TWI406319B - 冷陰極螢光燈及其製造方法 - Google Patents

Description

冷陰極螢光燈及其製造方法

本發明係關於一種螢光燈及其製造方法，特別關於一種冷陰極螢光燈及其製造方法。

冷陰極螢光燈為一種汞放電燈，在通過高頻高壓的交流電後，燈管內部的電子撞擊汞蒸氣原子使其達到激發態(Excited State)，被激發的汞原子會以放射紫外光的方式回到基態(Ground State)，而所放射之紫外光會進一步激發冷陰極螢光燈中的螢光體，以產生可見光。

早期製造含汞之冷陰極螢光燈的方式是直接將液態水銀添加至燈管內，但此方法無法將水銀含量做一微量的控制，且液態水銀蒸氣壓高，易污染工作設備及環境，對人體有相當大的不良影響。而目前製造含汞之冷陰極螢光燈的方式是提供具有發光腔室及汞置放腔室之燈管，將汞塊置入於該汞置放腔室並加熱該汞置放腔室，以釋放汞至該發光腔室後，密封該發光腔室並移除該汞置放腔室。

然而，上述習知的製造方法中將汞釋放步驟需要非常高的加熱溫度。而且汞釋放量最多只能達到80%，其餘的汞已無法再利用而需丟棄，因而增加成本，亦造成產品及環境的污染。

有鑑於上述課題，本發明之目的為提供一種冷陰極 螢光燈及其製造方法，能夠在製程中使用低熔點的汞合金，以提高汞釋出量，而減少成本及產品、環境污染。

為達上述目的，本發明之冷陰極螢光燈包括一透光殼體及一電極，該電極設置於該透光殼體之一端，而本發明之冷陰極螢光燈的製造方法，包括一排氣步驟，自該透光殼體之一排氣口排出存在於該透光殼體內之氣體；一充氣步驟，將至少一鈍氣充入該透光殼體內；以及一汞合金置放步驟，將一汞合金預先置放於一氣體調節設備，在排氣步驟後再移至該透光殼體之一暫存區內。

該汞合金置放於該氣體調節設備之一隔離空間內，並由一擋板活塞隔離；在該排氣步驟之後，將該擋板活塞移開，讓該汞合金掉落至該透光殼體之該暫存區內。

該汞合金之熔點低於該排氣步驟之操作溫度。該排氣步驟藉由一加熱設備來加熱該透光殼體，使附著於該透光殼體之內壁的氣體活化而被排出。該氣體調節設備和該加熱設備可整合為同一設備。該鈍氣為氬氣及氖氣。

在該充氣步驟之後，本發明之方法更包括一封止步驟，係封止該透光殼體之該排氣口。該封止步驟藉由一高溫火炬封止該排氣口。

在該封止步驟之後，本發明之方法更包括一汞釋放步驟，係加熱該透光殼體使該汞合金釋出一汞蒸氣，其中該汞釋放溫度小於500℃。該汞釋放步驟藉由一加熱 設備加熱該透光殼體。

在該汞釋放步驟之前，本發明之方法更包括一吸收雜質氣體的步驟，藉由一高壓交流電驅動該電極，使該電極之材料濺鍍於該透光殼體之一內壁。藉由該濺鍍方式，在鄰近該電極之內壁形成一金屬層或金屬薄膜，該金屬層或金屬薄膜之材質包括鎳(Ni)、鉬(Mo)、鈮(Nb)、鎢(W)、鐵(Fe)或其合金。

在該汞釋放步驟之後，本發明之方法更包括一移除步驟，藉由一高溫火炬將該暫存區移除，使該透光殼體成密封狀態。較佳地，該汞合金包括鉍(Bi)、錫(Sn)、鋅(Zn)、銦(In)、鉛(Pb)或其組合。例如該汞合金為Bi-Sn-Hg合金、Zn-Hg合金、Bi-In-Hg合金或Bi-Pb-Sn-Hg合金或低熔點的汞齊(amalgam)。該汞合金中之Bi重量百分比為4.0wt%~60wt%；Sn重量百分比為38wt%~78wt%；Hg之重量百分比為3wt%~20wt%。

