CN100338485C - 前面板和使用该前面板的显示装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供前面板和使用它的显示装置。该前面板将圆锥台状的针状导光路体林立，显示元件的输出光在针状导光路体内部以全反射传播，外光由形成楔面的表面反复进行多重反射衰减。另外，当在针状导光路体的表面上涂布光吸收膜时，可以提高对比度比，在上述结构中，达到明室中的光对比度，通过形成林立的针状导光路体，将针状导光路体的光入射面与显示面板的显示面粘接，可减小相邻的像素间的交叉干扰，减少显示光的对比度降低。

Description

前面板和使用该前面板的显示装置

本申请要求2004年12月9日提出的日本专利申请2004-31504号的优先权，这里全部引入其说明供参考。

技术领域

本发明涉及在明亮的房屋中看显示画面时，可以减少外光引起的对比度(明室对比度)降低，并可以减轻图像的模糊的显示装置；更具体地说，涉及与上述显示装置的前面作成一体或另外构成而配置的、可改善所看见的图像的对比度的前面板和使用该前面板的显示装置。

背景技术

迄今，有一种提高对比度的技术，它是在使用将根据发光图形的朗伯(lambert)分布的自发光型的像素排列成矩阵状的显示面板的显示装置中，在明亮的房屋中提高对比度(以下称为“明室对比度”)的部件，使在映出图像、与等离子体显示器面板(以下简称“PDP”)等的显示面板的前表面作成一体或分开配置的前面板的透过率τ为35-70％左右，当利用前面板的反对面或上述显示面板反射入射在前面板上的房屋的光(以下称为“外光”)并返回时(即在前面板上二次往复时)，通过使外光衰减，使来自显示面板的输出光和外光的比增大来提高对比度。在专利文献1的第2页右栏第0009段中说明了这种技术。

现利用图10所示的图，定量地进行说明。在图10中，从显示面板2输出的光B，在通过前面板200时，其值减少为B×τ(τ为透过率)。另一方面，由于外光b在透过率为τ的前面板200上往复，这时，其大小为b×τ×τ。在透过率τ为0.5的情况下，外光的衰减量大，为没有调整透过率的前面板200时的0.25倍。因此，在明亮房间中，可看见对比度高的画面。

作为提高明室对比度的手段，有在前面板200的外光入射面上设置使外光不反射的反射防止膜的技术，设置微细的凹凸，使外光乱反射的技术等。它们都是防止外光引起的映照，提高明室对比度的技术。这些技术在专利文献2的图4，专利文献3，专利文献4等中进行说明。

另外，图10中的210为防止上述外光产生的映照的反射防止膜。通过反射防止膜210的作用，可大大减少由外光的前面板200表面的反射。然而，透过前面板200的外光，被前面板200的反对面或显示面板反射回来，从前面板向观测者一侧射出。这时，如果透过前面板200的外光在反射回来时不衰减，则明室对比度降低。因此，一般而言，反射防止膜与降低前面板的透过率的改善装置组合使用，透过前面板的外光在透过率为τ的前面板内被吸收，如上所述那样衰减。

另外，作为提高明室中的对比度的另外的方法，可以在透过型屏幕的射出面上形成与在音响无响室或电波无响室的壁面上使用的、不反射而吸收音或电波的楔形突起类似的圆锥台等锥台形突起的技术。在专利文献5、专利文献6等中说明了这种技术。

由于本发明与专利文献5、专利文献6的关系很大，现参照专利文献5的图1、图2，进行详细说明。

在专利文献5的图1和图2中，当外光23入射在凸状的突起12的倾斜部分14上时，在与相邻的倾斜部分14之间，如图中的虚线所示，反复进行多重反射而衰减。

另一方面，来自屏幕背面的投射光21，在接近全反射的状态下，在凸状突起12中反射和传播，在衰减少的状态下，从顶上部13输出。即：由于不使来自屏幕背面的投射光21大大衰减，而保持大致相同的亮度，并可减少外光23的反射光，因此可很好地提高明室的对比度。

