等离子电视原理与维修
等离子电视原理与维修(PDP维修)
2010-11-04 14:01
等离子电视原理与维修(PDP维修)
等离子体显示器又称电浆显示器，是继CRT(阴极射线管）、LCD （液晶显示器）后的最新一代显示器，其特点是厚度极薄，分辨率佳。从工作原理上讲，等离子体技术同其它显示方式相比存在明显的差别，在结构和组成方面领先一步。其工作原理类似普通日光灯和电视彩色图像，由各个独立的荧光粉像素发光组合而成，因此图像鲜艳、明亮、干净而清晰。另外，等离子体显示设备最突出的特点是可做到超薄，可轻易做到40英寸以上的完全平面大屏幕，而厚度不到100毫米（实际上这也是它的一个弱点：即不能做得较小。目前成品最小只有42英寸，只能面向大屏幕需求的用户，和家庭影院等方面）。
等离子显示器（PDP ，Plasma Display Panel ）从上世纪90年代开始进入商业化生产以来，其性能指标、良品率等不断提高，而价格却不断下降。特别是2005年以来，其性价比进一步提高，从前期以商用为主转变成以家用为主。
PDP 大多是为大屏幕、多媒体显示器件而开发的，它能节省空间。本文介绍的PDP 使用了目前PDP 器件上大量采用的AC 型子场驱动和双扫描电路系统；它还使用了Real Black驱动技术和等离子AI 技术。
PDP 基本原理
PDP 是利用气体放电产生发光现象的平板显示器件。彩色PDP 则通过惰性气体在一定电压作用下，产生气体放电所发射的真空紫外线激发R 、G 、B 光致 荧光粉而间接发光实现彩色显示。表面放电式AC-PDP 由于结构简单、易于制作、且放电效率高，是目前批量生产的主流技术。表1是CRT 显示方式与PDP 显示方式的比较。
CRT 和PDP 显示方式的比较
新型PDP 技术
PDP 基本结构
PDP 由前玻璃板、后玻璃板和铝基板组成。
对于具有VGA 显示水平的PDP ，其前玻璃板上分别有480行扫描和维持透明电极，后玻璃板表面里有2556（852×3）行数据电极，这些电极直接与数据驱动电路板相连。根据显示水平的不同，电极数会有变化。
后玻璃板结构
在后玻璃板上，制作有数据电极，其上覆盖一层电介质。红、绿、蓝彩色荧光粉分别排列在不同的数据电极上，不同荧光粉 之间用障壁相间。早期PDP 器件的三种荧光粉的宽度一致，由于红、绿、蓝三种荧光粉发光效率各不相同，三种色光混色产生的彩色范围及亮度与CRT 相比差别 比较大。称为“非对称单元结构”的专利技术根据三种荧光粉的发光效率，将荧光粉制作成非等宽，在彩色还原度和亮度方面比以前的产品有很大提高，屏幕峰值亮 度可达到1000cd/m2以上，整机峰值亮度可达到400cd/m2以上（带EMI 滤光玻璃），对比度可达到10000:1（暗室，无外保护屏）。
前玻璃板结构
在前玻璃板上，成对的制作有扫描和维持透明电极，其上覆盖一层电介质，MgO 保护层覆盖在电介质上。前后玻璃板拼装，封口，并充入低压气体，在两玻璃板间放电。 像素结构 以42英寸PDP 为例，这一尺寸的PDP 有1 226 880个像素点，
子场驱动系统
PDP 的亮度控制通过改变等离子放电时间实现，即子场驱动技术。一个子场包括初始化、写入和维持三个阶段。
子场的三个阶段示意图
屏初始化
为清除像素里充电产生的残余电荷，在扫描电极和维持电极间加上一个梯形电压，等离子开始放电，但逐渐减弱，这样就清除了残余电荷。
数据写入
正极性的数据脉冲加在数据电极上，同时负极性的扫描脉冲加在扫描电极上，这意味着数据脉冲电压和扫描脉冲电压之和加在了此两个电极上，这样在两个电极之间开始放电。当放电进入像素单元后，气体放电电离；在气体放电期间，离子被引向扫描电极，电子被引向数据电极。
