Спосіб відображення інформації та пристрій для його здійснення

1. Способ отображения информации на экране индексного цветного кинескопа с вертикальными периодически чередующимися триадами люминофорных полос основных цветов, покрытых алюминиевым слоем, и индексными полосами, нанесенными на алюминиевый слой перед каждой триадой люминофорных полос, при котором в процессе построчной развертки электронного луча поперек указанных полос получают индексные сигналы, с помощью которых формируют вспомогательные отклоняющие сигналы для электронного луча, подают их на систему предотклонения электронного луча и производят прерывание следования луча по строке с задержкой его на короткий временной интервал на каждой люминофорной полосе, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что вспомогательные отклоняющие сигналы для электронного луча формируют за счет того, что входной сигнал каждого из основных цветов синхронно с индексными сигна лами преобразуют в импульсный сигнал, длительность которого пропорциональна мгновенной амплитуде указанного входного сигнала, при этом задержку электронного луча на люминофорных полосах основных цветов осуществляют на время, равное длительности импульсного сигнала соответствующего основного цвета, а сумму длительностей импульсных сигналов основных цветов в пределах каждой триады люминофорных полос поддерживают ПОСТОЯННОЙ. 2. Устройство отображения информации на экране индексного цветного кинескопа с вертикальными периодически чередующимися триадами люминофорных полос основных цветов, покрытых алюминиевым слоем, и индексными полосами, нанесенными на алюминиевый слой перед каждой триадой люминофорных полос, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что оно снабжено тремя сумматорами и тремя широтно-импульсными преобразователями, первый вход первого из которых является входом сигнала красного цвета, два входа первого сумматора являются соответственно входами сигналов красного и зеленого цветов, а его первый выход соединен с первым входом второго широтно-импульсного преобразователя, первый вход второго сумматора является входом сигнала синего цвета, его второй вход соединен со вторым выходом первого сумматора, а выход соединен с первым входом третьего широтно-импульсного преобразователя, вторые входы всех преобразователей являются входами индексного сигнала, а выходы всех преобразователей подключены к третьему сумматору, выход которого через инвертор подключен к системе предотклонения электронного луча индексного кинескопа. ю со о о 21730 3. Устройство по п.2, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что в качестве системы предотклонения электронного луча кинескопа испольЗОван его фокусирующий электрод, разрезанный по диагонали вдоль оси на две половины, которые использованы как пластины электростатической системы отклонения. 4. Устройство по п.2, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что индексные полосы выполнены из полупроводника с диэлектрической проницаемостью £ и удельным электросопротивлением/?, удовлетворяющими условию 4яТ к . где Тк - период кадровой развертки луча кинескопа, а в качестве сигнальной пластины для получения индексного сигнала выбран алюминиевый слой экрана кинескопа, от которого в стеклооболочке кинескопа выполнен отдельный вывод. 5. Устройство по п.2, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что в качестве материала для индексных полос выбран германий. 6. Устройство по п.2, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что в качестве материала для индексных полос выбран кремний, легированный марганцем. 7. Устройство по пп. 4 или 5, или 6, о т п и н а ю щ е е с я тем, что толщина индексных полос выбрана в пределах 1-10 мкм. Изобретение относится к области цветется и может значительно превышать вышеного телевидения и дисплейной техники, а указанную величину. именно, к методам и средствам отображеЧтобы исключить эти недостатки масония цветных видеосигналов на экране одночных кинескопов был предложен однолучелучевого индексного кинескопа, и может 5 вой (с одним электронным каналом и одним быть использовано для повышения эффеккатодом) безмасочный цветной кинескоп с тивности и чувствительности цветовой моиндексацией мгновенного положения элекдуляции электронного луча. тронного пятна на экране (так называемый