CN1746748A - 面光源单元及具有其的液晶显示装置 - Google Patents

Abstract

一种面光源单元以及具有其的LCD装置，其具有改良的结构以将由外电极部分导致的黑暗部分减到最少。LCD装置的面光源单元包括在第一基板和与第一基板相对设置的第二基板之间形成的放电部分；第一外电极部分，设置在第一基板上、将要向其提供电能的放电部分的外面；第一玻璃料，设置在第一基板上、与第一外电极部分相对的放电部分里面。根据提供给第一外电极部分的功率，放电部分执行放电。由于第一玻璃料增加了二次发射电子的数量，因此可以将黑暗部分减到最少。

Description

面光源单元及具有其的液晶显示装置

技术领域

本发明涉及一种面光源单元及具有其的液晶显示(LCD)装置。

背景技术

通常，LCD装置是精确地控制液晶，以文本、图像，以及活动图像的形式显示通过数据处理器处理的数据的平板显示装置。

由于LCD装置是非发光显示器装置，不像具有发光能力的显示器装置，例如阴极射线管，因此LCD装置需要独立的光源单元。

一维光源(例如发光二极管(LED))或二维光源(例如冷阴极荧光灯(CCFL))用作光源单元。然而，由于典型的发光二极管或冷阴极荧光灯具有低的亮度均匀度，因而需要例如漫射片或棱镜片的光学器件以使亮度均匀。

然而，在LED或CCFL中光学构件可能导致光损耗。由于这个原因，LED或CCFL具有低光效率，且其结构可能是复杂的。这增大了生产成本且降低了亮度均匀度。

在解决上述问题的一种尝试中，已经开发了一种直接从其表面发光的面光源单元。该面光源单元包括分成多个放电部分的面光源体；以及外电极部分，该外电极部分提供在面光源体的顶面和底面上以及它的两端，以向其施加放电电压。

在该面光源单元中，从外部施加到外电极部分的放电电压在每个放电部分中导致等离子体放电。等离子体放电产生紫外线。通过在面光源单元的内壁(即放电部分内部)上设置的荧光层将紫外线转换成可见光。

图1示出了传统的面光源单元140。传统的面光源单元140包括第一外电极部分100、第二外电极部分102、第一基板110、第二基板112、第一荧光层130、第二荧光层132，以及反射层120。第一外电极部分100放置在第一基板110的底面上而第二外电极部分102放置在第二基板112的顶面上。反射层120设置在第一基板110与第一外电极部分100相对的顶面上，且第一荧光层130设置在反射层120上。第二荧光层132设置在第二基板112与第二外部电极部分102相对的底面上。

第一基板110和第二基板112是由玻璃形成的。然而，玻璃具有二次电子发射系数低且在放电期间降低光效率的缺点。换句话说，由于需要光源用小量能量产生光，因此当将电能转换成光时必需要高效率。由于玻璃具有低的二次电子发射系数，因此当在第一基板110和第二基板112中使用玻璃时难以获得所需量的光。

此外，如图1中所示，起到发光部分的面光源单元140被外电极部分部分地覆盖。因此，第一外电极部分100和第二外电极部分102阻挡了从面光源体发出的光。由于这个原因，面光源单元140包括对应于外电极部分100和102的黑暗部分，该黑暗部分具有比面光源单元140的有效发光区的亮度低的亮度。黑暗部分使面光源单元140不能获得均匀的亮度，且LCD装置的显示质量变差了。

发明内容

因此，本发明的总构思提供了一种面光源单元及具有其的LCD装置，该装置具有改良结构且将由面光源单元的外电极部分导致的黑暗部分最小化。

本发明总构思的其它方面及优势的一部分将在随后的描述中加以阐述，且一部分将从描述变得明显，或可以通过本发明的实践习知。

通过提供面光源单元可以实现本发明总构思的前述和/或其他方面和优势，该面光源单元包括第一基板和第二基板；在第一基板和第二基板之间形成的放电部分；第一外电极部分，设置在第一基板上将要向其提供电能的放电部分外部；以及第一玻璃料(frit)，该玻璃料设置在第一基板上、放电部分的内部且与第一外电极部分相对。根据提供到第一外电极部分的功率，由放电部分执行放电。

