CN1278374C - 荧光灯、荧光灯单元、液晶显示器和发光方法 - Google Patents

Abstract

一种液晶显示器，具有荧光灯(20)和驱动电路(10)作为背光。一个密闭的室，放电气体(12)密封在此密闭的室中，第一放电电极(30)和第二放电电极(31)包含在此荧光灯(20)中。驱动电路(10)重复第一步和第二步，第一步：通过给第一放电电极(30)施加具有负极性的电压，给第二放电电极(31)施加具有正极性的电压，在第一放电区中引起放电，第二步：通过给第一放电电极(30)施加具有正极性的电压，给第二放电电极(31)施加具有负极性的电压，在与第一放电区不同的第二放电区中引起放电。

Description

荧光灯、荧光灯单元、液晶显示器和发光方法

技术领域

本发明涉及荧光灯和包括荧光灯作为发光器件的显示器。

背景技术

透明液晶显示器和半透明液晶显示器需要背光。大致上有两种背光，一种是边缘型，另一种是下侧型。

根据边缘型，荧光灯设置在液晶显示面板的边缘，从荧光灯发出的光通过导光板被导向液晶显示面板的背面，然后进入液晶显示面板。

在边缘型的情况下，难以实现有效地均匀地将光从荧光灯导向液晶显示面板的背面。

作为下侧型的一种方法，已知在液晶显示面板的后面成直线设置多个荧光灯。在这种下侧型的情况下，如果设置的荧光灯太靠近液晶显示面板，会导致整个液晶显示面板上的光强度不均匀。

已经提出了适于下侧型的平板荧光灯。在国际公开No.WO98/11596中公开了平板荧光灯的一个例子。这里引入国际公开No.WO98/11596全文作为参考。

图1A和1B与包含在国际公开No.WO98/11596中的图6a和6b一致。图1A显示了平板荧光灯局部切开的平面图，图1B显示了荧光灯的截面，在图1A和1B中，参考标号58代表阴极，参考标号59代表阳极。如图所示，在底板玻璃60上依次平行设置多个阴极58和阳极59。

给阴极58和阳极59同步施加电压，如图2所示。然后，在时间段T1，正电压施加给阳极59，负电压施加给阴极58。在由阴极58的突起68作为顶点、阳极59作为底边形成的三角区中引起放电，如图3所示。通过放电，从密封在荧光灯内部的稀有气体发射紫外线。紫外线进入涂在上板玻璃61内表面上的荧光层63，变为可见光。图2所示的时间段T1是在阳极59和阴极58之间引起放电的时间。另一方面，时间段T2是不引起放电的余辉时间。在时间段T2，密封在灯内部的气体原子和电子复合到一起。适当设置时间段T2，可以提高光发射效率。

与上述直线设置的荧光灯相比，这种平板荧光灯具有减小了光强度不均匀度的优点。

类似的平板荧光灯在国际公开No.WO98/43276、No.WO98/43277和No.WO98/43278中也公开了。这里引入这些公开文件全文作为参考。

这些平板荧光灯具有下列问题。

由于由突起68作为顶点产生放电，使光辐射区变窄，从而导致光强度不均匀。这样，当使用平板荧光灯作为液晶显示器的背光时，需要调整将插入到荧光灯和液晶显示面板之间的散射板的厚度，或者提供平板荧光灯和扩散板之间的空间以便减小光强度的不均匀。

然而，许多散射板的使用或者液晶显示面板和荧光灯之间的大的空间增加了液晶显示器的总厚度。散射板的重量增加也增加了荧光灯的重量，还增加了液晶显示器的重量。

发明内容

鉴于现有技术的上述问题作出了本发明。本发明的目的是提供一种荧光灯，实现了光强度不均匀度的减小。

为了实现上面的目的，根据本发明第一方面的荧光灯(20)包括：

第一衬底(1)；

第二衬底(2)，设置成与第一衬底(1)面对；

放电气体(12)，密封在第一衬底(1)和第二衬底(2)之间；

多个放电电极(30，31，32)，设置在第一衬底(1)和/或第二衬底(2)上；

其中所述多个放电电极(30，31，32)具有突起(24)，所述每个放电电极(30，31，32)的突起(24)设置成不与相邻的放电电极(30，31，32)的所述突起(24)面对；以及

其中将所述多个放电电极(30，31，32)分为多个不同的放电电极组，当分别向每个所述不同的放电电极组周期性地施加相反极性的电压时，所述荧光灯(20)通过在与每个放电电极上的各突起(24)对应的不同区域中交替地引起放电而发光。

为了实现上述目的，根据本发明第二方面的荧光灯单元包括：

根据第一方面的荧光灯(20)；以及

驱动电路(10)，用于通过分别向每个所述不同的放电电极组周期性地施加相反极性的电压来驱动所述荧光灯(20)，以便所述荧光灯(20)通过在与每个放电电极上的各突起(24)对应的不同区域中交替地引起放电而发光。

多个放电电极可以包含第一放电电极组(30)和第二放电电极组(31)。

在这种情况下，驱动电路(10)可以重复第一步和第二步。第一步：通过给第一放电电极组(30)施加具有负极性的电压和给第二放电电极组(31)施加具有正极性的电压，在第一放电电极组(30)和第二放电电极组(31)之间的第一放电区中产生放电。第二步：通过给第一放电电极组(30)施加具有正极性的电压和给第二放电电极组(31)施加具有负极性的电压，在第一放电电极组(30)和第二放电电极组(31)之间、在至少部分与第一放电区不同的第二放电区中产生放电。

