專利名稱：冷陰極熒光燈和背光單元的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于液晶顯示(LCD)電視機(jī)的背光單元、液晶顯示(LCD)監(jiān)視器等、以及一種形成該背光單元的主光源的冷陰極熒光燈(CCFL)，本發(fā)明尤其涉及背光單元和用于大型LCD電視的冷陰極熒光燈(CCFL)。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，對(duì)于LCD電視、LCD監(jiān)視器等、以及用于這些裝置的背光單元的需求正在增加。在背光單元方面，具有邊緣照明式的背光單元用于個(gè)人計(jì)算機(jī)的LCD監(jiān)視器等，而直接照明式的背光單元用于大型LCD電視等。
通常，直接照明式的背光單元包括多個(gè)冷陰極熒光燈(CCFL)、設(shè)置在背光單元的發(fā)光側(cè)上的散射板、和設(shè)置在背光單元的光反射側(cè)上的反射板。散射薄板和透鏡薄板設(shè)置散射板的發(fā)光側(cè)上，而LCD電視的LCD板設(shè)置在該透鏡薄板的發(fā)光側(cè)上。這些板和薄板一般由樹(shù)脂制成。
在給定的通過(guò)使用硅酸硼玻璃制成的小直徑且薄壁結(jié)構(gòu)的發(fā)光管的情況下，CCFL對(duì)于減小背光單元的厚度和重量是理想的。由于硅酸硼玻璃相對(duì)于鈉鈣玻璃具有高熔點(diǎn)，因此硅酸硼玻璃在熒光體的焙烘溫度下不變形，即使用于小直徑且薄壁的發(fā)光管也是如此，并且其機(jī)械強(qiáng)度較高使得其更堅(jiān)固。
在此所指的硅酸硼玻璃(也稱為硬玻璃或耐熱玻璃)包括9wt％(重量百分比)或更多的氧化硼(B2O3)，這是僅次于二氧化硅(SiO2)的最多的成分。鈉鈣玻璃包括氧化鈉(Na2O)、氧化鈣(CaO)等作為主要成分，并具有少量的氧化硼。應(yīng)當(dāng)注意，有時(shí)例如氧化鉀(K2O)的材料用在鈉鈣玻璃中，以代替氧化鈉(Na2O)。
CCFL通過(guò)使用紫外光(以下稱為“UV光”或簡(jiǎn)稱為“UV”)來(lái)產(chǎn)生可見(jiàn)光，該紫外光由在低壓汞蒸氣中的放電來(lái)激勵(lì)熒光體從而發(fā)出。發(fā)出的紫外光的線光譜在包括254nm、313nm、365nm的波長(zhǎng)處具有峰值。
然而，由放電發(fā)出的一些紫外光穿過(guò)熒光體并泄漏到發(fā)光管的外側(cè)，其照射到背光單元的散射板和反射板上。紫外光導(dǎo)致例如散射板和反射板的樹(shù)脂部件的質(zhì)量變差并變色，這導(dǎo)致透明度和透光性的損失。因此在使用較短的時(shí)間之后，背光單元的表面亮度下降。
為了阻擋紫外光在發(fā)光管內(nèi)穿過(guò)熒光體以便防止紫外光泄漏，該發(fā)光管摻雜有紫外光吸收劑。即，紫外光吸收劑包含在發(fā)光管內(nèi)，作為構(gòu)成該硅酸硼玻璃的成分之一。紫外光吸收劑的示例為氧化鈦(TiO2)、氧化鈰(CeO2)、和氧化鋅(ZnO2)，典型的發(fā)光管摻雜有大約0.5wt％(重量百分比)的鈦。在發(fā)光管中摻雜有大約0.5wt％的鈦使得可幾乎完全地阻擋254nm的紫外光，該紫外光對(duì)背光單元的表面亮度具有最不利的影響。另一方面，即使摻雜有大約0.5wt％的鈦，313nm和365nm的紫外光也不能充分地被阻擋。
日本專利申請(qǐng)No.2003-167250披露了一種背光單元，由于紫外光在非常寬的波長(zhǎng)范圍內(nèi)被阻擋，因此表面亮度幾乎不下降。圖1示出了該申請(qǐng)的CCFL的主要部分。在CCFL30中，紫外光吸收劑層33(0.2-0.5mg/cm3)形成在發(fā)光管31的內(nèi)表面和熒光體層32之間，此外發(fā)光管31的硅酸硼玻璃摻雜有0.1-0.8wt％的紫外光吸收劑。
日本專利申請(qǐng)No.2003-73142披露了一種漫射光照明玻璃，其幾乎沒(méi)有過(guò)多的紫外光并具有極佳的熱處理性能，即這是用于熒光照明、白熾燈燈所希望的。所披露的漫射光照明玻璃是摻雜有0.05-3.0wt％的氧化鈦或氧化鈰作為紫外光吸收劑的鈉鈣玻璃。