面光源单元可进一步包括第二玻璃料，该玻璃料设置在第二基板上、放电部分的内部且在第一玻璃料对面；第二外电极部分，设置在第二基板上、放电部分的外部且与第二玻璃料相对；以及设置在第一基板和第一玻璃料之间的反射层。第一和第二玻璃料可包括PbO。

第一和第二玻璃料可以进一步包括碱金属氧化物，例如MgO、BaO、CeO和SrO。此外，第一和第二玻璃料的厚度可以为100微米(μm)或更小。第一和第二玻璃料可以为四边形结构、直线图案结构，以及一维重复形状(one-dimensional repeated shape)结构之一。第一玻璃料可具有与第一外电极部分相同的尺寸。

也可以通过提供LCD装置实现本发明总构思的前述和/或其他方面和优势，该LCD装置包括具有有窗口的支撑框(support frame)的支撑外壳(support case)、在支撑外壳中提供的利用入射光显示图像的LCD屏，以及向LCD屏发光的面光源单元。面光源单元包括第一基板和第二基板；在第一基板和第二基板之间形成的放电部分；第一外电极部分，设置在第一基板上、将要向其提供电能的放电部分的外部；第一玻璃料，设置在第一基板上、放电部分的内部且与第一外电极部分相对。根据提供给第一外电极部分的功率，由放电部分执行放电。第一玻璃料可包括PbO。

附图说明

通过联系附图对实施例进行描述，本发明的这些和/或其它方面和优势将变得明显和更容易理解，附图中：

图1示出了传统的面光源单元；

图2是根据本发明总构思的实施例的LCD装置的分解透视图；

图3是图2的LCD装置的面光源单元的透视图；

图4为示出图2的LCD装置的面光源单元的背面的背面透视图；

图5是沿着图3中X-X’线截取的面光源单元的截面图；

图6示出了根据本发明总构思的一实施例的面光源单元的电极；

图7示出了根据本发明总构思的另一实施例的面光源单元的电极；

图8示出了根据本发明总构思一实施例的粘附在上和下基板的玻璃料；

图9示出了图1的传统面光源单元的能量分布与本发明总构思实施例的面光源单元的能量分布之间的差异；以及

图10示出了图1的传统面光源单元的电场分布与本发明总构思实施例的面光源单元的电场分布之间的差异。

具体实施方式

现在将参考在附图中示出的例子，详细描述本发明总构思的实施例。只要可能的情况下，在所有附图中将使用同样的参考数字指示相同或相似的部分。

图2是根据本发明总构思的实施例的LCD装置的分解透视图。

参考图2，LCD装置包括面光源单元210、LCD屏220，以及支撑外壳200。

支撑外壳200包括壳体204，以容纳面光源单元210和LCD屏220；支撑框202，提供在壳体204上以覆盖面光源单元210和LCD屏220的边缘。支撑框202的形状为四边形且配备有窗口238。

面光源单元210被容纳在壳体204的容纳部分230中。在下面详细描述面光源单元210的技术特征。面光源单元210通过电源线232和236连接到外电源234。

LCD屏220包括薄膜晶体管(TFT)基板226、与TFT基板226相对形成的滤色器基板222，以及插置在TFT基板226与滤色器基板222之间的液晶224。LCD屏220将从面光源单元210发出的光转变成具有图像数据的图像光。

由于LCD屏220易受外部冲击的影响，所以通过支撑框202对它的四个脆弱部分加以保护，以使它们不向外分离。

图3为示出图2的LCD装置的面光源单元210的透视图，图4为示出图2的LCD装置的面光源单元210背面的透视图，而图5是沿着图3中X-X’线截取的面光源单元210的截面图。

