显像管

显像管（英语：Picture tube）^[8]，亦称阴极射线管（英语：Cathode ray tube，缩写CRT）^[5][6]，又称布劳恩管，^[4]是一种用于显示系统的物理仪器，曾广泛应用于示波器、电视机和显示器上。它是利用阴极电子枪发射电子，在阳极高压的作用下，射向荧光屏，使荧光粉发光，同时电子束在偏转磁场的作用下，作上下左右的移动来达到扫描的目的。^[2]

1897年德国斯特拉斯堡大学的布劳恩（Braun）发明了布劳恩管，它是基于阴极射线与物质相互作用产生荧光的原理工作的。20世纪20年代以后，人们开始利用CRT进行电视接收装置的具体实验研究。^[7]早期的显像管仅能显示光线的强弱，展现黑白画面。^[9]1938年德国人弗莱切（W. Fleching）提出三枪三束彩色显像管设想，获得了彩色显像管专利。^[7]彩色显像管具有红色、绿色和蓝色三支电子枪，三支电子枪同时发射电子打在荧幕玻璃上磷化物上来显示颜色。^[9]1950年美国首次研制出世界上第一只三枪三束彩色显像管，并很快进入实用阶段。^[7]从1998年开始SONY、三星、LG等许多公司都先后推出了真正平面显像管，这种显像管在水平和垂直两个方向上实现真正的平面。^[10]截至21世纪初，LCD在VDT领域大规模地取代了CRT。^[11]

显像管按屏幕表面曲度可分为球面管、平面直角管、柱面管等，^[12]按显示颜色可分为黑白显像管、彩色显像管等，^[13][14]主要由电子枪（Electron Gun）、偏转线圈（Deflection coils）、荫罩（Shadow mask）、荧光层（Phosphor）及玻璃外壳等部分组成。^[6]由于它笨重、耗电且较占空间，不适合用于便携设备，而且使用材料多，已很难压低生产成本，^[2]等离子显示器等平面屏幕发展后就开始式微。^[15]阴极射线管的市场剩下极重视色彩表现、需要极高反应速度及低温环境下、甚至是复古游戏等特殊用途。^[16][17]不过2000年代起，几乎被轻巧、省电且省空间的液晶显示器（LCD）完全取代。^[2]

阴极射线是由朱利叶斯·普吕克（Julius Plücker）和约翰·威廉·希托夫（Johann Wilhelm Hittorf）发现的。希托夫观察到一些未知射线从阴极（负电极）发出，可以在管子发光的壁上投下影子，表明射线是直线传播的。^[18]1890年，亚瑟·舒斯特（Arthur Schuster）证明阴极射线可以被电场偏转，威廉·克鲁克斯（William Crookes）展示了它们可以被磁场偏转。^[19]1897年，汤姆孙（J. J. Thomson）成功测量了阴极射线的质荷比，证明它们由比原子更小的负电荷粒子组成，^[20]即已被爱尔兰物理学家乔治·约翰斯通尼（George Johnstone Stoney）在1891年命名为电子的第一种“亚原子粒子”。^[21]CRT的最早版本被称为“布劳恩管”，是由德国物理学家费迪南德·布劳恩（Ferdinand Braun）于1897年发明的。这是一种冷阴极二极管，是克鲁克斯管的改进，配有涂有磷的屏幕。^[22][23]在布劳恩管诞生后，巴西物理学家维纳尔（Auteur Rudolph Berthold Wehnelt）又于1903年发明了氧化物阴极，并制作了使用氧化物阴极的CRT管。该发现使电子发射所需的电压从以前高达10万伏降低至几百伏，是CRT发展史上最重要的进步之一。^[22]1906年布劳恩的助手迪克曼和格拉克用这种阴极射线管来显示线条和字母，这是最早的电子显像管。^[24]

1908年德国的斯温顿（A.A.Campbell-Swinton）发表了《电视图像距离》的论文，指出电视可以运用照相制版印刷原理，使阴极射线可以上下左右移动，因而在荧光上亦有移动的光点出现。1911年，斯温顿再度指出，真空管的阴极射线照射在荧幕背后，经过电容器的作用可以使得扫描的电路将光波传送出去。这一理论成为今天电视技术原理的基础。^[25]同年，俄罗斯圣彼得堡大学教授罗律格研制成功了世界上第一个电子束显像管电视实用模型，并成功地显示了第一幅简单的电视图像。^[24]

1929年，瓦尔迪米尔（Valdimir K. Znorykin）演示了全电子电视系统，该系统使用了称为Kinescope（显像管）的带静电聚焦的高真空CRT。从此以后，CRT开始用于电视系统最初，电视显示的画面都是黑白的，1930年开始电视播送，1938年德国人弗莱切（W. Fleching）提出三枪三束彩色显像管设想，获得了彩色显像管专利。^[5][7]

