JP2012234668A

JP2012234668A - 画像表示装置

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Publication number: JP2012234668A
Application number: JP2011101336A
Authority: JP
Inventors: Koji Yamazaki; 康二山▲崎▼
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2011-04-28
Filing date: 2011-04-28
Publication date: 2012-11-29

Abstract

【課題】アノード端子周辺のさらなる耐圧向上を実現する画像表示装置を提供する。
【解決手段】画像表示装置は、互いに対向配置されたカソードプレート２およびアノードプレート３を備えた外囲器１と、カソードプレート２の非画像形成部２ｂに形成された貫通孔１５を通じて密閉空間の内部に導入された高電圧導入部１４，１８と、カソードプレート２の内面側の高電圧導入部１４，１８から所定の沿面距離を隔てて形成された第１の環状ガード電極１９と、カソードプレート２の外面側の高電圧導入部１４，１８から所定の沿面距離を隔てて形成された第２の環状ガード電極１９と、を有している。高電圧導入部１４，１８は、第１の環状ガード電極１９が、第２の環状ガード電極２１に対してカソードプレート２の画像形成部２ａから離れる方向に偏心して配置されるように、カソードプレート２に対して非対称に設けられている。
【選択図】図１

Description

本発明は、画像表示装置に関し、特に、電子放出素子や発光体を備え、電子放出素子から電子を放出させるための高電圧を内部に導入する画像表示装置に関する。

特許文献１には、アノードプレート、カソードプレート、および枠部材からなる真空外囲器を備えた画像表示装置において、真空外囲器の内部に高電圧を供給する手段が開示されている。この手段は、詳細には、カソードプレートの画像表示領域（画像形成部）の外側に設けられた高電圧導入部である。高電圧導入部は、真空外囲器内部のアノードプレート内面に設けられたアノード電極に対して、真空外囲器外部から高電圧を導入する役目を果たしている。

図４に、このような高電圧導入部の一例を示す。高電圧導入部は、カソードプレート１０２の貫通孔１１５を貫通して設けられたアノード端子１１４を有し、アノード端子１１４は、アノードプレート１０３の真空外囲器内面のアノード電極１１２に電気的に接続されている。カソードプレート１０２の真空外囲器内面および外面には、アノード端子１１４を囲むように、アノード端子１１４と所定の距離を隔てて環状ガード電極１１９，１２１が形成されている。真空外囲器外面上でのアノード端子１１４とガード電極１２１との距離（沿面距離）は、真空外囲器内面上でのアノード端子１１４とガード電極１１９との距離よりも長くなっている。このような構成により、高電圧導入部の高電圧印加に対する安定性（耐圧）を向上させることが行われている。

特開２００４−１３９９７８号公報「放電ハンドブック」、社団法人電気学会、平成１０年８月、上巻、ｐ．３２３

上述のような画像表示装置では、表示性能向上のために、アノード端子に印加するアノード電圧を増加させることが求められているが、アノード電圧の増加のためには、高電圧導入部の耐圧をさらに向上させる必要がある。これは、アノード端子とガード電極との沿面距離を延長することで達成することができる。

沿面距離を延長する方法として、一つには、画像形成部に対するアノード端子の位置を変えずに、アノード端子とガード電極との距離が大きくなるように、ガード電極を径方向外側に広げることが考えられる。しかしながら、この方法では、真空外囲器内面のガード電極が、画像形成部や、特に電子放出素子駆動用の配線に近づくことになる。そのため、万が一高電圧導入部で放電が発生した場合、配線に誘導電流が流れ、さらには電子放出素子や駆動回路を破壊してしまう可能性がある。

これに対して、ガード電極を配線に近づけずに、すなわちガード電極と配線との距離を変えずに、アノード端子を画像形成部から遠ざけることで、アノード端子とガード電極との距離を大きくすることが考えられる。しかしながら、この方法にも、以下のような問題がある。

大気中の沿面耐圧は、真空中の沿面耐圧と比べて低くなっているため、ガード電極の直径、すなわちアノード端子とガード電極との沿面距離は、真空外囲器の内面よりも外面で大きくする必要がある。例えば、非特許文献１には、ガラスを含む様々な部材の沿面耐圧の値が記載されているが、概算すると、真空中の沿面耐圧が、大気中の沿面耐圧よりも約５倍程度高くなっている。したがって、真空外囲器外面での沿面距離は、真空外囲器内面での沿面距離の５倍程度であることが望ましい。一方で、真空外囲器の外側では、ガード電極が画像表示装置の筐体や駆動回路等の構成部品と干渉しないことが求められる。また、ガード電極は、耐圧機能上、カソードプレートの範囲内に配置さればければならない。このような条件を限られたカソードプレートのサイズの中で満足しようとすると、アノード端子の位置は、真空外囲器の外側の沿面耐圧によって決められてしまうことになる。そのため、アノード端子を画像形成部から遠ざけることには限界があり、真空外囲器内面での沿面距離を十分に確保できない可能性がある。

以上のように、アノード端子周辺のさらなる耐圧向上のために、真空外囲器内面での、アノード端子とガード電極との沿面距離を、上述のような方法で単純に延長することは困難である。そこで、沿面距離延長のための新たな方策が求められている。

