JPS61185843A - 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】 本発明は陰極線管のフェースプレート装置、特に粉末け
い光スクリーンを有する単色陰極線管により発生される
画像の画質を改善する光フイルタ装置を含むフェースプ
レート装置に関するものである。

慣例の陰極線管表示システムは単一の表示管か３個の単
色投写管を使用する。表示管はそのフェースプレートに
可視像を発生する。３個の投写管はそれぞれ赤、緑およ
び青色の像を投写スクリ−ン上に同時に投写し、スクリ
ーン上でこれらの像を合成して可視多色像を形成する。

いずれの形式のシステムにおいても、像のコントラスト
がハローにより悪影響を受ける。これは管の走査電子ビ
ームの発光像を取囲む不所望な輪帯又は一連の輪帯であ
る。投写管表示システムにおいては更に像の輝度が管の
けい光スクリーンから光線が発射される角度に著しく依
存する。

ハローの原因及び像輝度の角度依存性は第１図を参照す
ると理解することができる。第１図はフォーカスレンズ
１２から離間して置かれた投写管の代表的な従来のフェ
ースプレート装置の断面図を示す。レンズ１２はフェー
スプレーｔ”Ｊ置からの光線により形成される像を拡大
し、この像を比較的大きな反射性又は透過性の投写スク
リーン（図示せず）上に投写する。

フェースプレート装置１０はガラスフェースプレート１
４と、その上に被着された粉末けい光スクリーン１６と
、アルミニウムのような導電材料の反射層１８とを具え
る。フェースプレート、けい光スクリーン及び反射層の
代表的な厚さはそれぞれ１０ミリメートル、５０ミクロ
ン及び０．１　　ミクロンである。

層１８はスクリーンから励起電子を捕集すると共にスク
リーン内を逆もどりする光線をフェースプレートの方向
に反射してレンズに到達する光の量を増大するために設
けられる。しかし、以下に説明するように、層１８はレ
ンズ１２に到達する光の量を増大するだけでなく、ハロ
ーに寄与する光も増大する。

第１図は正しいスケールで図示してないが、けい光スク
リーンから放射された光線がフェースプレート装置１０
をどのように透過するか明瞭に示しである。電子ビーム
２０がけい光スクリーン１６を点２２を中心とするスポ
ットで励起すると、多数の光線が種々の角度に発生する
。全ての角度は点２２を原点とするフェースプレート−
スクリーン界面２ａ及びフェースプレート−空気界面２
８に垂直な直線２４に対し測るものとする。

界面２６の方向に発射された全光線は光線Ｉ、で示すよ
うに少くとも部分的に粉末けい光スクリーン１６内へと
反射される。これらの光線Ｉ、はけい光スクリーン内の
けい光粒子により凡ゆる方向に散乱される。反射層１８
の方向に散乱された光線は再びフェースプレート１４の
方向に向けられる。点２２とこれら散乱光線の各々が界
面２６に入射する点との間の横方向のずれはけい光スク
リーン自体の厚さく例えば５０ミクロン）程度になり、
これにより電子ビーム発光スポットの直径が著しく増大
し、代表的には約５００　　ミクロンになる。

点２２から発生されてフェースプレート−スクリーン界
面２６を通過する光線は管の前面のフェースプレート空
気界面２８に到達する。これらの光線のうち点２２から
Ｏｏからθ。。、の角度で発射された光線部分ＩＬは界
面２８を通過してレンズ１２に補集され、最終的に投写
スクリーン上に像を形成する。

点２２からθ。。Ｌより大きい角度で発射された光線部
分Ｉ、４はレンズから外れ、像の輝度を低減することに
なる。界面２８に到達した各光線の少なくとも一部分Ｉ
、が界面２６の方向に反射される。界面２６に到達する
反射光線ＩＲは原点２２からフェースプレートの厚さく
例えば１０ミリメートル）の程度の距離だけ横方向にず
れる。これらの横方向にずれた光線は粉末けい光材料１
６と反射層１８により後方散乱され、電子ビームスポッ
ト像の周囲に多数の同心リング状のハローを形成し、像
のコントラストを低減する。

