DE4032720A1 - Projektionskathodenstrahlroehre - Google Patents
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Projektionskathoden
strahlröhre, in der ein Bild auf einer fluoreszierenden
Schicht erzeugt und durch Projektionslinsen mit vergrößertem
Maßstab auf einen Schirm projiziert wird.
Das U.S. Patent No. 46 42 695 offenbart eine Kathoden
strahlröhre, die den geringen Wirkungsgrad beim Sammeln von
Lichtstrahlen von Einfarbenkathodenstrahlröhren in einem
Projektor-Fernsehgerät mittels Projektionslinsen verbessert.
Bei einer gewöhnlichen Kathodenstrahlröhre wird der auf der
fluoreszierenden Schicht erzeugte Lichtstrahl im wesentlichen
vollständig gestreut. Demgegenüber werden in einem Projektor-
Fernsehgerät nur Lichtstrahlen mit einem Streuungswinkel von
30° oder weniger genutzt, während die anderen Lichstrahlen
nicht genutzt werden. Die vorstehend genannte Veröffentlichung
beinhaltet, daß die Helligkeit eines Bildes auf dem Schirm des
Projektor-Fernsehgeräts wesentlich verbessert wird, wenn mehr
als 30% der von einem bestimmten Leuchtpunkt auf der
fluoreszierenden Schicht erzeugten Lichtstrahlen in einem
Kegel konvergiert werden, der einen Öffnungswinkel von ±30°
hat.
Die Japanische Offenlegungsschrift No. 2 73 837/1986 offenbart
eine Kathodenstrahlröhre mit einem mehrschichtigen In
terferenzfilter, das aus einem Material mit großem Bre
chungsindex und einem Material mit kleinem Brechungsindex
gefertigt ist, wobei diese nacheinander zwischen einer In
nenseite eines Frontglases und einer fluoreszierenden Schicht
übereinanderliegen. Tantalpentaoxid (Ta205) oder Titanoxid
(TiO2) wird als Material mit großem Brechungsindex verwendet,
während Siliziumdioxid (SiO2) oder Magnesiumfluorid (MgF2) als
Material mit kleinem Brechungsindex verwendet wird. Das
Interferenzfilter hat mehr als fünf Schichten aus den
Materialien mit dem großen und kleinen Brechungsindex, die
nacheinander übereinanderliegen.
Bei den vorstehend beschriebenen Kathodenstrahlröhren beträgt
eine optische Weglänge nd, wobei n bzw. d der Brechungsindex
bzw. die Dicke des Schichtmaterials ist, in jeder Schicht 0.2
bis 0.3 λf, vorzugsweise 0.23 bis 0.25 λ bei der in der
Japanischen Veröffentlichung beschriebenen Kathodenstrahlröhre
(wobei Λf = p×λ gilt und λ die Mittelwellenlänge ist, die
entsprechend dem Leuchtspektrum des fluoreszierenden Materials
bestimmt ist, und p ein Wert zwischen 1.18 und 1.32 ist). Die
optische Weglänge sollte vorzugsweise λf/4 betragen.
Normalerweise ist es erforderlich, die Innenfläche des
Frontglases vor Aufbringen eines fluoreszierenden Materials
auf das Frontglas zu waschen. Zu diesem Zweck wird Fluor
wasserstoffsäure (HF) mit einer Konzentration von einigen
Prozent benutzt.
Wenn das Frontglas mit einem Mangel wie einem Abschälen des
fluoreszierenden Materials, der Aluminiumbeschichtung oder -
bedampfung oder einer angerauhten Oberfläche behaftet ist,
wird die fluoreszierende Schicht durch ein als Rückgewin
nungsauswaschung bezeichnetes Verfahren entfernt, wodurch das
Glasmaterial zurückgewonnen wird.
Eine Schicht des Interferenzfilters einer bekannten projek
tionskathodenstrahlröhre ist jedoch sehr dünn, beispielsweise
zwischen 100 bis 200 nm dick. Wenn das Frontglas mit
Fluorwasserstoffsäure gewaschen würde, würden sich Schichten
des Interferenzfilters abschälen. Deshalb wird so ein
Frontglas nur mit Wasser oder einem Waschmittel gewaschen. Das
Frontglas, das nicht mit Fluorwasserstoffsäure gewaschen
wurde, ist dahingehend problematisch, daß es mit dem Mangel
des Abschälens von fluoreszierenden Materialien oder
Staubteilchen behaftet ist. Es ist ebenso nachteilig, daß das
Glasmaterial nicht zurückgewonnen werden kann, da es nicht der
Rückgewinnungsauswaschung unterzogen werden kann.
