JP4766003B2 - 表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、画素がマトリクス状（２次元状）に配置された所謂平面型表示パネル〔例えば、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display），ＰＤＰ（Plasma Display Panel），ＦＥＤ（Field Emission Display）等の表示パネル〕を用いた表示装置におけるコントラスト性能の改善とモアレを低減するための技術に関する。

平面型表示パネルを用いた表示装置が、テレビジョン表示装置（ＴＶ）の用途として用いられている。ＴＶは、明るい環境下で視聴される場合が多いので、外部環境光（例えば、室内照明）の表示パネルへの映り込みによるコントラストの低下を抑制する（すなわち明室コントラスト性能の向上を図る）必要がある。

外部環境光の映り込みを低減することで明室コントラスト性能を改善する技術が、例えば、特許文献１などに知られている。特許文献１は、表示パネルの表示面の横方向に延伸する光透過部、及び外部環境光を吸収するための楔形状のブラックストライプを、表示パネルの画面縦方向に交互に配列した光学シートを開示している。

特開２００６−１８９８６７号公報

上記のような構成の光学シートは、光透過部とブラックストライプ（光吸収部）が交互に配列された周期的配列パターン（以下、「原パターン」という）を持つため、この光学シートを透過して表示パネルの表示面上に照射される外部環境光も上記原パターンに類似するパターンを持つ。従って、表示パネルの表示面で反射される外部環境光のパターン（以下、「反射パターン」という）も原パターンに類似することとなる。

この反射パターンを有する外部環境光が、上記表示パネルで反射し再び光学シートに入射して透過する過程で、光透過部と光吸収部で規定される原パターンと干渉し、モアレ（干渉縞）が発生する。これが光学的に表示画像に重畳されてノイズとして視認される場合がある。

特許文献１では、微細な凹凸構造を有するアンチグレア処理された表面を有する拡散フィルムを新たに設け、これにより光透過部を透過して表示パネルに向かう外部環境光を散乱させて反射パターンを乱し、モアレを低減するようにしている。

しかし、このような拡散フィルムは、光学シートのコストアップを招き、結果として、光学シートを備える表示装置のコストアップを招く。

本発明は、上記した課題に鑑みて成されたもので、その目的は、簡便な構成でモアレを抑制可能な技術を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明では、表示パネルの水平方向に延びて形成され、かつ前記表示パネルの垂直方向に複数配列された、前記表示パネルからの映像光を映像観察側に導光する光透過部と、前記表示パネルの水平方向に延びて形成され、かつ前記表示パネルの垂直方向に複数配列された、前記光学シートに入射される外光を吸収するための光吸収部と、を備え、前記光透過部と前記光吸収部が、前記表示パネルの垂直方向に交互に配列されており、各前記光透過部の前記表示面側の端部にレンズ部が形成され、前記レンズ部により前記光学シートに入射された外光を前記表示パネルの表示面側に向けて拡大させるようにしたことを特徴とする。

上記レンズ部は、表示パネルの表示面側に凹を向けた凹レンズであってもよく、また表示パネルの表示面側に凸を向けた凸レンズであってもよい。凸レンズとした場合は、前記光学シートに入射される外光を表示パネルの表示面と前記凸レンズとの間に集光させるようにする。

本発明によれば、簡便な構成でモアレを低減することが可能である。従って、本発明は、例えば、従来技術のようにモアレ低減のために拡散フィルムを使用する必要が無いので、コストアップを抑制しつつモアレを低減することができる。

以下、図面を用いて本発明の実施形態について説明する。なお、各図において、共通な機能を有する要素には同一は符号を付して示し、一度述べたものについては、その重複する説明を省略する。

まず、図１，図２と図３を用いて、本発明による第１の実施例について説明する。

図１は、本実施例による光学シートを備えた表示装置の主要部の斜視図である。尚、本実施例に係る光学シートは主としてコントラストを向上するために設けられるので、以下では、かかる光学シートをコントラスト向上シートと称することとする。図２は、本実施例によるコントラスト向上シートを示す断面模式図である。図３は本実施例によるコントラスト向上シートの要部の拡大図である。

本実施例によるコントラスト向上シートを備える表示装置としては、映像を表示する画素が２次元状に配置された表示パネル（所謂平面型表示パネル）を用いた表示装置、例えばＰＤＰ表示装置，ＬＣＤ表示装置やＦＥＤ（Field Emission Display）表示装置などが挙げられる。ここでは、便宜上、表示装置の一つとしてＰＤＰ表示装置を用いて説明するが、これに限定されるものではない。

図１では、ＰＤＰの構成を説明し易くするために、上部パネルと下部パネルとを分離した状態で示す。また、図２では、表示装置の画面縦方向に沿って切断したコントラスト向上シートの断面を示している。なお、以下では、画面の長手方向を横（左右，水平ともいう）方向といい、短手方向を縦（上下，垂直ともいう）方向というものとする。

