CN1204593C - 平面荧光灯及其制作方法 - Google Patents

Abstract

一种平面荧光灯及其制作方法，提供玻璃基板，再移除部分玻璃基板形成具有第一面板、侧壁及间隙支撑物的灯座。间隙支撑物与侧壁高度相同，侧壁位于第一面板周缘，间隙支持物分布在侧壁包围的区域内。提供第二面板，并分别在灯座与第二面板上涂覆荧光层，覆盖灯座及第二面板的部分表面，并曝露出间隙支撑物顶端。将电极配置在灯座中，使其位于侧壁区域内相对两侧。将灯座与第二面板接合，使第二面板与侧壁及间隙支撑物连接，使荧光层位于灯座与第二面板构成的空腔内，将一水银蒸气与惰性气体的混合气及惰性气体其中之一的气体导入上述的空腔，且气体在受到电子激发之后会产生紫外光。

Description

平面荧光灯及其制作方法

技术领域

本发明涉及一种平面荧光灯(Planar Fluorescent Lamp)及其制作方法，特别是涉及一种作为大面积液晶显示器的背光源的平面荧光灯及其制作方法。

背景技术

液晶显示器(Liquid Crystal Display，LCD)具有高画质、体积小、重量轻、低电压驱动、低消耗功率及应用范围广等优点，被广泛应用于中、小型便携式电视、移动电话、摄录放影机、笔记本型电脑、台式显示器以及投影电视等消费性电子或电脑产品，并已逐渐取代阴极射线管(Cathode Ray Tube，CRT)成为显示器的主流。然而，液晶显示器与等离子显示装置(Plasma DisplayPanel，PDP)、电发光装置、发光二极管等自体发光型显示装置并不相同，液晶显示面板本身并不会发光，是属于受光型显示装置，因此必须由外部提供光源进行照明才能达到显像效果，所以大部分的液晶显示面板在背面都装有照明用的背光源(Back Light)。

一般液晶显示器所使用的背光源，大多使用荧光灯作为照明光源，目前荧光灯的管径约在1.8毫米(Millimeter，mm)至2.6毫米之间。荧光灯管的结构是在玻璃管两端装有电极，灯管内壁涂有荧光粉，灯管中并封有水银蒸气(Mercury)与惰性气体(Inert Gas)、或仅为惰性气体(根据国际显示协会SID于1999年12月1-3日公开的论文，其标题为“No-Mercury Flat Discharge Lampfor LCD Backlighting”)。在对电极施加电压时，会产生电子撞击水银蒸气与惰性气体，使其跃迁至激态。当水银蒸气及惰性气体由激态回到基态时，会放出紫外光，以激发管壁上的荧光粉产生可见光。

当液晶显示器的显示面积日益增大时，必需使用能够发出白色光且亮度均匀的面状照明光源。然而，白色荧光灯为线光源并非面光源，因此最直接的方式是将数个荧光灯管装在显示面板背面。请参照图1，其所绘示的是一种现有直下式背光源的剖面示意图，其中荧光灯100是以平行排列方式装设于液晶显示面板102的背面，反射板(Reflector)104位于荧光灯100后方，扩散板(Diffuser)106则配置在荧光灯100与显示面板102之间，以达到面光源的效果。

另一种将线光源转换为面光源的方法，是将荧光灯管装在导光板(Louver)的端面，以边缘发光(Edge Light)方式达到面光源的效果。请参照图2，其所绘示的是一种现有边缘发光式背光源的剖面示意图，荧光灯200设于导光板202的端面202a，反射器204可将荧光灯200发出的光线，由端面202a导入压克力制成的导光板202中。导光板202的正面设有扩散板206，背面及其他端面覆有反射板208，可使进入导光板202内的光线为其所局限。光线于导光板202内进行多次全反射，使得整个导光板202发光成为面光源，而扩散板206可使导光板的亮度均匀化。

