CN1677193A - 使用外电极荧光灯的背光单元 - Google Patents

Abstract

使用外电极荧光灯的背光单元。LCD背光单元包括：逆变器，用于使用直流电压产生第一和第二交流电压并分别通过第一和第二输出线提供第一和第二交流电压；多个外电极荧光灯，由奇数号外电极荧光灯和偶数号外电极荧光灯构成，每个奇数号外电极荧光灯具有连接到逆变器第一输出线的第一端电极，每个偶数号外电极荧光灯具有连接到逆变器第二输出线的第一端电极，其中奇数号和偶数号外电极荧光灯的第二端电极没有连接到第一和第二输出线，而是接地；和用于固定多个外电极荧光灯的底座，其中用于固定外电极荧光灯的底座包括：纵向延伸并且彼此相对设置的一对隔离板和一对灯固定板。

Description

使用外电极荧光灯的背光单元

本申请是原案申请号为02812709.9的发明专利申请(国际申请号：PCT/KR02/01213，申请日：2002年6月25日，发明名称：外电极荧光灯，使用该外电极荧光灯的背光单元，使用该背光单元的LCD背光装置和其驱动装置)的分案申请。

技术领域

本发明一般涉及使用外电极荧光灯的液晶显示背光单元，尤其涉及这样一种使用外电极荧光灯的液晶显示背光单元，其可以容易地产生比常规边缘型或直接型背光单元具有更高亮度和亮度均匀性的表面光源，减小由荧光灯电极产生的液晶显示板的发热量，防止由电极击穿引起的荧光灯击穿，并延长荧光灯的寿命。本发明尤其涉及一种使用外电极荧光灯的液晶显示背光单元，其可以简化制造工艺并提高了生产率，而且其可以容易地应用于大规模背光单元。

背景技术

通常，用作字符、图形和电影的显示装置的液晶显示器(LCD)作为用于移动电话或电视的下一代显示器已经极大地引起人们的关注，因为它比常规阴极射线管(CRT)显示器引起的视疲劳要小，并且它可以实现小型化、轻重量和低功耗。

将简要介绍在LCD上显示字符或图像的常规LCD板的结构。首先，如果在一对表面被处理过的透明玻璃板之间注入液晶材料，并且使用用于产生驱动信号的LCD驱动电路(未示出)向注入的液晶材料施加电信号(电压)，那么电信号将引起液晶材料的相变。LCD驱动电路向液晶材料施加不同的电压以改变液晶材料的分布，从而使得特定的字符或图像可以被显示。

但是，因为其上显示字符的LCD板自身不能发光，所以需要一种用于帮助在视觉上识别显示在板上的内容(字符或徽标)的装置。目前，通常使用从LCD板的侧面或背面发出光的灯的背光系统作为辅助装置。

按照荧光灯投射光的位置，常规背光系统主要分为边缘型背光单元和直接型背光单元。边缘型背光单元采用光源位于板的两侧之下的方式，以使从光源输入的光由导光板和反射片形成表面光源并且该表面光源照射LCD板单元。由于这种边缘型背光单元间接地引导从光源发出的光，所以它的优点在于亮度均匀性高。但是，相对于亮度均匀性它的问题在于亮度降低了。

图1示出常规的边缘型背光单元的实施例。参照图1，自底部依次层叠用于覆盖荧光灯的灯罩、用于通过供电发光的荧光灯、用于按预定方向反射所发射的光的反射片、用于引导所发射的光的导光板、用于将入射光均匀地照射到棱镜的散射片、垂直棱镜、水平棱镜和保护片。在上述边缘型背光单元中，由于荧光灯位于导光板的侧面，增加了亮度均匀性，但减小了亮度。

而直接型背光单元采用如下的方式：在LCD板下方设置光源(冷阴极荧光灯)，在光源前面设置散射片，和在光源背面设置反射片，从而反射并散射从光源发出的光被以照射到LCD板的单元上。由于这种直接型背光单元有效地使用了采用反射片和散射片的光，所以它能够获得高亮度，适合用于需要高亮度的背光单元。但是，直接型背光单元的问题在于：它不能按照变大的LCD板的尺寸提供足够的亮度，并且还降低了亮度均匀性。

而且，常规的直接型背光单元需要与用作光源的荧光灯数量同样多的逆变器。即，用作光源的各个荧光灯的特性稍稍不同。因此，在荧光灯彼此并联连接的情况下，如果主要使用一个具有高供电能力的逆变器，由于放电性质方面的差别将导致多个荧光灯不能同时打开的问题。即，某些荧光灯可能打开，而剩余荧光灯可能随后才打开或是关着的。为了解决该问题，将逆变器分别连接到荧光灯以驱动荧光灯。但是，存在诸如高功耗、由于逆变器数量增多而引起的成本增加和由于装配时间增加而引起的生产率降低、由于电极产生的热而使LCD老化等问题。

