什么是显像管?

什么是显像管?

[拼音]：xianxiangguan

[外文]：picture tube

将电信号转换为光图像的电子束管。可分为黑白显像管和彩色显像管两大类。

黑白显像管

显示黑白图像的显像管(简称黑白管)。黑白管的主要组成部分是玻壳、电子q和荧光屏。在玻壳的管颈上还装有偏转线圈。玻壳内保持真空。电子q发射一个被调制的电子束，经聚焦、偏转后打到荧光屏上显示出发光的图像。这个被调制电子束的扫描，与发送端摄像管靶面上电子束的扫描同步，束电流的大小和摄像管输出的电信号相对应。由于人的眼睛有惰性，受调制的电子束在荧光屏上逐点扫描产生亮度不同的光点，在荧光屏上形成一幅光的图像。

玻壳

现代显像管的外壳都用玻璃制成。玻壳分三部分:屏、玻锥和管颈。玻壳内真空度为(1～5)×10-5帕。显像管的屏为矩形，通常以对角线的长度表示屏幕的大小，常用的如31厘米（12英寸）、36厘米（14英寸）及48厘米（19英寸）等。

荧光屏

玻屏内壁涂覆荧光粉的部分。荧光粉在受电子束激发时发光。玻屏为烟色，起中性滤光片的作用，光的透过率约50％。照射到荧光屏上的杂光反射到观察者要经过二次衰减，而荧光屏图像的光仅经过一次衰减，这就减小了杂光对图像的影响，从而提高了对比度。

荧光粉由发蓝光的硫化锌：银(ZnS:Ag)和发黄光的硫化锌镉：银〔(ZnCd)S:Ag〕混合而成。控制两种粉混合的比例，就能发出不同色温度（如9300K，11000K等）的白光。在荧光粉层上蒸涂厚度为2000～3000埃的光滑铝膜。其作用是：

（1）借助铝膜的镜面反射将屏的亮度提高70％～80％；

（2）由于铝层是一等位面，可防止离子对荧光粉层的轰击而产生离子斑；

（3）由于铝层不透光，能阻挡从锥体内壁来的反射光，从而提高图像的对比度。

电子q

电子q的功能是发射电子、控制电子流，并将电子束聚焦、加速后打到荧光屏上形成细小的光点。黑白显像管通常采用单电位电子q，由热阴极发射电子，控制极控制发射电流的大小。电子经12～16千伏的阴极电压聚焦加速后轰击荧光屏，在荧光屏上产生随视频信号的强弱而调制的光斑。

偏转系统

显像管普遍采用磁偏转系统。磁偏转系统包括两组互相垂直的线圈，一组线圈有扫描电流流过时电子束产生水平方向偏转，另一组线圈有电流流过时电子束的水平扫描线逐渐自上而下地移动。在逐行扫描制中，水平扫描的周期为垂直扫描的1/625；在隔行扫描制中，则为2/625。显像管外形特征之一是偏转角。它是指满屏扫描时对角线的偏转角，一般为90°或110°。

黑白管的屏面质量

对屏的要求有三点。

（1）亮度：单位是熙提或毫熙提。亮度随发光材料的发光效率、束电流的大小和阳极电压的高低而异。

（2）对比度：显像管屏上图像最亮处的亮度与最暗处的亮度的比值。

（3）分辨率：分辨图像细节的能力，通常以扫描行数来表示。分辨率主要决定于电子q的结构和阳极电压，以及束电流的大小。荧光粉颗粒的大小对分辨率也有影响。

彩色显像管

显示彩色图像的显像管(简称彩色管)。彩色图像的显示基于三基色的原理。任何彩色都可以用红绿蓝三种基色配合而产生基本相同的视觉效果。彩色管不同于黑白管，它有产生三种基色的荧光屏和激励荧光屏上数以万计的三基色单元的三个电子束。只要三基色荧光粉所产生的光的分量不同，就可以形成自然界的各种彩色。如红绿蓝三基色的光通量依一定的比例配合就成白光。红和绿配合就成黄光。红和蓝配合就成紫光。只有红q的电子束激发红粉则发红光，只有蓝束激发蓝粉则发蓝光，只有绿束激发绿粉则发绿光。如果三束电流均为零（荧光屏未被激发）则呈黑色。彩色电视信号传输不同于黑白电视之处就是除亮度信号外还有一个色度信号。彩色电视机接收这两个信号，经过处理后分解为三个(红、绿、蓝)亮度信号分别去调制相应的电子q。

