DE3011295A1 - Kathodenstrahlroehrenvorrichtung fuer ein wiedergabesystem - Google Patents

Description

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FAM-4686

März 1980

Kathodenstrahlröhrenvorrichtung für ein Wiedergabesystem

Die Erfindung betrifft eine Kathodenstrahlröhrenvorrichtung zur Verwendung bei einem Bild-Wiedergabesystem für Großfarbbildwiedergabe.

Bei den üblichen Großbildwiedergabesystemen, beispielsweise bei elektrischen Lichtanzeigetafeln auf Baseballfeldern und dgl., bei Vorrichtungen zur Wiedergabe von Werbebildern o.dgl. auf Dächern oder an Wandflächen von Gebäuden usw., erfolgt die Bilddarstellung durch selektives Ein- und Ausschalten einer großen Vielzahl von in einem vorbestimmten Schema angeordneten elektrischen Lampen. Bei derartigen Anzeigesystemen bleiben noch zahlreiche große Probleme zu lösen. Beispielsweise kann darauf hingewiesen werden, daß die Farberhaltung bzw. -wiedergabe mangelhaft ist. Dies war ursprünglich darauf zurückzuführen, daß elektrische Lampen dadurch Farben erzeugen, daß sich ihre Heizfäden bzw. Wendeln

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ORIGINAL INSPECTED

auf Rotglut erhitzen und eine rote oder weiß-organe Farbe annehmen. Um nun drei getrennte Farben,, nämlich Rot, Grün und Blau, für die Farbbildwiedergabe zu erzeugen, werden die von den betreffenden Wendeln emittierten Lichtstrahlen abgenommen, nachdem sie durch gefärbte Glasscheiben o.dgl. selektiv in rote, grüne und blaue Komponenten zerlegt wurden. Da jedoch die als Lichtquelle dienende elektrische Lampe naturbedingt nur einen geringen Anteil an grünen und insbesondere an blauen Lichtkomponenten besitzt, war die Wiedergabe der betreffenden Farben mit großen Schwierigkeiten verbunden. Auch wenn diese elektrischen Lampen selektiv ein- und ausgeschaltet werden, kann die Helligkeitsmodulation jedes Bildelements bzw. jeder Lampe nur durch Einrichtungen zum Ein- und Ausschalten des an die betreffende Wendel angelegten Stroms oder zur Änderung (der Größe) des angelegten Stroms erfolgen. Außerdem besitzt eine solche Einrichtung eine außerordentlich niedrige Wiederholungsfrequenz (frequency response) von nur 10 Hz oder weniger ; zudem können dabei Zwischenfarbtöne nur in zwei oder drei Stufen wiedergegeben werden. Weiterhin werden bei solchen Systemen im allgemeinen elektrische Lampen mit einer Leistung von· etwa 12 W verwendet, wobei jedes Anzeigesystem z.B. mehrere Zehntausend solcher Lampen benötigt. Infolgedessen ergeben sich dabei erhebliche Probleme bezüglich des Stromverbrauchs, der von den Lampen abgestrahlten Wärme, der Zuverlässigkeit, der Wartung usw.

Aufgabe der Erfindung ist damit insbesondere die Ausschaltung der vorstehend geschilderten Nachteile durch Schaffung einer speziellen,.verbesserten Kathodenstrahlröhrenvorrichtung für ein Anzeigesystem mit ausgezeichneter Farbwiedergabe (color retention) und außerordentlich niedrigem Stromverbrauch, wodurch ein stromsparendes

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Anzeigesystem hoher Leistung gewährleistet wird.

Diese Kathodenstrahlröhrenvorrichtung soll dabei erhöhte Sicherheit und Zuverlässigkeit besitzen und eunfach zu warten sein.

Diese Aufgabe wird bei einer Kathodenstrahlröhrenvorrichtung zur Verwendung bei einem Anzeige- oder (Bild-)Wiedergabesystem mit einer großen Vielzahl von in einem vorbestimmten Schema angeordneten Lichtquellen zum Emittieren von Licht in verschiedenen Farben erfindungsgemäß gelöst durch jeweils einen Satz von Kathodenstrahlröhren mit je einer monochromatischen Leuchtstoffschicht und einem Elektronenrohr zur Erzeugung eines ungebündelten Elektronenstrahls, wobei die einzelnen Kathodenstrahlröhren durch den betreffenden Elektronenstrahl zum Leuchten zumindest in Rot, Grün und Blau angeregt werden, durch ein zylindrisches Gehäuse, in welchem der Kathodenstrahlröhrensatz festgelegt ist, und durch Verbindungsmittel zum Zusammenschalten gemeinsamer (common) Elektronen der Kathodenstrahlröhren, wobei sich die Verbindungsmittel aus dem zylindrischen Gehäuse heraus erstrecken und wobei die Vorrichtung eine der genannten Lichtquellen bildet.

