(57)【要約】【課題】電磁ノイズの少ない圧電トランスを用いて、高効率で無水銀タイプの希ガス放電管を駆動できる電源装置を提供する。【解決手段】圧電トランス１０と負荷としての希ガス放電管１０３との間に、整流平滑部１０１とスイッチング手段１０２とを設け、圧電トランス１０から出力される正弦波電圧を整流平滑部１０１において直流電圧に整流および平滑し、その後、スイッチング手段１０２によりオン／オフ制御を行うことで、希ガス放電管１０３に対して矩形波電圧を供給する。【選択図】  図１
2004215463.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電効果により、１次側から入力された電圧を昇圧或いは降圧して２次側から出力する圧電トランスと、
前記圧電トランスからの出力電圧を整流および平滑する整流平滑手段と、
前記整流平滑手段により整流および平滑された電圧をスイッチングして負荷に供給するスイッチング手段とを備えたことを特徴とする電源装置。
【請求項２】
圧電効果により、１次側から入力された電圧を昇圧或いは降圧して２次側から出力する圧電トランスと、
前記圧電トランスからの出力電圧を整流および平滑する整流平滑手段と、
前記整流平滑手段により整流および平滑された電圧をスイッチングして負荷に供給する第１のスイッチング手段と、
前記負荷に並列に接続された第２のスイッチング手段とを備えたことを特徴とする電源装置。
【請求項３】
前記電源装置はさらに、
第１の駆動信号を生成し、前記第１の駆動信号により前記第１のスイッチング手段をオン状態またはオフ状態にする第１の駆動部と、
第２の駆動信号を生成し、前記第２の駆動信号により前記第２のスイッチング手段をオン状態またはオフ状態にする第２の駆動部とを備え、
前記第１の駆動信号と前記第２の駆動信号は、同一の周波数を有し、前記第１のスイッチング手段と前記第２のスイッチング手段の少なくとも一方をオフ状態にするタイミング関係を有することを特徴とする請求項２記載の電源装置。
【請求項４】
前記第１の駆動部は、パルストランスとスイッチング素子により構成されることを特徴とする請求項３記載の電源装置。
【請求項５】
圧電効果により、１次側から入力された電圧を昇圧或いは降圧して２次側から出力する圧電トランスと、
前記圧電トランスからの正の出力電圧を整流および平滑する第１の整流平滑手段と、
前記圧電トランスからの負の出力電圧を整流および平滑する第２の整流平滑手段と、
前記第１の整流平滑手段により整流および平滑された電圧をスイッチングして負荷に供給する第１のスイッチング手段と、
前記第２の整流平滑手段により整流および平滑された電圧をスイッチングして前記負荷に供給する第２のスイッチング手段とを備えたことを特徴とする電源装置。
【請求項６】
圧電効果により、１次側から入力された電圧を昇圧或いは降圧して２次側から出力する圧電トランスと、
前記圧電トランスからの出力電圧を整流および平滑する整流平滑手段と、
前記整流平滑手段により整流および平滑された電圧をスイッチングして第１の負荷に供給する第１のスイッチング手段と、
前記整流平滑手段により整流および平滑された電圧を、前記第１のスイッチング手段と同一の周波数でスイッチングして第２の負荷に供給する第２のスイッチング手段とを備えたことを特徴とする電源装置。
【請求項７】
前記負荷は無水銀の希ガス放電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電源装置。
【請求項８】
前記整流平滑手段はダイオードと平滑用コンデンサとで構成され、前記平滑用コンデンサの容量値は前記希ガス放電管の等価容量以上に設定されることを特徴とする請求項７記載の電源装置。
【請求項９】
前記圧電トランスからの出力電圧が一定になるよう制御を行うことを特徴とする請求項１から８のいずれか一項記載の電源装置。
【請求項１０】
前記整流平滑手段からの出力電圧が一定になるよう制御を行うことを特徴とする請求項１から８のいずれか一項記載の電源装置。
【請求項１１】
前記圧電トランスからの出力電圧を可変制御することにより、前記希ガス放電管の調光を行うことを特徴とする請求項７または８記載の電源装置。
【請求項１２】
前記負荷に流れる電流が一定になるよう制御を行うことを特徴とする請求項１から８のいずれか一項記載の電源装置。
【請求項１３】
前記希ガス放電管に流れる電流を可変制御することにより、前記希ガス放電管の調光を行うことを特徴とする請求項７または８記載の電源装置。
【請求項１４】
前記スイッチング手段の開状態と閉状態の時間比率を可変制御することにより、前記希ガス放電管に供給する電力を制御し、前記希ガス放電管の調光を行うことを特徴とする請求項１１または１３記載の電源装置。
【請求項１５】
前記スイッチング手段のスイッチング周波数を可変制御するにより、前記希ガス放電管に供給する電力を制御し、前記希ガス放電管の調光を行うことを特徴とする請求項１１または１３記載の電源装置。
【請求項１６】
前記電源装置はさらに、前記圧電トランスおよび前記スイッチング手段の駆動を制御する制御部を備え、前記制御部はマイクロコンピュータにより構成されたことを特徴とする請求項１１または１３記載の電源装置。
【請求項１７】
請求項１４から１６のいずれか一項記載の電源装置を有するバックライト装置であって、前記希ガス放電管が被照明体を背面から照明するように構成されたことを特徴とするバックライト装置。
【請求項１８】
請求項１７記載のバックライト装置を有する液晶表示装置であって、前記被照明体が液晶パネルであることを特徴とする液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高圧矩形波での駆動が必要な負荷、詳しくは無水銀タイプの冷陰極蛍光管である希ガス放電管（以下、無水銀管または希ガス放電管と称する）用の電源装置に関し、特に圧電トランスを用いたインバータ回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
キセノンを主成分とする無水銀管及びその点灯装置については、特許文献１に開示されている。無水銀管は、水銀を使用せずに希ガスの放電発光を利用し、温度依存性の強い水銀を使用しないため、輝度の立ち上り特性に優れ、また低温化の点灯に問題が無いという長所を有している。
【０００３】
このような無水銀管について、特許文献１の中で、キセノンを主成分とする管の構成が示されている。さらに、無水銀管の点灯装置は、高周波電圧により無水銀管を駆動すると示されている。
【０００４】
まず、特許文献１に従い、無水銀管について、図１９および図２０を参照して説明する。
【０００５】
図１９は無水銀管の構造を示す縦断面図で、図２０は無水銀管の構造を示す拡大横断面図である。
【０００６】
図１９および図２０において、２１は透光性放電容器、２２は３波長発光形の白色光蛍光体を用いて透光性放電容器２１の内面に形成された蛍光体層である。なお、図１９においては、蛍光体層２２の図示を省略している。２３ａ、２３ｂは透光性放電容器２１の長さ方向両端に封装され、ニッケル筒を用いた一対の電極であり、内部電極２３を構成する。２４は、アルミニウム箔を透光性放電容器２１の外面に貼着して形成された外部電極である。
【０００７】
