KR20040047696A - 발광관 어레이형 표시 장치 - Google Patents

Abstract

발광관과 접착층과의 계면, 또는 접착층과 지지판과의 계면에서, 광의 진행 방향의 순으로, 굴절율이 동일하거나, 혹은 커지도록, 접착층이나 지지판의 굴절율을 설정함으로써, 발광관으로부터 방사된 광을, 발광관과 접착층과의 계면이나, 접착층과 지지체와의 계면에서의 굴절의 영향을 받지 않고, 효율적으로 외부로 추출시키도록 한다.

복수의 발광관을 병렬로 배치한 발광관 어레이에, 발광관 어레이의 표시면측에 접촉하여 발광관 어레이를 지지함과 함께 발광관에 전압을 인가하기 위한 전극이 발광관 어레이 대향면에 형성된 광 투과성의 PET 필름을 배치하고, PET 필름과 발광관 어레이 사이에 접착층을 형성하며, 그 때, 그 접착층의 굴절율을, 발광관의 관체의 굴절율 이상의 굴절율로 설정한다.

Description

발광관 어레이형 표시 장치{LIGHT-EMITTING TUBE ARRAY DISPLAY DEVICE}

본 발명은, 발광관 어레이형 표시 장치에 관한 것으로, 더욱 자세하게는, 직경 0.5∼5㎜ 정도의 투명한 세관(細管)의 내부에 방전 가스를 봉입한 발광관(「표시관」이나 「가스 방전관」이라고도 함)을 병렬로 복수 배치하여, 임의의 화상을 표시하는 발광관 어레이형 표시 장치에 관한 것이다.

상기한 바와 같은 표시 장치는, 표시 화면의 크기에 대한 자유도가 크고, 또한 곡면 구조의 표시 화면을 실현할 수 있다고 하는 특징을 갖고 있다. 이 표시 장치에서는, 통상, 발광관 어레이의 외측에 전극을 배치하고, 이 전극에 전압을 인가함으로써, 발광관 내부의 방전 가스 공간에서 방전을 발생시키도록 하고 있다.

그리고, 이 발광관 어레이의 외측으로의 전극 배치는, 예를 들면, 발광관의 표면에 직접 전극을 인쇄하거나, 전극을 형성한 지지판을 발광관에 접촉시킴으로써행하도록 하고 있다(예를 들면, 일본 특개2000-315460호 공보).

상기한 바와 같이, 전극을 형성한 지지판을 발광관에 접촉시키는 경우, 전극과 발광관과의 양호한 밀착성을 얻기 위해서는, 그 계면에 접착층이 필요로 된다.

그러나, 발광관으로부터의 광을 표시광으로서 추출할 때에, 임의의 계면에서, 광이 입사하는 측의 물질의 굴절율이, 광이 출사되는 측의 물질의 굴절율보다 큰 경우에는, 임계각 이상의 각도로 입사하는 광이 전반사되어 손실이 발생한다. 따라서, 접착층을 형성하는 등 다른 물질의 계면이 다수 있는 경우, 이 계면에서의 손실이 중복되어 휘도가 저하되는 문제점이 발생한다.

본 발명은, 이러한 사정을 고려하여 이루어진 것으로, 발광관과 접착층과의 계면, 또는 접착층과 지지판과의 계면에서, 광의 진행 방향의 순으로, 굴절율이 동일하거나, 혹은 커지도록, 접착층이나 지지판의 굴절율을 설정함으로써, 발광관으로부터 방사된 광을, 발광관과 접착층과의 계면이나, 접착층과 지지체와의 계면에서의 굴절의 영향을 받지 않고, 효율적으로 외부로 추출할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.

도 1은 본 발명의 발광관 어레이형 표시 장치의 전체 구성을 도시하는 설명도.

도 2는 실시예의 발광관 어레이형 표시 장치의 단면을 도시하는 설명도.

도 3은 도 2의 A로 나타내는 영역을 확대하여 도시하는 설명도.

도 4는 2종의 매질 사이를 광이 투과할 때의 경계면에서의 일반적인 광의 굴절 상태를 도시하는 설명도.

도 5는 실시예의 발광관의 관체의 굴절율과 접착층의 굴절율과 지지체의 굴절율과의 관계를 도시하는 설명도.

도 6은 도 2의 B로 나타내는 영역을 확대하여 도시하는 설명도.

도 7은 발광관의 관체와 공기와의 경계면에서의 광의 굴절 상태를 도시하는 설명도.

