KR102084830B1 - 집적 회로 장치, 형광 표시관, 승압 제어 방법 - Google Patents
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Abstract
(과제) 표시 품질의 향상을 전력 손실의 저감을 도모하면서 실현한다.
(해결 수단) 전자를 방출하는 필라멘트와, 전자의 이동을 제어하는 애노드 전극상에 형광체가 형성되어 이루어지는 애노드와, 입력 전압을 승압하는 차지 펌프형 승압 회로의 출력 전압에 근거하여 애노드를 구동하는 애노드 구동 회로를 구비한 형광 표시관에 있어서, 차지 펌프형 승압 회로의 출력 전압치에 따라, 차지 펌프형 승압 회로의 승압 동작을 정지/재개시키는 제어를 행한다. 이것에 의해, 부하 변동에 대하여 출력 전압치가 대략 일정하게 유지되고, 표시 품질의 향상이 도모된다. 이때, 출력 전압치의 저하는 승압 동작의 정지에 따라 실현되기 때문에, 예컨대 발열에 의한 전력 소비에 의해 전압치를 저하시키는 경우보다 전력 손실의 저감이 도모된다.
(해결 수단) 전자를 방출하는 필라멘트와, 전자의 이동을 제어하는 애노드 전극상에 형광체가 형성되어 이루어지는 애노드와, 입력 전압을 승압하는 차지 펌프형 승압 회로의 출력 전압에 근거하여 애노드를 구동하는 애노드 구동 회로를 구비한 형광 표시관에 있어서, 차지 펌프형 승압 회로의 출력 전압치에 따라, 차지 펌프형 승압 회로의 승압 동작을 정지/재개시키는 제어를 행한다. 이것에 의해, 부하 변동에 대하여 출력 전압치가 대략 일정하게 유지되고, 표시 품질의 향상이 도모된다. 이때, 출력 전압치의 저하는 승압 동작의 정지에 따라 실현되기 때문에, 예컨대 발열에 의한 전력 소비에 의해 전압치를 저하시키는 경우보다 전력 손실의 저감이 도모된다.
Description
본 발명은, 전자를 방출하는 필라멘트와, 전자의 이동을 제어하는 애노드 전극상에 형광체가 형성된 애노드와, 애노드의 점등 및 소등 제어를 행하는 집적 회로 장치를 갖는 형광 표시관에 있어서의 집적 회로 장치, 및 형광 표시관과 그 승압 제어 방법에 관한 것이고, 특히, 애노드의 구동 전압에 차지 펌프형 승압 회로에 의한 출력 전압을 이용하는 경우에 적합한 기술에 관한 것이다.
각종 정보를 표시하는 표시 디바이스로서, VFD(Vacuum Fluorescent Display : 형광 표시관)이 널리 알려져 있다.
주지하는 바와 같이 VFD는, 전자를 방출하는 필라멘트(직열형(直熱形) 캐소드)와, 전자의 이동을 제어하는 애노드 전극상에 형광체가 형성된 애노드가 밀봉 용기 내에 배치된다. 필라멘트에 전압을 인가하여 가열시킴으로써 열전자를 방출시키고, 열전자를 애노드상의 형광체에 충돌시킴으로써 애노드가 점등된다. 애노드는, 소정의 패턴으로 배열되어 있고, 점등 대상으로 하는 애노드에 대하여 선택적으로 구동 전압(직류 전압)을 인가함으로써, 그 애노드의 형광체만이 필라멘트에서 방출된 열전자에 의해 여기 발광되어, 필요한 정보 표시가 실현된다.
또, VFD에 있어서는, 필라멘트로부터 방출된 열전자를 가속시키는 그리드가 필라멘트와 애노드의 사이에 배치되는 경우가 있다.
여기서, VFD에 있어서, 애노드의 구동 전압은 소정의 입력 전압을 승압하여 생성되는 경우가 있다. 그리고, 이 경우의 승압 회로로서는, 비용 면을 고려하여 차지 펌프형의 승압 회로가 이용되는 일이 있다.
또, 차지 펌프형 승압 회로에 대해서는, 예컨대 하기 특허 문헌 1, 2를 참조할 수 있다.
그렇지만, 차지 펌프형 승압 회로를 이용한 경우에는, 부하의 변동, 즉 애노드의 점등률이나 구동 조건 등의 변화에 따른 부하의 변동에 기인하여, 차지 펌프형 승압 회로의 출력 전압치(애노드의 구동 전압치)에 변동이 생긴다.
이와 같은 출력 전압치의 변동 폭이 커지면, 애노드의 휘도 변화가 지각(知覺)되기 쉬워져, 표시 품질을 손상시킬 우려가 있다.
특허 문헌 2에는, 차지 펌프형 승압 회로(배전압 회로(voltage doubler circuit))의 출력 전압을 애노드 구동 전압으로서 이용하는 VFD에 있어서, 그 출력 전압의 검출 결과를 귀환 전압으로서 얻고, 그 귀환 전압에 근거하여 출력 전압치가 일정하게 되도록 입력 전압을 조절하는 구성이 개시되어 있다.
(선행 기술 문헌)
(특허 문헌)
(특허 문헌 1) 일본 특허 공개 2005-70595호 공보
(특허 문헌 2) 일본 특허 공개 2003-29711호 공보
그렇지만, 특허 문헌 2에서는, 출력 전압의 일정화(안정화)에 있어서, 션트 레귤레이터를 이용하여 전압치의 조절을 행하고 있다. 바꿔 말하면, 발열 등의 전력 소비에 의해 전압치를 조절하고 있다. 이 때문에, 출력 전압 안정화에 있어서의 전력 손실이 비교적 커진다.
본 발명은 상기의 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 표시 품질의 향상을 전력 손실의 저감을 도모하면서 실현하는 것을 목적으로 한다.
본 발명과 관련되는 집적 회로 장치는, 전자를 방출하는 필라멘트와, 상기 전자의 이동을 제어하는 애노드 전극상에 형광체가 형성되어 이루어지는 애노드와, 상기 애노드의 점등 및 소등 제어를 행하는 집적 회로 장치를 갖는 형광 표시관에 있어서의 상기 집적 회로 장치로서, 입력 전압을 승압하는 차지 펌프형 승압 회로의 출력 전압에 근거하여 상기 애노드를 구동하는 애노드 구동 회로와, 상기 차지 펌프형 승압 회로의 출력 전압치에 따라, 상기 차지 펌프형 승압 회로의 승압 동작을 정지/재개시키는 승압 제어부를 구비하는 것이다.
이것에 의해, 부하 변동에 대하여 출력 전압치가 대략 일정하게 유지된다. 이때, 출력 전압치의 저하는, 승압 동작의 정지에 따라 실현된다.
상기한 본 발명과 관련되는 집적 회로 장치에 있어서는, 상기 차지 펌프형 승압 회로 중 적어도 차지 펌프 콘덴서를 제외한 회로부인 차지 펌프 회로부를 구비한 구성으로 하는 것이 가능하다.
이것에 의해, 형광 표시관을 실장하는 기판이 차지 펌프 회로부를 구비할 필요가 없어진다.
상기한 본 발명과 관련되는 집적 회로 장치에 있어서는, 상기 차지 펌프 회로부는, 차지 펌프 콘덴서마다 마련되는 역류 방지 소자로서 각각 스위치를 갖고 있고, 차지 펌프형 승압 회로는, 각각의 스위치가 소정의 타이밍에 온/오프 동작을 반복함으로써 승압 동작을 행하는 구성으로 하는 것이 가능하다.
이것에 의해, 역류 방지 소자로서 다이오드를 이용하는 경우와 같은 전압 드롭이 생기지 않는다.
상기한 본 발명과 관련되는 집적 회로 장치에 있어서는, 상기 승압 제어부는, 상기 승압 동작을 정지시키는 제어로서, 상기 스위치 중 가장 후단의 상기 스위치를 오프 상태로 유지시키는 제어를 행하는 구성으로 하는 것이 가능하다.
이것에 의해, 승압 동작의 정지 중에 출력 콘덴서에 의한 방전 전류가 입력측으로 역류하여 버리는 것의 방지가 도모된다.
상기한 본 발명과 관련되는 집적 회로 장치에 있어서는, 상기 승압 제어부는, 상기 출력 전압치가 제 1 임계치를 넘은 것에 따라 상기 승압 동작을 정지시키고, 상기 승압 동작이 정지된 상태에 있어서 상기 출력 전압치가 상기 제 1 임계치보다 작은 제 2 임계치 미만이 된 것에 따라 상기 승압 동작을 재개시키는 구성으로 하는 것이 가능하다.