Die Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Projektions
kathodenstrahlröhre mit einem mehrschichtigen Interferenz
filter zu schaffen, das sich während des Auswaschverfahrens
mit Fluorwasserstoffsäure nicht abschält, so daß fehlerhafte
fluoreszierende Schichten verringert werden, und das der
Rückgewinnungsauswaschung einschließlich des Auswasch
verfahrens mit Fluorwasserstoffsäure standhält, so daß das
Frontglasmaterial zurückgewonnen werden kann.
Daher wird erfindungsgemäß eine Kathodenstrahlröhre ge
schaffen, die ein Frontglas und ein Interferenzfilter bein
haltet, das zwischen dem Frontglas und einer fluoreszierenden
Schicht auf einer Innenfläche des Frontglases angebracht ist.
Das Interferenzfilter hat einen mehrschichtigen Aufbau, der
sich aus abwechselnd übereinanderliegenden Schichten mit
großem und kleinem Brechungsindex zusammensetzt. Die innerste
Schicht des Interferenzfilters ist aus einem Material mit
einem großen Brechungsindex gefertigt, das die fluoreszierende
Schicht berührt, und hat eine optische Weglänge nd, die durch
die nachstehenden Gleichungen ausgedrückt wird:
nd = (2m + 1)×λh/4,
λh = λp + λ,
wobei n für den Brechungsindex einer Schicht, d für die Dicke der Schicht, m für eine ganze Zahl größer als Null, λ für eine gewünschte Mittelwellenlänge steht, die entsprechend einem Leuchtspektrum ausgewählt wird, und λp zwischen 20 und 100 nm liegt. Die innerste Schicht, die die fluoreszierende Schicht berührt, ist die dickste aller Schichten des Interferenzfilters und besteht aus einem Material mit einem großen Brechungsindex wie Tantaloxid, Titanoxid, Niobpentaoxid oder Zinksulfid. Das vorstehend beschriebene Interferenzfilter ist beständig gegen Fluorwasserstoffsäure.
nd = (2m + 1)×λh/4,
λh = λp + λ,
wobei n für den Brechungsindex einer Schicht, d für die Dicke der Schicht, m für eine ganze Zahl größer als Null, λ für eine gewünschte Mittelwellenlänge steht, die entsprechend einem Leuchtspektrum ausgewählt wird, und λp zwischen 20 und 100 nm liegt. Die innerste Schicht, die die fluoreszierende Schicht berührt, ist die dickste aller Schichten des Interferenzfilters und besteht aus einem Material mit einem großen Brechungsindex wie Tantaloxid, Titanoxid, Niobpentaoxid oder Zinksulfid. Das vorstehend beschriebene Interferenzfilter ist beständig gegen Fluorwasserstoffsäure.
Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbei
spielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben. Es
zeigen:
Fig. 1 eine Querschnittsansicht einer erfindungsgemäßen
Projektionskathodenstrahlröhre,
Fig. 2 einen Flußplan, der ein Verfahren zur Herstellung der
Projektionskathodenstrahlröhre darstellt, und
Fig. 3 ein Diagramm, das die spektrale Durchlässigkeit des
mehrschichtigen Interferenzfilters darstellt, wobei λh eine
Grenzwellenlänge ist, bei der die Duchlässigkeit 50% beträgt.
Das Erfindungsprinzip ist besonders im Zusammenhang mit einer
in Fig. 1 gezeigten Kathodenstrahlröhre vorteilhaft, wobei die
Fig. 1 eine Querschnittsansicht des Frontglases der mit einem
Interferenzfilter mit Mehrschichtaufbau versehenen
Kathodenstrahlröhre ist. In der Fig. 1 sind mit 1 ein
Frontglas und mit 2 ein Interferenzfilter bezeichnet, welches
eine optische Weglänge λh/4 hat (wobei λh = λp + λ ist und λ
eine gewünschte Mittelwellenlänge ist, die entsprechend dem
Leuchtspektrum eines fluoreszierenden Materials ausgewählt
ist, und λp im Bereich von 20 bis 100 nm liegt). H bzw. L
bezeichnen jeweils Schichten aus einem Material mit einem
großen bzw. einem kleinen Brechungsindex. Mit 3 ist eine
Schicht mit einem großen Brechungsindex mit einer optischen
Weglänge von 3×λh/4, mit 4 eine fluoreszierende Schicht und
mit 5 eine Aluminiumbeschichtung zum Reflektieren des auf die
andere Seite des Frontglases eingestreuten Lichtes bezeichnet.
Ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Katho
denstrahlröhre wurde wie nachstehend beschrieben hergestellt.
Erst wurde eine fluoreszierende Schicht mit Terbium aktiviert.
Ein mehrschichtiges Interferenzfilter beinhaltete insgesamt
dreizehn Schichten aus Tantalpentaoxid (Ta205) und
Siliziumdioxid (SiO2) mit 600 nm λh. Die optische Weglänge der
innersten Schicht des Interferenzfilters betrug 3×λh/4. Das
mehrschichtige Interferenzfilter kann einer Auswaschung mit
Fluorwasserstoffsäure (bei einer HF-Konzentration von 5% für
30 Sekunden) widerstehen, die zur Auswaschung von
Kathodenstrahlröhren ohne Interferenzfilter benutzt wird.
Zusätzlich war das Beispiel-Interferenzfilter ohne Risse und
Abschälungen, sogar nachdem es einer Rückge
winnungsauswaschung, wie in Fig. 2 gezeigt, ausgesetzt wurde
(beispielsweise wurde der Filter in 5%-tigem Natriumhydroxid
NaOH für 5 Sekunden ausgewaschen und dann mit Wasser
ausgespült in 7%-tigem Natriumhydroxid für 60 Sekunden
ausgewaschen und dann mit Wasser gespült). Im Vergleich zu
einer Kathodenstrahlröhre ohne Interferenzfilter konnte die
Beispiel-Kathodenstrahlröhre die Helligkeit in der Richtung
senkrecht zum Frontglas um 160 bis 180% verbessern. Zusätzlich
wurden durch den Gebrauch des Interferenzfilters die Gradation
und der Kontrast wesentlich verbessert.
Die Dicken aller das Interferenzfilter bildenden Schichten
wurden übliches eise so ausgelegt, daß sie im wesentlichen
gleich einem Viertel der Wellenlänge der hindurchtretenden
Lichtstrahlen sind, wie es in der Japanischen Offenlegungs
schrift 2 73 837/1986 beschrieben ist.
In so einem Fall hat jede Schicht des Interferenzfilters eine
Dicke von 100 bis 200 nm. Weil das sehr dünn ist, ist jede
Schicht mikroskopisch porös (mit sehr fein ausgeformten
Poren). Deshalb kann selbst dann, wenn die äußerste Schicht
aus einem Material gefertigt wurde, das eine große
Widerstandsfähigkeit gegenüber Fluorwasserstoffsäure hat,
Fluorwasserstoffsäure über diese sehr feinen Poren in eine der
äußersten Schicht benachbarte Schicht eindringen und ein
Abschälen von Filterschichten verursachen.
Magnesiumfluorid (MgF2) ist neben dem vorstehend genannten
Siliziumdioxid als ein Material mit einem kleinen Bre
chungsindex bekannt. Weil aber eine Schicht aus Magnesium
fluorid während einer thermischen Bearbeitung bricht, hat sich
praktisch für Kathodenstrahlröhren die ausschließliche
Verwendung von Siliziumdioxid durchgesetzt.
Das erste Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Ka
thodenstrahlröhre beinhaltet ein mehrschichtiges Interfe
renzfilter, dessen innerste Schicht eine optische Weglänge von
3×λh/4 hat, damit bei dieser die sehr feinen Poren vermieden
werden und diese sehr beständig gegen Fluorwasserstoffsäure
ist.
Es hat sich gezeigt, daß die optische Weglänge von 3×λ/4 der
innersten Schicht sehr wirkungsvoll zum Steigern der
spektralen Durchlässigkeit der von der fluoreszierenden
Schicht erzeugten Lichtstrahlen ist und der Kathodenstrahl
röhre eine sehr gute Leuchtkraftverteilung ermöglicht.
Das Britische Patent No. 13 06 335 offenbart ein Interfe
renzfilter mit zwölf Schichten, wobei drei davon aus einem
Material mit einem kleinen Brechnungsindex, dessen optische
Weglänge 1.5 mal so lang wie die Wellenlänge der hindurch
tretenden Lichtstrahlen ist, und die übrigen Schichten aus
abwechselnd übereinanderliegenden Materialien mit einem großen
und einem kleinen Brechnungsindex zusammengesetzt sind.
