(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれ矩形単板型の第１、第２の圧電トランス本体（１）、（２）を備え、これら第１、第２の圧電トランス本体（１）、（２）は、各々が本体の厚さ方向に互いに同方向に分極されかつ両面に一次側電極（３ａ、３ａ’）、（４ａ、４ａ’）を有する入力側としての一次側（３）、（４）および本体の長さ方向に互いに逆方向に分極されかつ本体の長さ方向端面に二次側電極（５ａ）、（６ａ）を有する出力側としての二次側（５）、（６）を有し、両端を第１、第２の圧電トランス本体（１）、（２）の一次側電極（３ａ、３ａ’）、（４ａ、４ａ’）に並列に接続した電源Ｖ０と、両端を第１、第２の圧電トランス本体（１）、（２）の二次側電極（５ａ）、（６ａ）間に接続した冷陰極管Ｌとでなることを特徴とする圧電トランスの駆動装置。
【請求項２】
それぞれ矩形単板型の第１、第２の圧電トランス本体（１）、（１）を備え、これら第１、第２の圧電トランス本体（１）、（１）は、各々が本体の厚さ方向に互いに逆方向に分極されかつ両面に一次側電極（３ａ、３ａ’）、（３ａ’、３ａ）を有する入力側としての一次側（３）、（３）および本体の長さ方向に互いに同方向に分極されかつ本体の長さ方向端面に二次側電極（５ａ）、（５ａ）を有する出力側としての二次側（５）、（５）を有し、両端を第１、第２の圧電トランス本体（１）、（１）の一次側電極（３ａ、３ａ’）、（３ａ’、３ａ）に並列に接続した電源Ｖ０と、両端を第１、第２の圧電トランス本体（１）、（１）の二次側電極（５ａ）、（５ａ）間に接続した冷陰極管Ｌとでなることを特徴とする圧電トランスの駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、パソコン等に用いられている液晶を裏側から光で照らすバックライト用の光源に使用される冷陰極管の駆動回路や、その他テレビジョン受像機、電子複写機などの直流高電圧発生装置等に用いられる圧電トランスの駆動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来この種の圧電トランスは、例えば図５に示すように、矩形板形が用いられている。図において１１は一次側（入力側）で表裏にはそれぞれ一次側電極１１ａが設けられ、また、１２は二次側（出力側）でその端部には出力取出用の二次側電極１２ａが設けられている。
【０００３】
また、矢印はそれぞれ分極方向を示すもので、一次側１１は厚さ方向に高電界で分極し、かつ二次側１２は長さ方向に分極し、一次側１１に長さ寸法で決まる固有共振周波数の電圧を入力すると、逆圧電効果により機械振動が生じ圧電効果によって振動に応じた高電圧が二次側１２から出力されるようになっている。
【０００４】
しかして、従来上記形状（矩形板形）のものはそれ自体の昇圧比が低いために、冷陰極管を点灯させる場合、前段に巻線トランス等の昇電圧用手段が必要であった。
【０００５】
これを解決するために近年積層型圧電トランスが活発に検討されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この積層型圧電トランスでは、昇圧比は高いものの内部電極に用いる材料コストが高いことや層間での剥離等、信頼性に問題がある。
【０００７】
また、昇圧比を高くするために、図６に示すような構成の対称三次ローゼン型トランスがあるが、図５に示したような２ヵ所の節（振動が生じない部分で、ノード点という）を有する従来の一般的な二次ローゼン型のものに比べて長さが同じであっても周波数が高くなってしまい、周波数が高くなると圧電トランスと接続され駆動される冷陰極管からの漏れ電流が大きくなるので、インバータの効率の観点から考えると好ましくない。
【０００８】
また、従来方式の三端子方式の圧電トランスであれば設計上不便であることや漏れ電流等も考慮しなければならない、という課題があった。
【０００９】
