DE1596775A1 - Spektralfilter - Google Patents

Description

Pa t e nt anmeld ung

Chicago Dial Co., 1315 North Branch Street, Qhioago/lll., Ü3A

Spektralfilter

Die Erfindung betrifft Kathodenatrahlröhren von der Art, die einen fluoreszierenden Schirm haben, welcher mittels einer Elektrodenanordnung abgetastet wird, um ein sichtbares Bild zu erzeugen. Genauer gesagt bezieht sich die Erfindung auf ein optisches oder Spektralfilter, durch welches der fluoreszierende Schirm der Rohre direkt von einem Beobachter betrachtet werden kann. Das Filter selbst ist dadurch gekennzeichnet, daß es selektiv sichtbares Licht in dem Teil des Spektrums zwischen grün und rot absorbiert, während es einen hohen Anteil von Licht in den roten, blauen und grünen Teil des Spektrums durchläßt.

Obwohl die im Sinne der Erfindung wirksamen Neodym-Ionen direkt in den Frontplatten der Röhren selbst vorgesehen aein können, enthält daa Spektralfilter bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ein Blatt aus gezogenem Glas, welches Neodymoxyd enthält. Dieses Blatt kann auf die geeignete Form zugeschnitten sein und dann auf die Frontplatte einer Fernsehröhre aufgezogen werden, wobei eine bekannte Technik wie bei der Herstellung von Sicherheitsglas benutzt werden kann. Das Filter kann auch zwischen der Frontplatte der Röhre und dem Betrachter ohne Kontakt mit der Röhre ^ehaltert sein. Bei jeder dieser Arten von Anordnung bewirkt d«a Filter, daß das Hauptziel der Erfindung erreicht wird, welches darin besteht, die Sättigung in den grünen, den roten und den blauen Bereichen des sichtbaren Spektrums zu verbessern und den Kontrast und die Helligkeit von Bildern zu verbeaaern, die mit Ffirbfernaehrühron «ram-i^t «ordun.

^109812/0255

Die Konatruktion und die Arbeitaweiae von FernaehbildrÖhren bildet &.n aich nicht einen weeentlichen iPeil der vorliegenden Erfindung und wird hier nicht im einzelnen "behandelt. Um jedoch einen Hintergrund darzuateilen im Vergleich zu welchem die vorliegende Erfindung erörtert werden kann, aollen von Zeit zu Zeit gewiaae bekannte Merkmale von Farbferasehröhren -referiert werden. Beiapielaweiae trägt die Innenfläche der frontplatte einer Farbfernaehröhre einen Fiederachlag von Phoaphoren, die vorzugaweiae in getrennten Gruppen oder Punkten angeordnet aind, wobei jeder Punkt aua drei verachiedenen Phoaphoren beateht, von denen der erate eine blaue, der zweite eine rote und der dritte eine grüne Farbe ausaendet, wenn er einem Bombardement durch Elektronen unterworfen ist. Vorzugaweiae iat jeder der drei verachiedenen Arten von Phoaphoren eine geaonderte Elektronenquelle zugeordnet.

Die Lichtintenaität, die von einem vorgegebenen Phoaphor emittiert wird, hängt von der Energie des darauf trefferffen Elektronenatrahls ab. Auch wenn die Elektronenatrahlapannungen bei den bekannten Anordnungen aorgfältig geregelt worden aind, ao hat ea aich doch ala äußerat achwierig erwieaen, die Spannungen zwiachen den Elektronenquellen zu verteilen, um im weaentlichen gleiche Intensitäten für die blauen, grünen und roten Phosphore zu erzeugen. Der Erfindung liegt daher hauptaächlich die Aufgabe zugrunde, ein optiachea Filterglas oder Spektralfilter (gegebenenfalls die Frontplatte der Höhre aelbat) zu achaffen, welchea durch aeine aelektiven Abaorptiona- und Durchläsaigkeitaeigenachaften die Durchläaüigkeit von Licht in den grünen und den roten Teilen dea Spektrums erhöht, und welchee zur gleichen Zeit die Iiichtdurohläsaigkeit in den gelben Bereichen dea Spektrums vermindert, um verbeaaerte Farbe,- Kontrast und Betrachtungaeigenachaf ten zu achaffen.

