CRT技术

CRT技术

今年三月一条令人吃惊的消息出现，索尼宣布全面停产特丽珑（Trinitron）显像管的生产和销售，而这种具有划时代意义的产品终将退出历史舞台，经典的CRT时代真正过去了。特丽珑（Trinitron）这个技术的出现迄今过去已经整整40年，而这40年的技术发展，也真正让索尼成为CRT技术的王者。不过随着全数字传输时代的到来，CRT作为模拟显示设备的历史使命已经完成，虽然其被淘汰是必然的，但似乎如此迅速的被淘汰还让人有些无法接受，不过这也正是说明目前科技发展的迅猛。

其实归结起来CRT技术诞生到现在也不过就是100年左右的时间，而真正发展也是在上世纪的50年代以后的事情了，因此CRT作为显示设备被淘汰或许也只用了50年的时间。

（第一个CRT设备）

CRT全称为Cathode Ray Tube（阴极射线管)，阴极射线管主要有五部分组成：电子枪(Electron Gun)，偏转线圈(Defiection coils)，荫罩(Shadow mask)，荧光粉层(Phosphor)及玻璃外壳。

CRT的工作原理就是:电子枪发射高速电子，经过垂直和水平的偏转线圈控制高速电子的偏转角度，最后高速电子击打屏幕上的磷光物质使其发光，通过电压来调节电子束的功率，就会在屏幕上形成明暗不同的光点形成各种图案和文字。

Karl Ferdinand Braun (1850～1918)

布劳恩（Braun）于1897年，布劳恩研制出采用布劳恩管的示波器。布劳恩管利用气体放电现象产生自由电子，借助离子聚焦作用形成细长电子束。 阴极射线管能提供聚集在荧光屏上的一束电子以便形成直径略小于1mm的光点。在电子束附近加上磁场或电场，电子束将会偏转，能显示出由电势差产生的静电场，或由电流产生的磁场。

布劳恩当年的论文

 

汤姆逊的静电偏转式示波管

随后有多种阴极射线管的概念型出现，诸如约瑟夫·约翰·汤姆逊(Joseph John thomson)的改良型布劳恩射线管发现了电子的存在，这也是CRT设备带来的第一个巨大好处。不过CRT在这时候大部分还是用来验证粒子、电子等现象的设备，似乎同显示毫无关系。不过当时CRT已经被用来示波，并且可以通过一些手段来设定显示的方向和范围。这也成为后来CRT传输图像奠定了基础。

贝尔德的机械扫描式电视摄像机

贝尔德“电视”传输的人脸（1926年）

斯福罗金的CRT显像管

1925年10月2日约翰·洛吉·贝尔德（John Logie Baird）在伦敦的一次实验中使用CRT器材“扫描”出木偶的图象成为一个转折点，其被称为电视诞生的标志，而同一时间斯福罗金（Vladimir Zworykin）也弄出了自己的电视系统，但是这两个人实现图像传输的模式有些不同，但都是由CRT设备实现的。 当然这两者中对未来影响最大的就是斯福罗金的“电视”系统了，这种全电子模式也是未来电视发展的一个起点。

1927年—1929年，贝尔德通过电话电缆首次进行机电式电视试播；首次短波电视试验；英国广播公司开始长期连续播发电视节目。1930年，实现电视图像和声音同时发播，其中非常重要的事件是：1928年的7月3日，其用带有红、蓝、绿三色滤光器的3个有30个孔的尼普科夫扫描圆盘，进行公开演示，在电视机屏幕上出现了鲜红色的草莓、蓝色的领带等图像。

1929年，美国贝尔实验室用3个电路分别发射3种基色信号来播送彩色电视节目的方法，这种方法的原理成了现代彩色电视的基础。同年，贝尔实验室的艾夫斯，在纽约与华盛顿特区之间播送了50行的彩色电视图像。

1934年8月25日，费城的弗拉克林实验室实现了全电子的电视接收和传输设备，这在当时引起了轰动，因为相比普通的电影来记录影像的方式，电视这种方式更加方便，而且成本低廉，关键是可以实现实时的传播。

随后的几年，电视设备开始进入大发展阶段，并且电视也开始逐渐普及，这其中最有标志性意义的事件就是1936年的柏林夏季奥运会，这是人类历史上第一次实现电视转播，当时大约有16万柏林人通过电视直播观看比赛，而非原来一样必须进入体育场才能观看比赛。

