專利名稱:外部電極熒光燈以及液晶顯示器件的背光單元的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的實(shí)施例涉及液晶顯示器件，更具體地涉及一種外部電極熒光燈和使用該外部電極熒光燈的液晶顯示器件的背光單元。雖然本發(fā)明的實(shí)施例適于很寬的應(yīng)用范圍，但是其尤其適于提高光效率和降低外部電極熒光燈的功耗。
背景技術(shù)：
一般來講，由于液晶顯示(LCD)器件的重量輕、外形薄和功耗低的特點(diǎn)，其應(yīng)用正在不斷拓寬。例如，液晶顯示器件如今被用于辦公自動化設(shè)備和音頻/視頻設(shè)備。液晶顯示器件根據(jù)經(jīng)由多個排列為矩陣形的控制開關(guān)而施加的信號來控制透光率，由此在屏幕上顯示期望的圖像。液晶顯示器件不是自發(fā)光顯示器件。單獨(dú)的光設(shè)備，例如背光，向液晶顯示器件提供光。
根據(jù)光源相對于液晶顯示板的位置將背光分為直下式或邊緣式。邊緣式背光具有沿液晶顯示器件的邊緣安裝的光源，通過導(dǎo)光板和多個光學(xué)片向液晶顯示板照射光。直下式背光具有直接設(shè)置在液晶顯示器件下方的多個光源，通過漫射板和多個光學(xué)片向液晶顯示板照射光。
直下式背光較之邊緣式背光具有更高的亮度、更一致的光均勻性以及更高的色純度。因此，直下式背光更多地用于諸如LCD電視的顯示器件。然而，邊緣式背光用于期望得到薄外形的情況，例如膝上型計(jì)算機(jī)顯示器。
圖1示出了現(xiàn)有技術(shù)的冷陰極熒光燈。冷陰極熒光燈(CCFL)通常是作為直下式背光單元中的光源使用的熒光燈。如圖1所示，冷陰極熒光燈CCFL包括玻璃管6；位于玻璃管6的兩端內(nèi)部的內(nèi)部電極2；與內(nèi)部電極2相接觸并延伸到玻璃管6的兩端外部的引線電極4；以及位于玻璃管6的中央部分的玻璃管6的內(nèi)表面上用于發(fā)出可見光的熒光材料10。玻璃管6的內(nèi)部空間9填充有汞(Hg)以及由氬(Ar)和氖(Ne)組成的放電氣體。冷陰極熒光燈CCFL使用內(nèi)部電極來產(chǎn)生光發(fā)射，該內(nèi)部電極與提供電能的外部線路組件相連。
圖2示出了現(xiàn)有技術(shù)的外部電極熒光燈。如圖2所示，外部電極熒光燈使用了位于玻璃管兩端的外表面上的外部電極，而不是內(nèi)部電極。外部電極熒光燈(EEFL)2包括玻璃管16；形成在玻璃管16的兩端處玻璃管16的外表面上的外部電極12；以及形成在玻璃管16的中央部分的玻璃管16的內(nèi)表面上用于發(fā)出可見光的熒光材料20。玻璃管16的內(nèi)部空間19填充有汞(Hg)以及由氬(Ar)和氖(Ne)組成的放電氣體。
在外部電極熒光燈EEFL中，汞(Hg)和放電氣體被注入玻璃管16中然后在玻璃管16的兩端處玻璃管16的外表面上設(shè)置外部電極12。如果在外部電極12之間施加電壓，就會產(chǎn)生紫外光的放電，使熒光材料20發(fā)出可見光。鋁帶(Al帶)或鋁漿(Al漿)可用作外部電極熒光燈EEFL的外部電極12的材料。玻璃管16內(nèi)的氬(Ar)和氖(Ne)的內(nèi)部壓強(qiáng)不低于50托(torr)，且氬(Ar)占?xì)?Ar)和氖(Ne)放電氣體的大約10％。然而，因?yàn)楝F(xiàn)有技術(shù)外部電極熒光燈EEFL中的管內(nèi)部的壓強(qiáng)為不低于50托的高壓強(qiáng)，所以需要高電壓用于放電。因此，功耗增大且光效率降低。

發(fā)明內(nèi)容因此，本發(fā)明的實(shí)施例旨在提供一種外部電極熒光燈和液晶顯示器件的背光單元，其基本上消除了由于現(xiàn)有技術(shù)的局限和缺點(diǎn)而導(dǎo)致的一個或更多個問題。
