TW200538822A - Backlight unit including curved fluorescent lamp, and liquid crystal display apparatus including the backlight unit - Google Patents

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200538822 九、發明說明： 【發明所屬技術領域】 本案係基於日本專利申請案第2004-128940號，其内容 以引用方式併入此處。 5 發明領域 本發明係有關一種背光單元以及一種LCD(液晶顯示 器）裝置，特別係有關一種設置於LCD面板背側來組成LCD 裝置之背光單元，以及係關於包括該背光單元之LCD裝置。 I：先前技術3 10 發明背景 近年來’隨著LCD之裝置開始大量用於液晶電視等， 安裝於LCD裝置之背光單元的需求日增。 背光單元可分成兩類：邊光型（也稱作為側光型或光 波導型），其中光波導係設置於LCD面板背面，螢光燈係設 15置於光波導側緣；以及正下方型，其中多根螢光燈係設置 於LCD面板背面而與背面平行。通常邊光型背光單元於達 成纖薄機體，且甚至於發光表面達成明亮方面優異，但其 缺點為不易達成高亮度；而正下方型背光單元之優點為可 達成高亮度，但就達成纖薄機體方面為其缺點。 20 如此，重點放在達成高亮度之液晶電視之LCD裝置經 常係採用正下方型背光單元。 正下方型背光單元有一反射板；該反射板為矩形，形 狀係對應於液晶電視之水平寬螢幕；以及一半透明板，其 包括光學擴散板，二板設置成彼此平行。正下方型背光單 5 200538822 元也有多根螢光燈，螢光燈係排列於該反射板與該半透明 板間，讓螢光燈發出之光通過半透明板朝向LCD面板。使 用此種組成，LCD面板可由背光單元後方接收光。反射板 與半透明板間之背光單元四面（螢光燈排列於其中）係藉邊 5 板等封閉來防止灰塵等進入背光單元（例如參考日本公開 專利申請案第2002-214605號）。 有關具有前述組成之背光單元，多種型別之螢光燈之 形狀或佈局不同之背光單元已經付諸實際使用。此種背光 單元包括：一種背光單元，其中直管螢光燈於垂直方向以 10 規則間隔距離水平鋪設（後文將該背光單元稱作為直管橫 向安裝型背光單元）；一種背光單元，其中直管螢光燈係以 規則間隔距離於水平方向垂直豎立（後文將該背光單元稱 作為直管垂直安裝型背光單元，參考前述日本專利申請公 開案第2002-214605號）；及一背光單元，其中彎成「U」字 15 形字母形狀的螢光燈以規則間隔距離於垂直方向水平鋪設 (後文將該背光單元稱作為彎曲管橫向安裝型背光單元，參 考曰本專利申請公開案第7-270786號案）。 同時，隨著液晶電視尺寸的加大，與亮度的增高，欲 連結至液晶電視之LCD面板之正下方型背光單元之螢光燈 20 數目增加。隨著螢光燈數目的增加，背光單元溫度升高。 如此造成背光單元之溫度分佈更為不均。通常，有水平寬 螢幕型之液晶電視係豎立使用。結果，背光單元上部之溫 度高，下部之溫度低。 前述情況下，於橫向安裝型背光單元，配置於高部之 6 200538822 螢光燈之亮度較高，而配置於低部之螢光燈之亮度較低。 如此造成螢光燈之亮度差異，造成整體背光單元之亮度不 均。以直管垂直安裝型背光單元為例，燈間之亮度幾乎無 差異，但各燈之上部亮度較高而下部亮度較低。如此造成 5 整體背光單元之亮度不均。 【發明内容】 發明概要 因此本發明之第一目的係提供一種亮度不均比習知背 光單元更為有限之背光單元。 10 本發明之第二目的係提供一種包括此等背光單元之液 晶顯示裝置。 第一目的可經由一種背光單元而滿足，該背光單元包 含：一外部容器；一容納於該外部容器之彎曲狀螢光燈， 且包括二電極及一玻璃燈泡其具有⑴一摺疊部，及(ii)二筆 15 直部，其係由該摺疊部彼此平行延伸，以及該二電極係分 別附接至該玻璃燈泡兩端；以及一反相器，其可操作來供 電點亮該彎曲狀螢光燈，其中該反相器係設置於該外部容 器之外側，以及該彎曲狀螢光燈係配置成當背光單元垂直 豎立使用時，二電極係於外部容器低位，以及摺疊部係於 20 外部容器高位。 使用前述組成，其中彎曲狀螢光燈係配置成當背光單 元垂直豎立使用時，二電極係於外部容器低位，以及摺疊 部係於外部容器高位，電極（電極為主要熱源)產熱係於玻璃 燈泡内向上流動，大部分熱量用來加熱通常填充於玻璃燈 7 200538822 泡内部之稀有氣體。當出現此種情況時，填補背光單元之 氣體（空氣）並未如習知背光單元加熱。如此限制背光單元溫 度升高，降低背光單元於垂直方向之溫度分佈的不均勻 度。因此此種組成限制背光單元之亮度不均，該亮度不均 5 係由於溫度分佈不均所引起。 此外，於前述組成，屬於無意義之熱源之反相器係設 置於外部容器外側。如此限制整體背光單元之亮度不均， 該亮度不均係由於反相器存在於外部容器造成的溫度不均 所引起。 10 第二項目的可由液晶顯示器裝置所滿足，該裝置包 含··一液晶顯示面板；以及如申請專利範圍第1項定義之背 光單元，其中該外部容器係設置於該液晶顯示面板之背面。 使用前述組成，可於液晶顯示面板形成較非不均的影 像。 15 圖式簡單說明 此等及其他本發明之目的、優點及特色由後文說明結 合附圖將更為明瞭，附圖舉例說明本發明之特定具體例。 