null第八章 布劳恩管显示器(CRT)第八章 布劳恩管显示器(CRT)8.1 历史及特征
8.2 结构及工作原理
8.3 性能
8.4 构成要素
8.5 制作工艺
8.6 各种平板型CRT
8.7 生理学措施
8.8 驱动与控制
8.9 面向21世纪的CRT发展趋势8.1 CRT的历史及特征8.1 CRT的历史及特征CRT开发经历及发展史 布劳恩管是德国斯特拉斯堡大学的布劳恩(Braun)于1897年发明的。
从20世纪20年代以后,人们开始利用CRT 进行电视接收装置的具体实验研究。
CRT用于计算机大约从1970年开始。第八章 布劳恩管显示器(CRT)第八章 布劳恩管显示器(CRT)CRT的特征
优点:CRT最大的优势在于,可以在相对低的价格下获得所必需的各种功能和性能。而且,可进行大画面高密度显示,彩色CRT与黑白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等。显示亮度可任意调节。
缺点:是其尺寸和重量都难以降低。寻址方式并不是采用矩阵寻址,因而图像会出现畸变
第八章 布劳恩管显示器(CRT)8.2 CRT的结构及工艺原理8.2 CRT的结构及工艺原理
单色显示用CRT-MDT
彩色显示用CRT-CDT第八章 布劳恩管显示器(CRT)2.1 单色显示用CRT-MDT2.1 单色显示用CRT-MDT 主要由4部分组成:圆锥形玻壳;玻壳正面显示用的荧光屏;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。第八章 布劳恩管显示器(CRT)第八章 布劳恩管显示器(CRT) 利用偏转磁轭中的磁场线圈还可以对荧光屏四周图像的畸变以及聚焦状态进行微调。荧光体按其用途及用户的特殊需要采用各种各样的形态。荧光面内侧有A1膜金属覆层,通过该Al膜可使阳极电压施加在荧光面的显示屏上。A1膜除具有作为阳极的作用之外,还可防止管内发生的阴离子直接碰撞荧光面造成其性能劣化。电子枪一般采用单一电压型,阳极电压15~20kV,最大电流100~150μA第八章 布劳恩管显示器(CRT)2.2 彩色显示用CRT-CDT2.2 彩色显示用CRT-CDT最普遍使用的荫罩型CDT的结构如图8.2所示。荫罩型CDT的特征是,相应于红(R)、绿(G)、蓝(B)三原色发光荧光体,分别设有一个电子束,为了防止每个电子束碰撞另外两个颜色的荧光体,在荧光面内侧设有选色电极(荫罩)第八章 布劳恩管显示器(CRT)第八章 布劳恩管显示器(CRT) 荫罩与荧光屏的距离可根据几何关系由下式决定:
Q=L*PM/(3Sg)
λ=Ps/PM=L/(L-q)
式中,q为荫罩一荧光面间的距离;λ为孔距放大率;L为从电子枪到荧光面的距离;Sg为电子枪的束间距;PM为电子束排列方向的荫罩孔距;Ps为电子束排列方向的荧光面上同一色的点间距。第八章 布劳恩管显示器(CRT)第八章 布劳恩管显示器(CRT) 荫罩有圆孔形、长方孔形、孔栅形等各种形式。一般说来,三角形布置的电子枪采用圆孔形荫罩,直线形布置的电子枪可采用各种形式的荫罩。玻壳内除设有荫罩之外,还设有屏蔽地磁场用的内屏蔽罩,其作用是防止电子束受地磁场的干扰发生紊乱和偏离,使电子束不会射向其他颜色的荧光体。第八章 布劳恩管显示器(CRT)第八章 布劳恩管显示器(CRT) 在玻壳外侧装有偏转磁轭和色纯度会聚磁铁(purity convergence magnet,PCM)。偏转磁轭除了使电子束偏转扫描之外,通过其磁场分布
设计
领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计
,一般还具有使三个电子束完全集中(汇聚)于荧光屏画面的功能。PCM由2极、4极、6极的可动磁极构成,4极和6极磁极用来调整画面中心3个电子束的会聚状态,2极磁极用来调整画面中心电子束的光斑。
对于CDT来说,通过RGB三原色发光辉度的匹配可以再现各种各样的彩色。发光辉度决定于束流的大小,而每个电子束束流的大小(驱动量),可由开始设定的白色画面的束流比为基准来确定。第八章 布劳恩管显示器(CRT)8.3 CRT显示器的性能8.3 CRT显示器的性能
