(57)【要約】【課題】輝度及び発光効率を向上させることが可能な放電灯装置、及び液表表示装置に好適なバックライトを提供する。【解決手段】放電灯装置Ｌは、希ガスが封入された発光管３の内部に設けられる内部電極１と発光管３の外部に設けられる外部電極２ａとに電圧を印加する点灯回路５を備える。点灯回路５は、外部電極２ａの電位を基準電位（０Ｖ）として、正の矩形波電圧を内部電極１に印加する。【選択図】　図１
2004055521.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
希ガスを封入し、内部に第１電極を設け、外部に第２電極を設けた発光管を駆動する放電灯装置であって、
前記第１電極と前記第２電極間に電圧を印加する点灯回路を備え、
前記点灯回路は、前記第２電極の電位を基準電位として、前記第１電極に対して正の矩形波電圧を印加することを特徴とする放電灯装置。
【請求項２】
前記第２電極は、前記発光管の管軸方向に離間配置された複数個の電極からな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】
希ガスを封入し、内部に第１電極を設けた発光管を駆動する放電灯装置であって、
複数個の第２電極が並設されており、前記発光管に近接して前記発光管を支持する支持板と、
前記第１電極と前記第２電極間に電圧を印加する点灯回路とを備え、
該点灯回路は、前記第２電極の電位を基準電位として、前記第１電極に対して正の矩形波電圧を印加することを特徴とする放電灯装置。
【請求項４】
前記希ガスがキセノンガス又はクリプトンガスであることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の放電灯装置。
【請求項５】
前記矩形波電圧は、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ないし３のいずれか１つに記載の放電灯装置。
【請求項６】
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５に記載の放電灯装置。
【請求項７】
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５に記載の放電灯装置。
【請求項８】
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５に記載の放電灯装置。
【請求項９】
前記発光管は筒形であり、内径が１ｍｍ以上１０ｍｍ以下であり、厚さが０．２ｍｍ以上０．５ｍｍ以下であることを特徴とする請求項５に記載の放電灯装置。
【請求項１０】
少なくとも１つの発光管と、請求項１ないし９のいずれか１つに記載の放電灯装置とを備えたことを特徴とするバックライト。
【請求項１１】
液晶表示素子の背面に配置すべき導光板をさらに備え、前記発光管を前記導光板と対向して配置したことを特徴とする請求項１０記載のバックライト。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は発光管を点灯させる放電灯装置に関し、特に、希ガスを封入した発光管であって内部に第１電極を、外部に第２電極を備えた発光管を点灯させる放電灯装置に関する。又、そのような放電灯装置を備えた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であって、その内部に内部電極が設けられ、その外周面に外部電極が設けられた発光管に対して、内部電極及び外部電極に接続される点灯回路から電圧を印加することにより、発光管を発光させる放電灯装置として、例えば特許文献１に開示された希ガス放電灯装置がある。
【０００３】
また、内部電極と外部電極とを設けた発光管に対する点灯制御について例えば特許文献２、３に開示の技術があり、そこでは、駆動電圧として交番矩形波電圧を印加している。
【０００４】
