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技术篇

显示设备类别区分

    显示器在一台电脑中的重要性不言而喻,而大脑袋的显示器只是显示设备的一种而已,真正可以在电脑中起到显示作用的其他显示设备,种类多着呢。我们不妨在这里为显示设备下个定义,即只要是能表现出电脑图形文字讯息的设备,都属于显示设备。最常见的显示设备是阴极射线(CRT)显示器,也就是我们平常所说的显示器。除此之外,还有种类繁多的平面显示器,其中包括受光型的液晶显示器(LCD)、电致变色显示器(ECD)、电泳显示器(EPID)、铁电陶瓷显示器(PLZT)和发光型的等离子体显示器(PDP)、场致显示器(FED)、电激发光显示器(ELD)、发光二极管显示器(LED)、高分子或聚合体发光显示器(LEP)、真空荧光显示器(VFD)等等。另外,投影机作为一种显示外设,也理应属于显示设备的范围之内。在后文中,笔者将主要介绍普通CRT显示器并对几种目前发展已经比较成熟的显示设备种类进行适当的介绍。

CRT显示器主要技术

    CRT显示器即阴极射线管显示器,其发光原理是当显象管内部的电子枪阴极发出的电子束,经强度控制、聚焦和加速后变成细小的电子流,再经过偏转线圈的作用向正确目标偏离,穿越荫罩的小孔或栅栏,轰击到荧光屏上的荧光粉时,荧光粉被激活,就可以发出光来。R、G、B三色荧光点被按不同比例强度的电子流点亮,就会产生各种色彩。CRT显示器按屏幕表面曲度,可以分为球面、平面直角、柱面、完全平面这四种,目前球面管的显示器已不合时宜而被淘汰掉了,平面直角显示器是现在最普遍的显示器,而以采用索尼的特丽珑显象管和三菱的钻石珑显象管为代表的柱面显示器,由于更清晰、失真更小,成为了高档机型,完全平面显示器则提供了更高的性能,势必成为未来市场的热点。

 

要说起来显示器的各种技术参数,还真有不老少,就让我们一样样来看看吧。

    屏幕尺寸 指屏幕大小,一般有14、15、17、19、20、21英寸等多个大小。

    点距 指CRT(阴极射线管)上两个颜色相同的磷光点之间的距离。单位是毫米。

 

    像素 每一个像素包含一个红色,绿色,兰色的磷光体。

    行频 又叫水平刷新频率,是电子枪每秒在屏幕上扫描过的水平线条数,以KHz为单位。

    场频 又叫垂直刷新频率,是每秒钟屏幕重复绘制显示画面的次数,即重绘率,以Hz为单位。

    分辨率 定义显示器画面解析度的标准,由每帧画面的图素数决定,以水平显示的图素个数×水平扫描线数表示。(如1024×768指每帧图象由水平1024个图素,垂直768条扫描线组成。)

    带宽 这是表示显示器显示能力的一个综合指标。指每秒钟的扫描的图素个数;即单位时间内每条扫描线上显示的频点数总和,以MHz为单位。带宽越大表明显示器显示控制能力越强,显示效果越佳。

    动态聚焦 电子枪扫描屏幕时,对电子束在屏幕中心和四角聚焦上的差异进行自动补偿的功能。普通的电子枪聚焦时会有散光现象,即在边角时像素点垂直方向和水平方向焦距长度不同,散光现象在图像四角最为明显,为减少这种情况的发生,需要电子枪做动态的补偿,使屏幕上任何扫描点均能清晰一致。动态聚焦技术是采用一个可精确控制电压的调节器,周期性产生特殊波形的高电压,使电子束右心点时电压最低,向边角扫描时电压随焦距增大而逐渐增高,动态地补偿聚焦变化。这样可获得近乎完美的清晰聚焦画面。

 

    TCO95 最新的综合性的环保及人体工程学设计规定,包含如下标准和功能:

 

·基于TCO92、ISO、环境保护和MPRII、人体工程学(ISO9241)和安全性(IE950)
·低电磁辐射、低磁场辐射(EMC、EMI)
·电源监控制(NUTEK)
·可再循环材料的广泛使用
·材料的返还(工厂)
·外壳内有溴化的和氯化的火焰迟缓剂。

    CRT的主要常见技术参数就是上述这些了,其实很多朋友对这些技术参数的意义已经很了解了,至于如何把这些理论真正应用到选择合适的显示器和具体采购时应注意的地方等等实用方面,后文“选购篇”里将详细提及。

液晶显示器主要技术

    液晶显示器的原理是利用液晶的物理特性,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。利用此原理来制成液晶显示器。

 

    就使用范围分,液晶显示器可分为笔记本计算机(Notebook) 液晶显示器以及桌面计算机(Desk top) 液晶显示器。Notebook LCD是我们在国内目前所最常见到的大众化液晶显示器产品,它与笔记本计算机的其它部分连为一体,以其轻便、小巧给笔记本计算机的使用者带来方便。Desktop LCD则是传统CRT显示器的替代产品,目前在国内还比较少见。虽然以上两者都是LCD,但比较起来差别也挺大的。

 

