JPH02199975A

JPH02199975A - ディスプレイ装置

Info

Publication number: JPH02199975A
Application number: JP1018734A
Authority: JP
Inventors: Shigeo Kubota; 重夫久保田; Masataka Ogawa; 小川　正孝; Michio Oka; 美智雄岡; Masahiro Kikuchi; 正博菊地
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1989-01-27
Filing date: 1989-01-27
Publication date: 1990-08-08
Anticipated expiration: 2015-06-26
Also published as: JP3057252B2

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】〔産業上の利用分野〕本発明は、例えば６０インチ以上の大画面を有する蛍光
体励起型のディスプレイ装置に関する。

〔発明の概要〕

本発明は、例えば６０インチ以上の大画面を有する蛍光
体励起型のディスプレイ装置に関し、紫外レーザビーム
を発生するレーザ光源装置と、その紫外レーザビームを
変調する光変調器と、可視光を透過させる基板上に蛍光
体を被着してなるスクリーンと、その変調された紫外レ
ーザビームをそのスクリーンの蛍光体被着面上に２次元
的に走査する光偏向器とを有し、そのスクリーンの蛍光
体をその変調された紫外レーザビームで順次励起して可
視光を得るようにしたディスプレイ装置において、その
スクリーンの蛍光体被着面上に、紫外光を透過させて可
視光を反射する背面板を配したことにより、従来よりも
２倍程度以上画面が明るくなるようにしたものである。

〔従来の技術〕

テレビジョン受像機等においては、大型画面で臨場的且
つ迫力のある映像を視聴者に提供するために、より大画
面のディスプレイ装置が求められている。

この場合、カラー陰極線管を大型化する方法では、電子
間の反発効果により輝度を上げようとすると解像度が劣
化すること及び大型の真空管の製造が困難であることに
より、現状では４５インチ程度の画面が限界である。

また、スクリーン上に赤色、緑色及び青色の３本のレー
ザビームを同期して直接走査することにより大画面のカ
ラー画像を得るようにした直接走査型のレーザディスプ
レイ装置も提案されているが、このような直接走査型の
レーザディスプレイ装置には ■　レーザビームがコヒーレントであることに起因して
スクリーン上に所謂スペックル・ノイズが観測され画面
がちらつ（、及び ■　スクリーンに残光特性が無いことに起因して画面が
暗いという大きな欠点がある。

これに対して、紫外域のレーザビームを蛍光体を被着し
てなるスクリーン上に２次元的に走査してその蛍光体を
順次励起し、その蛍光体から発光される可視光を視聴者
に送出するようにした蛍光体励起型のディスプレイ装置
が知られている。

第２図は例えば特開昭５３−２１９４４号公報において
開示されている従来の蛍光体励起型のディスプレイ装置
を示し、この第２図において、（１）は発振波長３５１
ｎ＋＋＋のＡ、（アルゴン）レーザ発振器等の紫外線レ
ーザ発生器、（２）は電源であり、レーザ発生器（１）
により生成された紫外レーザビーム（３）は光変調器（
４）に入射される。（５）は変調電気信号を光変調器（
４）に送出する信号器を示し、その変調電気信号に応じ
てその光変調器（４）の中で強度変調された紫外レーザ
ビーム（３）は光偏向器（６）によって例えば水平及び
垂直方向に２次元的に走査される。この走査された紫外
レーザビーム（３）は２枚のミラー（７）及び（８）を
介して最終的に蛍光体（１０）を塗布したスクリーン（
９）の蛍光体面を順次２次元的に走査するので、その蛍
光体（１０）からは前方及び後方に夫々可視光（ｌｌａ
）及び（ｌｌｂ）が放射される。そして、前方に放射さ
れる可視光（ｌｌａ）が視聴者（１２）に達する。

第２図例の蛍光体励起型のディスプレイ装置によれば、
コヒーレント光である紫外レーザビーム（３）がインコ
ヒーレント光である可視光（ｌｌａ）に変換されている
と共に、蛍光体（１０）には残光特性があるので、直接
走査型のレーザディスプレイ装置における上述の■及び
■の欠点が克服されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、第２図例の従来の蛍光体励起型のディス
プレイ装置では、スクリーン（９）を大型化して６０イ
ンチ程度（対角線長さ略１．５ｍ、面積略１ボ）の大画
面を得ようとすると、エネルギー変換効率が極めて悪い
ため通常許容できる入力電力では画面が極度に暗い不都
合がある。