另外，如果在倾斜部分14上涂布光吸收层15等，则反射光被吸收，可得到更大的对比度比。

这样，使用凸状突起的技术可发挥改善明室中的图像对比度的大的效果。

作为现有的技术，有日本特开2000-206932公报(第0009段)，特开2002-83548号公报(图4)，日本特开平6-187924号公报，日本特开平10-283939号公报，日本特开平6-194741号公报或日本特开2003-50307号公报等。

然而，在降低m透过率，提高明室对比度的现有技术的改善方法中，由于输出光的透过率τ也减少，因此必需预先增大射出的光，这是一个问题。另外，将现有方式与本来输出亮度小的显示面板和光输出效率小的显示面板组合要求严格。

一般而言，在CRT情况下，将调整透过率的物质混入与前面板相当的物质混入与前面板相当的平面平板的玻璃毛坯面中，来调整透过率。另一方面，在PDP情况下，将在透过率调整以外具有降低不需要的辐射的效果、色温度调整功能、红外线降低效果、面板玻璃保护功能等多种作用的前面板安装在PDP显示面板玻璃前，制成制品。在这些情况下，通过调整透过率，实现提高明室对比度的功能没有改变，但发光元件的射出光衰减的问题仍然存在。

另外，在前面板的外光入射面上使用微细的凹凸，提高明室对比度的改善方法，通过使外光乱反射，面板上的映照的像不清楚，可减少观测者的疲劳，但由于反射的外光的一部分回到观测者一侧，对降低明室对比度没有帮助。

为了解决上述问题，考虑在显示装置的前面板上使用上述日本特开平6-194741号公报或特开2003-50307号公报等所述的凸状突起。使用这种凸状突起的光学板，在入射在板上的图像的光接近平行光的情况下，可发挥效果，这是以在投射型显示器的透过型屏幕上应用为前提的。然而，在显示装置使用这种技术时，存在下述问题。

图11表示将形成有上述凸状突起的光学板用作前面板的一个例子。如图11所示，在将形成突起部110’的光学板，通过粘接层3，贴在例如PDP、场致发射显示器(以下简称“FED”)等的发光图形根据朗伯分布的自发光型显示面板2的显示面上的情况下，由于从PDP或FED显示像素400发出的光没有指向性(朗伯分布)而如漏光500那样入射在相邻的显示像素401上形成的相邻的突起部上，另外，碰到平坦部分150的光，反复进行多重反射，成为迷光501，这样，如下所述，结果图像模糊，对比度降低。

现采用图11，具体地说明形成上述日本特开平6-194741号公报或日本特开2003-50307号公报等所述的凸状突起的光学板的问题。

如图11所示，在作出突出部分110’的情况下，入射在成为导光路的突起部110’的光减少。在突起上不能反射的光成为迷光501，使显示光本身显示的图像的对比度变差，图像质量下降(模糊)。

又如上述日本特开平6-194741号公报的图5所示，如果在将入射部分(突起的底边部分)作成角锥的底边的形状，不作出平坦部分的结构中，入射的光不是接近具有指向性的平行光，则向突起部110’的光收入混乱，产生光学的交叉干扰(cross talk)。另外，将入射部分作成角锥形状，将射出部分作成圆锥形状，将上述形状平稳连接，则光的反射复杂，在无指向性的光或指向性宽阔的光入射的情况下，全反射等条件混乱，产生光的损失。这对图像质量有不好影响。

由迷光产生引起的图像质量降低，光学交叉干扰和光的损失等问题，是由于各个突起部110’的光的入射部分偏离发光源的结构，为了处理没有指向性的光(包含宽阔的指向性的情况)产生的问题。特别是在上述专利文献日本特开平6-194741号公报或者日本特开2003-50307号公报的情况下，由于制造方法的制约，使作为母体的片的厚度厚，影响大。在同一文献中所示的方法，对于具有平行光那样的指向性的光有效，由于作为处理具有指向性的光的投射型显示器的透过型屏幕的改良技术，由突起部的收入光的混乱引起产生迷光、光的损失、和交叉干扰的增加等，对于PDP光和FED的显示光那样的无指向性光成为大的问题。

