JP3984942B2 - 画像表示装置及び情報表示装置 - Google Patents

Description

本発明は画像表示装置に関し、特に電位導入端子を有する構成の画像表示装置に関する。また、その画像表示装置を用いたテレビジョンなどの情報表示装置に関する。

ＣＲＴ等の画像表示装置においてアノードキャップは、陰極線管のアノードボタンと高圧ケーブルとを接続する構造部品であり、従来のアノードキャップは金属体が絶縁カバーに覆われた構造をしている（例えば、特許文献１、特許文献２、特許文献３参照。）。

図１１は、従来のアノードキャップを陰極線管の外壁に取付けた様子を示す断面図である。図１１において、４１は高圧リード線、４２は金属体、４３は接触片、４４は絶縁カバー、４５は高圧リード線保持部、４６は椀状部、４７は陽極カップ、４８は陰極線管の外壁である。高圧リード線４１の先端には、金属体４２によって固定される接触片４３が設けられる。この接触片４３は、高圧リード線４１の芯線と電気的に接続されている。

絶縁カバー４４は、接触片４３が取付けられた部分の高圧リード線４１を収納保持する高圧リード線保持部４５と、椀状部４６とを有している。椀状部４６の底には、接触片４３が貫通する孔が設けられている。接触片４３は、弾性を有する線状導体を折曲したもので、椀状部４６内において２本突出している。また、絶縁カバー４４は弾性体からなり、たとえばシリコンゴムで成形されている。

陰極線管の外壁４８は、通常ガラス体で構成され、内面には陽極導電膜（図示せず）が設けられ、この陽極導電膜と陽極カップ４７の底面とは接触している。また、椀状部４６は、接触片４３と陽極カップ４７との結合部分を広く覆って絶縁保護を図っている。

このように従来のアノードキャップは金属体が絶縁カバーに覆われた構造をしていた。また絶縁カバーの淵から周辺の金属部材までの距離は、高電圧印加時に沿面放電が発生しないような十分な距離が確保されていたため、周辺部材との沿面放電防止に関して特別な処理、構造を模索する必要性が低かった。

なお、２導体間の絶縁耐圧を向上させる手段として凹凸を形成する発明がある（例えば、特許文献４、特許文献５、特許文献６参照。）。本発明の実施にあたっては上記発明の凹凸を用いた絶縁耐圧向上手法を画像表示装置の高圧印加部に応用することができる。
特公昭５６−２１２３１号公報 特開平１０−６４４５６号公報 特開２０００−２５１９８１号公報 特開平０５−００６７４８号公報 特開平０６−０５２８１２号公報 特開平０７−１３１１２５号公報

画像表示装置において、基板を貫通する電位導入端子を囲むように基板の内外面双方に導電部材を配置する構成を本願発明者は検討している。ここで電位導入端子に与えられる電位は、その電位導入端子の基板の内外面でそれぞれ取り囲む２つの上記導電部材に与えられる電位の双方に対して高い電位である。

本願発明者は、鋭意検討の結果、基板を貫通する電位導入端子を囲むように基板の内外面双方に導電部材を配置する構成においては予期し得なかった特有の課題があることを見出した。即ち、基板の両面に、電位導入端子を囲むようにそれぞれ第１及び第２の導電部材が配置される構成においては、不安定な挙動を引き起こしてしまい、その不安定な挙動を抑制する構成を実現した場合には、電位導入端子と導電部材との間の放電が頻発してしまうという課題である。

本発明の目的は、この特有の課題を解決しつつこの構成を好適に実現することである。

本発明の画像表示装置は、
表示パネルを構成する基板と、基板を貫通して設けられ表示パネル内部に電位を導入する電位導入端子と、基板の表示パネル内部側の面上で、電位導入端子を取り囲む第１の導電部材と、基板の表示パネル内部側の面の反対の面上で、電位導入端子を取り囲む第２の導電部材とを、有しており、電位導入端子に与えられる電位は第１の導電部材と第２の導電部材とに与えられる電位よりも高く、更に、電位導入端子と第２の導電部材との間には電位導入端子と第２の導電部材との間の放電を抑制する放電抑制構造が設けられている。

放電抑制構造は、基板の、電位導入端子と第２の導電部材との間の反対の面を覆う絶縁物質を含んでいてもよい。

放電抑制構造は、基板の、電位導入端子と第２の導電部材との間の反対の面に形成された凹凸を含んでいてもよい。さらに、電位導入端子は絶縁カバーに覆われ、絶縁カバーと第２の導電部材との間に放電抑制構造が設けられていてもよい。

