CN1746749A - 表面光源器件和具有该表面光源器件的背光单元 - Google Patents

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Abstract

一种表面光源器件，包括具有向其中注入放电气体的多个放电空间的光源本体，设置在所述光源本体外表面上、用以为所述放电气体提供放电电压从而在所述光源本体中产生等离子体的外部电极，以及布置在所述光源本体内、用以为所述等离子体提供次级电子从而适当保持所述等离子体的多孔内部电极。所述多孔内部电极包括多孔部件和形成在所述多孔部件外表面的传导层。所述多孔内部电极不断地发射次级电子，以稳定地保持等离子的数量。

Description

表面光源器件和具有该表面光源器件的背光单元
技术领域
本发明涉及一种表面光源器件和具有所述表面光源器件的背光单元。本发明尤其涉及一种具有能够产生大量次级电子的电极的表面光源器件以及具有所述表面光源器件的背光单元。
背景技术
通常，使用液晶显示器(LCD)器件的液晶具有电和光特性。在LCD器件中，液晶的排列响应于施加到其上的电场方向而变化，并且其光透射比(transmittance)也会根据其排列的变化而改变。
LCD器件使用液晶的电和光特性来显示图像。LCD器件有利地比阴极射线管(CRT)类型的显示器件更小并且更轻。由此，LCD器件在各种电子装置中被广泛使用，例如便携式计算机、通信设备、液晶电视接收装置、航天设备等。
为了显示图像，LCD器件需要用于控制液晶的液晶控制部件和用于为光控制部件提供光的光提供部件。
所述液晶控制部件包括设置在第一基底上的像素电极、设置在对应于第一基底的第二基底上的公共电极、以及插入到像素电极和公共电极之间的液晶。所述液晶控制部件包括多个与分辨率相对应的像素电极，并且公共电极被设置于与像素电极相对应的位置。多个薄膜晶体管(TFT)被电气连接到像素电极，以为像素电极分别提供电平彼此不同的像素电压。基准电压被施加到上述公共电极。像素电极和公共电极可以包括透明导电材料。
光提供部件为液晶控制部件的液晶提供光。所述光顺序地穿过像素电极、液晶和公共电极。穿过液晶的图像的显示质量受由光提供部件产生的光的亮度(luminance)和亮度的均匀性(uniformity)的影响。LCD器件的显示质量随着光的亮度和亮度的均匀性成比例的增加。
传统的LCD器件的光提供部件包括具有条形形状的冷阴极荧光灯(CCFL)或具有点形形状的发光二极管(LED)。CCFL具有有利的特性，例如高的亮度、长的使用寿命、以及与白炽灯相比小的发热量等。而LED则具有例如高亮度等的多种特性。然而，CCFL和LED具有不均匀的亮度。
因此，具有例如CCFL或LED光源的光提供部件包括光学部件，例如导光板(LGP)、漫射元件和棱镜片等，以用来增强产生于光提供部件的光的亮度的均匀性。因此，存在这样的问题，即具有CCFL或LED的LCD器件的尺寸(例如体积)及其重量正比于上述光学部件的尺寸而增加。
近年来，人们开发了一种具有扁平(flat)形状的表面光源以解决上述问题。
图1是描述传统表面光源器件的立体图，图2是沿着图1中的“II-II”线获取的剖视图。
参照图1和图2，传统的表面光源包括光源本体10和外部电极30。光源本体10包括第一基底11和置于第一基底11上方的第二基底12。第二基底12具有一体形成在第二基底12上的多个分隔壁部分13。分隔壁部分13与第一基底11相接触以形成多个向其中注入放电气体的放电空间20。相邻的两个分隔壁部分13具有约3毫米到约5毫米的宽度，以通过分隔壁部分13抑制放电空间之间电流漂移效应的产生。另外，穿过分隔壁部分13形成有气体通道40，放电气体通过气体通道40流动。一对外部电极30环绕第一基底11和第二基底12的外表面。
然而，在传统的表面光源器件中，由于在被外部电极30环绕的非发光区域中产生相对较高的电压降落效应，因此放电空间中的离子被加速，使得能耗相对较高。另外，传统的表面光源器件具有差的亮度特性。因此，在传统的表面光源中，初始的放电电压相当高并且非发光区域中的功耗过大。结果，将能量转换为非发光区域中的光的转换效率被大大降低。
发明内容
本发明提供了一种能够在放电空间中产生次级电子以提高等离子体产生效率的表面光源器件。
本发明还提供了一种具有将上述表面光源器件作为光源的背光单元。
