专利名称：荧光灯及其制造方法
技术领域：
本发明涉及一种荧光灯及其制造方法，尤其涉及一种可易于使用在诸如微细管等各种形状的玻璃基材上，并可形成均匀的保护膜，不仅可以防止或抑制荧光灯驱动时所产生的黑化现象，还可以通过增加二次电子发射率来提高荧光灯的寿命及亮度的荧光灯及其制造方法。
背景技术：
通常，荧光灯分为，电极设在玻璃基材内部的冷阴极荧光灯(CCFL)和电极设在玻璃基材外部的外部电极荧光灯(EEFL)。
上述荧光灯的玻璃基材内表面上具有涂敷荧光体所构成的荧光层，且在玻璃基材内部具有发光用放电气体，而所述放电气体由适量的气体和水银组成。尤其在外部电极荧光灯中，其电极并不设在玻璃基材内部，而设在玻璃基材外表面上，所述外部电极荧光灯被制成微细管状。
通常，荧光灯的驱动原理如下。在电极上施加高电压，使玻璃基材内部的电子向电极(阳极)一侧移动并与中性气体原子冲撞而使中性原子变成离子。然后，随着中性原子的离子化而产生的离子移动到电极(阴极)一侧，在阴极处发射出二次电子，以此形成放电。通过这种放电现象，在荧光灯玻璃基材内部中，电子与水银原子相互碰撞而射出波长约为253.7nm的紫外线，并通过此紫外线激励荧光物质而发出可见光。
但是，如果长期使用将会导致以下问题。如，封合在荧光灯中的水银与玻璃基材中的碱性成分反应而产生汞齐，或者残留在荧光体中的杂质将会蹦出、掺入到纯放电气体里，使之变为不纯气体，从而导致黑化现象。
因此，为抑制上述黑化现象，试图采用各种方法。
韩国专利公开第2001-00774017号提出了一种外部电极荧光灯。即，为了延长说明书里所提到的灯的寿命，并为了增加二次电子的发射量，在玻璃基材内部涂敷MgO或CaO等金属氧化物的强电介质层的外部电极荧光灯。但是，上述专利中只是预测了使用金属氧化物时的效果，而没有验证其效果，又没有提示强电介质层的形成方法。
另外，韩国专利公开第1999-0083535号提出了一种在玻璃基材和荧光层之间具有由金属氧化物构成的保护膜，从而抑制玻璃基材的黑化现象，并提高光束维持率的荧光灯。具体来讲，将γ-Al2O3分散于水中制成悬浮状态的胶体，再将上述胶体涂敷于玻璃基材上之后，在600℃下进行烧成(firing)，由此形成保护膜。
上述第1999-0083535号公开专利中，由于其保护膜形成在玻璃基板上，而未形成在微细管状荧光灯用玻璃基材上，因此很难适用于具有小管径玻璃基材的外部电极荧光灯上。而且，由于保护膜材质γ-Al2O3的粒子间易产生凝聚现象，使胶体的稳定性下降，因此很难形成均匀的保护膜。
由此，为了形成均匀的保护膜，可以采用蒸镀或溅镀等干式涂敷方式，但是，这些方法无法用于微细管状荧光灯用玻璃基材内部。
发明内容
本发明是鉴于上述问题而作出的，其目的在于提供一种荧光灯的制造方法，所述方法包括通过由溶胶-凝胶反应制备的、分散有金属氧化物前体的溶胶，进行湿式涂敷和烧成工序，以形成金属氧化物保护膜的工序。
本发明的另一种目的在于提供一种荧光灯，所述荧光灯具备上述金属氧化物保护膜，由此在驱动荧光灯时，不仅能够防止或抑制黑化现象，还能够增加二次电子发射率，从而提高荧光灯的寿命及亮度。
为实现上述目的，本发明的制造方法提供以下工序a)第一涂敷工序，在具有一个以上开放领域的玻璃基材上，涂敷由溶胶-凝胶法制备的、分散有金属氧化物前体的溶胶或荧光体浆料；b)第二涂敷工序，涂敷上述第一涂敷工序中未涂敷的、分散有金属氧化物前体的溶胶或荧光体浆料；c)烧成工序，对上述a)及b)工序中形成的涂膜进行烧成，以同时形成保护膜及荧光层；d)排放玻璃基材内气体的抽真空工序；e)填充气体及封合的工序。