因此，本發(fā)明的實(shí)施例的目的是提供一種光效率得到提高且功耗得以降低的外部電極熒光燈。
本發(fā)明的實(shí)施例的另一個目的是提供一種光效率得到提高且功耗得以降低的背光單元。
本發(fā)明的實(shí)施例的其他特征和優(yōu)點(diǎn)將在以下說明書中闡述，部分地通過閱讀說明書而變得明了，或者可以通過實(shí)踐本發(fā)明的實(shí)施例而獲知。
本發(fā)明的實(shí)施例的這些目的和其他優(yōu)點(diǎn)將通過文字說明及其權(quán)利要求
以及附圖中具體指出的結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)和獲得。
為了實(shí)現(xiàn)這些和其他優(yōu)點(diǎn)并根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的目的，如具體實(shí)施和廣義描述的，一種外部電極熒光燈包括填充有放電氣體的鐵電玻璃管；以及該鐵電玻璃管的內(nèi)表面上的鐵電膜。
另一方面，一種外部電極熒光燈包括填充有放電氣體的鐵電玻璃管；該鐵電玻璃管的內(nèi)表面上的且分別位于該鐵電玻璃管的端部的鐵電膜；以及該鐵電玻璃管的外表面上的與兩個鐵電膜相交疊的外部電極。
另一方面，一種液晶顯示器件的背光單元包括多個外部電極熒光燈，用于產(chǎn)生提供給液晶顯示板的光；漫射板，用于使外部電極熒光燈所產(chǎn)生的光分散；以及位于漫射板和液晶顯示板之間用于使漫散的光改向至液晶顯示板的多個光學(xué)片，其中所述外部電極熒光燈包括填充有放電氣體的鐵電玻璃管和該鐵電玻璃管的內(nèi)表面上的鐵電膜。
應(yīng)該理解，以上概括說明和以下詳細(xì)說明都是示例性和說明性的，旨在為所要求保護(hù)的本發(fā)明的實(shí)施例提供進(jìn)一步的說明。
所包括的附圖用于提供對本發(fā)明實(shí)施例的進(jìn)一步理解，其并入并構(gòu)成了本說明書一部分，示出了本發(fā)明的實(shí)施例，并與說明書一起用于解釋本發(fā)明實(shí)施例的原理。
附圖中圖1示出了現(xiàn)有技術(shù)的冷陰極熒光燈；圖2示出了現(xiàn)有技術(shù)的外部電極熒光燈；圖3示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的外部電極熒光燈；圖4是沿圖3的線II-II’截取的示出了該外部電極熒光燈的剖面圖；圖5示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的液晶顯示器件的背光單元；圖6A和6B分別示出了對于典型玻璃管的情況和帶鐵電膜的鐵電玻璃管的情況的電荷量；圖7示出了形成圖3和圖4的外部電極的工藝；而圖8用于說明帕邢定律(Paschen’s law)。
具體實(shí)施方式下面將詳細(xì)說明本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，附圖中示出了它們的示例。然而，本發(fā)明可以按照許多不同形式來實(shí)施，并且不應(yīng)認(rèn)為是局限于此處闡述的實(shí)施例；提供這些實(shí)施例實(shí)際上是為了使公開徹底和完整，可以將本發(fā)明的概念完全傳達(dá)給本領(lǐng)域技術(shù)人員。在附圖中，為了清晰起見，層和區(qū)域的厚度被放大。附圖中的類似標(biāo)號指代類似的要素。
圖3示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的外部電極熒光燈。圖4是沿圖3的線II-II’截取的示出了該外部電極熒光燈的剖面圖。圖5示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的液晶顯示器件的背光單元。更具體地說，圖5示出了使用圖3和圖4的外部電極熒光燈(EEFL)作為光源的液晶顯示器件的背光單元。圖5所示的液晶顯示器件包括用于顯示圖像的液晶顯示板150和用于向液晶顯示板150照射光的背光單元160。
