DE2920830A1

DE2920830A1 - Kathodenstrahlroehre

Info

Publication number: DE2920830A1
Application number: DE19792920830
Authority: DE
Inventors: Vincent J Muccigrosso; John L Nivison; Albert E Oberg
Original assignee: Westinghouse Electric Corp
Current assignee: CBS Corp
Priority date: 1978-05-25
Filing date: 1979-05-23
Publication date: 1979-11-29
Also published as: FR2426974A1; FR2426974B1; JPS54154262A; US4177399A; GB1604928A; JPS63184548U

Description

DR.-iNG. Ernst Stratmann

PATENTANWALT
D-4000 DÜSSELDORF 1 · SCHADOWPLATZ 9

Düsseldorf, 22. Mai 1979 47,912
7932

Westinghouse Electric Corporation
Pittsburgh, Pa., V. St. A.

Kathodenstrahlröhre

Die Erfindung betrifft Kathodenstrahl-Darstellungsröhren mit verbessertem Kontrast zur Betrachtung der Darstellung bei hohen Umgebungslichtpegeln, wie beispielsweise helles Tageslicht. Die Helligkeit des Leuchtstoffschirmes beeinflußt die Betrachtung unter derartigen Lichtbedingungen, noch wichtiger aber ist der Kontrast zwischen den aktivierten Leuchtstoffgebieten und dem reflektierten Umgebungslicht von nicht-aktivierten Leuchtstoff gebieten, durch welchen Kontrast die Lesbarkeit der Darstellung bestimmt wird.

Es sind bereits zahlreiche Verfahren angewendet worden, um die Lichtreflektion von der Röhrenfrontplatte zu verringern und dadurch den Kontrast zu verbessern. Eines dieser Verfahren bestand in der Anwendung von Anti-Reflex-Beschichtungen auf den äußeren Frontplatten-Oberflächen sowie die Anwendung von dunklem Glas mit niedriger neutraler Lichtdurchlässigkeitsdichte als Frontplatte, um den reflektierten Lichtpegel zu verringern. Seit kurzem werden auch farbselektive laminierte Platten, deren Spitzendurchlässigkeitsfarbe mit der Emissionsfarbe des Leuchtstoffschirms zusammenfällt, auf der Außenseite der Röhrenfrontplatte angebracht. Die Verwendung derartiger laminierter farb-

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selektiver Platten erhöht jedoch die Herstellungskosten der Röhre.

Das Kontrastverhältnis der Kathodenstrahl-Darstellungsröhre ist die Luminanz der dargestellten Information dividiert durch die Luminanz (B) des Gebietes, das das dargestellte Gebiet unmittelbar umgibt. Die Luminanz der dargestellten Information ist die Summe der Leuchtstofferregungs-Luminanz (S) und der Luminanz (B) der umgebenden Fläche. Das Kontrastverhältnis beträgt also:

Bei einigen Anwendungen wird ein mit Kontrast bezeichneter Faktor definiert als

C = 20 log (1 + S/B).

Das Kontrastverhältnis oder der Kontrast einer Röhre wird durch Messung der Luminanz (S) in abgedunkeltem Licht bestimmt, wobei die Röhre auf einem bestimmten Betriebspegel arbeitet. Die Luminanz (B) wird bei abgeschalteter Röhre festgestellt, indem die Luminanz gemessen wird, die durch difuse Reflektion von Licht einer spezifizierten Intensität erzeugt wird, das mit einem bestimmten Winkel auftrifft, um Beiträge von Spiegelreflektion zu vermeiden.

Der Vorteil eines Filterglases liegt darin, daß es eine verhältnismäßig hohe Durchlässigkeit für das vom Leuchtstoff erzeugte Licht aufweist, verglichen mit dem einfallenden weißen Umgebungslicht. Für einen bestimmten Röhrenbetriebspegel und für eine bestimmte Leuchtstoffeingangsenergie ergibt sich ein höheres (S),oder umgekehrt, für eine gegebene Luminanz (S) ist weniger Energie für den Leuchtstoff notwendig, was zu längerer Röhren-Lebensdauer und zu verbesserter Betriebsweise führt.

