4.1.3. Цветные кинескопы

, В настоящее время наибольшее распространение получили цветные кинескопы с теневой маской. По расположению прожекто­ров они делятся на кинескопы с треугольным (дельтавидным) и : планарным (компланарным) расположением прожекторов.

Кинескопы с треугольным расположением прожекторов

В этом кинескопе расположение трех прожекторов в горловине колбы симметрично относительно оси, а люминофорный экран имеег мозаичную структуру (рис.4.6). Прожекторы 1 наклонены к оси кинескопа на угол «Г. Группы люминофорных зерен располо­жены триадами, в каждой из которых имеются зерна красного, зе­леного и синего свечения. Размер (условно - диаметр) каждой триады соответствует шагу отверстий маски. Для А-кинескопа 61ЛКЗЦ этот шаг равен 0,6 мм. Есть кинескопы с шагом 0,4 и 0,3 мм при гом же

размере диагонали экрана. Люминофорный экран 2, так же как и в черно-белом кинескопе, покрыт тонким алюминиевым слоем, соеди­ненным с анодом.

Теневая маска 3, повторяющая форму экрана, изготавливается из стали, инвара или суперинвара толщиной около 0,15 мм и устанавли­вается на расстоянии 12... 15 мм от экрана. Отверстия в маске имеют диаметр 0,25 мм. Число их равно числу триад и достигает 550 тыс. Пучки от прожекторов пересекаются в одной точке - в отверстиях маски и, проходя ее, попадают на соответствующие люминофорные

зерна триад. Точность попадания электронных пучков на свои зер­на зависит от многих причин, среди которых и технологическая точность изготовления кинескопа и точность работы отклоняющих устройств. Недостатки в разработке, изготовлении и эксплуатации кинескопа приводят к появлению ряда специфических искажений:

• Нарушение чистоты цвета. Оно обусловлено попаданием электронного пучка частично или полностью на "чужие" люмино­форные зерна. В значительной мере здесь влияет магнитное поле Земли. Для коррекции таких искажений применяется магнит чисто­ты цвета 4 (см. рис.4.6). Он осуществляет одновременное переме­щение трех пучков. Конструктивно это устройство выполняется в виде двух намагниченных по диаметру колец, вложенных одно в дру­гое и допускающих одновременный или независимый поворот их во­круг оси кинескопа.

• Статическое несовмещение изображений разных цветов. Оно обусловлено попаданием неотклоненных пучков в разные отверстия теневой маски, находящиеся на расстоянии друг от друга. Для кор­ рекции несовмещения служат постоянные магниты 5 регулятора све­ дения, обеспечивающие возможность независимого перемещения пучков в радиальном направлении.

• Динамическое рассовмещение изображений (обычно на краях растра). Обусловлено принципиальной трамецеидальностью цветных растров, а также несоответствием поверхностей сферы совмещенных пучков и сферы маски и экрана. Часто эти искажения имеют подуш­ кообразный вид. Для коррекции применяется электромагнитная сис­ тема динамического сведения 6.

Элементы статического 5 и динамического 6 сведения объеди­нены в общую конструкцию - треугольник сведения. Устройство содержит 3 пары катушек на трех П-образных машитопроводах. Динамическое сведение обеспечивается пропусканием через об­мотки электромагнитов 6 устройства токов кадровой и строчной частот специальной формы. Статическое сведение достигается вращением постоянных магнитов, помещенных в зазоры в средней части П-образных сердечников. Иногда радиальное перемещение пучков не устраняет полностью имеющееся рассовмещение, а тре­буется еще и тангенциальное перемещение одного из пучков. Такое перемещение обычно делают с помощью магнита бокового смеще­ния 7 у синего пучка.

Для эффективной работы рассмотренной системы сведения необ­ходимо, чтобы и внутри горловины кинескопа в районе каждого про­жектора находились соответствующие элементы магнитопроводов.

Кинескопы с планарным расположением прожекторов

В этом масочном кинескопе оси трех электронных прожекто­ров находятся в одной горизонтальной плоскости. При этом ось "зе­леного" прожектора совпадает с осью кинескопа, а оси двух других прожекторов повернуты к оси кинескопа под углом 1,5°. Кинескоп имеет линейчатую вертикальную структуру люминофорного по­крытия и теневую маску с вертикальными щелевидными отверстиями и горизонтальными перемычками для прочности (рис.4.7).

Преимущество такого кинескопа заключается в следующем: • Аберрации при отклонении симметричны, что упрощает процесс динамического сведения пучков. В ряде случаев синий и

красный растры совмещают с зеленым только в горизонтальном направлении. Растр в таких кинескопах при отсутствии коррекции имеет "подушкообразные" искажения, причем в горизонтальном направлении большие, чем в вертикальном. Коррекция таких иска­жений требует "бочкообразного" магнитного поля для вертикаль­ного направления отклонения. С этой целью вводится параболиче­ская составляющая тока частоты полей в строчные отклоняющие катушки.

