1、等离子显示屏的架构及工作原理
什么是等离子显示屏?
等离子显示屏是由气体放电体作为像素单元组成的显示屏。
等离子电视的显示屏在工作时,大家拿一个放大镜去近距离察看显示屏,会发现等离子屏和普通的CRT显像管一样,是由一个个红、绿、蓝,红、绿、蓝的小发光点排列组成。对于CRT的显像管,大家已经知道:这是一个个红、绿、蓝发光点是排列的红、绿、蓝荧光粉由显像管内部电子枪射出的高速电子流轰击下发光,并组成图像。而对于等离子显示屏是什么问题呢?等离子显示屏上面看到的红、绿、蓝排列的发光点也是红、绿、蓝荧光粉在发光,而这一个个红、绿、蓝发光点是一个个像大家常见的日光灯管架构的小小“日光灯管”的荧光粉在发光。也就是说等离子显示屏就是千千万万个小小的微型的“日光灯管”组合排列组成。这类“日光灯管”在外加电压有哪些用途下内部气体产生电离放电,气体电离放电产生很多紫外线,紫外线激起管壁涂覆的荧光粉发光。组成等离子屏的这类微型“日光灯管”管壁涂覆的是红、绿、蓝三基色荧光粉发光,和普通日光灯管不一样的是:这类微型的组成等离子屏的“日光灯管“的发光强度要遭到图像信号的控制,就像普通CRT显像管上面荧光粉的发光要受显像管阴极所加的图像信号的控制一样。
由于等离子屏内部没类似CRT里面的电子枪,所以等离子屏可以做的非常薄,可以称为平板电视。
尽管原理、架构类似日光灯管,但为了能在图像信号的控制下产生明暗变化的光点,最后组成图像,所以组成等离子屏的小“日光灯管”内部还有一个能控制这个小日光灯管发光强度的电极;如此这个组成等离子屏的小小“日光灯管”内部就有3个电极;两个外加电压保持放电发光的电极,叫放电保持电极或X、Y电极,接较高的脉冲放电电压;一个是控制放电以便达到发光和熄灭的电极叫地址电极或D电极,接经过处置的图像信号,图1所示:
图 1
目前的等离子屏都是彩色显示屏,每个像素单元是有3个像“日光灯管”的气体放电体组成,在三个放电腔体内表面分别涂敷红、绿、蓝荧光粉;组成一个像素的三色体单元,图2所示。现在的等离子屏有标清屏(SDTV)和好看的屏(HDTV)之分,长宽比率都是16:9。标清屏适用于收看现在电视台播放的普通电视节目(SDTV信号),好看的屏着适用于收看未来的真的意义的好看的晰度数字电视节目(HDTV信号);比如1081i及1080P标准的数字电视信号。对于标清屏分辨率需要有480×852显示,要有40万个像素,那样3个小小“日光灯管”组成一个像素,如此一个标清屏就需要有120万个如此的类似日光灯管的放电体组成。对于好看的屏分辨率则需要有1080×1920显示,要有200万个像素,如此一个好看的屏就需要有600万个如此的类似日光灯管的放电体组成,图3所示。(以下大家把这类小小“日光灯管”称为气体放电体)
通过以上简单的介绍对等离子显示屏有了初步的认知;下面进一步介绍等离子屏的具体结构及工作原理。
等离子屏气体放电体组成矩阵方法显示图像,每个发光的气体放电体都有3个电极,图1所示:
X电极:也叫保持电极,主要就是和Y电极一同形成保持期,波形简单是放电保持电极。
Y电极:也是保持电极,但还承担着全屏写、打造壁电荷、和X电极一同形成保持期等任务,波形较复杂。
D电极:本质是一个数据输入的电极,正是在它有哪些用途下;控制X、Y电极放电的产生,达到控制像素点发光亮度的目的,像CRT显像管阴极有哪些用途,所施加的就是经过处置的图像信号,也称地址电极。
气体放电体在屏上排列方法和CRT屏上的彩色荧光粉排列方法类似,因为放电的需要,等离子屏上的每个气体放电体都有3根电极线引出,并且和放电保持脉冲及地址寻址脉冲相连接,为了便捷连接显示图像,使用矩阵方法连接;如图4所示;图4中水平的虚线是X电极连线和Y电极连线,X电极引入端在右侧是全部连在一块;接X电极驱动信号,Y电极的引入端在左侧,每一根一个引入端,由Y驱动信号上下扫描引入(便于和地址电极一同完成决定点亮某一个像素点),图中垂直的竖线是D地址电极连线;图中的圆圈表示等离子显示像素的气体放电体,如图4上排列;可以看出每个气体放电体里都有三根引线经过;一根是X电极线;一根是Y电极线;一根是地址电极线。
等离子屏放电体三电极的工作关系,
在X电极接X驱动电路,由X驱动电路提供X放电保持驱动电压;Y电极经过上下扫描控制电路接Y驱动电路提供Y放电保持驱动电压,这两个电压在放电体内均略低于放电临界电压,此时不可以产生放电,而放电的产生、控制就由垂直的D地址电极上的电压决定,也就是X、Y电极上所加的电压使放电体具备放电的条件,具体的放电开始、放电熄灭则由D地址电极上的电压控制决定,而D地址电极接的就是图像信号,如此就是由图像信号控制放电的产生、及放电的熄灭从而在屏上控制产生图像。
等离子屏上决定某个放电体放电的控制的过程;称为“寻址”,这个过程是由Y电极的上下位移和D地址电极的左右位移一同决定,如图4所示,Y电极扫描驱动决定放电的垂直地方;D地址电极水平移动决定放电水平地方,最后不一样的明暗变化的闪光点,完成图像的组合。
气体放电体的驱动原理及驱动波形:
CRT荧光屏上的荧光粉,在一个聚焦的电子束轰击下产生了一个闪光点,这个闪光点就是组成图像的像素单元,依据图像内容变化的需要;这个闪光点的“亮”、“暗”,亮度的强弱都可以比较容易的由加到CRT阴极上的电压(图像信号)来控制,再在扫描的组合下形成图像,但对于组成等离子显示屏像素单元的气体放电体的亮度控制,就不这么容易了。它是一个具备负阻特质的非线性器件,点亮和熄灭控制都有滞后现象,尤其是发光强度的控制就更困难了,它是一个类似日光灯原理的气体放电器件,只有“亮”、“不亮”两种状况,要靠改变所加电压的大小来控制亮度是不可以的,就像有的人试图用调压器对市电调压的方法来来达到控制日光灯亮度的办法一样;其结果是不可能的。但这个问题不解决,等离子图像显示就不可以成为现实。
经过研究职员的多年潜心研究;应用了完全不同于CRT和液晶显示屏完全不一样的驱动技术;这就是把大家接收到的电视信号或视频信号,使用计算机技术、数字技术对信号进行分解,重新组合转;在普通电视显示的一个场周期内由8帧图像叠加为一帧完整图像(子场显示技术)以便形成灰度等级;并且形成等离子屏显示图像所需要的X驱动、Y驱动和D地址驱动信号。这就是是等离子显示屏的逻辑驱动技术。这项技术的运用包含两项内容:1: X、 Y、 D放电脉冲产生 2: 子场数据信号产生
为了便于对气体放电单元内部的放电能做到灵活的控制,现在的等离子显示屏均使用具备电解质层(绝缘层)涂覆的X、Y、D电极,在放电X和Y电极工作时;会产生很多的壁垒电荷,就是借助D地址电极对壁垒电荷的控制用途来达到控制发光和不发光点目的,为了达到对壁垒电荷的控制,对X、Y、D电极的驱动勉励波形是有严格的需要,在时间上、幅度上和波形上都有精确的需要,如图5所示
图5所示是一个等离子放电体单元,该放电单元有三个电极,左面是Y 电极、右面是X电极,下面是D地址电极。在Y电极输入Y驱动信号;波形如左侧的“Y驱动波形”图;在X电极幅度输入X驱动信号;波形如右侧的“X驱动波形”图;下面的D地址电极,输入图像驱动信号,不过这个图像信号是经过专门处置,的数字脉冲信号。对于Y驱动信号、X驱动信号极D地址驱动信号,都有及其严格的需要,在时间上、幅度上、波形上都有精确的规定,图6所示。对于不同型号的屏,这类标准还不同。
图6是Y电极、X电极、D电极的驱动波形及三个波形时间对于关系。
结论:X电极、Y电极是产生放电的条件,D电极来控制放电,D电极施加的就是视频图像信号(经过处置),D电极有哪些用途有点像CRT的阴极。
(大家拿 CRT来做比喻:CRT的阳极高压(2.5万伏)和加速极电压(400伏)是CRT内部电子束 产生射向荧光屏的条件,而控制电子束强弱、有无是阴极)
图7所示是等离子显示屏逻辑驱动系统电路框图
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