图像分辨率
辉度及对比度第八章 布劳恩管显示器(CRT)3.1 图像分辨率3.1 图像分辨率 CRT显示器的清晰度或图像分辨率主要决定于电子枪的聚焦性能。所谓CRT显示器的像素,是由电子枪在荧光面上聚焦形成的电子束静止束斑在偏转磁场作用下,在水平(x)方向,仅扫描像素间隔为d时所决定的。 辉度分布也可近似地认为符合高斯分布:
第八章 布劳恩管显示器(CRT)第八章 布劳恩管显示器(CRT) 对显示器的清晰度及分辨率进行精确的定量分析是很难的,比较现实的是通过实验方法来确定,即通过每个行程的反复实验,测定图样的调制度。所谓行程,是在构成显示图像的扫描线上,由多个像素在水平或垂直方向相互连接构成的。因此,在水平方向反复ON/OFF,产生行程的情况下,与行程相垂直的一维辉度分布,是各像素垂直断面的辉度分布的叠加,并可由下式
表
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示:
第八章 布劳恩管显示器(CRT)第八章 布劳恩管显示器(CRT) 上述反复ON/OFF行程的调制度,按下式定义:
如果满足
CM(legibility:清晰度)≥0.5
则清晰度很好,而且,如果满足
CM(resolution:分辨率)≥0.18
则可以获得完全能识别的图像分辨率。第八章 布劳恩管显示器(CRT)3.2 辉度及对比度3.2 辉度及对比度 MDT的光栅平均辉度LAv与荧光体的发光效率η、荧光屏玻璃的透射率τp以及阴极平均束流密度ik的γ次方成比例。对比度与显示屏的透射率τP(<1)成反比,因此,τp 的大小应兼顾辉度和对比度。对于MDT来说,一般取τp=0.34。
对于CDT荧光面来说,为了能利用荫罩产生色选择机制,其单色光的平均辉度还与各个荧光体点透过荧光面的透射率τh成比例。通常取τh=0.14左右。第八章 布劳恩管显示器(CRT)第八章 布劳恩管显示器(CRT) 影响CDT辉度的另一个因素是调制荫罩的架桥(doming)现象。即由于高速、高密度电子束的碰撞,引起荫罩膨胀,致使邻近荧光体激发,造成颜色混乱,因此需要限制阳极电流。为了减轻这一现象,荫罩材料采用低热膨胀系数的因瓦(invar)合金,以及在荫罩中预加张力等。
对比度定义为显示部位与背景部位的辉度比,可由下式表示:第八章 布劳恩管显示器(CRT)第八章 布劳恩管显示器(CRT) 对比度CR大致与τp成反比。MDT的场合,为提高对比度,只能采取降低荧光屏玻璃透射率的方法,如前所述,采用τp=0.34透射率相当低的玻壳。与此相对,对于CDT来说,在约占显示面60%的非发光部分涂布碳里(黑色本底),可明显提高对比度。因此,荧光屏玻璃的透射率比MDT要高,一般可取τp=0.57。对于CDT来说,除上述方法之外,还可将R与B荧光体用相同反射色的颜料涂覆,由此可以提高波长选择的对比度。第八章 布劳恩管显示器(CRT)8.4 CRT的构成要素8.4 CRT的构成要素电子枪
偏转磁轭
阴罩
荧光面
玻壳第八章 布劳恩管显示器(CRT)4.1 电子枪4.1 电子枪 决定CRT图像分辨率的重要因素之一是电子束的束斑尺寸,而后者主要决定于电子枪的设计性能。对于设计来说,需要重点考虑的问
题
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是:
①物点直径——最小错乱圆径的选择;
②透镜像差因素——发散角α0汇聚角β的选择。第八章 布劳恩管显示器(CRT)第八章 布劳恩管显示器(CRT) 从聚焦特性考虑,当然希望上述各量取值越小越好,但由于各种因素之间存在相互制约作用,除聚焦特性之外,在设计中还要考虑阴极寿命、电极间耐压等其他因素,以达到所要求的CRT的最佳性能。MDT用电子枪一般采用UPF型,其第一个特点是,聚焦特性与电流的相关性小。UPF型的第二个特点是,聚焦电位几乎与地电位相同,聚焦调整电路比较容易第八章 布劳恩管显示器(CRT)第八章 布劳恩管显示器(CRT) CDT用电子枪需要3个电子束,如图下图所示第八章 布劳恩管显示器(CRT)第八章 布劳恩管显示器(CRT)在加大主透镜直径的同时,能对电子束的分布形状(像散性)进行控制的电子枪有各种各样的
