显示器的基本原理

1、如文档对您有帮助，欢迎下载支持，谢谢！认识显示器的基本原理显示器是个人电脑的必备配置，没有它 PC就成了这些谁都明白也就不 用多说了。随着技术的发展，新产品不断面世，老产品一再降价。在PC的各种必备配置里还是显示器的价格相对稳定，几乎可以保值。而且显示器的升级换代 周期也很长，一台显示器一般要用上 3 年才退休，而这段时间里已经有好几块劳 苦功高的CPU“下岗”了。我们一打开电脑便会目不转睛地注视着显示器，既然它 如此重要，就应该好好了解它。本文是显示器原理介绍，大家可不要被这个名字 吓跑了，这不是古板教科书而是介绍实用的知识。了解这些将对如何选购和使用 显示器大有帮助。显示器按其工作原理也分

2、许多类型，比较常见的是：阴极射线管显示器（CRT）和液晶显示器（LCD ），另外还有:等离子体显示器（PDP）、真空荧光显示器（VFD ）等，不过这些还未广泛应用。这里主要是介绍CRT显示器，因为目前这几乎是普通用户的唯一选择 。其它产品不是技术尚未成熟就是价格高得惊人，还需要观望一阵子。阴极射线管显示器的工作原理简单的说就是 :在一个真空的显像管中由电子 枪发出射线激发屏幕上的荧光粉呈现出彩色的光点，大量光点组成图像。不过同 样工作方式的显示器 ，价格档次为何有如此多的区别？实际性能如何判断？这就 要分析一些常用的技术术语和指标了。显像管的外形直角平面、柱面、纯面镜面早先显示器都采用球面显像

3、管 ，这会产生画面扭曲且容易对外来光线产生不 必要的反射。为了解决这些问题，人们一直追求近乎平面的显示器。但是由于生 产工艺和工作方式的限制，一直很难做到。于是有了折衷的办法“直角平 面”显示器。这个名字听起来很好，但实际上既没做到直角也并非完全平面。所 谓的“直”与“平”都是相对原来的球面显示器而言的 。不过这一提高还是很有 意义的，确实能给使用者带来更好的视觉效果。现在15 英寸以上的显示器大多采用了直角平面技术。柱面显像管是索尼的“特丽珑”和三菱的“钻石珑”显像管专用的技术 ，这 种柱面管不同于普通的荫罩式显像管，而采用荫栅式显像管。它的特点是外观呈 “柱状”，也就是垂直方向达到平面但水

4、平方向仍有弧度。由于采用了荫栅管技 术，画面显示的亮度和对比度有很大提高，色彩也更鲜明。因此柱面显像管受到 广泛的好评。不过柱面显像管有一个美中不足，那就是显示屏幕上会有一到两条 水平方向的暗线，在屏幕显示纯白时特别明显。简单的说，加入暗线是为了解决 压力和胀力的问题，是不得已而为之。因此笔者认为柱面显像管技术并不完善，在纯平镜面飞速发展的今天，已经没有什么推广的价值了。刚才提到了“纯平镜面”显像管，这是一种最新的 CRT 生产技术。它的特 点是做到了完全平面显示 ，没有任何弧度。画面没有了扭曲 ，因此更清晰和逼真。 纯平镜面显像管已经成为各大显示器生产商开发的重点，不过目前的价格很高， 性能

5、也不够理想，要市场广为接受还需要一段时间。看来目前最经济实用的还是 采用直角平面技术的显像管，下面的介绍也都以此为主。 显像管的大小：实际尺寸、可视面积显像管的尺寸很有讲究，不同尺寸的显像管价格差距很大。当然显像管的尺寸越大，显示的画面实际分辨率就越高（也不是绝对的） 。显像管的实际尺寸是指四边形的对角线长度，一般用“英寸”为单位。市场上常见的显像管尺寸有：14英寸、 15英寸、 17英寸、 19 英寸、 21英寸，其它尺寸不多见。平时就直接把显像管的尺寸称为显示器的尺寸。 14 英寸的显示器算是最低档的了，一般也没有平面直角的，现在已慢慢趋于淘汰。 15英寸和 17 英寸的显示器现在是市场的

6、主流，价格适中。 19 英寸或更大尺英寸的显示器价格都相当高，一般都作专业用途。要注意的是，显像管的尺寸并不等于可显示的画面尺寸，因为显像管的四边 还有一段保留区。真正能显示画面的尺寸被称为“可视面积”，同样以对角线的 长度为依据。一般 15 英寸显示器的可视面积在 13.6 英英寸到 14.2 英寸之间，而 17 英寸显示器的可视面积在 15.6英寸到 16.2英寸之间。了解显示器尺寸的同时 也应当注意可视面积的大小。分辨率靠什么决定 :点距、场频、行频、视频带宽、刷新率、逐行扫描刚才提到了显像管尺寸越大其画面实际分辨率就越高 ，但是又说这也不是绝 对的。因为决定显示器分辨率的因素很多，须要