이것에 의해, 출력 전압치에 따른 승압 동작의 정지/재개 제어에 히스테리시스 특성이 주어진다.
또한, 본 발명과 관련되는 형광 표시관은, 전자를 방출하는 필라멘트와, 상기 전자의 이동을 제어하는 애노드 전극상에 형광체가 형성되어 이루어지는 애노드와, 입력 전압을 승압하는 차지 펌프형 승압 회로의 출력 전압에 근거하여 상기 애노드를 구동하는 애노드 구동 회로와, 상기 차지 펌프형 승압 회로의 출력 전압치에 따라, 상기 차지 펌프형 승압 회로의 승압 동작을 정지/재개시키는 승압 제어부를 구비하는 것이다.
상기 본 발명과 관련되는 형광 표시관에 의해서도, 상기한 본 발명과 관련되는 집적 회로 장치와 마찬가지의 작용이 얻어진다.
또한, 본 발명과 관련되는 승압 제어 방법은, 전자를 방출하는 필라멘트와, 상기 전자의 이동을 제어하는 애노드 전극상에 형광체가 형성되어 이루어지는 애노드와, 입력 전압을 승압하는 차지 펌프형 승압 회로의 출력 전압에 근거하여 상기 애노드를 구동하는 애노드 구동 회로를 구비한 형광 표시관에 있어서의 승압 제어 방법으로서, 상기 차지 펌프형 승압 회로의 출력 전압치에 따라, 상기 차지 펌프형 승압 회로의 승압 동작을 정지/재개시키는 제어를 행하는 것이다.
상기 본 발명과 관련되는 승압 제어 방법에 의해서도, 상기한 본 발명과 관련되는 집적 회로 장치와 마찬가지의 작용이 얻어진다.
본 발명에 의하면, 표시 품질의 향상을 전력 손실의 저감을 도모하면서 실현할 수 있다.
도 1은 실시의 형태로서의 형광 표시관을 구비한 표시 유닛의 회로 구성을 나타낸 도면이다.
도 2는 형광 표시관의 구조에 대하여 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 차지 펌프 회로부의 내부 구성 및 출력 전압 안정화를 위한 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 실시의 형태의 리미터 회로에 의한 동작을 설명하기 위한 파형도이다.
도 5는 실시의 형태의 리미터 회로에 의한 효과를 설명하기 위한 실험 결과를 나타낸 도면이다.
도 6은 종래의 표시 유닛의 회로 구성을 나타낸 도면이다.
도 7은 임계치와 관련되는 변형예에 대하여 설명하기 위한 파형도이다.
도 2는 형광 표시관의 구조에 대하여 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 차지 펌프 회로부의 내부 구성 및 출력 전압 안정화를 위한 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 실시의 형태의 리미터 회로에 의한 동작을 설명하기 위한 파형도이다.
도 5는 실시의 형태의 리미터 회로에 의한 효과를 설명하기 위한 실험 결과를 나타낸 도면이다.
도 6은 종래의 표시 유닛의 회로 구성을 나타낸 도면이다.
도 7은 임계치와 관련되는 변형예에 대하여 설명하기 위한 파형도이다.
이하, 본 발명과 관련되는 실시의 형태에 대하여 설명한다.
또, 설명은 이하의 순서로 행한다.
<1. 표시 유닛의 구성>
<2. 차지 펌프 회로부, 및 출력 전압 안정화를 위한 구성>
<3. 차지 펌프 회로부를 내장으로 하는 경우의 유의점>
<4. 임계치와 관련되는 변형예>
<5. 실시의 형태의 정리>
<6. 변형예>
<1. 표시 유닛의 구성>
도 1은, 실시의 형태로서의 형광 표시관(1)을 구비한 표시 유닛(100)의 회로 구성을 나타낸 도면이다. 또, 이하의 설명에서는 형광 표시관을 「VFD」(Vacuum Fluorescent Display)로 표기하는 일도 있다.
표시 유닛(100)은, 유닛 기판(101)과, 유닛 기판(101)상에 실장된 형광 표시관(1) 및 컨트롤러(102)를 구비하고 있다.
컨트롤러(102)는, 예컨대 CPU(Central Processing Unit), ROM(Read Only Memory), RAM(Random Access Memory) 등을 구비한 마이크로컴퓨터를 구비하여 구성되고, 형광 표시관(1)에 의한 표시 동작을 제어한다. 컨트롤러(102)는, 그 표시 동작을 제어하기 위한 n계통(n은 2 이상의 자연수)의 디지털 신호를 형광 표시관(1)에 대하여 공급한다.
유닛 기판(101)은, 후술하는 차지 펌프 회로부(20)의 입력 전압 VIN의 전압원인 입력 전압원 Vi, 및 I/F(인터페이스) 디코더(21)에 있어서의 로직 회로의 전원 전압으로서 이용되는 로직 전압 VDD의 전압원인 로직 전압원 Vd를 갖고 있다. 또, 이러한 입력 전압 VIN, 로직 전압 VDD는, 예컨대 표시 유닛(100)이 갖는 도시하지 않는 전원 회로부에 의해 생성되는 것이고, 예컨대 VIN=12V 정도, VDD=5V 정도가 된다.
또한 유닛 기판(101)에는, 형광 표시관(1)의 외부 부착 부품으로서 입력 콘덴서 Ci, 차지 펌프 콘덴서 Cc1, 차지 펌프 콘덴서 Cc2, 평활 콘덴서 Ch, 및 저항 Ro가 실장되어 있다.
형광 표시관(1)은, IC(Integrated Circuit) 칩으로서 구성된 집적 회로 장치(2)와, 발광에 의한 정보 표시를 행하는 표시부(3)를 구비함과 아울러, 복수의 리드 단자 T를 구비하고 있다.
여기서, 도 2에 의해 형광 표시관(1)의 구조에 대하여 설명하여 둔다. 도 2의 A는 형광 표시관(1)의 일부를 투시하여 나타낸 개략 투시도, 도 2의 B는 도 2의 A의 A-A' 단면에 의해 절단한 형광 표시관(1)의 개략 단면도이다.
형광 표시관(1)은, 표시관 기판(1a)과 표시관 기판(1a)의 표면을 덮는 커버 부재(1b)로 구성된 밀봉 용기(1c)를 구비하고, 밀봉 용기(1c) 내에 있어서 필라멘트(직열형 캐소드) Fi와 애노드 An과 그리드 Gr을 갖는 표시부(3)가 형성되어 있다. 여기서, 밀봉 용기(1c) 내는 진공 상태로 되어 있다.
표시부(3)에 있어서, 전자를 방출하는 필라멘트 Fi는 복수 마련되어 있다(도 2의 B의 검은 원 부분). 애노드 An은, 필라멘트 Fi로부터 방출된 전자를 제어하는 애노드 전극상에 형광체가 형성되어 이루어진다. 애노드 An은, 표시관 기판(1a)상에 예컨대 패턴 인쇄에 의해 형성되고, 표시해야 할 정보에 따른 소정의 패턴에 의해 배열되어 있다. 이와 같이 복수의 애노드 An이 소정 패턴으로 배열된 부분을 이하, 「애노드 패턴부(3a)」라고 표기한다.
본 예의 형광 표시관(1)은, 예컨대 문자나 숫자 등의 정보이면 1자릿수나 1문자 등, 정보를 소정 단위마다 구분하여 표시시키는 것이 가능하게 되어 있다. 도 2의 예에서는, 단일 숫자나 알파벳 등의 표시를 가능하게 하는 7세그먼트의 애노드 An(7개의 독립한 애노드 An)에 의해 그 소정 단위의 표시 영역이 형성되어 있다. 이와 같은 소정 단위의 표시 영역을 이하 「표시 블록」이라고 표기한다. 애노드 패턴부(3a)에 있어서는, 이와 같은 표시 블록이 표시관 기판(1a)상에 복수 배열되어 있다. 구체적으로 본 예에서는, 표시 블록은 표시관 기판(1a)상에 있어서 일렬로 배열되어 있다.
또, 표시 블록에 대하여, 도 2의 A에 나타내는 바와 같은 7세그먼트의 애노드 An의 배열 패턴은 어디까지나 일례이고, 표시 블록을 구성하는 애노드 An의 배열 패턴은 그 패턴으로 한정되는 것은 아니다.
그리드 Gr은, 필라멘트 Fi로부터 애노드 An에 대하여 방출되는 전자를 가속시키는 메시 형상의 전극으로 되어, 표시 블록마다 형성되어 있다.
