第 24章 计算机显示器
显示器原理
显示器的显示系统和电视机类似，主要部件是显像管 (电子枪 )。在彩色显示器中，通常是 3个电子枪，
索尼 Trinitron的三个电子枪在一起，也称为单枪。
显示管的屏幕上涂有一层荧光粉，电子枪发射出的电子击打在屏幕上，使被击打位置的荧光粉发光，
从而产生了图像，每一个发光点又由
“红”“绿”“蓝”三个小的发光点组成，这个发光点也就是一个象素。由于电子束是分为三条的，
它们分别射向屏幕上的这三种不同的发光小点，从而在屏幕上出现绚丽多彩的画面。
显示器显示画面是由显示卡来控制的。
第 24章 计算机显示器
1) 点距
若你仔细观察报纸上的黑白照片，会发现它们是由很多小点组成。显示器上的文本或图像也是由点组成的，屏幕上点越多越密，则分辨率越高。
屏幕上相邻两个同色点（比如两个红色点）的距离称为点距，常见点距规格有 0.31mm,0.28mm、
0.25mm等。显示器点距越小，在高分辨率下越容易取得清晰的显示效果。 一部分显示管采用了孔状荫罩的技术，显示图像精细准确，适合 CAD/CAM，
另一些采用条状荫罩的技术，色彩明亮适合艺术创作。
第 24章 计算机显示器
2) 象素和分辨率
分辨率指屏幕上象素的数目，象素是指组成图像的最小单位，也即上面提到的发光“点”。
比如,640× 480的分辨率是说在水平方向上有 640个象素，在垂直方向上有 480个象素。
为了控制象素的亮度和彩色深度，每个象素需要很多个二进制位来表示，如果要显示 256种颜色，则每个象素至少需要 8位 (一个字节 )来表示，即 2的 8次方等于 256；当显示真彩色时，每个象素要用 3个字节的存储量。
每种显示器均有多种供选择的分辨率模式，能达到较高分辨率的显示器的性能较好。目前 15寸的显示器最高分辨率一般可以达到 1280× 1024。
第 24章 计算机显示器
3) 扫描频率
电子束采用光栅扫描方式，从屏幕左上角一点开始，向右逐点进行扫描，形成一条水平线；到达最右端后，又回到下一条水平线的左端，重复上面的过程；当电子束完成右下角一点的扫描后，形成一帧。此后，电子束又回到左上方起点，
开始下一帧的扫描。这种方法也就是常说的逐行扫描显示。
而隔行扫描指电子束在扫描时每隔一行扫一线，完成一屏后再返回来扫描剩下的线，这与电视机的原理一样。隔行扫描的显示器比逐行扫描闪烁得更厉害，也会让使用者的眼睛更疲劳。
完成一帧所花时间的倒数叫垂直扫描频率，也叫刷新频率，比如 60Hz,75Hz等等。
第 24章 计算机显示器
4) 带宽
带宽是指每秒钟电子枪扫描过的图像点的个数，以 MHz(兆赫兹 )为单位，表明了显示器电路可以处理的频率范围。
让我们举例说明。比如，在标准 VGA方式下，如果刷新频率为 60Hz，则需要的带宽为 640× 480× 60＝ 18.4MHz；
在 1024× 768的分辨率下，若刷新频率为 70Hz，则需要的带宽为 55.1MHz。以上的数据是理论值，实际所需的带宽要高一些。
早期的显示器是固定频率的，现在的多频显示器采用自动跟踪技术，使显示器的扫描频率自动与显示卡的输出同步，
从而实现了较宽的适用范围。
带宽的值越大，显示器性能越好。
第 24章 计算机显示器
5) 显示面积
显示面积指显像管的可见部分的面积。显像管的大小通常以对角线的长度来衡量，以英寸单位 (1
英寸 =2.54cm)，常见的有 14英寸,15英寸,17英寸,20英寸几种。显示面积都会小于显示管的大小。
显示面积用长与高的乘积来表示，通常人们也用屏幕可见部分的对角线长度来表示，比如 15英寸显示器的显示面积一般是 13.5英寸，这会因显示器的品牌不同略有差异，比较好的 15寸显示器的显示面积可以达到 13.8英寸。很显然，显示面积越大越好，
