基本介紹
- 中文名：CRT顯示器
- 學名：陰極射線顯像管
- 具體：使用陰極射線管的顯示器
- 優點：可視角度大、無壞點
CRT分類,工作原理,成像分析,發展歷程,技術參數,故障維修,
CRT分類
1．根據調控方式不同可分為：模擬調節、數字調節和OSD調節
模擬調節是在顯示器外部設定一排調節按鈕，手動調節亮度、對比度等一些技術參數。由於模擬器件較多，故障的幾率較大，而且可調節的內容極少，所以已銷聲匿跡。
數字調節是在顯示器內部加入專用微處理器，操作更精確，能夠記憶顯示模式，而且其使用的多是微觸式按鈕，壽命長，故障率低。
OSD調節嚴格說算是數控方式的一種，能以量化的方式將調節直觀地反映到螢幕上。
2．按顯像管種類的不同可分為：球面顯像管、柱面顯像管和純平顯像管
球面管的缺陷非常明顯，在水平和垂直方向上都是彎曲的，邊角失真現象嚴重，隨著觀察角度的改變，圖像會發生傾斜，而且容易引起光線的反射，會降低對比度，對人眼的刺激較大。
柱面顯像管採用柵式蔭罩板，在垂直方向上不存在任何彎曲，在水平方向上略有弧度。常見的柱面管可分為單槍三束和三槍三束管。
純平顯像管是CRT彩顯的發展方向，純平顯像管在水平和垂直方向上均實現了真正的平面，失真、反光都被減到了最低限，使觀看時的聚焦範圍增大。
工作原理
CRT顯示器是靠電子束激發螢幕內表面的螢光粉來顯示圖像的，由於螢光粉被點亮後很快會熄滅，所以電子槍必須循環地不斷激發這些點。
CRT顯示器電子槍工作原理示意圖
CRT顯示器電子槍工作原理示意圖首先，在螢光屏上塗滿了按一定方式緊密排列的紅、綠、藍三種顏色的螢光粉點或螢光粉條，稱為螢光粉單元，相鄰的紅、綠、藍螢光粉單元各一個為一組，學名稱之為像素。每個像素中都擁有紅、綠、藍(R、G、B)三基色。
CRT顯示器用電子束來進行控制和表現三原色原理。電子槍工作原理是由燈絲加熱陰極，陰極發射電子，然後在加速極電場的作用下，經聚焦極聚成很細的電子束，在陽極高壓作用下，獲得巨大的能量，以極高的速度去轟擊螢光粉層。這些電子束轟擊的目標就是螢光屏上的三基色。為此，電子槍發射的電子束不是一束，而是三束，它們分別受電腦顯示卡R、 G、 B三個基色視頻信號電壓的控制，去轟擊各自的螢光粉單元。受到高速電子束的激發，這些螢光粉單元分別發出強弱不同的紅、綠、藍三種光。根據空間混色法(將三個基色光同時照射同一表面相鄰很近的三個點上進行混色的方法)產生豐富的色彩，這種方法利用人們眼睛在超過一定距離後分辨力不高的特性，產生與直接混色法相同的效果。用這種方法可以產生不同色彩的像素，而大量的不同色彩的像素可以組成一張漂亮的畫面，而不斷變換的畫面就成為可動的圖像。通常實現掃描的方式很多，如直線式掃描，圓形掃描，螺旋掃描等等。其中，直線式掃描又可分為逐行掃描和隔行掃描兩種。事實上，在CRT顯示系統中兩種都有採用。逐行掃描是電子束在螢幕上一行緊接一行從左到右的掃描方式，是比較先進的一種方式。而隔行掃描中，一張圖像的掃描不是在一個場周期中完成的，而是由兩個場周期完成的。無論是逐行掃描還是隔行掃描，為了完成對整個螢幕的掃描，掃描線並不是完全水平的，而是稍微傾斜的。為此電子束既要作水平方向的運動，又要作垂直方向的運動。前者形成一行的掃描，稱為行掃描，後者形成一幅畫面的掃描，稱為場掃描。
然而在掃描的過程中，要保證三支電子束準確擊中每一個像素，就要藉助於蔭罩(Shadow mask)，它的位置大概在螢光屏後面(從螢光屏正面看)約10mm處，厚度約為0.15mm的薄金屬障板，它上面有很多小孔或細槽，它們和同一組的螢光粉單元即像素相對應。三支電子束經過小孔或細槽後只能擊中同一像素中的對應螢光粉單元，因此能夠保證彩色的純正和正確的會聚。
