A raszteres CRT:


A monitor legfontosabb részegysége a megjelenítő képernyő, azaz a katódsugárcső (cathode ray tube - CRT). Ezen, ha elég nagy távolságból nézzük a megjelenített objektumok, karakterek folytonos körvonalúnak látszanak. Azonban közelről megfigyelhető, hogy az egyes megjelenített ábrák nem folytonos vonalakból állnak, hanem sok-sok apró pontból épülnek fel. Ezeket a pontokat képelemnek (pixel vagy picture element) nevezzük. A képernyőknél megfigyelhető, hogy a képpontok nem véletlenszerűen helyezkednek el, hanem szigorú rend szerint mátrixba rendeződnek. Ezek a pixelek a valóságban apró, fekvő ellipszisek.

Az ábrán látható, hogy a pontok úgy rajzolódnak ki, mintha valaki egy ceruzát húzna végig a képernyőn balról-jobbra és fentről lefelé (ahogy írunk) és ahol pontot kell megjeleníteni, ott erősebben nyomná meg a ceruzát. Tehát elkezdi a bal felső sarokban. Húz egy vízszintes vonalat - ahol kell ott erősebben rányomja a ceruzát - a képernyő jobb széléig, majd ott felveszi a ceruzát, visszaviszi a bal oldalra és az előbb meghúzott sor alatt, ahhoz közel húz még egy sort. És így tovább, addig, amíg eléri a képernyő alját. Ekkor ismét felemeli a ceruzát és visszaviszi a bal felső sarokba, és kezdődik minden előröl.

A katódsugárcső felépítése:

A katódsugárcső négy fő részből áll: anód, katód, vezérlőrács és az eltérítő lemezpárok. A katód vezető anyagból készül és a rajta átfolyó áram hatására elektronokat bocsát ki. A negatív töltésű elektronokat a pozitív feszültségre kapcsolt anód vonza. Az anód és a katód között helyezkedik el az úgynevezett vezérlő rács. A feladata az elektronok mennyiségének szabályozása. Ha kis negatív feszültséget kapcsolunk rá, akkor nem fogja átengedni az elektronokat, míg ha 0 vagy kis pozitív feszültséget kapcsolunk rá, akkor szabadon átengedi az elektronokat, vagy gyorsítja is azokat. A csőben ezeken kívűl található még 2 eltérítő lemez pár, melyek az anód által kibocsájtott elektronsugár irányának módosítására szolgálnak. (Azaz velük szabályozható, hogy a képernyő mely részére csapódjanak be az elektronok.)

A tényleges kép megjelenítése soronként történik. A kép rajzolása a bal felső pontból indul. A sugár elindul vízszintesen, és felrajzol egy vízszintes sort. A sor végén a sugarat kioltják, az visszafut ismét a kép bal szélére, de közben függőleges irányban lefelé mozdul. Ekkor megkezdődik a következő vízszintes sor kirajzolása (non-interlaced). A tévékép úgynevezett félképváltásos (interlaced) módon rajzolódik ki, azaz az elektronsugár először a páratlan sorokat rajzolja fel, majd visszafut a kép elejére, és a páros sorok következnek.Egy normál tévékép 625 vízszintes sorból épül fel, azaz egy ilyen tévékészüléken a legnagyobb függőleges felbontás 625 lehet, de a gyakorlatban ez ennél kisebb.

Monokróm monitor

Működését tekintve az előbb leírt elv szerint működik. A hagyományos fekete-fehér TV-től eltérően vannak típusok, amelyek nem fekete alapra rajzolnak fehér színnel, hanem fekete alapra zöld vagy borostyánsárga színnel. Ez a szín a képernyő belső felére felvitt bevonat anyagától függ. (Azaz attól, hogy ha elektronsugár éri a festék szemcséket, milyen színű fényt bocsátanak ki.). A monochrom monitorok általában kétféle üzemmódban tudnak dolgozni. Az egyik a karakteres, a másik a grafikus. Az elsőben huszonöt karaktersort, soronként nyolcvan karaktert képesek megjeleníteni. A második esetben vízszintesen 720, függőlegesen 350 pont megjelenítésére alkalmasak.


Színes monitor


Működését tekintve hasonlóan működik, mint az előbb megismert monitor. A különbség ott van, hogy ez színeket is képes megjeleníteni. A színek előállításának alapja két felismerés. Az egyik az, hogy az emberi szem felbontóképessége véges, ami azt jelenti, hogy egy meghatározott távolságnál közelebb lévő két pontot már nem kettőnek, hanem csak egynek látunk. A másik felismerés az, hogy ha két színt összekeverünk, akkor azt egy harmadik színnek érzékeli az emberi szem.
Először a színárnyalatot vizsgáljuk meg a színárnyalatot három alapszínből, pirosból, kékből és zöldből keverjük ki. Az addíciós színkeverés lehetőséget nyújt ugyanis, hogy, pl. a piros fényből és a zöld fényből ragyogó sárga színt állítsunk elő. A kékből és a zöldből világos ciánkék színt, a pirosból és a kékből pedig telt bíbor színt nyerhetünk stb.... így jön létre az un. színkör, amely kerületén valamennyi szükséges színárnyalatot teljes szín telítettségben tartalmaz. Ezt a színtelítettséget viszont csak a megfelelő jel csökkentheti a színkörön belül ilyen módon a kör középpontjához közeledünk, ahol már az összes szín telítetlen, ami tiszta fehér színt jelent. Bármely tetszőleges színárnyalat tehát a három alapszínből, a pirosból, a zöldből és a kékből álló színesfény-keverékének megfelelő gyengítésével telítettségében egészen a fehér-értékig lecsökkenthető.
A három alapszínből összetett színkeverékkel történő ilyen meglepő színezések és azok telítettségének csökkentései természetesen csak egy piros, egy kék és egy zöld fényforrásból származó fénysugarak összegzésével hajthatók végre. (Additív színkeverés)