為達上述目的，本發明之冷陰極螢光燈包括一透光殼體；一電極，設置於該透光殼體之一端；以及一金屬層，設置於該透光殼體鄰近該電極之一內壁，以吸收該透光殼體內之雜質氣體。該透光殼體較佳為一玻璃管體。

承上所述，本發明之冷陰極螢光燈的製造方法中所使用的汞合金，其熔點不受限於加熱排氣步驟的操作溫度，故可使用低熔點的汞合金，而提高汞釋出量和避免 造成產品及環境污染。此外，本發明的汞合金可設置於氣體調節設備內，如此可在加熱排氣之後，直接由氣體調節設備將汞合金置放於透光殼體內而簡化製程。此外，本發明更包括一吸收雜質氣體步驟將電極之材料濺鍍於透光殼體之一內壁而形成一金屬層(或薄膜)，金屬層可吸收容置於透光殼體內不需要的雜質氣體，而提升發光效率。

以下將參照相關圖式，說明依據本發明較佳實施例之冷陰極螢光燈及其製造方法。

以下以第1A圖至第1G圖說明本發明較佳實施例之冷陰極螢光燈的製造方法。

如第1A圖所示，首先提供一透光殼體21，透光殼體21內有一對電極22，電極22設置於透光殼體21之兩端。透光殼體21可為一玻璃管體。電極22之材質可包括鎳(Ni)、鉬(Mo)、鈮(Nb)、鎢(W)、鐵(Fe)或其合金，當然，電極22之材質亦可為其他金屬或合金。另外，透光殼體21內更設置一螢光體23，螢光體23位於透光殼體21的內壁上。

本實施例的製造方法包括一排氣步驟，其係加熱該透光殼體21並自該透光殼體21之一排氣口211排出氣體。該排氣步驟之排氣係藉由一氣體調節設備E2對該透光殼體21進行排氣，使雜質氣體能夠自排氣口211排出。同時，藉由一加熱設備H2(例如一電氣爐)加 熱透光殼體21，以使附著於透光殼體21之內壁的氣體活化而被排出。另外，上述之氣體調節設備E2及加熱設備H2亦可整合為同一設備。

在本實施例中，汞合金M2可預先置放於氣體調節設備E2內，例如是置放於氣體調節設備E2之一隔離空間E21內，並由一擋板活塞E22隔離。

請參照第1B圖所示，在排氣步驟之後，將擋板活塞E22移開，即可讓汞合金M2掉落至透光殼體21之暫存區A2內。由於本實施例之汞合金M2是預先置放於氣體調節設備E2內，故汞合金M2是由氣體調節設備E2直接掉落至暫存區A2，不需其他設備及步驟來置放汞合金M2，因而可簡化製程。

本實施例之汞合金M2包括鉍(Bi)、錫(Sn)、鋅(Zn)、銦(In)、鉛(Pb)或其組合，例如為Bi-Sn-Hg合金、Zn-Hg合金、Bi-In-Hg合金或Bi-Pb-Sn-Hg合金，當然，其他具有低熔點的汞齊(amalgam)亦可應用於本實施例。以汞合金Bi-Sn-Hg為例，Bi之重量百分比約為4.0~60wt%；Sn之重量百分比約為38~78wt%；Hg之重量百分比約為3~20wt%，汞釋放溫度小於500℃。本實施例所使用之汞合金可具有較低熔點，即汞合金之熔點可低於排氣步驟之操作溫度。

本實施例的製造方法更包括一充氣步驟，其係將至少一鈍氣充入透光殼體21內。在本實施例中，充氣步驟係藉由氣體調節設備E2(亦具有充氣功能)將鈍氣 (例如氬氣及氖氣)充入透光殼體21內；當然，充氣步驟亦可藉由其他充氣設備來進行充氣。鈍氣可在高頻高壓交流電的驅動下形成電漿。

如第1C圖所示，本實施例之製造方法更包括一封止步驟，其係封止透光殼體21之排氣口211。於此係藉由一高溫火炬F2封止排氣口211。

如第1D圖所示，本實施例之製造方法更包括一吸收雜質氣體的步驟，其係藉由一高壓交流電AC驅動兩電極22，其中一電極22是藉由一電性連接墊P設置於透光殼體21上而間接驅動，使電極22之材料濺鍍於透光殼體21之一內壁212。藉由濺鍍，可在鄰近電極22之內壁212形成一金屬層24(或金屬薄膜)，且其材質與該電極22之至少一部分材質相同。在本實施例中，金屬層24之材質可包括鎳(Ni)、鉬(Mo)、鈮(Nb)、鎢(W)、鐵(Fe)或其合金。金屬層24為一活化金屬層，可與透光殼體21內不需要的雜質氣體結合，以提高發光效率。如此可使燈管內部雜質預先降低至一程度，不會在後續水銀激發後與水銀結合，使有效水銀減少，並減少雜質與水銀結合而沈積於螢光體上使發光效率減低。

如第1E圖所示，在吸收雜質氣體步驟之後，本發明之製造方法更包括一汞釋放步驟，其係加熱透光殼體21使汞合金M2的汞元素釋出並形成一汞蒸氣。在本實施例中，汞釋放步驟藉由一加熱設備H3加熱透光殼體 21，加熱設備H3例如為一電氣爐，亦可與加熱設備H2為同一設備。經由加熱後，汞合金M2之汞元素氣化並遷移至兩電極22之間的區域。由於本實施例所使用的汞合金M2的熔點較低，故不需要較高溫的操作溫度來加熱，亦不需施行汞驅趕步驟，因而可減少成本及使用設備，並簡化製程。

如第1F圖所示，在汞釋放步驟之後，本發明之製造方法更包括一移除步驟，其係移除暫存區A2。於此係藉由一高溫火炬F2將暫存區A2移除，並使透光殼體21成密封狀態。

如第1F圖所示為本發明較佳實施例之一種冷陰極螢光燈2，其包含透光殼體21、電極22及金屬層24，由於上述元件已詳述於上，故於此不再贅述。

綜上所述，本發明之冷陰極螢光燈的製造方法中所使用的汞合金為低熔點的汞合金，其熔點低於排氣步驟的加熱操作溫度，且可提高汞釋出量，以避免產品及環境污染。此外，本發明的汞合金可設置於氣體調節設備內，如此可在排氣之後，直接由氣體調節設備置放於透光殼體內而簡化製程。此外，本發明更包括一吸收雜質氣體步驟將電極之材料濺鍍於透光殼體之一內壁而形成一金屬層(或薄膜)，金屬層可吸收容置於透光殼體內不需要的雜質氣體，而提升發光效率。

以上所述僅為舉例性，而非為限制性者。任何未脫離本發明之精神與範疇，而對其進行之等效修改或變 更，均應包括於後附之申請專利範圍中。

2‧‧‧冷陰極螢光燈

211‧‧‧排氣口

22‧‧‧電極

23‧‧‧螢光體

21‧‧‧透光殼體

212‧‧‧內壁

24‧‧‧金屬層

A2‧‧‧暫存區

AC‧‧‧高壓交流電

E2‧‧‧氣體調節設備

E21‧‧‧隔離空間

E22‧‧‧擋板活塞

F2‧‧‧火炬

H2、H3‧‧‧加熱設備

M2‧‧‧汞合金

P‧‧‧電性連接墊

第1A圖至第1F圖為依據本發明較佳實施例之一種冷陰極螢光燈的製造流程示意圖。

2‧‧‧冷陰極螢光燈

21‧‧‧透光殼體

212‧‧‧內壁

22‧‧‧電極

23‧‧‧螢光體

24‧‧‧金屬層

F2‧‧‧火炬

Claims (18)

1. 一種冷陰極螢光燈的製造方法，該冷陰極螢光燈包括一透光殼體及一電極，該電極設置於該透光殼體之一端，該方法之步驟包括：一排氣步驟，自該透光殼體之一排氣口排出存在於該透光殼體內之氣體；一充氣步驟，將至少一鈍氣充入該透光殼體內；以及一汞合金置放步驟，將一汞合金預先置放於一氣體調節設備，在該排氣步驟後再移至該透光殼體之一暫存區內；其中，該汞合金之熔點低於該排氣步驟之操作溫度。
2. 如申請專利範圍第1項所述之製造方法，其中該汞合金置放於該氣體調節設備之一隔離空間內，並由一擋板活塞隔離；在該排氣步驟之後，將該擋板活塞移開，讓該汞合金掉落至該透光殼體之該暫存區內。
3. 如申請專利範圍第1或2項所述之製造方法，其中該排氣步驟藉由一加熱設備來加熱該透光殼體，使附著於該透光殼體之內壁的氣體活化而被排出。
4. 如申請專利範圍第3項所述之製造方法，其中該氣體調節設備和該加熱設備整合為同一設備。
5. 如申請專利範圍第1或2項所述之製造方法，其中該鈍氣為氬氣或氖氣。
6. 如申請專利範圍第1或2項所述之製造方法，其中在該充氣步驟之後，其更包括一封止步驟，以封止該透光殼體之該排氣口。
7. 如申請專利範圍第6項所述之製造方法，其中該封止步驟藉由一高溫火炬封止該排氣口。
8. 如申請專利範圍第6項所述之製造方法，其中在該封止步驟之後，其更包括一汞釋放步驟，係加熱該透光殼體使該汞合金釋出一汞蒸氣。
9. 如申請專利範圍第8項所述之製造方法，其中該汞釋出之溫度小於500℃。
10. 如申請專利範圍第8項所述之製造方法，其中該汞釋放步驟藉由一加熱設備加熱該透光殼體。
11. 如申請專利範圍第8項所述之製造方法，其中在該汞釋放步驟之前，其更包括一吸收雜質氣體的步驟，藉由一高壓交流電驅動該電極，使該電極之材料濺鍍於該透光殼體之一內壁。
12. 如申請專利範圍第11項所述之製造方法，其中藉由該濺鍍過程而在鄰近該電極之內壁形成一金屬層或金屬薄膜，該金屬層或金屬薄膜之材質包括鎳(Ni)、鉬(Mo)、鈮(Nb)、鎢(W)、鐵(Fe)或其合金。
13. 如申請專利範圍第11項所述之製造方法，其中該電極藉由一電性連接墊設置於該透光殼體上而間接驅動。
14. 如申請專利範圍第8項所述之製造方法，其中在該汞釋放步驟之後，其更包括一移除步驟，藉由一高溫火炬將該暫存區移除，使該透光殼體成一密封狀態。
15. 如申請專利範圍第1項所述之製造方法，其中該汞合金包括鉍(Bi)、錫(Sn)、鋅(Zn)、銦(In)、鉛(Pb)或其組合。
16. 如申請專利範圍第1項所述之製造方法，其中該汞合金為Bi-Sn-Hg合金、Zn-Hg合金、Bi-In-Hg合金或Bi-Pb-Sn-Hg合金或低熔點的汞齊(amalgam)。
17. 如申請專利範圍第16項所述之製造方法，其中該汞合金中之Bi重量百分比為4.0~60wt%；Sn重量百分比為38~78wt%；Hg之重量百分比為3~20wt%。
18. 一種冷陰極螢光燈，以如申請專利範圍第1,2,15,16,17項中任一項所述之方法所製成。