方案
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,如DAC-QPF方式,EA-DF方式,DAF方式,DBS方式,DQL方式等。(图略)第八章 布劳恩管显示器(CRT)第八章 布劳恩管显示器(CRT) 对于电子枪来说,不仅对聚焦特性,而且对阴极也进行了改善。过去一直采用氧化物阴极,即将BaCO3、SrCO3、CaCO3的混合物,或固溶体(Ba1-x-ySrxCay)CO3与粘结剂混合,利用喷射法涂布在基体表面上形成。阴极的活化是在CRT的排气过程中通过加热分解进行的,其反应可用下式表示:
阴极由上述结晶态结构的BaO构成,进一步在真空中加热部分BaO发生下述分解反应
由此会在晶体中产生晶格缺陷,形成自由电子导带,因此成为电子发射源。第八章 布劳恩管显示器(CRT)第八章 布劳恩管显示器(CRT)对于氧化物阴极的改善,主要针对发射特性和寿命两方面进行。通过在上述阴极中分散氧化钪(Sc2O3)有良好的改善效果。
特别是,采用所谓浸含型阴极,对阴极寿命的改善效果显著。浸含型阴极如图8—15所示,是在多孔钨中浸含BaO、CaO、Al2O3等电子发射材料所构成。第八章 布劳恩管显示器(CRT)第八章 布劳恩管显示器(CRT)浸含型阴极有几种类型,但无论哪种浸含型阴极温度均比普通氧化物阴极的工作温度高2 00℃以上,因此,对以加热体为中心的结构及材料等要精心设计。
现在CRT中使用实效最好的浸含型阴极多为M型,即通过在表面涂覆Os、Os-Ru、Ir等金属活性层,使功函数降低,其结果,工作温度也可以设定得较低。第八章 布劳恩管显示器(CRT)4.2 偏转磁轭4.2 偏转磁轭 偏转磁轭的功能是控制电子束扫描,故对其性能有多种要求。首先,按偏转磁轭的结构有SS型①、ST型②、TT型②等几种类型。其中,ST型适用于水平鞍型、垂直环型线圈,在电视机、低档次监视器等中应用最为普遍。其特点是,垂直偏转线圈可直接绕在磁芯上,生产效率高,线圈组装有一定自由度且比较容易等。SS型的水平、垂直偏转都采用鞍型线圈,适用于高频偏转监视器等。TT型的水平、垂直偏转都采用环型线圈,绕线的精度好,但装在CRT上需要固定机构,再加上磁场设计的自由度小等,目前几乎不再采用。第八章 布劳恩管显示器(CRT)第八章 布劳恩管显示器(CRT)CRT偏转磁轭的基本特性包括:
①偏转功率;
②图形失真;
③聚焦特性;
④发热特性等。
对于CDT来说,还有最为重要的收束(convergence)特性等。
关于由偏转磁场造成的聚焦特性,一般说来,采用均匀的磁场分布较好,但是在彩色CRT的场合,磁场分布对收束特性也会产生影响,因此应根据所要达到的目的进行选择。 第八章 布劳恩管显示器(CRT)第八章 布劳恩管显示器(CRT)偏转磁轭的发热与水平偏转的周波数相关,而该周波数与显示监视器的图像分辨率相关。抑制发热应从下述两条途径入手:
磁芯材料的选择
线圈的选择
选择磁芯材料的主要考虑是,减小磁芯的磁滞损耗及涡流损耗。
作为线圈材料,多采用较细的编织线,由于相对表面积增加,对于抑制发热效果很好。第八章 布劳恩管显示器(CRT)4.3 荫罩4.3 荫罩彩色CRT中使用的荫罩分圆孔型和长方孔型两大类,可以把孔径栅格型归为后一类。图8—18表示电视用长方孔型荫罩与CDT用圆孔型荫罩的形式及参数等。
第八章 布劳恩管显示器(CRT)第八章 布劳恩管显示器(CRT)对于荫罩型CDT来说,如8.3.1所述,图像分辨率决定于荫罩的孔间距,因此,荫罩的设计作为CDT的基本设计是相当重要的。
一般说来,在CDT中,除了特殊的图像分辨率很低的监视器之外,一般采用0.26~0.38mm孔距的圆孔型荫罩。荫罩材料使用100~150μm厚的低碳钢或因瓦(1nvar)合金。第八章 布劳恩管显示器(CRT)4.4 荧光面4.4 荧光面荧光面设计的主要考虑是,应满足亮度、对比度、荧光体发光色、残光特性等方面的要求。在CDT的情况下,玻璃荧光屏内面形成黑色基体及R、G、B三色荧光体点,在其背面附加金属铝层。