附圖者： 第1圖為該具體例之背光單元之平面圖（其中光波導等 20 被刪除）； 第2A圖為沿第1圖線A-A所取之剖面圖； 第2B圖為已經連結至冷陰極螢光燈之軸櫬之透視圖； 第3A及3B圖顯示習知螢光燈之橫向安裝型之背光單 200538822 第4A圖顯示習知螢光燈之垂直安裝型之背光單元； 第4B圖顯示於本發明之具體例，曲管垂直安裝型背光 tjU 一 早兀。 第5圖顯示玻璃燈泡表面溫度測量實驗之實驗模型； 5 第6圖顯示於該實驗模型之溫度測量點之位置； 第7圖顯示當實驗模型係於背光單元外側點亮時之溫 度測量結果； 第8圖顯示當實驗模型係於背光單元内側點亮時之溫 度測量結果； 10 第9A-9C圖顯示修改例1之背光單元之部分； 第10圖顯示修改例1之背光單元之部分； 第11A及11B圖為以主要為氖及氬之混合氣體填充之 冷陰極螢光燈之資料之作圖，此處第11A圖為氖與氬之混合 比相對於起動電壓之作圖，第11B圖為氖與氬之混合比相對 15 於燈效率之作圖； 第12A及12B圖為用於實驗之冷陰極螢光燈之縱剖面 圖； 第13圖顯示於冷陰極螢光燈，其被填充以具有氖氣與 氬氣之預定混合比之混合氣體，對各種不同混合氣體壓力 20 對周圍溫度0°C及25°C各別測得之起動電壓值； 第14圖顯示於冷陰極螢光燈，其被填充以具有氖氣、 氬氣及氪氣之預定混合比之混合氣體，對各種不同混合氣 體壓力對周圍溫度(TC至25t各別測得之起動電壓值； 第15圖顯示於冷陰極螢光燈，其被填充以具有氖氣、 9 200538822 氬氣及氪氣之預定混合比之混合氣體，對各種不同混合氣 體壓力對周圍溫度〇°C至25°C各別測得之起動電壓值； 第16圖顯示於第15圖之相同條件，於冷陰極螢光燈測 得之相同項目結果，該螢光燈内填充以具有與第15圖之混 - 5 合比不同之混合比之混合氣體。 , 第17圖顯示於第15圖之相同條件，於冷陰極螢光燈測 得之相同項目結果，該螢光燈内填充以具有與第15圖之混 合比不同之混合比之混合氣體。 • 第18圖顯示於第15圖之相同條件，於冷陰極螢光燈測 10 得之相同項目結果，該螢光燈内填充以具有與第15圖之混 合比不同之混合比之混合氣體。 第19圖為對各型別之稀有氣體以各種混合比，於周圍 溫度0°C之氣體壓力相對於起動電壓作圖； 第20圖為對各型別之稀有氣體以各種混合比，於周圍 15 溫度25°C之氣體壓力相對於起動電壓作圖； 第21圖顯示於冷陰極螢光燈，其被填充以具有氖氣與 ® 氪氣之預定混合比之混合氣體，對各種不同混合氣體壓力 對周圍溫度〇°C至25°c各別測得之起動電壓值； 第22圖為對各型別之稀有氣體以各種混合比，於周圍 20 溫度0°C之氣體壓力相對於起動電壓作圖； 第23圖為對各型別之稀有氣體以各種混合比，於周圍 溫度25°C之氣體壓力相對於起動電壓作圖； 第24圖為周圍溫度相對於燈效率之作圖；以及 第25圖顯示於使用具體例之背光單元之液晶電視之外 10 200538822 廓。 L 方包】 詳細說明 第1圖為平面圖，顯示具體例1之正下方型背光單元2 5之=成。第2A圖為沿第1圖之線A-A所取之剖面圖。此處須 /主心第1圖中刪除半透明板12及半透明板12所連結之連結 框22(合後洋述）。背光單元2係設置於LCD(液晶顯示器）面 板（圖中未⑼示）月面，組成作為液晶電視之顯示器單元之 LCD裝置。 10 月光單兀2之組成將參照第1圖及2A圖作說明。 月光單元2包括一外部容器4，其係呈扁平箱形式，以 及多個料狀冷陰極螢紐6(敎簡稱為「螢紐6」）容納 於外。卩谷时4内部。當背光單元2組成液晶電視等時，第1圖 之X軸私示水平方向，γ軸指示垂直方向。後文發明說= 15中’X軸方向指示橫向或水平方向，Y軸方向指示垂直方向。 外部容器4之基本組成為：一反射板8其係呈水平寬矩 形形式；一邊板1〇其係設置於反射板8邊緣；及一半透明板 12其係設置成與反射板8平行。此處，假設邊板1〇(於平面 圖顯示為矩形框）之四邊分別稱作為上部14、下部16、左部 20 18及右部20，如第1圖所示。半透明板12嵌入連結於邊板1〇 之連結框22。連結框22係由不會透光之材料製成。如此， 由螢光燈6發出之光只由半透明板12之對應區，換言之第i 圖鏈雙虛線所包圍區提取。 半透明板12為光漫射板24、光漫射片26、及透鏡片28 11 200538822 之層合物，各板片係以所述順序由反射板8(由螢光燈6)設 置。 反射板8係藉沾黏於其上之金屬板3〇加強。 多對肋16A及16B形成於邊板1〇下部16内側於水平方 5向以規則間隔距離垂直向下凸起。肋16A及16B設置來支持 螢光燈6於其末端，容後詳述。 後文說明螢光燈6之構造。 該螢光燈6包括一玻璃燈泡32。玻璃燈泡32有一摺叠部 34，於該摺疊部，截面為圓形之玻璃燈泡摺疊。玻璃燈泡 10 32也有一筆直部11〇及112，其係由摺疊部34之兩端彼此平 行延伸。筆直部110及112之末端為氣密式密封。 玻璃燈泡32具有「U」字形字母形狀，如第1圖所示。 玻璃燈泡32係由硬質硼矽酸玻璃製成。玻璃燈泡32之末端 係以引線40氣密密封，如第2A圖所示。 15 玻璃燈泡32之内表面塗覆有螢光物質薄膜42。榮光物 質薄膜42包括三種稀土螢光物質··紅螢光物質 [Y203:Eu3+]、綠螢光物質[LaP〇4:Ce3+、Tb3+]及藍螢光物質 [BaMg2Al16〇27:Eu2+]。為了改良色彩的I全釋，此等螢光物質 可以光譜色更純的螢光物質替代。此等情況下，以更純的 20 光譜綠螢光物質替代綠螢光物質，可產生改良色彩給釋之 最高效果。較純的光譜綠螢光物質可選自· [BaMg2Al]6 0 27:Eu2+，Mn2+]、[Ce (Mg，Zn) Aln〇19: eu2+

