JP2002164189A - 積層一体型圧電トランスの駆動方法、および冷陰極管の駆動方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 小型、低電圧動作、高効率の冷陰極管の駆動
方法、およびこの為に高昇圧比と高効率を同時に実現す
る積層一体型圧電トランスの駆動方法を提供する。 【解決手段】 積層数が６層以上の積層一体型圧電トラ
ンスに１４Ｖ以下の交流入力電圧を入力し、前記圧電ト
ランスを全波長モードもしくは半波長モードで駆動さ
せ、前記圧電トランスから出力電圧を出力させて、冷陰
極管を流れる管電流が３ｍＡ以上の領域でのトランス効
率を９０％以上にする冷陰極管駆動装置に用いる積層一
体型圧電トランスの駆動方法。

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
プレイに用いられる冷陰極管の駆動装置及びそれに用い
られる積層一体型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するバックライト方式が主流
となっている。

【０００３】この放電管を駆動するためには、これ自体
の長さや直径にもよるが数１００ボルト以上の交流高電
圧が要求される。この交流高電圧を発生させる放電管の
駆動装置には図１４に示す電磁トランスを用いた高周波
インバーターが一般に使用されている。電磁トランス７
０の二次巻線７５に発生した高圧の出力電圧Ｖ₄は、管
電流Ｉ_Oを制限するバラストコンデンサ８１を介して冷
陰極管等の放電管６０に印加され、放電管６０を発光さ
せる。この電磁トランスは細い巻線を多数巻回しなけれ
ばならないことから駆動装置の小型化及び低コスト化に
対して限界がある。

【０００４】また、別の方法として圧電トランスを用い
た放電管の駆動装置が特公昭５５−２６６００号公報、
特開昭５２−１１３５７８号公報、特開平５−１１４４
９２号公報に示されている。圧電トランスは電磁トラン
スに比べて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。この圧電トランスの原理と特
徴は学献社発行の専門誌「エレクトロニク・セラミク
ス」１９７１年７月号の「圧電トランスの特性とその応
用」に示されている。

【０００５】１９５６年に米国のＣ.Ａ.Ｒｏｓｅｎが発
表したローゼン型圧電トランスを図１１に示す。図１１
を参照してこのローゼン型圧電トランスの原理を説明す
ると、２は例えばチタン酸ジルコン酸鉛系（ＰＺＴ）よ
りなる板状の圧電セラミックス素子であり、このセラミ
ック素子の図中左半分の上下面に例えば銀焼付けなどに
より設けられた入力電極４、５の対を形成し、右側端面
にも同様な方法で出力電極６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っておく。

【０００６】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、５間に交流電圧源８よりセラミック素
子２の長さ方向の固有共振周波数とほぼ同じ周波数の交
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６と入力電極の
一方、例えば入力電極５との間に出力電圧Ｖ_Oが生ず
る。

【０００７】図１２にローゼン型圧電トランスの出力電
圧の負荷抵抗特性を、図１３に効率の負荷抵抗特性を示
す。ここで、交流入力電圧Ｖ_iは１０［Ｖ］、励振モー
ドは全波長モード、圧電材はＨＣＥＰＣ−２８（日立金
属製）でセラミック素子の寸法は長さ２８［ｍｍ］、幅
７．５［ｍｍ］、厚さ１．０［ｍｍ］である。これらの
特性からわかるように、ローゼン型圧電トランスは比較
的高負荷抵抗の領域、例えば３［ＭΩ］では出力電圧７
００［Ｖ］、昇圧比７０倍を得ることができるが、効率
は４０％以下と低い。また、負荷抵抗１００［ｋΩ］付
近の領域では９０％以上の高効率が得られるが、出力電
圧は８５［Ｖ］で，昇圧比は８．５倍である。

