DE1285510B

DE1285510B - Fernsehbildroehre fuer farbige Bildwiedergabe

Info

Publication number: DE1285510B
Application number: DE1962I0022646
Authority: DE
Inventors: Daw Nigel Warwick
Original assignee: Polaroid Corp
Current assignee: Polaroid Corp
Priority date: 1961-11-14
Filing date: 1962-11-13
Publication date: 1968-12-19
Also published as: NL285094A; GB1024257A; BE624799A

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine Fernsehbild- röhre, weil gerade auf die oft sehr schwierigen Korröhre zur Wiedergabe von farbigen Fernsehbildern . rekturen und Kompensationen der Leuchtstoffe vernach dem Landschen Farbverfahren, bei welchem ziehtet werden kann, wobei bewußte Leuchtstoffverein erstes Farbsignal einem relativ langwelligen Färb- unreinigungen in Kauf genommen werden können, auszug des ursprünglichen Farbbildes entspricht und 5 wenn diese die gewünschte Verschiebung ins GeIbals »rot« wiedergegeben wird, während ein zweites liehe bzw. Bläuliche bewirken. Signal einem relativ kurzwelligen Farbauszug des ur- Die Verschiebung des Farbtones bei höherer In-

sprünglichen Farbbildes entspricht und im wesent- tensität bzw. niedrigerer Intensität des Elektronenlichen als »weiß« wiedergegeben wird. Strahles zwecks »warmer« bzw. »kalter« Tönung

Das Landsche Binärfarbensystem hat gegenüber io kann beispielsweise derart erfolgen, daß der »gelbden herkömmlichen Dreifarbensystemen den Vorteil, liehe« Farbton als weiß« wahrgenommen wird, wähdaß nur zwei an Stelle von drei Farbsignalen über- rend der »bläuliche« Farbton auch als »bläulich« tragen werden müssen. Andererseits zeichnet sich das empfunden wird. Statt dessen kann der vom zweiten Landsche Binärfarbensystem gegenüber den her- Signal erregte Leuchtstoff auch bei der durch höhere kömmlichen Zweifarbensystemen, deren Anwendung 15 Intensität bewirkten Gelbverschiebung ein Licht emitfür Femsehübertragungszwecke auch bereits versucht tieren, das als »grün« empfunden wird, worden ist, durch eine qualitativ wesentlich verbes- Eine andere Paarung, die für Zwecke der Erfin-

serte Farbwiedergabe aus. dung anwendbar ist, besteht aus einer »bläulichen«

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Emission bei höherer Intensität (Gelbverschiebung) Farbqualität des nach dem Landschen Verfahren er- ao und einer Blauemission bei niedrigerer Intensität zeugten Fernsehbildes weiter zu verbessern, ohne (Verschiebung ins »Bläuliche«), weitere Farbsignale einführen zu müssen. Nachstehend werden Ausführungsbeispiele der Er-

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe bei einer findung an Hand der Zeichnung beschrieben. In der Fernsehbildröhre der eingangs genannten Bauart da- Zeichnung zeigt durch gelöst, daß der vom zweiten Signal erregte 35 F i g. 1 ein Blockschaltbild eines nach dem Land-Leuchtstoff derart gewählt ist, daß bei höherer Inten- sehen Verfahren arbeitenden Fernsehübertragungssität des Elektronenstrahls und damit geringerer systems,

Schwärzung eine Verschiebung des Farbtones ins F i g. 2 eine schematische perspektivische Darstel-

Gelbliche und bei niedrigerer Intensität des Elektro- lung einer erfindungsgemäß ausgebildeten Fernsehnenstrahls und damit höherer Schwärzung eine Ver- 30 bildröhre, teilweise aufgebrochen dargestellt, Schiebung des Farbtones ins Bläuliche eintritt. F i g. 3 eine graphische Darstellung eines Farb-

Während bei den herkömmlichen Farbfernsehbild- diagramms, das einen Bereich von Lichtemissionsröhren die Leuchtmassen so angepaßt werden, daß Charakteristiken von Leuchtstoff veranschaulicht, die die spektrale Emissionskurve durch eine Änderung auf dem erfindungsgemäßen Bildschirm angeordnet der Strahlungsintensität unbeeinflußt bleibt, beruht 35 sind.

