JPH06139968A - 投写形ブラウン管 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明はブラウン管を用いた投写型ディスプレ
イに関するもので、特にコントラストを向上させて高画
質化を実現するものを提供する。 【構成】投写ブラウン管のフェースプレートパネルの光
透過率を減少させてパネルガラス端面、レンズの入射面
・出射面で生ずる反射光を吸収しコントラストを向上さ
せる。 【効果】フェースプレートパネルの光透過率を７０％と
すれば、１回の反射光は４９％となり、反射回数が増加
するにつれ透過光との比率が増加し、コントラストが向
上する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、投写形ブラウン管と投
写レンズを用いた投写形ディスプレイ、投写形テレビに
利用できるものに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のブラウン管と投写光学系において
は、発表文献（テレビジョン学会技術報告：Vol.14, N
o.66, pp.39-44, CE'90-79 (Nov.1990)）に示すよう
に、蛍光体の出力光の一部が投写レンズの入射側レンズ
に反射し、それがまた蛍光面に戻り、画面の黒の部分を
明るくし画面のコントラストを低下させていた。これを
改善するため、文献にもあるように、種々の試みがなさ
れ成果を上げてきているが、高画質への要求はさらに強
くさらなる改良がのぞまれている。

【０００３】一方、蛍光体から発する色の純度を上げる
ために、投写レンズの入射側レンズに色素を着色し光学
フィルターを形成したものや、ブラウン管とレンズの間
に封入される冷却液に着色したもの（特開昭６０−４１
７４１号公報、実開昭５７−１８０９５７号公報など）
が実用化されている。これらの方式のうちで、前者の入
射レンズに着色したものは、レンズの透過率が若干低下
するため、このレンズの出射面で反射する不要光に対し
ては効果が有る。しかしながら、後者の冷却液に着色す
る方式では、投射レンズの入射側レンズの入射面が平面
であればよいが、ブラウン管フェースプレート側に凸の
形状のレンズの場合、中央部は冷却液の厚さが薄く周辺
部では厚くなってしまう。このため、着色された冷却液
の透過率が１００％でない場合には、画面周辺部での光
の減衰量が大きくなり、ただでさえ少ない周辺部の光量
がさらに少なくなり、スクリーン上では画面周辺部が非
常に暗くなってしまう。入射レンズの入射面が平面の場
合、レンズの全面にわたり明るいレンズを実現し、セッ
トのコンパクト化のために投射距離を短くしようとする
際に不利になると同時に、冷却のための液量もあまり増
加できない。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明では、上記の点
を考慮し、画面周辺部の光量を失うことなく、従来の投
写光学系の特長をそのまま活かす形でコントラストの向
上を図った投写光学系を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】反射光を低減するための
手段として、光の経路に光が減衰する領域を設ければよ
いことは知られている。本発明は、この原理を応用した
ものである。蛍光面の塗布されるフェースプレートの形
状が、電子銃側に凸である場合、このフェースプレート
の光の透過率を低減することで、不要反射光を低減しコ
ントラストの向上を図ることが出来る。

【０００６】コントラスト改善のもう一つの手段とし
て、投写管内面の黒色化がある。投写管は通常蛍光膜の
電子銃側は光の反射と導電性を考慮しアルミニウム薄膜
によるメタルバックが施されている。投写管の場合は、
ブラウン管製法上このアルミニウム薄膜がブラウン管の
ガラスバルブ内に広く付着している。メタルバックを通
り抜けた光は、バルブ内面のアルミ薄膜で反射され再び
蛍光体に戻っており、これもコントラストの低下に作用
していた。そこで、本発明では、このアルミ薄膜の上に
光をよく吸収する黒色カーボン等の物質を付着させるこ
とによりコントラストを改善するものである。

【０００７】

【作用】ブラウン管フェースプレートの光透過率を８０
％とすると、蛍光体からの出力光は８０％となるが、反
射光はフェースプレートに入り蛍光体で反射され再びフ
ェースプレートを通過するので、反射光の強さは０．８
２＝０．６４倍となる。このように、フェースプレート
の透過率を考慮しない従来方式に比べ、反射光は大幅に
減衰し、コントラストの高い映像が実現できる。

【０００８】一方、画面周辺部は、フェースプレートの
ガラスの厚さが中央部よりも薄くなっているため、蛍光
体の出力光の減衰は小さく従来問題となった画面周辺光
量の低下は軽減される。反面、反射光に対する効果も少
なくなるが、周辺部に戻った反射光はもともと強度的に
小さくなっており、コントラスト低下に与える影響は小
さい。

【０００９】前述のように蛍光膜の裏にあるメタルバッ
クを通過した光は、ブラウン管ガラスバルブ内面につい
ているカーボン膜に吸収されるため、コントラストの改
善が図られる。

