JPH0433237A - 投写型陰極線管 - 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】 ［産業上の利用分野コ 本発明は投写型テレビに用いられる投写型陰極線管に関
し、特に、フェースプレートと螢光体層との間に光学的
な多重層干渉膜を備えた投写型陰極線管の表示面に垂直
な方向における輝度の改善に関するものである。

［従来の技術］ 第３図を参照して、投写型テレビが概略的に図解されて
いる。投写型テレビ１０は、それぞれ赤色、緑色および
青色に発光する３つの単色陰極線管（ＣＲＴ）１１を含
んでいる。各投写型陰極線管１１の表示面上に再生され
た単色の映像は、その表示面に近接して配置された投写
レンズ１２によって、前方のスクリーン１３上に拡大投
影される。その結果、スクリーン１３上には、拡大され
たカラー映像が再生される。

第４図を参照して、先行技術による投写型陰極線管が一
部切除された側面図で示されている。陰極線管１１にお
いて、フェースプレート１の内側表面は真空側へ凸に湾
曲している。フェースプレート１の内側表面上には、多
重層干渉膜２．螢光体層３およびＡｍ薄膜４がこの順序
で積層されている。螢光体層３は、電子銃５から射出さ
れた電子ビーム６によって励起され、単色光を放射する
。

特開昭５５−１５０５３２号は、投写型陰極線管でなく
て直視型の陰極線管において、フェースプレートと螢光
体層との間に多重層干渉膜を設けることを開示している
。その多重層干渉膜においては、高屈折率の材料の層と
低屈折率の材料の層とが交互に積層されている。その干
渉膜は螢光面の法線に対して小さな角度で放射された光
のみを通過させ、大きな角度で放射された光を螢光体層
へ向けて反射する。その反射された光は螢光体粒子によ
って再度拡散反射され、螢光面の法線に対して小さな角
度で反射された光が干渉膜を通過する。その結果、陰極
線管の表示面上におけるノ＼ローが防止される。

米国特許４，６４２，６９５号は、投写型テレビにおい
て、フェースプレートと螢光体層との間に多重層干渉膜
を有する陰極線管を開示している。

その干渉膜の存在によって、陰極線管の表示面から放射
される光は、表示面の法線に対して±３００以内に集光
される。その結果、投写レンズに取込まれる光量が増え
、スクリーン上の輝度が向上する。

特開昭６１−３９３４９号は、投写型テレビにおける多
重層干渉膜の構造とその特性を詳述しており、陰極線管
の表示面の前方方向に放射された光は２５″〜３０″の
容認角度を有するレンズ系にほぼ損失を伴うことなく取
込まれ得ることを述べている。また、特開昭６１−２７
３８３７号は、陰極線管のフェースプレートが真空側に
凸になるような５″〜２５″の曲率角度（表示面の中心
における表示面に垂直な軸線と、表示面の中心から最も
遠い点における表示面に垂直な直線とがなす角）を有す
るようにすることによって、スクリーン上の周辺部にお
ける輝度が向上することを述べている。すなわち、スク
リーンの周辺部と中心部との輝度差が小さくされ得る。

さらに、多重層干渉膜は、螢光体層からの放射スペクト
ルのうち不要なスペクトルを減少させることができるの
で、陰極線管の色度変更を可能にすることが特開平１−
９５４５０号に記載されている。

以上のように、多重層干渉膜を利用することによって、
投写型テレビのスクリーン上の輝度向上や色度改善に関
する検討がなされてきた。

他方、陰極線管の螢光体層の構造や螢光体材料の形態に
関しても、直視型陰極線管や干渉膜を有しない投写型陰
極線管において、輝度の経時的劣化の低減の観点から種
々の検討がなされてきた。

たとえば、Ｊ、Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｔ　Ｓｏｃ、、Ｖ
ｏｌ、１２１．１９７４゜ｐｐ、８９４−８９９におい
て、螢光体層の厚みと螢光体粒子径が輝度に与える影響
が理論的に検討され、螢光体層の厚さが螢光体粒子径の
１．４倍のときに輝度が最も高くなることが示されてい
る。この結果は、ＩＥＥＥ　Ｔｒａｎｓ、　ｏｎ　ＣＥ
、　Ｖｏｌ、ＣＥ−２７，１９８１，ｐｐ。

