辅助阅读材料 第二章显示技术 色像素，通常再现一幅清晰的彩色图像需40-50万个像素，即需要120-150万个 彩色荧光粉点。这些荧光粉点的直径很小（几微米到几十微米），在红、绿、蓝 三个电子枪的激发下，红、绿、蓝荧光粉色点产生对应颜色的光点，在适当的距 离外，人眼分辨不出单色小点，而只是看到一个合成的彩色光点。红、绿、蓝三 个电子枪在管颈内成品字形排列，相隔120°，每个电子枪与管颈中心轴线倾斜 1°-1.5°，在距荧光屏后约2mm处放置一块荫罩板，一般用0.12mm-0.16mm厚的 低碳钢板制作，在钢板上有规律的排列小孔，一个小孔与荧光屏上的一个像素对 应，即小孔与荧光屏上的红、绿、蓝荧光粉点组一一对应。荫罩在彩色显像管中 起选色的作用，由红、绿、蓝三个电子枪发射的三个电子束在荫罩上的小孔处会 聚，穿过小孔后打在相应的红、绿、蓝荧光粉点上。三枪三束管中的每一个电子 枪相当于黑白显像管中的电子枪。 偏转扫耀线方向， 7 R 口炎光屏 图2.7三枪三束彩色显像管原理示意图 为了提高荧光屏的亮度和对比度，采取了黑底技术。在早期的荫罩管中，荧 光粉点的直径大于射向该点电子束直径，荧光粉点共约占屏面积的90%，未涂荧 光粉的部分约占10%。所谓黑底技术，就是将荫罩板上的小孔加大使通过小孔后 的电子束直径大于荧光粉点，这样就提高了输出亮度。屏幕上除荧光粉点以外的 部分涂上石墨，这样又提高了对比度。一般黑底荧光屏50%为黑底，50%为荧光 粉点。荧光屏黑底结构如图2.8所示
辅助阅读材料 第二章 显示技术 色像素，通常再现一幅清晰的彩色图像需 40~50 万个像素，即需要 120~150 万个 彩色荧光粉点。这些荧光粉点的直径很小（几微米到几十微米），在红、绿、蓝 三个电子枪的激发下，红、绿、蓝荧光粉色点产生对应颜色的光点，在适当的距 离外，人眼分辨不出单色小点，而只是看到一个合成的彩色光点。红、绿、蓝三 个电子枪在管颈内成品字形排列，相隔 1200 ，每个电子枪与管颈中心轴线倾斜 10 ~1.50 ，在距荧光屏后约 2mm处放置一块荫罩板，一般用 0.12mm~0.16mm厚的 低碳钢板制作，在钢板上有规律的排列小孔，一个小孔与荧光屏上的一个像素对 应，即小孔与荧光屏上的红、绿、蓝荧光粉点组一一对应。荫罩在彩色显像管中 起选色的作用，由红、绿、蓝三个电子枪发射的三个电子束在荫罩上的小孔处会 聚，穿过小孔后打在相应的红、绿、蓝荧光粉点上。三枪三束管中的每一个电子 枪相当于黑白显像管中的电子枪。 图 2.7 三枪三束彩色显像管原理示意图 为了提高荧光屏的亮度和对比度，采取了黑底技术。在早期的荫罩管中，荧 光粉点的直径大于射向该点电子束直径，荧光粉点共约占屏面积的 90%，未涂荧 光粉的部分约占 10%。所谓黑底技术，就是将荫罩板上的小孔加大使通过小孔后 的电子束直径大于荧光粉点，这样就提高了输出亮度。屏幕上除荧光粉点以外的 部分涂上石墨，这样又提高了对比度。一般黑底荧光屏 50%为黑底，50%为荧光 粉点。荧光屏黑底结构如图 2.8 所示。 6
