DE4307614A1 - Farb-Informationsdisplaysystem mit Elektronenstrahlanzeigeröhre - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Farb-Informationsdisplay­ system mit Elektronenstrahlanzeigeröhre und besteht aus einer Steuerschaltung mit elektronischen Stellglie­ dern und einer Elektronenstrahlröhre mit Mitteln zur Erzeugung, Beschleunigung und Ablenkung der Elektro­ nenstrahlen sowie einem mit Leuchtstoff versehenen Bildschirm. Die Erfindung dient der Darstellung und Wiedergabe von Informationen in kurzgefaßter, geord­ neter, thematisch eingegrenzter Form. Die in mehreren Farben angebotenen Informationen haben sowohl einen analytischen als auch einen pragmatischen Charakter. Hierdurch bestehen Anwendungsmöglichkeiten insbeson­ dere in den Bereichen, wo Kunden, Fahrgäste, Patien­ ten oder sonstige Interessierte informiert bzw. auf­ geklärt werden sollen. Die Erfindung erlaubt die Dar­ stellung verschieden wichtiger Informationen in ver­ schiedenen Farben und Größen und damit deutlich von­ einander abgegrenzt.

Es ist eine Vielzahl von Informationsanzeigesystemen auf der Basis verschiedener Wirkprinzipien bekannt. Eine weit verbreitete Anzeigetechnik nutzt Anzeigeta­ feln in Form bedruckter Wechseltafeln, Tafeln mit wechselbaren Zeichen oder Fallblattanzeigetafeln. Nachteilig an diesen Lösungen ist, daß nur eine stän­ dige Standardanzeige ermöglicht wird. Eine schnelle Reaktion auf unvorhersehbare Informationsbedürfnisse ist nicht möglich.

Weiterhin sind Mikroblendenanzeigefelder bekannt, welche jedoch den Mangel aufweisen, daß aufgrund der Zerlegung der Zeichen in Einzelpunkte und notwendige Zwischenräume die Erkennbarkeit aus geringer Entfer­ nung sehr schlecht ist.

Zur Darstellung von häufig wechselnden Informationen existieren verschiedene Gerätevarianten mit Flachdis­ plays auf der Basis von LED- oder LCD-Elementen, die gegenüber den oben beschriebenen Lösungen eine Reihe von Vorteilen besitzen, jedoch auch Grenzen insbeson­ dere hinsichtlich der Farbtüchtigkeit, Anzeigegröße und des Aufwandes aufweisen.

Ein breites Einsatzgebiet besitzt die Fernsehbildröh­ re in Schwarzweiß- und Farbmonitoren.

Der wesentliche Nachteil der Schwarzweißmonitore liegt darin, daß verschiedene Informationsebenen nur sehr schlecht unterschieden werden können. Ebenfalls nachteilig wirkt sich die relativ geringe Lebensdauer und die geringe maximal erreichbare Leuchtdichte aus.

Die Mehrzahl der im Einsatz befindlichen Farbmonitore basiert auf konventionellen Farbfernsehbildröhren. Die Entwicklung auf diesem Gebiet verlief von der Δ-Anordnung der drei Strahlquellen, der Rundlochmaske und runden Leuchtstoffpunkten auf dem Bildschirm in den Farben rot, grün und blau zu einer In-Line-Anord­ nung von Quellen, Schwitzöffnungen und Leuchtstoff­ streifen.

Konventionelle Farbbildröhren können aber kaum in allen Belangen den Bedingungen des Einsatzes als In­ formationsbildschirm gerecht werden. Die erzielbare Leuchtdichte von 300 bis 500 Cd-m² bei einem Strahl­ strom von 1 mA reicht unter Helligkeitsbedingungen von gut beleuchteten Werbe- und Ausstellungsflächen kaum aus. Erhöht man die Leuchtdichte der Informa­ tionsbildschirme durch erhöhte Strahlströme, dann ist mit einer begrenzten Lebensdauer und einer erhöhten Röntgenstrahlungsemission zu rechnen. Bei den Farb­ monitoren, die je nach Format einen Elektroenergiebe­ darf von 60 bis 100 W haben, ist festzustellen, daß ca. zwei Drittel der Strahlenergie bereits auf der Farbwahlelektrode (Schattenmaske) in Wärme- und Rönt­ genstrahlung umgewandelt werden und dann immer nur ca. ein Viertel der verfügbaren Schirmfläche zur Dar­ stellung einer Farbe genutzt werden kann.

In der DE-AS 26 20 697 ist eine Kathodenstrahlanzei­ geröhre beschrieben, die sehr großflächige Anzeigen mit verhältnismäßig großen Symbolen ermöglicht. Der schnelle Wechsel der angezeigten Information und die ausreichende Randschärfe der Symbole bei Betrachtung aus größerer Entfernung sind dadurch gewährleistet, daß das breite, kegelförmige Strahlenbündel aus der Kathode nach dem Passieren der Anodenöffnung auf eine feinmaschige Gitterelektrode und anschließend auf eine Metallplatte mit sieben isolierten Segmenten für Ziffernanzeige trifft. Diese Lösung ist nur für weni­ ge Anwendungsfälle geeignet.

Zur Darstellung von Bildelementen in einem großen farbigen Anzeigesystem, zum Beispiel als Anzeigetafel in Sportstadien oder an Gebäudenwänden, werden nach der DE-PS 30 11 295 bzw. der DE-OS 34 35 793 und der DE-OS 31 52 042 in einer Mehrfarbenkathodenstrahlröh­ re mehrere Elektronenkanonen und entsprechende Schir­ me untergebracht und als Lichtquellen nebeneinander angeordnet. Diese Lösungen sind sehr aufwendig.