多个放电电极可以包含第一放电电极组(30)和第二放电电极组(31)。

在这种情况下，第一放电电极组(30)和第二放电电极组(31)可以分别具有突起(24)。可以设置第一放电电极组(30)的突起(24)和第二放电电极组(31)的突起(24)以便不面对另一放电电极组的突起(24)。

驱动电路(10)可以给第一放电电极组(30)和第二放电电极组(31)施加驱动电压(图7A和7B)，驱动电压具有彼此相反变化的极性。

第一放电电极组(30)和第二放电电极组(31)都可以设置在第一衬底(1)上(图5)。或者，可以将第一放电电极组(30)设置在第一衬底(1)上，将第二放电电极组(31)设置在第二衬底(2)上(图11)。

当具有负极性的电压施加给第一放电电极组(30)，具有正极性的电压施加给第二放电电极组(31)时，会在第一放电电极组(30)和第二放电电极组(31)的突起(24)之间的第一放电区产生放电。当具有正极性的电压施加给第一放电电极组(30)，具有负极性的电压施加给第二放电电极组(31)时，会在第二放电电极组(31)和第一放电电极组(30)的突起(24)之间、在至少部分与第一放电区不同的第二放电区中产生放电。

多个放电电极可以包含第一放电电极组(30)、第二放电电极组(31)和第三放电电极组(32)。

在这种情况下，驱动电路(10)可以重复第一放电步骤和第二放电步骤。第一放电步骤：通过给第一放电电极组(30)和第二放电电极组(31)中的一组施加正电位驱动电压和给第一放电电极组(30)和第二放电电极组(31)中的另一组施加负电位驱动电压，在第一放电电极组(30)和第二放电电极组(31)之间的第一放电区中产生放电。第二放电步骤：通过给第一放电电极组(30)和第三放电电极组(32)中的一组施加正电位驱动电压和给第一放电电极组(30)和第三放电电极组(32)中的另一组施加负电位驱动电压，在第一放电电极组(30)和第三放电电极组(32)之间、在至少部分与第一放电区不同的第二放电区中产生放电。

多个放电电极可以包含第一放电电极组(30)、第二放电电极组(31)和第三放电电极组(32)。

在这种情况下，第一放电电极组(30)和第二放电电极组(31)可以设置在第一衬底(1)上，第三放电电极组(32)可以设置在第二衬底(2)上。

在这种情况下，第二放电电极组(31)和第三放电电极组(32)可以分别具有突起(24)，设置此突起(24)以便不与另一组的突起(24)叠加。

第三放电电极组(32)可以设置在第二衬底(2)上，以便几乎面对第二放电电极组(31)。

驱动电路(10)可以交替地给第二放电电极组(31)和第三放电电极组(32)施加负电位驱动电压。在给第二放电电极组(31)或第三放电电极组(32)施加负电位驱动电压的同时，驱动电路(10)还可以给第一放电电极组(30)施加正电位驱动电压。

为了实现上述目的，根据本发明第三方面的液晶显示器包括根据第二方面的荧光灯单元作为背光。

通过根据施加给多个放电电极(30，31，32)的电压的极性，选择性地在第一放电电极组(30)和第二放电电极组(31)之间的第一放电区中和在第一放电电极组(30)和第三放电电极组(32)之间、至少部分与第一放电区不同的第二放电区中引起放电，荧光灯(20)可以发光。

驱动电路(10)可以给多个放电电极(30，31，32)施加驱动电压，当背光的光强度为最大水平时，此驱动电压接通第一和第二放电区，当背光的光强度为最小水平时，此驱动电压关断第一和第二放电区中的一个。

驱动电路(10)可以给多个放电电极(30，31，32)施加驱动电压，当背光的光强度为最大水平时，此驱动电压用于控制第一和第二放电区以便在预定时间段的50％期间发光。

驱动电路(10)可以给多个放电电极(30，31，32)施加驱动电压，当背光的光强度为最小水平时，此驱动电压用于接通第一和第二放电区中的一个，并且还用于控制接通的放电区在预定时间段的10％期间发光。

当背光的光强度为最小水平时，驱动电路(10)可以通过引起预定时间段的20％期间的放电来控制第一和第二放电区中的一个发光。

当背光的光强度为最大水平时，驱动电路(10)可以通过引起预定时间段的100％期间的放电来控制第一和第二放电区都发光。

为了实现上述目的，根据本发明第四方面的荧光灯单元除了包括包含在根据第二方面的荧光灯单元中的荧光灯(20)的部件之外，还包括反射膜(23)，其中反射膜(23)附着于第一衬底(1)上。

为了实现上述目的，根据本发明第五方面的荧光灯单元包括与根据第二方面的荧光灯单元的部件一样的部件，其中当第二或第三放电电极组设置在第二衬底(2)上时，它们由透明导电材料制成。

为了实现上述目的，根据本发明第六方面使用灯(背光)的发光方法，在灯中，密封放电气体(12)，形成第一和第二放电电极组(30，31)，此方法包括：

通过给第一放电电极组(30)施加具有负极性的电压，给第二放电电极组(31)施加具有正极性的电压，在第一和第二放电电极组(30，31)之间的第一放电区中引起放电，和通过荧光粉将由放电产生的紫外线转变为可见光；

