ディスプレイパネル、及びそれを用いた画像表示装置
【課題】コントラスト向上フィルタで外光を吸収させるが故に、画像光の一部も吸収されてしまい輝度が低下する事を改善し、明室コントラスト向上に伴う輝度低下を抑制した、ディスプレイパネルと、それを用いた画像表示装置を提供する。
【解決手段】ディスプレイパネル１０は、プラズマディスプレイパネルや液晶パネル等からなるディスプレイパネル本体１の前面に配置するコントラスト向上フィルタ５について、主切断面形状がディスプレイパネル本体から離れるほど先細りの楔形状のプリズム要素２が多数配列され、プリズム要素間は光透過要素３とする。しかも、プリズム要素はディスプレイパネル本体側を光吸収部２ａ、残りの部分を透明部２ｂとして、プリズム要素の屈折率ｎｐと光透過要素の屈折率ｎｔをｎｐ＜ｎｔとする。画像表示装置はこのディスプレイパネルを備えたものとする。
【解決手段】ディスプレイパネル１０は、プラズマディスプレイパネルや液晶パネル等からなるディスプレイパネル本体１の前面に配置するコントラスト向上フィルタ５について、主切断面形状がディスプレイパネル本体から離れるほど先細りの楔形状のプリズム要素２が多数配列され、プリズム要素間は光透過要素３とする。しかも、プリズム要素はディスプレイパネル本体側を光吸収部２ａ、残りの部分を透明部２ｂとして、プリズム要素の屈折率ｎｐと光透過要素の屈折率ｎｔをｎｐ＜ｎｔとする。画像表示装置はこのディスプレイパネルを備えたものとする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、明室環境下での外光による画像のコントラスト低下を抑制するコントラスト向上フィルタを備えたディスプレイパネルと、このディスプレイパネルを用いた画像表示装置に関する。更に詳しくは、コントラスト向上に伴う画像光の輝度低下を改善した、ディスプレイパネルと、それを用いた画像表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、ディスプレイパネルとして、プラズマディスプレイパネル、液晶パネル等の種々の画像表示パネルをディスプレイパネル本体として用いた、テレビジョン、電子看板、モニターディスプレイなどの各種画像表示装置が実用されている。そして、ディスプレイパネル本体の前面には、明室環境下で画像を観察するときに、蛍光灯や太陽光等の外光がディスプレイパネル面に入射することによる画像コントラスト、つまり、明室コントラストが低下しない様にするコントラスト向上フィルタ等の各種光学フィルタを配置することがある。
【０００３】
コントラスト向上フィルタを備えた従来のディスプレイパネルの構成は、図４の断面図でその一例を示すディスプレイパネル２０の様に、通常、ディスプレイパネル本体２１の前面（画面）の、表示画像の観察者Ｖの側に、コントラスト向上フィルタ２５を備えている。従来使用されるコントラスト向上フィルタ２５は、ストライプ状の遮光部位となる主切断面形状が楔形状の暗色線条部２２が、その延在方向（図４に於いては紙面と直交方向）が互いに平行となる様にして、且つフィルタ面の面内に於いて該延在方向と直交する方向（図４に於いては左右方向）に多数配列された構造のコントラスト向上層２４を備えたフィルタである。また、暗色線条部２２の間は光透過部となる透明樹脂層２３となっている。この様なコントラスト向上フィルタ２５をディスプレイパネル本体２１の前面に配置すると、外光は暗色線条部２２で吸収されて観察者Ｖ側に戻って画像光に混じらない様になり、また画像光は暗色線条部２２の間の透明樹脂層２３を通過して観察者Ｖ側に届くので、表示画像の黒画像輝度に対する白画像輝度の比である画像コントラストの低下を防止し得る。即ち、明室環境下での外光による明室コントラストの低下を防ぐことができる（特許文献１）。
なお、図５のコントラスト向上フィルタ２５は、暗色線条部２２と透明樹脂層とを有するコントラスト向上層２４が、透明基材２６上に積層され支持された構成例である。
【０００４】
なお、コントラスト向上層２４の作用は、外光に対しては、暗色線条部２２がフィルタ面の法線に対して傾斜した方向から来る外光は吸収し、暗色線条部２２同士の間の透明樹脂層２３の部分が該法線方向に近い角度で出射する画像光を透過する光透過部となる。これによって外光の影響を抑制して、明室コントラストを向上させることができる。また、画像光に対しては、画像光を拡散して視野角を増大したり、画像光を正面方向に集光して正面輝度を増大させたり、することができるフィルタでもある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−５３５６７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、図５の断面図で示す様に、従来のコントラスト向上フィルタ２５に於ける暗色線条部２２は、該暗色線条部２２の楔形状の斜面に当たった外光ＯＬ１を吸収するが、該斜面に当たった画像光も吸収することがある。すなわち、画像光のうち、コントラスト向上フィルタ２２のフィルタ面Ｐに立てた法線Ｎに平行に入射する画像光Ｌ１は、透明樹脂層２３をそのまま通過し観察者Ｖ側に到達する。また、該法線Ｎに平行に近い角度で入射する画像光Ｌ２は、透明樹脂層２３の屈折率を暗色線条部２２（を構成する樹脂成分）の屈折率よりも大となるよう選択すれば、楔形状の斜面に当たって全反射させて、観察者Ｖ側に到達させることができる。しかし、ディスプレイパネル本体２１からの画像光には、法線Ｎに対して大きな角度で放出される画像光Ｌ３も存在し、この様な画像光Ｌ３は、暗色線条部２２の斜面に対して小さい入射角で当たるので、透明樹脂層２３と暗色線条部２２の屈折率の大小関係の如何によらず全反射させることが出来ず暗色線条部２２に吸収される。この結果、この様な拡散光的な画像光Ｌ３は、観察者Ｖには到達せず、その分、輝度が低下してしまうことなる。尚且つ画像の視認可能な角度範囲即ち視野角も狭くなる。
【０００７】
なお、外光ＯＬ１で例示する様に、外光には画像光に比べて一般にフィルタ面Ｐに対して大きな入射角（法線Ｎに対して大きな角度）で入射し、暗色線条部２２の斜面には臨界角未満の小さい入射角で当たる成分が多いので、全反射せずに光吸収性を呈する暗色線条部２２で吸収されてしまう。
【０００８】
すなわち、本発明の課題は、ディスプレイパネル本体の前面にコントラスト向上フィルタを備えたディスプレイパネルについて、コントラスト向上フィルタによって外光を吸収させるが故に、画像光の一部も吸収されてしまい輝度が損なわれ、又視野角も狭くなっていた問題を改善した、外光に対する明室コントラスト向上に伴う画像光の輝度低下と視野角の狭窄を抑制できる、ディスプレイパネルと、それを用いた画像表示装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
そこで、本発明では、次の様な構成の、ディスプレイパネル、及びそれを用いた画像表示装置とした。
（１）ディスプレイパネル本体と、該ディスプレイパネル本体の前面に配置されるコントラスト向上フィルタとを、少なくとも備え、
該コントラスト向上フィルタは、主切断面形状が前記ディスプレイパネル本体から離れるほど先細りの楔形状のプリズム要素が、その延在方向を互いに平行にして且つ該延在方向と直交する方向に多数配列し、該プリズム要素の間には画像光を透過する光透過要素を備え、且つ前記プリズム要素は、光吸収部を前記ディスプレイパネル本体側に備え他方の側に光透過性の透明部を備え、該プリズム要素と前記光透過要素との界面に於ける両要素の屈折率が、プリズム要素の屈折率ｎｐが光透過要素の屈折率ｎｔよりも小さく、ｎｐ＜ｎｔである、ディスプレイパネル。
【００１０】
（２）上記ディスプレイパネル本体が、プラズマディスプレイパネルである上記（１）のディスプレイパネル。
（３）上記（１）又は（２）のディスプレイパネルを備えた画像表示装置。
【発明の効果】
【００１１】
（１）本発明によるディスプレイパネルによれば、明室コントラストが向上すると共に、ディスプレイパネル本体からの画像光の損失を低減できるので、明室コンラトラスト向上に伴う輝度低下を抑制し輝度も向上できる。
（２）更に、本発明によるディスプレイパネルは、画面の法線方向から大きく傾斜した画像光も透過出来る為、画像の視野角も広くなる。
（３）本発明による画像表示装置によれば、上記ディスプレイパネルを用いているので、上記した効果が得られる。その結果、明室コントラスト向上に伴う輝度低下が抑制され、広視野角となった画像表示装置となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明によるディスプレイパネルの一形態例と、外光及び画像光の光路を説明する断面図。
【図２】２物質の界面での屈折率の大小関係と光路を例示する断面図。
【図３】プリズム要素に於ける光吸収部の他の形状例として厚みが中央部程厚い２例を示す断面図。
【図４】従来のコントラスト向上フィルタを備えたディスプレイパネルの一例を示す断面図。
【図５】図４に於けるコントラスト向上フィルタでの外光吸収と画像光吸収を説明する断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、図面は概念図であり、構成要素の縮尺関係、縦横比等は誇張されていることがある。
【００１４】
〔Ａ〕ディスプレイパネル
先ず、図１は、本発明によるディスプレイパネルの一実施形態を、概念的に示す断面図である。同図に示すディスプレイパネル１０は、ディスプレイパネル本体１の前面（図面下方）に、コントラスト向上フィルタ５を備えた構成のものである。ディスプレイパネル本体１とコントラスト向上フィルタ５との間には、本実施形態では中間層Ａとして空気層が存在する。
また、概念図でもある同図では、説明の簡素化の為、空気層からなる中間層Ａとの界面（表面）に於ける光の屈折は省略し屈折や反射は生じないものとして説明する。また、同様に、コントラスト向上フィルタ５の（画像光の）出光面側での光の屈折や反射も生じないものとして説明する。
そして、本実施形態では、該コントラスト向上フィルタ５は、光吸収部２ａと透明部２ｂとを備えたプリズム要素２と、該プリズム要素２間で画像光を透過させる光透過要素３を備えたコントラスト向上層４を有する。
【００１５】
なお、コントラスト向上フィルタ５は、破線で示す透明基材６がコントラスト向上層４に密着積層されている構成になることもある。透明基材６は必須ではないが機械的強度を増す等の為に設ける。本実施形態は透明基材６が存在しない形態であるが、明室コントラスト向上に伴う輝度低下を抑制する本発明に於いては、透明基材６は本質的な要素ではない。
【００１６】
（プリズム要素）
そして、本実施形態では、該コントラスト向上フィルタ５は、主切断面形状がディスプレイパネル本体１から離れるほど先細りの楔形状のプリズム要素２が、その延在方向を互いに平行にしてフィルタ面Ｐに平行な方向であると共に該延在方向と直交する方向に多数配列している。プリズム要素２の延在方向は、同図で紙面に垂直方向であり直線状に延在している。従って、プリズム要素２は柱状プリズム要素でもある。また、本実施形態に於ける該プリズム要素２の主切断面形状の楔形状は台形形状であり、広幅の下底がディスプレイパネル本体１側、狭幅の上底が該ディスプレイパネル本体１による表示される画像を観察する観察者Ｖ側の向きである。また、該楔形状は台形であるのでその両斜辺は夫々一本の直線から構成される。
