(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電振動子矩形板と、該圧電振動子矩形板に電気的信号を入力するために前記圧電振動子矩形板に設けられた入力用電極と、前記圧電振動子矩形板から電気的信号を取り出すために前記圧電振動子矩形板に設けられた出力用電極とを含む圧電トランスにおいて、
前記圧電振動子矩形板の長さ方向一端面からおよそ前記圧電振動子矩形板の長さの２分の１の領域に形成され、且つ前記圧電振動子矩形板の厚さ方向に対して直交し、更に互いに対向する第１の対向電極と、
前記圧電振動子矩形板の残り２分の１の領域の両側面にそれぞれ形成され、且つ電気的に独立するように前記圧電振動子矩形板の長さ方向と平行な線分に沿って複数に分割され、更に互いに対向する複数対の第２の対向電極とを備え、
前記第１の対向電極を前記入力用電極とし、前記複数の対の第２の対向電極を前記出力用電極としたことを特徴とする圧電トランス。
【請求項２】
前記複数対の第２の対向電極の中で前記厚さ方向の両端に位置する第２の対向電極が、前記圧電振動子矩形板の厚さ方向端面にまでそれぞれ延在していることを特徴とする請求項１項記載の圧電トランス。
【請求項３】
圧電振動子矩形板と、該圧電振動子矩形板に電気的信号を入力するために前記圧電振動子矩形板に設けられた入力用電極と、前記圧電振動子矩形板から電気的信号を取り出すために前記圧電振動子矩形板に設けられた出力用電極とを含む圧電トランスにおいて、
前記圧電振動子矩形板の長さ方向一端面からおよそ前記圧電振動子矩形板の長さの２分の１の領域に形成され、且つ前記圧電振動子矩形板の厚さ方向に対して直交し、更に互いに対向する第１の対向電極と、
前記圧電振動子矩形板の残り２分の１の領域の両側面にそれぞれ形成され、且つ電気的に独立するように前記圧電振動子矩形板の厚さ方向と平行な線分に沿って複数に分割され、更に互いに対向する複数対の第２の対向電極とを備え、
前記第１の対向電極を前記入力用電極とし、前記複数の対の第２の対向電極を前記出力用電極としたことを特徴とする圧電トランス。
【請求項４】
前記第２の対向電極の前記厚さ方向両端部が、前記圧電振動子矩形板の厚さ方向両端面にまでそれぞれ延在していることを特徴とする請求項３項記載の圧電トランス。
【請求項５】
前記第２の対向電極が、前記圧電振動子矩形板の端面から長さ方向の４分の１或いは６分の１の位置を含む様にそれぞれ形成されていることを特徴とする請求項３又は請求項４項記載の圧電トランス。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、圧電振動子を用いた圧電トランスに関し、特に１つの圧電振動子上の一対の入力用電極に対し、それぞれ独立した複数対の出力用電極を有することにより、同様の複数の出力が得られる他、出力用電極の形状を変えることにより、複数の様々な所望の出力電圧を容易に得ることができ、更に高集積化にも適した圧電トランスに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
圧電振動子の矩形板を応用したデバイスとして圧電トランスが知られている。現在、圧電トランスに用いる圧電振動子矩形板として圧電セラミックやニオブ酸リチウム単結晶を用いることが多く、一般的な構造としては、図８の概略図に示すように、圧電振動子矩形板１１の表面に電気的信号を入力できる入力対向電極８２ａ，８２ｂと、電気的信号を出力できる出力対向電極８３ａ，８３ｂとがそれぞれ形成されている。また、圧電トランスとしての特性は、共振先鋭度Ｑに大きく依存するが、例えばＱの大きなニオブ酸リチウム単結晶を用いた圧電トランスでは昇圧比５００以上が可能である。ここで入力電圧２Ｖ時の出力電圧は１ｋＶ以上である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
