(57)【要約】バックライト装置２１は、内部一外部電極型の誘電体バリア放電ランプを複数備える照明装置である。バックライト装置２１は、個々のバルブ３２の内部にそれぞれ配置され、かつ交流の駆動電圧を出力する点灯回路４０に対して並列に接続された複数の内部電極３５と、個々のバルブ３２の外部に空隙４１を隔てて配置され、かつ接地された外部電極３６を備える。保持部材４３Ａ〜４３Ｃは、バルブ３２と外部電極３６との間の距離がバルブ３２の軸線αの方向から見て規則的に変化するようにバルブ３２を保持する。十分な輝度を確保しつつ良好な輝度均斉度を実現である。
2008059661.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
希ガスを含む放電媒体がそれぞれ封入され、かつそれらの軸線が互い同方向に延びるように配置された複数の誘電体からなるバルブと、
個々の前記バルブの内部にそれぞれ配置され、かつ交流の駆動電圧を出力する点灯回路に対して並列に接続された複数の内部電極と、
個々の前記バルブの外部に空隙を隔てて配置され、かつ接地された外部電極と、
前記バルブと前記外部電極との間の距離が前記軸線の方向から見て規則的に変化するように前記バルブを保持する保持体と
を備える照明装置。
【請求項２】
前記バルブは、前記外部電極までの距離が第１の距離である第１のバルブと、前記外部電極までの距離が前記第２の距離よりも短い第２の距離である第２のバルブとを含む、請求項１に記載の照明装置。
【請求項３】
前記第１のバルブと前記第２のバルブが交互に配置されている、請求項２に記載の照明装置。
【請求項４】
複数の前記第１のバルブからなる第１のバルブ群と、複数の前記第２のバルブからなる第２のバルブ群とが交互に配置されている、請求項２に記載の照明装置。
【請求項５】
前記複数のバルブは、前記バルブの軸線方向から見て規則的な折れ線上に配置されている、請求項１に記載の照明装置。
【請求項６】
前記複数のバルブは、前記バルブの軸線方向から見て規則的な曲線上に配置されている、請求項１に記載の照明装置。
【請求項７】
個々の前記バルブと前記外部電極との間の距離は、以下の式で定義される最短距離よりも大きい、請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の照明装置。
を備える光源装置。
【数１】
2008059661.tif 000015
【請求項８】
前記バルブの内径は２ｍｍ以上３ｍｍ以下程度であり、前記バルブの間隔は前記バルブの外径の１／２以上かつ４０ｍｍ以下である、請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の照明装置。
【請求項９】
前記バルブに対して前記外部電極の反対側で前記複数の光源装置と対向するように配置された少なくとも１枚の光学シートをさらに備える、請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の照明装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の照明装置と、
前記光シートの前面側と対向して配置された液晶パネルと
を備える液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、液晶表示装置のバックライト装置、複写機やスキャナーの原稿読み取り装置用の照明装置、及び一般照明機器等を含む照明装置に関する。また、本発明は、かかる照明装置をバックライト装置として備える液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】  近年、液晶表示装置のバックライト装置等の照明装置に使用されるランプ（光源装置）として、水銀を用いるタイプの研究に加え、水銀を用いないタイプ（以下、無水銀タイプという）のランプの研究が盛んに行われている。無水銀タイプのランプは、温度の時間変化に伴う発光強度の変動が少ない点と、環境上の観点から好ましい。【０００３】  無水銀タイプのランプとしては、希ガスが封入された管状のバルブと、バルブの内部に配置された内部電極と、バルブの外部に配置された外部電極を有する、いわゆる内部−外部電極型の誘電体バリア放電ランプが知られている。内部電極と外部電極の間に電圧を印加すると、誘電体バリア放電により希ガスがプラズマ化して発光する。【０００４】  種々の形態の外部電極が知られている。例えば、特許文献１に開示された図１５及び図１６に示す内部−外部電極型の誘電体バリア放電ランプ（以下、単にランプという。）１では、外部電極２を幅一定の帯状としている。３は内部電極、４は点灯回路である。外部電極２と直管状のバルブ５の外周面との間には、スペーサ６により空隙が設けられている。この空隙をある程度大きくすることで、ランプ１の発光が安定すると共に空隙に充填された雰囲気気体の絶縁破壊を防止し、絶縁破壊によりイオン化した気体分子が周囲の部材を破壊するのを防止することができる。またこの構造では、空隙をある程度大きくすることで、いったんバルブ５から放射された光のうち、外部電極２で反射されてバルブ５の内部に戻る光の割合が大幅に低減される。換言すれば、バルブ５に対して空隙をあけて外部電極２を配置したことにより、バルブ５から放射された光は効率的に外部電極２の表面で反射され、ランプ１の外部に取り出される。【０００５】  図１５及び図１６の内部−外部電極型のランプ１を使用した直下型のバックライト装置１１を図１７及び図１８に示す。このバックライト装置１１は、液晶パネル１２の背面側には配置された３枚の光学シート、すなわち拡散シート１３、レンズシート１４、及びＤＢＦＥ１５を備える。これらの光学シートの背面側に複数本のランプ１が配置されている。外部電極２はすべてのランプ１について共通の１枚の平板状であり、接地されている。また、すべてのランプ１の内部電極３が点灯回路４に並列に接続されている。なお、１６は反射板である。【０００６】  図１７及び図１８に示すバックライト装置１１の各種寸法等の詳細は、以下の通りである。液晶パネル１２は３２インチ型である。３２本のランプ１が液晶パネル１２の縦方向に延びるように互いに平行に配置されている。隣接するランプ１間の間隔（軸線間の距離）Ｐは２１ｍｍで統一されている。また、各ランプ１は、バルブ５の軸線が液晶パネル１２及び光学シートに対して平行に延びるように配置されている。ランプ１のバルブ５は長さが３７５ｍｍ、外径が３ｍｍ、内径が２ｍｍである。バルブ５内に充填されたガスの組成はキセノン１００％であり、ガス圧は１６ｋＰａである。各バルブ５から外部電極２までの距離Ｄは５ｍｍに統一されている。【０００７】  点灯回路４により±１．２ｋＶ（振幅２．４ｋＶ）の矩形波で周波数２０ｋＨｚの駆動電圧（１１７Ｗ）を印加したときに、図１７にお���て矢印Ａで示す正面方向から撮影した写真（液晶パネル１２は取り除いている。）を図１９Ａ，図１９Ｂに示す。【０００８】  図１９Ａでは、３枚の光学シートに代えて低拡散度のアクリル拡散板を配置している。一方、図１８Ｂでは、すべての光学シート（拡散シート１３、レンズシート１４、及びＤＢＦＥ１５）を使用している。【０００９】  図１９Ａに表れているように、暗部と明部が不規則に生じており、ランプ１間で輝度にばらつきがあり、しかもかかる輝度のばらつきに規則性がないことが確認できる。また、図１９Ｂに表れているように、すべての光学シートを使用した場合でも、ランプ１間の不規則な輝度のばらつきの影響により輝度にむらが生じている。かかる輝度むらは液晶パネル１２に表示される画面の輝度むらの原因となる。【００１０】  このように、バルブと外部電極の間に空隙を設けた内部−外部電極型のランプを、隣接するランプ間の間隔をある程度狭く、すなわちある程度密に配置して直下型のバックライト装置を構成した場合、十分な輝度均斉度が得られない。具体的には、バルブの内径が２〜３ｍｍ程度で隣接するバルブ間の間隔が４０ｍｍ以下の場合に輝度均斉度の低下が顕著となる。一方、内部−外部電極型のランプを、隣接するランプ間の間隔をある程度広く、すなわちある程度疎に配置した場合、輝度均斉度は改善されるものの、十分な輝度が得られない。また、液晶パネルからランプまでの距離を拡げることで輝度均斉度は改善されるが、バックライト装置の厚みが増大して薄型化の要求に反することになる。バックライ装置に限らず、バルブと外部電極の間に空隙を設けた内部−外部電極型のランプをある程度密に配置した構成の他の照明装置でも、同様に十分な輝度均斉度が得られない問題が生じる。【００１１】
【特許文献１】国際公開第ＷＯ２００５／０２２５８６号パンフレット（図１４Ａ，１４Ｂ）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】  本発明は、バルブと外部電極の間に間隔を設けた内部−外部電極型のランプないしは光源装置を複数備える照明装置において、十分な輝度を確保しつつ良好な輝度均斉度を実現することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】  本発明は、希ガスを含む放電媒体がそれぞれ封入され、かつそれらの軸線が互い同方向に延びるように配置された複数の誘電体からなるバルブと、個々の前記バルブの内部にそれぞれ配置され、かつ交流の駆動電圧を出力する点灯回路に対して並列に接続された複数の内部電極と、個々の前記バルブの外部に空隙を隔てて配置され、かつ接地された外部電極と、前記バルブと前記外部電極との間の距離が前記軸線の方向から見て規則的に変化するように前記バルブを保持する保持体とを備える照明装置を提供する。【００１４】  内部電極と外部電極との間に点灯回路から交流の駆動電圧が印加されると、誘電体バリア放電が生じ、希ガスがプラズマ化して発光する。バルブと外部電極との間の距離がバルブの軸線の方向から見て規則的に変化しているため、バルブと外部電極との間の距離を一定とした場合と比較すると、複数のバルブ間の間隔を比較的密に維持しつつ、かつ厚み（例えば、液晶表示装置のバックライト装置の場合には光学フィルムを含めた装置の厚み）を最小限に維持しつつ、高い輝度均斉度を達成できる。【００１５】  例えば、前記バルブは、前記外部電極までの距離が第１の距離である第１のバルブと、前記外部電極までの距離が前記第２の距離よりも短い第２の距離である第２のバルブとを含む。【００１６】  具体的には、前記第１のバルブと前記第２のバルブが交互に配置される。【００１７】  代案としては、複数の前記第１のバルブからなる第１のバルブ群と、複数の前記第２のバルブからなる第２のバルブ群とが交互に配置される。【００１８】  前記複数のバルブは、前記バルブの軸線方向から見て規則的な折れ線上や規則的な曲線上に配置される。【００１９】  個々の前記バルブと前記外部電極との間の距離は、以下の式で定義される最短距離よりも大きく設定される。【００２０】
【数１】
2008059661.tif 000003