また、第２の導電部材と電位導入端子との最近接距離をＬ２［ｍｍ］、第２の導電部材に与えられる電位と電位導入端子に与えられる電位との電位差の絶対値をＶ２［ｋＶ］として、Ｌ２／Ｖ２が１［ｍｍ／ｋＶ］以下であってもよい。

また、第１の導電部材と電位導入端子との最近接距離をＬ１［ｍｍ］、第１の導電部材に与えられる電位と電位導入端子に与えられる電位との電位差の絶対値をＶ１［ｋＶ］として、Ｌ１／Ｖ１が１［ｍｍ／ｋＶ］以下であってもよい。

本発明の情報表示装置は、
表示すべき情報が入力される信号入力回路と、信号入力回路に入力された信号に基づいて画像表示を行う上述の画像表示装置とを有する。

本発明によれば、基板の両面に、電位導入端子を囲むようにそれぞれ第１及び第２の導電部材が配置される構成における不安定な挙動を減少できる構成を具現せしめるとともに、その構成を実現した場合の電位導入端子と導電部材との間の放電を抑制できるという効果が得られる。

図１から図３は本発明にかかる電位導入端子６及び第１の導電部材３及び第２の導電部材４の構成を示す概念図である。図２は図１のＡ方向から見た図であり、図３は図１のＢ方向から見た図である。

第１の導電部材３に与えられる電位(好適にはグランド電位)と電位導入端子６に与えられる電位（例えばアノード電位；本実施形態では表示素子として表示パネル内に設けた電子放出素子１０１を採用しており、電子放出素子１０１が放出する電子を加速する電位が与えられる電極５を表示パネル内部、ここでは第１の基板１、に設けおり、電極５に電位導入端子６を介して与えられる電位がここでいうアノード電位である）とは異なるので、第１の導電部材３と電位導入端子６との間には所定の間隔を設けている。第２の導電部材４に与えられる電位(好適にはグランド電位)と電位導入端子６に与えられる電位（例えばアノード電位）とも異なるので、第２の導電部材４と電位導入端子６との間には所定の間隔を設けている。第１の導電部材３は第２の基板２の内面（表示パネルの内部側の面）に接して設けられており、第２の導電部材４は第２の基板２の外面（表示パネルの外部側の面）に接して設けられている。符号１０１は表示素子を構成する電子放出素子であり、符号１０２は表示素子を駆動するための配線である。電子放出素子１０１はマトリクス状に配置されており、配線１０２はマトリックス配線を構成している。

ここで第１の導電部材３と電位導入端子６とは、基板２の内面側には配線や電極など種々の構成要素があるため、その間隔の上限は制限される。特に基板２が平面形状を有する、もしくは基板２と基板１の双方が平面形状を有する表示パネルにおいては、第１の導電部材３と電位導入端子６との間隔は狭くすることが望まれる。なお、基板２の内面側とは表示パネルの内部に面する側のことである。本実施形態では基板２の内面側に表示素子を構成する電子放出素子１０１がマトリクス状に配置され、更に電子放出素子１０１をマトリクス接続するためのマトリックス配線１０２が配置されている。第1の導電部材３はこれらの表示素子や配線１０２と電位導入端子６との間に設けられるものであり、電位導入端子６と第１の導電部材３とによって占める面積はなるべく小さくなるように第１の導電部材３は配置される。

一方、第２の導電部材４と電位導入端子６とは、配線や電極などによる制約が第１の導電部材３と電位導入端子６との間隔に対する制約ほど大きくないため、十分に間隔をあけることができると考えていた。

