NL8901752A

NL8901752A - Projectietelevisiesysteem en kathodestraalbuis met interferentiefilter.

Info

Publication number: NL8901752A
Application number: NL8901752A
Authority: NL
Original assignee: Philips Nv
Priority date: 1989-07-10
Filing date: 1989-07-10
Publication date: 1991-02-01
Also published as: EP0408113A1; JPH0346880A; KR910004037A; US5057912A

Description

N.V. Philips' Gloeilampenfabrieken te Eindhoven “Projectietelevisiesysteem en kathodestraalbuis met interferentiefilter."

De uitvinding heeft betrekking op eenprojectietelevisiesysteem bevattende een kathodestraalbuis voorzien vaneen beeldvenster, van een beeldscherm bevattende een blauwecathodoluminescerende fosfor die ZnS:Ag bevat en van een zich tussen hetbeeldvenster en het beeldscherm uitstrekkend interferentiefilter.

De uitvinding heeft tevens betrekking op een kathodestraalbuisgeschikt voor toepassing in een projectietelevisiesysteem.

Een projectietelevisiesysteem van de in de eerste alineavermelde soort en een kathodestraalbuis van de in de tweede alineavermelde soort zijn bekend uit Journal of the Electrochemical Societyvolume 136, nummer 2, pagina 858-862.

Belangrijke parameters voor een projectietelevisiesysteem zijnde kleurpuntcoördinaten van de primaire kleuren rood, groen en blauwen de maximaal bereikbare spectrale energieverdeling voor het zogehetenwit-D-punt. De kleurpuntcoördinaten zijn van belang omdat slechtskleuren binnen een driehoek in het CIE (International Commission onIllumination) 1931 diagram, waarvan de hoekpunten door dekleurcoördinaten van de primaire kleuren gevormd zijn, door eentelevisiesysteem weergegeven kunnen worden. In de praktijk wordt er naargestreefd dat de kleurpunten van de primaire kleuren aan maatstaven,bijvoorbeeld de EBU maatstaven, voldoen. Deze maatstaven zijn onderandere vermeld in "E.B.Ü. Standard for chromaticity tolerance for studiomonitors, E.B.Ü. Technical Centre, Tech. 3213-E, Brussel 1975". Voor deblauw licht emitterende kathodestraalbuis is in de praktijk de y-coördinaat van het geëmitteerde licht in het algemeen van meerbelang dan de x-coördinaat.

Het wit-D-punt is een punt in het CIE 1931kleurpuntcoördinaten diagram met de kleurpuntcoördinaten x=0.313 eny=0.329. De maximale luminantie in dit punt is bepaalddoor de volgende parameter, hier verder Q genoemd, van de blauw lichtemitterende kathodestraalbuis:

Hierin is de energie efficiëntie van de blauw luminescerende fosfor L het lumenequivalent van de spectrale emissie van het blauwelicht y de y-coördinaat van het kleurpunt van het blauwe licht.

Een bekende blauwe fosfor is ZnS:Ag. Deze fosfor heeft eenbreedbandig emissiespectrum met een emissiepiek van ongeveer 448 nm. Dey-coördinaat van het kleurpunt van het emissiespectrum van ZnS:Ag(y= 0.054) voldoet aan de EBü normen voor de y-coördinaat(0.053 < y < 0.072).

In de hierboven vermelde referentie is beschreven dat doormiddel van een interferentiefilter tussen het beeldscherm en hetbeeldvenster de Q vermeerderd kan worden, maar dat voor ZnS:Ag slechtseen geringe vermeerdering hiervan mogelijk is zonder dat de y-coördinaat af neemt tot minder dan 0.053.

Het is een doel van de uitvinding een projectietelevisiesyteemvan de in de eerste alinea vermelde soort te verschaffen dat aan hethierboven vermelde probleem tegemoet komt.

Hiertoe is het projectietelevisiesysteem volgens de uitvindinggekenmerkt doordat de door de fosfor uitgezonden straling een kleurpuntheeft met een y-coördinaat groter dan 0.054.

Het is gebleken dat het dan mogelijk is hogere Q-waarden teverkrijgen. Bovendien is het mogelijk hogere waarden voor de y-coördinaat van het door de kathodestraalbuis geëmitteerde licht tebereiken. Een y-coördinaat groter dan 0.054 betekent dat depiekgolflengte groter is dan 448 nm.

Bij voorkeur is de y-coördinaat van de door de fosforuitgezonden straling gelegen in het gebied tussen ongeveer 0.065 en0.11. Uitgedrukt in de piekgolflengte van het emissiespectrum van defosfor komt dit overeen met een piekgolflengte gelegen in het gebiedtussen ongeveer 453 en 468 nm.