도 8은 전면측의 지지체에 투광성의 기판을 배치한 예를 도시하는 설명도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 발광관

2 : 표시 전극쌍

3 : 데이터 전극

4 : 칸막이 부재

5 : 접착층

6 : 발광관과 지지체와의 간극

7 : 투광성의 기판

21 : 비방전 영역

31 : 전면측의 기판(지지체)

32 : 배면측의 기판(지지체)

본 발명은, 내부에 방전 가스가 봉입된 복수의 발광관을 병렬로 배치한 발광관 어레이와, 발광관 어레이의 표시면측에 접촉하여 발광관 어레이를 지지함과 함께 발광관에 전압을 인가하기 위한 전극이 발광관 어레이 대향면에 형성된 광 투과성의 지지체와, 지지체와 발광관 어레이 사이에 형성된 광 투과성의 접착층을 구비하며, 해당 접착층이 발광관의 관체의 굴절율 이상의 굴절율을 갖는 발광관 어레이형 표시 장치이다.

본 발명은, 또한, 내부에 방전 가스가 봉입된 복수의 발광관을 병렬로 배치한 발광관 어레이와, 발광관 어레이의 표시면측에 접촉하여 발광관 어레이를 지지함과 함께 발광관에 전압을 인가하기 위한 전극이 발광관 어레이 대향면에 형성된 광 투과성의 지지체와, 지지체와 발광관 어레이 사이에 형성된 광 투과성의 접착층을 구비하고, 상기 지지체가 접착층의 굴절율 이상의 굴절율을 갖는 발광관 어레이형 표시 장치이다.

본 발명에 따르면, 접착층의 굴절율이, 발광관의 관체의 굴절율 이상으로 설정되거나, 또는 지지체의 굴절율이, 접착층의 굴절율 이상의 굴절율로 설정되기 때문에, 발광관과 접착층과의 계면, 또는 접착층과 지지체와의 계면에서, 발광관으로부터 방사된 광을, 굴절에 의한 전반사의 영향을 받지 않고, 효율적으로 표시면측으로 추출하는 것이 가능하게 된다.

<실시예>

본 발명에서, 발광관 어레이는, 내부에 방전 가스가 봉입된 복수의 발광관을 병렬로 배치한 것이면 된다. 이 발광관의 관체로 되는 세관은 어떤 직경의 것을 적용해도 되지만, 바람직하게는, 직경 0.5∼5㎜ 정도의 유리제의 것이 적용된다. 세관의 형상은, 원형의 단면이나, 편평 타원형 혹은 거의 사각형에 가까운 단면 등, 어떤 형상의 단면을 갖고 있어도 되지만, 발광관과 전극과의 접촉 면적을 넓게 취할 수 있는 관점에서는, 지지체 대향면에 평탄부를 구비한, 예를 들면 편평 타원형이나, 거의 사각형에 가까운 단면 형상을 갖고 있는 것이 바람직하다. 이러한 형상이면, 그 평탄부에 지지체가 접촉되었을 때, 지지체의 전극이 그 평탄부에 대면하기 때문에, 발광관과 전극과의 접촉 면적을, 단면 형상이 원형의 세관을 이용한 경우보다 증대시킬 수 있다.

지지체는, 발광관 어레이의 표시면측에 접촉하여 발광관 어레이를 지지할 수 있고, 발광관에 전압을 인가하기 위한 전극이 발광관 어레이 대향면에 형성되어 있어, 발광관의 관체보다 큰 굴절율을 가지며, 또한 광 투과성의 것이면 된다.

이들 조건을 만족시키는 지지체로서는, 예를 들면 발광관의 관체보다 큰 굴절율을 갖는 수지제의 플렉시블 시트나, 유리제의 기판을 적용할 수 있다. 수지제의 플렉시블 시트로서는, 광 투과성의 필름 시트 등을 들 수 있다. 이 필름 시트에 이용되는 필름으로서는, 발광관의 관체보다 큰 굴절율을 갖는다고 하는 관점에서, 굴절율이 1.58 정도인 시판 중인 PET(폴리에틸렌 테레프탈레이트) 필름 등을 적용할 수 있다. 유리제의 기판으로서는, 예를 들면 발광관의 관체가 붕소 규소산 유리제이면, 붕소 규소산 유리의 굴절율은 통상 1.47 정도이기 때문에, 이것보다 큰 굴절율을 갖는 통상의 소다 석회 유리제의 기판을 적용할 수 있다.