1940年，英国的贝尔德与美国哥伦比亚广播系统的匈牙利工程师戈德马克，用类似的方法进行探索，他们都演示了一种与黑白电视不兼容的场序制彩色电视系统，这种系统通过摄像机与接收器的彩色滤色镜的转动来运行。在第二次世界大战前，哥伦比亚广播系统还用这种系统进行了某些试验性的播出。1951年，美国联邦通信委员会批准这一项业务重新开始，但不久就停办了，因为这种系统很快被可与黑白电视兼容的全电子彩色系统取代。同年，彩色显像管开始研制。

彩色显像管的原理就是每一个像素点都由红、绿、蓝三种涂料组合而成，由电子束分别激活这三种颜色的磷光涂料，以不同强度的电子束调节三种颜色的明暗程度就可得到所需的颜色,这非常类似于绘画时的调色过程。倘若电子束瞄准得不够精确，就可能会打到邻近的磷光涂层，这样就会产生不正确的颜色或轻微的重像，因此必须对电子束进行更加精确的控制。

RCA的彩色显像管

1953年，美国国家电视制式委员会(NTSC)确定了与黑白电视兼容的一种彩色电视制式棗NTSC制，成为世界彩色电视系统的基础。NTSC制的原理是，把图像的两种信号的传输组合在一起，一种传输与黑白电视机相应于辉度(包括电视景色精微细节在内)的信息，另一种传输纹理粗糙的色彩信息。 彩色电视机把两种图像信号传输组合在一起的原因，是彩色图像的辉度成分具有高清晰度的视觉效果，附加的纹理粗糙的色彩信息又不改变所产生彩色图像的清晰度，这样，就可看到清晰的彩色图像。 美国NTSC制的公众电视于1954年开播。

1954年，第一台民用支持NTSC标准的彩色电视机RCA CT-100诞生，这也是彩色电视机普及的开端。随后全世界各国都在开发和生产电视，电视产业成为一个新兴的产业蓬勃兴旺的发展着。

镜头回到战后的日本，由于二战的影响，日本战后的经济呈现萧条的态势，不过为了能够更好的去偿还战争赔款，日本企业纷纷生产一些能够出口到欧美的产品，因为这可以换取更多的外汇，同时也可以促进国内的发展，由于日本本土比较小，通过大量生产重型设备的方式来出口并不实际，于是日本想出了出口电子、汽车、光学产品为主的出口产品。

而国外刚刚兴起的电视热潮对于日本来说似乎是一个机会，于是在NTSC制式宣布之后，日本就相应采纳这个标准（不过有意思的是日本国内到1960年才开始NTSC制式电视型号的传输。），1953年，夏普拿出了日本第一台电子型电视机。

5英寸索尼便携式电视机

而在日本似乎夏普一直在电视领域占据了重要的地位，第一台电视机、第一台彩色电视机都是夏普生产的。在当时索尼就看到了未来的契机，也投入到电视机的生产当中去，不过索尼更加重视一些小型化电视机的开发，8英寸以及5英寸的电视机是其开发的重点，同时也是市场消费的热点。

 

 

在当时的电视生产中，黑白电视机还是占据了绝对的统治地位，日立、松下、山水等公司纷纷加入战团，生产大屏幕的黑白电视机，而这个时候索尼依旧坚持生产自己的便携电视机。但是，索尼却秘密的在研究自己的彩色电视显像管，因为其认为未来的电视市场肯定属于彩色电视机的天下，而当时的彩色电视的显示效果并不好，而且大都只有几家厂商生产彩色显像管，如果可以生产一个显示效果更好的显像管不光可以使用在自身的产品上，同时也可以通过出售来获得利润。

1959年，索尼拿出了全球第一台使用晶体管的电视机--TV-8-301，这对于电视机的发展做出了接触的贡献，同年索尼美国公司成立，并且在一年多以后成功上市，成为战后第一家在美国上市的日本公司。1961年，索尼意识到当时彩色单枪栅控式彩色显象管Chromatron在未来是发展方向，因为这种显像管如果合理的调节可以获得很高的亮度，但是要实现这样的功能却比较复杂。于是，索尼开始仿制这种显像管，并同期生产电视机产品，但由于技术设计的问题导致良品率很低，索尼为此赔了不少钱。

索尼仿制的Chromatron电视机

于是索尼意识到或许是自己的技术出现了问题，为此其不断的改良自己的单枪显像管，其目标直指RCA的荫罩式显像管，目标就是要比RCA的显像管更亮并且画质更好，同时产品的成本得获得很好的压缩。最终索尼的技术人员还是完成了这个人物，开发出被称为Trinitron（特丽珑）的显像管。Trinitron由Trinity（基督教义上的神、圣子、圣灵一体）和Electron两个词构成，可见索尼对这种产品的厚望。

我们知道普通的显像管采用的都是荫罩式（Shadow Mask Type）显像管，其表面呈略微凸起的球面状，而特丽珑则采用荫栅式结构，它的表面在水平方向仍然略微凸起，但是在垂直方向上却是笔直的，呈圆柱状，故称之为"柱面管（Cylindrical Flat Panel）"。柱面管由于在垂直方向上平坦，因此比球面管有更小的几何失真，而且能将屏幕上方的光线，反射到下方而不是直射入人眼中，因而大大减弱了眩光。

特丽珑在生产上将荧光粉安排成跨越整个屏幕的直条状，荫罩改为条状荫栅，这种条状荫栅由固定在一个拉力极大的铁框中的，互相平行的垂直铁线阵列组成。这种栅栏（Aperture-GILl）从屏幕顶一直通到屏幕底，而不是荧光点。由于只使用一个电子枪，但是同时射出三束电子束，穿过栅条打在荧光条上使其发光，故又被称为单枪三束显像管。这种结构因消除了纵向间距，透光率比普通显示器高约30%，加之垂直的荧光粉条，所以亮度很高，色彩比其它的显像管系统亮丽细致。不过荫栅式显像管有个不足之处，由于垂直栅条不像网状的栅格那样，中间有无数的连结。它是从屏幕顶一直通到屏幕底的，中间如果没有任何支撑，就容易像随风飘荡的柳条一样发生严重的变形，因此索尼使用细铁丝来固定这些栅格，从而解决了这个问题。

1968年，索尼把特丽珑显像管应用在自己的彩色电视机上，这种KV1310电视机的上市很快为索尼赢得了荣誉，并且在未来一段时间内热销美国市场和日本市场，索尼的特丽珑也成为当时显示效果最好的电视机。

1973年，美国电视业最高荣誉奖“埃美奖”授予了索尼公司开发的特丽珑显像管，要知道之前埃美奖都是颁发给电视界最优秀的节目、演员、制片人、电视台以及进行划时代技术开发的人。而特丽珑成为第一个获此殊荣的电子产品。

所以索尼不仅仅成为一家电视生产公司，同时也是重要的显像管提供商，全球很多厂商都采购索尼的显像管来生产电视机产品，而这也给索尼带来了丰厚的利润。1983年，索尼开始涉足计算机显示器生产领域，这也标志着索尼统治计算机图形领域的开始，随着80年代后期图形工作站的异军突起，索尼成为这个领域唯一的王者，无论是升阳、惠普还是IBM均选择索尼生产的特丽珑显示器作为图形工作站的唯一选配，而凭借柱面管的优势，索尼的显示器也进入了传统PC显示领域。

1994年凭借特丽珑显示的优势，索尼成为全球最大的电视显像管供应商，其几乎控制着高端市场一大半占有率，特丽珑显像管累计销售1亿支1995年，纯平的WEGA特丽珑电视机诞生，纯平的特丽珑显示器正式诞生，随后的几年里，索尼成为高端CRT电视市场不二的霸主，虽然诸如三星会蚕食一些低端的市场，但是在高端，索尼的特丽珑依旧领跑世界。

但是，随着液晶的发展，CRT的销量开始收到巨大的影响，液晶技术是一个新兴的技术，由于具有节能、成本低廉、视觉效果好、轻便等特点，使得在同传统CRT显示器相比中占尽了优势，特别是液晶具有全数字模式进行显示的特性是CRT永远无法替代的优势，因此CRT开始走向没落。大约从2003年开始，液晶得到了更好的发展，尺寸更大、更轻薄以及耐用的液晶显示器出现，CRT继续发展的意义已经不大，加上高清电视的出现最终也强迫CRT战败出局。

虽然索尼很不愿意放下40年历史的特丽珑技术（累计出货2亿多支特丽珑技术显像管），但是更新换代已经是必然的趋势，好在索尼在液晶领域依旧保持了不错的技术储备，虽然或许无法像特丽珑那般的拥有绝对的技术优势，但BraVIA系列液晶电视依旧是市场是不容忽视的产品。而这也是索尼今年才宣布特丽珑停产的最大原因。

特丽珑是真正的谢幕了，其成为CRT发展技术上的一个里程碑式的产品，同时也是CRT技术的几乎一个终结产品，随着愈演愈烈的全数字电视时代的到来，任何模拟显示设备终将被淘汰，而这也是符合历史潮流的事情，因此索尼停产特丽珑虽然对部分用户来说是一种悲伤，但对于时代的发展来说却是一个好事，因为卸下了沉重的包袱，自然可以更好的投入发展中去。