CRTLCDPDP三种显示器件的工作原理及特点分析文档格式.docx

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它的主要原理是以电流刺激液晶分子产生点、线、面配合背部灯管构成画面。

CRT显示器是一种使用阴极射线管（CathodeRayTube）的显示器，阴极射线管主要有五部分组成：

电子枪（ElectronGun），偏转线圈（Deflectioncoils），荫罩（Shadowmask），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。

阴极射线显像管显示器（CRT）过去使用情境偏重于文字处理，显示器的亮度如果过大，在高解析度下，往往会发虚，然而随着显示器在网络及多媒体上的普及应用，单一亮度的使用情境，已经无法满足消费者的需求。

显示器必须满足电脑及其他数字产品所提供的各项功能输出。

显示器的发展已经由参数竞争延伸到功能的竞争，感官娱乐享受的体验需求逐步引导市场。

等离子显示器（PDP）从上世纪90年代开始进入商业化生产以来，其性能指标、良品率等不断提高，而价格却不断下降。

特别是2005年以来，其性价比进一步提高，从前期以商用为主转变成以家用为主。

其特点是厚度极薄，分辨率佳。

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。

其工作原理类似普通日光灯和电视彩色图像，由各个独立的荧光粉像素发光组合而成，因此图像鲜艳、明亮、干净而清晰。

2阴极射线管（CRT）显示器

CRT显示器是一种使用阴极射线管（CathodeRayTube）的显示器，在大约2005年以前，电脑基本上都是使用这种显示器。

阴极射线管主要有五部分组成：

电子枪（ElectronGun），偏转线圈（Deflectioncoils），荫罩（Shadowmask），荧光粉层（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，最重要的是在CRT和LCD共存的年代，CRT显示器价格要比LCD显示器便宜不少。

2.1CRT显像管的基本结构

显像管是将电信号转化为光信号的器件，它能实时地将计算机工作情况和结果以光的形式显示在荧光屏上，具有监视和显示的作用，国外通常叫监视器（即PC、信号、信号处理、电路、控制、场扫描形成电路、行扫描形成电路、视放处、理回路、R、PC、G、B、供电、回路、市电、90-260V、阴极射线管CRT）。

国内通常叫显示器。

显像管由玻璃制成，它由电子枪、玻壳、荧光屏和管脚四部分组成。

下面分别加以叙述。

图1CRT显像管结构图

A、电子枪

电子枪由灯丝、阴极、栅极、加速极、聚焦极和阳极组成。

显示器的中心处就是电子枪，位于CRT的最底端，是显像管中极为重要的组成部分。

从本质上讲，电子枪不过是体积更大、功率更大的二极管。

电子束的发射、调制、加速、聚焦均由电子枪来承担。

所以，电子枪是显像管的心脏。

显示管用电子枪属于弱流电子枪，由圆筒、圆帽和原片等旋转对称的金属电极同轴排列、装配和固定而成，一般分双电位电子枪（BPF）和单电位电子枪（UPF）。

B、玻壳

显像管的屏玻璃、锥体和管颈组成，里面抽成真空。

锥体部分内、外壁均涂了一层石墨导电层，内壁涂层接阳极，外壁用弹簧接上金属屏蔽导线接显示器地线（底板），两导电层之间构成数百微法拉的大电容，作为阳极高压过滤之用。

玻璃外壳包括管颈、管锥体和屏面玻璃三部分。

在里面抽成真空的显像管玻璃外壳管锥体部分的内外壁上分别涂有石墨导电层，内壁涂层接阳极外壁，用弹簧接上金属屏蔽，导线接显示器地线底板，两导电层之间从而形成一个以玻璃为介质、以内外壁石墨层为两个极片的电容器（电容量约为600—1200pF）。

这个电容器可作为第二、四高压阳极的滤波电容，因而在高压供电电路中不必另接高压滤波电容。

在管锥体部分装有高压嘴，它与显像管的内部高压阳极相连，作为高压供电端。

内壁石墨层与高压阳极相连，形成一个等电位空间，以保证电子束流进入管锥体空间后能高速径直地飞向荧光屏，不会产生杂乱的偏离或散焦。

C、荧光屏

荧光屏是实现显像管电光转换的关键部位之一，要求发光亮度和发光效率足够高，发光光谱适合人眼观察，图像分辨率高、传递效果好，余辉时间适当，机械、化学、热稳定性好，寿命长。

