(57)【要約】  【課題】  誘導性素子を用いることなく、圧電トランスの駆動信号に含まれる、駆動周波数以外の高調波成分により励振される高次の振動モードを抑制することで、圧電トランスの駆動効率、耐電力および歪みによる信頼性を高めた圧電トランスの駆動方法を提供する。  【解決手段】  圧電トランスの一次側電極に印加される駆動信号は、駆動信号の周期Ｔに所定の時間比率δを乗算して得られる、レベルが最大電位（２Ｖ）および最小電位（０）である時間期間δＴを有する矩形波状信号であり、時間比率δは、０．５よりも小さく、かつ圧電トランスを励振する振動モードの振幅に対する、より高次の各振動モードの振幅の比率の和が最小になるように設定される。【選択図】  図２Ａ
2004194496.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電体に一次側電極および二次側電極が形成され、前記一次側電極から入力された駆動信号を変換して、前記二次側電極から負荷へと出力する圧電トランスを駆動する方法であって、
前記負荷への出力状態を検出して検出信号を生成する工程と、
前記検出信号に基づいて、前記圧電トランスの駆動周波数および入力電力を制御する前記駆動信号を生成する工程とを含み、
前記駆動信号は、前記駆動信号の周期に第ｎ（ｎは１以上の自然数）の時間比率までの時間比率をそれぞれ乗算して得られる、レベルが最大電位および最小電位から中間電位に向けて順次異なる電位である第ｎの時間期間までの時間期間を有する矩形波状信号であり、前記第ｎの時間比率までの時間比率の和を０．５よりも小さく、かつ前記第ｎの時間比率までの時間比率を、前記圧電トランスを励振する周波数の入力電流の値に対する、より高次の各入力電流の値の比率の和が最小になるように設定することを特徴とする圧電トランスの駆動方法。
【請求項２】
圧電体に一次側電極および二次側電極が形成され、前記一次側電極から入力された駆動信号を変換して、前記二次側電極から負荷へと出力する圧電トランスを駆動する方法であって、
前記負荷への出力状態を検出して検出信号を生成する工程と、
前記検出信号に基づいて、前記圧電トランスの駆動周波数および入力電力を制御する前記駆動信号を生成する工程とを含み、
前記駆動信号は、前記駆動信号の周期に所定の時間比率を乗算して得られる、レベルが最大電位および最小電位である時間期間を有する矩形波状信号であり、前記時間比率を、０．５よりも小さく、かつ前記圧電トランスを励振する周波数の入力電流の値に対する、より高次の各入力電流の値の比率の和が最小になるように設定することを特徴とする圧電トランスの駆動方法。
【請求項３】
圧電体に一次側電極および二次側電極が形成され、前記一次側電極から入力された駆動信号を変換して、前記二次側電極から負荷へと出力する圧電トランスを駆動する方法であって、
前記負荷への出力状態を検出して検出信号を生成する工程と、
前記検出信号に基づいて、前記圧電トランスの駆動周波数および入力電力を制御する前記駆動信号を生成する工程とを含み、
前記駆動信号は、前記駆動信号の周期に第１の時間比率を乗算して得られる、レベルが最大電位および最小電位である第１の時間期間と、前記駆動信号の周期に第２の時間比率を乗算して得られる、レベルが前記最大電位と前記最小電位との間の電位である第２の時間期間とを有する矩形波状信号であり、前記第１の時間比率と前記第２の時間比率との和を０．５よりも小さく、かつ前記第１の時間比率および前記第２の時間比率を、前記圧電トランスを励振する周波数の入力電流の値に対する、より高次の各入力電流の値の比率の和が最小になるように設定することを特徴とする圧電トランスの駆動方法。
【請求項４】
圧電体に一次側電極および二次側電極が形成され、前記一次側電極から入力された駆動信号を変換して、前記二次側電極から負荷へと出力する圧電トランスを駆動する方法であって、
前記負荷への出力状態を検出して検出信号を生成する工程と、
前記検出信号に基づいて、前記圧電トランスの駆動周波数および入力電力を制御する前記駆動信号を生成する工程とを含み、
前記駆動信号は、前記駆動信号の周期に第ｎ（ｎは１以上の自然数）の時間比率までの時間比率をそれぞれ乗算して得られる、レベルが最大電位および最小電位から中間電位に向けて順次異なる電位である第ｎの時間期間までの時間期間を有する矩形波状信号であり、前記第ｎの時間比率までの時間比率の和を０．５よりも小さく、かつ前記第ｎの時間比率までの時間比率を、前記圧電トランスを励振する振動モードの振幅に対する、より高次の各振動モードの振幅の比率の和が最小になるように設定することを特徴とする圧電トランスの駆動方法。
【請求項５】
圧電体に一次側電極および二次側電極が形成され、前記一次側電極から入力された駆動信号を変換して、前記二次側電極から負荷へと出力する圧電トランスを駆動する方法であって、
前記負荷への出力状態を検出して検出信号を生成する工程と、
前記検出信号に基づいて、前記圧電トランスの駆動周波数および入力電力を制御する前記駆動信号を生成する工程とを含み、
前記駆動信号は、前記駆動信号の周期に所定の時間比率を乗算して得られる、レベルが最大電位および最小電位である時間期間を有する矩形波状信号であり、前記時間比率を、０．５よりも小さく、かつ前記圧電トランスを励振する振動モードの振幅に対する、より高次の各振動モードの振幅の比率の和が最小になるように設定することを特徴とする圧電トランスの駆動方法。
【請求項６】
圧電体に一次側電極および二次側電極が形成され、前記一次側電極から入力された駆動信号を変換して、前記二次側電極から負荷へと出力する圧電トランスを駆動する方法であって、
前記負荷への出力状態を検出して検出信号を生成する工程と、
前記検出信号に基づいて、前記圧電トランスの駆動周波数および入力電力を制御する前記駆動信号を生成する工程とを含み、
前記駆動信号は、前記駆動信号の周期に第１の時間比率を乗算して得られる、レベルが最大電位および最小電位である第１の時間期間と、前記駆動信号の周期に第２の時間比率を乗算して得られる、レベルが前記最大電位と前記最小電位との間の電位である第２の時間期間とを有する矩形波状信号であり、前記第１の時間比率と前記第２の時間比率との和を０．５よりも小さく、かつ前記第１の時間比率および前記第２の時間比率を、前記圧電トランスを励振する振動モードの振幅に対する、より高次の各振動モードの振幅の比率の和が最小になるように設定することを特徴とする圧電トランスの駆動方法。
【請求項７】
圧電体に一次側電極および二次側電極が形成され、前記一次側電極から入力された駆動信号を変換して、前記二次側電極から負荷へと出力する圧電トランスと、
前記負荷への出力状態を検出して検出信号を生成する検出部と、
前記検出部から出力される検出信号に基いて、前記圧電トランスの駆動周波数および入力電力を制御するための制御信号を生成する制御部と、
前記制御部から出力される制御信号に基づいて、前記圧電トランスに前記駆動信号を供給する駆動部とを備え、
前記駆動信号は、前記駆動信号の周期に第ｎ（ｎは１以上の自然数）の時間比率までの時間比率をそれぞれ乗算して得られる、レベルが最大電位および最小電位から中間電位に向けて順次異なる電位である第ｎの時間期間までの時間期間を有する矩形波状信号であり、
前記制御部は、前記第ｎの時間比率までの時間比率の和を０．５よりも小さく、かつ前記第ｎの時間比率までの時間比率を、前記圧電トランスを励振する周波数の入力電流の値に対する、より高次の各入力電流の値の比率の和が最小になるように設定することを特徴とする圧電トランスの駆動回路。
【請求項８】
圧電体に一次側電極および二次側電極が形成され、前記一次側電極から入力された駆動信号を変換して、前記二次側電極から負荷へと出力する圧電トランスと、
前記負荷への出力状態を検出して検出信号を生成する検出部と、
前記検出部から出力される検出信号に基いて、前記圧電トランスの駆動周波数および入力電力を制御するための制御信号を生成する制御部と、
前記制御部から出力される制御信号に基づいて、前記圧電トランスに前記駆動信号を供給する駆動部とを備え、
前記駆動信号は、前記駆動信号の周期に所定の時間比率を乗算して得られる、レベルが最大電位および最小電位である時間期間を有する矩形波状信号であり、
前記駆動部は、少なくとも２つのスイッチング素子を含み、前記制御部は、前記スイッチング素子に供給する少なくとも２つの制御信号のデューティー比または位相を制御することにより、前記時間比率を、０．５よりも小さく、かつ前記圧電トランスを励振する周波数の入力電流の値に対する、より高次の各入力電流の値の比率の和が最小になるように設定することを特徴とする圧電トランスの駆動回路。
【請求項９】
圧電体に一次側電極および二次側電極が形成され、前記一次側電極から入力された駆動信号を変換して、前記二次側電極から負荷へと出力する圧電トランスと、
前記負荷への出力状態を検出して検出信号を生成する検出部と、
前記検出部から出力される検出信号に基いて、前記圧電トランスの駆動周波数および入力電力を制御するための制御信号を生成する制御部と、
前記制御部から出力される制御信号に基づいて、前記圧電トランスに前記駆動信号を供給する駆動部とを備え、
前記駆動信号は、前記駆動信号の周期に第１の時間比率を乗算して得られる、レベルが最大電位および最小電位である第１の時間期間と、前記駆動信号の周期に第２の時間比率を乗算して得られる、レベルが前記最大電位と前記最小電位との間の電位である第２の時間期間とを有する矩形波状信号であり、
前記制御部は、前記第１の時間比率と前記第２の時間比率との和を０．５よりも小さく、かつ前記第１の時間比率および前記第２の時間比率を、前記圧電トランスを励振する周波数の入力電流の値に対する、より高次の各入力電流の値の比率の和が最小になるように設定することを特徴とする圧電トランスの駆動回路。
【請求項１０】
圧電体に一次側電極および二次側電極が形成され、前記一次側電極から入力された駆動信号を変換して、前記二次側電極から負荷へと出力する圧電トランスと、
前記負荷への出力状態を検出して検出信号を生成する検出部と、
前記検出部から出力される検出信号に基いて、前記圧電トランスの駆動周波数および入力電力を制御するための制御信号を生成する制御部と、
前記制御部から出力される制御信号に基づいて、前記圧電トランスに前記駆動信号を供給する駆動部とを備え、
前記駆動信号は、前記駆動信号の周期に第ｎ（ｎは１以上の自然数）の時間比率までの時間比率をそれぞれ乗算して得られる、レベルが最大電位および最小電位から中間電位に向けて順次異なる電位である第ｎの時間期間までの時間期間を有する矩形波状信号であり、
前記制御部は、前記第ｎの時間比率までの時間比率の和を０．５よりも小さく、かつ前記第ｎの時間比率までの時間比率を、前記圧電トランスを励振する振動モードの振幅に対する、より高次の各振動モードの振幅の比率の和が最小になるように設定することを特徴とする圧電トランスの駆動回路。