これを定量的に考察するに、一般に明るい室内で明瞭に
見られる画面の輝度は１００ｆＬ　（フットランバート
）であるが、何とか見られる程度の輝度である５０ｆＬ
の輝度をそのスクリーン（９）上で得るものとする。こ
の場合、１ｆＬの輝度はｌｆｍ（ルーメン）の光束がｌ
ｆｔ”（平方フィート）の完全拡散面に入射したときに
得られる輝度として定義されるから、そのスクリーン（
９）上での光束をＰ、輝度をＢ及び面積をＳ　［ｆｔ”
ｌ　　とすると、Ｂ　＝　Ｐ／Ｓ　　　　　　　　・・
・・・・（１）が成立する。６０インチの画面ではＳζ
ｉ　ｎ（＝１０．７５ｆｔ”であり、また、Ｂ＝５０ｆ
Ｌと仮定されているので、式（１）より、光束Ｐ　＝５３８［ｆ　ｍ］　　　　　・・・・・・（
２）となる。更に、スクリーン（９）に塗布された蛍光
体（１０）のランプ効率（出力光束／入カパワー、即ち
ｊ！ｍ／Ｗ）を１２４１ｍ／Ｗと仮定すると、式（２）
で表現される光束を得るためには人力するレーザパワー
Ｌの値はレーザパワーＬ　＝５３８／１２４−４．３　［Ｗ］　
　　・・・・（３）になる。また、第２図例においては
紫外線レーザ発振器（１）として例えば発振波長３５１
ｒ＋ｓ＋のＡ、レーザ発振器が使用されているが、この
Ａ、レーザ発振器の入力電力に対するその波長３５１ｎ
−への発振効率は略０．０１％に過ぎない。従って、式
（３）のレーザパワーＬを得るためにそのＡル−ザ発振
器に供給する人力電力ＩＮは入力電力Ｉ　Ｎ　＝４．３１０．０００１［Ｗ］　＝４
３［ｋ　Ｗ］　　・・・・（４）となる。この値４３ｋ
Ｗの入力電力ＩＮは、通常の家庭用テレビジョン受像機
の入力電力（略１００Ｗ）の４３０倍であり、とても一
般家庭において賄える電力ではない。逆に、その入力電
力ＩＮの値を一般家庭において賄える程度の例えば１ｋ
Ｗに設定すればスクリーン（９）の輝度Ｂは１７４０程
度となり、画面が極度に暗くなる不都合がある。

本発明は斯かる点に鑑み、従来と同じ入力電力に対して
従来よりも明るい画面が得られるより実用的なディスプ
レイ装置を提案することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明によるディスプレイ装置は例えば第１図に示す如
く、紫外レーザビーム（２０）を発生するレーザ光源装
置（１３）、　（１５）、　（１Ｂ）、　（１９）と、
その紫外レーザビーム（２０）を変調する光変調器（２
１）と、可視光（２６）を透過させる基板（２７）上に
蛍光体（２９Ｒ）。

（２９Ｇ）、　（２９Ｂ）を被着してなるスクリーン（
２５）と、その変調された紫外レーザビーム（２０）を
そのスクリーン（２５）の蛍光体被着面上に２次元的に
走査する光偏向器（２３）とを有し、そのスクリーン（
２５）の蛍光体（２９Ｒ）　、　（２９Ｇ）　、　（２
９Ｂ）をその変調された紫外レーザビーム（２０）で順
次励起して可視光（２６）を得るようにしたディスプレ
イ装置において、そのスクリーン（２５）の蛍光体被着
面上に紫外光（２０）を透過させて可視光（２６）を反
射する背面板（３２）を配したものである。

〔作用〕

斯かる本発明によれば、蛍光体（２９Ｒ）、　（２９Ｇ
）。

（２９Ｂ）より紫外レーザビーム（２０）による励起に
よって放射される可視光の内で、背面板（３２）の方向
に放射される可視光はその背面板（３２）から基板（２
７）の方向に反射され、その基板（２７）を透過して外
部へ放射される。従って、レーザ光源装置（１３）　。

（１５）　、　（１Ｂ）　、　（１９）への入力電力及
び紫外レーザビーム（２０）のレーザパワーが従来と同
じでも、スクリーン（２５）上での画面の明るさは従来
の２倍になる。

〔実施例〕以下、本発明によるディスプレイ装置の一実施例につき
第１図を参照して説明しよう。本例は６０インチの大画
面のテレビジョン受像機に本発明を適用したものである
。

