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Os monitores e suas tecnologias - Parte I Imprimir E-mail
Escrito por Antônio Paulo Rodrigues Fernandez   
Seg, 03 de Março de 2008

Monitores CRT

Nesta série de matérias será abordado como funciona cada uma das principais tecnologias de geração de imagens através de écran (tela) de emissão luminosa.

O tema é iniciado pelo conhecido CRT, não por ter a melhor tecnologia, mas sim por ser mais popular, afinal mais de 98% dos televisores e mais de 95% dos monitores instalados no Brasil ainda fazem uso da tecnologia CRT. Na próxima edição falaremos da tecnologia de cristal líquido e depois de plasma.

O monitor CRT ainda é o mais popular. Mais de 98% dos televisores e mais de 95% dos monitores instalados no Brasil usam essa tecnologia. CRT é um acrônimo para a expressão do inglês cathode ray tube, que significa tubo de raios catódicos, inventado pelo físico alemão Karl Ferdinand Braun, em 1879.

De maneira simplista, podemos dizer que um tubo de raios catódicos é uma válvula gigante, de vidro, no formato de uma pirâmide, tendo sua base a forma de uma calota esférica. Essa base é a tela, que fica virada de frente para o espectador. Suas paredes devem ser bastante resistentes podendo chegar, em televisores grandes, a 3 cm de espessura. Isso permite obter um nível de vácuo elevadíssimo em seu interior. Em alguns casos, esse vácuo alcança o valor de 0,000001 (mmHg) — a título de comparação, a pressão atmosférica ao nível do mar é de 760 mmHg. Tamanha intensidade de vácuo justifica-se pelo fato de que feixes de elétrons são literalmente bombardeados contra uma tela composta por fósforos. Qualquer substância presente no interior do tubo pode causar o desvio desse feixe, resultando em uma série de “chuviscos” na imagem gerada.

A figura na abaixo ilustra os diversos componentes de um CRT

 

 

 

O tubo de retardo (1) é um invólucro de vidro com paredes mais espessas quanto maior for o monitor. Suas paredes internas são revestidas por uma fina camada de cobre, que irá servir como um “dreno” de captação de elétrons. O tubo de retardo pode ser dividido em três partes: o pescoço, que é a parte mais fina (o que equivale ao gargalo de uma garrafa); o balão, que é a parte traseira maior e a écran, que é a parte frontal.

Na parte traseira do CRT encontra-se a válvula geradora de elétrons (2), conhecida como fly-back. Essa válvula contém um filamento de tungstênio revestido por selênio. Quando aquecido por uma corrente de poucos ampéres o filamento produz uma nuvem de elétrons, que ficam praticamente em suspensão na parte externa do invólucro, graças ao campo eletromagnético produzido por um dispositivo de ferrite. No processo de geração da imagem, a barra de ferrite expulsa os elétrons para além do filamento e lá ficam aguardando até que cesse o potencial negativo da barra, ou sejam atraídos pelo yoke (que será explicado adiante). Existem três válvulas geradores de elétrons, uma para cada cor primária — vermelho, verde e azul. A corrente que circula pelo filamento do fly-back é controlada pela placa de sincronismos e intensidade de pulso, que toda TV e monitor de computador possui.

Estando as válvulas fly-back carregadas de elétrons, um enrolamento que fica pouco a frente entra em operação (3). Trata-se da bobina de aceleração de elétrons ou yoke. Essa bobina pode oscilar mais de 262 vezes a cada pulso de varredura (são em média 60 a cada segundo). Isso depende da resolução e do nível de entrelaçamento do monitor. A cada pulso, o yoke gera um campo eletromagnético que atrai e orienta os elétrons (produzidos pelo fly-back) para o centro da tela (4). Os elétrons atingem velocidades da ordem de 500 m/s e adquirem energia suficiente para se chocarem fortemente contra as partículas de fósforo da écran gerando a luminescência.

