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1、电视传像原理与CRT显示技术仇怀利电视传像原理图像的特点与组成n n像素n n单值光特性和几何位置n n亮度、色度都是x,y,t的函数n n利用人眼视觉特性，采用扫描方法，按时间顺序逐一传送空间分布的每一像素的亮度和色度，这样就把空间坐标(x,y)也转换成时间t的函数了。图像的顺序传送n n同一顺序n n利用人眼的视觉暂留和发光材料的余辉特性图像的顺序传送n n图像的顺序传送就是在发送端把被传送图像上各图像的顺序传送就是在发送端把被传送图像上各像素的亮度、色度按一定顺序，逐一地转变为相像素的亮度、色度按一定顺序，逐一地转变为相应的电信号，并依次经过一个通道，在接收瑞再应的电信号，并依次经过一个
2、通道，在接收瑞再按相同的顺序，将各像素的电信号在电视机屏幕按相同的顺序，将各像素的电信号在电视机屏幕相应位置上转变为不同亮度、色度的光点。只要相应位置上转变为不同亮度、色度的光点。只要这种顺序传送的速度足够快，那么由于人眼的视这种顺序传送的速度足够快，那么由于人眼的视觉暂留和发光材料的余辉特性，就会感到整幅图觉暂留和发光材料的余辉特性，就会感到整幅图像在同时发光。这种按顺序传送图像像素的电视像在同时发光。这种按顺序传送图像像素的电视系统，就称为顺序传送制。系统，就称为顺序传送制。 电视扫描n n逐行扫描n n隔行扫描电视扫描n n逐行扫描逐行扫描n n行扫描：行扫描：n n行正程行正程THtT
3、Ht行逆程行逆程THrTHr行周期行周期THTH，n n行扫描频率行扫描频率fH=1/THfH=1/THn n行逆程系数行逆程系数=THr/TH =THr/TH ，按电视标准规定为，按电视标准规定为18% 18% n n帧扫描n n帧周期TF = 帧正程TFt +帧逆程 TFr ；n n帧扫描频率fF/TF；n n帧逆程系数= TFr/ TF，按电视标准规定(=8%) n n隔行扫描n n每秒只传送25帧(或30帧)图像，但每帧图像分奇、偶两场来传送 n n帧vs场n n隔行扫描成功的关键是帧行数Z是奇数。n n Z=2n1n n优点：解决通频带与清晰度之间的矛盾；n n缺陷：n n易产生“并
4、行”；n n行间闪烁：每一行的亮度是以帧频重复的，所以当仔细观看比较亮的细线时就会感到有些闪光，即行间闪烁现象。同步n n同步是指使收、发两端扫描同频、同相和波形相同步是指使收、发两端扫描同频、同相和波形相似，满足这样条件的扫描称为同步扫描。似，满足这样条件的扫描称为同步扫描。n n当收、发端场频不同步时，当收、发端场频不同步时，n n图像会上下滚动，并出现场消隐黑带在屏幕上移图像会上下滚动，并出现场消隐黑带在屏幕上移动，频差越大，滚动越快。动，频差越大，滚动越快。 n n当收、发端行频不同步时，当收、发端行频不同步时，n n屏幕上出现粗细不一、方向不一、疏密不一的歪屏幕上出现粗细不一、方向不
5、一、疏密不一的歪斜，图像如被撕裂，则根本看不清原来图像是什斜，图像如被撕裂，则根本看不清原来图像是什么样子么样子 n n若频率相同，相位不一致n n差半行；差半场n n收、发端扫描电流波形不同n n同步脉冲是控制逆程的起点，所以同步脉冲的前沿表示上一行(场)正程的结束n n按我国电视标准，行同步脉冲的频率等于行频为15.625kHz，行周期为64 s。在电视技术中常以64s作为时间单位，并以H表示，即1 H = 64s。n n场同步脉冲频率等于场频为50Hz，场周期为20ms，即312. 5H。n n行同步脉冲宽度为4.7s左右，场同步脉冲宽度为2.53H。 n n复合同步脉冲的分离微分、积分
