新建MicrosoftOfficePowerPoint演示文稿(CRT顯示技術(shù))

淺談CRT顯示的技術(shù)特點(diǎn)

及發(fā)展趨勢(shì)電信147

組長(zhǎng)：鄒先雄組員：胡文宇覃佳宇CRT的概念及發(fā)展史小結(jié)黑白CRT的原理及構(gòu)成彩色CRT的原理及構(gòu)成CRT控制方式及原理

目錄CRT的發(fā)展歷程布勞恩（Braun）于1897年，布勞恩研制出采用布勞恩管的示波器。布勞恩管利用氣體放電現(xiàn)象產(chǎn)生自由電子，借助離子聚焦作用形成細(xì)長(zhǎng)電子束。1925年10月2日約翰·洛吉·貝爾德（JohnLogieBaird）在倫敦的一次實(shí)驗(yàn)中使用CRT器材“掃描”出木偶的圖象成為一個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)，其被稱為電視誕生的標(biāo)志。1927年—1929年，貝爾德通過電話電纜首次進(jìn)行機(jī)電式電視試播。1929年，美國(guó)貝爾實(shí)驗(yàn)室用3個(gè)電路分別發(fā)射3種基色信號(hào)來播送彩色電視節(jié)目的方法，這種方法的原理成了現(xiàn)代彩色電視的基礎(chǔ)。1930年，實(shí)現(xiàn)電視圖像和聲音同時(shí)發(fā)播。1934年8月25日，費(fèi)城的弗拉克林實(shí)驗(yàn)室實(shí)現(xiàn)了全電子的電視接收和傳輸設(shè)備1936年的柏林夏季奧運(yùn)會(huì)，這是人類歷史上第一次實(shí)現(xiàn)電視轉(zhuǎn)播。1953年，美國(guó)國(guó)家電視制式委員會(huì)(NTSC)確定了與黑白電視兼容的一種彩色電視制式NTSC制。1954年，第一臺(tái)民用支持NTSC標(biāo)準(zhǔn)的彩色電視機(jī)RCACT-100誕生。1953年，夏普拿出了日本第一臺(tái)電子型電視機(jī)。1959年，索尼拿出了全球第一臺(tái)使用晶體管的電視機(jī)--TV-8-301。1968年，索尼把特麗瓏顯像管應(yīng)用在自己的彩色電視機(jī)上。1973年，美國(guó)電視業(yè)最高榮譽(yù)獎(jiǎng)“埃美獎(jiǎng)”授予了索尼公司開發(fā)的特麗瓏顯像管，此后的20年里一直處于CRT顯示器的統(tǒng)治地位。隨著液晶技術(shù)的興起，CRT逐漸退出世界的舞臺(tái)。CRT的發(fā)展歷程第一個(gè)CRT設(shè)備（德國(guó)物理學(xué)家布勞恩）湯姆孫靜電偏轉(zhuǎn)示波管貝爾德機(jī)械掃描式攝像機(jī)CRT的定義CRT（CathodeRayTube）：是一種陰極射線管顯示器。外形：內(nèi)部真空的玻璃椎體。主要分為黑白CRT和彩色CRT顯示器。五大組成部分：電子槍（electricngun）、偏轉(zhuǎn)線圈（deflectioncolis）、蔭罩（shadowmask）、熒光粉層（phosphor）及玻璃外殼。核心部件：電子槍。工作原理CRT是一內(nèi)部抽成真空的玻璃錐體。其基本工作原理是：一些物質(zhì)在電子轟擊下發(fā)射磷光的特性電磁場(chǎng)對(duì)電子運(yùn)動(dòng)實(shí)施控制的效應(yīng)

黑白CRT的結(jié)構(gòu)與原理黑白CRT即單色(MonochromeMonitor)CRT，只有單一的電子槍，僅能產(chǎn)生黑白兩種顏色。它的主要用途是在電視機(jī)中顯示圖像，以及在工業(yè)控制設(shè)備中用作監(jiān)視器。黑白CRT主要由圓錐形玻殼、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)和位于玻殼之外控制電子束偏轉(zhuǎn)掃描的磁軛器件四部分組成。

熒光屏圓錐形玻殼偏轉(zhuǎn)磁軛圖2.1單色CRT的結(jié)構(gòu)示意圖

結(jié)構(gòu)中燈絲、陰極（K）、第一控制柵極（G1或稱調(diào)制器）、加速極（G2或稱屏蔽極）構(gòu)成發(fā)射系統(tǒng)；第二陽極G3、聚焦極G4、高壓陽極G5構(gòu)成聚焦系統(tǒng)。

黑白CRT的組成陰極：加熱時(shí)發(fā)射電子控制柵極：對(duì)發(fā)射電子多少實(shí)施控制加速結(jié)構(gòu)：使電子形成高速度射速聚焦系統(tǒng)：使電子束轟擊熒屏聚集成細(xì)點(diǎn)偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)：使電子束在屏幕上隨意移動(dòng)熒光屏：電子束轟擊時(shí)發(fā)出光輝

陰極射線管工作原理

工作原理

由陰極放出的電子通過控制柵極后變成電子束，該電子束在聚焦系統(tǒng)的作用下進(jìn)一步聚焦，形成很細(xì)的束，然后在超高壓電場(chǎng)(通常為15000—20000V)的加速下轟擊屏幕表面的磷光體從而發(fā)光。陰極控制柵極聚焦系統(tǒng)偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)加速電場(chǎng)熒光屏電子電子束聚焦方向轟擊

彩色CRT顯示器的基本結(jié)構(gòu)與工作原理

彩色CRT利用三基色圖像疊加原理實(shí)現(xiàn)彩色圖像的顯示。蔭罩式彩色CRT是目前占主導(dǎo)地位的彩色顯像管，這種管子的原始設(shè)想是德國(guó)人弗萊西（Fleshsig）在1938年提出的。蔭罩式彩色CRT的基本結(jié)構(gòu)如圖2.2所示。圖2.2彩色CRT的結(jié)構(gòu)示意圖

玻璃外殼玻璃外殼包括管頸、管錐體和屏面玻璃三部分

管錐體部分的內(nèi)外壁上分別涂有石墨導(dǎo)電層，從而形成一個(gè)以玻璃為介質(zhì)，以內(nèi)外壁石墨層為兩個(gè)極片的電容器（電容量約為1000pF）。

內(nèi)壁石墨層與高壓陽極相連，形成一個(gè)等電位空間，以保證電子束流高速運(yùn)動(dòng)。

外壁石墨層通過金屬隔離皮與電視機(jī)中的接地相接，以防止管外電磁場(chǎng)的干擾。在管錐體部分裝有高壓嘴，它與顯像管的內(nèi)部高壓陽極相連，作為高壓供電端。管頸直徑應(yīng)適宜。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(fā)射密度可調(diào)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(zhuǎn)線圈形成的行、場(chǎng)偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)作用下實(shí)現(xiàn)全屏幕的掃描光柵，所以，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電子槍分為雙電位電子槍和單電位電子槍電子槍呈小圓筒狀

，圓筒表面涂有氧化物（氧化鋇、氧化鍶、氧化釷）能在受熱時(shí)發(fā)射電子，圓筒內(nèi)有燈絲，能把陰極加熱到高溫（1000～3000oC）使其發(fā)射出電子?？刂茤艠O（調(diào)制級(jí)）

圓筒狀，它套在陰極外面，圓筒的中間開有一個(gè)金屬小孔這個(gè)圓筒比陰極的電位要低，它排斥電子，除少數(shù)電子通過底部的孔逃脫外，大多數(shù)仍留在控制柵極內(nèi)。陰極

控制柵極在CRT中作用是：（1）控制電子束的電流密度（2）使從陰極飛出的電子聚焦成能穿過控制柵極小孔的細(xì)束?？刂茤艠O相對(duì)于陰極的電位越低，通過小孔逃逸的電子越少，如果電位低到一定程度，電子束電流密度接近0，達(dá)到這種情況的電流叫截止電壓，其值一般在－20～－1000v。

電子由控制柵極出來，穿過第二柵極的小孔，被其間的強(qiáng)靜電場(chǎng)加速，然后電子束高速通過第二陽極上的小孔。

Ｅ（加速電壓）結(jié)論：電子束能到達(dá)的速度正比于加速電壓的平方根。加速結(jié)構(gòu)聚焦系統(tǒng)

電子束離開控制柵極后，變細(xì)到一個(gè)點(diǎn)源，再發(fā)散，一直到聚焦開始作用的地方．由此開始向前收斂，到屏幕時(shí)又成一個(gè)小點(diǎn)，完成聚焦作用。

作用是使電子束轟擊熒光物質(zhì)時(shí)，只限在很小的一點(diǎn)上發(fā)出輝光，以保證圖形和符號(hào)的清晰。

聚焦系統(tǒng)的好壞直接影響顯示裝置分辨率的高低。

分辨率(resolution)指的是顯示設(shè)備所能表示的像素個(gè)數(shù)。像素越密，分辨率越高，圖像越清晰。分辨率取決于熒光粉的粒度，屏的尺寸和電子束的聚焦能力聚焦系統(tǒng)分為：靜電聚焦和電磁聚焦。

蔭罩蔭罩、玻殼和電子槍是組成彩色顯像管的三大主要部件，在彩色顯象管內(nèi)，蔭罩裝于玻殼和電子槍之間，起分色作用。

熒光屏熒光屏，是由涂覆在玻璃殼內(nèi)的熒光粉和疊于熒光粉層上面的鋁膜共同組成的。工作的時(shí)候熒光屏后面的電子槍發(fā)射電子束打在熒光粉上，于是一部分熒光粉亮起來，顯示出字符或者圖像。

熒光屏是實(shí)現(xiàn)CRT顯像管電光轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵部位之一，要求發(fā)光亮度和發(fā)光效率足夠高，發(fā)光光譜適合人眼觀察，圖像分辨力高、傳遞效果好，余輝時(shí)間適當(dāng)，機(jī)械、化學(xué)、熱穩(wěn)定性好，壽命高。三原色（RGB）配色原理通過實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，人們的眼睛對(duì)紅、綠、藍(lán)三種顏色反應(yīng)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部分顏色彩色CRT顯示器的基本原理在彩色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球面顯像管從蔭罩技術(shù)的發(fā)展看彩色CRT顯示器的發(fā)展

孔狀蔭罩采用這種顯像管的顯示器，屏幕在水平方向和垂直方向都是彎曲的，造成了圖像失真及反光的現(xiàn)象，實(shí)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，水平方向略有弧度，顯示質(zhì)量大有上升純平顯像管溝槽式蔭罩

顯示器屏幕在水平方向和垂直方向都是垂直的，圖像失真和屏幕的反光的影響都降到了最低怎樣保證三只電子束準(zhǔn)確的擊中每一個(gè)像素中對(duì)應(yīng)的熒光粉？蔭罩(Shadowmask)位置：大概在熒光屏后面(從熒光屏正面看)約10mm處，厚度約為0.15mm的薄金屬障板形狀：上面有很多小孔或細(xì)槽，它們和同一組的熒光粉單元即像素相對(duì)應(yīng)原理：三支電子束經(jīng)過小孔或細(xì)槽后只能擊中同一像素中的對(duì)應(yīng)熒光粉單元，因此能夠保證彩色的純正和正確的會(huì)聚，所以我們才可以看到清晰的圖像。三槍三束彩色顯像管三槍三束蔭罩管中，紅綠藍(lán)三基色點(diǎn)呈品字形（組成一個(gè)象素）均勻交替排列在整個(gè)熒光屏上．每個(gè)色點(diǎn)很小，只有幾微米到十幾微米，數(shù)目達(dá)100萬顆以上，在熒光粉間隙涂以石墨，以提高對(duì)比度（黑底技術(shù)）。三槍三束蔭罩管中，電子槍發(fā)出三個(gè)呈品字形排列電子束，它們能同時(shí)通過蔭罩上同一小孔，并分別打在各自熒光粉點(diǎn)上。三槍三束彩色顯像管---孔狀蔭罩成像原理三個(gè)陰極三個(gè)柵極陰柵電壓分別受三種控制信號(hào)控制由三個(gè)陰極分別發(fā)出的三束電子流轟擊相應(yīng)的三種不同的熒光粉品字排列單槍三束柵網(wǎng)彩管單槍三束柵網(wǎng)彩管是蔭罩管的改進(jìn)型。熒光粉層：三種基色光粉豎條按RGB次序交替排列而成.柵網(wǎng)薄鋼片：縫隙取代了孔狀蔭罩板，三電子束正好在縫隙處交叉，且出射后打在各自的色條上.單電子槍:三個(gè)燈絲、陰極與控制極水平放置，其余電極共用，發(fā)射出的三束電子束共用同一個(gè)電子槍聚焦。這種結(jié)構(gòu)使得電子束的會(huì)聚調(diào)整較簡(jiǎn)單，亮度大大提高，還可縮小顯像管頸尺寸，促進(jìn)彩電小型化。但彩色重現(xiàn)較為粗糙。單槍三束彩色顯像管---條柵蔭罩成像原理三個(gè)陰極三個(gè)柵極陰柵電壓受三種控制信號(hào)控制由三個(gè)陰極分別發(fā)出的三束電子流轟擊相應(yīng)的三種不同的熒光粉一字排列自會(huì)聚彩色像管

自會(huì)聚彩色顯像管是近年彩管的主流，是在三槍三束管和單槍三束管的基礎(chǔ)上產(chǎn)生的.

精密直列式電子槍：三個(gè)電子槍排列在一平線上，彼此間距很小，因而會(huì)聚象差也很小。除陰極相互獨(dú)立并用分立引線外，其他電極均采用整體式結(jié)構(gòu)自會(huì)聚彩色顯像管---孔狀蔭罩成像原理三個(gè)陰極三個(gè)柵極陰柵電壓分別受三種控制信號(hào)控制由三個(gè)陰極分別發(fā)出的三束電子流轟擊相應(yīng)的三種不同的熒光粉一字排列1.掃描方式文字及圖象畫面都是由一個(gè)個(gè)稱為像素的點(diǎn)構(gòu)成的，使這些點(diǎn)順次顯示的方法稱為掃描。一般CRT的電子束掃描是由偏轉(zhuǎn)磁軛進(jìn)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。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。

CRT顯示器驅(qū)控電路

在逐行掃描方式中，當(dāng)場(chǎng)頻為50Hz，掃描行數(shù)為625，圖像寬高比為4:3時(shí)，則需要10.5MHz的信號(hào)帶寬。這將使電視設(shè)備復(fù)雜化，信道的頻帶利用率下降。實(shí)際系統(tǒng)采用隔行掃描方式來降低圖像信號(hào)的頻帶。逐行掃描（Progressive）

我們將一行緊跟一行的掃描方式稱為逐行掃描。逐行掃描原理水平方向上的掃描(也稱行掃描)。由左端逐漸移到右端，這段掃描過程稱行正程掃描。行正程掃描所需時(shí)間稱為行掃描正程時(shí)間，用THt表示。THt場(chǎng)掃描原理產(chǎn)生垂直方向的掃描(也稱場(chǎng)掃描)

場(chǎng)掃描鋸齒電流場(chǎng)掃描鋸齒電流在垂直方向由上端向下端移動(dòng)，這一過程稱為場(chǎng)正程掃描。所需要的時(shí)間稱為場(chǎng)掃描正程時(shí)間，用TVt表示。從下端快速返回到上端，這—過程稱場(chǎng)逆程掃描。場(chǎng)掃描逆程時(shí)間用TVr表示。其中TVt>>TVr。場(chǎng)掃描周期TV=TVt+TVr

。同理，場(chǎng)掃描頻率fv=1/TV

TVtTVr逐行掃描原理場(chǎng)掃描鋸齒電流N行

隔行掃描是每一幀被分割為兩場(chǎng)，每一場(chǎng)包含了一幀中所有的奇數(shù)掃描行或者偶數(shù)掃描行，規(guī)定奇數(shù)行1，3，5，7…573的場(chǎng)為奇數(shù)場(chǎng)，偶數(shù)行2，4，6，…574的場(chǎng)為偶數(shù)場(chǎng)。通常是先掃描奇數(shù)行得到第一場(chǎng)，然后掃描偶數(shù)行得到第二場(chǎng)。每秒掃描50場(chǎng)。

隔行掃描（Interlaced）奇場(chǎng)光柵偶場(chǎng)光柵每幀光柵行鋸齒電流波形場(chǎng)鋸齒電流波形隔行掃描光柵的形成

隔行掃描示意圖

我國(guó)采用的PAL制式規(guī)定，每