JPH04504924A - カラー表示装置用吸収性フイルタ - 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】 カラー表示装置用吸収性フィルタ 発明の背景 ｌ　発明の分野 本発明はカラー表示を見る時に使用するコントラスト強化フィルタに関するもの であり、更に詳記するならば、高い周囲光レベルにおいて可視度（見やすさ）を 改善する吸収性フィルタに関するものである。

２、　従来の技術 高い周囲光レベルの状況で、たとえば陰極線管のような多くの表示装置を利用す るとき、表示面上の情報は表示面からの光の反射で読みにくくなる。高い周囲光 レベルにおいて、表示面からの反射光は表示装置それ自身によって発生される内 部光レベルを越し、これによって表示しようとした情報のコントラストを完全に 失ってしまうものである。

公知のフィルタの一種は中性密度フィルタ原理を使用している。この種のフィル タは、フェースプレートすなわち電子衝突パネルのガラス組成物の中に銀のよう なコロイド懸濁を添加したり、或はたとえばＵＳＰ　３，８７９．６２７に開示 されるように、衝突パネルをフェースプレートに付着させるのに使用する接着剤 にコロイド状グラファイト懸濁を添加することによって、得られる。このような フィルタは、これを通過する光に散乱（ｆｒａｃｔｉｏｎ）を与える。この散乱 は色放射（換言すれば波長）と無関係である。

表示装置からの光は一度上記のフィルタを通過するので、該表示装置から反射し た周囲光が該フィルタを２回通過しなければならず、このため周囲背景輝度に対 する表示輝度の比率は高い値いとなる。

輝度の高い周囲光、例えば太陽の直射光に露らされると、満足すべきコントラス ト比を与えるために必要な中性密度フィルタを通過した光の減衰度は非常に高い ので、結果的に得られた表示装置の輝度は極端に低下し、許容できるものではな い。他の手法としては選択的なＦ波機能を与えることである。これはＣＲＴのフ ェースプレート或は衝突パネルのいづれに色ガラスを使用したシ、あるいはフェ ースプレートと衝突プレート間の接着剤に色彩を付着させることによって実現し ている。この方法はモノクローム表示装置で有効であるが、フィルタの吸収特性 は基本表示波長において狭帯域通過特性を示すように形成されている。中性密度 フィルタを使用すると、コントラストはモノクローム波長の内部に発生した表示 光のフィルタを通過する単一通路に対しておこなわれるように、フィルタを介し た反射光路内の周囲光によって与えられたより大きな損失によって増大される。

しかしながら、他の波長においては、狭帯域フィルタは実質的にすべての周囲光 を吸収する。

それ故、本明細書において背景周囲輝度に対する（表示輝度中背景輝度）の比率 として定義する「コントラスト比率」は中性密度フィルタを使用するよシも狭帯 域フィルタを使用した方がはるかに大きな値となる。しかし、この方法であると 、燐スクリーンの各型式毎に異なる着色剤を必要とする。

カラー表示装置用として使用されている従来の光学フィルタは吸収フィルタと薄 いフィルム状フィルタである。吸収フィルタとは成る光の狭いスペクトラムのみ を通過させ且つ他の光群を実質的に吸収するフィルタである。このようなフィル タは視角とははソ無関係である。カラーＣＴＲで構成されるカラー表示装置は３ つの基本カラー波長を発生する。この基本カラーとは赤、緑、青であり、これら カラーの波長が混合することＫより多数の色を形成する。カラーＣＲＴ用の理想 的フィルタは３つの独立した動作通過帯域を有し、各帯域は表示装置によって放 出される赤、緑、青波長の狭い帯域である。これら各々の波長を選択的に通過さ せるためのフィルタ材料は公知である。しかしながら、このような材料が単一層 に混合され、或は各波長に対する個々のフィルタを縦続接続すると、各フィルタ は他のフィルタが放出した波長群を相互に吸収する。従来、多色彩を選択的に通 過させるための着色剤や材料の選択は共存するいくつかの条件によって制約を受 けてきた。その条件の一例を挙げるなら、各構成要素（各フィルタ）は基本カラ ー波長群の成る予め定めた狭い帯域を通過させると共に他の波長帯域を予定通り 吸収できないという事実である。正しく希望する通過および吸収特性を具備した 満足すべき材料は今のところ発見されてない。カラーＣＲＴ表示装置用として航 空機に組込まれる最良のフィルタと云えども、理想的な吸収スペクトラム特性を 示していない。