轴助阅读材料 第二章显示技术 荧光屏 荧光粉 图2.8荧光屏黑底结构 2.单枪三束彩色显像管 单枪三束彩色显像管的基本原理与三枪三束管相似，但结构上有重大改进， 如图2.9所示。单枪三束彩色显像管有三个阴极，但发射的三束电子束共用一个 电子枪聚焦。三条电子束在同一个水平面内呈一字排列，因此在任何偏转状态下 三条轨迹大致保持在同一水平线上，故只需进行水平方向的动会聚误差校正，静 会聚的调整也较三枪三束简单，大大简化了会聚的调节。用条状结构荧光屏代替 点状结构荧光屏，荫罩也做成刑缝状，提高了电子束的透过率，图像亮度高。 光屏 图29单枪三束彩色显像管原理示意图 3.自会案彩色显像管 自会聚彩色显像管是在三枪三束彩色显像管和单枪三束彩色显像管的基础上 产生的，是深入研究电子光学像差理论的结构。自会聚彩色显像管采用精密直列 式电子枪，配置了精密环形偏转线圈，如图2.10所示。直线排列的电子束通过 以特定形式分布的偏转场后能会聚于整个荧光屏，因而无需进行动会聚调整，使 彩色显像管的安装、调整与黑白显像管一样简便。 7
辅助阅读材料 第二章 显示技术 图 2.8 荧光屏黑底结构 2. 单枪三束彩色显像管 单枪三束彩色显像管的基本原理与三枪三束管相似，但结构上有重大改进， 如图 2.9 所示。单枪三束彩色显像管有三个阴极，但发射的三束电子束共用一个 电子枪聚焦。三条电子束在同一个水平面内呈一字排列，因此在任何偏转状态下 三条轨迹大致保持在同一水平线上，故只需进行水平方向的动会聚误差校正，静 会聚的调整也较三枪三束简单，大大简化了会聚的调节。用条状结构荧光屏代替 点状结构荧光屏，荫罩也做成删缝状，提高了电子束的透过率，图像亮度高。 图 2.9 单枪三束彩色显像管原理示意图 3. 自会聚彩色显像管 自会聚彩色显像管是在三枪三束彩色显像管和单枪三束彩色显像管的基础上 产生的，是深入研究电子光学像差理论的结构。自会聚彩色显像管采用精密直列 式电子枪，配置了精密环形偏转线圈，如图 2.10 所示。直线排列的电子束通过 以特定形式分布的偏转场后能会聚于整个荧光屏，因而无需进行动会聚调整，使 彩色显像管的安装、调整与黑白显像管一样简便。 7
辅助阅读材料 第二章显示技术 内部磁极 自会聚管 (a)电子枪结构 b)自会聚管工作原理 图2.10精密直列式电子枪工作原理示意图 (1)自会聚彩色显像管的结构特点 ①精密直列式电子枪 自会聚彩色显像管的三个电子枪排列在一水平线上，彼此间距很小，因而会 聚误差也很小。除阴极外，其它电极都采用整体式结构，电子枪之间的距离精度 只取决于制作电极的模具精度，与组装工艺无关。电子枪除三个独立的阴极引线 用于输入三基色信号和进行白场平衡调节，其它电极均采用公共引线。 ②开槽荫罩和条状荧光屏 自会聚管采用开槽荫罩，是综合考虑了三枪三束管的荫罩和单枪三束管的条状 栅网的利弊而采用的折中方案，这种荫罩的槽孔是断续的，既有错开的横向结， 克服了栅网式荫罩板怕振动的缺点，增强了机械强度，降低了垂直方向的会聚精 度要求，提高图像的稳定性。但荧光屏的垂直分解力受到横向结构的影响，不如 单枪三束管高。于开槽荫罩相对应，荧光屏做成条状结构，对这种结构的荧光屏 也可采用黑底管技术，提高图像对比度。 ③精密环形偏转线圈 自会聚彩色显像管采用了精密环形偏转线圈，其匝数分布恰好给出实现电子 束会聚所需的磁场分布，从而无须进行动态会聚，三条电子束就能在整个荫罩上 良好会聚。因此将这种偏转线圈称为动会聚自校正型偏转线圈。 (2)自会聚原理 由于从直线形排列的电子枪发出的三个电子束在一个水平面内，因而消除了 产生垂直方向会聚误差的主要因素，下面主要讨论水平方向的会聚问题