液晶ディスプレイのバックライト点灯や複写機のトナー帯電用などに、大きな電流値は必要としないが１ｋＶ程度の高電圧を必要とする機器は数多くある。
【０００４】
一般に従来の圧電トランスは入力と出力が１：１に対応しているため、複数の出力が必要な場合、所望の電圧の数だけ圧電トランスが必要であるという欠点があった。ここ数年周辺機器の小型化に伴い圧電トランスの小型化が進んでいるが、複数の所望の電圧が必要な場合、従来の方法では所望の電圧数だけ圧電トランスが必要であり膨大なスペースが必要となり小型化には十分対応出来ないという欠点があった。
【０００５】
更に最近では、液晶カラーディスプレイのバックライトとして、１つの液晶ディスプレイに複数のバックライト用冷陰極管を用いるのものが多く、複数のインバータが必要となった。仮に１つのインバータのみを用いるためには、冷陰極管を直列或いは並列に複数接続する必要があるが、直列に接続した場合は、圧電トランスの出力電圧が、１つの冷陰極管の場合の複数倍必要となり、圧電トランスへと負担が大きくなる。さらに並列に接続した場合は、接続した冷陰極管のインピーダンスのバラツキにより、インピーダンスの最小の冷陰極管のみ明るく点灯してしまい、他の冷陰極管は暗いままになってしまうという欠点があった。
【０００６】
以上のように、従来の圧電トランスでは、所望の電圧の数だけ圧電トランスが必要であったが、本発明の技術的課題は、１つの圧電トランスにおいて複数の所望の電圧の出力電圧を得ることにあり、それに伴い周辺機器の小形化、高集積化を容易に可能とする圧電トランスを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明によれば、圧電振動子矩形板と、該圧電振動子矩形板に電気的信号を入力するために前記圧電振動子矩形板に設けられた入力用電極と、前記圧電振動子矩形板から電気的信号を取り出すために前記圧電振動子矩形板に設けられた出力用電極とを含む圧電トランスにおいて、前記圧電振動子矩形板の長さ方向一端面からおよそ前記圧電振動子矩形板の長さの２分の１の領域に形成され、且つ前記圧電振動子矩形板の厚さ方向に対して直交し、更に互いに対向する第１の対向電極と、前記圧電振動子矩形板の残り２分の１の領域の両側面にそれぞれ形成され、且つ電気的に独立するように前記圧電振動子矩形板の長さ方向と平行な線分に沿って複数に分割され、更に互いに対向する複数対の第２の対向電極とを備え、前記第１の対向電極を前記入力用電極とし、前記複数の対の第２の対向電極を前記出力用電極としたことを特徴とする圧電トランスが得られる。
【０００８】
請求項２記載の発明によれば、前記複数対の第２の対向電極の中で前記厚さ方向の両端に位置する第２の対向電極が、前記圧電振動子矩形板の厚さ方向端面にまでそれぞれ延在していることを特徴とする請求項１項記載の圧電トランスが得られる。
【０００９】
請求項３記載の発明によれば、圧電振動子矩形板と、該圧電振動子矩形板に電気的信号を入力するために前記圧電振動子矩形板に設けられた入力用電極と、前記圧電振動子矩形板から電気的信号を取り出すために前記圧電振動子矩形板に設けられた出力用電極とを含む圧電トランスにおいて、前記圧電振動子矩形板の長さ方向一端面からおよそ前記圧電振動子矩形板の長さの２分の１の領域に形成され、且つ前記圧電振動子矩形板の厚さ方向に対して直交し、更に互いに対向する第１の対向電極と、前記圧電振動子矩形板の残り２分の１の領域の両側面にそれぞれ形成され、且つ電気的に独立するように前記圧電振動子矩形板の厚さ方向と平行な線分に沿って複数に分割され、更に互いに対向する複数対の第２の対向電極とを備え、前記第１の対向電極を前記入力用電極とし、前記複数の対の第２の対向電極を前記出力用電極としたことを特徴とする圧電トランスが得られる。