図１４は従来の放電灯装置の構成を示した図である。同図において、放電灯装置１０Ｌは円筒状の発光管１０３の内に希ガスが封入され、発光管１０３の内部に内部電極１０１が設けられ、その外周面には、発光管１０３の管軸方向に沿って、帯状の外部電極１０２が設けられている。
【０００５】
内部電極１０１及び外部電極１０２はそれぞれ点灯回路１０５に接続されており、点灯回路１０５から交番矩形波の電圧を印加することにより発光管１０３を発光させる。
【０００６】
図１５は従来の放電灯装置における印加電圧波形等を示す波形図である。同図（ａ）は内部電極１０１及び外部電極１０２の間に印加する交番矩形波の電圧の波形を示し、縦軸は外部電極１０２の電位を基準電位としたときの内部電極１０１と外部電極１０２間の印加電圧（Ｖ）、横軸は時間（ｓ）をそれぞれ示す。
【０００７】
図１５（ｂ）は内部電極１０１及び外部電極１０２に流れる電流の波形を示し、縦軸は電流（Ａ）、横軸は時間（ｓ）をそれぞれ示す。また、同図（ｃ）は輝度の波形を示し、縦軸は輝度（ｃｄ／ｍ２　）、横軸は時間（ｓ）をそれぞれ示す。
【０００８】
図１５（ａ）に示すように、交互に正電圧及び負電圧となる交番矩形波の電圧を印加した場合、同図（ｂ）に示すように、正電圧の立ち上がりに対応する微分波形状の正電流（立ち上がり電流）及び負電圧の立ち下がりに対応する微分波形状の負電流（立ち下がり電流）が交互に流れる。
【０００９】
発光管１０３内部の蛍光体は正電流又は負電流が流れたときに励起され、同図（ｃ）に示す輝度特性が得られる。正電流に対応して輝度波形Ｌ１、負電流に対応して輝度波形Ｌ１より輝度が小さい輝度波形Ｌ２により示す輝度が得られる。
【００１０】
【特許文献１】
特開平６−１６３００５号公報
【特許文献２】
特開２００２−７５６８２号公報
【特許文献３】
特開２００１−２６７０９３号公報
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
図１５（ｃ）に示すように、正電圧の印加時の輝度特性（輝度波形Ｌ１）に対し、負電圧の印加時の輝度特性（輝度波形Ｌ２）は輝度低下波形Ｌ４で示す範囲だけ輝度が低下しており、これに伴い発光効率も低下する。負電圧の印加時には収縮放電が生じ、この収縮放電に伴う輝度低減作用が働くため輝度が低下すると考えられる。
【００１２】
このように、従来の交番矩形波電圧の印加方法では、交番矩形電圧の半周期毎に輝度が低下することから、十分な発光効率が得られなかった。
【００１３】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、輝度及び発光効率を向上させた放電灯装置及び液晶表示装置等に好適なバックライトを提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る第１の放電灯装置は、希ガスを封入し、内部に第１電極を設け、外部に第２電極を設けた発光管を駆動する放電灯装置であって、第１電極と第２電極間に電圧を印加する点灯回路を備える。点灯回路は第２電極の電位を基準電位として、第１電極に対して正の矩形波電圧を印加する。
【００１５】
本発明に係る第２の放電灯装置は、希ガスを封入し、内部に第１電極を設けた発光管を駆動する放電灯装置であって、複数個の第２電極が並設されており、発光管に近接して発光管を支持する支持板と、第１電極と第２電極間に電圧を印加する点灯回路とを備える。点灯回路は第２電極の電位を基準電位として、第１電極に対して正の矩形波電圧を印加する。
【００１６】
本発明に係るバックライトは、少なくとも１つの発光管と上記の放電灯装置とを備える。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、添付の図面を参照し、本発明に係る放電装置及びバックライトの実施の形態を詳細に説明する。
【００１８】
＜実施の形態１＞
図１は本発明に係る放電灯装置の概略構成を示すブロック図である。放電灯装置Ｌは発光管３と、発光管３に対し、発光管３を点灯させる駆動電圧を印加する点灯回路５とを備える。
【００１９】
