crt电视工作原理 电视CRT显示原理

crt电视工作原理 电视CRT显示原理 电视CRT显示原理 摘 要 CRT电视机的结构是一根真空管，里面有一个或多个电子 枪，电子枪射出电子束，电子束射到真空管前屏幕表面的内 侧时，屏幕内侧的发光涂料受到电子束的击打而发光产生图 像的技术。 关键词:CRT电视机 电子枪 图像 TV CRT display principle Pang meijiaoInformation science and Engineering college class07-2 3071818225 Abstract CRT TV set structure is one vacuum tube , the have one or many electron gun , electron gun fire electronic beam inside , 1 screen inner side luminescence coating material accepts the electronic beam striking but gives out light producing the image technology when electronic beam is streamed into vacuum tube front screen outside inner side. Key Words:CRT TV Electron gun Image 一 CRT电视的概述 CRT电视机问世最早，经过数十年的发展完善，技术上非 常成熟，画面质量已经达到了相当高的水准，而价格又比其 他类型的同尺寸电视机便宜，性价比是各类电视机中最优秀 的。CRT电视机的优点概括起来主要有:亮度高、对比度好、 色彩鲜明、观看视角大等，环境光线对画质基本无影响。如 果对画质有非常苛刻的要求，CRT电视机至今仍然是最合理 的选择。不过，CRT电视机也有不足，一是实用化的最大屏 幕尺寸通常只能做到38英寸，另外也很难薄型和轻型化， 38英寸的CRT电视机已经非常笨重和庞大了。 CRT电视机的结构是一根真空管，里面有一个或多个电子 枪，电子枪射出电子束，电子束射到真空管前屏幕表面的内 侧时，屏幕内侧的发光涂料受到电子束的击打而发光产生图 像的技术。目前大多数厚厚的电视机都还使用这项技术，不 过就是在此技术之上进行改进。还有很多背投也是这种技术 2 的产物，不过他们在显示上多了一道反射的程序。有一些专有名词一定是属于它的，比如说逐行扫描、100赫兹等等。另外还有很多的新技术都是在这个传统技术的基础上发展出来的。是电视的最古老的一类。 二 CRT显示器的分类 显示器主要分两大类:一是平板式显示器，主要包括液晶显示器、等离子显示器、真空荧光显示器、电致发光显示器等，其中液晶显示器在笔记本电脑中得到了极其广泛的应用。二是阴极射线管CRT 显示器。本书只介绍这类显示器。阴极射线管显示器的分类方法有几种，下面作具体说明: 1、 按显示颜色分类可分为单色显示器和彩色显示器两种。 单色显示器屏幕所显示字符(或图形)的颜色取决于显像管玻璃体所涂荧光粉的颜色,有绿色(Green )、黄色(Yellow)、 琥珀色(Amber)、 纸白色(Paper White)， 该类显示器称为多灰度单色显示器。单色显示器有12 英寸、14 英寸的，还有超小型VGA 多频单色显示器，这类显示器体积小、重量轻、图像清晰，最适用于户外或流动性强的工作场合。单色显示器由于价格便宜，曾经很受银行和邮电部门的欢迎。 彩色显示器所采用的彩色显像管有荫罩管，自会聚管，而荫罩管已逐渐被淘汰。彩色显示器可给出无限种颜色，因此显示的图形效果令人满意，由于彩色显像管的成本高而造成彩色显示器的价格较贵，特别是17 寸以上的大屏幕彩色显 3 示器就更贵了。但是近两年由于市场竞争价格大幅度下降。 2 按显示卡分类可分为5 种。 (1) MDA 单色显示器，与之相配合使用的是IBM PC 微机和单色显示适配卡(Monochrome Display Adapter)， 它只能提供文本方式，分辨率为720×350 ，行频为18.432kHz， 场频为50Hz。 而大力神(Hercules) 单色显示适配卡具有图形显示功能，分辨率为720×350， 后来又有多灰度单色显示器。 (2) CGA 彩色显示器分辨率为640×200，行频为15.8kHz ，场频为60Hz。现在基本被淘汰。 (3) EGA 彩色显示器分辨率为640×350，行频为21.8kHz，场频为60Hz 。现在基本被淘汰。 (4) VGA 彩色显示器与之配合使用的显示卡是VGA(Video Graphic Array)卡，其分辨率为640×480、 640×400、640×350，行频为31.5kHz，场频为60Hz/70Hz。 可显示颜色为256 种，另外有VGA 单色显示器，这两种显示器所运行的应用程序可互换，它们的输入信号均为R、G、B 模拟信号。单色显示器用灰度表示彩色信号。 (5) 多频显示器，多频显示器由美日两国在80 年代率先推出。多频显示器可与任何显示视配卡直接相连。多频显示器首先推出的是TTL 信号输入的双频显示器，显示方式有CGA 和EGA两种。例如AST、IBM、COMPAQ、GW 4 等公司都曾生产过该种显示器。很快又推出TTL 和VGA 两用显示器，这种显示器的频率范围还不高，只有31.5kHz。随后VGA 双频显示器就出现了即所谓SVGA 显示器它的频率上升为35.52kHz，分辨率为800×600， 并兼容标准VGA。随着计算机及其应用的迅速发展，对显示器的要求越来越高，因此CGA、EGA 两种显示器也已逐渐被淘汰，于是VGA 多频显示器就得到了极为广泛的应用和发展，目前据悉它的行频可达到120kHz 甚至更高，场扫描频率可达120Hz 或更高。 3( 按扫描频率分类。 可分为单频显示器和多频显示器。 (1) 单频显示器行扫描频率固定不变。各种型号的显示器开始都是单频显示器，后来发展为多频显示器。 (2) 多频显示器，它是目前市场上最流行的显示器，也是今后显示器发展的方向。 4. 按输入信号分类可分为两种。 (1)数字TTL 显示器，这种显示器的输入信号是分离式的TTL 脉冲信号，其输 入视频信号最多有6 个(R、G、B各两个)。最多可显示颜色为24 =64， n 为 视频信号的个数，最少为3 个，最多为6 个。CGA、EGA 彩色显示器就属于这一类。 5 (2)模拟(Analog )显示器，其视频输入信号只有三个模拟信号。这种显示器从理论上讲可显示无穷多的色彩，但实际上要受彩色显示控制卡显示能力的限制。这种显示器是今后发展的方向。 CRT基础知识: 相信很多朋友有这样的感受，有时听别人在谈起CRT显示器时经常有诸如分辨率、刷新频率等一类的技术指标，可又不知道这到底是一个什么样的概念，如果你去问说话的人，他也不一定能说得很清楚。那么在这里，我们就把CRT显示器的一些基础常识和一些常用的技术指标给大家一一介绍。 显示器尺寸，CRT显示器一般为14英寸、15英寸、17英寸、19英寸、21英寸等多种不同大小的尺寸，但需要强调的是，这个尺寸指的是屏幕的大小，而非可视区的大小，也就是指显像管的长度，包括显示器外壳所遮盖的那部分。 最大可视区域:人可以看到的最大显示面积，除去外壳遮盖的那一部分的对角线长度，现在17英寸的显示器一般最大可视区在15.8英寸以上，15英寸则在13.8英寸以上。 点距，这是显示器非常重要的技术参数之一，因为目前市场上的显像管有荫罩式和荫栅式两种类型，所以在谈到这个问题时也要将其分为点距和栅距两概念。点距是指荫罩式显示器荧光屏上两个相邻的相同颜色荧光点之间的对角线距 6 离。栅距则是指荫栅式显示器平行的光栅之间的距离，在显示屏幕大小一定的前提下，点距越小则屏幕上的像素排列越紧密，图像也就更加清晰细腻，目前的大屏幕显示器一般采用0.28mm、0.27mm、0.25mm及0.24mm的点、栅距。 