JPS6223033B2 - - 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
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
ラウン管の蛍光面に、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。このために蛍光面の温度は通常動
作で60℃以上に上昇する。一般的には蛍光面の明
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
は蛍光面の構造や蛍光面を構成する蛍光体につい
て直視型カラーブラウン管とは異つた考慮が払わ
れるのが常識である。 たとえばブラウン管の蛍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蛍光体の温
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蛍光面の
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
率のよい蛍光体を使用することが要求されてい
る。ところで一つの蛍光面を構成する蛍光体であ
る赤色蛍光体は、直視型カラーブラウン管で多用
されるユーロビ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。また青色蛍光体は発光効率の高い銀付
活硫化亜鉛が使用される。更に緑色蛍光体は直視
型カラーブラウン管で多用される硫化亜鉛系蛍光
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、その輝度の約７割は緑色で得られるため、上
記の赤色、青色、緑色発行蛍光体のうち特に緑色
発光蛍光体の発光効率を向上せしめることが高輝
度の投写型映像装置を得ることになる。しかる
に、この緑色発光蛍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蛍光面劣化を生
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
蛍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
硫化ガドリ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。
緑色蛍光体の発色光は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蛍光体の発光色はｘ
＝0.23y＝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ガドリニウムによる蛍
光体もその発光色はｘ＝0.325y＝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蛍光体は
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。 上記の緑色蛍光体のほかに電子線励起で高い効
率を示す蛍光体としてテルビウム付活希土類オキ
シハライド蛍光体が知られている。この蛍光体は
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できるものとして有
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
にその蛍光面が過熱（80℃程度以上）すると急激
に発光効率が低下するのである。更に上記蛍光体
を構成する物質は化学的に不安定であり、これを
蛍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。 また上記蛍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線像変換器の蛍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蛍光体は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蛍光体
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
オキシ臭化物蛍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蛍光体ではカ
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
ライド蛍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蛍光体がカラー投
写型映像装置に適用できることを見い出し、これ
を既に出願した。 そこで、発明者らはさらに鋭意研究を重ねた結
果、テルビウム付活ランタンオキシ塩化物蛍光体
の粒子形状を制御する事により輝度のバラツキを
制御できる事が判明した。すなわち、この蛍光体
の焼成の際、La₂O₃，NHucl，Tb₄O₇等の粉末原
料のルツボへの収容量の違いとか、焼成温度や焼
成時間の違いにより、該蛍光体の粒子形状が平板
丸形状及び平板角形状の２種類に大別され、この
２種類の粒子形状の蛍光体の諸特性、すなわち、
ベーキング劣化、温度―輝度輝度特性、残
光特性等が上記、平板丸形状と平板角形状の粒子
形状をもつ蛍光体で異なるため、該投写管の輝度
のバラツキが生じていたのである。この２種類の
粒子形状の蛍光体の上記特性を以下に記載すると
ベーキング劣化特性に関しては平板角形状が平
板丸形状より優れており、試投写管輝度が両者で
20％の差があり、温度―輝度特性に関しては平
板角形状が平板丸形状より優れ、該投写管のパネ
ル温度が80℃で約10％の輝度向上があり、残光
特性に関しては平板佳状は短残光であるため残像
は見えないが、平板丸形状は長残光であるために
残像が生じる等の欠点がある。 また、蛍光体の量産性を考えた場合、一般的に
焼成後の蛍光体は容易にルツボから離脱し、しか
も焼結していないことが望ましい。ここで、上記
の平板丸形状と平板角形状の蛍光体につき量産性
を比較すると平板角形状の蛍光体はルツボの下層
部に一部焼結し、平板丸形状の蛍光体は焼結しな
いでルツボの上層部に大半生成されることから、
一般的には焼結のない平板丸形状の蛍光体が量産
性に優れている。しかし、上記で記述した如く、
カラー投写型映像装置のブラウン管に適用するに
は平板丸形状の蛍光体は輝度低下をまねくので好
ましくない。一方、焼結した平板角形状の蛍光体
は純水に漬けることにより容易にほぐれることが
確認された。 以上のことから、平板角形状の粒子形状をもつ
テルビウム付活ランタンオキシ塩化物蛍光体をカ
ラー投写型映像装置の緑色発光ブラウン管に適用
することにより該投写管の輝度のバラツキを少な
くし、しかも輝度向上をも改善することを見い出
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平板角形状の
粒子形状を有するテルビウム付活ランタンオキシ
塩化物螢光体で形成されることを特徴としたもの
である。なお本発明における平板角形状とは、粒
