(57)【要約】【課題】点灯開始時に要する印加電圧を低減させ、暗黒始動時の点灯遅れを改善することが可能な放電灯装置、バックライト及び液晶表示素子用バックライトを提供する。【解決手段】希ガスが封入された発光管１の内部に設けられる第１電極２と発光管１の外部に設けられる第２電極３との間に電圧を印加する点灯回路４を備える放電灯装置Ｌにおいて、点灯回路４は、第２電極３を０Ｖ（接地電位）として負の矩形波電圧を第１電極２に印加し、発光管１が点灯して安定点灯状態になった後、第１電極２に印加する矩形波電圧を正の矩形波電圧に切換えるものとする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
希ガスが封入された発光管の内部に設けられる第１電極と前記発光管の外部に設けられる第２電極との間に電圧を印加する点灯回路を備える放電灯装置において、
前記点灯回路は、前記第２電極を０Ｖとして前記第１電極に負の矩形波電圧を印加し、前記発光管を点灯した後に、前記第２電極を０Ｖとして前記第１電極に正の矩形波電圧を印加する構成としてあることを特徴とする放電灯装置。
【請求項２】
前記負の矩形波電圧の周波数と正の矩形波電圧の周波数とは同一であることを特徴とする請求項１に記載の放電灯装置。
【請求項３】
前記矩形波電圧の周波数は、１０ｋＨｚ以上６０ｋＨｚ以下であることを特徴とする請求項２に記載の放電灯装置。
【請求項４】
前記第２電極は、前記発光管の管軸方向に複数個離間配置してあることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の放電灯装置。
【請求項５】
前記第２電極は、前記発光管の外部に設けられた支持板上に形成された導電体であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の放電灯装置。
【請求項６】
前記負の矩形波電圧の印加時間は、電圧印加後０．０２秒以上０．５秒以下であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の放電灯装置。
【請求項７】
前記正の矩形波電圧は、オンデューティが１５％以上５０％以下であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の放電灯装置。
【請求項８】
前記発光管は、筒型であり、内径が１ｍｍ以上１０ｍｍ以下であり、肉厚が０．２ｍｍ以上０．５ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の放電灯装置。
【請求項９】
前記第１電極は発光管の一端に設けられており、前記発光管の管長は１００ｍｍ以上３００ｍｍ以下であることを特徴とする請求項８に記載の放電灯装置。
【請求項１０】
前記第１電極は発光管の両端に設けられており、前記発光管の管長は２００ｍｍ以上６００ｍｍ以下であることを特徴とする請求項８に記載の放電灯装置。
【請求項１１】
少なくとも１つの前記発光管を有する請求項１乃至１０のいずれかに記載の放電灯装置を備えることを特徴とするバックライト。
【請求項１２】
少なくとも１つの前記発光管を有する請求項１乃至１０のいずれかに記載の放電灯装置と、液晶表示素子の背面に配置すべき導光板とを備える液晶表示素子用バックライトであって、前記発光管を導光板に対向して配置することを特徴とする液晶表示素子用バックライト。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、希ガスが封入された発光管の内部に設けられる第１電極と前記発光管の外部に設けられる第２電極との間に電圧を印加する点灯回路を備える放電灯装置、及び該放電灯装置を備えるバックライト及び液晶表示素子用バックライトに関する。
【０００２】
【従来の技術】
