專(zhuān)利名稱(chēng)：電子發(fā)射體、場(chǎng)致發(fā)射顯示裝置、冷陰極熒光管、平面型照明裝置以及電子發(fā)射材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電子發(fā)射體、場(chǎng)致發(fā)射顯示裝置、冷陰極熒光管、平面型照明 裝置以及電子發(fā)射材料。
背景技術(shù)：
場(chǎng)致發(fā)射顯示裝置(以下稱(chēng)為FED)是在每個(gè)像素配置多個(gè)具有發(fā)射電子、 微米大小的極小的電子發(fā)射體的微電子源，使與其對(duì)向設(shè)置的正極上的熒光體 通過(guò)電子束激勵(lì)發(fā)光，從而顯示圖像。由于可以高清晰顯示、可以遠(yuǎn)較CRT板 薄型化，因此被希望作為大畫(huà)面平面顯示器。另外，冷陰極熒光管、平面型照 明裝置由于使用具有通過(guò)強(qiáng)電場(chǎng)使電子發(fā)射的電子發(fā)射體的微電子源，通過(guò)減 小管徑實(shí)現(xiàn)高亮度化，同時(shí)裝置本身也小型化，因此被希望作為液晶等非發(fā)光 型顯示裝置的背光源(back light)。
使用圖4 6的截面示意圖，說(shuō)明用于FED、冷陰極熒光管的以往技術(shù)的微 電子源的典型結(jié)構(gòu)。上述微電子源中，將具有電子發(fā)射體的發(fā)射板與配設(shè)有正 極的陽(yáng)極板對(duì)向配置，將上述發(fā)射板與陽(yáng)極板之間的空間通常保持在10—:i 10—5Pa (絕對(duì)壓，以下相同)的高真空。通過(guò)向電子發(fā)射體和正極之間施加高 電壓，使電子束從電子發(fā)射體發(fā)射，通過(guò)電子束將配置在正極上的熒光體激勵(lì) 從而發(fā)光。
圖4中顯示了截面示意圖的2極結(jié)構(gòu)的微電子源1具有，設(shè)有被加工成圓 錐形或針狀的由電子發(fā)射材料形成的電子發(fā)射體2的負(fù)極4a，以及與負(fù)極4a 對(duì)向設(shè)置的正極3a。由負(fù)極4a向電子發(fā)射體2供電。圖5、圖6分別是具有 向電子發(fā)射體施加更高電場(chǎng)用的引出極5的以往微電子源的示例，圖5是3極 結(jié)構(gòu)的微電子源6，圖6是引出極在玻璃基板13上并列配置的3極結(jié)構(gòu)的平面 型微電子源7的截面示意圖。這些微電子源中，電子發(fā)射體由鉬(Mo)等金屬
或碳等材料形成。
在電子發(fā)射體前端的電場(chǎng)E與施加電壓V之間具有式(1)的關(guān)系。 E= P XV .......(1)
在此，e為場(chǎng)增強(qiáng)因子。另外，通過(guò)高電場(chǎng)使電子發(fā)射時(shí)的施加電壓v與
發(fā)射電流I之間，存在式(2)的關(guān)系(「 7 < — A K' 二 S -〉 3 >于'W》7°
k <技術(shù)」、-〉一工厶〉一出版)。
I = aXV2Xexp (-b/V) .....(2)
a= (AX 3 2 /①)Xexp (9. 8 / 。1/2) b= (-6. 5X 109X dr1/2) / 3
在此，A:發(fā)射面積(m2) 、 P :場(chǎng)增強(qiáng)因子(irf') 、 O:功函數(shù)(eV)。
為了容易驅(qū)動(dòng)微電子源，希望可以低電壓驅(qū)動(dòng)，特別是在FED這類(lèi)通過(guò)驅(qū) 動(dòng)電壓的開(kāi) 關(guān)來(lái)控制電子發(fā)射的用途中，需要驅(qū)動(dòng)電壓的低電壓化。由式(l) 和式(2)可知，要使從電子發(fā)射體發(fā)射的電流增大，除了使施加電壓成為高 電壓之外，由功函數(shù)小的材料形成電子發(fā)射體，將場(chǎng)增強(qiáng)因子(日文電解集 中係數(shù))增大，使電子發(fā)射體與柵極或正極之間的電極間隔變窄等也均有效。
由于鉬(Mo)等金屬或碳的作為容易發(fā)射電子的指標(biāo)之一的功函數(shù)不能比 4eV程度更低，因此為了在低電場(chǎng)使電子發(fā)射，需要形成微細(xì)的針狀結(jié)構(gòu)使場(chǎng) 增強(qiáng)因子增大。例如，為鉬時(shí)，加工成高度lym左右的圓錐狀使用。為碳時(shí)， 合成為碳納米管這類(lèi)直徑為數(shù)lOnm左右的線狀結(jié)構(gòu)使用。但是，尖銳形狀的 電子發(fā)射體難以電極加工，另外，如果使電極間隔變窄則元件制作、可靠性中 出現(xiàn)問(wèn)題，因此難以制作電子發(fā)射體、使用其的FED和冷陰極熒光管。
另一方面，導(dǎo)電性鈣鋁石型化合物顯示出0. 6eV的極小的功函數(shù)，但為了 使其發(fā)射電子，在室溫下需要施加1.5kV以上的非常大的電壓。(非專(zhuān)利文獻(xiàn) 1)。
非專(zhuān)利文獻(xiàn)lAdv.Mater.vol. 16， p. 685-689， (2004) 發(fā)明的揭示
本發(fā)明是為了解決上述課題而提出的，提供了容易制造、可以在低驅(qū)動(dòng)電 壓下使電子發(fā)射的電子發(fā)射體，以及使用了該電子發(fā)射體的場(chǎng)致發(fā)射顯示裝置 和冷陰極熒光管、平面型照明裝置，另外提供了該電子發(fā)射體中使用的，容易 制造且可在低驅(qū)動(dòng)電壓下使電子發(fā)射的導(dǎo)電性,丐鋁石型化合物粉末。 本發(fā)明提供了電子發(fā)射體，其特征在于，使12Ca0 7Al20g或12Sr0 7A1203 的化學(xué)式所示的鈣鋁石型化合物的任一種的含量在50摩爾％以上、且最大粒 徑為100" m以下的導(dǎo)電性鈣鋁石型化合物粉末的表面露出，固定至基體。此 時(shí)，上述導(dǎo)電性鈣鋁石型化合物粉末優(yōu)選通過(guò)粉碎形成90%以上的粒子的粒徑 在0. l 50n m的粒度分布。
本發(fā)明還提供了場(chǎng)致發(fā)射顯示裝置，它是發(fā)射板與陽(yáng)極板對(duì)向設(shè)置的場(chǎng)致 發(fā)射顯示裝置，其特征在于，上述發(fā)射板與陽(yáng)極板之間的空間保持較10—3Pa更 接近真空的高真空，上述陽(yáng)極板具有作為正極的透明電極和熒光體，通過(guò)外部 電源向上述電子發(fā)射體與上述正極之間施加電壓，使電子從上述電子發(fā)射體發(fā) 射，通過(guò)上述被發(fā)射的電子使熒光體發(fā)光，上述發(fā)射板具有權(quán)利要求l或2所 述的電子發(fā)射體。
本發(fā)明還提供了冷陰極熒光管，它是將發(fā)射板與陽(yáng)極板對(duì)向設(shè)置的冷陰極 熒光管，其特征在于，上述發(fā)射板與陽(yáng)極板之間的空間保持較10，a更接近真 空的高真空，上述陽(yáng)極板具有作為正極的透明電極和熒光體，通過(guò)外部電源向 上述電子發(fā)射體與上述正極之間施加電壓，使電子從上述電子發(fā)射體發(fā)射，通 過(guò)上述被發(fā)射的電子使熒光體發(fā)光，上述發(fā)射板具有上述電子發(fā)射體。
本發(fā)明還提供了平面型照明裝置，它是將發(fā)射板與陽(yáng)極板對(duì)向設(shè)置的平面 型照明裝置，其特征在于，上述發(fā)射板與陽(yáng)極板之間的空間保持較10—3Pa更接 近真空的高真空，上述陽(yáng)極板具有作為正極的透明電極和熒光體，通過(guò)外部電 源向上述電子發(fā)射體與上述正極之間施加電壓，使電子從上述電子發(fā)射體發(fā) 射，通過(guò)上述被發(fā)射的電子使熒光體發(fā)光，上述發(fā)射板具有上述電子發(fā)射體。
另外，本發(fā)明提供了電子發(fā)射體用導(dǎo)電性鈣鋁石型化合物粉末，其特征在 于，12Ca0 7A120:,或12Sr0 7Al20:i的化學(xué)式所示的鈣鋁石型化合物的任一種 的含量為50摩爾％以上，且最大粒徑為100um以下。
此時(shí)，優(yōu)選為具有上述導(dǎo)電性鈣鋁石型化合物粉末的90%以上的粒子的粒 徑為0. 1 50um的粒度分布的電子發(fā)射體用導(dǎo)電性鈣鋁石型化合物粉末。上 述導(dǎo)電性鈣鋁石型化合物粉末是對(duì)將其前體熱處理形成的導(dǎo)電性鈣鋁石型化 合物施加粉碎而粉體化的粉末，上述前體優(yōu)選為以相對(duì)于該前體含有的Ca、 Sr 和Al的總原子數(shù)的碳原子數(shù)之比為0.2 11.5%的比例含有碳的含碳前體。另 外，上述粉碎優(yōu)選經(jīng)不使用水的機(jī)械粉碎方法來(lái)進(jìn)行。
通過(guò)本發(fā)明，可以得到容易制造且可以在低驅(qū)動(dòng)電壓下使電子發(fā)射的電子
發(fā)射材料。使用該電子發(fā)射材料，可以得到容易制造、且低施加電壓可以使電 子發(fā)射、同時(shí)對(duì)相同的施加電壓可以得到強(qiáng)發(fā)射電流的電子發(fā)射體。還可以實(shí) 現(xiàn)制造容易、可以低電壓驅(qū)動(dòng)的場(chǎng)致發(fā)射顯示裝置以及冷陰極熒光管、平面型 照明裝置。


圖1本發(fā)明的2極型微電子源的截面示意圖。
圖2本發(fā)明的3極型微電子源的截面示意圖。圖3本發(fā)明的平面型3極型微電子源的截面示意圖。圖4以往技術(shù)的2極型微電子源的截面示意圖。圖5以往技術(shù)的3極型微電子源的截面示意圖。圖6以往技術(shù)的平面型3極型微電子源的截面示意圖。圖7本發(fā)明的場(chǎng)致發(fā)射顯示裝置的截面示意圖。圖8本發(fā)明的冷陰極熒光管的截面示意圖。圖9本發(fā)明的平面型照明裝置的截面示意圖。
圖10實(shí)施例的例2和例3的電子發(fā)射體對(duì)施加電壓的發(fā)射電流的特性 的示圖。
符號(hào)說(shuō)明
1:以往技術(shù)的2極結(jié)構(gòu)的微電子源
2:電子發(fā)射體
3、 4:基板
3a:正極、4a:負(fù)極
5:引出極
6:以往技術(shù)的3極型微電子源
7:以往技術(shù)的平面型3極型微電子源
8:本發(fā)明的2極型微電子源
9、 15、 23:本發(fā)明的微電子源(電子發(fā)射體)
10:本發(fā)明的3極型微電子源
11:本發(fā)明的平面型3極型微電子源
12、 16、 24:導(dǎo)電性粘合劑層
13、 21:玻璃基板
14:作為負(fù)極的透明電極
