CN101356402A - 照明装置及液晶显示装置 - Google Patents

Abstract

背光装置(21)是包括多个内部－外部电极型电介质势垒放电灯的照明装置。背光装置(21)包括：分别配置在各个灯管(32)的内部、并且相对于输出交流的驱动电压的点亮电路(40)并联地连接的多个内部电极(35)和隔出空隙(41)配置在各个灯管(32)的外部、并且接地的外部电极(36)。保持部件(43A～43C)保持灯管(32)，以使从灯管(32)的轴线α的方向观察灯管(32)和外部电极(36)之间的距离呈规则变化。不仅能够确保足够的辉度而且能够实现良好的辉度均匀度。

Description

照明装置及液晶显示装置

技术领域

本发明涉及一种液晶显示装置的背光装置、复印机或扫描仪的原稿读取装置用的照明装置，以及包含普通照明设备等的照明装置。此外，本发明涉及包括以相关照明装置为背光装置的液晶显示装置。

背景技术

近年来，作为在液晶显示装置的背光装置等的照明装置中使用的灯(光源装置)，除使用水银型的研究外，还正在积极地进行不使用水银型(以下称为无水银型)的灯的研究。基于随温度的时间变化，发光强度的变化少这点和环境的观点优选无水银型的灯。

作为无水银型的灯，已知所谓的内部-外部电极型的电介质势垒放电灯，其具有封入惰性气体的管状的灯管、配置在灯管的内部的内部电极、和配置在灯管的外部的外部电极。当在内部电极和外部电极之间施加电压时，通过电介质势垒放电使惰性气体等离子化、发光。

已知有各种方式的外部电极。例如，在专利文献1中公开的图15及图16所示的内部-外部电极型的电介质势垒放电灯(以下简称为灯)中，使外部电极2为宽度固定的带状。3是内部电极，4是点亮电路。外部电极2和直管状的灯管5的外周面之间通过隔板6设置空间。通过某种程度地增大此空隙，就能够在使灯1的发光稳定的同时防止填充空隙的环境气体的绝缘破坏，能够防止因绝缘破坏而离子化了的气体分子破坏周围的构件。此外，在此结构中，通过某种程度地增大外部电极的空隙，能够大幅度地降低一度从灯管5放射出的光当中，被外部电极2反射而返回灯管5的内部的光的比例。换言之，通过相对于灯管5空出空隙而配置外部电极2，从灯管5放射出的光有效地被外部电极2的表面反射，在灯1的外部被取出。

图17及图18中示出了使用图15及图16的内部-外部电极型的灯1的正下方型的背光装置11。此背光装置11包括在液晶面板12的背面侧配置的3片光学片，即扩散片13、透镜片14及DBFE15。在这些光学片的背面侧配置多个灯1。外部电极2对于所有的灯1而言是共通的1片平板状、并接地。此外，所有的灯1的内部电极3并联连接到点亮电路4。再有，16是反射板。

图17及图18所示的背光装置11的各种尺寸等详细情况如下所示。液晶面板12是32英寸型。32个灯1在液晶面板12的纵方向上延伸、彼此平行地配置。邻接的灯1间的间隔(轴线间的距离)P统一为21mm。此外，配置各灯1以使灯管5的轴线相对于液晶面板12及光学片平行地延伸。灯1的灯管5长度为375mm、外径为3mm、内径为2mm。灯管5内填充的气体的成份是100％氙气、气压为16kPa。从各灯管5到外部电极2的距离D统一为5mm。

利用点亮电路4由±1.2kV(振幅2.4Kv)的矩形波施加频率20kHz的驱动电压(117W)时，从图17中箭头标记A所示的正面方向拍摄的照片(去除液晶面板12)在图19A、19B中示出。

在图19A中，替代3片光学片配置低扩散度的丙稀酸扩散板。另一方面，在图18B中，使用所有的光学片(扩散片13、透镜片14及DBFE15)。

如图19A所示，不规则地产生暗部和明部，在灯1间辉度存在差异，而且能够确认出相关的辉度的差异中没有规则性。此外，如图19B所示，即使是使用所有的光学片的情况下，也会因为灯1间的不规则的辉度的差异的影响而在辉度中产生斑点。相关的辉度斑点成为液晶面板12中所显示的画面的辉度斑点的原因。

