JPS5852873Y2 - 直流電圧変換器 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は直流電圧変換器、殊に液晶表示装置駆動用電源
としての直流電圧変換器に関する。

本考案の目的は直流電圧変換器における出力電圧の電源
電圧変動釦よび負荷変動に対する依存性を補償し、直流
安定化電源としての特性を向上することにある。

本考案の他の目的は直流電圧変換器にかける安定化出力
電圧に然るべき温度依存性を呈しせしめ、特に液晶表示
装置駆動用電源としての適応を計ることである。

近年、液晶表示は低消費電力かつディジタル表示が可能
であるが故に、種々の表示装置への適応が試みられてい
る。

殊に、電源電池容量が僅少である電卓あるいは時計等に
おいては液晶表示素子が他の表示素子に対して顕著な優
位性を有している。

しかし、他面液晶表示はダイナミック表示方式に際して
多電源方式を必要とし、しかも電源電圧の安定性が要求
されている。

そこで本考案は上記液晶表示装置用電源として適応する
電圧安定性及び安定化電圧の温度依存性を有す直流電圧
変換器を提供するものである。

本考案を具体例により説明する。

第１図に従来の直流電圧変換器の具体例を示す。

第１図において弛張式発振器はスイッチングトランジス
タ１゜変換器−次巻線５、および帰還回路を構成する低
抗素子４、静電容量３、二次巻線６より構成される。

ダイオード２はトランジスタ１のエミッターベース間逆
方向電圧による破壊を防止するものである。

７，８，９．１０は出力直流電圧用二次巻線およびダイ
オード１１．１２，１３，１４、静電容量１５，１６，
１７，１８は整流回路を構成する。

第１図の如き変換器においては、その出力直流電圧は電
源電圧■１および負荷の変動に著しく影響を受ける。

例えば負荷を一定とした際の電源電圧Ｖ１−出力直流電
圧Ｖ。

１ 。３４特性をり り ッ 第２図に示すが、出力直流電圧Ｖ。

１ ２ ３ ４／ｄ電源電圧Ｖ０の増加に伴ないほぼ比
例して増加する結果となる。

また、第３図に示す如く、電源電圧■、一定の条件下に
おいても出力直流電圧端子間に供給する電流Ｉ。

４の増加に伴なう出力直流電圧の著し℃・減少が認めら
れる。

多くの電子装置、殊に液晶表示装置の電源として上記特
性を有す直流電圧変換器は全く有効ではない。

第４図に本考案の具体例を示す。

第４図の回路においては従来の回路に加え出力直流電圧
端子ＶＯＪＧ間に差動増幅器を設け、前記端子Ｖ。

４−Ｇ間における電圧変動を検出し、出力直流電圧を安
定化すへく、弛張発振器スイッチングトランジスタ１の
ベースに帰還制御を与えている。

前記差動増幅器は２つのトランジスタ１９，２０を有し
、一方のトランジスタ１９は基準電圧を与えることを目
的とし、抵抗素子２１およびダイオード乃至はツェナー
ダイオード２２によりバイアス電圧を受け、他方トラン
ジスタ２０は自身を介して弛張発振器スイッチングトラ
ンジスタ１におけるベース電流を制御することを目的と
し、抵抗素子２５および２４によりバイアス電圧を受け
る。

第５図に電源電圧Ｖ１の変化に伴なう動作状況の変化を
示す。

ツェナーダイオード２２の端子電圧をＶ２゜。抵抗素子
２４の端子電圧をＶ２４とする。

電源電圧■１が増加し、■ＣＩ に達すると■２゜〈■
２４となり制御用トランジスタ２０が導通し始め、トラ
ンジスタ１におけるベース電流を直流出力電圧端子より
負荷を通して吸収することにより、然るべき制御を行な
う。

その結果ＶＣＩ以上の電源電圧変動においても直流出力
電圧ＶＯ４は安定される。

特に上述の安定化制御回路を数個の直流出力電圧端子の
内最犬の負荷電流を供給する出力端子間に施すならば、
他の安定化制御回路を設けていない端子間の電圧も同時
に安定化される。

電源電圧ｖ１を一定とし負荷に変動を与える場合におい
ても第４図における制御回路は出力電圧の高安定性を保
障する。

変動に際して想定し得る最大の負荷（第３図Ｉ０４ＭＡ
Ｘ） を出力端子に与え、その条件下における出力端
子電圧（第３図■。

４ＭＩＮ ）に訃いて、既に第４図における差動増幅器
が安定化制御の動作状態にあるべく前記差動増幅器のバ
イアスを決定する。

その結果、負荷変動が第３図Ｉ４１の如く生じる場合に
も出力電圧はＶ。

４ＭＩＮ以下となることはなく、常に安定化制御がなさ
れ、単連電源電圧変動に対してと同様出力電圧の高安定
性が得られる。

本考案は安定化制御回路として差動増幅器を駆使するこ
とにより、第４図Ｓ４の特性曲線が示す如く直流電圧変
換器の液晶表示装置用電源への適応を可能とする。

本考案は、上述の電圧安定化に関する問題と同時に電圧
安定化に伴なう直流電圧変換器における電力効率の減少
の欠点をも解決する。

第５図に電源電圧ｖ１に対する電源電流Ｉ□、および電
力効率η特性を示す。

従来においては電圧安定化はジュール熱発生により保持
されねばならず、その結果電力効率の減少は必然であっ
た。

本考案の制御方法によれば、出力電圧安定化制御に際し
ても、変換器への入力電力を一定に保持する傾向を示す
。

その結果、定電力効率の特性を生ず。

第６図に本考案の他の具体例を示す。

第４図における差動増幅器におけるバイアス抵抗素子２
５に置き替え、サーミスタ２６を接続する。

トランジスタ２０がサーミスタ２５および抵抗素子２４
によりバイアス電圧を受けていることによう、安定化制
御電圧は温度特性を呈す。

温度上昇に伴ない、第４図におけるＶ２４％性はｖ２４
Ｔ曲線へと移動し、制御開始電源電圧ＶＣＩ Ｔが減少
すると同時に出力電圧ＶＯ４Ｔもよシ低い電圧値で安定
化されることとなる。

その結果、出力電圧■。４ の温度特性は第７図に示す
如くとなる。

さて、液晶表示装置はその許容電源電圧範囲が第８図に
示す如き温度特性を有し、その条件下において安定な動
作を保障する。

上述の温度特性を呈す直流電圧変換器を、単に温度補償
素子サーミスタの妥当な選択という操作のみで液晶表示
装置用電源に適応できる。

本考案による直流電圧変換器は温度特性の面においても
液晶表示用電源への適応の優位性を示す。

本考案は、弛張発振器におけるトランジスタベース電流
の二次側出力端子への吸収量制御を差動増幅器により遂
行し、出力電圧の高安定化を計るものである。

さらに本考案は温度補償素子の採用により安定化出力電
圧に温度特性を呈しせしめるものである。

本直流電圧変換器を液晶表示装置の直流電源として応用
した他の効果について述べる。

液晶表示装置は液晶表示素子自体が他の表示素子、例え
ばプラズマ、ＬＥＤ、ティシトロン等に比較し低電圧、
低消費電流、低消費電力であり、又、駆動回路もＣ−Ｍ
ＯＳで良く、駆動周波数も＋Ｈｚ〜百数十Ｈｚまで下げ
ることができる為、駆動が低消費電力でよく、液晶表示
装置全体も低電圧、低消費電流、低消費電力でよい。

又、液晶表示素子の薄さを生かし装置全体を薄型化、小
型化し、かつ低消費電力の利点を生かして安価にまとめ
るため、液晶表示装置に供給する電源も電池で行なわれ
る場合が多い。

この場合、電池電圧をそのまま液晶駆動電圧とすること
又は電池出力電圧を抵抗分割して、出力電圧の比例分を
液晶駆動電圧とすることは不都合が多い。

即ち、一般に液晶は、ある温度で一定のスレッショール
ド電圧を持ち、温度の変化に伴いスレッショールド電圧
が変化する。

これに対し、電池の（充）放電特性は（充）放電時間の
経過に伴い出力電圧が極めて変化し、又、周囲温度が異
ると（充）放電電圧が極めて異なる欠点を有する。

そのため、ある一定の温度で液晶表示装置を動かした場
合、電池出力電圧、または出力電圧に比例した電圧を液
晶パネルの駆動電圧とすると、電池の（充）放電時間の
相違で点灯すべき部分が点灯しなかったジ点灯してはな
らない部分が点灯してしまった９してしまう。