このプリズム要素２は、コントラスト向上層４内で位置的に、図４及び図５で説明した従来のコントラスト向上フィルタ２０に於ける暗色線条部２２に該当する光学要素である。
【００１７】
なお、「主切断面形状」とは、コントラスト向上フィルタ５のフィルタ面Ｐ（該フィルタ５のシート状形状に於ける画像光の入光側表面）に立てた法線Ｎを含む断面である「縦断面」のうち、柱状のプリズム要素２の延在方向に直交する断面として定義される「主切断面」に於ける断面形状のことを意味する。
【００１８】
プリズム要素２は、特許文献１のコントラスト向上フィルタの如くその内部全体が黒色等に着色した光吸収性の不透明な光学要素では無く、光吸収部２ａと透明部２ｂとを共に有する光学要素として設けられる。このうち、光吸収部２ａが黒色等に着色した光吸収性の不透明な光学要素であり、透明部２ｂは、従来の暗色線条部２２とは異なり、光の屈折及び反射を利用するものであり、黒色等に着色していない専ら光吸収性を積極的に付与し無い透明な光学要素である。
本実施形態では、光吸収部２ａの大きさは、プリズム要素２のディスプレイパネル本体１側の部分である下底のフィルタ面Ｐ内に於ける形状及び寸法に等しい。また、光吸収部２ａの厚み（図面では上下方向の寸法）は一定である。なお、図１では、この厚み一定の光吸収部２ａは、コントラストフィルタ５のフィルタ面Ｐに対して、ディスプレイパネル本体１側に突出した位置に設けてある。言い換えると、光吸収部２ａの全部分は透明部２ｂ内には侵入せず、フィルタ面Ｐよりもディスプレイパネル本体１側に存在する（該光吸収部２ａを備えるプリズム要素２表面が、光透過要素３部分のフィルタ面Ｐに対して僅かに凸となっている）。また、該光吸収部２ａの厚みは、プリズム要素２の厚みに対して、１／１０以下の厚みとなっている。従って、本実施形態では、プリズム要素２の体積の大部分は透明部２ｂとなっている。
【００１９】
なお、プリズム要素２の大きさとその配列周期は、用途により適宜設定するが、主切断面形状が台形の場合、下底の幅は１０〜５０μｍ、上底の幅は５〜５０μｍ、高さは１０〜２００μｍ、斜面傾斜角は０〜３０°、配列周期は１０〜２００μｍの範囲とする。例えば、下底の幅は２０μｍ、上底の幅は１０μｍとし、高さは２０μｍ、斜面の傾斜角度（フィルタ面Ｐの法線Ｎに対する角度）は１５°、配列周期は８０μｍとする。
【００２０】
（光透過要素）
また、多数配列したプリズム要素２同士の間には、ディスプレイパネル本体１からの画像光を観察者Ｖ側に透過させる光透過要素３を備えている。この光透過要素３は、コントラスト向上層４内で位置的には、図４及び図５で説明した従来のコントラスト向上フィルタ２０に於ける透明樹脂層２３に該当する光学要素である。
【００２１】
光透過要素３と、プリズム要素２との夫々の厚みの関係は、本実施形態では、同一乃至は略同一の厚みである。なお、通常は、光透過要素３の厚みは、プリズム要素２の厚み以上、或いはプリズム要素２に於ける透明部２ｂの厚み以上である。そして、光透過要素３は、フィルタ面Ｐに平行な平面に沿った方向では透明部２ｂ同士の間を埋めて、透明部２ｂを含めてプリズム要素２を少なくとも側面から支持して機械的強度を補強すると共に、画像光を透過させる光学要素である。なお、プリズム要素２の厚み乃至はその透明部２ｂの厚みを超過した光透過要素３の部分は、厚み方向からもプリズム要素２を支持することができる。例えば、点線で表示した透明基材６の部分も一体的に光透過要素３となっている場合を想定すれば良い。
なお、図１の実施形態では、光透過要素３はプリズム要素２の透明部２ｂを（両側）側面の２方向から支持している例である。
なお、光透過要素３の厚みは、例えば１００〜３００μｍ程度である。
【００２２】
そして、本発明では、該光透過要素３の屈折率ｎｔと、前記プリズム要素２の屈折率ｎｐとの関係を、プリズム要素２の屈折率ｎｐが光透過要素３の屈折率ｎｔよりも小さく、ｎｐ＜ｎｔとしてある。
【００２３】
（屈折率ｎｐ＜屈折率ｎｔによる作用効果）
以上の様に、本発明では、ディスプレイパネル本体１側に光吸収部２ａを有し該光吸収部２ａ以外の部分に透明部２ｂを有するプリズム要素２と、このプリズム要素２の屈折率ｎｐに対して、相対的に大きい屈折率ｎｔとした光透過要素３とを組み合わせた構成のコントラスト向上層４としている。この結果、従来ならば楔形状の暗色線条部２２に当たって消失していた画像光を、消失させずに観察者Ｖ側に到達させて、輝度の低下を防ぐことができる様になる。その理由を、図１及び図２を参照して、更に説明する。
なお、プリズム要素２の屈折率２ｐは、少なくとも透明部２ｂの（少なくとも光透過要素３との界面を形成する部分での）屈折率を意味する。光吸収部２ａもプリズム要素２に属するが、光透過要素３との界面に占める割合が少ないので、光吸収部２ａの（少なくとも光透過要素３との界面を形成する部分での）屈折率は無視することもできる。
【００２４】
先ず、図２の断面図は、スネルの法則に従って、屈折率ｎ１＞屈折率ｎ２の条件下で、屈折率ｎ１の物質から屈折率ｎ２の物質に向かって、光線が進行するときの、屈折と全反射による光路の様子を説明する図面である。屈折率ｎ１の物質と屈折率ｎ２の物質との界面Ｑに入射角θ１で到達した光線Ｌａは、屈折率ｎ２の物質内に進入し出射角θ２で進行する。このとき、屈折率ｎ１、屈折率ｎ２、入射角θ１、及び出射角θ２には、スネルの法則により、ｎ１×ｓｉｎθ１＝ｎ２×ｓｉｎθ２の関係が成立する。入射角θ１と出射角θ２との関係は、屈折率ｎ１＞屈折率ｎ２の条件下であったから、入射角θ１＜出射角θ２の関係となる。
また、光線が屈折率の大きい物質（屈折率ｎ１）から屈折率の小さい物質（屈折率ｎ２）に進行するとき、出射角θ２は入射角θ１よりも大きくなるが、入射角θ１が大きくなるにつれて、出社角θ２も大きくなり、或る入射角θ１では、出射角θ２は９０°になる。出射角θ２が９０°のときは、もはや屈折率ｎ２の物質中には光線は進入できなくなる。このときの入射角θｃが臨界角である。そして、入射角θｆが臨界角θｃ以上に大きい光線Ｌｆは界面Ｑで全反射して入射角θｆに等しい出射角（反射角）θｆで元の屈折率ｎ１の物質内に戻ることになる。
この全反射と屈折の現象を利用することで、光透過要素３内を進行しプリズム要素２との界面に臨界角以上の入射角で当たった光線は全反射させ、一方、臨界角未満の入射角で当たった光線はプリズム要素２内に進入させ且つ屈折させることができる。
【００２５】
なお、本発明では、屈折率ｎ１の物質が光透過要素３に該当し、それよりも屈折率が相対的に小さい屈折率ｎ２の物質がプリズム要素２に該当する。
また、プリズム要素２及び光透過要素３は、通常、硝子或いは樹脂材料で構成するが、その場合、これら材料の屈折率は一般的には１．３〜１．７であり、この中から設定することができる。例えば、屈折率ｎｐを１．４９、屈折率ｎｔを１．６４にする（屈折率差０．１５）。なお、ｎｐ＜ｎｔなる屈折率差は、通常０．１４以上、全反射の臨界角をより小さくできる点では、０．２０以上とすると良い。
【００２６】
（画像光に対する作用）
次に、元の図１を参照して、画像光及び外光に対するプリズム要素２及び光透過要素３の作用について説明する。
図１に示す様に、ディスプレイパネル本体１から放射された画像光のうち、先ず、コントラスト向上フィルタ５のフィルタ面Ｐに立てた法線Ｎに平行に入射する光線Ｌ１は、光透過要素３をそのまま（法線Ｎに平行に）進行し、観察者Ｖの側に出光する。また、図示はしないが、同じく法線Ｎに平行に入射する光線Ｌ１で、プリズム要素２の光吸収部２ａに入射した光は、そこで吸収されて消失する（ここでの輝度の損失は容認する）。
また、ディスプレイパネル本体１から放射される画像光のうち、法線Ｎに対して角度を付けてコントラスト向上層４に斜めに入射する光線Ｌ２は、光透過要素３内を進行してプリズム要素２の側面の斜面（透明部２ｂと光透過要素３との界面）に臨界角超過の角度で当たり全反射して、光透過要素３内を進行し、観察者Ｖの側に出光する。
【００２７】
また、ディスプレイパネル本体１から放射される画像光のうち、法線Ｎに対して更に角度を付けて、コントラスト向上層４に斜めに入射する光線Ｌ３は、光透過要素３内を進行してプリズム要素２の側面の斜面に臨界角未満の角度で当たる。すると、そこで全反射せずに屈折して入射角よりも大きい出射角で、つまり法線Ｎに対する角度をより小さくして透明部２ｂ内に進行し透明部２ｂの先端部Ｔから、観察者Ｖの側に出光する（先に述べたとおり説明の簡略化の為に、屈折現象はプリズム要素２と光透過要素３と界面のみに注目して説明している）。なお、特にこの画像光Ｌ３は、プリズム要素２全体を光吸収性とした物に該当する従来の暗色線条部２２では、該暗色線条部２２で吸収されて、観察者Ｖ側には到達しなかった画像光であり、この分、本発明では、輝度が向上し、コントラスト向上フィルタによる輝度低下を抑制することが可能となる。
【００２８】
（外光に対する作用）
一方、外光は、室内照明等の為、通常、フィルタ面Ｐに立てた法線Ｎに対して、通常４５°以上の大きな角度でコントラスト向上層４に入射する成分光が多い。
そして、外光に対しては、図１に示す様に、先ず、法線Ｎに対して比較的大きい角度で、コントラスト向上層４に入射する外光ＯＬ１については、光透過要素３内を進行してプリズム要素２の側面の斜面（透明部２ｂと光透過要素３との界面）に臨界角未満の角度で当たる。すると、そこで屈折して入射角よりも大きい出射角で、つまり法線Ｎに対する角度をより小さくして、透明部２ｂ内に進行する。そして、透明部２ｂ内を進行する外光ＯＬ１が、プリズム要素２のディスプレイパネル本体１側に設けられた光吸収部２ａに到達すると、該光吸収部２ａで吸収される。
【００２９】
また、外光のうち、法線Ｎに対して比較的小さい角度でコントラスト向上層４に入射する外光ＯＬ２については、（この様な成分光は外光には通常少ないのは先に述べた通りだが）光透過要素３内を進行してプリズム要素２の側面の斜面（透明部２ｂと光透過要素３との界面）に当たる。そして、その入射角が臨界角以上のとき、界面を屈折して透過せずに、界面で全反射して、光透過要素３内をディスプレイパネル本体１側に進行する。なお、この外光ＯＬ２は、プリズム要素２が、図４で例示の透明部２ｂを備えず全体が光吸収性の従来の暗色線条部２２であっても、入射角が臨界角以上であれば透過（吸収）せずに同じく全反射するので、明室コントラスト向上に寄与することはない。
【００３０】