図１に示すように、表示装置（ここではＰＤＰ表示装置）は、映像光源としてのプラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）２００と、その画面の前面に配置されたコントラスト向上シート１００と、表示部であるＰＤＰを駆動する回路基板（図示せず）などを含んでなる。映像観察側に位置する観察者は、コントラスト向上シート１００によって明室コントラストが高められたＰＤＰ２００からの映像光を視聴する。なお、コントラスト向上シート１００はＰＤＰ２００の表示面に直接装着されてもよく、或いは、該表示面から所定の距離を隔てて配置されてもよい。以下では、コントラスト向上シート１００は、ＰＤＰ２００の表示面から所定の距離を隔てて配置されているものとして説明する。

まず、ＰＤＰの構成から説明する。ＰＤＰ２００は、対向して配置された上部パネル２１０と下部パネル２２０とを備える。

最初に、上部パネル２１０の構成について述べる。上部パネル２１０では、表示面側の基板となる上部ガラス基板２１１上に、画面の横方向に延びたストライプ状の表示電極２１２が設けられている。表示電極２１２は、互いに相対して対をなす平行な電極群であるＸ表示電極（共通電極ともいう）２１２ｘとＹ表示電極（走査電極ともいう）２１２ｙとからなり、各表示電極は透明電極２１２ａと抵抗値を低くする金属補助電極２１２ｂとからなる。なお、ここでは、図示の簡略化のために一対の表示電極２１２（２１２ｘ，２１２ｙ）のみを図示している。そして、表示電極２１２の上には誘電体層２１３が表示電極２１２を覆うように形成され、さらに、誘電体層２１３を覆うように薄いＭｇＯの保護膜２１４が形成されている。

次に、下部パネル２２０の構成について述べる。下部パネル２２０では、背面側の基板となる下部ガラス基板２２１上に、表示電極２１２に直交する画面縦方向に延びた平行なストライプ状のアドレス電極２２２が横方向に所定の間隔をおいて形成されている。アドレス電極２２２の上には、アドレス電極２２２を覆うように誘電体層２２３が形成され、さらに、誘電体層２２３上には、アドレス電極２２２と平行にアドレス電極２２２を挟むように、隔壁２２５が互いに所定の間隔をおいて形成されている。そして、隔壁２２５で区画された誘電体層２２３の上には、１画素をなす３つの隣接するアドレス電極２２２に対応して、赤（Ｒ），緑（Ｇ），青（Ｂ）色の蛍光体２２４が塗布されている。

上記のように構成された上部パネル２１０と下部パネル２２０とは、表示電極２１２とアドレス電極２２２とが直交するように対向して配置され、図示しないフリットガラスなどで封着される。これによって、上部パネルの複数の表示電極と下部パネルの複数のアドレス電極とが直交する位置にそれぞれ複数の放電セル（放電空間）２３０が構成される。各放電セル２３０内には、ネオン（Ｎｅ），キセノン（Ｘｅ）などの混合ガスが放電ガスとして所定の圧力で充填されている。

上記構成のＰＤＰ２００に対し、駆動回路（図示せず）により先ずアドレス電極２２２とＹ表示電極２１２ｙに印加（これをアドレス駆動と称す）して壁電荷を形成し、次にＸ表示電極２１２ｘとＹ表示電極２１２ｙとに交互に逆極性の電圧（サスティン電圧）を印加（これを主放電駆動と称す）して放電を維持する。このような電極への印加による放電セル２３０での放電により紫外線が発生し、この紫外線が蛍光体２２４を励起して赤，緑，青色の可視光を発生させ、透明な表示電極側の上部ガラス基板２１１を通って光（映像光）が出射する。

次に、図１と図２を用いて本実施例に係るコントラスト向上シート１００について説明する。

コントラスト向上シート１００は、ＰＤＰからより漏洩される電磁波，赤外線を遮蔽し、ＰＤＰの発光色を補正（調整）するとともに、外部環境光を減衰させる機能を有する所謂光学フィルタ（図示せず）の一部をなすものである。すなわち、光学フィルタは、コントラスト向上シート１００と、それ以外のシート（便宜上、「フィルタシート」という）とを含んでいる。ここでは、説明を容易とするため、コントラスト向上シート１００のみを図示している。なお、コントラスト向上シート１００は、光学フィルタと一体的に構成されてもよく、或いは分離して構成されていてもよい。

コントラスト向上シート１００は、外部環境光を減衰させて明室コントラストを向上させるもので、ＰＤＰ２００側から映像観察側にかけて順に、コントラスト向上層１０、出射側ベース層４で構成されている。勿論、この上（映像観察側）に、図示しないフィルタシートが設けられている。なお、コントラスト向上に係る効果がえられれば、コントラスト向上シートは光学フィルタ内のどの位置に設けられても構わない。

コントラスト向上層１０は、光透過部１と光吸収部２とを含んでなり、画面横方向に伸びた光透過部１と光吸収部２とが、画面縦方向に交互に所定のピッチＰで周期的に配列されている。