而且，由本申请提供的平板型面发射荧光灯现有技术提高了用于背照的常规光源(荧光灯)的亮度均匀性和亮度。图12是以前应用的面发射荧光灯的平面图。如图12所示，构造灯的上片以彼此相邻地布置其中注入放电气体并且与外部隔离的蛇纹形沟槽。而且，弯曲部分相互连接，以在上片中形成单个沟槽。在单个沟槽的两端安装内电极201。

图13是图12的面发射荧光灯203沿A-A线的剖面图，示出了彼此相邻形成的沟槽203a的截面。实际上，示为分别隔开的沟槽203a彼此互连形成单个通路。在图13中，虽然由半圆形描绘了截面“A”，但是沟槽203的形状可以改变为矩形、菱形等。

此外，图14是图12沿B-B线的剖面图，示出了面发射荧光灯203的内电极201的安装。如图14所示，每个内电极201的一端插入到面发射荧光灯203中。因此，增加许多制造工艺来插入和固定内电极201。

如上所述，以前应用的面发射荧光灯203在整个表面区上均匀地发光，由此弥补了常规边缘型和直接型背光单元的缺陷，提供了高亮度和高亮度均匀性。特别是，因为面发射荧光灯203具有蛇纹形沟槽，所以显著地提高了亮度和亮度均匀性。而且，面发射荧光灯203的形状可以变为“L”、“W”等。在这种情况下，灯的上片典型地形成为“L”或“W”形状，并且其下片形成为平板形，以使上片和下片制造得彼此组合或成为一体。

但是，当如上所述改变荧光灯的结构时，在以下方面存在不便之处：由于频繁地改变用于向荧光灯供电的内电极201的安装位置，所以必须改变制造设备。而且，内电极201被固定地嵌入到面发射荧光灯203中，由此引发几个问题，例如增加了荧光灯的制造工艺和由于内电极击穿引起生产率变差等。而且，面发射荧光灯的问题在于：如果并联连接多个荧光灯以将荧光灯应用于大规模背光单元，那么把逆变器连接到各个电极的布线将很复杂，由此增加了背光单元的体积。

发明内容

由此，针对现有技术中出现的上述问题提出了本发明，本发明的目的是提供一种使用外电极荧光灯的LCD背光单元，其可以容易地产生面光源，减少由电极引起的LCD板的发热量，防止由于电极击穿引起的外电极荧光灯的击穿，并且延长外电极荧光灯的寿命。

本发明的另一目的是提供一种使用外电极荧光灯的LCD背光单元，其可以简化背光单元的制造，并且通过改变在常规直接型背光单元中使用的荧光灯的供电方式来提高荧光灯的驱动特性。

本发明的又一目的是提供一种使用外电极荧光灯的LCD背光单元，其中把背光单元制造成模块，由此大大减少了装配所需的时间，并因而提高了生产率。

本发明的再一目的是提供一种使用用于LCD背照的外电极面发射荧光灯的背光单元，其中将用于LCD背照的面发射荧光灯的电极构造为外电极，由此简化了面发射荧光灯的制造工艺，提高了生产率，使大规模背光单元可以被容易地制造，并使制得的LCD板可以小型化和变薄。

本发明的再一目的是提供一种使用用于LCD的外电极面发射荧光灯的背光单元，其具有吸气器和吸气器外罩用于向面发射荧光灯的沟槽内部提供汞并吸收几种杂质。

为了实现上述和其它目的，本发明提供了一种LCD背光单元，用于从下面发射用来读取在LCD板上显示的字符的光，该LCD背光单元包括：逆变器，用于使用直流(DC)电压产生第一和第二交流(AC)电压并分别通过第一和第二输出线提供第一和第二AC电压；多个外电极荧光灯，由奇数号外电极荧光灯和偶数号外电极荧光灯构成，每个奇数号外电极荧光灯具有连接到逆变器第一输出线的第一端电极，每个偶数号外电极荧光灯具有连接到逆变器第二输出线的第一端电极，其中奇数号和偶数号外电极荧光灯的第二端电极没有连接到第一和第二输出线，而是接地；以及用于固定多个外电极荧光灯的底座，

其中逆变器包括：线路滤波器，用于对通过DC电源单元提供的DC电压进行整流并输出整流后的DC电压；脉冲发生器，用于产生开关驱动脉冲；一对驱动缓冲器，用于有选择地输出由脉冲发生器产生的驱动脉冲；一对谐振电路，由从驱动缓冲器输出的驱动脉冲来驱动，以分别把从线路滤波器接收到的DC电压转换为AC电压并输出该AC电压；以及一对升压变压器，用于分别放大从谐振电路输出的AC电压并向分成两组的外电极荧光灯输出放大后的AC电压，