Mn ]及[CeMgAl〗i〇i9·· Tb，Mn ]。為了進一步改良色彩白勺 I全釋，紅螢光物質以較純的光譜紅螢光物質替代。較純白勺 12 200538822 光7紅螢光物質可選自：[γ(ρ，v)〇4: Eu3+]及[Y2〇2S:

Eu ]。此外，可使用較純的光譜藍勞光物質。較純的藍螢 光物質例如可為[CaMgSi2〇8: 。 玻璃k泡32含有約3毫克汞（圖中未顯示）以及混合氣 5體，其92%為氖⑽，其餘則由氬㈣及氮⑽組成。混合 氣體所含之稀有氣體及其混合比等非僅限於前文說明者， 而可選自後文詳述之各個選項。 引線40可經由將鎢製内引線4〇A鏈結鎳製外引線 形成。玻璃燈泡32係以内引線4〇A氣密密封。内引線40A及 10外引線4〇B之截面皆為圓形。 内引線40A係由玻璃燈泡32之一端所支承。電極料例如 係藉雷射溶接而接合，内引線4〇A之一端係位於玻璃燈泡32 内部。所谓的中空型電極44係呈有底之圓柱形形狀。電極 44係由鈮桿製成。為何電極料採用中空型之理由為，中空 15型可有效抑制當燈被點亮時經由放電所造成的電極濺射 (有關細節參考曰本專利公開申請案第2〇〇2_289138號）。 軸襯46肷合於各螢光燈6兩端。如第2A圖之剖面圖所 示，由功率電路單元反相器（未顯示於第2八圖，參考第25 圖）佈線之有盍導體48，係連結至引線4〇。有蓋導體48與引 2〇線4〇之連結係藉焊料50接合有蓋導體48之導線48A與外引 線40B而達成，同時導線48A係環繞外引線4〇B捲繞。有蓋 導體48係透過連續孔60而拉出背光單元外側，連續孔6〇連 續通過反射板8及金屬板60。 第2B圖為已經連結至螢光燈6之輛襯牝之透視圖。如第 13 200538822 2B圖所示，多個肋46A由軸襯46外表面凸起。螢光燈6之兩 端各自透過轴概46而連結至外部容器4。特別如第1圖所 示’轴概46被加壓入外側容器4之一對肋16A與16B間之空 間，造成彈性軸襯46變小。隨後軸襯46藉其變形部分之回 5 復力而牢固嵌合於肋16A與16B。雖然軸襯46係連結至外部 容态4’但只有肋46八之頂部係接觸肋16八及166、底部16 及反射板8。前文說明中，設置多根肋46八(上例為6根肋）。 但非受此所限，可設置任何數目之肋（至少一肋）46A。為何 形成肋46A之理由說明如後。 10 各螢光燈6於摺疊部34係由摺疊部支承件62所支承，如 第1圖及第2A圖所示，摺疊部支承件62係連結至上部14。摺 豐部支承件62係由聚伸乙基對苯二甲酸酯（pET)樹脂製 成。摺疊部支承件62有一部分之截面係呈字母「c」字形形 狀，截面為圓形之玻璃燈泡32(摺疊部34)係嵌合於摺疊部支 15承件62之C子形部分内部，如第2A圖所示。摺疊部34係由C 字形部分之彈性變形所牢固支承。 反射片64及絕熱片66係插入摺疊部支承件62與摺疊部 34間。反射片64係於玻璃燈泡32之筆直部ho及Η]延伸方 向反射來自摺疊部34之光，換言之反射片64將光反射向 20下。使用此種構造，可間接提取出來自摺疊部34光，該光 由於存在有連結框22，故無法由背光單元直接提取出。如 此促成背光單元壳度的改良。設置於摺疊部34與摺疊部支 承件62間之絕熱片66係扮演絕熱構件之角色。至於絕熱構 件材料，可使用鐵氟龍（商品名）。但非限制性，可使用任一 14 200538822 種導熱比填充於背光單元之氣體（換言之空氣）更低之材 料。為何設置絕熱構件（絕熱片66)之理由說明如後。絕熱片 66及反射片64係沾黏至摺疊部支承件62成為一個單元。 如前文說明，於背光單元2，當垂直豎立時，彎曲狀螢 5 光燈6之電極44之位置低，而摺疊部34之位置高（後文將背 光單元稱作為彎曲管垂直安裝型背光單元），整個背光單元 之亮度（半透明板12表面之亮度）不均比習知背光單元改良。 後文將說明因背光單元造成亮度不均的理由，以及本 具體例之背光單元可改良不均勻亮度的理由，將參照第 10 3A、3B、4A及4B圖作說明。 第3A圖及第3B圖顯示橫向安裝型背光單元。於螢光 燈，經由電漿及電極而產熱。電極產生之熱造成溫度升高 高於電漿產生之熱。 電極產生之熱向上擴散。於橫向安裝型背光單元，電 15 極產生之熱透過玻璃燈泡擴散至玻璃燈泡外側，而第3A圖 及第3B圖對各電極之三根箭頭所示，而加熱背光單元之空 氣。如此，電極產生之大部分熱量用來加熱背光單元之空 氣。如此造成背光單元之溫度過度升高，造成背光單元之 溫度不均。當出現此種情況時，水平鋪設而垂直方向校準 20 之螢光燈有不同亮度，於整個背光單元觀察為亮度不均。 此外，雖然於此處刪除細節資料，但本發明發明人發現水 平鋪設之彎曲狀螢光燈，亮度差異不僅出現於多根燈管之 間，同時也出現於螢光燈之上筆直部與下筆直部間。 於第4A圖示之筆直管垂直安裝型背光單元為例，大部 15 200538822 分由下方電極產生之熱於玻璃燈泡向上移動，加熱玻璃燈 泡及玻璃燈泡内填充入氣體，大部分有上電極產生之熱係 擴散出玻璃燈泡之外，而加熱背光單元之空氣。結果，如 同橫向安裝型背光單元，造成背光單元之溫度不均，造成 5 各螢光燈管上部與下部間的亮度差異，也造成整個背光單 元之亮度不均。 與前文說明之背光單元相反，於第4B圖所示彎曲管垂 直安裝型背光單元，由電極產生之熱係於玻璃燈泡内向上 移動，用來加熱燈泡及燈泡内填充入氣體。換言之，彎曲 10 管垂直安裝型背光單元比任何習知型背光單元更佳可限制 背光單元的溫度升高，習知型背光單元如後：直管橫向安 裝型；曲管橫向安裝型；及直管垂直安裝型。如此不僅導 致螢光燈間之差異減少，同時也導致螢光燈各部分間之差 異減少。如此其中螢光燈之排列係如第4B圖所示之該曲管 15 垂直安裝型背光單元，比較習知背光單元更可限制整體背 光單元亮度的不均。 本案發明人透過實驗(稱作第一實驗)發現，曲管垂直安 裝型背光單元比較習知背光單元，於螢光燈各部分間之亮 度差異減少。本案發明人也進行另一項獨立研究（稱作為第 20 二實驗）來測量當螢光燈係直立於寬廣空間，而非直立於背 光單元時，來測量螢光燈之玻璃燈泡表面之溫度升高。 首先說明第二實驗。 第5圖顯示第二實驗之實驗模型。如第5圖所示，彎曲 狀冷陰極螢光燈係垂直懸吊，線段係連結至螢光燈之摺疊 16 200538822 部。然後將燈點亮，於測量點<1>至<17>測量溫度。第6圖 顯示測量點位置。 第6圖所示測量位置係以沿Y軸方向，距玻璃燈泡底部 距離（毫米）表示。實驗係於設定於25±1°C之周圍溫度進行。 5 第7圖顯示實驗結果。 如第7圖所示，筆直部分之各測量點<2>至<8>與<10> 至<16>之溫度間幾乎無差異，但測量點<1>及<17>除外， 測量點<1>及<17>為電極所在位置。由於燈係於寬廣空間點 亮，而非於狹窄空間例如背光單元點亮故自然。此外，由 10 第7圖可知摺疊部（測量點<9>)之溫度係低於任何其他測量 點溫度。 第8圖顯示第一實驗結果。 第一實驗中，如同第二實驗，彎曲狀冷陰極螢光燈係 垂直懸吊，線段係附著於螢光燈之摺疊部，但係於背光單 15 元。如第8圖可知，筆直部（測量點<2>至<8〉及<10>至<16>) 之溫度比較第二實驗升高約l〇°C。如此指示，雖然背光單 元之溫度於曲管垂直安裝型背光單元之溫度升高較少，但 溫度升高量仍然夠小而可防止亮度不均的發生。觀察得於 筆直部垂直方向校準之各個測量點<2〉至<8〉及<10>至 20 <16>中之溫度幾乎無差異，因此亮度幾乎無差異。如第8 圖所示，發現雖然於背光單元於垂直方向校準之各個測量 點間之溫度幾乎無差異，但於背光單元向上移動之熱部分 留在背光單元内側頂端。此乃為何摺疊部溫度升高約20 °C，比第二實驗之溫度升高高約l〇°C的緣故。如此導致全 17 200538822 部測里點<2>至< 16>之溫度不均’對應於電極之測量點< 1 > 及<17>除外。 如前文說明，第二實驗中，於摺疊部（測量點<9>)觀察 得最冷點，如第7圖所示，因最冷點係遠低於適當溫度，故 5 無法達到最佳采蒸氣壓。相反地，於第一實驗，摺疊部（測 量點<9>)之溫度約略係等於筆直部其他位置（<2>至<8>及 <10>至<16>)。此種關係之改良可獲得最佳汞蒸氣壓。 同時，於習知曲管橫向安裝型背光單元，摺疊部經支 承，如第2A圖所示。但使用此種方法，摺疊部之熱量經由 10支承件逃逸，降低最接近點之溫度，因而無法達成最佳汞 蒸氣壓。此乃為何於前述具體例中，絕熱構件（絕熱片66， 參考第2A圖）被插入於摺疊部支承件62與玻璃燈泡32間，來 防止摺疊部之溫度降低的緣故。 此外，為何形成肋46A於軸襯46之理由如後。如前文說 15明，曲管垂直安裝型背光單元提供有利效果為，電極產生 之熱擴散入背光單元内部空間之量係小於任何其他型別之 背光單元所產生之熱量。此外，曲管垂直安裝型背光單元 可提供一種有利效果，電極產生之熱可加熱填充氣體至汞 瘵氣壓升高至最佳壓力的程度。換言之，電極產生之熱被 20正向用來加熱填充氣體，因而以小量電力獲得最佳汞蒸氣 壓。形成於軸襯46之肋46A也有助於此。換言之，肋46A縮 小轴襯46與邊板10(下部16)間之接觸面積，底部16之肋16A 及則減少熱量由電極逃逸至外部容器4。此種構造可提 同因電極產生之熱量中，促成加熱填充氣體之熱量百分比。 18 200538822 此外，若丽述較純光譜色螢光物質用作為組成螢光物 質薄膜之螢光物質，則可獲得預定裎度之亮度，而未過度 增加赏光燈之供電量。較純光譜色螢光物質之優點為可於 ^度圖延長NTSC三角，但比其他朗之螢光物質提供較低 5冗度如此，為了讓較純光譜色螢光物質獲得與其他型別 之螢光物質之相等亮度，供給螢光燈之電源量增加。相反 地，根據本發明，如前文說明，只需小量電力即可獲得最 仏汞瘵氣壓。因此本具體例可獲得預定亮度，而未過度提 高供應螢光燈之電力。 10 月光單π2及螢光燈6之量測如後。本發明之背光單元 了用作為14忖至52忖勞幕之液晶電視之組成元件。該種情 況下，背光單元所含之螢光燈數目對縱橫比「4:3」為6至 20，而對縱橫比「丨6:9」為ό至23。此外，第1圖所示螢光 燈之總長L1為130至600毫米。摺疊部長度W1(亦即筆直部 15 36及38間距)較佳為15毫米至35毫米。該範圍下限設定為15 笔米之理由為，長度比此長度更短時，難以於製造過程穩 定摺疊玻璃管。範圍上限設定於35毫米之理由為，摺疊部 比此長度更長時，集中於摺疊部中央的汞只有小量擴散至 筆直部。發生此種情況時，螢光燈6之筆直部之亮度降低。 20如此，為求穩定摺疊玻璃燈管且防止亮度下降之摺疊部長 度W1之最佳範圍表示為rWi = 15至35毫米」。 前述本發明之具體例可修改如後。 