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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结构；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,彩色显象管发展的四个阶段：1
2、950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。,CRT包括三大部件：（1）发射电子并将它们会聚成细束的电子枪；（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
3、,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,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,ZnS:Ag,Cl的复合发光模型,荧光粉蒸气压低，容易去气。发光效率高。余辉适当（短余辉1ms,中余辉1-100ms,长余辉0.1s）。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
4、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m，此时能量传输系数可达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
5、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,按特性分类(1)偏转角为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（1R=1.767对角线有效长度
6、）；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
7、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
8、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
9、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,三电子枪品字形排列,单枪三束荫条式彩色显象管,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
10、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，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
11、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从理论上证明了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两侧向外分开的力，从而使三个电子束在荫罩上会聚。,自会聚彩色显象管
12、,自会聚彩色显像管的电子枪结构,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
13、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,
