(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の表示素子を有し、それぞれの表示素子に電力を印加して画像を表示する表示装置であって、
入力電圧を制御パルスに基づいてスイッチングし、スイッチングされた電力を整流して直流電圧を出力する電源装置と、
次に表示する画像データから表示濃度別に画素数を算出する濃度別画素数算出部と、
前記電源装置の負荷電流を予測する電流予測部と、
を有し、
前記電源装置は、
それぞれ異なる負荷電流でエネルギー変換効率が最大となるように構成された複数のスイッチング回路と、
前記電源装置の負荷電流を予測する情報に基づいて、前記複数のスイッチング回路のうち最もエネルギー変換効率の良いスイッチング回路に前記制御パルスを印加し所定の前記直流電圧を出力するように制御する電圧制御部と、
を有し、
前記電流予測部は、
前記濃度別画素数算出部が算出した表示濃度別の画素数から、前記電源装置の負荷電流が今後どのように変化するかを予測し、
前記電圧制御部は、
前記電流予測部からの前記電源装置の負荷電流を予測する情報に基づいて、前記複数のスイッチング回路のうち最もエネルギー変換効率の良いスイッチング回路に前記制御パルスを印加し所定の前記直流電圧を出力するように制御することを特徴とする表示装置。
【請求項２】
前記電圧制御部は、
前記入力電圧を予測する情報に基づいて、前記制御パルスの周波数を高いエネルギー変換効率が得られるように変更することを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項３】
前記入力電圧の今後の変化を予測する電圧予測部を有し、
前記電圧制御部は、
前記電圧予測部からの前記入力電圧を予測する情報に基づいて、前記制御パルスの周波数を前記電源装置のエネルギー変換効率が高くなるように変更することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の表示装置。
【請求項４】
前記入力電圧を検知する入力電圧検知部を有し、
前記電圧予測部は、
前記入力電圧検知部の検知した入力電圧の情報と、前記電流予測部の予測した前記電源装置の負荷電流の情報に基づいて前記入力電圧が今後どのように変化するかを予測することを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載の表示装置。
【請求項５】
前記表示装置の周囲の明るさを検知する明るさ検知部を有し、
前記明るさ検知部の検知した明るさの情報に基づいて前記入力電圧が今後どのように変化するかを予測することを特徴とする請求項４に記載の表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電源装置、および表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、パーソナルコンピューターの動作速度の向上、ネットワークインフラの普及、データストレージの大容量化と低価格化に伴い、従来紙への印刷物で提供されたドキュメントや画像等の情報を、より簡便な電子情報として入手し、その電子情報を閲覧する機会が益々増大している。
【０００３】
この様な電子情報を閲覧するためには、従来からの液晶ディスプレイやＣＲＴ、また近年では有機ＥＬディスプレイ等の発光型のディスプレイが主として用いられている。しかしながら、特に、電子情報がドキュメント情報の場合、比較的長時間にわたってこのドキュメント情報を注視する必要があり、一般的な発光型のディスプレイの欠点として、フリッカーで目が疲労する、持ち運びに不便、読む姿勢が制限される、長時間読むと消費電力が嵩む等が知られている。
【０００４】
これらの欠点を解消する表示方式として、電気化学表示方式が知られており、その一例として、金属または金属塩の溶解析出を利用するエレクトロデポジション方式（以下、ＥＤ方式と略す）が知られている。（例えば、特許文献１、２参照。）。
【０００５】
ＥＤ方式の表示素子は、３Ｖ以下の低電圧で駆動が可能で、簡便なセル構成で実現でき、また、表示品位が優れている（明るいペーパーライクな白と引き締まった黒）といった特長を持っている。
【０００６】
ＥＤ方式等の電気化学表示素子を駆動するときは、電気化学表示素子の両端に閾値以上の一定の電圧をある時間印加する。その表示状態は電圧や時間で制御が可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許第３４２８６０３号公報
【特許文献２】特開２００３−２４１２２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
これらの電気化学表示素子をマトリクス状に複数配設した表示装置においては、表示装置の駆動を開始する際の電流は大きなものになる。特にＥＤ方式の場合は、金属または金属塩の溶解析出を利用しているため、電圧を印加した当初に数アンペア（Ａ）の大電流が流れ、表示装置を駆動するピーク電流は非常に大きなものになってしまう。
【０００９】
一方、各電気化学表示素子の金属または金属塩の溶解析出が進行すると表示装置を駆動する電流は減少し、０．１〜１Ａ程度の小電流になる。
【００１０】