修改例1 第9A圖為修改例1之背光單元70之部分平面圖。第9b 19 200538822 圖為貫質沿第9A圖之線所取之放大剖面圖。 修改例1之背光單元70基本上之組成係與前述具體例 之背光單元2相同，但額外包括散熱構件72。如此，具有與 背光單元2之構件相同組成之背光單元7〇之構件被標示以 5相同之參考號碼，而將刪除其說明。後文說明將集中於散 熱構件72。 放熱構件72扮演散熱構件角色，可由螢光燈6有效釋放 部分經由螢光燈6所產生之熱量。散熱構件72也作為支承構 件，散熱構件72支承背光單元之螢光燈6，如第96圖所示。 1〇 各個散熱構件72係由白pET樹脂製成，截面形狀為字 母「c」字形，其面對半透明板12(參考第2八圖）之一邊為開 放。各個散熱構件72係連結成散熱構件72之内面係接觸破 璃燈泡32之外表面。散熱構件72由其接觸之玻璃燈泡以表 面抽取熱量，而冷卻燈泡表面。散熱構件72係設置用來形 15成穩定接近電極之最冷點，提高接近電極之汞分佈密度， 延長電極及螢光燈之使用壽命。 為了達成前述散熱構件72之目的，較佳各個散熱構件 72係連結於玻璃燈泡32底部與玻璃燈泡32筆直部分長度間 之位置（該位置可由玻璃燈泡32下端與散熱構件72上端間 20於Y方向之距離L2指示），如第9A圖所示。散熱構件72之位 置相對於燈泡總長L1表示為L2g(Ll)/2。較佳散熱構件72 之連結位置表示為L2$(Ll)/3;又更佳散熱構件72係附著於 距電極上端50毫米以内位置。 放熱構件之主要目的，如前文說明係用來散熱。因此 20 200538822 散熱構件可未用來支承玻璃燈泡，如同散熱構件72。例如 散熱構件可為第9C圖所示之散熱構件74，其為散熱構件72 於腳72A被去除後之剩餘部分。 此外，散熱構件之材料非僅限於PET樹脂，例如可為 5半透明矽。換言之散熱構件可由任一種導熱性高於填充於 背光單元之氣體（空氣)之材料製成。 修改例2 春第10圖為修改例2之背光單元8 〇之部分平面圖。修改例 2之为光單71080基本上具有修改例1之背光單元70之相同組 10成，但替代摺疊部支承件62(參考第9A圖），前者含有筆直 邛支承件82，其各自有一對支承件82A及82B組成。如此， 具有與背光單元70相同組成之背光單元8〇之構件被標示以 相同之蒼考號碼，此處刪除其說明。後文說明集中於差異 部分。 ^ 15 如岫文說明，於背光單元80，摺疊部34係間接支承， φ 冑直部36及38係由筆直部支承件82支承。使用此種構造， 比較摺疊部34係由摺疊部支承件犯直接支承之情況，勞光 燈6於水平方向之^位準確度改善。支承件82a及伽具有 相同形狀。實質上沿第10圖犯c所取之支承件之放大剖面 2〇圖係類似第9B圖所示散熱構件乃之放大剖面圖。筆直部支 承件82係由散熱構件72之相同材料製成，亦即由白ρΕτ樹脂 製成。此處，較佳筆直部支承件82係附著於摺疊部34與破 璃燈泡32筆直部長度中心間之位置(該位置可由玻璃燈泡 32上端與筆直部支承件82下端間於¥方向之距離l3指示卜 21 200538822 如第10圖所示。原因在於筆直部支承件82係設置用來支承 螢光燈6上部。筆直部支承件82位置相對於燈總長L1之關係 表示為L3g(Ll)/2。 熱量由螢光燈6經由筆直部支承件82逃逸至某種程 5 度。如此須防止螢光燈接觸筆直部支承件82之部分形成最 冷點。對此種需求，於修改例2，於垂直方向（γ方向）支承 件82A及82B之長度L4係設定為比垂直方向（γ方向）之散熱 構件72之長度L5更短。換言之，筆直部支承件82及散熱構 件72於與玻璃燈泡32接觸區間有差異，故當螢光燈6被點亮 10時，螢光燈6產生之熱中，經由散熱構件72逃逸之熱量比經 由筆直部支承件82逃逸之熱量更多。前述實例中，筆直部 支承件82及散熱構件72係由相同材料(pET樹脂）製成。但二 構件為相同形狀時也可由不同材料製成。例如筆直部支承 件82可由丙稀酸系樹脂製成，而散熱構件72可由半透明石夕 15製成，半透明矽之導熱率比丙烯酸系樹脂更高。 填充氣體 本案發明人經由設計填充於玻璃燈泡之混合氣體組 成，成功地發展出一種具有比較習知螢光燈有改良之燈效 率及起動電壓之冷陰極螢光燈。以下將說明混合氣體之組 20 成及發展過程。 如則文說明，冷陰極螢光燈之破螭燈泡填充以稀有氣 體及小量汞。豨有氣體封裝於燈泡内之主要目的係為了降 低火花過電壓。習知只封裝氬氣作為稀有氣體。 但隨著包括背光單元之LCD裝置之愈來愈輕薄短小， 22 200538822 對於有更精簡的功率 增。因此要求、隹_本 來驅動冷陰極螢光燈的需求曰 發展出主要埴充n — 域料。為了滿足該項需求， 燈。 ^及錢作騎有氣體之冷陰極螢光 月發明人以封裝之氖氣及氬氣門之不门|耳出 進行有關起動雷魅卜“ m不同莫耳比’ 勒電壓特性之研究。第u ha圖為氖（Ne)與氬㈤$ h …不貝驗^果。弟 . 、耳比（％)作橫軸及起動電壓作 々八圖^、顯不起動電壓對應稀有 —比之改變傾向，而未顯示絕對值。 10 如11A圖所不，當氖之比例係由只含氯氣開始（卿％)

