JPH0522750B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

〔発明の技術分野〕 本発明は、赤色、青色、緑色発光する３つの高
輝度ブラウン管の映像を拡大し、大型スクリーン
に投影してカラー画像を再生する投写型映像装置
及びその装置に用いる緑色発光ブラウン管の製造
方法に関する。 〔発明の技術的背景とその問題点〕 現在青色、緑色、赤色発光する３つの高輝度ブ
ラウン管を並べ、これの映像を光学レンズによつ
て拡大し、大型スクリーンに投映して、カラー画
像を再生する投写型映像装置が市販されている。
この映像装置は、従来テレビ画像を再生し、教育
娯楽用に多用されているが、今後テレビ放送やビ
デオシステムにおいて画面の高精細度化（高密度
走査）が図られ、応用範囲が広がると期待されて
いる。この投写型映像装置は大型スクリーン上で
の明るさをできるだけ高輝度とするため、上記ブ
ラウン管の螢光面に、通常の直視型カラーブラウ
ン管に比べて10倍以上の電子線エネルギーを加え
る必要がある。このために螢光面の温度は通常動
作で60℃以上に上昇する。一般的には螢光面の明
るさは温度上昇に伴つて低下することが知られて
いる。したがつて投写型映像装置用のブラウン管
は螢光面の構造や螢光面を構成する螢光体につい
て直視型カラーブラウン管とは異つた考慮が払わ
れるのが常織である。 たとえばブラウン管の螢光面の外側に水の層を
保持できるようにした構造にして上記螢光体の温
度上昇を押える手段を用いたブラウン管が知られ
ている。またフアンによりブラウン管の螢光面の
外側に空気を吹きつけて強制空冷することも知ら
れている。しかし、これらの方法ではブラウン管
の構造が複雑になつたり、製造費が上昇しコスト
が高くなり易い欠点があるので、できるだけ動作
状態（上記のような特別の装置を用いない）で効
率のよい螢光体を使用することが要求されてい
る。ところで一つの螢光面を構成する螢光体であ
る赤色螢光体は、直視型カラーブラウン管で多用
されるユーロピウム付活酸硫化イツトリウムで
は、温度上昇による発光効率の低下が著しいた
め、ユーロピウム付活酸化イツトリウムが使用さ
れている。また青色螢光体は発光効率の高い銀付
活硫化亜鉛が使用される。更に緑色螢光体は直視
型カラーブラウン管で多用される硫化亜鉛系螢光
体では高電子線エネルギー密度の下で発光効率の
低下が著しいため、マンガン付活けい酸亜鉛やテ
ルビウム付活酸硫化ガドリニウムが使用されてい
る。 さて投写スクリーン上で白色画面を再生すると
き、この輝度の約７割は緑色で得られるため、上
記の赤色、青色、緑色発光螢光体のうち特に緑色
発光螢光体の発光効率を向上せしめることが高輝
度と投写型映像装置を得ることになる。しかる
に、この緑色発光螢光体に従来使用されているマ
ンガン付活けい酸亜鉛は、電子線刺激によるエネ
ルギー発光効率が約７％と低く、高電子エネルギ
ー刺激下でいわゆる焼けと称する螢光面劣化を生
じやすい欠点がある。またテルビウム付活酸硫化
ガドリニウムは10％以上と発光効率の点では上記
螢光体より好ましいが、温度上昇による効率低下
が著しいという欠点を有している。したがつて、
従来の投写型映像装置においては、通常の動作状
態では、マンガン付活けい酸亜鉛を使用しても、
テルビウム付活酸硫化ガドニウムを使用しても同
等の明るさしか得られなかつた。さらに、上述の
温度上昇による効率低下のためテルビウム付活酸
硫化ガドニウムを使用する場合には、画像投写開
始後10分もすると初期的経時変化に伴なうカラー
画像が赤味がかり再調整する必要が生じ、極めて
めんどうであり、商品価値が低下し易い。 これら発光効率と温度上昇による効率低下のほ
