JP2001222978A - 平板型光源及びその製造方法 - Google Patents

平板型光源及びその製造方法

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JP2001222978A
JP2001222978A JP2001005201A JP2001005201A JP2001222978A JP 2001222978 A JP2001222978 A JP 2001222978A JP 2001005201 A JP2001005201 A JP 2001005201A JP 2001005201 A JP2001005201 A JP 2001005201A JP 2001222978 A JP2001222978 A JP 2001222978A
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English (en)
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Ko Sano
耕 佐野
Takahiro Urakabe
隆浩 浦壁
Shigeki Harada
茂樹 原田
Goroku Kobayashi
伍六 小林
Takeo Nishikatsu
健夫 西勝
Masao Kano
雅夫 狩野
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Mitsubishi Electric Corp
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  • Manufacture Of Electron Tubes, Discharge Lamp Vessels, Lead-In Wires, And The Like (AREA)
  • Vessels And Coating Films For Discharge Lamps (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 硝子スペーサを放電空間中に配置する必要が
無い場合に、容易に製造された外囲器を備える平板型光
源、ならびにその製造方法を提供すること。 【解決手段】 前面基板1と背面基板2との間は、枠体
部3により支持され、その結果密閉された放電空間12
6が形成されている。この放電空間126内には、エキ
シマー生成用の放電ガスとしてArなどのガスが封入さ
れ、さらにこれらの放電ガスにHeまたはNeが混合さ
れ、封入ガス全体の圧力が略一気圧とされている。He
またはNeは放電には寄与しないので放電特性にはほと
んど影響を与えることがなく、したがって封入ガスの圧
力と大気圧との差圧がなくなるので、外囲器に応力が生
じない。そのため、大型パネルを製造する場合でも内部
に支柱部材を設置する必要がなくなり、パネルの構造を
簡略化できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、液晶ディスプレイのバ
ックライトや室内照明などで用いられる薄型の平板型光
源及びその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】図11は、例えば特開平2−26516
1号公報に示された従来の平板型光源の構造図である。
図において、120は有底枠体状に成形された前面硝子
基板、121は平面板状の背面硝子基板、122は紫外
線の放射によって発光する蛍光体を前面硝子基板120
の内側表面に被着して形成された蛍光体膜である。12
3は背面硝子基板121の内面上に平行に配置された導
体電極膜であり、導体電極膜123はスクリーン印刷な
いし蒸着によってパターン形成されている。124は同
じくスクリーン印刷ないし蒸着によって形成された誘電
体膜、125は放電電圧を下げると共に放電から誘電体
膜124を守るMgO膜、126はHgなどの放電ガス
が満たされた放電空間である。
【0003】従来の平板型光源は上記のように構成さ
れ、導体電極膜123の各ラインに互い違いに放電電圧
を越える振幅の120〜50kHzの交番電位を印加す
ることにより、誘電体膜124およびMgO膜125を
介して放電空間126にAC放電を発生させる。この
