無水銀希ガス放電細管蛍光ランプの輝度・発光効率向上に関する研究

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液晶ディスプレイ用バックライトで使用される直径が2,3ミリ程度の細管蛍光ランプの無水銀Xe希ガス放電化を図った。一般にXe希ガス放電では、放電がランプ径中央方向へ収縮する現象が発生し、その状態となると輝度は飽和し発光効率も著しく低下する。また蛍光体励起源となる共鳴線の自己吸収現象も低発光特性の要因となる。希ガスランプで高発光特性を得るには、自己吸収現象を抑え、また放電の収縮を抑えることが必要である。自己吸収現象を抑える一方法はXeの圧力を増加することである。これにより主生成紫外線を共鳴線から自己吸収現象の生じない分子線にシフトすることができる。これを目的としてNeとXeガスを含む内径2ミリ電極間隔3ミリのランプを作成し、Xe分圧を2,10,15,100Torrと変え輝度および発光効率の測定を行った。その結果、圧力増加とともに輝度飽和現象を抑え、輝度および発光効率を向上することができた。ただし、全封入ガス圧力が増すほど点灯に高電圧が必要であり、また放電の収縮現象が起こりやすくなる。放電の収縮現象を抑えるために、駆動方式の検討を行った。その方法として周波数が数MHzの高周波電圧点灯を試みた。まず、水銀を含んだ従来のバックライト用ランプを用い、高周波電圧点灯の可能性を検討した。発光特性の電極配置および駆動周波数依存性を調べ、周波数13.56MHz駆動により発光特性の向上を実現した。この結果を基に、無水銀Xe希ガスランプに対し5MHz高周波駆動を適用し、放電の収縮現象を押さえることができた。ただし、輝度がバックライト用としては不十分であり、また高周波電界の漏れによる発光効率低下も問題となった。以上より液晶ディスプレイバックライト用無水銀Xe希ガス放電において高輝度・高発光効率を得るためには、ランプ構造の検討や駆動方式の更なる検討が必要であると考えられる。