JPS58162185A - 単陰極線管型カラ−画像投写装置 - 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】 近時、益々テレビジョン映像等のカラー画像をスクリー
ン上に拡大投写するようにした投写装置が普及されるに
至っている。

この種投写装置としては、種々のものが提案されている
。例えば第１図に示すように、赤、緑及び青の各三原単
色成分の再生画像を得る３本の陰極線管（ＩＫ）、　（
ＩＧ、）及び（ＩＢ）が設けられ、これら陰極線管（Ｉ
Ｒ）　、　（１Ｇ）及び（ＩＢ・）の各色の再生画像を
夫々対応するレンズ系（２Ｒ）　、　（２Ｇ）及び（２
Ｂ）を介して共通のスクリーン（３）上に、各陰極線管
（ＩＲ）。

（ＩＧ）及び（ＩＢ）上の再生画像が重ね合せられるよ
うに夫々拡大投写し、これら再生画像の合成によってカ
ラー画像を得るものがある。この場合、各色の画像は、
夫々単色の陰極線管によって得るものであるので、明る
い画像、したがって明るい投写画像を得ることができる
ものであるが、この場合、各色の画像が投写スクリーン
（３）上で正確に一致させる必要があることから、陰極
線管（ＩＲ）　、　（ＩＧ）及び（ＩＢ）　Ｋ対して、
各レンズ系（２Ｒ）　、　（２Ｇ）及び（２Ｂ）は固定
されていて、投写スクリーン（３）の距離は一定に設定
されるという使用上の制約がある。

また、観察位置によっては、色ずれの問題も生ずる。

これに比し、第２図に示すように、各単色の陰極線管（
ＩＲ）　、　（ＩＧ）及び（ＩＢ）よりの各赤、緑及び
青の画像を２つのグイクロイックミラー（４ａ）及び（
４ｂ）を介して共通のレンズ系（２）の軸上に一致させ
てスクリーン（３）上にその合成カラー画像な拡大投写
させるものがある。この場合各色の陰極線管（ＩＲ）　
、　（ＩＧ）及び（ＩＢ）すなわち物点と、共通のレン
ズ系（２）との距離は、夫々実質的に等距離となるよう
に設定されるが、この距離は、ダイクロイックミラー（
４ａ）及び（４ｂ）の存在によって充分小とはなし得す
、焦点距離の長いレンズ系（２）を用いねばならずこれ
がため、レンズ系（２）として明るいレンズ（Ｆ値の大
なもの）を用いんとするには、より大口径のレンズが要
求される。

また、他の例として第３図に示すように２枚のダイクロ
イックミラー（４ａ’）及び（４ｂ′）を同一位置に交
叉して配置する構成とすることが考えられ、この場合、
陰極線管とレンズ系との距離は比較的小さくすることは
できるものの、実際の組立製造が可成り面倒である。ま
た２枚のダイクロイックミラーによる反射に基〈モアレ
の発生の問題もある。更に他の例としては、第４図に示
すように、１本の単色管、例えば緑の成分画像を得る陰
極線管（ＩＧ）と、他の色の成分の例えば赤及び青の２
成分画像を得る陰極線管（ＩＲＢ）を用い、これらより
の再生画像を１枚のダイクロイックミラー（４）によっ
て合成して共通のレンズ系（２）を介してスクリーン（
３）上にカラー画像として投写するものが提案されてい
る。この場合、赤及び青の２成分画像を共通の陰極線管
（ＩＲＢ）で得るものの、視感度の高い緑の画像は、単
色陰極蕨管によって明るい画像として得るものであるの
で、比較的間るいカラー投写画像を得ることができる。