このように構成された無水銀管の一対の電極２３ａ、２３ｂと外部電極２４との間に高周波電圧を印加することにより、無水銀管の点灯が行われる。このように点灯を行うことで、輝度の立ち上り特性の優れた点灯を実現したと、特許文献１には記載されている。
【０００８】
次に、無水銀管の点灯装置について、図２１を参照して説明する。
【０００９】
図２１は、無水銀管の点灯装置の構成を示す回路図である。なお、図２１において、図１９および図２０の無水銀管は点滅表示用ランプ３１として用いられ、図１９および図２０と同一の構成を有する部分については、同一の符号を付してその説明は省略する。３２は高周波電源、３３は点滅制御手段である。なお、図２１においては、蛍光体層２２の図示を省略している。
【００１０】
高周波電源３２は、インバータからなり、スイッチング手段３２ａおよび出力トランス３２ｂを備えている。スイッチング手段３２ａは、制御端子３４に入力される制御信号ＣＯＮＴに応じて、出力トランス３２ｂの１次巻線Ｐに供給される直流電圧を高周波で断続して、出力トランス３２ｂの２次巻線Ｓに高周波電圧を誘起する。出力トランス３２ｂの２次巻線Ｓの一端は、一対の電極２３ａ、２３ｂからなる内部電極２３に接続され、その他端は外部電極２４とともに接地電位に接続されている。
【００１１】
したがって、ここで示した点灯装置では、点滅表示用ランプ３１の内部電極２３と外部電極２４の間には、高周波の正弦波電圧が印加されて、点滅表示用ランプ３１が点灯する。
【００１２】
点滅制御手段３３は、点滅表示用ランプ３１の点滅周波数で開閉し、出力トランス３２ｂの１次巻線Ｐへの直流電圧を導通状態および遮断状態にする。この開閉は図示しないタイマーにより自動的に行われる。また、開閉の周波数およびオンデューティーは任意に設定できるように構成されている。
【００１３】
このようにして、点滅表示用ランプ３１は、点滅制御手段３３により高周波電圧の印加およびその遮断が繰り返されて点滅表示を行う。
【００１４】
なお、特許文献１の中で「高周波」とは、正弦波交流だけでなく、直流が重畳された非対称高周波交流、高周波交流の半波整流化直流、または繰り返し周波数のパルスを包含する概念とし、その周波数を１００ｋＨｚ以上とした場合、放電のちらつき抑制に効果的であると記載されている。
【００１５】
また、無水銀管の外部電極２４を接地することにより、無水銀管からの電磁波ノイズが減少するとともに、絶縁が容易になると記載されている。
【００１６】
次に、非特許文献１に従い、無水銀管の放電の原理について、図２２Ａ、図２２Ｂ、および図２３Ａ、図２３Ｂ、図２３Ｃ、図２３Ｄを参照して説明する。
【００１７】
図２２Ａは無水銀管への印加電圧を示す図で、図２２Ｂは、図２２Ａの電圧が印加された場合に流れる電流波形を示す図である。図２３Ａ、図２３Ｂ、図２３Ｃ、および図２３Ｄは、それぞれ、図２２Ａおよび図２２Ｂに示した時点ｔａ、ｔｂ、ｔｃ、およびｔｄにおける放電状態を示す模式図である。図２３Ａ〜図２３Ｄにおいて、１２０は一方の電極、１２１は他方の電極、１２２は誘電体、１２３は一方の電極１２０と他方の電極１２１との間に印加された電圧による放電、１２４は負電荷、１２５は正電荷、Ｅｘ、Ｅｗはそれぞれ印加電圧による電界および後述する壁電荷による電界を表している。
【００１８】
図２２Ａおよび図２２Ｂの時点ｔａに対応する図２３Ａに示すように、電圧が印加され放電１２３が開始すると、放電１２３により生成されるイオンや電子は、外部印加電圧による電界Ｅｘに従って移動するが、まず、直前の放電で生成され電極１２０、１２１上の誘電体１２２表面上に残留していた電荷と再結合し、すべて再結合した後は、電極１２０、１２１上の誘電体１２２表面に蓄積する。この電荷は壁電荷と呼ばれる。
【００１９】
図２２Ａおよび図２２Ｂの時点ｔｂに対応する図２３Ｂに示すように、壁電荷が発生する電界ＥｗはＥｘとは逆向きの極性を有する。従って、放電１２３の進展とともに壁電荷の蓄積量が増えるとＥｗの強度が増すため、電極１２０と１２１間の実効電界強度（Ｅｘ−Ｅｗ）は小さくなる。
【００２０】
図２２Ａおよび図２２Ｂの時点ｔｃに対応する図２３Ｃに示すように、壁電荷は誘電体１２２上に存在し続けるため、時点ｔｃで外部からの印加電圧が取り除かれた際には、電圧印加期間中に蓄積された壁電荷による電界Ｅｗだけが残る。この電界が十分に強い場合は、極性の反転した放電が発生する。
【００２１】
図２２Ａおよび図２２Ｂの時点ｔｄに対応する図２３Ｄに示すように、電圧印加終了の直後、変位電流のあとに見られる電流がこの放電によるものである。この放電により壁電荷は消費され、次第に電界Ｅｗの強度が弱くなり、放電が持続できなくなると放電が停止する。
【００２２】
そのため、希ガス放電管を放電発光させるために、高周波の高電圧による駆動が必要であり、パルス電圧駆動を行うことで、均一な発光を得ることができる。
【００２３】
次に、圧電インバータ回路の例として、従来の有水銀タイプの冷陰極蛍光管（以下、有水銀管と称する）の点灯装置について説明する。
【００２４】
図２４は、従来の圧電トランスの代表的な構造であるローゼン型圧電トランスの構造を示す斜視図である。この圧電トランス１０は、負荷が無限大のときは非常に高い昇圧比を得ることができ、また負荷が小さくなると昇圧比も減少する、という特性を有している。また、電磁トランスに比べて小型化が図れ、不燃性であり、電磁誘導によるノイズを出さないなどの利点を有している。このような利点から、近年、圧電トランス１０は有水銀管用の電源装置に用いられている。
【００２５】
図２４において、１は低インピーダンス部、２は高インピーダンス、３Ｕ、３Ｄは入力用電極、４は出力用電極、５、７は圧電体、ＰＤは低インピーダンス部１における圧電体５の分極方向、ＰＬは高インピーダンス部２における圧電体７の分極方向である。
【００２６】
圧電トランス１０の低インピーダンス部１は、昇圧用として用いる場合の入力部となる。低インピーダンス部１は、分極方向ＰＤに示すように厚み方向に分極が施されており、厚み方向の主面表裏にそれぞれ電極３Ｕ、３Ｄが設けられている。一方、高インピーダンス部２は、昇圧用として用いる場合の出力部となる。高インピーダンス部２は、分極方向ＰＬに示すように長手方向に分極が施されており、長手方向の端面に電極４が設けられている。
【００２７】
このように構成された圧電トランス１０は、電極３Ｕ、３Ｄ間に所定の交流電圧を印加することにより、長手方向の伸縮振動を励振し、この振動を圧電効果により電極３Ｕと電極４の間に発生する電圧に変換するものである。昇降圧は、低インピーダンス部１と高インピーダンス部２によるインピーダンス変換により行われる。
【００２８】
図２５は、図２４に示す圧電トランス１０の共振周波数近傍における集中定数で近似した等価回路図である。図２５において、Ｃｄ１、Ｃｄ２はそれぞれ入力側、出力側の束縛容量、Ａ１（入力側）、Ａ２（出力側）は力係数、ｍは等価質量、Ｃは等価コンプライアンス、Ｒｍは等価機械抵抗である。この圧電トランスでは、力係数Ａ１は、Ａ２よりも大きく、図２５に示す等価回路では、２つの等価理想変成器により昇圧が行われる。さらに、等価質量ｍと等価コンプライアンスＣからなる直列共振回路を含むため、特に負荷抵抗の値が大きい場合に、出力電圧が変成器の変成比以上に大きな値となる。
【００２９】
