JPH03129642A - 陰極線管用カソードルミネツセントスクリーン - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、陰極線管用の例えば“投射°型置のような高
輝度陰極線管用のカソードルミネッセントスクリーンに
関する。

〔発明の目的〕

本発明はその目的として、特にスクリーンによって放射
された光を一層よくスクリーンに垂直な軸線上に集中し
得る、すなわちスクリーン上の各要素イメージ点から軸
線に一層集中される放射インジカトリックスを得る、新
しい方法で構成されたカソードルミネッセントスクリー
ンを提供することにある。主要な目的の一つは、いわゆ
る投射型管の技術範囲において、投射光学装置により、
管によって放射される光のピ・ツクアップ効率を改善す
ることである。

〔従来の技術〕

陰極線管において、カソードルミネッセントスクリーン
は一般に層として使用されるガラス容器を有し、その上
にもつともしばしば発光団粒子よりなる少なくとも一つ
のルミネッセント層が設けられる。陰極線管はビームを
発生させ得る電子源を有し、前記ビームは発光団層に衝
突する前に加速され集中される。この衝突の効果によっ
て、発光団は光を放射し、光イメージはビームを反射す
ることによりスクリーンの面上に形成することができる
。

解像度はとくにビームの集中度に依存するが、またそれ
はカソードルミネッセントスクリーンの特性にも依存し
、このスクリーンはまた一般に光効率および輝度に作用
を及ぼす。

第１図は陰極線管用の標準的カソードルミネッセントス
クリーンを特に線図的断面で示している。

このスクリーン１は層を形成するガラス容器２をイイす
る。層２はたとえば多数の発光団粒子Ｌｌ。

Ｌ２、・◆・Ｌｎによって形成されるルミネッセント層
３を支持する。発光団層３の上には普通の方法で、層２
の反対側すなわち管内側に、導電性材料たとえばアルミ
ニウムの層４が沈着され、前記層は一方では加速ポテン
シャルを加えまた電Ｇノを放出し、他方では層２に反射
するためすなわち発光団層３またはルミネッセント層に
おいて発生した光を使用することを可能にするフィルム
を形成している。

陰極線管において、ガラス層２は一般的に６ないし７ｍ
ｍ程度の厚さＥを有し、そのＪム１折率ｎＯは１．５程
度である。これらの条件のもとで、発光団層３によるた
とえば層２の内面５に接触する粒子Ｌｌによる（矢印１
３で示した）電子ビームの衝突によって放射された光は
その面６を通って管外側に向かってその一部だけが出る
ことができ、その（層２における）入射角度は光線Ｒ１
，Ｒ１’（屈折眼界を示す）と層２の外側の平面に垂直
な軸線Ｘとの間に形成される限界角φ０．φ０′より小
さい。しかして、使用するため外面６の方向に発散され
かつ限界角度φ０．φ０′内に含まれない粒子Ｌ１から
放出される光に対して、この光は（光線Ｒ１によって示
されたように）全反射を行い、もしこの内面５と接触す
る発光団粒子に遭遇しなければ、それは再び反対側面６
に反射され、後の場合、この光は矢印ＲＤＩ　、ＲＤ２
　、ＲＤ３によって示されたように使用のため再び拡散
される。数回繰り返されるこの現象は大型のノ＼ロー発
生の原因であり、ハローは著しくイメージのコントラス
トを、また別の方法で、光エネルギーの中心ピークすな
わち層２の平面に垂直な軸線に沿って放出された光エネ
ルギーを損なう。

発光団層３によって放射された光の大部分は、管すなわ
ち層２の外側に、使用のため失われるような入射角で出
てゆき、とくに投射用の場合、これは層２から出て行く
光線が投射装置の光学装置によってピックアップされな
い場合である。

