專利名稱：包括彎曲熒光燈的背光單元以及包括背光單元的液晶顯示裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種背光單元和LCD(液晶顯示)裝置，特別是涉及布置在LCD板的后側(cè)以便構(gòu)成LCD裝置的背光單元，并涉及包括背光單元的LCD裝置。
背景技術(shù)：
近年來，LCD裝置開始全面用于液晶電視機或類似裝置內(nèi)，同樣對于安裝在LCD裝置內(nèi)的背光單元的需要也日益增加。
背光單元分成兩類邊緣光類型(也稱為側(cè)光類型或光導(dǎo)類型)，其中光導(dǎo)布置在LCD板的后表面上，并且熒光燈布置在光導(dǎo)的邊緣上；以及向下指向類型，其中多個熒光燈平行于后表面布置在LCD板的后表面上。通常，邊緣光類型的背光單元有利于實現(xiàn)薄的主體以及發(fā)光表面上的均勻亮度，但不利于實現(xiàn)高亮度，并且向下指向類型的背光單元有利于實現(xiàn)高亮度，但不利于實現(xiàn)薄的主體。
因此，著重于實現(xiàn)高亮度的用于液晶電視機的LCD裝置通常采用向下指向類型的背光單元。
向下指向類型的背光單元具有與液晶電視機的水平寬屏幕相對應(yīng)的矩形反射板和包括光學(xué)擴散板的半透明板，該板相互平行布置。向下指向類型的背光單元還具有多個布置在反射板和半透明板之間的熒光燈，并使得從熒光燈發(fā)出的光朝著LCD板穿過半透明板。采用這種構(gòu)造，LCD板在其后部從背光單元接收光。反射板和半透明板之間并且其中布置有熒光燈的背光單元的四側(cè)通過側(cè)板和類似物封閉，以便防止灰塵或類似物進入背光單元(見例如日本特開平專利申請NO.2002-241605)。
對于具有所述構(gòu)造的背光單元來說，其熒光燈的形狀或配置各不相同的許多類型的背光單元已經(jīng)投入實際使用。這種背光單元包括其中直管熒光燈水平均勻間隔地布置在垂直方向內(nèi)的背光單元(此后，該背光單元稱為直管橫向安裝類型)；其中直管熒光燈垂直均勻間隔地布置在水平方向上的背光單元(此后該背光單元稱為直管垂直安裝類型，見所述日本特開平專利申請NO.2002-214605)；以及其中彎曲成字母U形的熒光燈水平均勻間隔地布置在垂直方向上的背光單元(此后，該背光單元稱為彎曲管橫向安裝類型，吉安日本特開平專利申請NO.7-270786)。
同時，當液晶電視機變得尺寸更大并亮度較高時，每個連接到液晶電視機的LCD板上的向下指向類型的背光單元內(nèi)的熒光燈的數(shù)量增加。當熒光燈數(shù)量增加時，背光單元內(nèi)的溫度增加。這造成背光單元內(nèi)的溫度分布更加不均勻。通常，具有水平寬屏幕的液晶電視機在使用時垂直直立。因此，背光單元的上部分具有較高的溫度，并且下部分具有較低的溫度。
在所述情況的橫向安裝類型的背光單元中，在布置較高位置上的熒光燈處的亮度較高，并且布置在較低位置上的熒光燈處的亮度較低。這使得熒光燈之間的亮度具有差異，并且造成總體背光單元內(nèi)的亮度不均勻。在直管垂直安裝類型的情況下，在燈之間幾乎不出現(xiàn)亮度差異，但是在每個燈的較高部分的亮度較高，并且較低部分處的亮度較低。在造成總體背光單元內(nèi)的亮度不均勻。

發(fā)明內(nèi)容
因此本發(fā)明的目的在于提供一種背光單元，其中與傳統(tǒng)背光單元相比，限制了亮度的不均勻。
本發(fā)明的第二目的在于提供一種包括這種背光單元的液晶顯示裝置。
第一目的通過一種背光單元實現(xiàn)，該背光單元包括外容器；容納在外容器內(nèi)并包括兩個電極和玻璃泡的彎曲熒光燈，玻璃泡具有(i)折彎部分和(ii)從折彎部分相互平行延伸的兩個直部分，并且兩個電極分別連接到玻璃泡的兩端上；以及可操作以便供應(yīng)照亮彎曲熒光燈的電能的變換器，其中變換器布置在外容器的外部，并且彎曲熒光燈布置成使得當背光單元在使用時垂直直立時，在外容器內(nèi)電極在低位置，并且折彎部分在高位置。
采用其中彎曲熒光燈布置成使得當背光單元在使用時垂直直立時電極在低位置而折彎部分在高位置的所述構(gòu)造，作為主要熱源的電極產(chǎn)生的熱量在玻璃泡內(nèi)向上流動，并且大多數(shù)熱量用來加熱通常在玻璃泡內(nèi)填充的稀有氣體。因此，填充背光單元的氣體(空氣)沒有如同傳統(tǒng)背光單元那樣加熱。這限制背光單元內(nèi)的溫度上升，并減小背光單元內(nèi)垂直方向上的溫度分布的不均勻。因此該結(jié)構(gòu)限制由溫度分布不均勻造成的背光單元的亮度不均勻。
同樣，在所述構(gòu)造中，作為無意義熱源的變換器布置在外容器的外部。由于變換器位于外容器內(nèi)，這限制溫度不均勻造成的總體背光單元內(nèi)的亮度不均勻。
第二目的通過液晶顯示裝置來實現(xiàn)，該裝置包括液晶顯示板；以及權(quán)利要求1限定的背光單元，其中外容器布置在液晶顯示板的后表面上。
采用所述的構(gòu)造，在液晶顯示板上形成不太不均勻的圖像。


結(jié)合附圖、參考以下說明將明白本發(fā)明的這些和其它目的、優(yōu)點和特征，附圖表示本發(fā)明的特定實施例。
