1、CRT顯示技術介紹講解01第一局部陰極射線管cathode-ray tube： 一種電真空器件，通過驅動電路控制電子發射和偏轉掃描，受控電子束激發涂在屏幕上的熒光材料而發出可見光。其主要特點是： 可用磁偏轉或靜電偏轉驅動、亮度高、彩色鮮艷、灰度等級多、壽命長、實現畫面及活動圖像顯示容易；但需要上萬伏的高壓、體積大、笨重、功耗大。它是電真空器件，能承受高壓并防爆裂。最初在雷達顯示器和電子示波器上使用，后來用于家用電視機和計算機終端顯示。CRT開展歷史Vladimir ZworykinKarl Ferdinand Braun Karl Ferdinand Braun (18501918) Brau

2、n博士于1897年創造了首支現代意義上的陰極射線管(稱為布朗管),該管包括了現代CRT所具有的所有根本功能。該管具有實用意義(測量波形)而非僅是實驗性質的管子。所以人們把Braun博士看作是現代CRT的創造人,陰極射線管也從此誕生了。這樣，CRT就作為二十世紀最主流的顯示手段出如今各種場合。 在CRT一百多年的開展歷史中，前五十年只是作為示波波形應用。 后五十年與黑白電視、彩色電視急劇普及和開展的歷史一致。 約翰洛吉貝爾德John Logie Baird 1925年在倫敦的一次實驗中使用CRT器材“掃描出木偶的圖象成為一個轉折點，其被稱為電視誕生的標志 。斯福羅金Vladimir Zworyk

3、in 弄出了自己的電視系統,雖然這兩個人實現圖像傳輸的形式有些不同，但都是由CRT設備實現的。 當然這兩者中對將來影響最大的就是斯福羅金的“電視系統了，這種全電子形式也是將來電視開展的一個起點。球面顯像管顯示器“平面直角顯像管顯示器2000mm柱面顯像管顯示器垂直方向完全筆直完全平面顯示器顯示質量的上升，圖像失真和屏幕反光的降低。 1928年，用帶有紅、藍、綠三色濾光器的3個有30個孔的尼普科夫掃描圓盤，進展公開演示，在電視機屏幕上出現了鮮紅色的草莓、藍色的領帶等圖像。黑白的構造電子槍熒光屏玻璃外殼玻璃外殼玻璃外殼包括管頸、管錐體和屏面玻璃三局部 管錐體局部的內外壁上分別涂有石墨導電層，從而形

4、成一個以玻璃為介質，以內外壁石墨層為兩個極片的電容器電容量約為1000pF。 內壁石墨層與高壓陽極相連，形成一個等電位空間，以保證電子束流高速運動。 外壁石墨層通過金屬隔離皮與電視機中的接地相接，以防止管外電磁場的干擾。在管錐體局部裝有高壓嘴，它與顯像管的內部高壓陽極相連，作為高壓供電端。管頸直徑應適宜。電子槍 電子槍通常由燈絲、陰極、控制柵極、加速陽極、聚焦陽極和高壓陽極等組成。高壓陽極插座安裝在管錐體上，其余各電極均在管頸末端用金屬管腳引出。電子槍用來發射密度可調的電子流，通過聚焦和加速，形成截面積很小、速度很高的電子束，該電子束在偏轉線圈形成的行、場偏轉磁場作用下實現全屏幕的掃描光柵，所

5、以，電子槍是顯像管的心臟。顯像管電氣性能的好壞，即形成的光柵和圖像的好壞主要取決于電子槍的好壞。陰極 陰極的外形是一個圓筒，頂部涂有能發射電子的氧化物，圓筒里面裝有加熱用的燈絲。當燈絲通電后，陰極就被加熱，向外發射電子，稱為熱電子發射。要調整好燈絲的電壓和電流，使陰極在可靠的狀態下工作。通常燈絲電壓為交流或直流12V，對小尺寸的顯像管來說，電流或85mA，其電壓變化應小于。如電壓過高，會使顯像管在使用一段時間后受到損壞，亮度急劇下降；如電壓過低，燈絲熱度不夠，會導致陰極中毒，即陰極發射的電子數量缺乏使陰極長期處于疲勞狀態。控制柵極 陰極外面有一個中心開有小孔的金屬圓筒，這個圓筒就是控制柵極。改

