1、,彩色显像管 （Color Picture Tube）,提 纲,一、彩色显像管的发展历史 二、彩色显像管的结构 三、三枪三束荫罩式彩色显象管 四、单枪三束栅条式彩色显象管 五、自会聚彩色显象管 六、束指引型彩色显象管 七、穿透型彩色显象管 八、CRT的前景,彩色显像管的发展历史,1896年，Braun试制成功布劳恩管；1907年和1908年，俄国Boris和英国Swinton分别提出用电子扫描方法将阴极射线管用于观察图象的设想；1938年，德国W. Flechsig提出了有关荫罩式彩色显像管的基础专利；1950年，美国无线电公司（RCA）研制成功荫罩式彩色显像管；,彩色显像管的发展历史,彩色显
2、象管发展的四个阶段： 1950年到1955年：试制研究阶段； 1955年到1965年：大规模生产工艺准备阶段； 1965年到1972年：大规模生产提高产品质量阶段； 1972年至今：自会聚管作为商品定型、成熟、发展的阶段。,彩色显像管的发展历史,第一阶段(19501955年)： 彩色显象管在此期间的重要改进：1954年将荫罩由平面改为曲面；采用照相沉淀荧光粉点工艺；试用12种荧光粉，选择较合适的荧光粉；严格制造工艺，使产品有较好的一致性，并降低了成本。,第二阶段(19551965年)：彩色显象管的屏由圆形改为矩形。1958年日本首次制成44cm矩形屏，偏转角是70的管子。1964年，偏转角70
3、、管颈直径51mm的管壳，改为偏转角90、管径36mm的管壳，从而缩短了管长。荧光粉材料有所改进，亮度大大提高。,全硫化物荧光粉,第三阶段(19651972年)：提高亮度、对比度、增大偏转角与简化会聚调整。在这个阶段主要进展有,彩色显像管的发展历史,美国Sylvania公司相继研制成功稀土荧光粉YVO4:Eu、Y2O3:Eu、Y2O3S:Eu。由于采用新的荧光粉和涂屏技术，1972年彩色显象管亮度比1965年提高约3倍。 为了提高对比度，1969年RCA推出了黑底管技术。日本东芝公司发展了混合型黑底管。1972年美国Zenith公司研制出超黑底管。,彩色显像管的发展历史,1968年4月，日本索
4、尼公司研制成功单枪三束彩色显象管，使彩色显象管向自动校正动会聚误差迈进了一大步。1968年6月索尼公司用单枪三束管装成电视机。为了缩短管子长度，1969年日本东芝公司首次实现了110偏转。70年代初，相继出现了110、114、118、120以及122的管子。一般来说，35cm、38cm、44cm管子以90偏转角为宜，51cm以上管子多采用100或110偏转角。,彩色显像管的发展历史,1972年RCA首次研制出自会聚管，偏转角为90，屏面为35cm，管颈36.5mm。1974年荷兰飞利浦公司研制出110、66cm自会聚管，采用36.5mm管颈。 1974年日本各制造厂将行偏转部分做成马鞍型，帧偏
5、转部分做成环形来实现90偏转角的自会聚。1976年制成了管颈为29mm的110偏转角自会聚管。1979年设计出一种完会不需要作枕形畸变校正的90自会聚管。,第四阶段(1973年现在)：,彩色显像管的发展历史,1982年以来，自会聚管在屏面形状方面有了巨大的发展。先开发出全矩形管，后又发展了平面直角屏管。它们的出现增强了图象对比度，同时减小图象失真、节省整机空间等，使图象效果大为改善。1985年以来出现了超大型彩色显象管。1985年10月日本三菱公司向市场推出94cm屏幕的“超大型”彩色电视机。1986年三菱公司又研制了43英寸彩色显象管。,CRT包括三大部件： （1） 发射电子并将它们会聚成细
