DE10063931A1 - Bildanzeigeeinrichtung aus einer Vielzahl stiller Gasentladungslampen - Google Patents

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine vorzugsweise großformatige Bildanzeigeeinrichtung, die aus einer Vielzahl einzelner stiller Gasentladungslampen aufgebaut ist.

Description

Diese Erfindung bezieht sich auf eine aus stillen Gasentladungslampen aufgebaute Bildanzeigeeinrichtung. Stille Gasentladungslampen sind an sich bekannt und weisen definitionsgemäß zwischen zumindest der oder den Anode(n) und dem Entladungs­ medium eine dielektrische Schicht auf, im bipolaren Fall sind jedoch sämtliche Elektroden dielektrisch behindert.

Stille Entladungslampen als solche sind bekannt. Sie sind für verschiedene Anwen­ dungen von Interesse, insbesondere auch zur Hinterleuchtung von Displays in Flachbildschirmen und dergleichen. Für diesen Anwendungsbereich ist die Bauform als sogenannter Flachstrahler bekannt, bei dem die Lampe im wesentlichen aus zwei planparallelen Platten besteht, die über einen Rahmen verbunden sein können und zwischen sich das Entladungsmedium einschließen. Eine der beiden Platten dient dabei als Lichtabstrahlungsfläche des Flachstrahlers.

Vorzugsweise werden diese stillen Gasentladungslampen mit einem gepulsten Be­ triebsverfahren betrieben, mit dem sich eine besonders hohe Effizienz der Erzeugung von Licht (UV-Licht oder vorzugsweise sichtbares Licht bei Verwendung von Leuchtstoffen) erzielen läßt. Auch der Einzelheiten dieses Betriebsverfahrens sind Stand der Technik und dem Fachmann vertraut, so daß hier nicht im einzelnen darauf eingegangen wird.

Es ist ferner bekannt, in einer stillen Gasentladungslampe eine in mehrere Gruppen aufgeteilte Elektrodenanordnung zu verwenden, wobei die Gruppen getrennt vonein­ ander betrieben werden können. Hierdurch ist es beispielsweise möglich, verschiede­ ne Bereiche einer Instrumentenanordnung unabhängig voneinander zu beleuchten und diese Beleuchtung für die verschiedenen Bereiche ein- und ausschalten zu kön­ nen, wobei insgesamt nur eine Lampe Verwendung findet. Hierbei können die ver­ schiedenen Bereiche der Instrumentenbeleuchtung auch unterschiedlich gefärbt sein, also Leuchtstoffe oder Leuchtstoffmischungen verschiedener Farben Verwendung finden. Es wird verwiesen auf die EP 97 122 799.6.

Der vorliegenden Erfindung liegt das technische Problem zugrunde, eine neue An­ wendungsmöglichkeit für stille Gasentladungslampen anzugeben.

Dazu bezieht sich die Erfindung auf eine Bildanzeigeeinrichtung aus einer Vielzahl Gasentladungslampen mit jeweils einem mit einer Gasfüllung gefüllten Entladungs­ gefäß, zumindest zwei Elektroden, einer dielektrischen Schicht zwischen zumindest einer der Elektroden und der Gasfüllung und einer Leuchtstoffschicht, wobei die Gasentladungslampen planar nebeneinander zu einer Fläche angeordnet sind, die Bildanzeige farbig ist und die Gasentladungslampen verschiedene Farben abstrahlen können.

Bevorzugte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.

Die Grundidee der Erfindung besteht darin, die einzelne stille Entladungslampe nicht als Hinterleuchtungslampe für ein Display einzusetzen, wie dies konventionellerwei­ se geschieht, sondern aus der Entladungslampe selbst ein Element der eigentlichen Bildanzeige zu machen. Dazu soll eine Bildanzeigeeinrichtung, also ein Display, aus einer Vielzahl planar nebeneinander angeordneten stillen Gasentladungslampen auf­ gebaut sein und durch einen farbigen Betrieb der stillen Entladungslampen nicht nur eine monochrome Bildinformation, sondern ein aus zumindest zwei, vorzugsweise drei Primärfarben aufgebautes Farbbild angezeigt werden können. Dabei ist es zum einen denkbar, daß die einzelnen Entladungslampen jeweils monochrome Pixel bilden und durch einen Satz nebeneinanderliegender verschiedenfarbiger Pixel insge­ samt eine mehrfarbige Bildanzeige ermöglicht wird.