一方、液晶表示装置のバックライト装置には、一般的に、放電のための電極にヒータを持たない冷陰極構造からなる冷陰極蛍光管が用いられる。冷陰極蛍光管は、冷陰極構造であることから、放電を開始させる放電開始電圧、放電を維持する放電維持電圧とも非常に高い。１４インチクラスの液晶ディスプレイで用いられる冷陰極蛍光管では、放電維持電圧８００Ｖｒｍｓ、放電開始電圧１３００Ｖｒｍｓ程度の電圧が一般的に必要とされている。
【００３０】
図２６は、図２４に示した圧電トランス１０の他励発振方式による駆動回路の構成を示すブロック図である。図２６において、１３は、圧電トランス１０を駆動する交流駆動信号を発生する可変発振回路である。可変発振回路１３の出力信号は、一般的にパルス波形であり、波形整形回路１１により高周波成分が取り除かれ、正弦波に近い交流信号に変換される。波形整形回路１１の出力信号は、駆動回路１２により圧電トランス１０を駆動するのに十分なレベルにまで電圧増幅される。増幅された電圧は、圧電トランス１０の１次側電極３Ｕに入力される。１次側電極３Ｕに入力された電圧は、圧電トランス１０の圧電効果により昇圧され、２次側電極４から取り出される。
【００３１】
２次側電極４から出力された高電圧は、冷陰極蛍光管１７と帰還抵抗１８との直列回路、および過電圧保護回路２０に印加される。過電圧保護回路２０は、分圧抵抗１９ａ及び１９ｂと、分圧抵抗１９ａの両端に発生する電圧と第１の基準電圧Ｖｒｅｆ１とを比較する比較回路１５とからなり、圧電トランス１０の２次側電極４から出力される高電圧が、第１の基準電圧Ｖｒｅｆ１に対応する電圧によりも高くなるのを防ぐように、発振制御回路１４を介して可変発振回路１３を制御する。なお、冷陰極蛍光管１７が点灯している時は、過電圧保護回路２０は動作を停止している。
【００３２】
また、冷陰極蛍光管１７と帰還抵抗１８の直列回路に流れる電流によって帰還抵抗１８の両端に発生する帰還電圧が比較回路１６に印加される。比較回路１６は、帰還電圧を第２の基準電圧Ｖｒｅｆ２と比較し、冷陰極蛍光管１７にほぼ一定の電流が流れるように、発振制御回路１４に信号を出力する。発振制御回路１４は、比較回路１６からの出力信号に応じた周波数で発振を行うよう可変発振回路１４を制御する。比較回路１６は、冷陰極蛍光管１７の点灯開始前は動作しない。
【００３３】
このようにして、冷陰極蛍光管１７は安定して点灯する。他励発振方式により駆動を行うと、温度によって共振周波数が変化しても、駆動周波数が共振周波数に自動的に追尾する。
【００３４】
このように、圧電インバータ回路を構成することにより、有水銀管に流れる電流が一定になるように制御を行うことができる。
【００３５】
【特許文献１】
特開２０００−１０６１４６号公報  （第３−７頁、第１図、第３図、第１３図）
【００３６】
【非特許文献１】
志賀他、電子情報通信学会、Ｃ、ｖｏｌ．Ｊ８３−Ｃ  Ｎｏ．４、ｐｐ３２６−３３３（２０００年４月）
【００３７】
【非特許文献２】
浦壁氏他、信学技報、ＥＩＤ９５−１２６、ｐｐ７−１２（１９９６）
【００３８】
【発明が解決しようとする課題】
上記無水銀管の点灯装置および圧電トランスを用いたインバータ回路においては、それぞれ無水銀管を駆動する場合、以下のような問題がある。
【００３９】
まず、特許文献１において、インバータを構成する昇圧部品として電磁トランスが用いられている。電磁トランスを用いた場合、出力電圧波形を比較的容易に変える（正弦波、矩形波など）ことが可能であるが、電磁誘導を利用するために、電磁放射ノイズの問題が生じる。特に正弦波以外の波形、例えばパルス波形及び矩形波波形を出力する場合においては、高調波成分による電磁放射ノイズは顕著となる。
【００４０】
このような電磁放射ノイズにより、制御部或いは他の電子機器が誤動作を起こすなどの原因となるため、電磁シールドが必要となる。
【００４１】
上記の問題を解決するために、圧電トランスの使用が考えられる。
【００４２】
無水銀管を駆動周波数２０ｋＨｚの正弦波電圧で駆動した場合のランプ効率は１８ｌｍ／Ｗであるのに対し、パルス波（矩形波）電圧で駆動した場合のランプ効率は２７ｌｍ／Ｗであると報告されている（例えば、非特許文献２参照）。これは、無水銀管がその構造から分かるように容量性負荷であるため、抵抗性負荷として機能する有水銀管とはその動作、及び発光原理が異なるためである。その結果、矩形波電圧（正確には、立ち上りの急峻な波形を有する高電圧）で駆動を行った方が、ランプ効率が高くなる。
【００４３】
しかしながら、圧電トランスは、圧電体の機械共振動作を利用して、入力された直流電圧を高圧交流電圧として出力するため、矩形波電圧、或いは立ち上りの急峻な波形を有する高電圧を出力することは困難である。
【００４４】
本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、電磁ノイズの少ない圧電トランスを用いて、高効率で無水銀の希ガス放電管を駆動できる電源装置、かかる電源装置を有するバックライト装置、およびかかるバックライト装置により液晶パネルを照明する液晶表示装置を提供することにある。
【００４５】
【課題を解決するための手段】
前記の目的を達成するため、本発明に係る第１の電源装置は、圧電効果により、１次側から入力された電圧を昇圧或いは降圧して２次側から出力する圧電トランスと、圧電トランスからの出力電圧を整流および平滑する整流平滑手段と、整流平滑手段により整流および平滑された電圧をスイッチングして負荷に供給するスイッチング手段とを備えたことを特徴とする。
【００４６】
前記の目的を達成するため、本発明に係る第２の電源装置は、圧電効果により、１次側から入力された電圧を昇圧或いは降圧して２次側から出力する圧電トランスと、圧電トランスからの出力電圧を整流および平滑する整流平滑手段と、整流平滑手段により整流および平滑された電圧をスイッチングして負荷に供給する第１のスイッチング手段と、負荷に並列に接続された第２のスイッチング手段とを備えたことを特徴とする。
【００４７】
第２の電源装置はさらに、第１の駆動信号を生成し、第１の駆動信号により第１のスイッチング手段をオン状態またはオフ状態にする第１の駆動部と、第２の駆動信号を生成し、第２の駆動信号により第２のスイッチング手段をオン状態またはオフ状態にする第２の駆動部とを備え、第１の駆動信号と第２の駆動信号は、同一の周波数を有し、第１のスイッチング手段と第２のスイッチング手段の少なくとも一方をオフ状態にするタイミング関係を有することを特徴とする。
【００４８】
この場合、第１の駆動部は、パルストランスとスイッチング素子により構成されることが好ましい。
【００４９】
前記の目的を達成するため、本発明に係る第３の電源装置は、圧電効果により、１次側から入力された電圧を昇圧或いは降圧して２次側から出力する圧電トランスと、圧電トランスからの正の出力電圧を整流および平滑する第１の整流平滑手段と、圧電トランスからの負の出力電圧を整流および平滑する第２の整流平滑手段と、第１の整流平滑手段により整流および平滑された電圧をスイッチングして負荷に供給する第１のスイッチング手段と、第２の整流平滑手段により整流および平滑された電圧をスイッチングして負荷に供給する第２のスイッチング手段とを備えたことを特徴とする。
【００５０】