20世纪30年代后，二次大战的爆发以及电视的正式播放促进了CRT的发展，特别是批量生产技术的提高。到1939年，CRT年产量已达到5万支。到1944年底，每年的生产量已达2百万支。^[5][7]

1950年美国首次研制出世界上第一只三枪三束彩色显像管，并很快进入实用阶段。^[7]美国RCA发明了荫罩式彩色CRT，CRT用于彩色电视机，使彩色电视飞速发展。^[26]同年3月29日，美国无线电公司成功地展示出一只全电子彩色电视显像管。该公司主席戴维·萨尔诺夫（David Sarnoff）宣布“我们已踏上电视新纪元的门槛——彩色电视时代”。^[27]

1951年美国开始在国内试播全电子式彩色电视节目。在此后的近半个世纪，随着彩色电视以及计算机的发展和普及，彩色显像管和显示管的产量不断提高，性能不断改善而逐步成为CRT中应用最为广泛的器件。在近半个世纪内，彩色显像管和显示管的主要进步有：荫單式彩色显像管的地位被确认；白会聚技术的成熟；黑底技术的应用；荧光屏形状改进；荫罩节距的细化。^[22]

1958年，当时被称为“国营成都电子管厂”的红光电子管厂建成投产，诞生了新中国第一支黑白显像管、第一支投影显像管、第一支有电子工业“原子弹”之称的彩色显像管。^[28]同年，中国第一台电视机制造成功，开始播送黑白电视，并建立了相应的电视工业。^[5]1964年，该厂生产出新中国第一支批量生产的黑白显像管。又过了两年，李铁锤担任彩色显像管突击队队长，试制出中国首支有着“电子工业原子弹”之称的彩色显像管。^[28]1968年10月，索尼在日本市场推出“特丽珑”电视机KV-1310，其是首次在显像管（CRT）电视机中使用了单枪三束管，使CRT显示技术的画质有了巨大飞跃。^[29]

早期计算机主要采用绘图仪、打印机这类硬拷贝进行信息显示与记录。随着边看输出信息，边给计算机发指令这类操作的普遍化，视频显示终端（Visual Display Terminal，VDT）从1970年开始迅速得到普及。用于显示的彩色CRT称为彩色显示管（Color Display Tube，CDT），而用于彩色电视机的彩色CRT称为彩色显像管（ColorPictureTube，CPT）。^[26]1972年美国无线电公司（RCA）研制成功白会聚显像管；为解决显像管易破裂问题，1982年，各国专家经过多年努力，生产出曲率半径大于2000mm的所谓平面直角显像管。^[30]

从1998年开始，SONY、三星、LG等许多公司都先后推出了真正平面显像管，这种显像管在水平和垂直两个方向上实现真正的平面。^[10]截至21世纪初，LCD在VDT领域大规模地取代了CRT。^[11]

CRT显像管即阴极射线管，是CRT显示器的核心部件，主要由5部分组成，分别是电子枪（Electron Gun）、偏转线圈（Deflection coils）、荫罩（Shadow mask）、荧光层（Phosphor）及玻璃外壳。^[6]

电子枪是CRT的心脏部分，它的作用是产生电子束，进行强度控制，聚焦及加速电子。电子枪电子透镜示意图如图所示。它共有三个静电透镜，第一个由阴极（K）、控制极（G1）和屏蔽极（G2）组成的会聚透镜，1第二个是由屏蔽极（G2）和左边的第二阳极（G3）组成的预聚焦透镜，第三个是由聚焦极（G4）和右边的第二阳极（G5）组成的主聚焦透镜。^[22]

灯丝因通过电流而发热，利用热辐射使阴极加热而发射电子。若让阴极接地，控制极加负几十伏电压，阳极加正几千伏甚至几万伏电压则在电子枪内各极之间构成电场。电子在正电场内加速运动，电子通过电子枪内的电场，会聚于一个轴线，截面成一点即焦点。为了改善聚焦特性，通常在阳极（G3、G5）与控制极（G1）之间增加一个简形电极（G2），它对阳极和控制极之间的电场起隔离屏蔽作用，通常称之为屏蔽极（又称第二栅极），为了使电子束在屏面上有很好的聚焦特性，并产生高亮度的光点，又将阳极一分为二，并在此极间加人一个聚焦极（G4），构成了一个具有五个极的电子枪。其中聚焦极和控制极可以分别调节互不影响。^[22]

各电极电位分布使电场对于电子的会聚聚焦控制与光学中透镜对光线的控制十分类似，故通常称为电子透镜。^[22]

