JPH0822784A - 投写用陰極線管とその投写用陰極線管を用いた投写型表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 画像コントラストが向上できる投写用陰極線
管とスクリーン上の画像コントラストが向上できる投写
型表示装置を提供することを目的とする。 【構成】 投写型表示装置の投写用陰極線管には、蛍光
体層２４上で電子銃２０からの電子ビーム２１が入射し
て画像が形成される画像形成領域３１のアルミニウム膜
２３とファンネル２８との内面上に、アルミニウム膜２
３，２６より原子番号が小さいカーボン膜２２，２５が
形成されるので、このカーボン膜２２，２５は、アルミ
ニウム膜２３，２６や蛍光体層２４の２次的な反射電子
を吸収してその発生率を低減するとともに、反射電子の
平均エネルギーも低減し、反射電子による蛍光体層２４
での不要な励起発光を低減する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、投写用陰極線管に形成
される画像を投写レンズによりスクリーン上に投写する
投写型表示装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図６は従来の投写用陰極線管の構成を示
したものである。投写用陰極線管はフェイスプレート１
とファンネル２とネック３から構成されるガラスバルブ
４と、ネック３内に封入した電子銃５を備えている。フ
ェイスプレート１の内面には電子銃５からの電子ビーム
６が入射して励起発光する蛍光体からなる蛍光体層７が
形成されている。蛍光体層７上とファンネル２の内面上
には金属膜としてアルミニウム膜８が形成されている。

【０００３】この構成において、映像信号に応じて電子
銃５から出射した電子ビーム６はアルミニウム膜８を透
過し、蛍光体層７に入射する。電子ビーム６により励起
された蛍光体は発光し、画像を形成する。蛍光体層７上
に形成されたアルミニウム膜８は、蛍光体層７で電子銃
５側に発光した光を反射してフェイスプレート１側に出
射し、蛍光体層７での発光輝度を増加させる。

【０００４】投写用陰極線管に形成された画像を投写レ
ンズを用いてスクリーン上に拡大投写する投写型表示装
置の画像の高コントラスト化を図るために、一般に、投
写用陰極線管のフェイスプレート１と投写レンズを光学
的に結合するオプティカルカップリングの技術が用いら
れている。オプティカルカップリングは、光学的結合材
料としてエチレングリコールなどの透明な液体を用いて
フェイスプレート１と液体とレンズ面の屈折率差を小さ
くし、不要な蛍光体層７への反射光を低減する。

【０００５】この技術により投写画像のコントラストが
改善されたが、映像観賞用としては十分なコントラスト
ではない。さらに、コントラストを向上させる手法とし
ていくつかの手法が開示されている。例えば、特開昭６
４−６３２４８号公報では、投写用陰極線管の蛍光体層
が形成されるフェイスプレートの内面を平滑化すること
により、投写レンズからの不要な反射光がフェイスプレ
ートの内面で乱反射することに起因する投写画像のコン
トラスト低下が、改善されることを示している。

【０００６】また、特開平３−２２４３８４号公報で
は、複数枚のレンズで構成される投写レンズの中の投写
用陰極線管側に配置される凹レンズに光吸収材を混入し
て着色している。凹レンズと空気との境界面での不要な
反射光が凹レンズの光吸収材により吸収されるために、
蛍光体層の不要な拡散反射輝度が低下し、投写画像のコ
ントラスト低下が改善されることを示している。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、投写型
表示装置の投写画像のコントラストを低下させる要因と
しては、フェイスプレートの内面粗さやフェイスプレー
トと液体の境界面、投写レンズの境界面での不要反射光
による要因だけではない。

【０００８】図６に示す従来の投写用陰極線管の電子銃
５から出射した電子ビーム６はアルミニウム膜８を透過
して蛍光体層７に入射して蛍光体を励起発光させるが、
入射した電子ビーム６はアルミニウム膜８や蛍光体層７
に入射したときに２次電子を放出する。放出した２次電
子のエネルギーは、入射物質の殻内電子が励起されて放
出した真の２次電子と、後方に弾性あるいは非弾性散乱
した入射電子とに分けられる。後方に弾性散乱した電子
は反射電子９と呼ばれている。

