8.1 阴极射线管 (CRT) 显示器

8.1 阴极射线管(CRT) 显示器 8.1.1概述 1. CRT彩色显像管分类三枪三束荫罩管单枪三束栅网管自会聚管 √ 按结构分自会聚显像管采用了精密直列式电子枪，并配置了精密环形偏转线圈。水平直线排列的电子束通过特定形式分布的偏转磁场后，便能在整个荧光屏上自动会聚。

8.1 阴极射线管(CRT) 显示器 2. CRT彩色显像管与黑白显像管的区别彩色显像管与黑白显像管结构上的主要区别： ① 彩色显像管有三个阴极和三个栅极，分别受R、G、B三种信号的控制。 ② 显像管的荧光屏涂有R、G、B三色荧光粉，形成三色条组或点组。 ③ 显像管内部，增加了荫罩板（选色板），其上有40～50万个槽孔，其作用是使R、G、B三色电子束流在相应槽孔处会聚，以保证色纯度。

8.1 阴极射线管(CRT) 显示器 3. 会聚和会聚会聚就是R、G、B三条电子束在整个扫描过程中的任何瞬间，都在荫罩板的槽孔处相交，并穿过槽孔，打在同一像素中各自对应的荧光粉点（条）上，这一性能称为会聚。失聚如果R、G、B三条电子束不在荫罩板的槽孔处会聚，这种情况叫做失聚。 4.静会聚和动会聚静会聚电子束在无偏转情况下的会聚称为静会聚；动会聚在偏转过程中的会聚称为动会聚。

8.1 阴极射线管(CRT) 显示器 8.1.2 CRT自会聚显像管的结构 1. 精密一字形排列一体化电子枪 • 一字形排列的电子抢 • 开槽荫罩 • 条状三色荧光屏 • 玻璃外壳组成

8.1 阴极射线管(CRT) 显示器 显像管

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8.1 阴极射线管(CRT) 显示器 荫罩板屏幕动会聚调整用橡胶楔子行偏转线圈场偏转线圈偏转线四极六极圈磁环色纯磁环图 8-1自会聚彩色显象管结构示意图

8-2 自会聚管的结构 槽形荫罩板荧光屏 BGR 三色荧光粉电子束 R G B （b）荫罩板与荧光粉排列 2. 高强度开槽荫罩板在自会聚管中，为确保受三个基色信号调制的三支电子束准确地轰击荧光屏上相应——组R、G、B荧光粉，在电子枪和荧光屏之间安置了一块薄钢板，并在上面开了许多槽孔，为了增加强度和抗热变形性能，荫罩板上的槽孔开成长方形，按品字形互相错开排列，所以称它为开槽荫罩板。开槽荫罩板前面是荧光屏，屏上涂有从左到右循环排列的红，绿、蓝三基色条状荧光粉。荧光粉也涂成与荫罩板槽孔相同的形状，并与荫罩板上的槽孔对应。

8.1 阴极射线管(CRT) 显示器 荧光粉条 R B G 黑底电子束 ( a ) 黑底管 ( b ) 普通管图 8-3 黑底屏与普通屏荧光粉涂布情况比较 3. 黑底技术为了提高彩色显像管的对比度，目前的自会聚显像管在荧光粉条的间隙中，涂上黑色石墨层，称为黑底管。采用黑底技术后，电子束截面积可以大于荧光粉的截面积，这样荫罩板槽孔可开大些，提高电子束透过率，从而提高了显像管亮度。黑底管亮度比普通非黑底管增加了30%。图8-3画出了黑底管与普通管荧光粉的涂布情况。

8.1 阴极射线管(CRT) 显示器 4. 不需会聚电路自会聚管的电子枪结构减小了会聚误差，由于一字形排列使两个边束的会聚误差分布规律简单化。另外，在显像管外部采用特殊精心设计的偏转线圈，产生会聚校正磁场；在显像管内部设置了固定的磁增强和分路磁片，以调整中束和边束的电子偏转灵敏度。完全省去了外部复杂的会聚校正电路。 5. 快速启动阴极阴极采用特殊设计，灯丝极靠近阴极内壁，几何尺寸变小，一方面阴极热容量小升温快，另一方面内壁涂黑改善热吸收，因此自会聚显像管开机后五秒钟即出现图像。