また、外光のうち、プリズム要素２の透明部２ｂの先端部Ｔに当たった外光ＯＬ３は、透明部２ｂ内に進入した後、透明部２ｂの斜面に当たった光は、そこで一部は反射し一部は透過する。この為、該斜面で反射した外光ＯＬ３ａは、透明部２ｂ内部を進行して光吸収部２ａに到達すると、そこで吸収される。一方、該斜面を透過した外光ＯＬ３ｂは、光透過要素３内に進入し、同図の様にディスプレイパネル本体１の方に進行することがある。この外光ＯＬ３ｂの存在は、従来の暗色線条部２２の場合では、あり得なかった光線であり、この分、明室コントラストが低下することは否めない。ただ、透明部２ｂの斜面の内面で一部は反射して、こちらの分は、光吸収部２ａで吸収される。従って、この外光ＯＬ３の一部は明室コントラスト低下に寄与することになる。但し、この様な外光Ｌ３の寄与は、通常、少ない。
【００３１】
なお、外光ＯＬ３の様に、光線が、（プリズム要素２と光透過要素３との界面に於いて）屈折率の小さい物質から屈折率の大きい物質へ進入するときは、これら両物質の界面で屈折はするが、全反射は生じない。つまり、全反射の現象は利用できない。この為、プリズム要素２の透明部２ｂに進入した外光ＯＬ３は、光透過要素３との界面で屈折して光透過要素３内に進入してしまう。しかし、他の一部は界面で反射して外光ＯＬ３ａとなり、この外光ＯＬ３ａは光吸収部２ａで吸収できる。なお、反射光ＯＬ３ａと屈折光ＯＬ３ｂとは、元の外光ＯＬ３が無偏光の自然光である場合（通常外光は自然光である）、直線偏光の偏光方向が互いに直交した関係の光線となっている。
また、図示はしなかったが、前記した画像光に対する図１の説明で屈折した画像光Ｌ３についても、その光線が自然光である場合は、一部が屈折光となり、一部が図示しなかった反射光となる。しかし、こちらの場合は、全部が屈折光とならずに一部が反射光となっても、反射光も観察者Ｖ側に届けられるので、輝度低下の抑制に有効な画像光である点では同じである。従って、いずれも輝度向上に有効な反射光と屈折光とを、あえて点線で区別して図示していない。
【００３２】
（明室コントラスト向上に伴う輝度低下の抑制）
以上の様な、画像光と外光とに対する作用の結果、画像光のうち、特に法線Ｎに対して相対的に大きい角度でコントラスト向上層４に入射する拡散光的な成分光（画像光Ｌ３）について、光透過要素３側からプリズム要素２の透明部２ｂの側面に入射する光の屈折作用によって法線Ｎに対する角度を小さくすることができる。その結果、観察者Ｖ側に届けることが可能となる。そして、この分、輝度が向上する。
ただ、これと同時に、外光のうち、特に法線Ｎに対して相対的に小さい角度（フィルタ面Ｐに垂直に近い角度）でコントラスト向上層４に入射する成分光（外光ＯＬ２やＯＬ３）については、ディスプレイパネル本体１側に到達することがある。この為、この分、明室コントラストが低下する事は否めない。但し、通常、外光は、法線Ｎに対して相対的に小さい角度でコントラスト向上層４に入射する成分光は少ないので、この影響はそれ程ではない。なぜならば、外光のうち、一般的な、法線Ｎに対して相対的に大きい角度でコントラスト向上層４に入射する成分光は、光透過要素３とプリズム要素２の透明部２ｂとの側面に於ける光の屈折作用によって、ディスプレイパネル本体１側に備えられた光吸収部２ａに到達すると、そこで吸収されるからである。この結果、明室コントラスト向上に伴う輝度の低下を抑制することができる。
【００３３】
以上の様に、本発明は、透明部２ｂと光透過要素３との界面での屈折及び反射現象と、光吸収部２ａでの外光の吸収作用とを巧みに利用するものである。なお、光吸収部２ａは、プリズム要素２のディスプレイパネル本体１側、つまり画像光が来る方の側、であるが、仮に、これが反対側の観察者Ｖ側であった場合には、上記で説明した様な作用効果は得られない。逆側の観察者Ｖ側に光吸収部２ａを備えたプリズム要素とした場合には、画像光は屈折してから光吸収部に導かれる成分光が増えて、その分、輝度が低下してしまう。また、外光は光吸収部２ａに直接当たる成分光を吸収できるのみとなり、屈折を利用して光吸収部に導いて吸収できる外光が存在しなくなり、その分、明室コントラストが低下してしまう。
【００３４】
〔Ｂ〕各構成要素などの詳細
次に、ディスプレイパネル本体１、プリズム要素２、光透過要素３、コントラスト向上層４、コントラスト向上フィルタ５、透明基材６について、主として材料面について、更に説明する。なお、プリズム要素２以外の、ディスプレイパネル本体１、光透過要素３、透明基材６については、公知のものを適宜採用することができる。
【００３５】
《ディスプレイパネル本体》
ディスプレイパネル本体１は、プラズマディスプレイパネル、液晶パネル、ＥＬ（電界発光）パネル等の平面画像を表示可能な表示パネルである。また、表示面が平面のブラウン管等でも良い。
ディスプレイパネル本体１は、例えばプラズマディスプレイパネル（本体）の場合は、前面ガラス基板及び背面ガラス基板の表裏２枚のガラス基板の間に形成される密閉空間中にキセノン等の希ガスを密閉して、プラズマ放電させて蛍光体から可視光線を発光させて画像表示する平面型の表示素子である。また、偏光を利用する液晶パネルの場合は、通常表裏基板の表面に偏光板等も有する。
【００３６】
《コントラスト向上フィルタ》
本発明に於けるコントラスト向上フィルタ５は、図４及び図５で例示の様な従来公知のコントラスト向上フィルタに対して、暗色線条部２２を透明材料で形成して透明部２ｂとして、更に該透明部２ｂのディスプレイパネル本体１側に光吸収部２ａを形成して、これらによってプリズム要素２を形成することができる。その際、該プリズム要素２と光透過要素３（従来の透明樹脂層２３に該当する）との屈折率の関係を、光透過要素３がプリズム要素２よりも相対的に屈折率を大きくして形成する。なお、従来公知のコントラスト向上フィルタは、例えば、特開２００７−２７２１６１号公報などに記載の所謂微小ルーバ（暗色線条部２２に該当）を用いたフィルタ等である。
従って、本発明によるコントラスト向上フィルタ５は、上記した相違点以外の点は、従来公知のコントラスト向上フィルタと同様な材料、方法で形成することができる。以下、プリズム要素２、光透過要素３などについて、詳述する。
【００３７】
［プリズム要素］
プリズム要素２は、光吸収部２ａと透明部２ｂとを備えるが、先ず、通常、体積の主要（５０％超過）な部分を占める透明部２ｂから説明する。
【００３８】
（透明部２ｂ）
透明部２ｂは透明材料から構成すれば良く、該透明材料としては（光透過要素３との屈折率差の設定もあるが）基本的には特に制限はなく、樹脂材料、或いはガラスやセラミックス等の無機材料を用いることができる。なかでも、樹脂材料は、形成が容易な点で好ましい。
また、プリズム要素２の透明部２ｂは、仮にそれが透明ではなく暗色であるならば、従来のコントラスト向上フィルタに於ける暗色線条部２２と同様の暗色材料で形成することが出来る光学要素である。従って、従来のコントラスト向上フィルタに於ける暗色線条部２２の形成に用いた暗色材料が、カーボンブラック等の光吸収性色材を樹脂バインダに添加した樹脂組成物であるので、透明部２ｂの形成には、樹脂バインダに対する該光吸収性色材の添加を省いた透明な樹脂組成物によって形成することが出来る。
該透明な樹脂組成物（上記樹脂バインダ）としては、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、スチレン樹脂等の熱可塑性樹脂でも良いが、固化が迅速などの点で、好ましくは、硬化性樹脂、それも、紫外線や電子線で硬化する電離放射線硬化性樹脂を用いるのが良い。電離放射線硬化性樹脂としては、アクリレート系、エポキシ系、ポリエステル系などの樹脂が挙げられる。
なお、透明部２ｂの形成は、透明部２ｂとは逆凹凸形状の凹条部が形成された光透過要素３を先に形成してから（この点については後述する）、該凹条部に透明材料を充填し固化させれば良い。
【００３９】
（光吸収部２ａ）
光吸収部２ａは、光吸収性の暗色材料で形成すれば良い。暗色材料としては有機材料、無機材料、いずれでも良い。例えば、該暗色材料は、前記した従来のコントラスト向上フィルタに於ける暗色線条部２２の形成に用いていた暗色材料と同様な材料を用いることができる。例えば、カーボンブラックやアニリンブラック等の光吸収性色材を樹脂バインダに含有させた、塗料（乃至はインキ）等の樹脂組成物を用いる。なお、暗色の代表色は黒色だが、画像表示色に悪影響しなければ、低明度の茶褐色、紺色、臙脂色、深緑色等の有彩色もあり得る。
なお、樹脂バインダとしては、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、スチレン樹脂等の熱可塑性樹脂でも良いが、固化が迅速などの点で、好ましくは、硬化性樹脂、それも、紫外線や電子線で硬化する電離放射線硬化性樹脂を用いるのが良い。電離放射線硬化性樹脂としては、アクリレート系、エポキシ系、ポリエステル系などの樹脂が挙げられる。
なお、光吸収部２ａの形成は、光透過要素３と透明部２ｂとを形成後に、光透過要素３間の表面に露出している透明部２ｂの幅広の下底側の面にのみ、見当を合わせた印刷等によってパターン形成することで、形成できる。なお、パターンの位置合わせは、光透過要素３の面と、透明部２ｂとの面に密着性等の表面物性差を設けてこれを利用しても良い。
【００４０】
［光透過要素］
光透過要素３は、透明材料から構成すれば良く、該透明材料としては（透明部２ｂとの屈折率差の設定もあるが）基本的には特に制限はなく、樹脂材料、或いはガラスやセラミックス等の無機材料を用いることができる。なかでも、樹脂材料は、形成が容易な点で好ましい。該透明材料としては、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、スチレン樹脂等の熱可塑性樹脂でも良いが、固化が迅速などの点で、好ましくは、硬化性樹脂、それも、紫外線や電子線で硬化する電離放射線硬化性樹脂を用いるのが良い。電離放射線硬化性樹脂としては、アクリレート系、エポキシ系、ポリエステル系などの樹脂が挙げられる。
なお、光透過要素３の厚みは、例えば１００〜３００μｍ程度である。光透過要素３はプリズム要素２の高さ（厚さ）よりも大きくなり得ることは前述した通りである。
【００４１】
［光透過要素と透明部の形成法］
なお、プリズム要素２の透明部２ｂとは逆凹凸形状の凹条部が形成された光透過要素３を形成するには、公知の成形法、例えば、加熱された成形型を熱可塑性樹脂層に押圧する熱プレス法、熱可塑性樹脂組成物を成形型内に注入して固化させるキャスティング法、射出成形法、電離放射線硬化型樹脂組成物を成形型上（内）に注入して電離放射線で硬化させる２Ｐ法（フォトポリマー法）等を利用できる。これらの成形法の中でも、２Ｐ法は生産性に優れる点でより好ましい。２Ｐ法では、シリンダ状（円筒状）の成形型を使用して、帯状シートなどを供給しながら連続的に成形できる。帯状シートとして透明基材６を用いれば、透明基材６上に積層された、光透過要素３と、そこに透明部２ｂとは逆凹凸形状の凹条部が形成される。この凹条部の内部に、電離放射線硬化型樹脂組成物などの透明材料を充填し固化させれば透明部２ｂが形成される。更に、この透明部２ｂの露出面の部分に、更に、光吸収部２ａを印刷などで形成すれば、コントラスト向上層４を形成できる。また、剥離性とした帯状シートを後から剥離除去すれば、透明基材６が積層されていないコントラスト向上層４も形成できる。
【００４２】
［その他の構成部材乃至は構成層］