発光管３は放電ガスとして内部にキセノン、クリプトン等の希ガス（不活性ガス）を封入し、またその内壁にＬａＰＯ４：Ｃｅ，Ｔｂ等の蛍光体が塗布されている。発光管３の一端の内部にはニッケル等からなる内部電極１が設けられている。発光管３の外周面には、発光管３の管軸方向に沿って帯状の外部電極２ａが設けられている。外部電極２ａはアルミニウムテープまたは導電線を発光管３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。発光管３の内部電極１と外部電極２ａ間に電圧を印加することにより発光管３内部でグロー放電が発生し、内部に封入された希ガスを励起状態へ移行させ、励起状態から基底状態へ移行する際に発する紫外線により発光管３の蛍光体が励起され可視光を発する。
【００２０】
発光管３は筒形状であり、その内径が１ｍｍ以上１０ｍｍ以下、肉厚が０．２ｍｍ以上０．５ｍｍ以下、その管長が、１００ｍｍ以上３００ｍｍ以下のものが好ましい。その理由は、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、液晶表示素子用のバックライトに適用する場合には、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を構成できるからである。発光管３の内部電極１及び外部電極２ａには点灯回路５が接続される。
【００２１】
点灯回路５は、交流電源Ｐから供給される交流電圧を整流する整流回路Ｃと、整流後の正電圧を平滑し、正電圧の直流電圧を得るする平滑回路ＳＣと、平滑回路ＳＣにより得られた直流電圧を発光管３を発光させるのに必要な電圧にまで昇圧する昇圧回路ＴＣと、昇圧回路ＴＣにより昇圧された直流電圧を矩形状の電圧を生成するスイッチング回路Ｓとを含む。スイッチング回路ＳはスイッチＳＷの開閉を制御し、このスイッチＳＷの開閉により昇圧した直流電圧を矩形状の電圧を生成する。
【００２２】
次に、点灯回路５における発光管３への印加電圧（駆動電圧）の制御について説明する。
【００２３】
図２に放電灯装置Ｌによる発光管３への印加電圧の波形等を示す。同図（ａ）は発光管３の内部電極１と外部電極２ａ間に印加する電圧の波形を示す電圧波形図であり、縦軸は印加する矩形波の電圧（Ｖ）、横軸は時間（ｓ）をそれぞれ示す。なお、正電圧が印加される期間をＴ１とし、矩形波の周期をＴ２としている。同図（ｂ）は内部電極１と外部電極２ａ間に流れる電流の波形を示す電流波形図であり、縦軸は電流（Ａ）、横軸は時間（ｓ）をそれぞれ示す。また、同図（ｃ）は発光管３の輝度の波形を示す輝度波形図であり、縦軸は輝度（ｃｄ／ｍ２　）、横軸は時間（ｓ）をそれぞれ示す。
【００２４】
本発明では、図２（ａ）に示すように、発光管３に対して、外部電極２ａの電位を基準電位（すなわち電圧０Ｖ）に固定し、内部電極１に正電圧のみからなる矩形波の電圧を印加する。なお、基準電位としては接地電位が好ましいため、外部電極２ａを接地電位を与える接地点Ｇに接続する。
【００２５】
図２（ａ）に示す電圧印加に応じて、同図（ｂ）に示すように、正の印加電圧の立ち上がりに対応する微分波形状の正電流（立ち上がり電流）及び正の印加電圧の立ち下がりに対応する微分波形状の負電流（立ち下がり電流）が交互に流れる。
【００２６】
発光管３内部の蛍光体は正電流又は負電流が流れたときに励起され、同図（ｃ）に示す輝度特性が得られる。すなわち、正電流に対応して輝度波形Ｌ１により示す輝度が、負電流に対応して輝度波形Ｌ３により示す輝度が得られる。ここで、印加電圧が０Ｖの期間における輝度波形Ｌ３は輝度波形Ｌ１と同程度の大きさであり、従来の輝度波形Ｌ２に対し、Ｌ３ａで示す範囲において輝度が増加している。この輝度の増加に伴い発光効率も向上する。
【００２７】
図３（ａ）は発光管３に封入される放電ガスの１つであるキセノンガスの発光スペクトルを示した図であり、図３（ｂ）は発光管３に使用される蛍光体の１つであるＬａＰＯ４：Ｃｅ，Ｔｂの励起スペクトルを示した図である。図３（ａ）に示すように、発光スペクトルは１４７ｎｍを中心としたモノマー発光領域と１７２ｎｍを中心としたエキシマ発光領域とを有しており、そのスペクトル特性と、図３（ｂ）に示す蛍光体の励起スペクトルの特性との相乗効果により発光管３の輝度特性が決定される。
