JPH02275986A - 無線周波数電力で駆動される大規模表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業トの−ｆリー川用−野 本発明は、情報、データ、画像等の人規棹ビデオもしく
は映像表示装置に係わり、特（こ画素とＵ７て配列され
たランプを有する表示装置に関する。

このような表示装置配列の用途としては、広告用の表示
ボード及びスポーツのスタジアムにおＩＪる瞬時リプレ
イ情報のための表示ボードが含まれる。

この種の１つの形式の配列もしくは表示装置においては
、画素を形成するように３個または４個以七の群で配列
された多数の（ジい光ランプが使用されている。各原色
、即ち、青、赤及び緑色の光源を備えている数十個もの
画素からなる配列において、各画素を選択的に励起する
ことにより、成る程度の距離に位置する観察者に対して
（」アレヒジョン画像に類似の画像を提供することかで
、＼る。

各画素内で原色光源を相対的に励起することにより、当
該画素から放出されるものとして観察者か受感する色が
決定され、綜合的にはカラーで全画像を感知するのに必
要なカラー情報が決定される。

各ランプには、青、赤または緑色光を放出する緑色（づ
い光体（りん光体）が被覆されている、。

従走−煉μ’４− 従来においては、各ランプは、慣用のけい光灯製造技術
分野から選択された少なくとも１個の陰極を備えている
。この陰極は、適当に、低仕事関数の材料を含浸され、
成る高温に昇温された場合に豊暁な放出電子源となる。

ランプはまた低圧力（典型例においては２．３トル）で
、例えば、アルゴンのような希ガスと少晴の水銀を収容
している。

電子が陰極から放出され、陰極と陽極との間に印加され
る電圧によって加速されろ。電子のうちの幾つかは衝突
を起こし、その結果水銀原子が励起され、それにより２
５４ｎｍで紫外線光が放出される。

この放射光は、けい光体（りん光体）により変換されて
カラー光が発生する。陽極は、（プい光管内を流れる電
荷の集電体らしくはコレクタとしての働きをなすと共に
、電子流；１１．２５４ｎｍ放射の強度、従って個々の
画素要素により放出される光の明るさを制御する電圧を
イバ給する電極としての働きをなす。

〒屹米、珠−３任ｐ−間苺１晟 小型のけい光ランプを使用する上におけるＩ−つの困難
もしくは問題は、陰極の電子放出材料が所要の高温下で
徐々に蒸発してひい光体被覆ランプの壁に付着するとい
う好ましからざる効果に見られる。これは、ランプの光
出力を次第に減少する幾つかのメカニズムの内の１つで
あり、非常に小さい寸法のランプにおいては特に厄介な
現象である。大規模表示装置の用途において、この漸進
的減光は、特に、数百時間の時間スケールで生ずる場合
、画像品質が劣化する点で問題である。また、経年劣化
過程において不平衡があれば、画像の明るさ成るいは色
の均質性が損なわれ、ランプを交換した場合には極めて
明るい対応の画素が突出して見える。

慣用のけい光ランプ技術にお（」る別の潜在的な問題と
して、用いられるカラス対金属間シールか挙げられる。

このガラス対金属間シールは完成度の高い技術であり、
大きな信頼性をもって実現することができるが、単一の
表示装置に１００００個もの多数のランプを使用ずろ場
合には、このようなシールの信頼性並びに該シールによ
り支持される電極構造に対する信頼性に対し尋常ではな
いほど厳格な要件が課せられる。

従−）で、改善された信頼性を有するランプを使用し、
しかも劣化速度が極めて低い表示装置に対する必要性が
存在することは明らかである。

現在一般に使用されている個々のランプは典型的に１ワ
ツト近傍の電力レベルで作動されている。

従って、各ランプには、個別に、この大きさの電力を供
給しなければならず、その結果、典型的な大規模表示装
置の場合には１０乃至１００Ｈもの大きな電力必要とさ
れる。また、陰極の加熱成るいは予熱に関する個々のラ
ンプの要件に依存し、付加的な配線が必要とされる場合
もある。電力回路は、高価でしかも複雑であり、製作ｉ
１＋２びに修理が困難である。従って、発光画素ランプ
の配線及び取付けにおける費用及び複雑性を軽減する必
要性も存在する。

