彩色显像管的结构及附属电路

第十章彩色显像管的结构及附属电路10.1彩色显像管的分类与特点10.2自会聚式彩色显像管的结构与工作原理10.3彩色显像管附属电路复习思考10.1彩色显像管的分类与特点•10.1.1荫罩管•图10-1是荫罩管示意图。荫罩管有三个独立的电子枪,围绕显像管的中心轴线排成品字形,彼此相隔120°并对管轴略有倾斜。三电子枪各发射一个独立的受基色信号控制的电子束,三条电子束用同一行、场偏转系统来使它们一起偏转。•荫罩管的荧光屏上荧光粉点按红、绿、蓝三个一组呈品字形排列,每一组构成一个像素。整个屏幕大约有44万个三色组,因此约有132万个荧光粉点。显像管工作时,三个电子束应该只击中各自对应的荧光粉点,为此在荧光屏前面约1cm处安装一块金属网孔板,称为荫罩板。图10-1荫罩管示意图•荫罩板上约有44万个小孔,每一个小孔对应着屏幕上一组三色点。三个电子枪射出的电子束正好在荫罩孔处相交,并同时穿过小孔后轰击各自的荧光粉点。三个电子束在同一时间要在荫罩板表面上相交的现象就叫作会聚。电子枪射向荧光屏的电子大约只有15～20%能穿过荫罩孔去激发荧光粉点,多余的电子则被荫罩板吸收。•荫罩管的三支电子枪结构完全相同,都有阴极、第一栅极(控制栅极)、第二栅极(加速极)、第三栅极(聚焦极)和阳极构成,可独自控制电子束强弱。三组灯丝并联,三个阳极也连在一起加共同的阳极高压。•10.1.2单枪三束管•单枪三束管由一支电子枪产生三条电子束,其结构如图10-2所示。各电子束的阴极是独立的,且分别在各自的控制栅极中以单独调制电子束的强度,加速极以后的各极则共用。一般将调制极G1接地,分别在三个阴极加基色信号以调制电子束,阴极栅极间截止电压为85～120V。加速极G2加400V左右电压,G3和阳极G5连在一起加约25kV阳极高压,聚焦极G4加0～500V电压以调整聚焦。•图10-2单枪三束管结构•单枪三束管的屏幕上三基色荧光粉是以R、G、B次序从左至右呈垂直条形排列,崐在荧光屏前用以分色的是垂直条缝的缝隙板(相当于荫罩板),荧光粉条和缝隙板结构如图10-3所示。电子枪射出的三条水平排列电子束经聚焦透镜作用后进入会聚极,两块内会聚板与加速阳极相连,两块外会聚极板则加比加速阳极低1kV左右的电压,使两边的电子束(红、蓝电子束)向中心电子束(绿电子束)靠拢,会聚于缝隙板上,然后通过缝隙去轰击各自相对应的荧光粉条,相邻的三个水平基色点构成一个像素。图10-3缝隙板和荧光粉条结构•单枪三束管与品字形排列的三枪三束荫罩管相比,具有以下显著的优点:•1.电子枪直径大•在显像管管径直径一样的情况下,其电子枪直径比三枪式可大两倍以上。大口径电子枪构成的电子透镜几何光学像差小,所以,聚焦质量和图像清晰度得到改善。•2.电子透射率高•由于条状缝隙板代替了点孔荫罩板,其电子透射率提高了30%,所以屏幕亮度也提高了约30%。•3.动会聚校正较简单•三条电子束在水平面呈一字形排列,而且中心电子束(绿电子束)和显像管轴线一致,因此垂直方向的光栅动态误差很小,动会聚误差校正就比较简单。•10.1.3自会聚彩色显像管•自会聚彩色显像管的特点有:•1.精密一字形排列电子枪•一字形排列的电子枪,其几何中心的电子束没有会聚误差,两个边束的会聚误差也比较容易校正,地磁影响小。在自会聚管中还使三个阴极之间的间距很小,各个栅极作成一体,分别开出一排(三个)小孔让电子束通过,如图10-4所示。•电子枪一体化的精密结构避免了电子枪装架中模夹具工艺误差对会聚的影响。同时,三个电子束的间距小,会聚误差也就小。图10-4自会聚管的电子枪•2.槽孔状荫罩板•自会聚管的电子枪也是一字排列的,为了克服单枪三束管缝隙板结构不牢固的缺点,采用了开槽式荫罩板,荫罩孔是相互交错的小长槽孔,如图10-5所示。这种结构增加了荫罩板的机械强度和抗热变形性能。荧光屏上的三色荧光粉对应槽形荫罩孔也相互交错成小条状排列。•3.