Кинескопы

З а более чем столетнюю историю своего существования кинескопы сильно изменились и практически достигли совершенства. Кинескоп черно-белого телевизора (рис. 177) представляет собой герметичную стеклянную колбу, внутри которой расположен электронный прожектор, служащий для получения сфокусированного пучка электронов (электронного луча). Дно колбы (собственно экран кинескопа) с внутренней стороны покрыто слоем люминофора – вещества, обладающего способностью светиться при попадании на него пучка электронов. На горловине кинескопа располагаются отклоняющие катушки, под воздействием магнитного поля которых происходит отклонение электронного луча.

Электронный прожектор состоит из катода, модулятора и электронной линзы. Катод служит для излучения (эмиссии) электронов, необходимых для формирования электронного луча. Эмиссия происходит в результате нагревания катода нитью накала подогревателя.

Для изменения тока электронного луча служит электрод, называемый модулятором. Напряжение видеосигнала, приложенное между катодом и модулятором, изменяет ток луча и в конечном счете интенсивность свечения экрана.

Широко распространены также схемы телевизоров, в которых применяется катодная модуляция кинескопа. В этом случае напряжение видеосигнала подается на катод, а напряжение, подаваемое на модулятор, служит для гашения луча на время обратного хода, когда луч перемещается от конца предыдущей строки в начало следующей.

Электронная линза в простейшем случае представляет собой два металлических электрода цилиндрической формы (анода) и служит для фокусировки электронного пучка в узкий луч. Между электронным прожектором и экраном расположен ускоряющий электрод, под воздействием электрического поля которого электронный луч попадает на экран.

Цветной кинескоп по конструкции очень напоминает черно-белый, но в нем имеется три прожектора – каждый для своего цвета. В первых цветных кинескопах прожекторы располагались по углам равностороннего треугольника, напоминающего греческую букву «дельта», поэтому такие кинескопы получили название дельта-кинескопов, или кинескопов с дельтаобразным расположением электронных прожекторов.

С внутренней стороны экран дельта-кинескопов покрывался точками люминофора трех видов. Каждый вид люминофора при бомбардировке электронами светился одним из основных цветов. Точки люминофора располагались регулярно, образуя так называемые триады. Каждая триада состояла из красной, зеленой и синей точек, расположенных по углам равностороннего треугольника. На экране имелось в общей сложности около 500 тысяч таких триад.

Внутри кинескопа, перед экраном, помещалась цветоделительная маска – тонкая перфорированная металлическая пластина. Отверстия на маске располагались таким образом, чтобы луч каждого электронного прожектора попадал на точки люминофора именно своего цвета.

Основными недостатками дельта-кинескопов были сложная система сведения лучей, что приводило к искажениям чистоты цвета и появлению цветных окантовок, особ енно по краям экрана, и не­достаточная светоотдача экрана, связанная с малой про­зрачностью цветоделительной маски. Эти недостатки в основном были устранены в компланарных цветных кинескопах (рис. 178), часто называемых просто планарными.

В таких кинескопах прожекторы располагаются в одной горизонтальной плоскости (компланарно). Ось центрального (зеленого) прожектора совпадает с осью симметрии кинескопа. Два других прожектора расположены симметрично относительно центрального. Такое расположение прожекторов в значительной мере упрощает сведение лучей. Точное попадание каждого из лучей на люминофорные элементы своего цвета обеспечивается так называемой щелевой маской. В отличие от маски дельта-кинескопа щелевая маска имеет не круглые отверстия, а вертикальные прорези (щели), имеющие для прочности маски горизонтальные перемычки. Щелевая маска более прозрачна, чем маска дельта-кинескопов, что приводит к увеличению яркости свечения экрана. Люминофор в планарных кинескопах наносится в виде вертикальных полосок с чередованием трех основных цветов. Это позволяет улучшить чистоту цвета по сравнению с дельта-кинескопами, так как сдвиг луча по вертикали не приводит к изменению цвета свечения.

Совершенно оригинальную конструкцию имеют кинескопы «Тринитрон» (Trinitron) фирмы Sony, запатентованные в 1967 г. (рис. 179). В них вместо трех электронных пушек используется одна, испускающая три луча. Это обеспечило отсутствие нарушений взаимного расположения электронных пучков и, следовательно, более качественную фокусировку. Использование в тринитроне одной фокусирующей электронной линзы вместо трех, но большого размера, позволило сохранять хорошую резкость изображения не только в центре экрана, но и в его углах. Это позволило использовать экран совершенно плоский по вертикали. В качестве маски используется не металлическое «сито» с часто расположенными отверстиями, а вертикально натянутые тонкие стальные струны. Такая конструкция позволяет избежать нарушения чистоты цвета при деформации маски из-за нагрева в результате длительной работы телевизора и получить большую яркость изображения, так как тонкие струны затеняют экран меньше, чем маска с отверстиями.

В едущие фирмы – производители кинескопов также перешли на выпуск кинескопов с одним электронным прожектором и общей для трех лучей фокусирующей линзой. Это позволило освоить технологию производства кинескопов с экранами малой кривизны и совершенно плоских (flat) экранов. Применение для щелевых масок материалов, мало подверженных деформации от нагрева, например инвара, позволило уменьшить искажения чистоты цвета при нагреве маски. Применение технологии чернения внутренней поверхности экрана кинескопа, например Black Line Tube, позволило повысить яркость экрана и насыщенность цвета.

Несмотря на значительное технологическое совершенство современных кинескопов, телевизорам, в которых они применяются, присущи определенные недостатки. Прежде всего это крупные габариты телевизионного приемника, особенно бросающиеся в глаза при больших размерах экрана. Размер телевизора «в глубину» в основном определяется размерами кинескопа и приблизительно равен размеру экрана по диагонали. В настоящее время разработаны модели кинескопов, позволяющие на треть сократить этот параметр. Большим габаритам сопутствует и большой вес. Излучения, присущие кинескопам, хотя и незначительные, все же могут представлять опасность для здоровья человека. Эти недостатки в значительной мере удалось преодолеть в разработанных в последние десятилетия устройствах: проекционных системах, панелях на жидких кристаллах и плазменных панелях.