CRT 显示器基础知识

CRT 显示器基础知识
（一）显像管（CRT）显示器原理知识
1、CRT 显示器显像原理
阴极射线管(简称CRT)、一些附加电路和扫描偏转电路等组成。

CRT 的结构原理是由灯丝、阴极、控制栅组成电子枪，通电后灯丝发热，阴极被激发，发射出电子，电子受带高压的内部金属层的加速，并经电子透镜聚焦成极细的电子束，去轰击荧光屏，致使荧光粉发光。

此电子束在偏转系统产生的电磁场作用下，可控制其射向荧光屏的指定位置。

电子束的通断和强弱可受到显示信号控制，电子束轰击荧光屏形成发光点，各发光点组成了图像。

R、G、B 三色荧光点被按不同比例强度的电子流点亮，就会产生各种色彩。

2、CRT 的结构
显像管是将电信号转化为光信号的器件，它能实时地将计算机工作情况和结果以光的形式显示在荧光屏上，具有监视和显示的作用，国外通常叫监视器（CRT）,国内通常叫显示器。

显像管由玻璃制成，它由电子枪、玻壳、荧光屏和管脚四部分组成。

下面分别加以叙述。

A、电子枪，电子枪由灯丝、阴极、栅极、加速极、聚焦极和阳极组成。

（a）灯丝：用H 表示，单色显像管灯丝电压为直流12V，电流约为0.6A.。

彩色显像管灯丝电压为6.3V（有的显示器加行频脉冲电压），电流约为0.6A。

灯丝加电将阴极烘热发射电子。

（b）阴极：用K 表示，阴受热后发射电子。

单色显像管阴极加电压为25~40V，彩色显像管加电压45~180V，随显像尺寸大小而异。

（c）栅极：又叫控制栅极，用G1 表示。

圆筒形套在阴极外面，顶部中心开孔。

栅极加负电压0~-60V，用电位器（或电脑控制）调整负电压来调制通过的电子数目，改变显像管束电流的大小，从而控制荧光屏的亮度。

（d）加速极：用G2 表示，加数百伏的正电压，彩色显像管加230~450V 使电子束加速射向荧光屏，调整电位器可改变电压大小，从而控制荧光屏的背景亮度。

（e）焦极：单色显像管加数百伏电压，彩色显像管加5~8kV 电压，使电子聚焦成很细的电子束。

改变聚焦电压的大小，可以改变荧光屏聚焦的好坏。

（f）阳极：又叫第二阳极，用A2表示。

单色显像管加电压12~17KV，彩色显像管加电压22~34K,随显像管尺寸大小而异。

阳极高压对电子束起最后加速的作用，使其有较大的能量轰击荧光屏百激发出光点，电压越高光点越亮。

但由于电子束速度快，偏转的角度就会减小，从而使行幅相对减小；阳极电压偏低时，光栅亮度变暗，在同样偏转磁场作用下，电子偏转角度加大，行幅加宽。

B、玻壳
显像管的屏玻璃、锥体和管颈组成，里面抽成真空。

锥体部分内、外壁均涂了一层石墨导电层，内壁涂层接阳极，外壁用弹簧接上金属屏蔽导线接显示器地线（底板），两导电层之间构成数百微法拉的大电容，作为阳极高压过滤之用。

C、光屏
显像管荧光屏玻璃内壁涂一层荧光膜，受电子轰击而发光，发光颜色与荧光粉颜色有关。

屏上荧光粉里边有一层很薄的铝膜（十分之几微米），与显像管阳极相连，电子束很容易通过，加大了荧光粉的发射效率和荧光屏的亮度，还可遮挡后面的杂散光，增强了对比度。

二）各类型显像管
1、球面管
最初的显示器，显像管的断面就是一个球面，早期的14 英寸彩色显示器，基本上都是球面的。

采用球面显像管的显示器，在水平和垂直方向都是弯曲的，图像也随着屏幕的形态弯曲。

这种显示器有很多弊端：球面的弯曲造成图像严重失真，也使实际的显示面积比较小，弯曲的屏幕还很容易造成反光。

2、平面直角管
为了减小球面屏幕特别是屏幕四角的失真和显示器的反光等现象，显像管厂商进行了不少改进，到1994 年诞生了“平面直角显像管”。

