第7章(显像管)

2020/2/251第七章、显示器南昌理工学院电子系蔡国瑞22020/2/25概述显像管是一种电子(阴极)射线管，是电视接收机监视器重现图像的关键器件。它的主要作用是将发送端(电视台)摄像机摄取转换的电信号(图像信号)在接收端以亮度变化的形式重现在荧光屏上。为了高质量地重现图像，要求显像管屏幕尺寸要大，图像清晰度要高，荧光屏有足够的发光亮度。此外对不同用途的显像管有各种具体要求。南昌理工学院电子系蔡国瑞32020/2/25分类按电视杨配套功能分有：显像管和投射式显像管。按荧光屏显示颜色分有：黑白显像管和彩色显像管；按荧光屏大小(对角线尺寸)分有：9、12.14.17、18、20、22in；按显像管的偏转角分为70°、90°、100°、110°、114°等。按显像管屏幕表面形状分：球面圆角、平面直角。按屏幕面矩形长高尺寸分5∶3、5∶4、16∶9。南昌理工学院电子系蔡国瑞42020/2/25南昌理工学院电子系蔡国瑞52020/2/25电子枪电子枪的作用在于生成电子，并使其加速到非常高的速度。阴极射线管（CRT）是大多数电视机和计算机监视器中使用的大型玻璃管。在这种显像管中，电子将射向屏幕，并在屏幕上点亮磷光质涂层，进而形成图像。南昌理工学院电子系蔡国瑞62020/2/25在CRT计算机监视器中，电子枪的大小约为一摞25美分硬币的大小。它包括加热器、阴极、聚焦阳极和加速阳极，可发射三个电子束。南昌理工学院电子系蔡国瑞72020/2/25电子枪最末端是一个小型的加热器，这很像普通灯泡中又热又亮的灯丝。它对阴极进行加热，使其射出电子云。两个阳极将电子云变成电子束：南昌理工学院电子系蔡国瑞82020/2/25加速阳极吸引电子并使其向屏幕方向做加速运动。聚焦阳极将电子流变成非常细小的电子束。南昌理工学院电子系蔡国瑞92020/2/25当电子离开加速阳极后，将以光速的速度运动，这将使它们获得很多能量。当它们击中屏幕背后的磷光质涂层时，磷光质涂层会将电子束的能量转换为光子并点亮。黑白电视机只有一个电子枪，而彩色电视机需要三个电子枪，因为屏幕上的每个像素都是由一个红色点、一个绿色点和一个蓝色点组成的。南昌理工学院电子系蔡国瑞102020/2/25偏转线圈偏转线圈是简单的铜线绕组，这些线圈可在显像管内部产生磁场，从而使电子束发生偏转。其中一组线圈产生的磁场可以使电子束垂直移动，而另一组线圈则可以使电子束水平移动。通过控制线圈内的电压，可将电子束定位于屏幕上的任何一点。南昌理工学院电子系蔡国瑞112020/2/25荧光剂荧光剂是指任何一种暴露在辐射下即可发出可见光的材料。辐射可以是紫外光，也可以是电子束。荧光颜色实际上都是某种荧光物质——荧光颜色吸收不可见的紫外光，并发出特有颜色的可见光。在CRT中，荧光剂涂在屏幕内部。当电子束轰击荧光剂时，就会使屏幕发光。在黑白屏幕中，有一种荧光剂，受到轰击时可发出白光。在彩色屏幕中，有三种荧光剂，呈点状或带状分布，分别可发出红光、绿光和蓝光。还有三种电子束，可使这三种不同的颜色一起发光。南昌理工学院电子系蔡国瑞122020/2/25黑白电视信号在黑白电视中，屏幕上涂有白色荧光剂，然后电子束可在屏幕上“绘制”出图像，具体方法是每次使电子束在荧光屏上扫描一行。要“绘制”整个屏幕，电视内部的电子电路则利用电磁线圈以光栅扫描的方式使电子束逐行向下在屏幕上进行扫描。电子束在屏幕上的绘制顺序是从左向右。随后再迅速回扫到左侧，稍微下移并绘制下一行水平线，依此类推，蓝色实线代表电子束在屏幕上从左至右“绘制”的行，而红色虚线代表回扫至左侧的电子束。当电子束到达底行的右侧时，必须返回屏幕的左上角，如图中的绿线所示。电子束在“绘制”时是通电的，而在回扫时是断电的，从而不会在屏幕上留下回扫轨迹。术语水平回描是指电子束从每行的末端移回左端，而术语垂直回描是指电子束从底端移回顶端。