希ガスが封入された発光管の内部に内部電極を、発光管の外周面に外部電極を各々設けて、内部電極及び外部電極の間へ点灯回路から交番波形の電圧を印加することにより、発光管を発光させる希ガス放電灯装置が知られている。このような希ガス放電灯装置は小型化が可能であること等から、表示装置用バックライト等に使用されつつある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、交番波形の電圧を印加する従来の放電灯装置においては、発光効率等が不十分であり、表示装置用のバックライトとして採用した場合において必要な仕様を満たさない虞があるという問題があった。
【０００４】
本願発明者は、従来の希ガス放電灯の発光効率等を改善すべく種々検討を進めてきた結果、点灯回路から発光管の内部電極及び外部電極へ印加する電圧波形についての発明をなし、特願２００２−１５９０８１号として特許出願をした。すなわち、発光管の外部電極を基準の電位（電圧０Ｖつまり接地電位）に固定し、発光管の内部電極へ印加する電圧の波形を正の矩形波とした希ガス放電灯装置を発明し、希ガス放電灯装置（発光管）の輝度、発光効率等を大きく改善することができた。特願２００２−１５９０８１号に係る発明について、さらに特性の向上を図るべく種々の検討を進めたところ、印加する電圧の波形をさらに変更することにより点灯開始電圧を低減でき、点灯遅延時間を短縮できることがわかった。
【０００５】
本発明は斯かる知見及び事情に鑑みてなされたものであり、輝度、発光効率及び点灯開始電圧のいずれについても優れた特性を示すことができる放電灯装置、すなわち、安定点灯状態での輝度、発光効率が優れており、しかも点灯開始電圧を低くすることにより電圧印加から点灯開始までの時間、すなわち点灯遅延時間を短縮した放電灯装置、更には、この放電灯装置を備えるバックライト及び液晶表示素子用バックライトを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る放電灯装置は、希ガスが封入された発光管の内部に設けられる第１電極と前記発光管の外部に設けられる第２電極との間に電圧を印加する点灯回路を備える放電灯装置において、前記点灯回路は、前記第２電極を０Ｖとして前記第１電極に負の矩形波電圧を印加し、前記発光管を点灯した後に、前記第２電極を０Ｖとして前記第１電極に正の矩形波電圧を印加する構成としてあることを特徴とする。
【０００７】
本発明に係る放電灯装置においては、前記負の矩形波電圧の周波数と正の矩形波電圧の周波数とは同一であることを特徴とする。
【０００８】
本発明に係る放電灯装置においては、前記矩形波電圧の周波数は、１０ｋＨｚ以上６０ｋＨｚ以下であることを特徴とする。
【０００９】
本発明に係る放電灯装置においては、前記第２電極は、前記発光管の管軸方向に複数個離間配置してあることを特徴とする。
【００１０】
本発明に係る放電灯装置においては、前記第２電極は、前記発光管の外部に設けられた支持板上に形成された導電体であることを特徴とする。
【００１１】
本発明に係る放電灯装置においては、前記負の矩形波電圧の印加時間は、電圧印加後０．０２秒以上０．５秒以下であることを特徴とする。
【００１２】
本発明に係る放電灯装置においては、前記正の矩形波電圧は、オンデューティが１５％以上５０％以下であることを特徴とする。
【００１３】
本発明に係る放電灯装置においては、前記発光管は、筒型であり、内径が１ｍｍ以上１０ｍｍ以下であり、肉厚が０．２ｍｍ以上０．５ｍｍ以下であることを特徴とする。
【００１４】
本発明に係る放電灯装置においては、前記第１電極は発光管の一端に設けられており、前記発光管の管長は１００ｍｍ以上３００ｍｍ以下であることを特徴とする。
【００１５】
本発明に係る放電灯装置においては、前記第１電極は発光管の両端に設けられており、前記発光管の管長は２００ｍｍ以上６００ｍｍ以下であることを特徴とする。
【００１６】
本発明に係るバックライトは、少なくとも１つの前記発光管を有する放電灯装置を備えることを特徴とする。
【００１７】
本発明に係る液晶表示素子用バックライトは、少なくとも１つの前記発光管を有する放電灯装置と、液晶表示素子の背面に配置すべき導光板とを備える液晶表示素子用バックライトであって、前記発光管を導光板に対向して配置することを特徴とする。
【００１８】
本発明においては、希ガスが封入された発光管の内部に設けられる第１電極と発光管の外部に設けられる第２電極との間に電圧を印加する点灯回路を備える放電灯装置において、発光管を点灯するための点灯回路は、電圧印加直後は第２電極を０Ｖとして第１電極に負の矩形波電圧を印加して点灯させることにより発光管を短時間に安定点灯状態にした後、第２電極の０Ｖはそのまま維持して第１電極への印加電圧の極性を切換えて、第１電極に正の矩形波電圧を印加する構成とするので、点灯遅延時間を短くできると共に安定点灯状態での輝度及び発光効率を高く維持できる放電灯装置の提供が可能となる。
【００１９】
本発明においては、バックライト及び液晶表示素子用バックライトが備える導光板に対向して本発明に係る放電灯装置の発光管を配置するので、安定点灯状態での輝度及び発光効率を高く維持でき、点灯遅延時間の短い点灯特性を有するバックライト及び液晶表示素子用バックライトの提供が可能となる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて詳述する。
【００２１】
＜放電灯装置の特性＞
図１は本発明に係る放電灯装置の概略を示す概略図である。同図（ａ）は管軸方向に帯状の外部電極を有する発光管、（ｂ）は（ａ）の帯状の外部電極を複数に分割して外部電極とする発光管、（ｃ）は（ｂ）の分割した外部電極を発光管とは別の支持体上に形成して外部電極とする発光管を示す。
【００２２】
図において、１は希ガスが封入された円筒状の発光管であり、発光管１の一端内部にはニッケル、タングステン等の金属からなる内部電極である第１電極２が設けられている。発光管１の外周面には、発光管１の管軸方向に沿って、外部電極である第２電極３を備える。第２電極３はアルミニウムテープまたは導電線を発光管１表面に固着することにより、または、銀ペースト等の導電性材料を塗布することにより形成する。放電灯装置Ｌは発光管１に加え、第１電極２及び第２電極３へ電圧を印加する点灯回路４を備える。
【００２３】
発光管１の外周面に設けられる第２電極３の形態としては、（ａ）乃至（ｃ）の３種類がある。つまり、（ａ）は発光管１の外周面管軸方向に帯状に形成したもの、（ｂ）は（ａ）の帯状の第２電極３を発光管１の管軸方向に離間分割して複数個配置形成したもの、（ｃ）は発光管１に臨ませて設けられる支持板５上に第２電極３を複数並設し、この並設された第２電極３に直交する方向に発光管１を当接して配置したものである。いずれにおいても、発光管の外部に設けられた第２電極３として同様に機能する。特に（ｂ）（ｃ）のように発光管１の外周面管軸方向に離間分割した形状の第２電極とした場合には、（ａ）のように発光管１の外周面管軸方向に帯状に形成して第２電極とした場合に比較して輝度特性、発光効率が良くなる。また、（ｃ）のように発光管１の外周面が支持体５の上に形成された第２電極３に当接するように発光管１を配置したものは、（ｂ）のように第２電極３を発光管１の外周面管軸方向に離間分割して複数形成したものと同様な特性を示し、発光管１の外周面に第２電極を直接形成する必要が無いこと等から生産性、交換性等に優れている。（ｃ）の形態の発光管１は本出願人による特願２００１−２８５４１５号にて開示している。なお、（ａ）の発光管１において、第２電極３は図示した直線状に限らず、外周面にらせん状に形成されたものであっても良い。
【００２４】
図２は図１の放電灯装置における点灯回路の電圧波形と発光特性との相関を示す図表である。安定点灯状態において、輝度（ｋｃｄ／ｍ2 ）と消費電力（Ｗ）を測定し、単位消費電力あたりの輝度を計算して発光効率（ｋｃｄ／ｍ2／Ｗ）を求めている。
