(57)【要約】【課題】  フィラメントパルス駆動方式を採用した蛍光表示管の駆動回路において、カットオフバイアス電圧発生回路の消費電力（無効電力）を低減すること。【解決手段】  蛍光表示管３のフィラメントＦは、制御回路１とカットオフバイアス電圧Ｅｋを発生するツェナーダイオードＺＤに接続されている。制御回路１の制御電圧Ｖｃ１によりトランジスタＴｒ１をオンにすると、フィラメントＦに入力電圧ＨＶが印加され、フィラメント電流が流れる。フィラメント電流は、ツェナーダイオードＺＤにも流れるが、入力電圧ＨＶが印加されている期間Ｔｈ１の間、制御電圧Ｖｃ２によってトランジスタＴｒ２をオンにすると、ツェナーダイオードＺＤは短絡されるため、フィラメント電流は、ツェナーダイオードＺＤを流れない。そしてカットオフバイアス電圧Ｅｋは、０Ｖになる。【選択図】                図１
2007072323.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フィラメントパルス電圧により電子放出用のフィラメントを駆動するフィラメントパルス駆動方式を採用した蛍光表示管の駆動回路において、フィラメントに印加するカットオフバイアス電圧を発生するカットオフバイアス電圧発生回路、カットオフバイアス電圧発生回路を短絡する短絡用スイッチング素子、及びその短絡用スイッチング素子の制御回路を備え、その制御回路により前記短絡用スイッチング素子を制御してフィラメントにフィラメントパルス電圧が印加されている期間カットオフバイアス電圧発生回路を短絡することを特徴とする蛍光表示管の駆動回路。
【請求項２】
請求項１記載の蛍光表示管の駆動回路において、フィラメント電源電圧をチョッピングして前記フィラメントパルス電圧を発生するチョッピング用スイッチング素子を備えていることを特徴とする蛍光表示管の駆動回路。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の蛍光表示管の駆動回路において、前記カットオフバイアス電圧発生回路は、ツェナーダイオードによって構成されていることを特徴とする蛍光表示管の駆動回路。
【請求項４】
陰極にカットオフバイアス電圧を印加せずに陰極電圧を印加して陽極を発光させない第１の期間と、陰極にカットオフバイアス電圧を印加し陰極電圧を印加せずに陽極を発光させる第２の期間とを、交互に繰返すことを特徴とする蛍光発光管の駆動方法。
【請求項５】
請求項４に記載の蛍光発光管の駆動方法において、前記陰極はフィラメントであり、前記陰極電圧はフィラメントパルス電圧であることを特徴とする蛍光発光管の駆動方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、フィラメントパルス駆動方式を採用した蛍光表示管の駆動回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
図３，図４により従来のフィラメントパルス駆動方式を採用した蛍光表示管の駆動回路を説明する。図３，図４に共通の部分は、同じ符号を使用している。
まず図３について説明する。なお図３のフィラメントパルス駆動方式は、例えば特許文献１に記載されている。
図３において、１は制御回路、３は蛍光表示管である。蛍光表示管３は、熱電子を放出するフィラメントＦ、フィラメントＦから放出された電子を制御するグリッドＧ１〜Ｇｎ、蛍光体を被着してあるアノード電極Ａ１〜Ａｍを備えている。アノード電極Ａ１〜Ａｍの蛍光体は、フィラメントＦから放出される電子によって励起され発光する。フィラメントＦには、制御回路１のフィラメント電源電圧（入力電圧）ＨＶが導線２１によって印加され、グリッドＧ１〜Ｇｎには、制御回路１のグリッド電源電圧（入力電圧）ＨＶが導線２３によって印加され、アノード電極Ａ１〜Ａｍには、制御回路１のアノード電源電圧（入力電圧）ＨＶが導線２４によって印加される。なおここではフィラメント電源電圧、グリッド電源電圧、アノード電源電圧は、同じ電圧に設定してある。