近年來(lái)，LCD電視的尺寸已經(jīng)增大，具有超過(guò)17英寸的大型LCD電視現(xiàn)在已經(jīng)廣泛使用。大型LCD電視采用PC(聚碳酸酯)樹(shù)脂的散射板，而不是小型LCD電視采用的丙烯酸樹(shù)脂的散射板。
丙烯酸樹(shù)脂的高吸收性意味著由于吸收使得丙烯酸樹(shù)脂散射板容易翹曲，并且如果由翹曲引起的測(cè)量誤差隨散射板的尺寸的增大而增大，則背光單元的結(jié)構(gòu)容易出現(xiàn)問(wèn)題。另一方面，PC(聚碳酸酯)樹(shù)脂具有極佳的抗吸收性、機(jī)械強(qiáng)度、和透光特性，這意味著不會(huì)出現(xiàn)上述的問(wèn)題，這是因?yàn)橛蒔C樹(shù)脂制成的散射板的吸收性不會(huì)引起任何的翹曲。
然而，在超過(guò)17英寸的大型LCD電視中，由PC樹(shù)脂制成的散射板所涉及的問(wèn)題在于，與小型LCD電視采用的丙烯酸樹(shù)脂的散射板相比，由于紫外光更容易地出現(xiàn)而引起質(zhì)量變差和變色。如所指的，本申請(qǐng)的發(fā)明人認(rèn)為，由于313nm的紫外光，引起PC樹(shù)脂的散射板明顯地質(zhì)量變差/變色，這在丙烯酸樹(shù)脂的散射板中已經(jīng)不是一個(gè)問(wèn)題。
另外，在上述日本專利申請(qǐng)No.2003-167250中披露的CCFL30中，由于發(fā)光管的直徑較小，因此難以將紫外光吸收劑均勻地粘附在發(fā)光管31的內(nèi)表面上，這意味著紫外光吸收劑的粘附量沿發(fā)光管的長(zhǎng)度方向是波動(dòng)的。發(fā)光管31由于其長(zhǎng)度較長(zhǎng)因而特別容易出現(xiàn)紫外光吸收劑的粘附量的波動(dòng)。因此，在紫外光吸收劑的粘附量因波動(dòng)而降低的區(qū)域中，紫外光不能充分地被阻擋。
此外，在CCFL30的制造過(guò)程中將紫外光吸收劑粘附到發(fā)光管31的內(nèi)表面上所需的工藝導(dǎo)致制造成本的增加。
另一方面，由于使用了鈉鈣玻璃，用于CCFL的發(fā)光管不能由上述日本專利申請(qǐng)No.2003-73142所述的漫射光照明玻璃來(lái)制造。如上所述，鈉鈣玻璃的熔點(diǎn)比硅酸硼玻璃的熔點(diǎn)低，這意味著發(fā)光管在熒光體的焙烘溫度下容易變形，并且鈉鈣玻璃的低機(jī)械強(qiáng)度使得發(fā)光管容易破裂。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種成本效率高的冷陰極熒光燈(CCFL)，由于除了254nm之外的313nm的紫外光被充分地阻擋，因此該冷陰極熒光燈不會(huì)使背光單元的表面亮度降低。
該目的通過(guò)這樣一種冷陰極熒光燈來(lái)實(shí)現(xiàn)，其包括由硅酸硼玻璃制成的發(fā)光管，該硅酸硼玻璃摻雜有范圍在5.1-9.0wt％(重量百分比)內(nèi)的紫外光吸收劑；涂覆在該發(fā)光管的內(nèi)表面上的熒光體；封裝在該發(fā)光管內(nèi)的汞；以及封裝在該發(fā)光管內(nèi)的作為緩沖氣體的稀有氣體。
對(duì)于這種結(jié)構(gòu)，在不降低燈亮度的情況下，除了有效地阻擋其它波長(zhǎng)的紫外光之外，還可充分地阻擋313nm的紫外光。因此，可抑制由于313nm和其它的紫外光引起的散射板和反射板的任何質(zhì)量變差或變色，并且因此可抑制背光單元的表面亮度的任何下降。
該紫外光吸收劑是從包括氧化鈦、氧化鈰、和氧化鋅的一組材料中選擇的至少一種。
該結(jié)構(gòu)有利于使得紫外光吸收劑均勻地分散在整個(gè)發(fā)光管中，由此使得紫外光阻擋效果穩(wěn)定。另外，在該CCFL使用與常規(guī)CCFL相似方法制造的情況下，其沒(méi)有增加制造成本。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種防止表面亮度下降的背光單元。
該另一目的通過(guò)這樣的一種背光單元來(lái)實(shí)現(xiàn)，其包括冷陰極熒光燈，該冷陰極熒光燈具有由硅酸硼玻璃制成的發(fā)光管，該硅酸硼玻璃摻雜有范圍在5.1-9.0wt％(重量百分比)內(nèi)的紫外光吸收劑；涂覆在該發(fā)光管的內(nèi)表面上的熒光體；封裝在該發(fā)光管內(nèi)的汞；以及封裝在該發(fā)光管內(nèi)的作為緩沖氣體的稀有氣體。在這種結(jié)構(gòu)中不會(huì)出現(xiàn)表面亮度的下降，因此可防止該背光單元的散射板和反射板由于紫外光而質(zhì)量變差和變色。