6、束的电子枪； （2） 使电子束在荧光屏上扫描的偏转系统； （3） 根据电子束能量强弱而发出不同亮度光的荧光屏。,彩色显象管的结构,圆荫罩孔和品字形电子枪排列,槽缝形荫罩和一字形电子枪排列,工作原理,彩色显象管的结构,彩色显象管的结构,彩色显象管的结构,Power supply,+,-,彩色显象管的结构,Power supply,+,-,Hole,彩色显象管的结构,Electron beam, or cathode ray,彩色显象管的结构,彩色显象管的结构,Electron beam,Electron Gun,彩色显象管的结构,Electron beam,Electron Gun,Light,
7、彩色显象管的结构,彩色显象管的结构,彩色显像管外形图,彩色显象管的结构,荧光粉,彩色显象管的结构,荧光粉蒸气压低，容易去气。发光效率高。余辉适当。能耐400C氧化环境的焙烧。在电子轰击下稳定、寿命长。,荧光粉的性能要求：,彩色显象管的结构,蒸铝工艺,二次电子发射系数与一次电子加速电压Vp的关系,使屏面的组成部分都处于阳极高压电位防止离子斑在显像管内有残余气体，会形成负离子，这些负离子经过偏转磁场时，直接打在荧光屏中部。长期受负离子轰击，荧光粉被溅射而发黑，出现所谓离子斑。提高屏亮度电子束通过铝膜时会损失一部分能量，为了有效地防止出现离子斑，通常选铝层厚度为 0.1-O.2m，此时能量传输系数可
8、达80以上。,彩色显象管的结构,黑底技术,荧光粉点电子束光点,正型黑底,负型黑底,荧光粉点电子束光点,混合型黑底,彩色显象管的结构,黑底管透射率、亮度、对比度之间的关系,保持相同对比度增加黑底面积可增加玻壳透射率从而提高亮度。,彩色显象管的结构,电子枪,1. 发射电子的阴极,间热式阴极,电子枪成像原理,2. 加热阴极的灯丝 在额定灯丝电压下，保证阴极正常工作温度； 热效率高； 启动速度快。 3发射系统 4投射系统,彩色显象管的结构,双电位电子枪结构,单电位电子枪结构,彩色显象管的结构,扫描光栅,偏转线圈,彩色显象管的结构,对偏转线圈的要求,阻抗：根据电视机扫描电路的要求来确定。一般分为高阻抗和
9、低阻抗两种类型。 灵敏度：偏转灵敏度以得到规定的偏转幅度所必须供给的偏转功率来衡量。供给的功率越小，偏转灵敏度越高。在设计规格中一般用偏转功率指数表示，即偏转功率指数越小，灵敏度越高。,彩色显象管的结构,光点畸变：因为电子束具有一定的大小，进入偏转场各个方向受到的偏转作用不同，经偏转后光点的大小和形状会发生畸变。这种畸变越小越好。 光栅畸变：偏转量不与偏转电流成正比，这样便产生了光栅的各种畸变、这种畸变越小越好。 会聚误差：由于三条电子束在偏转中所处位置不同，因而受到的偏转作用也不同，所以三条电子束着屏点将产生相对偏差（会聚误差）。这种误差越小越好。,彩色显象管的结构,按特性分类 (1)偏转角
10、为70、90、100、110的偏转线圈。 (2)阻抗为低阻抗和高阻抗的偏转线圈。,彩色显象管的结构,玻璃外壳,组成：芯柱、颈部、锥部、屏面,彩色显象管的结构,(1)耐大气压力 (2)防x射线辐射 (3)透过率合适 (4)曲率半径,玻璃外壳应力分布,FS屏，即全方屏，仍为球面，但采用直线边缘；SP屏，即方平屏，其曲率半径大于1R；NF屏，即新平屏，曲面为双曲面；SF屏，即超平屏，对角线曲率半径为2R，周边曲率半径为3.5R。PF屏，即纯平面屏，屏面完全平面化。,屏面要求：,屏幕类型：,彩色显象管的结构,三枪三束荫罩式彩色显象管,荫罩式彩色显象管的特点：管内有一个带许多小孔的金属荫罩，由这个荫罩上
