(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
厚み方向に分極されると共に入力電極が形成された入力領域と、長手方向に分極されると共に出力電極が形成された出力領域とを有する積層構造の圧電トランス素子の入力領域構造であって、
複数の圧電体の層間に配置された前記入力電極としての複数の内部電極と、少なくとも前記圧電トランス素子の長手方向の端面に形成された第１及び第２の外部電極とを前記入力領域に有し、
前記複数の内部電極は、前記第１または第２の外部電極によって１層毎に交互に接続されており、且つ前記第１及び第２の外部電極が、前記圧電体を介して隣接配置された内部電極間の距離の少なくとも５倍離間して形成されていることを特徴とする圧電トランス素子の入力領域構造。
【請求項２】
前記第１及び第２の外部電極は、更に、前記圧電トランス素子の外形を構成する複数の面のうち、最も面積が大きい２つの面の何れか一方の面にまで延長されて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素子の入力領域構造。
【請求項３】
前記複数の内部電極は、前記圧電トランス素子に内包されていることを特徴とする請求項１または請求項２記載の圧電トランス素子の入力領域構造。
【請求項４】
前記出力電極は、前記出力領域側の前記圧電トランス素子の長手方向の端面に形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れかに記載の圧電トランス素子の入力領域構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、圧電トランス素子の入力領域構造に関し、例えば、冷陰極管の点灯等に用いて好適な圧電トランス素子の入力領域構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ノート型のパーソナルコンピュータ等の液晶表示器のバックライトには、一般的に冷陰極管が用いられている。この冷陰極管は、点灯時に１ｋＶ程度の高電圧を必要としながらも、連続点灯中には数１００Ｖ程度の電圧を必要とし、点灯時に必要な電圧と比較して極端に低い電圧で連続点灯させることができる。このような冷陰極管の動作特性は、圧電トランス素子が有する動作特性に類似しているため、近年、冷陰極管用の電源として圧電トランス素子を備える昇圧モジュールが用いられるようになってきている。
【０００３】
圧電トランス素子としては、例えば図５に示すようなローゼン(Rosen)型の圧電トランス素子が一般に広く知られている。
【０００４】
図５は、一般的なローゼン型の圧電トランス素子を示す斜視図である。同図において、圧電トランス素子１０６は、短冊形状を有しており、同図左側の半分は入力領域、そして同図右側の半分は出力領域である。入力領域の上部及び下部には、入力電圧を印加する入力電極である外部電極１０１，１０２、そして出力領域の端面には、昇圧された交流電圧を取り出す出力電極である外部電極１０３が設けられている。圧電トランス素子１０６の材質及び長さから求まる共振周波数を有する交流電圧（入力電圧）を、外部電極１０１，１０２の間に印加すると、圧電トランス素子１０６は長手方向に機械的な振動を起して共振する。この機械的な振動により、入力側及び出力側に共通のグランド電極としての外部電極１０１または外部電極１０２の何れか一方の電極と、外部電極１０３との間には、昇圧された交流電圧が発生する。ここで、出力電圧と入力電圧との比である昇圧比は、出力電極間の距離と入力電極間の距離との比に比例する。
【０００５】
従来、圧電トランス素子には、図５に示したような単板型の圧電トランス素子が用いられていたが、単板型の圧電トランス素子を備えた昇圧モジュールでは、１０倍程度の昇圧比しか得られないため、ノートパソコン用の冷陰極管を点灯させるためには前段に更に昇圧用の巻線トランスを備える必要があった。そこで、入力領域の圧電体層の電極間距離を小さくする、即ち、厚みの薄い圧電体と内部電極とを複数積層した構造の圧電トランス素子を形成することにより、単板型の圧電トランス素子と比較して昇圧比が高く、前段の巻線トランスを不要とする試みがなされている。
【０００６】
このような積層型の圧電トランス素子においては、入力領域における内部電極同士の電気的な接続が必須であり、その具体的な方法として、例えば、特開平７−３０２９３８号では、入力領域における各内部電極間の電気的な接続を行なうべく、圧電トランス素子の側面或いは端面に電極を設ける方法が提案されている。また、特願平８−５２５５３号では、圧電トランス素子の内部に設けた層間接統導体により、入力領域における各内部電極間の電気的な接続を行なう方法が提案されている。
【０００７】
そして、このような方法によって各内部電極間の導通を取った後、それら内部電極に入力電圧を印加するための電極（入力電極）及び当該圧電トランス素子を分極するための２つの外部電極として、例えば特開平１０−４１５５９号では、圧電トランス素子の外形を構成する複数の面のうち最も面積が大きい２つの面にそれぞれ外部電極が設けられた圧電トランス素子が提案されている。
