Speciális elektronsugárcsövek színes display céljára

Speciális elektronsugárcsövek színes display céljára CSABAI ISTVÁN—MÉSZÁROS SÁNDOR—MARCZIN GYÖRGY— MÓZER ISTVÁN Tungsram R t .

ÖSSZEFOGLALÁS Az informatika é s az elektronika térhódítása egy­ ú t t a l a display-k (kijelzéstechnika) mind szélesebb el­ terjedését hozta m a g á v a l . Az új felhasználások egy része teljesen ú j k ö v e t e l m é n y e k e t t á m a s z t a kijelző­ eszközökkel szemben, amelyek csak ú j eszközökkel old­ h a t ó k meg műszaki vagy gazdasági okokból. Ilyen te­ rületek a s p o r t p á l y á k o n és felhőkarcolók tetején fel­ állításra kerülő n a g y m é r e t ű tv-kompatibilis infor­ mációstáblák (óriás displayk). H a s o n l ó a n új terület a nagy t e l j e s í t m é n y ű járműmotorok és az ezekkel üze­ melő jármíívek (autóbusz, mozdony, traktor stb.) mikroprocesszoros k ö z p o n t i ellenőrző rendszereihez a l k a l m a z h a t ó display-k. A szerzők ismertetik az ál­ taluk kidolgozott színes óriásdisplayhez a l k a l m a z h a t ó f é n y p o n t m o d u l elektronsugárcsöveket, t o v á b b á az egyá g y ú s , k é t vagy t ö b b s z í n m e z ő s monitorcsöveket, kom­ puteres jármű display-nél történő felhasználásra.

• fénypor bevonat

-3

g

2

r

ff

Bevezetés A korszerű információmegjelenítés mindinkább m e g k í v á n j a a t ö b b s z í n ű vagy teljesen színes dis­ play-k h a s z n á l a t á t . Ugyancsak e l ő t é r b e k e r ü l t e k az ó r i á s m é r e t ű színes információ, k é p és r e k l á m display-k. A l á b b i a k b a n b e m u t a t j u k és ismertet­ j ü k az á l t a l u n k kísérleti célra fejlesztett h a s o n l ó célú e l e k t r o n s u g á r c s ő elven m ű k ö d ő e s z k ö z ö k e t . 1. Mono r e n d s z e r ű R G B - f é n y f o r r á s elektron­ s u g á r c s ő óriás video-display céljára. 1975-ben a V B K M az á l t a l a g y á r t o t t és ex­ p o r t á l t f é n y ú j s á g célú e r e d m é n y h i r d e t ő k h ö z izzó­ l á m p á k a t alkalmazott. A z i z z ó l á m p á k ismert h á t r á n y a i m i a t t — nagy t e l j e s í t m é n y i g é n y , lassú m ű k ö d é s i , illetve írássebesség — m á r ekkor is kézenfekvőbbnek látszott elektronsugárcső elvű fényforrás (CRT) a l k a l m a z á s a . B á r ekkor m é g csak a monokromatikus m e g o l d á s fejlesztése j ö t t szóba, a színes információ és t v - k é p megjelenítése is k ö n n y e n m e g v a l ó s í t h a t ó n a k í g é r k e z e t t . A z 1. á b r á n l á t h a t j u k egy 1975-ben e l k é s z í t e t t e l e k t r o n s u g á r c s ő e l v ű monokromatikus fényfor­ ráscső m é r e t r a j z á t és e l e k t r ó d á i n a k e l i e n d e z é s é t . A felhasználó azonban 1975-ben é l e t v é d e l m i okok­ ból nem l á t t a m e g o l d h a t ó n a k a cső m ű k ö d é s é h e z szükséges m i n . 6—8 k V g y o r s í t ó feszültség élet­ veszély nélküli, s z a b a d t é r i a l k a l m a z á s á t , így a k í s é r l e t e k e t abbahagytuk, t a l á l m á n y i bejelentésre sem k e r ü l t sor, c s u p á n a Budapesti N e m z e t k ö z i V á s á r o n 1976-ban egy kisebb k i á l l í t á s o n m u t a t t u k be a c s ö v e k e t . A z a k k o r i helyzetnek megfelelően max. 2,5 k V gyorsítófeszültségnél csak a P l jelű

de

e>30ti

19'/'5 IH226-1.I 1. ábra.

