JP2018106809A - 集積回路装置、蛍光表示管、表示装置、電源停止制御方法 - Google Patents
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Abstract
Description
周知のように蛍光表示管は、電子を放出するフィラメント(直熱形カソード)と、電子の移動を制御するアノード電極上に蛍光体が形成されたアノードが密封容器内に配置される。フィラメントに電圧を印加し加熱させることで熱電子を放出させ、熱電子をアノード上の蛍光体に衝突させることでアノードが点灯される。アノードは、所定のパターンで配列されており、点灯対象とするアノードに対して選択的に駆動電圧(直流電圧)を印加することで、該アノードの蛍光体のみがフィラメントより放出された熱電子によって励起発光され、所要の情報表示が実現される。
なお、説明は以下の順序で行う。
<1.表示ユニットの構成>
<2.実施の形態としての電源停止制御>
[2-1.制御例I]
[2-2.制御例II]
<3.蛍光表示管の構成に係る変形例>
<4.実施の形態のまとめ>
<5.その他変形例>
図1は、実施の形態としての蛍光表示管1を備えた表示ユニット100の回路構成を示した図である。なお、以下の説明では蛍光表示管を「VFD」(Vacuum Fluorescent Display)と表記することもある。
マイコン101は、例えばCPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)等を備えたマイクロコンピュータとして構成され、蛍光表示管1による表示動作を制御する。マイコン101は、該表示動作を制御するためのn系統(nは2以上の自然数)のデジタル信号を蛍光表示管1に対して供給する。
蛍光表示管1は、表示管基板1aと表示管基板1aの表面を覆うカバー部材1bとで構成された密封容器1cを備え、密封容器1c内においてフィラメント(直熱形カソード)FiとアノードAnとグリッドGrとを有する表示部3が形成されている。ここで、密閉容器1c内は真空状態とされている。
なお、表示ブロックについて、図2Aに示すような7セグメント分のアノードAnの配列パターンはあくまで一例であり、表示ブロックを構成するアノードAnの配列パターンは該パターンに限定されるものではない。
蛍光表示管1において情報が表示される側の面(つまり上記透明部分におけるアノードAnとの対向面とは逆側の面)を「表面S1」と表記する。また、蛍光表示管1における表面S1とは逆側の面を「裏面S2」と表記する。
蛍光表示管1においては、図2に示した表示部3のアノードAnやグリッドGrの駆動を行う駆動回路が集積回路装置2内に備えられている。
図2では図示を省略したが、蛍光表示管1においては、集積回路装置2が表示管基板1aに実装されて、表示部3と共に密閉空間内に位置されている。すなわち、蛍光表示管1は所謂CIG(Chip In Glass)−VFDとして構成されている。
なお、本例のコントローラ2aは、電源制御部29を有しているが、これについては後に改めて説明する。
また、蛍光表示管1には、昇圧部20に上述した入力電圧VINを入力するための入力電圧リード端子Tviと、集積回路装置2に上述したロジック電圧VDDを入力するためのロジック電圧リード端子Tvdと、集積回路装置2の接地端子としてのグランドリード端子Tgndと、表示部3におけるフィラメントFiに駆動電圧を印加するためのフィラメントリード端子Tf(Tf1、Tf2)が形成されている。なお、図示は省略したが、フィラメントFiの駆動電圧は、例えば表示ユニット100に設けられた対応する電源回路により生成される。本例では、フィラメントFiの駆動電圧は直流電圧とされている。
なお、昇圧回路の構成としては公知の昇圧動作を行う各種の構成を採り得るものであり、特定の構成に限定されるものではない。
本例では、n系統のデジタル信号として、少なくともチップセレクト信号CS、クロックCLK、及びデータ信号DATがマイコン101より供給される。データ信号DATは、例えば8ビットを1ワードとするシリアルデータとされ、何れのアノードAnを点灯させるべきかを表す表示データと、タイミング制御部24が出力するタイミング信号を調整するための制御データとを含む。I/Fデコーダ21は、チップセレクト信号CSとクロックCLKとに従って、データ信号DATの各ビット値を1ワード単位で順次取り込む。この取り込みによりデータ信号DATから得られた表示データに基づき、I/Fデコーダ21はアノードAnごとの点灯/非点灯を表す値(以下「点灯制御値」と表記する)を得、アノードAnごとの点灯制御値をメモリ23における対応するアドレスに書き込む。また、I/Fデコーダ21は、取り込んだデータ信号DATに基づいてタイミング制御部24への制御データの出力を行う。
また、本例のタイミング制御部24は、昇圧部20における上述した各スイッチのオン/オフタイミングの制御も行う。
このため、タイミング制御部24は、上記した制御データに基づき、1スキャン期間ごとに各グリッドGrのオン/オフタイミングを表す「スキャン信号」としてのタイミング信号を生成し、該スキャン信号をグリッドドライバ部26に出力する。グリッドドライバ部26は、スキャン信号に従って、昇圧部20からの出力電圧Voをグリッド端子部28を介して個々のグリッドGrに駆動電圧として順次印加していく。
また、タイミング制御部24は、グリッドGrの駆動タイミングに同期したタイミング信号をメモリ23とアノードドライバ部25に出力して、アノードAnごとの点灯制御値を順次メモリ23からアノードドライバ部25に出力させると共に、アノードドライバ部25にアノードAnの駆動タイミングを指示する。以下、このようにアノードAnの駆動タイミングを指示する信号を「駆動タイミング信号Tm」と表記する。
アノードドライバ部25は、上記のようにメモリ23から順次出力される点灯制御値と、タイミング制御部24からの駆動タイミング信号Tmとに基づき、点灯対象のアノードAnに対し出力電圧Voをアノード端子部27を介して駆動電圧として印加する。これにより、表示部3においてマイコン101からの指示に従った情報表示が行われる。
図中では、各アノードAnに個別に駆動電圧を印加するための各信号線を「Sa1〜San」として表している。
[2-1.制御例I]
ここで、アノードドライバ部25は、上記した点灯制御値と駆動タイミング信号Tmとに基づき、出力電圧Voを対応するアノードAnの駆動電圧として出力するためのロジック回路を有している。該ロジック回路は、ロジック電圧VDDにより動作する。具体的に、該ロジック回路は、ロジック電圧VDDにより動作するスイッチング素子を備え、該スイッチング素子が比較的高圧な出力電圧Vo(アノードの駆動電圧)をスイッチングする。
このため、ロジック回路においては、ロジック電圧VDDがオフとされた状態で出力電圧Voがオンの状態であると、スイッチング素子に意図しない電流(以下「不要電流」と表記)が流れてしまう。
先ず、マイコン101は、例えばユーザによる操作入力に基づいた表示ユニット100の電源投入や電源遮断のタイミングを、電源通知信号Siにより蛍光表示管1側に通知する。図1に示すように、蛍光表示管1には電源通知端子Tiが設けられ、電源通知信号Siは電源通知端子Tiを介してマイコン101から電源制御部29に入力される。なお、電源通知端子Tiを介して電源制御部29に入力される電源通知信号Siの意義については後に明らかとする。
そして、マイコン101は、電源遮断操作に応じては、図3に示すような出力電圧Voとロジック電圧VDDのオフタイミングで電源回路102による入力電圧VINの生成動作、ロジック電圧VDDの生成動作を順次停止させる。この際、マイコン101は、入力電圧VINの生成動作の停止制御を行ってから一定時間経過後にロジック電圧VDDの生成動作の停止制御を行う。
期間Xは、本例のように昇圧した出力電圧Voを用いる場合、平滑コンデンサへの蓄積電荷が大きくなるため長くなってしまう。すなわち、上記の不要電流がより発生し易くなる。
図4は、アノードドライバ部25内の駆動回路構成例を示している。なお、図4では1つのアノードAnに対する駆動回路のみを抽出して示している。ここでは、該駆動回路の駆動対象であるアノードAnを「Anx」とし、アノードAnxの駆動に係る各種信号(値)や信号線の符号末尾に「x」を付記する。