４７８−４８５において、実験的に確認されている。

また、特開平１−２７２６８９号は、球状の珪酸亜鉛螢
光体粉末の製法を開示している。すなわち、溶液状の原
料を噴霧して溶媒の蒸発によって得られた粉末を水熱処
理することによって、球状の螢光体粉末が得られる。こ
の製法は粉砕を伴わないので、粉末粒子の表面損傷が少
なく、球状粉末は分散性に優れている。したがって、そ
のような球状螢光体粉末からなる螢光体層は、高輝度を
有しかつ輝度むらが少ない。

さらに、特公昭４９−４３０７５号および特公昭４９−
４３０７６号には、硫化亜鉛系螢光体粉末および硫化亜
鉛カドミウム系螢光体粉末に燐酸系の物質で表面処理を
施すことが記載されている。

そのような表面処理は、螢光体粉末の分散性および接着
力を向上させ、また、陰極線管の製造工程中に受ける加
熱処理や不純物の汚染による螢光体層の輝度劣化の防止
に寄与する。

上述のような投写型陰極線管の輝度向上や輝度劣化防止
における種々の改善により、４０インチサイズから７０
インチサイズ程度の投写型テレビの明るさは年々向上し
、現在では一般家庭の照明のもとでも十分に鮮明な画像
が得られている。

［発明が解決しようとする課題］ しかし、投写型テレビのスクリーンを１．００インチサ
イズ以上に拡大した場合、いまだ十分な明るさがスクリ
ーン上で得られず、周囲を暗くしなければ良好な画質が
得られない。すなわち、投写型陰極線管の明るさの改善
が依然として望まれている。

そこで、本発明は、先行技術においては考慮されていな
かった螢光体層の拡散反射特性をも考慮しつつ、表示面
の法線方向への輝度がさらに改善された投写型陰極線管
を提供することを目的としている。

［課題を解決するための手段］ 本発明の１つの態様によれば、投写型陰極線管は、フェ
ースプレートと、そのフェースプレートの内側表面上に
形成された多重層干渉膜と、多重層干渉膜上に形成され
ていて実質的に大粒径の螢光体粒子のみを含む第１の螢
光体層と、第１の螢光体層上に形成されていて実質的に
小粒径の螢光体粒子のみを含む第２の螢光体層とを備え
ている。

本発明のもう１つの態様によれば、投写型陰極線管は、
フェースプレートと、そのフェースプレートの内側表面
上に形成された多重層干渉膜と、多重層干渉膜上に形成
された螢光体層とを備え、螢光体層の単位面積当りの密
度は、多重層干渉膜を備えていない投写型陰極線管が最
大の輝度を示すのに最適な値より２０〜５０％高い値を
有している。

本発明のさらにもう１つの態様によれば、投写型陰極線
管は、フェースプレートと、そのフェースプレートの内
側表面上に形成された多重層干渉膜と、多重層干渉膜上
に形成された螢光体層とを備え、螢光体層中の螢光体粒
子は光反射率の高い物質でコーティングされている。

［作用］ 本発明によれば、螢光体層の拡散反射率が向上するので
、干渉膜と螢光体層との間での多重反射において螢光体
層側での散乱光のロスが減少し、投写型陰極線管の表示
面の法線に対して小さな角度範囲内の光強度を高めるこ
とができる。その結果、投写型テレビのスクリーン上で
の輝度が向上する。

［実施例］ 本発明は、先行技術においては考慮されなかった螢光体
層の拡散反射特性を考慮しつつ、投写型陰極線管の表示
面の法線方向に対する小さな角度範囲内の輝度を向上す
るよう意図している。したがって、螢光体層の発光層と
しての役割以外に、拡散反射層としての役割を明らかに
することが重要である。

フェースプレートと螢光体層との間に多重層干渉膜を設
けた投写型陰極線管においては、干渉膜を有しない陰極
線管では起こり得ない現象が生じる。すなわち、螢光体
層の法線（干渉膜の法線でもある）に対して小さな角度
範囲内で射出された光は干渉膜を通過して前方へ進むが
、法線に対して大きな角度で射出された光は干渉膜によ
７て螢光体層側へ反射される。干渉膜によって反射され
た光は、螢光体層によって拡散的に再度反射される。螢
光体層の法線に対して小さな角度範囲内に拡散反射され
た光は干渉膜を通過して前方へ進むが、法線に対して大
きな角度で拡散反射された光は干渉膜によって再度螢光
体層側へ反射される。

このような干渉膜と螢光体層との間の多重反射の結果と
して、螢光体層の法線に対して小さな角度範囲内の光強
度が高められる。

第５図の概念的な断面図を参照して、干渉膜２と螢光体
層３との間の多重反射がさらに詳細に検討される。螢光
体層３上のＡ点での配光分布は、発光面が完全拡散面と
仮定すればランバートの法則に従い、螢光体層の法線に
対して角度θ、力方向の波長λの放射強度ＩＡ　（λ）
は、次式（１）によって得られる。