6、复合同步脉冲的分离微分、积分n n场同步期间，场同步期间，行同步消失；行同步消失；n n可采用场同步可采用场同步开槽的办法；开槽的办法；n n开槽的上升沿开槽的上升沿是行正程的结是行正程的结束。束。n n在隔行扫描中在隔行扫描中n n解决办法解决办法n n如果将场同步脉冲中如果将场同步脉冲中的开槽脉冲频率提高的开槽脉冲频率提高1 1倍，并在场同步脉倍，并在场同步脉冲前、后各加冲前、后各加5 5一一6 6个个两倍行频的前、后均两倍行频的前、后均衡脉冲衡脉冲( (宽度为宽度为2.35 2.35 s)s)，使奇、偶场的，使奇、偶场的场同步脉冲及其前后场同步脉冲及其前后一段时间的波形完全一段时间的波形
7、完全相同，则时间差的影相同，则时间差的影响可降到不计程度。响可降到不计程度。 消隐n n逆程期间电子束截止逆程期间电子束截止n n按我国电视标准，行消隐脉冲的重复频率也是按我国电视标准，行消隐脉冲的重复频率也是15.625kHz15.625kHz，脉冲宽度为，脉冲宽度为12 s12 s，为了确保行逆程，为了确保行逆程被完全消隐掉，所以行消隐脉冲的前沿比行同步被完全消隐掉，所以行消隐脉冲的前沿比行同步脉冲前沿提前脉冲前沿提前1.31.31.5 s1.5 s。n n场消隐脉冲的重复频率为场消隐脉冲的重复频率为50Hz50Hz，脉冲宽度为，脉冲宽度为25H25H。但场同步脉冲之前有前均衡脉冲，它虽位
8、于正程但场同步脉冲之前有前均衡脉冲，它虽位于正程中，但这段时间不能用来传送图像，必须消隐掉，中，但这段时间不能用来传送图像，必须消隐掉，所以消隐脉冲的前沿应比第一个前均衡脉冲提前所以消隐脉冲的前沿应比第一个前均衡脉冲提前1.31.31.5 s1.5 s。 全电视信号n n负极性黑白全电视信号：图像信号、复合同步脉冲、复合消隐脉冲的电信号以及色同步信号）n n同步脉冲电平为100 %，消隐脉冲与黑电平为75 %，白色电平为(12.5 2.5) % n n便于幅度分离电路分离同步信号n n负极性黑白全电视信号电视图像信号n n1、图像内容与电信号的关系n n图像亮度只有正值；n n系列脉冲，宽度与
9、图像有关n n随着横向黑白条数的增加，电信号频率以场频的倍数增加;随着竖向黑白条数的增加，电信号频率以行频的倍数增加 n n电视图像与信号波形n n图像电信号所能达到的最高频率n n625行，消隐50行n n取水平分辨率与垂直分辨率相等n n一个画面的像素数n n每秒切换25个画面n n相邻每对黑白像素为一个周期n n算得最高视频为5.5MHz。n n2、电视图像信号的特点n n脉冲性：n n单值n n幅度对应像素亮度大小n n宽度对应明暗尺度大小n n前后沿的陡度对应明暗变化的程度，同时受像素本身尺度的限制。n n周期性：n n图像在在垂直和水平方向都有变化，则通过扫描形成的电信号是受场频调
10、制的行频脉冲序列， n n垂直或水平方向亮度突变图像信号及频谱 n n程度、垂直方向均有变化的图像信号及其频谱 n n通过分析电视图像的频谱可知，它具有以下特点n n频谱是以行频及其谐波为中心的一束束离散型谱线群组成;n n随着行频谐波次数的增高，主谱线幅度逐渐变小，而且主谱线两侧的副波线也很快衰减;n n各束谱线之间存在空隙。正是这个空隙的存在，为彩色信号在黑白电视频道内传输提供了可能性。按人眼视觉特点确定电视标准 n n1.扫描行数的选择n n 人眼视角在10以内是视力敏感区，属黄斑视觉范围，对图像颜色及细节的分辨率最强。n n水平方向20以内，垂直方向15以内是视觉清晰区，能正确识别图形
11、，清晰地看到图像，而不需要移动眼球(即注视点)。因此电视画面一般设计成宽高比为4:3，且观察电视时宜将画面水平视角限制在20以内。n n2、场频的选择n n 根据人眼临界闪烁频率FFC，场频应高于46Hz，考虑到图像信号占有频带不致过宽，场频不应任意提高。n n另外考虑到减少电网干扰，场频最好与电力网频率同步。n n所以目前各国电视广播场频都选与市电电源相同的频率，即50Hz或60Hz。我国黑白电视体制主要参数n n 每帧行数每帧行数625;625;行频行频15.625kHz;15.625kHz;扫描方向从左向右扫描方向从左向右; ;行周期行周期64.us64.us，其中正程，其中正程52us