【００２８】
以上のように、本実施形態における印加電圧の駆動方法によれば、従来の交番矩形波電圧の印加方法において生じていた半周期毎の輝度低下を防止できるので、輝度の向上と発光効率の向上が図れる。なお、図２（ｃ）に示すように駆動電圧を印加していない期間において輝度の改善が図れる理由は放電現象の複雑さから明確ではないが、収縮放電が低減されること、放電現象における正の矩形波電圧印加期間におけるモノマー発光と電圧が印加されない期間におけるエキシマ発光の相乗効果が蛍光体に対して有効に作用していること、内部電極がアノード（陽極）としてのみ作用し希ガス励起を生じないカソード（陰極）として作用することが無いこと等が考えられる。
【００２９】
また、実施の形態４で詳述するように、内部電極１に印加する正電圧のみからなる矩形波のオンデューティ（Ｔ１／Ｔ２）を適宜制御することにより輝度及び発光効率を更に大幅に向上することができる。これは、オンデューティの変化によりエキシマ発光領域のスペクトルが変化することから、放電ガスの発光スペクトルと蛍光体の励起スペクトルの相乗効果により輝度をさらに向上できるからである。例えば、スイッチング回路ＳにおいてスイッチＳＷの開閉をオンデューティが１０％以上５０％以下となるようＰＷＭ制御し、そのキャリア周波数を１０ｋＨｚ以上６０ｋＨｚ以下とするのが望ましい。なお、周波数の範囲については、発光現象の発生の容易性に基いて選択した。
【００３０】
既に示した図２（ａ）〜（ｃ）はオンデューティを５０％に制御した場合の波形であり、オンデューティを３０％に制御したときの波形を図４に示す。図４（ａ）は印加電圧波形を、図４（ｂ）は電流波形を、図４（ｃ）は発光輝度をそれぞれ示す。同図より、駆動電圧を印加しない期間における輝度（輝度波形Ｌ３が示す輝度）は、正電圧印加期間における輝度（輝度波形Ｌ１が示す輝度）よりも大きく、発光効率が更に改善されていることが理解できる。
【００３１】
点灯回路５は本実施の形態で説明した回路に限らず、外部電極２ａを０Ｖに固定して、正の矩形波電圧を内部電極１に印加できる構成であれば、他の形態のものであっても良く、また供給される電源は直流電源であっても良い。
【００３２】
また、発光管３の外部電極は、図５（ａ）に示すように、発光管３の軸方向に、内部電極１からの距離が異なり、且つ互いに離れている複数の電極から構成されてもよい。その際、発光管３の周方向における電極２ｂと発光管３の接触部の長さ（ｌ）は、外部電極による光の遮蔽を抑制するため、発光管３の円周の半分以下とすることが好ましい（図５（ｂ）参照）。なお、外部電極は、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３の管軸方向に沿って螺旋状に巻着させるようにすることも可能である。
【００３３】
また、内部電極１は発光管３の一端に１つだけ設けたが、これに限らず発光管３の両端に内部電極１を設け両端に電圧を印加するようにしても良い（図５（ｃ）参照）。この場合、発光管３の管長は内部の放電状況を内部電極１が１つの場合と同様にするために２００ｍｍ以上６００ｍｍ以下にするのが好ましい。
【００３４】
放電は発光管３の端部に設けられた内部電極１と発光管の長さ方向全体に配置された外部電極２ａ、２ｂの間で発生する。このため、発光管３の内径が細く、かつ発光管３の長さが長い場合には、放電は発光管３内の狭い経路を長く進む必要があるため、放電灯に投入する電力量を調整しても放電ガス自身の自己吸収等により紫外線が放出されなくなる場合がある。特に、（発光管の管全長）／（発光管の管内径）＞５０となる場合には、発光管３の全長に渡って均一に発光が得られなくなってしまう。これを防止するため、より電離電圧の高い希ガスを実際の放電ガスに緩衝ガスとして加えることで放電ガス自身の自己吸収を防止し発光管３の全長に渡って均一発光を得ることができる。具体的には放電ガスとしてキセノンガスを用いた場合、アルゴンガスやネオンガスを緩衝ガスとして、放電ガスと同量またはそれ以下の濃度で加えることが好ましい。すなわち、放電ガスとしてはキセノンガス又はクリプトンガスを使用し、緩衝ガスとしてはアルゴンガスやネオンガスを使用することが好ましい。