20:作為正極的透明電極
17:引出極
18:絕緣體層
19、28:熒光體層
22:負(fù)極
25:金屬網(wǎng)狀正極
26:玻璃管
27:由水銀蒸氣和稀有氣體構(gòu)成的氣氛
29:網(wǎng)狀引出極
30:陽(yáng)極板
40:發(fā)射板
50:隔離物
具體實(shí)施例方式
導(dǎo)電性鈣鋁石型化合物的功函數(shù)小，但存在為了使電子發(fā)射而需要施加高 電壓的課題。通過(guò)研究，結(jié)果本申請(qǐng)發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，如果將導(dǎo)電性鈣鋁石型化合 物粉末化，粉末的粒子顯示出多角的復(fù)雜形狀，與相同最大粒徑的球體比較， 顯示出非常大的場(chǎng)增強(qiáng)因子日。并且觀測(cè)到以往預(yù)想不到的現(xiàn)象，即，通過(guò)使 該粉末以表面露出的狀態(tài)固定在電極上形成電子發(fā)射體，向與對(duì)向配置的陽(yáng)極 之間施加電壓，可在低驅(qū)動(dòng)電壓下電子發(fā)射以及得到強(qiáng)發(fā)射電流，于是完成了 本發(fā)明。
用圖1 3的截面示意圖說(shuō)明使用了本發(fā)明的電子發(fā)射體的微電子源。圖1 是使用了本發(fā)明的電子發(fā)射體9的2極結(jié)構(gòu)的微電子源8的截面示意圖，將具 有電子發(fā)射體9的發(fā)射板40與具有形成于基板3上的正極3a的陽(yáng)極板30對(duì) 向配置。發(fā)射板40中，通過(guò)導(dǎo)電性粘合劑層12將本發(fā)明的電子發(fā)射體9以表 面露出的狀態(tài)固定在形成于基板4表面的負(fù)極4a上，電子發(fā)射體與正極之間 的空間為10 3Pa以下的真空度。
使用了本發(fā)明的電子發(fā)射體的微電子源除了該2極結(jié)構(gòu)之外，還可以是圖 2所示的3極結(jié)構(gòu)(3極型微電子源10)、圖3中截面示意圖所示的平面結(jié)構(gòu) (平面型微電子源ll)。圖2所示的3極型微電子源10除了 2極型微電子源
的結(jié)構(gòu)還具有引出極5，由此還可以向電子發(fā)射體施加高電場(chǎng)。圖3的平面型 微電子源11的特征在于，通過(guò)以現(xiàn)行的成膜技術(shù)為主體的制造法，可以形成 微電子源。
<導(dǎo)電性鈣鋁石型化合物粉末的制備>
本發(fā)明的電子發(fā)射體由12Ca0 7A1A或12Sr0 7A1203的化學(xué)式所示的鈣 鋁石型化合物的任一種的含量為50摩爾％以上、且最大粒徑為100um以下的 導(dǎo)電性鈣鋁石型化合物粉末形成。該導(dǎo)電性鈣鋁石型化合物粉末如果不是 12Ca0 7A1A或12Sr0 7A120:,的化學(xué)式所示的鈣鋁石型化合物的任一種的含 量為50摩爾％以上的導(dǎo)電性鈣鋁石型化合物粉末，則對(duì)電子發(fā)射沒(méi)有幫助的 粒子的比例增多，不能得到所希望的電流。為了使充分量的導(dǎo)電性鈣鋁石型化 合物存在于露出的粉末表面，產(chǎn)生充分的電子發(fā)射和與負(fù)極的導(dǎo)通，優(yōu)選在70 摩爾％以上，為了通過(guò)電子發(fā)射得到更加充分大的電流特別優(yōu)選在90摩爾％ 以上。
另外，導(dǎo)電性鈣鋁石型化合物粉末的最大粒徑為100 u m以下，優(yōu)選為50 u m 以下，更加優(yōu)選為30ym以下。最大粒徑如果大于100um，則有可能不能實(shí)現(xiàn) 發(fā)射體的小型化。
該導(dǎo)電性鈣鋁石型化合物粉末的導(dǎo)電率優(yōu)選在0. 1S/cm以上。導(dǎo)電率如 果低則功函數(shù)上升，電子發(fā)射所需要的電壓升高，同時(shí)使電子發(fā)射時(shí)產(chǎn)生過(guò)剩 的焦耳熱，可能會(huì)引起吸附氣體的釋放、發(fā)射體的劣化。
對(duì)所述具有高導(dǎo)電性的導(dǎo)電性鈣鋁石型化合物粉末的制造法沒(méi)有特別的 限定，例如對(duì)含有碳原子的含碳前體進(jìn)行熱處理而形成導(dǎo)電性鈣鋁石型化合 物，再將其粉碎的制造方法。此時(shí)，上述含碳前體優(yōu)選具有以下組成，以氧化 物換算，CaO或SrO與AL03的摩爾比為11. 8: 7.2 12.2: 6.8， CaO、 SrO和 A1A的合計(jì)相對(duì)于上述含碳前體為50摩爾％以上。如果具有該組成，通過(guò)上 述的熱處理，可以生成導(dǎo)電'性良好的鈣鋁石型化合物的結(jié)晶。
含碳前體中優(yōu)選以碳原子數(shù)相對(duì)于所含有的Ca、 Sr和Al的合計(jì)原子數(shù)為 0.2 11.5%的比例含有碳原子。通過(guò)具有該組成，經(jīng)工業(yè)容易實(shí)現(xiàn)的氣氛中 的熱處理，可以得到具有良好導(dǎo)電性的導(dǎo)電性鈣鋁石型化合物粉末。S卩，上述 熱處理優(yōu)選為在氧分壓為10Pa以下的低氧氣氛中將含碳前體加熱至900 147(TC，并保持，接著以規(guī)定的冷卻速度冷卻的熱處理。通過(guò)該熱處理，將上 述含碳前體結(jié)晶化，還原，形成導(dǎo)電性鈣鋁石型化合物。使用工業(yè)上能夠得到
