JP5313421B2

JP5313421B2 - 蛍光表示装置

Info

Publication number: JP5313421B2
Application number: JP2001215848A
Authority: JP
Inventors: 浩中西; 和久芝田; 友紀小田
Original assignee: Noritake Itron Corp
Current assignee: Noritake Itron Corp
Priority date: 2001-07-16
Filing date: 2001-07-16
Publication date: 2013-10-09
Anticipated expiration: 2021-07-16
Also published as: JP2003031169A

Description

この発明は、蛍光表示装置に関し、特にフィラメントへの印加電圧を直流としたフィラメント直流駆動タイプの蛍光表示装置に関するものである。

蛍光表示装置は、少なくとも一方が透明な真空容器（外囲器）の中で電子放出材料が塗布されたフィラメント（カソード）から放出される電子をアノード上に塗布された蛍光体に衝突させてこの蛍光体を発光させ、所望のパターンを表示する電子管である。この蛍光表示装置は、通常では、電子の働きを制御するためのグリッドを備えた３極管構造のものが最も多く用いられている。

図５は、従来の蛍光表示装置の要部を示すブロック図である。同図において、１は蛍光表示管、２は蛍光表示管１に付設された直流電源、３は直流電源２からの電源電圧を昇圧し所定の直流電圧Ｖ_DD2（一定値）として蛍光表示管１に供給する昇圧コンバータである。

蛍光表示管１は、真空排気された外囲器４内にフィラメント５と、フィラメント５の上面に対向配置されたアノード６と、フィラメント５とアノード６との間に配置されてフィラメント５から放出される電子を制御するｎ個のグリッドＧ１〜Ｇｎとを備えている。グリッドＧ１〜Ｇｎはフィラメント５を流れる電流の方向に並設されている。

フィラメント５は、その一端が直流電源２の正極性側に接続され、その他端が抵抗７を介して直流電源２の負極性側に接続されている。グリッドＧ１〜Ｇｎはメッシュ状とされている。アノード６は蛍光体が塗布された複数のアノード電極（図示せず）から構成されている。

この蛍光表示装置では、フィラメント５に直流電圧Ｅｆが印加され、この直流電圧Ｅｆの供給を受けてフィラメント５から電子が放射される。また、グリッドＧ１〜Ｇｎに直流電圧Ｖ_DD2 がグリッド電圧Ｖ_G として順次印加され、グリッド電圧Ｖ_G が印加されたグリッドを電子が通過し、アノード６に達する。また、アノード６には、表示データに基づいて選択されたアノード電極に直流電圧Ｖ_DD2 がアノード電圧Ｖ_A として印加され、グリッドを通過した電子がそのアノード電極上の蛍光体を発光させる。

図６（ｂ）〜（ｅ）にグリッドＧ１〜Ｇｎへのグリッド電圧Ｖ_G の供給状況を示す。同図（ａ）は同期信号である。この同期信号の１スキャン周期（１フレーム）毎にグリッドＧ１〜Ｇｎへグリッド電圧Ｖ_G が順次印加される。

発明が解決しようとする課題

しかしながら、このような蛍光表示装置によると、グリッドＧ１〜Ｇｎに印加されるグリッド電圧Ｖ_G やアノード６に印加されるアノード電圧Ｖ_A が一定値であるために、フィラメント５とグリッドＧ１〜Ｇｎとの間、フィラメント５とアノード６との間の電位差が不均一となる。

すなわち、フィラメント５には直流電圧Ｅｆが印加されており、フィラメント５の両端間には電位の傾斜が発生する（図６（ｇ）参照）。例えば、フィラメント５の図示左端位置（Ｆ１位置）では電圧値が４．４Ｖ、図示右端位置（Ｆ２位置）では電圧値が０．６Ｖとなり、フィラメント５の両端間に電位の傾斜が発生する。

これに対して、グリッドＧ１〜Ｇｎへのグリッド電圧Ｖ_G やアノード６へのアノード電圧Ｖ_A は直流電圧Ｖ_DD2 （例えば、Ｖ_DD2 ＝３５Ｖ）として一定であり（図６（ｆ）参照）、グリッド電圧Ｖ_G が印加されたグリッドＧ１〜ＧｎとこのグリッドＧ１〜Ｇｎと対向位置するフィラメント５との間の電位差ｅ_GF1 〜ｅ_GFn 、グリッド電圧Ｖ_G が印加されたグリッドＧ１〜Ｇｎを挾んで対向位置するアノード６とフィラメント５との間の電位差ｅ_AF1 〜ｅ_AFn が一定とならず、不均一となる。このため、表示輝度が傾斜し、表示品位が悪くなる。

