DE69019687T2

DE69019687T2 - Farbkathodenstrahlröhre.

Info

Publication number: DE69019687T2
Application number: DE69019687T
Authority: DE
Inventors: Takeo Itou; Hidemi Matsuda; Hajime Tanaka
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1989-12-12
Filing date: 1990-12-11
Publication date: 1995-11-16
Anticipated expiration: 2010-12-12
Also published as: KR930006273B1; EP0432744A2; DE69019687D1; EP0432744A3; EP0432744B1; US5126627A; KR910013418A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Farbkathodenstrahlröhre und insbesondere eine Farbkathodenstrahlröhre mit einem dünnen Film mit Lichtselektivität, wobei das optische Filter auf der Frontfläche eines Schirmträgers der Farbkathodenstrahlröhre gebildet ist.
Bei einer Farbkathodenstrahlröhre werden aus einer im Hals eines Gehäuses angeordneten Elektronenkanoneneinheit Elektronenstrahlen auf punkt- oder streifenartige, auf der Innenwandfläche des Glasschirmträgers regelmäßig ausgebildete, rot-, grün- und blauemittierende Leuchtstoffschichten auftreffen gelassen, wobei Buchstaben und/oder Bilder abgebildet werden.
Ein rotemittierender Leuchtstoff in dieser Farbkathodenstrahlröhre besteht im allgemeinen aus europiumaktiviertem Yttriumoxid (Y&sub2;O&sub2; :EU) oder europiumaktiviertem Yttriumoxysulfid (Y&sub2;O&sub2;S:EU). Obwohl der Y&sub2;O&sub2;S:EU-Leuchtstoff über eine Farbkorrektur mit Hilfe der Eu-Aktivatorkonzentration bis zu einem gewissen Grad Röte liefern kann, läßt sich keine ausreichende Helligkeit für ein rotes Pixel einer Farbkathodenstrahlröhre erreichen.
Da der Y&sub2;O&sub2;S:EU-Leuchtstoff keine zufriedenstellenden Temperatureigenschaften aufweist, sinkt seine Helligkeit mit Zunahme der Temperatur eines Schirmträgers bei Bestrahlung mit Elektronen. Zur Erklärung dieser Beziehung ist in Fig.1 die Beziehung zwischen der Strahldauer des Elektronenstrahls und der Helligkeit des rotemittierenden Leuchtstoffs graphisch dargestellt. Wie aus Fig. 1 hervorgeht, sinkt die Helligkeit des Leuchtstoffs in 120 s um etwa 8%, wenn auf den Y&sub2;O&sub2;S:Eu-Leuchtstoff ein Elektronenstrahl von 10,4 us/cm² auftrifft. Nach Verstreichen von 120 s oder mehr sinkt die Helligkeit schrittweise. Der Y&sub2;O&sub2;S:Eu-Leuchtstoff besitzt (auch) keine zufriedenstellende Strom-Helligkeits- Charakteristik, indem nämlich mit zunehmender Stromdichte die Helligkeitsabnahme immer stärker wird. Insbesondere besitzt ein rotemittierender Leuchtstoff ein höheres Stromverhältnis als ein blau- oder grünemittierender Leuchtstoff. Wenn folglich die Strom-Helligkeits-Charakteristik des rotemittierenden Leuchtstoffs unzureichend ist, kommt es zu ernsthaften Schwierigkeiten.
Im Gegensatz dazu besitzt der Y&sub2;O&sub3;:Eu-Leuchtstoff im Vergleich zu dem Y&sub2;O&sub2;S:Eu-Leuchtstoff einen sehr hohen Emissionshelligkeitsgrad und akzeptable Temperatureigenschaften bzw. -charakteristiken (vgl. Fig. 1). Fig. 2 ist eine graphische Darstellung der Beziehung zwischen der Stromdichte und der relativen Helligkeit des Y&sub2;O&sub3;:Eu-Leuchtstoffs bei verschiedenen Eu-Aktivierungsmengen, wenn die Helligkeit des Y&sub2;O&sub2;S:Eu-Leuchtstoffs mit 100% angesetzt wird. Wie aus Fig. 2 hervorgeht, ist die relative Helligkeit des Y&sub2;O&sub3;: Eu-Leuchtstoffs als Funktion einer Zunahme in der Stromdichte höher als diejenige des Y&sub2;O&sub2;S:Eu-Leuchtstoffs. Daraus ist zu schließen, daß der Y&sub2;O&sub2;:Eu-Leuchtstoff akzeptable Strom-Helligkeits-Eigenschaften bzw. -Charakteristiken aufweist. Wie aus Fig. 2 hervorgeht, kommt es selbst bei Erhöhung der Aktivierungsmenge von Eu in dem Y&sub2;O&sub2;:Eu-Leuchtstoff kaum zu einer Helligkeitssättigung. Aus diesem Grunde besitzt der Y&sub2;O&sub3;:Eu-Leuchtstoff einen höheren Helligkeitsgrad in einem Stark- bzw. Hochstrombereich und sorgt somit für akzeptable Leuchtstoffeigenschaften. Beträgt die Eu-Aktivierungsmenge 4,5 Mol-% in bezug auf den Grundwerkstoff, läßt sich eine für die Praxis geeignete Farbreinheit einer Farbkathodenstrahlröhre sicherstellen. In diesem Falle besitzt der Y&sub2;O&sub3;:Eu-Leuchtstoff einen um 30% höheren Emissionshelligkeitsgrad als der Y&sub2;O&sub2;S:Eu-Leuchtstoff.
Die Eu-Konzentration wird als durchschnittliches Molekulargewicht des Leuchtstoffs selbst dargestellt, d.h. { (Anzahl an Molen Eu&sub2;O&sub3; in 1 Mol) x 100}, wenn sie als durchschnittliches Molekulargewicht einer durch teilweisen Ersatz von Y des Y&sub2;O&sub3; durch Eu erhaltenen Verbindung angegeben wird.