如此，在某种程度缩窄邻接的灯间的间隔、即按某种程度紧密配置在灯管和外部电极之间设置了空隙的内部-外部电极型的灯，构成正下方型的背光装置的情况下，得不到足够的辉度均匀性。具体地，在灯管的内径为2～3mm左右邻接的灯管间的间隔为40mm以下的情况下，辉度均匀度的下降变得明显。另一方面，在某种程度扩宽邻接的灯间的间隔、即按某种程度稀疏配置内部-外部电极型的灯的情况下，改善了辉度均匀度，但得不到足够的辉度。此外，虽然通过扩宽从液晶面板到灯的距离能改善辉度均匀度，但增大背光装置的厚度有悖于薄型化的要求。不仅背光装置，就是某种程度紧密地配置在灯管和外部电极之间设置了空隙的内部-外部电极型的灯的结构的其它的照明装置也同样地产生得不到足够的辉度均匀度的问题。

专利文献1：国际公开第WO2005/022586号公报(图14A、14B)

发明内容

本发明的课题在于，提供一种包括多个在灯管和外部电极之间设置间隔的内部-外部电极型的灯或光源装置的照明装置，在确保足够的辉度的同时实现良好的灰度均匀度。

本发明提供一种照明装置，包括：多个由电介质构成的灯管，分别封入含有惰性气体的放电介质，且按它们的轴线向彼此相同的方向延伸而配置；多个内部电极，分别配置在各个上述灯管的内部、并且相对于输出交流的驱动电压的点亮电路并联地连接；外部电极，隔出空隙而配置在各个上述灯管的外部、并且接地；以及保持体，按从上述轴线的方向观察时上述灯管和上述外部电极之间的距离呈规则变化的方式保持上述灯管。

一旦从点亮电路对内部电极和外部电极之间施加交流的驱动电压，就产生电介质势垒放电，使惰性气体等离子体化并发光。由于从灯管的轴线的方向观察灯管和外部电极之间的距离呈规则地变化，所以与灯管和外部电极之间的距离固定的情形相比较，不仅比较紧密地维持多个灯管间的间隔，而且最低限度地维持厚度(例如，在液晶显示装置的背光装置的情况下，包含光学膜的装置的厚度)，能够实现高的辉度均匀度。

例如，上述灯管包括：第1灯管，其到上述外部电极的距离是第1距离；和第2灯管，其到上述外部电极的距离是比上述第2距离更短的第2距离。

具体地，交替配置上述第1灯管和上述第2灯管。

作为代替方案，交替配置由多个上述第1灯管组成的第1灯管组，和由多个上述第2灯管组成的第2灯管组。

从上述灯管的轴线方向观察，在有规则的折线上或有规则的曲线上配置上述多个灯管。

将各个上述灯管和上述外部电极之间的距离设定得比按下式定义的最短距离大。

[公式1]

$\mathrm{XL}1=\frac{V}{E0}-\frac{\mathrm{\ϵ}1}{\mathrm{\ϵ}2}\×X2$

其中：

X1L：最短距离

E0：环境气体的绝缘破坏电场

V：输入电压

ε1：空隙的相对介电常数

ε2：灯管壁的相对介电常数

X2：灯管壁的厚度

通过将灯管和外部电极间的距离设定得比其最少距离大，就能够确实地防止灯管的外部的环境气体的绝缘破坏。

本发明特别地在上述灯管的内径是2mm以上3mm以下程度、上述灯管的间隔在上述灯管的外径的1/2以上且40mm以下的情况下，使特别有效的。

本发明例如能够适用于液晶显示装置的背光装置中。此情况下，相对于上述灯管在上述外部电极的相反侧与上述多个光源装置面对而配置至少1片光学片，面对此光学片的前面侧配置液晶面板。