根据本发明一个方面的表面光源器件可包括具有向其中注入放电气体的多个放电空间的光源本体。所述光源本体外表面上设置有用以为所述放电气体施加放电电压从而产生等离子体的外部电极。所述光源本体内设置有用以为所述等离子体提供次级电子的多孔内部电极(porous internal electrode)。
根据一个实施方案，所述光源本体可包括第一基底，位于所述第一基底上方的第二基底，插入于所述第一和第二基底的边缘部件之间用以限定出与外部隔离的内部空间的密封部件，以及用以将所述内部空间分割为多个所述放电空间的分隔壁。
根据另一个实施方案，所述光源本体可包括第一基底，以及具有与第二基底一体形成的分隔壁部分的第二基底。所述分隔壁部分与所述第一基底相接触以形成放电空间。所述分隔壁部分可具有约3毫米到约5毫米的宽度以抑制电流漂移效应。
根据有一个实施方案，所述多孔内部电极可包括多孔部件，以及形成在所述多孔部件外表面的传导层。
根据本发明的另一个方面的背光单元可包括表面光源器件、用于接纳所述表面光源器件的壳、插入到所述光源器件和所述壳之间的光学部件，以及用于将放电电压施加到所述表面光源器件的所述电极的变换器。所述表面光源器件可包括具有向其中注入放电气体的多个放电空间的光源本体，设置在所述光源本体外表面上为所述放电气体提供电压以产生等离子体的外部电极，和布置在所述光源本体内用以为所述等离子体提供次级电子的多孔内部电极。
根据本发明，多孔内部电极所提供的次级电子使得电场强度增加，由此可以降低初始放电电压。另外，次级电子的存在可降低用于适当保持等离子体所需的阴极降落电压，从而，可以减少非发光区域的电压消耗。
附图简要说明
通过参照附图对本发明的实施方案进行详细的描述后，本发明的上述和其它特征以及有益效果会更加清楚，其中：
图1是描述传统表面光源器件的立体图；
图2是沿着图1中的II-II’线获取的剖视图；
图3是描述根据本发明的第一个示例性实施方案的表面光源器件的立体图；
图4是沿着图3中的IV-IV’线获取的剖视图；
图5是描述图4中的多孔内部电极的放大剖视图；
图6是描述根据本发明的第二个示例性实施方案的表面光源器件的立体图；
图7是沿着图6中的VII-VII’线获取的剖视图；
图8是描述根据本发明的第三个示例性实施方案的表面光源器件的立体图；
图9是沿着图8中的IX-IX’线获取的剖视图；
图10是描述根据本发明第四个实施方案的背光单元的分解立体图。
具体实施方式
在下文中将参照显示本发明实施方案的相应附图更充分地描述本发明。然而，本发明可以用各种不同形式来体现，并且不应该受这里提出的实施方案的限制。更正确地讲，提供这些实施方案的目的是为了使本文公开的内容是充分和完全的，并且向本领域的普通技术人员完全地传递本发明的保护范围。在附图中，层和区域的大小和相对大小出于清楚的目的可能被夸大。
应该理解，在元件或层被指为“位于之上(on)”、“被连接到(connectedto)”或“被耦合到(coupled to)”另一元件或层时，它的意思是该元件或层其能够直接位于、被连接或耦合到其它元件或层，或者可以存在介于其间的元件或层。相反，当元件被指为“直接位于之上(directly on)”、“被直接连接到(directly connected to)”或“被直接耦合到(directly coupled to)”另一元件或层时，则不存在介于其间的元件或层。所有相同的标号表示同一元件。如在这里所使用的那样，术语“和/或”包括一个或多个相关列出的术语的任意和所有组合。
应该理解，尽管在这里可以使用术语第一、第二等描述各种元件、组件、区域、层和/或部件，但是上述元件、组件、区域、层和/或部件不应该由这些术语来限制。上述术语仅仅是被用来使一个元件、组件、区域、层或部件区别于另一个区域、层或部件。这样，在下面将讨论的第一元件、组件、区域、层或部件能够被术语定义为第二元件、组件、区域、层或部件而不会背离本发明的教导。
与空间相关的术语，例如“在...之下(beneath)”、“在...下面(below)”、“下部的(lower)”、“在...的上方(above)”、“上部的(upper)”或类似术语在这里为了描述的流畅可以被用来描述图中的一个元件或器件相对于另一元件或零件(features)的关系。应该理解的，是与空间相关的术语的意图除了在图中描述的方向以外还涵盖了在使用或操作中的器件的不同方向。例如，如果在图中的器件被反转，被描述为“在其它元件或器件下面”或“在其它元件或器件之下”的元件或器件将会被定向为位于上述其它元件或器件上方。这样，示例性术语“在...下面”能够包含上面和下面两个方向。另外，该器件可以被定向为其它方向(如旋转90度或其它的角度)并且与在这里使用的与空间相关的描述用语也应具有相应地解释。