并且其中，用于固定外电极荧光灯的底座包括：纵向延伸并且彼此相对设置的一对隔离板；和一对灯固定板，其两端连接到隔离板，并具有多个以均匀间隔相对形成的灯固定孔。

附图说明

根据以下结合附图的详细说明，将更加清楚地理解本发明的上述和其它目的、特征和其它优点，图中：

图1是常规边缘型背光单元的透视图；

图2是示出按照本发明的背光单元的布线的视图；

图3是按照本发明的底座单元的透视图；

图4至6是电极和橡胶支撑件插入其中的荧光灯的侧视图；

图7和8是示出用于向荧光灯供电的输出线的连接的视图；

图9是用于向荧光灯供电的逆变器的框图；

图10是图9的逆变器的详细电路图；

图11是示出逆变器所用驱动脉冲的波形图；

图12是常规面发射荧光灯的平面图；

图13是图12沿A-A线的剖面图；

图14是图12沿B-B线的剖面图；

图15是按照本发明优选实施例的外电极面发射荧光灯的平面图；

图16是按照本发明另一优选实施例的另一外电极面发射荧光灯的平面图；

图17是示出本发明的外电极面发射荧光灯的副电极安装的视图；

图18是示出本发明的外电极面发射荧光灯的副电极另一安装的视图；

图19是用于示出吸气器安装的图15的“B”部分的剖面透视图；

图20是示出吸气器的另一安装的剖面透视图；

图21是按照本发明的背光单元侧面剖面图；

图22是具有外电极的常规面发射荧光灯的平面图；

图23是按照本发明优选实施例用于驱动荧光灯的装置的框图；

图24是按照本发明另一优选实施例用于驱动荧光灯的另一装置的框图；

图25是图23的荧光灯驱动装置的详细电路图；

图26是图24的荧光灯驱动装置的详细电路图；

图27是示出用于驱动本发明的面发射荧光灯的装置的工作的流程图。

具体实施方式

图2是示出按照本发明的背光单元的布线的视图。本发明的背光单元包括逆变器90和底座100。逆变器90用于向多个外电极荧光灯110提供发光电压，其产生第一和第二电压并通过第一和第二输出线120和122把第一和第二电压提供到外电极荧光灯110。底座100包括通过接收来自逆变器90的第一和第二电压而点亮的多个荧光灯110。

荧光灯110是具有外电极而非像常规荧光灯那样在荧光灯两端形成的内电极的外电极荧光灯。尽管在图12中没有用具体的标号指示外电极，它们也被形成得从每个荧光灯110的两端突出，其中接触点118形成在每个荧光灯110的两端外电极中的任何一个上。

按照奇数和偶数次序将外电极荧光灯110分成两部分，以便通过连接到逆变器90的第一输出线120或第二输出线122为它们提供发光电压。参照图2，通过每隔一灯连接到第一或第二输出线120或122的接触点118提供施加到荧光灯110的电压。以下将介绍，接触点118通过焊接电连接到在荧光灯110的端部上形成的电极。因此，通过对应的输出线给荧光灯110供电，在荧光灯110上形成有与输出线接触的接触点118。

这样，通过使用第一和第二输出线提供电压可以实现稳定的供电。没有被供电的每个荧光灯110的另一端的电极112接地。以下将介绍被认为是本发明的另一特征的第一和第二输出线120和122的连接方式。

参照图3，用于容纳外电极荧光灯110的底座100形成为开口矩形箱的形状，其中构造了一对纵向延伸并彼此相对布置的隔离板102和一对两端与隔离板102相连并且彼此相对的灯固定板104，以形成矩形的四个侧面，并且还在底部上安装反射片106。

尽管在图3中没有示出，在水平设置外电极荧光灯110之后，在荧光灯110上方设置了散射片，从而可以将底座100制造成完全矩形箱的形式。而且，在底座100的侧面上形成用于连接第一和第二输出线120和122的端子。这样，如果将底座100制造成箱形模块，可以迅速地完成背光单元的装配。

在该对灯固定板104上，以规则间隔相对地形成多个灯固定孔108。灯固定孔108用于把外电极荧光灯110固定在一条直线上。灯固定孔108使可用橡胶支撑件把外电极荧光灯110固定到其上。

反射片106反射从设置在其上的外电极荧光灯110发出的光。具有涂敷处理表面并且具有高反射效率的反射片可用作反射片106。

图4和5示出在外电极荧光灯110的两端的周边上形成的电极112。电极112用于向荧光灯110提供高压，以便当高压脉冲从外部施加到荧光灯110时足以激励荧光灯110。使用具有优良导电性的材料例如铜、铝带等来制造电极112。

而且，如图4的电极112所示，电极可以形成得完全地包围外电极荧光灯110的两端的周边，或者如图5的电极114所示，它们部分包围外电极荧光灯110的两端周边的上部或下部。前者的优点在于：由于电极112的区域宽，所以当施加高压脉冲时可以提供充足的激励功率以使外电极荧光灯110充分地发光。另一方面，后者具有如下优点：由于电极114部分地覆盖外电极荧光灯110的表面，所以发出大量的光，由此提高了荧光灯的发光效率。

