(57)【要約】【課題】蛍光表示装置が発する電磁ノイズによる周辺回路の誤動作を低減すると共に、追加のピンやＩＴＯ膜接続専用電源回路が不要で製造コストを低減できる蛍光表示装置を提供する。【解決手段】カソードとアノードを有する基板と、この基板の周縁部に設けられたスペーサと、このスペーサを介して基板を覆い内面に透明導電膜が形成されたフロントガラスと、カソードとアノードとの間に配置されカソードから放出される電子を制御するグリッドとを備え、交流電圧でカソードを駆動する蛍光表示装置において、カソードの端子と接地間に発生する電圧波形が一定電圧を示す端子側と透明導電膜とが電気的に接続されている。【選択図】図２
2014182985.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子を放出するカソードと、このカソードから放出された電子を受けるアノードを有する基板と、この基板の周縁部に設けられたスペーサと、このスペーサを介して前記基板を覆い内面に透明導電膜が形成されたフロントガラスと、前記カソードと前記アノードとの間に配置され前記カソードから放出される電子を制御するグリッドとを備え、時間と共に周期的にその大きさとその正負が変化する交流電圧で、前記カソードを駆動する電源回路が付設された蛍光表示装置であって、
前記カソードの端子と接地間に発生する電圧波形が一定電圧を示す端子側と前記透明導電膜が電気的に接続されていることを特徴とする蛍光表示装置。
【請求項２】
前記電源回路は、直流電圧の入力ラインと接地ラインとの間に互いに直列に接続された第１および第２のスイッチング素子と、
互いに直列に接続された抵抗と逆流防止素子と定電圧素子とからなり、前記第１のスイッチング素子に並列に接続された直列接続回路と、
前記定電圧素子の入力端と出力端との間に接続された第１のコンデンサと、
前記定電圧素子の入力端と前記第１のコンデンサとの接続点に接続された第１の端子と、
第２の端子と前記接地ラインとの間に接続された第２のコンデンサと、
前記第１のスイッチング素子と前記第２のスイッチング素子とを交互にオン／オフする制御手段とを備え、
前記第１のスイッチング素子は、前記第２のスイッチング素子よりも前記直流電圧の入力ライン側として接続されており、
前記逆流防止素子は、前記定電圧素子よりも前記直流電圧の入力ライン側として接続されており、
前記第１の端子と前記第２の端子との間に前記カソードが接続されている電源回路であり、
前記第２の端子が前記一定電圧を示す端子であることを特徴とする請求項１記載の蛍光表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は蛍光表示装置に関し、特に蛍光表示装置周辺に、各種センサー回路、タッチパネル、オーディオ回路、変調・復調回路など電気的に影響を受けやすい回路がある製品で、その周辺回路への電気的な影響を減少させることができる蛍光表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
蛍光表示装置の表示部となるフロントガラスは開口部となっており、この開口部からノイズが漏れてしまうため、表示開口部にシールド処置がされている。このシールド処置として、通常メッシュ素材のシールド材を配置するが、このシールド材は、メッシュとグリッドとの間、アノード上に設けられた蛍光体パターンとの間において干渉を生じ、モアレを発生させる原因となり、蛍光表示装置の表示面のシールドが困難であった。
従来、蛍光表示装置の表示部となるフロントガラスの内面に外部電界の影響を遮断するために透明導電膜を設け、この透明導電膜にカソードまたはグリッドの電位を与えてシールドを行なうことが知られている（特許文献１）。
【０００３】