コントラスト向上層１０の光透過部１は、屈折率Ｎ１を有する透光性部材で構成され、入射した映像光を効率よく観察者側に導光する、画面縦方向において光吸収部２で区画された単位導光路体である。ここでは、複数の単位導光路体としての光透過部１が、ＰＤＰ２００の第１方向、例えば画面縦方向に（つまり、アドレス電極２２２に平行な方向に）所定間隔で周期的に配列されている。また、各光透過部１は、第１方向と直交する第２方向、例えば画面横方向に沿ってストライプ状に（つまり、表示電極２１２に平行に）延伸している。

そして、ＰＤＰの画面縦方向に沿った光透過部１の断面形状は、映像光源のＰＤＰ２００側に上辺を向けた略台形状である。すなわち、かかる台形の上辺はＰＤＰ２００側を向いており、下辺は映像観察側を向いている。この略台形状の上辺（つまり、光吸収部２で区画された光透過部１のＰＤＰ側端部の開口部断面形状）は、図２から明らかなように、ＰＤＰに対して所定の曲率を有する凹レンズ形状とされている。すなわち、本実施例では、光透過部１の映像光の入射側に、ＰＤＰ２００側に凹を向けた凹レンズが形成されている。以下、略台形状の上辺の該凹レンズ形状部分を「凹レンズ形状部１ａ」と称するものとする。該凹レンズ形状部１ａは、ＰＤＰ２００とコントラスト向上シート１００間には図示しない空気（屈折率がほぼ１）が介在しているので、拡散レンズ作用を現すことになる。つまり、凹レンズ形状部１ａは、拡散レンズ作用部として機能し、透過する光線を外側に屈折させ拡散させる。すなわち、凹レンズ形状部１ａは、光拡散要素を構成するといえる。なお、凹レンズ形状部１ａの拡散作用については、図３で後述する。

光吸収部２は、入射した外部環境光を吸収して遮蔽する外光遮蔽層であり、光透過部１の屈折率Ｎ１より小さい屈折率Ｎ２の部材で構成され、カーボン等の顔料又は所定の染料にて所定濃度に着色されている。光吸収部２は、隣接する光透過部１の間の溝を埋めるように形成されおり、ＰＤＰ２００の画面縦方向に沿った断面形状が映像光源のＰＤＰ側に底辺をむけた略楔形状である。つまり、光透過部１と光吸収部２は、隣接し、ＰＤＰ２００の画面縦方向に所定のピッチＰで交互に周期的に配列された構成となっている。すなわち、一つの単位導光路体である光透過部１は、隣接する光透過部と光吸収部２を介して区画されている。なお、以下では、画面縦方向に沿った断面を単に「断面」と称することとする。

ところで、光透過部１と光吸収部２とがピッチＰで周期的に配列されているため、この周期的パターン（原パターン）とＰＤＰの画素配列パターンとの間で干渉が起る懸念がある。そこで、干渉を低減するために、光吸収部２を介して区画されている光透過部１が、ＰＤＰの１つの放電セルの範囲に、複数配置されている。一般的には、光透過部１は１つの放電セル当たり例えば５個以上が配置される。また、ピッチＰは、特許文献１に記載されているように、通常、７０〜１１０μｍとしてもよい。

出射側ベース層４は、コントラスト向上層１０を支持する光支持体であり、また、コントラスト向上シート１００が光学フィルタに一体的に構成される場合、結合層となるものである。出射側ベース層４は、光透過部１と同じ透光性部材で構成され、屈折率Ｎ１を有する。

本実施例では、光透過部１の屈折率Ｎ１（Ｎ１＞Ｎ２）と光吸収部２の屈折率Ｎ２とは、外部環境光を光吸収部２で吸収するように、かつ、ＰＤＰから入射した映像光を効率よく観察者側に光透過部１を通して導光できるように、例えば特許文献１と同様に所定の屈折率比の範囲（或は所定の屈折率差の範囲）に設定されている。すなわち、光透過部１と光吸収部２との境界で全反射が生じる臨界角が大きくなるように、屈折率Ｎ１とＮ２が所定の値に設定されている。

室内照明（例えば蛍光灯）などの外部環境光（符号ＯＬで図示）は、コントラスト向上シート１００に対して斜め上方向から入射するので、いずれかの光吸収部２に入射する（光線ＯＬ１９で図示）。このときの入射角（光吸収部２の斜面の法線とのなす角度）が小さいので、光吸収部２の内部にいり、吸収されることになる。

一方、ＰＤＰ２００から出射した映像光の光線Ｌ１は、コントラスト向上層１０の光透過部１に入射し、凹レンズ形状部１ａで後述する拡散を受けて直進して、或は図示してないが光吸収部２との境界で反射されて出射する（詳細は後述）。

以上述べたように、コントラスト向上シート１００が構成されているので、画面横方向の視野角特性を良好に確保しながら、画面縦方向の視野角特性を所定特性として、外部環境光を吸収して明室コントラストを高めることが可能となる。