但这意味着价格的大幅上升。
第 24章 计算机显示器第 24章 计算机显示器第 24章 计算机显示器第 24章 计算机显示器
液晶显示器工作原理
（一）液晶的物理特性液晶的物理特性是：当通电时导通，排列变的有秩序，
使光线容易通过；不通电时排列混乱，阻止光线通过。让液晶如闸门般地阻隔或让光线穿透。从技术上简单地说，液晶面板包含了两片相当精致的无钠玻璃素材，称为 Substrates，
中间夹著一层液晶。当光束通过这层液晶时，液晶本身会排排站立或扭转呈不规则状，因而阻隔或使光束顺利通过。大多数液晶都属于有机复合物，由长棒状的分子构成。在自然状态下，这些棒状分子的长轴大致平行。将液晶倒入一个经精良加工的开槽平面，液晶分子会顺着槽排列，所以假如那些槽非常平行，则各分子也是完全平行的。
第 24章 计算机显示器
（二）单色液晶显示器的原理
LCD技术是把液晶灌入两个列有细槽的平面之间。这两个平面上的槽互相垂直 (相交成 90度 )。也就是说，若一个平面上的分子南北向排列，则另一平面上的分子东西向排列，而位于两个平面之间的分子被强迫进入一种 90度扭转的状态。由于光线顺着分子的排列方向传播，所以光线经过液晶时也被扭转 90度。但当液晶上加一个电压时，分子便会重新垂直排列，使光线能直射出去，而不发生任何扭转。
第 24章 计算机显示器
LCD是依赖极化滤光器 (片 )和光线本身。自然光线是朝四面八方随机发散的。极化滤光器实际是一系列越来越细的平行线。这些线形成一张网，阻断不与这些线平行的所有光线。
极化滤光器的线正好与第一个垂直，所以能完全阻断那些已经极化的光线。只有两个滤光器的线完全平行，或者光线本身已扭转到与第二个极化滤光器相匹配，光线才得以穿透。（如图 1）
第 24章 计算机显示器图 2 光线阻断示意图图 1 光线穿透示意图第 24章 计算机显示器
LCD正是由这样两个相互垂直的极化滤光器构成，
所以在正常情况下应该阻断所有试图穿透的光线。
但是，由于两个滤光器之间充满了扭曲液晶，所以在光线穿出第一个滤光器后，会被液晶分子扭转 90
度，最后从第二个滤光器中穿出。另一方面，若为液晶加一个电压，分子又会重新排列并完全平行，
使光线不再扭转，所以正好被第二个滤光器挡住。
总之，加电将光线阻断，不加电则使光线射出。
（如图 2）
第 24章 计算机显示器
（三）彩色 LCD显示器的工作原理对于笔记本电脑或者桌面型的 LCD显示器需要采用的更加复杂的彩色显示器而言，还要具备专门处理彩色显示的色彩过滤层。通常，在彩色 LCD面板中，每一个像素都是由三个液晶单元格构成，其中每一个单元格前面都分别有红色，绿色，或蓝色的过滤器。这样，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。
第 24章 计算机显示器
CRT通常有三个电子枪，射出的电子流必须精确聚集，否则就得不到清晰的图像显示。但 LCD不存在聚焦问题，因为每个液晶单元都是单独开关的。这正是同样一幅图在 LCD屏幕上为什么如此清晰的原因。 LCD也不必关心刷新频率和闪烁，
液晶单元要么开，要么关，所以在 40～ 60Hz这样的低刷新频率下显示的图像不会比 75Hz下显示的图像更闪烁。不过，
LCD屏的液晶单元会很容易出现暇疵。对 1024× 768的屏幕来说，每个像素都由三个单元构成，分别负责红、绿和蓝色的显示一所以总共约需 240万个单元 (1024× 768× 3＝
2359296)。很难保证所有这些单元都完好无损。最有可能的是，其中一部分己经短路 (出现“亮点” )，或者断路 (出现
“黑点” )。所以说，并不是如此高昂的显示产品并不会出现瑕疵。