리드 단자 T는, 표시관 기판(1a)상에 복수 형성되어 있다. 이들 복수의 리드 단자 T에는, 필라멘트 Fi나 애노드 An, 및 그리드 Gr의 구동에 필요하게 되는 각종 전기 신호(디지털 신호나 전원 전압 등)를 형광 표시관(1) 외부에서 입력하기 위한 리드 단자 T가 포함된다. 각 리드 단자 T에는 도전체에 의한 리드가 접속되고, 그 리드를 거쳐서 도 1에 나타낸 유닛 기판(101)측과의 전기적 접속이 행해진다.
형광 표시관(1)에 있어서, 커버 부재(1b)는 예컨대 유리로 구성되고, 적어도 표시관 기판(1a)과 대향하는 부분이 투명하게 되어 있다. 다시 말해, 그 투명한 부분을 통해서 애노드 An의 점등에 따르는 표시 정보를 외부에서 보는 것이 가능하게 되어 있다.
형광 표시관(1)에 있어서 정보가 표시되는 쪽의 면(다시 말해 상기 투명 부분에 있어서의 애노드 An과의 대향면과는 반대쪽의 면)을 「표면 S1」이라고 표기한다. 또한, 형광 표시관(1)에 있어서의 표면 S1과는 반대쪽의 면을 「이면 S2」라고 표기한다.
형광 표시관(1)에 있어서, 애노드 패턴부(3a)에 있어서의 표시 블록 중 소망하는 표시 블록에 정보를 표시시킬 때에는, 필라멘트 Fi에 구동 전압을 인가한 상태에 있어서, 그 표시 블록에 대응하여 마련된 그리드 Gr과 그 표시 블록 내의 소정의 애노드 An에 직류 전압을 인가한다. 이것에 의해, 그 표시 블록에 있어서의 소정의 애노드 An에 있어서의 형광체만이 필라멘트 Fi에서 방출된 열전자에 의해 여기 발광되어, 정보의 표시가 실현된다.
설명을 도 1로 되돌린다.
형광 표시관(1)에 있어서는, 도 2에 나타낸 표시부(3)의 애노드 An이나 그리드 Gr의 구동을 행하는 구동 회로가 집적 회로 장치(2) 내에 구성되어 있다.
도 2에서는 도시를 생략했지만, 형광 표시관(1)에 있어서는, 집적 회로 장치(2)가 표시관 기판(1a)에 실장되어, 표시부(3)와 함께 밀폐 공간 내에 위치되어 있다. 즉, 형광 표시관(1)은 소위 CIG(Chip In Glass)-VFD로서 구성되어 있다.
집적 회로 장치(2)는, 차지 펌프 회로부(20), I/F 디코더(21), 발진기(22), 메모리(23), 타이밍 제어부(24), 애노드 드라이버부(25), 그리드 드라이버부(26), 애노드 단자부(27), 및 그리드 단자부(28)를 갖는다. 또, 애노드 단자부(27), 그리드 단자부(28)는, 각각 애노드 드라이버부(25), 그리드 드라이버부(26)가 각 애노드 An, 각 그리드 Gr을 구동하기 위해 필요한 복수의 단자를 포괄적으로 나타낸 것이다.
여기서, 집적 회로 장치(2)는, I/F 디코더(21)가 컨트롤러(102)로부터의 상술한 n계통의 디지털 신호를 입력하기 위한 n개의 디지털 신호 단자 tif(tif1~tifn)와, 유닛 기판(101)에 있어서의 저항 Ro를 발진기(22)와 접속하기 위한 발진기 단자 tosc와, 차지 펌프 회로부(20)의 입력 전압 VIN을 입력하기 위한 입력 전압 단자 tvi와, 유닛 기판(101)에 형성된 차지 펌프 콘덴서 Cc1, Cc2, 평활 콘덴서 Ch를 각각 차지 펌프 회로부(20)와 접속하기 위한 콘덴서 단자 tc(tc11, tc12, tc21, tc22), 출력 전압 단자 tch와, 로직 전압 VDD를 입력하기 위한 로직 전압 단자 tvd와, 접지 단자로서의 그라운드 단자 tgnd를 갖고 있다.
또한, 형광 표시관(1)에는, 집적 회로 장치(2)가 갖는 상기 각 단자 t에 대응한 리드 단자 T가 마련되어 있다. 구체적으로는, n개의 디지털 신호 리드 단자 Tif(Tif1~Tifn)와, 발진기 리드 단자 Tosc와, 입력 전압 리드 단자 Tvi와, 콘덴서 리드 단자 Tc(Tc11, Tc12, Tc21, Tc22)와, 출력 전압 리드 단자 Tch와, 로직 전압 리드 단자 Tvd와, 그라운드 리드 단자 Tgnd이다.
또한, 리드 단자 T로서는, 표시부(3)에 있어서의 필라멘트 Fi에 구동 전압을 인가하기 위한 필라멘트 리드 단자 Tf(Tf1, Tf2)도 마련되어 있다. 또, 필라멘트 Fi의 구동 전압은, 표시 유닛(100)에 마련된 대응하는 전원 회로에 의해 생성된다. 본 예에서는, 필라멘트 Fi의 구동 전압은 직류 전압으로 되어 있다.
필라멘트 리드 단자 Tf1, Tf2를 제외하고, 각 리드 단자 T와 대응하는 단자 t의 사이는, 표시관 기판(1a)에 형성된 예컨대 알루미늄 등에 의한 배선에 의해 접속되어 있다.
여기서, 저항 Ro, 입력 전압원 Vi, 평활 콘덴서 Ch, 로직 전압원 Vd는, 각각 발진기 리드 단자 Tosc와 그라운드의 사이, 입력 전압 리드 단자 Tvi와 그라운드의 사이, 출력 전압 리드 단자 Tch와 그라운드의 사이, 로직 전압 리드 단자 Tvd와 그라운드의 사이에 삽입되어 있다.
또 도 1에 있어서, 단자 t, 리드 단자 T 각각의 배치 위치는 반드시 실제의 배치 위치를 반영한 것은 아니다.
집적 회로 장치(2)에 있어서, 차지 펌프 회로부(20)는, 차지 펌프 콘덴서 Cc1, Cc2, 및 평활 콘덴서 Ch와 함께 차지 펌프형 승압 회로를 구성하는 것이고, 입력 전압 VIN을 승압한 출력 전압 Vo를 얻는다. 출력 전압 Vo는, 애노드 드라이버부(25), 그리드 드라이버부(26)에 각각 애노드 An, 그리드 Gr의 구동을 위한 전원 전압으로서 공급된다.
또, 본 예에 있어서의 차지 펌프 회로부(20)의 내부 구성에 대해서는 후술한다.
I/F 디코더(21)는, 시프트 레지스터, 카운터, AND 회로, OR 회로 등을 조합한 로직 회로를 갖고 있고, 디지털 신호 단자 tif1~tifn을 통해서 컨트롤러(102)로부터 입력되는 n계통의 디지털 신호와, 발진기(22)가 출력하는 발진 신호에 근거하여, 예컨대 RAM으로 구성된 메모리(23)에 대한 표시 데이터의 기입이나, 타이밍 제어부(24)의 동작 제어를 행한다.
본 예에서는, n계통의 디지털 신호로서, 적어도 칩 셀렉트 신호 CS, 클록 CLK, 및 데이터 신호 DAT가 컨트롤러(102)에서 공급된다. 데이터 신호 DAT는, 예컨대 8비트를 1워드로 하는 시리얼 데이터로서, 어느 애노드 An을 점등시켜야 하는지 나타내는 표시 데이터와, 타이밍 제어부(24)가 출력하는 타이밍 신호를 조정하기 위한 제어 데이터를 포함한다. I/F 디코더(21)는, 칩 셀렉트 신호 CS와 클록 CLK에 따라서, 데이터 신호 DAT의 각 비트 값을 1워드 단위로 순차적으로 받아들이고, 받아들인 데이터 신호에 근거하여 표시 데이터의 메모리(23)로의 기입, 및 타이밍 제어부(24)로의 제어 데이터의 출력을 행한다.
타이밍 제어부(24)는, 발진기(22)가 출력하는 발진 신호와 I/F 디코더(21)로부터의 제어 데이터에 근거하여, 메모리(23)로부터 애노드 드라이버부(25)로의 표시 데이터의 출력 타이밍 제어, 및 애노드 드라이버부(25)에 의한 애노드 An의 구동 전압의 출력 타이밍 제어, 및 그리드 드라이버부(26)에 의한 그리드 Gr의 구동 전압의 출력 타이밍 제어를 행한다.
