熒光屏

熒光屏是彩色電視機中的關鍵器件。它的結構，原理與黑白顯像管相似，但比黑白顯像管複雜得多，而且熒光屏顯示彩色圖像。熒光屏是彩色顯像管。

圖1是熒光屏結構的分解斜視圖，圖2為剖面圖，其構造以玻蓋和基板形成一真空容器，在真空容器內以陰極CATHODE（燈絲FILAMENT）、柵極GRID及陽極ANODE為基本電極，還有一些其它的零件（如消氣劑等）。

燈絲是在不妨礙顯示的極細鎢絲蕊線上，塗覆上鋇（Ba）、鍶（Sr）、鈣（Ca）的氧化物（三元碳酸鹽），再以適當的張力安裝在燈絲支架（固定端）與彈簧支架（可動端）之間，在兩端加上規定的燈絲電壓，使陰極温度達到600°C左右而放射熱電子。

柵極也是在不妨礙顯示的原則下，將不鏽鋼等的薄板予以光刻蝕（PHOTO-ETHING）後成型的金屬網格（MESH），在其上加上正電壓，可加速並擴散自燈絲所放射出來的電子，將之導向陽極；相反地，如果加上負電壓，則能攔阻遊向陽極的電子，使陽極消光。

陽極是指在形成大致顯示圖案的石墨等導體上，依顯示圖案的形狀印刷熒光粉，於其上加上正電壓後，因前述柵極的作用而加速，擴散的電子將會互相沖擊而激發熒光粉，使之發光。圖3即表示其基本工作原理。發光色為綠色（峯值波長505nm），低工作電壓的氧化鋅：鋅(Z_nO：Z_n)熒光粉則是目前最被廣為使用的熒光粉。

另外，通過改變熒光粉種類，可以獲得自紅橙色到藍色的各種不同顏色。

除了以上3種基本電極之外，如圖2所示，在玻璃蓋內表面形成透明導電膜（NESA），並且接上燈絲電位或正電位，形成靜電屏蔽層可以防止因外部的靜電影響而降低顯示品質。

圖1的消氣劑（GETTER）是維持真空的重要零件。在排氣工程的最後階段，可利用高頻產生的渦流損耗對消氣劑加熱，在玻璃蓋的內表面形成鋇的蒸發膜，可用來進一步吸收管內的殘留氣體（GAS）。

熒光屏（稱FD）能顯示外文、中文、圖形（如商標），並在單片機CPU及驅動IC的共同控制下，可產生靜止、閃動、移動等特技效果。它具有高亮度、寬視角、高對比度，寬温、色鮮、抗干擾等特點，已廣泛應用於影碟機、功放機、組合音響、儀表等。

熒光屏由燈絲、柵極、陽極三個基本電極組成，其中燈絲極為熱電子發射源，柵極用於加速和控制電子，陽極上的熒光粉受電子撞擊而發光。熒光屏的工作原理與電子管的工作原理基本相同。

熒光屏分為靜態屏和動態屏兩種。靜態屏採用靜態工作方式，動態屏採用動態工作方式。靜態工作方式的特點是柵極始終加有正電壓，所有陽極（筆段）都單獨與電極端子連接。根據這種工作方式，設計出沒有柵極引出腳的靜態屏以降低成本。動態工作（多路掃描工作）方式的特點是將柵極分成若干個組（位），每一位有一個引出腳，各柵極內的相應陽極（筆段）均連接在一起，只有一個引出腳，通過時間分配來同步柵極和陽極開通時間，使要顯示的陽極（筆段）發光。由於陽極（筆段）引出腳公用，動態屏的引出腳數量少於靜態屏。當有複雜顯示時，採用動態屏較好。 ^[1] 

靜態屏驅動原理圖如圖4所示。圖4中畫出了5條陽極G1～G5，其中G1常亮。在燈絲電壓正常的情況下，熒光屏通電後陽極G1所指示的筆段因加有+30V陽極電壓而發光，其餘陽極G2～G5因沒有陽極電壓而不發光。通過開關控制（電子開關或機械開關）將陽極電壓+30V合上或斷開，其相應筆段就會發光或不發光。

