¿Por qué los CRT tienen 3 cañones de electrones?

Los primeros televisores a color fueron construidos completamente a partir de componentes analógicos. Hubiera sido extremadamente difícil secuenciar tres colores a través de un solo cañón de electrones con la tecnología disponible en ese momento.

Además, las pistolas separadas permiten la excitación por separado de los conjuntos correspondientes de puntos de fósforo a través de la máscara de sombra precisamente porque están en ubicaciones físicamente distintas. Es el distinto ángulo de llegada el que se asegura de que cada haz de electrones excite solo el color que se supone que debe hacer.

Recuerde, los puntos de fósforo son MUCHO más pequeños que el diámetro del haz de electrones cuando llega a la pantalla. Si tuviera un solo cañón de electrones y ninguna máscara de sombra, los puntos de fósforo tendrían que ser algo más grandes que el diámetro del rayo para evitar el "sangrado" entre los colores, lo que los haría objetablemente grandes ("granulados") cuando se veen.

Dicho esto, hubo al menos un diseño experimental que usó una sola pistola y multiplexación por división en el tiempo de los colores. Se utilizaron franjas verticales de fósforo, con una franja adicional orientada hacia el interior incluida en cada grupo. Esta franja orientada hacia el interior produjo ráfagas de luz que fueron captadas por un fotomultiplicador incorporado en el CRT, y estos pulsos se utilizaron para mantener el circuito de multiplexación de color sincronizado con la posición real del haz.

No hace falta decir que nunca se puso de moda.

Un televisor monocromo tiene una sola pistola que pinta líneas en la pantalla. Un televisor a color necesita pintar tres colores en la pantalla.

Una señal de TV clásica tiene los tres canales de color mezclados en una sola señal y multiplexado por tiempo. Esta información se separa para generar los niveles de intensidad de rojo, verde y azul para la viga a medida que se rastrea a través.

Desafortunadamente, para mantener los colores nítidos, no desea que la información roja se dibuje sobre el verde y el azul, y viceversa.

Para hacer eso, a los inventores de la televisión en color se les ocurrió un astuto truco de hacer disparar tres pistolas a la pantalla con un ligero ángulo. Las vigas entonces deben pasar a través de una pantalla de agujeros. La pantalla crea efectivamente una sombra en todas partes, excepto donde está el fósforo de color apropiado. Es decir, la pistola roja solo puede brillar sobre fósforo rojo, verde sobre verde y azul sobre azul.

Tenga en cuenta que la pistola no está pintando píxeles. La viga es más grande que los agujeros en la pantalla. De hecho, el televisor no tiene idea de cuántos píxeles hay en la pantalla.

Se podría hacer hoy con una sola pistola y un control de alta frecuencia sobre un solo haz de electrones muy estrechamente enfocado, posiblemente, pero no sería una cuestión simple. Sin información sobre dónde está realmente el haz golpeando el fósforo, usted es extremadamente sensible a los cambios de temperatura en el tubo y la electrónica y las variaciones mecánicas.

Debe recordar que en el momento en que se inventó la televisión en color, los tubos de vacío seguían siendo la norma y los televisores transistorizados aún eran un sueño imposible. De hecho, es bastante notable que lograron que los CRT fueran tan buenos como lo hicieron.

Por supuesto, los televisores modernos que no son CRT no funcionan de esta manera y en realidad están basados en píxeles.

¡No todas las televisiones en color tienen 3 cañones de electrones!

Podría imaginar que un solo cañón de electrones podría apuntar a los fósforos rojo, verde y azul secuencialmente, en lugar de tener 3 haces paralelos. Esto también resolvería todos los problemas de convergencia.

Está describiendo cómo funciona el trinitrón de Sony . Utiliza solo un cañón de electrones!

Cita de página de Wikipedia :

El diseño Trinitron incorpora dos características únicas: el tubo de imagen de tres cátodos de una sola pistola y la rejilla de apertura alineada verticalmente.

Vea este excelente video de Technology Connections para obtener una explicación del tubo Trinitron.

Fuera del tema: una vez ví un televisor Trinitron, compré uno cuando podía pagarlo, nunca volví. También mi primer monitor de PC fue un pequeño Trinitron.

