液晶电视机

液晶电视机在国外已经商品化，它以薄形、省电以及能与大规模集成电路直接相配等突出的优点，引起人们极大的兴趣。下面将液晶电视机作一些介绍。

液晶电视机于1976年由美国休斯顿公司制成，此后日本的日立、松下、精工舍等公司先后制出各种类型液晶电视机。前年9月北京举办的一次展览会上，日立公司展出5英寸液晶彩色电视机，象素达115200个，对比度为40:1，可以和普通彩色电视机比美。一些电视专家预言，不久的将来用显象管的普通电视机将被液晶电视所取代，第三代电视已经开始。

由于液晶电视机采用了液晶屏和集成电路驱动，使它具有许多独特的性能：

1．体积小：液晶电视机薄而轻可以做成挂壁式和便携式，甚至做在手表上。如TV—1000型2.6英寸彩色电视机，体积为33×160×334.5mm，重量只有450克。对于野外工作及旅行特别适用，这是其它电视机做不到的。

2．功耗小：液晶屏的驱动电压低且功耗小，如TV—1000型彩电驱动电压为7.5V，耗电约2.2W，采用一般电池就能工作。

3．没有几何失真和失聚问题：普通电视机由于电子束偏转和显示屏几何形状的误差，会产生几何失真及三基色失聚问题。而液晶屏是采用行列电极加信号显示，又有工艺保证，加上集成电路驱动，故不存在上述因电子束偏转所产生的几何失真和三基色失聚问题，而且屏的中间和边缘特性相同。

4．产量大而成本下降：由于采用了大规模集成电路，生产效率大大提高而使产量增加得很快，如日本目前年产量在500万台以上。其中黑白机约100美无，彩色机约300美元，现在价格还在下跌。

5．白天收看效果好：液晶显示屏是反射式透射外界光显象，白天光线强时显象效果更好，因此液晶电视机特别适合白天收看。该机备有机内光源提供背景光，使晚间也能正常收看节目。

液晶电视机还存在清晰度不高、对比度低、视角小等问题，人们正在继续开发液晶技术和光电技术以及大规模集成电路。相信随着电子科学技术的飞速发展，人们期待的屏幕尺寸更大，图象质量更好，厚度更薄的各类液晶彩色电视机，一定会在人们的家庭中出现。

液晶电视机由液晶屏显示图象。液晶是具有晶体光电效应和液体流动性的化学物质，它在外加电场的作用下起色散、扭曲和反射等光学效应，依使用的材料决定，一般液晶电视多采用TN型（扭曲向列型）液晶材料。液晶屏又称液晶盒，现依图1所示的液晶盒示意图来说明液晶显示原理。从图1顶视图看出液晶盒前后分别放置起偏振片和检偏振片中间充有TN型液晶。图1（a）为起、检两偏振片间不施加电场时的情况，这时液晶盒使入射光经起偏振片产生的偏振光轴旋转90°，此时入射光与偏振光轴相互垂直，则入射光就不能通过检偏片，为不透明状态。图1（b）为两偏振片间外加电场时的情况，当两偏振片间外加电场高于液晶特性的阈值时，液晶分子轴平行于电场方向排列。由于分子轴都是顺着电场方向，入射光的偏振光轴很少扭转，通过检偏振片的光通量就增加了。如果电场比阈值大到了饱和值时，入射光几乎不受液晶的影响而穿过检偏振片，这时液晶吴透明状态，可以得到黑白图象。可见液晶分子受外加电场的控制使光通量改变。通过实验可以得到透光率随外加电压变化的关系曲线，如图2所示。图中Vth和Vs分别为阀值和饱和电压，光通量随外加电压（Vth至Vs范围）呈线性变化，这种光电特性为实现图象显示提供了可能。

同普通电视机相似，每一幅图象由若干象素组合而成，象素的坐标可以用X轴和Y轴表示。液晶屏就是采用由X、Y轴组成的点阵屏，即由若干装在检偏振片一侧的行电极（扫描电极）和装在起偏振片一侧的列电极（信号电极）构成，这样行、列电极的交叉点构成了象素。外加的图象信号和扫描信号通过驱动电路加到列和行电极上而显示图象。如TV—100O型液晶电视机的行电极是108个，列电极是144个，则象素为15552个。结构示意图如图3所示。

TV—1000型机是彩色电视机，它的液晶屏是采用滤色片的方法实现彩色显示。利用三基色原理，将R、G、B三基色的彩色薄膜以三组为一列，逐列做在列（信号）电极上，分别为Y\(_{R1}\)、YG1、Y\(_{B1}\)（第1列），YR2、Y\(_{G2}\)、YB2（第2列），……Y\(_{R144}\)、YG144、Y\(_{B144}\)（第144列）。行（扫描）电极为X1（第1行），X\(_{2}\)（第2行），……X108（策108行）。这样在驱动电路的作用下各象素分别发出三色光，通过空间混色而实现彩色图象显示。

以上介绍了液晶屏的基本矩阵式结构，为了进一步提高对比度又不降低清晰度，出现了多重矩阵和有源矩阵式液晶屏。多重矩阵是把每个象素结构再分割，使相应的象素不是按照X（行）、Y（列）两电极的信号变化，而是按照组合电极X\(_{1}\)、Y1Y＇\(_{1}\)，X2、Y\(_{2}\)Y＇2……的顺序变化，它增大了组合电压比而提高了对比度。图4表示了两重矩阵电极结构示意图，信号（列）电极为原来的两倍而扫描（行）电极不变，这样在对比度不变的情况下分辨率提高了一倍。在分辨率相同时两重矩阵的对比度提高了一倍。目前一些产品采用四重矩阵的分辨率和对比度更好。可是多重矩阵的电极增多对工艺、制造要求更加严格。

有源矩阵结构是在每个象素位置上，按照集成电路工艺做一个薄膜晶体管（TFT），如图5所示。信号电压是通过晶体管加到液晶上，由于TFT晶体管在开启时阻抗很低，关断时阻抗很高，故能使信号电压迅速加到相应电极上，并借助电容保持到下一场信号的到来，这样选择和不选择象素的电压差增大，而提高了对比度。

以TV—1000型彩色电视机为例，对液晶电视机的结构和原理作一简介。图6示出该机的电原理方框图，题头上电视机为它的外形。液晶电视机的图象和伴音通道同普通电视机基本一样，这里不再赘述。其它不同部分（图6中虚线框内示出）分别作一介绍。

1．自动电平控制电路：天线接收的电视信号，经调谐器选台和图象中放后，一路经伴音通道后放音；另一路经解码和视放电路后输出R、C、B3路色视频信号，分别送到3个自动电平控制电路。该电路控制视频信号的幅度，以满足与它相连的A/D变换器中的比较电路对输入电平的要求，实现对视频信号准确的分层。

2．A／D变换器：它是将视频模拟信号变换成信号驱动器所需的数字信号。变换器主要由同步器、比较器、触发器、基准电压发生器和编码器等组成，如图7所示。视频信号经同步器后加到比较电路，与基准电压发生器送来的几个电平相比较，当高于门限电压时佃出1，低于门限值电压时输出0。比较器输出的数字量电压经过触发器和编码器，编成4彼特二进制的数字信号送到信号驱动电路。

3．信号驱动电路：电路如图7所示。空将A／D变换器送来的4比特数字信号串行输入到移位寄存器，变成并行输出加到锁存器。在行同步脉冲的作用下，锁存器产生16种不同宽度的灰度脉冲，再由输入的数字信号确定不同的灰度电平以实现来度调制，使液晶屏各象素的灰度按相应的图象信号变化。锁存器的输出电压经多路模拟开关电路的译码器译码，并申亮度信号发生器控制，这样就实现了亮度调制。从多路模拟开关输出的随亮度脉冲控制的信号，加到对应的m（114×3）列信号电极显示图象。

4．行驱动器：控制器输出的X电极同步信号（其频率与行频成一定比例）经触发器移位变成并行输出，通过驱动电路加到对应的X（108行）电极上，使行电极得到相应的扫描开关脉冲，配合列信号电极而显示图象。

5．控制器：它在同步分离电路输出的同步信号控制下，输出整机中A/D转换器和行驱动器等电路所需的控制脉冲，使这些电路在这个控制脉冲作用下同步工作。

6．自动调谐电路：它主要是进行自动搜索选台。当按下电视机面板上调台用上或下开关时，计数器进行加循环或减循环而搜索电台，同时在液晶屏右侧两列信号电极上，显示出频道所在位置及搜索范围。（杜朝明 段晔）