发明效果

由于从灯管的轴线的方向观察，灯管和外部电极之间的距离呈规则地变化，所以不仅比较紧密地维持多个灯管间的间隔，而且最低限度地维持厚度，能够实现高的辉度均匀度。

附图说明

图1是具备本发明的第1实施方式的背光装置的液晶显示装置的示意性的剖面图。

图2是图1的局部放大图。

图3是图1的III-III剖面图。

图4是图1的IV-IV剖面图。

图5A是拍摄第1实施方式的背光装置的点亮状态的照片(仅使用丙烯酸扩散板)。

图5B是拍摄第1实施方式的背光装置的点亮状态的照片(使用3片光学片)。

图6是表示水平方向的相对辉度分布的曲线图。

图7是表示垂直方向的相对辉度分布的曲线图。

图8是表示灯管的间隔和每一个灯功率的关系的曲线图。

图9是从放电空间到外部电极的示意性的等效电路图。

图10是表示本发明的第2实施方式的背光装置的剖面图。

图11是表示本发明的第3实施方式的背光装置的剖面图。

图12是表示本发明的第4实施方式的背光装置的剖面图。

图13是表示本发明的第5实施方式的背光装置的部分剖面图。

图14是表示本发明的第6实施方式的背光装置的部分剖面图。

图15是内部-外部电极型的电介质放电灯的示意性的剖面图。

图16是图14的XV-XV线的剖面图。

图17是具有现有的背光装置的液晶显示装置的示意性的剖面图。

图18是图17的部分放大图。

图19A是拍摄现有的背光装置的点亮状态的照片(仅使用丙烯酸扩散板)。

图19B是拍摄现有的背光装置的点亮状态的照片(使用3片光学片)。

符号说明

21背光装置；22液晶显示装置；23液晶面板；24本体；25盖体；25a窗部；26罩壳；27扩散片；28透镜片；29DBFE；30丙烯酸扩散板；31电介质势垒放电灯；32灯管；35内部电极；36外部电极；37荧光体层；38导电部件；40点亮电路；41空隙；42反射板；43A～43C保持部件；43a支持孔；45、46电容器；α轴线；δ折线；φ正弦波曲线

具体实施方式

接着，参照附图详细地说明本发明的实施方式。

(第1实施方式)

图1至图4表示包括本发明的照明装置的第1实施方式的背光装置21的液晶显示装置22。背光装置21配置在图1所示的液晶面板23的背面侧。

背光装置21包括由本体24和盖体25组成的罩壳26。在罩壳26内(本体24的开口部附近)存放有丙烯酸扩散板。此外，在此丙烯酸扩散板30上以叠层状态存放有3片光学片即扩散片27、透镜片28及DBFE(DualBrightness Enhancement Film)29。在盖体25中设置用于露出光学片的窗部25a。通过此窗部25a光学片的前面侧和液晶面板23对置。

为了使光高效的透过液晶面板23，扩散片27具有在片上铺满成为球面透镜的圆珠的结构，具有使比液晶面板23的孔径角大的角度的光返回背光装置21，抑制液晶面板23中的光的损失的功能。此外，透镜片28具有在水平方向铺满三角柱棱镜的结构，具有保持左右方向的配光不变，抑制作为显示装置不需要的上下方向的配光的功能。并且，DBEF29使透过液晶面板23的P偏振光成分透过，使S偏振光成分返回背光装置21，抑制在液晶面板23中的光的损失。由于在液晶面板23的照明中再次使用被这些光学片的反射、返回背光装置21的光，所以就提高了光的利用率。

在与罩壳26内的光学片相对的背面侧并列设置多个内部-外部电极型的电介质势垒放电灯(以下简称为灯)31。

灯31在其内部包括灯管32、封入在灯管32内的放电介质、内部电极35、及外部电极36。并且，灯31的内部具有作为放电空间的起作用的密封容器的作用。

灯管32是沿其自身的管轴或轴线α延伸的细长直管状。此外，与灯管32的轴线α正交的剖面是圆形形状。但是，灯管32的剖面形状也可以是椭圆形、三角形、四角形等其它的形状。灯管32基本上由具有透光性的电介质材料形成，例如由硼硅酸玻璃形成。此外，灯管32也可以由石英玻璃、钠玻璃、铅玻璃等玻璃，或丙烯酸等有机物形成。如图2示意性所示，在灯管32的内面上形成荧光体层37。利用此荧光体层37转换从放电介质发出的光的波长。通过改变荧光体层37的材料，就能够得到像白色光、红色光、绿色光及红色光这样各种波长的光。

在本实施方式中，放电介质是氙气(100％)，在灯管32内封入16kPa左右。但是，放电介质可以是以惰性气体为主体的1种以上的气体，也可以含有水银。作为可在放电介质中使用的氙气以外的惰性气体，有氪气、氩气、及氦气。

在灯管32的内部的一端侧配设内部电极35。前端侧具备内部电极35的导电部件38的基端侧位于灯管32的外部。导电部件38电连接到点亮电路40。多个灯31的所有的内部电极35相对于点亮电路40并联地电连接。内部电极35，例如由钨或镍等金属制成，其表面可以用氧化铯、氧化钡、氧化锶这样的金属氧化物层或介质层来覆盖。

外部电极36是对于所有的灯31而言共通的1片接地的平板，隔出空隙41配置在灯管32的外部。外部电极36相对于灯管32配置在丙烯酸扩散板30及光学片的相反侧(罩壳26的本体24的底部侧)。外部电极36由铜、铝、不锈钢等金属这样的具有导电性的材料制成，也可以是主成份为氧化锡、氧化铟的透明导电体。在本实施方式中，在外部电极36和灯31之间配置反射板42。但是代替于外部电极36另体的反射板42，也可以用高反射率的材料构成外部电极36自身，或者在外部电极36的表面形成高反射率的材料的层。