Az első Tungsram fónyforráscső méretei ós elektróda elrendezése (1975)

z ö l d f ó n y p o r b e v o n a t t a l t u d t u n k e l f o g a d h a t ó fény­ e r ő - é l e t t a r t a m kompromisszumot elérni. A Mitshubishi cég teljesen h a s o n l ó elvű, azon­ ban színes k é p v i s s z a a d á s r a alkalmas fényforrás­ cső t a l á l m á n y á t 1978-ban jelentette be és egy 24,576 db f é n y p o n t c s ö v e s k é s z ü l é k e t 1981-ben a Lipcsei V á s á r o n „ D i a m o n d V i s i a n " n é v e n be is mutatott. K é s ő b b s z á m o s o r s z á g b a n helyeztek ü z e m b e ilyen r e n d s z e r ű óriás displayket, 32 ezer csővel. A lipcsei k i á l l í t á s h a t á s á r a 1981-ben ú j r a indí­ t o t t u k ilyen i r á n y ú kísérleti t e v é k e n y s é g ü n k e t és kidolgoztuk a 2. á b r á n l á t h a t ó mono r e n d s z e r ű ,

B e é r k e z e t t : 1986. V I . 2. ( A ) M e g j e g y z é s : A k ö z l e m é n y 1986. május 5—7. közt poster-előadáson szerepelt Garmisch-Partenkirchenben a V D E / N T G által rendezett „Elektronenröhren und Vakuumelektronik" konferencián.

470

2. ábra.

Az R G B - s z í n e k visszaadására szolgáló színes fónyforráscsövek

Híradástechnika

X X X V I I . évfolyam,

1986. 10. szám

a.)

b.)

H226 -3 3. ábra. 3 és 4 c s ö v e s modul elrendezési v á z l a t a 5. ábra.

4. ábra.

R G B fényforráscsövek dezésen

a tartósógetfí

XXXVII.

évfolyam,

fényforrás­

beren­

vagyis a R G B - s z í n e k k ü l ö n c s ö v e n k é n t i vissza­ a d á s á r a alkalmas fényforráscsöveket. A hengeres b u r á b a é p í t e t t egyszerű hengerszimmetrikus elekt­ r o n o p t i k a l e h e t ő v é teszi a félgömbszerű a l u m í n i z á l t e r n y ő f e l ü l e t e n 8—10 kV-os gyorsítófeszült­ séggel igen nagy fényerő elérését. A 3. á b r á n egy 3 és 4 csöves f é n y f o r r á s m o d u l elölnézeti színes részletét l á t h a t j u k . A 4 db fényforráscső k é p e z i az alapmodult, amely f é m h á z b a b e é p í t v e önálló n a g y f e s z ü l t s é g t á p f o r r á s s a l is rendelkezik. A bal­ esetmentes s z a b a d t é r i kezelést s z i l i k o n g y a n t á s k i ö n t é s biztosítja. A c s ö v e k e t a 4. á b r á n a t a r t ó s ­ égető berendezésen láthatjuk. 2. , , I n l i n e " r e n d s z e r ű R G B fényforrás elektron­ s u g á r c s ő óriás video-display céljára. A 3. á b r á n l á t h a t j u k , hogy a mono r e n d s z e r ű fényforrás k ö r a l a k ú v i l á g í t ó f é n y p o n t j a i a teljes d i s p l a y - f e l ü l e t n e k csak 2 5 % - á t t u d j á k k i t ö l t e n i . Viszonylag messze k e l l elhelyezni a c s ö v e k e t egy­ m á s t ó l a l e v e g ő á r a m o s h ű t é s b i z t o s í t á s a céljá­ ból, mivel a kis v i l á g í t ó csőfelület nagy s u g á r ­ á r a m t e r h e l é s e m i a t t j e l e n t ő s e n felmelegszik. E l ­ vileg is h á t r á n y o s t e r m é s z e t e s e n , hogy minden szín k ü l ö n c s ő b u r á b a van b e é p í t v e , a m i a k ö z e p e s m é r e t ű t á b l á k h o z is sok, 25—30 edb c s ö v e t igé­ nyel. A k é p e t m é g 50 m é t e r r ő l s z á m l á l v a is az elemi s z í n p o n t o k ú n . „ r o s t h a t á s t " keltenek. Logikusnak l á t s z o t t m u n k á n k s o r á n az R G B a l a p s z í n e k v i s s z a a d á s á t egyetlen csőbe i n t e g r á l Híradástechniha

