Монитор состоит из электронно-лучевой трубки, блока питания и электронного блока управления лучом. Принцип действия монитора на базе электронно-лучевой трубки заключается в том, что испускаемый электродом (электронной пушкой) пучок электронов, попадая на экран, покрытый специальным составом - люминофором, - вызывает его свечение. Направление пучка электронов задают также дополнительные электроды: отклоняющая система, позволяющая изменять направление пучка, и модулятор, регулирующий яркость получаемого изображения. Электронный луч периодически сканирует экран, образуя на нем строки развертки. По мере движения луча по строкам видеосигнал, подаваемый на модулятор, изменяет яркость определенных пикселей, образуя некоторое видимое изображение.Разрешающая способность монитора определяется числом пикселей, из которых и формируется изображение на экране.
В случае цветного монитора имеются не одна, а три электронных пушки с отдельными схемами управления, а на поверхность экрана нанесен люминофор трех основных цветов: красного (R), зеленого (G), синего (B) - (Red, Blue, Green - аббревиатура "RGB"). Таким образом, каждая пушка "стреляет" по своей цели. Для этого в каждом мониторе имеется либо теневая маска, либо так называемая апертурная решетка. Теневая маска имеет систему отверстий, а апертурная решетка - систему щелей.В основном применяются кинескопы двух типов: плоско-прямоугольные (наиболее распространены) и вертикально-плоские. В плоско-прямоугольных кинескопах экраны на самом деле не плоские и не прямоугольные, выглядят такими по сравнению с обычными кинескопами за счет большого радиуса кривизны. В вертикально-плоских кинескопах экран действительно плоский по вертикали, по горизонтали имеет кривизну (как вырезанные из цилиндра). Наиболее известные вертикально-плоские кинескопы - Trinitron фирмы Sony.
Шаг триад - это расстояние (в мм) между двумя ближайшими точками люминофора одного цвета свечения. Чем меньше шаг триад, тем выше потенциальная четкость изображения. Типичные значения для шага триад составляют 0,28 мм; 0,26 мм; 0,24 мм.
Используемая в ЭЛТ-мониторах технология создания изображения была разработана много лет назад и первоначально создавалась в качестве специального инструментария для измерения переменного тока (для осциллографа). Развитие этой технологии применительно к созданию мониторов за последние годы привело к производству все больших по размеру экранов с высоким качеством и при низкой стоимости. Еще совсем недавно 14"монитор являлся стандартом для офисного использования, сегодня стандартными являются 15" и 17", а совсем скоро 19" мониторы станут стандартным устройством, особенно в свете существенного снижения цен на них, а на горизонте уже 21" мониторы и более.
CRT или ЭЛТ-монитор имеет стеклянную трубку, внутри которой находится вакуум. С фронтальной стороны внутренняя часть стекла трубки покрыта люминофором. Люминофор (Luminofor) - это вещество, которое испускает свет при бомбардировке его заряженными частицами. В качестве люминофоров для цветных ЭЛТ используются довольно сложные составы на основе редкоземельных металлов - иттрия, эрбия и т.п. Качество люминофора определяется составом и свойствами химических элементов, из которых его получают. В дешевых химических соединениях используются частицы, которые хотя и высвечиваются при попадании на них электронного пучка, но имеют короткий период послесвечения.
Высвеченные пиксели экрана должны продолжать светится в течении времени, которые необходимы электронному лучу, чтобы просканировать весь экран и вернуться снова для активации данного пикселя при прорисовке уже следующего кадра. Следовательно, минимальное время после свечения должно быть не меньше периода смены кадров изображения – 20 мс. При невыполнении этого требования появляется мерцание изображения. При использовании высококачественных и дорогих материалов такой эффект не наблюдается. Каждая точка светится ровно столько, сколько необходимо лучу для сканирования всего экрана. Изображение на экранах, покрытых высококачественным люминофором, кажутся контрастными, абсолютно чистыми и немерцающими.
Рисунок 1.Электронная пушка и её оптическая аналогия
Высвеченные пиксели экрана должны продолжать светится в течении времени, которые необходимы электронному лучу, чтобы просканировать весь экран и вернуться снова для активации данного пикселя при прорисовке уже следующего кадра. Следовательно, минимальное время после свечения должно быть не меньше периода смены кадров изображения – 20 мс. При невыполнении этого требования появляется мерцание изображения. При использовании высококачественных и дорогих материалов такой эффект не наблюдается. Каждая точка светится ровно столько, сколько необходимо лучу для сканирования всего экрана. Изображение на экранах, покрытых высококачественным люминофором, кажутся контрастными, абсолютно чистыми и немерцающими.
Люминофорный слой, покрывающий фронтальную часть электронно-лучевой трубки, состоит из очень маленьких элементов, которые воспроизводят основные цвета. Фактически имеются три типа разноцветных частиц, чьи цвета соответствуют основным цветам RGB (отсюда и название группы из люминофорных элементов – триады). Свет с поверхности люминофора излучается равномерно во всех направлениях. В результате изображение можно наблюдать под широким углом с минимальными потерями яркости и четкости.
Для создания изображения в CRT мониторе используется электронная пушка, которая испускает поток электронов сквозь металлическую маску/решетку на внутреннюю поверхность стеклянного экрана монитора. Электронный пучок должен обладать определенной энергией, вызывающей послесвечение точек экрана. Это обеспечивается соответствующими значениями анодного (высокого) и ускоряющего напряжений электронно - лучевой трубки.
ЭЛТ можно разбить на два класса - трехлучевые с дельтаобразным расположением электронных пушек и с планарным расположением электронных пушек. При этом трубки с планарным расположением электронных пушек еще называют кинескопами с самосведением лучей, так как воздействие магнитного поля Земли на три планарно расположенных луча практически одинаково и при изменении положения трубки относительно поля Земли не требуется производить дополнительные регулировки.
Покрытие ЭЛТ представляет собой сгруппированные тройками частицы люминофора, которые при попадании на них заряженных частиц в зависимости от своего химического состава излучают красный, зеленый, или синий свет.
Поток электронов на пути к фронтальной части трубки проходит через модулятор интенсивности и ускоряющую систему, работающие по принципу разности потенциалов. В результате электроны приобретают большую энергию, часть из которой расходуется на свечение люминофора. Электроны попадают на люминофорный слой, после чего энергия электронов преобразуется в свет, т.е. поток электронов заставляет точки люминофора светиться. Эти светящиеся точки люминофора формируют изображение, которое видно на мониторе. Как правило, в современном цветном CRT-мониторе используется три электронных пушки, расположенные в основании горловины, в отличие от одной пушки, применяемой в монохромных мониторах, которые сейчас практически не производятся и мало кому интересны.
Каждая из трех пушек соответствует одному из основных цветов и посылает пучок электронов на различные частицы люминофор, чье свечение основными цветами с различной интенсивностью комбинируется - подняв мощность каждого из трех пучков до максимума, получается белый свет, за счет смешения всех трех основных цветов, опустив до минимума - черная точка на экране. Маска –устройство служащее для того, чтобы электронный луч каждой пушки попадал на люминофор только одного какого-либо цвета и не возбуждал другие точки. Конструкция маски зависит от типа кинескопов от разных производителей, обеспечивающая дискретность(растровость) изображения. От качества изготовления маски зависят четкость изображения и чистота цветов.