通过用点亮电路40施加交流电压，在各个灯31的内部电极35和外部电极36之间产生电介质势垒放电，激励放电介质。被激励的放电介质向基态迁移时发出紫外线。此紫外线被荧光体层37转换为可见光，从各个灯管中32放射出来。

各个灯31的灯管32由保持部件(保持体)43A～43C来保持位置及姿势。各个保持部件43A～43C包括插入灯管32的支持孔43a。至少一部分相对于罩壳26定位并固定。但是，只要能够保持灯管的位置及姿势，就不特别限定保持部件的结构。

配置灯31的灯管32，以使它们的轴线α向同一方向延伸，即从图1中箭头标记A所示的正面方向观察时轴线α彼此平行地延伸。此外，如图4所示，配置灯31的灯管32，以使其向液晶面板23(仅图1中示出)的纵方向延伸。只要按轴线α向同一方向延伸这样进行配置，灯管32也可以不向液晶面板23的纵方向而向横方向延伸。

参照图1及图2，从灯的轴线α的方向观察，灯31的灯管32和外部电极36之间的距离(灯管32管壁的外周面和外部电极36的上面之间的最短距离)有规则地变化。具体地，交替配置到外部电极36的距离为第1距离D1的灯管42，和到外部电极36的距离为比第1距离更短的第2距离D2的灯管32。如上所述，由于本实施方式的外部电极36是平板，所以通过使从外部电极36的上面到灯管32的高度彼此不同，来实现2种距离D1、D2的交替配置。换言之，通过按所谓的交错状配置多个灯管32，来实现2种距离D1、D2的交替配置。彼此邻接的灯31间的间隔(邻接的灯管32的轴线α间的距离)P是固定的。

本实施方式的背光装置21的各种尺寸等详细情况如下。液晶面板23是32英寸型。灯31的个数是32个。邻接的灯间的间隔P统一是21mm。灯31的灯管32为长375mm、外径3mm、内径2mm。从灯管32到外部电极36的2种距离中长的第1距离D1是5mm，短的第2距离D2是3mm。如前所述，放电介质是100％氙气，气压为16kPa。除了交替配置从灯管32到外部电极36的2种距离D1、D2外，本实施方式的背光装置21的各种尺寸等详细情况与图17及图18所示的现有的背光装置11相同。

在图5A及图5B中示出从图1中箭头标记A所示的正面方向拍摄的照片(去除液晶面板23。)。在拍摄它们时从点亮电路40施加的驱动电压与前述的拍摄现有的背光装置11时(图19A及图19B)的驱动电压相同。即，利用点亮电路40由±1.2kV(振幅2.4kV)的矩形波施加频率20kHz的驱动电压(117W)。

在与图19A相同的条件、即代替光学片配置低扩散度的丙烯酸扩散板30的状态下拍摄出图5A。在此图5A及图19A的条件下，由于扩散度低，透过丙烯酸扩散板看到各个灯1的辉度。此外，在与图19B相同的条件、即在使用所有的光学片(扩散片27、透镜片28及DBFE29)的状态下拍摄出图5B。在此图5B及图19B的条件下，由于提高扩散度，作为辉度图形看到各个灯1的光学片的照度图形。

如图5A所示的，交替地有规则地产生明部和暗部。具体地，灯管32和外部电极36的距离是短的距离D2的灯31的辉度比灯管32和外部电极36的距离是长的距离D1的灯31的辉度更高，前者对应明部，后者对应暗部。由于交替配置2种距离D1、D2，所以每隔1个配置1个对应明部的灯1，每隔1个配置1个对应暗部的灯1。如果比较图5A和图19A，就可以得知在本实施方式明灯31的辉度的明暗图形非常有规则。如图5B所示，通过使用所有的光学片能够使有规则地具有明部和暗部的辉度分布均匀化，能够实现高的辉度均匀度。其结果，在液晶面板12显示中能够大幅度地降低显示的画面的辉度不均。特别地，如果比较图5B和图19B便可得知，通过本实施方式的2种距离D1、D2的交替配置，可得到高的辉度均匀度。

图6表示关于本实施方式的背光装置21和图16及图17的背光装置11，光学片上的下部1/3区域(相比于图4的二点划线β下侧的区域)中的辉度分布的实测值。实线是本实施方式的背光装置21，虚线是图17及图18的背光装置11。由图6本实施方式的背光装置21与图17及图18的背光装置11比较，在辉度更规则的图形中能够确认明暗重复。此外，在去除画面两端辉度的上升部分10％的范围中的最小辉度与最大辉度的比例也从93％改善到95％，由于消除不规则的明暗，看到的改善效果为大到该数值以上。

