DE69510573T2

DE69510573T2 - Verfahren und Gerät zum Betreiben eines Lumineszenselementes

Info

Publication number: DE69510573T2
Application number: DE69510573T
Authority: DE
Inventors: Yuji Fujita
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1994-02-09
Filing date: 1995-01-31
Publication date: 2000-01-27
Anticipated expiration: 2015-02-01
Also published as: EP0667733A1; US5581160A; JPH0845663A; KR0166432B1; CN1070683C; EP0667733B1; DE69510573D1; CN1112773A; KR950026316A

Description

Hintergrund der Erfindung

1. Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum leuchten lassen eines Elektroluminiszenz(EL)-Elementes und insbesondere ein Verfahren und eine Vorrichtung zum leuchten lassen eines EL-Elementes, das eine geringe Größe bei großer Helligkeit hat.

2. Beschreibung des Standes der Technik

Ein (EL)-Element hat die Vorteile einer dünnen Bauweise, eines geringen Gewichts und einer flexiblen Gestalt und wird zur Hintergrundbeleuchtung einer Flüssigkristallvorrichtung verwendet. Um die EL-Vorrichtung leuchten zu lassen, benötigt man eine Wechselspannung von ungefähr 100 V und ungefähr 800 Hz. Um so eine Wechselspannung zu erhalten, verwendet man allgemein einen Wechselrichter zur Umwandlung von Gleichspannung in Wechselspannung. Als Wechselrichter hat man einen eigenerregten Typ von Wechselrichter verwendet, der eine Sperrschwingschaltung enthält, die aus einem Transformator, Transistoren, Widerständen und Kondensatoren besteht, wie in der japanischen geprüften Patentanmeldung JP-B-Sho-62-15032 vorgeschlagen. Zusätzlich wird in der japanischen geprüften Patentanmeldung JP-B-Sho-62-11314 ein Wechselrichter vorgeschlagen, bei dem das EL-Element eine 10 cm² kleine Fläche hat und mit einem einzelnen Trockenelement angesteuert wird.
Bei dem Wechselrichter vom eigenerregten Typ, der eine Sperrschwingschaltung enthält, ist die Schaltung einfach, jedoch muß das Verhältnis der Primärwicklung und der Sekundärwicklung eines Transformators größer werden, wenn eine Versorgungs-Gleichspannung kleiner wird, weshalb man einen großen Transformator benötigt. Zusätzlich, wenn die Fläche des EL-Elementes verringert wird, wird die Ansteuerfrequenz des EL-Elementes vergrößert, falls die Induktivität der Sekundärwicklung die gleiche ist. Da aber die Ansteuerfrequenz in bezug auf die Lebens dauer und den Wirkungsgrad nicht in großem Umfang vergrößert werden kann, wird die Ansteuerfrequenz auf ungefähr 800 Hz gehalten, indem die Induktivität der Sekundärwicklung des Transformators größer gemacht wird. Wird in diesem Fall das EL-Element von 10 cm² mit 800 Hz angesteuert, muß die Induktivität zum Beispiel 10 H oder mehr betragen. Daher kann der Transformator nicht kleiner gemacht werden.
Unter Bezugnahme auf Fig. 1 wird als nächstes der in der JP-B-Sho-62-11314 vorgeschlagene Wechselrichter beschrieben.
Der Wechselrichter enthält hauptsächlich eine Ladeschaltung 1010, eine Entladeschaltung 1020 und eine Steuerschaltung 1030. Die Ladeschaltung 1010 enthält eine Verstärkungsschaltung, bestehend aus einem Induktor L1, einem Bipolartransistor Tr1 und einer Schwingschaltung 1011 zum Ein-/Ausschalten des Transistors Tr1, und eine Diode D1 zum Gleichrichten des verstärkten Stroms, und die Entladeschaltung 1020 besteht aus einem Transistor Tr2.
Als nächstes wird der Betrieb des Wechselrichters beschrieben. Wenn die Steuerschaltung 1030 der Schwingschaltung 1011 ein Ladesteuersignal zuführt, wie in Fig. 2A gezeigt, schwingt die Schwingschaltung 1011 als Antwort auf das Ladesteuersignal, wie in Fig. 2B gezeigt, und führt das Schwingungssignal der Basis des Transistors Tr1 zu. Wenn das Schwingungssignal auf dem hohen Pegel ist, wird der Transistor Tr1 eingeschaltet, so daß Strom durch den Induktor L1 fließt. In diesem Zeitpunkt wird die elektromagnetische Energie (1/2)·1·I² im Induktor L1 gespeichert, wobei L die Induktivität des Induktors L1 ist und 1 ein Spitzenwert des durch den Induktor L1 fließenden Stroms ist. Nachfolgend, wenn das Schwingungssignal auf den niedrigen Pegel geht, wird der Transistor Tr1 ausgeschaltet, so daß die im Induktor L1 gespeicherte elektromagnetische Energie durch die Diode D1 auf das kapazitive EL-Element übertragen und darin gespeichert wird. Auf diese Weise, indem der Umschaltbetrieb des Schwingungssignals zwischen dem hohen Pegel und dem niedrigen Pegel wiederholt wird, wird das EL-Element schrittweise geladen, wie in Fig. 2D gezeigt. In diesem Zustand wechselt das Ladesteuersignal auf den niedrigen Pegel, so daß die Schwingschaltung 101 l die Schwingung stoppt. Während die Schwingung in der Schwingschaltung 1011 gestoppt wird, führt die Steuerschaltung 1030 der Entladeschaltung 1020 ein Entladesteuersignal zu, wie in Fig. 2C gezeigt. Der Transistor Tr2 der Entladeschaltung 1020 wird eingeschaltet, um das EL-Element dazu zu bringen, die gespeicherte Ladung zu entladen. Eine einzelne Betriebsdauer im Wechselrichter ist wie oben beschrieben beendet. Das EL-Element leuchtet in der einzelnen Dauer zweimal auf, d. h. beim Laden und Entladen.
Bei der EL-Element-Leuchtvorrichtung, die eine Niederspannungs-Stromversorgung wie z. B. eine Trockenbatterie verwendet, wie in der JP-B-Sho-62-1 1314, muß die Schwingungsfrequenz um 2 Stellen höher als die Ansteuerfrequenz des EL-Elementes sein, weshalb die Induktivität des Induktors L1 ungefähr einige hundert pH betragen muß. Dieser Wert ist um 5 Stellen kleiner als der des Transformators in dem obigen eigenerregten Typ von Wechselrichter, der die Sperrschwingschaltung enthält. Die EL-Element-Leuchtvorrichtung benötigt jedoch die Steuerschaltung zusätzlich zu der Ladeschaltung und der Entladeschaltung. Zusätzlich muß die Steuerschaltung die zwei verschiedenen, kompliziert gesteuerten Signale zur Steuerung der Ladeschaltung und der Entladeschaltung erzeugen. Als Folge davon wird die Leuchtvorrichtung kompliziert, so daß sie nicht verkleinert werden kann, was zu den hohen Kosten der Leuchtvorrichtung führt.
Im Falle, daß eine Niederspannungs-Stromversorgung wie eine Trockenbatterie verwendet wird, ist das Schaltelement zum Ansteuern des Induktors L1 außerdem auf einen Bipolartransistor mit niedriger Betriebsspannung beschränkt. Da der Bipolartransistor allgemein eine große Ausschaltzeit von zum Beispiel mehr als 1 us hat, fließt ein Teil des Stroms, der in das EL-Element fließen soll, während des Übergangs des Bipolartransistors vom Durchlaßzustand in den Sperrzustand durch den Bipolartransistor. Als Folge davon wird die Ladeenergie für das EL-Element vermindert, so daß die Lichtausbeute verschlechtert wird, was es schwierig macht, sehr helles Leuchten des EL-Elementes zu erzielen.
Aus der GB-A-1 540 562 und der US-A-5 172 032 - und außerdem der JP-B-Sho- 62-11341 - ist eine EL-Element-Leuchtvorrichtung bekannt, die folgendes aufweist: eine erste Schaltung zum Selbstschwingen, um ein erstes Signal mit einer ersten Frequenz zu erzeugen, und zum allmählichen Aufladen des EL-Elementes als Antwort auf das erste Signal, und eine zweite Schaltung zum Selbstschwingen, um ein zweites Signal mit einer zweiten Frequenz zu erzeugen, und zum Entladen der im EL-Element gespeicherten Ladung als Antwort auf das zweite Signal, und wobei die erste Frequenz des ersten Signals größer als die zweite Frequenz des zweiten Signals ist. Das zweite Signal hat hier ein aktives Zeitintervall von wesentlich mehr als 10% jeder Zeitdauer.
Da man diese hochspezialisierten integrierten Schaltungen benötigt, sind die Vorrichtungsgröße und die Herstellungskosten beträchtlich.

Abriß der Erfindung

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum leuchten lassen eines EL-Elementes mit geringer Größe und dünnem Aufbau zu schaffen.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum leuchten lassen eines EL-Elementes mit hoher Lichtausbeute zu schaffen.
Noch eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum leuchten lassen eines EL-Elementes zu schaffen, womit ein EL- Element mit großer Helligkeit leuchten gelassen werden kann.
Zur Lösung eines Aspektes der vorliegenden Erfindung unterscheidet sich eine Elektroluminiszenz(EL)-Element-Leuchtvorrichtung für ein EL-Element gemäß Anspruch 1 dadurch von dem oben erörterten Stand der Technik, daß das zweite Signal nur während eines Zeitintervalles gleich oder kleiner als 10% jeder Zeitdauer des zweiten Signals aktiv ist.
Zur Lösung eines weiteren Aspektes der vorliegenden Erfindung umfaßt ein Verfahren, ein Elektroluminiszenz(EL)-Element leuchten zu lassen, die Verfahrensschritte, daß man
ein erstes und ein zweites Signal selbstschwingen läßt,
während eines Teils jeder Dauer des ersten Signals Energie speichert,
die gespeicherte Energie während des anderen Teils jeder Dauer des ersten Signals auf das EL-Element überträgt, und
als Antwort auf das zweite Signal Ladung von dem EL-Element entlädt, und wobei die erste Frequenz des ersten Signals größer als die zweite Frequenz des zweiten Signals ist und das zweite Signal nur während eines Zeitintervalles gleich oder kleiner als 10% jeder Zeitdauer des zweiten Signals aktiv ist.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist ein Blockdiagramm, das eine konventionelle EL-Element-Leuchtvorrichtung mit einem Wechselrichter zeigt,
Fig. 2A bis 2D sind Zeitdiagramme zur Erläuterung des Betriebs der in Fig. 1 gezeigten konventionellen EL-Element-Leuchtvorrichtung,
Fig. 3 ist ein Blockdiagramm, das eine EL-Element-Leuchtvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt,
Fig. 4A bis 4D sind Zeitdiagramme zur Erläuterung des Betriebs der EL-Element- Leuchtvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform,
Fig. 5 ist ein Blockdiagramm, das eine Modifizierung der EL-Element-Leuchtvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt,
Fig. 6 ist ein Blockdiagramm, das einen Multivibrator zeigt, der in der EL-Element- Leuchtvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform verwendet werden kann,
Fig. 7 ist ein Blockdiagramm, das eine EL-Element-Leuchtvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt,
Fig. 8A bis 8C sind Zeitdiagramme zur Erläuterung des Betriebs der EL-Element- Leuchtvorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform,
Fig. 9 ist ein Graph, der die Charakteristik von Drain-Strom zu Gate-Spannung eines FET zeigt, der in der EL-Element-Leuchtvorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform verwendet wird,
Fig. 10 ist ein Blockdiagramm, das eine EL-Element-Leuchtvorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt,
Fig. 11 A bis 11 C sind Zeitdiagramme zur Erläuterung des Betriebs der EL-Element- Leuchtvorrichtung gemäß der dritten Ausführungsform, und
Fig. 12 ist ein Blockdiagramm, das die EL-Element-Leuchtvorrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.

Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen

Die EL-Element-Leuchtvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen nachfolgend im Detail beschrieben.
Als erstes wird die EL-Element-Leuchtvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf Fig. 3 beschrieben. Unter Bezugnahme auf Fig. 3 ist die EL-Element-Leuchtvorrichtung 1 zwischen einer Gleichstromversorgung Vin und einem kapazitiven EL-Element verbunden. Die EL- Element-Leuchtvorrichtung 1 enthält hauptsächlich eine Ladeschaltung 10 und eine Entladeschaltung 20. Die Ladeschaltung 10 enthält eine Verstärkungsschaltung 12, bestehend aus einem Induktor L1 mit einer Induktivität L als ein induktives Element, der am Anschluß mit der Stromversorgung verbunden ist, einem Bipolartransistor Tr1 als ein erstes Schaltelement, dessen Kollektor mit dem Induktor L1 verbunden ist und dessen Emitter mit der Erde verbunden ist, und einer Schwingschaltung 11 zur Erzeugung eines Schwingungssignals, um es einer Basis des Transistors Tr1 zuzuführen, so daß der Transistor Tr1 ein-/ausgeschaltet wird, und eine Diode D1, die an der Anode mit dem Induktor und an der Kathode mit dem EL-Element verbunden ist, zum Gleichrichten des verstärkten Stroms, und die Entladeschaltung 20 besteht aus einem Transistor Tr2 als ein zweites Schaltelement, dessen Kollektor mit dem EL-Element verbunden ist und dessen Emitter mit der Erde verbunden ist, und einer Schwingschaltung 21 zur Erzeugung eines Schwin gungssignals, um es einer Basis des Transistors Tr2 zuzuführen.
Als nächstes wird der Betrieb der EL-Element-Leuchtvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform unter Bezugnahme auf Fig. 4A bis 4D beschrieben. Die Schwingschaltung 11 schaltet mit einer kurzen Zeitdauer oszillierend zwischen einem hohen Pegel und einem niedrigen Pegel um, wie in Fig. 4A gezeigt, und führt das Schwingungssignal der Basis des Transistors Tr1 zu. Wenn das Schwingungssignal auf dem hohen Pegel ist, wird der Transistor Tr1 eingeschaltet, so daß Strom durch den Induktor L1 fließt, wie in Fig. 4B gezeigt. In diesem Zeitpunkt wird elektromagnetische Energie, die dem Quadrat des durch den Induktor L1 fließenden Stroms proportional ist, 12, im Induktor L1 gespeichert. Nachfolgend, wenn das Schwingungssignal auf den niedrigen Pegel geht, wird der Transistor Tr1 ausgeschaltet, so daß die im Induktor L1 gespeicherte elektromagnetische Energie durch die Diode D1 auf das kapazitive EL-Element übertragen und darin gespeichert wird. Auf diese Weise, indem der Umschaltbetrieb der Schwingschaltung 1 l zwischen dem hohen Pegel und dem niedrigen Pegel wiederholt wird, wird das EL-Element schrittweise geladen, wie in Fig. 4D gezeigt. Wenn die Ladespannung eine Schwellenspannung des EL-Elementes übersteigt, leuchtet das EL-Element. Die Schwingungsfrequenz der Schwingschaltung 11 liegt in einem Bereich von einigen zehn KHz bis einige MHz. Das heißt, die Frequenz ist um 1 bis 3 Stellen höher als die eines Ansteuersignals des EL-Elementes (später zu beschreiben), weshalb die Induktivität des Induktors L1 nur einige hundert uH beträgt, so daß die Leuchtvorrichtung mit einem kleineren Induktor zustande gebracht werden kann.
In dem Zustand, in dem das EL-Element geladen ist, führt die Schwingschaltung 21 der Basis des Transistors Tr2 ein Schwingungssignal als das Ansteuersignal zu, das ein vorbestimmtes Einschaltverhältnis hat und zwischen einem hohen Pegel und einem niedrigen Pegel wechselt, wie in Fig. 4C gezeigt. Die Frequenz des Ansteuersignals, d. h. die Ansteuerfrequenz, ist gleich der Leuchtfrequenz des EL- Elementes und beträgt normalerweise ungefähr 800 Hz. In der Entladeschaltung 20 wird der Transistor Tr2 ausgeschaltet, während das Schwingungssignal aus der Schwingschaltung 21 auf dem niedrigen Pegel ist, so daß der Entladebetrieb ge stoppt wird. Als Folge wird das EL-Element durch den Ladebetrieb der Ladeschaltung 10 aufgeladen, so daß die Spannung an den Anschlüssen des EL-Elementes ansteigt. Wenn das Schwingungssignal aus der Schwingschaltung 21 auf den hohen Pegel wechselt, wird der Transistor Tr2 eingeschaltet, so daß die im EL- Element gespeicherte Ladung durch den Transistor Tr2 entladen wird, wie in Fig. 4D gezeigt. Daher fällt die Spannung am Anschluß des EL-Elementes ab. Da die Ladeschaltung 10 immer arbeitet, arbeiten in diesem Fall die Ladeschaltung 10 und die Entladeschaltung 20 beide gleichzeitig. Hat jedoch der Entladetransistor Tr2 eine große Strombelastbarkeit, kann beinahe alle im EL-Element gespeicherte Ladung entladen werden. Daher kann der Lade- und Entladebetrieb des EL-Elementes zuverlässig durchgeführt werden, und die Leuchthelligkeit wird nie verschlechtert. Außerdem, da die Ladeschaltung 10 und die Entladeschaltung 20 beide gleichzeitig arbeiten, ist der Stromverbrauch in der Ladeschaltung 10 während der Entladedauer gering. Das Entladezeitintervall wird jedoch auf gleich oder kleiner als ungefähr 10% der Leuchtdauer des EL-Elementes eingestellt. Mit anderen Worten, das Einschaltverhältnis des Schwingungssignals aus der Schwingschaltung 21 ist gleich oder kleiner als 10%. Daher ist der Verlust sehr klein und hat keinen ungünstigen Einfluß auf den Stromverbrauch.
Wie oben beschrieben, besteht bei der vorliegenden Erfindung die Ladeschaltung aus einer Schwingschaltung, einem Induktor, einem Transistor und einer Diode und besteht die Entladeschaltung aus einer Schwingschaltung und einem Transistor. Die konventionelle Steuerschaltung, die einen komplizierten Aufbau hat, wird daher nicht benötigt, und die EL-Element-Leuchtvorrichtung mit geringer Größe und dünnem Aufbau kann mit niedrigen Kosten geschaffen werden.
Fig. 5 ist ein Blockdiagramm, das eine Modifizierung der EL-Element-Leuchtvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform zeigt, bei der ein Transformator T1 anstelle des Induktors verwendet wird. Beim Verkleinern ist die Modifizierung weniger vorteilhaft als die erste Ausführungsform, die den Induktor verwendet, da der Transformator verwendet wird. Da aber die an das EL-Element angelegte Spannung größer gemacht werden kann, wird es möglich, das EL-Element mit großer Helligkeit leuchten zu lassen. Ein Anschluß der Primärwicklung ist mit der Gleichstromversorgung verbunden, und ein Anschluß der Sekundärwicklung ist mit der Diode D1 verbunden. Ein zentraler Abgriff des Transformators T1 ist mit dem Kollektor des Transistors Tr1 verbunden. Die Bestandteile sind die gleichen wie in der ersten, in Fig. 3 gezeigten Ausführungsform. Daher ist das Arbeitsprinzip der EL-Element-Leuchtvorrichtung, die den Transformator verwendet, im wesentlichen das gleiche wie das der obigen ersten Ausführungsform, die den Induktor verwendet. Das Ausgangssignal auf der Sekundärwicklungsseite des Transformators T1 wird auf Basis der durch die Induktivität auf der Primärseite des Transformators T1 gespeicherten Energie durch die Sekundärwicklung auf eine höhere Spannung verstärkt. Die Induktivität auf der Primärwicklungsseite des Transformators T1 kann somit ungefähr gleich der Induktivität des Induktors L1 sein, soviel wie einige hundert pH, und die Induktivität auf der Sekundärwicklungsseite des Transformators T1 beträgt maximal einige mH. Daher kann der Transformator mit einer um ungefähr vier Stellen kleineren Induktivität realisiert werden als der, der in dem eigenerregten Typ von Wechselrichter verwendet wird.
Der in Fig. 5 gezeigte Transformator T1 ist ein Transformator, bei dem die Primärwicklung elektrisch mit der Sekundärwicklung verbunden ist. Man kann aber auch einen Transformator wie z. B. einen gewöhnlichen Transformator verwenden, bei dem die Primärwicklung elektrisch von der Sekundärwicklung isoliert ist.
Bei der in Fig. 3 oder 5 gezeigten EL-Element-Leuchtvorrichtung kann ein in Fig. 6 gezeigter Multivibrator als Schwingschaltung verwendet werden. Als Folge ist der Aufbau der Schwingschaltung einfach, und sie kann als ein IC hergestellt werden, was in einer Verkleinerung der Leuchtvorrichtung resultiert.
Als nächstes wird unter Bezugnahme auf Fig. 7 die EL-Element-Leuchtvorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben, die eine Niederspannungs-Gleichstromversorgung wie z. B. eine Trockenbatterie verwendet. Unter Bezugnahme auf Fig. 7 enthält die EL-Element-Leuchtvorrichtung eine Ladeschaltung 110, eine Entladeschaltung 120 und eine Steuerschaltung 130.
Die Ladeschaltung 110 enthält eine Verstärkungsschaltung 112 und eine Diode D1, die an der Anode mit der Stromversorgung Vin und an der Kathode mit dem EL-Element verbunden ist. Die Verstärkungsschaltung 112 besteht aus einer Schwingschaltung 111, die zwischen der Stromversorgung Vin und der Erde verbunden ist, um ein Schwingungssignal zu erzeugen, einer FET-Ansteuerschaltung 113, einem Induktor, der zwischen der Stromversorgung Vin und der Diode D1 verbunden ist, und einem FET, dessen Drain mit dem Verbindungsknoten zwischen dem Induktor L1 und der Diode D1 verbunden ist und dessen Source mit der Erde verbunden ist. Die FET-Ansteuerschaltung 113 enthält einen Induktor L2, der mit der Stromversorgung Vin verbunden ist, eine Diode D2, die an der Anode mit dem Induktor L2 verbunden ist, einen