【００２５】
測定対象とした発光管１の仕様を次に示す。発光管１の外径は２．６ｍｍ、内径は２．０ｍｍ。封入ガスはＸｅ１００％、封入圧力は１３．３ｋＰａ。第２電極３の形状は、図１（ｂ）又は（ｃ）のタイプのものであり、管軸方向の電極幅３ｍｍ、管軸方向の電極間幅１ｍｍ、つまり、電極の配列ピッチは４ｍｍのものである。また、発光管１の内壁には緑色発光蛍光体を塗布している。
【００２６】
同図において、駆動方式１は、第１電極２と第２電極３の間へ交番矩形波の電圧を印加し、印加電圧はピーク対ピーク値（Ｖｐ−ｐ）で２ｋＶとしたものである。交番のデューティは５０％である。駆動方式２は、第２電極３を０Ｖ（接地電位）として、第１電極２へ正の矩形波の電圧を印加するものである。印加電圧はグランド対ピーク値（Ｖｇ−ｐ）で２ｋＶ、つまり０Ｖと２ｋＶとを交互に繰り返す正の矩形波である。なお、正電圧のパルス幅は１０μｓｅｃである。駆動方式３は、第２電極３を０Ｖ（接地電位）として、第１電極２へ負の矩形波の電圧を印加するものである。印加電圧はグランド対ピーク値（Ｖｇ−ｐ）で−２ｋＶ、つまり０Ｖと−２ｋＶとを交互に繰り返す負の矩形波である。なお、負電圧のパルス幅は１０μｓｅｃである。また、矩形波の周波数は２０ｋＨｚ、３０ｋＨｚ、４０ｋＨｚと３種類に変化させている。
【００２７】
輝度を比較すると、周波数２０ｋＨｚでは、駆動方式１が１５．６（ｋｃｄ／ｍ2 。以下単位省略）、駆動方式２が１８．２、駆動方式３が１４．５である。周波数３０ｋＨｚでは、駆動方式１が２３．３、駆動方式２が３０．７、駆動方式３が２２．３である。周波数４０ｋＨｚでは、駆動方式１が３５．１、駆動方式２が４２．９、駆動方式３が２６．２である。つまり、輝度については、いずれの周波数においても、優れているのは駆動方式２（正の矩形波）、次は駆動方式１（交番矩形波）、その次は駆動方式３（負の矩形波）となる。
【００２８】
発光効率を比較すると、周波数２０ｋＨｚでは、駆動方式１が９．３（ｋｃｄ／ｍ2 ／Ｗ。以下単位省略）、駆動方式２が１２．２、駆動方式３が１３．６である。周波数３０ｋＨｚでは、駆動方式１が９．７、駆動方式２が１４．３、駆動方式３が１２．９である。周波数４０ｋＨｚでは、駆動方式１が１１．６、駆動方式２が１５．２、駆動方式３が１１．３である。つまり、周波数２０ｋＨｚの場合を除く他の周波数においては駆動方式２が最も発光効率が高い。
【００２９】
図３は図１の放電灯装置における点灯回路の電圧波形と点灯開始電圧との相関を示す図表である。駆動方式１、駆動方式２、駆動方式３の電圧波形は図２と同一であり説明は省略する。点灯開始電圧（ｋＶ）を比較すると、周波数２０ｋＨｚでは、駆動方式１がピーク対ピーク値（Ｖｐ−ｐ）で１．１６（ｋＶ。以下単位省略）、駆動方式２がグランド対ピーク値（Ｖｇ−ｐ）で１．１１、駆動方式３がグランド対ピーク値（Ｖｇ−ｐ）で−０．９４である。周波数３０ｋＨｚでは、同様に駆動方式１が１．１４、駆動方式２が１．１２、駆動方式３が−０．９４である。周波数４０ｋＨｚでは、同様に駆動方式１が１．１３、駆動方式２が１．１２、駆動方式３が−０．９４である。
【００３０】
つまり、絶対値で比較して、いずれの周波数においても駆動方式３が最も低い点灯開始電圧となっている。また、駆動方式３は、周波数依存性がほとんど無く、駆動方式１、駆動方式２に比較して周波数特性が優れている。点灯開始電圧は、昇圧ロス等による消費電力の低減、点灯遅延時間（電圧印加開始から安定点灯に至るまでの時間）の短縮の観点から、小さい方が望ましい。輝度、発光効率に優れる駆動方式２は、点灯開始電圧において駆動方式３より劣っている（点灯開始電圧として、より大きい値の電圧を印加することが必要である）。駆動方式２は駆動方式３に比較して点灯開始電圧が高く、同一の電圧値の電圧を印加した場合において、駆動方式３に比較して点灯遅延時間が長くなることを意味する。
【００３１】