经过烧成工序，上述金属氧化物前体转换成MgO、CaO、SrO或BaO中至少一种金属氧化物。
此外，本发明提供一种通过上述方法制造而成的荧光灯。此时，上述荧光灯最好是冷阴极荧光灯(CCFL)、外部电极荧光灯(EEFL)、或者平板荧光灯(FFL)。
图1是本发明第一实施例所涉及的外部电极荧光灯的侧面剖视图。
图2是本发明第一实施例所涉及的外部电极荧光灯制造方法流程图。
图3是本发明第二实施例所涉及的外部电极荧光灯的截面图。
图4是本发明第二实施例所涉及的外部电极荧光灯制造方法流程图。
图5是本发明第三实施例所涉及的外部电极荧光灯的侧面剖视图。
图6是本发明第三实施例所涉及的外部电极荧光灯制造方法流程图。
图7是本发明第四实施例所涉及的外部电极荧光灯的侧面剖视图。
图8是本发明第四实施例所涉及的外部电极荧光灯制造方法流程图。
图9是本发明第五实施例所涉及的外部电极荧光灯的侧面剖视图。
图10是本发明第五实施例所涉及的外部电极荧光灯制造方法流程图。
具体实施例方式
下面详细说明本发明。
本发明通过利用以溶胶-凝胶反应制备的、分散有金属氧化物前体的溶胶，可很容易地在荧光灯的玻璃基材上形成粘合力强且均匀的保护膜。
通过溶胶-凝胶法制成的含金属氧化物前体的溶胶，形成均匀的分散液，而所述金属氧化物前体经过烧成，可转化成金属氧化物。此外，所述溶胶对各种形状的玻璃基材具有优秀的粘合力，通过烧成可在其上形成透明且均匀的膜。尤其是，对于以往的管状玻璃基材来说，几乎无法进行涂敷，但是，利用本发明的金属氧化物前体溶胶后，就可以根据毛细管现象，对其进行湿式涂敷。
上述金属氧化物前体溶胶，可通过本领域中的公知技术溶胶-凝胶法制备而成。具有代表性的方法是，在反应器中注入溶胶-凝胶前体和溶剂之后，进行水解和缩合反应，以此制备分散有金属氧化物前体的溶胶。
上述溶胶-凝胶前体是通过溶胶-凝胶反应而形成金属氧化物前体溶胶的化合物，可使用含有碱土金属类金属如选自Mg、Ca、Sr及Ba中至少一种金属的烃氧化物(alcoxide-OCH3)及水合硝酸盐(-(NO3)2·6H2O)等。而上述溶剂可以使用选自水、甲醇、乙醇、异丙醇、正丙醇、正丁醇、仲丁醇、叔丁醇、甲基溶纤剂(methyl cellosolve)、乙基溶纤剂(ethyl cellosolve)、丁基溶纤剂(butyl cellosolve)、乙酸乙酯、乙酸甲酯、二甲苯及甲苯中至少一种溶剂，并且最好使用水与碳原子数为1～5的低级醇的混合溶剂。
此时，为了促进水解反应，并降低烧成过程中的热处理温度，可以添加酸或碱。其中，所述酸可以是醋酸、磷酸、硫酸、盐酸、硝酸、氯磺酸、对甲苯磺酸、三氯乙酸、多磷酸、碘酸、碘酸无水物、高氯酸等酸性催化剂类。所述碱可以是氢氧化钠、氢氧化钾、正丁胺、二正丁胺、咪唑、高氯酸铵等碱性催化剂类。在水解反应的初始阶段，为了防止液体之间的相分离，以调整液相材料的浓度，在醇类溶剂中使用醋酸为佳。
所述分散有金属氧化物前体的溶胶，能够用于湿式涂敷的浓度是0.01％-70％，最好是0.05％-50％。
根据需要，上述分散有金属氧化物前体的溶胶，还可以包含防水银降低剂和变暗特性改良剂。
添加所述防水银降低剂不仅可以防止被高电压加速的离子及电子使玻璃基材发生劣化，而且还能防止这种劣化导致汞气消耗量大增。所述防水银降低剂可以为选自Y2O3、CeO2及Al2O3中的至少一种金属氧化物。而基于本发明中的碱土金属类金属氧化物前体的固型物含量100重量份，这种防水银降低剂可以使用1.0-90重量份。
