JPS59121001A - 反射防止被覆を有する視覚的表示ユニツト - 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】 本発明は可視的表示スクリーンのための改良された反射
防止被膜に関する。本発明は像が反射表面上もしくは背
面で見る事が出来るヘッド・アップ表示装置の如き陰極
線管を使用するものとは別の可視的表示装置の多くの型
に応用可能である・近年、可視的表示ユニット（ＶＤＵ
　）の作業工学即ち人間的因子を改良する事に強調がお
かれる様になった。特にオペレータの眼のストレスヲ減
少し、文字の可読性及びスクリーンのコントラストを増
強させるために、スクリーンの表面から周辺光の反射を
減少させるために多くの試みがなされている。表面のま
ぶしさを避けるためにナイロンのメツシュが使用された
り、スクリーンが化学的に食刻されているけれども、最
も満足すべき方法はスクリーンの前面を制御された厚さ
及び屈折率の種々の層より成る反射防止被膜で被覆する
事であるという一般的同意が得られている。反射の問題
を解決する従来の試みは、英国特許第７１７０５７号、
第１２８９４８７号、第１２５４１４０号及び第１３１
０７４５号、米国特許第３７６１１６０号及びヨーロッ
パ特許公報第１’５４３５号を含んでいる。

代表的には、所望の反射特性を生ずる様に薄膜付着装置
の種々の動作パラメータを調節して反射防止被膜で表示
装置の前面を被覆する事が現在のこの分野での慣習であ
る。現在、測光器で測定された即ち測定反射率は可視ス
ペクトルの全体に対応する広い周波数範囲にわたって最
大値以下になければならない事が仮定され、実施されて
いる。

広範囲の帯域にわたってこの最大値以下に反射率を保持
する必要性があるために、この最大値は容易に一貫性を
もって減少する事は可能ではない。

事実、改良された反射防止被覆が得られる様に動作パラ
メータが修正され得る事が発見された。

この改良は可視スペクトルの全体にわたって測光反射率
を平等に減少する事が重要ではないという認識から生ず
る。人間の眼の光応答を副酌する事によって、可視的ス
ペクトルの眼に敏感でない部分における反応の要件が緩
和されて、可視スペクトルのより敏感な部分における反
射率の対応する減少が可能になる。考慮中の帯域幅が相
対的に狭いと、人間の眼に対してより敏感である可視ス
ペクトルの部分により低い反射率を与える様に、処理パ
ラメータが容易に制御され得る。

この事は同一製造収率に対して（人間の眼に）より良好
な反射防止被膜が得られるか、反射防止被膜の認められ
る程の効率の減少なく増大された（３） 製造収率が得られる事を意味している。

本発明の一態様に従い、可視的表示ユニットの前表面の
反射防止被膜の製造方法は付着装置中にこの表面を位置
付け、表面上に制御された厚さ及び屈折率を有する複数
個の層を付着する様に付着装置の動作パラメータを調節
する事より成る。この様にして上記の表面からの反射率
は可視スペクトル内の最大値の下に存在する様になる０
又本発明の方法は測光反射率の最小値が実質的に明所視
（人間の眼の）輝度曲線の最大の周波数の所に生ずる様
に実質的に逆明所視曲線形状を有する様に動作パラメー
タが調節される事を特徴としている。

本発明の他の態様に従って、可視的表示ユニットは前面
の表示表面並びに制御された屈折率及び厚さの複数の層
より成る、表示表面上の反射防止被膜より成り、反射防
止被膜は最小値が実質的に明所視輝度曲線の最大値の周
波数の点に生ずる様な実質的な逆明所視曲線形状の測光
反射特性を有する点で特徴付けられる。

第１図はどの様にして周辺の光の条件が可視的（４） 表示ユニット２を使用しているオペレータ１に影響を与
えるかを示している。電球３によって象徴的に表わされ
ているが、任意の人工的光の照明具もしくは窓より成る
光源が可視的表示ユニット２の前面の表示表面５からの
反射光４をまぎられしくし得る。暗い環境で可視的表示
ユニットを使用すると光の反射がオペレータの眼にスト
レスヲ与え、文字の可読性及びスクリーンのコントラス
トを減少するので一般に実用的でもなく望ましくもない
。この問題は可視的表示ユニットを注意深く配置し及び
／もしくは雰囲気の照明の設計によって成程度迄緩和さ
れ得る。可視的表示ユニットの位置付けを助けるために
、第２図に示された如く、表示装置はその傾斜及び／も
しくは回転を可能にするベース機構６土に取付けられ得
る。

