JP2004515902A - 制御可能な色を有する無声ガス放電ランプ - Google Patents

Abstract

本発明は、光放射の色を設定可能である無声ガス放電ランプに関する。

Description

【０００１】
［技術の分野］
本発明はいわゆる無声ガス放電ランプに関する。無声ガス放電ランプとは、いわゆる誘電体バリア放電用に設計されたガス放電ランプである。このために少なくとも陽極が誘電体層によって放電媒体として作用する封入ガスから分離される。両極性で点灯するために設計されたガス放電ランプにおいては、全ての電極が誘電体バリアを設けられる。
【０００２】
［従来の技術］
このような意味での無声ガス放電ランプは知られている。この無声ガス放電ランプは種々の用途のために、特に平面ディスプレイスクリ−ン等におけるディスプレイのバックライトとして重要である。この用途のために、ランプが主として２つの平面平行な板から構成され、それらの両板が枠体を介して結合され、その両板の間に放電媒体が入れられているいわゆる平面放射器としての形状が知られている。両板の一方は平面放射器の光放射面として作用する。
【０００３】
この無声ガス放電ランプがパルス点灯方法で点灯されると好ましい。というのは、このパルス点灯方法を用いると、光（紫外放射光又は特に発光体を使用する際には可視光）の発生を特に高い効率で達成できるからでる。この点灯方法の詳細は従来技術および専門家に任せ、それゆえここでは詳細には説明しないことにする。
【０００４】
さらに、無声ガス放電ランプにおいて複数のグループに分割された電極装置を使用し、各グループを互いに独立して作動させることも知られている。これによって例えば、計器装置の種々の領域を互いに独立して照明し、しかも種々の領域に対するこの照明を投入・遮断できる。その場合、全体としては１つのランプしか使用されていない。計器照明の種々の領域は異なって色付けされていてもよい、すなわち種々の色の発光体または発光体混合物が使用されている。これに関しては欧州特許出願第９７１２２７９９．６号明細書を参照されたい。
【０００５】
［発明の説明］
本発明の技術的な課題は、無声ガス放電ランプの使用分野および使用可能性を拡大することにある。
【０００６】
このために一方では、封入ガスを封入された放電容器を備え、この放電容器が、複数の独立して作動可能である電極グループに分割された電極と、電極の少なくとも１つの陽極部分と封入ガスとの間に位置する誘電体層と、発光体層とを有し、発光体層が、電極グループに所属し少なくとも２つのそれぞれの発光体色を持つ発光体部分面を有し、電極グループと発光体部分面とがそれぞれ、ガス放電ランプの光放射面がほぼ各電極グループだけで照明できるように、互いに平面的に入れ子になっており、ガス放電ランプが、電極グループの同時作動の制御によって光放出の色の制御が可能になるように設計されているガス放電ランプが設けられる。
【０００７】
その他に、本発明は、電極グループが同時にそれぞれ制御された電力で作動させられ、このようにして発光体から放射された光色の相対比が制御されるかかるガス放電ランプの点灯方法に関する。
【０００８】
優れた実施態様はそれぞれの従属請求項に記載されている。
【０００９】
最後に、本発明は、この明細書の以下の経過において詳細に説明される多数のかかるガス放電ランプを備えた画像表示装置に関する。
【００１０】
