液晶バックライト用細管蛍光ランプ中のプラズマパラメータ

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(1)Title. 液晶バックライト用細管蛍光ランプ中のプラズマパラメータ. Author(s). 秋葉, 治克. Citation. 北海道教育大学紀要. 第二部. A, 数学・物理学・化学・工学編, 45(1) : 19-23. Issue Date. 1994-10. URL. http://s-ir.sap.hokkyodai.ac.jp/dspace/handle/123456789/6235. Rights. Hokkaido University of Education.

(2) . 平成６年１０月. ５巻第１号北海道教育大学紀要（第２部Ａ）第４１Ａ）ＶＯＬ４５ｉｉｉｔｔｙｏｆＥｄｕｏｎ（Ｓｅｃｏｎｌ（盟ｔｌｏｆＨａｋｋａｉｄｏＵｎｉｖｅｒｓｊｏｕｍａ．１，Ｎｏ. ０ｃｔｏｂｅｒ，１９９４. 液晶バックライト用細管蛍光ランプ中のプラズマパラメータ秋. 葉. 治. 克. 北海道教育大学旭川校技術総（室. ｉｎｇＰ１ａｓｍａＰａｒａｍｅｔｅｒｓｉｎＦ１ｕｏｒｅｓｃｅｎｔＬａｍｐｓＵｓｅｄｆｏｒＬＣＤＢａｃｋ‐ＬｉｇｈｔＨａｌｌｌｙｏｓ超ＡＫＩＢＡｉｄｏＵがｖｅｒｉｉｉｋａｗａＣａｍｐｕｓｔｔｙｏｆＥｄｕｑａＴｅｃｒｍｉｓｏｎｃａ１Ｌａｂｏｒａｔｏ】ｙ，Ａｓａｈ ‐ ，ＨｏｋｋａＡｓａｈｉｋａｗａ０７０. Ａｂｓｔｒａｃｔ. ｉｌｄｌｕｏｒｅｓｃｅｎｔｌｌｏＰｅｄｌｉｇｈｔｉＡｆＩＩＩｎｂｏｒｅｄｉａｍｅｔｅｒｆｅｎｇｗａｓｄｅｖｅａｍｐ ▽曜日ｈａ４１ｏｒＬＣＤｂａｃｋ‐ ‐ Ｔｈｅｅｌｅｃｔｒｉｃｆｌｉｄｈｌｈｄｓｆ：ｌｔｙｏｎｔｈｅｔｕｂｅａｘｉ１［ｌｅａｓｅｃｔｒｏｎｄｅｎｓｓｃｅｎｔｌａｍｐａｒｅｌｔｕｒｅｄｗｉｓｔｒｅｎｇｔｈｅｃｔｒｏｎｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓｉｎｔｕｏｒｅ，ａｎｄｅ，ｔｈｅｅｉｑｕｅｉｔｓｗｅｒｅｃｏｍｐａｒｅｄｌｉｎｇｂａｔｈｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓａｎｄｄｉＱｔｅｒｎａｔｓｃｈａｒｇｅｃｕｎｒｅｎｔｓｂｙｕｓｎｇａＰｒｏｂｅｔｅｃｈ１ａ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌ. ｔｈａ３ＷｉｔｈｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｏｆａｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｔｌａｍＰＷｉ６ｎｌｌｎｂｏｒｅｄｉａ１ｍｅｔｅｒ‐. １．ま. え－が. き. ２ｍｍから３６ｍｍ程度の蛍光ランプが一般照明用光源として用いられている．一方，最近は管径４ｍｍから６管径１．イト用として使用されるようになった．しかし，その物性的ｍｍ程度の細管蛍光ランプが液晶表示装置などのバックラ研究はまだほとんど行われていない．本研究では，管径４ｍｍの液晶バックライト用細管蛍光ランプ中の電界強度，電子温度および電子密度をプローブ法を用いて測定したので，その結果について報告する．. ２．実験装置と測定方法図 ”こプローブ付放電管の構造と実験装置の概略図を示す．放電管は内径４ｍｍの石英管を用い，その内部に２０Ｔｏ ‐Ｈｇ放電として動作できるようにＨｇの枝管をアノード側に取り付けた，Ｈｇ蒸ｒｒの虹ガスを封入した，また，Ａｒ気圧は，放電管全体を水槽に入れ，水温を０℃～８０℃まで変化させることによって制御した．陽光柱のプラズマパラメータ測定用の円筒プローブは同図に示す位置に２本取り付けてある．このプローブは半径０ｏｍｍのタング ‐ｌｍｍ，長さ１‐ ステン線である．陽光柱の管軸方向の電界強度Ｅは，２本のプローブ間の空間電位差を測定し，プローブ間隔３ｃｍで）により測定し確認のためダブルプローブ法２）でも測定し割って求めた．管軸上の電子温度差はシングルプローブ法１，た．管軸上の電子密度はシングルプローブ法と電流連続の式を用いる方法の２通りによって求めた．. ９）（１.

