JPH0936452A - 圧電トランス - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 昇圧比及び耐久性を劣化させることなく共振
周波数を１００ＫＨｚ以下とすることができる小型の圧
電トランスを提供する。 【構成】 電気機械変換材料からなる薄板の略半分の面
を覆うようにして内部電極５６Ａ，５６Ｂが形成された
圧電セラミック素板６０Ａ，６０Ｂを複数枚形成し、こ
の圧電セラミック素板を積層して圧電トランス体４６を
形成し、異なった一層置きの前記内部電極と共通に接続
された一対の外部入力電極４８Ａ，４８Ｂを設けて駆動
部を形成し、この駆動部の反対側の発電部に出力電極５
０を設けてなる圧電トランスにおいて、前記内部電極に
は、これに非接続となる前記外部入力電極の取付部の近
傍においてのみ僅かな幅の絶縁エリアが形成されてお
り、前記圧電トランス体の長さ方向の略中央部を振動の
節となるように支持固定する。これにより、小型化と１
００ＫＨｚ以下への振動周波数の低減化を同時に達成す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば液晶ディス
プレイのバックライト用の放電管に電力を供給するため
に用いられる圧電トランスに関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、液晶ディスプレイにあっては、
液晶自身が発光しないことから液晶表示体の背面や側面
に冷陰極管等の放電管を配置してこの放電管からの光を
用いて液晶を表示させるバックライト方式が主流となっ
ている。この放電管を駆動するために、放電管自体の長
さや直径にもよるが数１００ボルト以上の高い交流電圧
が要求される。この高い交流電圧を発生させる方法とし
て圧電トランスを用いたインバータが特開平５−１１４
４９２号公報に示されている。圧電トランスは構造が非
常に簡素であるため小型・薄型化、低コスト化が可能で
ある。

【０００３】この圧電トランスの構造を図１３を参照し
て説明する。図示例はローゼン型の圧電トランスを示す
斜視図であり、例えばチタン酸ジルコン酸鉛系（ＰＺ
Ｔ）のセラミックよりなる板状の圧電セラミック素子２
を形成し、この図中左半分の上下面に例えば銀焼付けな
どにより一対の入力電極４、６を形成し、右側端面にも
同様な方法で出力電極８を形成する。そして、セラミッ
ク素子２の左半分の駆動部は厚み方向に、右半分の発電
部は長手方向に予め分極処理を行なっておく。

【０００４】このように形成された圧電トランスにおい
て、入力電極４、６間に交流電圧源１０よりセラミック
素子２の長さ方向の共振周波数と略同じ周波数の交流電
圧を印加するとこのセラミック素子２は長手方向に強い
機械振動を生じ、これにより右半分の発電部では圧電効
果により電荷が発生し、出力電極８と入力電極の一方、
例えば入力電極６との間に出力電極Ｖｏが生ずる。この
出力電圧Ｖｏを放電管１２の両端に印加することにより
これを発光させることができる。この振動モードには図
１４に示すように長手方向に一波長で共振する全波長モ
ード（図１４（Ａ））と半波長で共振する半波長モード
（図１４（Ｂ））の２つがある。

【０００５】セラミック素子２は、一波長モードでは両
端より１／４の長さの２点で支持され、半波長モードで
は中央部にて支持される。圧電トランスは、装置の小型
化のために外形寸法はできるだけ小さい方がよいが、外
形寸法は周波数に反比例するため、小型にすると周波数
が必然的に高くなる。しかしながら、周波数が高過ぎる
と液晶表示体のバックライトでは配線などの浮遊容量を
介して筐体に高周波電流が流れてしまい、放電管には十
分な管電流が流れなくなって効率が大幅に低下してしま
う。例えば現状のインバータ回路では、１００ＫＨｚ以
下の周波数であることが望ましいが、そのための圧電ト
ランスの外形寸法長さは３４ｍｍ以上の長大なものとな
る。このように、高周波数電圧で駆動される放電管では
浮遊容量の影響が大きいため、できるだけ周波数を低く
し、例えば１００ＫＨｚ以下にすることが望まれてい
る。

