(57)【要約】【課題】  従来の圧電トランスを搭載した圧電インバータは、冷陰極放電管と導光板あるいは構造物の間で、ドライブ周波数が高いために多くの無効電流が流れて、高い発熱と共に低効率の温床となっていた。【解決手段】  圧電トランスの全長を約７５ｍｍないし８５ｍｍから構成して、ラムダモード（２次モード）の共振周波数を３０ｋＨｚないし４０ｋＨｚに低周波数化することにより、ベンディングモードの繰り返し回数を約半値から１／３に減少させたことで得た高効率で、ハイパワーの圧電トランスを用いて、大電力駆動の圧電インバータを実現した。【選択図】  図１
2006158171.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電セラミックスから成る圧電トランスが、３０ｋＨｚないし４０ｋＨｚ前後の比較的低周波数のラムダモード（２次モード）の共振周波数を用いてドライブされることを特徴とする圧電インバータ。
【請求項２】
圧電セラミックスから成る圧電トランスが、３０ｋＨｚないし４０ｋＨｚ前後の比較的低周波数のラムダモード（２次モード）の共振周波数を用いて数本以上の冷陰極放電管をドライブすることを特徴とする圧電インバータ。
【請求項３】
圧電セラミックスから成る圧電トランスが、３０ｋＨｚないし４０ｋＨｚ前後の比較的低周波数のラムダモード（２次モード）の共振周波数を用いて数拾ワット以上の電力でドライブされることを特徴とする圧電インバータ。
【請求項４】
圧電セラミックスから成る圧電トランスの全長が、７５〜８５ｍｍ前後の長さから構成されて、比較的低周波数のラムダモード（２次モード）の共振周波数を用いてドライブされることを特徴とする圧電インバータ。
【請求項５】
圧電セラミックスから成る圧電トランスが、複数の入力部と複数の出力部から構成されて、比較的低周波数の３０ｋＨｚないし４０ｋＨｚ前後のラムダモード（２次モード）の共振周波数を用いてドライブされることを特徴とする圧電インバータ。
【請求項６】
圧電セラミックスから成る圧電トランスにおいて、比較的低周波数の３０ｋＨｚないし４０ｋＨｚ前後のラムダモード（２次モード）で共振する圧電トランスが、第２の領域及び第４の領域となる入力部と、第１の領域及び第５の領域となる出力部と、第３の領域となる未分極部から成る剛体部の、前記の５領域から構成されたことを特徴するハイパワー圧電トランスを用いた圧電インバータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、液晶テレビ等のバックライトに用いられる、ハイパワー圧電インバータに関する。
【背景技術】
【０００２】  従来の圧電インバータにおいては、出力が３Ｗ程度の、液晶のバックライトサイズでは、１５インチないし１７インチ程度を最大とする、主にコンピュータ用小ワット数の圧電トランスと、前記の圧電トランスを搭載した圧電インバータが開発されて実用されてきた。（例えば非特許文献１参照）【０００３】
【非特許文献１】「ＮＩＫＫＥＩ  ＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣＳ  １９９４．１１．７（Ｎｏ．６２１）」
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】  従来の圧電インバータにあっては、直径が２ｍｍ程度で長さが２５０ｍｍ程度の冷陰極放電管を、３Ｗ程度の出力仕様で、前記したように主に１５インチから１７インチ程度のノートパソコン向けに開発されて実用されてきたが、これに加えて最近液晶テレビ市場などの大型液晶ディスプレイ市場が前年度比で２倍以上に伸びて、３０型及び４０型などの大型液晶テレビの市場が飛躍的に拡大してきている。【０００５】  さらにまた最近、映画館なみの臨場感や迫力を得る目的で、縦横比が１：１．４程度の６５インチの大型液晶テレビが初めて商品化された。これらの液晶テレビには、１３００ｍｍ〜１５００ｍｍ前後となる長管の冷陰極放電管が３５本前後の数、搭載されている。【０００６】  本発明は、このように大型化する液晶バックライトのハイパワー化及び大電力化を高効率に実現しようとするものであり、これまでの圧電トランスを昇圧手段として用いた圧電インバータでは、圧電トランス１台で、１本の冷陰極放電管をドライブするか、比較的大電力を出力できるタイプでも、例えば直径が３ｍｍで、長さが６８０ｍｍ程度の冷陰極放電管を圧電トランス１台で、１５Ｗの駆動を最大とした。また両端駆動方式でもあわせて３０Ｗ程度を駆動するものが、最大のドライブワット数となっていた。（特許文献１  特願２００３−４０３７９７）【０００７】
【特許文献１】特願２００３−４０３７９７号
【課題を解決するための手段】
【０００８】  液晶表示装置の光源は、平面光源を得る為に、様々な工夫が施されているが、３０インチ〜４０インチの大きさの液晶テレビでは、３０本ないし４０本の冷陰極放電管をその光源として使用している。
前記の放電管には、前述したように例えば直径が３ｍｍで、長さが６８０ｍｍ程度のものが使用されて、放電管と導光板の隙間寸法は、０．５ｍｍ〜１．０ｍｍ程度に近接して固定されることで、放電管の点灯時の等価回路は、前記の放電管の高電圧部から低電圧部に向けて、実在しない無数のカップリング・コンデンサが多数個並んだ等価回路を示して、前記の無数の実在しないカップリング・コンデンサに無効電流が点灯時には供給されるので、高い発熱と共に低効率の温床となってきた。【０００９】  このカップリング・コンデンサを介して流れる漏れ電流の大きさは、現行の高周波数（８０ｋＨｚ〜１１５ｋＨｚ）でドライブされる現行の圧電インバータでは、無視できない大きさとなり、実装効率の悪いインバータとなってきた。【００１０】  本発明は上記目的を達成するために、以下に述べるように、圧電トランスと圧電インバータの共振周波数、及びドライブ周波数に着目したものである。
本発明によるラムダモード（２次モード）を用いた、圧電セラミックトランスの全長は約８２ｍｍで、幅が約１５ｍｍ及び厚さが１〜３ｍｍ程度の、前記の圧電トランスの共振周波数は、約３０ｋＨｚとなった。また圧電セラミックトランスの長さが約７５ｍｍで、幅が約１５ｍｍ及び厚さが１〜３ｍｍ程度の、前記の圧電トランスのラムダモード（２次モード）の共振周波数は、約４０ｋＨｚ前後と、共に前述のこれ迄の圧電トランスのドライブ周波数に比べてほぼ半値あるいはそれ以下のドライブ周波数を実現することができた。
【発明の効果】
【００１１】  上記したように、これまでに用いられてきた８０〜９０ｋＨｚのドライブ周波数による圧電トランスのベンディングモードの繰り返し回数は、１秒間にほぼ８万回であったものが、共振周波数が４０ｋＨｚのものは、この半値の４万回に減少し、さらに３０ｋＨｚの圧電トランスの繰り返し回数は、１秒間に３万回に減少して、８０ｋＨｚに比べて１／２．７から１／３に減少した。この効果により前記したように、冷陰極放電管の実装時の等価回路は高圧部から低圧部に向けて、実在しない無数のカップリング・コンデンサが列なった形と成るので、前記のカップリング・コンデンサに流れる無効電流が４０ｋＨｚのドライブ時には半値に減少して、また３０ｋＨｚのドライブ時には、約１／３程度の値に減少するという、効果を発揮できるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】  以下、本発明の実施の形態を図１を用いて説明する。【００１３】  図１に示すように、例えば長さ７５〜８２ｍｍ、幅１５ｍｍ、厚さ１〜３ｍｍ程度の単体の圧電セラミックスの両端面に、Ｅ面電極１及びＧ面電極２を付与した、前記の圧電トランスを長さ方向にほぼ２：２：１：２：２の割合となるように圧電トランスの領域が分割される。第１の領域と第５の領域は出力部である。矢印で示すように左側と右側では、分極の向きが１８０度異なる位相関係に分極してある。第２の領域と第４の領域は入力部で、矢印で示すように分極の向きが１８０度異なる位相関係に分極してある。第３の領域は剛体部で未分極部となっている。前記圧電トランスをドライブするには、入力端子３及び４を接続してひとまとめとし、また他の入力端子５及び６を接続して別のひとまとめとして、前記のひとまとめとした両入力端子にドライブ信号を印加すると、Ｅ面電極１及びＧ面電極２には１８０度位相の異なる、高電圧の信号が同時出力される。【００１４】  以上の構成によって成る圧電セラミックスから成る圧電トランスは、超音波振動励振の中央部が、未分極で振動せず強固な剛体部として機能することで、ハイパワードライブ時に、繰り返し振動による軟化から発生する捩り方向振動モードや、蛇行方向振動モードを、共に抑制する効果を発して、前記した構成がロス系を小さくする方向に働き、この振動モードに起因する効果で、圧電インバータ効率が５０Ｗ程度のドライブ時にも、８０Ｗないし１００Ｗ以上の大電力ドライブ時においても、共に９０％ないし９５％という高効率を初めて実現した。また圧電トランスの温度上昇も、室温プラス１０度〜２０度程度の温度上昇で、飽和に達した。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の基本的な実施形態を示す圧電トランスの斜視図
【符号の説明】
【００１６】１  Ｅ面電極
２  Ｇ面電極
３、４、５、６  入力端子
７、８  出力端子
【図１】
2006158171.tif 000003