ところで、外部環境光は、コントラスト向上シート１００に対して斜め上方向から入射する光成分のみで構成されてはいない。例えば、天井に設置されている蛍光灯の明かりが室内の壁面で反射されてコントラスト向上シート１００の法線に対してほぼ平行に入射する光成分（図２の光線ＯＬ１で示す）もある。このような外部環境光は光透過部１内に入り、光透過部１を直進して（或は図示してないが光吸収部２で全反射されながら）ＰＤＰに向かうことになる。ＰＤＰ２００（例えば蛍光体２２４）で反射された外部環境光（図示せず）は、コントラスト向上層１０の縦方向周期的パターン（原パターン）に類似する反射パターンを有する。従って、ＰＤＰ２００で反射された外部環境光が再び光透過部１に入射すると、コントラスト向上層１０の原パターンと干渉を起し、モアレが生じる。かかるモアレを低減するために、本実施例では、光透過部１のＰＤＰ側端部の開口部（略台形状の上辺）に光拡散要素としての凹レンズ形状部１ａを備えている。

上記したコントラスト向上シート１００の形成方法の一例は、以下の通りである。まず、支持体としての出射側ベース層４の一面に光透過部１となる紫外線硬化樹脂で構成される基材を塗布する。次に、断面形状が略楔形状および凹レンズ形状と反対形状となる形状を表面に形成した略楔形状成形用ロール（図示せず）の間に、この塗布された出射側ベース層４を通過させる。これにより、出射側ベース層４上に略楔形状の溝（溝と溝の間の面形状は凹レンズ形状）が転写される。この溝に紫外線を照射して硬化させ、凹レンズ形状部１ａを備える光透過部１とする。そして、この溝に例えばカーボンなどで所定濃度に着色された紫外線硬化樹脂を満たし、紫外線を照射することにより、略楔状の光吸収体２を形成できる。このように、本実施例では、光拡散要素（ここでは拡散レンズ作用部）としての凹レンズ形状部１ａを光透過部形成時に一体的に造ることができ、安価なコストで、モアレを低減することができる。

次に、図３を用いて、本実施例による凹レンズ形状部の拡散作用について説明する。図３は、図２の断面図からコントラスト向上層の要部構成を抜き出して拡大し、その拡大図に、本実施例による凹レンズ形状部の拡散作用を示す光線を示したものである。図３では、図示を分かり易くするため寸法を無視して模式的に表現してある。なお、図示を簡単とするため、出射側ベース層４の図示を省略している。

先ず、ＰＤＰ２００からコントラスト向上シート１００に入射した映像光の光線について説明し、その後、コントラスト向上シート１００に入射した外部環境光の光線について説明する。なお、混乱を避けるために、映像光に関する光線を符号Ｌが付された数字で示し、外部環境光に関する光線を符号ＯＬが付された数字で示すものとする。

図３に示すように、本実施例では、隣接する２つの光吸収部２間の光透過部１は、縦方向断面において対称である。その対称軸（以下、「光軸」という）を符号１０１で示すものとする。

ＰＤＰ２００から出射する光は、平行光ではなく、その光量分布（発光パターン）がほぼ一様なランベルト分布となっている。すなわち、図３に示すように、ＰＤＰ２００からは放射状に光が出射する。コントラスト向上シート１００に入射した映像光の内、光透過部１の光軸１０１上の光線Ｌ１０は、凹レンズ形状部１ａで屈折されず、そのまま直進してコントラスト向上シート１００から出射する。光軸１０１に傾斜するように入射した光線の内、光軸１０１に対する傾斜角度が小さい光線Ｌ１１，Ｌ１２は、光透過部１の凹レンズ形状部１ａで発散する（広がる）ように屈折され、すなわち光軸１０１から離れるように拡散され出射する。光軸１０１に対する傾斜角度の大きい光線Ｌ１３は、凹レンズ形状部１ａで屈折され、光吸収部２との境界で全反射され、光軸１０１に平行或は光軸に傾斜して出射する。

このように、コントラスト向上層１０の光透過部１は、凹レンズ形状部１ａで入射した映像光を屈折させて拡散させた後直進させ、或は光吸収部２との境界で反射させて、観察者側へ出射させるので、入射映像光を効率よく観察者側へ導光することができる。また、光透過部１からは、画面縦方向において、光軸１０１に対して様々な出射角度を有する光線が出射するので、画面縦方向の視野角特性を所定とすることも可能である。

次に、凹レンズ形状部１ａによる外部環境光の拡散について述べる。

コントラスト向上シート１００に対して斜め上方向から入射する室内照明（例えば蛍光灯）などの外部環境光の光線ＯＬ１９は、光吸収部２に対して小さな入射角（光吸収部２の斜面の法線とのなす角度）で入射する。光吸収部２の屈折率Ｎ２は、光透過部１の屈折率Ｎ１より小さく、かつ、その屈折率差Ｎ１−Ｎ２が小さい値となるように、或は屈折率比Ｎ２／Ｎ１が１に近い値となるように、設定されている。すなわち、光透過部１と光吸収部２との境界で全反射が生じる臨界角が大きくなるように、屈折率Ｎ１とＮ２が所定の値に設定されている。従って、外部環境光の光線ＯＬ１９は全反射されず、光吸収部２の内部にいり、吸収される。映像光は効率よく透過し外部環境光を吸収することにより、明室コントラストを向上させることができる。