荧光屏由屏面玻璃、涂覆在玻壳内表面的荧光粉层和叠于荧光粉层上面的铝膜共同组成。

为了减少光晕和光反射影响对比度的下降，显像管的管面采用烟灰色玻璃。

显像管荧光屏玻璃内壁涂一层荧光膜，受电子轰击而发光。

显像管的发光颜色与荧光粉颜色有关，黑白显像管的荧光粉一般用发黄光和发蓝光的两种荧光粉按一定比例混合制成；

彩色荧光屏根据三基色原理则需要涂敷红绿蓝三种颜色的荧光粉。

在荧光粉层表面蒸度一层0.1—0.5μm的铝膜，并使之与电子枪的阳极相连，电子束很容易通过，可以提高图像显示性能：

加大了荧光粉的发射效率和荧光屏的亮度，还可遮挡后面的杂散光，增强了对比度。

荧光粉受电子轰击后受激而发光，在电子束停止轰击后，其光亮的建立和衰减有一过程，通常把电子束停止轰击后光亮并非立即消失的现象称为荧光粉的余辉特性。

考虑到重现图像的连续性，显像管的荧光粉应采用中短余辉荧光粉，即余辉时间=5—20ms。

屏幕的亮度取决于荧光粉的发光效率、余辉时间及电子束轰击的功率。

另外，荧光屏发光亮度还和阳极高压有关，当阳极高压大于熄点电压后，荧光屏发光亮度随阳极高压增加而呈指数增大，所以提高阳极电压是提高亮度的有效方法之一。

2.2CRT的工作原理

CRT（阴极射线管）显示器的核心部件是CRT显像管，其工作原理和我们家中电视机的显像管基本一样，我们可以把它看作是一个图像更加精细的电视机。

CRT显示终端主要由电子枪（Electrongun）、偏转线圈（Deflectioncoils）、荫罩（Shadowmask）、荧光粉层（phosphor）和玻璃外壳五部分组成。

经典的CRT显像管使用电子枪发射高速电子，经过垂直和水平的偏转线圈控制高速电子的偏转角度，最后高速电子击打屏幕上的磷光物质使其发光，通过电压来调节电子束的功率，就会在屏幕上形成明暗不同的光点形成各种图案和文字。

简单的理解，CRT显示终端的工作原理就是当显像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。

这时荧光粉被启动，就发出光线来。

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。

电子枪（Electrongun）的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原色。

为此，电子枪发射的电子束不是一束，而是三束，它们分别受计算机显卡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。

从而混合产生不同色彩的像素，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。

偏转线圈（Deflectioncoils）的作用就是帮助电子枪发射的三支电子束，以非常非常快的速度对所有的像素进行扫描激发。

就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。

有了扫描，就可以形成画面。

荫罩（Shadowmask）的作用是保证三支电子束在扫描的过程中，准确击中每

一个像素。

荫罩是厚度约为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。

最后，场扫描的速度来决定画面的连续感，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。

2.3CRT的特性

调制特性是显像管的基本特性。

调制作用是在电子枪内部形成的，表现在上，电子枪可以看成一个多极管电子束，电流受调制栅极电压对阴极的调制，使荧光粉受电子束轰击功率的调制，发出的光就受到信号电压的调制，称为调制特性。