しかしながら、もし成る種類の反射防止処理が表示装置
の前面の表示表面上になされるならば、この問題は最も
良く緩和され得る事が長い間認識されている。この前面
の表示表面は実際の表示装（ｑ）’　　　　　　　　Ｑ 音自体、例えば陰極線管７であり得、もしくは陰極線管
（表示装置）７を防護する働きをする前面パネル８であ
り得る。第２図には示されていないが前面パネルは表示
装置に結合する事が出来る。

ガラス表面を食刻もしくは点刻する事によって反射が減
少され得るが、一般に高品質の表示装置及び特にカラー
表示装置の場合には反射を減少するのに成る種の光学被
膜が必要とされる事が一般に認められている。第５図に
示された如くガラス表面９は図示された如く多数の層１
０．１１及び１２で被覆され得る。層１０．１１及び１
２の光の反射が極めて低い値に減少される如き制御され
た厚さ及び屈曲率になる様に付着される〇第４図は平坦
な光源のための代表的な周知の反射防止被膜のための反
射曲線を示している０反射は特定の入射角度で入射され
た光の、表面からの反射光の強度の百分率である。明ら
かにこの測光反射率は可視的スペクトルの全体の大部分
にわたって実質的に平坦である。この様な曲線は周知の
如く、付着装置の種々の動作パラメータ（圧力、（６） 気体流率、化学的組成及びその割合）を調節する事によ
って保証されるｏしかしながら、可視的スペクトルの全
体にわたって測光反射率のレベルを保持する必要がある
と仮定されていたので、反射値を図示されたものよりも
はるかに低く減少する可能性は従来なかった。この事は
処理公差の変動による帯域幅及び中心の最小値のレベル
間にトレード・オフが存在する事によるためである０換
言すれば、帯域幅が広くなればなる程、最小値は大きく
・なシ、１この逆も成立つからである。３ｄＢ点間の差
を中心周波数によって割ったものとして表わされる帯域
幅の代表的な値は４４％である。

反射防止被膜は多年にわたって知られている０これ等は
先ずカメラ及び他の光学的レンズについて使用され、な
んとなれば多重レンズの場合には、たとえ、レンズの表
面における反射率が低くても、著しい光透過の損失及び
光斑が生ずるからである。

可視的表示ユニットには深刻な透過光もしくは光斑の問
題が存在しないにもか外ノわらず、可視的表示ユニット
の最初の反射防止被膜はレンズに対しく７） て開発された被覆技法が使用された０ 可視的表示ユニット上の反射防止被膜の性能の著しい改
良がなされ得る事が発見された０その簡単な方法から見
て、可視的表示ユニットに反射防止被膜を与える方法は
従来存在したとは云え、本発明もしくはその利点につい
ての認識がなされなかった事は驚くべき事である。付着
装置の動作パラメータを調節する事によって、実質的な
逆明所視曲線形状を有する測光反射特性が得られるＯこ
の事は可視的スペクトルの端における条件を効果的に減
少し、これに伴って眼が最も敏感なスペクトルの領域で
著しく低い測光反射率が得られる０平坦な測光反射率が
望まれる。場合には、結果の明所視反射率（即ち測光反
射率と明所視輝度曲線の積）は可視スペクトル全体にわ
たって、従来の方法を使用したよりも平坦になり、しか
もかなり低くなる。

第５図は測光反射率の逆明所視特性を示している（曲線
１３）ｏ第６図はＣＩＥ１９３１測色標準観測者の明所
応答曲線１５を示している。第５（８） 図の曲線１６は所望の平坦な明所応答１４を第６図の曲
線１５によって除算する事によって誘導される。個人の
明所視応答は標準曲線かられずかに変動する事を理解さ
れたい。この変動は無視可能である。同様に測光反射率
曲線は明所応答曲線の正確な逆面線（さかさまにした曲
線）である必要でなく、若干の変動が許される。明所視
反射率は完全に平坦である必要ではない。実際の反射防
止被膜では、可視スペクトルの端の反射率は第５図の曲
線１７１で示された如くけ通常急峻に上昇しなくて、こ
れ等の領域では低くなっている。