コントラスト向上フィルタ５は、更に、前述した透明基材６の他に、機能層等のその他の層を備えていても良い。
【００４３】
（透明基材）
コントラスト向上フィルタ５に於けるコントラスト向上層４は、図１に於いて破線で示した様に、透明基材６を積層させることができる。
透明基材６には、ガラス、樹脂等からなる透明な基材を使用できる。なお、透明基材６が樹脂材料である場合は、特にそれが光透過要素３と同一乃至は略同一の屈折率の場合には、光透過要素３の一部と見做すこともできる（コントラスト向上層４に含まれる）。
透明基材６の樹脂は、例えば、ポリエチレンテレフタレート等のポリエステル系樹脂、シクロオレフィン重合体などのポリオレフィン系樹脂、トリアセチルセルロースなどのセルロース系樹脂、或いはアクリル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂等である。これら樹脂は、フィルム、シート、板の形態で使用される。なお、「フィルム」、「シート」、「板」は通常厚みにより大まかに区別されが、本発明では単に呼称上の違いのみであり、その意味の区別は特にない。なお、透明基材６の厚みは、例えば１２〜５００μｍである。
【００４４】
（機能層）
機能層は、図示はしないが、従来公知の、コントラスト向上フィルタなどディスプレイ前面用フィルタに於ける各種機能層を適宜採用できる。この様な機能層は、大別すると光学機能を担う光学機能層と、光学機能以外の機能を担う非光学機能層がある。光学機能層の例を挙げれば、近赤外線を吸収する近赤外線吸収層、紫外線を吸収する紫外線吸収層、或いは、視覚上の効果が得られる、プラズマディスプレイパネル本体からのネオン光を吸収するネオン光吸収層、表示画像を好みの色調に補正する色補正機能などの特定光透過層、反射防止層（防眩、反射防止、防眩及び反射防止兼用のいずれか）などがある。
また、非光学機能層の例を挙げれば、ディスプレイからの電磁波を遮蔽する電磁波遮蔽層、表面を保護する表面保護層やハードコート層、帯電防止層、汚染防止層、耐衝撃層、２層間の物質移動を防ぐバリア層、２層間を密着させる接着剤層（含む粘着剤層）などがある。
なお、光学機能層及び非光学機能層の夫々の各層は単層で機能を゜兼用する事もあり、光学機能層と非光学機能層間で兼用する事もある。
また、機能層は、コントラスト向上層４のディスプレイパネル本体１側、或いは観察者Ｖ側、或いは両側、いずれでも良い。
【００４５】
《その他の構成部材》
なお、ディスプレイパネル１０としては、上記したディスプレイパネル本体１及びコントラスト向上フィルタ５を少なくとも含むが、これ以外に、ディスプレイ駆動回路等の各種回路、該駆動回路とディスプレイパネル本体間の配線、これらを一体化するシャーシ、フレーム等を含んでいても良い。従って、ディスプレイパネル１０は、「ディスプレイモジュール」乃至は「パネルモジュール」等と呼ぶこともできる。
【００４６】
〔Ｂ〕画像表示装置
本発明による画像表示装置は、図示はしないが、上記の様なディスプレイパネル１０を備える画像表示装置である。本画像表示装置は、該ディスプレイパネル１０以外に、筐体（キャビネット）、入出力部品等の他、画像表示装置の用途に応じて、例えば、テレビジョン受像機の場合はチューナ等の、公知の各種部品を備える。これらのその他の構成要素は、特に制限はなく、用途に応じたものとなる。
【００４７】
〔Ｃ〕変形形態
また、本発明による、ディスプレイパネル、乃至はそれを用いた画像表示装置は、本発明の主旨を逸脱しない範囲内で、上記説明した以外のその他の層や部材、部品等を含んでも良い。また、上記説明した構成要素についても、上記以外の変形形態としても良い。
【００４８】
例えば、プリズム要素２に於ける光吸収部２ａは、上記実施形態では厚み一定であり、且つ全体がフィルタ面Ｐよりもよりディスプレイパネル本体１側に位置していた。しかし、光吸収部２ａは、例えば、図３（ａ）及び図３（ｂ）に例示する様に、厚みが一定でなくても良い。図３（ａ）及び図３（ｂ）は、幅方向中央部（図面左右方向の配列方向での幅方向の中央部）が厚み最大で且つ透明部２ｂ側に凸状で、他方の側（図面上方）は直線状の平坦な形状例である。また、図３（ａ）は前記凸形状が尖点を有する尖った形状例であり、図３（ｂ）は前記凸形状が尖点を持たない湾曲した形状例である。
なお、この様な光吸収部２ａ及び透明部２ｂからなるプリズム要素２を形成するには、先ず、光透過要素３間に形成した透明部２ｂとは逆凹凸形状の凹条部の内部に、溶剤添加等で固化時に体積収縮する様にした電離放射線硬化型樹脂組成物などの透明材料を充填し固化させて、光吸収部２ａ側とする表面が窪んで露出した透明部２ｂを形成する。次いで、窪んだ部分のみに、ドクターブレードで掻き取るいわゆるワイピング法によって暗色材料を充填して固化させることで、光吸収部２ａを形成することができる。
厚みが幅方向中央部で厚い形状の光吸収部２ａとすることで、透明部形成時の体積収縮とワイピング法を利用して光吸収部２ａを形成できる様になる。
この様に透明部２ｂ側に凸状とした光吸収部２ａとすることで、透明部２ｂ内を横切る様に進行する外光も凸状部分の光吸収部２ａに到達させて吸収することができる。
【００４９】
また、図１では、光吸収部２ａのディスプレイパネル本体１側の面は、光透過要素３部分でのフィルタ面Ｐよりも、僅かに凸となる水準であったが、該フィルタ面Ｐと同一水準、それよりも凹となる水準でも良い。この様にすることで、形成法に応じて、凸、凹、或いは平坦となる方法を自由に採用できる。
【００５０】
楔形状のプリズム要素２の先細りとなる先端部Ｔの側の向きは、上記実施形態では観察者Ｖ側であったが、この逆向きもあり得る。つまり、観察者Ｖ側になる程、プリズム要素２の配列方向での幅方向寸法が太くなる形状である。この様に、プリズム要素２の側面（斜面）の傾斜を調整することで、ディスプレイパネル本体１からの画像光の進行方向を調整して、視野角を調整できる。また、外光の吸収具合も調整できる。
【００５１】
プリズム要素２は主切断面形状が楔形状であり、上記実施形態では四辺が直線からなる台形形状であったが、先細りの形状であれば、その他の形状でも良い。例えば、三角形形状（含む二等辺三角形形状）、五角形形状、六角形形状、三角形の両方又は片方の斜辺を折れ線化又は曲線化した形状（外側に向かって凸形状或いは凹形状）等である。この様に、プリズム要素２の主切断面形状を調整することで、ディスプレイパネル本体１からの画像光の進行方向を調整して視野角を調整すると共に、外光の各種角度成分に対する光吸収と、ディスプレイパネル本体１側への進行を容認する光成分量を調整できる。
なお、上記の応用として、プリズム要素２の主切断面形状を楔形状とせずに厚み方向で幅一定の四角形状も考えられる。この場合も、その（フィルタ面Ｐに）垂直な側面によって、側面が斜面の場合とは異なる形で画像光の視野角を調整でき得る。
【００５２】
ディスプレイパネル本体１とコントラスト向上フィルタ５間は、上記実施形態では空気層を中間層Ａとして介在させたが、中間層Ａは樹脂等の中実層を介在させても良い。中実層を中間層Ａとして介在させることで、空気層との界面での界面反射による光損失を低減したり、ディスプレイパネルの機械的強度、取扱性を向上したり出来る。
【００５３】
また、コントラスト向上フィルタ５は、上記実施形態では一層のコントラスト向上層４を含んでいたが、コントラスト向上層４を２層以上含んでいても良い。この様にすることで、例えば柱状としたプリズム要素２の延在方向を交差させて、特定の二方向からの外光成分に対して、特に効果的なディスプレイパネルとすることができる。
なお、通常、外光はディスプレイパネル観察時にその鉛直方向からの成分光が多いため、柱状のプリズム要素２の延在方向は水平方向とするが、ディスプレイパネル本体の配列画素とのモアレ発生を防ぐ為に、水平方向から１．５〜４５°程度傾斜させることがある。
【００５４】
また、本発明では、プリズム要素２は柱状の光学要素を前提として、その延在方向を互いに平行に配列したが、この応用として、本発明には属さないが、プリズム要素２を、角錐体、円錐体、これらの頂部を切り取った形状の截頭角錐体、截頭円錐体などの、これらの錐体をフィルタ面Ｐに平行に二次元配列した構成も考えられる。この場合は、上記した柱状のプリズム要素２を交差させて２層のコントラスト向上フィルタ５を積層するのと同様の効果を、一層のコントラスト向上フィルタで機能させることができる。
【００５５】
〔Ｄ〕用途
本発明によるディスプレイパネルは、各種画像表示装置に於ける、プラズマディスプレイパネル、液晶パネル、ＥＬ（電界発光）パネル、ＦＥＤ（Field Emission Display）パネル、ＳＥＤ（surface-conduction electron-emitter display）パネル、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）ディスプレイパネル等を用いた画像表示部として好適である。更に好ましくは、上記の内プラズマディスプレイパネル、ＥＬパネル、またＦＥＤパネル、ＳＥＤパネル、ＬＥＤディスプレイパネル等、画素が直接発光する方式の自発光型画像表示装置である。また、この様なディスプレイパネルを画像表示部として備える画像表示装置は、テレビジョン受像機、測定機器や計器類、事務用機器、医療機器、電算機器、電話機、電子看板、遊戯機器、デジタルフォトフレーム、公共施設の類に設置される電子多目的表示板等の画像表示装置として好適である。
【符号の説明】
【００５６】
１ ディスプレイパネル本体
２ プリズム要素
２ａ 光吸収部
２ｂ 透明部
３ 光透過要素
４ コントラスト向上層
５ コントラスト向上フィルタ
６ 透明基材
１０ ディスプレイパネル
２０ 従来のディスプレイパネル
２１ ディスプレイパネル本体
２２ 暗色線条部
２３ 透明樹脂層
２４ コントラスト向上層
２５ コントラスト向上フィルタ
２６ 透明基材
Ａ 中間層（空気層或いは中実層）
Ｌ１〜Ｌ３ 画像光
Ｎ 法線
ｎｐ プリズム要素の屈折率
ｎｔ 光透過要素の屈折率
ＯＬ１〜ＯＬ３ 外光
Ｐ フィルタ面
Ｑ 界面
Ｔ 先端部
Ｖ 観察者
θ１ 入射角
θ２ 出射角
θｆ 全反射時の入射角及び反射角
θｃ 臨界角
丸付きＨ 屈折率が相対的に大きい部分（光透過要素）
丸付きＬ 屈折率が相対的に小さい部分（プリズム要素）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、明室環境下での外光による画像のコントラスト低下を抑制するコントラスト向上フィルタを備えたディスプレイパネルと、このディスプレイパネルを用いた画像表示装置に関する。更に詳しくは、コントラスト向上に伴う画像光の輝度低下を改善した、ディスプレイパネルと、それを用いた画像表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、ディスプレイパネルとして、プラズマディスプレイパネル、液晶パネル等の種々の画像表示パネルをディスプレイパネル本体として用いた、テレビジョン、電子看板、モニターディスプレイなどの各種画像表示装置が実用されている。そして、ディスプレイパネル本体の前面には、明室環境下で画像を観察するときに、蛍光灯や太陽光等の外光がディスプレイパネル面に入射することによる画像コントラスト、つまり、明室コントラストが低下しない様にするコントラスト向上フィルタ等の各種光学フィルタを配置することがある。