偏转线圈的功能是控制电子束扫描。电子枪内阴极射出的电子形成的电子束，不受外力作用时，在高压电场作用下，沿直线获得高速后射向荧光屏，在屏幕中心产生一个亮点。为了使电子束能到达荧光屏各个部位，能进行左右上下的扫描，形成光栅，必须使电子束偏转才行。显示器中采用偏转线圈有电流通过时产生偏转磁场的方法，使电子束偏转。^[22]

荫罩是显像管的造色机构，它是安装在荧光屏内侧的上面刻有数十万个孔的薄钢板。而荫罩孔的作用在于保证三个电子共同穿过同一荫罩孔，准确地激发荧光粉使之发出红绿蓝三色光。^[31]

荧光屏是由在屏面玻璃的内表面所沉积的荧光粉膜而形成。荧光粉受高速电子的轰击而发光，其发光的亮度除了与荧光粉的发光效率有关外，还与电子束电流的大小和轰击荧光粉的电子速度有关。^[22]

荧光粉膜在电子束轰击下而发光，停止轰击后亮度并不立即消失，而是逐渐暗下来。荧光粉的这种特性称为余辉特性。不同荧光粉的余辉时间不同，按余辉时间的长短可将显像管分成短余辉（小于1ms）、中余辉（1~100ms）和长余辉（大于100ms）的三类。余辉时间越长，对刷新速度的要求就越低，显像管所显示的图像也越稳定。但太长了会造成图像的重叠，影响观察效果。彩色显示器所用的显像管一般为中余辉的。^[22]

荧光粉膜上加镀的薄层铝膜，还可将荧光粉向管内所发的光反射向管外，以增加荧光屏的发光亮度。^[22]

对CRT用玻壳所要求的主要特性包括耐气压强度、较高的X射线吸收率以及光透射率。^[22]

玻壳内部为真空，外部承受一个大气压，玻壳中必然会产生应力，应力中既有压应力又有拉应力，其分布及大小取决于玻壳的形状。显示屏部分与喇叭口部分几乎全部受压应力，而以显示屏侧壁为中心的区域受拉应力。拉应力对于玻璃破坏强度高，压应力对于玻璃破坏强度低，因此应对显示屏侧壁区加以注意并采取相应的对策。一般要用预加拉应力的钢圈从外部将显示屏侧壁箍gū紧，由此减低拉应力。^[22]

在CRT中，荫罩及玻璃受高压加速的电子碰撞会产生取决于阳极电压及电流的X射线。为使X射线被玻璃充分吸收，玻璃材料一般应采用含PbO、SrO、ZnO及BaO的铅玻璃，这样透过显示屏的X射线就会低得多。^[22]

CRT显像管使用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。^[6]

彩色显像管屏幕上的每一个像素点都由红绿蓝三种涂料组合而成，由三束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。^[6]

像素、分辨率：像素、分辨率像素是指屏幕能独立控制其颜色与亮度的最小区域。分辨率是指显示器屏幕的单位面积上有多少个基本像素点。他们是图像清晰程度的标志，也是描述分辨能力大小的物理量。对于电子显示器件，常用单位面积上的扫描线数和两光点之间的距离来表示分辨率。它们取决于场频和行频的组合，可用X方向（行的点数）和Y方向（一屏多少行）来表示，如640×480、800×600、1024×768及1280×1024等。^[32]

点距：点距是指荫罩板上两个最接近的同色荧光点之间的直线距离。点距是显像管最重要的技术参数之一，它的单位为毫米。点距越小越好，点距越小，显示器显示图形越清晰，显示器的档次越高。用显示区域的宽和高分别除以点距，即得到显示器的垂直和水平方向最多可以显示的点数。^[32]

栅距：栅距是指阴栅式显像管平行的光栅之间的距离。采用栅荫式显像管的好处有两点，一是显像管长时间工作栅距不会变形，使用多年不会出现画质的下降；二是荫栅式设计可以透过更多的光线，能够达到更高的亮度和对比度，令图像色彩更加鲜艳，通真自然。^[32]

刷新频率：刷新频率是指显示屏幕刷新的速度，它的单位是赫兹。刷新频率越低，图像闪烁和抖动得越厉害，眼睛观看时疲劳得越快；刷新频率越高，图像显示就越自然、越清晰。刷新频率又分水平刷新频率和垂直刷新频率。水平刷新频率又叫行频，它是显示器每秒内水平扫描的次数，单位是千赫兹；垂直刷新频率也叫场频，单位是赫兹，它是由水平刷新频率和屏幕分辨率所决定的，表示屏幕的图像每秒钟重复描绘多少次，也就是每秒钟屏幕刷新的次数。^[32]

