CN101256926B

CN101256926B - 冷阴极荧光管和使用冷阴极荧光管的液晶显示装置

Info

Publication number: CN101256926B
Application number: CN2008100806313A
Authority: CN
Inventors: 铃木俊雄; 小宫寿文; 无藤里志; 虎井礼司
Original assignee: Hitachi Display Devices Ltd; Hitachi Displays Ltd
Current assignee: Magno Seishin Co Ltd; Panasonic Intellectual Property Corp of America
Priority date: 2007-02-26
Filing date: 2008-02-25
Publication date: 2011-09-28
Anticipated expiration: 2028-02-25
Also published as: CN101256926A; JP2008210595A; US7800712B2; JP5273334B2; US20080204632A1

Abstract

一种能维持高亮度且稳定放电的冷阴极荧光管和将该冷阴极荧光管作为光源的液晶显示装置。冷阴极荧光管具有在内表面形成有荧光体膜的管、以及形成在管两端的筒状的放电电极，放电电极在放电区域侧具有开口部，在开口部形成通过放电而面积减少的突起。另外，液晶显示装置包括在内表面具有像素形成用电极的一对透明基板之间夹着液晶层而构成的液晶显示板、以及具有对液晶显示板的背面照射照明光的至少一根冷阴极荧光管的背光源，该冷阴极荧光管包括在内表面形成有荧光体膜的管、以及形成在管两端的筒状的放电电极，放电电极在放电区域侧具有开口部，在开口部形成通过放电而面积减少的突起。

Description

冷阴极荧光管和使用冷阴极荧光管的液晶显示装置

技术领域

本发明涉及用于液晶显示板的光源的冷阴极荧光管和具有使用了该冷阴极荧光管的背光源的液晶显示装置。尤其涉及冷阴极荧光管的电极结构。

背景技术

在各种照明装置中，作为低功耗、高亮度、长寿命且小形的光源，放电管被广泛使用。荧光灯作为在内壁涂敷有荧光体的玻璃管内封入了惰性气体和水银的低压放电管而广为人知。低压放电管有使用热电子的热阴极型和使用了冷电的冷阴极型。

非发光型的液晶显示板具有外部照明设备。液晶显示板控制照明光的透射·反射量来显示图像。外部照明设备设置在液晶显示板的背面或者前面。尤其是在需要高亮度的显示设备中，在液晶显示板的背面设置照明装置的结构已成为主流。设置在液晶显示板的背面的照明装置称为背光源。

背光源大致分为侧边型和直下型。侧边型是沿透明板构成的导光板的侧边部设置有线状光源的结构。侧边型多用在个人电脑等要求薄型化的显示设备中。而用于显示监视器或电视机的大尺寸液晶显示装置中，多使用直下型。直下型背光源是在液晶显示板的背面侧正下方设置照明装置的结构。

例如，液晶显示装置的照明装置的光源中，采用了发射冷电子激发荧光体而使其发光的冷阴极荧光管(CCFL)。一般而言，发射冷电子的电极使用镍等金属材料。这样的电极由于具有溅射性而在工作中被消耗。当为了提高亮度而使玻璃管内部的气压降低时溅射加速。溅射加速后电极变得容易损坏，因此冷阴极荧光管的寿命变短这样的问题变得明显。

为了降低液晶显示装置的价格，希望减少所使用的冷阴极荧光管的个数。要想保持背光源的亮度不变而减少冷阴极荧光管的个数，需要提高各冷阴极荧光管的亮度。但是，如上述那样为提高亮度而降低气压时，冷阴极荧光管的寿命变短。

针对低气压带来的高亮度化，为了实现冷阴极荧光管的高寿命，最好是使用溅射率小的电极。在溅射率小时即使轰击高速粒子，原子的逸出比率也较低。关于这种技术，记载在例如日本特开2004-178875号公报等中。