帯域幅を狭くする事によって、明所視曲線の最大値に対
応する部分の測光反射率を低くする事によって本発明に
よって得られるより低い反射率を別にしても、より一貫
した結果が得られる。従って全帯域にわたって公称の平
坦な測光応答を有する広い帯域幅の場合には、同一の公
称の仕様内で最良から最悪の被膜間の明所視輝度の変動
は、略１０対１である事が発見された。

第６図に示された如く、人間の眼はスペクト、ルの青色
（約４５０ｎｍ）及び赤色（約６００ｎｍ）におけるよ
りも黄色／縁領域（約５５５ｎｍ）においてはるかに、
よシ敏感であり、本発明はその基本的な形でこの事実を
利用する。しかしながら、よシ洗練された形では、さら
に他の因子、即ち周辺の光の特定のエネルギ分布が考慮
に入れられる。

第７図はｘ、　ｙ、　ｚなる３刺戟関数から誘導された
種々のＸ及びｙ値を有する光の色を示したＣＩＥ色度図
である。ＣＩＥ色度図はこの分野で周知であシ、詳細に
説明されない。

第７図の色度図には夫々俗称の赤、緑及び青のＰ２２螢
光体１７．１８及び１９の色度が示されている。使用時
には赤色、緑色及び青色の発光度が調節され、所望の白
い色度の組合せ結果が生ずる。同様に色度図にはＴＶ及
び可視表示ユニットに対して通常設定される６５００°
Ｋ及び９３００°にの色温度の白の色度２０及び２１が
示されている。

第８図は略４１０．４３０．５５０及び５８０ｎｍにあ
る水銀線を除外した代表的な冷白色の螢光灯のスペクト
ル・エネルギ分布曲線を示す。この様な光源の場合に明
らかなる如く、青色光の反射は低く、黄色の光はより多
く反射される０反射防止被膜の測光反射率の最小値をエ
ネルギの高い波長に向ってシフトする事によって、反射
防止被膜はこの特定の周辺光に対して最大の効率を与え
る様に調節される〇 第９図は第４図に従う、即ち通常の被膜である、反射防
止被膜の製造公差の拡がりにより代表的冷白色螢光光源
の場合の明所視輝度、及び色の６次元図である０水平面
はＣＩ　Ｅ　ｘ−ｙ色空間で、他方垂直軸は明所視輝度
を示す。図は色空間の移動の軌跡が略直線である事を示
している。他の光源の類似の図も同一効果を示す１．こ
の様な他の光源の結果は夫々冷白色螢光体、暖白色螢光
体、昼光螢光体、タングステン（２６００°Ｋ）灯及び
昼光（６５００°Ｋ）に対するＣＩＥのｙ値に対して明
所視輝度を示している第１０図乃至第１４図に簡単に示
されている。

異なる光源でも類似の結果を与える事が明らかであろう
。主なる差はスペクトル・エネルギ分布（１１） が異なる事による観測される反射の色である。測光反射
の最小値を光源のスペクトル・エネルギと第６図の＠線
１５の積から見出される優勢な波長の方に向ってシフト
する事によって、特定の光源の明所視反射が最小にされ
る。平坦である明所視反射は青がかった紫色の反射を与
える。

第１５図は測光反射率を明所視（人間の眼）応答に直接
変換を可能とするグラフを示す０このグラフは人間の眼
の応答と波長のプロットであり、曲線群が異なる規格化
された輝度を示している。