【０００８】前者の比較的高抵抗負荷の領域を使ったも
のとして１９７０年代に盛んに研究されたテレビ受信機
の高電圧電源用の圧電トランスがある。しかしながら、
効率の悪い領域で使っているため、素子の発熱などの問
題から、電磁トランスを凌駕できず、現在でも実用には
到っていない。これに対し、後者の比較的低抵抗で高効
率の得られる領域を使った圧電トランスの使用例を図１
５に示す。図１５は前述のローゼン型圧電トランスを使
った放電管の駆動装置の回路構成図で、管径３．０［ｍ
ｍ］、管長８０［ｍｍ］の比較的小型の冷陰極管を駆動
している。発光時の管電圧Ｖ_Oは、２６０［Ｖ］で管電
流Ｉ_Oを２［ｍＡ］を流した時のインバーター効率は７
５．０％と高い。これは、発光時の放電管６０の動作抵
抗が１３０［ｋΩ］（＝２６０［Ｖ］÷２［ｍＡ］）で
あり、前述の比較的低抵抗領域に該当し圧電トランス１
０が高効率で動作しているからであるが、圧電トランス
１０の昇圧比は低下している領域であるため、直流入力
電圧Ｖ₂は２５［Ｖ］と高い。このような小型の冷陰極
管に比較的小さな管電流２［ｍＡ］を流す場合でも、２
５［Ｖ］と言う高い直流入力電圧を必要とするため、電
池駆動の携帯型の情報端末やパーソナルコンピュータ
（以下パソコンと記す）では電池部が大型化するため使
用できなかった。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】液晶ディスプレイが用
いられる携帯型の情報端末機器やパーソナルコンピュー
タでは電源電池部の小型化や長時間使用に対応するため
に低電圧動作、高効率が要求されており、このような機
器の放電管の駆動装置は低い入力電圧で高い出力電圧を
発生する高昇圧比と高効率が要求されるが、従来のロー
ゼン型圧電トランスやそれを使った放電管の駆動装置で
はこの２点を両立させることができなかった。

【００１０】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、高昇圧比と高効率を同時に実現する積層型圧
電トランスの駆動方法とそれを用いた冷陰極管の駆動方
法を提供することである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、長手方向に分
極された第一の領域と厚み方向に分極された第二の領域
を有し、前記第一の領域と第二の領域は圧電体シートを
積層し一体燒結で形成されており、厚み方向に分極され
た第二の領域には、前記圧電体シートの表面に内部電極
を形成して圧電体と内部電極が交互に積層され、前記圧
電体の積層数は６層以上であり、前記内部電極は長手方
向の側面に設けた外部電極と１層おきに接続され、前記
内部電極と前記外部電極の接続位置は振動変位が小さい
部位に設けられ、振動モードが全波長モードもしくは半
波長モードである積層一体型圧電トランスの駆動方法に
おいて、前記積層一体型圧電トランスに、１４Ｖ以下の
交流入力電圧を入力し、前記積層一体型圧電トランスを
全波長モードもしくは半波長モードで駆動させ、前記積
層一体型圧電トランスから出力電圧を出力させて、冷陰
極管を流れる管電流が３ｍＡ以上の領域でのトランス効
率を９０％以上にすることを特徴とする冷陰極管駆動装
置に用いる積層一体型圧電トランスの駆動方法である。

【００１２】上記本発明の積層一体型圧電トランスの駆
動方法において、前記積層一体型圧電トランスは、前記
内部電極を幅方向にずらした構成にすることができる。
また、前記積層一体型圧電トランスは、積層した圧電体
の上下面には電極もしくは内部電極が設けられていない
構成とすることができる。さらに、前記積層一体型圧電
トランスのいずれかについて、前記内部電極と前記外部
電極の接続位置が、第二の領域側端面から測定して全長
のおおよそ４分の１の部位である構成にすることができ
る。

【００１３】また、本発明は、積層一体型圧電トランス
と、直流入力電圧を交流入力電圧に変換して前記積層一
体型圧電トランスに供給するインバーター部とを備える
冷陰極管の駆動装置について、前記積層一体型圧電トラ
ンスは、長手方向に分極された第一の領域と厚み方向に
分極された第二の領域を有する圧電トランスであり、前
記第一の領域と第二の領域は圧電体シートを積層し一体
燒結で形成されており、厚み方向に分極された第二の領
域には、前記圧電体シートの表面に内部電極を形成する
ことによって圧電体と内部電極が交互に積層され、前記
内部電極が長手方向の側面に設けた外部電極と１層おき
に接続され、積層数が６層以上である構成を有し、前記
インバーター部に直流入力電圧を入力し、前記インバー
ター部から前記積層一体型圧電トランスに１４Ｖ以下の
交流入力電圧を入力して、トランス効率９０％以上で前
記積層一体型圧電トランスを動作させ、前記積層一体型
圧電トランスの出力を冷陰極管に導入して、冷陰極管に
管電流を５ｍＡ以上供給して、インバーター効率８０％
以上で駆動させることを特徴とする冷陰極管の駆動方法
である。

