DE3011295C2 - Anzeigevorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Anzeigevorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Eine solche Anzeigevorrichtung Ist aus der DE-OS 37 953 bzw. 21 01 290 bekannt. Bei der In der DE-OS 37 953 beschriebenen Anzeigevorrichtung werden die Lichtquellen durch die Stirnflächen von Lichtleitfasern gebildet, deren dem Betrachter abgewandten Enden mit die verschiedenen Farben aussendenden Strahlern verbunden sind. Bei dieser Anzeigevorrichtung wird also Licht einer bestimmten Farbe von einem Strahler In eine Lichtleitfaser eingespeist und von deren Stirnfläche abgestrahlt. Jeweils drei verschiedenfarbiges Licht abstrahlende Stirnflächen bilden ein Leuchtelement. Damit sind zusätzlich zu den verschiedenfarbigen Strahlern auch noch Lichtleitfasern erforderlich, so daß der Aufbau kompliziert Ist und bei einer gegebenenfalls auftretenden Störung auch In den Lichtleitfasern eine Wartung schwierig durchzuführen ist. Auch treten durch die Lichtleitfasern Infolge Streulicht Verluste auf, so daß die Leistungsfähigkeit der Lichtquellen herabgesetzt Ist.

Bei der In der DE-OS 21 01 290 beschriebenen Anzeigevorrichtung werden die einzelnen Lichtquellen durch drei Leuchtdioden gebildet, die jeweils die Farben Rot, Grün und Blau abstrahlen. Diese Anzeigevorrichtung kann zwar bei kleinerem Platzbedarf mit geringem Gewicht aufgebaut werden; dafür Ist aber Infolge der Verwendung von Leuchtdioden die von den einzelnen Lichtelementen abgegebene Leistung relativ gering.

Bei den üblichen Großanzeigevorrichtungen, beispielsweise bei elektrischen Lichtanzeigetafeln auf Baseballfeldern oder bei 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 Anzeigevorrichtungen bestehen Schwierigkelten hinsichtlich der Farberhaltung bzw. -wiedergabe. Dies Ist darauf zurückzuführen, daß elektrische Lampen Farben erzeugen, Indem sich ihre Heizfäden bzw. Wendeln auf Rotglut erhitzen und eine rote oder weiß-orange Farbe annehmen. Um nun drei getrennte Farben, nämlich Rot, Grün und Blau, für die Farbbildwiedergabe zu erzeugen, wer-

iä den 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, ist die Wiedergabe der betreffenden Farben mit Schwierigkeiten verbunden. Auch wenn diese elektrischen Lampen selektiv ein- und ausgeschaltet werden, kann die Helligkeitsmodulation jeder Lampe nur durch Einrichtungen zum Ein- und Ausschalten des an die betreffende Wendel angelegten otroms oder zur Änderung der Größe des angelegten Stroms erfolgen. Außerdem besitzt eine solche Anzeigevorrichtung einen außerordentlich niedrigen Frequenzbereich von nur 10 Hz oder weniger, zudem können dabei Zwischenfarbtöne lediglich in zwei oder drei Stufen wiedergegeben werden. Weiterhin werden bei solchen Anzeigevorrichtungen 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.

■^|0 Es Ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Anzeigevorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die Lichtquellen hoher Leistung und Zuverlässigkeit aufweist, welche einfach zu warten sind.
Diese Aufgabe wird durch die Im Anspruch 1 gekennzeichneten Merkmale gelöst.

Aus »messen + prüfen/automatlk«, Juli/August 1977, Seite 408, ist bereits eine Ziffern-Großanzeige bekannt, bei der eine Kathodenstrahlröhre eine Kathode aufweist, die ungebündelte Elektronenstrahlen auf einen Leuchtschirm richtet, wobei zwischen Kathode und Leuchtschirm eine Segmentmaske vorgesehen Ist. In der DE-OS 25 58 704 Ist eine Anzeigevorrichtung mit matrlxförmlger Anordnung von Kathodenstrahlröhren beschrieben, mit der beliebige Informationen möglichst großflächig angezeigt werden sollen.