【０００６】このような観点から、セラミック素子２が
同じ長さ寸法であれば、上記した半波長モードの圧電ト
ランス素子の共振周波数は全波長モードの半分となるた
め有利であるが、実際には圧電トランスの固定保持の容
易さ（２点支持）及び昇圧比が高いことから全波長モー
ドが多用されている。また、最近においては、昇圧比を
さらに大きくする目的でニューセラミックス（１９９
５）ＮＯ．３、エレクトロニク・セラミックス２６［１
２６］５５ページに示されているようにセラミック素子
を多層構造とした圧電トランスが提案されている。図１
５乃至図１７はこの積層型の圧電トランスの構造を示し
ており、図１５（Ａ）及び図１５（Ｂ）に示すように厚
さ１００μｍ程度の非常に薄いセラミックシート１４の
図中左半分の上面に銀等により、内部電極１６を形成す
る。この場合、図１５（Ａ）に示すシートは、幅方向の
一端縁部、図中上側端縁部が僅かな幅でもって一方の外
部入力電極１８Ａに対する絶縁を確保するために細長い
絶縁領域２０Ａが形成されており、他方、図１５（Ｂ）
に示すシートは、図中下側端縁部が僅かな幅でもって他
方の外部入力電極１８Ｂに対する絶縁を確保するために
細長い絶縁領域２０Ｂが形成されており、それぞれ圧電
トランス素板２２Ａ、２２Ｂを構成している。

【０００７】このように電極位置が僅かに異なる２種類
の圧電トランス素板２２Ａ、２２Ｂを複数枚形成してこ
れを図１６に示すように交互に配置して重ね合わせて焼
結し、図１７に示すような圧電トランス体２４を形成す
る。更に、この圧電トランス体２４の図中左半分の駆動
部の幅方向両端面に一対の例えば銀よりなる外部入力電
極１８Ａ、１８Ｂを塗布形成する。この結果、各外部入
力電極１８Ａ、１８Ｂは、異なる一層置きの内部電極１
６と電気的に接続されることになる。また、発電部にお
いてはトランス体の長さ方向の端面に出力電極２６を形
成しており、これにより圧電トランスが構成される。

【０００８】この構成によれば、内部電極間の間隔が、
図１３に示す場合と異なって非常に小さいことから、低
電圧駆動が可能となり昇圧比が大幅に向上する。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ところで、この積層型
の圧電トランスにおいては、図１５に示したように内部
電極１６とこれと非接続となる外部入力電極１８Ａ或い
は１８Ｂとの間に絶縁確保用の絶縁領域２０Ａ或いは２
０Ｂを設けるが、この領域２０Ａ、２０Ｂはセラミック
素材の上下面の電極が重ならない領域であるため、分極
処理がなされない非分極領域となる。そのため、外部入
力電極１８Ａ、１８Ｂ間に入力電圧が印加されても振動
しない非変位部となり、電極が重なっている本来の変位
部の振動を阻害する。更に、この領域２０Ａ、２０Ｂの
トランス長手方向に対応する部分２７、すなわち図中破
線で囲まれた領域には、本来の駆動部の振動が伝わら
ず、圧電トランス全体の振動が小さくなると同時に、振
動系態が複雑となる。従って、上記振動の不均一性に基
づく電力損失が発生し、効率が低下するという問題があ
った。更に、圧電トランスの駆動時に、振動しないこの
ような非分極領域と振動する分極領域との境界には大き
な内部応力が発生し、これがためにクラックが発生する
という更なる問題もあった。

【００１０】また、この積層型の圧電トランスは、全波
長モードとして使用することを前提としているためにそ
の長さＬ、幅Ｗ及び厚さＴはそれぞれ４２ｍｍ、１２ｍ
ｍ及び１〜２ｍｍ程度に設定され、長さＬ＝４２ｍｍに
対する共振周波数は略７５ＫＨｚとなり、前述した周波
数の上限値である１００ＫＨｚよりも小さくはなってい
るが、その分、外形寸法が４２ｍｍと長大化している。

【００１１】また、他の関連技術として例えば特開平４
−２０９５７９号公報に開示されているように圧電基板
の両面の略半分に入力電極を設け、他の半分に出力電極
を設け、入力側と出力側との間隙部に島状電極を用意
し、これより電流の入出力を行うようにした圧電トラン
スもあるが、これは積層構造の圧電トランスではなく、
電流の入出力構造を比較的簡単に形成することができる
単板の圧電トランスを示している。従って、外部入力電
極と内部電極との接続構造に工夫を必要とする多層型の
圧電トランスの構造には直接適用することはできない。

【００１２】しかも、この公報の圧電トランスは、入力
側、出力側ともに厚み方向へ分極する構造であり、発電
部がトランスの長手方向に分極されるトランスとは構造
が異なる。本発明は、以上のような問題点に着目し、こ
れを有効に解決すべく創案されたものである。本発明の
目的は、内部電極の形状を工夫すると共に積層型の半波
長モードの振動形態とすることにより、昇圧比及び耐久
性を劣化させることなく共振周波数を１００ＫＨｚ以下
とすることができる小型の圧電トランスを提供すること
にある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、セラミッ
クの積層構造を採用し、且つ非接続となる外部入力電極
取付部の近傍周辺部のみを除き、内部電極を略全面に設
けるようにすることにより、半波長振動モードで１００
ＫＨｚ以下の共振周波数となる、実用に耐え得る圧電ト
ランスを得ることができる、ということを見出すことに
より本発明に至ったものである。

【００１４】すなわち、本発明は、電気機械変換材料か
らなる薄板の略半分の面を覆うようにして内部電極が形
成された圧電セラミック素板を複数枚形成し、この圧電
セラミック素板を積層して圧電トランス体を形成し、異
なった一層置きの前記内部電極と共通に接続された一対
の外部入力電極を設けて駆動部を形成し、この駆動部の
反対側の発電部に出力電極を設けてなる圧電トランスに
おいて、前記内部電極には、これに非接続となる前記外
部入力電極の取付部の近傍においてのみ僅かな幅の絶縁
エリアが形成されており、前記圧電トランス体の長さ方
向の略中央部を振動の節となるように支持固定するよう
にしたものである。

【００１５】このように構成することにより、圧電トラ
ンスはその長手方向の中央部で支持され、半波長モード
で振動可能となる。この場合、内部電極構造は多層構造
とされているので、十分な昇圧比を確保でき、また、絶
縁エリアは外部電極の取付部の近傍においてのみ僅かな
幅で形成していることから、発電部（駆動部）に分極さ
れていない非分極領域が発生せず、効率及び耐久性を高
く維持することができる。従って、実用に耐え得る共振
周波数が１００Ｋｚ以下の半波長モードの圧電トランス
を作成することができ、トランス寸法を小型化できる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下に、本発明に係る圧電トラン
スの一実施例を添付図面に基づいて詳述する。図１は本
発明に係る圧電トランスを用いた放電管駆動装置を示す
ブロック構成図、図２は本発明に係る圧電トランスを示
す斜視図、図３は図２に示す圧電トランスを支持した状
態を示す平面図である。

【００１７】まず、本発明の圧電トランスを用いる放電
管駆動装置について説明すると、図１に示すようにこの
駆動装置２８は、直流電源３０からの直流電圧を任意の
電圧に昇圧或いは降圧するチョッパー回路３２を有して
おり、このチョッパー回路３２の出力は励振回路３４に
入力される。この励振回路３４は、本発明の圧電トラン
ス３６に対して周期的に反転する電圧を印加するもので
ある。この圧電トランス３６は、後述するように圧電セ
ラミック素子よりなり、上記した電圧の印加により出力
側に高い電圧を発生させるものである。この圧電トラン
ス３６の出力を例えば冷陰極間などの放電管１２に印加
することによりこれを点弧し且つ放電を継続させるよう
になっている。

【００１８】この放電管１２には、これに流れる電流を
検出するために管電流検出部として管電流検出回路３８
が接続されており、この検出値は上記圧電トランス３６
の出力を制御して前記放電管１２の発光量を調節するた
めに、誤差増幅回路４０へ入力され、これと基準電圧４
２との差電圧を増幅する。この回路４０からの誤差電圧
を、出力パルス幅が変化される、例えばパルス幅変調を
用いたパルス幅制御回路（ＰＷＭ）４４へ入力し、この
制御回路４４より出力される制御信号により上記チョッ
パー回路のパルス幅を制御してチョッパー回路の出力電
圧Ｖ２を調整するようになっている。

【００１９】次に、本発明の特徴とする圧電トランス３
６の構造について説明する。図２及び図３に示すように
この圧電トランス３６は、非常に薄い圧電セラミック素
板を複数枚積層して成る圧電トランス体４６を有し、こ
の圧電トランス体４６は薄板のような直方体状になって
いる。この図示例においては明確には記載されていない
が、図中左側半分には内部電極が形成されて駆動部とし
て構成され、右側半分は発電部として構成される。この
圧電トランス体４６に幅方向の両側面の略中央にその厚
み方向に銀等により一対の外部入力電極４８Ａ、４８Ｂ
が形成され、またトランス体４６の長手方向の発電部側
端面には、同じく銀等により全面に亘って出力電極５０
が形成されている。

