1.1 PDP显示屏的结构与工作原理

1.1.1 什么是PDP显示屏

PDP的全称是Plasma Display Panel，即等离子显示屏，它是利用加在阴极和阳极之间的电压，使气体发生辉光放电，产生的紫外光激发RGB三基色荧光粉，使荧光粉发光来产生彩色画面的。放电气体一般选择氖氙混合气体（Ne-Xe）、氦氙混合气体（He-Xe）或氦氖氙混合气体（He-Ne-Xe）。

PDP显示屏按工作方式的不同，可以分为电极与气体直接接触的直流型（DC-PDP）和电极用覆盖介质层与气体相隔离的交流型（AC-PDP）两大类。AC-PDP又可根据电极结构的不同，分为对向放电型和表面放电型两种，其结构如图1-1所示。目前PDP彩电中多采用表面放电型AC-PDP显示屏。

1.1.2 PDP显示屏的结构

PDP彩电采用的显示屏一般为表面放电型AC-PDP，其结构示意图如图1-2所示。从图中可以看出，PDP显示屏由前、后两层（前、后两基板）构成：

前层（前基极）包括：①前玻璃，起保护和透光作用；②扫描电极和维持电极，用以形成水平扫描；③绝缘层，起绝缘作用。

后层（后基板）包括：①障壁，起分隔放电区和防止串光的作用；②荧光粉，RGB三基色荧光粉依次相间，能吸收紫外光而发出R、G、B三基色光；③反射层，增加正面的光亮度；④寻址电极，即数据电极，选择发光单元的地址；⑤后玻璃，起保护作用。

PDP显示屏在制作时，先在后玻璃上形成预制的垂直间隔，然后在间隔内敷设R、G、B三色荧光粉条结构，在显示屏的垂直方向，每列彩条下面都有相应的寻址电极（A电极）引出。在前玻璃板上，则根据各行的均布距离，在水平方向上间隔交错地敷设维持电极（X电极）和扫描电极（Y电极）。这两种电极是透明材料制成的，从而在水平方向上，把每一行的像素进行等间隔的定位。把后面涂有彩条的后玻璃板和前面敷有透明电极的前玻璃板拼合后，在完全封闭之前充入低压的氖氙气体，烧合之后就制成了PDP显示屏。

假若每帧图像由n行组成，每行有m个像素，则需要n个扫描电极（Y电极）和n个X维持电极。Y电极和X电极均水平方向平行均匀排列，其中，n个Y电极分别引出，而n个X电极则连接在一起，以一个端子引出；垂直排列A寻址电极（数据电极），共有m组，每组含有R、G、B三基色，总共有3m个A寻址电极。这样，正交布置的Y扫描电极、X维持电极和A寻址电极形成了n×3m个小放电管阵列，需要由n+3m+1个端口信号来控制。以852×480显示格式为例，其n=480，m=852，则需要480+3×852+1=3037个端口控制。

图1-3所示为852×480显示格式显示阵列图，它包括480个Y扫描电极（480个引出端）和480个X维持电极（1个引出端），以及与之垂直的852×3=2556个A寻址电极（2556个引出端）。

图1-3中的R1、G1、B1为一个像素单元；其中，R1、G1或B1为1个子像素单元；同理，R2、G2、B2、…、R852、G852、B852等构成第2、…、852个像素，水平方向共852个像素，在垂直方向，共480行。这样，在整个PDP显示屏上，共可显示852×480=408960个像素，也就是可显示852×3×480=1226880个子像素。

如果显示格式是1024×768的PDP显示屏，则Y扫描电极为768个（768个引出端），X维持电极为768个（1个引出端），A寻址电极1024×3个（3072个引出端）。

如果显示格式是1366×768的PDP显示屏，则Y扫描电极为768个（768个引出端），X维持电极为768个（1个引出端），A寻址电极1366×3个（4098个引出端）。

如果显示格式是1920×1080的PDP显示屏，则Y扫描电极为1080个（1080个引出端），X维持电极为1080个（1个引出端），A寻址电极1920×3个（5760个引出端）。