Ｉ＾　（λ）−１＾　（λ）ｃｏｓθ１　　　（１）θ
、　　　　。

ここで、ｌＡ　（λ）はＯ０方向への波長λの放射θ１ 強度を表す。

多重層干渉膜２の光学的な特性により、角度の大きな放
射光は、干渉膜２内で反射され、Ｂ点で再び螢光体層に
よって拡散反射される。したがつて、Ｂ点における０″
方向への放射強度Ｓｏ　　（λ）は次式（２）で表され
る。

Ｓ’　　（λ） −ＩＡ　（λ）　（１−ρ　（θ４．λ））　Ｒ／πこ
こで、ρ（θ１．λ）は入射角θ、を持つ波長λの光に
対する干渉膜２の透過率であり、Ｒは波長に依存しない
螢光体層３の拡散反射率である。

さらに、干渉膜からの最初の反射によって全方向からＢ
点に至った光によるＢ点でのＯ″方向の放射強度は、次
式（３）で表される。

Ｓ占（λ）−＋Ｓ八（λ）ｄΩ。

−ｒ；　（λ）　ＲＸ”＜２ｓ　ｉ　ｎ２θ。

（１−ρ　（θ１．λ）ｌｄθ１ 同様にして、干渉膜によってｎ回反射されて全方向から
ある一点に至った光による０″方向への放射強度は、次
式（４）で表される。

Ｓ工（λ）−弓（λ）　［ＲＸ′ｏ′’２　ｓ　ｉ　ｎ
　２θ（１−ρ（θ１．λ）ｌｄθ］″ このように、干渉膜と螢光体層との間での多重反射によ
って、任意の発光点での０＠方向への放射強度Ｉ。（λ
）は、増幅された放射強度となり、次式（５）で近似で
きる。

Ｉｏ　　（λ）−Ｉ。（λ）＋Ｓ八　（λ）十斜　（λ
）＋１１１１＠ 一■。　（λ）／　　＋１−Ｋ　　（λ））（５）ここ
で、Ｋ（λ）は次式（６）で表される。

Ｋ（λ）　−ＲＳｆｆ’ｓ　ｉ　ｎ　２θ（１−ρ　（
θ、λ）ｌｄθ　　　　（６）したがって、多重層干渉
膜２を透過した放射光の配光分布は、次式（７）で表さ
れる。

Ｉ、（λ）−Ｉ。（λ）ｃｏｓθ・ρ（θ、λ）第６図
を参照して、このように求めた配光分布が示されている
。実線の曲線は多重層干渉膜２が存在する場合の式（７
）による配光分布を表し、破線の曲線は多重層干渉膜が
存在しない場合の式（１）による配光分布を表している
。この図から、干渉膜２を設けることによって、陰極線
管１１の表示面からの放射光は、法線方向からの角度が
±３０″以内に集光されることがわかる。そして、この
集光率の増大に大きく影響する因子として、式（２）に
おいて定義された螢光体層の拡散反射率Ｒが存在する。

すなわち、螢光体層３の拡散反射率Ｒを向上させること
によって、投写型陰極線管１１の表示面の法線に対して
小さな角度範囲内の放射光の強度をさらに高め得ること
がわかった。

第１Ａ図を参照して、本発明の第１の実施例による投写
型陰極線管の主要部が断面図で示されている。第１の実
施例においては、市販の青色螢光体ＺｎＳ：Ａｇの粉末
（平均粒径５μｍ）を分級し、粒径１〜３μｍと７〜１
０μｍの２種類の粉末を得た。フインチサイズのフェー
スプレート１の内側表面上に形成された干渉膜２上に沈
降法で粒径７〜１０μｍの粉末を３　ｍ　ｇ　／　ｃ　
ｍ　２の密度で塗布して第１の螢光体層を形成した。第
１の螢光体層の乾燥の後に、同じ方法で粒径１〜３μｍ
の粉末を３ｍｇ／ｃｍ２の密度で塗布して第２の螢光体
層を形成した。

これら２層の螢光体層を有するフェースプレートを用い
て、電子銃を組込んだ陰極線管を作製した。陽極電圧２
６　ｋ　Ｖ、電子線電流１００μＡ。

ラスターサイズ４０Ｘ４０ｍｍ２およびデフォーカスの
条件下において螢光体層３を発光させ、螢光面の法線方
向から所定の角度ごとに輝度を測定したところ、第２図
中の実線の曲線Ａで示されたような配光分布が得られた
。他方、比較のために、分級していない螢光体粉末を用
いて干渉膜２上に６ｍｇ／ｃｍ２の密度で塗布された螢
光体層を有する陰極線管を作製した。この比較のための
陰極線管において、測定された配光分布は、第２図中の
実線の曲線Ｂで示されている。

第２図かられかるように、第１実施例による陰極線管は
、比較のための陰極線管に比べて前方への放射光の強度
が高く、法線方向では輝度が約２５％高かった。

第１Ｂ図を参照して、本発明の第２の実施例が示されて
いる。第２実施例においては、市販の緑色螢光体Ｇｄ２
Ｏ□Ｓ：Ｔｂの粉末が多重層干渉膜２上に８゜０ｍｇ７
ｃｍ２の密度で塗布された螢光体層３を有する陰極線管
が形成された。また比較のために、干渉膜上に６．０ｍ
ｇ／ｃｍ２の密度で塗布された螢光体層を有する陰極線
管も形成された。

前述のＩＥＥＥ　Ｔｒａｎｓ、　ｏｎ　ＣＢ、　Ｖｏｌ
、ＣＥ−２７，１９８１゜ｐｐ、　４７ｇ−４８５やＪ
、ＥＩｅｃｔｒｏｃｈｅｍ、　Ｓｏｅ、、Ｖｏｌ、１２
１，１９７４、　ｐｐ、８９４−１ｉ９９において示さ
れているように、干渉膜を有しない陰極線管では、最高
の輝度を得るためには、５〜６ｍ　ｇ　／　ｃ　ｍ　２
の塗布密度を有する螢光体層が最適である。しかし、０
．８ｍｇ／Ｃｍ２の密度の螢光体層を有する第２実施例
の陰極線管と６．０ｍｇ／ｃｍ２の密度の螢光体層を有
する比較のための陰極線管の輝度を、実施例１の場合と
同一の条件下で測定したところ、第２実施例による陰極
線管の方が比較のための陰極線管より法線方向において
輝度が１５％高かった。

さらに、これら両陰極線管を２千時間連続発光させた後
に輝度を測定したところ、第２実施例の陰極線管の方が
比較のための陰極線管より輝度維持率（初期輝度に対す
る２千時間後の輝度の比）が１０％高いことがわかった
。この理由は、第２実施例の陰極線管においては螢光体
層２が厚いので、ガラスのフェースプレートへの電子線
照射が減り、フェースプレート上のブラウニングが起り
にくくなったためである。

第１Ｃ図を参照して、本発明の第３の実施例が示されて
いる。第３実施例においては、市販の緑色螢光体ＺｎＳ
：Ｃｕ、Ａｌの粉末を純水中で攪拌した後に、硫酸亜鉛
水溶液を所定量加えて攪拌した。この攪拌を継続しなが
ら水酸化カリウム水溶液を微量加えてｐＨを約９まで上
げると、酸化亜鉛または水酸化亜鉛が螢光体粒子の表面
上に析出した。これらの螢光体粒子を洗浄した後に８０
０度に加熱して、酸化亜鉛がコーティングされた螢光体
粉末が得られた。こうして得られた螢光体粉末を用いて
、第３実施例の陰極線管が作製された。一方、コーティ
ングを行なっていないＺｎＳ：Ｃｕ、Ａｉ螢光体粉末を
用いて、比較のための陰極線管も作製された。

これらの陰極線管の法線方向での輝度を測定したところ
、コーティングさた螢光体粉末を用いた第３実施例の陰
極線管の方が、比較のための陰極線管より１５％輝度が
高かった。

第１Ｄ図を参照して、本発明の第４の実施例が示されて
いる。第４実施例においては、特開平１２７２６８９号
に示されているように、緑色螢光体Ｚｎ２５ｉ０４　　
：Ｍｎの溶液状の原料を噴霧して粉末にし、それらの粉
末を水熱処理することにより球状結晶の螢光体粉末が得
られた。得られた螢光体粉末中の活性剤（Ｍｎ）の濃度
は５モル％であった。この螢光体粉末を用いて第４実施
例の陰極線管が作製された。

一方、比較のために、酸化亜鉛、炭酸マンガンおよび二
酸化珪素の粉末を十分均一に混合してるつぼに詰め、１
３００℃で６時間焼成して螢光体粉末を得た。比較のた
めの螢光体粉末中の活性剤の濃度は第４実施例の水熱処
理で得られた螢光体粉末と同じであった。この比較のた
めの螢光体粉末を電子顕微鏡で観察したところ、粉末の
形状は不定形であり、粒度分布も広いことがわかった。