【００１０】

【実施例】図１は本発明の構成を示す図である。図１に
おいて、１はブラウン管フェースプレート（光透過率を
考慮したのの）、２は蛍光体（蛍光面）、３は冷却液、
４は投写レンズ、５は投写レンズの入射レンズを示す。
６は電子ビーム、７は出力光、８は反射光を示す。ここ
で、コントラスト向上効果をさらに増加させるために
は、５の入射レンズに着色レンズを用いればよい。以
下、図１を用いて本発明の原理を示す。電子ビーム６に
よって励起された蛍光体は、蛍光体特有のスペクトルを
持つ光を発する。この光は、ブラウン管フェースプレー
トを通し冷却液３を通りレンズ４の入射レンズ５に入射
する。冷却液３は、フェースプレートの冷却だけでなく
フェースプレート１と入射レンズ５と屈折率の近い液体
を使い、フェースプレート１と冷却液３の境界面、冷却
液３と入射レンズ５の境界面での反射を低減させてい
る。ブラウン管とレンズの間に屈折率の近い物質を充填
する上記の液冷直結方式によりコントラスト特性は飛躍
的に向上した。しかしながら、高画質化の要求も急速に
高まりコントラスト特性のさらなる向上が求められてき
ている。この要求を満たすには、図１に示す不要反射光
８のさらなる低減が必要となる。そこで、本発明におい
てはブラウン管フェースプレート１に光透過率の小さな
ものを用いた。この発明の原理は、光透過率の低い物質
の中を反射光を２回通すことにより、この効果は前記の
ようになり、透過率を８０％とすると、１次反射光は本
発明を適用しない場合の６４％となる。同様に、フェー
スプレート１の光透過率を７０％とすると、１次反射光
の強さは、本発明を用いない場合に比べ０．７²＝０．
４９、すなわち４９％となる。２次反射に至っては０．
４９²＝０．２４、すなわち２４％となりほぼ無視でき
る値となる。この透過率は、画面輝度とコントラスト特
性の両者を考慮し決めればよい。

【００１１】以上の説明は、光の減衰特性が光の波長に
よらずに一定として述べたものであるが、フェースプレ
ート１に波長選択性の物質を混入することにより、出力
光の純度を上げることができる。とくに、発光スペクト
ルで視感度の高い黄色から赤色方向の成分が混入する緑
蛍光体では、効果が大きい。この時、緑のメインスペク
トル成分の透過率を７０〜８０％としておけば前記の作
用が働き不要反射光の低減が図られる。このような光学
特性の１例を図２に示す。図中９はフェースプレートの
光透過率を示し、１０は緑蛍光体の発光スペクトルの１
例を示す。同様な考えは、特開昭５９−１１２５４５号
公報にも示されているが、ブラウン管のフェースプレー
トが平面の場合であり、曲率を持った場合については考
慮されていなかった。

【００１２】図３は本発明の他の実施例を示す。図中図
１と同じものは同一番号を付けた。ここで１１は光透過
率を制御するフィルタを示す。このフィルタによっても
反射光の強度が低減できる。しかしながら、図１に示す
構成と比較すると、フェースプレート１の内部で反射す
る成分については効果がない。また、蛍光面から発する
光に対し場所によらず一様な減衰特性を示す。最も、フ
ィルタ１１の特性をフェースプレートの中央部では減衰
量を大きくし、周辺にいくに従い小さくすれば周辺光量
の低下は防げる。

【００１３】図４は本発明の他の実施例を示すものであ
る。図１に述べた実施例と既存の技術を組み合わせたも
のである。すなわち、フェースプレート１は波長の全帯
域に対して同一の減衰量を持っていてもよいし、波長選
択性の特性を持ったものであってもよい。ここでは、冷
却液３と入射レンズ５の光透過率をコントロールするこ
とを特徴としている。図４では、光透過率をコントロー
ルする要素を３つのブロックに分けているため、特性の
微妙なコントロールが可能となる。以下、詳細に説明す
る。ブラウン管フェースプレート１の曲率に代表される
形状は、光学系の一部として設計されているもので、光
学特性が最適になるように決定される。このため、フェ
ースプレートの光減衰量が厚さに反比例する場合、コン
トラスト特性、周辺光量特性との兼合が最適化されない
可能性もある。この時、冷却液の光減衰量が液厚に比例
するものとすると、周辺部では液厚が大きくなり、光の
減衰量は大きくなる。すなわち、フェースプレート１の
周辺部における光減衰量が少ない場合に、冷却液の光透
過率はフェースプレートの光透過率とは独立に設定でき
るため、トータルの光透過率をコントロールすることで
最適に調整できる。

