JPH0580098B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はほぼ方形状をしている表示管を有して
いる排気容器を具え、前記表示窓の内側に表示ス
クリーンを有し、前記表示窓が、この表示窓に平
行に配置した外部窓と共に冷却液を収容する空所
を有するアセンブリを形成する表示管に関するも
のである。

斯種の表示管は既に公開されているオランダ国
特許出願第8003360号から既知である。斯種表示
管の表示スクリーンは屡々けい光層を具えてお
り、このけい光層上には電子ビームによつてフレ
ームを描かせる。このような電子衝撃により表示
スクリーンの温度が上昇すると、表示スクリーン
の発光効率が低下する。このような作用は“サー
マル ケンチング”（熱抑消）と称されている。
また斯様な作用が生ずるのは特に、大きなビーム
電流を有する電子ビームによつて表示スクリーン
を操作して必要な大きな輝度を得るようにする投
射形テレビジヨン用の表示管の場合である。発光
効率の低減をなくすために、表示窓およびこの表
示窓に設けた表示スクリーンを冷却することは前
記オランダ国特許出願第8003360号から既知であ
る。この場合には冒頭にて述べたようにして表示
窓および表示スクリーンを冷却している。しか
し、このような冷却方法では、冷却液の屈折率が
不均一になり、表示画像が屈折パターンで表示さ
れると云う欠点がある。

本発明の目的は上述した欠点を呈さず、しかも
冷却液の熱容量を一層最適に利用し得るようにし
た上述した種類の表示管を提供することにある。

本発明は冒頭にて述べた種類の表示管におい
て、前記アセンブリの一方の端部における前記表
示窓及び前記外部窓の縁部がこれらの窓の長さ方
向に沿つて、これら２つの窓間に流す冷却液用の
流入孔を成し、且つ前記アセンブリの反対側の端
部における前記表示窓及び前記外部窓の縁部が、
これらの窓の長さ方向に沿つて延在する流出孔を
成し、少なくとも前記流入孔がその長さ方向に沿
つて入口チヤンバーとスムースに連通し、冷却液
流の方向に対して直角の方向の前記入口チヤンバ
ーの断面が冷却液流の方向に対して直角の方向の
前記空所の断面よりも大きく、しかも前記２つの
窓間の間隔が、作動中に層状の液流を発生する値
となるようにしたことを特徴とする。

上述したような冷却液が薄層状となる層流に
は、温度勾配、従つて密度勾配が表示窓の表面全
体にわたり均一に変化すると云う利点がある。表
示窓（以下第１表示窓とも称する）前方の空所内
における冷却液には、温度および密度勾配に相当
大きく関連する渦巻が生じないため、冷却液の屈
折率が不均一にならず、従つて表示画像が屈折パ
ターンで表示される（所謂シユリーレン効果）こ
とがない。冷却液の層流は、第１表示部と外部窓
（以下第２表示窓とも称する）との間の間隔を好
ましくは１mm以下とする場合に得られる。第１表
示窓と第２表示窓との間の間隔の下限値は幅狭の
空所を形成し得る精度によつて決定されるだけで
ある。これは特に、第１表示部と第２表示部の平
滑性（10〜20μｍ）に依存する。

有効な冷却を得るためにはさらに、熱容量が高
く、しかも粘性が相当低い冷却液を用いる必要が
ある。特に、粘性の低い冷却液は流入孔を注意深
く構成しない場合に前述したような渦巻を生ず
る。これがため、冷却液の流入孔付近の流れおよ
び好ましくは流出孔付近の流れもスムースに流れ
るようにして、渦巻が生じないようにする必要が
ある。

冷却液を斯様に薄い層状とすれば、冷却液、第
１表示窓の材料および第２表示窓の材料の各屈折
率の差異の影響が、肉厚の厚い冷却液の層の場合
におけるよりも遥かに小さくなると云う利点があ
る。第１表示窓と第２表示窓との間の間隔を約
300μｍとすれば、列却液の層が薄くなり、上述
した各屈折率を互いに適合させる必要がなくな
る。粘性の低い、例えば水または水とアルコール
の混合液のような冷却液を、これまで用いられて
いたシロツプ状のエチレングリコール水溶液の代
りに用いることができる。

投射形テレビジヨンでは、表示スクリーン上に
表示されるものをレンズまたはレンズ系を介して
投影スクリーン上に表示させる。この際、本発明
による表示管を用いれば、冷却液の層流が相当薄
くなるため、投影レンズ系の第１構成部品を表示
すべきものに一層近付けて位置させることができ
ると云う利点がある。このことは表示界の曲率を
補正する上で重要なことであり、このためには表
示すべきものの表面のすぐ近くに弯曲屈折面を設
ける必要がある。これがため、表示スクリーンと
レンズとの間の間隔は８〜10mm以下とするのが望
ましい。例えば、前述したオランダ国特許出願第
8003360号および“I.E.E.E.”（vol、CE−27、No.
３、1981年８月）の論文“Ａ new coolant−
sealed cathode ray tube for projection color
t.v.”に記載されているように、自然対流による
液体冷却装置では、その液体層の層厚が既に５mm
以上もある。

第２表示窓レンズ系の第１構成部品とすれば、
良好な冷却以外に、レンズ系と表示管との間の光
学的な結合が簡単に得られる。

第２表示窓をＸ−線吸収ガラスをもつて構成す
れば、第１表示部のＸ−線吸収度を小さくし得る
ため、第１表示窓は通常の８mmよりも薄く構成す
ることができる。

本発明による表示管では極めて良好な冷却が行
われる。例えば、水−アルコール混合液のような
冷却液の流量を約５cm³／秒（0.3／分）とする
場合には消費電力を約100Wとすることができる。
この際の冷却液の温度上昇は約５℃となる。これ
と同じ冷却能力を例えば空気で得るためには、第
１表示窓に沿つて流す空気流の流量を約17.5／
秒とする必要がある。

冷却液の流量が一定の場合、第１表示窓と第２
表示窓との間の間隔を相当狭くすれば、第１表示
窓に沿つて流れる冷却液の流速は、上記間隔が大
きい場合に較べて相当大きくなると云う利点が得
られる。冷却液流を５cm³／秒とし、第１表示窓と
第２表示窓との間の間隔を300μｍとする場合、
６インチ管に対する上記速度は約17cm／秒とな
る。このように高速となるため、平衡状態が極め
て迅速に調整される。厚さが８mmで、層流により
冷却される表示窓では２分以内に平衡状態が達成
された。前記オランダ国特許出願第8003360号お
よび前記文献“Ａ new coolant−sealed c.r.t.
for projection color t.v.”に記載されているよ
うな対流冷却による従来の投射形テレビジヨン装
置では、平衡状態の調整に例えば30分のような非
常に長時間を要する。

６インチ管で厚さが300μｍの冷却装置による
上述した例における粘性冷却による消費電力は僅
か10ｍＷであつた。空気冷却の場合には、第１表
示窓と第２表示窓との間の間隔を１cmとして同じ
冷却能力を得るのに3W以上の消費エネルギーが
必要とされる。このようなエネルギーは冷却すべ
き系での損失となる。空気冷却に必要なフアンお
よびフイルターでも損失が生ずる。従つて、本発
明による液体層流による冷却は空気冷却によるよ
りもエネルギー的に非常に好適である。

冷却液の層流に対する熱交換の分析から、冷却
液の層が薄い場合にのみ循環冷却剤の熱容量が最
適に利用されることを立証した。冷却液の層が厚
い（数ミリメートル）場合には第１表示窓の直ぐ
前の薄層冷却液にて第１表示窓の熱エネルギーが
消費されるだけであり、大部分の冷却液は第１表
示窓と第２表示窓との間の空所を経て加熱されず
に流れてしまう。

けい光体だけでなく、表示管の表示窓も冷却す
る必要があることを実験により確めた。強制空気
流による空気冷却表示管は僅か約10〜15ワツトの
ビーム電力でしか作動させることができず、対流
冷却による表示管でも約20ワツトのビーム電力で
しか作動させることができない。これに対し、層
流の冷却液による表示管は破壊の危険なく60〜80
ワツトまでのビーム電力で作動させることができ
る。その理由は、上述したような極めて有効な冷
却によつて表示スクリーン全体にわたり等温的に
平坦な温度分布となるからである。これらの表示
管のガラスでの温度分布およびそれに関連する応
力は表示窓のガラス熱伝導率と、表示窓の厚さ
と、消失すべき熱エネルギー量とによつて決定さ
れるだけである。これがため、薄い（第１）表示
窓は厚さが約８mmの通常の厚い表示窓よりも好適
である。前述したように、薄い第１表示窓の低い
Ｘ−線吸収度の問題は第２表示窓をＸ−線吸収ガ
ラスによつて形成することにより克服することが
できる。

例えば珪酸亜鉛鉱（Zn、SiO₄：Mn）および
Y₂O₃：Euのような通常のけい光体の表示スクリ
ーンを有している本発明による表示管の場合、冷
却がけい光体の発光効率にさほど大きな影響を及
ぼさないことを実験により確めた。本発明による
表示管の場合には通常の表示管の場合よりも僅か
に大きなビーム電力を使用することができるので
非常に大きな画像輝度を得ることができる。

本発明による冷却液の層流での冷却の場合に
は、第１表示部の前方における冷却液の速度が最
高となるため、気泡および不純物の問題は殆ど起
らない。冷却回路における他の個所では冷却ダク
トの断面が大きいため、冷却液の流速が非常に遅
くなり、このために不純物がたとえあつてもそれ
らは沈澱する。

液体冷却による場合には、冷却液による伝導に
より表示窓を接地し得るため、光路に静電荷およ
びほこりの問題が生じなくなる。

対流式冷却の場合には表示スクリーンを有する
表示管を垂直に配置する必要があるのに対し、本
発明による表示管は任意の状態で配置することが
できる。このことは投射形テレビジヨン装置を小
形化する上で重要なことである。

図面につき本発明を説明する。

第１図は本発明による表示管の一部を切欠して
示す斜視図である。ガラス容器１はほぼ方形状を
している表示窓２と、コーン３と、ネツク部４と
を具えている。ネツク部４内には表示管の作動時
に表示窓２の内側の表示スクリーン５上に偏向さ
れる少なくとも１つの電子ビームを発生するビー
ム発生手段（図示せず）がある。表示スクリーン
５はけい光体または種々のけい光領域のパターン
をもつて構成する。表示窓２はそのまわりに設け
たつば８に掛合させる封止部材７を介してその表
示窓に平行に外部窓６を設ける。このようにして
得たアセンブリの表示窓２と外部窓６との間には
冷却液を流す空所９が存在する。表示窓２と外部
窓６との間の間隔は例えば300μｍとする。前記
アセンブリの両端部における前記表示窓２及び外
部窓６の縁部が、これらの窓の長さ方向に沿つて
延在する流入および流出孔１０（流入孔のみを図
示）を成し、これらの流入及び流出孔１０の断面
は矢印１１にて示す冷却液の流れ方向に対して直
角の方向の空所９の断面とほぼ同じ寸法となるよ
うにする。流入および流出孔１０は、それらの長
さ方向に沿つて、流入および流出パイプ１３を具
えているチヤンバー１２と連通している。流入お
よび流出孔にスムースに連通するチヤンバー１２
（特に流入孔付近のチヤンバー）は、冷却液が流
入および流出孔に流体力学的に正しく流れるよう
にするするために必要である。チヤンバー１２と
流入および流出孔とのスムースな連通は、チヤン
バーの内壁部１４を冷却液に流れすじにほぼ相当
する形状とすることにより得られる。前記チヤン
バー１２の、冷却流の方向に対して直角の方向の
断面は、表示窓２と外部窓６との間の、冷却液流
の方向に対して直角の方向の断面よりも大きくす
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による表示管を一部切欠して示
す斜視図である。 １……ガラス容器、２……表示窓、３……コー
ン、４……ネツク部、５……表示スクリーン、６
……外部窓、７……封止部材、８……つば、９…
…空所、１０……流入および流出孔、１１……冷
却液の流れる方向、１２……チヤンバー、１３…
…流入および流出パイプ、１４……チヤンバー内
壁、２５……第２表示窓、２６，２７……レンズ
構成部品。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ほぼ方形状をしている表示管を有している排
   気容器を具え、前記表示窓の内側に表示スクリー
   ンを有し、前記表示窓が、この表示窓に平行に配
   置した外部窓と共に冷却液を収容する空所を有す
   るアセンブリを形成する表示管において、前記ア
   センブリの一方の端部における前記表示窓及び前
   記外部窓の縁部がこれらの窓の長さ方向に沿つ
   て、これら２つの窓間に流す冷却液用の流入孔を
   成し、且つ前記アセンブリの反対側の端部におけ
   る前記表示窓及び前記外部窓の縁部が、これらの
   窓の長さ方向に沿つて延在する流出孔を成し、少
   なくとも前記流入孔がその長さ方向に沿つて入口
   チヤンバーとスムースに連通し、冷却液流の方向
   に対して直角の方向の前記入口チヤンバーの断面
   が冷却液流の方向に対して直角の方向の前記空所
   の断面よりも大きく、しかも前記２つの窓間の間
   隔が、作動中に層状の液流を発生する値となるよ
   うにしたことを特徴とする表示管。 ２ 前記表示窓と外部窓との間隔を１mm以下とし
   たことを特徴とする特許請求の範囲１記載の表示
   管。 ３ 前記間隔をほぼ30μｍとしたことを特徴とす
   る特許請求の範囲２記載の表示管。 ４ 冷却液を水とアルコールとの混合液としたこ
   とを特徴とする特許請求の範囲１〜３のいずれか
   に記載の表示管。 ５ 前記外部窓をレンズ系の第１構成部品とした
   ことを特徴とする特許請求の範囲１〜４のいずれ
   かに記載の表示管。 ６ 前記外部窓をＸ−線吸収ガラスをもつて構成
   したことを特徴とする特許請求の範囲１〜５のい
   ずれかに記載の表示管。