Brevet FR2028260A1 — publié le 19701009

La présente invention concerna un revêtement antiréflêchissant pour un é-eran de tube à rayons cathodiques. Plus particulièrement, elle concerne un revêtement qui comporte des couches conductrices et antiréflêchissantes intercalées afin de réduire le reflet et le de permettre de réaliser la fonction du 5 marqueur à couplage capacitif. Le fonctionnement d'une console d'affichage graphique sur tube à rayons cathodiques implique l'entrée d'un type quelconque d'information par clavier ou par marqueur et l'observation et la réponse de chaque entrée de donnés. L'information qui est introduite dans la console est convertie en information digitale -jO qui est transmise à l'ordinateur qui commande la régénération des configurations d'affichage sur la console du tube à rayons cathodiques, Cette configuration comprend généralement une information graphique et alphanumérique qui peut être modifiée au moyen d'une entrée par marqueur qui peut être utilisée par l'opérateur pour écrire effectivement l'information sur l'écran du tube à rayons ca-15 thodiques. On dispose de différents types de marqueur pour las systèmes d'affichage graphique, par exemple, les marqueurs optiques, les marqueurs par contact et les marqueurs à couplage capacitif. Une description générale de cas marqueurs est donnée dans un article de Ivan E. Sutherland intitulé "Computer Inputs and Outputs", paru dans la revue Scientific American, Septembre 1966, Vol. 215, No 2Q 3, pp.86-96, De plus, des réalisations ds marqueur lumineux et de marqueur par contact sont décrites dans le brevet américain N*3,423,528, et dans la demande de brevet N* 9.604 AU déposée par la demanderesse en France le 16 Décembre 1968. Un des avantages des entrées par marqueur sensible aux effets du champ é-lectrique tel que les marqueurs à couplage capacitif^ est qu'il n'est plus né -25 césaaire d'utiliser une mire de poursuite comme décrit dans la demande de brevet N# 9.604 AM. Ce type de système permet de tester chaque point sur l'écran du tube à rayons cathodiques à une vitesse comparable à celle de la commutation du champ électrique sur l'écran du tube à rayons cathodiques. Ceci permet d'obtenir une résolution très élevée sans être obligé d'utiliser une mire de pour-30 suite pendant la formation de chaque configuration d'affichage. Un autre avantage est l'élimination du déplacement de la mire de poursuite pour l'amener à un point de départ avant chaque mise en route d'une routine de poursuite du marqueur. Les affichages sur tubes à rayons cathodiques commandés par ordinateur 35 sont généralement réalisés à la lumière naturelle ou artificielle afin de permettre à l'opérateur du tube à rayons cathodiques de travailler sur la console du tube à rayon cathodique, Dans ce milieu, les reflets et réflexions sur la surface du tube à rayon cathodique causent des ennuis sévères à l'opérateur lorsque il examine des graphiques de densité élevée et il lui est impossible 40 de reconnaître l'information graphique et alphanumérique, ce qui lui cause une 69 44488 2 2028260 fatigue des yeux. Dana ce milieu, environ 4% de la lumière arrivant sur l'écran y du tube à rayons cathodiques est réfléchie à l'interface verre/verre et il se peut que 6 à 16% supplémentaire de la lumière soit de la lumière réfléchie diffusée provenant de l'interface verre/substance lumineuse. Ainsi, approximative-5 ment, 10 à 24% de la lumière arrivant sur l'écran du tube à rayons cathodiques est réfléchie. Dans le milieu dans lequel est utilisée une console de tube à rayon cathodique, les opérateurs portent généralement des vêtements n'absorbant pas la lumière, Ainsi de la lumière est réfléchie par l'opérateur et s'ajoute au problè-10 me mentionné précédemment, La lumière réfléchie par l'opérateur est généralement de la lumière polarisée avec sa direction de vibration parallèle à la surface réfléchissante» La quantité totale de réflexion à la fois sur le tube à rayons cathodiques et sur l'opérateur font que le tube à rayon cathodique fonctionne comme un miroir de qualité médiocre l'image objet se présentant sous la 15 forme d'un opérateur vue sur l'écran du tube à rayon cathodique, De plus, la lumière ambiante élevée provoque une dégradation des constrastes des graphiques qui sont encore dégradés par l'image réfléchie sur la surface du tube à rayons cathodiques. Par conséquent, un objet de la présente invention est de réaliser un revé-20 tement de tube à rayons cathodiques perfectionné pour un marqueur à couplage capacitif, Un autre objet de la présente invention est d'éliminer le reflet sur le revêtement de l'écran du tube à rayons cathodiques au moyen d'un revêtement antiréfléchissant. 