【００２１】  バルブと外部電極間の距離をこの最少距離よりも大きく設定することにより、バルブの外部の雰囲気気体の絶縁破壊を確実に防止できる。【００２２】  本発明は特に、前記バルブの内径は２ｍｍ以上３ｍｍ以下程度であり、前記バルブの間隔は前記バルブの外径の１／２以上かつ４０ｍｍ以下である場合に特に有効である。【００２３】  本発明は例えば液晶表示装置のバックライト装置に適用できる。この場合、前記バルブに対して前記外部電極の反対側で前記複数の光源装置と対向するように少なくとも１枚の光学シートが配置され、この光シートの前面側に対向して液晶パネルが配置される。
【発明の効果】
【００２４】  バルブと外部電極との間の距離がバルブの軸線の方向から見て規則的に変化しているため、複数のバルブ間の間隔を比較的密に維持しつつ、かつ厚みを最小限に維持しつつ、高い輝度均斉度を達成できる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の第１実施形態にかかるバックライト装置を備える液晶表示装置の模式的な断面図。
【図２】図１の部分拡大図。
【図３】図１のＩＩＩ−ＩＩＩ断面図。
【図４】図１のＩＶ−ＩＶ断面図。
【図５Ａ】第１実施形態のバックライト装置の点灯状態を撮影した写真（アクリル拡散板のみ使用）。
【図５Ｂ】第１実施形態のバックライト装置の点灯状態を撮影した写真（３枚の光学シートを使用）。
【図６】水平方向の相対輝度の分布を示すグラフ。
【図７】垂直方向の相対輝度の分布を示すグラフ。
【図８】バルブの間隔と１本あたりのランプ電力の関係を示すグラフ。
【図９】放電空間から外部電極までの模式的な等価回路図。
【図１０】本発明の第２実施形態にかかるバックライト装置を示す断面図。
【図１１】本発明の第３実施形態にかかるバックライト装置を示す断面図。
【図１２】本発明の第４実施形態にかかるバックライト装置を示す断面図。
【図１３】本発明の第５実施形態にかかるバックライト装置を示す部分断面図。
【図１４】本発明の第６実施形態にかかるバックライト装置を示す部分断面図。
【図１５】内部−外部電極型の誘電体放電ランプの模式的な断面図。
【図１６】図１４のＸＶ−ＸＶ線での断面図。
【図１７】従来のバックライト装置を備える液晶表示装置の模式的な断面図。
【図１８】図１７の部分拡大図。
【図１９Ａ】従来のバックライト装置の点灯状態を撮影した写真（アクリル拡散板のみ使用）。
【図１９Ｂ】従来のバックライト装置の点灯状態を撮影した写真（３枚の光学シートを使用）。
【符号の説明】
【００２６】  ２１  バックライト装置
２２  液晶表示装置
２３  液晶パネル
２４  本体
２５  蓋体
２５ａ  窓部
２６  ケーシング
２７  拡散シート
２８  レンズシート
２９  ＤＢＦＥ
３０  アクリル拡散板
３１  誘電体バリア放電ランプ
３２  バルブ
３５  内部電極
３６  外部電極
３７  蛍光体層
３８  導電部材
４０  点灯回路
４１  空隙
４２  反射板
４３Ａ〜４３Ｃ  保持部材
４３ａ  支持孔
４５，４６  コンデンサ
α  軸線
δ  折れ線
φ  正弦波曲線
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】  次に、添付図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。【００２８】（第１実施形態）
図１から図４は本発明の照明装置の第１実施形態にかかるバックライト装置２１を備える液晶表示装置２２を示す。バックライト装置２１は図１に示す液晶パネル２３の背面側に配置される。【００２９】  バックライト装置２１は本体２４と蓋体２５からなるケーシング２６を備える。ケーシング２６内（本体２４の開口部付近）には、アクリル拡散板３０が収容されている。また、このアクリル拡散板３０上には、３枚の光学シート、すなわち拡散シート２７、レンズシート２８、及びＤＢＦＥ（Ｄｕａｌ  Ｂｒｉｇｈｔｎｅｓｓ  Ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ  Ｆｉｌｍ）２９が積層状態で収容されている。蓋体２５には、光学シートを露出させるための窓部２５ａが設けられている。この窓部２５ａを介して、光学シートの前面側と液晶パネル２３が対向している。【００３０】  拡散シート２７は光を効率よく液晶パネル２３を透過させるため、シートに球面レンズとなるビーズを敷き詰めた構造を有し、液晶パネル２３の開口角より大きい角度の光をバックライト装置２１に戻し、液晶パネル２３での光の損失を抑える機能を有する。また、レンズシート２８は水平方向に三角柱プリズムを敷き詰めた構造を有し、左右方向の配光はそのままに、表示装置として不要な上下方向の配光を抑制する機能を有する。さらに、ＤＢＥＦ２９は、液晶パネル２３を透過するＰ偏光成分を透過し、Ｓ偏光成分をバックライト装置２１に戻して液晶パネル２３での光の損失を抑えている。これら光学シートによって反射され、バックライト装置２１に戻された光は再度液晶パネル２３の照明に使用されるので、光の利用効率が向上する。【００３１】  ケーシング２６内の光学シートに対して背面側には、複数本の内部−外部電極型の誘電体バリア放電ランプ（以下、単にランプという）３１が並置されている。【００３２】  ランプ３１は、その内部に、バルブ３２、バルブ３２内に封入された放電媒体、内部電極３５、及び外部電極３６を備える。さらに、ランプ３１の内部は、放電空間として機能する気密容器としての役割を有する。【００３３】  バルブ３２は、それ自体の管軸ないしは軸線αに沿って延びる細長い直管状である。また、バルブ３２の軸線αと直交する断面は円形状である。しかし、バルブ３２の断面形状は、楕円形、三角形、四角形等の他の形状であってもよい。バルブ３２は、基本的には透光性を有する誘電体材料で形成され、例えばホウケイ酸ガラスで形成される。また、バルブ３２は、石英ガラス、ソーダガラス、鉛ガラス等のガラス、又はアクリル等の有機物で形成してもよい。図２にのみ模式的に示すように、バルブ３２の内面には蛍光体層３７が形成されている。この蛍光体層３７により、放電媒体から発せられた光の波長が変換される。蛍光体層３７の材料を変化させることによって、白色光、赤色光、緑色光、及び赤色光のような種々の波長の光が得られる。【００３４】  本実施形態では、放電媒体はキセノン（１００％）であり、バルブ３２内に１６ｋＰａ程度に封入されている。しかし、放電媒体は、希ガスを主体とした１種類以上のガスであればよく、水銀を含んでいてもよい。放電媒体に使用可能なキセノン以外の希ガスとしては、クリプトン、アルゴン、及びヘリウムがある。【００３��】  内部電極３５はバルブ３２の内部の一端側に配設されている。内部電極３５を先端側に備える導電部材３８の基端側は、バルブ３２の外部に位置している。導電部材３８は点灯回路４０に電気的に接続されている。複数本のランプ３１のすべての内部電極３５が点灯回路４０に対して並列に電気的に接続されている。内部電極３５は、例えばタングステンやニッケル等の金属からなり、その表面が酸化セシウム、酸化バリウム、酸化ストロンチウムのような金属酸化物層又は誘電体層で覆われていてもよい。【００３６】  外部電極３６はすべてのランプ３１について共通する１枚の接地された平板であり、バルブ３２の外部に空隙４１を隔てて配置されている。外部電極３６はバルブ３２に対してアクリル拡散板３０及び光学シートとは反対側（ケーシング２６の本体２４の底部側）に配置されている。外部電極３６は、銅、アルミニウム、ステンレス等の金属のような導電性を有する材料からなり、酸化スズ、酸化インジウムを主成分とする透明導電体であってもよい。本実施形態では外部電極３６とランプ３１の間に反射板４２が配置されている。しかし、外部電極３６とは別体の反射板４２に代えて、外部電極３６自体を高反射率の材料により構成し、あるいは外部電極３６の表面に高反射率の材料の層を形成してもよい。【００３７】  点灯回路４０により交流電圧を印加することによって個々のランプ３１の内部電極３５と外部電極３６の間に誘電体バリア放電が生じ、放電媒体が励起される。励起された放電媒体は基底状態に移行する際に紫外線を発する。この紫外線が蛍光体層３７で可視光に変換されて個々のバルブ３２から放射される。【００３８】  個々のランプ３１のバルブ３２は保持部材（保持体）４３Ａ〜４３Ｃによって位置及び姿勢が保持されている。個々の保持部材４３Ａ〜４３Ｃはバルブ３２が挿入される支持孔４３ａを備え、少なくとも一部がケーシング２６に対して位置決め固定されている。しかし、バルブの位置及び姿勢を保持可能である限り、保持部材の構造は特に限定されない。【００３９】  ランプ３１のバルブ３２は、それらの軸線αが同方向に延びるように、すなわち図１において矢印Ａで示す正面方向から見た場合に軸線αが互いに平行に延びるように配置されている。また、図４に示すように、ランプ３１のバルブ３２は液晶パネル２３（図１にのみ図示する。）の縦方向に延びるように配置されている。軸線αが同方向に延びるように配置されている限り、バルブ３２は液晶パネル２３の縦方向ではなく横方向に延びていてもよい。【００４０】  図１及び図２を参照すると、ランプ３１のバルブ３２と外部電極３６との間の距離（バルブ３２管壁の外周面と外部電極３６の上面との間の最短距離）はランプの軸線αの方向から見て規則的に変化している。具体的には、外部電極３６までの距離が第１の距離Ｄ１であるバルブ３２と、外部電極３６までの距離が第１の距離Ｄ１よりも短い第２の距離Ｄ２であるバルブ３２とが交互に配置されている。前述のように本実施形態の外部電極３６は平板であるので、外部電極３６の上面からバルブ３２までの高さを交互に異ならせることにより、２種類の距離Ｄ１，Ｄ２の交互配置を実現している。換言すれば、複数のバルブ３２をいわゆる千鳥状に配置することにより、２種類の距離Ｄ１，Ｄ２の交互配置を実現している。互いに隣接するランプ３１間の間隔（隣接するバルブ３２の軸線α間の距離）Ｐは一定である。【００４１】  本実施形態のバックライト装置２１の各種寸法等の詳細は、以下の通りである。液晶パネル２３は３２インチ型である。ランプ３１の本数は、３２本である。隣接するランプ間の間隔Ｐは２１ｍｍで統一されている。ランプ３１のバルブ３２は長さ３７５ｍｍ、外径が３ｍｍ、内径が２ｍｍである。バルブ３２から外部電極３６までの２種類の距離のうち長い方の第１の距離Ｄ１は５ｍｍで、短い方の第２の距離Ｄ２は３ｍｍである。前述のように放電媒体はキセノン１００％であり、ガス圧は１６ｋＰａである。バルブ３２から外部電極３６までの２種類の距離Ｄ１，Ｄ２を交互配置している点を除き、本実施形態のバックライト装置２１の各種寸法等の詳細は図１７及び図１８に示した従来のバックライト装置１１と同一である。【００４２】  図１において矢印Ａで示す正面方向から撮影した写真（液晶パネル２３は取り除いている。）を図５Ａ，図５Ｂに示す。これらの撮影時に点灯回路４０から印加される駆動電圧は、前述した従来のバックライト装置１１を撮影した際（図１９Ａ及び図１９Ｂ）の駆動電圧と同一である。すなわち、点灯回路４０により±１．２ｋＶ（振幅２．４ｋＶ）の矩形波で周波数２０ｋＨｚの駆動電圧（１１７Ｗ）を印加した。【００４３】  図５Ａは図１９Ａと同一の条件、すなわち光学シートに代えて低拡散度のアクリル拡散板３０を配置した状態で撮影した。