16.4 Физические принципы работы электронных устройств отображения видимой информации

Рассмотрим основные физические принципы, которые применяются в электронных устройствах отображения видимой информации: индикаторах и экранах (дисплеях). Основными типами электронных устройствах отображения видимой информации являются: электронно-лучевые трубки (дисплеи); светодиодные индикаторы и панели; жидкокристаллические индикаторы, панели и дисплеи; электролюминесцентные индикаторы и панели; газоразрядные индикаторы; плазменные панели; вакуумные электролюминесцентные индикаторы.

16.4.1 Электронно-лучевые трубки

Электронно-лучевые индикаторы, или, как их чаще называют, электронно-лучевые трубки (ЭЛТ), являются наиболее распространенным и важным устройством в технике отображения видимой информации. Вначале, исторически, ЭЛТ использовались в осциллографах, позже - в радиолокации и телевидении, и наконец, после середины 20 века, ЭЛТ начали широко использовать для отображения ввода и вывода данных в ЭВМ.

Физический принцип работы ЭЛТ основан на создании управляемого сфокусированного пучка электронов, воздействующего на покрытый люминофором экран и вызывающего свечение его отдельных участков.

По способу отклонения электронного луча все ЭЛТ делятся на две группы: с электромагнитным отклонением (индикаторные ЭЛТ и кинескопы) и с электростатическим отклонением (осциллографические ЭЛТ и очень небольшая часть индикаторных ЭЛТ). Существуют также комбинированные ЭЛТ с электростатической фокусировкой и магнитным отклонением электронного луча (комбинированные).

Выбор типа развертки зависит от нескольких факторов, наиболее важными из которых являются: скорость отклонения луча, яркость, размер пятна (или разрешение), габариты ЭЛТ. Если время отклонения луча меньше 10 мкс, то электростатическое отклонение имеет преимущества перед магнитным, если же время отклонения меньше 5 мкс, то электростатическое отклонение является единственно приемлемым. Однако, чтобы достичь яркости свыше 150 кд/м², приходится использовать магнитное отклонение. Наконец, когда решающим фактором является длина трубки, то при больших углах отклонения у ЭЛТ с магнитной фокусировкой оказывается что они на 30% короче. Для получения разрешения более, чем 1500 ТВ линий необходимо выбирать магнитную фокусировку.

По способности сохранять записанное изображение ЭЛТ делят на трубки без памяти, и трубки с памятью (индикаторные и осциллографические), в конструкции которых предусмотрены специальные элементы (узлы) памяти, с помощью которых единожды записанное изображение может многократно воспроизводиться.

По цвету свечения экрана ЭЛТ подразделяются на монохромные и многоцветные. Монохромные могут иметь разный цвет свечения: белый, зеленый, синий, красный и другие. Многоцветные подразделяются по принципу действия на двухцветные и трехцветные. Двухцветные - индикаторные ЭЛТ, цвет свечения экрана которых меняется или за счет переключения высокого напряжения, или за счет изменения плотности тока электронного луча. Трехцветные (по основным цветам) это цветные кинескопы, многоцветность свечения экрана которых обеспечивается специальными конструкциями электронно-оптической системы, цветоделительной маски и экрана.

Осциллографические ЭЛТ подразделяют на трубки низкочастотного и СВЧ диапазонов. В конструкциях последних применена достаточно сложная система отклонения электронного луча.

Кинескопы подразделяют на телевизионные, мониторные и проекционные (применяются в видеопроекторах). Мониторные кинескопы имеют меньший шаг маски, чем телевизионные, а проекционные кинескопы имеют повышенную яркость свечения экрана. Они являются монохромными и имеют красный, зеленый и синий цвет свечения экрана.