本発明の基本的な考え方は、ガス放電ランプの光放出の全ての色が発光体または発光体混合物の少なくとも２つの色から成る混色として制御可能であるということにある。このために、公知であるように、電極は分けて互いに作動可能である複数の電極グループに分割される。各電極グループは、ガス放電ランプの全光放射面の１つの部分面を形成する１つの発光体面に所属している。この発光体部分面はそれぞれの発光体または発光体混合物を備え、ランプの点灯時に特定の色を発生する。電極グループの作動はそれゆえ発光体（混）色を持つ光放射を意味する。しかしながら、放射全体は、或る観察距離が存在する場合またはガス放電ランプの拡散要素による拡散または照明された対象物での反射による拡散の場合、観察者の目が個々の発光体部分面をもはや分解できない混色として作用しなければならない。このために、電極グループとそれに所属する発光体部分面とは場所的に互いに入れ子になっている。この場所的な入れ子のパターンがどの程度微細であるかは特殊な用途例の問題である。何れにしても、発光体部分面はガス放電ランプの光放射面全体内に独立した閉じたコンパクトな一区画を形成するのではなく、寧ろ互いにこの光放射面全体に対する関係において多重に嵌まり合い又は入れ子になっている。換言すれば、光放射面全体は各電極グループ自体によってほぼ照明される。
【００１１】
本発明によるこのような措置によれば、今やランプの点灯時に少なくとも２つの発光体色の一方又は他方が発生され、電極グループの同時作動によってそれから混色が発生される。この型の無声ガス放電ランプは調光可能であり、このことは個々の電極グループにも当てはまることが判明しているので、種々の発光体色を有する電極グループの同時作動によって規定の混色が発生されると共にこの混色は連続的に変えることができる。
【００１２】
適切な調光方法およびこのために有効な手段に関しては本件出願と同一出願人の２つの先行特許出願が参照される。それらの内容は個々の電極グループの電力制御とこの電極グループの内部における電極構造の優れた特徴とに関する。これは一方ではドイツ特許出願第１９８４４７２０．５号（対応ＰＣＴ／ＤＥ９９／０２８８５）であり、他方ではドイツ特許出願第１９８４５２２８．４号（対応ＰＣＴ／ＤＥ９９／０３１０９）である。本件出願の明細書が不必要に長くなるのを回避するために、この関係した出願の内容の繰返しは省略する。適切な電極構造の場合、特にいわゆる制御長さ内で単調変化する放電間隔を有する電極構造の場合、電力供給のパラメータを変えることによって、特にパルス点灯方法における電圧振幅又はパルス間のパルス休止時間を変えることによって、ランプ電力は比較的大きな範囲で連続的に制御することができる。特に、電極対の一方の部分において特別小さい放電間隔を採用することによって、しかも特別長いパルス休止時間を有する点灯方法を採用することによって、点灯も非常に小さい電力段階で生じる。これは、１つの発光体色に相当する１つの電極グループ内で種々の放電間隔が出現すること、すなわち調光方法に関係して小グループが形成されることを意味する。
【００１３】
原理上、本発明のためには上述の実施態様によれば二原色のみが必要であり、この二原色を用いて混色のスペクトルを純粋な原色に至るまで広げることができる。当然、より多数の原色を用いれば構成余裕が大きくなり、原理上三原色は３つの電極グループ（以下において電極グループとは色制御に関する電極区分を意味する）で間に合う。特定の発光体を種々の原色に関係付けることの詳細および蛍光ランプにおける色混合の詳細に関しては、専門家の基礎知識に属しかつ従来の技術でもあるので、ここでは扱わないことにする。特に無声ガス放電ランプ用としては真空紫外放射に適する発光体が先行出願によって知られている。
【００１４】
なお、発光体部分面はきちんと互いに区切られる必要がなく、寧ろ互いに入り込んでいてもよいことを追加しておく。しかしながら、慣用されている製造方法の場合には大抵、発光体部分面間に規定の境界が見られる。さらに、電極グループは上記において既に説明したように例えば調光特性に関係して小グループに分割できる。さらに、関係する発光体部分面は光放射面上においてそれぞれそれ自体で纏まっている必要がなく、寧ろそれ自体でそれぞれ個々に纏められた多数の個別領域から構成されていてもよい。
【００１５】
本発明の考え得る用途は設定可能な色温度を持つ白色光を発生することにある。従来のガス放電ランプの場合、白色光は種々の発光体のいわゆる３波長混合の共通励起によって発生される。すなわち、三原色（３波長）に相応する発光体もしくは発光体混合物が共通に混合されて存在する。
【００１６】
かかる従来のガス放電ランプの場合、白色色調の色温度は全色素混合物における色素のマゼンタ成分によってのみ設定することができる。すなわち、所望の各色温度用として固有の色素混合物、従って固有のガス放電ランプが製造され、使用者によって購入され、保管されている。それとは異なり、本発明によれば、個々の電極グループのそれぞれの電力を微細設定することによって輝度全体のほかに色温度も設定できる無声ガス放電ランプを製造することができる。原理上、このことは当然に白色光のほかに他の色調に対しても当てはまるが、種々の色温度の白色光の産業上の重要性は最大である。
【００１７】
使用者側での設定のほかに次のような他の利点も得られる。例えば、標準化されたランプは種々の安定器を実装することができ、それによって用途例に応じて異なった色温度を発生させることができる。その場合には、少数の種々の標準色温度が重要であるので、使用者側での設定は省略できる。同様に、固定的に予め定められた種々の色温度間を切換えできる安定器を設けることもできる。
【００１８】
他方ではしかしながら本発明によるガス放電ランプを用いてより大きな色スペクトル又はできるだけ完全な色スペクトルを発生させることも重要である。これは特に大形の画像表示装置の画素として本発明によるランプの優れた適用にある。その画像表示装置は、平面に並んで配置されそれぞれフルカラー画素を形成する多数のガス放電ランプから構成される。画像情報は個々の画素すなわちランプの輝度を制御することによって発生され、画像表示装置全体は個々の画素によって表される色（カラー）によってカラー表示装置として動作する。従来のカラー受像管に比べて、個々のランプは隣接する原色画素（通常３つ）のグループに相当する。しかしながら、画像表示装置において本発明によるガス放電ランプは必要な色を発生するためだけに使用され、本来の図形的な画像情報をその必要な色とは無関係に例えば前置接続されたＬＣＤディスプレイ又はその他の輝度フィルタによって表示することも可能である。
【００１９】
さらに、かかる画像表示装置の詳細を知るために、以下で説明する実施例と、本件出願と同一出願人による、本件出願と同日出願日の平行出願（名称：多数の無声ガス放電ランプから成る画像表示装置、出願番号：ドイツ特許出願第１００６３９３１．３号）とが参照され、その開示内容はその引用により含まれているものとする。
【００２０】
［図面の説明］
以下において本発明を図に示された実施例に基づいて詳細に説明する。上述の説明において明らかにした特徴は、以下の説明のように、装置カテゴリに関してもまた方法カテゴリに関しても理解することができる。
【００２１】
図１は、それぞれの原色に相当する２つの発光体部分面を有する無声ガス放電ランプの光放射面の構成を概略的に示す。
図２は、図１の無声ガス放電ランプに適した電極構造を概略的に示す。
図３は、図１の変形例の構成すなわちそれぞれの原色に相当する３つの発光体部分面の入れ子を示す。
図４は、図１〜３に基づく無声ガス放電ランプから構成される本発明による画像表示装置を概略的に示す。
【００２２】
図１は無声ガス放電ランプの光放射面１の面構成を概略的に示す。光放射面１は、以下において説明する細部を除いた従来の無声平面放射器のほぼ光透過性蓋板に相当する。碁盤縞模様形状の光放射面１が２つの発光体部分面２，３に分割されていることが認められる。発光体部分面２，３はそれぞれ明るい正方形と暗い正方形との和を意味し、すなわち各発光体部分面２，３は光放射面の半部を形成し、単独で励起されると、光放射面１がほぼ全体で照明している状態になる。発光体部分面２，３間に比較的微細な碁盤縞模様状の入れ子が形成されることによって、或る観察距離では人の目はもはや発光体部分面２又は３のどれが光放出のために励起されているのかを識別できない。これは当然、発光体部分面２，３の発光体もしくは発光体混合物によって与えられる異なった色には当てはまらない。この例の場合、発光体部分面２は青い色相を放射し、発光体部分面３は黄色の色相を放射する。それゆえ、黄色および青色の色相の他に、両原色の混合によって生じる連続する緑色スペクトルの色相が同様に表示できる。