【請求項１１】
圧電体に一次側電極および二次側電極が形成され、前記一次側電極から入力された駆動信号を変換して、前記二次側電極から負荷へと出力する圧電トランスと、
前記負荷への出力状態を検出して検出信号を生成する検出部と、
前記検出部から出力される検出信号に基いて、前記圧電トランスの駆動周波数および入力電力を制御するための制御信号を生成する制御部と、
前記制御部から出力される制御信号に基づいて、前記圧電トランスに前記駆動信号を供給する駆動部とを備え、
前記駆動信号は、前記駆動信号の周期に所定の時間比率を乗算して得られる、レベルが最大電位および最小電位である時間期間を有する矩形波状信号であり、
前記駆動部は、少なくとも２つのスイッチング素子を含み、前記制御部は、前記スイッチング素子に供給する少なくとも２つの制御信号のデューティー比または位相を制御することにより、前記時間比率を、０．５よりも小さく、かつ前記圧電トランスを励振する振動モードの振幅に対する、より高次の各振動モードの振幅の比率の和が最小になるように設定することを特徴とする圧電トランスの駆動回路。
【請求項１２】
圧電体に一次側電極および二次側電極が形成され、前記一次側電極から入力された駆動信号を変換して、前記二次側電極から負荷へと出力する圧電トランスと、
前記負荷への出力状態を検出して検出信号を生成する検出部と、
前記検出部から出力される検出信号に基いて、前記圧電トランスの駆動周波数および入力電力を制御するための制御信号を生成する制御部と、
前記制御部から出力される制御信号に基づいて、前記圧電トランスに前記駆動信号を供給する駆動部とを備え、
前記駆動信号は、前記駆動信号の周期に第１の時間比率を乗算して得られる、レベルが最大電位および最小電位である第１の時間期間と、前記駆動信号の周期に第２の時間比率を乗算して得られる、レベルが前記最大電位と前記最小電位との間の電位である第２の時間期間とを有する矩形波状信号であり、
前記制御部は、前記第１の時間比率と前記第２の時間比率との和を０．５よりも小さく、かつ前記第１の時間比率および前記第２の時間比率を、前記圧電トランスを励振する振動モードの振幅に対する、より高次の各振動モードの振幅の比率の和が最小になるように設定することを特徴とする圧電トランスの駆動回路。
【請求項１３】
前記負荷は冷陰極管であることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項記載の圧電トランスの駆動方法。
【請求項１４】
前記負荷は冷陰極管であることを特徴とする請求項７から１２のいずれか一項記載の圧電トランスの駆動回路。
【請求項１５】
圧電体に一次側電極および二次側電極が形成され、前記一次側電極から入力された駆動信号を変換して、前記二次側電極から出力する圧電トランスと、
前記圧電トランスの二次側電極に接続された冷陰極管と、
前記冷陰極管への出力状態を検出して検出信号を生成する検出部と、
前記検出部から出力される検出信号に基いて、前記圧電トランスの駆動周波数および入力電力を制御するための制御信号を生成する制御部と、
前記制御部から出力される制御信号に基づいて、前記圧電トランスに前記駆動信号を供給する駆動部とを備え、
前記駆動信号は、前記駆動信号の周期に第ｎ（ｎは１以上の自然数）の時間比率までの時間比率をそれぞれ乗算して得られる、レベルが最大電位および最小電位から中間電位に向けて順次異なる電位である第ｎの時間期間までの時間期間を有する矩形波状信号であり、
前記制御部は、前記第ｎの時間比率までの時間比率の和を０．５よりも小さく、かつ前記第ｎの時間比率までの時間比率を、前記圧電トランスを励振する周波数の入力電流の値に対する、より高次の各入力電流の値の比率の和が最小になるように設定し、設定された前記第ｎの時間比率までの時間比率に基づいて前記制御信号を生成することを特徴とする冷陰極管発光装置。
【請求項１６】
圧電体に一次側電極および二次側電極が形成され、前記一次側電極から入力された駆動信号を変換して、前記二次側電極から出力する圧電トランスと、
前記圧電トランスの二次側電極に接続された冷陰極管と、
前記冷陰極管への出力状態を検出して検出信号を生成する検出部と、
前記検出部から出力される検出信号に基いて、前記圧電トランスの駆動周波数および入力電力を制御するための制御信号を生成する制御部と、
前記制御部から出力される制御信号に基づいて、前記圧電トランスに前記駆動信号を供給する駆動部とを備え、
前記駆動信号は、前記駆動信号の周期に所定の時間比率を乗算して得られる、レベルが最大電位および最小電位である時間期間を有する矩形波状信号であり、
前記制御部は、前記時間比率を、０．５よりも小さく、かつ前記圧電トランスを励振する周波数の入力電流の値に対する、より高次の各入力電流の値の比率の和が最小になるように設定し、設定された前記時間比率に基づいて前記制御信号を生成することを特徴とする冷陰極管発光装置。
【請求項１７】
圧電体に一次側電極および二次側電極が形成され、前記一次側電極から入力された駆動信号を変換して、前記二次側電極から出力する圧電トランスと、
前記圧電トランスの二次側電極に接続された冷陰極管と、
前記冷陰極管への出力状態を検出して検出信号を生成する検出部と、
前記検出部から出力される検出信号に基いて、前記圧電トランスの駆動周波数および入力電力を制御するための制御信号を生成する制御部と、
前記制御部から出力される制御信号に基づいて、前記圧電トランスに前記駆動信号を供給する駆動部とを備え、
前記駆動信号は、前記駆動信号の周期に第１の時間比率を乗算して得られる、レベルが最大電位および最小電位である第１の時間期間と、前記駆動信号の周期に第２の時間比率を乗算して得られる、レベルが前記最大電位と前記最小電位との間の電位である第２の時間期間とを有する矩形波状信号であり、
前記制御部は、前記第１の時間比率と前記第２の時間比率との和を０．５よりも小さく、かつ前記第１の時間比率および前記第２の時間比率を、前記圧電トランスを励振する周波数の入力電流の値に対する、より高次の各入力電流の値の比率の和が最小になるように設定し、設定された前記第１および第２の時間比率に基づいて前記制御信号を生成することを特徴とする冷陰極管発光装置。
【請求項１８】
圧電体に一次側電極および二次側電極が形成され、前記一次側電極から入力された駆動信号を変換して、前記二次側電極から出力する圧電トランスと、
前記圧電トランスの二次側電極に接続された冷陰極管と、
前記冷陰極管への出力状態を検出して検出信号を生成する検出部と、
前記検出部から出力される検出信号に基いて、前記圧電トランスの駆動周波数および入力電力を制御するための制御信号を生成する制御部と、
前記制御部から出力される制御信号に基づいて、前記圧電トランスに前記駆動信号を供給する駆動部とを備え、
前記駆動信号は、前記駆動信号の周期に第ｎ（ｎは１以上の自然数）の時間比率までの時間比率をそれぞれ乗算して得られる、レベルが最大電位および最小電位から中間電位に向けて順次異なる電位である第ｎの時間期間までの時間期間を有する矩形波状信号であり、
前記制御部は、前記第ｎの時間比率までの時間比率の和を０．５よりも小さく、かつ前記第ｎの時間比率までの時間比率を、前記圧電トランスを励振する振動モードの振幅に対する、より高次の各振動モードの振幅の比率の和が最小になるように設定し、設定された前記第ｎの時間比率までの時間比率に基づいて前記制御信号を生成することを特徴とする冷陰極管発光装置。
【請求項１９】
圧電体に一次側電極および二次側電極が形成され、前記一次側電極から入力された駆動信号を変換して、前記二次側電極から出力する圧電トランスと、
前記圧電トランスの二次側電極に接続された冷陰極管と、
前記冷陰極管への出力状態を検出して検出信号を生成する検出部と、
前記検出部から出力される検出信号に基いて、前記圧電トランスの駆動周波数および入力電力を制御するための制御信号を生成する制御部と、
前記制御部から出力される制御信号に基づいて、前記圧電トランスに前記駆動信号を供給する駆動部とを備え、
前記駆動信号は、前記駆動信号の周期に所定の時間比率を乗算して得られる、レベルが最大電位および最小電位である時間期間を有する矩形波状信号であり、
前記制御部は、前記時間比率を、０．５よりも小さく、かつ前記圧電トランスを励振する振動モードの振幅に対する、より高次の各振動モードの振幅の比率の和が最小になるように設定し、設定された前記時間比率に基づいて前記制御信号を生成することを特徴とする冷陰極管発光装置。
【請求項２０】
圧電体に一次側電極および二次側電極が形成され、前記一次側電極から入力された駆動信号を変換して、前記二次側電極から出力する圧電トランスと、
前記圧電トランスの二次側電極に接続された冷陰極管と、
前記冷陰極管への出力状態を検出して検出信号を生成する検出部と、
前記検出部から出力される検出信号に基いて、前記圧電トランスの駆動周波数および入力電力を制御するための制御信号を生成する制御部と、
前記制御部から出力される制御信号に基づいて、前記圧電トランスに前記駆動信号を供給する駆動部とを備え、
前記駆動信号は、前記駆動信号の周期に第１の時間比率を乗算して得られる、レベルが最大電位および最小電位である第１の時間期間と、前記駆動信号の周期に第２の時間比率を乗算して得られる、レベルが前記最大電位と前記最小電位との間の電位である第２の時間期間とを有する矩形波状信号であり、
前記制御部は、前記第１の時間比率と前記第２の時間比率との和を０．５よりも小さく、かつ前記第１の時間比率および前記第２の時間比率を、前記圧電トランスを励振する振動モードの振幅に対する、より高次の各振動モードの振幅の比率の和が最小になるように設定し、設定された前記第１および第２の時間比率に基づいて前記制御信号を生成することを特徴とする冷陰極管発光装置。
【請求項２１】
請求項１５から２０のいずれか一項記載の冷陰極管発光装置を内蔵した液晶パネルであって、前記冷陰極管発光装置により輝度制御が行われることを特徴とする液晶パネル。
【請求項２２】
請求項２１記載の液晶パネルが組み込まれたことを特徴とする液晶パネル組込み機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電トランスの駆動方法および駆動回路、かかる駆動方法および駆動回路における圧電トランスの負荷として冷陰極管を用いた冷陰極管発光制御装置、かかる冷陰極管発光制御装置が組み込まれそれにより輝度制御される液晶パネル、かかる液晶パネルが組み込まれた、携帯電話、携帯情報端末、通信端末等の液晶パネル組込み機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
以下に、従来の圧電トランスの駆動方法について説明する。
【０００３】
