镜面显像管

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1998年10月,日本大阪第37届国际电子电器博览会上,各电视厂商清一色地展示了电视屏幕如镜面一样平的电视机。目前,我国大城市的电视商场里,也出现使用镜面显像管的大屏幕电视机,如康佳镜面电视、乐华纯平面电视,松下“锐屏”电视、索尼“平面特丽珑”电视、东芝“飞视”电视等等,各大公司都在陆续将镜面电视推向市场。

1.市场呼唤镜面电视

镜面电视的屏幕是全平面的,图像如“像片”一样。镜面电视的图像真实,外来杂散光很少,视角宽阔,如液晶电视(Lcb)、等离子体(PDP)显示,由于屏幕是全平面的,一出现就受到人们的欢迎。近几年发展很快,用投影方式在平面上显示图像也是全平面化方式之一。但普通的真空显像管显示方式,由于显像管技术成熟,亮度对比度高,分辨力好,色彩鲜艳,价格相对低廉,所以一直占显像器件的统治地位。电视工作者也一直在努力使显像管的荧屏平面化。

2.镜面显像管应解决的技术问题

从结构上讲,显像管是一种内部呈真空的玻璃器件,由屏、锥、管颈三部分组成。制作时屏上先涂荧光粉,用配对荫罩进行爆光,锥内配有内磁屏蔽罩,二者用低熔点玻璃在高温下封接,再接入电子枪,最后排气并加防爆带。管内由于呈高度真空状态,所以会受到大气压力,不同部分受到的应力不同,根据结构力学理论,屏为关键部位。屏的应力与屏面空间曲率半径成正比变化,球面屏强度最好,平面屏强度最差。另外根据弹性理论,截面形状剧变处及四角内圆处,都会引起较大的机械应力。在显像管加工过程中,由于在高温下粘接成形,在冷却过程中也会产生残余应力,搞不好会使显像管产生自身爆裂,这是制作平面屏的难度之一,为了解决这个难题,曾经历了平面直角屏阶段。因为从视觉心里研究表明,实现平面屏的关键在屏的周边,如果周边是平的,屏中心可以用曲面过渡的办法,这是目前平面直角屏采用的办法。但非纯平面(超平面)的荧屏,仍具有凸面镜的特点,会将四面八方的外界光汇到观众方向,降低了对比度,屏幕越大,杂散光的影响越明显。随着科技的进步,利用大容量的电脑,采用有限元素法对玻屏进行周密设计,并不断改进材料和制作工艺,终于实现了全平面化,镜面显像管宣告诞生。另外,镜面管荧屏的全平面化,会使色纯和会聚更加困难。因为红绿蓝三个电子枪是一字排列的,在均匀磁场中,三个电子束只有在未偏转时才能准确地会聚在荫罩孔上,经偏转后,由于偏转半径不同(屏的平面程度越高,偏转半径差别越大),会产生误差。自会聚管的原理是利用特制偏转线圈产生的强象散场,在管颈的水平方向产生枕形分布磁场,在垂直方向产生桶形分布磁场,这样的磁场分布会使三个电子束的两个边束在偏转时,处处受到使边束由两侧向外分开的力,从而使三个电子束在荫罩孔处会聚。但水平方向的枕形磁场及垂直方向的桶形磁场,都将使中束偏转量小于两个边束的偏转量,导致中束光栅小于边束光栅。此现象通称为“慧差”,为消除“慧差”,在电子枪制造时,在顶端出口处上下设置中束磁增强器,并在两个边束出口处设置磁分路器。另外,由于电子枪的制造和装配误差及偏转制作装配误差,电子束组中心与偏转磁场中心不可能精确对准,为了实现正确着屏及三束会聚,在显像管颈上装有二极磁片、四极磁片、六极磁片,分别调整色纯及中心会聚,边缘会聚则通过调整偏转线圈的上下左右及倾角(摆头)来实现周边会聚。镜面管和普通管的调整方法基本相同。但由于镜面管的这些调整更困难,所以想法在偏转线圈上附加可调线圈,用产生附加磁场来进行辅助调整。加之偏转线圈的精密化有的也就不需要用偏转线圈摆头的方法来调边缘会聚了。为了改善聚焦并兼顾中心及边缘的聚焦质量,电子枪也需作改进。松下公司采用增加一个聚焦电极的办法,俗称动态聚焦枪(DAF枪),可保证中心和边缘聚焦都好,整体清晰度可提高10%。DAF枪聚焦原理电路如附图所示。

图1
图1 🔍原图 (764×318)

SONY公司采用加长聚焦极的办法,使焦距由27mm增至35mm(对68cm显像管电子枪而言),中心聚焦水平可提高20%。在镜面化的过程中,有的公司采用了“外平里不平”方案。

3.镜面显像管的特点

1.在显示屏幕的每个角落都能忠实地再现逼真图像,并能正确地显示图形和文字。镜面屏幕对杂散光的反射非常小(减小到0.5%)。

2.各公司在屏幕变为镜面的同时,还在其他方面采取了改进措施,以提高图像显示质量。如松下公司采用辉聚荧光粉和高透过率屏。辉聚荧光粉是青色荧光粉,它能把外光照向荧光屏的入射光中的荧光粉层发光色以外的成分吸收掉,只对发光色成分的光进行反射,从而起到防杂散光的作用。以前采用低透过率屏,目的也是为了减少杂散光,增强对比度,现在可采用高透过率屏,使亮度提高30%。东芝公司的超晶丽的显像管,采用等距荫罩,保证屏幕亮度均匀,屏上涂有防静电涂层,可防止小颗粒灰尘积累,保持屏幕清洁。

3.由于屏幕做成镜面,为了保证机械强度,屏在制作时需要加厚,使显像管重量约增加10%。

4.为了保证荫罩、栅网的强度,实现高亮度下色纯良好,都采用了高强度的殷钢荫罩。

5.镜面显像管的使用注意事项与普通大屏幕显像管基本相同,只是它的色纯、会聚、边缘聚焦更加困难,在校正时又容易出现几何失真和非线性失真。为此,大屏幕镜面电视往往加有“磁场扭转”调节,给使用者调整色纯。对于动态聚焦镜面显像管,因有两个聚焦电极,要求管座、行输出变压器、尾板都要做相应改变,机心还要求附加水平、垂直抛物波产生电路,以供聚焦极使用。当然,由于镜面管重量增加,外表纯平,机壳配合及安装强度都需配合。

6.看惯了球面管电视图像,在初看镜面管图像时,尤其是二者在一起比较时,镜面电视图像会有一种凹进去的感觉,这是人眼初看不适应而造成的。 (田义)