发明内容

为了提高液晶显示装置的亮度，要求降低例如玻璃管内部的气压和提高工作电流。但是，在降低了气压、提高了电流的情况下，产生了冷阴极荧光管寿命变短这样的问题。基于这样的背景，要实现冷阴极荧光管的高亮度和长寿命并存，需要开发耐高电流的新电极。

作为利用现有的镍电极来实现高亮度的一种方法，例如有如上述那样降低所封入的气体的压力的方法。但是，降低所封入的气体的压力，虽能提高亮度，但产生了使电极的溅射加速导致电极寿命缩短这样的问题。

即，当降低所封入的玻璃管内部的气压时，玻璃管内部的气体分子的量降低。为此，抑制电离了的气体分子的没有被离子化的气体的分子量也降低。当起抑制作用的气体的分子量降低时，电离了的气体分子轰击电极的速度、比率增加，溅射被加速。

针对封入气体的低压化所带来的高亮度化，为了延长寿命，优选溅射率小的电极。作为溅射率小的电极材料，由于高硬度、高熔点而优选钨等。但是，钨等材料由于高硬度高熔点的特性，而难于进行电极制造。

本发明就是为了解决上述现有问题而作出的。其目的在于，提供一种冷阴极荧光管和以该冷阴极荧光管为光源的液晶显示装置，其中，在冷阴极荧光管所代表的使用冷电子的冷阴极荧光管中，即使溅射被加速，也能长时间维持稳定的放电。

为了实现这样的目的，本发明的冷阴极荧光管具有在内表面形成有荧光体膜的管，以及在管两端形成的筒状的放电电极，放电电极在放电区域侧具有的开口部，在开口部形成通过放电而面积减少的突起，上述突起是柱状，且与上述放电电极同样在高熔点的材料中混合低熔点的材料进行烧结而形成。

另外，本发明的液晶显示装置包括在内表面具有像素形成用电极的一对透明基板之间夹着液晶层而构成的液晶显示板；以及具有对该液晶显示板的背面照射照明光的至少一根冷阴极荧光管的背光源，其中，该冷阴极荧光管包括在内表面形成有荧光体膜的管，以及在管两端形成的筒状的放电电极，放电电极在放电区域侧具有开口部，在开口部形成通过放电而面积减少的突起，上述突起是柱状，且与上述放电电极同样在高熔点的材料中混合低熔点的材料进行烧结而形成。

另外，本发明不限于上述结构，在不脱离本发明的技术思想的情况下，可以有各种变更。

按照本发明的冷阴极荧光管，通过在杯状电极内形成突起，电极内部的面积增大，电流密度降低，并且由于突起先于杯状电极内表面被溅射，因此具有能得到寿命长的冷阴极荧光管这样的极为优异的效果。

另外，将本发明的冷阴极荧光管用作照明装置的光源的液晶显示装置，能得到长时间保持高品质的图像等极为优异的效果。

附图说明

图1是表示本发明的冷阴极荧光管的实施例1的结构的概略剖视图。

图2A、图2B是表示本发明的冷阴极荧光管的实施例1的结构的主要部分放大图。

图3是形成本发明的冷阴极荧光管的电极的物质的表面放大图。

图4是表示本发明的液晶显示装置的结构的概略框图。

图5是示意性地表示使用了背光源的液晶显示装置的结构例的展开立体图。

图6A、图6B是表示本发明的冷阴极荧光管的实施例2的结构的主要部分放大图。

图7A、图7B是表示本发明的冷阴极荧光管的实施例3的结构的主要部分放大图。

图8A、图8B是表示本发明的冷阴极荧光管的实施例4的结构的主要部分放大图。

图9A、图9B是表示本发明的冷阴极荧光管的实施例5的结构的主要部分放大图。

图10A、图10B是表示本发明的冷阴极荧光管的实施例6的结构的主要部分放大图。

具体实施方式

下面，参照实施例的附图详细地说明本发明的具体实施方式。

冷阴极荧光管包括在内表面形成有荧光体膜的管和形成在管的两端的筒状的放电电极，放电电极在放电区域侧具有开口部，在开口部形成通过放电而面积减少的突起。

另外，本发明的液晶显示装置包括：在内表面具有像素形成用电极的一对透明基板之间夹着液晶层而构成的液晶显示板、和对该液晶显示板的背面照射照明光的具有至少一根冷阴极荧光管的背光源，该冷阴极荧光管包括在内表面形成了荧光体膜的管、和形成在管的两端的筒状的放电电极，放电电极在放电区域侧具有开口部，在开口部形成通过放电而减少面积的突起。