像素，屏幕上每一个发光的点就称之为一个像素，像素由红、绿、蓝三种颜色。 分辨率，是指构成图像的像素的总数，如800×600分辨率，就是在显示图像时使用800个水平点乘600个垂直点来构成画面，由此可见，显示的分辨率越高，图像越细腻，但在追求分辨率的同时，还要充分看刷新率，目前常见的分辨率有1024×768、1280×1024，1600×1200。 刷新频率，分为水平刷新率与垂直刷新率。水平刷新率又称行频，是指显示器从左到右绘制一条水平线所用的时间，以KHz为单位。垂直刷新率又称场频，表示屏幕的图像每秒钟重绘多少次，也就是屏幕每秒刷新的次数，一般所说的刷新率就指场频，以Hz为单位，如一款显示器的场频为85Hz，就表示每秒屏幕画面重绘85次，垂直刷新率的高低与分辨率有很大关系，分辨率大时，由于屏幕的像素点多，其刷新率就慢一些，反之就快一些，刷新率的高低对眼睛保护很重要，当垂直刷新率低于60Hz时，屏幕就会有明显的晃动，一般认为72Hz以上的刷新率才能较好的保护眼睛。 带宽，是指显示器每秒所处理的最大数据量，带宽决定着 7 一台显示器可以处理的信息范围，等于“水平分辨率×垂直分辨率×场频”，但通过上述公式计算出的只是一个理论值，在实际应用中，为了减少图像边缘的信号衰减，保持四周图像清晰，电子枪扫描力度要大于分辨率尺寸，带宽越高就表示显示器可以在更高的分辨率下可提供更高的刷新频率，因为此图像质量也更好，太小的带宽无法满足显示器在一个高分辨率下提供更高的刷新率，所以带宽对于一款显示器来说是非常重要的指标。 三 CRT显示器的工作原理 CRT显示器(学名为“阴极射线显像管”)是就是这样一种装置，它主要由电子枪(Electron gun)、偏转线圈(Deflection coils)、荫罩(Shadow mask)、荧光粉层(phosphor)和玻璃外壳五部分组成。其中我们印象最深的肯定是玻璃外壳，也可以叫做荧光 屏，因为它的内表面可以显示丰富的色彩图像和清晰的文字。CRT显示器是怎样将三原色原理用在其中的呢,当然，并不是直接将这三原色画在荧光屏上，而是用电子束来进行控制和表现的。 1.电子枪是如何工作的 这首先有赖于荧光粉层，在荧光屏上涂满了按一定方式紧密排列的红、绿、蓝三种颜色的荧光粉点或荧光粉条，称为荧光粉单元，相邻的红、绿、蓝荧光粉单元各一个为一组， 8 学名称之为像素。每个像素中都拥有红、绿、蓝(R、G、B)三原色，根据我们刚才所说的三原色理论，这就有了形成千变万化色彩的基础。然而，怎样把这三原色混合成丰富的色彩呢, 我们通过电子枪(Electron gun)来解决这个问题，没错，电子枪就好像手枪一样，可以发射，不过发射的不是子弹，而是非常高速的电子束。其工作原理是由灯丝加热阴极，阴极发射电子，然后在加速极电场的作用下，经聚焦极聚成很细的电子束，在阳极高压作用下，获得巨大的能量，以极高的速度去轰击荧光粉层。这些电子束轰击的目标就是荧光屏上的三原色。为此，电子枪发射的电子束不是一束，而是三束，它们分别受电脑显卡R、 G、 B三个基色视频信号电压的控制，去轰击各自的荧光粉单元。受到高速电子束的激发，这些荧光粉单元分别发出强弱不同的红、绿、蓝三种光。根据空间混色法(将三个基色光同时照射同一表面相邻很近的三个点上进行混色的方法)产生丰富的色彩，这种方法利用人们眼睛在超过一定距离后分辨力不高的特性，产生与直接混色法相同的效果。用这种方法可以产生不同色彩的像素，而大量的不同色彩的像素可以组成一张漂亮的画面，而不断变换的画面就成为可动的图像。很显然，像素越多，图像越清晰、细腻，也就更逼真。可是，怎样用电子枪来同时激发这数以万计的像素发光并形成画面呢, 9 2.画面是如何形成的 科学家们想到了一个很聪明的办法，其原理是利用了人们眼睛的视觉残留特性和荧光粉的余辉作用，这就是我们即使只有一支电子枪，只要我们的三支电子束可以足够快地向所有排列整齐的像素进行激发，我们还是可以看到一幅完整的图像的。大家不要怀疑，我们现在的CRT显示器中的电子枪能发射这三支电子束，然后以非常非常快的速度对所有的像素进行扫描激发。 