しかし、室内照明が例えば室内の壁面などで反射された外部環境光の内には、コントラスト向上シート１００に対してほぼ垂直に入射する、つまり光軸１０１にほぼ平行或は小さな傾斜角度で入射する光線がある。このような外部環境光がコントラスト向上層１０に入射すると、光軸１０１上の光線ＯＬ１０を除き、光軸１０１にほぼ平行な光軸外の光線ＯＬ１１，１２，１３は凹レンズ形状部１ａで光軸１０１から遠ざかるように（発散するように）屈折を受け、拡散される。光軸１０１に対する傾斜角度の小さい外部環境光の光線ＯＬ１４，１５も同様に凹レンズ形状部１ａで拡散される。

このように、コントラスト向上層１０の光軸にほぼ平行に或は小さな傾斜角度で入射した外部環境光は、光吸収部１の端部に設けられた凹レンズ形状部１ａで拡散される。コントラスト向上シート１００を透過した外部環境光は、ＰＤＰ２００で反射される。そして、凹レンズ形状部１ａで拡散されなければ、この反射により、コントラスト向上層１０の光透過部１と光吸収部２の周期的配列パターン（原パターン）の２次光源像（図示せず）が形成される。この２次光源像は、原パターンに類似した同サイズの反射パターンを有しており、再び、コントラスト向上シート１００を透過する際、原パターンと干渉を引き起こして干渉縞（モアレ）を生じさせる。

しかし、本実施例では、光拡散要素としての凹レンズ形状部１ａで外部環境光が拡散される。この拡散により、ＰＤＰの反射面（例えば蛍光体）に形成される前記原パターンの２次光源像は、原パターンに対して大きく拡大され、隣のパターンと重なり２次光源像はほぼ平坦な面となる。このため、再び、反射光がコントラスト向上層１０を通過しても、反射パターンと原パターンとの干渉が起こり難くなり、モアレが大きく低減され、視覚上皆無とすることも可能となる。

以上述べたように、本実施例によれば、従来技術のようにモアレ低減専用の拡散フィルムを設ける必要が無く、大きなコストアップを招くことなく、光透過部１に一体的に形成された光拡散要素（本実施例では拡散レンズ作用部）としての凹レンズ形状部１ａにより、モアレを低減することができる。

勿論、コントラスト向上層１０のＰＤＰ２００側の表面に保護を目的とするなどの理由で入射側ベース層を追加する場合は、コントラスト向上層と接する部材の屈折率を光透過部１の屈折率Ｎ１より小さな所定の値に設定する必要がある。

なお、上記では、光吸収部の断面形状をほぼ三角形の楔形としたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、特開２００５−３３８２７０号公報の図８（ｃ）に示されているように、断面傾斜が異なる２つの楔形部或は複数の楔形部からなる光吸収部としてもよく、また、同公報の図８（ｂ）に示されているように、断面傾斜を滑らかな曲線とした光吸収部を用いてもよい。勿論、特開２００４−１２９１８号公報の図１６に記載されているコントラスト向上シート（本特許文献ではルーバーシートという）のように、光吸収部の断面形状は、楔形の斜面を平行とした形状の四角形状であってもよいことはいうまでもない。この場合、光透過部の断面形状は略台形状ではなく、四角形状となる。

また、上記では、コントラスト向上シートをＰＤＰから所定距離隔てて配置するようにしたが、本発明はこれに限定されるものではない。コントラスト向上シートのＰＤＰ側にＰＤＰに接合するための粘着層を設け、該粘着層を介してＰＤＰに貼着するようにしてもよい。この場合、光透過部１のＰＤＰ側端部（開口部）の凹レンズ形状部１ａに光拡散要素としての拡散レンズ作用を持たせるために、粘着層の屈折率を光透過部１の屈折率Ｎ１より小さな所定の値に設定することはいうまでもない事である。

また、上記では、光拡散要素として拡散レンズ作用部を光透過部１のＰＤＰ側端部開口部に設けたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、図４に示すように、コントラスト向上層１０′の光透過部１′の映像観察側の開口部、すなわち光透過部１′の映像光の出射側に映像観察側に凹を向けた凹レンズ形状部１ｂを設けるようにしてもよい。但し、凹レンズ形状部１ｂに拡散手段としての拡散レンズ作用を持たせるため、出射側ベース層４′の屈折率Ｎ４は、光透過部１′の屈折率Ｎ１に対して小さな所定の値に設定される。

なお、光透過部１′とこれに界面を有する出射側ベース層４′との間の境界面形状によって、拡散レンズ作用を持たせるには、上記とは異なる別の方法もある。例えば、境界面形状を観察者側に対して凸レンズ形状とし、出射側ベース層４′の屈折率Ｎ４を光透過部１′の屈折率Ｎ１より大きな所定の値としても、拡散レンズ作用を実現することができる。