12、52us，逆程，逆程12us;12us;行同步脉冲宽度行同步脉冲宽度5.lus5.lus( (彩色电视中为彩色电视中为4. 7us);4. 7us);行消隐脉冲宽度行消隐脉冲宽度12us12us，并比行同步，并比行同步脉冲领先脉冲领先1.31.5us1.31.5us。n n帧频帧频25Hz;25Hz;场频场频50Hz50Hz，采用，采用2:12:1隔行扫描隔行扫描; ;扫描方向为由上扫描方向为由上向下向下; ;场周期场周期20ms20ms，其中正程，其中正程18.4ms18.4ms，逆程，逆程1.6ms;1.6ms;场同步场同步脉冲宽度为脉冲宽度为2.52.5一一3H (1H=64us);3H
13、 (1H=64us);场消隐脉冲为场消隐脉冲为25H25H，并领，并领先第一个前均衡脉冲先第一个前均衡脉冲1.3-1. 5us1.3-1. 5usn n全电视信号带宽为全电视信号带宽为6MHz6MHz，图像信号采用调幅方式，声音，图像信号采用调幅方式，声音信号采用调频方式信号采用调频方式; ;在广播时各相邻频段载波频率相差在广播时各相邻频段载波频率相差8MHz8MHz，如电视第一频道为，如电视第一频道为49. 75MHz49. 75MHz，第二频道，第二频道( (即中央即中央一台一台) )为为57.75MHz57.75MHz。彩色电视信号的传输n n兼容性限制：兼容性限制：n n 彩色电视广播
14、必须也能被黑白电视机所彩色电视广播必须也能被黑白电视机所“ “了解了解” ”，这意味着彩色电视应保留黑白电视的制式标，这意味着彩色电视应保留黑白电视的制式标准。例如扫描方式和扫描频率，行、场同步信号，准。例如扫描方式和扫描频率，行、场同步信号，频带宽度、载频和射频特性等频带宽度、载频和射频特性等; ;n n 彩色电视信号中必须包含一个能正确重现灰度彩色电视信号中必须包含一个能正确重现灰度的亮度信号，而这个亮度信号应该尽可能少地受的亮度信号，而这个亮度信号应该尽可能少地受到附加色度信息的干扰到附加色度信息的干扰; ;，n n 在发送端应该尽可能使用黑白电视广播设备进在发送端应该尽可能使用黑白电视
15、广播设备进行彩色电视广播行彩色电视广播; ;n n 彩色电视信号中的色度信号应该能和亮度信号彩色电视信号中的色度信号应该能和亮度信号在在0 0一一6MHz6MHz同一通道内同时传送，而且这种信号同一通道内同时传送，而且这种信号容易分开，又不互相串扰。容易分开，又不互相串扰。n n 彩色信号中的色度信号经过编码后，信号中的彩色信号中的色度信号经过编码后，信号中的冗余信息最少。冗余信息最少。n n显示三基色n n 在用彩色显像管作为显示器时，彩色重现采用红、绿、蓝三色荧光粉。每种荧光粉有一个光谱分布，可以计算出每种荧光粉在色度坐标上的位置(x，Y)。这三种荧光粉坐标在色度图上构成一个三角形。三种荧
16、光粉的不同组合所能形成的色彩均限在这个三角形中。n n不同的彩色电视体制所选用的显像三基色是不同的。n n彩色电视色度重现范围彩色电视色度重现范围n n两种制式显像三基色三角形，如图。两种制式显像三基色三角形，如图。由图可知，这两个三角形所组成的色由图可知，这两个三角形所组成的色域都比彩色印刷、染料或胶卷的色域域都比彩色印刷、染料或胶卷的色域大，所以显像管彩色电视能重现自然大，所以显像管彩色电视能重现自然界绝大多数颜色。界绝大多数颜色。n n从理论上讲，三基色越靠近光谱轨迹，从理论上讲，三基色越靠近光谱轨迹，越能重现出更多饱和度高的色彩。越能重现出更多饱和度高的色彩。n n但荧光粉的发光效率随
17、着材料色饱和但荧光粉的发光效率随着材料色饱和度的提高而降低，即亮度会降低。度的提高而降低，即亮度会降低。n n故只能在色饱和度和亮度之间作折衷故只能在色饱和度和亮度之间作折衷选择。选择。n nNTSCNTSC制式制式n n规定规定1Re+1Ge+1Be=11Re+1Ge+1Be=1光瓦的白光光瓦的白光n n （1 1光瓦光瓦683lm683lm）n nY = 0. 30 R+0. 59 G+0.11 BY = 0. 30 R+0. 59 G+0.11 Bn nY Y代表彩色的亮度。代表彩色的亮度。n nPALPAL制式制式n n规定采用规定采用1Re2+1Ge2+1Be2=11Re2+1Ge2
18、+1Be2=1光瓦的光瓦的D65D65白白光光, ,以以D65D65为标准白光为标准白光n nY=0. 22R+0. 71 G+0. 07 BY=0. 22R+0. 71 G+0. 07 Bn n兼容制彩色电视系统传送的信号n n三个参数：n nY=0. 30 R+0. 59 G+0. 11 Bn nR-Y=0. 70R一0. 59 G一0. 11Bn nB-Y=-0. 30R一0. 59 G+0. 89Bn nG-Y=-0. 30R + 0. 41G-0.11 Bn n选用R-Y,B-Y两个色差信号进行传送其主要理由n n 在Y方程中，G信号的系数最大，使G-Y信号比R-Y, B-Y信号都小
19、得多，信号抗干扰性差;亮度信号色差信号n n选用选用R-Y,B-YR-Y,B-Y两个色差信号进行传送其主要理由两个色差信号进行传送其主要理由n n 在接收端用在接收端用R R一一Y Y，B B一一Y Y可方便地恢复出可方便地恢复出G G一一Y Y，即，即: :n n G-Y=-0. 51( R-Y)-0.19( B-Y) G-Y=-0. 51( R-Y)-0.19( B-Y) n n方程右边的系数都小于方程右边的系数都小于1 1，利用电阻分压器简单，利用电阻分压器简单地就能达到。地就能达到。n n如采用如采用G-YG-Y作为被传送的两个色差信号之一，作为被传送的两个色差信号之一，则在接收端恢复
20、第三个色差信号时，它们的式则在接收端恢复第三个色差信号时，它们的式子是子是: :n n R-Y=2.0(G-Y)-0.19( B-Y) R-Y=2.0(G-Y)-0.19( B-Y)n n B-Y=-2.7(R-Y)-5.4( G-Y) B-Y=-2.7(R-Y)-5.4( G-Y)n n可见上面两个式子中右边皆出现大于可见上面两个式子中右边皆出现大于1 1的系数，的系数，需采用放大器，增大了技术难度。需采用放大器，增大了技术难度。n n采用色差传送的优点采用色差传送的优点n n 传送黑白图像时，两个色差信号都为零，所以色差传送黑白图像时，两个色差信号都为零，所以色差信号不会干扰亮度信号。信号
21、不会干扰亮度信号。 n n 因为传送黑白图像时，必有因为传送黑白图像时，必有R=G=B= 01R=G=B= 01n n 代入前式可知代入前式可知B-Y=R-Y=0B-Y=R-Y=0n n 有利于节省色度信号的发射能量。因为一般情况下有利于节省色度信号的发射能量。因为一般情况下彩色图像大部分面积上的像素接近于白色或灰色，即彩色图像大部分面积上的像素接近于白色或灰色，即这些地方的色差信号为零，只有小部分面积上的彩色这些地方的色差信号为零，只有小部分面积上的彩色像素色差信号不为零。因此用色差信号传输色度信号像素色差信号不为零。因此用色差信号传输色度信号较之用较之用ER, EG, EBER, EG,
22、EB传送所需的发射能量小得多。传送所需的发射能量小得多。n n在接收机中利用解码矩阵很容易将色差信号还原成三个基色信号:n nR=(R-Y)+Yn nB=(B-Y)+Yn nG=(G-Y)+Y= Y-0.51(R-Y)-0.19( B-Y)n n大面积着色原理n n 由于人眼对彩色的分辨力比对黑白细节的分辨力低很多，这样可以只传送景物中大面积的彩色部分，而彩色细节则用黑白图像代替，这一处理彩色的方式称为大面积着色原理。n n我国电视标准规定，n n亮度信号带宽为6MHz，色度信号带宽为1.3MHz。大面积着色原理n n如上图，以上是视频采集卡得到的图像，第一幅是Y分量描述黑白图像，第二幅是U(