Durch die Erfindung wird eine Anzeigevorrichtung geschaffen, bei der die Lichtquellen eine hohe Leistung abstrahlen können und dennoch einfach aufgebaut sind. Auch Ist die Zuverlässigkeit der Anzeigevorrichtung sehr

hoch, die zudem - gerade Infolge des einfachen Aufbaues - leicht zu warten Ist. An die Zuleitungen der Anzeigevorrichtung wird eine niedrige Wechsel- oder Gleichspannung von nicht mehr als 100 V gelegt, während das Treibersignal jeder Kathodenstrahlröhre zugeführt wird.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind In den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Im folgenden sind bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung näher

IO

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erläutert. Es zeigen:

FIg, 1 eine In vergrößertem Maßstab gehaltene TeII-aufslcht auf eine Anordnung von Kathodenstrahlröhren In einem Farbwiedergabesystem,

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

Flg. 3 eine In vergrößertem Maßstab gehaltene Stirnansicht einer Kathodenstrahlröhre bei der Anordnung nach Flg. 1,

Fi g. 4 ein Schaltbild der Anordnung nach Fi g. 3,

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

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

Fi g. 1 veranschaulicht einen Teil einer Anordnung aus kleinen Kathodenstrahlröhren. Diese Anordnung umfaßt Dreiergruppen aus rot, grün und blau strahlenden Kleinbzw. Miniatur-Kathodenstrahlröhren 10Λ, 19G bzw. lOß. die jeweils an den Spitzen von kleinen gleichseitigen Dreiecken angeordnet sind und jeweils ein an Fig. 1 durch den gestrichelten Kreis umrlssenes Leuchielement einer Anzeigevorrichtung bilden. Eine große Anzahl solcher Leuchtelemente 10 ist unter Bildung einer Wiedergabebildfläche In Zeilen und Spalten angeordnet. Gemäß ₂s Fig. 1 sind bei den Leuchtelementen in jeder Spalte die Rot-Kathodenstrahlröhren 10Λ jeweils gegenüber denen der benachbarten Spalte(n) versetzt angeordnet.

Die einzelnen Kathodenstrahlröhren 10Λ, 10G bzw. lOß besitzen jeweils die Konstruktion gemäß Fi g. 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 Flg. 2 linken Seite eine Leuchtstoffschicht 14 aufgetragen ist, und ein im Kolben 12 am anderen bzw. rechten Ende desselben angeordnetes Elektronenrohr 18. 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.

Die Leuchtstoffschicht 14 besteht aus einem monochromatischen Leuchtstoff, der in der gewünschten Farbe rot, grün oder blau aufzuleuchten vermag. Für die rot-emittlerende Kathodenstrahlröhre 10Λ wird beispielsweise ein monochromatischer Leuchtstoff verwendet, der rotes Licht emittiert. Das Elektronenrohr 18 erzeugt einen nicht dargestellten, ungebändelten Elektronenstrahl einer solchen Größe, daß er die mit der Lcuchtstoffschicht 14 versehene Innenstirnfläche des Kolbens 12 zu bestrahlen vermag, so daß der Leuchtstoff in seiner typischen Farbe aufleuchtet.

Bei einer Anzeigevorrichtung mit Kathodenstrahlröhren der beschriebenen Art können die von den Elektronenrohren 18 der jeweiligen Röhren IQR, 10(7 und 10ß ausgesandten Elektronenstrahlen moduliert werden, um die Eln/Aus-Steuerung der jeweiligen Farberzeugung hervorzubringen. Dasselbe gilt auch für die Änderung des Lumineszenzgrades bzw. der Leuchthelligkeit.