实施例1

图1是表示本发明的冷阴极荧光管1的结构的概略剖视图。

该冷阴极荧光管1，在由透光性绝缘材料构成的玻璃管2的两端内部相对地配置有一对杯状电极3，杯状电极3的相对的两前端开口部朝向主放电区域。并且，将玻璃管2内抽成真空后作为惰性气体4而封入了氖-氩(Ne-Ar)气体和水银。在该玻璃管2的内壁面粘附形成有荧光体膜5。另外，该一对杯状电极3例如可由以钨(W)为主体的材料而形成。

在该杯状电极3的内部，以与杯部相同的材料一体形成柱状的突起6。形成在杯内部的突起6比杯内表面容易被溅射，因此先于杯内表面被溅射而削减。为此，与以往相比，能使由于杯内表面的消减而引起的问题拖后发生，延长冷阴极荧光管1的寿命。

接着，用图2说明杯状电极3的详细情况。图2A是在玻璃管2沿长边方向截断时的概略剖视图，图2B是在与长边方向交叉的方向上截断时的概略剖视图。

杯状电极3的前端开口部朝向主放电区域。在杯状电极3的后端部，内引线7与焊接部对接并被焊接在一起。内引线7由具有接近玻璃的热膨胀率的特性的镍-钴-铁合金等构成。焊接例如使用电阻焊接法、电弧焊接法或者激光焊接法等。内引线7通过焊接与杯状电极3电连接。

此外，用于该冷阴极荧光管1的玻璃管2的壁厚例如为200μm～500μm左右。另外，玻璃管2的外径为1.0mm～4.0mm左右、长度为50mm～1500mm左右。

另外，杯状电极3的外径为1.7mm时优选为厚度t为0.15mm左右。杯状电极3的厚度t越薄，杯状电极3的内表面积越大，另外，材料的量也越少。为使突起6比杯内表面先被溅射，突起6的长度L为杯状电极3的长度的50％以上是理想的。此外，在本实施例中，杯内部的长度为5.0mm，因此突起6的长度L为2.5～5.0mm。另外，突起6的外径为0.4～1.0mm。

另外，该内引线7由有孔玻璃珠8所支承并密封在玻璃管2内。通过该有孔玻璃珠8，玻璃管2内部密封成气密状态。有孔玻璃珠8焊接在玻璃管2的两端部并密封玻璃管2。从有孔玻璃珠8突出到外部的内引线7上例如对接有由镍材料等构成的外引线9，二者在焊接部被接合在一起。该外引线9与未图示的电源电路(一般为逆变器亮灯电路)连接，向相对的杯状电极3之间提供亮灯功率。

另外，在该玻璃管2的处于杯状电极3的开口前端部的内壁面，在荧光体膜上形成有在杯状电极间引发放电的引发膜。作为引发膜，例如以大约3mm左右的长度粘附ITO膜(透明导电膜)11而成。将玻璃管2在ITO浆液中进行浸润处理使该ITO膜11附着。浸润处理后，ITO膜11被实施热处理而成为坚固的膜。ITO膜11以比荧光体膜的膜厚薄的约为2μm的厚度成膜。

该ITO膜11吸入透过透光性玻璃管2和荧光膜5的大气中的宇宙射线。由该宇宙射线引起冷阴极荧光管1的管内的自由电子运动。同时，当在一对杯状电极3之间施加电压时，ITO膜11也被引发电子发射。当ITO膜11被引发电子发射时，与从杯状电极3自身生成的电子一起迅速地开始放电。