偏轉線圈(Deflection coils)可以協助完成非常高速的掃描動作，它可以使顯像管內的電子束以一定的順序，周期性地轟擊每個像素，使每個像素都發光，而且只要這個周期足夠短，也就是說對某個像素而言電子束的轟擊頻率足夠高，就會呈現一幅完整的圖像。
至於畫面的連續感，則是由場掃描的速度來決定的，場掃描越快，形成的單一圖像越多，畫面就越流暢。而每秒鐘可以進行多少次場掃描通常是衡量畫面質量的標準，通常用幀頻或場頻(單位為Hz，赫茲)來表示，幀頻越大，圖像越有連續感。24Hz場頻是保證對圖像活動內容的連續感覺，48Hz場頻是保證圖像顯示沒有閃爍的感覺，這兩個條件同時滿足，才能顯示效果良好的圖像。
成像分析
CRT顯示器的視頻頻寬可以看做每秒鐘所掃描的像素點數的總和，一般採用MHz（兆赫茲）為單位。螢幕解析度越高，需要掃描的點數就越多，對電子槍掃描頻率的要求就更高，視頻頻寬也因此需要提高。一般來說，CRT顯示器工作頻率範圍在電路設計時就已經固定了，主要取決於高頻放大部分元件的特性，由於高頻電路的設計相對困難，因此成本也較高，同時還會產生一定的輻射。對於CRT顯示器而言，高頻處理能力越好，視頻頻寬所能達到的頻率越高，圖像穩定性也越好。CRT顯示器對視頻頻寬的要求，除了解析度外，還和它的場頻有密切的關係。場頻是指CRT顯示器螢幕每秒鐘刷新的次數，又稱為垂直掃描頻率。當場頻過低時，人眼會感覺到螢幕有明顯的閃爍，圖像穩定性差，容易造成眼睛疲勞。CRT顯示器螢幕的場頻要達到75Hz以上人眼才不易出現閃爍感，但長時間注視必然會讓眼睛感到很累。
CRT顯示器
CRT顯示器視頻頻寬不僅對顯示器壽命和故障率有影響，還對顯示器品質有重要影響。如果顯示器實際頻寬不足以支持用戶設定的解析度和場頻，則會使顯示的清晰度受到影響，從而影響顯示效果。顯示器對頻寬的要求可以用解析度與場頻來計算：頻寬要求等於“水平解析度×垂直解析度×場頻”。但在實際情況中，顯像管電子束的掃描為了避免信號在掃描邊緣的衰減，保證圖像的清晰，其水平掃描的像素數和行掃描頻率均要比理論值高一些。所以，在計算頻寬的時候還應該除以一個“有效掃描係數”，一般取值為0.6～0.7。按照這個計算方法，解析度為1024×768、垂直刷新頻率85Hz的螢幕設定，所需要的視頻頻寬約為106MHz。也就是說，能夠滿足這種顯示要求的CRT顯示器的視頻頻寬至少在106MHz以上。高端CRT顯示器最高的視頻頻寬已達到200MHz以上，如美格17英寸CRT顯示器中的796FDⅡ和796FDX5的視頻頻寬都達到了203MHz。
CRT顯示器
CRT顯示器作為反映CRT顯示器掃描能力的綜合性指標，視頻頻寬在一定程度上代表了CRT顯示器的整體性能。簡單的判斷可以保證顯示器不至於超負荷工作，影響其使用和壽命。
發展歷程
CRT 的發展史
首次套用於示波器中（CRT）是德國物理學家布勞恩（Kari Ferdinand Braun）發明的，1897年被用於一台示波器中首次與世人見面。但CRT得到廣泛套用則是在電視機出現以後。
技術參數
CRT（Cathode Ray Tube陰極射線管）顯像管：主要由電子槍、Electron gun 、Deflection coils 、Shadow mask、 Phosphor。其原理是利用顯像管內的電子槍，將光束射出，穿過蔭罩上的小孔，打在一個內層玻璃塗滿了無數三原色的螢光粉層上，電子束會使得這些螢光粉發光，最終就形成了你所看到的畫面了。而CRT尺寸就是顯像管實際尺寸，也是通常所說的顯示器尺寸,其單位為英寸(1英寸=25.4毫米)。
蔭罩（Shadow mask）：是顯像管的造色機構，是安裝在螢光屏內側的上面刻有40多萬個孔的薄鋼板。蔭罩孔的作用在於保證三個電子共同穿過同一個蔭罩孔，準確地激發螢光粉，使之發出紅、綠、藍三色光,而蔭罩可分為孔狀蔭罩和條柵狀蔭罩兩種類型。
