显示器工作原理

LCD、CRT、PDP、DLP显示器显示原理

近年来，市场对显示器件的要求趋向于大屏幕、高清晰度、低功耗、低成本，从而促使大屏幕显示技术迅速发展，而且种类也越来越多，性能越来越好。主要的种类如下：CRT（阴极管）、LCD（液晶显示器）、PDP（等离子显示器）和DLP（数字光处理显示器），它们各有千秋，在亮度、色彩、分辨率、调整、可靠性等方面有着各自的优缺点，其中CRT三管式显示和LCD液晶显示器较为成熟，PDP等离子显示器和LDP数字光处理显示器也已商品化。下面，我们分析一下这几种显示器件的工作原理。

一．CRT三枪式显示器

三管式投影电视的基本原理是把红、绿、蓝三色的三个高亮度的小型“显像管”——投影管管屏上的电视图像，经过投影光学系统放大后，投影到屏幕上，显示出电视图像。投影光学系统与投影管组合在一起，称为投影头。按投影头与屏幕结合方式分类，三管式投影电视分为双体式、整件式和后投影式，它们分别如图一所示。通常所谓的背投就是指后投影式。 透镜

（a)双件式（b)整件式视机（c)后投影式 图一 投影电视的三种基本设计形式

三管式投影电视的三个小型红、绿、蓝三色的高亮度投影管配上相应的光学镜头，通常呈一字排列，同时把三个单基色的电视图像投影到屏幕上，从而获得一幅放大的彩色图像，要让三基色信号准确到重合在一起，曾经是三管式投影电视的一个难题，其会聚的校正和调整是比较困难。因为会聚受地磁场影响极大，不同地方、不同纬度、东西南北的不同朝向都会使三色信号失聚，所以以前的投影电视常常因会聚不良而极大地影响到图象质量。现在的三管式投影电视通常配有数字魔术会聚功能。其方法是不管电视机搬到哪里，只要一按魔术会聚按钮，利用装在屏幕四周的八个光传感器自动检测出因地磁场改变引起的会聚偏差，由数字魔术会聚电路自动校正整个屏幕的会聚，达到三色信号的完全会聚，克服了旧三管式投影电视的一大缺陷。

三管式投影电视常采用静电聚焦投影管，图二是静电聚焦投影管的结构示意图。

A1玻璃外壳A2

A3

电子枪

KM高压引出线

荧光屏

图二 静电聚焦投影管结构示意图

图中可见，投影管的结构和显像管非常相似，阴极K、调制极M与加速极A1组成电子发射系统；聚焦电极A2与屏幕电极A3组成电子聚焦系统，其高压电极直接安装在玻壳上，所以称为屏幕电压。由于投影管的工作电压很高，其屏幕电压高达2.5万~7.5万伏，所以用高压绝缘玻璃将高压引出线包围起来，以增加高压引出线与锥体外壁之间的电绝缘性能。

二．LCD液晶显示器

液晶是指在某些固体物质在一定条件下所呈现出来的液态晶体状态。这种状态不同于各向同性的液体，也不同于在三维空间分子完全规则排列的固体晶体，但又具有液体的流动性、连续性和分子排列的有序性。液晶分子极易呈现各种状态，并在外加电场作用下产生各种电光效应，可改变光线通过的方向，从而应用于做液晶显示器。液晶显示器就是利用液晶作为光阀，使用很强的外光源照射，再由电视图像信号亮度强弱的控制而透过不同强度的光线，从而实现在屏幕显示放大的电视图像。

液晶盒的结构如图三，最上面和最下面是偏振光滤光板，在上下偏振光滤光板的内侧是两块定向膜，在两块定向膜之间充入液晶。设光从上面往下照。

图三 液晶盒的结构

液晶盒不加电压时，液晶分子呈水平排列，光线沿分子排列间隙穿过，若液晶分子排列扭转，则空过的光线也跟着扭转，如图三（a）。光线从上面的偏振光滤光板定向膜射入，随液晶分子扭转90°后，穿过液晶盒下表面的定向膜和偏振光滤光板射出，图象变得明亮。 当液晶盒加上一定电压时，液晶分子由水平方向整齐排列变成沿垂直方向排列，由上面来的入射光不发生方向扭转，不能通过下面的滤光板，液晶盒下表面无光线射出，图象变黑，如图三（b）。液晶的这种电光效应，是液晶能够做显示器的根本原因。当在LCD板上所施加的电压不同，则透光率也有所不同。当不加电压时，透光率为100%，加上电压后透光率下降，当所加电压足够高时，光线被完全截止，由此可形成不同的灰度。

彩色液晶显示板的结构如图四所示。