介−明−省−招Ｊを− 本発明の主たる目的は、晶い信頼性及び長い使用寿命を
有する大規模表示装置を提供することにある。

本発明の他の目的は、エネルギーに関し効率的でしかも
廉価に製作することができる大規模表示装置を提供する
ことにある。

梗概するに、本発明の１つの様相ににれば、大規模映像
表示装置が提供される。この表示装置において、無電極
ランプが画素に配列される。ランプはＲＦ空胴から注入
されるＲＦ電力もしくはエネルギーにより伺勢される。

好−適−誓ター施Ｌ−Δ斃側 第１図は、本発明の好適な実施例による無線周波数電力
駆動表示装置１０を示す。該表示装置ＩＯは、３個また
は４個以上の群に配列されて画素もしくはバイクセルＩ
２を形成している複数個の円筒状の無電極ランプ２０に
結合されている無線周波数（ＲＦ）空胴用を備えている
。

図示の例においては、各画素を構成する３個のランプは
、原色、即ち赤（Ｒ）、青（Ｂ）及び緑（Ｇ）の各々の
光源を構成している。実際−には、この種の大規模表示
装置は、モジコールに群別化することができる多数の画
素（例えば、１００００個の画素）を備えているもので
ある。従って、第１図には、大規模配列の極く小部分し
か示されていないものと理解されたい。

画素の大きさは、三角形の画素１２を形成するようにラ
ンプを食い違い配列で配置することにより最小にするこ
とができよう。別法として、画素を構成するランプを、
矩形の画素］３を形成するにうに配列することも可能で
あり、この場合、４個のランプを用いて該画素Ｉ３を正
方形にすることができる。

無線周波数空胴１１は、無線周波数反射性材料から形成
された後壁１４と、側壁５０．５１．５２及び５３によ
り後壁から離間された類似の前壁１５とを有する。

ランプ２０は前壁１５　、、Ｉ：に配置される。前壁Ｉ
５及び後壁１４は平行であって空胴の品質係数、即ら「
Ｑ」に影響を与える距離で分離されている。

ＲＦもしくは無線周波数源１６は、結合素子１７を介し
て空胴に結合されるエネルギーを供給する。

（側壁の２つの部分は、内部構造を示すために図示を省
略しである点に注意されたい。）ＲＦ源がら空胴１１へ
のＲＦエネルギーの結合は、励起したいモードに依存し
て図示のように容量性プローブか或は誘導性ループを介
して達成することができよう。適当な無線周波数は９１
５ＭＩＩｚである。