【００１０】
請求項４記載の発明によれば、前記第２の対向電極の前記厚さ方向両端部が、前記圧電振動子矩形板の厚さ方向両端面にまでそれぞれ延在していることを特徴とする請求項３項記載の圧電トランスが得られる。
【００１１】
請求項５記載の発明によれば、前記第２の対向電極が、前記圧電振動子矩形板の端面から長さ方向の４分の１或いは６分の１の位置を含む様にそれぞれ形成されていることを特徴とする請求項３又は請求項４項記載の圧電トランスが得られる。
【００１２】
【作用】
本発明においては、圧電トランスに複数の出力用電極を形成することにより、所望の複数の出力電圧を容易に得ることが可能となる。また、複数の出力電圧を１つの圧電トランスで得ることが可能なため、本発明の圧電トランスを用いれば、周辺機器のより一層の小型化、高集積化が可能となる。
【００１３】
【実施例】
本発明の圧電トランスの実施例について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１４】
図１は請求項１記載の発明の第１の実施例に係る圧電トランスの斜視図であり、図２は図１に示す圧電トランスを図１に示すａ方向から見た側面図である。図１及び図２に示すように、この圧電トランスは、圧電セラミック矩形板（圧電振動子矩形板）１１を用いており、この圧電セラミック矩形板１１の長さ方向一端面からおよそ圧電セラミック矩形板１１の長さの２分の１の領域に、この圧電セラミック矩形板１１の厚さ方向に対して直交する１対の第１の対向電極１２ａ，１２ｂを形成し、この圧電セラミック矩形板１１の残り２分の１の領域の両側面（圧電セラミック矩形板１１の幅方向両端面）に、圧電セラミック矩形板１１の長さ方向と平行な線分に沿って複数に分割され、且つ電気的に独立した平行な対向する３対の第２の対向電極１３ａ，１３ｂ，１４ａ，１４ｂ，１５ａ，１５ｂを形成し、１対の第１の対向電極１２ａ，１２ｂを１次側（入力側）、３対の第２の対向電極１３ａ，１３ｂ，１４ａ，１４ｂ，１５ａ，１５ｂを２次側（出力側）とした。圧電セラミック矩形板１１の寸法は４０ｍｍ×１０ｍｍ×１ｍｍである。
【００１５】
以下に、本実施例による圧電トランスの特性を示す。
【００１６】
ここで負荷抵抗は、ほぼ冷陰極管のインピーダンスである５０ｋΩとし、入力電圧を変化した場合の出力電圧特性を表１に示す。各々の出力用電極とも出力電圧がほぼ一致していることがわかる。さらに、入力電圧を２０Ｖにすることによりφ２．６×１３０ｍｍの冷陰極管を３個並列に点灯することができた。
【００１７】
【表１】
0003577613.tif 000002
【００１８】
図３は請求項１記載の発明の第２の実施例に係る圧電トランスの斜視図であり、図３に示すように、この圧電トランスは、圧電セラミック矩形板１１を用いており、この圧電セラミック矩形板１１の長さ方向一端面からおよそ圧電セラミック矩形板１１の長さの２分の１の領域に、この圧電セラミック矩形板１１の厚さ方向に対して直交する１対の第１の対向電極３２ａ，３２ｂを形成し、この圧電セラミック矩形板１１の残り２分の１の領域の両側面に、圧電セラミック矩形板１１の長さ方向と平行な線分に沿って複数に分割され、且つ電気的に独立し、各々長さの異なる平行な対向する３対の第２の対向電極３３ａ，３３ｂ，３４ａ，３４ｂ，３５ａ，３５ｂを形成し、１対の第１の対向電極３２ａ，３２ｂを１次側、３対の第２の対向電極３３ａ，３３ｂ，３４ａ，３４ｂ，３５ａ，３５ｂを２次側とした。
【００１９】
圧電セラミック矩形板１１の寸法は４０ｍｍ×１０ｍｍ×１ｍｍである。
【００２０】
以下に、本実施例による圧電トランスの特性を示す。
【００２１】
ここで負荷抵抗は、１００ｋΩとし、入力電圧を変化させた場合の出力電圧特性を表２に示す。
【００２２】
【表２】
0003577613.tif 000003
【００２３】
上記表２に示すように、入力電圧の変化に対しても、３つ各々が独立した出力電圧が得られることが分かる。また、この時の出力電圧は電極形状の設計等によりいかようにも変えることが出来る。
【００２４】
図４は請求項２記載の発明に係る圧電トランスの一実施例を示す斜視図であり、図４に示すように、この圧電トランスは、圧電セラミック矩形板１１を用いており、この圧電セラミック矩形板１１の長さ方向一端面からおよそ圧電セラミック矩形板１１の長さの２分の１の領域に、この圧電セラミック矩形板１１の厚さ方向に対して直交する１対の第１の対向電極４２ａ，４２ｂを形成し、この圧電セラミック矩形板１１の残り２分の１の領域の両側面に、圧電セラミック矩形板１１の長さ方向と平行な線分に沿って複数に分割され、且つ電気的に独立した平行な対向する３対の第２の対向電極４３ａ，４３ｂ，４４ａ，４４ｂ，４５ａ，４５ｂを形成し、これらの中で圧電セラミック矩形板１１の厚さ方向の両端に位置する第２の対向電極４３ａ，４３ｂ，４５ａ，４５ｂは、圧電セラミック矩形板１１の厚さ方向両端面（圧電セラミック矩形板１１の上面及び下面）の側縁部まで延在しており、１対の第１の対向電極４２ａ，４２ｂを１次側、２対の第２の対向電極４３ａ，４３ｂ，４４ａ，４４ｂ，４５ａ，４５ｂを２次側としてある。
【００２５】
図５は請求項３記載の発明に係る圧電トランスの一実施例を示す斜視図であり、図５に示すように、この圧電トランスは、圧電セラミック矩形板１１を用いており、この圧電セラミック矩形板１１の長さ方向一端面からおよそ圧電セラミック矩形板１１の長さの２分の１の領域に、この圧電セラミック矩形板１１の厚さ方向に対して直交する１対の第１の対向電極５２ａ，５２ｂを形成し、この圧電セラミック矩形板１１の残り２分の１の領域の両側面に、圧電セラミック矩形板１１の厚さ方向と平行な線分に沿って複数に分割され、且つ電気的に独立した平行な対向する２対の第２の対向電極５３ａ，５３ｂ，５４ａ，５４ｂを形成し、１対の第１の第１の対向電極５２ａ，５２ｂを１次側、２対の第２の対向電極５３ａ，５３ｂ，５４ａ，５４ｂを２次側としてある。
【００２６】
図６は請求項４記載の発明に係る圧電トランスの一実施例を示す斜視図であり、図６に示すように、この圧電トランスは、圧電セラミック矩形板１１を用いており、この圧電セラミック矩形板１１の長さ方向一端面からおよそ圧電セラミック矩形板１１の長さの２分の１の領域に、この圧電セラミック矩形板１１の厚さ方向に対して直交する１対の第１の対向電極６２ａ，６２ｂを形成し、この圧電セラミック矩形板１１の残り２分の１の領域の両側面に、圧電セラミック矩形板１１の厚さ方向と平行な線分に沿って複数に分割され、且つ電気的に独立した平行な対向する２対の第２の対向電極６３ａ，６３，６４ａ，６４ｂを形成し、これら第２の対向電極６３ａ，６３，６４ａ，６４ｂの上記厚さ方向の両端部は、圧電セラミック矩形板１１の厚さ方向両端面の側縁部までそれぞれ延在しており、第１の対向電極６２ａ，６２ｂを１次側、第２の対向電極６３ａ，６３ｂ，６４ａ，６４ｂを２次側としてある。
【００２７】