6、變控制柵極與陰極間的電壓，便可以控制電子束流的大小。對陰極而言，柵極上加有直流負壓，一般在2080V之間。柵、陰極負壓越大，對電子束的阻礙就越大，那么電子束流就越小；反之，電子束流就越大。這樣，在熒光屏上對應光點就會發生暗明變化。假設將視頻信號加至柵、陰極間，那么掃描電子束流的大小就隨圖像電平的起伏而變化，從而在屏幕上顯示出不同灰度層次的圖像。電視機通常通過固定柵極即柵極接地、改變陰極電位來調節亮度。加速陽極 加速陽極也叫第一陽極，其外形像中間開孔的圓盤。對柵極而言，加有一個正100左右甚至更高的直流電壓，在與陰極形成的電場作用下，把電子從陰極外表吸出來，向屏幕方向作加速運動。有兩種情況要注意

7、，電壓過高會造成亮度失調即亮度調不暗，并產生回掃線；電壓過低會使顯像管不能發光。高壓陽極 第二陽極和第四陽極相接形成高壓陽極，為金屬圓筒形。該陽極將進一步加速電子轟擊熒光屏，而且與管錐體內壁石墨導電層相連，形成一個均勻的等電位空間，保證電子束進入管錐體空間后能徑直地飛向熒光屏，不會產生雜亂的偏離或散焦。一般黑白顯像管的高壓陽極電壓為916kV。陽極高壓不能偏低，否那么電子束轟擊熒光屏的速度將減慢，光柵亮度會變暗。另外，由于電子束的偏轉角與高壓成反比，在同的偏轉磁場作用下，陽極高壓偏低，電子束的偏轉角將加大，從而出現光柵變大、中心變暗等現象。聚焦陽極 聚焦陽極也叫第三陽極，處在第二陽極和第四陽極

8、之間，為金屬圓筒形。 在顯像管中，因電子槍各陽極電壓不同而形成的電子透鏡完成聚焦作用。由第二陽極和第三陽極形成預聚焦透鏡，由第三陽極和第四陽極形成聚焦透鏡，從而使電子束流會聚成一點。改變聚焦電極上的電壓，使電子束的聚焦點正好落在熒光屏上，從而得到最明晰的圖像。 黑白電視機中常用一個電位器來調整聚焦電壓，其范圍在0400V之間。陽極高壓對聚焦透鏡的形成起著關鍵作用，假設陽極高壓偏低，就會使電子透鏡聚焦才能降低出現散焦圖像模糊。采用四陽極電子槍的顯像管具有良好的聚焦，且聚焦電壓較寬，因此常用固定電壓聚焦不需要調整。熒光屏熒光屏由屏面玻璃、熒光粉層和鋁膜三局部組成。 在顯像管屏幕內的玻璃外表上，沉積

9、一層厚度約為10的熒光粉。熒光粉層外面又蒸鍍了一層厚度約為的鋁膜。鋁膜與內石墨層相連，加有高壓。鋁膜可以加速電子束，又可以保護熒光粉，使其不受離子沖擊而損傷形成離子斑離子因質量大，速度慢穿不過鋁膜。此外，鋁膜還可以將熒光粉發出的光線向管外反射，有利于進步屏幕的高度。 一般顯像管要求把電子束流限制在150A以下，假設電子束流太大，有可能使熒光屏上的熒光粉局部過熱而降低發光才能。顯像管的成像過程： 當燈絲發熱時，陰極發射電子束流，此時如在柵、陰極間疊加圖像信號，那么電子束流的大小就隨圖像信號電壓的變化而變化，通過加速、聚焦，并在行、場偏轉線圈的作用下，高速打在整個熒光屏上，這樣屏上各點就呈現不同的

10、灰度，從而重現原來的圖像。CRT顯示器的分類根據調控方式不同可分為：模擬調節數字調節OSD調節按顯像管種類的不同可分為：球面顯像管： 球面管的缺陷非常明顯，在程度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，會降低比照度，對人眼的刺激較大。柱面顯像管： 柱面顯像管采用柵式蔭罩板，在垂直方向上不存在任何彎曲，在程度方向上略有弧度。目前常見的柱面管可分為單槍三束和三槍三束管。純平顯像管： 純平顯像管是CRT彩顯的開展方向，純平顯像管在程度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，使觀看時的聚焦范圍增大。02第二局部 主要內容

11、黑白CRT的構造和原理CRT的調制特性CRT的掃描方式CRT的一些性能指標黑白CRT的構造示意圖 01 黑白CRT的工作原理 工作時，電子槍中陰極被燈絲加熱后發射大量電子，電子束首先由加在柵極的視頻電信號控制，然后經加速和聚焦后，高速轟擊熒光屏上的熒光體，熒光體發出可見光。電子束的電流受顯示信號控制，信號電壓高，電子槍發射的電子束流也越大，熒光體發光高度也越高。最后通過偏轉磁軛控制電子束，在熒光屏上從上到下，從左到右依次掃描，從而將原被攝圖像或文字完好的顯示在熒光屏上。 圖像的形成一是由于熒光粉的余暉效應。其受到電子束轟擊時，其光輸出按指數規律較快的增長到最大值，當電子束停頓攻擊時，其光輸出并

