JP3803844B2 - 蛍光表示管駆動装置及びその駆動方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、蛍光表示管駆動装置及びその駆動方法に関し、特に車載用の蛍光表示管モジュールに適用して好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、蛍光表示管ＶＦＤ（Vacuum Fluorescent Display）は、真空容器の中で、フィラメントから放出される熱電子を、加速してアノード上の表示すべきパターン形状に塗布された蛍光体に衝突させて発光表示するものであり、通常、電子の動きを制御するためのグリッドを備えた３極管構造のものが多く用いられている。
【０００３】
このような蛍光表示管（以下、「ＶＦＤ」という）は、一般に明るくて見やすい、表示の自由度が高い、高信頼性などの特徴を有しており、さまざまな方面で利用されているが、ＶＦＤを駆動するのに必要な駆動回路や電源の設計などには、かなりの専門的な知識を必要とし、短期間のうちにＶＦＤをシステムの一部として使用するには煩わしいものがあった。そこで、これを解決するため、ＶＦＤと、ＶＦＤ用の駆動回路などをコンパクトにまとめ、ＶＦＤを使用する際に煩わしい設計をすることなく、簡単なインターフェースと電源を準備するだけで使用できるようにしたＶＦＤモジュールなどが実用に供されている。
【０００４】
ＶＦＤモジュールは、そのＶＦＤモジュールが組み込まれる装置からその動作に必要な電力の供給を受けて動作するように構成されている。このため、ＶＦＤモジュールには、例えば外部電源からの電圧を所定の電圧に変換する電源回路、外部装置から伝送される表示すべきデータを記憶・編集してＶＦＤを駆動するための信号を生成するロジック回路、及びＶＦＤのアノード及びグリッドをそれぞれ駆動するための駆動回路などが設けられている。
【０００５】
ところで、上記したようなＶＦＤ（ＶＦＤモジュールのＶＦＤも含む）は、自発光で高輝度が得られ、しかも信頼性が高いなどの特徴によって、車載用の表示素子として多種多様な表示に使用されている。例えば自動車などのスピードメータや各種ゲージ、警告表示といった表示パネルから、自動車ラジオの表示パネルやＦＭ電波によって伝送される文字情報の表示パネル、さらには自動車の位置を衛星からの電波によって知ることができるＧＰＳ（Global Positioning System ）の簡易表示パネルまでカーシステムの各種表示パネルとして使用されている。
【０００６】
このような車載用のＶＦＤは、自動車に搭載されているバッテリ電源から動作に必要な電力が供給されることになる。
また、例えば朝夕の太陽高度の低い時に受ける直射日光によって、ＶＦＤの非点灯セグメントがあたかも点灯しているかのように見えることがあり、その表示内容の読取が不可能になる恐れがあるため、表示素子自体を高輝度で発光させる必要がある。
このため、従来の車載用ＶＦＤを駆動する駆動ドライバは、ＶＦＤを低電圧でしかも高輝度で駆動することができるスタティック駆動方式で駆動されていた。
【０００７】
ところが、近年、上記したような車載用のＶＦＤにおいても、より小型化、高精細化が求められている。このようなより小型化、高精細化とされたＶＦＤを従来のスタティック駆動方式で駆動する場合は、駆動ドライバの回路素子数が多く、しかも配線等が複雑になるといった不具合が生じるため、このようなＶＦＤを駆動する場合はダイナミック駆動方式で駆動することになる。
【０００８】
