TW536724B - Gas discharge lamp, image display device, method of operating a gas discharge lamp, method of illumination and method of displaying an image - Google Patents

Description

536724 五、 發 •明說明 ( 1〕 發 明 領 域 本 發 明 有 關 —* 種 所 =田 m 的 無聲氣 體放電燈 。這個 詞指 的 是 —' 種 設 計成 用 於介 電 質 障 蔽放電 作業的氣 體放電 爲 此 的 係 藉 由 介 電 層 使 至 少一個 陽極與當 作放電 媒體 的 氣 體 塡 充 物 間 隔 開 〇 於 設 計成用於 雙極性作 業之氣 體放 電 燈 的 例 子 裡 所有 電 極 都 具 有介電 質障蔽層 〇 祖 關 技 術 說 明 各無 聲 氣 體 放 電 燈 本 質 上都是 吾人所熟 知的。 它們 能 夠 有 利 地 用 於 各 種 應 用 特別 是扁平 屏幕中顯 示器的 背光 眧 J \ 明 等 〇 對 這 種 應 用 領 域 而 言 ，像所 謂扁平面 板燈之 類的 結 構 是 已 知 的 其 中 該 燈 基 本 上係由 兩個能夠 經由框 架而 連 接 的 平 面 平行 板 且 在其 間 包 圍有放 電媒體構 成的。 此例 中 係 以 兩 個 平 板 之 —* 當 作 該 扁 平面板 燈的光放射表面 〇 較 佳 的 是 追 類 Μ j \ \\ 聲 氣 體放電 燈係由脈 波操作方法加 以 操 作 的 5 以 此 能 夠 '在 ：光 ；(： 紫外線 或者當發 光材料時的 可 見 光 )的產生上達成f 局1 的效率 。這種操 作方法 的規 格 也 是 屬 於 習 知 設 計的 因 此 吾人不 需要在此: 進入其; 細節 Ο 此外 已 知 的 是 1 Μ j \ \\ 聲 氣 體放電 燈中使用 的是分 割成 數 個 族 群 的 電 極 配 置 ， 其 中 各 族群能 夠依互爲 分開的 方式加 以 操 作 〇 依 這 種 方 式 例如 吾人能 夠依互爲 獨立的 方式 爲 儀 器 配 置 上 的 不 同 區 域 提 供 照明， 並在總共只使用 一個 燈 下 爲 不 同 區 域 上 的 照 明 進 行 開和關 切換。在此例中 ，儀 器 照 明 的 不 同 區 域 可 能 呈 不 同 的顏色 -3 - ，亦即可 能使用 具有不 同 536724 五、 發明說明 ( 2 ) 顏 色 的 發光 桐 ‘料或發光混合物。參見歐洲專 利 第 ΕΡ 97 122 799.6! Μ ； δ:件 0 發 明 槪 述 本 發 明的 巨 的 是 擴 充無 氣 體放電燈的使用 領 域 及可 行 的 應 用 0 爲 此 目的 一 方 面 本 發 明 提 供了 一種含塡充有 氣 體塡 料 之放 電 瓶的 40ΕΕ J\ \\ 主ru 腎 氣 體 放 電 燈 且含有：許多分 割 成 可分 開 操 作 族 群的 電 極 落 在各 電 極 上至少一個陽極 部 位 與氣 mm 體 塡 料 之 間的 介 電 層 9 以 及 發 光 層；其中該發光 層 具 有指 定 到各 電 極族 群 上 的 至 少 兩 個 個 別發光顏色的各 基 礎 發光 表 面 各 例中 各 電 極 族 群 及 各 基 礎發光表面相互 間 呈 二維 交 錯 以 致基 本 上 能 夠 使 用 每 — 個電極族群本身 點 売 該氣 體 放 電 燈 的光放射 表 面 並 設 計 該氣體放電燈其 方式 是能 夠 藉 由 控 制各 電 極 族 群 的 同 時作 業以控制光放射的丨 頦色。 