индексный кинескоп). Предложены также Широко используемые в мире цветные 10 способы и устройства для отображения вимасочные кинескопы, являющиеся основой деосигналов с использованием индексного устройств отображения видеоинформации, кинескопа. В кинескопах этого типа для пообладают существенными недостатками очередного синхронного переключения они требуют использования дорогостоящей (коммутации) видеосигналов основных цветонкой, чувствительной к тепловым и меха- 15 тов при пересечении сканирующим электническим нагрузкам цветоделительной масронным лучом последовательности ки, а также электронных прожекторов с вертикальных цветовых люминофорных потремя электронными каналами и тремя отлос, разделенных черными промежутками, в дельными катодами, которые по эмиссионкачестве датчика положения луча относиным свойствам должны быть абсолютно 20 тельно цветовых полос используются доидентичны (в противном случае на экране полнительные узкие индексные кинескопа не достигается баланс белого и люминофорные полосы, нанесенные на экдостоверность передачи цветовых тонов). ран кинескопа поверх алюминиевого поЗадача обеспечения при изготовлении кикрытия в определенном соотношении к нескопа баланса токов трех катодов и под- 25 шагу цветовых полос. Синхронизирующим держания его в течение длительной импульсом для электронного переключатеэксплуатации устройства отображения ля сигналов цветности служит короткая свепредставляет собой непростую техничетовая вспышка, получаемая при каждом скую проблему. В телевизорах и дисплеях пересечении сканирующим электронным для этой цели применяют специальные 30 лучом индексной полосы и преобразуемая в электрические схемы, автоматически подиндексный сигнал с помощью фотоприемдерживающие баланс белого во всем диапаника, расположенного в оптическом окне зоне яркостей изображения. Однако они конусной части кинескопа. Короткие выбормогут работать, если первичный разбаланс ки сигналов цветности поочередно, в сооттоков катодов не превышает 15 %. В то же 35 ветствии с порядком расположения время из практики эксплуатации масочных цветовых люминофорных полос, подаются кинескопов в телевизорах известно, что со на управляющий электрод кинескопа, завременем разница в токах лучей увеличивасвечивая, таким образом, свои цветовые по 21730 Приемник содержит также генератор лосы, чем восстанавливается цветное изомодулирующего сигнала, реагирующий как бражение на экране кинескопа [1]. на уровень входного видеосигнала, так и на Это устройство и используемый в нем синхронизирующий сигнал. Выход генераспособ воспроизведения цветных изображений имеют существенные недостатки, за- 5 тора модулирующего сигнала подключен к системе предотклонения луча. В результате ключающиеся в том, что яркость свечения несколько возрастает яркость кинескопа, экрана индексного кинескопа невысока изоднако чувствительность системы индексаза быстрого пересечения сканирующим ции луча и эффективность системы цветовой электронным лучом узких цветовых люминофорных полос и бесполезного расходова- 10 модуляции остаются низкими. Это приводит к потребности дополнительного расходования энергии луча при прохождении им ния электроэнергии таким устройством оточерных промежутков между полосами, а бражения. также в том, что необходимо усиливать комВ основу изобретения положена задача мутированные сигналы цветности, имеющие полосу частот в несколько десятков 15 создания на базе индексного кинескопа способа и устройства отображения информегагерц, до уровней около 70 В для подачи мации с высокой чувствительностью и эфих на управляющий электрод кинескопа. фективностью цветовой модуляции Кроме того, индексные люминофорные поэлектронного луча и процесса генерации лосы, будучи нанесенными сверху на алюминиевое покрытие экрана, имеют 20 индексного сигнала. Поставленная задача решается тем, что тенденцию разрушения под воздействием в способе отображения информации на экэнергии остросфокусированного электронране индексного цветного кинескопа с верного луча. Недостатком этого устройства явтикальными периодически чередующимися ляется также необходимость использования специальных оптических 25 триадами люминофорных полос основных окон в оболочке кинескопа и высокочувствицветов, покрытых алюминиевым слоем, и тельных фотоприемников света от индексиндексными полосами, нанесенными на ных полос. алюминиевый слой перед каждой триадой люминофорных полос, при котором в проИзвестен способ запуска индексного цветного кинескопа [2], при котором с по- ЗО цессе построчной развертки электронного луча поперек указанных полос получают инмощью индексных сигналов формируют дексные сигналы, с помощью которых форвспомогательные отклоняющие сигналы мируют вспомогательные отклоняющие для электронного луча, производящие с посигналы для электронного луча, подают их мощью дополнительных отклоняющих пластин прерывание движения луча по строке 35 на систему предотклонения электронного с задержкой его на постоянный временной луча и производят прерывание следования интервал на каждой цветной люминофорлуча по строке с задержкой его на короткий ной полосе. Это повышает яркость свечения временной интервал на каждый люминоэкрана кинескопа за счет увеличения времефорной полосе, согласно изобретению, ни пребывания электронного луча на люми- 40 вспомогательные отклоняющие сигналы нофорных полосах и уменьшения времени для электронного луча формируют за счет прохождения защитных промежутков межтого, что, входной сигнал каждого из основду ними. Однако остальные недостатки инных цветов синхронно с индексными сигнадексной системы отображения в этом лами преобразуют в импульсный сигнал, способе остаются. 45 длительность которого пропорциональна Известен также приемник цветного те. мгновенной амплитуде указанного входнолевидения с индексным лучом [3]. Приемник го сигнала, при этом задержку электронного содержит формирователь синхронизируюлуча на люминофорных полосах основных щих сигналов, вырабатываемых в процессе цветов осуществляют на время, равное длисканирования электронного луча индекс- 50 тельности импульсного сигнала соответстных полос кинескопа. Ключевое устройство, вующего основного цвета, а сумму управляемое синхронизирующим сигналов, длительностей импульсных сигналов основпоочередно выделяет каждый из 3-х сигнаных цветов в пределах каждой триады люлов основных цветов во входном видеосигминофорных полос поддерживают нале и в той же последовательности подает 55 постоянной. В качестве системы предотклоих на управляющий электрод кинескопа. Кинения электронного луча кинескопа предланескоп снабжен системой предотклонения гается использовать его фокусирующий электронного луча в виде 2-х электростатиэлектрод, разрезанный по диагонали вдоль ческих отклоняющих пластин. оси на 2 половины, которые используют как 21730 8 временного интервала. Такую управляемую пластины электростатической системы отпо времени задержку электронного луча на клонения. цветовых люминофорных полосах осущестРешение поставленной задачи достигавляют, согласно предлагаемому изобретеется также тем, что индексные полосы вы5 нию, за счет того, что входной сигнал полняют из полупроводника с каждого из основных цветов синхронно с диэлектрической проницаемостью £и индексными сигналами преобразуют в имудельным электросопротивлением р удовпульсный сигнал, по длительности пропорлетворяющими условию: циональный мгновенной т амплитуде 10 указанного входного сигнала, и подают полЕр= 4 ученный широтномодулированный импульсный сигнал на систему предотклонения где Тк - период кадровой развертки луча электронного луча, осуществляя тем самым кинескопа, его прерывистое передвижение по цветопричем в качестве сигнальной пластины для получения индексного сигнала выбирают 15 вым люминофорным полосам Чем больше по времени электронный луч задерживаеталюминиевый слой экрана кинескопа, от кося на люминофорной полосе определенного торого в стеклооболочке кинескопа выполцвета, тем сильнее проявляется насыщенняют отдельный вывод, а в качестве ность этого цвета в изображении на экране материала для индексных полос выбирают германий либо кремний, легированный мар- 20 кинескопа. Если луч останавливается только, например, на красных полосах, экран ганцем, при толщине индексной полосы 1 кинескопа будет светиться красным цветом 10 мкм. и т.