【００１４】入射レンズ５は、従来、色純度を向上させ
るために波長選択性を持つ色素で着色したののを使用し
ている。

【００１５】図５は、図１の構造を持つ光学系に於て、
本発明を適用しない場合の不要光による迷光のパターン
の一例を示したもので、この迷光がコントラストの低下
を招く。図５において、１３はウインドウパターンを示
し、１４は不要光による迷光パターンを示す。１４の迷
光によるパターンの輝度は、ウインドウパターンの輝度
の増加にともない増加する。一般画像では、この迷光が
他の映像の上に光学的にかぶさる形となり、黒の浮いた
コントラストの悪い映像が再現される。従来、文献にも
示されているように、入射レンズ５の曲率や入射レンズ
５とブラウン管フェースプレート１との距離を最適化す
る、あるいは、入射レンズ５の出射面側にマルチコーテ
ィングを施す、などで対応してきたが、これらは直接不
要光のエネルギーを低減するものではなかった。このた
め、コントラストの改善効果は、あるレベルから大きな
伸びが期待できなくなる。

【００１６】図６は、コントラストを改善するもう１つ
の手段を示すものである。図中、１６はアルミニウム薄
膜によるメタルバックを示し、１７はカーボン膜などの
ような光吸収物質を示し、ブラウン管ガラスバルブ内面
に付着している。１７のカーボン膜は、１６のメタルバ
ックの蛍光面と反対側の面にも付着させるとさらに効果
は上がるが、電子ビーム６の吸収も大きくなり注意が必
要である。

【００１７】

【発明の効果】図１に示す投写光学系はスクリーン上で
の像面湾曲歪みを低減し、蛍光面周辺部の光を効率良く
レンズに取り込むために蛍光面は電子銃側に凸の大きな
曲率を持っている。すなわち、フェースプレートのガラ
スの厚さは、中央部で厚く周辺部で薄い構造となってい
る。光透過率をフェースプレートの厚みに反比例させる
と、中央部では光の減衰量が大きく周辺部では小さい。
このため、周辺部での光量低下が小さいので本発明を用
いることにより画面周辺部が暗くなるということはな
い。むしろ、中央部が暗くなるため、従来の投写型ディ
スプレイの欠点であった画面中央部が異常に明るい問題
が緩和され、見やすい映像が実現できる。画面中央部に
おける透過率の低下は、中央部付近の反射光強度が最も
大きいため、出力光の低減効果以上に反射光の低減効果
も大きくコントラストの向上に大きな効果があり画質向
上に貢献する。

【００１８】本発明により、投写型テレビの欠点であっ
た黒の部分が浮いてくるという問題が大幅に改善され
る。さらに、本発明とスクリーンの黒色化（光透過率の
低減）を組み合わせることにより、コントラストの改善
はさらに大きくなる。本発明、スクリーンの黒色化は、
いずれも画面の輝度を低減させるが、現流投写型テレビ
は視野角を直視テレビ（ブラウン管の発光を直接みるタ
イプのテレビ）並に欲張らなければ十分な画面輝度がえ
られており、画面輝度の低減は実用上大きな問題とはな
らない。むしろ、画質向上には、不要光を抑えたコント
ラストの改善の方がはるかに効果的である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の原理・構造を示す図である。

【図２】レンズ、ブラウン管フェースプレート等の光学
路に設けられる光学フィルタの特性の１例を示す図であ
る。

【図３】ブラウン管フェースプレート出射面側に光学フ
ィルタをつけた状態を示す図である。

【図４】図１の構造で、冷却液に光学フィルタ特性を持
たせたものを示す図である。

【図５】不要光による迷光のパターンを表したものを示
す図である。

【図６】コントラストを改善するもう一つの手段で、ブ
ラウン管ガラスバルブ内面を黒色化した構造を示す図で
ある。

【符号の説明】

１…光学特性を有するブラウン管フェースプレート、 ２…蛍光体、 ３…入射レンズ、 ８…不要反射光、 ９…フィルタの光透過率特性、 １４…迷光パターン、 １７…カーボン膜。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 浅野 哲夫 千葉県茂原市早野3300番地株式会社日立製 作所茂原工場内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ブラウン管の蛍光面が単一、あるいは複数
   の曲率を有し、蛍光面中央部が周辺部よりも電子銃側に
   近づいている形状を有しており、蛍光面の映像を投写レ
   ンズでスクリーンに拡大投影する投写形ディスプレイに
   おいて、ブラウン管蛍光膜の付いているフェースプレー
   トガラスを光透過率の低いものとしたことを特徴とする
   投写形ブラウン管。
2. 【請求項２】請求項１記載のブラウン管フェースプレー
   トに光の波長選択性を持たせたことを特徴とする投写形
   ブラウン管。
3. 【請求項３】投写型ブラウン管において、ガラスバルブ
   内壁面を光の吸収率の高い物質で覆ったことを特徴とす
   る投写型ブラウン管。