在液晶顯示板150上彼此交叉地布置有多條數(shù)據(jù)線和多條選通線，以便在上基板和下基板之間限定出排列為有源矩陣形的多個液晶單元。此外，在液晶顯示板150中形成有用于向各個液晶單元施加電場的像素電極和公共電極。在數(shù)據(jù)線與選通線彼此交叉處形成有薄膜晶體管(TFT)。薄膜晶體管(TFT)響應(yīng)于掃描信號將數(shù)據(jù)電壓切換至像素電極。
如圖5所示，背光單元160包括多個外部電極熒光燈(EEFL)155、底蓋162、漫射板164和多個光學(xué)片166。底蓋162被成形為，使得多個外部電極熒光燈(EEFL)155容納在內(nèi)部空間中，并且內(nèi)部空間的底面和側(cè)面上形成有反射板。外部電極熒光燈(EEFL)155響應(yīng)于來自逆變器(未示出)的高AC電壓而發(fā)光。漫射板164裝配在底蓋162上，使來自外部電極熒光燈(EEFL)155的光漫射。將多個光學(xué)片166定位為接收漫射的光并將漫射的光引導(dǎo)至液晶顯示板150。
漫射板164包括多個珠(bead)(未示出)。這些珠使來自外部電極熒光燈(EEFL)155的光漫射，從而在液晶顯示板150的顯示表面上不存在亮度差。這些珠散布在具有與這些珠相同的折射率的介質(zhì)(未示出)中，從而漫射的光不會聚集。
光學(xué)片166包括一個或更多個漫射片以及一個或更多個棱鏡片，從而使來自漫射板164的漫射的光改向至整個液晶顯示板150。更具體地說，光學(xué)片166使沿垂直方向的漫射的光朝向液晶顯示板150的顯示表面彎曲。因此，光學(xué)片166的作用是對漫射的光進(jìn)行聚集，然后從液晶顯示板150的前表面射出。
再次參照圖3和圖4，本發(fā)明實(shí)施例的外部電極熒光燈(EEFL)155包括由玻璃制成的鐵電玻璃管116；在鐵電玻璃管116的端部包圍鐵電玻璃管116的圓筒形金屬管114；在鐵電玻璃管116的端部包圍圓筒形金屬管114的外部電極112；在鐵電玻璃管116的中部涂覆在鐵電玻璃管116的內(nèi)表面上用于產(chǎn)生可見光的熒光材料120；以及在玻璃管116的端部涂覆在鐵電玻璃管116的內(nèi)表面上的鐵電膜122。鐵電玻璃管116的內(nèi)部空間119填充有汞(Hg)以及由氬(Ar)組成的放電氣體。
鐵電玻璃管116是由諸如Li2O、Na2O、K2O和BaO的鈉鈣玻璃組(soda lime group)材料制成的。鐵電玻璃管116的鈉鈣玻璃組材料可具有大約10～20的介電常數(shù)。
鐵電涂覆膜122位于玻璃管116的內(nèi)表面上并與外部電極112相交疊，而鐵電玻璃管116位于其間。此外，鐵電膜122并未與熒光材料120相交疊，熒光材料120位于鐵電玻璃管116的中央部分的玻璃管116的內(nèi)表面上。鐵電膜122由介電常數(shù)大約4～20的鐵電材料形成。鐵電涂覆膜122由下表1中所示的鐵電材料之一形成。
通過使用上述鐵電玻璃管116和鐵電膜122，外部電極熒光燈(EEFL)可以在相對的低電壓下產(chǎn)生放電，因?yàn)殍F電玻璃管116上的電荷量在較低電壓下較大。結(jié)果增大了光效率并降低了功耗。
圖6A和6B分別示出了對于典型玻璃管的情況和帶鐵電膜的鐵電玻璃管的情況的電荷量?？梢酝ㄟ^以下數(shù)學(xué)公式來確定使用鐵電玻璃管116和鐵電膜122的情況下的電荷量。
C＝ε(A/d)(C是電容，ε是介電常數(shù)，A是電極面積，d是電極間距)[數(shù)學(xué)公式2]Q＝CV電荷量的確定基于以下事實(shí)電容C與介電常數(shù)ε成正比(如數(shù)學(xué)公式1所示)，且電容C與電荷量Q成正比(如數(shù)學(xué)公式2所示)。換句話說，電容C隨著介電常數(shù)ε變大而變大，而電荷量Q隨著電容C變大而變大。
