[科普中國]-顯示管

顯示管（陰極射線管）是將電信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢妶D像的電子束管。它通常是指用于顯示圖形、字符的電子束管。

結(jié)構(gòu)組成顯示管的基本部件有電子槍、熒光屏和管殼。顯示管可分為示波管、指示管、字符圖形顯示管和特殊顯示管（直觀存儲(chǔ)管、印刷管、投影管、光閥管等類）1。

示波管示波管是電子示波器的心臟。1

結(jié)構(gòu)示波管的主要部件有：電子槍，偏轉(zhuǎn)板，后加速級(jí)，熒光屏，刻度格子。1

示波管是顯示電信號(hào)波形的陰極射線管。一般采用靜電偏轉(zhuǎn)和靜電聚焦，垂直偏轉(zhuǎn)板加信號(hào)電壓，水平偏轉(zhuǎn)板加鋸齒波電壓作為時(shí)基。有各種顏色和余輝的熒光材料可供選擇：觀察用示波管常用發(fā)綠光的熒光粉；供攝錄的示波管則采用發(fā)光光譜與膠卷匹配的藍(lán)色熒光粉。要同時(shí)顯示多個(gè)波形，可以采用多槍示波管。電子槍最多的示波管是10槍示波管，可以同時(shí)顯示10個(gè)波形。 示波管是電子示波器的心臟。

示波管的主要部件有：電子槍，偏轉(zhuǎn)板，后加速級(jí)，熒光屏，刻度格子。1

原理顯示管電子槍產(chǎn)生了一個(gè)聚集很細(xì)的電子束，并把它加速到很高的速度。這個(gè)電子束以足夠的能量撞擊熒光屏上的一個(gè)小點(diǎn)，并使該點(diǎn)發(fā)光。電子束一離開電子工業(yè)槍，就在兩副靜電偏轉(zhuǎn)板間通過。偏轉(zhuǎn)板上的電壓使電子束偏轉(zhuǎn)，一副偏轉(zhuǎn)板的電壓使電子束上下運(yùn)動(dòng)；另一副偏轉(zhuǎn)板的電壓使電子左右運(yùn)動(dòng)。而這些運(yùn)動(dòng)都是彼此無關(guān)的。因此，在水平輸入端和垂直輸入端加上適當(dāng)?shù)碾妷?，就可以把電子束定位到熒光屏的任何地方?

高頻示波管顯示頻率高至幾百兆赫至幾吉赫的信號(hào)，須采用行波偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)，以及掃描擴(kuò)展部件（盒式透鏡或四極場透鏡）和電子倍增微通道板，帶寬可達(dá)3～7吉赫，寫錄速度達(dá)（3～5）×10厘米/秒（國際攝錄條件下）。高頻示波管是核試驗(yàn)、核聚變、激光技術(shù)研究中攝錄高速單次信號(hào)的關(guān)鍵器件。2

熒光顯示管一種動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)熒光顯示管，其具有操作簡單、更為廉價(jià)的多個(gè)柵極。熒光顯示管使用部件，是由厚度為 0.1mm～0.15mm的一塊金屬薄板加工而成的，該部件包括：具有所述網(wǎng)格狀開口部的柵極、以及將所述柵極固定在真空氣密容器上的聯(lián)結(jié)部A、B、柵極導(dǎo)線和陽極導(dǎo)線，其中柵極導(dǎo)線將柵極內(nèi)部導(dǎo)線與聯(lián)結(jié)部A進(jìn)行聯(lián)結(jié)，所述柵極內(nèi)部導(dǎo)線將柵極連接在柵極配線上；熒光顯示管以柵極導(dǎo)線和陽極導(dǎo)線配置在不同區(qū)域的方式而配設(shè)多個(gè)柵極。2

細(xì)頸顯示管指一種較標(biāo)準(zhǔn)電子管頸細(xì)的CRT。主要用于15″顯示器。標(biāo)準(zhǔn)管直徑達(dá)29mm，細(xì)頸管只有22.5mm。出于管頸細(xì)，電子束控制方便，聚焦精確，且DY體積減小，發(fā)熱減小，能耗可降低15%左右。2

字符圖形顯示管一般即指分辨率較高的顯像管。36厘米彩色顯示管的水平分辨率已達(dá)1100線。電壓穿透式彩色顯示管分辨率更高，但只能顯示多色而非全色。它的熒光屏有兩層發(fā)光顏色不同的熒光粉，加速電壓較低時(shí)，電子束穿入外層熒光粉使之激勵(lì)發(fā)光；加速電壓較高時(shí)，電子深入內(nèi)層熒光粉，此時(shí)以內(nèi)層粉發(fā)光為主。調(diào)節(jié)電壓可以得到2～4種不同顏色(如紅、橙、黃、綠)。字符圖形顯示管通常應(yīng)用在計(jì)算機(jī)終端、資料傳視、情報(bào)檢索等系統(tǒng)中。顯像管系實(shí)施進(jìn)口安全質(zhì)量許可制度的產(chǎn)品，國外生產(chǎn)或經(jīng)營企業(yè)須按規(guī)定獲得由國家出入境檢驗(yàn)檢疫局頒發(fā)的進(jìn)口安全質(zhì)量許可證書，并在產(chǎn)品上加貼相應(yīng)標(biāo)志，方可進(jìn)口。