通过给第一放电电极组(30)施加具有正极性的电压，给第二放电电极组(31)施加具有负极性的电压，在第一和第二放电电极组之间、在至少部分与第一放电区不同的第二放电区中引起放电，通过荧光粉将由放电产生的紫外线转变为可见光；和

控制以便重复在第一放电区中引起的放电和在第二放电区引起的放电。

在控制中，可以控制驱动电压，当光发射强度为最大水平时，将用于接通第一和第二放电区的驱动电压施加给第一和第二放电电极组(30，31)，当光发射强度为最小水平时，将用于断开第一和第二放电区之一的驱动电压施加给第一和第二放电电极组(30，31)。

在控制中，可以控制驱动电压，当背光的光强度为最小水平时，将用于接通第一和第二放电区之一和用于控制预定时间段的10％期间接通发光的放电区的驱动电压施加给第一和第二放电电极组(30，31)。

在控制中，当背光的光强度为最小水平时，可以通过引起预定时间段的20％期间的放电控制第一和第二放电区之一发光。

为了实现上述目的，根据本发明第七方面的采用灯(背光)的发光方法，在灯中，密封了放电气体(12)，形成了第一放电电极组(30)、第二放电电极组(31)和第三放电电极组(32)，此方法包括：

通过给第一放电电极组和第二放电电极组(30，31)之一施加正电位驱动电压，给第一和第二放电电极组(30，31)中的另一个施加负电位驱动电压，在第一和第二放电电极组(30，31)之间的第一放电区中引起放电，和通过荧光粉将由放电产生的紫外线转变为可见光；

通过给第一和第三放电电极组(30，32)之一施加正电位驱动电压，给第一和第三放电电极组(30，32)中的另一个施加负电位驱动电压，在第一和第三放电电极组(30，32)之间、在至少部分与第一放电区不同的第二放电区中引起放电，通过荧光粉将由放电产生的紫外线转变为可见光；和

控制以便重复在第一放电区中引起的放电和在第二放电区引起的放电。

在控制中，可以控制驱动电压，当光发射强度为最大水平时，将用于接通所述第一和第二放电区的驱动电压施加给第一至第三放电电极组(30，31，32)，当光发射强度为最小水平时，将用于断开所述第一和第二放电区之一的驱动电压施加给第一至第三放电电极组(30，31，32)。

在控制中，可以控制驱动电压，当所述灯(背光)的光强度为最小水平时，将用于接通所述第一和第二放电区之一和用于控制预定时间段的10％期间接通发光的放电区的驱动电压施加给第一至第三放电电极组(30，31，32)。

在控制中，当所述灯(背光)的光强度为最小水平时，可以通过引起预定时间段的20％期间的放电控制所述第一和第二放电区之一发光。

附图说明

通过阅读下列详细描述和附图，本发明的上述目的和其它目的以及优点将变得更加显而易见，其中：

图1A显示了传统的平板荧光灯局部切开的平面图，图1B显示了此荧光灯的截面；

图2显示了分别施加给包含在图1A和1B所示的传统平板荧光灯中的阴极和阳极的电压波形；

图3显示了图1A和1B所示的传统平板荧光灯的放电区；

图4显示了根据本发明第一实施例的液晶显示器的结构；

图5显示了根据第一实施例的平板荧光灯的截面结构；

图6显示了包含在根据第一实施例的平板荧光灯中的放电电极的平面结构的例子；

图7A和图7B显示了分别施加给根据第一实施例的平板荧光灯的第一电极和第二电极的电压波形；

图8A和8B显示了根据第一实施例的平板荧光灯的放电区的例子；

图9显示了根据第一实施例的平板荧光灯的放电电极的平面结构的另一个例子；

图10A和10B显示了根据第一实施例的平板荧光灯的放电区的另一个例子；

图11显示了根据本发明第二实施例的平板荧光灯的截面结构；

图12显示了根据本发明第三实施例的平板荧光灯的截面结构，图12A和12B显示了包含在此荧光灯中的电极的设置；

图13A-13C分别显示了施加给根据第三实施例的平板荧光灯的第一至第三电极的电压波形的例子；

图14A和14B显示了根据第三实施例的平板荧光灯的放电区；

图15A和15B显示了说明PWM光调整机理的图；

图16A-16C显示了将施加给图12和图12A以及12B所示的平板荧光灯的第一至第三电极的驱动电压图形；

图17显示了色度坐标，它表示色度相对于接通时间(ON time)的变化，这是当给传统的平板荧光灯进行PWM光调整时引起的。

图18A-18E显示了根据本发明的平板荧光灯的突起的修改；

图19A-19D显示了根据本发明的平板荧光灯的电极的修改。

具体实施方式

下面将参考附图说明本发明的实施例。

第一实施例

现在将说明根据第一实施例的平板荧光灯和采用此平板荧光灯作为背光的液晶显示器件。

如图4所示，此液晶显示器包括液晶显示面板6和平板荧光灯20。液晶显示面板6和平板荧光灯20由前框架(壳体)7、中间框架8和后框架9保持。电路衬底10附着在后框架9的背面。倒相电路装(提供)在电路衬底10上，倒相电路产生用于驱动平板荧光灯20的电压。电源线13连接到电路衬底10和荧光灯20，电源线13用于从倒相电路将电功率传输给平板荧光灯20。

图5详细显示了平板荧光灯20的截面结构。图6说明了放电电极的平面结构。

如图5和图6所示，多个第一电极30和多个第二电极31交替设置在下衬底1上，下衬底1由塑料或玻璃制成，并且具有例如2mm的厚度。如图6所示，多个第一电极30和多个第二电极31彼此平行设置。多个第一电极30在其一端互相连接。多个第二电极31在其一端互相连接。

在下文中，总的互相连接的第一电极30称为第一组电极，总的互相连接的第二电极31称为第二组电极。

第一组电极和第二组电极以预定的间隔具有突起(放电突起)24。给第一组电极提供的突起24和给第二组电极提供的突起24以交错的状态设置。换句话说，形成突起24以便向每个第一电极30和第二电极31的两侧突出(图6中的左和右方向)。第一组电极的突起24面对相邻的第二组电极的延伸线或直线部分，第二组电极的突起24面对相邻的第一组电极的延伸线或直线部分。

如图5所示，在第一电极30和第二电极31上形成介质层22。此外，在介质层22上形成反射膜23。

上衬底2由透明的绝缘材料例如塑料、玻璃等制成，并且具有例如2mm厚度。荧光层21附着到上衬底22的内表面上。

设置下衬底1和上衬底2以便彼此面对，具有例如4mm的距离。使用玻璃料(低熔点玻璃)11，框架构件(密封构件)3连接下衬底1和上衬底2。这样，形成了紧闭的(密封的)室。由稀有气体或稀有气体和汞构成的放电气体12密封在此封闭的室中。

下面将说明驱动具有上述结构的平板荧光灯20的方法。图7A和7B分别显示了施加给第一电极30和第二电极31的电压波形。如图7A和7B所示，在时间段T1期间，负压施加给第一电极30，正压施加给第二电极31，而在时间段T2期间，正压施加给第一电极30，负压施加给第二电极31。在此驱动方法中，使用彼此具有不同极性的两个脉冲波形。然而本发明并不限于使用这种波形。也可以使用正弦波形的正极性半波整流波形和负极性半波整流波形。换句话说，可以使用分别施加给第一组电极和第二组电极的任何周期性反极性的电压波形。

从电路衬底10通过电缆13将具有图7A和7B所示波形的电压施加给第一电极30和第二电极31。在这种情况下，在时间段T1期间(第一电极30作为阴极和第二电极31作为阳极期间)，在由第一电极30的突起24作为顶点、面对的第二电极31作为底边形成的三角区中引起(出现)放电，如图8A所示。

另一方面，在时间段T2期间(第一电极30作为阳极和第二电极31作为阴极期间)，在由第二电极31的突起24作为顶点、面对的第一电极30作为底边形成的三角区中引起放电，如图8B所示。在连续的两个时间段中，在不同的区中引起放电。

密封在灯中的放电气体通过放电激励产生紫外线。产生的紫外线碰撞荧光层21，发射(辐射)可见光。

从电路衬底10输出的图7A和7B所示的电源电压的频率例如为20kHz-600kHz。因此，分别由图8A和8B所示的两个放电图形产生的可见光被人眼识别为综合的可见光。这样，认为整个平板荧光灯一直在发光。因此，既然认为大约是传统的平板荧光灯的2倍面积在发光，那么当用作液晶显示器的背光时，根据此实施例的平板荧光灯可以减小光强度的不均匀度。此外，不像传统的平板荧光灯，放电连续出现。因此，光强度变为大约两倍大。

由于可以使散射板的厚度比传统的薄，液晶显示面板6和平板荧光灯20之间的距离由于光强度不均匀度的减小而缩短，因此可以制造薄和轻的显示器。放电区在时间段T1和时间段T2之间不同。这样，稀有气体的原子在一个时间段期间没有引起放电的区中再复合。因此，与传统的相比没有显著降低光发射效率。

通过将由铝等制成的反射膜23附着到下衬底1的表面上，能够防止光从液晶显示器的背面泄漏。这样，可以得到具有更高的光发射效率的灯。

第一电极30和第二电极31的结构并不限于图6所示的结构。例如，第一电极31和第二电极31可以像图9所示的那样构成。在图9中，第一电极30的结构和第二电极31的结构一样。即，以规则的间距给每个电极提供突起24以便交替地向每个电极的左和右突出。设置每个突起24以便面对相邻电极的延伸线或直线部分。

具有图9所示的结构，在时间段T1期间，负压施加给第一电极30，正压施加给第二电极31，按图10A所示的图形引起放电。在时间段T2期间，正压施加给第一电极30，负压施加给第二电极31，按图10B所示的图形引起放电。

第二实施例

下面将说明根据本发明第二实施例的平板荧光灯20。如图11所示，在根据第二实施例的平板荧光灯20中，第一电极30放在下衬底1上，第二电极31放在上衬底2上。从平板荧光灯20的上面看，电极设置的平面图与第一实施例的荧光灯20的情况一样。因此，在时间段T1期间，负压施加给第一电极30，正压施加给第二电极31，按图8A或10A所示的图形引起放电。在时间段T2期间，正压施加给第一电极30，负压施加给第二电极31，按图8B或10B所示的图形引起放电。

在图11所示的结构中，既然要改进透光性，最好形成在要发光的上衬底2上的第二电极31由透明导电材料(例如，ITO(氧化铟锡)等)制成。使用透明导电材料，平板荧光灯将变得更适于用作背光。

第三实施例

现在将说明根据本发明第三实施例的平板荧光灯。根据第三实施例的平板荧光灯和第一及第二实施例的平板荧光灯之间的差别是：此实施例的荧光灯具有三组电极。

图12显示了此实施例的平板荧光灯的截面。图12A和12B显示了电极的设置。如图12A所示，第一电极30和第二电极31几乎平行地交替设置在下衬底1上。第一电极30互相连接，第二电极31互相连接。第三电极32由透明导电材料例如ITO制成，并且设置在上衬底2上以便面对第二电极31，如图12B所示。第三电极32互相连接。

如图12A所示，没有给第一电极30提供突起24。以预定间隔给第二电极31提供了向两侧(图12A中的左和右方向)突出的突起24B。

如图12B所示，以预定的间隔给第三电极32提供向两侧突出的突起24C。第二电极31的突起24B和第三电极32的突起24C以交错的状态设置。

设置衬底1和2使其彼此面对，并且通过框架构件3连接以便形成气密室。在此气密室中，密封稀有气体。介质层22形成在下衬底1的内表面上，荧光层21形成在上衬底2的内表面上。

下面将说明此平板荧光灯的工作情况。

图13A-13C分别显示了将施加给第一至第三电极30至32的电压波形的例子。在这些例子中，使用正弦波信号作为驱动电压。如图13A-13C所示，将全波整流正弦波信号电压E1施加给第一电极30。将负极性半波整流正弦波信号电压E2施加给第二电极31。将电压E3施加给第三电极32，电压E3是其相位从电压E2的相位位移180°的负极性半波整流正弦波信号。驱动电压E1至E3的频率例如为20kHz-600kHz。

通过给第一至第三电极30-32施加这些电压，在时间段T1期间，在第一电极30和第二电极31之间引起放电，如图14A所示；在时间段T2期间，在第一电极30和第三电极32之间引起放电，如图14B所示。时间段T1期间的放电区和时间段T2期间的放电区彼此不同。即，根据此实施例，放电区始终在时间段T1和时间段T2交替。因此，当从其前表面侧看此荧光灯时，灯从其整个表面发光。因此，与第一实施例一样，可以得到光强度是传统荧光灯两倍并且具有减小的光强度不均匀度的背光。

第四实施例

液晶显示器具有根据使用环境或用户爱好调整其光强度的功能(下文将称此功能为光调整功能)。进行此光调整功能以便改变从背光发射的光强度。

现在将说明具有光调整功能的平板荧光灯。

有一些调整光强度的方法。最普遍使用的方法是PWM(脉冲宽度调制)光调整方法。根据此PWM光调整方法，以预定的周期控制或调整将电压施加给放电气体的时间段。其中电压施加的时间段被控制的周期(PWM周期)比图7A和7B以及图13A至13C所示的灯驱动电压的周期(驱动周期)大。为了将PWM周期转变为频率(频率是周期的倒数)，将用于PWM光调整的频率(光调整频率)设定为100Hz至400Hz，比灯驱动电压的频率(驱动频率)低，比人眼的分辨率高。光强度几乎随着电压接通时间(施加时间)与接通时间加上电压关断时间(未施加时间)之比线性变化。

图15A和15B显示的图说明了PWM光调整的机理。图15A和15B显示了当使用正弦波作为驱动灯的波形时，驱动频率和光调整频率之间的关系。电压接通时间(ON time)是给放电电极施加驱动电压的时间。电压关断时间(OFF time)是停止提供驱动电压的时间。例如，光调整度10％意味着计算的“电压接通时间/PWM光调整周期×100”等于10。光调整度100％表示电压关断时间为零，灯的光强度最大。

图16A至16C是显示将给第一至第三电极30至32施加的驱动电压图形，所述第一至第三电极30至32包含在具有图12和图12A及12B所示结构的平板荧光灯中。

给第一电极30施加全波整流电压(如图16A所示)、给第二电极31和第三电极32交替施加具有负极性的半波整流电压(如图16B和16C所示)的时间是放电接通时间。其它时间是放电关断时间。

当荧光灯中光调整度减小到10％或更低时，放电接通时间通常变短。这使得放电不稳定，从而引起发光闪烁。因此，光调整度不能降到10％或以下。因此，最小光强度不能降到最大光强度的10％或以下。例如，汽车行驶系统需要在白天从背光发出400cd·m^-2(堪德拉每平方米)的光。如果出于这种需要将适于发射这种亮光的灯用在汽车行驶系统中，夜间不能将光强度降低到40cd·m^-2或更低。因此，由于显示屏太耀眼，在夜间汽车中的人不能很清楚地看到航标显示屏。

因此，根据本发明的第四实施例，当光强度调整到最小时，放电仅在时间段T1和时间段T2中的一个时间段接通，在另一个时间段放电停止。即，如下面表1所示，当传统灯的最大光强度为100时，在根据本发明的第一至第三实施例的灯中通过50％光调整可以得到相同的光强度。即，在每个时间段T1和时间段T2的50％进行放电，在每个时间段T1和时间段T2的另外的50％停止放电。当需要最小光强度时，给每个时间段T1进行10％光调整(ON时间∶OFF时间＝10∶90)，给每个时间段T2进行0％的光调整(ON时间∶OFF时间＝0∶100)。此光调整的结果是，可以总体上得到等于最大光强度的5％的光强度。这样，可以将传统的光调整范围100-10％扩展到100-5％。因此，可以克服夜间看汽车航标显示屏光太亮的问题。

表1

	传统的灯	本发明的实施例
			最大光强度	100	50(第一和第二电极之间)+50(第一和第三电极之间)＝100
最小光强度	10	5(第一和第二电极之间)+0(第一和第三电极之间)＝5
			光调整范围(强度比)	10％	5％