Es sind auch Farbbildröhren für eine Schriftfeld-Zei­ chenanzeige im Einsatz, die nach der DE-OS 31 28 771 eine hohe Feinheit graphischer Muster durch die be­ sondere Gestaltung der Pausenräume zwischen den Öff­ nungen der Lochmaske in Zeilen- und Spaltenrichtung erzielen. Ein weiterer Nachteil aller universellen Schrift- und Zeichenanzeigesysteme besteht darin, daß die Zeichen entweder in Segmente oder in Zeilen mit Zwischenräumen zerlegt sind, die den Gesamteindruck negativ beeinflussen.

Weiterhin gehört zu den ältesten Farbbildröhrenkon­ zepten die sogenannte Beam-Index-Röhre (US-PSen 2 778 971, 2 809 233, 2 883 451, 2 892 020, 2 933 554, 2 967 210), in der vertikale Leuchtstoff­ streifen auf dem Schirm von einem Führungsstrahl und einem Anregungsstrahl abgetastet werden. Obwohl be­ stechend einfach scheint, ist es doch kein einfaches Systemkonzept, da das Steuerungssystem eine Mischung von Systemen offener und geschlossener Schleifen ist sowie eine Vorwärts- und eine Rückkopplung umfaßt. Auf dem Markt haben sich die Indexröhren bisher nur schwer einführen lassen.

Aus der US-PS 3 772 566 ist eine Bildröhre bekannt, bei der anstelle der Farbwahlselektionselektrode die Beschleunigungsspannung für die Strahlenelektronen zur Einstellung der Farbe genutzt wird. Hier liegen die Schichten aus unterschiedlichen Emissionswellen­ längen sandwichartig übereinander. Zur Umschaltung auf eine andere Farbe muß daher die Beschleunigungs­ spannung schnell geschaltet werden. Dazu weist der Konus mehrere Halsanschlüsse auf, die unterschiedlich beschleunigte Elektronenstrahlen liefern und auf dem Schirm zusammengeführt werden. Nachteilig an dieser Lösung ist, daß mehrere hochspannungsautonome Strahl­ systeme benötigt werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Farb- Informationsdisplaysystem mit Elektronenstrahlanzei­ geröhre zu schaffen, welches es gestattet, mit ein­ fachen Mitteln Informationen in unterschiedlicher Farbe und Größe bei hoher und einstellbarer Leucht­ dichte und mit geringem Energiebedarf darzustellen und die von der Elektronenstrahlanzeigeröhre ausge­ hende Röntgenstrahlung zu minimieren, so daß eine ungefährdete Beobachtung des Bildschirmes auch bei erheblichem Umgebungslichtpegel aus kürzester Entfer­ nung ebenso möglich ist wie die Beobachtung aus gro­ ßer Entfernung.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil des Hauptanspruches in Verbindung mit den Merkmalen des Oberbegriffes.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen enthalten.

Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung besteht darin, daß durch die Gestaltung der Elektronenstrahlanzeige röhre eine besonders hohe Leuchtdichte der in ver­ schiedenen Farben darzustellenden Informationsinhalte bei hoher Lebensdauer und minimaler Röntgenstrahlung der Elektronenstrahlanzeigeröhre erreicht wird. Dies wird dadurch möglich, daß die für die Informations­ darstellung vorgesehene Schirmfläche des Bildschirmes der Elektronenstrahlanzeigeröhre in mindestens zwei Gebiete aufgeteilt ist, wobei die Teilgebiete mit unterschiedlichen Leuchtstoffmaterialsubstanzen, je­ des Teilgebiet jedoch flächig mit der gleichen Leuchtstoffmaterialsubstanz belegt ist.

Bei der Übermittlung unterschiedlich wichtiger Infor­ mationen bietet das Farbinformationsdisplaysystem durch die klare Farbteilung eine gute Unterscheidbar­ keit der verschiedenen Informationsebenen. Die hohe Leuchtdichte ermöglicht den Einsatz unter nahezu al­ len Umweltbedingungen.

Durch den bewußten Verzicht auf die Farbwahlelektrode (Maske) wird eine Erhöhung der tatsächlich am Schirm ankommenden Elektronenzahl um etwa den Faktor drei erreicht, ohne dabei den Anodenstrom erhöhen zu müs­ sen. Gleichzeitig wird eine Fläche, welche drei- bis fünfmal größer als bei einer herkömmlichen Farbbild­ röhre ist, angeregt. Das hat zur Folge, daß bei glei­ chem Anodenstrom eine wesentlich höhere Leuchtdichte erreicht wird, ohne dabei das Strahlsystem bzw. die Kathoden stärker zu belasten und ebenfalls ohne die Belastung der Leuchtstoffschicht pro Flächeneinheit zu erhöhen.

Der Betrieb des Farbinformationsdisplaysystems ist sowohl mit einer Elektronenstrahlanzeigeröhre mit nur einer Elektronenstrahlquelle als auch mit zwei oder mehreren Elektronenstrahlquellen in einer Anzahl ent­ sprechend der vorhandenen Teilgebiete mit unter­ schiedlichen Leuchtstoffmaterialsubstanzen möglich.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltungsmöglichkeit ergibt sich, wenn ein Dreifach- (z. B. Inline) Strahl­ system zur Erzeugung des die Information auf dem Leuchtschirm darstellenden Elektronenstrahls benutzt wird. Hier gibt es zum einen die Möglichkeit, die einzelnen Farbbereiche nacheinander mit verschiedenen Elektronenstrahlen abzutasten und damit für die mo­ mentan nicht genutzten Quellen eine "Schonphase" ein­ zulegen, wobei die Schärfe der Darstellung besonders gut ist und zum anderen kann bei gleichzeitiger Be­ nutzung aller drei Elektronenstrahlen eine scheinbare Erhöhung der Zeilenanzahl um den Faktor drei und da­ mit ein flächiges Ausschreiben von Informationen er­ reicht werden.