【００１４】上記冷陰極管の駆動方法において、前記積
層一体型圧電トランスの入力静電容量を含む並列静電容
量との共振周波数を、当該積層一体型圧電トランスの固
有共振周波数と略一致させた状態で前記積層一体型圧電
トランスを動作させることができる。

【００１５】上記本発明のいずれかの冷陰極管の駆動方
法において、前記インバーター部は、直流入力電源とそ
の巻線の一端が接続されるインダクタンス素子と、前記
インダクタンス素子の前記巻線の他端と接続されるスイ
ッチ手段と、前記スイッチ手段の駆動・発振手段とを備
え、前記スイッチ手段は前記積層一体型圧電トランスに
並列接続される構成であり、前記積層一体型圧電トラン
ス出力から帰還することにより前記スイッチ手段の駆動
・発振手段を自励発振させ、前記積層一体型圧電トラン
スの出力を冷陰極管に供給することができる。

【００１６】上記本発明のいずれかの冷陰極管の駆動方
法において、前記インバーター部は、直流入力電源とそ
の巻線の一端が接続されるインダクタンス素子と、前記
インダクタンス素子の前記巻線の他端と接続されるスイ
ッチ手段と、前記スイッチ手段の駆動・発振手段と、冷
陰極管の管電流を検出する管電流検出部と、この検出部
の検出結果に基づいて駆動・発振手段の発振周波数を制
御する手段とを備え、前記スイッチ手段は前記積層一体
型圧電トランスに並列接続される構成であり、前記積層
一体型圧電トランスからの帰還信号に基づいて前記スイ
ッチ手段の駆動・発振手段を他励発振させ、前記積層一
体型圧電トランスの出力を冷陰極管に供給することがで
きる。

【００１７】さらに、上記本発明のいずれかの冷陰極管
の駆動方法において、前記スイッチ手段と並列にキャパ
シタを接続することができる。また、前記冷陰極管の管
電流を検出する管電流検出部と、この検出部の検出結果
に基づいて前記直流入力電源の電圧を調整する前段電圧
制御部を備えることができる。

【００１８】また、前記インダクタンス素子が一次巻線
と二次巻線を備える電磁トランスであって、一次巻線は
直流入力電源に一端を接続し他端にはスイッチ手段を接
続し、二次巻線には前記スイッチ手段に一端を接続し他
端は前記積層一体型圧電トランスに接続し、前記スイッ
チ手段を前記積層一体型圧電トランスの出力から帰還す
ることにより自励発振させる駆動・発振手段とを備え、
前記積層一体型圧電トランスの出力を冷陰極管に供給す
ることができる。

【００１９】

【作用】本発明は以上のように構成したので、積層型圧
電トランスの駆動部には積層された薄い各層に入力電圧
が印加するため、積層型は従来の単板型に比べ、昇圧比
がおよそ積層数倍に増倍される。従って、上記したよう
に積層型圧電トランスの出力からは比較的低い負荷抵抗
でも高電圧が得られ、冷陰極管等の放電管を高効率で駆
動させることができる。