11、的小孔进行选色。,（1）三枪三束彩色管，三个电子枪可作品字形排列，亦可作一字形排列。 （2）单枪三束彩色显象管，它的电子枪产生三个电子束公用一个聚焦透镜。 （3）自会聚彩色管。这种显象管对电子枪和偏转线圈都有特殊要求，它保留了三枪三束管和单枪三束管的优点舍弃了两者的缺点。,荫罩式彩色管的种类：,三枪三束荫罩式彩色显象管,会聚技术,静会聚：当三个电子束未偏转时，在屏中心孔处会聚。 动会聚：在偏转时，三个电子束在屏中心孔处会聚。,会 聚：三枪三束彩色显象管中三个电子束相交在荫罩板上小孔处。,（1）,（2）,三枪三束荫罩式彩色显象管,静会聚技术,静会聚误差产生原因：三个电子枪由于装配误差使得倾斜角度
12、或距轴距离不一致，三个电子束就可能不会聚到一起。,静会聚的实现:在偏转线圈后面加静会聚校正部件，它可以使三个电子束沿管轴移动，也可以使一个电子束除了沿管轴移动外，还可以作横向位移，这样就可以实现三个电子束的静会聚。三枪三束彩色显象管的静会聚部件包括径向会聚和横向会聚两部分。,三枪三束荫罩式彩色显象管,1蓝静会聚磁芯； 2场动会聚线圈； 3行动会聚线圈； 4蓝电子束； 5管内屏蔽； 6管内会聚极片； 7红静会聚磁芯； 8红电子束； 9绿静会聚磁芯； 10绿电子束； 11管颈。,三枪三束彩色管的静会聚系统结构,三枪三束荫罩式彩色显象管,蓝横向位移磁芯作用原理,静会聚磁芯位置与电子束的径向位移,三枪
13、三束荫罩式彩色显象管,动会聚技术,分别根据每个电子束扫描的光栅失真情况，在电子枪出口处适当加上校正磁场，令电子束产生径向和横向移动来使三个光栅边缘部分重合。,由于荫罩曲率半径较大引起的三束失聚,品字形三枪发出的三束电子束在共同偏转磁场下产生的扫描光栅变形,B-beam,R-beam,G-beam,单枪三束荫条式彩色显象管,三枪三束圆孔荫罩型彩色管的主要缺点： 会聚复杂 电子透过荫罩效率低 分辨率不高,1968年，索尼公司提出单枪三束荫条式 彩色显象管,单枪三束荫条式彩色显象管,单电子枪一字形排列,品字形排列与一字形排列电子枪的比较,三电子枪一字形排列,三电子枪品子形排列,单枪三束荫条式彩色显象
14、管,工作原理和结构特点,亮度信号加在G1上，调节三条电子束电流的强弱。红、绿、蓝三个色度信号分别加在红、绿、蓝三个阴极上。G3、G4、G5组成单电位透镜。G4为聚焦电极，这个电极对三条电子束有较强的会聚作用，将三条电子束会聚到G4电极的中心，使三条电子束都在轴线附近。,电子发射系统：由阴极K ， G1调制极，第一阳极G2组成。,单枪三束荫条式彩色显象管,与荫罩板相比，栅网有以下优点： (1) 栅网电子透过率可达33，而一般荫罩板的电子透过率只有约(1520)，因而栅网使图象亮度增加。 (2)栅网隙缝的面积与周长之比约2倍于荫罩孔的面积与周长之比，因此减少了由于电子束打在孔边缘所造成的散射电子，
15、从而也减小了由于散射电子造成的对比度下降，使对比度比荫罩板型增加约25。 (3)栅网管在荧光屏上形成垂直的荧光粉条，这样可避免“波纹效应”。 (4)由于栅网产生的粉条是上下垂直排列，故色纯不易受地磁影响而变坏。,自会聚彩色显象管,动会聚的方法：在均匀的偏转磁场之外，靠近三个束入射的位置加三个电磁铁，使通过三个电磁铁的电流随偏转角的增大而增大，所产生的磁力将这三个电子束间距也拉得越来越大，从而使它们的提前会聚的点向荫罩移动，最后移到荫罩面上来消除会聚误差。这种方法在偏转角增大时，将会位会聚线路变得十分复杂，而且耗费功率。不用动会聚线路，只靠偏转磁场本身的分布就能消除这种会聚误差，这种方法称自会聚
16、方法。,自会聚彩色显象管,自会聚原理,1954年荷兰的Haantjes和Lubben从理论上证明如将三个电子束作一字形排列，则可利用强象散场来抑制场曲的方法实现自会聚。自会聚偏转场在管颈的水平方向产生枕形分布磁场，垂直方向产生桶形分布磁场。这样的磁场分布可使三个电子束的二个边束在偏转时处处受到使边束由二侧向外分开的力，从而使三个电子束在荫罩上会聚。,自会聚彩色显象管,自会聚彩色显像管的电子枪结构,自会聚彩色显象管,水平方向枕形分布偏转磁场的中心场强比两侧边缘场弱,水平方向枕形分布偏转磁场,自会聚彩色显象管,垂直方向桶形分布偏转磁场,自会聚彩色显象管,彗差及消除的方法,在自会聚原理中，垂直方向桶
