计算机硬件之CRT显示器(台式显示器)

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1、CRT 显示器简 介是 一 种 使 用 阴 极 射 线 管 （ Cathode Ray Tube） 的 显 示 器 ， 阴 极 射 线 管 主 要 有 五 部分 组 成 ： 电 子 枪 （ Electron Gun） ， 偏 转 线 圈 （ Deflection coils） ， 荫 罩 (Shadow mask)， 高 压 石 墨 电 极 和 荧 光 粉 涂 层 (Phosphor)及 玻 璃 外 壳 。 它 是 目 前 应 用 最 广 泛 的显 示 器 之 一 ， CRT 纯 平 显 示 器 具 有 可 视 角 度 大 、 无 坏 点 、 色 彩 还 原 度 高 、 色 度 均 匀 、可

2、调 节 的 多 分 辨 率 模 式 、 响 应 时 间 极 短 等 LCD 显 示 器 难 以 超 过 的 优 点 ， 而 且 现 在 的CRT 显 示 器 价 格 要 比 LCD 显 示 器 便 宜 不 少 。CRT 的 工 作 原 理CRT 显 示 器 (学 名 为 “阴 极 射 线 显 像 管 ”)是 就 是 这 样 一 种 装 置 ， 它 主 要 由 电 子 枪(Electron gun)、 偏 转 线 圈 (Deflection coils)、 荫 罩 (Shadow mask)、 高 压 石 墨 电 极 和荧 光 粉 涂 层 (phosphor)和 玻 璃 外 壳 五 部 分 组

3、成 。 其 中 我 们 印 象 最 深 的 肯 定 是 玻 璃 外 壳 ，也 可 以 叫 做 荧 光 屏 ， 因 为 它 的 内 表 面 可 以 显 示 丰 富 的 色 彩 图 像 和 清 晰 的 文 字 。 CRT显 示 器 是 怎 样 将 三 基 色 原 理 用 在 其 中 的 呢 ？ 当 然 ， 并 不 是 直 接 将 这 三 基 色 画 在 荧 光 屏 上 ，而 是 用 电 子 束 来 进 行 控 制 和 表 现 的 。1.电 子 枪 是 如 何 工 作 的这 首 先 有 赖 于 荧 光 粉 层 ， 在 荧 光 屏 上 涂 满 了 按 一 定 方 式 紧 密 排 列 的 红 、 绿 、

4、 蓝 三 种颜 色 的 荧 光 粉 点 或 荧 光 粉 条 ， 称 为 荧 光 粉 单 元 ， 相 邻 的 红 、 绿 、 蓝 荧 光 粉 单 元 各 一 个 为一 组 ， 学 名 称 之 为 像 素 。 每 个 像 素 中 都 拥 有 红 、 绿 、 蓝 (R、 G、 B)三 基 色 ， 根 据 我 们刚 才 所 说 的 三 基 色 理 论 ， 这 就 有 了 形 成 千 变 万 化 色 彩 的 基 础 。 然 而 ， 怎 样 把 这 三 原 色 混合 成 丰 富 的 色 彩 呢 ？我 们 通 过 电 子 枪 (Electron gun)来 解 决 这 个 问 题 ， 没 错 ， 电 子 枪

5、 就 好 像 手 枪 一 样 ，可 以 发 射 ， 不 过 发 射 的 不 是 子 弹 ， 而 是 非 常 高 速 的 电 子 束 。 其 工 作 原 理 是 由 灯 丝 加 热 阴极 ， 阴 极 发 射 电 子 ， 然 后 在 加 速 极 电 场 的 作 用 下 ， 经 聚 焦 极 聚 成 很 细 的 电 子 束 ， 在 阳 极高 压 作 用 下 ， 获 得 巨 大 的 能 量 ， 以 极 高 的 速 度 去 轰 击 荧 光 粉 层 。 这 些 电 子 束 轰 击 的 目 标就 是 荧 光 屏 上 的 三 基 色 。 为 此 ， 电 子 枪 发 射 的 电 子 束 不 是 一 束 ， 而 是

6、 三 束 ， 它 们 分 别 受电 脑 显 卡 R、 G、 B 三 个 基 色 视 频 信 号 电 压 的 控 制 ， 去 轰 击 各 自 的 荧 光 粉 单 元 。 受 到高 速 电 子 束 的 激 发 ， 这 些 荧 光 粉 单 元 分 别 发 出 强 弱 不 同 的 红 、 绿 、 蓝 三 种 光 。 根 据 空 间混 色 法 (将 三 个 基 色 光 同 时 照 射 同 一 表 面 相 邻 很 近 的 三 个 点 上 进 行 混 色 的 方 法 )产 生 丰富 的 色 彩 ， 这 种 方 法 利 用 人 们 眼 睛 在 超 过 一 定 距 离 后 分 辨 力 不 高 的 特 性 ， 产