さらに点灯部分のコントラストも放電時間の経過と共に
下がってくる。

従って表示品質が極めて悪い表示装置となってしまう。

場合によっては表示そのものが的確な表示を示さないた
め実際の使用が不可能な表示器となってしまう。

しかるに、本考案の直流電圧変換器を上記電池の後に付
加して電池出力電圧の安定化が図れ、電池出力電圧が放
電時間の経過と共に著しく変化しても液晶への印加電圧
は一定の電圧を維持でき、点灯非点灯の区別が常に一定
で表示品質の良い液晶表示装置を提供できる。

また、液晶のスレッショールド電圧は周囲温度により変
化し、一般に周囲温度が上がるとスレッショールド電圧
は下がり、周囲温度が下がるとスレッショールド電圧は
上昇する。

マルチプレックス駆動すると、マルチフレックスの数が
多くなるにつれ、液晶を印加する電圧の点灯、非点灯の
電圧実効比は１に近くなり、精密な安定化電源が要求さ
れ、また液晶のスレッショールド電圧の温度変化も考慮
して、スレッショールド電圧の温度変化と同じ割合で変
化する液晶印加電圧が必要になる。

電池電圧をそのまま、または電池の出力電圧を抵抗分割
して出力電圧の比例電圧を液晶印加電圧とすると、電池
の出力電圧自体が温度特性があり、また、その温度特性
が、液晶のスレッショールド電圧の温度特性と一致しな
いため液晶の駆動、特にマルチフレックス駆動が困難に
なる。

例えば、リチウム電池の出力電圧は、周囲温度が高くな
るにつれ上がり、周囲温度が下がるにつれ出力電圧は低
下する。

しかし、これは、液晶のスレッショールド電圧が一般に
周囲温度が上がると下がり、下がると上がる現象に反し
、リチウム電池を使用すると、ある温度以外では使用で
きない。

しかし、本考案の直流電圧変換器に使用すると、電池が
放電時間の経過につれ、若しく電圧が変化するのに対し
、一定の電圧を提供し、さらに、本考案の第６図に示す
様に本考案の直流電圧変換器に温度補償素子を組み込む
と、上記温度補償素子の妥当な選択により液晶のスレッ
ショールド電圧の温度変化と同様の変化を提供する出力
電圧を提供できる。

また、電界効果型の液晶表示装置においては液晶表示に
視角依存性を生ずるが、本願の様に構成し直流電圧変換
器の出力電圧の温度特性が液晶表示装置の許容電源電圧
範囲の温度特性に合わせられると温度が変化しても明視
方向が常に一定で良好な表示品質を確保できる。

以上述べた様に本考案の直流電圧変換器は視覚誤差がな
く表示品質のすぐれた液晶表示装置を提供するために不
可欠な出力電圧特性を有し、極めて簡単に安価に製造で
きる利点を有する。

本考案は液晶表示装置が安定に動作するための条件を満
足する直流電源を提供し、その適応に釦いて絶大なる効
果を示す。

【図面の簡単な説明】

第１図・・・従来の直流電圧変換器の具体例、第２図・
・・第１図における回路の電源電圧−出力電圧特性、第
３図・・・第１図における回路の出力電流−出力電圧特
性、第４図・・・本考案直流電圧変換器の具体伊眠第５
図・・・第４図における回路の動作状態、第６図・・・
本考案直流電圧変換器の他の具体例、第７図・・・第６
図における回路の出力電圧温度特性、第８図・・・液晶
表示駆動電源の要求する許容電源電圧の温度特性。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 液晶表示装置を駆動する直流電圧変換器において、前記
   液晶表示装置がダイナミック表示方式によう駆動され、
   前記変換器は変圧器の１次巻線の一端が発振トランジス
   タのコレクタに接続され、二次巻線に発生する誘導起電
   力を前記発振トランジスタのベースに正帰還することに
   より発振を行なう弛張式発振回路と、出力電圧端子間に
   配置された差動増幅器とを有し、前記差動増幅器の一方
   のトランジスタはダイオード又はツェナーダイオードの
   バイアス電圧により基準電圧が与えられ、他方のトラン
   ジスタはバイアス電圧発生部に温度補償素子を含み該温
   度補償素子を介して前記出力電圧がバイアス電圧として
   与えられ、前記変換器の出力電圧の温度特性が前記液晶
   表示装置の許容電源電圧範囲の温度特性に合わせられた
   ことを特徴とするｉ！表示装置用の直流電圧変換器。