Een uitvoeringsvorm van het projectietelevisiesysteem volgensde uitvinding wordt gekenmerkt doordat aan ZnS:Ag Cd is toegevoegd.

Een verdere uitvoeringsvorm van het projectietelevisiesysteemvolgens de uitvinding waarbij het rooster van ZnS:Ag in de sphalerietstructuur geordend is wordt gekenmerkt doordat in het rooster tussen de2 en 8 procent van de Zn atomen door Cd atomen vervangen zijn.

Een andere uitvoeringsvorm van het projectietelevisiesysteem volgens deuitvinding wordt gekenmerkt doordat aan ZnS:Ag Se is toegevoegd.

Een verdere uitvoeringsvorm van het projectietelevisiesysteemvolgens de uitvinding waarbij het rooster van ZnS:Ag in de sphalerietstructuur geordend is wordt gekenmerkt doordat in het rooster tussen de5 en 13 procent van de S atomen door Se atomen vervangen zijn.

Voor de genoemde waarden van de concentratie Cd en/of Se heefthet emissiespectrum van het door de fosfor geëmitteerde licht eenpiekgolflengte tussen ongeveer 453 en ongeveer 468 nm.

Vervanging van Zn door Cd en S door Se heeft bovendien een verhoogdesolvabiliteit van Ag-ionen in het kristalrooster tot gevolg; meer Ag-ionen in het rooster heeft als gevolg dat verzadiging van de fosfor bijhogere lichtintensiteiten optreedt.

Gedeeltelijke vervanging van Zn door Cd heeft tevens eenverandering van de kristalstructuur tot gevolg waardoor de fosfor beterbestand is tegen een langdurig elektronen bombardement.

In een uitvoeringsvorm van het projectietelevisiesysteemvolgens de uitvinding is het interferentiefilter zodanig samengestelddat de y-coördinaat van het door de kathodestraalbuis geëmitteerdelicht gelegen is in het gebied tussen ongeveer 0.053 en ongeveer 0.072.Het door de kathodestraalbuis geëmitteerde licht voldoet dan aan deEBü maatstaven voor de y-coördinaat.

In een andere uitvoeringsvorm van hetprojectietelevisiesysteem volgens de uitvinding is hetinterferentiefilter zodanig samengesteld dat de y-coördinaat van hetdoor de kathodestraalbuis geëmitteerde licht gelegen is in het gebiedtussen ongeveer 0.072 en ongeveer 0.090. Het door de kathodestraalbuisgeëmitteerde licht voldoet dan aan de NTSC maatsstaven voor de y-coördinaat.

Enige uitvoeringsvormen van de uitvinding worden nu bij wijzevan voorbeeld nader beschreven aan de hand van de tekening waarin:

Figuur 1 in doorsnede een projectietelevisiesysteem volgens deuitvinding toont;

Figuur 2 in gedeeltelijk perspectivisch aanzicht eenkathodestraalbuis geschikt voor een projectietelevisiesysteem volgens deuitvinding toont;

Figuur 3 in doorsnede een detail van de in figuur 2 getoondekathodestraalbuis toont;

Figuren 4a en 4b de emissiespectra van Zn(Cd)S(Se):Ag alsfunctie van het gehalte Cd en Se tonen;

Figuur 5 de piekgolflengte van Zn(Cd)S(Se):Ag als functie vanhet gehalte Cd en Se toont;

Figuur 6 de kleurpuntcoördinaten van het door ZnS:Ag met enzonder toevoegingen geëmitteerde licht en het effect van eeninterferentiefilter op de kleurpuntcoördinaten toont.

De figuren zijn schematisch, en niet op schaal getekend,waarbij in de verschillende uitvoeringsvormen overeenkomstige delen alsregel met dezelfde verwijzingscijfers worden aangeduid.

Figuur 1 toont schematisch een projectietelevisiesysteemvolgens de uitvinding.

Het projectietelevisiesysteem 1 bevat drie kathodestraalbuizen2, 3 en 4 voor het emitteren van respectievelijk een rood, een groen eneen blauw beeld. Voor ieder van de kathodestraalbuizen is eenlenzenstelsel 5, 6 respectievelijk 7 geplaatst. De door dekathodestraalbuizen 2, 3 en 4 opgewekte beelden worden op een scherm 8geprojecteerd. Kathodestraalbuis 4 emitteert een blauw beeld.

