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第七章 光电显示技术 §7.1 阴极射线管 光电显示技术是多学科的交叉综合技术，主要有:1、阴极射线管（Cathode Ray Tube－CRT）。是传统的光电信息显示器件，它显示质量优良，制作和驱动比较简单，有很好的性能价格比，但同时它也有一些严重的缺点，如有电压高、软x－射线、体积大、笨重、可靠性不高等。 2、液晶显示（Liquid Crystal－LC）。液晶是一种介于固体于液态之间的有机化合物，兼有液体的流动性与固体的光学性质，即现在的液晶显示器LCD。 3、等离子体显示（Plasma Display Panel－PDP）。等离子体显示是利用气体放电发光进行显示的平面显示板，可以看成是有大量小型日光灯排列构成的。等离子体显示技术成为近年来人们看好的未来大屏幕平板显示的主流。 4、电致发光（Electro Luminescnce Diode－ELD）等。或场致发光显示－Field Emitting Tube，FET，是另一种很有发展前途的平板显示器件，它是将电能直接转换成光能的一种物理现象。 近年来，大规模集成电路的发展，要求电压低、体积小、信息密度高，CRT已经显得很不相称；另外大屏幕显示的发展要求来讲，100cm以上的屏幕要求CRT的质量要超过100kg，体积大，搬动困难，不能适应现代家庭对高清晰度电视（HDTV）和现代战争对大屏幕显示器的要求。但从目前技术水平来看，CRT每个像素的性能价格比要比其它显示器件高得多，每当CRT采用新技术，CRT就能提高它得附加价值，因此它不会在短期内消失。从未来发展方向看，LCD、ELD和PDP被认为代表着光电显示器件未来发展方向。 §7.1 阴极射线管 7.1.1 基本结构与工作原理 图7－1所示是单色（黑白）CRT得结构，主要由4部分组成：圆锥玻壳；玻壳正面用于显示的荧光屏；封入玻壳中发射电子束用的电子枪系统；位于玻壳之外控制电子束偏转扫描得磁轭。 在电子枪中，阴极被灯丝间接加热，当加热至2000K时，阴极便发射大量电子。电子束经加速、聚焦后轰击荧光屏上的荧光体，荧光体发出可见光。电子束的电流是受显示信号控制的，信号电压高，电子束的电流也越高，荧光体发光亮度也越强。通过偏转磁轭控制电子束在荧光屏上扫描，就可以将一幅图像或文字完整地显示在荧光屏上。 图7－1 单色CRT 7.1.2 主要单元 1.电子枪 电子枪用来产生电子束，以轰击荧光屏上的荧光粉发光。在CRT中，为了在屏幕上得到亮而清晰的图像，要求电子枪产生产生大的电子束电流，并且能够在屏幕上聚焦成细小的扫描点（约0.2mm），此外，由于电子束电流受电信号的调制，因而，电子枪应有良好的调制特性，在调制信号控制过程中，扫描点不应有明显的散焦现象。 图7－2是电子枪的结构示意图。如图所示，电子枪一般由5个或6个电极构成，为阴极、栅极（亦称调制极、控制极）、第一阳极（亦称加速极）、第二阳极、第四阳极（联在一起）和第三阳极。 阴极的外形是一个圆筒，一般由镍金属制成，筒的顶端涂有氧化物材料，称为氧化物阴极。氧化物阴极比其它金属制成的阴极更容易发射电子。筒内装有加热灯丝，灯丝加电发热时，阴极被间接均匀加热，当加热至2000K时，阴极便大量发射电子。 图7－2 电子枪示意图 栅极也是一个小圆筒形，套在阴极圆筒的外边，在对准阴极顶端的中心处，开有一个小圆孔，使电子流经此孔成束地飞行出去。电子飞出去的多少，由栅极所加电压的大小决定，从而控制光点亮暗。栅极在正常运用时，在它上面所加的电压比阴极低，对从阴极来的电子起排斥作用，因而只有部分电子能通过栅极到达屏幕，大部分电子被排斥阻挡，回到阴极附近，形成电子云。改变栅极负电压的大小，可以改变电子被排斥的程度，从而使电子束的电流大小改变。 栅极的前面是加速极，其外形是圆盘状，中间也开有小孔。相对阴极的电压为300～500V。 第二和第四阳极各为一节金属圆筒，也可以把它们看成两节圆筒组成的一个整体，两节电极相连，第四阳极通过金属弹片与锥体内壁的石墨导电层相接，所以实际上和荧光粉后面的铝背膜相连。上面统一加有8000～16000V的高压。 第三阳极是个金属圆筒，装在第二和第四阳极之间，加有相对于阴极为0～450V的可调直流电压，改变这个电压可以改变电子束聚焦的质量，所以第三阳极也叫聚焦极。 以上五个电极用玻璃绝缘柱支撑组装成一个坚实的整体，总称为电子枪，它发出很细的电子束向荧光屏轰击。 荧光屏 荧光屏是用荧光粉涂敷在玻璃底壁上制成的，常用沉积法涂敷荧光粉。 对荧光粉的性能要求是：发光颜色满足标准白色，发光效率高，余辉时间合适以及寿命长等。 荧光粉的发光效率是指每瓦电功率能获得多大的发光强度。输入到荧光屏的电功率就是电子束电流与屏幕电压的乘积，发光强度以cd（坎德拉）计。常用的荧光粉发光效率都大于