JPS6361678B2

JPS6361678B2 -

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Publication number: JPS6361678B2
Application number: JP53149983A
Authority: JP
Priority date: 1978-12-06
Filing date: 1978-12-06
Publication date: 1988-11-29
Also published as: JPS5576387A

Description

【発明の詳細な説明】この発明は、照明ランプなどの重負荷回路が動
作して電池電源の出力電圧が低下した場合でも液
晶表示装置を安定して動作させるようにした液晶
駆動装置に関する。

一般に、電池電圧が従来の電池に対して２倍、
すなわち3V程度有するリチウム電池は、その電
池電圧を降圧して負荷回路の駆動に用いることに
より、電池寿命を長くして長期的な使用が可能と
なり、電池交換回数を減らすことができるので、
最近では、電子時計、電子式卓上計算機などの小
型電子機器に盛んに使用されるようになつてき
た。

第１図はリチウム電池を使用した従来の電子時
計の電源供給図を示したものであり、図において
１はダイナミツク駆動表示方式に従つて時刻を表
示する液晶表示装置である。このダイナミツク駆
動される液晶表示装置１は、２分割された共通電
極にコモン信号発生回路２から供給される複数レ
ベルからなる電圧波形信号（以下、コモン電極駆
動信号と呼称する）Ｘ，Ｙがそれぞれ供給され、
セグメント電極には発振回路、分周回路、計時計
数回路及びデコーダを備えた発振・論理回路３か
らの時刻情報がドライバ４を介してセグメント電
極駆動信号として供給されて時刻表示動作を行う
ものである。上記コモン信号発生回路２にはリチ
ウム電池５からの電池電圧V₁（−3V）、上記電池
電圧V₁を1/2に降圧する降圧回路６から出力され
る出力電圧V₂（−1.5V）及びグランド電圧V₀
（0V）がそれぞれ供給されており、このコモン信
号発生回路２は上記各電圧V₁，V₂，V₀のうちい
ずれか一つを順次連続的に選択することにより上
記コモン電極駆動信号Ｘ，Ｙを成形出力する。ま
た上記電池電圧V₁はドライバ４及び照明ランプ
スイツチＳが接続された照明ランプ装置７に供給
されると共に上記降圧回路６の出力電圧V₂は発
振・論理回路３に供給されるようになつている。

上記構成においては、発振・論理回路３は電池
電圧V₁の1/2の電圧V₂で動作するので、電池の長
寿命化が計れるものである。しかして、液晶表示
装置１の表示部を照明するため、ランプスイツチ
Ｓを操作すると、照明ランプ装置７が駆動する
が、このランプ装置７の駆動によつて大電流が流
れ、電池電圧V₁が第２図に示すように大きく低
下してしまう。またこの電池電圧V₁の低下に伴
ない降圧回路６の出力電圧V₂も第２図に示すよ
うに低下してしまう。

このように照明ランプ装置７の駆動によつて電
池電圧V₁及び出力電圧V₂が低下すると、以下に
述べるような不都合を生づる。すなわち、液晶表
示装置１は電圧V₁，V₂の低下により正常時、つ
まりランプ非駆動時に比べて液晶表示のコントラ
ストが悪くなり、また液晶表示素子にかかる電圧
が実効値以下の電圧に低下してしまうと表示が全
く消えてしまう。また発振・論理回路３において
は、電圧V₂の低下により発振が停止したり、回
路に誤動作を生じさせたりする。

これらのことは何もランプ装置の点灯時だけで
なく、例えばブザー装置等のような重負荷回路の
駆動により電池電圧が低下した場合についても起
こるものであつた。

この発明は上記事情に鑑みてなされたもので、
その目的とするところは、照明ランプなどの重負
荷回路が動作して電池電源の出力電圧が低下した
場合であつても液晶表示装置の安定した動作を維
持させるようにした液晶駆動装置を提供すること
にある。