In bevorzugter Ausführungsform kennzeichnet sich die Erfindung dadurch, daß das zylindrische Gehäuse eine Dreiergruppe von Kathodenstrahlröhren, die rotes, grünes bzw. blaues Licht abzustrahlen vermögen, und eine elektrische Stromquelle zur Lieferung einer Anodenspannung zu den Kathodenstrahlröhren enthält.

Ein anderes Merkmal der Erfindung besteht darin, daß die Verbindungsmittel zwei Zuleitungen, an die eine

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niedrige Wechsel- oder Gleichspannung von nicht mehr als 100 V anlegbar ist/ und eine Zuleitung zur Zufuhr eines Treibersignals zu jeder Kathodenstrahlröhre umfassen.

Im folgenden sind bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine in vergrößertem Maßstab gehaltene Teilaufsicht auf eine Anordnung von Kathodenstrahlröhren gemäß der Erfindung in einem Farbwiedergabesystem,

Fig. 2 einen Längsschnitt durch eine monochromatische bzw. einfarbige Klein-Kathodenstrahlröhre zur Verwendung bei der Anordnung nach Fig. 1,

Fig. 3 eine in vergrößertem Maßstab gehaltene Stirnansicht einer Kathodenstrahlröhrenvorrichtung bei der Anordnung nach Fig. 1,

Fig. 4 ein Schaltbild der Anordnung nach Fig. 3,

Fig. 5 eine Fig. 2 ähnelnde Darstellung einer abgewandelten Ausführungsform der Erfindung und

Fig. 6 ein Schaltbild einer für die Anordnung nach Fig. 5 geeigneten Schaltung.

Fig. 1 veranschaulicht einen Teil einer Anordnung aus kleinen Kathodenstrahlröhren in der Anordnung gemäß der Erfindung. Diese Anordnung umfaßt Dreiergruppen (triad) aus rot, grün und blau strahlenden Klein- bzw.

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Miniatur-Kathodenstrahlröhren 1OR, 1OG bzw. 1OB, die jeweils an den Spitzen von kleinen gleichseitigen Dreiecken angeordnet sind und jeweils ein in Fig. 1 durch den gestrichelten Kreis umrissenes Bildelement eines Wiedergabe- oder Anzeigesystems bilden. Eine große Anzahl solcher Bildelemente 10 ist unter Bildung einer Wiedergabe(bild)fläche in Zeilen und Spalten angeordnet. Gemäß Fig. 1 sind bei den Bildelementen in jeder Spalte die roten Kathodenstrahlröhren 1OR jeweils gegenüber denen der benachbarten Spalte(n) versetzt angeordnet.

Die einzelnen Kathodenstrahlröhren 1OR, 1OG bzw. 1OB besitzen jeweils die Konstruktion gemäß Fig. 2. Insbesondere umfaßt jede Kathodenstrahlröhre einen evakuierten Kolben 12 in Form eines an beiden Enden geschlossenen Hohlzylinders, eine Frontscheibe 16, auf deren Innenfläche an der gemäß Fig. 2 linken Seite ein Leuchtstoff 14 aufgetragen ist, und ein im Kolben 12 am anderen bzw. rechten Ende desselben angeordnetes Elektronenrohr Letzteres enthält nicht dargestellte Elektroden, die nach Bedarf mit einer Spannung beaufschlagt werden, und einen Schaft 20 zum Verschließen des gemäß Fig. 2 rechten Endes des Kolbens 12.