そのため、これらの電気化学表示素子を用いる表示装置には、０．１Ａ〜１０Ａ程度の出力電流を高いエネルギー変換効率で供給できる電源が求められる。特に、電池駆動の携帯型表示装置の場合は、電池の長寿命化と電池小型化の観点から、全ての負荷条件において高いエネルギー変換効率で電力を供給できる電源が望まれる。
【００１１】
しかしながら、従来の電源回路ではこのような広い負荷電流範囲で高エネルギー変換効率を実現することは難しい。
【００１２】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、広い負荷電流範囲でエネルギー変換効率の高い電源装置、および該電源装置を備えた表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の目的は、下記構成により達成することができる。
【００１４】
１．入力電圧を制御パルスに基づいてスイッチングし、スイッチングされた電力を整流して直流電圧を出力する電源装置であって、
それぞれ異なる負荷電流でエネルギー変換効率が最大となるように構成された複数のスイッチング回路と、
前記電源装置の負荷電流を予測する情報に基づいて、前記複数のスイッチング回路のうち最もエネルギー変換効率の良いスイッチング回路に前記制御パルスを印加し所定の前記直流電圧を出力するように制御する電圧制御部と、
を有することを特徴とする電源装置。
【００１５】
２．前記電圧制御部は、
前記入力電圧を予測する情報に基づいて、前記制御パルスの周波数を高いエネルギー変換効率が得られるように変更することを特徴とする前記１に記載の電源装置。
【００１６】
３．複数の表示素子を有し、それぞれの表示素子に電力を印加して画像を表示する表示装置であって、
前記１または２に記載の電源装置と、
前記電源装置の負荷電流を予測する電流予測部と、
を有し、
前記電圧制御部は、
前記電流予測部からの前記電源装置の負荷電流を予測する情報に基づいて、前記複数のスイッチング回路のうち最もエネルギー変換効率の良いスイッチング回路に前記制御パルスを印加し所定の前記直流電圧を出力するように制御することを特徴とする表示装置。
【００１７】
４．前記入力電圧の今後の変化を予測する電圧予測部を有し、
前記電圧制御部は、
前記電圧予測部からの前記入力電圧を予測する情報に基づいて、前記制御パルスの周波数を前記電源装置のエネルギー変換効率が高くなるように変更することを特徴とする前記３に記載の表示装置。
【００１８】
５．前記電流予測部は、
次に表示する画像データに基づいて前記電源装置の負荷電流が今後どのように変化するかを予測することを特徴とする前記３または４に記載の表示装置。
【００１９】
６．前記入力電圧を検知する入力電圧検知部を有し、
前記電圧予測部は、
前記入力電圧検知部の検知した入力電圧の情報と、前記電流予測部の予測した前記電源装置の負荷電流の情報に基づいて前記入力電圧が今後どのように変化するかを予測することを特徴とする前記３から５の何れか１項に記載の表示装置。
【００２０】
７．前記表示装置の周囲の明るさを検知する明るさ検知部を有し、
前記明るさ検知部の検知した明るさの情報に基づいて前記入力電圧が今後どのように変化するかを予測することを特徴とする前記６に記載の表示装置。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の電源装置は、電源装置の負荷電流を予測する情報に基づいて、それぞれ異なる負荷電流でエネルギー変換効率が最大となるように設計された複数のスイッチング回路のうち最もエネルギー変換効率の良いスイッチング回路に制御パルスを印加し、所定の直流電圧を出力する。
【００２２】
したがって、広い負荷電流範囲でエネルギー変換効率の高い電源装置、および該電源装置を備えた表示装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の表示装置の実施形態に係る表示装置１００の概観を示す図である。
【図２】本実施形態における表示装置１００に用いられるＥＤ方式の電気化学表示素子１の基本的な構成を示す概略断面図である。
【図３】電気化学表示素子１に書き込み電圧を印加する時間と表示濃度Ｄとの関係を説明する図である。
【図４】本実施形態における表示装置１００の電気的構成を示す図である。
【図５】本実施形態における表示制御部１１の内部構成と電源装置１５０の内部構成を説明するための図である。
【図６】本実施形態の電源装置１５０の回路ブロック図である。
【図７】第１スイッチング回路１３０と第２スイッチング回路１３１の負荷電流と効率の関係の一例を示すグラフである。
【図８】電気化学表示素子１に画像を表示させるときの各部の電圧の変化を示すタイムチャートである。
【図９】表示画面５０の全ての電気化学表示素子１を最低濃度Ｄ０の白から最高濃度Ｄ１０の黒にする場合の電源装置１５０の負荷電流を示すグラフである。
【図１０】表示画面５０の全ての電気化学表示素子１を最低濃度の白から濃度Ｄ６の灰色にする場合の電源装置１５０の負荷電流を示すグラフである。
【図１１】表示画面５０の２／３の電気化学表示素子１を最低濃度の白から濃度Ｄ６の灰色に、１／３の電気化学表示素子１を最低濃度の白から濃度Ｄ１０の黒に、する場合の電源装置１５０の負荷電流を示すグラフである。
【図１２】操作ボタン割り込み処理ルーチンのフローチャートである。
【図１３】タイマー割り込み処理ルーチンのフローチャートである。
【図１４】画像書き込み時の各部のタイムチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、図面に基づき本発明の実施形態を説明する。