本 發 明也 有 關 一 種 用 於 這 類 氣體放電燈的操 作 方 法， 其 中 係以 受到 個 別 控 制 的 電 力 同 時操作各電極族 群 > 且依 這 種 方 式使由 各 發 光 材料 發 射 出 之各色光的相對 性 質 受到 控 制 〇 較 佳 的結 果係 標 示 於 串 三主· δ円· 專: 利範圍的個別附屬項目中 0 最 後 ，本 發 明 亦 有 關 —* 種 具 有許多這類氣體 放 電 燈的 影 像 顯 示 裝置 > 吾 人 將 會 在 稍 後 的說明中作更詳: 盡1 的討論 〇 本 發 明的 基 本 想 法 是 來 白 放 電燈之光放射的 整 體 顏色 應 該 是 可 控制 的 1 明 確 地 說 是 -4 種包括至少兩種 顏 色 之發 光 536724 五、 發明說明 ( 3； ) 材料 或 發 光 混 合 物 的彩 色 混合 物 〇 爲 此 巨 的 如 同 本身所 熟 知 的係 將 各 電 極 分 割 成可依 互 爲 分 開 之 方 式 操 作 的 各 族 群 〇 係 將 每 一 個 電 極 族 群 指定 到 某 一 發 光 表 面 上 而形成 該 氣 體 放 電 燈 之 整 體 光放射 表面 的 基 礎 表 面 〇 這 種 基 礎 發 光 表 面 係 提 供 有 個 別 的 發 光材料 或 發 光 混 合 物 9 且 於 該 燈 的 作 業 期 間 產 生 特別 的 顏 色 。因 此 電 極 族 群 的作 業 會 限 定 具 有所指 定 發 光物 質 (混合物）顏色 的 光放射作 用 〇 不 m 此 例 中 該 整 體 放射作用 應 該 具有彩色 混 合 物 的 效 應 亦 即 在 使 用 期 間 儘 可 能 達 成 的 是 ，若 觀 測 距 離 是 適 當 的 ， 則 吾 人 應 該 不 再 能 夠 藉 由 觀 測 者 的眼 睛 或 者 在 漫 射的例 子 裡 不 再 能 夠 藉 由 放 電 燈 之 各 漫 射 元件 或 是 藉 由 來 白 接 受 照 明 之 物 件 的 反射光 解 析各 單 獨 的 基礎 發 光 表 面 y 爲 此 巨 的 係使 各 電 極 族 群 上 的 位 置 以 及所指 定 的 各 基 礎 發 光 表 面 相 互 交 錯 〇 這 種 呈 位 置 交 錯 的 結 構應 該 會 取 決於各特 殊 應 用 〇 於 任 一 事 件 中 各 基 礎 發 光 表面 應 該 不 會 在 該 氣 體 放 電 燈 的 整 體 光放射 表 面 之 內 形 成 獨立 白 足 的 分 開 輕 巧 塊 而 應 該 是 呈 多 重 指狀 否 則 便 是 依與 這 種 用 於光放射 之 整 體 表 面 相 關 的 方 式 相 互 交 錯 〇 換 句話 說 基 本 上 應 該 能 夠 藉 由 每 —* 個 電 極 族 群本身 點 整 個光放射 表 面 〇 以 根 據 本 發 明 的 這 策 略， 現在 能 夠 於 該 燈 的 作 業 期 間 製 造 出 至 少 兩 個 發 光 顏 色 之一 或 另 一 個 且 能 夠 藉 由 同 時 作 業 由 此 製 造 出 -- 種 彩色 混合 物 〇 此 外如 同 吾 人 已 發 現 能 夠 將 這 種 型 式 的 Μ y\\\ 聲 放 電 燈調 -5 光 也 能 夠 將 之 應 用 在各 單 536724 五、發明說明（4) 獨電極族群上，不僅能夠藉由具有不同發光顏色之電極族 群的同時作業產生特別的彩色混合物，而且也能夠連續地 改變這種彩色混合物。 有關適合的調光方法以及用於此的權宜策略，參見由同 一申請人提出的兩項專利文件，該參考文獻的內容是與各 單獨電極族群之電力控制有關的同時也是與這類電極族群 內電極結構之較佳性質有關的。