【００２０】そして、この一対の外部入力電極４８Ａ、
４８Ｂに、先の励振回路３４からの出力電圧が入力さ
れ、また、圧電効果により発生した高周波電圧が出力電
極５０より放電管１２へ供給されることになる。本発明
においては、圧電トランス３６は、半波長モードで振動
させるために、トランス長手方向の中央部、すなわち図
示例においては、外部入力電極４８Ａ、４８Ｂが設けら
れた部分を一対の固定部材５２、５２で挟持するように
して例えば接着剤或はバネ機構等を用いて支持固定して
いる。従って、トランスの長手方向の両端は自由端とな
って変形可能状態となり、中央部は固定されて振動或い
は変形しないことから節となる。尚、固定部材５２、５
２に導電性部材を用いれば、振動回路の出力電圧Ｖ２を
この導電性部材を介して圧電トランスに入力することが
可能となる。その結果、図２及び図３に示すような外部
入力電極４８Ａ、４８Ｂへのリード線４６、４６が不要
となり、ハンダ付け等の工数が削減できるだけでなく、
リード線の断線等の事故が防止でき、信頼性が向上す
る。また固定部材５２、５２は外部入力電極４８Ａ、４
８Ｂが設けられた側面部を挟持したが、内部電極５６
Ａ、５６Ｂの形成面の圧電トランス全長の中央部を挟持
（図示せず）しても同様の効果が得られる。

【００２１】次に、この圧電トランス３６の形成方法に
ついて説明する。図４は圧電セラミック素板を示す平面
図、図５及び図６は図４に示す圧電セラミック素板の要
部を示す部分拡大図、図７は圧電トランス体を示す斜視
図である。まず、図４に示すように電気機械変換材料、
例えばチタン酸ジルコン酸鉛系（ＰＺＴ）のセラミック
材により長方形の薄板５４、いわゆるグリーンシートを
形成する。そして、この薄板５４の上側表面の半分、図
中においては左側の略半分に例えば銀−パラジウム合金
などよりなる内部電極５６Ａ、５６Ｂを形成する。この
薄板５４を形成するには、例えばＰｂ（Ｚｒ、Ｔｉ）Ｏ
₃ 粉末に、有機バインダー、可塑剤、有機溶剤等を添加
混合した原材料を用いて、例えばドクターブレード法に
より焼成後の厚さが略１００μｍになるようにプレート
を形成する。この時の長さＬ１及び幅Ｗ１はそれぞれ２
０ｍｍ及び５ｍｍ程度に設定する。次に、この薄板５４
の左半分の表面に、銀−パラジウム合金からなるペース
ト或いは白金ペーストをスクリーン印刷によって固着
し、内部電極５６Ａ、５６Ｂを形成する。この場合、内
部電極５６Ａ、５６Ｂは、ともに薄板表面の図中左側半
分に形成するのであるが、非接続となる外部電極４８
Ａ、４８Ｂの取付部の近傍においてのみ、僅かな幅の絶
縁エリア５８Ａ、５８Ｂを形成し、両者の絶縁を図って
いる。図４（Ａ）と図４（Ｂ）に示すように両絶縁エリ
ア５８Ａ、５８Ｂは、トランスの長さ方向の略中央部に
設けられると共にトランスの幅方向においては相互に反
対側端部に設けられる。

【００２２】従って、後述するように両内部電極５６
Ａ、５６Ｂは、互いに反対側に位置する外部入力電極４
８Ｂ、４８Ａに電気的に接続されることになる。この絶
縁エリア５８Ａ、５８Ｂは微小な矩形状に成形されてい
るが、非分極領域をできるだけ少なくして非変位部分を
最小にするためにはできるだけ面積が小さい方がよく、
従って、図５に示すように外部入力電極、例えば４８Ｂ
と内部電極５６Ａとの間の距離Ｄ１或いはここに介在さ
れる絶縁エリア５８Ａの幅Ｄ１は、駆動時においても両
者が絶縁状態を十分に確保することができる距離、例え
ば１００μｍ程度まで小さくすることができる。この関
係は、反対側の絶縁エリア５８Ｂにおいても同じであ
る。尚、この１００μｍは、薄板５４の１枚の厚みに相
当し、薄板５４の１枚の厚みが、１００μｍより更に薄
くなれば、幅Ｄ１もそれに比例して更に小さくすること
が出来る。

【００２３】また、この幅Ｄ１は、機械的強度及び効率
等をある程度以上高く確保するためには、大きくても最
大２ｍｍを限度とし、この値と上記したセラミック薄板
５４の板厚に略等しい間隙、例えば１００μｍの範囲内
に設定するのがよい。このように、絶縁エリア５８Ａ、
５８Ｂの幅は非常に小さいのであるが、図５において
は、理解を容易とするために誇張して実際よりも幅広に
記載している。また、図５においては絶縁エリアの形状
は、微小な矩形状としたが、両者の絶縁性が確保できて
面積が小さいならばその形状は問わず、従って、図６に
示すように外部入力電極４８Ｂの隅部を中心として直径
Ｄ１の微小な例えば扇形状としてもよい。

【００２４】このように微小な絶縁エリアの部分を除
き、薄板５４の左側半分の表面は完全に内部電極５６Ａ
或いは５６Ｂにより覆われることになり、圧電セラミッ
ク素板６０Ａ、６０Ｂが形成される。次に、このように
形成された圧電セラミック素板６０Ａ、６０Ｂをそれぞ
れ複数板用意し、これらを交互に例えば５〜２０枚複数
板積層し（図１６参照）、圧着した後に１０５０〜１２
００℃の高温下にて１〜５時間焼成することにより、図
７に示すような圧電トランス体４６を得る。この場合、
内部電極同士は、上下方向にセラミック板を介して重ね
合うように配置するのは勿論であり、図中左側半分が駆
動部として構成され、右側半分が発電部として構成され
ることになる。また、圧電トランス体４６の駆動部側端
面には、内部電極の端部が露出状態となっている。

【００２５】この圧電トランス体４６の厚みＴ１は、図
４（Ａ）、図４（Ｂ）に示す厚さ略１００μｍ程度の圧
電セラミック素板６０Ａ、６０Ｂをそれぞれ５枚、計１
０枚用いた場合には１ｍｍ程度となる。尚、内部電極の
保護の目的で、圧電トランス体の上面或いは下面または
上下両面に内部電極を設けていないダミー圧電セラミッ
ク素板を形成するようにしてもよい。尚、この場合の固
定部材５２、５２は図２に示すように素子側面部に設置
してもよいが、外部入力電極４８Ａ、４８Ｂをそれぞれ
ダミー圧電セラミックス素板上に廻り込み延設し（図示
せず）、このダミー圧電セラミックス素板を挟持しても
よい。このように圧電トランス体６２を形成したなら
ば、トランス体６２の長手方向の中央部の両側面すなわ
ち絶縁エリアに対応する部分に厚み方向に亘って一対の
外部入力電極４８Ａ、４８Ｂを形成する。この電極４８
Ａ、４８Ｂの幅Ｌ２は略１〜３ｍｍ程度である。また、
発電部側においてもトランス体６２の長手方向の端面全
面に亘って出力電極５０を形成し、図２に示すような圧
電トランスを完成する。これらの電極の形成は、例えば
前述したようなスクリーン印刷によって精度良く形成す
ることができる。外部電極４８Ａ、４８Ｂは、その幅方
向の半分の部分で異なる一層置きの内部電極と電気的に
接続されることになる。

【００２６】外部入力電極４８Ａ、４８Ｂ及び出力電極
５０の材料としては銀−パラジウム、Ｎｉメッキまたは
Ｎｉ・Ａｕメッキ等を用いることができる。このよう
に、圧電トランスが完成したならば、外部入力電極４８
Ａ、４８Ｂ及び出力電極５０にそれぞれリード線６４、
６５を接続し、駆動部側においては内部電極間に直流電
圧を印加することによりセラミック素板の積層方向、す
なわち図２中において矢印に示すような上下方向に分極
処理を施す。また、発電部側においては内部電極と出力
電極間に直流電圧を印加することにより図中矢印に示す
ようにトランス長手方向に分極処理を施す。分極処理の
条件は、温度１３０℃にて距離１ｍｍ当たり２〜３ＫＶ
の直流電圧を印加した状態で、５分間程の処理を行な
う。従って、極間距離が１００μｍ程度となる内部電極
間には３００Ｖ程度の直流電圧を印加して分極処理を行
い、これに対して、発電部の長さは１０ｍｍ程度となる
ので内部電極−出力電極間には３０ＫＶの直流電圧を印
加する。このようにして、分極処理が完了したならば、
図３に示すように、トランスの長手方向の中央部、すな
わち外部入力電極４８Ａ、４８Ｂが設けられた部分を、
一対の固定部材５２、５２で挟持するようにして例えば
接着剤等を用いて支持固定する。従って、トランスの長
手方向の両端は自由端となって変形可能状態となり、中
央部は固定部材５２、５２により固定されて振動或いは
変形していない節となり、半波長モードで振動させるこ
とが可能となる。尚、本実施例では分極処理に当たり、
外部入力電極４８Ａ、４８Ｂ及び出力電極５０にそれぞ
れリード線６４、６５を接触して分極処理を行ったが、
リード線を接続せず、導電性部材を外部入力電極４８
Ａ、４８Ｂ及び出力電極５０に例えばバネ部材（図示せ
ず）を押着して駆動部及び発電部をそれぞれ分極処理す
ることも可能であり、また前述したように固定部材５２
を導電性部材とし、この固定部材を介して分極処理を行
えば、更に工数を削減することが可能となる。