【００２５】
図１は、本発明の実施形態に係る表示装置の一例を示す外観図である。
【００２６】
表示装置１００は、例えばタブレットＰＣや電子ブック、ＰＤＡであり、メモリ１０（図５参照）に記憶されている画像や文字などのデータを表示画面５０に表示する。表示画面５０には白から黒の階調表示が可能なメモリー性表示素子である電気化学表示素子１（図２参照）が用いられている。操作部４２にはメカニカルスイッチからなる順送りボタン４３と逆送りボタン４４が設けられている。例えば、ユーザが順送りボタン４３を押すと表示画面５０に表示されているデータの次のページのデータをメモリ１０から読み出して表示する。同様に、ユーザが逆送りボタン４４を押すと表示画面５０に表示されているデータの前のページのデータをメモリ１０から読み出して表示する。
【００２７】
また、図１において、表示画面５０の上層はタッチパネル４０になっている。ユーザは、タッチパネル４０への入力操作により、手書きモードへの切換を行った後、画面上の位置または領域を指定し、手書き入力を行う。タッチパネル４０への入力操作はスタイラスペンを用いても良いし、直接指などでタッチパネル４０を操作しても良い。
【００２８】
図２は、表示装置１００に用いられるＥＤ方式の電気化学表示素子１の基本的な構成を示す概略断面図である。図２（ａ）は電気化学表示素子１により黒を表示している状態であり、図２（ｂ）は白を表示している状態である。
【００２９】
図２に示すＥＤ方式の電気化学表示素子１は、透明なＩＴＯ（錫ドープ酸化インジウム）電極３２と、銀電極３０との間に電解質３１を保持している。ＩＴＯ電極３２と銀電極３０には電源３４が接続されている。なお、ユーザはＩＴＯ電極３２側から電気化学表示素子１を観察する。
【００３０】
図２（ａ）のように電源３４から銀電極３０に対しＩＴＯ電極３２に負の電圧を印加すると図中の矢印方向に電流が流れ、ＩＴＯ電極３２側で電解質３１中に含まれる銀の析出反応が生じる。以降ＩＴＯ電極３２に印加する負の電圧を書き込み電圧と呼ぶ。
【００３１】
３５は析出した銀であり、析出した銀３５は光を吸収するので、ＩＴＯ電極３２側から見た電気化学表示素子１の濃度が高くなる。３６は溶解した銀を模式的に示しており、銀電極３０側では析出していた銀が電解質３１中に溶解する現象が生じる。
【００３２】
図２（ｂ）のように電源３４から銀電極３０に対しＩＴＯ電極３２に正の電圧を印加すると、図中の矢印方向に電流が流れ、ＩＴＯ電極３２側では銀の溶解反応が生じる。以降ＩＴＯ電極３２に印加する正の電圧を消去電圧と呼ぶ。図２（ａ）の状態においてＩＴＯ電極３２側に析出していた銀は電解質３１中に溶解し、一定時間消去電圧を印加すると、電解質３１に混入された光拡散物質（例えば、酸化チタン粒子）の作用によってＩＴＯ電極３２側から見た電気化学表示素子１は初期状態の白色になる。
【００３３】
電気化学表示素子１に含まれる電解質３１は、例えば銀塩水溶液より非水系銀塩溶液に銀を転相させることにより調製できる。このような銀塩水溶液は、公知の銀塩を水に溶解して調製することができる。
【００３４】
図３は、電気化学表示素子１に書き込み電圧を印加する時間と表示濃度Ｄとの関係を説明する図である。
【００３５】
図３の横軸はＴｘは書き込み電圧を印加する時間、縦軸の０〜１０は表示濃度の値Ｄである。０は電気化学表示素子１の最小表示濃度（白）、１０は電気化学表示素子１の最大表示濃度（黒）であり本実施形態では０から１０までの１１段階の階調を表示するものとする。図３に示すように本実施形態の電気化学表示素子１では所定の書き込み電圧を印加すると書き込み時間Ｔｘに応じて表示濃度Ｄが増していく。
【００３６】
図４、図５は、本実施形態における表示装置の構成を示す図である。図４では説明の簡略化のために３行×３列の画素だけの構成を示すが、表示画面５０に画像表示を行うためには、より多くのｎ行×ｍ列の画素が用いられる。例えば、ＸＧＡの表示画面５０を構成する場合であれば、画素数は１０２４×７６８となる。
【００３７】
図５は表示制御部１１の内部構成と電源装置１５０の内部構成を説明するための図である。
【００３８】
図４では電源装置１５０の図示を省略しているが、図５に示すような電源装置１５０から表示装置１００の電源ＶＤＤが供給される。また、表示制御部１１などには、安定化電源（Ｒｅｇ．）１３６から電源Ｖａが供給される。安定化電源１３６と電源装置１５０は、バッテリ１３５により駆動される。
【００３９】
図４において、各画素は、電気化学表示素子１、駆動トランジスタ２、スイッチングトランジスタ４とを有する。図４ではｎ行×ｍ列の画素の電気化学表示素子１をそれぞれＰｎｍと表記している。例えば１行１列目の画素の電気化学表示素子１はＰ１１、１行２列目の画素の電気化学表示素子１はＰ１２、というように順に表記している。
【００４０】
符号５ａ、５ｂ、５ｃは走査線で、行方向に並んだ画素それぞれのスイッチングトランジスタ４のゲートと、ゲートドライバ１２とを互いに接続する。符号８ａ、８ｂ、８ｃは信号線で、列方向に並んだ画素それぞれのスイッチングトランジスタ４のソースと、ソースドライバ１４とを互いに接続する。ゲートドライバ１２は、表示制御部１１の制御に基づいて、走査線５ａ、５ｂ、５ｃに出力電圧Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３を選択的に出力することにより、スイッチングトランジスタ４のオン／オフの制御を行い、駆動トランジスタ２に制御電圧を印加する行を選択する。駆動トランジスタ２のドレインは各画素の電気化学表示素子１の銀電極３０に接続され、ソースはＧＮＤバス６によって接地されている。
