JPH06250164A - 導光板および導光板を用いた表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 特性が良好で安価な表示装置およびこの装置
の前面板に適用できる導光板を提供する。 【構成】 厚み方向に複数の導光路を有する導光板であ
って、透光性の酸化物ガラスで形成される導光路と、複
数の導光路を光学的に分離するように形成される無機遮
光材料の分離帯とが、導光路材料のガラスより軟化点が
低い酸化物ガラスで一体に固着され、気密に構成される
ことを特徴とする導光板および該導光板を表示容器の前
面板として使用することを特徴とする表示装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、導光板およびこれを用
いた各種表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】表示装置には各種のものがあり、例えば
陰極線管（ＣＲＴ）、放電表示管（ＰＤＰ）、液晶（Ｌ
ＣＤ）、蛍光表示管（ＶＦＤ）、エレクトロルミネッセ
ンス（ＥＬＤ）等の各表示装置がある。

【０００３】これら表示装置の表示容器前面板の役割
は、（１）表示光を透過させる、（２）表示装置構成物
を保護する、（３）気密容器の一部を構成する、（４）
容器の内外圧力差を支える、（５）回路形成用の基体と
なる等である。

【０００４】前面板として酸化物ガラスが賞用されてい
る。光を透過するだけでなく、ガスを透過せず、耐熱温
度が高く、比較的安価であるからである。必要とされる
厚みは、表示装置の大きさで異なるが、通常０．５〜１
０ｍｍ程度が使用される。

【０００５】一方、表示品位向上のためカラーフィルタ
ーが利用される。一般に、発光に利用される蛍光体は反
射率が高く、複数の発光波長を有するためコントラスト
や色純度が不十分である。各表示色に対応した色フィル
ターを用いると、発光輝度低下が少なく、外光反射が低
減されコントラストが向上する。また色純度の改善もで
きる。また自発光しないＬＣＤのカラー化には、カラー
フィルターがほぼ必須とされている。

【０００６】カラーフィルター形成位置は重要である。
カラーフィルターは表示セルに密接して形成されること
が好ましい。フィルターと表示セルが離れていると混色
が発生するからである。従って、カラーフィルターの通
常の形成位置は前面板の容器内側とされる。前面板の厚
みに比べ表示セルが小さくそのピッチが大きい場合は、
前面板の外部表面にカラーフィルターを形成することも
できる。しかし、この時は輝度や視野角が犠牲になるこ
とが避けられない。

【０００７】カラーフィルターを容器内面に形成すると
その材料は制約を受ける。つまり、装置形成工程の使用
温度で安定なこと、装置内物質と反応して悪影響が発生
しないこと等が必要となるからである。

【０００８】ＬＣＤやＥＬＤ以外の表示装置では、４０
０℃以上の高温工程が必要で、無機材料色フィルターが
必須となる。カラーフィルターとして賞用される３原色
で、特性がよいカラーフィルターの無機材料は余りな
い。前面板材料が変形しない低温で形成できるものは特
に困難である。低温で形成できる多層干渉膜には特性の
良いものがあるが、製造装置が高価なため高コストであ
る。また、一般に用いられる弗化物膜の耐熱性は４００
℃以下であってそれほど良好でもない。

【０００９】ＬＣＤやＥＬＤでもカラーフィルターの耐
熱性は大きいほどよい。カラーフィルターの上あるいは
下には透明電極が形成されるが、この形成温度が高いほ
ど特性のよい電極が得られるからである。

【００１０】カラーフィルターが容器内面に形成される
場合、この上に各種回路を形成すると便利である。この
ためフィルター面は平坦なほど有利である。カラーフィ
ルターの凹凸が大きい場合、透明な平坦化膜を余分に形
成する必要がある。

【００１１】以上説明したように、従来の表示装置では
カラーフィルターの形成場所が限定され、従ってフィル
ター材料も制約を受ける。このため、フィルター材料の
選択範囲が狭いので、フィルター性能や他の特性が犠牲
になっていた。あるいは、工程が煩雑で安価に形成でき
ないのが現状である。

