2024年6月4日发(作者：完颜思源)
尽管显示器的新品层出不穷，但CRT（Cathode Ray Tube，阴极射线管）的基本工作
原理一直沿用了几十年，直到今天也没有太大的变化。显示器是一种复杂的设备，其扩展
性和可靠性也十分惊人，在这一方面， 电子控制起了很大的作用，任何机械都会有磨损，
唯有用电子元件才能延长寿命，甚至能适应数千小时的工作。电子枪是显像管的核心，它
发出的电子束击中光敏材 料（荧光屏），刺激荧光粉就能产生图像。实际上，电子枪和大
体积、功率强劲的二极管没有什么区别，其原理也适用于电视机和示波器。
1、生成图像
CRT分为几个部分：Deflection Coil（偏转线圈）用于电子枪发射器的定位，它能够
产生一个强磁场，通过改变强度来移动电子枪。线圈偏转的角度有限，当电子束传播到一
个平坦的表面时， 能量会轻微地偏移目标，仅有部分荧光粉被击中，四边的图像都会产生
弯曲现象。为了解决这个问题，显示器生产厂把显像管制造成球形，让荧光粉充分地接受
到能 量，缺点是屏幕将变得弯曲。电子束射击由左至右，由上至下的过程称为刷新，不断
重复地刷新能保持图像的持续性。
2、混合颜色
旧式的显示器只有单一的电子枪，仅能产生黑白两种颜色，即是传说中的
Monochrome Monitor（单色显示器）。新一代显示器有三只电子枪，每个电子枪都有独
立的偏转线圈，分别发出RGB（Red、Blue、Green，红、蓝、绿） 三束光线，混合光线
可以产生1600万种颜色，或者说真彩色。某些显示器能用一个电子枪发出三束光线，经
过混合亦能生成其它颜色。生成彩色图像电子枪要扫 描屏幕三次，其过程比黑白图像复杂
得多。
3、回转变压器（Flyback Transformer）
回转变压器类似发动机点火线圈，在特定时间发出一个低能量信号给回转磁线圈，并
生成磁场。当低能量源关闭后，磁线圈的能量转移到高能量输出中，最后传到电 子枪发出
电子束。依照CRT尺寸的不同，产生的能量也各有差异，通常在10000伏至50000伏之
间。当电子枪完成一条线的扫描后，回转变压器会放出能 量，关闭电子枪并消去磁场，强
制光束发到屏幕的其它位置，就能画出下一条线。在显示器开启时，不要直接触摸CRT，
它带有上万伏的电压，你会被击伤并导致 死亡。
4、垂直和水平同步
垂直和水平是CRT中两个基本的同步信号，水平同步信号决定了CRT画出一条横越
屏幕线的时间，垂直同步信号决定了CRT从屏幕顶部画到底部，再返回原始 位置的时间，
垂直同步也可以称为刷新率。显卡把这两个参数提供给显示器，显示器用它们来驱动内部
振荡电路，确定显示器与当前显卡的设置相同。标准电视机的 水平同步信号=512线×30
帧/秒=15.75kHz，显示器的水平同步信号可任意调节，幅度在15.75kHz－95Khz之间。
把水平同步信号反转 能够得出扫描一条线的时间，即1/17.75Khz=63.5微秒。在垂直折
回脉冲使电子枪关闭后，电子枪会返回原来位置，电视机扫描一帧图像要返回 525次。因
为CRT的频繁开关和扫描切换，在屏幕上实际表现出来的线数比525要少一些，约为428
－399条线。
5、交错和非交错
显示器表现的是静态画面，并以连续的画面来组成动画，由于电脑画面是随机的，无
法预先录制，在玩3D游戏时就会感到画面的过渡出现停顿感。为了追求显示画 面的速度，
需要采用的二种不同扫描方式。电视机采用的是交错（Interlace）扫描，机器本身刷新速
度不足，每一帧都要刷新两次，由于人眼的视觉暂停 原理，会感到画面是连续播入的，缺
点是人眼能发现两次刷新的不同，感到屏幕有闪烁，长时间观看容易使眼睛疲劳。显示器
的隔行扫描与之相近，但有少许不同。 电视机能稳定运行在30Hz，或30帧/秒，但早期
CRT并不能保持刷新率不变，磁偏转线圈常常影响着电子束的发射，有时还会减弱电子束，
以及荧光粉的发 热时间的限制，导致上半部分屏幕比下半部分屏幕更亮，所以我们不能再
沿用电视机的技术，必须有所突破。后来，人们采用了分线刷新的方法，第一次扫奇数行、
第二次扫偶数行，缺点是每做一样工作要刷新两个周期，显示器的反应较慢，当然，画面