当写入脉冲停止后，吸附在覆盖在电极周围的电介质上的电子和离子仍然保留下来，这就是壁电压（即着火电压，扫描电极为正），上述过程称之为数据写入。
亮度维持
我们把维持电压脉冲正负交替变化的驱动方式称为AC 驱动方式，如图3所示。如果维持电压脉冲重复周期长，则像素的亮度等级增加。因此，通过控制维持放电时间，像素的亮度得以控制。
AC 驱动方式
子场驱动技术
子场驱动技术是PDP 的独特技术系统。
一 个电视场的8位数字视频复合信号通过8子场技术再现，每一子场的寻址期时间相同（一个寻址期包括1次初始化和480行扫描），但是每一子场的维持期时间不 同，第一子场（SF1）仅仅再现1级亮度，SF2再现2级亮度，每一子场的维持期时间逐渐增加，如此总共256级亮度等级就能在屏幕上再现。
双扫描技术
系统的亮度驱动通过子场维持期实现，这样峰值亮度就受到了限制，因为有480行垂直扫描在寻址期执行。双扫描能够在寻址期把扫描时间从480行减少到240行，这样通过双扫描驱动，空闲的寻址期时间可用于维持期，结果峰值亮度就增加了。
AI 技术
AI （亮度自适应增强）技术主要用于控制子场驱动操作，其作用和基本原理如图6所示。在AI 技术中，根据图像内容 （APL ：图像平均亮度水平），子场数由10至12变化（即可变子场）；每一子场的维持期时间格式从以二进制方式增加变成重新按照线性编码方式增加（线性 编码子场）；之后AI 技术为PDP 选择最适合的显示条件以达到图像显示的自然和鲜艳。
AI 技术的作用和基本原理
AI 技术改变了过去PDP 子场驱动一般为8个子场的固定模式，使白场和暗场景峰值亮度自动调整，一方面能够保护屏幕，另一方面能够降低整机功耗。
Real Black驱动技术
对于标准的子场驱动技术，每一子场都要执行一次初始化放电。这样在一个电视场期间，即使要显示黑色 信号，也有与子场数一样的初始化放电数执行，因此在黑色区域将有少量光激发。而Real Black驱动技术保证了黑色的重现，在这种方式下，初始放电仅在第1子场执行，而其余子场通过Real Black驱动电路应用初始化电场剩余脉冲，所以不再需要放电。
解决实际开发中的问题
实际应用中采用这种新型PDP 技术的显示器，当输入PAL 信号，在全屏白场或蓝背景时，图像有明显的闪烁感，类似于50Hz 隔行扫描电视系统出现的 行间闪烁和大面积闪烁，而根据PDP 与CRT 显示原理的不同，此现象不应在PDP 中出现。经分析发现，这是输入彩色信号
的制式与PDP 彩色显示制式之间的 差异造成的。
PDP 本身彩色显示制式处理的信号场频固定为60Hz ，而输入信号的场频是50Hz ，正是这10Hz 的差异，加上这种新型PDP 特有的12子场驱动显示技术，造成了图像的闪烁感。 消除闪烁感可采取以下两种方式：一是利用目前已在普通彩电上大量应用的变频技术，将输入信号场频转换为60Hz ，然后输入PDP 。利用此办法，发现 能彻底消除PAL/50Hz信号闪烁感；二是开发PDP 显示的多种制式，此方法要采用专门芯片，应在PDP 信号接口电路开发阶段考虑，如信号接口电路已固 定在PDP 器件中，则必须采用第一种方式。
通过实际开发应用，并和液晶投影、液晶显示器、CRT 背投电视及普通CRT 电视比较，笔者认为PDP 完全能在现有各种显示器中占有重要一席，别是在 电视演播室数字化发展上将具有特殊用途。本文所介绍的PDP 技术仅是目前PDP 新技术层出不穷的一隅，相信随着PDP 显示器的大量应用，将有更多更新的技 术出现。