南昌理工学院电子系蔡国瑞132020/2/25黑白电视信号包含强度信息、水平回扫信号和垂直回扫信号这三种成分的信号称为复合视频信号。水平回扫信号为5微秒的零伏脉冲。电视中的电子可以检测到这些脉冲并使用它们触发电子束的水平回扫信号。行的实际信号是一个在0.5伏和2.0伏之间不断变化的波形，其中0.5伏表示黑色，2伏表示白色。此信号驱动电子束的强度电路。在黑白电视中，此信号可占用3.5兆赫的带宽，而在彩色电视中此限制约为3.0兆赫。南昌理工学院电子系蔡国瑞142020/2/25彩色显示原理彩色电视屏幕与黑白电视屏幕具有以下三个不同点：彩色电视屏幕上有三种电子束同时扫过屏幕。它们分别为红色、绿色和蓝色电子束。与黑白电视不同，彩色电视屏幕不只涂一层荧光剂。而是涂有红色、绿色和蓝色荧光剂，并呈点状或带状分布。如果打开电视或计算机显示器，并用放大镜近距离观看屏幕，就可以看到这些点或带。彩色电视屏幕在显像管内部与荧光剂涂层很近的位置，有一块薄金属屏幕，称为荫罩板。此罩板上钻有小孔，这些小孔与屏幕上的荧光剂点（或带）对齐。南昌理工学院电子系蔡国瑞152020/2/25当彩色电视需要产生红色点时，会向红色荧光剂发射红色电子束。绿色和蓝色点与此相似。要产生白色点，需要同时发射红色、绿色和蓝色电子束，这三种颜色混合在一起即可产生白色。要产生黑色点，所有这三种电子束在扫过该点时都断电即可。电视屏幕上的所有其他颜色都是红色、绿色和蓝色的组合。南昌理工学院电子系蔡国瑞162020/2/25彩色电视信号彩色电视信号与黑白信号的起始信号基本相似。但通过在标准的黑白信号上叠加一个3.579545兆赫的正弦波则会产生一个额外的色度信号。在水平同步脉冲之后，添加了8个周期的3.579545兆赫正弦波作为彩色脉冲串。南昌理工学院电子系蔡国瑞172020/2/25紧随这8个周期之后，色度信号中的相位移动指示要显示的颜色。信号的振幅决定饱和度。表中显示颜色与相位之间的关系：黑白电视会过滤并忽略色度信号。而彩色电视将色度从信号中选取出来并对其进行解码，该色度信号与普通强度信号共同确定如何调制三种颜色的电子束。南昌理工学院电子系蔡国瑞182020/2/25实现彩色电视的基本过程把足以能反映各种自然景色的三种基色的组合方式（强弱比例）告诉接收端；在接收端，利用能产生三基色的装置（显像管），使其严格按照接收到的电信息（三基色组合情况）来重新进行三色混合，就可以等效的模拟出发送端的彩色。南昌理工学院电子系蔡国瑞192020/2/25顺序制传送示意图南昌理工学院电子系蔡国瑞202020/2/25简单同时制传送示意图南昌理工学院电子系蔡国瑞212020/2/25兼容同时制彩色电视机基本原理图南昌理工学院电子系蔡国瑞222020/2/25彩条的亮度信号和色差信号波形图（b）是三基色的信号波形，其中包含了亮度信号。（c）是彩条信号的亮度波形图，它是一个高度不等的阶梯电压，幅度从零到一共八个阶梯，所以它是一个含有直流分量的正极性信号。（d）是彩条的色差信号波形，是一个交流信号，由于EG-Y信号的幅度较小，在传输中易受干扰南昌理工学院电子系蔡国瑞232020/2/25LCD显示器液晶显示器技术通过遮旋光来工作。具体而言，LCD由两块偏振玻璃（又称为夹层）组成，这两块玻璃之间含有液晶材料。它用背光灯生成光线，这些光线先穿过第一个夹层。同时，电流将使液晶分子进行相应地排列，以便让不同亮度的光线穿过第二个夹层，进而呈现出您所看到的颜色和图像。南昌理工学院电子系蔡国瑞242020/2/25LCD和CRTLCD显示器的优点耗电少——不同技术下的耗电量差别很大。CRT显示器十分耗电，一般19英寸显示器的耗电量在100瓦左右。而19英寸LCD显示器的平均耗电量仅约45瓦。此外，LCD产生的热量也比较少。体积小、重量轻——与CRT显示器相比，LCD显示器十分轻薄；一般而言，后者的重量还不到前者的一半。此外，您还可以将LCD放在支架上或挂在墙上，这样又节省了桌面空间。易于调整——LCD显示器比CRT显示器更易于调整。使用LCD，您不仅可以调整它的倾斜度和高度，还可以进行旋转，甚至可以将其方向从水平模式变为垂直模式。正如我们前面提到的，您还可以将它们挂在墙上或放在支架上。眼睛不易疲劳——由于LCD显示器单独控制每个像素的开关，因此不会像CRT显示器那样发生闪烁。此外，LCD显示器的文本显示效果也比CRT显示器要好。南昌理工学院电子系蔡国瑞252020/2/25c的优点价格低——虽然LCD显示器的价格已有所下降，但同类的CRT显示器仍然比较便宜。显色好——长久以来，CRT显示器一直比LCD显示器具有更好的显色效果，它往往能更精确地显示颜色的不同等级。但是，LCD显示器如今也已迎头赶上，特别是那些采用颜色校准技术的高端型号表现不俗。响应快——长期以来，由于CRT显示器比LCD显示器具有更快的刷屏速度，因而较少出现鬼影和模糊问题。同样，LCD制造商们也在不断改进，逐渐制造出比过去响应更快的LCD显示器。多级分辨率——如果您需要不断改变显示器的分辨率来适应不同的应用，那么最好购买CRT显示器，因为LCD显示器不能很好地处理多级分辨率。更结实——虽然CRT显示器比LCD显示器更为笨重，但它们也更加结实，不易损坏。南昌理工学院电子系蔡国瑞262020/2/25OLED显示器OLED是一种由有机分子薄片组成的固态设备，施加电力之后就能发光。OLED能让电子设备产生更明亮、更清晰的图像，其耗电量小于传统的发光二极管（LED），也小于当今人们使用的液晶显示器（LCD）。南昌理工学院电子系蔡国瑞272020/2/25OLED组件OLED是一种固态半导体设备，其厚度为100-500纳米，比头发丝还要细200倍。OLED由两层或三层有机材料构成；依照最新的OLED设计，第三层可协助电子从阴极转移到发射层。南昌理工学院电子系蔡国瑞282020/2/25OLED是如何发光的？南昌理工学院电子系蔡国瑞292020/2/25被动矩阵OLED（PMOLED）阳极带与阴极带相互垂直。阴极与阳极的交叉点形成像素，也就是发光的部位。外部电路向选取的阴极带与阳极带施加电流，从而决定哪些像素发光，哪些不发光。此外，每个像素的亮度与施加电流的大小成正比。南昌理工学院电子系蔡国瑞302020/2/25主动矩阵OLED（AMOLED）AMOLED具有完整的阴极层、有机分子层以及阳极层，但阳极层覆盖着一个薄膜晶体管（TFT）阵列，形成一个矩阵。TFT阵列本身就是一个电路，能决定哪些像素发光，进而决定图像的构成。南昌理工学院电子系蔡国瑞312020/2/25OLED应用的现状与前景目前，OLED已经在一些小型设备中得到应用，例如移动电话、掌上型电脑以及数码相机等。2004年9月，索尼公司声称，它们已经开始批量生产OLED显示屏，用于CLIEPEG-VZ90型个人娱乐掌上电脑。南昌理工学院电子系蔡国瑞322020/2/25LED显示屏LED显示屏是由发光二极管排列组成的一显示器件。它采用低电压扫描驱动，具有如下优点：1、耗电省2、使用寿命长3、成本低4、亮度高5、视角大6、可视距离远7、规格品种多南昌理工学院电子系蔡国瑞332020/2/25LED显示屏产品系列A、单色、双基色条形显示屏南昌理工学院电子系蔡国瑞342020/2/25B、数码显示屏南昌理工学院电子系蔡国瑞352020/2/25C、单色、双基图文显示屏南昌理工学院电子系蔡国瑞362020/2/25D、全彩色（红、绿、黄）多媒体视频显示屏南昌理工学院电子系蔡国瑞372020/2/25LED显示屏分类方式1、按显示颜色分为：单红色、单绿色、红绿双基色、红绿蓝三基色2、按使用功能分为：文字显示屏、多媒体视频显示屏、行情显示屏、条型显示屏及其它类型显示屏3、按使用环境分为：室内显示屏、室外显示屏、半室外显示屏4、按发光点直径分为：（户内户外单/双基色）Ф3mm、Ф3.7mm、Ф4.8mm、Ф5.0mm、Ф8.0mm、