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液晶显示器工作原理液晶显示器(LCD)是现在非常普遍的显示器。它具有体积小、重量轻、省电、辐射低、易于携带等优点。液晶显示器（LCD）的原理与阴极射线管显示器（CRT）大不相同。LCD是基于液晶电光效应的显示器件。包括段显示方式的字符段显示器件；矩阵显示方式的字符、图形、图像显示器件；矩阵显示方式的大屏幕液晶投影电视液晶屏等。液晶显示器的工作原理是利用液晶的物理特性，在通电时导通，使液晶排列变得有秩序，使光线容易通过；不通电时，排列则变得混乱，阻止光线通过。下面介绍三种液晶显示器的工作原理。1.“扭曲向列型液晶显示器”（TwistedNematicLiquidcrystaldisplay）,简称“TN型液晶显示器”。这种显示器的液晶组件构造如图11所示。向列型液晶夹在两片玻璃中间。这种玻璃的表面上先镀有一层透明而导电的薄膜以作电极之用。这种薄膜通常是一种铟（Indium）和锡（Tin）的氧化物（Oxide），简称ITOＨ缓笤僭谟?fontface=TimesNewRoman,Times,serifITO的玻璃上镀表面配向剂，以使液晶顺着一个特定且平行于玻璃表面之方向排列。（图11a）中左边玻璃使液晶排成上下的方向，右边玻璃则使液晶排成垂直于图面之方向。此组件中之液晶的自然状态具有从左到右共的扭曲,这也是为什么被称为扭曲型液晶显示器的原因。利用电场可使液晶旋转的原理，在两电极上加上电压则会使得液晶偏振化方向转向与电场方向平行。因为液态晶的折射率随液晶的方向而改变，其结果是光经过TN型液晶盒以后其偏振性会发生变化。我们可以选择适当的厚度使光的偏振化方向刚好改变。那么，我们就可利用两个平行偏振片使得光完全不能通过（如图12所示）。若外加足够大的电压Ｖ使得液晶方向转成与电场方向平行，光的偏振性就不会改变。因此光可顺利通过第二个偏光器。于是，我们可利用电的开关达到控制光的明暗。这样会形成透光时为白、不透光时为黑，字符就可以显示在屏幕上了。2.TFT型液晶显示器的原理TFT型液晶显示器也采用了两夹层间填充液晶分子的设计。只不过是把左边夹层的电极改为了FET晶体管，而右边夹层的电极改为了共通电极。在光源设计上，TFT的显示采用背透式照射方式，即假想的光源路径不是像TN液晶那样的从左至右，而是从右向左，这样的作法是在液晶的背部设置了类似日光灯的光管。光源照射时先通过右偏振片向左透出，借助液晶分子来传导光线。由于左右夹层的电极改成FET电极和共通电极，在FET电极导通时，液晶分子的表现如TN液晶的排列状态一样会发生改变，也通过遮光和透光来达到显示的目的。但不同的是，由于FET晶体管具有电容效应，能够保持电位状态，先前透光的液晶分子会一直保持这种状态，直到FET电极下一次再加电改变其排列方式为止。相对而言，TN就没有这个特性，液晶分子一旦没有被施压，立刻就返回原始状态，这是TFT液晶和TN液晶显示原理的最大不同。3.“高分子散布型液晶显示器”（Polymerdispersedliquidcrystalliquidcrystaldisplay），简称“PDLC型液晶显示器”。这种显示器的液晶组件构造如图13所示。高分子的单体(monomer)与液晶混合后夹在两片玻璃中间，做成一液晶盒。这种玻璃与上面所用的相同，是表面上先镀有一层透明而导电的薄膜作电极。但是不需要在玻璃上镀表面配向剂。此时将液晶盒放在紫外灯下照射使个单体连结成高分子聚合物。在高分子形成的同时，液晶与高分子分开而形成许多液晶小颗粒。这些小颗粒被高分子聚合物固定住。当光照射在此液晶盒上，因折射率不同，而在颗粒表面处产生折射及反射。经过多次反射与折射，就产生了散射(scattering)。此液晶盒就像牛奶一样呈现出不透明的乳白色。足够大电压加在液晶盒两侧的玻璃上﹐液晶顺着电场方向排列，而使每颗液晶的排列均相同。对正面入射光而言，这些液晶有着相同的折射率n。