JP2008026901A - 電界放出ディスプレイに応用される電源 - Google Patents

Abstract

【課題】電界放出ディスプレイに応用される電源を提供する。
【解決手段】電源制御装置と高圧出力回路と中高圧／低圧／負圧出力回路を含む電源を提出した。電源制御装置はパルス周波変調器と発振器と比較器とロジック回路を含んで、外部系統回路を駆動するものである。高圧出力回路はフィードバックコンバーターと倍圧整流回路を含んで、高電圧を出力するものである。中高圧／低圧／負圧出力回路は昇圧回路を含んで、低電圧を出力するものである。中高圧／低圧／負圧出力回路は三倍圧チャージポンプ回路と線形穏圧回路を含んで、中高電圧を出力するものである。中高圧／低圧／負圧出力回路は二倍圧チャージポンプ回路と負圧穏圧回路を含んで、負電圧を出力するものである。
【選択図】図２

Description

この発明は電源に関し、特に電界放出ディスプレイに応用される電源に関する。

電界放出ディスプレイ（ＦＥＤ）とは、平面状の電子放出源(エミッター)から真空中に電子を放ち、蛍光体にぶつけて発光させる原理の表示装置である。ブラウン管の電子銃にあたる装置を平面状にした技術で、ブラウン管（ＣＲＴ）のような明るくてコントラストの高い画面を大型平面ディスプレイで実現する。発光原理はブラウン管と同様で、電子を真空中に放って発光面に塗布された蛍光物質にぶつけるというものである。ブラウン管では電子を放出する電子銃が発光面から十数〜数十ｃｍ離れた位置に一つあるが、ＦＥＤではガラス基板上に微小な突起状の電極が画素と同じ数だけ格子状に並んでおり、各々が数ｍｍ離れて向かい合って配置されたガラス基板上の蛍光体に向けて電子を発射する。

電界放出ディスプレイの電源は高圧（〜３ＫＶ）、低圧、正電圧、負電圧などを出力する。一般的に、電界放出ディスプレイに応用される電源は（１）高圧出力、（２）中高圧出力、（３）低圧出力、及び（４）負圧出力など、四つの電圧を出力して、四つの電圧のパルス幅変調回路へ提供する。図１（ａ）は従来の電界放出ディスプレイにおける高圧出力回路を示す図で、図１（ｂ）は従来の電界放出ディスプレイにおける中高圧／低圧／負圧出力回路を示す図である。

図１（ａ）に示したように、高圧出力回路１１は第１パルス幅変調回路１１１、第２パルス幅変調回路１１２、第１トランジスタＭ１、第２トランジスタＭ２、変圧器Ｔ、ダイオードとキャパシタにより組成された整流回路１１３、低電圧源１１４、及び抵抗回路Ｒｓｅｔを含む。高圧出力回路１１はプッシュプル回路である。この回路において、互いに逆方向のパルス幅変調回路１１１と１１２は、トランジスタＭ１とＭ２とともに穏圧、駆動作業をする。低電圧源１１４は、変圧器Ｔによって昇圧されて、整流回路１１３によって整流されて、高電圧として出力される。

図１（ｂ）に示したように、中高圧／低圧／負圧出力回路１２は、低電圧源１２１と三つの転換回路を含む。第１昇圧（Ｂｏｏｓｔ）転換回路は、第１インダクタＬ１と第３トランジスタＭ３と第１ダイオードＤ１により組成される。第２昇圧転換回路は、第２インダクタＬ２と第４トランジスタＭ４と第２ダイオードＤ２により組成される。この二つの昇圧転換回路はそれぞれに中高電圧と低電圧を出力する。降／昇圧（Ｂｕｃｋ／Ｂｏｏｓｔ）転換回路は、第３インダクタＬ３と第５トランジスタＭ５と第３ダイオードＤ３により組成され、負電圧を出力する。三つのインダクタＬ１〜Ｌ３はエネルギーを貯蔵して放出するものである。三つのトランジスタＭ１〜Ｍ３はそれぞれのパルス幅変調回路とともに電圧を制御して安定させるものである。図１（Ｃ）はパルス幅変調回路の信号を示した図である。

図１（ａ）〜（ｃ）から見れば、従来の電界放出ディスプレイに応用される電源にとっては、五つのトランジスタ（Ｍ１〜５）、五つのパルス幅変調回路、及び五つのインダクタ（Ｔ、Ｌ１〜Ｌ３）により組成された四つの転換回路が必要である。しかしながら、この四つの転換回路において、多くのスペースを要るため小型化に不利で、三つのインダクタＬ１〜Ｌ３及び変圧器ＴがＥＭＩを発生させる可能もある。それゆえに、従来の電界放出ディスプレイに応用される電源はコストも高くて、ＥＭＩにも耐えにくい。