Figuur 2 toont in gedeeltelijk perspectivisch aanzicht eenkathodestraalbuis geschikt voor gebruik in een projectietelevisiesysteemvolgens de uitvinding. In dit voorbeeld bevat de kathodestraalbuis 10 ineen geëvacueerde omhulling 11 een beeldvenster 12, aan de binnenzijdevoorzien van een beeldscherm 13 dat een fosfor bevat, met een kleurpuntwaarvan de y-waarde groter dan 0.054 is. Tussen het beeldscherm 13 enhet beeldvenster 12 bevindt zich een interferentiefilter 14.Kathodestraalbuis 10 bevat tevens een elektronenkanon 15 voor hetemitteren van een elektronenbundel 16 en een afbuigeenheid 17 voor hetafbuigen van de elektronenbundel 16 over het beeldscherm 13.

Figuur 3 toont in doorsnede een detail van dekathodestraalbuis getoond in figuur 2. Het beeldvenster is in ditvoorbeeld vlak. Aan de binnenzijde van het beeldvenster is hetbeeldscherm 13 aangebracht. Tussen het beeldvenster 12 en het beeldscherm 13 bevindt zich een interferentiefilter 14. Het beeldscherm13 is in dit voorbeeld bedekt door een aluminiumlaag 20. Hetinterferentiefilter bevat een stapeling van lagen 18 met een hogebrekingsindex en lagen 19 met een lage brekingsindex.

Figuur 4a toont in grafiekvorm de emissiespectra vanZn(Cd)S:Ag als functie van het gehalte Cd. De horizontale as geeft degolflengte λ in nm aan, de vertikale as de spectrale energieverdeling inwillekeurige eenheden. Lijn 41 geeft de spectrale energieverdeling weervoor zuiver ZnS:Ag; lijnen 42 tot en met 48 geven de spectraleenergieverdeling weer voor Zn(Cd)S:Ag met respectievelijk 5, 10, 20, 30,40, 50 en 60 % Cd in plaats van Zn. Naarmate het gehalte Cd hoger wordtneemt de piekgolflengte toe.

Figuur 4b toont in grafiekvorm de emissiespectra vanZnS(Se):Ag als functie van het gehalte Se. De horizontale as geeft degolflengte X in nm aan, de vertikale as de spectrale energieverdeling inwillekeurige eenheden. Lijn 410 komt overeen met lijn 41 in figuur 4a engeeft de spectrale energieverdeling weer voor zuiver ZnS:Ag; lijnen 411tot en met 415 geven de spectrale energieverdeling weer voor ZnS(Se):Agmet respectievelijk 10, 30,· 50, 70 en 100 % Se in plaats van S.

Naarmate het gehalte Se hoger wordt neemt de piekgolflengte toe.

In deze figuren is ZnS:Ag voorzien van Cd en Se. Anderetoevoegingen zijn eveneens mogelijk, bijvoorbeeld Te, Sr of Ba. In dezefiguren is de ZnS:Ag fosfor van het type waarvan het kristalroostervolgens een sphaleriet-rooster geordend is.

ZnS:Ag komt in nog een andere kristalvorm voor, de wurzitestructuur. Zuiver ZnS:Ag in de wurtzite structuur heeft eenemissiespectrum waarvan de y-coördinaat zeer laag is (ongeveer 0.035). Ook deze vorm van ZnS:Ag kan binnen het kader van de huidigeuitvinding van een toevoeging zijn voorzien zodat de y-coördinaat meerdan 0.054 is. De gehalten Cd an Se die voor een dergelijke hoge waardevan de y-coördinaat nodig zijn liggen voor de wurtzite structuurongeveer 15 procent hoger dan voor de sphaleriet structuur.

Figuur 5 toont in grafiekvorm de piekgolflengte van hetemissiespectrum van Zn(Cd)S(Se):Ag als functie van het gehalte Cd (lijn51) en S (lijn 52). De horizontale as geeft het percentage Cd of Se weerwaarbij uiterst links puur ZnS:Ag en uiterst rechts puur CdS:Ag enZnSerAg is weergegeven. De vertikale as geeft de golflengte van de piek in het emissiespectrum in nm weer. Uit deze grafiek volgt dat het doorpuur ZnS:Ag geëmitteerde licht een piekgolflengte van ongeveer 448 nmheeft.

Het is opgemerkt dat het is gebleken dat vervanging van Zndoor Cd en S door Se bovendien een verhoogde solvabiliteit van Ag-ionenin het kristalrooster tot gevolg heeft; meer Ag-ionen in het roosterheeft als gevolg dat verzadiging van de fosfor bij hogerelichtintensiteiten optreedt en dat de fosfor beter bestand is tegen eenlangdurig elektronen bombardement.