die Erfindung auf der Erkenntnis, daß diese intensi- F i g. 1 zeigt schematisch ein Fernsehübertragungs-

tätsabhängigen Änderungen, die normalerweise un- system, das eine Kamera 10 mit Objektivlinsen 12 zur erwünscht sind, für die Wiedergabe nach dem Land- Abbildung eines nicht dargestellten Gegenstandes sehen Farbverfahren mit Vorteil zur Verbesserung aufweist. In dem Pfad der von den Linsen 12 entder Bildqualität ausgenutzt werden können. 40 worfenen Strahlen ist ein halbdurchlässiger Spiegel 14

Um bei den üblichen Dreifarben-Bildröhren die eingeschaltet, der das Licht in zwei Teilstrahlenbünspektrale Emission intensitätsabhängig zu machen, del aufspaltet, die in den Brennebenen 16 bzw. 18 wird z. B. das durch einen gemischten Leuchtstoff Bilder entwerfen. Durch Filter 20 bzw. 22 werden jeemittierte Licht, das einer Verschiebung nach Gelb weils nur vorbestimmte Bereiche des sichtbaren Lichbei höheren Erregungsintensitäten ausgesetzt wäre, 45 tes durchgelassen. Statt dessen könnte auch ein didadurch korrigiert, daß eine Leuchtstoffkomponente chroitischer Spiegel benutzt werden, durch eine solche ersetzt wird, die bei vergleichbaren Das Filter 20 ist zweckmäßigerweise ein Filter, das

Erregungsintensitäten eine Blauemission bewirkt. Bei- für sichtbare Strahlung unterhalb 580 ηΐμ undurchlässpiele derartiger Leuchtstoffpaare ergeben sich aus sig ist. Das Filter 22 ist vorzugsweise ein solches, das folgenden Kombinationen: 50 eine sichtbare Strahlung im wesentlichen zwischen

rhomboedrisch-Zn,SiO,: Ti ^{480 und 60011}H¹ durchläßt. Die Bilder werden auf

_O(j_er zwei Orthikons 24, 26 in den Brennebenen 16 und 18

monoklin CaMg (SiO,),: Ti entworfen und in elektrische Signale umgesetzt. Die

_m|_t ersten Signale stellen das Licht relativ langer Wellen-

rhomboedrisch-Zn₈BeSi,0₁₉ : Mn. 55 länge dar, ζ. B. vorwiegend rötliches Licht, und die

zweiten Signale entsprechen dem Licht verhaltms-

Gemäß der Erfindung werden die von dem zweiten mäßig kurzer Wellenlänge, z. B. vorherrschend grün-Signal erregten Leuchtstoffe derart ausgewählt, daß Iichem Licht. Beide Signal werden einem Sender 28, die durch die vorstehend erwähnte Kombination er- 30 zugeführt und über die Übertragungspfade 32 und reichte Kompensation durch geeignete Auswahl in 60 34 (z.B. Funkweg oder Koaxialkabel) nach dem bestimmter Weise aufgehoben wird. Empfänger 36 übertragen. Als Signale können auch

Die Verbesserung der Farbwiedergabe und der Sät- zwei der üblichen drei NTSC-Farbsignale herkömmtigung der Farben des zusammengesetzten Farbbildes licher Systeme benutzt werden. Der Empfänger 36 wird, wie erwähnt, nach der Erfindung dadurch er- weist zwei Video-Verstärker 38 und 40 auf, deren reicht, daß der kurzwellige Sichtreiz eine Doppel- 65 Ausgangssignale den Gittern 44 bzw. 46 der Bildfunktion hat. röhre 42 zugeführt werden. Die Bildröhre 42 kann Die Erfindung ermöglicht daher bei verbesserter eine Einstrahlröhre oder auch eine Mehrstrahlröhre Farbwiedergabe eine einfachere Herstellung der Bild- sein.