【００４１】
ソースドライバ１４は、信号線８ａ、８ｂ、８ｃ毎にドライバ回路を有し、表示制御部１１の制御に基づいて、信号線８ａ、８ｂ、８ｃに出力電圧Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３を出力する。ソースドライバ１４のドライバ回路はオン、オフの２値ドライバであり、表示制御部１１の制御に基づいてソースドライバ１４に入力された制御電圧Ｖｓまたはオフ電圧である０Ｖを出力する。
【００４２】
制御電圧電源１５は、表示制御部１１の制御に基づいて制御電圧Ｖｓを出力しソースドライバ１４に供給する。
【００４３】
バスライン７ａ、７ｂ、７ｃは、それぞれ１行ごとの各画素の電気化学表示素子１のＩＴＯ電極３２と接続され、またその一端はコモン電源１３に接続されている。コモン電源１３は表示制御部１１の指令により正極性または負極性の電圧であるコモン電圧ＶＣを出力する。
【００４４】
ソースドライバ１４の出力電圧Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３がオン電圧であるＶｓのとき、スイッチングトランジスタ４がオンになると、駆動トランジスタ２のゲートにＶｓが印加され、駆動トランジスタ２はオンになり電気化学表示素子１にはコモン電圧Ｖｃが印加される。その後、スイッチングトランジスタ４がオフになってもゲートの浮遊容量により、駆動トランジスタ２はオン状態を保持する。
【００４５】
ソースドライバ１４の出力電圧Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３がオフ電圧である０Ｖのとき、スイッチングトランジスタ４がオンになると、駆動トランジスタ２のゲートに０Ｖが印加され、駆動トランジスタ２はオフになる。
【００４６】
メモリ１０は、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）やフラッシュメモリなどの記録媒体から構成されている。
【００４７】
第１フレームメモリ６０、第２フレームメモリ６１は、それぞれ表示画面５０の画素数に対応する記憶領域を有する１画面分のフレームメモリである。第１フレームメモリ６０は、電気化学表示素子１によって次回表示画面５０に表示する第１の画像データとして表示濃度の値Ｘを記憶する。第２フレームメモリ６１は、電気化学表示素子１によって現在表示画面５０に表示中の第２の画像データとして表示濃度の値Ｙを記憶する。図面上では第１フレームメモリ６０、第２フレームメモリ６１をそれぞれＦＭ１、ＦＭ２と表記する。
【００４８】
タッチパネルコントローラ４１は、表示制御部１１の指令によりタッチパネル４０を駆動し、またタッチパネル４０から読みとった入力位置情報を表示制御部１１に送信する。
【００４９】
表示制御部１１は、ＣＰＵなどから構成され、プログラムに基づいて表示装置１００全体を制御する。
【００５０】
明るさ検知部４６は、例えばフォトダイオードやフォトトランジスタなどからなるセンサー回路であり、表示装置１００の筐体に取り付けられ表示画面５０の周囲の明るさを検知する。
【００５１】
照明部４５は、例えば白色ＬＥＤなどからなり、表示画面５０全体を照明する。
【００５２】
表示制御部１１と電源制御部１１０の内部構成は図５を用いて説明する。
【００５３】
表示制御部１１は、ＣＰＵ９８（中央処理装置）とＲＡＭ９７（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ９６（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）等から構成され、不揮発性の記憶部であるＲＯＭ９６に記憶されているプログラムをＲＡＭ９７に読み出し、当該プログラムに従って表示装置１００の各部を制御する。
【００５４】
図５において、ＣＰＵ９８内に記載されている濃度別画素数算出部８０、電流予測部８１、電圧予測部８２、電圧印加制御部８３及び入力電圧検知部８４は、それぞれＣＰＵ９８によるプログラムの実行により実現される機能を機能ブロックとして示している。なお、本実施形態ではこれらの機能ブロックをソフトウェアにより実現するものとしたが、ハードウェアにより実現するようにしてもよい。
【００５５】
濃度別画素数算出部８０は、第１フレームメモリ６０に記憶されている第１の画像データに基づいて、次回の画像表示において、表示する表示濃度毎に画素数を算出する。
【００５６】
電流予測部８１は、濃度別画素数算出部８０の算出した画素数に基づいて、今後の表示装置１００の消費電流、すなわち電源装置１５０の負荷電流を予測する。
【００５７】
電圧予測部８２は、入力電圧検知部８４が検知したバッテリ１３５の電圧と明るさ検知部４６の検知した明るさの情報から、今後のバッテリ１３５の電圧、すなわち電源装置１５０の入力電圧を予測する。
【００５８】