これ等の曲線は水平線に沿う測光応答がすべての波長で
等しく輝く如く定義された垂直方向スケールが重畳され
ている。本発明の方法を使用するためには、被膜の反射
率が曲線軸を使用して種々の波長に対してプロットされ
る。この結果は人間の眼によって眺められる反射率であ
る。垂直目盛は知覚される反射の大きさを推定するのに
使用される。波長を横切る分布はその色に対する手掛り
を与える。第１５図はこの様にしてプロットされた０１
％の逆明所視曲線を示す反射防止被膜を示しく１２） ている。この方法の利点は被膜の実際の性能が直ちに判
明する点にある。これと対比して第１６図は０１５％測
光反転率の周知の反射防止被覆のためのプロットを示し
ている０第１５図は平坦入力光源（照射Ｅ）に対する応
答を表わしている０明らかに任意の特定の光源の効果を
含んでいる類似の曲線が形成され得る。

実際の実施例において、可視的表示ユニットの前面の表
示表面（屈折率１．５２のガラス）のための反射防止被
膜が設計された。反射防止被膜は第５図の層１０．１１
及び１２に対応する３層より成る。内層１０は屈折率１
７０の一酸化ケイ素（ＳｔＯ）の８２４オングストロー
ムの厚さの層である。中間層１１は屈折率２３５の酸化
セシウム（Ｃｅ０２）の１１７０オングストロームの層
より成る０外層１２は屈折率１．３８のフッ化マグネジ
・ラム（ＭｇＦ２）の９９１オングストロームの厚さの
層より成る。第１７図は明所視空間においてプロットさ
れたこの被膜の計算された性能を示す。

これ迄の説明では表示装置の型につい１ては考察されて
いなかった。しかしながら、表示装置がカラー陰極線管
もしくは６つの螢光体を使用する他の装置である場合に
は、特定の白色領域の点の色を得るために、３原色螢光
体の異なる輝度を考慮する必要がある。反射防止被覆の
明所視反射率はスペクトルの輝度の比をスペクトル帯全
体にわたって整合させ得る。輝度コントラストは色コン
トラストよりも重要であるが、この方法は得られる色の
全範囲にわたって輝度コントラストを最大化する０欠点
はこの被膜の設計は使用される実際の色に依存点にある
が、主要な欠点ではない。

俗称の赤、緑及び青のＰ２２螢光体の色度が第７図のＣ
ＴＥ色度図に示されている０ＣｒＥ座標は次式によって
ＣＩＥ３刺戟関数に関連付けられる０ ｘ＝Ｘ　（Ｘ＋Ｙ十Ｚ　） ｙ　＝Ｙ　（Ｘ十Ｙ十Ｚ　） 上記の関係並びに別個のｘ、ｙ及び２成分が加算される
事を示すグラスマンの法則から、特定の白色を与える３
原色の明所視輝度比を計算する事が可能である。

この計算は次の様になるＯ ｇ　＝　（（ＷＺ−ＲＺ　）　（ＷＸ−ＢＸ　）−（Ｗ
Ｘ−ＲＸ　）　（ＷＺ　−ｓＺ　）　）／（（ｗｘ−Ｇ
ｘ　）　（ＷＺ−ＢＺ　）　−（ｗｚ−ａｚ　）（ＷＸ
−ＢＸ）〕 及び ｂ　−（（ｗＸ−Ｒｘ　）　（Ｗｚ−ＧＺ　）　−（Ｗ
Ｚ−ＲＺ　）　（ＷＸ　−ＧＸ　）　）／（（ＷＺ−Ｂ
Ｚ　）　（ＷＸ−ＧＸ　）　−（ＷＸ−ＢＸ　）（ＷＺ
　−＜　Ｚ　）　） ここで　ＷＺ　＝　（１−ｘ−ｙ　）　／　’ＩＷＸ＝
ｘ／ｙ　　　であるＯ ＲＺ、ＲＸ、ＢＺ、ＢＸ、ＧＸ及びＧｚは原色の色度が
ら誘導されｇ及びｂは夫々特定の白色色度を与えるため
の、赤に対する緑及び青の輝度比である。

