP）机型为例，研究了LCD-TV的整机架构，并着重分析了其内部构成原理，包括重要电路和主要IC。

本论文主体部分分三大部分：

彩色电视制式、电视声音制式及LCD-TV架构。

第二章彩色电视制式

2.1彩色电视制式概述

彩色电视制式就是对彩色电视信号进行加工、处理和传输的特定方式。

目前世界上的电视系统分为3大基本体系：

NTSC、PAL及SECAM。

NTSC：

NationalTelevisionSystemCommittee（联邦电视规格委员会），此规格由美国发明。

PAL：

PhaseAlternationLine（线相位交错），由德国提出。

SECAM：

séquentialcouleuramé-moire（连续彩色记忆），由法国所开发。

NTSC制彩色电视

三种制式都是兼容制彩色制式，他们之间的最大区别在于对色差信号的传输与处理方式不同。

2.1.1NTSC制概述

1953年美国研制成功了世界上第一个兼容性彩色电视制式，就是NTSC制。

NTSC是NationalTelevisionSystemCommittee（国家电视制式委员会）的缩写词。

按色度信号处理、传输特点，称为正交平衡调幅制，在正交平衡调制之前，将被压缩的色差信号U、V进行了一定的变换，从而产生了I、Q信号，这样做，可对色差信号的频带进行进一步的压缩。

NTSC的原始规格是传送单色信号（黑白影像）及声音，每个频道的占用频宽为6MHz，但是与前一个频道必须保留1.25MHz的旁通带间隔，实际使用频宽4.75MHz，影像传送为AM（调幅）调变方式载波传送，声音为FM（调频）调变方式载波传送。

声音载波位于频道高频末端，占用0.25MHz频宽，因此实际影像亮度信号（Y）使用频宽为4.5MHz。

如图2.1.1所示：

图2.1.1NTSC制频道分配

后来为了彩色化，但又要保持与原系统兼容，因此在不变动原始规格的要求下，在3.579MHz（一般略称为3.58MHz）的位置，以90度交错方式在亮度信号的波谷间插入色度信号（C），调变幅度为0.5MHz，如此便可兼容原黑白系统。

波形如图2.1.2所示：

图2.1.2NTSC制波形

2.1.2PAL制概述

为了克服NTSC制的相位敏感性，1962年德国的W.Bruch教授提出PAL制。

PAL是“PhaseAlternationLine”逐行倒相的缩写。

按色度信号的处理特点，PAL制又称逐行倒相正交平衡调幅制。

PAL制是在对色度信号采用正交平衡调幅的基础上，将其中一个色度分量（FV分量）进行逐行倒相，在发端周期性地（半行频）改变FV分量的相序，在收端采用平均措施，以减轻传输相位误差带来的影响。

PAL制色度信号数字表达式为：

F=（B-Y）sinwSCt±（R-Y）coswSCt=FU±FV。

PAL制色同步信号有两个功能：

一是给接收机恢复副载波提供一个基准频率和相位；二是给FV提供一个极性切换信息，使接收机收到色度信号后，能识别哪一行是+FV，哪一行是-FV。

PAL制色同步信号和NTSC制色同步信号的波形，以及它们插入到视频信号中的位置完全相同，它与NTSC制色同步信号的最大区别在于：

PAL制色同步信号中副载波是逐行倒相的，即NTSC行为+135°，PAL行为225°。

2.1.3SECAM制概述

SECAM制彩色电视是法国工程师亨利·弗朗斯在1956年提出，1959年开始研制，1966年研制成功。

SECAM制是法文顺序传送彩色与存储缩写词开头字母。

为了克服NTSC制相位敏感而研制了PAL制。

SECAM制中对R-Y、B-Y两个色差信号，采用逐行传送，因而在同一个时间内，在传送通道中只存在一个色差信号，也就不会发生两个色差信号互串现象。

SECAM制是用错开传输时间的办法来避免两个色差信号互串及因此而产生的彩色失真，所以SECAM制是一种顺序——同时制。

2.2彩色电视制式的特点

2.2.1NTSC制的主要参数及特点

NTSC制是1953年美国研制成功的一种黑白兼容的彩色电视制式。

NTSC是NationalTelevisionSystemsCommittee（美国电视制式委员会）的缩写词。

按色度信号的特点，又称为正交平衡调幅制。

NTSC制的色度信号由两个色差信号B-Y和R-Y分别对初相位为0°和90°的两个相同频率的副载波平衡调幅混合而成。

为使已调信号不超过规定的界限和改善兼容效果，必须限制色度信号的峰值幅度，按恒亮度原理Y=0.299R+0.587G+0.114B，对B-Y和R-Y的信号幅度进行压缩，经计算后则有：