這類專利文件一方面有德 國專利申請案第1 98 44 7 20.5 (和PCT/DE 99 / 02885有關） 號文件，另一方面有德國專利申請案第1 98 45 228.4(和 PCT/DE 99 / 03 1 09有關）號文件。爲了避免對本發明作不必 要的冗長說明，在此將不會重複這些已提出專利申請案的 內容。因此吾人假設能夠以適當的特別是那些具有會在所 謂控制長度之內單調變化之放電縫隙的電極結構，能夠藉 由改變電源供應的參數特別是脈波操作模式內的電壓振幅 或是各脈波之間的死寂時間，於非常大的範圍內連續地控 制該燈的電力。特別是，藉由在該電極對的某一部分內建 立特別短的放電縫隙，且能夠藉由具有特別長之死寂時間 的相關操作方法，進一步施行具有非常小電力準値的作業 。於本發明中，這會被理解成意指對應到某一發光顏色的 電極族群可能確實含有不同的放電縫隙，亦即能夠依與調 光方法相關的方式形成各子族群。 理論上，根據前述實施例本發明只需要兩種原色，以此 能夠涵蓋延伸得與各純的原色同樣遠的彩色混合波譜。自 536724 五、 發明說明 ( 5 : ) 然 地 能 夠 以 更 大 數 g 的原色得 到 更大 的 結 構 範 圍 ， 此 例 中 理 1侖 上 具 有 二 個 電 極 族群（以 下 將使 用 厂 電 極 族 群 J —* 詞 代 表 顏 色 控 制 內 所 涉 及的族群間隔） 的 三 原 色 就 足 夠 了 0 這 裡 不 會 說 明 將 特 殊 發光材料 配 置到 不 同 原 色 上 的規格以 及 各 螢 光 燈 內 顏 色 混 合的細節 因爲 這 也 涉 及 了 熟 悉 習 知 設 計 之 人 的 基 本知 5或 。特別是 吾人也 能 夠 從 習 知 應 用 中 知 道 適 用 於 Μ j\ \\ 聲 氣 體 放電燈的 VUV-激 態 發 光材料 〇 爲 了 淸 楚 起 見 吾 人應該補 充 的是 不 需 要 使各 基 礎 發 光 表 面 相 互 間 具 有 淸 楚 的界限而 是 可以 使 之相 互 合倂 〇 不 過 以 常 用 的 製 造 方 法 一般而言 能 夠在各 基 礎 發 光 表 面 之 間 找 到 所 定 義 的 邊 界 Ο 此外如上 所 述， 吾 人也 能 夠 例如依 與 各 調 光 性 質 相 關 的 方 式將各族 群 分割 成 子 族 群 〇 每 —* 個 相 關 的 基 礎 發 光 表 面 都 不需要是 連 續而沒有干 擾 的 > 但 是 可 以 代 替 的 是 由 光 放 射 表面上許 多 單獨 而各 呈 獨 白 足 之 領 域 構 成 的 〇 本 發 明 的 一 種 可行 的應用是 產 生具 有 可 調 整 色 溫 的 白 光 〇 於 習 知 氣 體 放 電 燈 中，係藉 由 具有不 同 發 光材料 的 所 謂 二 -能帶混合物的組合激發作, 用, 產生 白 光 〇 因 此於 此 例 中 5 將 對 應 到 二 原 色 (三 三能帶）的 發 光材料 或 發 光 混 合 物 混 合 在 一 起 〇 於 這 種 習 知 氣 體 放 電燈中， 能 夠只 透 CM 過 整 體 彩色 混 合 物 內 各彩色材料的 數 量 比例調整 白 色色 調 的 色 溫 〇 因 此 對 每 個 必 要 的 色 溫 而 言 ，使用者 -7 必 需製 造 購 買 並 儲 存含有 536724 五、 發明說明 ( 6； ) 分 離 顏 色 的 混 合 物 且 因 此 必 需 製 造 購 買 並 儲 存分 離 式 氣 體 放 電 燈 Ο 反 之 吾 人 能 夠 以 根 據 本 發 明 的 程 序 製 — 種 Μ 聲 氣 體 放 電 燈 其 中 除 了 整 體 売 度 之 外 吾 人也 能 夠 藉 由 