CN1068972C - 彩色显像管 - Google Patents

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Abstract

一种彩色显像管，其中在玻屏内侧规则正确地排列的红色、蓝色、绿色的多个像素具有受到电子束的照射而发光的荧光体层和插在该荧光体层与上述玻屏之间的滤色层，上述像素中的绿色像素为这种色度：当把从上述玻屏的外侧照射来自标准光源C的光时的反射光的色度标绘在(L*a*b*)表色系中的以a*为横轴、b*为纵轴的座标系中时，标绘在上述座标系的第四象限内。

Description

彩色显像管
本发明涉及一种彩色显像管，特别是涉及实现高辉度和高对比度的显示的彩色显像管。
在现有技术中所使用的彩色显像管由下述主要部分构成。
即，彩色显像管具有设置显示图像的有效显示面的玻屏。在该玻屏的有效显示面的内表面上被覆荧光体层。
在该玻屏的背面，后端部设有漏斗状尖细的玻锥。该玻锥的前端部同玻屏的背面侧相接而形成作为彩色显像管玻壳的密封容器。
在上述玻锥的后端部的内侧设置电子枪。该电子枪对着荧光体层而构成为：在对应于显示图像的位置上扫描并投射电子束。
从电子枪射出的电子束被以围绕着从该电子枪射出的电子束的路径而配置的偏转线圈所产生的磁场控制其轨迹，而投射到荧光体层的预定位置上。
作为彩色显像管的图像显示质量的重要特性，是显示图像的亮度特征。该图像的亮度一般是用辉度的高度和对比度的高度来进行评价。
在画面上所显示的图像，相对观众所看到的亮度和对比度不仅取决于显示的辉度的高度，还取决于该显示画面本身的表面的亮度。即，通过兼顾在画面无显示时的反射光和荧光体层自身的所视亮度等的总和与由荧光体层发出的显示图像的辉度，来确定对于观众所看到的亮度和对比度。
通过提高这种显示图像的亮度和对比度，就能提高显示质量。
但是，在现有技术中，存在难于同时提高亮度和对比度的问题。
即，如果提高玻屏材料的透光率，由于能够以高透过率有效利用由荧光体发光而射到玻屏前面的光，看到明亮的图像。
但是，这种透光率高的材料的玻屏，通常由于非发光状态的荧光体层自身的亮度而在其无显示时的画面亮度是明亮的。
由荧光体层激发的光射出而显示的图像对比度由与其无显示时的画面亮度的相对关系所决定，无显示时的画面亮度越高，对比度特性越低。由于荧光体层自身的颜色一般是白色类型，则明亮度极高。
这样，在现有彩色显像管中为了提高辉度一般采用这种措施：通过提高彩色显像管的驱动电压来增大电子束的能量，从而提高荧光体的发光辉度。
另一方面，为了提高对比度特性，一般采用这种措施：通过用着色玻璃作为玻屏的材料而把其透光率降到例如40％以下，以降低无显示时的画面亮度，以及在荧光体层中混入颜料而使该荧光体层自身的颜色变暗。
但是，一但增大电子束的能量，就会引起彩色显像管的耗电量增大。其结果，导致彩色显示装置的耗电量变大。由这点上看，最好不要增大电子束的能量。
而且，当用着色玻璃作为玻屏的材料而把其透光率降到例如40％以下时，由于外光反射是以其透光率的2倍反比例而降低，则对比度特性提高了。但是，由于该玻屏自身的低透过率，对于从荧光体层射出而通过玻屏以形成图像的透光率，降到40％以下。其结果，就有大幅度降低显示图像辉度的问题。
而且，为了谋求平面化，彩色显像管形成为玻屏的玻璃厚度以预定变化率从画面的中心向周边部变大的形状，在此情况下，由于在其厚度变大的周边部上形成显示图像的光的吸收率较高，因而就有图像的辉度在画面的周边部与中心部大大不同的问题。
在该平面化对应的彩色显像管中，实际上非常难于实现使玻屏的厚度在全部画面上都是均匀的。其理由是内部荫罩的形状、电子束的扫描方法、彩色显像管整体的制造方法等都必须使用特殊的措施。
当在荧光体层中混入颜料而使荧光体层本身的颜色变暗时，由于颜料不是荧光体，在荧光体层中对发光不起作用的组成物的比例变大，就存在荧光体层自身的发光能力降低而关系到显示图像的辉度降低的问题。
