[發明專利]電子發射電極及其制造方法與具有該電極的發光器件

無效

• 申請號: 96191006.2
• 申請日: 1996-07-19
• 公開（公告）號: CN1164929A
• 公開（公告）日: 1997-11-12
• 發明（設計）人: 中村修;鈴木滋生
• 申請（專利權）人: 卡西歐計算機株式會社;斯坦雷電氣株式會社
• 主分類號: H01J1/30
• 分類號: H01J1/30;H01J61/78;H01J61/067;H01J17/06
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所
• 代理人: 杜日新

本發明涉及到在強電場下發射電子的電極、其制造方法及采用此種電極的電子發射器件。

在強電場下發射電子的電極已為人們所知。這些通常以“電子發射電極”而為人所知的電極，其形狀有為針或板，而不像熱陰極那樣呈螺線形燈絲狀而且當電流通過使之受熱時發射電子。電子發射電極在其上加有約10⁷V/cm或更高的電壓時，借助于隧道效應而從其表面發射電子。在復印設備中、在用作非自發射顯示(如液晶顯示)背景光的冷陰極熒光燈中、在單色或彩色顯示中、在等離子顯示中、在VFD(真空熒光顯示)中以及在相似的設備中，它們被用作陰極。

配備有電子發射電極的冷陰極熒光燈包含一個其內表面涂覆有熒光層并充有混合稀有氣體和汞蒸氣的燈管。從表面發射出來的電子撞擊管中的汞原子，以致產生紫外線。紫外線則激發熒光層。受激的熒光層于是發射可見光。

電子發射電極由諸如鎳(Ni)、鉬(Mo)之類的功函數小的金屬制成。通常，帶有這類金屬制成的電子發射電極的冷陰極熒光燈的直徑越小，燈所產生的光的亮度(cd/m²)就越大。冷陰極熒光燈可以很細并可發射很強的光。因此適合于用作液晶顯示中的背景光。

但為了使燈能發射更高亮度的光，必須提高加于冷陰極熒光燈上的電壓。因而燈消耗更多的功率。若此燈是用在電池供電的手提顯示器中，則顯示器無法長時間地工作。帶有電子發射電極的冷陰極熒光燈在另一方面也存在缺點。當進行放電時，電極材料被逐漸濺射，不可避免地要沾污管子的內表面而且會縮短電子發射電極的壽命。

已提出了各種各樣的電子發射電極材料。但對電子發射電極材料有各種各樣的限制。例如，在利用隧道效應的冷陰極中，不能使用嚴重妨礙隧道效應的非絕緣材料。

本發明的第一目的是提供一種可在低的放電電壓下工作且可防止其中電子發射膜濺射的電子發射電極。

為了達到第一目的，本發明的電子發射電極包含一個由導電材料或半導體材料構成的基板，以及一個制作在基板上的、含R₂O_3-Z(其中R是一種稀土元素的原子或原子團，O是氧，Z為0.1-1.0)的、用來執行電子場發射或電子冷發射的電子發射膜。此處，“原子團”意指不同類型的稀土元素的團。由于有3含R₂O_3-Z的電子發射膜，故電極可在低電壓下發射電子。在發射電子時，此膜幾乎不被濺射。因而電子發射電極具有長壽命。

本發明的第二目的是提供一種只要求低的放電電壓且可防止其中電子發射膜濺射的電子發射電極的制造方法。

為了達到第二目的，根據本發明的方法包括下列步驟：在基板上制成一個含有稀土元素的薄膜；在氧氣氛或按體積含有1％或更小濃度的氧的氣體氣氛中對此薄膜進行加熱，從而形成稀土氧化物膜。

在稀土氧化物中，有一些幾乎不能被還原。要控制這類氧化物的晶系是困難的。盡管如此，倘若借助于在按體積含有1％或更小濃度的氧或氧化物的氣體氣氛中對稀土元素膜進行加熱而已制作了薄膜，則稀土氧化物膜的晶系仍能被控制。因此，借助于將稀土氧化物的晶系改變成呈現良好放電效率的晶系，有可能提供在低的放電電壓下發射電子并具有低的濺射性質的稀土氧化膜。

本發明的第三目的是提供一種工作于低放電電壓、可長時間連續發射光并可發射高亮度光的光反射器件。

為了達到第三目的，根據本發明的光發射器件包含：一個熒光管，此管包括一個內表面和涂覆在管內表面上的一個熒光層，用來發射預定波長范圍的光，此管允許熒光層發射的光通過；一對彼此相對地提供在熒光管中的電子發射電極，各含有一個由導電材料或半導體材料制成的基板和一個制作在基板上且含有R₂O_3-Z(其中R是一種稀土元素的原子或原子團，O是氧，Z為0.1-1.0)用來執行電子場發射的電子發射膜；以及一個充滿熒光管的稀有氣體和汞蒸氣。

也為了實現第三目的，根據本發明的另一種光發射器件包含：一個第一襯底；一個平行于第一襯底且與第一襯底的第一襯底表面上的帶有含R₂O_3-Z(其中R是一種稀土元素的原子或原子團，O是氧，Z為0.1-1.0)的電子發射膜的陰極；一個制作在正對著第一襯底的第二襯底表面上的、用來在陰極和陽極之間加有預定電壓時產生等離子體的陽極；以及一個充滿由陽極和第一與第二襯底所確定的空間的稀有氣體。