12、不立即停頓，而是按照指數規律漸漸的衰減。二是由于人眼睛的視覺暫留特性。人眼在觀察景物時，光信號傳入大腦神經，需經過一段短暫的時間，當光的作用完畢后，視覺現象并不立即消失。即，亮度在眼睛里建立得快，消失的慢。綜上，讓電子束不斷的轟擊屏幕上的熒光粉，不端重復刷新就能保持圖像的連續性。 黑白顯像管的調制特性熒光屏上形成圖像的各點的灰度由柵極電流的大小決定，而陰極電流的變化受柵陰電壓的調制，我們把柵陰電壓Ugk對陰極電流ik的控制關系成為顯像管的調制特性。曲線公式為： i k=k(ugk-ugk0) 其中，看是比例系數，與電極的特性和構造等因素有關，是非線性系數，其數值大小因管子而異，取值在2-3之間

13、，ugk0是柵極截止電壓從調制特性曲線圖形可以看出，柵陰電壓越負，陰極電流就越小，那么熒光屏亮度越暗，反之，亮度越高。電子掃描在顯像管的管徑上，裝有兩種偏轉線圈，一種叫行偏轉線圈，一種叫場偏轉線圈。前者產生垂直方向的磁場，后者產生程度方向的磁場。偏轉線圈通以線性變化電流時，產生的磁場也是線性變化的。電子束在行偏轉線圈作用下作程度方向掃描，在場偏轉線圈作用下作垂直方向掃描。掃描方式電子束掃描分為逐行掃描和隔行掃描兩種方式。(a) 逐行掃描方式 (b) 隔行掃描方式 逐行掃描，就是電子束自上而下逐行依次進展掃描。在逐行掃描方式中，當場頻為50Hz，掃描行數為625，圖像寬高比為4:3時，那么需要的

14、信號帶寬帶寬指每秒鐘電子束掃描過的總像素。這將使電視設備復雜化，信道的頻帶利用率下降。 隔行掃描方式是把一幀畫分成兩場來掃描，第一場掃描奇數行，第二場掃描偶數行，使偶數行正好插在奇數行之間，兩場組成了一幅完好光柵。這樣既不會引起人眼的閃爍感，又不會增加掃描圖像所占的帶寬。關鍵是要實現隔行掃描，就應該保證偶數場的掃描行能準確的插在奇數場的掃描行之間，否那么就會出現并行現象，使圖像質量下降。 CRT顯示器的技術性能指標像素和分辨率 像素是指屏幕能獨立控制其顏色與亮度的最小區域。分辨率就是屏幕圖像的密度，即顯示器屏幕上有多少個根本像素點，它們是圖像明晰程度的標志，也是描繪分辨才能大小的物理量。 對于

15、CRT顯示器，分辨率常用單位面積上的掃描線數或兩光點之間的間隔 來表示。這取決于場頻和行頻。詳細來說就是每一條程度線上的點數乘以程度線的線數，如640480、720348、1024768及10241024等。分辨率越高，屏幕上所能呈現的圖像也就越精細。 分辨率不僅與顯示尺寸有關，還要受顯像管點距、視頻帶寬等因素的影響。知道分辨率、點距和最大顯示寬度就能得出像素值。 分辨率的計算方法如下： 最大顯示寬度/程度點距=像素數 比方標準17英寸CRT顯示器的最大顯示寬度是320mm，標稱點距是，那么首先按的公式計算出程度點距，然后按320/0.243=1316的公式得出像素數。 CRT顯示器的技術性能

16、指標CRT顯示器的技術性能指標 2. 場頻、行頻及視頻帶寬 假設說畫質等顯示效果只能通過主觀來判斷的話,那么程度掃描頻率、垂直掃描頻率及視頻帶寬這三個參數就絕對是顯示器的硬指標，并且很大程度上決定了顯示器的檔次。 視頻帶寬是指每秒鐘電子槍掃描過圖像點的個數以兆赫茲為單位。這是顯示器非常重要的一個參數，可以決定顯示器性能的好壞。帶寬越高那么說明了顯示器電路可以處理的頻率范圍越大，顯示器性能越好。高的帶寬能處理更高的頻率，信號失真也越小，顯示的圖像質量更好，它反映了顯示器的解像才能。 CRT顯示器的技術性能指標視頻帶寬的計算方法為： 帶寬 = 刷新率垂直分辨率程度分辨率刷新率垂直分辨率程度分辨率