第１図は本例のテレビジョン受像機を示し、この第１図
において、（１３）はフラッシュランプ励起方式又はレ
ーザダイオード励起方式のモードロツタ型Ｎｄ：ＹＡＧ
　（ネオジウム：ヤグ）レーザ発振器であり、このモー
ドロツタ型Ｎｄ　：　ＹＡＧレーザ発振器（１３）は波
長λが１．０６４μｍ（角周波数をωとする。）の赤外
域のレーザビーム（１４）を２００　Ｍ　Ｈｚ以上のパ
ルス点灯で生成する。このレーザビーム（１４）を例え
ばＫＴＰ　（チタノリン酸カリＫＴｉＰＯ４）より成る
第１の非線形光学結晶（１５）に入力して、角周波数２
ωの第２高調波（１Ｇ）及び角周波数ωの基本波（１７
）を生成する。そして、乙波長Ｆｉ（１Ｂ）によってそ
の第２高調波（１６）の偏光面を９０°回転させてその
第２高調波（１６）を基本波（１７）と混合した後、そ
れら混合した第２高調波（１６）及び基本波（１７）を
例えばβ−ＢＢＯ（β−バリウムボーレイト）より成る
第２の非線形光学結晶（１９）に入力して和周波数信号
発生により角周波数３ωの第３高調波（２０）を発生す
る。この第３高調波（２０）の波長λ３はλ、＝λ／　
３　＝　３５５　［ｎｍ］　　　”　”　”（５）とな
るので、この第３高調波（２０）を本例の紫外レーザビ
ームとして使用する。この場合、赤外域のレーザビーム
（１４）のレーザパワーｔ、ｉ　と生成される！レーザ
ビーム（２０）のレーザパワーＬ０との比は実験的にＬ　ｏ／　Ｌ　＊　Ｌ＝、０．０５＝　５　Ｃ％〕　　
　　・・・・・・（６）であることがモ奮かめられた。

また、Ｎｄ　：　ＹＡＧレーザ発振器（１３）の入力電
力ＩＮに対する発振波長が１．０６４．ｃｚｍのレーザ
ビーム（１４）のレーザパワーの割合である発振効率は
、フラッシュランプ励起型で略２％、レーザダイオード
励起型で略４０％である。従って、式（６）より入力電
力ＩＮに対する紫外レーザビーム（２０）のレーザパワ
ーＬの比Ｌ／ＩＮは、フラッシュランプ励起型のＮｄ：
ＹＡＧレーザ（１３）を用いた場合にはＬＡＩＮ−０，０２ｘ０．０５＝０．１ｆ％］　・・・
・・・（７）となり、レーザダイオード励起型のＮｄ　
：　ＹＡＧレーザ（１３）を用いた場合にはＬＡＩＮ−０，４ｘＯ，０５＝　２　ｆ％］　　・・・
・・・（８）となる。従って、従来のＡル−ザ発振器の
発振効率の略０．０１％に対して１桁〜２桁も改善され
ていることが分かる。

第１図において、その紫外レーザビーム（２０）を光変
調器（２１）に入力する。（２２）は変調回路であり、
この変調回路（２０）はテレビジョン信号の複合映像信
号より分離した赤信号Ｒ１緑信号Ｇ及び青信号Ｂを図示
省略した受光素子等より得られる同期信号に同期して時
分割しながら光変調器（２１）に供給する。そして、そ
の光変調器（２１）において赤信号Ｒ０緑信号Ｇ及び青
信号Ｂで時分割的に強度変調された紫外レーザビーム（
２０）を例えば複数のガルバノミラ−又は複数のポリゴ
ンミラーより成る光偏向器（２３）に人力して、その光
偏向器（２３）でその紫外レーザビーム（２０）を複合
映像信号より抽出した水平同期信号及び垂直同期信号に
同期させて２次元的に走査して走査ビーム（２４）を形
成する。尚、光変調器（２１）は例えば音響光学効果素
子や電気光学効果素子により構成できる。

（２５）は所謂ビームインデックス方式で６０インチ（
対角線長さ１．５ｍ、面積略１Ｍ）のスクリーンを示し
、このスクリーン（２５）は基本的には前面ガラス（２
７）に赤色蛍光体（２９Ｒ）　、緑色蛍光紙（２９Ｇ）
及び青色蛍光体（２９Ｂ）を夫々第１図の紙面に垂直な
方向に所定ピッチで交互にストライプ状に塗布した後、
その蛍光体塗布面に背面ガラス（３２）を被着して形成
する。そして、その前面ガラス（２７）の蛍光体塗布面
側には予め、例えばグイクロックコーティングによって
紫外光を反射して可視光を透過するコーテイング膜（２
８）を形成しておき、それら三種類の蛍光体（２９Ｒ）
、　（２９Ｇ）及び（２９Ｂ）の夫々の中間部にはブラ
ックストライプ（３０）を形成する。−方、背面ガラス
（３２）のその前面ガラス（２７）との被着面には予め
、例えばグイクロックコーティングによって紫外光を透
過して可視光を反射するコーテイング膜（３１）を形成
しておく。