【０００３】
コントラスト向上フィルタを備えた従来のディスプレイパネルの構成は、図４の断面図でその一例を示すディスプレイパネル２０の様に、通常、ディスプレイパネル本体２１の前面（画面）の、表示画像の観察者Ｖの側に、コントラスト向上フィルタ２５を備えている。従来使用されるコントラスト向上フィルタ２５は、ストライプ状の遮光部位となる主切断面形状が楔形状の暗色線条部２２が、その延在方向（図４に於いては紙面と直交方向）が互いに平行となる様にして、且つフィルタ面の面内に於いて該延在方向と直交する方向（図４に於いては左右方向）に多数配列された構造のコントラスト向上層２４を備えたフィルタである。また、暗色線条部２２の間は光透過部となる透明樹脂層２３となっている。この様なコントラスト向上フィルタ２５をディスプレイパネル本体２１の前面に配置すると、外光は暗色線条部２２で吸収されて観察者Ｖ側に戻って画像光に混じらない様になり、また画像光は暗色線条部２２の間の透明樹脂層２３を通過して観察者Ｖ側に届くので、表示画像の黒画像輝度に対する白画像輝度の比である画像コントラストの低下を防止し得る。即ち、明室環境下での外光による明室コントラストの低下を防ぐことができる（特許文献１）。
なお、図５のコントラスト向上フィルタ２５は、暗色線条部２２と透明樹脂層とを有するコントラスト向上層２４が、透明基材２６上に積層され支持された構成例である。
【０００４】
なお、コントラスト向上層２４の作用は、外光に対しては、暗色線条部２２がフィルタ面の法線に対して傾斜した方向から来る外光は吸収し、暗色線条部２２同士の間の透明樹脂層２３の部分が該法線方向に近い角度で出射する画像光を透過する光透過部となる。これによって外光の影響を抑制して、明室コントラストを向上させることができる。また、画像光に対しては、画像光を拡散して視野角を増大したり、画像光を正面方向に集光して正面輝度を増大させたり、することができるフィルタでもある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−５３５６７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、図５の断面図で示す様に、従来のコントラスト向上フィルタ２５に於ける暗色線条部２２は、該暗色線条部２２の楔形状の斜面に当たった外光ＯＬ１を吸収するが、該斜面に当たった画像光も吸収することがある。すなわち、画像光のうち、コントラスト向上フィルタ２２のフィルタ面Ｐに立てた法線Ｎに平行に入射する画像光Ｌ１は、透明樹脂層２３をそのまま通過し観察者Ｖ側に到達する。また、該法線Ｎに平行に近い角度で入射する画像光Ｌ２は、透明樹脂層２３の屈折率を暗色線条部２２（を構成する樹脂成分）の屈折率よりも大となるよう選択すれば、楔形状の斜面に当たって全反射させて、観察者Ｖ側に到達させることができる。しかし、ディスプレイパネル本体２１からの画像光には、法線Ｎに対して大きな角度で放出される画像光Ｌ３も存在し、この様な画像光Ｌ３は、暗色線条部２２の斜面に対して小さい入射角で当たるので、透明樹脂層２３と暗色線条部２２の屈折率の大小関係の如何によらず全反射させることが出来ず暗色線条部２２に吸収される。この結果、この様な拡散光的な画像光Ｌ３は、観察者Ｖには到達せず、その分、輝度が低下してしまうことなる。尚且つ画像の視認可能な角度範囲即ち視野角も狭くなる。
【０００７】
なお、外光ＯＬ１で例示する様に、外光には画像光に比べて一般にフィルタ面Ｐに対して大きな入射角（法線Ｎに対して大きな角度）で入射し、暗色線条部２２の斜面には臨界角未満の小さい入射角で当たる成分が多いので、全反射せずに光吸収性を呈する暗色線条部２２で吸収されてしまう。
【０００８】
すなわち、本発明の課題は、ディスプレイパネル本体の前面にコントラスト向上フィルタを備えたディスプレイパネルについて、コントラスト向上フィルタによって外光を吸収させるが故に、画像光の一部も吸収されてしまい輝度が損なわれ、又視野角も狭くなっていた問題を改善した、外光に対する明室コントラスト向上に伴う画像光の輝度低下と視野角の狭窄を抑制できる、ディスプレイパネルと、それを用いた画像表示装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
そこで、本発明では、次の様な構成の、ディスプレイパネル、及びそれを用いた画像表示装置とした。
（１）ディスプレイパネル本体と、該ディスプレイパネル本体の前面に配置されるコントラスト向上フィルタとを、少なくとも備え、
該コントラスト向上フィルタは、主切断面形状が前記ディスプレイパネル本体から離れるほど先細りの楔形状のプリズム要素が、その延在方向を互いに平行にして且つ該延在方向と直交する方向に多数配列し、該プリズム要素の間には画像光を透過する光透過要素を備え、且つ前記プリズム要素は、光吸収部を前記ディスプレイパネル本体側に備え他方の側に光透過性の透明部を備え、該プリズム要素と前記光透過要素との界面に於ける両要素の屈折率が、プリズム要素の屈折率ｎｐが光透過要素の屈折率ｎｔよりも小さく、ｎｐ＜ｎｔである、ディスプレイパネル。
【００１０】
（２）上記ディスプレイパネル本体が、プラズマディスプレイパネルである上記（１）のディスプレイパネル。
（３）上記（１）又は（２）のディスプレイパネルを備えた画像表示装置。
【発明の効果】
【００１１】
（１）本発明によるディスプレイパネルによれば、明室コントラストが向上すると共に、ディスプレイパネル本体からの画像光の損失を低減できるので、明室コンラトラスト向上に伴う輝度低下を抑制し輝度も向上できる。
（２）更に、本発明によるディスプレイパネルは、画面の法線方向から大きく傾斜した画像光も透過出来る為、画像の視野角も広くなる。
（３）本発明による画像表示装置によれば、上記ディスプレイパネルを用いているので、上記した効果が得られる。その結果、明室コントラスト向上に伴う輝度低下が抑制され、広視野角となった画像表示装置となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明によるディスプレイパネルの一形態例と、外光及び画像光の光路を説明する断面図。
【図２】２物質の界面での屈折率の大小関係と光路を例示する断面図。
【図３】プリズム要素に於ける光吸収部の他の形状例として厚みが中央部程厚い２例を示す断面図。
【図４】従来のコントラスト向上フィルタを備えたディスプレイパネルの一例を示す断面図。
【図５】図４に於けるコントラスト向上フィルタでの外光吸収と画像光吸収を説明する断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、図面は概念図であり、構成要素の縮尺関係、縦横比等は誇張されていることがある。
【００１４】
〔Ａ〕ディスプレイパネル
先ず、図１は、本発明によるディスプレイパネルの一実施形態を、概念的に示す断面図である。同図に示すディスプレイパネル１０は、ディスプレイパネル本体１の前面（図面下方）に、コントラスト向上フィルタ５を備えた構成のものである。ディスプレイパネル本体１とコントラスト向上フィルタ５との間には、本実施形態では中間層Ａとして空気層が存在する。
また、概念図でもある同図では、説明の簡素化の為、空気層からなる中間層Ａとの界面（表面）に於ける光の屈折は省略し屈折や反射は生じないものとして説明する。また、同様に、コントラスト向上フィルタ５の（画像光の）出光面側での光の屈折や反射も生じないものとして説明する。
そして、本実施形態では、該コントラスト向上フィルタ５は、光吸収部２ａと透明部２ｂとを備えたプリズム要素２と、該プリズム要素２間で画像光を透過させる光透過要素３を備えたコントラスト向上層４を有する。
【００１５】
なお、コントラスト向上フィルタ５は、破線で示す透明基材６がコントラスト向上層４に密着積層されている構成になることもある。透明基材６は必須ではないが機械的強度を増す等の為に設ける。本実施形態は透明基材６が存在しない形態であるが、明室コントラスト向上に伴う輝度低下を抑制する本発明に於いては、透明基材６は本質的な要素ではない。
【００１６】
（プリズム要素）
そして、本実施形態では、該コントラスト向上フィルタ５は、主切断面形状がディスプレイパネル本体１から離れるほど先細りの楔形状のプリズム要素２が、その延在方向を互いに平行にしてフィルタ面Ｐに平行な方向であると共に該延在方向と直交する方向に多数配列している。プリズム要素２の延在方向は、同図で紙面に垂直方向であり直線状に延在している。従って、プリズム要素２は柱状プリズム要素でもある。また、本実施形態に於ける該プリズム要素２の主切断面形状の楔形状は台形形状であり、広幅の下底がディスプレイパネル本体１側、狭幅の上底が該ディスプレイパネル本体１による表示される画像を観察する観察者Ｖ側の向きである。また、該楔形状は台形であるのでその両斜辺は夫々一本の直線から構成される。
このプリズム要素２は、コントラスト向上層４内で位置的に、図４及び図５で説明した従来のコントラスト向上フィルタ２０に於ける暗色線条部２２に該当する光学要素である。
【００１７】
なお、「主切断面形状」とは、コントラスト向上フィルタ５のフィルタ面Ｐ（該フィルタ５のシート状形状に於ける画像光の入光側表面）に立てた法線Ｎを含む断面である「縦断面」のうち、柱状のプリズム要素２の延在方向に直交する断面として定義される「主切断面」に於ける断面形状のことを意味する。
【００１８】
プリズム要素２は、特許文献１のコントラスト向上フィルタの如くその内部全体が黒色等に着色した光吸収性の不透明な光学要素では無く、光吸収部２ａと透明部２ｂとを共に有する光学要素として設けられる。このうち、光吸収部２ａが黒色等に着色した光吸収性の不透明な光学要素であり、透明部２ｂは、従来の暗色線条部２２とは異なり、光の屈折及び反射を利用するものであり、黒色等に着色していない専ら光吸収性を積極的に付与し無い透明な光学要素である。
本実施形態では、光吸収部２ａの大きさは、プリズム要素２のディスプレイパネル本体１側の部分である下底のフィルタ面Ｐ内に於ける形状及び寸法に等しい。また、光吸収部２ａの厚み（図面では上下方向の寸法）は一定である。なお、図１では、この厚み一定の光吸収部２ａは、コントラストフィルタ５のフィルタ面Ｐに対して、ディスプレイパネル本体１側に突出した位置に設けてある。言い換えると、光吸収部２ａの全部分は透明部２ｂ内には侵入せず、フィルタ面Ｐよりもディスプレイパネル本体１側に存在する（該光吸収部２ａを備えるプリズム要素２表面が、光透過要素３部分のフィルタ面Ｐに対して僅かに凸となっている）。また、該光吸収部２ａの厚みは、プリズム要素２の厚みに対して、１／１０以下の厚みとなっている。従って、本実施形態では、プリズム要素２の体積の大部分は透明部２ｂとなっている。
【００１９】
