Экран и теневая маска электронно-лучевой трубки.

Изображения красного, зеленого и синего цветов формируются независимыми электронными прожекторами. Маска ЭЛТ представляет собой цветоделительное устройство, обеспечивающее засвечивание люминофора заданного цвета соответствующим электронным лучом. В современных мониторах используются теневые маски трех типов:

- маски с круглыми отверстиями (апертурные);

- маски с прямоугольными отверстиями (щелевые);

- проволочные маски (типа Trinitron).

У кинескопов с апертурной теневой маской оси электронных прожекторов находятся в вершинах равностороннего треугольника. Такая система расположения прожекторов называется дельтаобразной. Взаимное расположение электронных прожекторов, теневой маски, экрана, покрытого люминофором и ход лучей в дельтаобразной системе показано на рис.4. Точки люминофоров с различными цветами свечения располагаются в определенной последовательности (рис.3). Три смежные точки образуют так называемую триаду. Три электронных прожектора в такой трубке расположены на угловом расстоянии 120°.

Вокруг каждой точки имеется так называемый “поясок безопасности” – участок экрана, на который люминофор не наносится. Этот поясок препятствует смешению различных цветов свечения. Электронные лучи трех прожекторов при любом угле отклонения должны сходиться в каждом отверстии маски. Электронный луч, прошедший через отверстие в теневой маске. Должен попадать на “свою” точку люминофора. Например, луч “зеленого” прожектора попадает только на точки зеленого люминофора и т.д. Оси прожекторов наклонены к оси горловины кинескопа под углом около 1°.

Взаимное расположение отверстий в маске должно также обеспечить отсутствие муара. Муар в масочном кинескопе является следствием взаимодействия периодической структуры маски с периодическим распределением интенсивности свечения экрана в вертикальном направлении, образуемым строчным растром. Соотношение расстояний между строками растра и рядами отверстий в маске рассчитывается так, чтобы муар отсутствовал.

Наличие “поясков безопасности” и ограничения. Для придания жесткости теневой маске ее приваривают и закрепляют на массивной раме, которая при нагреве расширяется в значительно меньшей степени, поэтому маска выгибается в сторону экрана (рис.5). В результате отверстия маски смещаются по отношению к исходному положению, лучи могут попасть на “чужие” люминофорные точки, что приведет к ухудшению чистоты цвета и нарушению баланса белого. Для уменьшения деформации маски ее стараются изготавливать из материалов с малым температурным коэффициентом линейного расширения, например из такого материала, как инвар. Требования на расположение люминофорных точек, накладываемые требованиями отсутствия муара, приводит к тому, что на долю каждого люминофора приходится менее 1/3 поверхности экрана. В целом оказывается, что прозрачность маски не превышает 15-17%, т.е. более 80% электронов перехватываются маской, что приводит к ее ненужному разогреву, и как следствие к ухудшению правильности цветопередачи. При нагреве маска расширяется. Установившееся значение температуры маски достигается через 20-60 минут после включения монитора, и составляет 50-70°.

Обычно отверстия теневой маски уменьшаются по мере удаления их от центра. Переменный диаметр отверстий используется для улучшения чистоты цвета на краях экрана. Кроме того, диаметр отверстия на стороне маски, обращенной к экрану, больше диаметра отверстия на стороне, обращенной к прожекторам (рис.6). Это делается для того, чтобы перехватить отраженные от стенок отверстия маски электроны, которые, попадая на экран, могут хаотично засвечивать точки люминофора, нарушая чистоту цвета.

У кинескопов с щелевой маской экран имеет линейчатую структуру, состоящую из чередующихся полосок люминофоров трех цветов свечения. Полоски люминофоров ориентированы вертикально для предотвращения появления муара и ослабления влияния магнитного поля Земли. Прозрачность щелевых масок выше, чем апертурных, и достигает 20-25%. Ширина щелей и размеры перемычек в каждой трубке являются уникальными и выбираются из условий получения высокой яркости, высокой разрешающей способности и хорошей чистоты цвета. Электронные прожекторы в таких трубках располагаются в одной горизонтальной плоскости. Оси двух крайних прожекторов могут быть слегка наклонены к оси центрального прожектора. Такая система расположения прожекторов называется копланарной, хотя часто ее называют просто планарной системой. Схема расположения прожекторов, маски, люминофорного экрана и ход электронных лучей в копланарной системе показаны на рис.7.