17、垂直像素和程度像素都要除以一個參數是因為要考慮電子槍從最后一行/列返回到第一行/列的回程時間。 場頻就是垂直掃描頻率或叫刷新率，通常以Hz為單位, 也就是指每秒鐘屏幕刷新的次數。刷新率越高，屏幕的閃爍現象越不明顯，眼睛就越不容易疲勞一般來說，垂直刷新率最好不要低于80Hz 。 CRT顯示器的技術性能指標 行頻就是程度掃描頻率，指電子槍每秒鐘在屏幕上掃過的程度線數。單位一般是千赫茲。場頻和行頻的關系式一般如下： 行頻 = 場頻垂直分辨率 可見行頻是一個綜合了分辨率和場頻的參數，可以比較全面的反映顯示器的性能。當在較高分辨率下要進步顯示器的刷新率時，可以通過估算行頻是否超出頻率響應范圍來得知顯示器

18、是否可以到達想要的刷新率。 CRT顯示器的技術性能指標 3. 屏幕尺寸和最大可視面積 屏幕尺寸實際是指顯像管尺寸。最大可視面積指顯像管的屏幕顯示的可見圖形的最大范圍。屏幕大小通常以對角線的長度衡量，以英寸為單位(1英寸厘米)。一般顯示器的最大可視面積都會小于屏幕尺寸，我們平常說的17英寸、15英寸實際上指顯像管尺寸，而實際可視區域(就是屏幕)遠遠到不了這個尺寸。14英寸的顯示器可視范圍往往只有12英寸；15英寸顯示器的可視范圍在英寸左右；17英寸顯示器的可視區域大多在1516英寸之間；19英寸顯示器可視區域到達18寸英寸左右。CRT顯示器的技術性能指標03第三局部熒光粉受激發光原理0102 能

19、量大約在幾千電子伏以上的高速電子打到熒光粉外表時，大局部都可進入材料內部。03主要是這些低能量的電子激發發光材料。這些次級電子的能量分布在幾電子伏到十幾電子伏的很寬范圍內，因此能將發光體激發到多種激發態。最終由這些激發態電子向低能級躍遷向外發射光子。射入固體中的電子漸漸失去能量,當能量消失時會使周圍產生電離,從而產生大量速度越來越低的“次級電子。直到發光體中出現大量的能量在幾電子伏到十幾電子伏的低速電子。彩色CRT顯示器電子槍(electron gun)偏轉線圈(defiection coil)蔭罩(Shadow mask)熒光粉層(phosphor)玻璃外殼在構造上，與黑白CRT顯示器有很大

20、的不同，主要表達在彩色crt顯示器具有三個陰極和三個柵極，它們的陰柵電壓分別受三種控制信號控制，且由三個陰極分別發出的三束電子流轟擊相應的三種不同的熒光粉，根據空間混色原理呈現出彩色圖像。彩色CRT顯示器的根本構造三原色RGB配色原理通過實驗研究發現，人們的眼睛對紅、綠、藍三種顏色反響最靈敏三原色的配色范圍比較廣，用這三種顏色可以隨意配出自然界中的大局部顏色彩色CRT顯示器的根本原理在彩色CRT顯示器中正是使用了三原色的配色原理得到的彩色畫面在CRT顯示器中是怎樣利用三原色配色原理，得到彩色畫面的呢？三個陰極三個柵極陰柵電壓分別受三種控制信號控制由三個陰極分別發出的三束電子流轟擊相應的三種不同

21、的熒光粉怎樣保證三只電子束準確的擊中每一個像素中對應的熒光粉？蔭罩(Shadow mask)位置：大概在熒光屏后面(從熒光屏正面看)約10mm處，厚度約為的薄金屬障板形狀：上面有很多小孔或細槽，它們和同一組的熒光粉單元即像素相對應原理：三支電子束經過小孔或細槽后只能擊中同一像素中的對應熒光粉單元，因此可以保證彩色的純粹和正確的會聚，所以我們才可以看到明晰的圖像。球面顯像管從蔭罩技術的開展看彩色CRT顯示器的開展 孔狀蔭罩采用這種顯像管的顯示器，屏幕在程度方向和垂直方向都是彎曲的，造成了圖像失真及反光的現象，實際顯示面積較小。柱面顯像管條柵蔭罩顯示器屏幕在垂直方向是垂直的，程度方向略有弧度，顯示質量大有上升純平顯像管點柵狀蔭罩 顯示器屏幕在程度方向