かに直視型カラーブラウン管と同じカラー画像再
生の観点から見ると、以下の条件が必要である。
緑色螢光体の発色光はCIE色度図上において、ｘ
の値が大きくｙの値が小さいほど、すなわち黄色
味の強いほど、白色画面を構成するとき青、緑、
赤のブラウン管に加える電子線エネルギーの和が
小さくなり映像装置全体として発光効率が上昇す
ることになる。一方画像の再現域を広げるために
は、できるだけ色度図上の端に近い（色の飽和度
の大きい）方が望ましい。上記の観点から直視型
カラーブラウン管においては通常緑色成分発光は
0.30＜ｘ＜0.34 0.57＜ｙの色度を出すように選ば
れている。ところで投写型においてはマンガン付
活けい酸亜鉛より成る緑色螢光体の発光色はｘ＝
0.23 ｙ＝0.69であつて緑味が強く白色画像形成
時の映像装置全体としての発光効率が低くなる。
またテルビウム付活酸硫化カドリニウムによる螢
光体もその発光色はｘ＝0.325 ｙ＝0.543であつ
て色の飽和度（純度）が低いという欠点がある。 さらに、上記マンガン付活けい酸亜鉛螢光体は
電子線刺激終了後の残光が長く動画像では尾を引
いた画像になり易く実用性がとぼしいという欠点
も有している。 上記の緑色螢光体のほかに電子線励起で高い効
率を示す螢光体としてテルビウム付活希土類オキ
シハライド螢光体が知られている。この螢光体は
1967年に刊行されたフイリツプスリサーチレポー
ト第22巻481頁の論文によつて開示されている。
この内容はランタンオキシ臭化物、ランタンオキ
シ塩化物、ランタンオキシ弗化物、イツトリウム
オキシ弗化物、イツトリウムオキシ塩化物及びイ
ツトリウムオキシ臭化物にテルビウムを活性剤と
して加え電子線励起で発光せしめるというもので
ある。 上記から電子線励起で発光出来るものとして有
利であるとの考察から発明者等はこれをカラー表
示投写型映像装置に上記の内からランタンオキシ
臭化物について適用したが所期の目的を達成する
ことが出来なかつた。すなわち発光色がCIE色度
図上においてｘ＝0.35、ｙ＝0.57となり、上記の
場合のカラー表示は黄色となつて本発明で要求す
る緑色には不適である。また投写型とした場合に
その螢光面が過熱（80℃程度以上）すると急激に
発光効率が低下するのである。更に上記螢光体を
構成する物質は化学的に不安定であり、これを螢
光面に塗着する工程で不所望な流れを生じて均一
被膜の形成が困難になり易いということが判明し
た。 また上記螢光体の内特にランタンとガドリニウ
ムオキシハライドについてはJ.Gラパチン氏はＸ
線と電子線励起で高い効率をもつことを利用し、
Ｘ線像変換器の螢光面に適用して好結果が得られ
ることを特公昭49−34310号で開示している。特
にランタンオキシ臭化物螢光体はＸ線励起で最も
高い発光効率が得られるとし、Ｘ線増感紙に好適
であるとしている。そして更に上記臭化物螢光体
は電子励起においても発光効率、高温特性等にお
いて有効であるとの開示が（米国電気化学会1979
年秋の年会のエクステンデイツドアプストラクト
No.306）ある。また白黒投写型映像装置に利用
（低いテルビウム濃度で発光色が白色となること）
して好結果の得られたことが開示されている。
（米国電気化学会1981年春の年会エクステンデイ
ツドアプストラクトNo.153） しかしながら上記で明らかのように、ランタン
オキシ臭化物螢光体においてはカラー表示投写型
映像装置においては所期の目的が達成されないこ
とが判明した。 本発明者は上記の見知から臭化物螢光体ではカ
ラー表示投写型映像装置には上記の点で実施不可
能であることから更に研究を重ね希土類オキシハ
ライド螢光体につき検討を加えた結果テルビウム
付活ランタンオキシ塩化物製の螢光体がカラー投