显像管电子枪的调制特性即代表了其电光逛转换控制特性，其实质上是指电子束电流ik与控制栅极、阴极间电压Ugk的关系。

根据实测，显像管的调制特性曲线为指数曲线，一般如图2所示。

对图2中的指数型曲线。

图2显像管的调制特性

图3图像信号激励显像管

上式中指K为比例常数，指数值γ表示调制特性曲线的增长规律，是显像管电光转换特性的一个重要参数，称为显像管的值。

γ越大，曲线越陡峭，信号电压对电子束控制的灵敏度越高。

图3示出正常工作下，图像信号电压及电子枪产生出电子束电流ik的情况。

由于显像管的γ＞1，当加入等电平差的阶梯波信号时，ik的级差是逐渐增大的，即失真为亮扩展、暗压缩。

通常，黑白显像管的γ值约为2.2，彩色显像管的γ值约为2.8。

显像管的聚焦性直接关系到图像清晰度。

电子束的直径大于扫描行距，则相邻两行扫描发生重叠，两行的亮度也就发生混淆。

电子束的直径等于0.5行距时，则光栅比较清楚。

电子束直径能接近行距，则光栅最清晰。

电子束截面直径是随电子束电流变化的，当调制电压大，时束电流就大。

电子束电流直径大，有时超过行距，便会使清晰度降低。

屏幕亮度调的过亮时，图像变得模糊，就是电子束电流太大造成的聚焦恶化而引起的。

2.4CRT显示器优缺点

优点：

高对比度、高响应速度、大尺寸、使用寿命长、色域宽、颜色响应准、非常适合出版、绘图等应用。

缺点：

体积大、重量大、某些CRT存在几何畸变现象、功耗较大、运作时会释出少量X射线，有辐射、长时间使用令人眼部不适，容易造成近视、含有铅，丢弃后会严重污染环境、易受外来磁场干扰而出现色斑、假如长时间显示同一画面，该画面会永久以残影形式留在画面。

3液晶（LCD）显示器

液晶产品其实对我们来说并不陌生，我们常用的电子表、计算器都是属于液晶产品。

液晶（LiquidCrystal）字面意思是流动的结晶物，化学定义为：

某种加热呈透明状液态，冷却呈结晶颗粒混浊固体状态的物质，就称为液晶。

液晶显示器（LCD）英文全称为LiquidCrystalDisplay，它一种是采用了液晶控制透光度技术来实现色彩的显示器。

和CRT显示器相比，LCD的优点是很明显的。

由于通过控制是否透光来控制亮和暗，当色彩不变时，液晶也保持不变，这样就无须考虑刷新率的问题。

对于画面稳定、无闪烁感的液晶显示器，刷新率不高但图像也很稳定。

LCD显示器还通过液晶控制透光度的技术原理让底板整体发光，所以它做到了真正的完全平面。

一些高档的数字LCD显示器采用了数字方式传输数据、显示图像，这样就不会产生由于显卡造成的色彩偏差或损失。

完全没有辐射的优点，即使长时间观看LCD显示器屏幕也不会对眼睛造成很大伤害。

体积小、能耗低也是CRT显示器无法比拟的，一般一台15寸LCD显示器的耗电量也就相当于17寸纯平CRT显示器的三分之一。

3.1LCD液晶的物理特性

液晶是这样一种有机化合物,在常温条件下，呈现出既有液体的流动性，又有晶体的光学各向异性，因而称为“液晶”.在电场、、温度、应力等外部条件的影响下，其分子容易发生再排列，使液晶的各种光学性质随之发生变化，液晶这种各向异性及其分子排列易受外加电场、磁场的控制.正是利用这一液晶的物理基础,即液晶的“电－光效应”,实现光被电信号调制，从而制成液晶显示器件.在不同电场作用下，液晶分子会做规则旋转90度排列，产生透光度的差别，如此在ON/OFF下产生明暗的区别，依此原理控制每个像素，便可构成所需图像.　　液晶的物理特性是：