【０００３】
図３の駆動回路において、制御回路１から導線２２によってトランジスタＴｒ１に制御電圧Ｖｃを印加すると、トランジスタＴｒ１はオン（ＯＮ）になって入力電圧ＨＶがフィラメントＦに印加され、制御電圧Ｖｃを停止すると、トランジスタＴｒ１はオフ（ＯＦＦ）になって入力電圧ＨＶはフィラメントＦに印加されなくなる。即ち制御回路１の制御電圧ＶｃによってトランジスタＴｒ１をオン・オフ制御すると、入力電圧ＨＶは、チョッピングされて直流パルス電圧（所定のパルス幅のフィラメントパルス電圧）を発生し、トランジスタＴｒ１がオンしている期間、パルス状の入力電圧ＨＶがフィラメントＦに印加される。フィラメントＦには、入力電圧ＨＶが印加されている期間Ｔｈの間フィラメント電流が流れ、フィラメントＦを加熱する。
【０００４】
ところで蛍光表示管は、フィラメントを交流電圧で駆動する場合、一般に、選択されたアノード電極以外のアノード電極が発光する、いわゆる漏れ発光を防止するためにフィラメントにカットオフバイアス電圧を印加しているが、図３のようにフィラメントパルス駆動方式を採用した駆動回路においても、蛍光表示管の構造によってカットオフバイアス電圧が必要になる場合がある。例えば、グリッドとアノード電極をマトリクス状に配置したグラフィックタイプ等の蛍光表示管の場合、選択されたアノード電極と選択されたグリッド電極の交差部分が発光するが、両電極の交差部分は、アノード電極が選択されていると、グリッドが選択されていなくても漏れ発光することがある。またアノード基板に絶縁材層を形成し、その絶縁材層上にグリッドを形成する、いわゆるリブグリッドを備えた蛍光表示管やアノード電極に高電圧を印加するタイプの蛍光表示管は、漏れ発光することがある。その漏れ発光を防止するには、フィラメントにカットオフバイアス電圧を印加する必要がある。
【０００５】
カットオフバイアス電圧の発生には、ツェナーダイオードを用いたカットオフバイアス電圧発生回路が提案されている（例えば非特許文献１参照）。
図４は、図３の駆動回路にツェナーダイオードからなるカットオフバイアス電圧発生回路を付加した駆動回路の例である。
図４（ａ）は、駆動回路を示し、図４（ｂ）は、図４（ａ）の駆動回路の各箇所の電圧波形を示す。
図４（ａ）の駆動回路は、フィラメントＦの負側にツェナーダイオードＺＤを接続し、ツェナーダイオードＺＤによってカットオフバイアス電圧Ｅｋを発生している。なお導体２１とツェナーダイオードＺＤの間には、抵抗Ｒを接続してあるが、抵抗値が大きいため無視できる。
図４（ｂ−１）は、フィラメントＦのトランジスタＴｒ１側の端部イの電圧波形Ｅｆ１を、図１（ｂ−２）は、フィラメントＦのツェナーダイオードＺＤ側の端部ロの電圧波形Ｅｆ２を、図１（ｂ−３）は、グリッドＧ１〜Ｇｎの電圧波形Ｖｇを夫々示す。なお図１（ｂ−１）〜図１（ｂ−３）は、入力電圧ＨＶ＝２４Ｖ、カットオフバイアス電圧Ｅｋ＝５Ｖに設定してある。
【０００６】
フィラメントＦには、トランジスタＴｒ１のオンの期間Ｔｈ１の間入力電圧ＨＶ（２４Ｖ）が印加されるが、カットオフバイアス電圧Ｅｋ（５Ｖ）も印加される。したがってフィラメント電流（フィラメントＦを加熱する電流）に寄与するフィラメントピーク電圧（フィラメント有効電圧）Ｅｆｐｐ（ＨＶ−Ｅｋ）は、１９Ｖになる。