23、V)分量描述，第三幅是V(U)分量描述，第四幅是YUV三幅合成后得到的正常图像。黑白图像与如此模糊的UV分量图合成后竟然如此真实的得到彩色图像，这就是事实。由此得出：Y分量是黑白轮廓图像，UV分量很模糊，只是大约描述了整块的色彩，这就是“大面积着色原理”。n n恢复三基色信号时的混和高频原理恢复三基色信号时的混和高频原理n nR=(R-Y)0-1.3+Y0-6=R0-1.3+Y1.3-6R=(R-Y)0-1.3+Y0-6=R0-1.3+Y1.3-6n nB=(B-Y) 0-1.3+Y0-6=B0-1.3+Y1.3-6B=(B-Y) 0-1.3+Y0-6=B0-1.3+Y1.3-6n nG=(G
24、-Y) 0-1.3+Y0-6=G0-1.3+Y1.3-6G=(G-Y) 0-1.3+Y0-6=G0-1.3+Y1.3-6n n频谱交错原理n n将色度信号的频谱插在亮度信号频谱的空隙中间进行传送，以实现在同一个通道内同时传送亮度信号和色度信号的目的。这种处理亮度信号和色度信号的方法被称为频谱交错原理或频谱间置原理。n n由于色差信号的频谱也是以行频fH为间隔的谱线群结构，如果选择色差信号的载波(称为副载波)频率fsc为(n-1/2)fH;n n 其中n =1,2,3n，即选副载波的频率为半行频的奇数倍，将可以实现正确的频谱搬移n n彩彩色色电电视视图图像像信信号号的的频频谱谱n n副载频的选择
25、应遵循以下原则副载频的选择应遵循以下原则n n为实现频谱交错，副载频必须是半行频的奇数倍，为实现频谱交错，副载频必须是半行频的奇数倍，即即fSC=(2n-1)fH/2fSC=(2n-1)fH/2n n使色度信号与亮度信号间的串扰为最小。使色度信号与亮度信号间的串扰为最小。n n亮度信号能量主要集中在视频通带的低端；故色亮度信号能量主要集中在视频通带的低端；故色度信号应集中在通带的高端，但色度信号的上边度信号应集中在通带的高端，但色度信号的上边频不应超过通频带上限。频不应超过通频带上限。n n若色度信号带宽为若色度信号带宽为1.5MHz1.5MHz，则，则fsc6-1.5=4.5MHzfsc6-
26、1.5=4.5MHzn n副载频与半行频间有简单的倍数关系，以便电路副载频与半行频间有简单的倍数关系，以便电路上容易实现。上容易实现。n n取取n n284284，fsc=567fH/2=799fH/2fsc=567fH/2=799fH/24.43MHz4.43MHz彩色电视的制式n nNTSC制式n nPAL制式n nSECAM制式n nNTSC制式n n这种制式的特点是将两个色差信号分别对频率相同而相位相差90的两个副载波进行正交平衡调幅，然后与亮度信号相加，一起传送。n n该制式主要优点是兼容性好，图像质量好，电路简单，信号处理容易;主要缺点是对相位失真十分敏感，必须控制在10以内，容易
27、产生明显的色调失真。为了减少色调失真，对发射端与中间传送设备的性能指标要求高。n n正交平衡调幅制式色度信号的形成过程彩色电视机的原理框图彩色电视机的原理框图n nNTSCNTSC制式色度信号的彩色矢量图制式色度信号的彩色矢量图n nU U、V V对应两个色差信号对应两个色差信号n nF F是彩色矢量是彩色矢量n nFmFm是色度信号的振幅，是色度信号的振幅，决定彩色的饱和度。决定彩色的饱和度。n n 是相角，决定色调是相角，决定色调n nPALPAL制式制式n n PAL PAL制式的特点是克服了制式的特点是克服了NTSCNTSC制式的相位敏感性，制式的相位敏感性，在原来正交平衡和同步检波等
28、基本措施的基础上，在原来正交平衡和同步检波等基本措施的基础上，将其中一个已调幅的红色差信号进行逐行倒相。将其中一个已调幅的红色差信号进行逐行倒相。这就使任意两个相邻扫描行的红色差信号相位总这就使任意两个相邻扫描行的红色差信号相位总是相差是相差180180。这样可以利用相邻扫描行色彩的互。这样可以利用相邻扫描行色彩的互补性来消除相位失真引起的色调失真。补性来消除相位失真引起的色调失真。 n n主要优点是对传输过程中相位失真不敏感主要优点是对传输过程中相位失真不敏感; ;n n主要缺点是彩色清晰度略低于主要缺点是彩色清晰度略低于NTSCNTSC制，信号处理制，信号处理较繁，接收机电路较复杂。是世界
