4.4 CRT显示器的发展

4.4CRT显示器的发展在充分了解了CRT的工作原理后可知，它是利用一支电子枪发射的三束电子束在偏转线圈中的交变磁场中的运动而扫描，亮度调制是依靠电子枪的第一栅极和阴极间的信号变化来实现。所以它的寻址和亮度调制的方法是异常简单而巧妙的，这是由它组成的显示器、电视机的性能价格比优于任何平板显示器的主要原因。它的高亮度、高分辨率、高对比度和彩色逼真度一直是各种平板显示器追赶的目标。它的唯一的缺点是重量重、深度厚和功耗大。在平板显示器强劲发展势头追逼下，CRT也在一直不断发展着。以下是CRT不断发展的经历，也是今后要继续改进的方向。1.亮度的提高2.对比度的提高3.提高分辨率4.向大屏幕及全平面化发展1.亮度的提高对荧光粉材料的改进促进了亮度的提高：①早期用硫化物、硅酸盐和磷酸盐：蓝色ZnS:Ag7.5lm/W；绿色Zn2SiO4:Zn37.1lm/W；红色Zn3(PO4)2:Mn7.0lm/W；白场色温9300K，效率7.0lm/W。②后来发展为全硫化物发光屏：蓝色ZnS:Ag7.5lm/W；绿色(ZnCd)S:Ag44.9lm/W；红色(ZnCd)S:Ag8.4lm/W；（红粉含Cd量比绿粉高）白场发光效率为12.5lm/W。③稀土红色合成材料。1963年美国试制成功YVO4:Eu，接着又试制成功Y2O2S:Eu，发光效率为17.3lm/W，用它作为红粉使白场发光效率为22.5lm/W。④新合成的绿粉(ZnCd)S:Cu,Al发光效率为65.1lm/W。日本研制成功的无毒绿粉ZnS:Au,Al，使白场效率为30lm/W。以后由于大颗粒荧光粉的采用，又由于红粉和绿粉色坐标的改变，使白场发光效率提高到40lm/W。其它由于黑底技术、铝膜反射率的提高，改善阴极使工作电流增大和改善电子枪耐压，增加工作电压等措施，使CRT的亮度提高了50倍。彩色CRT的发光效率为5~7lm/W，其白场峰值亮度现在可达750~1000cd/m2。1.亮度的提高2.对比度的提高早期CRT为了提高对比度采用低透过率的着色玻璃，即在屏玻璃中掺有Fe2O3、NiO、CO3O4，透过率只有40%~50%。后来采用了黑底技术，可以使用高透过率玻璃，维持对比度不变而提高了亮度。现在又采用着色荧光粉，即红粉用α-Fe2O3着色、蓝粉用Co·Al2O3着色，绿粉本身为黄绿不用着色，进一步提高了对比度。目前彩色CRT的对比度在正常环境下可以达到100：1。3.提高分辨率电子枪从早期的三枪三束，调节困难，到1972年的美国无线电公司（RCA）发明一字排列三枪一体化电子枪实现自会聚，以后近30年的改进集中在利用计算机辅助设计改善球差及四角象散，引入四极透镜和动态聚焦改善四角光点的椭圆度，先后出现过10余种改良的电子枪。今后向着数值式HDTV的CPT（彩色显像管）和超高分辨率的CDT发展。HDTV用CPT在国外已生产，并组装成彩电上市，屏幕为16：9，分1920×1080与1280×720两种。现在CDT能在每一水平扫描行上显示1600个像素，今后五年内要求达到3200个像素，即200dpi（每英寸点数）。4.向大屏幕及全平面化发展国外CPT最大屏幕可以做到40英寸，但商品化最大屏幕为38英寸，CDT可以做到25英寸。屏的曲率半径已经由1R、1.5R、2R、5R直到纯平面。各类尺寸CPT/CDT的纯平面化过程已接近完成。这些平面管在工作性能上没有什么改变，它的优点在于大大降低了耀眼的反光，以及改善屏面周边文字及图形畸变。彩色显像管的发展历史大致经过了球面管、平面直角管、超平面管、平面管等四个阶段。球面管的代表产品是早期的37cm（14英寸）、47cm（18英寸）、56cm（22英寸）。它们虽然称为球面管，也并非真正的球面，只是玻屏的弧度较大，玻屏中心与边像的高差较大，它的优点是防爆能力强、生产中成品率高、聚焦、会聚性能好，价钱便宜，但重显图像边沿失真大，可视角度小，受环境光影响较大。80年代末，随着科学技术的发展，出现了一种玻屏较平坦的彩管，其代表产品是目前市场常见的54cm（21英寸）、64cm（25英寸）、部分74cm（29英寸）彩管，为了区别球面管，当时就称之为平面直角管。所谓平面直角管并非真正的平面，只是玻屏的平坦度有所改进，玻屏中心与边缘的高差减小。平面直角管与球面管相比，重显图像失真减小，可视角度增大，重显图像的对比受环境光影响减小，是彩管和彩电技术的一个显著进步。