【００３５】
また、発光管３内部の封入ガス圧が低い場合、発光管３内部の放電ガス量が少ないため、電力を投入しても必要な光量が得られないばかりか、放電ガス分子間の距離が離れているためにオンデューティー比を変化させても光出力の向上が得られない。逆に、封入ガス圧が高い場合、放電ガス及び緩衝ガスが壁となり、発光管３の全長に起こる放電を阻害してしまうために均一発光を得ることができなくなる。よって、本願の効果を得るためには、封入ガス圧の範囲は１ｋＰａ〜４０ｋＰａとすることが好ましい。
【００３６】
＜実施の形態２＞
図６は本発明に係る放電灯装置の要部の別の構成を示した図である。図７は図６におけるＩＩ−ＩＩ線での断面図であり、図８は図６におけるＩＩＩ−ＩＩＩ線での断面図である。本実施形態の放電灯装置Ｌは、発光管３の外周面に外部電極を直接形成するのではなく、発光管３に臨ませて設けられる支持板４上に外部電極２ｃを複数並設し、この並設された外部電極２ｃを実施の形態１で示したように基準電位に固定するものである。このような支持板４上に外部電極２ｃを複数並設し、外部電極２ｃの延在方向と発光管３の管軸方向とが交差するように発光管３を配置する構成の放電灯装置は本出願人による特許出願２００１−２８５４１５号に開示されている。このように、発光管が載置される支持板上に外部電極を複数並設することにより、発光管の外周面に直接、電極を固着させる必要がなくなる。よって、発光管の外周面に直接、電極を固着させる場合に比して、製造が簡単で低コストの放電灯装置を実現することができる。
【００３７】
図６に示す発光管３は内部に希ガスが封入され、発光管３の一端にはニッケル等からなる内部電極１が設けられている。発光管３を載置すべく構成された支持板４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４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４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。いずれの特性とするかは、必要に応じて適宜選択可能である。
【００３８】
支持板４には発光管３を収容するための収容溝Ｔが複数形成されており、その収容溝Ｔの長手方向と交差する方向に（すなわち、発光管３の軸方向と交差する方向に）外部電極２が銀ペースト等により形成されている。なお、外部電極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４と圧着にて一体成型しても良い。また、収容溝Ｔの形状は発光管３の形状に応じて適宜設定される。
【００３９】
さらに支持板４の収容溝Ｔには、図６及び図８に示すように発光管３を支持するための支持部材７が複数個設けられる。支持部材７はアルミニウム等からなりその下端が支持板４の収容溝Ｔに固着され、その上端部において発光管３を着脱可能に把持する構成とされる。発光管３は、支持部材７により把持されると共に、図７に示すように収容溝Ｔに並設された外部電極２ｃの一部と発光管３の外周面とが当接した形で支持板４の収容溝Ｔ上に係止して載置される。
【００４０】
発光管３の内部電極１は実施の形態１で説明した点灯回路５に接続され、発光管３の内部電極１と外部電極２ｃ間には、実施の形態１で説明したような駆動電圧が印加される。すなわち、外部電極２ｃの電位を基準電位（電圧０Ｖ）に固定し、内部電極１に正電圧のみからなる矩形波電圧を印加する。このように構成される放電灯装置Ｌは、実施の形態１の場合と同様に、発光管３内部でグロー放電が発生し、内部不活性ガスを励起状態へ移行させ、励起状態から基底状態へ移行する際に発する紫外線により蛍光体層３ａの蛍光体が励起され可視光を発する。
【００４１】