8.1 阴极射线管(CRT) 显示器 8.1.3 自会聚原理 1. 静会聚静会聚是指无偏转情况下电子束的会聚，即使荧光屏中心区域的R、G、B基色会聚。从阴极发射的R、G、B三条电子束，经管内电极组成的电子透镜的聚焦作用，两条边束R、B将向中束G靠拢，应能达到良好的聚焦。但由于工艺上的误差，三条电子束不能严格地处于同一水平面上，也不能严格地等间隔。使实际的静会聚并不十分理想，为此，在显像管的管颈外部安装了两对磁环，用来进行静会聚校正。

8.1 阴极射线管(CRT) 显示器 • 两对磁环中，一对为四极磁环，一对为六极磁环。四极磁环由两片二磁极磁环组成，六极磁环由两片三磁极磁环组成，如图8-4所示。 • 四极磁环产生的磁场可使两个边束沿相反方向作等量位移，六极磁环产生的磁场可使两个边束沿相同方向位移，如图8-5所示。改变它们的张角，可以调整校正量，将它们同时旋转，可以改变移动方向。中心部位磁场为零，故中束G不受影响。 • 这样，就可以对三条电子束出现的各种偏差进行校正，使它们在荫罩板中心的槽孔中会聚，并穿过槽孔射到荧光屏中心相应的三基色荧光粉上。

8.1 阴极射线管(CRT) 显示器 N S S N S N S S S N N N N N S N N S S S ( d ) ( c ) ( a ) ( b ) 图 8-4 四极、六极磁环磁场分布及作用示意图

8.1 阴极射线管(CRT) 显示器 R G B R G B R G B

8.1 阴极射线管(CRT) 显示器 图8-6 色纯度磁环及校正原理 2. 动会聚由于显像管荧光屏或荫罩板的曲率半径和电子束偏转半径不同，三支电子束在受到均匀偏转磁场作用，会聚点将位于荫罩板之前，造成动会聚误差，离荧光屏屏面中心越远，失聚越严重。在自会聚彩色显像管中，采用了特殊设计的精密动会聚校正偏转线圈，并在出厂前已与管子调配好，成为一体化，安装时不需调整。

8.1 阴极射线管(CRT) 显示器 图8-6 色纯度磁环及校正原理 • 它是采用了非均匀磁场分布的方法来对动会聚误差进行自动校正的，如图8-6所示。其中把场偏转磁场设计成桶形分布，它的非均匀磁场恰好给出实现电子束会聚所需要的磁场分布，以校正垂直方向的失聚。 • 把行偏转磁场设计成枕形磁场，以补偿由于垂直桶形偏转磁场和光栅延伸作用造成的水平光栅枕形失真。此外，电子枪内部的磁增强磁片和磁分路磁片也可对动会聚误差进行补偿校正。因此，在使用时，一般不需要对动会聚进行附加的调整。

8.1 阴极射线管(CRT) 显示器 8.1.4 色纯度及调整原理 1. 色纯度色纯度就是指R、G、B单色光栅纯净的程度。所谓色纯，就是要求R、G、B三条电子束分别只轰击与其对应的R、G、B三色荧光粉，而不触及其它荧光粉。否则，就叫做色度不纯，造成色度不纯的原因有： ① 制造显像管过程中的工艺误差； ② 彩色电视接收机生产时色纯调整的精度不够； ③ 受到杂散磁场和地磁的影响等等。

2. 色纯调整原理 8.1 阴极射线管(CRT) 显示器对杂散磁场造成的色纯误差，通常在电路中设计一个消磁电路，以消除掉电视接收机和显像管内部铁磁性部件的残留磁场。对大地磁场对电子束的影响，可以通过电视接收机在室内摆放的方向来解决，即电视接收机要南北方向放置，即顺地磁方向摆放，这样，电子束运动方向和地磁方向一致，干扰最小。为校正显像管在生产过程中工艺问题造成的色纯误差，在显像管的管颈上套有两片迭合在一起的色纯调整磁环，当两片异名磁极迭合时，合成磁场为零，对三支电子束的运动轨迹不产生作用；当两片磁环相对转动分开时，就产生相应状态分布的合成磁场。因此，调整两片色纯磁环的相对位置，便能改变三条电子束在水平方向受力的大小和方向，从而实现了色纯校正，得到三幅色纯度满意的基色光栅。

8.1 阴极射线管(CRT) 显示器 t t v v 电视机电源电视机电源 220 220 ~ ~ t 消磁线圈消磁线圈图 8-7 彩色显像管自动消磁电路 8.1.5 CRT彩色显像管附属电路 1. 自动消磁和人工消磁（1）自动消磁电路

8.1 阴极射线管(CRT) 显示器 i t t t 图 8-8 消磁电流波形 v v 电视机电源电视机电源 220 220 ~ ~ t 消磁线圈消磁线圈图 8-7 彩色显像管自动消磁电路（2）自动消磁原理它是由一个正温度系数的热敏电阻（消磁电阻）和一个消磁线圈组成。正温度系数的热敏电阻在室温下阻值只有10～20Ω。电源开关接通后，220V市电通过热敏电阻给消磁线圈提供几十安培的交流电流，消磁线圈产生一个上千安匝的强交变磁场，足以打乱按原剩磁规律分布的磁场，使其对扫描电子束的作用失效。而此刻铁磁性部件上感应的磁场，按电源接通时刻的强磁场的分布规律而变化。

8.1 阴极射线管(CRT) 显示器 i t t t 图 8-8 消磁电流波形 v v 电视机电源电视机电源 220 220 ~ ~ t 消磁线圈消磁线圈图 8-7 彩色显像管自动消磁电路（2）自动消磁原理而产生强磁场的大电流通过热敏电阻，使热敏电阻温度急剧升高，电阻值也随之增大，消磁线圈中的大电流逐渐减小，交变磁场也随之减弱，大约3秒钟的时间热敏电阻的阻值趋近无穷大，消磁线圈的电流趋近于零，因此产生的交变磁场也趋近于零，对电子束无影响。因此，消磁线圈产生的由强变弱的交变磁场，在很短的时间内把彩色电视接收机内杂散剩磁完全消除。

8.1 阴极射线管(CRT) 显示器 消磁线圈为几百匝的空心线圈，套在彩色显像管的锥体部位靠近屏幕一端。较大尺寸的彩色显像管为了能彻底消磁，在锥体上部和下部再各放一个消磁线圈。热敏电阻有三种常见形式，一种为三端形，其外形如图8-9（a）所示，内部有两个热敏电阻，一个与消磁线圈串联，另一个与220V市电并联。两只电阻紧贴在一起，起到为串联热敏电阻加热的作用。另两种二端型热敏电阻结构相同，只是外形封装不同，直接与消磁线圈串联，如图8-9（b）和图8-9（c）所示。在实际彩色电视接收机消磁电路中，两种形式的热敏电阻都有应用。

8.1 阴极射线管(CRT) 显示器 （b）二端形（c）二端形（a）三端形图 8-9 消磁电路热敏电阻外形

8.1 阴极射线管(CRT) 显示器 如果消磁电路热敏电阻损坏，屏幕上会出现大面积的彩色失真。买不到新的热敏电阻时，可按以下方法进行机外手动消磁应急处理。找一个380V交流接触器，只取线包和“山”字形铁芯部分，装好线包后在铁心的开口一端粘上一层泡沫塑料，防止铁心接触荧光屏时留下划痕。线包接上两米以上长度的带插头的电源线（准备接220V市电），用胶布包好接头，防止触电，这就是一个人工消磁器。带上手套手持消磁器，贴近荧光屏，接通220V市电，让消磁器铁心开口端贴着荧光屏画圆，由荧光屏中心逐渐向外扩大，直至画满整个荧光屏。

（3）人工消磁 8.1 阴极射线管(CRT) 显示器 • 然后移开消磁器远离荧光屏，断开220V市电。打开电视接收机观看屏幕彩色情况，如消磁不彻底可进行第二次，直到满意为止。其消磁原理与自动消磁原理一样。 • 注意消磁器不可在荧光屏近处断电，否则，不但不能将剩磁消除干净，反而还会使显像管又一次被人工消磁器磁化，其磁化程度决于消磁器断电时刻线包周围磁场的强度。

8.1 阴极射线管(CRT) 显示器 2. 关机消亮点电路电视接收机关机的瞬间，在荧光屏中心位置出现一个亮点，电视机关机消亮点电路的作用，就是在关掉电视接收机的瞬间，消除这个亮点，保护显像管的荧光屏。

8.1 阴极射线管(CRT) 显示器 （1）关机后产生亮点的原因 ① 电视机关机后，显像管的阴极还有余热，会继续发射电子； ② 因玻璃锥体内外石墨层形成的电容上仍有高压存在，使显像管高压阳极的高压不能瞬间消失，继续加速电子束轰击荧光屏； ③ 关机后，行、场扫描立即停止，对电子束无偏转作用；由于以上三个原因子，电视接收机关机后阴极发射的电子集中轰击荧光屏中心位置，使之出现一个亮点，随着阴极的冷却和阳极高压电荷的泄放，亮点才会逐渐消失。这样久而久之将使荧光屏中心位置的荧光粉过早老化而形成黑斑。因此，要采用关机消亮点电路来消除关机亮点，以延长显像管的使用寿命。

8.1 阴极射线管(CRT) 显示器 （2）关机消亮点电路从上面分析可知，要消除关机亮点，只要设法克服三个因素中的任何一个即可。因此，要消除关机亮点对应的方法有： ① 使电子束电流截止； ② 迅速泄放掉高压电容上的电荷； ③ 扫描不立即停止等。

8.1 阴极射线管(CRT) 显示器 NC-ⅡT机芯所用的关机消亮点电路为截止阴极电流的形式，在关掉电视机的瞬间，使阴极保持一个较大的正电压，即栅极保持一个较大的负压，将电子束截止。这样，荧光屏上就不会再出现亮点。如图8-10所示。图中关机消亮点电路由电容C860、R872等组成。在电视机工作时，电容C860充有180V的直流电压。关机后，由于电容C860容量较大，180V电压不能立即消失，并通过电阻R859、R862；R860、R863；R861、R864加到显像管阴极，对其发射的电子起到一个吸引作用，且能维持一段时间，因此足以使显像管电子束截止，从而消除关机亮点。

8.2 液晶显示器（LCD） • 阴极射线管(CRT)作为电视的终端显示器已经有几十年的历史，无论亮度、对比度，还是色彩方面，都能使观看者满意。随着高清晰度电视的出现，要求显示器屏幕尺寸显著增大，而大尺寸的CRT太重，所以高清晰度大屏幕平板显示器应运而生。 • 另外，移动接收数字电视用平板显示电视可以在汽车上稳定接收信号，假如用CRT放在汽车上占用体积就太大，也太重。 • 目前已开发和应用的各类平板显示器有液晶显示器(LCD)、等离子体显示器(PDP)等。

8.2 液晶显示器（LCD） 图8-11 液晶分子形状图8-12 液晶的分子结构长轴短轴 1. 液晶的分子结构液晶是一种介于固体与液体之间、具有规则性分子排列的有机化合物。一般最常用的液晶为向列相液晶，分子形状为细长棒形，长约为10nm，宽约为1nm，如图8-11所示。图8-12为液晶的分子结构图，由图可见，液晶的分子指向是有规律的，而分子之间的相对位置是无规律的。

8.2 液晶显示器（LCD） 2. 液晶的类型液晶的种类很多，自然界中存在的和人工合成的液晶多达数千种，如酯类、含氧杂环苯类、二苯乙炔类等液晶等化合物，它们基本上都是有机化合物。

8.2 液晶显示器（LCD） 图8-13 液晶边界取向性质 3. 液晶的基本特性 • (1) 边界取向特性 • 当无外电场存在时，液晶分子在边界上的取向随液晶材料的不同是不一样的，可以与边界垂直、平行或倾斜，如图8-13中的上方所示。 • 如果边界是一层刻有凹凸沟槽的取向膜，则凹凸沟槽对液晶分子的取向起主导作用，液晶分子会顺着沟槽排列，如图8-13中的下方所示。

8.2 液晶显示器（LCD） 图8-14 液晶的旋光特性 (2) 旋光特性液晶层能够使光线发生扭转，其特性类似于偏振片（偏光片），它能够滤掉除了从特殊方向射入的所有光线，它的旋光性质如图8-14所示。