在图4和5的左侧，简单地示出了外电极荧光灯110的侧视图。参照图4，可以看到电极112形成得完全地包围外电极荧光灯110两端的周边。而且，参照图5，可以看出电极114仅部分地形成在外电极荧光灯110两端的下周边(或上周边)上。随后将介绍电极112和114的应用。

图6示出用于使外电极荧光灯110固定到在底座100中形成的灯固定孔108的橡胶支撑件116的耦合。橡胶支撑件116与外电极荧光灯110的两端互锁，并且每个橡胶支撑件116都包括具有不同直径的两部分。在具有较小直径的第一部分中，形成用于容纳外电极荧光灯110一端的孔。具有较大直径的第二部分紧密地粘附并固定到每个灯固定孔108的边沿表面。图6的左侧示出橡胶支撑件116的侧视图。如上所述，本发明的优点在于它采用了外电极荧光灯110，由此使荧光灯易于安装。

图7和8分别是示出用于向外电极荧光灯110供电的第一和第二输出线120和122的连接的视图。

图7示出如果每个电极112成圈状包围外电极荧光灯110的周边，接触点118和(第一和第二输出线的)布线的位置。用覆盖材料涂敷第一和第二输出线120和122以使它们隔开。因此，仅暴露与接触点118接触的部分以通电。

第一输出线120在位于自左侧第一个的外电极荧光灯110a上面穿过，并通过接触点118与电极112连接。在与电极112连接之后，第一输出线120在位于自左侧第二个的外电极荧光灯110b之下穿过，没有任何电连接。而且，在位于自左侧第三个的外电极荧光灯110c上第一输出线120与接触点118连接。即，可以看出第一输出线120交替地电连接到位于奇数次序的外电极荧光灯110a、110c和110e。接触点118通过焊接电连接到第一和第二输出线120和122。

接触点可以通过焊接直接形成或以环状形状形成在电极表面上。即，形成环形接触点，第一输出线(或第二输出线)插入到接触点中，并且接着接触点通过焊接电连接到第一或第二输出线，由此简化了背光单元的装配。

另一方面，第二输出线122在第一外电极荧光灯110a之下(在第一输出线120的相对方向)穿过并连接到第二外电极荧光灯110b上的接触点118。连接到接触点118的第二输出线122在第三外电极荧光灯110c之下穿过并延伸到下一个荧光灯的顶部。即，可以看到第二输出线122交替地连接到位于偶数次序的外电极荧光灯110b、110d和110f。因此，如果向第一和第二输出线120和122供电，那么第一输出线120向外电极荧光灯110a、110c和110e供电，第二输出线122向外电极荧光灯110b、110d和110f供电。

而且，当被第一和第二输出线120和122包围时外电极荧光灯110a至110f就被线连接到第一和第二输出线120和122。特别地，优选的是把第一和第二输出线120和122尽可能紧密地粘附到输出线120和122穿过的荧光灯的表面。由于这种布线结构，当从逆变器90施加高压脉冲时就产生了足够的电场。由于该足够的电场，可以间接地改进外电极荧光灯的点亮操作。

图8示出与图7基本上类似的布线方式，其中图8的布线方式与图7的不同之处在于形成第一和第二输出线120和122的接触点118的位置。在这种情况下，通常在电极的下表面上形成接触点118。在图8中，尽管接触点118与图7的不同，但显而易见，接触点118也可以应用于任何一个圆形电极或部分地形成的电极。

而且，如图8所示，实现第一和第二输出线120和122的布线以使输出线120和122紧密地粘附到外电极荧光灯以包围它们。因此，当从逆变器施加高压脉冲时就产生了足够的电场。由于该足够的电场，可以间接地改进外电极荧光灯的点亮操作。

而且，在本发明的输出线布线中，接触点118的位置不受附图中所示实施例的限制。另一方面，显而易见的是，将接触点形成并焊接在便于把外电极荧光灯与第一和第二输出线120和122相连接的位置。

在图9中示出了用于向多个具有上述结构的外电极荧光灯110供电的逆变器90的框图，图10示出了图9的逆变器90的详细电路图。参照图9和10详细介绍逆变器90。

逆变器90包括：线路滤波器10、脉冲发生器20、一对驱动缓冲器30和30’、一对谐振电路40和40’、一对升压变压器50和50’、以及反馈电路70。线路滤波器10整流由DC电源单元提供的直流(DC)电压，并输出整流过的DC电压。脉冲发生器20产生开关驱动脉冲。驱动缓冲器30和30’选择性地向谐振电路40和40’输出由脉冲发生器20产生的驱动脉冲。谐振电路40和40’由从驱动缓冲器30和30’输出的驱动脉冲来驱动，把从线路滤波器10接收的DC电压转换为交流(AC)电压并输出该AC电压。升压变压器50和50’分别放大从谐振电路40和40’输出的每个AC电压，并向分成两组的外电极荧光灯110输出放大后的AC电压。反馈电路70检测用于控制外电极荧光灯110亮度的次级电压。从逆变器90的变压器50和50’输出的高压被同步并工作在相同相位和相同频率，由此使外电极荧光灯110被同步驱动。通过同步驱动两个变压器，本发明的荧光灯110与使用单个变压器的情况相比可以获得更稳定和改进的工作特性。

下面详细介绍逆变器90的工作。

线路滤波器10接收来自DC电源单元(整流单元、电池或可充电电池)的DC电，并对该DC电进行整流以提供稳定电流。参照图10，线路滤波器10由线圈L11和电容器C11构成，并用于整流和输出由DC电源单元提供的DC电压。把从线路滤波器10输出的DC电压输入到每个升压变压器50和50’的中心抽头。但是，该DC电压由谐振电路40和40’进行控制以作为AC电压被调制和输出。

用于产生转换驱动脉冲的脉冲发生器20把驱动脉冲分别传输到驱动缓冲器30和30’。而且，脉冲发生器20通过响应于从反馈电路70接收的信号改变所产生的脉冲的宽度来控制提供给荧光灯的电压值。脉冲发生器20使用调节器来提供用于进行稳定操作的DC电压。参照图10脉冲发生器20输出两个脉冲信号。

驱动缓冲器30和30’向谐振电路40和40’输出由脉冲发生器20所产生的驱动脉冲。如图10所示，驱动缓冲器30和30’分别由NPN晶体管Q1和Q3和PNP晶体管Q2和Q4、和NPN晶体管Q5和Q7和PNP晶体管Q6和Q8组成。从脉冲发生器20输出的一个脉冲输入到驱动缓冲器30的晶体管Q1和Q2每个的基极。从脉冲发生器20输出的另一个脉冲输入到晶体管Q3和Q4每个的基极。按照与应用于驱动缓冲器30相同的方式把这些操作应用于驱动缓冲器30’。因此，驱动点按照从脉冲发生器20输出的脉冲波形而改变。

响应于从驱动缓冲器30和30’输出的转换脉冲信号，谐振电路40和40’每个都把从线路滤波器10接收的DC电压转换为具有预定频率的电压信号并输出该电压信号。通过脉冲发生器20的转换驱动脉冲和谐振电路40和40’的操作，产生了具有预定频率的AC电压脉冲。

把所输出的AC电压分别输入到升压变压器50和50’并充分地升压。将升高的电压提供到外电极荧光灯110。如上所述，提供到外电极荧光灯110的电压是具有相同频率和相同相位的高压信号，用于驱动外电极荧光灯110。如图2所示，从升压变压器50和50’输出的电压分别通过第一和第二输出线120和122提供到外电极荧光灯110。由于所述输出电压具有相同的相位和频率，即使输出线120和122中的任何一个连接到两个电压中的每一个，也不存在操作荧光灯110方面的困难。

反馈电路70使用电阻器R71作为电压来检测在次级侧流入外电极荧光灯110中的电流，并输出控制信号以依据所述电压来改变外电极荧光灯110的亮度。由于从反馈电路70接收的信号改变了由脉冲发生器20产生的驱动脉冲的宽度，由此使外电极荧光灯110的亮度最佳。

图11是示出本发明的逆变器90的驱动脉冲信号的波形图，并且示出了由脉冲发生器20产生的脉冲信号ch1和ch2。如图11所示，输入到驱动缓冲器30和30’的驱动脉冲信号在不同相位中具有相同的频率。由驱动脉冲信号操作谐振电路40、40’以产生AC电压。

以下介绍能够替代上述条形外电极荧光灯的外电极面发射荧光灯和使用其的背光单元。这种外电极面发射的构造是本申请人先前申请的面发射荧光灯的改进结构。由于这种结构，多个条形荧光灯可以由单个外电极面发射荧光灯来替代。

也就是说，如果将LCD板构造为大规模板，可以用如下所述的外电极面发射荧光灯来替代条形外电极荧光灯，由此增加了显示面积。

图15是上述面发射外电极荧光灯203的平面图。如图15所示，可以看出在构造为单个沟槽的蛇纹形面发射荧光灯203的两端形成有条形外电极202。通过把易于通过电流的导电材料附着到灯203的两端来简单地实现外电极202。具体来讲，由于必须通过电极202的外表面向外电极面发射荧光灯203的内部提供能量，所以电极202具有足够宽的表面积以提供足够的激励能量。

外电极202用于向面发射荧光灯203提供高压，以便当从外部向荧光灯203施加高压脉冲时足以激励面发射荧光灯203。使用具有优良导电性的材料例如铜、铝带等来制造外电极202。在这种情况下，导电材料没有像图14的内电极201那样插入面发射荧光灯203中，而是在荧光灯203工作期间与荧光灯203的表面接触并且固定得不与荧光灯203分开，由此完成材料的附着。