要形成非常高速的扫描动作，我们还需要偏转线圈(Deflection coils)的帮助，通过它，我们可以使显像管内的电子束以一定的顺序，周期性地轰击每个像素，使每个像素都发光，而且只要这个周期足够短，也就是说对某个像素而言电子束的轰击频率足够高，我们就会看到一幅完整的图像。我们把这种电子束有规律的周期性运动叫扫描运动。 3.显示器的扫描方式 理解了三原色，聪明的你一定会想到，可以用这样一个原理来制作彩色显示器呀。没错，我们今天的色彩丰富的CRT显示器正是由这个三原色原理制造出来的。刚才我们提到，三原色的选择在原则上是任意的，但是通过实验研究发现，人们的眼睛对红、绿、蓝三种颜色反应最灵敏，而且它们的配色范围比较广，用这三种颜色可以随意配出自然界中的大部分颜色，因此在CRT显示器中，选用红、绿、蓝三种颜 10 色作为三原色，还分别用R、G、B三个字母来表示。现在问题来了，怎样可以把这三原色的光表现出来呢，我们需要一个机电装置来完成这一表现过程 没错，因为有大量排列整齐的像素需要激发，必然要求有规律的电子枪扫描运动才显得高效，通常实现扫描的方式很多，如直线式扫描，圆形扫描，螺旋扫描等等。其中，直线式扫描又可分为逐行扫描和隔行扫描两种，相信大家都经常听到，事实上，在CRT显示系统中两种都有采用。逐行扫描是电子束在屏幕上一行紧接一行从左到右的扫描方式，是比较先进的一种方式。而隔行扫描中，一张图像的扫描不是在一个场周期中完成的，而是由两个场周期完成的。在前一个场周期扫描所有奇数行，称为奇数场扫描，在后一个场周期扫描所有偶数行，称为偶数场扫描。无论是逐行扫描还是隔行扫描，为了完成对整个屏幕的扫描，扫描线并不是完全水平的，而是稍微倾斜的，为此电子束既要作水平方向的运动，又要作垂直方向的运动。前者形成一行的扫描，称为行扫描，后者形成一幅画面的扫描，称为场扫描。 有了扫描，就可以形成画面，然而在扫描的过程中，怎样可以保证三支电子束准确击中每一个像素呢,这就要借助于荫罩(Shadow mask)，它的位置大概在荧光屏后面(从荧光屏正面看)约10mm处，厚度约为0.15mm的薄金属障板，它上面有很多小孔或细槽，它们和同一组的荧光粉单元即像 11 素相对应。三支电子束经过小孔或细槽后只能击中同一像素中的对应荧光粉单元，因此能够保证彩色的纯正和正确的会聚，所以我们才可以看到清晰的图像。 至于画面的连续感，则是由场扫描的速度来决定的，场扫描越快，形成的单一图像越多，画面就越流畅。而每秒钟可以进行多少次场扫描通常是衡量画面质量的标准，我们通常用帧频或场频(单位为Hz，赫兹)来表示，帧频越大，图像越有连续感。我们知道，24Hz场频是保证对图像活动内容的连续感觉，48Hz场频是保证图像显示没有闪烁的感觉，这两个条件同时满足，才能显示效果良好的图像。其实，这就跟动画片的形成原理是相似的，一张张的图片快速闪过人的眼睛，就形成连续的画面，就变成动画。 四CRT电视机未来 1、CRT退市论言之过早 根据《产品生命周期理论》，随着科技的发展以及消费习惯的改变等原因，任何产品都会走向衰退期，即进入淘汰阶段。产品在衰退期的表现是:产品的销售量和利润持续下降，产品在市场上已经老化，不能适应市场需求，市场上已经有其它性能更好、价格更低的新产品，足以满足消费者的需求。此时成本较高的企业就会由于无利可图而陆续停止生产，该类产品的生命周期也就陆续结束，以至最后完全撤出市场。 对照这一理论，CRT电视在我国经历了50年的发展，随 12 着科技的发展，产生了其可替代性产品——液晶电视，并且在液晶电视的冲击下，CRT电视的销售量和利润持续下降，产品在市场上年过半百已经老化，但是仍具有一定的市场需求，它在二、三级市场及广阔的农村市场仍然具有巨大的发展潜力。CRT的替代性产品液晶电视的性能还存在一些缺陷，如拖尾现象，动态对比度不加等，所以在性能方面比不上技术相当成熟的CRT电视。 