なお、フィラメント５に交流電圧を印加するようにすれば、フィラメント５の両端間の電位の傾斜が交互に変わり、表示品位の悪化を防止することが可能となる。しかし、直流電源２から交流電圧を作るフィラメント用のＤＣ／ＡＣインバータが必要となり、コストがアップするばかりでなく、ノイズも多く発生する。また、フィラメント５を交流駆動するようにした場合、時間とともに電位が変化する。このため、フィラメント５とグリッドＧ１〜Ｇｎとの間の電位差やフィラメント５とアノード６との間の電位差も変化し、表示のリフレッシュ周期（１スキャン周期）とフィラメント５への交流電圧の周期との差により干渉が発生し、表示にちらつきが生じる。

本発明はこのような課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、フィラメント直流駆動タイプの蛍光表示装置において、表示輝度の傾斜をなくし、表示品位を高めることにある。

課題を解決するための手段

【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は、上述したフィラメント直流駆動タイプの蛍光表示装置において、第１〜第ｎのグリッドとこの第１〜第ｎのグリッドと対向位置するフィラメントとの間の電位差（ｅ_GF1〜ｅ_GFn）がほゞ一定となるような直流電圧をグリッド電圧として第１〜第ｎのグリッドに印加するグリッド電圧印加手段と、グリッド電圧が印加された第１〜第ｎのグリッドを挟んで対向位置するアノードとフィラメントとの間の電位差（ｅ_AF1〜ｅ_GFn）がほゞ一定となるような直流電圧をアノード電圧としてアノードに印加するアノード電圧印加手段と、トランジスタと、抵抗と、コンデンサと、ツェナーダイオードとから構成され、入力される同期信号の１スキャン周期毎に、フィラメントの両端間の電位の傾斜とほゞ等しい傾斜で変化するのこぎり波状の直流電圧を生成する少なくとも１つののこぎり波発生回路とを備え、グリッド電圧印加手段は、のこぎり波発生回路が生成するのこぎり波状の直流電圧を入力とし、この入力されるのこぎり波状の直流電圧を時間軸を基軸としてｎ分割し、このｎ分割したのこぎり波状の直流電圧をグリッド電圧として前記第１〜第ｎのグリッドに順次印加し、アノード電圧印加手段は、のこぎり波発生回路が生成するのこぎり波状の直流電圧を入力とし、この入力されるのこぎり波状の直流電圧をアノード電圧としてアノードに印加することを特徴とする。

この発明によれば、グリッド電圧が印加された第１〜第ｎのグリッドとこの第１〜第ｎのグリッドと対向位置するフィラメントとの間の電位差ｅ_GF1 〜ｅ_GFn は、ほゞ等しくなる。また、グリッド電圧が印加された第１〜第ｎのグリッドを挟んで対向位置するアノードとフィラメントとの間の電位差ｅ_AF1 〜ｅ_AFn は、ほゞ等しくなる。

以下、本発明を図面に基づいて詳細に説明する。図１はこの発明の一実施の形態を示す蛍光表示装置の要部を示すブロック図である。同図において、図５と同一符号は同一或いは同等構成要素を示し、その説明は省略する。

この実施の形態では、昇圧コンバータ３と蛍光表示管１との間にのこぎり波発生回路８を設け、のこぎり波発生回路８で生成したのこぎり波状の直流電圧Ｖ_DD2 ’を蛍光表示管１へ与えるようにしている。図２（ｆ）にＶ_DD2 ’の電圧波形を示す。

この電圧波形から分かるように、本実施の形態では、のこぎり波発生回路８において、同期信号（図２（ａ））の１スキャン周期毎に、フィラメント５の両端間の電位の傾斜（図２（ｇ））と同じ傾斜で下降するこぎり波状の直流電圧Ｖ_DD2 ’を生成するようにしている。

そして、蛍光表示管１において、のこぎり波発生回路８からののこぎり波状の直流電圧Ｖ_DD2 ’を時分割し、この時分割したのこぎり波状の直流電圧Ｖ_DD2 ’をグリッド電圧Ｖ_G として、グリッドＧ１〜Ｇｎへ順次印加するようにしている。また、のこぎり波発生回路８からののこぎり波状の直流電圧Ｖ_DD2 ’をアノード電圧Ｖ_A として、アノード６へ印加するようにしている。