109812/0255

"*~ ORIGINAL

15^6775

Ehe verwandte Aufgabenstellung der Erfindung liegt darin, ein optisches Filterglas zu schaffen, bei welchem das durchgelassene Fluoreszenzlieht erhöhte Sättigung in den grünen, den roten und den blauen Bereichen des sichtbaren Spektrums zeigt, und welches einen verbesserten Kontrast und verbesserte Helligkeit ergibt.

Eine andere Aufgabenstellung der Erfindung besteht darin, ein optisches Filterglas zu schaffen, welches bequem als gezogenes Blattglas hergestellt werden kann, und welches aus üblichem Kalk-Silikatglas bestehen kann, welchem eine geringe Menge von speziellen Elementen, Neodym, vorzugsweise als Neodymoxyd zugesetzt ist.

Die Technik zur Herstellung des gebräuchlichen Glases, das als Basisglas bei der Erfindung benutzt wird, ist bekannt und ein geeignetes "Verfahren ist in der USA-Patentschrift 1 364 895 beschrieben. Die gesamte Offenbarung dieser Patentschrift wird hierdurch durch Bezugnahme zum Gegenstand der vorliegenden Beschreibung gemacht, soweit sie nicht im Widerspruch zu der vorliegenden Offenbarung steht.

Die Aufgabenstellungen, Zielsetzungen und Vorteile der vorliegenden Erfindung v/erden verwirklicht, indem gebräuchlichem Kalk-Soda-Silikat Glas eine geringe Menge von ITeodym, von etwa drei Gewichtsprozenten bis etwa 5 Gewichtsprozenten Neodymoxyd 1Τα2θ3, für eine Filterplatte von 3 mm Dicke zugesetzt wird oder die äquivante Menge von ITeodym in Platten von verschiedener Dicke. So würde eine Platte von 6 mm Dicke die gleiche Menge an lieodym enthalten, aber nur die halbe Konzentration. Eine merkliche Verringerung der ITeodym-Ionen führt zu ungenügender Absorption im. gelben Teil des sichtbaren Spektrums, während eine höhere Konzentration für Fernsehröhrenzwecke unvorteilhaft ist, weil die weiße' Lichtdurchlässigkeit übermäßig vermindert wird.

1098 12/0255 bad original

In den Zeichnungen zeigt:

3?ig.1 die Durchlässigkeitekurve eines typischen Kalk-Soda-Silikat Glases von der Art, wie es als Grundmaterial bei dem Spektralfilter der vorliegenden Erfindung Verwendung findet, und

Fig.2 die Durchlässigkeitscharakteristiken einer bevorzugten Ausführungsform des Spektralfilters nach der Erfindung, welches hergestellt wird, indem dem Glas von Fig.. 1 ungefähr drei Gewichtsprozente Neodymoxyd bei einer 3 mm dicken Platte zugesetzt sind.

In den Zeichnungen sind die Fig.1 und 2 Durchlässigkeitskurven, bei welchen die prozentuale Durchlässigkeit als Ordinate aufgetragen ist, und zwar als.Funktion der Wellenlänge in Millimicron, die als Abszisse aufgetragen ist. In jedem Falle wurden die experimentellen Messungen unter Benutzung von Glas von einer Dicke von 3 mm vorgenommen. Die Glasproben, die benutzt wurden, um die Durchlässigkeitskurve der Fig. 1 und 2 zu erhalten, unterschieden sich nur darin, daß die Glasprobe von Fig.2 drei Gewichtsprozente Neodymoxyd enthielt, welche eine entsprechende Menge von Kalziumoxyd in dem Glas von Fig.1 ersetzte.