前記の目的を達成するため、本発明に係る第４の電源装置は、圧電効果により、１次側から入力された電圧を昇圧或いは降圧して２次側から出力する圧電トランスと、圧電トランスからの出力電圧を整流および平滑する整流平滑手段と、整流平滑手段により整流および平滑された電圧をスイッチングして第１の負荷に供給する第１のスイッチング手段と、整流平滑手段により整流および平滑された電圧を、第１のスイッチング手段と同一の周波数でスイッチングして第２の負荷に供給する第２のスイッチング手段とを備えたことを特徴とする。
【００５１】
第１から第４の電源装置において、負荷は無水銀の希ガス放電管である。
【００５２】
この場合、整流平滑手段はダイオードと平滑用コンデンサとで構成され、平滑用コンデンサの容量値は希ガス放電管の等価容量以上に設定されることが好ましい。
【００５３】
第１から第４の電源装置において、圧電トランスからの出力電圧が一定になるよう制御を行うことを特徴とする。
【００５４】
または、第１から第４の電源装置において、整流平滑手段からの出力電圧が一定になるよう制御を行うことを特徴とする。
【００５５】
第１から第４の電源装置において、負荷を希ガス放電管とした場合、圧電トランスからの出力電圧を可変制御することにより、希ガス放電管の調光を行うことを特徴とする。
【００５６】
第１から第４の電源装置において、負荷に流れる電流が一定になるよう制御を行うことを特徴とする。
【００５７】
第１から第４の電源装置において、負荷を希ガス放電管とした場合、希ガス放電管に流れる電流を可変制御することにより、希ガス放電管の調光を行うことを特徴とする。
【００５８】
第１から第４の電源装置において、負荷を希ガス放電管とした場合、スイッチング手段の開状態と閉状態の時間比率を可変制御することにより、希ガス放電管に供給する電力を制御し、希ガス放電管の調光を行うことを特徴とする。
【００５９】
第１から第４の電源装置において、負荷を希ガス放電管とした場合、スイッチング手段のスイッチング周波数を可変制御するにより、希ガス放電管に供給する電力を制御し、希ガス放電管の調光を行うことを特徴とする。
【００６０】
第１から第４の電源装置はさらに、負荷を希ガス放電管とした場合、圧電トランスおよびスイッチング手段の駆動を制御する制御部を備え、制御部はマイクロコンピュータにより構成されることが好ましい。
【００６１】
前記の目的を達成するため、本発明に係るバックライト装置は、負荷が希ガス放電管である第１から第４の電源装置のいずれかを有するバックライト装置であって、希ガス放電管が被照明体を背面から照明するように構成されたことを特徴とする。
【００６２】
前記の目的を達成するため、本発明に係る液晶表示装置は、本発明に係るバックライト装置を有する液晶表示装置であって、被照明体が液晶パネルであることを特徴とする。
【００６３】
【発明の実施の形態】
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。
【００６４】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る電源装置の構成例を示す機能ブロック図である。図１において、１０は従来例として図２４に示したローゼン型の圧電トランス、１０１は圧電トランス１０から出力される正弦波の高電圧を整流および平滑する整流平滑部、１０２は整流および平滑された高電圧をスイッチングするスイッチング部、１０３は負荷である。
【００６５】
次に、このように構成された電源装置の動作について、図２を参照して説明する。図２は、図１の電源装置における各部信号の波形図である。なお、図２において、「オン」、「オフ」はスイッチング部１０２の状態を示す。
【００６６】
圧電トランス１０は、不要な振動による信頼性低下を防ぐため、正弦波に近い波形で駆動される（駆動部については不図示）。そのため、圧電トランス１０から出力される交流電圧信号Ｓ１は、高調波成分の少ない波形となる。圧電トランス１０から出力された交流電圧信号Ｓ１は、整流平滑部１０１により、整流および平滑され、高電圧レベルＶＤＣを有する直流電圧信号Ｓ２となる。
【００６７】
この直流電圧信号Ｓ２は、スイッチング部１０２において、制御信号Ｓ３に応じてオン／オフされて、負荷１０３に高電圧の矩形波電圧信号Ｓ４が印加される。
【００６８】
以上のように、本実施形態によれば、昇圧部品として圧電トランスを利用することができ、電磁ノイズを低減することができる。その結果、電源装置の誤動作だけでなく、他の電子機器の誤動作を防ぐことができる。さらに、電源装置の小型化を実現することが可能である。
【００６９】
また、圧電トランスの駆動周波数に関係無く、負荷に最適な周波数での矩形波駆動を可能にすることができる。そのため、圧電トランスを正弦波に近い波形で駆動することができ、出力電圧も正弦波出力が可能であることから、圧電トランスの不要振動を低減することが出来る。
【００７０】
（第２の実施形態）
図３は、本発明の第２の実施形態に係る電源装置の構成例を示す機能ブロック図である。なお、図３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。
【００７１】
図３において、１０３は冷陰極管で、冷陰極管１０３は無水銀管（希ガス放電管）である。１１２は、冷陰極管１０３の外部電極であり、接地電位に接続されている。１０４は、整流平滑部１０１により整流および平滑された高電圧をスイッチングする第１のスイッチング素子、１０５は、負荷である冷陰極管１０３に並列に接続され、第１のスイッチング素子１０４と同一の周波数でスイッチングが行われ、かつ、第１のスイッチング素子１０４がオン状態の時は必ずオフ状態となる第２のスイッチング素子である。１５０は、制御信号Ｃ１を受けて第１のスイッチング素子１０４の駆動制御を行う第１の駆動信号Ｄ１を生成する第１の駆動部、１５１は、制御信号Ｃ２を受けて第２のスイッチング素子１０５の駆動制御を行う第２の駆動信号Ｄ２を生成する第２の駆動部である。
【００７２】
本実施形態が第１の実施形態と異なるのは、負荷として冷陰極管１０３が接続されている点と、スイッチング手段が第１のスイッチング素子１０４と第１の駆動部１５０、および第２のスイッチング素子１０５と第２の駆動部１５１で構成されている点にある。
【００７３】
図４Ａは、冷陰極管１０３の断面図で、図４Ｂは、図４Ａの冷陰極管１０３の等価回路図である。
【００７４】
図４Ａにおいて、冷陰極管１０３は、管１１１内に１つ以上の内部電極１１３を有し、管１１１の一部を覆っている外部電極１１２との間に高電圧を印加することにより放電を行う。そのため、内部電極１１３と外部電極１１２との間には、管１１１、蛍光体層、誘電体による絶縁層が形成されているため、図４Ｂに示すように、冷陰極管１０３の等価回路としては、それぞれ抵抗素子と容量素子からなる複数の直列接続体Ｒ１とＣ１、Ｒ２とＣ２、Ｒ３とＣ３、Ｒ４とＣ４、Ｒ５とＣ５が並列に接続されたものと考えられる。なお、冷陰極管１０３の放電の原理は従来例で示したものと同様である。
【００７５】
次に、以上のように構成された電源装置の動作について、図５Ａ、図５Ｂ、図５Ｃおよび図５Ｄを参照して説明する。
【００７６】