Mit jüngsten Entwicklungen größerer Farbkathodenstrahlröhren wurden auch bereits die Leistungen einer Elektronenkanoneneinheit zur Emission von Elektronenstrahlen und insbesondere deren Fokussierkapazität verbessert. Erwartungsgemäß lassen sich die Leistung des Y&sub2;O&sub3;:Eu-Leuchtstoffs auf dem Leuchtstoffschirm durch Unterdrücken der Helligkeitssättigung verbessern und die Fähigkeit der Hochleistungselektronenkanoneneinheit maximieren. Selbst wenn jedoch die Eu-Aktivierungsmenge des Y&sub2;O&sub3;:Eu-Leuchtstoffs erhöht wird, läßt sich im Vergleich zu dem Y&sub2;O&sub2;S:Eu-Leuchtstoff keine ausreichende Farbreinheit gewährleisten. Die Fig. 3a und 3b zeigen die Farbtonkoordinatenwerte (y- und x-Werte) bzw. die Eu-Aktivierungsmenge des Y&sub2;O&sub3;:Eu-Leuchtstoffs. Die durch einen schraffierten Bereich in Fig. 3a und 3b angezeigten Bereiche, d.h. Bereiche von x = 0,620 oder mehr und y = 0,345 oder weniger, stellen für die Praxis geeignete Farbtonbereiche bes Y&sub2;O&sub2;S:Eu-Leuchtstoffs dar. Die entsprechende Eu-Aktivierungs menge fällt in bezug auf den Grundwerkstoff in den Bereich von 3,0 Mol-% bis 4,4 Mol-%. Im Vergleich zu den Farbtonbereichen des Y&sub2;O&sub2;S:Eu-Leuchtstoffs sind die (für die Praxis ungeeigneten) Farbtonkoordinatenwerte des Y&sub2;O&sub3;: Eu-Leuchtstoffs x = 0,628 bzw. y = 0,347. Selbst bei Erhöhung der Eu-Aktivierungsmenge kommt es mit einer Erhöhung der Eu-Konzentration zur Abnahme der Änderungen im Farbton. Folglich erreicht der y-Wert als Farbtonkoordinatenwert nicht den durch die schraffierte Region dargestellten Bereich. Man kann (somit) keine Bildqualität des Y&sub2;O&sub3;:Eu-Leuchtstoffs entsprechend derjenigen des Y&sub2;O&sub2;S:Eu-Leuchtstoffs aufrechterhalten. Ein rotemittierender Leuchtstoff besitzt in idealer Weise zufriedenstellende Helligkeitseigenschaften entsprechend denjenigen des Y&sub2;O&sub3;:Eu-Leuchtstoffs und eine akzeptable Farbreinheit entsprechend derjenigen des Y&sub2;O&sub2;S:Eu-Leuchtstoffs bei niedriger Eu-Aktivierungsmenge.
In den vergangenen Jahren wurde zur Verbesserung der Farbreinheit einer rotemittierenden Komponente, zur Unterdrückung einer Verschlechterung der Bildhelligkeit und zur Kontrastverbesserung eine Farbkathodenstrahlröhre mit einer Neodymoxid (Nd&sub2;O&sub3;)-haltigen Glasplatte auf der Frontfläche eines Schirmträgers (zur Gewährleistung selektiver Lichtabsorptionseigenschaften) entwickelt (vgl. ungeprüfte japanische Patentanmeldungen Nr. 57-134848, 57-134849 und 57-134850). Diese Glasplatte besitzt eine schmale Hauptabsorptionsbande im Bereich von 560 bis 615 nm und eine Unterabsorptionsbande im Bereich von 490 bis 545 nm infolge der neodymoxideigenen Lichtabsorptionseigenschaften. Folglich lassen sich in vorteilhafter Weise die roten und blauen Farbreinheitswerte eines Bildes steigern.
Obwohl diese Glasplatte selektive Lichtabsorptionseigenschaften aufweist, läßt sich der Kontrast nicht stark verbessern. Es gibt ein Verfahren zur Bewertung des kontraststeigernden Effekts mittels BCP (Helligkeits/Kontrast-Leistung). Diese BCP ist als BCP = ΔB/ΔRf mit ΔB gleich der Helligkeitsabnahmerate und ΔRf gleich der Reflexionsabnahmerate von Umgebungslicht definiert. Die BCP entspricht einem Kontrastverbesserungsverhältnis bei Verwendung eines ein Neutralfilter benutzenden Systems als Referenz. Wird ein Neodymoxidfilter mit selektiven Lichtabsorptionseigenschaften mittels der BCP bewertet, fällt die BCP in den Bereich 1 ≤ BCP ≤ 1,05. Daraus ergibt sich, daß der Kontrast nicht in ausreichendem Maße verbessert ist. Da die Glasplatte mit Neodymoxid einen engen Bereich einer Breite von 5 bis 10 nm in der Hauptabsorptionsbande von 560 bis 570 nm in einem Wellenlängenbereich von 560 bis 615 nm aufweist, ändert sich die Farbe (die Eigenfarbe) der Glasplatte selbst durch das Umgebungslicht. Insbesondere wird die Eigenfarbe der Glasplatte unter einer Glühlampe rötlich. Aus diesem Grund wird in einem Bild ein Teil schwacher Helligkeit, z.B. ein schwarzer Teil bzw. Schattenteil rötlich, wodurch die Lesbarkeit schlechter und die Bildqualität beeinträchtigt werden. Da ferner Neodym ein kostspieliger Werkstoff ist, wird die erhaltene Glasplatte teuer.
Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, eine Farbkathodenstrahlröhre akzeptabler roter Emissionspixel sowie zufriedenstellender Helligkeits-, Farbreinheits- und Kontrasteigenschaften bereitzustellen.
Eine erfindungsgemäße Farbkathodenstrahlröhre umfaßt ein Gehäuse bzw. eine Röhre mit einem Schirmträger bzw. Leuchtschirm mit inneren und äußeren Oberflächen und einem Seitenwandteil, einem Hals und einem den Schirmträger mit dem Hals verbindenden Konus;
eine im Inneren des Halses vorgesehene Elektronenkanone zur Emission mindestens eines Elektronenstrahls;
einen auf der inneren Oberfläche des Schirmträgers vorgesehenen und im wesentlichen aus rot-, blau- und grünemittierenden Leuchtstoffen bestehenden Leuchtstoffschirm, wobei der rotemittierende Leuchtstoff einen Y&sub2;O&sub2;:Eu-Leuchtstoff, dessen Eu-Menge nicht weniger als 3,0 Mol-% und nicht mehr als 9,0 Mol-% in bezug auf die Y&sub2;O&sub2;-Menge als Grundwerkstoff trägt, umfaßt und
eine vor der Frontplatte bzw. dem Schirmträger vorgesehene Lichtfiltereinheit zum selektiven Hindurchlassen von Licht einer maximalen Absorptionswellenlänge im Wellenlängenbereich von 575 ± 20 nm in bezug auf den Wellenlängenbereich von 400 nm bis 650 nm, die folgenden Beziehungen:
Tmin ≤ T&sub5;&sub5;&sub0; ≤ T&sub5;&sub3;&sub0;
1 ≤ T&sub4;&sub5;&sub0;/T&sub5;&sub3;&sub0; ≤ 2
1 ≤ T&sub6;&sub1;&sub5;/T&sub5;&sub3;&sub0; ≤ 2
0,7 ≤ T&sub4;&sub5;&sub0;/T&sub6;&sub1;&sub5; ≤ 1,43
T&sub6;&sub1;&sub5;/T&sub5;&sub8;&sub0;&submin;&sub6;&sub0;&sub0; ≥ 1,1
worin T&sub4;&sub5;&sub0;, T&sub5;&sub3;&sub0;, T&sub5;&sub5;&sub0;, T&sub6;&sub1;&sub5;, Tmin und T&sub5;&sub8;&sub0;&submin;&sub6;&sub0;&sub0; die Durchlässigkeit für Licht einer Wellenlänge von 450 nm, 530 nm, 550 nm, 615 nm, der maximalen Absorptionswellenlänge im Wellenlängenbereich von 575 ± 20 nm, und der maximalen Absorptionswellenlänge im Wellenlängenbereich von 580 nm bis 600 nm bedeuten,