当通电时导通，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。

让液晶如闸门般地阻隔或让光线穿透。

从技术上简单地说，液晶面板包含了两片相当精致的无钠玻璃素材，称为Substrates，中间夹著一层液晶。

当光束通过这层液晶时，液晶本身会排排站立或扭转呈不规则状，因而阻隔或使光束顺利通过。

大多数液晶都属于有机复合物，由长棒状的分子构成。

在自然状态下，这些棒状分子的长轴大致平行。

将液晶倒入一个经精良加工的开槽平面，液晶分子会顺着槽排列，所以假如那些槽非常平行，则各分子也是完全平行的。

3.2LCD工作原理

　对于笔记本电脑或者桌面型的LCD显示器需要采用的更加复杂的彩色显示器而言，还要具备专门处理彩色显示的色彩过滤层。

通常，在彩色LCD面板中，每一个像素都是由三个液晶单元格构成，其中每一个单元格前面都分别有红色，绿色，或蓝色的过滤器。

这样，通过不同单元格的光线就可以在屏幕上显示出不同的颜色。

LCD克服了CRT体积庞大、耗电和闪烁的缺点，但也同时带来了造价过高、视角不广以及彩色显示不理想等问题。

CRT显示可选择一系列分辨率，而且能按屏幕要求加以调整，但LCD屏只含有固定数量的液晶单元，只能在全屏幕使用一种分辨率显示（每个单元就是一个像素）。

CRT通常有三个，射出的电子流必须精确聚集，否则就得不到清晰的图像显示。

但LCD不存在聚焦问题，因为每个液晶单元都是单独开关的。

这正是同样一幅图在LCD屏幕上为什么如此清晰的原因。

LCD也不必关心和闪烁，液晶单元要么开，要么关，所以在40～60Hz这样的低刷新频率下显示的图像不会比75Hz下显示的图像更闪烁。

不过，LCD屏的液晶单元会很容易出现瑕疵。

对1024×

768的屏幕来说，每个像素都由三个单元构成，分别负责红、绿和蓝色的显示一所以总共约需240万个单元（1024×

768×

3=2359296）。

很难保证所有这些单元都完好无损。

最有可能的是，其中一部分已经短路（出现“”），或者断路（出现“黑点”）。

所以说，并不是如此高昂的显示产品并不会出现瑕疵。

3.3LCD显示器优缺点

LCD与CRT相比拟有工作电压低、功耗小，用电比传统CRT显示器的耗电量少70%，散热小、没有丝毫辐射、对人体健康无损害、完全平面、能精确还原图像、无失真、可视面积大、款式新颖多样、能大量节省空间、抗干扰能力强、显示字符锐利、画面稳定不闪烁、屏幕调节方便。

缺点：

显示色域不够宽，颜色重现不够逼真，早期产品可视角度不够广响应速度偏低，玩游戏或播放影片时或出现残影假如长时间显示同一画面，该画面会永久以残影形式留在画面。

长时间使用可能会产生了亮点、暗点、坏点，长时间使用寿命不及CRT

4PDP显示器

等离子显示屏，即PlasmaDisplayPanel简称PDP。

是继阴极射线管（CRT）和液晶屏（LCD）之后的一种新颖直视式图像显示器件。

等离子体显示器以出众的图像效果、独特的数字信号直接驱动方式而成为优秀的视频显示设备和高清晰的电脑显示器，它将是高清晰度数字电视的最佳显示屏幕。

4.1PDP的基本结构

对于具有VGA显示水平的等离子显示器，其前玻璃板上分别有480行扫描和维持透明电极，后玻璃板表面里有2556（852×

3）行数据电极，这些电极直接与数据驱动电路板相连。

根据显示水平的不同，电极数会有变化。

在后玻璃板上，制作有数据电极，其上覆盖一层电介质。

红、绿、蓝彩色荧光粉分别排列在不同的数据电极上，不同荧光粉之间用障壁相间。

早期等离子显示器器件的三种荧光粉的宽度一致，由于红、绿、蓝三种荧光粉发光效率各不相同，三种色光混色产生的彩色范围及亮度与CRT相比差别比较大。

称为“非对称单元结构”的专利技术根据三种荧光粉的发光效率，将荧光粉制作成非等宽，在彩色还原度和亮度方面比以前的产品有很大提高，屏幕峰值亮度可达到1000cd/m2以上，整机峰值亮度可达到400cd/m2以上（带EMI滤光玻璃），对比度可达到10000:

1（暗室，无外保护屏）。

在前玻璃板上，成对的制作有扫描和维持透明电极，其上覆盖一层，MgO保护层覆盖在电介质上。

前后玻璃板拼装，封口，并充入低压气体，在两玻璃板间放电。

以42英寸等离子显示器为例，这一尺寸的等离子显示器有1226880个像素点，子场驱动系统等离子显示器的亮度控制通过改变等离子放电时间实现，即子场驱动技术。

一个子场包括初始化、写入和维持三个阶段。

4.2PDP的工作原理

等离子显示器（PDP）是一种利用气体放电的显示装置，这种屏幕采用了等离子管作为发光元件。

大量的等离子管排列在一起构成整个全屏幕。

每个等离子管作为一个像素，每个像素由三种不同颜色的发光体组成----红、绿、蓝。

由这些像素的明暗和颜色组合变化产生各种灰度和色彩的图像，这与CRT的原理很相似。

等离子管的中心元件就是等离子体，它是由自由流动的离子（带电的原子）和电子（带负电的粒子）组成的气体。

在通常情况下，气体主要由不带电的粒子组成，也就是说，一个单独的气体分子包括了相同数量的质子（原子核里带正电荷的粒子）和电子，带的电子和带正电荷的质子保持着完美的平衡，所以原子的净电荷为零。