なお、プリズム要素２の大きさとその配列周期は、用途により適宜設定するが、主切断面形状が台形の場合、下底の幅は１０〜５０μｍ、上底の幅は５〜５０μｍ、高さは１０〜２００μｍ、斜面傾斜角は０〜３０°、配列周期は１０〜２００μｍの範囲とする。例えば、下底の幅は２０μｍ、上底の幅は１０μｍとし、高さは２０μｍ、斜面の傾斜角度（フィルタ面Ｐの法線Ｎに対する角度）は１５°、配列周期は８０μｍとする。
【００２０】
（光透過要素）
また、多数配列したプリズム要素２同士の間には、ディスプレイパネル本体１からの画像光を観察者Ｖ側に透過させる光透過要素３を備えている。この光透過要素３は、コントラスト向上層４内で位置的には、図４及び図５で説明した従来のコントラスト向上フィルタ２０に於ける透明樹脂層２３に該当する光学要素である。
【００２１】
光透過要素３と、プリズム要素２との夫々の厚みの関係は、本実施形態では、同一乃至は略同一の厚みである。なお、通常は、光透過要素３の厚みは、プリズム要素２の厚み以上、或いはプリズム要素２に於ける透明部２ｂの厚み以上である。そして、光透過要素３は、フィルタ面Ｐに平行な平面に沿った方向では透明部２ｂ同士の間を埋めて、透明部２ｂを含めてプリズム要素２を少なくとも側面から支持して機械的強度を補強すると共に、画像光を透過させる光学要素である。なお、プリズム要素２の厚み乃至はその透明部２ｂの厚みを超過した光透過要素３の部分は、厚み方向からもプリズム要素２を支持することができる。例えば、点線で表示した透明基材６の部分も一体的に光透過要素３となっている場合を想定すれば良い。
なお、図１の実施形態では、光透過要素３はプリズム要素２の透明部２ｂを（両側）側面の２方向から支持している例である。
なお、光透過要素３の厚みは、例えば１００〜３００μｍ程度である。
【００２２】
そして、本発明では、該光透過要素３の屈折率ｎｔと、前記プリズム要素２の屈折率ｎｐとの関係を、プリズム要素２の屈折率ｎｐが光透過要素３の屈折率ｎｔよりも小さく、ｎｐ＜ｎｔとしてある。
【００２３】
（屈折率ｎｐ＜屈折率ｎｔによる作用効果）
以上の様に、本発明では、ディスプレイパネル本体１側に光吸収部２ａを有し該光吸収部２ａ以外の部分に透明部２ｂを有するプリズム要素２と、このプリズム要素２の屈折率ｎｐに対して、相対的に大きい屈折率ｎｔとした光透過要素３とを組み合わせた構成のコントラスト向上層４としている。この結果、従来ならば楔形状の暗色線条部２２に当たって消失していた画像光を、消失させずに観察者Ｖ側に到達させて、輝度の低下を防ぐことができる様になる。その理由を、図１及び図２を参照して、更に説明する。
なお、プリズム要素２の屈折率２ｐは、少なくとも透明部２ｂの（少なくとも光透過要素３との界面を形成する部分での）屈折率を意味する。光吸収部２ａもプリズム要素２に属するが、光透過要素３との界面に占める割合が少ないので、光吸収部２ａの（少なくとも光透過要素３との界面を形成する部分での）屈折率は無視することもできる。
【００２４】
先ず、図２の断面図は、スネルの法則に従って、屈折率ｎ１＞屈折率ｎ２の条件下で、屈折率ｎ１の物質から屈折率ｎ２の物質に向かって、光線が進行するときの、屈折と全反射による光路の様子を説明する図面である。屈折率ｎ１の物質と屈折率ｎ２の物質との界面Ｑに入射角θ１で到達した光線Ｌａは、屈折率ｎ２の物質内に進入し出射角θ２で進行する。このとき、屈折率ｎ１、屈折率ｎ２、入射角θ１、及び出射角θ２には、スネルの法則により、ｎ１×ｓｉｎθ１＝ｎ２×ｓｉｎθ２の関係が成立する。入射角θ１と出射角θ２との関係は、屈折率ｎ１＞屈折率ｎ２の条件下であったから、入射角θ１＜出射角θ２の関係となる。
また、光線が屈折率の大きい物質（屈折率ｎ１）から屈折率の小さい物質（屈折率ｎ２）に進行するとき、出射角θ２は入射角θ１よりも大きくなるが、入射角θ１が大きくなるにつれて、出社角θ２も大きくなり、或る入射角θ１では、出射角θ２は９０°になる。出射角θ２が９０°のときは、もはや屈折率ｎ２の物質中には光線は進入できなくなる。このときの入射角θｃが臨界角である。そして、入射角θｆが臨界角θｃ以上に大きい光線Ｌｆは界面Ｑで全反射して入射角θｆに等しい出射角（反射角）θｆで元の屈折率ｎ１の物質内に戻ることになる。
この全反射と屈折の現象を利用することで、光透過要素３内を進行しプリズム要素２との界面に臨界角以上の入射角で当たった光線は全反射させ、一方、臨界角未満の入射角で当たった光線はプリズム要素２内に進入させ且つ屈折させることができる。
【００２５】
なお、本発明では、屈折率ｎ１の物質が光透過要素３に該当し、それよりも屈折率が相対的に小さい屈折率ｎ２の物質がプリズム要素２に該当する。
また、プリズム要素２及び光透過要素３は、通常、硝子或いは樹脂材料で構成するが、その場合、これら材料の屈折率は一般的には１．３〜１．７であり、この中から設定することができる。例えば、屈折率ｎｐを１．４９、屈折率ｎｔを１．６４にする（屈折率差０．１５）。なお、ｎｐ＜ｎｔなる屈折率差は、通常０．１４以上、全反射の臨界角をより小さくできる点では、０．２０以上とすると良い。
【００２６】
（画像光に対する作用）
次に、元の図１を参照して、画像光及び外光に対するプリズム要素２及び光透過要素３の作用について説明する。
図１に示す様に、ディスプレイパネル本体１から放射された画像光のうち、先ず、コントラスト向上フィルタ５のフィルタ面Ｐに立てた法線Ｎに平行に入射する光線Ｌ１は、光透過要素３をそのまま（法線Ｎに平行に）進行し、観察者Ｖの側に出光する。また、図示はしないが、同じく法線Ｎに平行に入射する光線Ｌ１で、プリズム要素２の光吸収部２ａに入射した光は、そこで吸収されて消失する（ここでの輝度の損失は容認する）。
また、ディスプレイパネル本体１から放射される画像光のうち、法線Ｎに対して角度を付けてコントラスト向上層４に斜めに入射する光線Ｌ２は、光透過要素３内を進行してプリズム要素２の側面の斜面（透明部２ｂと光透過要素３との界面）に臨界角超過の角度で当たり全反射して、光透過要素３内を進行し、観察者Ｖの側に出光する。
【００２７】
また、ディスプレイパネル本体１から放射される画像光のうち、法線Ｎに対して更に角度を付けて、コントラスト向上層４に斜めに入射する光線Ｌ３は、光透過要素３内を進行してプリズム要素２の側面の斜面に臨界角未満の角度で当たる。すると、そこで全反射せずに屈折して入射角よりも大きい出射角で、つまり法線Ｎに対する角度をより小さくして透明部２ｂ内に進行し透明部２ｂの先端部Ｔから、観察者Ｖの側に出光する（先に述べたとおり説明の簡略化の為に、屈折現象はプリズム要素２と光透過要素３と界面のみに注目して説明している）。なお、特にこの画像光Ｌ３は、プリズム要素２全体を光吸収性とした物に該当する従来の暗色線条部２２では、該暗色線条部２２で吸収されて、観察者Ｖ側には到達しなかった画像光であり、この分、本発明では、輝度が向上し、コントラスト向上フィルタによる輝度低下を抑制することが可能となる。
【００２８】
（外光に対する作用）
一方、外光は、室内照明等の為、通常、フィルタ面Ｐに立てた法線Ｎに対して、通常４５°以上の大きな角度でコントラスト向上層４に入射する成分光が多い。
そして、外光に対しては、図１に示す様に、先ず、法線Ｎに対して比較的大きい角度で、コントラスト向上層４に入射する外光ＯＬ１については、光透過要素３内を進行してプリズム要素２の側面の斜面（透明部２ｂと光透過要素３との界面）に臨界角未満の角度で当たる。すると、そこで屈折して入射角よりも大きい出射角で、つまり法線Ｎに対する角度をより小さくして、透明部２ｂ内に進行する。そして、透明部２ｂ内を進行する外光ＯＬ１が、プリズム要素２のディスプレイパネル本体１側に設けられた光吸収部２ａに到達すると、該光吸収部２ａで吸収される。
【００２９】
また、外光のうち、法線Ｎに対して比較的小さい角度でコントラスト向上層４に入射する外光ＯＬ２については、（この様な成分光は外光には通常少ないのは先に述べた通りだが）光透過要素３内を進行してプリズム要素２の側面の斜面（透明部２ｂと光透過要素３との界面）に当たる。そして、その入射角が臨界角以上のとき、界面を屈折して透過せずに、界面で全反射して、光透過要素３内をディスプレイパネル本体１側に進行する。なお、この外光ＯＬ２は、プリズム要素２が、図４で例示の透明部２ｂを備えず全体が光吸収性の従来の暗色線条部２２であっても、入射角が臨界角以上であれば透過（吸収）せずに同じく全反射するので、明室コントラスト向上に寄与することはない。
【００３０】
また、外光のうち、プリズム要素２の透明部２ｂの先端部Ｔに当たった外光ＯＬ３は、透明部２ｂ内に進入した後、透明部２ｂの斜面に当たった光は、そこで一部は反射し一部は透過する。この為、該斜面で反射した外光ＯＬ３ａは、透明部２ｂ内部を進行して光吸収部２ａに到達すると、そこで吸収される。一方、該斜面を透過した外光ＯＬ３ｂは、光透過要素３内に進入し、同図の様にディスプレイパネル本体１の方に進行することがある。この外光ＯＬ３ｂの存在は、従来の暗色線条部２２の場合では、あり得なかった光線であり、この分、明室コントラストが低下することは否めない。ただ、透明部２ｂの斜面の内面で一部は反射して、こちらの分は、光吸収部２ａで吸収される。従って、この外光ＯＬ３の一部は明室コントラスト低下に寄与することになる。但し、この様な外光Ｌ３の寄与は、通常、少ない。
【００３１】
なお、外光ＯＬ３の様に、光線が、（プリズム要素２と光透過要素３との界面に於いて）屈折率の小さい物質から屈折率の大きい物質へ進入するときは、これら両物質の界面で屈折はするが、全反射は生じない。つまり、全反射の現象は利用できない。この為、プリズム要素２の透明部２ｂに進入した外光ＯＬ３は、光透過要素３との界面で屈折して光透過要素３内に進入してしまう。しかし、他の一部は界面で反射して外光ＯＬ３ａとなり、この外光ＯＬ３ａは光吸収部２ａで吸収できる。なお、反射光ＯＬ３ａと屈折光ＯＬ３ｂとは、元の外光ＯＬ３が無偏光の自然光である場合（通常外光は自然光である）、直線偏光の偏光方向が互いに直交した関係の光線となっている。
また、図示はしなかったが、前記した画像光に対する図１の説明で屈折した画像光Ｌ３についても、その光線が自然光である場合は、一部が屈折光となり、一部が図示しなかった反射光となる。しかし、こちらの場合は、全部が屈折光とならずに一部が反射光となっても、反射光も観察者Ｖ側に届けられるので、輝度低下の抑制に有効な画像光である点では同じである。従って、いずれも輝度向上に有効な反射光と屈折光とを、あえて点線で区別して図示していない。
【００３２】
（明室コントラスト向上に伴う輝度低下の抑制）
以上の様な、画像光と外光とに対する作用の結果、画像光のうち、特に法線Ｎに対して相対的に大きい角度でコントラスト向上層４に入射する拡散光的な成分光（画像光Ｌ３）について、光透過要素３側からプリズム要素２の透明部２ｂの側面に入射する光の屈折作用によって法線Ｎに対する角度を小さくすることができる。その結果、観察者Ｖ側に届けることが可能となる。そして、この分、輝度が向上する。
