CN1851542A - 冷阴极灯管和使用该灯管的背光模组 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种冷阴极灯管，其包括：一管体，该管体内具有一诱发气体；一形成于该管体的内壁表面的荧光层；一电极组，其包括一阳极和一阴极，其设置于该管体内部并分别与该管体两端相连；一形成于该管体的外壁表面的光过滤层。该光过滤层包括紫外光过滤层，红外光过滤层以及紫外和红外光过滤层三种中的一种。本发明还提供一种采用该冷阴极灯管的背光模组。该冷阴极灯管尽可能少的射出紫外和红外光，避免导光板变色、变形和翘曲。

Description

冷阴极灯管和使用该灯管的背光模组
【技术领域】
本发明涉及一种冷阴极灯管和使用该灯管的背光模组。
【背景技术】
目前，无自发光性质的液晶材料(Liquid Crystal)已广泛应用于如电视、计算机屏幕、液晶投影、行动电话和个人数字助理(Personal Digital Assistants，PDA)等不同尺寸的液晶显示器(Liquid Crystal Displays，LCD)上，而为达到显像的目的，必须搭配光源照射液晶。由于光源一般置于液晶面板的后，乃称为背光源，而此面板的后包含光源的所有元件总成则称为背光模组。
背光模组包括光源和其光学元件如导光板等。背光源一般选用发光二极管(Light Emitting Diode，LED)或冷阴极灯管(Cold Cathode Fluorescent Lamp，CCFL)。依背光源的位置不同，背光模组一般可分为侧光式(Edge Lighting)和直下式(Bottom Lighting)两种。
LED点光源通常应用于小型的显示器比如手机、蜂窝电话、个人数字助理等，但是，其亮度不足而需组装若干LED点光源。而冷阴极灯管提供了用于大尺寸液晶显示器所需要的亮度和寿命，至今仍是中、大尺寸背光照明最为常用的光源。
请参见图1，其为现有技术的冷阴极灯管100的结构，其由一玻璃管110、一荧光层140和一电极组130所构成。其中荧光层140涂布于玻璃管110的内壁表面，电极组130包括一阳极和一阴极，此电极组130配置于玻璃管110两端，并与一电源(图未示)电性连接，此外，玻璃管110内注入适当汞蒸气120和惰性气体150。当电极组130电性连接至一偏压时，汞蒸气120即被激发至激态(Excited State)，随即再回到基态(Steady State)，而汞蒸气120回到基态的同时，会以放出大量紫外光的形式释放出能量。当汞蒸气120所放出的紫外光打在玻璃管110的管壁表面的荧光层140时，荧光粉吸收辐射能后发出可见光，进而达到发光目的。另外，荧光粉吸收辐射能后也同时发出会产生大量热量的红外光。
采用该冷阴极灯管100作为背光模组的光源时，处于工作状态的该冷阴极灯管100除射出大量可见光和红外光外，还有其中一部分紫外光将透过玻璃管110而射向与该冷阴极灯管100邻近的导光板。
导光板一般采用合成树脂材料制成，如聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚碳酸酯(PC)等。此种材质的导光板在产生大量热量的红外光照射下容易产生变形和翘曲从而影响导光板的出射光均匀性等。而且大量紫外光的长时间照射也会使导光板产生变色、变质从而影响导光板的透光性能。
综上所述，采用该冷阴极灯管100为光源的背光模组将会使背光模组的导光板的透光性能、出射光均匀性以及亮度等光学性能变差。并且，汞蒸气为有毒气体，含有有毒物质的冷阴极灯管在未来将受到使用限制。
所以，提供一种具有减少紫外和/或红外光出射的冷阴极灯管和使用该冷阴极灯管的背光模组实为必要。
【发明内容】
下面将以实施例说明一种具有减少紫外和/或红外光出射的冷阴极灯管。
以及通过实施例说明一种使用上述冷阴极灯管的背光模组。
为实现上述内容，提供一种冷阴极灯管，其包括：
一管体，该管体内具有一诱发气体；
一形成于该管体的内壁表面的荧光层；
一电极组，其包括一阳极和一阴极，其设置于该管体内部并分别与该管体两端相连；以及
一形成于该管体的外壁表面的光过滤层。
其中，该光过滤层可选用紫外光过滤层(UV Cut Filter)、红外光过滤层(IR Cut Filter)或者紫外和红外光过滤层(UV-IR Cut Filter)。
优选的，该诱发气体采用氙、氩和氖混合气体。
以及，提供一种背光模组，其包括：
一导光板，其包括一入射面；一与该入射面相连的出射面和一与该出射面相对应的反射面；
一靠近该导光板入射面的冷阴极灯管，该冷阴极灯管包括：
一管体，该管体内具有一诱发气体；
一形成于该管体的内壁表面的荧光层；
一电极组，其包括一阳极和一阴极，其设置于该管体内部并分别与该管体两端相连；以及
一形成于该管体的外壁表面的光过滤层。
与现有技术相较，本实施例提供的冷阴极灯管由于具有一层能截止紫外和/或红外光的光过滤层，使该冷阴极灯管附近的导光板尽可能少的受到紫外照射而变色变质，尽可能少的受到红外光的热辐射而变形和翘曲。
【附图说明】
图1是现有技术的冷阴极灯管截面结构示意图。
图2是第一实施例的冷阴极灯管结构示意图。
图3是第一实施例的紫外和红外光过滤层结构示意图。
图4是第一实施例的冷阴极灯管的透射光谱曲线图。
图5是第二实施例的背光模结构示意图。
图6是第三实施例的背光模结构示意图。
【具体实施方式】
下面将结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。
请参阅图2，本发明第一实施例提供一种冷阴极灯管200，其包括：一玻璃圆柱形管体210，其为封闭管体；该管体内210注入有一诱发气体240，本实施例采用氙(Xe)、氩(Ar)和氖(Ne)混合气体；一形成于该管体210的内壁表面的荧光层220；一电极组，其包括一阳极232和一阴极234，其设置于该管体210内部并分别与该管体210两端相连，该电极组的阳极232和阴极234与一外部电源(图未示)电性连接；一形成于该管体210的外壁表面的紫外和红外光过滤层260(UV-IR Cut Filter)。
请参阅图3，本实施例的紫外和红外光过滤层260的结构由多个具有高折射率和低折射率材料层交替堆叠而成。该紫外和红外光过滤层260的堆叠方式可参考下列式子表示：
0.5(0.5HL0.5H)2×1.666(0.5LH0.5L)×1.4(0.5LH0.5L)6×1.6(0.5LH0.5L)×1.8(0.5LH0.5L)8
其中，H表示厚度为四分的一波长(λ，紫外光波长范围)厚度的高折射率材料。该高折射率材料的折射率范围为2.1～2.4，其可选自五氧化钛(Ti2O5)、三氧化钛(TiO3)或五氧化二钽(Ta2O5)。本实施例采用五氧化钛高折射率材料。
L表示厚度为四分的一波长(λ，红外光波长范围)厚度的低折射率材料。该低折射率材料的折射率范围为1.4～1.6，其可选自二氧化硅(SiO2)或三氧化二铝(Al2O3)。本实施例采用二氧化硅低折射率材料。
上述式子中，在H或L前面的数字表示厚度，如0.5H表示的厚度为0.5×(λ/4)；另，上述式子中括号右上方的数字表示重复次数，如(0.5HL0.5H)2表示(0.5HL0.5H)单元重复两次。
本实施例的冷阴极灯管200使用时，将阳极232和阴极234分别电性连接至外接电源(图未示)并产生一偏压时，诱发气体240被激发至激态，随即再回到基态，当诱发气体240回到基态的同时，将以发出紫外光的形式释放出能量。当诱发气体240所放出的紫外光线打在荧光层220时，荧光粉吸收辐射能后发出可见光，进而达到发光目的。其中透过管体的一部份紫外和荧光粉发出的红外光被紫外和红外光过滤层260所截获。
可以理解的是，本实施的紫外和红外光过滤层260可由具有单一过滤紫外光或红外光功能的过滤层取代，如于该管体210的外壁表面形成紫外光过滤层(UV Cut Filter)，或红外光过滤层(UV Cut Filter)，使其分别达到防止导光板变色变质，或受热变形的功能。
请参阅图4，其为本实施例冷阴极灯管200的透射光谱曲线图：其中，T0为紫外光与可见光的分界点；TIR为可见光与红外光的分界点。于T0位置左边的紫外光区域，其光透过率低于2％；于右边的红外光区域，其光透过率低于2％。从图中可知，本实施例的冷阴极灯管200能有效控制紫外和红外光的透射。
可以理解的是，本发明的冷阴极灯管的管体可采用其它非圆柱形结构如各种方形柱状结构；诱发气体可采用其它惰性气体和其混合物；该阴极灯管的紫外和红外光截止滤260在满足过滤紫外和红外旋光性能下，可对其高折射率和低折射率材料的堆叠方式做适当变化。
请参阅图5，本发明第二实施例提供一种背光模组500，其包括一导光板510，包括一入射面512，一与该入射面512相连的出射面514和一与该出射面514相对应的反射面516；一靠近该导光板入射面512的冷阴极灯管520。本实施例的导光板可采用平板型或楔型。该冷阴极灯管520的详细结构参考第一实施例。
处于工作状态的该冷阴极灯管520由于具有紫外和红外光过滤层，所以，能截止大量紫外和红外光射向导光板510。可避免大量紫外和红外光的照射使导光板产生变色、变形和翘曲，从而影响背光模组的光学性能如光均匀性较差、亮度较低等。
