第6章 显示器

第6章显示器第6章显示器6.1显示器的工作原理6.2显示器的主要技术指标6.3显示器的调节方法6.4CRT显示器的安装与设置6.5LCD液晶显示器6.6显示器的选购6.7显示器的使用与保护6.8显示器的发展前景第6章显示器6.1显示器的工作原理图6–1LCD和CRT显示器第6章显示器6.1.1概述目前，最常见的显示器就是CRT(Cathode–RayTube,阴极射线管）显示器，CRT显示器从原来的球面显示器，到柱面显示器，再到今天的平面显示器，在提高显示器性能的同时，显示器的价格却在逐步降低。目前17寸的纯平显示器已经成为市场的主流。尽管CRT显示器的技术处于非常成熟的阶段，大屏幕、高亮度彩显正成为主流，但难以避免显示器的体积不断增加，功耗不断提升。由于CRT显示器物理结构的限制和电磁辐射的弱点，人们开始寻找更新的显示媒体―平板显示器。平板显示器中以液晶显示器的发展最为迅速，它无辐射、全平面、无闪烁、无失真、可视面积大、体积重量小、抗干扰能力强，而视角太小、亮度和对比度不够大等缺陷也随着技术的提高有了相当的改善。在液晶显示器不断发展的同时，其它平面显示器也在进步中，如等离子显示器、场致显示器、发光聚合体显示器等。第6章显示器6.1.2CRT显示器1.CRT显示器的发展CRT显示器的发展已有几十年的历史了，最早的显示器都是球面显像管，这种显像管会随着观看角度的不同而产生不同程度的失真。由于屏幕中间为球面形状（即水平和垂直两个方向都为曲面），这导致了画面不同程度的变形失真，特别是在四周边角部分尤为的明显，这也是它渐淡市场的重要原因之所在。为了减小球面屏幕四角的失真和显示器的反光现象，于是生产出了平面直角显示器。平面直角显象管，其实也不是真正意义上的平面，只不过其显象管的曲率相对球面显象管比较小而已，其屏幕表面接近平面，曲率半径大于2000毫米，四个角都是直角。由于显示器采用了平面直角显像管，使得反光现象，及屏幕四角的失真现象减小了不少，使显示质量有了较大提高。在此之后，日本索尼公司开发出了柱面显象管，采用了条栅荫罩技术，即特丽珑（Trinitron）技术的出现，三菱公司也紧随其后，开发出钻石珑（Diamondtron）技术，这两种显像管的屏幕在垂直方向是完全的水平，只在水平方向仍略有弧度，另外加上栅状荫罩的设计，使显示质量大幅度上升。但是这些显像管，依旧没有达到完完全全的平面。第6章显示器因此，所显示的画面或多或少都会有一点变形和扭曲，依然不够令人满意。完全平面显示器使CRT显示器达到了一个新的高度。这种显示器的屏幕在水平和垂直方向上都是水平的，图象的失真和屏幕的反光都被降低到最小的限度。纯平显象管采用先进的技术使屏幕外表面边缘到中央平整如镜，内部通过各种技术也达到了视觉上的平面，画面显示效果非常舒展，从任何角度看都没有扭曲。由于不存在边缘的弯曲，所以它可以有效地避免因光线折射所产生的画面扭曲和变形。此外，平整的表面可以使光线定向反射，再加上显示器采用的各种防眩光、防反射、防辐射涂层，从而大大降低了使用者长时间凝视屏幕的眩目感和疲劳感。此外，纯平面显像管还具有更宽的视角，普通的显示器视角约160°左右，而纯平显像管理论上可以达到180°。目前纯平显像管有两大阵营，即以LG为代表的”物理纯平”和以三星为代表的”视觉纯平”。由于物理纯平显示器表面看上去有内凹现象，新用户使用物理纯平显示器时，通常需要适应一段时间，因而，视觉纯平逐渐被业界所认同。第6章显示器2.CRT显示器的结构和工作原理显示器是一种将电信号转变为可见光信号的设备,一个典型的CRT显示器主要由CRT显像管和控制CRT工作的相关电路所组成。CRT显像管主要由电子枪(Electrongun)、编转线圈(Deflectioncoils)、荫罩(shadowmask)、荧光粉涂层(phosphor)和玻璃外壳五大部分组成。其结构如图6-2所示。