【００１２】このような観点から、表示装置の前面板と
して導光板を使用することが考えられる。しかし、上記
課題を解消するに足る導光板は得られておらず、各種表
示装置に適用されたこともない。表示装置に有利に適用
するため、限定された材料で形成することは特に難し
い。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、これ
ら従来技術の課題を解消し、特性が良好で安価な表示装
置およびこの装置の前面板に適用できる導光板を提供す
ることである。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明の上記目的は、下
記導光板および表示装置によって達成される。

【００１５】すなわち本発明の導光板は、厚み方向に複
数の導光路を有する導光板であって、透光性の酸化物ガ
ラスで形成される導光路と、複数の導光路を光学的に分
離するように形成される無機遮光材料の分離帯とが、導
光路材料のガラスより軟化点が低い酸化物ガラスで一体
に固着され、気密に構成されることを特徴とする。

【００１６】また、本発明の表示装置は、上記導光板を
表示容器の前面板として使用することを特徴とする。

【００１７】以下、本発明をさらに詳しく説明する。導
光板の要件は、導光路部分が透明であることおよび導光
路のすべての側面を遮光するように形成される分離帯が
光を通さないことである。図１（ａ）〜（ｅ）に導光板
の模式断面を示す。なお以下の各図で用いる符号は共通
であり、同じ符号は同様のものを示す。

【００１８】導光板ＬＰは複数の導光路ＬＧとこれを区
分する分離帯ＳＺで構成される。導光路は表示発光部に
通常１対１で対応するが対応関係は任意である。例え
ば、複数の発光部が同じ色で連続していれば、このよう
な場所には一つの導光路で充分である。

【００１９】上記導光板では異なる導光路での光の混色
がない。従って、導光板を表示装置容器の前面板として
使用すれば、カラーフィルター形成場所は前面板の内
面、外面いずれでもよいことが理解されよう。また導光
路自体を着色してフィルターとしてもよい。

【００２０】図１（ａ）は、導光方向が導光板にほぼ垂
直なものであり、同図（ｂ）は傾斜している例を示して
いる。同図（ｃ）は、導光板の上下面で導光路ピッチが
異なるものである。この導光板を用いると表示発光部を
拡大あるいは縮小して表示できる。複数の表示装置を並
べて画面を構成する場合、拡大によって装置間の隙間を
埋め、切れ目のない画面を作ることができる。

【００２１】導光板表面は、図１（ａ）〜（ｃ）のよう
にフラットでもよいし、同図（ｄ）のように導光路に対
し凸レンズ状であったり、同図（ｅ）のように凹レンズ
状でもよい。フラットな面は回路等の形成に便利であ
る。凸レンズは光を集光でき、分離帯での光吸収を小さ
くできる。凹レンズは光を拡散するので視野角が大き
い。これらの特徴を勘案して選択すればよい。レンズ形
状は片面でも両面でもよく任意の組合せが可能である。

【００２２】導光路を用いる透明材料としては各種の有
機材料、ガラスおよび無機結晶物が利用できる。従っ
て、本発明で用いるような無機物を、有機物で置き換え
た構成も考えられるが、汎用性がなく特性も悪いことか
ら本発明では除外される。本発明では、気密性、耐熱性
およびコストの観点から酸化物ガラスに限定する。すべ
ての色に対して透明な無色であっても良いし、特定の色
に対して透明な着色されたものでもよい。

【００２３】分離帯材料としては金属や炭素等それ自身
遮光性を有するものが利用できる。また透光性を有する
ものであっても、屈折率が異なる複数の材料を分散させ
て構成すれば遮光性とすることができ利用できる。両者
を組み合わせることももちろん可能である。遮光性を得
るための分散構成に各種の粉体を用いると、分離帯の形
成が容易である。粉体粒径は小さいほど遮光性に優れる
が、１０μｍ以下、好ましくは１μｍ以下のものが容易
に利用できる。導光性に優れた細かな粉体で分離帯を形
成するほど、分離帯の幅を小さくし表示開口率を大きく
できる。

【００２４】遮光のためには通常分離帯幅が１０μｍ程
度以上であれば充分である。例えば導光材料の側面に金
属メッキ等を施す方法であれば１μｍ以下でも充分であ
る。このように分離帯は薄いものが賞用されるため、導
光路側面に膜として形成するのが便利である。膜形成方
法は一般的な各種のものが利用できる。

【００２５】複数の導光路と分離帯を一体に形成する接
合方法には各種のものが利用できるが、固着ガラスを利
用するものが簡便であり特性もよい。

【００２６】固着ガラスは導光路を形成するガラスより
軟化点が低いものを用いる。導光板を形成する固着工程
で導光路を変形させないためである。軟化点温度の差は
５０℃以上が好ましく、さらに好ましくは１００℃以上
である。もちろん、破損を防ぐためガラスの熱膨脹を近
似させるのも常法である。固着は固着ガラスを適度な粘
度になるよう加熱することで達成される。ガラスの選択
範囲が広いため、各種特性を満足させるガラスを得るこ
とは困難でない。

【００２７】固着ガラスを用いて分離帯を形成し、固着
と分離帯形成を同時に行うことができる。固着ガラスと
遮光材料を各々粉体で混合し用いればよい。この場合、
気密性を確保するためガラス量は５０ｗｔ％以上が好ま
しい。この値は遮光材料粉体の粒径や大きさおよびガラ
スと遮光材料の比重によって変化するが、さらに好まし
くは６５ｗｔ％以上である。遮光性を維持するための遮
光材料は、材料の粒径や屈折率等で変化するものである
が、通常２ｗｔ％以上であれば充分である。固着ガラス
が結晶性のものであったり、発泡性であれば単味でも遮
光性を有するので分離帯として利用できる。

【００２８】分離帯を吸光性とするか反射性とするか
は、次のように使い分けるとよい。すなわち、分離帯が
吸光性であると表示面のコントラストはよいが、分離帯
で吸収された分だけ輝度が低下する。従って、吸光性の
分離帯はコントラストを重視する設計の時に用いる。輝
度低下は導光路を凸レンズ状にすることで改善できる。
黒色系の無機顔料を用いて容易に反射率を１０％以下と
することができる。このような導光板は、厚みと表示ピ
ッチで決まる角度の遮光性能を有する。これは不必要な
方向への表示を妨げたり、外光の入射を防ぐことに利用
できる。

【００２９】反射性の分離帯は上記と反射である。コン
トラスト向上のため、導光路にフィルター機能を付与す
るとよい。また、反射性の分離帯でも表示面は吸光性と
する構成が好ましい。遮光材料に金属箔や白色粉体を用
いた分離帯では、白色光の反射率を７０％以上とするこ
とが容易であり、５０％以上であれば実用上充分であ
る。特定の光を反射するにはその色の粉体を使用する。

【００３０】上記した材料を用い、一般的な方法で本発
明の導光板を形成することができるが、次のような方法
も便利である。

【００３１】板状あるいは棒状の導光路材料を分離帯と
共に固着ガラスで積層あるいは束ねる。この分離帯を切
断する方向に板状にスライスすれば導光板が形成でき
る。この方法の特徴は、複数の導光路と分離帯の形成お
よびこれらの接合を、複数の導光板に対して一括して行
っているため形成の手間が少なくできることである。ま
た同時に切断されるため、導光路と分離帯の面が平にな
る。

【００３２】上記した本発明の導光板は、各種表示装置
の前面板として利用できることは明らかである。導光板
としての機能が付加されている以外は、通常の前面板と
何ら変わりがないからである。しかし次のような留意点
がある。

【００３３】分離帯が導電性材料で形成され導光板表面
に露出している表面に、電気回路を形成する場合であ
る。この時連続した分離帯に複数の回路が接している
と、回路は短絡状態になってしまう。この場合、回路形
成面の導光板表面は透明な誘電体で被覆されるべきであ
る。

【００３４】上記導電性の分離帯が各表示部で電気的に
共通の場合、表示装置の電極として利用できる。例えば
ＰＤＰの電極である。ＰＤＰには各種構成のものがあ
り、ｄｃ型とａｃ型に大別される。ｄｃ型電極としては
露出した分離帯、ａｃ型電極としては誘電体で被覆され
た分離帯がそれぞれ利用できる。このような電極構成は
公知でありｄｃ型で使用される共通補助陽極、ａｃ型の
共通放電電極やｄｃ、ａｃ混合型のいわゆるトリガー電
極がその例である。

【００３５】本発明の導光板を表示装置の前面板として
使用すれば、カラーフィルターの形成位置は任意とする
ことができる。従って、装置容器外面にカラーフィルタ
ーを形成すればフィルター材料は有機物であっても構わ
ない。表示装置形成工程に依らないからである。有機フ
ィルターは色特性が良好で形成コストも安価である。導
光路ガラスを着色することもできる。導光板の厚みは通
常のフィルター膜より大きく、また厚くても性能上問題
がない。従って導光路ガラスの着色濃度を大きくできフ
ィルター性能を高めることができる。一般に薄いガラス
で濃い三原色の着色することは困難とされている。この
方法はカラーフィルターを別に形成する手間を省いてい
る。

【００３６】

【実施例】以下、本発明を実施例によりさらに具体的に
説明する。なお、下記の実施例で、説明以外の材料や工
程技術等は公知のものを適用した。

【００３７】実施例１ 形成された導光板ＬＰの模式平面図を図２に示す。同図
で示される短冊状の導光路ＬＧとして窓用ソーダライム
ガラス板を切断加工して形成した。

【００３８】分離帯ＳＺ兼用の固着ガラスを次のように
調製した。固着ガラスとしてＳｉＯ₂−Ａｌ₂Ｏ₃−Ｂ₂Ｏ
₃−ＰｂＯ−ＺｎＯ系の低融点ガラス粉末を準備した。
平均粒径約４μｍで熱膨脹はソーダライムガラスとほぼ
等しく、軟化点は約１００℃低いガラスである。遮光材
料として平均粒径０．３μｍのＴｉＯ₂を用い、固着ガ
ラス７０ｗｔ％と遮光材料３０ｗｔ％の粉体合計１００
重量部に対して、エチルセルロース１０ｗｔ％を溶解し
たブチルカルビトールアセテートの液体ベヒクル４５重
量部と共に混練してインク状とした。

【００３９】このインクを導光路ガラス板側面に厚み約
２０μｍで塗布し乾燥した。この状態の導光路ガラス板
を図２のように並べ、分離帯を溶剤で湿らせながら圧着
した。これを５８０℃に加熱して一体の導光板を形成し
た。この時、各導光路ガラス板の間にはスペーサーを挿
入し、所定のピッチになるようにしている。また各ガラ
ス板が平行となるように重りで加重を加えている。気密
で幅約３５μｍの分離帯が形成され、この分離帯の反射
率は約７５％であった。

【００４０】実施例２ 以下の諸点以外は実施例１と同様に導光板ＬＰを形成し
た。

【００４１】導光路ガラス板は赤、青、緑の三色に着色
したものを用い、各色は同様の順番で重ねるようにし
た。遮光材料はＦｅ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｍｎ等の遷移
金属を用いた顔料の平均粒径約０．５μｍ粉体を使用し
た。ガラスへの添加量は約５ｗｔ％である。実施例１と
同様に固着した後、積層方向とほぼ直角に切断して多数
の導光板を形成した。分離帯の反射率は約７％であっ
た。

【００４２】実施例３ 実施例１の導光板を前面板としてＰＤＰを構成した。そ
の模式断面図を図３に示す。

【００４３】導光板ＬＰの内面にはライン状の陰極Ｋが
被着され、対向する背面板ＢＰの内面にはライン状の陽
極Ａが被着されている。表示セルＣＬは陰極と陽極が交
差する部分に形成され、色配列は三色のストライプ状で
ある。前面板と背面板の間は隔壁ＰＷで隔てられ、この
隔壁は電極間距離を規定したり、パネル内外の圧力差を
支えると共に、セル間の誤放電や色滲み防止に寄与す
る。各色の蛍光体ＰＨは隔壁内面や一部の陽極を除いた
背面板に塗布されている。

【００４４】図３のＰＤＰは直流型で反射型ＰＤＰと分
類されるものであるが、材料や工程は一般的なものを採
用している。前面板である導光板は、ＰＤＰの形成に必
要な耐熱性を有しており、好ましくない反応も認められ
なかった。この前面板の外部表面に有機物のカラーフィ
ルターＦを形成した。フィルター材料はＬＣＤ等で用い
られる一般的なものであり、三原色のフィルターをスト
ライプ状に配列している。分離帯の表面は遮光膜で覆っ
ている。得られたＰＤＰは、カラーフィルターを用いな
いものと比較して色純度が改善され、輝度低下は僅かで
コントラストは３倍程度向上した。

【００４５】実施例４ 表示装置として、大型表示に用いられている組合せ式の
ＣＲＴと放電管の模式断面を各々図４（ａ）と図４
（ｂ）に示す。前面板として実施例２の導光板を使用し
た以外は、材料や工程等は一般的なものを採用してい
る。

【００４６】ＣＲＴでは、導光板ＬＰ内面に各色の蛍光
体ＰＨが被着され、この上に共通陽極ＡであるＡｌがメ
タルバックされている。背面板ＢＰ側にはフィラメント
状の熱陰極Ｋと金属メッシュで容器状の陽極グリッドＧ
Ｒが各々複数形成され、これら陰極Ｋと陽極グリッドＧ
Ｒをマトリックス配列して表示選択をする。

【００４７】放電管では、背面容器ＢＶに蛍光体ＰＨが
被着され、容器内に導入された陽極Ａと容器背面に形成
され連通した熱陰極容器ＫＶ中の陰極Ｋで放電が生起さ
れる。

【００４８】なお、真空やガスの容器はシールガラス等
で気密に密閉されており、できあがった表示装置の特性
には何等不都合は認められなかった。これら表示装置の
表示ピッチは前面板厚みに対して大きいため、分離帯が
吸光性であっても視野角は広いものである。導光板自体
がフィルター性能を有するため、輝度低下はわずかでコ
ントラストが３倍程度向上した。

【００４９】以上の実施例から、本発明の導光板は各種
の表示装置に適用できることも明らかであろう。また、
異なる表示装置の構成方法や異なる材料および形成工程
が採用できることも明らかである。例えば、ＬＣＤ、Ｖ
ＦＤ、ＥＬＤ等の表示装置あるいは他の分類のＰＤＰで
ある。またカラーフィルターを装置内面に形成したりフ
ィルターを用いない場合、さらに色の表示配列を格子状
にする等である。

【００５０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば次
のような効果が奏される。 （１）公知の材料や工程で導光板が形成できるため比較
的安価であり、表示装置形成に対する特性も充分であ
る。

【００５１】（２）導光板を表示装置の前面板として用
いるため、カラーフィルター形成位置が任意である。従
って、フィルター特性が良好で安価な有機カラーフィル
ターが利用でき、表示特性のよい表示装置が安価に得ら
れる。

【００５２】（３）導光路自体にフィルター性能を付与
できるので、フィルター形成の手間を省くことができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 導光板の模式断面図。

【図２】 実施例で用いた導光板の模式平面図。

【図３】 実施例で用いたＰＤＰの模式断面図。

【図４】 実施例で用いたＣＲＴおよび放電管の模式平
面図。

【符号の説明】

ＬＰ：導光板、ＬＧ：導光路、ＳＺ：分離帯、ＢＰ：背
面板、Ｋ：陰極、Ａ：陽極、ＧＲ：陽極グリッド、Ｐ
Ｗ：隔壁板、Ｐ：蛍光体、Ｆ：カラーフィルター、Ｃ
Ｌ：表示セル、ＢＶ：背面容器、ＫＶ：熱陰極容器。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 厚み方向に複数の導光路を有する導光板
   であって、透光性の酸化物ガラスで形成される導光路
   と、複数の導光路を光学的に分離するように形成される
   無機遮光材料の分離帯とが、導光路材料のガラスより軟
   化点が低い酸化物ガラスで一体に固着され、気密に構成
   されることを特徴とする導光板。
2. 【請求項２】 前記分離帯が固着ガラスあるいは固着ガ
   ラスと遮光材料の混合物で構成される請求項１に記載の
   導光板。
3. 【請求項３】 前記複数の導光路が複数の色に着色され
   たものである請求項１または２に記載の導光板。
4. 【請求項４】 請求項１〜３に記載のいずれかの導光板
   を表示容器の前面板として使用することを特徴とする表
   示装置。
5. 【請求項５】 前記前面板の容器外部表面に有機カラー
   フィルターが形成される請求項４に記載の表示装置。