(57)【要約】複数のビームスプリッタ（２，４）として作用する複数の接続された傾斜表面を有する要素を具えるディスプレイ装置用のコントラスト強調フィルタ。本フィルタは、隣接する前記複数のビームスプリッタ（２，４）の間の尖った空間（２０，２６）の一方において各々配置された複数の光吸収器（１２，１３）をさらに具え、このような領域（２０，２６）に入射する光を前記ビームスプリッタ（２，４）の一方によって横向きに、隣接する吸収器（１２，１３）中に部分的に反射するようにする。前記吸収器側から入る光は、前記尖った空間に衝突し、この尖った形状のいずれかの側において位置する吸収壁に向かって部分的に反射される。残りの光は、本フィルタを透過する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のビームスプリッタとして作用する複数の接続された傾斜表面を有する要素を具えるディスプレイ装置用コントラスト強調フィルタにおいて、隣接する前記複数のビームスプリッタの間の領域において各々配置され、前記要素の周辺光が衝突する側である第１の側から、前記隣接するビームスプリッタの少なくとも一方の方に向かって延在する光吸収をさらに具え、前記光吸収器が、前記領域中に入射し、前記隣接するビームスプリッタの一方によって該光吸収器に向かって反射された光を吸収することを特徴とするコントラスト強調フィルタ。
【請求項２】
請求項１に記載のコントラスト強調フィルタにおいて、前記ビームスプリッタが、各々、該フィルタの外側表面と４５度の角度を成すことを特徴とするコントラスト強調フィルタ。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のコントラスト強調フィルタにおいて、前記要素が、複数の溝を形成された基板を具え、前記吸収器を前記溝において配置したことを特徴とするコントラスト強調フィルタ。
【請求項４】
請求項１又は２に記載のコントラスト強調フィルタにおいて、前記要素が、頂上及び基部を各々有する複数の峰を形成した基板を具え、
前記吸収器を、前記峰の長さに沿って形成された複数のチャネルによって形成し、各々のチャネルが、峰の頂上から前記基板中へある距離延在し、前記チャネルを光吸収材料で満たしたことを特徴とするコントラスト強調フィルタ。
【請求項５】
請求項１又は２に記載のコントラスト強調フィルタにおいて、前記要素が、
頂上及び基部を各々有する複数の峰を形成した第１基板と、
複数の溝を形成した第２基板とを具え、前記第１及び第２基板をはめ合わせ、前記峰を前記溝によって受けるようにしたことを特徴とするコントラスト強調フィルタ。
【請求項６】
請求項５に記載のコントラスト強調フィルタにおいて、前記吸収器を、前記峰の長さに沿って前記第１基板において形成された複数のチャネルによって形成し、各々のチャネルが、峰の頂上から前記基板中へある距離延在し、前記チャネルを光吸収材料で満たしたことを特徴とするコントラスト強調フィルタ。
【請求項７】
請求項５又は６に記載のコントラスト強調フィルタにおいて、前記第１基板に、平行のΛ状峰を形成したことを特徴とするコントラスト強調フィルタ。
【請求項８】
請求項５、６又は７に記載のコントラスト強調フィルタにおいて、前記第２基板に、平行のＶ状溝を形成したことを特徴とするコントラスト強調フィルタ。
【請求項９】
請求項８に記載のコントラスト強調フィルタにおいて、前記第２基板に、平行のＶ状溝の２つの直交する組を形成し、前記溝間に突き出たピラミッドを残したことを特徴とするコントラスト強調フィルタ。
【請求項１０】
請求項８に記載のコントラスト強調フィルタにおいて、前記第２基板に、平行のＶ状溝の３つの組を形成し、前記溝間に突き出たピラミッドを残したことを特徴とするコントラスト強調フィルタ。
【請求項１１】
請求項９又は１０に記載のコントラスト強調フィルタにおいて、前記峰が、前記ピラミッドを受けるのに適合した孔を有するグリッドを形成することを特徴とするコントラスト強調フィルタ。
【請求項１２】
請求項６に記載のコントラスト強調フィルタにおいて、前記第２基板に、突き出た円錐形状を形成したことを特徴とするコントラスト強調フィルタ。
【請求項１３】
請求項１２に記載のコントラスト強調フィルタにおいて、前記第１基板に、前記円錐形状を受けるのに適合した孔を形成したことを特徴とするコントラスト強調フィルタ。
【請求項１４】
請求項４、６ないし１３のいずれか１項に記載のコントラスト強調フィルタにおいて、前記チャネルが、前記基板中に、少なくとも前記峰の基部のレベルまで延在することを特徴とするコントラスト強調フィルタ。
【請求項１５】