erfüllt.
Erfindungsgemäß wird mit einem Y&sub2;O&sub3;:Eu-Leuchtstoff ein optisches Filter gegebener selektiver Lichtabsorptionseigenschaft kombiniert, um eine Farbkathodenstrahlröhre zufriedenstellender Farbreinheit und Helligkeit mit guten roten Pixeln bereitzustellen.
Unter Verwendung dieses optischen Filters läßt sich eine Farbkathodenstrahlröhre hohen Kontrasts mit der Fähigkeit zur Absorption von Umgebungslicht herstellen.
Die Erfindung wird anhand der folgenden detaillierten Beschreibung im Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen:
Fig. 1 eine graphische Darstellung der Beziehung zwischen der Elektronenstrahlbestrahlungszeit und der Helligkeit eines allgemeinen rotemittierenden Leuchtstoffs;
Fig. 2 eine graphische Darstellung der Strom-Helligkeitskennwerte von Y&sub2;O&sub3;:Eu-Leuchtstoffwerkstoffen unterschiedlicher Eu-Aktivierungsmengen;
Fig. 3A und 3B graphische Darstellungen der Beziehungen zwischen den Eu-Aktivierungsmengen des Y&sub2;O&sub3;:Eu- Leuchtstoffs und den Farbtonkoordinatenwerten (y- -und x-Werte);
Fig. 4 eine teilweise aufgeschnittene Darstellung einer erfindungsgemäßen Kathodenstrahlröhre;
Fig. 5 eine graphische Darstellung der spektralen Lichtverteilung einer fluoreszierenden Lampe;
Fig. 6 eine graphische Darstellung der spektralen Lichtverteilung einer Glühlampe;
Fig. 7 eine graphische Darstellung der spektralen Verteilungen der Lichtkomponenten eines rotemittierenden Y&sub2;O&sub3;:Eu-Leuchtstoffs, eines allgemeinen blauemittierenden Leuchtstoffs und eines allgemeinen grünemittierenden Leuchtstoffs;
Fig. 8 eine graphische Darstellung selektiver Lichtabsorptionseigenschaften eines erfindungsgemäß benutzten optischen Filters;
Fig. 9A und 98 graphische Darstellungen der Beziehungen zwischen den Farbtonkoordinatenwerten und den Eu-Mengen einer Kathodenstrahlröhre mit dem die in Fig. 8 dargestellten Kennwerte aufweisenden optischen Filter;
Fig. 10 eine graphische Darstellung der Lichtabsorptionseigenschaft eines optischen Filters gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und
Fig. 11 eine graphische Darstellung eines Helligkeitsvergleichs zwischen der vorliegenden Erfindung und Y&sub2;O&sub2;S:Eu.
Die vorliegende Erfindung wird nunmehr anhand der beigefügten Zeichnungen im einzelnen beschrieben.
Fig. 4 ist eine teilweise weggeschnittene Seitenansicht einer Kathodenstrahlröhre gemäß der Erfindung. Eine Kathodenstrahlröhre 1 besitzt ein vakuumdichtes Glasgehäuse 2 mit evakuiertem Inneren. Das Vakuumgehäuse 2 weist einen Hals 3 und einen mit dem Hals 3 kontinuierlich verlaufenden Konus 4 auf. Das Vakuumgehäuse 2 besitzt einen mit dem Konus 4 durch gesintertes Glas fest verbundenen Schirmträger 5. Um die äußere Umfangswand des Schirmträgers 5 ist zur Verhinderung einer Explosion ein Metallspannband 6 herumgewickelt. Im Hals 3 ist zur Emission von Elektronenstrahlen eine Elektronenkanoneneinheit 7 vorgesehen. Insbesondere ist die Elektronenkanoneneinheit 7 innerhalb des Schirmträgers 5 angeordnet. Auf der inneren Oberfläche des Schirmträgers 5 ist ein Leuchtstoffschirm 8 aus streifenartigen Leuchtstoffschichten zur Emission roter, grüner und blauer Lichtkomponenten bei Anregung durch die durch die Elektronenkanoneneinheit 7 emittierten Elektronenstrahlen und streifenförmigen, schwarzen, lichtabsorbierenden Schichten zwischen den Leuchtstoffschichten gebildet. Dem Leuchtstoffschirm 8 eng gegenüberliegend ist eine nicht dargestellte Schattenmaske mit Öffnungen auf ihrer gesamten Oberfläche vorgesehen. Auf der äußeren Oberfläche des Konus 4 ist zur Ablenkung von Elektronenstrahlung im Hinblick auf eine Abtastung des Leuchtstoffschirms 8 mit diesen Strahlen eine nicht dargestellte Ablenkeinheit montiert.
Auf der äußeren Oberfläche des Schirmträgers 5 in der Kathodenstrahlröhre 1 ist eine Lichtfiltereinheit 9 mit gegebener selektiver Lichtabsorptionseigenschaft ausgebildet. Als Lichtfiltereinheit kann ein optisches Filter verwendet werden. Als rotemittierender Leuchtstoff in dem Leuchtstoffschirm 8 wird ein Y&sub2;O&sub3;:Eu-Leuchtstoff mit gegebener Eu-Aktivierungsmenge verwendet.
Vor dem Schirmträger ist zum selektiven Hindurchlassen von Licht eine Lichtfiltereinheit mit einer maximalen Absorptionswellenlänge im Wellenlängenbereich von 575 ± 20 nm in bezug auf den Wellenlängenbereich von 400 nm bis 650 nm, die folgenden Beziehungen:
Tmin ≤ T&sub5;&sub5;&sub0; ≤ T&sub5;&sub3;&sub0;
1 ≤ T&sub4;&sub5;&sub0;/T&sub5;&sub3;&sub0; ≤ 2
1 ≤ T&sub6;&sub1;&sub5;/T&sub5;&sub3;&sub0; ≤ 2
0,7 ≤ T&sub4;&sub5;&sub0;/T&sub6;&sub1;&sub5; ≤ 1,43
T&sub6;&sub1;&sub5;/T&sub5;&sub8;&sub0;&submin;&sub6;&sub0;&sub0; 1,1
mit T&sub4;&sub5;&sub0;, T&sub5;&sub3;&sub0;, T&sub5;&sub5;&sub0;, T&sub6;&sub1;&sub5;, Tmin und T&sub5;&sub8;&sub0;&submin;&sub6;&sub0;&sub0; gleich den Durchlässigkeiten für Licht einer Wellenlänge yon 450 nm, 530 nm, 550 nm, 615 nm, der maximalen Absorptionswellenlänge im Wellenlängenbereich von 575 ± 20 nm und der maximalen Absorptionswellenlänge im Wellenlängenbereich von 580 nm bis 600 nm, genügt, vorgesehen.