図5に示すように、レベルシフト回路25bは、それぞれがロジック電圧VDDを動作電圧としロジック回路25aからの出力信号Loxを反転、非反転とした信号を得る反転増幅回路40、非反転増幅回路41と、反転増幅回路40の出力信号がゲートに供給され、ソースがグランドに接続されたNch(チャンネル)のMOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor)によるスイッチング素子Q2と、非反転増幅回路41の出力信号がゲートに供給され、ソースがグランドに接続されたNchのMOSFETによるスイッチング素子Q4とを有している。これらスイッチング素子Q2、Q4は、出力信号LoxのHighレベル(「1」)とLowレベル(「0」)に応じて相補的に(交互に)オンされる。また、レベルシフト回路25bは、ゲートがスイッチング素子Q4のドレインに接続され、ドレインがスイッチング素子Q2のドレインと接続されたPchのMOSFETによるスイッチング素子Q1と、ゲートがスイッチング素子Q2のドレインに接続され、ドレインがスイッチング素子Q4のドレインと接続されたPchのMOSFETによるスイッチング素子Q3を有し、これらスイッチング素子Q1、Q3のソースにはそれぞれ出力電圧Voが動作電圧として供給されている。
これにより、スイッチング素子Q3とスイッチング素子Q4のドレイン同士の接続点に得られるレベルシフト回路25bの出力信号Lexとして、出力信号Loxと反転関係にあり且つHIghレベル時の電圧値が出力電圧Voの電圧値にシフトされた信号が得られる。すなわち、出力信号LoxがHighレベルのとき、スイッチング素子Q4にオン電圧が印加されることでスイッチング素子Q4とスイッチング素子Q1がオンとされ、またスイッチング素子Q2、Q3は共にオフであるため、出力信号LexとしてはLowレベルの信号が出力される。一方、出力信号LoxがLowレベルのときは、スイッチング素子Q2にオン電圧が印加されることでスイッチング素子Q2とスイッチング素子Q3がオンとされ、スイッチング素子Q4、Q1は共にオフとされるため、出力信号Lexとしては電圧値が出力電圧Voと同値によるHighレベルの信号が出力される。
また、このようにスイッチング素子Q1〜Q4がハーフオン状態となると、レベルシフト回路25bの出力信号Lex、すなわち図6に示す出力バッファ25cへの入力信号の電圧値も不定な状態となり、これに伴い出力バッファ25cのスイッチング素子Q5、Q6の双方がハーフオン状態とされる虞がある。
先ず、電源制御部29はステップS101で、パワーオフを待機する。すなわち、上述した電源通知信号Siによってマイコン101から電源遮断が通知されるまで待機する。
そして、電源制御部29は、上記のように電源通知信号Siによる電源遮断の通知を受けてから一定時間経過後にグリッドのスキャン停止制御を行っている。つまりこれは、出力電圧Voの停止制御から一定時間経過後にグリッドの駆動を停止させていることに相当する。
ここで、本例では、マイコン101がロジック電圧VDDの停止制御まで待機する上記の「一定時間」は、電源制御部29がステップS103で待機する「一定時間」よりも僅かに長くされている。このため、ロジック電圧VDDの停止制御は、電源制御部29によるグリッドのスキャンが停止された後に実行される。つまり換言すれば、電源制御部29は、ロジック電圧VDDの停止制御が行われる前にグリッドのスキャンを停止させているものである。
出力電圧Voの停止制御が行われた後においてもグリッドの駆動を継続させている。
これにより、出力電圧Voの停止制御後、出力電圧Vo用の出力コンデンサ(平滑コンデンサCh)における蓄積電荷がグリッドGrを介して放電される。
従って、出力電圧Voの停止制御後に出力電圧Voの電圧値を速やかに低下させることができ、蛍光表示管1の電源遮断時において駆動回路に不要電流が流れることの防止を図り、アノード誤点灯の防止及び回路安全性の向上を図ることができる。
従って、グリッドドライバ部26における駆動回路の安全性向上が図られる。
これにより、グリッドGrを介した放電期間は固定期間とされ、従って、グリッドGrの駆動停止制御に係る回路は、或る固定の期間の経過を待機するという簡易な構成により実現することができる。
電源遮断時にアノードAnが誤点灯することは表示品質の面で望ましくなく、従って上記アノードAnのオフ制御は表示品質の向上に繋がる。
これら期間S1、S2の比較より、実施の形態の電源停止制御によれば、出力電圧Voの電圧値を駆動回路におけるスイッチング素子の劣化や故障防止を図る上で十分に低いレベルまで低下させるにあたり、その所要時間を大幅に短縮化することができる。
上記の制御例Iでは、グリッドGrを介した放電の期間を固定期間とする例を挙げたが、制御例IIは、出力電圧Voの検出値に基づいてグリッドGrの駆動停止タイミングを制御するものである。
なお、以下の説明において、既に説明済みとなった部分と同様となる部分については同一の符号、ステップ番号を付して説明を省略する。
蛍光表示管1Aは、集積回路装置2に代えて集積回路装置2Aを備えると共に、電源制御端子Tp、及び検出部30が追加された点が蛍光表示管1と異なる。蛍光表示管1Aは、コントローラ2aに代えてコントローラ2aAを備えており、コントローラ2aは電源制御部29に代えて電源制御部29Aを備えている。
先の図7と比較して分かるように、制御例IIにおける電源制御部29Aは、ステップS102でアノードAnをオフさせたことに応じて、ステップS201で出力電圧Voの電圧値(検出部30による検出値)が閾値Thを下回るまで待機する。
出力電圧Voの電圧値が閾値Thを下回れば、電源制御部29AはステップS104でグリッドスキャンをオフさせる。その上で、電源制御部29Aは、ステップS202でロジック電圧VDDをオフさせる。すなわち、電源制御信号Spによりマイコン101Aに対しロジック電圧VDDの停止制御を行うように指示を出す。これにより、電源回路102によるロジック電圧VDDの生成動作が停止される。
これにより、例えば経年変化等によりグリッドGrを介した放電特性が変化した場合であっても、出力電圧Voの電圧値が十分に低下するまで放電を停止させないことが可能とされる。従って、電源遮断時において駆動回路に不要電流が流れることの防止効果を高めることができ、アノード誤点灯の防止効果及び回路安全性のさらなる向上を図ることができる。
上記では、実施の形態の電源停止制御を行う制御主体(「制御部」)がアノードやグリッドの駆動回路を内蔵するICに設けられた例を挙げたが、該制御部は、蛍光表示管内において、駆動回路を内蔵するICの外部に対して設けることもできる。
なお、集積回路装置2Bが昇圧部20を備える等、蛍光表示管1Bに昇圧部を備えた構成とすることも勿論可能である。
上記のように実施の形態の集積回路装置(2又は2A)は、電子を放出するフィラメント(Fi)と、電子の移動を制御するアノード電極上に蛍光体が形成されたアノード(An)と、アノードとフィラメントとの間に配置された電極であるグリッド(Gr)と、アノード及びグリッドの駆動制御を行う集積回路装置と、を備えた蛍光表示管における集積回路装置であって、第一電圧(ロジック電圧VDD)により動作し、第一電圧よりも高圧な第二電圧(出力電圧Vo)をアノードに対し駆動電圧として印加するアノード駆動部(アノードドライバ部25)と、第二電圧をグリッドに対し駆動電圧として印加するグリッド駆動部(グリッドドライバ部26)と、電源遮断条件の成立に応じて第二電圧の電圧生成動作の停止制御が行われた後においてもグリッド駆動部によるグリッドの駆動を継続させる制御部(電源制御部29又は29A)と、を備えている。
従って、第二電圧の停止制御後に第二電圧値を速やかに低下させることができ、電源遮断時において駆動回路に不要電流が流れることの防止を図り、アノード誤点灯の防止及び回路安全性の向上を図ることができる。
従って、グリッド駆動部における駆動回路の安全性向上を図ることができる。
従って、電源遮断時におけるアノードの誤点灯を強固に防止でき、表示品質の向上を図ることができる。
従って、グリッドの駆動停止制御に係る回路を簡易な構成により実現することができる。
従って、電源遮断時において駆動回路に不要電流が流れることの防止効果を高めることができ、アノード誤点灯の防止効果及び回路安全性のさらなる向上を図ることができる。