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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der anteil als gewöhnlich bei niedrigeren Strahlungs-Erfindung weist die Bildröhre 42 einen Bildschirm 48 Intensitäten emittieren.

auf, der aus einer vorbestimmten Reihenanordnung 3. Es wird bei der Herstellung der Leuchtstoffe ein

lumineszierender Leuchtstoffelemente kleinster Ge- abgewandelter Zuschlag beigefügt, der bewirkt,

stalt zusammengesetzt ist, z. B. von Leuchtstoffele- 5 daß eine geringere Lichtemission als normal bei

menten in Punktform, die auf der inneren Oberfläche niedrigen Strahlungsintensitäten auftritt,

einer lichtdurchlässigen Trägerplatte 50 angeordnet In den beiden zuletzt genannten Fällen, nämlich

sind, die die Stirnseite der Bildröhre bildet. Die bei Vergiftung des Leuchtstoffes oder bei Änderung

Leuchtstoffe des Bildschirmes 48 bestehen aus zwei des Zuschlages, der dem Leuchtstoff beigefügt wird, Gruppen. Die Leuchtstoffelemente der einen Gruppe io kann eine Verminderung der Emission auch bis zu

sind zwischen die Leuchtstoffelemente der anderen einem gewissen Grade bei höheren Strahlungsintensi-

Gruppe in einem sich ständig wiederholenden Muster täten auftreten.

eingefügt. Die Leuchtstoffelemente 52 emittieren bei Im folgenden soll zunächst auf das Verfahren Nr. 1

Erregung durch das erste Farbsignal langwelliges Bezug genommen werden. Die weißes Licht emittie-

rotes Licht. Die anderen Leuchtstoffelemente 54 15 renden Leuchtstoffelemente 54, die mit den rotes

emittieren bei Erregung durch das zweite Farbsignal Licht emittierenden Leuchtstoffelementen 52 ver-

Licht, das den kurzwelligen Reiz bildet, d. h. im we- mischt sind, können in geeigneter Weise in Kombina-

sentlichen weißes Licht. tion in entsprechenden Anteilen zusammengesetzt

Der Ausgang des Video-Verstärkers 38, d. h. des sein aus einem blaues Licht emittierenden Sulfid-Verstärkers für das erste Farbsignal, erregt dem- ao Phosphor, z. B. Zinkkadmiumsulfid-Phosphor, der gemäß die Leuchtstoffelemente 52, während die durch Silber aktiviert wird (Zn: Cd) (S) : Ag und ein Leuchtstoffelemente 54 von dem Video-Verstärker 40 gelbes Licht emittierender Silikat-Phosphor, z. B. erregt werden. Die Elektronenstrahlen von den Git- rhomboedrisch-ZngBeSi₅O₁₉: Mn. Der vorerwähnte tern 44 und 46 werden gleichzeitig erregt und zur blaues Licht emittierende Phosphor herrscht bei geAbtastung veranlaßt, wodurch ein zusammengesetztes 35 ringen Strahlungsintensitäten vor und beginnt mit der Bild aus roten und weißen Bestandteilen gebildet Sättigung bei verhältnismäßig hohen Intensitäten des wird, die gemäß dem Landschen Farbphänomen die Elektronenstrahles. Der gelbes Licht emittierende ursprünglichen Farben in ihrem vollen Umfang re- Phosphor wird bei hohen Strahlungsintensitäten jeproduzieren. doch nicht gesättigt.

Nach der Erfindung wird bei dem durch die zwei- 30 Demgemäß liegt der gelbes Licht emittierende ten Signale erzeugten »weißen« Licht eine Verschie- Phosphor bei hohen Intensitäten der Bildflächen auf bung ins Gelbliche bzw. Bläuliche bewirkt. Die Ver- dem ansteigenden Ast und erzeugt einen gelblichen Schiebung ins Gelbliche wird durch Erhöhung der Ton in den Glanzlichtern. Der blaues Licht emittie-Intensität des Elektronenstrahlers bewirkt und erzeugt rende Phosphor herrscht in dem unteren Intensitätshelle Lichter, während die Verschiebung ins Bläu- 35 bereich bzw. den Schattenflächen etwas vor, und die liehe für Bildpartien benutzt wird, die beispielsweise übrigen Flächen können im wesentlichen additiv da-Schatten darstellen. zwischen ausgeglichen sein.

