Wa¿niejsze aspekty

udoskonalania obrazu

Uzyskiwanie coraz to lepszej jakoœci obrazu

zale¿y w g³ównej mierze od postêpu w zakre-

sie technologii wytwarzania kineskopów koloro-

wych i dotyczy przede wszystkim poprawy kon-

trastu (w tym wiêkszej luminacji), p³askiego

kszta³tu ekranu oraz zwiêkszenia liczby odtwa-

rzanych szczegó³ów przy zachowaniu nieza-

k³óconej geometrii. Osi¹gniêcie zadowalaj¹-

cych wyników w tych dziedzinach sta³o siê

mo¿liwe dziêki zastosowaniu nowej technologii

nak³adania specjalnej warstwy pigmentowej

na drobiny luminoforu, nowej konstrukcji dzia-

³a elektronowego zapewniaj¹cego optymalne

ogniskowanie wi¹zek elektronowych (na krawê-

dziach i naro¿nikach ekranu) oraz ulepszeniu

i rozbudowie naszyjkowych zespo³ów odchyla-

j¹cych, poprawiaj¹cych jakoœæ ogniskowania

(w zakresie rozdzielczoœci i ostroœci) oraz zmniej-

szaj¹cych b³êdy geometrii.

Stosunek luminancji najjaœniejszych i najcie-

mniejszych elementów obrazu decyduje o je-

go kontraœcie i zale¿y jak wiadomo od wydaj-

noœci œwietlnej luminoforów oraz od intensyw-

noœci ich oœwietlenia z zewn¹trz w miejscach,

gdzie nie wystêpuje elektroluminescencja. Ce-

lom tym przyporz¹dkowane s¹, oprócz wy-

mienionej ju¿ pigmentacji luminoforów, wyko-

nanie ekranu luminescencyjnego w systemie

black matrix oraz zastosowanie szk³a ekrano-

wego o ma³ej przepuszczalnoœci œwiat³a i z na-

niesion¹ na jego zewnêtrzn¹ powierzchniê

specjaln¹ pow³ok¹ przeciwodbiciow¹.

Pigmentacja luminoforów polega na takim ich

domieszkowaniu barwnikami organicznymi

(pigmentami), aby odbija³y œwiat³o zewnêtrz-

ne tylko w tym przedziale promieniowania,

w którym same œwiec¹. Barwa œwiat³a odbite-

go od takiego luminoforu (zazwyczaj bia³a lub

lekko ¿ó³tawa) jest wiêc zbli¿ona do barwy je-

go elektroluminescencji. Pigmentacji poddaje

siê zwykle luminofor czerwony i niebieski. Po-

nadto, selektywny charakter odbicia od pig-

mentowanych luminoforów powoduje dodatko-

wo zmniejszenie wartoœci wspó³czynnika odbi-

cia ekranu (mniejszy strumieñ ulega odbiciu).

System matrix polega na wype³nieniu wolnej

powierzchni ekranu, pozostaj¹cej pomiêdzy

œwiec¹cymi triadami luminoforowymi, sub-

stancj¹ wype³niaj¹c¹ o ma³ej emisji wtórnej.

W standardowym wykonaniu jest to metali-

zacja ekranu, która zwiêksza jego wspó³czyn-

nik odbicia œwiat³a, umo¿liwiaj¹c tym samym

lepsze wykorzystanie powierzchni elementar-

nego obszaru œwiec¹cego, czyli uzyskanie

wiêkszej maksymalnej luminancji ekranu.

W systemie black matrix rolê ”wype³niacza”

spe³niaj¹ zwi¹zki grafitu, obni¿aj¹ce wspó³-

czynnik odbicia œwiat³a oraz nadaj¹ce ekrano-

wi charakterystyczn¹ ciemn¹ barwê.

Mo¿liwe jest jednoczesne stosowanie obydwu

systemów z korzyœci¹ dla zminimalizowania

20

KINESKOPY KOLOROWE

(3)

wp³ywu oœwietlenia zewnêtrznego na maksy-

malny kontrast reprodukowanych obrazów.

Poprawê rozdzielczoœci uzyskuje siê za spra-

w¹ nowych rozwi¹zañ wyrzutni, które coraz

skuteczniej ogniskuj¹ wi¹zki elektronowe, zaœ

plamka œwietlna ma mniejsz¹ œrednicê daj¹c

dobr¹ ostroœæ na ca³ej powierzchni ekranu,

tak istotn¹ dla teletekstu _ tego najbardziej su-

rowego weryfikatora definicji obrazu. Przy nie-

zwykle wysokich obecnie wymaganiach w za-

kresie czytelnoœci informacji bardzo wa¿n¹ ro-

lê odgrywa równie¿ zbie¿noœæ i czystoœæ kolo-

rów. Dlatego w nowych kineskopach stale jest

rozwijana konstrukcja zespo³ów naszyjkowych

oraz stosowana maska inwarowa o 7-krotnie

mniejszym wspó³czynniku rozszerzalnoœci cie-

plnej w stosunku do tañszej maskownicy sta-

lowej. Wiadomo bowiem, ¿e przy bombardo-

waniu maskownicy szybkimi wi¹zkami elektro-

nowymi jest wydzielana znaczna moc (oko³o

50 W), dlatego w celu zachowania prawid³owe-

go po³o¿enia otworów w stosunku do triad lu-

minoforowych jej materia³ musi mieæ ma³y

wspó³czynnik rozszerzalnoœci cieplnej. Wa-

runkowi temu odpowiada stop zawieraj¹cy

36% niklu i 64% miedzi, którego rozszerzalnoœæ

w przedziale temperatur 0

÷

220

o

C jest prak-

tycznie pomijalna, zaœ dobre odprowadzenie

ciep³a wydzielonego na ca³ej powierzchni ma-

skownicy zapewnia pokrycie jej specjaln¹ war-

stw¹ substancji o kolorze czarnym.

Preferowany obecnie kszta³t ekranu, bêd¹cy

wyrazem d¹¿enia do zupe³nie p³askiego obra-

zu w formie prostok¹ta powoduje, ¿e oprócz do-

skonalenia konstrukcji ekranu i zwi¹zanej z nim

technologii szk³a, zespo³y odchylaj¹ce wymaga-

j¹ bardzo wyrafinowanej rozbudowy spe³niaj¹-

cej krytyczne wymagania nie tylko w zakresie ge-

ometrii, ale przede wszystkim zbie¿noœci i czy-

stoœci. Wszystkie te modernizacje zmierzaj¹

do doskonalenia kineskopu dla potrzeb HDTV

(telewizji wysokiej rozdzielczoœci) i do uzyskania

na ekranie kineskopu obrazu odpowiadaj¹cego

w pe³ni standardowi kina domowego.

Aktualna oferta rynkowa telewizorów jest nie-

zwykle bogata w liczne modele z ekranem,

Radioelektronik Audio-HiFi-Video 5/2003

r

SIÊGAMY

DO PODSTAW

Rys. 7. Kineskop Quintrix:

a _ budowa b _ dzia³o elektronowe

P³aski

ekran szklany

z antyodbiciow¹

funkcj¹ ARAS

(anti-reflective,

anti-static)

Luminofor z

udoskonalonym

pigmentem

Udoskonalona

maskownica

Rama

wspomagaj¹ca

maskownicy

Samobie¿na

cewka odchylaj¹ca

z korekcj¹ coma

(odmiana aberracji

geometrycznej)

Wyrzutnia elektronowa

DQ-DAF (Double Quadruple _

Dynamic Astigmatism and

Focus Correction) z funkcj¹

dynamicznej korekcji astygma-

tyzmu i b³êdów ogniskowania

wraz z soczewk¹ LOLF (Large

Over Lapping Field)

Zespó³ soczewek

wstêpnego

ogniskowania LOLF

Soczewki

poczwórnego

zespo³u

ogniskuj¹cego

Soczewka ogniskowania wstêpnego

Pierwsza soczewka kwadrupolowa

Druga soczewka kwadrupolowa

G³ówna soczewka ogniskuj¹ca LOLF

a)

b)

DQ-DAF

Krzywizna ekranu

SQ-3,5 R*

Dzia³o elektronowe

L-OLF DQ-DAF

K¹t odchylania

102

o

Liczba linii

525/1125, NTSC/HD

Rozmiar plamki

H _ 0,67 mm, V _0,61 mm

Wspó³czynnik transmisji

44,5%

Pow³oka ekranu

ARAS

Luminofor R & B

Super Pigment

Luminofor G

New Middle Gold

Wysokie napiêcie

maks. 32,0 kV

T a b l i c a 2. Parametry kineskopów Quintrix

* Parametr krzywizny ekranu SQ _ 3,5 R oznacza, ¿e od-

powiada ona krzywiŸnie kuli o promieniu 3,5 R _ gdzie

R jest odleg³oœci¹ ekranu od wyrzutni.

21

którego czasza jest sp³aszczona i kszta³t jest

bardzo bliski prostok¹ta. Mamy wiêc do dyspo-

zycji ca³¹ gamê odbiorników z ekranami o ”wy-

prostowanych” naro¿nikach _ od rozwi¹zania

bazowego full square (pe³ny prostok¹t) i jego po-

chodnych, poprzez real flat (naprawdê p³aski)

firmy Philips i super flatline (super p³askolinio-

wy) o skrajnie zredukowanej wypuk³oœci œrod-

kowej czêœci ekranu i zwiêkszonej powierzch-

ni obrazu, do odbiorników z kineskopami blac-

kline, blackline S i real flat blackline S, których

nazwa wywodzi siê od zastosowanej technolo-

gii black matrix. Kineskopy tej generacji s¹ wy-

posa¿one standardowo w maskê inwarow¹

pozwalaj¹c¹ na zwiêkszenie pr¹du wi¹zek

a przez to wzmocnienie bieli. Ponadto ciemna

barwa szk³a i jego b³yszcz¹ca powierzchnia

zwiêkszaj¹ wra¿enie ostroœci i gwarantuj¹ do-

bre odtwarzanie czerni tak¿e przy silniejszym

oœwietleniu, natomiast dla zwiêkszenia kon-

trastu stosuje siê redukcjê emisji jonów.

W konkluzji dotycz¹cej technologii p³askich

ekranów mo¿na stwierdziæ, ¿e nie jest ona tyl-

ko nastêpstwem istniej¹cych trendów (pano-

rama, HDTV itp.) lecz równie¿ konsekwencj¹

zmniejszenia zniekszta³ceñ obrazu przy obser-

wacji ekranu pod wiêkszymi k¹tami, czego nie-

zbitym wyrazem jest stosowanie rozwi¹zañ

ekranów ze szk³a nadlewanego przy zacho-

waniu jego wewnêtrznej powierzchni sferycznej.

Wybrane rozwi¹zania

konstrukcyjne

Kineskopy firmy Panasonic

Jednym z najnowszych rozwi¹zañ technicz-

nych firmy Panasonic jest kineskop Quintrix

F (rys. 7a) stanowi¹cy unikatow¹ kombinacjê

5 kluczowych elementów: ekranu z ultratran-

sparentnego szk³a, sztywnej maski, wyrzutni

elektronowej DQ-DAF z uk³adem samozbie¿-

noœci zaprojektowanej specjalnie dla ekranów

panoramicznych, oraz uk³adu precyzyjnego

skanowania wi¹zk¹ elektronów z jednocze-

snym zwiêkszeniem wielkoœci ziarna lumino-

foru (Super Pigment Phosphor).

Wyrzutnia elektronowa (rys. 7b) w kinesko-

pie Quintrix jest wykonana wed³ug konstrukcji

Quadruple Inline Gun, tj. z wykorzystaniem

czterech rozmieszczonych liniowo zespo³ów

ogniskuj¹cych (siatki S1-S4). W stosunku do

konwencjonalnych rozwi¹zañ uk³adów optyki

elektronowej zmodyfikowana zosta³a apertura

uk³adu S1, o kwadratowym przekroju otworu

(dla kineskopów formatu 4:3) oraz wprowadzo-

ne zosta³o dzia³o systemu LOLF (dla kinesko-

pów formatu 16:9) z czêœciowo pokrywaj¹cy-

mi siê polami trzech soczewek elektronowych.

W obydwu przypadkach dzia³o zapewnia wê¿-

szy i lepiej (ok. 20%) zogniskowany strumieñ

elektronów. W wyrzutni systemu LOLF podkre-

œlaj¹cej funkcjê wstêpnego ogniskowania wy-

korzystany zosta³ uk³ad skupiaj¹cy z owaln¹

soczewk¹ elektronow¹ 1,7 raza wiêksz¹ w sto-

sunku do poprzednich odmian kineskopów

Quintrix. Ma to ogromne znaczenie w kine-

skopach z p³askim ekranem oraz zwi¹zanych

z tymi wymaganiami dotycz¹cymi zniekszta³-

ceñ plamki w naro¿nikach i przy krawêdziach

ekranu.

Radioelektronik Audio-HiFi-Video 5/2003

u góry i u do³u ekranu. Zespó³ cewek odchy-

laj¹cych z korekcj¹ coma otrzyma³ nazwê fir-

mow¹ CDY (Comafree Deflection Yoke).

Z zespo³em odchylaj¹cym zintegrowana jest po-

nadto cewka SVN (Scan Velocity Modulation)

umo¿liwiaj¹ca wprowadzenie dynamicznej mo-

dulacji szybkoœci skanowania obrazu. Oznacza

to, ¿e w systemie SVM prêdkoœæ wi¹zki zmie-

nia siê w taki sposób, ¿e obszary obrazu nie za-

wieraj¹ce drobnych szczegó³ów s¹ rozœwie-

tlane szybciej od tych, które s¹ pe³ne drobnych

detali. Czas zu¿yty na wolniejsze rozœwietlanie

detali jest kompensowany przez szybsze roz-

œwietlanie pozosta³ej czêœci linii tak, aby czas

potrzebny na przejœcie wi¹zki przez ca³¹ liniê po-

zosta³ zgodny z norm¹ danego standardu TV.

W kineskopie Quintrix cewki systemu SVM

ulokowane s¹ bli¿ej ekranu w stosunku do roz-

wi¹zañ innych firm, przez co uzyskano bar-

dzo dobr¹ skutecznoœæ dynamicznej modula-

cji SVN a zw³aszcza zadowalaj¹c¹ ostroœæ

i rozdzielczoœæ poziom¹.

Technologia Super Pigment Phosphor za-

stosowana do produkcji kineskopów Quintrix

umo¿liwi³a jednoczesne poprawienie jaskrawo-

œci, kontrastu i wiernoœci odtwarzania barw.

Kluczem do wyjaœnienia ulepszonych w³aœci-

woœci kineskopów Quintrix jest uzyskanie zie-

lonego luminoforu o nazwie Middle Gold-Gre-

en o lepszych w³aœciwoœciach ni¿ luminofory

stosowane wczeœniej, oraz wspomniane pokry-

wanie drobin luminoforu czerwonego i niebie-

skiego specjalnie opracowan¹, supermikro-

skopijn¹ warstw¹ pigmentu, selektywnie odbi-

jaj¹c¹ padaj¹ce na ekran œwiat³o otoczenia. Po-

równanie ekranu kineskopu Quintrix z lumi-

noforem wykonanym w technologii Super Pig-

ment Phosphor (z prawej) i kineskopu z kon-

wencjonalnym luminoforem (z lewej) przed-

stawiono na rys. 8.