在本实施方式的背光装置21中紧密地配置灯31同时得到高的辉度均匀度的理由，按以下推测。

参照灯管和外部电极的距离是固定的图17及图18，一旦通过点亮电路4在各灯1的内部电极3和外部电极2之间施加交流电压，在形成在各内部电极3和外部电极2之间形成的串联连接的2个电容器，即以内部电极3和灯管5的壁面之间的氙气为电介质的电容器、和灯管5的内壁面和外部电极2的之间构成的以灯管5的管壁和空隙的大气为电介质的电容器上进行分压、施加。内部电极3和灯管5的内壁间的电压超过封入的氙气的击穿电压时，在内部电极3和灯管5的内壁间产生放电等离子体。放电等离子体中的阳离子聚集在玻璃表面，在对置的外部电极2中吸引与其反极性的电子。放电等离子体最初在内部电极3和灯管的内壁的最接近内部电极3部分产生。由于阳离子集聚时中和在此部分的内部电极3和灯管3的内壁之间的电场，所以放电等离子体顺序向邻接的没有集聚阳离子的部分。其结果，放电等离子体从灯管5内的配置内部电极3的一侧的端部向另一侧的端部延伸。并且，一旦使施加电压的极性反转，等离子体中的电子就聚集在灯管5的内壁，外部电极2放出电子。即，在电介质势垒放电灯中，形成夹持作为电介质的灯管5的电容器，通过外部电压5的极性反转向等离子体提供能量，由此得到氙气的惰性气体放射即波长147mm、172mm的紫外线放射，使荧光体层发光。

此时，在各个灯1的灯管5中集聚的电荷由于是相同符号的电荷，所以在灯相互间电荷库仑力干涉。其结果，存在相互干涉少的最外侧的灯1就会为高辉度，越是背光装置11的中央侧干涉的影响就变得越大，灯1的辉度下降的倾向。此外，关于对灯管1封入放电介质的压力、放电介质中的杂质气体的含量及灯管5和外部电极2的机械的距离等特性，由于在灯1间的差异，而在从灯管3的内部电极3侧的端部向另一端放电等离子体延伸的速度中在灯1间产生差异。此放电等离子体延伸的速度的差异对灯相互间的电荷的库仑力的干涉产生影响，成为在灯1间产生辉度的不同的要因。基于以上的理由，可推测在图17及图18的背光装置11中得不到足够的辉度均匀度，产生辉度不均。

相对于此，在本实施方式中，由于交替配置具有到外部电极36的距离长的灯管32(距离D1)的灯31和具有到外部电极36的距离更短的灯管32(距离D2)的灯31，所以与外部电极和灯管之间的距离在灯间固定的情形相比，增加了邻接的灯管32间的最短距离。其结果，削弱了灯31相互间的电荷的库仑力的干涉。

关于具有到外部电极36的距离长的灯管32(距离D1)的灯31和具有此距离短的灯管32(距离D2)的灯31，比较灯管32的内壁面和外部电极36之间构成的电容的容量时，相比于前者后者的容量较大。因此，本实施方式的两种的距离D1、D2交替配置的结构，就成了交替配置构成灯管32和外部电极36之间的电容的容量大的灯31，和此容量小的灯31。换言之，在本实施方式中，有意识地交替配置投入功率大的灯31(距离D2)和投入功率小的灯31(距离D1)。其结果，相比于关于放电介质的封入压、放电介质中的杂质气体的含量及灯管5和外部电极2的机械的距离等特性，在灯1间的差异引起的不规则的灯间的辉度的差异，通过有规则地交替设定容量或投入功率，在灯间的有规则的辉度的明暗的图形变大。可以说在后者的有规则的图形中吸收前者的辉度的差异。

关于到光学片的距离，比较具有到外部电极36的距离短的灯管32(距离D2)、投入功率相对大辉度相对高的灯31，和具有到外部电极36的距离长的灯管32(距离D1)、投入功率相对小辉度相对低的灯31时，相比于前者的距离d2后者的距离d1较短(参照图2)。换言之，远离光学片配置相对明亮的灯31，接近光学片配置相对暗淡的灯31。此灯31间的辉度差和到光学片的距离的关系，作用在使到达光学片的光的强度或相对于光学片的照度在灯31间均匀化的方向上，向提高光学片中的辉度均匀度的方向移动。