この場合、第１図ないし第３図で説明した３管式構成を
採るものに比しては、２管式構成が採られていることに
よって、装置の小型化、組立製造の簡易化がはかられる
。

一方、ここで陰極線管についてみるに、陰極線管におい
て、高輝度再生画像を得るには、蛍光面を励起させる電
子ビームのエネルギーを大とするか、ビーム電流の増加
をはかることになるが、２原色以上の画像を得るために
、２種以上の発光蛍光体を塗り分けて蛍光面が形成され
る陰極線管、例えば第４図で説明した投写装置における
２色の＃Ｅ極線管（ＩＲＢ）においては、連続使用によ
って、色ずれや色調の低下を来し、更には高輝度カラー
画像が得られなくなってくる。これは、通常のカラー陰
極線管では、その蛍光面に対向して、この蛍光面に対し
て、各色に対応する電子ビームを対応する色の蛍光体上
に到達させるためのビーム透過孔が穿設されたシャドウ
マスク、或いはアパーチャグリル等の蛍光面に対する電
子ビーム到達位置決定用電極が配設されるが、上述した
ように高輝度の再生画像を得ようとして、電子ビームの
エネルギーを大にしたりビーム電流を大にすると、蛍光
面へのビームの衝撃による温度上昇もさることながら、
電子ビーム到達位置決定用電極に対する電子ビームの衝
撃によつズ電子ビームの約８割のパワーが熱に変換され
、これがため、この電極が高温に温度上昇する。そして
、この電極からの熱は、管体内が高真空度に保持されて
いることから外部に放散しにくいために、その温度は可
成り高められ、このシャドウマスク、或いはアパーチャ
グリル等の電極が大きく熱膨張し、これにたるみなどが
生じ、これによる電子ビームの到達位置に狂いが生じ、
これが色ずれを発生させる。一方、このシャドウマスク
或いはアパーチャグリルの温度上昇の影響、更には蛍光
面自体へのビーム衝撃によって蛍光面においても著しい
温度上昇がなされるが、この蛍光面の温度上昇によって
蛍光体の発光輝度が低下するいわゆる温度消光を来す。

この温度消光とは、温度の上昇に伴って蛍光体の輝度が
低下する現象であるが、この温度消光は、各色の蛍光体
に関してその度合が異なるので、ホワイトバランスに狂
いを生じさせる。そして、このホワイトバランスの狂い
は、特に蛍光面の中央での熱の放散が低く、その温度上
昇が顕著であることから、この蛍光面の中央で特に目立
ち、これがため画質を著しく阻害する。

そして、例えば、第４図で説明した２種以上の色の画像
を得る陰極線管において、蛍光面に対向して、シャドウ
マスクや、アパーチャグリルのような電子ビーム到達位
置決定用電極の配設を回避した、いわゆるビームインデ
ックス管型カラー陰極線管を用いるものが提案された。

このようなビ−ムインデックス管型の陰極線管は、良く
知られているように、複数の色の蛍光体パターンが塗り
分けられた蛍光面上にこれら蛍光体パターンと所定の位
置関係をもって電子ビームの走査によってこのビームの
走査位置を検出することのできる検出部を配置し、この
インデックス信号をもって電子ビームを所定の蛍光体上
に走査するように制御されるものであり、パネル内面の
蛍光面に対向してシャドウマスク、或いはアパーチャグ
リルのよ５な電子ビームの到達位置決定用の電極を配置
した通常のシャドウマスク型、或いはアパーチャグリル
型の陰極線管構成を採るものではないことから、この電
子ビーム到達位置決定用電極による電子ビームの遮蔽に
よるビームパワーの損失を回避でき、これによってシャ
ドウマスク型、或いはアパーチャグリル型の陰極線管に
比しては、明るい画像が得られる。

しかしながら、近時、カラー投写装置において、より高
い小型化、構成の簡略化、組立、製造、取扱いの簡便化
が望まれ、しかも明るいカラー投写画像の要求が強まり
、第４図で説明した２管式構成によっても未だ小型化が
不十分であり、また２本の陰極線管の相互の位置関係の
設定の煩雑が問題となる。更にまた、第４図に示した構
成において、その陰極線管（ＩＲＢ）として上述したよ
うに、ビームインデックス管型陰極線管を用いた場合に
おいても、実際上前述した蛍光面へのビーム衝撃による
温度消光によって十分な輝度の向上はなし得ていない。

本発明は、上述した諸問題を解消して小型で、組立、製
造、取扱いが簡便とされ、加えて、特に十分間るく画質
の良いカラー投写画像を得ることのできる投写装置を提
供するものである。

