Hardware 版 (精华区)

发信人: WyzIdeal (一叶小舟), 信区: Hardware
标  题: 认识显示器的基本原理
发信站: 哈工大紫丁香 (2000年06月24日20:59:23 星期六), 站内信件

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“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。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640×480 60Hz的刷新率都不会有问题，但要达到1600×1200 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。1024×768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。为此许多机构专为显示器制定了一
些安全规范，最有名的是EPA、MPR-Ⅱ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-Ⅱ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，当然是一个比
一个严格。TCO95是目前最多见的TCO认证，而通过TCO99的显示器就很少了。而且要进行
TCO认证需要许多工序，因此会提高显示器的成本。一般通过此认证的显示器要增加近3
00元的价格。许多显示器为了保证价格，将一部分产品提供监测，另一部分不监测。然
后在零售时将TCO认证作为可选，需要的话价钱就要提高。其实笔者认为花这么多钱认证
TCO也没什么大意义，能通过MPR-Ⅱ和EPA就可以了。当然追求高品质的人还是会对产品
提出更严格的要求的。不过要注意，TCO认证虽然非常苛刻，但它与显示器的画面质量无
关，有些通过TCO认证的显示器画面质量也很差。

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