【００２７】次に、以上のように構成された本実施例の
動作について説明する。まず、図１に基づいて駆動回路
全体の動作について説明すると、直流電源３０からの直
流電圧は、チョッパー回路３２にてパルス幅変調回路４
４からの制御信号により昇圧或いは降圧されて直流電圧
Ｖ２を出力し、この電圧は励振回路３４へ入力される。
この励振回路３４は本発明に係る圧電トランス３６に対
してこの固有振動数に近い周波数で周期的に反転する電
圧Ｖ３を印加し、圧電トランス３６を伸縮振動させる。
すると、圧電トランス３６では圧電効果によって交流の
高い電圧が発生し、この電圧が放電管１２に供給されて
これを点弧し、放電を継続させることになる。

【００２８】この時の放電管の管電流は、管電流検出回
路３８にて検出され、この検出電圧は誤差増幅回路４０
にて基準電圧４２と比較され、誤差電圧を出力する。こ
の誤差電圧に基づいてパルス幅制御回路４４は、パルス
幅変調を行なって制御信号を形成し発光量を調整するこ
とになる。

【００２９】ここで圧電トランス３６の動作について更
に詳しく説明する励振回路３４からの出力電圧Ｖ３を例
えばリード線６４、６４を介して圧電トランス３６の外
部入力電極４８Ａ、４８Ｂに印加すると、この圧電トラ
ンス３６は、その長手方向の中心部が固定部材５２によ
り固定されていることから、中心部は振動せず、その両
端側が振動或いは変位することになり、いわゆる半波長
の振動モードとなる。すなわち、トランスの駆動部側の
内部電極５６Ａ、５６Ｂ間にこの固有振動数に近い交流
電圧を印加すると、共振して電気機械変換作用により発
電部側の出力電極５０に所定の周波数の高い出力電圧が
得られる。

【００３０】ここで、本発明においては図４に示すよう
に駆動部側において内部電極を形成していないエリア
は、いずれか一方の非接続となる外部入力電極４８Ａ、
或いは４８Ｂに対する絶縁性を確保するためだけの非常
に僅かな面積の絶縁エリア５８Ａ或いは５８Ｂの部分だ
けである。このように内部電極の非形成エリアは外部入
力電圧４８Ａ或いは４８Ｂの取付部の周辺部の僅かな面
積部分のみだけであるので、分極処理が十分に施されな
いエリアはこの部分だけとなり、従って、非変位部は非
常に少なくなるので、圧電トランスは全体的に均一に変
形振動する。従って、クラックの発生や内部電極の剥離
の発生を大幅に抑制して、耐久性等を向上させることが
可能となる。

【００３１】この点に関し、従来のトランスにあっては
図１５に示したように、内部電極の絶縁領域２０Ａ、２
０Ｂ（非形成エリア）は細長く、面積的にかなり広く、
変位部分と非変位部分との境界において歪みが発生して
内部応力が集中し、クラック等が発生する原因になって
いたが、本発明においては、上述のように内部電極非形
成エリアは非常に僅かであるため、圧電トランスの変形
（振動）が均一となり、電力効率が向上するばかりでな
く、機械的強度や耐久性が劣化することもない。特に、
外部入力電極４８Ａ、４８Ｂはトランス長手方向の中央
部、すなわち固定部材５２が取り付けられる非変位部分
に設けているので、この電極が剥離することも抑制で
き、耐久性等を一層向上させることができる。