Transistor Tr3, dessen Kollektor mit der Kathode der Diode D2 verbunden ist, dessen Basis mit der Schwingschaltung 111 verbunden ist, um das Schwingungssignal zu empfangen, und dessen Emitter mit der Erde verbunden ist, und einen Kondensator C1, der zwischen dem Kollektor des Transistors Tr3 und der Erde verbunden ist. Das Gate des FET ist mit dem Kollektor des Transistors Tr3 verbunden. Der mit dem Gate des FET verbundene Kondensator C1 dient zur Stabilisierung der Gate-Spannung des FET. Daher kann man den Kondensator C1 weglassen, falls die Gate-Kapazität groß ist. Die Entladeschaltung 120 enthält einen Transistor Tr2, dessen Kollektor mit dem EL-Element verbunden ist, dessen Basis mit der Steuerschaltung 130 verbunden ist und dessen Emitter mit der Erde verbunden ist. Die Steuerschaltung 130 erzeugt ein Ladesteuersignal und ein Entladesteuersignal.
Als nächstes wird das Arbeitsprinzip der EL-Element-Leuchtvorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform unter Bezugnahme auf Fig. 8A bis 8C beschrieben. Das Arbeitsprinzip der Leuchtvorrichtung ist im wesentlichen das gleiche wie das in der ersten Ausführungsform. Die Schwingschaltung 111 schwingt als Antwort auf ein Ladesteuersignal von der Steuerschaltung 130, um das Schwingungssignal zu erzeugen. Fig. 8A zeigt die Signalform der Ausgangssignals der Schwingschaltung 111 in der Ladeschaltung 110. Das Ausgangssignal hat die Signalform, bei der der hohe Pegel und der niedrige Pegel mit einer vorbestimmten Dauer abwechselnd erscheinen. Der Transistor Tr3 wird auf Basis des Schwingungssignals mit dem hohen Pegel ein- oder ausgeschaltet. Wenn das Schwingungssignal auf dem hohen Pegel ist, so daß der Transistor Tr3 eingeschaltet ist, fließt der Strom von der Gleichstromversorgung Vin in den Induktor L2, wie in Fig. 8B gezeigt. In diesem Zeitpunkt wird die Energie, die dem Quadrat des Stroms proportional ist, im Induktor L2 gespeichert. Wenn das Schwingungssignal in den niedrigen Zustand wechselt, so daß der Transistor Tr3 ausgeschaltet wird, wird die Energie ausgestoßen und durch die Diode D2 im Gate-Kondensator des FET und dem Kondensator C1 gespeichert. Auf diese Weise wird dem Gate des FET eine Spannung zugeführt, die höher als eine Schwellenspannung ist, wie in Fig. 8C gezeigt, und der FET wird eingeschaltet. In diesem Zeitpunkt wird die Energie im Induktor L1 gespeichert. Wenn das Schwingungssignal wieder auf den hohen Pegel geht, wird der Ladebetrieb des Induktors L2 durchgeführt. Gleichzeitig wird die im Kondensator C1 gespeicherte Ladung durch den Transistor Tr3 entladen, so daß der FET ausgeschaltet wird. Als Folge wird die während des Durchlaßzustandes des FET im Induktor L1 gespeicherte Energie während des Sperrzustandes des FET durch die Diode D1 im EL-Element gespeichert. Dieser Ladebetrieb wird wiederholt, bis das EL-Element allmählich oder schrittweise auf eine vorbestimmte Spannung aufgeladen ist. Nachdem das EL-Element auf die vorbestimmte Spannung aufgeladen ist, arbeitet der Transistor Tr2 in der Entladeschaltung 120 als Antwort auf ein Entladesteuersignal von der Steuerschaltung 130, um die im EL-Element gespeicherte Ladung zu entladen, so daß das EL-Element aufleuchten gelassen wird.
Wenn die EL-Element-Leuchtvorrichtung verwendet wird, um das EL-Element von zum Beispiel 10 cm² mit einer Trockenbatterie von 1,5 V leuchten zu lassen, erzielt man bei der konventionellen EL-Element-Leuchtvorrichtung, die einen Bipolartransistor verwendet, mit 60 mW nur die Helligkeit von 3 cd/m². Auf der anderen Seite kann man bei der EL-Element-Leuchtvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung unter der gleichen Bedingung die Helligkeit von 8 cd/m² erzielen, was das 2,5-fache des Wertes bei der konventionellen Vorrichtung ist.
In einem Fall, in dem die Versorgungsspannung der Stromversorgung einige Volt höher als die Schwellenspannung des FET ist, kann man den FET verwenden, selbst wenn die FET-Ansteuerschaltung 113 nicht vorgesehen ist. Da man aber einen größeren Drain-Strom erzielen kann, d. h. der Durchlaßwiderstand ist kleiner, wenn die Gate-Spannung höher ist, kann man in dem Bereich von Gate-Spannung größer als die Schwellenspannung des FET (2,5 V), wie in Fig. 9 gezeigt, mit der EL-Element-Leuchtvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung die hohe Lichtausbeute erzielen.
Weiterhin kann man die Schwingschaltungen 111 und 221 aus einem Multivibrator bilden, der zwei Transistoren, zwei Kondensatoren und vier Widerstände enthält, wie in Fig. 6 gezeigt. In diesem Fall ist kein kostspieliger IC nötig, und er kann weiter verkleinert werden.
Da die EL-Element-Leuchtvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung die Steuerschaltung enthält, hat sie in bezug auf die geringe Größe und den dünnen Aufbau weniger Vorteile als die erste Ausführungsform, Die Lichtausbeute ist jedoch höher als in der ersten Ausführungsform, und die Durchführbarkeit ist höher. Weiterhin kann man wie bei der Modifizierung der ersten Ausführungsform einen Transformator anstelle des Induktors L1 von Fig. 7 verwenden. In diesem Fall kann man eine höhere Spannung an das EL-Element anlegen, so daß man erreichen kann, daß das EL-Element mit größerer Helligkeit leuchtet.
Als nächstes wird die EL-Element-Leuchtvorrichtung 200 gemäß der dritten Ausführungsform beschrieben, bei der die Steuerschaltung 130 aus der zweiten Ausführungsform weggelassen ist, so daß die Verkleinerung, der dünne Aufbau und die hohe Lichtausbeute der EL-Element-Leuchtvorrichtung mit niedrigen Kosten erzielt werden können. Unter Bezugnahme auf Fig. 10 verwendet die EL-Element- Leuchtvorrichtung 200 den FET und die FET-Ansteuerschaltung 213 wie in der obigen zweiten Ausführungsform, jedoch ist die Steuerschaltung weggelassen. Das heißt, die Ladeschaltung arbeitet immer, und der Entladetransistor Tr2 wird mit einer vorbestimmten Dauer mit einem vorbestimmten Einschaltverhältnis eingeschaltet. Als Folge wird die im EL-Element gespeicherte Ladung stoßweise entladen, wie in der in Fig. 3 gezeigten ersten Ausführungsform. Auf diese Weise wird die Spannung auf die gleiche Weise wie in der ersten Ausführungsform an das EL-Element angelegt, und es wird leuchten gelassen.
Als nächstes wird unter Bezugnahme auf Fig. 12 die EL-Element-Leuchtvorrichtung gemäß der vierten Ausführungsform beschrieben. In dieser Ausführungsform wird ein Multivibrator als die Schwingschaltung und FET-Ansteuerschaltung als eine Einheit verwendet. Das heißt, der Transistor Tr3 der FET-Ansteuerschaltung wird als ein Ansteuertransistor Tr4 des Multivibrators verwendet. Außerdem werden der Induktor L2 und die Diode D2 als eine Last des Ansteuertransistors Tr4 verwendet, und ein Kondensator C2, der eine konstante Zeit lang mit dem Kollektor des Transistors Tr3 verbunden ist, wird als der Kondensator C1 in der FET-Ansteuerschaltung verwendet. Als Folge steigt die Kollektorspannung des Ansteuertransistors Tr3 aufgrund der Spannung des Kondensators C2 auf eine Spannung an, die ausreicht, um den FET einzuschalten, wenn der Transistor Tr3 ausgeschaltet wird, selbst wenn eine Niederspannungs-Stromversorgung wie z. B. eine Trockenbatterie verwendet wird. Aus diesem Grunde kann der FET in der EL-Element-Leuchtvorrichtung verwendet werden, die die Niederspannungs-Stromversorgung verwendet. Die gegenüber der ersten Ausführungsform hinzuzufügenden Teile sind nur der Induktor L2, die Diode D2 und der FET.
Wie oben beschrieben, ist in Übereinstimmung mit der EL-Element-Leuchtvorrichtung der vorliegenden Erfindung ein als das induktive Element verwendeter Induktor oder Transformator um 4 bis 5 Stellen kleiner als derjenige der konventionellen EL-Element-Leuchtvorrichtung. Außerdem benötigt man keine komplizierte Ansteuerschaltung. Weiterhin wird das Schaltelement, etwa ein Transistor, durch die Schwingschaltung gesteuert. Daher ist die EL-Element-Leuchtvorrichtung von geringer Größe, von dünner Bauweise und kostengünstig. Die Schwingschaltungen arbeiten immer, da die Ladeschaltung weggelassen ist. In diesem Fall kann der Verluststromverbrauch auf ein Minimum reduziert werden, da die Entladeschaltung nur während eines kleinen Zeitintervalles jeder Periode betrieben wird, nämlich eines Zeitintervalles kleiner als 10% der Periode.
Weiterhin kann das EL-Element selbst in einem Fall, daß eine Niederspannungs-Stromversorgung wie z. B. eine Trockenbatterie als Gleichstromversorgung verwendet wird, mit großer Helligkeit leuchten gelassen werden, da ein FET mit einer schnelleren Schaltgeschwindigkeit verwendet werden kann. Wird in diesem Fall ein aus Teilen wie den Transistoren und Widerständen bestehender Multivibrator verwendet, um den FET anzusteuern, und wird einer der Transistoren für den Multivibrator und die FET-Ansteuerschaltung gemeinsam verwendet, kann die Anzahl der Teile in der EL-Element-Leuchtschaltung auf ein Minimum reduziert werden, und man kann die Beleuchtung mit großer Helligkeit erzielen. Wegen dieser Merkmale ist die EL-Element-Leuchtvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung für Hintergrundbeleuchtung bei der Flüssigkristallanzeige eines elektronischen Gerätes kleiner Bauweise geeignet.

Claims

1. Elektroluminiszenz(EL)-Element-Leuchtvorrichtung für ein Elektroluminiszenz(EL)- Element, mit

einer ersten Schaltung (10, 210) zum Selbstschwingen, um ein erstes Signal mit einer ersten Frequenz zu erzeugen, und zum allmählichen Aufladen des EL-Elementes als Antwort auf das erste Signal, und

einer zweiten Schaltung (20, 220) zum Selbstschwingen, um ein zweites Signal mit einer zweiten Frequenz zu erzeugen, und zum Entladen der im Elektroluminiszenz(EL)-Element gespeicherten Ladung als Antwort auf das zweite Signal, und wobei die erste Frequenz des ersten Signals größer als die zweite Frequenz des zweiten Signals ist, und dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Signal nur während eines Zeitintervalles gleich oder kleiner als 10% jeder Zeitdauer des zweiten Signals aktiv ist.

2. Elektroluminiszenz(EL)-Element-Leuchtvorrichtung nach Anspruch 1, bei der die erste Schaltung (10, 210) ein induktives Element (L1, T1) enthält und in dem induktiven Element Energie speichert und die gespeicherte Energie auf das Elektroluminiszenz(EL)-Element überträgt.

3. Elektroluminiszenz(EL)-Element-Leuchtvorrichtung nach Anspruch 2, bei der das induktive Element entweder ein Induktor (L1) oder ein Transformator (T1) ist.

4. Elektroluminiszenz(EL)-Element-Leuchtvorrichtung nach Anspruch 1, bei der die erste Schaltung folgendes enthält:

ein induktives Element (L1), das mit einer Gleichstrom-Stromversorgung verbunden ist,

ein Gleichrichterelement (D1), das an der Anode mit dem induktiven Element verbunden ist und an der Kathode mit dem EL-Element verbunden ist,

ein Schaltelement (Tr1, FET), das mit einem Knoten zwischen dem induktiven Element und dem Gleichrichterelement und der Erde verbunden ist, zum Schalten als Antwort auf das erste Signal, und

eine Ansteuerschaltung (310) zum Erzeugen des ersten Signals, um das Schaltelement anzusteuern, so daß während eines Durchlaßzustandes des Schaltelementes Energie in dem induktiven Element gespeichert wird und während eines Sperrzustandes des Schaftelementes auf das Elektroluminiszenz(EL)-Element übertragen wird.

5. Elektroluminiszenz(EL)-Element-Leuchtvorrichtung nach Anspruch 1, bei der die erste Schaltung folgendes enthält:

ein Gleichrichterelement (D1), das an der Anode mit dem induktiven Element verbunden ist und an der Kathode mit dem Elektroluminiszenz(EL)-Element verbunden ist,

ein Schaltelement (213), das mit einem Knoten zwischen dem induktiven Element und dem Gleichrichterelement und der Erde verbunden ist, zum Schalten als Antwort auf das erste Signal,

eine selbstschwingende Schaltung (211) zum Erzeugen des ersten Signals, und eine Ansteuerschaltung (213) zum Ansteuern des Schaltelementes als Antwort auf das erste Signal, so daß während eines Durchlaßzustandes des Schaltelementes Energie in dem induktiven Element gespeichert wird und während eines Sperrzustandes des Schaltelementes auf das Elektroluminiszenz(EL)-Element übertragen wird.

6. Elektroluminiszenz(EL)-Element-Leuchtvorrichtung nach Anspruch 1, bei der die erste Schaltung während eines Teils jeder Dauer des ersten Signals Energie speichert und die gespeicherte Energie während des anderen Teils jeder Dauer des ersten Signals auf das Elektroluminiszenz(EL)-Element überträgt.

7. Elektroluminiszenz(EL)-Element-Leuchtvorrichtung nach Anspruch 6, bei der die erste Schaltung folgendes enthält:

ein Schaltelement (Tr1, FET), das mit einem Knoten zwischen dem induktiven Element und dem Gleichrichterelement zur Erde verbunden ist, zum Schalten als Antwort auf ein Ansteuersignal,

eine Schaltung (211) zum Selbstschwingen, um ein erstes Signal zu erzeugen, und eine Ansteuerschaltung (213), die auf das erste Signal antwortet, um das Ansteuersignal zu erzeugen und dem Schaltelement zuzuführen, so daß während des Teils jeder Dauer des ersten Signals Energie in dem induktiven Element gespeichert wird und während des anderen Teils jeder Dauer des ersten Signals auf das Elektroluminiszenz(EL)-Element übertragen wird.

8. Elektroluminiszenz(EL)-Element-Leuchtvorrichtung nach Anspruch 4, bei der die erste Schaltung folgendes enthält:

ein Schaltelement (FET), das mit einem Knoten zwischen dem induktiven Element und dem Gleichrichterelement und zur Erde verbunden ist, zum Umschalten zwischen einem Durchlaßzustand und einem Sperrzustand, und

eine Ansteuereinrichtung (213, 310) zum Ansteuern des Schaltelementes während Selbstschwingen, um das erste Signal zu erzeugen, so daß während des Teils jeder Dauer des ersten Signals Energie in dem induktiven Element gespeichert wird und während des anderen Teils jeder Dauer des ersten Signals auf das Elektroluminiszenz(EL)-Element übertragen wird.

9. Elektroluminiszenz(EL)-Element-Leuchtvorrichtung nach Anspruch 1, bei der die erste Schaltung mit einer Gleichstrom-Stromversorgung verbunden ist, deren Versorgungsspannung niedriger als eine Schwellenspannung eines FET ist, und die folgendes enthält:

ein induktives Element (L1), das mit der Gleichstrom-Stromversorgung verbunden ist,

einen FET (FET) mit einem Drain, der mit einem Knoten zwischen dem induktiven Element und dem Gleichrichterelement verbunden ist, und mit einer Source, die mit der Erde verbunden ist, zum Umschalten zwischen einem Durchlaßzustand und einem Sperrzustand, und

eine Spannungserhöher-Einrichtung (21 l; 213) zum Selbstschwingen, um das erste Signal zu erzeugen, zum Spannungserhöhen der Versorgungsspannung auf eine Spannung höher als die Schwellenspannung des FET als Antwort auf das erste Signal, so daß während eines Durchlaßzustandes des FET Energie in dem induktiven Element gespeichert wird und während eines Sperrzustandes des FET auf das Elektroluminiszenz(EL)-Element übertragen wird.

10. Elektroluminiszenz(EL)-Element-Leuchtvorrichtung nach Anspruch 4, bei der die Ansteuerschaltung ein zusätzliches induktives Element (L2) enthält, zum Ansteuern des Schaltelementes durch in dem zusätzlichen induktiven Element gespeicherte Energie.

11. Elektroluminiszenz(EL)-Element-Leuchtvorrichtung nach Anspruch 4, bei der die Ansteuerschaltung folgendes enthält:

einen Multivibrator (310), der zwei Transistoren und ein zusätzliches induktives Element enthält, das mit einem Kollektor eines der beiden Transistoren verbunden ist, zum Ansteuern des Schaltelementes während der Erzeugung des ersten Signals, so daß das Schaltelement durch in dem zusätzlichen induktiven Element gespeicherte Energie durchgesteuert wird, wenn der eine Transistor gesperrt ist.

12. Verfahren, ein Elektroluminiszenz(EL)-Element leuchten zu lassen, mit den Verfahrensschritten, daß man ein erstes und ein zweites Signal selbstschwingen läßt,

während eines Teils jeder Zeitdauer des ersten Signals Energie speichert, die gespeicherte Energie während des anderen Teils jeder Zeitdauer des ersten Signals auf das Elektroluminiszenz(EL)-Element überträgt, und

als Antwort auf das zweite Signal Ladung von dem Elektroluminiszenz(EL)-Element überträgt, und

wobei die erste Frequenz des ersten Signals größer als die zweite Frequenz des zweiten Signals ist, und dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Signal nur während eines Zeitintervalles gleich oder kleiner als 10% jeder Zeitdauer des zweiten Signals aktiv ist.