第一章顯示器基本原理
本章主要是針對初學者而編寫的,所寫內容是最基本的理論知識且不涉及很多的數學公式,只是定性地進行基本原理的闡述,易學易懂,比較容易握;另一方面本章的內容對每乙個顯示器維修工作者來說又是必不可少的理論基礎知識,因此這一章的內容又是非常重要的。
第一節顯示器概況
一.顯示器發展概況
顯示器的發展是伴隨計算機的發展而發展起來的。在顏色方面由(單色、綠色、黃色、琥珀色、紙白色)發展到彩色。單色顯示器由單色發展到多灰度（16 個灰度）單色顯示器，vga 單色顯示器而後發展為vga 多頻單色顯示器，彩色顯示器最初只有4 色，很快發展到8 色→ 16 色→ 64 色→ 2n顏色。
（從理論上講顏色是無限的）,目前大螢幕可到數萬種顏色。
在解析度方面：從低解析度(320×200) 到中解析度640×200 → 640×350 →640×400,到高解析度640×480→ 800×600→ 1024×768, 發展到超高解析度1280×1024→ 1280×1280→1600×1280 以上。
顯示方式為cga→ega（ ega enhanced graphic adaptor）→vga（video graphic adaptor）→ svga（super video graphic adaptor）→ 8514/a → tvga → xga ，visa 等。輸入訊號從分離式的ttl 發展為模擬訊號（analog）。
在掃瞄頻率方面：行掃瞄（又稱水平掃瞄）從單一頻率到多頻自動跟蹤，其掃瞄範圍從15.8khz 到120khz 甚至更高,場掃瞄頻率從50hz 到120hz ,甚至更高。
在映象管方面：從黑白映象管發展到彩色映象管，從三槍到單槍，從曲面發展到平面，直角映象管點距（玻璃體上色點之間的距離稱為點距）從0.6mm 以上,很快發展為0.
39mm →0.31mm→ 0.25mm →0.
21mm, 甚至更小。映象管點距越小，顯示器的解析度越高，映象管的**越貴。顯示器解析度的高低除了與映象管的點距有關外，還與顯示介面卡（又稱彩色顯示控制卡，現在都作在主機板上）有關，即顯示控制卡的解析度。
映象管的尺寸大小向兩個方向發展：大螢幕發展到20 英吋以上，小螢幕小到9 寸以下。
在電路方面：從分離元件 →到區域性採用積體電路，比如行場振盪採用積體電路→ 到顯示器各組成部分（電源掃瞄電路、同步訊號處理電路、**訊號處理電路等）均有→部分電路採用了積體電路；從小規模積體電路→ 中規模積體電路→ 大規模積體電路→ 到超大規模積體電路（slsi ）以及微電腦的應用。
在元器件方面：是從電子管 →電晶體→從大型元件→ 小型元件→超小型元件（電阻、電容、電感、積體電路等）採用貼片技術，使得體積更小，提高了可靠性。
顯示器在應用方面：也越來越廣泛而且在向高科技領域發展，如計算機輔助設計（cad）、 電腦輔助生產製造（cam）、各種工作站（ews0）、辦公自動化（oa） 系統、高檔微機監控系統和空中遙感繪圖分析多**等。
下面用原理方塊圖說明顯示器的發展概況，如圖1.1 所示：
二：顯示器種類
顯示器主要分兩大類：一是平板式顯示器，主要包括液晶顯示器、等離子顯示器、真空螢光顯示器、電致發光顯示器等，其中液晶顯示器在膝上型電腦中得到了極其廣泛的應用。二是陰極射線管crt 顯示器。
本書只介紹這類顯示器。陰極射線管顯示器的分類方法有幾種，下面作具體說明：
1、 按顯示顏色分類可分為單色顯示器和彩色顯示器兩種。
單色顯示器螢幕所顯示字元(或圖形)的顏色取決於映象管玻璃體所塗螢光粉的顏色,有綠色(green )、黃色（yellow）、 琥珀色（amber）、 紙白色（***** white）， 該類顯示器稱為多灰度單色顯示器。單色顯示器有12 英吋、14 英吋的，還有超小型vga 多頻單色顯示器，這類顯示器體積小、重量輕、影象清晰，最適用於戶外或流動性強的工作場合。單色顯示器由於**便宜，曾經很受銀行和郵電部門的歡迎。
彩色顯示器所採用的彩色映象管有蔭罩管，自會聚管，而蔭罩管已逐漸被淘汰。彩色顯示器可給出無限種顏色，因此顯示的圖形效果令人滿意，由於彩色映象管的成本高而造成彩色顯示器的**較貴，特別是17 寸以上的大螢幕彩色顯示器就更貴了。但是近兩年由於市場競爭**大幅度下降。