代表的には、Ｐ２２螢光体の場合の値は次の通りである
。

赤　　Ｘ　＝　０．６２、　　ｙ　＝　０．３５緑　　
　ｘ　＝　０．２．９．３”　０．６０青　　　ｘ　−
０，１５、ｙ　＝’　０．０７（１５） ２つの白色の場合に対する輝度比は次の通りである３、 ６５００°Ｋ　　ｘ＝　　０．３１５．　　ｙ＝０．５
５ｇ／ｒ＝２６′５．　　　ｂ／ｒ＝０．３３３９３０
０°Ｋ　　ｘ＝　　０．２８５．　　ｙ　＝０．２９５
ｇ／ｒ＝２９１．　　ｂ／ｒ＝０．５１この結果は異な
る螢光体の輝度に対して平衡した明所被膜の反射特性を
定義するのに使用される０全体の明所輝度は可視スペク
トルの全体、及び部分にわたって依然最重要なパラメー
タであるので、螢光体の３原色の輝度比を一致させるの
に明所視反射振幅が調節され得る〇 上述の場合には、この事は青色領域の明所視反射は赤領
域の明所視反射よりも低い事、従って縁領域の明所視反
射よりも低い事を意味している。

この結果は種々の方法で反射防止被膜の特性に反映させ
る事が出来る。グラフ的方法が以下（６５００°にの色
温度の白色について）説明され得る０ １、　スペクトルを３つの波長帯域（赤、緑、青）（１
６） に分割し、明所視空間に反射特性をプロットし、第１８
図に示された如く適切な輝度比に整合される。

２　上記の結果を第１９図に示された如く正規空間に変
換して戻す。

６、第２０図に示された如く階段状の変化を実際の被膜
の性能に適合する様に滑らかにする。

第２１乃至２３図は異なる値の平坦な明所視反射率を得
るための理論的な測光反射率曲線を示す。

従って夫々０１％、０．５％及び０２５％の平坦な明所
視反射率を得るためには夫々第２１図、第２２図及び第
２３図の測光反射率曲線ｉ６，１７及び１８が必要とさ
れる。測光反射率の最小値が減少するにつれ、帯域幅が
増大する。しかしながら、実際には中心の最小値のレベ
ルが帯域幅の効果よりもより重要である。第２１図乃至
第２３図の曲線は可視スペクトルに横切って均一な電力
分布を有する光源である平坦な光源を基にして誘導され
る。しかしながら、実際には光源は若干異なるエネルギ
゛　　分布を有し、スペクトルの種々の領域において欠
陥を有する。第２４図は冷白色螢光体の光源のエネルギ
分布２０の比較結果を示してし・る。

第２５図乃至第３０図は２つ異なる光源に対する３つの
反射防止薄膜の設計のための測光及び明所視反射率を示
す。各図において、破線の曲線は測光反射率を表わし、
実線曲線２２は明所反射率を表わす。第２７図及び第２
８図は相対的に広い帯域幅の反射防止被膜に対応する、
対応曲線を示す。第２９図及び第３０図は広い帯域幅の
反射防止被膜であるが、測光反射率の最小値が高い場合
に対する曲線を示子・第２７図及び第２８図と第２９図
及び第３０図の比較は最小値の方が帯域値の効果よりも
より支配的である事を示している（第２５図を第２６図
と第２７図を第２８図と比較する事が明らかである）０
オペレータによって眺められる輝度は明所視曲線２２の
下の領域によって表わされる事を理解されたい。これ等
の４３０及び５５０ｎｍにおける水銀線によるピークは
オペレータによって眺められた時にそれ程輝いていない
。比較の目的のために、第３１図は平坦な光源に対応す
る標準の反射防止被膜（第４図に従う）の対応する曲線
を示す。曲線２１′　は測光反射率を、曲線２２′　は
対応明所視反射率を表わしているＯ 以上、知覚反射率を減少するために明所視応答曲線が使
用された、改良明所視反射防止被膜が説明された。さら
に、反射防止被膜を特定の光源に合わせる様に雰囲気光
源の性質に対する考慮がはられれた。可視的表示装置が
カラー陰極線管である場合には反射率特性を螢光体の色
度もしくは色に対して整合させる様に考慮がはられれた
。

本発明を使用する事によって、例えば２：１もしくは４
：１もしくは一桁程度の知覚反射特性における極めて著
しい改良が得られる０層の数、厚さ、組成及び屈折率は
上述のものに限定されない０測光反射率は実質的に逆明
所視曲線形状をなす様に任意の通常の付着装置のパラメ
ータが調節され得る〇 本発明は例えばヘッドアップ表示装置の如く、像が反射
表面上もしくは背面から眺められる任意（１９） の表示装置においても使用され得る０

【図面の簡単な説明】

第１図はどの様に周辺光が視覚的表示ユニットの使用に
影響を与えるかを示した図である。第２図は代表的な視
覚的表示ユニットの基本的部分を示した図である。第３
図は視覚的表示ユニットの前面の表示表面に反射防止被
膜が与えられる方法を示した図である。第４図は周知の
反射防止被膜のための代表的な測光反射率曲線である。 第５図は本発明に従って形成された反射防止被膜の測光
及び明所視反対曲線を示す０第６図はＣＩＥＢＡ所視応
答曲線を示す。第７図・はｃｒＥ色度図を示す。 第８図は代表的冷白色螢光光源のスペクトル・エネルギ
分布を示す。第９図は処理の公差による反射率の変動を
示した冷白色螢光光源に対する明所視輝度灯色の３次元
プロットを示す。第１０図、第１１図、第１２図、第１
３図及び第１４図は処理の公差による反射率の変動を示
した種々の光源に対する明所視輝度を示したグラフであ
る。第１５図は明所視空間を表わした図である。第１６
図、（２Ｄ） 第１７図及び第１８図は種々の反射防止被膜を表わした
明所視空間図である０第１９図はカラー表示ユニットの
ために最適化された反射防止被膜のための反射特性を示
した図である。第２０図は第１９図の曲線を実用に適す
る様に最適化した曲線を示す０第２１図、第２２図及び
第２５図は異なる平坦な明所視反射率値を得るのに必要
とされる理論的反射率曲線を示した図である０第２４図
は平坦で冷白色螢光光源のエネルギ分布を比較した図で
ある。第２５図、第２６図、第２７図、第２８図、第２
９図及び第３０図は異なる光源に対する種々の明所視反
射防止被膜のための測光及び明所視反射率を示したもの
グラフである。第３１図は比較の目的のために周知の反
射防止被膜を使用した場合の第２５図、第２７図及び第
２９図と類似のグラフである。 １・・・・オペレータ、２・・・・視覚的表示ユニット
、゛　３・・・・電球、４・・・・反射光、５・・・・
前面の表示表面、７・・・・陰極線管、８・・・・前面
パネル、９・・・・ガラス表面、１０．１１，１２・・
・・反射防止被膜の下層、中間層、上層。 出願人　インタシ凡４ナル・ビジネス・マシｉズ・コ＋
乃ン代理人　弁理士　　山　　　本　　　仁　　　朗（
外１名） ｚ七刊四堀向 Ｚ雫Ｉ事互Ｍ！１商 ＦＩＧ、Ｉ５ １　漠＋ｌ尤反射奪Ｚ ＦＩＧ　　＋６ １　測九艮財卆Ｚ ＦＩＧ　　＋９ 渓長省惧 ＦＩＧ、２０ ４００　　　　　　　　　５００　　　　　　　　　６
００　　　　　　　　７００演長　　　　　　ＦＩＧ　
２１ ４００　　　　　　　　５００６００　　　　　　　　
７００う医長　　　　　　　　ＦＩＧ、２３ ４００　　　　　　　５００　　　　　　　　６００　
　　　　　　７００震畏　　　　　　ＦＩＧ、２４ ４００　　　　　　　　５００　　　　　　　　６００
　　　　　　　　７００４００　　　　　　　　５００
　　　　　　　　６００　　　　　　　　７００液長　
　　　ＦＩＧ、２６ ４００　　　　　　　　５００　　　　　　　　６００
　　　　　　　　７００湛長　　　　ＦＩＧ　２７ 液長　　ＦＩＧ、２８ Ｆｌら、５υ ４００　　　　　　　　５００　　　　　　　　　６０
０　　　　　　　　　７００雇長　　　　ＦＩＧ　３１

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 前面の表示表面に反射防止被覆を有する視覚的表示ユニ
   ットであって、該被覆が複数の層より成り、該被覆は、
   測光反射率曲線が逆明所視曲線の形状を有し、測光反射
   率曲線の最小値が明所視輝変曲線の最大の周波数の所に
   来る様な制御された厚さ及び屈折率を有する事を特徴と
   する視覚的表示ユニット〇