带宽：带宽是指每秒钟电子枪扫描过图像点的个数，以兆赫兹为单位。带宽越高则表明了显示器电路可以处理的频率范围越大，显示器性能越好。高的带宽能处理更高的频率，显示的图像质量更好。带宽的计算公式为：带宽=水平分辨率×垂直分辨率×最大刷新频率×1.5，如一台显示器它支持1024×768×85，那么它的带宽就是。^[32]

屏幕尺寸和最大可视面积：屏幕尺寸指显像管的实际屏幕尺寸，最大可视面积指显像管的屏幕显示的可见图像部分的面积。屏幕大小通常以对角线的长度衡量，以英寸为单位^[注1]。一般显示器的最大可视面积都会小于屏幕尺寸，譬如15英寸显示器的最大可视面积为13.8英寸。^[32]

色温：显示器上一般都会提供色温调节功能，这是由于不同地区的人眼睛对颜色的识别略有差别，所以在不同地区销售的显示器都要将颜色调节到适合这一地区的人使用，调节色温就是为了完善这些功能。^[32]

亮度：亮度是指显示器荧光屏上荧光粉发光的总能量与其接受的电子束能量之比。所以某一点的光输出正比于电子束电流、高压及停留时间三者的乘积。亮度是控制荧光屏发亮的等级。^[32]

对比度：对比度是指荧光屏画面上最大亮度与最小亮度之比。一般显示器最起码应有30：1的对比度。^[32]

灰度：在图形显示方式中，灰度是指一系列从纯白到纯黑的阴影。^[32]

余辉时间：荧光屏上的荧光粉在电子東停止轰击后，其光辉并不会立即消失，而是要经历一个逐步消失的过程，在这个过程中观察到的光辉被称为余辉。^[32]

最初的显示器，显像管的断面就是一个球面，早期的14英寸彩色显示器，基本上都是球面的。采用球面显像管的显示器，在水平和垂直方向都是弯曲的，图像也随着屏幕的形态弯曲。这种显示器有很多弊端：球面的弯曲造成图像严重失真，也使实际的显示面积比较小，弯曲的屏幕还很容易造成反光。^[12]

为了减小球面屏幕特别是屏幕四角的失真和显示器的反光等现象，显像管厂商进行了不少改进，到1994年诞生了“平面直角显像管”。所谓“平面直角显像管”，其实还远不是真正意义上的平面，只不过其显像管的曲率相对球面显像管比较小而已，其屏幕表面接近平面，曲率半径大于2000毫米，且四个角都是直角。由于生产工艺及成本与普通球面管相差不大，所有显示器厂商先后都停止生产球面显示器，转而推出了使用平面直角显像管制造的显示器，平面直角显像管迅速取代了球面显像管。人们所使用的大部分显示器，包括14英寸显示器和大多数的15、17英寸及以上的显示器，都属于这种平面直角显示器。平面直角显像管，使反光现象及屏幕四角上的失真现象，配合屏幕涂层等新技术的采用，显示器的显示质量有了较大提高。^[12]

柱面显像管采用荫栅式结构，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”。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。柱面显像管，主要分两大类：索尼的特丽珑和三菱的钻石珑。^[12]

传统CRT显示器显像管，从球面显像管到平面直角显像管（FST），再到柱面显像管，弧度已经越来越小，柱面管已实现了垂直方向的零弧度，算得上是一代比一代进步。但上述这些显像管，依旧没有达到完全的平面，因此，所显示的画面或多或少都会有一点变形和扭曲，依然不够令人完全满意。一些纯平显像管的出现，使传统CRT显示器终于走上了完全平面的道路。与柱面管只是两强相争不同，其推出纯平显像管技术的厂商有不少。^[12]

由于一般的显像管中电子束的偏转角度不能太大，否则会带来难以矫正的失真，使得显像管的长度和屏幕尺寸是成正比的，所以大尺寸的显像管也不得不做得比较长，导致显示器机身庞大。^[12]

标准显示器的显像管要求电子束从一侧偏向另一侧的角度不能大于90度，这使得显示器的厚度至少要与屏幕的对角线一样长，对于17英寸以上的显示器来说，更大的可视面积也就意味着更厚的机身和更大的体积、重量。为显示器“减肥”的一个方法就是采用短型显像管（ShortDepth），其核心在于广角偏转线圈技术，它能令电子束的最大角度达到100度或更高一点，这样在较近的距离内就可以实现电子束的完全覆盖，从而缩短显像管以至机身的厚度。这种方法能把显示器减小大约两英寸的厚度，这就意味着19英寸显示器占用的桌面面积与17英寸一样，17英寸显示器占用的面积与15英寸一样，而且新一代显像管使屏幕在亮度、对比度和聚焦方面比以前都有进步，观赏起来也更加舒适，虽然在点距上有较小的差距，但肉眼不会察觉。此外在显像管的电子枪末端使用更小的部件来取代原有部件，还能使显示器减小大约一英寸的厚度。^[12]