蛍光表示装置を駆動するために付設される電源回路の一例を図９に示す。図９は、従来の一般的な蛍光表示装置に付設された回路を示すブロック図である。同図において、１は蛍光表示装置、２００はこの蛍光表示装置１に付設された電源回路である。
カソード５は電子放出材料が塗布されたフィラメントであり、センタータップ付きのトランス１３を介して交流電源１４に接続されるとともに、トランス１３のセンタータップを通して接地（ＧＮＤ）されている。これにより、カソード５間（端子Ｆ１−Ｆ２間）に、交流のフィラメント電圧Ｅｆ’が印加される。
グリッド７はメッシュ状に形成され、昇圧回路１０’からの直流電圧ＶＤＤ２’の供給を受ける。各アノード６は駆動回路９’に接続されている。駆動回路９’も昇圧回路１０’からの直流電圧ＶＤＤ２’の供給を受ける。昇圧回路１０’は入力電圧Ｖｉ（直流電圧）を昇圧してアノード／グリッド用の直流電圧ＶＤＤ２’を作る。駆動回路９’は、入力される表示データに基づいて個々のアノード５に印加する正電圧のオン／オフを制御する。また、外部電界の影響を遮断するためにフロントガラス内面に設けられた透明導電膜８の端子８ｃとカソード５のＦ１またはＦ２の端子とを電気的に接続している。
しかし、この電源回路の場合、透明導電膜８の電位は、常に変位する交流のフィラメント電位に接続されていた。また、この電源回路の場合、抵抗ＲＣ１によってカットオフ電圧を調整することができるが、このカットオフ電圧は端子Ｆ１、Ｆ２とトランス１３のセンタータップとの間の平均電圧よりも小さくすることができず、カットオフ電圧の設定の自由度が低かった。そのため、カットオフ電圧の設定の自由度が高く、低消費電力で、かつ入力電圧を全てフィラメントへの電圧として使用することができる蛍光表示装置の電源回路が知られている（特許文献２）。
【０００４】
しかしながら、従来の蛍光表示装置の場合、高価なＥＭＩフィルターなどを使用しないで、透明導電膜８とカソード５またはグリッド７とを電気的に接続した場合、蛍光表示装置のケース開口部のノイズシールドを安定させることが困難であった。透明導電膜８として従来使用されてきたネサ膜を、このネサ膜よりも電気伝導性に優れたＩＴＯ膜に変更することで、ノイズシールド性能は向上したが、それでも近年の要求に応えられるノイズシールド性能を得ることが困難であった。
特に、蛍光表示装置の表示面が高精細となり、蛍光表示装置に付設するモジュールの数が増え、さらにその取り回し配線が長くなると、モジュールから発生するノイズを抑えることが困難であった。
【０００５】
また、図９に示す電源回路を用いた場合、蛍光表示装置のフロントガラス内面に配置されたＩＴＯ膜は、カソード５片端、または専用に設けたリードピンへ蛍光表示装置内で電気的に接続されている。カソード５片端へこのＩＴＯ膜を接続した場合、カソード５に正弦波または方形波などの交流電圧を印加する必要のある蛍光表示装置では、時間的に変化するカソード電圧がＩＴＯ膜に印加される。そのため、ＩＴＯ膜がカソード電位変動に起因する電気的なノイズを放ち、周囲に設置された周辺回路に誤動作を生じさせる場合がある。専用ピンでＩＴＯ膜に電位を与える場合、この専用ピンが余分に必要になり、製造工程が増えることによるコストが増加すると共に、そのＩＴＯ膜に接続されたリードピンに与える電圧を生成するため、正電圧生成回路が別途必要になる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−４２４８０号公報
【特許文献２】特開２００５−１８１４１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、このような問題に対処するためになされたもので、蛍光表示装置のケース開口部のノイズシールドを安定させることができ、表示品位に優れた蛍光表示装置の提供を目的とする。