米国特許第４３１０７８４号明細書にハローを抑圧する
フェースプレート構造が開示されている。その構造は外
表面に反射防止膜を有すると共に内表面とけい光スクリ
ーンとの間に角依存干渉薄膜を有する透明ガラスフェー
スプレートから成る。外側の反射防止膜はこれに小角度
で入射する発光光線がフェースプレート内に反射されて
戻されるのを低減して発光点を取囲むハローの中心部を
抑圧するために設けられる。内側の干渉膜はこれに大角
度で入射する発光光線を反射してハローの中心部を取囲
むリング状外側部分を抑圧するために設けられる。

原則として内側干渉膜はこれ自体によりハローを有効に
低減し、輝度を増大する必要がある。斯る膜はハローに
寄与する全ての光線を粉末けい光スクリーン内へ反射し
て戻す必要がある。これら反射光線の一部はフェースプ
レートの方向に再び向けられ、像の輝度を増大する。こ
の膜は、ハローに大きく寄与する全ての光線（即ち所定
の角度θＨより大きい角度で発射された光線）を反射す
ると共に小角度で反射された全ての光線を通す鋭い遮断
特性を有するフィルタとして動作する必要がある。この
角度θＨは陰極線管を使用する特定の表示システムの設
計基準を満足するよう選択される。例えばある表示管表
示システムにおいては角度θＨはハローの最内側リング
に寄与する発光光線の最小角度（代表的には４５°）に
等しくすることができる。投写管表示システムにおいて
は角度θ、は角度θｃｏｔ　　（代表的には２５〜３０
°）にすることができる。しかし、前記米国特許の干渉
膜は角度ととも徐々に増大して４５°で入射する光線に
対し約６０％に達する反射率を発生し、０°〜３０゜の
角度で入射する光線に対しかなり大きな反射率を発生す
る。

本発明の目的は角度θＨより大きい角度で入射する略々
全での可視光線を遮断すると共にθ８より小さい角度で
入射する略々全での可視光線を通す光フイルタ装置を含
むフェースプレート装置を有する単色陰極線管を提供す
ることにある。

本発明の他の目的は、光フイルタ装置がバンドパスフィ
ルタとしても作用するフェースプレート装置を有する単
色陰極線管を提供することにある。

斯るフィルタは管が発生しようとする主波長λ＋０（例
えば赤、緑、青）を中心にそれより低い波長λ；からそ
れより高い波長λ＋０に亘り延在する帯域幅内にある単
色光帯域外の波長を有する全ての可視光線を遮断する必
要がある。

本発明では上述の目的及びその他の目的を、発光／散乱
スクリーンとフェースプレートとの間に複合光フィルタ
を含むフェースプレート装置を提供することにより達成
する。このフィルタはスクリーンに隣接する第１部分と
フェースプレートに隣接する第２部分を有する。第１部
分はスクリーンから垂直に入射する光線に対しλ＋０に
等しい遮断周波数を有すると共にスクリーンからθＨよ
り大きい角度で入射する光線に対しλ；に等しい遮断周
波数を有する多層干渉エツジフィルタを具える。第２部
分はフェースプレートとこのエツジフィルタの光学イン
ピーダンスをマツチングさせる多層マツチングフィルタ
を具える。この複合フィルタは０°〜θＨの角度で入射
する主波長λ０又はそれに近い波長を有する光線に対し
て高い透過性を有し、他の可視光線に対しては高い反射
性を有する。

