Versi paling awal CRT adalah sebuah diode katode-dingin, sebuah modifikasi dari tabung Crookes (lihat sinar-X) dengan layar dilapisi fosfor, kadang kala dinamakan tabung Braun. Versi pertama yang menggunakan kathoda panas dikembangkan oleh J.B. Johnson (yang merupakan asal istilah noise Johnson) dan H.W. Weinhart dari Western Electric dan menjadi produk komersial pada 1922.
Sinar katode adalah aliran elektron kecepatan tinggi yang dipancarkan dari katode yang dipanasi oleh elemen pemanas (heater) di dalam sebuah tabung vakum.
Dalam tabung sinar katode, elektron-elektron secara terarah, diarahkan menjadi pancaran elektron, dan pancaran elektron ini difokuskan dengan alat "defleksi yoke" oleh medan magnetik untuk diarahkan kearah posisi Horisontal dan Vertikal untuk men"scan" permukaan di ujung pandang (anode), yang sebaris dengan bahan berfosfor (biasanya berdasar atas logam transisi atau rare earth. Ketika elektron menyentuh material pada layar ini, maka elektron akan menyebabkan timbulnya cahaya. Untuk keperluan layar CRT ini supaya fosfor berpendar atau bercahaya diperlukan tegangan tinggi yaitu sekitar 25 Kilo Volt sampai 27 Kilo Volt dibangkitkan oleh alat yang bernama Flyback.
Sebelum elektron ini menyentuh fosfor, dilayar tabung kaca elektron-elektron itu menembus pelat yang sangat tipis yang berlubang-lubang disebut skrin yang hampir sama luasnya dengan lebar layar tabung untuk memfokuskan tiga bintik warna RGB (Red, Green, Blue) untuk tabung layar warna. Pelat logam ini sangat tipis dan peka terhadap magnet, jika magnet kuat akan mengubah bentuk pelat ini sehingga tidak rata dan terjadilah warna yang semburat dan acak kerena tembakan elektron tidak terfokus pada ketiga titik bintik-bintik RGB, dan kejadian ini disebut degausing.
Secara teori, CRT dan LCD memiliki perbedaan di mana CRT menggunakan elektron yang ditembakkan ke layar sehingga mewarnai menjadi suatu gambar. LCD memiliki cahaya di belakang yang konstan di mana intensitas kecerahan menjadi berbeda karena adanya penutupan/penghalangan dari molekul untuk sinar yang melewati panel.
Cara kerja
Elektron ditembakkan dari belakang tabung gambar menuju bagian dalam tabung yang dilapis elemen yang terbuat dari bagian yang memiliki kemampuan untuk memendarkan cahaya. Sinar elektron tersebut melewati serangkaian magnet kuat yang membelok-belokkan sinar menuju bagian-bagian tertentu dari tabung bagian dalam.
Begitu sinar tersebut sampai ke bagian kaca tabung TV atau monitor, dia akan menyinari lapisan berpendar, menyebabkan tempat-tempat tertentu untuk berpendar secara temporer.
Setiap tempat tertentu mewakili "pixel" tertentu. Dengan mengontrol tegangan dari sinar tersebut, terciptalah teknologi yang mampu mengatur berbagai pixel tersebut untuk berpendar dengan intensitas cahaya tertentu.