Eine weitgehend gleichmäßige Leuchtdichteverteilung wird dadurch erreicht, daß zwei oder mehrere Elektro­ nenstrahlen auf dem Bildschirm einen gemeinsamen Leuchtfleck bilden, wobei dieser gemeinsame Leucht­ fleck größer ist als der von einem einzelnen Elektro­ nenstrahl erzeugte Leuchtfleck. Zwei oder mehrere übereinander angeordnet geschriebene Zeilen weisen dabei über die gesamte von ihnen beschriebene Fläche annähernd die gleiche Intensität auf.

Die Teilgebiete können horizontal und/oder vertikal nebeneinander bzw. übereinander angeordnet und ein­ satzspezifisch geformt sein. Hierdurch wird ein brei­ tes Anwendungsspektrum erschlossen und eine Anpassung an die spezifischen Bedürfnisse bei der Vermittlung der Informationsinhalte in Form von alphanumerischen Zeichen, Bildern, Pictogrammen und so weiter ermög­ licht.

Eine weitere Gestaltungsvariante besteht darin, einen Teil der möglichen bildlichen Information bereits dadurch vorzugeben, daß piktogrammartige, kreis-, rechteck- oder ellipsenförmige Teilgebiete, die im Betrieb der Elektronenstrahlanzeigerröhre zusammenhän­ gend leuchten sollen, durch die zur Trennung der Teilgebiete verwendete optisch absorbierende Schicht umrandet werden. Hierbei vereinfacht sich die An­ steuerungselektronik für die Anzeige erheblich und es wird ein sonst kaum erreichbarer Kontrast erzielt.

Eine für eine Vielzahl von Standardanwendungsfällen effektive Anordnung der Teilgebiete besteht darin, daß die Teilgebiete drei horizontal übereinander an­ geordnete streifenförmige Leuchtstoffbänder aus Leuchtstoffmaterialsubstanzen für die Farben grün, rot und blau sind.

Für diesen Anwendungsfall ist es vorteilhaft, ein Strahlerzeugungssystem mit drei unabhängigen Elektro­ nenstrahlquellen zu verwenden. Dabei erfolgt die An­ ordnung, Anzeigegröße und farbliche Betonung der dar­ zustellenden Informationsgehalte auf dem Bildschirm punktweise entlang einer Zeile, dann Zeile für Zeile in einem zusammenhängenden Teilgebiet mit einheitli­ cher Leuchtstoffmaterialsubstanz durch einen Elektro­ nenstrahl aus einer ersten Quelle, anschließend in gleicher Weise in einem zweiten Teilgebiet mit einer zweiten Leuchtstoffmaterialsubstanz durch einen zwei­ ten Elektronenstrahl aus einer zweiten Quelle und schließlich durch gleichartige Tastung des Elektro­ nenstrahles einer letzten Quelle auf einem letzten Teilgebiet mit einer letzten Leuchtstoffmaterialsub­ stanz. Das kleinste Teilelement einer Information macht etwa einen siebenhundertsten Teil der Gesamt­ zeilenlänge und etwa einen dreihundertfünfzigsten Teil der Gesamtbildschirmhöhe aus. Jedes der Teilge­ biete mit unterschiedlichen Leuchtstoffmaterial­ substanzen weist etwa hundert bis mehrere hundert Teilelemente auf. Hierdurch wird es möglich, die Bildröhre in einem besonders schonenden Modus zu fah­ ren, indem immer nur ein Drittel des Bildes von einer Kathode geschrieben und dann elektronisch auf die nächste Kathode umgeschaltet wird.

Alle Teilgebiete mit unterschiedlichen Leuchtstoff­ materialsubstanzen sind durch nichtemittierende und optisch absorbierende Trennzonen voneinander getrennt und aus Gründen der Ansichtsgüte schwarz und/oder weiß ausgebildet.

Die Geometrie der Leuchtstoffmaterialsubstanzschich­ ten und der Trennzonen ist so bemessen, daß ein Elek­ tronenstrahl bei der Bewegung um einen oder wenige Strahldurchmesser über die Teilgebiete immer noch auf die gleiche Leuchtstoffmaterialsubstanz, höchstens auf die nicht anregbare, optische absorbierende Trennzone trifft.

Hat der Elektronenstrahl eine horizontale Ablenkung um mehrere Zeilen erfahren und ist die optisch nicht anregbare, absorbierende Trennzone der einen Leucht­ stoffmaterialsubstanz passiert, erreicht der Elektro­ nenstrahl ein Teilgebiet der Leuchtstoffmaterialsub­ stanz mit einer anderen Peakwellenlänge.

Die Peakwellenlänge der einfarbigen Emission der Teilgebiete unterscheidet sich um mindestens 50 nm.

Dabei ist es vorteilhaft, daß der Elektronenstrahl während der gesamten Bewegung über die ihm zugeord­ nete Leuchtstoffmaterialsubstanzschicht aktiviert bleibt und lediglich Mittel der Intensitätsmodulation des Elektronenstrahlstromes zur Anwendung kommen.

Hierdurch wird eine klare Farbteilung und ein guter Kontrast gewährleistet.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung resultiert aus der Möglichkeit des Einsatzes von Leuchtstoffmaterialsub­ stanzmischungen, indem ein oder mehrere Teilgebiete eine Leuchtstoffmaterialsubstanzmischung aus zwei Leuchtstoffmaterialsubstanzen aufweisen, wobei jede Leuchtstoffmaterialsubstanz sich von der anderen Leuchtstoffmaterialsubstanz durch die Peakwellenlänge der Emissionsbande und die Linearität der Strahl­ stromempfindlichkeit unterscheidet.