各 單 獨 電 極 族 群 上 個 別功 率 的 微 三田 ή周 設 定 出 色 溫 0 理 晒 上 這 種 論 述 白 然 也 適 用 於 除 了 白 光 之 外 的 其 他 色 調 雖 然 附 屬 於 具 有 不 同 色 溫 之 白 光 上 具 有 最 大1 的， 商: 業: 重S 要』 丨生 〇 另 外 此 例 中 吾 人 也 能 夠 達 成 除 了 由 使用 者 施 行 的 三田 日周 整 之 外 的 其 他 優 點 : 例 如 > 標 準 化的 燈 可 配 備 有不 同 的 安 定 器 以 便 取 決於 其 應 用 產 生 各 種 色 溫 〇 於 是 能 夠 由 使用 者 加 以 調 整 的 擇 可 能 是 多 餘 的 例如 因 爲 固 有 地 吾 人 感 興 趣 的 只 是 非 常 小 數 巨 不 同 的 標 準 色 溫 0 吾 人也 能 夠 提 供 一 種 能 夠 賦 予在 不 同 的 預 設 色 溫 之 間 進 行切 換 之 機 會 的安定 器 〇 然 而 另 — 方 面 吾 人也 能 夠 以 根 據 本 發 明 的 氣 體 放 電 燈 有 利 地 產 生 非 常 大 的 彩色 波 譜 或 是 儘 可 能 兀 整 的 彩 色 波 譜 〇 特 別 是 能 夠 將 之 用 在根 據 本 發 明 之 燈 的 較 佳 應 用 上 當 作 非 常 大 之 影 像 顯 示 裝 置 的 圖 像 元件 Ο 這 裡 ， 這 種 影 像 顯 示 裝 置 係 由 許 多在 平 面 上 呈 互 爲 相 鄰 配 置 之各 氣 體 放 電 燈 構 成 的 且 因 而各 形 成 一 全 彩 畫 素 〇 吾 人 能 夠 藉 由 控 制 各 單 獨 畫 素 亦 即 各 燈 的 売 度 產 生 此 例 中 的 影 像 資 訊 其 中 能 夠 根 據 能 夠 由 各 單 獨 畫 素 表 出 的 顏 色 將 整 體 影 像 顯 示 裝 置 當 作彩色 顯 示 裝 置 加 以 操 作 Ο 較 之 習 知 的 彩 色 映 像 管 1 則 各 單 獨 的 燈 會 對 應 到 組 相 鄰 的 -8 原 色 畫 素 (通常是三種） 〇 不 536724 五、發明說明（7) 過’吾人也能夠只在該影像顯示裝置內使用根據本發明的 氣體放電燈產生必要的顏色，且例如藉由配置於其前方的 LCD顯不益或其他売度濾、光片，用於將要表爲與此無關的 真實圖像影像資訊。 對這種影像顯示裝置的細節而言，可參見各解釋用實施 例以及由同一專利申請人在同一申請日期提出標題爲「包 括許多無聲氣體放電燈之影像顯示裝置」的平行申請案（ 專利申請案第DE 1 00 63 93 1 . 3號文件），且在此將其揭 示內容列爲參考文獻。 圖式簡單說明 以下將在由各附圖表現出的解釋用實施例的輔助下詳細 解釋本發明。於前述說明中，如同以下的說明係將各揭示 特性列入裝置領域及方法領域的說明內。 第1圖係用以顯示一種無聲氣體放電燈之光放射表面結構 的示意圖，其中含有兩個對應到各原色的基礎發光表面。 第2圖係用以顯示適用於此之電極結構的示意圖。 第3圖係用以顯示第1圖之變型亦即由三個對應到各原 色之基礎發光表面構成之交錯配置的示意圖。 第4圖係用以顯示能夠根據本發明由第1到3圖之無聲 氣體放電燈建造出之影像顯示裝置的示意圖。 i佳實施例的詳細說明__ 第1圖係用以顯示一種由具有無聲氣體放電燈之光放射 表面1構成之扁平結構的示意圖。此例中’基本上該光放 536724 五、發明說明（8) 射表面1係對應到一種具有無聲扁平面板燈而在習知設計 會偏離解釋如下之細節的光學透射性覆蓋板。吾人可以看 出該光放射表面1係依棋盤圖案的形式分割成兩個基礎發 光表面2和3。