JPS60133638A - 蛍光スクリーン - 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】 （発明の分野） 本発明は蛍光スクリーンに関するものであり、また、蛍
光スクリーンの製作方法にも関わるものである。

この発明において考えられているスクリーンは、特に、
透明な支持物の上に蒸着された、粒形の蛍光材の幾つか
の層から成る。一般的な規則として、この支持物は平行
な面を持つガラス基層から成る。

蛍光材はカソードルミネッセンス性、言い換えれば、電
子ビームの照射を受けた時に蛍光を発するものであって
よい。この型のカソードルミネッセンス性のスクリーン
は、例えば、陰極管、Ｘ線影像増強管、等に用いられる
。ちなみに、この蛍光材はエレクトロルミネッセンス性
、言い換えれば、電場の作用で蛍光を発するものであっ
てもよい。

以下の記述において、解決すべき問題とこの発明により
申請する解決法は、Ｘ線影像増強管に用いられる蛍光ス
クリーンの場合について行われるが、この発明が上述の
全ての型のスクリーンに適用されることは自明の事と理
解されねばならない。

（先行の技術の記述）（図１から５） 添付の図面の図１に、Ｘ線影像増強管が図式的に示され
る。この管は、それが受け取るＸ線フォトンを光のフォ
トン（光子）へ、そして次に光電子へと転換する機能を
持つ第一スクリーンから成る。電子−光学システム（図
には示されていない）が、電子の軌跡の焦点を絞り、電
子エネルギー・ゲインを得る機能を果たす。最後に、第
二のカッ−Ｌ′１＋＋＋ζ÷、島ツブ糾ハブカ１１−ソ
Ｊｓ”−皆ヱん可視のフォトンへ転換する。以下で考慮
されるのは、この第ニスクリーンである。

添付図面の図２島と２ｂは、図１に示された第ニスクリ
ーンの一つの構成形式を例示する横断面図である。

ガラス基層１の上に、カソードルミネッセンス性物質の
結晶の幾つかの層から成る蒸着物２が形成され、その第
一の層は基層と直接接触する。結晶の最後の層は、例え
ばアルミニウムなどの金属膜３で覆われる。この膜は、
スクリーンの内部で作られた光を観察者の方へ反射し、
かつ、入射電子に加速電圧を印加する役目をする。図２
１）は、図２ａ（７）スクリーンの円で囲んだゾーンの
拡大図である。

ちなみに、用いられるカソードルミネッセンス性物質は
、銀を添加した硫化亜鉛でよい。粒の直径は請求められ
ている解像力に応じて、例えば、■から３ミクロンの間
にとることができる。

ガラス基層１の厚さは、例えば、はぼ１から３ミリメー
トルであるのに対し、蛍光材の厚さは、ほぼ１０ミクロ
ンである。

上に述べたスクリーンはノ・ロー現象を呈することが知
られている。スクリーンが一点で励起され、そこがこの
ように蛍光を発すると、この点を中心としてその周囲に
光の輪またはノ・ローが観察される。これらのノ・ロー
は、基層の厚さのほぼ２倍の距離で等間隔に配置されて
おり、それらの強さは、観察者が中心の蛍光を発する点
から遠のくに従って減る。

この現象は、添付図面の図３ａと３ｂに例示される。

図３８に縦断面が示されるスクリーンは、軸ＸＸ／に沿
う電子の衝撃を受ける。

図３１）には、この衝撃によって作られる中心の蛍光を
発する点と、このようにして形成される三つのハローが
示される。

このハロー現象の説明は、添付図面の図４と図５を参照
して再度行う。

図４に示される蛍光スクリーンの断面図では、金属膜３
と蛍光材２０層の厚さは、基層１の厚さに対比してかな
り大きく【〜である。

基層と接触していない粒Ａの中に生ずる何らかの光線は
、基層１を、それが平行な面を持つ１枚の板であるかの
ように通過し、外に出る光Ａｌとなる。基層に接触して
いる粒の中に生まれた光線についても同、しことが言え
る。しかし、このような光線は、その粒と基層の接点以
外の場所で、粒から出る。粒Ｂから出る光線Ｂ。の場合
がそうである。