通常，在外部电极和灯管之间设置有空隙的内部-外部电极型的电介质势垒放电灯中，存在这样的倾向，虽然灯管和外部电极之间的距离越大效率越好，但轴线方向的辉度分布恶化了，虽然灯管和外部电极之间的距离越小效率越低，但轴线方向的辉度分布改善了。在本实施方式的背光装置11中，当灯管32和外部电极36的距离为D1＝5mm、D2＝3mm的情况下，灯效率是D1＝D2＝5mm的情形的97％左右，没有大大损失灯效率。相反，相比于2kV的相同施加电压下的灯功率在灯管32与外部电极36的距离为D1＝D2＝5mm的情形的101.7W，D1＝5mm、h2＝3mm的情形为104.4W，投入功率却变大了。在此条件下，存在投入功率大时能够改善灯轴线α方向的辉度均匀度的优点。图7示出光学片上的宽度方向中央部(参照图4的二点划线γ)中的垂直方向(灯的轴线α方向)的辉度分布。实线表示本实施方式(D1＝5mm、D2＝3mm)的情形，虚线表示图17及图18所示的结构的情形(D1＝D2＝5mm)。如果比较两者，可知在本实施方式中改善了灯轴线α方向的辉度分布。

本发明在灯32的内径大约是2mm以上3mm以下、邻接的灯管32的间隔P是灯管32的外径的1/2以上且40mm以下的情况下特别有效。以下说明其理由。在本实施方式的背光装置21中设灯管32的外径为3mm、灯管32和外部电极36的距离D1、D2为5mm时，为了在灯长400mm的全长上获得发光，有必要在内部电极35和外部电极36之间施加2kV以上的方形波。在图8中示出了灯管32的间隔P和每1个灯的灯功率。在图8中，如果将灯32的间隔P缩窄到40mm左右(特别是30mm以下)时，每1个灯的功率的下降就变得明显。推测这是起因于当灯管32的间隔P大约为40mm以下，集聚在灯管32的内壁上的相同符号的电荷的库仑力的干涉变得明显，在某种程度上限制了电荷的集聚，并且间隔P越缩窄干涉的影响越增强。如果灯管32的间隔P为约40mm以下的话，则在光学片的透过光的辉度分布中不规则的图形变得明显，推测这与前述的相同，是由相同符号的电荷的库仑力的干涉引起。如果扩大从灯31到光学片的距离的话，则能够消除辉度分布中不规则的图形提高辉度均匀度。但是，加大从灯31到光学片的距离直接导致背光装置21的厚度T(参照图1)的增大，就会有悖于作为液晶显示装置22的最重要的要求之一薄型化。相对于此，在本实施方式中，通过交替配置具有对于灯管32和外部电极36来言2种的距离D1、D2的灯31，就可以不增加背光装置21的厚度T，消除辉度分布中不规则图形提高辉度均匀度。

接着，说明外部电极36和灯管32的空隙41的距离的量的设定。参照图9，在外部电极36和放电空间之间存在空隙41和包含灯管32的管壁的固体电介质层。此外，可认为空隙41和固体电介质层等效于串联连接的电容器45、46。

首先，根据电容器的定义，各电容器45、46的容量C1、C2用下式(1)表示。

[公式2]

C1＝S·ε1/X1

C2＝S·ε2/X2                (1)

在此，ε1是空隙41的相对介电常数、ε2是固体电介质层的相对介电常数，X1是空隙41的距离，X2是固体电介质层的距离或厚度。

此外，关于集聚在电容器45、46中的电荷Q具有以下式(2)的关系。

[公式3]

Q＝CO·V＝C1·V1＝C2·V2     (2)

在此，C1、C2是电容器45、46的容量，CO上电容器45、46的总容量，V1是施加在空隙41上的电压，V2是施加在固体电介质层上的电压，V是施加在放电空间和外部电极36间的电压。

此外，关于施加在空隙41的电压V1、施加在固体电介质层上的电压V2、施加在放电空间和外部电极间36的电压V、空隙41的电场E及固体电介质层的电场E′具有以下的式(3)～式(5)的关系。

[公式4]

V＝V1+V2                (3)

$E=\frac{V1}{X1}---\left(4\right)$

$E^{,}=\frac{V2}{X2}---\left(5\right)$

由式(2)～(5)得到以下式(6)。

[公式5]

$E=\frac{V1}{X1}=\frac{C2\·V}{(C1+C2)\·X1}---\left(6\right)$

将上述式(1)代入式(6)，关于空隙41的电场，得到以下的式(7)。

[公式6]

$E=\frac{\mathrm{\ϵ}2\·V}{(\mathrm{\ϵ}2\·X1+\mathrm{\ϵ}1\·X2)}---\left(7\right)$

特别地，在本实施方式中，由于在空隙41中填充了相对介电常数为1的空气，所以以下的式(7)′成立。

[公式7]