また、カソードに正弦波または方形波などの交流電圧を印加する必要のある蛍光表示装置において、蛍光表示装置が発する電磁ノイズによる周辺回路の誤動作を低減すると共に、追加のピンやＩＴＯ膜接続専用電源回路が不要で製造コストを低減できる蛍光表示装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の蛍光表示装置は、電子を放出するカソードと、このカソードから放出された電子を受けるアノードを有する基板と、この基板の周縁部に設けられたスペーサと、このスペーサを介して上記基板を覆い内面に透明導電膜が形成されたフロントガラスと、上記カソードと上記アノードとの間に配置され上記カソードから放出される電子を制御するグリッドとを備え、時間と共に周期的にその大きさとその正負が変化する交流電圧で、上記カソードを駆動する電源回路が付設された蛍光表示装置であって、
上記カソードの端子と接地間に発生する電圧波形が一定電圧を示す端子側と上記透明導電膜が電気的に接続されていることを特徴とする。
【０００９】
特に電源回路は次の電源回路であることを特徴とする。
直流電圧の入力ラインと接地ラインとの間に互いに直列に接続された第１および第２のスイッチング素子と、互いに直列に接続された抵抗と逆流防止素子と定電圧素子とからなり、上記第１のスイッチング素子に並列に接続された直列接続回路と、上記定電圧素子の入力端と出力端との間に接続された第１のコンデンサと、上記定電圧素子の入力端と上記第１のコンデンサとの接続点に接続された第１の端子と、第２の端子と上記接地ラインとの間に接続された第２のコンデンサと、上記第１のスイッチング素子と上記第２のスイッチング素子とを交互にオン／オフする制御手段とを備え、
上記第１のスイッチング素子は、上記第２のスイッチング素子よりも上記直流電圧の入力ライン側として接続されており、上記逆流防止素子は、上記定電圧素子よりも上記直流電圧の入力ライン側として接続されており、上記第１の端子と上記第２の端子との間に上記カソードが接続されている電源回路であり、上記第２の端子が上記一定電圧を示す端子であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の蛍光表示装置は、カソードの一方の端子と接地間に発生する電圧波形が一定電圧を示し、透明導電膜と一定電圧を示すカソードの端子とが電気的に接続されているので、透明導電膜に一定の電位が付与される。その結果、カソードが交流電圧で駆動される蛍光表示装置であっても、前面に配置したタッチセンサーや、周囲に配置されたセンサーの誤動作を招くことなく正常に動作できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】蛍光表示装置の断面図である。
【図２】電源回路の一実施の形態の要部を示す回路図である。
【図３】フィラメント用端子Ｆ１に現れる電圧波形を示す図である。
【図４】フィラメント用端子Ｆ２に現れる電圧波形を示す図である。
【図５】フィラメント用端子Ｆ１−Ｆ２間の電圧波形を示す図である。
【図６】比較例の形態の要部を示す回路図である。
【図７】実施例１および比較例１のノイズシールドを測定した結果を示す図である。
【図８】実施例２および比較例２のノイズシールドを測定した結果を示す図である。
【図９】従来の蛍光表示装置に付設された回路を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本願発明に係る蛍光表示装置の一例を図１および図２に示す。図１は、平面視長方形を有する蛍光表示装置の短手方向断面図であり、図２はその蛍光表示装置に付設される電源回路の一実施の形態の要部を示す回路図である。