, , I n line" rendszerű h á r o m á g y a s cső képe és elektronágyúja

1986. 10. szám

1H226-61 6. ábra. Az „in line" fónyforráscső elvi felépítése

n i ; s z á m o s p r ó b á l k o z á s u t á n az 5. á b r á n l á t h a t ó , szögletes és á l t a l u n k „ i n l i n e " r e n d s z e r ű n e k el­ nevezett h á r o m á g y ú s m e g o l d á s k i d o l g o z á s á r a ke­ r ü l t sor. A belső e r n y ő f e l ü l e t e n k i k é p z e t t , álló t é g l a l a p a l a k ú R G B fényporfelülettel az óriásdisplay összes felületének mintegy 5 0 — 7 0 % - á t tudjuk a k t í v világító felületként kihasználni, amely a szemlélőben t e r m é s z e t e s e b b k é p v i s s z a ­ a d á s t k e l t és a „ r o s t h a t á s " is elmarad. A 6. á b r á n metszetben l á t h a t ó a K4002 t í p u s ú , 7 cm e r n y ő á t l ó m é r e t ű e l e k t r o n s u g á r c s ő . A 3 téglalapfelületű k a t ó d b ó l kilépő elektronokat k ü lön-különálló rácsokkal vezérelhetjük. A lezárás­ hoz m á r 4—5 V feszültség elegendő, így a meghaj­ t á s T T L - k o m p a t i b i l i s is lehet. A h á r o m t é g l a l a p keresztmetszetű, R G B elektronsugár-nyalábot rá­ csos és ablakos s z e r k e z e t ű e l e k t r o n o p t i k á v a l , egy közös t é g l a l a p a l a k ú b l e n d e n y í l á s o n á t keresz­ tezve, az e r n y ő n lévő R G B f é n y p o r b e v o n a t ú felületekre v e t í t j ü k . Az elektronoptika elemei r é s z b e n a v e v ő c s ő g y á r t á s b a n kidolgozott és hasz­ n á l a t o s a l k a t r é s z e k r e é p ü l n e k , amelyek csillám­ szigetelőkkel olcsón összeszerelhetők. A n y a l á b 471