図５Ａは、図３に示す第１のスイッチング素子１０４に供給される第１の駆動信号Ｄ１、および第２のスイッチング素子１０５に供給される第２の駆動信号Ｄ２のタイミングチャートである。なお、図５Ａおよび図５Ｂにおいて、「オン」、「オフ」は、第１のスイッチング素子１０４および第２のスイッチング素子１０５の状態を示す。
【００７７】
図５Ｂ、図５Ｃおよび図５Ｄは、それぞれ、図５Ａの時点ｔａ、ｔｃ、およびｔｂとｔｄにおける図３の回路動作を示す図である。なお、１０６は圧電トランス１０と整流平滑部１０１をまとめて直流電源と見なしたものである。
【００７８】
まず、図５Ａの時点ｔａでは、第１のスイッチング素子１０４がオン状態、第２のスイッチング素子１０５はオフ状態にある。そのため、図５Ｂに示すように、直流電源１０６から冷陰極管１０３へ電圧が印加され、電流Ｉ１が流れる。
【００７９】
次に、図５Ａの時点ｔｂでは、第１のスイッチング素子１０４と第２のスイッチング素子１０５は共にオフ状態にある。この時、管電圧は印加電圧のままである。
【００８０】
次に、図５Ａの時点ｔｃでは、第１のスイッチング素子１０４がオフ状態、第２のスイッチング素子１０５はオン状態にある。その結果、図５Ｃに示すように、冷陰極管１０３の内部に蓄積された電荷が第２のスイッチング素子１０５を通して放出され（電流Ｉ２）、冷陰極管１０３の電極管電位は、ゼロ電位となる。
【００８１】
次に、図５Ａの時点ｔｄでは、第１のスイッチング素子１０４と第２のスイッチング素子１０５は共にオフ状態にある。この時、冷陰極管１０３の電極間電位は、ゼロ電位のままである。
【００８２】
この時の動作波形を図６に示す。図６は、第１の駆動信号Ｄ１、第２の駆動信号Ｄ２、および冷陰極管１０３に印加される電圧ＶＣＣＦＬのタイミングチャートである。なお、図６において、「オン」、「オフ」は、第１のスイッチング素子１０４および第２のスイッチング素子１０５の状態を示す。
【００８３】
図６に示すように、第１のスイッチング素子１０４および第２のスイッチング素子１０５により冷陰極管１０３に印加される電圧ＶＣＣＦＬは、高電圧レベルＶＤＣを有する矩形波となる。
【００８４】
また、本実施の形態において、全長２００ｍｍ、φ３ｍｍの冷陰極管１０３を、第１のスイッチング素子１０４および第２のスイッチング素子１０５により、１００ｋＨｚ以下の周波数で矩形波駆動を行った結果、管全体が均一に発光したことを確認した。この時、整流平滑部１０１の出力電圧は１３００ＶＤＣ（直流１３００Ｖ）であった。
【００８５】
以上のように、本実施形態によれば、昇圧部品として圧電トランスを利用することができ、電磁ノイズを低減することができる。その結果、電源装置の誤動作だけでなく、他の電子機器の誤動作を防ぐことができる。さらに、電源装置の小型化を実現することが可能である。
【００８６】
また、圧電トランスの駆動周波数に関係無く、負荷である冷陰極管に最適な周波数での矩形波駆動を可能にすることができるため、圧電トランスの正弦波駆動が可能であり、不要振動を低減することが出来る。
【００８７】
なお、本実施形態では、第１のスイッチング素子１０４と第２のスイッチング素子１０５のオン時間を同一としたが、第１のスイッチング素子１０４と第２のスイッチング素子１０５が同時にオン状態とならなければ、他の時間比率でも同様の効果を得ることが出来る。
【００８８】
また、第１のスイッチング素子１０４のオン時間を短くし、第２のスイッチング素子１０５のオン時間を長くすることで、圧電トランス１０による整流平滑部１０１への充電時間を長く設定できるため、圧電トランスの小型化の点で効果が得られる。
【００８９】
さらに、第１のスイッチング素子１０４および第２のスイッチング素子１０５のオン／オフの設定により、パルス波形に近い出力電圧を冷陰極管１０３に供給することも可能である。
【００９０】
また、第１のスイッチング素子１０４および第２のスイッチング素子１０５のオン／オフ動作を制御することで、冷陰極管１０３に供給する電力を制御することが可能となる。このように点灯／消灯を繰り返す制御を行うことで、明暗の時間比率を制御し、調光制御を簡単に行うことが可能となる。
【００９１】
また、冷陰極管１０３は、図４Ｂの等価回路で示したように、容量成分を含むため、第１のスイッチング素子および第２のスイッチング素子１０５のスイッチング周波数を可変することで、冷陰極管１０３のインピーダンスが変化することを利用して調光を行うことも可能である。
【００９２】
ここで、冷陰極管１０３のインピーダンスＺを抵抗成分Ｒと等価容量成分Ｃで表すと、
Ｚ＝Ｒ＋（１／ｊωＣ）
と表される。冷陰極管１０３への入力電圧Ｖが一定であるとすると、冷陰極管１０３の等価容量成分Ｃに印加される電圧Ｖｃｃｆｌは
Ｖｃｃｆｌ＝Ｖ／（１＋ｊωＣＲ）
となる。冷陰極管１０３への印加電圧Ｖが一定の場合、スイッチング周波数により内部電極１１３と外部電極１１２との間の電圧を可変することができ、調光を行うことが可能である。
【００９３】
また、圧電トランス１０の出力電圧の制御を行うことでも同様に調光制御を行うことができる。これは、調光制御として整流平滑部１０１の出力電圧Ｖを制御することにより、
Ｑ＝ＣＶ
で表されるように、放電に寄与する管に蓄積される電荷Ｑの量を調節することが可能であり、その結果、輝度制御を行うことが出来る。
【００９４】
さらに、上記のスイッチング周波数を可変する制御や、出力電圧制御と、点灯／消灯を繰り返す制御とを組み合わせることにより、単一の制御で行うよりも広い範囲の調光が可能となる。
【００９５】
なお、本実施形態では、負荷として冷陰極管を１本としたが、図７に示すように、２本の冷陰極管１０３ａ、１０３ｂを並列に接続した場合でも、同様の効果を得ることができる。
【００９６】
また、図８に示すように、２本の冷陰極管を駆動する場合、整流平滑部１０１を共通とし、第１の冷陰極管６０３に対して第１のスイッチング手段６０１を設け、第２の冷陰極管６０４に対して第２のスイッチング手段６０２を設けることにより駆動を行うことも可能である。この場合、２つの冷陰極管６０３、６０４を異なった周波数で点灯することができ、細かい輝度制御が可能となる。
【００９７】
さらに、本実施形態では、圧電トランス１０として、ローゼン構造型の圧電トランスを用いたが、その他の構造を有する圧電トランスを用いたとしても、同様の効果を得ることができる。
【００９８】
また、本実施形態では、図４Ａおよび図４Ｂに示す構造の冷陰極管を使用したが、他の構造の水銀を含まない希ガス冷陰極管を用いたとしても、同様の効果を得ることが出来る。
【００９９】
（第３の実施形態）
図９は、本発明の第３の実施形態に係る電源装置の構成例を示す回路図である。なお、図９において、第２の実施形態の一構成例を示す図３と同じ構成および機能を有する部分については、同一の符号を付す。
【０１００】
整流平滑部１０１は、ダイオード１０８と平滑用コンデンサ１０９とを含み、半波整流回路として構成される。
【０１０１】
第１のスイッチング素子１０４はスイッチング用のトランジスタ２０２で、第２のスイッチング素子１０５はスイッチング用のトランジスタ２０３で構成される。
【０１０２】
第１の駆動部１５０は、トランジスタ２０４と昇圧トランス２０５とで構成され、第１の制御信号Ｃ１に応じてトランジスタ２０４がオン／オフすることで、１次側巻線ｐの一端に供給される定電圧ＶＢをスイッチングし、昇圧トランス２０５の巻数比だけ昇圧して、２次側巻線ｓの一端から第１の駆動信号Ｄ１としてスイッチング用トランジスタ２０３のゲートに供給する。