ところで、本実施例では、本発明を適用するコントラスト向上シートの一例として、断面形状が略台形状である単位導光路体としての光透過部の上辺が表示パネル（上記ではＰＤＰ）側に向いた例えば特許文献１に記載のコントラスト向上シートを用いたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、断面形状が略台形状である光透過部の上辺が映像観察側に向いた例えば特開２００３−５０３０７号公報に記載のコントラスト向上シートにも適用可能である。この場合でも、単位導光路体としての光透過部の映像光源側端部の開口部断面形状を例えば凹レンズ形状とし、拡散レンズ作用部として機能させることにより、コントラスト向上シートを透過する外部環境光を拡散させて、モアレを低減することができる。この実施例は、例えば、図４において、映像観察側を映像光源側とし、映像光源側を映像観察側とした場合に該当する。

実施例１では、光透過部１のＰＤＰ側端部の断面形状をＰＤＰに対して凹レンズ形状とし、空気層との界面で拡散レンズ作用を持たせ、光拡散要素（拡散レンズ作用部）として機能させるようにした。

これに対し実施例２は、光拡散要素として、光透過部１のＰＤＰ側端部の断面形状を、ＰＤＰに対して凸を向けた凸レンズ形状としたものである。そして、この凸レンズによって、空気層との界面において集光レンズ作用を持たせることで光を拡散させるように構成したものである。

図５は、本実施例によるコントラスト向上シートを示す断面模式図である。図６は、本実施例によるコントラスト向上シートの要部の拡大図である。

図５に示すように、本実施例によるコントラスト向上シート１００Ａは、実施例１と同様に、ＰＤＰ２００側から順に、コントラスト向上層１０Ａ、出射側ベース層４で構成されている。

コントラスト向上層１０Ａは、実施例１と同様、屈折率Ｎ１を有する透光性部材からなる光透過部１Ａと、入射した外部環境光を吸収して遮蔽する光吸収部２とを含んでなり、画面横方向に伸びた光透過部１Ａと光吸収部２とが、画面縦方向に交互に所定のピッチＰで周期的に配列されている。実施例１と異なるのは、コントラスト向上層１０において、ＰＤＰ側端部の断面形状、すなわち光透過部１Ａの映像光の入射側形状を凹レンズ形状に代えて凸レンズ形状にしたものである。従って、光透過部１ＡのＰＤＰ側端部の開口部には、凸レンズ形状部１Ａａが形成されている。該凸レンズ形状部１Ａａは、図示しない空気層に面しているため、集光レンズ作用部として機能する。

次に、図６を用いて、本実施例による凸レンズ形状部１Ａａの拡散作用について説明する。図６は、図５の断面図からコントラスト向上層の要部構成を抜き出して拡大し、その拡大図に、本実施例による凸レンズ形状部の拡散作用を示す光線を示したものである。図６では、図示を分かり易くするため実際の寸法を無視して模式的に表現してある。なお、図示を簡単とするため、出射側ベース層４の図示を省略している。

先ず、ＰＤＰ２００からコントラスト向上シート１００Ａに入射した映像光の光線について説明し、その後、コントラスト向上シート１００Ａに入射した外部環境光の光線について説明する。

図６に示すように、ＰＤＰ２００からコントラスト向上シート１００Ａに入射した映像光の内、光透過部１Ａの光軸１０１上の光線Ｌ１０Ａは、凸レンズ形状部１Ａａで屈折されず、そのまま直進してコントラスト向上シート１００Ａから出射する。光軸１０１に傾斜するように入射した光線Ｌ１１Ａ，Ｌ１２Ａ，Ｌ１３Ａは、光透過部１Ａの凸レンズ形状部１Ａａで屈折され、光軸１０１に対する傾斜角度が小さくなるように集光を受けて出射する。このように、コントラスト向上層１０の光透過部１Ａは、入射した映像光を幾分集光して映像観察側に出射させ、効率よく導光することができる。なお、本実施例では、実施例１に比べ集光されるので、画面縦方向の視野角特性が幾分低下する。しかしながら、画面縦方向の視野角特性は、画面横方向の視野角特性に比べ、使用上必要とされる値が小さいため、十分実用可能である。

次に、コントラスト向上シート１００Ａに対してほぼ垂直に入射（すなわち、コントラスト向上層１０の光軸にほぼ平行に或は小さな傾斜角度で入射）する外部環境光に対する凸レンズ形状部１Ａａによる拡散について述べる。

ＰＤＰ２００と光透過部１Ａとの間には図示しない空気層がある。従って、凸レンズ形状部１Ａａは、光透過部１Ａを透過してきた外部環境光ＯＬに対して凸レンズとして作用し、集光させる。このとき、光透過部１Ａの屈折率Ｎ１と、凸レンズ形状（例えば曲率）を所定の値とすることにより、凸レンズ形状部１Ａａの近傍で集光（集光点をＦとする）させれば、ＰＤＰ２００には広がった（拡散された）外部環境光が入射することになる。そして、例えば、凸レンズ形状部１Ａａと集光点Ｆとの間の距離Ｑ１と、集光点ＦからＰＤＰ２００での反射面までの距離Ｑ２との比を例えば１：２以上とすることにより、モアレを低減することができる。このように、本実施例に係る凸レンズ形状部１Ａａは、映像観察側から入射された外部環境光をＰＤＰ２００の表示面と凸レンズ形状部１Ａａとの間に集光するように構成される。