显示器原理
显示器的显示系统和电视机类似，主要部件是显像管 (电子枪 )。在彩色显示器中，通常是 3个电子枪，
索尼 Trinitron的三个电子枪在一起，也称为单枪。
显示管的屏幕上涂有一层荧光粉，电子枪发射出的电子击打在屏幕上，使被击打位置的荧光粉发光，
从而产生了图像，每一个发光点又由
“红”“绿”“蓝”三个小的发光点组成，这个发光点也就是一个象素。由于电子束是分为三条的，
它们分别射向屏幕上的这三种不同的发光小点，从而在屏幕上出现绚丽多彩的画面。
显示器显示画面是由显示卡来控制的。
第 24章 计算机显示器
1) 点距
若你仔细观察报纸上的黑白照片，会发现它们是由很多小点组成。显示器上的文本或图像也是由点组成的，屏幕上点越多越密，则分辨率越高。
屏幕上相邻两个同色点（比如两个红色点）的距离称为点距，常见点距规格有 0.31mm,0.28mm、
0.25mm等。显示器点距越小，在高分辨率下越容易取得清晰的显示效果。 一部分显示管采用了孔状荫罩的技术，显示图像精细准确，适合 CAD/CAM，
另一些采用条状荫罩的技术，色彩明亮适合艺术创作。
第 24章 计算机显示器
2) 象素和分辨率
分辨率指屏幕上象素的数目，象素是指组成图像的最小单位，也即上面提到的发光“点”。
比如,640× 480的分辨率是说在水平方向上有 640个象素，在垂直方向上有 480个象素。
为了控制象素的亮度和彩色深度，每个象素需要很多个二进制位来表示，如果要显示 256种颜色，则每个象素至少需要 8位 (一个字节 )来表示，即 2的 8次方等于 256；当显示真彩色时，每个象素要用 3个字节的存储量。
每种显示器均有多种供选择的分辨率模式，能达到较高分辨率的显示器的性能较好。目前 15寸的显示器最高分辨率一般可以达到 1280× 1024。
第 24章 计算机显示器
3) 扫描频率
电子束采用光栅扫描方式，从屏幕左上角一点开始，向右逐点进行扫描，形成一条水平线；到达最右端后，又回到下一条水平线的左端，重复上面的过程；当电子束完成右下角一点的扫描后，形成一帧。此后，电子束又回到左上方起点，
开始下一帧的扫描。这种方法也就是常说的逐行扫描显示。
而隔行扫描指电子束在扫描时每隔一行扫一线，完成一屏后再返回来扫描剩下的线，这与电视机的原理一样。隔行扫描的显示器比逐行扫描闪烁得更厉害，也会让使用者的眼睛更疲劳。
完成一帧所花时间的倒数叫垂直扫描频率，也叫刷新频率，比如 60Hz,75Hz等等。
第 24章 计算机显示器
4) 带宽
带宽是指每秒钟电子枪扫描过的图像点的个数，以 MHz(兆赫兹 )为单位，表明了显示器电路可以处理的频率范围。
让我们举例说明。比如，在标准 VGA方式下，如果刷新频率为 60Hz，则需要的带宽为 640× 480× 60＝ 18.4MHz；
在 1024× 768的分辨率下，若刷新频率为 70Hz，则需要的带宽为 55.1MHz。以上的数据是理论值，实际所需的带宽要高一些。
早期的显示器是固定频率的，现在的多频显示器采用自动跟踪技术，使显示器的扫描频率自动与显示卡的输出同步，
从而实现了较宽的适用范围。
带宽的值越大，显示器性能越好。
第 24章 计算机显示器
5) 显示面积
显示面积指显像管的可见部分的面积。显像管的大小通常以对角线的长度来衡量，以英寸单位 (1
英寸 =2.54cm)，常见的有 14英寸,15英寸,17英寸,20英寸几种。显示面积都会小于显示管的大小。
显示面积用长与高的乘积来表示，通常人们也用屏幕可见部分的对角线长度来表示，比如 15英寸显示器的显示面积一般是 13.5英寸，这会因显示器的品牌不同略有差异，比较好的 15寸显示器的显示面积可以达到 13.8英寸。很显然，显示面积越大越好，