駆動方式３の点灯開始電圧が低い理由は、第２電極３を０Ｖ（接地電位）として、第１電極２へ負の矩形波の電圧を印加することから誘電体による遮蔽膜の無い内部電極（第１電極２）から集中的に電子が放出されることにより、２次電子放出が発生しやすくなるためと考えられる。また、駆動方式２の点灯開始電圧が駆動方式３の点灯開始電圧より高くなるのは、発光管１の管壁が誘電体であることから、外部電極に対する遮蔽膜として働き、駆動方式３の場合とは逆に電子の放出が制限されるためと考えられる。
【００３２】
なお、点灯遅延時間が短いことは、早い立ち上がり時間を規格により要求される表示装置用バックライトに放電灯装置を適用した場合に特に有効である。例えば、カーナビゲーションシステムに用いる液晶表示素子のバックライトの場合には、電源投入から０．５秒以内にバックライトが点灯しなければならないとする規格があり、点灯遅延時間が短いことは液晶表示素子用バックライトとして必須の条件である。
【００３３】
＜実施の形態１＞
図４は図１の放電灯装置における発光管へ印加する電圧波形と発光管の点灯状況を示す波形図である。同図（ａ）は第１電極２へ印加する電圧波形と発光管１の電流波形を示す。同図（ｂ）は本発明に対する比較例であり、第１電極２へ正の矩形電圧を印加した場合の電圧波形と発光管１の電流波形を示す。
【００３４】
同図（ａ）において、横軸Ｔは時刻を示し、Ｔａは電圧印加開始時、Ｔｂは点灯開始時、Ｔｃは印加電圧切換時を各々示す。電圧印加開始時Ｔａと点灯開始時Ｔｂとの間の時間Ｔｄは点灯遅延時間（電圧印加から点灯開始までの時間）を示す。縦軸Ｖａは第１電極２への印加電圧を、縦軸Ｉｄは発光管１に流れる電流を示す。なお、電圧印加前の発光管１の保管条件は、周囲照度０．０１ｌｘ、温度２５℃の雰囲気で２４時間保管とした。このような保管条件は一般始動特性を求める際の一般的な条件である。
【００３５】
電圧印加開始時Ｔａから印加電圧切換時Ｔｃまでの間においては、第２電極３を０Ｖ（接地電位）として、第１電極２へ印加電圧−１．６ｋＶの負の矩形波電圧を印加する。印加電圧切換時Ｔｃ以降は、第２電極３を０Ｖ（接地電位）として、第１電極２へ印加電圧１．６ｋＶの正の矩形波電圧を印加する。つまり、印加電圧切換時Ｔｃにおいて、負の矩形波電圧から正の矩形波電圧に切換える。この際、正負の矩形波電圧の周波数を同じにすれば、点灯回路４の回路構成を簡単にすることができる。矩形波電圧の周波数は４０ｋＨｚとしたので周期Ｔｆは２５μｓｅｃである。オンデューティは４０％としたので、パルス幅は１０μｓｅｃである。
【００３６】
点灯遅延時間Ｔｄにおいては、発光管１には負の矩形波電圧を微分した形態の電流Ｉｄが流れ、電子の注入がなされ点灯準備状態（封入ガスの励起準備）となるが、発光管１は無点灯状態を維持する。点灯開始時Ｔｂになると、封入ガスの励起が定常化し、点灯可能な封入ガスの励起状態となった発光管１は点灯し、安定点灯状態となる。なお、点灯遅延時間Ｔｄは約２０ｍｓｅｃであり、この間の電流Ｉｄはピーク値で約−２０ｍＡ弱である。安定点灯状態において、点灯開始時Ｔｂ以降の電流Ｉｄはピーク値で約−５０ｍＡ弱であり、印加電圧切換時Ｔｃ以降の電流Ｉｄはピーク値で約５０ｍＡ弱である。
【００３７】
電圧印加開始時Ｔａから印加電圧切換時Ｔｃまでの時間、つまり負の矩形波電圧を印加する時間は、０．０２秒乃至０．５秒が望ましい。図４に示す一般始動特性においては、点灯遅延時間Ｔｄが約２０ｍｓｅｃ（約０．０２秒）であり、これより長い時間負の矩形波電圧を印加することが必要である。また、液晶表示素子用バックライトに要求される点灯遅延時間Ｔｄについては従来技術の項で述べたとおり規格上０．５秒が要求されているから、電圧印加開始後０．５秒の間は負の矩形波電圧を印加することにすれば確実に規格を満たすことができるからである。
【００３８】
