Warum haben CRTs 3 Elektronenkanonen?

Ich habe mich eine Weile darüber gewundert:

Da der Leuchtstoff für einen bestimmten Zeitraum angeregt bleibt, könnte ich mir vorstellen, dass eine einzelne Elektronenkanone den roten, grünen und blauen Leuchtstoff nacheinander ansteuert, anstatt 3 parallele Strahlen zu haben. Dies würde auch alle Konvergenzprobleme lösen.

Da die Branche sich für 3 Strahlen entschieden hat und die Röhren von Leuten entworfen wurden, die viel mehr wissen als ich, haben sie offensichtlich einen guten Grund, 3 Strahlen zu verwenden, und ich möchte gerne wissen, wo der Fehler in meinem Denken liegt.

Die ersten Farbfernseher wurden komplett aus analogen Komponenten gebaut. Mit der damals verfügbaren Technologie wäre es äußerst schwierig gewesen, drei Farben mit einer einzigen Elektronenkanone zu sequenzieren.

Die getrennten Kanonen ermöglichen auch die getrennte Anregung der entsprechenden Sätze von Leuchtstoffpunkten durch die Schattenmaske, genau WEIL sie sich an physikalisch getrennten Orten befinden. Es ist der unterschiedliche Einfallswinkel, der sicherstellt, dass jeder Elektronenstrahl nur die Farbe anregt, die er haben soll.

Denken Sie daran, dass die Phosphorpunkte VIEL kleiner sind als der Durchmesser des Elektronenstrahls, wenn er den Bildschirm erreicht. Wenn Sie eine einzelne Elektronenkanone und keine Schattenmaske hätten, müssten die Leuchtstoffpunkte etwas größer als der Strahldurchmesser sein, um ein "Ausbluten" der Farben zu verhindern, wodurch sie bei Betrachtung unangenehm groß ("körnig") würden.

Das heißt, es gab mindestens ein experimentelles Design, das eine einzelne Kanone und ein Zeitmultiplex der Farben verwendete. Es wurden vertikale Leuchtstoffstreifen verwendet, wobei in jeder Gruppe ein zusätzlicher nach innen gerichteter Streifen enthalten war. Dieser nach innen gerichtete Streifen erzeugte Lichtblitze, die von einem in die CRT eingebauten Fotovervielfacher eingefangen wurden, und diese Impulse wurden verwendet, um die Farbmultiplexschaltung mit der tatsächlichen Strahlposition synchron zu halten.

Unnötig zu sagen, es hat sich nie durchgesetzt.

Ein Monochrom-Fernseher hat nur eine Pistole, die Linien über den Bildschirm malt. Ein Farbfernseher muss drei Farben auf den Bildschirm malen.

Bei einem klassischen Fernsehsignal werden die drei Farbkanäle zu einem einzigen Signal gemischt und zeitlich gemultiplext. Diese Informationen werden getrennt, um die Intensitätsstufen für Rot, Grün und Blau für den Strahl zu generieren, wenn dieser überquert wird.

Um die Farben knackig zu halten, möchten Sie leider nicht, dass die roten Informationen über die grünen und blauen gemalt werden und umgekehrt.

Dazu haben sich die Erfinder des Farbfernsehens einen cleveren Trick ausgedacht, bei dem drei Pistolen in einem kleinen Winkel auf den Bildschirm schießen. Die Strahlen müssen dann durch ein Lochraster gehen. Der Bildschirm erzeugt praktisch überall einen Schatten, außer dort, wo sich der entsprechende farbige Leuchtstoff befindet. Das heißt, die rote Kanone kann nur auf roten Phosphor, grün auf grün und blau auf blau leuchten.

Beachten Sie, dass die Pistole keine Pixel malt. Der Strahl ist größer als die Löcher im Bildschirm. Tatsächlich hat der Fernseher keine Ahnung, wie viele Pixel sich auf dem Bildschirm befinden.

Könnte das heute mit einer einzigen Kanone und einer Hochfrequenzsteuerung über einen einzigen sehr eng fokussierten Elektronenstrahl geschehen, aber es wäre keine einfache Sache. Wenn Sie nicht wissen, wo der Strahl auf den Leuchtstoff trifft, reagieren Sie äußerst empfindlich auf Temperaturänderungen in der Röhre sowie auf elektronische und mechanische Schwankungen.

Man muss bedenken, dass zu der Zeit, als das Farbfernsehen erfunden wurde, Vakuumröhren noch die Norm waren und Transistorfernsehgeräte immer noch ein Wunschtraum waren. Tatsächlich ist es bemerkenswert, dass es ihnen gelungen ist, CRTs so gut wie möglich zu machen.

Natürlich funktionieren moderne Nicht-CRT-Fernseher nicht auf diese Weise und werden tatsächlich pixelgesteuert.

Nicht alle Farbfernseher haben 3 Elektronenkanonen!

Ich könnte mir vorstellen, dass eine einzelne Elektronenkanone die roten, grünen und blauen Leuchtstoffe nacheinander ansteuern könnte, anstatt drei parallele Strahlen zu haben. Dies würde auch alle Konvergenzprobleme lösen.

Sie beschreiben, wie die Trinitron- Bildröhre von Sony funktioniert. Es wird nur eine Elektronenkanone verwendet!

Zitat aus der Wikipedia-Seite :

Das Trinitron-Design umfasst zwei einzigartige Merkmale: die Dreikathoden-Bildröhre mit einer Kanone und das vertikal ausgerichtete Blendengitter.

In diesem hervorragenden Video von Technology Connections finden Sie eine Erläuterung der Trinitron-Röhre.