如果我们可以选用的高分子材料的折射率与n相同，对光而言这些液晶颗粒与高分子材料是相同的；因而在液晶盒内部没有任何折射或反射的现象产生。此时的液晶盒就像透明的清水一样。此主题相关图片如下：此主题相关图片如下：显示系统第8章显示系统本章介绍了显示系统的技术指标和显示原理，还介绍了显示卡、图形加速、显示器和平板显示器等。第8章显示系统本章介绍了显示系统的技术指标和显示原理，还介绍了显示卡、图形加速、显示器和平板显示器等。8.1显示系统简介8.2显示系统的技术术语和技术指标8.3显示卡8.43D图形加速8.5CRT显示器8.6平板显示器8.1显示系统简介8.1.1显示系统说到微机的显示系统，我们首先想到的是显示器，但是实际上，显示系统是由显示器、显示适配器（显示卡）和显示驱动程序组成的。显示器和显示卡的连接如图8-1。屏幕画面的形成过程大致是：......图8-1显示器的连接示意显示卡的性能指标，即输出的视频和同步信号的质量高低，决定着系统信息显示的最高分辨率和彩色深度，即画面的清晰程度和色彩的丰富程度。显示驱动程序是与显示卡一一对应的配套软件，它控制着显示卡的工作和显示方式的设置。显示器则负责将显示卡输出的高质量视频信号转换为高质量的屏幕画面VGA、TVGA、SVGA等显示模式，主要是指显示屏幕上图像分辨率的高低，目前的显示卡和显示器可以兼容各种标准显示模式，因此显示卡和显示器都具有充分的互换性。8.1.2显示视频接口显示卡通过系统I/O总线与主机连接，早期采用ISA、VESA，后来改用PCI，目前多采用AGP。显示卡提供一个标准的VGA视频接口插座，用于连接显示器的信号电缆插头，将其输出信号送到显示器。显示视频插座是一个9针或15针的D型插座，外形如图8-2所示。目前的显示卡都是采用一个15针的VGA显示器插座。图8-2显示卡上的显示器插座VGA显示卡采用15针D型插座同显示器连接，其输出的是VGA、SVGA模拟视频信号，插座各针的输出信号定义是：针1为红色模拟视频信号R，针2为绿色模拟视频信号G，针3为蓝色模拟数字视频信号B，针4、5、9、12和15未用，针6为红色视频信号的地线R-GND，针7为绿信号地线G-GND，针8为蓝信号地线B-GND，针10为同步信号的地线Sync-GND，针11为系统地线GND，针13为行同步信号Hsync，针14为场同步信号Vsync。目前的显示卡可以设置输出多种显示模式的视频信号和同步信号，而显示器则可以与多种显示模式的视频信号和同步信号相匹配。但是，显示卡可以设置的较高分辨率的显示模式有可能超出显示器的行场同步能力，显示器因不能同步而造成屏幕画面滚动。以Windows98的显示设置为例，避免分辨率设置超出显示器的做法是：......8.1.3显示原理在计算机显示系统中，有字符和图形两种显示方式，过去的DOS界面就是字符显示方式，而现在的Windows界面就改为图形显示方式，因此显示卡也具有这两种工作方式，它们的原理是大不相同的。8.1.3.1字符显示方式的原理图8-4为EGA/VGA显示卡的字符显示原理。在这个方式下，屏幕上的每一个字符窗口都对应显示卡内存（VRAM）中的两个字节。其中偶字节称作字符代码，用于到字符发生器（RAM）中去查找与该字符代码相对应的字形（也叫字模）。奇字节称作字符属性代码，用于确定该字符窗口中字形的前景颜色、背景颜色和属性修饰。当前选用的某个字形集可以由主板的系统BIOS程序从ROM芯片的字库中调入到位平面2。VGA有8种以上的字形集可供选择，可以根据需要更换位平面2中的字形集，实现多种字形的变换。图8-4EGA/VGA显示卡的字符显示原理8.1.3.2图形显示方式的原理图形显示方式的原理与字符显示不同，屏幕上的每一个点直接同显存（VRAM）中的二进制数据相对应，按照每一个点所对应的二进制数的位数，来确定一个点可显示的彩色数。比如，每一个点以8位二进制数表示，则彩色数为256色，即屏幕上的每一个点的颜色都可以在256色中选1色。图8-5为标准EGA/VGA显示卡的图形显示原理。