第２図この状態を示し、またこのため例えば第１図のス
クリーン１のようなカソードルミネッセントスクリーン
を有する通常の陰極線管Ｔの前面を示し、また線図的に
通常の投射装置を備えた光学装置のレンズ７を示してい
る。電子ビーム■３の点Ａにおける衝突により光が発生
し、その一部は限界光線Ｒ【によって示されたように、
限界角度φ０に専しいかまたはそれより大きい入射角で
放射される。この光は多重反射し得るかまたは光線ＲＤ
Ｉ　、ＲＤ２　、ＲＤ３に沿って使用されるため再拡散
され、限界光線Ｒ１によって表されるこの光線はハロー
を発生する。

第２図に示す装置において、使用は投射装置の光学的装
置を表わすレンズを備えている。１ノンズ７は管の軸線
９上に整合する中心を有し、軸線９はスクリーンの平面
に垂直である。

眼界角φＯより小さい入射角で放射される光は、管Ｔす
なわち層２から出てゆく。この光はその一部分だけを使
用することによりピックアップされ、点Ａから放４１さ
れる有用な光線ＲＵによって示されたように、レンズ７
の開口８を通過する。この光の他の部分は管Ｔから出る
光線ＲＰによって示されているが、それは開口８を通過
せず、したがって光の効率を低下する使用によって失わ
れることはない。

〔発明が解決しようとする課題〕

使用のため再拡散されかつそれによってピックアップさ
れた光線は、たとえば軸線９に平行であるが点Ａとは別
の点から再拡散されコントラストを破壊しようとする再
拡散された光線ＲＤ２のように、有害な作用を奏するこ
とが認められる。

本発明は、前記課題に対する解決法を提供し、その解決
法は、本発明が使用するのに簡単であり、またとくに輝
度の最大ゲインをえることを可能にしコントラストを改
善し、ノ１０−を著しく減少し、結果として安価な解決
注堤供するため有利である。

〔課題を解決するための手段〕

本発明によれば、一定厚さのかつ一定屈折率を有する層
を備え、前記層は電子衝突を受け前記衝突の作用により
発光するルミネッセント層を支持する陰極線管用カソー
ドルミネッセントスクリーンにおいて、中間層がルミネ
ッセント層と前記層との間に設置され、前記中間層は一
方では前記層の厚さよりかなり薄い第２の厚さを有し、
他方では前記層の屈折率より大きい第２の屈折率を有す
ることを特徴とする陰極線管用カソードルミネッセント
スクリーンが提供される。

そのような中間層を押入することにより、屈折面は中間
面とまた前記層と接触して、面のレベルに形成され、屈
折面はこの光が限界角φ１１より大きい入射角で到達す
るときルミネッセント層からくる光を完全に屈折し、限
界角の値は前記層および中間層の屈折率から二１算され
る。一方限界角度φ１１は他の限界角度φＯより小さく
、そこで、大型のハローを発生しようとする従来技術の
欠点を説明した導入部において記載したのと同じ条件の
もとで、層と空気との間の中間面における光の全反ａｔ
を坐じる。これらの条件のもとで、中間層の抽入は、カ
ソードルミネッセント層に達する眼界反射角φ１１をこ
えて、光のきわめて大きい部分の再拡散の作用を奏し、
この光は管の外側にすなわち軸線に一層集中される放射
インジカトリックスによって使用するため再伝達または
再拡散される。

光の再分配効率は中間層とルミネッセント層または発光
団層との間に微細粒子のコンパクトな単層を設置するこ
とにより著しく改善される。

本発明は、添付図面を参照する非限定的実施例に関する
、下記の記載から一層よく理解することができるであろ
う。

〔実施例〕

第３図は、陰極線管のスクリーンを形成するための、本
発明によるカソードルミネッセントスクリーンｌＯを部
分的に示す。スクリーン１０はたとえば６ないし７ｍｍ
程度の厚さＥｌを有する通常のガラス容器よりなる層１
１を有する。ＩＷｌｌは矢印１３によって指示された電
子ビームとともに示されたルミネッセント層１２を支持
している。図示の非限定的実施例において、ルミネッセ
ント層１２は通常多数の発光団粒子ＬＬ、Ｌ２．・・・
、Ｌｎよりなっている。たとえばアルミニウムの導電層
４がルミネッセント層１２に沈着され、とくにルミネッ
セント層１２によって発生した光を使用のためすなわち
外面が空気と接触する層１１の外面Ｉ４に反射する。