指示管在雷達(dá)裝置中用來指示目標(biāo)方位。直觀存儲(chǔ)管具有存儲(chǔ)性能，亮度高，用于機(jī)載雷達(dá)取代指示管（要求強(qiáng)光下可觀察），以及用作存儲(chǔ)示波器來顯示單次信號(hào)。投影管、光閥管（如油膜光閥、電光晶體光閥）則用于大屏幕顯示。光纖面板印刷管將顯示在熒光屏上的信息經(jīng)光纖面板傳到外面，使緊貼光纖面板外側(cè)的光敏紙或膠片感光，可用在計(jì)算機(jī)中輸出信息或傳真。 顯示管主要是向彩色、高分辨率方向發(fā)展，用來顯示大容量信息。在小、中容量信息顯示方面，顯示管正受到各種平板顯示器件的競爭。平板型顯示管是另一重要發(fā)展方向。立體顯示管也受到人們注意，但還沒有取得突破。2

顯示管的相關(guān)八段數(shù)碼管每一段為一發(fā)光二極管，共有a～g 以及小數(shù)點(diǎn)dp 八個(gè)發(fā)光二極管。將八段數(shù)碼管中的每個(gè)二極管的陰極并聯(lián)在一起，組成公共陰極端。這樣把共陰極管腳接地，此時(shí)哪個(gè)管腳輸入高電平，對(duì)應(yīng)發(fā)光二極管就被點(diǎn)亮。3

顯示管的發(fā)展計(jì)算機(jī)終端監(jiān)視器和家用彩色電視機(jī)中的彩色管應(yīng)具有較高的分辨率。分辨率固與蔭罩結(jié)構(gòu)、熒光屏等有關(guān)，電子槍則起更重要的作用。因此，新型電子槍的研究更受到重視。近來研制成的 PIL管有更好的高壓穩(wěn)定性。另一方面，用研制成的細(xì)節(jié)距（0.3毫米）圓孔蔭罩制成了超高精細(xì)管，其分辨率可達(dá)1125行。平板彩色顯示器件頗受人們注目。聯(lián)邦德國西門子公司對(duì)等離子體顯示的研究已取得了進(jìn)展，由于還利用了氣體放電中的電子去激發(fā)發(fā)光材料，使發(fā)光效率提高到 4流/瓦。液晶顯示本身是不發(fā)光的。彩色液晶平板顯示也有所突破。但陰極射線發(fā)光的平板顯示的發(fā)光效率仍然是最高的。平板彩色顯示的發(fā)展，除技術(shù)上的突破外，主要決定于工藝的改進(jìn)和成本的降低。4

顯示管的技術(shù)研制碳納米管顯示器在普通電壓的驅(qū)動(dòng)下，一厘米見方硅片上有序排列的上億個(gè)碳納米管立刻源源不斷地發(fā)射出電子。在電子的“轟擊”下，顯示屏上“CHINA”字樣清晰可見……不久前，中國一個(gè)研究小組首次利用碳納米管研制出新一代顯示器樣品。這個(gè)顯示器已連續(xù)無故障運(yùn)行1600個(gè)小時(shí)，顯示質(zhì)量和性能沒有出現(xiàn)任何衰減。專家認(rèn)為，這標(biāo)志著中國在碳納米管應(yīng)用上取得重要突破，并躋身于碳納米管場發(fā)射研究領(lǐng)域的世界先進(jìn)行列，為通用平板顯示器的研發(fā)開辟了新的捷徑。1991年被科學(xué)家發(fā)現(xiàn)的“超級(jí)纖維”碳納米管，因具備許多“奇異”性能而受到各國廣泛關(guān)注，成為基礎(chǔ)研究的前沿?zé)狳c(diǎn)。近年來，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)納米碳管具有極佳的場發(fā)射性能，有望替代其他材料成為較理想的場發(fā)射顯示器陰極材料，從而拉近了碳納米管和普通百姓的距離。4

市場前景利用這種性能，韓國和日本的專家以來先后研制出具有初步顯示功能的實(shí)驗(yàn)品。但因碳納米管需要移植，很難保持方向上的一致性，其場發(fā)射性能大打折扣。在“超級(jí)纖維”領(lǐng)域?qū)嵙Σ蝗醯闹袊茖W(xué)家近年來也開展了相關(guān)研究，并取得突破。西安交通大學(xué)朱長純教授率領(lǐng)的小組采用新的技術(shù)途徑，引導(dǎo)碳納米管有序、定向生長在導(dǎo)電的硅片襯底上，并進(jìn)而研制出功能完備的場發(fā)射像素管，因純度高，有序性好，場發(fā)射性能也大大提高，在碳納米管平板顯示器的實(shí)用化進(jìn)程中作出了中國人的獨(dú)特貢獻(xiàn)。和傳統(tǒng)顯示器比，這種顯示器不僅體積小，重量輕，大大省電，顯示質(zhì)量好，而且響應(yīng)時(shí)間僅為幾微秒，從零下45度到零上85度都能正常工作，因此擁有極廣闊的潛在市場前景。4

本詞條內(nèi)容貢獻(xiàn)者為:

王沛 - 副教授、副研究員 - 中國科學(xué)院工程熱物理研究所