【００２０】特に、インダクタのインダクタンスとスイ
ッチ手段の寄生容量または積層型圧電トランスの入力静
電容量を含む並列静電容量との共振周波数を、積層型圧
電トランス自身の固有共振周波数と略一致させた場合
は、更に高い効率と昇圧比を得ることができる。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例について図
面を参照して説明する。図１は本発明に係る積層一体型
圧電トランス（以下、積層型圧電トランスと言う。）の
斜視図である。この積層型圧電トランスの作製方法は、
ＰＺＴ系セラミックス（日立金属製商品名ＨＣＥＰＣ−
２８）のグリーンシートをドクタブレード法により作製
し、このグリーンシート上の一部にスクリーン印刷法を
用いて白金の内部電極（入力の内部電極）５７、５８を
印刷し、このシートを積層圧着して焼結する。その後、
切断、研磨を行い、銀焼付けにより入力の外部電極５
１、５２と出力電極５５を設け、内部電極５７を外部電
極５１と接続し、内部電極５８を外部電極５２と接続す
る。この時、内部電極５７と外部電極５２及び内部電極
５８を外部電極５１の接触を防ぐため、絶縁層５９をこ
れらの電極の間に設ける。駆動部の厚み方向と発電部の
長手方向の分極処理を行い完成する。この積層型圧電ト
ランスを一般に用いられる全波長モードで励振させた場
合、全長の１／４の部分が最も振動変位が小さいため、
図示の様に外部電極５１、５２をこの位置に設けると、
外部電極５１、５２が外部端子で固定されても積層型圧
電トランスの特性を損なうことが無い。この様に作製し
た積層型圧電トランスの積層数をパラメータとした冷陰
極管負荷時の入力電圧の管電流特性を図２、効率の管電
流特性を図３に示す。冷陰極管は管径３．０［ｍｍ］、
管長２１０［ｍｍ］のものを使用した。積層型圧電トラ
ンスの外形寸法は長さ３０［ｍｍ］、幅６．５［ｍ
ｍ］、厚さ１．２［ｍｍ］であり、共振周波数は管電流
で変わるが、全波長モードの約１１１［ｋＨｚ］であ
る。

【００２２】使用した冷陰極管はノート型パソコンの液
晶ディスプレイの長辺側に設置されるタイプのものであ
るが、図２の特性から液晶ディスプレイで必要とされる
管電流５〜７［ｍＡ］を得るには、少ない積層数では２
３〜９０［Ｖ］以上の交流入力電圧を必要とする。６層
以上の積層型圧電トランスを使えば、１４［Ｖ］以下の
交流入力電圧でノート型パソコンの液晶ディスプレイで
必要とされる管電力を得ることができる。図３の特性か
ら管電流３［ｍＡ］以上の領域でトランス効率９０
［％］以上が得られており、従来の電磁トランスに四敵
する効率となっている。

【００２３】本発明に係る積層型圧電トランスの他の実
施例を図１６、図１７に示す。図１６は斜視図、図１７
は幅方向の断面図である。内部電極５７、５８の対向を
幅方向に少しずらすことにより、絶縁層５９を使わずに
内部電極と外部電極を接続している。本発明に係る積層
型圧電トランスのさらに他の実施例を図１８に示す。こ
の実施例は、内部電極５７、５８の対向を長手方向に少
しずらすことにより、絶縁層５９を使わずに内部電極と
外部電極を接続しているが、全波長ードで振動変位が最
も大きい端面と全長の１／２の部分に外部電極５１、５
２が設けられることになる。この場合、外部電極と外部
端子の接続は直接行わず、十分な強度を持ったリード線
を介して接続する。

【００２４】ノート型パソコン等の携帯型情報機器で
は、入力電源として直流電圧が用いられており、本発明
の積層型圧電トランスは直流を交流に変換するインバー
ター部を加えて放電管の駆動装置として携帯型情報機器
に使用される。図４は、本発明に係る放電管の駆動装置
の回路構成図であり、以下この回路の動作を説明する。
直流電圧Ｖ₂が入力されるとインダクタ３０を介して、
積層型圧電トランス５０の入力電極５１、５２に正極の
電圧（Ｖ₂）が印加されるが、直ぐに抵抗Ｒ₁を介して起
動電流が流れ、トランジスタ２２とＭＯＳ型電界効果ト
ランジスタ（以下ＭＯＳＦＥＴと記す）２１がオンとな
り、積層型圧電トランスの入力電圧Ｖ₃は零になる。即
ち、この間にはパルス状電圧が積層型圧電トランスの入
力に印加されるため、その動作原理から出力電極５５に
正極の電圧が発生し、帰還抵抗Ｒ₂を介してトランジス
タ２４をオンとする。トランジスタ２４オンでは、トラ
ンジスタ２２オフ、トランジスタ２３オンとなるためＭ
ＯＳＦＥＴ２１は瞬時にオフとなり、積層型圧電トラン
スの入力電極５１には再び正極の電圧が加わる。する
と、積層型圧電トランスの出力電圧は反転し、負極とな
り帰還抵抗Ｒ₂を介してトランジスタ２４をオフとし、
トランジスタ２２オン、トランジスタ２３オフとなるた
めＭＯＳＦＥＴ２１は瞬時にオンとなる。以後、同じ動
作が繰り返され、積層型圧電トランスの出力電極５５と
共通電極５２との間には昇圧された高周波電圧が発生し
て電極６１、６２に供給され、放電管６０を発光させ
る。