電圧印加制御部８３は、第１の画像データに基づいてそれぞれの電気化学表示素子１に消去電圧または書き込み電圧を印加するように、ゲートドライバ１２およびソースドライバ１４を介して駆動トランジスタ２を制御する。この電圧印加制御部８３は、それぞれの電気化学表示素子に対して表示する画像に応じた所望の回数のフレーム期間の間、電圧を印加するように制御する。
【００５９】
入力電圧検知部８４は、バッテリ１３５に接続されたＡ／Ｄ変換器８５のデジタル出力値からバッテリ１３５の電圧、すなわち電源装置１５０の入力電圧を検知する。
【００６０】
本実施形態の電源装置１５０は、電源制御部１１０、第１スイッチング回路１３０、第２スイッチング回路１３１、Ａ／Ｄ変換器１２２から構成される。
【００６１】
電源制御部１１０は、ＣＰＵ１１１（中央処理装置）とＲＡＭ１２０（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ１２１（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）等から構成され、不揮発性の記憶部であるＲＯＭ１２１に記憶されているプログラムをＲＡＭ１２０に読み出し、当該プログラムに従って電源装置１５０の各部を制御する。
【００６２】
図５において、ＣＰＵ１１１内に記載されている電圧制御部１１２は、ＣＰＵ１１１によるプログラムの実行により実現される機能を機能ブロックとして示している。なお、本実施形態ではこれらの機能ブロックをソフトウェアにより実現するものとしたが、ハードウェアにより実現するようにしてもよい。
【００６３】
通信部１６０は、表示制御部１１の通信部１６１に情報から情報や指令を受信するために設けられている。通信部１６０と通信部１６１の間は通信線で結ばれ、双方向に例えばＩ２Ｃなどの同期式のシリアル通信を行う。
【００６４】
第１スイッチング回路１３０と第２スイッチング回路１３１は、それぞれ異なる負荷電流でエネルギー変換効率（以下、効率ともいう）が最大になるように構成されている。
【００６５】
電圧制御部１１２は、負荷電流を予測する情報に基づいて、第１スイッチング回路１３０または第２スイッチング回路１３１のうち効率の良い方に制御パルスを印加し、出力側が結線されている第１スイッチング回路１３０と第２スイッチング回路１３１の何れか一方が所定の直流電圧ＶＤＤを出力するように制御する。電圧制御部１１２の制御については後に詳しく説明する。
【００６６】
第１スイッチング回路１３０、第２スイッチング回路１３１の入力側はバッテリ１３５に結線されている。また、第１スイッチング回路１３０、第２スイッチング回路１３１の出力電圧ＶＤＤはＡ／Ｄ変換器１２２によってデジタル値に変換され電圧制御部１１２にフィードバックされる。
【００６７】
Ａ／Ｄ変換器１２２は、制御パルスに同期してサンプリングする。
【００６８】
電源装置１５０のさらに詳しい構成について、図６を用いて説明する。図６は、本実施形態の電源装置１５０の回路ブロック図である。
【００６９】
第１スイッチング回路１３０と第２スイッチング回路１３１は、公知の降圧型同期整流式スイッチング電源に用いられるスイッチング回路であり、どちらも同じ回路構成である。図６の第１スイッチング回路１３０と第２スイッチング回路１３１は、それぞれインターフェイス（Ｉ／Ｆ）部１４０、１４１とＦＥＴ（電化効果トランジスタ）１４２、１４３、１４４、１４５、コイル１４６、１４７、コンデンサ１４８、１４９から構成される。
【００７０】
第１スイッチング回路１３０を例に各部を説明する。
【００７１】
インターフェイス部１４０は、電源制御部１１０の出力する制御パルスＰＷＭ１ａとＰＷＭ１ｂをＦＥＴ１４２とＦＥＴ１４４のゲート端子を制御できるようレベル変換するために設けられている。
【００７２】
ＦＥＴ１４２は、レベル変換された制御パルスＰＷＭ１ａによってドレイン、ソース間がオン、オフする。
【００７３】
ＦＥＴ１４４は、レベル変換された制御パルスＰＷＭ１ｂによってドレイン、ソース間がオン、オフする。
【００７４】
ＦＥＴ１４２とＦＥＴ１４４は、電源制御部１１０によって交互にオン、オフするように制御される。
【００７５】
コイル１４６、コンデンサ１４８は平滑回路である。
【００７６】
第２スイッチング回路１３１も同じ構成であり、説明を省略する。
【００７７】
このように、第１スイッチング回路１３０と第２スイッチング回路１３１の回路構成は同じであるが、それぞれ異なる負荷電流で効率が最大になるように部品が選定されている。
【００７８】
負荷電流と効率の関係を、図７に示すグラフを用いて説明する。図７（ａ）は、第１スイッチング回路１３０の負荷電流と効率の特性例であり、図７（ｂ）は、第２スイッチング回路１３１の負荷電流と効率の特性例である。何れも入力電圧は８Ｖ、出力電圧は１．５Ｖである。
【００７９】
本実施形態の表示装置１００では、０．１〜１０Ａ程度まで負荷電流が変動するため、第１スイッチング回路１３０は負荷電流１〜１０Ａで高い効率に、第２スイッチング回路１３１は負荷電流０．１〜１Ａの間で高い効率になるよう設計されている。
【００８０】
第１スイッチング回路１３０は、例えば、数１０〜数１００μＨ程度の大電流出力可能なコイル１４６を用いて３００ＫＨｚ〜１ＭＨｚの周波数でＰＷＭ制御を行うことにより、図７（ａ）の特性例のように、負荷電流１０Ａで最大９０％の効率が得られる。しかし、低電流域（１Ａ以下）では自己回路損失が大きいため５０％程度まで効率が落ちてしまう。
【００８１】