上記のように構成された凸レンズ形状部１Ａａに、光軸１０１にほぼ平行な外部環境光が至ると、光軸１０１上の光線ＯＬ１０Ａを除き、光軸外の光線ＯＬ１１，１２，１３は凸レンズ形状部１Ａａによりその近傍に集光され、その後拡散されてＰＤＰに入射する。光軸１０１に対して傾斜した図示しない外部環境光も同様に集光され、拡散される。

このように、コントラスト向上層１０の光軸にほぼ平行に或は小さな傾斜角度で入射した外部環境光は、光吸収部１Ａの端部に設けられた凸レンズ形状部１Ａａで集光され、その後拡散される。コントラスト向上シート１００Ａを透過した外部環境光は、ＰＤＰ２００で反射される。このとき、反射面には、光透過部１Ａと光吸収部２との繰り返し配列パターン（原パターン）が拡大された２次光源像（図示せず）が形成される。この２次光源像は、原パターンに比べて大きく拡大されており、再び、反射光がコントラスト向上層１０Ａを通過しても、原パターンと干渉が起こり難く、モアレが大きく低減され、視覚上皆無とすることも可能となる。

なお、上記では、コントラスト向上シートをＰＤＰから所定距離隔てて配置するようにしたが、本発明はこれに限定されるものではない。コントラスト向上シートのＰＤＰ側にＰＤＰに接合するための粘着層を設け、該粘着層を介してＰＤＰに貼着してもよい。この場合、光透過部１ＡのＰＤＰ側端部の凸レンズ形状部１Ａａに集光レンズ作用を持たせるために、粘着層の屈折率を光透過部１Ａの屈折率Ｎ１より小さな所定の値に設定することはいうまでもない事である。

ところで、上記粘着層の屈折率を光透過部１Ａの屈折率Ｎ１より大きくすれば、光透過部１ＡのＰＤＰ側端部の凸レンズ形状部１Ａａは、凹レンズの作用を示すことになる。すなわち、実施例２において、粘着層の屈折率を光透過部１Ａの屈折率Ｎ１より大きくすれば、凸レンズ形状部１Ａａは、実施例１における拡散レンズ作用部として機能することになる。

逆に、実施例１において、コントラスト向上シートをＰＤＰに接合するための粘着層の屈折率を光透過部１の屈折率Ｎ１より大きくすれば、実施例１の凹レンズ形状部１ａは、実施例２における集光レンズ作用部として機能するともいえる。

光拡散要素として、光透光部のＰＤＰ側端部に設けられた実施例１による凹レンズ形状部，実施例２による凸レンズ形状部に代えて、光散乱パターンである散乱部１Ｂａを形成した実施例３について、図７を用いて説明する。

図７は、本実施例によるコントラスト向上シートの要部の拡大図である。なお、同図において、図示を簡単とするために、出射側ベース層４は省略されている。

図７から明らかなように、本実施例によるコントラスト向上シート１００Ｂは、実施例１，２と同様に、ＰＤＰ２００側から順に、コントラスト向上層１０Ｂ、出射側ベース層４で構成されている。そして、コントラスト向上層１０Ｂは、屈折率Ｎ１を有する透光性部材からなる光透過部１Ｂと、入射した外部環境光を吸収して遮蔽する光吸収部２とを含んでいる。実施例１，２とは、光透過部のＰＤＰ側端部の開口部に、凹レンズ形状部，凸レンズ形状部に代えて、散乱部１Ｂａを設けた点で異なっている。

散乱部１Ｂａは、光透過部１ＢのＰＤＰ側端部の開口部に、光透過部１Ｂを透過してきた外部環境光を散乱させるために、例えば微細な凹凸が不規則なパターンに形成（つまり、ランダムに配列）されたものである。この散乱部１Ｂａは、例えば、楔形状成形用ロールを用いて形成される。この楔形状成形用ロールは、コントラスト向上シート１００Ｂに楔形の光吸収部２形成するための、この楔形と対応する断面形状を持ち、かつ楔形状間の平坦部に微細な凹凸形状がその表面に形成されている。これにより、上記散乱部１Ｂａを、略台形状の光透過部が形成される際に一体的に形成することができる。

なお、本実施例による散乱部は、微細な凹凸が不規則なパターンに形成されたものに限定されるものではない。例えば、微細な四角錐や円錐などが特定パターンに従って配列されたものであってもよい。つまり、透過する光を散乱させる形状であればよい。

ＰＤＰ２００から映像光の光線Ｌ１Ｂが光透過部１Ｂに入射すると、図７から明らかなように、微細な凹凸を有する散乱部１Ｂａで散乱され、光軸１０１に対して様々な傾斜角度を有する光線とされて、コントラスト向上シート１００Ｂから観察者側へ出射する。従って、映像光は、画面縦方向で良好な視野角特性を有することができる。