以上を勘案し、第１の導電部材３と電位導入端子６との最近接距離をＬ１、第１の導電部材３に印加する電位と電位導入端子６に印加する電位との電位差の絶対値をＶ１、第２の導電部材４と電位導入端子６との最近接距離をＬ２、第２の導電部材４に印加する電位と電位導入端子６に印加する電位との電位差の絶対値をＶ２としたとき、この表示パネルにおいては第１の基板１と第２の基板２の間に形成される内部空間は減圧雰囲気であり、また上述したとおり表示素子及び表示素子を駆動するための配線１０２と電位導入端子６との間に第１の導電部材３を形成する必要があるため、Ｌ１／Ｖ１は１ｍｍ／ｋＶよりも小さくなるようにし、一方第２の基板２の外面は大気に露出することを考慮して、Ｌ２／Ｖ２が１ｍｍ／ｋＶよりも大きくなるようにした表示パネルを製造した。この表示パネルは参考の形態であり図示していない。表示パネルの動作検証を行ったところ、動作が不安定になることがわかった。そこで本発明者が鋭意検討したところ、第1の導電部材３の電位導入端子６側の端部と第２の導電部材４の電位導入端子６側の端部との射影間隔ｄ、すなわちＬ１とＬ２との差の絶対値が大きくなると、異常放電が発生することがわかった。これは電位導入端子６と第２の導電部材４との間での電位の分布状態と、電位導入端子６と第１の導電部材３との間の電位分布状態とが大きく異なると、第２の基板２の両面（外面と内面）で電位分布が大きく異なることになり、この電位分布の違いが不安定な挙動を引き起こすものと想定される。なおこの射影間隔ｄに依存する不安定な挙動は、Ｌ１／Ｖ１、Ｌ２／Ｖ２がいずれも１ｍｍ／ｋＶ以下であればある程度抑制できるが、少なくともＬ２／Ｖ２が１ｍｍ／ｋＶよりも大きい場合には、Ｌ１とＬ２との差の絶対値である射影間隔ｄがある程度以上大きくなると顕著に表れることもわかった。

本願発明者はこれまで知られていなかったこの特有の課題を見出し、この特有の課題を解決できる構成としてＬ２をより小さくした構成を検討した。しかしながらＬ２を小さくしていくと、射影間隔ｄに依存した不安定な挙動は抑制しやすくなるものの、第２の導電部材4と電位導入端子６との間での放電が頻発してしまうことがわかった。特にＶ２が５ｋＶ以上である場合にはこの放電による影響が大きい。

そこで以下で説明する実施形態では、少なくとも第２の導電部材４と電位導入端子６との間には、放電抑制構造を設けている。

以下、図面に基づき、本発明の好適な実施の形態をより具体的に説明する。

（第１の実施形態）
図４は本発明の特徴を最もよく表す高圧印加部の断面図である。

図４において、１は前面ガラス板（フェースプレート）となる基板であり、内側面にはブラックストライプ膜、Ｒ，Ｇ，Ｂ各色相の蛍光体膜および導電性膜が形成されている。２は後面ガラス板（リアプレート）となる基板であり、前面ガラス板１側の表面には電子放出素子１０１および絶縁層を挟んでマトリクス配線１０２が印刷されている。なお電子放出素子１０１と配線１０２は図1と同様なので図４では図示を省略している。１１は表示パネルの内部空間である真空の空隙を表わし、１０は前面ガラス板１および後面ガラス板２を接合して真空空隙１１を構成するための枠である。１２は高圧を印加するための金属部材である電位導入端子６と外部電源とを接続するケーブルである。外部電源から供給される電位はケーブル１２を介して電位導入端子に印加され、電位導入端子６を経由して基板１の内側面の導電性膜５に供給されている。９は耐圧を確保するために配置された絶縁体でありシリコン樹脂を用いている。この絶縁体９が放電抑制構造を構成している。３は第１の導電部材であり４は第２の導電部材であり、３、４共に接地が施されている。

つぎに上記構成の高圧印加部について詳細に説明する。

リアプレート２の内側面に形成されている第1の導電部材３にはAl,Cu,Ag,Au,Pt,Ni等の一般的金属の他ITOなどの導電材料が用いられる。またリアプレート２の外側面に形成されている第２の導電部材４にもAl,Cu,Ag,Au,Pt,Ni等の一般的金属やITOなどの導電材料が用いられる。これら金属を用い、フォトリソ法、真空蒸着法、印刷法、スパッタ法、化学的気相堆積法、スピンナー法等の手法により第1、第２の導電部材３、４は形成される。本実施の形態では第1の導電部材３に印刷法で形成されたAg、第２の導電部材４にスパッタ法にて形成されたITO膜を用いている。電位導入端子６には１５ｋＶを印加する構成の例を示す。第１の導電部材３、第２の導電部材４ともに０Ｖの電位を与える構成なので、Ｖ１、Ｖ２いずれも１５ｋＶである。

第1の導電部材３は図３に示すように電位導入端子６を囲む同心円状のリング形状をしている。電位導入端子６と第1の導電部材３の距離Ｌ１は５mmとした。電位導入端子６を囲む配置としてはリング形状に限るものではなく、また完全に囲む必要もなく、一部に隙間が空いていてもよいが、特に好適に放電を抑制するためには、第1の導電部材３の各箇所と電位導入端子６との間隔が等しくなるように第1の導電部材３をリング状に且つ隙間なく完全に囲むように配置するのが好ましい。