25 Un autre objet de la présente Invention est de combiner un dispositif de polarisation circulaire avec un revêtement antiréflechissant à trois couches qui présente les caractéristiques nécessaires de suppression du reflet et de la réflexion sur l'écran d'un tube à rayons cathodiques commandé par ordinateur et donne la possibilité de détecter les signaux d'entrée provenant d'un mar-30 queur d'écriture sur la surface du revêtement à trois couches. D'autres objets caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront mieux de l'exposé qui suit fait en référence aux dessins annexés à ce texte qui représentent un mode de réalisation préféré de celle-ci, La figure représente schématiquement une vue en coupe de l'écran du tube 35 à rayons cathodiques sur la surface duquel est placé un revêtement antiréfléchissant, .. . • Conformément à cette invention.on utilise un revêtement antiréflechissant à trois couches pour permettre de réduire les reflets et la lumière réfléchie et pour permettre S un marqueur à couplage capacitif d'introduire l'informa-4Û tion graphique sur un tube à rayons cathodiques à affichage commandé par ordi- 69 44488 3 2028260 fiQtsur. Un revêtement antlriflichiasani;, quart d'onde à trais couches associé â un dispositif de polarisation circulaire et à un écran de verre anti-implosion constitue une tablette d'écriture sur tube à rayons cathodiques qui permet de supprimer les reflets et les charges statiques tout en maintenant la résolu-5 tion élevée et le bon contraste qui sont nécessaires pour examiner les graphiques engendrés par ordinateur, de densité élevée dans un milieu fortement éclairé. Le dispositif de polarisation circulaire augmente le contraste et supprime la réflexion diffuse à l'interface verre/substance lumlnesente alors que le re-10 vStement antiréflêchissant élimine la réflexion spéculaire à l'interface verre/ verre et constitue une couche conductrice qui peut avoir un gradient ds tension détecté par un marqueur à couplage capacitif, Le revêtement à trois couches comprend des couches individuelles ayant des épaisseurs variables de 1/4, 1/2 ou 3/4 de la longueur d'onde, En choisissant une épaisseur correcte ainsi qu'un 15 indice de réfraction particulier N pour chaque couche, on peut obtenir la suppression de la lumière réfléchie spéculaire dans la région visible du spectre, La couche moyenne du revêtement à trois couches comprend un matériau semiconducteur qui est recouvert par un matériau diélectrique afin de fournir un champ électrique entre un marqueur et le matériau semiconducteur. La capacité at* born^ 20 du diélectrique varie suivant les positions particulières exprimées par des coordonnées, en fonction du potentiel du semiconducteur au point dont les coordonnées correspondent à la position du marqueur. En détectant la capacité entre le marqueur et le matériau semiconducteur^ l'information trouvée pendant la détection est convertie en chiffres et introduite dans un ordinateur qui 25 traite l'information et intensifie un point de coordonnées correspondant sur la substance luminescente du tube à rayons cathodiques par un moyen décrit dans le brevet américain cité précédemmentf ? Sur la figure est représenté en coupe le matériau constituant le revêtemeit relié à l'écran du tube à rayons cathodiques, L'écran 1 est formé par une sur-30 face de verre comportant un revêtement de substance luminescente sur là surface intérieure 2 qui est éclairée par lé faisceau d'électron du tube â rayons cathodiques non représenté. Sur la surface 1, est placé un dispositif de polarisation circulaire qui supprime la réflexion diffuse de l'interface verre/substance luminescente. Le dispositif de polarisation circulaire comprend un fil-35 tre de polarisation plane 3 associé à une lame quart d'onde 4, La lumière non polarisée passant dans le filtre 3 devient une