TVs de tubo de raios catódicos (CRT) usam tecnologia diferente de LCD e plasma. É a presença do CRT — tubo de vidro em funil — que dá às TVs CRT sua profundidade e peso característicos. Essencialmente, TVs CRT funcionam bombardeando revestimento de fósforo no interior da tela com partículas negativamente carregadas chamadas elétrons (originalmente, raios catódicos).
Dentro do CRT, dispositivo chamado canhão de elétrons (cátodo/elétrodo negativo), série de bobinas de computador (steering coils) e aquecedor geram feixe de elétrons. Bobinas criam campo magnético que guia feixe para varrer tela de um lado a outro, começando no topo. Ar é retirado do CRT para moléculas de ar não interferirem na passagem de elétrons entre canhão e tela.
Fósforo é substância que emite luz visível quando exposta a radiação (luz ultravioleta ou, aqui, feixe de elétrons). Elétrons colidem com átomos de fósforo, fazendo-os ganhar energia ("excitar"). Quando átomos perdem energia ganha nas colisões, emitem partículas (fótons) de luz visível.
TVs CRT antigas usam fósforo de cor única → só preto-e-branco (monocromático). TVs CRT posteriores usam fósforos nas 3 cores primárias — vermelho, verde, azul → imagem colorida. Fabricantes aplicam múltiplos revestimentos coloridos na tela via máscara de abertura (aperture mask), metal perfurado, criando milhares de linhas finas coloridas de fósforo.
Nada intrinsecamente errado no funcionamento CRT. Na verdade, renderizam cores muito bem e produzem imagens de alta qualidade, escalando facilmente a várias resoluções. Principal defeito: tamanho e peso físicos; CRT grande pesa centenas de kg, enquanto LCD/plasma muito maior pode ser leve para pendurar na parede. CRTs também produzem flicker (cintilação) mais perceptível e consomem significativamente mais energia. Natureza do feixe de elétrons varrendo faz divergir nas bordas — área visível sempre 2-3 cm menor que tamanho físico.
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