更重要的一点是，我国的CRT电视从生产制造到组装销售已经形成了一条非常成熟的产业链，使得生产CRT电视的成本远远低于液晶电视，在售价上液晶电视根本不具备优势。液晶电视高昂的价格不能满足低收入者(目前在我国仍占多数)的消费需求，尚不能将CRT电视挤出市场。相反，由于我国尚不具备生产液晶电视的核心技术，电视机生产企业还需要借助CRT电视创造的利润来反哺液晶电视。 外资企业退出CRT市场原因有:其一生产成本、服务成本高于中国企业。其二，销售渠道过于狭窄，只限于一、二级城市，而这些城市的CRT电视已趋于饱和。其三，外资品牌拥有液晶电视的核心技术，具备降低生产成本和技术创新的条件和优势。所以大多数外资企业会先于我国淘汰CRT电视。 综上，我们可以看出，CRT电视目前的市场现状不完全符合《生命周期理论》中产品衰退期的特征，尤其是关键的价 13 格及市场需求条件不符合，所以我们说CRT电视仍处于成熟期向衰退期的过渡阶段中，其退市论仍言之过早。 2、 CRT电视短期内仍具有优势 CRT已经发展了几十年，技术非常成熟，因此在亮度、对比度等画质因素方面表现得都比较出色，而且技术稳定、皮实耐用，CRT电视的寿命通常都比液晶电视的要长。此外，CRT的可视角度大、反应速度快，色彩的还原性也很好。对中国的广大消费者来说，CRT还有一个非常吸引人的地方，那就是价格低廉。 在渠道方面，CRT电视依靠多年来建立的经营体系，已经下渗到各个县城的商场和电器专营店。凭借优势的送货上门服务和丰富的售后服务网点，赢得了消费者的赞许。 此外，中国政府也在继续维护中国CRT电视产业的生存与发展，将高清晰CRT与液晶、等离子、有机电致发光等显示技术同列为中国信息产业未来5,15年的重点技术。而2007年的“家电下乡”计划更是直接促进了CRT电视在农村市场的销售。 3、 中国电视市场CRT与平板未来仍将共存 中国既是CRT电视的生产大国，也是CRT电视的消费大国。中国有13亿人口，近4亿家庭，其中，8亿人口、2亿多家庭在农村。根据赛诺公司的估算，每年的彩电有50%-60%是由农村家庭所购买的，而这些彩电中的绝大多数 14 是CRT彩电。 在中国市场低价仍然是CRT电视的杀手锏，而且CRT电视的产量大，技术体系完善，故而CRT电视被平板电视替代的水平明显慢于全球。2007上半年，中国彩电业保持了小幅增长的态势，统计期内电视总产量为3835万台，与上年同期相比，CRT彩电的产量比重为67.5%，液晶电视的产量比重为30.8%，CRT仍然占据产能优势。虽然CRT电视市场份额在逐渐减少，但是对不同的消费群体来说，其市场空间还是相当大的，近几年CRT电视仍是销售主流。 根据Displaysearch 对彩电市场的预测，到2010年中国CRT电视与平板电视市场总需求将各占50%的比例。中国电子商会的研究数据显示，2007年1-5月，各家电卖场CRT电视的销售量为254.1812万台，占总销售量的66.1%，销售额为393737.2万元，占总销售额的71.2%。而目前，康佳、海信、TCL、创维等厂商均表示会积极研发新品CRT电视。所以我们说中国电视市场CRT与平板未来仍将共存。CRT电视在中国至少还有五、六年的发展历程。 五 结束语 在CRT电视的成长期，国产品牌在技术上的劣势暴露无遗。不过，国产品牌认清了当前的形式，扬长避短的与外资品牌打起价格战。这一低价战术使CRT电视走入寻常百姓的家庭，不仅帮国产品牌赢回了市场份额，也使百姓得到了 15 更大的实惠。与此同时，激烈的价格战淘汰了市场中实力较弱的品牌，使存活下来的品牌树立了竞争意识和危机意识。可以说，在成长期，CRT电视完成了普及任务，并使我国的CRT产业提前进入成熟期。 参考文献: [1] 俞斯乐.电视原理[M].6版.北京:国防工业出版社,2005. [2] 卢官明,等.数字电视原理[M].北京:机械工业出版社,2004. [3] 姜秀华,等.数字电视原理与应用[M].北京:人民邮电出版社,2003. 百度搜索“就爱阅读”,专业资料,生活学习,尽在就爱阅读网92to.com,您的在线图书馆 16