A z , , i n l i n e " f é n y p o n t c s ö v e k n é l az alapmodul ugyancsak 4 csőből áll, azonban ez 12 elemi fény­ pontnak felel meg. E z é r t a cső a l k a l m a z á s a gaz­ d a s á g o s t á b l a k i a l a k í t á s t és g a z d a s á g o s t á p e g y s é g ­ m e g o l d á s t is e r e d m é n y e z (8. á b r a ) . A c s ő t í p u s t t a l á l m á n y i bejelentés v é d i (1983). I d ő k ö z b e n 1984-ben a Mitshubishi cég is t a l á l m á n y i beje­ l e n t é s t t e t t az R G B a l a p s z í n e k egyetlen csőben való m e g v a l ó s í t á s á r a , azonban ú n . „ d e l t a " á g y ú s elrendezéssel, kerek ernyőfelülettel, aminek felül e t k i h a s z n á l á s i lehetősége elvileg elmarad az „ i n line" megoldáshoz képest. „ I n l i n e " r e n d s z e r ű lapos v á k u u m f l u o r e s z c e n s elven m ű k ö d ő óriás video-display fényforráscsö­ vet alkalmazott a Sony cég is a Tsukubai, E X P O 85 világkiállításon, a „ J U M B O T R O N " n e v ű orion display-ben. A z e l ő n y ö s e n lapos v á k u u m ­ fluoreszcens csőforma r a g a s z t á s o s összeépítése miatt nyilván költségesebb megoldás a m i kó­ nuszos összeforrasztásos b u r á j ú m e g o l d á s u n k n á l . A színes óriás display-k magas á r a m i a t t fej­ lesztő m u n k á i n k e r e d m é n y é t az 1990. é v e k b e n h a z á n k b a n m e g r e n d e z é s r e k e r ü l ő Világkiállításon r e m é l j ü k e l ő s z ö r h a s z n o s í t a n i ; p é l d á u l a Gellért-hegy pesti o l d a l á r a f e l é p í t e t t t v - és r e k l á m célú óriás display-ben (1. 9. á b r a ) . 3. T ö b b s z í n ű e l e k t r o n s u g á r c s ő m ű s z e r e k b e és j á r m ű display céljára. A display technika t e r ü l e t é n a k ü l ö n b ö z ő fel­ adatok nagyon e l t é r ő k ö v e t e l m é n y e k e t t á m a s z ­ tanak az alkalmazott rendszerekkel és csövekkel

8. ábra. Az „ i n line" f ő n y p o n t m o d u l f é n y k é p e

k e r e s z t e z é s r e szolgáló blende a k ó n u s z o n beveze­ t e t t 12—14 k V e r n y ő p o t e n c i á l r a v a n kapcsolva és az e l e k t r o n n y a l á b o t kissé v á g j a , a m i éles k o n t ú r ­ l e k é p z é s t b i z t o s í t a fényporfelületen. A k ü l s ő t é r i displayk-hez a fényerő növelése é r d e k é b e n a fényporbevonatot a l u m í n i z á l j u k . A teljesen ú j elven m ű k ö d ő e l e k t r o n s u g á r c s ő e l e k t r o n o p t i k á j á t kísérleti ú t o n is p o n t o s í t o t t u k . E r r e a célra o l y a n c s ö v e k e t g y á r t o t t u n k , amelyek­ ben a b l e n d é t t e t s z é s szerint t u d t u k k ü l s ő tolo­ g a t á s s a l b e á l l í t a n i , az o p t i m á l i s geometriai hely m e g k e r e s é s é r e (1. 7. á b r a ) . 472

9. ábra. Óriás display elvi felépítése

Híradástechnika

XXXVII.