此例中吾人應該將基礎發光表面2和3理 解成個別亮及暗方塊的總和，因此每一個基礎發光表面2 和3形成一半光放射表面且即使在只有本身被啓動時基本 上也能夠爲該光放射表面1提供完全的照明。歸因於交錯 在基礎發光表面2與3之間非常微細的棋盤圖案，這裡眼 睛不再能夠在相當的觀測距離上分辨出究竟是那一個基礎 發光表面2與3受到激發而發射出光。自然地，這無法應 用在由具有基礎發光表面2與3之發光材料或發光混合物 所提供的不同顏色上。於此實例中，係意圖使基礎發光表 面2發射出藍色色調而使基礎發光表面3發射出黃色色調 。因此，除了藍色及黃色的色調之外，也可能由混合兩種 原色產生的連續綠色波譜來表示色調。 吾人也能夠藉由在放電燈前方配置漫元件以便進一步強 化其均勻度，該漫的元件本身在用於使顯示屏幕背光照明 系統內之光密度分布平坦化應用上是吾人所熟知的，例如 稜鏡模或無光澤薄片。 第2圖顯示的是適用於第1圖之電極結構的實例。此例 中兩條中央水平線4係對應到兩個陽極，而電極帶5和6 會出現漫步現象，好比落在圍繞這類陽極4之直角方向上 的是能夠依互爲分離方式操作的陰極，每一個陰極都具有 -10- 536724 五、發明說明（9) 用於使各單獨放電結構8區域化的突起7。陰極5是由虛 線標示出以便和陰極6區分開；不過自然它實際上是連續 的軌跡。 陰極5和6的可分離操作性會產生兩個電極族群4，5 和4，6 (具有共同陽極），其上指定了簡略地標示爲個別三 角形的放電結構。因此於圖中假定兩個電極族群是同時作 業的。 不證自明的是各電極帶4，5，6必需在交叉點上且在它 們互相依非常靠近的方式通過的區域內呈相互隔離。有關 那一點，吾人可以在電極帶5和6之間特別是在鄰近區域 內提供對應的安全距離（未依圖樣方式表於第2圖中）。 不證自明的是個別地包圍在陰極5和6與陽極4之間且 其中座落有該單獨放電結構8的各方塊，係直接配置在該 燈管內具有基礎發光表面2與3的單獨方塊底下。依這種 方式，分別將電極族群4，5和4，6指定到兩個基礎發光 表面2和3之一上。取決於各單獨方塊的尺寸並當作各放 電結構8與各基礎發光表面之間距離的函數，當兩個電極 族群4，5和4，6之一正在作業時，自然未指定到其上的 其他基礎發光表面也會發生某些程度的激發作用。這會在 只操作兩個電極族群4，5和4，6之一時稍微阻礙各原色 的純度，但是基本上不會改變能夠表出各原色之間所有顏 色混合物之可表現度的基本原理。 第3圖顯示的是一種具有第1圖之圖案亦即由三原色構 -11- 536724 五、發明說明（1〇) 成的變型。各基礎發光表面係標示爲9，1 0和1 1，且在此 變型中係在9上對應到藍色的原色、在1〇上對應到綠色 的原色且在1 1上對應到紅色的原色。因此理論上依應到方 式建造的氣體放電燈能夠顯示出全彩波譜。在其他方面， 有關第1圖的評論都會適用。用於第3圖之變型的必要電 極結構自然多少比第2圖中表出的變型更複雜，且因爲基 本上未涉及任何新技術故在此吾人不會作詳細的解釋。 第4圖簡略地顯示了一種格式影像顯示裝置丨2，其中具 有用來支撐大格式矩形扁平影像顯示屏幕牆1 4使之直立並 昇出地面的臺架1 3。這種影像顯示裝置1 2能夠例如用來當 作大型運動場內的資訊屏幕或者能夠裝設例如當作房屋牆 壁上的廣告面板，後者自然不具有這裡所顯示的臺架1 3。 扁平顯示屏幕牆14基本上係由極大數目且在某一平面 內裝設成相互緊鄰而根據第1和2圖或第3圖建造之單獨 氣體放電燈1 5構成的。依這種方式，它們會形成一種用 於分別由兩或三個原色表出之顏色的全彩畫素。此例中之 繪圖影像資訊（亦即亮/暗資訊）具有對應到個別之氣體放 電燈1 5之大小的空間解析度，因此，該扁平顯示屏幕牆 1 4應以此一方式予以建構，即，在一可接受之觀視距離處 ，觀視者可整個地看到影像且較佳地不再感覺到個別的燈 之本身。 在引言中對前述說明所作評論也會適用，亦即吾人能夠 藉由對各單獨燈進行再分割而達成比對應到該單獨燈尺寸 -12- 536724 五、發明說明（11) 的圖像表現法及顏色表現法更高的解析度。基本上這是經 濟的問題，也就是說取決於對製造而言，究意是使用一組 較小燈管或是一對應到全組格式但是經過再分割之較大燈 管更具經濟效益。