附圖中圖1是該實施例中的背光單元的平面圖(其中省略了光導(dǎo)或類似物)；圖2A是沿著圖1線A-A截取的截面圖；圖2B是連接到冷陰極熒光燈的套筒的透視圖；圖3A和3B表示傳統(tǒng)熒光燈橫向安裝類型的背光單元；圖4A表示傳統(tǒng)直管垂直安裝類型的背光單元；圖4B表示本發(fā)明實施例中的彎曲管垂直安裝類型的背光單元；圖5表示玻璃泡表面溫度測量實驗的實驗?zāi)Ｐ?；圖6表示實驗?zāi)Ｐ蛢?nèi)溫度測量點的位置；圖7表示當實驗?zāi)Ｐ驮诒彻鈫卧鈧?cè)照亮?xí)r的溫度測量結(jié)果；圖8表示當實驗?zāi)Ｐ驮诒彻鈫卧獌?nèi)側(cè)照亮?xí)r的溫度測量結(jié)果；圖9A-9C表示變型1中的背光單元的部分。
圖10表示變型2中的背光單元的部分。
圖11A和11B是主要填充氖和氬混合氣體的冷陰極熒光燈的數(shù)據(jù)曲線，其中氖和氬混合比例相對于起始電壓的曲線，并且圖11B是氖和氬之間的混合比例相對于燈效率的曲線；圖12A和12B是用于實驗的冷陰極熒光燈的縱向截面圖；圖13表示對于填充具有預(yù)定混合比例的氖氣體和氬氣體的混合氣體的冷陰極熒光燈中的變化混合氣體壓力來說環(huán)境溫度各自為0℃和25℃時測量的起始電壓值；圖14表示對于填充具有預(yù)定混合比例的氖氣體、氬氣體以及氪氣體的混合氣體的冷陰極熒光燈中的變化混合氣體壓力來說環(huán)境溫度各自為0℃和25℃時測量的起始電壓值；圖15表示對于填充具有預(yù)定混合比例的氖氣體和氪氣體的混合氣體的冷陰極熒光燈中的變化混合氣體壓力來說環(huán)境溫度各自為0℃和25℃時測量的起始電壓值；圖16表示在填充具有不同于圖15的混合比例的混合氣體的冷陰極熒光燈中在與圖15相同條件下測量的相同項目的結(jié)果；圖17表示在填充具有不同于圖15的混合比例的混合氣體的冷陰極熒光燈中在與圖15相同條件下測量的相同項目的結(jié)果；圖18表示在填充具有不同于圖15的混合比例的混合氣體的冷陰極熒光燈中在與圖15相同條件下測量的相同項目的結(jié)果；圖19是對于具有不同混合比例的不同類型的稀有氣體來說在環(huán)境溫度為0℃時氣體壓力相對于起始電壓的曲線；圖20是對于具有不同混合比例的不同類型的稀有氣體來說在環(huán)境溫度為25℃時氣體壓力相對于起始電壓的曲線；圖21表示對于填充具有預(yù)定混合比例的氖氣體和氪氣體的混合氣體的冷陰極熒光燈中的變化混合氣體壓力來說環(huán)境溫度各自為0℃和25℃時測量的起始電壓值；圖22是對于具有不同混合比例的不同類型的稀有氣體來說在環(huán)境溫度為0℃時氣體壓力相對于起始電壓的曲線；圖23是對于具有不同混合比例的不同類型的稀有氣體來說在環(huán)境溫度為25℃時氣體壓力相對于起始電壓的曲線；圖24是環(huán)境溫度相對于燈效率的曲線；以及圖25表示其中使用該實施例的背光單元的液晶電視機的外形。
具體實施例方式
圖1是實施例1中的向下指向類型的背光單元2的平面圖。圖2A是沿著圖1線A-A截取的截面圖。應(yīng)該注意到在圖1中省略了半透明板12和連接有半透明板12的連接框架，這將在以后說明。背光單元2布置在LCD(液晶顯示)板(未示出)的后部以便用于并構(gòu)成作為液晶電視機的顯示單元的LCD裝置。
背光單元2的構(gòu)造將參考圖1和2A描述。
背光單元2包括平盒形狀的外容器4和容納在外容器4內(nèi)的多個冷陰極熒光燈6(此后只稱為“熒光燈”6)。當背光單元2構(gòu)成液晶電視機或類似物時，圖1的X軸線表示水平方向，Y軸線表示垂直方向。在本申請的以下描述中，X軸方向表示橫向或水平方向，并且Y軸線方向表示垂直方向。
外容器4基本包括水平寬矩形形狀的反射板8、布置在反射板8邊緣處的側(cè)板10和平行于反射板8布置的半透明板12。這里，假設(shè)在平面圖內(nèi)似乎是矩形框架的側(cè)板10的側(cè)部各自指的是上部分14、下部分16、左部分18和右部分20，如圖1所示。半透明板12安裝在連接到側(cè)板10上的連接框架22上。連接框架22由不透光的材料制成。因此，從熒光燈6發(fā)出的光只從與半透明板12相對應(yīng)的區(qū)域引出，也就是說，該區(qū)域通過圖1的雙點劃線圍繞。
半透明板12是從反射板8(從熒光燈6)以如下順序布置的光學(xué)擴散板24、光學(xué)擴散片26和透鏡片28的層疊件。
反射板8通過粘接其上的金屬板30的加強。
多對凸肋16A和16B形成在側(cè)板10的下部分16內(nèi)側(cè)，以便在水平方向上以均勻間隔向內(nèi)垂直伸出。凸肋16A和16B設(shè)置成在其端部支承熒光燈6，這將在下面描述。
以下描述熒光燈6的構(gòu)造。
每個熒光燈6包括玻璃泡32。玻璃泡32具有在具有圓形截面的玻璃管處折彎的折彎部分34。玻璃泡32還具有從折彎部分34的兩個端部相互平行延伸的直部分110和112。直部分110和112的端部進行密封。
玻璃泡32是字母U的形狀，如圖1所示。玻璃泡32由硅酸硼玻璃制成。玻璃泡32的端部用導(dǎo)線40密封，如圖2A所示。
玻璃泡32的內(nèi)表面涂覆熒光物質(zhì)膜42。熒光物質(zhì)膜42包括三種稀土熒光物質(zhì)紅熒光物質(zhì)[Y2O3:EU3+]；綠熒光物質(zhì)[LaPO4:Ce3+，Tb3+]；和藍熒光物質(zhì)[BaMg2Al16O27:Eu2+]。為了改善彩色再現(xiàn)，這些熒光物質(zhì)可以用較純光譜彩色熒光物質(zhì)來代替。在這種情況下，用較純光譜彩色熒光物質(zhì)來代替綠熒光物質(zhì)在改善彩色再現(xiàn)中產(chǎn)生最好效果。較純光譜綠熒光物質(zhì)可選自[BaMgAl11O19:Tb3+，Mn2+]，[Ce(Mg，Zn)Al11O19:Eu2+，Mn2+]以及[CeMgAl11O19:Tb3+，Mn2+]。為了進一步改善彩色再現(xiàn)，可以使用紅熒光物質(zhì)和較純光譜紅熒光物質(zhì)。較純光譜紅熒光物質(zhì)可選自[Y(P，V)O4:Eu3+]以及[Y2O2S:Eu3+]。同樣，可以使用較純光盤藍熒光物質(zhì)。較純光譜藍熒光物質(zhì)可以例如是[CaMgSi2O8:Eu2+]。