Hierdurch werden zusätzliche Anwendungsgebiete der Erfindung erschlossen, indem beispielsweise die eine Leuchtstoffmaterialsubstanz in der Leuchtstoffmateri­ alsubstanzmischung aus einem rot emittierenden Leuchtstoff mit stark sublinearer Strahlstromleucht­ dichtecharakteristik und die zweite Leuchtstoffmate­ rialsubstanz aus einem grün emittierenden Leuchtstoff mit einer superlinearen Strahlstromleuchtdichtecha­ rakteristik besteht und über die Höhe des Strahlstro­ mes letztendlich die Wellenlänge der Emissionsbande angewählt wird.

Eine Erweiterung des Anwendungsgebietes der Erfindung ist ebenso dadurch möglich, daß ein, mehrere oder alle Teilgebiete mit einer weiteren zusätzlichen Leuchtstoffmaterialsubstanz unterlegt sind, deren Emissionswellenlänge sich von der darüberliegenden Leuchtstoffmaterialsubstanz unterscheidet und daß die Anregung der begrabenen Leuchtstoffmaterialsubstanz durch Elektronenstrahlen mit erhöhter Anodenspannung herbeigeführt wird.

Vorteilhaft für die Minimierung des gerätetechnischen Aufwandes und die Fertigungstechnik ist es, daß die Elektronenstrahlanzeigeröhre ein einheitliches Beschleunigungs- und ein Ablenksystem für die Elek­ tronenstrahlen aller Quellen aufweist und das Be­ schleunigungssystem die Elektronen mit einer festen Anodenspannung auf die Schirmfläche hin beschleunigt und in die Leuchtstoffschicht hineintreibt und daß ein Torroidspule, allein zum Ablenksystem gehörig, auf dem übergangsgebiet zwischen Hals und Konus der Elektronenstrahlanzeigeröhre montiert, das Farbwahl­ mittel der Elektronenstrahlanzeigeröhre bildet, indem es die Ablenkbewegung des Elektronenstrahls oder der Elektronenstrahlen über die zugehörigen Teilgebiete auf der Bildschirmfläche steuert.

Eine energiesparende und die Elektronenstrahlanzeige­ röhre schonende Betriebsweise wird dadurch erreicht, daß sich außerhalb der Elektronenstrahlröhre in einer Steuerschaltung elektronische Stellglieder für Akti­ vierung und Abschaltung einer oder jeder der Elektro­ nenstrahlquellen befinden, die eine oder jede der Elektronenstrahlquellen in einem ersten Schrittrhyth­ mus, der an die Anzahl der Teilgebiete angepaßt ist, ausschließlich nacheinander und für eine Zeitdauer groß gegen die Anregungszeit eines einzelnen, klein­ sten Informationspunktes, aber klein gegenüber der Anregungszeit der gesamten Bildschirmfläche, auf ei­ nen festen Strahlstrompegel treiben.

Die Vielfalt der Informationsdarstellungsmöglichkei­ ten wird vorteilhafterweise dadurch noch erhöht, daß die elektronischen Stellglieder in einer Signalver­ bindung zu einer Kodierschaltung stehen, von der aus die Auslösung eines zweiten, dem ersten Rhythmus un­ tergeordneten Schrittrhythmus herbeiführbar ist, durch den die Einschreibung der Information in den Teilgebieten des Bildschirms dunkel auf hellem Grund oder mit Kontrastumkehr erfolgt.

Die Erfindung soll nachstehend anhand von Ausfüh­ rungsbeispielen näher erläutert werden. Hierbei zei­ gen:

Fig. 1 einen Schnitt durch die Elektronen­ strahlanzeigeröhre des Farbinforma­ tionsdisplaysystems,

Fig. 2 ein Blockschaltbild für den Betrieb des Farbinformationsdisplaysystems mit Elektronenstrahlanzeigeröhre,

Fig. 3 eine Prinzipdarstellung des inneren Aufbaus der Elektronenstrahlanzeige röhre, und

Fig. 4 den prinzipiellen Schichtaufbau der Bildschirmfläche durch eine Schnitt­ darstellung.

Wie aus Fig. 1 ersichtlich, weist die in dem Farbin­ formationsdisplaysystem eingesetzte Elektronenstrahl­ anzeigeröhre 2 einen Bildschirm 1 auf, welcher im Unterschied zu einer herkömmlichen Farbbildröhre mit Farbwahlelektrode im vorliegenden Ausführungsbeispiel in drei Teilgebiete 3a, 3b und 3c unterteilt ist, wobei die einzelnen Teilgebiete jeweils mit unter schiedlichen Leuchtstoffmaterialsubstanzen, jedes Teilgebiet 3a, 3b und 3c jedoch flächig mit der glei­ chen Leuchtstoffmaterialsubstanz belegt ist.

Die Teilgebiete 3a, 3b und 3c sind drei horizontal übereinander angeordnete streifenförmige Leuchtstoff­ bänder aus Leuchtstoffmaterialsubstanzen für die Far­ ben grün, rot und blau.

Selbstverständlich ist auch eine andere Anordnung der Teilgebiete 3 horizontal und/oder vertikal nebenein­ ander bzw. übereinander und in anderer Formgestaltung möglich. Dabei unterscheiden sich die Peakwellenlän­ gen der einfarbigen Emissionen der Teilgebiete 3a bis 3n um mindestens 50 nm.

Die Teilgebiete 3a, 3b und 3c sind durch nichtemit­ tierende und optisch absorbierende Trennzonen 5, wel­ che im vorliegenden Ausführungsbeispiel schwarz aus­ gebildet sind, voneinander getrennt.

Die Geometrie der Teilgebiete 3a bis 3n ist so ge­ staltet, daß der Elektronenstrahl einer einzelnen Elektronenstrahlquelle bei der Weiterbewegung über ein Teilgebiet 3 um einen oder wenige Auftreffdurch­ messer immer noch auf die gleiche Leuchtstoffmateri­ alsubstanz oder auf die Trennzone 5 trifft.