本発明の別の実施例によれば、中間層１５はルミネッセ
ント層１２と層１１との間に挿入される。中間層１５は
例えば、発光団粒子ＬｌないしＬｎによっ放射された光
に対して透明で、層１１の屈折率ｎ。

より大きい（ｎｏはは”−”　１．５に等しい）好まし
くは層の屈折率ｎｏよりはるかに大きい（たとえば（ｎ
０／ｎ１は０．７５に等しいかまたはそれより小さい）
屈折率ｎｌを有する、誘電材料よりなっている。例えば
、中間層１５は酸化チタニウムＴｉＯ２または硫化亜鉛
Ｚ　ｎ　Ｏ２から作られ２．３５程度の屈折率ｎｌを有
する。

一方、本発明の別の特徴によれば中間層１５は層１１の
厚さＥ　よりかなり薄い厚さＥ２を有する。

層１１に対して、中間層１５は、たとえばチタニウムア
ルコラードＴＩ　（ＯＣ２Ｈ５）４からアルコラード浸
漬法による蒸着等により、簡単かつ安価に作り得る薄い
層を構成する。中間層５の厚さＥ２は作用に対してまっ
たく限界的でなく、重要なことは層１１の厚さＥ、より
はるかに小さく、中間層１５の厚さＥ２のミクロンに近
い値によってきわめて満足な結果が得られた。図面にお
いて寸法は関係ない。

これらの条件のもとで、電子がルミネッセント層１２を
貫通して光子ｐｌ、ｐ２を発生しくそれらの通路を示す
）、これらの光子は、それらの通路が屈折面１５−１１
に直角な軸線Ｘに対して示す角度φ１１φ２が限界角度
φＩｆよりも小さいならば、Φ間層一層中間面１５−１
１によって形成された屈折面を通過することができ、角
度φ１１の値は屈折率ｎｏ、ｎｌによって与えられる（
この限界角度φ１１はたとえば３８″である）。したが
って、図示の例においては、第１光子ｐｔの通路は限界
角度φ１１より小さくなるようなものであり、中間層−
層中開面１５−１１を通過し、ついでもしその通路が、
外側面１４に垂直な軸線Ｘに対して層ｌｌおよび空気の
屈折率によって与えられる限界角度φＯよりも小さい角
度φ１′をなすとき、その外側面Ｉ４を通って層Ｕから
出ることができ、層１１内の限界角度φ０は冒頭に記載
したのと同様の値、すなわち約４３″を有する（外側面
１４は層１１と空気との中間面に形成された屈折面を示
す）。

第２光子ｐ２の通路が、垂直軸線Ｘに対して、中間層−
層中開面１５−１１における限界角度φ１１に等しいか
またはそれよの大きい角度を示すとすると、このｍ２光
子ｐ２はこの中間層の点Ｃにおいてルミネッセント層１
２に反射され、もし中間層１５上面１Ｂと接触する発光
団粒子ＬＬないしＬｎに例えば点ｐにおいて遭遇するな
らば、この光子ｐ２は層１１の方向に再拡散され、その
入射角が限界角度φ１１より小さいかまたは小さくない
かに従って、その中に貫通したりまたはしなかったりす
る。

しかして、もし光子ｐ２が点ｆにおいて発光団に遭遇す
るならば、この光子は矢印ＲＤによって示されたように
層１１に、すなわち外側に向かって再分配されるが、も
し点ｆに発光団がなければ、第２光子ｐ２は中間面１５
−１１の方向に限界角度φ１１より大きい角度をもって
反射され、この光子はルミネッセント層１２の方向に中
間面１５−１１によって再び反射される。

もし中間層１５の上面１Ｇに対する第２光子ｐ２の戻り
を示す点ｆと、この上面１６が第１発光団Ｌ１と接触す
る点Ｏとの間に形成される距１１１Ｄ２を考慮するなら
ば、点Ｏはこの第２の光子ｐ２が中間層１５に放出され
る場所をマークし、１ミクロン程度の中間層１５の厚さ
Ｅ２に対して、そして例においてそれぞれ２．３５およ
び１．５である屈折率ｎ。

