第2章第4節(jié)陰極射線管

1、2.4 陰極射線管 2.4 陰極射線管 2.4.1 基本結(jié)構(gòu)與工作原理2.4.2 主要單元2.4.3 CRT顯示器的驅(qū)動與控制2.4.4 CRT的特點及應(yīng)用上一張上一張章首章首下一張下一張結(jié)束結(jié)束節(jié)首節(jié)首目錄目錄第二章 電光信息轉(zhuǎn)換上一張上一張章首章首下一張下一張結(jié)束結(jié)束節(jié)首節(jié)首目錄目錄第二章 電光信息轉(zhuǎn)換 CRT顯示器是一種使用陰極射線管（顯示器是一種使用陰極射線管（Cathode Ray Tube）的顯示器，陰極射線管主要有五部）的顯示器，陰極射線管主要有五部分組成：分組成：電子槍電子槍（Electron Gun），），偏轉(zhuǎn)線圈偏轉(zhuǎn)線圈（Deflection coils），），蔭罩蔭罩(S

2、hadow mask)，高高壓石墨電極壓石墨電極和和熒光粉涂層熒光粉涂層(Phosphor)及及玻璃外玻璃外殼殼。它是目前應(yīng)用最廣泛的顯示器之一，。它是目前應(yīng)用最廣泛的顯示器之一，CRT純平顯示器具有可視角度大、無壞點、色彩還純平顯示器具有可視角度大、無壞點、色彩還原度高、色度均勻、可調(diào)節(jié)的多分辨率模式、原度高、色度均勻、可調(diào)節(jié)的多分辨率模式、響應(yīng)時間極短等響應(yīng)時間極短等LCD顯示器難以超過的優(yōu)點，顯示器難以超過的優(yōu)點，而且現(xiàn)在的而且現(xiàn)在的CRT顯示器價格要比顯示器價格要比LCD顯示器便顯示器便宜不少。宜不少。上一張上一張章首章首下一張下一張結(jié)束結(jié)束節(jié)首節(jié)首目錄目錄第二章 電光信息轉(zhuǎn)換上一張上

3、一張章首章首下一張下一張結(jié)束結(jié)束節(jié)首節(jié)首目錄目錄第二章 電光信息轉(zhuǎn)換上一張上一張章首章首下一張下一張結(jié)束結(jié)束節(jié)首節(jié)首目錄目錄第二章 電光信息轉(zhuǎn)換上一張上一張章首章首下一張下一張結(jié)束結(jié)束節(jié)首節(jié)首目錄目錄第二章 電光信息轉(zhuǎn)換上一張上一張章首章首下一張下一張結(jié)束結(jié)束節(jié)首節(jié)首目錄目錄第二章 電光信息轉(zhuǎn)換上一張上一張章首章首下一張下一張結(jié)束結(jié)束節(jié)首節(jié)首目錄目錄第二章 電光信息轉(zhuǎn)換上一張上一張章首章首下一張下一張結(jié)束結(jié)束節(jié)首節(jié)首目錄目錄第二章 電光信息轉(zhuǎn)換上一張上一張章首章首下一張下一張結(jié)束結(jié)束節(jié)首節(jié)首目錄目錄第二章 電光信息轉(zhuǎn)換 彩色如何工作的彩色如何工作的 這首先有賴于熒光粉層，在熒光屏上涂滿了按一定

4、方式緊密排列的紅、綠、藍三種顏色的熒光粉點或熒光粉條，稱為熒光粉單元，相鄰的紅、綠、藍熒光粉單元各一個為一組，學(xué)名稱之為像素。每個像素中都擁有紅、綠、藍(R、G、B)三基色，根據(jù)我們剛才所說的三基色理論，這就有了形成千變?nèi)f化色彩的基礎(chǔ)。然而，怎樣把這三原色混合成豐富的色彩呢？ 上一張上一張章首章首下一張下一張結(jié)束結(jié)束節(jié)首節(jié)首目錄目錄第二章 電光信息轉(zhuǎn)換 電子槍發(fā)射的電子束不是一束，而是三束，它們分別受R、 G、 B三個基色視頻信號電壓的控制，去轟擊各自的熒光粉單元。受到高速電子束的激發(fā)，這些熒光粉單元分別發(fā)出強弱不同的紅、綠、藍三種光。根據(jù)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

5、點上進行混色的方法)產(chǎn)生豐富的色彩，這種方法利用人們眼睛在超過一定距離后分辨力不高的特性，產(chǎn)生與直接混色法相同的效果。用這種方法可以產(chǎn)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。很顯然，像素越多，圖像越清晰、細膩，也就更逼真。2.4.1 基本結(jié)構(gòu)與工作原理2.4.1 基本結(jié)構(gòu)與工作原理 單色CRT(cathode ray tube)的結(jié)構(gòu)。主要由4部分組成：圓錐形玻殼；玻殼正面用于顯示的熒光屏；封入玻殼中發(fā)射電子束用的電子槍系統(tǒng)；位于玻殼之外控制電子束偏轉(zhuǎn)掃描的磁軛。 圖2.4.1-1 單色CRT 彩色CRT采用蔭罩型結(jié)構(gòu)，如圖2.4.1-

