JP4197457B2 - 蛍光表示管の駆動方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、蛍光表示管およびその駆動方法に関し、特にフィラメントの揺れによる表示のちらつきを抑制するための中間線を有する蛍光表示管およびその駆動方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
蛍光表示管は、少なくとも一方の面が透明な外囲器（真空容器）の中でフィラメント（カソード／陰極）から放出される電子をアノード（陽極）上に付着した蛍光体に衝突させて発光させることにより、所望のパターンを表示する電子管である。一般的な蛍光表示管は、電子の働きを制御するためのグリッドをフィラメントとアノードとの間に備えた３極管構造をなしている。
このような蛍光表示管の１つに、蛍光体が付着された複数のアノードを所望のパターンに配置した発光表示部と、この発光表示部の発光を制御する制御回路とが一体に形成されたガラス基板で外囲器の一面を構成し、この発光表示部に対向して張架されたフィラメントと、このフィラメントとアノードとの間の空間に横架されたグリッド電極とを外囲器内に備えたものがある。
【０００３】
この種の蛍光表示管の構成例を図１５に示す。この蛍光表示管は、対向配置されたガラス基板１およびフェースガラス２をスペーサガラス３を介して接着して形成した外囲器９内に、蛍光体１２Ａを被着形成した複数のアノード１２と、これらアノード１２と対向して張架されたフィラメント（カソード）１１と、アノード１２とフィラメント１１との間の空間に横架されたグリッド１３とから構成されている。これらアノード１２およびグリッド１３に、フィラメント１１の電位に対して正側となる電位を印加することにより、フィラメント１１からグリッド１３を介してアノード１２へ電子が放出され、その電子が蛍光体１２Ａに衝突した際に生ずる発光により表示を行うものとなっている。
【０００４】
このような蛍光表示管では、表示情報の増加に伴い表示面が長大化する傾向にある。この表示面の長大化にともなってフィラメント１１が長くなった場合、フィラメント１１の振動による表示のちらつきが発生する。このような表示のちらつきは、フィラメント１１の振動によって、フィラメント１１−グリッド１３間の距離が変化して、フィラメント１１からアノード１２へ到達する電子の量が変化するためと考えられている。
このような表示のちらつきを抑制するため、図１５に示すように、フィラメント１１とグリッド１３との間の空間に中間線１５を張架して、フィラメント１１−グリッド１３間の距離の変化による影響を緩和する構成が考えられる（例えば、特許文献１など参照）。
【０００５】
なお、出願人は、本明細書に記載した先行技術文献情報で特定される先行技術文献以外には、本発明に関連する先行技術文献を出願時までに発見するには至らなかった。
【０００６】
【特許文献１】
特開平０５−３４７１３６号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来の蛍光表示管では、単に中間線を設けたのみでいずれの電位も印加しない場合、輝度ムラが発生するという問題点があった。これは、中間線に電位を印加せずいわゆるオープンな状態であることから、外囲器内の複雑な電位分布の影響を受けて中間線の電位も変化し、その電位変化により電子の軌道に偏が生ずるからと考えられる。
本発明はこのような課題を解決するためのものであり、輝度ムラを発生させることなく、フィラメントの揺れに起因する表示のちらつきを抑制できる蛍光表示管およびその駆動方法を提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
このような目的を達成するために、本発明にかかる蛍光表示管の駆動方法は、外囲器内に、蛍光体を被着形成した複数のアノードと、これらアノードと対向して張架されたフィラメントと、アノードとフィラメントとの間の空間に横架されたグリッドと、グリッドとフィラメントの間の空間に張架された中間線とを有する蛍光表示管の駆動方法において、アノードが配置されているガラス基板上にカーボンパターンで形成された、中間線に流れる過電流を抑制するための抵抗素子を介して、フィラメントに印加するバイアス電位に対して正電位のパルス信号であって、かつ中間線の配置位置に対応するグリッドを選択するタイミングに応じた、当該外囲器内の回路で用いられている所定電位のパルス信号を、中間線に対して印加する。
【００１３】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
まず、図１を参照して、本発明の第１の実施の形態にかかる蛍光表示管について説明する。図１は本発明の第１の実施の形態にかかる蛍光表示管の全体構成を示す斜視図である。図２は本発明の第１の実施の形態にかかる蛍光表示管の全体構成を示すＡ−Ａ断面図である。これら図１，２において、前述した図１５と同等部分には同一符号を付してある。
この蛍光表示管１０は、ガラス基板１と、このガラス基板１と対向配置される透明のフェースガラス２と、これらガラス基板１とフェースガラス２をその周部で接着するためのスペーサガラス３とからなる外囲器９を有し、この外囲器９内に、フィラメント（カソード／陰極）１１、アノード（陽極）１２およびグリッド１３が収容されている。
【００１４】
ガラス基板１上には、蛍光体１２Ａを被着形成した電極からなる複数のアノード１２が所望の表示パターンに合わせて形成されており、その上方に所定距離離間して、導電性を有する網状の薄膜からなるグリッド１３が横架されている。また、ガラス基板１上には、これらアノード１２のほかカソード１１およびグリッド１３に所定の電位を供給するための配線４が形成されており、これら配線４上に絶縁膜５が形成されている。また、グリッド１３の上方には、導電性の細線からなる複数のフィラメント１１がグリッド１３から所定距離離間して張架されており、このフィラメント１１を支持するためのフィラメントサポート１１Ａがガラス基板１の周部に配置されている。