【００２５】このＭＯＳＦＥＴ２１をオン、オフさせる
反転動作は、積層型圧電トランス５０の出力に発生する
電圧により行う自励発振動作である。この自励発振で
は、帰還信号の検出部が機械的変位最大となる。また、
最大出力を得るためには、出力電極のある右側端面の機
械的変位が最大となる必要がある。従って、帰還信号は
図４のように積層型圧電トランスの出力から直接得る方
法と、後述する他の実施例のように出力電極近傍に電極
またはアンテナを設けて検出する方法がある。

【００２６】図４に示した例はインダクタ３０、ＭＯＳ
ＦＥＴ２１、積層型圧電トランス５０により、Ｅ級増幅
回路が構成されている。Ｅ級増幅回路は１９７５年に米
国のＮ．Ｏ．Ｓｏｋａｌらにより提案されたもので、日
刊工業新聞社発行 倉石源三郎著「増幅のはなし」の１
５３ページから１５５ページに説明されている。インダ
クタ３０のインダクタンスＬ₁とＭＯＳＦＥＴ２１の出
力静電容量Ｃ_OS、積層型圧電トランス５０の入力静電容
量Ｃ₀₁による共振により、積層型圧電トランス５０の入
力電圧Ｖ₃は図８の様に半波正弦波状となるため、ＭＯ
ＳＦＥＴ２１のスイッチング損失が少なくなる。これが
Ｅ級増幅回路の特徴である。さらにこの共振の周波数を
次式のように積層型圧電トランス５０の固有共振周波数
ｆ_Oと略一致させた場合、有害な高調波成分は小さく、
基本波成分が大きいため、特に良好な効率と昇圧比が得
られる。

【００２７】

【式１】

【００２８】また、ＭＯＳＦＥＴ２１の出力静電容量Ｃ
_OS、積層型圧電トランス５０の入力静電容量Ｃ₀₁では共
振周波数を略一致させることができない場合には、並列
にキャパシタＣ₁を接続する方法がある。また、インダ
クタ３０と並列にキャパシタを接続しても等価である。
本実施例では図４の回路構成で前述図１のタイプの６層
と１２層の積層型圧電トランスを使った場合の入力電圧
の管電流特性を図９に、効率の管電流特性を図１０に示
す。使用した冷陰極管は前述の管径３．０［ｍｍ］、管
長２１０［ｍｍ］のものである。図９の特性から液晶デ
ィスプレイで必要とされる管電流５〜７［ｍＡ］を、６
層では１４［Ｖ］以下の直流入力電圧で、１２層では８
［Ｖ］以下の直流入力電圧で得ることができる。積層数
を増せば更に直流入力電圧を下げることができ、例えば
３０層では、３［Ｖ］以下の直流入力電圧で管電流５〜
７［ｍＡ］を得ることができる。図１０の特性から、必
要とされる管電流５［ｍＡ］以上の領域でインバーター
効率８０％以上が得られており、これは電磁トランスを
使ったインバーターに匹敵する高効率である。