    亮度可以说是最大的差别,使用者可以很容易觉察。Desktop LCD的可接受亮度标准是150cd/m2(cd/m2是衡量亮度的一种单位),当前国内见诸广告的几款Desktop LCD,如Acer FP555、PHILPS 151AX、Samsung 520TFT等,其亮度均在200 cd/m2左右,已经与CRT显示器不相上下。而Notebook LCD的亮度通常在100cd/m2左右,相比CRT显示器自然就暗了许多,这就是所以在环境光线过于强烈的时侯,我们看Notebook LCD的图像会有吃力的感觉的原因了。

 

    其次,两种LCD的可视角度(Viewing Angle)亦有区别。LCD的可视角度是指显示器对比度大于等于10的可视范围角度,同样可视角度时,对比度越大则视觉效果越好。Desktop LCD要求比Notebook LCD有更大的可视角度,如Acer F51,在对比度大于10的情况下,左右可视角度160。;Acer FP555在同样对比度条件下可视角度也达到了120。,使用者站在显示器侧面看不到画面的现象不会发生。

 

    此外,很多Notebook LCD在分辨率变化时不能自动调整图像的大小面积至满屏,所以在某一分辨率下运行笔记本计算机,我们会看到只有屏幕中央一块才有图像。Desktop LCD则不存在这一问题。

 

    按照物理结构,LCD可分为无源矩阵显示器中的双扫描无源阵列显示器(DSTN-LCD)和有源矩阵显示器中的薄膜晶体管有源阵列显示器(TFT-LCD)。

    DSTN(Dual Scan Tortuosity Nomograph)双扫描扭曲阵列,是液晶的一种,由这种液晶体所构成的液晶显示器对比度和亮度较差、可视角度小、色彩欠丰富,但是它结构简单价格低廉,因此仍然存在市场。

    TFT(Thin film transistor)薄膜晶体管,是指液晶显示器上的每一液晶象素点都有集成在其后的薄膜晶体管来驱动。相比DSTN-LCD,TFT-LCD具有屏幕反应速度快、对比度和亮度高、可视角度大、色彩丰富……等等特点,克服了前者固有的许多弱点,是当前Desktop LCD和Notebook LCD的主流显示设备。

    液晶显示器的参数主要有四个方面:

一、可视角度

    一般而言,LCD的可视角度都是左右对称的,但上下可就不一定了。而且,常常是上下角度小于左右角度。当然了,可视角是愈大愈好。然而,大家必须要了解的是可视角的定义。当我们说可视角是左右80度时,表示站在始于屏幕法线80度的位置时仍可清晰看见屏幕图像,但每个人的视力不同;因此我们以对比度为准。在最大可视角时所量到的对比愈大愈好。一般而言,业界有CR³ 10及CR³ 5两种标准(CR is Contrast Ratio 即对比度)。

 

    目前见于杂志广告的几款15"液晶显示器产品的可视角度现罗列如下:

Acer F51,上下左右各80度的高视角,CR³ 10
Acer Fp555,左右各60度,CR>=10
PHILIPS 151AX,左右各75度、上下各55度(CR>=5)
MITSUBISHI LXA520W,左右各70度、上70度下50度(对比度不详)
NEC LCD1510,上下左右各160度(对比度不详)

二、亮度、对比度

    TFT液晶显示器的可接受亮度为150cd/m2以上,目前国内能见到的TFT液晶显示器亮度都在200cd/m2左右,亮度低一点则感觉暗,再亮当然更好,然而对绝大多数用户而言却没有什么实际意义。以下为一些15"品牌的亮度及对比度参考值:

Acer F51 200cd/m2,300:1
Acer F555 200cd/m2,200:1
PHILIPS 151AX 210cd/m2,250:1
NEC 1510v 200cd/m2,200:1
MITSUBISHI 520w 200cd/m2,150:1(min)

三、响应时间

    响应时间愈小愈好,它反应了液晶显示器各象素点对输入信号反应的速度,即pixel由暗转亮或由亮转暗的速度。响应时间越小则使用者在看运动画面时不会出现尾影拖拽的感觉。一般会将反应速率分为两个部份:Rising 和Falling;而表示时以两者之和为准。以下为一些品牌产品响应时间参考数值:

Acer F51,25ms
Acer Fp555,50ms
Viewsonic 150,30ms

四、显示色素:

    几乎所有15英寸 LCD都只能显示高彩 (256K),因此许多厂商使用了所谓的FRC (Frame Rate Control)技术以仿真的方式来表现出全彩的画面。当然,此全彩画面必须依赖显示卡的显存,并非使用者的显示卡可支持16百万色全彩就能使LCD 显示出全彩。

场致显示器主要技术

    早就有人预测,场致发射显示(Field Emission Display,FED)技术将在显示技术舞台上成为主角,笔者对此深信不疑,这种技术将成为液晶显示技术的替代品,在一两年之内人们的生活中就有可能出现基于这种技术的崭新显示设备。