【００３２】また、従来のトランスにあっては、非変位
部分が変位部分の振動を阻害するように作用して、効率
も劣る原因になっていたが、本発明の場合には、上述の
ように非変位部分は非常に僅かな面積であり、変位部分
の振動が非変位部分により抑制されることがほとんどな
くなり、効率も高く維持することができる。更に、本発
明においては、トランスをこの長手方向の中央部で支持
固定するようにして半波長モードで振動させるようにし
たので、トランスの長さ寸法を抑制した状態でも比較的
低い共振周波数を得ることができる。例えば、現状の放
電管１２の駆動回路においては、高周波漏れを抑制して
電力効率を高く維持するためには駆動周波数を１００Ｋ
Ｈｚ以下に抑制する必要があるが、トランスの長さＬ
１、幅Ｗ１、厚さＴ１をそれぞれ２０ｍｍ、５ｍｍ、１
〜２ｍｍに設定して本発明のように半波長モードで振動
させた結果、８０ＫＨｚ程度の共振周波数を得ることが
でき、トランスの小型化と同時に高周波漏れを抑制して
電力効率（９８％）を高めることができた。特に、トラ
ンスの長さ寸法に関しては、従来トランスの寸法が４２
ｍｍ程度であったが、本発明のトランスの場合には、２
０ｍｍに小さくでき、しかも、共振周波数を１００ＫＨ
ｚ以下に押さえることができた。

【００３３】また、半波長モードにすることにより昇圧
比が劣る傾向となるが、内部電極を積層構造とすること
により、比較的小さな入力電圧でも実用上、十分な昇圧
比（４０〜１００倍）を得ることができる。尚、上記実
施例において示した各寸法は、単に一例を示したに過ぎ
ず、例えば圧電セラミック素板の積層枚数も１０枚では
なく、必要に応じて増減してもよく、特に、この厚みは
１枚１００μｍ程度なので、枚数を増やしてもトランス
の厚さ寸法にさほど影響を与えることもない。

【００３４】また、上記実施例では外部入力電極４８
Ａ、４８Ｂと内部電極５６Ａ、５６Ｂの接続状態は、外
部入力電極の幅方向の半分のエリアにて内部電極と接続
されているが、両者の電気的接続距離を増加させて両者
の接続の信頼性を向上させるためには、両者の接続線を
延ばすことが好ましく、そのためには図８に示すように
構成するようにしてもよい。図示例のように、外部入力
電極と接続される側の内部電極の端部、すなわち絶縁エ
リア５８Ａ、或いは５８Ｂが形成された位置に対してト
ランス幅方向の反対側の位置にトランス長手方向（発電
部側）へ僅かな長さで延びる矩形状の内部補助電極６６
を内部電極と同じ材料で形成する。そして、この内部補
助電極６６も外部入力電極４８Ａ、或いは４８Ｂに接続
させることにより、両者の接続部の距離を増大させるこ
とができ、その分、信頼性を上げることができる。この
場合、発電部の分極の均一性を維持するためには、内部
補助電極６６の長さＬ３は、外部入力電極の幅方向の長
さ全体をカバーできるまでの長さとし、できるだけ短く
するのがよい。

【００３５】また、上記実施例では、外部入力電極４８
Ａ、４８Ｂの取付け位置は、振動量がもっとも少ない
節、すなわちトランス長手方向の中央部に設定したが、
これに限定されるものではなく、例えば図９（Ａ）、図
９（Ｂ）に示すように、駆動部の端部に設けるようにし
てもよいし、或いは図１１（Ａ）、図１１（Ｂ）に示す
ように駆動部の長手方向の一側端面に設けるようにして
もよい。この場合にも、絶縁エリア５８Ａ、５８Ｂの形
成は、外部入力電極４８Ａ、４８Ｂの取付部の近傍のみ
とし、それ以外の部分は全部内部電極を形成して内部歪
或いは内部応力の発生をできるだけ抑制する。更には、
トランスの支持固定位置は、図１０及び図１２に示すよ
うに半波長モードの振動を行なわせるために、先に示し
た図３の場合と同様にトランスの長手方向の中央部と
し、この中央部を固定部材５２で支持固定させる。尚、
図８〜図１２に示す実施例においても固定部材に導電性
部材を用い、素子の挟持と電極的接続を兼用させればリ
ード線６４は不要となることは前実施の場合と同様であ
る。この場合の外部入力電極４８Ａ、４８Ｂは振動振幅
の大きい部分に設置するのでＮｉメッキ膜、Ｃｒ−Ａｕ
蒸着膜等、できるだけ薄いものの方が望ましい。

【００３６】上記各実施例では、本発明の圧電トランス
を液晶表示装置のバックライト用放電管の駆動電源回路
に用いた場合について説明したが、これに限定されず、
小型で高電圧を必要とされる電源回路、例えば高圧オゾ
ン発生機の電源回路、複写機のトナー付着用の電源回路
等にも適用することができる。