すなわち、本発明においては、単一管構成を採って投写
装置を構成するものであるが、特に本発明においては、
ビームインデックス管型陰極線管が、その蛍光面に衝撃
させる電子ビームのパワーを所要の条件下で上げること
によって色ずれの問題を起すことなく十分高い輝度を得
ることができることの究明に基いて、この特性を十分活
かし、更に温度消光の問題を解消することによって明る
く画質の良いカラー投写画像を得るのである。

すなわち、本発明においては第５．６図に示すように、
各色例えば赤、緑及び青の各色の光学像を単一の陰極線
管αυ、特にビームインデックス管型カラー陰極線管に
よって構成する。図においてａ荀は、パネル（１４ａ）
と、ファンネル（１４ｂ）と、ネック（１４Ｃ）とより
成る管体で、特にこのパネル（Ｘ４ｇ）の内面に赤、緑
及び青の各色の蛍光体Ｒ，Ｇ及びＢが例えばストライプ
状に順次塗り分は配列され、各蛍光体ストライプ間に光
吸収性のガートバンドＳが塗布されて成る蛍光面α暖が
被着され、この蛍光面（１５＋上の所定位置、例えば所
定位置のガートバンドＳ上にこれに沿ってインデックス
信号を得るための、例えば電子ビームによる励起によっ
て紫外線を発光するインデックス蛍光体αＱが塗布され
る。（１７）　＋’ｃネック（１４Ｃ）内に配置された
電子銃で、これより発射された例えば一本の電子ビーム
ｂが、水平・垂直！磁偏向装置側によって、蛍光面（１
つ上を水平・垂直偏向走査するようになされる。Ｈは、
ビームｂの蛍光面（＋５）上の走ＩＥＫ応じてインデッ
クス蛍光体α０から発光する紫外線を検出して、電気信
号に変換する検出素子で、これより得られたインデック
ス信号は、適当な処理回路−によって処理されて必要な
制御信号とされ、これによって電子銃（Ｉ？）を制御し
、所定の色の映像信号によって変調されたビームｂを対
応する蛍光体上にランディングさせるようになされる。

一方、管体（１４）のパネル（１４ａ）の外面に所要の
間隔を保持して光透過性パネル翰を対向配置し、両パネ
ル（１４ａ）及び（イ）間に液密空間Ｑυを形成し、こ
こに液状冷却媒体＋２２１を充填する。両パネル（１４
ａ）及び（至）間の四周縁には、熱伝導度の高い例えば
Ａｎより成る枠状スペーサ（ハ）を介在させ、この枠状
スペーサ瞥と、両パネル（１４ａ）及び翰とを樹脂、例
えばシリコーンゴム等の封着材（２）によって液密に封
着する。枠状スペーサのには、その外側方に延長する放
熱フィン（ハ）を設は得る。

液状冷却媒体（２２１は、光透過性を有し、粘性が低い
、例えばエチレングリコールと水の混合液な用い得、こ
れを空間ＱＤ内に注入充填し、液密に封着するＯ 上述の構成による投写装置は、単一の陰極線管（１υに
よって例えば赤、緑及び青の三原色の力２−再生画像を
得、これを１のレンズ系α２によってスクリーン０３）
上に投写する（第５図）。したがって、この場合、複数
の陰極線管によって得た画像を合成してスクリーン上に
投写させる場合のような陰極線管相互の位置合せ、単数
の光学系の使用とその配置など、組立製造上の煩鍵さを
回避でき、また全体の小型化がはかられ、また取扱いも
簡便となる。

そして、特に本発明においては、そのカラー画像を得る
単一の陰極線管としてビームインデックス管型構成とし
たことと、更にこれに効果的な冷却作用を与えることが
できる構成としたことの両者の構成が相俟って特に明る
く画質にすぐれたカラー画像を得ることにその特徴があ
る。

