第2章第4节阴极射线管

1、2.4 阴极射线管 2.4 阴极射线管 2.4.1 基本结构与工作原理2.4.2 主要单元2.4.3 CRT显示器的驱动与控制2.4.4 CRT的特点及应用上一张上一张章首章首下一张下一张结束结束节首节首目录目录第二章 电光信息转换上一张上一张章首章首下一张下一张结束结束节首节首目录目录第二章 电光信息转换 CRT显示器是一种使用阴极射线管（显示器是一种使用阴极射线管（Cathode Ray Tube）的显示器，阴极射线管主要有五部）的显示器，阴极射线管主要有五部分组成：分组成：电子枪电子枪（Electron Gun），），偏转线圈偏转线圈（Deflection coils），），荫罩荫罩(S

2、hadow mask)，高高压石墨电极压石墨电极和和荧光粉涂层荧光粉涂层(Phosphor)及及玻璃外玻璃外壳壳。它是目前应用最广泛的显示器之一，。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、原度高、色度均匀、可调节的多分辨率模式、响应时间极短等响应时间极短等LCD显示器难以超过的优点，显示器难以超过的优点，而且现在的而且现在的CRT显示器价格要比显示器价格要比LCD显示器便显示器便宜不少。宜不少。上一张上一张章首章首下一张下一张结束结束节首节首目录目录第二章 电光信息转换上一张上

3、一张章首章首下一张下一张结束结束节首节首目录目录第二章 电光信息转换上一张上一张章首章首下一张下一张结束结束节首节首目录目录第二章 电光信息转换上一张上一张章首章首下一张下一张结束结束节首节首目录目录第二章 电光信息转换上一张上一张章首章首下一张下一张结束结束节首节首目录目录第二章 电光信息转换上一张上一张章首章首下一张下一张结束结束节首节首目录目录第二章 电光信息转换上一张上一张章首章首下一张下一张结束结束节首节首目录目录第二章 电光信息转换上一张上一张章首章首下一张下一张结束结束节首节首目录目录第二章 电光信息转换 彩色如何工作的彩色如何工作的 这首先有赖于荧光粉层，在荧光屏上涂满了按一定

4、方式紧密排列的红、绿、蓝三种颜色的荧光粉点或荧光粉条，称为荧光粉单元，相邻的红、绿、蓝荧光粉单元各一个为一组，学名称之为像素。每个像素中都拥有红、绿、蓝(R、G、B)三基色，根据我们刚才所说的三基色理论，这就有了形成千变万化色彩的基础。然而，怎样把这三原色混合成丰富的色彩呢？ 上一张上一张章首章首下一张下一张结束结束节首节首目录目录第二章 电光信息转换 电子枪发射的电子束不是一束，而是三束，它们分别受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。根据空间混色法(将三个基色光同时照射同一表面相邻很近的三个

5、点上进行混色的方法)产生丰富的色彩，这种方法利用人们眼睛在超过一定距离后分辨力不高的特性，产生与直接混色法相同的效果。用这种方法可以产生不同色彩的像素，而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。2.4.1 基本结构与工作原理2.4.1 基本结构与工作原理 单色CRT(cathode ray tube)的结构。主要由4部分组成：圆锥形玻壳；玻壳正面用于显示的荧光屏；封入玻壳中发射电子束用的电子枪系统；位于玻壳之外控制电子束偏转扫描的磁轭。 图2.4.1-1 单色CRT 彩色CRT采用荫罩型结构，如图2.4.1-

6、2所示。彩色CRT是通过红(R)、绿(G)、蓝(B)三原色组合产生彩色视觉效果。 图2.4.1-2 彩色CRT 2.4.1 基本结构与工作原理防爆箍 提耳 阳极 荧光体 金属覆层（AI 膜） 屏幕玻璃 偏转磁轭 支持架 颈部 电子枪 框架 内部导电膜 地磁场屏蔽罩 阴罩（选色电极） PCM RGB 荧光屏上的每一个像素由产生红(R)、绿(G)、蓝(B)的三种荧光体组成，同时电子枪中设有3个阴极，分别发射电子束，轰击对应的荧光体。为了防止每个电子束轰击另外两个颜色的荧光体，在荧光面内侧设有选色电极荫罩荫罩。 在荫罩型彩色CRT中，玻壳荧光屏的内面形成点状红、绿、蓝三色荧光体，荧光面与单色CRT相

7、同，在其内侧均有AI膜金属覆层。在离荧光面一定距离处设置荫罩。荫罩焊接在支持框架上，并通过显示屏侧壁内面设置的紧固钉将荫罩固定在显示屏内侧。图2.4.1-3 荫罩与荧光面间的关系 2.4.1 基本结构与工作原理 如图2.4.1-3所示，荫罩与荧光屏的距离可根据几何关系由下式确定： PS)3/(gMSPLq)/(/qLLPPMS2.4.1 基本结构与工作原理 R B G R B G R B G R B G 电子枪 静态聚焦面 荫罩 荧光体 屏幕玻璃 Sg q PS PM L 2.4.2 主要单元 2.4.2 主要单元 一、电子枪 下面参考图2.4.2-1对电子枪的结构和各部分的作用进行介绍。 (

8、a) 三极电子枪 (b) 四极电子枪图2.4.2-1 电子枪示意图玻璃石墨层第二阳极第三阳极加速极阴极灯丝栅极玻璃石墨层第二、四阳极聚焦极加速极阴极灯丝栅极上一张上一张章首章首下一张下一张结束结束节首节首目录目录第二章 电光信息转换上一张上一张章首章首下一张下一张结束结束节首节首目录目录第二章 电光信息转换上一张上一张章首章首下一张下一张结束结束节首节首目录目录第二章 电光信息转换上一张上一张章首章首下一张下一张结束结束节首节首目录目录第二章 电光信息转换上一张上一张章首章首下一张下一张结束结束节首节首目录目录第二章 电光信息转换 二、荧光屏 对荧光粉的性能要求是：发光颜色满足标准白色、发光效

9、率高、余辉时间合适以及寿命长等。 荧光粉的发光效率发光效率是指每瓦电功率能获得多大的发光强度。 荧光粉的余辉特性余辉特性是指这样一种性质：电子束轰击荧光粉时，荧光粉的分子受激而发光，当电子束的轰击停止后，荧光粉的光亮并非立即消失，而是按指数规律衰减，这种特性称为余辉特性。 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。 2.4.2 主要单元 如果已知荧光粉的发光时间特性L(t)，那么在一帧时间T内平均亮度应为 2.4.2-1 dttLTLT0)(1 屏幕亮度除了与余辉时间有关外，还取决于电子束的电流密度和屏幕电压的高低。因此屏幕亮度可表示为 2.4.2-2 SAjULa2 从上

10、式可以看出，欲增大亮度可以加大电流密度和电压。两者中以提高电压更为有效。 2.4.2 主要单元 2.4.3 CRT显示器的驱动与控制 2.4.3 CRT显示器的驱动与控制 一、扫描方式 文字及图象画面都是由一个个称为像素的点构成的，使这些点顺次显示的方法称为扫描扫描。一般CRT的电子束扫描是由偏转磁轭进行磁偏转控制的。 光栅扫描方式在垂直方向是从左上向右下的顺序扫描方式，由扫描产生的水平线称为扫描线，按该扫描线的条件决定显示器垂直方向的图像分辨率。如图2.4.3-1所示，光栅扫描方式中有顺序扫描（逐行扫描）方式和飞越扫描（隔行扫描）方式。 (a) 顺序扫描方式 (b) 飞越扫描方式图2.4.3

11、-1 CRT扫描方式图2.4.3-2 7行光栅的行扫描与场扫描波形 1234567123456771234567a1 3 5 7 2 4 6 1 行扫描场扫描tt奇数场偶数场2.4.3 CRT显示器的驱动与控制12345677b 2.4.3 CRT显示器的驱动与控制 2.4.3 CRT显示器的驱动与控制 2.4.3 CRT显示器的驱动与控制 2.4.3 CRT显示器的驱动与控制二、辉度及颜色 单色CRT 只需要对辉度进行控制，对彩色CRT来说还需要对颜色进行控制，辉度和颜色都是都是通过电流量来控制的。电流控制方式中有栅极(G1)驱动方式和阴极驱动方式。通过施加不同电压，电子束的电流不同。 图2

12、.4.3-3 画面的辉度与信号振幅的关系2.4.3 CRT显示器的驱动与控制白色黑色信号振幅三、CRT显示器驱控器的电路构成 CRT显示器驱控器的电路，如图2.4.3-4所示，主要包括视频电路、偏转电路、高压电路、电源电路等基本电路，以及所选择的动态聚焦电路、水平偏转周波数切换电路等。 2.4.3 CRT显示器的驱动与控制 偏转线圈 CRT 电极电路 垂直驱动电路 垂直输出电路 水平输出电路 水平驱动电路 垂直振荡电路 水平振荡电路 同步处理电路 高压输出电路 视频放大电路 高压驱动电路 2.4.4 CRT的特点及应用 2.4.4 CRT的特点及应用 一、CRT的特点 CRT最大的优势是可以在

13、相对低的价格下获得所必需的各种功能和性能。而且，可以进行大画面高密度显示，彩色CRT与单色CRT在装置的布局上无本质变化，可进行无级辉度调节的全色显示。特别是CRT采用电子束扫描方式，与其他电子显示采用矩阵阵列的扫描方式不同，所需要的驱动电极数极少。在辉度、对比度指标上，与其他显示器相比，CRT也处于有利地位。显示亮度可以任意调节。而且，从电视机用CRT、超高密度显示用CRT到分析观测CRT，均可根据不同使用目的自由设计，从而应用范围极为广泛。 CRT的主要缺点是尺寸和重量都难以降低，由于笨重，又不能实现折叠化、便携化，驱动电压高，给使用带来不便。 2.4.4 CRT的特点及应用二、CRT的应用显示器CRT可分为电视用CRT、显示器终端用CRT及观测用CRT。电视用CRT的发展趋势，主要是大型化，此外设计和采用先进的电子枪、通过管面处理提高对比度、采用纯平、超平显示屏、缩短CRT的长度、降低CRT的功耗等，目前在许多方面都取得了新的进展。其中高清晰度电视(HDTV)用CRT的解像度是现行系统解像度的2倍，是非常有发展前景的。目前计算机显示器普遍采用CRT，但面临着液晶显示器的竞争。飞机、汽车、轮船等搭载的CRT可以向操纵者提供各种信息，显示的信息量大。在这些应用中，与一般的室内应用相