另外，所述变暗特性改良剂的作用是通过在黑暗状态下迅速驱动荧光灯，由此可以改善其变暗特性，而一般使用Cs化合物。具体来说，这种Cs化合物可以是单独的Cs，或者也可以是选自CsO2、Cs2O、Cs2O2、Cs2SO4及Cs(OH)2中的Cs氧化物，而上述Cs化合物中可选用至少一种。其使用量为，基于本发明中碱土金属类金属氧化物前体的固型物含量100重量份，Cs化合物含量为1.0-90重量份。
尤其在本发明中，所述的分散有金属氧化物前体的溶胶，可通过湿式涂敷法涂敷在荧光灯上后，通过烧成工序，形成由金属氧化物构成的保护膜。
而上述湿式涂敷法可以是本领域中通常使用的方法。代表性的涂覆方法可以是浸涂、辊涂、刮涂、细缝涂布或喷涂。作为本发明的一个具体实施方式
，在管状玻璃基材上涂敷分散有金属氧化物前体的溶胶的方法是，将玻璃基材的一部分浸渍在装有上述溶胶的浸渍槽中，并通过毛细管现象，使溶胶涂敷在玻璃基材内表面。对于平板状玻璃基材，均可采用浸涂或喷涂等湿式涂敷法。
上述烧成工序在低于玻璃基材的热变形温度、高于能够氧化所有有机物的温度下进行，而最好在350℃-600℃的温度下进行。
由此，所得到的保护膜具有如MgO、CaO、CrO或BaO等金属氧化物致密存在的结构。另外，上述保护膜中的金属氧化物粒子大小为0.001μm-100μm，而最好为0.01μm-50μm。而上述保护膜的厚度约等于荧光层的厚度，最好为0.1-10μm。若上述保护膜过薄，其寿命就会受到影响，但本发明中，溶胶状金属氧化物所形成的保护膜厚度不会超出上述范围。
在荧光灯中导入上述由分散有金属氧化物前体的溶胶制成的保护膜后，该保护膜不仅可以防止在驱动荧光灯时直接暴露在放电空间的玻璃基材或荧光层在被高电压加速的离子及电子的作用下变劣的现象，还可以抑制汞气消耗量的增加，由此提高荧光灯的寿命及亮度。
本发明中，可通过以下方法在荧光灯上形成保护膜。即本发明的荧光灯制造过程包括a)第一涂敷工序，在具有一个以上开放领域的玻璃基材上，涂敷由溶胶-凝胶法制备的、分散有金属氧化物前体的溶胶或荧光体浆料；b)第二涂敷工序，涂敷上述第一涂敷工序中未涂敷的、分散有金属氧化物前体的溶胶或荧光体浆料；c)烧成工序，对上述a)及b)工序中涂敷形成的涂膜进行烧成处理，以同时形成保护膜及荧光层；d)抽真空工序，排放玻璃基材内气体；e)填充气体及封合工序。
具体来说，在上述a)和b)阶段中，可把金属氧化物前体溶胶和荧光体浆料的涂敷顺序倒置，即，可先对玻璃基材上涂敷分散有金属氧化物前体的溶胶后，再于其上涂敷荧光体浆料；或者，先对玻璃基材上涂敷荧光体浆料后，再于其上涂敷分散有金属氧化物前体的溶胶。
通过上述从a)到e)制程所制造的荧光灯可适用于冷阴极荧光灯、外部电极荧光灯或平板荧光灯。
上述冷阴极荧光灯包括，其内部具有放电空间的管状玻璃基材、形成在所述玻璃基材内表面上的荧光层、形成在所述玻璃基材内两端上的一对内部电极。
上述外部电极荧光灯包括，其内部具有放电空间的管状玻璃基材、形成在其玻璃基材内表面上的荧光层、形成在玻璃基材外两端上的一对外部电极。
上述平板荧光灯包括，一对平行对置的板状玻璃基材、填充在玻璃基材内的放电气体、位于玻璃基材两端外部的一对外部电极，而所述一对玻璃基材中任意一个基材上形成有荧光层。