グリッドＧ１〜Ｇｎは、フィラメントＦに入力電圧ＨＶが印加されていない期間Ｔｈ２の間（期間Ｔｈ１とＴｈ１の間）に走査され、入力電圧ＨＶのグリッド電源電圧Ｖｇ１〜Ｖｇｎ（２４Ｖ）が順次印加される。グリッドＧ１〜Ｇｎには、入力電圧ＨＶ（２４Ｖ）に加えてカットオフバイアス電圧Ｅｋ（５Ｖ）も印加されるから、制御電圧として有効な電圧（有効グリッド電圧）ｅｃは、１９Ｖ（ＨＶ−Ｅｋ）になる。
【０００７】
【特許文献１】特開２００４−２９４７２７号公報
【非特許文献１】松本正一編著、「電子ディスプレイ」、第１版第３刷、株式会社オーム社、平成１１年７月２５日、Ｐ．１６９
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
図４（ａ）のフィラメントパルス駆動方式を採用した駆動回路の場合、フィラメントＦには、トランジスタＴｒ１がオンになり、入力電圧ＨＶが印加されている期間Ｔｈ１の間にフィラメント電流が流れるが、そのフィラメント電流は、同時にツェナーダイオードＺＤにも流れる。したがってその期間Ｔｈ１の間ツェナーダイオードＺＤには、無効電力が発生する。
本願発明は、その無効電力の発生に鑑み、フィラメントパルス駆動方式を採用した蛍光表示管の駆動回路において、フィラメントの加熱時におけるツェナーダイオード等のカットオフバイアス電圧発生回路の消費電力（無効電力）を低減することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本願発明は、その目的を達成するため、請求項１に記載の蛍光表示管の駆動回路は、フィラメントパルス電圧により電子放出用のフィラメントを駆動するフィラメントパルス駆動方式を採用した蛍光表示管の駆動回路において、フィラメントに印加するカットオフバイアス電圧を発生するカットオフバイアス電圧発生回路、カットオフバイアス電圧発生回路を短絡する短絡用スイッチング素子、及びその短絡用スイッチング素子の制御回路を備え、その制御回路により前記短絡用スイッチング素子を制御してフィラメントにフィラメントパルス電圧が印加されている期間カットオフバイアス電圧発生回路を短絡することを特徴とする。
請求項２に記載の蛍光表示管の駆動回路は、請求項１記載の蛍光表示管の駆動回路において、フィラメント電源電圧をチョッピングして前記フィラメントパルス電圧を発生するチョッピング用スイッチング素子を備えていることを特徴とする。
請求項３に記載の蛍光表示管の駆動回路は、請求項１又は請求項２に記載の蛍光表示管の駆動回路において、前記カットオフバイアス電圧発生回路は、ツェナーダイオードによって構成されていることを特徴とする。
請求項４に記載の蛍光発光管の駆動方法は、陰極にカットオフバイアス電圧を印加せずに陰極電圧を印加して陽極を発光させない第１の期間と、陰極にカットオフバイアス電圧を印加し陰極電圧を印加せずに陽極を発光させる第２の期間とを、交互に繰返すことを特徴とする。
請求項５に記載の蛍光発光管の駆動方法は、請求項４に記載の蛍光発光管の駆動方法において、前記陰極はフィラメントであり、前記陰極電圧はフィラメントパルス電圧であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本願発明の蛍光表示管の駆動回路は、フィラメント電流が流れている期間、ツェナーダイオードＺＤ等のカットオフバイアス電圧発生回路を短絡して、そのカットオフバイアス電圧発生回路の消費電力（無効電力）を低減することができる。またカットオフバイアス電圧発生回路の消費電力は、小さいから、カットオフバイアス電圧発生回路のツェナーダイオードＺＤ等の回路素子に放熱手段を設ける必要がない。したがって小型のツェナーダイオードＺＤ等の回路素子を用いることができる。
【００１１】
本願発明の蛍光表示管の駆動回路は、フィラメント電流が流れている期間、カットオフバイアス電圧は０Ｖになるから、その分フィラメント電流に寄与するフィラメントピーク電圧（フィラメント有効電圧）を高くすることができる。したがって同じ入力電圧（フィラメント電源電圧（陰極電圧））により、高い輝度を達成できるし、或いは同じ輝度を低い入力電圧（フィラメント有効電圧）で達成できる。
本願発明の蛍光表示管の駆動回路は、入力電圧（フィラメント電源電圧（陰極電圧））の印加時（フィラメントパルス電圧の印加時）のデューテイ比が小さくなるから、点灯期間デューテイ比が大きくなり、したがって輝度が高くなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図１、図２により本願発明の実施例に係るフィラメントパルス駆動方式を採用した蛍光表示管の駆動回路を説明する。なお図１、図２に共通の部分は、同じ符号を使用している。
【実施例】
【００１３】
図１は、蛍光表示管の駆動回路と各個所の電圧波形を示す。
図１（ａ）は、駆動回路を示し、図１（ｂ）は、図１（ａ）の駆動回路の各箇所の電圧波形を示す。
まず図１（ａ）において、１は制御回路、３は蛍光表示管である。蛍光表示管３は、熱電子を放出するフィラメント（陰極）Ｆ、フィラメントＦから放出された電子を制御するグリッドＧ１〜Ｇｎ、蛍光体を被着してあるアノード電極（陽極）Ａ１〜Ａｍを備えている。アノード電極Ａ１〜Ａｍの蛍光体は、フィラメントＦから放出される電子によって励起され発光する。
【００１４】
ＺＤは、カットオフバイアス電圧発生回路用のツェナーダイオード、Ｔｒ１は、チョッピング用スイッチング素子のトランジスタ、Ｔｒ２は、カットオフバイアス電圧発生回路の短絡用スイッチング素子のトランジスタ、Ｒは、抵抗である。なお抵抗Ｒの抵抗値は大きいため無視できる。ツェナーダイオードＺＤは、フィラメントＦの負側に接続しており、カットオフバイアス電圧Ｅｋを発生してフィラメントＦに印加する。トランジスタＴｒ１，Ｔｒ２は、制御回路１の制御電圧（制御信号）Ｖｃ１，Ｖｃ２によってオン（ＯＮ）・オフ（ＯＦＦ）制御され、トランジスタＴｒ１は、フィラメントＦに印加する入力電圧ＨＶをチョッピングし、トランジスタＴｒ２は、ツェナーダイオードＺＤの短絡・短絡解除を行う。
【００１５】
フィラメントＦには、制御回路１のフィラメント電源電圧（陰極電圧）［入力電圧］ＨＶが導線２１によって印加され、グリッドＧ１〜Ｇｎには、制御回路１のグリッド電源電圧（入力電圧）ＨＶが導線２３によって印加され、アノード電極Ａ１〜Ａｍには、制御回路１のアノード電源電圧（入力電圧）ＨＶが導線２４によって印加される。なおここではフィラメント電源電圧、グリッド電源電圧、アノード電源電圧は、同じ入力電圧ＨＶに設定してある。
【００１６】
次に図１（ｂ−１）〜（ｂ−３）の電圧波形について説明する。
図１（ｂ−１）は、フィラメントＦのトランジスタＴｒ１側の端部イの電圧波形Ｅｆ１を、図１（ｂ−２）は、フィラメントＦのツェナーダイオードＺＤ側の端部ロの電圧波形Ｅｆ２を、図１（ｂ−３）は、グリッドＧ１〜Ｇｎの電圧波形Ｖｇを、夫々示す。なお図１（ｂ−１）〜図１（ｂ−３）は、入力電圧ＨＶ＝２４Ｖ、カットオフバイアス電圧Ｅｋ＝５Ｖに設定してある。
フィラメントＦには、入力電圧ＨＶが印加される期間（第１の期間）Ｔｈ１の間フィラメント電流が流れる（後述する）。
グリッドＧ１〜Ｇｎは、入力電圧ＨＶがフィラメントＦに印加されない期間（第２の期間）Ｔｈ２の間（期間Ｔｈ１とＴｈ１の間）に走査され、入力電圧ＨＶのグリッド電源電圧Ｖｇ１〜Ｖｇｎ（２４Ｖ）が順次印加される。
アノード電極Ａ１〜Ａｍの選択された電極には、入力電圧ＨＶがフィラメントＦに印加されていない期間Ｔｈ２の間に入力電圧ＨＶのアノード電源電圧（２４Ｖ）が印加され、選択されたアノード電極と選択されたグリッド電極の交差部分が発光する。
【００１７】
図１（ａ）の駆動回路において、制御回路１から導線２２１によってトランジスタＴｒ１に制御電圧Ｖｃ１を印加すると、トランジスタＴｒ１はオンになって入力電圧ＨＶがフィラメントＦに印加され、制御電圧Ｖｃ１を停止すると、トランジスタＴｒ１はオフになって入力電圧ＨＶはフィラメントＦに印加されなくなる。即ち制御回路１の制御電圧Ｖｃ１によってトランジスタＴｒ１をオン・オフ制御すると、入力電圧ＨＶは、チョッピングされて直流パルス電圧（パルス幅Ｔｈ１のフィラメントパルス電圧）を発生し、トランジスタＴｒ１がオンしている期間Ｔｈ１の間、パルス状の入力電圧ＨＶがフィラメントＦに印加される。フィラメントＦには、入力電圧ＨＶが印加されている期間Ｔｈ１の間フィラメント電流が流れ、フィラメントＦを加熱する。入力電圧ＨＶが印加されない期間Ｔｈ２の間、フィラメント電流は流れないが、フィラメントＦは、その間予熱によって熱電子を放出する。なおフィラメントＦにフィラメント電流が流れると、フィラメント電位勾配（フィラメントの電圧降下によりフィラメントの両端の電位が異なる）により発光輝度傾斜が発生して画質を低下させるため、期間Ｔｈ１の間は、アノード電極とグリッド電極は、オフ状態にしてフィラメントＦの電子放出を停止する。フィラメントＦにフィラメント電流が流れると、フィラメント電流は、ツェナーダイオードＺＤにも流れ、カットオフバイアス電圧Ｅｋが発生する。
【００１８】
トランジスタＴｒ１がオンになり、フィラメントＦに入力電圧ＨＶが印加されている（フィラメントパルス電圧が印加されている）期間Ｔｈ１の間、制御回路１から導線２２２によってトランジスタＴｒ２に制御電圧Ｖｃ２を印加すると、トランジスタＴｒ２はオン（ＯＮ）になって、ツェナーダイオードＺＤを短絡する。ツェナーダイオードＺＤが短絡されると、カットオフバイアス電圧Ｅｋは０Ｖになる。
【００１９】
図１（ａ）の駆動回路は、トランジスタＴｒ１がオンになり、入力電圧ＨＶ（２４Ｖ）がフィラメントＦに印加されると、フィラメント電流が流れてフィラメントＦを加熱するが、その際、ツェナーダイオードＺＤは、トランジスタＴｒ２によって短絡されているから、フィラメント電流は、トランジスタＴｒ２を流れ、ツェナーダイオードＺＤには流れない。そしてカットオフバイアス電圧Ｅｋは、０Ｖになる。
したがってフィラメントＦの加熱に寄与するフィラメントピーク電圧（フィラメント有効電圧）Ｅｆｐｐは、Ｅｆｐｐ＝入力電圧ＨＶ＝２４Ｖとなる。即ち図１（ａ）の駆動回路は、フィラメントＦにフィラメント電流が流れる期間Ｔｈ１の間、カットオフバイアス電圧Ｅｋは０Ｖになるから、その分フィラメントピーク電圧Ｅｆｐｐを高くすることができ、かつツェナーダイオードＺＤによって消費される電力（無効電力）を低減することができる。
一方グリッドＧ１〜Ｇｎには、入力電圧ＨＶ（２４Ｖ）に加えてカットオフバイアス電圧Ｅｋ（５Ｖ）も印加されるから、制御電圧として有効な電圧（有効グリッド電圧）ｅｃは、１９Ｖ（ＨＶ−Ｅｋ）になる。
【００２０】
次に図２により、図１（ａ）の駆動回路において、フィラメントＦにフィラメント電流が流れているときの無効電力について説明する。なお比較のため図２には、図４（ａ）の駆動回路の無効電力等も記載してある。
図２（ａ）は、図１（ａ）の駆動回路のフィラメント関連部分を示し、図２（ｂ）は、図２（ａ）の駆動回路の各個所の電圧等の数値を示す。
【００２１】
図２（ｂ）について、入力電圧（フィラメント電源電圧）ＨＶは、図1、図４ともに２４Ｖ、カットオフバイアス電圧Ｅｋは、図1、図４ともに５Ｖ、フィラメントの加熱に寄与するフィラメントピーク電圧（フィラメント有効電圧）Ｅｆｐｐは、図４が１９Ｖ、図1が２４Ｖである。入力電圧ＨＶの印加時間（フィラメントパルス電圧のパルス幅）Ｔｈ１のデューテイ比は、図４が１／４０、図１が１／６４である。入力電圧ＨＶの印加時のフィラメント電流は、図４が６３３ｍＡ、図１が８００ｍＡ、入力電圧ＨＶ印加時の無効電圧は、図４が５Ｖ、図１が０．３Ｖ（トランジスタＴｒ２の降下電圧）、入力電圧ＨＶ印加時の無効電力は、図４が３１６７ｍＷ、図１が２４０ｍＷである。デューテイ比に基づく平均無効電力は、図４が７９．２ｍＷ（３１６７ｍＷ／４０）、図１が３．７５ｍＷ（２４０ｍＷ／６４）、点灯期間デューテイ比は、図４が３９／４０、図１が６３／６４である。
【００２２】
以上のように平均無効電力は、図４が７９．２ｍＷでのあるに対して図1は３．７５ｍＷであるから、図１の平均無効電力は、図４の平均無効電力の５％程度に低減する。また入力電圧ＨＶ印加時の無効電力は、図４が３１６７ｍＷであるのに対して、図１は２４０ｍＷであるから、図１の入力電圧ＨＶ印加時の無効電力は、図４の無効電力の１３分の１程度にまで低減できる。したがって図1の駆動回路は、消費電力を小さくすることができ、かつツェナーダイオードＺＤは、消費電力が小さくなるから、放熱手段を設ける必要がなく、小型のものを用いることができる。
【００２３】
図１の駆動回路は、フィラメントＦに入力電圧ＨＶを印加したとき、カットオフバイアス電圧Ｅｋは０Ｖになるから、高いカットオフバイアス電圧Ｅｋが必要な場合にも、蛍光表示管をフィラメントパルス駆動することができる。また図１の駆動回路は、前記のようにカットオフバイアス電圧Ｅｋが０Ｖになるから、同じ入力電圧ＨＶ、即ち同じフィラメント電源電圧についてみると、カットオフバイアス電圧Ｅｋを０Ｖにできない場合よりも輝度を高くでき、また同じ輝度に対してはカットオフバイアス電圧Ｅｋを０Ｖにできない場合よりも入力電圧ＨＶを低くすることができる。
入力電圧ＨＶの印加時のデューテイ比は、図４が（１／４０）であるのに対して、図１は（１／６４）であるから、点灯期間デューテイ比は、図1の方が図４より大きくなり、したがって輝度が高くなる。
【００２４】
前記実施例は、カットオフバイアス電圧発生回路をツェナーダイオードＺＤによって構成する例について説明したが、ツェナーダイオード以外の定電圧素子又は定電圧回路を用いてもよい。また前記実施例は、スイッチング素子としてトランジスタＴｒ１，Ｔｒ２を用いる例について説明したが、トランジスタ以外のスイッチング素子であってもよい。
前記実施例は、蛍光表示管について説明したが、蛍光表示管の他、プリントヘッド用発光管、平面型ＣＲＴ等の蛍光発光管であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本願発明の実施例に係る蛍光表示管の駆動回路を示す。
【図２】図1と図４の駆動回路の各個所の電圧等の数値を示す。
【図３】従来のフィラメントパルス駆動方式を採用した蛍光表示管の駆動回路を示す。
【図４】図３にツェナーダイオードを用いたカットオフバイアス電圧発生回路を付加した駆動回路を示す。
【符号の説明】
【００２６】
１    制御回路
３    蛍光表示管
Ｅｋ    カットオフバイアス電圧
Ｅｆ１，Ｅｆ２    イ、ロ個所の電圧
Ｅｆｐｐ    フィラメントピーク電圧
ｅｃ    グリッド有効電圧
ＨＶ    入力電圧（フィラメント電源電圧、グリッド電源電圧、アノード電源電圧）
ＺＤ    ツェナーダイオード
【図１】
2007072323.tif 000003
【図２】
2007072323.tif 000004
【図３】
2007072323.tif 000005
【図４】
2007072323.tif 000006