像这样构成的冷阴极荧光管1，在使玻璃管2内部的气压从70torr左右降低到40torr左右时有效。即使在降低气压的情况下，通过在杯状电极3的开口内形成突起6，也能增加杯状电极3内部的表面积。通过增加杯状电极3内部的表面积，能降低电极的电流密度，从而能分散或降低溅射的发生。

进而，通过在杯状电极3的开口内形成突起6，也能应对在杯状电极3的开口内部发生的溅射。通过在开口内部设置突起6，即使发生溅射也能通过破坏突起6来降低杯状电极3的杯部分的内表面被破坏的可能性。另外，突起6通过溅射被削减，杯状电极3的开口内部的表面积减少，但由于杯状电极3的杯部分的内表面晚于突起6被破坏，因此延长了冷阴极荧光管1的寿命。

杯状电极3能通过在高熔点的材料中混合低熔点的材料进行烧结而形成。图3表示烧结后的材料50的概略放大图。图3中，以单层(原子为1～数个左右的层)状在作为高熔点物质51的钨(W)的表面覆盖作为低熔点物质52的镍(Ni)。

图3中钨的粒径为10～20μm，在总质量中按钨97～99％，镍1％～3％进行烧结。钨容易氧化，但通过将镍薄薄地覆盖在钨的表面，能保护钨以防氧化等。

另外，在将杯状电极3焊接在内引线7等上时，低熔点物质先熔化，因此具有使高熔点物质为主体的杯状电极3容易焊接的效果。进而，焊接时即使温度急剧上升，相对于硬而脆的高熔点物质来说，低熔点物质起到缓冲(cushion)材料的作用，从而减少了杯状电极3被破坏的情况。将包含镍的材料用于内引线7时，低熔点物质选择镍这种情况使焊接变得容易，因而是优选的。

图4是表示本发明的液晶显示装置100的俯视图。液晶显示装置100由液晶显示板110、控制电路80以及背光源200构成。从控制电路80提供液晶显示板110的显示所需的信号。背光源200被设置在液晶显示板110的背后或者前面，向液晶显示板110照射光。

液晶显示板110不是自发光元件，因此需要作为光源的背光源200。如上所述，背光源200相对于观察者被重叠设置在液晶显示板110的背面侧，但在图4中，为了便于说明，与液晶显示板110并排表示。

液晶显示板110上设置有像素部118。另外，液晶显示板110矩阵状地设置多个像素部118，但为了便于说明，在图4中只图示了一个像素部118。矩阵状配置的像素部118形成显示区域109，各像素部118起到图像的像素的作用，在显示区域109上显示图像。

在图4中设置有延图中的x方向延伸而在y方向并列设置的栅极信号线(也称为扫描线)121和在y方向延伸而在x方向并列设置的漏极信号线(也称为图像信号线)122，在由栅极信号线121和漏极信号线122围成的区域形成有像素部118。

像素部118上设置有开关元件111。从栅极信号线121提供控制信号，控制开关元件111的导通或截止。通过使开关元件111成为导通状态，经由漏极信号线122传送的图像信号被提供给像素电极112。

栅极信号线121与驱动电路106连接，漏极信号线122与驱动电路105连接，从驱动电路106输出控制信号，从驱动电路105输出图像信号。

驱动电路105和106上连接有来自控制电路180的信号线，各电路通过控制电路180进行控制。另外，来自控制电路180的信号线与背光源200连接。

背光源200从控制电路180被提供控制信号、电源电压，冷阴极荧光管1点亮。冷阴极荧光管1与逆变器电路220连接，逆变器电路220形成并提供将冷阴极荧光管1点亮的电压。冷阴极荧光管1并排配置在背光源罩230内。