像素（Pixel）：是使用CRT技術的顯示器顯示圖像的最小單位,由一個紅（R）、綠（G）、藍（B）三種顏色的螢光點組成。
點距（Dot-Pitch）：主要是對使用孔狀蔭罩來說的，是螢光屏上兩個同樣顏色螢光點之間的距離。舉例來說，就是一個紅色螢光點與相鄰紅色螢光點之間的對角距離，它通常以毫米(mm)表示，見圖蔭罩上的點距越小，影像看起來也就越精細，其邊和線也就越平順。的15/17英寸顯示器的點距必須低於0.28,否則顯示圖像會模糊。條柵狀蔭罩顯示器（使用在SONY的特麗瓏或其它特殊顯像管上）則是使用線間距或是光柵間距，來計算其中螢光條之間的水平距離。由於點距和間距的計算方式完全不同，因此不能拿來比較，如果真的要比較點距和光柵間距，那么光柵間距或水平點距會比點距稍微大一些。舉例來說一個0.25mm的光柵間距大約等於0.27mm的點距
場頻（Vertical Scan Frequency）：又稱為“垂直掃描頻率”，也就是螢幕的刷新頻率。指每秒鐘螢幕刷新的次數，通常以赫茲(Hz)表示，它可以理解為每秒鐘重畫螢幕的次數，以85Hz刷新率為例，它表示顯示器的內容每秒鐘刷新85次。行頻和場頻結合在一起就可以決定解析度的高低。另外它與圖像內容的變化沒有任何關係，即便螢幕上顯示的是靜止圖像，電子槍也照常更新。垂直掃描頻率越高，您所感受到的閃爍情況也就越不明顯，因此眼睛也就越不容易疲勞。新標準規定，顯示器必須場頻達到85Hz時的最大解析度，才是真正的最大解析度
行頻（Horizontal Scan Frequency）：指電子槍每秒在螢光屏上掃描過的水平線數量，等於“行數×場頻”。顯而易見，行頻是一個綜合解析度和場頻的參數，它越大就意味者顯示器可以提供的解析度越高，穩定性越好。還是以800×600的解析度、85Hz的場頻為例，顯示器的行頻至少應為“600×85=51kHz”。（注意行頻的單位是kHz）
視頻頻寬（Band Width）：視頻頻寬指每秒鐘電子槍掃描過的總象素數，等於“水平解析度×垂直解析度×場頻”。與行頻相比，頻寬更具有綜合性也更直接的反映顯示器性能，但通過上述公式計算出的視頻頻寬只是理論值，在實際套用中，為了避免圖像邊緣的信號衰減，保持圖像四周清晰，電子槍的掃描能力需要大於解析度尺寸，水平方向通常要大25%，垂直方向要大8%，就是所謂的“過掃描係數”，所以實際視頻頻寬的計算公式為“水平解析度×125%×垂直解析度×108%”，即“行幀×135%”。如要顯示800×600的畫面,並達到85Hz的刷新頻率,則實際頻寬為“800×600×85×135%=55.1MHz”（頻寬單位為MHz）。
解析度（Resolution）：解析度就是螢幕圖像的密度，您可以把它想像成是一個大型的棋盤，而解析度的表示方式就是每一條水平線上面的點的數目乘上水平線的數目。以解析度為640×480的螢幕來說，即每一條線上包含有640個像素或者點，且共有480條線，也就是說掃描列數為640列，行數為480行。解析度越高，螢幕上所能呈現的圖像也就精細。解析度不僅與顯示尺寸有關，還要受顯像管點距、視頻頻寬等因素的影響。其標準的刷新頻率應該是75Hz或是更高，知道解析度、點距和最大顯示寬度就能得出像素值。原理是彩色顯像管利用紅、綠、藍螢光點按不同比例合成出各種色彩。比如17″CRT一行中最多只能容納1421組三原色，只能滿足1280個像素點的需要，因此這17″彩顯的理想解析度是1024×768，勉強顯示1280×1024，不可能顯示1600×1200。標準顯像管的計算方法如下：最大顯示寬度÷水平點距=像素數，比如標準17″CRT的最大顯示寬度是320mm，標稱點距是0.28mm，那么首先按0.28×0.866=0.243的公式計算出水平點距，然後再按320÷0.243=1316的公式得出像素數。