从1949年美国 RCA公司首先创制荫罩式彩色管后，直到1972年世界上普遍使用的是成三角形排列的三q三束管。1972年后 RCA首先宣布制成精密一字排列彩色管。

彩色管（荫罩式）有五个基本的部件，即玻壳、彩色屏、荫罩、电子q和套在玻壳管颈上的偏转线圈。

玻壳

彩色管玻壳的形状和功用与黑白管相同，但彩色管用的高压达25～32千伏。这样高能量的电子束轰击荧光屏不仅辐射X射线，而且还会使荧光屏变为棕褐色，所以屏玻璃采用特制的钡锶铈玻璃。电子束不仅轰击荧光屏而且有80％的电子束流打在荫罩上，这样有75％左右的X射线从锥体泄漏出来。因此锥体采用含铅量(PbO)达21％以上的高铅玻璃以吸收75％～80％的X射线。

荧光屏

在三角形排列的三q三束管中，荫罩上有数十万个圆孔，对应的荧光粉点数目就是荫罩孔数目的三倍。在PIL管中，采用条孔状的荫罩，相对应的是条状荧光粉条。无论三角形管或 PIL管三束均会聚于荫罩的圆孔或条孔，然后分别打到三个粉点或粉条上。彩色管用的三基色荧光粉已经过多次的改进，白场的发光效率从1957年的8流／瓦提高到 45流／瓦。常用的发红光的荧光粉为硫氧化钇：铕(Y2O2S:Eu)，发绿光的为硫化锌镉：铜，铅〔(ZnCd)S:Cu，Al〕，或用无毒的硫化锌：金，铜，铝(ZnS:Au，Cu，Al)，发蓝光的为硫化锌:银(ZnS:Ag)。荧光粉层上也蒸涂铝膜，其作用和黑白管中的铝膜相同。

为了提高对比度，过去彩色管的屏也是烟色的。1968年出现了黑底屏，即在屏光粉点或粉条间预涂吸收外来光的石墨粉。这样便不需要采用烟色屏玻璃，提高了透光率(85％)和亮度。70年代末期红蓝两种荧光粉分别采取了着色工艺，在红粉上涂了红色的颜料(α-Fe2O3)，蓝粉涂了蓝色的颜料（Co·nAl2O3），从而提高了对比度。

荫罩板

彩色管的荫罩板是一个遮色机构。三个电子束通过荫罩板上的一个小圆孔或条孔，才能分别打到各自对应的粉点或粉条上。64厘米（25英寸）彩色管荫罩板上大约有50万个圆孔，这样荧光屏上就有3×50万个荧光粉点。

电子q和偏转线圈

在三角形排列电子q的彩色管中，要使三束在均匀磁场中一起偏转还需要有复杂的会聚系统。其作用是使三束在扫描时始终保持会聚在荫罩上的圆孔或条孔中。现在通用的PIL管是自会聚的，无需复杂的调整系统。这种管子的三个电子q成一字排列，而且是一体化结构，即把三个q冲制成一个整体以保证精度。除了三q紧密地一字排列外，还依靠不均匀的偏转磁场来完成自会聚。垂直偏转磁场是桶形的，水平偏转磁场是枕形的。这样，当三束上下或左右偏转时，磁场的分力的作用可使三束会聚。

彩色管屏面质量

与黑白管一样，对彩色管屏面要求亮度和图像分辨率高，此外还有色度的要求。彩色管的亮度指的是白场亮度。60年代以来，由于改进发光材料、采用黑底屏和提高阳极电压，白场亮度提高了14倍。对比度的提高主要是通过铝化屏、黑底和着色荧光粉实现的。新型电子q的研制提高了图像的分辨率。在色度方面，则是要求图像各部位的彩色与原物景没有颜色上的失真。

彩色管的发展

计算机终端监视器和家用彩色电视机中的彩色管应具有较高的分辨率。分辨率固与荫罩结构、荧光屏等有关，电子q则起更重要的作用。因此，新型电子q的研究更受到重视。近来研制成的 PIL管有更好的高压稳定性。另一方面，用研制成的细节距（0.3毫米）圆孔荫罩制成了超高精细管，其分辨率可达1125行。平板彩色显示器件颇受人们注目。联邦德国西门子公司对等离子体显示的研究已取得了进展，由于还利用了气体放电中的电子去激发发光材料，使发光效率提高到 4流／瓦。液晶显示本身是不发光的。彩色液晶平板显示也有所突破。但阴极射线发光的平板显示的发光效率仍然是最高的。平板彩色显示的发展，除技术上的突破外，主要决定于工艺的改进和成本的降低。