(3) . ２０. 秋葉治克ーく５０. 「一－－－－一一一一－－一一ーーー一一一「. ｄＣ繍。. ｉ. ｑ. ｄＡｎｏｅ. Ｄｍｍ，ｑ. Ｐｒｏｂｅｌ. ｔなＨ９. Ｌ－－－－－－－－. ｌーｌ. －－－－－－－－」. －. Ｂａｔｈ. １. Ｄｏｕｂｌｅ. ＳｉｎｇｌｅｉＰｒｏｂｅＣｉｔｒｃｕ. ＰｒｏｂｅＣｉｉｔｒｃｕ. 図１プローブ付放電管の構造と実験装置. ３．. 実験結果と考察. 図２に一例として放電電流６無Ａ，水槽温度５０℃のとき，シングルプローブ法で得られたプローブの電流－電圧特性０℃のとき，ダブルプローブ法で得られたプローブの電流－電圧特性を示す‐ また，図３に放電電流６ｍＡ，水槽温度４. Ａ「２０Ｔｏｒ「６ｍＡ５０ｏＣ. （０，０５. . Ｏ. メ. Ｏ／。／. メ. . ｏ／ｏ／. ／Ｏ。. Ｑ ‐０，０１. Ｏ／. Ｏ／Ｏ／Ｏ. ４３. ４２. ４ュ. ４０. ３９. ３８. Ｐ「ｏｂｅＶｏｌｔａｇｅ（Ｖ）. 図２シングルプローブの電流－電圧特性. ０）（２. ３７.

(4) . . ２１. 液晶バックライト用細管蛍光ランプ中のプラズマパラメータ. ０１こりＬＬコ（ュ）】. 叉璽椙｛６Ａ蓉。Ｃ. ′. １０ノ. ーも，ｖドｔｅｖｏａｅ（ｇ. ２０－. 図３ダブルプローブの電流－電圧特性を示す．電子温度Ｔは，これらのプローブの電流－電圧特性から求めた．図４に管軸方向の電界強度の温度依存性を示す．また，図５および図６にシングルプローブ法（ＳＰＭ）およびダブルプローブ法（ＤＰＭ）から求めた管軸上の電子温度Ｔｅの温度依存性を示す．図７に測定した管軸上の電子密度Ｎの温度依存性を示す．電子密度は次の２つの方法で測定した．［１］シングルプローブ法使用したプローブの寸法は半径０‐ｌｍｍ，長さ１‐ｏｍｍである．本研究の細管蛍光ランプ中では，電子の平均自由行程んはプローブ半径より大きい．ここでは，電子密度Ｎｅを求めるため，低ガス圧における次の電子密度算出式を用いた．. ，× ＊ＮＦ鑓３× ｍ，. ．………，．…．…．．．の，……．. ここで，１綿は熱拡散電子電流［Ａ］］ｃｍ２ｅｖ］である．，Ｓはプローブの表面積［，Ｔ。は図５に示した電子温度［［２］電流連続の式を用いる方法電流を一定に保ち，上記［１］の水槽温度５０℃の電子密度Ｎの値を基準とし，電流連続の式を用いる方法である．水槽温度５０℃のときおよび任意の水槽温度のときの放電電流刀ま次式でそれぞれ示される．１＝αＳｑＮｅ〃ｅＥ. … … … … … … … … … … （２）. １＝〆ｇｑＮメメメＥ. … … … … …‐… … … …－－（３）. ここで， αは管断面にわたっての電子密度の平均と管軸上の電子密度との比，Ｓは管断面積，ｑは電子の電荷，物は電子の移動度，Ｅは電界強度である．上式においてα＝〆の場合，任意の水槽温度における電子密度Ｎざは次式で与えられる．Ｎと鮎誉，昔. ・・・…．・…・・…‐ ・…．－. ④. ここで，Ｎ， β 。，Ｅは水槽温度５０℃における値であり， ”〆，Ｅは任意の水槽温度における値である．そこで，Ｅ，Ｅは. ３）の結果を用い上記［１］で求めたＮ。を基準値として水槽温度０℃～８０℃に図４で測定した値を，〃ｉｊｒｗｅ。彰ざはＶｅ，おける電子密度を求めた．表１にＷ．Ｖｅｉｊが測定した管径３６ｍｍの熱陰極型蛍光ランプの４０℃におけるプラズマパラメータと本研究におｒｗｅいて測定した管径４ｍｍの細管蛍光ランプの４０℃におけるプラズマパラメータの比較を示す．管径３６ｎｕｎの蛍光ランプは÷ Ａｒ３Ｔｏｎ，電流４００ＰＱＡのときで，照明用として用いる場合である．管径４ｍｍの蛍光ランプは÷缶２０Ｔｏｎ，電流６ｍＡのときで，液晶バックライト用として用いる場合である．電界強度Ｅは３６ｍｍ管では０‐８１［Ｖ／ｃｍ］，４ｍｍ管では８－１［Ｖ／ｃｍ］であり，４ｍｍ管の方が１桁大きい．電子温度Ｔは両者ほとんど同じである．電子密度Ｎ。は３６ｍｍ管（２１）.