玻璃泡32包括大致3mg的汞(未示出)和92％的氖(Ne)和余量包括氬(Ar)和氪(Kr)的混合氣體。包括在混合氣體內(nèi)的稀有氣體以及混合比例或類似情況不局限于所述情況，而可以從以下描述的選擇中選出。
導(dǎo)線40通過將由鎢制成的內(nèi)導(dǎo)線40A和由鎳制成的外導(dǎo)線40B連接而形成。玻璃泡32通過內(nèi)導(dǎo)線40A密封。內(nèi)導(dǎo)線40A和外導(dǎo)線40B兩者是圓形截面。
內(nèi)導(dǎo)線40A通過玻璃泡32的端部支承。電極44通過激光焊接和位于玻璃泡32內(nèi)側(cè)的內(nèi)導(dǎo)線40A的端部連接。電極44是具有底部的圓柱形形狀的所謂中空類型。電極44由鈮棒制成。電極44采用中空類型的原因在于中空類型在燈照亮?xí)r有效地抑制放電造成的電極濺射(詳細內(nèi)容見例如日本特開平專利申請NO.2002-289138)。
套筒46安裝在每個熒光燈6的兩端的每端上。如圖2A的截面圖所示，從作為功率回路單元的變換器204(圖2A未示出，見圖25)連線的覆蓋導(dǎo)體48連接到導(dǎo)線40上。覆蓋導(dǎo)體48和導(dǎo)線40之間的連接通過使用焊料50將覆蓋導(dǎo)體48的導(dǎo)線48A和外導(dǎo)線40B連接而形成，同時導(dǎo)線48A圍繞外導(dǎo)線40B卷繞。覆蓋導(dǎo)體48經(jīng)由連續(xù)孔60拉出背光單元之外，孔連續(xù)穿過反射板8和金屬板60。
圖2B是已經(jīng)連接到熒光燈6上的套筒46的透視圖。如圖2B所示，多個凸肋46A從套筒46的外表面伸出。熒光燈6的兩端的每個端部經(jīng)由套筒46連接到外容器4上。更特別是，如圖1所示，套筒46壓入外容器4的一對凸肋16A和16B之間的空間，造成彈性套筒46變形。套筒46接著通過其變形部分的恢復(fù)力牢固地固定在凸肋16A和16B上。雖然套筒46連接到外容器4上，只有凸肋46A的頂部與凸肋16A和16B、下部分16和反射板8接觸。在以上說明中，設(shè)置多個凸肋46A(在所述實例中是六個)。但是，不局限于此，可以設(shè)置任何數(shù)量的凸肋46A。下面說明為何形成凸肋46A的原因。
每個熒光燈6通過連接到上部分14的折彎部分支承構(gòu)件62支承在折彎部分34上，如圖1和2A所示。折彎部分支承構(gòu)件62由PET樹脂制成。折彎部分支承構(gòu)件62具有截面為字母C形的部分，并且圓形截面的玻璃泡32(折彎部分34)安裝在折彎部分支承構(gòu)件62的C形部分內(nèi)，如圖2A所示。折彎部分34通過C形部分的彈性變形牢固地支承。
反射片64和隔熱片66插入折彎部分支承構(gòu)件62和折彎部分34之間。反射片64在玻璃泡32的直部分110和112延伸的方向上反射來自折彎部分34的光，也就是說，它向下反射光。采用此結(jié)構(gòu)，可以從折彎部分34直接引導(dǎo)光離開背光單元，而不是由于連接框架22的存在來直接引出。這有助于改善背光單元的亮度。布置在折彎部分34和折彎部分支承構(gòu)件62之間的隔熱片66完全起著隔熱構(gòu)件的作用。作為隔熱構(gòu)件的材料，可以使用特富龍(商標)。但是，不局限于此，可以使用其導(dǎo)熱性比填充背光單元的氣體(即空氣)低的任何材料。下面將說明為何設(shè)置隔熱構(gòu)件(隔熱片66)的原因。隔熱片66和反射片64粘接到折彎部分支承構(gòu)件62上以作為一個單元。
如上所述，在其垂直直立時彎曲熒光燈6的電極44定位低而折彎部分34定位高的背光單元中(此后，背光單元稱為彎曲管垂直安裝類型)，與傳統(tǒng)背光單元相比，改善了整個背光單元的亮度不均勻性(半透明板12的表面上的亮度)。
參考圖3A、3B、4A和4B，下面描述由背光單元造成的亮度不均勻的原因，以及在本實施例的背光單元中改善亮度不均勻的原因。
圖3A和3B表示橫向安裝類型的背光單元。在熒光燈中，熱量等離子和電極通過產(chǎn)生。與等離子產(chǎn)生的熱量相比，電極產(chǎn)生的熱量造成溫度升得更高。熒光燈內(nèi)的主要熱源是電極。電極產(chǎn)生的熱量向上擴散。在橫向安裝類型中，電極產(chǎn)生的熱量經(jīng)由玻璃泡擴散到玻璃泡外部，對于圖3A和3B所示每個電極來說如三個箭頭所示，并且在背光單元內(nèi)加熱空氣。因此，由電極產(chǎn)生的大多數(shù)熱量用來在背光單元內(nèi)加熱空氣。這造成背光單元內(nèi)的溫度過度增加，并且造成背光單元內(nèi)的溫度不均勻。當出現(xiàn)這種情況時，水平放置并在垂直方向上對準的熒光燈具有不同程度的亮度，在整個背光單元上觀察到不均勻亮度。同樣，盡管這里省略詳細數(shù)據(jù)，本申請的發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)對于水平放置的彎曲熒光燈來說，亮度差異不僅出現(xiàn)在多個燈之間，而且出現(xiàn)在熒光燈內(nèi)的上部直部分和下部直部分之間。
