DE69118476T2

DE69118476T2 - Farbiges Sequenz-Beleuchtungssystem

Info

Publication number: DE69118476T2
Application number: DE69118476T
Authority: DE
Inventors: Andrew Neil Carrington; John Graham Holden; Ian Alexander Shanks
Original assignee: Thorn EMI PLC
Current assignee: Central Research Laboratories Ltd
Priority date: 1990-10-15
Filing date: 1991-10-08
Publication date: 1996-11-07
Anticipated expiration: 2011-10-09
Also published as: CA2053046A1; JP3210375B2; US5260625A; CA2053046C; EP0481646B1; JPH04370650A; EP0481646A3; ATE136401T1; DE69118476D1; EP0481646A2; GB9022345D0

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf farbsequentielle Beleuchtungssysteme und hat insbesondere Bedeutung für Systeme, die bei Flüssigkristallanzeigen verwendet werden.
Farbsequentielle Beleuchtungssysteme, die beispielsweise zur rückseitigen Beleuchtung von Flüssigkristallanzeigen verwendet werden, sind bekannt. Bei solchen Anwendungen sehen die Systeme elektrisch gesteuerte sequentielle Lichtimpulse der drei Primärfarben vor, die integriert werden, um ein breites Spektrum von Farbeindrücken zu liefern, wenn sie von einem Beobachter betrachtet werden.
Die Lichtquellen in solchen Systemen sind üblicherweise Niederdruck-Quecksilber/Edelgas-Entladungslampen (ein Beispiel eines solchen Lampentyps ist die übliche Leuchtstofflampe). Die Lampen werden mit einer Hochfrequenzversorgung (> 10 kHz) geschaltet, und somit haben die Anstiegs- und Abfallzeiten der verwendeten Leuchtstoffe eine profunde Wirkung auf die Farbqualität der Lichtquelle. Wenn beispielsweise der grüne Leuchtstofß eine verhältnismäßig lange Abfallzeit hat, setzt sich die Emission grünen Lichts eine beträchtliche Zeit lang fort, nachdem die grüne Lampe abgeschaltet worden ist. Solche fortdauernden Emissionen nech der Abschaltung verschlechtern die Farbqualität der nachfolqenden Emissionen (die nur rotes und/oder blaues Licht enthalten), die nach dem Erlöschen der grünen Lampe auf auftreten, weil die Lichtemission nicht mehr mit den Impulsen synchronisiert ist, die zur Erzeugung jeder Farbe verwendet werden. Als Folge davon wird der Bereich und die Reinheit der Farben, die mit solchen Systemen erzeugt werden können, beeinträchtigt.
Die in roten und grünen Lampen verwendeten Leuchtstoffe besitzen üblicherweise verhältnismäßig lange optische Abfallzeiten von beispielsweise 0,59 ms bzw. 0,78 ms, im Vergleich zu der eines blauen Leuchtstoffs, die üblicherweise 0,04 ms beträgt.
Es ist ein Gegenstand der vorliegenden Erfindung, die vorgenannten Probleme zumindest zu verringern, indem ermöglicht wird, daß das ausgesendete Licht voll mit den den Lampen zugeführten elektrischen Signalen synchronisiert wird, um dieses Licht zu erzeugen.
Gemäß der Erfindung ist ein farbsequentielles Beleuchtungssystem vorgesehen, das eine Vielzahl von sequentiell erregbaren Lichtquellen mit unterschiedlicher Farbe umfaßt, wobei jede Quelle ein Leuchtstoffmaterial und Mittel zum Erregen des Leuchtstoffmaterials umfaßt, um bei Erregung der Quelle Licht auszusenden, wobei wenigstens eine Quelle ferner ein organisches Fluoreszenzmaterial umfaßt, um das von dem Leuchtstoffmaterial der Quelle ausgesendete Licht zu empfangen und dieses Licht in Licht mit der Farbe dieser Quelle durch einen Fluoreszenzprozeß umzuwandeln.
Somit wird durch Verwendung organischer Fluoreszenzstoffe in den Beleuchtungsmitteln, die die Eigenschaft von verhältnismäßig schnellen Anstiegs- und Abfallzeiten im Vergleich zu Leuchtstoffen haben, eine unerwünschte Farbmischung vermindert, wodurch ein verbesserter Farbbereich und eine verbesserte Farbreinheit erreicht wird.