Das Strahlsystem 4 der Elektronenstrahlanzeigeröhre weist drei unabhängige Elektronenstrahlquellen auf, welche so angesteuert werden, daß immer nur ein Drit­ tel des Bildes von einer Kathode geschrieben und dann elektronisch auf die nächste Kathode umgeschaltet wird.

Im vorliegenden Ausführungsbeispiel hat sich gezeigt, daß bei gleichem Anodenstrom eine Vervielfachung der Leuchtdichte eines einfarbig geschriebenen Bildes erreicht wird. Das bedeutet praktisch, daß mit einem Anodenstrom von 1 mA, mit dein auch herkömmliche Farb­ bildröhren betrieben werden, Leuchtdichten bei blau von ca. 200 cd/m², bei rot von ca. 500 cd/m² und bei grün von ca. 1500 cd/m² erreicht werden.

Beim Einsatz der Elektronenstrahlanzeigeröhre 2 in Innenräumen wird bereits mit einem relativ geringen Anodenstrom von ca. 300 µA, der einen echten Schonbe­ trieb für die Kathode darstellt, eine sehr gute Hel­ ligkeit erreicht, welche erheblich über der Hellig­ keit, die mit einer Farbbildröhre bei 1 mA Anoden­ strom erreicht werden kann, liegt. Der Vorteil dieser Betriebsart liegt in der wesentlichen Erhöhung der Lebensdauer der Elektronenstrahlanzeigeröhre 2, da diese hauptsächlich durch die Kathodenlebensdauer bestimmt wird. Unter Berücksichtigung dieser Ergeb­ nisse wird bei Einhaltung dieses Betriebsregims eine wesentliche Erhöhung der Lebensdauer der Elektronen­ strahlanzeigeröhre 2 bewirkt.

Neben einem verbesserten Auflösungsvermögen gegenüber herkömmlichen Farbbildröhren wird die Strahlenergie zu fast 100% zur Anregung des Bildschirmes 1 ge­ nutzt. Damit wird beim Innenraumbetrieb eine Senkung des Energiebedarfs für den Anodenstrom von ca. 25 W auf 5 W möglich, was zu einer erheblichen Senkung der Betriebskosten führt. Darüber hinaus ergibt sich die Möglichkeit, unter Ausnutzung der hohen Leuchtdichten die Elektronenstrahlanzeigeröhre 2 für Außenanwendun­ gen einzusetzen, was bei normalen Farbbildröhren nicht möglich ist. Dabei entfällt allerdings der Vor­ teil der wesentlichen Erhöhung der Lebensdauer, da relativ hohe Anodenströme benötigt werden, um die hohen Leuchtdichten erreichen zu können. Eine Mehr­ belastung des Leuchtstoffes tritt nicht auf, da prin­ zipbedingt nur die aktive Leuchtfläche vergrößert wird und der Elektronenstrahl besser ausgenutzt wird als bei der Farbbildröhre.

Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wurde die Elek­ tronenstrahlanzeigeröhre 2 in einen modifizierten Fernsehmonitor eingebaut, der sich über eine in jedem IBM kompatiblen Computer steckbare Grafikkarte, die zum System gehört, an jeden vorhandenen Computer an­ schließen läßt. Die zugehörige Systemsoftware ermög­ licht den Betrieb des Farbinformationsdisplaysystems parallel zum Betrieb der üblicherweise auf dem vor­ handenen Computer genutzten Software.

Das Farb-Informationsdisplaysystem ist so aufgebaut, daß von einer Grafikkarte, d. h. von einem Computer aus, mehrere Monitore gleichzeitig angesteuert werden können, die dann natürlich dieselbe Bildinformation zur Anzeige bringen.

Die Elektronenstrahlanzeigeröhre 2 weist ein einheit­ liches Beschleunigungs- und ein Ablenksystem für die Elektronenstrahlen aller Quellen auf. Das Beschleuni­ gungssystem beschleunigt die Elektronen mit einer festen Anodenspannung auf die Schirmfläche hin und treibt diese in die Leuchtstoffschicht hinein. Auf dem übergangsgebiet zwischen Hals und Konus der Elek­ tronenstrahlanzeigeröhre ist eine allein zum Ablenk­ system gehörige Torroidspule montiert. Diese bildet das Farbwahlmittel der Elektronenstrahlanzeigeröhre 2, weiches die Ablenkbewegung des Elektronenstrahls oder der Elektronenstrahlen über die zugehörigen Teilgebiete 3a,. . .3n auf der Bildschirmfläche steu­ ert. Außerhalb der Elektronenstrahlröhre 2 befinden sich in einer Steuerschaltung elektronische Stell­ glieder für Aktivierung und Abschaltung einer oder jeder der Elektronenstrahlquellen, welche eine oder jede der Elektronenstrahlquellen in einem ersten Schrittrhythmus, der an die Anzahl der Teilgebiete 3a,. . .3n angepaßt ist, ausschließlich nacheinander und für eine Zeitdauer groß gegen die Anregungszeit eines einzelnen, kleinsten Informationspunktes, aber klein gegenüber der Anregungszeit der gesamten Bild­ schirmfläche, auf einen festen Strahlstrompegel trei­ ben. Die elektronischen Stellglieder stehen in einer Signalverbindung zu einer Kodierschaltung, von der aus die Auslösung eines zweiten, dem ersten Rhythmus untergeordneten Schrittrhythmus herbeiführbar ist, durch die Einschreibung der Information in den Teil­ gebieten 3a. . .3n des Bildschirmes 1 dunkel auf hel­ lem Grund oder mit Kontrastumkehr erfolgt.