以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明はこれまでで説明した具体例に限定されるべきものではない。
例えば、上記では、チャージポンプコンデンサを二つ設ける(つまり略3倍の昇圧を行う)場合に本発明を適用する例を挙げたが、本発明はチャージポンプコンデンサが一つとされる場合、或いは3以上とされる場合にも好適に適用することができる。
Claims (8)
- 電子を放出するフィラメントと、前記電子の移動を制御するアノード電極上に蛍光体が形成されたアノードと、前記アノードと前記フィラメントとの間に配置された電極であるグリッドと、前記アノード及び前記グリッドの駆動制御を行う集積回路装置と、を備えた蛍光表示管における前記集積回路装置であって、
第一電圧により動作し、前記第一電圧よりも高圧な第二電圧を前記アノードに対し駆動電圧として印加するアノード駆動部と、
前記第二電圧を前記グリッドに対し駆動電圧として印加するグリッド駆動部と、
電源遮断条件の成立に応じて前記第二電圧の電圧生成動作の停止制御が行われた後においても前記グリッド駆動部による前記グリッドの駆動を継続させる制御部と、を備える
集積回路装置。 - 前記制御部は、
前記第二電圧の前記停止制御後、前記第一電圧の電圧生成動作の停止制御が行われる前に前記グリッドの駆動を停止させる
請求項1に記載の集積回路装置。 - 前記制御部は、
前記電源遮断条件の成立に応じて前記アノード駆動部による前記アノードの駆動を停止させる
請求項1又は請求項2に記載の集積回路装置。 - 前記制御部は、
前記第二電圧の前記停止制御から一定時間経過後に前記グリッドの駆動を停止させる
請求項1乃至請求項3の何れかに記載の集積回路装置。 - 前記制御部は、
前記第二電圧の検出値に基づいて前記グリッドの駆動停止タイミングを制御する
請求項1乃至請求項3の何れかに記載の集積回路装置。 - 電子を放出するフィラメントと、
前記電子の移動を制御するアノード電極上に蛍光体が形成されたアノードと、
前記アノードと前記フィラメントとの間に配置された電極であるグリッドと、
第一電圧により動作し、前記第一電圧よりも高圧な第二電圧を前記アノードに対し駆動電圧として印加するアノード駆動部と、
前記第二電圧を前記グリッドに対し駆動電圧として印加するグリッド駆動部と、
電源遮断条件の成立に応じて前記第二電圧の電圧生成動作の停止制御が行われた後においても前記グリッド駆動部による前記グリッドの駆動を継続させる制御部と、を備える
蛍光表示管。 - 電子を放出するフィラメントと、前記電子の移動を制御するアノード電極上に蛍光体が形成されたアノードと、前記アノードと前記フィラメントとの間に配置された電極であるグリッドと、を少なくとも有する蛍光表示管と、
第一電圧により動作し、前記第一電圧よりも高圧な第二電圧を前記アノードに対し駆動電圧として印加するアノード駆動部と、
前記第二電圧を前記グリッドに対し駆動電圧として印加するグリッド駆動部と、
電源遮断条件の成立に応じて、前記第二電圧、前記第一電圧の順で電圧生成動作の停止制御を行うと共に、前記第二電圧の前記停止制御後においても前記グリッド駆動部による前記グリッドの駆動を継続させる制御部と、を備える
表示装置。 - 電子を放出するフィラメントと、前記電子の移動を制御するアノード電極上に蛍光体が形成されたアノードと、前記アノードと前記フィラメントとの間に配置された電極であるグリッドとを少なくとも有する蛍光表示管と、第一電圧により動作し、前記第一電圧よりも高圧な第二電圧を前記アノードに対し駆動電圧として印加するアノード駆動部と、前記第二電圧を前記グリッドに対し駆動電圧として印加するグリッド駆動部と、電源遮断条件の成立に応じて、前記第二電圧、前記第一電圧の順で電圧生成動作の停止制御を行う制御部と、を備えた表示装置における電源停止制御方法であって、
前記制御部が、前記第二電圧の前記停止制御後においても前記グリッド駆動部による前記グリッドの駆動を継続させる
電源停止制御方法。
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