【０１０３】
ここで、トランジスタ２０２、２０３は高耐圧のものであり、冷陰極管１０３への印加電圧以上の耐電圧を有するものとする。また、昇圧トランス２０５についてもその１次側と２次側の絶縁耐圧が冷陰極管１０３への印加電圧以上の耐電圧を有するものとする。
【０１０４】
なお、本実施形態による電源装置の動作については、第２の実施形態と同様である。また、図９においては、第２の駆動部１５１は図示していない。
【０１０５】
以上のように、本実施形態によれば、第１のスイッチング素子１０４を構成するトランジスタ２０２を駆動する第１の駆動部１５０に、昇圧トランス２０５を使用することにより、高耐圧のＮＰＮトランジスタを利用できると共に、制御部（図９では、省略している）との絶縁を容易に実現することができる。
【０１０６】
また、ＰＮＰトランジスタの利用によりオン抵抗の低減が可能となり、スイッチング素子での効率の低下を軽減できるという効果も得られる。
【０１０７】
また、図１０に示すように、トランジスタ２０２、２０３のオン／オフ動作を制御することで、冷陰極管２０３に供給する電力を制御することが可能となる。このように点灯／消灯を繰り返す制御を行うことで、明暗の時間比率を制御し、調光制御を簡単に行うことが可能となる。
【０１０８】
また、冷陰極管１０３は、図４Ｂの等価回路で示したように、容量成分を含むため、第１のスイッチング素子１０４および第２のスイッチング素子１０５のスイッチング周波数を可変することで、冷陰極管１０３のインピーダンスが変化することを利用して調光を行うことも可能である。
【０１０９】
また、圧電トランス１０の出力電圧の制御を行うことでも同様に調光制御を行うことができる。
【０１１０】
さらに、上記のスイッチング周波数を可変する制御や、出力電圧制御と、点灯／消灯を繰り返す制御とを組み合わせることにより、単一の制御で行うよりも広い範囲の調光が可能となる。
【０１１１】
また、整流平滑部１０１を構成する平滑用コンデンサ１０９の容量を冷陰極管１０３の容量値以上に設定することで、冷陰極管点灯時に必要な電荷を供給することができる。
【０１１２】
また、本実施形態では、スイッチング素子としてトランジスタを使用したが、冷陰極管の点灯電圧よりも高い耐圧のＦＥＴを用いたとしても同様の効果を得ることができると共に、立ち上り時間がより短い、すなわち急峻な矩形波電圧を冷陰極管１０３に印加できるので、輝度効率も向上させることができる。
【０１１３】
（第４の実施形態）
図１１は、本発明の第４の実施形態に係る電源装置の構成例を示す回路図である。本実施形態が第２の実施形態と異なるのは、圧電トランス１０の正の出力電圧と負の出力電圧を整流する整流平滑手段を有し、冷陰極管１０３を交番矩形波にて駆動を行う点にある。
【０１１４】
図１１において、３０１、３０３はそれぞれ圧電トランス１０の正の出力電圧を整流および平滑するダイオード、コンデンサであり第１の整流平滑手段を構成する。３０２、３０４はそれぞれ圧電トランス１０の負の出力電圧を整流および平滑するダイオード、コンデンサであり、第２の整流平滑手段を構成する。３０５は、第１の整流平滑手段により整流および平滑された正の高電圧をスイッチングする第１のスイッチング手段であり、３０６は、第２の整流平滑手段により整流および平滑された負の高電圧をスイッチングする第２のスイッチング手段である。
【０１１５】
次に、以上のように構成された電源装置の動作について、図１２を参照して説明する。図１２は、図１１の電源装置における各部信号のタイミングチャートである。
【０１１６】
圧電トランス１０は、図２４に示されるローゼン型圧電トランスであり、その動作についても従来と同様である。圧電トランスは不要な振動による信頼性低下を防止から、正弦波に近い波形で駆動される。そのため、圧電トランス１０の出力信号Ｓ１は、主に駆動周波数成分が昇圧された高調波成分の少ない波形となる。
【０１１７】
圧電トランス１０から出力される交流信号Ｓ１は、ダイオード３０１とコンデンサ３０３により整流および平滑され、正の直流電圧レベルＶＤＣを有する信号Ｓ１１となり、またダイオード３０２とコンデンサ３０４により整流および平滑され、負の直流電圧レベル−ＶＤＣを有する信号Ｓ２１となる。
【０１１８】
正の直流電圧レベルＶＤＣを有する信号Ｓ１１は、第１の制御信号Ｓ１２に応じて第１のスイッチング手段３０５によりオン／オフされ、また負の直流電圧レベル−ＶＤＣを有する信号Ｓ２１は、第２の制御信号Ｓ２２に応じて第２のスイッチング手段３０６によりオン／オフされることで、冷陰極管１０３に正の高電圧ＶＤＣ及び負の高電圧−ＶＤＣが交番矩形波信号ＶＣＣＦＬとして交互に印加される。
【０１１９】
以上のように、本実施形態によれば、電源装置の出力電圧の絶対値は、第１から第３の実施形態で説明および例示した片側矩形波による冷陰極管の駆動と比べて、冷陰極管の駆動電圧の接地電位（外部電極の電位）に対する絶対値を、１／２にすることが可能である。その結果、高電圧に対する空間距離や沿面距離といった絶縁に対する安全設計が容易となるだけでなく、電源装置を小型化するなどの効果を得ることができる。
【０１２０】
また、冷陰極管１０３は、図４Ｂの等価回路で示したように、容量成分を含むため、第１のスイッチング手段３０５および第２のスイッチング手段３０６のスイッチング周波数を可変することで、冷陰極管１０３のインピーダンスが変化することを利用して調光を行うことも可能である。
【０１２１】
また、圧電トランス１０の出力電圧の制御を行うことでも同様に調光制御を行うことができる。
【０１２２】
さらに、上記のスイッチング周波数を可変する制御や、出力電圧制御と、点灯／消灯を繰り返す制御とを組み合わせることにより、単一の制御で行うよりも広い範囲の調光が可能となる。
【０１２３】
（第５の実施形態）
図１３は、本発明の第５の実施形態に係る電源装置の構成例を示す回路ブロック図である。なお、図１３において、第２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。
【０１２４】
図１３において、４０２は圧電トランス１０を正弦波に近い電圧波形で駆動するため、ＭＯＳＦＥＴやインダクタなどで構成された圧電トランス駆動部、４０４は冷陰極管１０３に流れる電流を検出する電流検出部、４０３は電流検出部４０４から出力される検出電圧ＶＤを基準値ＶＲＥＦと比較して、比較結果ＣＲを出力する比較部である。また、４００は発振回路、４０１は発振回路４００から出力される圧電トランス１０の駆動周波数と比較部４０３から出力される比較結果ＣＲとに基いて、圧電トランス１０の駆動制御を行う駆動制御部である。ここで、発振回路４００と、駆動制御部４０１と、比較部４０３とで制御部が構成される。
【０１２５】
なお、図１３において、図３に示す第１のスイッチング素子１０４を駆動制御する第１の駆動部１５０、および第２のスイッチング素子１０５を駆動制御する第２の駆動部１５１は図示していない。
【０１２６】
次に、以上のように構成された電源装置の主に制御部の動作について説明する。
【０１２７】