圧電トランスは、圧電材料に一次側（入力側）、及び二次側（出力側）の電極を形成して、一次側電極に圧電トランスの共振周波数近傍の交流電圧を印加して圧電トランスを機械的に振動させ、この機械的振動を圧電効果により変換して、二次側電極から電気信号を取り出すものであり、電磁トランスよりも高いエネルギー密度で扱うことができるので、電磁トランスよりも小型化、薄型化が可能であり、高い変換効率を実現することができる。
【０００４】
その上、圧電トランスは電気・機械変換を介してエネルギー変換しているので、空間に放射される電磁ノイズが電磁トランスに比べて非常に小さい。
【０００５】
圧電トランスは一般に、二次側に接続された負荷のインピーダンスに応じて、一次側に入力された電圧に対する二次側に出力される電圧の比を示す昇圧比が変化し、また一次側に入力する電力に対する二次側に出力される電力によって示される駆動効率も同様に変化するので、最大の昇圧比や駆動効率が得られる駆動周波数も変化する。即ち、圧電トランスを所定の昇圧比で効率良く駆動させるためには、接続される負荷のインピーダンスに応じて駆動周波数を設定しなければならない。
【０００６】
例えば、圧電トランスの負荷として冷陰極管を用いた場合、一般に冷陰極管は、点灯するまでは数百ＭΩ以上の高インピーダンスを示し、点灯後には数百ｋΩから数十ｋΩまでインピーダンスが急激に低下するので、圧電トランスを用いて効率良く冷陰極管を点灯させるためには、点灯開始前と点灯後とで圧電トランスの一次側に印加する電圧の周波数と電圧レベルを変化させなければならない。
【０００７】
この圧電トランスを用いてインバータ回路を構成する場合、少なくとも１つ以上のスイッチング素子を用いて、圧電トランスの共振周波数近傍の周波数で矩形波を形成する。更に、スイッチング素子の出力側と圧電トランスの一次側との間に、フィルタ回路を設けて、圧電トランスの入力電圧をできるだけ正弦波に近づけた状態で圧電トランスを駆動させている。
【０００８】
圧電トランスの変換効率を高めるためには、圧電トランスを駆動する周波数以外の周波数成分をできるだけ圧電トランスに入力させないようにしなければならない。圧電トランスを用いてインバータ回路を構成した場合、圧電トランスは容量性素子であるので、従来の駆動方法では、スイッチング素子と圧電トランスの一次側電極との間に、インダクタを用いたフィルタ回路を設ける必要がある。
【０００９】
そのための従来の技術として、図１６Ａおよび図１７に示されるような電力変換装置（それぞれ従来例１、従来例２とする）が知られている（例えば、特許文献１および特許文献２参照）。
【００１０】
かかる従来例１、２は、圧電トランスを用いてインバータ回路を構成したもので、階段状波形信号で圧電トランスを駆動させる方式の一例である。
【００１１】
図１６Ａに示す従来例１では、コンデンサＣ１、Ｃ２、Ｃ３の充放電のタイミングを、充電用スイッチング素子Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４、Ｓ５と、放電用スイッチング素子Ｓ６、Ｓ７、Ｓ８、Ｓ９、Ｓ１０とによって制御することで、直流電源１０３から電圧レベルを設定する。この電圧レベルの設定と、スイッチング素子Ｓａ、Ｓｂ、Ｓｃ、Ｓｄのスイッチングのタイミングとによって、図１６Ｂに示すように、１ステップ時間がＷ１である階段状の電圧波形を生成し、圧電トランス１０１に印加して、負荷１０２に電力を供給している。
【００１２】
また、図１７に示す従来例２では、スイッチング素子ＳａとＳｂの共通接続部Ａと圧電トランス１０１の一方の一次側電極の一方との間にインダクタ１０４が接続され、圧電トランス１０１の両方の一次側電極間にコンデンサ１０５が接続されて、インダクタ１０４とコンデンサ１０５とでフィルタ回路を構成し、図１６Ｂに示す階段状波形を正弦波状波形に整形している。
【特許文献１】特開平１０−２０１２４１号公報（第５頁、図１（ｂ）、図６、図８）
【特許文献２】特開平１０−２０１２４５号公報（第５頁、図４、図５、図９）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、上記従来例１および２には、階段状波形信号により圧電トランスを駆動させる方式が開示されているだけである。
【００１４】
圧電トランスの振動モードは複数存在するため、正弦波以外の駆動波形で駆動を行った場合、圧電トランスの入力部の容量成分により無効電力が増加したり、或いは高調波成分が圧電トランスの高次の振動モードを励振する原因となる。
【００１５】
そのため、圧電トランスの負荷として冷陰極管を用いた場合、冷陰極管を点灯するために必要な電力に加えて、無効電力もインバータ回路では扱う必要がある。その結果、インバータ回路の効率の低下や、圧電トランス内部での誘電損失の影響による効率の低下などから、変換効率を高めることが困難となる。
【００１６】
また、高調波成分により圧電トランスの高次の振動モードを励振した場合、所望の振動モードに重畳して高次の振動モードの歪みが圧電トランス内部で発生する可能性がある。その結果、圧電トランスの耐電力の低下や、大振幅動作による特性の劣化などの問題が生じ、信頼性低下の原因となる。
【００１７】
そのため、圧電インバータの小型化、或いは圧電インバータによる冷陰極管の発光装置が内蔵された液晶パネルを用いた通信機器の小型化の妨げになるという問題がある。
【００１８】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、誘導性素子を用いることなく、圧電トランスの駆動信号に含まれる、駆動周波数以外の高調波成分の入力電流の値を抑制することで、圧電トランスの駆動効率を高めると共に、電磁ノイズを抑制した圧電トランスの駆動方法および駆動回路を提供することにある。
【００１９】
本発明の他の目的は、誘導性素子を用いることなく、圧電トランスの駆動信号に含まれる、駆動周波数以外の高調波成分により励振される高次の振動モードを抑制することで、圧電トランスの耐電力および歪みによる信頼性を高めた圧電トランスの駆動方法および駆動回路を提供することにある。
【００２０】
本発明の他の目的は、上記圧電トランスの駆動方法および駆動回路を用いて、冷陰極管を発光制御する冷陰極管発光装置、かかる冷陰極管発光装置を組み込んだ液晶パネル、およびかかる液晶パネルを組み込んだ、携帯電話や通信端末等の液晶パネル組込み機器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
前記の目的を達成するため、本発明に係る第１の圧電トランスの駆動方法は、圧電体に一次側電極および二次側電極が形成され、一次側電極から入力された駆動信号を変換して、二次側電極から負荷へと出力する圧電トランスを駆動する方法であって、負荷への出力状態を検出して検出信号を生成する工程と、検出信号に基づいて、圧電トランスの駆動周波数および入力電力を制御する駆動信号を生成する工程とを含み、駆動信号は、駆動信号の周期（Ｔ）に第ｎ（ｎは１以上の自然数）の時間比率までの時間比率をそれぞれ乗算して得られる、レベルが最大電位および最小電位から中間電位に向けて順次異なる電位である第ｎの時間期間までの時間期間を有する矩形波状信号であり、第ｎの時間比率までの時間比率の和を０．５よりも小さく、かつ第ｎの時間比率までの時間比率を、圧電トランスを励振する周波数の入力電流の値に対する、より高次の各入力電流の値の比率の和が最小になるように設定することを特徴とする。
【００２２】
前記の目的を達成するため、本発明に係る第２の圧電トランスの駆動方法は、圧電体に一次側電極および二次側電極が形成され、一次側電極から入力された駆動信号を変換して、二次側電極から負荷へと出力する圧電トランスを駆動する方法であって、負荷への出力状態を検出して検出信号を生成する工程と、検出信号に基づいて、圧電トランスの駆動周波数および入力電力を制御する前記駆動信号を生成する工程とを含み、駆動信号は、駆動信号の周期に（Ｔ）所定の時間比率（δ）を乗算して得られる、レベルが最大電位（２Ｖ）および最小電位（０）である時間期間（δＴ）を有する矩形波状信号であり、時間比率δを、０．５よりも小さく、かつ圧電トランスを励振する周波数の入力電流の値（Ａ１）に対する、より高次の各入力電流の値（Ａ３、Ａ５）の比率（Ｒ１、Ｒ２）の和（Ｒ３）が最小になるように設定することを特徴とする。
【００２３】
前記の目的を達成するため、本発明に係る第３の圧電トランスの駆動方法は、圧電体に一次側電極および二次側電極が形成され、一次側電極から入力された駆動信号を変換して、二次側電極から負荷へと出力する圧電トランスを駆動する方法であって、負荷への出力状態を検出して検出信号を生成する工程と、検出信号に基づいて、圧電トランスの駆動周波数および入力電力を制御する駆動信号を生成する工程とを含み、駆動信号は、駆動信号の周期（Ｔ）に第１の時間比率（δ1）を乗算して得られる、レベルが最大電位（２Ｖ）および最小電位（０）である第１の時間期間（δ1Ｔ）と、駆動信号の周期（Ｔ）に第２の時間比率（δ2）を乗算して得られる、レベルが最大電位と最小電位との間の電位（α1Ｖ、α2Ｖ）である第２の時間期間（δ2Ｔ）とを有する矩形波状信号であり、第１の時間比率δ1と第２の時間比率δ2との和を０．５よりも小さく、かつ第１の時間比率δ1および第２の時間比率δ2を、圧電トランスを励振する周波数の入力電流の値に対する、より高次の各入力電流の値の比率（Ｒ１１、Ｒ１２）の和（Ｒ１３）が最小になるように設定することを特徴とする。
【００２４】
前記の目的を達成するため、本発明に係る第４の圧電トランスの駆動方法は、圧電体に一次側電極および二次側電極が形成され、一次側電極から入力された駆動信号を変換して、二次側電極から負荷へと出力する圧電トランスを駆動する方法であって、負荷への出力状態を検出して検出信号を生成する工程と、検出信号に基づいて、圧電トランスの駆動周波数および入力電力を制御する駆動信号を生成する工程とを含み、駆動信号は、駆動信号の周期（Ｔ）に第ｎ（ｎは１以上の自然数）の時間比率までの時間比率をそれぞれ乗算して得られる、レベルが最大電位および最小電位から中間電位に向けて順次異なる電位である第ｎの時間期間までの時間期間を有する矩形波状信号であり、第ｎの時間比率までの時間比率の和を０．５よりも小さく、かつ第ｎの時間比率までの時間比率を、圧電トランスを励振する振動モードの振幅に対する、より高次の各振動モードの振幅の比率の和が最小になるように設定することを特徴とする。
【００２５】