图6-2CRT显像管的结构第6章显示器CRT显像管的工作原理在CRT显像管内部电子枪和荧光粉涂层之间有一个电势差为10000V－30000V的直流加速电场，当电子枪阴极发射出的电子束经过强度控制，聚集和加速后变成细小的电子流，在偏转线圈产生的磁场的作用下，向指定的方向偏转，随后电子束继续加速，穿越过荫罩的小孔或栅栏，轰击到荧光粉层上，其所携带动能的一部分便转化为光能释放出来，就可以发出光来。而电子束在极短的时间内，按一定顺序依次轰击荧光粉层产生光点，由于荧光粉的余辉和人眼睛的视觉停留作用，就在屏幕上形成了图像和文字。彩色CRT显像管的荧光粉涂层是由Ｒ（红色），Ｇ（绿色），Ｂ（蓝色）三种彩色的荧光粉涂层组成，当被按不同比例强度的电子流轰击后，就会产生不同颜色的光点，许多不同颜色的点排列在一起，就组成了五彩缤纷的画面。第6章显示器控制CRT显像管工作的电子线路主要由电源电路、行扫描电路、场扫描电路、视频放大电路以及一些辅助电路组成,如图6-3所示。由显示卡送来的行、场同步信号，经过电平转换和极性调整电路处理，得到统一极性的行、场同步信号，然后去触发行、场扫描电路。行、场扫描电路的主要作用是给行、场偏转线圈提供具有一定频率和幅度，而且线性良好的锯齿波信号，以便在屏幕上形成光栅。扫描电路的附属电路，则要产生显像管工作所需的高压及光栅校正信号。显像器的视频放大电路则对显示卡送来的R、G、B视频信号，先在预放电路中进行第一级放大，并做亮度、对比度控制，然后R、G、B三色信号在视频输出电路中被分别放大，驱动相应的电子枪。显像器的电源都采用开关稳压电源，其主要作用是将220V交流电转换成稳定的直流电压，供给显像管灯丝及各控制电路正常工作。第6章显示器图6-3CRT显示器的原理图第6章显示器6.2显示器的主要技术指标6.2.1显像管1．球面屏幕球面屏幕可以说是目前技术应用最成熟、早期使用范围最广泛的显像管。这种显像管的缺点也明显，就是随着观察角度的改变，球面屏幕上的图像会发生歪斜，而且非常容易引起外部光线的反射，降低对比度。这种显像管的优势就在于价格便宜。由于受到平面显示器的冲击，现在采用这种屏幕的显示器已经很少了。第6章显示器2．平面直角屏幕(FST)平面直角屏幕(FST)显像管，采用了扩张型技术，使传统的球面管在水平和垂直方向上进行了向外扩张。相对于球面显像管来说，这种显像管比传统的球面显像管看上去要平坦很多，在防止光线的反射和眩光方面也有了不少改进，加上比较低廉的价格，这种显像管在15英寸以上的显示器中得到广泛的应用。从技术的角度上讲，它还不是真正的平面显像管。第6章显示器3．柱面屏幕Sony公司的Trinitron(特丽珑)显像管是目前典型的柱面屏幕显像管，这类显像管的特点是从水平方向看呈曲线状，而在垂直方向则为平面。它采用了条形荫罩板和带状荧屏技术，透光性好、亮度高、色彩鲜明，适合对色彩表现要求高的场合，如平面设计等。这种显像管的缺点是它采用的条栅状光栅抗冲击性能较差，不适合在严格的工业场合应用。第6章显示器4．纯平面屏幕(IFT)从1998年开始，许多公司都陆续推出真正意义上的平面显示器。这种显像管在水平和垂直两个方向上真正做到了平面。屏幕越平，人眼观看屏幕的聚焦范围就越大，图像看起来也就更逼真和舒服。由于这种显像管的成本较高，所以采用这种显像管的显示器在价格上比同尺寸的其它显示器高一些。纯平显像管显示器，目前就纯平的实现方式而言，有两种方式：一种是以LG显像管为代表的物理平面，无论屏幕内表面和外表面都是平的，没有对玻璃罩板的折射现象做补偿，使得用户会觉得显示器有内凹现象；另一种是以三星为代表的视觉平面显像管，显示器真正发光的屏幕内表面还存在细微的弧度，是为了校正由玻璃外壳的折射造成内凹的视觉误差。目前流行的CRT显示器是视觉纯平显示器。第6章显示器6.2.2刷新频率刷新频率也称扫描频率，分垂直扫描频率和水平扫描频率两种。垂直扫描频率(VerticalScanningFrequency)也叫场频，是指显示器在某一显示方式下，每秒钟从上到下能完成的屏幕刷新的次数，单位为Hz。