使用用於影像顯示裝置1 2的無聲放電燈的基本優點是 ，如第4圖所示能夠使用具有可接受電氣消耗之無聲放電 燈達成非常高的光密度。此外，各無聲放電燈是特別防切 換的，亦即很適合呈時間變化連續應用。它們實質上不會^ 呈現出任何起動行爲或發光功率的溫度依賴度。這類黑占 特別適合運動場中這種影像顯示裝置的應用、音樂會0 _ 、廣告、交通控制系統及所有其他大格式影像袠現很重g 的應用。 符號之說明 1 光放射表面 2,3,9,10,11 基礎發光表面 4 中央水平線 5，6 電極帶 7 突起 8 放電結構 12 大格式影像顯示裝置 13 臺架 14 大格式矩形扁平影像 15 氣體放電燈。 顯示屏幕牆

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Claims (1)

1. 536724 六、申請專利範圍 第9 0 1 2 8 8 0 2號「具有可控顏色之無聲放電燈」專利案 (9 1年1 1月修正） 六申請專利範圍 L 一種無聲氣體放電燈（1 5 )，含有塡充有氣體塡料之 放電瓶，且含有：許多電極（4，5，6 )’係分割成可分 開操作的族群（4，5 ; 4，6 );介電層，係落在各電極 上至少一個陽極部位（4 )與氣體塡料之間；以及發光 層（2,3，9,10, 11);其中該發光層（2,3，9,10,11)具 有指定到各電極族群（4，5 ; 4，6 )上的至少兩個個別 發光顏色的各基礎發光表面（2, 3，9, 10, 11)， 在各情況中各電極族群（4，5 ; 4，6 )及各基礎發光 表面（2，3，9，1 0，1 1 )相互間係呈二維交錯，以致基本 上能夠使用每一個電極族群本身點亮該氣體放電燈 (1 5 )的光放射表面（1 )，且設計該氣體放電燈（1 5 )其 方式是能夠藉由控制各電極族群（4，5 ; 4，6 )的同時 作業以控制光放射的顏色。 2. 如申請專利範圍第1項之無聲氣體放電燈（1 5 )，其 中在三個電極族群以及指定到其上的三個基礎發光 表面（9, 10,Π)的每一個上提供有一種發光原色。 3. 如申請專利範圍第1或2項之無聲氣體放電燈（1 5 ) ，其中的設計係用來產生具有可調整色溫的白光。 4. 如申請專利範圍第1項之無聲氣體放電燈（1 5 )，指 的是一種扁平面板燈。 536724 f 、申請專利範圍 5. —種影像顯示裝置（1 2 )，具有如申請專利範圍第1 ，2，4項中任一項的無聲氣體放電燈（1 5 )且係於某 一平面內作緊鄰配置以形成一表面，其中每一個氣 體放電燈（1 5 )都會對應到一種全彩畫素。 6. —種操作如申請專利範圍第1至4項中任一項所述 之無聲氣體放電燈（1 5 )的方法，其中係以受到個別 控制之功率同時操作各電極族群（4，5 ; 4，6 )，並依 這種方式使由各發光材料（2, 3，9,10, 11)發射出之各 光顏色的相對比例受到控制。 7· —種照明方法，使用的是如申請專利範圍第6項之 操作方法，其中係藉由控制所發射各光顏色的相對 比例調整白光照明的色溫。 8. —種顯示方法，使用的是如申請專利範圍第5項之 影像顯示裝置（1 2 )，其中係藉由控制各單獨氣體放 電燈（1 5 )的彩色放射而由許多彩色畫素形成一種彩 色圖像。