Vorzugsweise ist das organische Fluoreszenzmaterial eine organische Fluoreszenzfarbe. Durch Verwendung einer Farbe werden Emissionen auf ein schmales Wellenlängenband begrenzt, und sie enthalten eine rote Emission und eine grüne Emission mit spektralen Eigenschaften, die wenigstens an die von Rot und Grün emittierenden Pulverleuchtstoffen angepaßt sind.
Vorzugsweise ist das organische Fluoreszenzmaterial in einer polymeren Matrix aus Kunststoff enthalten. Wenn dies der Fall ist, kann jede geeignete Konstruktionsform verwendet werden, z.B. eine dünne Schicht oder eine Hülle um die Entladungsröhre.
Die Erfindung wird nachfolgend nur beispielsweise anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform einer Lampe zur Verwendung in einem farbsequentiellen Beleuchtungssystem gemäß der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie X-X in Fig. 1;
Fig. 3 eine schematische Darstellung eines farbsequentiellen Beleuchtungssystems gemäß der vorliegenden Erfindung; und
Fig. 4 eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform einer Lampe zur Verwendung bei der vorliegenden Erfindung.
In Fig. 1 sind Beleuchtungsmittel, z.B. eine Entladungslampe oder dergl. allgemein mit 1 bezeichnet. Die Beleuchtungsmittel umfassen eine Glashülle 2, deren Innenfläche mit einem blauen Leuchtstoffmaterial 4 in Form eines Pulvers beschichtet ist. Die Enden der Hülle 2 sind abgedichtet und enthalten Elektroden 6 zur Erregung einer Entladung, z.B. einer Ultraviolett-Entladung innerhalb eines Gases 8, das in der Glashülle 2 enthalten ist.
Rund um die Außenseite der Glashülle 2 ist ein mit Farbstoff dotiertes organisches Fluoreszenzmaterial 10 in Form eines Kunststoffmaterials angebracht.
Im Betrieb der Beleuchtungsmittel 1 bewirkt die Entladung in dem Gas 8 die Erzeugung von Licht innerhalb der Glashülle 2. Dies bewirkt, daß das blaue Leuchtstoffpulver 4 blaues Licht aussendet, was seinerseits eine Fluoreszenz innerhalb des Fluoreszenz- Kunststoffmaterials 10 stimuliert, das so gewählt ist, daß es eine Farbeigenschaft geeigneter Wellenlänge hat, z.B. Grün oder Rot.
Da die optische Abfallzeit des organischen Fluoreszenzmaterials 10 etwa äquivalent mit der des blauen Leuchtstoffpulvers 4 ist (etwa 0,04 ms), treten die Lichtemissionen der beiden Farben nicht länger für eine signifikante Zeit auf, nachdem die Beleuchtungsmittel 1 abgeschaltet worden sind. Da ferner die Abfallzeiten von blauem, grünem und rotem Licht so eingerichtet werden können, daß sie etwa gleich sind, kann das von den farbsequentiellen Beleuchtungssystem emittierte Licht voll mit den elektrischen Signalen synchronisiert werden, die zur Steuerung der Erregung der Lampen verwendet werden, und eine Verminderung von unerwünschter Farbmischung ist die Folge. Das Kunststoffmaterial und die Fluoreszenzfarben, die zur Erzeugung des organischen Fiuoreszenzmaterials 10 verwendet werden, können, wenn sie länger verhältnismäßig hohen Pegeln ultravioletter Strahlung ausgesetzt werden, die beispielsweise durch die in der Hülle 2 erregte Entladung entsteht, zersetzt werden. Da jedooh die Hülle 2 aus Glas besteht, besteht keine Notwendigkeit, ultraviolette Strahlung auszufiltern, da Glas ein guter Absorber solcher Strahlung ist.