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Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer Darstellungsröhre mit erhöhtem Kontrast, ohne daß dadurch die Herstellungskosten sich wesentlich erhöhen.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die Merkmale des Hauptanspruchs gelöst, also durch eine Kathodenstrahl-Darstellungsröhre, die verbesserten Kontrast bei Betrachtung der Darstellung bei hohem Umgebungslichtpegel liefert, wobei die Röhre einen Darstellungs-Frontplattenteil aufweist, der auf seiner inneren Oberfläche eine Leuchtstoffschicht aufweist und dadurch charakterisiert ist, daß der Röhren-Frontplattenteil aus einem Glas gebildet ist, das Farbfilterglas von verhältnismäßig niedriger Durchlässigkeit darstellt, wobei die Durchlässigkeit des Farbfilterglases ihren höchsten Wert in einem vorbestimmten engen Wellenlängenbereich besitzt, und dadurch, daß die Phosphorschicht kathodolumineszente Emissionsenergie zeigt, die innerhalb des engen Wellenlängenbereiches liegt, für die die Glasdurchlässigkeit ihren Spitzenwert erreicht.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungenbeispielen näher erläutert, die in den Zeichnungen dargestellt sind.

Es zeigt:

Fig. 1 eine Seitenschnittansicht einer Kathodenstrahl-Darstellungsröhre;

Fig. 2 eine Seitenschnittansicht einer anderen Ausführungsform einer Kathodenstrahl-Darstellungsröhre; und

Fig. 3 eine Darstellung der kathodolumineszenten Linienemission eines Leuchtstoffes, wobei die normalisierte Emissionsintensität über der Wellenlänge aufgetragen ist und wobei eine Durchlässigkeitskurve für ein Frontplatten-Farbfilterglas dargestellt ist, für das die Durchlässigkeit ebenfalls über der Wellenlänge aufgetragen ist.

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In Fig. 1 ist eine Kathodenstrahlröhre 10 dargestellt, die aus einem Halsteil 12, einem Trichterteil 14 und einem Frontplattenteil 16 besteht. Eine Elektronenstrahl-Erzeugungseinrichtung 18, die allgemein bekannt ist, ist schematisch im Halsteil 12 dargestellt. Ein Leuchtstoffschirm 20 ist auf der inneren Oberfläche des Frontplattenteils 16 angeordnet. Der Leuchtstoffschirm 20 umfaßt eine dünne gleichförmige Leuchtstoffschicht 24, die auf der inneren Oberfläche der Frontplatte 22 aufgebracht ist, wobei eine dünne elektronendurchlässige Anoden-Elektrodenschicht 26 gleichförmig auf der Leuchtstoffschicht angeordnet ist. Die dünne Anoden-Elektrodenschicht 26 ist typischerweise ein Aluminiumfilm, wie allgemein bekannt.

Die Leuchtstoffschicht ist aus einem Leuchtstoffmaterial gebildet, bei dem die kathodolumineszente Emission sich auf mehrere eng benachbarte Emissionslinien oder auf ein schmales Band konzentriert. Ein besonderes Leuchtstoffmaterial, das benutzt werden kann, ist mit Terbium aktiviertes Gadoliniumoxysulfid, das von dem Joint Electron Devices Committee des IEEE mit P-43-Leuchtstoff bezeichnet wird. Die Emissionseigenschaften dieses Leuchtstoffes sind in Fig. 3 wiedergegeben, wobei die normalisierte Emission über der Wellenlänge aufgetragen ist. Dieser Leuchtstoff ist ein Linienemitter, wobei die Spitzenlinie bei etwa 545 χ 10~ m liegt und auf den Wert von 1 normalisiert ist. Wie leicht zu erkennen ist, konzentrieren sich die stärksten Emissionslinien für diesen Leuchtstoff in einem engen Band, das annähernd zwischen 540 bis 550 χ 10 m liegt. Ein hoher Prozentsatz der gesamten Emissionsenergie dieses Leuchtstoffes konzentriert sich auf Emissionslinien in diesem engen Band.