增高（換言之當氬氣比例下降)時，起㈣壓遞減。由第11A 圖瞭解只改良起動電壓，較佳封I之稀有氣體只含氖 (100%)。 透過實驗證實，若欲封裝之稀有氣體接近於只含氛 U (100%)，貝|】燈效率降低。第11B圖為氖與氬之混合比作橫 軸，及燈效率作縱軸之作圖。由第11B圖可知，隨著氬比例 的P+低’燈效率遞增’至13-10%(氖90-97%)時，燈效率達 到大峰，然後下降。原因在於當混合比為氖9〇_97%及氬 3-10%時’玻璃燈泡表面溫度(Ts)變6〇°C，此時獲得最佳汞 2〇 蒸氣壓。 因此最佳混合比被視為氧90-97%-氬3-10%，原因在於 此種混合比比較只使用氬氣，起動電壓改良，且燈效率改 良。 同時隨著液晶電視尺寸的愈變愈大，亮度的愈來愈 23 200538822 咼’連結至此種液晶電視之LCD面板的各個正下方型背光 單元的冷陰極螢光燈數目增多。隨著冷陰極螢光燈數目的 增加，月光單元溫度升高至接近7〇。〇，超過能獲得最佳泉 蒸氣壓的60°c。如此導致燈效率下降至無法獲得所需亮度 5 的程度。 為了改良因背光單元溫度升高造成的燈效率降低，氬 氣比須升咼至超過5%，來提高玻璃燈泡表面溫度。使用此 種配置可將單元溫度降至接近6〇。0。但如第11A圖所瞭解， 如此造成起動電壓增高。此種高起動電壓對液晶電視之使 10用溫度範圍成問題，特別於汞蒸氣壓變低之低溫（例如〇。〇 時)成問題。 本案發明人從事各項貫驗來發展冷陰極螢光燈，其比 較使用主要為氖及氬之混合稀有氣體之螢光燈，二者之燈 效率及起動電壓改良（特別低溫起動電壓改良）。 15 帛12A圖為沿接受實驗之冷陰極營光燈100(後文簡稱 為燈100)之長度方向所取之縱剖面圖，顯示其外廓構造。 此處須注意雖然係使用直管型燈進行實驗，但實驗結果也 可用於曲管型燈。 燈100包括玻璃燈泡106，其於橫剖面約略為圓形，且 20於兩端藉引線102及104氣密式密封。玻璃燈泡106係由硬硼 矽酸玻璃製成，總長450¾米，外徑4 〇毫米，内徑3 〇毫米。 於玻璃燈泡106之内表面，形成螢光薄膜1〇8。螢光薄 膜108包括三種稀土螢光物質：紅螢光物質[Y2〇3:Eu3勹：綠 螢光物質[LaP04:Ce3+ 、Tb3+]及藍螢光物質 24 200538822 [BaMg2Al16027:Eu2+]。 玻璃燈泡106填充約3毫克汞（圖中未顯示）及多種稀有 氣體之混合氣體。混合氣體所含之各種氣體及其混合比容 後詳述。 5 引線102係經由鏈結鎢製成之内引線1〇2Α與鎳製成之 外引線102B製成，引線1〇4係經由鏈結鎢製成之内引線 104A與鎳製成之外引線104B製成。玻璃燈泡之兩端由内引 線102A及104A所氣密式密封。内引線1〇2Α及104A及外引 線102B及104B之橫截面分別為圓形。内引線1〇2Α及104A 10之直徑為1毫米，總長為3毫米。外引線102B及104B之直徑 為0 · 8宅米’總長為10宅米。 内引線102A及104A分別係由玻璃燈泡106之兩端支 承。電極110係藉雷射熔接而接合，内引線102A之一端係位 於玻璃燈泡106内部。電極112例如係藉雷射溶接接合’内 15引線102A之一端係位於玻璃燈泡1〇6内部。電極110及112 為所謂之中空型電極，係呈有一底部之圓柱形。電極110及 112係由鈮桿製成。 電極110及112之形狀相同。第12B圖所不該等部分之測 量值如後：電極長度L2=5.2毫米；外徑p2=2·7毫米；厚度 20 tl=0.2毫米（内徑ρ3=2·3毫米）。電極110及112係設置成其中 心為玻璃燈泡106之管軸。由前文量測瞭解電極110及112之 外表面與玻璃燈泡106内表面間距約為0·15毫米。如此小距 離設定來防止燈電流流入電極110及112外表面與玻璃燈泡 106内表面間之空間。換言之，使用此種配置，當燈被點亮 25 200538822 時’放電只發生於中空電極110及112内部（出現於圓柱形電 極内側及底面）。 本發明發明人就前述構造之冷陰極螢光燈就起動電壓 等進行實驗，來比較氖(Ne) +氬(Ar) +氪(Kr)及氖(Ne) +氪 5 (Kr)等混合氣體試樣與習知封裝於玻璃燈泡内部之氖(Ne) +氬(Ar)混合氣體。後文說明各混合氣體之實驗條件及結 果。 [1]氖(Ne)+氬(Ar)+氪(Kr) 實驗係就起動電壓進行，用來比較氖(Ne) +氬(Ar) +氪 1〇 (心)之混合氣體（後文稱作「B型」）與氖(Ne) 95%及氬(Ar) 5%之習知混合氣體(後文稱作「A型」）。此處須注意本具體 例中，混合氣體之混合比（％)係以莫耳比表示。有關B型， 製備五型使用三種稀有氣體之不同混合比。五型分別標示 為B-1、B-2、·，·Β-5。混合比細節說明如後。 15 對Α型及Β-1至Β-5各型，各準備氣體壓力4〇托耳(5320 帕）、50托耳(6650帕）及60托耳(7980帕）五個試樣。對各試樣 於周圍溫度(TC及周圍溫度^它測定起動電壓。 弟13-18圖顯示測量結果。 第19圖為基於第丨3_18圖對周圍溫度〇〇c之實驗結果資 料製作之線圖。型別W至B_5之混合比顯示於第19圖左上 角。此處須〉主意’第19圖中，五個測量結果數值（1·5號)之 算術平均係為讀使用，㈣顯*全部五個數值。 立如第19圖所示’於周圍溫度〇〇c及任一種氣體壓力之環 i兄下’型別B-1至B-5之燈之起動電塵係低於習知型別A燈之 26 200538822 起動电屢。換έ之，發現當使用經由將氪加入習知氖與氬 之型別Α混合氣體而製成氖、氬及氪之混合氣體時，於低溫 (〇°c)之起動電壓降低。 圖為基於第13~18圖對周圍溫度〇°c之實驗結果資 5 料製作之線圖。 β如第20圖所示，於6G托耳氣體壓力除外，於6◦托耳氣 體[力，型別B-1燈之起動電壓係低於習知型別a燈之起動 % 電【㈣碰之起動電壓係等於或高於習知型別A燈之起 動電壓。但型別B燈之起動電壓最高約為㈣伏特，此乃型 別B-5燈於6G托耳氣體壓力之起動電壓。⑽伏特係低於約 1300伏特’謂伏特為f知型別a燈於周圍溫度叱時之最 2起動電壓（參考第19圖）。換言之，發現使用型混合氣 ^就液晶顯示器裝置於最苛刻溫度條件下操作而言可改 良起動電壓。如此可達成功率電路規模的縮小。 5 [2]氖(Ne)+氪(Kr)