図７は請求項５記載の発明に係る圧電トランスの一実施例を示す斜視図であり、図７に示すように、この圧電トランスは、圧電セラミック矩形板１１を用いており、この圧電セラミック矩形板１１の長さ方向一端面からおよそ圧電セラミック矩形板１１の長さの２分の１の領域に、この圧電セラミック矩形板１１の厚さ方向に対して直交する１対の第１の対向電極７２ａ，７２ｂを形成し、この圧電セラミック矩形板１１の残り２分の１の領域の両側面に、圧電セラミック矩形板１１の厚さ方向と平行な線分に沿って複数に分割され、且つ電気的に独立した平行な対向する２対の第２の対向電極７３ａ，７３ｂ，７４ａ，７４ｂを形成し、これら第２の対向電極７３ａ，７３ｂ，７４ａ，７４ｂの上記厚さ方向の両端部は、圧電セラミック矩形板１１の厚さ方向両端面の側縁部までそれぞれ延在しており、１対の第１の対向電極７２ａ，７２ｂを１次側、２対の第２の対向電極７３ａ，７３ｂ，７４ａ，７４ｂを２次側としてある。
【００２８】
ここで、１波長の長さ振動モードの節は、長さ方向の各々の端面から４分の１の点であり、３／２波長の長さ振動モードの振動の節は、長さ方向の各々の端面から６分の１と長さの中点であり、第２の対向電極７４，ａ７４ｂが、この長さ方向の４分の１及び６分の１の位置を含む様に、略Ｌ字に形成され、これに対応させて第２の対向電極７３ａ，７３ｂは、逆Ｌ字状に形成されている
最後に圧電振動子矩形板としては、圧電セラミック以外にＬｉＮｂＯ３  単結晶を用いても、同様の効果が得られたこと、更に入力用電極を積層構造とすることにより、共振抵抗を小さくし、各々の出力用電極の昇圧比を大きく出来たことをつけ加えておく。
【００２９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の圧電トランスは１つの入力用電極に対し複数の出力用電極を有することにより、所望の複数の出力電圧を容易に得ることができ、特性に優れた小型化、高集積化が可能な圧電トランスを得ることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】請求項１記載の発明の第１の実施例に係る圧電トランスの斜視図である。
【図２】図１に示す圧電トランスを図１に示すａ方向から見た側面図である。
【図３】請求項１記載の発明の第２の実施例に係る圧電トランスの斜視図である。
【図４】請求項２記載の発明の一実施例に係る圧電トランスの斜視図である。
【図５】請求項３記載の発明の一実施例に係る圧電トランスの斜視図である。
【図６】請求項４記載の発明の一実施例に係る圧電トランスの斜視図である。
【図７】請求項５記載の発明の一実施例に係る圧電トランスの斜視図である。
【図８】従来の圧電トランスの一例の斜視図である。
【符号の説明】
１１  圧電セラミック矩形板
１２ａ，１２ｂ  第１の対向電極
１３ａ，１３ｂ  第２の対向電極
１４ａ，１４ｂ  第２の対向電極
１５ａ，１５ｂ  第２の対向電極
３２ａ，３２ｂ  第１の対向電極
３３ａ，３３ｂ  第２の対向電極
３４ａ，３４ｂ  第２の対向電極
３５ａ，３５ｂ  第２の対向電極
４２ａ，４２ｂ  第１の対向電極
４３ａ，４３ｂ  第２の対向電極
４４ａ，４４ｂ  第２の対向電極
４５ａ，４５ｂ  第２の対向電極
５２ａ，５２ｂ  第１の対向電極
５３ａ，５３ｂ  第２の対向電極
５４ａ，５４ｂ  第２の対向電極
６２ａ，６２ｂ  第１の対向電極
６３ａ，６３ｂ  第２の対向電極
６４ａ，６４ｂ  第２の対向電極
７２ａ，７２ｂ  第１の対向電極
７３ａ，７３ｂ  第２の対向電極
７４ａ，７４ｂ  第２の対向電極
【図１】
0003577613.tif 000004
【図２】
0003577613.tif 000005
【図３】
0003577613.tif 000006
【図４】
0003577613.tif 000007
【図５】
0003577613.tif 000008
【図６】
0003577613.tif 000009
【図７】
0003577613.tif 000010
【図８】
0003577613.tif 000011