Die lichtkonzentrierenden Eigenschaften von Fluoreszenzmatenahen, die von der internen Totalreflexion an der Grenzfläche des Materials und Luft herrühren, können mit Vorteil innerhalb eines farbsequentiellen Beleuchtungssystems für eine rückseitig beleuchtete Anzeigevorrichtung verwendet werden. Wie in Fig. 3 dargestellt ist, sind die Beleuchtungsmittel 1, die die organischen Fluoreszenzmaterialien beinhalten, so angeordnet, daß sie Licht von den Rändern der rückbeleuchteten Anzeigeeinheit 17 einführen. Die rückseitige Fläche 16 der Einheit 17 ist mit einer reflektierenden Schicht 14 beschichtet, so daß das dieser zugeführte Licht über die vordere Stirnfläche 18 ausgesendet wird.
Eine Modifizierung der obigen Anordnung ist in Fig. 4 dargestellt, in der eine Folie aus Fluoreszenzmaterial 20 um eine blaues Licht emittierende Fluoreszenzröhre 22 gewickelt ist. Viel des innerhalb des Fluoreszenzmaterials 20 entwickelten Lichtes wird durch innere Totalreflexion zu Rändern 24 der Folie geleitet, von wo es als ein intensiver streifenförmiger Lichtstrahl austritt, der in Fig. 4 mit 26 bezeichnet ist. Durch Versilberung aller Ränder der Folie 20 mit Ausnahme der Ränder 24 kann die Mehrheit des in der fluoreszenten Folie 20 erzeugten Lichtes in der erforderlichen Weise gerichtet werden, beispielsweise um eine Flüssigkristallanzeige von hinten zu beleuchten. Sowohl grünes als auch rotes Licht kann auf diese Weise in die Rückbeleuchtung eingeführt werden, wobei das blaue Licht unmittelbar durch die blaues Licht emittierende Fluoreszenzröhre 22 zugeführt wird, ohne daß die Notwendigkeit dafür besteht, daß eine Folie aus "Blau emittierendem" Fluoreszenzmaterial 20 um sie herumgewickelt wird, weil die Blau emittierenden, in der Röhre 22 verwendeten Leuchtstoffe eine verhältnismäßig kurze optische Abfallzeit haben.
Somit sieht die vorliegende Erfindung ein farbsequentielles Beleuchtungssystem vor, bei dem die optischen Abfallzeiten der beteiligten Lichtsender nennenswert kleiner sind als die optischen Abfallzeiten ähnlicher Farb-Leuchtstoff-Lichtsender. Zusätzlich kann durch Aufbau der Beleuchtungsmittel aus organischem Fluoreszenz-Kunststoffmaterial eine Lichtschleusung und daher eine Konzentration des Lichtausgangs erzielt werden, die insbesondere vorteilhaft bei Flüssigkristallanzeigen ist, da die Anzeigehelligkeit beträchtlich verbessert werden kann.
Es sei bemerkt, daß alternative Ausführungsformen zu den zuvor beschriebenen ebenfalls verwendet werden können, ohne den Schutzumfang der vorliegenden, in den Ansprüchen definierten Erfindung zu verlassen. Beispielsweise brauchen die organischen Fluoreszenzmaterialien nicht Materialien zu sein, die nur Rot und Grün aussenden; alle anderen geeigneten Farben, die die erforderlichen Abfallzeiten besitzen, können verwendet werden. Ferner kann jede geeignete optische Pumpe verwendet werden, nicht notwendigerweise blaues fluoreszierendes Licht.

Claims

1. Farbsequentielles Beleuchtungssystem, das eine Vielzahl von sequentiell erregbaren Lichtquellen mit unterschiedlicher Farbe umfaßt, wobei jede Quelle ein Leuchtstoffmaterial und Mittel zum Erregen des Leuchtstoffmaterials umfaßt, um bei Erregung der Quelle Licht auszusenden, wobei wenigstens eine Quelle ferner ein organisches Fluoreszenzmaterial umfaßt, um das von dem Leuchtstoffmaterial der Quelle ausgesendete Licht zu empfangen und dieses Licht in Licht mit der Farbe dieser Quelle durch einen Fluoreszenzprozeß umzuwandeln.

2. System nach Anspruch 1, bei dem das organische Fluoreszenzmaterial eine organische Fluoreszenzfarbe ist.

3. System nach Anspruch 1 oder 2, bei dem das organische Fluoreszenzmaterial in einer Polymer-Matrix aus Kunststoffmaterial enthalten ist.

4, System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Mittel zur Erregung des Leuchtstoffmaterials Mittel zur Erzeugung einer elektrischen Entladung in einem Gas umfassen.