的高純度氣體可以容易地實(shí)現(xiàn)氧分壓lOPa以下的氣氛。另外，上述熱處理溫
度中，由于上述含碳前體與導(dǎo)電性鈣鋁石型化合物不熔融，因此可以用簡(jiǎn)單的 裝置進(jìn)行熱處理。
該含碳前體優(yōu)選如下制得，將按照能夠得到CaO、 Sr0、八1203和碳原子的希 望組成來(lái)調(diào)合混合而得的原料，在氧分壓為10Pa以下的低氧氣氛中熔融制得。 Ca0、 Sr0、 A1203的原料不限于氧化物，也可以適當(dāng)采用碳氧化物、氫氧化物等。 上述原料中混合的碳原子的量?jī)?yōu)選調(diào)整成在熔融制得的含碳前體中所含有的 碳原子的量為所希望的值。作為原料中混合的碳原子，優(yōu)選使用無(wú)定形碳、石 墨、金剛石等的粉末，也可以使用乙炔化物、具有共價(jià)性或離子性的金屬碳化 物、或者碳?xì)浠衔铩；蛘咭部梢栽谌廴谥惺褂锰既萜?，在氧分壓?0—'5pa以 下的氣氛熔融，通過(guò)與容器反應(yīng)使碳原子溶入至熔融液中。熔融時(shí)的氧分壓如 果超過(guò)10Pa，則所得含碳前體中的碳含量有可能變化。上述熔融溫度超過(guò) 1470°C，優(yōu)選在1550。C以上。
上述熱處理優(yōu)選對(duì)將上述的含有碳原子的前體粗粉碎成最大粒徑優(yōu)選為 1 100um的粒狀的粒狀前體來(lái)進(jìn)行，這樣由于表面積增加，還原反應(yīng)易順利 進(jìn)行，易在低熱處理溫度下得到高導(dǎo)電率。為了容易得到高導(dǎo)電率，最大粒徑 優(yōu)選在100tim以下。另外，最大粒徑如果在lum以下則粒子可能凝集。這樣 形成的導(dǎo)電性鈣鋁石化合物中，12CaO 7AL03或12Sr0 7A120:J的化學(xué)式所示 的鈣鋁石型化合物的至少一部分包含[Caai280Mr + 4e—或[SrwAl280M]"4e—表示 的導(dǎo)電性鈣鋁石型化合物的任一種。
如果將這樣形成的導(dǎo)電性鈣鋁石型化合物粉碎，則容易以類(lèi)似玻璃的貝殼 狀或平滑的斷面破裂，這樣，由原材料表面與斷面形成銳利角度，得到容易使 電子發(fā)射的形狀的粉末。因此，如果將上述工序所得的導(dǎo)電性鈣鋁石型化合物 粉碎成所希望的粒徑分布，則可以得到電子發(fā)射特性?xún)?yōu)良的電子發(fā)射體用導(dǎo)電 性鈣鋁石型化合物粉末，因此優(yōu)選。上述粉碎優(yōu)選得到具有銳利的角的粉末， 同時(shí)粉末的角不變圓。因此，優(yōu)選對(duì)上述工序中所得的導(dǎo)電性鈣鋁石型化合物 使用金屬、陶瓷等的錘、輥或珠等對(duì)材料施加壓縮、剪斷和摩擦力的機(jī)械粉碎 的方法。作為進(jìn)行該粉碎的粉碎裝置可例舉如搗碎機(jī)、輥磨機(jī)、球磨機(jī)、振動(dòng) 式磨機(jī)、行星式磨機(jī)、噴射式粉碎機(jī)等。此時(shí)更優(yōu)選采用不使用水的機(jī)械粉碎 的制造方法。不使用水時(shí)可以使用有機(jī)溶劑，例如異丙醇、甲苯。上述的粉碎 方法中，在氣流中巻入粒子，通過(guò)粒子之間的碰撞使之粉碎的噴射式粉碎機(jī)也
不使用水，而且混入的雜質(zhì)少，因此特別優(yōu)選。噴射式粉碎機(jī)時(shí)，例如通過(guò)流 量100L/分鐘的空氣將粒徑lmm以下的粒子運(yùn)送至粉碎室，可以得到所希望的 粉末。根據(jù)需要再用噴射式粉碎機(jī)進(jìn)行一次粉碎，可以得到更加微細(xì)的粒子。
進(jìn)行上述粉碎使所得到的導(dǎo)電性鈣鋁石型化合物粉末的最大粒徑為 100ym以下。最大粒徑如果大于100pm，則使用了本發(fā)明的電子發(fā)射體的微 電子源難以小型化，因此不優(yōu)選。優(yōu)選使用利用例如篩網(wǎng)、離心力或沉降速度 的氣流分級(jí)機(jī)或液體分級(jí)機(jī)進(jìn)行分級(jí)，除去粒徑在100um以上的粒子。另外， 優(yōu)選進(jìn)行上述粉碎使之具有90%以上的粒子的粒徑優(yōu)選為0. 1 50um、特別 優(yōu)選為0. 2 20ii m的粒度分布。如果粒徑不到0. In m的粒子的含量在10%以 上，則粒子之間凝集電子發(fā)射體用導(dǎo)電性鈣鋁石型化合物粉末將難以制造，另 外，作為電子發(fā)射體固定在負(fù)極時(shí)，有可能不能充分得到場(chǎng)增強(qiáng)效果。粒徑超 過(guò)50um的粒子的含量如果在10%以上，則由于微電子源的每單位面積中可以 配置的電子發(fā)射體的數(shù)量減少，因此發(fā)射電流密度降低，有可能得不到必要的 亮度。
特別是用于FED時(shí)，為了在希望的領(lǐng)域中生產(chǎn)性良好地形成電子發(fā)射體， ,電性鈣鋁石型化合物粉末的最大粒徑優(yōu)選在5um以下。此時(shí)，優(yōu)選粒子的 90%以上的粒徑在0.2 4tim。為了高效地使電子發(fā)射，優(yōu)選將成為電子發(fā)射 體的導(dǎo)電性鈣鋁石型化合物粉末的粉末表面充分露出，如果不到0. 2ixm的粒 子的含量在10%以上，則導(dǎo)電性鈣鋁石型化合物粉末的表面有可能沒(méi)有充分露 出。如果超過(guò)4um的粒子含量在10%以上，則可以在微電子源中配置的導(dǎo)電 性鈣鋁石型化合物粉末的粒子數(shù)減少，有可能不能得到充分量的電子發(fā)射。