$E^{\′}=\frac{\mathrm{\ϵ}2\·V}{(\mathrm{\ϵ}2\·X1+X2)}---{\left(7\right)}^{,}$

设空隙41的绝缘破坏电场为E0时，为了不引起空隙41的绝缘破坏，需要以下的式(8)成立。

[公式8]

E0＞E                   (8)

将式(7)代入式(8)，得到以下的式(9)。

[公式9]

$X1>\frac{V}{E0}-\frac{\mathrm{\ϵ}1}{\mathrm{\ϵ}2}\×X2---\left(9\right)$

此外，在空隙41为空气(ε1＝1)时，以下的式(9)′成立。

[公式10]

$X1>\frac{V}{E0}-\frac{X2}{\mathrm{\ϵ}2}---{\left(9\right)}^{,}$

因此，为了不产生空隙41的绝缘破坏，必须将空隙26的距离X1设定得比用以下的式(10)定义的最短距离X1L更大。

[公式11]

$X1L=\frac{V}{E0}-\frac{\mathrm{\ϵ}1}{\mathrm{\ϵ}2}\×X2---\left(10\right)$

特别地，在空隙26中填充空气时的最短距离X1L用以下的式(10)′定义。

[公式12]

$X1L=\frac{V}{E0}-\frac{X2}{\mathrm{\ϵ}2}---{\left(10\right)}^{,}$

如果将空隙41的距离设定得比最短距离X1L大的话，就能够防止填充到空隙41中的环境气体的绝缘破坏，能够防止由此绝缘破坏引起的离子化的气体分子破坏周围的部件。在本实施方式中，由于环境气体是空气，所以能够防止因绝缘破坏产生的臭氧破坏周围的部件。

根据所谓的能够用合理的输入功率点亮光源装置的条件获得空隙41的距离X1的最长距离。换言之，如果距离过长，就必须过大的设定用于点亮光源装置的输入功率，因而不现实。

除以上的最短及最长条件外还考虑上述的灯效率和轴线方向的辉度均匀度，决定外部电极36和灯管32的距离(空隙的距离X1)。在灯长是250mm以上、以约5～40kPa封入氙气的电介质势垒放电灯3的情况下，考虑外部电极36和灯管32的灯效率，距离的实用范围是从2mm到7mm，在此范围下可以设定设有0.5mm以上的差的2种距离D1、D2。

(第2实施方式)

图10表示本发明的第2实施方式的背光装置21。在第1实施方式中，在从灯管32的轴线α的方向观察有规则的折线δ上配置灯管32。具体地，背光装置21除包括到外部电极36的距离为第1距离D1的灯管32和到外部电极36的距离是比第1距离D1更短的第2距离D2的灯管32外，还包括位于距离D1的灯管32和距离D2的灯管32的中间到外部电极36的距离是距离D3的灯管32。从轴线α的方向观察时，在图10中从左向右重复距离D1、距离D3、距离D2及距离D3的顺序以固定的间隔P配置灯管32。

由于第2实施方式的其它结构及作用与第1实施方式相同所以对相同的要素赋予相同的符号并省略说明。

(第3实施方式)

图11表示本发明的第3实施方式的背光装置21。在第3实施方式中，在从灯管32的轴线α的方向观察的正弦曲线φ上配置灯管32。具体地，背光装置21除包括到外部电极36的距离为第1距离D1的灯管32和到外部电极36的距离是比第1距离D1更短的第2距离D2的灯管32外，还包括位于距离D1、D2的灯管32的中间的灯管32(距离D3)、位于距离D1、D3的灯管32的中间的灯管(距离D4)及位于距离D2、D3的灯管32的中间的灯管32(距离D5)。从轴线α的方向观察时，在图11中从左向右重复距离D1、距离D4、距离D3、距离D5、距离D2、距离D5、距离D3、距离D4及距离D1的顺序以固定的间隔配置灯管32。

由于第3实施方式的其它结构及作用与第1实施方式相同所以对相同的要素赋予相同的符号并省略说明。再有，不限于正弦曲线φ，还可以在从轴线α的方向观察具有规则的图形的其它曲线上配置灯管32。

(第4实施方式)

图12表示本发明的第4实施方式的背光装置21。第4实施方式的背光装置21在从灯管32到外部电极36的2种距离D1、D2是2种这点上与第1实施方式相同，但设从轴线α的方向观察相同的距离的2个灯管32为1组(灯管组)，交替配置它们。具体地，从轴线α的方向观察时，重复距离D1、距离D1、距离D2、距离D2、距离D22及距离D1的顺序以固定的间隔配置灯管32。