参考图3和图4，面光源单元210包括面光源体300以及分别提供在面光源体300的两端的第一外电极部分100和第二外电极部分102。

面光源体300包括第一基板110和第二基板112，它们分别包括其底面和顶面。

第一基板110为平板形。第一基板110可以由透射可见光且屏蔽紫外线的透明玻璃基板形成。作为选择，第一基板110可由其他透明材料形成。

参考图5，反射层120和第一荧光层130设置在第一基板110与多个放电室140之间。

第二基板112与第一基板110隔开且为非平板形，以形成多个放电室140和多个室间隔(chamber partition)320。放电室140同样为非平板形。换句话说，如图5中所示，第二基板112的纵剖面有多个类似梯形且连续连接的半椭圆形。然而，第二基板112的纵剖面是不限于半椭圆形的，其它的形状，例如半圆形、三角形或四边形，可以做为选择用在第二基板112的纵剖面中。

参考图3和图5，多个放电室140以及多个室间隔320组成放电部分310。第二荧光层132以预定厚度设置在放电室140与第二基板112之间。换句话说，放电室140由彼此相对形成的第一荧光层130和第二荧光层132形成。室间隔320在各个放电室140之间形成以隔开放电部分310。设置室间隔320以将第二基板112与第一荧光层130相连。第二基板112可由与第一基板110相似的透明玻璃基板形成。作为选择，第二基板可由其它透明的材料形成。

参考图5，室间隔320是通过将第二荧光层132紧密地粘附于反射层120而形成的。具体地说，在第一基板110粘附于第二基板112后抽光在放电室140中存在的空气以在其中提供真空状态。然后将用来产生等离子体放电的放电气体注入到放电室140内。放电气体的气压不同于外部大气压。由于这个原因，第二荧光层132紧密地粘附于反射层120。

第一荧光层130和第二荧光层132利用通过在放电室140中发生的等离子体放电产生的紫外线发出可见光线。反射层120反射由第一荧光层130和第二基板112上的第二荧光层132产生的可见光线并防止可见光线通过第一基板110泄漏。

参考图3，面光源体300的放电部分310包括第一区域RE1，该区域由支撑框202覆盖且不暴露到外部；第二区域RE2，该区域未被支撑框202覆盖且对应于窗口238。放电部分310的第二区域RE2构成了有效发光区，在有效发光区中通过在面光源体300的发光部分310的等离子体放电而发出可见光。

第二外电极部分102在第二基板112的两端的上部分上形成以对应于第一外电极部分100，使得能在它们之间产生电压。具体地说，第二外电极部分102对应第一区域RE1且跨过放电部分310延伸。

图6是根据本发明实施例的沿着图3中Y-Y’线的面光源单元的截面图。参考图6，面光源单元包括第一外电极部分100、第一基板110、反射层120、第一荧光层130、第二荧光层132、第二基板112、第二外电极部分102、第一玻璃料600，以及第二玻璃料602。第一外电极部分100、第一基板110、反射层120、第一荧光层130、第二荧光层132、第二基板112，以及第二外电极部分102都与上述的相同。因此，将不再对其进行描述。

第一玻璃料600设置在反射层120上，且可以具有与第一外电极部分100相同的尺寸。然而，作为选择，第一玻璃料600可以具有比第一外电极部分100大的尺寸。在这种情况下，第一玻璃料600的右端设置得与第一外电极部分100以直线方式对应。第一玻璃料600的左端可以设置得与第一外电极部分100以直线方式对应或不对应。第一荧光层130设置在设置第一玻璃料600的邻近区域上。

第一玻璃料600可由包含氧化铅(PbO)的材料形成。包含PbO的第一玻璃料600的厚度可以为100微米(μm)或更小。PbO具有比玻璃大几倍的二次电子发射系数，不过强度低。当PbO与玻璃混合时，软化温度下降到450℃且可以获得PbO与玻璃之间高度的黏着力。除PbO之外，第一玻璃料600也可以包含碱金属氧化物，例如MgO、BaO、CeO和SrO。

因此，能够增加基于同样量的能量所产生的二次发射电子的数目。二次发射电子是由于第一玻璃料600和/或第二玻璃料602与第一荧光层130和/或第二荧光层132产生的可见光相互作用而产生的。因而，第一荧光层130和第二荧光层132发出初级光(primary light)，而第一玻璃料600和第二玻璃料602响应于初级光发出次级光(secondary light)。增加二次电子的数目可以将在图1的传统的面光源单元中产生的黑暗部分的效果减到最小。