另外，當(dāng)用于冷陰極熒光管和平面型照明裝置時(shí)，如果導(dǎo)電性鈣鋁石型化 合物粉末的最大粒徑在20um以下，則容易得到高亮度，因此優(yōu)選。此時(shí)，優(yōu) 選為粒子的90%以上的粒徑在0. 2 20u ra。如果不到0. 2 u m的粒子的含量在 10%以上，則制造電子發(fā)射體時(shí)，導(dǎo)電性鈣鋁石型化合物粉末的表面有可能沒(méi) 有充分露出。如果超過(guò)20wm的粒子的含量在10%以上，則每單位面積的導(dǎo)電 性鈣鋁石型化合物粉末的粒子數(shù)減少，有可能不能得到充分量的電子發(fā)射。
<微電子源>
這樣而得的導(dǎo)電性鈣鋁石型化合物粉末的電子發(fā)射特性?xún)?yōu)良，如果作為電 子發(fā)射體使用，則可以在低施加電壓下使電子發(fā)射，另外可以得到強(qiáng)大的電子 發(fā)射電流。使用了該導(dǎo)電性鈣鋁石型化合物粉末的電子發(fā)射體與將鉬等金屬或
碳精細(xì)加工、使用了納米碳管類(lèi)的納米水平的微細(xì)結(jié)構(gòu)物的以往技術(shù)的電子發(fā) 射體相比，可以容易且低成本地制造。
將該導(dǎo)電性鈣鋁石型化合物粉末作為電子發(fā)射體使用的微電子源設(shè)置有 具有電子發(fā)射體的發(fā)射板和陽(yáng)極板，可使用附有透明電極的玻璃基板如下制 得。當(dāng)然，也可以使用其它制造方法，或改變結(jié)構(gòu)，不限于以下的說(shuō)明。
發(fā)射板40優(yōu)選使用在玻璃基板(圖1 3的符號(hào)4)形成有作為負(fù)極(圖 1 3的符號(hào)4a)使用的透明電極的附有透明電極的玻璃基板來(lái)形成。作為透 明電極4a，除了通過(guò)濺射被覆的IT0 (摻有氧化錫的氧化姻)之外，也優(yōu)選采 用摻有A1、 Ga等的氧化鋅，摻有Sb、 F等的氧化錫，或者Ag、 Au、 Cu等的極 薄的金屬膜。成為電子發(fā)射體9的導(dǎo)電性鈣鋁石型化合物粉末必須露出粒子表 面。因此優(yōu)選如下形成，在透明電極14上涂布粘合劑層12，在其上散布成為 電子發(fā)射體9的導(dǎo)電性鈣鋁石型化合物粉末，并固定，或者涂布大量地分散有 導(dǎo)電性鈣鋁石型化合物粉末的粘合劑并使其在涂布時(shí)露出表面。作為粘合劑的 的涂布方法，可例舉如絲網(wǎng)印刷、噴墨印刷、旋涂。
作為該粘合劑，只要是可以在透明電極上涂布、可以將導(dǎo)電性鈣鋁石型化 合物粉末保持在透明電極上，就可以使用各種粘合劑，優(yōu)選為具有導(dǎo)電性的粘 合劑。另外，優(yōu)選在粘合層形成后真空中的氣體釋放量少的粘合劑。氣體釋放 量如果多，則使電子發(fā)射體周?chē)臻g的真空度惡化，誘發(fā)電弧放電，有可能使 電子發(fā)射體和周邊損傷。
在上述說(shuō)明中，作為用于固定導(dǎo)電性鈣鋁石型化合物粉末作為電子發(fā)射體 的基體，可以使用附有透明電極的玻璃基板，可以采用的基體不限于此。當(dāng)將 本發(fā)明的電子發(fā)射體用于發(fā)光元件，不從電子發(fā)射體的基體取出光時(shí)，也可以 使用由金屬、陶瓷等不透明的材料形成的附有電極的基體。
陽(yáng)極板30優(yōu)選使用在玻璃基板(圖1 3的符號(hào)3)形成有作為正極(圖 1 3的符號(hào)3a)使用的透明電極的附有透明電極的玻璃基板來(lái)形成。作為透 明電極，可以使用與用于發(fā)射板的透明電極同樣的透明電極。
本發(fā)明的微電子源中，將發(fā)射板4 0與陽(yáng)極板3 0以規(guī)定間隔以電極面對(duì)向 配置，電子發(fā)射體9與正極3a之間的空間保持在10—3 l(T5Pa的高真空。
本發(fā)明的2極結(jié)構(gòu)的微電子源，發(fā)射板40與陽(yáng)極板30的間隔為3 20u ra， 通過(guò)向負(fù)極4a與正極3a之間施加高電壓，使電子發(fā)射體9發(fā)射電子。施加電 壓通常為數(shù)100V、正極方為高電位。本發(fā)明的3極結(jié)構(gòu)的微電子源中，具有發(fā)
射板40、陽(yáng)極板30、引出極5這3個(gè)電極。電子發(fā)射體9與引出極5之間的 間隔為3 20um，通常施加10 100V (正極方為高電位)的電壓使電子發(fā)射。 引出極5與正極3a之間的間隔為0. 5 4mm，通常施加數(shù)kV(正極方為高電位) 的高電壓，將從電子發(fā)射體9發(fā)射的電子加速，使之入射至正極。
此時(shí)，如果在正極3a上配設(shè)由熒光體形成的熒光體層，則可以被上述發(fā) 射電子激勵(lì)進(jìn)行發(fā)光。另外也優(yōu)選，將電子發(fā)射體9與正極3a之間的空間形 成例如壓力10—' 10—:iPa的水銀蒸氣與稀有氣體的混合氣體氣氛，由上述發(fā)射 電子激勵(lì)水銀原子使之發(fā)出紫外線，通過(guò)該紫外線使熒光體層28激勵(lì)從而發(fā) 光。
不取出發(fā)出的光側(cè)的基板和電極沒(méi)有必要是透明的，因此沒(méi)有必要一定使 用玻璃、透明電極，也可以使用其它基板、電極。 <FED>