Der Leuchtstoff 14 besteht aus einem monochromatischen Leuchtstoff, der in der gewünschten Farbe rot, grün oder blau aufzuleuchten vermag. Für die rot-emittierende Kathodenstrahlröhre 1OR wird beispielsweise ein monochromatischer Leuchtstoff 14 verwendet, der rotes Licht emittiert. Das Elektronenrohr 18 erzeugt einen nicht dargestellten, ungebündelten Elektronenstrahl einer solchen Größe, daß er die mit der Leuchtstoffschicht 14 versehene Innenstirnfläche des Kolbens 12 zu bestrahlen vermag, so daß der Leuchtstoff 14 in seiner typischen Farbe aufleuchtet.

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Bei einem Farbwiedergabesystem mit Kathodenstrahlröhren der beschriebenen Art können die von den Elektronenrohren 18 der jeweiligen Röhren 1OR, 1OG und 1OB ausgesandten Elektronenstrahlen moduliert werden/ um die Ein/Aus-Steuerung der jeweiligen Farberzeugung hervorzubringen. Dasselbe gilt auch für die Änderung des Lumiszenzgrades bzw. der Leuchthelligkeit.

Das Frequenzverhalten des erzeugten Luminiszenzbilds wird außerdem durch die Nachblühcharakteristik des betreffenden Leuchtstoffs 14 bestimmt; für Farbwiedergabesysteme der beschriebenen Art verwendete Leuchtstoffe besitzen Nachglühzeiten von nicht mehr als 1 ms. Wenn daher die Bilder mit einer Frequenz von nicht weniger als 60 Hz gewechselt werden, ergeben sich keinerlei Probleme. Zusätzlich kann der jeweilige Elektronenstrahl ohne weiteres moduliert werden, um eine fein abgestufte Wiedergabe von Zwischentönen zu ermöglichen.

Bezüglich des Stromverbrauchs pro Kathodenstrahlröhre läßt sich sagen, daß bei Tageslicht-Farbwiedergabesystemen die grün-Leuchtdichte bzw. -Helligkeit in der Größenordnung von 10760 asb liegen muß. Zur Gewährleistung dieser Leuchtdichte wurden die vorstehend beschriebenen Kathodenstrahlröhren unter folgenden Betriebsbedingungen eingesetzt:

Anodenspannung Anodenstrom erste Gitterspannung Kathodenspannung Heizspannung Heizstrom

effektiver Durchmesser des Leuchtstoff-Bildschirms

Stromdichte am Leuchtstoff-Bildschirm

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10	30 UA
25
O	30 V
O
12
O,
20	2 - 10 uA/cm
ι kV
bis
V
bis
V
07 A
mm
etwa 8

Unter diesen Bedingungen besaß jede Kathodenstrahlröhre einen Stromverbrauch von 0,25 bis 0,3 W an der Anode und von 0,84 W am Heizfaden. Der Gesamtstromverbrauch pro Kathodenstrahlröhre betrug also etwa 1,1 W.

Aus den vorstehenden Angaben geht hervor, daß bei Ausbildung von Groß-Farbwiedergabesystemen, die als Lichtquellen die vorstehend beschriebenen Kathodenstrahlröhren verwenden, Lichtquellen mit jeweils der gewünschten Farbe vorgesehen werden können, so daß nicht nur bewegte Bilder und natürliche Farben mit mehreren Zwischenfarbtönen wiedergegeben werden können, sondern auch der Stromverbrauch beträchtlich herabgesetzt werden kann.

Die Kathodenstrahlröhrenvorrichtung zur Verwendung bei diesem System besitzt vorzugsweise die Konstruktion gemäß Fig. 3. Die dargestellte Anordnung umfaßt ein an einem Ende offenes, zylindrisches Gehäuse 22, eine Dreiergruppe aus roten, grünen und blauen Kathodenstrahlröhren 1OR, 1OG bzw. 1OB, die im Gehäuse 22 auf die vorher in Verbindung mit Fig. 1 beschriebene Weise so angeordnet ist, daß die jeweiligen monochromatischen Leuchtstoff-Bildschirme zum offenen Ende des Gehäuses 22 hinweisen und in einer gemeinsamen Ebene liegen. Die Dreiergruppe aus den Kathodenstrahlröhren ist im Gehäuse 22 mittels eines elastischen Materials 24, wie Silicongummi, vergossen, welches in die Zwischenräume zwischen den Außenseiten der Kathodenstrahlröhren und der Innenfläche des Gehäuses 22 eingefüllt ist. Die so zusammengesetzte erfindungsgemäße Vorrichtung bildet ein einstückig zusammengefaßtes Einzelbildelement. Die einzelnen Kathodenstrahlröhren bzw. Bildelemente lassen sich somit einfach handhaben.

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Die Kathodenstrahlröhren der Dreiergruppe sind außerdem so elektrisch zusammengeschaltet, daß jeder an einem gemeinsamen Potential liegende Elektrodensatz gemäß Fig. 4 zusammengeschaltet ist. Gemäß Fig. 4 sind die roten, grünen und blauten Kathodenstrahlröhren 1OR, 1OG bzw. 1OB gemeinsam an eine Klemme P auf einer Klemmleiste 26 angeschlossen, während ihre ersten Gitterelektroden gemeinsam mit einer Klemme G verbunden und ihre Heizelemente über zwei Klemmen H an der Klemmleiste 26 geschaltet sind. Die Kathoden der Kathodenstrahlröhre 1OR, 1OG bzw. 1OB sind jeweils mit Klemmen K_n, K_ bzw. K_ an der Klemmleiste 26 verbunden.

Durch Anlegung elektrischer Stroms und eines Steuersignals an jede Kathodenstrahlröhren-Dreiergruppe über eine Anschlußeinrichtung mit der Klemmleiste 26 gemäß Fig. 4 lassen sich die einzelnen Bildelemente sehr einfach in ein Farbwiedergabesystem einbauen, wobei auch die Wartung in diesem System einfach ist.

Die Innenfläche des Gehäuses 22 besteht vorzugsweise aus einer Spiegelfläche oder einer Licht reflektierenden Fläche, um einen möglichst großen Anteil der Leuchtleistung bzw. Helligkeit von den Kathodenstrahlröhren 1OR, 1OG und 1OB über das offene Ende des Gehäuses 22 nach vorn abzustrahlen.

Um eine Lichtabsorption an der Außenfläche des Gehäuses 22 zu erreichen, ist diese vorzugsweise schwarz gefärbt. Auf diese Weise kann verhindert werden, daß Licht vom Gehäuse 22 auf das Gehäuse des benachbarten Bildelements reflektiert wird; hierdurch wird der Einfluß von von Außen einfallendem Licht ausgeschaltet. Als Ergebnis wird ein verbesserter Kontrast der Wiedergabebilder erzielt.

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Fig. 5 veranschaulicht eine abgewandelte Ausführungsform der Erfindung. Dabei enthält ein an beiden Enden offenes, zylindrisches Gehäuse 22 eine Dreiergruppe aus roten, grünen und blauen Kathodenstrahlröhren 1OR, 1OG bzw. 1OB in der einen, gemäß Fig. 5 linken Hälfe in der vorher in Verbindung mit Fig. 3 beschriebenen Anordnung, während in der anderen bzw. rechten Hälfte eine elektrische Treiberquelle 28 angeordnet ist, die mit den Kathodenstrahlröhren 1OR, 1OG und 1OB über Zuleitungen verbunden ist, welche durch die betreffenden Schäfte bzw. Sockel (nicht dargestellt) unter Abdichtung hindurchgeführt sind. Die Treiberquelle 28 weist fünf Zuleitungen auf, die sich durch das rechte Ende des Gehäuses 22 erstrecken.

Fig. 6 veranschaulicht beispielhaft eine in der Treiberquelle 28 angeordnete Schaltung. Dabei sind gemäß Fig. 6 die Leuchtstoff-Bildschirme der Kathodenstrahlröhren 1OR, 1OG und 1OB an einem Ausgang eines Hochspannungsgenerators 30 zur Lieferung einer Anodenspannung für die Kathodenstrahlröhren zusammengeschaltet, während ihre ersten Gitterelektroden mit Masse und auch mit dem einen Eingang des Generators 30 verbunden und ihre Kathoden an die bewegbaren Abgriffe von drei Widerständen angeschlossen sind, die in Parallelschaltung zwischen den anderen Ausgang des Generators 3O und Masse geschaltet sind. Die Kathoden der Röhren 1OR, 1OG und 1OB sind außerdem über getrennte Kondensatoren an Steuerklemmen S_R, S- bzw. S angeschlossen, während die Heizelemente aller drei Röhren gemeinsam über zwei mit + 12 V und E bezeichnete Stromquellen-Klemmen geschaltet sind. Letztere befinden sich gemäß Fig. 6 außerhalb des Gehäuses 22.

Bei der Anordnung gemäß Fig. 5 und 6 braucht das zylindrische Gehäuse 22 an der Außenseite nur über fünf Zuleitun-

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gen angeschlossen zu werden. Dabei werden zwei dieser Zuleitungen mit den Plus- und Minus-Klemmen + 12 V bzw. E der Stromversorgung zur Spannungszufuhr zu den Heizelementen der drei Kathodenstrahlröhren 1OR, 1OG bzw. 1OB verbunden, während die drei anderen Zuleitungen mit den

Steuerklemmen S„, S_ und S₀ verbunden werden, an welche K o» B

selektiv Treibersignale angelegt werden, um die Kathodenstrahlröhren-Dreiergruppe ein- und auzuschalten und außerdem ihre Helligkeit zu modulieren. An die Kathodenstrahlröhren kann eine Heizspannung in Form einer Gleich- oder Wechselspannung von nicht mehr als 100 V angelegt werden; bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel wird eine Gleichspannung von 12 V benutzt, während die Treibersignale eine Niederspannung von etwa 12 V sein können. Auf diese Weise werden Zuleitungen vermieden, die an mittlerer und/oder hoher Spannung liegen.

Mit da:Anordnung gemäß Fig. 5 und 6 werden somit sowohl Sicherheit als auch Zuverlässigkeit verbessert, während sich eine Wartung der Anordnung gleich durchführen läßt.

Mit der Erfindung wird somit die eingangs genannte Aufgabe voll und ganz gelöst.

Obgleich vorstehend nur zwei derzeit bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung dargestellt und beschrieben sind, sind dem Fachmann selbstverständlich verschiedene Änderungen und Abwandlungen möglich, ohne daß vom Rahmen der Erfindung abgewichen wird. Beispielsweise ist die Erfindung gleichermaßen auf schwarz/weiß-Anzeigesysteme anwendbar. In diesem Fall kann eine einzige, weißes Licht erzeugende Kathodenstrahlröhre zusammen mit einer Treiberstromquelle, die mindestens einen Hochspannungsgenerator aufweist, fest in ein zylindri-

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sches Gehäuse eingebaut sein, so daß hierdurch ein einheitliches Bildelement geformt wird.

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Claims (1)

1. Patentansprüche

   1.) Kathodenstrahlröhrenvorrichtung zur Verwendung bei einem Anzeige- oder (Bild-)Wiedergabesystem mit einer großen Vielzahl von in einem vorbestimmten Schema angeordneten Lichtquellen zum Emittieren von Licht in verschiedenen Farben, gekennzeichnet durch jeweils einen Satz von Kathodenstrahlröhren (1OR, 1OG, lOB) mit je einer monochromatischen Leuchtstoffschicht (14) und einem Elektronenrohr (18) zur Erzeugung eines ungebündelten Elektronenstrahls, wobei die einzelnen Kathodenstrahlröhren durch den betreffenden Elektronenstrahl zum Leuchten zumindest in Rot, Grün und Blau angeregt werden, durch ein zylindrisches Gehäuse (12; 22), in welchem der Kathodenstrahlröhrensatz festgelegt ist, und durch Verbindungsmittel zum Zusammenschalten gemeinsamer (common) Elektroden der Kathodenstrahlröhren,

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   wobei sich die Verbindungsmittel aus dem zylindrischen Gehäuse heraus erstrecken und wobei die Vorrichtung eine der genannten Lichtquellen bildet.

   Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zylindrische Gehäuse eine Dreiergruppe von Kathodenstrahlröhren, die rotes, grünes bzw. blaues Licht abzustrahlen vermögen, und eine elektrische Stromquelle zur Lieferung einer Anodenspannung zu den Kathodenstrahlröhren enthält.

   3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das zylindrische Gehäuse eine lichtreflektierende Innenfläche aufweist.

   4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das zylindrische Gehäuse eine Licht absorbierende und Reflexionen ausschaltende Außenfläche aufweist.

   5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsmittel zwei Zuleitungen, an die eine niedrige Wechsel- oder Gleichspannung von nicht mehr als 100 V anlegbar ist, und eine Zuleitung zur Zufuhr eines Treibersignals zu jeder Kathodenstrahlröhre umfassen.

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