第２の導電部材４には円状にくり貫かれたくり抜き領域８が存在し(図５)、その中心にはフェースプレートの内側面と電気的に接続する金属部材である電位導入端子６が形成されている。この金属部材に対し、ケーブル１２が、はんだ、In等の電気的接合材料により接合されている。この時、電位導入端子６の外周から第２の導電部材４であるITO膜までの距離Ｌ２は１３mmとした。電位導入端子６に用いられる材料はAl,SUS,Cu等の一般的な金属であり、表面にAu、ニッケル等の金属膜が形成されていても良い。

また第1の導電部材３と第２の導電部材４は電気的に接地されている。

ケーブル１２には電位導入端子６の周囲を覆う絶縁カバーが取り付けられており、絶縁カバーの周囲と第２の導電部材４の間には沿面耐圧向上のためにシリコン樹脂による絶縁体９の封止が行われている。封止範囲はくり抜き領域８が完全に隠れる範囲である。このときシリコン樹脂とケーブル１２の絶縁カバーとの間、及び、シリコン樹脂と第２の導電部材４の間は一切の隙間なく形成する。また基板２の絶縁面がケーブル１２の絶縁カバーと第２の導電部材４との間で露出しないようにシリコン樹脂は配置される。基板２の絶縁面が露出しないことでケーブル１２の絶縁カバーの外周や、第２の導電部材４のくり抜き領域８のエッジに存在する微小突起からの放電を防ぎ、耐圧を向上させることができる。またシリコン樹脂からなる絶縁体９は電位導入端子６と第２の導電部材４との間に設けられるものであるが、特にこの絶縁体９は第２の導電部材４の少なくとも一部、特には第２の導電部材４の電位導入端子６に対する近接箇所の上を覆うように配置している。これにより更に有効に放電を抑制することができている。

本発明者は上記構成の高圧印加部に対し、大気中にて１５kVを連続印加したところ、１０００Ｈの無放電を達成したことを確認している。また第１の導電部材３の構成は同じで第２の導電部材４のくりぬき領域を大きくしてＬ２を１６ｍｍとした構成で見られた不安定な挙動が抑制できていることも確認した。

すなわち、Ｌ１とＬ２との差の絶対値を小さくすることで不安定な挙動を改善すると共に、電位導入端子６とその周囲の第２の導電部材４の間に放電抑制構造であるシリコン樹脂を配置することにより安定な動作を実現することができた。特に第２の導電部材４と電位導入端子６との距離とそれらの間の電位差の関係が１mm/１kV以下であるにもかかわらず好適に沿面放電を防ぐことができた。

（第２の実施形態）
図６は本発明の特徴を表す第２の実施形態である。第２の導電部材４と電位導入端子６の間の空隙部に放電抑制構造を構成する凹凸部１３が形成されている。

図７および図８に凹凸の形状を示す。図７は凹凸部１３を断面から見た図であり、図８は図６中のＡからみた図である。 図８ａは同心円上に凹凸を形成したもの、図８ｂはランダムな凹凸を形成したものである。凹凸は成形加工、エッチング加工、サンドブラスト等により設けられる。このような凹凸を形成することにより電位導入端子６と第２の導電部材４の沿面距離が増加し、絶縁耐圧が向上する。凹凸の深さにより沿面距離をより増大させることも可能であるが、その場合ガラス板の強度を考慮する必要がある。

このように電位導入端子６と第２の導電部材４の間の空隙部に凹凸を形成することにより沿面距離を増大させ、絶縁耐圧を向上させることができる。

（第３の実施形態）
図９は本発明の特徴を表す第３の実施形態である。第２の実施形態の凹凸部１３を第1の実施形態で使用したシリコン樹脂（絶縁体）９で隙間無く、凹凸が完全に隠れるように覆う。電位導入端子６と第２の導電部材４の絶縁耐圧を凹凸を形成することで増大させ、さらにシリコン樹脂で完全に覆うことで放電抑制効果を高める構造になっている。