29、上用得最多的较繁，接收机电路较复杂。是世界上用得最多的一种制式。一种制式。n n有相位失真时FN和FN+1的合成情况n nSECAMSECAM制式制式n nSECAMSECAM制式也叫顺序传送彩色与存储制式，也是制式也叫顺序传送彩色与存储制式，也是为了克服为了克服NTSCNTSC制式的色调失真而设计的。它与前制式的色调失真而设计的。它与前两种制式不同点是两个色差信号不是同时传送，两种制式不同点是两个色差信号不是同时传送，而是轮流、交替地传送。另外，两个色差信号不而是轮流、交替地传送。另外，两个色差信号不是对副载波进行调幅，而是对两个频率不同的副是对副载波进行调幅，而是对两个频率不同的副载波进行
30、调频，然后将两个调频波轮换插入亮度载波进行调频，然后将两个调频波轮换插入亮度信号频谱的高端。信号频谱的高端。n n这种制式的优点是传输失真小，图像录放性能好这种制式的优点是传输失真小，图像录放性能好; ;n n缺点是彩色图像垂直清晰度下降一半，亮度、色缺点是彩色图像垂直清晰度下降一半，亮度、色度信号不易彻底分离。度信号不易彻底分离。n n 在接收端，为了恢复三个基色信号，必须利用延在接收端，为了恢复三个基色信号，必须利用延迟线迟线( (储存一行时间储存一行时间) )来获得未传送的色差分量。即来获得未传送的色差分量。即用延迟一行时间的延迟线将上一行传送的色差分量用延迟一行时间的延迟线将上一行传送
31、的色差分量( (例如例如FSR)FSR)储存到这一行来使用储存到这一行来使用( (这一行只传送这一行只传送FSBFSB分量分量) )，以弥补该行未发送的那个色差分量，以弥补该行未发送的那个色差分量FSR FSR 。n n这样，每一个被传送的色差信号分量都被复用一次，这样，每一个被传送的色差信号分量都被复用一次，经解调后就可获得两个色差信号，再经解码矩阵便经解调后就可获得两个色差信号，再经解码矩阵便能得到能得到R,G,BR,G,B三个基色信号。只要彩色图像具有较三个基色信号。只要彩色图像具有较强的垂直相关性，这种处理方式将获得令人满意的强的垂直相关性，这种处理方式将获得令人满意的图像质量。图像质
32、量。CRT显示技术n nCRT的历史及特征n nCRT的结构及工作原理n n荫罩式彩色显像管n n各种平板型CRTn nCRT显示器的生理学措施n nCRT发展趋势CRT的历史及特征n nCRT的开发经历及发展史n nCRT的优缺点CRT的历史及特征n nCRTCRT的开发经历及发展史的开发经历及发展史n n16761676年，法国皮卡，发现阴极射线年，法国皮卡，发现阴极射线n n18971897年，德国，发明布劳恩管年，德国，发明布劳恩管n n19261926年，德国，最早用于图像接收的实验装置年，德国，最早用于图像接收的实验装置n n日本于日本于19531953年开始黑白播送，年开始黑白播
33、送，19601960年开始彩色播年开始彩色播送。送。n n中国于中国于19581958年开始黑白播送，年开始黑白播送，19731973年开始彩电播年开始彩电播送。送。n n19701970年，开始用于计算机文字显示；年，开始用于计算机文字显示；CRT的历史及特征n nCRT的优缺点n n优点：n n性价比高，驱动电极数少n n无级灰度调节，应用范围广n n缺陷：n n笨重、尺寸、重量难以降低，不能折叠，使用不便n n驱动电压高n n寻址方式不是矩阵寻址，因而图像会出现畸变。CRT的结构及工作原理n n单色显示用CRTMDTn n彩色显示用CRTCDTCRT的结构及工作原理n n单色显示用CRT
34、MDT金属Al膜除具有作为阳极的作用之外，还可防止管内发射的阴离子直接碰撞荧光面造成其性能劣化CRT的结构及工作原理n n彩色显示用CRTCDTPCM，purity convergence magnet，色纯度汇聚磁铁，由2极、4极、6极的可动磁极构成，4极和6极磁极用来调整画面中心3个电子束的汇聚状态，2极磁极用来调整画面中心电子束的光斑。n n荫罩与荧光面间的关系荧光面n n荧光面设计的主要考虑：n n亮度、对比度、荧光体发光色、残光特性n n提高荧光体的发光效率对提高亮度最为有效。n n理论上电子轰击荧光体所能达到的最大效率0.22n n荧光体的发光色决定于荧光体的种类：荧光体母体、活性
35、剂种类及其浓度n n考虑视感度、再现白画面所需要的电流比等。玻璃外壳n n玻璃外壳n n对玻壳所要求的主要特性：n n耐大气压力玻璃外壳应力分布防暴措施为在屏面侧面捆上一圈防爆钢带，钢带拉紧后产生几百公斤的压力，以抵消该处的张应力。n n玻璃外壳玻璃外壳n n防防X X射线辐射射线辐射n n对于对于2929英寸显像管，阳极电压英寸显像管，阳极电压30kV30kV，电子轰击荧，电子轰击荧光屏的速度约为三分之一光速。高能电子突然受光屏的速度约为三分之一光速。高能电子突然受阻会发出阻会发出0.050.06nm0.050.06nm的的x x射线并且阳压上升，射线并且阳压上升，x x射线变短，透过屏面的
36、射线变短，透过屏面的x x射线强度以正比于阳压射线强度以正比于阳压的六次方上升。所以必须有防护措施以免伤害观的六次方上升。所以必须有防护措施以免伤害观众。在玻璃中掺入众。在玻璃中掺入PbOPbO吸收吸收x x射线的效果最好，为射线的效果最好，为此在管颈和锥体部的玻璃成分中掺入此在管颈和锥体部的玻璃成分中掺入20202828的的PbOPbO以防以防x x射线泄漏。但是因为射线泄漏。但是因为PbOPbO在高能电子在高能电子轰击下会分解出轰击下会分解出PbPb，而使玻璃变黑，所以在屏面，而使玻璃变黑，所以在屏面中不能掺中不能掺 PbO PbO，而是掺，而是掺BaOBaO和和SrOSrO来吸收不同波段
37、来吸收不同波段的的x x射线。射线。玻璃外壳n n玻璃外壳玻璃外壳n n透过率合适透过率合适n n玻璃表面的理论反射率为玻璃表面的理论反射率为4 4，透过显像管屏面两，透过显像管屏面两个表面后的最大透过率为个表面后的最大透过率为9292。为提高画面的对。为提高画面的对比度，一般采用低透过率屏面，即取比度，一般采用低透过率屏面，即取5050的透过的透过率玻璃，称为烟玻璃。对比度提高的原因是外光率玻璃，称为烟玻璃。对比度提高的原因是外光射到屏面进入后又反射回来，要经过玻屏面两次，射到屏面进入后又反射回来，要经过玻屏面两次，受两次衰减。而荧光粉发出的光只经过一次屏曲受两次衰减。而荧光粉发出的光只经过
38、一次屏曲的衰减。这样画面亮度虽然有所降低，但外光的的衰减。这样画面亮度虽然有所降低，但外光的作用更弱了，对比度反而提高了。作用更弱了，对比度反而提高了。 n n曲率半径曲率半径n n 全方屏全方屏方平屏方平屏新平屏新平屏超平屏超平屏纯平面屏纯平面屏n n电子枪n n偏转磁轭n n偏转磁轭的功能是控制电子束扫描。偏转磁轭的基本特性包括：n n偏转功率n n图形失真n n聚集特性n n发热特性n n荫罩荫罩式彩色显像管n n三枪三束n n单枪三束n n精密一列式自会聚荫罩式彩色显像管n n三枪三束三枪三束管中每一个电子枪相当于黑白显像管中的电子枪，都有自己的发射系统、预聚焦 系统与主透镜系统。 n
39、 n三枪三束易产生失聚的原因：n n尽管三个电子枪对管轴是对称的，且向管轴有一定倾斜，但由于制造上的公差，达到静会聚都很困难;n n荫罩曲率半径大于偏转中心到荫罩中心的距离；n n三个电子枪相对轴对称，相对偏转磁场是不对称的，扫出三个光栅产生不同的变形；由于荫罩曲率半径较大引起的失聚品字形三枪的三个电子束在共同的偏转磁场下产生的扫描光栅变形品字形三枪的三个电子束在共同的偏转磁场下产生的扫描光栅变形n n单枪三束n n减少会聚调节n n优点：图像亮度高，偏转功率低结构简单，成本低。n n缺陷：条形栅刚性差、易颤动、影响图像清晰度、柱形屏面耐压差、动会聚仍不理想等 n n自会聚彩色显像管n n自会
40、聚彩色显像管是深入研究偏转像差理论的结果，是电子光学理论指导实际的重要例证。 n n自会聚彩色显像管可以完全取消动态会聚电路，只靠偏转磁场本身的特殊分布就可以实现会聚，因而调节非常简单，与黑白显像管同样方便。同时由于取消了动会聚线路，节省了元件，降低了成本。 n n精密一列式自会聚n n自会聚管的主要部件是精密一字形一体化电子枪、条槽形荫罩、垂直粉条球面屏和精密静态环形偏转线圈。各种平板型CRTn n薄型CRTn n冷阴极型CRTn nSpindt型冷阴极n n楔型冷阴极n n薄型CRTn n电子束扫描采用矩阵驱动的MDS方式的薄型CRTn n矩阵寻址附加静电偏转扫描的驱动方式采用采用CFPC
41、FPMDSMDS方式薄型方式薄型CRTCRT的电视接收机松下电器）的电视接收机松下电器）松下电器宣布，公司将于松下电器宣布，公司将于20192019年放弃生产年放弃生产CRTCRT电视机，将把业务重点电视机，将把业务重点逐步转移到等离子电视机逐步转移到等离子电视机PDPPDP和液晶薄形电视机领域，并将在和液晶薄形电视机领域，并将在今后专门生产薄型电视机。今后专门生产薄型电视机。 冷阴极型CRTn nSpindtSpindt型冷阴极型冷阴极n n一个一个元件的大小为数微一个一个元件的大小为数微米显示器的米显示器的 每个像素由数每个像素由数百至数千个冷阴极元件构成。百至数千个冷阴极元件构成。 因此
42、冷阴极元件群中存在因此冷阴极元件群中存在个别缺陷无关个别缺陷无关 紧要。紧要。 n n冷阴极的制作方法要用到倾冷阴极的制作方法要用到倾斜蒸镀法斜蒸镀法( (斜蒸法斜蒸法) )、蚀刻法等、蚀刻法等、其中尖锐其中尖锐 的阴极端部要用蚀的阴极端部要用蚀刻法形成，需要高超的技术。刻法形成，需要高超的技术。 n n楔型冷阴极n n在基板的绝缘层之上，形成阴极材料及与其对向布置的栅极，在平面上看，阴极与栅极相隔微小间隙，构成对向楔形结构。 CRT显示器的生理学措施n n防眩处理n n平面化n n防止电磁场泄漏n n防眩处理n n照明光源反射入显示面造成对比度下降；n n措施：n n真空蒸镀沉积4层左右的A
43、R多层膜；价格高n n化学蚀刻法用HF处理CRT管面n n有机硅涂层法涂敷含有Si烃氧基的涂敷液价格便宜，图像分辨率下降n n平面化n n减轻不同观察角度观察时的图像畸变n n外光射入的范围也窄，从而可提高图像清晰度n n增大曲率半径n n防止电磁场的泄漏n n管面带电，n n接触放电、吸附灰尘n nAR膜最下层沉积ITO铟锡氧化物膜n n偏转磁轭造成的漏磁场n n附加补偿磁场线圈n n垂直偏转线圈采用漏磁较少的鞍形线圈n n显示器用CRT按用途分类CRT发展趋势n n采用平面屏技术n n缩短CRT厚度n n设计更先进的电子枪n n降低CRT功耗n n平面屏技术n n屏幕尺寸和曲率半径作为CR
44、T技术升级的标志n n要求采用相应的屏幕荫罩和偏转线圈n n缩短CRT的厚度n n致命弱点，增加制造成本和运输成本n n直接方法是增加偏转角，引入一些新问题n n偏转功率、管径直径问题、电子透镜像差问题n n设计更先进的电子枪n n简化结构、降低成本n n满足数字电视发展的要求n n解决方案：增加电子束数量n n三束高亮度电子束，显示图像；n n三束高分辨率电子束，显示文字；n n降低CRT的功耗n n偏转线圈消耗约40的电能n n节能，永恒的主题n n数字电视的传输，要求CRT同时显示清晰的图像和高分辨率的文字，n n因此超高分辨率是今后发展方向。分辨率标准n nVGA 640 * 480 SVGA 800 * 600 XGA 1024 * 768 SXGA 1280 * 1024 1400 * 1050 UXGA 1600 * 1200