希望の通過特性を示す吸収材料に依存しない従来の技術として、複合多層光学薄 膜を挙げることができる。この種のフィルタとして効果はフィルタ内に潜在する 強度な角度依存性によって減少させられている。通過および反射特性は光路長に 依存し、換言するならば見る角度（視角）に依存する干渉現象によって決定され ている。それ故、これらのフィルタは表示装置を見る角度が変化しない型式の装 置にのみ使用できるのである。

コントラストを改善する他の手法は単に表示された情報の輝度レベルを増大する ことである。しかしながら、温度や寿命という制限が、従来のラスク式カラー表 示装置の輝度を日中光線が当っている状態でも読める程度のレベルまで増大させ ることを阻止している。輝度の実質増大はベクトル（すなわちストローク）・ラ イテング（Ｗｒｉｔｉｎｇ）・モードの操作によって得られる。ベクトル拳うイ テングは電力消費量が犬であったり、また表示したい情報の形式によって使用で きないなどの欠点を有する。

発明の要約 本発明は空間的に分離している吸収性染料着色剤を含有するコントラスト強化フ ィルタを提供することにより従来技術の欠点を除去することに、その目的を有す る。それ故、各カラー素子は他の素子と無関係に作用する。吸収効果は干渉効果 を使用してないので、フィルタ機能は広い視野の中で見る角度によって左右され ないことに特徴がある。

本発明は予め定めたカラー透過性を有する複数の分離した領域を決定する平板状 基板を有する。上記の各領域は成る狭い帯域のカラースペクトラムを通過させ、 他のカラー波長を実質的に吸収するように選択的に染料で着色される。着色され た領域群は、少くとも１つの基本カラー波長に反応する複数の上記領域がカラー 表示装置の対応する基本カラー波長のディスクリートな光反応素子のそれぞれと 重ね合うように、配列される。なお、上記光反応素子の夫々は予定の基本カラー 波長の光を放出、すなわち通過させるのく使用される。

好ましい実施例によれば、ファイバ・光学材料の粒子は基本カラーの狭帯域通過 をおこなうように選択的に染色され、平板状基板の基本材料内に分散させられる 。ファイバ光学粒子は表示された情報の不必要々干渉を防止するため同一の反射 係数を有するよう選定され且つ与えられた基本吸収特性の複数のファイバ群が対 応した基本発光カラートッド上に配置されるように大きさが決定される。好まし くは、粒子は、モレイ（Ｍｏｉｒｅ）効果を防止するため、カラートッド上に無 作為に配置される。

図面の説明 第１図は陰極線管の一部断面図、 第２図はコントラスト強化フィルタを説明するために、第１図の陰極線管のフェ ースプレートの一部拡大図、 第３図は代表的モノクローム・フィルタの光通過特性を示すグラフ、 第４図は好ましいカラーフィルタの希望する帯域特性を示すグラフ、 第５図は第１図に示す管のフェースプレートの一部拡大図、 第６図は本発明の構成を概念的に示す図であって、第１図の管のスクリーンの平 面図、 第７図は第６図に示すスクリーンに設けられたファイバ光学フィルタの断面拡大 図である。

好ましい実施例の説明 第１図はＣＲＴｌｏ或は他のルミネセント型表示装置を示す。電気端子１２は円 筒ネック部１６、フェースプレート１８およびこれら２つの部分を接合する側部 ２０とを有する真空封止管１４から後方に突出している。ＣＲＴｌｏは図示して ないが、当然のことながら、電子ビームを放出する電子銃、陽極、電子偏向板を 内蔵しており、また燐層２２はフェース・グレート１８の内面に耐着している。

第１図および第２図はフェースプレート１８の外側面に固定されたコントラスト 強化フィルタ２４を具備した構成を示す。図示のものは接着されたフィルタ構造 であるが、これは単に説明のためのもので、これに限定されるものではない。こ の構成の目的はフェースプレートに向って広い視野のどの箇所から見ても、フェ ースプレート１８内の陰極線燐スクリーン上に衝突する電子ビームによって形成 される映偉が正しくゆがまずに看る者に見えるようにすることにある。