д. Для управления цветом предлагаемым Решение поставленной задачи достигаспособом достаточно мгновенно сместить ется также тем, что устройство, реализующее предлагаемый способ, снабжено тремя 25 луч в пределах ширины одной триады люминофорных полос, которая составляет порядширотно-импульсными преобразователяка 1 мм. Для отклонения луча на такое ми, на первый вход первого из которых порасстояние требуется несколько вольт. Отдан сигнал красного цвета, на первый вход сюда высокая чувствительность предлагаевторого преобразователя подана сумма сигналов красного и зеленого цветов с выхода 30 мого способа цветовой модуляции. Высокая эффективность этого способа модуляции их суммирующего устройства, на первый цвета обусловливается тем, что вся энергия вход третьего преобразователя подана сумлуча, которая приходится на одну триаду, ма сигналов всех цветов с выхода их суммисосредоточивается на одной люминофоррующего устройства, на вторые входы всех преобразователей подан индексный сиг- 35 ной полосе, а не гасится, как в прототипе, нал, а выходы всех преобразователей подпри прохождении чужих люминофорных поключены к сумматору, выход которого через лос. Яркость свечения экрана при передаче инвертор подключен к системе предотклокакого-либо цвета увеличивается в три раза, нения электронного луча индексного кинетак как электронный луч действует на соотскопа. 40 ветствующую цветовую полосу в течение времени, в 3 раза большую, чем в известном Предлагаемые способ и устройство отоспособе модуляции цвета. бражения информации на экране индексноБольшая чувствительность и эффективго цветного кинескопа характеризуются ность генерации индексных сигналов в высокой чувствительностью и эффективностью процесса цветовой модуляции элект- 45 предлагаемом способе достигается за счет того, что весь полезный сигнал тока электронного луча и процесса генерации ронного луча снимается с алюминиевого индексного сигнала. слоя кинескопа, покрытого решеткой индексных полос, прерывающих процесс съема Высокая чувствительность и эффективность процесса цветовой модуляции элект- 50 тока луча проводящим алюминиевым слоронного луча достигается в предлагаемом ем. В результате, при прохождении сканиспособе отображения информации за счет рующим лучом такого экрана наблюдаются того, что модуляцию цвета осуществляют не провалы тока (или импульсы отрицательной по управляющему электроду кинескопа, как полярности) в моменты прохождения лучом в прототипе, а по времени пребывания (за- 55 индексных полос, материалы которых не явдержки) электронного луча на каждой из ляются проводником. Таким образом, весь трех цветовых люминоформных полос триаэлектронный поток участвует в генерации ды, что дает пропорциональную зависииндексного сигнала, тогда как в прототипе мость цветовой насыщенности от этого полезно используется для индексации только незначительная часть светового потока 21730 10 где S - площадь поверхности пластины конот индексной полосы. Основная часть энерденсатора. гии световой вспышки бесполезно рассеиВ то же время емкость С этого элеменвается внутри кинескопа. тарного конденсатора равна Поясним физическую сущность процесса генерации индексных сигналов в предла- 5 С = £S/4tt! = ЕЬа/4лІ. гаемом способе, а также произведем расчет физических параметров индексных полос. Постоянная времени разряда этого конденсатора равна Применение полупроводника в качестве материала для индексных полос в пред- 10 RC = (р l/bd) • (є dbd/4^) = є р/4ж лагаемом способе обусловлено тем. что электрический заряд, осаждаемый на индексную полосу при облучении ее сканируОтсюда, используя выражение (1), полющим электронным лучом, должен стечь учаем требования для электрофизических (разрядиться) на алюминиевый слой за вре- 15 параметров материала индексной полосы: мя, пока электронный луч вернется обратно на то же место на индексной полосе, то есть єр = 4лгТк. за время, равное периоду TR кадровой развертки электронного луча. В случае испольЭтому условию удовлетворяют также зования изолятора заряд на экране будет 20 полупроводники, как германий или кремнакапливаться от кадра к кадру, что привений, легированный марганцем для придадет к искажениям формы электронного луча, ния ему необходимой проводимости. Кроме а именно к его расфокусировке. Если постоэтого, материал индексной полосы должен янную времени разряда индексной полосы быть стойким к воздействию сконцентрировзять меньше Тк, то за счет быстрого стека- 25 ванной энергии электронного луча в течение ния заряда будет теряться ее функция предлительного времени эксплуатации кинерывателя электрического тока в цепи скопа. Упомянутые