この発明は上記のことに鑑み提案されたもので、その目的とするところは、積層型でなく単板タイプであっても高い昇圧比を得ることができ、しかも四端子であるため、設計が容易になり、圧電インバータとして用いた場合には漏れ電流についても従来型よりも低減し得る圧電トランスの駆動装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、それぞれ矩形単板型の第１、第２の圧電トランス１、２を備え、これら第１、第２の圧電トランス本体１、２は、各々が本体の厚さ方向に互いに同方向に分極されかつ両面に一次側電極３ａ、３ａ’、４ａ、４ａ’を有する入力側としての一次側３、４および本体の長さ方向に互いに逆方向に分極されかつ本体の長さ方向端面に二次側電極５ａ、６ａを有する出力側としての二次側５、６を有し、両端を第１、第２の圧電トランス本体１、２の一次側電極３ａ、３a’、４ａ、４ａ’に並列に接続した電源Ｖ０と、両端を第１、第２の圧電トランス本体１、２の二次側電極５ａ、６ａ間に接続した冷陰極管Ｌとでなる構成とし、上記目的を達成している。
また、一次側３、３の分極は厚さ方向に対し逆方向とし、二次側５、５はそれぞれ長さ方向に対し同方向に分極し、一次側電極３ａ、３ａ’、３ａ’、３ａに並列に電源Ｖ０を接続し、二次側電極５ａ、５ａ間に冷陰極管Lを接続してなる構成とし、上記目的を達成している。
【００１１】
【発明の実施の形態】
いわゆるローゼン型圧電トランスはＰＺＴ等の圧電セラミックスに一次、二次の電極を設け、それぞれ高電界で分極したものである。一次側の長さ方向で決まる固有共振周波数の電圧を印加すると、逆圧電効果により素子が振動し、圧電効果により振動に見合っただけの電圧が二次側から取出すことができる。
【００１２】
ところで、圧電体はセラミックスのある方向に高電界をかけ、結晶軸を揃えることで得ることができる。そして、圧電体には、張力を加えたときにその力に対する座標軸の正の向きに正の電荷を発生させる（圧電の符号が正）ものと負の電荷を発生させる（圧電の符号が負）ものがある。そこで、同じ材料でできた圧電トランスの二次側あるいは一次側の分極を逆にした場合、一次側に共振周波数の電圧を印加するとそれぞれ異符号の同じ大きさの電位が二次側に発生する。
【００１３】
上記のことに鑑み、この発明は単板の圧電トランスを２つ用い、一次側の分極方向をそれぞれ同方向にし、二次側を逆としたり、或いは一次側の分極方向を逆とし、二次側を同方向とし、各圧電トランスの各々二次側間に負荷を接続し、一方の二次側に正の電位、他方の二次側に負の電位を発生させ、冷陰極管を挟んで大きな電位差を生じさせるようにし、高い昇圧比を期待できるようにしたものである。
【００１４】
【実施例１】
図１は本発明の第１実施例を示す。この実施例では矩形板形の第１の圧電トランス本体１と、同形状の第２の圧電トランス本体２とを備えている。図示の状態において、これら第１、第２の圧電トランス本体１，２のほぼ左半部はそれぞれ一次側３，４となっており、反対側の右半部は二次側５，６となっている。
【００１５】
そして、特徴的なことは、一次側３，４は矢印で示すように、厚み方向は同方向に分極されているが、二次側５，６はその長さ方向においてそれぞれ矢印で示すように逆に分極されている。
【００１６】
なお、周知のように各一次側３，４の表裏面にはそれぞれ一次側電極３ａ，３ａ′，４ａ，４ａ′が設けられ、二次側５，６の外端部には出力取出用の二次側電極５ａ，６ａが設けられる。
【００１７】
また、第１の圧電トランス本体１の表面側の一次側電極３ａには電源Ｖ０の一端が接続され、かつ一次側電極３ａは第２の圧電トランス本体２の一次側電極４ａに接続されている。また、第１の圧電トランス本体１の裏面側の一次側電極３ａ′は第２の圧電トランス本体２の一次側電極４ａ′に接続されているとともに、電源Ｖ０の他端に接続され、かつ接地されている。また、第１、第２の圧電トランス本体５，６の二次側電極５ａ，６ａ間に冷陰極管Ｌが接続され、圧電トランス本体１，２を駆動し、二次側出力により冷陰極管Ｌを点灯するように構成されている。
【００１８】
図２（ａ）は従来の圧電インバータの駆動方式を示す。なお、図中Ｃは冷陰極管Ｌの駆動時に生じる浮遊容量Ｃを模式的に簡単に表わしたものである、また、Ｉａは浮遊容量Ｃによって生じる漏れ電流であり、浮遊容量Ｃが大きいとこの漏れ電流も大きくなる。また、図２（ｂ）は従来例と対比した上記した本発明の駆動方式を示す。
【００１９】
従来では、図２（ａ）に示すように、圧電トランスの二次側１２に負荷である冷陰極管Ｌの一端をつなぎ、他端をアースに落とし、かつ一次側１１に電源Ｖ０を介し入力電圧を印加し、冷陰極管Ｌを点灯するようにしていた。
【００２０】
しかし、この方法においては、冷陰極管Ｌに寄生する浮遊容量Ｃのために漏れ電流Ｉａが生じ、この漏れ電流は圧電インバータの効率や冷陰極管Ｌの輝度ムラに大きく影響する、という欠点があった。なお、ここでの漏れ電流ＩａはＩａ＝２πｆＣ・Ｖ（ｆは駆動周波数、Ｖは点灯電圧）である。