évfolyam,

1986. 10. szám

szemben. Egyetlen ú n . verzális m e g o l d á s , amely minden i g é n y t k i e l é g í t e n e így m i n d m á i g nem ala­ k u l t k i . Nagyon k ü l ö n b ö z ő m e g o l d á s o k a kommersz színes k é p c s ő t ő l a n a g y f e l b o n t á s ú m o n i t o r c s ö v ö n és a p e n e t r á c i ó s c s ö v e k e n k e r e s z t ü l cseppfolyós k r i s t á l y o s színszűrős m o d u l á l á s i g . B á r színes k é p c s ő t e c h n i k á v a l v á l l a l a t u n k nem rendelkezik, s így jelenleg a színes m o n i t o r o k fej­ lesztésével nem foglalkozunk, i g y e k s z ü n k egyes t e r ü l e t e k speciális i g é n y e i t kielégíteni. í g y készí­ t ü n k laborszinten p e n e t r á c i ó s e r n y ő j ű c s ö v e k e t és k i f e j l e s z t e t t ü k a főleg e r g o n ó m i a i és b i z t o n s á g növelési c é l o k a t szolgáló „ o s z t o t t e r n y ő j ű " t ö b b színű csöveket. Ezek t e r ü l e t i l e g e l k ü l ö n í t e t t nagy felületeken teszik l e h e t ő v é a k ü l ö n b ö z ő adatok biztonságosabb megkülönböztetését. Nagy k ö n n y e b b s é g e t — vagy k ö l t s é g m e g t a ­ k a r í t á s t — jelenthet k ü l ö n b ö z ő s z á m í t ó g é p e s fel­ h a s z n á l á s o k n á l , ha bizonyos h i b á t jelző vagy rend­ k í v ü l i j e l e n t ő s é g ű adatot nemcsak f é n y e r ő v á l t o ­ z á s s a l é s / v a g y v i l l o g t a t á s s a l , hanem egy n o r m á ­ lisan nem h a s z n á l t új szín megjelenésével jelez­ h e t ü n k . A k o r s z e r ű computer t e c h n i k á v a l nem jelent k ü l ö n ö s e b b feladatot sem m ű s z a k i , sem költségoldalról ha erre a célra az e r n y ő egy előre kijelölt t e r ü l e t é r e kell í r j a n a k , amelyet erre a célra e l t é r ő színű f é n y p o r r a l v o n t u n k be. Ezen c s ö v e k előállítási k ö l t s é g e alig magasabb az e g y s z í n ű e r n y ő k é n é l , e l e k t r o n i k á j u k pedig teljesen azonos azokéval. Az orvosi E K G - m ű s z e r e k , de az e g y s z e r ű oszcilloszkópos m é r é s e k n é l is e l ő n y ö s , ha az e r n y ő ­ felület m e g h a t á r o z o t t részei, felületegységei vagy s á v j a i k é t vagy t ö b b f é l e e l t é r ő s z í n b e n gerjeszth e t ő k . Világos, hogy i l y e n célra lyukmaszkos el­ ven m ű k ö d ő k é p c s ő vagy oszcilloszkópcső is al­ k a l m a z h a t ó , azonban így c s ö k k e n a f e l b o n t á s és jelentősen megnőnek a bonyolult berendezés költ-

[H2261Ö K é t f é l e színű oszcilloszkópcső, cső adatai

Híradástechnika

XXXVII.

évfolyam,

M 31-20 ../K

IH226-11Ö1

Illáit"'

*<• . •••->..-,Í...

lllllllil

11. ábra. 4 féle színű monitorcső. a. M 3 1 — 2 0 . . . c s ő adatai; b. Színes E K G - b e r e n d e z é s képe. 1. jelalak: zöld, 2 jelalak: piros; 3 jelalak: kék; 4 jelalak: világos­ kék

D 12-100 .701

10. ábra.

M 31-20

a D12—100.,

1986. 10.

szám

A fenti c é l o k r a o l y a n oszcilloszkóp és monitor­ c s ö v e k e t f e j l e s z t e t t ü n k , amelyek a c é l n a k meg­ felelő felületrészeken k é t vagy t ö b b e l t é r ő színű fényporbevonatot tartalmaznak. Elektronopti­ k á j u k azonban e g y s z e r ű és olcsó e g y á g y ú s k i v i ­ telben készül. A 10. á b r á n l á t h a t ó e r n y ő s z e r k e z e t ű D 1 0 — 1 1 9 . . e g y s z e r ű k a t ó d s u g á r c s ő k ö z é p s ő része a szokásos zöld színű G H - f é n y p o r t tartalmazza, m í g a k ü l s ő k e r e t r é s z v ö r ö s f é n y p o r r a l van bevonva. A z i l y e n oszcilloszkóppal a m é r é s n é l az a m p l i t ú d ó és e g y é b jel n ö v e k e d é s e a szélső é r t é k e n t ú l f e l t ű n ő b b é v á ­ l i k a színeltérés m i a t t . A sokféle e r n y ő s z e r k e z e t ­ v a r i á c i ó m i a t t m á s f e l h a s z n á l ó i g é n y e k is k ö n n y e n e l k é p z e l h e t ő k . Az e l ő n y ö s s z í n f e l ü l e t v a r i á c i ó k nagyobb v a r i á c i ó s l e h e t ő s é g e t m o n i t o r c s ö v e k n é l t a l á l h a t j u k . P é l d á u l az orvosi E K G - c é l ú beteg­ őrző b e r e n d e z é s e k n é l célszerű alkalmazni a 11. á b r a szerinti M 31—20. . . m o n i t o r c s ő s z í n s á v k i ­ a l a k í t á s t . A betegek á g y á n lévő a z o n o s í t ó szín­ jelzés t é v e d é s m e n t e s s é teszi az esetleges gyors be­ avatkozást. 473