материалы, будучи прокатод-электронный луч - алюминиевый экстыми химическими элементами и ран кинескопа. обладающие высокой термостойкостью, 30 удовлетворяют также и эксплуатационным Таким образом, постоянная времени требованиям к кинескопу. разряда элементарного конденсатора, обВыбор допустимого диапазона толщин разуемого участком индексной полосы, обиндексных полос обуславливается следуюлучаемым сканирующим электронным щими физическими факторами. Нижний лучом, должна быть равна периоду кадро- 35 предел толщины предлагаемой индексной вой развертки Т к полосы (1 мкм) определяется тем, чтобы не допустить сквозного проникновения электронов луча через индексную полосу на алюRC ~Т„. (1) миниевый слой за счет их высокой энергии. где R - электросопротивление облучаемого 40 При толщинах индексной полосы меньших 1 участка индексной полосы; мкм и энергиях луча порядка 20 кэВ такое С - емкость участка. проникновение электронов становится возВыразим теперь постоянную времени можным. разряда элементарного участка индексной Верхний предел толщины индексной полосы RC через электрофизические харак- 45 полосы (10 мкм) обусловлен требованием теристики полупроводникового материала механической жесткости слоя, для обеспеиндексной полосы, то есть, через диэлектчения которой необходимо, чтобы толщина рическую проницаемость є и удельное полосы была, по крайней мере, на порядок электросопротивление р полупроводника. меньше ее ширины, которая обычно выбиПусть элементарный конденсатор, образуе- 50 рается равной 100 мкм для достижения немый облучаемым участком индексной полообходимой разрешающей способности сы, имеет пластины шириной b (no ширине кинескопа. b индексной полосы) и длиной d (по диаметДля того, чтобы не устанавливать в горру электронного луча)с расстоянием I между ловине индексного кинескопа вспомогасобой (по толщине индексной полосы). 55 тельных отклоняющих пластин системы Электросопротивление этого участка предотклонения электронного луча, предравно лагается в качестве системы предотклонения электронного луча кинескопа R-pl/S-pl/bd, использовать его фокусирующий электрод, 11 21730 12 разрезанный по диагонали вдоль собственсинхронизирующих индексных сигналов, ной оси на 2 половины, которые используют выполняющий функцию усиления и ограникак электростатические отклоняющие плачения по амплитуде импульсов от индексстины указанной системы предотклонения ных полос, что необходимо для луча. Переменные сигналы цветовой моду- 5 использования их в качестве синхронизируляции при этом подают на каждую из этих ющих импульсов (фиг.2а). На фиг. 26 изобрапластин, как обычно в таких случаях, через жен участок линейного перемещения разделительные конденсаторы, а постоянэлектронного луча, осуществляемого строчное фокусирующее напряжение - через каной отклоняющей катушкой основной оттушки индуктивности. 10 клоняющей системы 5. С помощью На фиг.1 представлена структурная схесформированного блоком 9 индексного синма устройства, реализующего заявляемый хроимпульса запускается генератор 10 писпособ; на фиг.2 - эпюры напряжений и лообразных импульсов (фиг.2в), который сигналов на выходе различных блоков вырабатывает пилообразное напряжение структурной схемы устройства. 15 индексной частоты с крутизной, обеспечиУстройство, реализующее описанный вающей после подачи его на одну из пласпособ, содержит (фиг.1) индексный кинестин 4 системы предотклонения обратное скоп 1 с индексными И и цветовыми R.G.B основному отклонение луча на экране. В люминофорными полосами, нанесенными результате электронный луч, пройдя кажна экран кинескопа в виде чередующихся в 20 дый раз индексную полосу И, останавливаопределенном порядке узких вертикальных ется на поверхности экрана' индексного полос, алюминиевым слоем 2, разделяюкинескопа 1 на время, пока действует пилощим индексные и цветовые полосы, однокаобразное напряжение, а именно на время нальный электронный прожектор 3, прямого хода пилы, показанной на фиг. 2в. фокусирующий электрод 4, состоящий из 2 25 Начало запуска пилообразного напряжения желебообразных половин, выполняющих по отношению к индексному сигналу выбрафункции электростатических пластин систено так, чтобы электронный луч остановился мы предотклонения луча, основную отклона первой из цветных люминофорных поняющую систему 5, разворачивающую луч