图16示出一个修改过的实施例，其中在本发明的外电极面发射荧光灯203的相邻沟槽203b之间形成有气体通路207。与图15的外电极面发射荧光灯203的各个弯曲部分彼此连接以形成单个沟槽的实施例相比，该实施例示出通过气体通路207连接相互水平的沟槽。这种结构的优点在于：它能以比图12所示的单个沟槽构造中放电气体的移动速度高的速度均匀地把放电气体分布到面发射荧光灯203中。虽然在图16中示出在每个水平沟槽的两端形成一个气体通路207，但是气体通路207的厚度、安装位置和数量可以变化。显然地，很清楚这些修改和变型都包括在本发明的范围内。通过根据面发射荧光灯203的长度或厚度来改变气体通路207的厚度、安装位置和数量，可以最佳化气体的分布速度。

图17和18示出用于在低压下驱动本发明的外电极荧光灯的副电极的安装。外电极面发射荧光灯203很长，因此需要高压使它放电。因此，优选的是采用副电极。

也就是说，如果向连接到附加电源的副电极施加电压，那么就在荧光灯203内产生了带电粒子。此后，如果向用作主电极的外电极202施加电压，面发射荧光灯203即使在低压下也开始放电。因此，如果使用副电极，与仅使用主电极的外电极面发射荧光灯相比，可以大大降低功耗。副电极按与外电极202相同的方式安装在面发射荧光灯203的表面上。在这种情况下，副电极可以按直线形状来安装，而不占据宽阔的面积。

图17示出副电极202a被形成得包围每个沟槽203b。另一方面，图18示出副电极202b被形成得经过每个沟槽203b的两端。考虑外电极面发射荧光灯203的长度、面积等可以改变副电极的安装位置。即，如果需要缩短面发射荧光灯203的响应时间，则把副电极安装在与图17的副电极202a的位置相同的位置；而如果允许响应时间延长一点，则把它们安装在与图18的副电极202b的位置相同的位置。在这种情况下，优选的是副电极使用与外电极的电源不同的电源。

而且，在本发明的面发射荧光灯203中，上片和下片可以制造成一体或者分离制造并且随后熔合。前种情况的缺点在于难于施加荧光材料，而它的优点在于由于它无需执行密封工艺而简化了制造工艺。相反，后种情况的缺点在于它需要用于接合部分的密封工艺，而它的优点在于可以容易地进行荧光材料的施加。

面发射荧光灯203还具有插入其中的吸气器。吸气器208用于把汞提供到面发射荧光灯203的沟槽203b中并且吸收在沟槽203b中存在的几种杂质。通过吸气器外罩固定吸气器208以使它不能在沟槽203b中移动。

图19和20示出吸气器外罩209的实施例。图19的实施例可以应用于吸气器外罩209安装在弯曲部分中，即图15示出的每个沟槽的弯曲部分B’中的情况。图19的吸气器外罩209具有以四分之一圆形的形状暴露于外部的部分，并且具有在吸气器外罩209的内表面上向内凹进的中心部分以固定吸气器208。而且，吸气器外罩209可以构造成在吸气器外罩209的内表面和外表面上都形成凹进部分。

另一方面，图20示出吸气器外罩形成在部分条形沟槽中，其中沟槽的两端向内凹进。很清楚，可以在不阻挡面发射荧光灯203发光的范围内任何位置中形成吸气器208的固定位置。

在图21中示出具有上述结构的本发明的使用面发射荧光灯203的背光单元实施例。

如图21所示，在背光单元的上部上设置散射片212，在其下部上设置反射片214，并把面发射荧光灯203插入其间。尽管没有详细示出，散射片212、反射片214和面发射荧光灯203固定出背光单元的框架。如图17所示，外电极202也附着到面发射荧光灯203的表面以从外部供电。

图21的左侧标明的数值是具有等于或大于15.1”并具有90％亮度均匀性的背光单元的最佳化制造实施例的值。散射片212的厚度是2mm，面发射荧光灯203的厚度是7.1mm，反射片214的厚度是1mm，散射片212与面反射荧光灯203之间的间隔距离是1.9mm，反射片214与和面发射荧光灯203之间的间隔距离是0.1mm，如此制造的背光单元具有12.1mm的总厚度。这些数值是在满足尺寸等于或大于15.1”和亮度均匀性等于或大于90％的上述条件下的最佳值。而且，使用电源电路(未示出)向面发射荧光灯203的外电极202施加预定电压，由此使背光单元工作。

在上述背光单元中，尽管仅外部电极202附着到外电极面发射荧光灯203，不过外电极面发射荧光灯203还可以包括副电极202a和202b，并且可以被制造成一体型或分离型。而且，很清楚在外电极面发射荧光灯203中可以形成气体通路，如图16所示，并且可以把其中包含吸气器208的吸气器外罩209的结构应用到背光单元。这些应用包含在本发明的范围内。

