Как экраны телевизоров стали плоскими?

Идеи создания матричного ТВ-экрана бродили в головах российских изобретателей еще четверть века тому назад.

Мы уже привыкли к плазменным и ЖК-телевизорам и компьютерным мониторам. Привыкли настолько, что прежние громоздкие «ящики» на базе электронно-лучевой трубки (которые были «классикой» 10-15 лет назад) уже воспринимаются как анахронизм, как что-то курьёзное и несуразное. Больше того: сегодня уже вовсю говорят о гибких экранах, которые можно свернуть в рулон или вешать на стену на манер ковра.

Путь, пройденный изобретателями, инженерами и технологами от громоздкой электронной трубки до гибких экранов, конечно же, был непростым. Телеэкраны (как, впрочем, и большинство других привычных нам вещей) имеют свою долгую и интересную историю, отдельные этапы которой помогают проследить старые публикации в журналах.

О том, как конструкторы боролись буквально за миллиметры толщины корпуса телевизоров, рассказано в статье Рудольфа Свореня «Листики ТВ-экрана», опубликованной в мартовском номере журнала «Наука и жизнь» за 1987 год.

Уже тогда, в конце 1980-х, в печати стали появляться первые сообщения о создании плоских экранов (и даже гибких, которые можно отрезать от рулона по нужным размерам), а на выставках демонстрировались японские микротелевизоры в наручных часах, карманные телевизоры небольшой толщины и пр.

В своей статье Р. Сворень рассказывает о двух направлениях конструкторской мысли, нацеленной на создание плоских телевизоров. Первое из них – это совершенствование электронно-лучевой трубки (ЭЛТ). На иллюстрации к статье (см. рис. 2) показано, как можно реализовать это за счет увеличения угла отклонения электронного луча. Рисуя ТВ-картинку строка за строкой, луч (поток электронов, удары которых заставляют люминофор на переднем стекле ЭЛТ светиться) под действием отклоняющей системы из электромагнитных катушек отклоняется влево-вправо, и чем «размашистее» эти его движения, тем короче можно сделать кинескоп при одной и той же ширине экрана. Соответственно, и корпус телевизора можно сделать более плоским. Р. Сворень приводил такой пример: в телевизоре «Рубин-268» производства СССР использовался кинескоп с углом отклонения 110 градусов и размерами экрана 67 см, при этом глубина телевизора была примерно 45 см. А если бы в нем стоял кинескоп с углом отклонения 90 градусов или 50 градусов (именно с пятидесятиградусных кинескопов начинало послевоенное массовое телевидение), то телевизор имел бы глубину примерно 55 или 80 см (вместо 45). Однако, как отмечал Р. Сворень, угол отклонения 110 градусов можно было на тот момент считать пределом возможного, поэтому конструкторы были вынуждены искать новые идеи. Одна из них – поворот электронного луча на 90 градусов электромагнитным коллиматором, совмещенным с отклоняющей системой (рис. 2,д). Горловина ЭЛТ при этом отогнута вбок и за счет этого можно достичь довольно значительного уменьшения толщины. Правда, в таком кинескопе достаточно сложно обеспечить точность попадания луча в нужную точку люминофора, поэтому такие электронные трубки выпускались лишь с небольшими по размеру экранами.

Еще одна конструкция, о которой в своей статье упоминал Р. Сворень, была реализована в карманных телевизорах японской фирмы «Мацусита». Основана она была на достаточно очевидной идее: чем меньше экран, тем короче кинескоп. Поэтому конструкторы попросту объединили в одном вакуумном баллоне много примыкающих друг к другу и согласованно работающих маленьких кинескопов, каждый из которых рисует на люминофоре свою часть картинки. Такой ячеистый плоский экран состоял из 3000 микрокинескопов и имел общий размер 25 см при толщине телевизора 10 см.

Сегодня, конечно, такая громоздкая конструкция может показаться своего рода «техническим анекдотом». Но сам этот принцип – разделение одного большого «излучателя» на множество маленьких, – по сути, стал предтечей нового направления полета научной и конструкторской мысли. Р. Сворень фактически застал и зафиксировал в своей статье (см. рис. 3) момент рождения первых матричных телеэкранов: светодиодных (где каждая точка – пиксель образуется своим, отдельным светоизлучателем), люминофорных (в которых электронные лучи создавались при помощи взаимно перекрещивающихся электродов в виде полосок) и собственно жидкокристаллических матричных экранов, которые сегодня стоят на столе практически у каждого из нас.

Кстати, небезынтересным является тот факт, что идея матричного люминофорного ТВ-экрана была в 1978 году предложена одним из читателей журнала «Юный техник», Сергеем Афанасьевым из г. Клин (см. «ЮТ» №12, 1978 г., стр. 56–57). Эта идея была отмечена авторским свидетельством журнала «Юный Техник», а в опубликованном в №12 за 1978 г. комментарии члена экспертного совета «ЮТ» инженера С. Валянского была приведена примерная схема такого телеэкрана (рис. 4).

А в статье «Что вместо кинескопа?» инженера И. Зверева, которая была опубликована в журнале «Юный Техник» в 1985 году (№3, 1985 г., стр. 10–13) уже была подробно описана конструкция тонкопленочного электролюминесцентного матричного экрана (рис. 5), разработанного учеными Института полупроводников АН УССР (для нынешнего молодого поколения читателей поясним, что такое УССР: так в те времена называлась республика Украина).

Таким образом, не только Япония, США и другие зарубежные государства, но и наша страна (тогда еще – СССР) стояла «у истоков» технологий создания современных матричных экранов. Остается только надеяться, что инженерам и конструкторам современной России удастся хотя бы отчасти вернуть утраченные во времена пресловутой «перестройки» позиции одного из мировых лидеров в разработке электронных устройств и реализовать, наконец, «обещанные» в далеких 1980-х гибкие ТВ-экраны, которые можно сворачивать в рулон…

Дмитрий Усенков
"Наука и жизнь"

Источник: журнал MEDIASAT : цифровое ТВ, радиовещание и телекоммуникации