荧光体的发光色决定于荧光体的种类,但发光颜色不仅随荧光体母材,而且还随活性剂及其浓度的变化而变化。色再现区域的范围决定于三原色的发光色度,因此希望R、G、B的发光色具有尽可能高的色纯度。但实际上,还要考虑视感度、再现自画面所需要的电流比等因素。第八章 布劳恩管显示器(CRT)第八章 布劳恩管显示器(CRT)荧光体的残光特性特别会对画面的闪动(亮度闪动)特性造成影响。选择残光特性的决定条件是对发光体反复激发的周波数(更新比),更新比越高,要求残光时间越短。残光特性(残光时间)分短残光(约10μs)、中短残光(10μs—lms)、中残光(1ms~100ms)、长残光(100ms~1s)等几大类。第八章 布劳恩管显示器(CRT)4. 5 玻壳4. 5 玻壳对CRT用玻壳所要求的主要特性包括耐气压强度,较高的X射线吸收率以及光透射率。
玻壳内部为真空,外部承受一个大气压,玻壳中必然会产生应力。应力中既有压应力又有拉应力,其分布及大小取决于玻壳的形状。第八章 布劳恩管显示器(CRT)第八章 布劳恩管显示器(CRT)图8-20表示玻壳外表面应力分布的一例,从图中可以看出,显示屏部分与喇叭口部分几乎全部受压应力,而以显示屏侧壁为中心的区域受拉应力。玻璃对于拉应力而言破坏强度低,对于压应力而言破坏强度高,因此应对显示屏侧壁区加以注意并采取相应的对策。一般要用预加拉应力的钢圈从外部将显示屏侧壁箍紧,由此减低拉应力(参照图8—1,图8—2)。第八章 布劳恩管显示器(CRT)第八章 布劳恩管显示器(CRT)在CRT中,荫罩及玻璃受高压加速的电子碰撞会产生取决于阳极电压及电流的X射线。为使X射线被玻璃充分吸收,玻璃材料一般应采用含PbO、SrO、ZnO及BaO的铅玻璃,这样透过显示屏的X射线就比规定值要低得多。第八章 布劳恩管显示器(CRT)8.5 CRT的制作工艺8.5 CRT的制作工艺荫罩
显示屏、荫罩的组装
涂黑及涂布荧光体
封接、排气
工程
路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理
阴极老化处理
装附偏转磁轭第八章 布劳恩管显示器(CRT)第八章 布劳恩管显示器(CRT)CRT的制作工艺流程概貌第八章 布劳恩管显示器(CRT)6.1 薄型CRT6.1 薄型CRT目前,人们正在研究开发单电子束型FCM—CRT方式,电子源采用线阴极,电子束扫描采用矩阵驱动的MDS方式的薄型CRT管等。
MDS方式薄型CRT,如下图所示,采用线状阴极,通过第一栅格电极上的小孔,将电子线分割为一个一个的电子束。第八章 布劳恩管显示器(CRT)第八章 布劳恩管显示器(CRT)第八章 布劳恩管显示器(CRT)第八章 布劳恩管显示器(CRT)第八章 布劳恩管显示器(CRT)第八章 布劳恩管显示器(CRT)第八章 布劳恩管显示器(CRT)FCM-CRT的特征是,在显示屏前要配置二次电子倍增通道板(图8-26)。
薄型CRT与LCD等其他固体显示器相比,还不算很薄,只能看作是CRT薄型化的尝试。6.2 冷阴极型CRT6.2 冷阴极型CRT随着半导体微细加工技术的发展,微细真空器件的开发不断由可能变为现实。其中比较典型的是称为micro-cathode的微小冷阴极。在冷阴极中,有电场发射型、雪崩型、MIM型等。这些微小冷阴极的超微细器件,有种种应用领域,在显示器方面的应用也正在进行各种不同的研究开发。采用冷阴极的显示器的厚度可控制在数毫米,并作为代替固体显示器的超薄型CRT,对此人们正寄以期望。
Spindt型冷阴极和楔型冷阴极第八章 布劳恩管显示器(CRT)第八章 布劳恩管显示器(CRT)Spindt型冷阴极
采用Spindt型冷阴极的平板型显示器,是由将电子发射材料加工成圆锥形的阴极、围绕该圆锥形阴极的栅极、以及阳极(荧光面)组成,通过在阴极与栅极间施加电压,在圆锥形阴极顶点由电场取出电场发射电流进行显示。
楔型冷阴极
在基板的绝缘层之上,形成阴极材料及与其对向布置的栅极,在平面上看,阴极与栅极相隔微小间隙,构成对向楔形结构。正是由于阴极这种楔形形状,当阴极与栅极间施加电压时,由于楔形阴极端部的电场集中,引起电子的电场发射。
第八章 布劳恩管显示器(CRT)8.7 CRT显示器的生理学措施8.7 CRT显示器的生理学措施防眩处理