在如圖4A所示的直管垂直安裝類型的情況下，由下電極產(chǎn)生的大多數(shù)熱量在玻璃泡內(nèi)向上運動，并加熱玻璃泡和玻璃泡內(nèi)填充的氣體，并且由上電極產(chǎn)生的大多數(shù)熱量擴散到玻璃泡外部并加熱背光單元內(nèi)的空氣。因此，對于橫向安裝類型的情況，造成背光單元內(nèi)的溫度不均勻，這會造成每個熒光燈的上部分和下部分之間的亮度差異，造成整個背光單元的亮度不均勻。
與所述的背光單元相比，在圖4B所示的彎曲管垂直安裝類型中，由電極產(chǎn)生的熱量在玻璃泡中向上運動，并用來加熱玻璃泡和玻璃泡內(nèi)填充的氣體。也就是說，與傳統(tǒng)類型(直管橫向安裝類型、彎曲管橫向安裝類型和直管垂直安裝類型)相比，彎曲管垂直安裝類型可更好地限制背光單元內(nèi)的溫度增加。這不僅造成熒光燈之間差異程度減小，而且造成熒光燈各部分之間差異程度減小。因此，與傳統(tǒng)類型相比，其中熒光燈如圖4B布置的彎曲管垂直安裝類型的背光單元可更好地限制整個背光單元的亮度不均勻。
本申請的發(fā)明人通過實驗(指的是第一實驗)發(fā)現(xiàn)彎曲管垂直安裝類型在熒光燈各部分之間的亮度差異程度比傳統(tǒng)類型小。本申請的發(fā)明人還進行另一單獨實驗(指的是第二實驗)以便測量在熒光燈垂直設(shè)置在寬的空間內(nèi)而不是在背光單元內(nèi)的情況下熒光燈玻璃泡表面上的溫度。
從中，將首先說明第二實驗。
圖5表示第二實驗的實驗?zāi)Ｐ?。如圖5所示，彎曲冷陰極熒光燈通過連接到其折彎部分上的細繩垂直懸置。接著，燈照亮并且在測量點1-17測量溫度。圖6表示測量點的位置。
圖6所示的測量位置通過沿著Y軸線方向離開玻璃泡底部的距離(mm)來表示。在設(shè)置成25±1℃的環(huán)境溫度下進行實驗。
圖7表示實驗結(jié)果。
如圖7所示，排除作為電極位置的測量點1和17，沿著直部分的測量點2-8和10-16幾乎沒有溫度差別。這自然是由于燈在寬空間內(nèi)照亮，而不是在例如背光單元內(nèi)的窄空間內(nèi)照亮。同樣，從圖7可發(fā)現(xiàn)折彎部分(測量點9)的溫度低于任何其它的測量位置。
圖8表示第一實驗的結(jié)果。
在第一實驗中，如同第二實驗的情況，彎曲冷陰極熒光燈通過連接到其折彎部分上的細繩垂直懸置在背光單元內(nèi)。從圖8可以理解，與第二實驗的情況相比，直部分溫度(測量點2-8和10-16)上升大約10℃。這表示盡管背光單元內(nèi)的溫度上升小于彎曲管垂直安裝類型，溫度仍然上升足夠小的數(shù)量以便防止出現(xiàn)亮度不均勻的情況。但是觀察到直部分沿著垂直方向的測量點2-8和10-16中幾乎不出現(xiàn)溫度和亮度差別。如圖8所示，發(fā)現(xiàn)盡管背光單元內(nèi)沿著垂直方向的測量點幾乎不出現(xiàn)溫度差別，在背光單元內(nèi)向上運動的熱量部分保留在背光單元內(nèi)部的頂部。這是為何折彎部分的溫度上升大約20℃的原因，這比第二實驗的情況中上升溫度高大約10℃。排除與電極相對應(yīng)的測量點1和17，這造成在所有測量點2-26上的溫度均勻。
如上所述，在第二實驗中，觀察到圖7所示折彎部分(測量點9)處是最冷點，并且由于最冷點遠遠低于適當溫度，沒有獲得最佳汞蒸氣壓力。相比之下，在第一實驗中，折彎部分(測量點9)的溫度與直部分其它位置(2-8和10-16)的溫度大致相同。這改善了最佳汞蒸氣壓力的獲得。
同時，在傳統(tǒng)彎曲管橫向安裝類型的背光單元中，折彎部分如圖2A支承。但是采用此方法，折彎部分處的熱量經(jīng)由支承構(gòu)件逃逸，并且將其溫度減小到最冷點，防止獲得最佳汞蒸汽壓力。這是為何在所述實施例中隔熱構(gòu)件(隔熱片66，見圖2A)插入折彎部分支承構(gòu)件62和玻璃泡32之間以便防止折彎部分處溫度降低的原因。
同樣，下面是為何凸肋46A形成在套筒46上的原因。彎曲管垂直安裝類型如上所述提供的有利效果在于擴散到背光單元內(nèi)部空間內(nèi)的由電極產(chǎn)生的熱量小于任何其它類型的背光單元產(chǎn)生的熱量。除此之外，彎曲管垂直安裝類型提供的有利效果在于電極產(chǎn)生的熱量將填充氣體加熱到汞蒸氣壓力增加到最佳壓力的程度。也就是說，電極產(chǎn)生的熱量有利地用來加熱填充氣體，由此以少量功率獲得最佳汞蒸汽壓力。形成在套筒46上的凸肋46A還有助于此。也就是說，凸肋46A減小套筒46和側(cè)板10(下部分16)以及下部分16的凸肋16A和16B之間的接觸區(qū)域，這減小從電極逃逸到外容器4的熱量。該構(gòu)造增加了有助于加熱填充氣體的熱量在電極產(chǎn)生熱量中的百分比。
同樣，如果所述較純光譜彩色熒光物質(zhì)用作構(gòu)成熒光物質(zhì)膜的熒光物質(zhì)，可以獲得所需程度的亮度，而不過度增加供應(yīng)到熒光燈的功率。較純光譜彩色熒光物質(zhì)具有的有利效果在于增加色品圖內(nèi)NTSC色三角，但與其它類型的熒光物質(zhì)相比，提供較低程度的亮度。因此，為了較純光譜彩色熒光物質(zhì)獲得與其它類型的熒光物質(zhì)相同程度的亮度，供應(yīng)到熒光燈的功率需要增加。相比之下，按照如上所述的本實施例，只需要少量功率以獲得最佳汞蒸氣壓力。因此本實施例獲得所需程度的亮度，而不過度增加供應(yīng)到熒光燈的功率。