闪烁是少不了的。不过，也因此而增加了显示器的刷新速度，以30fps 的频率实现60fps
图像亦变为可能，避免了显像管负荷过重而烧毁。幸运的是，在荧光粉发热时间和稳定性
增加，以及电子枪得到重大改进的今天，上述发生早 期CRT应用的问题亦不复再现。
6、金属隔板技术
点状阴罩（Shadow Masks）指电子枪和荧光屏之间放置一个金属隔板，上面有许多
小洞让电子通过。其作用是防止一个荧光点加热时传导到附近的点，分离显示器的色彩。
在阴罩 技术方面，有两点最重要：一是如何使用更薄的金属来制造隔板，并缩小点与点之
间的位置（Dot Pitch，点距），让它与屏幕上的点一一对应；二是如何修正电子束的颜色，
让它更符合要求。
阴罩的主要缺点是金属板会随着能量的变化而产生弯曲，特别是在高亮度的情况下，
需要更多的能量来战胜阴罩的阻抗，弯曲会更加严重。金属板变形使电子束偏离 原定目标，
显示的画面会模糊不清。为此，人们只好不断寻找合适制造阴罩的金属，目前效果最好的
是INVAR（不胀铜），它是镍/铁合金，膨胀率几乎为零。 阴罩的第二个缺点是屏幕弯曲会
产生刺眼的眩光，用AGC（Anti Glare Coatings，防眩光涂层）能解决这个问题。
Aperture Grills（栅条式金属板）的原理和阴罩差不多，只是圆孔换成了垂直的栅条，
增加了电子束的穿透率。由于栅条是垂直的，可以使用柱面显像管，在垂直方向 实现完全
平面。缺点是金属板过热会导致栅条间隔变小，显示图像模糊。除此之外，栅条的微小振
动也会导致画面颤抖。Sony的Trinitron（特丽珑） 采用了两条水平金属线来固定栅条的
位置，虽然在高亮度时可以见到约隐约现的金属线，但并不影响画面的完整。
slot mask（槽状阴罩）是NEC和Panasonic开发的新技术，它结合了传统阴罩和栅
条金属板的优点，以重直长方形栅条代替了旧式的圆点，增加了电子束 的穿透率。不过，
它仍然无法避免金属板的变形，唯有沿用原有的球状显像管。另外，槽的形状还要尽量接
近电子束的外形，防止荧光粉受到过多的能量照射。
2024年6月4日发(作者：完颜思源)
尽管显示器的新品层出不穷，但CRT（Cathode Ray Tube，阴极射线管）的基本工作
原理一直沿用了几十年，直到今天也没有太大的变化。显示器是一种复杂的设备，其扩展
性和可靠性也十分惊人，在这一方面， 电子控制起了很大的作用，任何机械都会有磨损，
唯有用电子元件才能延长寿命，甚至能适应数千小时的工作。电子枪是显像管的核心，它
发出的电子束击中光敏材 料（荧光屏），刺激荧光粉就能产生图像。实际上，电子枪和大
体积、功率强劲的二极管没有什么区别，其原理也适用于电视机和示波器。
1、生成图像
CRT分为几个部分：Deflection Coil（偏转线圈）用于电子枪发射器的定位，它能够
产生一个强磁场，通过改变强度来移动电子枪。线圈偏转的角度有限，当电子束传播到一
个平坦的表面时， 能量会轻微地偏移目标，仅有部分荧光粉被击中，四边的图像都会产生
弯曲现象。为了解决这个问题，显示器生产厂把显像管制造成球形，让荧光粉充分地接受
到能 量，缺点是屏幕将变得弯曲。电子束射击由左至右，由上至下的过程称为刷新，不断
重复地刷新能保持图像的持续性。
2、混合颜色
旧式的显示器只有单一的电子枪，仅能产生黑白两种颜色，即是传说中的
Monochrome Monitor（单色显示器）。新一代显示器有三只电子枪，每个电子枪都有独
立的偏转线圈，分别发出RGB（Red、Blue、Green，红、蓝、绿） 三束光线，混合光线
可以产生1600万种颜色，或者说真彩色。某些显示器能用一个电子枪发出三束光线，经
过混合亦能生成其它颜色。生成彩色图像电子枪要扫 描屏幕三次，其过程比黑白图像复杂
得多。
3、回转变压器（Flyback Transformer）
回转变压器类似发动机点火线圈，在特定时间发出一个低能量信号给回转磁线圈，并
生成磁场。当低能量源关闭后，磁线圈的能量转移到高能量输出中，最后传到电 子枪发出
电子束。依照CRT尺寸的不同，产生的能量也各有差异，通常在10000伏至50000伏之