以下、この発明を第３図ないし第１０図に示す
一実施例を参照して詳細に説明する。第３図はこ
の発明に係る液晶駆動装置を電子時計に適用した
場合の電源供給図である。なお、第１図に示した
従来のものと同一構成部には同一符号を付してそ
の詳細な説明を省略する。発振・論理回路３は発
振回路３ａ、分周回路３ｂ、計時計数回路３ｃ及
びデコーダ３ｄを備えている。上記分周回路３ｂ
からは夫々128Hz、64PH、32Hzの周波数信号₁，
₂、₃が後述するコモン信号発生回路９に与えら
れると共に、周波数信号₁，₃がドライバ４に与
えられている。また分周回路３ｂからは512Hzの
駆動信号ａが電圧変換回路８に与えられている。
この電圧変換回路８は詳細を後述するようにリチ
ウム電池５から電池電圧V₁が供給されて動作し、
照明ランプ装置７から照明ランプ点灯中のみハイ
レベルとなるランプ信号ｌが供給されているもの
で、この電圧変換回路８は上記ランプ信号ｌ及び
分周回路３ｂからの512Hzの信号ａに従つて電池
電圧V₁を降圧あるいは昇圧変換して、第１の出
力端子から出力電圧V₃を、また第２の出力端
子から出力電圧V₄を夫々取り出すようになつ
ている。上記出力電圧V₃はコモン信号発生回路
９及び発振・論理回路３に与えられると共に、出
力電圧V₄はコモン信号発生回路９及びドライバ
４に与えらる。また上記ランプ信号ｌもコモン信
号発生回路９及びドライバ４に夫々与えられてい
る。

上記電圧変換回路８は第４図に示すように構成
されている。すなわち、電池５の出力電圧V₁は
Ｎチヤンネルモストランジスタ（以後、単にＮト
ランジスタと略称する）１０を介して第１の出力
端子から電圧V₃として出力されると共に、Ｎ
トランジスタ１１を介して第２の出力端子から
電圧V₄として出力される。上記Ｎトランジスタ
１０のゲートにはランプ信号ｌがインバータ１２
及び１３を介して与えられており、またＮトラン
ジスタ１１のゲートにはインバータ１３の出力信
号がインバータ１４を介して与えられている。ま
た上記出力端子，間には、トランジスタ１
５，１６が直列接続されており、トランジスタ１
５のゲートにはランプ信号ｌがインバータ１２，
１７，１８を介して供給されると共に、トランジ
スタ１６のゲートにはインバータ１８の出力信号
がインバータ１９を介して供給されている。そし
て、上記Ｎトランジスタ１５，１６の接続点には
コンデンサ２０がグランド電圧V₀との間で接続
されている。さらに上記出力端子，間には、
Ｎトランジスタ２１，２２が直列接続されてお
り、Ｎトランジスタ２１のゲートには512Hzの駆
動信号ａがインバータ２３，２４を介して与えら
れていると共に、Ｎトランジスタ２２のゲートに
は上記インバータ２４の出力信号がインバータ２
５を介して与えられている。またＮトランジスタ
２１，２２の接続点にはコンデンサ２６がインバ
ータ２７の出力線との間で接続さされており、上
記インバータ２７の入力信号は上記インバータ２
３の出力信号である。なお、上記Ｎトランジスタ
１０，１１，１５，１６，２１，２２のゲートに
ゲート信号を供給するインバータ１３，１４，１
８，１９，２４，２５にはハイレベルの信号とし
て電圧V₀が与えられ、またローレベルの電圧と
して各トランジスタのソース電圧が与えられるよ
うになつており、そして各インバータの出力線
は、その入力信号がローレベルである時に、ハイ
レベルである電圧V₀側に接続され、またその入
力信号がハイレベルである時に、ローレベルであ
る各トランジスタのソース電圧側に接続される。
またインバータ２３及び２７にはハイレベル電圧
として電圧V₀、ローレベルの電圧として出力端
子からの電圧が供給されるようになつており、
インバータ２３及び２７の出力線は、入力信号に
応じて電圧V₀又は出力端子側と接続されるよ
うになつている。

上記コモン信号発生回路９は第５図に示すよう
に構成されている。即ち、分周回路３ｂから供給
される128Hzの周波数信号₁は、アンド回路３５
及び３５ａに与えられ、アンド回路３５には64Hz
の周波数信号₂及びランプ信号ｌが与えられる。
また、上記アンド回路３５ａには、64Hzの周波数
信号₂がインバータ３８を介して供給されると共
にランプ信号ｌが与えられる。上記ランプ信号ｌ
はインバータ３７を介してアンド回路３６及び３
６ａに与えられるもので、このアンド回路３６及
び３６ａには、64Hzの周波数信号₂が夫々直接及
びインバータ３８を介して与えられるものであ
る。そしてアンド回路３５及び３６の出力信号は
オア回路３１を介してＸ信号発生部９ａに送ら
れ、アンド回路３５ａ，３６ａの出力信号はオア
回路３１ａを介してＹ信号発生部９ｂに送られ
る。上記Ｘ信号発生部９ａ及びＹ信号発生部９ｂ
は、夫々、異つた電圧を選択して夫々コモン電極
駆動信号Ｘ，Ｙを出力するもので夫々同一の構成
となつている。しかして、電圧変換回路８の出力
端子からの電圧V₃は、Ｎトランジスタ２８を
介して取り出され、電圧変換回路８の出力端子
からの電圧V₄はＮトランジスタ２９及びＮトラ
ンジスタ３０を介して出力される。上記Ｎトラン
ジスタ２８のゲートにはオア回路３１の出力信号
が与えられ、Ｎトランジスタ２９のゲートには32
Hzの周波数信号₂が与えられ、さらに、Ｎトラン
ジスタ３０のゲートにはオア回路３１の出力信号
がインバータ３２を介して与えられている。また
上記Ｘ信号発生部９ａにはグランド電圧V₀が供
給されており、この電圧V₀はＰチヤンネルモス
トランジスタ（以後、単にＰトランジスタと略称
する）３３及びＰトランジスタ３４を介して取り
出される。そして上記Ｐトランジスタ３４のゲー
トにはオア回路３１の出力信号が与えられ、また
Ｐトランジスタ３３のゲートには32Hzの周波数信
号₃が与えられている。

第６図は、液晶表示装置１の電極の配置を示し
たもので、上部基板１ａ下面にはドライバ４から
のセグメント電極駆動信号が供給されるセグメン
ト電極が形成され、下部基板１ｂ上面にはコモン
電極駆動信号Ｘ，Ｙが夫々与えられるコモン電極
が形成されている。そして、上記上部基板１ａ及
び下部基板１ｂ間に液晶を介在させることにより
液晶表示装置１が構成されるものである。

上記の構成において、ランプスイツチＳが操作
されず、照明ランプ装置７が非駆動状態にあると
きは、ランプ信号ｌはローレベルであり、第４図
に示した電圧変換回路８においてはＮトランジス
タ１０，１６がオフ、Ｎトランジスタ１１，１５
がオンとなる。従つて、出力端子からは電池電
圧V₁（実際には、トランジスタ１１のオン抵抗に
より若干V₁より低い）が電圧V₄として出力され、
コモン信号発生回路９及びドライバ４に供給され
る。また出力端子からの電圧V₃は上記電池電
圧V₁の半分の電圧1/2V₁となるもので、すなわ
ち、512Hzの駆動信号ａがローレベルの時には、
Ｎトランジスタ２１がオフ、Ｎトランジスタ２２
がオンとなり、インバータ２７の出力線は出力端
子と接続されるので、第７図Ａに示すような配
線状態となり、この第７図Ａで示した配線図をさ
らに簡素化すると第７図Ｂのように直列接続され
たコンデンサ２０，２６が電池と並列に接続され
た状態となる。従つて出力端子からの電圧V₃
はコンデンサ２０，２６の接続点から取り出され
るので1/2V₁となるものである。また512Hzの駆
動信号ａがハイレベルになると、トランジスタ２
１がオン、トランジスタ２２がオフとなり、イン
バータ２７の出力線がハイレベルの電圧V₀側と
接続されるので第８図Ａの如き配線図となり、こ
の第８図Ａを簡素化した第８図Ｂからも明らかの
ように、電圧V₃は、並列接続されたコンデンサ
２０，２６の放電電圧となり、上記コンデンサ２
０，２６には駆動信号ａがローレベルの時に夫々
１／２V₁の電圧が充電されているので、第８図Ｂに
おいても1/2V₁の電圧が出力されるものである。

このように、ランプが非駆動状態にある時は、
出力端子からは電池電圧V₁の半分の電圧1/2V₁
＝V₃が出力され、出力端子からは電池電圧V₁
と同じ電圧V₁＝V₄が出力され、つまり電圧変換
回路８は降圧回路として動作するものであり、発
振・論理回路３は、電池の半分の電圧V₃で動作
するので、消費電力が少なく、電池の長寿命化が
図れるものである。そしてコモン信号発生回路９
には電池電圧V₁と同じ電圧V₄及び電池電圧V₁の
半分の電圧V₃がそれぞれ供給される。このコモ
ン信号発生回路９においては、ランプ信号ｌがロ
ーレベルのときにはアンド回路３５は遮断される
のに対しアンド回路３６はインバータ３７の反転
により開放されるので、64Hzの信号₂はアンド回
路３６、オア回路３１を介してＮトランジスタ２
８のゲートに供給される。そして64Hzの信号₂が
ハイレベルのときにはトランジスタ２８がオンと
なるのでＸ信号発生部９ａからは電圧V₃が出力
される。また、64Hzの信号₂がローレベル、32Hz
の信号₂がハイレベルのときにはトランジスタ２
９，３０がオンとなるので電圧V₄が出力される。
さらに、64Hzの信号₂がローレベル、32Hzの信号
₃がローレベルのときにはＰトランジスタ３３，
３４がオンするので電圧V₀が出力される。この
ようにして取り出されたコモン電極駆動信号Ｘは
第１１図ｆに示すような電圧波形となる。同様
に、Ｙ信号発生部９ｂから出力されるコモン電極
駆動信号Ｙは第１１図ｇに示すような電圧波形と
なる。

このようにランプ装置７が非駆動状態にある
時、液晶表示装置１は電池電圧V₁と同じ電圧V₄
及び電池電圧V₁の半分の電圧V₃からなるコモン
電極駆動信号Ｘ，Ｙがコモン信号発生回路９から
供給され、また電池電圧V₁と同じ電圧V₄からな
るセグメント電極駆動信号がドライバ４から供給
されることによつて表示動作が行なわれる。すな
わち、第６図に示す表示装置のコモン電極にコモ
ン電極駆動信号Ｘ，Ｙを供給し、セグメント電極
S₁，S₂に第１１図ｈで示すセグメント駆動信号Ｂ
を印加すると、この両電極間に所定の電位差が生
じ、セグメントS₁においては第１１図ｉに示すよ
うな実効値を有する電圧波形が得られるので、点
灯する。またセグメントS₂においては両電極間に
は第１１図Ｊに示すような実効値しか生じないの
で、点灯しない。このように点灯、不点灯セグメ
ントを選択して時刻表示が行なわれる。

しかして、ランプスイツチＳが操作され、照明
ランプ装置７が駆動されると、電池電圧V₁は第
１１図ａに示すように大巾に電圧低下する。この
時、電圧変換回路８においては、ランプ装置７か
らのランプ信号ｌがハイレベルとなるので、Ｎト
ランジスタ１０，１６がオン、Ｎトランジスタ１
１，１５がオフとなる。従つて、出力端子から
は電池電圧V₁がトランジスタ１０を介して出力
電圧V₃として出力されることになる。また出力
端子からは電池電圧V₁の倍の電圧V₄が出力さ
れるもので、すなわち、512Hzの駆動信号ａがハ
イレベルの時にはトランジスタ２１がオン、トラ
ンジスタ２２がオフとなり、またインバータ２７
の出力線はハイレベルの電圧V₀側に接続される
ので、第９図Ａに示すような配線図となり、この
配線図を簡素化した第９図Ｂから明らかなよう
に、コンデンサ２６に電池電圧V₁が充電される
と共に、コンデンサ２０の充電電圧が電圧V₄と
して出力されるものである。この時の電圧V₄に
ついては後で述べる。しかして、駆動信号ａがロ
ーレベルになると、Ｎトランジスタ２１がオフ、
Ｎトランジスタ２２がオン、インバータ２７の出
力線が出力端子と接続された状態となる。従つ
て第１０図Ａ，Ｂから明らかのようにコンデンサ
２６に電池５が直列に接続されると共に、コンデ
ンサ２０が並列接続された状態となる。そしてコ
ンデンサ２６には上記したように駆動信号ａがハ
イレベルの時、電池電圧V₁が充電されているの
で、出力端子からは電池電圧V₁の２倍の電圧
V₄が出力されることとなり、またコンデンサ２
０は電池電圧の２倍の電圧が充電されることとな
る。すなわち、前述した駆動信号ａがハイレベル
の時のコンデンサ２０の放電電圧は、駆動信号ａ
がローレベルの時に充電された電池電圧V₁の２
倍の電圧V₄となるのである。このように、駆動
信号ａによつて出力端子からは電池電圧V₁の
２倍の電圧V₄が出力されることとなる。そして
出力端子から電池電圧V₁と同じ電圧V₃が発
振・論理回路３に与えられると、各周波数信号
₁，₂，₃はその振幅が増大する。

またコモン信号発生回路９においては、ハイレ
ベルであるランプ信号ｌが供給されると、ランプ
非駆動時とは逆にアンド回路３６が遮断され、ア
ンド回路３５が開放されるので、128Hzの信号₁
及び64Hzの信号₂がアンド回路３１で合成されて
オア回路３１からは第１１図ｄに示すような波形
が出力される。このオア回路３１の出力信号は32
Hzの信号₃と共に、コモン信号発生部９ａに供給
され、信号発生部９ａを動作させる。すなわち、
オア回路３１の出力信号がハイレベルの時はＮト
ランジスタ２８がオンするので電圧V₃が出力さ
れ、オア回路３１の出力信号がローレベルのと
き、32Hzの信号₂がハイレベルであれば電圧V₄
が、ローレベルであれば電圧V₀が夫々出力され
る。このようにして取り出されたコモン電極駆動
信号Ｘは第１１図ｆに示すような電圧波形とな
り、電池電圧V₁と同じ電圧V₃及び電池電圧V₁の
２倍の電圧V₄からなるものである。また駆動信
号Ｙは駆動信号Ｘと同様の電圧V₃及びV₄からな
る電圧波形となる。

この駆動信号Ｘ，Ｙが駆動信号Ｂと共に液晶表
示装置１に供給されると、セグメントS₁には第１
１図ｉに示すような電圧波形信号が、またセグメ
ントS₂には第１１図ｇに示すような電圧波形信号
が印加された状態となる。そして、第１１図ｉ及
び同図ｇから明らかのように、両セグメントS₁，
S₂に印加される電圧実効値はランプ駆動の前後に
おいて、略等しい値となつている。従つて、ラン
プ点灯時に液晶表示装置１を電池電圧V₁と同じ
電圧V₃及び電池電圧V₁の２倍の電圧V₄からなる
駆動信号Ｘ，Ｙによつて駆動した場合でも、点灯
セグメントS₁においては、表示コントラストが一
定に保持されるばかりか、不点灯セグメントS₂が
不用意に点灯してしまうこともない。

なお、上記実施例においては、重負荷回路とし
て照明動作ランプの場合について説明したが、こ
の発明はこれに限らず、ブザー等による報知音装
置が重負荷であつてもよい。

また、上記実施例においては、照明ランプ装置
７の駆動信号ｌによつて電圧変換回路８を昇圧、
降圧の切換を行つているため、照明ランプ装置７
が非駆動時になると、電圧変換回路８は瞬時にし
て昇圧から降圧に切換えられる。この切換時にお
いて、電池電圧が通常の電圧レベルに戻ることが
できるまでには所定の時間がかかるので、この時
点では出力電圧が低く、発振・論理回路３の誤動
作を発生する恐れがある。従つて万全を期するた
め、照明ランプ装置７のオンからオフへの切換え
は、電源電圧が通常の電圧レベルに戻るまでに要
する所定時間経過後に行うようにしてもよい。

また上記実施例は電子時計に適用した場合につ
いて説明したが、これに限らず電子卓上計算機な
どの小型電子機器にも適用することができる。

また上記実施例における電圧変換回路及びコモ
ン信号発生回路の回路構成はこれに限らず、この
発明を逸脱しない範囲内において種々変更しても
差し支えない。

この発明は以上詳細に説明したように、電池電
圧とこの電池電圧の降圧電圧とからなる液晶駆動
信号を得る手段と電池電圧及びこの電池の昇圧電
圧とからなる液晶駆動信号を得る手段とを備えて
おり、降圧電圧と昇圧電圧とは共通の２つのコン
デンサを用いて得るようにしているので降圧、昇
圧の２つの電圧が得られるにもかかわらずコンデ
ンサの数を最少にすることが出来る。また、上記
２つの液晶駆動信号のうちいずれか一方で選択的
に液晶表示装置を駆動させてなるものであるから
重負荷回路の駆動によつて電池電源が低下した場
合には、液晶表示装置を昇圧電圧及び電池電圧か
らなる液晶駆動信号によつて駆動することによ
り、表示コントラストが悪くなつたり、表示が消
えてしまつたりすることを防止することができる
ものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来における電子時計の電池供給図、
第２図は第１図のタイムチヤート、第３図はこの
発明における液晶駆動装置を電子時計に適用した
場合の回路構成図、第４図は第３図に示した電圧
変換回路の詳細を示す回路構成図、第５図は第３
図に示したコモン信号発生回路の詳細を示す回路
構成図、第６図は液晶表示装置の電極配置を示す
図、第７図ないし第１０図は電圧変換回路の動作
状態を示す図、第１１図は各種出力波形のタイム
チヤートである。１……液晶表示装置、５……電池、８……電圧
変換回路、９……コモン信号発生回路、２０，２
６……コンデンサ、V₀……グランド電圧、V₁…
…電池電圧、Ｘ，Ｙ……コモン電極駆動信号。

Claims

【特許請求の範囲】

１電池電源と、駆動時に上記電池電源の電池電
圧を低下せしめる重負荷回路と、所定周波数信号
に基づいて上記電池電源の電池電圧を変換して液
晶駆動用電圧を出力する電圧変換回路と、この電
圧変換回路から出力される上記液晶駆動用電圧に
よつて表示駆動される液晶表示手段とを備えた液
晶駆動装置において、上記電圧変換回路は２つの
コンデンサと、上記重負荷回路の非駆動時に上記
所定周波数信号に基づいて上記２つのコンデンサ
を直列接続させて上記電池電圧に変列接続させる
第１の接続状態と上記２つのコンデンサを並列接
続させる第２の接続状態とを繰り返して降圧電圧
を出力させ、上記重負荷回路の駆動時に上記所定
周波数信号に基づいて上記２つのコンデンサの一
方のコンデンサを上記電池電圧と並列接続させて
充電させる第３の接続状態と上記電池電圧に上記
一方のコンデンサを直列接続させて上記他方のコ
ンデンサに並列接続させる第４の接続状態とを繰
り返して昇圧電圧を出力させる多数のスイツチ素
子とを具備していることを特徴とする液晶駆動装
置。