請求項３ないし１４のいずれか１項に記載のコントラスト強調フィルタにおいて、前記基板の少なくとも一方に屈折性コーティングを施したことを特徴とするコントラスト強調フィルタ。
【請求項１６】
請求項３ないし１５のいずれか１項に記載のコントラスト強調フィルタにおいて、前記基板の少なくとも一方に反射性コーティングを施したことを特徴とするコントラスト強調フィルタ。
【請求項１７】
請求項１ないし１６のいずれか１項に記載のコントラスト強調フィルタを設けたディスプレイ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数のビームスプリッタとして作用する複数の接続された傾斜表面を有する要素を具えるディスプレイ装置用のコントラスト強調フィルタに関する。本発明は、このようなフィルタを具えるディスプレイ装置にも関する。
【背景技術】
【０００２】
慣例的なコントラスト強調フィルタにおいて、該フィルタを通って移動する光は、本質的に等しい程度まで両方向に吸収される。コントラスト強調は、前記フィルタを通る光の通過の数に基づく。外部から前記フィルタに入る周辺光は前記フィルタを２回通過し、前記ディスプレイからの光は前記フィルタを１回のみ通過する。
【０００３】
慣例的なコントラスト強調フィルタに関する１つの問題は、コントラストの強調が比較的制限されることである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
したがって本発明の目的は、コントラストの強調を改善したコントラスト強調フィルタを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この目的及び他の目的は、序章によって与えた種類のフィルタにおいて、隣接する前記複数のビームスプリッタの間の領域において各々配置され、前記要素の周辺光が衝突する側である第１の側から、前記隣接するビームスプリッタの少なくとも一方の方に向かって延在する光吸収をさらに具え、前記光吸収器が、前記領域中に入射し、前記隣接するビームスプリッタの一方によって該光吸収器に向かって反射された光を吸収することを特徴とするフィルタによって達成される。
【０００６】
本発明によるコントラスト強調フィルタにおいて、前記周辺光の多くの部分は前記フィルタによって吸収され、これによってコントラストの強調は増大する。
【０００７】
これを説明するために、前記要素を、各々が２つの隣接するビームスプリッタから成る区分に分割されたビームスプリッタシステムと考えることができる。前記隣接するビームスプリッタは、前記第１の側の方を向いた尖った表面を形成する。
【０００８】
前記第１の側から前記フィルタに入る入射光は、前記尖った表面に衝突し、部分的に横の方へ前記光吸収器に向かって反射される。したがって、前記周辺光の多くの部分は吸収される。さらに、前記入射光の一部は、前記光吸収器に直接衝突し、すなわち、前記吸収器は、一種のブラックマトリックスとして働く。いくつかの用途において、この効果を増強するために吸収器を必要であるよりもう少し広くすることは有利かもしれない。
【０００９】
前記第１の側の反対の第２の側から前記フィルタに入る前記ディスプレイによって放射された光に関して、前記尖った表面はファンネルとして作用する。前記放射された光は、最初に前記尖った表面と交差して部分的に反射され、次に前記第２の側に向かって戻って反射される。各々の反射において、前記光は部分的に通過し、１回目は前記フィルタの第１の側に向かって続き、２回目は吸収壁に向かって進む。
【００１０】
このプロセスの結果として、前記放射された光の一部は光源に向かって反射し戻される。これは、放射ディスプレイインプリメンテーションにおいて、本発明のフィルタを放射層の外側に配置し、前記第２の側を前記放射層と向かい合わせた場合、特に有利である。前記光源に反射し戻された光は、前記放射層によって前記フィルタ中へ再反射され、したがって、スクリーンから放射された光にさらに寄与する。したがって、前記フィルタを通過する放射光の部分は増加する。
【００１１】
前記ビームスプリッタと前記フィルタの外側表面との間の角度を、好適には本質的に４５度とする。この角度において、前記フィルタのコントラスト強調は特に良好である。
【００１２】
一実施例によれば、前記要素は、複数の溝が形成された基板を具え、前記吸収器をこれらの溝において配置する。前記溝付き基板の表面は、前記ビームスプリッタを形成し、前記尖った形状は、２つの溝間の峰から結果として生じる。前記吸収器は、前記峰間の分割器として作用する。
【００１３】
他の実施例によれば、前記要素は、各々が頂上及び基部を有する複数の峰が形成された基板を具え、前記吸収器を、前記峰の長さに沿って形成された複数のチャネルによって形成し、各々のチャネルは峰の頂上から前記第１基板中へある距離延在し、前記チャネルを光吸収材料で満たす。この場合において、前記尖った形状は、２つの峰間の谷又は溝によって形成される。
【００１４】
好適実施例によれば、前記フィルタは、各々が頂上及び基部を有する複数の峰が形成された第１基板と、複数の溝が形成された第２基板とを具え、前記第１及び第２基板をはめ合わせ、前記峰を前記溝によって受けるようにする。前記２つの基板は、実質的に逆の位相を有する表面を有する。これらをはめ合わせると、前記ビームスプリッタのシステムが、前記基板間の接触面において接触する溝及び峰の表面によって形成される。前記尖った形状は、前記基板間の境界表面によって形成され、前記第１基板における２つの峰間の谷中に突き出した前記第２基板における２つの溝間の隆起部から結果として生じる。
【００１５】
ガラスのような堅固な透明材料の２つの基板を用いることによって、前記ビームスプリッタの品質は向上する。
【００１６】
再び、前記吸収器を、前記峰の長さに沿って形成された複数のチャネルによって形成することができ、各々のチャネルは峰の頂上から前記第１基板中へある距離延在し、前記チャネルを光吸収材料で満たす。
【００１７】
さらに他の実施例によれば、前記第１基板に平行なΛ状峰を形成し、前記第２基板に平行なＶ状溝を形成する。これは、ある方向における規則的なジグザグ状断面を有する境界表面を形成する。
【００１８】
依然として他の実施例によれば、前記第２基板に平行なＶ状溝のいくつかの組を形成し、前記溝間に突き出たピラミッドを残す。溝の２つの直交する組は、正方形ベースのピラミッドを形成し、溝の３つの組は、３面ピラミッドを形成する。後者の場合において、好適には３面すべてを互いに直角を成すようにし、すなわち、再帰反射器を形成する立方体の角にする。
【００１９】
依然として他の実施例によれば、前記第２基板に突き出した円錐形状を形成する。前記第１基板に、前記円錐形状を受けるのに適合した孔を形成することができる。
【００２０】
前記チャネルは、好適には、前記第１基板中に、少なくとも前記峰の基部のレベルまで延在することができる。前記チャネルは、したがって、前記境界表面の深さ全体に沿って延在する。前記基板の少なくとも一方に、好適には、屈折性又は反射性コーティングを施す。このようなコーティングは、前記境界表面の反射及び屈折に影響を及ぼし、したがって、形成されたビームスプリッタの特性を規定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
図１は、表示ユニット、例えばＣＲＴの一部を形成する、Ａｌバッキングを有する蛍光体層１０の上部において配置された本発明の一実施例によるフィルタ１の一部を図式的に示す。以下の説明は、本発明の制限と考えるべきではなくても、コントラスト強調フィルタのこの用途に焦点を合わせる。本発明のコントラスト強調フィルタを、家庭用テレビジョン及びコンピュータモニタのような大部分のディスプレイにおいて用いることができる。より特には、原理的に、ＣＲＴ、プラズマディスプレイ、「ホイル」ディスプレイ、ＬＥＤディスプレイ等において使用することができる。基本的に、光発生媒体の後ろに反射表面を配置することができる、又は、光発生媒体それ自身が反射性である任意のディスプレイにおいて使用することができる。ディスプレイに入る周辺光の大部分を既に吸収するため、多くは得られないが、バックライトＬＣＤディスプレイにおいて使用することもできる。
【００２２】
本発明によるフィルタの異なった用途は、単方向ミラーであり、本発明のフィルタは、一方の側からの光がより反射され、他方の側からの光をより吸収することを確実にする。したがって、２つの等しく照明された部屋をこのようなミラーで分離すると、一方の側から前記ミラーを通して見るのがより容易になる。
【００２３】
図１を参照し、第１光ビーム３０は蛍光体層１０から放射され、第２光ビーム４０はフィルタ１に入射する周辺光を表す。これらの光ビーム３０、４０は、フィルタ１を具える２つの基板６、８によって形成された２つのビームスプリッタ２、４によって反射される。ビームスプリッタ２、４の各々の側において、上側基板６においてチャネル１２、１３を形成し、光吸収材料１４で満たす。
【００２４】
図２において見られるように、上側基板６は、２つの隣接する峰２０の向かい合う斜面１８、１９によって形成された三角形の谷又は孔１６を特徴とする。前記孔を、峰２０の頂上２２から基部２３まで延在する２つのチャネルによって取り囲む。