第２スイッチング回路１３１は、例えば、０．１〜数μＨ程度のコイル１４７を用いて３００ＫＨｚ以下の周波数でＰＷＭ制御を行うことにより、図７（ｂ）のように負荷電流０．８Ａで最大９０％の効率が得られる。しかし、１Ａ以上の大電流は出力できない。
【００８２】
本実施形態では、第１スイッチング回路１３０と第２スイッチング回路１３１とを予測された負荷電流に応じて切り替えて制御するので、０．１〜１Ａの広い負荷電流の範囲で８０％以上の高い効率を実現できる。
【００８３】
また、電源装置１５０のエネルギー変換効率は、入力電圧の変動によっても低下するのでこの点を考慮する必要がある。
【００８４】
コイルリップル電流は下記式（１）であらわされる。
【００８５】
ΔＩＬ＝出力電圧／（制御パルス周波数×インダクタンス）×（１−出力電圧／入力電圧）・・・・（１）
ここで入力電圧が高くなるとリップル電流ΔＩＬが大きくなりインダクタのコア損失・コンデンサのＥＳＲ損が増大し、効率が低下する。これに対しては制御パルス周波数をあげることによりリップル電流を小さくすることができ効率低下を抑制することができる。
【００８６】
本実施形態の電圧制御部１１２は、後に詳しく説明するように負荷電流を予測する情報に基づいて高い効率が得られるように制御パルスの周波数を変更する。
【００８７】
次に、図８を用いてページ送りモードで本発明の表示装置１００に画像を表示させるときの制御を説明する。
【００８８】
図８は電気化学表示素子１に画像を表示させるときの各部の電圧の変化を示すタイムチャートである。図８では、電気化学表示素子１に消去電圧が印加して、全ての電気化学表示素子１の画像を消去した後、書き込みを行うページ送りモードについて説明する。
【００８９】
最初に、図８のタイムチャートを用いて１列目のＰ１１、Ｐ２１、Ｐ３１に印加される電圧ＶＰ１１、ＶＰ２１、ＶＰ３１について説明する。図８のタイムチャートの横軸は時間軸であり、ＦＷ１〜ＦＷ５は第１フレーム〜第５フレームを表している。ＦＷＮと表記するときのＮはフレーム番号であり、書き込みを開始してからのフレーム期間の回数を表す。ページ送りモードでは、コモン電圧ＶＣは図８に示すようにＶｃｂである。
【００９０】
また、ｔ０〜ｔ５は第１フレーム〜第６フレームの開始タイミングである。
【００９１】
なお、図８のタイムチャートでは図面を簡略化するためＦＷ５までしか表示していない。
【００９２】
最初に、各フレームＦＷにおけるゲートドライバ１２の出力電圧Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３について説明する。
【００９３】
ゲートドライバ１２の１行目の出力電圧Ｇ１がΔＴの間‘Ｈ’になると、１行目のスイッチングトランジスタ４がオンになる。すると、１行目のＰ１１、Ｐ１２、Ｐ１３に接続されている駆動トランジスタ２のゲート電圧は、それぞれソースドライバ１４の出力Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３に設定され図示せぬ浮遊容量に保持される。そのため、ソースドライバ１４の出力がＶＳ１のときスイッチングトランジスタ４がオンになると、駆動トランジスタ２はオンになり、次にソースドライバ１４の出力が０Ｖのときスイッチングトランジスタ４がオンになるまで駆動トランジスタ２はオン状態を保持する。
【００９４】
次に、ゲートドライバ１２の２行目の出力電圧Ｇ２がΔＴの間‘Ｈ’になり、２行目のＰ２１、Ｐ２２、Ｐ２３に接続されている駆動トランジスタ２のゲート電圧はそれぞれソースドライバ１４の出力Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３に設定され図示せぬ浮遊容量に保持される。同様に、３行目のＰ３１、Ｐ３２、Ｐ３３に接続されている駆動トランジスタ２のゲート電圧もそれぞれソースドライバ１４の出力Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３に設定され図示せぬ浮遊容量に保持される。
【００９５】
ソースドライバ１４の出力Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３は、電気化学表示素子１の表示する画像の濃度である表示濃度の値Ｘに応じて設定される。
【００９６】
図８の例について動作を説明する。
【００９７】
フレームＦＷ１〜ＦＷ５では、Ｐ１１、Ｐ２１、Ｐ３１に接続されている駆動トランジスタ２がオンになり、Ｐ１１、Ｐ２１、Ｐ３１にＶｃｂが印加される。
【００９８】
なお、１列目の電気化学表示素子１について説明したが、他の列の電気化学表示素子１にも同様に電圧が印加される。
【００９９】
このようにして、電気化学表示素子１は順次走査され、表示画像Ｘに応じた電圧が所定のフレーム期間の間印加される。
【０１００】
次に、図９、図１０、図１１を用いて、表示画面５０に画像を表示する際の電源装置１５０の負荷電流について具体例で説明する。
【０１０１】
図９は、表示画面５０の全ての電気化学表示素子１を最低濃度Ｄ０の白から最高濃度Ｄ１０の黒にする場合の電源装置１５０の負荷電流を示すグラフである。第１フレームの開始タイミングｔ０から急激に負荷電流は増え、ｔ１とｔ２の間でピークになる。ピーク電流は１０Ａ程度である。その後負荷電流は徐々に減少し、全ての電気化学表示素子１が最高濃度の黒になる第１０フレームの終了するタイミングｔ１０ではほぼ０になる。