1.1.3 PDP显示屏的基本工作原理

PDP显示器件的基本工作原理大体与荧光灯相似。显示屏上排列有上千个密封的小低压气体室（等离子管）。图1-4所示为一个像素（R、G、B三个等离子管）的结构示意图，从图中可以看出，每个等离子管上层有两个电极，即扫描电极和维持电极，下层有寻址电极。在寻址电极上方敷有R、G、B三色荧光粉，等离子管内部充满惰性气体（一般是氖氙Ne-Xe混合气体），扫描电极和寻址电极轮流给每一个像素单元写入由图像内容决定的高、低电位以后，维持电极给整个显示屏的等离子管输入高压，点亮带有高电位的R、G、B等离子管；等离子管内部的惰性气体放电，产生的紫外线激发荧光粉，发出由R、G、B三原色混合的可见光，R、G、B三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，便可以产生各种灰度和彩色的图像。

图1-5演示了一个9列8行PDP显示屏各子像素点亮的过程及效果。

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1.1.4 PDP显示屏灰度和彩色显示的原理

我们熟悉的CRT彩色显像管亮度的调节是通过控制加在Y极上的电压来完成的，电压不同，电子束电流大小不同，全屏亮度不同，可实现无级调整，因此它可显示的色彩种类为无穷多种，其调制特性线性好，调制方式简单，最适用于模拟电视信号激励。

PDP显示屏辉光放电电流大小不好控制，它的调制特性只有“亮”与“暗”两种状态。为了实现亮度（灰度）调整，可以通过改变亮、暗时间的长短，来完成亮度的控制。根据AC-PDP结构的特点，PDP显示屏采用子帧驱动方式实现灰度等级调整。

图1-6所示是PDP显示屏子帧驱动的示意图，它是将一帧图像的显示时间，不等间隔地分为若干个子帧，子帧的数目决定于R、G、B三基色信号的亮度级数，即R、G、B三基色信号量化精度的比特数。每个子帧又可以分为寻址和维持两个阶段，寻址期的长度相同。在寻址期，全屏不发光，寻址期的任务是确定那些应该发光的子像素单元，以使它们在本子帧的维持期到来时开始持续发光。不同子帧的维持期长度不同，并依次加倍。以8bit的量化精度为例，维持期的长度为20、21、22、23、24、25、26、27，即1、2、4、8、16、32、64、128。在维持期，全屏应该激活的子像素单元将同时点亮，而不应激活的像素单元则不发光，“点亮”相当于“1”，“不点亮”相当于“0”。因此，子帧驱动方式只有“亮”（“1”）和“暗”（“0”）两种状态，并以不同的“点亮”时间长短完成图像的灰度控制，这种驱动方式特别适用于数字电视信号的驱动。

如果某时刻全屏都不点亮，就是暗场；如果某时刻全屏都点亮，就是亮场。以8bit量化精度为例，它最多可重现的亮度级数为28=255，任何其他中间灰度，都可以由8个不同的子帧点亮时间来组合。例如，数据为00000000时，则所有子帧都不点亮，显示为最暗的0级灰度；数据为00001001时，只有第一子帧和第四子帧点亮，对应灰度级为9的亮度；数据为11111111时，所有子帧都点亮，图像最亮，对应灰度级为255的亮度。对于彩色AC-PDP的R、G、B三种基本颜色，每种基本颜色可以显示256=28 级灰度，这样就可以组合出16777216=224种颜色，从而实现全色显示。

1.1.5 PDP显示屏的驱动过程

PDP显示屏要完成图像显示，主要分为复位、寻址和维持三个过程，下面简要进行介绍。

① 复位的作用：使显示屏所有都停止放电，起清零的作用，排除前一显示期的影响。

② 寻址的作用：选择PDP显示屏上需要点亮和不点亮的子像素单元。

③ 维持的作用：在维持期，积累了壁电荷的子像素单元产生维持放电，实现图像显示。

要完成以上过程，需要为PDP显示屏的Y扫描电极、X维持电极和A数据电极（寻址电极）提供不同的驱动电压。不同的PDP显示屏，由于其构成和驱动电路有所不同，所需要的驱动电压是不同的，图1-7所示是三星PDP显示屏电极施加电压的波形图。

在实际的驱动电路中，X维持电极的所有电极由一个公共端连接在一起，它无需驱动芯片，但需在不同的时间施加脉冲电压；Y扫描电极与X维持电极之间相互独立；A寻址电极（数据电极）输出显示数据，不同子帧，输出不同的数据信号。

工作时，PDP彩电电源电路产生的电压加到PDP显示屏的驱动电路上，再由驱动电路产生PDP显示屏不同电极所需要的脉冲电压。