【００２５】
同様に、第２の下側基板８は、２つの隣接する溝２６の向かい合う斜面２４、２５によって形成された三角形の突起２７を特徴とする。三角形突起２７は孔１６中にはまり込み、これによって、２つの基板６、８がはまり合った場合に２つの基板６、８の境界表面に沿ってビームスプリッタ２、４の対を形成する。
【００２６】
図示した例において、突起２７の各々の側２４、２５は、基板８の外面２８と４５度の角度（α）を成し、結果として実質的に直角の角２９と三角形２７を生じる。孔１６を形成する峰２０を、対応するように形成する。異なった角度を有する形状のような他の形状の突起２７及び孔１６を予測することができることは明らかである。
【００２７】
再び図１に戻り、光ビーム３０、４０の経路３０、３１、３２、３３、３４、３５、３６、３７と、４０、４１、４２、４３、４４に注目した。吸収における違いを、以下において、各々のビームの透過及び吸収を計算することによって量化する。ここで、前記ビームスプリッタの透過率をｘとし、前記傾向対の反射率をｙとする。
【００２８】
前記蛍光体から放射されたビーム３０から始めて、前記ビームはビームスプリッタ２、４の一方に衝突し、２つのビーム３１、３２に分割される。元の光強度の一部ｘを示す第１ビーム３１は前記フィルタを透過し、部分１−ｘを示す第２ビーム３２は第２ビームスプリッタ４、２に向かって反射される。第２の分割が起こり、この分割によって、部分（１−ｘ）ｘを示すビーム３３は、チャネル１３に向かって続き、吸収され、部分（１−ｘ）２を示す他のビーム３４は、蛍光体１０に向かって反射し戻される。最終的に、このビーム３４は、部分的に反射され、結果として、強度（１−ｘ）２ｙを有するビーム３５を生じる。残りの光は吸収される。
【００２９】
ここで、前記フィルタの外部から入射するビーム４０に戻って、このビームは、ビームスプリッタ２、４に衝突し、２つのビーム４１、４２に分割される。元の光強度の一部１−ｘを示す第１ビーム４１は、チャネル１２に向かって反射され、吸収される。部分ｘを示す第２ビーム４２は、蛍光体１０に向かって透過し、部分的に反射され、結果として強度ｘｙを有するビームを生じる。残りの光は吸収される。
【００３０】
上記で規定した係数ｘ及びｙを使用し、我々は以下のことを得た。
蛍光体１０を離れる光の透過は、ｘ／［１−（１−ｘ）２ｙ］である。
前記蛍光体を離れる光の吸収は、
［（１−ｘ）ｘ＋（１−ｙ）（１−ｘ）２］／［１−（１−ｘ）２ｙ］である。
前記ディスプレイに入る光の透過は、ｘｙである。
前記ディスプレイに入る光の吸収は、
（１−ｘ）＋ｘ（１−ｙ）＝１−ｘｙである。
したがって、外部から入る光と、前記蛍光体からの光とに関する透過の比は等しい。
Ｔ＝｛ｘ／［１−（１−ｘ）２ｙ］｝／（ｘｙ）
＝１／｛ｙ［１−（１−ｘ）２ｙ］｝
通常のコントラスト強調フィルタに関して、外部から入る光と、前記蛍光体からの光とに関する透過の比は、（同じ仮定の下で）
Ｔｎ＝ｘ／（ｘｙ）＝１／ｙ
ｙ＝０．８８（Ｔｎ＝１．１４）に関するいくつかの数：
【００３１】
【表１】
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【００３２】
したがって、５０／５０ビームスプリッタ及びｙ＝０．８８に関して、前記ディスプレイの輝度は、同じコントラスト強調を有する通常の「５０％」コントラスト強調フィルタより２８％よい。３０／７０ビームスプリッタは、通常の「３０％」コントラスト強調フィルタより７６％よい輝度を示す。
【００３３】
この簡単な計算は、前記表面に対して垂直の光に関してのみ有効である。実際のディスプレイに関して、異なった角度を考慮しなければならない。
【００３４】
前記ビームスプリッタの効率（反射係数）が光の入射角に依存する場合、前記フィルタからの光放射が不均一になることに注意されたい。しかしながら、この不均一な光放射の影響はそれほど顕著ではなく、例えば、上部基板の外側表面を平坦でなくすることによって、熟練した職人によって処理することができる。
【００３５】
図３及び４の参照と共に、下記は、上記特性を有するフィルタをどのように実現することができるかの例を説明する。
【００３６】
図３において、「Ｖ」溝状構造を、ガラスプレート６に刻み込み、「Λ」峰構造と呼ぶ前に教育的な理由のため、前記溝間に形成された平行峰と呼ぶ。チャネル１２を、前記峰の頂上２２に沿って刻み込み、炭素、ブラックインク又はブラックポリマのような黒色吸収材料１４で満たす。
【００３７】