【０１０２】
図１０は、表示画面５０の全ての電気化学表示素子１を最低濃度の白から濃度Ｄ６の灰色にする場合の電源装置１５０の負荷電流を示すグラフである。ｔ０からｔ６の間は図９と同じであり、濃度Ｄ６の灰色になる第５フレームの終了するタイミングｔ６で負荷電流はほぼ０になる。
【０１０３】
図１１は、表示画面５０の２／３の電気化学表示素子１を最低濃度の白から濃度Ｄ６の灰色に、１／３の電気化学表示素子１を最低濃度の白から濃度Ｄ１０の黒に、する場合の電源装置１５０の負荷電流を示すグラフである。ｔ０からｔ６の間は図９と同じであり、ｔ６以降は図９の例の１／３の負荷電流になる。負荷電流はｔ６で１Ａ以下でありその後徐々に減少し、タイミングｔ１０で負荷電流はほぼ０になる。
【０１０４】
このように、表示画面５０に表示する画像データによって電源装置１５０の負荷電流は時間とともに大きく変動する。本発明では、表示画面５０に表示する画像データから表示濃度別に画素数（電気化学表示素子１の数）を算出し、表示濃度別の画素数から負荷電流の変化を予測する情報を得ている。
【０１０５】
以下、図１４のタイムチャートを参照しながら図１２、図１３のフローチャートに沿って説明する。
【０１０６】
なお、画像の書き込みはフレーム期間の単位で行われ、フレーム期間をＦＷＮ（Ｎはフレーム番号）で表す。
【０１０７】
操作者が操作部４２の順送りボタン４３または逆送りボタン４４を押すと、操作部４２から表示制御部１１に割り込み信号が送信され、表示制御部１１では図１２に示す操作ボタン割り込み処理ルーチンが起動される。
【０１０８】
表示制御部１１は全画面を消去し、初期化した後、ステップＳ１０１が実行されるものとする。
【０１０９】
Ｓ１０１：メモリ１０から画像データを読み出すページを指定し、当該ページの表示濃度の値Ｘを第１フレームメモリ６０に書き込むステップである。
【０１１０】
ＣＰＵ７１は、メモリ１０から画像データを読み出すページを指定し、当該ページの表示濃度の値Ｘを第１フレームメモリ６０に書き込む。
【０１１１】
例えば、操作者が操作部４２の順送りボタン４３を押すと、ＣＰＵ９８はメモリ１０から読み出すページ指定を第１ページから第２ページに更新し、第２ページに記憶されている画像データ（表示濃度の値Ｘ）を第１フレームメモリ６０に書き込む。
【０１１２】
Ｓ１０２：第１フレームメモリ６０の画像データから表示濃度別に画素数を算出するステップである。
【０１１３】
濃度別画素数算出部８０は、第１フレームメモリ６０の画像データから表示濃度別に画素数を算出する。
【０１１４】
例えば、濃度別画素数算出部８０は、表示濃度１０の画素数、表示濃度９の画素数というように順に算出する。
【０１１５】
Ｓ１０３：切替タイミングＴＹを送信するステップである。
【０１１６】
電流予測部８１は、濃度別画素数算出部８０が算出した表示濃度別の画素数から、図９〜図１１のように各フレームの電源装置１５０の負荷電流を算出し、第１スイッチング回路１３０から第２スイッチング回路１３１に切り替える切替タイミングＴＹを求める。本実施形態では、第１スイッチング回路１３０は１〜１０Ａ、第２スイッチング回路１３１は０．１〜１Ａで高い効率が得られるので、１Ａを閾値として第１スイッチング回路１３０または第２スイッチング回路１３１に切り替えることになる。
【０１１７】
図１４のタイムチャートを参照しながら一例を説明する。
【０１１８】
図１４（ａ）は、図１１と同じように表示画面５０の２／３の電気化学表示素子１を最低濃度Ｄ０の白から濃度Ｄ６の灰色に、１／３の電気化学表示素子１を最低濃度の白から濃度Ｄ１０の黒にする場合の電源装置１５０の負荷電流を示すグラフである。
【０１１９】
本ステップはｔ０より少なくとも１０ｍｓ以上前のｔＡのタイミングで実行され、電流予測部８１は、図１４（ａ）のような負荷電流の予測値を算出する。この例ではｔ０の直後に１Ａを越え、ｔ６のタイミングで再び１Ａ以下になるので第１スイッチング回路１３０から第２スイッチング回路１３１に切り替える切替タイミングＴＹはｔ６のタイミングである。
【０１２０】
電流予測部８１は、切替タイミングＴＹはｔ６という情報を通信部１６１から通信部１６０に送信する。
【０１２１】
なお、ほとんどの電気化学表示素子１が最低濃度Ｄ０の白の場合は、書き込み開始直後から１Ａ以下の負荷電流なので、第１スイッチング回路１３０から第２スイッチング回路１３１に切り替える切替タイミングＴＹ＝０、すなわち最初から第２スイッチング回路１３１を使用する。
【０１２２】
切替タイミングＴＹの情報を受信した電源制御部１１０は、切替タイミングＴＹになると制御パルスの印加を第２スイッチング回路１３１に切り替えて制御を行う。
【０１２３】
Ｓ１０４：バッテリー電圧を検知するステップである。
【０１２４】
入力電圧検知部８４は、バッテリ１３５の電圧、すなわち電源装置１５０の入力電圧を検知する。
【０１２５】
Ｓ１０５：明るさを検知するステップである。
【０１２６】
明るさ検知部４６は、周囲の明るさを検知する。
【０１２７】
Ｓ１０６：所定時間後のバッテリー電圧ＥはＥＴＨ以下かを判定するステップである。
【０１２８】
電圧予測部８２は、入力電圧検知部８４の検知したバッテリー電圧Ｅ（入力電圧）と電流予測部８１の予測した負荷電流の予測、および明るさ検知部４６の検知した明るさの情報から所定時間後のバッテリー電圧Ｅを予測し、ＥＴＨ以下かを判定する。