垂直刷新频率越高，图像越稳定，闪烁感就越小。第6章显示器6.2.3分辨率分辨率(Resolution)简单地说就是屏幕每行每列的像素数，它与具体的显示模式有关。作为性能指标之一的最大分辨率则取决于显示器在水平和垂直方式上最多可以显示点的数目。分辩率以乘法形式表示的，比如800×600，其中“800”表示屏幕上水平方向显示的点数，“600”表示垂直方向显示的点数。因此所谓的分辩率就是指画面的解析度，由多少象素构成，其数值越大，图象也就越清晰。定义显示器画面解析度的标准由每帧画面的像素数决定。分辩率不仅与显示尺寸有关，还要受显像管点距、视频带宽等因素的影响。第6章显示器6.2.4扫描方式水平扫描有两种方法，即隔行扫描(Interlaced)和非隔行扫描(Non-interlaced，逐行扫描)。隔行是指每隔一行显示一行，到底后再返回显示刚才未显示的行，而逐行是指顺序显示每一行。在相同的分辨率下，隔行扫描要比逐行扫描抖动得厉害，早期的14英寸显示器都采用隔行方式，现在的显示器都已采用了逐行扫描。第6章显示器6.2.5显示器行频、场频与带宽行频就是水平扫描频率，是指显示器电子枪每秒钟所扫描的水平行数，也叫水平扫描频率。显示器电子枪从屏幕的左上角的第一行（行的多少根据显示器当时的分辨率所决定，比如800×600分辨率下，电子枪就要扫描600行）开始，从左至右逐行扫描，第一行扫描完后再从第二行的最左端开始至第二行的最右端，一直到扫描完整个屏幕后再从屏幕的左上角开始，周而复始。场频就是垂直扫描频率也即屏幕刷新率，指每秒钟屏幕刷新的次数。电子枪发射出的电子束在行偏转磁场的作用下，从屏幕的左上角开始，向右作水平扫描（称为行扫描正程），扫完一行后迅速又回扫到左边（称为行扫描逆程），由于场偏转磁场的作用，在距第一行稍低处开始第二行扫描，如此逐行扫描至屏幕的右下角，便完成了整个屏幕1帧画面的显示之后，电子束又重回扫到左上角，开始新一帧的扫描。视频带宽实际上是显示器视频放大器频带宽度的简称。在这里带宽实际上代表的就是显示器的电子枪每秒钟内能够扫描的象素个数。这是显示器非常重要的一个参数，能够决定显示器性能的好坏。带宽越宽，惯性越小，响应速度越快，允许通过的信号频率越高，信号失真越小，它反映了显示器的解析能力。显示器的带宽以MHz为单位，它比行频更具综合性。第6章显示器6.2.6屏幕可视区显示器的屏幕尺寸是指显像管对角线的长度。一般用”英寸”为单位。常见的有14英寸、15英寸、17英寸、19英寸、21英寸等。屏幕可视区域是我们可看到的屏幕区域，平常说的17英寸、15英寸实际上指显像管的尺寸，一般可通过量取屏幕左下角到右上角的距离得到。由于屏幕的四个边都有黑边，无法显示，所以就算最好的显示器也不能做到可视面积等于显像管面积，只能做到尽量接近显像管面积，这是评定一个显示器好坏的标准之一。第6章显示器6.2.7点距点距是显示屏上相邻的两个像素点之间的距离(即相邻的同基色点中心之间的距离)，如图6–4所示。点距是0.28。在显示屏大小一定的前提下，点距越小，则屏幕上的像素排列越紧密，图像就越清晰细腻。第6章显示器0.280.250.140.24图6–4点距第6章显示器6.2.8栅距栅距是指光栅型显示器屏幕上两个相邻的相同颜色光栅之间的距离。如图6–4所示。栅距是0.25。为了加强射线落点的准确性，射线在达到屏幕之前必须通过“遮罩”的最后检查。普通的CRT显示器的遮罩上涂有RGB三色荧光材料，负责接收RGB的电子束。在遮罩的设计中，目前分为两大类：一种叫圆点式遮罩；另一种叫栅状遮罩。第6章显示器6.2.9CRT涂层屏幕在使用时会因电子撞击荧光屏及外界光源影响而产生静电、闪烁、反光等干扰。这不仅使图像变得模糊，更为严重的是直接危害到使用者的视力健康，因此CRT表面均附着有涂层，以减少损害程度。第6章显示器目前主要应用的涂层有以下几种：˙表面蚀刻屏幕涂层(DirectEtchingCoating)