Bevorzugt ist jedoch der Fall, daß die einzelne Gasentladungslampe bereits das Farb­ spektrum des Displays darstellen kann und somit als Vollfarbpixel (mit zwei oder drei Primärfarben) fungiert. Dann ist die Ortsauflösung der Anzeige im Bereich der Abmessungen der einzelnen Entladungslampe oder besser. Es ist nämlich zudem möglich, daß die einzelne Entladungslampe nicht nur einen, sondern eine Mehrzahl Vollfarbpixel bildet, indem sie in sich räumlich unterteilt ist und in verschiedenen nebeneinanderliegenden Teilflächen jeweils Vollfarbpixel enthält. Dies ist eine Frage der getrennten Betreibbarkeit von Teilbereichen der Entladungslampe und kann bei kostengünstiger Herstellung großformatiger stiller Entladungslampen günstiger sein als eine entsprechend größere Zahl von Lampen kleinerer Formate.

Im Bezug auf die einzelne Entladungslampe wird zunächst verwiesen auf eine zeit­ gleiche Parallelanmeldung der selben Anmelderin mit dem Titel "Stille Entladungs­ lampe mit steuerbarer Farbe", deren Offenbarungsgehalt hiermit in Bezug genommen ist. Kurz zusammengefaßt wird darin dargestellt, wie durch Unterteilung des Elek­ trodensatzes in der Entladungslampe getrennt betreibbare Elektrodengruppen entste­ hen können, die jeweils verschiedenfarbigen Leuchtstoffteilflächen zugeordnet sind. Daher kann durch selektiven oder abgestuft gleichzeitigen Betrieb der verschiedenen Elektrodengruppen ein Farbspektrum der Leuchtstoffarben der Leuchtstoffteilflächen und der daraus erzeugbaren Mischfarben abgestrahlt werden. Dabei sollen die Leuchtstoffteilflächen so verschachtelt sein, daß sich insgesamt mit jeder Leucht­ stoffteilfläche eine weitgehend homogene Lichtabstrahlung ergibt, also eine Aus­ leuchtung im wesentlichen der gesamten Lichtabstrahlungsfläche des jeweiligen Pi­ xels. Dieses Pixel kann jedoch einem Teilbereich der Gesamtlichtabstrahlungsfläche der Lampe entsprechen, wobei dann die entsprechenden Leuchtstoffteilflächen und Elektrodengruppen nur innerhalb dieses Teilbereichs verschachtelt sein müssen.

Die in diesem Fall zwei oder mehreren Pixel innerhalb derselben Lampe müssen na­ türlich unabhängig voneinander betreibbar sein, um insgesamt als getrennte Pixel zu fungieren, so daß sich dann zum einen durch die Primärfarbzuordnung und zum zweiten durch die Pixelmehrzahl eine komplexe Gruppenstruktur innerhalb der Lam­ pe ergeben kann. Zudem kann es, wie in der in Bezug genommenen parallelen An­ meldung näher ausgeführt, durch den notwendigen Dimmbetrieb der einzelnen Grup­ pen zur Erzeugung kontinuierlicher Mischfarben sinnvoll sein, innerhalb jeder ein­ zelnen Gruppe Elektrodenuntergruppen mit verschiedenen Entladungsabständen vor­ zusehen, um mit besonders kleinen Leistungen arbeiten zu können.