lumière à polarisation recti-ligne et sa polarisation tourne de 45* par l'action de la lame quart d'onde 4. La lumière polarisée rectilignement traversant la lame quart d'onde comprend deux composantes égales mais opposées, Une composante est retardée d'un 40 quart de longueur d'onde. Ce front d'onde combiné comprend de la lumière pola- 69 44488 4 2028260 risée circulairement soit à gauche, soit à droite, Lorsque la lumière polarisée circulairement est réflêchiB par une surface réfléchissante spéculaire, la rotation est inversée. Lorsque la lumière repasse dans la lame quart d'onde il en résulte un déphasage supplémentaire d'un quart de longueur d'onde. Ce dépha-5 sage fait que la lumière polarisée circulairement est transformée en luminèra polarisée rectilignement dans un plan perpendiculaire au plan d'entrée initial et la lumière réfléchie est absorbée par la couche 3. Sur la surface de la couche de polarisation circulaire, c'est à dire la surface formée par la couche 3, est placé un écran anti-implosion en verre 5, Cet écran sert de protection 10 pour l'opérateur et c'est un élément nécessaire dans la fabrication d'un tube à rayons cathodiques. Sur l'écran anti-implosion est placé un revêtement anti-réflêchissant comprenant trois couches. La première couche 6 est formée par un matériau diélectrique cristallin transparent dont l'indice de réfraction est compris entre 1,6 et 1,8, La seconde couche 7 est constituée par un matériau 15 semiconducteur transparent dont l'indice de réfraction est compris entre 1,9 à 2,6, La troisième couche 8 est constituée par un matériau diélectrique transparent dont l'indice ds réfraction est compris entre 1,35 et 1,50, Ces trois couches forment le revêtement anti-réflêchissant et la couche diélectrique 8 forme une couche anti-réfléchissante qui maintient un champ électrique entre 20 le matériau semiconducteur et le marqueur 9, Les trois couches du revêtement peuvent avoir les caractéristiques suivantes : une couche d'indice de réfraction faible et d'épaisseur X/4N, une couche d'indice de réfraction élevée et d'épaisseur */2N et une couche d'indice de réfraction faible et d'épaisseur 3^/4N, Cependant, on peut faire de nombreuses combinaisons de couches ayant 25 des épaisseurs et des indices de réfraction différents, La considération là plus importante dans le choix dë l'indice de réfraction et du matériau semble être l'épaisseur de la couche diélectrique extérieure 8 et de la couche médiane 7 puisque il est difficile de réduire la réflexion à l'interface air/diélectrique et d'avoir une rêsiativité uniforme dans le semiconducteur, Bien que 30 dans la réalisation décrite on utilise des couches ayant des épaisseurs dB X/4N, V2N et 3\/4N, ces épaisseurs peuvent varier entre des tolérances raisonnables de ± 20% pour la couche d'épaisseur V2N et ±20% pour la couche d'épaisseur 3V4N, Certains matériaux qui ont des indices de réfraction et autres prorpriétés 35 appropriées qui les rendent utilisables dans le revêtement antiréflêchissant à plusieurs couches sont énumérés dans le tableau suivant* 69 44488 5 2028260 TABLEAU COUCHE MATERIAUX Indice de réfraction à X » 550 m}i Monoxyde de silicium, obtenu par oxydation lente, Si203 1,50- 1,80 Fluorure de cerium, CeFg 1,65- 1,70 Alumine, A1203 1f76 II Monoxyde ds Silicium, SiO 2,00 Sulfure de zinc, ZnS 2,35 1Q Dioxyde de Titane, Ti02_x 2,50- 2,70 Trioxyde de Bismuth, Bi203 1,92 Oxyda d'Etain, Sn02_x 2,00 Oxyde d'Indium, ln203_x 1iB0- 1#75 15 III Fluorure de Magnésium, MgF2 1,38 Comme représenté dans le tableau, l'indice de réfraction de la première couche qui forme l'interface avec le verre eat dans la garrme de 1,50 à 1,80, Cette couche doit aussi remplir la condition d'être constituée par un oxyde 20 qui est compatible avec les propriétés physiques du verre et forme une bonne liaison verre/oxyda métallique, La seconde couche du revêtement a un indice de réfraction compris entre 1,90 et 2,60 et doit être un matériau transparent et semiconducteur, Comme représenté dans le tableau, l'indicé de réfraction de la troisième couche de fluorure de magnésium est de 1,38 ce qui est bien com-25 pris entre 1,35 et 1,50, Le fluorure de magnésium a aussi la propriété da ne pas être détérioré lorsque elle est soumise continuellement au contact