лос. по строкам и кадру, электрический вывод 6 30 Пусть это будет красный люминофор R. от алюминиевого слоя 2, а также нагрузочЕсли на другую отклоняющую пластину сисное сопротивление RH в цепи алюминиевого темы предотклонения не подавать никаких слоя, высоковольтный выпрямитель 7 с сигналов, то электронный луч будет попафильтрирующей емкостью С, высоковольтдать скачками только иа красный люминоный разделительный конденсатор 8, форми- 35 фор R и экран кинескопа будет светиться рователь 9 синхронизирующих индексных красным светом. В этом случае длительимпульсов, генератор 10 пилообразных имность задержки луча на красном люминофопульсов, широтно-импульсные преобразоре почти полностью будет равна периоду ватели 11,12 и 13, сумматоры 14, 15 и 16, индексного синхросигнала (за исключением инвертор 17. 40 времени, когда луч проходит по индексной полосе - этому времени на пилообразном Заявляемое устройство работает следуимпульсе соответствует полочка). Чтобы ющим образом, обеспечить, например, только зеленое свеС помощью основной отклоняющей сичение экрана, достаточно на вторую отклостемы 5 (фиг.1) осуществляется построчное отклонение электронного луча кинескопа 1 45 няющую пластину подать постоянное напряжение, смещающее положение луча последовательно поперек групп, состоящих на следующую, зеленую, люминофорную из индексной И и цветовых люминофорных полосу G. Двойное смещающее напряжение полос R. G, В. При каждом пересечении обеспечит синее свечение экрана Для полэлектронным лучом индексной полосы И, ток луча, снимаемый с алюминиевого слоя 2, 50 учения промежуточных цветов (в том числе и белого) необходимо на отклоняющие плапрерывается, в результате чего на нагрузочстины 4 системы предотклонения, кроме пином сопротивлении RH возникает импульс лообразного напряжения, синхронно с ним напряжения отрицательной полярности, подавать трехступенчатый сигнал с различслужащий импульсом привязки для последовательной подачи сигналов основных 55 ной длительностью ступенек, каждая из которых соответствует своему цвету. Управляя цветов точно на соответствующие цветовые соотношением между длительностями стулюминоформные полосы R, G, В. Импульс пенек в этом сигнале, можно получать всю напряжения с нагрузочного сопротивления гамму цветов, в том числе и белый, если R подается через высоковольтный разделидлительности ступенек будут одинаковы. тельный конденсатор 8 на формирователь 9 13 21730 Для воспроизведения на экране кинескопа 1 цветного изображения, соответствующего входному видеосигналу, необходимо преобразовать амплитуду сигнала каждого основного цвета в пропорциональную ей 5 длительность соответствующей ступеньки трехступенчатого сигнала. Этой цели служат блоки 11-16 заявляемого устройства (фиг.1). Видеосигнал, соответствующий красному цвету, поступает непосредствен- 10 но на вход широтно-импульсного преобразователя 11, на выходе которого формируется импульс постоянной амплитуды, длительность которого пропорциональна амплитуде входного сигнала (фиг.2г). На 15 широтно-импульсный преобразователь 12 подается сумма видеосигналов красного и зеленого цветов с выхода сумматора 14. На широтно-импульсный преобразователь 13 подается сумма всех видеосигналов основ- 20 ных цветов с выхода сумматора 1. На выхо 14 дах широтно-импульсных преобразова- телей 12 и 13 также формируются импульсы постоянной амплитуды по большей длительности (фиг 2 д, е). После суммирования выходных сигналов всех трех широтно-импульсных преобразователей сумматором 16 (фиг.2 ж) и инвертирования инвертором 17 полученной суммы на его выходе появляется трехступенчатый сигнал (фиг.2, з), который, будучи поданным на вторую отклоняющую пластину системы предотклонения. обеспечивает цветовую модуляцию свечения экрана индексного кинескопа 1 в соответствии с входным цветным телевизионным сигналом. Амплитуды используемых в данном устройстве напряжений сигналов не превышают 10 В. Таким образом, используя заявляемый способ, можно реализовать устройство отображения видеоинформации с высокой эффективностью цветовой модуляции. Фиг Л 21730 JL_ S 0 г 8 є Упорядник Замовлення 4680 Техред М.Келемеш Коректор М.Куль Ти Раж Підписне Державне патентне відомство України. 254655, ГСП, Київ-53, Львівська пл., 8 Відкрите акціонерне товариство "Патент", м. Ужгород, вул.Гагаріна, 101