ダイナミック駆動方式によってＶＦＤを駆動する場合は、ＶＦＤのグリッドが順次走査されることになるため、デューティサイクルが小さく、ＶＦＤの発光輝度が全体的に低下することになる。そこで、この場合はＶＦＤの各表示素子がそれぞれ高輝度で発光するように、ＶＦＤのアノード電極に対して供給するアノード電圧を、スタティック駆動方式に比べて高電圧（例えば１２０Ｖ〜１３０Ｖ）にしていた。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、一般に自動車の車内は、無人で放置された場合に例えば−４０℃〜＋８５℃といった温度範囲の環境にさらされる可能性がある。このため、車載用のＶＦＤは、このような温度範囲内でもＶＦＤを正常に動作させる必要がある。
【００１０】
しかしながら、上記したようなＶＦＤをダイナミック駆動することができる駆動ドライバは、一般にＩＣ（集積回路）などによって構成されており、その動作環境温度が低下するに伴い、その温度における耐電圧値が低下するという特性を有している。例えば動作環境温度が−２０℃以上の範囲内では、約１３０Ｖ程度の耐電圧値を有するとされているが、動作環境温度が極めて低温（−４０℃）の時は、その温度における耐電圧値が約１００Ｖ程度まで低下するという特性を有している。
【００１１】
このため、車載用のＶＦＤをダイナミック駆動方式で駆動した場合は、ＶＦＤで必要な発光輝度を得るために、ＶＦＤを駆動する駆動ドライバにアノード電圧（約１２０Ｖ〜１３０Ｖ）を入力した場合は、このアノード電圧が駆動ドライバの耐電圧値以上となる低温側（例えば−２０℃以下）においては、駆動ドライバの動作を補償することができないという問題点があった。
【００１２】
そこで、ＶＦＤを低温側（−２０℃以下）においても動作させるためには、駆動ドライバに入力するアノード電圧を、動作温度範囲内の最も低温（例えば−４０℃）における駆動ドライバの耐電圧値以下（約１００Ｖ以下）に抑えるしかなく、この場合は常温（２５℃）近辺で十分な発光輝度を得ることができないという問題点が発生することになる。
【００１３】
本発明はこのような問題点を鑑みてなされたものであり、蛍光表示管の発光輝度を低下させることなく、特に低温側の動作可能温度範囲を拡くすることができる蛍光表示管駆動装置及びその駆動方法を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の蛍光表示管駆動装置は、蛍光表示管を駆動するのに必要な駆動電圧が供給され、その駆動電圧によって蛍光表示管をダイナミック駆動する駆動手段と、その駆動手段の動作環境温度を検出する温度検出手段と、その温度検出手段の温度検出結果に応じて、駆動電圧のうち、蛍光表示管のアノード電極に対して供給されるアノード電圧を所要の電圧値に可変することができる電圧可変手段とを備えるようにした。
【００１５】
そして、上記電圧可変手段は、蛍光表示管駆動回路の動作環境温度が少なくとも−１０度Ｃ以下に低下したときは、例えば、駆動電圧のうち蛍光表示管のアノード電極に対して供給されるアノード電圧を低下させるように制御し、低温時に表示装置を使用する場合でも輝度の低下を少なくした状態で、低温時の駆動回路の耐圧特性を広く維持できるようにした。
【００１６】
また、本発明の蛍光表示管駆動方法としては、蛍光表示管を駆動するのに必要な駆動電圧がドライバＩＣを介して供給され、その駆動電圧によって蛍光表示管をダイナミック駆動することができる駆動手段と、その駆動手段の動作環境温度を検出する温度検出手段と、その温度検出手段の温度検出結果に応じて、駆動電圧のうち蛍光表示管のアノード電極に対して供給されるアノード電圧を所要の電圧値に可変することができる電圧可変手段とを備えている蛍光表示管駆動装置において、蛍光表示管装置の動作環境温度が例えば−１０度Ｃ以下に低下したとき、ドライバＩＣを介して蛍光表示管のアノード電極に対して供給されるアノード電圧を、その温度における駆動手段の耐電圧値より低い電圧値となる方向に制御するようにした。
【００１７】