ただ、これと同時に、外光のうち、特に法線Ｎに対して相対的に小さい角度（フィルタ面Ｐに垂直に近い角度）でコントラスト向上層４に入射する成分光（外光ＯＬ２やＯＬ３）については、ディスプレイパネル本体１側に到達することがある。この為、この分、明室コントラストが低下する事は否めない。但し、通常、外光は、法線Ｎに対して相対的に小さい角度でコントラスト向上層４に入射する成分光は少ないので、この影響はそれ程ではない。なぜならば、外光のうち、一般的な、法線Ｎに対して相対的に大きい角度でコントラスト向上層４に入射する成分光は、光透過要素３とプリズム要素２の透明部２ｂとの側面に於ける光の屈折作用によって、ディスプレイパネル本体１側に備えられた光吸収部２ａに到達すると、そこで吸収されるからである。この結果、明室コントラスト向上に伴う輝度の低下を抑制することができる。
【００３３】
以上の様に、本発明は、透明部２ｂと光透過要素３との界面での屈折及び反射現象と、光吸収部２ａでの外光の吸収作用とを巧みに利用するものである。なお、光吸収部２ａは、プリズム要素２のディスプレイパネル本体１側、つまり画像光が来る方の側、であるが、仮に、これが反対側の観察者Ｖ側であった場合には、上記で説明した様な作用効果は得られない。逆側の観察者Ｖ側に光吸収部２ａを備えたプリズム要素とした場合には、画像光は屈折してから光吸収部に導かれる成分光が増えて、その分、輝度が低下してしまう。また、外光は光吸収部２ａに直接当たる成分光を吸収できるのみとなり、屈折を利用して光吸収部に導いて吸収できる外光が存在しなくなり、その分、明室コントラストが低下してしまう。
【００３４】
〔Ｂ〕各構成要素などの詳細
次に、ディスプレイパネル本体１、プリズム要素２、光透過要素３、コントラスト向上層４、コントラスト向上フィルタ５、透明基材６について、主として材料面について、更に説明する。なお、プリズム要素２以外の、ディスプレイパネル本体１、光透過要素３、透明基材６については、公知のものを適宜採用することができる。
【００３５】
《ディスプレイパネル本体》
ディスプレイパネル本体１は、プラズマディスプレイパネル、液晶パネル、ＥＬ（電界発光）パネル等の平面画像を表示可能な表示パネルである。また、表示面が平面のブラウン管等でも良い。
ディスプレイパネル本体１は、例えばプラズマディスプレイパネル（本体）の場合は、前面ガラス基板及び背面ガラス基板の表裏２枚のガラス基板の間に形成される密閉空間中にキセノン等の希ガスを密閉して、プラズマ放電させて蛍光体から可視光線を発光させて画像表示する平面型の表示素子である。また、偏光を利用する液晶パネルの場合は、通常表裏基板の表面に偏光板等も有する。
【００３６】
《コントラスト向上フィルタ》
本発明に於けるコントラスト向上フィルタ５は、図４及び図５で例示の様な従来公知のコントラスト向上フィルタに対して、暗色線条部２２を透明材料で形成して透明部２ｂとして、更に該透明部２ｂのディスプレイパネル本体１側に光吸収部２ａを形成して、これらによってプリズム要素２を形成することができる。その際、該プリズム要素２と光透過要素３（従来の透明樹脂層２３に該当する）との屈折率の関係を、光透過要素３がプリズム要素２よりも相対的に屈折率を大きくして形成する。なお、従来公知のコントラスト向上フィルタは、例えば、特開２００７−２７２１６１号公報などに記載の所謂微小ルーバ（暗色線条部２２に該当）を用いたフィルタ等である。
従って、本発明によるコントラスト向上フィルタ５は、上記した相違点以外の点は、従来公知のコントラスト向上フィルタと同様な材料、方法で形成することができる。以下、プリズム要素２、光透過要素３などについて、詳述する。
【００３７】
［プリズム要素］
プリズム要素２は、光吸収部２ａと透明部２ｂとを備えるが、先ず、通常、体積の主要（５０％超過）な部分を占める透明部２ｂから説明する。
【００３８】
（透明部２ｂ）
透明部２ｂは透明材料から構成すれば良く、該透明材料としては（光透過要素３との屈折率差の設定もあるが）基本的には特に制限はなく、樹脂材料、或いはガラスやセラミックス等の無機材料を用いることができる。なかでも、樹脂材料は、形成が容易な点で好ましい。
また、プリズム要素２の透明部２ｂは、仮にそれが透明ではなく暗色であるならば、従来のコントラスト向上フィルタに於ける暗色線条部２２と同様の暗色材料で形成することが出来る光学要素である。従って、従来のコントラスト向上フィルタに於ける暗色線条部２２の形成に用いた暗色材料が、カーボンブラック等の光吸収性色材を樹脂バインダに添加した樹脂組成物であるので、透明部２ｂの形成には、樹脂バインダに対する該光吸収性色材の添加を省いた透明な樹脂組成物によって形成することが出来る。
該透明な樹脂組成物（上記樹脂バインダ）としては、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、スチレン樹脂等の熱可塑性樹脂でも良いが、固化が迅速などの点で、好ましくは、硬化性樹脂、それも、紫外線や電子線で硬化する電離放射線硬化性樹脂を用いるのが良い。電離放射線硬化性樹脂としては、アクリレート系、エポキシ系、ポリエステル系などの樹脂が挙げられる。
なお、透明部２ｂの形成は、透明部２ｂとは逆凹凸形状の凹条部が形成された光透過要素３を先に形成してから（この点については後述する）、該凹条部に透明材料を充填し固化させれば良い。
【００３９】
（光吸収部２ａ）
光吸収部２ａは、光吸収性の暗色材料で形成すれば良い。暗色材料としては有機材料、無機材料、いずれでも良い。例えば、該暗色材料は、前記した従来のコントラスト向上フィルタに於ける暗色線条部２２の形成に用いていた暗色材料と同様な材料を用いることができる。例えば、カーボンブラックやアニリンブラック等の光吸収性色材を樹脂バインダに含有させた、塗料（乃至はインキ）等の樹脂組成物を用いる。なお、暗色の代表色は黒色だが、画像表示色に悪影響しなければ、低明度の茶褐色、紺色、臙脂色、深緑色等の有彩色もあり得る。
なお、樹脂バインダとしては、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、スチレン樹脂等の熱可塑性樹脂でも良いが、固化が迅速などの点で、好ましくは、硬化性樹脂、それも、紫外線や電子線で硬化する電離放射線硬化性樹脂を用いるのが良い。電離放射線硬化性樹脂としては、アクリレート系、エポキシ系、ポリエステル系などの樹脂が挙げられる。
なお、光吸収部２ａの形成は、光透過要素３と透明部２ｂとを形成後に、光透過要素３間の表面に露出している透明部２ｂの幅広の下底側の面にのみ、見当を合わせた印刷等によってパターン形成することで、形成できる。なお、パターンの位置合わせは、光透過要素３の面と、透明部２ｂとの面に密着性等の表面物性差を設けてこれを利用しても良い。
【００４０】
［光透過要素］
光透過要素３は、透明材料から構成すれば良く、該透明材料としては（透明部２ｂとの屈折率差の設定もあるが）基本的には特に制限はなく、樹脂材料、或いはガラスやセラミックス等の無機材料を用いることができる。なかでも、樹脂材料は、形成が容易な点で好ましい。該透明材料としては、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、スチレン樹脂等の熱可塑性樹脂でも良いが、固化が迅速などの点で、好ましくは、硬化性樹脂、それも、紫外線や電子線で硬化する電離放射線硬化性樹脂を用いるのが良い。電離放射線硬化性樹脂としては、アクリレート系、エポキシ系、ポリエステル系などの樹脂が挙げられる。
なお、光透過要素３の厚みは、例えば１００〜３００μｍ程度である。光透過要素３はプリズム要素２の高さ（厚さ）よりも大きくなり得ることは前述した通りである。
【００４１】
［光透過要素と透明部の形成法］
なお、プリズム要素２の透明部２ｂとは逆凹凸形状の凹条部が形成された光透過要素３を形成するには、公知の成形法、例えば、加熱された成形型を熱可塑性樹脂層に押圧する熱プレス法、熱可塑性樹脂組成物を成形型内に注入して固化させるキャスティング法、射出成形法、電離放射線硬化型樹脂組成物を成形型上（内）に注入して電離放射線で硬化させる２Ｐ法（フォトポリマー法）等を利用できる。これらの成形法の中でも、２Ｐ法は生産性に優れる点でより好ましい。２Ｐ法では、シリンダ状（円筒状）の成形型を使用して、帯状シートなどを供給しながら連続的に成形できる。帯状シートとして透明基材６を用いれば、透明基材６上に積層された、光透過要素３と、そこに透明部２ｂとは逆凹凸形状の凹条部が形成される。この凹条部の内部に、電離放射線硬化型樹脂組成物などの透明材料を充填し固化させれば透明部２ｂが形成される。更に、この透明部２ｂの露出面の部分に、更に、光吸収部２ａを印刷などで形成すれば、コントラスト向上層４を形成できる。また、剥離性とした帯状シートを後から剥離除去すれば、透明基材６が積層されていないコントラスト向上層４も形成できる。
【００４２】
［その他の構成部材乃至は構成層］
コントラスト向上フィルタ５は、更に、前述した透明基材６の他に、機能層等のその他の層を備えていても良い。
【００４３】
（透明基材）
コントラスト向上フィルタ５に於けるコントラスト向上層４は、図１に於いて破線で示した様に、透明基材６を積層させることができる。
透明基材６には、ガラス、樹脂等からなる透明な基材を使用できる。なお、透明基材６が樹脂材料である場合は、特にそれが光透過要素３と同一乃至は略同一の屈折率の場合には、光透過要素３の一部と見做すこともできる（コントラスト向上層４に含まれる）。
透明基材６の樹脂は、例えば、ポリエチレンテレフタレート等のポリエステル系樹脂、シクロオレフィン重合体などのポリオレフィン系樹脂、トリアセチルセルロースなどのセルロース系樹脂、或いはアクリル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂等である。これら樹脂は、フィルム、シート、板の形態で使用される。なお、「フィルム」、「シート」、「板」は通常厚みにより大まかに区別されが、本発明では単に呼称上の違いのみであり、その意味の区別は特にない。なお、透明基材６の厚みは、例えば１２〜５００μｍである。
【００４４】
（機能層）
機能層は、図示はしないが、従来公知の、コントラスト向上フィルタなどディスプレイ前面用フィルタに於ける各種機能層を適宜採用できる。この様な機能層は、大別すると光学機能を担う光学機能層と、光学機能以外の機能を担う非光学機能層がある。光学機能層の例を挙げれば、近赤外線を吸収する近赤外線吸収層、紫外線を吸収する紫外線吸収層、或いは、視覚上の効果が得られる、プラズマディスプレイパネル本体からのネオン光を吸収するネオン光吸収層、表示画像を好みの色調に補正する色補正機能などの特定光透過層、反射防止層（防眩、反射防止、防眩及び反射防止兼用のいずれか）などがある。
また、非光学機能層の例を挙げれば、ディスプレイからの電磁波を遮蔽する電磁波遮蔽層、表面を保護する表面保護層やハードコート層、帯電防止層、汚染防止層、耐衝撃層、２層間の物質移動を防ぐバリア層、２層間を密着させる接着剤層（含む粘着剤層）などがある。
なお、光学機能層及び非光学機能層の夫々の各層は単層で機能を゜兼用する事もあり、光学機能層と非光学機能層間で兼用する事もある。