等离子体显示器又称电浆显示器，是继CRT(阴极射线管）、LCD （液晶显示器）后的最新一代显示器，其特点是厚度极薄，分辨率佳。从工作原理上讲，等离子体技术同其它显示方式相比存在明显的差别，在结构和组成方面领先一步。其工作原理类似普通日光灯和电视彩色图像，由各个独立的荧光粉像素发光组合而成，因此图像鲜艳、明亮、干净而清晰。另外，等离子体显示设备最突出的特点是可做到超薄，可轻易做到40英寸以上的完全平面大屏幕，而厚度不到100毫米（实际上这也是它的一个弱点：即不能做得较小。目前成品最小只有42英寸，只能面向大屏幕需求的用户，和家庭影院等方面）。
等离子显示器（PDP ，Plasma Display Panel ）从上世纪90年代开始进入商业化生产以来，其性能指标、良品率等不断提高，而价格却不断下降。特别是2005年以来，其性价比进一步提高，从前期以商用为主转变成以家用为主。
PDP 大多是为大屏幕、多媒体显示器件而开发的，它能节省空间。本文介绍的PDP 使用了目前PDP 器件上大量采用的AC 型子场驱动和双扫描电路系统；它还使用了Real Black驱动技术和等离子AI 技术。
PDP 基本原理
PDP 是利用气体放电产生发光现象的平板显示器件。彩色PDP 则通过惰性气体在一定电压作用下，产生气体放电所发射的真空紫外线激发R 、G 、B 光致 荧光粉而间接发光实现彩色显示。表面放电式AC-PDP 由于结构简单、易于制作、且放电效率高，是目前批量生产的主流技术。表1是CRT 显示方式与PDP 显示方式的比较。
CRT 和PDP 显示方式的比较
新型PDP 技术
PDP 基本结构
PDP 由前玻璃板、后玻璃板和铝基板组成。
对于具有VGA 显示水平的PDP ，其前玻璃板上分别有480行扫描和维持透明电极，后玻璃板表面里有2556（852×3）行数据电极，这些电极直接与数据驱动电路板相连。根据显示水平的不同，电极数会有变化。
后玻璃板结构
在后玻璃板上，制作有数据电极，其上覆盖一层电介质。红、绿、蓝彩色荧光粉分别排列在不同的数据电极上，不同荧光粉 之间用障壁相间。早期PDP 器件的三种荧光粉的宽度一致，由于红、绿、蓝三种荧光粉发光效率各不相同，三种色光混色产生的彩色范围及亮度与CRT 相比差别 比较大。称为“非对称单元结构”的专利技术根据三种荧光粉的发光效率，将荧光粉制作成非等宽，在彩色还原度和亮度方面比以前的产品有很大提高，屏幕峰值亮 度可达到1000cd/m2以上，整机峰值亮度可达到400cd/m2以上（带EMI 滤光玻璃），对比度可达到10000:1（暗室，无外保护屏）。
前玻璃板结构
在前玻璃板上，成对的制作有扫描和维持透明电极，其上覆盖一层电介质，MgO 保护层覆盖在电介质上。前后玻璃板拼装，封口，并充入低压气体，在两玻璃板间放电。 像素结构 以42英寸PDP 为例，这一尺寸的PDP 有1 226 880个像素点，
子场驱动系统
PDP 的亮度控制通过改变等离子放电时间实现，即子场驱动技术。一个子场包括初始化、写入和维持三个阶段。
子场的三个阶段示意图
屏初始化
为清除像素里充电产生的残余电荷，在扫描电极和维持电极间加上一个梯形电压，等离子开始放电，但逐渐减弱，这样就清除了残余电荷。
数据写入
正极性的数据脉冲加在数据电极上，同时负极性的扫描脉冲加在扫描电极上，这意味着数据脉冲电压和扫描脉冲电压之和加在了此两个电极上，这样在两个电极之间开始放电。当放电进入像素单元后，气体放电电离；在气体放电期间，离子被引向扫描电极，电子被引向数据电极。