7、一一分析。从原理上讲，普通显 像管的荧光屏里有一个网罩，上面有许多细密的小孔。因此才被称为“荫罩式显 像管”。电子枪发出的射线穿过这些小孔，照射到指定的位置并激发荧光粉，然 后就显示出了一个点。许多不同颜色的点排列在一起就组成了五彩缤纷的画面。 由此可见，荫罩上有多少小孔是至关重要的，孔越多组成画面的点也越多，画面 就越精细。荫罩上一共有多少个点，一方面是由显像管的尺寸所决定的，在不考 虑其它因素的情况下， 17 英寸比 15英寸的显像管多 30%的孔，也就提高了 30% 的画面精度。不过只要缩小荫罩上两个小孔之间的距离，也就是提高单位面积的 小孔数量，同样能提高画面的精度。两个小孔之间的距离

8、被称为 “点距 ”。关心显示器的朋友对“点距”这个名词不会陌生，也知道点距是越小越好。点距的单位是毫米（mm）,显示器的点距一般不应大于 0.28mm,否则画面的精 度就很低了。工艺精良一些的显像管能达到 0.26mm 甚至更小，这当然就更清晰 了。不过要注意,点距的测量有两种方法,各自测得的结果是不同的。一种称为 “点距”,另一种称为 “水平点距 ”。许多公司把 “水平点距 ”与“点距”混淆以迷惑消 费者，这是一种欺骗行为。简单地说 0.28mm的点距相当于0.243mm的水平点 距，而0.26mm的点距相当于0.23mm的水平点距。如果看到0.243mm点距的显 示器时可要注意这一定是指

9、“水平点距 ”。除了高档的纯平镜面显示器以外，一般 的显示器都只达到0.28mm到0.26mm的点距。点距是决定显像管画面精度的重要因素，但并不是全部。激发每一个点发光 都需要电子枪发射光束，因此电子枪的性能是非常关键的。显示器的点距都差不 多，而电子枪的性能差别可就大了。这也是同样尺寸的显示器价格有差异的主要 原因。决定电子枪性能的指标包括 :行频、场频、视频带宽。听起来挺复杂，原 理其实很简单 :电子枪一般同时发出三束射线分别控制红、绿、蓝三原色。电子 枪只能一次激发一个点发光，然后是下一个点。我们之所以看到的是完整的图像 而不是一个个闪烁的点是因为电子枪的速度非常快，超过了人眼反应的速度

10、。电 子枪先是在横向扫描完一排点，然后是下一排。全扫完了再回到第一排重新开 始，如此往复。既然电子枪的扫描速度必须超过人眼的反应速度，那就要研究人 眼到底有多快的反应。当电子枪每秒刷新画面的速度低于 50 次时，能明显感觉 到闪烁。 60次的话基本没有闪烁了， 75次比较舒适， 85次就很好了，高于 85 次便感觉不到什么有变化。每秒能完成多少次画面刷新被称为 “刷新率 ”，单位是“ Hz”基本显示要求刷新率为60Hz,最佳效果为85Hz。如果需要扫描的点不很多，那么一般的电子枪是游刃有余的。但如果需要扫描的点成倍增加呢？那就需 要更快的电子枪了。目前的显示器在 640X480 60Hz的刷新

11、率都不会有问题，但要达到 1600X1200 85Hz可就太难了。当然也不 是没有,不过价格非常贵。判别显示器的电子枪性能的标志是:行频电子枪水平扫描的能力,又称水平刷新率 ;场频 电子枪垂直刷新的能力,又称垂直 刷新率 ;视频带宽 电子枪每秒能刷新的点的总数。这三个指标都是越高越 好。其实 场频”有100Hz就足够了，现在的显示器都没问题，最大的难度是 行 频”，它决定了显示器可能达到的最大分辨率及刷新率组合的极限。1024X768分辨率和85Hz刷新率需要70KHz行频，1280x1024分辨率和85Hz刷新率就需要 91KHz 行频了。“视频带宽”当然也重要，不过一般都跟得上的 。决定因

12、素就是 “行 频”。有了较高的行频、场频和视频带宽的支持就能使用更高的分辨率和刷新率， 从而得到更加清晰稳定的画面 。一般显示器的说明书和宣传资料上都写明可以使 用的最大分辨率和最大刷新率，不过要注意：最大分辨率一般都是指60Hz刷新率 下的分辨率，效果不会好。还有些更加过分的厂商竟然把非逐行扫描的分辨率也如文档对您有帮助，欢迎下载支持，谢谢！写上了。这里简单解释一下 “逐行扫描 ”的概念，这是大多数显示器使用的工作方式，也就是上文提到的电子枪一行一行扫描的方式。另外还有一种 “隔行扫描 ”，顾名思义就是扫描一行就跳过一行，等单数的行都扫完了再扫描双数的行。一想就知道这样对电子枪的工作压力大大

