JPH07326805A - 圧電トランス - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 圧電トランス、特に液晶ディスプレイのバッ
クライト点灯用に用いられる小型の圧電トランスに適用
し、高効率で長期にわたり高い作動信頼性を具有した圧
電トランスを提供する。 【構成】 長手状の圧電セラミックス基板において、そ
の主面上に形成された第１の電極と電極余白部と、前記
主面の背面側に形成された第２の電極と、前記主面の電
極余白部と隣り合う垂直端面に形成された第３の電極
と、前記主面の電極余白部上に形成され前記第３の電極
と電気的に接続された第４の電極とで構成し、前記第１
の電極と第２の電極とを一次側とし、前記第１の電極ま
たは第２の電極と第４の電極とを二次側とすることによ
り、二次出力を二次側の分極方向の端面以外の面から取
り出すことができ、二次側の出力を高く維持でき、外部
との電気的接合の信頼性も長期にわたり維持できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、圧電トランス、特に液
晶ディスプレイのバックライト点灯用に用いられる小型
の圧電トランスに適用して有効な技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】液晶ディスプレイ用のバックライトに用
いられる冷陰極管は、点灯開始時に１ｋＶ以上の高電圧
を必要とし、点灯継続中は数百Ｖ程度の電圧が必要とな
るが、サブノート等と呼ばれるノートパソコン等の携帯
製品のディスプレイ需要が高まっているため、点灯回路
に対しても小型化、省消費電力化等の要求があり、低電
圧（電池駆動）で高昇圧が可能なインバータ回路が必要
となってきている。

【０００３】この種の用途が期待できる圧電トランスに
ついて記載されている文献として、平成２年１０月１８
日、電子情報通信学会発行、電子情報通信学会技術研究
報告ＵＳ９０−３８、第１５頁〜第１９頁に記載された
「ＬｉＮｂＯ₃単結晶を用いた圧電トランス」と題され
た論文がある。↑発明者よりご提供頂きました論文の発
行日、掲載誌名を明示して下さい。

【０００４】図３は従来のこの種の圧電トランス（ＲＯ
ＳＥＮ型トランス）を示す原理図である。同図に示す圧
電トランスは、圧電セラミックス基板の主面の一部（図
では左半部）に第１の電極が形成され、その背面におい
て前記第１の電極に対応する部分に第２の電極が形成さ
れている。そして主面の電極余白部（図では右半部）と
隣合う長手方向の垂直端面には第３の電極が形成されて
いる。

【０００５】そしてこの圧電トランスにおける分極方向
は、同図中に矢印で示すように左半部が圧電セラミック
ス基板の厚さ方向、右半部が当該基板の長手方向となっ
ている。

【０００６】このような圧電トランスを実装する場合に
は、図４に示すように、第１乃至第３の電極にリード線
を接続するとともに圧電セラミックス基板の姿勢を保持
するために支持部材を装着する必要があった。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前述のよう
に圧電セラミックス基板の端面である第３の電極に対し
て図の長手方向から振動が加わるために、この面にリー
ド線を取り付けて二次出力を得ようとすると、このリー
ド線が圧電振動を抑制してしまい十分な二次出力が得ら
れない難点のあることが本発明者によって見い出され
た。

【０００８】すなわち、第３の電極に対して実装基板か
らのリード線を取付けた場合、リード線の材質としてた
とえ柔軟性の高いものを採用したとしても、当該端面は
自由状態の場合よりもその振動が抑制されてしまう。そ
のため二次側で得られる出力が低下してしまう可能性が
あった。

【０００９】また、半田等の接着手段を用いて第３の電
極にリード線を取り付けた場合、当該接着面が振動端面
となるため、接着状態が振動により劣化し場合によって
は断線を生じる可能性もあり、長期にわたる作動信頼性
を確保できないおそれがあった。

【００１０】本発明はこのような点に鑑みてなされたも
のであり、その目的は、高効率で長期にわたり高い作動
信頼性を具有した圧電トランスを提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は前記課題を解決
するために下記の手段を採用した。本発明の第１の手段
は、長手状の圧電セラミックス基板において、その主面
上に形成された第１の電極と電極余白部と、前記主面の
背面側に形成された第２の電極と、前記主面の電極余白
部と隣り合う垂直端面に形成された第３の電極と、前記
主面の電極余白部上に形成され前記第３の電極と電気的
に接続された第４の電極とからなり、前記第１の電極と
第２の電極とを一次側とし、前記第１の電極または第２
の電極と第４の電極とを二次側とした圧電トランスであ
る。