此时，所述保护膜可形成在荧光灯不同位置上，并具有各种不同的形状。下面为了帮助理解，以外部电极荧光灯为例，详细说明保护膜的使用。
图1是本发明第一实施例所涉及的外部电极荧光灯的侧面剖视图，图2是表示其制造方法的流程图。
如图1所示，外部电极荧光灯100a具备，其内部填充有放电气体的玻璃基材10a、设在上述玻璃基材10a两端外侧的一对外部电极16a、形成于上述玻璃基材10a内表面上的荧光层14a。
此时，保护膜12a位于玻璃基材10a和荧光体14a之间，且保护膜12a和荧光层14a均形成于玻璃基材10a整个内表面上。
上述保护膜12a，可以利用如上所述的由溶胶-凝胶反应制备的、分散有金属氧化物前体的溶胶来制成，而此时的金属氧化物为碱土金属类金属氧化物，可以为选自MgO、CaO、SrO、BaO中的一种或多种金属氧化物。
此时的玻璃基材10a为透明管，可以采用碱石灰玻璃、铅玻璃等软玻璃、硼硅酸盐玻璃等硬玻璃或半硬性玻璃。上述玻璃基材10a可以制成如图1所示的管形(tube-type)，但根据使用目的，可以制成球形、直管形、平板形或其它任何截面形状。
放电气体密封于玻璃基材10a内，并且使用汞气和氩、氖等惰性气体的混合气体。
外部电极16a应由可通过外部电流形成电场、使外部电极荧光灯发光的金属制成，而本发明并没有对此材质进行特别的限定，可使用通常的电极材料。对于上述外部电极16a的材质，最好使用电阻小的导电材料。
此时，外部电极16a完全包覆玻璃基材10a两端。而上述外部电极16a，可通过粘贴帽状的金属材料或金属带的方式，或者将上述玻璃基材的两端浸渍于金属溶液等各种方式制成，对此本发明并没有特别的限定。
所述荧光层12a由一般荧光灯所使用的荧光物质形成，对此本发明没有特别限定。上述荧光层12a的厚度为1-20μm，最好为5-10μm。
具有上述结构的外部电极荧光灯100a，是通过对外部电极16a上施加连续的交流电压及脉冲电压而发亮。即，对一双外部电极16a施加高频电压而产生电场后，在该电场的作用下，所述玻璃基材10a的内部空间里产生放电，而通过这种放电所产生的紫外线，使涂敷于玻璃基材10a内表面的荧光层14a中的荧光体发出可见光。
如图1所述的外部电极荧光灯100a，通过保护膜12a防止残留于玻璃基材10a中的碱性成分及残留在荧光体中的杂质向放电领域的移动，由此防止或抑制黑化现象而延长灯的使用寿命，并通过增加二次电子发射率来增强亮度。
如图2所示，第一实施例所述的外部电极荧光灯通过如下过程制成。即，首先通过湿式涂敷法，在玻璃基材整个内表面上涂敷分散有金属氧化物前体的溶胶(第一涂敷工序)后，再于其上涂敷荧光体浆料(第二涂敷工序)，然后经过烧成工序，以同时形成保护膜及荧光层。之后，通过抽真空工序而排放玻璃基材内气体后，填充放电气体并进行封合。
上述分散有金属氧化物前体的溶胶及荧光体浆料的涂敷方法可以是浸涂、辊涂、刮涂、细缝涂布或喷涂等。
图3是本发明第二实施例所涉及的外部电极荧光灯的截面图，图4是该外部电极荧光灯制造方法流程图。
如图3所示，第二实施例所涉及的外部电极荧光灯100b中，在玻璃基材10b整个内表面上形成有荧光层14b，而在所述荧光层14b上形成有保护膜12b，此时，所述保护膜12b形成于玻璃基材10b整个内表面上。
另外，上述外部电极荧光灯100b中其他结构要素的详细说明如实施例1所述。