Die Zusammensetzung des Basisglases des "neutralen" Filters, in welches die Neodym-Verbindung eingebracht ist, um das Spektralfilter nach der Erfindung zu schaffen, ist nicht kritisch. Ein geeignetes Basisglas in Gestalt von Kalk-Soda-Silikat Glas ist durch die folgende Zusammensetzung gekennzeichnet:

SiO2
Caü

109812/0255

~"~ ORIGINAL

65-75	Gewichtsteile	MgO	1	-4	Gewichtsteile
12-19	Il	A12O3	O	,2-4	Il
6-13	Il

Obwohl Neodymoxyd vorgezogen wird, können auch andere Neodymsalze,· wie !Teodymkarbonat, als Quelle der Neodym-Ionen benutzt werden.

Ein quantitativer Vergleich der beiden Durchlässigkeitskurven zeigt deutlich die ausgeprägten und hervorstechenden spektralen · Änderungen, die durch den Einbau des Neodymoxyd in das gebräuchliche Kalk-Soda-Silikat Glas erzielt werden. Eine Betrachtung der Kurven zeigt auch, daß die Änderungen in der !Durchlässigkeit, die durch Verwendung des Spektralfilterglases (Fig.2) erzielt werden, eine Verwirklichung der Hauptaufgabe der Erfindung bewirkt, nämlich eine relative Erhöhung der Durchlässigkeit von grün und rot zu erzielen und eine deutliche Verminderung der Durchlässigkeit von gelb} das heißt, daß die erreichte selektive Absorption tatsächlich verbesserte Durchlässigkeit in den Bereichen von ungefähr 535 Millimicron bis ungefähr 565 Millimicron schafft, welche den grünen Teil des Spektrums" darstellen, und zwischen ungefähr 600 Millimicron und 730 Millimicron, die den roten Teil des Spektrums darstellen. Gleichzeitig ergibt sich eine deutliche Verminderung in der prozentualen Durchlässigkeit in den Bereichen von ungefähr 570 bis 585 Millimicron, die den gelben Teil des Spektrums darstellen. Das Gesamtresultat ist eine visuelle Verstärkung von grüner und roter Farbwiedergabe mit stärkeren und satteren Rot- und Grünfarben.

Das Spektralfilter nach der Erfindung schafft auch eine Gesamterhöhung der Helligkeit, verglichen mit Filtern von neutraler Dichte, wie uie beim Fernsehen in großem Umfange benutzt werden, um eine Erhöhung des 3chwarz-Wuiß-KontrH;jtes zu erzielen, üine Gruppe von Filtern mit neutraler Dichte ist durch eine Breitbanddurchlüssi/.keit auf einem Niveau von ungefähr 70$ ^kennzeichnet.

10 9 8 12/0255 -6-

BAD ORIGINAL

Eine zweite Gruppe hat ein Durchläaaigkeitsniveau im Bereich von 55$. In einer Serie von Messungen war die mittlere Durchlässigkeit von Phospfcorlicht durch ein Filter mit neutraler Dichte 72$, verglichen mit einer mittleren Durchlässigkeit von 81$ durch das verbesserte Spektralfilter nach der Erfindung. Diese Daten stellen eine Erhöhung der Helligkeit um ungefähr 12$ dar.

Die Tafel I unten stellt die quantitativen experimentellen Daten dar und macht deutlich, daß das Spektralfilter nach der Erfindung mehr von der Phosphor-Emission eowjil für die roten, die grünen als auch die blauen Phoaphore durchläßt. Verglichen mit einem bekannten Filter mit neutraler Dichte läßt das spektrale Filter nach der Erfindung 14$ mehr rot, 4$mehr grün und 20$ mehr blauea Phosphorlicht durch.

	Tabelle I	Spektralfilter
Helligkeit	von TV Phosphoren durch Filter	198 220 106
Phosphor	Filter mit neutraler Dichte
rot grün blau	174 212 88

Die Daten in der obigen Tabelle wurden erhalten unter Benutzung einer 7" Monochrom-Röhre und Sylvania Ho. 1120 (rot), IJSR 170 (grün), und HCA 265 (blau) Hioaphor.

1098J2/0255

Die Tabelle II unten gestattet einen Vergleich der Durchlässigkeitseigenschaften der Filter mit neutraler Dichte und der Sepktralfilter für das tatsächlich von den drei Phosphoren emittierte Licht. Die letzte Spalte gibt das Verhältnis der Durchlässigkeiten an, aus welchem man erkennen kann, daß das Spektralfilter nach der Erfindung 14$ mehr rot, 6$ mehr grün und 20$ mehr blaues Phosphorlicht als das Filter mit neutraler Dichte durchläßt.

