JP5520168B2

JP5520168B2 - 液晶パネルの駆動構造

Info

Publication number: JP5520168B2
Application number: JP2010196264A
Authority: JP
Inventors: 一郎富岡
Original assignee: ビーイー電子工業株式会社
Priority date: 2010-09-01
Filing date: 2010-09-01
Publication date: 2014-06-11
Anticipated expiration: 2030-09-01
Also published as: JP2012053308A

Description

この発明は、液晶パネルの駆動構造に関する。

従来、遮光・透過型の大面積の液晶フィルムやガラス基材の大型液晶パネルが開発されている。
上記パネルは通常、電圧をかけない状態では、光の透過率が６〜７％程度で曇っており、電圧を加えると透過率は約８０％程度まで変化し、透明となる。
また、逆に電圧をかけない状態では透明であり、電圧を加えると曇ってしまう液晶フィルムシートも知られている。
これらの調光或いはシャッター型の液晶フィルムシートは、電圧の変化に対応して透過率の変化が大きいため、種々の用途が期待される。
例えば、特開２００７−２８２６８６の遊戯台の発明では、シャッター型の液晶表示装置を設け、電力を供給する構成が開示されているが、有線式の商用トランスを使用して昇圧又は降圧しており、また正弦波駆動が用いられているので十分な効果を挙げることができなかった。
特に、窓ガラスに実装したり引き戸式のパネルを構成する場合、有線方式の場合には電極の引き出しが問題になり、カプラー結合を用いたり、電線を長めに張るつけたり、トロリー式の電極等を用いる必要があり、構造が複雑となって信頼性や施工の難しさ漏電対策、防湿対策等の不具合が生じるおそれがある。
即ち、液晶フィルムシートの光透過度（透明度）を増加させるために、その面積に応じたＡＣ電圧（５０Ｖ〜１００Ｖ／実効値）を加える必要が有る。
ＡＣ特性は０．００１〜１００Ｈｚ程度であり、高周波／４００Ｈｚでは反応しない（ガラスタイプの液晶を除く）ので、液晶フィルムシートの拝向特性（透明度）は電位差に依存する。
また、正弦波の周波数が低い場合は透過・非透過の際にチラツキが発生してしまい、逆に周波数が高い場合は消費電力が増加する傾向がある。
更に、液晶フィルムシートのサイズ形状が自由な反面、切断した端面には電極が露出するため、構成状況によっては漏電や電撃の虞れがある。
また、切断端面全周に両極が露出している場合には、高湿度環境では漏電や故障の可能性が有る、などの不具合がある。

特開２００７−２８２６８６

この発明は、上記事情に鑑みて創案されたものであって、その主たる課題は、低電圧、低電力で透明度を高く駆動する為に低周波数の矩形波インバータを用いた液晶パネルの駆動構造を提供することにある。
また、高電圧部分を完全に封入分離するためにフェライトコアーを使用してアイソレーション電源を構成した液晶パネルの駆動構造を提供することにある。
なお、この発明で液晶パネルは、電圧の変化で光透過率が変化する液晶フィルムを用いたもので、シート状に限らずプレート状のものなどその形態は特に限定されない。

この発明は、上記課題を解決するために、請求項１の発明では、
電圧の変化に対応して光透過性が変化する液晶パネルに動作用電源を供給する給電回路と、給電された動作用電源を基に液晶パネルの光透過性を変化させる駆動回路とを有する液晶パネルの駆動構造において、
給電回路が低電圧のＤＣ電源と接続されると共に、一次側コイルを有して給電部に設けられ、
駆動回路が前記一次側コイルに対応する二次側コイルを有して動作部に設けられ、
駆動回路は、駆動回路に設けられた駆動用発信器によりドライバを介してフルブリッジ構成のＳＷ素子を駆動して液晶パネルの動作周波数に合わせたＡＣ矩形波電圧を発生させることを特徴とする。