前記の目的を達成するため、本発明に係る第５の圧電トランスの駆動方法は、圧電体に一次側電極および二次側電極が形成され、一次側電極から入力された駆動信号を変換して、二次側電極から負荷へと出力する圧電トランスを駆動する方法であって、負荷への出力状態を検出して検出信号を生成する工程と、検出信号に基づいて、圧電トランスの駆動周波数および入力電力を制御する駆動信号を生成する工程とを含み、駆動信号は、駆動信号の周期（Ｔ）に所定の時間比率（δ）を乗算して得られる、レベルが最大電位（２Ｖ）および最小電位（０）である時間期間（δＴ）を有する矩形波状信号であり、時間比率δを、０．５よりも小さく、かつ圧電トランスを励振する振動モードの振幅（Ａ１）に対する、より高次の各振動モードの振幅（Ａ３、Ａ５）の比率（Ｒ１、Ｒ２）の和（Ｒ３）が最小になるように設定することを特徴とする。
【００２６】
前記の目的を達成するため、本発明に係る第６の圧電トランスの駆動方法は、圧電体に一次側電極および二次側電極が形成され、一次側電極から入力された駆動信号を変換して、二次側電極から負荷へと出力する圧電トランスを駆動する方法であって、負荷への出力状態を検出して検出信号を生成する工程と、検出信号に基づいて、圧電トランスの駆動周波数および入力電力を制御する駆動信号を生成する工程とを含み、駆動信号は、駆動信号の周期（Ｔ）に第１の時間比率（δ1）を乗算して得られる、レベルが最大電位（２Ｖ）および最小電位（０）である第１の時間期間（δ1Ｔ）と、駆動信号の周期（Ｔ）に第２の時間比率（δ2）を乗算して得られる、レベルが最大電位と最小電位との間の電位（α1Ｖ、α2Ｖ）である第２の時間期間（δ2Ｔ）とを有する矩形波状信号であり、第１の時間比率δ1と第２の時間比率δ2との和を０．５よりも小さく、かつ第１の時間比率δ1および第２の時間比率δ2を、圧電トランスを励振する振動モードの振幅に対する、より高次の各振動モードの振幅の比率（Ｒ１１、Ｒ１２）の和（Ｒ１３）が最小になるように設定することを特徴とする。
【００２７】
前記の目的を達成するため、本発明に係る第１の圧電トランスの駆動回路は、圧電体に一次側電極および二次側電極が形成され、一次側電極から入力された駆動信号を変換して、二次側電極から負荷へと出力する圧電トランスと、負荷への出力状態を検出して検出信号を生成する検出部と、検出部から出力される検出信号に基いて、圧電トランスの駆動周波数および入力電力を制御するための制御信号を生成する制御部と、制御部から出力される制御信号に基づいて、圧電トランスに駆動信号を供給する駆動部とを備え、駆動信号は、駆動信号の周期（Ｔ）に第ｎ（ｎは１以上の自然数）の時間比率までの時間比率をそれぞれ乗算して得られる、レベルが最大電位および最小電位から中間電位に向けて順次異なる電位である第ｎの時間期間までの時間期間を有する矩形波状信号であり、制御部は、第ｎの時間比率までの時間比率の和を０．５よりも小さく、かつ前記第ｎの時間比率までの時間比率を、前記圧電トランスを励振する周波数の入力電流の値に対する、より高次の各入力電流の値の比率の和が最小になるように設定することを特徴とする。
【００２８】
前記の目的を達成するため、本発明に係る第２の圧電トランスの駆動回路は、圧電体に一次側電極および二次側電極が形成され、一次側電極から入力された駆動信号を変換して、二次側電極から負荷へと出力する圧電トランスと、負荷への出力状態を検出して検出信号を生成する検出部と、検出部から出力される検出信号に基いて、圧電トランスの駆動周波数および入力電力を制御するための制御信号（Ｓ１、Ｓ２；Ｓ１１、Ｓ１２、Ｓ１３、Ｓ１４）を生成する制御部と、制御部から出力される制御信号に基づいて、圧電トランスに駆動信号（Ｓ３）を供給する駆動部とを備え、駆動信号は、駆動信号の周期（Ｔ）に所定の時間比率（δ）を乗算して得られる、レベルが最大電位（２Ｖ；＋Ｖ）および最小電位（０；−Ｖ）である時間期間（δＴ）を有する矩形波状信号であり、駆動部は、少なくとも２つのスイッチング素子を含み、制御部は、スイッチング素子に供給する少なくとも２つの制御信号のデューティー比、または４つのスイッチング素子に供給する２つの制御信号に対する他の２つの制御信号の位相を制御することにより、時間比率δを、０．５よりも小さく、かつ圧電トランスを励振する周波数の入力電流の値（Ａ１）に対する、より高次の各入力電流の値（Ａ３、Ａ５）の比率（Ｒ１、Ｒ２）の和（Ｒ３）が最小になるように設定することを特徴とする。
【００２９】
前記の目的を達成するため、本発明に係る第３の圧電トランスの駆動回路は、圧電体に一次側電極および二次側電極が形成され、一次側電極から入力された駆動信号を変換して、二次側電極から負荷へと出力する圧電トランスと、負荷への出力状態を検出して検出信号を生成する検出部と、検出部から出力される検出信号に基いて、圧電トランスの駆動周波数および入力電力を制御するための制御信号を生成する制御部と、制御部から出力される制御信号に基づいて、圧電トランスに駆動信号を供給する駆動部とを備え、駆動信号は、駆動信号の周期（Ｔ）に第１の時間比率（δ1）を乗算して得られる、レベルが最大電位（２Ｖ）および最小電位（０）である第１の時間期間（δ1Ｔ）と、駆動信号の周期（Ｔ）に第２の時間比率（δ2）を乗算して得られる、レベルが最大電位と最小電位との間の電位（α1、α2）である第２の時間期間（δ2Ｔ）とを有する矩形波状信号であり、制御部は、第１の時間比率δ1と第２の時間比率δ2との和を０．５よりも小さく、かつ第１の時間比率δ1および第２の時間比率δ2を、圧電トランスを励振する周波数の入力電流の値に対する、より高次の各入力電流の値の比率の和が最小になるように設定することを特徴とする。
【００３０】
前記の目的を達成するため、本発明に係る第４の圧電トランスの駆動回路は、圧電体に一次側電極および二次側電極が形成され、一次側電極から入力された駆動信号を変換して、二次側電極から負荷へと出力する圧電トランスと、負荷への出力状態を検出して検出信号を生成する検出部と、検出部から出力される検出信号に基いて、圧電トランスの駆動周波数および入力電力を制御するための制御信号を生成する制御部と、制御部から出力される制御信号に基づいて、圧電トランスに駆動信号を供給する駆動部とを備え、駆動信号は、駆動信号の周期（Ｔ）に第ｎ（ｎは１以上の自然数）の時間比率までの時間比率をそれぞれ乗算して得られる、レベルが最大電位および最小電位から中間電位に向けて順次異なる電位である第ｎの時間期間までの時間期間を有する矩形波状信号であり、制御部は、第ｎの時間比率までの時間比率の和を０．５よりも小さく、かつ第ｎの時間比率までの時間比率を、圧電トランスを励振する振動モードの振幅に対する、より高次の各振動モードの振幅の比率の和が最小になるように設定することを特徴とする。
【００３１】
前記の目的を達成するため、本発明に係る第５の圧電トランスの駆動回路は、圧電体に一次側電極および二次側電極が形成され、一次側電極から入力された駆動信号を変換して、二次側電極から負荷へと出力する圧電トランスと、負荷への出力状態を検出して検出信号を生成する検出部と、検出部から出力される検出信号に基いて、圧電トランスの駆動周波数および入力電力を制御するための制御信号（Ｓ１、Ｓ２；Ｓ１１、Ｓ１２、Ｓ１３、Ｓ１４）を生成する制御部と、制御部から出力される制御信号に基づいて、圧電トランスに駆動信号（Ｓ３）を供給する駆動部とを備え、駆動信号は、駆動信号の周期（Ｔ）に所定の時間比率（δ）を乗算して得られる、レベルが最大電位（２Ｖ；＋Ｖ）および最小電位（０；−Ｖ）である時間期間（δＴ）を有する矩形波状信号であり、駆動部は、少なくとも２つのスイッチング素子を含み、制御部は、２つのスイッチング素子に供給する２つの制御信号のデューティー比、または４つのスイッチング素子に供給する２つの制御信号に対する他の２つの制御信号の位相を制御することにより、時間比率δを、０．５よりも小さく、かつ圧電トランスを励振する振動モードの振幅に対する、より高次の各振動モードの振幅の比率の和が最小になるように設定することを特徴とする。
【００３２】
前記の目的を達成するため、本発明に係る第６の圧電トランスの駆動回路は、圧電体に一次側電極および二次側電極が形成され、一次側電極から入力された駆動信号を変換して、二次側電極から負荷へと出力する圧電トランスと、負荷への出力状態を検出して検出信号を生成する検出部と、検出部から出力される検出信号に基いて、圧電トランスの駆動周波数および入力電力を制御するための制御信号を生成する制御部と、制御部から出力される制御信号に基づいて、圧電トランスに駆動信号を供給する駆動部とを備え、駆動信号は、駆動信号の周期（Ｔ）に第１の時間比率（δ1）を乗算して得られる、レベルが最大電位（２Ｖ）および最小電位（０）である第１の時間期間（δ1Ｔ）と、駆動信号の周期（Ｔ）に第２の時間比率（δ2）を乗算して得られる、レベルが最大電位と最小電位との間の電位（α1、α2）である第２の時間期間（δ2Ｔ）とを有する矩形波状信号であり、制御部は、第１の時間比率δ1と第２の時間比率δ2との和を０．５よりも小さく、かつ第１の時間比率δ1および第２の時間比率δ2を、圧電トランスを励振する振動モードの振幅に対する、より高次の各振動モードの振幅の比率（Ｒ１１、Ｒ１２）の和（Ｒ１３）が最小になるように設定することを特徴とする。
【００３３】
本発明に係る第１から第６の圧電トランスの駆動方法、および本発明に係る第１から第６の圧電トランスの駆動回路において、負荷は冷陰極管である。
【００３４】
前記の目的を達成するため、本発明に係る第１の冷陰極管発光装置は、圧電体に一次側電極および二次側電極が形成され、一次側電極から入力された駆動信号を変換して、二次側電極から出力する圧電トランスと、圧電トランスの二次側電極に接続された冷陰極管と、冷陰極管への出力状態を検出して検出信号を生成する検出部と、検出部から出力される検出信号に基いて、圧電トランスの駆動周波数および入力電力を制御するための制御信号を生成する制御部と、制御部から出力される制御信号に基づいて、圧電トランスに駆動信号を供給する駆動部とを備え、駆動信号は、駆動信号の周期（Ｔ）に第ｎ（ｎは１以上の自然数）の時間比率までの時間比率をそれぞれ乗算して得られる、レベルが最大電位および最小電位から中間電位に向けて順次異なる電位である第ｎの時間期間までの時間期間を有する矩形波状信号であり、制御部は、第ｎの時間比率までの時間比率の和を０．５よりも小さく、かつ第ｎの時間比率までの時間比率を、圧電トランスを励振する周波数の入力電流の値に対する、より高次の各入力電流の値の比率の和が最小になるように設定し、設定された第ｎの時間比率までの時間比率に基づいて制御信号を生成することを特徴とする。
【００３５】