当光强度设定为最大时，如果给时间段T1和时间段T2进行100％的光调整，那么最大光强度等于传统灯的最大光强度的200％。因此，在这种情况下，可以得到传统灯的最大光强度的200-5％的光调整范围。

第五实施例

本发明的第五实施例涉及实现减小了颜色变化的平板荧光灯。

图17显示了色度坐标，表示当给传统的平板荧光灯进行PWM光调整、同时其液晶显示面板是白色的情况下会导致的色度相对于接通时间的变化。图17显示出当接通时间变为PWM光调整周期的20％或更低时，色度x和y增加，从而显示面板的白色稍微变黄。

这种现象的原因可以解释如下。用作液晶显示器背光的荧光灯通常使用由三种荧光粉(R、G和B)的混合物制成的荧光粉。当进行PWM光调整时，在一些时间放电停止。然而，由于荧光粉的持续特性，光继续发射几ms(毫秒)。持续时间随着每种R、G和B荧光粉而变化。因此，可以认为由于接通时间变得更短，改变了R、G和B荧光粉的光发射效率之间的平衡，从而改变了色度。如果引起这种颜色变化，会大大降低显示质量。

因此，根据本发明的第五实施例，当灯将被调整到最小光强度时，将施加给放电电极的电压在时间段T1和时间段T2之一(这个时间段称为光OFF时间段)关断，电压在另一个时间段(称为光ON时间段)施加给放电电极。因此，如果光按照20％的光调整在两个光发射区(放电区)之一接通(ON)，光强度总体上变为最大光强度的1/10。此结果示于下面的表2。由于光强度可以降低到最大值的10％而保持如上所述20％的光调整，颜色变化不会发生。

表2

	传统的灯	本发明的实施例
			最大光强度	100	50(第一和第二电极之间)+50(第一和第三电极之间)＝100
最小光强度	10	10(第一和第二电极之间)+0(第一和第三电极之间)＝10
			光调整范围(强度比)	10％	10％
PWM信号接通时间(施加时间)	10％	20％

在上述第四和第五实施例中，当光在两个光辐射区中的一个中接通时，光强度的不均匀度没有比在传统灯中引起的不均匀度减小得更多。然而，当更重要的是扩展光调整范围或减小响应于光调整而引起的颜色变化而不是减小光强度的不均匀度时，第四实施例和第五实施例中描述的驱动方法是有效的。

根据上述实施例，将放电区分为多个组，使得光交替地从多个放电区组发射。因此，放电区比传统灯的放电区大，这样，看起来放电区展宽到平板荧光灯的整个表面。因此，可以得到减小了光强度不均匀度的灯。当用此灯作为液晶显示器等的背光时，可以使整个显示屏的亮度均匀。

顺利减小了光强度的不均匀度的结果是，能够使用于减小光强度不均匀度的散射板更薄，这样，实现了更薄、更轻的液晶显示器的制造和制造成本的降低。

当根据本发明的灯用作液晶显示器的背光时，在需要最小光强度的情况下，仅从一个组的放电就可以实现光调整范围的扩展和颜色变化的减小。因此，本发明的灯适于使用到例如汽车行驶系统或电视机，对于这些设备来说，需要高精度的屏幕具有宽的光调整范围和减小了的颜色变化。

本发明并不限于上述实施例，而是可以修改并且可以各种方式应用。

例如，突起24的形状并不限于上述结构。如图18A至18E所示，还可以采用半圆形、半环形、环形、双半环形和多个线形突起的集合形。

在本发明的平板荧光灯结构中，突起24不是必须的。通过布图电极可以形成基本上与提供突起时形成的放电区一样的放电区。

例如，如图19A和19B所示，通过将电极的外轮廓布图为规则设置的曲线系列，可以形成与相邻电极具有最短距离的顶点。引起从此顶点辐射状向相邻电极放电。这样，可以得到基本上与使用突起的情况一样的放电效果。通过使用图19C所示电极形状和图19D所示的电极形状，也可以得到相同的放电效果。图19C显示了由多个直线形成的形状，图19D显示了由曲线和直线形成的形状。

电极的设置不限于上述实施例。

例如，第一电极30可以设置在上和下衬底1和2中的一个上，第二电极和第三电极31和32可以设置在上和下衬底1和2的另一个上。不管是否部分包含或不包含用于减小电阻的不透明金属，最好使用透明电极作为第二电极31。

电极可以不设置在衬底的内表面上，而是可以设置在衬底的外表面上。

在不离开本发明的广泛的精神和范围的情况下，可以作出各种实施例和变化。上述实施例是用于说明本发明，不是限制本发明的范围。本发明的范围由附加的权利要求表示，而不是由实施例表示。在本发明的权利要求的等效方案意义内和权利要求内作出的各种修改都应认为是在本发明的范围内。

Claims (28)

1.一种荧光灯(20)，包括：

第一衬底(1)；

第二衬底(2)，设置成与第一衬底(1)面对；

放电气体(12)，密封在第一衬底(1)和第二衬底(2)之间；

多个放电电极(30，31，32)，设置在所述第一衬底(1)和/或所述第二衬底(2)上；

其中所述多个放电电极(30，31，32)具有突起(24)，所述每个放电电极(30，31，32)的突起(24)设置成不与相邻的放电电极(30，31，32)的所述突起(24)面对；以及

其中将所述多个放电电极(30，31，32)分为多个不同的放电电极组，当分别向每个所述不同的放电电极组周期性地施加相反极性的电压时，所述荧光灯(20)通过在与每个放电电极上的各突起(24)对应的不同区域中交替地引起放电而发光。

2.一种荧光灯单元，包括：

根据权利要求1的荧光灯(20)；和

驱动电路(10)，用于通过分别向每个所述不同的放电电极组周期性地施加相反极性的电压来驱动所述荧光灯(20)，以便使所述荧光灯(20)通过在与每个放电电极上的各突起(24)对应的不同区域中交替地引起放电而发光。

3.根据权利要求2的荧光灯单元，其中：

所述多个放电电极包含第一放电电极组(30)和第二放电电极组(31)；和

所述驱动电路(10)重复第一步和第二步，第一步：通过给所述第一放电电极组(30)施加具有负极性的电压和给所述第二放电电极组(31)施加具有正极性的电压，在所述第一放电电极组(30)和所述第二放电电极组(31)之间的第一放电区中引起放电，第二步：通过给所述第一放电电极组(30)施加具有正极性的电压和给所述第二放电电极组(31)施加具有负极性的电压，在所述第一放电电极组(30)和所述第二放电电极组(31)之间、至少部分与所述第一放电区不同的第二放电区中产生放电。

4.根据权利要求2的荧光灯单元，其中：

所述多个放电电极包含第一放电电极组(30)和第二放电电极组(31)；

所述第一放电电极组(30)和所述第二放电电极组(31)分别具有突起(24)，设置所述第一放电电极组(30)的所述突起(24)和所述第二放电电极组(31)的所述突起(24)以便不面对其中所述的另一放电电极组的所述突起(24)。

5.根据权利要求4的荧光灯单元，其中：

所述驱动电路(10)给所述第一放电电极组(30)和所述第二放电电极组(31)施加驱动电压，驱动电压具有彼此相反变化的极性。

6.根据权利要求4的荧光灯单元，其中：

所述第一放电电极组(30)和所述第二放电电极组(31)都设置在所述第一衬底(1)上，或者，将所述第一放电电极组(30)设置在所述第一衬底(1)上，将所述第二放电电极组(31)设置在所述第二衬底(2)上。

7.根据权利要求4的荧光灯单元，其中：

当具有负极性的电压施加给所述第一放电电极组(30)、具有正极性的电压施加给所述第二放电电极组(31)时，在所述第一放电电极组(30)和所述第二放电电极组(31)的所述突起(24)之间的第一放电区中产生放电，当具有正极性的电压施加给所述第一放电电极组(30)、具有负极性的电压施加给所述第二放电电极组(31)时，在所述第二放电电极组(31)和所述第一放电电极组(30)的所述突起(24)之间、至少部分与第一放电区不同的第二放电区中产生放电。

8.根据权利要求2的荧光灯单元，其中：

所述多个放电电极包含第一放电电极组(30)、第二放电电极组(31)和第三放电电极组(32)；和

所述驱动电路(10)重复第一放电步骤和第二放电步骤，第一放电步骤：通过给所述第一放电电极组(30)和所述第二放电电极组(31)中的一组施加正电位驱动电压和给所述第一放电电极组(30)和所述第二放电电极组(31)中的另一组施加负电位驱动电压，在所述第一放电电极组(30)和所述第二放电电极组(31)之间的第一放电区中产生放电，第二放电步骤：通过给所述第一放电电极组(30)和所述第三放电电极组(32)中的一组施加正电位驱动电压和给所述第一放电电极组(30)和第三放电电极组(32)中的另一组施加负电位驱动电压，在所述第一放电电极组(30)和所述第三放电电极组(32)之间、至少部分与所述第一放电区不同的第二放电区中产生放电。

9.根据权利要求2的荧光灯单元，其中：

所述多个放电电极包含第一放电电极组(30)、第二放电电极组(31)和第三放电电极组(32)；

所述第一放电电极组(30)和所述第二放电电极组(31)设置在所述第一衬底(1)上，所述第三放电电极组(32)设置在所述第二衬底(2)上；和

所述第二放电电极组(31)和所述第三放电电极组(32)分别具有突起(24)，设置此突起(24)以便不与其中所述的另一组放电电极的所述突起(24)叠加。

10.根据权利要求9的荧光灯单元，其中：

所述第三放电电极组(32)设置在所述第二衬底(2)上，以便面对所述第二放电电极组(31)。

11.根据权利要求9的荧光灯单元，其中：

所述驱动电路(10)交替地给所述第二放电电极组(31)和所述第三放电电极组(32)施加负电位驱动电压，在给所述第二放电电极组(31)或所述第三放电电极组(32)施加负电位驱动电压的同时，驱动电路(10)给所述第一放电电极组(30)施加正电位驱动电压。

12.根据权利要求2的荧光灯单元，其中：

反射膜(23)附着于所述第一衬底(1)的内表面上。

13.根据权利要求2的荧光灯单元，其中：

所述多个放电电极包括第一放电电极组(30)，第二放电电极组(31)，以及第三放电电极组(32)；并且

当所述第二或第三放电电极组设置在所述第二衬底(2)上时，它们由透明导电材料制成。

14.一种液晶显示器，包括根据权利要求2的荧光灯单元作为背光。

15.根据权利要求14的液晶显示器，其中：

所述多个放电电极包括第一放电电极组(30)，第二放电电极组(31)，以及第三放电电极组(32)；并且

通过根据施加给所述多个放电电极(30，31，32)的电压的极性，选择性地在所述第一放电电极组(30)和所述第二放电电极组(31)之间的第一放电区中和在所述第一放电电极组(30)和所述第三放电电极组(32)之间、至少部分与所述第一放电区不同的第二放电区中引起放电，使所述荧光灯(20)发光。

16.根据权利要求15的液晶显示器，其中：

所述驱动电路(10)给所述多个放电电极(30，31，32)施加驱动电压，当所述背光的光强度为最大水平时，此驱动电压用于接通所述第一和第二放电区，当所述背光的光强度为最小水平时，此驱动电压用于关断所述第一和第二放电区中的一个。

17.根据权利要求15的液晶显示器，其中：

通过在所述第一放电区域和第二放电区域引起放电，使所述荧光灯(20)发光；并且

所述驱动电路(10)给所述多个放电电极(30，31，32)施加驱动电压，当所述背光的光强度为最大水平时，此驱动电压用于控制所述第一和第二放电区以便在预定时间段的50％期间发光。

18.根据权利要求15的液晶显示器，其中：

通过在所述第一放电区域和第二放电区域引起放电，使所述荧光灯(20)发光；并且

所述驱动电路(10)给所述多个放电电极(30，31，32)施加驱动电压，当所述背光的光强度为最小水平时，此驱动电压用于接通所述第一和第二放电区中的一个，并且还用于控制接通的放电区在预定时间段的10％期间发光。

19.根据权利要求15的液晶显示器，其中：

通过在所述第一放电区域和第二放电区域引起放电，使所述荧光灯(20)发光；并且

当所述背光的光强度为最小水平时，所述驱动电路(10)通过引起预定时间段的20％期间的放电来控制所述第一和第二放电区中的一个发光。

20.根据权利要求15的液晶显示器，其中：

通过在所述第一放电区域和第二放电区域引起放电，使所述荧光灯(20)发光；并且

当所述背光的光强度为最大水平时，所述驱动电路(10)通过引起预定时间段的100％期间的放电来控制所述第一和第二放电区都发光。

21.一种从灯发光的方法，在灯中，密封了放电气体(12)，形成了第一和第二放电电极组(30，31)，所述方法包括：

通过给第一放电电极组(30)施加具有负极性的电压，给第二放电电极组(31)施加具有正极性的电压，在第一和第二放电电极组(30，31)之间的第一放电区中引起放电，和通过荧光粉将由放电产生的紫外线转变为可见光；

通过给第一放电电极组(30)施加具有正极性的电压，给第二放电电极组(31)施加具有负极性的电压，在第一和第二放电电极组(30，31)之间、至少部分与第一放电区不同的第二放电区中引起放电，通过荧光粉将由放电产生的紫外线转变为可见光；和

控制以便重复在第一放电区中引起的所述放电和在第二放电区引起的所述放电。

22.根据权利要求21的发光方法，其中：

在所述控制中，控制驱动电压，当光发射强度为最大水平时，将用于接通第一和第二放电区的驱动电压施加给第一和第二放电电极组(30，31)，当光发射强度为最小水平时，将用于断开第一和第二放电区之一的驱动电压施加给第一和第二放电电极组(30，31)。

23.根据权利要求21的发光方法，其中：

在所述控制中，当所述灯的光强度为最小水平时，将用于接通第一和第二放电区之一和用于控制预定时间段的10％期间接通发光的放电区的电压施加给第一和第二放电电极组(30，31)。

24.根据权利要求21的发光方法，其中：

在所述控制中，当所述灯的光强度为最小水平时，通过引起预定时间段的20％期间的放电来控制第一和第二放电区之一发光。

25.一种从灯发光的方法，在灯中，密封了放电气体(12)，形成了第一放电电极组(30)、第二放电电极组(31)和第三放电电极组(32)，此方法包括：

通过给第一放电电极组和第二放电电极组(30，31)之一施加正电位驱动电压，给第一和第二放电电极组(30，31)中的另一个施加负电位驱动电压，在第一和第二放电电极组(30，31)之间的第一放电区中引起放电，和通过荧光粉将由放电产生的紫外线转变为可见光；

通过给第一和第三放电电极组(30，32)之一施加正电位驱动电压，给第一和第三放电电极组(30，32)中的另一个施加负电位驱动电压，在第一和第三放电电极组(30，32)之间、至少部分与第一放电区不同的第二放电区中引起放电，通过荧光粉将由放电产生的紫外线转变为可见光；和

控制以便重复所述在第一放电区中引起的放电和所述在第二放电区引起的放电。

26.根据权利要求25的发光方法，其中：

在所述控制中，当光发射强度为最大水平时，将用于接通第一和第二放电区的驱动电压施加给第一至第三放电电极组(30，31，32)，当光发射强度为最小水平时，将用于断开第一和第二放电区之一的驱动电压施加给第一至第三放电电极组(30，31，32)。

27.根据权利要求25的发光方法，其中：

在所述控制中，当所述灯的光强度为最小水平时，将用于接通第一和第二放电区之一和用于控制预定时间段的10％期间接通发光的放电区的电压施加给第一至第三放电电极组(30，31，32)。

28.根据权利要求25的发光方法，其中：

在所述控制中，当所述灯的光强度为最小水平时，通过引起预定时间段的20％期间的放电来控制第一和第二放电区之一发光。

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