8.2 液晶显示器（LCD） 常白方式偏振片分为上偏振片和下偏振片，上下偏振片又称起偏器和检偏器，它设置情况决定着加电和不加电状态下液晶盒的亮暗状态，当上下偏振片正交设置（即起偏器和检偏器偏振化方向相互垂直）时，在不加电状态下液晶盒呈亮态（所以称之为常白方式）；常黑方式加电状态下为暗态显示，而当上下偏振片平行设置（亦即起偏器和检偏器偏振化方向相互平行）时，在不加电状态下液液晶盒呈暗态（所以称之为常黑方式），加电时反而呈亮态。

8.2 液晶显示器（LCD） 我们以常亮型液晶板为例，若上、下玻璃基板取向膜沟槽相差某一角度，则在玻璃基板中同一平面上的液晶分子取向虽然一致，但相邻平面液晶分子的取向逐渐旋转扭曲，光矢量会同样随着液晶分子的旋转而跟着旋转，以不同的方向从另外一个面中射出，且射出光矢量转过的角度与液晶分子的旋转扭曲角相同。

8.2 液晶显示器（LCD） 图8-15 液晶的电气性质 (3) 电气特性液晶的电气特性如图8-15所示。如果在上下电极板之间加一电场时，有电流通过电极板之间的液晶层，液晶分子长轴将会沿电流的流动方向排列，即液晶分子排列方向就与电场方向平行，液晶的旋光特性消失，进入上层偏光板光线的偏振轴与板的偏振轴正交，光线被阻断，加入电压不同，就可以改变(调制)液晶板的透光率，实现图像的亮度调制。导光阻光

8.2 液晶显示器（LCD） 8.2.2 液晶显示器件及显示原理 1. 液晶显示器的结构 • 液晶面板 • 背光模组液晶显示器的组成

8.2 液晶显示器（LCD） 图8-16 液晶显示器件结构示意图

8.2 液晶显示器（LCD） (1) 液晶面板（液晶盒）液晶面板包括偏振片、玻璃基板、彩色滤色膜、电极、液晶及定向层。TFT-LCD面板剖面图如图8-17所示。

8.2 液晶显示器（LCD） ① 偏振片上下偏振片正交设置，两偏振片相互垂直，液晶分子也会产生900方向扭转排列，当入射光从偏光板一侧射入时，只有轴向偏振光可以射入。偏振光进入液晶层后，由于液晶分子的排列方式使偏振光轴也产生900旋转，进入上层偏光板的光轴正好与偏振板光轴一致，光线顺利通过。当在液晶层上加入电压后，液晶分子排列方向就与电场方向平行，液晶的旋光特性消失，进入上层偏光板光线的偏振轴与板的偏振轴正交，光线被阻断。加入电压不同，就可以改变(调制)液晶板的透光率，实现图像的亮度调制。

8.2 液晶显示器（LCD） ② 导电的玻璃基板：分上玻璃基板和下玻璃基板，主要用于夹住液晶。对于TFT-LCD，在下面的那层玻璃上有薄膜晶体管(Thin Film Transistor ，TFT)，而上面的那层玻璃则贴有彩色滤色膜。

8.2 液晶显示器（LCD） ③ 彩色滤色膜：当前液晶显示器件的彩色显示是利用彩色滤色膜来实现的。也就是说，彩色滤色膜的R、G、B三基色按一定图案排列，并与TFT基板上的TFT子象素一一对应（注意：一个象素由三个子象素组成）。产生R、G、B三种基色光，利用R、G、B三基色光的不同混合，便可以得到各种不同的彩色。

8.2 液晶显示器（LCD） ④ 液晶材料组成的细纹沟槽的定向膜(取向膜或定向层)：其作用是让液晶分子能够整齐排列。若液晶分子的排列不整齐，就会造成光线的散射，形成漏光现象。 ⑤ ITO电极：分为公共电极和像素电极。图像信号电压就加在像素电极与公共电极之间，从而改变液晶分子的转动。

8.2 液晶显示器（LCD） （2）背光模组背光模组由冷阴极荧光灯(CCFL)、导光板(又称光波导)、扩散板及棱镜片等组成，其作用是将光源均匀地传送到液晶面板。因为液晶本身不发光，必须要靠调制外界光才能达到显示目的，所以在LCD显示屏模块中就有了发光的装置，即冷阴极荧光灯CCF，这是一种依靠冷阴极气体放电，激发荧光粉而发光的光源，用作背景光。

8.1 阴极射线管 (CRT) 显示器

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