これら、フィラメント１１、アノード１２およびグリッド１３は、ガラス基板１上の縁に沿って配置された複数のリードピン１４と電気的に接続されている。
【００１５】
また、フィラメント１１とグリッド１３との間の空間には、フィラメント１１に交差する方向に、導電性の細線からなる１つ以上の中間線１５が張架されており、この中間線１５を支持するための中間線サポート１５Ａがガラス基板１の周部に配置されている。
本実施の形態では、この中間線１５と電気的に接続され、外囲器９外からその中間線１５に所定電位を印加するための中間線リードピン１５Ｂをガラス基板１上の縁に沿って配置している。
【００１６】
この中間線リードピン１５Ｂを介して、外囲器９の外部から所定の電位を中間線１５へ印加することにより、外囲器内の電位分布の変化に影響されることなく、中間線１５を所望の電位に保持することができる。したがって、中間線の電位変化に起因して発生する電子の軌道の偏りを回避でき、この電子の軌道の偏りによる輝度ムラを抑制できる。
【００１７】
図３に、フィラメント１１からグリッド１３へ放出される電子の軌道のシミュレーション結果を示す。図３（ａ）は中間線１５にフィラメント１１に対して正の電位を印加した場合の電子軌道である。図３（ｂ）は中間線１５を設けていない場合の電子軌道である。
このシミュレーションでは、フィラメント１１のバイアス電位を０Ｖとし、グリッド１３の電位を４０Ｖとした。また中間線１５の電位をグリッド１３と同じ４０Ｖとした。なお、フィラメント１１と中間線１５との距離は０．２ｍｍ、フィラメント１１とグリッド１３との距離は０．８ｍｍであり、フィラメント１１から放出される電子の初速度は０．３ｅＶ（＝３．２５×１０5ｍ／ｓ）とした。
【００１８】
いずれの結果も、横軸はガラス基板１の長手方向に沿った中間線１５からの距離、縦軸はグリッド１３からの高さを示している。
図３（ａ）では、中間線１５付近で電子がわずかに反対方向すなわち隣接するグリッド側へ放出されているものの、その他の大部分では、中間線のない図３（ｂ）の場合と同等の安定した軌道を描いており、電子軌道の偏りがなく、中間線のない場合と同程度に輝度ムラが抑制されていることがわかる。
【００１９】
このように、本実施の形態では、中間線１５と電気的に接続され、外囲器９外からその中間線１５に所定電位を印加するための中間線リードピン１５Ｂを設けたので、この中間線リードピン１５Ｂを介して、外囲器９の外部から所定の電位を中間線１５へ印加することにより、外囲器内の電位分布の変化に影響されることなく、中間線１５を所望の電位に保持することができる。したがって、中間線の電位変化に起因して発生する電子の軌道の偏りを回避でき、この電子の軌道の偏りによる輝度ムラを抑制できる。
【００２０】
この際、中間線１５に、フィラメント１１のバイアス電位に対して負の電位を印加した場合、図４に示すような電子軌道のシミュレーション結果が得られた。このシミュレーションでは、フィラメント１１のバイアス電位を０Ｖとし、グリッド１３の電位を４０Ｖとした。また中間線１５の電位を−２０Ｖとした。なお、図３と同様に、フィラメント１１と中間線１５との距離は０．２ｍｍ、フィラメント１１とグリッド１３との距離は０．８ｍｍであり、フィラメント１１から放出される電子の初速度は０．３ｅＶ（＝３．２５×１０5ｍ／ｓ）とした。
【００２１】
図４では、中間線１５付近の電子は、中間線１５を避けるように中間線１５から遠く離れた位置へ放出されており、図３と比較して電子軌道が偏り、輝度ムラの発生が予想される。この傾向は中間線１５の電位がフィラメント１１のバイアス電位付近から負側となるにしたがって顕著となることが他のシミュレーション結果で確認された。したがって、中間線１５へ印加する電位としては、少なくともフィラメント１１のバイアス電位に対して正電位を印加することにより、電子の軌道の偏りによる輝度ムラを抑制できる。
【００２２】
図５は、本実施の形態にかかる蛍光表示管の駆動方法の一例を示す回路図である。この回路では、表示データ３０Ａに対応するアノード１２に電源２３からの正電位を印加するアノードドライバ３０が設けられており、電源２３からの正電位がグリッド１３へ印加されているとともに、抵抗Ｒを介して中間線１５にも印加されている。この場合、アノード電圧Ｅｂとグリッド電圧Ｅｃは等しくなっている。
フィラメント１１の両端は、変圧器２２の二次側巻線に接続されており、その二次側巻線のセンタータップには、フィラメント１１のバイアス電位として電源２３の接地電位ＧＮＤが接続されている。また変圧器２２の一次側巻線の両端には交流源２１が接続されており、二次側巻線からはバイアス電位を中心とした振幅電圧Ｅｆの交流電圧がフィラメント１１に印加されている。
【００２３】
このように、グリッド１３と等しい電位を中間線１５へ印加するようにしたので、中間線１５用の電位を別途発生させるための回路構成が必要がなく、簡素な構成で輝度ムラを発生させることなく、フィラメントの揺れに起因する表示のちらつきを抑制できる。
また、抵抗Ｒを介して中間線１５へ電位を印加するようにしたので、大きな振動などにより中間線１５がフィラメント１１と接触した場合でも、中間線１５を介して流れる過大電流を抑制でき、回路を保護することができる。
【００２４】
次に、図６を参照して、本発明の第２の実施の形態にかかる蛍光表示管について説明する。図６は第２の実施の形態にかかる蛍光表示管の駆動方法を示す回路図である。
前述した第１の実施の形態では、中間線リードピン１５Ｂを設けて、外囲器９の外部から中間線１５に対して所定の電位を印加する場合について説明した。本実施の形態にかかる蛍光表示管１０Ａでは、外囲器９内の回路で用いられている所定電位を中間線１５に対して印加するものとし、そのための配線１６を設けたものである。