最大可視區域：是螢幕上可以顯示畫面的最大範圍，為螢幕的對角線長度。由於顯像管都是安裝在塑膠外殼內，且由於螢幕的四個邊都有黑框無法顯示，因此可視區域尺寸都會比顯像管尺寸稍微小一點。一般一台14英寸顯示器的實際顯示尺寸大約只有12英寸左右。
隔行和逐行：隔行掃描模式是—種掃描方式,當螢幕上顯示一幅畫面時，電子槍首先掃描完奇數行,再掃描偶數行，通過兩次掃描完成一幅圖像的更新，這種掃描方式通常非常閃爍。逐行掃描是另一種掃描方式,即當螢幕上顯示一幅畫面時，電子槍一次掃描完整幅圖像，這種掃描方式產生的閃爍較前一種更小。15英寸或更大的顯示器都為逐行掃描。
安全認證：TCO92稱之為“環境標誌”，是由瑞典TCO組織於1991年制定的一個標準，增加了對交流電場（ATF）的限制，致力於降低電磁輻射、節省電力、防火和防電。TCO95涉及的是完整的個人電腦，如顯示器、系統單元和鍵盤，以及人體工學、輻射（除電磁場外，還包括一系列標準和功能：噪音和發熱）用電及環境保護（製造材料和生產工藝）等方面。最新的綜合性環保及人體工學設計規範，基於TCO 92\ISO\MPR-II；人體工學(ISO 9241)和安全性(IEC 950)標準；電源控制標準(NUTEK)；低電磁輻射\低磁場輻射標準。TCO99是目前最新的標準，對顯示器提出了最嚴格的要求，讓用戶感到最大程度的舒適，同時儘可能保護環境。它所涵蓋的測試項目包括電磁波外泄、人體工學、生態學、能源效能，能夠阻絕有害電磁波，保障人體安全並且減少對環境的污染。具體在環保方面要求涉及到限制重金屬、溴化和氯化阻燃劑、氟里昂及氯化溶劑的存在和使用。能源要求包括電腦或顯示器在不工作一段時間後能分一步或幾步將能源消耗降低到一個較低的水平，但重新激活電腦的時間在合理範圍內。
CRT顯示器
CRT顯示器即插即用：對顯示器而言，它連線電腦後可以讓使用者直接更改顯示器的刷新率和解析度，或無需重新啟動電腦來選擇所需顯示器(須配合顯示器)。
控制方式：顯示器的控制方式可以分為模擬式與數字式兩種。模擬控制一般是通過旋鈕來進行各種設定，控制功能單一，故障率較高，而且模擬控制不具備儲存功能，每次改變顯示模式（解析度、顏色數等）後，都要重新進行設定。數字控制大都採用按鈕或飛梭式設計，操作簡單方便，故障率也較低。另外，數控方式可以儲存各種顯示模式下的螢幕參數，在切換顯示模式時無需重新進行設定。而根據操作界面的不同，數控又可分為普通數字調節和OSD（On Screen Display螢幕選單顯示）兩種，其中OSD可以直接在螢幕中顯示功能選項和調節狀態，因此操作更為直觀，調節精度也更高。OSD方式已為越來越多顯示器所採用，控制項目多分為三種：基本控制、幾何形狀控制、以及色溫控制。基本控制可以讓你調整：亮度、對比、水平寬度，還有垂直高度、垂直居中等；幾何形狀控制則包括了地磁傾斜、桶形失真調整等,可以使不同解析度和率下的影像達到最佳狀態。另外它們還可以用來消除磁場所造成的影響，而彩色控制可以讓使用者根據室內光線的情況以及顯示器擺放的位置，來調整彩色畫面到最佳狀態。
接口方式：所有的顯示器都提供了一個15針“D”型接口，用來連線顯示卡，傳送圖像數位訊號。隨著USB設備的普及，越來越多的大螢幕顯示器也提供兩～五個USB接口，或者提供專用模組以便使無USB接口的顯示器升級,但它不能傳輸數位訊號。顯示器的USB接口只是充當了USB HUB的作用，可多連線兩三個USB設備，如USB滑鼠、USB MODEM等。帶有USB接口的顯示器可用軟體直接調節，較以前更方便、更直觀。 .
故障維修
出現黑屏故障的排除
答：計算機顯示器出現黑屏是用戶在使用計算機中經常遇到的問題。其實，只要稍對計算機硬體中主機板、CPU、記憶體、顯示卡等幾大部件有一定的了解，非元器件的損壞的簡單故障完全可以自己動手排除。
1． 檢查主機電源是否工作；電源風扇是否轉動。用手移到主機機箱背部的開關電源的出風口，感覺有風吹出則電源正常，無風則是電源故障：主機電源開關開啟瞬間鍵盤的三個指示燈(NumLock、CapsLock、ScrollLock)是否閃亮一下。是，則電源正常；主機面板電源指示燈、硬碟指示燈是否亮。亮，則電源正常。因為電源不正常或主機板不加電，顯示器沒有收到數據信號，顯然不會顯示。
2．檢查顯示器是否加電；顯示器的電源開關是否已經開啟。顯示器的電源指示燈是否亮。顯示器的亮度電位器是否關到最小。顯示器的高壓電路是否正常。用手移動到顯示器螢幕是否有"噝噝"聲音、手背汗毛是否豎立。
3．檢查顯示卡與顯示器信號線接觸是否良好。
可以拔下插頭檢查一下，D形插口中是否有彎曲、斷針、有大量污垢，這是許多用戶經常遇到的問題。在連線D形插口時，由於用力不均勻，或忘記擰緊插口固定螺絲，使插口接觸不良，或因安裝方法不當用力過大使D形插口內斷針或彎曲，以致接觸不良等。
4．打開機箱檢查顯示卡是否安裝正確；與主機板插槽是否接觸良好。
顯示卡或插槽是否因使用時間太長而積塵太多，以至造成接觸不良；顯示卡上的晶片是否有燒焦、開裂的痕跡；因顯示卡導致黑屏時，計算機開機自檢時會有一短四長的"嘀嘀"聲提示。
安裝顯示卡時，要用手握住顯示卡上半部分，均勻用力插入槽中，使顯示卡的固定螺絲口與主機箱的螺絲口吻合，未插入時不要強行固定，以免造成顯示卡扭曲。如果確認安裝正確，可以取下顯示卡用酒精棉球擦一下插腳或者換一個插槽安裝。如果還不行，換一塊好的顯示卡試一下。
5．檢查其他的板卡(包括音效卡、解壓卡、視頻捕捉卡)與主機板的插槽接觸是否良好。
注意檢查硬碟的數據線、電源線接法是否正確？更換其他板卡的插槽，清潔插腳。這一點許多人往往容易忽視。一般認為，計算機黑屏是顯示器部分出問題，與其他設備無關。實際上，因音效卡等設備的安裝不正確，導致系統初始化難以完成，特別是硬碟的數據線、電源線插錯，也容易造成無顯示的故障。
6．檢查記憶體條與主機板的接觸是否良好，記憶體條的質量是否過硬。
把記憶體條重新插拔一次，或者更換新的記憶體條。如果記憶體條出現問題，計算機在啟動時，會有連續四聲的"嘀嘀"聲。
AST(VGA)彩色CRT顯示器顯示垂直幅度正常，但水平幅度縮小
故障分析與維修方法：顯示的內容完整，表明場掃描電路、視頻放大電路、 高壓電路都基本工作正常，可能損壞的電路是行掃描電路、電源電路。檢查維修方法如下：
1.關機斷電,靜態測量行掃描電路主要元器件有無硬損壞。實測Q502、 Q503、Q505以及外圍電路的阻容元器件，均未發現明顯異常。
2.通電測量行掃描電路主要元器件各極電壓。當測量行振盪積體電路晶片TDA1180P第1腳電壓時，發現由12V上升為18V。TDA1180P第1腳電壓是由開關電源提供的，因此，應檢查電源電路的工作情況(參見圖1)。
3.檢查電源的12V輸出電壓為18V左右。進一步檢查發現，該機的12V穩壓電路是由U801(UA7812)擔負的，由於U801沒有徹底損壞，所以靜態測量損壞不明顯，換一新品，開機試驗故障現象解除。