照明光源以及因片页白纸等的镜面反射使光射入显示面会造成对比度下降。防止这类所谓眩光(glare)现象,对于提高显示器的清晰度来说,也是不可缺少的技术。
CRT显示器中所采用的防眩处理,有利用光干涉的AR多层膜(anti-reflection bonded panel)方式,利用凹凸面扩散反射的化学蚀刻方式及有机硅涂层方式等。第八章 布劳恩管显示器(CRT)第八章 布劳恩管显示器(CRT)AR多层膜方式是在CRT屏光面外表面利用真空蒸镀沉积4层左右的防反射膜。其正面反射率约0.1%,是极低的。这种方式并不造成图像分辨率降低,是较为理想的处理方式,但价格高,仅限于在高级用途的CRT中采用。
化学蚀刻法是用HF处理CRT的管面,形成凹凸,是扩散方式中较早采用的方法。
有机硅涂层法是在CRT管面上涂覆含有Si烃氧基的涂覆液,形成凹凸胶。
这两种方法都会引起图像分辨率下降,但由于价格便宜,使用最普遍。最近,在有机硅涂层法的基础上,开始普及通过旋转涂布,在管面上直接形成二层以上光干涉膜的直接AR方式,这种方式有可能在基本上不降低图像分辨率的前提下,达到AR方式的效果。第八章 布劳恩管显示器(CRT)第八章 布劳恩管显示器(CRT)平面化
在CRT中要实现真正的平面显示是极为困难的,显示屏外面的曲率半径大约为原来2倍的FS管已达到商业化。采用这种显像管可减轻不同观察角度观察时的图像畸变,外光射人的范围也窄,从而可提高图像的清晰度。第八章 布劳恩管显示器(CRT)第八章 布劳恩管显示器(CRT)防止电磁场的泄漏
由CRT产生的泄漏电磁场会引起一系列问题,应采取措施加以克服。
泄漏电磁场产生的第一个问题是CRT管面带电。在荧光面上所施加的阳极电压作用下,会在显示屏表面上诱发高电压,接触时会发生放电现象,而且显示屏表面容易积存灰尘。
解决这一问题的措施是,在CRT管面上形成导电膜。在AR型显示屏中一般在防反射膜的最下层沉积IT0膜,可使表面电阻降低到102Ω/ □以下。在涂覆硅胶的方式中,一般是在涂覆液中分散混合SnO2:Sb等半导体第八章 布劳恩管显示器(CRT)第八章 布劳恩管显示器(CRT)第二个问题是由偏转磁轭造成的漏磁场
采取的措施一般是在偏转磁轭上附加补偿磁场线圈。而且,垂直偏转线圈采用漏磁较少的鞍型线圈也有一定效果。
上述交流电磁场对人体有多大影响,从科学的角度尚无明确的结论。但从技术角度,无论如何都要预先采取抑制措施。从人体生物学角度讲,对人体无害是该类电子显示器充分发展的必要条件。第八章 布劳恩管显示器(CRT)8.8 CRT显示器的驱动与控制8.8 CRT显示器的驱动与控制CRT的驱动方式
扫描方式:
文字及图像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。一般CRT的电子束扫描是由偏转磁轭进行磁偏转控制的,而观测等用的特殊用途CRT采用静电偏转方式。
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,依该扫描线的条件决定监视器垂直方向的图像分辨率。光栅扫描方式中有顺序扫描方式(图8—29(a))和飞越扫描方式(8—29(b))之分。此外还有由显示坐标点直接移动进行描画的往返扫描方式,这种方式仅在飞机上搭载的驱控器等特殊领域中采用。第八章 布劳恩管显示器(CRT)第八章 布劳恩管显示器(CRT)2. 灰度及颜色
MDT仅需要对辉度进行控制,对CDT来说还需要对颜色进行控制,辉度和颜色都是通过电流量来控制的。电流控制方式中有G1驱动方式和阴极驱动方式,一般多采用阴极驱动方式。