およびｎｌによって与えられた限界角度φ１１に対して
、この距離は２ミクロン程度であることが分かる。この
ことは、限界角度φ１１より大きい入射角度で中間層１
５を貫通する全ての光子は層１１に、すなわち、使用の
方向において、放射された点から１６ミクロンの横方向
距離において再分散される可能性を有することを示し、
一方従来技術において限界角度φ０より大きい角度で層
に貫通する光子は使用のためそれらが層に貫通する点か
ら数ミクロンの横方向距離において任意に再分配される
。

また、二つの場合においてその外側に向かって確実に再
分配する発光団粒子に遭遇する同じ可能性に対して、本
発明の構造は光が放射された点の一層近くにこの再分配
を誘導する。したがって、大きい距離におけるハローの
強さは消滅し、これと中間層１５において全反射を行う
光の量が増加することと組合わせて、従来技術における
より一層軸線に集中される放射インジカトリックスが得
られ、すなわち、層１１の平面に垂直な軸線に沿って放
射される光の強さは増強される。

第４図は中間層−層中開面＋５−１１によって反射され
た光の再分配効率が改善された、本発明の好ましい態様
を示す。

このため、拡散層２０が中間層（５とルミネッセント層
１２または発光団層との間に設置される。

拡散層２０は、コンパクトな単層を構成しかつ中間面１
５−１１による全反対後いちじるしく光のピックアップ
を改善する微粒子Ｇｌ、Ｇ２・・・ＧＮよりなっている
。実際、粒子Ｇ１ないしＧＮが一層微細にかつ一層密に
なるほど、中間層１５上方の光を回収する接触点は一層
多数になる。

“微細粒子”なる用語により、その平均直径がルミネッ
セント層１２の発光団粒子Ｌ１ないしＬｎの平均直径よ
り小さい粒子を意味している。粒子Ｇ１ないしＧＮはた
とえば１ミクロン程度の平均直径をもつことができ、本
発明の別の実施例によれば、それらは、光の発生に関連
するように、ルミネッセント層１２の発光団粒子と同じ
性質の発光団粒子から作られるのが有利である。

“単層”なる用語により、層の全面に対して厚さが単一
の粒子を含む層を画定することを意味している（実際、
このルールの例外は分解能をあまり劣化することなく、
局部的に存在することができる）。

本発明スクリーン１０はさらに接続層２２を有し、それ
らはいずれも中間層１５の上面と接触しかつ拡散単層２
０の粒子ＧｌないしＧＮと接触している。

接続層２２は、その存在により、光線が例示として第３
図に示されたように、第３の光子ｐ３によって、二つの
隣接する粒子ＧｌないしＧＮの間の点において、これら
の光線がこの上面１Ｂに達するとき、中間層１５の上面
１Ｂのレベルにおいて全反射することを防止することに
よって、光のピックアップを改善する。このため、接続
層２２は中間層１５の屈折率ｎｌに等しいかまたはそれ
より大きい屈折率ｎ２を有する。このように、接続層２
２は中間層１５と同じ方法でたとえば酸化チタニウムＴ
ｉＯ３から作られた誘電層よりなっている。

拡散層２０の粒子ＧｌないしＧＮはまた発光団粒子とす
ると、光子ｐ３は中間層１５においてたとえば拡散層２
０の粒子Ｇ２によって放射される。光子ｐ３は中間層−
層中開面１５−１１のレベルにおいて反射を行い、反射
はそれを上面１６に反射する。接続層２２が存在しない
とき、光子Ｐ３は点線の矢印ｐ３′によって示されたよ
うに、この上面１１３の点０２において反射されるか、
ただし点０２が十分に粒子Ｇ１ないしＧＮに接近すると
、消散波現象が明らかとなり、光子ｐ３が中間層１５か
らでてゆき粒子に貫通することができる。接続層２２の
存／ｌ：により、光子ｐ３は、それが粒子から比較的離
れたあとの点において上面１６に達したときでさえも、
この光子ｐ３は中間層１５からでてゆき、接続層２２は
この光子をピックアップしそれをたとえば外側に向かっ
て拡散される第３の粒子Ｇ３に案内する。