〔グリッドと対向位置するフィラメントとの間の電位差〕
グリッドＧ１〜Ｇｎへはのこぎり波状の直流電圧Ｖ_DD2 ’が順次印加される。すなわち、１スキャン周期毎に発生するのこぎり波状の直流電圧Ｖ_DD2 ’が時間軸を基軸としてｎ分割（時分割）され、このｎ分割された直流電圧Ｖ_DD2 ’がグリッド電圧Ｖ_G としてグリッドＧ１〜Ｇｎへ順次印加される。

この場合、のこぎり波状の直流電圧Ｖ_DD2 ’は、フィラメント５の両端間の電位の傾斜と同じ傾斜で下降するので、グリッドＧ１にグリッド電圧Ｖ_G が印加されたときのグリッドＧ１とこのグリッドＧ１と対向位置するフィラメント５との間の電位差ｅ_GF1 と、グリッドＧ２にグリッド電圧Ｖ_G が印加されたときのグリッドＧ２とこのグリッドＧ２と対向位置するフィラメント５との間の電位差ｅ_GF2 とは等しくなる。

すなわち、本実施の形態において、グリッドＧ１〜Ｇｎにグリッド電圧Ｖ_G が印加された場合、グリッド電圧Ｖ_G が印加されたグリッドＧ１〜ＧｎとこのグリッドＧ１〜Ｇｎと対向位置するフィラメント５との間の電位差ｅ_GF1 〜ｅ_GFn は、全て等しくなる

〔グリッドを挾んで対向位置するアノードとフィラメントとの間の電位差〕
アノード６にはのこぎり波状の直流電圧Ｖ_DD2 ’がアノード電圧Ｖ_A として印加される。すなわち、表示データに基づいて選択されたアノード電極に、のこぎり波状の直流電圧Ｖ_DD2 ’が印加される。表示データは１スキャン周期毎に書き替えられる。

この場合、のこぎり波状の直流電圧Ｖ_DD2 ’は、フィラメント５の両端間の電位の傾斜と同じ傾斜で下降するので、グリッドＧ１にグリッド電圧Ｖ_G が印加されたときのグリッドＧ１を挾んで対向位置するアノード６とフィラメント５との間の電位差ｅ_AF1 と、グリッドＧ２にグリッド電圧が印加されたときのグリッドＧ２を挟んで対向位置するアノード６とフィラメント５との間の電位差ｅ_AF2 とは等しくなる。

すなわち、本実施の形態において、グリッドＧ１〜Ｇｎにグリッド電圧Ｖ_G が印加された場合、グリッド電圧Ｖ_G が印加されたグリッドＧ１〜Ｇｎを挾んで対向位置するアノード６とフィラメント５との間の電位差ｅ_AF1 〜ｅ_AFn は、全て等しくなる。

このように、本実施の形態によれば、フィラメント５の位置に拘わらず、グリッドＧ１〜ＧｎとこのグリッドＧ１〜Ｇｎと対向位置するフィラメント５との間の電位差ｅ_GF1 〜ｅ_GFn が一定となり、またグリッドＧ１〜Ｇｎを挾んで対向位置するアノード６とフィラメント５との間の電位差ｅ_AF1 〜ｅ_AFn が一定となり、表示輝度の傾斜がなくなり、表示品位が高まるものとなる。

なお、言うまでもないが、本実施の形態の蛍光表示装置は、フィラメント直流駆動タイプであるので、交流駆動タイプのような問題は生じない。すなわち、ＤＣ／ＡＣインバータは必要なく、低コストで、ノイズも少ない。また、フィラメント電位が変化しないので、表示のちらつきが生じることもない。

図３にのこぎり波発生回路８の回路構成例を示す。こののこぎり波発生回路８は、トランジスタＴＲ１，ＴＲ２，ＴＲ３と、抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４と、コンデンサＣ１と、ツェナーダイオードＺＤ１とから構成されている。トランジスタＴＲ１，ＴＲ３としては電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）を使用しており、トランジスタＴＲ２としてはＰＮＰ型トランジスタを使用している。

トランジスタＴＲ１のドレインは抵抗Ｒ１とＲ２との直列接続回路を介して電源入力端子Ｐ１に接続されており、トランジスタＴＲ２のソースは接地されている。電源入力端子Ｐ１には昇圧コンバータ３からの直流電圧Ｖ_DD2が与えられる。トランジスタＴＲ１のゲートは信号入力端子Ｐ２に接続されており、信号入力端子Ｐ２には図２（ａ）に示した同期信号が与えられる。

トランジスタＴＲ２のベースは抵抗Ｒ１とＲ２との接続点に接続されている。トランジスタＴＲ２のエミッタは抵抗Ｒ２と電源入力端子Ｐ１との接続ラインに接続されている。トランジスタＴＲ２のコレクタは抵抗Ｒ４を介して接地されている。また、トランジスタＴＲ２のエミッタとコレクタとの間にはコンデンサＣ１が接続され、コンデンサＣ１に並列に抵抗Ｒ３が接続されている。

トランジスタＴＲ３のドレインは抵抗Ｒ２と電源入力端子Ｐ１との接続ラインに接続され、ゲートはコンデンサＣ１と抵抗Ｒ４との接続点に接続されている。また、トランジスタＴＲ３のソースは出力端子Ｐ３に接続されており、トランジスタＴＲ３のソースとゲートとの間にはツェナーダイオードＺＤ１が接続されている。

のこぎり波発生回路８の出力端子Ｐ３からは、次のような動作によって、のこぎり波状の直流電圧Ｖ_DD2 ’が得られる。信号入力端子Ｐ２に「Ｈ」レベルの同期信号が入力されると、トランジスタＴＲ１がオンとされ、抵抗Ｒ２→Ｒ１の経路で電流が流れ、トランジスタＴＲ２がオンとなる。これにより、コンデンサＣ１に充電されていた電荷が放電され、コンデンサＣ１と抵抗Ｒ４との接続点Ｐ４の電位、すなわちトランジスＴＲ３のゲート電圧が電源入力端子Ｐ１からの直流電圧Ｖ_DD2 と等しくなる。これにより、トランジスタＴＲ３のソース、すなわち出力端子Ｐ３に現れる直流電圧Ｖ_DD2 ’が最大電圧となる。

信号入力端子Ｐ２への同期信号が「Ｌ」レベルとなると、トランジスタＴＲ１がオフとされ、トランジスタＴＲ２がオフとなる。これにより、コンデンサＣ１への充電が開始され、トランジスタＴＲ３のゲート電圧が徐々に低くなる。これにより、出力端子Ｐ３に現れている直流電圧Ｖ_DD2 ’が、所定の傾斜で下降し始める。この直流電圧Ｖ_DD2 ’の傾斜は抵抗Ｒ４とコンデンサＣ１とによる時定数で決定される。本実施の形態では、抵抗Ｒ４とコンデンサＣ１とによる時定数を適当に定めることによって、直流電圧Ｖ_DD2 ’の傾斜をフィラメント５の両端間の電位の傾斜に合わせている。１スキャン周期後、信号入力端子Ｐ２への同期信号が再び「Ｈ」レベルとなると、トランジスタＴＲ１，ＴＲ２がオンとなり、上述と同様にして、出力端子Ｐ３に現れる直流電圧Ｖ_DD2 ’が上昇し、最大電圧となる。

なお、図３において、抵抗Ｒ３は、回路に異常が発生した場合にコンデンサＣ１を保護するために挿入している。コンデンサＣ１と並列に抵抗Ｒ３を入れることによりコンデンサＣ１の耐圧を低くすることができる。また、ツェナーダイオードＺＤ１は、トランジスタＴＲ３を保護するために、そのゲートとソースとの間に接続している。

上述した実施の形態では、フィラメント５のＦ１位置に直流電源２の正極性側を、フィラメント５のＦ２位置に抵抗７を介して直流電源２の負極性側を接続するようにしたが、フィラメント５のＦ１位置に抵抗７を介して直流電源２の負極性側を、フィラメント５のＦ２位置に直流電源２の正極性側を接続するようにしてもよい。この場合、フィラメント５の両端間の電位の傾斜は、図４（ｂ）に示すように図２（ｇ）とは逆となる。また、のこぎり波発生回路８からは、図４（ａ）に示すように、フィラメント５の両端間の電位の傾斜と同じ傾斜で上昇するのこぎり波状の直流電圧Ｖ_DD2 'を蛍光表示管１へ供給する。

また、上述した実施の形態では、グリッドＧ１〜ＧｎとこのグリッドＧ１〜Ｇｎと対向位置するフィラメント５との間の電位差ｅ_GF1 〜ｅ_GFn を等しくするようにしたが、またグリッドＧ１〜Ｇｎを挾んで対向位置するアノード６とフィラメント５との間の電位差ｅ_AF1 〜ｅ_AFn を等しくするようにしたが、多少の誤差は許容されることは言うまでもない。
また、上述した実施の形態では、のこぎり波発生回路８からののこぎり波状の直流電圧Ｖ_DD2 'をグリッド電圧Ｖ_G 、アノード電圧Ｖ_A の両方に共通に用いるようにしたが、アノード電圧Ｖ_A としてグリッド電圧Ｖ_G よりも高めののこぎり波状の直流電圧を印加するようにしてもよい。すなわち、傾斜を同一とし、電圧値が異なるのこぎり波状の直流電圧をグリッド電圧用、アノード電圧用として別々に生成するようにしてもよい。

発明の効果

【発明の効果】
以上説明したことから明らかなように本発明によれば、トランジスタと、抵抗と、コンデンサと、ツェナーダイオードとから構成され、フィラメントの両端間の電位の傾斜とほゞ等しい傾斜で変化するのこぎり波状の直流電圧を周期的に生成するのこぎり波発生回路を設け、こののこぎり波発生回路が生成するのこぎり波状の直流電圧を利用して、第１〜第ｎのグリッドとこの第１〜第ｎのグリッドと対向位置するフィラメントとの間の電位差（ｅ_GF1〜ｅ_GFn）がほゞ一定となるような直流電圧をグリッド電圧として第１〜第ｎのグリッドに印加するようにし、グリッド電圧が印加された第１〜第ｎのグリッドを挟んで対向位置するアノードとフィラメントとの間の電位差（ｅ_AF1〜ｅ_GFn）がほゞ一定となるような直流電圧をアノード電圧としてアノードに印加するようにしたので、フィラメントの位置に拘わらず、第１〜第ｎのグリッドとこの第１〜第ｎのグリッドと対向位置するフィラメントとの間の電位差ｅ_GF1〜ｅ_GFnがほゞ等しくなり、また第１〜第ｎのグリッドを挾んで対向位置するアノードとフィラメントとの間の電位差ｅ_AF1〜ｅ_AFnがほゞ等しくなり、表示輝度の傾斜をなくし、表示品位を高めることが可能となる。

本発明の一実施の形態を示す蛍光表示装置の要部を示すブロック図である。この蛍光表示装置の動作を説明するタイムチャートである。この蛍光表示装置に用いるのこぎり波発生回路の回路構成例を示す図である。フィラメントへの直流電圧の印加方向を逆とした場合のフィラメント電圧およびのこぎり波状の直流電圧の波形を示す図である。従来のフィラメント直流駆動タイプの蛍光表示装置の要部を示す図である。この蛍光表示装置の動作を説明するタイムチャートである。

１…蛍光表示管、２…直流電源、３…昇圧コンバータ、４…外囲器、５…フィラメント、６…アノード、Ｇ１〜Ｇｎ…グリッド、７…抵抗、８…のこぎり波発生回路。

Claims

電子放出材料が塗布されたフィラメントと、このフィラメントと対向する位置にフィラメントを流れる電流の方向に並設された第１〜第ｎ（ｎ≧２）のグリッドと、蛍光体を塗布した複数のアノード電極から構成され前記第１〜第ｎのグリッドを挟んで前記フィラメントと対向する位置に設けられたアノードと、前記フィラメントの両端に直流電圧を印加する電源とを備えた蛍光表示装置において、
前記第１〜第ｎのグリッドとこの第１〜第ｎのグリッドと対向位置するフィラメントとの間の電位差がほゞ一定となるような直流電圧をグリッド電圧として前記第１〜第ｎのグリッドに印加するグリッド電圧印加手段と、
グリッド電圧が印加された前記第１〜第ｎのグリッドを挟んで対向位置するアノードとフィラメントとの間の電位差がほゞ一定となるような直流電圧をアノード電圧として前記アノードに印加するアノード電圧印加手段と、
トランジスタと、抵抗と、コンデンサと、ツェナーダイオードとから構成され、入力される同期信号の１スキャン周期毎に、前記フィラメントの両端間の電位の傾斜とほゞ等しい傾斜で変化するのこぎり波状の直流電圧を生成する少なくとも１つののこぎり波発生回路とを備え、
前記グリッド電圧印加手段は、前記のこぎり波発生回路が生成するのこぎり波状の直流電圧を入力とし、この入力されるのこぎり波状の直流電圧を時間軸を基軸としてｎ分割し、このｎ分割したのこぎり波状の直流電圧をグリッド電圧として前記第１〜第ｎのグリッドに順次印加し、
前記アノード電圧印加手段は、前記のこぎり波発生回路が生成するのこぎり波状の直流電圧を入力とし、この入力されるのこぎり波状の直流電圧をアノード電圧として前記アノードに印加する
ことを特徴とする蛍光表示装置。