CDT的颜色显示是通过3个电子束各自的电流(由电压调制)来调制的。由各色信号输入阶数的乘积,决定显示的色数,对于阶数为16的情况,可显示4096(=163)种颜色。第八章 布劳恩管显示器(CRT)第八章 布劳恩管显示器(CRT)CRT显示器驱控器的电路构成 CRT彩色显示器驱控器电路构成主要包括视频电路、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。为提高CRT荧光体的发光辉度,需要提高阳极电压。要特别注意的是,由于阳极中流过的是电子束流,对于电流的变化也应能确保稳定的高压。偏转电路最终应为偏转线圈提供锯齿波电流,这一点与其他平板显示器按矩阵坐标顺序施加一定电压的方式是根本不同的。锯齿波电流的直线性非常重要,若波形产生畸变,则对画面的线性、图像的畸变都会产生影响。第八章 布劳恩管显示器(CRT)8.9 面向21世纪的CRT发展趋势8.9 面向21世纪的CRT发展趋势CRT的各种用途及应用范围 显示器用CRT按用途分类。应电视机市场多样化的需求,CRT从超小型(2英寸)到超大型管(45英寸)品种繁多,最近大型管的需求日益增加。除大型化之外,设计和采用更先进的电子枪、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,在许多方面都有新的突破。其中高清晰度电视(HDTV)用CRT的解析度是现行系统解像度的2倍,随着HDTV广播的开始,其需求量会迅速增加。第八章 布劳恩管显示器(CRT)第八章 布劳恩管显示器(CRT)第八章 布劳恩管显示器(CRT)第八章 布劳恩管显示器(CRT)CRT技术的发展方向
采用平面屏技术
商用CRT的技术升级主要标志在屏幕尺寸和曲率半径。1981年以来玻壳屏幕发生过5次重要的技术升级,即
①直角平面屏(长宽比为3:4,曲率半径为1.5R);
②超大屏幕玻壳(仍为Fs屏。例如,索尼公司1987年即开始采用114cm玻壳);
③HDTV用宽屏幕玻壳(长度比为16:9);
④超平面玻壳(曲率半径2R以上);
⑤全平面玻壳。
市场上“超大屏幕”、“超平”、“纯平”彩电的出现,正是源于玻壳的上述技术升级。第八章 布劳恩管显示器(CRT)第八章 布劳恩管显示器(CRT)缩短CRT的厚度
CRT的厚度直接影响着它的体积和重量,也加重了它的制造成本和运输成本。专家们认为,相对于薄而轻的FPD技术而言,CRT的厚度是它最致命的弱点。
设计更先进的电子枪
目前CRT采用的新型电子枪都有能校正偏转散焦的四极透镜,并且在包括四角和边缘的全屏范围内都能保持圆形的束斑,这种枪的应用正在日益增加。
这种枪的复杂设计对改进性能起了重大作用,但是成本很高,必须设计更先进的电子枪,力求在保持优良性能的同时,尽量简化结构,降低成本。第八章 布劳恩管显示器(CRT)第八章 布劳恩管显示器(CRT)降低CRT的功耗
CRT远比FPD(PDP除外)消耗更多的电能,降低功耗是改进cRT性能的课题之一。据估计,仅偏转线圈就消耗了CRT显示器的40%电能。众所周知,减小管颈直径,可以降低偏转功率,但将加大束斑的尺寸,影响分辨率,故应当探索解决这一问题。此外,现在也在研制方形的颈锥结构。通过降低阳极电压来减小CRT的功耗是一个极具挑战性的课题,就降低偏转功率而言,这是一条最好的途径,不过要考虑伴随而来的种种负面影响,如图像质量降低等等。第八章 布劳恩管显示器(CRT)CRT显示器的分类CRT显示器的分类1.球面屏幕
这是现在技术最成熟、使用范围最广泛的显像管,但这种显像管的缺点也很明显,就是随着观察角度的改变,球面屏幕上的图像会发生歪斜,而且非常容易引起外部光线的反射,降低了对比度。这种显像管的优势在于价格很便宜,但由于它不可避免的缺陷,目前只有14英寸显示器仍然采用这种传统的球面管,相信随着大屏幕显示器的流行,采用这种显像管的显示器将逐渐退出主流市场。
2.平面直角屏幕(FST)
这种显像管由于采用了扩张技术,使传统的球面管在水平和垂直方向向外扩张,也就是常说的平面直角显像管。所以相对于球面显像管来说,这种显像管比传统的球面显像管看上去要平坦很多,同时在防止光线的反射和眩光方面也有了不少改进,加上比较低廉的价格,使之在15"以上的显示器中得到广泛的运用,也是现在市场上占有率最高的一种。但缺点在于还不是真正的平面显像管。CRT显示器的分类CRT显示器的分类3.柱面屏幕
SONY公司的Trinitron(特丽珑)显像管是典型柱面屏幕显像管,这类显像管的特点是从水平方向看呈曲线状,而在垂直方向则为平面。采用条形荫罩板和带状荧屏技术,透光性好,因此亮度高,色彩鲜明,适合对色彩表现要求高的场合,如平面设计。但是这种显像管的缺点在于它所采用的条栅状光栅抗冲击性能较差,因此不适合在严酷的工业场合应用。
