第6章 显卡和显示器 6.5（教案）-《计算机组装与维修》（电工版第4版）【上好课】

《第6章　6.5 显示器》教案 课题 第6章　6.5 显示器 课 型 新授课 课 时 2课时 授课班级 计算机应用及相关专业 授课时间 90mins 授课教师 ________ 教材分析 本节选自《计算机组装与维修》（电工版第4版）第6章 显卡和显示器 6.5，对应印刷页 158—165。知识目标是了解显示器的分类、了解 LCD 显示器的工作原理、掌握 LCD 显示器的技术指标；能力目标是理解 LCD 显示器的工作原理与各类面板色彩还原能力的差异、了解 LCD 显示器的市场。 （1）6.5 主线：先按四种方法分类（显示色彩能力／屏幕大小／工作原理／屏幕宽高比），再看 CRT 的组成与兴衰，然后重点讲 LCD 的液晶特性与工作原理。 （2）6.5.3 是本节重心：液晶面板（TN／IPS／VA 三种）、背光方式（CCFL 与 LED）、以及七项技术指标（可视面积、点距、色彩度、对比度与亮度、信号响应时间、可视角度、曲面屏）。 （3）6.5.4 落到选购四条，并补充显示器的使用与维护；本节教材插图 4 张、无教材表格。 学情分析 （1）知识储备：学生已在 6.1—6.4 学过显卡的结构、分类、性能指标与选购，熟悉参数计算；也天天使用显示器，对尺寸、分辨率有直观经验。 （2）能力与困难：容易在四处出错——一是分不清 TN／IPS／VA 的定位与短板；二是被「LED 比 LCD 高级」这类销售话术误导；三是不会用点距、色彩数这类公式去算；四是把对比度、亮度、响应时间、可视角度几个指标混为一谈。教学对策：一张三面板对照表、一次点距与色彩数的课堂演算、一次「导购话术对不对」的辨析、一张七项指标看点清单。 教学目标 【知识目标】说出显示器的四种分类方法；说出阴极射线管的六个组成部分；说出 LCD 显示器的工作原理；说出 TN／IPS／VA 三种面板的区别；说出 CCFL 与 LED 两种背光方式的关系；说出七项技术指标的含义。 【能力目标】会算点距与像素色彩数；会根据用途与预算选择合适的面板与接口；能识别「LED 替代 LCD」等常见销售话术。 【素养目标】建立按需选购、量入为出的消费观念（教师设计）；关注视觉健康，注意显示器的使用与维护；用原理判断而非听宣传。 教学重难点 【教学重点】显示器的四种分类；LCD 显示器的工作原理；三种液晶面板的区别；七项技术指标的含义与看点；选购四条。 【教学难点】一是三种面板的优缺点容易记混，需要靠对照表固化；二是「LED 属于 LCD」这一关系与日常说法相反；三是点距与色彩数的计算需要代入公式；四是曲率的含义（曲率越小弯曲幅度越大）容易反向理解。 教学方法 演示法、对比辨析法（三种面板、CCFL 与 LED、LCD 与 CRT）、公式演算法（点距、色彩数）、案例判断法、任务驱动法、小组合作法。以「给一台新装机选一台合适的显示器并说明理由」为主线任务。 课前准备 教师准备：课件、投影设备、两台不同面板的显示器（或实物照片）、一把直尺与计算器。学生准备：预习印刷页 158—165；复习 6.2 的显存与分辨率相关参数；记下自己所用显示器的尺寸与接口类型。 教学媒体 课件、投影设备、不同面板的显示器实物或照片、直尺、计算器。 教学过程 教学环节 教师活动设计 学生活动设计 设计意图 活动一： 6.5 分类与 CRT · 四种分法与 CRT 兴衰 【情境导入】同一尺寸、同一价位的两台显示器摆在面前：一台从侧面看就发白偏色，另一台各个角度都很稳。销售说「都是 24 英寸，差不多」。尺寸一样、价格一样，画面为什么差这么多？请学生先猜，课末再回看。 