したがって、電界放出ディスプレイに応用される電源を提出する必要がある。従来の電界放出ディスプレイに応用される電源より少ない転換回路で四つの電源出力を組成して、低いコストの要る電源制御装置を構成することができる。

本発明は電界放出ディスプレイに応用される電源を提出した。この電源は、電源制御装置と高圧出力回路と中高圧／低圧／負圧出力回路を含む。

好ましく、該電源制御装置はパルス周波変調器と発振器と比較器とロジック回路を含んで、外部系統回路を駆動するものである。

好ましく、該高圧出力回路はフィードバックコンバーターと倍圧整流回路を含んで、高電圧を出力するものである。

好ましく、該中高圧／低圧／負圧出力回路は昇圧回路を含んで、低電圧を出力するものである。

好ましく、該中高圧／低圧／負圧出力回路は三倍圧チャージポンプ回路と線形穏圧回路を含んで、中高電圧を出力するものである。

好ましく、該中高圧／低圧／負圧出力回路は二倍圧チャージポンプ回路と負圧穏圧回路を含んで、負電圧を出力するものである。

この発明の電源によって、インダクタの数を減らし、ＥＭＩに耐える電界放出ディスプレイを構成できる。コストも減らすことばかりでなく、電源の小型化などの利点もある。

図２は本発明の電界放出ディスプレイに応用される電源を示したブロック図である。図２において、電源２０は高圧出力回路３０及び中高圧／低圧／負圧出力回路４０により組成されている。

高圧出力回路３０はフィードバックコンバータ３０１及び倍圧整流回路３０２により組成されて、高電圧を出力するものである。

中高圧／低圧／負圧出力回路４０は昇圧回路４０１、第１チャージポンプ回路４０４、線形穏圧回路４０５、第２チャージポンプ回路４０６、及び負圧穏圧回路４０７により組成されて、それぞれに中高電圧と負電圧と低電圧を出力するものである。中高圧／低圧／負圧出力回路４０において、昇圧回路４０１は該低電圧を、昇圧回路４０１は第１チャージポンプ回路４０４と線形穏圧回路４０５とともに該中高電圧を、昇圧回路４０１は第２チャージポンプ回路４０６と負圧穏圧回路４０７とともに該負電圧を出力する。

以下、図２に示した、それぞれの高圧出力回路３０、中高圧／低圧／負圧出力回路４０のトポロジーに基づいて、実際的な相応回路を提出する。要するに、以下に提出された回路は本発明を限るようなものではない。当業者は容易にそれらの回路に基づいて各種の変形例を考案することができる。

図３は図２に示した高圧出力回路の実施態様の回路図である。図３において、高圧出力回路３０は主にフィードバックコンバータ３０１及び倍圧整流回路３０２により組成されている。実施態様として、高圧出力回路３０はさらに第３パルス幅変調回路３０３、低電圧源３０４、及び抵抗回路Ｒｓｅｔを含んでいる。

実施態様として、フィードバックコンバータ３０１はトランジスタＭ６及び変圧器Ｔにより組成されている。倍圧整流回路３０２は互いに電気的に接続されてあう二つのダイオードＤ４、Ｄ５及び二つのキャパシタＣ１、Ｃ２により組成されている。

図３に示した高圧出力回路３０において、フィードバックコンバータ３０１を使用したため、一つのトランジスタ（Ｍ６）だけでは第３パルス幅変調回路３０３からの第１パルス幅変調信号を受信して、一回に昇圧にさせることができる。さらに、倍圧整流回路３０２を使用して、一回の昇圧を調整して標準の高圧出力にさせることによって、変圧器Ｔのコイルの数を減らして変圧器Ｔの寄生キャパシタ及び漏れインダクタンスを小さくすることだけではなく、二次側から一次側に反射されたパルス電圧を減少することもできる。それゆえに、高圧出力回路３０から出力された高電圧が安定する。従来の技術に比べて、本発明の高圧出力回路３０は一つのトランジスタ及び一組のパルス幅変調回路を省略したことで、電源の小型化に有利である。

図４は図２に示した中高圧／低圧／負圧出力回路の実施態様の回路図である。中高圧／低圧／負圧出力回路４０は主に昇圧回路４０１、三倍圧チャージポンプ回路４０４、線形穏圧回路４０５、二倍圧チャージポンプ回路４０６及び負圧穏圧回路４０７により組成されている。実施態様として、中高圧／低圧／負圧出力回路４０はさらに第４パルス幅変調回路４０２、低電圧源４０３、インダクタＬ４、キャパシタＣ３、及び抵抗回路Ｒｓｅｔを含んでいる。

実施態様として、昇圧回路４０１はトランジスタＭ７及びフリーホイールダイオードＤ６により組成されている。昇圧回路４０１によって低電圧源４０３を高くして、第４パルス幅変調回路４０２からの第２パルス幅変調信号に基づいて低電圧を出力する。

昇圧回路４０１は三倍圧チャージポンプ回路４０４と線形穏圧回路４０５とともに作動して中高電圧を出力する。実施態様として、三倍圧チャージポンプ回路４０４はダイオードＤ７〜Ｄ１０及びキャパシタＣ４〜Ｃ６により組成されている。線形穏圧回路４０５はバイポーラ接合トランジスタＢ１〜Ｂ２、抵抗Ｒ１〜Ｒ４、及び比較器により組成されている。三倍圧チャージポンプ回路４０４は昇圧回路４０１からの低電圧を三倍にする。この三倍された低電圧は線形穏圧回路４０５によって穏圧されて、中高電圧として出力される。要するに、この中高電圧は三倍にされた該低電圧より小さい。

昇圧回路４０１は二倍圧チャージポンプ回路４０６と負圧穏圧回路４０７とともに作動して負電圧を出力する。実施態様として、二倍圧チャージポンプ回路４０６はダイオードＤ１１〜Ｄ１２及びキャパシタＣ７〜Ｃ８により組成されている。負圧穏圧回路４０７は逆方向のツェナーダイオードＺにより組成される。二倍圧チャージポンプ回路４０６は昇圧回路４０１からの低電圧を二倍にする。この二倍された低電圧はツェナーダイオードＺによって穏圧されて、負電圧として出力される。要するに、この負電圧はツェナーダイオードＺの穏圧電源に等しい。

図５は本発明の電界放出ディスプレイに応用される電源制御装置の回路図である。電源制御装置５０はパルス周波変調器５０１、発振器５０２、高低圧パルス比較器５０３、及びバンドギャップ電圧発生器５０４により組成されている。電源制御装置５０はさらに電流アンプ５０５、中高電圧制御アンプ５０６、過電圧比較器５０７、及びデジタル制御回路５０８を含んでいる。

図５において、電源制御装置５０は高圧回路、低圧回路のフィードバック電圧を受信して、バンドギャップ電圧発生器５０４が発生させた二組の安定している電圧源及び高低圧パルス比較器５０３とともに、二組のパルス信号を感知してパルス周波変調器５０１に提供する。パルス周波変調器５０１は周波が可変する変調器であって、高低圧パルス比較器５０３の信号を受信して周波を変調して、そして高圧端と低圧端のトランジスタ駆動信号とさせて出力する。発振器５０２はリング発振回路により組成され、高低圧パルス比較器５０３から出力された信号を感知するものである。出力された信号が低レベルとなると、発振器５０２を作動させて、続いてパルス周波変調器５０１を作動させる。出力された信号が高レベルとなると、発振器５０２とパルス周波変調器５０１を閉鎖する。

高圧回路３０、中高圧／低圧／負圧出力回路４０、及び電源制御装置５０から見れば、本発明が提出した、電界放出ディスプレイに応用される電源は、二つのトランジスタ（Ｍ６、Ｍ７）と二組のパルス幅変調回路（３０３、４０２）と三つのインダクタ（Ｔ、Ｌ４）により組成される二つの転換回路だけ含んでいる。従来の技術に比べて、この二つの転換回路は三つのトランジスタ及び二つのインダクタを省略した。電源の小型化に有利で、ＥＭＩを防止できる利点もある。電源の規格を変える必要があれば、それらのパルス幅変調回路を変調することだけで済む。それゆえに、本発明が提出した、電界放出ディスプレイに応用される電源は、コストも低くて、ＥＭＩにも有効に耐えられる。

従来の電界放出ディスプレイにおける高圧出力回路を示す図である。 従来の電界放出ディスプレイにおける中高圧／低圧／負圧出力回路を示す図である。 従来の電界放出ディスプレイにおけるパルス幅変調回路の信号を示す図である。 本発明の電界放出ディスプレイに応用される電源を示したブロック図である。 図２に示した高圧出力回路の実施態様の回路図である。 図２に示した中高圧／低圧／負圧出力回路の実施態様の回路図である。 本発明の電界放出ディスプレイに応用される電源制御装置の回路図である。