際、MgO膜125は高い2次電子放出能力を持ってい
るので放電の電圧を低下させ、またスパッタリングによ
る電極の消耗を鈍化させる効果を発揮する。放電により
励起された放電ガスは紫外線を放射し、前面硝子基板1
20の内側表面に被着された蛍光体膜122を発光させ
る。
【0004】この光源は背面硝子基板121の内面一様
に放電を発生させることが出来るので、平板型の面発光
光源として使用することが出来る。
【0005】また、この種の光源の放電空間を規定する
外囲器は中空の平板型に形成され、その多くは板硝子で
作られている。そして、製品の軽量化及び省スペース化
の観点から極端に基板部を厚くすることが出来ない。こ
のため、例えば対角5インチ以上の大きなサイズの平板
型の面発光光源を製作しようとする場合には、外囲器の
内部と外部の圧力差による応力のため外囲器に歪みを生
じ、ついには外囲器そのものが破壊してしまうこともあ
る。
【0006】この問題を解決したものとして、例えば特
開平3−225743号公報には図12に示すように球
状の硝子スペーサ130を放電空間126中に配置し
て、平面基板131及び132を支持するようにしたも
のが開示されている。図において133は平面基板13
1,132間の空間を密閉して外囲器とするための外枠
部であり、外枠部133は低融点硝子で形成されてい
る。また、134、135はそれぞれ平面基板131,
132の外面に設けられた電極である。
【0007】すなわち、硝子スペーサ130が平面基板
131及び132間の支柱となり、外囲器の内部の圧力
と大気圧との圧力差によって外囲器が破壊するのを防止
するのである。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】ところで、外囲器の長
方形の一辺の長さが例えば50mm以下の比較的小型の
外囲器の場合には、2mm程度の厚さの硝子板を基板に
用いても十分差圧に耐え得る。したがって、このような
場合には、図12のように硝子スペーサ130を放電空
間中に配置する必要がなく、また内部のガス圧力が高く
差圧が小さい場合も放電空間126中に硝子スペーサを
必要としない。しかしながら、このような場合に、外囲
器として図11に示された前面硝子基板120のように
有底枠体に成形されたものや、2枚の平面基板間に枠型
の棒材をスペーサとして用いたものを使用すると、いず
れも加工に手間がかかり、コストアップの要因にもなる
との問題があった。
【0009】本発明は、かかる問題点を解決するために
なされたものであり、硝子スペーサを放電空間中に配置
する必要が無い場合に、容易に製造された外囲器を備え
る平板型光源、ならびにその製造方法を提供することを
目的としている。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明にかかる平板型光
源は、放電により生成したエキシマーから放射される真
空紫外域の紫外線を利用して発光を行う平板型基板にお
いて、エキシマー生成ガスに、ヘリウムまたはネオンを
混合して放電ガスの全圧力をほぼ一気圧としたことを特
徴とするものである。
【0011】また、本発明に係る平板型光源は、外囲器
の内部と外部の圧力をほぼ同一に保ちつつ外囲器の排気
を行う排気工程と、該排気工程の終了後に外囲器の内部
と外部の圧力をほぼ同一に保ちつつ外囲器に放電ガスの
導入を行うガス導入工程とを備えたことを特徴とするも
のである。
【0012】さらに、本発明に係る平板型光源は、対向
する2枚の基板と、該2枚の基板を一定の間隙に保持
し、密閉された放電空間を形成し、低融点硝子で構成さ
れた外枠体と、該外枠体の内部に備えられ、前記一定の
隙間と同一高さを有する小片部材とを含むことを特徴と
するものである。
【0013】さらにまた、本発明に係る平板型光源の製
造方法は、対向する2枚の基板のいずれか一方の周縁部
に小孔を持った低融点硝子層を形成する低融点硝子層形
成工程と、該低融点硝子層形成工程で制作された前記小
孔に該小孔の深さより若干低い一定の高さを有する小片
部材を埋め込む埋込工程と、前記2枚の基板を前記低融
点硝子層を介して重ね合わせ、前記低融点硝子層を溶融
して封着する封着工程とを備えたことを特徴とするもの
である。
【0014】
【発明の実施の形態】実施の形態1.図1は本発明の一
実施例を示す断面図であり、図において従来例を示した