AST(VGA)彩色CRT顯示器無光柵顯示
故障分析與維修方法：無光柵、無顯示，表明顯示器沒有工作。可能損壞的部位或是電源電路或是主要負載電路。由於負載電路較複雜，一般應先檢查電源電路。檢查維修方法如下：
1.檢查保險絲F801，完好。
2.拔下消磁線圈插頭，合上電源開關，測量電源線兩端阻值很大，說明可以加電進行檢查。
3.檢查整流濾波電路。測量整流橋堆PR801輸出兩端電壓約為308V，說明整流電路無故障。
4.檢查電源振盪電路。實測開關管Q801基極電壓為0.5V左右，說明電路沒有振盪，可能振盪電路有故障(參見圖2)。
5.靜態測量振盪電路的主要元器件。線上測試未發現明顯異常。斷開C808測量該電容器時，用R*10K檔測試錶針紋絲不動，可能C808失效，換一同參數的新品，加電開機試驗，顯示器恢復正常。
AST(VGA)彩色CRT顯示器開機很短時間後，顯示內容左右扭曲，上下晃動
故障分析與維修方法：開機時顯示的內容正常，說明機器各部分工作正常。過一會兒發生顯示內容左右扭曲、上下晃動，說明電路有不穩定的元器件。這種元器件只能在低溫條件下正常工作，當其溫度上升到一定值時，就不能正常工作，維修時常稱之為“活”故障。
遇到“活”故障，可採用人為“降溫”的方法找到故障器件。具體辦法有兩個：
1.取一個吹頭髮用的“電吹風”，將其功能選到冷風檔，對著可疑的元器件吹冷風，當吹到某一個元器件時故障解除，表示該元器件損壞，應更換。
2.用一棉球沾上無水酒精擦拭可疑元器件表面，讓酒精加速元器件散熱，如果擦試某一元器件表面時故障現象解除，說明該元器件損壞，應予更換。
但是機內元器件有幾百個，要做到每個元器件都採用“降溫”法來處理既不現實又不安全，因此，在採用“降溫”法之前，最好先確定一下故障範圍和可能損壞的元器件，然後再謹慎實施“降溫法”。本例故障現象說明掃描電路或電源電路有不穩定的元器件。用“降溫”法對行振盪積體電路TDA1180P、場振盪積體電路TDA1670A、電源整流橋堆PR801等元器件進行“降溫”處理，當對整流橋堆PR801實施“降溫”時，故障現象有瞬間解除，說明PR801有軟損壞。取下PR801，換上一個同型號的新品，顯示器恢復正常。參見圖3。
AST(VGA)彩色CRT顯示器光柵成比例地縮小
故障分析與維修方法：光柵成比例地縮小，即光柵的上下左右均有規律地縮小，這可能是行掃描與場掃描電路存在問題。但是，行掃描與場掃描電路同時出問題是很少見的。仔細觀察故障現象，發現行掃描與場掃描電路工作過程沒有問題，只是掃描的電壓不足，導致光柵成比例地縮小，最大的可能是電源供電不正常。檢查維修方法如下：
1.檢查電源整流濾波電路。測量橋式整流電路的輸出電壓為300V，證明電源的整流濾波電路沒有問題。
2.檢查直流電壓輸出電路。測量電容器C204的正極，電壓為5V，正常；測量電容器C802的正極，電壓為18V，正常；測量V801的輸出極，電壓為12V，正常；測量電容器C816的正極，電壓為60V，比正常值低30V(正常值90V)。這點電壓異常，說明這條支路有故障，可能損壞的元器件有：C816、L805、C817、D805以及開關變壓器在該支路繞組。
將上述元器件逐個焊下測量，發現電容器C817無充放電過程，D805正反向電阻相差不大，其它元器件均完好。更換一隻新的電容器C817和整流二極體D805，重新焊好電路各元器件，加電開機試驗，顯示器恢復正常。