【００２５】
図６では、外囲器９内の回路で用いられている所定電位として、グリッド１３の電位が用いられており、そのグリッド電位Ｅｃが外部から印加されている配線と中間線１５とを接続する配線１６が設けられている。
このように、外囲器９内の回路で用いられている所定電位を中間線１５に対して印加するようにしたので、第１の実施の形態と同様に、外囲器内の電位分布の変化に影響されることなく、中間線１５を所望の電位に保持することができる。したがって、中間線の電位変化に起因して発生する電子の軌道の偏りを回避でき、この電子の軌道の偏りによる輝度ムラを抑制できる。さらに、第１の実施の形態のように中間線リードピン１５Ｂを設ける必要がなくなるとともに、外部回路を簡素化できる。
【００２６】
また、図５と同様に、この配線１６の途中または端点に、配線１６と直列して抵抗Ｒを設けて中間線１５に流れる過大電流を抑制してもよい。この場合、抵抗Ｒとして回路素子をガラス基板１上に実装してもよいが、配線１６の一部または全部に、ガラス基板１上に形成したカーボンパターンを用いることにより、抵抗Ｒを実現してもよい。
図７はカーボンパターンを用いた抵抗Ｒの実現例を示す斜視図である。図８はその断面図である。この例では、ガラス基板１と絶縁膜５との間に配線１６としてカーボンパターンを形成し、このカーボンパターンにより中間線サポート１５Ａとグリッド１３へのグリッド電位が外囲器９外から印加されるリードピン１４とを接続している。これにより、抵抗Ｒとして回路素子を別途実装する必要がなくなり、回路素子の実装面積を用意する必要もなくなる。
【００２７】
なお、前述では中間線１５に印加する電位としてグリッド電位Ｅｃを用いた場合について説明したが、これに限定されるものではなく、外囲器９内の回路で用いられている任意の電位を用いることができる。
例えば、外囲器９内にアノードドライバ３０が設けられている場合には、そのアノードドライバ３０で用いられている電位を中間線１５に印加してもよい。図９は外囲器９内にアノードドライバ３０を実装した蛍光表示管１０Ｂを示す斜視図である。図１０はその回路図である。この蛍光表示管１０Ｂでは、フィラメントサポート１１Ａとガラス基板１との間の空間に、アノードドライバ３０のＩＣチップが実装されており、電源２３からアノードドライバ３０へ供給されているアノード電位Ｅｂを、前述した配線１６を介して中間線１５へ印加している。また、前述と同様に配線１６の一部に抵抗Ｒを設けてもよく、その抵抗Ｒをカーボンパターンで実現してもよい。
【００２８】
次に、図１１を参照して、本発明の第３の実施の形態にかかる蛍光表示管について説明する。図１１は第３の実施の形態にかかる蛍光表示管の駆動方法を示す回路図である。
前述した第１および第２の実施の形態では、各アノード１２に対して１つのグリッド１３が共通して設けられたスタティックスキャン方式で用いられる蛍光表示管について説明した。本実施の形態では、各アノード１２に対してグリッド１３が別個に設けられ、所望のアノード１２を発光させる場合にのみ対応するグリッド１３へ電位を印加するダイナミックスキャン方式で用いられる蛍光表示管１０Ｃについて説明する。
【００２９】
ここでは、外囲器９内に設けられたアノード１２のブロックごと、例えば各表示桁を構成する複数のアノード１２ごとに、個別のグリッド１３が設けられており、グリッドドライバ４０の出力と個別に接続されている。グリッドドライバ４０は、表示位置データ４０Ａに基づきその表示位置に対応するグリッド１３に対してのみ所定のパルス信号を出力して選択する。また、各アノード１２はアノードドライバ３０の出力にそれぞれ並列的に接続されており、各ブロックで同じアノードが選択される。これにより、フィラメント１１から放出された電子が、選択されたグリッド１３のみを通過し、対応するブロック内で選択されているアノードに衝突して発光することになる。
【００３０】
このようなダイナミックスキャン方式では、フィラメント１１へ印加するバイアス電位としてカットオフバイアス電位Ｅｋが用いられる。このカットオフバイアス電位Ｅｋは、電源２３から供給されるアノード電位Ｅｂやグリッド電位ＥｃとＧＮＤ電位との中間電位であり、これが変圧器２２の二次側巻線のセンタータップに印加される。これにより、抵抗を介してアノード１２およびグリッド１３をＧＮＤ電位にプルダウンしておくだけで、アノードドライバ３０により選択されていないアノード１２、およびグリッドドライバ４０で選択されていないグリッド１３の発光を停止させることができる。
【００３１】
このカットオフバイアス電圧Ｅｋは、定電圧ダイオードＺに電源２３からＥｂ（Ｅｃ）を供給することにより生成される。図１１では、抵抗Ｒｋおよびスイッチング素子（トランジスタ）Ｑを介して定電圧ダイオードＺへ電源２３からＥｂ（Ｅｃ）が供給されており、Ｚの両端には電圧安定化のための容量素子Ｃが並列接続されている。
本実施の形態では、抵抗Ｒｋとスイッチング素子Ｑとの接続点に中間線１５を接続して、カットオフバイアス電位Ｅｋに比較して正電位のパルス信号を、中間線リードピン１５Ｂを介して中間線１５へ印加するようにしたものである。
【００３２】
図１１において、スイッチング素子Ｑは、表示位置データに基づき、各グリッド１３のいずれかが選択されている期間にオンして容量素子Ｃにカットオフバイアス電位Ｅｋを充電し、グリッド選択の切替時にオフするよう制御される。
したがって、中間線１５の電位は、スイッチング素子Ｑがオンの期間ではカットオフバイアス電位Ｅｋと等しくなるとともに、スイッチング素子Ｑがオフの期間すなわちグリッド選択期間ではグリッド電位Ｅｃと等しくなり、カットオフバイアス電位Ｅｋに比較して正電位のパルス信号が中間線１５に印加されることになる。
【００３３】
このように、カットオフバイアス電位Ｅｋに比較して正電位のパルス信号を中間線１５に印加するようにしたので、ダイナミックスキャン方式においても、簡素な構成で輝度ムラを発生させることなく、フィラメントの揺れに起因する表示のちらつきを抑制できる。
また、グリッド選択期間に同期して正電位のパルス信号を中間線１５に印加するようにしたので、グリッド選択期間以外すなわち表示タイミング以外における、中間線１５からフィラメント１１への電流を抑制できる。
【００３４】
この際、中間線１５の配置位置に対応するグリッド１３のグリッド選択期間に同期させて正電位のパルス信号を中間線１５に印加するようにしてもよい。例えば、図１２に示すように、グリッドＧ２とグリッドＧ３との間に中間線１５が配置されている場合には、図１３に示すように、グリッド選択タイミング周期Ｔのうち、グリッドＧ２とグリッドＧ３の選択タイミングＴ２，Ｔ３に同期させて、中間線１５へ正電位のパルス信号を印加するようにしてもよい。これにより、その中間線１５による輝度ムラ抑制効果が得られる期間Ｔ２，Ｔ３にだけ中間線１５へ正電位が印加されることになり、輝度ムラ抑制効果が得られない期間における中間線１５からフィラメント１１への電流を抑制できる。
【００３５】
なお、図１３に示すようなタイミングで中間線１５へ正電位のパルス信号を印加する回路構成としては、このようなタイミング信号を生成するドライバ回路を追加してもよいが、グリッドドライバ４０の出力のうち、中間線１５の配置位置に対応するグリッドへの出力の論理和を用いればよい。
図１４にグリッドドライバの構成例を示す。グリッドドライバ４０は、シフトレジスタ４１、ラッチ４２、レベルシフタ４３およびドライバ４４の各回路部から構成されている。シリアルデータ形式で入力された表示位置データは、シフトレジスタ４１でパラレルデータ形式に変換されてラッチ４２へ出力される。ラッチ４２は、この出力を保持しレベルシフタ４３へ出力する。
【００３６】
レベルシフタ４３は、ラッチ４２からの出力をグリッド電位Ｅｃに変換してドライバ４４へ出力する。ドライバ４４はレベルシフタ４３からの出力に基づき、対応するグリッド１３を大電流で駆動する。
したがって、例えば図１３に示すように、グリッドＧ２とグリッドＧ３の選択タイミングＴ２，Ｔ３に同期させて、中間線１５へ正電位のパルス信号を印加する場合には、グリッドドライバ４０のグリッドＧ２およびグリッドＧ３の出力から、例えばダイオードなどを用いた論理和回路で所望の正電位のパルス信号を生成して印加すればよい。
【００３７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、外囲器内に、蛍光体を被着形成した複数のアノードと、これらアノードと対向して張架されたフィラメントと、アノードとフィラメントとの間の空間に横架されたグリッドとを有する蛍光表示管において、グリッドとフィラメントとの間の空間に張架された中間線と、この中間線と電気的に接続され、当該外囲器外から当該中間線に所定電位を印加するための中間線リードピンとを設けたものである。
したがって、この中間線リードピンを介して、外囲器の外部から所定の電位を中間線へ印加することにより、外囲器内の電位分布の変化に影響されることなく、中間線を所望の電位に保持することができる。これにより、中間線の電位変化に起因して発生する電子軌道の偏りを回避でき、この電子軌道の偏りによる輝度ムラを抑制できる。
【００３８】
また、蛍光表示管において、アノードとフィラメントとの間の空間に張架された中間線と、当該外囲器内の回路で用いられている所定電位を中間線に対して印加するための配線とを設けたので、上記作用効果に加えて、中間線リードピンを設ける必要がなくなるとともに、外部回路を簡素化できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１の実施の形態にかかる蛍光表示管の全体構成を示す斜視図である。
【図２】 図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】 フィラメントからグリッドへの放出される電子軌道のシミュレーション結果である。
【図４】 フィラメントからグリッドへの放出される電子軌道の他のシミュレーション結果である。
【図５】 本発明の第１の形態にかかる蛍光表示管の駆動方法の一例を示す回路図である。
【図６】 本発明の第２の実施の形態にかかる蛍光表示管の駆動方法を示す回路図である。
【図７】 カーボンパターンを用いた抵抗を有する蛍光表示管の斜視図である。
【図８】 図７のＢ−Ｂ断面である。
【図９】 外囲器内にアノードドライバを実装した蛍光表示管の斜視図である。
【図１０】 図９の蛍光表示管の回路図である。
【図１１】 本発明の第３の実施の形態にかかる蛍光表示管の駆動方法を示す回路図である。
【図１２】 グリッドと中間線の配置関係を示す説明図である。
【図１３】 中間線に印加する正電位のパルス信号を示すタイミングチャートである。
【図１４】 グリッドドライバの構成例である。
【図１５】 従来の蛍光表示管の全体構成を示す斜視図である。
【符号の説明】
１…ガラス基板、２…フェースガラス、３…スペーサガラス、４…配線、５…絶縁膜、９…外囲器、１０…蛍光表示管、１１…フィラメント、１１Ａ…フィラメントサポート、１２…アノード、１２Ａ…蛍光体、１３…グリッド、１４…リードピン、１５…中間線、１５Ａ…中間線サポート、１５Ｂ…中間線リードピン、１６…配線、２１…交流源、２２…変圧器、２３…電源、３０…アノードドライバ、３０Ａ…表示データ、４０…グリッドドライバ、４０Ａ…表示位置データ、４１…シフトレジスタ、４２…ラッチ、４３…レベルシフタ、４４…ドライバ。
【発明の属する技術分野】
本発明は、蛍光表示管およびその駆動方法に関し、特にフィラメントの揺れによる表示のちらつきを抑制するための中間線を有する蛍光表示管およびその駆動方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
蛍光表示管は、少なくとも一方の面が透明な外囲器（真空容器）の中でフィラメント（カソード／陰極）から放出される電子をアノード（陽極）上に付着した蛍光体に衝突させて発光させることにより、所望のパターンを表示する電子管である。一般的な蛍光表示管は、電子の働きを制御するためのグリッドをフィラメントとアノードとの間に備えた３極管構造をなしている。
このような蛍光表示管の１つに、蛍光体が付着された複数のアノードを所望のパターンに配置した発光表示部と、この発光表示部の発光を制御する制御回路とが一体に形成されたガラス基板で外囲器の一面を構成し、この発光表示部に対向して張架されたフィラメントと、このフィラメントとアノードとの間の空間に横架されたグリッド電極とを外囲器内に備えたものがある。
【０００３】
この種の蛍光表示管の構成例を図１５に示す。この蛍光表示管は、対向配置されたガラス基板１およびフェースガラス２をスペーサガラス３を介して接着して形成した外囲器９内に、蛍光体１２Ａを被着形成した複数のアノード１２と、これらアノード１２と対向して張架されたフィラメント（カソード）１１と、アノード１２とフィラメント１１との間の空間に横架されたグリッド１３とから構成されている。これらアノード１２およびグリッド１３に、フィラメント１１の電位に対して正側となる電位を印加することにより、フィラメント１１からグリッド１３を介してアノード１２へ電子が放出され、その電子が蛍光体１２Ａに衝突した際に生ずる発光により表示を行うものとなっている。
【０００４】
このような蛍光表示管では、表示情報の増加に伴い表示面が長大化する傾向にある。この表示面の長大化にともなってフィラメント１１が長くなった場合、フィラメント１１の振動による表示のちらつきが発生する。このような表示のちらつきは、フィラメント１１の振動によって、フィラメント１１−グリッド１３間の距離が変化して、フィラメント１１からアノード１２へ到達する電子の量が変化するためと考えられている。
このような表示のちらつきを抑制するため、図１５に示すように、フィラメント１１とグリッド１３との間の空間に中間線１５を張架して、フィラメント１１−グリッド１３間の距離の変化による影響を緩和する構成が考えられる（例えば、特許文献１など参照）。
【０００５】
なお、出願人は、本明細書に記載した先行技術文献情報で特定される先行技術文献以外には、本発明に関連する先行技術文献を出願時までに発見するには至らなかった。
【０００６】
【特許文献１】
特開平０５−３４７１３６号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来の蛍光表示管では、単に中間線を設けたのみでいずれの電位も印加しない場合、輝度ムラが発生するという問題点があった。これは、中間線に電位を印加せずいわゆるオープンな状態であることから、外囲器内の複雑な電位分布の影響を受けて中間線の電位も変化し、その電位変化により電子の軌道に偏が生ずるからと考えられる。
本発明はこのような課題を解決するためのものであり、輝度ムラを発生させることなく、フィラメントの揺れに起因する表示のちらつきを抑制できる蛍光表示管およびその駆動方法を提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
このような目的を達成するために、本発明にかかる蛍光表示管の駆動方法は、外囲器内に、蛍光体を被着形成した複数のアノードと、これらアノードと対向して張架されたフィラメントと、アノードとフィラメントとの間の空間に横架されたグリッドと、グリッドとフィラメントの間の空間に張架された中間線とを有する蛍光表示管の駆動方法において、アノードが配置されているガラス基板上にカーボンパターンで形成された、中間線に流れる過電流を抑制するための抵抗素子を介して、フィラメントに印加するバイアス電位に対して正電位のパルス信号であって、かつ中間線の配置位置に対応するグリッドを選択するタイミングに応じた、当該外囲器内の回路で用いられている所定電位のパルス信号を、中間線に対して印加する。
【００１３】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
まず、図１を参照して、本発明の第１の実施の形態にかかる蛍光表示管について説明する。図１は本発明の第１の実施の形態にかかる蛍光表示管の全体構成を示す斜視図である。図２は本発明の第１の実施の形態にかかる蛍光表示管の全体構成を示すＡ−Ａ断面図である。これら図１，２において、前述した図１５と同等部分には同一符号を付してある。
この蛍光表示管１０は、ガラス基板１と、このガラス基板１と対向配置される透明のフェースガラス２と、これらガラス基板１とフェースガラス２をその周部で接着するためのスペーサガラス３とからなる外囲器９を有し、この外囲器９内に、フィラメント（カソード／陰極）１１、アノード（陽極）１２およびグリッド１３が収容されている。
【００１４】
ガラス基板１上には、蛍光体１２Ａを被着形成した電極からなる複数のアノード１２が所望の表示パターンに合わせて形成されており、その上方に所定距離離間して、導電性を有する網状の薄膜からなるグリッド１３が横架されている。また、ガラス基板１上には、これらアノード１２のほかカソード１１およびグリッド１３に所定の電位を供給するための配線４が形成されており、これら配線４上に絶縁膜５が形成されている。また、グリッド１３の上方には、導電性の細線からなる複数のフィラメント１１がグリッド１３から所定距離離間して張架されており、このフィラメント１１を支持するためのフィラメントサポート１１Ａがガラス基板１の周部に配置されている。
これら、フィラメント１１、アノード１２およびグリッド１３は、ガラス基板１上の縁に沿って配置された複数のリードピン１４と電気的に接続されている。
【００１５】
また、フィラメント１１とグリッド１３との間の空間には、フィラメント１１に交差する方向に、導電性の細線からなる１つ以上の中間線１５が張架されており、この中間線１５を支持するための中間線サポート１５Ａがガラス基板１の周部に配置されている。
本実施の形態では、この中間線１５と電気的に接続され、外囲器９外からその中間線１５に所定電位を印加するための中間線リードピン１５Ｂをガラス基板１上の縁に沿って配置している。
【００１６】
この中間線リードピン１５Ｂを介して、外囲器９の外部から所定の電位を中間線１５へ印加することにより、外囲器内の電位分布の変化に影響されることなく、中間線１５を所望の電位に保持することができる。したがって、中間線の電位変化に起因して発生する電子の軌道の偏りを回避でき、この電子の軌道の偏りによる輝度ムラを抑制できる。
【００１７】
図３に、フィラメント１１からグリッド１３へ放出される電子の軌道のシミュレーション結果を示す。図３（ａ）は中間線１５にフィラメント１１に対して正の電位を印加した場合の電子軌道である。図３（ｂ）は中間線１５を設けていない場合の電子軌道である。
このシミュレーションでは、フィラメント１１のバイアス電位を０Ｖとし、グリッド１３の電位を４０Ｖとした。また中間線１５の電位をグリッド１３と同じ４０Ｖとした。なお、フィラメント１１と中間線１５との距離は０．２ｍｍ、フィラメント１１とグリッド１３との距離は０．８ｍｍであり、フィラメント１１から放出される電子の初速度は０．３ｅＶ（＝３．２５×１０5ｍ／ｓ）とした。
【００１８】
いずれの結果も、横軸はガラス基板１の長手方向に沿った中間線１５からの距離、縦軸はグリッド１３からの高さを示している。
図３（ａ）では、中間線１５付近で電子がわずかに反対方向すなわち隣接するグリッド側へ放出されているものの、その他の大部分では、中間線のない図３（ｂ）の場合と同等の安定した軌道を描いており、電子軌道の偏りがなく、中間線のない場合と同程度に輝度ムラが抑制されていることがわかる。
【００１９】
このように、本実施の形態では、中間線１５と電気的に接続され、外囲器９外からその中間線１５に所定電位を印加するための中間線リードピン１５Ｂを設けたので、この中間線リードピン１５Ｂを介して、外囲器９の外部から所定の電位を中間線１５へ印加することにより、外囲器内の電位分布の変化に影響されることなく、中間線１５を所望の電位に保持することができる。したがって、中間線の電位変化に起因して発生する電子の軌道の偏りを回避でき、この電子の軌道の偏りによる輝度ムラを抑制できる。
【００２０】
この際、中間線１５に、フィラメント１１のバイアス電位に対して負の電位を印加した場合、図４に示すような電子軌道のシミュレーション結果が得られた。このシミュレーションでは、フィラメント１１のバイアス電位を０Ｖとし、グリッド１３の電位を４０Ｖとした。また中間線１５の電位を−２０Ｖとした。なお、図３と同様に、フィラメント１１と中間線１５との距離は０．２ｍｍ、フィラメント１１とグリッド１３との距離は０．８ｍｍであり、フィラメント１１から放出される電子の初速度は０．３ｅＶ（＝３．２５×１０5ｍ／ｓ）とした。
【００２１】
図４では、中間線１５付近の電子は、中間線１５を避けるように中間線１５から遠く離れた位置へ放出されており、図３と比較して電子軌道が偏り、輝度ムラの発生が予想される。この傾向は中間線１５の電位がフィラメント１１のバイアス電位付近から負側となるにしたがって顕著となることが他のシミュレーション結果で確認された。したがって、中間線１５へ印加する電位としては、少なくともフィラメント１１のバイアス電位に対して正電位を印加することにより、電子の軌道の偏りによる輝度ムラを抑制できる。
【００２２】
図５は、本実施の形態にかかる蛍光表示管の駆動方法の一例を示す回路図である。この回路では、表示データ３０Ａに対応するアノード１２に電源２３からの正電位を印加するアノードドライバ３０が設けられており、電源２３からの正電位がグリッド１３へ印加されているとともに、抵抗Ｒを介して中間線１５にも印加されている。この場合、アノード電圧Ｅｂとグリッド電圧Ｅｃは等しくなっている。
フィラメント１１の両端は、変圧器２２の二次側巻線に接続されており、その二次側巻線のセンタータップには、フィラメント１１のバイアス電位として電源２３の接地電位ＧＮＤが接続されている。また変圧器２２の一次側巻線の両端には交流源２１が接続されており、二次側巻線からはバイアス電位を中心とした振幅電圧Ｅｆの交流電圧がフィラメント１１に印加されている。
【００２３】
このように、グリッド１３と等しい電位を中間線１５へ印加するようにしたので、中間線１５用の電位を別途発生させるための回路構成が必要がなく、簡素な構成で輝度ムラを発生させることなく、フィラメントの揺れに起因する表示のちらつきを抑制できる。
また、抵抗Ｒを介して中間線１５へ電位を印加するようにしたので、大きな振動などにより中間線１５がフィラメント１１と接触した場合でも、中間線１５を介して流れる過大電流を抑制でき、回路を保護することができる。
【００２４】
次に、図６を参照して、本発明の第２の実施の形態にかかる蛍光表示管について説明する。図６は第２の実施の形態にかかる蛍光表示管の駆動方法を示す回路図である。
前述した第１の実施の形態では、中間線リードピン１５Ｂを設けて、外囲器９の外部から中間線１５に対して所定の電位を印加する場合について説明した。本実施の形態にかかる蛍光表示管１０Ａでは、外囲器９内の回路で用いられている所定電位を中間線１５に対して印加するものとし、そのための配線１６を設けたものである。
【００２５】
図６では、外囲器９内の回路で用いられている所定電位として、グリッド１３の電位が用いられており、そのグリッド電位Ｅｃが外部から印加されている配線と中間線１５とを接続する配線１６が設けられている。
このように、外囲器９内の回路で用いられている所定電位を中間線１５に対して印加するようにしたので、第１の実施の形態と同様に、外囲器内の電位分布の変化に影響されることなく、中間線１５を所望の電位に保持することができる。したがって、中間線の電位変化に起因して発生する電子の軌道の偏りを回避でき、この電子の軌道の偏りによる輝度ムラを抑制できる。さらに、第１の実施の形態のように中間線リードピン１５Ｂを設ける必要がなくなるとともに、外部回路を簡素化できる。
【００２６】
また、図５と同様に、この配線１６の途中または端点に、配線１６と直列して抵抗Ｒを設けて中間線１５に流れる過大電流を抑制してもよい。この場合、抵抗Ｒとして回路素子をガラス基板１上に実装してもよいが、配線１６の一部または全部に、ガラス基板１上に形成したカーボンパターンを用いることにより、抵抗Ｒを実現してもよい。
図７はカーボンパターンを用いた抵抗Ｒの実現例を示す斜視図である。図８はその断面図である。この例では、ガラス基板１と絶縁膜５との間に配線１６としてカーボンパターンを形成し、このカーボンパターンにより中間線サポート１５Ａとグリッド１３へのグリッド電位が外囲器９外から印加されるリードピン１４とを接続している。これにより、抵抗Ｒとして回路素子を別途実装する必要がなくなり、回路素子の実装面積を用意する必要もなくなる。
【００２７】
なお、前述では中間線１５に印加する電位としてグリッド電位Ｅｃを用いた場合について説明したが、これに限定されるものではなく、外囲器９内の回路で用いられている任意の電位を用いることができる。
例えば、外囲器９内にアノードドライバ３０が設けられている場合には、そのアノードドライバ３０で用いられている電位を中間線１５に印加してもよい。図９は外囲器９内にアノードドライバ３０を実装した蛍光表示管１０Ｂを示す斜視図である。図１０はその回路図である。この蛍光表示管１０Ｂでは、フィラメントサポート１１Ａとガラス基板１との間の空間に、アノードドライバ３０のＩＣチップが実装されており、電源２３からアノードドライバ３０へ供給されているアノード電位Ｅｂを、前述した配線１６を介して中間線１５へ印加している。また、前述と同様に配線１６の一部に抵抗Ｒを設けてもよく、その抵抗Ｒをカーボンパターンで実現してもよい。
【００２８】
次に、図１１を参照して、本発明の第３の実施の形態にかかる蛍光表示管について説明する。図１１は第３の実施の形態にかかる蛍光表示管の駆動方法を示す回路図である。
前述した第１および第２の実施の形態では、各アノード１２に対して１つのグリッド１３が共通して設けられたスタティックスキャン方式で用いられる蛍光表示管について説明した。本実施の形態では、各アノード１２に対してグリッド１３が別個に設けられ、所望のアノード１２を発光させる場合にのみ対応するグリッド１３へ電位を印加するダイナミックスキャン方式で用いられる蛍光表示管１０Ｃについて説明する。
【００２９】
ここでは、外囲器９内に設けられたアノード１２のブロックごと、例えば各表示桁を構成する複数のアノード１２ごとに、個別のグリッド１３が設けられており、グリッドドライバ４０の出力と個別に接続されている。グリッドドライバ４０は、表示位置データ４０Ａに基づきその表示位置に対応するグリッド１３に対してのみ所定のパルス信号を出力して選択する。また、各アノード１２はアノードドライバ３０の出力にそれぞれ並列的に接続されており、各ブロックで同じアノードが選択される。これにより、フィラメント１１から放出された電子が、選択されたグリッド１３のみを通過し、対応するブロック内で選択されているアノードに衝突して発光することになる。
【００３０】
このようなダイナミックスキャン方式では、フィラメント１１へ印加するバイアス電位としてカットオフバイアス電位Ｅｋが用いられる。このカットオフバイアス電位Ｅｋは、電源２３から供給されるアノード電位Ｅｂやグリッド電位ＥｃとＧＮＤ電位との中間電位であり、これが変圧器２２の二次側巻線のセンタータップに印加される。これにより、抵抗を介してアノード１２およびグリッド１３をＧＮＤ電位にプルダウンしておくだけで、アノードドライバ３０により選択されていないアノード１２、およびグリッドドライバ４０で選択されていないグリッド１３の発光を停止させることができる。
【００３１】
このカットオフバイアス電圧Ｅｋは、定電圧ダイオードＺに電源２３からＥｂ（Ｅｃ）を供給することにより生成される。図１１では、抵抗Ｒｋおよびスイッチング素子（トランジスタ）Ｑを介して定電圧ダイオードＺへ電源２３からＥｂ（Ｅｃ）が供給されており、Ｚの両端には電圧安定化のための容量素子Ｃが並列接続されている。
本実施の形態では、抵抗Ｒｋとスイッチング素子Ｑとの接続点に中間線１５を接続して、カットオフバイアス電位Ｅｋに比較して正電位のパルス信号を、中間線リードピン１５Ｂを介して中間線１５へ印加するようにしたものである。
【００３２】
図１１において、スイッチング素子Ｑは、表示位置データに基づき、各グリッド１３のいずれかが選択されている期間にオンして容量素子Ｃにカットオフバイアス電位Ｅｋを充電し、グリッド選択の切替時にオフするよう制御される。
したがって、中間線１５の電位は、スイッチング素子Ｑがオンの期間ではカットオフバイアス電位Ｅｋと等しくなるとともに、スイッチング素子Ｑがオフの期間すなわちグリッド選択期間ではグリッド電位Ｅｃと等しくなり、カットオフバイアス電位Ｅｋに比較して正電位のパルス信号が中間線１５に印加されることになる。
【００３３】
このように、カットオフバイアス電位Ｅｋに比較して正電位のパルス信号を中間線１５に印加するようにしたので、ダイナミックスキャン方式においても、簡素な構成で輝度ムラを発生させることなく、フィラメントの揺れに起因する表示のちらつきを抑制できる。
また、グリッド選択期間に同期して正電位のパルス信号を中間線１５に印加するようにしたので、グリッド選択期間以外すなわち表示タイミング以外における、中間線１５からフィラメント１１への電流を抑制できる。
【００３４】
この際、中間線１５の配置位置に対応するグリッド１３のグリッド選択期間に同期させて正電位のパルス信号を中間線１５に印加するようにしてもよい。例えば、図１２に示すように、グリッドＧ２とグリッドＧ３との間に中間線１５が配置されている場合には、図１３に示すように、グリッド選択タイミング周期Ｔのうち、グリッドＧ２とグリッドＧ３の選択タイミングＴ２，Ｔ３に同期させて、中間線１５へ正電位のパルス信号を印加するようにしてもよい。これにより、その中間線１５による輝度ムラ抑制効果が得られる期間Ｔ２，Ｔ３にだけ中間線１５へ正電位が印加されることになり、輝度ムラ抑制効果が得られない期間における中間線１５からフィラメント１１への電流を抑制できる。
【００３５】
なお、図１３に示すようなタイミングで中間線１５へ正電位のパルス信号を印加する回路構成としては、このようなタイミング信号を生成するドライバ回路を追加してもよいが、グリッドドライバ４０の出力のうち、中間線１５の配置位置に対応するグリッドへの出力の論理和を用いればよい。
図１４にグリッドドライバの構成例を示す。グリッドドライバ４０は、シフトレジスタ４１、ラッチ４２、レベルシフタ４３およびドライバ４４の各回路部から構成されている。シリアルデータ形式で入力された表示位置データは、シフトレジスタ４１でパラレルデータ形式に変換されてラッチ４２へ出力される。ラッチ４２は、この出力を保持しレベルシフタ４３へ出力する。
【００３６】
レベルシフタ４３は、ラッチ４２からの出力をグリッド電位Ｅｃに変換してドライバ４４へ出力する。ドライバ４４はレベルシフタ４３からの出力に基づき、対応するグリッド１３を大電流で駆動する。
したがって、例えば図１３に示すように、グリッドＧ２とグリッドＧ３の選択タイミングＴ２，Ｔ３に同期させて、中間線１５へ正電位のパルス信号を印加する場合には、グリッドドライバ４０のグリッドＧ２およびグリッドＧ３の出力から、例えばダイオードなどを用いた論理和回路で所望の正電位のパルス信号を生成して印加すればよい。
【００３７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、外囲器内に、蛍光体を被着形成した複数のアノードと、これらアノードと対向して張架されたフィラメントと、アノードとフィラメントとの間の空間に横架されたグリッドとを有する蛍光表示管において、グリッドとフィラメントとの間の空間に張架された中間線と、この中間線と電気的に接続され、当該外囲器外から当該中間線に所定電位を印加するための中間線リードピンとを設けたものである。
したがって、この中間線リードピンを介して、外囲器の外部から所定の電位を中間線へ印加することにより、外囲器内の電位分布の変化に影響されることなく、中間線を所望の電位に保持することができる。これにより、中間線の電位変化に起因して発生する電子軌道の偏りを回避でき、この電子軌道の偏りによる輝度ムラを抑制できる。
【００３８】
また、蛍光表示管において、アノードとフィラメントとの間の空間に張架された中間線と、当該外囲器内の回路で用いられている所定電位を中間線に対して印加するための配線とを設けたので、上記作用効果に加えて、中間線リードピンを設ける必要がなくなるとともに、外部回路を簡素化できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１の実施の形態にかかる蛍光表示管の全体構成を示す斜視図である。
【図２】 図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】 フィラメントからグリッドへの放出される電子軌道のシミュレーション結果である。
【図４】 フィラメントからグリッドへの放出される電子軌道の他のシミュレーション結果である。
【図５】 本発明の第１の形態にかかる蛍光表示管の駆動方法の一例を示す回路図である。
【図６】 本発明の第２の実施の形態にかかる蛍光表示管の駆動方法を示す回路図である。
【図７】 カーボンパターンを用いた抵抗を有する蛍光表示管の斜視図である。
【図８】 図７のＢ−Ｂ断面である。
【図９】 外囲器内にアノードドライバを実装した蛍光表示管の斜視図である。
【図１０】 図９の蛍光表示管の回路図である。
【図１１】 本発明の第３の実施の形態にかかる蛍光表示管の駆動方法を示す回路図である。
【図１２】 グリッドと中間線の配置関係を示す説明図である。
【図１３】 中間線に印加する正電位のパルス信号を示すタイミングチャートである。
【図１４】 グリッドドライバの構成例である。
【図１５】 従来の蛍光表示管の全体構成を示す斜視図である。
【符号の説明】
１…ガラス基板、２…フェースガラス、３…スペーサガラス、４…配線、５…絶縁膜、９…外囲器、１０…蛍光表示管、１１…フィラメント、１１Ａ…フィラメントサポート、１２…アノード、１２Ａ…蛍光体、１３…グリッド、１４…リードピン、１５…中間線、１５Ａ…中間線サポート、１５Ｂ…中間線リードピン、１６…配線、２１…交流源、２２…変圧器、２３…電源、３０…アノードドライバ、３０Ａ…表示データ、４０…グリッドドライバ、４０Ａ…表示位置データ、４１…シフトレジスタ、４２…ラッチ、４３…レベルシフタ、４４…ドライバ。
Claims (1)
- 外囲器内に、蛍光体を被着形成した複数のアノードと、これらアノードと対向して張架されたフィラメントと、前記アノードと前記フィラメントとの間の空間に横架されたグリッドと、前記グリッドと前記フィラメントの間の空間に張架された中間線とを有する蛍光表示管の駆動方法において、
前記アノードが配置されているガラス基板上にカーボンパターンで形成された、前記中間線に流れる過電流を抑制するための抵抗素子を介して、前記フィラメントに印加するバイアス電位に対して正電位のパルス信号であって、かつ前記中間線の配置位置に対応するグリッドを選択するタイミングに応じた、当該外囲器内の回路で用いられている所定電位のパルス信号を、前記中間線に対して印加することを特徴とする蛍光表示管の駆動方法。
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