【０００９】真の２次電子のエネルギーは数十ｅＶであ
るが、反射電子９のエネルギーは入射電子のエネルギー
と同程度である。反射電子９の発生率は、入射物質の原
子番号、入射電子のエネルギー、入射物質の表面の粗さ
などによって決まる。入射電子ビーム６はアルミニウム
膜８で反射電子９を生じる。蛍光体層７上に形成された
アルミニウム膜８の表面は粗く、反射電子９はあらゆる
方向に反射する。反射電子９はファンネル２の内面に形
成されたアルミニウム膜８で反射電子１０を生じる。反
射電子１０は再び蛍光体層７上のアルミニウム膜８を透
過して蛍光体層７に入射し、蛍光体を励起発光させる。

【００１０】このため、蛍光体層７で不要な発光が生じ
て、投写用陰極線管上に形成する画像のコントラストを
低下させる。さらに、その投写用陰極線管上の画像を投
写レンズで拡大投写する投写型表示装置の投写画像のコ
ントラストも低下する。これらの課題に対して、投写用
陰極線管のアルミニウム膜８や蛍光体層７での反射電子
９，１０を低減して、コントラストを向上させることが
課題であった。

【００１１】本発明は、上記課題に鑑み、画像のコント
ラストを向上することができる投写用陰極線管と、その
投写用陰極線管を用いることにより、スクリーン上に高
コントラストの画像を表示することができる投写型表示
装置を提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の請求項１に記載の投写用陰極線管は、電子
ビームを出射する電子銃と、フェイスプレートと前記フ
ェイスプレートに結合したファンネルと前記ファンネル
に結合し前記電子銃が封入されるネックとで構成された
ガラスバルブと、前記フェイスプレートの内面に形成さ
れ前記電子銃から出射された電子ビームにより励起発光
する蛍光体により構成された蛍光体層と、前記蛍光体層
上に形成された金属膜とを備え、前記電子ビームが入射
して前記蛍光体層上に画像が形成される画像形成領域の
前記金属膜と前記ファンネルとの内面上に、前記金属膜
より原子番号が小さい元素により構成され、前記電子ビ
ームが前記金属膜や前記蛍光体層で散乱して反射する反
射電子を低減する反射電子防止膜を形成した構成とす
る。

【００１３】また、請求項４に記載の投写型表示装置
は、３本の陰極線管と、前記陰極線管からの出射光を受
けてスクリーン上に画像を投写する投写レンズとを備
え、前記３本の陰極線管を、請求項１から請求項３のい
ずれかに記載の投写用陰極線管により構成し、各陰極線
管が映像信号に基づいて形成した青、緑、赤の各画像に
より前記スクリーン上の画像を形成するよう構成する。

【００１４】

【作用】上記構成では、請求項４の投写型表示装置の３
本の陰極線管を構成する請求項１から請求項３のいずれ
かの投写用陰極線管には、反射電子防止膜が、金属膜を
構成する物質より原子番号が小さい元素により、電子銃
から出射された電子ビームが入射して蛍光体層上に画像
が形成される画像形成領域の金属膜とファンネルとの内
面上に形成されるので、この反射電子防止膜は、金属膜
や蛍光体層における２次的な反射電子を吸収してその発
生率を低減するとともに反射電子の平均エネルギーも低
減し、反射電子による蛍光体層での不要な励起発光を低
減する。

【００１５】

【実施例】以下、本発明の実施例における投写用陰極線
管とそれを用いた投写型表示装置について、図面を参照
しながら説明する。

【００１６】最初に、本実施例の投写用陰極線管につい
て説明する。図１は本実施例における投写用陰極線管の
構成を示したものである。図１において、２０は電子
銃、２１は電子ビーム、２２、２５は反射電子防止膜で
あるカーボン膜、２３、２６は金属膜であるアルミニウ
ム膜、２４は蛍光体からなる蛍光体層、２７はフェイス
プレート、２８はファンネル、２９はネック、３０はフ
ェイスプレート２７、ファンネル２８、ネック２９を封
着結合して構成されるガラスバルブ、３１は画像形成領
域であり、電子ビーム２１により蛍光体層２４の蛍光体
が励起発光して画像を形成する領域を示す。