d'un marqueur lorsque l'opérateur écrit sur la surface, Le tube à rayons cathodiques pour l'affichage graphique a généralement des potentiels élevés appliqués à son anode, Dans ce mode de fonctionnement, 30 l'écran du tube à rayons cathodiques a tendance a engendrer des charges. En utilisant une couche de matériau semiconducteur transparent sur l'écran la couche semiconductrice peut éliminer les charges statiques et de ce fait, constituer un revêtement antistatique, Les matériaux indiqués dans le tableau constituent différents types de 35 matériaux semiconducteurs qui peuvent être utilisés, Cependant, le choix du matériau doit être limité à des matériaux ayant une conductivité de l'ordre de 10-3 (of*n-cm)~\ Le matériau qui est utilisé comme couchB diélectrique doit 14 avoir une résistivité supérieure à 10 ohm-crrr et pouvoir supporter des champs 69 44488 6 2028260 supérieurs à 106 volts/cm. Le fluorure de magnésium présente ces caractéristiques, Les matériaux énumérés dans le tableau sont donnés à titre d'exemple et l'homme de l'art peut les remplacer par d'autres matériaux équivalents pour constituer une autre réalisation« 5 Bien que la réalisation décrite utilise la combinaison de plusieurs couches associées à un dispositif de polarisation circulaire, le revêtement à plusieurs couches peut être utilisé seul. Ce type de structure constituera encore un revêtement anti-réflSchissant et permettra au tube à rayons cathodiques d'être utilisé avec un marqueur à couplage capacitif, Cependant, sans le dispositif 10 de polarisation circulaire, on n'obtient pas la suppression de la réflexion diffuse importante, ce qui fait que la lumière réfléchie diffusée sera visible à l'opérateur, Bien que l'on ait décrit dans ce qui précède et représenté sur le dessin les caractéristiques essentielles de l'invention appliquées à un mode de réali-15 sation préféré de celle-ci, il est évident que l'homne de l'art peut y apporter toutes modifications de forme ou de détail qu'il juge utiles sans pour autant sortir du cadre de ladite invention. 69 44488 7 2028260 REVENDICATIONS I \%mu >.■ MM» Wr 1,- Revêtement antiréflêchissant pour tube à rayons cathodiques utilisé dans un système d'affichage graphique et pourvu d'un marqueur à couplage capa- 5 citif caractérisé en ce qu'il comprend une première couche d'un matériau cristallin transparent dont l'indice de réfraction est compris entre 1,60 et 1,00 et qui est liée à l'écran dudit tube à rayons cathodiques, une deuxième couche d'un matériau semiconducteur transparent dont l'indice de réfraction est compris entre 1,90 et 2,60 et qui est liée à ladite première couche et une troi--J0 siême couche d'un matériau diélectrique transparent liée à ladite deuxième coucha et formant la surface extérieure, ladite troisième couche ayant un indice de réfraction compris entre 1,35 et 1,50, 2,- Revêtement antiréflêchissant selon la revendication 1 dans lequel -15 les dites première, deuxième et troisième couches ont des épaisseurs qui sont des multiples de X/4 où X est une longueur d'onde dans le domaine visible, 3,- Revêtement antiréflêchissant pour tube à rayons cathodiques utilisé dans un système d'affichage graphique et pourvu d'un marqueur à couplage capa- 20 citif caractérisé en ce qu'il comprend un polariseur circulaire lié à l'écran dudit tube cathodique pour supprimer la lumière réfléchie par ledit écran, une première couche d'un matériau cristallin transparent dont l'indice de réfraction est compris entre 1,60 et 1,80 et qui est lié audit polariseur circulaire, une deuxième couche d'un matériau semiconducteur transparent dont l'indice 25 tfe réfraction est compris entra 1,90 et 2,60 et qui est lié à ladite première couche et une troisième couche d'un matériau diélectrique transparent lié à ladite deuxième couche et formant la surface extérieure, ladite troisième couche ayant un indice de réfraction compris entre 1,35 et 1,50, 30 4.- Revêtement antiréflêchissant selon la revendication 3 dans lequel la polariseur circulaire comprend une lame de polarisation plane et une lame quart d'onde, 5,- Revêtement antiréflêchissant selon la revendication 4 dans lequel 35 les dites première, deuxième et troisième couches ont des épaisseurs qui sont des multiples de X/4 où X est égale à 550 mu.