A legkézenfekvőbb alkalmazást a j á r m ű v e k k o r s z e r ű s í t e t t fedélzeti computeres műszerfala jelenti. Megelőző hazai j á r m ű d i s p l a y kísérleteinél a monokromatikus m o n i t o r c s ö v e s a d a t k i j e l z é s n é l az a u t ó b u s z v e z e t ő k s z á m o s k i f o g á s t emeltek. F ő l e g amiatt, hogy a v e s z é l y h e l y z e t e k is azonos, leg­ feljebb villódzó zöld színben, nem t ú l f e l t ű n ő e n jelentek meg. E z é r t olyan gondolat s z ü l e t e t t , hogy a j á r m ű v e k b e lyukmaszkos színes k é p c s ö v e t volna jó b e é p í t e n i . Ennek e l l e n s ú l y o z á s á r a az előzőek­ ben ismertetett f e l ü l e t e g y s é g e n k é n t e l t é r ő színű m o n i t o r c s ő a l k a l m a z á s á t javasoljuk. A 10. á b r á n l á t h a t ó M 17—11 G H / P 2 2 t í p u s j e l ű e g y á g y ú s cső k ö z é p e n l é v ő 30 X 50 m m m é r e t ű fekvő t é g l a l a p ­ a l a k ú felület v ö r ö s f é n y t b o c s á t k i a k ö r n y e z e t é ­ nek zöld színéhez k é p e s t . Világos, hogy az a u t ó ­ busz, mozdony, h a j ó v a g y személygépkocsi k i ­ f o g á s t a l a n m ű k ö d é s t jelző i n f o r m á c i ó k a zöld külső s á v b a n jelennek meg, m í g a „vészhelyze­ t e k " f e l t ű n ő e n a középső v ö r ö s m e z ő b e n villódznak. A 12. á b r á n egy kísérleti a u t ó b u s z m ű s z e r ­ f a l s z i m u l á t o r á t l á t h a t j u k egy ilyen elven m ű k ö d ő monitor cső vei. A cső m ű k ö d t e t é s é h e z szükséges „ s o f t w e r e " p r o g r a m t ö b b l e t költsége e l t ö r p ü l a lyukmaszkos színes k é p c s ő a l k a l m a z á s i költsé­ geihez k é p e s t . A fentiekben ismertetett e l e k t r o n s u g á r c s ö v e k ernyőfelületére az e l t é r ő f é n y p o r b e v o n a t o k a t a színes k é p c s ő t e c h n i k á b a n ismert fotolitográfiai el­ j á r á s o k k a l v i t t ü k fel.

12. ábra. Autóbusz-monitorcső. a. M17—111. adatai; b. Autóbusz-műszerfal szimulátorképe

474

cső

S z e r é n y n e k és e g y s z e r ű n e k l á t s z ó c s ő k o n s t r u k ­ ciók azon elvet k ö v e t i k , amely szerint a meg­ k í v á n t — szükséges és elégséges — s z o l g á l t a t á s o n t ú l b o n y o l í t o t t m e g o l d á s o k nemcsak költségesek, hanem sokszor h á t r á n y o s a k is. E l ő a d ó k k ö s z ö n e t ü k e t fejezik k i F e c s ó P é t e r n é v e g y é s z m é r n ö k n ő n e k és A l m á s i G y ö r g y villamos­ m é r n ö k n e k a k o n s t r u k c i ó s és t e c h n o l ó g i a i mun­ kákhoz n y ú j t o t t segítségükért.

Híradástechnika

XXXVII.

évfolyam,

1986. 10. szám