【０１２９】
所定時間後のバッテリー電圧Ｅは、現在の入力電圧と所定時間後の負荷電流の予測値から予測することができる。また、明るさ検知部４６が所定の明るさ以下になったことを検知するとＣＰＵ９８は照明部４５を点灯し、負荷電流が増すので電圧予測部８２は、バッテリー電圧Ｅの予測時にこの増加分も考慮する。
【０１３０】
ＥＴＨ以下の場合、（ステップＳ１０６；Ｙｅｓ）、ステップＳ１０７に進む。
【０１３１】
Ｓ１０７：Ｅ≦ＥＴＨの予測を送信するステップである。
【０１３２】
電圧予測部８２は、Ｅ≦ＥＴＨの予測情報を通信部１６１から電源装置１５０の通信部１６０に送信する。
【０１３３】
今後のバッテリー電圧がＥ≦ＥＴＨという予測情報を受信した電源装置１５０は、制御パルスの周波数を高周波数に設定する。図１４は、ｔＡのタイミングで所定時間後にＥ≦ＥＴＨと予測された例であり、図１４（ｄ）のように電源装置１５０は、制御パルスの周波数を高周波数に設定する。
【０１３４】
ＥＴＨを越える場合、（ステップＳ１０６；Ｎｏ）、ステップＳ１０８に進む。
【０１３５】
Ｓ１０８：Ｅ＞ＥＴＨの予測を送信するステップである。
【０１３６】
電圧予測部８２は、Ｅ＞ＥＴＨの予測情報を通信部１６１から電源装置１５０の通信部１６０に送信する。
【０１３７】
今後のバッテリー電圧がＥ＞ＥＴＨという予測情報を受信した電源装置１５０は、制御パルスの周波数を低周波数に設定する。図１４は、ｔ３のタイミングで所定時間後にＥ＞ＥＴＨと予測された例であり、図１４（ｄ）のように電源装置１５０は、制御パルスの周波数を低周波数に設定する。
【０１３８】
Ｓ１０７：画像を表示するステップである。
【０１３９】
電圧印加制御部８３は、図８で説明した画像を書き込む手順で第１フレームメモリ６０の画像データに基づいて所定の電気化学表示素子１に電圧を印加して画像を書き込む。
【０１４０】
書き込みが終了すると第１フレームメモリ６０の画像データを第２フレームメモリ６１に転送し処理を終了する。
【０１４１】
図１２のフローチャートの説明は以上である。
【０１４２】
本実施形態では、電圧予測部８２は、入力電圧検知部８４の検知した入力電圧と明るさ検知部４６の検知した明るさの情報、および電流予測部８１の予測した負荷電流の予測から今後の入力電圧を予測しているが、照明部４５を備えない場合などは明るさの情報は不要である。また、明るさやバッテリー電圧の長時間後の予測は困難なので短時間の周期で入力電圧の予測を見直すことが望ましい。
【０１４３】
例えば、各フレームの開始タイミング毎のタイマー割り込みにより図１３のような手順でバッテリー電圧の予測を見直すようにすると良い。
【０１４４】
図１３は、タイマー割り込み処理ルーチンのフローチャートである。処理の手順は図１２のＳ１０４〜Ｓ１０８と同じであり説明を省略する。
【０１４５】
なお、本発明は実施形態のような降圧型同期整流式に限定されるものではなく、スイッチング電源であれば昇圧型や昇降圧型の電源装置にも適用できる。
【０１４６】
本実施形態では、表示制御部１１と電源制御部１１０の２つのＣＰＵにより制御する例を説明したが、１つのＣＰＵで制御することもできる。
【０１４７】
また、画像を消去するときも図１２のフローチャートで説明した手順を適用できる。
【０１４８】
すなわち、濃度別画素数算出部８０が、第２フレームメモリ６１の画像データから表示濃度別に画素数を算出し、電流予測部８１が全画素を表示濃度Ｄ０にする間の負荷電流を予測すれば良い。電源装置１５０は、この画像消去時の負荷電流の予測に基づいて第１スイッチング回路１３０と第２スイッチング回路１３１とを切り替えることができる。
【０１４９】
以上のように、本実施形態によれば、広い負荷電流範囲でエネルギー変換効率の高い電源装置、および該電源装置を備えた表示装置を提供することができる。
【符号の説明】
【０１５０】
１  電気化学表示素子
２  駆動トランジスタ
４  スイッチングトランジスタ
５ａ、５ｂ、５ｃ  走査線
７ａ、７ｂ、７ｃ  バスライン
８ａ、８ｂ、８ｃ  信号線
１０  メモリ
１１  表示制御部
１２  ゲートドライバ
１３  コモン電源
１４  ソースドライバ
３０  銀電極
３１  電解質
３２  ＩＴＯ電極
３４  電源
４５  照明部
４６  明るさ検知部
８０  濃度別画素数算出部
８１  電流予測部
８２  電圧予測部
８３  電圧印加制御部
８４  入力電圧検知部
１１０  電源制御部
１１２  電圧制御部
１３５  バッテリ
１３６  安定化電源
１５０  電源装置
【図１】
0005471654.tif 000002
【図２】
0005471654.tif 000003
【図３】
0005471654.tif 000004
【図４】
0005471654.tif 000005
【図５】
0005471654.tif 000006
【図６】
0005471654.tif 000007
【図７】
0005471654.tif 000008
【図８】
0005471654.tif 000009
【図９】
0005471654.tif 000010
【図１０】
0005471654.tif 000011
【図１１】
0005471654.tif 000012
【図１２】
0005471654.tif 000013
【図１３】
0005471654.tif 000014
【図１４】
0005471654.tif 000015