在这里使用的术语仅仅是为了描述具体实施方案的目的，并不是被确定来限制本发明。如在这里所使用的一样，单数形式“一(a)”、“一(an)”和“这(the)”被确定为还包括复数形式，除非该内容被做了明确的相反指示。还应该认识到术语“包括(comprises)”和/或“包括(comprising)”在本说明书中使用时明确说明了既定器件(stated features)、整体、步骤、操作、元件和/或组件的存在，但是并不排除一个或多个其它器件、整体、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组合的存在或添加。
在此参照剖面图来描述本发明的实施方案，所述剖面图示例性地示出了本发明的理想化实施方案(以及中间结构)。因而，可以预期由于例如制造技术和/或公差(tolerance)所产生的示意图的形状的变化。这样，本发明的实施方案不应被限制于在此描述的区域的具体形状，而应包括由例如制造导致的形状上的偏差。举例来说，被描述为矩形的注入区域在其边缘将典型地具有圆形的或者弯曲的特征和/或注入浓度的梯度，而不只是从注入区域到非注入区域的二元变化。同样地，由注入形成的掩埋区域可能在掩埋区域和通过其进行注入的表面之间的区域内产生某些注入。因此，在图中所描述的区域实际上是示意性的，并且其形状并非被确定来描述器件的区域的实际形状而且并非被确定来限制本发明的范围。
除非有相反的限定，在这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有和本领域普通技术人员所通常理解相同的意思。还应该认识到，诸如在公共使用的字典中定义的术语应该被解释为具有与它们在相关技术领域的上下文中具有的意思一致，并且不能以理想化或完全正式的意义解释，除非在这里有明确的定义。
实施方案1
图3是描述根据本发明的第一个示例性实施方案的表面光源器件的立体图。图4是沿着图3中的IV-IV’线获取的剖视图。图5是描述图4中的多孔内部电极的放大剖视图。
参照图3和图4，本实施方案的表面光源器件100包括光源本体110、外部电极120和多孔内部电极150，光源本体110具有向其中注入放电气体的内部空间，外部电极120用于为放电气体提供放电电压以形成等离子体，多孔内部电极用于为等离子体提供次级电子。放电气体的示例包括汞气、氩气、氖气和氙气等。这些气体在此可以单独使用或者结合使用。
本实施方案的表面光源器件100是分隔壁-分离(partition wall-separated)类型。因此，光源本体110包括第一基底111、置于第一基底上方的第二基底112、插入在第一基底111和第二基底112的边缘之间以限定向其中注入放电气体的内部空间的密封部件140、布置在内部空间中用以将内部空间分隔为多个放电空间S的多个分隔壁130，多孔内部电极150用于为等离子体提供次级电子。
多个分隔壁130沿着第一方向基本彼此平行地排列。根据本实施方案，为了使相邻的两个放电空间S彼此相连，穿过每个分隔壁130形成有气体通道(未示出)，或者以蛇形形状排列分隔壁130。
第一基底111和第二基底112包括能够透过可见光并且阻挡紫外线的玻璃材料。第二基底112包括将放电空间S中产生的光射出的出光面(lightexiting face)。在第一基底111上可形成第一钝化层(未示出)以及在第二基底112下方可形成第二钝化层(未示出)。
另外，可以在第一基底111的表面上形成反射层(未示出)。反射层可以包括氧化钛(TiO3)膜、氧化铝(AL2O3)膜等等。可以通过化学气相淀积(CVD)工艺、溅射工艺等来形成反射层(例如TiO3膜或AL2O3膜)。反射层将射向第一基底111的可见光反射至第二基底112，以增强表面光源器件100的亮度。
可以在反射层上形成用以将放电空间S中紫外线转换为可见光的第一荧光层(未示出)。此外，可以在第二基底112下方形成第二荧光层(未示出)。