なお、発光管１については、一般始動特性に加えて、暗黒始動特性の存在が知られている。暗黒始動特性とは、発光管１を暗所で長時間放置すると、電圧印加後点灯迄の点灯遅延時間Ｔｄが一般始動特性に対し更に長く（遅く）なる現象である。暗所での長時間の放置により、発光管１の内部での残留光子（フォトン）が無くなるため、電圧印加後２次電子放出までの時間が必要になるためと言われており、通常一般始動特性の約１０乃至２０倍の時間が点灯までに必要になる。この暗黒始動特性の観点から点灯遅延時間Ｔｄを評価すると約２０ｍｓｅｃの２０倍として約４００ｍｓｅｃつまり約０．４秒が点灯開始に必要となる。発光管１の実使用上の条件は種々の場合がありうることから、暗黒始動特性をも考慮した場合には、電圧印加開始後約０．４秒、２割程度の余裕を見て０．５秒の間は負の矩形波電圧を印加することが望ましい。なお、この場合でも、最長の０．５秒に固定する必要はなく、使用環境等を考慮して０．０２秒乃至０．５秒の間で適宜設定することが望ましい。
【００３９】
発光管１に印加する矩形波電圧の周波数は、輝度、発光効率等の特性から約１０ｋＨｚ以上約６０ｋＨｚ以下が望ましいことを特性の測定結果から確認している。この周波数範囲において一般始動特性における点灯遅延時間Ｔｄとしての値である約２０ｍｓｅｃとなるパルス数（波数）を求めると、周波数１０ｋＨｚでは約２００、周波数６０ｋＨｚでは約１２５０となる。負の矩形波電圧を印加した場合、点灯に際しての周波数依存性は殆ど無いことから、この点灯遅延時間Ｔｄ約２０ｍｓｅｃを基準にすれば、一般始動特性において印加する負の矩形波電圧の波数は２００乃至１２００程度が望ましい。なお、何れの周波数とするか、何れの波数とするかは、発光管１の特性に応じて適宜選択すべきものであり、この数値に限るものではない。
【００４０】
印加電圧切換時Ｔｃ以降に印加する正の矩形波電圧のオンデューティは１５％以上５０％以下とすることが安定点灯状態における輝度、発光効率等の特性から望ましい。特に、輝度においては、図１（ａ）の場合はオンデューティが１５％以上４５％以下の範囲、更に望ましくは１８％以上４０％以下の範囲、図１（ｂ）（ｃ）の場合はオンデューティが１５％以上５０％以下の範囲、更に望ましくは１８％以上４５％以下の範囲が特性の測定結果からは望ましい。発光効率においては、図１（ａ）の場合はオンデューティが１５％強以上４０％弱以下の範囲、更に望ましくは１８％以上３５％以下の範囲、図１（ｂ）（ｃ）の場合はオンデューティが１８％以上４０％強以下の範囲、更に望ましくは２０％以上４０％以下の範囲が特性の測定結果からは望ましい。なお、何れのオンデューティを取るかは用途等により輝度優先とするか、発光効率優先とするか等により適宜選定すべきものであり、これらの数値に限るものではない。
【００４１】
発光管１は、上述のものに限らず、内径が１ｍｍ以上１０ｍｍ以下、肉厚が０．２ｍｍ以上０．５ｍｍ以下の筒型のもので、管長は、１００ｍｍ以上３００ｍｍ以下のものであることが望ましい。このような形状としたのは、本発明に係る放電灯装置をバックライトとする場合に、必要以上に大きな形状とならず、必要な輝度と発光効率とを確保した上で、小型化したバックライトを実現することができるからである。また、液晶表示素子用バックライトとした場合には、小型の液晶表示素子の形状に整合する形状のバックライトにできるからである。なお、第２電極３は帯状に設けたもの、複数個離間して設けたものの他に、発光管１の管軸方向に沿って螺旋状に巻着させるようすることも可能である。
【００４２】
なお、第１電極２は発光管１の一端に１つだけ設けたが、これに限らず発光管１の両端に第１電極２を設け両端に電圧を印加するようにしても良い。この場合には、発光管１の管長は内部における放電状況を第１電極２が１つの場合と同様にするために２００ｍｍ以上６００ｍｍ以下にする。
【００４３】
図４（ｂ）において、横軸Ｔは時刻を示し、Ｔａは電圧印加開始時、Ｔｂは点灯開始時を各々示す。電圧印加開始時Ｔａと点灯開始時Ｔｂとの間の時間Ｔｄは点灯遅延時間（電圧印加から点灯開始までの時間）を示す。縦軸Ｖａは第１電極２への印加電圧を、縦軸Ｉｄは発光管１に流れる電流を示す。なお、電圧印加前の発光管１の保管条件は、同図（ａ）の場合と同様である。第２電極３を０Ｖ（接地電位）として、第１電極２へ印加電圧１．６ｋＶの正の矩形波電圧を印加する。つまり、第１電極２への印加電圧は輝度、発光効率の良い正の矩形波電圧としたものである。点灯遅延時間Ｔｄとして、約２６０ｍｓｅｃを要し、負の矩形波電圧を印加して点灯した場合に比較し約１３倍の時間を必要としている。暗黒始動特性を考慮すると、点灯開始時間Ｔｄ（約２６０ｍｓｅｃ）の２０倍として約５．２秒が点灯開始に必要になる。この５．２秒という値は液晶表示素子用バックライトに要求される規格値０．５秒を大きく外れたものであり、実使用上において大きい問題となる。
【００４４】
図４（ａ）（ｂ）において比較して示すように、負の矩形波電圧を印加して点灯することから、同一の印加電圧（絶対値比較）であれば、正の矩形波電圧のみを印加して点灯する場合に比較して点灯開始電圧を低くできることから、その結果として点灯遅延時間Ｔｄを短縮でき、より優れた点灯開始特性を有する放電灯装置Ｌを実現することができる。つまり、従来の放電灯装置Ｌに比較して、一般始動特性及び暗黒始動特性共に改善した放電灯装置Ｌを実現することができる。また、正の矩形波電圧に切換えた後は、輝度及び発光効率共に優れた放電灯装置Ｌとすることができる。
【００４５】
図５は本発明に係る放電灯装置における点灯回路の概略を示すブロック図である。放電灯装置Ｌは、発光管１と、発光管１の内部電極である第１電極２及び発光管１の外部電極である第２電極３へ電圧を印加する点灯回路４とを備える。第２電極３は常時接地電位にされ、第１電極２に負の矩形波電圧、または正の矩形波電圧が印加される。交流電源４１から供給される交流電圧は整流回路４２により整流され平滑回路４３により直流電圧へと変換される。平滑回路４３にて平滑化された直流電圧は、昇圧回路４４により発光管１を点灯させるのに必要な電圧レベルにまで昇圧される。この際、昇圧回路４４には正負２系等の昇圧回路を設け、正の昇圧回路においては正の高電圧端子４４ａから正の高電圧を、負の昇圧回路においては負の高電圧端子４４ｂから負の高電圧をスイッチング回路４５へ供給する構成とする。
【００４６】
スイッチング回路４５はスイッチ４５ａの切換えをタイマ（不図示）により制御し、電圧印加開始時Ｔａから印加電圧切換時Ｔｃまでの間（図４参照）は負の高電圧端子４４ｂに矩形波発生回路４５ｂを接続して負の矩形波電圧を矩形波出力端子４５ｃから第１電極２へ印加する。印加電圧切換時Ｔｃ以降は、スイッチ４５ａを切換えて正の高電圧端子４４ａに矩形波発生回路４５ｂを接続して正の矩形波電圧を矩形波出力端子４５ｃから第１電極２へ印加する。なお、点灯回路４の構成はこれに限るものではなく、正負の矩形波電圧を切換えて供給できるものであればどのような構成のものであっても良いことは言うまでもない。発生する矩形波電圧の周波数の変更、印加電圧切換時Ｔｃの設定等はスイッチング回路４５の内部にプログラムして記憶させておいても良いし、適宜外部から制御調整する形態としても良い。
【００４７】
正の矩形波電圧と負の矩形波電圧とを同一の周波数、同一のピーク値、同一のオンデューティとすることにより、矩形波発生回路４５ｂの回路構成を簡略化し、更に回路動作を安定化することが可能となる。
【００４８】
＜実施の形態２＞