前記の目的を達成するため、本発明に係る第２の冷陰極管発光装置は、圧電体に一次側電極および二次側電極が形成され、一次側電極から入力された駆動信号を変換して、二次側電極から出力する圧電トランスと、圧電トランスの二次側電極に接続された冷陰極管と、冷陰極管への出力状態を検出して検出信号を生成する検出部と、検出部から出力される検出信号に基いて、圧電トランスの駆動周波数および入力電力を制御するための制御信号を生成する制御部と、制御部から出力される制御信号に基づいて、圧電トランスに駆動信号を供給する駆動部とを備え、駆動信号は、駆動信号の周期（Ｔ）に所定の時間比率（δ）を乗算して得られる、レベルが最大電位（２Ｖ；＋Ｖ）および最小電位（０；−Ｖ）である時間期間（δＴ）を有する矩形波状信号であり、制御部は、時間比率δを、０．５よりも小さく、かつ圧電トランスを励振する周波数の入力電流の値（Ａ１）に対する、より高次の各入力電流の値（Ａ３、Ａ５）の比率（Ｒ１、Ｒ２）の和（Ｒ３）が最小になるように設定し、設定された時間比率に基づいて制御信号を生成することを特徴とする。
【００３６】
前記の目的を達成するため、本発明に係る第３の冷陰極管発光装置は、圧電体に一次側電極および二次側電極が形成され、一次側電極から入力された駆動信号を変換して、二次側電極から出力する圧電トランスと、圧電トランスの二次側電極に接続された冷陰極管と、冷陰極管への出力状態を検出して検出信号を生成する検出部と、検出部から出力される検出信号に基いて、圧電トランスの駆動周波数および入力電力を制御するための制御信号を生成する制御部と、制御部から出力される制御信号に基づいて、圧電トランスに駆動信号を供給する駆動部とを備え、駆動信号は、駆動信号の周期（Ｔ）に第１の時間比率（δ1）を乗算して得られる、レベルが最大電位（２Ｖ）および最小電位（０）である第１の時間期間（δ1Ｔ）と、駆動信号の周期（Ｔ）に第２の時間比率（δ2）を乗算して得られる、レベルが最大電位と最小電位との間の電位（α1、α2）である第２の時間期間（δ2Ｔ）とを有する矩形波状信号であり、制御部は、第１の時間比率δ1と第２の時間比率δ2との和を０．５よりも小さく、かつ第１の時間比率δ1および第２の時間比率δ2を、圧電トランスを励振する周波数の入力電流の値に対する、より高次の各入力電流の値の比率の和が最小になるように設定し、設定された第１の時間比率δ1および第２の時間比率δ2に基づいて制御信号を生成することを特徴とする。
【００３７】
前記の目的を達成するため、本発明に係る第４の冷陰極管発光装置は、圧電体に一次側電極および二次側電極が形成され、一次側電極から入力された駆動信号を変換して、二次側電極から出力する圧電トランスと、圧電トランスの二次側電極に接続された冷陰極管と、冷陰極管への出力状態を検出して検出信号を生成する検出部と、検出部から出力される検出信号に基いて、圧電トランスの駆動周波数および入力電力を制御するための制御信号を生成する制御部と、制御部から出力される制御信号に基づいて、圧電トランスに駆動信号を供給する駆動部とを備え、駆動信号は、駆動信号の周期（Ｔ）に第ｎ（ｎは１以上の自然数）の時間比率までの時間比率をそれぞれ乗算して得られる、レベルが最大電位および最小電位から中間電位に向けて順次異なる電位である第ｎの時間期間までの時間期間を有する矩形波状信号であり、制御部は、第ｎの時間比率までの時間比率の和を０．５よりも小さく、かつ第ｎの時間比率までの時間比率を、圧電トランスを励振する振動モードの振幅に対する、より高次の各振動モードの振幅の比率の和が最小になるように設定し、設定された第ｎの時間比率までの時間比率に基づいて前記制御信号を生成することを特徴とする。
【００３８】
前記の目的を達成するため、本発明に係る第５の冷陰極管発光装置は、圧電体に一次側電極および二次側電極が形成され、一次側電極から入力された駆動信号を変換して、二次側電極から出力する圧電トランスと、圧電トランスの二次側電極に接続された冷陰極管と、冷陰極管への出力状態を検出して検出信号を生成する検出部と、検出部から出力される検出信号に基いて、圧電トランスの駆動周波数および入力電力を制御するための制御信号を生成する制御部と、制御部から出力される制御信号に基づいて、圧電トランスに駆動信号を供給する駆動部とを備え、駆動信号は、駆動信号の周期（Ｔ）に所定の時間比率（δ）を乗算して得られる、レベルが最大電位（２Ｖ；＋Ｖ）および最小電位（０；−Ｖ）である時間期間（δＴ）を有する矩形波状信号であり、制御部は、時間比率δを、０．５よりも小さく、かつ圧電トランスを励振する振動モードの振幅（Ａ１）に対する、より高次の各振動モードの振幅（Ａ３、Ａ５）の比率（Ｒ１、Ｒ２）の和（Ｒ３）が最小になるように設定し、設定された時間比率δに基づいて制御信号を生成することを特徴とする。
【００３９】
前記の目的を達成するため、本発明に係る第６の冷陰極管発光装置は、圧電体に一次側電極および二次側電極が形成され、一次側電極から入力された駆動信号を変換して、二次側電極から出力する圧電トランスと、圧電トランスの二次側電極に接続された冷陰極管と、冷陰極管への出力状態を検出して検出信号を生成する検出部と、検出部から出力される検出信号に基いて、圧電トランスの駆動周波数および入力電力を制御するための制御信号を生成する制御部と、制御部から出力される制御信号に基づいて、圧電トランスに駆動信号を供給する駆動部とを備え、駆動信号は、駆動信号の周期（Ｔ）に第１の時間比率（δ1）を乗算して得られる、レベルが最大電位（２Ｖ）および最小電位（０）である第１の時間期間（δ1Ｔ）と、駆動信号の周期（Ｔ）に第２の時間比率（δ2）を乗算して得られる、レベルが最大電位と最小電位との間の電位である第２の時間期間（α1Ｖ、α2Ｖ）である第２の時間期間（δ2Ｔ）とを有する矩形波状信号であり、第１の時間比率δ1と第２の時間比率δ2との和を０．５よりも小さく、かつ第１の時間比率δ1および第２の時間比率δ2を、圧電トランスを励振する振動モードの振幅に対する、より高次の各振動モードの振幅の比率（Ｒ１１、Ｒ１２）の和（Ｒ１３）が最小になるように設定し、設定された第１の時間比率δ1および第２の時間比率δ2に基づいて制御信号を生成することを特徴とする。
【００４０】
前記の目的を達成するため、本発明に係る液晶パネルは、上記第１から第６の冷陰極管発光装置のうちいずれかを内蔵した液晶パネルであって、冷陰極管発光装置により輝度制御が行われることを特徴とする。
【００４１】
前記の目的を達成するため、本発明に係る液晶パネル組込み機器は、本発明に係る液晶パネルが組み込まれたことを特徴とする。
【００４２】
上記第１から第３の圧電トランスの駆動方法および駆動回路によれば、誘導性素子を用いることなく、圧電トランスの駆動信号に含まれる、駆動周波数以外の高調波成分の入力電流の値を抑制することで、圧電トランスの駆動効率を高めると共に、電磁ノイズを抑制することができる。
【００４３】
上記第４から第６の圧電トランスの駆動方法および駆動回路によれば、誘導性素子を用いることなく、圧電トランスの駆動信号に含まれる、駆動周波数以外の高調波成分により励振される高次の振動モードを抑制することで、圧電トランスの耐電力および歪みによる信頼性を高めることができる。
【００４４】
上記圧電トランスの駆動回路により冷陰極管を発光制御する冷陰極管発光装置を液晶パネルに内蔵し、この液晶パネルを携帯電話や通信端末等の機器に組み込むことで、機器の小型化を図ると共に、信頼性を高めることができる。
【発明の効果】
【００４５】
本発明によれば、圧電トランスの誘導性素子を用いることなく、圧電トランスの駆動信号に含まれる、駆動周波数以外の高調波成分の入力電流の値を抑制することで、圧電トランスの駆動効率を高めると共に、電磁ノイズを抑制することができ、駆動周波数以外の高調波成分により励振される高次の振動モードを抑制することで、圧電トランスの耐電力および歪みによる信頼性を高めることができる。
【００４６】
また、本発明の駆動回路により冷陰極管を発光制御する冷陰極管発光装置を液晶パネルに内蔵し、この液晶パネルを携帯電話、情報携帯端末（ＰＤＡ：Personal Digital Assistant）、通信端末等の機器に組み込むことで、機器の小型化を図ると共に、信頼性を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４７】
以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照しながら説明する。
【００４８】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る圧電トランスの駆動回路の一構成例を示すブロック図である。図１において、１は圧電トランス、２は負荷、３は制御部、４は駆動部、５は検出部を示している。
【００４９】
図２Ａは、駆動部４から圧電トランス１に印加される矩形波状の駆動信号の一例を示す波形図である。図２Ａにおいて、矩形波状の駆動信号の周期Ｔは圧電トランス１の駆動周波数の逆数に相当し、駆動信号の電位が最大電位（２Ｖ）および最小電位（０）である時間期間をδＴとしている。なお、Ｖは中間電位を示す。すなわち、δは、駆動信号の周期Ｔに対する、駆動信号のレベルが最大電位および最小電位である時間の比率を表す。
【００５０】
図２Ｂは、図２Ａに示す時間比率δの変化に対する、フーリエ変換により周波数成分から計算した各振動モードの振幅Ａの変化を示すグラフである。図２Ｂにおいて、Ａ１は圧電トランスを励振する振動モードである１次（基本）振動モード、Ａ３は３次振動モード、Ａ５は５次振動モードの、時間比率δの変化に対する振幅Ａの変化を示している。
【００５１】
図２Ｃは、図２Ｂに示す１次振動モードの振幅Ａ１に対する、より高次の振動モードである３次振動モードの振幅Ａ３の比率Ｒ１、５次振動モードの振幅Ａ５の比率Ｒ２、およびＲ１とＲ２との和を規格化した値Ｒ３を示すグラフである。
【００５２】
図２Ｃに示すように、時間比率δが０．４（４０％）近傍でＲ３が最小となるので、時間比率δを０．４近傍に設定すれば、δが０．５（圧電トランス１に印加される矩形波状の駆動信号のデューティー比が０．５）である場合に比べて、３次振動モードと５次振動モードの周波数成分を小さくすることができる。
【００５３】
次に、以上のようにして求めた時間比率δに基づき、圧電トランス１を駆動させる回路動作について説明する。
【００５４】
図１において、制御部３では、圧電トランス１の駆動周波数と印加電圧（図２Ａにおける電位Ｖ）を設定し、図２Ｃに示すようにして求めた時間比率δに基づいて制御信号を生成し、この制御信号によって、駆動部４は、図２Ａに示すような振幅形状の電圧波形で、圧電トランス１の一次側電極に電力を供給する。駆動部４から供給された電力は、圧電トランス１によって昇圧されて出力され、負荷２に電力を供給する。検出部５は、負荷２の出力状態を検出して、この出力状態に応じた検出信号を制御部３に送る。制御部３は、検出部５からの検出信号に基づいて、負荷２の出力状態を一定に、或いは変化させるように、駆動周波数、或いは印加電圧を制御する。
【００５５】