接続層２２はまた投射への応用における熱接続のとくに
有利な機能を確保し、その機能は拡散単層２０の粒子Ｇ
ｌないしＧＮが発光団であるならば有用である。

第５図は、中間層１５の押入によってえられる効果を増
強し得る、本発明の別の態様を示す。

本発明のこの新しい態様において、第２中間層２５が層
Ｕと第１中間層１５との間に設置されている。

本発明の特徴によれば、この第２の中間層２５は層１１
の屈折率ｎｏより小さい屈折率ｎ３を有する。

一方、この第２の中間層２５は第１中間層１５の厚さＥ
２と同じ程度のすなわち１ミクロンに近い厚さＥ　を有
するが、この厚さＥ３は厳格なものでなく、大事なこと
は層１１の厚さＥｌに比べてきわめて薄いということで
ある。第２中間層２５はたとえば屈折率ｎ３が１．３５
程度の弗化マグネシウムＭｇＦ２から、標準的蒸着法に
よって作ることができる。

この新しい構造は第１中間層１５における限界角度φｌ
ｌの値を減少することができる。しかして、たとえば、
第３図の実施例と同じ要素を使用すると、それをこえて
光子ｐ２が第１中間層１５の上面１Ｂに反射される限界
角度は、本発明の新しい態様の場合の低い値において第
３図に示された場合よりも低い。実際、第２中間層２５
が弗化マグネシウムＭｇ　Ｆ　２から作られているとす
ると、限界角度φＨの新しい値は３５°程度である。こ
れは第１中間層１５の屈折率ｎｌと第２中間層２５の屈
折率ｎ３との差が第３図に示された中間層１５と層１１
との差より大きいことによっている。上記のように、こ
のことは中間層１５によって得られた効果を助長し、そ
れを光発生インジカトリックスを最大まで増強して光イ
ンジカトリックスの（図示しない）角度の集中により最
高の光ゲインを得ることができる。

もしこの第２の中間層２５が微小孔層よりなるならば、
第２中間層２５は一層小さい屈折率ｎ３を有することが
できる。しかして、たとえば、第２巾間層２５は屈折率
を１．２５に近くすることができる二酸化シリコン５Ｉ
Ｏ２の微小孔層とすることができ、３２″程度の一層小
さい限界角度φ１１を得ることができる。二酸化シリコ
ンの多孔層によって形成されたこの第２の中間層はそれ
自体標準的な、たとえばその使用が容易な超遠心法また
は湿式濃縮法によって沈着することができ、その方法は
有孔度が使用状態に対応する沈着物を得ることができる
。

材料の性質が種々の層、すなわち、Ｍ１中間層１５、第
２中間層２５、拡散層２０、接続層２２を形成すること
ができ、これらの材料の性質は例示として示されたもの
で、決して限定的ではなく他の材料も光の色の関数とし
てとくな選択することができる。しかして、たとえば、
その屈折率が大きいＴ　ｉ０２　、Ｚｎ　５ＩＴａ２０
５　、Ｃｅ　０２、Ｆ　ｅ　２０　ａ　　（ｎ　−２，
０）とすることができ、後者はとくにオレンジ−赤色範
囲において有利である。

そのような材料の使用は、本発明の構想によれば、とく
に緑および青に対して４０％程度の、また、Ｆ　Ｏ２０
ｇの使用の場合界に対して４０％以上のルミナンスゲイ
ンを得ることが可能である。