【００２９】本実施例の積層型圧電トランスの分極方向
は図中の→印で示した方向で、全波長モードで励振され
ている。この条件で最大出力が得られる時、積層型圧電
トランスの入出力電圧の位相は出力が約９０度進んでい
る。従って、本実施例では帰還抵抗Ｒ₂、起動抵抗Ｒ₁の
抵抗値を調整して前述の入出力位相を得ている。積層型
圧電トランス５０の出力には高周波高電圧が発生してい
るため、この近傍に配置した部品、配線に誘導電圧が生
じて、前述の入出力位相から外れた発振動作を行い効
率、昇圧比が悪くなる場合がある。本実施例の電圧波形
を図８に示すが、この様に積層型圧電トランスの入力電
圧Ｖ₃に対し出力電圧Ｖ_Oは約９０度進んでおり、前述し
たように良好な効率、昇圧比が得られた。

【００３０】前述の例では積層型圧電トランスの入力電
圧Ｖ₃に対し出力電圧Ｖ_Oの位相が約９０度進んでいる場
合に良好な効率、昇圧比が得られたが、積層型圧電トラ
ンスの駆動部の分極方向を反対にした時や、振動モード
を半波長モードに変更した時には積層型圧電トランスの
入力電圧Ｖ₃に対し出力電圧Ｖ_Oの位相が約９０度遅れて
いる場合に良好な効率、昇圧比が得られた。

【００３１】図５は、帰還信号を出力電極近傍に設けた
帰還電極５３で検出した本発明に係る放電管の駆動装置
の回路構成図である。図４の例と同様に出力電極から最
大出力を得ることができる。

【００３２】図６は、帰還信号を出力電極近傍に配置し
たアンテナ５４で検出した本発明に係る放電管の駆動装
置の回路構成図である。これも図４の例と同様に出力電
極から最大出力を得ることができる。

【００３３】図７は、放電管の発光量を調整する調光機
能を持った本発明の実施例である。構成は図１の実施例
に管電流検出部２００と前段電圧制御部１００を加えた
ものである。放電管６０を流れる電流を検出するために
管電流検出部２００が設けられており、可変抵抗Ｒ５に
より管電流を検出し、抵抗値を可変することにより検出
信号２１０のレベルを変えることができる。この検出信
号に基づいて前段電圧制御部はインバーター部への供給
電圧Ｖ₂を制御する。具体的には、可変抵抗Ｒ５の抵抗
値を小さくした場合、検出信号を一定とするため管電流
を増加させるように前段電圧制御部は動作し、供給電圧
Ｖ₂を増大させる。前段電圧制御部は公知技術である降
圧型、昇圧型、反転型などのチョッパー制御或いはドロ
ッパー制御を用いて、供給電圧Ｖ₂を制御する。また、
供給電圧Ｖ₂を断続させるデューティ制御で管電流を制
御する調光方法もある。

【００３４】以下、本発明の別の実施例について図面を
参照して説明する。図１９は本発明に係る放電管の駆動
装置の回路構成図である。直流電圧Ｖ₂が加わると、圧
電トランスの出力電極５５と共通電極５２との間には昇
圧された高周波電圧が発生して電極６１、６２に供給さ
れ、放電管６０を発光させる。ＭＯＳＦＥＴ２１をオ
ン、オフさせる反転動作は、圧電トランスの出力に発生
する電圧により行う自励発振動作である。帰還信号は図
１９のように圧電トランスの出力から直接得る方法もあ
るが、出力電極近傍に電極またはアンテナを設けて検出
する方法もある。この直流電圧Ｖ₂は電磁トランス１３
０の一次巻線１３１（巻数はｎ₁）と二次巻線１３２
（巻数はｎ₂）の巻数比（ｎ₁＋ｎ₂）／ｎ₁倍に昇圧され
て圧電トランスに印加するため、携帯型情報端末機器で
用いられる３［Ｖ］入力でも、冷陰極管を駆動すること
ができる。

【００３５】この様に本発明は種々の形態で実施可能で
ある。積層型圧電トランスの分極方向や振動モード、ス
イッチ手段や駆動・発振手段の構成により、ここで図示
した以外の場合でも実施可能であることは明白である。

【００３６】

【発明の効果】本発明によれば、積層一体型圧電トラン
スの駆動部が６層以上に積層されているため、携帯型の
電子機器で用いられる低入力電圧でも冷陰極管等の放電
管を高効率で駆動させることができる。特に、積層一体
型圧電トランスに直列に設けたインダクタとスイッチ手
段の寄生容量または積層一体型圧電トランスの入力静電
容量を含む並列静電容量との共振周波数を積層一体型圧
電トランス自身の固有共振周波数と略一致させた場合は
更に高い効率と昇圧比を得ることができる。また、積層
一体型圧電トランスは出力インピーダンスが大きいた
め、電磁トランス方式で使われていた管電流制限用のバ
ラストコンデンサが不要となる。さらに、積層型圧電ト
ランスは従来の電磁トランスに比べ構造が極めて簡素で
小型であるため、放電管の駆動装置を小型・薄型化する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る積層型圧電トランスの斜視図であ
る。

【図２】本発明に係る積層型圧電トランスの入力電圧の
管電流特性である。

【図３】本発明に係る積層型圧電トランスの効率の管電
流特性である。

【図４】本発明に係る積層型圧電トランスを使った放電
管の駆動装置の回路図である。

【図５】帰還信号を出力電極近傍に設けた帰還電極で検
出した本発明に係る放電管の駆動装置の回路図である。

【図６】帰還信号を出力電極近傍に配置したアンテナで
検出した本発明に係る放電管の駆動装置の回路図であ
る。

【図７】放電管の発光量を調整する調光機能を持った本
発明の実施例の回路構成を示す図である。

【図８】本発明に係る放電管の駆動装置における積層型
圧電トランスの入力電圧と出力電圧の波形を示す図であ
る。

【図９】本発明に係る放電管の駆動装置の入力電圧の管
電流特性である。

【図１０】本発明に係る放電管の駆動装置の効率の管電
流特性である。

【図１１】ローゼン型圧電トランスの動作原理を示す説
明図である。

【図１２】ローゼン型圧電トランスの出力電圧の負荷抵
抗特性である。

【図１３】ローゼン型圧電トランスの効率の負荷抵抗特
性である。

【図１４】従来の電磁トランスを使った放電管の駆動装
置の回路図である。

【図１５】従来の圧電トランスを使った放電管の駆動装
置の回路図である。

【図１６】本発明に係る別の実施例の積層型圧電トラン
スの斜視図である。

【図１７】本発明に係る別の実施例の積層型圧電トラン
スの幅方向の断面図である。

【図１８】本発明に係るさらに別の実施例の積層型圧電
トランスの斜視図である。

【図１９】本発明に係る積層型圧電トランスを使った放
電管の駆動装置の回路図である。

【符号の説明】

２１：ＭＯＳ型電界効果トランジスタ、２２：トランジ
スタ、２３：トランジスタ、２４：トランジスタ、３
０：インダクタ、５０：積層型圧電トランス、５１：入
力電極、５２：入力電極（共通電極）、５３：帰還電
極、５４：アンテナ、５５：出力電極、５７：内部電
極、５８：内部電極、５９：絶縁層、６０：放電管、１
３０：電磁トランス。

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 長手方向に分極された第一の領域と厚み
   方向に分極された第二の領域を有し、前記第一の領域と
   第二の領域は圧電体シートを積層し一体燒結で形成され
   ており、厚み方向に分極された第二の領域には、前記圧
   電体シートの表面に内部電極を形成して圧電体と内部電
   極が交互に積層され、前記圧電体の積層数は６層以上で
   あり、前記内部電極は長手方向の側面に設けた外部電極
   と１層おきに接続され、前記内部電極と前記外部電極の
   接続位置は振動変位が小さい部位に設けられ、振動モー
   ドが全波長モードもしくは半波長モードである積層一体
   型圧電トランスの駆動方法において、 前記積層一体型圧電トランスに、１４Ｖ以下の交流入力
   電圧を入力し、 前記積層一体型圧電トランスを全波長モードもしくは半
   波長モードで駆動させ、 前記積層一体型圧電トランスから出力電圧を出力させ
   て、冷陰極管を流れる管電流が３ｍＡ以上の領域でのト
   ランス効率を９０％以上にすることを特徴とする冷陰極
   管駆動装置に用いる積層一体型圧電トランスの駆動方
   法。
2. 【請求項２】 積層一体型圧電トランスと、直流入力電
   圧を交流入力電圧に変換して前記積層一体型圧電トラン
   スに供給するインバーター部とを備える冷陰極管の駆動
   装置について、 前記積層一体型圧電トランスは、長手方向に分極された
   第一の領域と厚み方向に分極された第二の領域を有する
   圧電トランスであり、前記第一の領域と第二の領域は圧
   電体シートを積層し一体燒結で形成されており、厚み方
   向に分極された第二の領域には、前記圧電体シートの表
   面に内部電極を形成することによって圧電体と内部電極
   が交互に積層され、前記内部電極が長手方向の側面に設
   けた外部電極と１層おきに接続され、積層数が６層以上
   である構成を有し、 前記インバーター部に直流入力電圧を入力し、 前記インバーター部から前記積層一体型圧電トランスに
   １４Ｖ以下の交流入力電圧を入力して、トランス効率９
   ０％以上で前記積層一体型圧電トランスを動作させ、 前記積層一体型圧電トランスの出力を冷陰極管に導入し
   て、冷陰極管に管電流を５ｍＡ以上供給して、インバー
   ター効率８０％以上で駆動させることを特徴とする冷陰
   極管の駆動方法。
3. 【請求項３】 前記積層一体型圧電トランスの入力静電
   容量を含む並列静電容量との共振周波数を、当該積層一
   体型圧電トランスの固有共振周波数と略一致させた状態
   で前記積層一体型圧電トランスを動作させることを特徴
   とする請求項２に記載の冷陰極管の駆動方法。
4. 【請求項４】 請求項２又は３のいずれかに記載の冷陰
   極管の駆動方法において、 前記インバーター部は、直流入力電源とその巻線の一端
   が接続されるインダクタンス素子と、前記インダクタン
   ス素子の前記巻線の他端と接続されるスイッチ手段と、
   前記スイッチ手段の駆動・発振手段とを備え、前記スイ
   ッチ手段は前記積層一体型圧電トランスに並列接続され
   る構成であり、 前記積層一体型圧電トランス出力から帰還することによ
   り前記スイッチ手段の駆動・発振手段を自励発振させ、 前記積層一体型圧電トランスの出力を冷陰極管に供給す
   ることを特徴とする冷陰極管の駆動方法。
5. 【請求項５】 請求項２又は３のいずれかに記載の冷陰
   極管の駆動方法において、 前記インバーター部は、直流入力電源とその巻線の一端
   が接続されるインダクタンス素子と、前記インダクタン
   ス素子の前記巻線の他端と接続されるスイッチ手段と、
   前記スイッチ手段の駆動・発振手段と、冷陰極管の管電
   流を検出する管電流検出部と、この検出部の検出結果に
   基づいて駆動・発振手段の発振周波数を制御する手段と
   を備え、前記スイッチ手段は前記積層一体型圧電トラン
   スに並列接続される構成であり、 前記積層一体型圧電トランスからの帰還信号に基づいて
   前記スイッチ手段の駆動・発振手段を他励発振させ、 前記積層一体型圧電トランスの出力を冷陰極管に供給す
   ることを特徴とする冷陰極管の駆動方法。
6. 【請求項６】 前記スイッチ手段と並列にキャパシタを
   接続したことを特徴とする請求項４または５のいずれか
   に記載の冷陰極管の駆動方法。
7. 【請求項７】 前記冷陰極管の管電流を検出する管電流
   検出部と、この検出部の検出結果に基づいて前記直流入
   力電源の電圧を調整する前段電圧制御部を備えたことを
   特徴とする請求項５に記載の冷陰極管の駆動方法。
8. 【請求項８】 前記インダクタンス素子が一次巻線と二
   次巻線を備える電磁トランスであって、一次巻線は直流
   入力電源に一端を接続し他端にはスイッチ手段を接続
   し、二次巻線には前記スイッチ手段に一端を接続し他端
   は前記積層一体型圧電トランスに接続し、前記スイッチ
   手段を前記積層一体型圧電トランスの出力から帰還する
   ことにより自励発振させる駆動・発振手段とを備え、前
   記積層一体型圧電トランスの出力を冷陰極管に供給する
   ことを特徴とする請求項４に記載の冷陰極管の駆動方
   法。