讲清显示器的地位：显示器是用户和计算机进行沟通的「窗口」，通过显示器能够及时了解计算机系统的运行状况及操作结果。 讲清四种分类方法：①按显示色彩的能力，分为单色显示器和彩色显示器；②按屏幕大小，分为 14 至 34 英寸甚至更大，24 英寸及更大尺寸是家庭用户选择的趋势；③按工作原理，分为 CRT 显示器和 LCD 显示器；④按屏幕宽高比，分为方屏显示器和宽屏显示器两大类。方屏实际宽高比为 4：3，已趋于淘汰；宽屏为 16：9，个别产品采用超宽屏（21：9），如今主流为 16：9。人眼向上与向下的视角分别是 60° 与 75°，水平向外的视角则高达 95°，因此屏幕才进化成符合视觉的宽屏幕设计；增加左右宽度更能有效率地提升单位面积的信息量。 讲清 CRT 的组成：CRT 显示器是一种采用阴极射线管的显示器，阴极射线管主要由电子枪、偏转线圈、荫罩、高压石墨电极和荧光粉涂层、主电路板、玻璃外壳等 6 部分组成；带学生对照图6·29 认一认各部件的位置。 讲清 CRT 的兴衰：虽然 CRT 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、响应时间极短等优点是 LCD 显示器不能比的，但因为其先天存在高辐射、高能耗、体积大等缺点，所以目前已基本被淘汰。 观察情境，写下自己对两台显示器画面差异原因的猜测，课末再回看。 写出显示器的四种分类方法，并各举一例。 说出方屏、宽屏与超宽屏的宽高比，以及宽屏成为主流的两条原因。 对照图6·29 说出阴极射线管的六个组成部分。 列出 CRT 显示器的三条优点与三条缺点。 用「同尺寸同价位却观感不同」把注意力引到面板上，为后面的三面板做铺垫。 四种分类一次讲全，避免学生只记住「CRT 和 LCD」这一种分法。 用「宽屏为什么是 16：9」把分类与人眼视觉联系起来，讲出所以然。 活动二： 6.5.3 LCD 原理与面板 · 三种面板与两种背光 讲清液晶的特性与工作原理：液晶是介于固态和液态间的有机化合物，加热变透明液态、冷却变浑浊固态；在电场作用下液晶分子发生排列变化，从而影响通过它的光线，这种变化通过偏光板表现为明暗变化。LCD 显示器利用背光源投射出光线，光线先经过偏光板，再经过液晶层，然后经过彩色滤色板与另一块偏光板；只要改变液晶两端的电压，就可以控制最后出现的光线的强度与色彩；液晶本身不会发光，必须依靠背光源才能显示图像。对照图6·30 逐层指认各结构。 讲清面板的地位与分类：液晶面板的类型关系着响应时间、色彩、可视角度、对比度，并占据一台液晶显示器成本的 70% 左右；常见的 3 种液晶面板分别是 TN、IPS、VA，其中 IPS 面板和 VA 面板都属于广视角面板，可视角度达到 170°。 讲清 TN 面板：TN（扭曲向列型）面板属于软屏，在面板上用手轻划一下会出现类似水纹的变形；优点是技术成熟、响应时间短、价格便宜；缺点是作为具备原生 6bit 色彩的面板，只能显示红、绿、蓝各 64 色，最大实际色彩仅有 262 144 种；通过抖动算法可以达到 16.7M 色，但计算出来的色彩在准确性和自然性方面都无法和原生色彩相比；加上提高对比度的难度较大，直接暴露出来的问题就是色彩单薄、还原能力差、可视角度小（仅有 140°），所以低端显示器产品采用 TN 面板。 讲清 IPS 面板：优点是可视角度大、响应速度快（相比于 VA 面板）、色彩还原准确；屏幕较「硬」，用手轻划不容易出现类似水纹的变形，因此又有「硬屏」之称；缺点是漏光问题比较严重、黑色纯度不够，需要依靠光学膜的补偿来实现更好的黑色；由于透光率相比 TN 面板较低，因此需要更多的灯管或更好的背光源，功耗也更高一些。 