【００２１】
これに対し本発明の第１実施例では、図１、図２（ｂ）に示すように、各圧電トランス本体１，２の一次側３，４の分極をそれぞれ同方向とし、二次側５，６は逆にし、二次側電極５ａ，６ｂ間に冷陰極管Ｌを接続している。
【００２２】
このように、二次側５，６の分極をそれぞれ逆にした圧電トランス本体１，２を冷陰極管Ｌの点灯に用いた場合、各圧電トランス本体１，２の各二次側５，６はそれぞれ分極方向が逆であるため、冷陰極管Ｌの電位差Ｖだけ生じさせようとすると、一方の二次側部分には正の電圧＋Ｖ／２が、他方の二次側部分には負の電圧−Ｖ／２が発生し、冷陰極管Ｌを挟んで大きな電位差が生じる。つまり、二つの圧電トランス本体１，２をこのように駆動すれば、高い昇圧比を期待することができる。
【００２３】
すなわち、図２（ａ）のように、圧電トランスが一つであると、二次側に例えば＋１０００Ｖの電圧Ｖが生じるとすると、これをアース（０Ｖ）に落としてしまうと電位差は１０００Ｖである。
これに対し、図２（ｂ）の本発明のように第１、第２の２つの圧電トランス１，２を用いると、各二次側間は＋１０００Ｖ−（−１０００Ｖ）となり、電位差は２０００Ｖとなり、結局、図２（ａ）と同程度の輝度を冷陰極管Ｌに求めれば電源電圧Ｖ０は１／２で済むことになる。
【００２４】
また、本発明では、各圧電トランス本体１，２の二次側は互いに同じ大きさの異符号電圧＋１／２Ｖ，−１／２Ｖを出しているため、冷陰極管Ｌの中央部分が０Ｖとなり、浮遊容量はＣ／２となり、漏れ電流が低減する。
【００２５】
この方式によれば、両高圧であることから、輝度ムラが起こりにくい。また、漏れ電流も出力の片方だけに注目すると、次式のようになる。
【００２６】
Ｉｂ１＝２πｆ（Ｃ／２）・（Ｖ／２）
【００２７】
全体の漏れ電流は次のようになる。
【００２８】
Ｉｂ１＋Ｉｂ２＝πｆＣ・Ｖ＝（１／２）Ｉａ
【００２９】
したがって、漏れ電流も半減する。
【００３０】
【実施例２】
図３は本発明の第２の実施例に用いられる２つの圧電トランス本体１，２の斜視図を示す。この実施例では各圧電トランス本体１，１を用い、一方を裏返して用い、各一次側３，３の厚さ方向の分極を矢印で示すように互いに逆にし、また、二次側５，５は長さ方向においてはそのまま同方向に配置して用いることに特徴を有している。この場合、各一次側３，３の分極を逆にし、各二次側に異符号の同じ大きさの電位を発生させ、大きな電位差としている。
【００３１】
これらの２つの圧電トランス本体１，１を用い、第２図（ｂ）の駆動回路に適用した圧電インバータにおいても第１実施例と同様の作用効果を得ることができる。
【００３２】
図４は、これらにさらに補助１次電極３ｂ，３ｂ′をそれぞれ増設したもので、この応用例においては補助電極を増設し、駆動部を増大させている。また、矢印で示すように、分極を逆にすることで、昇圧比を上げることが可能となる。また、補助一次電極３ｂ，３ｂ′の大きさ変えれば駆動部を調節でき、圧電トランスの効率を損なうことなく昇圧比を制御することができる。
【００３３】
なお、上記実施例は対称三次ローゼンにも適用できる。また、冷陰極管Ｌを駆動する例について説明したが、高電圧電源用としても用いることができる。
【００３４】
【発明の効果】
以上のように本発明では、２つの圧電トランスを用い二次側または一次側の分極を逆にするなどの構成とし、各二次側の出力端にそれぞれ正、負の電位を発生させて大きな電位差を生じさせるようにすれば、実質的に高い昇圧比を期待でき、四端子構造であって漏れ電流を少なくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の第１実施例を示す。
【図２】  （ａ）は従来の圧電インバータ方式、（ｂ）は本発明の方式を示す。
【図３】  本発明の第２実施例を示す。
【図４】  本発明の第３実施例を示す。
【図５】  従来の二次ローゼン型圧電トランスの斜視図を示す。
【図６】  従来の対称三次ローゼン型圧電トランスの斜視図を示す。
【符号の説明】
１，２        圧電トランス本体
３，４        一次側
３ａ，３ａ′，４ａ，４ａ′    一次電極
３ｂ，３ｂ′       補助一次電極
５，６        二次側
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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