Z rysunku wynika, ¿e odpowiednio spreparowa-

ne luminofory reaguj¹ na œwiat³o bia³e padaj¹-

ce na ekran (naturalne lub sztuczne) w taki

sposób, ¿e odbijaj¹ tylko sk³adowe w³asnej bar-

wy a pozosta³e sk³adowe absorbuj¹, w efekcie

czego kontrast obrazu powiêksza siê o 15%.

Ogólny wzrost jaskrawoœci obrazu na ekra-

nie kineskopu Quintrix F przekroczy³ 25% i sta-

³o siê to dziêki wyeliminowaniu przyciemniania

ekranu, zastosowaniu selektywnego odbija-

nia œwiat³a przez luminofory pokryte super-

pigmentem oraz zwiêkszenie wydajnoœci lumi-

noforów przez zwiêkszenie zawartoœci aktywa-

torów (50% zawartoœæ europu dla luminoforu

czerwonego oraz 35% zawartoϾ srebra dla lu-

minoforu niebieskiego). W sumie poprawiona

zosta³a znacznie zdolnoœæ odtwarzania i czy-

stoϾ barw niebieskiej i czerwonej, najtrudniej-

szej do odtworzenia.

W kineskopach typu Quintrix stosowana tech-

nologia firmy Panasonic uwidacznia swoje za-

lety szczególnie w przypadku odbiorników te-

lewizyjnych z kineskopami o du¿ej przek¹t-

nej ekranu. W tablicy 1 podano porównaw-

czo podstawowe dane techniczne kinesko-

pów 32-calowych poprzedniej generacji oraz

p³askich kineskopów typu trinitron firmy Sony,

z której wynika, ¿e ich niew¹tpliw¹ zalet¹ jest

mniejsza masa i g³êbokoœæ oraz lepsza roz-

dzielczoœæ obrazu, równie¿ w naro¿ach ekra-

nu. W produkowanych aktualnie odbiornikach

wielkoekranowych Panasonic stosuje zarów-

no kineskopy Super Quintric (SQ), Super Flat

(SF), jak i Quintrix F, których wa¿niejsze para-

metry zestawiono w tablicy 2.

n

Jerzy Orzechowski

Kineskop

Krzywizna

Masa/G³êbokoœæ

RozdzielczoϾ

JaskrawoϾ

(centrum/naro¿nik)

V/H

(cd/m

2

)

Super Quintrix

3,5 R

39 kg/50 cm

1,9/3,4

100

Poprzednie kineskopy
Panasonic

38 kg/49 cm

2,1/3,8

94

Trinitron Sony

P³aski ekran

49 kg/53 cm

2,8/4,8

100

T a b l i c a 1. Porównanie parametrów kineskopów

Zespó³ odchylaj¹cy zosta³ opracowany m.in.

pod k¹tem wyeliminowania deformacji kszta³-

tu plamek (tzw. zniekszta³ceñ przecinkowych)

w naro¿nikach ekranu, co wystêpuje na ogó³

w konwencjonalnych kineskopach. Cewki od-

chylaj¹ce z korekt¹ przecinkow¹ (coma correc-

ted), przeznaczone szczególnie do plamek

rozœwietlanych przez skrajne dzia³a wyrzutni in

line, tj. czerwonej i niebieskiej pozwalaj¹ zmniej-

szyæ beczkowaty kszta³t pola magnetycznego

stanowi¹cy przyczynê zniekszta³ceñ typu spot

coma (aberracja geometryczna plamki) aw re-

zultacie uzyskaæ bardziej wyrazisty obraz.

Efekt coma powoduje, ¿e przy brzegach ekra-

nu zamiast regularnej, okr¹g³ej plamki wi¹zka

elektronów rozœwietla elipsê (o zwiêkszonym

rozmiarze), szczególnie trudn¹ do usuniêcia

Rys. 8. Porównanie luminoforów

Luminofor Super Pigment

Tradycyjny luminofor