如图4所示，第二实施例所涉及的外部电极荧光灯通过如下过程制成。即，首先在玻璃基材整个内表面上涂敷荧光体浆料后(第一涂敷工序)，再于其整个表面上涂敷分散有金属氧化物前体的溶胶(第二涂敷工序)，然后经过烧成工序，以同时形成保护膜及荧光层。之后，通过抽真空工序而排放玻璃基材内气体后，填充放电气体并进行封合。
图5是本发明第三实施例所涉及的外部电极荧光灯的侧面剖视图，图6是该外部电极荧光灯的制造过程流程图。
如图5所示，第三实施例所述的外部电极荧光灯100c中，在和外部电极16c长度相应的区域L、L′上形成有保护膜12c，而在玻璃基材整个内表面上形成有荧光层14c，并覆盖上述保护膜12c。
另外，对外部电极荧光灯100c其他结构要素的详细说明如实施例1所述。
如图6所示，第三实施例所涉及的外部电极荧光灯通过如下过程制成。即在玻璃基材两端中，只对相应于外部电极长度的区域L、L′中涂敷金属氧化物溶胶(第一涂敷工序)，之后在其整个表面上涂敷荧光体，并使其覆盖上述金属氧化物溶胶层(第二涂敷工序)后，经过烧成工序以形成保护膜及荧光层。其中，进行金属氧化物溶胶的涂敷时，将玻璃基材的两端浸渍于装有金属氧化物溶胶的浸渍槽中，则可通过毛细管现象将溶胶涂敷至预定位置上。接着，通过抽真空工序而排放玻璃基材内气体后，填充放电气体并进行封合。
图7是本发明第四实施例所涉及的外部电极荧光灯的侧面剖视图。
如图7所示，第四实施例所涉及的外部电极荧光灯100d的结构和图3所示之外部电极荧光灯100c的结构不同，即首先在玻璃基材10d的整个内表面上形成荧光层14d后，在所述荧光层14d上相应于外部电极16d长度的区域L、L′上形成保护膜12d。
外部电极荧光灯100d其他结构要素的详细说明如实施例1所述。
如图8所示，第四实施例所涉及的外部电极荧光灯通过如下过程制成。即，首先在玻璃基材整个内表面上涂敷荧光层(第一涂敷工序)后，在玻璃基材两端中，只对相应于外部电极长度的区域上涂敷金属氧化物溶胶(第二涂敷工序)，之后经过烧成工序，同时形成荧光层和保护膜。接着，通过抽真空工序排放玻璃基材内气体后，填充放电气体并进行封合。
图9是本发明第五实施例所涉及的外部电极荧光灯的侧面剖视图。
如图9所示，第五实施例所述的外部电极荧光灯100e中，在玻璃基材10e内表面上相应于外部电极16e的区域L、L′中形成有保护膜12e，而其它区域M中形成有荧光层14e。
对外部电极荧光灯100e其他结构要素的详细说明如实施例1所述。
如上述第二实施例至第五实施例所述的外部电极荧光灯100b、100c、100d、100e，由于采用了保护膜12b、12c、12d、12e，因此能够防止或抑制黑化现象，由此可提高外部电极荧光灯100b、100c、100d、100e的寿命及亮度。
如图10所示，第五实施例所涉及的外部电极荧光灯通过如下过程而制成。即，首先在玻璃基材整个内表面上涂敷荧光体(第一涂敷工序)后，在玻璃基材两端上清除和外部电极长度相应区域中的荧光体，之后在该区域上涂敷金属氧化物溶胶(第二涂敷工序)后，进行烧成工序而同时形成荧光层及保护膜。接着，通过抽真空工序排放玻璃基材内气体后，填充放电气体并进行封合。
如上所述，通过本发明可制造出具有金属氧化物保护膜的外部电极荧光灯。而这种外部电极荧光灯通过其内表面上的保护膜，可抑制或防止长期使用时易出现的黑化现象，由此延长荧光灯的使用寿命，不仅如此，还通过增加二次电子发射率来增强灯的亮度。上述荧光灯可适用于液晶显示器(LCD)等平板显示器的背光光源、照明灯或指示照明光源中，从而提高灯的寿命及可靠性。
以上内容只是对本发明较佳实施方式的说明。但，本领域技术人员在本发明的技术思想基础上可进行各种变化和修饰，而这些变化和修饰应该属于本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种荧光灯的制造方法，包括a)第一涂敷工序，在具有一个以上开放领域的玻璃基材上，涂敷由溶胶-凝胶法制备的、分散有金属氧化物前体的溶胶或荧光体浆料；b)第二涂敷工序，涂敷上述第一涂敷工序中未涂敷的、分散有金属氧化物前体的溶胶或荧光体浆料；c)烧成工序，对上述a)及b)工序中涂敷形成的涂膜进行烧成处理，以同时形成保护膜及荧光层；d)抽真空工序，排放玻璃基材内气体；e)填充气体及封合工序。
2.根据权利要求1所述的荧光灯制造方法，其特征在于上述金属氧化物前体为包含选自Mg、Ca、Sr和Ba中的至少一种金属的烃氧化物或水合硝酸盐。
3.根据权利要求1所述的荧光灯制造方法，其特征在于上述分散有金属氧化物前体的溶胶浓度为O.01％-70％。
4.根据权利要求1所述的荧光灯制造方法，其特征在于上述第一涂敷工序和第二涂敷工序是由浸涂、滚涂、刮涂、细缝涂布或喷涂中的一种方法来进行。
5.根据权利要求1所述的荧光灯制造方法，其特征在于上述烧成工序是在350℃-600℃下进行。
6.根据权利要求1所述的荧光灯制造方法，其特征在于上述分散有金属氧化物前体的溶胶将涂敷于玻璃基材的整个内表面上，或者有选择地涂敷于和电极长度相应的部分上。
7.根据权利要求1所述的荧光灯制造方法，其特征在于上述分散有金属氧化物的溶胶，还包含从防水银降低剂和变暗特性改良剂中选择的至少一种添加剂。
8.根据权利要求7所述的荧光灯制造方法，其特征在于上述防水银降低剂为由Y2O3、CeO2及Al2O3中选择的至少一种金属氧化物。
9.根据权利要求7所述的荧光灯制造方法，其特征在于上述变暗特性改良剂为单独的Cs，或由CsO2、Cs2O、Cs2O2、Cs2SO4及Cs(OH)2中选择的至少一种金属氧化物。
10.根据权利要求7所述的荧光灯制造方法，其特征在于基于上述分散有金属氧化物前体溶胶的固型物100重量份，上述添加剂的含量为1.0-90重量份。
11.一种通过权利要求1所述的方法制成的荧光灯，其具有金属氧化物保护膜。
12.根据权利要求11所述的荧光灯，其特征在于上述保护膜形成于荧光层与玻璃基材之间、玻璃基材表面上荧光层上部、或者和荧光层同一层上的电极区域上。
13.根据权利要求11所述的荧光灯，其特征在于上述保护膜，包括选自MgO、CaO、SrO及BaO中的至少一种金属氧化物。
14.根据权利要求11所述的荧光灯，其特征在于上述保护膜包括结晶粒大小为0.001μm-100μm的金属氧化物。
15.根据权利要求11所述的荧光灯，其特征在于上述保护膜的厚度为0.1μm-10μm。
16.根据权利要求11所述的荧光灯，其特征在于上述荧光灯为冷阴极荧光灯、外部电极荧光灯、或者平板荧光灯。
全文摘要
本发明涉及一种包括玻璃基材、金属氧化物保护膜及荧光层的荧光灯及其制造方法。尤其涉及一种采用由溶胶－凝胶反应制备的、分散有金属氧化物前体的溶胶，在荧光层与玻璃基材之间、在形成于玻璃基材表面上的荧光层上部、或者在和荧光层同一层上形成保护膜的荧光灯制造方法，并提供一种使用该方法制成的荧光灯。
文档编号C03C17/23GK101017756SQ20061016093
公开日2007年8月15日 申请日期2006年12月1日 优先权日2005年12月26日
发明者朴庸硕 申请人:显示器生产服务株式会社