辅助阅读材料 第二章 显示技术 （a）电子枪结构 (b) 自会聚管工作原理 图 2.10 精密直列式电子枪工作原理示意图 （1）自会聚彩色显像管的结构特点 ① 精密直列式电子枪 自会聚彩色显像管的三个电子枪排列在一水平线上，彼此间距很小，因而会 聚误差也很小。除阴极外，其它电极都采用整体式结构，电子枪之间的距离精度 只取决于制作电极的模具精度，与组装工艺无关。电子枪除三个独立的阴极引线 用于输入三基色信号和进行白场平衡调节，其它电极均采用公共引线。 ② 开槽荫罩和条状荧光屏 自会聚管采用开槽荫罩，是综合考虑了三枪三束管的荫罩和单枪三束管的条状 栅网的利弊而采用的折中方案，这种荫罩的槽孔是断续的，既有错开的横向结， 克服了栅网式荫罩板怕振动的缺点，增强了机械强度，降低了垂直方向的会聚精 度要求，提高图像的稳定性。但荧光屏的垂直分解力受到横向结构的影响，不如 单枪三束管高。于开槽荫罩相对应，荧光屏做成条状结构，对这种结构的荧光屏 也可采用黑底管技术，提高图像对比度。 ③ 精密环形偏转线圈 自会聚彩色显像管采用了精密环形偏转线圈，其匝数分布恰好给出实现电子 束会聚所需的磁场分布，从而无须进行动态会聚，三条电子束就能在整个荫罩上 良好会聚。因此将这种偏转线圈称为动会聚自校正型偏转线圈。 （2）自会聚原理 由于从直线形排列的电子枪发出的三个电子束在一个水平面内，因而消除了 产生垂直方向会聚误差的主要因素，下面主要讨论水平方向的会聚问题。 8
铺助阅读材料 第二章显示技术 用来进行静态会聚调整的三对环形永久磁铁安装在彩色显像管的颈部靠近 电子枪一侧，一对为二磁极式，一对为四磁极式，一对为六磁极式。二极磁铁也 叫色钝磁铁，其作用是使三条电子束一起同方向移动。四极和六极磁铁称为静态 会聚磁铁，四极磁铁可以使红、蓝两边束产生等量反方向移动，六极磁铁可使红、 蓝两边束产生等量同方向移动。四极和六极磁铁在管颈轴线处的合成磁场为零 因此对中束无影响。二极、四极、六极的调整方法是：当两片磁铁做反方向相对 转动时，可改变磁场的强弱，即改变移动量的大小；两片一起做同方向转动，可 改变磁场方向，即改变移动方向。反复调整磁铁，就可以达到静态会聚的目的 动态会聚校正采用两组非均匀分布磁场来解决，一组是桶形磁场分布解决垂 直偏转，一组是枕形磁场分布解决水平偏转。综合水平枕形和垂直桶形磁场分布 的作用，能使三束会聚得到校正，但中间束绿束光栅的垂直和水平幅度都稍小 如图2.11所示，需用磁增强器加以修正。 为使三色光栅重合，在电子枪顶部设置了附加磁极，它实际上是四个磁环， 与两条边束同心的磁环形成磁场分路使两个边束的光栅尺寸有所减小，故称磁分 路器。装在中心束上下的两个磁环是磁增强器，使中心束光栅尺寸有所增加。磁 增强器与磁分路器的作用，如图2.12所示。因此它们的总效果是使红、绿、蓝 三个光栅重合。 边末磁分路潭个 中款于 屏 图2.11RGB三电子束会聚图形 图2.12磁增强器与磁分路器作用 2.2液晶显示 液晶显示器件(LCD)是利用液态晶体的光学各向异性特性，在电场作用下 对外照光进行调制而实现显示的。自从1968年出现了液晶显示装置以来，液晶 显示技术得到了很大的发展，已经广泛应用于钟表、计算器、仪器仪表、投影电 视等家用、工业和军用显示器领域。液品显示器主要有以下特点：
辅助阅读材料 第二章 显示技术 用来进行静态会聚调整的三对环形永久磁铁安装在彩色显像管的颈部靠近 电子枪一侧，一对为二磁极式，一对为四磁极式，一对为六磁极式。二极磁铁也 叫色钝磁铁，其作用是使三条电子束一起同方向移动。四极和六极磁铁称为静态 会聚磁铁，四极磁铁可以使红、蓝两边束产生等量反方向移动，六极磁铁可使红、 蓝两边束产生等量同方向移动。四极和六极磁铁在管颈轴线处的合成磁场为零， 因此对中束无影响。二极、四极、六极的调整方法是：当两片磁铁做反方向相对 转动时，可改变磁场的强弱，即改变移动量的大小；两片一起做同方向转动，可 改变磁场方向，即改变移动方向。反复调整磁铁，就可以达到静态会聚的目的。 动态会聚校正采用两组非均匀分布磁场来解决，一组是桶形磁场分布解决垂 直偏转，一组是枕形磁场分布解决水平偏转。综合水平枕形和垂直桶形磁场分布 的作用，能使三束会聚得到校正，但中间束绿束光栅的垂直和水平幅度都稍小， 如图 2.11 所示，需用磁增强器加以修正。 为使三色光栅重合，在电子枪顶部设置了附加磁极，它实际上是四个磁环， 与两条边束同心的磁环形成磁场分路使两个边束的光栅尺寸有所减小，故称磁分 路器。装在中心束上下的两个磁环是磁增强器，使中心束光栅尺寸有所增加。磁 增强器与磁分路器的作用，如图 2.12 所示。因此它们的总效果是使红、绿、蓝 三个光栅重合。 图 2.11 RGB 三电子束会聚图形 图 2.12 磁增强器与磁分路器作用 2.2 液晶显示 液晶显示器件（LCD）是利用液态晶体的光学各向异性特性，在电场作用下 对外照光进行调制而实现显示的。自从 1968 年出现了液晶显示装置以来，液晶 显示技术得到了很大的发展，已经广泛应用于钟表、计算器、仪器仪表、投影电 视等家用、工业和军用显示器领域。液晶显示器主要有以下特点： 9
辅助阅读材料 第二章显示技术 ①液品显示器件是厚度仅数毫米的薄形器件，非常适合于便携式电子装置 的显示。 ②工作电压低，仅几伏，用CMOS电路直接驱动，电子线路小型化。 ③功耗低，显示板本身每平方厘米功耗仅数十微瓦，采用背光源也仅 10mWcm子，可用电池长时间供电。 ④采用彩色滤色器，LCD易于实现彩色显示。 ⑤现在的液晶显示器的显示质量己经可以赶上，有些方面甚至超过CT 的显示质量。 液晶显示器也有一些缺点，主要是： ①高质量液晶显示器的成本较高，但目前呈下降趋势。 ②显示视角小，对比度受视角影响较大，现在已找到多种解决方法，视界 接近CRT的水平，但仅限于高档次的彩色LCD显示。 ③液品的响应受环境影响，低温时响应速度较慢。 液晶显示的种类较多，下面讲介绍几种常见液晶显示器的工作原理。 2.2.1液晶的基本知识 1.什么是液晶 液晶是液态晶体的简称。