【００３７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の圧電トラ
ンスによれば次のように優れた作用効果を発揮すること
ができる。全体を積層構造とすると共に内部電極と非接
続の外部入力電極との絶縁エリアを非常に小さくし且つ
半波長の振動モードとすることにより、昇圧比を劣化さ
せることなく、しかも素子の寸法長さを短くした状態で
比較的低い周波数の出力電圧を得ることができる。ま
た、駆動部において、絶縁エリアは外部入力電極の取付
部の近傍のみに設けて他の部分は内部電極を全面的に形
成するようにしたので、従来トランスと比較してトラン
スの非変位部を大幅に減少でき、従って、クラックの発
生等を抑制して耐久性を向上させることができるのみな
らず、変位部の振動が阻害されることも少ないので、そ
の分、効率を上げることができる。

【００３８】特に、外部入力電極の取付位置を、振動の
節となるトランスの支持固定位置に一致させることによ
り、耐久性及び効率を一層向上させることができる。更
に、小型化が達成できることから、コストの削減に寄与
でき、しかも、小型化を達成した状態で１００ＫＨｚ以
下の出力を得ることができるので、例えば液晶表示装置
のバックライト放電管の駆動回路に適用することによ
り、高周波漏れを抑制することができ、効率を大幅に向
上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の係る圧電トランスを用いた放電管駆動
装置を示すブロック構成図である。

【図２】本発明に係る圧電トランスを示す斜視図であ
る。

【図３】図２に示す圧電トランスを支持した状態を示す
平面図である。

【図４】圧電セラミック素板を示す平面図である。

【図５】図４に示す圧電セラミック素板の要部を示す部
分拡大図である。

【図６】図４に示す圧電セラミック素板の要部の変形例
を示す部分拡大図である。

【図７】圧電トランス体を示す斜視図である。

【図８】圧電セラミック素板の変形例を示す平面図であ
る。

【図９】圧電セラミック素板の他の変形例を示す平面図
である。

【図１０】図９に示す圧電セラミック素板を用いた圧電
トランスを示す平面図である。

【図１１】圧電セラミック素板の更に他の変形例を示す
平面図である。

【図１２】図１１に示す圧電セラミック素板を用いた圧
電トランスを示す平面図である。

【図１３】圧電トランスの駆動原理を示す原理図であ
る。

【図１４】圧電トランスの振動モードを示す図である。

【図１５】従来の圧電トランスの内部電極を示す平面図
である。

【図１６】圧電セラミックシートの積層状態を示す図で
ある。

【図１７】従来の圧電トランスを示す斜視図である。

【符号の説明】

２８ 放電管駆動回路 ３０ 直流電源 ３２ チョッパー回路 ３４ 励振回路 ３６ 圧電トランス ４４ パルス幅制御回路 ４６ 圧電トランス体 ４８Ａ、４８Ｂ 外部入力電極 ５０ 出力電極 ５２ 固定部材 ５４ 薄板 ５６Ａ、５６Ｂ 内部電極 ５８Ａ、５８Ｂ 絶縁エリア ６０Ａ、６０Ｂ 圧電セラミック素板 ６４、６５ リード線 ６６ 内部補助電極

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電気機械変換材料からなる薄板の略半分
   の面を覆うようにして内部電極が形成された圧電セラミ
   ック素板を複数枚形成し、この圧電セラミック素板を積
   層して圧電トランス体を形成し、異なった一層置きの前
   記内部電極と共通に接続された一対の外部入力電極を設
   けて駆動部を形成し、この駆動部の反対側の発電部に出
   力電極を設けてなる圧電トランスにおいて、前記内部電
   極には、これに非接続となる前記外部入力電極の取付部
   の近傍においてのみ僅かな幅の絶縁エリアが形成されて
   おり、前記圧電トランス体の長さ方向の略中央部を振動
   の節となるように支持固定することを特徴とする圧電ト
   ランス。
2. 【請求項２】 前記内部電極は、前記薄板の駆動部側に
   おいて前記絶縁エリア以外は前面に形成されていること
   を特徴とする請求項１記載の圧電トランス。
3. 【請求項３】 前記非接触となる外部入力電極と内部電
   極との間に形成される絶縁エリアの幅は、圧電セラミッ
   ク素板の厚さ程度以上であることを特徴とする請求項１
   または２記載の圧電トランス。
4. 【請求項４】 前記外部入力電極は、前記圧電トランス
   体の長さ方向の略中央部である支持固定位置に設けられ
   ることを特徴とする請求項１乃至３記載の圧電トラン
   ス。