1.2 PDP的结构与原理

1.2.1 PDP的结构

下面以PDP彩电中应用十分广泛的表面放电型AC-PDP为例，介绍PDP的结构，其结构示意图如图1-2所示。

从图1-2中可以看出，PDP由上、下两层（基板）构成。

上层（上基极）包括：前玻璃，起保护和透光作用；扫描电极和维持电极，用于形成水平扫描；氧化镁（MgO）层，起绝缘作用。

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

PDP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数据电极引出，实现每一列彩色像素在垂直方向的连接；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，从而在水平方向把每一行像素在间隔的空间上定位。把后面涂有彩条的玻璃板和前面敷有透明电极的玻璃板拼合后，在完全封闭之前充入低压的氖和氙气体，烧合之后就制成了PDP。另外，PDP制成后，还要在显示屏左、右两侧分别引出Y电极和X电极，在上、下两侧引出A寻址电极（数据电极）。

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X电极连接在一起，以一个端子引出；垂直平行排列的电极称为A寻址电极（数据电极），共有m组，每组含有R、G、B三基色，共有3m个寻址电极，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，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等分别构成第2个、…、第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。

如果是1024×768的点阵结构，则Y扫描电极为768个（768个引出端），X扫描电极为768个（1个引出端），A寻址电极1024×3个（3072个引出端）。

如果是1366×768的点阵结构，则Y扫描电极为768个（768个引出端），X扫描电极为768个（1个引出端），A寻址电极1366×3个（4098个引出端）。

如果是1920×1080的点阵结构，则Y扫描电极为1080个（1080个引出端），X扫描电极为1080个（1个引出端），A寻址电极1920×3个（5760个引出端）。

1.2.2 PDP的基本工作原理

PDP的基本工作原理如下：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，每个等离子管的上层有两个电极，即扫描电极和维持电极，下层有寻址电极，在寻址电极上方敷设R、G、B三色荧光粉，等离子管内部充满惰性气体（一般是氖气或氙气），扫描电极和寻址电极轮流给每一行的每个像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输入高压，点亮带有高电位的R、G、B等离子管，即由高压放电点亮每个等离子管内部空间里的惰性气体，惰性气体放电，产生的紫外线激发荧光粉，发出由R、G、B三基色混合的可见光，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。

实际上，PDP的工作机理类似普通日光灯，一般由三层玻璃板组成，在第一层的里面涂有导电材料的垂直条，中间层是灯泡阵列，第三层表面涂有导电材料的水平条。图1-5所示为一个3列3行PDP各等离子管（相当于一个小灯泡）点亮的过程效果图。

图（a）中，水平方向和垂直方向开关均断开，灯泡不亮。

图（b）中，开始第1行扫描，水平电极（扫描电极）X1开关接通，垂直电极（寻址电极）Y1、Y3开关接通，此时，第1行的第1列、第3列的两个灯泡点亮。

图（c）中，开始第2行扫描，水平电极（扫描电极）X2开关接通，垂直电极（寻址电极）Y2开关接通，此时，第2行的第2列的灯泡点亮。

图（d）中，开始第3行扫描，水平电极（扫描电极）X3开关接通，垂直电极（寻址电极）Y1、Y3开关接通，此时，第3行的第1列、第3列的两个灯泡点亮。

PDP的各行被扫描一遍后，点亮以上所有带有高电位的灯泡（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三基色混合的可见光，最后的显示效果如图（e）所示。

1.2.3 PDP灰度和彩色显示的原理

我们熟悉的CRT型彩色显像管亮度的调节是通过控制加在阴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，调制特性可实现无级调整，因此它可重显的彩色种类为无穷多种，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辉光放电电流大小不好控制，它的调制特性只有“亮”与“不亮”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，来完成亮度大小的控制，根据AC-PDP结构的特点，PDP采用子帧驱动方式实现灰度等级调整。

图1-6所示是PDP子帧驱动示意图（图中的T为维持期的长度）。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三基色信号的量化级数，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。寻址期时间长短相同，寻址期内全屏不发光，寻址期的任务是正确确定应该发光的像元，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，维持期的长度依次为20、21、22、23、24、25、26、27，相应的长度数依次为1、2、4、8、16、32、64、128。在维持期，全屏应激活的像元将同时点亮，而不应激活的像元则不发光，“点亮”相当于“1”，“不点亮”相当于“0”。因此，子帧驱动方式只用“亮”（“1”）或“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量化为例，最多可重现的灰度级为28（255），任何其他中间灰度，都可以由不同的8个子帧点亮的时间长短来组合。例如，一个数据为00000000，则所有子帧都不点亮，显示为最暗的0级灰度；当数据为00001001时，只有第1子帧和第4子帧点亮，对应9级灰度；数据为11111111时，所有子帧都点亮，图像最亮，对应255级灰度。对于彩色AC-PDP的R、G、B三基色，每种都可以显示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。