下面是例如背光單元2和熒光燈6的測量。本發(fā)明的背光單元可用作具有14-52英寸屏幕的液晶電視機的部件。在這種情況下，包括在背光單元內(nèi)的熒光燈的數(shù)量對于“4∶3”比例來說是6到20，對于“16∶9”的比例來說是6到23。同樣，如圖1所示，熒光燈的總體長度L1是130-600mm。折彎部分的長度W1(即直部分36和38之間的距離)最好是15-35mm。為何該范圍的下限設(shè)置成15mm的原因在于如果比此長度更短，將難以在制造過程中穩(wěn)定折彎玻璃管。為何該范圍的上限設(shè)置成35mm的原因在于如果折彎部分長于該值，折彎部分中心聚積的汞只有少量擴散到直部分。當出現(xiàn)這種情況時，熒光燈6的直部分的亮度減小。因此，穩(wěn)定折彎玻璃管并防止亮度減小的折彎部分長度W1的最佳范圍表示為“W1＝15-35mm”。
變型1圖9A是變型1的背光單元70的局部平面圖。圖9B是沿著圖9A的線B-B截取的放大截面圖。
除了另外包括散熱構(gòu)件72之外，變型1的背光單元70基本上具有與所述實施例的背光單元2相同的構(gòu)造。因此，具有與背光單元2相同構(gòu)造的背光單元70的構(gòu)件具有相同的參考標號，并且這里省略其說明。以下描述著重于散熱構(gòu)件72。
散熱構(gòu)件72完全起著散熱構(gòu)件的作用，并有效地從熒光燈6釋放由熒光燈6產(chǎn)生的熱量。散熱構(gòu)件72還用作在背光單元內(nèi)支承熒光燈6的支承構(gòu)件，如圖9B所示。
每個散熱構(gòu)件72由白PET樹脂制成，并且其截面是字母C的形狀，面向半透明板12的側(cè)部開放(見圖2A)。每個散熱構(gòu)件72連接成其內(nèi)表面與玻璃泡32的外表面接觸。散熱構(gòu)件72從與其接觸的玻璃泡32的表面部分吸收熱量并將其冷卻。散熱構(gòu)件72設(shè)置用來在電極附近穩(wěn)定地形成最冷點，增加電極附近汞分布密度，并延長電極和熒光燈的壽命。
為了實現(xiàn)散熱構(gòu)件72的所述目的，最好是每個散熱構(gòu)件72連接在玻璃泡32的下端和玻璃泡32的直部分長度中心之間的位置上(該位置可以通過玻璃泡32的下端和散熱構(gòu)件72的上端之間在Y方向上距離L2表示)，如圖9A所示。散熱構(gòu)件72的位置與總體燈長度L1的關(guān)系表示為L2≤L1/2。更優(yōu)選的是散熱構(gòu)件72連接在表示為L2≤L1/3的位置上，并且更優(yōu)選的是散熱構(gòu)件72連接到離開電極的上端50mm內(nèi)的位置上。
如上所述隔熱構(gòu)件的主要目的是釋放熱量。散熱構(gòu)件因此不能用來支承玻璃泡，如同散熱構(gòu)件72那樣。例如，散熱構(gòu)件可以是圖9C所示的散熱構(gòu)件74，它作為從中去除底部72A之后隔熱構(gòu)件72的剩余部分。
同樣，隔熱構(gòu)件的材料不局限于PET樹脂，但可以是例如半透明硅。也就是說，隔熱構(gòu)件可以由任何材料制成，該材料的導(dǎo)熱性比填充背光單元的氣體(空氣)高。
變型2圖10是變型2中的背光單元80的局部平面圖。除了各自包括一對支承構(gòu)件82A和82B的直部分支承構(gòu)件82來代替折彎部分支承構(gòu)件62(見圖9A)之外，變型2中的背光單元80基本具有與變型1的背光單元70相同的構(gòu)造。因此，具有與背光單元70相同構(gòu)造的背光單元80的構(gòu)件具有相同的參考標號，并且這里省略其描述。以下描述著重于不同之處。
如上所述，在背光單元80中，當直部分36和38通過直部分支承構(gòu)件82支承時折彎部分34間接受到支承。采用此構(gòu)造，與折彎部分34通過折彎部分支承構(gòu)件62直接支承的情況相比，改善熒光燈6在水平方向上位置的精度。沿著圖10的線C-C大致截取的支承構(gòu)件的放大截面圖與圖9B所示的散熱構(gòu)件72的放大截面圖類似。直部分支承構(gòu)件82由與散熱構(gòu)件72的相同材料制成白PET樹脂。這里，最好是每個直部分支承構(gòu)件82連接在折彎部分34和玻璃泡32的直部分長度中心之間的位置上(可以通過玻璃泡32的上端和直部分支承構(gòu)件82的下端之間在Y方向上距離L3表示)，如圖10所示。這是由于直部分支承構(gòu)件82設(shè)置用來支承熒光燈6的上部分。直部分支承構(gòu)件82的位置與總體燈長度L1的關(guān)系表示為L3≤L1/2。
熱量在某種程度上從熒光燈6經(jīng)由直部分支承構(gòu)件82逃逸。因此需要防止最冷點形成在與直部分支承構(gòu)件82接觸的熒光燈6的部分上。因此，在變型2中，支承構(gòu)件82A和82B在垂直方向(Y方向)上的長度L4設(shè)置成比散熱構(gòu)件72在垂直方向(Y方向)上的長度L5短。也就是說，在與玻璃泡32接觸區(qū)域內(nèi)直部分支承構(gòu)件82和散熱構(gòu)件72之間形成差別，使得在由熒光燈6照亮?xí)r產(chǎn)生的熱量中，與穿過直部分支承構(gòu)件82的熱量相比，更多熱量從散熱構(gòu)件72逃逸。在所述實例中，直部分支承構(gòu)件82和散熱構(gòu)件72由相同材料制成(PET樹脂)。但是這些構(gòu)件在它們是相同形狀時可以由不同材料制成。例如，直部分支承構(gòu)件82可以由丙烯酸樹脂，并且同時散熱構(gòu)件72可以由半透明硅制成，硅的導(dǎo)熱性比丙烯酸樹脂高。