第２図は燐スクリーン２２で放射された光ビーム３０を示すものであり、この光 ビームはフェースプレート１８、接着層３２そしてコントラスト強化フィルタ２ ４を通過する。通常のＣＲＴによれば、燐スクリーン２２に照射する周囲光線３ ４は反射光線３６を発生することによって燐スクリーン２２で発生する光映像の 可視性を阻害する。従来技術によれば、コントラスト強化フィルタ２４内で達成 される中性密度フィルタ手段によって放射された光ビーム３０に対する周囲光の 作用を減少させている。このフィルタ効果は、直接光線（光ビーム）３０はフィ ルタ２４を通過する時１回だけ減衰するので、発生する。

一方、入射光線３４はフィルタを２回通過するため、それだけ減衰量が増大する 。フィルタはフェースプレート１８の外面とフィルタ２４の内面との間に介在す る透明な粘着層３２で７エースプレート１８に接着している。フェースプレート １８、フィルタ２４、粘着層３２の材料ははソ同じ屈折率を有し、これによって 境界面における屈折損を防止している。

成るＣＲＴによれば、燐２２から放射された光は、好ましくは、燐材料を適切に 選定することにより、可視スペクトラムの予め定めた狭い領域の光に限定するこ とができる。代表的な燐は、第３図に示すように約５４４ナノメータの波長を有 し、可視スペクトラムの緑色領域に殆んどのエネルギを集中する、公知のＰ−４ ３燐である。それ故、このようなＣＲＴは、緑色波長スペクトラムを通過させる が他の殆んどの入射光線波長を吸収する狭帯域フィルタによって、いわゆる中性 密度フィルタで行うよりも、より効果的なフィルタ作用を行わせることが出来る 。

第４図はカラーＣＲＴの放出する青、緑、赤成分を有するスペクトル図である。

各色を通過させる３つの通過帯域を有するフィルタはコントラスト率を効果的に 改善するとして希望されるところである。本発明はモノクローム表示用として使 用されている高能率の狭帯域コントラスト強化フィルタと類似の動作を行うカラ ー表示装置（特にシャドウ・マスク型ＣＲＴ）用のコントラスト強化フィルタを 提供するものである。特に、本発明は第４図に示すような、放射スペクトラムと 密に整合の゛とれたフィルタ通過特性を有するフィルタを提供する。このような 目的を達成するために、３つの適切な狭帯域スペクトラムを吸収する吸収染料で うまくゆくとは未だ証明されてない。むしろ、本発明はフィルタ内に複数の個々 の染料物質を無作為に含有させ、これら物質のそれぞれが唯一の基本カラーのみ を通過させる適切なスペクトル分布特性を有するものである。

第５図は本発明の実施例を示すもので、フィルタが実質的に透明な平板状基板４ ０の形状に設けられており、該基板４０上には着色した顔料領域４２が設けであ る。複合フィルタ板は透明な樹脂３２又は熱接着法によってフェースプレート１ ８の外面に接着してもよい。直視スクリーンの燐層２２を形成する３つで１組と なる燐素子４６がフェースプレート１８の内面に形成されている。

吸収フィルタの形成の方法は吸収フィルタ機能のある物質を一面に形成したのち ホトリングラフイック技術によってパターン処理を行うことである。この技術は ２価クロム酸塩のようなホトレジスト材料で被覆した透明な基板をまず用意する 。このレジメト膜はパターン処理され、基本色である赤、緑、青色素子の理想的 パターン配列に対応した複数のドツト群を形成する。選択した基本色に対応した カラー値を有する染料をパターン処理された基板に添加される。この場合の基板 は透明な保護膜で被覆されている。この工程は第２および第３の層に対しても繰 返される。各層は与えられた１つの基本色に対応し且つドツトパターンは異なっ た層のドツト群が重ならないように配置される。

他の方法としては液晶表示装置用のカラーフェースプレートを製作する時に使用 する方法を採用するとよい。完成したカラーフィルタに希望される赤、緑および 青の基本色に対応する３グループの透明で導電性のドツトを単一基板にパターン 化する。各グループは共通の色づけされる複数の電気的に相互接続したドツトか ら成る。そしてグループは適切に色づけする染料物質で選択的に電気メッキされ る。

第７図の実施例図には、フィルタプレートが実質的表厚みを有するように図示さ れ、このため、該プレートは上述した平板状構造体上に亘って成る利点をもたら す。色づけされた領域の制御された厚みを実現する一つの構造は着色したガラス ファイバを植え込むことである。この種のフィルタ構造体はファイバ光学コリメ ート板を製作する時使用する公知の技術で製造することができる。公知の技術で は無色のガラスファイバを使用するが、本発明では着色したファイバを使用する 。最初、ガラス素材に基本色を呈する顔料をドープし、これからファイバを製作 する。ついで、このファイバは短かく切断されたのち、３つの基本色（３原色） である赤、緑、青を担当するファイバ・パケットを形成するために、他の基本色 に着色されているファイバとその長手方向で溶着される。上記ファイバ・パケッ トの通過スペクトラムは各光放出燐ドツトに対する狭帯域フィルタとして個々に 動作するように希望される特性を示すように製作される。その後、該パケットは 加熱されて引き延ばされる。この工程はファイバの直径が希望値になるまで繰返 えされる。このようにして得られた融和したファイバ群は適切なパターンで配置 され、ファイバのＲ−Ｇ−Ｂグループを形成するように融着される。融和したフ ァイバ群は透明な基板に接着されてもよいし、またファイバ板を予定の厚みと平 坦度が得られるまで研磨してもよい。フィルタプレートはＣＲＴのフェースプレ ートに接着するか、或は直接にＣＲＴのフェースプレートとして使用してもよい 。後者の場合はフェースプレートとフィルタを分離する必要がなくなる。それ故 、従来の積層構造を採用していた従来構成に比較して、構造が単純化されると共 に光学効率が改善される。

第７図はファイバ光学フェースプレートの拡大断面図である。赤、緑および青の 燐ドツト５０．５２．５４は無色のガラスプレート６４から成る７エースプレー ト５６上に設けられ、ガラスプレート６４上には複数の赤、緑、青に着色したフ ァイバ５８．６０．６２が埋め込まれている。各ファイバ５８．６０．６２は相 互にまた燐のカラートッドに対して空間的分散状態にあるため光を独立して吸収 する。視角はファイバの大きさとプレートの厚みによって決定される。良好な光 学的特性を得るためには、フィルタの両面が希望の平坦度を示すまで研磨すると よい。

モイラ効果を最小限にするため、着色した領域すなわちファイバ５８．６０．６ ２の位置を無作為に決めるか、或は各領域すなわちファイバの大きさを第５図に 示すように燐ドツトに比較してできる限シ小さくし、燐ドツト上に多数のファイ バが存在するように構成するとよい。更に、一様な輝度を得るには、与えられる 色のいくつかのフィルタ素子を同じ色の燐ドツト上に配置することが重要である 。シャドウマスク構造のＣＲＴは直径が約０．１１　ミＵ（０，００４５インチ ）より大きな燐ドツトを有するため、約０．０３ミリ（０，００１５インチ）又 はこれより小さな直径を有するフィルタ素子を使用するのが望ましい。

着色したガラスファイバを利用すると、すべてのファイバの屈折率はできるだけ 整合がとれてなければならない。もし、不整合であると、低屈折率のフアイバは 高屈折率のファイバに対して一種のクラッドとして作用し、各色の視角が異なる 毎に好ましくない角度特性が生じる。

有利なことに、ファイバ光学フィルタは特定の許容できる視角を有するように設 計できる。また、この視角を越えるとすべての光は吸収される。このような方向 特性は異なる色のファイバ間の空間に対するファイバの長さに依存する。フィル タを介する光学路が異なる色のファイバを介する通路を必要とする時、すべての 光は吸収される。この特性はファイバの長さを調節することにより希望の視角を 得るのに都合が良く、また特定の視角を越えた角度で表示装置に入射した周囲光 を完全に吸収したい時には特に有用である。それ故、たとえば、長さが直径に等 しいファイバは約４５度の視角を与えるであろうし、また直径の２倍の長さを有 するファイバであると視角は約３０度に限定するであろう。