Die Anordnung, Anzeigegröße und farbliche Betonung der darzustellenden Informationsgehalte auf dem Bild­ schirm 1 ist punktweise entlang einer Zeile, dann Zeile für Zeile in einem zusammenhängenden Teilgebiet 3a mit einheitlicher Leuchtstoffmaterialsubstanz durch einen Elektronenstrahl aus einer ersten Quelle, anschließend in gleicher Weise in einem zweiten Teil­ gebiet 3b mit einer zweiten Leuchtstoffmaterialsub­ stanz durch einen zweiten Elektronenstrahl aus einer zweiten Quelle und schließlich durch gleichartige Tastung des Elektronenstrahles einer dritten Quelle auf einem Teilgebiet 3c mit einer dritten Leucht­ stoffmaterialsubstanz aufgebaut. Das kleinste Teil­ element einer Information macht etwa einen siebenhun­ dertsten Teil der Gesamtzeichenlänge und etwa ein dreihundertfünfzigstel der Gesamtbildschirmhöhe aus. Dabei weist jedes der Teilgebiete 3a, 3b, 3c mit un­ terschiedlichen Leuchtstoffmaterialsubstanzen etwa einhundert bis mehrere hundert Teilelemente auf.

Anhand von Fig. 2 soll nachfolgend das Zusammenwirken der Elektronenstrahlanzeigeröhre 2 mit den externen Bauteilgruppen näher beschrieben werden.

An eine Grafikkarte 6 ist das Tonteil, das Impulsteil und die RGB-Ansteuerung für die Elektronenstrahlan­ zeigeröhre 2 angeschlossen. Das Tonteil enthält einen Tonverstärker 7 und ein Lautsprecherpaar 8. Vom Vi­ deoausgang der Grafikkarte 6 über den Videoverstärker 9 gelangen die Farbartsignale R, G, B über den Rot­ verstärker 10, den Grünverstärker 11 und den Blauver­ stärker 12 direkt auf die Kathoden 13 der Elektronen­ strahlanzeigeröhre 2. Vorzugsweise sind die Geräte mit einer Teil-Gebietsumschaltung 14 versehen, so daß bei Elektronenbeschuß eines einfach zusammenhängenden Gebietes gleicher Lumineszenzfarbe keine Umschaltung erfolgt. Erst mit dem Erreichen eines Teilgebietes mit anderer Lumineszenzfarbe wird im Umschalter 14 auf eine andere Kathode umgeschaltet.

Im Impulsteil wird zunächst im Impulstrenner 15 eine Teilung der Synchronsignale in Zeilensynchron- und Bildsynchronsignale vorgenommen. Der Vertikaloszilla­ tor 16 wird mit den Bildsynchronimpulsen synchroni­ siert und schaltet die Vertikalendstufe 17, die wie­ derum die Vertikalablenkspule 18 kontrolliert.

Die Horizontalsynchronisation stützt sich ins ihrem Zweig auf einen nicht dargestellten Phasenverglei­ cher, auf den aus dem folgenden Zeilenoszillator 19 stammende zeilenfrequente Impulse zurückgeführt wer­ den. In der Phasenvergleichsstufe wird daraus eine Regelspannung abgeleitet, die dem Zeilenoszillator zugeführt wird. Von der Zeilenendstufe 20 aus wird die Horizontalablenkspule 21 der Elektronenstrahlen gesteuert. Mit der Zeilenendstufe 20 ist ein Zeilen­ transformator 22 verbunden, der über eine Hochspan­ nungskaskade 23 sowohl die Spannung für das Fokussiergitter, als auch die Hochspannung für die Anode bereitstellt.

Fig. 3 zeigt das Prinzip der Innengestaltung der Elektronenstrahlanzeigeröhre 2. Beim Einblick in den Bildröhrenkolben ist die Verwandtschaft zur Farbbild­ röhre noch in mehreren Details zu erkennen. Die Glas­ formteile Schirmteil 24 und Konus 25 samt Halsrohr 26 sind wie üblich durch eine Glaslotnaht 27 gefügt. Das System 28 zur Erzeugung der Elektronenstrahlen und zu ihrer Steuerung, Fokussierung und Beschleunigung in Richtung des Schirmteils 24 besteht wie bisher aus drei in einer Linie liegenden Strahlkathoden 29, 30 und 31. Diese dienen der Anregung der verschiedenen lumineszierenden Teilgebiete 3a, 3b, 3c der Leucht­ stoffmaterialsubstanzschicht. Jeder der Elektronen­ strahlen passiert zunächst ein individuelles Steuer­ gitter 32, 33 und 34 sowie das nachfolgende Schirm­ gitter 35, 36 und 37. Erst das Fokussiergitter 38 passieren die Strahlen aller drei Quellen. Der An­ flugraum des Schirmteils 24 vor der Leuchtstoff­ schicht ist frei von Metallgittern. Dadurch entfallen Strahlverluste, Wärmestrahlquellen und unerwünschte Bremsstrahlungen. Der Elektronenstrahl schlägt voll auf der Leuchtstoffmaterialsubstanzschicht auf und regt die Schicht zu einer effizienten Emission an. Anschließend fließt der Strom durch eine Metall­ schicht aus Aluminium in Richtung der Haltestifte (PIN) der maskenfreien Maskenrahmenbaugruppe, setzt dabei über zur Leitschicht rings um den Pin, dann in den Pin und dringt von dort zum Maskenrahmen vor. Der Rahmen gewinnt über eine magnetische Abschirmung und einen Federkontakt Anschluß an den Innenleitbelag des Konus und damit zur Anode 39. Von hier aus besteht der Kontakt über eine Getterpeitsche zur Hochspan­ nungskaskade 23 (Fig. 2).