13、减少了，但画面质量也大大降低了。因此隔行扫描可以比逐行扫描至少提高一个分辨率档次 ，但这样的画面质量也没什么使用价值。了解显示器的最大分辨率要确定是逐行扫描下的分辨率。画面质量因何不同 :聚焦、涂层、超黑显像管、摩尔纹矫正、色温、防磁有了高精度的点距和强力的行频、场频、视频带宽，画面质量就有了基本的 保证。不过如果把两台性能指标几乎一样的显示器放在一起并使用同样的分辨率 和刷新率，会发现画面质量还是有明显的差距。这是为什么？其实决定画面质量 的因素还有很多，这些也须要特别注意。首先是“聚焦” ，解释电子枪原理时提到过电子枪一共发出三束射线控制三 原色，如果这三束射线都准确地投射在一点上，那么就

14、非常准确清晰。这三点的 准确定位就叫“聚焦”。一旦聚焦不准确，就会产生各种画面问题，比如画面模 糊、叠影、色彩分离、拖影等等。可见聚焦是否准确非常重要，而且也很难从性 能指标上来判断。每家厂商都说自己的产品聚焦很准确，但实际上是不可能完美 的。即使是一家厂商的同样型号产品，聚焦的质量也有很大差异。这方面名牌大 厂做得好一些，而一些小厂就比较马虎。为了让显示器更好地抗静电、防止反光、减少辐射，一般都在显示器的玻璃 表层镀上几层专用的“涂层” 。涂层的好坏也直接影响到显示器的画面质量和相 关性能。不过涂层也会降低显像管的透光性能 ，从而降低亮度 。这就和“视保屏” 的功能类似，因此有良好涂层的显示

15、器最好不要用任何视保屏，否则只会适得其 反。一般显示器的说明书和宣传资料上都会写明使用了什么涂层，会有什么效 果，至于实际情况如何只有自己看了。另外有些显示器还使用了“超黑显像 管”，这种技术是在两个发光点之间部分加入一些黑色的炭粉或类似物质使得画 面的黑色更强烈，可提高画面的对比度。有时显示器受到磁力、扫描频率、点距等各种作用的影响在某些高分辨率下 会出现一种称为“摩尔纹”的扭曲纹理，这会明显影响画面质量，唯一的解决办 法是使用“摩尔纹矫正”功能。这个功能可不是什么显示器都有的，一般都是比 较好的显示器才提供。摩尔纹矫正分为“垂直矫正”和“水平矫正”，调节起来 有些像无线电广播接收，调节到适

16、当的范围摩尔纹就基本消失了。显示器是以红、绿、蓝（RGB）三原色来调配出所有颜色的。而三原色的比例各使用多少是不固定的，如果红色多一些画面就偏于暖色调，如果蓝色多一些 画面就偏于冷色调 ，这个比例被称为 “色温 ”。常见的色温是 6500K、7500K、9300K 这三类，6500K类似日光偏暖，9300K色彩偏冷所以很艳丽，7500K正好折中是 比较好的方案。较低档的显示器不提供色温调节，只有默认的设定；好一些的显 示器则提供两到三种的色温选择；较高档的显示器则提供红、绿、蓝三原色的独 立调节，能配置出任何比例的色温。色温各有所好，因此最好能自由调节。显像管的工作方式决定了它还会受到外界磁力

17、的影响，最明显的就是“地磁”。地磁的方向是不会变的，不然指南针就乱了。但显示器不喜欢它，搞不好会磁化显像管。显像管被磁化后最明显的问题就是画面有局部区域严重偏色，如果不及时解决可能会变成永久磁化而报废 。一般把显示器旋转到不受影响的角度然后关闭几分钟就会好很多。不过最直接的解决办法是“消磁”，一般有“手动消磁”和“自动消磁”两种方式，当然只有带防磁功能的显示器才能做到。所以最好不买无法消磁的显示器，否则磁化以后很麻烦。判断显示器画面质量的好坏最好方法还是眼睛看并动手测试 ，下篇文章会有很详细的说明。显示器安全标准：EPA、MPR- II、TCO现在什么都讲究环保和安全，显示器也不例外。为此许多

18、机构专为显示器制 定了一些安全规范，最有名的是EPA、MPR- I 和 TCO 规范。EPA又称为能源之星”规范，是一个节能的标准。支持这一标准的显示器能有效地节约电力，提供各种节能状态。此标准已经成为显示器的国际标准，普通 显示器都应该支持。MPR-I 是一个电磁辐射程度的规范，同样已成为国际标准。符合此标准的 显示器可称为 “超低辐射 ”，对人体的伤害大大减小。选择显示器时应注意此功能 是否支持。TCO 是一个瑞典的环保组织，它也提供显示器的安全认证。 TCO 认证的监 测范围最广，包括 :环保、低辐射、人体工程学、节能等等。其要求最苛刻，是 逐台监测的。TCO的认证分为：TCO92、TCO95、TCO99 （见下图），是按制定的 年份来命名的，当然是一个