また、図７及び図８に示すように、放電灯装置Ｌ上部において、平板状の導光板６を、その導光板６の主面と支持板４の主面とが対向するように配置する。すなわち、発光管３を介して支持板４と対向する位置に平板状の導光板６を設ける。これにより、液晶表示素子等のバックライトＢが構成される。発光管３で発生した可視光は平板状の導光板６に入射して拡散される。導光板６は樹脂等からなり、発光管３から発生した光を均一な面光源へ変換する機能を有する。このようなバックライトＢは、小型、薄型、低消費電力の観点から、液晶表示素子用のバックライトに適用した場合に特に有効である。
【００４２】
＜実施の形態３＞
図９は本発明に係る放電灯装置の要部のさらに別の構成を示した図である。実施の形態２では図７、８に示すように放電灯装置Ｌを導光板６の主面側に配置した直下型のバックライトとしたが、本実施形態では放電灯装置Ｌを導光板６の端面側に配置したエッジライト型のバックライトとしている。本実施形態のバックライトは、発光管３を導光板６の端面に対向して配置した点を除いて、基本的に実施の形態２のものと同様であり、詳細な説明は省略する。なお、図９において点灯回路は省略している。
【００４３】
＜実施の形態４＞
実施の形態１において述べたように内部電極に印加する正電圧のみからなる矩形波のオンデューティを適宜制御することにより輝度を増加することができる。本実施形態では、このオンデューティの制御について詳細に説明する。
【００４４】
図１０はオンデューティ（Ｔ１／Ｔ２）を変化させた場合の輝度変化を示した特性図である。横軸は内部電極１に印加する正電圧のみからなる矩形波のオンデューティ（％）であり、縦軸は発光管３の表面における平均輝度（ｃｄ／ｍ２　）である。用いた発光管３の形状は外径２．６ｍｍ、内径２．０ｍｍ、管の肉厚０．３ｍｍ、管長１６４ｍｍである。希ガスの封入状況は、放電用媒体としてのＸｅとＫｒをＸｅ６対Ｋｒ４の比率で封入し、内圧は２２．２ｋＰａである。印加する矩形波の周波数は４０．０ｋＨｚであり、電圧は２．０ｋＶ（本実施形態：０ｋＶ〜＋２ｋＶ、従来：−１ｋＶ〜＋１ｋＶ）である。なお、内部電極１は発光管３の一端にのみ設け、また蛍光体として緑色を用いた。本実施形態では緑色蛍光体としてＬａＰＯ４：Ｃｅ，Ｔｂを使用した。
【００４５】
以上に述べた条件下で、試体１乃至４を用意した。
試体１は図１に示す実施の形態１で述べた放電灯装置Ｌであり、発光管３の外周面に管軸方向に沿って幅２ｍｍの１本の帯状外部電極２を固着させたものである。試体１の内部電極１と外部電極２間には、点灯回路５から外部電極２を基準とした正電圧のみの矩形波電圧をオンデューティで１０％から６０％まで変化させて印加した。
【００４６】
試体３は試体１と同様の構成としたが、内部電極１と外部電極２間に外部電極２を基準とした交番電圧（デューティ５０％）を印加するものであり、従来の放電灯装置１０Ｌと同様（図１４、図１５参照）である。
【００４７】
試体２は実施の形態２で述べた図６に示す放電灯装置Ｌであり、支持板４上に形成する外部電極２は、電極幅を３ｍｍ、外部電極２ｃ相互間の間隔を１ｍｍとした。試体２へは、点灯回路５から正電圧のみの矩形波電圧をオンデューティで１０％から６０％まで変化させて印加した。
【００４８】
試体４は試体２と同様の構成としたが、印加する電圧は交番電圧（デューティ５０％）としたものである。
【００４９】
なお、図１０において、破線の双方向矢印は、試体１と試体３の対応関係及び試体２と試体４の対応関係をそれぞれ示したものであり、輝度特性の向上を明確にするためのものである（図１１においても同様）。
【００５０】
図１０を参照し、試体１では、オンデューティが１５％以上４５％以下の範囲において、交番電圧を印加する試体３よりも高い輝度が得られることができる理解できる。試体２では、オンデューティが１５％以上５０％以下の範囲において、交番電圧を印加する試体４よりも高い輝度を得ることができる。つまり、実施の形態１乃至３における放電灯装置Ｌにおいて、オンデューティを上述の範囲内になるよう適宜制御することにより、交番電圧を印加する従来の放電灯装置１０Ｌに比し、輝度特性を大幅に改善できる。このようなオンディーティを適宜制御することにより輝度が増加するのは、蛍光体の発光効率が高い波長領域での発光であるエキシマ発光がオンデューティの変化に伴い増加するためであると考えられる（図３（ａ）、（ｂ）参照）。
【００５１】
また、図１０において、試体１と試体２を比較すると、双方とも同様に正電圧のみの矩形波電圧を印加しているにもかかわらず、試体２の方が高い輝度が得られている。特にオンデューティが３０％から５０％までの範囲においては明確に相違し、例えばオンデューティが４５％の場合の輝度は、試体１では約３４ｋ（ｃｄ／ｍ２）に対し、試体２では約４４ｋ（ｃｄ／ｍ２）と３割以上の大幅な輝度の向上が実現できている。
【００５２】
つまり、外部電極の形状が従来のような帯状の形状の場合において、本発明の正電圧のみの矩形波電圧を印加することにより、従来の交番電圧の印加の場合に比して輝度の改善はなされるが、外部電極を管軸方向において複数個離間して配置した構成にすることにより、更に輝度を大幅に改善できる。なお、このような試体２における効果は、図５（ａ）の発光管３についても同様に得られることは言うまでもない。オンデューティを３０％から５０％までの範囲に制御した場合において、試体２の方が試体１より輝度が高くなるのは、試体１においては電極形状の影響により収縮放電が生じやすく、この収縮放電に伴う輝度低減作用が働くためと考えられる。
【００５３】
図１１は前述のようにオンデューティを変化させた場合の１Ｗ当たりの輝度変化を示した特性図である。横軸はオンデューティ（％）であり、縦軸は１Ｗ当たりの表面輝度（ｃｄ／ｍ２／Ｗ）、つまり発光効率である。なお、試体１乃至試体４については上述した条件と同一条件である。
【００５４】
試体１と試体３を比較すると、オンデューティが１５％強から４０％弱までの範囲において、試体１の方が１Ｗ当たりの表面輝度が高い。試体２と試体４を比較すると、オンデューティが１８％から４０％強までの範囲において、試体２の方が１Ｗ当たりの表面輝度が高い。つまり、これらの範囲内においてオンデューティを制御することにより、発光効率を従来の放電灯装置に対して改善できる。
【００５５】
図１０及び図１１の特性図から、オンデューティを１８％から４０％強までの範囲に制御すれば、輝度の改善と共に発光効率の改善も実現でき、従来の放電灯装置においては得られなかった高い輝度特性と発光効率を得ることができる。
【００５６】
次に、外部電極と内部電極間に負電圧のみの矩形波電圧を印加した場合について検討する。このため、新たな試体５を比較のために用意した。試体５は、実施の形態２で述べた図６に示す構成の放電灯装置Ｌであり、点灯回路５からの印加電圧の極性を反転させ、負電圧のみの矩形波電圧を印加するようにしたものである。つまり、試体５は外部電極２ｃを基準電圧（０Ｖ）として、内部電極１に負電圧のみの矩形波電圧を印加し、オンデューティを適宜変化させて輝度及び発光効率を測定した。
【００５７】
図１２は、外部電極と内部電極間に正電圧のみの矩形波電圧を印加した場合と、負電圧のみの矩形波電圧を印加した場合の輝度の相違を比較するための特性図である。横軸はオンデューティ（％）であり、縦軸は発光管３表面の平均輝度（ｃｄ／ｍ２）をそれぞれ示す。また、図１３はその場合の１Ｗ当たりの輝度変化を示す特性図である。横軸はオンデューティ（％）であり、縦軸は１Ｗ当たりの表面輝度（ｃｄ／ｍ２／Ｗ）をそれぞれ示す。なお、試体５については、負電圧のみの矩形波電圧が印加される期間をＴ１、周期をＴ２として、オンデューティ（％）を規定した。特性は試体２、４、５について測定した。
【００５８】
図１２において試体２と試体５を比較すると、負電圧のみの矩形波電圧を印加する試体５よりも正電圧のみの矩形波電圧を印加する試体２の方が、オンデューティが１０％から５０％までの範囲において、輝度特性が優れている。つまり、正電圧のみの矩形波電圧を印加する方が負電圧のみの矩形波電圧を印加するのに比較して、輝度改善に効果がある。
【００５９】