図11と同一部分には同一符号を付し説明を省略する。
1は透明な前面基板、2は背面基板であり、前面基板1
及び背面基板2は通常硝子で製作されている。3は前面
基板1と背面基板2との間であって両基板の周縁部に配
置され、両基板間の空間を密閉して完全な外囲器とする
ための枠体部である。なお、枠体部3と両基板は低融点
硝子などを溶融することによって密閉される。
【0015】4は真空紫外域の紫外線で発光する蛍光体
で形成された蛍光体膜であり、蛍光体膜4は前面基板1
の内側表面に被着されている。5は蛍光体膜4と同一の
蛍光体で形成された蛍光体膜5であり、誘電体膜124
の表面に被着されている。導体電極膜123のそれぞれ
のパターン間の空隙は例えば0.5mm以内であり、導
体電極膜123は外囲器外部への引き出し部(図示な
し)を有している。放電空間126には例えばXeガス
が数十ないし数百Torr封入されている。
【0016】次にこの実施の形態の動作について説明す
る。パターン形成された導体電極膜123の隣接する電
極間に放電電圧よりも高い電圧を交互に印加すると、そ
の間でAC放電が生じる。導体電極膜123上には誘電
体膜124が形成されているので、この放電は例えばパ
ルス状に素早く立ち上がる電界の場合、条件によって異
なるが概ね1μsec以内に終了し、次のパルスが印加
されるまで放電は持続していない。この放電によって例
えばXeのガスを用いた場合、Xe2 なるエキシマーが
発生するとともに基底状態に遷移する間に真空紫外領域
の紫外線を放出する。エキシマーから放出された紫外線
は通常放電ガス分子自身に吸収される自己吸収現象が起
こらないので減衰されることなく、前面基板1及び背面
基板2の表面の蛍光体膜4,5に到達することが出来
る。蛍光体膜4,5は紫外線によって励起発光し、発光
した光が前面基板1を通して可視光として取り出され
る。
【0017】この際、蛍光体膜4,5は通常白色である
ので前面基板1の内面上の蛍光体膜4からの発光は前面
基板1を透過するとともに、背面基板2上の蛍光体膜5
で反射して再び前面基板1に向うため、相乗的に輝度を
増す。これによって、導体電極膜123のパターン形状
により生ずる細かい輝度むらを均一化するという効果を
奏している。
【0018】また、本実施の形態の電極表面はむき出し
の蛍光体であり、MgOのような電極保護材料が使用さ
れていないが、実験の結果、エキシマー放電の場合はス
パッタリングによる蛍光体膜の劣化はほとんど観測され
ておらず、実用上問題はない。
【0019】実施の形態2.図2は実施の形態1と同様
の原理を用いた平板型光源の実施の形態2を示すもので
あり、図において実施の形態1を示した図1と同一部分
には同一符号を付し説明を省略する。本実施の形態にお
いては背面基板2の内側表面に電極等を形成するのでは
なく、硝子またはセラミック等で形成された薄い絶縁体
板7を基板に用いて別途電極等8を形成し、これを背面
基板2の内側表面に設置したものである。
【0020】電極等8は絶縁体板7の一方の面に蛍光体
膜5を被着し、他方の面には導体電極膜123を実施例
1と同様に形成し、さらに導体電極膜123の上面には
誘電体膜124を形成して成るものである。
【0021】電極等8は図2に示すように背面基板2の
内面に誘電体膜124を密着させ、蛍光体膜5を放電空
間126側に向けて設置されている。絶縁体板7と導体
電極5は密着しており、機能的には絶縁体板7は実施例
1における誘電体膜124に相当し、本実施例における
誘電体膜124は単に絶縁破壊防止用のコーティングと
し機能するのみである。
【0022】なお、動作は実施の形態1に示したものと
全く同様であるが、誘電体膜124の替わりに硝子ない
しセラミックの薄板を誘電体として用いることにより、
スクリーン印刷膜では得にくい高い均一性を得ることが
できる。また、誘電率に関して比較的小さいものが得ら
れるので、過大な放電電流の制御を容易に行うことがで
き、高い発光効率を得ることが出来る。
【0023】実施の形態3.図3は本発明の実施の形態
3に係る導体電極膜のパターンの平面図である。図にお
いて、9はパターン形成された導体電極膜であり、導体
電極膜9は幅広部9aと幅狭部9bが交互に連続する形
状をなし、複数の帯状の導体電極膜9が併設されてパタ
ーンが形成されている。すなわち、導体電極膜9のパタ
ーン形状は単なる直線的な平行パターンではなく、隣接
する導体電極間の電極間距離が規則的に変化するように
構成されている。
【0024】このように構成された放電電極膜9におい
ては放電電圧を制御することによって電極間距離が最小
の部分のみでストリーマが発生するようにすることがで
きる。すなわち、電極間距離が最小のときは放電が生
じ、電極間距離がそれより大きい距離では放電が起こら
ないような値に放電電圧を設定すればよい。
【0025】これによって、光源全体に流れる放電電流
を抑制することが出来、その結果発光効率を高めること
ができる。また、印加電圧によって放電電流値を制御す
ることも可能になる。
【0026】実施の形態4.図4は本発明の実施の形態
4を示す平板状の光源の断面図であり、図において従来
例を示した図12と同一部分には同一符号を付し説明を
省略する。本実施の形態では従来例で示した球状の硝子
スペーサ30に替えて錐体形状の硝子スペーサ11を設
け、硝子スペーサ11は背面基板2の内面にその底面が
接し、前面基板1の内面にその頂点が接するように配置
したものである。硝子スペーサ11の形状は基本的には
錐体であれば円錐でも四角錐でも構わないが、特に好ま
しい形状はどの面が底面になっても高さが同一になる正
四面体である。正四面体であれば平板状の光源の製作時
において硝子スペーサの設置面の方向を任意に決定でき
るからである。
【0027】硝子スペーサを錐体形状にして、その頂点
が前面基板1に接するようにしたので、前面基板1上の
蛍光体膜122の硝子スペーサの頂点近傍にも周囲から
紫外線が到達でき、硝子スペーサの存在に拘らず蛍光体
膜22の全面で発光させることができる。
【0028】実施の形態5.図5は従来例で示した硝子
製の硝子スペーサ30に替えてLiF、MgF2 、Ca
2 、BaF2 のいずれかの材料からなる球形のスペー
サ12を設けたものである。なお、スペーサの形状は球
形に限られるものではなく、例えば錐体形、柱形等であ
ってもよい。
【0029】これらの材料がいずれも真空紫外域の紫外
線を透過させる性質を持っているので、スペーサの近傍
の蛍光体膜にも周囲からの紫外線が到達するのでスペー
サの存在に拘らず蛍光体膜22の全面で発光させること
ができる。
【0030】実施の形態6.図6は本発明の実施の形態
6の断面図であり、図において13は前面基板である。
図に示すように、前面基板13は従来平面状の平板であ
ったものを周期的なうねりを持ちその断面が波打った形
状にしたものである。13aは前面基板13の内面の頂
点であって背面基板2に接する部分であり、この部分が
支柱の作用をするので外囲器全体が大型になっても、う
ねりの周期が一定ならば大気圧との差圧による応力に耐
えることができる。
【0031】実施の形態7.また、図7は実施の形態7
の実施例の断面図であり、図において14は前面基板、
14aは前面基板14の内面に規則的に設けられた一定
の高さを有する突起である。突起14aが前面基板14
と背面基板2との間の支柱の作用をするので外囲器全体
が大型になっても前面基板14は差圧による応力に耐え
ることができる。また、個々の突起の表面にも蛍光体を
塗布することにより、突起の存在の影響による暗部の発
生を回避することができる。
【0032】実施の形態8.平板型光源にはエキシマー
生成用の放電ガスとしてAr、Kr、若しくはXe、ま
たはこれらの混合ガスが外囲器内に封入されるが、これ
らの放電ガスにHeまたはNeを混合して封入ガス全体
の圧力を略一気圧とする。HeまたはNeは放電には寄
与しないので放電特性にはほとんど影響を与えることが
無い。これによって、封入ガスの圧力と大気圧との差圧
が無くなるので外囲器に応力が生じない。
【0033】実施の形態9.図8は実施の形態8に示し
たような封入ガスの圧力がほぼ1気圧の平板型光源を製
造する製造装置の要部の構成を示す要部構成図である。
図において、15は真空チャンバ、16は真空チャンバ
15内に設置された赤外線ランプ等からなる加熱装置、
17は真空チャンバ15内に設置された放電ガスが封入
される平板型光源である。18は一端が平板型光源17
の外囲器の排気口に接続され、他端が二枝に分岐して一
方の分岐管18aには真空ポンプ(図示なし)が他方の
分岐管18bには放電ガス導入系(図示なし)がそれぞ
れ接続される排気管である。19aは真空チャンバ15
の排気を行うための排気管であり、その一端には真空ポ
ンプ(図示なし)が接続されている。19bは真空チャ
ンバ15内の圧力を調整するためのガスを導入するため
の圧力調整ガス導入管である。20、21、22、23
はそれぞれ分岐管18a、分岐管18b、排気管19
a、圧力調整ガス導入管19bの途中に設けられた真空
用のバルブである。
【0034】次に、上記のように構成された製造装置を
利用して平板型パネルを製造する方法を説明する。ま
ず、導体電極膜、誘電体膜、蛍光体膜、封着周縁部、排
気口が全て装着されている外囲器を真空チャンバー15
の内部に設置し、排気管18の一端を外囲器の排気口に
接続し、分岐管18a、分岐管18bの一端をそれぞれ
真空ポンプ、ガス導入系に接続する。
【0035】次に、真空ポンプを稼働して外囲器17の
内部と真空チャンバー15の内部の圧力がほぼ同圧力に
なるように真空排気を行う。このとき、加熱装置16に
よって外囲器17全体を加熱して内部の吸着ガスも排気
するようにする。
【0036】外囲器17の内圧が所定の真空度まで達す
ると排気を終了し、分岐管18bから放電ガスを、圧力
調整ガス導入管19bからは圧力調整ガス(放電ガスは
高価であるため他の安価なガスでよい。)をそれぞれ外
囲器17の内部と真空チャンバー15の内部の圧力がほ
ぼ同圧になるようにしながらガス導入を行う。ガス導入
が終了すると排気管18でチップオフを行った後、外囲
器17を真空チャンバー15から取り出す。
【0037】上記の方法によれば、ガスの排気及び導入
の工程中に外囲器の内部と外部とに圧力差が生じないの
で、たとい外囲器が1気圧の圧力差による応力に耐え得
るだけの強度を持っていなくとも平板型光源を製造する
ことが出来る。
【0038】実施の形態10.図9は本発明の実施の形
態10に係る平板型光源の断面図である。図において、
25は表面基板1と背面基板2を一定の距離に保持する
と共に外囲器の側面を形成する低融点硝子で形成された
外枠部である。25a、25bは外枠部25に設けられ
た小孔であり、小孔は例えば外枠部25が矩形の場合に
は少なくとも3辺の各辺に1個ずつ設けられている。
【0039】外枠部25に小孔25a、25bを形成す
るのに例えばスクリーン印刷を用いる場合は図10に示
すようなマスクを使用すれば容易に実施することができ
る。27、28はそれぞれ小孔25a、25bに入れら
れた硝子またはセラミック製の錐体形の小片部材であ
り、小片部材27、28は表面基板1と背面基板2の間
隙と同一の高さを有しており底面と頂点がそれぞれ表面
基板1と背面基板2に接している。
【0040】次に、上記の平板型光源の製造方法を説明
する。まず、外枠部25の厚さは小片部材27、28の
高さよりもやや厚く形成しておく。外枠部25の小孔2
5a、25b…内に小片部材27、28…を配置する。
そして、前面基板1を外枠部25の上面に載置し、ばね
材などを用いて両基板を外枠部25に押し付ける。加熱
して外枠部25を溶融させて封着する。このとき、加熱
によって外枠部25が溶融すると両基板の間隔が徐徐に
狭くなり小片部材の高さになった位置で封着されること
になる。
【0041】なお、小片部材27、28の材料は硝子ま
たはセラミックに限られるものではなく外枠部25に使
用する低融点ガラスの溶融温度で軟化しない性質のもの
であれば他の材料でもよい。また、小片部材27、28
の形状は錐体形に限られるものではなく、外囲器の封着
時に両基板の間隔を一定の距離に保持できるものであれ
ば例えば柱形や球形であってもよい。封着後は小片部材
に応力が集中することはないので、適正な条件を用いれ
ば排気工程での可熱処理などによって外囲器が破損する
こともない。
【0042】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、エキシマ
ー生成ガスに混入されたヘリウムガスまたはネオンガス
を混入して放電ガスの全圧力をほぼ一気圧になるように
したので、外囲器の内部の圧力と大気圧との差圧による
応力が発生せず、大型のパネルを製造する場合でも内部
に支柱部材を設置する必要がなくパネルの構造を簡略化
できる。さらに、基板の板厚を薄くすることができ、パ
ネルの軽量化を図ることができる。
【0043】また、外囲器のガスの排気、ガスの導入の
工程において外囲器の内部の圧力と外部の圧力をほぼ同
一に保持するようにしたので、平板型光源の製造工程に
おける外囲器の内部圧力と大気圧との差圧による応力が
発生せず、大型のパネルを製造する場合でも内部に支柱
部材を設置する必要がなくパネルの構造を簡略化でき
る。さらに、基板の板厚を薄くすることができ、パネル
の軽量化を図ることができる。
【0044】また、低融点硝子層に小片部材を埋め込
み、低融点硝子層を溶融して封着する際に小片部材で二
枚の基板の間隔を規制するようにしたので、外囲器の外
枠体の製作が容易になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施の形態1の断面図である。
【図2】 本発明の実施の形態2の断面図である。
【図3】 本発明の実施の形態3の平面図である。
【図4】 本発明の実施の形態4の断面図である。
【図5】 本発明の実施の形態5の断面図である。
【図6】 本発明の実施の形態6の断面図である。
【図7】 本発明の実施の形態7の断面図である。
【図8】 本発明の実施の形態9に示した方法を実施す
る装置の要部の構成を示す要部構成図である。
【図9】 本発明の実施の形態10の断面図である。
【図10】 本発明の実施例10の実施に使用するマス
クの平面図である。
【図11】 従来の平板型光源の断面図である。
【図12】 従来の平板型光源の断面図である。
【符号の説明】
1 前面基板、2 背面基板、3 外枠体、4 蛍光体
膜、5 蛍光体膜、7絶縁体板、8 電極等、9 導体
電極膜、9a 幅広部、9b 幅狭部、11錐体形の小
片部材、12 LiF、MgF2 、CaF2 、BaF2
のいずれかの材料からなる小片部材、13 前面基板、
13a 前面基板の内面の頂点、14 前面基板、14
a 前面基板の突起、15 真空チャンバ、16 加熱
装置、17 平板型光源、25 外枠部、25a,25
b 小孔、27,28 錐体形の小片部材、123 導
体電極膜、124 誘電体膜、126 放電空間。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 原田 茂樹 鎌倉市大船二丁目14番40号 三菱電機株式 会社生活システム研究所内 (72)発明者 小林 伍六 鎌倉市大船二丁目14番40号 三菱電機株式 会社生活システム研究所内 (72)発明者 西勝 健夫 鎌倉市大船二丁目14番40号 三菱電機株式 会社生活システム研究所内 (72)発明者 狩野 雅夫 鎌倉市大船二丁目14番40号 三菱電機株式 会社生活システム研究所内

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 放電により生成したエキシマーから放射
    される真空紫外域の紫外線を利用して発光を行う平板型
    基板において、エキシマー生成ガスに、ヘリウムまたは
    ネオンを混合して放電ガスの全圧力をほぼ一気圧とした
    ことを特徴とする平板型光源。
  2. 【請求項2】 外囲器の内部と外部の圧力をほぼ同一に
    保ちつつ外囲器の排気を行う排気工程と、 該排気工程の終了後に外囲器の内部と外部の圧力をほぼ
    同一に保ちつつ外囲器に放電ガスの導入を行うガス導入
    工程とを備えたことを特徴とする平板型光源の製造方
    法。
  3. 【請求項3】 対向する2枚の基板と、 該2枚の基板を一定の間隙に保持し、密閉された放電空
    間を形成する、低融点硝子で構成された外枠体と、 該外枠体の内部に備えられ、前記一定の隙間と同一高さ
    を有する小片部材とを含むことを特徴とする平板型光
    源。
  4. 【請求項4】 対向する2枚の基板のいずれか一方の周
    縁部に小孔を持った低融点硝子層を形成する低融点硝子
    層形成工程と、 該低融点硝子層形成工程で制作された前記小孔に該小孔
    の深さより若干低い一定の高さを有する小片部材を埋め
    込む埋込工程と、 前記2枚の基板を前記低融点硝子層を介して重ね合わ
    せ、前記低融点硝子層を溶融して封着する封着工程とを
    備えたことを特徴とする平板型光源の製造方法。
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