前面ガラス（２７）としては通常の青板ガラス等が使用
でき、背面ガラス（３２）としては白板ガラス等が使用
できる。その背面ガラス（３２）は紫外線を透過する材
質より形成しなければならないが、一般に波長が３００
ｎｍ以下の紫外光を透過するのは高価な石英ガラス等に
限定されるのに対して、波長が３００ｎｍを超える紫外
光・を透過するものには安価な白板ガラス等がある。従
って、本例のように波長が３００ｒｖ以上の紫外光を使
用する場合には、背面ガラス（３２）が安価に製造でき
る利益がある。

第１図において、複合映像信号より分離した水平同期信
号に同期して光偏向器（２３）によって走査ビーム（２
４）をスクリーン（２５）に対して第１図の紙面に平面
な方向に走査すると共に、複合映像信号より分離した垂
直同期信号に同期してその走査ビーム（２４）をスクリ
ーン（２５）に対して第１図の紙面に垂直な方向に走査
する。この場合、走査ビーム（２４）は光変調器（２工
）によって赤信号Ｒ２緑信号Ｇ及び青信号Ｂに対応して
点順次に強度変調されているので、その前面ガラス（２
７）に塗布された蛍光体（２９Ｒ）　、　（２９Ｇ）　
、　（２９Ｂ）より発光する可視光（２６）によって視
聴者（１２）はカラー画像を観賞することができる。特
に、本例においては背面ガラス（３２）側に紫外光を透
過して可視光を反射するコーテイング膜（３１）が形成
されているので、蛍光体（２９Ｒ）。

（２９ｃ）、　（２９Ｂ）より発光された可視光は背面
ガラス（３２）側に透過することがなく全て視聴者（１
２）の方向に可視光（２６）として伝えられるので、従
来よりも少なくとも２倍は画面が明るくなる利益がある
。

次に、本例のテレビジョン受像機において、スクリーン
（２５）上で何とか見られる程度の輝度である５０ｆＬ
　（フットランバート）の輝度、即ち光束では５３８４
２ｍ（式（２）参照）を達成するために必要なモードロ
ック型Ｎｄ　：　ＹＡＧレーザへの入力電力ＩＮを見積
る。その前提として、前面ガラス（２７）に塗布する赤
色蛍光体（２９Ｒ）、緑色蛍光体（２９Ｇ）及び青色蛍
光体（２９Ｂ）の材質としては夫々Ｙ（Ｐ、Ｖ）０４ｉ
Ｅ、ｌ”　（Ｂｉ”）　、ＹｚＳ＝Ｏｓ：　Ｃ−”、Ｔ
ｂ”及びＢ−Ｍ　ｇ　ｚＡ　ｆ　＋ｂＯｚｑ　：　Ｅ、
”を選択する。尚、赤色蛍光体（２９Ｒ）としては３．
５Ｍ　ｇ　ＯＯ，５Ｍ　ｇ　Ｆ　ｔＧ、０□：　Ｍ　ｙ
ｌ　’　”等も使用できる。これらの蛍光体の量子効率
（変換効率）及びランプ効率（出力光束／入カパワー、
即ちｆｆ１ｍ／Ｗ）は第１表の如くなる。尚、第１表の
例ではスクリーン（２５）でのゲインがないのでスクリ
ーンゲインは１倍とした。

第１表（スクリーンゲイン＝１）先ず、赤色蛍光体（２９Ｒ）、緑色蛍光体（２９Ｇ）及
び青色蛍光体（２９Ｂ）を励起して光束５３８ｎｍを得
るために必要なレーザパワーは夫々第１表に示す如く、
１２．６Ｗ、　　４．３Ｗ及び２６．９Ｗになる。また
、本例のレーザ光源装置（１３）、　（１５）、　（１
Ｂ）、　（１９）による入力電力ＩＮに対する紫外レー
ザビーム（２０）のレーザパワーＬの割合である発振効
率は、上述のようにフラッシュランプ励起型で略０．１
％（式（７）参照）であり、レーザダイオード励起型で
略２％である（式（８）参照）。従って、モードロック
型Ｎｄ：ＹＡＧレーザ（１３）への入力電力ＩＮは夫々
第１表の如（なる。尚、第１表の入力電力の欄において
、上段がフラッシュランプ励起型の場合を示し、下段が
レーザダイオード励起型の場合を示す。