この図５Ａ及び図１９Ａの条件では、拡散度が低いために個々のランプ１の輝度がアクリル拡散板を透けて見えている。また、図５Ｂは図１９Ｂと同一の条件、すなわちすべての光学シート（拡散シート２７、レンズシート２８、及びＤＢＦＥ２９）を使用した状態で撮影した。この図５Ｂ及び図１９Ｂの条件では、拡散度が高いために、個々のランプ１による光学シートの照度パターンが輝度パターンとして見えている。【００４４】  図５Ａに表れているように、明部と暗部が交互に規則的に生じている。具体的には、バルブ３２と外部電極３６との距離が短い距離Ｄ２であるランプ３１の輝度が、バルブ３２と外部電極３６の距離が長い距離Ｄ１であるランプ３１の輝度よりも高く、前者が明部に対応し、後者が暗部に対応する。２種類の距離Ｄ１，Ｄ２を交互配置しているので、１本おきに明部に対応するランプ１が配置され、１本おきに暗部に対応するランプ１が配置されている。図５Ａと図１９Ａとを比較すれば、本実施形態ではランプ３１の輝度の明暗パターンが非常に規則的であることが明らかである。図５Ｂに示すように、規則的に明部と暗部を有する輝度分布はすべての光学シートを使用することで均一化でき、高い輝度均斉度を実現できる。その結果、液晶パネル１２に表示で表示される画面の輝度むらを大幅に低減できる。特に、図５Ｂと図１９Ｂとを比較すれば、本実施形態の２種類の距離Ｄ１，Ｄ２の交互配置により、高い輝度均斉度が得られることが明らかである。【００４５】  図６は、本実施形態のバックライト装置２１と図１６及び図１７のバックライト装置１１について、光学シート上の下���１／３の領域（図４の二点鎖線βより下側の領域）におおける輝度分布の実測値を示す。実線が本実施形態のバックライト装置２１であり、破線が図１７及び図１８のバックライト装置１１である。この図６からも本実施形態のバックライト装置２１は図１７及び図１８のバックライト装置１１と比較して、輝度がより規則的なパターンで明暗を繰り返していることが確認できる。また、画面両端輝度の立ち上がり部分１０％を除いた範囲での最小輝度の最大輝度に対する比率も、９３％から９５％に改善されているが、不規則な明暗が解消されるため、見た目の改善効果は数値以上に大きい。【００４６】  本実施形態のバックライト装置２１でランプ３１を密に配置しつつ高い輝度均斉度が得られる理由は、以下のように推察される。【００４７】  バルブと外部電極の距離が一定である図１７及び図１８を参照すると、点灯回路４により各ランプ１の内部電極３と外部電極２との間に交流電圧を印加すると、各内部電極３と外部電極２との間に形成される直列に接続された２つのコンデンサ、すなわち内部電極３とバルブ５の壁面との間のキセノンガスを誘電体とするコンデンサと、バルブ５の内壁面と外部電極２との間の構成されるバルブ５の管壁と空隙の大気とを誘電体とするコンデンサとに電圧が分圧されて印加される。内部電極３とバルブ５の内壁間の電圧が封入されたキセノンガスのブレークダウン電圧を超えると、内部電極３とバルブ５の内壁間に放電プラズマが発生する。放電プラズマ中の陽イオンがガラス表面に集まり、対向する外部電極２にはそれとは逆極性となるよう電子が引き込まれる。放電プラズマは、内部電極３とバルブの内壁の最も内部電極３に近い部分で最初に発生する。陽イオンが蓄積するとその部分での内部電極３とバルブ３の内壁との間の電界が中和されるので、隣接する陽イオンが蓄積していない部分に放電プラズマが順次移動する。その結果、放電プラズマはバルブ５内の内部電極３が配置された一方の端部から他方の端部へ延びていく。さらに印加電圧の極性が反転すると、バルブ５の内壁にプラズマ中の電子が集まり、外部電極２は電子を放出する。すなわち、誘電体バリア放電ランプでは、誘電体であるバルブ５を挟んだコンデンサを形成し、外部電圧５の極性の反転によりプラズマにエネルギーを供給し、それによるキセノンの希ガス放射である波長１４７ｎｍ、１７２ｎｍの紫外放射を得て蛍光体層を発光させる。【００４８】  このとき、それぞれのランプ１のバルブ５に蓄積される電荷は同一符号の電荷であるため、ランプ相互間で電荷のクーロン力が干渉する。その結果、相互干渉の少ない一番外側のランプ１は高輝度となるが、バックライト装置１１の中央側ほど干渉の影響が大きくなりランプ１の輝度が低下する傾向がある。また、バルブ１への放電媒体の封入圧、放電媒体中の不純ガスの含有量、及びバルブ５と外部電極２との機械的な距離等の特性についてランプ１間でのばらつきにより、バルブ３の内部電極３側の端部から他方の端部へ放電プラズマが延びる速度にランプ１間でばらきが生じる。この放電プラズマが延びる速度のばらつきはランプ相互間での電荷のクーロン力の干渉に影響を与え、ランプ１間に輝度の相違を生じさせる要因となる。以上��理由より、図１７及び図１８のバックライト装置１１では十分な輝度均斉度が得られず輝度むらが生じるものと推察される。【００４９】  これに対して、本実施形態では外部電極３６までの距離が長いバルブ３２（距離Ｄ１）を有するランプ３１と外部電極３６までの距離が短いバルブ３２（距離Ｄ２）を有するランプ３１とを交互に配置しているので、外部電極とバルブとの間の距離をランプ間で一定とする場合に比べ、隣接するバルブ３２間の最短距離が増加する。その結果、ランプ３１相互間での電荷のクーロン力の干渉が弱まる。【００５０】  外部電極３６までの距離が長いバルブ３２（距離Ｄ１）を有するランプ３１と、この距離が短いバルブ３２（距離Ｄ２）を有するランプ３１とについて、バルブ３２の内壁面と外部電極３６との間の構成されるコンデンサの容量を比較すると、前者の容量よりも後者の容量のほうが大きい。従って、本実施形態の２種類の距離Ｄ１，Ｄ２の交互配置する構成は、バルブ３２と外部電極３６の間に構成されるコンデンサの容量が大きいランプ３１と、この容量が小さいランプ３１とを交互に配置していることになる。換言すれば、本実施形態では、投入電力が大きいランプ３１（距離Ｄ２）と投入電力が小さいランプ３１（距離Ｄ１）を意図的に交互に配置している。その結果、放電媒体の封入圧、放電媒体中の不純ガスの含有量、及びバルブ５と外部電極２との機械的な距離等の特性についてランプ１間でのばらつきに起因する不規則なランプ間の輝度のばらつきよりも、容量や投入電力を規則的に交互に設定したことによるランプ間での規則的な輝度の明暗パターンが大きくなる。いわば前者の輝度のばらつきが後者の規則的な輝度の明暗パターンに吸収される。【００５１】  外部電極３６までの距離が短いバルブ３２（距離Ｄ２）を有し、投入電力が相対的に大きく輝度が相対的に高いランプ３１と、外部電極３６までの距離が長いバルブ３２（距離Ｄ１）を有し、投入電力が相対的に小さく輝度が相対的に低いランプ３１とを、光学シートまでの距離について比較すると、前者の距離ｄ２よりも後者の距離ｄ１の方が短い（図２参照）。換言すれば、相対的に明るいランプ３１は光学シートから離れて配置され、相対的に暗いランプ３１は光学シートに近接して配置されている。このランプ３１間の輝度差と光学シートまでの距離の関係は、光学シートに到達する光の強さ、ないしは光学シートに対する照度がランプ３１間で均一化される方向に作用し、光学シートでの輝度均斉度を高める方向に働く。【００５２】  一般に、外部電極とバルブとの間に空隙が設けられている内部−外部電極型の誘電体バリア放電ランプでは、バルブと外部電極の間の距離が大きい程効率は良好であるが軸線方向の輝度分布は悪化し、バルブと外部電極の間の距離が小さい程効率は低下するが軸線方向の輝度分布は改善する傾向がある。本実施形態のバックライト装置１１において、バルブ３２と外部電極３６との距離をＤ１＝５ｍｍ、Ｄ２＝３ｍｍとした場合、ランプ効率はＤ１＝Ｄ２＝５ｍｍとした場合の９７％程度であり、ランプ効率を大きく損なうことはない。反面、２ｋＶの同一印加電圧でのランプ電力は、バルブ３２と外部電極３６との距離をＤ１＝Ｄ２＝５ｍｍの場合の１０１．７Ｗであるのに対し、Ｄ１＝５ｍｍ、ｈ２＝３ｍｍの場合、１０４．４Ｗと投入電力が大きくなる。この条件では、投入電力が大きいとランプの軸線α方向の輝度均斉度が改善される利点がある。図７は光学シート上の幅方向中央部（図４の二点鎖線γ参照）における垂直方向（ランプの軸線α方向）の輝度分布を示す。実線が本実施形態（Ｄ１＝５ｍｍ、Ｄ２＝３ｍｍ）の場合を示し、破線は図１７及び図１８に示す構成の場合（Ｄ１＝Ｄ２＝５ｍｍ）を示す。両者を比較すれば、本実施形態ではランプの軸線α方向の輝度分布が改善されていることは明らかである。【００５３】  本発明はバルブ３２の内径が２ｍｍ以上３ｍｍ以下程度であり、隣接するバルブ３２の間隔Ｐがバルブ３２の外径の１／２以上かつ４０ｍｍ以下である場合に特に有効である。以下、その理由を説明する。本実施形態のバックライト装置２１でバルブ３２の外径を３ｍｍ、バルブ３２と外部電極３６との距離Ｄ１，Ｄ２を５ｍｍとした場合、ランプ長４００ｍｍの全長に発光を得るためには、内部電極３５と外部電極３６との間に２ｋＶ以上の方形波を印加する必要がある。図８にバルブ３２の間隔Ｐとランプ１本当たりのランプ電力を示す。図８においてバルブ３２の間隔Ｐを４０ｍｍ程度（特に３０ｍｍ以下）まで狭めると、ランプ１本当たりの電力の低下が顕著になる。これは、バルブ３２の間隔Ｐが４０ｍｍ程度以下で、バルブ３２の内壁に蓄積される同符号の電荷のクーロン力の干渉が顕著となってある程度以上の電荷の蓄積を制限し、かつ間隔Ｐが狭まるほど干渉の影響が強まることに起因すると推察される。バルブ３２の間隔Ｐが４０ｍｍ程度以下となると、光学シートの透過光の輝度分布に不規則なパターンが目立つようになり、これは前述のように同符号の電荷のクーロン力の干渉に起因すると推察される。ランプ３１から光学シートまでの距離を拡げれば、輝度分布に不規則なパターンを解消して輝度均斉を高めることができる。しかし、ランプ３１から光学シートまでの距離を大きくすることはバックライト装置２１の厚みＴ（図１参照）の増大に直結し、液晶表示装置２２の最も重要な要求の一つである薄型化に反することになる。これに対して、本実施形態では、バルブ３２と外部電極３６について２種類の距離Ｄ１，Ｄ２を有するランプ３１を交互配置することにより、バックライト装置２１の厚みＴを増加させることなく、輝度分布に不規則なパターンを解消して輝度均斉を高めることができる。【００５４】  次に、外部電極３６とバルブ３２の空隙４１の距離の量的設定について説明する。図９を参照すると、外部電極３６と放電空間との間には、空隙４１と、バルブ３２の管壁を含む固体誘電体層とが存在する。また、空隙４１と固体誘電体層とは、直列に接続されたコンデンサ４５，４６と等価であるとみなすことができる。【００５５】  まず、コンデンサの定義から、各コンデンサ４５，４６の容量Ｃ１，Ｃ２は、以下の式（１）で表される。【００５６】
【数２】
2008059661.tif 000004
【００５７】  ここでε１は空隙４１の比誘電率、ε２は固体誘電体層の比誘電率、Ｘ１は空隙４１の距離、Ｘ２は被誘電体層の距離ないしは厚みである。【００５８】  また、コンデンサ４５，４６に蓄積される電荷Ｑについて、以下の式（２）の関係がある。【００５９】