(5) ２２. 秋葉治克. ｛－巨＼＞】ｌｏエー顕このヤムの. ｑ｛” ｍｌ ‐ Ｄ．Ａｒ２０ＴｏｒｒＳＰＭ. . Ｕ. ＞＾ ① ） ① ゴー嶋. む忍一. に. Ｕｔ ”ｏ三面. □ １８ｍＡ. Ｌ」. ○. ＱＥＯ ↑ にｏ. Ｌ. ６ｍＡ１２ｍＡ２０ｍＡ. 一Ｕ豊山 □. １１０６０ＢａｔｈＴｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ（ＯＣ）. ０. ２０. 図４. 電界強度－水槽温度. ０. ８０. ２０. 特性. 図５. ＾・〉〉① ２．Ｏ）ｏＬコＬ. （三ー・と仇０一× ）ム｝ー諸－﹇ーリーロヒーｏＬ〆Ｕｏ冨山. ①. ＱＥ１リ．５トこｏＬ一Ｕ ① ｉ. . . . . ０．５. ６０ｑｏ２０ＢａｔｈＴｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ（ＯＣ）. ｏ. 図６. 電子温度一水槽温度. ６０. ８０. 電子温度－水槽温度. 特性. （ＳＰＭ）. ｑｍｍー．Ｄ．Ａｒ２０ＴｏｒｒＮｅ（ＳＰＭ）. ＤＰＭ. ”煽. ４０. ＢａｔｈＴｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ〔ＯＣ）. 特性. ８０. 橋Ｕ. Ｗ. ＼＼. ０. ノノ □ 、、口」 ÷ □ －一口. ２０. ４０. ロ. ６０. ８０. ＢａｔｈＴｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ〔ＯＣ）. （ＤＰＭ）. 図７. （２２）. 電子密度一水槽温度. 特性.

(6) . 液晶バックライト用細管蛍光ランプ中のプラズマパラメータ. ２３. ９ ‐３ｌ［ｃｍ－３］では４．９×ｌｏｌ，４ｍｍ管では１‐０×１０［ｃｍ］であり，３６ｍｍ管の方が２桁大きい結果となった．. プラズマパラメータの比較. 表１Ａｒ. Ｉ. Ｅ. ばｏ］ｒｒ. ［ｍＡ］. ［Ｖ／ｃｍ］. ［ｅｖ］. Ｔｅ. Ｎｅ３］［ｃｍ－. ３６ｍｍ. ３. ４００. ０‐８１. ０‐９２. ｌ４‐９×ｌｏｌ. ｍｍ. ２０. ６. ８‐１. １‐０５. ９１‐ＯＸＩＯ. ４. ４．む. す. び. 管径４ｍｍの液晶バックライト用細管蛍光ランプ中の電界強度と電子温度および電子密度をプローブ法を用いて測定した．また，その結果と管径３６ｍｍの照明用蛍光ランプ中における電界強度，電子温度，電子密度との比較を行った．. ）本研究は，著者が神奈川工科大学在職中の平成３年７月に基礎研究を行った後４，荒井，酒井の二君ほか多くの卒業生諸君によって進められた研究成果をまとめたものである．. 参考文献１）提井：プラズマ基礎工学，内田老鶴圃，１９８６２）Ｅ‐０‐ＪＯＨＮＳＯＮＡＮＤＬＭＡＬＴＥＲ：ＡＦ１ｉｎｇＤｏｕｂｌｔｏａｔｅＰｒｏｂｅＭｅｍｏｄｆｏｒＭｅａｓｕｒｅｍｅｎｓｉｎＧａｓＤｉｓｃｈａｒｇ鮎，ＰＨＹＳＩＣＡＬｌ８０Ｒ１ＶＩｂｌ１９５０５８ＥＷ，ｖｏｕｎｎｅ，ｎｕｍｅｒ（）ｐ，３）ＷｉｔａｎｄＤｅｉｉｉｖｅＣｏｌｔｅｒｍｉｉｌｊｔｔｙｉｔ：ＰｒｏｂｅＭｅａｓｕｒｅｍｅｎｎａｔｏｎｏｆＥ１ｎｔｈｅＰｏｓｅｃｒｏｎＭｏｂｕｎｎｅｏｆＬｏｗ‐Ｐｒｅ粕；ｕｒｅＭｅｒｃｕｒｙ．Ｖｅｒｗｅｉ－ＡｒｇｏｎＤｉｈＰｈｉｌｉＲ１９６１ｔ）ｓｃａｒｇｅｓｓＳｕｐｐｌｅｍｅｎｔｓｐｓｅｓｅｒｃｈＲｅｐｏｒ，，（. ４）秋葉，酒井，荒井：液晶バックライト用細管蛍光ランプ中のプラズマパラメータ，電気関係学会東北支部連合大会講演論文集，Ｐ１４９（１９９１）. ３）（２.

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