本発明は、アノード端子周辺のさらなる耐圧向上を実現する画像表示装置を提供することを目的とする。

本発明は、画像形成部と該画像形成部の周囲に設けられた非画像形成部とを有するカソードプレートと、カソードプレートに対向配置されたアノードプレートと、を有し、カソードプレートとアノードプレートとの間に密閉空間が形成された外囲器であって、カソードプレートが、画像形成部の、密閉空間に面するカソードプレート内面側に設けられた電子放出素子を有し、アノードプレートが、密閉空間に面するアノードプレート内面に電子放出素子に対向して設けられた発光体と、アノードプレート内面の、発光体が形成された領域を含みこの領域よりも広い領域に設けられたアノード電極と、を有する、外囲器と、カソードプレートの非画像形成部に形成された貫通孔を通じて密閉空間の内部に導入され、アノード電極に電気的に接続された高電圧導入部と、カソードプレート内面に設けられ、カソードプレート内面側の高電圧導入部から所定の沿面距離を隔てて形成された第１の環状ガード電極と、カソードプレートの、カソードプレート内面と反対側のカソードプレート外面に設けられ、カソードプレート外面側の高電圧導入部から所定の沿面距離を隔てて形成された第２の環状ガード電極と、を有する画像表示装置において、高電圧導入部は、第１の環状ガード電極が、第２の環状ガード電極に対して画像形成部から離れる方向に偏心して配置されるように、カソードプレートに対して非対称に設けられていることを特徴とする。

本発明によれば、アノード端子周辺のさらなる耐圧向上を実現する画像表示装置を提供することができる。

本発明の一実施形態における画像表示装置を示す概略図である本発明の他の実施形態における画像表示装置を示す断面図である。本発明の画像表示装置を備えたテレビジョン装置を示す構成図である。従来の画像表示装置を示す概略図である。

以下、図１から図４を参照して、本発明の実施形態について説明する。

まず、本発明の一実施形態における画像表示装置を説明する。図１（ａ）は、本実施形態の画像表示装置を示す部分破断斜視図である。図１（ｂ）は、図１（ａ）において破線円で囲まれた領域付近を拡大して示す部分破断平面図であり、図１（ｃ）は、図１（ｂ）のＡ−Ａ’線に沿った概略断面図である。以下の説明では、図１に示すように、基板に平行な面をｘｙ平面とし、基板に直交する方向をｚ方向とする。

本実施形態の画像表示装置は、表示パネル１と、アノード電位規定手段１６と、ガード電位規定手段２０と、駆動回路と、を有している。

表示パネル１は、内部に密閉空間が形成された外囲器である。すなわち、表示パネル１は、カソードプレート２と、カソードプレート２に対向配置されたアノードプレート３と、カソードプレート２およびアノードプレート３の間に位置し、それらの間に密閉空間を形成する枠部材４とから構成されている。本実施形態では、表示パネル１は、密閉空間内が真空にされた真空外囲器として構成され、その圧力は、１×１０^-5Ｐａ以下であることが好ましい。以下では、簡単のために、真空外囲器の内部は「真空」という用語（真空内、真空側など）を使って表す。したがって、例えば、カソードプレートにおいて、真空側表面とは、密閉空間に面するカソードプレート内面を意味し、アノードプレートにおいて、真空側表面とは、密閉空間に面するアノードプレート内面を意味する。また、真空外囲器の外部は「大気」という用語（大気中、大気側など）を使って表す。したがって、例えば、カソードプレートにおいて、大気側表面とは、密閉空間に面するカソードプレート内面と反対側のカソードプレート外面を意味する。なお、カソードプレート２とアノードプレート３との間には、枠部材４の他に、両者の間隔を規定するためのスペーサが設けられていてもよい。

アノード電位規定手段１６は、大気側で、後述する表示パネル１のアノード端子１４に電気的に接続されており、接地電位に対してアノード電位Ｖａを規定するための手段である。アノード電位規定手段１６は、具体的には、アノード電位Ｖａを発生可能な電気回路（電源回路）であり、典型的には、家庭用交流電源（例えば１００Ｖ）からアノード電位Ｖａを生成可能な、変圧器や整流器を含んでいる。

なお、本明細書において、「電気的に接続される」とは、２つの部材が、直接、あるいは導電性の部材を介して、互いに機械的に接続されることで、導通していることを意味するものとする。また、ここでいう「機械的に接続される」とは、２つの部材が、接着、接合、当接、接触によって接続されることを含む。

ガード電位規定手段２０は、大気側で、後述するカソードプレート２の第１の環状ガード電極１９に電気的に接続されており、アノード電位Ｖａよりも低いガード電位Ｖｒを規定するための手段である。ガード電位規定手段２０には、アノード電位Ｖａよりも低いガード電位Ｖｒを生成可能な電気回路を用いることができる。しかしながら、その場合、万が一アノード電位Ｖａに規定された部材との間で放電が生じると、この電気回路が損傷する可能性がある。そのため、ガード電位規定手段２０としては、接地配線を用いることが好ましい。この場合、ガード電位Ｖｒは接地電位（０Ｖ）となる。

駆動回路は、後述するカソードプレート２の電子放出素子６を駆動するための、すなわち、電子を放出させるための回路であって、少なくともカソード電位規定手段９と、必要に応じてゲート電位規定手段１０と、を含む電気回路である。

次に、表示パネル１のカソードプレート２およびアノードプレート３の構成について詳細に説明する。

カソードプレート２は、絶縁性の第１の基板５と、第１の基板５の真空側表面に設けられた電子放出素子６と、第１の基板５の真空側表面上をｙ方向およびｘ方向にそれぞれ延びる列配線７および行配線８と、を有している。図１（ａ）では、１つの電子放出素子６が点線で囲まれて示されている。第１の基板５としては、少なくとも表面が絶縁性を有する基板であればよく、ガラス基板、あるいは基板の上に絶縁層を設けたものが好適に使用可能である。

本明細書では、「絶縁性」を有する部材は、「導電性」を有する部材よりも体積抵抗率が大きい部材として定義される。「絶縁性」を有する部材として、実用的には、その体積抵抗率が１０⁶Ωｍ以上の材料、すなわち絶縁体からなる部材を用いることが好ましい。また、「導電性」を有する部材として、その体積抵抗率が１０^-3Ωｍ以下である材料からなる部材を用いることが好ましく、体積抵抗率が１０^-5Ωｍ以下である材料、すなわち導電体からなる部材を用いることがより好ましい。なお、以下の説明で、「配線」、「電極」、「端子」は、導電性を有する部材である。また、「電位」は、接地電位を基準（０Ｖ）とした電位差として定義される。

電子放出素子６は、多数、例えば１００万個以上設けられ、第１の基板５の真空側表面上で、典型的にはマトリクス状に配列されている。各電子放出素子６は、少なくともカソード電極（図示せず）と、必要に応じてカソード電極からの電子放出を制御するゲート（図示せず）と、を有しており、それぞれ行配線８と列配線７とに接続されている。電子放出素子６としては、スピント型、表面伝導型、ＭＩＭ型、ＭＩＳ型などの電界放出素子を用いることができ、その種類は特に限定されない。

列配線７および行配線８は、それぞれ第１の基板５の縁部に向かって延び、大気側に引き出されている。列配線７と行配線８とは、絶縁層（図示せず）を介して交差し、電子放出素子６の数に応じて、必要数が電子放出素子６の間を格子状に配置されている。図１は、第１の基板５の上に、列配線７と、絶縁層と、行配線８とがこの順で積層された場合を例示的に示している。列配線７と行配線８のそれぞれの幅は、図１では、列配線７の方が狭くなっているが、これに限定されず、行配線８の方が狭くなっていてもよく、あるいは互いに同じであってもよい。また、図１に示す実施形態では、上述したように、列配線７が電子放出素子６のゲートに接続され、行配線８が電子放出素子６のカソード電極に接続されているが、その逆であってもよい。すなわち、列配線７が電子放出素子６のカソード電極に接続され、行配線８が電子放出素子６のゲートに接続されていてもよい。

行配線８は、大気側でカソード電位規定手段９に接続され、カソード電位Ｖｃに規定される。また、列配線７は、大気側でゲート電位規定手段１０に接続され、ゲート電位Ｖｇに規定される。ゲート電位Ｖｇは、カソード電位Ｖｃよりも高電位である。カソード電位Ｖｃとゲート電位Ｖｇとの電位差（駆動電圧）Ｖｄに応じて、電子放出素子６から電子が放出される。駆動電圧Ｖｄは、典型的には１００Ｖ以下である。例えば、接地電位に対してカソード電位Ｖｃを負電位に、ゲート電位Ｖｇを正電位にすることにより、所望の駆動電圧Ｖｄを得ることができる。

表示パネル１のアノードプレート３は、透明な、つまり光に対して透過性のある絶縁性の第２の基板１１と、第２の基板１１の真空側表面に設けられたアノード電極１２と、を有している。

アノード電極１２は、膜状、層状、あるいは板状の導電性の部材である。アノード電極１２の一例としては、メタルバックと呼ばれる金属薄膜が挙げられ、メタルバックの材料としては、アルミニウムが好適に使用可能である。また、アノード電極１２として、ＩＴＯ（ＩｎｄｉｕｍＴｉｎＯｘｉｄｅ）やＺｎＯ等の透明な導電性材料を用いることもできる。アノード電極１２は、後述するアノード端子１４を介してアノード電位規定手段１６によってアノード電位Ｖａ、または同等の電位に規定される。

さらに、アノードプレート３は、第２の基板１１の真空側表面に設けられた、蛍光体や燐光体等の発光体１３を有している。図１には、アノード電極１２としてメタルバックを用いた場合が示されており、その場合、発光体１３は、メタルバック（アノード電極１２）と第２の基板１１との間に設けられている。一方、アノード電極として透明な導電性材料を用いる場合には、アノード電極を第２の基板１１の真空側表面上に設け、その上に発光体を設けることもできる。いずれの場合も、アノード電極１２は、第２の基板１１の真空側表面において、発光体１３が形成された領域を含み、この領域よりも広い領域に設けられている。

発光体１３は、電子放出素子６から放出された電子の照射を受けて発光し画像を表示するために設けられている。すなわち、発光体１３は、電子放出素子６から放出された電子が、アノード電位Ｖａに規定されるアノード電極１２によって形成された電界で加速され、発光体１３に衝突することによって発光する。このために、発光体１３は、第２の基板１１の真空側表面の、電子放出素子６に対向する位置に設けられている。発光体１３を発光させるために必要な、実用的なアノード電位Ｖａは、１ｋＶ以上１００ｋＶ以下、好ましくは５ｋＶ以上３０ｋＶ以下、より好ましくは１０ｋＶ以上２５ｋＶ以下の範囲である。

複数の電子放出素子６のそれぞれと、それに対向する位置に配置された発光体１３とによって、１つのピクセルまたはサブピクセルを構成することができる。フルカラー表示を行う場合には、それぞれが赤、緑、青の発光色を呈するいくつかのサブピクセルを並べることによって、１つのピクセルを構成することができる。その場合、発光体１３として、それぞれが赤、緑、青の発光色を呈する３種類の発光体を用いることができる。また、第２の基板１１の真空側表面上に、サブピクセルおよびピクセルを画定するブラックマトリクスを配置することができる。また、発光体１３と第２の基板１１との間に、カラーフィルターを設けることもできる。

アノードプレート３には、アノード電極１２から間隔を置いてアノード電極１２の外縁を囲むように、第２の基板１１の真空側表面上に、別の電位規定電極が設けられていてもよい。この電位規定電極は、接地電位に規定されることが好ましい。