該另一目的還可通過(guò)這樣的一種直接照明式背光單元來(lái)實(shí)現(xiàn)，其包括多個(gè)冷陰極熒光燈，每一冷陰極熒光燈具有由硅酸硼玻璃制成的發(fā)光管，該硅酸硼玻璃摻雜有范圍在5.1-9.0wt％(重量百分比)內(nèi)的紫外光吸收劑；涂覆在該發(fā)光管的內(nèi)表面上的熒光體；封裝在該發(fā)光管內(nèi)的汞；和封裝在該發(fā)光管內(nèi)的作為緩沖氣體的稀有氣體；以及由聚碳酸酯制成的散射板，該散射板相對(duì)于所述多個(gè)冷陰極熒光燈設(shè)置在該背光單元的發(fā)光側(cè)面上。對(duì)于這種結(jié)構(gòu)，在該背光單元的CCFL而言可充分地阻擋313nm的紫外光，可有效地抑制背光單元的表面亮度的任何下降，其中該背光單元采用了由PC樹(shù)脂制成的散射板。


參照附圖并結(jié)合本發(fā)明的特定實(shí)施例，可更好地理解本發(fā)明的這些和其它的目的、優(yōu)點(diǎn)、和特征，在附圖中圖1示出了常規(guī)的冷陰極熒光燈(CCFL)的主要部分；圖2是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的冷陰極熒光燈(CCFL)的主要部分的示意圖；圖3是本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的直接照明式背光單元的主要部分的示意圖；圖4示出了在紫外光照射之后散射板的光譜透射率；圖5是實(shí)驗(yàn)所使用的紫外光照射方法的示意圖；圖6示出了在紫外光照射之后反射板的光譜反射率；
圖7示出了摻雜有氧化鈦的硅酸硼玻璃的光譜透射率；圖8示出了熒光體薄膜厚度分別與CCFL亮度和313nm的紫外光的透射率的關(guān)系；圖9示出了氧化鈦摻雜量與313nm紫外光的透射率之間的關(guān)系；圖10比較了CCFL的紫外光強(qiáng)度；和圖11比較了背光單元的亮度保持率。
具體實(shí)施例方式
冷陰極熒光燈的結(jié)構(gòu)以下參照附圖來(lái)詳細(xì)描述本發(fā)明的冷陰極熒光燈(CCFL)的優(yōu)選圖2是涉及優(yōu)選實(shí)施例的冷陰極熒光燈(CCFL)1的主要部分的示意圖。CCFL1的結(jié)構(gòu)基本上與使用常規(guī)技術(shù)制造的CCFL的結(jié)構(gòu)一致。
使用硅酸硼玻璃(SiO2-B2O3-Al2O3-K2O-TiO2)制成的發(fā)光管2具有大約0.4毫米的外徑、大約3.0毫米的內(nèi)徑、大約720毫米的總長(zhǎng)度。應(yīng)當(dāng)注意，發(fā)光管2的內(nèi)徑、外徑、總長(zhǎng)度不限于以上的數(shù)值。因?yàn)樵贑CFL1中的發(fā)光管2優(yōu)選為具有小直徑和薄壁，所以外徑通常設(shè)定在1.8-6.0毫米的范圍內(nèi)(內(nèi)徑1.4-5.0毫米)。
發(fā)光管2以大約6.0wt％(重量百分比)的濃度摻雜有氧化鈦?zhàn)鳛樽贤夤馕談?yīng)當(dāng)注意，該紫外光吸收劑不限于氧化鈦，可以是氧化鈰或氧化鋅。該紫外光吸收劑還可以是包括氧化鈦、氧化鈰和氧化鋅的一組材料中的一種或組合。
應(yīng)當(dāng)注意，紫外光吸收劑的摻雜量不限于大約6.0wt％(重量百分比)的濃度，可以在5.1-9.0wt％的范圍內(nèi)。如以下描述的實(shí)驗(yàn)清晰表明，使用該范圍可以充分地阻擋313nm的紫外光。實(shí)驗(yàn)結(jié)果還清晰表明，當(dāng)紫外光吸收劑的摻雜量低于5.1wt％時(shí)，不能充分地阻擋313nm的紫外光。相反，當(dāng)紫外光吸收劑的摻雜量超過(guò)9.0wt％時(shí)，由于紫外光吸收劑的影響，發(fā)光管2損失透明度并且變?yōu)槿榘咨纱藢?dǎo)致CCFL的亮度下降。
紫外光吸收劑的摻雜量最優(yōu)選為在5.5-6.5wt％的范圍內(nèi)，如以下描述的實(shí)驗(yàn)清晰表明，在充分阻擋313nm的紫外光的角度來(lái)看，該范圍是最佳的，同時(shí)不阻擋可見(jiàn)光范圍(380-450nm)內(nèi)的光。