如果利用加大电压的方法把一些电子放入到气体内，那么它就会立刻产生变化，自由的电子与原子相撞，并使原子内部的电子数目失衡，这就会使其带正电荷，并产生了离子。

在稳定等离子体中如果有电流穿行其中，那么带负电的粒子就会冲向那些带正电粒子的区域，而带正电的粒子也会杀向那些带负电粒子的区域。

在这样的运动中，双方的粒子不断地进行着撞击。

这些撞击激发了等离子体中的气体原子，促使它们发出了光。

这个工作原理很类似于普通日光灯。

等离子显示屏上每个等离子对应的小室内都充有氖、氙原子，当它们被撞击时便发出了光。

一般来讲，这些原子发出的光只是紫外线光，而紫外线光人眼是无法辨别的。

但正是这些紫外线光，才激发了荧光粉，才产生了我们可见的光线。

4.3PDP显示器优缺点

超大屏幕：

传统电视的屏幕最大尺寸只能做到40英寸，而PDP屏幕可以做到80英寸以上；

超宽视角：

PDP的视角超过160度，因此可以容纳更多人同时观看；

纯平面无失真：

PDP完全是纯平面显示，且各个发光单元的结构都相同，因此不会出现显像管电视常见的梯形失真、线性失真和枕形失真等几何失真现象；

不受电磁干扰：

由于PDP本身没有电磁结构，因此不会受电磁的干扰，喇叭、高压电、甚至磁场都不会对其产生任何干扰，这样就能够获得更稳定的画质；

亮度均匀：

传统CRT电视有热晕问题（画面正中与四角的亮度不均匀），而PDP的各像素都可独立发光，且非常均匀，没有亮区和暗区，不存在热晕问题；

绿色环保：

PDP是通过等离子体放电（不是通过扫描）形成图像的，因此画面无大面积闪烁（还无电磁辐射），人们长时间观看不会受到伤害，属绿色环保产品；

图像清晰、彩色鲜艳：

PDP有较高的亮度（显示的画面更清晰、鲜艳）和对比度（图像就会越清晰）

全数码显示：

支持数码视频接口（DVI），无需数模转换即可显示数字图像信号，这样可以减少转换带来的失真

经久耐用：

世界各等离子显示屏厂家均以10万小时使用寿命为目标开发显示屏，通常估计，其实际寿命约在6万小时左右，按每天观看6小时计算，PDP的使用寿命在30年以上。

总结

通过对CRT、LCD、PDP三种显示器件的工作原理及优缺点分析，我们了解到PDP显示器件在很多方面是具有优势的。

在这一个星期的日子里，可以说得是苦多于甜，但是我学到了很多东西，同时不仅可以巩固了以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。

通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，唯有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正提高我们自己的实际动手能力和独立思考的能力。

在设计的过程中，难免会遇到过各种各样的问题，同时在设计的过程中发现了自己的很多的不足，自己知识的很多漏洞，对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固，看到了自己基础知识还是不够扎实，实践经验还是比较缺乏，理论联系实际的能力还待急需提高。

通过这次课程设计之后，一定把以前所学过的知识重新温故。

在这个过程中，我真切的感到了，我又知道了很多，同时也掌握了很多以后在工作和生活中能真正用到的很多东西。

但是我不会因此而骄傲，相反以后我将会更加虚心，因为我知道这只是个简单的开始，以后还有很多的路要走。

在本次课程设计中，我对CRT、LCD、PDP显像管基本结构和工作原理，这样使我了解到电路中各元件作用及工作方式对整个电路的分析起着关键的作用，只有对各部分的作用有深刻的了解，才可以透彻的分析出电路所实现的功能。

显像管是视频信号处理电路、字符信号处理电路与行、场扫描的终端显示器件，和视频放大电路一起构成了显像电路，它的设计好坏对电视图像信号具有很大的影响。

所以通过本次的课程设计使我对电视机有了更深的了解。

在这次的设计过程中，我对电路的分析还存在着许多的不足之处，对基础理论知识和实际应用的结合方面还有待提高。

在以后的学习中，我会继续努力学习，不断地自我完善，争取能在电子方面能有更深发展。

致谢

本论文是在指导老师X老师和X老师的悉心指导和帮助下完成的，他对本论文的构思、框架和理论运用给予了许多深入的指导，使得论文得以顺利完成。

张老师严谨的治学态度，渊博的知识和循循善诱的教导，特别是丰富