4.真正平面屏幕(IFT)
从1998年开始SONY、三星、LG等许多公司都先后推出了真正平面显像管,这种显像管在水平和垂直两个方向上实现真正的平面。越是平的屏幕,人眼观看时的聚焦范围越大,看起来就更逼真和舒服。但由于这种显像管的成本比较高,所以采用这种显像管的显示器还不是很普及。CRT显示器的分类CRT显示器的分类LG是最早推出完全平面显示器的厂家之一,也是目前国内市场上最为常见的完全平面显示器品牌。在2年前推出了 “78FT”,号称“未来窗”。 17英寸,直到最近,LG又推出了一款改进型号795FT Plus,这次它采用了全乳白色的外观,静电感应的触摸式按键,造型好看多了,同样是17英寸的,采用松下的沟状显像管:点距0.24mm,最大分辨率1600×1200/75Hz,行频30~96kHz,场频50~160Hz,带宽203MHz。由于采用了松下沟状显像管,虽然是完全平面的,但是并没有柱面显像管的那种暗线,而且画面失真比柱面管要小,还算比较理想,不过细看的话,亮度和对比度还是比不上栅条结构的柱面显像管。 CRT显示器的技术参数CRT显示器的技术参数1、屏幕尺寸及可视尺寸
屏幕尺寸实际是指显像管尺寸,是显示区域对角线的长度,也就是我们平常所说的15寸、17寸、19寸等。
大家不要被这个名称误导了,以为这就是我们看到的显示器的屏幕大小,由于装配需要,实际可视尺寸远达不到这个尺寸。一般的15寸显示器的可视尺寸在13.8寸左右,而17寸显示器的可是尺寸一般都在15.9寸左右。 CRT显示器的技术参数CRT显示器的技术参数2、点距及栅距
点距是同一像素中两个颜色相近的磷光粉象素间的距离。点距越小,显示图行越清晰细腻,分辨率和图像质量也就越高。其实我们最早所说的点距,一般是针对普通的孔状荫罩式显像管。来说的。一般公认的点距定义是荧光屏上两个最临近的同色荧光点的直线距离。CRT显示器的技术参数CRT显示器的技术参数因为孔状荫罩式显像管的R、G、B三色磷光点是等边三角形的排列,所以点距实际上也就相当于一个红(绿、蓝)荧光点到距离它最近的红(绿、蓝)荧光点的直线距离。如图所示: 图中两个红色荧光点之间的0.28mm就是我们一般所说的'点距',这也是目前很多显示器采用的标准点距。 那么什么是水平点距呢?在图中我们可以看到,连接最临近的两个同色荧光点的线段并非平行于水平线,而是和水平线有30。的夹角。这条线段在水平线上的投影所得线段的长度就被称为'水平点距',很明显,对孔状荫罩式显像管来说,水平点距要比实际点距短。 CRT显示器的技术参数CRT显示器的技术参数一款水平点距为0.24mm的显象管,其真实点距实际上就是0.28mm。
这也就是一些显示器厂商把水平点点距说成实际点距,以提高产品档次的原因了,大家在购买的时候需要清楚厂商资料中指出的是水平点距还是实际点距。
以上的计算方法对于目前大多数平面直角显像管以及三星的DynaFlat纯平显像管都是适用的。对于采用沟槽状荫罩的LG'未来窗'显示器而言,这个'点距'被定义为'沟'距,一般这个距离可以做到0.24mm或者更低。 CRT显示器的技术参数CRT显示器的技术参数 而对于采用荫栅式显像管也就是我们常说的“珑管”来说,能够代表它们这方面性能的数据是'栅距',也就是磷光栅条之间的距离。 由于荫罩和荫栅的结构形式不同,所以二者之间不能简单对比。但是一般说来,由于一般的荫栅式显像管的栅距仅仅为0.24mm,所以画面精细程度还是比点距0.28甚至0.26mm的显示器高一些的。 CRT显示器的技术参数CRT显示器的技术参数3、场频(垂直扫描频率)、行频(水平扫描频率)及视频带宽
有了较好的点距,还需要良好的视频电路与之匹配才能发挥优势。在视频电路特性上主要有视频带宽、场频和行频这些指标。如果说画质等显示效果只能通过主观判断的话,那么水平扫描频率、垂直扫描频率及视频带宽这三个参数就绝对是一台显示器的硬指标,并且很大程度上决定了一台显示器的档次。或许你也注意到市场上同一系列的产品,同样的用料,就是因为这几个参数不同,往往就会形成高低端产品的价差。那么它们是怎么计算的呢? CRT显示器的技术参数CRT显示器的技术参数视频带宽是指视频放大电路可处理的频率范围,即视频放大器的 -3dB对应频率响应范围,这是显示器非常重要的一个参数,能够决定显示器性能的好坏。带宽越宽,惯性越小,响应速度越快,允许通过的信号频率越高,信号失真越小,它反映了显示器的解像能力。它的计算方法为: 带宽 = 垂直刷新率×(垂直分辨率÷0.93)×(水平分辨率÷0.8)=水平分辨率×垂直分辨率×垂直刷新率 ×1.34