Abseits des Themas: Ich habe einmal einen Trinitron-Fernseher gesehen, mir einen gekauft, als ich es mir leisten konnte, und bin nie zurückgekommen. Auch mein erster PC-Monitor war ein kleines Trinitron.

Es wurde versucht, 3 Farben mit 1 Strahl zu schreiben. Dies wird als "Strahlindexröhre" bezeichnet. Unter Verwendung von Positionsrückkopplungsinformationen kann ein schmaler Elektronenstrahl erzeugt werden, um 1 Phosphorstreifen abzutasten. Wiederholen Sie dies 3 Mal für 3 Farben.

https://en.wikipedia.org/wiki/Beam-index_tube

Vorteile sind:

• 3-fach höhere Effizienz aufgrund fehlender Schattenmaske.

• Dünnere Kanone (nur 1 Kathode), dünnerer Hals, geringeres Magnetfeldvolumen, effizientere Ablenkung.
• Möglichkeiten für flache Faceflate und / oder flache Kegel.

Nachteile sind:

• Grundsätzlich kann ein Elektronenstrahl bei hohem Strom aufgrund von Elektronenabstoßung nicht schmal sein.
• Woher erhalten Sie die Indexinformationen? Ein Stromsensor in der Anode bei 30 kV? Ein Lichtsensor mit unsichtbarem Licht?
• Wie lenke ich den Strahl genau? Die magnetische Ablenkung ist relativ langsam.
• Sie müssen den Strahl auch auf nahezu Schwarz lenken. Sind Sie bereit, ein tiefes Schwarz für ein stärkeres Rückkopplungssignal aufzugeben?
• Dreifache Bandbreite des Videosignals erforderlich. Problematisch für HDTV.

Es war ein gescheiterter Versuch, den Lebenszyklus von CRTs zu verlängern, als sich bereits Plasma- und LCD-Bildschirme am Horizont befanden. Eine Schattenmaske mit all ihren Komplikationen ist einfacher.

Denken Sie daran: Die Farbfilter auf einem LCD-Bildschirm entsprechen einer Schattenmaske und absorbieren 2/3 des Lichts. Dies zu lösen, sollte viel einfacher sein als eine CRT zu indizieren, aber niemand scheint es zu tun. Die Displayindustrie ist sehr träge. Die Kosten für Änderungen sind so hoch.

PS Die Sony Trinitron-Kanone verfügt über 3 Kathoden in 3 Kanonen, die sich eine große Hauptlinse teilen. 3 Inline-Kanonen gibt es nicht nur bei Trinitron, sondern sie ermöglichen eine Schattenmaske, die nur aus vertikalen Drähten besteht. Aus praktischen Gründen ist es nur eine weitere Schattenmaske mit einigen + und -.

PPS Sie können auch 1 S / W-Display mit einem zyklischen Farbfilter außerhalb verwenden. Dadurch erhalten Sie eine "feldsequenzielle Farbe". Die meisten DLP-Beamer (von TI) tun dies. Dadurch sparen Sie sich die zwei zusätzlichen Kameras und diese sind schnell genug, um damit umzugehen.

Die Schattenmasken-Kathodenstrahlröhre verwendet anstelle einer Elektronenkanone drei verschiedene Kanonen, die nebeneinander angeordnet sind, um ein Dreieck oder ein "Delta" zu bilden. Jeder Pixelpunkt auf dem Bildschirm besteht ebenfalls aus drei Arten von Leuchtstoffen produzieren rote, blaue und grüne Farben Diese Platte hat strategisch platzierte Löcher, sodass die Strahlen der drei Elektronenkanonen, wenn sie auf ein bestimmtes Pixel fokussiert werden, nur auf ein bestimmtes farbproduzierendes Pixel fokussiert werden.

Diese Anzeigen werden auch als Strichzeichnungsanzeigen zum Auffrischen bezeichnet, da das Bild verschwindet (normalerweise in etwa 100 Milliarden Sekunden) und die Bilder kontinuierlich aufgefrischt werden müssen, damit die menschliche Persistenz des Sehens sie als statische Bilder erscheinen lässt. Sie sind einerseits teuer und neigen auch dazu zu flimmern, wenn komplexe Bilder angezeigt werden

Ich finde es amüsant, dass Ihre Frage lautet: "Dies würde auch alle Konvergenzprobleme lösen." durch Entfernen des Mechanismus für Farbtrennung und Konvergenz. Die Auflösung der Farbmaske ist zufällig halborthogonal zur Auflösung des Fernsehbildes (was genau genommen nur vertikal definiert ist, da sich der Strahl horizontal zusammen mit dem analogen Signal ändert): Ein "Punkt" wird unscharf begrenzt und durch dargestellt mehrere rote, grüne und blaue Leuchtstoffbereiche. Durch die Farbanpassung wird sichergestellt, dass Pistolen, Maske und Leuchtstoffe so zusammenwirken, dass nur farbige Punkte der richtigen Art leuchten.

Triniton ersetzt das sechseckige Gitter durch farbige Streifen und reduziert so den Schwarzanteil zwischen den Farben: Die "Maske" besteht aus vertikalen Drähten. Um sie zu stabilisieren, sind zwei horizontale Drähte eingewebt, die als leicht dunkle Linien auf dem Bildschirm erscheinen.

In beiden Fällen ist die Fokussierung des Strahls breit genug, damit die verschiedenen Linien auf dem Bildschirm einen vernünftig zusammenhängenden Bereich abdecken, und dieser Bereich ist erheblich kleiner als die Größe der Farbpunkte oder -streifen. Der Unterschied wird durch die Farbmaske bestätigt und kann unabhängig von der weniger genauen allgemeinen Bildgeometrie kalibriert werden.