第二玻璃料602放置在第二基板112的底面上，且可以具有与第二外电极部分102相同的尺寸。然而，作为选择，第二玻璃料602可以具有比第二外电极部分102大的尺寸。第二玻璃料602可以由与第一玻璃料600相同的材料做成。

图7是根据本发明总构思的另一实施例的沿着图3中的Y-Y’线截取的面光源单元210的截面图。参考图7，面光源单元210包括第一外电极部分100、第一基板110、反射层120、第一荧光层130、第二荧光层132、第二基板112、第二外电极部分102、第一玻璃料600，以及第二玻璃料602。图7的第二玻璃料602与图6以相同的方式设置。然而，图7的第一玻璃料600以不同于图6的方式设置。

在图7的实施例中，第一玻璃料600设置在第一基板110上，与反射层120相对。在这种情况下，反射层120的设置区的范围减少。此外，如图7中所示，第一玻璃料600可以具有比第二玻璃料602的大的设置厚度。

图8示出了根据本发明总构思的实施例的设置在第一基板100上的第一玻璃料600及设置在第二基板112上的第二玻璃料602的结构。虽然图8仅示出了设置结构的三种类型，但第一玻璃料600和第二玻璃料602的设置结构的其它类型也可以作为选择用于本发明的总构思。

在图8的(a)中，在第一基板110和/或第二基板112上界定矩形区，然后设置第一玻璃料600和/或第二玻璃料602以填充所界定的矩形区。在图8的(b)中，在第一基板110和/或第二基板112上界定以预定间距间隔的多个矩形区。然后在所界定的矩形区上设置第一玻璃料600和/或第二玻璃料602。在图8的(c)中，在第一基板110和/或第二基板112上界定多个圆形区。然后在所界定的多个圆形区上设置第一玻璃料600和第二玻璃料602。

图9示出了图1的传统面光源单元的能量分布与本发明总构思的实施例的面光源单元210的能量分布之间的差异，而图10示出了图1的传统面光源单元的电场分布与本发明总构思的实施例的面光源单元210的电场分布之间的差异。

当向本发明总构思的实施例的面光源单元的放电部分施加电压时，放电部分被分成阴极辉光区和阳极塔(positive column)区。在阴极辉光区中，在小能量范围内产生激发荧光物质的紫外线，且能量消耗高。由于这个原因，阴极辉光区变暗且产生大量的热。然而，如图9中所示，本发明总构思的实施例增加了阴极辉光区中二次电子的量。结果，与图1的传统面光源单元的能量消耗相比，能量消耗减少了。因而，从阴极辉光区中剩余的能量用在阳极塔区中，且发出的二次电子的量增加，由此提高了光效率。

通常，电场与能量是成正比的。参考图10的阴极辉光区，本发明总构思的实施例的面光源单元的电场比图1的传统面光源单元的小。换句话说，与图1传统的面光源单元的比较，在本发明总构思的实施例的面光源单元中阴极辉光区中的能量消耗较少。

此外，执行放电老化工艺以进一步增加发出的二次电子的量。通过除去放电室中荧光物质或电极附近的杂质，该放电老化工艺使正常发光成为可能。在LCD装置的制造过程中，在空气中将玻璃料中所含的碱金属氧化物与水混合。硬化混合物以在玻璃料的表面上形成杂质。以高电流驱动面光源单元一定时间以除去杂质。由于通过以高电流驱动面光源单元除去了杂质，因此具有高二次电子发射系数的玻璃料暴露在放电室的外壁。

如上所述，由于玻璃料在放电室的外壁形成，因此所发射的二次电子的量增加了，且能够将可能产生于面光源单元周边的黑暗部分减到最少以扩大有效的发光区。因此，可以均匀地控制从面光源单元发出的光的亮度以改善显示质量。

尽管已经对本发明总构思的若干实施例进行了显示和说明，但是本领域的技术人员应当理解的是，可以在不背离在权利要求及其等价物中定义的本发明总构思的范围、原理和精神的情况下，对这些实施例做出改变。

Claims (34)

1.一种可用于液晶显示装置的面光源单元，包括：

第一基板和第二基板；

在所述第一基板和所述第二基板之间形成的放电部分；

第一外电极部分，该部分设置在所述第一基板上，在将要向其提供电能的放电部分的外侧；以及

第一玻璃料，该玻璃料设置在所述第一基板上，在所述放电部分内侧且与所述第一外电极部分相对，

其中根据提供给所述第一外电极部分的功率，所述放电部分执行放电。

2.如权利要求1所述的面光源单元，进一步包括：

第二玻璃料，该玻璃料设置在所述第二基板上，在所述放电部分内侧且在所述第一玻璃料对面；以及

第二外电极部分，设置在所述第二基板上，在所述放电部分外侧且与所述第二玻璃料相对。

3.如权利要求2所述的面光源单元，进一步包括：

第一荧光层，该荧光层在所述放电部分的内底面上且沿着所述放电部分的长度设置，并向所述第一玻璃料延伸；以及

第二荧光层，该荧光层在所述放电部分的内顶面上且沿着所述放电部分的长度设置，并向所述第二玻璃料延伸。

4.如权利要求2所述的面光源单元，其中所述第一玻璃料及所述第二玻璃料分别具有对应于所述第一外电极部分及所述第二外电极部分的尺寸。

5.如权利要求2所述的面光源单元，其中所述第一和第二玻璃料中的至少一个包括PbO。

6.如权利要求2所述的面光源单元，进一步包括：

设置在所述第一基板和所述第一玻璃料之间的反射层。

7.如权利要求2所述的面光源单元，其中所述第一和第二玻璃料包含碱金属氧化物。

8.如权利要求7所述的面光源单元，其中所述碱金属氧化物包括MgO、BaO、CeO和SrO之一。

9.如权利要求2所述的面光源单元，其中所述第一和第二玻璃料均具有100微米或更小的厚度。

10.如权利要求2所述的面光源单元，其中所述第一和第二玻璃料包括矩形结构、直线图案结构，以及一维重复形状结构之一。

11.如权利要求2所述的面光源单元，其中所述第一玻璃料具有与所述第一外电极部分相同的尺寸。

12.一种可用于液晶显示装置的面光源单元，包括：

具有至少一个空放电室的透明体；

第一电极，在所述透明体的第一外表面上沿其至少一端设置，以在所述至少一个放电室中产生静电电压，以产生气体放电，从而产生初级光；以及

二次电子发射部分，设置在所述至少一个放电室的内表面且在其一端处，以响应于所述初级光发射次级光。

13.如权利要求12所述的面光源单元，其中所述透明体具有多个纵向放电室，每个放电室包括：

设置于其中的至少一层荧光层，以响应于气体放电所产生的紫外光发射所述初级光；

反射层，设置在所述各个放电室的内面与所述至少一个荧光层之间，以将所述初级光引导到所述透明体的输出表面；以及

第一电极和第二电极，设置在所述多个纵向放电室的端部的顶面和底面上，且所述次级光发射部分包括第一和第二玻璃料，该玻璃料邻近所述多个纵向放电室的内表面上的所述至少一层荧光层设置。