连接至电源的一对外部电极120分别在第一基底111和第二基底112的外表面形成。外部电极120以基本上垂直于所述第一方向的第二方向排列。因此，外部电极120基本上垂直于分隔壁130。可用于形成外部电极120的金属的示例可以包括铜(Cu)、镍(Ni)、钨(W)等等。
多孔外部电极150布置在光源本体110中。多孔电极150是未连接至电源的浮动电极。特别地，多孔内部电极150被设置在放电空间S的与外部电极120的位置相对应的两个边缘部分。多孔内部电极150将次级电子提供给通过对外部电极120施加放电电压而产生的等离子体。特别地，由放电气体激发出的离子在放电空间S中与多孔内部电极150碰撞。因此，多孔内部电极150不断地发射次级电子，以稳定地保持等离子的数量。
因此，多孔内部电极150所提供的次级电子使得电场强度增加，由此可以降低初始放电电压。另外，所需的用于适当保持等离子体的阴极降落电压可以由于次级电子的存在而被降低，因此，可以减少非发光区域的电压消耗。此外，由于从非发光区域提供至发光区域的次级电子使得发光区域的能耗增加，因此可以提高将能量转换为光的转换效率。
参照图5，多孔内部电极150包括多孔部件151，以及形成在多孔部件151外表面上的传导层152。
多孔部件151具有多个孔隙(void)。当孔隙的直径不超过约30微米时，传导层152不容易覆盖在孔隙的内面上。相反，当孔隙的直径不小于300微米时，多孔内部电极150的面积被减小，从而不会产生所需的发射次级电子的效应。因此，多孔部件151的孔隙的直径约为30微米到约300微米。在本实施方案中，多孔部件151的一个示例包括陶瓷材料。
同时，传导层152的示例包括铜(Cu)、镍(Ni)、钨(W)等。在本实施方案中，传导层152的材料基本上与外部电极120的材料相同。
实施方案2
图6是描述根据本发明的第二个示例性实施方案的表面光源器件的立体图。图7是沿着图6中的VII-VII’线获取的剖视图。
参照图6和图7，根据第二个示例性实施方案的表面光源器件200包括光源本体210、外部电极220和多孔内部电极250，光源本体210具有向其中注入放电气体的内部空间，外部电极220用于为放电气体提供放电电压以使得放电气体产生等离子体，多孔内部电极250用于为等离子体提供次级电子。
本实施方案的表面光源器件200是分隔壁-整合(integrated)类型。因此，光源本体210包括第一基底211、置于第一基底上方的第二基底212。第二基底212与分隔壁部分213一体形成。分隔壁部分213与第一基底211相接触以形成向其中注入放电气体的多个放电空间S。两个最外侧的分隔壁部分通过熔块(frit)260与第一基底211相连接。分隔壁部分213沿着第一方向基本上彼此平行地排列。特别地，分隔壁部分213可以具有约1毫米到2毫米的宽度。为了连通相邻的两个放电空间S，可以穿过每个分隔壁部分213形成至少一个连接孔，或者至少两个分隔壁部分213以蛇形形状排列。
外部电极220在第一基底211和第二基底212的外表面形成。多孔内部电极250分别被设置在每个放电空间S的与外部电极220相对应的两个边缘部分。多孔内部电极250包括多孔部件251，以及形成在多孔部件251外表面的传导层252。多孔部件251具有多个孔隙。
实施方案3
图8是描述根据本发明的第三个示例性实施方案的表面光源器件的立体图。图9是沿着图8中的IX-IX’线获取的剖视图。
参照图8和图9，根据第三个示例性实施方案的表面光源器件300是分隔壁-整合类型。因此，光源本体310包括第一基底311、置于第一基底311上方并且具有多个分隔壁部分的第二基底312，多个分隔壁部分与第二基底312一体形成。最外侧的分隔壁部分313通过熔块260与第一基底311相连接。特别地，分隔壁部分313可以具有约3毫米到约5毫米的宽度，优选地约4毫米，从而能够通过分隔壁部分313抑制相邻的两个放电空间S之间的电流漂移效应。
为了连通相邻的两个放电空间S，穿过分隔壁部分313形成至少一个连接通道370。在本实施方案中，每个分隔壁部分313具有相对于第一方向以锐角倾斜的连接通道370。可选地，连接通道370可以沿着基本上垂直于所述第一方向的第二方向形成。
例如，与电源电连接的一对外部电极320形成在第一基底311和第二基底312的两个面上。多孔内部电极350设置在光源本体310内。特别地，多孔内部电极350设置在每个放电空间S与外部电极320相对应的两个边缘部分。
实施方案4
图10是描述根据本发明第四个实施方案的背光单元的分解立体图。
参照图10，根据本实施方案的背光单元1000包括根据第三个示例性实施方案的表面光源器件300、上壳1100和下壳1200、光学部件900和变换器(inverter)1300。
表面光源器件300参照图8被详细地描述过。这样，表面光源器件300的所有进一步的描述被省略。也可以在背光单元1000中采用根据实施方案1和2所述的其它表面光源器件。
下壳1200包括用于接纳表面光源器件300的底面1210，以及从底面1210的边缘延伸出来的侧面1220。这样，在底壳1200中形成有用于接纳表面光源器件300的接纳空间。
变换器1300被设置在底壳1200的下面。变换器1300产生用于驱动表面光源器件300的放电电压。从变换器1300产生的放电电压通过第一电缆1352和第二电缆1354被施加到表面光源器件300的外部电极320。
光学部件900包括用于均匀地漫射从表面光源器件300发出的光的漫射片(未示出)和用于给上述漫射片漫射的光提供顺向性(straightforwardness)的棱镜片(未示出)。
上壳1100与底壳1200组合起来以支撑表面光源器件300和光学片900。上壳1100防止表面光源器件300与底壳1200分离。
另外，用于显示图像的LCD板(未示出)可以被设置到上壳1100的上方。
根据本发明，多孔内部电极所提供的次级电子使得电场强度增加，由此可以降低初始放电电压。
另外，所需的用于适当保持等离子体的阴极降落电压可以由于次级电子的存在而被降低，因此，可以减少非发光区域的电压消耗。
此外，由于从非发光区域提供至发光区域次级电子使得发光区域的能耗增加，因此可以提高将能量转换为光的转换效率。
在描述了本发明的示例性的实施方案和它的有益效果之后，应该注意到，在不背离由所附权利要求限定的本发明的精神和范围的情况下，在此可以进行各种变化、代替和改变。

Claims (11)

1.一种表面光源器件，包括：
光源本体，其具有向其中注入放电气体的多个放电空间；
外部电极，其设置在所述光源本体的外表面，并将放电电压施加到所述放电气体，从而在所述光源本体中产生等离子体；以及
多孔内部电极，其布置在所述光源本体内，用以为所述等离子体提供次级电子。
2.如权利要求1所述的表面光源器件，其中，所述光源本体包括：
第一基底；
第二基底，其位于所述第一基底上方；
密封部件，其插入于所述第一和第二基底的边缘部件之间，以限定出与外部隔离的内部空间；以及
分隔壁，其布置在所述内部空间内，用以将所述内部空间分割为所述放电空间。
3.如权利要求1所述的表面光源器件，其中，所述光源本体包括：
第一基底；以及
第二基底，其与分隔壁部分一体形成，所述分隔壁部分与所述第一基底相接触以形成所述放电空间。
4.如权利要求3所述的表面光源器件，其中，所述分隔壁部分具有约3毫米到约5毫米的宽度。
5.如权利要求1所述的表面光源器件，其中，所述外部电极形成在所述第一和第二基底的两个边缘部分的外表面上，所述多孔内部电极布置在所述放电空间分别与所述外部电极的位置相对应的部分中。
6.如权利要求1所述的表面光源器件，其中，所述多孔内部电极包括：
多孔部件；以及
传导层，其形成在所述多孔部件的外表面。
7.如权利要求6所述的表面光源器件，其中，所述多孔部件具有直径为约30微米到约300微米的多个孔隙。
8.如权利要求6所述的表面光源器件，其中，所述多孔部件包括陶瓷材料。
9.如权利要求6所述的表面光源器件，其中，所述传导材料包括铜、镍或者钨。
10.一种背光单元，包括：
具有向其中注入放电气体的多个放电空间的光源本体；设置在所述光源本体外表面上用以为所述放电气体施加放电电压，从而在所述光源本体中产生等离子体的外部电极；以及布置在所述光源本体内用以为所述等离子体提供次级电子的多孔内部电极；
用于接纳所述表面光源器件的壳；
插入到所述光源器件和所述壳之间的光学部件；以及
用于将放电电压施加到所述表面光源器件的所述电极的变换器。
11.如权利要求10所述的背光单元，其中，所述多孔内部电极包括：
多孔部件；以及
传导层，其形成在所述多孔部件的外表面。
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