第6章显示器.ppt
第6章 显 示 器,显示器（Monitor）是微机中最重要的输出设备，显示器作为计算机的“脸面”，是用户与计算机沟通的主要界面。对于显示器不但要注重其性能，更应该注重其对健康的影响。,6.1 显示器的分类,1按工作原理分类按制造显示器的器件或工作原理来分，显示器有多种类型。目前市场上的显示器产品主要有两类：一为CRT（Cathode Ray Tube，阴极射线管）显示器，即平常所说的显示器；二是LCD（Liquid Crystal Display，液晶显示器）。CRT显示器和LCD参见图1-14和图1-15。相对于传统的CRT显示器，LCD具有体积小、功耗少、发热小、无辐射等优秀特性，随着LCD性能的提高和价格的降低，传统CRT显示器将逐步退出市场。,2按用途分类按照显示器的用途可将显示器分为4类：实用型、绘图型、专业型和多媒体型。实用型适合一般个人及家庭使用，绘图型适合绘图设计，专业型适合专业排版及专业精密图形绘制，多媒体型适合对图像品质要求较高的个人和家庭的娱乐需要。3按屏幕尺寸分类显示器屏幕的尺寸一般以in（英寸，1in=2.54cm）为单位，按显示器的屏幕大小分为9in、12in、14in、15in、17in、19in、20in、21in、23in等尺寸。4按显示色彩分类分为单色显示器和彩色显示器，单色显示器已经成为历史。,6.2 CRT显示器,6.2.1 CRT显示器的分类1按显像管的表面平坦度分类显像管是显示器生产技术变化最大的环节之一，同时也是衡量一款显示器档次高低的重要标准。按照显像管表面平坦度的不同可分为球面管、平面直角管、柱面管、真正平面管和视觉平面管。2按显像管的生产厂家分类虽然市场上真正平面CRT显示器品牌很多，但显像管的研制生产只有几家，所采用的显像管也只有几种，其中最主要的有Sony的FD Trinitron（特丽珑）、三菱的Diamondtron（钻石珑）、三星的DynaFlat（丹娜）、LG的Flatron（未来窗）和不多见的中华管。其中采用三星DynaFlat（丹娜）显像管的显示器产品最多。,6.2.2 CRT显示器的结构CRT显示器的外部结构如图6-1所示，主要由外壳、显像管、控制面板、电源开关、信号电缆和电源插座组成。,6.2.3 CRT显示器的基本工作原理和类型1CRT显示器的基本工作原理CRT显示器主要由电子枪、偏转线圈、荫罩或荫栅、荧光粉层和玻璃外壳5大部分组成。CRT显示器的显示原理是：显像管内部的电子枪（阴极）通电，发出电子束，经强度控制、聚焦和加速后变成细小的电子流，由偏转线圈控制电子的方向，穿过荫罩的小孔或荫栅并经荫罩或荫栅调正，然后高速轰击到荧光屏上的荧光粉，荧光粉被激活，就可以发出光来。R、G、B 3色荧光点被不同强度的电子流点亮，就会产生各种色彩。,图6-2 屏幕上的一个像素屏幕上的一个像素当一个图像被显示在屏幕上时，它是由无数小点组成的，这些点称为像素（pixel，picture element的缩写）。像素描绘的是屏幕上的极小的一个点，它们可以被设置为不同的颜色和亮度。每一个像素包含一个红色、绿色、蓝色的荧光体，如图6-2所示。大量的像素就组成了图像。CRT显示器中采用的荧光材料的颜色为红、绿、蓝，不是三原色（红、黄、蓝）。最简单的解释就是当初制造彩色CRT显示器时，工程师实在找不到黄色的荧光材料，因此只好开发出以红、绿、蓝为3色点的系统来替代。,2显像管的类型为了提高电子束瞄准的精度，避免将电子束打到邻近的磷光涂层（造成图像拖尾），产生不正确的颜色，或是产生轻微的重像（使图像发生轻微的失焦），目前主流的纯平显像管可以被分为荫罩式（Shadow Mask）和荫栅式（Aperture Grille）两种。（1）荫罩式显像管荫罩是一块刻有成千上万个孔的薄钢板。荫罩孔的作用是保证3个电子束共同穿过同一个荫罩孔，以激发荧光粉，使之发出红、绿、蓝3色光，如图6-3所示。,（2）荫栅式显像管荫栅式显像管在20世纪80年代开始加速发展。1982年，Sony首先把特丽珑柱面单枪管引入显示器领域，实现了显示技术的重大突破，成为专业显示器的首选。Sony转让技术给三菱，三菱在Sony的技术上发展出“三枪三束”的“钻石珑”技术。目前，Sony的FD Trinitron（特丽珑）和三菱的Diamondtron（钻石珑）显像管牢牢地占据着高端纯平显像管市场。荫栅式显像管的技术特点就是将荧光粉安排成跨越整个显示器屏幕的竖条状，将荫罩改为条状荫栅，如图6-4所示。,6.2.4 CRT显示器的主要参数1显像管显示器之间最大的差别在于所采用的显像管不同。在相同的可视面积下，显像管的品质是决定显示器性能是否优越最关键的因素。CRT显示器按屏幕表面曲度，可以分为球面、平面直角、柱面、真正平面4种。（1）球面屏幕（2）平面直角屏幕（FST）（3）柱面屏幕（4）真正平面屏幕（IFT）,2显像管的大小与可视尺寸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（in）为单位。市场上常见的显像管尺寸有14in、15in、17in、19in、21in，其他尺寸不多见。通常把显像管的尺寸称为显示器的尺寸。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15in显示器的可视面积在13.614.2in之间，而17in显示器的可视面积在15.616.2in之间。了解显示器尺寸的同时也应当注意可视面积的大小。,3点距根据显像管的制造技术，分为荫罩型和光栅型。荫罩型主要用在17in以下，光栅型主要用在20in以上。荫罩型和光栅型CRT显像管的荫罩网和光栅网示意图如图6-5所示。,点距（Dot Pitch）指荫罩型显示器荫罩（位于显像管内）上孔洞间的距离，即荫罩（或荧光屏）上两个相邻的相同颜色荧光点之间的对角线距离，有的厂家为了和栅距比较，只标明水平点距。栅距是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。点距和栅距的单位是mm，其示意图如图6-6所示。,4最大分辨率最大分辨率（广告中称适用分辨率）取决于显示器在水平和垂直方向上最多可以显示的点的数目像素（pixel）。分辨率（Resolution）以水平显示的像素个数水平扫描线数表示，如1024768指每帧图像由水平1024个像素、垂直768条扫描线组成。分辨率越高，屏幕上能显示的像素个数也就越多，图像也就越细腻，显示的内容也就越多。但分辨率受到点距和屏幕尺寸的限制。屏幕尺寸相同，点距越小，分辨率越高，行扫描频率越高，分辨率相应地也就越高。14in显示器的最大分辨率可达1024768 pixel（像素），15in显示器的最大分辨率可达12801024 pixel，17in显示器的最大分辨率可达16001200 pixel。分辨率同样也是影响显示器价格的重要因素。需要注意的是，分辨率不仅取决于显示器本身，还取决于与显示器配套的显示卡。,5最佳分辨率（建议分辨率、推荐分辨率）最佳分辨率（广告中称建议分辨率或推荐分辨率）是大多数显示器设计在85Hz下达到的最高工作效率。如果显示器资料中没有提供最佳分辨率，只列出了在不同频率下的多个可用分辨率，一般在85Hz时的值就是其最佳设置值。例如，从表6-1中列出的分辨率和扫描频率中，就可以看出其最佳分辨率为1024768 pixel。,6刷新频率（Scanning frequency）刷新频率分为垂直刷新率和水平刷新率。显像管电子枪发射的电子束在行偏转磁场的作用下从荧屏左上角开始，向右作水平扫描（行扫描正程），扫完一行后迅速又回扫到左边（行扫描逆程）。由于场偏转磁场的作用，在离第一行稍低处开始第二行扫描，如此逐次扫描直至屏幕的右下角，便完成了整个屏幕一帧（一幅画面）的显示，之后，电子束重又回扫到左上角开始新一帧的扫描。（1）垂直刷新率（Vertical scanning frequency）显像管的电子束通过垂直扫描和水平扫描完成屏幕的重画，每完成一次垂直扫描就完成一个完整的屏幕刷新。（2）水平刷新率（Horizontal scanning frequency）水平刷新率，又称行频，它表示显示器从左到右绘制一条水平线所用的时间，以kHz为单位。,7带宽视频带宽（Bandwidth）是指每秒钟电子枪扫描过的总像素数，等于“水平分辨率垂直分辨率场频（画面刷新次数）”。8扫描方式水平扫描有两种方法，即隔行扫描（Interlaced）和逐行扫描（Non-interlaced，非隔行扫描）。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。,9控制方式显示器的控制方式经历了模拟调节方式、数控调节方式、OSD（屏幕显示菜单）调节方式。调节越来越方便，功能也越来越强大。,10显示器的辐射和环保标准用户长时间工作在显示器前，会受到显示器的辐射。为了保护使用者的身体健康，一些组织制订了相关标准。购买显示器时，应该选择贴有这些标志的产品。,11显示器的涂层电子束撞击荧光屏和外界光源照射均会使显示器屏幕产生静电、反光、闪烁等现象，这不仅干扰图像清晰度，还可能直接危害使用者的视力健康。因此，通常的CRT显示器均附着表面涂层，以降低不良影响。,6.3 LCD,LCD（Liquid Crystal Display，液晶显示器）具有成像准确无误、亮度高、真正平面、绿色环保、不危害健康等优点。随着技术的提高和价格的下降，LCD逐渐成为人们的首选。6.3.1 LCD的分类LCD除按用途、大小、颜色、品牌、价格分类外，还可划分为不同的类型。下面按照液晶基板（面板）来分类。,1按液晶的类型分类根据液晶的类型，主要分为两类：无源矩阵DSTN（Dual Scan Twisted Nematic，双扫描交错液晶）显示和TFT（Thin Film Transistor，薄膜晶体管）显示。（1）DSTN 俗称“伪彩”。由于DSTN显示板上每个像素点的亮度和对比度不能独立控制，因此由这种液晶板构成的液晶显示器对比度和亮度较差，屏幕观察范围较小，色彩欠丰富，特别是反应速度慢，不适合显示高速运动的图像、视频播放等场合，一般只用于显示文字、静态图像。DSTN在早期的笔记本电脑显示器、掌上游戏机和彩屏手机中应用较广。（2）TFT 俗称“真彩”，是现在LCD上应用的主流技术。它具有屏幕反应速度快、对比度高、亮度高、可视角度大、色彩丰富等优点。目前的LCD、彩屏手机都采用基于TFT的面板。,2按液晶面板的制造技术分类主流LCD产品的面板类型有三大类。（1）VA（Vertical Alignment，垂直配向）型液晶面板 它是富士通和三星推出的一种面板类型，在目前的LCD产品中应用较为广泛。它最明显的技术特点是16.7M色彩，视角可达160以上，反应时间缩短至20ms以内。VA型液晶面板属于常暗模式液晶。（2）IPS（In Plane Switching，平面切换）型液晶面板 它由日立推出，也是目前主要的一种液晶面板类型，视角可达到160，响应时间缩短至40ms以内。IPS型液晶面板具有可视角度大、颜色细腻等优点，看上去比较通透，不过响应时间较慢和对比度较难提高也是该类型面板的比较明显的缺点。LG-飞利浦生产的液晶面板是以IPS为技术特点制造的。（3）TN（Twisted Nematic，扭曲向列）型面板 因其生产成本低，广泛使用在目前市面上主流的中低端液晶显示器中。早期的TN技术可视角度最大90，在面板上增加了一层转向膜，成为TN+film，可将可视角度提高到140左右，成为一种视角较广的产品。,3按液晶面板的生产厂家分类目前中国内地市场大部分LCD的面板是由三星（SDI）、LG.Philips、友达光电（AUO）、奇美光电（CMO）、中华映管（CPT）和翰宇彩晶（HannStar）这六家液晶面板厂商供应的。4按液晶基板的质量级别分类受液晶基板制造技术的影响，液晶基板按照品质可以分为A、B、C 3个等级。,6.3.2 LCD的结构LCD的外部结构由外壳、液晶面板、控制面板、电源开关、信号电缆和电源插座组成，如图6-13所示。,6.3.3 LCD的基本工作原理液晶是一种介于固态和液态之间的物质，通过电场的调整，可以控制液晶分子的排列。利用这种特殊的性质，加以主动光源（液晶不能主动发光，因此需要灯管照明）和取向层，便可以控制光的通过。TFT液晶是最普遍的液晶模式，如图6-14所示，前后两个层是取向层，中间层顺序排列的就是液晶分子。当没有施加电压的时候，液晶分子按初始状态排列，这时光线就可以顺利地通过取向层，显示为亮，如图6-14a所示。而在施加电压后，液晶分子的排列作出了相应改变，光线便不能通过取向层，最终显示为暗，如图6-14b所示。,在彩色LCD面板中，每个像素都由3个液晶单元格构成，如图6-15所示。其中每个单元格前面都分别有红色、绿色或蓝色的过滤器。这样，控制红、绿、蓝三个色点的电压，让不同浓度的三色混合，通过不同单元格的光线就可以在屏幕上显示出不同的颜色。,6.3.4 LCD的主要参数虽然液晶显示器与CRT显示器有不少性能指标看上去名称相同或相似，但其含义和重要性是有所不同的。1尺寸LCD的屏幕尺寸是根据其面板的对角线标注的，由于封装时其边框几乎不会遮挡面板，因此更接近实际可视面积。LCD的尺寸经历了从15in、17in、19in、20in、21in、22in、23in、24in、26in、27in直到30in。伴随屏幕尺寸的大幅度增加，传统的5:4或者4:3的显示比例已经不适应，面向更高品质视频娱乐的定位使得超大屏幕液晶显示器开始向16:10、16:9乃至15:9的宽屏幕过渡。对于超大屏幕液晶显示器而言，面向视频娱乐的宽屏幕产品将是一个非常重要的发展方向。,2最佳分辨率（真实分辨率，最大分辨率）分辨率就是屏幕上显示的像素的个数（真实分辨率）。液晶显示器只有一个最佳分辨率，而这一分辨率往往也是液晶显示器的最大分辨率。液晶显示器在最佳分辨率下的像素点与液晶颗粒是对应的。正是由于这种显示原理，液晶显示器只有在显示模式跟该液晶显示板的分辨率（最大分辨率）完全一样时才能达到最佳效果。,3点距液晶屏幕的点距是指两个连续的液晶颗粒（光点）中心之间的距离。点距是以面板尺寸除以分辨率所得的数值。由于液晶显示器的像素数量是固定的，因此在尺寸与分辨率都相同时，液晶显示器的像素间距是相同的。,4亮度亮度的单位是cd/m2（坎德拉candle/平方米），如250cd/m2表示在1平方米点燃250支蜡烛的亮度。人眼接受的最佳亮度为150cd/m2。由于显示器的亮度会受外界光线影响，因此需要制造亮度比较高的显示器。液晶显示器标称的亮度表示它在显示全白画面时所能到达的最大亮度。液晶材质本身并不会发光，因此所有的液晶显示器都需要背光灯管来照明，背光的亮度也就决定了显示器的亮度。TFT LCD的亮度值一般都在200350cd/m2范围。亮度太高有可能使观看者眼睛受伤。5对比度对比度的定义为最大亮度值（全白）除以最小亮度值（全黑）的比值。对比度越高，图像的锐利程度就越高，图像也就越清晰，显示器所表现出来的色彩也就越鲜明、层次感越丰富。,6灯管数量液晶显示器的光源来自冷阴极荧光灯。要提高亮度和对比度，在目前背光模组没有出现突破的情况下，只有靠增加灯管数量来提高亮度。液晶板后面会安装26支灯管。7最大显示色彩数虽然液晶显示器还原的颜色看起来更纯正、更艳丽，但实际上它能还原的最大颜色数还远远不及CRT显示器（几乎无限多种）。就目前TFT彩色液晶显示器能还原的颜色数而言，红、绿、蓝三原色都只能单色表现6位色，即26=64种颜色，每个独立像素（RGB 3种颜色）可以表现的最大颜色数是646464=262 144种颜色。高端液晶显示器利用FRC（Frame Rate Control）技术抖动算法，使得每个基色可以表现8位色，即28=256种颜色，则最大颜色数为256256256=16 777 216（16.7M）种颜色。目前这两种液晶板都有厂商采用。,8响应时间响应时间就是液晶颗粒由暗转亮或由亮转暗的时间，单位为ms。响应时间由“上升时间”和“下降时间”组成，通常所说的响应时间是指两者之和。响应时间数值越小说明响应时间速度越快，对动态画面的延时影响也就越小。灰阶响应时间，就是相对早期的黑白响应时间而定义的，因为显示器显示的图像极少出现全黑全白转换，显然不够合理，灰阶响应时间更能反映动态效果。由于灰阶响应时间的数值较小，所以显示器厂商在性能参数上标识的响应时间一般都为灰阶响应时间。响应时间决定了显示器每秒所能显示的画面帧数。通常，当画面显示速度超过每秒25帧时，人眼会将快速变换的画面视为连续画面，不会有停顿的感觉，所以响应时间会直接影响人的视觉感受。当响应时间为30ms时，显示器每秒能显示1/0.030=33帧画面；25ms时每秒显示1/0.025=40帧；16ms时每秒显示1/0.016=62.5帧；8ms时每秒显示1/0.008=125帧；5ms时每秒显示1/0.005=200帧；4ms时每秒显示1/0.004=250帧画面。响应时间越短，显示器每秒显示的画面就越多。,9刷新频率在液晶显示器中，像素的亮灭状态只有在画面内容改变时才会变化，所以无论其刷新频率为多少，画面都不会有闪烁现象。也正是基于这一点，LCD的刷新频率已经成为可有可无的技术指标。10可视角度液晶显示器的可视角度是指用户可以清楚看到液晶显示器画面的角度范围。因为背光源发出的光线经过偏极片、液晶和取向层后，绝大部分光线都集中在显示器正面，所以通常液晶显示器的最佳视角不大，超过最佳视角后，画面的亮度、对比度以及色彩效果就会急剧下降，导致无法观看。可视角度分为水平和垂直两方面，水平可视角度是以液晶的垂直中轴线为中心，向左向右移动，可以清楚看到影像的范围；垂直角度是以显示屏的水平中轴线为中心，向上向下移动，可以清楚看到影像的范围。,11坏点液晶显示技术发展到现在，仍然无法从根本上克服坏点这一缺陷。因为液晶面板由两块玻璃板所构成，中间的夹层是厚约5mm的水晶液滴。这些水晶液滴被均匀分隔开来，并包含在细小的单元格里，每三个单元格构成屏幕上的一个像素点。在放大镜下像素点呈正方形，一个像素点即是一个发光点。每个发光点都有独立的晶体管来控制其电流的强弱，如果控制该点的晶体管坏掉，就会造成该光点永远点亮或不亮。液晶屏常见的“点缺陷”可分为坏点、亮点和暗点三种。（1）坏点（2）亮点（3）暗点,12输入接口目前市场上主流液晶显示器的接口多数都同时具备D-SUB和DVI接口。部分大屏幕高端LCD还带有HDMI、DisplayPort、S-Video、颜色分离接口，如图6-17所示。,13认证LCD是否通过相关认证也是重要的标准之一。重要的认证有CCC认证、TCO认证、Windows Vista认证、MPR认证、RoHS认证、FCC认证等。,6.4 显示器的选购,显示器是微机的重要组成部件之一，从价格的角度考虑，它通常占据了购机总预算的三分之一。但往往在购机的过程中，人们的目光大多集中在CPU、显卡、主板这类更新速度比较快，型号比较多的部件上，而对于显示器这个人机交流的窗口仅仅抱着“随便”的态度。殊不知一台好的显示器不仅能使人更清晰地感受到一个丰富多彩的计算机世界，还能尽量减少电磁辐射的困扰，保护健康。在一台微机中，显示器、鼠标、键盘与健康最密切。显示器更新周期比较慢，价格变动幅度也不像其他部件那样大，是所有部件中寿命最长的，因此它是唯一“一步到位”的配件，挑选一台好的显示器非常重要。对于家庭和办公用户，几乎都选择LCD，使用CRT显示器的用户越来越少了。在选购LCD时，首先是尺寸。在目前条件下，对于大多数消费者来说，应该选择19in以上。如果主要用于上网浏览和文字处理，应该选择点距大的LCD；如果主要用于图像处理，则可选择点距小的LCD。随着新技术的出现，主流LCD的响应时间已由16ms、12ms、8ms降至4ms、3ms，对于一般工作，响应时间已经不是问题。,6.5 实训拆装和设置显示器,6.5.1 显示器的安装和拆卸显示器一般都有一个底座，首先需要将底座安装上去。显示器的底部有安装底座的安装孔，将底座上的4个突起的弯钩放入显示器底部的插孔中，稍用力推动底座，听到“咔”的一声，表示显示器底座安装好了。显示器尾部有两根电缆线，如图6-18所示，一根是信号电缆，为“D”形15针插头，用于连接显示器；另一根是三芯显示器电源线，为显示器提供电源。,6.5.2 设置显示器的属性,6.5.4 设置显示器1显示器的调控项目2设置显示器的方法,6.6 习题,1了解CRT显示器和液晶显示器的技术指标。2熟练掌握显示器的连接方法。3调查市场，索取有关显示器的技术资料，逐项分析显示器的每个参数。上网查询显示器的商情信息。4上网查询有关CRT显示器和液晶显示器评测方面的文章。5显示器的选购原则有哪些？怎样才能选购一台合适的显示器？6安装显示器驱动程序，并对比在不同分辨率、不同刷新频率下的显示效果。7用显示器上的OSD按钮调整显示器。8用PassMark MonitorTest、DisplayMate、Nokia Monitor Test等显示器测试软件测试和调整显示器。,