以下将介绍可用于上述具有主电极和副电极的外电极面发射荧光灯的驱动装置。在图22中示出了具有主电极和副电极的外电极面发射荧光灯的实施例。

图23是根据本发明实施例用于驱动外电极面发射荧光灯的装置的框图。参照图23，驱动装置包括：主控制器310、触发电路320和发光维持电路330。主控制器310响应于从作为更高一级控制单元的LCD控制器360输出的控制信号来使面发射荧光灯350发光。触发电路320向副电极305供电，以便响应于从主控制器310输出的控制信号而在外电极面发射荧光灯350中产生初始的带电粒子。发光维持电路向主电极303供电，以便使用由触发电路320产生的带电粒子来提供发光维持电压。

外电极面发射荧光灯350与图22的面发射荧光灯基本上相同。为了便于说明，以下由标号350代表面发射荧光灯。而且，必须明白外电极代表主电极303和副电极305并且如图22所示连接起来。

下面详细介绍具有上述构造的驱动装置的操作。

如果从作为更高一级控制器的LCD控制器360接收到用于启动驱动装置操作的驱动信号，那么主控制器310向触发电路320输出驱动信号，并且关断触发电路320。在这种情况下，在外部电极面发射荧光灯350中产生的带电粒子消失之前，主控制器310向发光维持电路330施加驱动信号并使用所产生的带电粒子驱动外电极面发射荧光灯350。维持这样的点亮条件直到从LCD控制器360向主控制器310输入了关控制信号。

图25是本发明的驱动装置的详细电路图。主控制器310包括：定时控制器，用于响应于从LCD控制器360接收到的控制信号向副电极305供电并持续预定时间段，以执行初始的点亮操作，并且随后向主电极303提供发光电源。而且，主控制器310包括分别与触发电路320和发光维持电路330串联连接的成对电阻器R11和R12，以便向触发电路320和发光维持电路330施加驱动信号。

因此，如果从LCD控制器360输入了发光信号，主控制器310则控制定时，以使触发电路320使用从触发电路320通过副电极305提供的电能在外电极面发射荧光灯350中产生带电粒子。此后，在产生的带电粒子消失之前，发光维持电路330通过主电极303向面发射荧光灯350供电，从而使外电极面发射荧光灯350在低压下工作。由在面发射荧光灯350中产生足够数量的带电粒子所需的荧光材料发光维持时间来确定用于驱动触发电路320的预定时间段。

而且，触发电路320由以下部分构成：用于自励驱动的变压器T1；谐振电容器C22；一对开关晶体管Q1和Q2；晶体管Q3，用于从主控制器310接收信号以驱动开关晶体管Q1和Q2；电阻器R21和R22，用于控制输入到栅极的电压和电流；以及由线圈L21和电容器C21构成以稳定输入电流的线路滤波器，由此可以向外电极面发射荧光灯350的副电极305施加电压。

在由触发电路320在外电极面发射荧光灯350内产生的带电粒子消失之前，发光维持电路330用于接收来自主控制器310的信号并通过主电极303施加高压。发光维持电路330由以下部分构成：用于自励驱动的变压器T2；谐振电容器C32；一对开关晶体管Q3和Q4；晶体管Q5和Q6，用于接收来自主控制器310的控制信号以驱动开关晶体管Q3和Q4；电阻器R31和R32，用于控制输入到栅极的电压和电流；以及由线圈L31和电容器C31构成以稳定输入电流的线路滤波器，由此可以向外电极面发射荧光灯350的主电极303施加电压。

此外，图24是示出按照本发明的另一实施例还包括反馈电路340的另一驱动装置的框图。该驱动装置包括主控制器310、触发电路320、发光维持电路330和反馈电路340。主控制器310响应于从LCD控制器360输出的控制信号使面发射荧光灯350发光，并输出控制信号来控制外电极面发射荧光灯350的亮度与用户设置的亮度对应。触发电路320向副电极305供电，以便响应于从主控制器310输出的控制信号在外电极面发射荧光灯350内产生初始带电粒子。发光维持电路330向主电极303供电以使用由触发电路320产生的带电粒子来提供发光维持电压。反馈电路340检测流入外电极面发射荧光灯350内的电流，把电流转换为电压，并向主控制器310施加电压以通过发光维持电路330来控制灯350的亮度。如果将图24的实施例与图23的实施例相比，该驱动装置还包括反馈电路340，并且还具有使用反馈电路340的反馈操作由主控制器310来控制外电极面发射荧光灯350的亮度的功能。

也就是说，如果通过发光维持电路330供电，由反馈电路340来检测流入外电极面发射荧光灯350中的电流，把检测到的电流转换为电压，并且把该电压输入到主控制器310。由于该电压，主控制器310通过向发光维持电路330施加PWM信号来控制外电极面发射荧光灯350的亮度。用于亮度控制的设置值由用户输入LCD控制器360，并且接着和LCD控制器360的驱动信号一起被输入到所述驱动装置的主控制器310。