所谓“平面直角显像管”，其实还远不是真正意义上的平面，只不过其显像管的曲率相对球面显像管比较小而已，其屏幕表面接近平面，且四个角都是直角。

由于生产工艺及成本与普通球面管相差不大，所有显示器厂商先后都停止生产球面显示器，转而推出了使用平面直角显像管制造的显示器，平面直角显像管迅速取代了球面显像管。

现在人们所使用的大部分显示器，包括最近几年生产的14 英寸显示器和大多数的15、17 英寸及以上的显示器，都属于这种平面直角显示器。

平面直角显像管，使反光现象及屏幕四角上的失真现象，都减小了不少，配合屏幕涂层等新技术的采用，显示器的显示质量有了较大提高。

3、柱面管
柱面显像管采用荫栅式结构，它的表面在水平方向仍然略微凸起，但是在垂直
方向上却是笔直的，呈圆柱状，故称之为“柱面管”。

柱面管由于在垂直方向上平坦，因此比球面管有更小的几何失真，而且能将屏幕上方的光线，反射到下方而不是直射入人眼中，因而大大减弱了眩光。

柱面显象管，目前分两大类：索尼的特丽珑和三菱的钻石珑。

4、纯平管
传统CRT 显示器显像管，从球面显像管到平面直角显像管（FST），再到柱面显像管，弧度已经越来越小，柱面管已实现了垂直方向的零弧度，算得上是一代比一代进步。

但上述这些显像管，依旧没有达到完完全全的平面，因此，所显示的画面或多或少都会有一点变形和扭曲，依然不够令人完全满意。

直到现在，一些纯平显像管的出现，使传统CRT 显示器终于走上了完全平面的道路。

与柱面管只是两强相争不同，目前推出纯平显像管技术的厂商有不少。

LG 电子公司的"未来窗"（Flatron）显像管，无疑是近期“纯平”显像管技术的代表之一。

该显像管的特点是使用了槽状荫罩，它结合了SONY 特丽珑（Trinitron）栅状荫罩和传统点状荫罩的优点：纯平面两维伸展的槽状荫罩，比起传统点状间隙更多，可得到更大的电子流通量，让更多的光线到达屏幕，从而获得更亮更清晰的画面；而槽状荫罩网面比起SONY 特丽珑（Trinitron）栅状荫罩来，在栅条中间又多了许多细小的横格，这使得荫罩网面的受力及稳定情况更好，从而免除了使用SONY 特丽珑显像管栅条结构为支撑网面而不得不添加的让人心烦的小细线。

索尼（SONY）公司并不满足其在特丽珑显象管上取得的成功，研发出新一代的短颈纯平特丽珑显象管（FD Trinitron）。

在特丽珑显像管基础上最新出现的FDT
显像管拥有高分辨率和超细点距，21 寸的最小点距甚至达到0.22mm。

特丽珑原有的增强形电子枪技术也应用到了FDT 上。

由于增加了灰度级的可见性和背景的亮度级，FDT 拥有极高的对比度，比特丽珑提高了将近50%，可以显示更黑和更多重的色彩，这对于CAD 等图形处理应用是十分有利的。

三星电子（SAMSUNG）新近研发出来IFT 丹娜（DYNAFLAT）显像管。

所谓IFT，即指Infinite Flat Tube，是真正平面显像管的意思。

DYNAFLAT 显像管所采用的新技术使显示器的屏幕表面达到完全的平坦，改善了传统屏幕失真及反光的现象，它还能提高45%以上的对比度，增加了30%以上的亮度，以致于表现出来的图像也更细腻，色彩也更锐利逼真而且层次分明，显示面大大减弱了反光，自然不失真的色彩使使用者的眼睛更轻松，即使长时间使用，也不容易感到疲劳。

5、短颈管
近些年来，除了纯平面，各种短管的显示器也成为新型显示器的一大潮流。

由于一般的显像管中电子束的偏转角度不能太大，否则会带来难以矫正的失真，使得显像管的长度和屏幕尺寸是成正比的，所以大尺寸的显像管也不得不做得比较长，导致显示器机身庞大。