2〇 就起動電壓進行實驗，來時氖_95%+氪 :合續後文稱作「型別C」_知型⑽ &係於前述型細混合氣體之相同實驗條件下進行。、 第21圖顯示本實驗之測量結果。 仃 第22圖為基於對第13圖及第21圖所示周圍溫产 起動電壓測量結果資料製作之線圖。 " 及第21圖所示周圍溫度代之起動:”、、基方、對第13 $"^測1結果資料萝作 之線圖。此處須注意第22®及第23 、、 量結果數值（mw號）。 ㈣不全部五個測 27 200538822

氣體，起動電壓改良（下降）。 [3]燈效率 就燈效率（流明/瓦）來比較 本發明發明人也進行實驗，

白知型別A燈與型別B及型燈於各種周圍溫度(。〇此處 冊J除周圍溫度及燈效率之資料細節，而只顯示各個型別間 之關係趨勢於第24圖。 第24圖為周圍溫度作為橫軸，以及燈效率作為縱軸之 作圖。第24圖中，虛線指示型別a燈，實線指示型別3及型 別C燈。 型別A燈與型別B、C燈有具有最大燈效率之最佳溫 度。型別A之最佳溫度為約60°C，以及型別B，型別c之最 4土溫度為約7 0 C。此外如弟24圖所示，型別b、C之燈效率 之最大值係略高於型別A之燈效率之最大值。 於晚近趨勢，LCD裝置變大，正下方型背光單元使用 之燈數也增加。結果，當背光單元被點亮時，背光單元内 部溫度升高至約70°C。如此指示點亮期間習知A型燈無法獲 得最大燈效率，原因在於其燈效率最大值出現於約60°C ; 相反地，型別B、C燈於背光單元被點亮而内部達到最高溫 度時，具有最大燈效率。 如前文說明，本發明之冷陰極螢光燈比習知主要使用 氖與氬之混合氣體之習知螢光燈，於約o°c具有較低起動電 28 200538822 壓。如此促成功率單元專之尺寸縮小。此外，於其中設置 本發明之冷陰極螢光燈之單元内部獲得最高燈效率。 後文說明使用背光單元2(參考第i、2A及2B圖）於液晶 電視之液晶顯示裝置之實例。 • 5 第25圖為正面部分已經被切除之液晶電視2〇〇之切除 • 視圖。第25圖所示液晶電視200例如為32吋液晶電視，包括 液晶顯示器面板202及背光單元2。此處須注意第25圖所示 之反相器204乃背光單元2之一組成元件。 • 液晶顯示器面板202包括一彩色濾光片基材、一液晶及 1〇 一TFT基材。液晶顯示器面板202係根據由外部接收之影像 信號可藉驅動模組（圖中未顯示）驅動，形成彩色影像。 背光單元2係設置於液晶顯示器面板202背側，朝向液 晶顯示器面板202發光。如第25圖所示，組成背光單元2之 扁平外部容器4於使用時為垂直豎立。於外部容器4，當外 15部容器4於使用時垂直豎立，螢光燈6係設置成電極44係於 外部容器之低位，而摺疊部34係於高位（參考第1圖）。 ® 反相器204供給高頻功率給組成背光單元2之各個螢光 燈6(參考第1圖），來造成各螢光燈6發光。反相器2〇4係設置 於外部容器4外部而液晶電視2〇〇之機殼206内部之空間。當 20液晶電視200操作且背光單元2之各螢光燈6發光時，反相器 204變成熱源’溫度達到顯著高點。若此熱源係設置於外部 容器4，則可提升外部容器4之溫度之不均勻。如此增強外 部容器4之溫度均勻。如此增加整個背光單元2之亮度不 均。因此較佳外部容器4儘可能少含有此種無意義之熱源。 29 200538822 此乃反相器204設置於外部容器4外側之緣故。 至目前為止’已經以具體例形式說明本發明。但非限 於此等具體例，可以下列形式達成本發明。 (im迷具體例中’營光燈6係設置成水平校準，各严有 5二筆直部分係水平校準，如第1圖所示。但非限制性^光 燈6可排列成例如水平校準，各燈有二筆直部係校準於垂直 於第1圖紙面方向。 刚述具體例中，呈有-底部之圓柱體形狀之中空型電 極用作為冷陰極螢光燈之電極(冷陰極)。但電極形狀非僅限 10雌巾M電獅狀。無需使时”電極，特別當燈係 猎低電流點亮時無需使用中空型電極。例如電極可成形為 類似圓柱體或矩形板。此外，電極可由銳以外之錄、翻或 ，成。同時，由於擔憂有關環保問題，法規也限制汞用 置。當使用鈮、翻或叙作為電極材料時，電極耗電量比使 μ用鎳作為電極材料時降低。因此較佳使用銳、翻或組等材 料，原因在於其可延長含小量汞之燈壽命。 雖然已經參照附圖完整說明本發明，但須瞭解孰諳技 蟄人士可做出各種變化及修改。因此，除非此等變化及修 改悖離本發明之範圍，否則須視為含括於本發明之範圍。 20 【圖式簡單說明】 第1圖為该具體例之背光單元之平面圖（其中光波導等 被删除）； 弟2Α圖為沿第1圖線α_α所取之剖面圖； 第2Β圖為已經連結至冷陰極螢光燈之軸櫬之透視圖； 30 200538822 第3A及3B圖顯示習知螢光燈之橫向安裝型之背光單 元； 第4A圖顯示習知螢光燈之垂直安裝型之背光單元； 第4B圖顯示於本發明之具體例，曲管垂直安裝型背光 5 單元。 