Die Leuchtstoffelemente 52, die den Rotlichtanteil Gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel wird eine emittieren, können in der bei Farbfernsehsystemen »vergiftete« Leuchtstoffmasse in die Leuchtstoffe 54 üblichen Weise zusammengesetzt sein (z. B. rhom- 40 eingeführt. Indem eine weißes Licht emittierende boedrisch-Zn₈BeSi₅O₁₉: Mn(2,4) [mit rotem opti- Leuchtstoffmasse mit geringen Anteilen eines Meschem Filter] oder Cd₂B₂O₅: Mn). Die weißes Licht tails, ζ. B. Eisen, Kobalt oder Nickel, vergiftet wird, emittierenden Leuchtstoffelemente erzeugen zwei kann die Wirksamkeit der Emission modifiziert werfunktionelle Bänder von Wellenlängen im sichtbaren den, und sie kann z. B. bei geringen Erregungsinten-Spektrum, und sie wirken in der Weise, daß das Ver- 45 sitäten erniedrigt werden. Es hat sich z. B. gezeigt, hältnis der Emission zwischen diesen Bändern sich daß es möglich ist, ein Ansteigen der Emission um mit der Intensität der Strahlung ändert. Dies kann einen Faktor von mehr als 100 zu erlangen, wenn die z. B. dadurch bewerkstelligt werden, daß zweiLeucht- Strahlung nur um einen Faktor von 10 zugenommen Stoffkomponenten mit unterschiedlicher Farbemission hat. Dieses Ergebnis wurde dadurch erlangt, daß wiekombiniert werden oder daß ein Leuchtstoff verwen- 50 derum ein mit Silber aktivierter und mit Nickel verdet wird, der zwei derartige Farbemissionen in einem gifteter Zinksulfid-Phosphor benutzt wurde. Gerineinzigen Gitter vereinigt. gere Abweichungen von der Linearität und eine grö-

Wenn Leuchtstoffe mit zwei Leuchtstoffkomponen- ßere Wirksamkeit mit höherer Helligkeit können daten zur Reproduktion des kurzwelligen Bildanteils durch erlangt werden, daß geringere Anteile des benutzt werden, kann die Mechanik der Erregung auf 55 »Giftes« zugesetzt werden. Eine gelblich emittierende folgende Weise bewerkstelligt werden: Leuchtmasse, die in geeigneter Weise mit Eisen, Nik-

1. Es wird für einen gegebenen Leuchtstoff eine kel oder Kobalt derart vergiftet ist, daß sie bei gerin-Strahlungsintensität benutzt, die so groß ist, daß gen Erregungsintensitäten unwirksam ist, kann zweckder Leuchtstoff gesättigt wird, was dazu führt, mäßigerweise mit einer blau emittierenden Leuchtdaß ein geringerer Anteil von Licht als gewöhn- 60 Stoffmasse, z. B. ZnS: Ag, kombiniert werden, die bei lieh bei hohen Strahlungsintensitäten emittiert höheren Erregungsintensitäten weniger wirksam ist.
wird, oder anders ausgedrückt führt dies dazu, Gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel kann mit daß ein Punkt erreicht wird, wo ein Ansteigen Silber aktiviertes Zinksulfid als Blaulicht emittierende der Strahlungsintensität aufhört, eine lineare Er- Leuchtmasse in Verbindung mit irgendeiner verhöhung der Lumineszenz zu bewirken. 65 gifteten Weißlicht emittierenden Leuchtstoffmasse

2. Die Leuchtstoffe können mit geringen Mengen kombiniert werden, z. B. Hexagonal-ZnS: Ag (0,015) von Metall, z. B. Eisen, Kobalt oder Nickel, ver- kombiniert mit Hexagonal-1 · 3 ZnS · CdS: Ag (0,01), giftet sein, so daß sie einen geringeren Licht- wobei geeignete Mengen von Eisen, Kobalt, Nickel

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oder anderen Giften hinzugefügt sind, um der zuletzt erwähnten Leuchtstoffmasse den erforderlichen Grad von Nichtlinearität bei der gewünschten Strahlungsintensität zu verleihen. Jede Komponente des von dem zweiten Signal erregten »weißen« Leuchtstoffes kann vorteilhafterweise getrennt vergiftet werden, oder es kann eine gewöhnlich weißes Licht emittierende Leuchtstoffmasse vorgesehen werden, die eine Komponente enthält, welche blaues Licht oder ein kurzwelligeres Licht emittiert, wobei die Komponenten unterschiedlich vergiftet sind.