電容C由于鐵電玻璃管116和鐵電膜122而增大，從而電荷量Q增大。電荷量Q可以增大，使得即使在該熒光燈的兩端之間施加了與現(xiàn)有技術(shù)相同的放電電壓V，也可以在鐵電玻璃管116中累積比現(xiàn)有技術(shù)玻璃管多得多的電荷。累積電荷的增多提高了光效率并降低了功耗。
金屬管114是由諸如磷或青銅的材料制成的。每個金屬管114都分別包圍著鐵電玻璃管116，并分別位于鐵電玻璃管116的端部。如果在外部電極112的端部之間施加高電壓來產(chǎn)生放電，就可能產(chǎn)生影響并損壞外部電極112的火花。金屬管114直接與外部電極112相接觸，并被定位為用于防止由于火花而引起的外部電極112的損壞，所述火花可能由于對外部電極112施加高電壓而產(chǎn)生，這種損壞會造成外部電極熒光燈無法工作。更具體地說，金屬管114使得外部電極熒光燈在火花事件之后也可以工作(原本火花事件會使外部電極熒光燈無法工作)。
外部電極112的成分可以如表2所示。
例如，外部電極112可以為67.9％的錫(Sn)、25％的鉍(Bi)、5％的鋅(Zn)、1.5％的銦(In)、0.5％的銻(Sb)和0.1％的鋁。圖7示出了形成圖3和圖4的外部電極的工藝。如圖7所示，可以通過浸漬法(dipping method)來形成具有這種成分的外部電極112。更具體地說，將兩端帶有金屬管114的鐵電玻璃管116的兩個端部分別浸漬在成分如表2所示的無Pb焊料112A的容器176中。然后，使無Pb焊料112A硬化從而形成外部電極112，如圖3和圖4所示，外部電極112分別在鐵電玻璃管116的端部包圍著金屬管114。此外，外部電極112甚至可以形成在金屬管114與鐵電玻璃管116之間的狹小間隙中。通過這種方法形成的外部電極112可以由鋁(Al)制成，鋁對于鐵電玻璃管116具有良好的粘合特性。
在鐵電玻璃管116內(nèi)的內(nèi)部空間119中填充汞(Hg)和放電氣體。鐵電玻璃管116內(nèi)的壓強(qiáng)P為大約5～45托，這低于現(xiàn)有技術(shù)玻璃管內(nèi)的壓強(qiáng)(不小于50托)。此外，較之現(xiàn)有技術(shù)的氬(Ar)和氖(Ne)的放電氣體，該放電氣體僅由氬(Ar)構(gòu)成?？梢岳孟鄬簭?qiáng)較低的單種氣體而非壓強(qiáng)較高的兩種氣體的組合來更加有效地產(chǎn)生光。換句話說，本發(fā)明實(shí)施例的壓強(qiáng)較低的單種元素放電氣體EEFL較之現(xiàn)有技術(shù)的壓強(qiáng)較高的兩種元素的放電氣體EEFL，可以在更低的放電電壓下產(chǎn)生更多的光。本發(fā)明的實(shí)施例僅使用100％的氬(Ar)作為放電氣體，這使得可以在鐵電玻璃管116的內(nèi)部空間119中使用較低的壓強(qiáng)。根據(jù)帕邢定律，較低的壓強(qiáng)使得可以在相對較低的電壓下產(chǎn)生光。
圖8用于說明帕邢定律。如圖8所示，如果對陰極和陽極施加放電電壓來產(chǎn)生光，則陰極中的電子就會和放電氣體的分子發(fā)生碰撞。結(jié)果，氣體分子進(jìn)入等離子態(tài)，在該狀態(tài)下，氣體分子被分割為電子和離子，電子172向陽極移動而離子174向陰極移動。代表用于產(chǎn)生電子172和離子174的放電電壓Vf、氣體的壓強(qiáng)P以及電極間距d之間的關(guān)系的定律就是帕邢定律。
圖8的關(guān)系表達(dá)式(1)中所示的帕邢定律可以近似為關(guān)系表達(dá)式(2)。換句話說，帕邢定律表明，放電電壓Vf與氣體的壓強(qiáng)P以及電極間距d成正比。因此，如果電極間距d固定并且如果氣體的壓強(qiáng)P降低，則放電電壓Vf可以降低。因此，可以使用比現(xiàn)有技術(shù)更低的放電電壓Vf來產(chǎn)生光，從而提高了光效率并降低了功耗。