间。当电子枪完成一条线的扫描后，回转变压器会放出能 量，关闭电子枪并消去磁场，强
制光束发到屏幕的其它位置，就能画出下一条线。在显示器开启时，不要直接触摸CRT，
它带有上万伏的电压，你会被击伤并导致 死亡。
4、垂直和水平同步
垂直和水平是CRT中两个基本的同步信号，水平同步信号决定了CRT画出一条横越
屏幕线的时间，垂直同步信号决定了CRT从屏幕顶部画到底部，再返回原始 位置的时间，
垂直同步也可以称为刷新率。显卡把这两个参数提供给显示器，显示器用它们来驱动内部
振荡电路，确定显示器与当前显卡的设置相同。标准电视机的 水平同步信号=512线×30
帧/秒=15.75kHz，显示器的水平同步信号可任意调节，幅度在15.75kHz－95Khz之间。
把水平同步信号反转 能够得出扫描一条线的时间，即1/17.75Khz=63.5微秒。在垂直折
回脉冲使电子枪关闭后，电子枪会返回原来位置，电视机扫描一帧图像要返回 525次。因
为CRT的频繁开关和扫描切换，在屏幕上实际表现出来的线数比525要少一些，约为428
－399条线。
5、交错和非交错
显示器表现的是静态画面，并以连续的画面来组成动画，由于电脑画面是随机的，无
法预先录制，在玩3D游戏时就会感到画面的过渡出现停顿感。为了追求显示画 面的速度，
需要采用的二种不同扫描方式。电视机采用的是交错（Interlace）扫描，机器本身刷新速
度不足，每一帧都要刷新两次，由于人眼的视觉暂停 原理，会感到画面是连续播入的，缺
点是人眼能发现两次刷新的不同，感到屏幕有闪烁，长时间观看容易使眼睛疲劳。显示器
的隔行扫描与之相近，但有少许不同。 电视机能稳定运行在30Hz，或30帧/秒，但早期
CRT并不能保持刷新率不变，磁偏转线圈常常影响着电子束的发射，有时还会减弱电子束，
以及荧光粉的发 热时间的限制，导致上半部分屏幕比下半部分屏幕更亮，所以我们不能再
沿用电视机的技术，必须有所突破。后来，人们采用了分线刷新的方法，第一次扫奇数行、
第二次扫偶数行，缺点是每做一样工作要刷新两个周期，显示器的反应较慢，当然，画面
闪烁是少不了的。不过，也因此而增加了显示器的刷新速度，以30fps 的频率实现60fps
图像亦变为可能，避免了显像管负荷过重而烧毁。幸运的是，在荧光粉发热时间和稳定性
增加，以及电子枪得到重大改进的今天，上述发生早 期CRT应用的问题亦不复再现。
6、金属隔板技术
点状阴罩（Shadow Masks）指电子枪和荧光屏之间放置一个金属隔板，上面有许多
小洞让电子通过。其作用是防止一个荧光点加热时传导到附近的点，分离显示器的色彩。
在阴罩 技术方面，有两点最重要：一是如何使用更薄的金属来制造隔板，并缩小点与点之
间的位置（Dot Pitch，点距），让它与屏幕上的点一一对应；二是如何修正电子束的颜色，
让它更符合要求。
阴罩的主要缺点是金属板会随着能量的变化而产生弯曲，特别是在高亮度的情况下，
需要更多的能量来战胜阴罩的阻抗，弯曲会更加严重。金属板变形使电子束偏离 原定目标，
显示的画面会模糊不清。为此，人们只好不断寻找合适制造阴罩的金属，目前效果最好的
是INVAR（不胀铜），它是镍/铁合金，膨胀率几乎为零。 阴罩的第二个缺点是屏幕弯曲会
产生刺眼的眩光，用AGC（Anti Glare Coatings，防眩光涂层）能解决这个问题。
Aperture Grills（栅条式金属板）的原理和阴罩差不多，只是圆孔换成了垂直的栅条，
增加了电子束的穿透率。由于栅条是垂直的，可以使用柱面显像管，在垂直方向 实现完全
平面。缺点是金属板过热会导致栅条间隔变小，显示图像模糊。除此之外，栅条的微小振
动也会导致画面颤抖。Sony的Trinitron（特丽珑） 采用了两条水平金属线来固定栅条的
位置，虽然在高亮度时可以见到约隐约现的金属线，但并不影响画面的完整。
slot mask（槽状阴罩）是NEC和Panasonic开发的新技术，它结合了传统阴罩和栅
条金属板的优点，以重直长方形栅条代替了旧式的圆点，增加了电子束 的穿透率。不过，
它仍然无法避免金属板的变形，唯有沿用原有的球状显像管。另外，槽的形状还要尽量接
近电子束的外形，防止荧光粉受到过多的能量照射。