今度は、基層と接触する粒Ｂによって放出された光線で
、この基層と粒との接点を通過して基層の中に入るもの
の場合を考えてみよう。

このような光線の場合、その効果は、基層と密接な光学
的接触をする光源によって作られる効果と同じである。

基層の内部出力面でのこれらの光線の入射角θが、０を
基層の屈折率とした時にｓｉｎθｏ＝ｌ／１となるほど
に角度θ。より小さい時には、これらの光線は基層を通
過して観察者の方へ向う。

図４の光線Ｂ１とＢ２の場合がそうである。他方、入射
角がθ。より大きいかそれに等しい時には、全反射現象
が起きて、図４の光線Ｂ３のような光線は、基層の内部
入力面に送り返される。これらの光線は、ガラス基層で
あるとｎ＝１．５．θ。＝４′２゜であるために粒Ｂか
もの距離が１）−２ｅ−１ｇθ。＝２０の位置にありか
つ基層と接触した粒Ｃへ、横向きに反射される。回折ま
たは乱反射の結果、粒Ｃに突き当たる光線は、光線Ｃ１
のような場合には観察者の方へ再放出されるが、光線Ｃ
２のような他の光線は、粒Ｃからほぼ２ｅに等しい距離
にあるもう一つの粒］）の方へ反射し返される。

この現象は、光の強さが尽きるまで、点Ｂの周りの全て
の方向において、点から点へと続く。Ｉ３を中心とする
輝点の周囲には、このようにして多数の輪か現われる。

これらの輪は、間隔１）だけ相互に離れており、光の強
さの値は、Ｉ、ｉ、、１お■３と次第に小さくなる。点
ＣまたはＤのような他の点もハロー現象を呈するが、そ
れらは、点Ｂを中心とするハローよりは発する光が弱い
。

図５には、基層の横断面と、光線の経路、特に、全反射
する光線が示される。光の強さ■の、観察される、中央
の輝点及び様々なハローに対応する変化も、図５に示さ
れる。

このハロー現象を取り除こうと試みた幾つかの既存の技
術が、以下に、図６から１０を参照して記述される。こ
の現象は、有効情報に干渉する寄生情報を発生させるの
で、極めて好ましくない。更に、この現象は、スクリー
ンのコントラストの低下を引き起こす。

ここで起きる問題は、既存の技術が満足のいくものでは
ないことである。特に、これらの技術は、コントラスト
は改良するが、視感度（発光効率）の低下を引き起こす
。これらの技術のあるものは、解像力を弱める効果を持
つ。

本発明はこの問題を解決することを可能にするものであ
り、かつ、以下に詳しく説明するように、ゲインを過度
に低下させることなく、また、解像力の悪化を招くこと
なく最適のコントラストを与えるスクリーンを得ること
を可能にするものである。

発明の要約 特許請求の範囲第１項に定められるような本発明は、特
に、透明な基層の上に蒸着された粒形の蛍光材の複数の
層によって作られた蛍光スクリーンに関するものである
。このスクリーンの特徴は、蛍光材の第一の層の粒と基
層の間に、ブロックが置かれることにある。ブロックの
断面積は最大でも粒の断面積に等しく、がっ、上記ブロ
ックの光学的透明度は１よりも小さ見・。

特許請求の範囲第８項に定められるような本発明は、更
に、蛍光スクリーンの製作方法に関わるものであり、次
のような段階から成る：ａ）望ましい光学的透明度を持
つ薄膜層が、透明な基層の上に蒸着される； １〕）蛍光材の粒の第一の層が、上記薄膜層の上に蒸着
される； Ｃ）選択的なプラズマ・エツチング操作が、第一の層の
粒をブロックを得るためのマスクとして用いながら、薄
膜層の上に行われる； ｄ）蛍光粒の他の層が蒸着され、次に、スフＩＪ　＋ン
は通常の方法で完成される。