また、機能層は、コントラスト向上層４のディスプレイパネル本体１側、或いは観察者Ｖ側、或いは両側、いずれでも良い。
【００４５】
《その他の構成部材》
なお、ディスプレイパネル１０としては、上記したディスプレイパネル本体１及びコントラスト向上フィルタ５を少なくとも含むが、これ以外に、ディスプレイ駆動回路等の各種回路、該駆動回路とディスプレイパネル本体間の配線、これらを一体化するシャーシ、フレーム等を含んでいても良い。従って、ディスプレイパネル１０は、「ディスプレイモジュール」乃至は「パネルモジュール」等と呼ぶこともできる。
【００４６】
〔Ｂ〕画像表示装置
本発明による画像表示装置は、図示はしないが、上記の様なディスプレイパネル１０を備える画像表示装置である。本画像表示装置は、該ディスプレイパネル１０以外に、筐体（キャビネット）、入出力部品等の他、画像表示装置の用途に応じて、例えば、テレビジョン受像機の場合はチューナ等の、公知の各種部品を備える。これらのその他の構成要素は、特に制限はなく、用途に応じたものとなる。
【００４７】
〔Ｃ〕変形形態
また、本発明による、ディスプレイパネル、乃至はそれを用いた画像表示装置は、本発明の主旨を逸脱しない範囲内で、上記説明した以外のその他の層や部材、部品等を含んでも良い。また、上記説明した構成要素についても、上記以外の変形形態としても良い。
【００４８】
例えば、プリズム要素２に於ける光吸収部２ａは、上記実施形態では厚み一定であり、且つ全体がフィルタ面Ｐよりもよりディスプレイパネル本体１側に位置していた。しかし、光吸収部２ａは、例えば、図３（ａ）及び図３（ｂ）に例示する様に、厚みが一定でなくても良い。図３（ａ）及び図３（ｂ）は、幅方向中央部（図面左右方向の配列方向での幅方向の中央部）が厚み最大で且つ透明部２ｂ側に凸状で、他方の側（図面上方）は直線状の平坦な形状例である。また、図３（ａ）は前記凸形状が尖点を有する尖った形状例であり、図３（ｂ）は前記凸形状が尖点を持たない湾曲した形状例である。
なお、この様な光吸収部２ａ及び透明部２ｂからなるプリズム要素２を形成するには、先ず、光透過要素３間に形成した透明部２ｂとは逆凹凸形状の凹条部の内部に、溶剤添加等で固化時に体積収縮する様にした電離放射線硬化型樹脂組成物などの透明材料を充填し固化させて、光吸収部２ａ側とする表面が窪んで露出した透明部２ｂを形成する。次いで、窪んだ部分のみに、ドクターブレードで掻き取るいわゆるワイピング法によって暗色材料を充填して固化させることで、光吸収部２ａを形成することができる。
厚みが幅方向中央部で厚い形状の光吸収部２ａとすることで、透明部形成時の体積収縮とワイピング法を利用して光吸収部２ａを形成できる様になる。
この様に透明部２ｂ側に凸状とした光吸収部２ａとすることで、透明部２ｂ内を横切る様に進行する外光も凸状部分の光吸収部２ａに到達させて吸収することができる。
【００４９】
また、図１では、光吸収部２ａのディスプレイパネル本体１側の面は、光透過要素３部分でのフィルタ面Ｐよりも、僅かに凸となる水準であったが、該フィルタ面Ｐと同一水準、それよりも凹となる水準でも良い。この様にすることで、形成法に応じて、凸、凹、或いは平坦となる方法を自由に採用できる。
【００５０】
楔形状のプリズム要素２の先細りとなる先端部Ｔの側の向きは、上記実施形態では観察者Ｖ側であったが、この逆向きもあり得る。つまり、観察者Ｖ側になる程、プリズム要素２の配列方向での幅方向寸法が太くなる形状である。この様に、プリズム要素２の側面（斜面）の傾斜を調整することで、ディスプレイパネル本体１からの画像光の進行方向を調整して、視野角を調整できる。また、外光の吸収具合も調整できる。
【００５１】
プリズム要素２は主切断面形状が楔形状であり、上記実施形態では四辺が直線からなる台形形状であったが、先細りの形状であれば、その他の形状でも良い。例えば、三角形形状（含む二等辺三角形形状）、五角形形状、六角形形状、三角形の両方又は片方の斜辺を折れ線化又は曲線化した形状（外側に向かって凸形状或いは凹形状）等である。この様に、プリズム要素２の主切断面形状を調整することで、ディスプレイパネル本体１からの画像光の進行方向を調整して視野角を調整すると共に、外光の各種角度成分に対する光吸収と、ディスプレイパネル本体１側への進行を容認する光成分量を調整できる。
なお、上記の応用として、プリズム要素２の主切断面形状を楔形状とせずに厚み方向で幅一定の四角形状も考えられる。この場合も、その（フィルタ面Ｐに）垂直な側面によって、側面が斜面の場合とは異なる形で画像光の視野角を調整でき得る。
【００５２】
ディスプレイパネル本体１とコントラスト向上フィルタ５間は、上記実施形態では空気層を中間層Ａとして介在させたが、中間層Ａは樹脂等の中実層を介在させても良い。中実層を中間層Ａとして介在させることで、空気層との界面での界面反射による光損失を低減したり、ディスプレイパネルの機械的強度、取扱性を向上したり出来る。
【００５３】
また、コントラスト向上フィルタ５は、上記実施形態では一層のコントラスト向上層４を含んでいたが、コントラスト向上層４を２層以上含んでいても良い。この様にすることで、例えば柱状としたプリズム要素２の延在方向を交差させて、特定の二方向からの外光成分に対して、特に効果的なディスプレイパネルとすることができる。
なお、通常、外光はディスプレイパネル観察時にその鉛直方向からの成分光が多いため、柱状のプリズム要素２の延在方向は水平方向とするが、ディスプレイパネル本体の配列画素とのモアレ発生を防ぐ為に、水平方向から１．５〜４５°程度傾斜させることがある。
【００５４】
また、本発明では、プリズム要素２は柱状の光学要素を前提として、その延在方向を互いに平行に配列したが、この応用として、本発明には属さないが、プリズム要素２を、角錐体、円錐体、これらの頂部を切り取った形状の截頭角錐体、截頭円錐体などの、これらの錐体をフィルタ面Ｐに平行に二次元配列した構成も考えられる。この場合は、上記した柱状のプリズム要素２を交差させて２層のコントラスト向上フィルタ５を積層するのと同様の効果を、一層のコントラスト向上フィルタで機能させることができる。
【００５５】
〔Ｄ〕用途
本発明によるディスプレイパネルは、各種画像表示装置に於ける、プラズマディスプレイパネル、液晶パネル、ＥＬ（電界発光）パネル、ＦＥＤ（Field Emission Display）パネル、ＳＥＤ（surface-conduction electron-emitter display）パネル、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）ディスプレイパネル等を用いた画像表示部として好適である。更に好ましくは、上記の内プラズマディスプレイパネル、ＥＬパネル、またＦＥＤパネル、ＳＥＤパネル、ＬＥＤディスプレイパネル等、画素が直接発光する方式の自発光型画像表示装置である。また、この様なディスプレイパネルを画像表示部として備える画像表示装置は、テレビジョン受像機、測定機器や計器類、事務用機器、医療機器、電算機器、電話機、電子看板、遊戯機器、デジタルフォトフレーム、公共施設の類に設置される電子多目的表示板等の画像表示装置として好適である。
【符号の説明】
【００５６】
１ ディスプレイパネル本体
２ プリズム要素
２ａ 光吸収部
２ｂ 透明部
３ 光透過要素
４ コントラスト向上層
５ コントラスト向上フィルタ
６ 透明基材
１０ ディスプレイパネル
２０ 従来のディスプレイパネル
２１ ディスプレイパネル本体
２２ 暗色線条部
２３ 透明樹脂層
２４ コントラスト向上層
２５ コントラスト向上フィルタ
２６ 透明基材
Ａ 中間層（空気層或いは中実層）
Ｌ１〜Ｌ３ 画像光
Ｎ 法線
ｎｐ プリズム要素の屈折率
ｎｔ 光透過要素の屈折率
ＯＬ１〜ＯＬ３ 外光
Ｐ フィルタ面
Ｑ 界面
Ｔ 先端部
Ｖ 観察者
θ１ 入射角
θ２ 出射角
θｆ 全反射時の入射角及び反射角
θｃ 臨界角
丸付きＨ 屈折率が相対的に大きい部分（光透過要素）
丸付きＬ 屈折率が相対的に小さい部分（プリズム要素）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ディスプレイパネル本体と、該ディスプレイパネル本体の前面に配置されるコントラスト向上フィルタとを、少なくとも備え、
該コントラスト向上フィルタは、主切断面形状が前記ディスプレイパネル本体から離れるほど先細りの楔形状のプリズム要素が、その延在方向を互いに平行にして且つ該延在方向と直交する方向に多数配列し、該プリズム要素の間には画像光を透過する光透過要素を備え、且つ前記プリズム要素は、光吸収部を前記ディスプレイパネル本体側に備え他方の側に光透過性の透明部を備え、該プリズム要素と前記光透過要素との界面に於ける両要素の屈折率が、プリズム要素の屈折率ｎｐが光透過要素の屈折率ｎｔよりも小さく、ｎｐ＜ｎｔである、ディスプレイパネル。
【請求項２】
上記ディスプレイパネル本体が、プラズマディスプレイパネルである請求項１記載のディスプレイパネル。
【請求項３】
請求項１又は２記載のディスプレイパネルを備えた画像表示装置。
【請求項１】
ディスプレイパネル本体と、該ディスプレイパネル本体の前面に配置されるコントラスト向上フィルタとを、少なくとも備え、
該コントラスト向上フィルタは、主切断面形状が前記ディスプレイパネル本体から離れるほど先細りの楔形状のプリズム要素が、その延在方向を互いに平行にして且つ該延在方向と直交する方向に多数配列し、該プリズム要素の間には画像光を透過する光透過要素を備え、且つ前記プリズム要素は、光吸収部を前記ディスプレイパネル本体側に備え他方の側に光透過性の透明部を備え、該プリズム要素と前記光透過要素との界面に於ける両要素の屈折率が、プリズム要素の屈折率ｎｐが光透過要素の屈折率ｎｔよりも小さく、ｎｐ＜ｎｔである、ディスプレイパネル。
【請求項２】
上記ディスプレイパネル本体が、プラズマディスプレイパネルである請求項１記載のディスプレイパネル。
【請求項３】
請求項１又は２記載のディスプレイパネルを備えた画像表示装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１２−９８６６４（Ｐ２０１２−９８６６４Ａ）
【公開日】平成２４年５月２４日（２０１２．５．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２４８５００（Ｐ２０１０−２４８５００）
【出願日】平成２２年１１月５日（２０１０．１１．５）
【出願人】（０００００２８９７）大日本印刷株式会社 (14,506)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年５月２４日（２０１２．５．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１１月５日（２０１０．１１．５）
【出願人】（０００００２８９７）大日本印刷株式会社 (14,506)
【Ｆターム（参考）】
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