Der Frontplattenteil 16 der Röhre 10 ist hier eine flache ebene Frontplatte, die auf dem Ende des zylindrischen Trichterteils dicht befestigt ist. Der Frontplattenteil 16 wird von einem Farbfilter-Glas gebildet, das ein schmales Durchlässigkeitsband besitzt, das eng angepaßt ist an die Emission des Darstellungs-Leuchtstoffes. Ein grünes Filterglas des Typs S-8OO6, das von der Firma Schott Optical Glass, Inc., Duryea, Pennsylvania,

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vertrieben wird, wird als Röhren-Frontplatte benutzt. Die Durchlässigkeits-Eigenschaften dieses grünen Filterglases bei einer Glasdicke von 5,3 mm sind in Fig. 3 in Einzelheiten zu erkennen, und zwar gleichzeitig mit den Leuchtstoff-Emissionslinien. Wie aus der Aufzeichnung der Durchlässigkeit über der Wellenlänge zu erkennen ist, besitzt das grüne Filterglas eine verhältnismäßig niedrige absolute Durchlässigkeit, mit einem Spitzenwert von ungefähr 0,125, und das Durchlässigkeitsband ist schmal und besitzt eine Spitze bei ungefähr 545 χ 10 m, mit einem Durchlässigkeitswert von mehr als 0,1 über einem schmalen Bereich, der zwischen 532 und 558 χ 10 m liegt.

Die Durchlässigkeit der Frontplatte aus grünem Filterglas fällt somit eng zusammen mit der Leuchtstoff-Emission, deren Spitzen bei ungefähr der gleichen Wellenlänge liegen. Dies optimiert den Durchtritt des grünen Darstellungsbildes des Leuchtschirmes, während irgendwelches Umgebungslicht, das bezüglich seiner Wellenlänge außerhalb des schmalen Bandes der Durchlässigkeit des Frontplatten-Glases liegt, nicht durchgelassen wird. Dadurch wird eine Darstellung mit deutlich verbessertem Kontrast in hellem Sonnen- oder Tageslicht wie auch bei heller künstlicher Beleuchtung erzeugt.

Die Durchlässigkeitseigenschaften eines derartigen Farbfilter-Glases sind so, daß die Durchlässigkeit annähernd linear mit der Dicke ist, wobei eine Verringerung der Dicke zu einer Erhöhung der Durchlässigkeit führt. Die Darstellung der Durchlässigkeit in Fig. 3 ist für Glas gültig, das 5,3 mm dick ist. Ein anderes Farbfilter-Glas des Typs S-8OO5, das von dem gleichen Glas-Lieferanten erhältlich ist, der weiter oben genannt wurde, kann ebenfalls mit dem gleichen Leuchtstoff verwendet werden, da dieses Farbglas-Filter auch ein schmales Durchlässigkeitsband zeigt, das seine Spitze bei etwa 545 χ 1O~ m besitzt, jedoch eine geringere Durchlässigkeit aufweist. Andere Filtergläser, die schmale Durchlässigkeitsbänder besitzen, können mit einem Leuchtstoff verwendet werden, sofern dieser ein passendes schmales Emissionsband oder eine Emissionslinie besitzt.

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Gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung, die in Fig. dargestellt ist, umfaßt die Kathodenstrahlröhre 10a einen Halsteil 12a, einen Trichterteil 14a und einen Frontplattenteil 16a. Die Elektronenstrahl-Erzeugungseinrichtung 18a und der Leuchtstoff schirm 20a sind die gleichen, wie sie bereits für die in Fig. 1 dargestellte Ausführungsform beschrieben wurden. Der Frontplattenteil 16a wird aus einem Glas hergestellt, das eine verhältnismäßig schmale Durchlässigkeitsbandbreite aufweist, wobei eine Spitzen-Durchlässigkeit von 0,5 bei einer Wellenlänge von etwa 545 χ 1O~ m vorhanden ist. Eine neutral-dichte Filterplatte 28a ist auf der äußeren Oberfläche der Frontplatte 16a auflaminiert, mit einer Laminations-Harzschicht 30a dazwischen. Diese Laminations-Harzschicht 30a besitzt ungefähr den gleichen Brechungsindex wie die Glasfrontplatte und ist beispielsweise ungefähr 2,5 mm dick. Ein neutral-dichtes Filter läßt das sichtbare Spektrum mit einem über der Wellenlänge gleichmäßig bleibenden Pegel durch. Im allgemeinen ist Standardglas ungefähr zu 92 % im Bereich des sichtbaren Spektrums durchlässig. Das neutral-dichte Filter 28a kann eine Durchlässigkeit von etwa 30 bis 65 % aufweisen, wobei die Filterdurchlässigkeit so ausgewählt wird, daß sie mit dem Röhrentyp verträglich ist. Insbesondere würde für eine Röhre mit hoher Elektronenstrom-Kapazität und hoher Leuchtstoffschirm-Luminanz ein neutral-dichtes Filter mit einer Durchlässigkeit gewählt werden, die vorzugsweise niedriger ist, um so den Kontrast zu optimieren, trotzdem jedoch ausreichende Leuchtschirm-Sichthelligkeit zu ermöglichen. Für eine Röhre mit niedriger Elektronenstrom-Kapazität und mit entsprechend niedriger Leuchtschirm-Luminanz sollte das neutraldichte Filter eine Durchlässigkeit von etwa 65 % aufweisen, um sicherzustellen, daß die Sichthelligkeit ausreichend ist und gleichzeitig ein verbesserter Kontrast erhalten bleibt.

Gemäß einer noch anderen Ausführungsform wird eine Kontrast-Erhöhungsplatte benutzt, die eine konkav-sphärische äußere Oberfläche besitzt und auf der Farbfilterglas-Frontplatte der Kathodenstrahlröhre gemäß der Erfindung angeordnet werden kann. Eine derartige Kontrast-Erhöhungsplatte wird in der üS-Patent-

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anmeldung 811 746 vom 16. Dezember 1977 beschrieben. Die konkavsphärische äußere Oberfläche der Platte ist so ausgeführt, daß das KrümmungsZentrum mit der normalen Beobachterposition zusammenfällt, so daß ümgebungslicht von anderen Gebieten nicht zur Position des Betrachters reflektiert wird.

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Claims

drying. Ernst Stratmann

PATENTANWALT
D-4000 DÜSSELDORF 1 · SCHADOWPLATZ 9

•Düsseldorf, 22. Mai 1979

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Westinghouse Electric Corporation
Pittsburgh/ Pa., V. St. A.

Patentansprüche :

1/. Kathodenstrahl-Darstellungsröhre mit verbessertem Kontrast zur Betrachtung der Darstellung bei hohen Umgebungslichtpegeln/ wobei die Röhre einen Darstellungs-Frontplattenteil mit einer Darstellungs-Leuchtschirmschicht auf der inneren Oberfläche des Frontplattenteils umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß der Röhren-Frontplattenteil (16) aus einem Glas gebildet ist, das ein Farbfilter-Glas von niedriger relativer Durchlässigkeit ist, und daß die Durchlässigkeit des Farbfilter-Glases in einem vorbestimmten schmalen Wellenlängenbereich einen Spitzenwert aufweist, und daß die Leuchtstoffschicht (24) eine kathodolumineszente Emissionsenergie besitzt, die innerhalb des schmalen Wellenlängenbereiches liegt, für die die Glasdurchlässigkeit einen Spitzenwert aufweist.
2. Kathodenstrahl-Darstellungsröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Frontplatten-Glas ein grünes Filterglas (16) mit einer Durchlässigkeits-Spitze bei etwa 545 χ 10 m darstellt, und daß der Leuchtstoff terbiumaktiviertes Gadoliniumoxysulfid ist, das eine Spitzen-Emission bei etwa 545 χ 10 m besitzt. ^:
3. Kathodenstrahl-Darstellungsröhre nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die höchste Durchlässigkeit

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für das Filterglas ungefähr bei einer Wellenlänge liegt, bei der der Leuchtstoff seine höchste Emission besitzt.
4. Kathodenstrahl-Darstellungsröhre nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Frontplatten-Glas (16) grünes Filterglas mit einer maximalen Durchlässigkeit von etwa 0,125 bei einer Wellenlänge von 545 χ 10 m und einer Durchlässigkeit von zumindest 0,1 über einen Wellenlängenbereich von 532 bis 558 χ 10 m darstellt, während der Leuchtstoff (24) terbiumaktiviertes Gadoliniumoxysulfid ist und eine Emission aufweist, die sich im Wellenlängenbereich von 540 bis 550 χ 10 m konzentriert.
5. Kathodenstrahl-Darstellungsröhre nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Filterglas-Frontplatte (16a) eine Durchlässigkeit von etwa 0,5 bei einer Durchlässigkeitsspitze aufweist, die bei etwa 545 χ 10 m liegt, und daß ein neutral-dichtes Filter (28a) auf die äußere Oberfläche der Filterglas-Frontplatte (16a) auflaminiert ist.

Bes chreibung:

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