Insgesamt ist es damit also möglich, mit einzelnen Gasentladungslampen durch einen zeitlich veränderlichen Vielfarbbetrieb (einer Lampe oder eines Satzes benachbarter Lampen) eine farbige Anzeige aufzubauen. Bei einer weiteren Variante der Erfin­ dung kann die Mehrfarberzeugung innerhalb eines einzelnen Pixels auch gemäß ei­ nem Prinzip erfolgen, das bereits in einer früheren, bislang unveröffentlichten Pa­ tentanmeldung mit dem amtlichen Aktenzeichen D 199 27 791.5 (zugehörige PCT/DE 00/01823) im Hinblick auf die Hinterleuchtung eines LCD-Displays darge­ stellt wurde. Demgemäß kann die Gasentladungslampe zeitlich sequentiell mit auf­ einanderfolgenden Farben betrieben werden, wobei die Frequenz der Farberzeugung so hoch ist, daß das menschliche Auge tatsächlich eine entsprechende Mischfarbe wahrnimmt. Dazu können wiederum, wie in der in Bezug genommenen Anmeldung näher erläutert, innerhalb einer Gasentladungslampe mehrere Elektrodengruppen vorgesehen sein, die sequentiell betrieben werden, oder eine Mehrzahl jeweils den einzelnen Farben zugeordnete und insgesamt sequentiell zu betreibende Entladungs­ lampen vorgesehen sein.

Bei der vorstehenden Anwendung im Rahmen einer großen Bildanzeigeeinrichtung mit einer Vielzahl solcher Entladungslampen könnte dabei auf das in der zitierten Anmeldung beschriebene vorgeschaltete LCD-Display verzichtet werden, weil durch den sequentiellen Betrieb im Grunde nur die Farbigkeit eines Bildpixels erzeugt wer­ den soll. Dies kann allein durch die Steuerung der Leistung der einzelnen Primärfar­ ben geschehen, ohne daß durch ein LCD-Display oder ein anderes Helligkeitsfilter zusätzlich eingegriffen werden müßte. Natürlich ist es aber auch möglich, mit einem solchen Display zu arbeiten, wodurch die Ortsauflösung stark erhöht werden kann, der Kostenaufwand jedoch beträchtlich steigt. Dabei bestünde die erfindungsgemäße Bildanzeigeeinrichtung also aus einer Parallelschaltung einzelner LCD-Anzeigen gemäß der in Bezug genommenen Anmeldung 199 27 791.5.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert, die in den Figuren dargestellt sind. In der vorstehenden wie in der nachfolgenden Beschreibung sind die offenbarten Merkmale sowohl im Hinblick auf die Vorrich­ tungskategorie als auch im Hinblick auf die Verfahrenskategorie zu verstehen.

Fig. 1 zeigt schematisch den Aufbau einer Lichtabstrahlungsfläche einer stillen Gas­ entladungslampe mit zwei, jeweils Primärfarben entsprechenden Leuchtstoffteilflä­ chen;

Fig. 2 illustriert schematisch eine geeignete Elektrodenstruktur dazu;

Fig. 3 illustriert den Aufbau einer Variante zu Fig. 1, nämlich die Verschachtelung von drei, jeweils Primärfarben entsprechenden Leuchtstoffteilflächen;

Fig. 4 illustriert schematisch eine aus stillen Gasentladungslampen gemäß den Fig. 1 -3 aufzubauende erfindungsgemäße Bildanzeigeeinrichtung.