図１３において試体２と試体５を比較すると、負電圧のみの矩形波電圧を印加する試体５よりも正電圧のみの矩形波電圧を印加する試体２の方が、オンデューティが１０％から５０％弱までの範囲において、発光効率が優れている。つまり、正電圧のみの矩形波電圧を印加する方が負電圧のみの矩形波電圧を印加するのに比較して、発光効率の改善に効果がある。
【００６０】
以上の様に、外部電極と内部電極間に、正電圧のみの矩形波電圧を印加する方が負電圧のみの矩形波電圧を印加するのに比較して、輝度改善、発光効率の改善に効果がある。
【００６１】
なお、本実施形態では緑色単色での評価結果を示したが、発光管に使用する蛍光体としてはＬａＰＯ４：Ｃｅ，Ｔｂに限定するものではなく、たとえば青色蛍光体であればＢａＭｇＡｌｘＯｙ：Ｅｕ等（ｘ、ｙは任意選択）、緑色であればＬａＰＯ４：Ｃｅ，ＴｂやＺｎ２ＳｉＯ４：ＭｎやＢａＭｇ２Ａｌ１４Ｏ２４：Ｅｕ，Ｍｎ等、赤色であればＹ２Ｏ３：Ｅｕ、（Ｙ，Ｇｄ）ＢＯ３：Ｅｕ、ＹＰＶＯ４：Ｅｕ、ＹＶＯ４：Ｅｕ等といった３波長発光形蛍光ランプ用蛍光体やプラズマディスプレイ用蛍光体のみならず白色発光のハロリン酸塩蛍光体など一般的に用いられている蛍光体を適時選択し使用できる。放電ガスのエキシマ発光比率を高めることで、一般的には蛍光体の量子効率が高まり、光出力を増大することが可能となる。
【００６２】
【発明の効果】
本発明によれば、バックライト及び液晶表示素子用バックライトにあっては、外部電極である第２電極を基準電位（印加電圧０Ｖ）とし、内部電極である第１電極に正電圧のみの矩形波電圧を印加するので、正電圧の立ち下がり時において立ち下がり電流が流れた場合でも十分な輝度を得ることができ、また発光効率の向上を図ることが可能となる。
【００６３】
また、本発明によれば、発光管の支持板を設け、その上に第２電極を複数並設するため、外部電極の形成が容易になり、輝度特性、発光効率の向上と共に発光管の製造コストの低減及び簡略化を達成できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１の放電灯装置の概略構成の一例を示すブロック図
【図２】本発明の放電灯装置における印加電圧波形、電流波形及び発光管の輝度を示す図
【図３】（ａ）希ガス（キセノンガス）の発光スペクトルを示す図、及び（ｂ）蛍光体の励起スペクトルを示す図
【図４】本発明の放電灯装置における、オンデューティを適宜制御した場合の印加電圧波形、電流波形及び発光管の輝度を示す図
【図５】（ａ）本発明の実施の形態１の放電灯装置の構成の別の例を示すブロック図、（ｂ）発光管の断面図及び（ｃ）両端に内部電極が設けられた発光管の図
【図６】本発明の実施の形態２の放電灯装置の構成例を示す図
【図７】図６における放電灯装置（バックライト）のＩＩ−ＩＩ線による断面図
【図８】図６における放電灯装置（バックライト）のＩＩＩ−ＩＩＩ線による断面図
【図９】本発明の実施の形態３の放電灯装置の要部の構成例を示す図
【図１０】実施の形態４における、オンデューティを変化させた場合の輝度変化を示す特性図
【図１１】実施の形態４における、オンデューティを変化させた場合の１Ｗ当たりの輝度変化を示す特性図
【図１２】実施の形態４における、正／負の矩形波電圧を印加した場合の輝度変化を比較する特性図
【図１３】実施の形態４における、正／負の矩形波電圧を印加した場合の１Ｗ当たりの輝度変化を示す特性図
【図１４】従来の放電灯装置を模式的に示す図
【図１５】従来の放電灯装置における印加電圧波形、電流波形及び発光管の輝度を示す図
【符号の説明】
１　内部電極
２ａ、２ｂ、２ｃ　外部電極
３　発光管
５　点灯回路
Ｐ　交流電源
Ｃ　整流回路
ＳＣ　平滑回路
ＴＣ　昇圧回路
Ｓ　スイッチング回路
Ｇ　接地点
４　支持板
Ｔ　収容溝
Ｌ　放電灯装置
６　導光板
Ｂ　バックライト
７　支持部材
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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