好ましい実施例として、本明細書では本発明をＣＲＴ表示管に適用した場合を説 明した。７ヤドウマスク型ＣＲＴ表示管であると、３つの分離した電子銃から分 離した電子ビームを発生し、このビームはフェースプレートの内面に隣接配置し たマスクを介して燐スクリーン上に集束する。なお、この燐スクリーンはフェー スプレートの内面上に形成されている。

たとえば、この種のシャドウマスクは多数の小さな孔を形成しており、上記ビー ムはこの孔を通過したのち対応する赤、緑、青色を発生する燐ドツト配列にエネ ルギを供給し、これによ、？　ＣＲＴのフェースから赤、緑および背の色を発散 する。第６図は赤、緑、青色を発光する燐領域を楔形的にＲ，ＧＸＢとして表示 しである。勿論、この領域の形状は円形に限定されるものでなく、非円形成はス トライプ状であってもよい。多数の与えられた基本色値を有し且つ同じ色値の燐 ドツト上に重ね合わされている着色領域は参照番号４２で示しである。

他の実施例として、吸収フィルタをマスターイメージの写真を撮り、上述したよ うな大きさと分離している基本色領域をパターン化することによりｓ作できる。

製作方法としてはマスターイメージで形成した色パターンの写真乳剤を感光させ 、色透明の像を形成する潜伏性の像を現像する。この場合の基本色領域はカラー 表示の対応する光応答表示素子と重なっている。このようにして得られた透明儂 は必要に応じて表示装置の表示面と一致するように縮少あるいは拡大され、上述 した吸収フィルタとして使用される。

以上本発明を燐を使用した螢光ＣＲＴに適用した場合を説明したが、本発明はこ れに限定されることなく、他の形式、たとえば液晶素子の吸収フィルタとしても 使用できる。また、実施例において、光を発生する表示装置の前面プレートに実 質的に取付けられた基板上に吸収性フィルタ素子を配置した例を説明したが、該 基板それ自体が表示装置の前面グレートを形成していてもよい。

本発明の好ましい実施例について説明したが、本発明はこれら開示された実施例 に限定されるものでなく、後述された特許請求の範囲に記載した発明の本質によ って理解されるべきである。

ＦＩＧ、３゜ 国際調査報告

Claims (17)