填充氣體通過設(shè)計玻璃泡內(nèi)填充的混合氣體的成分，本申請的發(fā)明人繼續(xù)開發(fā)一種與現(xiàn)有技術(shù)相比具有改進燈效率和起始電壓的冷陰極熒光燈。
如上所述，冷陰極熒光燈的玻璃泡填充稀有氣體和少量汞。封閉稀有氣體主要用來減小跳火電壓。通常，只有氬作為稀有氣體進行封閉。
但是，由于包括背光單元的LCD裝置越來越緊湊，增加了更加緊湊的功率單元以便驅(qū)動冷陰極熒光燈的需要。并且因此，需要進一步減小跳火電壓。為了滿足這些需要，開發(fā)一種主要填充氖和氬作為稀有氣體的冷陰極熒光燈。
本發(fā)明的發(fā)明人還針對封閉氖和氬之間具有不同質(zhì)量比的情況下的起始電壓特性進行實驗。圖11A表示實驗的結(jié)果。圖11A是到右側(cè)的氖(Ne)和氬(Ar)之間質(zhì)量比(％)相對于垂直方向上起始電壓的曲線。這里應(yīng)該注意到圖11A只表示起始電壓相對于稀有氣體混合比例的變化趨勢，并例如不表示絕對值。
如圖11A所示，在開始時只有氬(100％)并且氖比例增加的情況下(即氬的比例減小)，起始電壓逐漸減小。從圖11A理解到為了只改善電壓，最好是封閉的稀有氣體接近只有氖(100％)。
但是，已經(jīng)通過實驗證明如果封閉的稀有氣體接近只有氖(1005)，燈效率減小。圖11B是到右側(cè)的氖和氬之間混合比例相對于垂直方向的燈效率的曲線。從圖11B可以理解，當氬比例減小時，燈效率逐漸增加直到氬3-10％(氖90-97％)時的峰值，并減小。這是由于當混合比例是氖90-97％和氬3-10％時，玻璃泡表面溫度Ts變成60℃，在該溫度下可以獲得最佳汞蒸氣壓力。
因此認為最佳混合比例是氖90-97％和氬3-10％，由于采用這樣的混合比例，與只有氬的情況相比，改善起始電壓并改善燈效率。
同時，當液晶電視機尺寸更大并且亮度更高時，連接到與這種液晶電視機的LCD板連接的每個向下指向類型的背光單元上的冷陰極熒光燈的數(shù)量增加。當冷陰極熒光燈的數(shù)量增加時，背光單元內(nèi)的溫度同樣上升接近70℃。超過獲得最佳汞蒸氣壓力的60℃。這造成燈效率減小到不能獲得所需亮度的程度。
為了防止燈效率由于背光單元內(nèi)的溫度增加而降低，氬的比例可增加到大于5％，以便減小玻璃泡表面溫度。采用此配置可以將背光單元內(nèi)溫度減小到接近60℃。但是，從圖11A可理解到，這造成起始電壓增加。這種高起始電壓對于使用液晶電視機的溫度范圍形成問題，特別是在汞蒸氣壓力變得很低的低溫下(例如0℃)。
本申請的發(fā)明人進行不同的實驗以便開發(fā)一種與主要使用氖和氬的混合稀有氣體的熒光燈相比改善其燈效率和起始電壓(特別是低溫的起始電壓)的冷陰極熒光燈。
圖12A是沿著進行實驗的冷陰極熒光燈100(此后只稱為燈100)的長度截取的縱向截面圖，表示出其外部構(gòu)造。應(yīng)該注意到盡管使用直管類型燈進行實驗，實驗結(jié)果可適用于彎曲管類型燈。
燈100包括大致圓形橫向截面的玻璃泡106，并通過導(dǎo)線102和104在其兩端密封。玻璃泡106由硬硼硅酸鹽玻璃制成，其總體長度是450mm、外直徑是4.0mm以及內(nèi)直徑是3.0mm。
在玻璃泡106的內(nèi)表面上形成熒光膜108。熒光膜108包括三種稀土熒光物質(zhì)紅熒光物質(zhì)[Y2O3:EU3+]；綠熒光物質(zhì)[LaPO4:Ce3+，Tb3+]；和藍熒光物質(zhì)[BaMg2Al16O27:Eu2+]。
玻璃泡106填充大約3mg的汞(未示出)和多種稀有氣體的混合氣體。包括在混合氣體內(nèi)的氣體和混合比例將在下面詳細描述。
導(dǎo)線102通過將由鎢制成的內(nèi)導(dǎo)線102A和由鎳制成的外導(dǎo)線102B連接而形成，并且導(dǎo)線104通過將由鎢制成的內(nèi)導(dǎo)線104A和由鎳制成的外導(dǎo)線104B連接而形成。玻璃泡通過其兩端上的內(nèi)導(dǎo)線102A和104A密封。內(nèi)導(dǎo)線102A和104A以及外導(dǎo)線102B和104B分別是圓形橫向截面。內(nèi)導(dǎo)線102A和104A的直徑是1mm，其總體長度分別是3mm。外導(dǎo)線102B和104B直徑是0.8mm，其總體長度分別是10mm。
內(nèi)導(dǎo)線102A和104A通過玻璃泡106的端部支承。電極110通過激光焊接和位于玻璃泡106內(nèi)側(cè)的內(nèi)導(dǎo)線102A的端部連接。電極112通過激光焊接和位于玻璃泡106內(nèi)側(cè)的內(nèi)導(dǎo)線102A的端部連接。電極110和112是具有底部的圓柱形形狀的所謂中空類型。電極110和112由鈮棒制成。
電極110和112具有相同的形狀。圖12B所示部分的測量如下進行電極長度L2＝5.2MM；外直徑p2＝2.7mm；以及厚度t1＝0.2mm(內(nèi)直徑p3＝2.3mm)。電極110和112布置成使得其中心是玻璃泡106的管軸線。從所述測量值中理解到電極110和112外表面和玻璃泡106內(nèi)表面之間的距離是大約0.15mm。這種小距離設(shè)置成防止燈電流流入電極110和112的外表面和玻璃泡106的內(nèi)表面之間的空間。換言之，采用此配置，當燈照亮?xí)r，只在中空電極110和112內(nèi)部出現(xiàn)放電(在圓柱形電極的內(nèi)側(cè)和底部表面出現(xiàn))。