As bobinas defletoras (5) têm a função de orientar a direção dos elétrons. São quatro defletores, acionados por “centésimos de nanossegundo” em relação à bobina yoke. A título de curiosidade, um centésimo de nanossegundo equivale, aproximadamente, ao tempo que a maioria das pessoas demora a piscar, dividido em 100.000.000.000 de partes.

O efeito combinado dos fly-backs, yoki e bobinas defletoras, é a varredura de toda a tela de fósforo. No caso dos monitores, a cada segundo ocorre a varredura de mais de sessenta linhas horizontais e verticais por segundo.

O catodo de captação (6) tem a função de retirar os elétrons da tela de fósforos (7), caso contrário ocorreria a saturação da écran e a mesma pararia de gerar luz, pois os elétrons acumulados na tela de fósforos passariam a constituir um campo negativo que agiria repelindo os novos feixes gerados.
A tela geradora de imagens (7) é composta por milhares de pequenas células de sulfeto de fósforo formando conjuntos de três células, para cada uma das cores primárias. A distância entre cada uma dessas células é o dot pitch. Quanto menor o valor do dot pitch, maior será a resolução do monitor.
As células de fósforo, bombardeadas pelos feixes de elétrons, emitem luz nas cores verde, vermelha ou azul. Quanto mais intensa a emissão de elétrons, mais intenso será o brilho produzido pelas células de fósforo e maior a saturação das cores. O ajuste de brilho do monitor se dá pela variação da corrente no filamento da válvula geradora de elétrons. Portanto, mais brilho significa mais consumo de energia e, também, menos vida útil do CRT.

Para aplicações gráficas é muito importante a capacidade de reprodução de cores do monitor. Isso depende das características de luminância e crominância da écran. A luminância equivale ao parâmetro da cor conhecido por nós gráficos como luminosidade e a crominância é uma resultante entre os parâmetros saturação e tonalidade. Da mesma forma como as tintas de impressão podem variar muito em sua cor, de um fabricante para outro, a indústria de monitores também enfrenta variabilidade de luminância e crominância.

A máscara de sombra ou mask shadow (8) absorve eventuais ondas refratárias que são emitidas pela parte posterior da tela de fósforos. A máscara de sombra também evita que elétrons desgarrados venham a gerar pontos de interferência intermodal (chuviscos) na imagem apresentada pela écran. Os elétrons passam pela máscara de sombra em trajetórias cruzadas (cross line) e atingem as células de fósforos. A máscara de sombra possui um potencial positivo de alguns volts (normalmente 300 volts), servindo como um segundo catodo de captação.

O tempo de vida útil de um monitor de CRT é de oito anos, aproximadamente. Seu custo é em média de 30% a 50% menor que os monitores que utilizam tecnologias de plasma (durabilidade média de três anos) ou cristal líquido (durabilidade média de cinco anos). O CRT tem como desvantagem um maior consumo de energia elétrica.

O efeito Flicker

O monitor, ao trabalhar com uma freqüência vertical inferior a 56 Hz (menor que a da rede), pode gerar o efeito flicker ou cintilação, quando uma mancha escura na forma de um traço percorre periodicamente a tela, fazendo com que a imagem pareça estar pulsando (ou piscando). Esse problema pode ser solucionado mudando-se a resolução do monitor (que na verdade vai implicar na alteração das freqüências vertical e horizontal de varredura do aparelho), sempre respeitando-se as recomendações do fabricante para se evitar danos ao equipamento. Outro recurso para reduzir o flicker é a varredura entrelaçada ou entrelaçamento. Nesse caso, o feixe de elétrons varre a tela alternadamente entre as linhas pares e ímpares. Com isso, a freqüência vertical dobra e o flicker não ocorre. No entanto, as imagens geradas por esse método têm menor definição. A sensação de flicker também pode ser causada por iluminação ambiente com lâmpadas fluorescentes de baixa freqüência.

Antônio Paulo Rodrigues Fernandez é professor da Escola Senai Theobaldo De Nigris, especialista nas áreas de Pré-Impressão e Impressão Offset.

Ilustração: Antônio Paulo Rodrigues Fernandez

Texto publicado na Edição 60