1888年奥地利植物学家莱尼采尔在合成许多胆甾 醇酯中，观察到这些物质在加热焙熔过程中，刚熔时呈不透明状，具有流动性 又有像晶体那样的各向异性，进一步加热后浑浊完全消失，成为各向同性液晶 1889年德国物理学家莱曼也观察到同样的现象，他认为这是一种具有流动性的 晶体，顾名思义，这种在机械上具有液晶的流动性、在光学上具有晶体性质的物 质形态被命名wie流动晶体一液晶(Liquid Crystal)。液晶分为两大类：溶致 液晶和热致液晶。前者要溶解在水中或有机溶剂中才显示出液晶状态，而后者则 要在一定的温度范围内呈现出液晶状态。作为显示技术应用的液晶都是热致液 晶。 显示用的液品都是一些有机化合物，液晶分子的形状呈棒状很想“雪茄烟”， 宽约十分之几纳米，长约数纳米，长度约为宽度的4~8倍。液晶分子有较强的 电偶极矩和容易计划的化学团，由于液晶分子间作用力比固体弱，液品分子容易 呈现各种状态，微小的外部能量一电场、磁场、热能等就能实现各种分子状态 间的转变，从而引起它的光、电、磁的物理性质发生变化，液晶材料用于显示器 件就是利用它的光学性质变化。一般情况下单一液晶材料，即单质液晶满足不了 10
辅助阅读材料 第二章 显示技术 ① 液晶显示器件是厚度仅数毫米的薄形器件，非常适合于便携式电子装置 的显示。 ② 工作电压低，仅几伏，用 CMOS 电路直接驱动，电子线路小型化。 ③ 功耗低，显示板本身每平方厘米功耗仅数十微瓦，采用背光源也仅 10mW/cm2 ,可用电池长时间供电。 ④ 采用彩色滤色器，LCD 易于实现彩色显示。 ⑤ 现在的液晶显示器的显示质量已经可以赶上，有些方面甚至超过 CRT 的显示质量。 液晶显示器也有一些缺点，主要是： ① 高质量液晶显示器的成本较高，但目前呈下降趋势。 ② 显示视角小，对比度受视角影响较大，现在已找到多种解决方法，视界 接近 CRT 的水平，但仅限于高档次的彩色 LCD 显示。 ③ 液晶的响应受环境影响，低温时响应速度较慢。 液晶显示的种类较多，下面讲介绍几种常见液晶显示器的工作原理。 2.2.1 液晶的基本知识 1. 什么是液晶 液晶是液态晶体的简称。1888 年奥地利植物学家莱尼采尔在合成许多胆甾 醇酯中，观察到这些物质在加热焙熔过程中，刚熔时呈不透明状，具有流动性， 又有像晶体那样的各向异性，进一步加热后浑浊完全消失，成为各向同性液晶。 1889 年德国物理学家莱曼也观察到同样的现象，他认为这是一种具有流动性的 晶体，顾名思义，这种在机械上具有液晶的流动性、在光学上具有晶体性质的物 质形态被命名 wie 流动晶体——液晶（Liquid Crystal）。液晶分为两大类：溶致 液晶和热致液晶。前者要溶解在水中或有机溶剂中才显示出液晶状态，而后者则 要在一定的温度范围内呈现出液晶状态。作为显示技术应用的液晶都是热致液 晶。 显示用的液晶都是一些有机化合物，液晶分子的形状呈棒状很想“雪茄烟”， 宽约十分之几纳米，长约数纳米，长度约为宽度的 4～8 倍。液晶分子有较强的 电偶极矩和容易计划的化学团，由于液晶分子间作用力比固体弱，液晶分子容易 呈现各种状态，微小的外部能量——电场、磁场、热能等就能实现各种分子状态 间的转变，从而引起它的光、电、磁的物理性质发生变化，液晶材料用于显示器 件就是利用它的光学性质变化。一般情况下单一液晶材料，即单质液晶满足不了 10