子の長さと厚さとの比が２：１〜20：１及び、長
さを５〜30μｍ、厚さ1.5〜2.5μｍとする事が実
用上好ましい。又、この様な粒子は例えば以下の
如く製造される。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、酸化テルビウム
（Tb₄O₇）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、ここに適当量の炭素をのせた1000〜
1500℃，30分〜５時間に亘つて空気中にて焼成す
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。 平板角形状の粒子形状の螢光体の製造方法は
La₂O₃，NH₄Cl，Tb₄O₇の各粉末原料の所定量を
それぞれ秤量し、充分に混合した混合粉末を石英
ルツボに収容し、この上に適当量の炭素をのせ温
度1000〜1500℃で30〜５時間空気中にて焼成する
ことにより製造される。上記混合粉末上に炭素を
乗せない場合は、得られる螢光体の体色が茶色に
なり輝度低下をまねくので好ましくない。また上
記の焼成温度が1000℃未満の場合は、主に平板丸
形状の螢光体が得られ投写管にて輝度低下をまね
き、1500℃を超えると螢光体がルツボに付着し作
業性に難点があり好ましくない。実際の作業性を
考えると1200℃付近が好ましい。また上記焼成時
間が30〜５時間の範囲を外れると得られる螢光体
の効果は充分でなく、輝度低下をまねくので好ま
しくない。さらに好ましくは１〜３時間程度がよ
い。また上記NH₄Cl量はLa₂O₃1モルに対し２〜
６モルが好ましい。NH₄Cl量が２モル未満の場合
は、反応が不充分で、主に平板丸形状の螢光体が
得られ輝度低下をまねき、６モルを超えると螢光
体がルツボに付着し、作業上好ましくない。作業
性を考慮すると3.5モル程度が好ましい。また、
Tb濃度は0.5〜10重量％の範囲が好ましく、0.5重
量％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
超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、螢光膜が流れるので
好ましくない。上記の様な製造方法で得られる平
板角形状の粒子形状をもつテルビウム付活ランタ
ンオキシ塩化物螢光体の結晶粒子は通気法による
平均粒径が４〜６μｍ、長さは５〜30μｍ、厚さ
は１〜３μｍ好ましくは1.5〜2.5μｍであつた。
なお、平板角形状と平板丸形状の螢光体の模式図
をそれぞれ第１図、第２図に示す。 螢光膜の形成は平板角形状の粒子形状のテルビ
ウム付活ランタンオキシ塩化物螢光体を用いて水
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３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平板角
形状の粒子形状をもつ緑色発光螢光膜３を形成す
る。 次に赤色発光螢光体としてユーロビウム付活酸
化イツトリウム（Y₂O₃：Eu）を用いて通常の手
段で第３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４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隙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また平板角形状
の粒子形状を有する螢光体に特願昭58−172111号
（特開昭60−65085号公報参照）に出願した亜鉛シ
リケートを被覆すると更に効果の改善がされる。
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、かつ経時変化がほとんどないということから
色の再現性を大巾に拡大でき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―５に示すようにLa₂O₃，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、1000〜1500℃，30分〜５時間
空気中にて焼成する。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、エタノール
で濾過をし、光体を100℃以上で乾燥し、第１表
の実施例１〜５の平板角形状の粒子形状を有する
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１〜５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。 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５図に曲線ａに示す。電子線電
流が600μＡ以上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とが明確である。な
お比較のため従来のテルビウム付活酸硫化ガドリ
ニウム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６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６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：Bi，SrS・
Ga₂S₂：Ce，LaOCl：Tm 第２表に28KV1200μＡ（ラスター・サイズ12
×９cm）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は比較例１のブラウン管の螢光面
をフアンで強制冷却する構造のブラウン管であ
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、また冷却構造を有する
ブラウン管に対し111％明るいことがわかる。 第７図の色度図上に28KV1200μＡの条件で測
定したときの実施例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ガドリニウム（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、投写スクリーン上の焦点も
よく、カラー画像として従来より明るく、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図は本発明に係る平板角形状の粒
子形状の模式図、第２図は平板丸形状の模式図、
第３図はブラウン管の側面図、第４図は装置の概
略図、第５図及び第６図は特性図、第７図は発光
色度領域を示すCIE色度特性図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 平板角形状の粒子形状を有するテルビウム付
   活ランタンオキシ塩化物蛍光体で蛍光膜が形成さ
   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項において蛍光膜が沈降
   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。