本發(fā)明的發(fā)明人針對所述構(gòu)造的冷陰極熒光燈進行起始電壓或類似參數(shù)的實驗，以便將具有氖(Ne)+氬(Ar)+氪(Kr)以及氖(Ne)+氪(Kr)的混合氣體的每個樣品和具封閉在玻璃泡內(nèi)氖(Ne)+氬(Ar)的傳統(tǒng)混合氣體進行比較。以下描述實驗條件和每種混合氣體的結(jié)果。
氖(Ne)+氬(Ar)+氪(Kr)
對于起始電壓進行實驗以便將具有氖(Ne)+氬(Ar)+氪(Kr)的混合氣體(此后稱為“B類型”)和具有氖(Ne)95％和氬(Ar)5％)的傳統(tǒng)混合氣體(此后稱為“A類型”)進行比較。這里應(yīng)該注意到在此實施例中，混合氣體的混合比例(％)通過質(zhì)量比來表示。對于B類型，制備使用三種稀有氣體的五種不同混合比例。五種類型通過符號B-1、B-2、...、B-5來表示。詳細的混合比例將在下面說明。
對于每種A類型和B-1到B-5類型來說，針對每種氣體壓力40托(5320帕)、50托(6650帕)以及60托(7980帕)制備五種樣品。在環(huán)境溫度0℃和環(huán)境溫度25℃下測量每種樣品的起始電壓。
圖13-18表示測量結(jié)果。
圖19表示根據(jù)圖13-18所示的環(huán)境溫度0℃的測量結(jié)果數(shù)據(jù)制成的圖表。B-1到B-5類型的混合比例表示圖19的左上角內(nèi)。這里應(yīng)該注意到在圖19中，為了方便起見使用五種測量結(jié)果值(NO.1-5)的算術(shù)平均值，而不是表示所有的五個值。
如圖19所示，在環(huán)境溫度為0℃以及任何氣體壓力的環(huán)境下，B-1到B-5類型燈起始電壓低于傳統(tǒng)A類型燈的起始電壓。也就是說，可以發(fā)現(xiàn)使用通過將氪添加到氖和氬的傳統(tǒng)A類型的混合氣體中而形成的氖、氬和氪的混合氣體時低溫(0℃)下的起始電壓減小。
圖20表示根據(jù)圖13-18所示的環(huán)境溫度25℃的測量結(jié)果數(shù)據(jù)制成的圖表。
如圖20所示，除了在60托的氣體壓力下B-1類型燈的起始電壓低于傳統(tǒng)A類型燈的起始電壓之外，B類型燈的起始電壓等于或高于傳統(tǒng)A類型燈的起始電壓。但是，B類型燈的起始電壓在最高時是大約1250伏，該電壓是B-5類型燈在60托的氣體壓力下的電壓。值1250伏低于傳統(tǒng)A類型燈在環(huán)境溫度0℃下的最低起始電壓的大約1300伏(見圖19)。也就是說，可以發(fā)現(xiàn)對于液晶顯示裝置在惡劣溫度環(huán)境下的操作來說，使用B類型的混合氣體改善了起始電壓。這有助于實現(xiàn)小型功率回路。
氖(Ne)+氪(Kr)對于起始電壓進行實驗以便將具有氖(Ne)95％+氪(Kr)5％的混合氣體(此后稱為“C類型”)和傳統(tǒng)A類型混合氣體進行比較。實驗在與B類型混合氣體所述實驗的相同條件下進行。
圖21表示實驗測量結(jié)果。
圖22表示根據(jù)圖13和21所示環(huán)境溫度0℃的測量結(jié)果數(shù)據(jù)制成的圖表。圖23表示根據(jù)圖13和21所示環(huán)境溫度25℃的測量結(jié)果數(shù)據(jù)制成的圖表。這里應(yīng)該注意到在圖22和23中，表示出測量結(jié)果值(NO.1-5)的所有五個值。
如圖22和23所示，在任何條件下，C類型燈的起始電壓低于傳統(tǒng)A類型燈的起始電壓。這表示通過使用氖和氪混合氣體來代替氖和氬的混合氣體，改善(降低)起始電壓。
燈效率本發(fā)明的發(fā)明人還進行實驗，以便比較在變化環(huán)境溫度(℃)下傳統(tǒng)A類型燈的燈效率(1m/W)和B類型和C類型燈的燈效率。這里省略環(huán)境溫度和燈效率的詳細數(shù)據(jù)，而只有所述類型之間關(guān)系的趨勢表示在圖24中。
圖24是到右側(cè)的環(huán)境溫度相對于垂直方向的燈效率的曲線。在圖24中，虛線表示A類型燈，并且實線表示B類型和C類型燈。
對于各自A類型和B、C類型燈來說具有最佳溫度，在該溫度下燈效率值最大。A類型的最佳溫度是大約60℃，B、C類型的最佳溫度是大約70℃。同樣，如圖24所示，B、C類型燈效率的最大值略微大于A類型的值。
近年來的趨勢，LCD裝置變得更大，并且由于向下指向類型的背光單元中的燈數(shù)量同樣增加。因此，當背光單元照亮?xí)r，背光單元內(nèi)的溫度上升到大約70℃。這表示傳統(tǒng)A類型燈在照明期間不能具有燈效率的最大值，這是由于它只在60℃附近具有大效率的最大值，并且相比之下，當背光單元照亮并到達內(nèi)部最高溫度時，B、C類型具有燈效率的最大值。
如上所述，與主要使用氖和氬混合氣體的現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的冷陰極熒光燈在0℃附近具有較低的起始電壓。這有助于減小功率單元或類似裝置的尺寸。另外，在布置有本發(fā)明冷陰極熒光燈的單元內(nèi)所述溫度下獲得最高燈效率。