すなわち、ビームインデックス管型陰極線管の特性につ
いてみるに、第７図に示すように、今、第６図で説明し
た陰極線管（１１）において、そのカラー蛍光面α■の
各色の例えばストライプ状蛍光体のピンチＰＴ、云い換
えれば１組の隣り合う赤、緑及び宵の蛍光体Ｒ，Ｇ及び
Ｂのトリップレットの幅が０．３６１ｇ、１の蛍光体に
関しこれとその両側で隣り合う蛍光体までの幅、すなわ
ち１の蛍光体に対するビームのランディング許容幅Ｗｐ
が０．１８ｍｍとしたものにおいて、蛍光面ａωに対し
てこれの蛍光体ストライプＲ，Ｇ、Ｂを横切る方向に第
７図中符号（ト）を付して示すドライブ波形、すなわち
、ドライブ電圧の最大点が各蛍光体ストライプのほぼ中
央を走査する時点にあり、最小点がその両側の力゛−ド
バンドＳの走査時点にあるドライブをなす状態をみると
、（各蛍光体に対する）ビームスポットのビーム電流密
度の分布は、第７図中符号ｌ３Ｉｌで示すガウス分布を
呈するので、蛍光体相互に色ずれが生じないようにする
には、ドライブ電圧の最大点でこのガウス分布を有する
ビームスポットの幅Ｗｂが、各蛍光体に対し、隣り合う
蛍光体に跨ることのない幅、すなわちＷｂ＜Ｗｐに選ば
れればよいことになる。この場合、ビームスポットの裾
が、隣り合う蛍光体に跨ったとしても、実質的にこれが
スポットの中心にある蛍光体における発光に比し、実質
的に発光が認められなければ良く、その値はスポットの
最大電流密度Ｉｐの１０分の１とみなすことができるの
で、ビームスポットの実効幅Ｗｂは、Ｉｐの１０分の１
の値開の幅とする。今、このようなど−ム矩査において
、実質的に各蛍光体に入り込むビームのパワーＰをみる
。

このパワーＰは、ビームの加速電圧、すなわち、蛍光面
電圧をＨｖとするとき、ガートバンドＳの存在と実効量
とを考慮する（各蛍光体Ｒ，Ｇ、ＢとガートバンドＳと
が夫々間等の幅であるとして）１ とＰ＝ｉＸ−ｉ−（ＩｐｘＨｖ）として与えられる。今
、このパワーＰを夫々１〜６Ｗにおいて、変化させたと
きの蛍光面電圧Ｈｖとカソード電流（ドライブビークに
おける）Ｉｋとの関係をみると、第８図中、破線曲線（
４１）〜（４６）に示すようになるが、この場合におい
て、前述したビームスポットの幅Ｗｂが夫々０．２ｍ、
　０．１８＊ｔｍ　、　０．１６ｍとなる値を各曲線Ｃ
Ｉ）〜（４６）上に求めると、Ｗｂが０．２酩である場
合は、曲線５］Ｊで示す線上に、Ｗｂ　、／ｌ″−０，
１８ｓ＋ｔである場合は、曲ねりで示す線上に、Ｗｂが
０．１６聰である場合は、曲線（５東で示す線上にある
ことが確められた。したがって今、前述したように、１
の蛍光体のビームランディング許容幅Ｗｐが０．１８で
あるとするときは、斜線を符して示した曲線６４を含ん
で、これより図において下方の範囲で電圧Ｈｖとカソー
ド電流■にの値を選んで、ビームパワーを上げて行けば
、ビームスポットが他の蛍光体にまで広がって色ずれを
起すことがないことがわかる。そして、蛍光体の発光輝
度は、ビームパワーＰに依存し、これが大となれば大と
なるので、パワーＰを十分大にして色ずれなくこの発光
輝度を上げることができることがわかる。