第１表によれば、フラッシュランプ励起型のＮｄ　：　
ＹＡＧレーザ（１３）を使用した場合には、式（１４）
で表わされる従来の４３ｋＷに比べれば緑色蛍光体（２
９Ｇ）に対しては従来の１０分の１の入力電力で済むこ
とになる。更に、可視光を反射するコーテイング膜（３
１）を考慮すれば、入力電力は従来の２０分の１となる
。一方、レーザダイオード励起型のＮｄ　：　ＹＡＧレ
ーザ（１３）を使用した場合には、従来の１００分の１
のオーダの入力電力で済むことが分かる。

しかしなか、ら、第１表において蛍光体励起用の紫外レ
ーザビームのレーザパワーの値は４Ｗ〜２７Ｗであるが
、この値は現状では安価なレーザ光源装置によって容易
に得られる値ではない。このレーザパワーをより低減す
るためには、第１図例のスクリーン（２５）を所謂レン
チキュラー構造にすることが考えられる。レンチキュラ
ー構造にすることにより、スクリーン（２５）の画面の
明るさは５倍程度にすることができる。即ち、スクリー
ンゲインが５倍になるので、スクリーン（２５）上で１
０ｆＬの輝度が達成されれば画面の実質的な輝度は５０
ｆＬとなる。この場合のレーザパワー及び入力電力を第
２表に示す。

［第２表（スクリーンゲイン＝５）第２表によれば、スクリーンゲインを５倍にした場合に
は、レーザダイオード励起型のＮｄ：ＹＡＧレーザ（１
３）の入力電力が３００Ｗ程度で済むことが分かるが、
この程度であれば一般家庭でも容易に使用できる。

また、現在安価に入手できるモードロック型Ｎｄ　：　
ＹＡＧレーザはフラッシュランプ励起型のものであり、
そのフラッシュランプ励起型のモードロック型Ｎｄ　：
　ＹＡＧレーザを用いた場合に安定して得られる紫外レ
ーザビーム（２０）のレーザパワーは１ｗ程度に過ぎな
いが、第２表よりレーザパワーがｌＷで充分な輝度が得
られるのは緑色蛍光体（２９Ｇ）だけである。従って、
現在安価な構造で６０インチ以上のスクリーンに明るい
画面を得るには、フラッシュランプ励起型のモードロッ
ク型Ｎｄ　：　ＹＡＧレーザ。

レンチキュラー構造でスクリーンゲインが５倍のスクリ
ーン及び緑色蛍光体を組み合わせた構造がよいと言える
。

尚、上述実施例においてはモードロック型Ｎｄ　：　Ｙ
ＡＧレーザ（１３）及び非線形光学結晶（１５）、　（
１９）を組み合わせてレーザ光源装置を構成したが、例
えば直接に紫外レーザ光を出力する他のレーザ発振器を
使用してもよい。

尚、本発明は上述実施例に限定されず、本発明の要旨を
逸脱することなく種々の構成を採り得ることは勿論であ
る。

配されているので、レーザ光源装置への入力電力量が従
来と同じであっても従来よりも２倍程度明るい画面が得
られる利益がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるディスプレイ装置の一実施例を示
す構成図、第２図は従来のディスプレイ装置を示す構成
図である。（１３）はモードロック型ＮｃｌＹＡＧレーザ、（１５
）は第１の非線形光学結晶、（１８）は％波長板、（１
９）は第２の非線形光学結晶、（２０）は第３高調波即
ち紫外レーザビーム、（２１）は光変調器、（２３）は
光偏向器、（２５）はスクリーン、（２７）は前面ガラ
ス、（２９Ｒ）　。（２９Ｇ）　、　（２９Ｂ）は夫々赤色蛍光体、緑色蛍
光体、青色蛍光体、（３１）はコーテイング膜、（３２
）は背面ガラスである。（発明の効果〕

Claims

【特許請求の範囲】紫外レーザビームを発生するレーザ光源装置と、上記紫
外レーザビームを変調する光変調器と、可視光を透過さ
せる基板上に蛍光体を被着してなるスクリーンと、上記
変調された紫外レーザビームを上記スクリーンの蛍光体
被着面上に２次元的に走査する光偏向器とを有し、上記
スクリーンの蛍光体を上記変調された紫外レーザビーム
で順次励起して可視光を得るようにしたディスプレイ装
置において、上記スクリーンの蛍光体被着面上に紫外光を透過させて
可視光を反射する背面板を配したことを特徴とするディ
スプレイ装置。