（第４の実施形態）
図１０は以上の実施形態で説明した画像表示装置をコンピュータのモニタやテレビジョンといった情報表示装置として用いる構成を説明するものである。

符号１１０１は以上の実施形態で説明してきた表示パネル及び表示パネルの電位導入端子６に接続されるケーブル１２を含む画像表示装置である。符号１１０２は信号入力回路であり、コンピュータからの信号やテレビジョン放送の信号やインターネットやローカルエリアネットワークなどのネットワークからの信号が入力される信号入力端子や、チューナを含んでいる。符号１１０３は信号入力回路１１０２に入力された信号を処理して画像表示装置１１０１で表示するための信号を発生する信号処理回路である。外部から信号入力回路１１０２に入力された信号は信号処理回路１１０３で処理されて画像表示装置１１０１に入力され、入力に応じて画像表示装置１１０１の表示パネルに画像が表示される。

本願発明にかかる電位導入端子及び第１の導電部材及び第２の導電部材の構成を示す概念図である。 図１のＡ方向から見た図である。 図１のＢ方向から見た図である。 本発明の第１の実施形態の特徴を最もよく表す高電圧印加部の断面図である。 本発明の第１の実施形態を上方から見た平面図および部分拡大図である。 本発明の第２の実施形態の特徴を最もよく表す高電圧印加部の断面図である。 本発明の第２の実施形態の凹凸形状の特徴を表す断面図である。 本発明の第２の実施形態の凹凸部を上方から見た平面図である。 本発明の第３の実施形態の特徴を最もよく表す高電圧印加部の断面図である。 本発明の第４の実施形態を説明する図である。 従来のアノードキャップを陰極線管の外壁に取り付けた場合の様子を示す断面図である。

符号の説明

１ 基板、前面ガラス板（フェースプレート）
２ 基板、後面ガラス板（リアプレート）
３ 第1の導電部材
４ 第２の導電部材
５ 内側面の導電性膜
６ 電位導入端子（金属部材）
７ 封止部
８ 第２の導電部材くり抜き領域
９ 絶縁体
１０ パネル支持枠
１１ パネル内空隙
１２ ケーブル
１３ 凹凸部
４１ 高圧リード線
４２ 金属体
４３ 接触片
４４ 絶縁カバー
４５ 高圧リード線保持部
４６ 椀状部
４７ 陽極カップ
４８ 陰極線管の外壁
１０１ 電子放出素子
１０２ マトリクス配線
１１０１ 画像表示装置
１１０２ 信号入力回路
１１０３ 信号処理回路

Claims (7)

1. 表示パネルを構成する基板と、
   該基板を貫通して設けられ表示パネル内部に電位を導入する電位導入端子と、
   前記基板の前記表示パネル内部側の面上で、前記電位導入端子を取り囲む第１の導電部材と、
   前記基板の前記表示パネル内部側の面の反対の面上で、前記電位導入端子を取り囲む第２の導電部材とを、有しており、
   前記電位導入端子に与えられる電位は前記第１の導電部材と前記第２の導電部材とに与えられる電位よりも高く、
   更に、前記電位導入端子と前記第２の導電部材との間には前記電位導入端子と前記第２の導電部材との間の放電を抑制する放電抑制構造が設けられている、画像表示装置。
2. 前記放電抑制構造は、前記基板の、前記電位導入端子と前記第２の導電部材との間の前記反対の面を覆う絶縁物質を含む、請求項１に記載の画像表示装置。
3. 前記放電抑制構造は、前記基板の、前記電位導入端子と前記第２の導電部材との間の前記反対の面に形成された凹凸を含む、請求項１または２に記載の画像表示装置。
4. 前記電位導入端子は絶縁カバーに覆われ、該絶縁カバーと前記第２の導電部材との間に前記放電抑制構造が設けられている、請求項１から３のいずれか１項に記載の画像表示装置。
5. 前記第２の導電部材と前記電位導入端子との最近接距離をＬ２［ｍｍ］、前記第２の導電部材に与えられる電位と前記電位導入端子に与えられる電位との電位差の絶対値をＶ２［ｋＶ］として、Ｌ２／Ｖ２が１［ｍｍ／ｋＶ］以下である請求項１乃至４いずれかに記載の画像表示装置。
6. 前記第１の導電部材と前記電位導入端子との最近接距離をＬ１［ｍｍ］、前記第１の導電部材に与えられる電位と前記電位導入端子に与えられる電位との電位差の絶対値をＶ１［ｋＶ］として、Ｌ１／Ｖ１が１［ｍｍ／ｋＶ］以下である請求項５に記載の画像表示装置。
7. 表示すべき情報が入力される信号入力回路と、該信号入力回路に入力された信号に基づいて画像表示を行う請求項１乃至６いずれかに記載の画像表示装置とを有する情報表示装置。

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