图5是示意性说明使用了背光源200的液晶显示装100的结构例的展开立体图。

在图5中，液晶显示板110在具有像素形成用电极的玻璃基板之间密封了液晶层，一个玻璃基板的两边从另一个基板突出，在该突出部分安装有驱动电路106和驱动电路105。

这样的液晶显示装置，在下框架231内敷设了反射片240，在其上方平行设置有多根冷阴极荧光管1而构成背光源200。下框架231由金属板形成，具有在和同样用金属板形成的上框架(未图示)之间将液晶显示板110和光学补偿片层叠体130重叠而一体化的功能。

并且，在液晶显示装置100中，在背光源200的上部设置由透光性树脂材料构成的导光板232，并且在该导光板232的上部(与液晶显示板LCD之间)设置多种光学补偿片组。该光学补偿片层叠体130由漫射板134、第一漫射片133、交叉配置的两片棱境片132、第二漫射片131重叠而成。

实施例2

图6是突起6的形状为六边形的例子。当使突起6的形状为多边形时，比圆柱状更增加表面积，杯内的面积进一步增加，从而能降低杯内的电流密度。另外，也增加了因溅射而被削减的面积，具有进一步延长寿命的效果。

在具有图6所示的多边形突起6或图2所示的柱状突起6的情况下，为了焊接内引线7和杯状电极3，要从图中箭头A所示的方向照射激光。

以往，从箭头B所示的方向照射激光，但由于具有突起6，因此激光不可能照射到杯状电极3的底部和内引线7。为此，成为如箭头A所示那样照射激光。

另外，在内引线7和杯状电极3的焊接前，预先将外引线9、有孔玻璃珠8和内引线7进行焊接使其成为导入线组合结构，再将导入线组合结构和杯状电极3进行激光焊接。

实施例3

图7表示设置多个突起6的杯状电极3。通过增加突起6，能进一步增加杯内的面积，降低杯内的电流密度。

并且，图7所示的突起6没有设置在杯中心，激光焊接用的底部没有被突起6所掩盖。因此，在图7中能从箭头B所示的方向对内引线7和杯状电极3进行焊接，从而杯状电极3的批量生产性提高。

实施例4

图8表示设置多个多边形的突起6的杯状电极3。通过增加突起6并且使其成为多边形，能进一步增加杯内的面积，降低杯内的电流密度。

并且，图8所示的突起6没有设置在杯中心，而是设置在激光焊接用的底部。因此在图7中，能从箭头B所示的方向对内引线7和杯状电极3进行焊接，从而杯状电极3的批量生产性提高。

实施例5

图9表示在杯状电极3上设置有孔12的情况。通过设置多个孔12，能增加杯状电极3的内部面积。杯状电极3的外径为1.7mm时，孔12的内径为0.4～1.3mm，杯状电极3的长度为5.0mm时，孔12的深度能形成到4.8mm左右。

实施例6

图10表示电极为两层的情况。在杯状电极3的内部用与杯部相同的材料形成内部电极15，在内部电极15形成支承部16。通过设置内部电极15，增加了杯状电极3内部的面积。另外，支承部16保持内部电极15的形状的同时也增加了内部面积。

图10所示的杯状电极3，例如外径d为4.6mm，内部电极15的厚度t2为0.2mm，外侧电极的厚度t3为0.15mm。为了将形成杯状电极3的材料的量抑制到少量，优选为杯状电极3的厚度尽量要薄。由于鲜有从杯状电极3的外侧开始溅射的情况，因此使外侧电极的厚度t3比内部电极15的厚度t2要薄。

而由于内部电极15设置在杯状电极3的内部，因此，从电极的两侧开始溅射。因此，比起外侧的电极，内部电极15由于溅射而电极被削减的可能性要高，所以，优选为内部电极15的厚度t2要比t3厚一些。另外，也可以增加内部电极15的数目使其成为3层以上。