Allerdings legt die Japanische Offenlegungsschrift No.
39 349/1986 dar, daß das mehrschichtige Interferenzfilter gemäß
dem Britischen Patent No. 13 06 335 ein ungünstig breites
Durchlässigkeitsband für Lichstrahlen aufweist, die bezüglich
einer zu dem mehrschichtigen Interferenzfilter Senkrechten
einen großen Winkel haben.
Das erste Ausführungsbeispiel der Kathodenstrahlröhre ist mit
dem Interferenzfilter versehen, wobei dessen innerste Schicht
aus einem Material mit einem großen Brechnungsindex gefertigt
ist und eine optische Weglänge von 3×λh/4 hat. Es hat sich
erwiesen, daß die Kathodenstrahlröhre eine sehr gute
Leuchtkraftverteilung zeigt.
Nun wird nachstehend ein zweites Ausführungsbeispiel der
Kathodenstrahlröhre beschrieben.
Eine fluoreszierende Schicht wurde analog zu der ersten
Beispiel-Kathodenstrahlröhre mit Terbium aktiviert. Für ein
grün fluoreszierendes Material mit λ von 544 bis 545 nm hat
ein Interferenzfilter insgesamt sieben Schichten aus Titanoxid
(TiO2) und Siliziumdioxid (SiO2). Diese Schichten haben ein ah
von 640 bis 645 nm. Die innerste Schicht des
Interferenzfilters besteht aus Titanoxid (TiO2) und hat eine
optische Weglänge von 3×λh/4.
Ein drittes Ausführungsbeispiel der Kathodenstrahlröhre wurde
ebenso wie vorstehend beschrieben hergestellt. Ein
mehrschichtiges Interferenzfilter hat insgesamt 21 Schichten
aus Tantalpentaoxid (Ta205) und Siliziumdioxid (SiO2) mit λh
von 565 bis 570nm. Die innerste Schicht des Interferenzfilters
besteht aus Tantalpentaoxid (Ta205) und hat die optische
Weglänge 3×λh/4.
Bei jedem der vorstehenden Beispiele ist λp im Bereich von 20
bis 100 nm, was unter Bezug auf die Anzahl der Schichten des
Interferenzfilters bestimmt werden sollte, und zwar deswegen,
weil sich die Eigenschaft des scharfbegrenzten Filters mit der
Anzahl der Schichten ändert. Je mehr Schichten, um so schärfer
schneidet das Filter Lichtstrahlen ab. Weil die spektrale
Durchlässigkeit allmählich abfällt, liegt beispielsweise bei
dem Interferenzfilter mit den sieben Schichten gemäß dem
zweiten Beispiel die durch das fluoreszierende Material
erzeugte Hauptwellenlänge weiter von λh ab und je kleiner λp
ist, umso wahrscheinlicher würde die durch das fluoreszierende
Material erzeugten Hauptwellenlänge abgeschnitten.
Es hat sich gezeigt, daß im Vergleich zu Kathodenstrahlröhren
ohne Interferenzfilter die Kathodenstrahlröhren gemäß dem
zweiten und dem dritten Auführungsbeispiel die Helligkeit in
der Richtung senkrecht zum Frontglas um 160 bis 180% erhöhen.
Zusätzlich zeigen die Kathodenstrahlröhren dieser Beispiele
eine verbesserte Gradation und einen verbesserten Kontrast.
Das mehrschichtige Interferenzfilter ist sehr beständig gegen
Fluorwasserstoffsäure.
Bei den vorstehenden Beispielen wurde das grün fluoreszierende
Material mittels Terbium aktiviert. Auf gleiche Weise werden
blau und rot fluoreszierende Materialien benutzt, indem λh
entsprechend der durch das fluoreszierende Material erzeugten
Hauptwellenlänge bestimmt wird. Wird die innerste Schicht des
Interferenzfilters aus einem Material mit einem großen
Brechungsindex gefertigt und hat sie eine optische Weglänge
von 3×λh/4, so kann die Kathodenstrahlröhre solche
Eigenschaften wie die der Kathodenstrahlröhren gemäß den
Ausführungsbeispielen 1 bis 3 zeigen.
Die optische Weglänge der innersten Schicht des Filters ist
als 3×λh/4 beschrieben, kann aber auch (2m + 1)×4lh/4 sein
(wobei m eine ganze Zahl größer als Null ist), was optisch
gleich dem vorigen ist. Im Hinblick auf die Widerstandsfä
higkeit gegenüber Fluorwasserstoffsäure sollte die innerste
Schicht vorzugsweise dick sein.