	Filter mit neutraler	licht	von TV Phosphoren	Verhältnis
Tabelle II	72,9$ 73,4$ 70,5$	Dichte	Spektralfilter	1,14 1,06 1,20
Durchlässigkeitsdaten für			82,8$ 76,0$ 84,8$
Phosphor
rot grün blau

In der Praxis der vorliegenden Erfindung ist es nicht nur möglich geworden, eine verbesserte Farbwiedergabe und eine verstärkte Helligkeit zu erzielen, sonder auch Verbesserungen hinsichtlich des G-esamtkontrastes. Um eine Erhöhung des Kontrastes zu erzielen, ist es notwendig, daß dae Umgebungslicht stärker absorbiert wird als das Phosphorlicht, wenn es durch die doppelte Dichte des benutzten Filters hindurchgeht. Die Situation wird bei dem Filter mit neutraler Dichte und den Spektralfiltern in verschiedenem Maße verwirklicht. Man erkennt, daß für nicht-neutrale Filter der Kontrast in jedem vorgegebenen Fall von der Art des Umgebungslichtes abhängt, beispielsweise davon, ob es sich um Fluoreszenzlicht oder. Grlühlampenlicht handelt.

109812/0255 _₈_

BAD ORIGINAL

Durchlässigkeitsmessungen, die unter Verwendung von Glühlsmpenlicht (öÜ-Watt-Grlühlampe) und Fluoreszenzlicht C Kühlweii?) durchgeführt wurden, ergeben Daten, die beweisen, daß das Soektrplfilter der Erfindung nicht nur 12$ mehr Licht durchist, sondern auch 13$ weniger Fluoreszenzlicht durchläßt als ein Filter Mit neutraler Dichte. Das bedeutet, daß der unter Verwendung des Spektralfilters nach der Erfindung erzielte Kontrast \y,o sttr>er ist als der, der durch die Verwendung des Filters i:iit neutraler Dichte erreicht wird. Für ixlühlrnipenlicht haben das neutrale und das Spektralfilter die gleichen prozentualen Durchlässigkeiten und unterscheiden sich somit nicht in dem erzielten Kontrast. Die Daten sind unten in Tabelle III aufgeführt.

Tabelle III
Kontrast für ein neutrales Filter und^ ein SpektraIf i 11er

IJi 111 e r e Dur c hlä s s i g k e i t Filter m. neutr. Dichte Spektrall"i 11er

Phoaphorlicht 12% 61 ·

Glühlampenlicht 50^ 50-,ä

Fluoreszenzlicht 52;-έ 45>

Obwohl in dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung das , Spektralfilter als einer Scheibe aus Glas besteht, welches nach den Konturen der tfö'hre zugeschnitten ist, und welches auf die Fernsehbildröhre selbst aufgeklebt ist, versteht es sich doch, dal? andere geeignete Anordnungen benutzt werden können.

109812/0255 -9-

BAD ORIGINAL

Beispielsweise könnte das Filter vor die lontplatte der Kathodenstrahlröhre gesetzt werden, d.h. zwischen die Prontplatte und dem Betrechter, oder das Neodym kann in einer Lenge, die ausreicht, um die beschriebenen, optischen Ergebnisse zn erreichen, direkt in die Frontplatte der Bildröhre eingebracht werden.

U-iT Ausdruck "bestehend im wesentlichen aus", v/ie er bei der Definition der in dem beanspruchten Spektralfilterglas vorhandenen Ingredienzen benutzt wirrt, soll rl je .Anwesenheit von anderen llaterialien in solchen Mengen ausschließen, daß diese merklich αit den Eigenschaften und Charakteristiken in Konflikt kommen, die das Filter besitzt, aber die Anwesenheit von anderen Materialien in solchen Kennen zulassen, daß diese nicht merklich die ;ii -enschiTiften und Charakteristiken nachtoili^ beeinflussen.