Se ha intentado escribir 3 colores con 1 haz, esto se denomina "tubo de índice de haz". Usando información de retroalimentación de posición, se puede hacer un haz de electrones estrecho para escanear sobre 1 banda de fósforo. Repita 3 veces para 3 colores.

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Las ventajas son:

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  3 veces mayor eficiencia debido a la ausencia de máscara de sombra.

• Pistola más delgada (solo 1 cátodo), cuello más delgado, menor volumen de campo magnético, deflexión más eficiente.
• Oportunidades para plano plano y / o cono poco profundo.

Las desventajas son:

• Un haz de electrones, fundamentalmente, no puede ser estrecho a una corriente alta, debido a la repulsión de los electrones.
• ¿De dónde obtener la información de indexación? ¿Un sensor de corriente en el ánodo a 30 kV? ¿Un sensor de luz, usando luz invisible?
• ¿Cómo dirigir con precisión la viga? La desviación magnética es relativamente lenta.
• También es necesario dirigir la viga casi a negro. ¿Estás dispuesto a renunciar a un negro profundo para una señal de realimentación más fuerte?
• Se necesita triple ancho de banda de la señal de video. Problemática para HDTV.

Fue un intento fallido de extender el ciclo de vida de los CRT cuando los plasma y los LCD ya estaban en el horizonte. Una máscara de sombra con todas sus complicaciones es más simple.

Piensa en esto: los filtros de color en un panel LCD son equivalentes a una máscara de sombra, también absorben 2/3 de la luz. Resolver esto debería ser mucho más fácil que indexar un CRT, pero parece que nadie lo está haciendo. La industria del display es muy inerte. El costo del cambio es tan alto.

PS La pistola Sony Trinitron tiene 3 cátodos en 3 pistolas, compartiendo una sola lente principal grande. 3 pistolas en línea no son exclusivas de Trinitron, pero permiten una "rejilla de apertura" de máscara de sombra que consiste solo en cables verticales. Por motivos prácticos, es solo otra máscara de sombra, con algunos + y -.

PPS También puede usar una pantalla B / W con un filtro de color cíclico fuera de ella, esto le da "color de campo secuencial". La mayoría de los proyectores DLP (por TI) hacen esto. Le ahorra 2 imágenes adicionales, y son lo suficientemente rápidos para manejarlo.

La máscara de sombra CRT, en lugar de usar un cañón de electrones, usa 3 cañones diferentes colocados uno a lado del otro para formar un triángulo o un "Delta". Cada punto de píxel en la pantalla también se compone de 3 tipos De fósforos para producir colores rojo, azul y verde.              Esta placa tiene orificios colocados estratégicamente, de modo que cuando los haces de los tres cañones de electrones se enfocan en un píxel particular, se enfocan en un color particular que produce solo píxeles.

Estas pantallas también se denominan pantallas de dibujo de línea de actualización, porque la imagen se desvanece (generalmente en unos 100 Milli segundos) y las imágenes deben actualizarse continuamente para que la persistencia humana de la visión las haga ver como imágenes estáticas. Son costosas por un lado y también tienden a parpadear cuando se muestran imágenes complejas

Me parece divertido que su pregunta diga "Esto también resolvería todos los problemas de convergencia". Eliminando el mecanismo de separación de colores y convergencia. La resolución de la máscara de color pasa a ser semi-ortogonal a la resolución de la imagen de TV (que, estrictamente hablando, se define exactamente solo verticalmente ya que horizontalmente el haz cambia junto con la señal analógica): un "punto" está delimitado y representado de manera borrosa. Varias áreas de fósforo rojo, verde y azul. El ajuste de color garantiza que las pistolas, la máscara y los fósforos cooperen de manera que solo se iluminen los puntos de colores del tipo correcto.

Triniton reemplaza la rejilla hexagonal con franjas de colores, reduciendo la cantidad necesaria de negro entre los colores: la "máscara" consiste en cables verticales. Para estabilizarlos, hay dos cables horizontales entrelazados que aparecen como líneas ligeramente oscuras en la pantalla.

De cualquier manera, el foco del haz es lo suficientemente ancho como para que las diversas líneas en la pantalla cubran un área razonablemente contigua, y eso es bastante más pequeño que el tamaño de los puntos o rayas de color. La diferencia se debe a la máscara de color y se puede calibrar independientemente de la geometría general de la imagen, que es bastante menos precisa.