7、 生 与 直 接 混色 法 相 同 的 效 果 。 用 这 种 方 法 可 以 产 生 不 同 色 彩 的 像 素 ， 而 大 量 的 不 同 色 彩 的 像 素 可 以组 成 一 张 漂 亮 的 画 面 ， 而 不 断 变 换 的 画 面 就 成 为 可 动 的 图 像 。 很 显 然 ， 像 素 越 多 ， 图 像越 清 晰 、 细 腻 ， 也 就 更 逼 真 。 可 是 ， 怎 样 用 电 子 枪 来 同 时 激 发 这 数 以 万 计 的 像 素 发 光 并形 成 画 面 呢 ？2.画 面 是 如 何 形 成 的科 学 家 们 想 到 了 一 个 很 聪 明 的 办 法 ， 其 原 理

8、 是 利 用 了 人 们 眼 睛 的 视 觉 残 留 特 性 和 荧光 粉 的 余 辉 作 用 ， 这 就 是 我 们 即 使 只 有 一 支 电 子 枪 ， 只 要 我 们 的 三 支 电 子 束 可 以 足 够 快地 向 所 有 排 列 整 齐 的 像 素 进 行 激 发 ， 我 们 还 是 可 以 看 到 一 幅 完 整 的 图 像 的 。 大 家 不 要 怀疑 ， 我 们 现 在 的 CRT 显 示 器 中 的 电 子 枪 能 发 射 这 三 支 电 子 束 ， 然 后 以 非 常 非 常 快 的 速度 对 所 有 的 像 素 进 行 扫 描 激 发 。要 形 成 非 常 高 速 的

9、扫 描 动 作 ， 我 们 还 需 要 偏 转 线 圈 (Deflection coils)的 帮 助 ， 通过 它 ， 我 们 可 以 使 显 像 管 内 的 电 子 束 以 一 定 的 顺 序 ， 周 期 性 地 轰 击 每 个 像 素 ， 使 每 个 像素 都 发 光 ， 而 且 只 要 这 个 周 期 足 够 短 ， 也 就 是 说 对 某 个 像 素 而 言 电 子 束 的 轰 击 频 率 足 够高 ， 我 们 就 会 看 到 一 幅 完 整 的 图 像 。 我 们 把 这 种 电 子 束 有 规 律 的 周 期 性 运 动 叫 扫 描 运 动 。3.显 示 器 的 扫 描 方 式理

10、 解 了 三 基 色 ， 聪 明 的 你 一 定 会 想 到 ， 可 以 用 这 样 一 个 原 理 来 制 作 彩 色 显 示 器 呀 。没 错 ， 我 们 今 天 的 色 彩 丰 富 的 CRT 显 示 器 正 是 由 这 个 三 基 色 原 理 制 造 出 来 的 。 刚 才 我们 提 到 ， 三 基 色 的 选 择 在 原 则 上 是 任 意 的 ， 但 是 通 过 实 验 研 究 发 现 ， 人 们 的 眼 睛 对 红 、绿 、 蓝 三 种 颜 色 反 应 最 灵 敏 ， 而 且 它 们 的 配 色 范 围 比 较 广 ， 用 这 三 种 颜 色 可 以 随 意 配 出自 然 界 中

11、 的 大 部 分 颜 色 ， 因 此 在 CRT 显 示 器 中 ， 选 用 红 、 绿 、 蓝 三 种 颜 色 作 为 三 基色 ， 还 分 别 用 R、 G、 B 三 个 字 母 来 表 示 。 现 在 问 题 来 了 ， 怎 样 可 以 把 这 三 基 色 的 光 表现 出 来 呢 ， 我 们 需 要 一 个 机 电 装 置 来 完 成 这 一 表 现 过 程没 错 ， 因 为 有 大 量 排 列 整 齐 的 像 素 需 要 激 发 ， 必 然 要 求 有 规 律 的 电 子 枪 扫 描 运 动 才显 得 高 效 ， 通 常 实 现 扫 描 的 方 式 很 多 ， 如 直 线 式 扫 描