Das vorstehend unter Punkt 3 gekennzeichnete Verfahren der Änderung der Phosphoremissionscharakteristik durch Änderung des Zuschlages bei der Bildung der Leuchtstoffmasse kann wie folgt durchgeführt werden. Eine Zinkkadmium-Sulfid-Leuchtstoffmasse, die durch Kupfer (ZnCds : Cu) aktiviert und mit einem Zuschlag von Kalzium-FIuorid (CaF₂) erzeugt wurde [an Stelle des üblichen Zuschlags von Natrium-Chlorid (NaCl)], ergibt eine a?> verhältnismäßig niedrige Emission bei geringen Erregungen. Wenn der Anteil von Zinksulfid (Zns) gegenüber Kadmium-Sulfid (CdS) einen geeigneten Wert hat, entsteht so ein Leuchtstoff, der gelbliches Licht bei hoher Erregungsintensität liefert. Diese aj Leuchtstoffkomponente ist demgemäß zur Kombination mit einer Leuchtstoffkomponente geeignet, die Blaulicht emittiert, z. B. die vorerwähnte Zinksulfid-Leuchtmasse, die mit Silber aktiviert ist.

Das Farbdiagramm gemäß Fig. 3 veranschaulicht 3p die bevorzugten kolorimetrisehen Grenzen des durch den Leuchtstoff für den kurzwelligen Reiz emittierten Lichtes, wobei in dem Leuchtstoff jene Leuehtstoffkomponenten und Kombinationen enthalten sind, die vorstehend beschrieben wurden. Das Farbdiagramm zeigt die Orte und Wellenlängen der reinen Spektralfarben auf dem geometrischen Ort 56 des Spektrums in Millimikron, Ein mittlerer weißer Punkt befindet sich bei 58. Die Enden des geometrischen Ortes 56 des Spektrums sind durch eine gerade Linie 60 verbunden, die die Mischung der violetten und roten Enden des Spektrums mit ungefähr 400 bzw. 700 πιμ darstellen. Die x- und y-Werte werden durch die Farben bestimmt, die in dem Farbdiagramm in der üblichen Weise aufgetragen sind. Die Eigenschaften eines Farbdiagramms gemäß F i g. 3 sind durch internationale Vereinbarung festgelegt und z.B. beschrieben in »The Science of Color«, herausgegeben 1953 durch das Comitee on Colorimetry, Optical Society of America, Thomas Y. Crowell Co., New York, New York, USA.

In F i g. 3 sind die Spektralcharakteristiken eines gewählten Leuchtstoffs oder einer gegebenen Leuchtstoffkomponenten-Kombination dargestellt, die Lieht bei einer niedrigen Strahlungsintensität emittiert, das bläulich ist gegenüber dem Licht bei einer hohen Strahlungsintensität und bei hoher Strahlungsintensität Licht erzeugt, das gelblich gegenüber dem Licht bei einer niedrigeren Strahlungsintensität ist. Die Eignung des Leuchtstoffes kann durch die drei folgenden 6© Bedingungen bestimmt werden:

a) Die Farbe des bei hoher Strahlungsintensität emittierten Lichtes sollte innerhalb der durch die Linie 61 begrenzten Fläche liegen; ₆

b) die Farbe des bei niedriger Strahlungsintensität emittierten Lichtes soll in der von der Linie 62 umschlossenen Fläche liegen;