Чистота цвета экрана трубки с щелевой маской должна обеспечиваться только по горизонтали, поскольку вертикальное перемещение лучей не ухудшает чистоты цвета. Кроме того, горизонтальные составляющие напряженности магнитных полей не влияют на чистоту цвета, так как они перемещают электронные лучи в вертикальном направлении.

Считается, что трубки с щелевой маской имеют целый ряд преимуществ:

- более простая технология производства, и, как результат, меньший процент брака, а, следовательно, и меньшая стоимость трубок;

- более высокая прозрачность теневой маски, что приводит к лучшей цветопередаче, более ярким и сочным цветам; а также это способствует уменьшению токов лучей, что сокращает износ катодов и увеличивает их срок эксплуатации;

- меньшее влияние внешних магнитных полей на качество сведения лучей и чистоту цвета, т.е. дают лучшее качество изображения;

- в мониторе значительно упрощаются, а зачастую и вообще отсутствуют схемы динамического сведения лучей, т.е. упрощается схемотехника мониторов.

В кинескопах Trinitron и им подобных теневая маска в виде пластины не применяется. Ее заменяют вертикальные металлические струны (рис.8). Таким образом, теневая маска не содержит горизонтальных перегородок. Это приводит к еще большему увеличению прозрачности теневой маски, что влечет за собой еще большие преимущества их перед апертурными теневыми масками и лучшие характеристики по цветопередаче, яркости, сочности цветов относительно щелевых масок. На рис.8 указаны две горизонтальные полосы – это демпферные перегородки. Они выполняют функцию удержания вертикальных струн и обеспечивают постоянство расстояния между ними. Демпферные полосы предохраняют струны маски от смещения при транспортировке и вибрациях, а также предотвращают их провисание при нагреве. Кроме того, демпферные полосы не дают струнам “слипаться” под действием внешних магнитных полей. Однако если внешние магнитные поля будут иметь слишком большое значение напряженности, то это все равно может привести к эффекту “залипания струн”, что в итоге приведет к искажению изображения и появлению цветных пятен и разводов на экране. При этом размагничивание ЭЛТ стандартными способами практически не дает эффекта. Из сказанного вытекает, что нужно очень внимательно отнестись к выбору монитора в случае предполагаемого использования его в условиях сильных электромагнитных полей, например в условиях АСУТП. Демпферные полосы заметны на экране, а особенно хорошо они видны в том случае, если загружен белый цвет. Убрать и скрыть эти горизонтальные полосы, к сожалению, нельзя – это издержки конструкции ЭЛТ, поэтому пользователям придется мириться с их присутствием на экране, или заменить монитор на другой – с щелевой маской. Схема расположения прожекторов, маски, люминофорного экрана и ход электронных лучей в трубках типа Trinitron показаны на рис. 9.

 

Схематичный принцип работы электронно–лучевой трубки. Принцип действия.

Различают однолучевые и многолучевые, монохромные и цветные.

ЭЛТ с электростатическим управлением:

1.катод формирует электронный пучек

2.управляющий электрод, определяет интенсивность электронного пучка

3.ускоряющие и фокусирующие электроды, формируют узкий остро направленный электронный луч 4.отклоняющие пластины, горизонтальные и вертикальные, определяют пространственное положение луча.

                         

Электронно лучевая трубка с магнитным управлением. В этих трубках фокусировка и отклонение электронного луча осуществляется магнитным полем.

1.катод формирующий электронный пучок.

2,3 – электроды осуществляют первичную фокусировку луча.

Основное управляющее воздействие на луч оказывает фокусная катушка (М). На электронный пучок действует электромагнитное поле катушки и заставляет совершать вращательное движение вокруг оси трубки. Система с магнитным отклонением позволяет получить более мощный луч, отсюда более яркое свечение экрана и лучшее качество фокусировки. Из–за сложностей систем магнитного отклонения такие устройства применяются в системах радиолокации и навигации. Многолучевые трубки:применяются для отображения нескольких одновременно протекающих процессов. Каждый луч формируется отдельным катодом и управляется независимыми отклоняющимися системами.

Цветные электронно лучевые трубки (цвет свечения экрана зависит от минофора). Электроно лучевые трубки применяются: в осциллографах, в телевизионных, буквенно-цифровых и логических дисплеях.