当写入脉冲停止后，吸附在覆盖在电极周围的电介质上的电子和离子仍然保留下来，这就是壁电压（即着火电压，扫描电极为正），上述过程称之为数据写入。
亮度维持
我们把维持电压脉冲正负交替变化的驱动方式称为AC 驱动方式，如图3所示。如果维持电压脉冲重复周期长，则像素的亮度等级增加。因此，通过控制维持放电时间，像素的亮度得以控制。
AC 驱动方式
子场驱动技术
子场驱动技术是PDP 的独特技术系统。
一 个电视场的8位数字视频复合信号通过8子场技术再现，每一子场的寻址期时间相同（一个寻址期包括1次初始化和480行扫描），但是每一子场的维持期时间不 同，第一子场（SF1）仅仅再现1级亮度，SF2再现2级亮度，每一子场的维持期时间逐渐增加，如此总共256级亮度等级就能在屏幕上再现。
双扫描技术
系统的亮度驱动通过子场维持期实现，这样峰值亮度就受到了限制，因为有480行垂直扫描在寻址期执行。双扫描能够在寻址期把扫描时间从480行减少到240行，这样通过双扫描驱动，空闲的寻址期时间可用于维持期，结果峰值亮度就增加了。
AI 技术
AI （亮度自适应增强）技术主要用于控制子场驱动操作，其作用和基本原理如图6所示。在AI 技术中，根据图像内容 （APL ：图像平均亮度水平），子场数由10至12变化（即可变子场）；每一子场的维持期时间格式从以二进制方式增加变成重新按照线性编码方式增加（线性 编码子场）；之后AI 技术为PDP 选择最适合的显示条件以达到图像显示的自然和鲜艳。
AI 技术的作用和基本原理
AI 技术改变了过去PDP 子场驱动一般为8个子场的固定模式，使白场和暗场景峰值亮度自动调整，一方面能够保护屏幕，另一方面能够降低整机功耗。
Real Black驱动技术
对于标准的子场驱动技术，每一子场都要执行一次初始化放电。这样在一个电视场期间，
即使要显示黑色 信号，也有与子场数一样的初始化放电数执行，因此在黑色区域将有少量光激发。而Real Black驱动技术保证了黑色的重现，在这种方式下，初始放电仅在第1子场执行，而其余子场通过Real Black驱动电路应用初始化电场剩余脉冲，所以不再需要放电。
解决实际开发中的问题
实际应用中采用这种新型PDP 技术的显示器，当输入PAL 信号，在全屏白场或蓝背景时，图像有明显的闪烁感，类似于50Hz 隔行扫描电视系统出现的 行间闪烁和大面积闪烁，而根据PDP 与CRT 显示原理的不同，此现象不应在PDP 中出现。经分析发现，这是输入彩色信号的制式与PDP 彩色显示制式之间的 差异造成的。
PDP 本身彩色显示制式处理的信号场频固定为60Hz ，而输入信号的场频是50Hz ，正是这10Hz 的差异，加上这种新型PDP 特有的12子场驱动显示技术，造成了图像的闪烁感。 消除闪烁感可采取以下两种方式：一是利用目前已在普通彩电上大量应用的变频技术，将输入信号场频转换为60Hz ，然后输入PDP 。利用此办法，发现 能彻底消除PAL/50Hz信号闪烁感；二是开发PDP 显示的多种制式，此方法要采用专门芯片，应在PDP 信号接口电路开发阶段考虑，如信号接口电路已固 定在PDP 器件中，则必须采用第一种方式。
通过实际开发应用，并和液晶投影、液晶显示器、CRT 背投电视及普通CRT 电视比较，笔者认为PDP 完全能在现有各种显示器中占有重要一席，别是在 电视演播室数字化发展上将具有特殊用途。本文所介绍的PDP 技术仅是目前PDP 新技术层出不穷的一隅，相信随着PDP 显示器的大量应用，将有更多更新的技 术出现。