【００１２】第２の手段は、前記第１の手段において、
主面上の電極余白部には絶縁膜が形成され、この絶縁膜
上に前記第３の電極と電気的に接続された第４の電極が
形成された圧電トランスである。

【００１３】第３の手段は、前記第１と第２の電極間
は、圧電セラミックス基板の厚さ方向に分極され、前記
第１と第２の電極で挟まれた領域以外の部分は前記主面
と平行に分極された圧電トランスである。

【００１４】第４の手段は、前記第３と第４の電極の電
気的接続は、第４の電極を構成する導電性塗料によって
なされている圧電トランスである。第５の手段は、前記
第３と第４の電極の電気的接続は、リード線によってな
されている圧電トランスである。

【００１５】第６の手段は、前記圧電セラミックス基板
は圧電変位の節となる部分で支持されている圧電トラン
スである。第７の手段は、少なくとも前記第１または第
４の電極は、前記圧電セラミックス基板における圧電変
位の節となる部分で外部端子と接続されている圧電トラ
ンスである。

【００１６】第８の手段は、前記外部端子は前記圧電セ
ラミックス基板の支持部材を兼ねたリード線である圧電
トランスである。

【００１７】

【作用】前記第１の手段によれば、主面の電極余白部上
に第４の電極を形成し、この第４の電極と第３の電極と
を電気的に接続し、この第４の電極から二次側の出力を
取り出す構造としたことにより、二次側の圧電振動が直
接印加される第３の電極にリード線等の外部端子を取付
ける必要がなくなり、二次側の出力低下を防止できる。
また、リード線等の外部端子を振動端面に直接取付けな
いので接合部分の劣化による断線等を防止できる。

【００１８】第２の手段によれば、電極余白部に絶縁膜
を形成し、この絶縁膜上に第４の電極を形成することに
より、第４の電極が第１の電極と絶縁状態をより高く維
持でき、昇圧特性を高く維持できる。

【００１９】ここで、絶縁膜としては、低誘電率で高耐
圧材料、たとえばサイトップ（旭硝子株式会社の商品
名）等のフッ素樹脂、セメダイン３００ゴールド（セミ
ダイン株式会社の商品名）等のエポキシ樹脂、またはア
ロン・アルファ（東亜合成化学工業株式会社の商品名）
等のシアノアクリレート系樹脂等の材料を用いることが
できる。また本発明において用いる圧電セラミックスと
しては、例えばＰＺＴ系、あるいはＰＬＺＴ系の圧電セ
ラミックスが挙げられる。

【００２０】なお、当該圧電トランスの実装基板への支
持は、第６の手段のように圧電セラミックス基板におけ
る圧電変位の節、すなわち圧電変位の正負が逆転する変
位点で行うことにより、圧電振動を抑制してしまうこと
なく当該圧電トランスを支持することができる。また、
この変位点（節）で外部端子と接続することにより、圧
電振動の抑制を防止できるとともに、外部端子の接合部
分の応力劣化による断線を防止できる。

【００２１】

【実施例１】次に、本発明の実施例を図に基づいて説明
する。Ｐｂ（Ｎｉ_1/3 Ｎｂ_2/3）Ｏ₃−Ｐｂ（Ｚｎ_1/3
Ｎｂ_2/3）Ｏ₃−ＰｂＴｉＯ₃−ＰｂＺｒＯ₃系の圧電セラ
ミックス基板１を、５×２０×１mm^3（５＝Ｌ３，２０
＝Ｌ１＋Ｌ２，１＝Ｌ４）の大きさに切り出し、図５に
示すようにその主面のほぼ半部（図５ではＬ１の部分）
に第１の電極１０１が銀ペーストの焼き付け処理によっ
て形成されている。この第１の電極１０１の背面側の前
記第１の電極１０１に対応する部分には第２の電極１０
２が銀ペーストによって形成されている。 前記主面上
において前記第１の電極１０１が形成されている部分以
外の部分には電極余白部２（図５ではＬ２の部分）が形
成されている。この電極余白部２と隣合う垂直端面には
第３の電極１０３が銀ペーストによって形成されてい
る。

【００２２】前記電極余白部２には、サイトップによっ
て層厚３０μｍの絶縁膜３が形成されその上層に図６に
示すように、一辺がほぼ１mmの正方形状の第４の電極１
０４が形成されている。この第４の電極１０４は電極余
白部２において当該圧電トランスの圧電変位の節となる
部分、すなわち周波数が変位する部位に形成されてい
る。

【００２３】この第４の電極１０４と前記第３の電極１
０３との間には幅０．５mmの配線部４が銀ペーストによ
って形成されている。次に、図１に示すように、第１の
電極１０１および第２の電極１０２において圧電変位の
節となる部分（図１に対応する図２を参照）にリード線
５の先端を半田付けするとともに、前述の第４の電極１
０４にもリード線５を半田付けした。そして、これらの
リード線５を放物線状に成形し、これらのリード線５の
基端部分を図示しない実装基板に固定した。すなわち、
本実施例においてリード線５は一次、二次側の端子と本
圧電トランスの支持部材６とを兼ねている。

【００２４】このような構造において、第１の電極１０
１と第２の電極１０２との間は、板厚方向に分極し、残
りの部分は圧電セラミックス基板１の長手方向に分極し
た。この圧電トランスの第１の電極１０１と第２の電極
１０２との間に正弦波の０Ｖ〜８Ｖの交流電圧を印加
し、第４の電極１０４から出力される電圧を測定して得
られる昇圧比を測定した結果を図８（図中●で示す）に
示す。

【００２５】次に、本実施例と比較するため、図７に示
すように、圧電セラミックス基板１に前記と同様の第１
の電極１０１、第２の電極１０２および第３の電極１０
３を設けた圧電トランスを製作した（第４の電極は形成
していない）。そして、二次側のリード線５による支持
を第３の電極１０３で行い前記と同様に第１の電極１０
１と第２の電極１０２との間に正弦波の０Ｖ〜８Ｖの交
流電圧を印加し、第３の電極１０３から出力される電圧
を測定して得られる昇圧比を測定した結果を前述の図８
にプロットし（○で示す）、前記実施例１と比較した。

【００２６】図８からも明かなように、第４の電極１０
４を圧電変位の節に設け、この第４の電極１０４で圧電
トランスを支持するとともに二次出力端子（リード線
５）を取り付けた構造とすることにより、昇圧比特性に
優れた圧電トランスを実現できることが判明した。

【００２７】なお、電極余白部２において前述の絶縁膜
３は必ずしも必須ではないが、本発明者は図１に示した
圧電トランスの構造において、電極余白部２に絶縁膜３
を設けてその上層に第４の電極１０４を形成した場合
と、絶縁膜３を設けずに直接第４の電極１０４を形成し
た場合とでは、その昇圧比特性に差が出ることを見い出
した。この比較を図９に示す。同図において、●で示し
たものが絶縁膜３を設けた場合の昇圧比特性、△で示し
たものが絶縁膜３を設けなかった場合の昇圧比特性であ
る。

【００２８】

【実施例２】図１０および図１１は、本発明の他の実施
例を示したものである。図１０に示すように、本実施例
では実施例１で用いたものと同じ圧電セラミックス基板
１上に前述の実施例１と同様の第１の電極１０１、第２
の電極１０２および第３の電極１０３を設けている。そ
して、第４の電極１０４は第１の電極１０１が設けられ
ている主面に対してその側面（電極余白部２と隣合う
面）に設けられている。

【００２９】さらに、第１の電極１０１の一方の側面に
は、この第１の電極１０１と銀ペースト等で電気的に接
続された第５の電極１０５が設けられ、この第５の電極
１０５の裏面に位置する他方の側面には第２の電極１０
２と電気的に接続された第６の電極１０６が設けられて
いる。

【００３０】このように各電極が形成された圧電セラミ
ックス基板１に対して、圧電変位の節となる部分に四角
形状の支持部材６がはめ込まれており、この支持部材６
を通じてリード線５が第５の電極１０５、第６の電極１
０６および第４の電極１０４と接続されている。

【００３１】このように、本実施例では入力および出力
を得る電極（第５の電極１０５、第６の電極１０６およ
び第４の電極１０４）のいずれも圧電セラミックス基板
１の側面に形成したが、これにより外部端子となる各電
極が分極方向に対応しないため、振動による応力がかか
りにくくなり、リード線５との接合劣化を抑制できる。

【００３２】なお、図１０に示した電極配置の他に、第
５の電極１０５および第６の電極１０６を省略して、図
１２に示すように、一次側として実施例１と同様に第１
の電極１０１と第２の電極１０２を用いてもよい。

【００３３】なお、以上で図示して説明した圧電トラン
スは、いずれも二次モードにおける圧電変位の節に電極
を配置した例であったが、一次モードすなわち圧電セラ
ミックス基板１の中央に電極を集中させた構成としても
よい。これらの電極配置を示したものが図１３（ａ）〜
（ｃ）である。

【００３４】いずれの図において１０１は第１の電極、
１０３は第３の電極、１０４は第４の電極を示してい
る。なお第２の電極１０２は第１の電極１０１の裏面側
となるため図示を省略してある。

【００３５】

【発明の効果】本発明によれば、二次出力を二次側の分
極方向の端面以外の面から取り出すことによって、二次
側の出力を高く維持でき、外部との電気的接合の信頼性
も長期にわたり維持できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１における圧電トランスを示す
図

【図２】実施例１における圧電トランスの圧電変位を示
す図

【図３】従来技術におけるＲＯＳＥＮ型トランスを示す
図

【図４】従来技術における圧電トランスの実装構造を示
す図

【図５】本実施例の圧電トランスの電極配置を説明する
ための図

【図６】実施例１における第４の電極と配線部の形状を
示すための図

【図７】実施例１と比較するための比較例の圧電トラン
スを示す図

【図８】実施例１と比較例との昇圧比特性を示すグラフ
図

【図９】実施例において電極余白部に絶縁膜を設けた場
合と設けない場合との昇圧比特性の変化を示すグラフ図

【図１０】実施例２における各電極の配置を説明するた
めの図

【図１１】実施例２における圧電トランスの実装構造を
説明するための図

【図１２】実施例２における各電極の配置状態の変形例
を示す図

【図１３】一次モードにおける各電極の配置状態の変形
例を示す図

【符号の説明】

１・・圧電セラミックス基板 ２・・電極余白部 ３・・絶縁膜 ４・・配線部 ５・・リード線 ６・・支持部材 １０１・・第１の電極 １０２・・第２の電極 １０３・・第３の電極 １０４・・第４の電極 １０５・・第５の電極 １０６・・第６の電極

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 長手状の圧電セラミックス基板におい
   て、その主面上に形成された第１の電極と電極余白部
   と、 前記主面の背面側に形成された第２の電極と、 前記主面の電極余白部と隣り合う垂直端面に形成された
   第３の電極と、 前記主面の電極余白部上に形成され前記第３の電極と電
   気的に接続された第４の電極とからなり、 前記第１の電極と第２の電極とを一次側とし、前記第１
   の電極または第２の電極と第４の電極とを二次側とした
   圧電トランス。
2. 【請求項２】 前記主面上の電極余白部には絶縁膜が形
   成され、この絶縁膜上に前記第３の電極と電気的に接続
   された第４の電極が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。
3. 【請求項３】 前記第１と第２の電極間は、圧電セラミ
   ックス基板の厚さ方向に分極され、前記第１と第２の電
   極で挟まれた領域以外の部分は前記主面と平行に分極さ
   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。
4. 【請求項４】 前記第３と第４の電極の電気的接続は、
   第４の電極を構成する導電性塗料によってなされている
   ことを特徴とする請求項１乃至３記載の圧電トランス。
5. 【請求項５】 前記第３と第４の電極の電気的接続は、
   リード線によってなされていることを特徴とする請求項
   １乃至３記載の圧電トランス。
6. 【請求項６】 前記圧電セラミックス基板は圧電変位の
   節となる部分で支持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。
7. 【請求項７】 少なくとも前記第１または第４の電極
   は、前記圧電セラミックス基板における圧電変位の節と
   なる部分で外部端子と接続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。
8. 【請求項８】 前記外部端子は前記圧電セラミックス基
   板の支持部材を兼ねたリード線であることを特徴とする
   請求項７記載の圧電トランス。
9. 【請求項９】 長手状の圧電セラミックス基板におい
   て、その主面上に形成された第１の電極と電極余白部
   と、 前記主面の背面側に形成された第２の電極と、 前記主面の電極余白部と隣り合う垂直端面に形成された
   第３の電極と、 前記主面の電極余白部と隣り合う垂直側面に形成され前
   記第３の電極と電気的に接続された第４の電極とからな
   り、 前記第１の電極と第２の電極とを一次側とし、前記第１
   の電極または第２の電極と第４の電極とを二次側とした
   圧電トランス。
10. 【請求項１０】 前記主面の第１の電極と隣り合う一方
    の垂直側面に第１の電極と電気的に接続された第５の電
    極を設け、 前記第５の電極の裏面に位置する他方の垂直側面に第６
    の電極を設け、 前記第５の電極と第６の電極とを一次側とし、前記第５
    の電極または第６の電極と前記第４の電極とを二次側と
    した圧電トランス。