【０００８】
また、本願出願人は、先行する特開平１０−８４１４３号において、当該２つの外部電極を、当該最も面積が大きい２つの面の一方に設けた圧電トランス素子を提案している。本願出願人によるこの圧電トランス素子は、ケースに収納したときの厚みの低減に有効であり、また、最も面積が大きい何れかの面に入力電極が２つとも設けられているため、それら入力電極をはんだ付けする製造工程において当該圧電トランス素子の表裏をひっくり返す必要がない等の特徴を有しており、実装性に優れたものである。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記本願出願人による圧電トランス素子においては、更なる研究の過程において、上述した構成の２つの入力電極問の距離が近すぎると、当該圧電トランス素子の振動に不整振動が加わり、その不整振動によって昇圧効率が低下するということが判明した。
【００１０】
そこで本発明は、実装性及び昇圧効率に優れた圧電トランス素子の入力領域構造の提供を目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明に係る圧電トランス素子の入力領域構造は、以下の構成を特徴とする。
【００１２】
即ち、厚み方向に分極されると共に入力電極が形成された入力領域と、長手方向に分極されると共に出力電極が形成された出力領域とを有する積層構造の圧電トランス素子の入力領域構造であって、
複数の圧電体の層間に配置された前記入力電極としての複数の内部電極と、少なくとも前記圧電トランス素子の長手方向の端面に形成された第１及び第２の外部電極とを前記入力領域に有し、
前記複数の内部電極は、前記第１または第２の外部電極によって１層毎に交互に接続されており、且つ前記第１及び第２の外部電極が、前記圧電体を介して隣接配置された内部電極間の距離の少なくとも５倍離間して形成されていることを特徴とする。
これにより、実装性及び昇圧効率に優れた圧電トランス素子の入力領域構造を実現する。
【００１３】
また、例えば前記第１及び第２の外部電極は、更に、前記圧電トランス素子の外形を構成する複数の面のうち、最も面積が大きい２つの面の何れか一方の面にまで延長されて形成されても、或いは前記複数の内部電極は、前記圧電トランス素子に内包されていてもよい。
【００１４】
また、上記の何れの場合においても、前記出力電極は、前記出力領域側の前記圧電トランス素子の長手方向の端面に形成されているとよい。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る圧電トランス素子の実施形態を図面を、参照して詳細に説明する。
【００１６】
尚、以下の説明において、圧電トランス素子の長手方向の端面とは、該素子をλモードやλ／２モード等で駆動した場合に振動の節となる位置を含まない面をいう。
【００１７】
また、本実施形態では、本願出願人が先行する特願平１０−１８７７４９号（本願出願時においては未公開である）において提案している圧電トランス素子、即ち、当該素子の長手方向の２つの端面にて当該素子の駆動と支持とが可能な圧電トランス素子を基本として、当該素子の外形を構成する複数の面のうち最も面積が大きい２つの面のうち何れか一方の面（以下、本実施形態では天井面と称する）にまで２つの入力電極が延長されている圧電トランス素子を例に説明するが、２つの入力電極が少なくとも入力領域の端面に存在する圧電トランス素子であれは、本発明は適用できる。
【００１８】
図１は、本発明の一実施形態としての圧電トランス素子を示す斜視図である。図２は、図１の圧電トランス素子の正面図である。また、図３は、図２のＡ−Ａ’断面図である。
【００１９】
図１から図３に示すように、本実施形態において、入力電圧を印加するための外部電極（入力電極）１及び２は、圧電トランス素子６の入力領域の長手方向の端面から天井面にかけて設けられている。また、当該素子の出力領域の長手方向の端面には、昇圧された高電圧を取り出す外部電極（出力電極）３が設けられている。このような構造のため、本実施形態における圧電トランス素子６は、ケースに収納したときの厚みの低減に有効であり、外部電極１及び２をはんだ付けする製造工程において当該圧電トランス素子の表裏をひっくり返す必要がなく、実装性に優れるという第１の特徴を有する。
【００２０】
入力領域における内部電極の構造については、上記の特願平１０−１８７７４９号にて提案しているため本願における詳細な説明は省略するが、ここで、圧電トランス素子６の製造工程に沿って概説すれば、まず、圧電トランス素子６の入力領域には、Ａｇ／Ｐｄ＝７０／３０の銀・パラジウムペーストである内部電極１ａ，２ａが、焼成後の厚みが略１００マイクロメータになる薄板状の圧電体グリーンシートを挟んで交互に複数積層されており、且つ内包された構造を有している。また、内部電極１ａ，２ａは、それぞれ外部電極１，２と接続するための突起を有している。尚、各内部電極は、圧電トランス素子に内包する構造ではなく、側面に露出した構造としてもよい。
【００２１】
次に、焼成前の内部電極１ａ，２ａと圧電体グリーンシートとが積層された圧電体を焼成する。次に、その焼成された圧電体に外部電極１から３を銀ペーストにて印刷し、略８５０℃で導体を焼き付ける。そして、一般的な方法により当該圧電体を分極することにより圧電トランス素子６を得る。
【００２２】
ここで、本実施形態における圧電トランス素子６の第２の特徴について説明する。
【００２３】
本実施形態では、当該焼成後の圧電体に外部電極１及び２を印刷するに際して、それら２つの外部電極間の距離Ｌを、内部電極１ａと２ａとの層間距離Ｄの少なくとも５倍以上離間するように印刷する。このように離間させて配置するのは、距離Ｌがこれより近くなると、分極に際して外部電極１及び２の近接した部分の表面に、無視し得ない分極領域が発生する。即ち、当該圧電体の入力領域において、本来は当該圧電体を厚み方向（図３の上下方向）に均一に分極したいのにも関わらず、その方向に分極することが十分にできないために、分極後に圧電トランス素子６として実際に外部電極１及び２に入力電圧を印加して駆動すると、当該素子を入力領域において共振させようとする方向とは垂直な方向に無用な振動力が発生する。この無用な振動力は、ノイズとなって共振状態を阻害するため、結果として圧電トランス素子６としての昇圧効率の低下を招く。
【００２４】
図４は、入力電極間の距離と内部電極間の距離との関係が異なる圧電トランス素子を駆動したときの昇圧効率を示す図であり、各素子の駆動に際しては、５０ｋオームの負荷を接続し、入力電圧９．０Ｖ、出力３Ｗで駆動させた。
【００２５】
同図に示すように、外部電極１及び２間の距離Ｌを、内部電極間の距離Ｄの５倍以上としたときに、昇圧効率が最も高くなることが判る。
【００２６】
ここで、天井面における外部電極１及び２の端面からの長さと距離Ｌとの関係について説明すれば、外部電極１及び２の端面からの長さが長くなる程、外部電極間の素子の幅方向の分極の影響を受けて昇圧率は低下する。しかしながら、本願出願人による実験によれば、天井面における外部電極の長さと昇圧効率との関係は、距離Ｌが大きくなるに従ってそれほど顕な変化はなくなり、Ｌ／Ｄを５より大きくした場合には、当該外部電極の長さを変えても昇圧効率の変化しないという関係があり、本実施形態と略同様な関係であることが実験により判った。
【００２７】
また、上述した本実施形態では、外部電極１及び２が天井面まで延長された圧電トランス素子６を一例として説明したが、外部電極１及び２が入力側の端面にだけ設けられた圧電トランス素子の場合の外部（入力）電極間の距離Ｌと、内部電極間の距離Ｄとの関係は、上記の天井面にまで外部電極が伸びている場合と比較してＬ／Ｄによる昇圧効率の変化は少ないものの、Ｌ／Ｄが５より小さくなると昇圧効率が僅かに低下するという関係があり、本実施形態と略同様な関係であることが実験により判った。
【００２８】
尚、上述した実施形態では、焼成後の外部電極１及び２の厚さを５μｍとした場合を例に説明した。ここで、内部電極１ａ及び２ａの厚さ及び内部電極間の距離Ｄについて上記の実施形態と同一の条件（値）とし、外部電極１及び２の厚さを変化させた場合における距離Ｌとの関係について説明すれば、外部電極１及び２の厚さを１〜２０μｍの範囲で変化させた場合にも、外部電極間での圧電体の分極状態に影響は殆どないため、外部電極の厚さは考慮する必要はない。従って、外部電極１及び２の厚さの違いによる昇圧効率への影響は殆ど無く、図４の結果が適用できる。
【００２９】
また、本実施形態では、外部電極１及び２のそれぞれの幅を、図２に示すように、圧電トランス素子６の幅方向のエッジ部分には届かない幅としたが、これに限られるものではなく、上述した外部電極間の距離Ｌと内部電極間の距離Ｄとの関係が満足されていれば、外部電極の幅が圧電トランス素子６の幅方向の端面にまで達する幅を有していても、図４の実験結果を適用することができる。
【００３０】
このように、上述した圧電トランス素子６によれば、実装性に優れているのは言うに及ばず、更に昇圧効率に優れた圧電トランス素子を実現することができる。
【００３１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、実装性及び昇圧効率に優れた圧電トランス素子の入力領域構造の提供が実現する。
【００３２】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態としての圧電トランス素子を示す斜視図である。
【図２】図１の圧電トランス素子の正面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ’断面図である。
【図４】入力電極間の距離と内部電極間の距離との関係が異なる圧電トランス素子を駆動したときの昇圧効率を示す図である。
【図５】一般的なローゼン型の圧電トランス素子を示す斜視図である。
【符号の説明】
１〜３，１０１〜１０３：外部電極，
１ａ，２ａ：内部電極，
６，１０６：圧電トランス素子，
【図１】
0004077083.tif 000002
【図２】
0004077083.tif 000003
【図３】
0004077083.tif 000004
【図４】
0004077083.tif 000005
【図５】
0004077083.tif 000006