また、温度検出手段の温度検出結果に応じて、駆動電圧のうち、蛍光表示管のグリッド電極に対して供給されるグリッド電圧を、所要の電圧値となるように可変するようにした。
【００１８】
本発明によれば、温度検出手段によって駆動手段の動作環境温度を検出し、その温度検出結果に基づいて、電圧可変手段で蛍光表示管のアノード電極に対して供給されるアノード電圧が、その温度における駆動手段の耐電圧値より低い電圧値となるように制御することで、ほぼ一定の輝度を保ちながら動作環境温度の低温に伴って耐電圧値が低下する駆動手段の低温側の動作温度範囲が拡大される。
【００１９】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の実施の形態として例えば自動車などに取り付けられる蛍光表示管モジュールの構成を示したブロック図である。
この図において、１は蛍光表示管（ＶＦＤ）モジュールであり、自動車などの図示しないメインコンピュータからインターフェースを介してデータ信号、リード／ライト制御信号や選択信号などのコントロール信号が供給されると共に、自動車のバッテリ電源１０からバッテリ電圧Ｅｂ（１２Ｖ）が供給される。
【００２０】
電源回路２は、例えばＤＣ−ＤＣコンバータ等によって構成されており、バッテリ電源１０から供給されるバッテリ電圧Ｅｂを入力電圧とし、後述するＶＦＤ６を駆動するためのアノード電圧Ｅａ、グリッド電圧Ｅｇ、交流のフィラメント電圧Ｅｆ及びドライバＩＣ５に設けられているロジック回路５ａの動作電圧Ｅｌを生成して出力するようにされる。
【００２１】
電圧可変回路３は、後述する温度センサ４の温度検出結果に応じて、電源回路２から供給される電圧の電圧値を可変することができる電圧可変回路であり、例えば温度センサ４の温度検出結果に応じて、電源回路２から供給されるアノード電圧Ｅａの電圧値を可変してアノード電圧Ｅａ’として出力することができるようにされる。
【００２２】
温度センサ４は、当該ＶＦＤモジュール１が設置される例えば自動車の車内温度を検出する温度センサとされ、この温度センサ４の温度検出結果を電圧可変回路３に出力するようにされる。なお、この温度センサ４は、例えば電気的素子（サーミスタなど）や磁気的素子（磁石やコイルなど）を用いたタイプなど何れのものも適用することができる。
【００２３】
ドライバＩＣ５は、自動車のメインコンピュータとデータの入出力、表示データの記憶・編集、その他ＶＦＤ６の駆動に必要な制御を行うためのロジック回路５ａ及びＶＦＤ６のアノード及びグリッドを駆動するための駆動回路が設けられている。そして、図示しない自動車のメインコンピュータから出力される信号に基づいてＶＦＤ６をダイナミック駆動するようにされる。
【００２４】
このドライバＩＣ５には、ＶＦＤ６のアノード及びグリッドを駆動する駆動電圧として、電圧可変回路３からアノード電圧Ｅａ’及びグリッド電圧Ｅｇ’が供給されている。また、ドライバＩＣ５はロジック回路５ａを備えているため、電源回路２からロジック回路５ａの動作電圧Ｅｌとして５Ｖが供給されている。
【００２５】
蛍光表示管（ＶＦＤ）６は、図示していないが、例えば外囲器の内部に蛍光体が披着された複数本の帯状のアノード電極と、このアノード電極と交差する方向に複数本のグリッド電極が設けられ、アノード電極を順次走査しつつグリッド電極に表示信号を印加することにより所望の画像情報を表示することができるものである。
【００２６】
このように本実施の形態とされるＶＦＤモジュール１においては、当該ＶＦＤモジュール１が設置される自動車の車内温度を検出する温度センサ４と、この温度センサ４によって検出された温度検出結果に応じて、電圧可変回路３で電源回路２から供給されるアノード電圧Ｅａの電圧値を可変することができるようにしている。そして、この電圧可変回路３で可変してアノード電圧Ｅａ’としてドライバＩＣ５に供給するようにしている。
【００２７】
ところで、上述したようにドライバＩＣ５は、動作環境温度の低下に伴い、その耐電圧値が低下するような特性を有しているため、ドライバＩＣ５の低温側の動作温度範囲を例えば−４０℃まで拡げたい場合は、ドライバＩＣ５に入力するアノード電圧Ｅａを、その温度におけるドライバＩＣ５の耐電圧値の範囲内の低い電圧値（１００Ｖ程度）に設定する必要がある。
【００２８】
そこで、本実施の形態とされるＶＦＤモジュール１においては、温度センサ４によって当該ＶＦＤモジュール１が設置される車内温度を検出し、この温度検出結果に応じて、電圧可変回路３で電源回路２から出力されるアノード電圧Ｅａを、その温度におけるドライバＩＣ５の耐電圧値の範囲内となるように段階的に可変できるようにし、この可変したアノード電圧Ｅａ’をドライバＩＣ５に供給することでドライバＩＣ５の低温側の動作温度範囲を例えば−４０℃まで拡大するようにした。
【００２９】
一般に、ＶＦＤのアノード電圧と表示素子の発光輝度の関係は、例えば図２に示すようにアノード電圧が低くなるに伴い、その発光輝度が低下することになる。このため、ドライバＩＣ５の動作環境温度の低下に伴い、ドライバＩＣ５に供給するアノード電圧Ｅａ’を、ドライバＩＣ５の耐電圧値の範囲内となるように低下させた場合は、ＶＦＤ６の発光輝度が低下するように思われるが、ＶＦＤ６の外囲器の内部に披着されている蛍光体は、図３に示すように蛍光体自体の温度低下に伴ってその発光効率が向上するという温度消光特性を有している。
【００３０】
この結果、ＶＦＤモジュール１が設置される車内の温度が例えば−２０℃以下となり、電圧可変回路３でドライバＩＣ５に供給するアノード電圧Ｅａ’をドライバＩＣ５の耐電圧値の範囲内となるように設定した場合でも、ＶＦＤ６では十分な発光輝度が得られることが解った。
【００３１】
よって、本実施の形態とされるＶＦＤモジュール１においては、図３に示すようなＶＦＤの蛍光体の温度消光特性と、図２に示すようなＶＦＤのアノード電圧と発光輝度との関係を考慮して、電圧可変回路３からドライバＩＣ５に供給するアノード電圧Ｅａ’を、その温度におけドライバＩＣ５の耐電圧値の範囲内で、しかも例えば−４０℃〜８０℃におけるＶＦＤ６の発光輝度がほぼ一定となるような電圧値に設定することで、−４０℃〜８０℃におけるＶＦＤ６の発光輝度を高輝度で、しかもほぼ一定に保つことができるようになる。
また、電圧可変回路３においては、温度センサ４の温度検出結果に基づいて、グリッド電圧Ｅｇを可変することもできるため、電圧可変回路３においてＶＦＤ６の発光輝度がより一定に保たれるようにグリッド電圧Ｅｇを所要の電圧値に可変することも可能である。
【００３２】
なお、本実施の形態においては、ＶＦＤとＶＦＤ用の駆動回路や電源回路などをコンパクトにまとめて構成したＶＦＤモジュールを例にとって説明したが、このようなＶＦＤモジュールに限定されるものでない。
【００３３】
また、電源回路２と電圧可変回路３とが別体で構成されているものとして説明したが、例えば電源回路２と電圧可変回路３と一体で構成し、温度センサ４の温度検出結果に応じて電源回路２から出力されるアノード電圧の電圧値を可変するような構成とすることも可能である。この場合の電源回路２としては、他励型のスイッチング電源回路、例えばＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御方式によるスイッチング電源回路などが好適であり、温度によってＰＷＭ制御信号のパルス幅がコントロールされるようにする。この場合は電源回路２における電力損失を最小限に抑えることができるという効果もある。
【００３４】
さらにまた、温度センサ４の温度検出結果に応じて電圧可変回路３でアノード電圧Ｅａを段階的に低下させる場合について説明したが、例えば温度センサ４で車内温度が特定の温度（例えば−１０℃）以下になった時に、電圧可変回路３でアノード電圧Ｅａを所定のアノード電圧Ｅａ’となるように可変したり、或は特定の温度（例えば−１０℃）以下になった時に電圧可変回路３でアノード電圧Ｅａを段階的に低下するようにしても良い。
【００３５】
【発明の効果】
以上、説明したように本発明によれば、温度検出手段によって駆動手段の動作環境温度を検出し、その動作環境温度の検出結果に基づいて電圧可変手段で蛍光表示管のアノード電極に対して供給されるアノード電圧が、駆動手段を構成するドライバＩＣの耐電圧値より低くなるような電圧値となるように制御することで、低温側の動作温度範囲を拡大することができるようになる。また、低温時には蛍光表示管に披着されている蛍光体自体の発光効率が向上するため、低温側の動作温度範囲を拡げた場合でも蛍光表示管の発光輝度を高輝度でしかもほぼ一定に保つことができるという効果が生じる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態とされるＶＦＤモジュールの構成を示したブロック図である。
【図２】ＶＦＤのアノードに塗布された蛍光体の発光効率と温度との関係を示した図である。
【図３】蛍光表示管の発光輝度とアノード電圧との関係を示した図である。
【符号の説明】
１ ＶＦＤモジュール、２ 電源回路、３ 電圧可変回路、４ 温度センサ、５ ドライバＩＣ、５ａ ロジック回路、６ ＶＦＤ、１０ バッテリ電源

Claims (4)

1. 蛍光表示管を駆動するのに必要な駆動電圧が供給され、その駆動電圧によって上記蛍光表示管をダイナミック駆動するドライバＩＣを備えた駆動手段と、
   該駆動手段の動作環境温度を検出する温度検出手段と、
   該温度検出手段の温度検出結果に応じて、上記駆動電圧のうち、上記蛍光表示管のアノード電極に対して供給されるアノード電圧を所要の電圧値に可変することができる電圧可変手段とを備え、
   上記電圧可変手段は、上記駆動手段の動作環境温度が少なくとも−１０度Ｃ以下に低下していることを上記温度検出手段により検出したとき、上記ドライバＩＣを介して蛍光表示管のアノード電極に対して供給されるアノード電圧値が低下する方向に制御されることを特徴とする蛍光表示管駆動装置。
2. 上記電圧可変手段は、上記温度検出手段の温度検出結果に応じて、上記駆動電圧のうち、上記蛍光表示管のグリッド電極に対して供給されるグリッド電圧を所要の電圧値に可変することが可能とされていることを特徴とする請求項１に記載の蛍光表示管駆動装置。
3. 蛍光表示管を駆動するのに必要な駆動電圧が供給され、その駆動電圧によって上記蛍光表示管をダイナミック駆動するドライバＩＣからなる駆動手段と、該駆動手段の動作環境温度を検出する温度検出手段と、該温度検出手段の温度検出結果に応じて、上記ドライバＩＣから上記蛍光表示管のアノード電極に対して供給されるアノード電圧を所要の電圧値に可変することができる電圧可変手段とを備えている蛍光表示管駆動装置において、
   上記温度検出手段により上記ドライバＩＣの動作環境温度が、少なくとも−１０度Ｃ以下に低下したことが検出されたときは、上記ドライバＩＣを介して上記蛍光表示管のアノード電極に対して供給されるアノード電圧値を、上記駆動手段を構成するドライバＩＣの耐電圧値より低い電圧値となる方向に制御することを特徴とする蛍光表示管駆動方法。
4. 上記温度検出手段の温度検出結果に応じて、上記駆動電圧のうち、上記蛍光表示管のグリッド電極に対して供給されるグリッド電圧を所要の電圧値となるように可変することを特徴とする請求項３に記載の蛍光表示管駆動方法。

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