1、CRT 显示器当你接触到一个新设备时，你想弄懂它是如何工作的吗？每一个崇尚技术的硬派高手大概都会对新东西充满好奇心。在我还是小孩子的时候，每当有了新玩具，我总是要拆开它们看看里面的构造。直到今天，我仍然保持着这种“总想看个明白”的爱好。对每个计算机用户来讲，和他们最亲近的可能要算显示器了。那么你想知道这个成天和你面对面的朋友是怎样工作的吗？术语INVAR 荫罩，孔径，电子枪。当人们谈论起显示器（或电视）时，总能说出一大堆术语出来，如垂直同步、刷新率、分辨率等。但人们可能只是听说这些模糊不清的名词概念而已，对这些东西具体指什么就不太清楚了。现在，让我们从原理上来深入理解这些术语，从而明白显示器是
2、如何工作的。阴极射线管CRT：它是一根真空管，里面有一个或多个电子枪，电子枪射出电子束，电子束射到真空管前表面的内侧时，前表面内侧上的发光涂料受到电子束的击打而发光。电子枪显示器的中心处就是电子枪，位于 CRT 的最底端。从本质上讲，电子枪不过是体积更大、功率更大的二极管。电子在电子枪那儿获得动能，电子到达 CRT 前表面内侧时撞击萤光粉（磷质）而失去动能，萤光粉受到撞击而发光、发热，这是一个动能向光能、热能的转换过程。偏转线圈从电子枪射出的电子束是直线发射的，显示器要成像，电子束必须连续不断地从左到右、从上到下地向 DRT 前面板发射电子束，那么电子束怎样才能改变发射方向呢？这就需要用到偏转
3、线圈。它能产生强大的、不断变化的磁场，电子束通过该磁场时发生偏转；磁场方向不断变化，电子束就能连续不断地对荧光屏进行扫描。当电子束射到平面时，图像的左右边缘看起来就有些弯曲。这是因为电子束只能在有限范围内发生偏转，到达荧光屏时会丢失一些目标（萤光粉） ，于是电子束就会激活离目标最近的萤光粉，这样电子束的目标就从一个增加到数个，因而造成图像边缘看起来就有些“弯曲” （实质上并没弯曲） 。彩色图像的产生单色 CRT 显示器只有单独一支电子枪，只能产生黑色或白色图像。我们通常所说的彩色显示器、彩色电视机都有三支电子枪，分别发射红色、蓝色和绿色电子束。我们知道，红、蓝、绿三种色彩混合，改变它们各自比例
4、就能产生不同色彩。彩色显示器、彩色电视机也是同样的道理，改变电子束的发射强度，也就改变了红、蓝、绿三种颜色各自所占的比例，就能产生不同的色彩。电子枪的数量增加了，随之而来的后果是分辨率的降低。在过去，由于技术和成本的原因，三支电子枪只能共用一个偏转线圈，所以彩色显示器的分辨率反而比单色显示器要低。现在不同了，现在的彩色显示器都是三支电子枪各拥有一个自己的偏转线圈，不仅分辨率比过去更高，而且能生成 1600 万种色彩。回程转换器电子束的扫描是顺序是从左到右、从上到下的，当电子束扫完从一端到另一端的扫描路线后，需要回到起始方向再进行下一次扫描，这项返回工作由回程转换器完成。回程转换器的工作特点与引
5、擎点火线圈很相似。在电子束扫描过程中，回程转换器输入低电压，把电能转换成磁场能并贮存在其中；当电子束走完一次路线后，回程转换器切断输入电压，并在瞬间把磁场能转换成电能进行放电，放电时的电压是非常高的，它为偏转线圈在返回电子束到起始方向时提供高电压。垂直和水平同步有了电子枪、偏转线圈、回程转换器等器件后，显示器是如何让它们协同工作的呢？这些器件都必须同步工作。在 CRT 中，需要应用两种同步信号：一种是水平同步信号，它决定了 CRT 在屏幕上从左到右扫描一条信号线所需的时间；另一种是垂直同步信号，它决定了 CRT 在屏幕上从上到下再返回到开始位置扫描所需的时间。描绘一幅图像涉及到 2 个重要参数
6、：描完一条线所需的时间和绘完整个帧（也就是整幅屏幕大小的图像）所需的时间，前者由水平同步信号决定，后者由垂直同步信号决定，也就是通常所说的刷新率。现在的显卡都能为显示器提供合适的水平和垂直同步信号。显示器接收到显卡传来的信号后，内部电路就开始工作，如发射电子束、磁场偏转、击打发光涂料。在显示器内部，有一些振荡电路。人们通常所说的刷新频率，指的就是振荡电路的频率。刷新频率的计算公式是：水平同步扫描线 X帧频=刷新频率。普通显示器的刷新频率在 15.75kHz95kHz 间。15.75kHz 是人体对显示器最低要求的刷新频率，是由 525(线)X30(fps)=15.75kHz 计算所得。由此，我