讲清 VA 面板：同样是现在高端液晶应用较多的面板类型，属于广视角面板；与 TN 面板相比，VA 面板是具备 8bit 色彩的面板，可以提供 16.7M 色彩和大可视角度，这是该类面板定位高端的资本，但价格也比 TN 面板要高一些；特点是正面（正视）对比度最高，但是屏幕的均匀度不够好，往往会发生颜色漂移；VA 面板也属于软屏，用手指轻触面板会出现类似梅花纹的变形。 讲清背光与误区：液晶本身不会发光，必须依靠背光源才能显示图像；现在的背光源有两种：CCFL 和 LED。导购员会强调「LED 比 LCD 更先进、更高级，是一种替代 LCD 的技术」；事实上目前市场上所有的家用 LED 电视机、LED 显示器都属于 LCD，并不是导购员所宣传的谁替代谁的关系；LCD 是总称，LED 是一种背光技术，属于 LCD，与 LED 对应的是 CCFL。LED 作为背光源能使显示屏更加轻薄，显色效果会更好；CCFL 因含有水银被认为对环境有较大损坏，但这是针对生产环节和今后的回收环节而言的，终端消费者正常使用对身体和环境不会有直接的影响。 说出液晶的三种状态变化，以及电场如何控制光线的明暗。 按顺序复述 LCD 显示器的工作原理，并指出液晶为什么必须依靠背光源。 填写三种面板对照表：屏体类型、色彩、可视角度、定位。 说出 CCFL 与 LED 的关系，并判断「LED 比 LCD 高级」这句话对不对。 说出「CCFL 含水银」这一环保问题的真正指向环节。 先讲原理再讲面板，让学生明白面板差异来自哪里。 用对照表把三种面板的优缺点一次固化，避免记混。 把销售话术拿进课堂辨析，训练用原理判断的习惯。 活动三： 6.5.3 指标与 6.5.4 选购 · 算一算、选一选 讲清 1）可视面积与 2）点距：LCD 显示器所标识的尺寸就是实际可以使用的屏幕范围；点距是指相邻两个颜色条之间的距离，一般的计算方法是可视宽度/水平像素（或 可视高度/垂直像素）；例如 14 英寸 LCD 显示器的可视面积为 285.7mm × 214.3mm，最大分辨率为 1024 像素 × 768 像素，则点距约为 0.279mm。带学生在课堂上用计算器演算一遍。 讲清 3）色彩度：自然界任意一种色彩都可以由红、绿、蓝这 3 种基本色混合而得（三基色原理）；采用 TN 面板的 LCD 显示器每个基本色都是 6 位即 64 种表现度，每个独立像素就有 64×64×64 等于 262 144 种色彩；不少厂商使用 FRC 技术以仿真方式表现出全彩画面，即每个基本色都能达到 8 位即 256 种表现度，每个独立像素就有 256×256×256 等于 16 777 216 种色彩；采用 IPS 面板和 VA 面板的 LCD 显示器每个基本色都是 8 位，同样有 16 777 216 种色彩。 讲清 4）对比度与亮度：对比度是最大亮度值和最小亮度值的比值，可以反映出 LCD 显示器是否能表现丰富的色阶和画面层次，对比度越高图像越锐利清晰；对一般用户而言对比度能够达到 350：1 就足够了；相对 CRT 显示器轻易达到 500：1 甚至更高而言，只有高档 LCD 显示器才能达到这样的程度；不过华硕、三星、LG 等品牌产品的对比度普遍都在 800：1 以上，部分高端产品能达到 1000：1。LCD 显示器的亮度通常由背光源决定，亮度值一般在 200、300 cd/m²；LCD 显示器是被动发光器件，灯管的数目关系着亮度，主要有 4 灯、6 灯甚至更多；亮度太高的显示器有可能使观看者眼睛受伤。 