또한, 타이밍 제어부(24)는, 도시하는 바와 같이 입력 단자 tvi를 통해서 입력 전압 VIN이 입력됨과 아울러, 차지 펌프 회로부(20)에 의한 출력 전압 Vo가 분기 입력되고, 이들 입력 전압 VIN과 출력 전압 Vo에 근거하여, 차지 펌프 회로부(20)에 의한 승압 동작과 관련되는 제어도 행한다. 또, 이것에 대해서는 후술한다.
본 예에서는, 표시 블록마다 형성된 개개의 그리드 Gr에 구동 전압을 순차적으로 인가하면서, 그리드 Gr이 구동 중인 표시 블록에 있어서의 애노드 An에 구동 전압을 인가하여, 소정의 1스캔 기간에 있어서 각 표시 블록을 순차적으로 점등시켜 가는 스캔 표시 방식이 채용되고 있다.
이 때문에, 타이밍 제어부(24)는, 상기한 제어 데이터에 근거하여, 1스캔 기간마다 각 그리드 Gr의 온/오프 타이밍을 나타내는 「스캔 신호」로서의 타이밍 신호를 생성하고, 그 스캔 신호를 그리드 드라이버부(26)에 출력한다. 그리드 드라이버부(26)는, 그 스캔 신호에 따라서, 차지 펌프 회로부(20)로부터의 출력 전압 Vo를 그리드 단자부(28)를 통해서 개개의 그리드 Gr에 구동 전압으로서 순차적으로 인가하여 간다.
또한, 타이밍 제어부(24)는, 그리드 Gr의 구동 타이밍에 동기한 타이밍 신호를 메모리(23)와 애노드 드라이버부(25)에 출력하여, 표시 블록마다의 표시 데이터를 순차적으로 메모리(23)로부터 애노드 드라이버부(25)에 출력시킴과 아울러, 애노드 드라이버부(25)에 애노드 An의 구동 타이밍을 지시한다.
애노드 드라이버부(25)는, 이와 같이 메모리(23)로부터 순차적으로 출력되는 표시 블록마다의 표시 데이터에 근거하여 특정되는 애노드 An에 대하여, 출력 전압 Vo를, 상기의 타이밍 신호에 따른 타이밍에 애노드 단자부(27)를 통해서 구동 전압으로서 인가한다. 이것에 의해, 표시부(3)에 있어서 컨트롤러(102)로부터의 지시에 따른 정보 표시가 행해진다.
<2. 차지 펌프 회로부, 및 출력 전압 안정화를 위한 구성>
계속하여, 도 3을 참조하여 차지 펌프 회로부(20)의 내부 구성, 및 출력 전압 안정화를 위한 구성에 대하여 설명한다.
또, 도 3에서는, 차지 펌프 회로부(20)의 내부 구성과 함께, 타이밍 제어부(24) 내에 있어서의 승압 동작 제어와 관련되는 구성, 및 차지 펌프 콘덴서 Cc1, Cc2, 평활 콘덴서 Ch의 각 콘덴서, 및 이들 콘덴서와 관련되는 리드 단자 T(Tc11, Tc12, Tc21, Tc22, Tch)와 단자 t(tc11, tc12, tc21, tc22, tch), 및 입력 전압 VIN과 관련되는 입력 전압 리드 단자 Tvi와 입력 전압 단자 tvi를 아울러 나타내고 있다.
도 3에 나타내는 바와 같이, 차지 펌프 회로부(20)는, 예컨대 MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor)로 구성된 3개의 스위치 SW(스위치 SW1, 스위치 SW2, 및 스위치 SW3)를 구비하고 있다. 본 예에 있어서, 이들 스위치 SW1, SW2, SW3은 Pch(채널)형의 MOSFET로 되어 있다.
스위치 SW1, SW2, SW3은, 입력 전압 단자 tvi와 출력 전압 단자 tch의 사이에 있어서, 입력 전압 단자 tvi 쪽으로부터 그 순서로 직렬로 삽입되어 있다. 스위치 SW1, SW2, SW3에는, 타이밍 제어부(24)로부터 각각 스위치 제어 신호 Ss가 공급된다. 도시한 바와 같이, 스위치 SW1, SW3에는 스위치 제어 신호 Ss1이 공급되고, 스위치 SW2에는 스위치 제어 신호 Ss2가 공급된다.
여기서, 스위치 제어 신호 Ss1, Ss2는 모두 구형파 신호가 되고, 스위치 제어 신호 Ss2는 스위치 제어 신호 Ss1의 반전 신호가 된다.
스위치 SW1과 스위치 SW2의 접속점은 콘덴서 단자 tc12에 접속되어 있다. 콘덴서 단자 tc12는, 콘덴서 리드 단자 Tc12를 통해서 차지 펌프 콘덴서 Cc1의 양극 쪽 단자에 접속되어 있다. 차지 펌프 콘덴서 Cc1의 음극 쪽 단자는, 콘덴서 리드 단자 Tc11을 통해서 콘덴서 단자 tc11에 접속되어 있다.
또한, 스위치 SW2와 스위치 SW3의 접속점은 콘덴서 단자 tc22에 접속되고, 콘덴서 단자 tc22는 콘덴서 리드 단자 Tc22를 통해서 차지 펌프 콘덴서 Cc2의 양극 쪽 단자에 접속되어 있다. 차지 펌프 콘덴서 Cc2의 음극 쪽 단자는, 콘덴서 리드 단자 Tc21을 통해서 콘덴서 단자 tc21에 접속되어 있다.
타이밍 제어부(24) 내에는, 스위치 회로(40)와 스위치 회로(41)가 구비되어 있다.
스위치 회로(40)는, 스위치 Q1과 스위치 Q2에 의한 푸시풀 회로를 구비하고 있고, 이들 스위치 Q1과 스위치 Q2의 접속점인 푸시풀 회로의 출력점이 콘덴서 단자 tc11과 접속되어 있다.
스위치 회로(40)의 스위치 Q1, Q2는, 스위치 제어 신호 Ss1에 의해 온/오프된다. 이때, 스위치 회로(40)의 스위치 Q1은, 스위치 회로(40)의 스위치 Q2가 온이면 오프, 오프이면 온하도록 구성되어 있다. 구체적으로, 이들 스위치 Q1, Q2는, 스위치 제어 신호 Ss1이 L 레벨이면 스위치 Q1이 오프, 스위치 Q2가 온으로 되고, 스위치 제어 신호 Ss1이 H 레벨일 때 스위치 Q1이 온, 스위치 Q2가 오프로 된다.
상기와 같이 스위치 제어 신호 Ss1이 L 레벨인(이때 스위치 SW1, SW3은 모두 온) 것에 의해 스위치 Q1이 오프, 스위치 Q2가 온으로 된 상태에서는, 푸시풀 회로의 출력점, 다시 말해 콘덴서 단자 tc11은 스위치 Q2를 통해서 접지된다. 한편, 스위치 제어 신호 Ss1이 H 레벨이고(스위치 SW1, SW3은 모두 오프), 상기와 같이 스위치 Q1이 온, 스위치 Q2가 오프로 된 상태에서는, 콘덴서 단자 tc11은 입력 전압 VIN과 접속된다.
스위치 회로(41)로서도, 스위치 회로(40)와 마찬가지의 스위치 Q1과 스위치 Q2에 의한 푸시풀 회로를 구비하고 있다. 단, 스위치 회로(41)에 있어서는, 스위치 Q1, Q2가 스위치 제어 신호 Ss2에 의해 온/오프되고, 푸시풀 회로의 출력점이 콘덴서 단자 tc21에 접속되어 있다.
스위치 회로(41)에 있어서는, 스위치 제어 신호 Ss2가 L 레벨인(이때 스위치 SW2는 온) 것에 의해 스위치 Q1이 오프, 스위치 Q2가 온으로 된 상태에서는, 콘덴서 단자 tc21은 스위치 Q2를 통해서 접지된다. 한편, 스위치 제어 신호 Ss2가 H 레벨이고(스위치 SW2는 오프), 스위치 Q1이 온, 스위치 Q2가 오프로 된 상태에서는, 콘덴서 단자 tc21은 입력 전압 VIN과 접속된다.
상기 구성을 근거로 하여, 차지 펌프 회로부(20)에 의한 승압 동작(차지 펌프 동작)에 대하여 설명한다.
먼저, 스위치 제어 신호 Ss1이 L 레벨로 되고 스위치 SW1이 온으로 되는 제 1 페이즈에서는, 스위치 제어 신호 Ss2가 H 레벨인 것에 의해 스위치 SW2가 오프로 된다. 또한, 스위치 회로(40)에 있어서는, 스위치 Q1이 오프, 스위치 Q2는 온 상태로 된다.