【数３】
2008059661.tif 000005
【００６０】  ここでＣ１，Ｃ２はコンデンサ４５，４６の容量、Ｃ０はコンデンサ４５，４６の合成容量、Ｖ１は空隙４１に印加される電圧、Ｖ２は固体誘電体層に印加される電圧、Ｖは放電空間と外部電極３６間に印加される電圧である【００６１】  また、空隙４１に印加される電圧Ｖ１、固体誘電体層に印加される電圧Ｖ２、放電空間と外部電極３６間に印加される電圧Ｖ、空隙４１の電界Ｅ、及び固体誘電体層の電界Ｅ’について以下の式（３）〜（５）の関係がある。【００６２】
【数４】
2008059661.tif 000006
【００６３】  式（２）〜（５）より、以下の式（６）を得る。【００６４】
【数５】
2008059661.tif 000007
【００６５】  式（６）に前述の式（１）を代入すると、空隙４１の電界Ｅについて以下の式（７）を得る。【００６６】
【数６】
2008059661.tif 000008
【００６７】  特に、本実施形態では空隙４１には、比誘電率が１である空気が充填されているので、以下の式（７）’が成立する。【００６８】
【数７】
2008059661.tif 000009
【００６９】  空隙４１の絶縁破壊電界をＥ０とすると、空隙４１に絶縁破壊が起こらないためには、以下の式（８）が成立する必要がある。【００７０】
【数８】
2008059661.tif 000010
【００７１】  式（８）に式（７）を代入すると、以下の式（９）が得られる。【００７２】
【数９】
2008059661.tif 000011
【００７３】  また、空隙４１が空気（ε１＝１）である場合には、以下の式（９）’が成立する。【００７４】
【数１０】
2008059661.tif 000012
【００７５】  従って、空隙４１における絶縁破壊を生じさせないためには、空隙２６の距離Ｘ１を以下の式（１０）で定義される最短距離Ｘ１Ｌよりも大きく設定しなければならない。【００７６】
【数１１】
2008059661.tif 000013
【００７７】  特に、空隙２６に空気が充填されている場合の最短距離Ｘ１Ｌは、以下の式（１０）’で定義される。【００７８】
【数１２】
2008059661.tif 000014
【００７９】  空隙４１の距離Ｘ１を最短距離Ｘ１Ｌよりも大きく設定しておけば、空隙４１に充填された雰囲気気体の絶縁破壊を防止し、絶縁破壊によりイオン化した気体分子が周囲の部材を破壊するのを防止することができる。本実施形態では、雰囲気気体は空気であるので、絶縁破壊による発生したオゾンが周囲の部材を破壊するのを防止することができる。【００８０】  空隙４１の距離Ｘ１の最長距離は、合理的な入力電力で光源装置が点灯可能であるという条件に基づいて得られる。換言すれば、距離が過度に大きいと、光源装置を点灯するための入力電力も過度に大きく設定する必要が生じ、現実的でない。【００８１】  外部電極３６とバルブ３２の距離（空隙の距離Ｘ１）は以上の最短及び最長の条件に加え、前述したランプ効率と軸線方向の輝度均斉度を考慮して決定される。ランプ長が２５０ｍｍ以上、キセノンガスを５〜４０ｋＰａ程度に封入の誘電体バリア放電ランプ３の場合、外部電極３６とバルブ３２の距離のランプ効率を考慮した実用的な範囲は２ｍｍから７ｍｍであり、この範囲で０．５ｍｍ以上の差を設けた２種類の距離Ｄ１，Ｄ２を設定すればよい。【００８２】（第２実施形態）
図１０は本発明の第２実施形態にかかるバックライト装置２１を示す。第１実施形態では、バルブ３２の軸線αの方向から見て規則的な折れ線δ上にバルブ３２が配置されている。具体的には、バックライト装置２１は、外部電極３６までの距離が第１の距離Ｄ１であるバルブ３２と、外部電極３６までの距離が第１の距離Ｄ１よりも短い第２の距離Ｄ２であるバルブ３２に加え、距離Ｄ１のバルブ３２と距離Ｄ２のバルブ３２の中間に位置して外部電極３６までの距離が距離Ｄ３であるバルブ３２を備える。軸線αの方向から見ると、図１０において左から右へ、距離Ｄ１、距離Ｄ３、距離Ｄ２、及び距離Ｄ３の順序を繰り返して一定の間隔Ｐでバルブ３２が配置されている。【００８３】  第２実施形態のその他の構成及び作用は第１実施形態と同様であるので、同一の要素には同一の符号を付して説明を省略する。【００８４】（第３実施形態）
図１１は本発明の第３実施形態にかかるバックライト装置２１を示す。第３実施形態では、バルブ３２の軸線αの方向から見た正弦曲線φ上にバルブ３２が配置されている。具体的には、バックライト装置２１は、外部電極３６までの距離が第１の距離Ｄ１であるバルブ３２と、外部電極３６までの距離が第１の距離Ｄ１よりも短い第２の距離Ｄ２であるバルブ３２に加え、距離Ｄ１，Ｄ２のバルブ３２の中間に位置するバルブ３２（距離Ｄ３）、距離Ｄ１，Ｄ３のバルブ３２の中間に位置するバルブ３２（距離Ｄ４）、及び距離Ｄ２，Ｄ３のバルブ３２の中間に位置するバルブ３２（距離Ｄ５）を備える。軸線αの方向から見ると、図１１において左から右へ、距離Ｄ１、距離Ｄ４、距離Ｄ３、距離Ｄ５、距離Ｄ２、距離Ｄ５、距離Ｄ３、距離Ｄ４、及び距離Ｄ１の順序を繰り返して一定の間隔でバルブ３２が配置されている。【００８５】  第３実施形態のその他の構成及び作用は第１実施形態と同様であるので、同一の要素には同一の符号を付して説明を省略する。なお、正弦曲線φに限定されず、軸線αの方向から見て規則的なパターンを有するその他の曲線上にバルブ３２を配置してもよい。【００８６】（第４実施形態）
図１２は本発明の第４実施形態にかかるバックライト装置２１を示す。第４実施形態のバックライト装置２１は、バルブ３２から外部電極３６までの２種類の距離Ｄ１，Ｄ２が２種類である点は第１実施形態と同様であるが、軸線αの方向から見て同一距離である２個のバルブ３２を１組（バルブ群）とし、これらを交互に配置している。具体的には、軸線αの方向から見ると、距離Ｄ１、距離Ｄ１、距離Ｄ２、距離Ｄ２、距離Ｄ１、及び距離Ｄ１の順序を繰り返してバルブ３２が配置されている。【００８７】  第４実施形態のその他の構成及び作用は第１実施形態と同様であるので、同一の要素には同一の符号を付して説明を省略する。なお、軸線αの方向から見て、外部電極３６までの距離が同一である３個以上のバルブ３２を１組とし、これらを交互に配置してもよい。【００８８】（第５実施形態）
図１３は本発明の第５実施形態にかかるバックライト装置２１を示す。第１実施形態では外部電極３６はすべてのランプ３１に共通の１枚の平板状であるが、本実施形態では外部電極３６は個々のランプ３１毎に個別に設けられた細長い矩形ないしは帯状である。すべて外部電極３６は並列に電気的に接続され、かつ接地されている。このように、外部電極３６は互いに電気的な接続されている限り、単体であってもランプ毎の別体であってもよい。【００８９】  第５実施形態のその他の構成及び作用は第１実施形態と同様であるので、同一の要素には同一の符号を付して説明を省略する。【００９０】（第６実施形態）【００９１】  図１４は本発明の第５実施形態にかかるバックライト装置２１を備える液晶表示装置を示す。第５実施形態と同様に、外部電極３６は個々のランプ３１毎に個別に設けられている。軸線αの方向から見ると、すべてのランプ３１のバルブ３２が単一の直線η上に配置されている。一方、外部電極３６は図１４における高さ位置を交互に異ならせており、それによって２種類の距離Ｄ１，Ｄ２の交互配置を実現している。【００９２】  第６実施形態のその他の構成及び作用は第１実施形態と同様であるので、同一の要素には同一の符号を付して説明を省略する。【００９３】  本発明は前記実施形態に限定されず、例えば以下に列挙するような種々の変形が可能である。【００９４】  本発明は、液晶表示装置のバックライト装置に限定されず、複写機やスキャナーの原稿読み取り装置用の照明装置、及び一般照明機器等の他の照明装置にも適用できる。【００９５】  内部−外部電極型の誘電体バリア放電ランプは、バルブの内部の一端のみでなく両端に内部電極が配置されていてもよい。【００９６】  本発明は、添付図面を参照しながら好ましい実施形態に関連して充分に記載されているが、この技術の熟練した人々にとっては種々の変形や修正は明白である。そのような変形や修正は、添付した請求の範囲による本発明の範囲から外れない限りにおいて、その中に含まれると理解されるべきである。【００９７】  ２００６年１１月１４日に出願された日本特許出願２００６−３０７７９６号の明細書、図面、及び特許請求の範囲の開示内容は、全体として参照されて本明細書の中に取り入れられる。
【図１】
2008059661.tif 000016
【図２】
2008059661.tif 000017
【図３】
2008059661.tif 000018
【図４】
2008059661.tif 000019
【図５Ａ】
2008059661.tif 000020
【図５Ｂ】
2008059661.tif 000021
【図６】
2008059661.tif 000022
【図７】
2008059661.tif 000023
【図８】
2008059661.tif 000024
【図９】
2008059661.tif 000025
【図１０】
2008059661.tif 000026
【図１１】
2008059661.tif 000027
【図１２】
2008059661.tif 000028
【図１３】
2008059661.tif 000029
【図１４】
2008059661.tif 000030
【図１５】
2008059661.tif 000031
【図１６】
2008059661.tif 000032
【図１７】
2008059661.tif 000033
【図１８】
2008059661.tif 000034
【図１９Ａ】
2008059661.tif 000035
【図１９Ｂ】
2008059661.tif 000036
【手続補正書】
【提出日】平成19年11月26日(2007.11.26)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
希ガスを含む放電媒体がそれぞれ封入され、かつそれらの軸線が互い同方向に延びるように配置された複数の誘電体からなるバルブと、
個々の前記バルブの内部にそれぞれ配置され、かつ交流の駆動電圧を出力する点灯回路に対して並列に接続された複数の内部電極と、
個々の前記バルブの外部に空隙を隔てて配置され、かつ接地された外部電極と、
前記バルブと前記外部電極との間の距離が前記軸線の方向から見て規則的に変化するように前記バルブを保持する保持体と
を備える照明装置。
【請求項２】
前記バルブは、前記外部電極までの距離が第１の距離である第１のバルブと、前記外部電極までの距離が前記第２の距離よりも短い第２の距離である第２のバルブとを含む、請求項１に記載の照明装置。
【請求項３】
前記第１のバルブと前記第２のバルブが交互に配置されている、請求項２に記載の照明装置。
【請求項４】
複数の前記第１のバルブからなる第１のバルブ群と、複数の前記第２のバルブからなる第２のバルブ群とが交互に配置されている、請求項２に記載の照明装置。
【請求項５】
前記複数のバルブは、前記バルブの軸線方向から見て規則的な折れ線上に配置されている、請求項１に記載の照明装置。
【請求項６】
前記複数のバルブは、前記バルブの軸線方向から見て規則的な曲線上に配置されている、請求項１に記載の照明装置。
【請求項７】
個々の前記バルブと前記外部電極との間の距離は、以下の式で定義される最短距離よりも大きい、請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の照明装置。
を備える光源装置。
【数１】
2008059661.tif 000037
【請求項８】
前記バルブの内径は２ｍｍ以上３ｍｍ以下程度であり、前記バルブの間隔は前記バルブの外径の１／２以上かつ４０ｍｍ以下である、請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の照明装置。
【請求項９】
前記バルブに対して前記外部電極の反対側で前記複数の光源装置と対向するように配置された少なくとも１枚の光学シートをさらに備える、請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の照明装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の照明装置と、
前記光シートの前面側と対向して配置された液晶パネルと
を備える液晶表示装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示装置のバックライト装置、複写機やスキャナーの原稿読み取り装置用の照明装置、及び一般照明機器等を含む照明装置に関する。また、本発明は、かかる照明装置をバックライト装置として備える液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、液晶表示装置のバックライト装置等の照明装置に使用されるランプ（光源装置）として、水銀を用いるタイプの研究に加え、水銀を用いないタイプ（以下、無水銀タイプという）のランプの研究が盛んに行われている。無水銀タイプのランプは、温度の時間変化に伴う発光強度の変動が少ない点と、環境上の観点から好ましい。
【０００３】
無水銀タイプのランプとしては、希ガスが封入された管状のバルブと、バルブの内部に配置された内部電極と、バルブの外部に配置された外部電極を有する、いわゆる内部−外部電極型の誘電体バリア放電ランプが知られている。内部電極と外部電極の間に電圧を印加すると、誘電体バリア放電により希ガスがプラズマ化して発光する。
【０００４】
種々の形態の外部電極が知られている。例えば、特許文献１に開示された図１５及び図１６に示す内部−外部電極型の誘電体バリア放電ランプ（以下、単にランプという。）１では、外部電極２を幅一定の帯状としている。３は内部電極、４は点灯回路である。外部電極２と直管状のバルブ５の外周面との間には、スペーサ６により空隙が設けられている。この空隙をある程度大きくすることで、ランプ１の発光が安定すると共に空隙に充填された雰囲気気体の絶縁破壊を防止し、絶縁破壊によりイオン化した気体分子が周囲の部材を破壊するのを防止することができる。またこの構造では、空隙をある程度大きくすることで、いったんバルブ５から放射された光のうち、外部電極２で反射されてバルブ５の内部に戻る光の割合が大幅に低減される。換言すれば、バルブ５に対して空隙をあけて外部電極２を配置したことにより、バルブ５から放射された光は効率的に外部電極２の表面で反射され、ランプ１の外部に取り出される。
【０００５】
図１５及び図１６の内部−外部電極型のランプ１を使用した直下型のバックライト装置１１を図１７及び図１８に示す。このバックライト装置１１は、液晶パネル１２の背面側には配置された３枚の光学シート、すなわち拡散シート１３、レンズシート１４、及びＤＢＦＥ１５を備える。これらの光学シートの背面側に複数本のランプ１が配置されている。外部電極２はすべてのランプ１について共通の１枚の平板状であり、接地されている。また、すべてのランプ１の内部電極３が点灯回路４に並列に接続されている。なお、１６は反射板である。
【０００６】
図１７及び図１８に示すバックライト装置１１の各種寸法等の詳細は、以下の通りである。液晶パネル１２は３２インチ型である。３２本のランプ１が液晶パネル１２の縦方向に延びるように互いに平行に配置されている。隣接するランプ１間の間隔（軸線間の距離）Ｐは２１ｍｍで統一されている。また、各ランプ１は、バルブ５の軸線が液晶パネル１２及び光学シートに対して平行に延びるように配置されている。ランプ１のバルブ５は長さが３７５ｍｍ、外径が３ｍｍ、内径が２ｍｍである。バルブ５内に充填されたガスの組成はキセノン１００％であり、ガス圧は１６ｋＰａである。各バルブ５から外部電極２までの距離Ｄは５ｍｍに統一されている。
【０００７】
点灯回路４により±１．２ｋＶ（振幅２．４ｋＶ）の矩形波で周波数２０ｋＨｚの駆動電圧（１１７Ｗ）を印加したときに、図１７において矢印Ａで示す正面方向から撮影した写真（液晶パネル１２は取り除いている。）を図１９Ａ，図１９Ｂに示す。
【０００８】
図１９Ａでは、３枚の光学シートに代えて低拡散度のアクリル拡散板を配置している。一方、図１８Ｂでは、すべての光学シート（拡散シート１３、レンズシート１４、及びＤＢＦＥ１５）を使用している。
【０００９】
図１９Ａに表れているように、暗部と明部が不規則に生じており、ランプ１間で輝度にばらつきがあり、しかもかかる輝度のばらつきに規則性がないことが確認できる。また、図１９Ｂに表れているように、すべての光学シートを使用した場合でも、ランプ１間の不規則な輝度のばらつきの影響により輝度にむらが生じている。かかる輝度むらは液晶パネル１２に表示される画面の輝度むらの原因となる。
【００１０】
このように、バルブと外部電極の間に空隙を設けた内部−外部電極型のランプを、隣接するランプ間の間隔をある程度狭く、すなわちある程度密に配置して直下型のバックライト装置を構成した場合、十分な輝度均斉度が得られない。具体的には、バルブの内径が２〜３ｍｍ程度で隣接するバルブ間の間隔が４０ｍｍ以下の場合に輝度均斉度の低下が顕著となる。一方、内部−外部電極型のランプを、隣接するランプ間の間隔をある程度広く、すなわちある程度疎に配置した場合、輝度均斉度は改善されるものの、十分な輝度が得られない。また、液晶パネルからランプまでの距離を拡げることで輝度均斉度は改善されるが、バックライト装置の厚みが増大して薄型化の要求に反することになる。バックライ装置に限らず、バルブと外部電極の間に空隙を設けた内部−外部電極型のランプをある程度密に配置した構成の他の照明装置でも、同様に十分な輝度均斉度が得られない問題が生じる。
【００１１】
【特許文献１】国際公開第ＷＯ２００５／０２２５８６号パンフレット（図１４Ａ，１４Ｂ）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は、バルブと外部電極の間に間隔を設けた内部−外部電極型のランプないしは光源装置を複数備える照明装置において、十分な輝度を確保しつつ良好な輝度均斉度を実現することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、希ガスを含む放電媒体がそれぞれ封入され、かつそれらの軸線が互い同方向に延びるように配置された複数の誘電体からなるバルブと、個々の前記バルブの内部にそれぞれ配置され、かつ交流の駆動電圧を出力する点灯回路に対して並列に接続された複数の内部電極と、個々の前記バルブの外部に空隙を隔てて配置され、かつ接地された外部電極と、前記バルブと前記外部電極との間の距離が前記軸線の方向から見て規則的に変化するように前記バルブを保持する保持体とを備える照明装置を提供する。
【００１４】
内部電極と外部電極との間に点灯回路から交流の駆動電圧が印加されると、誘電体バリア放電が生じ、希ガスがプラズマ化して発光する。バルブと外部電極との間の距離がバルブの軸線の方向から見て規則的に変化しているため、バルブと外部電極との間の距離を一定とした場合と比較すると、複数のバルブ間の間隔を比較的密に維持しつつ、かつ厚み（例えば、液晶表示装置のバックライト装置の場合には光学フィルムを含めた装置の厚み）を最小限に維持しつつ、高い輝度均斉度を達成できる。
【００１５】
例えば、前記バルブは、前記外部電極までの距離が第１の距離である第１のバルブと、前記外部電極までの距離が前記第２の距離よりも短い第２の距離である第２のバルブとを含む。
【００１６】
具体的には、前記第１のバルブと前記第２のバルブが交互に配置される。
【００１７】
代案としては、複数の前記第１のバルブからなる第１のバルブ群と、複数の前記第２のバルブからなる第２のバルブ群とが交互に配置される。
【００１８】
前記複数のバルブは、前記バルブの軸線方向から見て規則的な折れ線上や規則的な曲線上に配置される。
【００１９】
個々の前記バルブと前記外部電極との間の距離は、以下の式で定義される最短距離よりも大きく設定される。
【００２０】
【数１】
2008059661.tif 000038
【００２１】
バルブと外部電極間の距離をこの最少距離よりも大きく設定することにより、バルブの外部の雰囲気気体の絶縁破壊を確実に防止できる。
【００２２】
本発明は特に、前記バルブの内径は２ｍｍ以上３ｍｍ以下程度であり、前記バルブの間隔は前記バルブの外径の１／２以上かつ４０ｍｍ以下である場合に特に有効である。
【００２３】
本発明は例えば液晶表示装置のバックライト装置に適用できる。この場合、前記バルブに対して前記外部電極の反対側で前記複数の光源装置と対向するように少なくとも１枚の光学シートが配置され、この光シートの前面側に対向して液晶パネルが配置される。
【発明の効果】
【００２４】
バルブと外部電極との間の距離がバルブの軸線の方向から見て規則的に変化しているため、複数のバルブ間の間隔を比較的密に維持しつつ、かつ厚みを最小限に維持しつつ、高い輝度均斉度を達成できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
次に、添付図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。
【００２６】
(第１実施形態)
図１から図４は本発明の照明装置の第１実施形態にかかるバックライト装置２１を備える液晶表示装置２２を示す。バックライト装置２１は図１に示す液晶パネル２３の背面側に配置される。
【００２７】
バックライト装置２１は本体２４と蓋体２５からなるケーシング２６を備える。ケーシング２６内（本体２４の開口部付近）には、アクリル拡散板３０が収容されている。また、このアクリル拡散板３０上には、３枚の光学シート、すなわち拡散シート２７、レンズシート２８、及びＤＢＦＥ（Dual Brightness Enhancement Film）２９が積層状態で収容されている。蓋体２５には、光学シートを露出させるための窓部２５ａが設けられている。この窓部２５ａを介して、光学シートの前面側と液晶パネル２３が対向している。
【００２８】