2 按顯示卡分類可分為5 種。
（1） mda 單色顯示器，與之相配合使用的是ibm pc 微機和單色顯示適配卡（monochrome display adapter）， 它只能提供文字方式，解析度為720×350 ，行頻為18.432khz， 場頻為50hz。 而大力神（hercules） 單色顯示適配卡具有圖形顯示功能，解析度為720×350， 後來又有多灰度單色顯示器。
（2） cga 彩色顯示器解析度為640×200，行頻為15.8khz ，場頻為60hz。現在基本被淘汰。
（3） ega 彩色顯示器解析度為640×350，行頻為21.8khz，場頻為60hz 。現在基本被淘汰。
（4） vga 彩色顯示器與之配合使用的顯示卡是vga（video graphic array）卡，其解析度為640×480、 640×400、640×350，行頻為31.5khz，場頻為60hz/70hz。 可顯示顏色為256 種，另外有vga 單色顯示器，這兩種顯示器所執行的應用程式可互換，它們的輸入訊號均為r、g、b 模擬訊號。
單色顯示器用灰度表示彩色訊號。
（5） 多頻顯示器，多頻顯示器由美日兩國在80 年代率先推出。多頻顯示器可與任何顯示視配卡直接相連。多頻顯示器首先推出的是ttl 訊號輸入的雙頻顯示器，顯示方式有cga 和ega兩種。
例如ast、ibm、***paq、gw 等公司都曾生產過該種顯示器。很快又推出ttl 和vga 兩用顯示器，這種顯示器的頻率範圍還不高，只有31.5khz。
隨後vga 雙頻顯示器就出現了即所謂svga 顯示器它的頻率上公升為35.52khz，解析度為800×600， 並相容標準vga。隨著計算機及其應用的迅速發展，對顯示器的要求越來越高，因此cga、ega 兩種顯示器也已逐漸被淘汰，於是vga 多頻顯示器就得到了極為廣泛的應用和發展，目前據悉它的行頻可達到120khz 甚至更高，場掃瞄頻率可達120hz 或更高。
3． 按掃瞄頻率分類。
可分為單頻顯示器和多頻顯示器。
（1） 單頻顯示器行掃瞄頻率固定不變。各種型號的顯示器開始都是單頻顯示器，後來發展為多頻顯示器。
（2） 多頻顯示器，它是目前市場上最流行的顯示器，也是今後顯示器發展的方向。
4. 按輸入訊號分類可分為兩種。
（1）數字ttl 顯示器，這種顯示器的輸入訊號是分離式的ttl 脈衝訊號，其輸入**訊號最多有6 個（r、g、b各兩個）。最多可顯示顏色為2=64， n 為**訊號的個數，最少為3 個，最多為6 個。cga、ega 彩色顯示器就屬於這一類。
（2）模擬（analog ）顯示器，其**輸入訊號只有三個模擬訊號。這種顯示器從理論上講可顯示無窮多的色彩，但實際上要受彩色顯示控制卡顯示能力的限制。這種顯示器是今後發展的方向。
顯示方式見表1.1
三、掃瞄問題
對於掃瞄問題，在這裡不講具體電路的工作原理，而是對逐行掃瞄和隔行掃瞄做些介紹，以便更多人了解什麼叫逐行掃瞄和隔行掃瞄，為什麼電視採用隔行掃瞄方式，為什麼有的顯示器採用逐行掃瞄，有的顯示器採用隔行掃瞄，而同一種型號顯示器為什麼既可採用逐行掃瞄又可採用隔行掃瞄等。
電子束在映象管螢光屏上的有規律的運動叫掃瞄。電子束在映象管螢光屏上作水平方向的掃瞄，通常叫水平掃瞄或行掃瞄，本章採用行掃瞄這個術語：電子束在映象管螢光屏上作垂直方向的掃瞄，通常叫垂直掃瞄或場掃瞄。
本章採用場掃瞄這個術語。
顯示器的掃瞄與電視一樣，掃瞄方式是從左到右自上而下地掃瞄。在水平方向先從左到右進行正程掃瞄，接著快速從右端回到左端完成一周工作，整段時間稱為「行掃瞄週期」，其重複頻率叫「行頻」用fh 表示。在垂直方向先自上而下進行正程掃瞄，接著快速從下端回到上端完成一周，工作整段時間稱為「場掃瞄週期」。
其重複頻率叫「場頻」，以fv 表示。一般人的眼睛對低於46hz 的頻率會感到螢幕在閃爍，為了克服這種閃爍我國電視採用隔行掃瞄，而有的顯示器也採用隔行掃瞄，我國電視採用625 行製，在垂直方向上將一幀影象分成625 行來傳送，規定一秒鐘內將影象由上而下地傳送25 遍，傳送一遍叫一幀，因此幀頻是25hz 。25hz 的掃瞄頻率對人來講太不適應了，於是將625 行分成兩次傳送，每次傳送312.
5 行（叫做一場），因此場頻是50hz 。滿足隔行掃瞄的條件是場頻與行頻之間要滿足下式關係：
fh =（ n + 1/2 ）fv
假設fz 表示「幀頻」， 因為fv 等於fz 的兩倍，所以有
fh =（ 2n + 1 ）fz
實際掃瞄過程是連續不斷的，所謂隔行是指在一幅畫面上，掃瞄時間相繼的兩行是落在相隔一行的空間位置上。對於逐行掃瞄幀頻與場頻是一樣的。若採用隔行掃瞄，一幅中的第一場掃瞄奇數行（第1、3、5、7、9……行），第二場掃瞄偶數行（第2、4、6、8……行）。
隔行掃瞄用示意圖表示，見圖1.2
圖中編號1 2 3……表示掃瞄的時間順序，兩邊的編號、、……表示掃瞄行的空間順序（位置）。實線表示正程掃瞄軌跡，虛線表示逆程掃瞄軌跡。從圖可見，第一場掃瞄了、、……行，第5 行開始不久轉入垂直逆程，第6 行開始一段之後轉入垂直正程，第二場開始，第7 行至第10 行，掃瞄了、、……行，第10 行結束。
第二場轉入逆程，逆程結束轉入第三場。第三場的掃瞄與第一場完全重合，第四場的掃瞄與第二場完全重合。以後重複進行。
顯示器的掃瞄頻率與掃瞄線數的關係與電視相同。但顯示器的垂直解析度與掃瞄線數不完全是乙個概念。
四、顯示方式與行場頻率的關係
在行場掃瞄問題中已講到我國電視標準行掃瞄頻率為15625hz， 場掃瞄頻率為50hz 每場的掃瞄線數為312.5 線，即
行頻/場頻= 15626/50 = 312.5 線
因為電視採用隔行掃瞄，每一幀畫面（一幅畫面）分兩次掃瞄完成625 線，電視隔行掃瞄理論對顯示器完全適用。
計算機的組成可分成三部分，即計算機主機、顯示系統和電源。原理方框圖如圖1.3所示。
顯示系統包括顯示控制卡和顯示器。顯示控制卡輸送給顯示器的訊號有行、場同步訊號，以保證顯示畫面的穩定有序，r、g、b（ ttl 或analog 訊號）輸送給顯示器可隨時觀察計算機的工作過程和結果。顯示卡的晶振頻率（或2 分頻，4 分頻等）決定了點頻（點週期），顯示卡的總偏程值決定了每行最高點數和垂直行數，而點頻決定了行場頻率。
顯示系統的顯示方式首先（最主要的）是由顯示卡決定行、場掃瞄頻率，每行最高可顯示點數和每場有可顯點的最高行數，實際上還要看顯示器映象管蔭罩孔的數目和顯示器螢光屏有效尺寸以及**訊號通道的頻寬是否滿足要求。從以上分析可以看出顯示卡的製作決定了顯示方式，包括：行、場頻率及其訊號極性、解析度、**訊號（ttl 或analog 訊號）。
比如cga 卡行頻為15.85khz，解析度為640×200,**訊號為ttl 電平脈衝訊號，16 色。vga 標準行頻為31.
5khz ，場頻為70.08hz， 解析度為640×480 ，**訊號為模擬訊號（analog），顏色為無窮。某一型號顯示器的最高解析度要有相應的顯示卡配合使用，它取決於映象管蔭罩孔的數目和孔距（即映象管點距），顯示器螢幕有效顯示尺寸以及**訊號通道的頻寬。
根據計算和實際經驗得知，乙個14 英吋點距為0.31mm 的顯示器在水平方向可實現800 個可顯點（畫素），而不可能實現1024 個可顯點，既使計算機設定1024×768 的顯示模式，雖然顯示器可以工作在1024×768 顯示方式，但效果是不好的會造成字元、圖形的邊緣模糊，其主要原因是顯示螢幕小映象管的點距不夠小。比如ibm 8514/a 要實現1024×768 的顯示，則要求使用0.
28mm 點距16 英吋以上的映象管，若使用14 英吋映象管，則要求它的點距為0.24mm ，這樣才能達到滿意的效果。
顯示器工作原理
第一節顯示器概況 一.顯示器發展概況 顯示器的發展是伴隨計算機的發展而發展起來的。在顏色方面由 單色 綠色 黃色 琥珀色 紙白色 發展到彩色。單色顯示器由單色發展到多灰度 16 個灰度 單色顯示器，vga 單色顯示器而後發展為vga 多頻單色顯示器，彩色顯示器最初只有4 色，很快發展到8 色 16 ...
液晶顯示器工作原理
一 液晶的物理特性 液晶的物理特性是 當通電時導通，排列變的有秩序，使光線容易通過 不通電時排列混亂，阻止光線通過。讓液晶如閘門般地阻隔或讓光線穿透。從技術上簡單地說，液晶面板包含了兩片相當精緻的無鈉玻璃素材，稱為substrates，中間夾著一層液晶。當光束通過這層液晶時，液晶本身會排排站立或扭轉...
液晶顯示器工作原理
然而，可以改變lcd中的液晶排列，使光線在加電時射出，而不加電時被阻斷。但由於計算機螢幕幾乎總是亮著的，所以只有 加電將光線阻斷 的方案才能達到最省電的目的。從液晶顯示器的結構來看，無論是膝上型電腦還是桌面系統，採用的lcd顯示屏都是由不同部分組成的分層結構。lcd由兩塊玻璃板構成，厚約1mm，其間...