Ha megkísérelnénk ennek a kiszínezésnek véghezvitelét színes ceruzákkal vagy vízfestékkel, bizonyos, hogy keserű csalódás érne bennünket ekkor ugyanis a színkeverés nem addíciós, hanem szubsztraktív. A színező anyagok (pigmentek) ebben az esetben a ráeső fény töredékét verik csak vissza és a többit elnyelik (abszorbeálják) minél inkább eltérően abszorbeáló pigmenteket keverünk össze, annál több fényösszetevö vész el - ezek mintegy kivonódnak, szubsztrahálódnak. (A szubsztaktrív (YMC B) szinkeverést például a nyomtatók használják)

A színes képcső elektronforrásából kilépő három elektronsugár kevéssel a célba vett színhármas előtt kereszteződik és csak a "saját" világító pontját találja el. Eközben az árnyékmaszk megakadályozza, hogy más fénykibocsátó pontok is felvillanjanak.

Az ernyő mintegy 400000 képpont-egységgel (színelemmel) van beszórva. Ezek mindegyike három fluoreszkáló pontocskából tevődik össze, amelyek piros, zöld és kék színekben villannak fel, ezért ezeket a szín-elemeket, színhármasoknak nevezzük. A 400000 a színhármas tehát 1.2 millió (!) fénypor pontot jelent. Nagyító segítségével a színes készülék képernyőjén ezt a pontocskából álló mintázatot jól fel lehet ismerni. (A fénypor pontok anyagaként (luminiforok) cinkvegyületeket használnak az ezüsttel aktivált cinkkadmium pl. zöld fénnyel villan fel. Ha a katódsugár eltalálja, az ezüsttel aktivált cinkszulfid pedig kék fénnyel. Piros fénnyel felvillanó anyagként jól bevált a ritka alkáli fémmel, az európiummal aktivált ittriumfoszfor-vegyület.)
A színes képcső 400000 színelemének luminofor-pontocskái egyébként mintegy 0.3 mm-es átmérővel rendelkeznek. Amennyiben ezek gyors egymásutánban, hármas csoportokban felvillannak, akkor ezeket a néző szeme természetesen már nem érzékeli külön, ezek a kívánt keverékszínű színes képponttá olvadnak össze, amelyet a három elektronágyúból kilépő három katódsugár intenzitása határoz meg. Hogyan érhető el, hogy a megfelelő képpont helyes időpontban villanjon fel?
Ez egy lyuk-, vagy árnyékmaszk segítségével történik, amely mintegy másfél centiméterrel a fénypor-réteg elé van a cső belsejében beépítve. A három katódsugárnak először ezen az árnyékmaszkon kell keresztül haladni, mielőtt még a luminofor-pontokat eltalálnák és azokat fénykibocsátásra gerjeszthetnek. Az árnyékmaszk pontosan annyi furattal rendelkezik a katódsugarak számára, ahány színhármas van a képernyőn, tehát mintegy 400000 furattal. Ezek a furatok a képernyő szélénél 0.2 mm átmérőjű lyukacskák, a képernyő közepe felé az átmérő 0.25 mm-ig növekszik. Ezeket minden egyes színhármas felett, pontosan a háromszög középpontjában kell elhelyezni. Miért?
A három katódsugár úgy van beszabályozva, hogy azok kevéssel a színhármas felett keresztezik egymást, s így ezután már csak a saját fénypontjukat találják el így az elektronikus kék-ágyúból kilépő sugár csak a cinkszulfid luminofor pontocskát gerjeszti, a zöld ágyúból származó sugár csak a cinkkadinium-pontocskát és a piros-sugár pedig csak az íttrium-foszforvilágító foltot. Az árnyékmaszk (lyukmaszk) gondoskodik tehát arról, nehogy felcserélt fénypontok gerjesztődjenek fényemisszióra. A folyamatos felvillanás mechanizmusa természetesen itt is ugyanúgy működik, mint ahogyan azt már a fekete-fehér képernyőnél láttuk.
Ha tekintetbe vesszük, hogy az ilyen színes képcsövek tömeggyártásban készülnek, akkor megfelelő képet alkothatunk az elektronikai ipar teljesítőképességéről. Az ilyen kép-jelátalakító csövek jellegzetes felépítése következtében ezeket egyébként háromsugaras árnyékmaszkos színes képcsöveknek nevezik, angolul shadow-mask-tubes (árnyékmaszkcsövek).
Az itt ismertetett képcső az úgynevezett delta szerkezetű képcsövek családjába tartozik. Az elnevezés a háromféle színt előállító pontok háromszögben történő elhelyezkedésére utal.


Egy másik rendszernél a fénypontok egymás mellett, függőleges csíkokban helyezkednek el. Ezeket In-line képcsöveknek nevezzük. Itt az árnyékmaszkon nem lyukak, hanem függőleges rések találhatók, amik az egymás mellett elhelyezkedő színhármasokat árnyékolják le. A három alapszínt is csík formájában helyezték el vízszintese egymás mellett. A hibák elkerülése végett a csíkok közé egy különleges, fekete anyagot illesztenek. Ha egy elektront rosszul fókuszálunk, akkor az ide csapódik és nem kelt zavaró fénypontokat.