第5圖顯示玻璃燈泡表面溫度測量實驗之實驗模型； 第6圖顯示於該實驗模型之溫度測量點之位置； 第7圖顯示當實驗模型係於背光單元外側點亮時之溫 度測量結果； 10 第8圖顯示當實驗模型係於背光單元内側點亮時之溫 度測量結果； 第9A-9C圖顯示修改例1之背光單元之部分； 第10圖顯示修改例1之背光單元之部分； 第11A及11B圖為以主要為氖及氬之混合氣體填充之 15 冷陰極螢光燈之資料之作圖，此處第11A圖為氖與氬之混合 比相對於起動電壓之作圖，第11B圖為氖與氬之混合比相對 於燈效率之作圖； 第12A及12B圖為用於實驗之冷陰極螢光燈之縱剖面 圖； 20 第13圖顯示於冷陰極螢光燈，其被填充以具有氖氣與 氬氣之預定混合比之混合氣體，對各種不同混合氣體壓力 對周圍溫度〇°C及25°c各別測得之起動電壓值； 第14圖顯示於冷陰極螢光燈，其被填充以具有氖氣、 氬氣及氪氣之預定混合比之混合氣體，對各種不同混合氣 31 200538822 體壓力對周圍溫度〇°C至25°C各別測得之起動電壓值； 第15圖顯示於冷陰極螢光燈，其被填充以具有氖氣、 氬氣及氪氣之預定混合比之混合氣體，對各種不同混合氣 體壓力對周圍溫度〇°C至25°C各別測得之起動電壓值； 5 第16圖顯示於第15圖之相同條件，於冷陰極螢光燈測 得之相同項目結果，該螢光燈内填充以具有與第15圖之混 合比不同之混合比之混合氣體。 第17圖顯示於第15圖之相同條件，於冷陰極螢光燈測 得之相同項目結果，該螢光燈内填充以具有與第15圖之混 10 合比不同之混合比之混合氣體。 第18圖顯示於第15圖之相同條件，於冷陰極螢光燈測 得之相同項目結果，該螢光燈内填充以具有與第15圖之混 合比不同之混合比之混合氣體。 第19圖為對各型別之稀有氣體以各種混合比，於周圍 15 溫度0°C之氣體壓力相對於起動電壓作圖； 第20圖為對各型別之稀有氣體以各種混合比，於周圍 溫度25°C之氣體壓力相對於起動電壓作圖； 第21圖顯示於冷陰極螢光燈，其被填充以具有氖氣與 氪氣之預定混合比之混合氣體，對各種不同混合氣體壓力 20 對周圍溫度0°C至25°c各別測得之起動電壓值； 第22圖為對各型別之稀有氣體以各種混合比，於周圍 溫度0°C之氣體壓力相對於起動電壓作圖； 第23圖為對各型別之稀有氣體以各種混合比，於周圍 溫度25°C之氣體壓力相對於起動電壓作圖； 32 200538822 第24圖為周圍溫度相對於燈效率之作圖；以及 第25圖顯示於使用具體例之背光單元之液晶電視之外

廓。 【主要元件符號說明】 2···正下方型背光單元 40B…外引線 4···外部容器 42···螢光物質薄膜 6···冷陰極螢光燈 44…電極 8…反射板 46···轴概 10…邊板 48…蓋導體 12…半透明板 48 A…導線 14···上部 50…焊料 16···下部 60…連續孔、金屬板 16A-B·.·肋 62···摺疊部支承件 18···左部 64···反射片 20···右部 66…絕熱片 22···連結框 70···背光單元 24…光漫射板 72···散熱構件 26…光漫射片 72A···腳 28…透鏡片 74···散熱構件 30…金屑板 80…背光單元 32···玻璃燈泡 82…筆直部支承件 34…摺疊部 82A-B···支承件 40…引線 100···燈、冷陰極螢光燈 40A···内引線 102、104…引線 33 200538822 102A、104A···内引線 200···液晶電視 102B、104B···外引線 202···液晶顯示面板 106···玻璃燈泡 204···反相器 108···螢光薄膜 206…殼體 110、112···筆直部、電極

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Claims (1)

1. 200538822 十、申請專利範圍： 1. 一種背光單元，包含： 一外部容器； 一容納於該外部容器之彎曲狀螢光燈，且包括二電 極及一玻璃燈泡其具有⑴一摺疊部，及(ii)二筆直部， 其係由該摺疊部彼此平行延伸，以及該二電極係分別附 接至該玻璃燈泡兩端；以及 一反相器，其可操作來供電點亮該彎曲狀螢光燈， 其中 該反相器係設置於該外部容器之外側，以及 該彎曲狀螢光燈係配置成當背光單元垂直豎立使 用時，二電極係於外部容器低位，以及摺疊部係於外部 容器高位。 2. 如申請專利範圍第1項之背光單元，進一步包含： 一摺疊部支承件，其係將該摺疊部支承於外部容器 内部；以及 一絕熱構件，其係插入該摺疊部與摺疊部支承件 3. 如申請專利範圍第2項之背光單元，進一步包含： 一反射構件，其係連結至該絕熱構件，且於筆直部 延伸方向反射來自摺疊部之光。 4. 如申請專利範圍第1項之背光單元，進一步包含： 一對散熱構件，其分別係連結於玻璃燈泡外表面於 兩端間之位置且取中於筆直部長度中心，該散熱構件係 35 200538822 由導熱率高於填充該外部容器之氣體之導熱率之材料 製成。 5. 如申請專利範圍第1項之背光單元，進一步包含： 一對筆直部支承件，其分別係支承筆直部於摺疊部 間之位置，且取中於容器之筆直部長度；以及 •一對散熱構件，其分別係連結於玻璃燈泡外表面於 兩端間之位置且取中於筆直部長度中心，該散熱構件係 由導熱率高於填充該外部容器之氣體之導熱率之材料 B 製成，故散熱構件釋放於點亮期間由彎曲狀螢光燈產生 之熱量係大於經由筆直部支承件所逃逸之熱量。 6. —種液晶顯示器裝置，包含： 一液晶顯不面板，以及 如申請專利範圍第1項定義之背光單元，其中 外部容器係設置於該液晶顯示器面板之背面。 36