可見(jiàn)光范圍內(nèi)的光的透射率可通常在發(fā)光管2中摻雜0-1.0wt％的澄清劑來(lái)提高，該澄清劑例如為氧化砷(As2O3)、氧化銻(Sb2O3)、氧化硫(SO3)、氟化物(F2)、和氯(Cl2)，以便提高玻璃的透明度。應(yīng)當(dāng)注意，摻雜超過(guò)1.0wt％的澄清劑將使得玻璃帶顏色，并且相反地降低可見(jiàn)光范圍內(nèi)的透光率。
發(fā)光管2在每一端由一塊玻璃珠3氣密密封。在發(fā)光管2的每一端附近，引線4由于該引線的鎢絲部分氣密地密封，以便穿過(guò)玻璃珠3，其中引線由鎢-鎳金屬絲制成并具有大約0.8毫米的直徑。另外，由鎳或鈮制成的蓋狀電極5裝接到每一引線4上位于發(fā)光管2內(nèi)的每一端處。應(yīng)當(dāng)注意，一塊玻璃珠3、引線4和電極5不限于上述結(jié)構(gòu)。
稀土熒光體6由紅、綠、藍(lán)熒光體(Y2O3:Eu，LaPO4:Ce，Tb，BaMgAl16O27:Eu，Mn)的混合物形成，該熒光體施加在發(fā)光管2的內(nèi)表面上。發(fā)光管2充有0.8-2.5毫克的汞和具有冷卻壓力為10kPa的氖-氬混合氣體(Ne+5％Ar)。
CCFLl在40-120kHz的照明頻率和3.5-8.5mA的燈電流下工作，使用了電子穩(wěn)定器(未示出)。
背光單元的結(jié)構(gòu)圖3是本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的直接照明式背光單元10的主要部分的示意圖。背光單元10的結(jié)構(gòu)基本上與使用常規(guī)技術(shù)制造的背光單元的結(jié)構(gòu)一致。
使用白PET(聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯)樹(shù)脂制成的殼體11由大致矩形的反射板12和多個(gè)圍繞該反射板設(shè)置的側(cè)板13形成。多個(gè)均勻間隔的CCFL1沿水平照明方向容納在殼體11內(nèi)，以便靠近反射板12。
使用PC(聚碳酸酯)樹(shù)脂制成的散射板14設(shè)置在殼體11中，以便面對(duì)反射板12，CCFL置于它們之間。在背光單元10中，相對(duì)于CCFL設(shè)置散射板14的側(cè)面是背光單元的發(fā)光側(cè)面，而相對(duì)于CCFL設(shè)置反射板12的側(cè)面是背光單元的光反射側(cè)面。使用PC樹(shù)脂制成的散射薄板15和使用丙烯酸樹(shù)脂制成的透鏡薄板16設(shè)置在散射板14的發(fā)光側(cè)面上，以便彼此重疊。
在采用背光單元10的LCD電視中，該電視的LCD面板17設(shè)置在透鏡薄板16的發(fā)光側(cè)面上。
應(yīng)當(dāng)注意，背光單元10不限于上述結(jié)構(gòu)。例如在32英寸的LCD電視采用的背光單元10的典型結(jié)構(gòu)中。在這種情況下，殼體的測(cè)量數(shù)值設(shè)定成大約740毫米的寬度、大約408毫米的長(zhǎng)度、大約19毫米的厚度。16個(gè)CCFL1以大約25.7毫米的等間距設(shè)置在殼體11內(nèi)，在該CCFL內(nèi)的發(fā)光管2均設(shè)定成大約4.0毫米的外徑、大約3.0毫米的內(nèi)徑、大約720毫米的總長(zhǎng)度。當(dāng)背光單元10以5.5mA的燈功率工作時(shí)，用透鏡薄板16可獲得大約8000cd(坎德拉)的表面亮度。
紫外光對(duì)散射板的影響圖4示出了在紫外光照射之后散射板14的光譜透射率。圖4中的線(0)示出了紫外光還未照射的初始狀態(tài)下散射板的光譜透射率，線(1)示出了用254nm、313nm、365nm的紫外光照射時(shí)的光譜透射率，線(2)示出了用313nm、365nm的紫外光照射時(shí)的光譜透射率，線(3)示出了用365nm的紫外光照射時(shí)的光譜透射率。