이 때문에, 제 1 페이즈에 있어서는 차지 펌프 콘덴서 Cc1에 대하여 스위치 SW1→콘덴서 단자 tc12→콘덴서 리드 단자 Tc12를 통해서 충전 전류가 흐르고, 차지 펌프 콘덴서 Cc1에는 입력 전압 VIN 분의 전하가 축적된다.
그 다음에, 스위치 제어 신호 Ss1이 H 레벨로 되고 스위치 SW1이 오프되는 제 2 페이즈에서는, 스위치 제어 신호 Ss2가 L 레벨인 것에 의해 스위치 SW2가 온으로 된다.
이때, 스위치 회로(41)에 있어서는, 스위치 제어 신호 Ss2에 의해 스위치 Q1이 오프, 스위치 Q2가 온으로 된다. 다시 말해, 차지 펌프 콘덴서 Cc2는, 콘덴서 리드 단자 Tc21→콘덴서 단자 tc21→스위치 회로(41)의 스위치 Q2를 통해서 음극 쪽 단자가 접지된다. 또한, 제 2 페이즈에 있어서, 스위치 회로(40) 쪽에서는, 스위치 제어 신호 Ss1에 의해 스위치 Q1이 온, 스위치 Q2가 오프로 되기 때문에, 차지 펌프 콘덴서 Cc1은, 콘덴서 리드 단자 Tc11→콘덴서 단자 tc11→스위치 회로(41)의 스위치 Q1을 통해서 입력 전압 VIN과 접속된다.
따라서, 제 2 페이즈에 있어서는, 스위치 회로(40)의 스위치 Q1→콘덴서 단자 tc11→콘덴서 리드 단자 Tc11→차지 펌프 콘덴서 Cc1→콘덴서 리드 단자 Tc12→콘덴서 단자 tc12→스위치 SW2→콘덴서 단자 tc22→콘덴서 리드 단자 Tc22를 통해서 차지 펌프 콘덴서 Cc2에 충전 전류가 흐른다. 이때, 스위치 회로(40)의 스위치 Q1은 입력 전압 VIN에 접속되어 있기 때문에, 차지 펌프 콘덴서 Cc2에는 차지 펌프 콘덴서 Cc1의 충전 전하에 입력 전압 VIN이 추가된 만큼의 전하가 축적된다. 즉, 「VIN×2」로서 나타낼 수 있는 전하가 축적된다.
여기서, 스위치 제어 신호 Ss1=H 레벨, 스위치 제어 신호 Ss2=L 레벨에 의한 제 2 페이즈가 종료되고, 다시 제 1 페이즈가 되면, 스위치 제어 신호 Ss1=L 레벨인 것으로부터 스위치 SW3이 온으로 된다. 또한, 제 1 페이즈에 있어서는, 스위치 제어 신호 Ss2=H 레벨인 것으로부터 스위치 회로(41)의 스위치 Q1은 온, 스위치 Q2는 오프로 되고, 차지 펌프 콘덴서 Cc2의 음극 쪽 단자는 그 스위치 Q1을 통해서 입력 전압 VIN과 접속되어 있다.
따라서, 제 2 페이즈로부터 다시 제 1 페이즈로 바뀐 경우에는, 스위치 회로(41)의 스위치 Q1→콘덴서 단자 tc21→콘덴서 리드 단자 Tc21→차지 펌프 콘덴서 Cc2→콘덴서 리드 단자 Tc22→콘덴서 단자 tc22→스위치 SW3→출력 전압 단자 tch→출력 전압 리드 단자 Tch를 통해서 평활 콘덴서 Ch에 충전 전류가 흐른다. 즉, 평활 콘덴서 Ch에는, 상술한 바와 같이 제 2 페이즈에서 차지 펌프 콘덴서 Cc2에 축적된 전하에 입력 전압 VIN이 더 추가된 만큼의 전하가 축적된다.
이 결과, 본 예의 차지 펌프 회로부(20)에 있어서는, 평활 콘덴서 Ch의 양 단자 사이 전압인 출력 전압 Vo로서, 입력 전압 VIN의 대략 3배의 전압치에 의한 직류 전압이 얻어진다.
여기서, 도 3에 나타낸 차지 펌프 회로부(20)에서는, 차지 펌프 콘덴서 Cc1, Cc2나 평활 콘덴서 Ch의 방전 전류의 역류를 방지하기 위한 역류 방지 소자로서, 일반적인 다이오드가 아닌 스위치 SW(SW1, SW2, SW3)를 이용하고 있다.
다이오드를 이용하는 경우에는, 충/방전의 전환에 따라 다이오드에 있어서 전압 드롭이 생기지만, 상기와 같이 스위치 SW를 이용함으로써 그 전압 드롭을 저감할 수 있고, 예컨대 3배 승압이면 입력 전압치의 3배의 출력 전압치를 얻는 등, 이상(理想) 배율에 의한 출력 전압치를 얻는 것의 용이화를 도모할 수 있다.
계속하여, 출력 전압 Vo를 안정화하기 위한 리미터 회로(30)에 대하여 설명한다.
리미터 회로(30)는, 타이밍 제어부(24) 내에 마련되고, 도시하는 바와 같이 분압 저항 R1, 분압 저항 R2, 콤퍼레이터(31), 플립플롭(32), 멀티플렉서(33), 인버터(34), 레벨 시프터(35), 및 레벨 시프터(36)를 구비하고 있다.
분압 저항 R1과 분압 저항 R2는, 출력 전압 Vo와 그라운드의 사이에 있어서 직렬 접속되고, 이들 분압 저항 R1과 분압 저항 R2의 접속점(분압점)이 콤퍼레이터(31)의 비반전 입력 단자와 접속되어 있다. 콤퍼레이터(31)의 반전 입력 단자에는 기준 전압 Vref가 입력되고, 이것에 의해 콤퍼레이터(31)는, 상기의 분압점에 얻어지는 출력 전압 Vo의 검출치가 기준 전압 Vref로서의 소정의 임계치(이하 「임계치 Th」라고 표기한다)를 넘은 경우에 H 레벨(논리=「1」)을, 또한 상기 검출치가 임계치 Th 미만이 된 경우에 L 레벨(논리=「0」)이 되는 신호를 출력한다.
플립플롭(32)은 D 플립플롭으로서, 입력 단자(D)에 콤퍼레이터(31)의 출력 신호(출력치)가, 클록 단자(CK)에 전술한 클록 CLK가 각각 입력된다.
플립플롭(32)은, 입력 단자(D)로의 입력치를 클록 CLK의 상승 타이밍에 출력 단자(Q)에서 출력한다.
멀티플렉서(33)는, 2입력 1출력형의 멀티플렉서로서, 한쪽의 입력 단자에 전술한 로직 전압 VDD가, 다른 쪽의 입력 단자에 클록 CLK가 입력됨과 아울러, 선택 제어 단자에 플립플롭(32)의 출력 신호(출력치)가 입력된다. 멀티플렉서(33)는, 플립플롭(32)의 출력치가 「1」인 경우, 즉 출력 전압 Vo의 검출치가 임계치 Th를 넘은 경우에는 로직 전압 VDD를 선택 출력하고, 그 출력치가 「0」인 경우, 즉 출력 전압 Vo의 검출치가 임계치 Th 미만인 경우에는 클록 CLK를 선택 출력한다.
멀티플렉서(33)의 출력 신호는, 레벨 시프터(35)에 의한 레벨 조정을 거쳐, 스위치 제어 신호 Ss1로서 전술한 스위치 SW1, SW3과 스위치 회로(40)에 공급된다. 또한, 멀티플렉서(33)의 출력 신호는, 분기하여 인버터(34)에 의한 극성 반전을 거쳐 레벨 시프터(36)에 의한 레벨 조정을 받은 다음, 스위치 제어 신호 Ss2로서 스위치 SW2와 스위치 회로(41)에 공급된다.
상기 구성에 의한 리미터 회로(30)의 동작을 도 4의 파형도를 참조하여 설명한다.
도 4에 있어서, 도면 중의 시점 t1보다 이전의 기간에는, 출력 전압 Vo의 검출치가 임계치 Th 미만의 상태를 유지하고 있고, 스위치 제어 신호 Ss1, Ss2가 각각 클록 CLK에 따른 주기 신호로 되어 있다. 즉, 스위치 SW1 및 SW3과 스위치 SW2가 교대로 온/오프를 반복하는 상태로 되고, 차지 펌프 회로부(20)에 의한 승압 동작(차지 펌프 동작)이 계속적으로 행해지고 있다.
시점 t1에 있어서, 출력 전압 Vo의 검출치가 임계치 Th를 넘은 것에 따라서는, 그 직후에 있어서의 클록 CLK의 상승 타이밍에 있어서, 플립플롭(32)의 출력치가 지금까지의 「0」으로부터 「1」로 변화한다. 즉, 멀티플렉서(33)에 의한 출력이 지금까지의 클록 CLK로부터 로직 전압 VDD로 변화한다.
이것에 따라, 스위치 제어 신호 Ss1은 H 레벨을, 스위치 제어 신호 Ss2는 L 레벨을 각각 유지하는 상태가 되고, 따라서, 스위치 SW1 및 SW3은 오프 상태를 유지하고, 스위치 SW2는 온 상태를 유지하게 된다. 이와 같이, 적어도 어느 하나의 스위치 SW가 정지 상태를 유지하도록 됨으로써, 차지 펌프 회로부(20)에 의한 승압 동작이 정지 상태로 된다. 승압 동작이 정지 상태가 되면, 평활 콘덴서 Ch로의 충전이 정지되고, 이후는 평활 콘덴서 Ch의 충전 전하가 부하 쪽으로 서서히 방전되어 가고 출력 전압 Vo가 저하하여 간다.
승압 동작이 정지 상태로 된 이후, 출력 전압 Vo의 검출치가 임계치 Th 미만이 된 시점 t2가 도래하면, 시점 t2 직후에 있어서의 클록 CLK의 상승 타이밍에 있어서, 멀티플렉서(33)에 의한 출력이 지금까지의 로직 전압 VDD로부터 클록 CLK로 변화한다. 이것에 의해, 스위치 SW1 및 SW3과 스위치 SW2가 클록 CLK에 의한 주기로 교대로 온/오프를 반복하는 상태로 되고, 차지 펌프 회로부(20)에 의한 승압 동작이 재개된다.
이후, 시점 t3에 다시 검출치가 임계치 Th를 넘은 것에 따라서는 승압 동작이 정지되고, 그 이후의 시점 t4에서 다시 검출치가 임계치 Th 미만이 된 것에 따라서는 승압 동작이 재개되는 것과 같이, 출력 전압 Vo의 값에 따라 승압 동작의 정지/재개가 반복된다.
이것에 의해, 출력 전압 Vo의 값이 대략 일정하게 유지된다. 즉, 차지 펌프 회로부(20)의 부하의 변동에 대하여 출력 전압 Vo의 일정화를 도모하는 동작(안정화 동작)이 실현된다.
이때, 안정화에 있어서의 출력 전압 Vo의 저하는, 승압 동작의 정지에 따라 실현된다. 이 때문에, 발열 등의 전력 소비에 의해 출력 전압 Vo의 값(또는 입력 전압치 등, 출력 전압치를 간접적으로 조정 가능한 전압의 값)을 저하시키는 경우보다 전력 손실의 저감이 도모된다.
여기서, 본 예에서는, 승압 동작을 정지시키는 제어로서, 복수의 스위치 SW 중 적어도 가장 후단의(가장 부하 쪽의) 스위치 SW3을 오프 상태로 유지시키는 제어를 행하고 있다.
이와 같이, 적어도 스위치 SW3을 오프 상태로 유지시킴으로써, 승압 동작의 정지 중에 있어서, 평활 콘덴서 Ch(출력 콘덴서)에 의한 방전 전류는 부하 쪽으로만 흐르게 되어, 방전 전류가 입력 쪽으로 역류하여 버리는 것의 방지가 도모된다.
따라서, 안전성의 향상을 도모할 수 있다.
도 5는 리미터 회로(30)에 의한 효과를 설명하기 위한 실험 결과를 나타내고 있고, 부하 전류의 변화에 대한 출력 전압 Vo의 변동 특성을 리미터 회로(30)의 있음/없음의 각 경우마다 나타내고 있다. 실선은 리미터 회로(30)가 있는 경우, 점선은 없는 경우의 특성을 나타낸다. 도 5에서는, 리미터 회로(30) 있음/없음의 각 특성을, 입력 전압 VIN=13V, 12V로 한 각 경우로 더 나누어 나타내고 있다(VIN=12V는 ■, 13V는 ▲의 플롯).
구체적인 실험 결과로서, 입력 전압 VIN=12V일 때, 부하 전류=대략 0㎃~대략 30㎃의 변화에 대한 출력 전압 Vo의 변동 폭은, 리미터 회로(30)가 없는 경우(점선과 ■ 플롯)에는 대략 36.0V~대략 32.0V(변동 폭=대략 4.0V)이고, 리미터 회로(30)가 있는 경우(실선과 ■ 플롯)에는 대략 33.4V~대략 32.2V(변동 폭=대략 1.2V)였다.
또한, 입력 전압 VIN=13V일 때에 있어서의 출력 전압 Vo의 변동 폭은, 리미터 회로(30)가 없는 경우(점선과 ▲ 플롯)에는 대략 39.0V~대략 35.0V(변동 폭=대략 4.0V)인데 비하여, 리미터 회로(30)가 있는 경우(실선과 ▲ 플롯)에는 대략 34.2V~대략 32.8V(변동 폭=대략 1.4V)였다.
도 5의 결과에서, 리미터 회로(30)를 마련한 것에 의해 출력 전압 Vo의 변동 폭이 저감된 것을 알 수 있다.
출력 전압 Vo의 변동 폭 저감에 의해, 애노드 An의 휘도 변화의 억제가 도모되고, 표시 품질의 향상을 도모할 수 있다.
<3. 차지 펌프 회로부를 내장으로 하는 경우의 유의점>
여기서, 종래의 CIG-VFD에 있어서는, 예컨대 도 6에 나타내는 표시 유닛(100')과 같이, 차지 펌프 콘덴서 Cc1, Cc2, Cc2' 및 평활 콘덴서 Ch를 포함하는 차지 펌프형 승압 회로(50) 전체를 형광 표시관(1')의 외부 부착 회로로서 유닛 기판(101')에 실장하고 있었다.
이 경우, 차지 펌프 콘덴서 Cc1, Cc2, Cc2' 및 평활 콘덴서 Ch가 외부 부착으로 되어 있기 때문에, 도면 중에 나타내는 집적 회로 장치(2')와 같이, 단자 t로서는, 콘덴서 단자 tc11, tc12, tc21, tc22가 생략된다. 이 경우는, 차지 펌프형 승압 회로(50)에 마련된 푸시풀 회로의 스위치 Q11, Q12를 제어하기 위한 스위치 제어 단자 tsw가 마련된다. 또한, 종래의 형광 표시관(1')에는, 그 스위치 제어 단자 tsw에 대응하는 리드 단자 T로서 스위치 제어 리드 단자 Tsw가 마련된다.
또, 도 6에 나타내는 차지 펌프형 승압 회로(50)는, 역류 방지 소자로서 다이오드를 구비한 일반적인 구성에 의한 차지 펌프형 승압 회로이고, 동작에 대해서는 주지이기 때문에 상세 설명은 생략한다.
그렇지만, 상기와 같이 차지 펌프형 승압 회로(50) 전체를 외부 부착으로 하는 경우에는, 형광 표시관(1')을 사용하는 고객 측에 있어서, 유닛 기판(101')에 차지 펌프형 승압 회로(50)를 실장하는 부담이 생긴다.
이 점을 감안하여, 실시의 형태의 형광 표시관(1)에 있어서는, 차지 펌프 회로부(20)를 집적 회로 장치(2)에 내장함으로써, 고객 측의 부담 경감을 도모하고 있다.
단, 차지 펌프 회로부(20)를 집적 회로 장치(2)에 내장한 경우에는, 외부 부착으로 된 차지 펌프 콘덴서 Cc1, Cc2 및 평활 콘덴서 Ch와 차지 펌프 회로부(20)의 사이를 각각 접속하기 위한 배선 길이가 종래보다 길어져 버린다.
전술한 바와 같이, 차지 펌프형 승압 회로는, 부하 변동에 따라 출력 전압 Vo가 변동한다. 이 때문에, 애노드 An의 점등률이나 구동 조건 등이 변화하여 차지 펌프형 승압 회로의 부하가 변동한 경우에는, 차지 펌프형 승압 회로의 출력 전압 Vo, 다시 말해 애노드 An의 구동 전압도 변동하고, 그 변동의 폭이 크면 휘도의 변화가 지각되기 쉬워져, 표시 품질을 손상시킬 우려가 있다.
이와 같은 부하 변동에 따르는 출력 전압 Vo의 변동 폭은, 차지 펌프형 승압 회로 내에서 차지 펌프 동작을 맡는 회로부의 배선 저항이 클수록 확대 경향이 있는 것을 알고 있다. 특히, 차지 펌프 콘덴서 Cc1, Cc2와 차지 펌프 회로부(20)의 사이의 배선 저항이 큰 경우에는, 출력 전압 Vo의 변동이 현저하게 되어, 표시 품질을 현저하게 손상시킬 우려가 있다.
이 때문에, 리미터 회로(30)에 의해 출력 전압 Vo의 안정화를 도모하는 구성은, 본 예의 형광 표시관(1)과 같이 차지 펌프 회로부(20)를 집적 회로 장치(2)에 내장하는 경우에 적용하기 특히 적합한 것이다.
또, 상기는, 도 6과 같이 차지 펌프형 승압 회로(50)를 형광 표시관(1')의 외부 부착 회로로 하는 경우로의 리미터 회로(30)의 적용을 부정하는 것은 아니다.
도 6과 같이 차지 펌프형 승압 회로(50)가 역류 방지 소자로서 다이오드를 구비하는 경우에 있어서도, 출력 전압 Vo의 안정화는, 마찬가지로 출력 전압 Vo의 값에 따라 승압 동작의 정지/재개 제어를 행함으로써 실현할 수 있다. 구체적으로, 도 6에 나타내는 구성에서는, 승압 동작의 정지/재개의 전환은, 「스위치 Q11=온, 스위치 Q12=오프」 또는 「스위치 Q11=오프, 스위치 Q12=온」으로 유지시키는 상태와, 스위치 Q11, Q12가 교대로 온/오프를 반복하는 상태를 전환함으로써 실현한다. 이 경우, 집적 회로 장치(2')에는, 스위치 Q11 및 Q12에 의한 푸시풀 회로에 스위치 제어 단자 tsw를 통해서 주어져야 할 스위치 제어 신호로서, 스위치 제어 신호 Ss1 또는 Ss2의 어느 한쪽을 출력 가능하게 구성된 리미터 회로(30)를 마련한다.
또, 스위치 Q11, Q12를 독립하여 온/오프할 수 있는 구성이 채용되는 경우, 승압 동작을 정지시킴에 있어서는 스위치 Q11, Q12의 양쪽을 오프 상태로 유지시킬 수도 있다.
여기서, 리미터 회로(30)는, 집적 회로 장치(2')(또는 2)에 내장되는 것에 한정되지 않고, 적어도 형광 표시관(1')(또는 1)에 마련되면 된다.
<4. 임계치와 관련되는 변형예>
상기에서는, 승압 동작의 정지/재개에 있어서 기준으로 하는 임계치 Th를 1개만으로 한 예를 들었지만, 복수의 임계치 Th에 근거하여 승압 동작의 정지/재개를 제어하더라도 좋다.
예컨대, 도 7의 파형도에 예시하는 바와 같이, 출력 전압 Vo에 대한 임계치 Th로서 상한 쪽의 제 1 임계치 ThU, 및 하한 쪽의 제 2 임계치 ThL(단, ThU>ThL)을 마련하고, 출력 전압 Vo의 검출치가 제 1 임계치 ThU를 넘은 것에 따라 승압 동작을 정지시키고, 승압 동작이 정지된 상태에 있어서 출력 전압 Vo의 검출치가 제 2 임계치 ThL 미만이 된 것에 따라 승압 동작을 재개시킨다고 하는 구성을 채용할 수 있다.
이것에 의해, 출력 전압 Vo의 값에 따른 승압 동작의 정지/재개 제어에 히스테리시스 특성이 부여된다.
도 7에 예시하는 바와 같이, 출력 전압 Vo에는, 이른바 리플 성분으로서, 평활 콘덴서 Ch의 충방전에 따르는 비교적 미소한 전압치 변동이 생기지만, 상기의 히스테리시스 특성에 의해, 그 리플 성분에 반응하여 승압 동작의 정지/재개가 조금씩 행해져 버리는 것, 다시 말해 제어의 채터링이 발생하여 버리는 것의 방지가 도모된다.
또, 이 경우의 리미터 회로(30)에 있어서는, 콤퍼레이터(31)로서 히스테리시스 콤퍼레이터를 구비하는 것으로 하면 된다.
<5. 실시의 형태의 정리>
상기와 같이 실시의 형태의 집적 회로 장치(2 또는 2')는, 전자를 방출하는 필라멘트(Fi)와, 전자의 이동을 제어하는 애노드 전극상에 형광체가 형성되어 이루어지는 애노드(An)와, 애노드의 점등 및 소등 제어를 행하는 집적 회로 장치를 갖는 형광 표시관(1 또는 1')에 있어서의 집적 회로 장치로서, 입력 전압을 승압하는 차지 펌프형 승압 회로의 출력 전압에 근거하여 애노드를 구동하는 애노드 구동 회로(애노드 드라이버부(25))와, 차지 펌프형 승압 회로의 출력 전압치에 따라, 차지 펌프형 승압 회로의 승압 동작을 정지/재개시키는 승압 제어부(리미터 회로(30))를 구비하는 것이다.
이것에 의해, 부하 변동에 대하여 출력 전압치가 대략 일정하게 유지된다. 이때, 출력 전압치의 저하는, 승압 동작의 정지에 따라 실현된다.
따라서, 표시 품질의 향상이 도모된다. 또한, 발열 등의 전력 소비에 의해 출력 전압치(또는 입력 전압치 등, 출력 전압치를 간접적으로 조정 가능한 전압의 값)를 저하시키는 경우보다 전력 손실의 저감이 도모된다.
이와 같이 본 실시의 형태에 의하면, 표시 품질의 향상을 전력 손실의 저감을 도모하면서 실현할 수 있다.
또한, 실시의 형태의 집적 회로 장치(2)에 있어서는, 차지 펌프형 승압 회로 중 적어도 차지 펌프 콘덴서(Cc)를 제외한 회로부인 차지 펌프 회로부(20)를 구비하고 있다.
이것에 의해, 형광 표시관을 실장하는 기판이 차지 펌프 회로부를 구비할 필요가 없어진다.
따라서, 형광 표시관을 상기 기판에 실장하는 고객 측에 있어서, 차지 펌프형 승압 회로의 실장에 따르는 부담을 경감할 수 있다.
또한, 실시의 형태의 집적 회로 장치에 있어서는, 차지 펌프 회로부는, 차지 펌프 콘덴서마다 마련되는 역류 방지 소자로서 각각 스위치를 갖고 있고, 차지 펌프형 승압 회로는, 각각의 스위치가 소정의 타이밍에 온/오프 동작을 반복함으로써 승압 동작을 행하고 있다.
이것에 의해, 역류 방지 소자로서 다이오드를 이용하는 경우와 같은 전압 드롭이 생기지 않는다.
따라서, 예컨대 3배 승압이면 입력 전압치의 3배의 출력 전압치를 얻는 등, 이상 배율에 의한 출력 전압치를 얻는 것의 용이화를 도모할 수 있다.
또한, 실시의 형태의 집적 회로 장치에 있어서는, 승압 제어부는, 승압 동작을 정지시키는 제어로서, 스위치 중 가장 후단의 스위치를 오프 상태로 유지시키는 제어를 행하고 있다.
이것에 의해, 승압 동작의 정지 중에 출력 콘덴서에 의한 방전 전류가 입력 쪽으로 역류하여 버리는 것의 방지가 도모된다.
따라서, 안전성의 향상을 도모할 수 있다.
또한, 실시의 형태의 집적 회로 장치에 있어서는, 승압 제어부는, 출력 전압치가 제 1 임계치를 넘은 것에 따라 승압 동작을 정지시키고, 승압 동작이 정지된 상태에 있어서 출력 전압치가 제 1 임계치보다 작은 제 2 임계치 미만이 된 것에 따라 승압 동작을 재개시키고 있다.
이것에 의해, 출력 전압치에 따른 승압 동작의 정지/재개 제어에 히스테리시스 특성이 부여된다.
따라서, 출력 전압의 리플 성분에 반응하여 승압 동작의 정지/재개 제어에 채터링이 발생하여 버리는 것의 방지를 도모할 수 있다.
또한, 실시의 형태의 형광 표시관(1 또는 1')은, 전자를 방출하는 필라멘트와, 전자의 이동을 제어하는 애노드 전극상에 형광체가 형성되어 이루어지는 애노드와, 입력 전압을 승압하는 차지 펌프형 승압 회로의 출력 전압에 근거하여 애노드를 구동하는 애노드 구동 회로와, 차지 펌프형 승압 회로의 출력 전압치에 따라, 차지 펌프형 승압 회로의 승압 동작을 정지/재개시키는 승압 제어부를 구비하고 있다.
이와 같은 실시의 형태의 형광 표시관에 의해서도, 상기한 실시의 형태의 집적 회로 장치와 마찬가지의 작용 및 효과가 얻어진다.
<6. 변형예>
이상, 본 발명의 실시의 형태에 대하여 설명하여 왔지만, 본 발명은 지금까지 설명한 구체예로 한정되어야 하는 것은 아니다.
예컨대, 상기에서는, 필라멘트 Fi로부터 방출되는 전자를 가속시키기 위한 그리드 Gr을 갖는 형광 표시관에 대하여 본 발명이 적용되는 경우를 예시했지만, 본 발명은, 그리드 Gr이 생략된 이른바 2극관 구조가 채용된 형광 표시관에도 적합하게 적용할 수 있다.
또한, 상기에서는, 차지 펌프 콘덴서를 2개 마련하는(다시 말해 대략 3배의 승압을 행하는) 경우에 본 발명을 적용하는 예를 들었지만, 본 발명은 차지 펌프 콘덴서가 1개로 되는 경우, 혹은 3개 이상으로 되는 경우에도 적합하게 적용할 수 있다.
또한, 본 발명은, CIG-VFD 이외의 VFD에도 적합하게 적용할 수 있다.
1, 1' : 형광 표시관
1a : 표시관 기판
An : 애노드
Fi : 필라멘트
2, 2' : 집적 회로 장치
3 : 표시부
20 : 차지 펌프 회로부
24 : 타이밍 제어부
25 : 애노드 드라이버부
27 : 애노드 단자부
Cc1, Cc2 : 차지 펌프 콘덴서
Ch : 평활 콘덴서
Vi : 입력 전압원
Vd : 로직 전압원
Ci : 입력 콘덴서
SW1~SW3 : 스위치
30 : 리미터 회로
31 : 콤퍼레이터
32 : 플립플롭
33 : 멀티플렉서
34 : 인버터
35, 36 : 레벨 시프터
40, 41 : 스위치 회로
Q1, Q2, Q11, Q12 : 스위치
R1, R2 : 분압 저항
Vref : 기준 전압
CLK : 클록
50 : 차지 펌프형 승압 회로
1a : 표시관 기판
An : 애노드
Fi : 필라멘트
2, 2' : 집적 회로 장치
3 : 표시부
20 : 차지 펌프 회로부
24 : 타이밍 제어부
25 : 애노드 드라이버부
27 : 애노드 단자부
Cc1, Cc2 : 차지 펌프 콘덴서
Ch : 평활 콘덴서
Vi : 입력 전압원
Vd : 로직 전압원
Ci : 입력 콘덴서
SW1~SW3 : 스위치
30 : 리미터 회로
31 : 콤퍼레이터
32 : 플립플롭
33 : 멀티플렉서
34 : 인버터
35, 36 : 레벨 시프터
40, 41 : 스위치 회로
Q1, Q2, Q11, Q12 : 스위치
R1, R2 : 분압 저항
Vref : 기준 전압
CLK : 클록
50 : 차지 펌프형 승압 회로
Claims (7)
- 전자를 방출하는 필라멘트와, 상기 전자의 이동을 제어하는 애노드 전극상에 형광체가 형성되어 이루어지는 애노드와, 상기 애노드의 점등 및 소등 제어를 행하는 집적 회로 장치를 갖는 형광 표시관에 있어서의 상기 집적 회로 장치로서,
입력 전압을 승압하는 차지 펌프형 승압 회로의 출력 전압에 근거하여 상기 애노드를 구동하는 애노드 구동 회로와,
상기 차지 펌프형 승압 회로의 출력 전압치에 따라, 상기 차지 펌프형 승압 회로의 승압 동작을 정지/재개시키는 승압 제어부와,
상기 차지 펌프형 승압 회로의 일부인 차지 펌프 회로부를 구비하고,
상기 차지 펌프 회로부는 역류 방지 소자로서 복수의 스위치를 구비하고,
상기 승압 제어부는, 상기 승압 동작을 정지시키는 제어로서, 상기 복수의 스위치 중 적어도 어느 하나의 스위치를 오프 상태로 유지시키는 제어를 행하고,
상기 차지 펌프 회로부는 상기 차지 펌프형 승압 회로 중 적어도 차지 펌프 콘덴서를 제외한 회로부이고,
상기 차지 펌프형 승압 회로는 상기 차지 펌프 콘덴서를 복수개 구비하고,
상기 복수의 차지 펌프 콘덴서 각각은 상기 복수의 스위치 중 대응되는 스위치에 연결되고,
상기 차지 펌프형 승압 회로는, 상기 복수의 스위치 각각이 소정의 타이밍에 온/오프 동작을 반복함으로써 상기 승압 동작을 행하는
집적 회로 장치.
- 삭제
- 삭제
- 제 1 항에 있어서,
상기 승압 제어부는, 상기 승압 동작을 정지시키는 제어로서, 상기 복수의 스위치 중 가장 후단의 스위치를 오프 상태로 유지시키는 제어를 행하는 집적 회로 장치.
- 제 1 항 또는 제 4 항에 있어서,
상기 승압 제어부는, 상기 출력 전압치가 제 1 임계치를 넘은 것에 따라 상기 승압 동작을 정지시키고, 상기 승압 동작이 정지된 상태에 있어서 상기 출력 전압치가 상기 제 1 임계치보다 작은 제 2 임계치 미만이 된 것에 따라 상기 승압 동작을 재개시키는 집적 회로 장치.
- 전자를 방출하는 필라멘트와,
상기 전자의 이동을 제어하는 애노드 전극상에 형광체가 형성되어 이루어지는 애노드와,
입력 전압을 승압하는 차지 펌프형 승압 회로의 출력 전압에 근거하여 상기 애노드를 구동하는 애노드 구동 회로와,
상기 차지 펌프형 승압 회로의 출력 전압치에 따라, 상기 차지 펌프형 승압 회로의 승압 동작을 정지/재개시키는 승압 제어부와,
상기 차지 펌프형 승압 회로의 일부인 차지 펌프 회로부를 구비하고,
상기 차지 펌프 회로부는 역류 방지 소자로서 복수의 스위치를 구비하고,
상기 승압 제어부는, 상기 승압 동작을 정지시키는 제어로서, 상기 복수의 스위치 중 적어도 어느 하나의 스위치를 오프 상태로 유지시키는 제어를 행하고,
상기 차지 펌프 회로부는 상기 차지 펌프형 승압 회로 중 적어도 차지 펌프 콘덴서를 제외한 회로부이고,
상기 차지 펌프형 승압 회로는 상기 차지 펌프 콘덴서를 복수개 구비하고,
상기 복수의 차지 펌프 콘덴서 각각은 상기 복수의 스위치 중 대응되는 스위치에 연결되고,
상기 차지 펌프형 승압 회로는, 상기 복수의 스위치 각각이 소정의 타이밍에 온/오프 동작을 반복함으로써 상기 승압 동작을 행하는
형광 표시관.
- 전자를 방출하는 필라멘트와, 상기 전자의 이동을 제어하는 애노드 전극상에 형광체가 형성되어 이루어지는 애노드와, 입력 전압을 승압하는 차지 펌프형 승압 회로의 출력 전압에 근거하여 상기 애노드를 구동하는 애노드 구동 회로와, 상기 차지 펌프형 승압 회로의 일부이고 역류 방지 소자로서 복수의 스위치를 구비하는 차지 펌프 회로부를 구비한 형광 표시관에 있어서의 승압 제어 방법으로서,
상기 차지 펌프형 승압 회로의 출력 전압치에 따라, 상기 차지 펌프형 승압 회로의 승압 동작을 정지/재개시키는 제어를 행하고,
상기 승압 동작을 정지시키는 제어로서, 상기 복수의 스위치 중 적어도 어느 하나의 스위치를 오프 상태로 유지시키는 제어를 행하고,
상기 차지 펌프 회로부는 상기 차지 펌프형 승압 회로 중 적어도 차지 펌프 콘덴서를 제외한 회로부이고, 상기 차지 펌프형 승압 회로는 상기 차지 펌프 콘덴서를 복수개 구비하고, 상기 복수의 차지 펌프 콘덴서 각각은 상기 복수의 스위치 중 대응되는 스위치에 연결되고, 상기 차지 펌프형 승압 회로는, 상기 복수의 스위치 각각이 소정의 타이밍에 온/오프 동작을 반복함으로써 상기 승압 동작을 행하는
승압 제어 방법.
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E902 | Notification of reason for refusal | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant |