显示管的产生

2.2.1　显示管的产生

图2-13　CRT示意图

1.阴极射线管CRT（Cathode Ray Tube）

显示管CDT（Color Display Tube）是由阴极射线管CRT发展而来，也是阴极射线管CRT中的一种，这种阴极射线管我们称之为布劳恩管（Braun′s Tube），图2-13为阴极射线管的示意图。布劳恩管中包含了称之为电子枪（Electron Gun）的装置，此装置用来产生、聚焦、反射电子束。电子枪被封装在抽成真空的玻璃管内，如图2-13中①所示。这个电子枪在结构上包含热丝（Heating Filament），如图2-13中②所示，阴极（Cathode）表面涂覆了一层特殊材料的涂层，这种材料可以在炽热的情况下发射电子，如图2-13中③所示。威尔逊（Wehelt）圆筒（如图2-13中④所示）用来将电子围拢起来，当热丝加上电压之后会发热，并会加热套在它外边的阴极，此时阴极中的电子能量增加，当它的能量足以克服此金属表面对它的束缚时电子就要从金属表面脱离出来。刚脱离出来的电子在控制电压（如图2-13中⑩所示）的作用下向威尔逊圆筒的中心孔运动。电子束首先通过圆筒（圆筒上加的负电压会对电子有排斥作用，使通过圆筒的电子聚成一束。电子束的强度可以随圆筒的负电位变化而变化），穿过威尔逊圆筒以后，电子束将穿过另一个电极——聚焦极，在这里被聚焦成一细电子束，如图2-13中⑤所示。维修人员可以通过改变聚焦极电压来改变聚焦的效果。

电子束到达屏幕之前要经过两对偏转线圈（Deflection York），如图2-13中⑥所示，其作用是把偏转电流变成偏转磁场。电子在磁场中运动会受到洛仑兹力的作用发生偏转。其中一对的作用是沿水平方向偏转电子束的运动轨迹；另一对是沿垂直方向偏转电子束的运动轨迹。这样一来发射出来的电子束通过偏转磁场后运动轨迹要发生偏转。一对偏转线圈产生的偏转磁场越强，电子束被偏转得就越厉害。与此不同的是在示波器中的示波管是用静电场偏转，早期的CRT也用电场偏转方法。

经过偏转后的电子束，被固定于屏幕锥体上的阳极（Anode，如图2-13中⑦所示）所吸引，或者说在阳极产生的电场中逆电力线而上。由于阳极上加有很高的电压（如图2-13中⑧所示），巨大的电位差就会把电子加速到相当高的速度，使其猛烈撞击屏幕上的荧光粉（如图2-13中⑨所示），经过电子轰击的荧光粉受激发射而发光。

2.电子透镜和光学透镜

与玻璃制成的光学透镜相同，能够影响电子束聚焦行为的装置称为电子透镜。光学透镜是将平行于光轴的平行光聚焦于光轴上的一点，这点称为焦点，如图2-14所示。电子透镜则是用来将平行于光轴的电子聚焦成一细电子束，但是在磁场和静电反射时与光学透镜不同，电子透镜具有环行力场，这是由其电场模式而决定的。这个环行力场对电子束的作用同光学透镜对光束的作用相同，轴向光束可以以直线方式通过透镜，而其他光线都被偏转。另一方面平行于光轴的光线也会偏转，距离光轴越远偏转越大，最后在焦点上聚为一点。电子束与此相同，经过电子透镜之后，所有的电子也会聚焦成一点，这点称为电子透镜的焦点。其位置取决于透镜形成的场力和形式。

在现代的显示管CPT（Color Picture Tube）、CDT之中，电子束经过一个短系统，电子透镜安装在管颈部分紧接着威尔逊圆筒（调制筒），通过改变聚焦电压来调整焦点位置。制造商对这部分进行了许多改进工作，使现代显示管打在屏幕上的圆点在屏幕的任何地方都是圆，而且大小一致。这不仅改善了点的轮廓，还可以显示更加准确的图像。图2-15为现代CDT的电子枪。

图2-14　平行光经过光学透镜

图2-15　现代CDT的电子枪

3.CRT的发展和CDT的出现

CRT的发明距今已有一百多年的历史了，最初它用在实验室里。首次把CRT技术应用于产品的是军事上的雷达（Radar）。也正是它在雷达上的杰出表现，20世纪20年代美国开始对其进行广泛的研究，以至于后来CRT被应用在早期的电视技术上，这时候作为电视机的屏幕CRT已经发展成显像管CPT。在20世纪30年代由美国RCA公司首先开发出电视系统，并于60年代电视进入彩色时代。自彩色显像管CPT出现以来，距离今天已经有40多年的历史。在这40多年中，彩色显像管经历了飞速发展的过程。

1981年IBM公司推出IBM PC，随之显示器出现，这时候显像管经过了改进成为早期的显示管。单色显像管与显示管的主要不同是在荧光粉的颗粒度和余晖时间上。所谓余晖时间是指荧光粉经过轰击之后发光时间的长短。因为电视机所要看到的是连续活动的画面，因而它需要余晖时间较长。但是显示器则不同，如果余晖时间太长会造成画面虽然被刷新，但是原来的阴影尚存，所以显示器就要求荧光粉的余晖时间要尽量相对短一些。显像管和显示管除去以上的不同之外，其荫罩结构、屏幕表面处理也不同。

综上所述，现在的显示管是由一百多年以前的布劳恩管CRT发展而来。虽然现在的CDT在结构上已经和原始的布劳恩管有很大差别，但是就其原理来说没有什么变化。