駆動制御部４０１は、比較部４０３から出力される、検出電圧ＶＤと基準値ＶＲＥＦとの比較結果ＣＲに基づいて、冷陰極管１０３に流れる電流が一定になるように、発振回路４００からの出力信号を受けて、圧電トランス１０の駆動周波数、或いは入力電圧などを制御する信号を圧電トランス駆動部４０２に出力する。圧電トランス駆動部４０２は、駆動制御部４０１からの制御信号を受けて、圧電トランス１０を正弦波に近い電圧波形で駆動する。
【０１２８】
圧電トランス１０の出力以降の動作については、第２の実施形態と同様である。
【０１２９】
本実施形態では、冷陰極管１０３に流れる電流を可変することにより、調光制御が行われる。このように調光を行うことで、比較部４０３への基準値ＶＲＥＦを変化させる簡単な回路の追加だけで調光制御を行うことができる。
【０１３０】
また、本実施形態では、昇圧部品として圧電トランスを利用することができ、電磁ノイズを低減することができる。その結果、電源装置の誤動作だけでなく、他の電子機器の誤動作を防ぐことができる。さらに、電源装置の小型化を実現することが可能である。
【０１３１】
また、第１のスイッチング素子１０４および第２のスイッチング素子１０５のオン／オフの設定により、パルス波形に近い出力を得ることも可能である。
【０１３２】
また、冷陰極管１０３は、図４Ｂの等価回路で示したように、容量成分を含むため、第１のスイッチング素子１０４および第２のスイッチング素子１０５のスイッチング周波数を可変することで、冷陰極管１０３のインピーダンスが変化することを利用して調光を行うことも可能である。
【０１３３】
さらに、上記のスイッチング周波数を可変する制御や、管電流制御と、点灯／消灯を繰り返す制御とを組み合わせることにより、単一の制御で行うよりも広い範囲の調光が可能となる。
【０１３４】
また、図１４に示すように、発振回路４００、駆動制御部４０１、及び比較部４０３をマイクロコンピュータやＩＣにより制御部５００として構成することも可能である。このように構成することで、駆動回路部の小型化が可能である。
【０１３５】
また、本実施形態では、図４Ａおよび図４Ｂに示す構造の冷陰極管１０３を使用したが、他の構造の水銀を含まない希ガス冷陰極管を用いたとしても、同様の効果を得ることが出来る。
【０１３６】
また、本実施形態では、負荷として冷陰極管を１本としたが、冷陰極管を２本並列に接続した場合でも、同様の効果を得ることができる。
【０１３７】
さらに、圧電トランス１０としてローゼン構造型の圧電トランスを用いたが、その他の構造の圧電トランスを用いたとしても、同様の効果を得ることができる。
【０１３８】
（第６の実施形態）
図１５は、本発明の第６の実施形態に係る電源装置の構成例を示す回路ブロック図である。図１５において、本実施形態が第５の実施形態と異なるのは、冷陰極管１０３に流れる電流を検出する電流検出部４０４に代えて、整流平滑部１０１の出力電圧を検出する電圧検出部４０５を設けた点にある。その他の構成および動作については、第５の実施形態と同じであるので、説明を省略する。
【０１３９】
駆動制御部４０１は、電圧検出部４０５からの検出電圧ＶＤＣと基準値ＶＲＥＦとの比較結果ＣＲに基づいて、冷陰極管１０３に流れる電流が一定になるように、発振回路４００からの出力信号を受けて、圧電トランス１０の駆動周波数、或いは入力電圧などを制御する信号を圧電トランス駆動部４０２に出力する。圧電トランス駆動部４０２は、駆動制御部４０１からの制御信号を受けて、圧電トランス１０を正弦波に近い電圧波形で駆動する。
【０１４０】
圧電トランス１０の出力以降の動作については、第２の実施形態と同様である。
【０１４１】
本実施形態では、昇圧部品として圧電トランスを利用することができ、電磁ノイズを低減することができる。その結果、電源装置の誤動作だけでなく、他の電子機器の誤動作を防ぐことができる。さらに、電源装置の小型化を実現することが可能である。
【０１４２】
また、図１７に示すように、発振回路４００、駆動制御部４０１、及び比較部４０３をマイクロコンピュータやＩＣにより制御部５００として構成することも可能である。このように構成することで、駆動回路部の小型化が可能である。
【０１４３】
さらに、圧電トランス１０の出力電圧を一定とし、第１のスイッチング素子１０４および第２のスイッチング素子１０５のスイッチング周波数を可変することにより、冷陰極管１０３をバックライトとして用いる液晶パネルの輝度制御を行う場合、発振回路４００、駆動制御部４０１、及び比較部４０３をマイクロコンピュータにより制御部５００として構成することで、液晶の動作周波数の高調波での動作を容易に回避できるなどの効果を得ることが出来る。
【０１４４】
なお、本実施形態では、電圧検出部４０５を整流平滑部１０１の出力電圧を検出するように配置したが、図１６に示すように、圧電トランス１０の出力電圧を検出するように配置することでも、同様の効果を得ることができる。
【０１４５】
また、第１のスイッチング素子１０４および第２のスイッチング素子１０５のオン／オフの設定により、パルス波形に近い出力を得ることも可能である。
【０１４６】
また、冷陰極管１０３は、図４Ｂの等価回路で示したように、容量成分を含むため、第１のスイッチング素子１０４および第２のスイッチング素子１０５のスイッチング周波数を可変することで、冷陰極管１０３のインピーダンスが変化することを利用して調光を行うことも可能である。
【０１４７】
また、圧電トランス１０の出力電圧の制御を行うことでも、同様に調光制御を行うことができる。
【０１４８】
さらに、出力電圧制御とスイッチング素子のスイッチング周波数制御、さらに点灯／消灯を繰り返す制御とを組み合わせて使用することにより、単一の制御で行うよりも広い範囲の調光が可能となる。
また、本実施形態では、図４Ａおよび図４Ｂに示す構造の冷陰極管１０３を使用したが、他の構造の水銀を含まない希ガス冷陰極管を用いたとしても、同様の効果を得ることが出来る。
【０１４９】
また、本実施形態では、負荷として冷陰極管を１本としたが、冷陰極管を２本並列に接続した場合でも、同様の効果を得ることができる。
【０１５０】
さらに、圧電トランス１０としてローゼン構造型の圧電トランスを用いたが、その他の構造の圧電トランスを用いたとしても、同様の効果を得ることができる。
【０１５１】
（第７の実施形態）
図１８は、本発明の第７の実施形態に係る液晶表示装置の構造を模式的に示す正面図である。
【０１５２】
図１８において、液晶表示装置７００は、冷陰極管１０３と、インバータ回路７０１と、冷陰極管１０３により背面から照明される液晶パネル７０２とで構成される。ここで、インバータ回路７０１としては、第１から第６の実施形態のいずれかの電源装置が使用され、冷陰極管１０３とインバータ回路７０１とでバックライト装置が構成される。また、冷陰極管１０３およびインバータ回路７０１の動作については、他の実施形態で説明したものと同様である。
【０１５３】
以上のように、本実施形態によれば、圧電トランスを用いたインバータ回路７０１を備えることにより、電磁トランスを使用したものに比べ、液晶表示装置７００の小型化、特に薄型化が可能となる。
【０１５４】
なお、本実施形態では、冷陰極管１０３およびインバータ回路７０１は、図１８に示すように配置したが、バックライト装置として液晶パネル７０２を照明することが可能であれば他の配置でもかまわない。
【０１５５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、圧電トランスと負荷との間に整流平滑部とスイッチング手段を設けることで、圧電トランスを用いた電源装置でも、負荷を矩形波駆動することが可能となる。その結果、電磁トランスを使用しないため電源装置が小型化可能であることや、電磁ノイズを低減することができ、電源装置での制御の誤動作を防ぐだけでなく、他の電子機器の誤動作を防ぐことが可能となる。さらに、圧電トランスは正弦波駆動が可能であり、信頼性を維持することができる。
【０１５６】
また、スイッチング手段を２つのスイッチング素子により構成し、無水銀管を矩形波駆動することにより、高輝度の駆動が可能となる。
【０１５７】
また、整流平滑部をダイオードとコンデンサにより構成し、コンデンサの容量値を無水銀管の等価容量以上とすることで、発光に必要な電荷を十分に供給することが可能となる。
【０１５８】
さらに、圧電トランスの正の出力電圧と負の出力電圧をそれぞれ整流および平滑し、スイッチングにより無水銀管の駆動を行うことで、交番矩形波での駆動が可能となり、冷陰極管の駆動電圧の接地電位（外部電極の電位）に対する絶対値を低くすることが可能である。その結果、高電圧に対する空間距離や沿面距離といった絶縁に対する安全設計が容易となるだけでなく、電源装置を小型化するなどの効果を得ることができる。
【０１５９】
このように、本発明の電源装置によれば、信頼性が高く、しかも小型で電磁ノイズの少ない回路となり、実用的上その効果は非常に大きい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る電源装置の構成例を示す回路ブロック図
【図２】図１に示す電源装置における各部信号のタイミングチャート
【図３】本発明の第２の実施形態に係る電源装置の構成例を示す回路ブロック図
【図４Ａ】図３に示す冷陰極管１０３の断面図
【図４Ｂ】図４Ａの冷陰極管１０３の等価回路図
【図５Ａ】図３に示す電源装置における第１の駆動信号Ｄ１および第２の駆動信号Ｄ２のタイミングチャート
【図５Ｂ】図５Ａの時点ｔａにおける図３の回路動作を示す図
【図５Ｃ】図５Ａの時点ｔｃにおける図３の回路動作を示す図
【図５Ｄ】図５Ａの時点ｔｂとｔｄにおける図３の回路動作を示す図
【図６】図３に示す電源装置における第１の駆動信号Ｄ１、第２の駆動信号Ｄ２、および冷陰極管１０３に印加される電圧ＶＣＣＦＬのタイミングチャート
【図７】本発明の第２の実施形態に係る電源装置の変形例を示す回路ブロック図
【図８】本発明の第２の実施形態に係る電源装置の他の変形例を示す回路ブロック図
【図９】本発明の第３の実施形態に係る電源装置の構成例を示す回路図
【図１０】図９に示す電源装置における各部信号のタイミングチャート
【図１１】本発明の第４の実施形態に係る電源装置の構成例を示す回路図
【図１２】図１１に示す電源装置における各部信号のタイミングチャート
【図１３】本発明の第５の実施形態に係る電源装置の構成例を示す回路ブロック図
【図１４】本発明の第５の実施形態に係る電源装置の変形例を示す回路ブロック図
【図１５】本発明の第６の実施形態に係る電源装置の構成例を示す回路ブロック図
【図１６】本発明の第６の実施形態に係る電源装置の変形例を示す回路ブロック図
【図１７】本発明の第６の実施形態に係る電源装置の他の変形例を示す回路ブロック図
【図１８】本発明の第７の実施形態に係る液晶表示装置の構造を模式的に示す正面図
【図１９】従来の希ガス放電管の構造を示す縦断面図
【図２０】図１８の希ガス放電管の構造を示す拡大横断面図
【図２１】従来の、希ガス放電管の点灯装置の構成を示す回路図
【図２２Ａ】希ガス放電管への印加電圧を示す図
【図２２Ｂ】図２２Ａの電圧が印加された場合に流れる電流波形を示す図
【図２３Ａ】図２２Ａおよび図２２Ｂに示した時点ｔａにおける放電状態を示す模式図
【図２３Ｂ】図２２Ａおよび図２２Ｂに示した時点ｔｂにおける放電状態を示す模式図
【図２３Ｃ】図２２Ａおよび図２２Ｂに示した時点ｔｃにおける放電状態を示す模式図
【図２３Ｄ】図２２Ａおよび図２２Ｂに示した時点ｔｄにおける放電状態を示す模式図
【図２４】従来のローゼン型圧電トランスの構造を示す斜視図
【図２５】図２４に示す圧電トランスの共振周波数近傍における集中定数近似の等価回路図
【図２６】有水銀タイプの冷陰極管の駆動回路の構成を示す回路ブロック図
【符号の説明】
１０  圧電トランス
１０１  整流平滑部
１０２  スイッチング手段
１０３  負荷としての冷陰極管（無水銀タイプの希ガス放電管）
１０４  第１のスイッチング素子
１０５  第２のスイッチング素子
１５０  第１の駆動部
１５１  第２の駆動部
１０８  ダイオード
１０９  コンデンサ
２０２、２０３  トランジスタ
２０４  トランジスタ
２０５  昇圧トランス
３０５  第１のスイッチング手段
３０６  第２のスイッチング手段
４００  発振回路
４０１  駆動制御部
４０２  圧電トランス駆動部
４０３  比較部
４０４  電流検出部
４０５  電圧検出部
５００  制御部
７００  液晶表示装置
７０１  インバータ回路
７０２  液晶パネル
【図１】
2004215463.tif 000003
【図２】
2004215463.tif 000004
【図３】
2004215463.tif 000005
【図４Ａ】
2004215463.tif 000006
【図４Ｂ】
2004215463.tif 000007
【図５Ａ】
2004215463.tif 000008
【図５Ｂ】
2004215463.tif 000009
【図５Ｃ】
2004215463.tif 000010
【図５Ｄ】
2004215463.tif 000011
【図６】
2004215463.tif 000012
【図７】
2004215463.tif 000013
【図８】
2004215463.tif 000014
【図９】
2004215463.tif 000015
【図１０】
2004215463.tif 000016
【図１１】
2004215463.tif 000017
【図１２】
2004215463.tif 000018
【図１３】
2004215463.tif 000019
【図１４】
2004215463.tif 000020
【図１５】
2004215463.tif 000021
【図１６】
2004215463.tif 000022
【図１７】
2004215463.tif 000023
【図１８】
2004215463.tif 000024
【図１９】
2004215463.tif 000025
【図２０】
2004215463.tif 000026
【図２１】
2004215463.tif 000027
【図２２Ａ】
2004215463.tif 000028
【図２２Ｂ】
2004215463.tif 000029
【図２３Ａ】
2004215463.tif 000030
【図２３Ｂ】
2004215463.tif 000031
【図２３Ｃ】
2004215463.tif 000032
【図２３Ｄ】
2004215463.tif 000033
【図２４】
2004215463.tif 000034
【図２５】
2004215463.tif 000035
【図２６】
2004215463.tif 000036