因而，考虑采用这种措施：使用于从电子枪射出电子束的电压为更高的高压，而提高电子束的能量，以进一步增大荧光体层中的发光。但是，就伴随着为此而增大耗电以及因用于使高能电子束偏转的电压为更高的高压而增大耗电，就有大幅度增加该彩色显像管整体的耗电量的问题。
而且采用了在玻屏的外表面上敷设表面涂层以防止外光反射的措施。但是，使用该方法，存在实际上不能得到满意效果的问题。
因此，为谋求上述问题的解决，提出了玻屏的内表面与荧光体层之间***滤色层的技术，在近年来非常引人注目。
该滤色层是把仅透过该像素上的发光色的光的色元布置在每个对应于该色的像素的荧光体点或者每个荧光体条上。这种滤色层，在每个像素上，仅使对应于其显示色的发光射到前面，并防止荧光体层和玻屏的界面上的外光反射。因而，不会降低画面的各色的辉点色度即发出色的纯度，并且不降低其辉度，能够有效地提高对比度特性。
但是，由于这种滤色层布置在玻屏的内表面上，但却受到使用能耐彩色显像管内部环境以及制造时500℃的加热处理的材料的无机颜料等的制约。而且，存在使用这种无机颜料而形成的滤色层的滤除功能不够的问题。
即，对用于红色和蓝色的色元的颜料，在现有技术中通过使用Fe2O3微粒和Al2O3-CoO类微粒，就能满足所需的特性。
但是，对用于绿色的色元的颜料，这种无机颜料在特性上不能满足要求，不能得到足够的选择吸收特性(换句话说，不能得到显示良好的发色特性)，并且，在彩色显像管进行图像显示时，不能发出良好的绿色作为图像的色调，而成为发蓝的绿色，就存在体色(body color)自身没有良好的发色的问题。
因此，虽然把上述三原色进行混合而形成白色，但却难于发出纯度高的白色。
另一方面，当想要合适的着色特性时，就需要高浓度的滤色片，但在此情况下，虽然能够得到合适的着色特性，但却存在透光率降低而使对比度特性(BCP)恶化的问题。
这样，在现有技术中，兼顾实现有效显示画面的辉度充分提高和对比度特性充分提高以及以显示图像的绿色为主的各色发色性的提高是极其困难的。
因此，本发明的目的是提供一种彩色显像管，能够兼顾到有效显示画面的辉度的充分提高和对比度特性的充分提高以及以显示图像的绿色为主的各色发色性的提高，从而实现高质量的显示。
本发明的彩色显像管，具有在内部容纳了电子枪并被密封的玻壳容器，在该玻壳容器的前表面上设置透光性的玻屏，在该玻屏的内侧形成按正确规则排列的红色、蓝色、绿色的多个像素，其特征在于，
上述像素具有受到电子束的照射而发光的荧光体层和置于该荧光体层与上述玻屏之间的滤色片，
并且，上述像素中的绿色像素为：在标绘到CIE1976(L*a*b*)表色系中的横轴为a*、纵轴为b*的座标系中时，使从上述玻屏外侧照射来自标准光源C的光时的反射光的色度成为标绘在上述座标系的第四象限中的色度。
而且，本发明的彩色显像管，在上述彩色显像管中，进一步包括：以标绘在满足b*≤(-8/3)a*的范围内的色度，来构成上述绿色像素的彩色显像管；以绘给在满足b*≤(-6/5)a*的范围内的色度，来构成上述绿色像素的彩色显像管。
本发明的彩色显像管包括：透光性玻屏，具有显示图像的有效显示面；尖细的玻锥，前端部同该玻屏的背面相接合，形成作为彩色显像管玻壳的密封容器，后端部为漏斗状；荧光体层，涂覆在上述玻屏的有效显示面的内表面上，排列着分别与红色、蓝色、绿色的各像素的颜色相对应的色荧光体；滤色片，置于上述玻屏与上述荧光体层之间，配置着分别与上述红色、上述蓝色、上述绿色的各像素的色相对应色的色元；电子枪，配置在上述波锥的后端部，对着上述荧光体层使电子束投射到与显示图像相对应的位置上，其特征在于，
上述滤色片的色元中，对应于上述绿色的荧光体色的色元包括把从由TiO2-NiO-CoO-ZnO系微粒、CoO-Al2O3-Cr2O3-TiO2系微粒和CoO-Al2O3-Cr2O3系微粒所组成的群中所选择的至少一种与Fe2O3微粒相混合后的颜料。
而且，在上述彩色显像管中，包括：上述滤色片的色元中，对应于上述红色荧光体色的色元含有Fe2O3微粒作为颜料的彩色显像管；在上述滤色片的色元中，对应于上述蓝色荧光体色的色元含有Al2O3-CoO微粒作为颜料的彩色显像管。
图1是表示本发明的彩色显像管的构造概要的截面图；
图2是部分放大地表示本发明的彩色显像管的玻屏的有效显示面构造的截面图；
图3是在CIE1976(L*a*b*)表色系中的a*为横轴、b*为纵轴的座标系中表示彩色显像管中研究改变蓝和红的滤除浓度而因蓝像素和红像素所产生的体色和BCP的关系的图；
图4是表示把在本发明的彩色显像管上显示图像而得到的其对比度特性(BCP)和体色的发色特性与现有彩色显像管进行比较后的实验结束的图；
图5是把在本发明的彩色显像管上显示图像而得到的其对比度特性(BCP)和体色的发色特性与现有彩色显像管进行比较的实验结果中，在彩色测试图上标绘其发色特性的图。
下面参照附图说明本发明的实施例。
参照附图详细说明本发明的彩色显像管的实施例。
如图1所示，彩色显像管100包括具有显示图像的有效显示面的60％以上透光性的玻屏101。该玻屏101形成为玻璃厚度以预定变化率从画面中心向周边部变大的形状。
在该玻屏101的背面设有后端部为漏斗状尖细的玻锥102。该玻锥102的前端部同玻屏101的背面相接合，而形成作为彩色显像管玻壳的密封容器。
在玻屏101的有效显示面的内表面上形成荧光体层103。
在玻锥102的后端部的内侧配置电子枪105。该电子枪105构成为对着荧光体层103使电子束104扫描并投射到对应于显示图像的位置上。
在玻屏101和荧光体层103之间设有滤片层106。如图2所示，该滤色层106配置分别与各像素的色相对应色的色元106B、106G、106R。而且，在相邻色元相互间的间隙中形成由黑色颜料所形成的黑色矩阵108。
在玻屏101的内侧设有具有与上述荧光体层103的各像素相对应的电子束通孔的荫罩109。在玻锥102的尖细部的根部外侧配置偏转线圈110。
图3是在CIE1976(L*a*b*)表色系(以下简称为(L*a*b*)表色系)中的a*为横轴、b*为纵轴的座标系中表示上述构成的彩色显像管中研究改变蓝和红的滤色浓度而由蓝像素和红像素所产生的体色和BCP的关系的结果的图。体色测定中的基准光源是(CIE)标准光源。
这里，在完全没有安装滤色片的彩色显像管的辉度为Br、外光反射率为Rf，安装了滤色片的彩色显像管的辉度为Br’、外光反射率为Rf’时，用BCP=(Br’/Br)/(Rf’/Rf)1/2来代表BCP。带有滤色片的显像管的效率因其BCP的值较大而提高。
如图3所示，通过改变蓝和红的滤色浓度，能使BCP为1.20以上的体色(由蓝像素和红像素形成的体色)的范围，在标绘在(L*a*b*)表色系中的a*为横轴、b*为纵轴的座标系中时，成为第二象限的一部分。能使BCP为1.25以上，1.30以上的范围成为进一步被限定的第二象限的一部分。
另一方面，在BCP=1.10以上时，其范围扩大到第一象限的一部分。
因此，当彩色显像管的体色进行着色时，就存在输出的图像的黑色部分着色的问题。因而，彩色显像管的体色最好是无彩色的。
在图3的曲线中，曲线的原点是无彩色的。在实际的彩色显像管上能够认为黑色输出是无彩色的情况一般体色是在(由红像素、绿像素、蓝像素形成的体色)位于以原点为中心的半径3个单位的圆(图3所示的圆)的内侧。这是由现有的经验规律所公知的。
因而，如图3所示，就需要这样构成：在由蓝和红的滤色片得到足够的BCP值(至少BCP在1.20以上)的情况下，为了使体色处于以原点为中心的半径3的圆内，绿色像素的色度应进入到图3的第四象限中。
同样，在得到BCP=1.25以上的情况下，绿色像素的色度应进入由图3的b*=-(8/3)a*所表示的直线与a*之间的区域。即，就需要进入第四象限并满足b*≤-(8/3)a*的区域中。
进而，在得到BCP=1.30以上的情况下，绿色像素的色度必须进入由图3的b*=-(6/5)a*所表示的直线与a*之间的区域。即必须进入第四象限并满足b*≤-(6/5)a*的区域。
为了使绿色像素的色度为上述那样，而调整对应于绿色像素的滤色片的色度。由此，提供的彩色显像管，能够兼顾有效显示画面的辉度的充分提高及对比度特性的充分提高和以显示图像的绿色为主的各色发色性的提高，面实现高质量的显示。
为了满足上述条件，在本实施例中，按下述那样来构成荧光体层103、滤色层106等。
黑色矩阵108使用例如平均粒径0.2-5μm的如石黑粒子的黑色类粒子作为黑色颜料。
在荧光体层103中使用Zn∶Cu∶Al作为对应于绿色(G)像素的荧光体点201的形成材料。并使用Y2O2∶S∶Eu作为对应于红色(R)像素的荧光体点202的形成材料。使用ZnS∶Ag∶Al作为对应于蓝色(B)像素的荧光体点203的形成材料。
滤色层106形成为0.05-1μm的膜厚。其各色元106B、106G、106R分别使用下述颜料来形成。
即，对应于绿色像素的色元106使用把作为绿色类颜料的CoO-Cr2O3-TiO2-Al2O3(平均粒径105nm)与作为红色类颜料的Fe2O3(平均粒径75nm)混合成其混合比为(绿色类颜料/红色类颜料)=50的材料。
这样，当把小量的红色类颜料的Fe2O3合到绿色类颜料的CoO-Cr2O3-TiO2-Al2O中时，与未进行混合的情况相比，色元106G的色调为黄绿色。即，在图3的曲线上，在绿色成分(-a*)上加上黄色成分(+b*)，而成为标绘在第四象限中的色度。而且，由该色元106G、对应于绿色(G)像素的荧光体点201和玻屏来决定绿色像素中的实际体色。在本发明中，该绿色像素中的实际体色为标绘在第四象限中的色度。
对应于红色像素的色元106R使用红色类颜料的Fe2O3(平均粒径75nm)。
对应于蓝色像素的色元106B使用蓝色类颜料的CoO·Al2O3(平均粒径107nm)。
这里，这些颜料中的任一种是能经受彩色显像管的制造工序的温度条件的无机颜料。
不言而喻，并不仅限于用上述颜料来作为本发明的滤色层106的各色元中所用的颜料。
即，绿色类颜料，可以使用例如：商品名为ダイピロキサイド TM ゲリ-ン3340号(粒径0.01-0.02μm，大日精化社制造)作为上述的CoO-Cr2O2-TiO2-Al2O3，除此之外，还可使用作为CoO-Al2O3-Cr2O3的商品名为ダイピロキサイド TM ゲリ-ン3420号(粒径0.01-0.02μm，大日精化社制造)、作为TiO2-NiO-CoO-ZnO的商品名为ダイピロキサイド TM ゲリ-ン3320号(粒径0.01-0.02μm，大日精化社制造)。
红色类颜料，可以使用例如，作为氧化亚铁的商品名为シコトランスレツドL-2817(粒径0.01-0.02μm,BASF社制造)等。
蓝色类颜料，可以使用例如，作为铝酸钴(Al2O3-CoO)的商品名为コバルトブル-X(粒径0.01-0.02μm，东洋颜料社制造)。
然后，在具有上述这种本发明的滤色层106的彩色显像管上显示图像，进行把其对比度特性(BCP)和体色(body color)的发色特性同现有的彩色显像管进行比较的实验。图4表示其结果。
图5表示通过在本发明的彩色显像管上显示图象，而把其对比度特性(BCP)和体色的发色特性与现有彩色显像管进行比较的实验结果。
在图4中，标号1-6的试样表示现有的彩色显像管的情况，而标号7-12则表示本发明的彩色显像管的情况。在其各组中，通过使颜料的混合比进行6种变化，而由实验确认是否可得到哪种BCP和发色特性。
其结果，在根本没有把红色颜料混入绿色颜料中的现有彩色显像管上，BCP最高也就达到试样3的1.3，但在该BCP为最高值的试样3的情况下，其体色的发色特性稍差一些。在其他的现有彩色显像管的情况下即试样1、2、4、5情况下，BCP及发色特性都在低水平。
与其相比，在本发明的彩色显像管(即试样7-11)中，所有BCP都在1.3以上，而且此时体色的发色特性为平衡取值的良好水平。但是，对于9重量％混合红色类颜料的试样12，虽然BCP为1.3以上但体色的发色特性较低。
这是考虑到：当如该试样12那样过多地混合红色颜料时，由于与绿色类颜料的相互兼容以及作为滤色层的吸收特性和膜厚等的条件，如本实施例这样，就存在体色的平衡在红色方向破坏的情况。这样，至少在本实施例的条件下，红色类颜料的混合比最好不是3重量％。另一方面，对其下限，当小于试样7时，就成为与现有技术的试样6相同的程度，因而红色类颜料的混合比的下限值，在本实施例的条件下应在0.06重量％以上。
在该实施例的实验中，决定上述体色的发色特性优劣的尺度，与图3相同，使用在图5所示的(L*a*b*)表色系中的以a*为横轴、b*为纵轴的座标系中标绘的色图。即，通过各试样的发色特性位于该图中的哪个位置，来决定其发色特性的平衡的优劣。
把色平衡的标绘处于以图5的座标系的原点O为中心的半径2的圆内的试样判定为呈现平衡良好的发色试样。在图5中，白圆圈标绘位置是本发明的彩色显像管的试样7-11和试样12的结果，而黑点则是现有显像管的试样1-6的结果。给它们标注的标号分别与试样的标号相一致。
而且，图5所示的测定结果，与上述图3的情况相同，是表示：把基准光源作为(CIE)标准光源C，从玻屏的外侧照射来自该标准光源C的光时的反射光的色度。
如图5所示，在现有的彩色显像管的试样1-6中，都以B(蓝)的方向为中心大大偏向G(绿)的方向和R(红)的方向，而本发明的彩色显像管的试样7-11都容纳在以座标轴的原点O为中心的半径2的圆内。但是，如上所述，仅有试样12在R(红)和Y(黄色)的方向较大，而偏离平衡。
如上所述，本发明的彩色显像管可以确认：由BCP所测定的对比度特性极好，并且由色图所判定的发色特性极好。

Claims (6)

1．彩色显像管，包括：
玻壳容器，容纳电子枪(105)并被气密密封；
透光性的玻屏(101)，设在该玻壳容器的前面；
红色、蓝色、绿色的多个像素，规则正确地排列在该玻屏(101)的内侧，
上述像素具有受到电子束的照射而发光的荧光体层(103)和插在该荧光体层(103)与玻屏(101)之间的滤色层(106)，
上述像素中的绿色像素为这种色度：在把从上述玻屏(101)的外侧照射来自标准光源C的光时的反射光的色度标绘在CIE1976(L*a*b*)表色系中的以a*为横轴、b*为纵轴的座标系中时，标绘在上述座标系的第四象限中。
2．根据权利要求1的彩色显像管，为这种色度：对上述绿色像素当把从上述玻屏(101)的外侧照射来自标准光源C的光时的反射光的色度标绘在CIE1976(L*a*b*)表色系中的以a*为横轴、b*为纵轴的座标系中时，标绘在满足b*≤(-8/3)a*的范围内。
3．根据权利要求1的彩色显像管，为这种色度：对上述绿色像素，当把从所述玻屏(101)的外侧照射来自标准光源C的光时的反射光的色度标绘在CIE1976(L*a*b*)表色系中的以a*为横轴、b*为纵轴的座标系中时，标绘在满足b*≤(-6/5)a*范围内。
4．彩色显像管，包括：
玻锥(102)，前端部同玻屏(101)的背面相接合，而形成作为彩色显像管玻壳的密封容器，后端部为尖细形；
荧光体层(103)，涂敷在上述玻屏(101)的有效显示面的内表面上，排列分别对应于红色、蓝色、绿色各像素颜色的色荧光体；
滤色层(106)，插在上述玻屏(101)和上述荧光体层(103)之间，配置分别对应于上述红色、蓝色、绿色的各像素颜色的色的色元；
电子枪(105)，配置在上述玻锥(102)的后端部，对着上述荧光体层(103)把电子束(104)投射到对应于显示图像的位置上，
上述滤色层的色元中的对应于上述绿色荧光体色的色元包括把从TiO2-NiO-CoO-ZnO类微粒、CoO-Al2O3-Cr2O3-TiO2类微粒及CoO-Al2O3-Cr2O3类微粒组成的群中选择至少一种与Fe2O3微粒进行混合的颜料。
5．根据权利要求4的彩色显像管，上述滤色层(106)的色元中的对应于上述红色荧光体颜色的色元包括Fe2O3微料作为颜料。
6．根据权利要求4的彩色显像管，上述滤色层(106)的色元中的对应于上述蓝色荧光体颜色的色元包括Al2O3-CoO微粒作为颜料。
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