Für die Lichtintensität, die Farbstabilität und die Größe des kleinsten Bildpunktes sind die Hauptparame­ ter der Elektronenstrahlen wie Strahlstromstärke, Betriebsstabilität und Strahldurchmesser maßgebend. Die Strahlstromstärke wird wie üblich über die Vor­ spannung des Steuergitters 32, 33 und 34 eingestellt. Je geringer die negative Vorspannung, um so größer wird der Strahlstrom. Bei Steuergitterspannungen von -130 V ist die Quelle gesperrt. Die Spannung an den Schirmgittern 35, 36 und 37 wird bei der benutzten Röhre auf Werte bei 600 V eingestellt. Die Fokussier­ spannung am Gitter 38 erreicht Werte um 4,5 kV. Neben der Fokussierung der Elektronenstrahlen durch das Gitter 38 wirken auch weiterhin die Reinheitsmagnete sowie die Lateral- und Radialkonvergenzeinheit posi­ tiv auf die Strahlkonvergenz und die Minimierung der Strahllandefläche. Wie in Fig. 4 dargestellt ist, ist die Innenseite 40 des Schirmteils 24 der Röhre anders als bisher üblich, in drei große, zusammenhängende Teilgebiete 42, 43 und 44 aufgeteilt. Jede dieser Flächen ist mit einer einzigen Leuchtstoffart belegt. Für die blauleuchtende Lumineszenzschicht 42 wurde der Leuchtstoff ZnS : Ag Al CaO benutzt. In der rot­ leuchtenden Schicht 43 kam Yttriumoxid Y₂O₃ : En Fe₂O₃ als Leuchtstoff zum Einsatz. Die grünleuchtende Schicht 44 enthielt ZnS : Ag Al CaO. Dort, wo die benachbarten Schichten aus verschiedenen Leuchtstoff­ substanzen 42 und 43 bzw. 43 und 44 zusammenstoßen würden, trennt ein nicht zur Lumineszenz anregbarer, schwarz scheinender Streifen 41 aus üblichem "black­ stripe"-Material die Teilgebiete und verhindert ein optisches übersprechen. Die Landefläche des Elektro­ nenstrahls 45 auf der Lumineszenzschicht ist -im Ver­ gleich zur Breite der schwarz scheidenden Streifen klein, so daß jede Lumineszenzzone von der Nachbarzo­ ne deutlich abgehoben erscheint.

Claims (21)

1. Farb-Informationsdisplaysystem mit Elektronen­ strahlanzeigeröhre, bestehend aus einer Steuer­ schaltung mit elektronischen Stellgliedern und einer Elektronenstrahlröhre mit Mitteln zur Er­ zeugung, Beschleunigung und Ablenkung der Elek­ tronenstrahlen sowie einem mit Leuchtstoffen versehenen Bildschirm, dadurch gekennzeichnet, daß die für die Informationsdarstellung vorgese­ hene Schirmfläche des Bildschirmes (1) der Elek­ tronenstrahlanzeigeröhre (2) in mindestens zwei Gebiete aufgeteilt ist, wobei die Teilgebiete (3a,3b. . .3n) mit unterschiedlichen Leuchtstoff­ materialsubstanzen, jedes Teilgebiet (3a,3b. . .3n) jedoch flächig mit der gleichen Leuchtstoffmaterialsubstanz belegt ist und das Strahlsystem (4) der Elektronenstrahlanzeigeröh­ re (2) mindestens eine oder zwei und höchstens so viele unabhängige Elektronenstrahlquellen aufweist, wie Teilgebiete (3a, 3b bis 3n) mit unterschiedlichen Leuchtstoffmaterialsubstanzen angeordnet sind.

2. Farb-Informationsdisplaysystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilgebiete (3a. . .3n) horizontal und/oder vertikal nebenein­ ander bzw. übereinander angeordnet und einsatz­ spezifisch geformt sind.

3. Farb-Informationsdisplaysystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilgebiete (3a, 3b, 3c) drei horizontal übereinander angeord­ nete streifenförmige Leuchtstoffbänder aus Leuchtstoffmaterialsubstanzen für die Farben grün, rot und blau sind.

4. Farb-Informationsdisplaysystem nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich­ net, daß sich die Peak-Wellenlängen der einfar­ bigen Emission der Teilgebiete (3a,. . .3n) um etwa 50 nm oder mehr unterscheiden.

5. Farb-Informationsdisplaysystem nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich­ net, daß alle Teilgebiete (3a. . .3n) mit unter­ schiedlichen Leuchtstoffmaterialsubstanzen durch nichtemittierende und optische absorbierende Trennzonen (5) voneinander getrennt sind.

6. Farb-Informationsdisplaysystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennzonen (5) schwarz und/oder weiß ausgebildet sind.

7. Farb-Informationsdisplaysystem nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich­ net, daß die Geometrie der Teilgebiete (3a. . .3n) so gestaltet ist, daß der Elektronenstrahl einer einzelnen Elektronenstrahlquelle bei der Weiter­ bewegung über ein Teilgebiet (3) um einen oder wenige Auftreffdurchmesser immer noch auf die gleiche Leuchtstoffmaterialsubstanz oder auf die Trennzone (5) trifft.

8. Farb-Informationsdisplaysystem nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich­ net, daß ein oder mehrere Teilgebiete (3a. . .3n) eine Leuchtstoffmaterialsubstanzmischung aus zwei Leuchtstoffmaterialsubstanzen aufweisen, wobei jede Leuchtstoffmaterialsubstanz sich von der anderen Leuchtstoffmaterialsubstanz durch die Peak-Wellenlänge der Emissionsbande und die Linearität der Strahlstromempfindlichkeit unter­ scheidet.

9. Farb-Informationsdisplaysystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Leucht­ stoffmaterialsubstanz in der Leuchtstoffmateri­ alsubstanzmischung aus einem rot emittierenden Leuchtstoff mit stark sublinearen Strahlstrom- Leuchtdichtecharakteristik und die zweite Leuchtstoffmaterialsubstanz aus einem grün emit­ tierenden Leuchtstoff mit einer superlinearen Strahlstrom-Leuchtdichtecharakteristik besteht und über die Höhe des Strahlstromes letztendlich die Wellenlänge der Emissionsbande angewählt wird.

10. Farb-Informationsdisplaysystem nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich­ net, daß ein, mehrere oder alle Teilgebiete (3a. . .3n) mit einer weiteren zusätzlichen Leuchtstoffmaterialsubstanz unterlegt sind, de­ ren Emissionswellenlänge sich von der darüber­ liegenden Leuchtstoffmaterialsubstanz unter­ scheidet und daß die Anregung der begrabenen Leuchtstoffmaterialsubstanz durch Elektronen­ strahlen mit erhöhter Anodenspannung herbeige­ führt wird.

11. Farb-Informationsdisplaysystem nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich­ net, daß die Elektronenstrahlanzeigeröhre (2) ein einheitliches Beschleunigungs- und ein Ab­ lenksystem für die Elektronenstrahlen aller Quellen aufweist und das Beschleunigungssystem die Elektronen mit einer festen Anodenspannung auf die Schirmfläche hin beschleunigt und in die Leuchtstoffschicht hineintreibt.

12. Farb-Informationsdisplaysystem nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich­ net, daß eine Torroidspule, allein zum Ablenksy­ stem gehörig, auf dem Übergangsgebiet zwischen Hals und Konus der Elektronenstrahlanzeigeröhre (2) montiert, das Farbwahlmittel der Elektronen­ strahlanzeigeröhre (2) bildet, indem es die Ab­ lenkbewegung des Elektronenstrahls oder der Elektronenstrahlen über die zugehörigen Teilge­ biete (3a. . .3n) auf der Bildschirmfläche steu­ ert.

13. Farb-Informationsdisplaysystem nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich­ net, daß sich außerhalb der Elektronenstrahlröh­ re (2) in einer Steuerschaltung elektronische Stellglieder für Aktivierung und Abschaltung einer oder jeder der Elektronenstrahlquellen befinden, die eine oder jede der Elektronen­ strahlquellen in einem ersten Schrittrhythmus, der an die Anzahl der Teilgebiete (3a. . .3n) an­ gepaßt ist, ausschließlich nacheinander und für eine Zeitdauer groß gegen die Anregungszeit ei­ nes einzelnen, kleinsten Informationspunktes, aber klein gegenüber der Anregungszeit der ge­ samten Bildschirmfläche, auf einen festen Strahlstrompegel treiben.

14. Farb-Informationsdisplaysystem nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich­ net, daß die elektronischen Stellglieder in ei­ ner Signalverbindung zu einer Kodierschaltung stehen, von der aus die Auslösung eines zweiten, dem ersten Rhythmus untergeordneten Schritt­ rhythmus herbeiführbar ist, durch den die Ein­ schreibung der Information in den Teilgebieten (3a. . .3n) des Bildschirms (1) dunkel auf hellem Grund oder mit Kontrastumkehr erfolgt.

15. Farb-Informationsdisplaysystem nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich­ net, daß der Elektronenstrahl während der gesam­ ten Bewegung über die ihm zugeordnete Leucht­ stoffmaterialsubstanzschicht aktiviert bleibt und lediglich Mittel der Intensitätsmodulation des Elektronenstrahlstromes zur Anwendung kom­ men.

16. Farb-Informationsdisplaysystem nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich­ net, daß die Anordnung, Anzeigegröße und farb­ liche Betonung der darzustellenden Informations­ gehalte auf dem Bildschirm (1) punktweise ent­ lang einer Zeile, dann Zeile für Zeile in einem zusammenhängenden Teilgebiet (3a) mit einheitli­ cher Leuchtstoffmaterialsubstanz durch einen Elektronenstrahl aus einer ersten Quelle, an­ schließend in gleicher Weise in einem zweiten Teilgebiet (3b) mit einer zweiten Leuchtstoff­ materialsubstanz durch einen zweiten Elektronen­ strahl aus einer zweiten Quelle und schließlich durch gleichartige Tastung des Elektronenstrah­ les einer letzten Quelle auf einem Teilgebiet (3n) mit einer letzten Leuchtstoffmaterialsub­ stanz aufgebaut ist.

17. Farb-Informationsdisplaysystem nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich­ net, daß das kleinste Teilelement einer Informa­ tion etwa einen siebenhundertsten Teil der Ge­ samtzeilenlänge und etwa ein dreihundertfünfzig­ stel der Gesamtbildschirmhöhe ausmacht und jedes der Teilgebiete (3a. . .3n) mit unterschiedlichen Leuchtstoffmaterialsubstanzen etwa einhundert bis mehrere hundert Teilelemente aufweist.

18. Farb-Informationsdisplaysystem nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich­ net, daß zwei oder mehrere Elektronenstrahlen auf dem Bildschirm (1) einen gemeinsamen Leucht­ fleck bilden.

19. Farb-Informationsdisplaysystem nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß der gemeinsame Leuchtfleck größer als der von einem einzelnen Elektronenstrahl erzeugte Leuchtfleck ist.

20. Farb-Informationsdisplaysystem nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, daß zwei oder mehrere übereinander angeordnet geschriebene Zeilen über die gesamte von ihnen beschriebene Fläche annähernd die gleiche Intensität aufwei­ sen.

21. Farb-Informationsdisplaysystem nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich­ net, daß die Elektronenstrahlanzeigeröhre (2) der Vermittlung und Darstellung kurzgefaßter, geordneter und thematisch eingegrenzter Informa­ tionsinhalte dient.