由于氣體分子的密度隨著壓強(qiáng)P的降低而減小，所以濺射發(fā)生率增大，從而玻璃管116的內(nèi)表面可能受損。鐵電涂覆膜122形成在濺射集中的鐵電玻璃管116的兩端處鐵電玻璃管116的內(nèi)表面上。鐵電涂覆膜122防止了由于較低壓強(qiáng)下的濺射增加而造成的鐵電玻璃管116的任何損壞。
根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的外部電極熒光燈EEFL 155采用鐵電玻璃管116和鐵電涂覆膜122來增大電荷的累積量。因此，較之現(xiàn)有技術(shù)，相同放電電壓下的光產(chǎn)生率增大，從而提高了光效率并降低了功耗。此外，僅使用氬(Ar)作為填充在鐵電玻璃管116的內(nèi)部空間119中的放電氣體，并且/或者將內(nèi)部空間119的氣體壓強(qiáng)保持在大約5～45托。即使在較之現(xiàn)有技術(shù)更低的壓強(qiáng)狀態(tài)下，也可以在較之現(xiàn)有技術(shù)(具有較高壓強(qiáng)下的放電氣體)相對更低的電壓下產(chǎn)生光，從而提高了光效率并降低了功耗。
通過使用以外部電極熒光燈(EEFL)155產(chǎn)生光的背光單元160，可以在現(xiàn)有技術(shù)所使用的相同放電電壓下向液晶顯示板150提供更多的光，其中所述外部電極熒光燈(EEFL)155具有壓強(qiáng)較低的單種元素放電氣體。因此，有可能降低用于提供相同光的放電電壓，從而降低功耗。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的外部電極熒光燈(EFFL)和使用該外部電極熒光燈(EFFL)的液晶顯示器件的背光單元使用帶有鐵電膜的鐵電玻璃管來增大電荷的累積量。因此，放電發(fā)生率得以提高。此外，鐵電玻璃管內(nèi)部空間中的放電氣體僅包括氣體壓強(qiáng)大約5～45托的氬(Ar)，從而能夠在低驅(qū)動電壓下產(chǎn)生光。結(jié)果，提高了提供給液晶顯示板的光的效率，并降低了用于提供光的能量。
本領(lǐng)域的技術(shù)人員很清楚，可以在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，對本發(fā)明實(shí)施例的外部電極熒光燈和液晶顯示器件的背光單元進(jìn)行各種修改和變型。因而，如果這些修改和變型落入所附權(quán)利要求
及其等同物的范圍內(nèi)，則本發(fā)明的實(shí)施例亦涵蓋這些修改和變型。
本申請要求2005年12月30日提交的韓國專利申請P05-0135025的優(yōu)先權(quán)，此處通過引用并入其全部內(nèi)容。
權(quán)利要求
1.一種外部電極熒光燈，該外部電極熒光燈包括填充有放電氣體的鐵電玻璃管；以及所述鐵電玻璃管的內(nèi)表面上的鐵電膜。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的外部電極熒光燈，其中所述鐵電玻璃管的介電常數(shù)為大約10～20。
3.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的外部電極熒光燈，該外部電極熒光燈還包括所述鐵電玻璃管的外表面上的且分別位于所述鐵電玻璃管的端部的外部電極。
4.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的外部電極熒光燈，其中所述鐵電玻璃管包括Li2O、Na2O、K2O和BaO中的至少一種。
