显示器屏蔽罩一般而言,是指安装在CRT显示器内部的一个金属屏蔽罩,其功能与一般屏蔽罩无异—尽可能阻断电磁波。
绝大多数传统的14英寸和15英寸CRT显示器中都安装有显示器屏蔽罩,是没有引起任何异议的标准配件,但是在现今市场上销售的多数新款显示器,主要是主流17英寸的显示器中已看不到屏蔽罩。只有在极少数厂商的新款显示器中仍然使用着显示器屏蔽罩。
那么,显示器屏蔽罩的作用是否是不可替代呢?
要解释上面的问题,必须先从曾经广泛采用的显示器屏蔽罩的设计功能说起。前面已经说过,安装显示器屏蔽罩是为了尽可能阻断电磁波,这对于显示器来讲具有两个层面的意义:
第一、减少外界环境的电磁波对于显示器控制电路正常工作的干扰,以提高显示器的显示质量、显示稳定性以及工作寿命。
无论是家庭用户或商业用户在使用电脑的环境里,总免不了同时存在有其它的用电设备和通讯设备。当这些设备在工作时,就会成为一个个的电磁源,并且在这些设备的周围形成一个个磁场并向外辐射电磁波,形成磁场的大小和辐射电磁波的强度由这些设备的工作功率所决定。家庭和办公环境中常见的电磁干扰来源有电源、元件、导线、接头、散热风扇、日光灯、雷电和静电放电等,此外,在电视机、电冰箱、电风扇等耗电量大的家用电器的周围或非屏蔽的扬声器、电话甚至传呼机周围都存在着电磁场。很明显的,在显示器的工作环境中常有数个以上的上述设备在工作,也就是在显示器旁边形成了很多的电磁辐射源,它们不断地发射电磁波干扰显示器的正常工作。可能造成显示器电路在工作中受到干扰,特别会影响扫描电路的工作,使显示器发生画面抖动甚至产生色斑。更严重的会导致画面的错乱。
CRT显示器—也就是阴极射线管显示器的工作原理是: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Deflection Coil(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。这时荧光粉被激活,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。偏转线圈用于电子枪发射器的定位,通电后能够产生一个强磁场,通过改变磁场强度来移动电子枪。显示器工作环境中长期存在电磁干扰源就会对显示器偏转线圈的磁场产生影响,会改变其强度和方向,从而导致电子枪发射器的定位发生偏移,使射出的电子流偏离原来的轨道,造成显示器磁化,严重影响显示质量。
第二、降低显示器工作所产生的电磁辐射,所谓电磁辐射,就是交变电磁场在空间的传播,电磁波频率不论大小,都存在辐射。由于显示器本身在工作中也会形成一个电磁源并向外辐射电磁波。电磁辐射对人体具有潜在危险, 能够诱发癌症并加速人体的癌细胞增殖同时会影响人体的循环系统、免疫、生殖和代谢功能,影响人们的心血管系统,视觉系统。此外,高剂量的电磁辐射还会影响及破坏人体原有的生物电流和生物磁场,显示器屏蔽罩的安装可以削弱显示器所发射出的电磁波,降低显示器发生的电磁辐射的强度,降低其对于人体和环境的伤害。
从上面的分析不难看出,显示器屏蔽罩在早期显示器内部是扮演一个重要的角色的,但是必须指出,显示器屏蔽罩对于上述功能的完成,并不是完美的,还是存在很多问题的。比如,由于显示器是一种相对高发热的设备,必须要考虑到整个设备的散热问题,并且显示器屏蔽罩是由金属制成,所以屏蔽罩必须留出一定的空隙以供散热。这样一来,电磁波仍可以通过这些空隙出入显示器,屏蔽罩只能起到减少外界干扰和降低对外电磁辐射的作用,而无法彻底解决电磁干扰和电磁辐射的问题。而且由于安装屏蔽罩,必定会增加显示器的生产工序也就导致了显示器成本的增加。此外,在追求产品轻便时尚的今天,显示器内部一个颇有份量的金属部件,如果可以取代,显然会更加理想。