• Щелевая маска значительно прозрачнее (30%) дырчатой (у которой 15...17%). Это означает, что прожекторы работают при меньших токах для получения одинаковой яркости свечения люми­ нофора, поэтом}' более долговечны.

• Улучшается чистота цвета. Электронный пучок на чужую люминофорную полосу может попасть только в горизонтальном направлении, причем основной расстраивающий фактор - магнит­ ное поле Земли - на эти кинескопы влияет мало. Точнее, влияет вертикальная составляющая поля, сдвигая пучки по горизонтали (по правилу левой руки), однако она мала (в пределах географиче­ ских широт до полярного круга) по сравнению с горизонтальной составляющей. Но влияние горизонтальной составляющей, сдви­ гающей пучки вверх или вниз, т.е. в пределах соответствующих люминофорных полос, не нарушает цветопередачи. Такой кинескоп позволяет проще выполнять сведение пучков, часто называемое "самосведением". Для сведения пучков по горизонтали (и коррек­ ции геометрических искажений в этом направлении) применяется

статическое и динамическое сведение. Статическое сведение вы­полняют с помощью магнитостатического сводящего устройства (МСУ), устанавливаемого на горловине кинескопа позади откло­няющей системы. МСУ содержит 6 парных плоских кольцевых магнитов. Одна пара - магниты чистоты цвета - двухполюсные магниты. Функционально и конструктивно они могут быть такими же, как и в А-кинескопе, т.е. либо вложенными один в один, либо плоскими, прижатыми друг к другу. Другая пара - четырехполюс-ные плоские кольцевые магниты, которые могут сдвигать или раз­двигать крайние электронные пучки но отношению к центрально­му. Еще одна пара - шестиполюсные плоские кольцевые магниты. Они воздействуют на крайние пучки, сдвигая их одновременно в одну сторон}' по отношению к центральному.

Для динамического сведения (там, где это предусмотрено кон­струкцией) производится перемещение отклоняющей системы в плоскости, перпендикулярной оси горловины. При горизонтальном перемещении системы высота и ширина растра, например, красно­го, увеличивается, а синего - уменьшается. При вертикальном пе­ремещении отклоняющей системы растр одного из крайних пучков поворачивается по часовой стрелке, а другого — против.

Наконец, для полного динамического сведения используется свойство неравномерного магнитного поля, обладающего астигма­тизмом. Астигматизм проявляется в том, что сечение пучка при его отклонении от центра к периферии становится эллиптическим. Большая ось эллипса может быть как горизонтальной, так и верти­кальной. Когда круг превращается в вертикальный эллипс, то про­исходит сближение синего и красного пучков (на краях строки). Подобрав заданную степень астигматизма, можно полностью ском­пенсировать рассовмещение пучков по всему растру. Требуемое магнитное поле создается подбором формы и плотности распреде­ления витков катушек в отклоняющей системе. Отклоняющая сис­тема, а также магнитостатичеекое устройство устанавливаются на горловине кинескопа в оптимальное положение на заводе-изготовителе, закрепляются и в дальнейшем не регулируются. Маг­нитные кольца размещают на пластмассовой втулке с резьбой и за­жимной гайкой. Ближе к цоколю кинескопа находятся магниты чистоты цвета. Обычно магниты изготовлены из феррита бария.

Наилучший тестовый сигнал для выполнения настроечных ра­бот по сведению пучков - белая сетка на темном фоне.

Стремление увеличить световую отдачу кинескопа за счет уве­личения прозрачности маски привело к появлению такой разновид­ности планарного кинескопа, как трехлучевой хроматрон. Основ­ным отличием его от типового планарного кинескопа является за­мена щелевой маски на сетку из вертикально натянутых тонких проволок (один проводник на триаду люминофорных полос). За счет специально подобранного потенциала сетки, участок сетка -алюминиевая пленка работает как электростатическая цилиндриче­ская линза, сближая крайние пучки с центральным и фокусируя их на соответствующих люминофорных полосках. Трехлучевые хро-матроны выпускаются рядом зарубежных фирм.

Еще одной разновидностью планарных кинескопов является тринитрон. Это современный цветной кинескоп, разработанный фирмой Sony.

Конструктивным недостатком планарного расположения элек­тронных прожекторов является необходимость иметь сравнительно малые диаметры цилиндрических электродов этих прожекторов из-за ограниченного диаметра горловины. При малых диаметрах ци­линдров ухудшается фокусировка лучей. Избежать этого можно, если применить общие цилиндрические электроды для фокусиров­ки всех трех электронных пучков. Такой способ применен в кине­скопах, выпускаемых под названием тринитрон (хотя более логич­ным названием было бы - тринископ). Таким образом, тринитрон имеет три раздельно управляемых катода 1, общий модулятор 2, общий экранирующий электрод 3, общий ускоряющий электрод 4 и общие электроды электростатической фокусировки 5,6 (см. рис.4.8).

Другие отличия тринитрона от типового планарного кинескопа:

• наличие фокусирующей сетки 8 (как в трехлучевом хроматро- не), на которую подается положительное напряжение, несколько меньшее, чем напряжение на алюминиевой пленке экрана 9;

• наличие двух нар вертикальных пластин 7 для статического (за счет постоянного напряжения) и динамического (за счет импульс­ ного напряжения параболической формы) сведения крайних пучков с центральным;

• для лобового стекла колбы (плоской или слабо выраженной ци­ линдрической формы) применено специально тонированное темное стекло, повышающее контраст изображения на >30% за счет эф­ фективного поглощения внешней засветки (Black Trinitron).

Таким образом, тринитрон объединил в себе наиболее удачные технические решения кинескопов различного типа, что позволило получить лучшие светотехнические и эксплуатационные показате­ли. Тринитроны выпускаются с диагональю экрана от 10 до 100 см.

Из других усовершенствований, вводимых фирмой Sony в раз­работки кинескопов, следует упомянуть о внутрикинескоппой сис­теме обратной связи для высокоточного сведения пучков и повы­шенной линейности развертки. С этой целью на тыльную сторону маски наносится сетка из инфракрасного люминофора, а в районе прожекторов устанавливается инфракрасный фотодиод. Диод дает сигнал в импульсной форме, преобразующийся в цифровой код, ко­торый передается в процессор, управляющий разверткой.

4.1.4. Технология нанесения люминофорного экрана

Одна из разновидностей нанесения люминофорных покрытий в цветных кинескопах предусматривает следующие операции.

1. Очистка стекла экрана - мойка, сушка.

1. Нанесение подслоя. Для улучшения равномерности после­ дующих слоев с помощью центрифуги наносится подложка из вод­ ного раствора 1ГВС (поливиниловый спирт) с добавкой силиката калия, затем слой высушивается.

2. Нанесение светочувствительного слоя. В качестве светочув­ ствительного вещества используется водный раствор ПВС с бихро- матом аммония и карбонатом марганца основным (последний по-

зволяет конгролировать качество слоя после проявления, иначе этот слой не виден).

4. Экспонирование светочувствительного слоя через маску это­ го кинескопа последовательно в трех положениях, соответствую­ щих последующим экспонированиям люминофоров. ГТВС задубливается светом.

5. Проявление светочувствительного слоя в теплой (333°К) во­ де. Незасвеченные участки смываются водой. На дне колбы образу­ ется матрица, которая после сушки тщательно контролируется.

6. Нанесение чернящего покрытия для создания защитных поя­ сков между полосами или точками триад. В качестве светопогло- щающего покрытия используется аквадаг — коллоидный водно- графитовый препарат с органическими добавками. Наносится на матрицу центрифугированием и сушится при температуре около 400°К.

7. Удаление лишнего чернящего покрытия путем промывания 10% раствором перекиси водорода. За счет хорошей адгезии со стеклом аквадаг на стекле сохраняется, а с других мест смывается вместе с матрицей. Таким образом формируется новая матрица для черного покрытия. Далее - сушка и контроль.

8. Нанесение центрифугированием на дно колбы сплошного слоя суспензии одного из трех люминофоров (чаще - зеленого) в связующем светочувствительном веществе - ITBC с бихроматом аммония. Затем - сушка.

9. Экспонирование люминофорного слоя через маску этого ки­ нескопа из «своей» .точки светом кварцевой лампы с точечным из­ лучателем.

10. Проявление люминофорного слоя в теплой (333°К) воде. Спирт задубливается светом. Незасвеченные участки люминофора смываются водой. Далее - сушка.

11...13. Операции аналогичные 8...10 по нанесению, экспониро­ванию и проявлению второго люминофорного слоя.

14... 16. Операции аналогичные 8... 10 по нанесению, экспониро­ванию и проявлению третьего люминофорного слоя.

17. Алюминирование люминофорных слоев. Производится в вакууме методом термического распыления. Перед распылением на

экран наносится (также на центрифуге) органическая пленка для выравнивания поверхности люминофорного покрытия, которая впоследствии удаляется.

18. Нанесение второго чернящего покрытия на алюминиевую пленку. Это слой пористого графита, который наносится методом пульверизации. Он способствует лучшему охлаждению экрана.

19. Выжигание вспомогательных органических добавок и ПВС. Производится в туннельной печи перед соединением (склейкой) эк­ рана с конусом при температуре около 680°К.

Выше приведена таблица характеристик отечественных люми­нофоров, используемых в упоминавшихся типах кинескопов, а на рис. 4.9 спектральные характеристики люминофоров К-74, К-75 и К-77, применяющихся в кинескопах 25ЛК2Ц, 32ЛК1Ц, 51ЛКЩ и ряде других.