異なる図において、同じ参照記号は同じ要素を指す。明
快さを増すために、幾つかの要素は、同じ比率で縮尺さ
れてはいない。

（先行の技術の記述）（図６から図１０）ハロー現象に
対する補正手段として先行技術において採られた解決法
を、図６から図１０を参照して、簡単に述べる。

第一の解決法は、全体が色づけられた、その光学的透明
度Ｔ２が１より小さいガラスの基層を用いることである
。

この型のスクリーンの横断面が図６に示される。

強さＡＴ、とＢＴ、の光線は、全反射する強さＣＴ、３
の光線の場合がそうであるようなハローの形成に参加す
ることはない。

このスクリーンのゲインＧ（または視感度）は、透明な
ガラス基層を含むスクリーンのゲインｑ。

の関数として、関係式：　Ｇｌ　＝Ｇ６−Ｔ、によって
表わされる。ゲインとは、スクリーンが放出する光のエ
ネルギーとスクリーンが受取る電気エネルギーの比であ
る。

上記スクリーンのコントラストＣ１は、透明なガラス基
層を持つスクリーンのコントラストＣ６の関数として、
関係式：　ｃ、　＝ｃｏ　−＜　ｌ／ＴＩ’　）によっ
て表わされる。コントラストとは、スクリーンの励起さ
れたゾーンと励起されていないゾーンの輝度の比である
ことが思い出される。

この解決法は、従って、コントラストを増すことは可能
にするが、他方で、ゲインを低下させる効果を持つ。使
用者が受容れる用意のある最低ゲインへの適合を保証す
るために、透明度バの選択において妥協がなされねばな
らない。

第二の解決法は、スクリーンの厚さｅを増すことによっ
て、ハローを、スクリーンの有効ゾーンの外へ導びくこ
とである。容易に判がるであろうが、図７においてもし
φがマスク４によって限定される有効ゾーンの直径を指
すとすれば、単に、関係式：２０〉φが成ｑつことを確
認することによって、全てのハローがこのゾーンの外に
位置することを保証できる。

基層の厚さｅの増大は、実用面では限界がある。

この厚さを過度に増せば、Ｘ線影像増強管の出力から影
像の利用に至るまでの、使える光学的経路を変えてしま
うであろう。

次に述べる二つの解決法は、基層１と蛍光材の第一の層
の間に、中間層５を使用するものである。

図８は、この中間層が透明度Ｔ２を持つ金属層である場
合の解決法を示す。ゲインＧ２と°コントラストＣ２は
、色つきガラスの基層を使用した場合の関係式と同じ型
の関係式によって表わされる：Ｇ２＝Ｇｏ−Ｔ２ Ｃ２＝　Ｃｏ　・（１／’Ｉ’２’　）。

従って、この場合も、色つきガラスの基層の場合と同じ
不都合が現われる。即ち、コントラストは高まるが、一
方でゲインが減ることは明白である。

中間層の更に不利な点は、例えば図８の強さＡの光線の
場合に、強さＡＴ２の光線は観察者の方へ伝達されるが
、強さＡ、（］、−Ｔ２）の光線は金属層から反射され
ることである。この反射された光線も結局は観察者に伝
達されるのだが、それは、電子ビームの衝撃に対応する
中心の輝点の直径を大きくする効果を持つので、スクリ
ーンの解像力の低下に寄与することになる。

他方の既存の解決法は、欧州特許出願番号０．０１８６
６６に記述された中間層５を用いるものである。

この中間層は、酸化ケイ素と酸化チタンを交互に重ねた
層から形成することができる。図９は、上記の層の反射
係数１ｔを入射角θの関数として示す。

入射角が全反射角θ。より小さい時には、反射係数は実
質上ゼロである。この反射係数は、θ０より大きい入射
角に対しては、実質上１に等しくなる。

従って、この中間層は、図１０の光線へのような、その
入射角がθ。より小さい光線に対しては、実際には総合
透明度Ｔ　（Ｔ−１−Ｒ）を持つ。他方、この層は、ハ
ローの形成に寄与するような、光線が基層の外に出て観
察者の方へ向かうことを妨げる。

図１０では、入射角がθ。に等しい光線Ｂが、基層の外
に出て観察者の方へ向がうことなく、基層の内部を横に
向けて伝播するのが見られる。この光線Ｂは、基層の二
つの面から次々と連続して全反射される。

上記中間層は、先に金属層について説明されたものと同
じ現象の結果として、解像力の低下を引き起こすと（・
う不都合を持つ。更に、この層の形成は、難しいしコス
トが掛る。

好ましい具体的実施例の記述 図１１の断面図は、本発明にががるスクリーンの具体的
な実施例を示す。ブロック６が、蛍光材の第一の層の粒
と透明な支持物つまり基層１との間に置かれる。これら
のブロックは、最大でも粒の断面積に等しい断面積を持
ち、かつ、１より小さい光学的透明度Ｔ３を持つ。

図１１から、基層と接触していない粒の内部で生まれた
光線は、基層から外に出る面を通り抜けて、減衰するこ
となしに観察者の方へ向かうことが明白であり、光線Ａ
の場合がそうである。

第一の層の粒の内部で生まれたがその粒と基層の接点以
外の場所で粒から出る光線は、図１１に示されるように
ブロック６を通過しなければならないかもしれない。従
ってこの場合には、例えば強さＢＴ３の光線が得られる
。しかし、これらの光線がどのブロックも通過しない可
能性も等しく考えられ得る。

今度は、光線が基層と接触する粒によって放出され、更
に、粒とこの基層の接点を通って基層に、　入る場合を
考えてみよう。

これらの光線の内の幾本かは全反射されず、例えばＢＴ
３の強さで外に出る。他のものは、例えば強さＣ１０の
光線の場合のように、全反射される。

−この型の光線は、他の粒から反射されこの粒を支える
ブロックを２度横切った後、ＣＴ♂の強さで基層から外
に出るかもしれない。

色つきガラスの基層を扱った図６と比較すると、第一の
層の粒以外の粒の中で生まれた光線は、減衰しないこと
がわかる。

これは、既存の解決法に比べて、ゲインとコントラスト
を高めることを可能にする。

この発明にかかるスクリーンのゲインとコントラストは
、参照記号Ｇ３と０３で示される。

ブロックの透明度Ｔ３と色つきガラス基層の透明度Ｔ１
が同じであると仮定すると、計算によって、次のような
関係が得られることがわかる二Ｃ３＞　ＣＩ　＞　Ｃｏ
　及びＧＯ＞　０３＞　Ｇｌ上の関係は、この発明が、
Ｔ３−Ｔ１である時に、色つきガラスの基層によって得
られるコントラス）ＣＩよりも高く、かつ、前記に扱わ
れた粒とブロックの特別な手配なしに得られるコントラ
ストＣｏよりも高いコントラストＣ３の獲得を可能にす
ることを示す。同時に、この発明は、色つきガラスで得
られるゲインＧ１よりも高いが、何ら特別の操作をする
ことなく得られるゲインＧ。よりも低いゲインＧ３の達
成を可能にする。

最低限のゲインを一定に保つと、この発明にかかるスク
リーンの場合と色つきガラスの基層を持つスクリーンの
場合には、より低い透明度が許されることも、また、計
算によって証明される。この発明にかかるブロックは透
明度が同じ時にはより高いコントラストを可能にするの
であるから、この発明は、最低限のゲインを維持しなが
らコントラストを更に大きく高めることを可能にするこ
とは明白である。

この発明の他の利点は、ガラス基層と第一の粒の層の間
に中間層が設けられた場合には解１象力の低下が引き起
こされるのに対し、ブロックの存在はそのような効果を
持たないことにある。

今度は、この発明にかかるスクリーンの製作方法を、図
１２ａ、　１２＋）、　１２Ｃ，１２ｄを参照して記述
する。

図１２ａに示されるように、望ましい透明度を持つ材料
の薄膜層７が、基層１の上に蒸着される。

この薄膜層は、例えば、真空蒸溜または電気化学処理に
よって形成することができる。この薄膜層７は、例えば
、数百オングストロームの厚さを持つことができる。

用いられる材料は、例えば金属または炭素のような、吸
収材であればよい。

蛍光材の粒の第一の層が、薄膜層７の上に蒸着される。

図１２１〕に示されるように、従来の技術によって、き
れいにばらばらにされた粒が得られる。

選択的なプラズマによる侵触あるいはエツチング操作が
、第一の層の粒をマスクとして利用しながら、層７の上
に行われる。プラズマによる侵触は、図１２ｂに、縦の
矢印で図式的に示されている。

エツチング操作は、層７が金または銀の場合には、例え
ば、アルゴンイオンによって行われる。

ちなみに、炭素層は、炭化水素ガスを含むプラズマを利
用した蒸溜によって、或いは、蛍光材の粒が、例えば１
０ミクロン前後の遥かに大きい直径を持つのに対し、例
えば０，１ミクロン以下の直径を持つ炭素粒子の１枚の
層を蒸着することによって、形成することができる。層
７が炭素の場合には、エツチング操作は、酸素プラズマ
によって行われる。

図１２ｃは上に述べたエツチング操作の結果を示す。こ
の操作は、スクリーンの解像力な損う効果を持つような
表面の荒れを避けるために、基層の表面で止められなけ
ればならなし・。

次に、蛍光材の粒の別の層が、第一の層の上に蒸着され
、スクリーンは、図１２ｄに示されるように、通常の方
法で完成される。

図１３ａ、Ｉ：う１）＋　Ｉ３ｃは、蛍光材の粒２とそ
のブロック６を示−１−６図１３８のブロックは、粒の
断面積に実質的に等しい断面積を持つ。図１３１〕と１
３Ｃのブロックの断面積は、実質的に次第に減らされて
おり、粒の断面積より小さい。ブロックの断面積が粒と
ブロックの間の接点の方−へ削減されればされる程、視
感度とコントラストがより改善されることははっきりし
てし・る。このようにして、ブロックによって引き起こ
される強さの減衰は、粒とブロックの間の接点で生まれ
た光線のみに限られることになる。

ここに記述された製作方法は、最大でも粒の断面積に等
しい断面積を持つブロックを得ることを可能にする。図
１３ｃのような形状を得るには、プラズマジェットの侵
触の方向性を変えればよい。

ブロックの製作に用いられる材料は、基層のガラスに良
く接着するものでなければならない。この材料はまた、
プラズマによって強くエツチングされねばならないが、
それに対し粒の蛍光材とガラスは強くエツチングさ′れ
てはならない。既に述べたように、例えば金または銀の
ような金属、或いは炭素を用いることが可能である。同
様に、先に言及された、欧州特許出願番号０．０１８．
６６６に記述された型の層を用いることも可能である。

ゲインと視感度はこのようにして、スクリーンの解像力
を低下させることなく高められる。選択的なエツチング
操作には、この場合、上記の層を極めて優先的に侵触し
、粒の蛍光材と基層はごく軽い程度しか侵触しないプラ
ズマを用いることが必要である。

一方ではガラス基層と第一の層の粒の間にブロックを使
いながら、同時に基層の厚さｅを増すことも可能である
。この厚さｅは、有効ゾーンの半径よりも小さくなけれ
ばならない。そうでないと、ハローはないであろうが、
厚さが大き過ぎるための他の問題が生じるであろう。

【図面の簡単な説明】

図１は、Ｘ線影像増強管の図形である；図２ａ及び図２
ｂは、蛍光スクリーンの断面図である； 図３ａと図３ｈ、及び図４と図５は、蛍光スクリーンに
見られるハロー現象を例示する図形である； 図６から図１０は、ノ・ロー現象を取り除くための既存
の技術を例示する図形である； 図１１は、この発明にかかるスクリーンの具体的な実施
例の断面図である； 図１２２から図１２ｄは、この発明にかかるスクリーン
の具体的な実施例の製作方法の種々の段階を例示する図
形である； 図１３ａ、１３ｂ、］３ｃは、第一の層の各校と組合わ
されたブロックを示す図形である。 特許出願人 トムソン−セーエスエフ 特許出願代理人 弁理士　山　本　恵　− ＾

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （Ｌｌ　透明な基層の上に蒸着された、粒形の蛍光材の
   幾つかの層によって特に構成され、更に、蛍光材の第一
   の層の粒と基層の間にブロックが置かれ、上記ブロック
   の断面積は、最大でも粒の断面積に等しく、上記ブロッ
   クの光学的透明度はｌよりも小さいことを特徴とする、
   蛍光スクリーン。 （２）ブロックが金属または炭素であることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項に記載のスクリーン。 （３）　ブロックが酸化ケイ素と酸化チタンを交互に重
   ねた層によって構成されていることを特徴とする特許請
   求の範囲第１項に記載のスクリーン。 （４）上記スクリーンがカソードルミネッセンス性材料
   の幾つかの層によって構成されていることを特徴とする
   特許請求の範囲第１項に記載のス（５）透明な基層がガ
   ラスであることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記
   載のスクリーン。 （６）その方法が次のような段階、即ち：ａ）望ましい
   光学的透明度を持つ薄膜層が、透明な基層の上に蒸着さ
   れる； ｂ）蛍光材の粒の第一の層が、上記薄膜層の上に蒸着さ
   れる； Ｃ）選択的なプラズマ・エツチング操作が、第一の層の
   粒をブロックを得るためのマスクとして利用しながら、
   薄膜層の上に行われる；−ｄ）蛍光粒の他の層が蒸着さ
   れ、スクリーンは通常の方法で完成される； を含むことを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の
   スクリーンの製作方法。 （力　薄膜層が銀であることを特徴とし、かつ、選択的
   なエツチング操作がアルゴンイオンによって行われるこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第６項に記載の方法。 （８）薄膜層が炭素であることを特徴とし、かつ、選択
   的なエツチング操作が酸素プラズマによって行われるこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第６項に記載の方法。 （９）　プラズマジェットの方向性が、ブロックの断面
   積を減らずために変えられていることを特徴とする特許
   請求の範囲第６項に記載の方法。 ００）そのスクリーンがカソードルミネッセンス性材料
   の複数の層によって構成されていることを特徴とする特
   許請求の範囲第２項に記載のスクリーン。 （１１）　そのスクリーンがカソードルミネッセンス性
   材料の複数の層によ、っそ構成されていることを特徴と
   する特許請求の範囲第３項に記載のスクリーン。 （１２）透明な基層がガラスであることを特徴とする特
   許請求の範囲第２項に記載のスクリーン。 （Ｉ３）透明な基層がガラスであることを特徴とする特
   許請求の範囲第３項に記載のスクリーン。 ■　透明な基層がガラスであることを特徴とする特許請
   求の範囲第４項に記載のスクリーン。 （Ｉ５）透明な基層がガラスであることを特徴とする特
   許請求の範囲第１０項に記載のスクリーン。 （Ｉ６）透明な基層がガラスであることを特徴とする特
   許請求の範囲第１１項に記載のスクリーン。 α力　プラズマジェットの方向性が、ブロックの断面積
   を減らすために変えられていることを特徴とする特許請
   求の範囲第７項に記載の方法。 （Ｉ８）プラズマジェットの方向性が、ブロックの断面
   積を減らすために変えられていることを特徴とする特許
   請求の範囲第８項に記載の方法。