垂直象素和水平象素都要除以一个参数是因为要考虑电子枪从最后一行/列返回到第一行/列的回程时间。CRT显示器的技术参数CRT显示器的技术参数我们不妨从场频和行频这两个更为直观的指标直接入手。场频就是垂直扫描频率也即屏幕刷新率,指每秒钟屏幕刷新的次数,通常以Hz表示. 垂直刷新率越高,屏幕的闪烁现象越不明显,眼睛就越不容易疲劳。
行频就是水平扫描频率,指电子枪每秒在屏幕上扫过的水平线数。单位一般是kHz。场频和行频的关系式一般如下: 行频 = 场频 × 垂直分辨率×1.04
可见行频是一个综合了了分辨率和场频的参数,能够比较全面的反映显示器的性能。当你在较高分辨率下要提高显示器的刷新率时,可以通过估算行频是否超出频率响应范围来得知你的显示器是否可以达到你想要的刷新率。CRT显示器的技术参数CRT显示器的技术参数我们以飞利浦的107P为例,它标称的带宽为230MHz,场频范围50-160Hz,行频30-96kHz。
首先我们要知道显示器的带宽只有在某个分辨率下才能达到峰值。107P的最高分辨率为1920×1440,此时刷新率为60Hz,通过上面的公式我们可以算出其带宽=1920×1440×60×1.34=222MHz,考虑到厂商预留一定的上限空间,可以认为基本达到标称值。
而在1024×768的分辨率之下,如果按220MHz的带宽来计算,那么最高刷新率就达到210Hz,显然是不可能的。这时显示器的最高刷新率受行频限制,其最高刷新率=96K/1.04/768=120Hz。也就是它的推荐值。
所以在大多数情况下,行频的意义更加重要,过多考虑场频范围是没有意义的,因为场频上限通常在最低分辨率下才能达到。 CRT显示器的技术参数CRT显示器的技术参数CRT显示器的技术参数CRT显示器的技术参数4、分辨率(Resolution)
分辨率就是屏幕图像的密度,我们可以把它想象成是一个大型的棋盘,而分辨率的表示方式就是每一条水平线上面的点的数目乘上水平线的数目。以640×480的分辨率来说,即每一条线上包含有640个像素点且共有480条线,也就是说扫描列数为640列,行数为480行。分辨率越高,屏幕上所能呈现的图像也就越精细。分辨率不仅与显示尺寸有关,还要受显像管点距、视频带宽等因素的影响。CRT显示器的技术参数CRT显示器的技术参数知道分辨率、点距、和最大显示宽度就能得出像素值。比如一台17英寸的CRT显示器,一行中能容纳1421组三原色,能满足1280个像素点的需要,因此这台显示器的理想分辨率是1024×768,勉强可以达到1280×1024的分辨率,但不可能达到1600×1200的分辨率。分辨率的计算方法如下:
最大显示宽度/水平点距=像素数,
比如标准17英寸CRT显示器的最大显示宽度是320mm,标称点距是0.28mm,那么首先按0.28×0.866=0.243的公式计算出水平点距,然后按320/0.243=1316的公式得出像素数。CRT显示器的技术参数CRT显示器的技术参数5、刷新率
刷新率就是指显示屏幕刷新的速度,它的单位是Hz[赫玆]。刷新频率越低,图像闪烁和抖动的就越厉害,眼睛疲劳得就越快。
刷新频率越高,图像显示自然就越自然清晰,一般来说,如能达到85Hz以上的刷新频率就可完全消除图像闪烁和抖动感,眼睛也不会太容易疲劳,这也是目前对显示器最基本的要求了。 CRT显示器的技术参数CRT显示器的技术参数水平刷新率,又叫行频(Horizontai scanning trequency),它是显示器秒钟内扫描水平线的次数,它的单位是KHz。
垂直刷新率,又叫场频(Vertical scanning frequency),单位是MHz,它是由水平刷新率和屏幕分辨率所决定的,垂直刷新率表示屏幕的图象每秒种重绘多少次,也就是指每秒钟屏幕刷新的次数,一般来说,垂直刷新率不应低于85Hz。