讲清 5）响应时间与 6）可视角度：响应时间指的是 LCD 显示器对输入信号的反应速度，通常以毫秒（ms）为单位；数值越小反应速度越快；如果响应时间太长，就有可能使 LCD 显示器在显示动态图像时有尾影拖曳的现象（残影）；一般 LCD 显示器的响应时间在 5ms 左右。可视角度指用户可以清楚地看到画面中影像的角度范围；一般来说 LCD 的可视角度小于 CRT 显示器的可视角度（接近 180°），因为背光源发出的光线经过偏光板、液晶及取向膜后具备了一定的方向性；目前通过 TN+FILM、IPS 或 MVA 等广视角技术可以提高可视角度；当前市场上大多数产品的可视角度在 120° 以上，部分产品达到了 160° 以上。 讲清 7）曲面屏：曲面屏更符合人体的视觉习惯——人眼的晶状体是凸透镜样，其焦点所形成的焦平面是球状弧面，而并非真正的平面；因此适当弧度的曲面屏比平面屏的显示效果更接近人眼看到的真实场景，能给用户更强的影院级的临场感。曲率是确定曲面液晶视觉效果和画面覆盖范围的核心指标，也就是弯曲屏幕的半径数值，曲率越小，弯曲的幅度越大；当前市场上主流曲面屏 LCD 显示器的曲率范围为 1000R～1800R，曲率越小，价格越贵。 讲清 6.5.4 选购四条：①了解市场上主流的显示器产品；②技术指标适用——TN／IPS／VA 在色彩度、可视角度、响应时间、耗电量等方面差异不小，用户要根据自身需求来选择；③根据需要选择接口——近几年 HDMI 接口和 DP 接口也逐渐成为大屏 LCD 显示器的标配，用户可以根据自己显卡的情况选择支持不同接口的显示器，VGA 接口和 DVI 接口目前已经很少见；④尽可能一步到位——显示器是一个耐用消费品，要在品牌、性能、尺寸等方面都一步到位。最后补充使用与维护：避免强烈冲击和震动；不使用时关闭电源、避免长时间待机，并且要防电磁干扰、防潮；定期清洁屏幕。 用公式算一遍 14 英寸屏的点距，并说明点距大小与画面细腻程度的关系。 算出 TN 面板与 IPS 面板各自的像素色彩数，写出算式。 说出对比度的定义，以及一般用户够用的数值与主流品牌的数值区间。 说出响应时间的单位与常见取值，以及响应时间过长的后果。 说出曲率的含义，并解释「曲率越小弯曲幅度越大」这句话。 把两个可计算的指标放一起讲，让学生动手算一遍比记住数值更牢。 用「够用值／主流值／高端值」三档给出选购参考，避免唯参数论。 以选一台显示器收束，把七项指标与选购四条串成一条可执行的动作链。 课堂练习 1. 活动一结束后完成单项选择题第 1—9 题与判断题第 16—20 题，限时完成、同桌交换批改。 2. 活动二、三结束后完成单项选择题第 10—15 题与判断题第 21—25 题，写出判断依据，重点订正三种面板的归属与七项指标的取值。 3. 教师针对「面板优缺点记混」「被 LED 话术误导」「点距与色彩数算错」「对比度与亮度混淆」四类共性错误集中讲评。 课堂小结 1. ①四种分类：按显示色彩能力（单色／彩色）、按屏幕大小（14—34 英寸）、按工作原理（CRT／LCD）、按屏幕宽高比（方屏 4：3／宽屏 16：9／超宽屏 21：9）。 2. ②CRT：阴极射线管由电子枪、偏转线圈、荫罩、高压石墨电极和荧光粉涂层、主电路板、玻璃外壳等 6 部分组成；优点是可视角度大、无坏点、色彩还原度高、响应时间极短，缺点是高辐射、高能耗、体积大，目前已基本被淘汰。 3. ③LCD 原理与面板：液晶本身不会发光，靠背光源依次经过偏光板、液晶层、彩色滤色板与偏光板，由电压控制明暗；面板占成本 70% 左右；TN（软屏、6bit、262 144 色、140°）、IPS（硬屏、色彩准、视角大、功耗高）、VA（软屏、8bit、16.7M 色、正视对比度最高）三种，IPS 与 VA 属广视角面板，可视角度达 170°。 