Im folgenden wird die Beziehung zwischen den Durchlässigkeiten erläutert.
Fig. 5 zeigt eine Kurve 501 entsprechend der spektralen Verteilung von Licht einer fluoreszierenden Lampe, eine spektrale photometrische Strahlungsäquivalentkurve 502 und eine Kurve 503 entsprechend dem Produkt der spektralen Verteilungskurve 501 und der spektralen photometrischen Strahlungsäquivalentkurve 502. Wie aus dieser graphischen Darstellung hervorgeht, wird angenommen, daß Raumlicht am wirksamsten durch Abschirmen von Licht nahe dem Maximalwert der Kurve 503, d.h. Licht im Bereich von 575 ± 20 nm, absorbiert werden kann. In diesem Falle muß jedoch eine Abnahme in der Helligkeit auf ein Mindestmaß gesenkt werden. Die Kennwerte bzw. Eigenschaften dieses optischen Filters müssen dahingehend bestimmt werden, daß das Filter einen photometrischen Mindeststrahlungsäquivalentwert, eine maximale Durchlässigkeit und eine maximale Raumlichtabsorption nahe 450 nm und 615 nm entsprechend einer hohen Emissionsenergie des Leuchtstoffs, eine Mindestdurchlässigkeit nahe 575 nm entsprechend einer niedrigen Emissionsenergie des Leuchtstoffs und eine mittlere Durchlässigkeit nahe 530 nm, die als Emissionspeak für einen grünemittierenden Leuchtstoff dient, aufweist.
Da die Charakteristiken des optischen Filters die angegebenen Durchlässigkeitswerte zwischen 575 nm und 530 nm zeigen, ist ferner die Durchlässigkeit nahe 550 nm geringer als diejenige bei 530 nm, da nahe 550 nm die Umgebungslichtenergie höher und die Emissionsenergie des grünemittierenden Leuchtstoffs niedriger sind als die entsprechenden Energiewerte nahe 530 nm. Insbesondere läßt sich eine maximale Verbesserung des Bildkontrasts erreichen, wenn ein Filter den Bedingungen Tmin ≤ T&sub5;&sub5;&sub0; < T&sub5;&sub3;&sub0; und T&sub5;&sub3;&sub0; ≤ T&sub6;&sub1;&sub5; (worin T&sub4;&sub5;&sub0;, T&sub5;&sub3;&sub0;, T&sub5;&sub5;&sub0;, T&sub6;&sub1;&sub5; und Tmin die Durchlässigkeitswerte für die Wellenlängen 450 nm, 530 nm, 550 nm und 615 nm bzw. die maximale Lichtabsorptionswellenlänge bedeuten) genügt.
Es hat sich gezeigt, daß sich eine Steuerung des Farbkörpers des optischen Filters bis zu einem praktisch ausnutzbaren Wert verbessern läßt, indem man die Durchlässigkeitswerte bei den zuvor beschriebenen Wellenlängen folgende Gleichungen (1) bis (3) erfüllen läßt:
T&sub4;&sub5;&sub0;/T&sub5;&sub3;&sub0; = 1 - 2 ... (1)
T&sub6;&sub1;&sub5;/T&sub5;&sub3;&sub0; = 1 - 2 ... (2)
T&sub4;&sub5;&sub0;/T&sub6;&sub1;&sub5; = 0,7 - 1,43 ... (3)
In den angegebenen Gleichungen stellt sich in unerwünschter Weise ein bläulicher Farbkörper bzw. eine bläuliche Eigenfarbe ein, wenn ein durch die Gleichung (1) berechneter Wert 2 oder ein durch die Gleichung (3) errechneter Wert 1,43 übersteigt. Wenn ein durch die Gleichung (2) errechneter Wert 2 übersteigt oder ein durch die Gleichung (3) errechneter Wert kleiner als 0,7 ist, erhält man in unerwünschter Weise einen für die Praxis ungeeigneten rötlichen Farbkörper. Wenn ferner die durch die Gleichungen (1) und (2) errechneten Werte kleiner als 1 sind, werden die Kontrastverbesserung unterdrückt und der BCP-Wert gesenkt, was zu für die Praxis ungeeigneten Ergebnissen führt.
Bei Verwendung dieses optischen Filters fällt der BCP-Wert in den Bereich von 1,05 bis 1,50, so daß man ausgezeichnete Kontrasteigenschaften erhält. Dieser Wert ändert sich allerdings entsprechend dem Emissionsspektrum des verwendeten Leuchtstoffs, der Konzentration des Filterwerkstoffs für das optische Filter und dergl. etwas.
Wird Licht aus einer Glühlampe durch Umgebungslicht ersetzt, wird der Farbkörper dieses optischen Filters oftmals rötlich. Dies läßt sich jedoch soweit korrigieren, daß das optische Filter in der Praxis einsetzbar ist. Die Fig. 6 ist eine graphische Darstellung einer spektralen Verteilungskurve 601 entsprechend einer bei Ersatz des Lichts aus einer Glühlampe durch Umgebungslicht erhaltenen spektralen Verteilung, einer spektralen photometrischen Strahlungsäquivalentkurve 602 und einer dem Produkt aus der spektralen Verteilungskurve 601 und der spektralen photometrischen Strahlungsäquivalentkurve 602 entsprechenden Kurve 603. Wie aus Kurve 601 hervorgeht, besitzt Licht aus der Glühlampe bei zunehmender Wellenlänge eine höhere relative Intensität. Aus diesem Grund kann der Farbkörper der Kathodenstrahlröhre mit einem solchen selektiven lichtabsorbierenden Filter auch in der erfindungsgemäßen Kathodenstrahlröhre oftmals rötlich sein. In diesem Falle kann die Durchlässigkeit des optischen Filters im Bereich von 650 bis 700 nm, die für eine stärker rötliche Komponente sorgt, kleiner sein als bei 615 nm mit höherer Emissionsenergie eines rotemittierenden Leuchtstoffs. Daraus läßt sich der Schluß ziehen, daß die Körperfarbe ohne Beeinträchtigung der BCP-Verbesserung korrigiert werden kann und dabei eine Kathodenstrahlröhre einer geringen durch Raumlicht hervorgerufenen Körperfarbänderung erhältlich ist.
Wie bereits ausgeführt, kann das erfindungsgemäß benutzte optische Filter wegen seiner einer gegebenen Beziehung genügenden Durchlässigkeitswerte selektiv Raumlicht, z.B. natürliches Licht oder Licht aus einer fluoreszierenden Lampe, absorbieren. Die roten und blauen Farbreinheitswerte des Bildes lassen sich bei minimaler Helligkeitsabnahme erhöhen.
Unter Ausnutzung der beschriebenen Eigenschaften des optischen Filters haben die Erfinder der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur Korrektur der Farbreinheit entwickelt. Mit diesem läßt sich ein akzeptabler Farbton ohne Beeinträchtigung der hohen Helligkeit des Y&sub2;O&sub3;:Eu-Leuchtstoffs durch Kombinieren des eine hohe Helligkeit, jedoch eine unzureichende Farbreinheit aufweisenden Y&sub2;O&sub3;:Eu-Leuchtstoffs mit dem optischen Filter unter Bedingung einer wirksamen Verbesserung der Farbreinheit erreichen.
Die Fig. 7 zeigt eine Kurve 701 entsprechend einem Emissionsspektrum eines typischen blauemittierenden Leuchtstoffs (ZnS:Ag,Cl-Leuchtstoff), eine Kurve 702 entsprechend einem Emissionsspektrum eines grünemittierenden Leuchtstoffs (ZnS:Au,Al-Leuchtstoff) und eine Kurve 703 entsprechend einem Emissionsspektrum eines rotemittierenden Leuchtstoffs (Y&sub2;O&sub3;:Eu-Leuchtstoff). Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben gefunden, daß sich die Farbreinheit durch Absorption einer größeren Menge Licht entsprechend einem kurzwelligen Subpeak, d.h. Licht im Bereich von 580 nm bis 600 nm, als der Lichtmenge entsprechend dem Hauptpeak (615 nm) des Y&sub2;O&sub3;:Eu-Leuchtstoffs entsprechend der Kurve 703 in Fig. 7 verbessern läßt. Die Erfinder haben bestätigt, daß der Farbton in entsprechender Weise wie bei Y&sub2;O&sub2;S:Eu unter Aufrechterhaltung einer hohen Helligkeit korrigiert werden kann, wenn die Durchlässigkeit für 580 bis 600 nm und die Durchlässigkeit für Licht der maximalen Absorptionswellenlänge im Bereich von 615 nm als Eigenschaft des erfindungsgemäß benutzten optischen Filters folgender Bedingung:
T&sub6;&sub1;&sub5;/T&sub5;&sub8;&sub0;&submin;&sub6;&sub0;&sub0; ≥ 1,1 ... (4)
genügt. Liegt der der Bedingung (4) genügende Wert unter 0,1 kann der Farbton nicht in akzeptabler Weise korrigiert werden.
Die erfindungsgemäße Wirkung stellt sich ein, wenn - wie im folgenden beschrieben - die Eu-Aktivierungsmenge im Bereich von 3,0 Mol-% (einschließlich) bis 9,0 Mol-% (einschließlich) in bezug auf den Grundwerkstoffliegt.
Es wurden Farbkathodenstrahlröhren mit Eu-Aktivierungsmengen von 3,0 Mol--%, 5,0 Mol-%, 7,0 Mol-%, 9,0 Mol-% bzw. 10,0 Mol-% hergestellt. Auf den Frontflächen der Schirmträger wurden optische Filter A, B, C, D bzw. E mit Lichtabsorptionseigenschaften entsprechend den Kurven A, B, C, D und E in Fig. 8 ausgebildet. Die Farbtonkoordinatenwerte der erhaltenen Farbkathodenstrahlröhren wurden gemessen. Daraus wurden die Beziehungen zwischen den Farbtonkoordinatenwerten und den Eu-Aktivierungsmengen ermittelt (vgl. Fig. 9a und 9b). Die Kurven L, a, b, c, d bzw. e zeigen CIE-Farbtonwerte (y- und x-Werte), die ohne Verwendung eines Filters, bei Verwendung des Filters A, bei Verwendung des Filters B, bei Verwendung des Filters C, bei Verwendung des Filters D bzw. bei Verwendung des Filters E erhalten wurden. Ein gestrichelter Bereich (praktische Bereiche: y ≤ 0,345 und x ≥ 0,620) entspricht einem für die Praxis geeigneten Bereich von Y&sub2;O&sub2;S:Eu.
Wie aus den Fig. 9a und 9b hervorgeht, vermindert sich die Farbtonänderung bei Erhöhung der Eu-Aktivierungsmenge. Die Farbtonkoordinatenwerte können ohne Filter nicht in den schraffierten Bereich fallen. Erfindungsgemäß braucht teures Eu nicht in großer Menge verwendet zu werden. Die Eu-Aktivierungsmenge liegt vorzugsweise im Bereich von 3,0 bis 5,5 Mol-%.
Die Körperfarbe wird wie folgt bewertet:
Die Körperfarbe wird von einer Testperson visuell danach bewertet, ob ein Betrachter eine schwarze Darstellung als natürliches Schwarz ohne irgendeinen zusätzlichen weiteren Farbton (zu schwarz) erkennt, wenn auf jeder Kathodenstrahlröhre ein schwarzes Bild dargestellt wird. Insbesondere wird in einem zentralen Bereich jeder Kathodenstrahlröhre ein 50 mm x 50 mm großes schwarzes Muster dargestellt. Der Hintergrund dieses Musters wird in weiß wiedergegeben. Der Schirmträger wird mittels einer Glühlampe im 45º-Winkel schräg zur Schirmträgeroberfläche beleuchtet, um eine Helligkeit von 500 Lux zu erreichen. Unter diesen Bedingungen wurden die Farbtonwerte (rot, blau, grün und dergl.) der schwarzen Bereiche beurteilt. Wird das schwarze Bild als schwarz ohne irgendwelchen zusätzlichen Farbton gesehen, wird das Ergebnis als beurteilt. Wenn das schwarze Bild als schwarz mit etwas zusätzlichem Farbton, der nicht irgendein praktisches Problem darstellt, gesehen wird, wird das Ergebnis mit o bewertet. Wird das schwarze Bild mit (neben dem schwarzen Farbton) relativ starken Farbtönen, was ein praktisches Problem darstellt, gesehen, wird das Ergebnis mit Δ bewertet. Kann das schwarze Bild infolge starker Farbtönung nicht als schwarz gesehen werden, wird das Ergebnis mit x bewertet. Die Ergebnisse werden wie folgt zusammengefaßt: Tabelle 1 Glas mit Nd&sub2;O&sub3; Körperfarbe (rot)
Beträgt die Eu-Aktivierungsmenge 3,0 Mol-%, fallen die Farbtonkoordinatenwerte bei Verwendung des Filters B in den schraffierten Bereich. Wie aus Tabelle 1 hevorgeht, wird die Körperfarbe des Filters B mit o bewertet und ist somit problemlos. Wenn jedoch die Eu-Aktivierungsmenge unter 3,0 Mol-% liegt, können die Farbtonkoordinatenwerte auch bei Verwendung des Filters B nicht in den schraffierten Bereich fallen. Erfolgt die Farbtoneinstellung mit Hilfe des Filters A oder eines Filters höherer Dichte, wird die Körperfarbe des Filters A unter Schaffung praktischer Probleme stark rötlich. Wenn hierbei die Filterdichte erhöht wird, beschleunigt sich die geschilderte Neigung noch, was zu für die Praxis ungenügenden Ergebnissen führt. Um eine bessere Wirkung zu erzielen, liegt folglich die Eu-Aktivierungsmenge vorzugsweise bei 3,0 Mol-% oder mehr. Wenn die Eu-Aktivierungsmenge 5,5 Mol-% beträgt, fallen die Farbtonkoordinatenwerte bei Verwendung des Filters E in den schraffierten Bereich (vgl. Fig. 9a). Es hat sich folglich gezeigt, daß ein erfindungsgemäß zu verwendendes optisches Filter eine Farbtonkorrekturfähigkeit entsprechend oder höher als derjenigen bzw. diejenige des Filters E aufweisen muß. Die Farbtonkorrekturfähigkeit ergibt sich danach, ob die Subpeakkomponenten in Y&sub2;O&sub3;:Eu, d.h. die gelben Komponenten nahe 580 nm bis 600 nm, stärker absorbiert werden als die Hauptpeakkomponenten. Bei Verwendung des Filters E ist T&sub6;&sub1;&sub5;/T&sub5;&sub8;&sub0;&submin;&sub6;&sub0;&sub0; = 1,1 gegeben. Wenn ein der Bedingung (4) genügender Wert unter 1,1 liegt, kann Y&sub2;O&sub3;:Eu nicht auf den praktischen Bereich von Y&sub2;O&sub2;S:Eu korrigiert werden.
Wird die Eu-Konzentration erhöht, sinkt bei Y&sub2;O&sub3;:Eu die Helligkeit. Wird die Eu-Konzentration erhöht oder gesenkt, ändern sich die Farbreinheit und Helligkeit des Y&sub2;O&sub2;S:Eu- Leuchtstoffs in ähnlicher Weise. Insbesondere dann, wenn die Eu-Konzentration erniedrigt wird, sinkt auch der Farbreinheitswert unter Verbesserung der Helligkeit. Die zur Erfüllung einer Farbreinheit im Bereich von x ≥ 0,620 und y ≤ 0,345 unter Verwendung von Y&sub2;O&sub2;S:Eu und des Filters B erforderliche Eu-Menge betrug 3,2 Mol-%. Die entsprechenden Farbtonkoordinaten wurden als (x, y) = (0,623, 0,345) angegeben. Fig. 11 zeigt eine durch Ändern der Eu-Konzentration von Y&sub2;O&sub3;:Eu und Vergleichen der Helligkeitswerte bei Verwendung von Y&sub2;O&sub2;S:Eu mit Eu gleich 3,2 Mol-% und des Filters B erhaltene Kurve. Wenn die Eu-Konzentrationen 3,0 bzw. 3,5 Mol-% betrugen, wurde das Filter B verwendet. Betrug die Eu-Konzentration 4,0 Mol-%, wurde das Filter C verwendet. Betrugen die Eu-Konzentrationen 4,5 bzw. 5,0 Mol-%, wurde das Filter D verwendet. Betrug die Eu-Konzentration 5,5 Mol-% oder mehr, wurde das Filter E verwendet.
Wie aus Fig. 11 hervorgeht, wird die Helligkeit in einer für die Praxis inakzeptablen Weise beeinträchtigt, wenn die Eu- Konzentration 9 Mol-% oder mehr beträgt. Vorzugsweise sollte die Eu-Konzentration also unter 9 Mol-% liegen. Zweckmäßigerweise fällt die Eu-Konzentration in den Bereich von 3,0 Mol-% (einschließlich) bis 9 Mol-% (einschließlich).
Erfindungsgemäß wird ein optisches Filter, das den Gleichungen (1) bis (3) und der Bedingung (4) genügt, mit einem Y&sub2;O&sub3;:Eu-Leuchtstoff mit einer Eu-Aktivierungsmenge von 3,0 Mol-% (einschließlich) bis 9,0 Mol-% (einschließlich) kombiniert, um auf wirksame Weise eine preisgünstige Farbkathodenstrahlröhre herzustellen, bei welcher bei Änderung im Umgebungslicht weniger Änderungen in der Körperfarbe hervorgerufen werden und die hervorragende rote Pixel, einen hohen Kontrastgrad, einen hohen Helligkeitsgrad und einen hohen Farbreinheitsgrad aufweist.
Die erfindungsgemäße Kathodenstrahlröhre wird wie folgt hergestellt. Geeignete Farbstoffe und Pigmente, die für die geschilderten selektive Lichtdurchlässigkeitseigenschaften zu sorgen vermögen, werden in einer Ethylsilikat als Hauptbestandteil enthaltenden alkoholischen Lösung gemischt. Das erhaltene Gemisch wird direkt durch Schleuderbeschichten oder Sprühbeschichten zur Bildung einer optischen Filterschicht auf den Schirmträger aufgetragen. Andererseits können Farbstoffe und Pigmente zur Herstellung einer Filterplatte auch in einem Acrylharz und dergl. gemischt werden, worauf die erhaltene Filterplatte auf den Schirmträger der Kathodenstrahlröhre befestigt wird. Im Falle einer Kathodenstrahlröhre vom "Telepanel"-Typ (Fernsehschirm) können diese Farbstoffe in einem zur Befestigung dieser als Farbfilter dienenden Teleplatte bzw. -panel an dem Schirmträger verwendeten klebenden Harz gemischt werden.
Beispiele für den als solches optisches Filter verwendeten Farbstoff sind saures Rhodamin B, Rhodamin B und KAYANALMILLING RED 68 (Handelsbezeichnung) von NIPPON KAYAKU CO., LTD.. Beispiele für den zur Korrektur einer Körperfarbe zugesetzten Farbstoff sind KAYASET BLUE K-FL eines Peaks bei 675 nm und ein Absorptionsmittel für nahes Infrarot. Darüber hinaus können auch ein organisches Pigment unter Verwendung eines Farbpigments, z.B. der zuvor beschriebenen Farbstoffe, oder ein organisches Pigment, z.B. Mischungen aus Kobaltaluminat und Cadmiumrot, verwendet werden.
Ein Beispiel für den in der erfindungsgemäßen Kathodenstrahlröhre verwendbaren blauemittierenden Leuchtstoff ist ZnS:Ag,Cl. Ein Beispiel für den rotemittierenden Leuchtstoff ist Y&sub2;O&sub3;:Eu.

Beispiel 1

Zur Bildung eines Emissionsschirms auf der Innenwandfläche eines Schirmträgers wurden nach einem bekannten photographischen Druckverfahren grüne Pixels aus einem ZnS: Cu,Al-Leuchtstoff, blaue Pixel aus einem ZnS:Ag,Al-Leuchtstoff und rote Pixel aus einem Y&sub2;O&sub3;:Eu-Leuchtstoff mit einer Eu-Aktivierungsmenge von 3,5 Mol-% in bezug auf den Grundwerkstoff aufgebracht. Durch Zusammenbau mit dem Emissionsschirm wurde eine Farbkathodenstrahlröhre hergestellt.
Ferner wurde eine alkoholische Beschichtungslösung folgender Zusammensetzung zubereitet:
Ethylsilikat (Si(OC&sub2;H&sub5;)&sub4;) 7 g
Chlorwasserstoffsäure (HCl) 3 g
Wasser 29
Isopropylalkohol 84 - 87,7 g
saures Rhodamin B 19
Die erhaltene Beschichtungslösung wurde zur Ausbildung einer optischen Filterschicht durch Schleuderbeschichten auf die Frontfläche des Schirmträgers der obigen Farbkathodenstrahlröhre aufgetragen und getrocknet. Die Durchlässigkeit dieser optischen Filterschicht ist in Fig. 10 dargestellt. Ein auf dieser Farbkathodenstrahlröhre wiedergegebenes Bild wurde bewertet. Der rote Emissionshelligkeitsgrad wurde im Vergleich zu einer Farbkathodenstrahlröhre mit Y&sub2;O&sub2;S:Eu mit einer Eu-Aktivierungsmenge von 4,5 Mol-% in bezug auf den Grundwerkstoff um 50% erhöht. Die Farbtonkoordinatenwerte lagen innerhalb des praktisch ausnutzbaren Bereichs des Y&sub2;O&sub2;S:Eu-Leuchtstoffs. T&sub5;&sub8;&sub0;&submin;&sub6;&sub0;&sub0; = 45% und T&sub6;&sub1;&sub5; = 98%, so daß die Bedingung T&sub6;&sub1;&sub5;/T&sub5;&sub8;&sub0;&submin;&sub6;&sub0;&sub0; ≥ 1,1 erfüllt ist. Darüber hinaus erschien ein Absorptionspeak bei 575 nm; Tmin = 42%, T&sub4;&sub5;&sub0; = 100%; T&sub5;&sub3;&sub0; = 72%; T&sub5;&sub5;&sub0; = 68% und T&sub6;&sub1;&sub5; = 98%. Die Testergebnisse erfüllen folgende Bedingungen:
Tmin ≤ T&sub5;&sub5;&sub0; ≤ T&sub5;&sub3;&sub0;
1 ≤ T&sub4;&sub5;&sub0;/T&sub5;&sub3;&sub0; ≤ 2
1 ≤ T&sub6;&sub1;&sub5;/T&sub5;&sub3;&sub0; ≤ 2
0,7 ≤ T&sub4;&sub5;&sub0;/T&sub6;&sub1;&sub5; ≤ 1,43
Der BCP-Wert betrug 1,25, so daß ein ausreichend hoher Kontrast erreicht war.
In Beispiel 1 ist die optische Filterschicht auf der Frontseite des Schirmträgers einer normalen Kathodenstrahlröhre gebildet. Bei einer Kathodenstrahlröhre vom "Telepanel"-Typ, bei der ein als Farbfilter dienendes Telepanel auf der Frontfläche seines Schirmträgers montiert ist, erreicht man dieselbe Wirkung wie in Beispiel 1 auch dann, wenn ein Farbstoff, wie saures Rhodamin B, in ein klebendes Harz zur Befestigung des Telepanels eingemischt wird.

Claims

1. Farbkathodenstrahlröhre (1) umfassend:

ein Gehäuse (2) mit einer Frontplatte (5) mit innerer und äußerer Oberfläche und einem Seitenwandteil, einem Hals (3) und einem die Frontplatte (5) mit dem Hals (3) verbindenden Konus (4);

eine im Inneren des Halses (3) vorgesehene Elektronenkanone bzw. -schleuder (7) zur Emission mindestens eines Elektronenstrahls;

einen auf der inneren Oberfläche der Frontplatte (5) vorgesehenen und im wesentlichen aus rot-, blau- und grünemittierenden Leuchtstoffen bestehenden Leuchtstoffschirm (8) und eine vor der Frontplatte vorgesehene Lichtfiltereinheit (9) zum selektiven Hindurchlassen von Licht, dadurch gekennzeichnet, daß der rotemittierende Leuchtstoff einen Y&sub2;O&sub3;:Eu-Leuchtstoff, dessen Eu-Menge nicht weniger als 3,0 Mol-% und nicht mehr als 9,0 Mol-% in bezug auf die Y&sub2;O&sub3;-Menge als Grundwerkstoff beträgt, umfaßt und

daß die Lichtfiltereinheit eine maximale Lichtabsorptionswellenlänge im Wellenlängenbereich von 575 ± 20 nm in bezug auf den Wellenlängenbereich von 400 nm bis 650 nm aufweist und folgenden Beziehungen:

Tmin ≤ T&sub5;&sub5;&sub0; ≤ T&sub5;&sub3;&sub0;

1 ≤ T&sub4;&sub5;&sub0;/T&sub5;&sub3;&sub0; ≤ 2

1 ≤ T&sub6;&sub1;&sub5;/T&sub5;&sub3;&sub0; ≤ 2

0,7 ≤ T&sub4;&sub5;&sub0;/T&sub6;&sub1;&sub5; ≤ 1,43

T&sub6;&sub1;&sub5;/T&sub5;&sub8;&sub0;&submin;&sub6;&sub0;&sub0; ≥ 1,1

worin T&sub4;&sub5;&sub0;, T&sub5;&sub2;&sub0;, T&sub5;&sub5;&sub0;, T&sub6;&sub1;&sub5;, Tmin und T&sub5;&sub8;&sub0;&submin;&sub6;&sub0;&sub0; die Durchlässigkeitswerte für Licht einer Wellenlänge von 450 nm, 530 nm, 550 nm, 615 nm, der maximalen Absorptionswellenlänge im Wellenlängenbereich von 575 ± 20 nm bzw. der maximalen Absorptionswellenlänge im Wellenlängenbereich von 580 nm bis 600 nm darstellen, genügt.

2. Kathodenstrahlröhre (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Eu-Menge des Y&sub2;O&sub3;:Eu-Leuchtstoffs nicht weniger als 3,0 Mol-% und nicht mehr als 5,5 Mol-% in bezug aut die Menge des Grundwerkstoffs beträgt.

3. Kathodenstrahlröhre (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtfiltereinheit (9) SiO&sub2; als Hauptbestandteil und ein Färbemittel enthält.

4. Kathodenstrahlröhre (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtfiltereinheit (9) ein Acrylharz als Hauptbestandteil und ein Färbemittel enthält.

5. Kathodenstrahlröhre (1) nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Färbemittel aus mindestens einem Werkstoff, ausgewählt aus der Gruppe Farbstoff, organisches Pigment und anorganisches Pigment, besteht.

6. Kathodenstrahlröhre (1) nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Färbemittel aus mindestens einem Farbstoff, ausgewählt aus der Gruppe saures Rhodamin B und Rhodamin B, besteht.

7. Kathodenstrahlröhre (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Färbemittel aus mindestens einem organischen Pigment, ausgewählt aus der Gruppe Farbpigmente, saures Rhodamin B und Rhodamin B, besteht.

8. Kathodenstrahlröhre (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Färbemittel aus einem anorganischen Pigment, bestehend im wesentlichen aus einem Gemisch aus Kobaltaluminat und Cadmiumrot, besteht.

9. Kathodenstrahlröhre (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtfiltereinheit (9) im wesentlichen aus einer unter Verwendung eines Si enthaltenden Metallalkoholats gebildeten Glasschicht besteht.