由于第4实施方式的其它结构及作用与第1实施方式相同所以对相同的要素赋予相同的符号并省略说明。再有，还可以从轴线α的方向观察，以到外部电极36的距离相同的3个以上的灯管32为1组，交替配置它们。

(第5实施方式)

图13表示本发明的第5实施方式的背光装置21。在第1实施方式中，外部电极36是所有灯31所共通的1片平板状，在本实施方式中，外部电极是单独设置在每一个灯31上的细长矩形或带状。所有外部电极36并联电连接并且接地。如此，只要外部电极36彼此电连接就既可以是单体也可以是每个灯的不同体。

由于第5实施方式的其它结构及作用与第1实施方式相同所以对相同的要素赋予相同的符号并省略说明。

(第6实施方式)

图14表示包括本发明的第5实施方式的背光装置21的液晶显示装置。与第5实施方式相同，外部电极36是单独设置在每一个灯31上。从轴线α的方向观察时，所有灯31的灯管32被配置在单一的直线η上。另一方面，外部电极36其图14中的高度位置交替不同，由此，实现2种距离D1、D2的交替配置。

由于第6实施方式的其它结构及作用与第1实施方式相同所以对相同的要素赋予相同的符号并省略说明。

本发明不限于上述实施方式，例如可以是如以下所述列举的这些各种变形。

本发明不限于液晶显示装置的背光装置，也能够适用于复印机或扫描仪的原稿读取装置用的照明装置及一般照明设备等的其它照明装置。

内部-外部电极型的电介质势垒放电灯不仅可以在灯管的内部的一端，也可以在两端配置内部电极。

虽然参照附图已充分描述了与优选实施方式相关的本发明，但对于本领域的普通技术人员而言，应当清楚各种变形或修正。这些变形或修正只要不超出根据附加的权利要求范围的本发明的范围，都应理解为包含于本发明的范围之内。

整体参照2006年11月14日申请的日本专利申请2006-307796号说明书、附图及权利要求的范围的公开内容，并引用在本说明书中。

Claims (10)

1、一种照明装置，包括：

多个由电介质构成的灯管，分别封入含有惰性气体的放电介质，且按它们的轴线向彼此相同的方向延伸而配置；

多个内部电极，分别配置在各个上述灯管的内部、并且相对于输出交流的驱动电压的点亮电路并联地连接；

外部电极，隔出空隙而配置在各个上述灯管的外部、并且接地；以及

保持体，按从上述轴线的方向观察时上述灯管和上述外部电极之间的距离呈规则变化的方式保持上述灯管。

2、根据权利要求1所述的照明装置，其特征在于：

上述灯管包括：第1灯管，其到上述外部电极的距离是第1距离；和第2灯管，其到上述外部电极的距离是比上述第2距离短的第2距离。

3、根据权利要求2所述的照明装置，其特征在于：

交替配置上述第1灯管和上述第2灯管。

4、根据权利要求2所述的照明装置，其特征在于：

交替配置由多个上述第1灯管组成的第1灯管组，和由多个上述第2灯管组成的第2灯管组。

5、根据权利要求1所述的照明装置，其特征在于：

从上述灯管的轴线方向观察，在有规则的折线上配置上述多个灯管。

6、根据权利要求1所述的照明装置，其特征在于：

从上述灯管的轴线方向观察，在有规则的曲线上配置上述多个灯管。

7、根据权利要求1至权利要求6任意一项所述的照明装置，其特征在于：

各个上述灯管和上述外部电极之间的距离比按下式定义的最短距离更大：

$\mathrm{XL}1=\frac{V}{E0}-\frac{\mathrm{\ϵ}1}{\mathrm{\ϵ}2}\×X2$

其中：

X1L：最短距离

E0：环境气体的绝缘破坏电场

V：输入电压

ε1：空隙的相对介电常数

ε2：灯管壁的相对介电常数

X2：灯管壁的厚度。

8、根据权利要求1至权利要求7任意一项所述的照明装置，其特征在于：

上述灯管的内径是2mm以上3mm以下程度；上述灯管的间隔是上述灯管的外径的1/2以上且40mm以下。

9、根据权利要求1至权利要求8任意一项所述的照明装置，其特征在于：

还包括相对于上述灯管在上述外部电极的相反侧与上述多个光源装置面对而配置的至少1片光学片。

10、一种液晶显示装置，包括：

权利要求9所述的照明装置；以及

面对上述光学片的前面侧配置的液晶面板。

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