拡散シート２７は光を効率よく液晶パネル２３を透過させるため、シートに球面レンズとなるビーズを敷き詰めた構造を有し、液晶パネル２３の開口角より大きい角度の光をバックライト装置２１に戻し、液晶パネル２３での光の損失を抑える機能を有する。また、レンズシート２８は水平方向に三角柱プリズムを敷き詰めた構造を有し、左右方向の配光はそのままに、表示装置として不要な上下方向の配光を抑制する機能を有する。さらに、ＤＢＥＦ２９は、液晶パネル２３を透過するＰ偏光成分を透過し、Ｓ偏光成分をバックライト装置２１に戻して液晶パネル２３での光の損失を抑えている。これら光学シートによって反射され、バックライト装置２１に戻された光は再度液晶パネル２３の照明に使用されるので、光の利用効率が向上する。
【００２９】
ケーシング２６内の光学シートに対して背面側には、複数本の内部−外部電極型の誘電体バリア放電ランプ（以下、単にランプという）３１が並置されている。
【００３０】
ランプ３１は、その内部に、バルブ３２、バルブ３２内に封入された放電媒体、内部電極３５、及び外部電極３６を備える。さらに、ランプ３１の内部は、放電空間として機能する気密容器としての役割を有する。
【００３１】
バルブ３２は、それ自体の管軸ないしは軸線αに沿って延びる細長い直管状である。また、バルブ３２の軸線αと直交する断面は円形状である。しかし、バルブ３２の断面形状は、楕円形、三角形、四角形等の他の形状であってもよい。バルブ３２は、基本的には透光性を有する誘電体材料で形成され、例えばホウケイ酸ガラスで形成される。また、バルブ３２は、石英ガラス、ソーダガラス、鉛ガラス等のガラス、又はアクリル等の有機物で形成してもよい。図２にのみ模式的に示すように、バルブ３２の内面には蛍光体層３７が形成されている。この蛍光体層３７により、放電媒体から発せられた光の波長が変換される。蛍光体層３７の材料を変化させることによって、白色光、赤色光、緑色光、及び赤色光のような種々の波長の光が得られる。
【００３２】
本実施形態では、放電媒体はキセノン（１００％）であり、バルブ３２内に１６ｋＰａ程度に封入されている。しかし、放電媒体は、希ガスを主体とした１種類以上のガスであればよく、水銀を含んでいてもよい。放電媒体に使用可能なキセノン以外の希ガスとしては、クリプトン、アルゴン、及びヘリウムがある。
【００３３】
内部電極３５はバルブ３２の内部の一端側に配設されている。内部電極３５を先端側に備える導電部材３８の基端側は、バルブ３２の外部に位置している。導電部材３８は点灯回路４０に電気的に接続されている。複数本のランプ３１のすべての内部電極３５が点灯回路４０に対して並列に電気的に接続されている。内部電極３５は、例えばタングステンやニッケル等の金属からなり、その表面が酸化セシウム、酸化バリウム、酸化ストロンチウムのような金属酸化物層又は誘電体層で覆われていてもよい。
【００３４】
外部電極３６はすべてのランプ３１について共通する１枚の接地された平板であり、バルブ３２の外部に空隙４１を隔てて配置されている。外部電極３６はバルブ３２に対してアクリル拡散板３０及び光学シートとは反対側（ケーシング２６の本体２４の底部側）に配置されている。外部電極３６は、銅、アルミニウム、ステンレス等の金属のような導電性を有する材料からなり、酸化スズ、酸化インジウムを主成分とする透明導電体であってもよい。本実施形態では外部電極３６とランプ３１の間に反射板４２が配置されている。しかし、外部電極３６とは別体の反射板４２に代えて、外部電極３６自体を高反射率の材料により構成し、あるいは外部電極３６の表面に高反射率の材料の層を形成してもよい。
【００３５】
点灯回路４０により交流電圧を印加することによって個々のランプ３１の内部電極３５と外部電極３６の間に誘電体バリア放電が生じ、放電媒体が励起される。励起された放電媒体は基底状態に移行する際に紫外線を発する。この紫外線が蛍光体層３７で可視光に変換されて個々のバルブ３２から放射される。
【００３６】
個々のランプ３１のバルブ３２は保持部材（保持体）４３Ａ〜４３Ｃによって位置及び姿勢が保持されている。個々の保持部材４３Ａ〜４３Ｃはバルブ３２が挿入される支持孔４３ａを備え、少なくとも一部がケーシング２６に対して位置決め固定されている。しかし、バルブの位置及び姿勢を保持可能である限り、保持部材の構造は特に限定されない。
【００３７】
ランプ３１のバルブ３２は、それらの軸線αが同方向に延びるように、すなわち図１において矢印Ａで示す正面方向から見た場合に軸線αが互いに平行に延びるように配置されている。また、図４に示すように、ランプ３１のバルブ３２は液晶パネル２３（図１にのみ図示する。）の縦方向に延びるように配置されている。軸線αが同方向に延びるように配置されている限り、バルブ３２は液晶パネル２３の縦方向ではなく横方向に延びていてもよい。
【００３８】
図１及び図２を参照すると、ランプ３１のバルブ３２と外部電極３６との間の距離（バルブ３２管壁の外周面と外部電極３６の上面との間の最短距離）はランプの軸線αの方向から見て規則的に変化している。具体的には、外部電極３６までの距離が第１の距離Ｄ１であるバルブ３２と、外部電極３６までの距離が第１の距離Ｄ１よりも短い第２の距離Ｄ２であるバルブ３２とが交互に配置されている。前述のように本実施形態の外部電極３６は平板であるので、外部電極３６の上面からバルブ３２までの高さを交互に異ならせることにより、２種類の距離Ｄ１，Ｄ２の交互配置を実現している。換言すれば、複数のバルブ３２をいわゆる千鳥状に配置することにより、２種類の距離Ｄ１，Ｄ２の交互配置を実現している。互いに隣接するランプ３１間の間隔（隣接するバルブ３２の軸線α間の距離）Ｐは一定である。
【００３９】
本実施形態のバックライト装置２１の各種寸法等の詳細は、以下の通りである。液晶パネル２３は３２インチ型である。ランプ３１の本数は、３２本である。隣接するランプ間の間隔Ｐは２１ｍｍで統一されている。ランプ３１のバルブ３２は長さ３７５ｍｍ、外径が３ｍｍ、内径が２ｍｍである。バルブ３２から外部電極３６までの２種類の距離のうち長い方の第１の距離Ｄ１は５ｍｍで、短い方の第２の距離Ｄ２は３ｍｍである。前述のように放電媒体はキセノン１００％であり、ガス圧は１６ｋＰａである。バルブ３２から外部電極３６までの２種類の距離Ｄ１，Ｄ２を交互配置している点を除き、本実施形態のバックライト装置２１の各種寸法等の詳細は図１７及び図１８に示した従来のバックライト装置１１と同一である。
【００４０】
図１において矢印Ａで示す正面方向から撮影した写真（液晶パネル２３は取り除いている。）を図５Ａ，図５Ｂに示す。これらの撮影時に点灯回路４０から印加される駆動電圧は、前述した従来のバックライト装置１１を撮影した際（図１９Ａ及び図１９Ｂ）の駆動電圧と同一である。すなわち、点灯回路４０により±１．２ｋＶ（振幅２．４ｋＶ）の矩形波で周波数２０ｋＨｚの駆動電圧（１１７Ｗ）を印加した。
【００４１】
図５Ａは図１９Ａと同一の条件、すなわち光学シートに代えて低拡散度のアクリル拡散板３０を配置した状態で撮影した。この図５Ａ及び図１９Ａの条件では、拡散度が低いために個々のランプ１の輝度がアクリル拡散板を透けて見えている。また、図５Ｂは図１９Ｂと同一の条件、すなわちすべての光学シート（拡散シート２７、レンズシート２８、及びＤＢＦＥ２９）を使用した状態で撮影した。この図５Ｂ及び図１９Ｂの条件では、拡散度が高いために、個々のランプ１による光学シートの照度パターンが輝度パターンとして見えている。
【００４２】
図５Ａに表れているように、明部と暗部が交互に規則的に生じている。具体的には、バルブ３２と外部電極３６との距離が短い距離Ｄ２であるランプ３１の輝度が、バルブ３２と外部電極３６の距離が長い距離Ｄ１であるランプ３１の輝度よりも高く、前者が明部に対応し、後者が暗部に対応する。２種類の距離Ｄ１，Ｄ２を交互配置しているので、１本おきに明部に対応するランプ１が配置され、１本おきに暗部に対応するランプ１が配置されている。図５Ａと図１９Ａとを比較すれば、本実施形態ではランプ３１の輝度の明暗パターンが非常に規則的であることが明らかである。図５Ｂに示すように、規則的に明部と暗部を有する輝度分布はすべての光学シートを使用することで均一化でき、高い輝度均斉度を実現できる。その結果、液晶パネル１２に表示で表示される画面の輝度むらを大幅に低減できる。特に、図５Ｂと図１９Ｂとを比較すれば、本実施形態の２種類の距離Ｄ１，Ｄ２の交互配置により、高い輝度均斉度が得られることが明らかである。
【００４３】
図６は、本実施形態のバックライト装置２１と図１６及び図１７のバックライト装置１１について、光学シート上の下部１／３の領域（図４の二点鎖線βより下側の領域）におおける輝度分布の実測値を示す。実線が本実施形態のバックライト装置２１であり、破線が図１７及び図１８のバックライト装置１１である。この図６からも本実施形態のバックライト装置２１は図１７及び図１８のバックライト装置１１と比較して、輝度がより規則的なパターンで明暗を繰り返していることが確認できる。また、画面両端輝度の立ち上がり部分１０％を除いた範囲での最小輝度の最大輝度に対する比率も、９３％から９５％に改善されているが、不規則な明暗が解消されるため、見た目の改善効果は数値以上に大きい。
【００４４】
本実施形態のバックライト装置２１でランプ３１を密に配置しつつ高い輝度均斉度が得られる理由は、以下のように推察される。
【００４５】
バルブと外部電極の距離が一定である図１７及び図１８を参照すると、点灯回路４により各ランプ１の内部電極３と外部電極２との間に交流電圧を印加すると、各内部電極３と外部電極２との間に形成される直列に接続された２つのコンデンサ、すなわち内部電極３とバルブ５の壁面との間のキセノンガスを誘電体とするコンデンサと、バルブ５の内壁面と外部電極２との間の構成されるバルブ５の管壁と空隙の大気とを誘電体とするコンデンサとに電圧が分圧されて印加される。内部電極３とバルブ５の内壁間の電圧が封入されたキセノンガスのブレークダウン電圧を超えると、内部電極３とバルブ５の内壁間に放電プラズマが発生する。放電プラズマ中の陽イオンがガラス表面に集まり、対向する外部電極２にはそれとは逆極性となるよう電子が引き込まれる。放電プラズマは、内部電極３とバルブの内壁の最も内部電極３に近い部分で最初に発生する。陽イオンが蓄積するとその部分での内部電極３とバルブ３の内壁との間の電界が中和されるので、隣接する陽イオンが蓄積していない部分に放電プラズマが順次移動する。その結果、放電プラズマはバルブ５内の内部電極３が配置された一方の端部から他方の端部へ延びていく。さらに印加電圧の極性が反転すると、バルブ５の内壁にプラズマ中の電子が集まり、外部電極２は電子を放出する。すなわち、誘電体バリア放電ランプでは、誘電体であるバルブ５を挟んだコンデンサを形成し、外部電圧５の極性の反転によりプラズマにエネルギーを供給し、それによるキセノンの希ガス放射である波長１４７ｎｍ、１７２ｎｍの紫外放射を得て蛍光体層を発光させる。
【００４６】
このとき、それぞれのランプ１のバルブ５に蓄積される電荷は同一符号の電荷であるため、ランプ相互間で電荷のクーロン力が干渉する。その結果、相互干渉の少ない一番外側のランプ１は高輝度となるが、バックライト装置１１の中央側ほど干渉の影響が大きくなりランプ１の輝度が低下する傾向がある。また、バルブ１への放電媒体の封入圧、放電媒体中の不純ガスの含有量、及びバルブ５と外部電極２との機械的な距離等の特性についてランプ１間でのばらつきにより、バルブ３の内部電極３側の端部から他方の端部へ放電プラズマが延びる速度にランプ１間でばらきが生じる。この放電プラズマが延びる速度のばらつきはランプ相互間での電荷のクーロン力の干渉に影響を与え、ランプ１間に輝度の相違を生じさせる要因となる。以上の理由より、図１７及び図１８のバックライト装置１１では十分な輝度均斉度が得られず輝度むらが生じるものと推察される。
【００４７】
これに対して、本実施形態では外部電極３６までの距離が長いバルブ３２（距離Ｄ１）を有するランプ３１と外部電極３６までの距離が短いバルブ３２（距離Ｄ２）を有するランプ３１とを交互に配置しているので、外部電極とバルブとの間の距離をランプ間で一定とする場合に比べ、隣接するバルブ３２間の最短距離が増加する。その結果、ランプ３１相互間での電荷のクーロン力の干渉が弱まる。
【００４８】
外部電極３６までの距離が長いバルブ３２（距離Ｄ１）を有するランプ３１と、この距離が短いバルブ３２（距離Ｄ２）を有するランプ３１とについて、バルブ３２の内壁面と外部電極３６との間の構成されるコンデンサの容量を比較すると、前者の容量よりも後者の容量のほうが大きい。従って、本実施形態の２種類の距離Ｄ１，Ｄ２の交互配置する構成は、バルブ３２と外部電極３６の間に構成されるコンデンサの容量が大きいランプ３１と、この容量が小さいランプ３１とを交互に配置していることになる。換言すれば、本実施形態では、投入電力が大きいランプ３１（距離Ｄ２）と投入電力が小さいランプ３１（距離Ｄ１）を意図的に交互に配置している。その結果、放電媒体の封入圧、放電媒体中の不純ガスの含有量、及びバルブ５と外部電極２との機械的な距離等の特性についてランプ１間でのばらつきに起因する不規則なランプ間の輝度のばらつきよりも、容量や投入電力を規則的に交互に設定したことによるランプ間での規則的な輝度の明暗パターンが大きくなる。いわば前者の輝度のばらつきが後者の規則的な輝度の明暗パターンに吸収される。
【００４９】
外部電極３６までの距離が短いバルブ３２（距離Ｄ２）を有し、投入電力が相対的に大きく輝度が相対的に高いランプ３１と、外部電極３６までの距離が長いバルブ３２（距離Ｄ１）を有し、投入電力が相対的に小さく輝度が相対的に低いランプ３１とを、光学シートまでの距離について比較すると、前者の距離ｄ２よりも後者の距離ｄ１の方が短い（図２参照）。換言すれば、相対的に明るいランプ３１は光学シートから離れて配置され、相対的に暗いランプ３１は光学シートに近接して配置されている。このランプ３１間の輝度差と光学シートまでの距離の関係は、光学シートに到達する光の強さ、ないしは光学シートに対する照度がランプ３１間で均一化される方向に作用し、光学シートでの輝度均斉度を高める方向に働く。
【００５０】
一般に、外部電極とバルブとの間に空隙が設けられている内部−外部電極型の誘電体バリア放電ランプでは、バルブと外部電極の間の距離が大きい程効率は良好であるが軸線方向の輝度分布は悪化し、バルブと外部電極の間の距離が小さい程効率は低下するが軸線方向の輝度分布は改善する傾向がある。本実施形態のバックライト装置１１において、バルブ３２と外部電極３６との距離をＤ１＝５ｍｍ、Ｄ２＝３ｍｍとした場合、ランプ効率はＤ１＝Ｄ２＝５ｍｍとした場合の９７％程度であり、ランプ効率を大きく損なうことはない。反面、２ｋＶの同一印加電圧でのランプ電力は、バルブ３２と外部電極３６との距離をＤ１＝Ｄ２＝５ｍｍの場合の１０１．７Ｗであるのに対し、Ｄ１＝５ｍｍ、ｈ２＝３ｍｍの場合、１０４．４Ｗと投入電力が大きくなる。この条件では、投入電力が大きいとランプの軸線α方向の輝度均斉度が改善される利点がある。図７は光学シート上の幅方向中央部（図４の二点鎖線γ参照）における垂直方向（ランプの軸線α方向）の輝度分布を示す。実線が本実施形態（Ｄ１＝５ｍｍ、Ｄ２＝３ｍｍ）の場合を示し、破線は図１７及び図１８に示す構成の場合（Ｄ１＝Ｄ２＝５ｍｍ）を示す。両者を比較すれば、本実施形態ではランプの軸線α方向の輝度分布が改善されていることは明らかである。
【００５１】
本発明はバルブ３２の内径が２ｍｍ以上３ｍｍ以下程度であり、隣接するバルブ３２の間隔Ｐがバルブ３２の外径の１／２以上かつ４０ｍｍ以下である場合に特に有効である。以下、その理由を説明する。本実施形態のバックライト装置２１でバルブ３２の外径を３ｍｍ、バルブ３２と外部電極３６との距離Ｄ１，Ｄ２を５ｍｍとした場合、ランプ長４００ｍｍの全長に発光を得るためには、内部電極３５と外部電極３６との間に２ｋＶ以上の方形波を印加する必要がある。図８にバルブ３２の間隔Ｐとランプ１本当たりのランプ電力を示す。図８においてバルブ３２の間隔Ｐを４０ｍｍ程度（特に３０ｍｍ以下）まで狭めると、ランプ１本当たりの電力の低下が顕著になる。これは、バルブ３２の間隔Ｐが４０ｍｍ程度以下で、バルブ３２の内壁に蓄積される同符号の電荷のクーロン力の干渉が顕著となってある程度以上の電荷の蓄積を制限し、かつ間隔Ｐが狭まるほど干渉の影響が強まることに起因すると推察される。バルブ３２の間隔Ｐが４０ｍｍ程度以下となると、光学シートの透過光の輝度分布に不規則なパターンが目立つようになり、これは前述のように同符号の電荷のクーロン力の干渉に起因すると推察される。ランプ３１から光学シートまでの距離を拡げれば、輝度分布に不規則なパターンを解消して輝度均斉を高めることができる。しかし、ランプ３１から光学シートまでの距離を大きくすることはバックライト装置２１の厚みＴ（図１参照）の増大に直結し、液晶表示装置２２の最も重要な要求の一つである薄型化に反することになる。これに対して、本実施形態では、バルブ３２と外部電極３６について２種類の距離Ｄ１，Ｄ２を有するランプ３１を交互配置することにより、バックライト装置２１の厚みＴを増加させることなく、輝度分布に不規則なパターンを解消して輝度均斉を高めることができる。
【００５２】
次に、外部電極３６とバルブ３２の空隙４１の距離の量的設定について説明する。図９を参照すると、外部電極３６と放電空間との間には、空隙４１と、バルブ３２の管壁を含む固体誘電体層とが存在する。また、空隙４１と固体誘電体層とは、直列に接続されたコンデンサ４５，４６と等価であるとみなすことができる。
【００５３】
まず、コンデンサの定義から、各コンデンサ４５，４６の容量Ｃ１，Ｃ２は、以下の式（１）で表される。
【００５４】
【数２】
2008059661.tif 000039
【００５５】
ここでε１は空隙４１の比誘電率、ε２は固体誘電体層の比誘電率、Ｘ１は空隙４１の距離、Ｘ２は被誘電体層の距離ないしは厚みである。
【００５６】
また、コンデンサ４５，４６に蓄積される電荷Ｑについて、以下の式（２）の関係がある。
【００５７】
【数３】
2008059661.tif 000040
【００５８】
ここでＣ１，Ｃ２はコンデンサ４５，４６の容量、Ｃ０はコンデンサ４５，４６の合成容量、Ｖ１は空隙４１に印加される電圧、Ｖ２は固体誘電体層に印加される電圧、Ｖは放電空間と外部電極３６間に印加される電圧である
【００５９】
また、空隙４１に印加される電圧Ｖ１、固体誘電体層に印加される電圧Ｖ２、放電空間と外部電極３６間に印加される電圧Ｖ、空隙４１の電界Ｅ、及び固体誘電体層の電界Ｅ’について以下の式（３）〜（５）の関係がある。
【００６０】
【数４】
2008059661.tif 000041
【００６１】
式（２）〜（５）より、以下の式（６）を得る。
【００６２】
【数５】
2008059661.tif 000042
【００６３】
式（６）に前述の式（１）を代入すると、空隙４１の電界Ｅについて以下の式（７）を得る。
【００６４】
【数６】
2008059661.tif 000043
【００６５】
特に、本実施形態では空隙４１には、比誘電率が１である空気が充填されているので、以下の式（７）’が成立する。
【００６６】
【数７】
2008059661.tif 000044
【００６７】
空隙４１の絶縁破壊電界をＥ０とすると、空隙４１に絶縁破壊が起こらないためには、以下の式（８）が成立する必要がある。
【００６８】
【数８】
2008059661.tif 000045
【００６９】
式（８）に式（７）を代入すると、以下の式（９）が得られる。
【００７０】
【数９】
2008059661.tif 000046
【００７１】
また、空隙４１が空気（ε１＝１）である場合には、以下の式（９）’が成立する。
【００７２】
【数１０】
2008059661.tif 000047
【００７３】
従って、空隙４１における絶縁破壊を生じさせないためには、空隙２６の距離Ｘ１を以下の式（１０）で定義される最短距離Ｘ１Ｌよりも大きく設定しなければならない。
【００７４】
【数１１】
2008059661.tif 000048
【００７５】
特に、空隙２６に空気が充填されている場合の最短距離Ｘ１Ｌは、以下の式（１０）’で定義される。
【００７６】
【数１２】
2008059661.tif 000049
【００７７】
空隙４１の距離Ｘ１を最短距離Ｘ１Ｌよりも大きく設定しておけば、空隙４１に充填された雰囲気気体の絶縁破壊を防止し、絶縁破壊によりイオン化した気体分子が周囲の部材を破壊するのを防止することができる。本実施形態では、雰囲気気体は空気であるので、絶縁破壊による発生したオゾンが周囲の部材を破壊するのを防止することができる。
【００７８】
空隙４１の距離Ｘ１の最長距離は、合理的な入力電力で光源装置が点灯可能であるという条件に基づいて得られる。換言すれば、距離が過度に大きいと、光源装置を点灯するための入力電力も過度に大きく設定する必要が生じ、現実的でない。
【００７９】
外部電極３６とバルブ３２の距離（空隙の距離Ｘ１）は以上の最短及び最長の条件に加え、前述したランプ効率と軸線方向の輝度均斉度を考慮して決定される。ランプ長が２５０ｍｍ以上、キセノンガスを５〜４０ｋＰａ程度に封入の誘電体バリア放電ランプ３の場合、外部電極３６とバルブ３２の距離のランプ効率を考慮した実用的な範囲は２ｍｍから７ｍｍであり、この範囲で０．５ｍｍ以上の差を設けた２種類の距離Ｄ１，Ｄ２を設定すればよい。
【００８０】
(第２実施形態)
図１０は本発明の第２実施形態にかかるバックライト装置２１を示す。第１実施形態では、バルブ３２の軸線αの方向から見て規則的な折れ線δ上にバルブ３２が配置されている。具体的には、バックライト装置２１は、外部電極３６までの距離が第１の距離Ｄ１であるバルブ３２と、外部電極３６までの距離が第１の距離Ｄ１よりも短い第２の距離Ｄ２であるバルブ３２に加え、距離Ｄ１のバルブ３２と距離Ｄ２のバルブ３２の中間に位置して外部電極３６までの距離が距離Ｄ３であるバルブ３２を備える。軸線αの方向から見ると、図１０において左から右へ、距離Ｄ１、距離Ｄ３、距離Ｄ２、及び距離Ｄ３の順序を繰り返して一定の間隔Ｐでバルブ３２が配置されている。
【００８１】
第２実施形態のその他の構成及び作用は第１実施形態と同様であるので、同一の要素には同一の符号を付して説明を省略する。