14.如权利要求12所述的面光源单元，进一步包括：

荧光单元，设置在所述至少一个放电室的里面，以响应于由所述等离子体放电产生的紫外线发射所述初级光。

15.如权利要求12所述的面光源单元，其中所述第一电极设置在所述透明体的两个纵向端，所述透明体形状为具有发光区和对应于所述第一电极的非发光区的矩形平板。

16.如权利要求15所述的面光源单元，进一步包括：

第二电极，设置在所述透明体的两个纵向端部，在其与所述第一外表面相对的第二外表面上，从而在所述第一和第二电极之间至少设置有一个放电室。

17.如权利要求15所述的面光源单元，其中所述二次电子发射部分设置在所述透明体的所述非发光区中以发射二次电子。

18.如权利要求12所述的面光源单元，其中所述第一电极在所述透明体的输出表面中造成非发光区，且所述二次电子发射部分设置在所述非发光区中。

19.一种可用于液晶显示装置的面光源单元，包括：

至少具有一个室的透明体；

初级光发射部分，根据施加到所述至少一个室的预定电压产生初级光；

一个或多个电极，设置在所述透明体的表面上的预定位置，使得所述透明体具有发光部分和被所述一个或多个电极阻挡的非发光部分；以及

次级光发射部分，设置在所述透明体里面的预定位置，以响应于所述初级光发出次级光。

20.如权利要求19所述的面光源单元，其中所述初级光发射部分包括荧光层，该荧光层设置在所述透明体的所述发光部分中所述至少一个室的内表面上，以响应于气体放电所产生的紫外光发射可见光；且所述次级光发射部分包括一个或多个玻璃料，该玻璃料设置在所述一个或多个电极下的所述至少一个室的里面，以在所述透明体的所述非发光部分中发射二次电子。

21.一种可用于液晶显示装置的面光源单元，包括：

多个气体放电室，每个包括：

设置在其端部和外部底表面上的第一电极；

设置在其端部和外部顶表面上的第二电极；

设置在其内部底表面上的反射层；

至少一层荧光层，设置在反射层及其内部顶表面中的至少一个上；以及

邻近所述至少一层荧光层设置的至少一个玻璃料。

22.如权利要求21所述的面光源单元，其中通过平板形状的第一透明基板及周期性非平板结构的第二透明基板形成所述的多个气体放电室，第二基板粘附于所述第一基板以界定所述多个气体放电室及设置在各个气体放电室之间的多个室间隔。

23.如权利要求22所述的面光源单元，其中所述第一和第二透明基板透射可见光且屏蔽紫外光。

24.一种可用于液晶显示装置的面光源单元，包括：

具有发光区以及受阻挡的非发光区的透明体；以及

至少一个次级光发射单元，设置在所述受阻挡的非发光区中以响应于所述发光区中发出的初级光而发出次级光。

25.如权利要求24所述的面光源单元，其中所述透明体的形状为矩形，包括多个纵向放电室以及至少一个电极，该电极在所述透明体的周边造成了受阻挡的非发光区。

26.如权利要求25所述的面光源单元，其中所述多个纵向放电室包含等离子体气体，以在施加到所述至少一个电极的电压超过预定阈值时发出紫外光。

27.如权利要求24所述的面光源单元，其中所述至少一个次级光发射单元包括包含PbO的玻璃料。

28.如权利要求24所述的面光源单元，其中，在运转期间，所述透明体包括气体放电部分，该气体放电部分被分成对应于所述受阻挡的非发光区的阴极辉光区及对应于所述发光区的阳极塔区。

29.如权利要求28所述的面光源单元，进一步包括：

至少一个初级光发射单元，设置在所述透明体的所述发光区中以发出所述初级光；

其中在所述阴极辉光区中发出的所述次级光减少了由所述初级光发射单元消耗的能量的量。

30.一种液晶显示装置，包括：

包括具有窗口的支撑框的支撑外壳；

在所述支撑外壳中提供的以利用入射光显示图像的液晶显示屏；以及

向所述液晶显示屏发射光的面光源单元，所述面光源单元包括：

第一基板和第二基板；

在所述第一基板和所述第二基板之间形成的放电部分；

第一外电极部分，设置在所述第一基板上，在将要向其提供电能的所述放电部分的外面；

第一玻璃料，设置在所述第一基板上，在所述放电部分里面且与所述第一外电极部分相对，其中根据向所述第一外电极部分提供的功率，所述放电部分执行放电。

31.如权利要求30所述的液晶显示装置，其中所述面光源单元进一步包括：

第二玻璃料，设置在所述第二基板上，在所述放电部分的里面且在所述第一玻璃料对面，以及

第二外电极部分，设置在所述第二基板上，在所述放电部分的外面且与所述第二玻璃料相对。

32.如权利要求31所述的液晶显示装置，其中所述第一和第二玻璃料中至少一个包括PbO。

33.如权利要求31所述的液晶显示装置，其中所述面光源单元进一步包括设置在所述第一基板与所述第一玻璃料之间的反射层。

34.如权利要求31所述的液晶显示装置，其中所述第一和第二玻璃料包含碱金属氧化物。

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