以上のように、カソードプレート２およびアノードプレート３には、それぞれ電子放出素子６および発光体１３が設けられている。これらの電子放出素子６および発光体１３によって、カソードプレート２およびアノードプレート３に、それぞれ画像形成部２ａ，３ａを規定することができる。すなわち、カソードプレート２は、真空側表面に電子放出素子が設けられた領域である画像形成部２ａと、画像形成部２ａの周囲に設けられた非画像形成部２ｂとから構成されている。また、アノードプレート３は、真空側表面に発光体が設けられた領域である画像形成部３ａと、画像形成部３ａの周囲に設けられた非画像形成部３ｂとから構成されている。本実施形態では、それぞれの画像形成部２ａ，３ａは、カソードプレート２およびアノードプレート３に直交する方向（法線方向）から見たとき、互いに一致した領域であるが、これに限定されるものではなく、必ずしも一致した領域でなくてもよい。

カソードプレート２の非画像形成部２ｂには、図１（ｂ）および図１（ｃ）に示すように、棒状のアノード端子１４が設けられている。以下、アノード端子１４およびその周辺の構成について詳細に説明する。

アノード端子１４は、カソードプレート２の第１の基板５に形成された貫通孔１５を貫通して設けられている。アノード端子１４は、真空側で、アノードプレート３のアノード電極１２に電気的に接続され、大気側では、アノード電位規定手段１６に接続され、アノード電位Ｖａに規定される。アノード電位Ｖａは、カソード電位Ｖｃおよびゲート電位Ｖｇよりも高電位である。

アノード端子１４は、典型的には金属ピンあるいは金属バネ等の導電性の部材であるが、その形状は特に限定されない。また、アノード端子１４は、図１に示す例では一体の部材として構成されているが、電気的に一体として機能していればよく、複数の部材を組み合わせて構成されたものであってもよい。アノード端子１４は、接着剤１７によって第１の基板５に固定されている。接着剤１７は、貫通孔１５を完全に塞ぎ、それにより真空封止の役割も有している必要がある。そのため、接着剤１７には、ガラスフリットを好適に用いることができる。また、接着剤１７は、後述する理由から、導電性であることが好ましく、したがって、導電性ガラスフリットであることがより好ましい。

図１（ｂ）および図１（ｃ）に示すように、貫通孔１５の真空側開口（内面開口部）の周囲には、それを囲むようにアノード環状補助電極１８が設けられている。さらに、アノード環状補助電極１８の周囲には、アノード環状補助電極１８と所定の距離を隔てて、第１の環状ガード電極１９が形成されている。

アノード環状補助電極１８は、アノード電位Ｖａに規定された領域と、第１の環状ガード電極１９との間の距離を均一にするために設けられている。すなわち、塗布状態を制御するのが難しい接着剤１７と、第１の環状ガード電極１９との距離が場所によって変化するのを防止するために設けられている。したがって、アノード環状補助電極１８は、ガラスフリット、より好適には導電性ガラスフリットからなる接着剤１７を介して、アノード端子１４に電気的に接続され、アノード端子１４と同電位のアノード電位Ｖａに規定される。接着剤１７は、アノード環状補助電極１８からはみ出さないように、アノード環状補助電極１８の領域内に塗布されていることが好ましい。

本実施形態では、このアノード環状補助電極１８と、アノード端子１４とによって、アノード電極１２に高電圧を導入する高電圧導入部が構成される。

第１の環状ガード電極１９は、大気側に引き出された配線を通じてガード電位規定手段２０に接続され、ガード電位Ｖｒに規定される。ガード電位Ｖｒは、アノード電位Ｖａよりも低い電位である。ガード電位Ｖｒは、少なくともゲート電位Ｖｇよりも低いことが好ましく、接地電位と同電位であることがより好ましい。これにより、第１の環状ガード電極１９は、アノード端子１４によって生じる電界を遮蔽して、電界が電子放出素子６や列配線７および行配線８などの部材に与える影響を低減する機能を有することができる。

第１の環状ガード電極１９には、体積抵抗率が１０^-3Ωｍ以下である材料を用いることができ、体積抵抗率が１０^-5Ωｍ以下である材料（導電体）を用いることが好ましい。第１の環状ガード電極１９の好適な材料として、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｐｔなどの金属、あるいはこれらの金属を含む合金、ＩＴＯ、ＺｎＯ等の化合物が挙げられる。第１の環状ガード電極１９の形成方法としては、予め第１の環状ガード電極１９の形状を有する部材を用意し、その部材を第１の基板５の真空側表面上に配置して形成する方法を用いることができる。しかしながら、アノード電極１２との放電を抑制するために、第１の環状ガード電極１９の厚みはできるだけ薄いことが好ましく、実用的には１００μｍ以下であることが好ましい。そのために、真空成膜法、印刷法、メッキ法等の公知の方法を用いることができる。特に、作製の容易性の観点からは、第１の環状ガード電極１９の材料として、第１の基板５の真空側表面上に設けられる列配線７や行配線８の材料と同じ材料を用いることが好ましい。これにより、列配線７または行配線８と同じ工程で第１の環状ガード電極１９を形成することが可能となる。

第１の環状ガード電極１９は、環状に形成されていれば、その内周形状が多角形であってもよく、あるいは、円や楕円等であってもよい。特に、第１の環状ガード電極１９の内周形状は、円形であることが好ましい。ここでいう「円形」とは、「円」だけでなく、その幾何学的中心（または幾何学的重心）から径方向の距離の最小値と最大値との比が０．９５以上である「ほぼ円とみなせる形状」を含む。

また、第１の環状ガード電極１９が、内周部分にアノード端子１４側に向かって先鋭な形状を有していることは、その部分に電界が集中しやすいため好ましくない。したがって、第１の環状ガード電極１９の内周縁は、できるだけ滑らかな曲線または曲面であることが好ましい。

第１の環状ガード電極１９の近傍に強い電界が形成されると、第１の環状ガード電極１９から電子が電界放出される場合がある。その場合、ガード電位Ｖｒに規定された第１の環状ガード電極１９と、ガード電位Ｖｒよりも高いアノード電位Ｖａに規定された部材（高電圧導入部１４，１８やアノード電極１２）との間で放電が生じることがある。特に、高電圧導入部１４，１８と第１の環状ガード電極１９との間の絶縁性表面で、沿面放電が生じやすくなる。したがって、第１の基板５の真空側表面上での、高電圧導入部１４，１８と第１の環状ガード電極１９との間隔ｇ_vac（絶縁沿面距離）は、アノード電位Ｖａとガード電位Ｖｒに応じて確保されている必要がある。

第１の基板５の大気側表面上には、図１（ｃ）に示すように、アノード端子１４と所定の距離を隔てて、第２の環状ガード電極２１が形成されている。第２の環状ガード電極２１は、ガード電位規定手段（図示せず）に電気的に接続され、前記第１の環状ガード電極１９と同電位に規定される。すなわち、第２の環状ガード電極２１は、アノード電位Ｖａよりも低いガード電位Ｖｒに規定される。これにより、第２の環状ガード電極２１は、第１の環状ガード電極１９と同様に、アノード端子１４が生じる電界を遮蔽して、電界が表示パネル１外部の部材、例えば、画像表示装置の筐体や駆動回路などに与える影響を低減する機能を有することができる。第２の環状ガード電極２１の内側には、貫通孔１５の大気側開口（外面開口部）を囲むように、アノード端子１４に電気的に接続された環状補助電極が設けられていてよい。

第２の環状ガード電極２１は、第１の環状ガード電極１９と同様の材料を用いて形成することができ、第１の環状ガード電極１９と同様の内周形状に形成することができる。第２の環状ガード電極２１の形成方法としては、第１の環状ガード電極１９と同様の方法を用いることができるが、特に、予め第２の環状ガード電極２１の形状を有する部材を用意し、その部材を第１の基板５の大気側表面上に配置して形成する方法が容易であり好ましい。

また、第１の基板５の大気側表面上での、第２の環状ガード電極２１とアノード端子１４との間隔ｇ_airは、ガード電位Ｖｒとアノード電位Ｖａとに応じて必要なだけ空ける必要がある。非特許文献１によれば、上記間隔ｇ_airは、第１の環状ガード電極１９とアノード端子１４との間隔ｇ_vacの５倍程度以上であることが好ましい。

ここで、図１（ａ）、図１（ｂ）、および図４を参照して、本発明に係る高電圧導入部の特徴について説明する。

図４に示す従来の画像表示装置では、第１の環状ガード電極１１９と、第２の環状ガード電極１２１と、アノード環状補助電極１１８とは、アノード端子１１４に対して実質的に同心状に配置されている。したがって、画像形成部１０２ａから第１の環状ガード電極１１９の中心までの最短距離ｄ_vacは、画像形成部１０２ａから第２の環状ガード電極１２１の中心までの最短距離ｄ_airに等しい。

一方、本実施形態の画像表示装置では、アノード環状補助電極１８が、図１（ｂ）からもわかるように、アノード端子１４に対して画像形成部２ａから離れる方向に偏心して配置されている。そして、第１の環状ガード電極１９は、このようなアノード環状補助電極１８から所定の沿面距離ｇ_vacを隔てて形成されている。一方、第２の環状ガード電極２１は、アノード端子１４に対して実質的に同心状に配置されている。したがって、第１の環状ガード電極１９は、第２の環状ガード電極２１に対して、画像形成部２ａから離れる方向に偏心して配置されることになる。すなわち、画像形成部２ａから第１の環状ガード電極１９の中心までの最短距離ｄ_vacは、画像形成部２ａから第２の環状ガード電極２１の中心までの最短距離ｄ_airよりも長くなっている。これにより、第２の環状ガード電極２１の構成によって決定されるアノード端子１４の位置はそのままに、第１の環状ガード電極１９を画像形成部２ａの外側へ向かって広げることができる。その結果、列配線７および行配線８と第１の環状ガード電極１９との距離を変化させることなく、第１の環状ガード電極１９の沿面距離ｇ_vacを広げることが可能となる。広げられる距離は、距離ｄ_vacと距離ｄ_airとの差、すなわち実質的には、アノード環状補助電極１８をアノード端子１４に対して偏心した距離である。このようにして、アノード端子１４周辺のさらなる耐圧向上を実現することが可能となる。

図２（ａ）および図２（ｂ）はそれぞれ、本発明の画像表示装置におけるアノード端子１４の周辺構成の他の実施形態を示す、図１（ｃ）に対応した概略断面図である。図２において、図１に示す実施形態と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付す。

図１に示す実施形態では、アノード端子１４が、カソードプレート２に対してほぼ対称に設けられていたのに対して、アノード環状補助電極１８が、アノード端子１４に対して偏心して配置されていた。それにより、第１の環状ガード電極１９を第２の環状ガード電極２１に対して偏心して配置して、第１の環状ガード電極１９の沿面距離ｇ_vacを広げることが可能となった。一方、図２（ａ）および図２（ｂ）に示す実施形態では、アノード端子１４自体をカソードプレート２に対して非対称に設けることで、図１に示す実施形態と同様の効果を得ることが可能となる。

図２（ａ）および図２（ｂ）に示す実施形態では、いずれの場合も、アノード端子１４は、真空側の軸心が大気側の軸心に対して画像形成部２ａから離れる方向に偏心するように、折れ曲がって形成されている。アノード環状補助電極１８および第１の環状ガード電極１９は、アノード端子１４の真空側の軸心に対して実質的に同心状に配置され、第２の環状ガード電極２１は、アノード端子１４の大気側の軸心に対して実質的に同心状に配置されている。すなわち、第１の環状ガード電極１９は、第２の環状ガード電極２１に対して、画像形成部２ａから離れる方向に偏心して配置されることになる。これにより、図１に示す実施形態と同様に、画像形成部２ａから第１の環状ガード電極１９の中心までの最短距離ｄ_vacを、画像形成部２ａから第２の環状ガード電極２１の中心までの最短距離ｄ_airよりも長くすることができる。したがって、第２の環状ガード電極２１の構成によって決定される、アノード端子１４の大気側の軸心位置はそのままに、第１の環状ガード電極１９を画像形成部２ａの外側へ向かって広げることができる。このようにして、列配線７および行配線８と第１の環状ガード電極１９との距離を変化させることなく、第１の環状ガード電極１９の沿面距離ｇ_vacを広げることが可能となる。広げられる距離は、距離ｄ_vacと距離ｄ_airとの差、すなわち実質的には、アノード端子１４の真空側の軸心を大気側の軸心に対して偏心した距離である。このようにして、図２に示す実施形態においても、アノード端子１４周辺のさらなる耐圧向上を実現することが可能となる。

図２（ａ）に示す実施形態と図２（ｂ）に示す実施形態とでは、貫通孔１５の真空側開口が大気側開口よりも画像形成部２ａから離れた位置に開口している点は同じであるが、貫通孔１５の内部が異なっている。

図２（ａ）では、貫通孔１５は、第１の基板５に対して斜めに直線状に貫通している。その角度θは、第１の基板５に垂直に貫通する場合を９０°としたとき、実用的範囲としては４５°以上９０°未満であり、加工の容易性および貫通孔１５の周辺の機械強度を考慮すると、６０°以上であることが望ましい。一方、図２（ｂ）では、貫通孔１５はクランク状に形成されている。

なお、図２に示す実施形態では、アノード端子１４がカソードプレート２に対して非対称になるように折れ曲がっていることで、図１に示す実施形態と同様の効果が得られている。そのため、図２に示す実施形態では、高電圧導入部は、アノード端子１４のみで構成することができ、貫通孔１５の真空側開口のアノード環状補助電極１８は、必ずしも設けられている必要はない。その一方で、図１に示す実施形態を、図２に示す実施形態と組み合わせて実施することも可能である。すなわち、図２に示す実施形態において、折れ曲がったアノード端子１４に対して、アノード環状補助電極１８をさらに偏心して配置することも可能である。

本発明の画像表示装置は、テレビジョン装置に組み込むことができる。図３は、そのようなテレビジョン装置の一構成例を示す図である。図３において、図１に示す実施形態と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付す。

テレビジョン装置２３は、本発明の画像表示装置２２と、Ｉ／Ｆ部２６と、受信回路２７と、を有している。

画像表示装置２２は、表示パネル１と、アノード電位規定手段１６と、ガード電位規定手段２０と、駆動回路２４と、を有している。画像表示装置２２は、複数の電子放出素子のうち、任意の電子放出素子を選択して駆動し、所望の階調で発光体１３を発光させることができる。

駆動回路２４は、走査回路２４ａと変調回路２４ｂとを有し、例えば、走査回路２４ａがカソード電位規定手段を含み、変調回路２４ｂがゲート電位規定手段を含むように構成することができる。典型的には、走査回路２４ａは、表示パネル１の行配線に接続され、走査信号をカソード電位Ｖｃとして出力し、変調回路２４ｂは、表示パネル１の列配線に接続され、変調信号をゲート電位Ｖｇとして出力する。変調信号は、例えば、ＰＷＭ（ＰｕｌｓｅＷｉｄｔｈＭｏｄｕｌａｔｉｏｎ）、ＰＡＭ（ＰｕｌｓｅＡｍｐｌｉｔｕｄｅＭｏｄｕｌａｔｉｏｎ）、およびＰＷＭとＰＡＭとの組み合わせのいずれかの変調方法によって、表示する階調に合わせて変調される。

また、画像表示装置２２は、入力された画像信号に対して表示パネル１に適した補正処理等を施すともに、補正された画像信号および各種制御信号を駆動回路２４に出力する制御回路２５を有している。補正処理として、例えば逆ガンマ補正を行うことができる。補正された画像信号に基づいて、駆動回路２４が、駆動信号として走査信号および変調信号を表示パネル１に出力する。

受信回路２７は、画像情報を含むテレビジョン信号を受信する。テレビジョン信号は、衛星放送、地上波放送、ケーブルテレビ等の放送、インターネットやテレビ会議システム等の通信、カメラやスキャナ等の画像入力装置、画像情報が記憶されたビデオレコーダ等の画像記憶装置から受信することができる。受信回路２７は、必要に応じて、チューナーおよびデコーダーの少なくとも一方を含むことができる。受信回路２７は、テレビジョン信号から復号化した画像信号をＩ／Ｆ部２６に出力する。

Ｉ／Ｆ部２６は、入力された画像信号を、画像表示装置２２の表示フォーマットに変換して、画像表示装置２２に出力する。これにより、表示パネル１には、テレビジョン信号に応じた画像が表示される。本実施形態の画像表示装置２２によれば、表示パネル１内での放電による影響が低減されるため、信頼性の高いテレビジョン装置２３を実現することができる。

以下、具体的な実施例を挙げて、本発明を詳しく説明する。

（実施例１）
本実施例では、図１に示す表示パネル１を製造した。

まず、第１の基板として矩形状のガラス基板５を用意し、アノードプレート３を作製した。

具体的には、まず、ガラス基板５の頂点近傍に直径２ｍｍの貫通孔１５を設けた後、ガラス基板５上に、公知の方法により複数の表面伝導型電子放出素子６を形成した。このとき、矩形状の画像形成部２ａの角部に位置する、貫通孔１５に最も近接した電子放出素子６は、貫通孔１５に対して４５°（＋ｘ方向を０°とし、＋ｙ方向を９０°とする）の方向に配置した（図１（ｂ）参照）。次に、ガラス基板５上に、Ａｇペーストを用いたスクリーン印刷法、および絶縁性ペーストを用いたスクリーン印刷法によって、列配線７と層間絶縁層（図示せず）と行配線８とからなるマトリクス配線を形成した。次に、Ａｇペーストを用いたスクリーン印刷法によって、貫通孔１５を囲むように、直径６ｍｍの円形のアノード環状補助電極１８と、内径１２ｍｍ、外径１４ｍｍの円環状の第１の環状ガード電極１９とを厚さ１０μｍで形成した。アノード環状補助電極１８は、その中心を貫通孔１５の中心に対して２２５°の方向に１ｍｍずれるようにし、第１の環状ガード電極１９は、アノード環状補助電極１８と同心円状に形成した。したがって、第１の環状ガード電極１９とアノード環状補助電極１８との間隔ｇ_vacは３ｍｍとした。また、それぞれ列配線７および行配線８と平行になるように、第１の環状ガード電極１９から大気側へ引き出される２つの配線を形成した。このとき、列配線７と第１の環状ガード電極１９との最近接距離と、行配線８と第１の環状ガード電極１９との最近接距離とを共に１ｍｍとした。

以上の構成により、本実施例では、画像形成部２ａから第１の環状ガード電極１９の中心までの最短距離ｄ_vacは１０．９ｍｍであり、画像形成部２ａから第２の環状ガード電極２１の中心までの最短距離ｄ_airは９．９ｍｍであった。すなわち、ｄ_vac＞ｄ_airであった。

このようにして作製したカソードプレート２の貫通孔１５に、直径１ｍｍのアノード端子１４を挿入した。アノード端子１４は、機械的な強度の観点から、基板（ガラス）５と熱膨張係数が近いことが望ましい。そのため本実施例では、アノード端子１４の材料として、４２６合金を用いた。ガラス基板５のマトリクス配線（列配線７および行配線８）を設けた面の側から、貫通孔１５を塞ぐように、ガラス基板５上に導電性の接着剤１７を塗布し、アノード端子１４を固定した。接着剤１７の塗布は、アノード端子１４とアノード環状補助電極１８とが電気的に接続されるように、かつ接着材１７がアノード環状補助電極１８からはみださないように行った。

次に、第２の基板として透明な矩形状のガラス基板１１を用意し、アノードプレート３を作製した。

具体的には、まず、ガラス基板１１上に、感光性カーボンブラックからなる導電性の黒色部材を形成し、露光、パターニングによって、導電性の黒色部材に、発光体１３が配置される開口を形成した。その開口内に、スクリーン印刷法によって、発光体１３として赤、緑、青各色の蛍光体をそれぞれ厚さ１０μｍになるように形成して、導電性の黒色部材の開口部分に発光体１３を充填した。最後に、アノード電極１２として、導電性の黒色部材および蛍光体の上の全面に、アルミニウム膜を蒸着法によって１００ｎｍ堆積させた。

次に、枠部材４を用意し、カソードプレート２とアノードプレート３との間隔が１．６ｍｍに規定されるように、枠部材４を間に挟んで、カソードプレート２とアノードプレート３とを接着した。接着部分を低融点金属を用いて気密に封着し、内部に密閉空間が形成される外囲器を作製した。

このようにして作製した外囲器を、外囲器に別途設けた排気孔から排気した後、その排気孔を封止して、内部が真空に保持された真空外囲器を得た。そして、アノード端子１４に、１０ｋＶ以上の電圧を発生することができる電源を接続して、表示パネル１を完成させた。

完成した表示パネル１に対して、アノード端子１４から高電圧の導入を試みた。具体的には、列配線７、行配線８、第１の環状ガード電極１９、および第２の環状ガード電極２１を接地して、アノード端子１４に３０ｋＶの電圧を印加した。表示パネル１は１０パネルほど用意し、それぞれに対して３０ｋＶまでの電圧印加を行ったところ、１５ｋＶまでの電圧印加では、すべてのパネルで放電は発生しなかった。一方、１５ｋＶ以上の電圧印加では、全てのパネルで放電が発生したが、放電電流は、いずれのパネルにおいても第１の環状ガード電極１９に流れ、列配線７、行配線８にはほとんど流れなかったことが確認された。

その後、アノード端子１４に１２ｋＶを印加するとともに、電子放出素子６を駆動して蛍光体を発光させたところ、良好な表示が得られた。

（比較例）
比較例として、図４に示す表示パネル１０２を製造した。

比較例は、アノード環状補助電極１８をアノード端子１４と実質的に同心状に配置している点で、実施例１と異なっている。それに伴い、第１の環状ガード電極１９もアノード端子１４と同心状に配置され、それにより、内径および外径が共に、実施例１と比べて小さくなっている。すなわち、比較例では、アノード環状補助電極１８は、実施例１と同様に直径を６ｍｍとしたが、第１の環状ガード電極１９は、内径を１０ｍｍ、外径を１２ｍｍとした。したがって、第１の環状ガード電極１９とアノード環状補助電極１８との間隔ｇ_vacは２ｍｍであった。列配線７と第１の環状ガード電極１８との最近接距離と、行配線８と第１の環状ガード電極１８との最近接距離とを、実施例１と同様に、共に１ｍｍとした。

以上の構成により、比較例では、画像形成部２ａから第１の環状ガード電極１９の中心までの最短距離ｄ_vacは９．９ｍｍであり、画像形成部２ａから第２の環状ガード電極の中心までの最短距離ｄ_airは９．９ｍｍであった。すなわち、ｄ_vac＝ｄ_airであった。

比較例の表示パネル１０２を１０パネルほど用意し、それぞれに対して、実施例１と同様に３０ｋＶまでの電圧印加を行ったところ、１５ｋＶ以下の電圧印加で、半数近くのパネルに放電が発生した。

（実施例２）
実施例２として、図２（ａ）に示す表示パネル１を製造した。

実施例２は、アノード環状補助電極１８と第１の環状ガード電極１９とを、アノード端子１４と同心状に配置している点で、実施例１と異なっている（比較例とは同様である）。しかしながら、アノード端子１４の真空側の軸心が、大気側の軸心に対して画像形成部２ａから離れる方向に偏心していることで、第１の環状ガード電極１９の、アノード環状補助電極１８に対する配置および構成は、実施例１と同様である。すなわち、本実施例では、実施例１と同様に、アノード環状補助電極１８は、直径を６ｍｍとし、第１の環状ガード電極１９は、内径を１２ｍｍ、外径を１４ｍｍした。したがって、第１の環状ガード電極１９とアノード環状補助電極１８との間隔ｇ_vacは３ｍｍであった。列配線７と第１の環状ガード電極１９との最近接距離と、行配線８と第１の環状ガード電極１９との最近接距離とを、実施例１と同様に、共に１ｍｍとした。

以上の構成により、本実施例では、画像形成部２ａから第１の環状ガード電極１９の中心までの最短距離ｄ_vacは１０．９ｍｍであり、画像形成部２ａから第２の環状ガード電極２１の中心までの最短距離ｄ_airは９．９ｍｍであった。すなわち、ｄ_vac＞ｄ_airであり、これは、実施例１と同様であった。

実施例２の表示パネル１を１０パネルほど用意し、それぞれに対して、実施例１と同様に３０ｋＶまでの電圧印加を行ったところ、実施例１と遜色のない結果が得られた。

２カソードプレート
１４アノード端子
１９第１の環状ガード電極
２１第２の環状ガード電極

Claims

画像形成部と該画像形成部の周囲に設けられた非画像形成部とを有するカソードプレートと、該カソードプレートに対向配置されたアノードプレートと、を有し、前記カソードプレートと前記アノードプレートとの間に密閉空間が形成された外囲器であって、前記カソードプレートが、前記画像形成部の、前記密閉空間に面するカソードプレート内面側に設けられた電子放出素子を有し、前記アノードプレートが、前記密閉空間に面するアノードプレート内面に前記電子放出素子に対向して設けられた発光体と、前記アノードプレート内面の、前記発光体が形成された領域を含み該領域よりも広い領域に設けられたアノード電極と、を有する、外囲器と、
前記カソードプレートの前記非画像形成部に形成された貫通孔を通じて前記密閉空間の内部に導入され、前記アノード電極に電気的に接続された高電圧導入部と、
前記カソードプレート内面に設けられ、該カソードプレート内面側の前記高電圧導入部から所定の沿面距離を隔てて形成された第１の環状ガード電極と、
前記カソードプレートの、前記カソードプレート内面と反対側のカソードプレート外面に設けられ、該カソードプレート外面側の前記高電圧導入部から所定の沿面距離を隔てて形成された第２の環状ガード電極と、
を有する画像表示装置において、
前記高電圧導入部は、前記第１の環状ガード電極が、前記第２の環状ガード電極に対して前記画像形成部から離れる方向に偏心して配置されるように、前記カソードプレートに対して非対称に設けられていることを特徴とする画像表示装置。
前記高電圧導入部が、前記貫通孔を貫通し、前記カソードプレートに対して対称に設けられた棒状のアノード端子と、前記アノード端子を囲むように前記カソードプレート内面に設けられ、前記アノード端子に電気的に接続された環状補助電極と、を有し、
前記環状補助電極が、前記アノード端子の軸心に対して前記画像形成部から離れる方向に偏心して配置されている、請求項１に記載の画像表示装置。
前記高電圧導入部が、前記貫通孔を貫通し、前記カソードプレートに対して非対称に設けられた棒状のアノード端子を有し、
前記アノード端子は、前記カソードプレート内面側の軸心が、前記カソードプレート外面側の軸心に対して前記画像形成部から離れる方向に偏心して配置されている、請求項１に記載の画像表示装置。
前記貫通孔が、前記カソードプレートに対して非対称に形成され、該貫通孔は、前記カソードプレート内面側の内面開口部が、前記カソードプレート外面側の外面開口部よりも、前記画像形成部から離れた位置に開口している、請求項３に記載の画像表示装置。
前記貫通孔が、前記外面開口部から前記内面開口部に向かって直線状に形成されている、請求項４に記載の画像表示装置。
前記貫通孔が、前記外面開口部から前記内面開口部に向かってクランク状に形成されている、請求項４に記載の画像表示装置。
前記画像形成部が矩形状であり、前記貫通孔が、前記非画像形成部の、前記画像形成部の角部に対向する位置に設けられている、請求項１から６のいずれか１項に記載の画像表示装置。