7、们可以逆推出显示器扫描一条水平线所花的时间：众所周知，时间和频率是倒数关系，即 1/频率时间。在这里，1/15.75kHz=63.5us（微秒）,也就是说在每帧 525 线、每秒 30 帧的模式下，显示器扫描一条水平线所花的时间是 63.5 微秒。如果我们再追根究底，就会问这个 525 线又是怎么来的呢？很简单，前面已经介绍了垂直同步信号从上到下扫描完一条竖线后，必须再回到起始位置进行下一次扫描。在这过程中，电子枪关闭，回程转换器放电。525 就是指垂直同步信号从终点回到起点、又从起点到终点重复的次数。比如，在 63.5 微秒这段时间内，显示器需完成 1帧画面的描绘工作，那么电子枪从上到下、从
8、左到右要扫描 525 次。隔行扫描显示器显示的画面，无论是动态还是静态的，都是重复显示的。别以为静态画面显示器只显示“一次” ，实际上在这段时间内已经显示了 n 次，只不过重复显示的画面是相同的，我们感觉不到显示器是在重复显示。如果重复显示的画面有差异，则画面就开始动起来了。动画片也是由这个原理制作出来的。在播放动态图像的时候，由于上一帧和下一帧的画面不相同，连续显示时我们就会觉察到画面是“抖动”的，或者说不平滑，看上去很不舒服。那么怎样来消除抖动呢？有人说，把刷新率提高不就行了吗？事实上，这并不通用，而且有更简单的方法去实现。CRT 显示器在描绘整个帧的画面时，分 2 个步骤进行。首先扫描完
9、所有奇数行（从上到下所有水平线定义为奇数行或偶数行） ，再扫描所有偶数行。采用隔行扫描方式，不仅有效减小了画面的抖动感，而且避免了电子枪高频工作带来的老化问题。耐久性CRT 采用的发光涂料是固态磷质晶体。尽管 CRT 名义上称是真空管，但世上怎能做到绝对的真空？因此，磷晶体在电子束长期的击打下，会发生老化。老化的后果就是亮度降低，所以我们经常就会看到自己用上了年头的显示器的色彩没有别人新买的亮丽。荫罩板为了增加显示亮度，我们不得不增加电子枪的电流强度。但随之而来的问题是，加快了磷晶体的发热，磷晶体在温度高的条件下显示是模糊的，而且也加快了它的老化。怎样解决这个矛盾呢？这就用到了荫罩板。荫罩板上
10、有许多微小细孔，孔的大小和数量决定了显示的清晰程度。如今，荫罩板已经从点状面板演变到了沟状面板。面板的形状也从球形、柱形演变到了“纯平面” 。如今纯平面被市场炒得火热，但它再怎么变也是荫罩板。为尽量吸收显示时所产生的热量，多数荫罩板采用了镍/铁合金。液晶显示器LCD 显示器的历史也算相当悠久的了，由于天生的缺陷，LCD 显示器的图像画质没有标准 CRT 显示器那么清晰，但体积比 CRT 显示器轻巧得多，耗电量也要小些，所以 LCD 显示器多用于便携机上。另外，LCD 显示器不仅价格要比 CRT 显示器贵 2-4 倍，而且通常屏幕都比较小，这也是制约 LCD 显示器在台式系统中流行起来的原因。总
11、结毫无疑问，显示器的工作原理是复杂的，但只有明白这些基本原理后，你才会明白为什么高档显示器比低档显示器买得贵，并不仅仅是因为屏幕尺寸的大小，更多是由于采用了不同的技术。从发明至今，CRT 显示器已经走过了漫漫 50 年的时间。其实，不管什么纯平面、黄金眼、短管等的闪亮登场，CRT 显示器始终逃离不了 CRT 的基本工作原理。如果你知道了工作原理，这些看上去很新潮的技术，其实并不神秘！当然，无可否认的是，应用了这些很新潮的技术，现在的显示器肯定比 10 年前的显示器更漂亮、更绚丽，也更利于环保和更廉价。在这应用第一、利润至上的商业化时代，在某些领域，只要求人们掌握技术、懂得怎么用就 OK，而并不一定要求懂什么原理。这是一个富有的社会，却也是一个短视的社会。朋友，多多了解有关原理的东西吧！问知识人 来自爱问知识人 2005-10-14 09:52