12、 ， 圆 形 扫 描 ， 螺 旋 扫 描 等 等 。 其 中 ，直 线 式 扫 描 又 可 分 为 逐 行 扫 描 和 隔 行 扫 描 两 种 ， 相 信 大 家 都 经 常 听 到 ， 事 实 上 ， 在CRT 显 示 系 统 中 两 种 都 有 采 用 。 逐 行 扫 描 是 电 子 束 在 屏 幕 上 一 行 紧 接 一 行 从 左 到 右 的扫 描 方 式 ， 是 比 较 先 进 的 一 种 方 式 。 而 隔 行 扫 描 中 ， 一 张 图 像 的 扫 描 不 是 在 一 个 场 周 期中 完 成 的 ， 而 是 由 两 个 场 周 期 完 成 的 。 在 前 一 个 场 周 期 扫

13、 描 所 有 奇 数 行 ， 称 为 奇 数 场 扫描 ， 在 后 一 个 场 周 期 扫 描 所 有 偶 数 行 ， 称 为 偶 数 场 扫 描 。 无 论 是 逐 行 扫 描 还 是 隔 行 扫 描 ，为 了 完 成 对 整 个 屏 幕 的 扫 描 ， 扫 描 线 并 不 是 完 全 水 平 的 ， 而 是 稍 微 倾 斜 的 ， 为 此 电 子 束既 要 作 水 平 方 向 的 运 动 ， 又 要 作 垂 直 方 向 的 运 动 。 前 者 形 成 一 行 的 扫 描 ， 称 为 行 扫 描 ，后 者 形 成 一 幅 画 面 的 扫 描 ， 称 为 场 扫 描 。有 了 扫 描 ， 就

14、可 以 形 成 画 面 ， 然 而 在 扫 描 的 过 程 中 ， 怎 样 可 以 保 证 三 支 电 子 束 准 确击 中 每 一 个 像 素 呢 ？ 这 就 要 借 助 于 荫 罩 (Shadow mask)， 它 的 位 置 大 概 在 荧 光 屏 后 面(从 荧 光 屏 正 面 看 )约 10mm 处 ， 厚 度 约 为 0.15mm 的 薄 金 属 障 板 ， 它 上 面 有 很 多 小 孔或 细 槽 ， 它 们 和 同 一 组 的 荧 光 粉 单 元 即 像 素 相 对 应 。 三 支 电 子 束 经 过 小 孔 或 细 槽 后 只 能击 中 同 一 像 素 中 的 对 应 荧 光

15、 粉 单 元 ， 因 此 能 够 保 证 彩 色 的 纯 正 和 正 确 的 会 聚 ， 所 以 我 们才 可 以 看 到 清 晰 的 图 像 。至 于 画 面 的 连 续 感 ， 则 是 由 场 扫 描 的 速 度 来 决 定 的 ， 场 扫 描 越 快 ， 形 成 的 单 一 图 像越 多 ， 画 面 就 越 流 畅 。 而 每 秒 钟 可 以 进 行 多 少 次 场 扫 描 通 常 是 衡 量 画 面 质 量 的 标 准 ， 我们 通 常 用 帧 频 或 场 频 (单 位 为 Hz， 赫 兹 )来 表 示 ， 帧 频 越 大 ， 图 像 越 有 连 续 感 。 我 们 知道 ， 24Hz

16、 场 频 是 保 证 对 图 像 活 动 内 容 的 连 续 感 觉 ， 48Hz 场 频 是 保 证 图 像 显 示 没 有 闪烁 的 感 觉 ， 这 两 个 条 件 同 时 满 足 ， 才 能 显 示 效 果 良 好 的 图 像 。 其 实 ， 这 就 跟 动 画 片 的 形成 原 理 是 相 似 的 ， 一 张 张 的 图 片 快 速 闪 过 人 的 眼 睛 ， 就 形 成 连 续 的 画 面 ， 就 变 成 动 画 . 故 障 与 维 修对 于 计 算 机 用 户 来 讲 ， 最 亲 近 的 莫 过 于 显 示 器 了 ， 可 以 说 它 是 计 算 机 系 统 不 可 或 缺的 组 成 部 分 。 目 前 大 家 常 用 的 还 是 CRT 显 示 器 ， 而 CRT 显 示 器 也 极 易 出 现 故 障 ， 那么 如 何 才 能 检 查 和 排 除 这 些 故 障 呢 ？出 现 黑 屏 故 障 应 如 何 排 除 ？答 ： 计 算 机 显 示 器 出 现 黑 屏 是 用 户 在 使 用 计 算 机 中 经 常 遇 到 的 问 题 。 其 实 ， 只