圖5是實(shí)驗(yàn)所使用的紫外光照射方法的示意圖。如圖5所示，散射板14設(shè)定在測(cè)試臺(tái)20上，并用紫外燈(20W×3個(gè)燈)發(fā)出的經(jīng)由紫外濾光器21的紫外光進(jìn)行大約500小時(shí)的照射。紫外濾光器21切斷特定波長(zhǎng)的紫外光，僅允許希望照射到散射板14上的目標(biāo)波長(zhǎng)的紫外光通過(guò)。
應(yīng)當(dāng)注意，紫外燈22的紫外光強(qiáng)度大約是用于32英寸的LCD電視的CCFL1(大約4.0毫米的外徑、大約3.0毫米的內(nèi)徑、大約720毫米的總長(zhǎng)度)的紫外光強(qiáng)度的50倍，使得可在短時(shí)間內(nèi)識(shí)別導(dǎo)致散射板14質(zhì)量變差/變色的波長(zhǎng)。
在圖4的圖表中，當(dāng)比較線(3)和(0)時(shí)，在可見(jiàn)光范圍內(nèi)的透射率沒(méi)有明顯的下降。這意味著365nm的紫外光不會(huì)對(duì)于散射板14的質(zhì)量變差和變色有明顯的影響。
另一方面，當(dāng)比較線(1)和(2)與線(0)時(shí)，在可見(jiàn)光范圍內(nèi)的透射率有明顯的下降。這意味著254nm和313nm的紫外光對(duì)于散射板14的質(zhì)量變差和變色有明顯的影響。應(yīng)當(dāng)注意，為了改善紫外光的阻擋，如果給定254nm的紫外光在常規(guī)CCFL內(nèi)已經(jīng)充分地被阻擋，則必須阻擋313nm的紫外光。
紫外光對(duì)反射板的影響圖6示出了在紫外光照射之后反射板12的光譜反射率。圖6中的線(0)示出了紫外光還未照射的初始狀態(tài)下反射板的光譜反射率，線(1)示出了用254nm、313nm、365nm的紫外光照射時(shí)的光譜反射率，線(2)示出了用313nm、365nm的紫外光照射時(shí)的光譜反射率，線(3)示出了用365nm的紫外光照射時(shí)的光譜反射率。
使用與散射板14的情況相同的方法使得紫外光照射到反射板12上。如圖5所示，反射板12設(shè)定在測(cè)試臺(tái)20上，并用紫外燈(20W×3個(gè)燈)發(fā)出的經(jīng)由紫外濾光器21的紫外光進(jìn)行大約500小時(shí)的照射。紫外濾光器21切斷特定波長(zhǎng)的紫外光，僅允許希望照射到反射板12上的目標(biāo)波長(zhǎng)的紫外光通過(guò)。
應(yīng)當(dāng)注意，紫外燈22的紫外光強(qiáng)度大約是用于32英寸的LCD電視的CCFL1(大約4.0毫米的外徑、大約3.0毫米的內(nèi)徑、大約720毫米的總長(zhǎng)度)的紫外光強(qiáng)度的50倍，使得可在短時(shí)間內(nèi)識(shí)別導(dǎo)致反射板12質(zhì)量變差/變色的波長(zhǎng)。
在圖6的圖表中，當(dāng)比較線(3)和(0)時(shí)，在可見(jiàn)光范圍內(nèi)的反射率沒(méi)有明顯的下降。這意味著365nm的紫外光不會(huì)對(duì)于反射板12的質(zhì)量變差和變色有明顯的影響。
另一方面，當(dāng)比較線(1)和(2)與線(0)時(shí)，在可見(jiàn)光范圍內(nèi)的反射率有明顯的下降。這意味著254nm和313nm的紫外光對(duì)于反射板12的質(zhì)量變差和變色有明顯的影響。如上所述，為了改善紫外光的阻擋，必須阻擋313nm的紫外光，這是因?yàn)?54nm的紫外光在常規(guī)CCFL內(nèi)已經(jīng)充分地被阻擋。
紫外光吸收劑的摻雜量對(duì)紫外光阻擋的影響圖7示出了摻雜有氧化鈦的硅酸硼玻璃的光譜透射率。
具有大約0.5毫米厚度的玻璃板通過(guò)使用摻雜有氧化鈦的硅酸硼玻璃制成，并且測(cè)量該玻璃板的光譜透射率。在圖7中的曲線(a)-(e)分別示出了摻雜有1.5wt％、3.0wt％、6.0wt％、9.0wt％、15.0wt％的氧化鈦的玻璃板的透射率。
以下首先描述氧化鈦摻雜量的下限。
對(duì)于曲線(a)，313nm的紫外光的透射率是大約50％，這意味著僅有大約50％的313nm的紫外光被阻擋。因此當(dāng)氧化鈦的摻雜量為1.5wt％時(shí)，紫外光阻擋效果是不充分的。
另一方面，對(duì)于曲線(b)，313nm的紫外光的透射率是大約10％，這意味著有大約90％的313nm的紫外光被阻擋。在CCFL1中，313nm的紫外光被稀土熒光體部分地阻擋，這意味著如果有大約90％的313nm的紫外光被發(fā)光管2阻擋，則對(duì)于CCFL1而言紫外光幾乎被完全地阻擋。