标准显示器的显像管要求电子束从一侧偏向另一侧的角度不能大于90 度，这使得显示器的厚度至少要与屏幕的对角线一样长，对于17 英寸以上的显示器来说，更大的可视面积也就意味着更厚的机身和更大的体积、重量。

为显示器“减肥”的一个方法就是采用短型显像管（Short Depth），其核心在于广角偏转线圈技术，它能令电子束的最大角度达到100 度或更高一点，这样在较近的距离内就可以实现电子束的完全覆盖，从而缩短显像管以至机身的厚度。

此外在显像管的电子枪末端使用更小的部件来取代原有部件，还能使显示器减小大约一英寸的厚度。

三）、平面显像管的优点
1、画面清晰度高
CRT 显示器的显示原理是电子枪射出的电子束经过荫罩板的透过孔后打在玻璃
内表面的荧光粉上使荧光粉发光从而使荧屏显示出各种图象。

显示器的清晰度（点间距）决定于荫罩板上“孔”的大小及间距。

平面型的荫罩板精度能够做的更小，因而使清晰度达到最高。

目前一般显示器的点距为0.28mm，超平面（包括柱面及内部曲面外部平面的纯平面结构）点距最小可打道.25mm，而完全平面的显示器点距可达到0.24mm，是目前清晰度最高的。

2、面扭曲度减少，边缘图象无变形
CRT 显示器的画面变形一直是难以解决的问题。

这主要是由于它的曲面结构所决定的。

平面型的显示器使这种变形得到了改善，但一般的平面显示器，由于它本质还是曲面（如号称平面直角的柱面和外平内曲的“纯平面”），所以没有从跟本上解决画面扭曲的现象。

比如说“纯平面”显示器使这种变形得到了改善，但一般的平面显示器，由于它本质还是曲面（如号称平面直角的柱面和外平内曲的“纯平面”），所以没有从根本上解决画面扭曲的现象。

比如说“纯平面”显示器，由于四角反射角大，使画面比中心位置大并且边缘模糊，左右侧失真明显。

这种类免有些美中不足，对于高精确度要求的图象图形设计就更难达到要求。

而且目前新出现的完全平面的显示器则从根本上解决了这一问题这种显示器从中心到边缘平整如镜，内部也是全平面，故视觉效果非常舒展，从任何角度看画面均无扭曲，非常适合高要求的使用。

色彩更真实：显示器的色彩失真主要有以下几个原因，一是荫罩的热变形，显像管内部温度达到80℃时荫罩板会发生变形，使电子束的方向发生改变，从而造成色纯度不良及色彩不均匀等偏色现象；其次是电子束在荫罩板与荧光屏之间发生散射造成电子束错位从而造成色彩偏差。

而普通显示器由于其内部也是平面的，故可以在荫罩四周进行强力拉伸，防止热变形的产生，从而有效杜绝了电子束错位，故色彩的还原性可以做到最佳。

四、减少光反射降低视觉疲劳。

尽管一般的显示器都在表面进行了防反射处理，但反射光不能百分之百消除，特别是在比较强烈的光线下使用电脑，更会感到反射光的眩目，时间一长，使用者会头昏眼花，普通的曲面显示器对入射光产生漫射，反射光极易进入人眼。

而平整的表面（不但是外表面，也包括内表面）使光发生定向反射，反射光很难射入人眼中，从而降低了眩目感，长时间工作，眼睛也不会感到疲劳。

3、视角度增大：
显示器的画面都会受到观看角度的影响。

一般曲面型显示器可视角度为162o，
柱面及“纯平面”（即外平内曲结构）的可视角度可达到168.2o,而100%完全平面的
显示器其可视角度可达到180o.看来, 平面型的显示器带给人们的好处不是一个"平"字可以了得的。

厂家也在不余遗力的进行完全平面显示器的开发。

而且液晶等非CRT 型平面型显示器也已经成为一种发展方向。

相信，随着显示技术的不断发展，在不久的将来，曲面型的显示器将会从市场上消失，取而代之的是最新科技的完全平面显示器。