17、形偏转磁场或是水平方向枕形偏转磁场，都将使中束偏转量小于两个边束的偏转量，导致中束的绿色光栅与红、蓝色光栅大小不同的现象。,（1）三个电子束的偏转中心在偏转情况下不一致。 （2）生产制造偏转线圈的工艺误差，偏转线圈与彩色管的装配误差等造成中束和二个边束的会聚失配。 （3）为了自会聚使三个电子束成一字形排列就造成三个束不同心。,彗差:,产生原因:,自会聚彩色显象管,偏转磁场中心偏左、偏右时失会聚情况,偏转磁场中心偏上、偏下时失会聚情况,自会聚彩色显象管,自会聚彩色显象管,磁增强器和磁分路器 1 边束磁场分路器; 2 屏蔽帽; 3 中束水平磁场增强器,附加磁极使漏磁分布发生变化 1 磁分路器; 2
18、 磁增强器; 3 水平偏转线圈漏磁; 4 垂直偏转线圈漏磁.,自会聚彩色显象管,枕形磁场,桶形磁场,偏转散焦引起的光点畸变,自会聚场的缺点,自会聚彩色显象管,自会聚彩色管的结构与特点,采用自会聚偏转线圈。 采用一体化结构的精密一列式电子枪，三只电子枪之间的位置通过一组单片三孔栅极精确定位形成一个整体。电子枪之间的距离精度取决于制造栅极时所用模具的精度，而与组装的工艺无关。选色机构以开槽式荫罩代替圆孔形荫罩和条形栅网。管颈变细(39.1和22.5mm)，重量减轻。与三枪三束和单枪三束彩色管相比，自会聚彩色管具有偏转系统简单，省料，功耗较低，荫罩不易颤动，成本较低，使用方便等特点。,束指引型彩色显
19、象管,束指引型彩色显象管的特点不使用荫罩，用一个电子束而不是三个电子束扫描实现彩色再现，所以电于束的利用率比荫罩式高。由于只有一个电子束，所以灯丝耗电只是荫罩型的1/3，而且没有失会聚问题。电路复杂。,束指引型彩色显象管,工作原理,束指引式彩色管,荫罩式彩色管,束指引型彩色显象管,1电子枪，2电子束，3指引紫外线，4指引条，5铝薄膜， 6黒底，7三基色荧光粉条，8屏，9检测器窗口，10锥。,束指引式彩色显象管结构,束指引型彩色显象管,激励电路方块图,穿透型彩色显象管,工作原理,穿透管的缺点：色纯度较低；在低电压工作时，亮度较低；对于单枪工作方式要采用高压切换，因而需要较复杂的辅助电路来补偿由于
20、高压变化而引起的扫描幅度变化和聚焦变化。,穿透型彩色显象管,穿透管的优点：屏的粉层是连续、均匀的，具有单色显象管那样好的空间分辨率；在高信息密度的图形和数据、符号应用场合下，增加了信息密度，减小了数据读取时间，减小了对符号识别错误的危险。,穿透屏的工艺类型,穿透型彩色显象管,混合荧光粉屏的结构,洋葱皮式荧光粉结构,叠层屏结构,穿透型彩色显象管,穿透管的工作方式,CRT技术新进展,大屏面及全平面化纯平显像管不存在边缘的弯曲，它可以有效地避免因光线折射所产生的画面扭曲和变形。平的表面可以使光线定向反射，再加上显示器采用的各种防眩光、防反射、防静电涂层，从而大大降低了用户长时间凝视屏幕的眩目感和疲劳感。纯平显示器的可视角度大大增加，一般球面显示器的可视角度为162，柱面显示器的可视角度为168.2，而纯平显示器基本上可以达到180的可视角度。,平面CRT电视的几个发展阶段: 平面直角(34,曲率半径为1.5); 柱面屏(SONY公司1987年用114玻壳); HDTV用宽屏幕屏(169); 超屏面屏(曲率半径为2以上); 纯平面屏。要解决的问题是: 玻壳强度，荫罩组件的结构，电子枪的改进。,CRT技术新进展,薄型化,(1)驼峰管,CRT技术新进展,(2) 大偏转角管,CRT技术新进展,135-140线圈,附加场,CRT技术新进展,HDTV和普通电视机屏幕尺寸及观看距离比较,