下面描述背光單元2(見圖1、2A和2B)用于液晶電視機的液晶顯示裝置內(nèi)的實例。
圖25是其前部分剖去的液晶電視機200的剖視圖。圖25所示的液晶電視機200例如是32英寸液晶電視機，并包括液晶顯示板202和背光單元2。這里應(yīng)該注意到圖25所示的變換器是背光單元2的部件。
液晶顯示板202包括濾色器襯底、液晶和TFT襯底。液晶顯示板202按照從外部接收的圖像信號通過驅(qū)動模塊(未示出)驅(qū)動，并形成彩色圖像。
背光單元2布置在液晶顯示板202的后部，并操作液晶顯示板202發(fā)光。如圖25所示，構(gòu)成背光單元2的平的外容器4在使用時垂直直立。在外容器4內(nèi)，當在使用時垂直直立時，熒光燈6布置成使得在外容器中電極44在低位置，并且折彎部分34在高位置(見圖1)。
變換器204供應(yīng)高頻電能到構(gòu)成背光單元2的每個熒光燈6(見圖1)，以便造成每個熒光燈6發(fā)光。變換器204布置在外容器4外部的和液晶電視機200的殼體206內(nèi)的空間內(nèi)。當液晶電視機200操作時，背光單元2的每個熒光燈6發(fā)光，變換器204變成達到很高溫度的熱源。如果這種熱源布置在外容器4內(nèi)，增加外容器4內(nèi)的溫度不均勻。并且這將增加整個背光單元2內(nèi)的亮度不均勻。因此最好是容器4盡可能少地包括這種無意義的熱源。這為何轉(zhuǎn)換器204布置在外容器4外部的原因。
迄今為止，本發(fā)明以實施例的形式進行描述。但是，不局限于這種實施例，本發(fā)明例如可以下面的形式實施。
(1)在所述實施例中，熒光燈6布置成水平對準，其中每個燈的兩個直部分水平對準，如圖1所示。但是，不局限于此，熒光燈6可布置成例如水平對準，其中每個燈的兩個直部分在垂直于圖1紙張平面的方向上對準。
(2)在所述實施例中，具有底部的圓柱形形狀的中空類型的電極用作冷陰極熒光燈的電極(冷陰極)。但是，電極的形狀不局限于中空類型的電極。特別是在燈通過低電流照亮?xí)r，可以不需要使用中空類型的電極。例如，電極可以具有圓柱形或矩形板的形狀。同樣，電極可以由鎳、鉬和鉭而不鈮制成。同時，由于關(guān)心環(huán)境問題限制使用汞。與使用鎳作為電極材料的情況相比，當鈮、鉬或鉭用作電極材料時，減小的電極的消耗。因此最好是使用這種材料，這是由于它以少量汞延長了燈的壽命。
盡管通過實例并參考附圖詳細描述了本發(fā)明，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將注意到可以進行多種改型和變型。因此，除非這些改型和變型偏離本發(fā)明的范圍，它們應(yīng)該認為是包括在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種背光單元，包括外容器；包括在外容器內(nèi)的彎曲熒光燈，彎曲熒光燈包括兩個電極和玻璃泡，玻璃泡具有(i)折彎部分和(ii)從折彎部分相互平行延伸的兩個直部分，并且兩個電極分別連接到玻璃泡的兩端上；以及可操作以便供應(yīng)照亮彎曲熒光燈的電能的變換器，其中變換器布置在外容器的外部，以及彎曲熒光燈布置成使得當背光單元在使用中垂直直立時，在外容器內(nèi)電極在低位置，并且折彎部分在高位置。
2.如權(quán)利要求1所述的背光單元，其特征在于，還包括在外容器內(nèi)支承折彎部分的折彎部分支承構(gòu)件；以及插入折彎部分和折彎部分支承構(gòu)件之間的隔熱構(gòu)件。
3.如權(quán)利要求2所述的背光單元，其特征在于，還包括連接到隔熱構(gòu)件上并且在直部分延伸的方向上反射來自折彎部分的光的反射構(gòu)件。
4.如權(quán)利要求1所述的背光單元，其特征在于，還包括在兩端和直部分長度中心之間的位置上各自連接到玻璃泡的外表面上的一對散熱構(gòu)件，散熱構(gòu)件由其導(dǎo)熱性高于填充外容器的氣體導(dǎo)熱性的材料制成。
5.如權(quán)利要求1所述的背光單元，其特征在于，還包括在容器內(nèi)折彎部分和直部分長度中心之間的位置上各自支承直部分的一對直部分支承構(gòu)件；以及在兩端和直部分長度中心之間的位置上各自連接到玻璃泡的外表面上的一對散熱構(gòu)件，使得在照明期間散熱構(gòu)件散發(fā)彎曲熒光燈產(chǎn)生的熱量大于通過直部分支承構(gòu)件逃逸的熱量。
6.一種液晶顯示裝置，包括液晶顯示板；以及如權(quán)利要求1限定的背光單元，其中外容器布置在液晶顯示板的后表面上。
全文摘要
一種背光單元，包括外容器；包括在外容器內(nèi)的彎曲熒光燈，彎曲熒光燈包括兩個電極和玻璃泡，玻璃泡具有(i)折彎部分和(ii)從折彎部分相互平行延伸的兩個直部分，并且兩個電極分別連接到玻璃泡的兩端上；以及可操作以便供應(yīng)照亮彎曲熒光燈的電能的變換器，其中變換器布置在外容器的外部，以及彎曲熒光燈布置成使得當背光單元在使用中垂直直立時，在外容器內(nèi)電極在低位置，并且折彎部分在高位置。
文檔編號G02F1/1335GK1690806SQ20051006746
公開日2005年11月2日 申請日期2005年4月25日 優(yōu)先權(quán)日2004年4月23日
發(fā)明者山下博文, 寺田年宏, 馬庭隆司, 森裕介 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社