-10-

109812/0255

BAD ORIGINAL

Claims (1)

1^ 7 7 5 40

Patentansprüche

Kathodenstrahlröhre mit einem Fluoreszenzschirm und einem Gemisch von blau, grün und rot farbemittierend en Phosphoren, die auf dem Schirm auf dessen innerer Seite vorgesehen sind und mit einem optischen Filter, durch welches der bes?igte Fluoreszenzschirm der besagten Höhre direkt durch einen Betrachter beobachtbar ist,

dadurch gekennzeiclmet,

daß das Filter neutrales Glas enthält, welches durch einbau einer lieodyhi-Yerbindun^ modifiziert ist, die aus der Gruppe ITeodynioxyd, ä'eodymsalzen und Gemischen derselben ausgewählt ist, wobei diese Verbindung in dem besagten Basisglas :'.n genügender Menge vorhanden ist, Uta das .äquivalent vun etwa 3,-> bis etwa 5</o ileodyn, berechnet als Gewichtsprozente als lieouyoxyd, in einer Glasplatte von 3 mm Dicke zu ergeben,

dai3 das Filter ein farbselektives Spektralfilter it't, welches wesentlich höhere relative lichtdurchlässigkeit in den grünen und in den roten Wellenla.ngenbereiohen des sichtbaren Spektrums besitzt und selektive Lichtabsorption in dem gelben !Bereich des sichtbaren Spektrums verglichen mit einem Glasfilter von neutraler Dichte,

daii Fluoreszenzlicht, welches von dem besagten Soektralfilter ausgeht, dadurch erhöhte Intensität in den grünen, den roten und den blauen lie reichen des sichtbaren Spektrums :.',eigt und einen insgesamt erhöhten Kontrast und erhöhte iiolligkeit.

109812/0255 -11-

2. Kathodenstrahlröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß das Spektralfilter eine Platte von ungefähr 3 mm Dicke ist und zwischen ungefähr 95 bis ungefähr 97 Gewichtsteile Vi;η iialr:-Soda-3ilikat Glas enthält, welches folgende Zusammenset ζ Uli,: hft:

SiC₂ 65-75 G-ewichtsteile Il ITa 2 O 12-19 I! OaC 6-13 i: MgO 1- 4 ti Al₂O₃ 0,2-4

und welches von ungefähr 3 Ms ungefähr 5 Gewichtsteile ''^Ζ^'ί enthält.

ό» Kathodenstrahlröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die "Meodym-Verbindung ITeodymoxyd ist.

4. Kathodenstrahlröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß das neutrale Glas ein Kaik-Soda-Silikat Glas ist, mit Kalsiunoxyd als einem Bestandteil und

daß die Heodya-Verbindung einen Teil des Kalziumoxyds ersetzt.

5· Kathodenstrahlröhre mit einem Fluoreszenzschirm und einem Gemisch von blau, grün und rut farbemittierenden Phosrjhuren, die auf dem Schirm an dessen Innenseite vorgesehen sind und mit einem optischen Filter, durch welchen der Fluoreszenzschirm der'Röhre direkt von einem Betrachter beobachtbar ist, dadurch gekennzeichnet,

109812/0255

8AD ORIGINAL _12-

Il

ύ'Λι.· das Filter neuurales 21a 3 enth-" It, welches ö^aurch ;acdifixiert :ί.^;ύ, cii'-ir darin eine "eod^ü-Verbinciunj-r eiiii.ib'ui; iö'c, cie ;.;ua einer G-ruo -e, ^::etiZ2^.ena wns ITe ο c;. \^.τ:νύ . ITyoöy;.:sil2en uuo >re;'isohen öavo:: au8,.ovvL.Llt ist, und

caii aieee bos^^rte Y^rtiuduiv in ae:u jfasicirieG in airier L."eure ent^;j^lteu ist, cie rusraiorrl·, li.n die in ?i_f,. i eier Zei.ch un_t;
dor. eat-⁵lit;e l>urc:-.I:-^:ssi.;k^itsel.c:ri^; r'-risti·: zu erzielen.

1098 Il'/O2b5