写型映像装置に適用できることを見い出した。 ここで、カラー投写型映像装置を構成するには
次のような過酷な条件を充分に満足する必要があ
る。すなわちカラー表示の面から緑色の色再現
性がよいこと（赤色及び青色との色彩合成の面か
ら）高温度（60℃以上）における発光効率の低
下がないこと、高輝度特性であること、経時
変化が少ないこと、化学的安定性が高いこと、
製造性がすぐれていること、残光特性がすぐ
れていること等である。 〔発明の目的〕 本発明は、上記した製造性をも満足し、しかも
輝度向上をも改善した新規なカラー投写型映像装
置とその製造方法の提供を目的とする。 〔発明の概要〕 本発明のカラー投写型映像装置は一般式
LnOCl：Tb（但し、Ln＝La、Ｙ、Gd）で表わす
螢光体で形成され上記螢光体の表面を亜鉛、アル
ミニウムのシリケート類で被覆することを特徴と
し、適当量比の水ガラスと硝酸バリウムの沈降液
を用いて、ブラウン管のフエース内面に上記螢光
体の沈降膜を形成することからなる。すなわち、
酸化ランタン（La₂O₃）のようなランタン源及び
酸素源、酸化イツトリウム（Y₂O₃）のようなイ
ツトリウム源及び酸素源、酸化ガドリニウム
（Gd₂O₃）のようなガドリニウム源及び酸素源、
酸化テルビウム（Tb₂O₃）のようなテルビウム源
及び酸素源並びに塩化アンモニウム（NH₄Cl）
のような塩素源の各所定量をそれぞれ秤量し、こ
れらをボールミルで充分に混合した後、得られた
混合粉末を石英ルツボに収容し、ここに適当量の
例えば炭素をのせた後800〜1300℃、30分〜３時
間に亘つて焼成する。炭素をのせない場合には、
全体を還元雰囲気（例えば２〜５％の水素を含ん
だ窒素ガス）中で焼成する。得られた焼成物を冷
却した後、例えばナイロンメツシユの袋に入れて
水ぶるいし、充分に水洗してから、例えば亜鉛シ
リケートで螢光体の表面を被覆し、水洗後、例え
ばアルコールで濾過し、ついで乾燥してから例え
ばステンレス製ふるいにて630メツシユを通過し
た螢光体をブラウン管用螢光膜とした。なお、
Tb濃度を0.5〜10重量％の範囲に限定した理由は
0.5未満では発光色が青味がかり、輝度低下をま
ねくのみならず、赤、青色発光ブラウン管と組合
せた白色画像の低下をも生じる。一方10重量％を
越えると螢光体の粒状性が変化し沈降法による螢
光膜の形成が困難となり、螢光膜が流れてしまう
ためである。螢光膜の形成は一般式LnOCl：Tb
（Ln＝La、Ｙ、Gd）で表わす螢光体を用いて水
ガラス（K₂O・3SiO₂）と硝酸バリウム（Ba
（No₃）₂）との適当量比の沈降液を調整して形成
される。すなわち、第１図に示すようにブラウン
管１のフエース面２の内面に沈降法によつて緑色
発光螢光膜３を形成する。 次に赤色発光螢光体としてユーロピウム付活酸
化イツトリウム（Y₂O₃：Eu）を用いて通常の手
段で第１図に示すようにフエース面２の内面に赤
色発光の螢光膜３を形成する。 更に青色発光螢光体として銀付活硫化亜鉛
（ZnS：Agを用い上記赤色発光の螢光膜と同様に
青色発光膜３を形成する。 このようにして形成した緑、赤及び青を発光す
る螢光膜を有するブラウン管１Ｒ，１Ｇ，１Ｂを
第２図に示すように並列に並べ、この前方（フエ
ース面側）に調整用レンズ４Ｒ，４Ｇ，４Ｂを付
設して各螢光面から放射される各発光色に応じた
光を調整して所定間〓に離隔して付設されたスク
リーン５に焦点が合緻するように構成してカラー
投写型映像装置は構成されている。 〔発明の効果〕 上記の各ブラウン管１Ｒ，１Ｇ，１Ｂにはその
陽極に約28KVの動作電圧を印加し、これによつ
て螢光面に電子線を射突せしめて発光させる。こ
の場合においても投写型特有の高い電子線を射突