同様の「Ｖ」溝構造を他のガラスプレート８に刻み込み、このガラスプレート８に低屈折率コーティング、又はＴｉＯ２、Ａｌ又はＡｇのような反射性コーティングを施すことができる。前記コーティングは、前記ビーム分割効果を増大し、熟練した職人による適用によって最適化することができる。
【００３８】
プレート６をプレート８の上部において配置する。２つの溝を刻み込んだ表面を、互いに実質的にはまり込むように形成し、上部プレート６の峰２０が下部プレート８の溝２６中にはまり込み、これによって、前記吸収チャネルによって取り囲まれる。前記峰と溝との間の境界線は、図１に示すビームスプリッタを形成する。
【００３９】
図４の参照と共に、上述した「Λ」峰及び「Ｖ」溝をピラミッド５１と「逆ピラミッド」５２に置き換えることができる。より特には、下部ガラスプレート８に、平行の溝２６、３０の２つの直交する組を刻み込み、ピラミッドを後に残すことによって実質的に実現されるピラミッド５１を形成する。次に前記上部プレートに、これらのピラミッド５１に、すなわち、チェックパターンにおける峰２０、２１に調和する孔５２を形成する。ちょうど第１実施例におけるように、前記峰の頂上に沿って走るチャネル１２、１３を形成し、この場合において、チャネルのグリッドを形成する。
【００４０】
各々のピラミッド／孔に１つの画素を表せさせることによって、この第２実施例は、光がある画素から次の画素に「漏れ」ないという利点を有する。
【００４１】
図５に示すように、下部基板８において平行の溝２６、５０、５５の３つの組を形成することによって、ピラミッド５３は３面となり、いわゆる再帰反射器となる。この場合において、チャネル１２を、各々のピラミッドを取り囲む三角形式に配置する。図４に示すような正方形ピラミッド５１が正方形画素には好適であるかもしれないが、前記再帰反射器は、前記光源までの距離が変化することによってあまり影響されないという利点を有する。
【００４２】
他の例は、図６に示すような、下部基板８において形成された円錐形状５６を有する。上部基板６は、円錐５６を受けるのに適合した対応する孔５８を有する。この場合において、前記チャネルを、円錐孔５８の各々を取り囲む円柱６０として形成する。また、円柱６０の間の中間領域を吸収材料で満たす。これは、前記フィルタの放射を減少させるが、例えば、いわゆるデルタナブラレイアウト、すなわち六角形サブピクセルレイアウトに関し、これは依然として有用な解決法かもしれない。
【００４３】
上記説明において、基板６、８を別々に形成し、その後組み立てた。前記２つの基板を製造する他のときには好適な方法は、所望の表面パターンを基板６又は８中に刻み込み、その後このパターンに液体材料を満たし、平坦な表面を再び形成し、その後硬化させることである。チャネル１２、１３を、このようにして形成された要素に刻み込むことができる。他の製造方法も可能である。
【００４４】
周辺光と、前記蛍光体から透過する光と、前記蛍光体から拡散的に散乱する光とは、すべて偏光されないため、前記ビームスプリッタを（部分的に）偏光させることができる。したがって、効果において、前記ビームスプリッタから透過する又は反射される光が偏光されるか否かは重要ではない。
【００４５】
上述した現在好適な実施例を、熟練した職人によって、添付した請求項によって規定された範囲から逸脱することなしに変更してもよいことを理解すべきである。例えば、前記溝及び峰を、前記吸収チャネルの機能が保持される限り、異なって形づくることができる。前記フィルタを蛍光体層の上部において配置する必要はないが、光の吸収が前記光の方向に依存するべき任意の用途において配置することができる。
【００４６】
当然、性能を改善するために、前記フィルタに他の光学要素を含めてもよい。例えば、追加の反射器を、上述したビームスプリッタ及び吸収器の機能を妨害することなく含めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明によるフィルタの原理を示す図式的な断面図である。
【図２】本発明の原理を示す図式的な断面分解図である。
【図３】本発明の第１実施例によるフィルタの基板の斜視分解図である。
【図４】本発明の第２実施例によるフィルタの基板の斜視分解図である。
【図５】本発明の第３実施例によるフィルタの基板の斜視分解図である。
【図６】本発明の第４実施例によるフィルタの基板の斜視分解図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【国際調査報告】
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2005509895.tif 000011
2005509895.tif 000012