この比較のだめの螢光体粉末を用いて比較のための陰極
線管を作製した。

輝度測定の結果、球状結晶の螢光体粉末を用いた第４実
施例の陰極線管の方が、不定形の螢光体粉末を用いた比
較のための陰極線管より法線方向での輝度が２０％高い
ことがわかった。

第１Ｅ図を参照して、本発明の第５の実施例が示されて
いる。第５実施例においては、市販の青色螢光体ＺｎＳ
　：　Ａｇの粉末を用いて螢光体層３を形成した。螢光
体層３上にエマルジジンラッ力でフィルムを形成した後
に、第１のＡｉ層が約１００ＯＡの厚さに真空蒸着で形
成された。４５０℃でのベーキングの後に、第１のＡｌ
１層上に第２のＡ１層が約２０００Ａ厚さに真空蒸着さ
れた。

この２層のＡｍ層４を有するフェースプレートを用いて
第５実施例の陰極線管が作成された。比較のために、厚
さ約３０００Ａの単一層のＡｆｌ膜を真空蒸着で形成し
た後に、４５０℃のベーキングが行なわれたフェースプ
レートを用いた陰極線管も作製された。

これらの陰極線管について輝度を測定したところ、第５
実施例の陰極線管は比較のための陰極線管に比べて法線
方向における輝度が１２％高かった。これは、第１Ａｆ
１層を形成した後のベーキングの間に有機物質が分解し
て蒸発するときに第１Ａｍ層に多くのピンホールが空く
が、第２のＡｍ層がこれらのピンホールを塞ぐので、ｊ
’ｌ膜４から後方への光のロスが減少するからである。

［発明の効果］ 以上のように、本発明によれば、螢光体層の拡散反射率
が向上するので、干渉膜と螢光体層との間での多重反射
において螢光体層側での散乱光のロスが減少し、投写型
陰極線管の表示面の法線に対して小さい角度範囲内の光
強度を高めることができる。その結果、投写型テレビの
スクリーン上での輝度が向上する。

【図面の簡単な説明】

第１Ａ図ないし第１Ｅ図は、本発明の種々の実施例によ
る投写型陰極線管の主要部の断面図である。 第２図は、本発明の詳細な説明するための輝度分布を示
す図である。 第３図は、投写型テレビを概略的に示す概念図である。 第４図は、多重層干渉膜を有する投写型陰極線管の一部
切除された概略的な側面図である。 第５図は、干渉膜と螢光体層との間の多重反射を説明す
るための概念的な断面図である。 第６図は、多重層干渉膜を有する先行技術による投写型
陰極線管の輝度分布を示す図である。 図において、１はフェースプレート、２は多重層干渉膜
、３は螢光体層、４はＡｆ１層を示す。 なお、各図において同一符号は同一内容または相当部分
を示す。 もＩＡ図 爲ＩＳ図 ４１０図 島ＩＤ固 島２図 易５図 め６図 了 ■　事件の表示 ２１発明の名称 ３、補正をする者 事件との関係 住所 名称 代表者 ４、代理人 住所 手続補正書（自発） 平成３年８月１日 平成２年特許願第１３８７６７号 投写型陰極線管

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）フェースプレートと、 前記フェースプレートの内側表面上に形成された多重層
   干渉膜と、 前記多重層干渉膜上に形成されていて、実質的に大粒径
   の螢光体粒子のみを含む第１の螢光体層と、 前記第１の螢光体層上に形成されていて、実質的に小粒
   径の螢光体粒子のみを含む第２の螢光体層とを備えたこ
   とを特徴とする投写型陰極線管。
2. （２）フェースプレートと、 前記フェースプレートの内側表面上に形成された多重層
   干渉膜と、 前記多重層干渉膜上に形成された螢光体層とを備え、前
   記螢光体層の単位面積当りの密度は、前記多重層干渉膜
   を備えていない投写型陰極線管が最大の輝度を示すのに
   最適な値より２０〜５０％高い値を有することを特徴と
   する投写型陰極線管。
3. （３）フェースプレートと、 前記フェースプレートの内側表面上に形成された多重層
   干渉膜と、前記多重層干渉膜上に形成された螢光体層と
   を備え、前記螢光体層中の螢光体粒子は光反射率の高い
   物質でコーティングされていることを特徴とする投写型
   陰極線管。