Eine Projektionskathodenstrahlröhre zum Erzeugen von Bildern
in Rot, Grün oder Blau wird für ein Projektor-Fernsehgerät
benutzt. Ein mehrschichtiges Interferenzfilter ist derart
zwischen einem Frontglas und einer fluoreszierenden Schicht
angeordnet, daß es Lichtstrahlen von der fluoreszierenden
Schicht sammelt. Die innerste Schicht der Inter
ferenzfilterschichten ist aue einem Material mit einem großen
Brechungsindex wie Tantalpentaoxid gefertigt, das gegen
Fluor asserstoffsäure beständig ist, so daß ein fluo
reszierendes Material so wirksam wie möglich aufgebracht
werden kann. Die innerste Schicht des Interferenzfilters hat
eine durch die nachstehende Gleichung ausgedrückte optische
Weglänge:
nd = (2m + 1)1h/4,
λh = λp + λ,
wobei n der Brechungsindex der Schicht ist, d die Dicke der Schicht ist, m eine ganze Zahl größer als Null ist und λp zwischen 20 und 100 nm liegt. Die innerste Schicht ist so dick, daß sie gegen Fluorwasserstoffsäure beständig ist.
nd = (2m + 1)1h/4,
λh = λp + λ,
wobei n der Brechungsindex der Schicht ist, d die Dicke der Schicht ist, m eine ganze Zahl größer als Null ist und λp zwischen 20 und 100 nm liegt. Die innerste Schicht ist so dick, daß sie gegen Fluorwasserstoffsäure beständig ist.
Claims (5)
1. Projektionskathodenstrahlröhre mit einem Frontglas und
einem zwischen dem Frontglas und einer fluoreszierenden
Schicht auf der Innenfläche des Frontglases angebrachten
Interferenzfilter,
dadurch gekennzeichnet, daß
daß das Interferenzfilter einen mehrschichtigen Aufbau hat, der sich aus abwechselnd übereinanderliegenden Schichten mit einem großen und einem kleinen Brechungsindex zusammen setzt, und die innerste Schicht des Interferenzfilters aus einem die fluoreszierenden Schicht berührenden Material mit einem großen Brechungsindex gefertigt ist und eine optische Weglänge nd hat, die durch die nachstehende Gleichung aus gedrückt ist:
nd = (2m + 1)×λh/4,
λh = λp + λ,
wobei n der Brechungsindex der Schicht ist, d die Dicke der Schicht ist, m eine ganze Zahl größer als Null ist, λ eine gewünschte Mittelwellenlänge ist, die entsprechend einem Leuchtspektrum gewählt wird, und λp zwischen 20 und 100 nm liegt.
daß das Interferenzfilter einen mehrschichtigen Aufbau hat, der sich aus abwechselnd übereinanderliegenden Schichten mit einem großen und einem kleinen Brechungsindex zusammen setzt, und die innerste Schicht des Interferenzfilters aus einem die fluoreszierenden Schicht berührenden Material mit einem großen Brechungsindex gefertigt ist und eine optische Weglänge nd hat, die durch die nachstehende Gleichung aus gedrückt ist:
nd = (2m + 1)×λh/4,
λh = λp + λ,
wobei n der Brechungsindex der Schicht ist, d die Dicke der Schicht ist, m eine ganze Zahl größer als Null ist, λ eine gewünschte Mittelwellenlänge ist, die entsprechend einem Leuchtspektrum gewählt wird, und λp zwischen 20 und 100 nm liegt.
2. Projektionskathodenstrahlröhre nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß
das für die innerste Schicht des Interferenzfilters verwendete
Material mit dem großen Brechungeindex Tantalpentaoxid ist.
3. Projektionskathodenstrahlröhre nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß
das für die innerste Schicht des Interferenzfilters verwendete
Material mit dem großen Brechungsindex Titanoxid ist.
4. Projektionskathodenstrahlröhre nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß
das für die innerste Schicht des Interferenzfilters verwendete
Material mit dem großen Brechungsindex Niobpentaoxid ist.
5. Projektionskathodenstrahlröhre nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß
das für die innerste Schicht des Interferenzfilters verwendete
Material mit dem großen Brechungsindex Zinksulfid ist.
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- 1990-10-15 DE DE4032720A patent/DE4032720A1/de not_active Withdrawn
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |