CN100590781C - 无电极型平面介质阻挡放电荧光灯及其制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无电极型平面介质阻挡放电荧光灯及其制作方法。该荧光灯在两片玻璃基板内侧面均配置了荧光粉层，后玻璃基板上配置了障壁和边框作为支撑体。将前后两基板对位、封接成一个整体，内充一定压力的惰性气体。在前后玻璃基板外表面上各密封一层透明水膜或涂覆一层固体导电物质作为导电介质，直接以前后玻璃基板作为介质阻挡放电层。在高频交变电压的作用下，产生等离子体，激发荧光粉稳定发光。本发明减少了热处理过程，最大限度的保护了玻璃基板的机械强度和表面平整度。利用本发明所制作的产品，明显降低成本，工艺简化，提高生产效率，尤其适于平板光源在大尺寸品种生产上的工业化。

Description

无电极型平面介质阻挡放电荧光灯及其制作方法

技术领域

本发明涉及平板显示器和平面照明光源制造技术领域，属于一种平板荧光灯，特别涉及一种可用作液晶显示器(LCD)背光源和无污染照明光源的平面介质阻挡放电荧光灯，具体是一种无电极型平面介质阻挡放电荧光灯及其制作方法。

背景技术

近几年平板显示技术发展迅速，平板显示产业在信息产业中仅次于微电子产业，已成为光电子技术的龙头产业。在众多的平板显示器家族中，无论是在技术发展速度方面，还是在市场占有量方面，液晶显示器均遥遥领先。液晶显示器是目前唯一在亮度、对比度、色彩、功耗、寿命、体积、重量等综合性能方面全面赶上和超过阴极射线管(CRT)的平板显示器件。但是液晶是一种被动发光的显示器件，本身不发光，它依靠背光源将光线穿过显示面板，展现静止的图形和运动的图像。因此，背光源的技术直接影响到液晶显示的画质。目前LCD背光源品种繁多，性能上也存在差异。从发光机理上，通常可将背光源分为荧光灯型背光源和非荧光灯型背光源；从外观形状上，背光源又可分为圆管型和平板型背光源，前者也可以称为传统型背光源，而后者是近年来才研制出的新型背光源。由于冷阴极荧光灯(CCFL)具有轻、薄、亮度高的优点，目前在液晶显示器件上得到了广泛的应用。尽管该技术应用多年，已经相当成熟，但随着时间的推移，它的缺陷也变得日益明显。冷阴极荧光灯属于管状光源，为了将光线均匀散布在液晶面板各个区域，就要求动用一套包括反射板、导光板、光学扩散片、棱镜片的辅助组件，从而使体系复杂，成本提高。但即便如此，常规型LCD要做到亮度均匀也较为困难，加之结构复杂，背光模组很难实现较薄的厚度。更重要的是，冷阴极荧光灯工作温度范围较窄；另外，冷阴极荧光灯使用寿命并不算长，许多LCD产品在使用几年后亮度明显变低。为此，近年来出现了平板背光源，由于该光源为面光源，不需要辅助组件便可实现均匀发光，加之具有亮度高、寿命长、工作温度范围宽以及不含汞等优点，可望代替CCFL冷阴极荧光灯作为LCD背光源。该光源通过激发惰性气体实现荧光粉发光，遵循共平面和非共平面介质阻挡放电原理。共平面介质阻挡放电荧光灯的典型结构为：由前后玻璃基板组成，前玻璃基板的内侧面喷涂一薄层荧光粉，后玻璃基板的内侧面配置有条状金属电极，在其两侧边上以一定的间距排列着许多小突起，这些小突起的存在一方面可减小阴阳两极间的距离，另一方面使体系放电时能在小突起处产生尖端效应，增加电极间的场强，防止正柱收缩的发生。电极上覆盖介质阻挡放电层，在介质层和裸露的玻璃基板上覆盖一层均匀的反射层，反射层上覆盖荧光粉层。前后基板间由障壁作为支撑体以保持一定的空间厚度，以边框实现整个系统的密封，内充一定压力的惰性气体。非共平面介质阻挡放电荧光灯的典型结构与共平面介质阻挡放电荧光灯类似，所不同的是把阴阳电极分别制作在前后玻璃基板的内表面上。

图1是现有技术所制作的一种共平面介质阻挡放电荧光灯平面示意(a)及内部结构剖面图(b)。它由前玻璃基板1和后玻璃基板2组成，前玻璃基板1的内侧面涂覆有荧光粉层3。后玻璃基板2上印刷有两种交错分布的条状金属电极10和电极11。除靠近边框处为单条状分布外，电极10均为双条带状；电极11为单条带状，并且在其两侧边上分布着许多小突起13，电极上均覆盖有介质阻挡放电层12，在介质层上覆盖一层反射层7，最后，反射层上覆盖荧光粉层3。通过丝网印刷或喷涂方法得到以上各涂层，然后烧结除去粘结剂以获得各层对涂覆基底的吸附。前玻璃基板1和后玻璃基板2之间通过障壁4保持一定的间距，周边用低熔点玻璃边框5将它们封接在一起，内部充入惰性气体，一般为氙气或氙气的混合气体。从条状金属电极10和电极11上各焊接出一根金属铜导线8，与驱动信号9相连。

图2是现有技术所制作的一种共平面介质阻挡放电荧光灯的工艺流程示意图。由于条状金属电极层、介质阻挡放电层、反射层和荧光粉层是逐步形成的，而这些涂层主要通过印刷或喷涂然后烧结的方法得到干膜，所以就需要不断地对整个系统进行重复的烧结、冷却。期间后玻璃基板作为最底层的支撑体，需要经受一次次的烧结、冷却等热处理过程，其机械强度和表面平整度必将受到较大的损害，所以该工艺很难实现此类平板光源的大规模和大尺寸工业化生产。

经在现有的信息系统和网络中检索，尚未发现有与本发明完全相同的文献或报道。

发明内容

本发明的目的是克服上述技术和平板背光源存在的缺点和不足，提供一种生产无电极型平面介质阻挡放电荧光灯经济简易的制作方法，该方法只进行一两次烧结、封接过程，利用玻璃基板既作为体系的主要承载体，又作为介质阻挡放电体，利用透明水膜或透明固体导电介质作为导电层，然后在具有特定波形的电压驱动下实现荧光粉激发发光。降低了制作成本，简化了制作工艺。制作的无电极型平面介质阻挡放电荧光灯能高效稳定发光，表面平整度高，变形小，机械强度高，生产成本低，能实现大尺寸产品和大规模工业化生产。

本发明的基本构思是：1、减少或避免使用贵重金属电极，以降低制作成本；2、尽可能多的减少烧结的次数，以保护玻璃基板的机械强度和表面平整度；3、最大限度的利用玻璃基板，使其具有多重功能。

本发明的实现还在于：一种无电极型平面介质阻挡放电荧光灯，包括前玻璃基板和后玻璃基板，在两片玻璃板内侧面均配置有荧光粉层，后玻璃基板上配置障壁和边框作为支撑体，将前后玻璃基板对位、封接成一个整体，内部充入一定压力的惰性气体，其特征在于：前后玻璃基板的外表面上各附加一层透明导电介质层，该透明导电介质层不具有任何电极形状，为连续的片状，后玻璃基板的透明导电层外表面配置反光层，前后玻璃基板作为介质阻挡放电层，在高频交变电压的作用下，产生等离子体，激发荧光粉稳定发光。

本发明采用在前后玻璃基板的外表面上各附加一层透明导电介质层，后玻璃基板的透明导电层外表面配置反光层的技术方案，实现了该无极平面介质阻挡放电荧光灯作为LCD平板背光源、平板光源使用时能够高效稳定发光，并成功避免使用了贵重金属电极，降低了制作成本；前后玻璃基板作为介质阻挡放电层，有效利用了玻璃基板，使其既作为体系的主要承载体，又作为介质阻挡放电体，具有多重功能。所以本发明从不同的环节都进行了优化设计，保证了性能，大大降低了成本。

本发明的实现还在于前后玻璃基板的外表面上附加的透明导电介质层是由密封一层透明水膜构成。透明导电介质层既保证了透光性，又具备导电介质层的作用。

本发明的实现还在于前后玻璃基板的外表面上附加的透明导电介质层是直接在前后玻璃基板的外表面各涂覆一层透明固体导电物质构成。

本发明的实现还在于：前后玻璃基板的外表面上附加的透明导电介质层是由密封一层透明水膜构成的透明导电介质层的透明水膜是普通工业用水、日常饮用水。采用普通工业用水、日常饮用水作透明水膜，不仅成本低，环保且易于更换和来源广，易于实现。

本发明的实现还在于：透明固体导电物质是氧化锡铟(ITO)薄膜。

本发明的实现还在于：后玻璃基板上配置障壁和边框为透明状，且形状不固定，障壁和边框或通过低熔点玻璃粉与后玻璃基板粘结，或通过刻蚀后玻璃基板的方法直接实现，此时障壁和边框与后玻璃基板为一完全的整体。

本发明的实现还在于：后玻璃基板上配置障壁和边框为非透明状，且形状不固定，障壁和边框或通过低熔点玻璃粉与后玻璃基板粘结，或通过刻蚀后玻璃基板的方法直接实现，此时障壁和边框与后玻璃基板为一完全的整体。

本发明还是一种无电极型平面介质阻挡放电荧光灯的制作方法，其实现在于：前后玻璃基板的外表面上各附加一层透明导电介质层，后玻璃基板的透明导电介质层外表面配置反光层，直接以前后玻璃基板作为介质阻挡放电层，具体的制作步骤包括有：

一.荧光灯的前后玻璃基板内侧面均喷涂、烧结有荧光粉层；

二.后玻璃基板上或刻蚀或烧结障壁和边框作为支撑体；

三.将前后两玻璃基板对位、封接成一个整体，内充一定压力的惰性气体；

四.前后玻璃基板外表面上各附加一层透明导电介质层，附加的一层透明导电介质层或由密封一层透明水膜或由涂覆一层ITO固体导电物质作为导电介质；

五.后玻璃基板的透明导电层外表面上配置反光层，直接以前后玻璃基板作为介质阻挡放电层；

六.在高频交变电压的作用下，产生等离子体，激发荧光粉稳定发光。

本发明减少了制作过程中的热处理过程，使玻璃基板避免了反复多次被高温烧结，从而保护了玻璃基板的机械强度和表面平整度。利用本发明所制作的产品，明显降低成本，工艺简化，生产效率提高，尤其适用于平板背光源、平板光源在大尺寸品种生产上的工业化。

本发明作为一种无电极型平面介质阻挡放电荧光灯的制作方法，其实现还在于：所说的密封一层透明水膜是在前后玻璃基板外表面贴上一片超薄玻璃板，周围用紫外光固化胶进行密封，形成具有一定厚度的空腔，然后从预留的小孔处注入水，所说的后玻璃基板的透明导电层外表面上配置反光层是或电镀或粘接反光层于后玻璃基板的透明导电层外表面上。

本发明作为一种无电极型平面介质阻挡放电荧光灯的制作方法，其实现还在于：所说的前后玻璃基板外表面上透明固体导电介质层的附加，是通过透明导电胶将氧化锡铟(ITO)薄膜粘接到后玻璃基板外表面，或通过真空溅射在后玻璃基板外表面直接制作ITO玻璃。

由于本发明通过在前后玻璃基板的内表面上涂敷一层荧光粉，然后在前后玻璃基板的外表面各附加密封一薄层水膜或透明固体导电介质，在后玻璃基板上的透明导电介质层外表面配置反光层。本发明在制作过程中尽可能多的减少了烧结的次数，在最大程度上保护了玻璃基板的机械强度和表面平整度；此外，有效利用了玻璃基板，使其具有介质阻挡放电功能，从而再次避免了介质阻挡层的喷涂、烧结制作。故本发明的制作的工艺简单，制备出的平面介质阻挡放电荧光灯，乃至平板背光源和平板光源；实现了无电极，避免了使用贵金属，大大降低了成本，简化了工艺，解决了加工过程中，玻璃基板一起进行反复烧结处理，难以除去内应力，破坏样品的机械强度以及当玻璃基板尺寸较大时，容易发生变形的技术难题，使用本发明生产的无电极型平面介质阻挡放电荧光灯表面平整度高，成本低，更易实现这类平板光源在大尺寸品种上的工业化生产。

附图说明：

图1(a)是现有技术制作的一种共平面介质阻挡放电荧光灯平面示意图；

图1(b)是图1(a)的内部结构剖面示意图；

图2是现有技术制作的一种共平面介质阻挡放电荧光灯的工艺流程示意图；

图3(a)是本发明所制作的一种无极平面介质阻挡放电荧光灯的外观示意图；

图3(b)是本发明制作的无极平面介质阻挡放电荧光灯的内部结构剖面示意图；

图4是本发明制作无极平面介质阻挡放电荧光灯的工艺流程示意图；

图5是本发明涉及的障壁支撑体的几种形状图，其中：图5(a)为直线带状，图5(b)为曲线带状；

图6是本发明刻蚀有障壁和边框的后玻璃基板内表面的示意图，其中：图6(a)障壁为直线带状，图6(b)障壁为曲线带状；

图7是本发明驱动信号9的形状示意图。

具体实施方式：

下面结合附图以具体实施方式对本发明进行详细说明

实施例1：

参见图3，本发明是一种无极平面介质阻挡放电荧光灯，其外观如图3(a)所示意，其内部结构剖面结构如图3(b)所示，无极平面介质阻挡放电荧光灯包括前玻璃基板1和后玻璃基板2，前玻璃基板1和后玻璃基板2之间通过障壁4保持一定的间距，障壁4采用曲线状，参见图5(b)。周边用低熔点玻璃边框5将它们封接在一起。在两片玻璃板内侧面均配置有荧光粉层3，通过丝网印刷方法得到荧光粉涂层，然后烧结除去粘结剂以获得荧光粉层对玻璃基板的吸附。后玻璃基板2上配置障壁和边框作为支撑体，将前后玻璃基板对位、封接成一个整体，内部充入一定压力的惰性气体，一般为氙气或氙气的混合气体。在前后玻璃基板的外表面上各附加一层透明导电介质层6，该透明导电介质层6不具有任何电极形状，为连续的片状，后玻璃基板2在的透明导电层6外表面还配置有反光层7，前后玻璃基板作为介质阻挡放电层。前后玻璃基板对位封接成一个整体，形成无极平面介质阻挡放电荧光灯产品，参见图3。在透明导电介质层6上或在前后玻璃基板外表面边缘焊接出金属铜导线8，周围用紫外光固化胶进行密封，金属铜导线8与驱动信号9相连，驱动信号9见图7。在高频交变电压的作用下，产生等离子体，激发荧光粉稳定发光。

本发明避免了金属电极层和介质阻挡放电层的制作，减少了热处理过程，最大限度的保护了玻璃基板的机械强度和表面平整度。

实施例2：

总体结构同实施例1，只是在两片玻璃基板内侧面均配置有荧光粉层3，是通过喷涂方法得到荧光粉涂层。障壁4采用直线状，参见图5(a)。

实施例3：

总体结构同实施例1或实施例2，透明导电介质层6由密封一层透明水膜构成导电介质层，该导电介质层可以通过在前后玻璃基板外表面贴上一片超薄玻璃板，周围用紫外光固化胶进行密封，形成具有一定厚度的空腔，然后从预留的小孔处注入水的办法实现。该方法避免了贵重金属电极的印刷和烧结，不仅节约了制作成本，而且减少了烧结对玻璃基板的破坏，同时使得工艺大大简化。

实施例4：

总体结构同实施例3，透明导电介质层6由直接在后玻璃基板的外表面涂覆一层透明固体导电物质。

实施例5：

总体结构同实施例3，透明水膜是普通工业用水、日常饮用水。

实施例6：

总体结构同实施例4，透明导电介质层由直接在后玻璃基板的外表面涂覆一层透明固体导电物质构成，该透明固体导电层通过透明导电胶将氧化锡铟(ITO)薄膜粘接到后玻璃基板外表面。

实施例7：

总体结构同实施例6，透明固体导电层是通过真空溅射在后玻璃基板外表面直接制作ITO玻璃的办法实现。

以上实施例可见本发明的整体结构的设计，在荧光灯中不再设有电极。避免了贵重金属电极的印刷和烧结，不仅节约了制作成本，而且减少了烧结对玻璃基板的破坏，从而使工艺大大简化。

实施例8：总体结构同实施例1～7，后玻璃基板上配置障壁4和边框5为透明状，且形状不固定。后玻璃基板2上配置的障壁4和边框5与后玻璃基板2是独立的，它们通过低熔点玻璃粉焊接在一起，如图5所示。

实施例9：总体结构同实施例1～7，后玻璃基板上配置障壁4和边框5为非透明状，且形状不固定。后玻璃基板上配置的障壁和边框与后玻璃基板是独立的，它们通过低熔点玻璃粉焊接在一起，如图5所示。

实施例10：总体结构同实施例1～7，后玻璃基板上配置障壁4和边框5为透明状，且形状不固定。后玻璃基板上配置的障壁和边框与后玻璃基板是一体的，障壁和边框的形状通过刻蚀后玻璃基板实现，如图6所示。

实施例11：总体结构同实施例1～7，后玻璃基板上配置障壁4和边框5为非透明状，且形状不固定。后玻璃基板上配置的障壁和边框与后玻璃基板是一体的，障壁和边框的形状通过刻蚀后玻璃基板实现，如图6所示。

实施例12：本发明同时还是一种无电极型平面介质阻挡放电荧光灯的制作方法，其特征在于：前后玻璃基板的外表面上各附加一层透明导电介质层，后玻璃基板2的透明导电介质层6外表面配置反光层7，直接以前后玻璃基板作为介质阻挡放电层，具体的工艺流程包括有：

一.荧光灯的前后玻璃基板内侧面均喷涂、烧结有荧光粉层3；

二.后玻璃基板2上或刻蚀或烧结障壁4和边框5作为支撑体；

三.将前后两玻璃基板对位、封接成一个整体，内充一定压力的惰性气体；

四.前后玻璃基板外表面上各附加一层透明导电介质层6，附加的一层透明导电介质层6是由密封一层透明水膜作为导电介质；

五.后玻璃基板的透明导电层6外表面上配置反光层7，直接以前后玻璃基板作为介质阻挡放电层；

六.在高频交变电压的作用下，产生等离子体，激发荧光粉稳定发光。

整个制作过程仅涉及到荧光粉层的涂覆烧结和前后玻璃基板的对位密封烧结，与图2中描述的共平面介质阻挡放电荧光灯的现有技术制作工艺相比，本发明技术中涉及到的烧结次数明显减少，这样就大大减弱了热处理对玻璃基板机械强度和表面平整度的破坏作用，加之工艺程序大大简化，所以本发明更易实现该平板电光源的工业化生产。

实施例13：

具体工艺流程同实施例12，密封一层透明水膜是在前后玻璃基板外表面贴上一片超薄玻璃板，周围用紫外光固化胶进行密封，形成具有一定厚度的空腔，然后从预留的小孔处注入水；所说的后玻璃基板2的透明导电层6外表面上配置反光层7是电镀反光层于后玻璃基板2的透明导电层6外表面上。

实施例14：参见图4，具体工艺流程同实施例12，前后玻璃基板外表面上附加的一层透明导电介质层6是涂覆一层ITO薄膜作为导电介质；后玻璃基板2的透明导电层6外表面上配置反光层7是粘接反光层于后玻璃基板2的透明导电层6外表面上。

实施例15：

具体工艺流程同实施例12，前后玻璃基板外表面上透明固体导电介质层6的附加，是通过透明导电胶将氧化锡铟(ITO)薄膜粘接到后玻璃基板2外表面。

实施例16：

具体工艺流程同实施例15，前后玻璃基板外表面上透明固体导电介质层6的附加，是通过真空溅射在后玻璃基板2外表面直接制作ITO玻璃。

由以上实施图例可以看出，本发明专利所制作的无极平板荧光灯，由于成功避免使用了贵重金属电极，所以大大降低了制作成本；另外，制作过程中尽可能多的减少了烧结的次数，在最大程度上保护了玻璃基板的机械强度和表面平整度；此外，有效利用了玻璃基板，使其具有介质阻挡放电功能，从而再次避免了介质阻挡层的喷涂、烧结制作。所有结果表明，本发明更易实现这类平板光源在大尺寸品种上的工业化生产。

Claims (10)

1.一种无电极型平面介质阻挡放电荧光灯，包括前玻璃基板和后玻璃基板，在两片玻璃板内侧面均配置有荧光粉层，后玻璃基板上配置障壁和边框作为支撑体，将前后玻璃基板对位、封接成一个整体，内部充入一定压力的惰性气体，其特征在于：前后玻璃基板的外表面上各附加一层透明导电介质层(6)，该透明导电介质层(6)为连续的片状，后玻璃基板(2)的透明导电介质层(6)外表面配置反光层(7)，前后玻璃基板作为介质阻挡放电层，在高频交变电压的作用下，产生等离子体，激发荧光粉稳定发光。

2.根据权利要求1所述的无电极型平面介质阻挡放电荧光灯，其特征在于：所述的透明导电介质层(6)由密封一层透明水膜构成。

3.根据权利要求(1)所述的无电极型平面介质阻挡放电荧光灯，其特征在于：所说的透明导电介质层(6)由直接在后玻璃基板的外表面涂覆一层透明固体导电物质构成。

4.根据权利要求2所述的无电极型平面介质阻挡放电荧光灯，其特征在于：所说的透明水膜是普通工业用水、日常饮用水。

5.根据权利要求3所述的无电极型平面介质阻挡放电荧光灯，其特征在于：所说的透明固体导电物质是氧化锡铟(ITO)薄膜。

6.根据权利要求1或2或3或4或5所述的无电极型平面介质阻挡放电荧光灯，其特征在于：所说的后玻璃基板(2)上配置障壁(4)和边框(5)为透明状，障壁(4)和边框(5)或通过低熔点玻璃粉与后玻璃基板粘结，或通过刻蚀后玻璃基板的方法直接实现，此时障壁(4)和边框与后玻璃基板(2)为一完全的整体。

7.根据权利要求1或2或3或4或5所述的无电极型平面介质阻挡放电荧光灯，其特征在于：所说的后玻璃基板(2)上配置障壁(4)和边框(5)为非透明状，障壁(4)和边框(5)或通过低熔点玻璃粉与后玻璃基板粘结，或通过刻蚀后玻璃基板的方法直接实现，此时障壁(4)和边框与后玻璃基板(2)为一完全的整体。

8.一种无电极型平面介质阻挡放电荧光灯的制作方法，其特征在于：前后玻璃基板的外表面上各附加一层透明导电介质层，后玻璃基板(2)的透明导电介质层(6)外表面配置反光层(7)，直接以前后玻璃基板作为介质阻挡放电层，具体的制作步骤包括有：

一.荧光灯的前后玻璃基板内侧面均喷涂、烧结有荧光粉层(3)；

二.后玻璃基板(2)上或刻蚀或烧结障壁(4)和边框(5)作为支撑体；

三.将前后两玻璃基板对位、封接成一个整体，内充一定压力的惰性气体；

四.前后玻璃基板外表面上各附加一层透明导电介质层(6)，附加的一层透明导电介质层(6)或由密封一层透明水膜或由涂覆一层氧化铟锡或者涂覆一层导电高分子复合物固体导电物质作为导电介质；

五.后玻璃基板的透明导电介质层(6)外表面上配置反光层(7)，直接以前后玻璃基板作为介质阻挡放电层；

六.在高频交变电压的作用下，产生等离子体，激发荧光粉稳定发光。

9.根据权利要求8所述的无电极型平面介质阻挡放电荧光灯的制作方法，其特征在于：所说的密封一层透明水膜是在前后玻璃基板外表面贴上一片超薄玻璃板，周围用紫外光固化胶进行密封，形成具有一定厚度的空腔，然后从预留的小孔处注入水；所说的后玻璃基板(2)的透明导电介质层(6)外表面上配置反光层(7)是或电镀或粘接反光层于后玻璃基板(2)的透明导电介质层(6)外表面上。

10.根据权利要求8所述的无电极型平面介质阻挡放电荧光灯的制作方法，其特征在于：所说的前后玻璃基板外表面上各附加一层透明导电介质层(6)的附加，是通过透明导电胶将氧化锡铟(ITO)薄膜粘接到后玻璃基板(2)外表面，或通过真空溅射在后玻璃基板(2)外表面直接制作氧化铟锡薄膜。

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