6、2所示。彩色CRT是通過紅(R)、綠(G)、藍(B)三原色組合產(chǎn)生彩色視覺效果。 圖2.4.1-2 彩色CRT 2.4.1 基本結(jié)構(gòu)與工作原理防爆箍 提耳 陽極 熒光體 金屬覆層（AI 膜） 屏幕玻璃 偏轉(zhuǎn)磁軛 支持架 頸部 電子槍 框架 內(nèi)部導(dǎo)電膜 地磁場屏蔽罩 陰罩（選色電極） PCM RGB 熒光屏上的每一個像素由產(chǎn)生紅(R)、綠(G)、藍(B)的三種熒光體組成，同時電子槍中設(shè)有3個陰極，分別發(fā)射電子束，轟擊對應(yīng)的熒光體。為了防止每個電子束轟擊另外兩個顏色的熒光體，在熒光面內(nèi)側(cè)設(shè)有選色電極蔭罩蔭罩。 在蔭罩型彩色CRT中，玻殼熒光屏的內(nèi)面形成點狀紅、綠、藍三色熒光體，熒光面與單色CRT相

7、同，在其內(nèi)側(cè)均有AI膜金屬覆層。在離熒光面一定距離處設(shè)置蔭罩。蔭罩焊接在支持框架上，并通過顯示屏側(cè)壁內(nèi)面設(shè)置的緊固釘將蔭罩固定在顯示屏內(nèi)側(cè)。圖2.4.1-3 蔭罩與熒光面間的關(guān)系 2.4.1 基本結(jié)構(gòu)與工作原理 如圖2.4.1-3所示，蔭罩與熒光屏的距離可根據(jù)幾何關(guān)系由下式確定： PS)3/(gMSPLq)/(/qLLPPMS2.4.1 基本結(jié)構(gòu)與工作原理 R B G R B G R B G R B G 電子槍 靜態(tài)聚焦面 蔭罩 熒光體 屏幕玻璃 Sg q PS PM L 2.4.2 主要單元 2.4.2 主要單元 一、電子槍 下面參考圖2.4.2-1對電子槍的結(jié)構(gòu)和各部分的作用進行介紹。 (

8、a) 三極電子槍 (b) 四極電子槍圖2.4.2-1 電子槍示意圖玻璃石墨層第二陽極第三陽極加速極陰極燈絲柵極玻璃石墨層第二、四陽極聚焦極加速極陰極燈絲柵極上一張上一張章首章首下一張下一張結(jié)束結(jié)束節(jié)首節(jié)首目錄目錄第二章 電光信息轉(zhuǎn)換上一張上一張章首章首下一張下一張結(jié)束結(jié)束節(jié)首節(jié)首目錄目錄第二章 電光信息轉(zhuǎn)換上一張上一張章首章首下一張下一張結(jié)束結(jié)束節(jié)首節(jié)首目錄目錄第二章 電光信息轉(zhuǎn)換上一張上一張章首章首下一張下一張結(jié)束結(jié)束節(jié)首節(jié)首目錄目錄第二章 電光信息轉(zhuǎn)換上一張上一張章首章首下一張下一張結(jié)束結(jié)束節(jié)首節(jié)首目錄目錄第二章 電光信息轉(zhuǎn)換 二、熒光屏 對熒光粉的性能要求是：發(fā)光顏色滿足標(biāo)準(zhǔn)白色、發(fā)光效

9、率高、余輝時間合適以及壽命長等。 熒光粉的發(fā)光效率發(fā)光效率是指每瓦電功率能獲得多大的發(fā)光強度。 熒光粉的余輝特性余輝特性是指這樣一種性質(zhì)：電子束轟擊熒光粉時，熒光粉的分子受激而發(fā)光，當(dāng)電子束的轟擊停止后，熒光粉的光亮并非立即消失，而是按指數(shù)規(guī)律衰減，這種特性稱為余輝特性。 屏幕的亮度取決于熒光粉的發(fā)光效率、余輝時間及電子束轟擊的功率。 2.4.2 主要單元 如果已知熒光粉的發(fā)光時間特性L(t)，那么在一幀時間T內(nèi)平均亮度應(yīng)為 2.4.2-1 dttLTLT0)(1 屏幕亮度除了與余輝時間有關(guān)外，還取決于電子束的電流密度和屏幕電壓的高低。因此屏幕亮度可表示為 2.4.2-2 SAjULa2 從上

10、式可以看出，欲增大亮度可以加大電流密度和電壓。兩者中以提高電壓更為有效。 2.4.2 主要單元 2.4.3 CRT顯示器的驅(qū)動與控制 2.4.3 CRT顯示器的驅(qū)動與控制 一、掃描方式 文字及圖象畫面都是由一個個稱為像素的點構(gòu)成的，使這些點順次顯示的方法稱為掃描掃描。一般CRT的電子束掃描是由偏轉(zhuǎn)磁軛進行磁偏轉(zhuǎn)控制的。 光柵掃描方式在垂直方向是從左上向右下的順序掃描方式，由掃描產(chǎn)生的水平線稱為掃描線，按該掃描線的條件決定顯示器垂直方向的圖像分辨率。如圖2.4.3-1所示，光柵掃描方式中有順序掃描（逐行掃描）方式和飛越掃描（隔行掃描）方式。 (a) 順序掃描方式 (b) 飛越掃描方式圖2.4.3

11、-1 CRT掃描方式圖2.4.3-2 7行光柵的行掃描與場掃描波形 1234567123456771234567a1 3 5 7 2 4 6 1 行掃描場掃描tt奇數(shù)場偶數(shù)場2.4.3 CRT顯示器的驅(qū)動與控制12345677b 2.4.3 CRT顯示器的驅(qū)動與控制 2.4.3 CRT顯示器的驅(qū)動與控制 2.4.3 CRT顯示器的驅(qū)動與控制 2.4.3 CRT顯示器的驅(qū)動與控制二、輝度及顏色 單色CRT 只需要對輝度進行控制，對彩色CRT來說還需要對顏色進行控制，輝度和顏色都是都是通過電流量來控制的。電流控制方式中有柵極(G1)驅(qū)動方式和陰極驅(qū)動方式。通過施加不同電壓，電子束的電流不同。 圖2

12、.4.3-3 畫面的輝度與信號振幅的關(guān)系2.4.3 CRT顯示器的驅(qū)動與控制白色黑色信號振幅三、CRT顯示器驅(qū)控器的電路構(gòu)成 CRT顯示器驅(qū)控器的電路，如圖2.4.3-4所示，主要包括視頻電路、偏轉(zhuǎn)電路、高壓電路、電源電路等基本電路，以及所選擇的動態(tài)聚焦電路、水平偏轉(zhuǎn)周波數(shù)切換電路等。 2.4.3 CRT顯示器的驅(qū)動與控制 偏轉(zhuǎn)線圈 CRT 電極電路 垂直驅(qū)動電路 垂直輸出電路 水平輸出電路 水平驅(qū)動電路 垂直振蕩電路 水平振蕩電路 同步處理電路 高壓輸出電路 視頻放大電路 高壓驅(qū)動電路 2.4.4 CRT的特點及應(yīng)用 2.4.4 CRT的特點及應(yīng)用 一、CRT的特點 CRT最大的優(yōu)勢是可以在

13、相對低的價格下獲得所必需的各種功能和性能。而且，可以進行大畫面高密度顯示，彩色CRT與單色CRT在裝置的布局上無本質(zhì)變化，可進行無級輝度調(diào)節(jié)的全色顯示。特別是CRT采用電子束掃描方式，與其他電子顯示采用矩陣陣列的掃描方式不同，所需要的驅(qū)動電極數(shù)極少。在輝度、對比度指標(biāo)上，與其他顯示器相比，CRT也處于有利地位。顯示亮度可以任意調(diào)節(jié)。而且，從電視機用CRT、超高密度顯示用CRT到分析觀測CRT，均可根據(jù)不同使用目的自由設(shè)計，從而應(yīng)用范圍極為廣泛。 CRT的主要缺點是尺寸和重量都難以降低，由于笨重，又不能實現(xiàn)折疊化、便攜化，驅(qū)動電壓高，給使用帶來不便。 2.4.4 CRT的特點及應(yīng)用二、CRT的應(yīng)用顯示器CRT可分為電視用CRT、顯示器終端用CRT及觀測用CRT。電視用CRT的發(fā)展趨勢，主要是大型化，此外設(shè)計和采用先進的電子槍、通過管面處理提高對比度、采用純平、超平顯示屏、縮短CRT的長度、降低CRT的功耗等，目前在許多方面都取得了新的進展。其中高清晰度電視(HDTV)用CRT的解像度是現(xiàn)行系統(tǒng)解像度的2倍，是非常有發(fā)展前景的。目前計算機顯示器普遍采用CRT，但面臨著液晶顯示器的競爭。飛機、汽車、輪船等搭載的CRT可以向操縱者提供各種信息，顯示的信息量大。在這些應(yīng)用中，與一般的室內(nèi)應(yīng)用相