このような動作をする要素で構成された回路で、負荷２として冷陰極管を用いた場合、冷陰極管は点灯を開始するまでは数百ＭΩ以上の高インピーダンスであり、点灯時には、数百ｋΩまでインピーダンスが急激に低下するので、圧電トランス１の共振周波数と昇圧比の周波数特性が変化する。そのため、制御部３は、冷陰極管の点灯状態、即ちインピーダンスの変化に応じて、駆動周波数と印加電圧の設定を行うことによって、冷陰極管の点灯制御、及び点灯時の輝度制御を行うことができる。
【００５６】
以上のように、本実施形態によれば、誘導性素子を用いることなく、圧電トランスの駆動信号に含まれる、駆動周波数以外の高調波成分により励振される高次の振動モードを抑制することで、圧電トランスの駆動効率、耐電力および歪みによる信頼性を高めることができる。
【００５７】
また、本実施形態の駆動回路は、図１に示した構成要素のみでしか実現できないわけではなく、図１の構成要素が果たす機能を別の構成要素で満たすことができれば構わない。
【００５８】
その上、時間比率δの値について、本実施形態では、圧電トランスを１次振動モードで励振する場合に、１次振動モードに対する３次振動モード及び５次振動モードの影響を考慮して設定した場合について説明したが、本発明は、高次モードが影響する割合を５次振動モードまでを考慮することに限定するものではない。
【００５９】
加えて、圧電トランスを励振する振動モードは１次振動モードに限るものではなく、励振する振動モードよりも高次振動モードに対する影響を考慮して、時間比率δの値を設定すれば、同様の効果を得ることができる。
【００６０】
更に、図１における検出部５からの検出信号に基づいた制御部３による圧電トランス１の駆動周波数や駆動電圧の設定をマイクロコンピュータや、メモリなどデータ蓄積装置等の周辺機器を用いて、ソフト的に処理することも可能であり、また、駆動部４は、図２Ａに示すような駆動電圧波形の出力を行うＤ／Ａコンバータ等と、オペアンプ等の増幅器等で構成することも可能である。
【００６１】
（第２の実施形態）
図３は、本発明の第２の実施形態に係る圧電トランスの駆動回路の一構成例を示すブロック図である。なお、図３において、図１に示す第１の実施形態と同じ構成および機能を有する部分については、同一の符号を付して説明を省略する。
【００６２】
図３において、駆動部１４は、第１のスイッチング素子１６と、第２のスイッチング素子１７と、抵抗素子Ｒ１と、抵抗素子Ｒ２とが直列接続されて構成される。なお、圧電トランス１の一方の一次側電極は接地電位に接続されている。第１のスイッチング素子１６のゲートには制御部１３から第１の制御信号Ｓ１が印加され、第２のスイッチング素子１７のゲートには制御部１３から第２の制御信号Ｓ２が印加されて、抵抗Ｒ１とＲ２の共通接続部から駆動信号Ｓ３が出力される。
【００６３】
次に、このように構成された圧電トランスの駆動回路の動作について、図３に加えて、図４を参照して説明する。図４は、図３の駆動回路における各部信号のタイミングチャートである。なお、図４中、「オン」および「オフ」は、第１の制御信号Ｓ１、Ｓ１’により第１のスイッチング素子１６が、第２の制御信号Ｓ２、Ｓ２’により第２のスイッチング素子１７が、オン状態およびオフ状態にあることを示している。
【００６４】
制御部１３から、図４に示すタイミング関係で、第１の制御信号Ｓ１が第１のスイッチング素子１６に、第２の制御信号Ｓ２が第２のスイッチング素子１７に供給されると、圧電トランス１の一次側電極には、最大電位２Ｖの時間期間がδＴ、中間電位Ｖの時間期間が（１−２δ）Ｔ、最小電位０（ゼロ）の時間期間がδＴである電圧波形を有する駆動信号Ｓ３が印加される。
【００６５】
また、制御部１３から、Ｓ１とはデューティー比および位相が異なる第１の制御信号Ｓ１’が第１のスイッチング素子１６に、Ｓ２とはデューティー比および位相が異なる第２の制御信号Ｓ２’が第２のスイッチング素子１７に供給されると、圧電トランス１の一次側電極には、最大電位２Ｖの時間期間がδ’Ｔ、中間電位Ｖの時間期間が（１−２δ’）Ｔ、最小電位０（ゼロ）の時間期間がδ’Ｔである電圧波形を有する駆動信号Ｓ３が印加される。
【００６６】
図４に示すように、第１の制御信号と第２の制御信号のデューティー比を変化させることによって、圧電トランス１に印加する駆動信号の電圧波形を変化させることができる。
【００６７】
第１の実施形態と同様に、制御部１３では、圧電トランス１の駆動周波数と印加電圧（図４における中間電位Ｖ）を設定し、図２Ｃに示すようにして求めた時間比率δに基づいて、図４に示すような第１の制御信号Ｓ１および第２の制御信号Ｓ２を生成し、この第１の制御信号Ｓ１および第２の制御信号Ｓ２によって、駆動部１４は、図４に示すような振幅形状の電圧波形で、圧電トランス１の一次側電極に電力を供給する。駆動部１４から供給された電力は、圧電トランス１によって昇圧されて出力され、負荷２に電力を供給する。検出部５は、負荷２の出力状態を検出して、この出力状態に応じた検出信号を制御部１３に送る。制御部１３は、検出部５からの検出信号に基づいて、負荷２の出力状態を一定に、或いは変化させるように、駆動周波数、或いは印加電圧を制御する。
【００６８】
このような動作をする要素で構成された回路で、負荷２として冷陰極管を用いた場合には、第１の実施形態と同様に、制御部１３は、冷陰極管の点灯状態、即ちインピーダンスの変化に応じて、駆動周波数と印加電圧の設定を行うことによって、冷陰極管の点灯制御、及び点灯時の輝度制御を行うことができる。
【００６９】
以上のように、本実施形態によれば、誘導性素子を用いることなく、圧電トランスの駆動信号に含まれる、駆動周波数以外の高調波成分により励振される高次の振動モードを抑制することで、圧電トランスの駆動効率、耐電力および歪みによる信頼性を高めることができる。また、簡単な構成で、圧電トランスの駆動回路を実現することができる。
【００７０】
なお、駆動部１４は、図３に示す構成の他に、図５に示す構成でも、同様の効果を得ることができる。図５に示す変形例では、駆動部１４は、第１のスイッチング素子１６と第２のスイッチング素子１７とが直列接続された第１の直列接続体と、コンデンサＣ１とコンデンサＣ２とが直列接続された第２の直列接続体とが並列接続されて構成される。この場合、第１の制御信号Ｓ１、Ｓ１’、第２の制御信号Ｓ２、Ｓ２’のタイミング関係は、図６に示すようになる。
【００７１】
（第３の実施形態）
図７は、本発明の第３の実施形態に係る圧電トランスの駆動回路の一構成例を示すブロック図である。なお、図７において、図１に示す第１の実施形態と同じ構成および機能を有する部分については、同一の符号を付して説明を省略する。
【００７２】
図７において、駆動部２４は、第１のスイッチング素子２６と第２のスイッチング素子２７とが直列接続されて成る第１の直列接続体と、第３のスイッチング素子２８と第４のスイッチング素子２９とが直列接続されて成る第２の直列接続体とで構成され、第１のスイッチング素子２６と第２のスイッチング素子２７との共通接続部（第１の直列接続体の出力部）は圧電トランス１の一方の一次電極に接続され、第３のスイッチング素子２８と第４のスイッチング素子２９との共通接続部（第２の直列接続体の出力部）は圧電トランス１の他方の一次電極に接続されている。
【００７３】
制御部２３から、第１の制御信号Ｓ１１が第１のスイッチング素子２６のゲートに、第２の制御信号Ｓ１２が第２のスイッチング素子２７のゲートに、第３の制御信号Ｓ１３が第３のスイッチング素子２８のゲートに、また第４の制御信号Ｓ１４が第４のスイッチング素子２９のゲートに供給され、圧電トランス１の一次電極間には駆動信号Ｓ３が印加される。
【００７４】
次に、このように構成された圧電トランスの駆動回路の動作について、図７に加えて、図８を参照して説明する。図８は、図７に示す駆動回路における各部信号のタイミングチャートである。なお、図８中、「オン」および「オフ」は、第１の制御信号Ｓ１１により第１のスイッチング素子２６が、第２の制御信号Ｓ１２により第２のスイッチング素子２７が、第３の制御信号Ｓ１３、Ｓ１３’により第３のスイッチング素子２８が、また第４の制御信号Ｓ１４、Ｓ１４’により第４のスイッチング素子２９が、オン状態およびオフ状態にあることを示している。
【００７５】
制御部２３から、図８に示すタイミング関係で、第１の制御信号Ｓ１１が第１のスイッチング素子２６のゲートに、第２の制御信号Ｓ１２が第２のスイッチング素子２７のゲートに、第３の制御信号Ｓ１３が第３のスイッチング素子２８のゲートに、また第４の制御信号Ｓ１４が第４のスイッチング素子２９のゲートに供給されると、圧電トランス１の一次側電極間には、最大電位＋Ｖの時間期間がδＴ、中間電位０（ゼロ）の時間期間が（１−２δ）Ｔ、最小電位−Ｖの時間期間がδＴである電圧波形を有する駆動信号Ｓ３が印加される。ここで、第１の制御信号Ｓ１１と第２の制御信号Ｓ１２とは互いに論理反転関係にあり、第３の制御信号Ｓ１３と第４の制御信号Ｓ１４とは互いに論理反転関係にある。また、第１の制御信号Ｓ１１、第２の制御信号Ｓ１２に対して、第３の制御信号Ｓ１３、第４の制御信号Ｓ１４は位相差を有している。
【００７６】
また、制御部２３から、第１の制御信号Ｓ１１が第１のスイッチング素子２６のゲートに、第２の制御信号Ｓ１２が第２のスイッチング素子２７のゲートに、Ｓ１３とは位相が異なる第３の制御信号Ｓ１３’が第３のスイッチング素子２８のゲートに、またＳ１４とは位相が異なる第４の制御信号Ｓ１４’が第４のスイッチング素子２９のゲートに供給されると、圧電トランス１の一次側電極間には、最大電位＋Ｖの時間期間がδ’Ｔ、中間電位０（ゼロ）の時間期間が（１−２δ’）Ｔ、最小電位−Ｖの時間期間がδ’Ｔである電圧波形を有する駆動信号Ｓ３が印加される。
【００７７】
図８に示すように、第１の制御信号、第２の制御信号に対する、第３の制御信号、第４の制御信号の位相を変化させることによって、圧電トランス１に印加する駆動信号の電圧波形を変化させることができる。
【００７８】
第１の実施形態と同様に、制御部２３では、圧電トランス１の駆動周波数と印加電圧（図８における電位Ｖ）を設定し、図２Ｃに示すようにして求めた時間比率δに基づいて、図８に示すような第１の制御信号Ｓ１１、第２の制御信号Ｓ１２、第３の制御信号Ｓ１３、および第４の制御信号Ｓ１４を生成し、これらの制御信号Ｓ１１、Ｓ１２、Ｓ１３、Ｓ１４によって、駆動部２４は、図８に示すような振幅形状の電圧波形で、圧電トランス１の一次側電極間に電力を供給する。駆動部２４から供給された電力は、圧電トランス１によって昇圧されて出力され、負荷２に電力を供給する。検出部５は、負荷２の出力状態を検出して、この出力状態に応じた検出信号を制御部２３に送る。制御部２３は、検出部５からの検出信号に基づいて、負荷２の出力状態を一定に、或いは変化させるように、駆動周波数、或いは印加電圧を制御する。
【００７９】