지지체는, 발광관을 병렬로 배치한 발광관 어레이를 표시면측으로부터 지지할 수 있는 것이면 되지만, 가능하면, 발광관 어레이를 표시면측과 배면측의 양측으로부터 지지할 수 있도록 한 쌍으로 구성하는 것이 바람직하다. 지지체를 한 쌍으로 구성한 경우, 양자는 동일한 재질의 것으로 제작할 필요는 없으며, 한쪽을 수지, 다른쪽을 유리로 형성하는 등, 임의의 구성이 가능하다.

지지체의 크기는, 발광관 어레이 전체를 지지할 수 있도록, 시트 형상 또는 평판 형상이며, 발광관 어레이의 거의 전체를 덮는 크기인 것이 바람직하다.

전극은, 발광관 어레이 대향면에 형성되며, 전압의 인가에 의해 발광관 내부의 방전 가스 공간에서 방전을 발생시키는 것이 가능한 것이면 된다. 이 전극은, 해당 분야에서 공지의 재료와 방법을 이용하여 모두 형성할 수 있다. 예를 들면, 이 전극은, 상기의 플렉시블 시트의 발광관 대향면에 구리 등을 저온 스퍼터법이나 증착법, 혹은 도금법 등으로 형성한 후, 공지의 포토리소그래프의 방법을 이용하여 패터닝을 행함으로써 형성할 수 있다. 전극은, 이 외에, 니켈, 알루미늄, 은 등을 이용하여 형성할 수도 있다. 전극의 형성 방법은, 상기의 스퍼터법이나 증착법, 도금법 외에 인쇄법 등을 이용해도 된다.

이 전극은, 발광관의 내부에 그 길이 방향을 따라 복수의 방전 영역을 형성하도록 설치되는 것이 바람직하다. 이 관점에서는, 발광관 어레이의 표시면측에 위치하는 지지체의 발광관 대향면에, 발광관의 길이 방향에 교차하는 방향으로 형성된 주 전극과, 발광관 어레이의 배면측에 위치하는 지지체의 대향면에, 발광관의 길이 방향을 따라 형성된 데이터 전극으로 구성하는 것이 바람직하다.

접착층은, 지지체와 발광관 어레이 사이에 형성되고, 발광관의 관체의 굴절율 이상이며, 또한 지지체의 굴절율 이하의 굴절율을 갖고, 또한 광 투과성의 것이면 된다.

이들 조건을 만족시키는 접착층으로서는, 예를 들면, 발광관의 관체가 붕소 규소산 유리제로 그 굴절율이 1.47 정도이고, 지지체가 폴리에틸렌 테레프탈레이트제의 필름 시트로 그 굴절율이 1.58 정도이면, 1.47∼1.58의 범위의 굴절율을 갖는 것이면 된다. 이러한 접착층은, 투명한 아크릴계의 접착제를 이용하여 형성할 수 있다. 이 접착제로서는, 예를 들면 스미토모 3M사제의 EXP-090 등을 들 수 있다. 또한, 접착층으로서 투명한 접착 테이프를 적용해도 되고, 이러한 투명한 접착 테이프로서는, 예를 들면 스미토모 3M사제의 고투명 접착제 전사 테이프 #8141, #8142, #8161 등을 들 수 있다.

접착층의 굴절율이 상기한 바와 같은 조건을 만족시키면, 발광관으로부터 방사된 광에 관하여, 발광관과 접착층과의 경계면, 및 접착층과 지지체와의 경계면에서 전반사하는 광을 없앨 수 있으며, 이에 의해 발광관으로부터 방출된 광을 충분히 외부로 추출할 수 있다.

발광관과 발광관과의 인접부에 발생하는 발광관과 지지체와의 간극에는, 예를 들면 상기의 투명한 아크릴계의 접착제와 같은 수지층을 형성해 두는 것이 바람직하다. 이 간극에 공간이 존재하면, 공간 내의 공기의 굴절율은 발광관의 굴절율보다 낮기 때문에, 발광관과 공기와의 경계면에서 전반사되는 광이 발생하지만, 이 간극에 수지층을 형성해 둠으로써, 그와 같은 전반사를 방지하여, 발광관으로부터 방사된 광을 효율적으로 외부로 추출할 수 있다.

지지체의 표시면측에는, 지지체의 굴절율보다 큰 굴절율을 갖는 1매 또는 복수매의 필름 또는 기판을 더 배치해도 된다. 복수매의 필름 또는 기판을 배치하는 경우에는, 이들 필름 또는 기판의 굴절율이 지지체에 가까운 측으로부터 먼 측을 향하여 순차 높아지도록 설정해 두는 것이 바람직하다. 이와 같이 굴절율을 설정해 두면, 지지체와 필름 또는 기판과의 경계면, 및 필름 또는 기판과 또한 그 위의 필름 또는 기판과의 경계면에서의 전반사가 방지되어, 발광관으로부터 방사된 광을 효율적으로 외부로 추출할 수 있다.

이하, 도면에 도시하는 실시예에 기초하여 본 발명을 상술한다. 또한, 본 발명은 이것에 의해 한정되는 것이 아니라, 각종 변형이 가능하다.

도 1은 본 발명의 발광관 어레이형 표시 장치의 전체 구성을 도시하는 설명도이다. 본 표시 장치는, 직경 0.5∼5㎜ 정도의 유리제의 세관의 내부에 형광체층을 배치함과 함께 방전 가스를 봉입한 발광관을 병렬로 복수 배치하여, 임의의 화상을 표시하는 발광관 어레이형 표시 장치이다.

도 1에서, 참조 부호 31은 전면측(표시면측)의 지지체(기판), 참조 부호 32는 배면측의 지지체(기판), 참조 부호 1은 발광관, X, Y는 표시 전극쌍(주 전극쌍), 참조 부호 3은 데이터 전극(신호 전극이라고도 함)이다.

전면측의 지지체(31)와 배면측의 지지체(32)는, PET 필름과 같은 플렉시블 시트로 제작되어 있다. 이 전면측의 지지체(31) 및 배면측의 지지체(32)는, 어느 한쪽 또는 양쪽이 소다 석회 유리 등을 이용한 유리제의 평판으로 제작되어 있어도 된다. 배면측의 지지체(32)는 표시의 콘트라스트의 관계로부터, 불투명한 쪽이 바람직하다. 발광관(1)의 관체는 붕소 규소산 유리 등으로 제작되어 있다.

전면측의 지지체(31)의 발광관 대향면에는 표시 전극쌍 X, Y가 형성되어 있다. 이 표시 전극쌍 X, Y는, 각각 ITO나 SnO₂등의 투명 전극(12)과, 구리, 니켈,알루미늄, 크롬 등의 금속으로 이루어지는 버스 전극(13)으로 구성되어 있다. 표시 전극 X, Y는 이 외에, 투명 전극을 이용하지 않고, 금속 전극만으로, 메쉬 형상이나 빗살 형상으로 형성된 전극이어도 된다. 이들 전극은 스퍼터법, 증착법, 도금법 등으로 형성한 것이다.

배면측의 지지체(32)의 발광관 대향면에는 데이터 전극(3)이 형성되어 있다. 이 데이터 전극(3)은 불투명이어도 되기 때문에, ITO나 SnO₂등을 사용하지 않고, 니켈, 구리, 알루미늄, 은 등을 스퍼터법, 증착법, 도금법, 인쇄법 등으로 형성하고 있다.

발광관(1)의 내부의 방전 공간에는, 3원색 R(적), G(녹), B(청)의 형광체층(도시 생략)이 일색마다 설치되고, 네온과 크세논을 포함하는 방전 가스가 도입되어, 양단이 밀봉되며, 이에 의해 발광관의 내부에 방전 가스 공간이 형성되어 있다. 이 발광관(1)이 병렬로 복수 배치되어 발광관 어레이로 되어 있다. 데이터 전극(3)은 상술한 바와 같이 배면측의 지지체(32)에 형성되며, 발광관(1)의 길이 방향을 따라 발광관(1)과 접촉하도록 설치되어 있다. 표시 전극쌍 X, Y는 전면측의 지지체(31)에 형성되며, 데이터 전극(3)과 교차하는 방향으로, 발광관(1)과 접촉하도록 설치되어 있다. 표시 전극쌍 X, Y와 표시 전극쌍 X, Y 사이에는, 비방전 영역(비방전 갭)(21)이 형성되어 있다.

데이터 전극(3)과 표시 전극쌍 X, Y는, 조립 시에 발광관(1)의 하측의 외주면과 상측의 외주면에 각각 밀착하도록 접촉시키지만, 그 밀착성을 양호하게 하기위해, 표시 전극과 발광관 면 사이에 접착제를 개재시켜 접착하고 있다.

이 표시 장치를 평면적으로 본 경우, 데이터 전극(3)과 표시 전극쌍 X, Y와의 교차부가 단위 발광 영역(단위 방전 영역)으로 된다. 표시는, 표시 전극쌍 X, Y 중 어느 하나를 주사 전극으로서 이용하고, 그 주사 전극과 데이터 전극(3)과의 교차부에서 선택 방전을 발생시켜 발광 영역을 선택하고, 그 발광에 수반하여 해당 영역의 관 내면에 형성된 벽전하를 이용하여, 표시 전극쌍 X, Y 사이에서 표시 방전을 발생시킴으로써 행한다. 선택 방전은, 상하 방향에 대향하는 주사 전극과 데이터 전극(3) 사이의 발광관(1) 내에서 발생되는 대향 방전이고, 표시 방전은, 평면 상에 평행하게 배치되는 표시 전극 X와 표시 전극 Y 사이의 발광관(1) 내에서 발생되는 면방전이다.

이러한 전극 배치에 의해, 발광관(1)의 내부에는 길이 방향으로 복수의 발광 영역이 형성된다.

도면의 전극 구조에서는, 하나의 발광 영역에 3개의 전극이 배치된 구성으로, 표시 전극쌍 X, Y에 의해 표시 방전이 발생되는 구조이지만, 이것에 한정되는 것이 아니라, 표시 전극 X, Y와 데이터 전극(3) 사이에서 표시 방전이 발생되는 구조이어도 된다.

즉, 표시 전극쌍 X, Y를 한개로 하고, 이 한개의 표시 전극을 주사 전극으로서 이용하여 데이터 전극(3) 사이에 선택 방전과 표시 방전(대향 방전)을 발생시키는 형식의 전극 구조이어도 된다.

도 2는 발광관 어레이형 표시 장치의 단면을 도시하는 설명도이다. 이 도면은 발광관의 길이 방향으로 직교하는 단면을 도시하고 있다.

발광관(1)의 관체는 유리제의 세관을 이용하고 있다. 이 세관은, 편평 타원형의 단면을 갖고 있으며, 파이렉스(등록상표: 미국 코닝사제의 내열 유리)를 이용하고, 관의 긴 직경 1.0∼1.5㎜, 짧은 직경 0.7∼0.9㎜, 두께 0.07∼0.1㎜, 길이 220∼300㎜로 제작한 것이다.

이 발광관(1)의 관체인 세관은, 단너법으로 원통관을 제작하고, 그 원통관을 가열 성형하여, 제작하고자 하는 세관과 상사(相似)형의 유리 모재를 제작하며, 그것을 가열하여 연화시키면서, 리드로우(인장)함으로써 제작하고 있다.

표시면측의 지지체(31)로서는 투명한 PET 필름을 이용하고 있다. 이 전면측의 지지체(31)의 발광관 대향면에는, 표시 전극쌍(도시 생략)이 형성되어 있다. 그리고, 이 전면측의 지지체(31)와 발광관(1) 사이에는 접착층(도시 생략)이 형성되어 있다.

배면측의 지지체(32)로서는, 불투명한 수지제의 기판을 이용하고 있다. 이 배면측의 지지체(32)의 발광관 대향면에는 데이터 전극(도시 생략)이 형성되어 있다. 또한, 배면측의 지지체(32)의 발광관 대향면에는, 발광관(1)의 배치를 안정시키기 위한 칸막이 부재(4)가 설치되어 있다. 또한, 이 칸막이 부재(4)는 없어도 된다.

도 3은 도 2의 A로 나타내는 영역을 확대하여 도시하는 설명도이다. 도면에서, 참조 부호 5는 접착층이다. 표시 전극쌍은 도시하지 않는다.

발광관(1)의 관체인 유리 세관은, 파이렉스이고, 그 굴절율 n_T는 1.47로 되어 있다. 표시면측의 지지체(31)는 PET 필름을 이용하여 제작되어 있으며, 그 굴절율 n_S는 1.576으로 되어 있다.

접착층(5)은 아크릴계 접착제인 스미토모 3M사제의 EXP-090으로 불리는 접착제를 이용하여 형성하고 있다. 이 EXP-090은 자외선 경화형의 액상 접착제로서, 발광관(1)과 발광관(1)의 인접부에 생기는 발광관(1)과 지지체(31)와의 간극에도 충전이 가능하다. 이 EXP-090의 굴절율 n_R은 1.50으로 되어 있다.

접착층(5)으로서는, 이 외에 스미토모 3M사제의 고투명 접착제 전사 테이프 #8141, #8142, #8161 등을 이용해도 된다. 이들 고투명 접착제 전사 테이프는 양면 테이프의 형태를 한 시트 형상의 접착제이다. #8141, #8142 및 #8161의 굴절율은 1.47로 되어 있다. EXP-090 및 #8141, #8142, #8161은 모두 가시광 투과율 90% 이상의 높은 투과율을 나타낸다.

이상 설명한 각 재료의 굴절율을 일람으로 나타낸다.

발광관의 관체(파이렉스)의 굴절율 n_T: 1.47

접착층(EXP-090)의 굴절율 n_R: 1.50

접착층(#8141 등)의 굴절율 n_R: 1.47

지지체(PET 필름)의 굴절율 n_S: 1.576

도 4는 2종의 매질간을 광이 투과할 때의 경계면에서의 일반적인 광의 굴절상태를 도시하는 설명도이다.

매질 A의 굴절율을 n₁로 하고, 매질 B의 굴절율을 n₂로 하면, 매질 A로부터 매질 B를 향하여, 경계면에 대하여 각도 α로 입사한 광은 경계면에서 각도 β의 방향으로 굴절한다(0도≤α, β≤90도).

이 때, 스넬의 법칙 n₁·sinα=n₂·sinβ가 성립하기 때문에, 이 식으로부터 sinα/sinβ=n₂/n₁이 얻어진다.

따라서, 매질 A의 굴절율 n₁과 매질 B의 굴절율 n₂와의 관계가 n₁>n₂일 때는, sinβ>sinα로 되고, β가 90도로 될 때의 α 이상의 입사각에 대하여 입사광이 전반사한다.

도 5는 발광관의 관체의 굴절율과 접착층의 굴절율과 지지체의 굴절율과의 관계를 도시하는 설명도이다.

상술한 매질 A의 굴절율과 매질 B의 굴절율과의 관계를, 발광관(1)의 관체의 굴절율 n_T와 접착층(5)의 굴절율 n_R과의 관계로 치환하면, 발광관(1)의 관체와 접착층(5)과의 경계면에서는, 스넬의 법칙으로부터 sinα/sinβ=n_R/n_T가 성립한다(0도≤α, β≤90도).

본 예에서는 상술한 바와 같이, n_T(1.47)<n_R(1.50)이기 때문에, sinβ<sinα로 되어, 어떠한 각도 α에 대해서도 전반사 영역은 존재하지 않으며, 발광관(1)으로부터 방사되는 임의의 각도 α의 광은 모두 접착층(5)에 입사한다. 이와 같이,n_T≤n_R의 조건을 만족시키는 굴절율을 갖는 접착층(5)을 이용한다. 즉, 발광관의 관체의 굴절율≤접착층의 굴절율로 함으로써, 발광관과 접착층과의 경계면에서의 굴절의 영향을 없애고, 발광관측으로부터 방사되는 광을 모두 접착층측으로 추출할 수 있다.

또한, 접착층(5)과 지지체(31)와의 경계면에서는, 스넬의 법칙으로부터, sinβ'/sinγ=n_S/n_R이 성립한다(0도≤β', γ≤90도).

본 예에서는 상술한 바와 같이, n_R(1.50)≤n_S(1.576)이기 때문에, sinγ≤sinβ'로 되어, 어떠한 각도 β'에 대해서도 전반사 영역은 존재하지 않으며, 접착층(5)을 통과한 임의의 각도 β'의 광은 모두 지지체(31)에 입사한다. 이와 같이, n_R≤n_S의 조건을 만족시키는 굴절율을 갖는 접착층(5)을 이용한다. 즉, 접착층의 굴절율≤지지체의 굴절율로 함으로써, 접착층과 지지체와의 경계면에서의 굴절의 영향을 없애고, 접착층을 통과한 광을 모두 지지체측으로 추출할 수 있다.

이와 같이, 각 재료의 굴절율을, 발광관의 관체의 굴절율≤접착층의 굴절율≤지지체의 굴절율로 함으로써, 발광관과 접착층과의 경계면에서의 굴절의 영향과, 접착층과 지지체와의 경계면에서의 굴절의 영향을 없애고, 발광관측으로부터 방사되는 광을 모두 지지체측으로 추출할 수 있다.

발광관(1)을 어레이 형상으로 병렬로 배치하여 발광시켰을 때의 휘도는 대략 450cd/㎟ 정도이지만, 전면측의 지지체(31)와 접착층(5)의 존재에 의해, 표시 시의 휘도는 저하된다. 실내 표시에 이용되는 표시 장치로서는 300cd/㎡ 정도의 휘도가필요하기 때문에, 전면측의 지지체(31)에 PET 필름을 이용한 경우, PET 필름의 광의 투과율을 90퍼센트로 해도, 접착층(5)에 대해서는 75퍼센트 이상의 투과율을 갖고 있을 필요가 있다. 따라서, 300cd/㎡의 휘도를 갖는 표시 장치를 실현하기 위해서는, 75퍼센트 이상의 투과율을 갖는 접착층(5)으로 하는 것이 바람직하다.

도 6은 도 2의 B로 나타내는 영역을 확대하여 도시하는 설명도이다. 도면에서, 참조 부호 6은 발광관과 발광관의 인접부에 생기는 발광관과 지지체와의 간극이다. 표시 전극쌍은 도시하지 않다.

도 6에 도시한 바와 같이, 발광관(1)을 어레이 형상으로 병렬로 배치한 표시 장치에서는, 발광관(1)과 발광관(1)의 인접부에서, 발광관(1)과 지지체(31) 사이에 간극(6)이 생긴다. 이 간극(6)에는 통상 공기가 존재하지만, 공기의 굴절율 n_A는 발광관(1)의 관체인 파이렉스의 굴절율 n_T(1.47)보다 작다. 이 때문에, 발광관(1)으로부터 간극(6)에 방사되는 광에는 전반사하는 영역이 존재한다.

도 7은 발광관의 관체와 공기와의 경계면에서의 광의 굴절 상태를 도시하는 설명도이다.

상술한 바와 같이, 발광관(1)과 발광관(1)의 인접부에서, 발광관(1)과 지지체(31) 사이에 간극(6)이 발생한 경우, 발광관(1)의 관체인 파이렉스의 굴절율 n_T와 공기의 굴절율 n_A와의 관계가 n_T>n_A이기 때문에, sinβ>sinα로 되어, 전반사 영역이 존재한다. 즉, 이 간극(6)에, 발광관(1)의 관체보다 굴절율이 작은 물질(공기)이 존재하는 경우, 발광관(1)으로부터 방사되는 광이 굴절의 영향을 받는다.

그 때문에, 이 간극(6)에도 발광관(1)의 관체의 굴절율보다 큰 굴절율의 접착층(5)을 형성한다. 간극(6)에의 접착층(5)의 형성은, 상술한 스미토모 3M사제의 EXP-090으로 불리는 자외선 경화형의 액상 접착제를 이용하여, 이것을 간극(6)에 충전함으로써 행한다.

이와 같이, 이 간극(6)에, 발광관(1)의 관체와 동일한 굴절율을 갖는 재료나, 혹은 발광관(1)의 관체보다 큰 굴절율을 갖는 재료를 충전함으로써, 발광관(1)과 간극(6)과의 경계면에서의 굴절의 영향을 없앨 수 있고, 이에 의해, 발광관(1)의 가로 방향으로 방사된 광도, 굴절의 영향을 받지 않고 외부로 추출하는 것이 가능해진다.

간극(6)에 충전하는 재료는, 발광관(1)의 관체와 동일한 굴절율을 갖는 재료나, 혹은 발광관(1)의 관체보다 큰 굴절율을 갖는 재료이면 되고, 상기한 액상 접착제 이외의 합성 수지를 이용해도 된다.

도 8은 전면측의 지지체에 투광성의 기판을 배치한 예를 도시하는 설명도이다. 도면에서, 접착층은 도시하지 않는다.

전면측의 지지체(31)가, 예를 들면 PET 필름과 같은 얇은 필름 형상인 경우, 표시면측으로부터의 외압 등에 의해, 발광관(1)의 파손 등이 발생할 우려가 있다. 이 때문에, 전면측의 지지체(31)의 전면(표시면측)에, 표시 장치를 보호하기 위한 투광성의 기판(7)을 배치하고 있다.

투광성의 기판(7)으로서는, 상술한 접착층의 굴절율(1.47∼1.50)보다 큰 굴절율을 갖는 투명 플라스틱인 폴리카보네이트(굴절율 1.59)나, 폴리에테르술폰(굴절율 1.642)을 이용한다.

이러한 굴절율을 갖는 투광성의 기판(7)을 이용하면, 발광관(1)의 관체의 굴절율≤접착층의 굴절율≤지지체(31)의 굴절율≤투광성의 기판(7)의 굴절율의 관계를 만족시키기 위해, 각 경계면에서의 굴절의 영향을 받지 않고, 발광관(1)으로부터 방사된 광을 외부로 추출하는 것이 가능해진다.

이 투광성의 기판(7) 대신에, 혹은, 이 투광성의 기판(7)의 전면측이나 투광성의 기판(7)의 배면측에, 표시의 색이나 콘트라스트 조정을 위한 필터판이나, 외광 반사 방지막을 갖는 투광성의 기판을 배치해도 된다. 또한, 투광성의 기판(7)은 단층 또는 다층의 투명 필름이어도 된다.