Fig. 1 zeigt schematisch den Flächenaufbau einer Lichtabstrahlungsfläche 1 einer stillen Gasentladungslampe. Die Lichtabstrahlungsfläche 1 entspricht dabei im we­ sentlichen der lichtdurchlässigen Deckenplatte eines mit Ausnahme der im folgenden erläuterten Einzelheiten konventionellen stillen Flachstrahlers. Man erkennt, daß die Lichtabstrahlungsfläche 1 in Schachbrettmusterform aufgeteilt ist in zwei Leucht­ stoffteilflächen 2 und 3. Die Leuchtstoffteilflächen 2 und 3 verstehen sich dabei als Summe der jeweiligen hellen und dunklen Quadrate, jede Leuchtstoffteilfläche 2 und 3 bildet also die Hälfte der Lichtabstrahlungfläche und ist bei alleiniger Anregung bereits in der Lage, die Lichtabstrahlungsfläche 1 im wesentlichen vollständig auszu­ leuchten. Durch die relativ feine schachbrettmusterartige Verschachtelung zwischen den Leuchtstoffteilflächen 2 und 3 ist dabei in einem gewissen Beobachtungsabstand mit dem Auge nicht mehr aufzulösen, welche der Leuchtstoffteilflächen 2 oder 3 zur Lichtemission angeregt wird. Das gilt natürlich nicht für die unterschiedlichen Far­ ben, die durch die Leuchtstoffe bzw. Leuchtstoffmischungen der Leuchtstoffteilflä­ chen 2 und 3 gegeben sind. Bei diesem Beispiel soll die Leuchtstoffteilfläche 2 einen blauen Farbton und die Leuchtstoffteilfläche einen gelben Farbton abstrahlen. Damit sind also neben den Farbtönen Gelb und Blau auch Farbtöne in einem kontinuierli­ chen Grünspektrum darzustellen, das sich durch Mischung der beiden Primärfarben ergibt.

Die Homogenität kann weiter verstärkt werden, indem zusätzlich ein zur Homogeni­ sierung der Leuchtdichteverteilung bei Bildschirmhinterleuchtungen an sich bekann­ tes Diffusorelement vor die Entladungslampe geschaltet wird, beispielsweise eine Prismenfolie oder eine Mattscheibe.

Fig. 2 zeigt ein Beispiel für eine zu Fig. 1 passende Elektrodenstruktur. Die beiden mittleren horizontalen Striche 4 entsprechen dabei zwei Anoden, die gewissermaßen um diese Anoden 4 rechteckig mäandrierenden Elektrodenstreifen 5 und 6 sind von­ einander getrennt betreibbare Kathoden mit jeweiligen Vorsprüngen 7 zur Lokalisie­ rung von Einzelentladungsstrukturen 8. Die Kathode 5 ist gestrichelt ausgeführt, um sie von der Kathode 6 unterscheidbar zu machen, tatsächlich ist sie natürlich eine durchgehende Bahn.

Durch die getrennte Betreibbarkeit der Kathoden 5 und 6 ergeben sich zwei Elektro­ dengruppen 4, 5 und 4, 6 (mit gemeinsamen Anoden), denen die jeweils als Dreiecke schematisch eingezeichneten Entladungsstrukturen zugeordnet sind. In der Abbil­ dung wird also von einem gleichzeitigen Betrieb beider Elektrodengruppen ausge­ gangen.

Es versteht sich von selbst, daß die Elektrodenstreifen 4, 5, 6 an den Kreuzungspunk­ ten und in den Bereichen, in denen sie relativ eng benachbart laufen, gegeneinander isoliert sein müssen. Dazu kann insbesondere in den benachbarten Bereichen ein ent­ sprechender Sicherheitsabstand zwischen den Kathodenstreifen 5 und 6 vorgesehen sein, der in Fig. 2 zeichnerisch nicht dargestellt ist.

Es versteht sich von selbst, daß die zwischen den Kathoden 5 und 6 und den Anoden 4 jeweils eingeschlossenen Quadrate, in denen die einzelnen Entladungsstrukturen 8 liegen, in der Lampe direkt unter den Einzelquadraten der Leuchtstoffteilflächen 2 und 3 angeordnet sind. Dadurch sind die Elektrodengruppen 4, 5 und 4, 6 jeweils einer der beiden Leuchtstoffteilflächen 2 und 3 zugeordnet. Je nach Ausdehnung der einzelnen Quadrate und abhängig vom Abstand zwischen den Entladungsstrukturen 8 und den Leuchtstoffteilflächen (im Sinn der Figuren senkrecht auf der Zeichenebene) kommt es im Betrieb einer der beiden Elektrodengruppen 4, 5 und 4, 6 natürlich auch zu einer gewissen Anregung der ihr nicht eigentlich zugeordneten anderen Leucht­ stoffteilfläche. Dies beeinträchtigt die Reinheit der Primärfarben bei Betrieb nur einer der beiden Elektrodengruppen 4, 5 und 4, 6 geringfügig, ändert jedoch an dem Grundprinzip der Darstellbarkeit aller Mischfarben zwischen den darstellbaren Pri­ märfarben nichts im Grundsatz.