5.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的外部電極熒光燈，其中所述鐵電涂覆膜的介電常數(shù)為大約4～20。
6.根據(jù)權(quán)利要求
5所述的外部電極熒光燈，其中所述鐵電涂覆膜包括以下中的至少一種鈦酸鋇(BaTi3)、鈮酸鋰(LiNbO3)、鉬酸釓(Gd2(MoO4)3)、碘硫化銻(SbSI)、亞硝酸鈉(NaNO2)、亞磷酸二氫鉀(KH2PO4)、氘化三甘氨硫酸酯((NH2CH2COOH)3H2SO4)和酒石酸鉀鈉(NaKC4H4O6·4H2O)。
7.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的外部電極熒光燈，其中所述放電氣體為氬(Ar)。
8.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的外部電極熒光燈，其中所述放電氣體的壓強(qiáng)為大約5～45托。
9.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的外部電極熒光燈，該外部電極熒光燈還包括所述鐵電玻璃管的端部處所述鐵電玻璃管的外表面上的金屬管。
10.根據(jù)權(quán)利要求
9所述的外部電極熒光燈，其中所述金屬管由磷或青銅制成。
11.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的外部電極熒光燈，其中外部電極由60～70％的錫(Sn)、22～28％的鉍(Bi)、3～6％的鋅(Zn)、1～2％的銦(In)、0.2～0.7％的銻(Sb)以及0.05～0.15％的鋁(Al)制成。
12.一種外部電極熒光燈，該外部電極熒光燈包括填充有放電氣體的鐵電玻璃管；所述鐵電玻璃管的內(nèi)表面上的且分別位于所述鐵電玻璃管的端部的鐵電膜；以及所述鐵電玻璃管的外表面上的與所述鐵電膜相交疊的外部電極。
13.根據(jù)權(quán)利要求
12所述的外部電極熒光燈，該外部電極熒光燈還包括與所述鐵電膜相交疊的金屬管。
14.一種液晶顯示器件的背光單元，該背光單元包括多個外部電極熒光燈，用于產(chǎn)生提供給液晶顯示板的光；漫射板，用于使所述外部電極熒光燈所產(chǎn)生的光漫射；以及光學(xué)片，位于所述漫射板和所述液晶顯示板之間用于使漫射的光改向至所述液晶顯示板，其中所述外部電極熒光燈包括填充有放電氣體的鐵電玻璃管；以及所述鐵電玻璃管的內(nèi)表面上的鐵電膜。
15.根據(jù)權(quán)利要求
14所述的背光單元，其中所述鐵電玻璃管的介電常數(shù)為大約10～20。
16.根據(jù)權(quán)利要求
14所述的背光單元，其中所述鐵電玻璃管由Li2O、Na2O、K2O和BaO中的至少一種制成。
17.根據(jù)權(quán)利要求
14所述的背光單元，其中所述鐵電涂覆膜的介電常數(shù)為大約4～20。
18.根據(jù)權(quán)利要求
14所述的背光單元，其中所述鐵電玻璃管內(nèi)的放電氣體的內(nèi)部壓強(qiáng)為大約5～45托。
19.根據(jù)權(quán)利要求
14所述的背光單元，該背光單元還包括所述鐵電玻璃管的端部處的金屬管。
20.根據(jù)權(quán)利要求
14所述的背光單元，該背光單元還包括所述鐵電玻璃管的外表面上的并分別位于所述鐵電玻璃管的端部處的外部電極。
專利摘要
本發(fā)明公開了一種外部電極熒光燈以及液晶顯示器件的背光單元。該外部電極熒光燈包括填充有放電氣體的鐵電玻璃管，以及所述鐵電玻璃管的內(nèi)表面上的鐵電膜。
文檔編號F21S2/00GK1992148SQ200610165631
公開日2007年7月4日 申請日期2006年12月8日
發(fā)明者金宰范 申請人:Lg.菲利浦Lcd株式會社導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan