JP3894523B2 - 容量性負荷の駆動回路 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、表示装置の複数の電極に駆動信号を印加する場合のように、複数の容量性負荷に個別に変化する電圧信号を印加するための複数の増幅回路を備えた駆動回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
このような駆動回路が使用される表示装置の一例として、平面型陰極線管表示装置がある。この表示装置は図５に示す如く、層を成すように配置された複数の電極が図示しない真空容器中に収納された構造を有する。図５において、表示装置の後方から手前の表示面に向かって順に、背面電極１、電子ビーム源である線陰極２、電子ビーム引き出し電極３、電子ビーム流制御電極４、水平偏向電極５、垂直偏向電極６、そしてスクリーン板７が配置されている。
【０００３】
電子ビーム源である線陰極２は水平方向に張られ、垂直方向に所定の間隔（例えば４．４ｍｍ）で複数本（例えば１９本）設けられている。なお、図５では簡単のために７本の線陰極２ａ〜２ｇを図示している。それぞれの線陰極２は、水平方向に線状に分布する電子ビームを発生する。図６に示すように、上端の線陰極２ａから下へ向かって順番に一定時間（８Ｈ）ずつ電子ビームを放出させるダイナミック駆動が行われる。図６において、線陰極駆動パルスがＬレベルである期間が電子ビーム放出期間となる。
【０００４】
背面電極１は、負の直流電圧が印加されることにより、線陰極から放出された電子ビームをアノード側（手前側）へ向かわせると共に、駆動中の線陰極以外の線陰極からの電子ビームの発生を抑制する。
【０００５】
電子ビーム引き出し電極３の線陰極２ａ〜２ｇに対向する位置には、水平方向に所定のピッチで貫通孔１０が形成されている。そして、電子ビーム引き出し電極３に正の直流電圧が印加されることにより、線陰極２から放出された電子ビームが加速され、貫通孔１０を通して電子ビームが引き出される。
【０００６】
電子ビーム流制御電極４は、垂直方向に細長く水平方向に所定ピッチで配置された複数（例えば１１４本）の導電板１３で構成されている。なお、図５では簡単のために導電板１３を８本のみ図示している。電子ビーム引き出し電極３の貫通孔１０に対応するように、電子ビーム流制御電極４の導電板１３にも貫通孔１２が形成されている。電子ビーム流制御電極４は、映像信号に対応する電圧が印加されることにより、電子ビーム引き出し電極３に設けられた貫通孔１０を通して引き出された電子ビームの通過量を映像信号に応じて制御する。
【０００７】
水平偏向電極５は、電子ビーム流制御電極４の貫通孔１２を通過した電子ビームを水平方向両側から挟むように設けた垂直方向に延びる複数の導電板からなる。一対の導電板１４，１４′が電子ビーム流制御電極４の貫通孔１２の水平方向のピッチに合わせて複数対配置されている。一対の導電板１４，１４′には図６に示すような互いに逆位相で電圧が階段状に変化する水平偏向電圧ｈ，ｈ′（約１００Ｖpp）が印加されている。これによって各画素に対応する電子ビームは、水平方向に走査され、スクリーン７に形成された蛍光体層のＲ，Ｇ，Ｂ３色の蛍光体を順次照射して発光させる。例えば、１本の電子ビームが水平方向の走査によって２トリオ分の蛍光体を発光させる。
【０００８】
垂直偏向電極６は、ビーム流制御電極４に設けられた複数の貫通孔１２の垂直方向の並びの中間位置に沿って水平方向に延びる導電板を垂直方向に所定ピッチで複数配置したものである。隣接する導電板１５、１５′には、図６に示すような互いに逆位相で電圧が階段状に変化する垂直偏向電圧ｖ、ｖ′（約３５０Ｖpp）が印加され、これによって電子ビームが垂直方向に偏向（走査）される。例えば、垂直方向の走査によって、１本の電子ビームが１２ライン分の蛍光体を発光させる。そして２０本の導電板によって１９本の線陰極に対応する１９対の導電板対を構成することにより、スクリーン７上に２２８本の水平走査ラインを描くことができる。
【０００９】
スクリーン７は、ガラス板の裏面に蛍光体を塗布したものである。Ｒ，Ｇ，Ｂ３色の蛍光体が垂直方向に細長いストライプとして水平方向に順番に塗布されている。スクリーン７には約１０ｋＶの高電圧が印加される。図５において、スクリーン７に描かれた水平方向の破線は複数の線陰極２に対応する垂直方向の区分を示し、垂直方向の破線は複数のビーム流制御電極４に対応する水平方向の区分を示している。
【００１０】
上記のような表示装置において、水平偏向電極を構成する一対の導電板１４，１４′及び垂直偏向電極を構成する導電板１５，１５′に印加される水平偏向電圧ｈ，ｈ′及び垂直偏向電圧ｖ，ｖ′（図６に示した階段状に変化する電圧信号）は、例えば図７に示すようなトランジスタ増幅回路を用いて小電圧信号Ｖinを必要な電圧Ｖoutまで増幅することにより得ていた。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような構造の表示装置を構成する水平偏向電極及び垂直偏向電極は構造上、電極の静電容量を小さくすることが難しい。このような容量性負荷に大きい振幅で変化する電圧信号を印加するために、上述のような増幅回路で電圧信号を増幅しているが、そのための電力消費が大きい。例えば携帯用機器等の表示装置をバッテリー駆動する場合はこの消費電力が問題になる。
【００１２】
そこで本発明は、上記のような従来の問題点を解決し、容量性負荷に大きい振幅の電圧信号を印加するための消費電力を抑えた駆動回路を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明による容量性負荷の駆動回路は、画像表示装置内に配され容量性負荷を構成する第１及び第２の電極に、個別に変化する電圧信号を印加するために、前記電圧信号を個別に増幅する第１及び第２の増幅回路を備えた駆動回路であって、前記電力供給源を切り替える切替手段と、前記駆動回路の電源に接続されている第１及び第２のエミッタフォロア回路とを備え、前記切替手段は、前記第１及び第２の増幅回路で増幅された互いに逆位相で変化する電圧波形を第１及び第２の電極に印加する際に、前記第１の電極の電圧が前記第２の電極の電圧より低く、しかも、前記第１の電極の電圧が上昇中で前記第２の電極の電圧が下降中である期間は前記第１の増幅回路の電力供給源として前記第２の電極に蓄積された電荷を使用し、他の期間は前記第１の増幅回路の電力供給源として前記駆動回路の電源を使用するよう切り替え、前記第１の増幅回路の電力供給端が、第１のダイオードを介して前記第１のエミッタフォロワ回路の出力に接続されるとともに、第２のダイオードを介して前記第２の電極に接続されていることを特徴とする。このような構成によれば、容量性負荷に蓄積された電荷の放電と他の容量性負荷の充電とが相補的に行われることになり、複数の容量性負荷の駆動に必要な全体の電力を低減することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
（実施形態１）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る容量性負荷の駆動回路を示している。図１において、Ｃ，Ｃ′は第１及び第２の容量性負荷であり、具体的には従来技術の説明で述べた表示装置の垂直偏向電極を構成する一対の導電板（図５の１５，１５′）の静電容量に相当する。Ａ，Ａ′は第１及び第２の増幅回路であり、第１及び第２の入力信号Ｖin及びＶin′を個別に増幅して容量性負荷Ｃ，Ｃ′に印加する出力信号Ｖout及びＶout′を出力する。
【００１８】
Ｓ，Ｓ′は第１及び第２の増幅回路Ａ，Ａ′の電力供給源を切り替えるための第１及び第２の切替スイッチである。第１の切替スイッチＳの第１の接点イは駆動回路の電源Ｖccに接続され、第２の接点ロは第２の容量性負荷Ｃ′に、つまり第２の増幅回路Ａ′の出力に接続されている。第２の切替スイッチＳ′の第１の接点ハは第１の容量性負荷Ｃに、つまり第１の増幅回路Ａの出力に接続され、第２の接点ニは駆動回路の電源Ｖccに接続されている。
【００１９】
第１及び第２のスイッチＳ，Ｓ′は、制御回路Ｘ１からの制御信号によって、それぞれの接点が切り替えられる。接点の切り替えは、つぎのように行われる。図２に、第１及び第２の容量性負荷Ｃ，Ｃ′にそれぞれ印加される電圧ｖ，ｖ′の変化を示す。電圧ｖは図１における第１の増幅回路Ａの出力電圧Ｖoutに等しく、電圧ｖ′は第２の増幅回路Ａ′の出力電圧Ｖout′に等しい。図２では説明を簡略化するために単調に変化する三角波の電圧信号ｖ，ｖ′としているが、実際には図６に示したように階段状に変化する三角波電圧が垂直偏向電極を構成する導電板に印加される。
【００２０】
図２において、期間Ｔ１は、第１の容量性負荷Ｃの電圧ｖが第２の容量性負荷Ｃ′の電圧ｖ′より高い。また、電圧ｖは下降し、電圧ｖ′は上昇している。この期間は、図１に示すように、第１のスイッチＳは第１の接点イが選択される。つまり、第１の増幅回路Ａの電力供給源として駆動回路の電源Ｖccが接続される。また、第２のスイッチＳ′は第１の接点ハが選択され、第２の増幅回路Ａ′の電力供給源として第１の容量性負荷Ｃが接続される。この結果、第１の容量性負荷Ｃの電荷は第２の増幅回路Ａ′の電源ラインから出力端子を経て第２の容量性負荷Ｃ′へ移動する。これにより、上記のように、第１の容量性負荷Ｃの電圧ｖが下降すると共に第２の容量性負荷Ｃ′の電圧ｖ′が上昇する。
【００２１】
つぎに、図２の期間Ｔ２では、第１の容量性負荷Ｃの電圧ｖが第２の容量性負荷Ｃ′の電圧ｖ′より低くなっている。この期間は、第２のスイッチＳ′が第２の接点ニ側に切り替えられ、第２の増幅回路Ａ′の電力供給源として駆動回路の電源Ｖccが接続される。これにより、第２の容量性負荷Ｃ′の電圧ｖ′は更に上昇を続けることができる。一方、第１の容量性負荷Ｃの電圧ｖは更に下降を続ける。
【００２２】
つぎに、図２の期間Ｔ３になると、第１の容量性負荷Ｃの電圧ｖが最低値を過ぎて上昇に転ずる。また、第２の容量性負荷Ｃ′の電圧ｖ′が最大値を過ぎて下降に転ずる。この期間は、第１のスイッチＳが第２の接点ロ側に切り替えられ、第１の増幅回路Ａの電力供給源として第２の容量性負荷Ｃ′が接続される。この結果、第２の容量性負荷Ｃ′の電荷は第１の増幅回路Ａの電源ラインから出力端子を経て第１の容量性負荷Ｃへ移動する。これにより、上記のように、第２の容量性負荷Ｃ′の電圧が下降すると共に第１の容量性負荷Ｃの電圧が上昇する。
【００２３】
つぎに、図２の期間Ｔ４になると、上昇中の第１の容量性負荷Ｃの電圧ｖが下降中の第２の容量性負荷Ｃ′の電圧ｖ′より高くなるので、第１のスイッチＳを第１の接点イに切り替える。これにより、第１の増幅回路Ａの電力供給源として駆動回路の電源Ｖccが接続され、第１の容量性負荷Ｃの電圧ｖは更に上昇を続けることができる。一方、第２の容量性負荷Ｃ′の電圧ｖ′は更に下降を続ける。
【００２４】
以上のように、期間Ｔ１〜Ｔ４における第１及び第２のスイッチの切替制御を制御回路Ｘ１が繰り返し行う。期間Ｔ１及びＴ３は上記のように電圧上昇中の容量性負荷に接続された増幅回路の電力が他方の電圧下降中の容量性負荷の電荷によって供給されるので、消費電力を大幅に削減することができる。
【００２５】
（実施形態２）
つぎに、本発明の第２の実施形態に係る容量性負荷の駆動回路を図３に示す。この実施形態の駆動回路は、図１に示した第１の実施形態と同様に、一対の容量性負荷Ｃ，Ｃ′に互いに逆位相で変化する電圧信号を印加するためのものである。図３において、図１と同じ構成要素には同じ符号を付している。Ｑ１〜Ｑ３及びＱ１′〜Ｑ３′はトランジスタであり、Ｄ１，Ｄ２，Ｄ１′，Ｄ２′はダイオードである。Ｅ１，Ｅ１′はバイアス電圧源である。
【００２６】
トランジスタＱ２及びＱ３（Ｑ２′及びＱ３′）は入力信号Ｖin（Ｖin′）を電流増幅する電流増幅回路を構成している。バイアス電圧源Ｅ１（Ｅ１′）は、入力信号電圧Ｖin（Ｖin′）より常にＥ１（Ｅ１′）ボルトだけ高い電位を電力供給用トランジスタＱ１（Ｑ１′）のベースに与える。なお、トランジスタＱ１（Ｑ１′）のエミッタ電位は入力信号電圧Ｖin′（Ｖin）に応じて、つまり出力電圧Ｖout′（Ｖout）に応じて変化する。
【００２７】
ダイオードＤ１及びＤ２（Ｄ１′及びＤ２′）は、トランジスタＱ２及びＱ３（Ｑ２′及びＱ３′）で構成された電流増幅回路の電源供給源を切り替えるためのスイッチとして機能する。その機能の詳細を以下に説明する。
【００２８】
図４に、第１及び第２の容量性負荷Ｃ，Ｃ′にそれぞれ印加される電圧ｖ，ｖ′の変化を示す。電圧ｖは図２におけるトランジスタＱ２及びＱ３で構成された第１の増幅回路の出力電圧Ｖoutに等しく、電圧ｖ′はトランジスタＱ２′及びＱ３′で構成された第２の増幅回路の出力電圧Ｖout′に等しい。図２では説明を簡略化するために単調に変化する三角波の電圧信号ｖ，ｖ′としているが、実際には図６に示したように階段状に変化する三角波電圧が垂直偏向電極を構成する導電板に印加される。また、図４中の一点鎖線ｖｅは図３における電力供給用トランジスタＱ１′のエミッタ電位の変化を示している。
【００２９】
図４の期間Ｔ１において、ダイオードＤ２′が導通し、第１の容量性負荷Ｃの電荷がダイオードＤ２′及びトランジスタＱ２′を経て第２の容量性負荷Ｃ′に移動する。つまり、トランジスタＱ２′及びＱ３′で構成された第２の増幅回路の電力供給源として、第１の容量性負荷Ｃが接続される。このとき、ダイオードＤ１′は逆バイアスのためカットオフ状態となり、駆動回路の電源Ｖccから第２の増幅回路への電力供給は遮断される。
【００３０】
図４の期間Ｔ２では、ダイオードＤ１′がオンに転じ、ダイオードＤ２′がオフになる。この結果、トランジスタＱ２′及びＱ３′で構成された第２の増幅回路の電力供給源として駆動回路の電源Ｖccが接続され、ＶccからトランジスタＱ１′，ダイオードＤ１′、及びトランジスタＱ２′を経て第２の容量性負荷Ｃ′へ電力が供給される。
【００３１】
この後、第１の容量性負荷Ｃへの電圧印加を担当するトランジスタＱ２及びＱ３で構成された第１の増幅回路の電力供給源についても上記と同様に切り替えられる。つまり、期間Ｔ３は第２の容量性負荷Ｃ′から電力が供給され、期間Ｔ４になって駆動回路の電源Ｖccから電力が供給される。
【００３２】
このように、ダイオードＤ１及びＤ２（Ｄ１′及びＤ２′）のスイッチング動作により、トランジスタＱ２及びＱ３（Ｑ２′及びＱ３′）で構成された電流増幅回路の電源供給源が自動的に順次切り替えられる。この実施形態でも、第１の実施形態と同様に、電圧上昇中の容量性負荷に接続された増幅回路の電力が他方の電圧下降中の容量性負荷の電荷によって供給されるので、消費電力を大幅に削減することができる。なお、バイアス電圧源Ｅ１及びＥ１′の設定電圧が高すぎるとＴ１の期間が短くなり、電力低減効果が小さくなるが、数ボルト程度に設定すれば実用上問題はない。
【００３３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の容量性負荷の駆動回路は、容量性負荷に蓄積された電荷を他の容量性負荷の駆動に活用することにより、消費電力を大幅に低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る容量性負荷の駆動回路の回路図
【図２】図１の駆動回路における容量性負荷に印加される電圧の変化を示す図
【図３】本発明の第２の実施形態に係る容量性負荷の駆動回路の回路図
【図４】図３の駆動回路における容量性負荷に印加される電圧の変化を示す図
【図５】従来の容量性負荷の駆動回路が用いられる表示装置の内部電極構造を示す分解図
【図６】図５の表示装置の各電極に印加される電圧波形を示す図
【図７】従来の容量性負荷の駆動回路を示す回路図
【符号の説明】
Ａ，Ａ′ 増幅回路
Ｃ，Ｃ′ 容量性負荷
Ｄ１，Ｄ２，Ｄ１′，Ｄ２′ スイッチ回路を構成するトランジスタ
Ｑ１，Ｑ１′ エミッタフォロア回路
Ｑ２，Ｑ３，Ｑ２′，Ｑ３′ 増幅回路を構成するトランジスタ
Ｓ，Ｓ′ 切替スイッチ

Claims (3)

1. 画像表示装置内に配され容量性負荷を構成する第１及び第２の電極に、個別に変化する電圧信号を印加するために、前記電圧信号を個別に増幅する第１及び第２の増幅回路を備えた駆動回路であって、
   前記電力供給源を切り替える切替手段と、
   前記駆動回路の電源に接続されている第１及び第２のエミッタフォロア回路とを備え、
   前記切替手段は、前記第１及び第２の増幅回路で増幅された互いに逆位相で変化する電圧波形を第１及び第２の電極に印加する際に、前記第１の電極の電圧が前記第２の電極の電圧より低く、しかも、前記第１の電極の電圧が上昇中で前記第２の電極の電圧が下降中である期間は前記第１の増幅回路の電力供給源として前記第２の電極に蓄積された電荷を使用し、他の期間は前記第１の増幅回路の電力供給源として前記駆動回路の電源を使用するよう切り替え、前記第１の増幅回路の電力供給端が、第１のダイオードを介して前記第１のエミッタフォロワ回路の出力に接続されるとともに、第２のダイオードを介して前記第２の電極に接続されていることを特徴とする容量性負荷の駆動回路。
2. 前記電極は、電子を制御するための電圧が印加される電極である請求項１記載の容量性負荷の駆動回路。
3. 請求項１または２に記載の容量性負荷の駆動回路を備えた画像表示装置。

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