Figuur 6 illustreert een belangrijk aspect van de uitvinding:Deze figuur toont de kleurpuntcoördinaten van het door ZnS:Ag met enzonder toevoegingen geëmitteerde licht en het effect van eeninterferentiefilter op de kleurpuntcoördinaten. Lijn A geeft dekleurcoördinaten voor zuiver ZnS:Ag weer. Door een interferentiefilterwordt het emissiespectrum van door de kathodestraalbuis geëmitteerdelicht zodanig beïnvloedt dat de y-coördinaat en de Q-waardeveranderen. De horizontale as in figuur 6 geeft de x-coördinaat en devertikale as de y-coördinaat van het kleurpunt weer. Punt 1 (x=0.147,y=0.054) op lijn A geeft de kleurpuntcoördinaten van puur ZnS:Agzonder interferentiefilter weer. Tabel I geeft de gegevens voor deverschillende punten weer. Lijn A geeft de kleurpuntcoördinaten vanzuiver ZnS:Ag weer voor verschillende interferentiefilters. Lijn B geefthetzelfde weer voor ZnS:Ag dat van een zodanige toevoeging is voorziendat de y-coördinaat van het door de fosfor geëmitteerde licht 0.065is; Lijn C voor ZnS:Ag dat van een zodanige toevoeging is voorzien datde y-coördinaat van het door de fosfor geëmitteerde licht 0.08 is;lijn D voor ZnS:Ag dat van een zodanige toevoeging is voorzien dat de y-coördinaat van het door de fosfor geëmitteerde licht 0.11 is. Deinterferentiefilters zijn kortegolfdoorlaatfilters. In Tabel I is tevensde golflengte Xj waarvoor de versterking door het filter van hetdoor de fosfor gëmitteerde licht maximaal is voor de verschillendepunten weergegeven. Q/Q0 is het quotiënt van de Q-waarde voor eenpunt en de Q-waarde van puur ZnS:Ag zonder filter (= punt 1, lijn A).

Tabel I. Gegevens voor de in figuur 6 weergegeven punten.

Lijn punt Q/Qq y-coördinaat A 1 1 0.054 A 2 560 1.025 0.059 A 3 550 1.028 0.061 A 4 540 1.036 0.063 A 5 530 1.060 0.064 A 6 520 1.085 0.064 A 7 510 1.130 0.061 A 8 500 1.177 0.056 A 9 490 1.263 0.048 A 10 480 1.368 0.039 B 1 — 1.002 0.065 B 2 550 1.039 0.074 B 3 530 1.071 0.078 B 4 520 1.093 0.078 B 5 510 1.136 0.074 B 6 505 1.172 0.070 B 7 500 1.200 0.066 B 8 495 1.239 0.061 B 9 490 1.299 0.055 B 10 485 1.332 0.050 B 11 480 1.388 0.044 C 1 — 0.978 0.080 C 2 510 1.142 0.089 C 3 500 1.191 0.079 C 4 495 1.236 0.072 C 5 490 1.275 0.065 C 6 485 1.335 0.057 C 7 480 1.397 0.049 D 1 485 1.239 0.075 D 2 482.5 1.252 0.069 D 3 480 1.266 0.063 D 4 477.5 1.283 0.057 D 5 475 1.282 0.052

Figuur 6 en tabel I tonen aan dat door toevoegingen aan ZnS:Ag in combinatie met het gebruik van een interferentiefilter de volgendevoordelen te behalen zijn: A: Voor een gegeven y-waarde is het mogelijk een hogere Q-waarde te bereiken.

B: Het is mogelijk waarden voor de y-coördinaat te realiseren die hoger zijn dan die voor zuiver ZnS:Ag.

Dit laatste voordeel betekent bijvoorbeeld dat het mogelijk is een y-waarde die voldoet aan de NTSC maatstaven te bereiken. Deze maatstavenstellen voor de y-coördinaat dat deze gelegen dient te zijn tussen0.070 en 0.090. De EBU maatstaven stellen dat de y-coördinaat gelegenmoet zijn tussen 0.052 en 0.072.

Afhankelijk van de y-waarde vertoont de Q een maximum gelegen tussenlijnen B en D. Dat wil zeggen dat bij voorkeur aan ZnS:Ag zoveel Cden/of Se wordt toegevoegd dat de y-coördinaat van het door de fosforgeëmitteerde licht gelegen is in het gebied tussen 0.065 en 0.11.