Fig. 3 zeigt eine Variante zu dem Muster aus Fig. 1, die für drei Primärfarben ausge­ legt ist. Die Leuchtstoffteilflächen sind mit 9, 10 und 11 bezeichnet und entsprechen bei dieser Variante den Primärfarben Blau bei 9, Grün bei 10 und Rot bei 11. Damit ist eine entsprechend aufgebaute Gasentladungslampe im Prinzip in der Lage, ein volles Farbspektrum anzuzeigen. Im übrigen gelten die Ausführungen zu Fig. 1. Die für die Variante in Fig. 3 notwendige Elektrodenstruktur ist naturgemäß etwas kom­ plexer als die in Fig. 2 dargestellte und wird hier nicht im einzelnen erläutert, weil sich daraus nichts grundsätzlich Neues ergibt.

Fig. 4 zeigt schematisch eine großformatige Bildanzeigeeinrichtung 12 mit einem Gestell 13, das eine großformatige rechteckige Flachbildschirmwand 14 aufgerichtet und über den Erdboden erhoben trägt. Eine solche Bildanzeigeeinrichtung 12 könnte beispielsweise in einem großen Sportstadion als Informationsfläche Verwendung finden oder auch als Werbetafel beispielsweise an Hauswänden montiert sein, dann natürlich ohne das hier gezeichnete Gestell 13.

Die Flachbildschirmwand 14 besteht im wesentlichen aus eines großen Zahl planar nebeneinander montierten einzelnen Gasentladungslampen 15, die entsprechend den Fig. 1 und 2 oder entsprechend Fig. 3 aufgebaut sind. Dadurch bilden sie Vollfarbpi­ xel für eine Farbdarstellung mit zwei bzw. drei Primärfarben. Die grafische Bildin­ formation (also Hell-/Dunkelinformation) hat dabei eine der Größe der einzelnen Gasentladungslampen 15 entsprechende Ortsauflösung. Die Flachbildschirmwand 14 sollte also so ausgelegt sein, daß der Betrachter bei einem anzunehmenden Beobach­ tungsabstand insgesamt ein Bild erkennen kann und vorzugsweise eine einzelne Lampe nicht mehr für sich wahrnimmt.

Alternativ kann die Bildanzeigeeinrichtung 12 aus Fig. 4 auch aus jeweils mono­ chromen, jedoch verschiedenfarbigen Gasentladungslampen 15 aufgebaut sein. Bei der in Fig. 4 dargestellten schachbrettartigen Anordnung entspricht das einem Muster der Primärfarben wie in Fig. 1, wobei jedoch das einzelne Quadrat oder Rechteck nunmehr nicht einem sehr kleinen Leuchtstoffleck, sondern einer kompletten Gasent­ ladungslampe entspricht. Es ist natürlich auch möglich, eine drei Primärfarben ange­ paßte Anordnung wie etwa in Fig. 3 zu verwenden, wobei dann die einzelnen Gasent­ ladungslampen 15 auch eine andere als eine rechteckige Form aufweisen können (in Fig. 3 nämlich als Parallelogramme mit 60°- und 120°-Winkeln). Außerdem ist es natürlich möglich, die einzelnen Gasentladungslampen 15 in Fig. 4 auch zeitlich se­ quentiell zu betreiben, um mit der einzelnen Lampe 15 jeweils insgesamt (und zeitli­ chen Mittelwert) eine Vollfarbdarstellung zu erreichen. Dabei kann die grafische Bildinformation entweder durch die Steuerung der Leistung der einzelnen Lampen 15 oder durch zusätzliche Verwendung etwa eines LCD-Filters erzielt werden, was die Kosten jedoch beträchtlich erhöht.