4. ④背光：CCFL 与 LED 是两种背光技术，LED 属于 LCD，不是替代关系；LED 更轻薄、显色更好；CCFL 含水银的环保问题针对生产与回收环节。 5. ⑤七项指标：可视面积＝标识尺寸；点距＝可视宽度/水平像素（14 英寸屏约 0.279mm）；色彩度 64×64×64 与 256×256×256；对比度 350：1 够用、主流 800：1 以上；亮度 4 灯或 6 灯；响应时间 5ms 左右；可视角度 LCD 小于 CRT；曲率 1000R～1800R，越小弯曲幅度越大。 6. ⑥选购四条：了解主流产品、指标适用、按需选接口（HDMI 与 DP 为标配）、尽可能一步到位。 7. 素养落点（教师设计）：按需选购、量入为出；关注视觉健康；用原理判断而非听宣传。 课后作业 1. 习题6 第 11 题：不同的液晶面板之间有什么区别？ 2. 习题6 第 12 题：LCD 显示器的技术指标有哪些？ 3. 习题6 第 14 题：曲面屏显示器的优点有哪些？ 4. 习题6 第 15 题：选购显示器应考虑哪些方面？ 板书设计 第6章　6.5 显示器 一、6.5.1 显示器的分类（四种分法） 　★按显示色彩能力：单色／彩色｜按屏幕大小：14—34 英寸，24 英寸及以上是趋势 　★按工作原理：CRT／LCD｜按宽高比：方屏 4：3（淘汰）、宽屏 16：9、超宽屏 21：9 　★宽屏成因：人眼向上 60°、向下 75°、水平向外 95°；左右加宽更能提升单位面积信息量 二、6.5.2 CRT 显示器（已基本淘汰） 　★阴极射线管 6 部分：电子枪、偏转线圈、荫罩、石墨电极和荧光粉涂层、主电路板、玻璃外壳 　★优点：可视角度大、无坏点、色彩还原度高、色度均匀、响应时间极短；缺点：高辐射、高能耗、体积大 三、6.5.3 LCD 显示器 　★原理：背光源→偏光板→液晶层→彩色滤色板→偏光板；靠电压控明暗；液晶本身不发光 　★面板占成本 70%：TN（软屏、6bit、262 144 色、140°、低端） 　　IPS（硬屏、色彩准、视角大、漏光、功耗高）｜VA（软屏、8bit、16.7M、对比度最高）；两者视角 170° 　★背光：CCFL 与 LED；LED 属于 LCD（不是替代关系）；CCFL 含水银，问题针对生产与回收环节 　★七项指标：①可视面积＝标识尺寸 ②点距＝可视宽度/水平像素（约 0.279mm） 　　③色彩度 64³＝262 144、256³＝16 777 216 ④对比度 350：1 够用、800：1 以上 　　⑤响应时间 5ms 左右，过长有残影 ⑥可视角度 LCD＜CRT，主流 120° 以上 　　⑦曲面屏：曲率 1000R～1800R，越小弯曲幅度越大、越贵 四、6.5.4 选购四条：了解主流产品｜指标适用｜按需选接口（HDMI、DP）｜一步到位；防震防潮、定期清洁 五、素养（教师设计）：按需选购、量入为出；关注视觉健康；用原理判断而非听宣传 教学评价 知识：能否说出显示器的四种分类方法、阴极射线管的六个组成部分、LCD 显示器的工作原理、三种面板的区别、CCFL 与 LED 的关系、七项技术指标的含义；同步练习的正确率。 能力与素养：能否算出点距与像素色彩数；能否按用途与预算选择面板与接口；能否识别「LED 替代 LCD」等话术；是否形成按需选购、量入为出的观念。 教学反思 课后记录：三种面板归属题、七项指标取值题、点距与色彩数计算题、LED 与 LCD 关系题的正确率。 学生是否容易把对比度与亮度混为一谈？下次是否带两台不同面板的显示器现场对比？ 精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $