JPS63202888A - 電界発光パネル用の電源回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 Ａ、産業上の利用分野 本発明は一般に電力変換、より具体的には、携帯用電子
計算機の液晶表示装置の背景照明に使われる電界発光パ
ネルなど平坦な光源の形をとるような負荷に対して非常
にコンパクトな形で電力を提供する技法に関するもので
ある。

Ｂ、従来技術 近年、多数のメーカが携帯用の極めてコンパクトなパー
ソナル・コンピュータを発売している。

集積回路の実装に関連する技術は、多数の処理機能を小
さな携帯ユニットに実装できる所まで発展してきたが、
普通そうした携帯用電子計算機で使われてきた表示装置
は重大な制限を伴なっている。

最も広く使われているラップトツブ式電子計算機用の表
示技術は、液晶表示装置（ＬＣＤ）であった。ＬＣＤで
は、比較的透明なシートのある区域を選択的に暗くする
ことによって、文字が形成される。ラップトツブ式電子
計算機のみならず電子時計で毎日眼にふれている最も簡
単な形のこうした表示装置では、゛暗い像が形成される
この比較的透明なシートの後ろに平らな反射材料のパネ
ルが配置される。したがって、ユーザは、透明なシート
の暗くない区域を通して反射された光と光が反射されな
い暗くなった区域とのコントラストを見て、像・を感知
することができる。

Ｃ９発明が解決しようとする問題点 多くの場合、とくに周囲の照明が充分に明るくて充分゛
な光が比較的透明な届を透過して反射表面に達し、反射
して再度その層を透過して見る人の眼に届く環境では、
この最も簡単な形のＬＣＤ技術で充分である。このこと
は、周囲光が明るいほど、表示装置上に形成された像が
読み取りやすいという、この表示技術のユーザが気付い
ている現象の説明となる。

すなわち、周囲光が余り明るくない環境では、ＬＣＤ装
置は読み取りにくくなる。この問題には考慮すべき点が
多数台まれている。ユーザにどの程度の快適さを提供す
る必要があるかは、この表示装置がどれだけ頻繁に使わ
れるかと関係している。すなわち安価な腕時計を買った
者は、暗い所で盤面の数字がはっきり見えなくても、僅
か数文字を読み取るのに、少し長く盤面を見ていればよ
いので、それで満足する。その上、腕時計のＬＣＤ表示
装置は小さいので、表示装置の片隅に小さな白熱電球を
設ければ、表示装置を照明して素早く数字が読み取れる
ようになり、問題は緩和される。

暗い所でＬＣＤが見えにくいという問題は、ラップトツ
ブ型電子計算機で使われる、より大型のＬＣＤでは極め
て重要である。こうしたＬＣＤは、通常各行８文字のテ
キストを２０行以上表示できるだけの大きさがある。長
時間具る場合も多いので、眼の疲労の増大を無視できな
い。１個または多数の白熱電球を表示装置の行に沿って
設けても、表示域全域を充分にかつ均一に照明する充分
に平坦な光源は得られない。その上、多数の白熱電球に
必要な電力を供給しようとすると、計算機が携帯用でな
くなってしまう。

ラップトツブ型電子計算機用の大型ＬＣＤの光源をもた
らす問題の一つの解決策として、比較的透明な層の背後
の反射パネルの代りに電界発光パネルが使われ、それに
かなり高電圧の交流電源から電力が供給された。こうし
た電界発光パネルの一代表例では、１４０ボルト、約７
００ヘルツのＲＭＳが必要である。これよりも周波数が
高いと、電界発光パネルの寿命が縮み、波形がほぼ正弦
波でない場合も同じである。

ＩＢＭ　　ＰＣコンバーチプルは、補助照明のないＬＣ
Ｄを備えたラップトツブ型パーソナル・コンピュータで
ある。この製品名中の「コンバーチプル」の語は、陰極
線管（ＣＲＴ）など別の表示装置が利用でき、電子計算
機の内蔵バッテリに頼らなくてもよい場合に、電子計算
機をその別の表示装置に接続したいとき、ＬＣＤを簡単
に取り外すことができるという特徴を示している。

こうした計算機に対するオプションとして、電界発光パ
ネルで背面照明されるＬＣＤを提供する場合、電界発光
パネルにどのようにして比較的高い電圧を供給するかと
いう問題が出てくる。電界発光パネルで補助照明される
液晶表示装置を備えた他のラップトツブ型電子計算機は
、電子計算機の主システム・ユニット部分にこのパネル
用の高圧電源を含んでいた。その表示装置は取外し式で
ないので、システム・ユニット内で高電圧を供給し、そ
れを適切に絶縁した導体を介して表示装置に伝える際に
、安全上の問題はなかった。事実、適切に絶縁したコネ
クタを最初からシステムに組み込んでおいた場合は、表
示装置が安全に取外しができた。しかし、ＩＢＭＰＣコ
ンバーチプルの場合、システム・ユニットは高圧電源を
含んでいす、低圧コネクタが既存構成である。この製品
のユーザが、新しいシステム・ユニットを購入せずとも
、補助照明つきＬＣＤの追加的利点を利用できるように
なれば、極めて好都合である。

ラップトツブ型電子計算機のシステム・ユニットに実装
されている、ＬＣＤの電界発光パネルに給電するための
従来の回路は、プッシュプル並列共振回路中で動作する
変圧器を含む、比較的大型の磁気部品を利用している。

こうした回路は、取外し式表示装置を備えた上記のシス
テムの分離式ＬＣＤ格納装置内に収容するには適してい
なかった。外来の磁気コア材料を使って従来技術の回路
のサイズを縮小しようとした試みは、取外し式のＬＣＤ
格納装置内に収容して、電界発光パネルの背面照明をを
する改良型表示装置に同じシステム・ユニットとコネク
タが使用できるように、寸法を縮小するのに成功しなか
った。

したがって、外付は装着が不要で表示装置自体に収容で
きる、背面照明ＬＣＤ用の電界発光パネルに電力を供給
する回路が提供されれば、極めて好都合である。

Ｄ１問題点を解決するための手段 したがって、ＬＣＤの背面照明に使われていたような電
界発光パネルのキャパシタンスで代表される無効負荷に
、直列共振自己整流電力発振器を用いて電力を供給する
。この電力発振器は、従来技術の回路で電界発光パネル
に電力を供給するのに使われていたような大型の磁気部
品を使用せずに、電界発光パネルに適切な周波数のほぼ
正弦波状の電圧を供給するように構成される。

電力発振器は直流−直流変換器で励振される。

というのは、電力発振器を励振するのに必要な直流電圧
が、電界発光パネルで背面照明されるＬＣＤを利用した
ラップトツブ型電子計算機などの装置内で通常得られる
直流電圧よりもずっと大きいからである。直流−直流変
換器の出力電圧は、最終的に電界発光パネル面で様々な
照明強度が得られるように調節できる。この回路構成を
使うと、電界発光パネル用の電源全体を、ラップトツブ
型パーソナル・コンピュータから取り外せるＬＣＤパネ
ルを収容した、コンパクトなハウジングに収容できるよ
うになる。そのため、電子計算機内に電界発光パネル用
電源を収容したり、ＬＣＤに電力を送るための電子計算
機上の電気コネクタを交換するなど、パーソナル・コン
ピュータに加えずに、背面照明ＬＣＤをこうしたラップ
トツブ型パーソナル・コンピュータに合うように後から
改造することができる。

Ｅ、実施例 第１図には、バッテリ給電式携帯用電子計算機用の電界
発光パネルで代表される容量性負荷を駆動するための、
輝度調節可能で効率の高い電源の構成図が示しである。

電源は、調節式直流−直流変換器の２つの主要部品と直
流共振電力発振器を含んでいる。

第１図で、直流−直流交換器１０は、携帯用パーソナル
・コンピュータのバッテリ電源から比較的低圧の直流電
圧を受は取る。変換器１０は、この比較的低圧の直流電
圧を、直列共振電力発振器１１に印加するためのそれよ
りもずっと高圧の直流電圧に変換する。電力発振器１１
は、その直列共振回路中に、電界発光パネル１２自体を
含んでいる。

さらに、直流−直流変換器１０には輝度制御装置１３が
接続されていて、変換器１０の出力電圧を変化させるこ
とができ、その出力電圧が照明パネルの照明強度を制御
する。変換器１０に印加される比較的低圧の直流電圧は
、低電圧直流−交流変換器から取り出すこともできる。

この直流−交流変換器は、通常携帯用バッテリで電力を
供給される製品が交流電源の近くにあるとき、不要なバ
ッテリの消費を避けるためにそうした製品で使われるも
のである。

第２図には、本発明の回路の詳細概略図が示しである。

バッテリまたは他の適当な低圧直流電源から得られる正
電圧Ｖが、誘導コイルＬ１に印加される。当初、スイッ
チ装置Ｑ１がオン状態にあり、誘導コイルＬ１の両端間
にＶを印加させる。

それによって誘導コイルＬ１中を電流が流れ、エネルギ
ーが蓄積される。スイッチ装置Ｑ１がオン状態の間、ダ
イオードＤ１がコンデンサＣ１から誘導コイルＬ１への
伝導を阻止する。

制御回路２０によって決定されるある時間に、スイッチ
装置がオフになる。このとき、誘導コイルＬ１に蓄積さ
れたエネルギーが、ダイオードＤ１のアノードの電圧を
上げ、そのためダイオードＤ１が導通状態になって、誘
導コイルＬ１に蓄積されたエネルギーがコンデンサＣ１
に移される。

このサイクルの反復によって、コンデンサＣ１の両端間
の電圧がＶよりも高いレベルに維持される。

抵抗Ｒ１、Ｒ２、’Ｒ３からなる調節式分圧器が、制御
回路２０に装置Ｑ１を適当なデユーティ・サイクルで切
り換えさせて、コンデンサＣ１の電圧を所期の値に保つ
。

制御回路２０には、ユニットロード（Ｕｎ　１ｔｒｏｄ
ｅ　）社の１８４３オフライン電流方式パルス幅変調制
御装置や、テキサス・インストルメンツ社のＴＬ４９４
スイッチ方式パルス幅変調制御回路など、多数の市販制
御回路のどれを使ってもよい。

当業者なら気付くように、この回路の上記の部分には、
様々な設計の直流−直流変換器が使用でき、直流電圧を
通常の低圧バッテリ電源で得られる電圧よりも高めるた
めの効率のよい手段を備えていさえすればよい。

自己整流スイッチング／共振回路が、コンデンサＣ１の
両端間の電位で動作する発振器を形成する。電界発光パ
ネルは、この回路中ではキャパシタンス３０で表わしで
ある。電界発光パネルのキャパシタンス３０は、誘導コ
イルＬ２と直列になっている。このキャパシタンス３０
と誘導コイルＬ２が一緒になって、直列共振回路を形成
し、この共振回路は、こうした直列共振部品間を電流が
流れるとき、発振する。

電力発振回路を形成する自己整流スイッチング／共振回
路を分析する場合、誘導コイルＬ２と電界発光パネルの
キャパシタンス３０は発振状態にあると仮定する。第２
図の他に第３図も参照のこと。第３図は、この共振回路
中を流れる電流Ｌ１の正弦波形を示すものである。時間
Ｔ１で電流１１が正の値になったとき、トランジスタＱ
３およびＱ４のエミッタの電圧ｖ１が（コンデンサＣ１
の両端間の）電圧ＶＣ１よりも高くなって、トランジス
タＱ４のベース・エミッタ複合部とダイオードＤ２中に
電流を流す。この電流によってトランジスタＱ４はオン
になり、トランジスタＱ５にベース電流を供給する。こ
のため、トランジスタＱ５もオンになって、トランジス
タＱ４に追加ベース電流を供給する。

このトランジスタＱ４とＱ５の接続による再生効果によ
って両方のトランジスタは飽和し、ラッチング回路を形
成する。どちらのトランジスタも飽和しているので、電
圧Ｖ１は接地電圧レベル近くまで減少する。このため、
コンデンサＣ１が共振回路と直列になって、電流工１が
正の間、コンデンサＣ１から共振回路にエネルギーが移
る。コンデンサＣ１から共振回路に送られたエネルギー
は、回路内での損失を補償し、電界発光パネルから光を
出す際にこの回路で使われる。

時間Ｔ２で電流■１が負になると、トランジスタＱ４と
Ｑ５の組合せはもはやそれを導通状態に保つための電流
源をもたず、したがって開路となる。電流１１は、トラ
ンジスタＱ３のベース・エミッタ接合部をダイオードＤ
３から逆方向に流れる。トランジスタロ３中を電流が流
れると、トランジスタＱ２がオンになり、トランジスタ
Ｑ２とＱ３の組合せの再生作用によって、トランジスタ
Ｑ４とＱ５の組合せに類似のラッチング回路が形成され
る。時間Ｔ２からＴ３の間、電圧Ｖ１は強制的にＶＣＩ
に近づけられ、コンデンサＣ１を直列共振回路から切り
離し、電流１１の負の半サイクル中にエネルギーがコン
デンサ■１に戻るのを防止する。時間Ｔ３で電流は再び
正になり、最初に時間Ｔ１で説明したようにサイクルが
反復する。

ダイオードＤ４は、トランジスタＱ３とＱ４が同時に導
通するのを防止し、したがって外来性雑音が両方のラッ
チング回路を同時に導通させるのを防止する。抵抗Ｒ４
とＲ５は、トランジスタＱ３とＱ４からの漏れ電流によ
ってトランジスタＱ２とＱ５がオンになるのを防止する
。

この回路の発振を始めるには、開始パルス発生器４０に
よって開始パルスを供給する。開始パルス発生器４０は
、たとえば当技術で「ワンショット」として知られてい
る単安定マルチバイブレーク回路を含んでいる。回路４
０から発生された開始パルスはトランジスタＱ４のベー
スに印加されてトランジスタＱ４を導通され、回路の初
期自己整流作用を開始する。

共振回路の各サイクル中に熱損失と回路から出る光のた
めにエネルギーが消費される。発振器中の電流１１は、
サイクル全体の損失が、正の半サイクル中にコンデンサ
Ｃ１から受は取るエネルギーと等しくなるようなレベル
を求める。したがって、電圧ｖ１を調節して、パネルか
ら所期の光が発生するようにエネルギー移転量と電流レ
ベル１１を変化させることができる。

Ｆ０発明の効果 携帯用電子計算機の背面照明液晶表示装置に使用される
電界発光パネルのキャパシタンスのような負荷に電力を
供給するため、非常に効率が高くコンパクトな回路が得
られる。この効率のよい電力変換装置にとって、直列共
振式自己整流電力発振器内に容量性負荷を使用すること
が最も重要である。当業者なら気づくように、電界発光
照明パネルに電力を提供する応用列について本発明を説
明してきたが、この回路は、はぼ変動な負荷に効率よく
電力を供給することが好ましい他の用途にも容易に利用
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の電源の主要構成部品の構成図である
。 第２図は、第１図の電源の各部品によって、示される回
路の詳細な概略図である。 第３図は、本発明の電源の発振器の直列共振回路の誘導
コイル中を流れる電流の波形図である。 １０・・・・直流−直流変換器、１１・・・・直列共振
電力発振器、１２・・・・電界発光照明パネル、１３・
・・・照明強度制御装置、２０・・・・制御回路、３０
・・・・キャパシタンス、４０・・・・開始パルス発生
器、Ｌｌ、Ｒ２・・・・誘導コイル、Ｃ１・・・・コン
デスタ、Ｑｌ・・・・スイッチ装置、Ｄｌ、Ｄ２、Ｄ３
、Ｄ４・・・・ダイオード、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、
Ｒ５・・・・抵抗、Ｑ２、Ｑ３、Ｑ４、Ｑ５・・・・ト
ランジスタ。 出願人　　インターナショナル・ビジネス・マシーンズ
・コーポレーション 復代理人　弁理士　　篠　　１）　文　　雄第３ｖ！Ｊ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　電界発光パネルに対して正弦波電力を供給するための
   電源回路であつて、 相対的に低電圧の電力を受取つて相対的に高電圧の電力
   を供給する電圧変換器と、 上記電圧変換器の出力を入力として受取り、キヤパシタ
   ンス及びインダクタンスで構成される直列共振回路を負
   荷とする直列共振電力発振器とを備え、 上記直列共振回路のキヤパシタンスとして電界発光パネ
   ル自身を組込んだことを特徴とする電界発光パネル用の
   電源回路。