〔発明の効果〕

本発明は、容器層とルミネッセント層との間に、容器１
φの厚さよりかなり厚さが薄くしかも容器層の屈折率よ
り大きい屈折率を有する中間層を設けることにより、光
のピックアップ効率を改善した陰極線管用カソードルミ
ネッセントスクリーンを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は従来のカソードルミネッセントス
クリーンを示し、第３図は本発明によるカソードルミネ
ッセントスクリーンを示す線図的断面図を示し、第４図
は本発明によるスクリーンの好ましい態様の線図的断面
図を示し、第５図は第４図に示す本発明の態様の変型の
線図的断面図を示す。 ｌＯ・・・スクリーン、ｌｌ・・・（容器）層、１２・
・・ルミネッセント層、 １５・・・中間層、 ２０・ 拡散層、 ２２・・・接続 層、 ２５・・・第２中間層。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、一定厚さ（Ｅ＿１）のかつ一定屈折率を有する層（
   １１）を備え、前記層（１１）は電子衝突を受け前記衝
   突の作用により発光するルミネッセント層（１２）を支
   持する陰極線管用カソードルミネッセントスクリーンに
   おいて、中間層（１５）がルミネッセント層（１２）と
   前記層（１１）との間に設置され、前記中間層（１５）
   は、一方では前記層（１１）の厚さ（Ｅ＿２）よりかな
   り薄い第２の厚さ（Ｅ＿２）を有し他方では前記層（１
   １）の屈折率より大きい第２の屈折率を有することを特
   徴とする陰極線管用カソードルミネッセントスクリーン
   。 ２、多数の微細粒子（Ｇ１ないしＧＮ）によつて形成さ
   れた拡散Ｍ（２０）を有し、前記拡散層（２０）は前記
   ルミネッセント層（１２）と前記中間層（１２）との間
   に挿入されたことを特徴とする請求項１に記載の陰極線
   管用カソードルミネッセントスクリーン。 ３、前記拡散層は単層であることを特徴とする請求項２
   に記載の陰極線管用カソードルミネッセントスクリーン
   。 ４、前記粒子（Ｇ１ないしＧＮ）は発光団粒子であるこ
   とを特徴とする請求項２に記載の陰極線管用カソードル
   ミネッセントスクリーン。 ５、前記層（１１）の反対側の前記中間層（１５）上面
   （１６）に形成された接続層（２２）をさらに有し、前
   記拡散層（２０）の粒子（Ｇ１ないしＧＮ）は前記接続
   層（２２）に部分的に被覆され、前記接続僧は中間層（
   １５）の屈折率の値に等しいかまたはそれより大きい値
   の屈折率を有することを特徴とする請求項２に記載の陰
   極線管用カソードルミネッセントスクリーン。 ６、前記第２中間層（２５）は前記第１中間層（１５）
   と前記層（１１）との間に設置され、前記第２中間層（
   ２５）は前記層（１１）の屈折率の値より小さい屈折率
   の値を有することを特徴とする請求項１に記載の陰極線
   管用カソードルミネッセントスクリーン。 ７、前記第２中間層（２５）は微少孔層よりなることを
   特徴とする請求項６に記載の陰極線管用カソードルミネ
   ッセントスクリーン。 ８、前記２中間層（２５）は二酸化シリコンＳｉＯ＿２
   の微少孔層によつて形成されたことを特徴とする請求項
   ７に記載の陰極線管用カソードルミネッセントスクリー
   ン。 ９、前記第２中間層（２５）は弗化マグネシウムＭｇＦ
   ＿２よりなることを特徴とする請求項６に記載の陰極線
   管用カソードルミネッセントスクリーン。 １０、前記第１中間層（２５）は酸化チタニウムＴｉＯ
   ＿２よりなることを特徴とする請求項１に記載の陰極線
   管用カソードルミネッセントスクリーン。 １１、前記第１中間層（２５）は硫化亜鉛ＺｎＳよりな
   ることを特徴とする請求項１に記載の陰極線管用カソー
   ドルミネッセントスクリーン。 １２、前記第１中間層（１５）の屈折率（ｎ１）に対す
   る前記層（１１）の屈折率（ｎ０）は０．７５に等しい
   かまたはそれより小さい（ｎ０／ｎ１は０．７５に等し
   いかまたはそれより小さい）ことを特徴とする請求項１
   に記載の陰極線管用カソードルミネッセントスクリーン
   。