黑白显像管是黑白电视机的终端显示器件，它将黑白亮度不同的视频信号转换为黑白图像的一种高度真空（玻璃外壳）的电—光器件。^[13]

彩色显像管是在真空的状态下，电子束激发涂在玻璃屏上的荧光粉而发光。通过器件把电能转化为光能的形式，其过程是用电信号控制阴极发射出的电子，并把电子聚焦成电子束经偏转后射到荧光粉上，把视频信号转变成光信号。彩色显像管的电子束是受选色机构制约的，用电子束可以激发它们所对应的荧光粉条，使荧光粉受激发发光而再现彩色图像。^[14]

单频显像管指只有一种显示频率的单色/彩色显示器。这种显示器出厂后，其扫描频率不可更改。^[33]

多频显像管指具有两种或两种以上显示频率的单色/彩色显示器。这种显示器的显示频率可以随意更改。^[33]

数字显像管指显示器的输入端的接口信号是数字信号的单色/彩色显示器数字接口是LCD显示器接口的发展方向。^[33]

模拟显像管指显示器的输入端的接口信号是R、G、B这3路模拟信号，从理论上讲，它可以显示出无穷多色彩。^[33]

复合视频信号显像管指显示器的输入端的接口信号包括色度、亮度和同步信号的混合视频信号（用一根视频信号线传输）。^[33]

 投影式CRT

采用投影式CRT可以扩大显示屏幕。^[34]投影监视器的基础是采用三支不同颜色的单色CRT，即作为三基色的红、绿、蓝显像管，通过同步机构来完成彩色图象的显示。所有三支CRT通过光学系统投射到同一屏幕上。^[35]

投射方式可分两种，一种是前投式，这时CRT发出的光向前投到球面屏幕上，经屏幕反射后为人眼所接收；另一种是背投式，这时CRT发出的光投射到屏幕背面，透过屏幕为人们所见。背投式CRT和屏幕制成一体，而前投式CRT和屏幕是分离的。^[35]

纯平显像管

纯平显像管又称镜面显像管，其屏幕外表面达到了完全平面化。纯平显像管消除了传统显像管图像显示失真的现象，色彩也更为的鲜艳。^[36]

与LCD对比：CRT显示器在响应时间上具有绝对优势，但屏幕空间均匀性和独立性较差；相比于CRT显示器，LCD显示器具有更小的体积，更低的功耗和热量产生以及较高的亮度和较好的空间均匀性和独立性，但是响应时间偏慢，而且相邻两帧图像之间独立性较差。这些测试结果表明，CRT显示器仍然在高动态特性视觉刺激显示中占据优势，而LCD显示器可以用于呈现对空间亮度一致性和空间的独立性要求高，但对响应速度要求不高的视觉刺激。^[37][38]

与等离子对比：由于等离子的各个发光单元的结构完全相同，因此不会出现显像管常见的图像几何畸变。等离子亮度非常均匀，没有亮区和暗区。因为光线就是在屏幕上产生的，而不是投射上去的，整个屏幕的聚焦成像更为稳定可靠，表面的平直也使大屏幕边角处的失真得到彻底改善。每个离子管作为一个像素，通过改变充电的电压和强度由这些像素的明暗和颜色变化组合，产生各种灰度和色彩的图像，与显像管发光相似。^[15]

在CRT上，刷新率取决于分辨率，两者都最终受限于CRT的最大水平扫描频率。^[39]运动模糊还取决于荧光粉的衰减时间。对于给定的刷新率，荧光粉衰减得太慢可能会导致图像模糊或运动模糊。^[40]实际上，CRT的刷新率受到160Hz的限制。^[41]

CRT显示器在输入延迟方面仍然可以胜过LCD和OLED显示器，CRT显示器通常使用VGA，提供可以直接馈送到CRT的模拟信号。^[42]设计用于CRT的显卡可能具有RAMDAC来生成CRT所需的模拟信号。^[43]此外，CRT显示器通常能够以多种分辨率显示清晰的图像。凭借这些原因，尽管CRT显示器笨重、沉重且会发热，但它们有时仍被PC游戏玩家所青睐。^[16][17]

电子束经过偏转系统，在磁场（或电场）的作用下它将产生偏转，不同的偏转信号在荧光屏上留下不同光点轨迹，形成各种不同的图像。不同的扫描偏转系统在形成图像的原理上亦有所不同。常用的扫描偏转技术有光栅扫描、随机扫描，径向扫描等，不同的扫描偏转技术形成图像的方式亦是不同的，这里只介绍光栅扫描。^[22]