图26是图24的驱动装置的详细电路图，其中因为图26的电路结构与图25的相似，省略了详细的说明。反馈电路340由以下部分构成：整流器，由一对二极管D41和D42构成，用来检测流入外电极面发射荧光灯350中的电流；电阻器R41，用于把检测到的电流转换为电压；和线路滤波器，由电容器C41和电阻器R42构成，用来把从电阻器R41输入的电压稳定地传输到主控制器310。

以下将参照图27的流程图介绍具有上述结构的本发明用于驱动用于LCD的面发射荧光灯的装置的操作。

首先，在步骤S1，如果用户打开电灯以使其上安装有LCD板的装置工作，那么LCD控制器360向所述驱动装置施加驱动信号。来自LCD控制器360的驱动信号被输入到所述驱动装置的主控制器310。在步骤S2，如果输入了驱动信号，主控制器310向触发电路320输出驱动信号。使触发电路320工作并持续按照RC时间常数设置的预定时间段。在步骤S3触发电路320工作完成之后，在步骤S4，主控制器310向发光维持电路330输出驱动信号以使外电极面发射荧光灯350发光。即，在向外电极面发射荧光灯350的副电极305供电而在外电极面发射荧光灯350内产生带电粒子之后，在带电粒子消失之前使用发光维持电路330通过主电极303向荧光灯350供电。如果驱动装置中并不包括反馈电路340，将重复执行上述操作。

如上所述，如果由发光维持电路330供电，外电极面发射荧光灯350维持它的点亮条件，从而向LCD屏提供光源。这种发光维持操作重复进行直到从LCD控制器360输入关控制信号。

而且，如图24所示，如果驱动装置中还包括反馈电路340，那么主控制器310通过把由用户设置的值与使用从反馈电路340输入的电压值的由反馈输入的测量值进行比较来控制亮度，并接着在步骤S5以PWM方式向发光维持电路330输出电压信号。这种亮度控制操作重复进行直到从LCD控制器360输入关控制信号。

工业应用

如上所述，本发明的优点在于它可以容易地制造与使用冷阴极荧光灯的直接型背光单元或常规边缘型背光单元相比具有高亮度和高亮度均匀性的面光源，减小了由于荧光灯的电极产生的LCD板的发热量，防止了由于电极击穿引起的灯击穿，并且延长了荧光灯的寿命。

而且，本发明的优点在于用于LCD背照的面发射荧光灯的电极构造成外电极，由此简化了面发射荧光灯的制造工艺，提高了它的生产率，易于制造大规模背光单元，并使制造的LCD可以小型化和变薄。

而且，本发明的优点在于：向具有主电极和副电极的用于LCD的面发射荧光灯施加产生带电粒子的初始发光电压，并在所产生的带电粒子消失之前向面发射荧光灯施加发光维持电压，由此维持面发射荧光灯的点亮条件，即使在低压下也能使面发射荧光灯稳定地工作，并减小变压器的连续负荷和由于用于初始发光的高压引起的开关器件的损耗。

Claims (4)

1、一种LCD背光单元，包括：

逆变器，用于使用直流(DC)电压产生第一和第二交流(AC)电压并分别通过第一和第二输出线提供第一和第二AC电压；

多个外电极荧光灯，由奇数号外电极荧光灯和偶数号外电极荧光灯构成，每个奇数号外电极荧光灯具有连接到逆变器第一输出线的第一端电极，每个偶数号外电极荧光灯具有连接到逆变器第二输出线的第一端电极，其中奇数号和偶数号外电极荧光灯的第二端电极没有连接到第一和第二输出线，而是接地；和

用于固定多个外电极荧光灯的底座；

其中逆变器包括：

线路滤波器，用于对通过DC电源单元提供的DC电压进行整流并输出整流后的DC电压；

脉冲发生器，用于产生开关驱动脉冲；

一对驱动缓冲器，用于有选择地输出由脉冲发生器产生的驱动脉冲；

一对谐振电路，由从驱动缓冲器输出的驱动脉冲来驱动，以分别把从线路滤波器接收到的DC电压转换为AC电压并输出该AC电压；和

一对升压变压器，用于分别放大从谐振电路输出的AC电压并向分成两组的外电极荧光灯输出放大后的AC电压；并且

其中用于固定外电极荧光灯的底座包括：

纵向延伸并且彼此相对设置的一对隔离板；和

一对灯固定板，其两端连接到隔离板，并具有多个以均匀间隔相对形成的灯固定孔。

2、根据权利要求1的LCD背光单元，其中第一和第二输出线被布置成它们交替地包围外电极荧光灯，以在外电极荧光灯的侧面相交并且在外电极荧光灯的顶部和底部彼此相对。

3、根据权利要求1的LCD背光单元，其中从逆变器通过第一和第二输出线提供的第一和第二AC电压具有相同的相位和相同的频率。

4、根据权利要求1的LCD背光单元，其中逆变器还包括反馈电路，用于检测外电极荧光灯的次级电流并向脉冲发生器施加亮度控制信号以控制外电极荧光灯的亮度。

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