图中设置的调色板寄存器，对EGA来说是6位寄存器共16个，为EGA图形显示方式提供最多64种彩色和每次（同屏）可选择16种彩色的功能。而对VGA来说改为8位寄存器（其中位7和位6取自彩色选择寄存器的位3和位2）共16个，为VGA图形显示方式提供最多256种彩色和每次（同屏）可选择16种彩色的功能。进一步，VGA卡增加的DAC寄存器（彩色图表）为18位寄存器共256个，为VGA图形显示方式提供最多256K种彩色和每次（同屏）可选择256种彩色的功能。图8-5EGA/VGA显示卡的图形显示原理显示卡显示点数或彩色数的增加，都需要显存（VRAM）容量的增加，也会增加显卡的成本。而在VRAM容量一定的情况下，提高画面的清晰度（即显示分辨率），就是增加屏幕显示点数，就要减少同屏显示彩色数，反之亦然。8.2显示系统的技术术语和技术指标8.2.1技术术语下面介绍显示系统的常用数语：1．显像管PC机显示器使用的是与电视接收机一样的显像管，叫做CRT（CathodeRayTube）即阴极射线管。图8-6是CRT的工作原理示意，图8-7是显示器内部的CRT显像管、偏转线圈和电路板等部件。显示器的CRT与电视接收机的CRT相比，分辨率要高许多，目前也普遍采用了平面直角、纯平、大屏幕和高分辨等技术。图8-6CRT工作原理图8-7CRT显像管和相关电路部件2．屏幕尺寸和可视区域14、15、17和20英寸等都是指显像管屏幕对角线的尺寸。在显示器上，实际可以看到的显像管的区域却达不到这个尺寸，14显示器的可视区域只有12英寸，15显示器的可视区域只有13英寸多，17显示器的可视区域只有15英寸多。3．屏幕的宽高比显示器的许多标准来源于电视机，其标准的屏幕宽高比也与电视机一样为4比3，即显示器的屏幕宽度为四个单位，高度为三个单位。为此，显示视频信号规定的标准分辨率模式也基本上是4比3的，比如水平640点、垂直480点，水平800点、垂直600点等。4．屏幕的类型14显示器多为老式球面显像管。目前多数15和17显示器采用平面直角型显像管，还有少量采用柱面显像管。目前大屏幕显示器均采用纯平面显像管，如图8-8所示。5．显示器的扫描方式微机系统的CRT显示器都是采用光栅扫描方式，光栅扫描又分为逐行扫描和隔行扫描两种，如图8-9所示。目前选用较多的15、17英寸显示器均已采用逐行扫描方式，水平扫描频率即行频上限为64KHz甚至更高，垂直扫描频率即场频上限为90Hz甚至更高，这样的显示器能满足1280×1024或更高的分辨率。图8-9显示器的光栅扫描6．显示器的显示方式和显示模式就屏幕显示画面的点组织方式而言，显示方式有两种，即字符数字方式（Alphabet/Number，A/N）和全点寻址图形方式（AllPointAddressable，APA）。显示模式主要是指一屏能显示的点数和颜色数（包括一屏能显示的字符数）。常用的显示模式有CGA、EGA、VGA和SVGA（即TVGA）等等。典型的IBM指标是：CGA为320×200和8色，EGA为640×350和16色，VGA为640×480，SVGA为800×600、1024×768、1280×1024和1600×1200等。目前的显示都采用VGA以上的显示模式，它们的同屏彩色数可在16、256、16K、32K、64K、16M（所谓真彩色）直到4G中选择。7．显示器的数字调节显示器的调节功能允许用户自己调节画面几何形状和效果，比如调节画面的亮度和对比度，还有光栅的亮度、对比度、水平幅度、水平相位、行同步、垂直幅度、垂直相位、场同步和枕形失真等。一般分为模拟调节和数字调节两种。数字调节的功能多、精确可靠，又分为电子按钮调节、屏幕菜单调节和单键飞梭调节，见图8-8。8．USB显示器接口有些显示器提供了上行和下行两个USB接口，上行口连接机箱主板的USB接口，下行口可以连接其它USB设备。9．显示数据通道显示数据通道（DDC）是建立在主机和显示器之间的信息通道，可以将显示器的物理数据直接传