然而，直下式背光源必须使用扩散板才能将背光源整体的亮度均匀化，当荧光灯与显示面板距离太近时，其轮廓会显现在液晶显示面板上，影响显示画质。而调整灯管与显示面板之间的距离，则会使背光源的厚度增加，无法将液晶显示器薄型化。一般而言，边缘发光式背光源的亮度均匀性比直下式背光源的高，但是其光利用效率较差，因此其所能提供的亮度较低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种平面荧光灯及其制作方法，在此种面光源结构中，采用喷砂方式形成具有侧壁及间隙支撑物的灯座，不需使用玻璃边条及额外的间隙物，可简化制作过程、降低制作成本。在同一基板上制作侧壁与间隙支撑物，可扩大制造工艺容许范围，提高产品合格率。与灯座一体成型的间隙支撑物，可增加灯座的刚性(Rigidity)。对灯座与面板接合构成的空腔抽真空时，间隙支撑物可支撑面板，控制面板与灯座的间距，维持其表面平坦度。再者，间隙支撑物的顶端尺寸比现有作为间隙物的玻璃球小，不需使用扩散板即可使达到亮度均匀化。使用灯座与面板构成具有空腔的气体容器，并于其内侧表面涂覆荧光层，以及将电极配置于空腔中，即可得到能整面发光、具有高亮度、且亮度均匀的面光源。

本发明的目的是这样实现的，即提供一种平面荧光灯，其中至少包括：一第一面板，具有一第一表面；一侧壁，配置于该第一表面，且位于该第一面板的周缘；多个间隙支撑物，配置于该第一表面，并位于该侧壁所包围的区域内，且各间隙支撑物的高度与该侧壁相同，而每一该各间隙支撑物的顶端直径约为0.01毫米至1毫米；一第一荧光层，配置在该第一面板上，覆盖部分该第一表面，并曝露出该各间隙支撑物的顶端；一第二面板，具有一第二表面，该第二面板配置于该第一面板上，并与该侧壁及各间隙支撑物相连接；一第二荧光层，配置在该第二面板上，覆盖部分该第二表面；一组电极，配置于该第一面板与该第二面板之间，并分别位于该侧壁所包围的区域内相对的两侧；以及一水银蒸汽与惰性气体的混合气体及惰性气体其中之一的气体，配置于该第一面板、该侧壁及该第二面板所围成的一空腔，其中该气体在受到电子激发之后会产生紫外光。

本发明还提供一种平面荧光灯的制作方法，其中至少包括下列步骤：提供一玻璃基板；移除部分该玻璃基板形成一第一面板，并在该第一面板的周缘形成向上延伸的一侧壁，同时在该第一面板上该侧壁所包围的区域内形成多个间隙支撑物，且各间隙支撑物与该侧壁的高度相同，其中移除部分该玻璃基板，形成该第一面板、该侧壁与该各间隙支撑物，还包括在该玻璃基板上，形成具有限定图案的一砂阻层，接著以该砂阻层为掩模，并使用喷砂方式移除部分该玻璃基板，而形成该第一面板、该侧壁与该各间隙支撑物；在该第一面板上、该侧壁所包围的区域内，形成一第一荧光层，覆盖部分第一面板，并曝露出各间隙支撑物的顶端；将一组电极配置在该第一面板上该侧壁所包围的区域内相对的两侧；提供一第二面板，并在该第二面板的一表面形成一第二荧光层，覆盖部分该表面；将该第一面板与该第二面板平行配置，使部分该表面与该侧壁及各间隙支撑物连接，并使该第一荧光层与该第二荧光层位于该第一面板与该第二面板构成的空腔中；以及将一水银蒸气与惰性气体的混合气体及惰性气体其中之一的气体导入该空腔，其中该气体在受到电子激发之后会产生紫外光。

进一步说，根据本发明的上述及其他目的，所提出的平面萤光灯，包括第一面板、侧壁、间隙支撑物、第二面板、萤光层、电极与气体。在此种结构中，侧壁是位于第一面板的周缘，高度与侧壁相同的间隙支撑物，则是分布在第一面板上侧壁包围区域内。第二面板分别和侧壁及间隙支撑物相连接，在第一面板与第二面板之间形成空腔，萤光层则是位于空腔之中，并覆盖第一面板及第二面板内侧的部分表面。而电极也配置于空腔内，且位于侧壁包围区域内相对的两侧，水银蒸气与惰性气体的混合气体或惰性气体则配置于空腔内。

而又根据本发明的上述及其他目的，又提出一种平面萤光灯，其中包括一体成型的灯座、第二面板、萤光层、电极与气体。灯座中具有一体成型的第一面板、侧壁及间隙支撑物，侧壁位于第一面板的周缘，间隙支撑物则分布于第一面板上侧壁包围区域内，且高度与侧壁相同。而第二面板与侧壁及间隙支撑物相连接，且第二面板和灯座接合构成空腔，萤光层位于空腔之中，并分别覆盖在第一面板及第二面板上。电极也是配置在空腔之中，且分别位于侧壁包围区域内相对的两侧，水银蒸气与惰性气体的混合气体或惰性气体则配置于空腔内。