在上述日本特开平6-194741号公报或日本特开2003-50307号公报中，说明了具体的片的制造方法，由于制法简单，提出利用滚子进行复制。利用滚子复制，在加深和形成大量生产和低成本时适合的单面、槽时不合适，因为采用提出的方法，则要改善由产生迷光造成的图像质量降低，和改善作为光学交叉干扰与光损失等问题的性能存在困难。

另外，如图11所示，当突起部110’的光接收侧和作为光源的显示像素400的距离(用t1表示)离开时，当突起部110’的光接收面半径r不大时，接收量小。相反，当半径r大时，接收量增加，但从相邻像素的泄漏量也增多，交叉干扰增加，图像质量变差，解像度低。为了防止解像度降低，减小交叉干扰，必需使突起的底面的r相对于显示像素的大小为足够小，同时，必需使从光源至光接收口(突起部的入射面)的距离t1小。

另外，在上述日本特开平6-194741号公报或日本特开2003-50307号公报中所述的制造方法中，形成为了防止反射而涂布的反射防止膜困难。特别是，即使在槽浅(t2小)的情况下为有效，但在深的槽为必需的情况下，不充填而在倾斜面上形成反射防止膜困难。

发明内容

本发明考虑上述问题，提出了解决方法。

为了解决上述问题，本发明是在具有多个像素的显示面板的前面上一体构成或另外配置的防止外光反射的防眩用前面板，其特征为：它具有多个截面积在从上述显示面板发出的射出光方向，逐渐减小的突起；在与上述显示面板的单位像素面积对应的区域内，包含多个上述突起，在上述多个突起间设置具有导电性的光吸收体。另外，使上述突起为光学透明的锥台状纤维状突起，它以植毛的形态，光学地安装在上述显示面板的表面上。

采用本发明，可提高图像质量。

附图说明

图1为本发明的整体的大致结构图。

图2为作为表示第一实施例的前面板的针状形状光学片的大致示意图；

图3为说明针状形状光学片的个别元件的固定的图；

图4为第一实施例的针状导光路附近的放大图；

图5为说明减小像素间的交叉干扰的原理的图；

图6为从像素输出的光的分布图形的图；

图7为第一实施例的针状导光路体部分的放大详图；

图8为表示第二实施例的前面板的针状导光路体的部分的图；

图9为表示第三实施例的前面板的针状导光路体的部分的图；

图10为说明现有技术的前面板的功能的图；

图11为说明另一个现有技术的前面板的功能的图；

具体实施方式

以下，利用附图，详细说明本发明。在各个图中，具有相同功能的部分用相同的符号表示，只说明一次，省略该部分的重复说明。

本实施例的特征为它是粘接前面板，将上述线状纤维在显示面板面上植毛的结构，该前面板是为了提高显示装置的明室对比度和减小在从显示装置射出的光不具有指向性或具有宽阔的指向特性的情况下产生的、由像素间的交叉干扰和迷光引起图像质量变差和对比度降低，应用“光衰减量在光的多重反射中大，在全反射下小”的性质，在显示装置的显示面板的前面上，利用在显示面板上具有锥台状的尖端细的针状突起形状的线状纤维扎成束而形成的。

图1表示本发明的实施例的前面板的厚度方向的大致的垂直截面结构。

在图1中，本发明的前面板，利用后述的微细的尖端细的锥台状突起的突起向着射出光35并林立的针状形状光学片1，通过光学上透明的粘接层3，与显示装置的显示面板2的前面连接。

显示装置为使用光学光图形按朗伯分布的自发光型像素排列成矩阵状的显示面板的装置。作为显示面板有例如CRT、PDP、FED、LED(Light Emitting diode)按阵状排列的LED面板、或EL(Electroluminescence)按矩阵排列的EL板等。

如后所述，在本发明中，由于利用上述微细的锥台状突起使外光20衰减，可减少向显示装置或显示面板的映照，可以提高明室对比度；同时，为了减小成为光源的显示像素间的交叉干扰，要作成突起形状。在图1中，射出光35为从显示面板射出的图像光。另外，没有说明，显示面板2和针状形状光学片1的折射率比空气的折射率大。

图2为表示第一实施例的图，它是将图1的A部放大的前面板的针状形状光学片的大概示意图。图3表示作为针状形状光学片的个别的元件的锥台状突起，它是描出在根部将该锥台状突起收束成束的图。图4为图2的B部的放大示意图。在本实施例中，作为锥台状突起使用直径在两端面上不同的尖细的圆锥台状纤维1a，使其成束。

在图2、3、4中，以上述圆锥台状纤维1a作为引导来自显示面板2的光的针状导光路体110，利用黑色粘接层311等，分别在显示面板2侧，固定圆锥台状纤维1a的直径(粗度)大的端面部，通过透明的粘接层3，在显示面板2上植毛，将圆锥台状纤维作成片状。这时，与粘接层3一起，使用成为非常薄的基体的透明片(图中没有示出)，在该透明片上固定针状导光路体110，通过粘接层3，将固定针状导光路体110(即圆锥台状纤维1a)的透明片，粘贴在显示面板2的显示表面上。另外，设置使光在圆锥台状纤维1a的射出面上扩散的扩散面4，可以控制射出光35的射出分布。

如后所述，利用这种结构，对于PDP那样没有指向性或具有宽阔的指向性的显示元件，也可以同时得到减少像素间的交叉干扰和提高对比度二种效果。

另外，如果使针状导光路体110的直径(粗度)比显示面板2的单位像素小很多(大约1/5以下)，则可减少关于采样的问题，可以有效地起作用。

现在说明减少作为本发明的本质的像素间的交叉干扰的原理。图5为说明其原理的图，它表示从作为显示面板的像素的光源(发光点)发出的光的分布。在这个例子中，为了说明，将从采用的PDP的像素400、401发出的光的分布410称为朗伯分布，图6中抽出该分别进行表示。在图6中，当中心的光强度为I₀时，角度θ方向的光的强度为I₀cosθ。利用这种分布，PDP或FED和CRT等可以看见相当广范围内的图像。

如图5所示，在本实施例中，由于从作为显示像素(例如400)的光源至光收入口(突起的入射面)的距离t1比现有图11的情况小，因此从针状导光路体底面的相邻像素(例如401)泄漏量少，另外，由于在一个显示像素400区域中含有多个针状导光路体，同时，在各个针状导光路体的根部有黑色粘接层311，因此，从相邻显示像素401入射在显示像素400区域内的针状导光路体的根部的相邻的光，被显示像素400区域内包含的多个针状导光路体的黑色粘接层吸收遮蔽，因此，从该处的泄漏量减小。如图5所示，t1为t2的(1/2-1/5)以下较好。因此，可以减小从相邻像素的泄漏量(即像素间的交叉干扰)。另外，由于没有与现有图11的平坦部分150相当的部分，可以减少由此引起的迷光。即：可以减少图像质量变差和对比度降低。

另外，成为针状导光路体的圆锥台状纤维的直径相对于显示像素越小(例如1/5以下)，则上述图像质量变差，和对比度降低可以忽视，使圆锥台状纤维成束时的配置等限制不严格，因此制造容易。