    FED的原理是:使用电场自发射阴极(cathode emitter)材料的尖端放出电子,而非使用热能,使得场发射电子束的能量分布范围较传统热电子束窄而且具有较高亮度,用场发射技术作为电子来源以取代传统CRT显象管中的热电子枪,因而可以用于平面显示器并带来了很多优秀特色。FED非常薄、轻,并且省能源,与LCD阻挡光线的受光型工作方式不同,FED采用了类似传统CRT的方法棗CRT显象管用电子束轰击屏幕上的荧光粉,激活荧光粉而发光,但CRT在显象管内部有三个电子枪,为了使电子束获得足够的偏离还不得不把显象管做得必须有一段距离长,因此CRT显示器又大又厚又重。FED在每一个荧光点后面不到3mm处都放置了成千上万个极小的小突起似的电子发射器,这使得FED显示技术能把CRT阴极射线管的明亮清晰与液晶显示的轻、薄结合起来,结果是具有液晶显示器的厚度、象CRT显示器般快速的响应速度和比液晶显示器大得多的亮度。因此,FED显示器将在很多方面具有比液晶显示器更显著的优点:更高的亮度可以在阳光下轻松地阅读;高速的响应速度使得它能适应诸如游戏电影等快速更新画面的场合;内置的千万冗余电子发射器让其表面比液晶显示器更凹凸不平,视角更宽广,也不会出现液晶显示器一个晶体管损坏便会很明显地显露出来的情况棗坏了一个,还有千万个可以补上呢!

    正是如此,一些大厂象PixTech、SONY、CandescentTech、Futaba、Motorola、Raytheon、PFE等等都投入巨资进行FED显示技术的发展研究和试验生产,而相信先进的生产线不久就会投入使用,在他们的广泛推动下,相信场致显示器会很快走近!

等离子显示器主要技术

    PDP等离子显示器又称电浆显示器,是继CRT、LCD后的最新一代显示器,其特点是厚度极小,分辨率佳,可以当家中的壁挂电视使用,占用极少的空间,代表了未来显示器的发展趋势。

    其技术原理是利用惰性气体(Ne、He、Xe等)放电时所产生的紫外线来激发彩色荧光粉发光,然后将这种光转换成人眼可见的光。等离子显示器PDP采用等离子管作为发光元件,大量的等离子管排列在一起构成屏幕,每个等离子对应的每个小室内都充有氖氙气体。(图:pdp.jpg)在等离子管电极间加上高压后,封在两层玻璃之间的等离子管小室中的气体会产生紫外光激励平板显示屏上的红绿蓝三基色荧光粉发出可见光。每等离子管作为一个像素,由这些像素的明暗和颜色变化组合使之产生各种灰度和色彩的图像,与显像管发光很相似,从工作原理上讲,等离子体技术同其它显示方式相比存在明显的差别,在结构和组成方面领先一步。其工作机理类似普通日光灯,电视彩色图像由各个独立的荧光粉像素发光综合而成,因此图像鲜艳、明亮、干净而清晰。另外,等离子显示设备最突出的特点是可做到超薄,并轻易做到40英寸以上的完全平面大屏幕,而厚度不到100毫米。(图:pdp2.jpg)依据电流工作方式的不同,可以分为直流型(DC)和交流型(AC)两种,而目前研究的多以交流型为主,并可依照电极的安排区分为二电极对向放电(Column Discharge)和三电极表面放电(Surface Discharge)两种结构。等离子显示器具有体积小、重量轻、无X射线辐射的特点,由于各个发光单元的结构完全相同,因此不会出现CRT显像管常见的图像几何畸变。PDP屏幕亮度非常均匀棗没有亮区和暗区,不像显像管的亮度棗屏幕中心比四周亮度要高一些,而且,PDP不会受磁场的影响,具有更好的环境适应能力。PDP屏幕也不存在聚焦的问题,因此,完全消除了CRT显像管某些区域聚焦不良或年月已久开始散焦的顽症;不会产生CRT显象管的色彩漂移现象,而表面平直也使大屏幕边角处的失真和色纯度变化得到彻底改善。同时,其高亮度、大视角、全彩色和高对比度,意味着PDP图像更加清晰,色彩更加鲜艳,感受更加舒适,效果更加理想,令传统显示设备叹为观止。与LCD液晶显示器相比,PDP显示有亮度高、色彩还原性好、灰度丰富、对迅速变化的画面响应速度快等优点。由于屏幕亮度高达150Lux,因此可以在明亮的环境之下使用。另外,PDP视野开阔,视角宽广(高达160度),能提供格外亮丽、均匀平滑的画面和前所未有更大观赏角度。当然,由于等离子显示器的结构特殊也带来一些弱点。比如由于等离子显示是平面设计,面且显示屏上的玻璃极薄,所以它的表面不能承受太大或太小的大气压力,更不能承受意外的重压。等离子显示器的每一颗像素都是独立地自行发光,相比于显示器机使用的电子枪而言,耗电量自然大增。一般等离子显示器的耗电量高于300瓦,是不折不扣的耗电大户。由于发热量大,所以PDP显示器背板上装有多组风扇用于散热。另外,价格较高也是一个不足之处,但等离子显示器目前正处于市场起步阶段,相信大规模生产必将使其价格有大幅度下降。


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