光栅扫描是控制电子束按某种光栅形状进行的、顺序的固定的扫描。扫描信号不随显示的字符或图像的不同而发生变化。字符或图像的形成是靠Z轴信号控制光点的亮度来形成的。为了工艺上和生产上的方便，显示器常采用与电视系统一致的矩形光栅，矩形光栅扫描可分为逐行扫描光栅和隔行扫描光栅两种，二者的基本原理相似。^[22]

在XY两对偏转线圈中分别接通行、场锯齿波扫描电流，同时产生水平方向和垂直方向的偏转磁场，在两个偏转磁场的共同作用下，电子束就在CRT的荧光屏上作匀速直线扫描，一行紧跟一行的扫描方式称为逐行扫描。^[22]

所谓隔行扫描方式是将一帧图像分成两场进行扫描（从上至下为一场）。第一场扫出光栅的第1、3、7等的奇数行，第二场扫第2、4、等的偶数行。把扫奇数行的场称为奇数场，扫偶数行的场称为偶数场。这样每一帧图像需要经过奇、偶两场扫描才能将所有图像元素全部扫完。假如每秒传送25帧图像，那么每秒扫描需50场，即场频为50Hz就不会产生亮度闪烁现象了。^[22]

隔行扫描方式引用了帧频的概念（fF），由于帧扫描周期将是场扫描周期的二倍TF=2TV，故fF=1/2fV，隔行扫描帧频下降为场频的一半，同样行扫描频率也减低到逐行扫描的一半，结果使信号频宽减少一半，但每帧画面的扫描总行数是两场扫描行数之和，即与逐行扫描时相同。这样隔行扫描既保持了逐行扫描的清晰度，又达到了降低图像信号频带宽的目的。隔行扫描的行结构要比逐行扫描的复杂一些。^[22]

彩色显像管荧光屏上有两万伏以上的高电压。屏幕尺寸越大，屏幕上加的电压越高。如此高的屏幕电压要产生静电感应，使屏幕玻璃的外表面也带电荷。由于电视机要耗散功率，本身是个热源，就会加速电视机周围空气中尘埃的对流，使电视机周围的尘埃更为活跃。而静电有吸附小颗粒尘埃的作用，使空气中的尘埃吸附在荧光屏玻璃上，或吸进电视机。屏幕上的尘土会降低电视图像的亮度、清晰度和明暗对比度。吸入电视机芯内的尘土，阻碍电子元器件正常散热，甚至引起电极之间漏电或短路，使电视机不能正常工作。^[44]

荧光屏上的静电感应效应还会影响人体固有的电流和磁场，从而破坏人体的生态平衡，造成神经系统和心血管系统功能失调等，有碍人体健康。^[44]

毒性：显像管的生产过程中使用的材料也可能具有一定的毒性。例如，彩色显像管生产过程中需要使用到氧化铅、氧化钇等重金属材料。^[45]

电离辐射：显像管中的电离辐射主要来源于其内部的X射线。这些X射线是由于阴极射线管工作时，电子撞击荧光屏而产生的。根据研究，显示器产生的X射线能量和强度与阴极射线管的电压和管电流成比例，大部分X射线被荧光屏前的加厚玻璃吸收，只有少部分会泄漏出来。^[46]此外，彩色显像管中还存在调射线辐射的问题。由于分色板的存在，只有30%的电子能够击中荧光屏，而其他的大量电子则被分色板吸收，这会产生调射线辐射，并使分色板温度升高。当阳极高压上升超过正常值时，会增加调射线的辐射量，造成对人体的伤害。因此，在彩色显示器中都设有调射线保护或高压保护电路以防止这种现象。^[47]

紫外线：电视机的显像管放射出一种紫外线，当这种紫外线进入眼睛后会和结膜和眼角膜发生化学反应，进而引起过敏性眼炎。一些对这种紫外线过敏的人或看电视次数过多，时间过长的人都很容易患上这种眼疾。^[48]

内爆：显像管真空性高，表面面积大，不能被刮或受压，过大的压力会使玻璃管内爆，引起人员伤亡与财产损失。^[49]

电击：拆卸显像管时需先切断电源，然后用绝缘好的导线短路显像管的高压接头与外壳接地端，让显像管玻壳构成的高压滤波电容上积聚电荷充分放电，否则操作时若手触及则会受到电击。^[50]

显像管（CRT）是电视机的关键部件，它约占电视机总重量的60%。随着经济的快速发展和社会消费水平的不断提高，相当一部分家电产品进入报废期，其中的废弃显像管也就成为了电子废弃物中的重要组成部分。从资源和环境科学角度讲，废旧显像管具有环境污染性和潜在的资源再生性。比如显像管含有部分的铅、汞等重金属，这些物质一旦进入人类的生活环境，将会严重危害人类的健康。在含有危险物的同时，它也是有用的资源，显像管中玻璃和一些稀有金属如果能得到充分利用，可大大减少能源消耗。^[51]

在显像管中，荧光屏玻璃和锥管玻璃（含铅）占的比重超过85%。在回收过程中，屏玻璃不能掺进含铅的锥玻璃，因此将玻璃分离、清洗后进行回收是显像管回收处理的关键。实践表明，如果将报废显像管的荧光屏和锥管玻璃分开，经处理清洗后，可以再分别循环利用，从而实现变废为宝，减轻了环境的污染，并且提高了资源利用率。^[51]

实现屏锥分离技术可分为物体方法和化学方法两大类。物理方法有激光切割法、金刚石刀具切割法、电加热丝分割法、熔融法、热变形法、整体破碎法；化学方法主要是酸解法。^[51]

激光切割法

激光切割设备包括自动定位、测量平台、激光发生器、控制台、冷却器等。当CRT被送入激光切割装置，可以通过测量CRT的大小来选择合适的切割程序以实现匹配。随后，CRT被移入切割区域。切割后，操作工人敲下射线管、去除荫罩，并分类放入容器。^[51]

金刚石刀具切割

该技术是用一对金刚石切刀割CRT，其切割面整齐，但切割刀较贵，切割时噪声大，刀具磨损严重。由于切割刀具价格品贵、磨损率高经常更换刀具，限制了工业应用的前景。^[51]

电加热丝分割

电加热金属丝切割工艺采用一根金属丝缠绕在显像管荧光屏玻璃和锥管玻璃结合处的合适位置，然后对金属丝通电加热，加热一段时间后断电冷却，冷却时根据需要采取自然冷却或吹风强制冷却，利用玻璃热胀冷缩的原理和玻璃脆性的特点，使缠绕部位的玻璃产生超过其强度的内应力而断裂，从而实现两种玻璃的分离。^[51]

熔融法

熔融法利用熔结玻璃的软化温度低于锥玻璃和屏玻璃的特性，将整个玻壳加热到熔结玻璃的软化温度，而此时锥玻璃和屏玻璃还没有软化，将显像管保持一定的倾斜角度，即可实现屏锥的自然分离，该方法的操作时间长，一般需要6~8小时，不利于批量处理。^[51]

热变形法

加热屏、锥连接处，然后用水迅速冷却，使屏、锥分开。其优点是分割速度快，简便；缺点是无法得到完整的管屏、管锥组件，不利于玻璃的分选。^[51]

整体破碎法

整体破碎法是将取出的CRT玻壳玻璃直接进行整体破碎，采用分选的方式将两种不同的玻璃分离。但是该办法可能对玻璃分离的不够彻底，对荧光粉的收集也造成了困难。^[51]

酸洗法

酸洗法是利用化学方法进行分割，由于用来封接CRT屏锥玻璃的熔结玻璃是一种可微晶化的低熔点玻璃，较易溶解于硝酸等溶液中。所以可以采用硝酸、有机酸等溶液，通过浸泡或冲洗的方式溶解熔结玻璃，并辅以冷热冲击过程实现CRT玻壳玻璃的分离。这种方法的优点是能够溶解一部分锌离子、铅离子，但是废液会产生二次污染，后续的废水处理成本高，分离效率低。^[51]

显像管屏、锥玻璃分离后，需进行下一步的玻璃清洗工序。显像管清洗的任务是去除玻屏上的荧光粉层，以及玻锥内外表面的石墨层和金属氧化层等涂层复合物。^[51]

屏玻璃上的荧光粉层是含有汞的有害物体，同时又含有Eu等稀土金属元素，需要回收处理。荧光粉涂层较薄且与屏玻璃结合不紧密，去除较简单，可采取干法工艺和湿法工艺两种路线。干法工艺有高压气流喷砂吹洗法、真空抽吸法、高压空气冲击、带吸收单元的金属刷等。湿法工艺有超声波清洗法、酸碱清洗法等方法。^[51]

高压空气流喷砂吹洗法

用于喷砂的磨料可以有多种选择，包括细沙颗粒、小铁球还可以是塑料颗粒等。例如以柔软但有棱角的塑料颗粒为磨料的高压气流喷砂吹洗法，采用特制的鼓风机在特定的空气压力下，将塑料颗粒吹击玻璃表面，涂层材料被吹落，清洗效果良好，使用后的塑料颗粒在与涂层材料分离后仍可循环使用。喷砂处理后，最终的玻璃产品的边缘比较光滑，比较方便将来的回收和处理过程。^[51]

真空抽吸法

在吸取CRT面板玻璃荧光粉涂层时，采用真空吸尘器和刷子相结合的干法去除屏玻璃上的绝大多数荧光粉，应安装空气抽取和过滤装置，以防止荧光粉的逸散，并妥善收集荧光粉，剩余少量荧光粉用有机溶液和清水洗去。^[51]

超声波清洗法

屏玻璃被分割成5~10厘米的尺寸，将碎玻璃放在1L的容器里面，加上300ml的清洗剂溶液（蒸馏水或者浓硫酸）。然后，将容器中含有玻璃和清洁液放置在一个布兰森超声波清洗机。每个超声波清洗试验在环境条件下，结果显示，用水清洗时需要20分钟时间，而浓硫酸则需要10分钟，但这个方法产生了废水污染，需要进一步解决。^[51]

酸碱清洗法

利用玻璃不耐氢氟酸腐蚀的特点，只需将分离后的屏玻璃浸于氢氟酸中片刻再取出，即可较完全地去除显像管内外表面的所有涂层复合物，但是也产生了废液，需进一步处理。^[51]

锥玻璃内外表面都含有石墨层、氧化铁等涂料，对含铅玻璃的回收之前，需先去除这些涂层。对于锥玻璃的清洗，同样也可以采用上述的超声波清洗法、利用氢氟酸清洗法，高压空气流喷砂吹洗法，还有一种方法是不添加任何介质的干磨法。该方法是将与荧光屏分离后的锥玻璃敲碎成手掌大小的碎块，投入振荡干磨机内；碎玻璃经过一段时间的振荡自磨，其表面的复合涂层材料挤压剥落，玻璃碎裂成较均匀的、大小不规则块状，由玻璃输送机带入振筛除尘器系统；而剥落的涂层粉尘和极细碎玻璃经吸尘器送入专用除尘设备暂存；静电粘附在碎玻璃表层的部分涂层粉尘则经振筛除尘器处理后，基本与碎玻璃分离，粉尘被送进除尘设备暂存，碎玻璃则作为产品成为再生铅玻璃。^[51]

进入21世纪以后，显像管的市场份额逐年下降，液晶显示设备逐渐成为主流。^[52]具体到数据方面，以2005年中国为例：

黑白显像管

在黑白显像管方面，2005年黑白显示管的进口量为303万只，同比增长278.8%；进口金额为463万美元，同比下降32.5%。出口量为53万只，同比下降24.3%；出口金额为512万美元，同比下降33.9%。其出口量和出口额均大幅下降，表明黑白显示管国际市场供大于求，价格显著下降。^[53]

彩色显像管

在彩色显像管方面，2005年彩色显像管进口量为1530万只，下降38.2%；进口6亿美元，下降48.3%。出口598万件，下降14.2%；出口额2.5亿美元，下降24.2%。其进出口额和进出口额大幅下降，表明彩色显示管市场开始下行。^[53]

显像管部件

在显像管部件方面，2005年显像管部件的进口量为2.6856亿只，同比下降35.2%；出口额为3.2441亿美元，同比下降3.2%。进口量的大幅下降和出口额的略微下降表明中国在显像管部件方面的配套能力逐渐增强。显像管其他部件的进口额为1.5亿美元，同比下降46.6%；出口额为6125万美元，与2004年持平。真空管部件的进口额为5167万美元，同比增长12.5%；出口额为517万美元，同比下降20.5%。^[53]

一些行业仍在使用CRT显示器，因为要替换它们要付出太多的代价、停机时间或成本，暂时没有替代品可用；一个显著的例子是航空业。随着显示与控制技术的发展，在现代民用航空中，传统的圆盘机械仪表已被电子仪表所代替，发展成为“玻璃驾驶舱”，并广泛采用显示器、控制器以及自动控制技术，采用玻璃驾驶舱的典型的飞机还有B757/767，A310及MD88等。在驾驶舱显示控制系统大量采用多个阴极射线管（CRT）显示器，用以显示空速及高度等主飞行信息。系统中还采用专门的地图显示器，并与飞行管理系统（FMS）相交联，飞行员可从地图显示器上看到飞机计划航迹以及相关的航路点等导航信息，而这些信息预先规划并存储在计算机里。系统引进了综合告警系统，在中央CRT显示器上显示发动机状态、燃油等信息。^[54]

2015年9月11日，中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局、中国国家标准化管理委员会发布《黑白显像管空白详细规范》，^[55]规定了显像管的绝对最大额定值和典型特性值。^[56]