进入90年代，随着大屏幕彩管和彩电的出现，为了进一步增加玻屏的平坦度，出现了一种比平面直角管更平坦的彩管，这时人们才发现提前预支技术语给自己带来了麻烦，平面直角管本来就不是平面，当出现平坦度更高的彩管时，人们只能用超平面这个更不规模的称谓。超平管与平面直角管相比，管屏的曲章半径更大，中心与边沿的高差更小，重显图像失真度也更小，同时在可视角度、受环境光影响方面比平面直角管更先进。90年代末，随着彩管技术的进步，出现了准平面或平面彩色显像管和彩色电视机，这种新型彩色电视机，集中了目前彩管技术的最新成果，重显图像失真最小，可视角度最大，受环境光影响最小，亮度、对比度高、彩色鲜艳、图像清晰、色纯稳定，平均寿命长，是彩管和彩电的发展方向。当然这种平面彩管和彩电也有一些不足，例如成本高，边沿聚焦质量差，全屏亮度不均匀性大等。广大的潜在市场1.CRT电视在世界范围仍占主流市场目前CRT电视依然占据着最大的电视市场份额，即使在销售金额上也是如此。根据全球显示器件方面的权威预测机构———美国斯坦福的资料显示，2003年全球共销售了将近1.61亿部电视机，其中CRT电视为1.51亿部，占总量的94%。还有些机构对CRT电视的预测要比斯坦福乐观得多。下面是我国台湾省ITIS的预测。从台湾ITIS的预测看，CRT电视机市场需求在未来几年内，仍将以年均3%的成长率平稳增长，市场需求从2003年的1.68亿只上升到2006年的1.86亿只，占总电视需求的85%。而FPD电视仅占总电视需求量的15%。目前全球有60多亿人口，预计到2025年会增加到85亿，其中有60%的人没有电视看，因此市场巨大。2.CRT发展的地区不平衡性目前，全球范围内电视发展存在着地区的不平衡性。联合国开发计划署(UNDP)在2001年的一份全球社会发展报告书中指出，目前全球拥有的10多亿台电视中大约有65%分布在发达国家，而一些发展中国家的电视普及率则几乎只有百分之几的水平。印度电视市场近10年来的平稳增长，就能很好地说明这一问题。这种地区不平衡性不仅表现在国家之间，而且表现在同一国家的不同地区和不同阶层之间。比如，我国城市和农村的电视普及率差别就很大。在城市很多家庭所购买的电视机越来越高档的同时，广大农村地区的彩电普及率尚不足50%，而且多是尺寸小、频道少的球面管电视，连维修都很困难。从全球范围来看，目前还有很多类似于印度、俄罗斯、拉美、非洲以及我国部分农村等潜在市场有待开发，而要进入这样的市场，CRT将比FPD更加适合。CRT市场优势依然明显通过对CRT与FPD的性能比较，我们可以看出CRT市场优势依然明显：第一，CRT在电视领域中与FPD的激烈竞争，将持续相当长的时期。例如，白炽灯发明迄今已有100多年，日光灯也有近70年历史，日光灯的发光效率及寿命都为白炽灯的6～8倍，但是日光灯的显色指数不如白炽灯，而且价格也高5～10倍，所以，价格决定了其难以替代白炽灯。何况，FPD替代CRT要经过性能和价格两个关，所以FPD在电视领域中替代CRT绝不是近几年的事。第二，CRT在发达国家由于成本高，已无利可图，所以有的企业倒闭，有的则转移到劳动力成本低的国家，比如美国的CRT工厂转移到墨西哥，日本和荷兰的工厂转移到中国、捷克、印度及东南亚国家。第三，在中国，CRT电视之所以能得到蓬勃的发展，主要由于我国在CRT的创建初期将CRT的零部件及主要原材料几乎全部国产化，使CRT的成本大幅度降低，而且中国的劳动力工资仅为发达国家的1/8～1/5，所以中国的CRT及CRT电视在全世界市场有很大的竞争力，这也是我们的优势。第四，我国CRT技术与国外比差距不大，但仍要加强企业的科研与开发，不仅要缩小与国外的差距，还要领先。政府也要组织国有CRT企业及国有控股的CRT合资企业，联合起来分工合作，攻克先进技术，如大屏幕全平面、大偏转角、薄型化、玻壳的轻量化，以及采用纳米技术来进一步提高着色荧光材料的BCP(亮度对比度综合性能)。第五，提高及加强我国CRT的发展不仅是一个技术问题，还是一个重要的政治和经济问题。如果到2010年我国能生产和销售8000万只CRT及同数量的CRT电视(包括内销和出口)，推动上下游企业及第三产业发展，就可达到5000亿元的产值，产生150万个以上的就业机会。最后值得一提的是，消费者购买彩电关注的是其可视的性能，不是看彩电的外观和体积，一台32英寸CRTHDTV大约6000元，而一台32英寸TFT-LCDHD机大约25000元。当然FPD也有它的市场，一般是在空港、车站、军用等公用场所以及较富裕的家庭。