此外，根据本发明的上述及其他目的，所提出的平面萤光灯的制作方法，包括：首先提供玻璃基板，再移除部分玻璃基板，形成具有第一面板、侧壁及间隙支撑物且一体成型的灯座。其中间隙支撑物与侧壁的高度相同，侧壁位于第一面板的周缘，间隙支撑物侧是分布在侧壁所包围的区域内。然后提供面积与第一面板相同或不同的第二面板，并分别在灯座与第二面板上涂布荧光层，覆盖灯座及第二面板的部分表面，并曝露出间隙支撑物的顶端。再将电极配置在灯座中，使其位于侧壁包围区域内相对的两侧。接着以玻璃胶将灯座与第二面板接合，使第二面板与侧壁及间隙支撑物连接，并使萤光层位于灯座与第二面板构成的空腔内，将水银蒸气与惰性气体的混合气体或惰性气体导入空腔内。

附图说明

下面结合附图，详细说明本发明的实施例，其中：

图1为一种现有直下式背光源的剖面示意图；

图2为一种现有边缘发光式背光源的剖面示意图；

图3A至图3E为依照本发明的较佳实施例，一种平面荧光灯及其制作方法，其制作流程的剖面示意图；

图4A与图4B为依照本发明的较佳实施例，一种平面荧光灯及其制作方法，其中灯座的俯视图与立体图；

图5为依照本发明的较佳实施例，一种平面荧光灯及其制作方法，其中灯座配置电极后的俯视图。

具体实施方式

请参照图3A至图3E，其所绘示的是依照本发明的较佳实施例，一种平面荧光灯及其制作方法，其制作流程的剖面示意图。

如图3A所示，首先提供玻璃基板300，并在基板表面302上形成具有已构成图案的砂阻层304，其中形成砂阻层304的方法例如是网版印刷(Screen Printing)等，砂阻层304的材料包括纸、网印浆料等。玻璃基板300的厚度H约为2毫米至5毫米，较佳的厚度约为3毫米，玻璃基板300的材料包括钠玻璃(Soda-Lime Glass)等，例如是由康宁公司所生产的Corning0080玻璃或Corning7059玻璃。

其次，请参照图3B，以图3A中具有已构成图案的砂阻层304为掩模，移除部分玻璃基板300形成第一面板300a，并在第一面板300a的第一表面306a的周缘形成侧壁308，同时在第一表面306a上、由侧壁308所包围的区域内形成许多个间隙支撑物(Spacer)310，然后将砂阻层304剥除。其中移除部分玻璃基板300、形成第一面板300a、侧壁308及间隙支撑物310的方法例如是利用砂阻层302、使用喷砂方式形成，而砂阻层304具有用以形成侧壁308及间隙支撑物310所需的图案。

如图3B所示，由第一面板300a、侧壁308与间隙支撑物310构成灯座312，灯座312的厚度即为图3A中玻璃基板300的厚度H，约为2毫米至5毫米，较佳的厚度约为3毫米。间隙支撑物310的高度h与侧壁308相同，当玻璃基板300的厚度约为3毫米时，侧壁308及间隙支撑物310的高度h约为1.5毫米。相对于现有技术中，作为间隙物的玻璃球，其直径为1毫米至2毫米，本发明的间隙支撑物310的顶端直径d约为0.01毫米至1毫米。

请参照图4A与图4B，其所绘示的是依照本发明的较佳实施例，一种平面荧光灯及其制作方法，其中灯座的俯视图与立体图，图3B为沿图4A中3B-3B剖面线的剖视图。请参照图4A，并配合图3B所示，第一面板300a周缘的侧壁308中还具有抽气孔308a，在后续制作流程中供放置抽气管以进行抽气之用。位于第一面板300a的第一表面306a上的间隙支撑物310是以面积阵列式(Area Array)分布，而间隙支撑物310与侧壁308的间隔距离，以及各间隙支撑物310的间隔距离D约为1厘米(Centimeter，cm)。

虽然，图4A及图4B中的间隙支撑物310是呈面积阵列式分布，在本实施例中以此种分布型态进行说明，但间隙支撑物310于侧壁308包围区域内的分布可为其他各种不同的型态，例如呈同心圆分布，故图中所示的间隙支撑物分布型态并非用以限制本发明的范围。而间隙支撑物310的数量与分布，依据支撑面板及构成平面荧光灯的需求，可以具有不同的数量，并呈不同型态的分布。