图7为图5的针状导光路体110的部分的放大详图，它是说明其动作的图。在图7中，针状导光路体110形成与从显示面板入射至针状导光路体110上的入射光30的主光轴8垂直的截面积在射出方向逐渐减小的圆锥台状空间，入射至针状导光路体110上的入射光30，如图示那样，在针状导光路体110内部的圆锥台状空间内，在与空气的界面上，反复进行全反射，并不产生大的衰减地进行传播，从扩散面4扩散并作为射出光35射出。

另外，如果与针状导光路体110的主光轴8垂直的截面积比显示面板的单位像素面积小很多，而且在针状导光路体110的射出侧面上没有扩散面4，由于输出光35成为大致与主光轴8平行的光，因此必要利用扩散面4进行扩散。

另一方面，外光20在比空气的折射率大的二个针状导光路体110的表面间(即，针状导光路体110和相邻的针状导光路体110之间形成的凹状的槽7)，如图示那样，多重反射，每次反射的反射系数都衰减，衰减程度显著，具体地如以下所示。

当外光20的亮度为b，针状导光路体110的表面反射率为k(k＜1)，反射次数为n时，n次反射后的外光亮度用式(1)表示。

b×(k)ⁿ…………………(式1)

当针状导光路体110的高度H与间隔T之比的纵横比(H/T)足够大时，凹状槽7形成的角α小，即使外光20以大的入射角入射至针状导光路体110的表面上，如图所示，入射角逐渐减小，反射次数增加。另外，在途中方向反转，返回观测者一侧，这时，外光20衰减足够大，因此，与现有技术比较，可以提高明室对比度。

在本实施例中，由于使用圆锥台状纤维作为针状导光路体110，其直径(粗度)与显示面板的单位显示像素面积比较足够小(1/5以下)，而且纵横比(H/T)很大，因此可将凹状槽7作得深和细。因此，可以增加在凹状槽7的外光20的反射次数，可以使外光20充分衰减，与现有技术比较，可以提高明室对比度。

在本实施例中，不用压力机在以往的透明片上形成突起的方法，而是利用粘接剂，将光学上透明的圆锥台状纤维的一端扎成束(固定)并作成片状，因此可以设定与压制的深度相当的槽深度，使它成为光学理想的状态，可以达到上述效果。

另外，扩散面4具有与目的相适应而使射出光扩散的光学功能。最简单的是将射出面表面作得微细，使光散射。为了控制扩散量，在射出面上作出微型棱镜形状或透镜形状也可以。作为显示装置，根据要求何种程度的视野角，可以采用各种光学装置。在视野角狭窄，在特定的区域中要求高亮度的用途中使用的情况下，不必要设置扩散面4。另外，为了使光的射出方向一致，可从光学上考虑设计形状。

这样，从配置在显示面板前面上的前面板发出的射出光和入射在前面板上，又返回观测者一侧的外光的比率大，可得到在明亮的房屋中明室对比度高的图像。

如上所述，采用本实施例，不需要使从显示装置的显示面板发出的光衰减，降低透过率，可使来自显示面板的射出光保持大致相同的亮度，并可减少外光的反射光，因此可以很好地提高明室对比度。另外，可以同时解决由于像素间的交叉干扰和迷光造成的图像质量变差(模糊)，和对比度降低的问题，可实现鲜艳度和对比度高的图像。

图8表示第二实施例的前面板的针状导光路体部分。本实施例与第一实施例的不同的地方是，在相邻的针状导光路体间的楔形空间部分(即凹状槽7的部分)中，充填光吸收体6，吸收外光。

在图8中，由于在林立的针状导光路体110之间的凹状槽7的部分中，充填吸收光的黑色的光吸收体6，可利用光吸收体6吸收外光20，因此更可提高明室对比度。

另外，使该黑色的光吸收体6为导电性物质(例如碳等)，如果以接地电位接地，也可作为降低不需要的辐射等的噪声的屏蔽使用。

图9表示第三实施例的前面板的针状导光路体部分。如图9所示，与图8不同，在凹状槽7的部分中不充填光吸收体6，而设置吸收光的光吸收膜5，以覆盖除了针状导光路体110的突起的前端扩散面4以外的表面，降低反射率。