【００１７】ここで、蛍光体層２４の蛍光体は３原色光
の中の青色の光を発光するＺｎＳ：ＡｇＡｌとする。蛍
光体層２４は沈降塗着法などによりフェイスプレート２
７の内面に形成される。画像形成領域３１の蛍光体層２
４上のアルミニウム膜２３は、有効加速電圧の低下防
止、蛍光体層２４のイオン焼け防止、蛍光体層２４から
の光をフェイスプレート２７側に反射して蛍光体層２４
からの発光輝度を増加させるなどの機能を有する。蛍光
体層２４上に形成されるアルミニウム膜２３の厚みは
０．２μｍで、表面の粗さは約２μｍ程度である。ファ
ンネル２８の内面上に形成されたアルミニウム膜２６
は、画像形成領域３１のアルミニウム膜２３のような機
能はなく、投写用陰極線管の陽極電圧を蛍光体層２４へ
伝達、供給する機能と、ファンネル２８の内面を等電位
に保つ機能を有する。カーボン膜２２、２５は画像形成
領域３１のアルミニウム膜２３と、ファンネル２８内面
のアルミニウム膜２６上とに形成されている。

【００１８】以上のように構成された投写用陰極線管に
ついて、その動作を以下に説明する。電子銃２０から出
射した電子ビーム２１はカーボン膜２２、アルミニウム
膜２３を透過して、蛍光体層２４に入射する。電子ビー
ム２１により蛍光体層２４の蛍光体が励起発光する。映
像信号に応じて電子銃２０が電子ビーム２１を制御して
蛍光体層２３に画像を形成する。

【００１９】電子銃２０から出射した電子ビーム２１は
カーボン膜２２、アルミニウム膜２３や蛍光体層２４に
入射したときにそれぞれの層で反射電子を生じる。反射
電子の方向はアルミニウム膜２３や蛍光体層２４の表面
が粗いために、ガラスバルブ３０の内部の様々な方向に
反射する。

【００２０】図１には、カーボン膜２２、アルミニウム
膜２３、蛍光体層２４で生じた反射電子３２がガラスバ
ルブ３０の内部に出射して、ファンネル２８の内面のカ
ーボン膜２５に入射し２次的に反射電子３３を生じ、さ
らに、反射電子３３が再び画像形成領域３１のカーボン
膜２２、アルミニウム膜２３を透過して蛍光体層２４に
入射する様子を示している。

【００２１】一般に、反射電子発生率ηは、電子ビーム
２１の入射物質の原子番号、入射電子のエネルギー、入
射物質の表面の粗さ（入射電子の入射物質への入射角）
などによって決まる。原子番号Ｚと反射電子の発生率や
反射電子の平均エネルギーの関係は、古くからティー.イー.エ
ハ゛ーハート(シ゛ェイ. アフ゜ライト゛ フィシ゛ックス,ホ゛ル.31,エヌオー.8,ヒ゜ーヒ゜ー.
1483-1490,1960)(T.E.EVERHART(J. Applied Physics,vo
l.31,No.8,PP.1483-1490,1960)) によって示されてい
る。

【００２２】原子番号Ｚと反射電子発生率ηの関係は、
次式で表される。

【００２３】

【数１】

【００２４】ここで、ａは、次式で表される。

【００２５】

【数２】

【００２６】ただし、Ｚは入射物質の原子番号、ｅは電
子の電荷量、Ｎ_A はアボガドロ定数、ｍは電子の質量、
Ａは入射物質の原子量、ｃは電子の速度や入射物質の密
度で決まる定数で表されるが、実験的に求めた定数ｃを
用いると、近似的に次式で表現される。

【００２７】

【数３】

【００２８】図２に原子番号に対する反射電子発生率η
について示す。反射電子発生率ηは原子番号の大きさに
ほぼ比例して高くなる。カーボンの原子番号Ｚ＝６、ア
ルミニウムの原子番号Ｚ＝１３、ＺｎＳの平均原子番号
Ｚ＝２３であるから、反射電子発生率ηはそれぞれ０．
０８、０．１６、０．２６となる。カーボンの反射電子
発生率ηはアルミニウムの５０％、ＺｎＳの３１％と低
い。

【００２９】図３に原子番号Ｚと反射電子の平均エネル
ギー比の関係を示す。反射電子のエネルギーはエネルギ
ー分布を有するために平均エネルギーを用いて表してい
る。反射電子の平均エネルギー比ｋは、単位反射電子発
生率あたりの入射電子エネルギーに対する反射電子の平
均エネルギーを表す。反射電子のエネルギー比ｋは原子
番号Ｚが約２５以下では電子の入射角θが大きいほど高
い。入射物質への電子ビームの入射角θ＝０゜の場合、
カーボン、アルミ二ウム、ＺｎＳの反射電子のエネルギ
ー比ｋはそれぞれ０．５５、０．６１、０．６９とな
る。

【００３０】カーボンの反射電子の平均エネルギー比は
アルミニウムの９０％、ＺｎＳの８０％と低い。反射電
子の発生率ηと反射電子の平均エネルギー比ｋの積を反
射電子エネルギー率Ｒとすると、カーボン、アルミニウ
ム、ＺｎＳでの反射電子エネルギー率ＲはそれぞれＲ_C
＝０．０４４、Ｒ_Al＝０．０９８、Ｒ_ZnS ＝０．１７９
となる。

【００３１】したがって、カーボン膜２２で生じる反射
電子の反射電子エネルギー率はアルミニウム膜２３や蛍
光体層２４での反射電子エネルギー率に対してそれぞれ
４５％、２５％と低くくなる。

【００３２】このため、カーボン膜２２を形成しない場
合に比べて、ガラスバルブ３０の内部への反射電子の発
生量、エネルギーともに低減される。ガラスバルブ３０
の内部へ出射した反射電子３２は、ファンネル２８の内
面のカーボン膜２５に入射する。カーボン膜２５を形成
していることによりファンネル２８内面で生じる２次的
な反射電子３３はアルミニウム膜２６だけの場合より
も、発生量、エネルギーともに減衰する。

【００３３】カーボン膜２５より生じた２次的な反射電
子３３は、再び画像形成領域３１のカーボン膜２２に入
射する。反射電子３３はカーボン膜２２で吸収され減衰
し、画像形成領域３１のアルミニウム膜２３を透過して
蛍光体層２４に入射する。反射電子３２が再び画像形成
領域３１上のアルミニウム膜２３に入射する過程におい
て、カーボン膜２２を透過すること、ファンネル２８内
面のカーボン膜２５で減衰することにより、蛍光体層２
４に入射する反射電子３２の数量、エネルギーが非常に
減衰する。

【００３４】このため、反射電子による蛍光体層２４で
の不要な励起発光が十分に低減される。画像形成領域３
１のカーボン膜２２は入射電子ビーム２１のエネルギー
も低下させるために、カーボン膜２２の形成による発光
輝度の低下が生じる。そこで、入射電子ビーム２１のエ
ネルギー低下を抑えて、反射電子による蛍光体層２４で
の不要な励起発光を低減するためには、カーボン膜２２
の厚みを選択する必要がある。

【００３５】図４にカーボン膜の厚みと電子エネルギー
透過率τの関係を示す。投写用陰極線管の陽極電圧は２
５ｋＶ〜３４ｋＶで用いられている。最小の陽極電圧の
場合を考え、陽極電圧が２５ｋＶの場合の電子エネルギ
ー透過率τを示す。カーボン膜２２の厚みを約０．８μ
ｍ以下で形成すれば、電子エネルギー透過率τ＞０．８
となる。カーボン膜２２の厚みを０．８〜１μｍで形成
すれば、入射電子ビームのエネルギー損失が約２０％以
下となる。入射電子エネルギーはカーボン膜２２の電子
エネルギー透過率τに比例して減衰するが、反射電子が
再び蛍光体層２４に入射するエネルギーは透過率τ² に
比例して減衰する。

【００３６】このため、発光輝度の低下を抑えて、反射
電子による蛍光体層での不要な励起発光を低減できる。
ファンネル２８の内面に形成したカーボン膜２５につい
ては、カーボン膜２５の内部に入射する電子のエネルギ
ーを吸収し、アルミニウム膜２６で反射電子を生じない
ような厚みを有する。

【００３７】画像形成領域３１のアルミニウム膜２３上
に形成したカーボン膜２２とファンネル２８内面上に形
成したカーボン膜２５により、図６に示す従来の投写用
陰極線管の反射電子に比べて、反射電子の数量、エネル
ギーが十分に低減され、蛍光体層２４での不要な励起発
光が低減でき、投写用陰極線管の画像のコントラストを
高くすることができる。

【００３８】カーボン膜２２、２５は黒色のグラファイ
トあるいはカーボンブラックの一方、またはその混合物
から成る。黒色のカーボン膜２２、２５は、アルミニウ
ム膜２３を透過してガラスバルブ３０内に出射する蛍光
体層２４からの微弱光を吸収する。このため、ガラスバ
ルブ３０内への不要な光による蛍光体層２４の拡散光が
低減でき、投写用陰極線管の画像のコントラスト高くす
ることができる。

【００３９】図１に示す投写用陰極線管には、画像形成
領域３１のアルミニウム膜２３上とファンネル２８の内
面上にそれぞれカーボン膜２２、２５を形成している
が、とちらか一方の領域のみにカーボン膜を形成しても
よい。

【００４０】この場合、図１に示す投写用陰極線管より
も反射電子低減効果は小さくなるが、図６に示す従来の
投写用陰極線管と比べて、反射電子による蛍光体層２４
での不要な励起発光は低減できる。

【００４１】ファンネル２８の内面のアルミニウム膜２
６には、画像形成領域３１のアルミニウム膜２３に陽極
電圧を伝達、供給する導電性の機能があればよいため、
ファンネル２８の内面はカーボン膜２５のみであっても
よい。

【００４２】また、ここでは、青色の画像を形成する投
写用陰極線管について説明したが、緑色および赤色の投
写用陰極線管についても、カーボン膜としては同様な効
果を示す。

【００４３】さらに、反射電子防止膜としては、画像形
成領域３１の金属膜やファンネル内面の金属膜よりも原
子番号が小さい元素から構成される物質であればボロン
などの他の物質であってもよい。

【００４４】次に、本実施例の投写型表示装置について
説明する。図５は本実施例の投写型表示装置の構成を示
すものである。図５において、４０、４１、４２はそれ
ぞれ青、緑、赤の投写用陰極線管、４４、４５、４６は
それぞれ青、緑、赤の投写用陰極線管に対応する投写レ
ンズ、４７はスクリーンである。

【００４５】ここでは、３本の投写用陰極線管４０、４
１、４２として、図１に示す本実施例の投写用陰極線管
を用いた場合を示している。つまり、投写用陰極線管４
０、４１、４２の画像形成領域３１のアルミニウム膜２
３上とファンネル２８の内面上には、それぞれカーボン
膜２２、２５が形成されている。

【００４６】以上のような構成要素からなる投写型表示
装置について、その動作を以下に説明する。青、緑、赤
の投写用陰極線管４０、４１、４２に入力された映像信
号に応じて、各投写用陰極線管４０、４１、４２のそれ
ぞれの蛍光体層４３Ｂ、４３Ｇ、４３Ｒに形成された画
像は、それぞれに対応する３本の投写レンズ４４、４
５、４６に入射し、スクリーン４７上に拡大投写され
る。このようにして、拡大投写された青、緑、赤の各画
像はスクリーン４７上で合成され、フルカラーの投写画
像が得られる。

【００４７】投写用陰極線管４０、４１、４２の画像形
成領域３１のアルミニウム膜２３上とファンネル２８の
内面上に、それぞれカーボン膜２２、２５が形成されて
いるため、投写用陰極線管４０、４１、４２内への反射
電子の発生を抑え、この反射電子による蛍光体層２３で
の不要な励起発光が十分に低減される。

【００４８】以上により、投写用陰極線管の画像形成領
域３１に表示される画像のコントラストを高くすること
ができる。さらに、この投写用陰極線管を用いた投写型
表示装置のスクリーン４７上における画像のコントラス
トを高くすることができる。実際に、図５に示す投写型
表示装置において、表示画像のコントラストを測定した
ところ、従来の投写型表示装置に比べて、１０％から３
０％のコントラストの向上が得られた。

【００４９】また、図５に示す投写型表示装置のスクリ
ーン４７として透過型スクリーンを用い、投写用陰極線
管４０，４１，４２、投写レンズ４４，４５，４６、ス
クリーン４７をキャビネットの内部に組み込んだ背面投
写型表示装置を構成することもでき、図５に示す投写型
表示装置と同様の効果が得られる。

【００５０】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、投写型表
示装置の３本の陰極線管を構成する投写用陰極線管で
は、反射電子防止膜は、金属膜を構成する物質より原子
番号が小さい元素により、電子銃から出射された電子ビ
ームが入射して蛍光体層上に画像が形成される画像形成
領域の金属膜とファンネルとの内面上に形成されるの
で、金属膜や蛍光体層における２次的な反射電子を吸収
してその発生率を低減するとともに反射電子の平均エネ
ルギーも低減し、反射電子による蛍光体層での不要な励
起発光を低減することができる。

【００５１】そのため、投写用陰極線管は、画像のコン
トラストを向上することができ、その投写用陰極線管を
用いることにより、投写型表示装置は、スクリーン上に
高コントラストの画像を表示することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例の投写用陰極線管の構成図

【図２】金属の原子番号に対する反射電子発生率の特性
図

【図３】金属の原子番号に対する反射電子の平均エネル
ギー比の特性図

【図４】カーボン膜厚に対する電子エネルギー透過率の
特性図

【図５】本発明の実施例の投写型表示装置の構成図

【図６】従来の投写用陰極線管の構成図

【符号の説明】

２０ 電子銃 ２２、２５ カーボン膜 ２３、２６ アルミニウム膜 ２４、４３Ｂ、４３Ｇ、４３Ｒ 蛍光体層 ３０ ガラスバルブ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電子ビームを出射する電子銃と、フェイ
   スプレートと前記フェイスプレートに結合したファンネ
   ルと前記ファンネルに結合し前記電子銃が封入されるネ
   ックとで構成されたガラスバルブと、前記フェイスプレ
   ートの内面に形成され前記電子銃から出射された電子ビ
   ームにより励起発光する蛍光体により構成された蛍光体
   層と、前記蛍光体層上に形成された金属膜とを備え、前
   記電子ビームが入射して前記蛍光体層上に画像が形成さ
   れる画像形成領域の前記金属膜と前記ファンネルとの内
   面上に、前記金属膜より原子番号が小さい元素により構
   成され、前記電子ビームが前記金属膜や前記蛍光体層で
   散乱して反射する反射電子を低減する反射電子防止膜を
   形成した投写用陰極線管。
2. 【請求項２】 金属膜を、アルミニウム膜で構成し、反
   射電子防止膜を、カーボン膜で少なくともグラファイト
   またはカーボンブラックの一方により構成した請求項１
   に記載の投写用陰極線管。
3. 【請求項３】 画像形成領域の金属膜上に形成した反射
   電子防止膜の厚みを０．８μｍ〜１μｍとする請求項１
   または請求項２に記載の投写用陰極線管。
4. 【請求項４】 ３本の陰極線管と、前記陰極線管からの
   出射光を受けてスクリーン上に画像を投写する投写レン
   ズとを備え、前記３本の陰極線管を、請求項１から請求
   項３のいずれかに記載の投写用陰極線管により構成し、
   各陰極線管が映像信号に基づいて形成した青、緑、赤の
   各画像により前記スクリーン上の画像を形成するよう構
   成した投写型表示装置。