因みに、蛍光面に対向して、シャドウマスク、或いはア
パーチャグリルのような電子ビーム到達位置決定用の電
極を配置した陰極線管についてみると、この電子ビーム
到達位置決定用電極のビーム透過率が２０％（−）のも
のにおける蛍光体に入るビームのパワーＰは、ｐ　−＋
　Ｉｋ−Ｈｖで与えられる。このパワーＰをＩＷ、３．
２４Ｗ及び５Ｗとしたときの蛍光面電圧ＦＩｖと、カン
ード電流Ｉｋ（この場合は赤、緑及び青に対応する３本
のビームに関するカンード電流の和）との関係は夫々第
９図中、（６１１、（６２１及び瞥となる。この場合、
各色の蛍光体へのビームのランディングは、シャドウマ
スク等の電極によって規制されるのでビーム自体の径は
、色ずれに関与しないので、その幅は解像度の問題を別
にすれば、これが大であることは問題にならないが、ビ
ームの８０％がシャドウマスク等のその電極に衝撃する
ことになり、このシャドウマスク等の電極が温度上昇し
、これが熱膨張し、そのビーム透過孔に位置ずれを起す
。そして、この色ずれを起さない範囲は、実験の結果、
第９図中に斜線を付して示した範囲であった。云い換え
れば、このような電子ビーム到達位置決定用電極を具備
する陰極線管では、色ずれなくビームパワーを上げるこ
と、すなわち蛍光体の発光輝度を上げることができない
ことが確められた。

そして、このような究明に、本発明において単管陰極線
管としてビームインデックス１［成とした所以がある。

しかしながら、このように本来的には、輝度の向上がな
されても、先に述べたように、蛍光体自体の温度消光の
問題がある。＠ｉｏ図中曲線（７０Ｒ）（７０Ｇ）及び
（７０Ｂ）は夫々陰極線管管体のパネル内に塗布された
赤の蛍光体ＺｎＳ：Ａｇ、緑の蛍光体Ｙ２Ｏ６：Ｅｕ　
、青の蛍光体Ｇｄ　′２０ｙＳ　：’ｒｂの常温におけ
る輝度を１００％としたときのパネル表面温度に対する
輝度の変化を示すもので、緑の蛍光体における温度消光
現象は著しい。そしてこの視感度の高い緑において著し
い消光が生じることは著しくホワイトバランスに狂いを
生じさせ、画質を害う。

ところが、上述の本発明構成においては、蛍光面０句を
特に管体（１４）のパネル（１４ａ）に被着した構成を
とり、このパネル（１４ａ）の前面に液状冷却媒体（２
２１を配したことによって、パネル（１４ａ）の温度上
昇を効果的に回避でき、蛍光体の温度消光の問題も解決
できたのである。すなわち、本発明構成においては、パ
ネル（１４ａ）の前方に空間（２１）を設け、これに冷
却媒体（２２１を収容したものであるが、パネル（１４
ａ）の、特に熱の放散がされにくい中央で温度上昇が生
ずると、これに伴ってこの部分に接触している媒体（２
２１に温度上昇が生じるが、今、パネル（１４ａ）がほ
ぼ重力方向に沿ってたてられているとすると、この媒体
曽の温度が上った液体は比重が小となってこれが空間的
に上方に浮上し、ここに対流が生じ、中央の熱は周辺へ
と伝えられ、局部的温度上昇は避けられ、しかも周辺へ
と熱が伝達されることによって周辺から効率良く、例え
ば枠（２３１とそのフィン１２つを介して放散されるの
でパネル（１４ａ）が著しく温度上昇することが回避さ
れるのである。第１１図中、曲線のηは本発明構成によ
る陰極線管０１）において、パネル（１４８）の中央の
みを連続発光させたときのその時間に対してのこの発光
部分における温度の変化を測定した結果を示したもので
、同図中、曲ｍ＠７Ｊは、冷却媒体による冷却手段を持
たない場合の同様の陰極線管パネルの温度の変化を測定
したものであり、両曲線のり及び（肋を比較して明らか
なように、本発明構成によるときは効果的に温度上昇の
回避がみられる。また第１２図中曲線のυ及び（９りは
、夫々第１１図の曲線のり及び鵜で説明したパネルの温
度変化に対応して生じる緑の蛍光体Ｇｄ２ｏｚＳ：Ｔｂ
における輝度の変化（相対値）の測定結果を示し、これ
Ｋよって本発明によるときは輝度の変化、すなわち温度
消光が効果的に回避されていることがわかるこれら測定
は、■（ｖを２６ｋＶ　、　Ｉｋを４３０μＡとした場
合である。