c) unter der Annahme, daß der Punkt 64 die Emissionsfarbe des Leuchtstoffes bei hoher Strahlungsintensität und der Punkt 66 die Emissionsfarbe bei niedriger Strahlungsintensität darstellt, sollte die Richtung der als Vektor angesehenen Linie 68 (ein Vektor, der eine Richtung von dem Punkt 64 nach dem Punkt 66 angibt) zwischen den Richtungen liegen, die durch die Vektoren 70 bzw. 72 dargestellt werden. Diese Vektoren 70 und 72 sind empirisch ermittelt worden,
Als Beispiele zufriedenstellender Leuchtstoffemissions-Kombinationen in Ausdrücken kurzwelliger Reiz-Bildcharakteristiken hat sich gezeigt, daß, sofern die hellen Lichter weiß sind, die Schatten annähernd bläulich werden. Andere Kombinationen sind gelbe helle Lichter in Verbindung mit grauen oder bläulichen Schatten, grünliche helle Lichter mit blauen oder blaugrünen Schatten und bläuliche helle Lichter mit blauen Schatten.

Claims

Patentansprüche:

1. Fernsehbildröhre zur Wiedergabe von farbigen Fernsehbildern nach dem Landschen Farbverfahren, bei welchem ein erstes Farbsignal einem relativ langwelligen Farbauszug des ursprünglichen Farbbildes entspricht und als »rot« wiedergegeben wird, während ein zweites Signal einem relativ kurzwelligen Farbauszug des ursprünglichen Farbbildes entspricht und im wesentlichen als »weiß« wiedergegeben wird, dadurch gekennzeichnet, daß der vom zweiten Signal erregte Leuchtstoff derart gewählt ist, daß bei höherer Intensität des Elektronenstrahls und damit geringerer Schwärzung eine Verschiebung des Farbtones ins Gelbliche und bei niedrigerer Intensität des Elektronenstrahls und damit höherer Schwärzung eine Verschiebung des Färb' tones ins Bläuliche eintritt.

2. Fernsehbildröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der von dem ersten Farbsignal erregte Leuchtstoff eine Rot-Emission im wesentlichen unabhängig von Änderungen der Strahlungsintensität bewirkt,

3. Fernsehbildröhre nach Anspruch 1 und 2> dadurch gekennzeichnet, daß der von dem zweiten Signal erregte Leuchtstoff Leuehtstoffkomponenten unterschiedlicher Emissionseigenschaften aufweist.

4. Fernsehbildröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der vom zweiten Signal erregte Leuchtstoff eine Kombination von Phosphoren ist, von denen eine Sorte bei höherer Intensität des Elektronenstrahles die Verschiebung ins Gelbliche und bei niedrigerer Intensität die Verschiebung ins Bläuliche bewirkt.

5. Fernsehbildröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der vom zweiten Signal erregte Leuchtstoff bei der durch höhere Intensität bewirkten Gelbverschiebung im wesentlichen weißes Licht emittiert,

6. Fernsehbildröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der vom zweiten Signal erregte Leuchtstoff bei der durch höhere Intensität bewirkten Gelbverschiebung im wesentlichen grünes Licht emittiert.

7. Fernsehbildröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der vom zweiten Signal erregte Leuchtstoff bei der durch höhere Intensität

bewirkten Gelbverschiebung bläuliches Licht und bei der durch niedrigere Intensität bewirkten Verschiebung blaues Licht emittiert.

8. Fernsehbildröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der von dem zweiten Signal erregte Leuchtstoff durch Silber aktivierte Zinkkadmium-Sulfid-Phosphore (Zn: Cd) (S): Ag und Silikat-Phosphore, z. B. rbhdl.-Zn₈ BeSi₅O₁₉: Mn aufweist.

9. Fernsehbildröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der von dem zweiten Signal

erregte Leuchtstoff mit geringen Mengen von z. B. Eisen, Kobalt oder Nickel, »vergiftet« ist.

10. Fernsehbildröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mit Silber aktiviertes Zinksulfid als Blaulicht emittierende Leuchtmasse in Verbindung mit einer vergifteten Weißlicht emittierenden Leuchtstoffmasse kombiniert ist, z. B. Hexagonal-ZnS: Ag (0,015) kombiniert mit Hexagonal-l-3ZnS-CdS:Ag (0,01), wobei zur »Vergiftung« Eisen, Kobalt oder Nickel hinzugefügt ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

809 648/1485