请参阅图6，本发明第三实施例提供一种背光模组600，其包括一导光板610，包括一入射面612，一与该入射面612相连的出射面614和一与该出射面614相对应的反射面616；一靠近该导光板入射面612的冷阴极灯管620，一反光罩630，其开口朝向该导光板入射面612并围住该冷阴极灯管620。本实施例的导光板可采用平板型或楔型。该冷阴极灯管620的详细结构参考第一实施例。
为进一步控制背光模组600的光出射方向，本实施例于该导光板的反射面616形成沿导光板610长度方向周期排列的第一微结构615，该第一微结构615为三角形长条形状，其凸起朝向出射面614相反方向；亦可在出射面614形成周期排列的第二微结构617，其为与第一微结构615相垂直的三角长条形状，其凸起朝向反射面616相反方向。可以理解的是，本实施例的第一微结构615和第二微结构617并不限于三角形长条形状，其还可选用半圆形长条形状、顶端为钝角的长条形状或者网点结构。
可以理解的是，本发明的背光模组可采用仅有反射面或仅有出射面具有微结构的导光板，其同样能达到控制光出射方向的效果。
可以理解的是，本发明的背光模组还可进一步包括一设置于反射面下方的反射片，用于提高光出射率；或者进一步于入射面形成各种微结构，用于提高入射光均匀性；或者进一步包括一设置于出射面上方的扩散片，用于提高光出射均匀性。
本实施例提供的冷阴极灯管由于具有一层能截止紫外和/或红外光的光过滤层，使该冷阴极灯管附近的导光板尽可能少的受到紫外照射而变色变质，尽可能少的受到红外光的热辐射而变形和翘曲。
另外，本领域技术人员还可在本发明精神内做其他变化，当然，这些依据本发明精神所做的变化，都应包含在本发明所要求保护的范围的内。

Claims (17)

1.一种冷阴极灯管，其包括：
一管体，该管体内具有一诱发气体；
一形成于该管体的内壁表面的荧光层；
一电极组，其包括一阳极和一阴极，其设置于该管体内部并分别与该管体两端相连；
其特征在于还进一步包括一形成于该管体的外壁表面的光过滤层。
2.如权利要求1所述的冷阴极灯管，其特征在于管体为圆柱形，并由玻璃制成。
3.如权利要求1所述的冷阴极灯管，其特征在于诱发气体为氙、氩和氖混合气体。
4.如权利要求1所述的冷阴极灯管，其特征在于光过滤层包括紫外光过滤层，红外光过滤层以及紫外和红外光过滤层三种中的一种。
5.如权利要求4所述的冷阴极灯管，其特征在于紫外和红外光过滤层由多个具有高折射率材料层和低折射率材料层交替堆叠而成。
6.如权利要求5所述的冷阴极灯管，其特征在于堆叠的结构由下式表示：
0.5(0.5HL0.5H)2×1.666(0.5LH0.5L)×1.4(0.5LH0.5L)6×1.6(0.5LH0.5L)×1.8(0.5LH0.5L)8，H表示厚度为四分的一波长厚度的高折射率材料，L表示厚度为四分的一波长厚度的低折射率材料，H或L前面的数字表示厚度，括号右上方的数字表示重复次数。
7.如权利要求5或6所述的冷阴极灯管，其特征在于高折射率材料采用五氧化钛、三氧化钛或五氧化二钽。
8.如权利要求5或6所述的冷阴极灯管，其特征在于低折射率材料采用二氧化硅或三氧化二铝。
9.一种背光模组，其包括：
一导光板，其包括一入射面；一与该入射面相连的出射面和一与该出射面相对应的反射面；
一靠近该导光板入射面的冷阴极灯管，其特征在于该冷阴极灯管包括：
一管体，该管体内具有一诱发气体；一形成于该管体的内壁表面的荧光层；
一电极组，其包括一阳极和一阴极，其设置于该管体内部并分别与该管体两端相连；一形成于该管体的外壁表面的光过滤层。
10.如权利要求9所述的背光模组，其特征在于光过滤层包括紫外光过滤层，红外光过滤层以及紫外和红外光过滤层三种中的一种。
11.如权利要求9所述的背光模组，其特征在于反射面形成沿导光板长度方向周期排列的第一微结构，其凸起朝向该出射面相反方向。
12.如权利要求9所述的背光模组，其特征在于出射面形成垂直于第一微结构的周期排列的第二微结构，其凸起朝向该反射面相反方向。
13.如权利要求9所述的背光模组，其特征在于入射面形成微结构。
14.如权利要求11至13任一项所述的背光模组，其特征在于微结构为三角形长条形状、半圆形长条形状、顶端为钝角的长条形状或网点结构。
15.如权利要求9所述的背光模组，其特征在于背光模组进一包括一设于该出射面上方的扩散片。
16.如权利要求9所述的背光模组，其特征在于背光模组进一包括设于反射面下方的反射片。
17.如权利要求9所述的背光模组，其特征在于背光模组进一包括一反射罩，其开口朝向该导光板入射面并围住该冷阴极灯管。
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