如图9所示，入射在凹部槽7上的外光20，由在针状导光路体110的表面上形成的光吸收膜5，在每次反复进行反射时，被吸收和衰减。这样，与实施例1比较，可进一步提高明室对比度。

在本实施例中，由于将圆锥台状纤维扎成束，在扎成束以前进行表面处理，因此可不受制法限制地实现光学处理，光学特性的设定自由度增加。例如容易形成本实施例所述的光吸收膜等。

在上述的实施例中，说明了针状导光路体的透过率良好，使来自显示面板的射出光不衰减的情况，但本发明不是仅限于此。如果降低透过率，可得到各种光学特性。

如上所述，采用本发明，可以使显示面板出来的射出光保持大致相同的亮度，并可使外光的反射光减小，因此可以很好地提高明室对比度。另外，还可减小由像素间的交叉干扰和迷光造成的图像模糊(图像质量变差)和对比度的降低，可以实现鲜艳度和对比度高的图像。

Claims (20)

1.一种前面板，配置在具有多个像素的显示面板的前面，其特征为：

具有截面积在来自所述显示面板的射出光方向逐渐变小的多个突起，

多个所述突起包含在与所述显示面板的单位像素面积对应的区域内，

在所述多个突起间设置具有导电性的光吸收体。

2.如权利要求1所述的前面板，其特征为，所述突起为锥台状突起，可使来自外部的光衰减。

3.如权利要求2所述的前面板，其特征为，所述锥台状突起为光学透明的纤维状突起，它以植毛的形态，光学安装在所述显示面板的表面上。

4.如权利要求3所述的前面板，其特征为，所述纤维状突起，利用作为所述光吸收体的黑色粘接剂，相互固定在所述显示面板的根部上。

5.如权利要求4所述的前面板，其特征为，所述纤维状突起林立形成为一体，在整体上成为片状，通过粘接层贴附在所述显示面板上。

6.如权利要求3所述的前面板，其特征为，设置所述光吸收体，以充填相邻接的所述纤维状突起之间。

7.如权利要求4所述的前面板，其特征为，设置所述光吸收体，以充填相邻接的所述纤维状突起之间。

8.如权利要求5所述的前面板，其特征为，设置所述光吸收体，以充填相邻接的所述纤维状突起之间。

9.如权利要求3所述的前面板，其特征为，设置所述光吸收体，以覆盖除了所述纤维状突起的突起面以外的表面。

10.如权利要求4所述的前面板，其特征为，设置所述光吸收体，以覆盖除了所述纤维状突起的突起面以外的表面。

11.如权利要求5所述的前面板，其特征为，设置所述光吸收体，以覆盖除了所述纤维状突起的突起面以外的表面。

12.如权利要求3所述的前面板，其特征为，所述纤维状突起具有在其突起面上使光散射的散射面。

13.如权利要求4所述的前面板，其特征为，所述纤维状突起具有在其突起面上使光散射的散射面。

14.如权利要求5所述的前面板，其特征为，所述纤维状突起具有在其突起面上使光散射的散射面。

15.如权利要求6所述的前面板，其特征为，所述纤维状突起具有在其突起面上使光散射的散射面。

16.如权利要求7所述的前面板，其特征为，所述纤维状突起具有在其突起面上使光散射的散射面。

17.一种显示装置，其特征为，备有具有多个像素的显示面板、和配置在所述显示面板的前面的如权利要求1所述的前面板。

18.一种显示装置，其特征为，备有具有多个像素的显示面板、和配置在所述显示面板的前面的如权利要求2所述的前面板。

19.一种显示装置，其特征为，备有具有多个像素的显示面板、和配置在所述显示面板的前面的如权利要求3所述的前面板。

20.一种显示装置，其特征为，备有具有多个像素的显示面板、和配置在所述显示面板的前面的如权利要求4所述的前面板。

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