蛍光表示装置１は、電子を放出するフィラメント状のカソード（以下、フィラメントともいう）５と、このカソード５から放出された電子を受けるアノード６を有する基板２と、この基板２の周縁部に設けられたスペーサ４と、このスペーサ４を介して基板２を覆い内面に透明導電膜８が形成されたフロントガラス３と、カソード５とアノード６との間に配置されカソード５から放出される電子を制御するグリッド７とを備えている。透明導電膜８としては、インジウム錫オキサイド（ＩＴＯ）膜などが使用できる。
【００１３】
蛍光表示装置１には図２に示す電源回路が付設されており、この電源回路により、以下説明するように、フィラメント状のカソード５に方形波の電圧が印加され、かつフィラメントの一方の端子Ｆ２と接地間に発生する電圧が一定電圧を示すことになる。
【００１４】
電源回路１００は、制御回路１１と昇圧回路１０とカットオフ回路１２とを備えており、入力端子Ｐｉｎと出力端子Ｐｏｕｔとフィラメント用端子Ｆ１およびＦ２を有している。入力端子Ｐｉｎには直流電圧（入力電圧）Ｖｉが与えられる。出力端子Ｐｏｕｔからはアノード／グリッド用の直流電圧ＶＤＤ２が出力される。フィラメント用端子Ｆ１およびＦ２間には蛍光表示装置１のフィラメント状カソード５が接続される。
【００１５】
カットオフ回路１２は、第１のスイッチＳＷ１と、第２のスイッチＳＷ２と、抵抗Ｒと、ダイオードＤ１およびＤ２と、コンデンサＣ１およびＣ２とを備えている。スイッチＳＷ１とスイッチＳＷ２とは直流電圧Ｖｉの入力ラインＬ１と接地ラインＬ２（ＧＮＤ）との間に直列に接続されている。この直列接続において、スイッチＳＷ１は直流電圧Ｖｉの入力ラインＬ１側とされ、スイッチＳＷ２は接地ラインＬ２側とされている。また、スイッチＳＷ１には、抵抗ＲとダイオードＤ２とダイオードＤ１との直列接続回路が並列に接続されている。
【００１６】
このカットオフ回路１２において、ダイオードＤ１は定電圧素子として用いられ、ダイオードＤ２は逆流防止素子として用いられる。ダイオードＤ２はダイオードＤ１よりも直流電圧Ｖｉの入力ラインＬ１側に設けられている。すなわち、ダイオードＤ２のアノードが抵抗Ｒを介して電源電圧Ｖｉの入力ラインＬ１に接続され、ダイオードＤ２のカソードがダイオードＤ１のアノードに接続され、ダイオードＤ１のカソードがスイッチＳＷ１とスイッチＳＷ２との接続点に接続されている。なお、抵抗Ｒは、ダイオードＤ１およびＤ２を流れる順方向電流の設定用抵抗として用いられる。
【００１７】
コンデンサＣ１はダイオードＤ１に並列に接続されている。すなわち、コンデンサＣ１の一端がダイオードＤ１のアノード（定電圧素子の入力端）に、コンデンサＣ１の他端がダイオードＤ１のカソード（定電圧素子の出力端）に接続されており、ダイオードＤ１のアノードとコンデンサＣ１との接続点ＰＡにフィラメント用端子Ｆ１が接続されている。コンデンサＣ２はフィラメント用端子Ｆ２と接地ラインＬ２との間に接続されている。
【００１８】
制御回路１１は、直流電圧Ｖｉを動作電源とし、カットオフ回路１２のスイッチＳＷ１およびスイッチＳＷ２を周期的に互いに逆方向にオン／オフする。すなわち、「スイッチＳＷ１をオンとした時にはスイッチＳＷ２をオフとし、スイッチＳＷ１をオフとした時にはスイッチＳＷ２をオンとする」という動作を周期的に繰り返す。昇圧回路１０は、直流電圧Ｖｉを昇圧し、アノード／グリッド用の直流電圧ＶＤＤ２を生成する。
【００１９】
なお、制御回路１１において、スイッチＳＷ１およびスイッチＳＷ２を周期的に互いに逆方向にオン／オフする際のスイッチング周期Ｔやデューティ比（オンデューティ、オフデューティ）は調整することが可能である。スイッチング周期Ｔは、スイッチＳＷ１がオンしている時間（＝スイッチＳＷ２がオフしている時間）をｔon、スイッチＳＷ１がオフしている時間（＝スイッチＳＷ２がオンしている時間）をｔoffとすると、Ｔ＝ｔon＋ｔoffとして表される。また、スイッチＳＷ１のオンデューティＤonは、Ｄon＝ｔon／Ｔとして表される。スイッチＳＷ１のオフデューティＤoffは、Ｄoff＝ｔoff／Ｔ＝（Ｔ−ｔon）／Ｔ＝１−Ｄonとして表される。
【００２０】
フィラメント電圧：
［Ｆ１−ＧＮＤ間の波形］
制御回路１１のスイッチＳＷ１およびＳＷ２のオン／オフ制御によってフィラメント用端子Ｆ１に現れる電圧波形（Ｆ１−ＧＮＤ間の波形）を図３に示す。
スイッチＳＷ１がオフ、スイッチＳＷ２がオンとされると、抵抗Ｒ→ダイオードＤ２→ダイオードＤ１→スイッチＳＷ２の経路で電流が流れ、コンデンサＣ１の充電電圧Ｖc１はダイオードＤ１の順方向電圧ＶＦと等しくなる。したがって、ｔoffの期間、Ｆ１−ＧＮＤ間の電圧はＶc１＝ＶＦとなる。
【００２１】
スイッチＳＷ１がオン、スイッチＳＷ２がオフとされると、コンデンサＣ１の充電電圧Ｖc１にスイッチＳＷ１を介する直流電圧Ｖｉがプラスされ、接続点ＰＡの電位がＶｉ＋Ｖc１となる。したがって、ｔonの期間、Ｆ１−ＧＮＤ間の電圧はＶｉ＋Ｖc１となる。この場合、接続点ＰＡの電位がＶｉよりも高くなるが、ダイオードＤ２による逆流防止によって入力ラインＬ１側に電流が流れ込むことはない。
【００２２】
［Ｆ２−ＧＮＤ間の波形］
制御回路１１のスイッチＳＷ１およびＳＷ２のオン／オフ制御によってフィラメント用端子Ｆ２に現れる電圧波形（Ｆ２−ＧＮＤ間の波形）を図４に示す。
スイッチＳＷ１がオン、スイッチＳＷ２がオフとされると、コンデンサＣ１の充電電圧Ｖc１にスイッチＳＷ１を介する直流電圧Ｖｉがプラスされ、接続点ＰＡの電位がＶｉ＋Ｖc１となる。これにより、フィラメント５に電流Ｉｆ１が流れ、この電流（充電電流）Ｉｆ１によってコンデンサＣ２が充電される。
スイッチＳＷ１がオフ、スイッチＳＷ２がオンとされると、接続点ＰＡの電位がＶc１に戻されるため、フィラメント５にコンデンサＣ２からの放電電流Ｉｆ２が流れる。
【００２３】
スイッチＳＷ１がオンしてコンデンサＣ２に充電される電流Ｉｆ１・ＤonとスイッチＳＷ２がオンしてコンデンサＣ２から放電される電流Ｉｆ２・Ｄoffとは等しい。Ｉｆ１・Ｄon＞Ｉｆ２・Ｄoffの場合、Ｖc２は上がるがＩｆ２が増加し、結果的にＶc２を下げる。Ｉｆ１・Ｄon＜Ｉｆ２・Ｄoffの場合、Ｖc２は下がるがＩｆ１が増加し、結果的にＶc２を上げる。結局、Ｖc２は一定値を保とうとするので、Ｉｆ１・Ｄon＝Ｉｆ２・Ｄoffとなる。
【００２４】
Ｉｆ１・Ｄon＝Ｉｆ２・Ｄoffとなるので、（Ｖｉ＋Ｖc１−Ｖc２）・Ｄon＝（Ｖc２−Ｖc１）・（１−Ｄon）となり、この式を展開すると、Ｖｉ・Ｄon＋Ｖc１・Ｄon−Ｖc２Ｄon＝Ｖc２−Ｖc２・Ｄon−Ｖc１＋Ｖc１・Ｄonとなり、Ｖｉ・Ｄon＝Ｖc２−Ｖc１となる。したがって、Ｖc２＝Ｖｉ・Ｄon＋Ｖc１となり、Ｆ２−ＧＮＤ間の電圧はｔoffの期間、ｔonの期間ともに、Ｖc２＝Ｖｉ・Ｄon＋Ｖc１となる。その結果、Ｆ２−ＧＮＤ間の電圧は図４に示すように一定電圧値を示すことになる。
【００２５】
［Ｆ１−Ｆ２間の波形］
フィラメント用端子Ｆ１−Ｆ２間の電圧波形（Ｆ１−Ｆ２間の波形）は、フィラメント用端子Ｆ２に印加される電圧Ｖc２＝Ｖｉ・Ｄon＋Ｖc１を基準とすると、図５に示すような電圧波形となる。すなわち、フィラメント５の両端に印加される電圧は、制御回路１１によるスイッチＳＷ１およびＳＷ２のオン／オフ制御によって、電圧幅をＶｉとする方形波状の電圧（交流のフィラメント電圧）とされる。
【００２６】
本実施の形態では、図２に示すように、透明導電膜８の端子８ａはフィラメント用端子Ｆ２と電気的に接続されている。Ｆ２−ＧＮＤ間の電圧は図４に示すように一定電圧値を示すので、透明導電膜８には常に一定の電位が与えられることになる。
比較例として、透明導電膜８の端子８ｂをフィラメント用端子Ｆ１側と電気的に接続した場合を図６に示す。この場合、Ｆ１−ＧＮＤ間の電圧は図３に示すように方形波の電圧値を示す。
【実施例】
【００２７】
実施例１および比較例１
ドットマトリクス蛍光表示管（ＶＦＤ）モジュールとして、２５６×６４ドットの画素数、および１１５．０５×２８．６５ｍｍの表示エリアを有する、蛍光表示管ＧＵ２５６×６４Ｄ−３９００Ｂ（ノリタケ伊勢電子社商品名）を蛍光表示装置として用いて、透明導電膜８の端子８ａをフィラメント用端子Ｆ２に接続して実施例１とした。この実施例１の蛍光表示装置のスイッチング周波数３８０ｋＨｚで測定されるノイズ波形を図７（ａ）に示す。また、透明導電膜８の端子８ｂをフィラメント用端子Ｆ１に接続して比較例１とした。この比較例１のスイッチング周波数３８０ｋＨｚで測定されるノイズ波形を図７（ｂ）に示す。
図７（ａ）に示すように、実施例１の蛍光表示装置のノイズは、スイッチング周波数３８０ｋＨｚで１６．８４ｄＢμＶであった。これに対して、図７（ｂ）に示すように、比較例１の蛍光表示装置の同ノイズは、３０．２６ｄＢμＶであった。実施例１の蛍光表示装置は比較例１に対してノイズを１３．４２ｄＢμＶ抑制できた。
【００２８】
実施例２および比較例２
ドットマトリクス蛍光表示管（ＶＦＤ）モジュールとして、２５６×１２８ドットの画素数、および１４０．６５×７０．２５ｍｍの表示エリアを有する、蛍光表示管ＧＵ２５６×１２８Ｅ−３９１０（ノリタケ伊勢電子社商品名）を蛍光表示装置として用いて、透明導電膜８の端子８ａをフィラメント用端子Ｆ２に接続して実施例２とした。この実施例２の蛍光表示装置のスイッチング周波数９２ｋＨｚとその奇数倍高調波で測定されるノイズ波形を図８（ａ）に示す。また、透明導電膜８の端子８ｂをフィラメント用端子Ｆ１に接続して比較例２とした。この比較例２のスイッチング周波数９２ｋＨｚとその奇数倍高調波で測定されるノイズ波形を図８（ｂ）に示す。
図８（ａ）および図８（ｂ）に示すように、実施例２の蛍光表示装置の奇数倍高調波ノイズは、比較例１に対してそれぞれ１０ｄＢμＶ程度抑制できた。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
本発明の蛍光表示装置は、ノイズの発生を抑え高品位の表示が得られるので、家電製品、工業用機器、制御システム、コンピュータ周辺機器などの表示装置として利用できる。また、表示素子上にタッチパネルや各種センサー回路を配置する場合にも利用できる。
【符号の説明】
【００３０】
１  蛍光表示装置
２  基板
３  フロントガラス
４  スペーサ
５  カソード（フィラメント）
６  アノード
７  グリッド
８  透明導電膜
９  駆動回路
１０  昇圧回路
１１  制御回路
１２  カットオフ回路
１３  トランス
１４  交流電源
【図１】
2014182985.tif 000003
【図２】
2014182985.tif 000004
【図３】
2014182985.tif 000005
【図４】
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【図５】
2014182985.tif 000007
【図６】
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【図９】
2014182985.tif 000009
【図７】
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【図８】
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