大透镜聚焦•电子枪按照大透镜结构设计,三条电子束通过公共的调制极、加速极和聚焦极等组成一个直径较大的电子透镜。透镜越大,聚焦性能就越好,图像清晰度也就越高。图10-5自会聚管的荫罩板•4.快速启动,开机即有图像•由于整个电子枪采用精密结构,缩小了灯丝和阴极间的尺寸,因此加热很快。同时,由于改进了阴极材料,所以预热快。自会聚管启动很快,一般5s内即可显示出亮度。•5.黑底•自会聚管广泛采用了近年来出现的黑底技术。在荧光屏上荧光粉条的空隙处涂上吸收电子束的黑底材料。这些地方本来就被分色机构遮住,对图像亮度毫无贡献。涂黑后吸收了杂散光,提高了对比度。另外,荫罩孔也可以开得大一些,提高了电子透射率。它与非黑底显像管相比,亮度可增加约30%。10.2自会聚式彩色显像管的结构与工作原理•10.2.1自会聚技术•黑白显像管只有一个电子枪,形成一个电子束,不存在会聚的问题。彩色显像管内则有三条电子束同时工作,而且处于不同的几何位置。要使显示的图像颜色正确,色彩鲜艳、清晰,就必须使三条电子束在任何偏转位置都能通过荫罩板上同一孔槽,然后打在荧光屏同一像素的各自荧光粉点上,这项工作就称为会聚。•一字形排列的三电子束在均匀偏转磁场作用下偏转,由于显像管偏转中心与荧光屏荫罩板曲率中心不重合,虽然三条电子束在屏幕中心获得会聚,但在四周崐边沿又将发散开来,而且越向边沿失聚越严重。这种失会聚情况及光栅的几何失真情况示在图10-6(a)和(b)。自会聚管除了采用精密一字形排列电子枪外,还采用了一个动会聚自校正型偏转线圈,并且出厂前已与显像管配置成一体。它利用非均匀磁场分布来对动会聚误差进行校正。图10-6一字排列电子束失会聚情况•一、帧偏转桶形磁场的作用•帧偏转磁场设计成桶形分布是为了校正垂直方向电子束的发散,桶形磁场可分解成水平和垂直两分量,越靠近屏幕边沿,垂直分量越大,如图10-7。水平分量是其主要部分,担当使电子束作垂直扫描运动的作用。而垂直分量是使电子束作水平方向移动,它起校正作用。•图10-7(a)是上半场扫描的情况,垂直分量对两边束来讲是相反的(一个向下,一个向上)。在垂直分量作用下,B电子束向左偏移,R束则向右偏移,这正是图10-6所示失聚情况所需的校正措施,使上部的失会聚得到校正。•图10-7(b)为下半场扫描时,偏转电流反向使磁场方向也改变,水平分量改变方向使电子束在下半部运动。垂直分量仍未变,所以仍为B束向左偏移,R束向右偏移,下部的失会聚也得到校正。图10-8示出均匀磁场产生失会聚情况(图(a))和帧桶形磁场校正后无垂直失会聚的情况(图(b))。•磁场校正前后情况•应当指出,由于帧偏转磁场的桶形分布,两边束位置的磁强度将比中束处稍强,因为在中束断面上的磁通量要小些。这样,中束的垂直偏转幅度稍稍变小而引起附加失真。图10-7帧偏转桶形磁场的校正作用图10-8桶形磁场校正前后情况•二、行偏转枕形磁场的作用•行偏转线圈产生的枕形磁场如图10-9所示。枕形磁场的磁力线分布中间稀一些(磁场强度小),两边较密(磁场强度大)。因此,位于左右的B、R两边束处磁场比位于中心的G束处强。图(a)是前半行电子束水平偏转时情形,行偏转磁场方向向下图(b)是后半行偏转时,扫描电流改变方向,行偏转磁场方向也变为向上。图10-9行偏转枕形磁场分布•图10-10示出枕形行偏转磁场作用下电子束进行水平偏转的情觥图(a)示出前半行扫描时,实线为均匀磁场形成的失会聚情形。枕形磁场作用下,在左边时R束处于中心部分较弱的磁场,使偏转量变小B束则处于边缘磁场较强的部位,偏转量变大。设中间G束位置仍不变,则R束由于偏转量变小而落在左边R′处,B束偏转量变大,落在左边B′处。若磁场的枕形程度设计合适,就可使R′和B′点重合,如图中虚线。当电子束扫后半行时(图(b)),情况也是类似的。水平会聚后的情况如图10-10(c)所示。图10-10枕形偏转磁场的校正作用图10-11偏转磁场校正后的光栅•同样应指出,由于行偏转磁场的枕形分布,两边束位置的磁场较中束位置为强,所以,在水平偏转方向的偏转量中,中间绿电子束的水平偏转幅度也将稍小些。•综合帧偏转桶形磁场分布和行偏转枕形磁场分布作用的结果,三电子束的会聚得到了校正,但中间绿电子束光栅的水平和垂直幅度都稍小些。图10-11示出光栅经动会聚自校正型偏转线圈校正后的情况,两个边束红、蓝光栅已经重合在一起,而中间电子束产生的绿光栅稍小些,还要靠在显像管内部设置磁增强器和磁分路器来补偿。•三、磁增强器和磁分路器的作用•为了校正图10-11边束光栅大、中束光栅小的现象,就需设法增加中间电子束的偏转灵敏度,或降低两边电子束的偏转灵敏度。为此,在显像管内部设置了磁增强器和磁分路器。•磁增强器和磁分路器设置在显像管内电子枪的顶端,如图10-12所示,用以控制偏转线圈在其后方的显像管颈部存在的漏磁。两个磁分路器分别让两边电子束崐穿过,图10-13示出加了磁增强器和磁分路器后的漏磁分布。图中实线表示行偏转线圈漏磁,磁增强器使它们向中束集中,因而使中间电子束受到的水平偏转加强磁分路器则对漏磁有一定屏蔽作用,可使两边电子束不受或少受行偏转漏磁的影响,这样,两边电子束的水平偏转有所减弱。•虚线表示场偏转线圈的漏磁,同样道理,两边束途径处磁力线被旁路,使垂直偏转有所减弱中间电子束途径处磁场则增强,垂直偏转被加强。综合上述作用,中间电子束的绿光栅有所增大,两边电子束的光栅有所减小。只要设计得当,就可使三基色光栅很好地重合。图10-12磁增强器和磁分路器图10-13漏磁场分布的变化•10.2.2自会聚彩色显像管的调整•一、静会聚的调整•彩色显像管设计时,应使三个电子束无扫描时在屏幕中央部位会聚为一点,这就是静会聚。然而,由于电子枪安装和封入时产生的误差,静态时三个电子束不一定能很好地会聚在屏幕中央,这就需要进行静会聚的调整。•自会聚管一般采取将静会聚磁环和色纯度磁环组装在一起的形式,其结构如图10-14所示。静会聚校正是用套在管颈外两对静会聚校正磁环来进行的,它由两片四极磁环和两片六级磁环叠装在一起组成。磁环的构造和作用如图10-15所示,调整四极磁环可以使红、蓝两个边电子束在上、下、左、右方向上作等量反方向的移动,对中心绿电子束没有什么影响。•当磁环上的两个突起耳向左右对称地张开时(图(a)),可使红、蓝电子束作反向的左右移动调节张开角的大小,可以改变左右移动的距离。保持两片四极磁环的相对位置不变,围绕管轴同步旋转(图(b)),可以使红、蓝边束作反向的上下移动。这样就可以通过调整四极磁环把红、蓝两边束重合在一起。调整六极磁环可以使红、蓝两边束作等量同方向的移动(图(c)和(d)),通过两个相反方向的开角调整,可以改变移动量同步旋转则使磁场方向改变,也就改变了两边束移动的方向。因此,调整六极磁环可以使已经重合的红、蓝两个边电子束与绿色中间电子束重合,最终使红、绿、蓝三基色在荧光屏中心部位得到良好的静会聚。图10-14调节磁环的组装结构图10-15静会聚磁环构造与作用•二、色纯度的调整•三基色电子束穿过荫罩板孔槽后,必须打在各自的荧光粉点上,而不能打在其它荧光粉点上。例如,当把绿、蓝电子束截止时,应得到一幅纯净的红色光栅红、绿电子束截止则应得到纯净蓝光栅红、蓝电子束截止得到纯净的绿光栅。这就是图像的色纯度。若电子束穿过槽孔后有些偏射,例如仅有红电子束时,本应得到一幅红光栅,但如有一部分偏到绿色荧光粉点上,屏幕上就会显示橙色,就产生色度不纯的误差。•色纯度校正磁铁由两个双极圆环组成,沿径向充上磁。大突耳表示N极,小突耳表示S极,如图10-16所示。改变两片圆环突耳的相对位置,就可改变环内合成磁场的大小。在调整时如使磁环只作相对转动,如图(b)、(c)那样,则将保持大小可变的垂直合成磁场,使电子束只在水平方向上左右移动。图(d)、(e)是磁场最强的情况,而图(a)则合成磁场为零。调整时若保证两环的相对位置不变,围绕管颈同步旋转,则合成磁场大小不变,方向在变化使电子束移动方向也变化。因此,调节色纯磁铁可使三个电子束以需要的移动量向任意方向移动。图10-16调色纯磁环时