符号の説明

１１ 高圧出力回路
１１１ 第１パルス幅変調回路
１１２ 第２パルス幅変調回路
１１３ 整流回路
１１４ 低電圧源
１２ 中高圧／低圧／負圧出力回路
１２１ 低電圧源
２０ 電源
３０ 高圧出力回路
３０１ フィードバックコンバーター
３０２ 倍圧整流回路
３０３ 第３パルス幅変調回路
３０４ 低電圧源
４０ 中高圧／低圧／負圧出力回路
４０１ 昇圧回路
４０２ 第４パルス幅変調回路
４０３ 低電圧源
４０４ 第１チャージポンプ回路（三倍圧チャージポンプ回路）
４０５ 線形穏圧回路
４０６ 第２チャージポンプ回路（二倍圧チャージポンプ回路）
４０７ 負圧穏圧回路
５０ 電源制御装置
５０１ パルス周波調変器
５０２ 発振器
５０３ 高低圧パルス比較器
５０４ バンドギャップ電圧発生器
５０５ 電流アンプ
５０６ 中高電圧制御アンプ
５０７ 過電圧比較器
５０８ デジタル制御回路
Ｂ１、Ｂ２ バイポーラ接合トランジスタ
Ｃ１〜Ｃ８ キャパシタ
Ｄ１〜Ｄ１２ ダイオード
Ｌ１〜Ｌ４ インダクタ
Ｍ１〜Ｍ７ トランジスタ
Ｒ１〜Ｒ４ 抵抗
Ｒｓｅｔ 抵抗回路
Ｔ 変圧器
Ｘ 比較器
Ｚ ツェナーダイオード

Claims (3)

1. 高圧出力回路と、中高圧／低圧／負圧出力回路とを具えた電源において、
   該高圧出力回路は、
   電圧を受信して転換するフライバック形コンバータと、
   該フライバック形コンバータと電気的に接続されて、該フライバック形コンバータによって転換された該電圧を整流して高電圧を出力する倍圧整流回路とを具え、
   該中高圧／低圧／負圧出力回路は、
   該電圧を受信して低電圧を出力する昇圧回路と、
   該昇圧回路と電気的に接続されて、該低電圧を高くする第１チャージポンプ回路と、
   該第１チャージポンプ回路と電気的に接続されて、該第１チャージポンプ回路によって高くされた該低電圧を安定させて中高電圧を出力する線形穏圧回路と、
   該昇圧回路と電気的に接続されて、該低電圧を高くする第２チャージポンプ回路と、
   該第２チャージポンプ回路と電気的に接続されて、該第２チャージポンプ回路によって高くされた該低電圧を安定させて負電圧を出力する負圧穏圧回路とを具えることを特徴とする電界放出ディスプレイに応用される電源。
2. 該高圧出力回路はさらに、該フライバック形コンバータと電気的に接続されて、該フライバック形コンバータに第１パルス幅変調信号を提供する第１パルス幅変調回路を具え、
   該フライバック形コンバータは、互いに電気的に接続されてあう第１トランジスタ及び変圧器により組成され、
   該倍圧整流回路は、互いに電気的に接続されてあう二つのダイオード及び二つのキャパシタにより組成され、
   該中高圧／低圧／負圧出力回路はさらに、該昇圧回路と電気的に接続されて、該昇圧回路に第２パルス幅変調信号を提供する第２パルス幅変調回路を具え、
   該昇圧回路は、互いに電気的に接続されてあう第２トランジスタ及びフリーホイールダイオードにより組成され、
   該第１チャージポンプ回路は、該低電圧を三倍にする三倍圧チャージポンプ回路であって、三倍にされた該低電圧は該中高電圧より大きく、
   該線形穏圧回路は、バイポーラ接合トランジスタ、比較器、及び抵抗により組成され、
   該第２チャージポンプ回路は、該低電圧を二倍にする二倍圧チャージポンプ回路であって、二倍にされた該低電圧は該負電圧と等しく、
   該負圧穏圧回路は、逆方向のツェナーダイオードにより組成されることを特徴とする請求項１記載の電界放出ディスプレイに応用される電源。
3. 電源制御装置を具えた電源において、
   該電源制御装置は、
   パルス信号を受信して、周波数変換したパルス信号を発生させて高低圧端の二組のトランジスタに提供するパルス周波変調器と、
   該パルス周波変調器を始動／閉鎖するリング発振器と、
   二つの電圧を発生させて高低圧端のフィードバック電圧の基準とするバンドギャップ電圧発生器と、
   高圧出力回路の電流を探知する電流アンプと、
   高圧出力電圧を探知する過電圧比較器と、
   バンドギャップ電圧と高低圧端のフィードバック電圧を比較する高低圧パルス比較器と、
   出力された中高電圧を調整する中高電圧制御アンプとを具えることを特徴とする請求項１記載の電界放出ディスプレイに応用される電源。

Images