【００２３】
均質性は、ディスプレイのバックライトにおける輝度分布を均質化するために知られている拡散要素（例えばプリズム箔又はすりガラス）が放電ランプの前に配置されることによって高められる。
【００２４】
図２は図１に適する電極構造の一例を示す。中央に水平に延びている２つの実線４は２つの陽極に相当し、ほぼこの陽極４の周りを正方形状に蛇行している電極条片５，６は互いに独立して作動可能な陰極に相当する。この陰極は個別放電チャネル８を局部化するための突起７をそれぞれ有している。陰極５は陰極６と区別できるようにするために破断して構成されている。実際に当然に陰極６は連続した軌道である。
【００２５】
陰極５，６を独立して作動させることによって、（共通の陽極を持つ）２つの電極グループ４，５及び４，６が形成され、これらはそれぞれ三角形として概略的に示された放電チャネルに所属している。画像表示は２つの電極グループの同時作動から出発する。
【００２６】
電極条片４，５，６が交差点と比較的密接して隣接する範囲とにおいては互いに絶縁されていなければならないことは当然に理解できる。このために特に隣接する範囲においては陰極条片５，６間に適切な安全間隔が設けられる（図２には示されていない）。
【００２７】
ランプにおいて陰極５，６と陽極４との間に閉じ込められ個々の放電チャネル８の位置する正方形が発光体部分面２，３の個別正方形の直下に位置していることは当然に理解できる。それによって、電極グループ４，５及び４，６はそれぞれ２つの発光体部分面２，３の一方に所属することになる。個々の正方形の面積に応じて、かつ放電チャネル８と発光体部分面との（紙面に垂直な方向の）間隔に関係して、２つの電極グループ４，５及び４，６の一方を作動させると、その一方には本来所属していない他方の発光体部分面の或る程度の励起が同様に生じる。これは２つの電極グループ４，５及び４，６の一方のみを作動させた際の原色の純度を僅かに害するが、しかし表示可能な原色間の全ての混色の表示可能性の基本原理に関しては原則的に何も変えない。
【００２８】
図３は図１の模様の変形例を示す。この変形例は三原色用に設計されている。発光体部分面は９，１０，１１を付され、この変形例の場合９が原色の青色、１０が原色の緑色、１１が原色の赤色に相当している。それゆえ、そのように構成されたガス放電ランプは原理上全ての色スペクトルを表示できる。さらに、図１の説明が当てはまる。図３の変形例のために必要な電極構造は当然に図２に示された電極構造よりも若干複雑になるが、基本的な目新しさが存在していないのでここではその詳細な説明を省略する。
【００２９】
図４は架台１３を有する大形の画像表示装置１２を概略的に示す。架台１３は大形の矩形状平面ディスプレイスクリーン１４を直立させ、地面上に高く支持する。このような画像表示装置１２は例えば大きなスポーツスタジアムにおいて情報表示面として使用されるか又は例えば家屋の壁での広告板として取付けられる（この場合には図示されている架台１３は当然に使用されない）。
【００３０】
平面ディスプレイスクリーン１４は主として平面に並んで取付けられた多数の個別のガス放電ランプ１５から構成されている。このガス放電ランプ１５は図１，２又は図３と同様に構成されている。これによって、ガス放電ランプ１５は二原色もしくは三原色を用いたカラー表示のフルカラー画素を形成する。図形的な画像情報（すなわち明−暗情報）は個々のガス放電ランプ１５のサイズに相当する位置分解能を有する。平面ディスプレイスクリーン１４は、観察距離が増大する場合に観察者が全体として１つの画像を認識でき好ましくは個々のランプをもはや気付かないように設計されている。
【００３１】
さらに、平面ディスプレイスクリーン１４を個々のランプで細分化することによって図形表示およびカラー表示の、個々のランプサイズよりも高い位置分解能が達成されるという、この明細書の序説において既に述べたことが生じる。これは主として経済的な問題である、すなわち、複数の小形ランプのグループから成る画像表示装置と、このグループ全体の大きさに相当する細分化されていない１つの大形ランプから成る画像表示装置とのどちらが価格的に手頃に製造できるかに基づいている。
【００３２】
図４に示されているような画像表示装置１２用の無声ガス放電ランプの用途の主要な利点は、この無声ガス放電ランプを用いれば適切な電流消費で非常に高い輝度を得られることにある。さらに、無声ガス放電ランプは特に耐スイッチング性を有する、すなわち使用時間が時間的に変化する用途に良好に適する。しかも、無声ガス放電ランプは実質的に始動特性もしくは照明出力の温度依存性を示さない。この利点はスポーツスタジアムと、演奏会放映と、広告と、交通案内システムと、大きな画像表示が重要である他の全ての用途とにおいてかかる画像表示装置を適用するのに特に適していることである。
【図面の簡単な説明】
【図１】
それぞれの原色に相当する２つの発光体部分面を有する無声ガス放電ランプの光放射面の構成を示す概略図
【図２】
図１の無声ガス放電ランプに適した電極構造を示す概略図
【図３】
図１の変形例の構成すなわちそれぞれの原色に相当する３つの発光体部分面の入れ子を示す概略図
【図４】
図１〜３に基づく無声ガス放電ランプから構成される本発明による画像表示装置を示す概略図
【符号の説明】
１ 光放射面
２，３ 発光体部分面
４ 陽極
５，６ 陰極
７ 突起
８ 放電チャネル
９ 発光体部分面
１０ 発光体部分面
１１ 発光体部分面
１２ 画像表示装置
１３ 架台
１４ 平面ディスプレイスクリ−ン
１５ ガス放電ランプ

Claims (8)

1. 封入ガスを封入された放電容器を備え、この放電容器が、独立して作動可能な複数の電極グループ（４，５；４，６）に分割された電極（４，５，６）と、電極の少なくとも１つの陽極部分（４）と封入ガスとの間に位置する誘電体層と、発光体層（２，３，９，１０，１１）とを有し、
   発光体層（２，３，９，１０，１１）が、電極グループ（４，５；４，６）に所属し少なくとも２つのそれぞれの発光体色を持つ発光体部分面（２，３，９，１０，１１）を有し、
   電極グループ（４，５；４，６）と発光体部分面（２，３，９，１０，１１）とがそれぞれ、ガス放電ランプ（１５）の光放射面（１）がほぼ各電極グループ（４，５；４，６）だけで照明できるように、互いに平面的に入れ子になっており、
   ガス放電ランプ（１５）が、電極グループ（４，５；４，６）の同時作動の制御によって光放出の色の制御が可能になるように設計されている
   ガス放電ランプ（１５）。
2. ３つの電極グループと、それに所属しそれぞれ１つの発光体原色を有する３つの発光体部分面（９，１０，１１）とが設けられている請求項１記載のガス放電ランプ。
3. 白色光を発生するために設定可能な色温度が設定されている請求項１又は２記載のガス放電ランプ。
4. 平面放射器として構成されている請求項１乃至３の１つに記載のガス放電ランプ（１５）。
5. 各ガス放電ランプ（１５）がフルカラー画素に相当する請求項１，２，４の１つに記載の複数のガス放電ランプ（１５）が１つの平面に平らに並んで配置されている画像表示装置（１２）。
6. 電極グループ（４，５；４，６）が同時にそれぞれ制御された電力で作動させられ、このようにして発光体（２，３，９，１０，１１）から放射された光色の相対比が制御される請求項１乃至４の１つに記載のガス放電ランプ（１５）の点灯方法。
7. 白色光照明の色温度が放射された光色の相対比の制御によって設定される請求項６記載の点灯方法を用いた照明方法。
8. 個々のガス放電ランプ（１５）の色放射の制御によって、１つのカラー像が複数のカラー画素から構成される請求項５記載の画像表示装置を用いた画像表示方法。