U=0.493（B-Y）=（B-Y）/2.03

V=0.877（R-Y）=（R-Y）/1.14

U、V信号的初始相位与B-Y、R-Y相同。

为了减少亮度和色度信号之间的相互干扰和串色，利用人眼对红黄之间的颜色的分辨力最强，而对蓝和品红之间的颜色分辨力最弱的视觉特性，在色度图中是I轴表示人眼的最敏感的色轴，而以与之垂直的Q轴表示最不敏感的色轴。

取Q、I正交轴与U、V正交轴有33°的夹角，表示NTSC制中的两色差信号。

根据人眼特性而规定Q信号的带宽为0.5MHZ，I信号的带宽为1.5MHZ。

这样Q分量可以用窄带双边带传送，而I分量可以用不对称边带方式传送。

2.2.1.1NTSC-M（美国制式）主要参数：

场频fv=59.94Hz（60Hz）;行频fh=525*fv/2=15.734KHz;每帧525行；图象信号标称带宽4.2MHz伴音与图像载频之差为4.5MHz;彩色副载波频率fsc=3.57954506MHz。

彩色全电视信号频谱如图2.2.1：

图2.2.1彩色全电视信号频谱

2.2.1.2主要特点：

（1）色度信号编、解码方式最简单。

（2）容易实现亮、色度信号的分离。

采用1/2行间置，使亮度信号与色度信号频谱以最大间距错开，亮度串色影响因之较小，故兼容性好.

（3）无影响图像质量的行顺序效应。

（4）

（4）色度信号的相位失真对重现图像的色调影响大，相位敏感性。

2.2.2PAL制彩色电视主要性能

2.2.2.1PAL制主要优点

（1）克服了NTSC制相位失真敏感的特点。

由于电视信号受到发送端与接收端传输系统非线形影响，非线形失真是不可避免的，尤其在传输过程中会产生微分相位失真，而这种失真与亮度电平有关。

彩色电视信号是把色度信号叠加在亮度信号上传送的，对不同的彩色，亮度电平是不同的。

所以NTSC制中，微分相位失真非常敏感。

PAL制中利用接收端超声延时线的平均作用，使色度信号相位容限失真提高到±40°。

（2）PAL制色信号对不对称边带传输具有较强抗御能力。

传输系统元器件的不稳定性，会造成色度信号在传输过程中抑制部分上下边带，从而又引入了相位失真。

实践证明，PAL制彩色电视接收机中的超声延时线的频率特性，对这种不对称边带所造成的相位失真，有较强的抗御能力。

（3）多径接收对PAL制影响较小。

多径接收是指接收天线获得的信号，既有发射台天线直射波信号，还包括来自一个或多个建筑物的发射波信号。

前者称主波，后者称回波。

回波对亮度信号的影响将产生双重或多重黑白图像。

这种影响对不同制式的彩色电视有较大的差别，PAL制对多径接收影响最小。

2.2.2.2PAL制主要缺点

（1）存在“百叶窗”效应。

（2）PAL制设备比NTSC制复杂、成本高。

主要原因：

处理PAL制信号比NTSC制复杂。

（3）彩色清晰度比NTSC制低。

主要原因：

PAL制色度信号在接收机中采取两行电平均，这对于相邻两行色度信号内容有差别时，平均的结果，必然导致两行各自模糊，使垂直清晰度下降。

2.2.3SECAM制的主要特点

（1）在NTSC和PAL制中，两个色差信号是同时传送的。

SECAM制与它们不同，两个色度信号不是采用同时传送，而是采用了顺序传送的方法。

比如，第n行传送（R-Y），第n+1行传送（B-Y），……这样，由于两色度信号不同时出现，就从根本上消除了两色度信号间的相互串扰的问题。

此外，由于亮度信号Y仍是每行都传送的，即存在Y与（R-Y）或（B-Y）同时传送的问题。

从这个意义上来说，SECAM制又常被称为顺序---同时制、而NTSC制和PAL制的Y、（R-Y）、（B-Y）三个信号是同时传送的，因而被称为同时制。

（2）SECAM制中，发送端对（R-Y）和（B-Y）两个色差信号采用了行轮换调频（FM）的方式。

因之，在接收端需采用一个行延迟线，使每一行色差信号可以使用两次。

在被传送的一行及未被传送的下一行（经过行延迟后）再使用一次，从而填补了未被传送的一行所缺的色差信号，这一处理方法称为存储复用技术。

对色差信号采用调频制具有如下优点：

第一，传输中引入的微分相位失真对大面积彩色的影响减小，故微分相位容限可达±40°；第二，由于反映色差信号幅度的调频信号的频偏不受非线性增益的影响，所以色度信号不受振幅失真及幅度型干扰的影响；第三，由于不采用正交平衡调幅、因此也不必传送色度副载波的相位基准信息。

（3）为了传送两个色度分量，就必须采用两个副载波频率。

由于已调频波的瞬时频率会随图像内容而变化，所以也无法实现亮度信号与色度信号的频谱间置，因而彩色副载波会对画面产生较严重的光点干扰。

为减小这一干扰，SECAM制采用了对彩色副载波强迫定相的方法。

具体定相措施如下：

①逐场倒相，即相邻场的彩色副载波相位相反；

②三行倒相，即每逢三行将彩色副载波倒相一次。

通过这些强迫定相措施，再加上相邻行的彩色副载波具有不同的频率，就可使彩色副载波干扰的光点可见度下降，从而改善兼容性。

（4）SECAM制逐行轮换传送色差信号，使彩色垂直清晰度下降。

对有垂直快速运动的画面，其影响将有比较明显的反映。

此外，SECAM制也存在着行顺序效应，且属于行顺序工作的原理性缺陷。

而PAL制与之不同，只是在存在误差的情况下引起串色，才表现出行顺序效应。

2.3彩色制式编、解码原理及框图

2.3.1NTSC制编码器和解码器

2.3.1.1NTSC制编码器

通过对NTSC制彩色电视信号分析，得到NTSC制编码器方框图如图2.3所示：

图2.3NTSC制编码器框图

在NTSC制编码器中，矩阵电路作用是把R、G、B三个基色信号进行线性变换，组合成Y、R-Y、B-Y三个信号。

Y信号和R-Y、B-Y三个信号带宽不同，带来延时时间不等，因此在Y通道中加入了延时电路。

低通滤波器作用是分别把R-Y、B-Y信号频带压缩到0—1.3MHz和0—0.5MHz。

副载波移相90°，分别和R-Y、B-Y进行正交平衡调幅。

副载波fSC信号经移相180°和K脉冲进行平衡调幅，形成色同步信号。

最后把Y、FV、、FU及Cb信号混合，形成彩色全电视视频信号。

1.3.1.2525行NTSC制解码器

从彩色全电视信号中，通过线性和非线性电路解调出R、G、B三个基色信号来的色度信号处理电路，称为解码器。

其方框图如图2.4所示。

对照图2.3可以看出，解码器对信号处理过程和编码器相反。

图2.4中在Y和I通道中都接有不同的延时线，其作用是使Y和I信号与窄带的Q信号在时间上保持一致。

为了抑制副载波fSC对亮度信号Y的干扰，在Y通道中接有fSC陷波电路。

彩色全电视信号FBAS经过带通滤波器后，取出色度信号F和色同步信号Cb，经色同步选通电路选出色同步信号Cb，用Cb去同步副载波再生电路，使其输出相位分别为33°和123°的两路色副载波信号。

这样Q信号和I信号与33°和123°副载波信号进行同步检波，解调出两个色差信号来，最后在解码矩阵电路中，与亮度信号进行线性变换，解调出R、G、B三个基色信号。

图2.4NTSC制解码器方框图

2.3.2PAL制编码器和解码器

2.3.2.1PAL制编码器

所谓编码，就是把三基色电信号R、G、B编制成彩色全电视信号的过程，编码器就是用来实现编码的电路。

PAL制的编码过程为：

⑴、将经过γ校正的R、G、B三基色电信号通过矩阵电路，变换成亮度信号Y和色差信号（R-Y）和（B-Y）。

（2）、为了减小亮度信号对色度信号的干扰，让Y信号通过一个中心频率为副载波频率fSC的陷波器并经过放大后与行、场同步及消隐信号相混合。

此外，由于色差信号经滤波电路会引起附加时延，为使亮度信号与色度信号能同时进入混合电路，需将亮度信号延时大约0.6us。

（3）、色差信号（R-Y）和（B-Y）经幅度加权和频带压缩后，得到已压缩信号U和V。

色差信号V与+K脉冲混合后与±COSWSCt副载波同时加入平衡调幅器，经平衡调幅电路输出已调色差信号±FV和色同步信号的FbU分量；色差信号U与-K脉冲混合后，对SinwSCt平衡调幅，得到已调色差信号FU和色同步FbU分量。

以上二色度信号分量与色同步信号分量混合后，最后得到色度信号F和色同步信号Fb。

为得到逐行倒相的正交副载波±COSWSCt，需要设置90°移相、180°倒相和PAL开关电路、逐行倒相的半行频（7.8KHZ）开关控制信号фK（t）。

（4）、色度信号F、色同步信号Fb、亮度信号Y与消隐信号A、同步信号S经混合电路后输出彩色全电视信号FBAS。

PAL编码器方框图见图2.5所示：

图2.5PAL制编码器方框图

摄像机输出的R、G、B三个基色信号，通过编码矩阵电路，变换成R-Y、B-Y、Y三个信号。

与NTSC制一样，为了兼容，减少R-Y、B-Y对Y信号干扰，R-Y、B-Y经过低通滤波电路，只保留0—1.3MHz的色度信号，再混入不同极性K脉冲，以便产生色同步信号。

副载波fSC直接送入B-Y平衡调幅器。

另一路经移相90°并经逐行倒相后送入R-Y平衡调幅器。

在亮度通道中，接入了一个以4.43±1.3MHz陷波电路，其目的是减少色度信号对亮度信号的干扰。

由于色度信号经低通滤波器及平衡调幅器后，必然引起附加延时，为使色度信号和亮度信号混入时间上的一致性，在亮度通道中接入了一个延时电路。

最后把亮度信号（Y）、色度信号（C）、色同步信号（S）、复合同步、复合消隐信号（A）混合，形成PAL制彩色全电视视频信号。

2.3.2.2PAL制解码器

把彩色全电视信号（FBAS）还原成三基色电信号的过程称为解码，解码是编码的逆过程。

PAL制解码器有许多种，如PALS（简单解码）、PALN（锁相解码）、PALD（延迟解码）等。

其中PALD应用较广，这种解码器中用超声延迟线构成梳状滤波器（该滤波器的频率特性像梳齿，由此而得名），它将色度信号分离为FU和±FV两个色度分离。

梳状滤波器主要有超声延迟线、加法器和减法器三部分电路组成。

PALD解码器主要包括亮度通道、色度通道、基准副载波恢复及基色输出矩阵电路四大部分。

PAL制解码器方框图如图2.6所示：

图2.6PAL制解码器方框图

2.3.3SECAM制编码器和解码器

2.3.3.1SECAM制编码器

SECAM制编码器框图如图2.7所示：

图2.7SECAM制编码器框图

摄像机是把彩色图像分解成三个基色信号R、G、B。

通过矩阵电路，形成Y、R-Y、B-Y三个信号。

但后两者两个色差信号增益是不相等的。

目的在于为了后面可以用限幅器和频率调制器进行信号处理。

在SECAM制中，R-Y用DR表示、B-Y用DB表示。

两路增益之比DR/DB=230/280。

半行频开关是逐行选送DR和DB，以及识别脉冲。

两个色差信号经低通滤波器把信号频率（限制）压缩在0—1.5MHz之内，然后进行预加重处理，形成DR′、DB′信号。

在编码矩阵内，除了形成Y和DR′、DB′外，还要送入9个行频梯形脉冲识别信号，以相反的极性分别与DR′、DB′混合。

限幅器的作用是：

DR和DB经视频预加重后，对出现幅度过大的尖顶进行限幅，然后进入频率调制器。

频率调制器有一个锁相环路，通过半行频开关和由行消隐控制的门电路，使调制器输出的副载波轮流与fSR、fSB两个基准副载波在行消隐期间进行相位比较，使行消隐期间输出频率被锁定在两个基准频率fSR、fSB上（fSR=4.406MHz，fSB=4.250MHz）。

调频的色副载波经过倒钟行特性的高频预加重网络，混合输出。

在亮度通道中混入复合同步信号和消隐信号，在亮度通道中加入4.43MHz陷波电路，抑制掉亮度信号中4.43MHz附近信号，以免对亮度信号产生干扰。

再经过延时与已调频色度信号混合，最后输出SECAM制彩色全电视信号。

2.3.3.2SECAM制解码器

SECAM制解码器框图如图2.8所示：

2.8SECAM制解码器方框图

色度信号通过具有钟形幅频特性的带通滤波器，将色度信号选出并作高频去加重处理，因而减小了杂波和亮度干扰。

被送出的DR′和DB′信号经延时线DL和电子开关的存储复用电路，形成了二路同时并存的DR′和DB′信号，然后分别经限幅和各自的鉴频解调，解调出色差信号经视频去加重后进入矩阵电路，恢复R、G、B三个基色信号，去激励显像管，重现图像。

色同步电路从矩阵电路取得场消隐期间传送的9个行识别信号。

由识别