図６は本発明に係るバックライトの要部の概略断面を示す断面図である。バックライトＢは、平面状の導光板６とその背面に配置された本発明に係る放電灯装置Ｌとを備える。バックライトＢの表面（背面の反対側の面）は例えば液晶表示素子（不図示）の背面に対向して配置される。ここで示す放電灯装置Ｌは図１（ｃ）において示す形態のものであり、支持板５の表面に複数並設して形成された導電体からなる第２電極３と直行する方向に発光管１を配置したものである。第２電極２は例えば銀ペースト等により形成されている。第２電極２を銀ペーストに代えて導電性の樹脂部材で成型し、同じく樹脂部材で作られた支持板５と圧着にて一体成型しても良い。支持板５には、収容溝５ａが第２電極３と直行する方向に形成され発光管１の一部を収容して載置するように構成される。収容溝５ａの形状は、発光管１の形状に応じて適宜設定される。なお、発光管１は更に係止手段（不図示）により支持板５に固定され、第２電極３が発光管１の外部表面に常に当接し、安定して点灯動作するようにされる。また、係止手段から開放することにより、発光管１を適宜交換することができる。
【００４９】
発光管１を載置すべく構成された支持板５は、樹脂部材、またはアルミニウム等の金属部材を加工して形成されたものである。支持板５の表面は光の反射効率及び拡散効率を向上させるべく、例えばシルク印刷等による塗装、またはサンドブラスト等による表面処理（梨地処理等）がなされている。なお、支持板５は光反射特性を有するものの他、光透過特性を有するものであっても良い。いずれの特性のものとするかは、必要に応じて適宜選択可能である。
【００５０】
図７は本発明に係るバックライトの要部の概略断面を示す断面図である。図６におけるバックライトＢにおいては、導光板６の平面に対向して配置した直下型のバックライトＢとしたが、図７においては放電灯装置Ｌを導光板６の端面方向に配置してエッジライト型のバックライトＢとしたものである。発光管１を導光板６の端面に対向して配置した点を除いて、基本的に図６のバックライトＢと同様であり、詳細な説明は省略する。図６、図７に示すバックライトＢの導光板を液晶表示素子の背面に配置して液晶表示素子用バックライトとすることにより、輝度及び発光効率が高く、点灯遅延時間が短い表示特性の優れた液晶表示装置を実現できる。
【００５１】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明にあっては、輝度、発光効率及び点灯開始電圧のいずれについても優れた特性を示すことができる放電灯装置、すなわち、安定点灯状態での輝度、発光効率が優れており、しかも点灯開始電圧を低くすることにより電圧印加から点灯開始までの時間、すなわち点灯遅延時間を従来の点灯方法に比較して大幅に短縮した放電灯装置を実現できる。
【００５２】
本発明にあっては、更に本発明に係る放電灯装置を備えるバックライト及び液晶表示素子用バックライトとすることにより、輝度及び発光効率が高く、点灯遅延時間が短いバックライト及び液晶表示素子用バックライトを提供できる。特に液晶表示素子用バックライトとすることにより、表示特性の優れた液晶表示装置を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る放電灯装置の概略を示す概略図
【図２】図１の放電灯装置における点灯回路の電圧波形と発光特性との相関を示す図
【図３】図１の放電灯装置における点灯回路の電圧波形と点灯開始電圧との相関を示す図
【図４】図１の放電灯装置における発光管へ印加する電圧波形と発光管の点灯状況を示す波形図
【図５】本発明に係る放電灯装置における点灯回路の概略を示すブロック図
【図６】本発明に係るバックライトの要部の概略断面を示す断面図
【図７】本発明に係るバックライトの要部の概略断面を示す断面図
【符号の説明】
１  発光管
２  第１電極
３  第２電極
４  点灯回路
５  支持板
６  導光板
Ｌ  放電灯装置
Ｂ  バックライト
Ｔａ  電圧印加開始時
Ｔｂ  点灯開始時
Ｔｃ  印加電圧切換時
Ｔｄ  点灯遅延時間
Ｔｆ  周期
【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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【図７】
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