このような動作をする要素で構成された回路で、負荷２として冷陰極管を用いた場合には、制御部２３は、冷陰極管の点灯状態、即ちインピーダンスの変化に応じて、駆動周波数と印加電圧の設定を行うことによって、冷陰極管の点灯制御、及び点灯時の輝度制御を行うことができる。
【００８０】
以上のように、本実施形態によれば、誘導性素子を用いることなく、圧電トランスの駆動信号に含まれる、駆動周波数以外の高調波成分により励振される高次の振動モードを抑制することで、圧電トランスの駆動効率、耐電力および歪みによる信頼性を高めることができる。
【００８１】
また、本実施形態によれば、図８に示すように、圧電トランス１に印加する電圧として、駆動回路のグランドレベルであるゼロ電位（０）に対して、正負の電位＋Ｖ、−Ｖを与えることができるので、第１および第２の実施形態に比べて、未動作時には、圧電トランス１に電圧が印加されないので無駄な電力消費が抑制できると共に、駆動信号が回路のグランドレベルである電位０から＋Ｖ、或いは０から−Ｖにしか変化しないので、０から２Ｖに変化する第１および第２の実施形態よりもスイッチングノイズが小さくできる。
【００８２】
従って、本実施形態によれば、第１および第２の実施形態の利点に加えて、ノイズの発生をさらに抑制した圧電トランスの駆動回路を実現することができる。
【００８３】
（第４の実施形態）
図９は、本発明の第４の実施形態に係る圧電トランスの駆動回路の一構成例を示すブロック図である。なお、図９において、第１の実施形態と同じ構成および機能を有する部分については、同一の符号を付して説明を省略する。
【００８４】
本実施形態は、制御部３３からの制御信号に基づいて、駆動部３４から圧電トランス１の一次側電極に印加される駆動信号の電圧波形が第１の実施形態とは異なる。
【００８５】
図１０Ａは、駆動部３４から圧電トランス３１に印加される矩形波状の駆動信号の一例を示す波形図である。図１０Ａにおいて、矩形波状の駆動信号の周期Ｔは圧電トランス１の駆動周波数の逆数に相当し、第１の時間比率をδ1、第２の時間比率をδ2と定義した場合、駆動信号の電位が最大電位２Ｖもしくは最小電位０となる時間期間をδ1Ｔとし、駆動信号の電位がα1Ｖもしくはα2Ｖとなる時間期間をδ2Ｔとしている。ここで、α1は１＜α1＜２、α2は０＜α2＜１なる関係を満たす係数である。
【００８６】
図１０Ｂは、第１の時間比率δ1を０．２１に設定した場合における、第２の時間比率δ2の変化に対して、１次振動モードの振幅に対する３次振動モードの振幅の比率Ｒ１１、１次振動モードの振幅に対する５次振動モードの振幅の比率Ｒ１２、およびＲ１１とＲ１２との和を規格化した値Ｒ１３の変化を示すグラフである。
【００８７】
図１０Ｂに示すように、第１の時間比率δ1を０．２１に設定した場合、第２の時間比率δ2が０．１７近傍でＲ１３が最小となるので、第２の時間比率δ2を０．１７の近傍に設定すれば、圧電トランス１に印加される矩形波状の駆動信号のデューティー比が０．５である場合に比べて、３次振動モードと５次振動モードの周波数成分を小さくすることができると共に、第１または第２の実施形態よりも、高次振動モードの影響を小さくすることができる。
【００８８】
次に、以上のようにして求めた第１の時間比率δ1と第２の時間比率δ2に基づき、圧電トランス１を駆動させる回路動作について説明する。
【００８９】
図８において、制御部３３では、圧電トランス１の駆動周波数と印加電圧（図１０Ａにおける電位Ｖ、係数α1、α2）を設定し、図１０Ｂに示すようにして求めた第１の時間比率δ1と第２の時間比率δ2に基づいて制御信号を生成し、この制御信号によって、駆動部３４は、図１０Ａに示すような振幅形状の電圧波形で、圧電トランス１の一次側電極に電力を供給する。駆動部３４から供給された電力は、圧電トランス１によって昇圧されて出力され、負荷２に電力を供給する。検出部５は、負荷２の出力状態を検出して、この出力状態に応じた検出信号を制御部３３に送る。制御部３３は、検出部５からの検出信号に基づいて、負荷２の出力状態を一定に、或いは変化させるように、駆動周波数、或いは印加電圧を制御する。
【００９０】
このような動作をする要素で構成された回路で、負荷２として冷陰極管を用いた場合には、冷陰極管は点灯を開始するまでは数百ＭΩ以上の高インピーダンスであり、点灯時には、数百ｋΩまでインピーダンスが急激に低下するので、圧電トランス３１の共振周波数と昇圧比の周波数特性が変化する。そのため、制御部３３は、冷陰極管の点灯状態、即ちインピーダンスの変化に応じて、駆動周波数と印加電圧の設定を行うことによって、冷陰極管の点灯制御、及び点灯時の輝度制御を行うことができる。
【００９１】
以上のように、本実施形態によれば、誘導性素子を用いることなく、圧電トランスの駆動信号に含まれる、駆動周波数以外の高調波成分により励振される高次の振動モードを抑制することで、圧電トランスの駆動効率、耐電力および歪みによる信頼性を高めることができる。
【００９２】
また、本実施形態の駆動回路は、図９に示した構成要素のみでしか実現できないわけではなく、図９の構成要素が果たす機能を別の構成要素で満たすことができれば構わない。
【００９３】
その上、第１の時間比率δ1と第２の時間比率δ2の値について、本実施形態では、圧電トランスを１次振動モードで励振する場合に、１次振動モードに対する３次振動モード及び５次振動モードの影響を考慮して設定した場合について説明したが、本発明は、高次モードが影響する割合を５次振動モードまでを考慮することに限定するものではない。
【００９４】
加えて、圧電トランスを励振する振動モードは１次振動モードに限るものではなく、励振する振動モードよりも高次振動モードに対する影響を考慮して、第１の時間比率δ1と第２の時間比率δ2の値を設定すれば、同様の効果を得ることができる。
【００９５】
更に、図９における検出部５からの検出信号に基づいた制御部３３による圧電トランス１の駆動周波数や駆動電圧の設定をマイクロコンピュータや、メモリなどデータ蓄積装置等の周辺機器を用いて、ソフト的に処理することも可能であり、また、駆動部３４は、図１０Ａに示すような駆動電圧波形の出力を行うＤ／Ａコンバータ等と、オペアンプ等の増幅器等で構成することも可能である。
【００９６】
更に、本実施形態では、駆動信号の周期Ｔに対する、駆動信号のレベルが最大電位および最小電位である時間の比率δ1と、駆動信号のレベルが最大電位と最小電位との間の電位である時間の比率δ2とを決定する構成、すなわち、ｎを２に設定して、駆動信号の周期Ｔに対する、駆動信号のレベルが最大電位および最小電位から中間電位に向けて順次異なる電位である第ｎ（＝２）の時間までの比率δ1とδ2とを決定する構成としたが、ｎを３以上に設定して、駆動信号の周期Ｔに対する、駆動信号のレベルが最大電位および最小電位から中間電位に向けて順次異なる電位である第ｎの時間までの比率δ1、δ2、…、δnを決定する構成としてもよい。
【００９７】
（第５の実施形態）
本発明の第５の実施形態は、第１の実施形態の説明で参照した図１に示す圧電トランスの駆動回路を用いる。本実施形態が第１の実施形態と異なるのは、第１の実施形態では、時間比率δを、１次振動モードの振幅Ａ１に対する、より高次の振動モードである３次振動モードの振幅Ａ３の比率Ｒ１と５次振動モードの振幅Ａ５の比率Ｒ２との和を規格化した値Ｒ３が最小になるように決定したのに対して、本実施形態では、圧電トランスを２次振動モードで駆動し、時間比率δを、圧電トランスの入力電流の１次成分（Ａ１）に対する、より高次の入力電流の値である入力電流の３次成分（Ａ３）の比率（Ｒ１）と入力電流の５次成分（Ａ５）の比率（Ｒ２）ととの和を規格化した値Ｒ３が最小になるように決定する点にある。
【００９８】
図１１は、図１の圧電トランス１の構成を示す斜視図およびλ（１波長）振動モードの変位分布を示す波形図である。図１１において、１３１Ｕは１次側上電極、１３１Ｄは１次側下電極、１３２は２次側電極、１３３は圧電体、１４０は低インピーダンス部、１４１は高インピーダンス部を示している。また、１３４は圧電トランス１のλ（１波長）振動モードの変位分布を示している。
【００９９】
次に、図１１に示す圧電トランスの動作について説明する。低インピーダンス部１４０の１次側電極１３１Ｕ、１３１Ｄに電気信号（駆動信号）が入力されると、逆圧電効果により、圧電トランス１の長さ方向の伸び振動が励振される。励振された振動は、高インピーダンス部１４１において圧電効果により再び電気信号へと変換され、２次側電極１３２から出力される。
【０１００】
図１２は、図１１に示す圧電トランス１のアドミタンスの周波数特性を示すグラフである。図１２において、圧電トランス１の振動モードは複数存在している。また４次、或いは６次の振動モードは励振されない（詳しくは、４次以上の偶数次の振動モードは励振されない）。この場合、入力された電気信号は圧電トランス１に蓄えられ、無効電力として電源へと戻されることとなる。
【０１０１】
そのため、２次の振動モードを利用して、圧電トランス１を図１３Ａに示す駆動波形で駆動した場合、高調波成分である６次（図１３ＢにおいてはＡ３）、１０次（図１３ＢにおいてはＡ５）の成分は、圧電トランス１の入力容量成分のため、無効電力として入力される。
【０１０２】
図１３Ａは、図１の駆動部４から圧電トランス１に印加される矩形波状の駆動信号一例を示す波形図である。図１３Ａにおいて、矩形波状の駆動信号の周期Ｔは圧電トランス１の駆動周波数の逆数に相当し、駆動信号の電位が最大電位（２Ｖ）および最小電位（０）である時間期間をδＴとしている。なお、Ｖは中間電位を示す。すなわち、δは、駆動信号の周期Ｔに対する、駆動信号のレベルが最大電位および最小電位である時間の比率を表す。
【０１０３】
図１３Ｂは、図１３Ａに示す時間比率δの変化に対する、フーリエ変換により周波数成分から計算した各入力電流値Ａの変化を示すグラフである。図１３Ｂにおいて、Ａ１は圧電トランスの入力電流の１次成分、Ａ３は３次成分、Ａ５は５次成分の、時間比率δの変化に対する入力電流値Ａの変化を示している。
【０１０４】
図１３Ｃは、図１３Ｂに示す入力電流の１次成分値Ａ１に対する、より高次の入力電流値である入力電流の３次成分値Ａ３の比率Ｒ１、５次成分値Ａ５の比率Ｒ２、およびＲ１とＲ２との和を規格化した値Ｒ３を示すグラフである。
【０１０５】
図１３Ｃに示すように、時間比率δが０．４（４０％）近傍でＲ３が最小となるので、時間比率δを０．４近傍に設定すれば、δが０．５（圧電トランス１に印加される矩形波状の駆動信号のデューティー比が０．５）である場合に比べて、高次の入力電流成分を小さくすることができる。その結果、圧電トランスの誘電損失を小さくすることができ、高効率動作が可能となる。また、発熱を少なくすることができるため、圧電トランスの信頼性も向上させることができる。
【０１０６】
次に、以上のようにして求めた時間比率δに基づき、圧電トランス１を駆動させる回路動作について、図１を参照して説明する。