動態屏驅動原理圖如圖5所示。圖5中畫出了三條柵極P1～P3，六條陽極G1～G6，每條柵極對應兩條陽極（一條柵極可對應多條陽極）。在燈絲電壓正常的情況下，動態驅動系統通過時間分配把脈衝電壓加到柵極上，而通過陽極脈衝電壓和柵極脈衝電壓，二者驅動顯示器。這種系統就是動態掃描顯示方式。在某一時刻，只讓一位柵極（例如P1）處於選通狀態，而其它各位的柵極（P2～P3）處於關閉狀態，同時，陽極（例如筆段G1）引腳上輸入相應顯示字符的字型碼脈衝，這樣在同一時刻，只有選通的那一位顯示字符（例如筆段G1發光)，而其它位（G2）則是熄滅的。同樣，在下一時刻，只讓下一位柵極（例如P2）處於選通狀態，而其它各位（P1、P3）的柵極處於關閉狀態，同時，在陽極（例如筆段G4）引腳上輸入相應位將要顯示字符的字型碼脈衝，則同一時刻，只有選通位（例如筆段G4）顯示出相應的字符，而其它位（G3）則是熄滅的。如此循環下去，就可以使各位柵極顯示出將要顯示的字符。雖然這些字符是在不同時刻顯示，而且同一時刻只有一位顯示，其它各位熄滅，但由於人眼有視覺暫留現象，只要每位顯示間隔足夠短，則可造成各位同時亮的假象，達到顯示的目的。

動態（掃描）驅動系統中，柵極掃描脈衝的脈衝寬度要等於或大於熒光屏推薦的脈衝寬度，掃描頻率大於100Hz以上，以保證穩定顯示圖案，掃描信號在滿足佔空係數條件下應設計10～20μs的消隱時間，以防止產生錯誤的顯示或漏發光。

圖6是常見的普及型功放驅動熒光屏的原理框圖。熒光屏兩端引腳F1和F2是燈絲，G1～G9是陽極功能引出腳，其中G1是常亮引出腳（如顯示商標、字符、圖案等），通電後即點亮，G2～G9（如輸入選擇、OK、DSP聲場等功能）受控制電路輸出電平的控制（圖6中用計數器CD4017產生0V和5V兩種高低電平）：當輸出5V高電平時，用兩隻集成運放(LM324或HA17324)等組成的8個比較器輸出30V電壓加到陽極點亮相應筆段。VL1、VL2、VL3、VL4和VL5是左聲道電平指示引出腳，VR1、VR2、VR3、VR4和VR5是右聲道電平指示引出腳。左聲道是用集成運放LM324作信號放大，經整流濾波同時加到用LM324組成的5個驅動比較器，作5級電平顯示。右聲道是用電平集成電路KA3884或KA6884作顯示，由於該集成電路工作電源電壓小於18V，所以30V電壓經3.9kΩ電阻降壓後加到⑨腳，輸出腳①、②、③、④和⑥還需要三極管9015驅動才能輸出+30V電壓點亮熒光屏。在AV功放實際電路中，左右聲道電平驅動電路相同，以減少元器件的種類。 ^[2] 

(1)虛像。虛像是指熒光屏工作時，有些不應發光的圖形發光，但亮度比其應顯示的圖形暗得多。克服虛像的方法是要加規範規定的足夠的截止電壓，柵極掃描脈衝的位與位之間要留有10～20μs的消隱時間，用晶體管陣列IC做驅動接口時，與熒光屏的陽極和柵極連接輸出端必須分別加下拉電阻，在開發有熒光屏驅動接口的單片微機時，要掩膜下拉電阻。

（2）陰影。陰影是指熒光屏工作時，顯示圖形的周圍或端部比中央部位暗，產生陰影的主要原因是工作電壓不合適。燈絲的加熱電壓偏低（超過額定值的10%的範圍），截止電壓偏低（等於或略小於標準值），陽柵極電壓波動過大（超過額定值的10%的範圍）都會產生陰影。

（3）電磁干擾。VFD用低壓交流燈絲加熱，在脈衝信號的驅動下進行字符顯示，它對周圍將輻射出許多電磁場干擾。必須對熒光屏採用單獨供電，在處理好接地和濾波的條件下，仍不能消除時可採取屏蔽措施。

（4）熒光屏是玻璃製品，在使用和搬運中不能使產品受到衝擊和碰撞。在安裝時，須採取必要的防震措施。管腳焊接後，儘可能避免超聲波清洗，長時間使用強超聲波，會震斷燈絲和導致熒光粉剝落。在儲存時，避免高温和潮濕環境，或長時間暴露在含鹽、硫量高的環境中。

利用照相機鏡頭清潔紙來清潔熒光屏的表面塵埃是一種效果極好的方法。鏡頭紙是一種類似於無紡布結構的柔軟性光學鏡專用清潔紙張。製作時採用人工的方法，細緻地將雜於紙巾可能損傷鏡頭的沙粒、紙筋等硬性雜物完全剔除，所以用它來清潔熒光屏表面時，不僅不會將其劃傷，而且除塵效果極佳，不產生靜電，也不會出現附着物，從而達到清潔和保護熒光屏表面的目的。使用時，用鏡頭紙沿同一方向輕拭熒光屏表面後，再略加大力量用紙將熒光屏表面細緻擦一遍即告完成。需要注意的是，第一遍要輕，以免劃傷熒光屏表面。用這種方法清塵後的熒光屏光亮如新，一掃清塵前圖像模糊之感。