反射壁】４．１５及び側壁は、金属またはメタライズし
た表面から形成されており、大規模配列に要求される構
造要素の一部分とすることができる。

空胴は、大きく平坦な表示装置に適した扁平な壁を有す
る矩形の空胴として示しであるが、例えば、米国ニク、
−ヨーク所在のジョン・ｒ’）イリ・アンド・ザンズ・
インコーホレイテッド（Ｊｏｂｎマｆｉｌｃｙ　＆５ｏ
ｎｓ、　Ｉｎｃ、）社発行のジュー。デイ−ジャクソン
（Ｊ、Ｄ、Ｊａｃｋｓｏｎ）の［クラシカルー　、ｘ−
レフト［１ダイナミツクス（Ｃ１ａｓｓｉｃａｌ　ｌシ
ｌｃｃＬｒｏ（Ｉｙｎａｍｉｃｓ）　：、第２版（１９
７５）並びにインデイアナポリス所在のハ１ノード・ダ
ブリコ・ザムズ・アンド・カンパニー、イン＝１−ボレ
イテソド（Ｉｌｏｗａｒｄ　Ｌ　Ｓａｍｓ　＆　Ｃｏ、
　、　Ｉｎｃ、）社発行のイー、シー　ジヨルダン（Ｉ
ミＣ，Ｊｏｒｄａｎ）編［−リファランス・データ・フ
ォー・エンベロ−プ　１ノデイオ、Ｊ−レフト［ノニク
ス、コンビコータ・アンド・コンミニュケイションズ（
Ｒｅｆｅｒｅｎｃｃ　Ｄａｔａｆｏｒ　ｒ＋ｎｇｉｎｃ
ｅｒｓ：Ｒａｄｉｏ、　Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ、　Ｃ
ｏｍｐｕｔｅｒａｎｄ　Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ
）　！第７版（１，９８５）のような文献に詳述しであ
るように、空胴の寸法が所望のモード及び周波数を維持
するように選択されている限りにおいて他の形態も可能
である。ここに述べている実施例においては、空胴内の
電気的発振のＥベクトルは、はぼ、前側から後側に向く
ように整列されている。各ランプと関連して設けられて
いるエネルギー結合素子は局所的Ｉ＞場を検知する。

空胴の縁及び隅部近傍においては、結合プローブは局所
磁場に結合するように改変することができよう。

各画素ランプ２０内に放電を励起するためのＲＦエネル
ギーもしくは電力は、共振空胴１１から各ランプに結合
される。各円筒状の無電極ランプ２０の軸線は、前壁１
５に直交するように配置されており、モしてＲＦエネル
ギーは、第２図に、碍子１９を介して空胴内に延びてい
る導電性のプローブ１８として示しである対応の結合素
子に、１り空胴１１に注入される。第２図には１個のラ
ンプ２０シか示していないが、各画素毎に少なくとも３
個のこの種のランプが用いられるものであり、表示装置
には多数のこのような画素が使用されるものであること
は理解されるべきである。空胴からのエネルギーもしく
は電力の結合度は、部分的に、単極アンテナとしての機
能をなす上記プローブの長さによって決定される。

各無電極ランプ２０は、１９８１年５月５［］イ・」１
ノのブラウト（Ｉ’ｒｏｕｄ）及びベアード（Ｂａｉｒ
ｄ）の米国特許第１ｆ、２６６．１６７号明細書に教示
されている設計原理に従うことができる。ランプは円筒
状であって、低月−力の昂ガス及び水銀からなる充填物
質を収容１゜ている典型的にはガラスから形成されるエ
ンへ１ノ−プを有する。内部放電により充填物質を励起
すると紫外線が発生し、ごの紫外線で内部けい光体（り
ん光体）被覆が励起されて、−に記けい光体の組成によ
り決定されるスペク）・ル領域で可視光を放出する３、 各ランプは、無線周波数電力を導入する働きをなす対応
の結合プローブ１８から延びている内部プローブ２２を
受けるくぼみ形空胴２１を備えている。

従って、ブ「Ｉ−ブ２２と、前壁に対し直交配設された
円筒状の外部電極２３との間に振動電場が存在して、ラ
ンプのエンベロープの無電極領域内にプラズマ放電を形
成せし７める。ランプが呈する電気インピーダンス（Ｊ
１ランプ壁の直列容量性インピーダンスとプラズマ放電
のインピーダンスによって表すことができる。マイクロ
波電力もしくはエネルギー（例えば、約５００Ｍ１ｌｚ
を越える周波数のマイクし１波）は、値が駆動インピー
ダンスに近似しているインピーダンスを’６Ｔする放電
を発生し、従って、放電に対し効率の良いエネルギーも
シ、＜は電力の転送を行うための条件を実現することが
できる。

ランプのための結合素子は、絶縁されたフィートスルー
を介し空胴の前壁を経てＲＴ？　、Ｔ−不ルギーを伝達
するｊ：うに前壁に対し直交して配置されている。それ
により、ＲＦエネルギーは、ランプ２０のくぼみ形空胴
２］の内部に存在するプローブ２２に沿って伝達されて
放電を発生ずる。この放電は１ワツトよりかなり小さい
電力レベルから１ワットよりかなり大きい電力レベルに
亙る範囲の入力電力レベルで維持することができる。

人規樟表示装置の場合には、光源から放出される光は実
質的に方向性を有するべきであり、光の多くは前方向に
放出されるへきである。本発明の１つの特徴として、外
部電極２３は金属製の円筒体として形成されており、そ
れにより前方向以外の光出力は阻止される。この円筒体
電極の内面は、画素ランプの前端部を通しての放射光の
通りを良くするために可視スペクトルの光に対し高い反
射性を有するようにするのが好ましい。

第３図に示すように、直線状のプローブに代えて、空胴
からエネルギーを紙部結合するのに結合ループ２４を使
用することも可能である。この場合には、出力結合度は
、ループ２４の断面積並びに空胴共振モードの強い磁場
成分に対する該ループの配向により決定される。付加的
な特徴として、各結合要素から対応のランプへの無線周
波数エネルギーもしくは電力を制御するためのスイッチ
が設けられる。更に、別の付加的な特徴として、対応の
ランプに個別に供給される電力の連続的な制御を行うか
また（ｊランプに対し単純な１−オン」または「オフ」
状態を与えるためのスイッチを配設することも可能であ
る。第４図には単純な直列スイッチ２５が示しである。

このスイッチは、Ｒ，Ｉ？ブロッキング回路２６を介し
て印加される電圧によって制御されるバラクタまたはＰ
ＩＮのような可変インピーダンスのダイオードとするこ
とができる。直列スイッチ２５の高インピーダンス状態
で、無線周波数電力は結合素子から対応の画素ランプに
伝搬するのを阻止される。別法として、第５図に示すよ
うに、分路切換機能を行うように、分路スイッチ２７を
配設することができよう。この場合には、該スイッチは
、共振空胴の壁に対し実効的に低インピーダンスの短絡
回路を与える働きをなす。即ち、分路スイッチ２７が閉
ざされると、無線周波数電力の殆どは結合素子によって
反射されて、画素ランプ２０に対しては市：力は殆ど成
るいは全く通されない。

第２図及び第３図に示しである実施例におけるくぼみ形
空胴内プローブ２２は、該内部プローブ２２と対向電極
２３との間に、放電の回避に有益である高い電場を発生
する。第６図及び第７図に示しである実施例によれば１
つのランプ２０の端部の外側部分を囲繞するカップ形状
のコイル成るいはディスク形状のコイルとすることがで
きる円形の電極２８により一層単純なランプ構造が可能
になる。この構成によれば、ランプのくぼみ形空胴部分
の必要性が排除される。本発明の新規な利点及び特徴は
、　単一源から無線様式で共振空胴によりランプに電力
らしくはエネルギーが分配されることにある。結合プロ
ーブは、共１辰空胴内に相、持されている局所電場酸る
いは磁場からエネルギーを取り出す。単一の電源しか使
用されていないので、ＲＩｉ’電力は低減された熱消散
要件及び低減された冷却要件で低コス）・で発生ずるこ
とができる（例えば、廉価な管により０．４５　Ｇ１１
ｚで７００Ｗを発生することができる）。

以上、本発明の好適な実施例及び最良の実施態様につい
て説明した。しかしなが、ら、ここに開示した種々な特
徴を別の組合せで採用することも可能である。また他の
変形酸るいは変更が当業者には明らかであろう。従って
、本発明の範囲はここに開示し７た実施例により限定さ
れるものではない。