また、請求項２の発明では、
前記給電回路と駆動回路とが分離せずに一体に形成されており、一次側コイルと二次側コイルとがトランスを構成してなることを特徴とする。
また、請求項３の発明では、
前記動作部は、前記給電部と分離し、非接触状態で給電部と整合する構造となっており、
給電回路は、低電圧のＤＣ電源と接続され、給電回路に設けられた給電用発信器により一次側コイルと直列に接続されたコンデンサの直列共振周波数を調整してなることを特徴とする。
請求項４の発明では、
前記給電回路に、電圧コントロール発信器及びドライバー、またはＰＷＭコントロール電源が設けられていることを特徴とする。

駆動電源としてＤＣ低電圧（例えばＤＣ１２Ｖ）から液晶パネルの直近で昇圧した矩形波電圧を発生させることができ、
また、前記液晶パネルと接続される駆動回路が給電回路と分離している場合には、非接触電源を構成するので、完全防水とすることができる。
なお、共振周波数はｆ＝１／２π√ＬＣであり、直列も並列も共通である。

実施例１の液晶パネルの分離型駆動構造の回路図である。実施例２の液晶パネルの分離型駆動構造の回路図である。実施例３の液晶パネルの一体型駆動構造の回路図である。実施例４の液晶パネルの一体型駆動構造の回路図である。実施例１〜４の液晶パネル動作用電源の波形を示す図である。

以下にこの発明の好適実施例について図面を参照しながら説明する。

図１に示す実施例１の液晶パネルの駆動構造１は、電圧の変化に対応して光透過性が変化する液晶パネルＰに動作用電源を供給する給電回路Ｃ１０と、給電された動作用電源を基に液晶パネルＰの光透過性を変化させる駆動回路Ｃ２０とを有している。

本実施例では、給電回路Ｃ１０が、固定側となる給電部１０に設けられ、駆動回路Ｃ２０が可動側となる動作部２０に設けられている。
前記給電回路Ｃ１０は、非接触給電回路５の一次側コイルと接続しており、前記駆動回路Ｃ２０は上記非接触給電回路の二次側コイルと接続されている。

該動作部２０は、前記給電部１０と分離しており、給電部１０と非接触な位置で整合しまた変位する構造となっており、例えば、給電部１０が窓枠で、動作部２０が窓体のような組合せとして使用される。

前記給電回路Ｃ１０は、ＤＣ１２Ｖ等の低電圧の電源と接続されており、前記一次側コイルＬ１とコンデンサＣ１とで直列共振回路を構成し、ＤＣ／ＡＣインバータ回路として機能させる。

本実施例では、前記給電回路Ｃ１０に周波数を調整する給電用発信器となる第１発信器２が設けられており、該第１発信器２は第１ドライバー３を介して共振周波数を調整するもので、前記一次側コイルＬ１と、これと離間する二次側コイルＬ２・Ｌ３の距離が所定距離、例えば５ｍｍ接近した時のインダクタンスを前記直列共振回路（Ｌ１、Ｃ１）が共振周波数になるように調整する。
なお、図中Ｓ１、Ｓ２は給電回路１０に設けられたスイッチング素子であり、図示例ではＮチャンネルＦＥＴを用いている。

動作部２０には、給電部１０に対して相対的に変位する装置であって前記給電回路Ｃ１０から非接触給電回路を介して電磁誘導作用による給電を受けて液晶パネルＰを動作させる駆動回路Ｃ２０が設けられている。
駆動回路Ｃ２０は、前記非接触給電回路の二次側コイルＬ２・Ｌ３が、動作部２０の静止時に前記一次側コイルＬ１と対峙したトランスを構成しており、コンデンサＣ２、Ｃ４が二次側コイルと並列共振回路を構成している。
二次側コイルは図示例ではＬ２とＬ３が並列に設けられている。

これにより、二次側コイルＬ２・Ｌ３の電磁結合を利用して、駆動用発信器となる第２発信器６により前記並列共振回路で共振周波数に合わせることができる。
上記共振により、両端に最大振幅の高周波電圧が発生するので、これを整流し、電源として液晶パネルＰの最適駆動電源を構成する。

即ち、前記二次側コイルＬ２とコンデンサＣ２、Ｌ３とコンデンサＣ４の並列共振周波数を合わせるとコンデンサの両端には、一次側コイルＬ１対二次側コイルＬ２の巻き数倍の昇圧された電圧が発生する。

本実施例では図示しない電源から入力されたＤＣ１２ＶがＤＣ５０〜１５０Ｖ程度の電圧に昇圧される。
この昇圧されたＤＣ電圧は、第２発信器６によって液晶パネルの最適駆動周波数を発生させ、第２ドライバー７や第３ドライバー８を使用して、フルブリッジ構成のスイッチング素子Ｓ３〜Ｓ６を駆動させ、低周波数ＡＣ矩形波電圧を発生させることができる。

即ち、低電圧、低電力で透明度を高く駆動するために低周波数（３５Ｈｚ）のＡＣ矩形波電圧を発生させることができ、液晶パネルＰに光透過性を変化させる動作電圧を供給することができる。
なお、図５は、駆動回路で発生する動作電圧の波形を示す。

図２に示す実施例２の液晶パネルの駆動構造は、コンデンサＣ１と一次側コイルＬ１の共振周波数を発生する第１発信器２として電圧コントロール発信器（ＶＣＯ）を用いている。
そして、共振電流を抵抗Ｒ１で検出し、第１アンプＡＭＰ１で増幅し、第２アンプＡＭＰ２のコンパレータで基準電圧ＲＥＦと比較する。

第２アンプＡＭＰ２の出力電圧を、前記台１発信器（ＶＣＯ）のコントロール電圧入力（ＣＶｉｎ）で受け、発信周波数を可変する。
送電側のコンデンサＣ１及び一次側コイルＬ１と、受電側の二次コイルＬ２とコンデンサＣ３の共振周波数に同調した場合、入力電流は最大になるが、入力電力をコントロールする必要が有るため、送電側の抵抗Ｒ１で検出した電流が、基準電圧ＲＥＦの規定値を超えた場合に、周波数をシフトし、入力電力を安定化することができる。
上記構成では一次側でのコントロールを説明したが、２次側より帰還信号をフォトアイソレータや磁気アイソレータ等を用いて帰還しコントロールする方法を用いてもよい。

図中、符号９は、定電圧回路であり、第２発信器６、第２ドライバー７、第３ドライバー３と並列に接続されている。
その他の構成は、前記実施例１に準じるので、同一構成には同一符号を付して、その説明を省略する。

前記実施例のように、送電側と受電側とを分離する電源の場合、共振周波数でコイルを駆動すると、１次側コイルと２次側コイルの接近状態で入力電力が非常に不安定になる場合がある。

共振点の周波数で最大電力になるが、状態に拠っては、過大電流が流れる惧れがある。
そこで、本実施例２では、電力をコントロールするために、位相変調（周波数可変）に変えた点に特徴がある。
これにより、共振周波数から周波数を上か下のいずれかにずらすと、コイルＬに電流が流れなくなり安定化させることができる。

図３に示す実施例３の液晶パネルの駆動構造は、、一次側コイルＬ１と二次側コイルＬ２・Ｌ３とが相対的に変位する必要が無い場合に、実施例１の非接触給電回路５に代えて、非接触のアイソレート電源（高周波トランス）Ｔ１を用いた構造からなっている。
この高周波トランスＴ１は、高電圧部分を完全に封入分離するために構成される。

本実施例３では、上記液晶パネルの駆動構造は、一次側コイルと二次側コイルとで変位可能に分離される構成ではなく、両者は非接触（絶縁）ではあるが一体の装置として構成されており、給電部と可動部とに分離されない。

一次側コイルＬ１、Ｌ４は、前記実施例と同様にＤＣ１２Ｖ等の低電圧の電源と接続されてＲＣＣ電源回路を構成している。
そして、実施例１、２のような発信器２や第１ドライバー３は設けられず、スイッチング素子Ｓ１のみが設けられている。

アイソレーション電源は、一次側に一対のコイルＬ１、Ｌ４が設けられ、これと対峙し絶縁部を介して二次側に一対のコイルＬ２、Ｌ３が設けられている。
即ち、一次側コイルＬ１と二次側コイルＬ２とが対峙し、一次側コイルＬ４と二次側コイルＬ３とが対峙する構成となっている。

また、アイソレーション電源（トランス）の二次側は、一対のコイルＬ２、Ｌ３と液晶装置の間の回路構成が前記実施例１と同一の構成となっているので、同一構成には同一符号を付してその説明を省略する。
このように実施例２ではアイソレーション電源を用いるので、高電圧部分を完全に封入、分離することができる。

図４に示す実施例３の液晶パネルの駆動構造は、前記実施例３と同様に１次側と２次側を分離する必要が無い場合の構成である。
図中、符号１１はＰＷＭコントロール電源ＩＣであって、本実施例では、コイルＬ、スイッチング素子Ｓ１及びダイオードＤによりフライバック形の昇圧回路を構成した点に特徴がある。

その他の構成は前記実施例に準じるので、その説明を省略する。
非分離タイプの昇圧回路では、実施例３のようなトランス（ＲＣＣ回路）を設けなくてもよく、本実施例４のように、コイルＬ、スイッチング素子Ｓ１、ダイオードＤによるフライバック形の昇圧回路で同様の効果を奏することができる。

このように、電力の伝達がアイソレーショントランスＴ１によるので、コイル間に１〜５ｍｍ程度の分離ができ、必要に応じて完全防水とすることもできる。

本実施例では、一次側コイルと二次側コイルはいずれもフェライトコアコイルからなっている。
この発明は上記実施例に限定されるものではなく、要するに発明の要旨を変更しない範囲で種々設計変更しうること勿論である。

１液晶パネルの駆動構造
２第１発信器
３第１ドライバー
５非接触給電回路
６第２発信器
７第２ドライバー
８第３ドライバー
９
１０給電部
２０動作部
Ｃ１〜Ｃ４コンデンサ
Ｃ１０給電回路
Ｃ２０駆動回路
Ｌ１・Ｌ４一次側コイル
Ｌ２・Ｌ３二次側コイル
Ｓ１〜Ｓ５スイッチング素子
Ｔ１アイソレート電源
Ｖ１〜Ｖ３電圧

Claims

電圧の変化に対応して光透過性が変化する液晶パネルに動作用電源を供給する給電回路と、給電された動作用電源を基に液晶パネルの光透過性を変化させる駆動回路とを有する液晶パネルの駆動構造において、
給電回路が低電圧のＤＣ電源と接続されると共に、一次側コイルを有して給電部に設けられ、
駆動回路が前記一次側コイルに対応する二次側コイルを有して動作部に設けられ、
駆動回路は、駆動回路に設けられた駆動用発信器によりドライバを介してフルブリッジ構成のＳＷ素子を駆動して液晶パネルの動作周波数に合わせたＡＣ矩形波電圧を発生させることを特徴とする液晶パネルの駆動構造。
給電回路と駆動回路とが分離せずに一体に形成されており、一次側コイルと二次側コイルとがアイソレートトランスを構成してなることを特徴とする請求項１に記載の液晶パネルの駆動構造。
動作部は、前記給電部と分離し、非接触状態で給電部と整合する構造となっており、
給電回路は、低電圧のＤＣ電源と接続され、給電回路に設けられた給電用発信器により一次側コイルと直列に接続されたコンデンサの直列共振周波数を調整してなることを特徴とする請求項１に記載の液晶パネルの駆動構造。
給電回路に、電圧コントロール発信器及びドライバー、またはＰＷＭコントロール電源が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の液晶パネルの駆動構造。