【０１０７】
図１において、制御部３では、圧電トランス１の駆動周波数と印加電圧（図１３Ａにおける電位Ｖ）を設定し、図１３Ｃに示すようにして求めた時間比率δに基づいて制御信号を生成し、この制御信号によって、駆動部４は、図１３Ａに示すような振幅形状の電圧波形で、圧電トランス１の一次側電極に電力を供給する。駆動部４から供給された電力は、圧電トランス１によって昇圧されて出力され、負荷２に電力を供給する。検出部５は、負荷２の出力状態を検出して、この出力状態に応じた検出信号を制御部３に送る。制御部３は、検出部５からの検出信号に基づいて、負荷２の出力状態を一定に、或いは変化させるように、駆動周波数、或いは印加電圧を制御する。
【０１０８】
このような動作をする要素で構成された回路で、負荷２として冷陰極管を用いた場合、冷陰極管は点灯を開始するまでは数百ＭΩ以上の高インピーダンスであり、点灯時には、数百ｋΩまでインピーダンスが急激に低下するので、圧電トランス１の共振周波数と昇圧比の周波数特性が変化する。そのため、制御部３は、冷陰極管の点灯状態、即ちインピーダンスの変化に応じて、駆動周波数と印加電圧の設定を行うことによって、冷陰極管の点灯制御、及び点灯時の輝度制御を行うことができる。
【０１０９】
以上のように、本実施形態によれば、誘導性素子を用いることなく、圧電トランスの駆動信号に含まれる、駆動周波数以外の高調波成分の入力電流値を抑制することで、圧電トランスの駆動効率を高めると共に、電磁ノイズを抑制することができる。
【０１１０】
また、本実施形態の駆動回路は、図１に示した構成要素のみでしか実現できないわけではなく、図１の構成要素が果たす機能を別の構成要素で満たすことができれば構わない。
【０１１１】
加えて、圧電トランスを励振する振動モードは２次振動モードに限るものではなく、励振する振動モードよりも高次の振動モード、および入力容量成分による無効電力を考慮に入れて、時間比率δの値を設定すれば、同様の効果を得ることができる。
【０１１２】
加えて、圧電トランスを励振する振動モードよりも高次の振動モードが励振されない場合を例示したが、入力電圧波形の高調波成分のうち、振動が励振されるものと、振動が励振されないものとがある場合においても、圧電トランスへの入力電流（無効電流を含む）の高調波成分が最小となるように時間比率δの値を設定すれば、同様の効果を得ることができる。
【０１１３】
更に、図１における検出部５からの検出信号に基づいた制御部３による圧電トランス１の駆動周波数や駆動電圧の設定をマイクロコンピュータや、メモリなどデータ蓄積装置等の周辺機器を用いて、ソフト的に処理することも可能であり、また、駆動部４は、図２Ａに示すような駆動電圧波形の出力を行うＤ／Ａコンバータ等と、オペアンプ等の増幅器等で構成することも可能である。
【０１１４】
更に、本実施形態では、駆動信号の周期Ｔに対する、駆動信号のレベルが最大電位および最小電位である時間の比率δを決定する構成としたが、第４の実施形態のように、駆動信号の周期Ｔに対する、駆動信号のレベルが最大電位および最小電位である時間の比率δ1と、駆動信号のレベルが最大電位と最小電位との間の電位である時間の比率δ2とを決定する構成、すなわち、ｎを２に設定して、駆動信号の周期Ｔに対する、駆動信号のレベルが最大電位および最小電位から中間電位に向けて順次異なる電位である第ｎ（＝２）の時間までの比率δ1とδ2とを決定する構成としても、同様の効果を得ることができる。
【０１１５】
更に、ｎを３以上に設定して、駆動信号の周期Ｔに対する、駆動信号のレベルが最大電位および最小電位から中間電位に向けて順次異なる電位である第ｎの時間までの比率δ1、δ2、…、δnを決定する構成としてもよい。
【０１１６】
（第６の実施形態）
図１４は、本発明の第６の実施形態に係る液晶パネルの内部構成を示す模式図である。本実施形態の液晶パネル４１は、液晶ディスプレイや液晶モニタ等に塔載され、第１から第５の実施形態のいずれかの圧電トランスの駆動回路を、液晶パネル４１のバックライトである冷陰極管４２を駆動するインバータ回路４３として用いている。なお、冷陰極管４２とインバータ回路４３とで冷陰極管発光装置が構成される。
【０１１７】
従来の電磁方式のトランスでは、冷陰極管の点灯開始時の高電圧を常に出力しておかなければならなかった。しかしながら、本実施形態によれば、圧電トランスを用いることで、冷陰極管の点灯開始時や点灯時の負荷変動に応じて、圧電トランスの出力電圧が変化するため、液晶パネルに搭載された別の回路系への悪影響を解消することができる。
【０１１８】
また、電磁トランスよりも圧電トランスの方が、単位体積当たりに扱うことができる電気エネルギーが大きいので、体積を低減でき、更に圧電トランスは矩形板の長さ振動を用いているため、その形状から薄型化にも有利である。その結果、液晶パネルの縁部等の狭い場所にでも搭載することができ、液晶パネル自体の小型、軽量化にもつながる。
【０１１９】
（第７の実施形態）
図１５は、本発明の第７の実施形態に係る液晶パネル組込み機器として携帯電話の外観構成を示す模式図である。本実施形態の携帯電話５０は、第５の実施形態の液晶パネル４１を塔載している。
【０１２０】
本実施形態によれば、第１から第５の実施形態のいずれかによる圧電トランスの駆動回路を内蔵した液晶パネル４１を、例えば携帯電話５０に搭載することで、機器の小型化を図ると共に、信頼性を高めることができる。
【０１２１】
なお、本実施形態では、液晶パネルを携帯電話に搭載した場合について説明したが、この他に、携帯情報端末（ＰＤＡ：Personal Digital Assistant）や通信端末等に搭載しても同様の利点が得られる。
【産業上の利用可能性】
【０１２２】
本発明に係る圧電トランスの駆動方法および駆動回路は、圧電トランスの誘導性素子を用いることなく、圧電トランスの駆動信号に含まれる、駆動周波数以外の高調波成分の入力電流の値を抑制することで、圧電トランスの駆動効率を高めると共に、電磁ノイズを抑制することができ、また駆動周波数以外の高調波成分により励振される高次の振動モードを抑制することで、圧電トランスの耐電力および歪みによる信頼性を高めることができるという利点を有し、圧電トランスの負荷として冷陰極管を用いた冷陰極管発光装置が組み込まれそれにより輝度制御される小型液晶パネルや、かかる液晶パネルが組み込まれた、携帯電話、携帯情報端末、通信端末等の小型液晶パネル組込み機器に有用である。
【図面の簡単な説明】
【０１２３】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る圧電トランス駆動回路の一構成例を示すブロック図
【図２Ａ】図１の駆動部４から圧電トランス１に印加される矩形波状の駆動信号の一例を示す波形図
【図２Ｂ】図２Ａに示す時間比率δの変化に対する、フーリエ変換により周波数成分から計算した各振動モードの振幅Ａの変化を示すグラフ
【図２Ｃ】図２Ｂに示す１次振動モードの振幅Ａ１に対する、３次振動モードの振幅Ａ３の比率Ｒ１、５次振動モードの振幅Ａ５の比率Ｒ２、およびＲ１とＲ２との和を規格化した値Ｒ３を示すグラフ
【図３】本発明の第２の実施形態に係る圧電トランス駆動回路の一構成例を示すブロック図
【図４】図３の駆動回路における各部信号のタイミングチャート
【図５】本発明の第２の実施形態に係る圧電トランス駆動回路の変形例を示すブロック図
【図６】図５の駆動回路における各部信号のタイミングチャート
【図７】本発明の第３の実施形態に係る圧電トランス駆動回路の一構成例を示すブロック図
【図８】図７の駆動回路における各部信号のタイミングチャート
【図９】本発明の第４の実施形態に圧電トランス駆動回路の一構成例を示すブロック図
【図１０Ａ】図９の駆動部３４から圧電トランス３１に印加される矩形波状の駆動信号の一例を示す波形図
【図１０Ｂ】図１０Ａに示す第１の時間比率δ1を０．２１に設定した場合における、第２の時間比率δ2の変化に対して、１次振動モードの振幅に対する３次振動モードの振幅の比率Ｒ１１、１次振動モードの振幅に対する５次振動モードの振幅の比率Ｒ１２、およびＲ１１とＲ１２との和を規格化した値Ｒ１３の変化を示すグラフ
【図１１】本発明の第５の実施形態を説明するための、図１の圧電トランス１の構成を示す斜視図およびλ（１波長）振動モードの変位分布を示す波形図
【図１２】本発明の第５の実施形態を説明するための、図１１に示す圧電トランス１のアドミタンスの周波数特性を示すグラフ
【図１３Ａ】本発明の第５の実施形態における、図１の駆動部４から圧電トランス１に印加される矩形波状の駆動信号の一例を示す波形図
【図１３Ｂ】図１３Ａに示す時間比率δの変化に対する、フーリエ変換により周波数成分から計算した各入力電流の成分Ａの変化を示すグラフ
【図１３Ｃ】図１３Ｂに示す入力電流の１次成分Ａ１に対する、入力電流の３次成分Ａ３の比率Ｒ１、５次成分Ａ５の比率Ｒ２、およびＲ１とＲ２との和を規格化した値Ｒ３を示すグラフ
【図１４】本発明の第６の実施形態に係る液晶パネルの内部構成を示す模式図
【図１５】本発明の第７の実施形態に係る液晶パネル組込み機器として携帯電話の外観構成を示す模式図
【図１６Ａ】従来例１による圧電トランスの駆動回路の構成例を示す回路図
【図１６Ｂ】図１６Ａの圧電トランス１０１に印加される電圧を示す波形図
【図１７】従来例２による圧電トランスの駆動回路の構成例を示す回路図
【符号の説明】
【０１２４】
１、１０１  圧電トランス
２、１０２  負荷
３、１３、２３、３３  制御部
４、１４、２４、３４  駆動部
５  検出部
１６  第１のスイッチング素子
１７  第２のスイッチング素子
２６  第１のスイッチング素子
２７  第２のスイッチング素子
２８  第３のスイッチング素子
２９  第４のスイッチング素子
４１  液晶パネル
４２  冷陰極管
４３  インバータ回路
５０  携帯電話
１０３  直流電源
１０４  インダクタ
１０５  コンデンサ
１３１Ｕ  一次側上電極
１３１Ｄ  一次側下電極
１３２  二次側電極
１３３  圧電体
１３４  λ振動モード
１４０  低インピーダンス部
１４１  高インピーダンス部
Ｒ１、Ｒ２  抵抗素子
Ｃ１、Ｃ２  容量素子
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１３Ｃ】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６Ａ】
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【図１６Ｂ】
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【図１７】
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