完成对于屏蔽罩功能的分析,就可以进一步的探讨屏蔽罩是否可以被取代也就是探讨其功能能否通过其他手段来完成。
首先,对于屏蔽罩减少外界电磁干扰的功能进行分析:由于现今显示器控制电路中已经越来越多的采用数字电路系统,数字电路是以一系列规则脉冲波触发和控制各种门电路来完成工作的,其对于外界干扰的抵抗能力本身就很高。而且,对于数字电路的抗干扰设计,在技术上已经具有很成熟的规则和理念,详细来说形成干扰的基本要素有三个:
(1)干扰源,指产生干扰的元件、设备或信号。
(2)传播路径,指干扰从干扰源传播到敏感器件的通路或媒介。常见干扰传播路径是通过导线的传导和空间的辐射。
(3)敏感器件,指容易被干扰的对象。比如数字电路中常用的A/D、D/A变换器,信号放大器等。
那么可以看出,数字电路抗干扰设计的基本原则也就是:1、抑制干扰源,例如通过在干扰源回路串联电感或电阻以及增加续流二极管来实现。2、切断干扰传播路径,干扰传播路径可分为传导和辐射两类。所谓传导干扰是指通过导线传播到敏感器件的干扰。高频干扰噪声和有用信号的频带不同,可以通过在导线上增加滤波器的方法切断高频干扰噪声的传播,有时也可加隔离光耦来解决。所谓辐射干扰是指通过空间辐射传播到敏感器件的干扰。一般的解决方法是增加干扰源与敏感器件的距离,用地线把它们隔离以及在敏感器件上加屏蔽罩。3、提高敏感器件的抗干扰性能。提高敏感器件的抗干扰性能是指在选择敏感器件上要考虑尽量减少对干扰噪声的拾取,以及器件从不正常状态尽快恢复的能力。提高敏感器件抗干扰性能的常用方案有:布线时尽量减少回路环的面积,以降低感应噪声;布线时,电源线和地线要尽量粗等很多方案
通过贯彻抗干扰设计原则进行电路设计和布线,完全可以使显示器控制电路本身不需要外加的整体屏蔽罩所提供的有限保护就可以正常稳定的工作。
其次,再来看屏蔽罩降低显示器辐射的功能:显示器本身产生的辐射程度是可以降低的,比如在显示器内部使用效果更良好的防辐射涂层,在显示器内部辐射强度高的部分安装细小的防辐射屏蔽装置(例如显像管尾部)。就完全可以达到降低削弱显示器电磁辐射的目的,实际上,目前绝大多数厂商也正是采用这些办法来达到降低辐射的目的的。经过10几年的发展,通过对显像管和主板的设计改进,显示器的辐射在减小。PHILIPS显示器的主板是经过特别设计的,能耗可能是目前最低的,能耗低意味着电路的冗余少,辐射也低。而飞利浦所使用的显像管是通过在尾部加图层来减小辐射的。通过EMR。
一台显示器的辐射是否减弱到安全范围内,通过查看其是否通过了国际上关于电磁辐射的一系列认证。在这些国际认证标准中,比较常见和具有说服力的有MPR-II和TCO系列认证,MPR-II主要是对电子设备的电磁辐射程度等实行标准限制,包括电场、磁场和静电场强度三个参数。现已被采纳为世界性显示器质量标准。而TCO系列认证是人们最熟悉同时也是最严格的认证标准之一。TCO标准用于规范显示器的电子和静电辐射对环境的污染。其中TCO92与MPR-II相似,但标准稍高,主要是规范电磁辐射的降低、电力的节省以及防火和防电的能力;TCO95规范除TCO92的各项规定外,还提出了对环境保护的要求,并要求设备符合人体工学;TCO99对显示器提出了最严格的要求,让用户感到最大程度的舒适,同时尽可能保护环境。TCO'99的认证标准非常严格,可以认为是品质的保证。目前市场上摒弃屏蔽罩的显示器产品基本上都完全或部分的通过了上述认证,也就是说起电磁辐射额度是安全的,完全可以放心使用。这也就证明了不采用屏蔽罩一样可以达到降低辐射的目的。
综上所述,不难看出,显示器内部的屏蔽罩已经完全可以被更先进强大的电路和工业设计所取代。随着厂商设计技术和制造工艺的进步,在主流17英寸显示器市场中,曾经具有不可替代作用的屏蔽罩逐渐功成身退。作为用户,也就可以使用到技术更加先进,设计更加轻便简洁的显示器产品。