然而，所希望的是，紫外光的阻擋效果盡可能地高，以便防止散射板14和反射板12的質(zhì)量變差或變色，并沒(méi)有不均勻的熒光體施加的不利影響的風(fēng)險(xiǎn)。如此實(shí)施的實(shí)驗(yàn)澄清了313nm的紫外光被熒光體6阻擋的程度，基于該結(jié)果來(lái)規(guī)定發(fā)光管2的紫外光透射率的要求。圖8示出了熒光體薄膜厚度分別與CCFL亮度和313nm的紫外光的透射率的關(guān)系。
圖8中的曲線(a)示出了熒光體6的薄膜厚度與CCFL1亮度的關(guān)系。由曲線(a)可以知道，為了獲得對(duì)于CCFL1在商業(yè)使用上所需的亮度(相對(duì)亮度+95％)，熒光體6的薄膜厚度需要在10-30微米的范圍內(nèi)。
圖8中的曲線(b)示出了熒光體6的薄膜厚度與313nm的紫外光的關(guān)系。由曲線(b)可以知道，當(dāng)熒光體6具有大于所需范圍(10-30微米)的薄膜厚度時(shí)，313nm的紫外光的透射率是95％或低于95％。
這些結(jié)果意味著，對(duì)于具有商業(yè)使用的所需亮度等級(jí)的CCFL1，熒光體6阻擋至少5.0％的313nm的紫外光，如果發(fā)光管2的紫外光透射率保持在5.0％或低于5.0％，則313nm的紫外光的透射率對(duì)于CCFL1整體可減小到大致0％，這可有效地抑制散射板14和反射板12的任何質(zhì)量變差或變色。
隨后對(duì)實(shí)現(xiàn)313nm紫外光的透射率為5.0％所需的氧化鈦摻雜量進(jìn)行研究。圖9示出了氧化鈦摻雜量與313nm紫外光的透射率之間的關(guān)系。如圖9清晰所示，當(dāng)氧化鈦的摻雜量為5.1％或更高時(shí)，313nm紫外光的透射率落入所需的范圍(≤5％)。因此我們知道，為了有效地防止散射板14和反射板12的任何質(zhì)量變差或變色，發(fā)光管2需要至少摻雜5.1％的氧化鈦。
以下將描述對(duì)于氧化鈦的摻雜量的上限。
為了實(shí)現(xiàn)CCFL1的實(shí)際亮度等級(jí)，在380nm波長(zhǎng)處的透射率需為70％或更高。在圖7中，對(duì)于9.0％的摻雜量的曲線(d)，在380nm處的透射率為70％。從曲線(d)中可以知道，當(dāng)380nm處的透射率為70％或更高時(shí)，在545nm處透射率沒(méi)有下降，該波長(zhǎng)是對(duì)應(yīng)于綠熒光體的發(fā)射峰值的波長(zhǎng)，這具有最大的亮度效果。因此，在實(shí)際使用中氧化鈦的摻雜量的上限是9.0％。
然而，一旦氧化鈦的摻雜量超過(guò)9.0wt％，紫外光透射率將下降，如相對(duì)于15wt％的摻雜量的曲線(e)所示。對(duì)于曲線(e)，在綠熒光體的發(fā)射峰值545nm處透射率的下降導(dǎo)致亮度的明顯降低。
這意味著為了實(shí)現(xiàn)CCFL1的實(shí)際亮度等級(jí)，氧化鈦的摻雜量需為9.0wt％或低于9.0wt％。應(yīng)當(dāng)注意，對(duì)于曲線(d)和(e)，313nm紫外光的透射率大致為0％，由此313nm的紫外光幾乎被完全地阻擋。
從以上的描述中我們知道，對(duì)于將氧化鈦摻雜到發(fā)光管2中而言5.1-9.0wt％是適當(dāng)?shù)姆秶⑶以谠摲秶鷥?nèi)且在不降低亮度的情況下可充分地阻擋導(dǎo)致散射板14和反射板12質(zhì)量變差和變色的313nm的紫外光。
另外，對(duì)于給定相對(duì)于6.0％摻雜量的曲線(c)，其示出了在波長(zhǎng)380nm附近的透射率沒(méi)有下降到低于75％，從充分地阻擋313nm的紫外光同時(shí)盡可能少地阻擋可見(jiàn)光范圍(380-450nm)內(nèi)的光的角度來(lái)看，氧化鈦的摻雜量最好設(shè)定在5.1-6.0wt％的范圍內(nèi)。
