Основные параметры люминесцентных экранов

Параметр «яркость видимого излучения» характеризуется количеством световой энергии, которая излучается с единицы площади экрана.

Яркость зависит от свойств люминофора, технологии прищ. товления люминесцентного экрана, прозрачности стекла, конструкции и режимов эксплуатации прибора. Яркость экрана пропорциональна ускоряющему напряжению и плотности тока в данном приборе (до наступления режима насыщения).

Для возможности объективного сравнения люминесцентных экранов по яркости (независимо от напряжения и плотности тока в разных приборах) пользуются параметром «световая отдача экрана».

Световая отдача экрана определяется силой света в свечах, излучаемого люминофором в направлении, перпендикулярном экрану, при затрате мощности в 1 Вт на возбуждение экрана.

К технологическим факторам, определяющим яркость экранов, помимо типа люминофора, его гранулометрического состава и . методов предварительной обработки относятся: толщина слоя люминофора, органической, алюминиевой и антидоминговой пленок, методы их нанесения, размеры цветных точек, триад или полос, температура и условия возбуждения и т. д.

Яркость экрана понижается при отклонении толщины люминесцентного покрытия от оптимальной (как в случае увеличения, так и в случае уменьшения толщины). Это объясняется тем, что при толщине покрытия меньше оптимальной электроны частично проходят через тонкий слой люминофора, не успев возбудить его, и бесполезно расходуют свою энергию на бомбардировку стеклянной подложки. При толщине покрытия больше оптимальной энергии электронов не хватает для проникновения в толщу покрытия и они возбуждают только поверхностные слои люминофорного слоя, удаленные от стеклянной подложки.

В масочных кинескопах яркость повышается при увеличении диаметров люминофорных точек в триадах или ширины люминофорных полос (так как при этом уменьшается неактивная нелюминесцирующая поверхность экрана).

Для обеспечения высокой яркости изображения необходимо, чтобы спектр излучения люминофора мало отличался от спектр ральной чувствительности человеческого глаза — «кривой видимости».

Параметр «разрешающая способность» определяет число изолированных элементов изображения, которые могут быть воспроизведены и различимы на экране. Этот параметр является определяющим для получения высокой четкости изображения-Разрешающая способность тем выше, чем большее количество изолированно святящихся строк можно различить на каждом квадратном сантиметре экрана. Поэтому разрешающая способность характеризуется двумя факторами: минимальным расстоянием между двумя отдельными светящимися точками или линиями ⁰³ экране, при котором эти светящиеся точки или линии кажу]⁰ изолированными друг от друга, а также шириной светящейся линии (электронного следа) на экране. Для повышения разрешающей способности рекомендуется:

• 1. Уменьшить размер зерен люминофора. Минимальное расстояние между двумя изолированно светящимися точками на экране обычно равно 5—10-кратному диаметру зерен люминофора.

• 2. Уменьшить толщину люминесцентного покрытия. Это снижает вероятность рассеивания излучения в толще люминофорного слоя. Поэтому наибольшей разрешающей способностью обладают пленочные экраны, изготовляемые методом напыления Люминофора на подложку в вакууме.

• 3. Улучшить фокусировку электронных лучей. Это уменьшает диаметр сечения электронного луча и соответственно уменьшает ширину светящейся линии.

• 4. Уменьшить величину тока луча, возбуждающего люминофор. При сильных токовых перегрузках наблюдается искажение нормального распределения яркости в светящемся пятне, что ухудшает разрешающую способность. Ввиду того, что при уменьшении тока луча повышается разрешающая способность, но снижается яркость, при эксплуатации кинескопа приходится выбирать компромисс между этими параметрами путем регулировки и корректировки величины тока.

• 5. Уменьшить шаг и диаметр отверстия в маске цветного кинескопа, это способствует уменьшению размера люминофорных точек в триадах или ширины цветных полос.

• 6. Снизить величину остаточного несведения на экране цветного кинескопа. Для обеспечения устойчивого сведения всех трех лучей напряжение на анод должно подаваться от стабильного высоковольтного выпрямителя с малым внутренним сопротивлением.

• 7. Уменьшить толщину стеклянной подложки, на которую наносится люминофор. Это уменьшает диаметр кольцевых ореолов, окружающих светящиеся точки (радиус ореольного кольца равен примерно удвоенной толщине подложки). Следует учитывать, что Рефлектирующая алюминиевая пленка (см. с. 398) увеличивает почти в 2 раза светоотдачу экрана, но снижает на 20—30 % Разрешающую способность за счет многократных отражений и Рассеивания света на пленке и зернах люминофора.

• 8. Увеличить яркость экранов (за счет повышения светоотдачи). С повышением яркости улучшается разрешающая способ-^ность глаза.

Под контрастностью понимают отношение яркости Метящейся точки (или участка) экрана к яркости окружающего Ф°на. Контрастность считается высокой, когда светится только та ^т°чка экрана, куда попал электронный луч, а близлежащие Фаничные участки экрана остаются темными.

Максимальный контраст определяется как отношение яркостей самого светлого (Вшах) и самого темного (B_min) участков изображения.

Яркость самого светлого участка соответствует максимальной яркости экрана при рабочих значениях токов и ускоряющего напряжения. Яркость самых темных участков соответствует запертому электронному лучу. Практически максимальный контраст лежит в интервале 50—200.

Относительный контраст или коэффициент сохранения контраста (Кс) характеризуется соотношением К_с~ (В_с-Вт)/ (Вс+Ввн), где В_с и В_т — яркости самого светлого и самого темного близлежащих участков изображения; Ввн — яркость внешней засветки экрана.

Относительный контраст снижается при увеличении яркости внешней засветки и при действии комплекса факторов, увеличивающих яркость «темного» фона. Поэтому для получения высокой четкости изображения в условиях дневного или искусственного освещения применяются различные конструктивные и технологические способы сохранения высокого контраста.

1. Нанесение люминесцентного покрытия на стеклянный экран, изготовленный из контрастного стекла, имеющего малую прозрачность (коэффициент пропускания света у контрастных стекол не превышает 40—45 %). Это стекло представляет собой нейтральный фильтр, который, не изменяя спектрального состава пропускаемого света, снижает яркость как полезного свечения люминесцентного экрана (отрицательный фактор), так и яркость «паразитного» внешнего излучения, отражаемого от внутренней поверхности стеклянного экрана и нанесенных на него покрытий (положительный фактор). Однако снижение интенсивности «паразитного» отраженного излучения (проходящего через нейтральный фильтр в прямом и обратном направлении) в два раза сильнее, чем снижение интенсивности полезного излучения.

2. Повышение яркости свечения экранов за счет применения люминофоров с повышенной светоотдачей, подбора оптимальных режимов нанесения органической и алюминиевой пленки на экране.

3. Нанесение на стеклянный экран черной матрицы и антидомингового покрытия.

4. Уменьшение степени оптического контакта зерен люминофора с поверхностью стеклянного экрана.

5. Снижение автоэлектронной и «паразитной» эмиссии с деталей и оболочки прибора, создающей «паразитное» свечение ^и увеличивающей яркость темного фона Вт.

6. Уменьшение аберраций и рассеивания электронов в электронном пучке путем оптимальной активировки катодов. Поэтому различают контраст крупных деталей, который часто называют габаритным или полным, и контраст мелких деталей, который называют детальным. Габаритный контраст измеряют на прямоугольном растре с чередующимися светлыми и темными участками в виде полос или шахматного поля (рис. 24.1, а). Детальный контраст определяют как отношение яркости равномерно светлого поля к яркости небольшого темного пятна, расположенного в середине этого поля (рис. 24.1, б).

Для оценки детального контраста изображения, состоящего из чередующихся мелких и крупных деталей, служит частотно-контрастная характеристика (ЧКХ), которая показывает изменение коэффициента сохранения контраста на экране в зависимости от пространственной частоты оригинала. Для построения ЧКХ (рис. 24.2) по оси у откладывается значение отношения контраста изображения к контрасту оригинала, а по оси х — значение, соответствующее пространственной частоте оригинала. Пространственная частота оригинала характеризуется количеством отдельных визуально различимых элементов, приходящихся на 1 мм Длины. Например, пространственная частота может характеризоваться густотой — числом пар линий (штрихов), приходящихся на 1 мм миры оригинала (рис. 24.3). При этом каждая пара линий (один штрих) состоит из черной и белой линий, равных по ширине и отстоящих друг от друга на расстоянии половины периода а (шага) миры.

Как видно из рис. 24.2, контраст воспроизводимого изображения снижается по мере уменьшения размера деталей, т. е. по Мере увеличения их пространственной частоты. Поэтому чем мельче детали на изображении, тем хуже их различимость. Это ^сязано, главным образом, с аберрациями электронного изображения — рассеиванием электронов в электронном луче и рассеива-^нием света в толще экрана и на границе стекло — люминофор.

Таким образом, ЧКХ дает возможность для каждой простран-венной частоты (для каждого размера детали) определить коэффициент сохранения ее контраста.

Контраст любого элемента изображения зависит от размера и формы данного элемента оригинала или количества элементов оригинала на отличить одну деталь от другой, называется пороговым контрастом.

Чем меньше пороговый контраст (выражается в процентах), тем лучше качество экрана, выше его разрешающая способность и легче получить четкое изображение. Например, пороговому контрасту 25 % соответствует разрешающая способность N2, а пороговому контрасту 5 % соответствует значительно большая разрешающая способность М (см. рис. 24.2). При низкой яркости изображения (см. рис. 24.2, кривая 2) пороговый контраст имеет большое значение 25%) — глаз наблюдателя не в состоянии опознать детали, имеющие различие в яркости, разрешающая способность N2 экрана мала. Повышение яркости изображения (рис. 24.2, кривая 1) способствует снижению порогового контраста (до 2—5 %) — разрешающая способность увеличивается до N и глаз наблюдателя получает возможность различать более мелкие детали.