但这意味着价格的大幅上升。
第 24章 计算机显示器第 24章 计算机显示器第 24章 计算机显示器第 24章 计算机显示器
液晶显示器工作原理
（一）液晶的物理特性液晶的物理特性是：当通电时导通，排列变的有秩序，
使光线容易通过；不通电时排列混乱，阻止光线通过。让液晶如闸门般地阻隔或让光线穿透。从技术上简单地说，液晶面板包含了两片相当精致的无钠玻璃素材，称为 Substrates，
中间夹著一层液晶。当光束通过这层液晶时，液晶本身会排排站立或扭转呈不规则状，因而阻隔或使光束顺利通过。大多数液晶都属于有机复合物，由长棒状的分子构成。在自然状态下，这些棒状分子的长轴大致平行。将液晶倒入一个经精良加工的开槽平面，液晶分子会顺着槽排列，所以假如那些槽非常平行，则各分子也是完全平行的。
第 24章 计算机显示器
（二）单色液晶显示器的原理
LCD技术是把液晶灌入两个列有细槽的平面之间。这两个平面上的槽互相垂直 (相交成 90度 )。也就是说，若一个平面上的分子南北向排列，则另一平面上的分子东西向排列，而位于两个平面之间的分子被强迫进入一种 90度扭转的状态。由于光线顺着分子的排列方向传播，所以光线经过液晶时也被扭转 90度。但当液晶上加一个电压时，分子便会重新垂直排列，使光线能直射出去，而不发生任何扭转。
第 24章 计算机显示器
LCD是依赖极化滤光器 (片 )和光线本身。自然光线是朝四面八方随机发散的。极化滤光器实际是一系列越来越细的平行线。这些线形成一张网，阻断不与这些线平行的所有光线。
极化滤光器的线正好与第一个垂直，所以能完全阻断那些已经极化的光线。只有两个滤光器的线完全平行，或者光线本身已扭转到与第二个极化滤光器相匹配，光线才得以穿透。（如图 1）
第 24章 计算机显示器图 2 光线阻断示意图图 1 光线穿透示意图第 24章 计算机显示器
LCD正是由这样两个相互垂直的极化滤光器构成，
所以在正常情况下应该阻断所有试图穿透的光线。
但是，由于两个滤光器之间充满了扭曲液晶，所以在光线穿出第一个滤光器后，会被液晶分子扭转 90
度，最后从第二个滤光器中穿出。另一方面，若为液晶加一个电压，分子又会重新排列并完全平行，
使光线不再扭转，所以正好被第二个滤光器挡住。
总之，加电将光线阻断，不加电则使光线射出。
（如图 2）
第 24章 计算机显示器
（三）彩色 LCD显示器的工作原理对于笔记本电脑或者桌面型的 LCD显示器需要采用的更加复杂的彩色显示器而言，还要具备专门处理彩色显示的色彩过滤层。通常，在彩色 LCD面板中，每一个像素都是由三个液晶单元格构成，其中每一个单元格前面都分别有红色，绿色，或蓝色的过滤器。这样，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。
第 24章 计算机显示器
CRT通常有三个电子枪，射出的电子流必须精确聚集，否则就得不到清晰的图像显示。但 LCD不存在聚焦问题，因为每个液晶单元都是单独开关的。这正是同样一幅图在 LCD屏幕上为什么如此清晰的原因。 LCD也不必关心刷新频率和闪烁，
液晶单元要么开，要么关，所以在 40～ 60Hz这样的低刷新频率下显示的图像不会比 75Hz下显示的图像更闪烁。不过，
LCD屏的液晶单元会很容易出现暇疵。对 1024× 768的屏幕来说，每个像素都由三个单元构成，分别负责红、绿和蓝色的显示一所以总共约需 240万个单元 (1024× 768× 3＝
2359296)。很难保证所有这些单元都完好无损。最有可能的是，其中一部分己经短路 (出现“亮点” )，或者断路 (出现
“黑点” )。所以说，并不是如此高昂的显示产品并不会出现瑕疵。