氧化鈦的摻雜量對(duì)紫外光強(qiáng)度的影響圖10比較了CCFL的紫外光強(qiáng)度。圖10中的曲線(a)示出了使用摻雜有6.0wt％的氧化鈦的發(fā)光管2的CCFL1的紫外線強(qiáng)度，而曲線(b)示出了使用摻雜0.5wt％的氧化鈦的發(fā)光管的CCFL的紫外線強(qiáng)度。應(yīng)當(dāng)注意，紫外光強(qiáng)度是通過(guò)將紫外光絕對(duì)強(qiáng)度除以亮度等級(jí)而計(jì)算出的。另外應(yīng)當(dāng)注意，在此發(fā)光管2通過(guò)使用硅酸硼玻璃(70wt％SiO2-17wt％B2O3-5wt％Al2O3-2wt％K2O-6.0wt％TiO2+堿土金屬氧化物)制成。
在圖10中，曲線(a)所示的紫外光強(qiáng)度與曲線(b)相比在313nm附近明顯地降低，這意味著實(shí)際上沒(méi)有313nm的紫外光從摻雜有6.0wt％的氧化鈦的發(fā)光管2中發(fā)射出來(lái)。因此可以得到結(jié)論，如果氧化鈦的摻雜量是6.0wt％，則313nm的紫外光被充分地阻擋。
應(yīng)當(dāng)注意，對(duì)應(yīng)于曲線(a)的CCFL1的亮度是23200cd/m2，而對(duì)應(yīng)于曲線(b)的CCFL的亮度是23500cd/m2。因此可以得到結(jié)論，即使發(fā)光管2摻雜有6.0wt％的氧化鈦，CCFL1的亮度也幾乎保持不受影響。
背光單元的表面亮度隨時(shí)間的變化圖11比較背光單元的亮度保持率。在圖11中，曲線(a)和(b)按時(shí)間示出了背光單元的表面亮度的保持率。對(duì)應(yīng)于曲線(a)的背光單元10設(shè)置有CCFL1，其使用摻雜6.0wt％的氧化鈦的發(fā)光管2。對(duì)應(yīng)于曲線(b)的背光單元設(shè)置有CCFL，其使用摻雜0.5wt％的氧化鈦的發(fā)光管。應(yīng)當(dāng)注意，在此發(fā)光管2通過(guò)使用硅酸硼玻璃(70wt％SiO2-17wt％B2O3-5wt％Al2O3-2wt％K2O-6.0wt％TiO2+堿土金屬氧化物)制成。
如圖11清晰所示，與對(duì)應(yīng)于曲線(b)的背光單元相比，明顯抑制了對(duì)應(yīng)于曲線(a)的背光單元10的表面亮度保持率隨工作時(shí)間的任何降低。因此可以得到結(jié)論，背光單元10的壽命比曲線(b)的背光單元長(zhǎng)。
應(yīng)當(dāng)注意，在大約4000工作小時(shí)之后對(duì)曲線(a)和(b)的背光單元的散射板和反射板的質(zhì)量變差和變色進(jìn)行視覺(jué)檢查，對(duì)于對(duì)應(yīng)于曲線(a)的背光單元10而言，散射板14和反射板12絕對(duì)沒(méi)有明顯的質(zhì)量變差或變色，然而對(duì)于對(duì)應(yīng)于曲線(b)的背光單元而言，射板14和反射板12的質(zhì)量變差或變色是明顯的。
如上所述，由于313nm的紫外光被充分地阻擋，因此優(yōu)選實(shí)施例的CCFL1能夠有效地防止在設(shè)置有CCFL1的背光單元10中的散射板14、反射板12、散射薄板15、透鏡薄板16的任何質(zhì)量變差或變色。因此，背光單元10具有長(zhǎng)壽命，在使用過(guò)程中表面亮度的任何降低被明顯地抑制。
盡管本發(fā)明基于CCFL和背光單元的優(yōu)選實(shí)施例來(lái)詳細(xì)描述，但是本發(fā)明不限于該優(yōu)選實(shí)施例。
LCD電視的高清晰度技術(shù)特別近年來(lái)已經(jīng)被開(kāi)發(fā)，如果給定高清晰度的LCD電視需要比常規(guī)LCD電視更小的孔徑比以及高的表面亮度，通過(guò)增加了CCFL的數(shù)量使得背光單元的表面亮度大大提高。
以這種方式提高背光單元的表面亮度使得254nm和313nm的紫外光的量增大，這嚴(yán)重地使得散射板和反射板質(zhì)量變差并變色，并相反地導(dǎo)致背光單元的表面亮度下降。然而，依據(jù)本發(fā)明可解決該問(wèn)題。
另外，雖然近年來(lái)對(duì)于長(zhǎng)壽命的LCD電視的需求快速增加，例如LCD電視需要具有超過(guò)6000小時(shí)的使用壽命，但是通過(guò)使用本發(fā)明的CCFL可延長(zhǎng)LCD電視的壽命，這是因?yàn)槊黠@地抑制了背光單元的表面亮度的下降。
本發(fā)明的CCFL和背光單元可用于LCD電視和其它的LCD顯示裝置，并且特別適用于大型的LCD電視、大型的LCD監(jiān)視器、和高清晰度的LCD電視，它們?cè)O(shè)置有采用PC樹(shù)脂散射板的直接照明式的背光單元。
本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明已經(jīng)參照特定實(shí)施例進(jìn)行了描述，這對(duì)于本發(fā)明的示意性的，而不理解成限定性的。本發(fā)明可以其它的形式來(lái)實(shí)現(xiàn)。其它變型、改變、變化的實(shí)施例也在后附的權(quán)利要求的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種冷陰極熒光燈，其包括由硅酸硼玻璃制成的發(fā)光管，該硅酸硼玻璃摻雜有范圍在5.1-9.0wt％(重量百分比)內(nèi)的紫外光吸收劑；涂覆在該發(fā)光管的內(nèi)表面上的熒光體；封裝在該發(fā)光管內(nèi)的汞；以及封裝在該發(fā)光管內(nèi)的作為緩沖氣體的稀有氣體。
2.如權(quán)利要求1所述的冷陰極熒光燈，其特征在于，該紫外光吸收劑是從包括氧化鈦、氧化鈰、和氧化鋅的一組材料中選擇的至少一種。
3.一種直接照明式背光單元，其包括冷陰極熒光燈，該冷陰極熒光燈具有由硅酸硼玻璃制成的發(fā)光管，該硅酸硼玻璃摻雜有范圍在5.1-9.0wt％(重量百分比)內(nèi)的紫外光吸收劑；涂覆在該發(fā)光管的內(nèi)表面上的熒光體；封裝在該發(fā)光管內(nèi)的汞；以及封裝在該發(fā)光管內(nèi)的作為緩沖氣體的稀有氣體。
4.一種直接照明式背光單元，其包括冷陰極熒光燈，該冷陰極熒光燈具有由硅酸硼玻璃制成的發(fā)光管，該硅酸硼玻璃摻雜有范圍在5.1-9.0wt％(重量百分比)內(nèi)的紫外光吸收劑；涂覆在該發(fā)光管的內(nèi)表面上的熒光體；封裝在該發(fā)光管內(nèi)的汞；以及封裝在該發(fā)光管內(nèi)的作為緩沖氣體的稀有氣體，該紫外光吸收劑是從包括氧化鈦、氧化鈰、和氧化鋅的一組材料中選擇的至少一種。
5.一種直接照明式背光單元，其包括多個(gè)冷陰極熒光燈，每一冷陰極熒光燈具有由硅酸硼玻璃制成的發(fā)光管，該硅酸硼玻璃摻雜有范圍在5.1-9.0wt％(重量百分比)內(nèi)的紫外光吸收劑；涂覆在該發(fā)光管的內(nèi)表面上的熒光體；封裝在該發(fā)光管內(nèi)的汞；和封裝在該發(fā)光管內(nèi)的作為緩沖氣體的稀有氣體；以及由聚碳酸酯制成的散射板，該散射板相對(duì)于所述多個(gè)冷陰極熒光燈設(shè)置在該背光單元的發(fā)光側(cè)面上。
6.一種直接照明式背光單元，其包括多個(gè)冷陰極熒光燈，每一冷陰極熒光燈具有由硅酸硼玻璃制成的發(fā)光管，該硅酸硼玻璃摻雜有范圍在5.1-9.0wt％(重量百分比)內(nèi)的紫外光吸收劑；涂覆在該發(fā)光管的內(nèi)表面上的熒光體；封裝在該發(fā)光管內(nèi)的汞；和封裝在該發(fā)光管內(nèi)的作為緩沖氣體的稀有氣體，該紫外光吸收劑是從包括氧化鈦、氧化鈰、和氧化鋅的一組材料中選擇的至少一種；以及由聚碳酸酯制成的散射板，該散射板相對(duì)于所述多個(gè)冷陰極熒光燈設(shè)置在該背光單元的發(fā)光側(cè)面上。
全文摘要
一種冷陰極熒光燈，其包括由硅酸硼玻璃制成的發(fā)光管，該硅酸硼玻璃摻雜有范圍在5.1－9.0wt％(重量百分比)內(nèi)的紫外光吸收劑；涂覆在該發(fā)光管的內(nèi)表面上的熒光體；封裝在該發(fā)光管內(nèi)的汞；以及封裝在該發(fā)光管內(nèi)的作為緩沖氣體的稀有氣體。除254nm的紫外光之外還充分地阻擋313nm的紫外光，由此使得可低成本地提供冷陰極熒光燈，該冷陰極熒光燈不會(huì)導(dǎo)致背光單元的表面亮度的下降。
文檔編號(hào)F21Y101/00GK1617293SQ20041009239
公開(kāi)日2005年5月18日 申請(qǐng)日期2004年11月10日 優(yōu)先權(quán)日2003年11月10日
發(fā)明者松尾和尋, 山田顯二 申請(qǐng)人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社