Das Frequenzverhalten des erzeugten Lumlneszenzbllds wird außerdem durch die Nachglühcharakteristlk so des betreffenden Leuchtstoffs bestimmt; für Anzeigevorrichtungen der beschriebenen Art verwendete Leuchtstoffe besitzen Nachglühzelten 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 ermög-

40 liehen,

Bezüglich des Stromverbrauchs pro Kathodenstrahlröhre läßt sich sagen, daß bei Tageslicht-Anzeigevorrichtungen die Grün-Leuchtdichte In der Größenordnung von 3425 cd/m² liegen muß. Zur Gewährleistung dieser Leuchtdichte wurden die vorstehend beschriebenen Kathodenstrahlröhren unter folgenden Betriebsbedingungen eingesetzt:

Anodenspannung	10 kV
Anodenstrom	25 bis 30 μΑ
erste Gitterspannung	OV
Kathodenspannung	0 bis 30 V
Heizspannung	12 V
Heizstrom	0,07 A
effektiver Durchmesser
des Leuchstoff-
Bildschirms	20 mm
Stromdichte am
Leuchtsiuff-Bildschirm	etwa 8-10 uA/cm2

65 Unter diesen Bedingungen besaß jecO Kathodenstrahlröhre einen Leistungsverbrauch von 0,25 bis 0,3 W an der Anode und von 0,84 W am Heizfaden. Der Gesamtverbrauch pro Kathodenstrahlröhre betrug also etwa 1,1 W.

Aus den vorstehenden Angaben geht hervor, daß bei Ausbildung von Groß-Anzeigevorrichtungen, 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 Kathodenstrahlröhre besitzt vorzugsweise die Konstruktion gemäß Fig. 3. Die dargestellte Anordnung umfaßt ein an einem Ende offenes, zylindrisches Gehäuse 22, eine Dreiergruppe aus Rot- Grün- und Blau-Kathodenstrahlröhren 10Λ, 1OG bzw. lOß, die im Gehäuse 22 auf die vorher in Verbindung mit Fig. 1 beschriebene Weise so angeordnet Ist, daß die jeweiligen vnonochromatischen Leuchtstoff-Biidschlrme zum offenen Ende des Gehäuses 22 hinweisen und In einer gemeinsamen Ebene liegen. Die Dreiergruppe aus den Kathodenstrahlröhren ist im Gehäuse ti mitteis 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 Vorrichtung bildet eine einstückig zusammengefaßte Lichtquelle. Die einzelnen Kathodenstrahlröhren bzw. Leuchtelemente lassen s'ch somit einfach handhaben.

Dl" Kathodenstrahlröhren der Dreiergruppe sind außerdem so elektrisch zusammengeschaltet, daß jeder an einem gemeinsamen Potential Hegende Elektrodensatz gemäß Flg. 4 zusammengeschaltet Ist. Gemäß Flg. 4 sind die Rot-, Grün- und Blau-Kathodenstrahlröhren 10Λ, 1OG bzw. \0B gemeinsam an eine Klemme P auf einer Klemmleiste 26 angeschlossen, während Ihre ersten Gitterelektioden gemeinsam mit einer Klemme G₁ verbunden und Ihre Heizelemente über zwei Klemmen H an der Klemmleiste 26 geschaltet sind. Die Kathoden der Kathodenstrahlröhre 10Λ. 1OG bzw. 105 sind jeweils mit Klemmen Κ_Λ, K₀ bzw. K₈ an der Klemmleiste 26 verbunden.

Durch Anlegung elektrischen Stroms und eines Steuersignals an jede Kathodenstrahlröhren-Dreiergruppe Über eine Anschlußeinrichtung mit der Klemmleiste 26

gemäß Flg. 4 lassen sich die einzelnen Leuchtelemente sehr einfach In eine Anzeigevorrichtung einbauen, wobei auch die Wartung In dieser Vorrichtung einfach Ist.

Die Innenflache des Gehäuses 22 besteht vorzugsweise aus einer Spiegelfläche oder einer llchtreflektlerenden Fläche, um einen möglichst großen Anteil der Leuchtleistung bzw. Helligkeit von den Kathodenstrahlröhren 10/7. 1OG und 10ß Ober 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 Welse kann verhindert werden, daß Licht vom Gehäuse 22 auf das Gehäuse der benachbarten Lichquelle reflektiert wird: hierdurch wird der F.lnfluß von von außen einfallendem Licht ausgeschaltet. Als Ergebnis wird ein verbesserter Kontrast der Wledergabebllder erzielt

FIg 5 veranschaulicht eine abgewandelte Ausfüh-

nmncfArm rtahpl pnlhült *>ln an hplflpn Fndpn nffpnPQ während Ihre ersten Gltterelektroden mit Masse und auch mit dem einen Eingang des Generators 30 verbunden und Ihre Kathoden an die bewegbaren Abgriff« von drei Widerständen angeschlossen sind, die In Parallel-

*> schaltung zwischen den anderen Ausgang des Generators 30 und Masse geschaltet sind. Die Kathoden der Rohren Ι0Λ. lOG und IOß sind außerdem über getrennte Kondensatoren an Steuerklemmen S„, S₀ bzw. S^ angeschlossen, während die Heizelemente aller drei Röhren

ίο 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 Vorrichtung gemäß Flg. 5 und 6 braucht das zylindrische Gehäuse 22 an der Außenseite nur über fünf

'i Zuleitungen angeschlossen zu werden. Dabei werden zwei dieser Zuleitungen mit den Plus- und Minus-Klemmen + 12 V bzw. E der Stromversorgung zur Spannungs-/ufuhr /u den Heizelementen der drei Kathodenstrahl rAUmn lfl£> ΙΠ/*.' kiw I η Λ vorhiinrlpn wUhrpml flip iirpi

zylindrisches Gehäuse 22 eine Dreiergruppe aus Rot-. Grün- und Blau-Kathodenstrahlröhren 10/?. WG bzw. IOß in der einen, gemäß Fig. 5 linken Hälfte in der vorher in Verbindung mit Flg. 3 beschriebenen Anordnung, während In der anderen bzw. rechten Hälfte eine elektrische Treiberquelle (Treiber) 28 angeordnet ist. die mit den Kathodenstrahlröhren 10/?. 106'und IOß 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 10/?. 1OG und lOfl an einem Ausgang eines Hochspannungsgenerators 30 zur Lieferung einer Anodenspannung für die Kathodenstrahlröhren zusammengeschaltet.

-¹ⁿ anderen Zuleitungen mit den Steuerklemmen .%. .S'₍, und .S„ verbunden werden, an welche selektiv Trelberslgnale angelegt werden, um die Kathodenstrahlröhren-Dreiereruppe ein- und auszuschalten und außerdem Ihre Helligkeit zu modulleren. 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 GK abspannung von 12 V benutzt, während die Treibersignale eine Niederspannung von etwa 12 V sein

^3fl können. Auf diese Welse werden Zuleitunger vermieden, die an mittlerer und/oder hoher Spannung liegen.

Mit der Vorrichtung gemäß Fi g. 5 und 6 werden somit sowohl Sicherheit als auch Zuverlässigkeit verbessert, während sich eine Wartung der Vorrichtung gleich durchführen läßt.

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

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Anzeigevorrichtung mit einer großen Vielzahl von in einem vorbestimmten Schema angeordneten Lichtquellen zum Emittieren von Licht in verschiedenen Farben, wobei jede Lichtquelle aus einem Satz von verschiedenfarbigen Leuchtelementen zumindest der Farben Rot, Grün und Blau gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Leuchtelement eine Kathodenstrahlröhre (10Λ, 1OG, 1Oi?) mit je einer entsprechend monochromatischen Leuchtstoffschicht (14) und einem Elektronenrohr (18) zur Erzeugung eines ungebündelten Elektronenstrahls ist.

2. Anzeigevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder eine der Lichtquellen bildende Satz von Kathodenstrahlröhren (10Λ, IOC, 10ß) In einem zylindrischen Gehäuse (22) angeordnet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daB £n dem zylindrischen Gehäuse (22) eine Dreiergruppe von Kathodenstrahlröhren (10Ä, 1OG, lOß) und ein elektrischer Treiber (28) angeordnet sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das zylindrische Gehäuse (22) eine lichtreflektierende Innenfläche aufv/eist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das zylindrische Gehäuse (22) eine Licht absorbierende und Reflexionen ausschaltende Außenfläche aufweist.

6. Anzeigevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, Oaß jeweils die Anoden, die Gitterelektroden und die Heizelemente der Kathodenstrahlröhren (19Λ, 1OG, 10B) eines Satzes elektrisch miteinander verbunden und die Kathoden jeweils einzeln angeschaltet sind.