Im übrigen gilt die bereits in der Beschreibungseinleitung erwähnte Anmerkung, daß durch Unterteilung der einzelnen Lampen auch eine höhere örtliche Auflösung der grafischen Darstellung und der Farbdarstellung erreicht werden kann als der einzel­ nen Lampengröße entsprechend. Dies ist im wesentlichen eine ökonomische Frage, nämlich danach, ob ein Satz kleinerer Lampen oder eine dem Format des ganzen Sat­ zes entsprechende, jedoch unterteilte, größere Lampe preisgünstiger herzustellen ist.

Ein wesentlicher Vorteil der Verwendung von stillen Entladungslampen für Bildan­ zeigeeinrichtungen 12 wie in Fig. 4 besteht darin, daß sich mit den stillen Entla­ dungslampen bei einem vertretbaren Stromverbrauch eine sehr hohe Leuchtdichte erzielen läßt. Außerdem sind stille Entladungslampen außerordentlich schaltfest, d. h. für zeitlich veränderliche Daueranwendungen gut geeignet. Sie zeigen zudem prak­ tisch kein Anlaufverhalten bzw. keine Temperaturabhängigkeit der Leuchtleistung. Diese Vorteile sind für Anwendungen solcher Bildanzeigeeinrichtungen in Sportsta­ dien, bei Konzertübertragungen, in der Werbung, bei Verkehrsleitsystemen und bei allen anderen Anwendungen, bei denen es auf die großformatige Bilddarstellung an­ kommt, besonders geeignet.

Claims (9)

1. Bildanzeigeeinrichtung (12) aus einer Vielzahl Gasentladungslampen (15) mit jeweils einem mit einer Gasfüllung gefüllten Entladungsgefäß, zumindest zwei Elektroden (4, 5, 6), einer dielektrischen Schicht zwischen zumindest einer der Elektroden (4) und der Gasfüllung und einer Leuchtstoffschicht (2, 3, 9, 10, 11),
wobei die Gasentladungslampen (15) planar nebeneinander zu einer Fläche (14) angeordnet sind,
die Bildanzeige (12) farbig ist und die Gasentladungslampen (15) verschiedene Farben abstrahlen können.

2. Bildanzeigeeinrichtung (12) nach Anspruch 1, bei der die einzelnen Gasentla­ dungslampen (15) jeweils verschiedene Farben abstrahlen können und jeweils ein Vollfarbpixel bilden.

3. Bildanzeigeeinrichtung (12) nach Anspruch 1 oder 2, bei der die Gasentla­ dungslampen (15) jeweils ausgelegt sind für einen zeitlich sequentiellen Be­ trieb mit aufeinanderfolgenden Farben.

4. Bildanzeigeeinrichtung (12) nach Anspruch 1 oder 2, bei der die Gasentla­ dungslampen (15) jeweils ausgelegt sind für einen simultanen Betrieb der ein­ zelnen Farben.

5. Bildanzeigeeinrichtung (12) nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der jede Gasentladungslampe (15) eine Mehrzahl Vollfarbpixel bildet.

6. Bildanzeigeeinrichtung (12) nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der die Hell-/Dunkelbildinformation der Bildanzeige durch die jeweiligen Leistun­ gen der Farbabstrahlungen der Gasentladungslampen (15) selbst gebildet wird.

7. Bildanzeigeeinrichtung (12) nach einem der Ansprüche 1-5, bei der den Ga­ sentladungslampen ein Helligkeitsfilter (15) vorgesetzt ist.

8. Bildanzeigeeinrichtung (12) nach Anspruch 7, bei der das Helligkeitsfilter LCD-Elemente aufweist.

9. Bildanzeigeeinrichtung (12) nach einem der vorstehenden Ansprüche, zumin­ dest Anspruch 3 und Anspruch 8, die aus einer flächigen Anordnung einer Mehrzahl von Anzeigevorrichtungen (15) besteht, die jeweils eine LCD- Anzeige und eine zeitlich sequentiell auf einanderfolgende farbenabstrahlende Gasentladungslampe (15) aufweisen.