전면측의 지지체(31)의 전면에, 지지체의 굴절율보다 큰 굴절율을 갖는 복수의 투광성의 기판 또는 투명 필름을 배치하는 경우에는, 이들 투광성의 기판 또는 투명 필름의 굴절율이 지지체(31)에 가까운 측으로부터 먼 측을 향하여 순차 높아지도록 설정해 둔다. 이에 의해, 발광관의 관체의 굴절율≤접착층의 굴절율≤지지체의 굴절율≤투광성의 기판의 굴절율, …, ≤투광성의 기판의 굴절율의 관계를 만족시키기 위해, 각 경계면에서의 굴절의 영향을 받지 않고, 발광관(1)으로부터 방사된 광을 외부로 추출하는 것이 가능해진다.

이와 같이 하여, 발광관의 전면에 배치하는, 예를 들면 접착층, 전면측의 지지체 등의 재료에 대하여, 굴절율이, 발광관의 관체의 굴절율≤접착층의 굴절율≤지지체의 굴절율≤투광성의 기판의 굴절율, …, ≤투광성의 기판의 굴절율로 되도록 배치함으로써, 각 재료의 경계면에서의 굴절의 영향을 받지 않고, 발광관으로부터 방사된 광을 효율적으로 외부로 추출하는 것이 가능해진다. 이와 같이 표시면측의 굴절율을 높게 한 경우, 표면의 반사의 영향이 고려되지만, 이 문제는 비섬광(antiglare) 처리에 의해 개선할 수 있다.

본 발명에 따르면, 발광관의 관체의 굴절율보다 접착층의 굴절율쪽을 크게 설정하거나, 또는 접착층의 굴절율보다 지지체의 굴절율쪽을 크게 설정하기 때문에, 발광관과 접착층과의 계면, 또는 접착층과 지지체와의 계면에서, 발광관으로부터 방사된 광을, 굴절에 의한 전반사의 영향을 받지 않고, 효율적으로 표시면측으로 추출할 수 있다.

Claims (9)

1. 내부에 방전 가스가 봉입된 복수의 발광관을 병렬로 배치한 발광관 어레이와, 발광관 어레이의 표시면측에 접촉하여 발광관 어레이를 지지함과 함께 발광관에 전압을 인가하기 위한 전극이 발광관 어레이 대향면에 형성된 광 투과성의 지지체와, 지지체와 발광관 어레이와의 사이에 형성된 광 투과성의 접착층을 포함하며,

   상기 접착층은 발광관의 관체의 굴절율 이상의 굴절율을 갖는 발광관 어레이형 표시 장치.
2. 내부에 방전 가스가 봉입된 복수의 발광관을 병렬로 배치한 발광관 어레이와, 발광관 어레이의 표시면측에 접촉하여 발광관 어레이를 지지함과 함께 발광관에 전압을 인가하기 위한 전극이 발광관 어레이 대향면에 형성된 광 투과성의 지지체와, 지지체와 발광관 어레이와의 사이에 형성된 광 투과성의 접착층을 포함하며,

   상기 지지체는 접착층의 굴절율 이상의 굴절율을 갖는 발광관 어레이형 표시 장치.
3. 제1항에 있어서,

   지지체는 접착층의 굴절율 이상의 굴절율을 갖는 발광관 어레이형 표시 장치.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

   지지체는 수지제의 플렉시블 시트로 이루어지는 발광관 어레이형 표시 장치.
5. 제4항에 있어서,

   발광관의 관체는 붕소 규소산 유리로 이루어지고, 수지제의 플렉시블 시트는 폴리에틸렌 테레프탈레이트로 이루어지며, 접착층은 아크릴계 수지로 이루어지는 발광관 어레이형 표시 장치.
6. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

   발광관이, 지지체 대향면에 평탄부를 갖고, 그 평탄부에 지지체가 접촉했을 때, 지지체의 전극이 그 평탄부에 대면하는 단면 형상을 갖는 발광관으로 이루어지는 발광관 어레이형 표시 장치.
7. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

   발광관과 발광관의 인접부에 생기는 발광관과 지지체와의 간극에, 수지층이 더 형성되는 발광관 어레이형 표시 장치.
8. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

   지지체의 표시면측에, 지지체의 굴절율 이상의 굴절율을 갖는 1매 또는 복수매의 필름 또는 기판이 더 배치되고, 이들 필름 또는 기판의 굴절율은 지지체에 가까운 측으로부터 먼 측을 향하여 순차 높아지도록 설정되는 발광관 어레이형 표시 장치.
9. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

   발광관 어레이의 평탄부의 반대면에 접촉하며, 지지체와의 사이에 발광관 어레이를 협지하는 배면측 기판을 더 포함하는 발광관 어레이형 표시 장치.