冷阴极荧光管1在如图1所示那样由透光性绝缘材料构成的玻璃管2的两端内部，相对地设置具有图10所示的内部电极15的一对杯状电极3，杯状电极3的相对的两前端开口部朝向主放电区域。并且，将玻璃管2内抽成真空后作为惰性气体4而封入了氖-氩(Ne-Ar)气体和水银。在该玻璃管2的内壁面粘附形成有荧光体膜5。另外，该一对杯状电极3例如能通过将以钨(W)为主体的高熔点材料和镍(Ni)等低熔点材料进行烧结而形成。

在该杯状电极3的内部形成的内部电极15和支承部16比杯内表面更容易溅射，因此先于杯内表面因溅射而削减。与以往相比，能够使因杯内表面削减而引起的问题延后发生，从而能延长冷阴极荧光管1的寿命。

另外，为了使内部电极15和支承部16比杯内表面更容易溅射，内部电极15和支承部16的长度优选为杯部的50％以上的长度。

杯状电极3的前端开口部朝向主放电区域，在其后端部与具有接近玻璃的热膨胀率特性的由镍-钴-铁合金等构成的内引线7对接，并在焊接部通过例如电阻焊接法、电弧焊接法或者激光焊接法等接合而进行电连接。

图10所示的杯状电极3，没有在中心部设置内部电极15，因此，激光焊接用的底部没有被内部电极15所掩盖。因此，图10所示的杯状电极3，也能从箭头B所示的方向对内引线7和杯状电极3进行焊接，从而杯状电极3的批量生产性提高。另外，为了进行激光焊接，优选为内部电极15的内径为0.9～1.4mm。

此外，该冷阴极荧光管1以其玻璃管2的壁厚例如为数200μm～500μm左右，外径为1.0mm～5.0mm左右，长度为50mm～1500mm左右的大小而被形成。

以上，说明了本发明的实施例，但本发明不限于上述结构所限定的实施例，在不脱离本发明的技术思想的情况下，可以进行各种变更。

Claims

1.一种冷阴极荧光管，包括：

在内表面形成有荧光体膜的管；以及

形成在管两端的筒状的放电电极，

上述放电电极在放电区域侧具有开口部，

在上述开口部形成通过放电而面积减少的突起，

上述突起是柱状，且与上述放电电极同样在高熔点的材料中混合低熔点的材料进行烧结而形成。

2.根据权利要求1所述的冷阴极荧光管，其特征在于：

上述突起由含钨的材料构成。

3.根据权利要求1所述的冷阴极荧光管，其特征在于：

上述突起通过在钨中混合低熔点的材料进行烧结而形成。

4.根据权利要求1所述的冷阴极荧光管，其特征在于：

突起形成有多个。

5.一种冷阴极荧光管，包括：

在内表面形成有荧光体膜的管；以及

形成在管两端的筒状的放电电极，

筒状的放电电极在相对侧分别具有开口部，

在开口部形成比上述筒状的放电电极内表面更容易被溅射的突起，

6.根据权利要求5所述的冷阴极荧光管，其特征在于：

上述突起由含钨的材料构成。

7.根据权利要求5所述的冷阴极荧光管，其特征在于：

上述突起通过在钨中混合低熔点的材料进行烧结而形成。

8.根据权利要求5所述的冷阴极荧光管，其特征在于：

上述突起形成有多个。

9.一种液晶显示装置，包括：

在具有像素形成用电极的一对透明基板之间夹着液晶层而构成的液晶显示板；以及

具有对液晶显示板的背面照射照明光的至少一根冷阴极荧光管的背光源，

冷阴极荧光管包括：

在内表面形成有荧光体膜的管；以及

形成在管两端的筒状的放电电极，

放电电极具有开口部，

在开口部形成用于被溅射的突起，

10.根据权利要求9所述的液晶显示装置，其特征在于：

上述突起由含钨的材料构成。

11.根据权利要求9所述的液晶显示装置，其特征在于：

上述突起通过在钨中混合低熔点的材料进行烧结而形成。

12.根据权利要求9所述的液晶显示装置，其特征在于：

上述突起形成有多个。