一方、映像光が散乱されると、画像がボケる懸念がある。しかし、実施例１で述べたように、ＰＤＰの１つの放電セルの範囲に、光吸収部２によって区画されている光透過部１が複数配置されている。そのため、散乱された映像光が隣接する放電セルに対応した範囲に漏れ込む量が少なく、実用上問題ないレベルとすることができる。また、ＰＤＰ２００とコントラスト向上シート１００Ｂの間の距離を所定とすることにより、映像光の散乱を適度に抑制することができ、画像のボケを抑えることができる。

また散乱部１Ｂａの形状を好適に設計すれば、画像のボケを抑えることが出来るのは言うまでもない。

次に、コントラスト向上シート１００Ｂに対してほぼ垂直に入射（すなわち、コントラスト向上層１０Ｂの光軸にほぼ平行に或は小さな傾斜角度で入射）する外部環境ＯＬに対する散乱部１Ｂａによる拡散について述べる。

光軸１０１にほぼ平行な外部環境光ＯＬ１Ｂが散乱部１Ｂａに至ると、図７に示すように、外部環境光ＯＬ１Ｂは散乱部１Ｂａにより散乱される。この散乱光は、ＰＤＰの反射面で反射され、光透過部１Ｂと光吸収部２との繰り返し配列パターン（原パターン）の２次光源像を形成する。しかし、既に散乱部１Ｂａにより散乱されているため、この２次光源像がボケる。これにより、再び、反射光がコントラスト向上層１０Ｂを通過しても、原パターンと干渉が起こり難く、モアレが大きく低減され、視覚上皆無とすることも可能となる。

以上述べたように、本実施例においても、光透過部の端部の開口部に形成された散乱部により、モアレを低減することができる。散乱部は、光透過部の端部の開口部に一体的に形成することが可能であり、従来技術のようにモアレ低減専用の散乱フィルムを用いないので、大きなコストアップを招くことがない。

実施例１によるコントラスト向上シートを備えた表示装置の主要部の斜視図。 実施例１によるコントラスト向上シートを示す断面模式図。 実施例１によるコントラスト向上シートの要部の拡大図。 実施例１の別の実施例によるコントラスト向上シートを示す断面模式図。 実施例２によるコントラスト向上シートを示す断面模式図。 実施例２によるコントラスト向上シートの要部の拡大図。 実施例３によるコントラスト向上シートの要部の拡大図。

符号の説明

１…光透過部、１ａ，１ｂ…凹レンズ形状部、１Ａａ…凸レンズ形状部、１Ｂａ…散乱部、２…光吸収部、４…出射側ベース層、１０…コントラスト向上層、１００…コントラスト向上シート、１０１…光軸、２００…ＰＤＰ、２１０…上部パネル、２１１…上部ガラス基板、２１２…表示電極、２１３…誘電体層、２１４…保護膜、２２０…下部パネル、２２２…アドレス電極、２２３…誘電体層、２２４…蛍光体、２２５…隔壁、２３０…放電セル、Ｌ…映像光の光線、ＯＬ…外部環境光、

Claims (5)

1. 表示パネルと、該表示パネルの表示面側に配置された光学シートとを有する表示装置において、
   前記表示パネルの水平方向に延びて形成され、かつ前記表示パネルの垂直方向に複数配列された、前記表示パネルからの映像光を映像観察側に導光する光透過部と、
   前記表示パネルの水平方向に延びて形成され、かつ前記表示パネルの垂直方向に複数配列された、前記光学シートに入射される外光を吸収するための光吸収部と、を備え、
   前記光透過部と前記光吸収部が、前記表示パネルの垂直方向に交互に配列されており、
   各前記光透過部の前記表示面側の端部にレンズ部が形成され、
   前記レンズ部により、前記光学シートに入射された外光を前記表示パネルの表示面側に向けて拡大させるようにしたことを特徴とする表示装置。
2. 請求項１に記載の表示装置において、
   前記複数の光透過部の各々は、前記表示パネルの垂直方向の断面形状が略台形状であり、該台形の上辺が前記表示面側を向き、かつ該上辺に前記レンズ部が形成されており、前記台形の下辺が前記映像観察側を向いており、
   前記複数の光吸収部のそれぞれは、前記表示パネルの垂直方向の断面形状が略楔形状であり、
   前記映像光の入射側において、前記光透過部の前記台形の上辺と、前記光吸収部の略楔形状の底辺が、前記表示パネルの垂直方向において互いに隣接していることを特徴とする表示装置。
3. 請求項１または２に記載の表示装置において、
   前記レンズ部は、前記表示パネルの表示面側に凹を向けた凹レンズであることを特徴とする表示装置。
4. 請求項１または２に記載の表示装置において、
   前記レンズ部は、前記表示パネルの表示面側に凸を向けた凸レンズであり、該凸レンズは、前記光学シートに入射される外光を表示パネルの表示面と前記凸レンズとの間に集光することを特徴とする表示装置。
5. 請求項４に記載の表示装置において、
   前記凸レンズと該凸レンズの集光点までの距離と、前記表示パネルの前記表示面と前記凸レンズの集光点との距離との比を１：２以上としたことを特徴とする表示装置。

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