させた場合でも上記緑色発光の螢光膜３は約80℃
に上昇したが劣化がほとんどなく発光輝度が従来
のもの（亜鉛シリケート被覆なしの螢光体）に対
し約10％向上していると共に更に効率低下もほと
んどなかつた。また赤色発光の螢光膜及び青色発
光の螢光膜についてもほとんど劣化が起らない上
に赤、緑、青の各色の発光輝度を夫々近似するこ
とが可能となり、かつその経時変化がほとんどな
いということから色の再現性は従来の亜鉛シリケ
ート被覆なしの螢光体を用いた緑色発光ブラウン
管の色度（ｘ＝0.329、ｙ＝0.589）とほゞ同称
（ｘ＝0.332、ｙ＝0.585）であり色の再現性を大
巾に拡大出来るという特徴を有する。 〔発明の実施例〕

【表】 赤色発光螢光体はY₂O₃：Eu、青色発光螢光体
はZnS：Agを用いて各々の発光ブラウン管を形
成する。そして緑色発光螢光体は上記第１表の実
施例１〜４に示すようにLa₂O₃、Y₂O₃、Gd₂O₃、
NH₄Cl、Tb₄O₇の原料をそれぞれ秤量し、これ
らを良く混合する。この混合物を石英ルツボに入
れ、炭素を適量上に乗せ、蓋をし、1200℃、２時
間焼成する。炭素を乗せないときは還元雰囲気中
で焼成する。焼成物をナイロンメツシユの袋に入
れ水ぶるいし、よく水洗し、濾過をし、螢光体の
重量を秤量する。しかるのち、螢光体重量100ｇ
に対し、純水500mlを加えて撹拌し、25％濃度の
水ガラス３mlを加え約10分間撹拌する。その後
（0.4モル／）濃度のZnSO₄・7H₂Oを30ml加え
て約10分間撹拌し、純水で洗浄後、エタノールで
濾過して亜鉛シリケートの被覆が終える。この亜
鉛シリケートした螢光体を100℃以上で乾燥し、
第１表の実施例１〜４の緑色発光螢光体を作りこ
れを用いる。 次に上記緑色発光の螢光体を1.0ｇを純水及び
25％濃度の水ガラスを合計200mlになるような水
溶液を作り螢光体懸濁液を調整する。これを７イ
ンチブラウン管に２％濃度の硝酸バリウム溶液と
純水の合計が400mlになるように加えて静置し、
この中に上記懸濁液を注いで30分間静置する。螢
光体が沈降して膜を形成したのち、上澄液を流し
出し螢光面を得る。実施例１〜４で加えた25％濃
度の水ガラス量は30ml、２％濃度の硝酸バリウム
量は20mlである。なお、この亜鉛シリケートの被
覆をした緑色発光螢光体は、沈降液中での分散性
が従来の同じ組成式をもつ、亜鉛シリケート被覆
なし螢光体より優れていて、同じ粒径のものな
ら、よりきれいな螢光膜が得られた。これが、緑
色発光ブラウン管輝度の再現性の確立と輝度向上
をもたらしたのであろう。 得られた螢光面の上にラツカーフイルミング処
理により有機物フイルムを形成し、さらにこの上
にアルミニウム膜を蒸着し、ベイキング後、電子
銃をとりつけてブラウン管を完成した。28KV、
1200μA、130×100mm²ラスターサイズにおけるブ
ラウン管輝度の相対値を第１表に示す。 実施例３のブラウン管を28KVの加速電圧で室
温で発光させるときに得られる輝度を加える電流
に対して表わし第３図に曲線ａに示す。電子線電
流が600μA以上においても発光輝度が電子線電流
に比例して上昇し、本発明カラー投写型映像装置
用として極めて適しているこが明確である。なお
比較のため従来の亜鉛シリケート被覆なしの螢光
体を螢光膜としたブラウン管の発光特性曲線をｂ
で示してある。 第４図は上記緑色、青色及び赤色発光のブラウ
ン管のフエース面の上昇温度に対する発光輝度の
関係を示したもので、曲線イは緑色、ロは青色、
ハは赤色の夫々発光色の相対輝度を夫々表わした
ものである。この輝度特性で明らかのように緑色
発光の螢光体イを中心にほぼ揃つて居り、フエー
ス面の温度上昇70℃以上においても極めて安定し
た輝度が得られる。これは各ブラウン管に印加す
る加速電圧を調整するに有利である。緑色発光ブ
ラウン管の上昇温度に対する発光輝度は亜鉛シリ
ケート被覆の有無に関係なく第４図の曲線イに示
す如く良好であつた。更にまた相対輝度が上記の
ように揃つているので動作中の螢光面の温度上昇
があつても各ブラウン管から放射される各々の発
光色の変化が極めて少ないので安定したカラー画
像が経時的変化なしに得られる特徴がある。 なお上記各螢光体は相対的に輝度が揃つている
ことから多少各々の加速電圧を低下させても発光
色の変化はほとんどなくわずかに輝度が低下する
のみである。このようにすれば安定性が向上し電
子線の螢光膜への射突速度を緩和することが出来
るので寿命をその分だけ伸ばすことが可能であ
る。 なお上記赤色発光螢光体のほかに下記のものを
用いることが出来る。CaS：Eu、YVO₄：Eu、
LaOCl：Eu 更にまた青色発光螢光体についても下記のもの
を用いることが可能である。CaS：B1、SrS.
Ga₂S₂：Ce、LaOCl：Tm 第２表に28KV 1200μA（ラスター・サイズ13
×10cm）の入力条件の当社製カタログNo.E2884の
７インチブラウン管で60分間動作させたときに得
られる緑色発光しているブラウン管の輝度を比較
例２種類と比較して示す。比較例１はテルビウム
付活酸硫化ガドリニウム螢光体のブラウン管であ
り、比較例２は従来の亜鉛シリケート被覆なしの
テルビウム付活ランタンオキシ塩化物螢光体のブ
ラウン管である。

【表】 この表より明らかのように本発明の装置に用い
られる緑色発光ブラウン管の輝度は比較例１に対
し198％の明るさになり、また亜鉛シリケート被
覆なしのブラウン管に対し111％明るいことがわ
かる。 第５図の色度図上に28KV 1200μAの条件で測
定したときの例３のブラウン管の発光色度点を
G₁で示す（ｘ＝0.332 ｙ＝0.585）。比較のためG₂
にテルビウム付活酸硫化カドリニウム（ｘ＝
0.325、ｙ＝0.543）、G₃にマンガン付活けい酸亜
鉛の色度点（ｘ＝0.212、ｙ＝0.701）を示す。こ
の図よりG₁は直視型カラーブラウン管の緑色領
域に近く白色画面を出すのに有利でかつG₂より
色再現域の広いことがわかる。 このブラウン管を投写型映像装置に実装して、
視感評価したところ、投写スクリーン像の焦点も
よく、カラー画像として従来の亜鉛シリケート被
覆なしのものより明るく、緑色の美しい利点が証
明された。またブラウン管のヤケや温度上昇によ
る緑色発光成分の低下が少いためカラー画像の経
時変化が生じなかつた。そして、ブラウン管輝度
の再現も良く製造性が容易になつた。

【図面の簡単な説明】

図は本発明カラー投写型映像装置を説明するた
めのもので第１図はブラウン管の側面図、第２図
は装置の概略図、第３図及び第４図は特性図、第
５図は発光色度領域を示すCIE色度特性である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 三原色発光スクリーンを有する３つのブラウ
   ン管の組からなるカラー投写型映像装置において
   緑色発光成分が一般式LnOCl：xA（但し、Lnは
   La、Ｙ及びGdの少なくとも１つＡはTbをｘは
   LnOClに対し0.5〜10重量％を満足する数字を表
   わす。）で示される螢光体の少なくとも１つで形
   成されかつ、この螢光体が硅酸亜鉛、硅酸アルミ
   ニウムの少なくとも１種で被覆されていることを
   特徴とするカラー投写型映像装置。 ２ 特許請求の範囲第１項において螢光体が沈降
   法により形成されることを特徴とするカラー投写
   型映像装置。