上述したように本発明においては、インデックス型陰極
線管における特徴を巧みに用いて、単管式構成をとって
、しかも明るく画質にすぐれたカラー投写画像が得られ
るようにしたものであり、単管式であるが故の組立、製
造、取扱い上の利益と相俟って実用上画期的な有利性を
有するカラー投写装置を提供し得たのである。

因みに、本発明装置において、陰極線管０４）の有効画
面寸法（対角長）が５吋、蛍光体ピッチＰＴが０．３６
龍、Ｈｖ３３ｋｖ、平均カソード電流３．５ｍＡとし、
各色の蛍光体Ｒ，Ｇ、Ｂとして夫々Ｙｉ１０’４　：Ｅ
ｕ、ＧｄｄＯｙＳ：Ｔｂ、ＺｎＳ：Ａｇを用い、レンズ
系（１３がＦｔ。

スクリーンゲイン５．０としたとき、５０吋スクリーン
上での標準カラーバー白部の輝度は１６Ｆ’Ｌ得られた
。これに比し、従来の同サイズ、同ピツチのアパーチャ
グリルを用いたトリニトロン型（登録商標）の投写装置
では９ＦＬとなった。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第４図は夫々従来のカラー投写装置の各側
の構成図、第５図は本発明による単陰極線管型カラー画
像投写装置の一例の構成図、第６図はその陰極線管の一
例の路線的断面図、第７図はその説明図、第８図はその
加速電圧−カンード電流と、ビームパワーとの関係を示
す図、第９図は電子ビーム到達位置決定用電極を具備す
る陰極線管の同様の図、第１Ｏ図は蛍光体の温度と輝度
との関係を示す図、第１１図は陰極線管の連続使用時間
とパネル温度との関係を示す図、第１２図は同様の時間
と輝度との関係を示す図である。 ａηはカラー陰極線管、０渇はレンズ系、（Ｉ→はスク
リーン、（ｌ（イ）は管体、（１４ａ）はそのパネル、
翰は光透過性パネル、（２）は液状冷却媒体である。 第３図 第６図 ハ・オル４１石１度（°ｃ） ＦＭＪＭ　（分り 手続補正書 昭和５７年６月ＩＳ日 １、事件の表示 昭和５７年特許願第　　４５２００　　　号２、発明の
名称　単陰極線管屋カラー画像投写装置３、補正をする
者 事件との関係　　　特許出願人 住所　東皇部品用１：（北品用６丁１−１７１ｉ？　１
３ｓ号名称（２１８）ソニー株式会社 代表取締役　岩間和夫 ６、補正により増加する発明の数 ８、補正の内容 （１）明細書中、第１６頁、６〜９行「第１０図中曲線
（７０Ｒ）・・・螢光体Ｇｄ２Ｏ２Ｓ：Ｔｂ　Ｊを［第
１０図中曲線（７０Ｂ）（７０Ｒ）及び（７０Ｇ）は夫
々陰極線管管体のパネル内に塗布された青の螢光体Ｚｎ
８：Ａｇ。 赤の螢光体Ｙ２Ｏ３：Ｅｕ、緑の螢光体Ｇｄ２０２８：
Ｔｂ　Ｊと訂正する。 （２）　　図面中筒１０図を添付図面のように補正する
。 以　　　上 第ｉＱ図 へ〇ネル表面瀘す’ＬＡ：Ｃ） 手続補正書 昭和５８年　１月２４日 １、事件の表示 昭和５７年特許願第　４５２００　　号３、補正をする
者 事件との関係　　　特許出願人 住所　東京部品用区北品用６丁目７番３５号名称（２１
８＞　　ソニー株式会社 代表取締役　大　賀　典雄

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 単一のビームインデックス管型カラー陰極線管を有し、
   該ビームインデックス管型カラー陰極線管は、該陰極線
   管管体のパネル内面に蛍光面が被着されて成り、該陰極
   線管管体のパネルの外面に対向して光透過性パネルが配
   置されて両者間に液密空間が形成され、該液密空間内に
   上記パネルに接触して光透過性冷却媒体が配されて成る
   単陰極線管型カラー画像投写装置。