Lijn B komt overeen met een fosfor waarvan het emissiespectrum eenpiekgolflengte van ongeveer 453 nm vertoont. Lijn C komt overeen met eenfosfor waarvan het emissiespectrum een piekgolflengte van ongeveer 458nm vertoont. Zoals uit. figuur 4 blijkt is voor een dergelijke waardevoor de piekgolflengte een toevoeging van ongeveer 3 % Cd dan welongeveer 8 % Se nodig.

Het zal duidelijk zijn dat binnen het raam van de uitvindingvoor de vakman vele variaties mogelijk zijn. De uitvinding isbijvoorbeeld niet beperkt door de vorm van de kathodestraalbuis of hettelevisieprojectiesysteem. De kathodestraalbuis kan bijvoorbeeld eenplatte buis zijn. Het projectietelevisiesysteem kan bijvoorbeelddichroide spiegels bevatten waarbij de drie kathodestraalbuizen in eenkruisopstelling staan opgesteld.

Het beeldvenster van de kathodestraalbuis kan bijvoorbeeld gekromd zijn.Het zal tevens duidelijk zijn dat de fosfor zowel Cd als Se kanbevatten. Dit kan een voordeel geven uit milieuoverwegingen. Zowel Cdals Se vormen een belasting voor het milieu met echter verschillendeeffecten op het milieu. Door zowel Cd als Se toe te voegen heeft men vanbeide stoffen minder nodig zodat het totale schadelijke effectverminderd kan zijn. Het interferentiefilter kan zowel eenkortegolfdoorlaatfilter als een banddoorlaatfilter zijn. De fosfor bevatin het algemeen co-activatorenf bijvoorbeeld Cl, Br, I, F, Al, Ga, In.

Claims

1. Projectietelevisiesysteem bevattende een kathodestraalbuisvoorzien van een beeldvenster, van een beeldscherm bevattende een blauwecathodoluminescerende fosfor die ZnS:Ag bevat en van een zich tussen hetbeeldvenster en het beeldscherm uitstrekkend interferentiefilter, methet kenmerk, dat de door de fosfor uitgezonden straling een kleurpuntheeft met een y-coördinaat groter dan 0.054.

2. Projectietelevisiesysteem volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de door de fosfor uitgezonden straling een kleurpunt heeftmet een y-coördinaat gelegen in het gebied tussen ongeveer 0.065 en0.11.

3. Projectietelevisiesysteem volgens conclusie 1 of 2, met hetkenmerk, dat aan ZnS:Ag Cd is toegevoegd.

4. Projectietelevisiesysteem volgens conclusie 3, waarbij hetrooster van ZnS:Ag in de sphaleriet structuur geordend is, met hetkenmerk, dat tussen de 2 en 8 procent van de Zn atomen door Cd atomenvervangen zijn.

5. Projectietelevisiesysteem volgens conclusie 3, waarbij hetrooster van ZnS:Ag in de wurzite structuur geordend is, met hetkenmerk, dat tussen de 17 en 23 procent van de Zn atomen door Cd atomenvervangen zijn.

6. Projectietelevisiesysteem volgens één der voorgaandeconclusies, met het kenmerk, dat aan ZnS:Ag Se is toegevoegd.

7. Projectietelevisiesysteem volgens conclusie 6, waarbij hetrooster van ZnS:Ag in de sphaleriet structuur geordend is, met hetkenmerk, dat tussen de 5 en 13 procent van de S atomen door Se atomenvervangen zijn.

8. Projectietelevisiesysteem volgens conclusie 6, waarbij hetrooster van ZnS:Ag in de wurzite structuur geordend is, met hetkenmerk, dat tussen de 20 en 28 procent van de S atomen door Se atomenvervangen zijn.

9. Projectietelevisiesysteem volgens één der voorgaandeconclusies, met het kenmerk, dat het interferentiefilter zodanigsamengesteld is dat de y-coördinaat van het door de kathodestraalbuisgeëmitteerde licht gelegen is in het gebied tussen ongeveer 0.053 enongeveer 0.072.

10. Projectietelevisesyteem volgens conclusie 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7of 8, met het kenmerk, dat het interferentiefilter zodanig samengesteld is dat de y-coördinaat van het door de kathodestraalbuisgeëmitteerde licht gelegen is in het gebied tussen ongeveer 0.072 enongeveer 0.090.

11. Kathodestraalbuis geschikt voor toepassing in een projectietelevisiesysteem volgens één der voorgaande conclusies.