接着，请参照图3C，在灯座312上形成第一荧光层314a，覆盖侧壁308包围区域内的第一表面306a，即覆盖侧壁308的内侧表面，部分第一面板300a、间隙支撑物310的侧面，并将侧壁308及间隙支撑物310的顶端曝露出来。形成第一荧光层314a的方法例如是网版印刷、浸渍法(Wet Dip)与静电涂覆法等，第一荧光层314a的材料包括磷质荧光粉(Phosphor)等，例如是可以吸收紫外光产生红光、绿光及蓝光的三色磷质荧光粉(Tri-WavelengthPhosphor)。

再请参照图3D，将一组电极316装设在灯座312中，配置在第一面板300a上、由侧壁308所包围的区域内，并可与外部电源(未显示于图中)连接。如图5所示，其为依照本发明的较佳实施例，一种平面荧光灯及其制作方法，灯座配置电极后的俯视图，图3D即为沿图5中3D-3D剖面线的剖视图。同时参照图5及图3D，电极316是配置在侧壁308包围区域内相对的两侧，并由电极承座324将电极316加以固定，且电极316经由电极承座324可与外部电源(未显示于图中)电连接，电极316的构型包括平板电极、凸型电极等，例如是呈长方形的平板电极。

然后，请参照图3E，提供面积与灯座312相同或不同的第二面板318，作为平面荧光灯的面板，其材料与前述的玻璃基板300相同，面积可与第一面板300a相同或不同。再于第二面板318的第二表面306b上形成第二荧光层314b，以覆盖对应于灯座312中侧壁308包围区域的部分第二表面306b。然后将第一面板300a与第二面板318平行配置，使用玻璃胶(Glass Frit)320将灯座312的侧壁308与第二面板318接合，使第二面板318的部分第二表面306b与灯座312中的侧壁308及间隙支撑物310相连接，在第二面板318与灯座312之间形成空腔322，并使第一荧光层314a及第二荧光层314b位于空腔322之中，以完成平面荧光灯的主体结构。

在第二面板318上形成第二荧光层314b的方法及材料与第一荧光层314a相同，其形成方法包括网版印刷、浸渍法与静电涂覆法等，其材料包括磷质荧光粉等，例如三色磷质荧光粉。就玻璃胶320而言，当灯座312与第二面板318是以康宁公司所生产的Corning0080钠玻璃制成时，则接合两者所使用的玻璃胶320可采用康宁公司所生产的Corning7575玻璃胶。若灯座312与第二面板318以康宁公司所生产的Corning7059硬质玻璃制成时，则接合两者的玻璃胶320可使用康宁公司所生产的Corning1301玻璃胶。

将灯座312与第二面板318接合，完成平面荧光灯主体之后，再将抽气管(未显示于图中)置于抽气孔308a中，对空腔322进行吸气，使其呈真空状态。然后经由抽气管将水银蒸气与惰性气体的混合气体或惰性气体导入空腔322中，再把抽气管封闭，使空腔322与外界隔绝，即完成平面荧光灯的制作。

本发明的方法及装置的优点在于：

1.本发明采用喷砂方式，在基板上形成具有一体成型的侧壁及间隙支撑物的灯座，不需使用玻璃边条及额外的间隙物，可简化平面荧光灯的制作流程，降低制作成本。

2.本发明在同一基板上制作所需的侧壁与间隙支撑物，可以扩大制作流程容许范围，提高产品合格率。

3.与灯座一体成型的间隙支撑物，可以增加灯座的结构强度。

4.对灯座与面板接合所形成的空腔进行抽真空时，间隙支撑物可支撑面板防止其弯曲变形，以控制面板与灯座的距离，维持面板的表面平坦度。

5.间隙支撑物的顶端尺寸比现有直径1至2毫米的玻璃球间隙物小，所以不会影响平面荧光灯整体亮度均匀性，不需搭配扩散板即可使平面荧光灯的亮度均匀化。

6.本发明使用灯座与面板构成具有空腔的气体容器，并于其内侧表面涂覆荧光层，以及将电极配置于空腔中，即构成可整面发光、具有高亮度、且亮度均匀的面光源，可应用于各种尺寸的液晶显示器，特别是大尺寸或超大尺寸的液晶显示器，作为其背光源。

虽然结合以上较佳实施例揭露了本发明，然而其并非用以限定本发明，任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，可作各种的更动与润饰，因此本发明的保护范围应以权利要求所界定的为准。

Claims (20)

1.一种平面荧光灯，其中至少包括：

一第一面板，具有一第一表面；

一侧壁，配置于该第一表面，且位于该第一面板的周缘；

多个间隙支撑物，配置于该第一表面，并位于该侧壁所包围的区域内，且各间隙支撑物的高度与该侧壁相同，而每一该各间隙支撑物的顶端直径约为0.01毫米至1毫米；

一第一荧光层，配置在该第一面板上，覆盖部分该第一表面，并曝露出该各间隙支撑物的顶端；

一第二面板，具有一第二表面，该第二面板配置于该第一面板上，并与该侧壁及各间隙支撑物相连接；

一第二荧光层，配置在该第二面板上，覆盖部分该第二表面；

一组电极，配置于该第一面板与该第二面板之间，并分别位于该侧壁所包围的区域内相对的两侧；以及

一水银蒸汽与惰性气体的混合气体及惰性气体其中之一的气体，配置于该第一面板、该侧壁及该第二面板所围成的一空腔，其中该气体在受到电子激发之后会产生紫外光。

2.如权利要求1所述的平面荧光灯，其中该第一面板、该侧壁及该各间隙支撑物为一体成型。

3.如权利要求1所述的平面荧光灯，其中该第一面板与该第二面板的材料包括玻璃。

4.如权利要求1所述的平面荧光灯，其中还包括具有一玻璃胶，配置于该侧壁与该第二面板之间，用以连接该第一面板与该第二面板。

5.如权利要求1所述的平面荧光灯，其中各间隙支撑物的间隔约为1厘米。

6.如权利要求1所述的平面荧光灯，其中该灯座的厚度约为3毫米。

7.如权利要求6所述的平面荧光灯，其中各间隙支撑物的高度约为1.5毫米。

8.如权利要求1所述的平面荧光灯，其中该第一荧光层与该第二荧光层的材料包括荧光粉。

9.如权利要求1所述的平面荧光灯，其中该第一荧光层与该第二荧光层的材料包括三色荧光粉。

10.一种平面荧光灯的制作方法，其中至少包括下列步骤：

提供一玻璃基板；

移除部分该玻璃基板形成一第一面板，并在该第一面板的周缘形成向上延伸的一侧壁，同时在该第一面板上该侧壁所包围的区域内形成多个间隙支撑物，且各间隙支撑物与该侧壁的高度相同，其中移除部分该玻璃基板，形成该第一面板、该侧壁与该各间隙支撑物，还包括在该玻璃基板上，形成具有限定图案的一砂阻层，接著以该砂阻层为掩模，并使用喷砂方式移除部分该玻璃基板，而形成该第一面板、该侧壁与该各间隙支撑物；

在该第一面板上、该侧壁所包围的区域内，形成一第一荧光层，覆盖部分第一面板，并曝露出各间隙支撑物的顶端；

将一组电极配置在该第一面板上该侧壁所包围的区域内相对的两侧；

提供一第二面板，并在该第二面板的一表面形成一第二荧光层，覆盖部分该表面；

将该第一面板与该第二面板平行配置，使部分该表面与该侧壁及各间隙支撑物连接，并使该第一荧光层与该第二荧光层位于该第一面板与该第二面板构成的空腔中；以及

将一水银蒸气与惰性气体的混合气体及惰性气体其中之一的气体导入该空腔，其中该气体在受到电子激发之后会产生紫外光。

11.如权利要求10所述的平面荧光灯的制作方法，其中形成该砂阻层的方法包括网版印刷。

12.如权利要求11所述的平面荧光灯的制作方法，其中形成该砂阻层的材料包括网印浆料。

13.如权利要求10所述的平面荧光灯的制作方法，其中形成该砂阻层的材料包括纸。

14.如权利要求10所述的平面荧光灯的制作方法，其中将该第一面板与该第二面板接合，还包括使用一玻璃胶将该第二面板的部分该表面与该第一面板的该侧壁连接。

15.如权利要求10所述的平面荧光灯的制作方法，其中形成该第一荧光层的方法包括网版印刷。

16.如权利要求10所述的平面荧光灯的制作方法，其中形成该第一荧光层的方法包括浸渍法。

17.如权利要求10所述的平面荧光灯的制作方法，其中形成该第一荧光层的方法包括静电涂覆法。

18.如权利要求10所述的平面荧光灯的制作方法，其中形成该第二荧光层的方法包括网版印刷。

19.如权利要求10所述的平面荧光灯的制作方法，其中形成该第二荧光层的方法包括浸渍法。

20.如权利要求10所述的平面荧光灯的制作方法，其中形成该第二荧光层的方法包括静电涂覆法。

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