【図面の簡単な説明】

第１図は、ランプがＲＦ空胴に結合されている本発明の
一実施例による表示装置に一部分を示す図、第２図は、
ＲＦ空胴に容１「１結合されたくぼみ形空胴型ランプの
横断面図、第３図は、ＩＩＦ空胴に誘導結合されたくぼ
み形空胴型ランプの断面図、第４図は、ランプに対する
ｒζＦ電力エネルギーを制御するだめの直列接続スイッ
チを示す図、第５図はランプに対するＩ？、　ド電力を
制御するための分路スイッチを示す図、そして第６図及
び第７図は、カップ成るいはディスク形状のボイルを用
いて、非くぼみ形空胴型ランプにＲＦエネルギーを結合
するための別の構成を示す断面図である。 １０・・・表示装置、 月・・・ＲＦ空胴、 １２・・・画素、 １４・・・後壁、 １５・・・前壁、 １６・・・無線周波数源 １７・・・結合素子、 １８・・・プローブ ２０・・・無電極ランプ、 ２１・・・くぼみ形空胴、 ２２・・・プローブ、 ２３・・・円筒状の外部電極、 ２４・・・ループ、 ２５・・・直列スイッチ、 ２６・・・ＲＦブロッキング回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ＲＦ反射性の側壁により離間されたＲＦ反射性後壁
   とＲＦ反射性前壁とにより画定されるＲＦ空胴と、 前記空胴外部で、前記前壁に近接して配列された複数個
   の無電極ランプと、 前記空胴にＲＦエネルギーを与えるためのＲＦ手段と、 各ランプに対応して設けられて前記空胴からＲＦエネル
   ギーを対応のランプに結合するための結合手段をと含む
   画像表示装置。 ２、各ランプが円筒状の形態を有し且つ前壁に対し直交
   して配列された軸線を有している請求項１に記載の画像
   表示装置。 ３、各ランプに対応する円筒状の外装を備え、各円筒状
   の外装は前記前壁に電気的に接続されて該前壁に対し直
   交状に延び、対応のランプの円筒状の側部の少なくとも
   一部分を覆う請求項２に記載の画像表示装置。 ４、前記外装の内面が反射性である請求項３に記載の画
   像表示装置。 ５、各ランプがくぼみ形空胴を有し、対応の結合手段が
   、該くぼみ形空胴内部に嵌着されるように配列された導
   電性部材を備えている請求項３に記載の画像表示装置。 ６、前記結合手段の各々が前記空胴内部に配列されたプ
   ローブを備えている請求項３に記載の画像表示装置。 ７、前記結合手段の各々が前記空胴内部に配列されたル
   ープを備えている請求項６に記載の画像表示装置。 ８、各ランプが、前記前壁の近傍に第１の端部を有し、
   そして対応の結合手段が該端部の周囲に配列された円形
   の部材を具備する請求項３に記載の画像表示装置。 ９、各結合手段が、前記空胴内部に配列されたプローブ
   を備えている請求項８に記載の画像表示装置。 １０、前記各結合手段が前記空胴内部に配列されたルー
   プを備えている請求項９に記載の画像表示装置。 １１、ランプが三角形パターンで３個の群に配列されて
   いる請求項１に記載の画像表示装置。 １２、ランプが矩形のパターンで配列されている請求項
   １に記載の画像表示装置。 １３、対応の結合手段と前面とに間に分路して設けられ
   た可変インピーダンス・デバイスを備えている請求項１
   に記載の画像表示装置。 １４、前記可変インピーダンス・デバイスがＰＩＮダイ
   オードである請求項１３に記載の画像表示装置。 １５、前記可変インピーダンス・デバイスがバラクタで
   ある請求項１２に記載の画像表示装置。 １６、ランプ及び対応の結合手段と直列に配列された可
   変インピーダンス・デバイスを備えている請求項１に記
   載の画像表示装置。 １７、前記可変インピーダンス・デバイスがＰＩＮダイ
   オードである請求項１６に記載の画像表示装置。 １８、前記可変インピーダンス・デバイスがバラクタで
   ある請求項１６に記載の画像表示装置。