好適例では、この複合フィルタの層を屈折率ｎ１とｎ２
を有する２種類の材料を使って製造する。エツジフィル
タはスクリーンに隣接する屈折率ｎ２及び厚さｔ２／２
を有する第１層と、屈折率ｎ、及び厚さ１、と屈折率ｎ
２及び厚さｔ２を交互に有する奇数個（ｍ）の中間層と
、屈折率ｎ２及び厚さｔ２／２を有する最終層とを具え
る。マツチングフィルタはエツジフィルタの最終層に隣
接する屈折率ｎ２及び厚さｔ３／２を有する第１層と、
屈折率ｎ、及び厚さｔ４を有する中間層と、フェースプ
レートに隣接する屈折率ｎ２及び厚さｔ３／２を有する
最終層とを具える。本例ではｎｌはｎ２より大きく、ｎ
１ｔ１はｎ２ｔ２に略々等しく且つｎ、ｔ４はｎ２ｔ３
に略々等しくする。

図面につき本発明を説明する。

第２図は代表的なけい光スクリーンの発光特性と、本発
明によるフィルタ装置の第１部分を構成する干渉エツジ
フィルタの所望の透過特性を示す。

実線は高輝度デルビウム添加Ｐ４４けい光体材料のスペ
クトル分布を示し、このけい光体材料は１つの主緑発光
帯と３つのスプリアス発光体を含む４つの帯域に可視光
を発生する。これらのスプリアス発光帯は主発光帯の左
側の青発光サイドバイトと右側のオレンジ及び赤発光サ
イドバイトである。

主発光帯は５５４ナノメートル（λ＋０）にピーク強度
を有し、約５３２ナノメートル（２石）から約５６８ナ
ノメートル（λ＋０）まで延在する。

破線と点線はエツジフィルタの所望の透過特性を示す。

破線で示すように、このエツジフィルタは９０°で入射
する光線に対しλ＋０の遮断波長を有するように設計し
である。点線で示すように、このエツジフィルタはθＨ
で入射する光線に対しλ１の遮断波長を有するように設
計しである。これらのパラメータを特定の陰極線管に対
し定めれば、特定のエツジフィルタの設計はｒＴｊｉｎ
　Ｆｉｌｍ　０ｐｔｉｃａｌＦｉｌｔｅｒｓ　Ｊｔ（、
Ａ、Ｍａｃｌｅｏｄ著、Ａｍｅｒｉｃａｎ　Ｅｌｓｅｒ
ｖｉｅｒＰｕｂｌｉｓｈｉｎｇ　Ｃｏｍｐａｎｙ　Ｌｔ
ｄ、発行にューヨーク）、第１１２〜１４５頁に記載さ
れているような標準の設計式を用いて直接行なうことが
できる。

第２図に破線と点線で示す理想的な透過特性はエツジフ
ィルタのみで得ることはできないが、この特性はフィル
タ装置の第２部分を構成する多層マツチングフィルタを
付加することにより精密に近似することができる。この
マツチングフィルタは図示の特性からの偏差の主原因で
ある透過特性のリップルを低減する。この低減はエツジ
フィルタのアドミッタンスを複合フィルタの支持基板と
して作用するフェースプレート材料のアドミッタンスに
整合させる等価アドミッタンスを有する複合層を設ける
ことにより達成される。好適なマツチングフィルタは前
記の文献の第１２８〜１４３頁に記載されている。

上述のフィルタはスプリアス青発光サイドバンド内の光
に対して高い透過性を有する点に注意する必要がある。

しかし、この光は目立たない。その理由は主緑発光帯に
比べてこのサイドバンドのエネルギー量が相当低いため
と、人間の目の感度が緑色光に比較して青色光に対し低
いためである。

ただし、多くのけい光材料に対してはフィルタの設計に
おいてスプリアスサイドバンドを考慮する必要はない。

その理由は発生するサイドバンドが除去帯域内に含まれ
るか人間の目に見えるサイドハンドを発生しないためで
ある。赤色光発生用のユーロピウム添加材料及び青色光
発生用のツリウム添加材料は可視サイドバンドを発生し
ないけい光材料の例である。

第３図はθ＝θ１．で入射する光線に対しλＬ及びθ＝
９０°で入射する光線に対しλ＋０の遮断波長を有する
光フイルタ装置を含むフェースプレート装置の実施例の
断面図を示す。本例フェースプレート装置はガラスフェ
ースプレート３４の内表面上に堆積された複合光フィル
タ３２と、フィルタ３２の最内層上に堆積されたテルビ
ウム添加Ｐ４４緑色けい光材料から成るスクリーン３６
と、スクリーンの内表面上に堆積された反射アルミニウ
ム層３８とを具える。フィルタの各層の厚さｔ及び屈折
率ｎは図中に示しである。フェースプレート３４および
スクリーン３６の屈折率も示しである。フェースプレー
トおよびスクリーンの厚さは管のサイズ及び電子ビーム
のエネルギーに依存するが、代表的には投写管ではそれ
ぞれ１０ミリメートル及び５０ミクロン程度であり、表
示管ではそれぞれ５〜１５ミリメートル及び１０〜５０
ミクロンである。反射層３８の厚さは電子ビームが通過
し得るように十分に小さくするが、電子ビーム電流をス
クリーンから導出してオーバヒートが生じないように十
分に大きくする必要がある。この厚さは代表的には約０
．１ミクロンである。

複合光フィルタ３２は干渉エツジフィルタを構成する第
１部分４０とマツチングフィルタを構成する第２部分４
２を有する。エツジフィルタ４０はスクリーン３６に隣
接する第１層と、奇数個ｍの中間層と、マツチングフィ
ルタ４２に隣接する最終層とを有する。第１層は屈折率
ｎ２及び厚さｔ２／２を有する。ｍ個の中間層は屈折率
ｎ１及び厚さｔｌと屈折率ｎ２及び厚さｔ２を交互に有
する。エツジフィルタ４０の最終層は屈折半日。及び厚
さｔ２／２を有する。

マツチングフィルタ４２はエツジフィルタの最終層に隣
接する厚さｔ３／２を有する第１層を含む３つの層を有
する。エツジフィルタの最終層とマツチングフィルタの
第１層は屈折率ｎ２を有する同一の材料で形成すること
ができるため第３図に破線で示すように区分することが
できる。マツチングフィルタの第２層は屈折率ｎ、及び
厚さｔ４を有する。

マツチングフィルタの最終層はフェースプレートに隣接
し、屈折率ｎ１及び厚さｔ、／２を有する。エツジフィ
ルタ及びマツチングフィルタのこれらの層は次の関係： ｎ、＞ｎ。

ｎ、ｔ、＝ｎ２ｔ。

ｎ、ｔ、＝ｎ２ｔ３ も有する。

エツジフィルタの性能は積ｎ、ｔ、を第２図に示す波長
λ、のτに等しく設定することにより最適化することが
できる。この波長λ＋０、はλ＋０に略々等しい低遮断
波長とΔλに等しい帯域幅を有するエツジフィルタの除
去帯域の中心波長である。

更に、エツジフィルタの性能はある点までは中間層の個
数ｍを増大することにより最適化することができる。７
個のような少数の中間層で良好な性能を得ることができ
るが、中間層の数を１５個以上にしても性能の向上は殆
んど１尋られない。

第２図に示す透過特性に近似する特に有効なフェースプ
レート装置は屈折率ｎ、＝１．６のフェースプレートを
有する陰極線管に対しては緑色発光（λ０・５４４ｎｍ
　）けい光スクリーンに対して次の層材料及び厚さを用
いることにより得られる。

ｎ、＝２．３５　（酸化チタン） ｎ２＝１．４５　（酸化珪素） ｔ、＝７１ｎｍ ｔｚ＝１１５ｎｍ ’ｃ、＝１４２ｎｍ ｔ４＝３８ｎｍ 上述の層材料及び厚さを有すると共に１５個の中間層を
有するフェースプレート装置はθＨ＝３０°に対して第
２図に示す透過特性に極めて近似する特性を示す。斯る
フィルタはθ。。、＝３０°を有する投写管においてハ
ローを発生する全光線の９５％を反射し、輝度を２．４
倍に増大する。

以上、本発明を特定のけい光材料を有する投写管の実施
例について説明したが、本発明は表示管のような他のタ
イプの陰極線管や他のけい光材料に対しても第２図に示
す角度θや及び遮断波長λ：λ＋０を目的の特定の管に
対し調整することにより容易に適応させることができる
。フィルタ手段の形成には硫化亜鉛（Ｎ＝２．３０）、
酸化タンタル（ｎ　＝２．０５〜２．１０　）およびフ
ッ化マグネシウム（ｎ＝１．３８）のような他の材料を
使用することもできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の陰極線管を用いる投写表示システムにお
ける陰極線管とレンズの部分断面図、第２図は本発明に
よる陰極線管のフェースプレート装置の光学特性を示す
グラフ、 第３図は本発明による陰極線管のフェースプレー・ト装
置の一実施例の部分断面図である。 ３２・−複合フィルタ　　　３４−　フェースプレート
３６−　けい光スクリーン　３８　　反射アルミニウム
層４〇−第１部分（干渉エツジフィルタ）４２　　第２
部分くマツチングフィルタ）特許出願人　　　エヌ・ベ
ー・フィリップス・フルーイランペンファブリケン ＦＩＧ、１ 二〜

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、透明材料から成るフェースプレートと、電子ビーム
   で励起されたときに所定の波長λ＿０を中心にそれより
   低い波長λ＾−＿０からそれより高い波長λ＾＋＿０ま
   で延在する帯域内の光線を発生する光散乱性けい光材料
   から成る内部スクリーンと、該スクリーン上の内表面上
   に堆積された導電反射層とを具えるフェースプレート装
   置を有する単色陰極線管において、前記スクリーンとフ
   ェースプレートとの間に複合光フィルタを設け、該光フ
   ィルタは、 （ａ）前記スクリーンに隣接し、スクリーンからフィル
   タに垂直に入射する光線に対しλ＋＿０の遮断波長を有
   すると共に、スクリーンからフィルタに所定の角度θ＿
   Ｈより大きい角度で入射する、ハローに著しく寄与する
   光線に対しλ＾−＿０の遮断波長を有する多層干渉エッ
   ジフィルタを有する第１部分と； （ｂ）前記フェースプレートに隣接し、フェースプレー
   トと前記エッジフィルタの光学インピーダンスをマッチ
   ングさせる多層マッチングフィルタを有する第２部分と
   を具えることを特徴とする陰極線管。 ２、前記エッジフィルタは、 （ａ）スクリーンに隣接し、屈折率ｎ＿２及び厚さｔ＿
   ２／２を有する第１層と、 （ｂ）屈折率ｎ＿１及び厚さｔ＿１と屈折率ｎ＿２及び
   厚さｔ＿２を交互に有する奇数個ｍの中間層と、（ｃ）
   屈折率ｎ＿２及び厚さｔ＿２／２を有する最終層とを具
   え、 前記マッチングフィルタは、 （ｄ）前記エッジフィルタの最終層に隣接し、屈折率ｎ
   ＿２及び厚さｔ＿３／２を有する第１層と、（ｅ）屈折
   率ｎ＿１及び厚さｔ＿４を有する中間層と、（ｆ）前記
   フェースプレートに隣接し屈折率ｎ＿２及び厚さｔ＿３
   ／２を有する最終層とを具え、ここで、ｎ＿１＞ｎ＿２
   で、ｎ＿１ｔ＿１はｎ＿２ｔ＿２に略々等しく且つｎ＿
   １ｔ＿４はｎ＿２ｔ＿３に略々等しくしてあることを特
   徴とする陰極線管。 ３、積ｎ＿１ｔ＿１はλ＿０に略々等しい低遮断波長を
   有する前記エッジフィルタの除去帯域の中心波長に対応
   する波長λ＿Ｍ＿Ｉ＿Ｎの１／４に略々等しくしてある
   ことを特徴とする陰極線管。 ４、前記中間層の個数ｍは７から１５までの範囲内の奇
   数であることを特徴とする陰極線管。