【００８２】
(第３実施形態)
図１１は本発明の第３実施形態にかかるバックライト装置２１を示す。第３実施形態では、バルブ３２の軸線αの方向から見た正弦曲線φ上にバルブ３２が配置されている。具体的には、バックライト装置２１は、外部電極３６までの距離が第１の距離Ｄ１であるバルブ３２と、外部電極３６までの距離が第１の距離Ｄ１よりも短い第２の距離Ｄ２であるバルブ３２に加え、距離Ｄ１，Ｄ２のバルブ３２の中間に位置するバルブ３２（距離Ｄ３）、距離Ｄ１，Ｄ３のバルブ３２の中間に位置するバルブ３２（距離Ｄ４）、及び距離Ｄ２，Ｄ３のバルブ３２の中間に位置するバルブ３２（距離Ｄ５）を備える。軸線αの方向から見ると、図１１において左から右へ、距離Ｄ１、距離Ｄ４、距離Ｄ３、距離Ｄ５、距離Ｄ２、距離Ｄ５、距離Ｄ３、距離Ｄ４、及び距離Ｄ１の順序を繰り返して一定の間隔でバルブ３２が配置されている。
【００８３】
第３実施形態のその他の構成及び作用は第１実施形態と同様であるので、同一の要素には同一の符号を付して説明を省略する。なお、正弦曲線φに限定されず、軸線αの方向から見て規則的なパターンを有するその他の曲線上にバルブ３２を配置してもよい。
【００８４】
(第４実施形態)
図１２は本発明の第４実施形態にかかるバックライト装置２１を示す。第４実施形態のバックライト装置２１は、バルブ３２から外部電極３６までの２種類の距離Ｄ１，Ｄ２が２種類である点は第１実施形態と同様であるが、軸線αの方向から見て同一距離である２個のバルブ３２を１組（バルブ群）とし、これらを交互に配置している。具体的には、軸線αの方向から見ると、距離Ｄ１、距離Ｄ１、距離Ｄ２、距離Ｄ２、距離Ｄ１、及び距離Ｄ１の順序を繰り返してバルブ３２が配置されている。
【００８５】
第４実施形態のその他の構成及び作用は第１実施形態と同様であるので、同一の要素には同一の符号を付して説明を省略する。なお、軸線αの方向から見て、外部電極３６までの距離が同一である３個以上のバルブ３２を１組とし、これらを交互に配置してもよい。
【００８６】
(第５実施形態)
図１３は本発明の第５実施形態にかかるバックライト装置２１を示す。第１実施形態では外部電極３６はすべてのランプ３１に共通の１枚の平板状であるが、本実施形態では外部電極３６は個々のランプ３１毎に個別に設けられた細長い矩形ないしは帯状である。すべて外部電極３６は並列に電気的に接続され、かつ接地されている。このように、外部電極３６は互いに電気的な接続されている限り、単体であってもランプ毎の別体であってもよい。
【００８７】
第５実施形態のその他の構成及び作用は第１実施形態と同様であるので、同一の要素には同一の符号を付して説明を省略する。
【００８８】
(第６実施形態)
【００８９】
図１４は本発明の第５実施形態にかかるバックライト装置２１を備える液晶表示装置を示す。第５実施形態と同様に、外部電極３６は個々のランプ３１毎に個別に設けられている。軸線αの方向から見ると、すべてのランプ３１のバルブ３２が単一の直線η上に配置されている。一方、外部電極３６は図１４における高さ位置を交互に異ならせており、それによって２種類の距離Ｄ１，Ｄ２の交互配置を実現している。
【００９０】
第６実施形態のその他の構成及び作用は第１実施形態と同様であるので、同一の要素には同一の符号を付して説明を省略する。
【００９１】
本発明は前記実施形態に限定されず、例えば以下に列挙するような種々の変形が可能である。
【００９２】
本発明は、液晶表示装置のバックライト装置に限定されず、複写機やスキャナーの原稿読み取り装置用の照明装置、及び一般照明機器等の他の照明装置にも適用できる。
【００９３】
内部−外部電極型の誘電体バリア放電ランプは、バルブの内部の一端のみでなく両端に内部電極が配置されていてもよい。
【００９４】
本発明は、添付図面を参照しながら好ましい実施形態に関連して充分に記載されているが、この技術の熟練した人々にとっては種々の変形や修正は明白である。そのような変形や修正は、添付した請求の範囲による本発明の範囲から外れない限りにおいて、その中に含まれると理解されるべきである。
【００９５】
２００６年１１月１４日に出願された日本特許出願２００６−３０７７９６号の明細書、図面、及び特許請求の範囲の開示内容は、全体として参照されて本明細書の中に取り入れられる。
【図面の簡単な説明】
【００９６】
【図１】本発明の第１実施形態にかかるバックライト装置を備える液晶表示装置の模式的な断面図。
【図２】図１の部分拡大図。
【図３】図１のIII−III断面図。
【図４】図１のIV−IV断面図。
【図５Ａ】第１実施形態のバックライト装置の点灯状態を撮影した写真（アクリル拡散板のみ使用）。
【図５Ｂ】第１実施形態のバックライト装置の点灯状態を撮影した写真（３枚の光学シートを使用）。
【図６】水平方向の相対輝度の分布を示すグラフ。
【図７】垂直方向の相対輝度の分布を示すグラフ。
【図８】バルブの間隔と１本あたりのランプ電力の関係を示すグラフ。
【図９】放電空間から外部電極までの模式的な等価回路図。
【図１０】本発明の第２実施形態にかかるバックライト装置を示す断面図。
【図１１】本発明の第３実施形態にかかるバックライト装置を示す断面図。
【図１２】本発明の第４実施形態にかかるバックライト装置を示す断面図。
【図１３】本発明の第５実施形態にかかるバックライト装置を示す部分断面図。
【図１４】本発明の第６実施形態にかかるバックライト装置を示す部分断面図。
【図１５】内部−外部電極型の誘電体放電ランプの模式的な断面図。
【図１６】図１４のXV−XV線での断面図。
【図１７】従来のバックライト装置を備える液晶表示装置の模式的な断面図。
【図１８】図１７の部分拡大図。
【図１９Ａ】従来のバックライト装置の点灯状態を撮影した写真（アクリル拡散板のみ使用）。
【図１９Ｂ】従来のバックライト装置の点灯状態を撮影した写真（３枚の光学シートを使用）。
【符号の説明】
【００９７】
２１  バックライト装置
２２  液晶表示装置
２３  液晶パネル
２４  本体
２５  蓋体
２５ａ  窓部
２６  ケーシング
２７  拡散シート
２８  レンズシート
２９  ＤＢＦＥ
３０  アクリル拡散板
３１  誘電体バリア放電ランプ
３２  バルブ
３５  内部電極
３６  外部電極
３７  蛍光体層
３８  導電部材
４０  点灯回路
４１  空隙
４２  反射板
４３Ａ〜４３Ｃ  保持部材
４３ａ  支持孔
４５，４６  コンデンサ
α  軸線
δ  折れ線
φ  正弦波曲線
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2008059661.tif 000050
【図２】
2008059661.tif 000051
【図３】
2008059661.tif 000052
【図４】
2008059661.tif 000053
【図６】
2008059661.tif 000054
【図７】
2008059661.tif 000055
【図８】
2008059661.tif 000056
【図９】
2008059661.tif 000057
【図１０】
2008059661.tif 000058
【図１１】
2008059661.tif 000059
【図１２】
2008059661.tif 000060
【図１３】
2008059661.tif 000061
【図１４】
2008059661.tif 000062
【図１５】
2008059661.tif 000063
【図１６】
2008059661.tif 000064
【図１７】
2008059661.tif 000065
【図１８】
2008059661.tif 000066
【図５Ａ】
2008059661.tif 000067
【図５Ｂ】
2008059661.tif 000068
【図１９Ａ】
2008059661.tif 000069
【図１９Ｂ】
2008059661.tif 000070
【手続補正書】
【提出日】平成20年4月25日(2008.4.25)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
希ガスを含む放電媒体がそれぞれ封入され、かつそれらの軸線が互い同方向に延びるように配置された複数の誘電体からなるバルブと、
個々の前記バルブの内部にそれぞれ配置され、かつ交流の駆動電圧を出力する点灯回路に対して並列に接続された複数の内部電極と、
個々の前記バルブの外部に空隙を隔てて配置され、かつ接地された外部電極と、
前記バルブと前記外部電極との間の距離が前記軸線の方向から見て規則的に変化するように前記バルブを保持する保持体と
を備える照明装置。
【請求項２】
前記バルブは、前記外部電極までの距離が第１の距離である第１のバルブと、前記外部電極までの距離が前記第２の距離よりも短い第２の距離である第２のバルブとを含む、請求項１に記載の照明装置。
【請求項３】
前記第１のバルブと前記第２のバルブが交互に配置されている、請求項２に記載の照明装置。
【請求項４】
複数の前記第１のバルブからなる第１のバルブ群と、複数の前記第２のバルブからなる第２のバルブ群とが交互に配置されている、請求項２に記載の照明装置。
【請求項５】
前記複数のバルブは、前記バルブの軸線方向から見て規則的な折れ線上に配置されている、請求項１に記載の照明装置。
【請求項６】
前記複数のバルブは、前記バルブの軸線方向から見て規則的な曲線上に配置されている、請求項１に記載の照明装置。
【請求項７】
個々の前記バルブと前記外部電極との間の距離は、以下の式で定義される最短距離よりも大きい、請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の照明装置。
を備える光源装置。
【数１】
2008059661.tif 000071
【請求項８】
前記バルブの内径は２ｍｍ以上３ｍｍ以下程度であり、前記バルブの間隔は前記バルブの外径の１／２以上かつ４０ｍｍ以下である、請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の照明装置。
【請求項９】
前記バルブに対して前記外部電極の反対側で前記複数の光源装置と対向するように配置された少なくとも１枚の光学シートをさらに備える、請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の照明装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の照明装置と、
前記光学シートの前面側と対向して配置された液晶パネルと
を備える液晶表示装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２３】
本発明は例えば液晶表示装置のバックライト装置に適用できる。この場合、前記バルブに対して前記外部電極の反対側で前記複数の光源装置と対向するように少なくとも１枚の光学シートが配置され、この光学シートの前面側に対向して液晶パネルが配置される。
【国際調査報告】
2008059661.tif 000072
2008059661.tif 000073