【特許請求の範囲】
1. １．予め定められた基本色波長でそれぞれが光を放射する複数のディスクリート な素子を有する光反応層を具備したカラー表示装置のコントラストを強化する光 学フィルタであつて： 光学的に透明な基板と、 該基板上に設けられ且つ相互に分離した予め決められた色透過性の複数の領域と から構成され、上記各領域は選択的に着色されて上記デイスクリートな素子の少 くとも１つの予め定めた基本色波長に対応する狭帯域カラースペクトラムを通過 させると共に上記１つの基本色波長以外の色波長を吸収するものであり、上記領 域は上記ディスクリートな素子の複数と重なり合い、複数の領域は上記ディスク リートな素子の夫々と重り合う少くとも１つの基本色波長を有すること、 を特徴とする光学フイルタ。
2. ２．前項１において、予め定めた光透過性の複数の領域は上記光反応層のディス クリートな素子上に無作為に配置されている。
3. ３．前項１において、前記ディスクリートな素子群は第１の予定した直径を有し 、また前記カラー領域は該第１の直径よりも実質的に小さな第２の予定した直径 を有する。
4. ４．前項３において、前記デイクリートな素子は少くとも０．１１ミリ（０．０ ０４５インチ）の直径を有し、前記カラー領域は０．０３ミリ（０．００１５イ ンチ）の直径を有している。
5. ５．前項１記載の光学フィルタは、予め決めたパターンで配置した複数のフアイ バ光学粒子と、この粒子を表示装置のフェースプレートに接着する手を更に具備 し、上記複数の粒子は相互にほゞ等しい屈折率を有し、該粒子のそれぞれは前記 基本色波長の１つに対応する通過カラースペクトラムを示すように着色されてお り、該粒子は上記ディスクリートな素子と重なるようにパターン配置され、予め 決められたカラー透過性を有する複数の粒子は対応するカラーを発光する上記の ディスクリートな素子と重なり合つている。
6. ６．前項５において、フアイバ群は予定の長さを有し、且つ異なるカラー透過度 を有するファイバ間に予定の間隙を有し、上記長さと間隙との比率は好ましい視 角外からフィルタに入射する周囲光を実質的に吸収するような好ましい視角を決 定する。
7. ７．前項６において、フアイバの直径とディスクリートな素子の直径との比が３ ：１である。
8. ８．前項５のフィルタは、更にカラー陰極線管を有し、光学フイルタは該管のフ エースプレートを形成する。
9. ９．前項５のフィルタは、更に該フィルタを陰極線管のフェースプレートに接着 する光学的に透明な樹脂を有する。
10. １０．第１、第２、第３の基本色を発光する複数の光反応素子を有する表示面を 具備したカラー表示装置用のコントラスト強化フィルタの製造方法であつて、予 定の寸法を有し、上記基本色の１つに対する複数の基本色発光素子である複数の 第１カラー領域を形成する基板を準備する工程と、 基本色の１つに対応する第１染料を上記複数のカラー領域に与える工程と、 上記カラー領域を有する基板に保護用の透明膜を被覆する工程と、 上記複数の第１カラー領域間で分離した予定寸法を有し、前記基本色の第２番目 の色に対応する第２の複数の基本色発光素子を表わす複数の第２カラー領域を形 成するために上記基板をパターンニングする工程と、 上記複数の第２カラー領域に上記基本色の第２番目の色に対応する第２染料を与 える工程と、上記第２カラー領域を被覆するため基板上に保護用の透明膜を形成 する工程と、 から成ることを特徴とするコントラスト強化フィルタの製造方法。
11. １１．前項１０の方法は、更に 第１および第２カラー領域の間で分離しており、予定の寸法を有し、前記基本色 の第３番目の色に対応する第３の複数の基本色発光素子を表わす複数の第３カラ ー領域を形成するために上記基板をパターンニングする工程と、 上記複数の第３カラー領域に上記基本色の第３番の色に対応する第２染料を与え る工程と、上記第３カラー領域を被覆するため基板上に保護用の透明膜を形成す る工程と、 を有する。
12. １２．前項１１の方法にかいて、第１、第２または第３の複数のカラー領域は上 記光反応素子群の第１、第２および第３基本色の統計学上の分布に対応して無作 為なパターンとして配置されている。
13. １３．前項１２の方法において、基板は前記基本カラー領域のそれぞれを担当す る第１、第２および第３のサブストレートを具備しており、該基板は感光ゼラチ ンから構成され、上記パターンニング工程は該ゼラチンを露光しこれによつて形 成された潜在像を現像する工程を含んでいる。
14. １４．導電性表面を有する基板を準備する工程と、それぞれが予め定めた基本色 値で共通に着色された電気的に接続した光学的に透明な複数の領域グループ群を 得るために、上記導電性表面をパターンニングする工程と、 カラー表示装置の放射すなわち通過光素子に対応する赤、緑および青色素子の予 め定めた分布に応じて配置したドットの夫々に選択的に吸収性染料を電気的に導 入する工程と、 から構成されることを特徴とするコントラスト強化フィルタの製造方法。
15. １５．写真撮影され且つ基本色素子を決定する複数の領域でパターン化される像 を決定する工程と、上記パターン化した像を写真に撮る工程と、上記基本色素子 を模写する潜在像を現像する工程と、 から構成され、上記素子群はカラー表示装置の光反応素子に童なるように分離し て配置され、少くとも１つの基本色を担当する複数のカラー素子群は上記光反応 素子のそれぞれに対応する領域上に配置してあることを特徴とするコントラスト 強化フィルタの製造方法。
16. １６．前項１５の方法は、更に、上記の模写像である潜在像を写真的に大きくし たり小さくしたりして、カラー表示装置の光反応素子群の大きさと配置に合致さ せる工程を有し、これにより一枚のマスター像パターンを大きさ、形状等の異な るカラー表示装置のカラー表示に対応できるようにした。
17. １７．前項１６の方法は、更に、 赤色素子を担当するように上記像をパターンニングする工程と、 縁色素子を担当するように上記像をパターンニングする工程と、 青色素子を担当するように上記像をパターンニングする工程 とを有する。