下面，使用圖7說(shuō)明使用了本發(fā)明的導(dǎo)電性鈣鋁石型化合物粉末和電子發(fā) 射體的場(chǎng)致發(fā)射顯示裝置(FED)，所述FED不限于以下說(shuō)明。
圖7所示結(jié)構(gòu)的FED是具有引出極17的3極結(jié)構(gòu)，設(shè)置有發(fā)射板，以及 具有正極2 0和形成于正極上的熒光體層19的陽(yáng)極板，所述發(fā)射板形成有山導(dǎo) 電性鈣鋁石型化合物粉末構(gòu)成的電子發(fā)射體15和引出極17。在發(fā)射板上，將 與電子發(fā)射體15連接的透明電極14和引出極17圖案化，并周期性地配置多 個(gè)，可以從外部向它們獨(dú)立地施加電壓。
使用外部電源向本結(jié)構(gòu)的FED的各個(gè)電極施加所希望的高電壓，通過(guò)向由 導(dǎo)電性鈣鋁石型化合物粉末形成的透明電極14和引出極之間所施加的高電壓 (通常為10 100V，正極方為高電位)，使從電子發(fā)射體15的表面發(fā)射電子， 通過(guò)引出極17的開(kāi)口部的電子被施加于引出極17和正極20之間的高電壓(通 常為數(shù)kV、正極方為高電位)加速，入射至熒光體層19，激勵(lì)熒光體使之發(fā) 光。由于在發(fā)射板上形成的多個(gè)微電子源如上所述分別可以從外部獨(dú)立地施加 電壓，因此可以驅(qū)動(dòng)各像素形成所希望的顯示。
作為形成發(fā)射板用的基板，優(yōu)選使用形成有透明電極14的玻璃基板13。 在透明電極14的表面涂布導(dǎo)電性粘合劑形成導(dǎo)電性粘合劑層16，再在其上散 布導(dǎo)電性鈣鋁石型化合物粉末，接著使導(dǎo)電性粘合劑固化從而形成電子發(fā)射體 15。通過(guò)這樣的構(gòu)成，形成電子發(fā)射體15的導(dǎo)電性鈣鋁石型化合物粉末的粉 末表面露出并被固定在基板表面，通過(guò)導(dǎo)電性粘合劑層16與玻璃基板13上的
透明電極14電連接。
在透明電極14上形成絕緣體層18，在該絕緣體層18上層疊導(dǎo)電層而形成 引出極17。作為絕緣體層18，可例如形成所希望圖案的厚度1 20nm的由二 氧化硅、聚酰亞胺形成的層。該絕緣體層是通過(guò)在形成上述的由絕緣體構(gòu)成的 層時(shí)或形成之后實(shí)施圖案化而成為所希望的圖案。引出極17是在絕緣體層18 上層疊形成，與絕緣體層同樣在形成時(shí)或形成后形成所希望的圖案。作為引出 極17可例舉如由濺射成膜的圖案化了的Al、 Cr等金屬膜，將含有銀、銅等金 屬微粒的糊料絲網(wǎng)印刷而得的布線圖案等。對(duì)于厚度，可以導(dǎo)通即可，沒(méi)有特 別的限定，優(yōu)選為0. 1 5wm。
相鄰的引出極17之間的開(kāi)口寬只要比1像素的寬度小即可，通常為5 100yra，優(yōu)選為10 20um。如果不到5ym，則由于需要高精細(xì)的圖案化，因 此成本增大不優(yōu)選。如果超過(guò)100um，則在開(kāi)口中心部電場(chǎng)變?nèi)?，電子發(fā)射有 可能不充分。為了在像素內(nèi)以更加均一的亮度顯示，優(yōu)選在20ixm以下。由于 可以得到充分的亮度并容易制造，因此優(yōu)選在lOiim以上。
陽(yáng)極板是在附有透明電極的玻璃基板的透明電極20上層疊熒光體層19而 形成，透明電極20作為正極使用。為了防止靜電，也可以在熒光體層19的表 面形成A1等的薄金屬膜等。
使陽(yáng)極板與發(fā)射板的各自基板的形成電極的面對(duì)向，取出向正極、圖案化 了的各負(fù)極以及引出極供電的端子(圖中未示)，在周?chē)┘诱婵彰芊庑纬蓪?疊一體化，使內(nèi)部保持10—:i 10—5Pa的高真空將其密封。
電子發(fā)射體9與引出極5之間的間隔優(yōu)選為3 20iim。如果不到3 u m貝lj 難以制造，或者有可能不能確保絕緣性。如果超過(guò)20um，則電子發(fā)射所需要 的電壓升高，需要昂貴的驅(qū)動(dòng)電路，或有可能難以驅(qū)動(dòng)。
引出極5與正極3a之間的間隔優(yōu)選為0.5 4mm。如果不到0. 5ram，則有 可能誘發(fā)兩板之間的電弧放電，如果超過(guò)4ram，則發(fā)射的電子的會(huì)聚性下降， 有可能導(dǎo)致顯示品質(zhì)的下降。
使用本發(fā)明的電子發(fā)射體，可以容易且低成本地制造FED裝置。 <冷陰極熒光管〉
下面，使用圖8來(lái)說(shuō)明使用了本發(fā)明的導(dǎo)電性鈣鋁石型化合物粉末和電子 發(fā)射體的冷陰極熒光管，本發(fā)明的冷陰極熒光管不限于以下說(shuō)明。圖8的冷陰 極熒光管在內(nèi)面涂布有熒光體層28的圓筒形的玻璃管26中，設(shè)置有2對(duì)具有
負(fù)極22和正極25的2極結(jié)構(gòu)的電子源。冷陰極管內(nèi)部抽真空成為高真空之后， 封入壓力10—' 10—3Pa的水銀蒸氣與稀有氣體的混合氣體進(jìn)行密封。具有導(dǎo)電 性鈣鋁石型化合物粉末的電子發(fā)射體23通過(guò)導(dǎo)電性粘合劑層24以粒子表面露 出的狀態(tài)被固定在負(fù)極22的表面，正極25由方格狀的金屬網(wǎng)狀電極形成。將 負(fù)極22與正極25接近對(duì)向配置，可以從外部獨(dú)立施加電壓。
向正極25和負(fù)極22之間施加高電壓(通常為數(shù)IOOV、正極方為高電位)， 則從由導(dǎo)電性鈣鋁石型化合物粉末形成的電子發(fā)射體23的表面發(fā)射電子。被 發(fā)射的電子的一部分被正極25捕獲，沒(méi)有被捕獲而通過(guò)金屬網(wǎng)電極的電子激 勵(lì)氣氛氣體27中的水銀原子，使之產(chǎn)生紫外線，該紫外線激勵(lì)熒光體層28使 之發(fā)光。通過(guò)本方法，可以容易且低成本地制造能低電壓驅(qū)動(dòng)、產(chǎn)生強(qiáng)的電子 發(fā)射電流的電子發(fā)射體，因此可以生產(chǎn)性良好且低成本地制造冷陰極熒光管。
<平面型照明裝置〉
下面，使用圖9來(lái)說(shuō)明使用了本發(fā)明的導(dǎo)電性鈣鋁石型化合物粉末和電子 發(fā)射體的平面型照明裝置，本發(fā)明的平面型照明裝置不限于以下說(shuō)明。圖9的 結(jié)構(gòu)的平面型照明裝置使用將分別使用附有透明電極的玻璃基板制得的陽(yáng)極 板和發(fā)射板對(duì)向配置，具有網(wǎng)狀的引出極29的3極結(jié)構(gòu)的微電子源。
發(fā)射板的結(jié)構(gòu)為，通過(guò)導(dǎo)電性粘合劑層16將上述由導(dǎo)電性鈣鋁石型化合 物粉末形成的電子發(fā)射體15以使粉末的表面露出的狀態(tài)，固定在作為負(fù)極使 用的透明電極14上。陽(yáng)極板是在作為正極使用的透明電極20上層疊熒光體層 19而制得。熒光體層19例如由涂布含有熒光體的感光性漿料而形成，根據(jù)需 要在形成之后，通過(guò)光刻法形成圖案。作為熒光體例如可使用ZnO: Zn。為了 防止靜電，也可以在熒光體層19的表面形成A1膜等薄導(dǎo)電膜。網(wǎng)狀的引出極 29可以?xún)?yōu)選使用不銹鋼、鋁、鈮等金屬形成的編織金屬線而得的金屬網(wǎng)、多孔 金屬板等。厚度優(yōu)選為20 300 ym。網(wǎng)的開(kāi)口部通常優(yōu)選為20 100um、開(kāi) 口率(開(kāi)口面積/整個(gè)面積)優(yōu)選為20 70 % 。作為網(wǎng)狀的引出極的一個(gè)示例， 可例如由線徑100ym的不銹鋼線織成的150nm見(jiàn)方方格狀的不銹鋼 網(wǎng)。
網(wǎng)狀的引出極29與電子發(fā)射體15和正極20電絕緣，并且保持規(guī)定的距 離。對(duì)于網(wǎng)狀的引出極29與發(fā)射板，引出極的網(wǎng)面與電子發(fā)射體的頂端之間 的間隔優(yōu)選為20 500 tim。為了形成所定的電極間隔且防止兩電極接觸造成短 路，優(yōu)選在發(fā)射板的周邊部設(shè)置絕緣性的隔離物50，或者使由絕緣體形成的球 狀的隔離物(圖中未示)分散配置在整個(gè)兩電極之間。作為由絕緣體形成的球
狀的隔離物，可例舉將例如直徑50 n m的二氧化硅球以每lmm2電極1個(gè)的比例 配置使用，另外，如果靠著網(wǎng)狀的引出極29的電子發(fā)射體側(cè)配置，則可以將 引出極造成的遮蔽極小化，因此更加優(yōu)選。另外，對(duì)于網(wǎng)狀的引出極29和陽(yáng) 極板，引出極的網(wǎng)面與熒光體層的表面之間的距離優(yōu)選為0.5 4mm。
使陽(yáng)極板與發(fā)射板的各自的電極形成面對(duì)向，在周邊施加真空密封將其層 疊一體化，將內(nèi)部抽真空成10—3 10—5Pa的高真空狀態(tài)之后密封。
本結(jié)構(gòu)的平面型照明裝置為，通過(guò)由外部電源(圖中未示)對(duì)正極20、作 為負(fù)極的透明電極14、引出極29施加電壓，從由導(dǎo)電性鈣鋁石型化合物粉末 形成的電子發(fā)射體15的表面發(fā)射的電子經(jīng)施加于網(wǎng)狀的引出極29與正極20 之間的電壓(通常為數(shù)kV、正極方為高電位)加速，被入射至正極20上的熒 光體層19中，激勵(lì)熒光體使之發(fā)光。作為施加在引出極-負(fù)極間、引出極-正 極間的電壓，分別例如為70V、 2kV。圖9中負(fù)極、正極均為整面形成，也可以 根據(jù)需要形成圖案。如果形成圖案，則可以將電子發(fā)射體分割進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，提高 了照明的自由度，因此優(yōu)選。
通過(guò)使用本發(fā)明的電子發(fā)射體，制造變得容易，制造成本還有望下降。
實(shí)施例
以下，通過(guò)實(shí)施例詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明，本發(fā)明不限于以下的實(shí)施例。例1、 例2、例5和例6為實(shí)施例，例3、例4為比較例。 例1
首先，按照常規(guī)方法，對(duì)以氧化物換算計(jì)CaO 61.0摩爾％、 Al20:i 35.3 摩爾％、 Si02 3. 7摩爾％的組成的玻璃原料，添加相對(duì)于該玻璃原料中的Ca、 Al、 Si的合計(jì)原子數(shù)的原子數(shù)之比為0.8%的炭粉，調(diào)制含碳的鋁酸鈣玻璃原 料。接著，在165(TC熔融，進(jìn)行玻璃化，制得塊狀(bulk)的含碳鋁酸鈣玻璃。 對(duì)所得的玻璃經(jīng)拉曼光譜分析，結(jié)果可知在玻璃中以C,離子的狀態(tài)含有碳。 另外，通過(guò)2次離子分析法和燃燒分析法確認(rèn)，所得玻璃中含有的碳原子的原 子數(shù)與該玻璃中的Ca、 Al、 Si的合計(jì)原子數(shù)之比為0. 5%。
將該含碳鋁酸鈣玻璃粗粉碎形成最大粒徑為100 um，在1300。C的氮?dú)夥?中保持3小時(shí)進(jìn)行熱處理，得到導(dǎo)電性鈣鋁石型化合物。不使用水將所得的導(dǎo) 電性鈣鋁石型化合物用氧化鋁乳缽粉碎，得到最大粒徑為100y m、 90%以上的 粉末的粒徑為0. 1 50y m的粒度分布的導(dǎo)電性鈣鋁石型化合物粉末。
例2
使用例1的導(dǎo)電性鈣鋁石型化合物粉末，制造圖1所示結(jié)構(gòu)的2極結(jié)構(gòu)的
微電子源8。準(zhǔn)備在一面形成有由IT0構(gòu)成的透明電極的附有透明電極的玻璃 基板4，在透明電極4a上涂布導(dǎo)電性糊料(藤倉(cāng)化成公司制卜'一夕 < 卜)，在 涂布的導(dǎo)電性糊料上散布該粉末。接著，將該基板在真空容器中抽真空至 5X10—4pa或較5X10—4Pa更接近真空的真空程度，使溶劑充分揮發(fā)使導(dǎo)電性糊 料固化得到本例的發(fā)射板10。通過(guò)以上的工序，利用由固化的導(dǎo)電性糊料形成 的導(dǎo)電性粘合劑層12，使由導(dǎo)電性鈣鋁石型化合物粉末形成的電子發(fā)射體9以 露出表面的狀態(tài)固定在負(fù)極4a上。
再準(zhǔn)備1塊同樣的附有透明電極的玻璃基板作為陽(yáng)極板3使用，使發(fā)射板 與陽(yáng)極板對(duì)向配置。此時(shí)，在真空容器(圖中未示)內(nèi)設(shè)置發(fā)射板與陽(yáng)極板之 間的間隔，使電子發(fā)射體9的上端與陽(yáng)極板表面的正極(圖中未示)的表面之 間的距離保持O. 3mm，抽真空至5X10—卞a以下。對(duì)這樣形成的2極型微電子源 使用外部電源，將負(fù)極接地，向正極施加正電壓，測(cè)定兩極間流通的電流。
例3
與例l同樣操作，制造塊狀的含碳鋁酸鈣玻璃，將制得的塊狀玻璃放入至 碳坩鍋中，在130(TC的氮?dú)夥罩斜３?小時(shí)進(jìn)行熱處理之后，爐內(nèi)放冷得到塊 狀的導(dǎo)電性鈣鋁石型化合物。
將所得的導(dǎo)電性鈣鋁石型化合物粉碎形成錐狀，使用其制造圖4結(jié)構(gòu)的微 電子源1。即，準(zhǔn)備在一面形成由ITO構(gòu)成的透明電極的附有透明電極的玻璃 基板4，在該附有透明電極的玻璃基板4的透明電極上固定錐狀的導(dǎo)電性鈣鋁 石型化合物并使錐狀的頂點(diǎn)在上，以作為本例的電子發(fā)射體2。而后，將發(fā)射 板在真空容器抽真空至5Xl(TPa或較5X10—4Pa更接近真空的真空度，使溶劑 充分揮發(fā)使導(dǎo)電性糊料固化。
與例2同樣操作，準(zhǔn)備陽(yáng)極板，在真空容器中設(shè)置發(fā)射板與陽(yáng)極板，并使 電子發(fā)射體2的頂點(diǎn)與上部的正極之間的距離維持為0. 3rnm，將真空容器內(nèi)抽 真空至5X10—卞a以下制成本例的2極型微電子源。對(duì)于這樣形成的2極型發(fā) 射體，與例2同樣使用外部電源，將負(fù)極接地，在正極施加正電壓，測(cè)定在兩 極間流通的電流。
例4
已知均勻電場(chǎng)中的附有半球的平板的情況時(shí)，即，將l對(duì)平板電極對(duì)向放 置，其中一方的電極表面具有半球體的突起時(shí)，半球狀突起的頂端部的電場(chǎng)是
沒(méi)有半球情況的電場(chǎng)的3倍。計(jì)算當(dāng)半球狀突起的直徑為lOOnm、和與突起頂 端對(duì)向的電極之間的距離為300 "m時(shí)的場(chǎng)增強(qiáng)因子P， P為1X10V1。 例2 4的2極型微電子源的評(píng)價(jià)結(jié)果
對(duì)于將例2的導(dǎo)電性鈣鋁石型化合物粉末、例3的加工成錐狀的導(dǎo)電性鈣 鋁石型化合物塊體塊狀分別作為電子發(fā)射體使用的2極型微電子源，將測(cè)得的 發(fā)射電流隨施加電壓的變化結(jié)果匯總在圖10的圖中。由該圖可知，與使用塊 體的電子發(fā)射體的例3相比較，使用粉末的電子發(fā)射體的例2從低施加電壓開(kāi) 始發(fā)射電子，同時(shí)，對(duì)相同的施加電壓得到強(qiáng)電流。例2與例3中電子發(fā)射體 的材料、電極間距離均相同，因此認(rèn)為該差別是由于場(chǎng)增強(qiáng)因子的不同。即可 知，如果將導(dǎo)電性鈣鋁石型化合物粉末化，可以得到適于作為電子發(fā)射體使用 的大的場(chǎng)增強(qiáng)因子。
如果將例2和例3的結(jié)果用表示電場(chǎng)電子發(fā)射的施加電壓V與發(fā)射電流I 的關(guān)系的上述式(2)來(lái)擬合，則測(cè)定結(jié)果非常一致。例2的擬合結(jié)果示于圖 中的實(shí)線。功函數(shù)為0.6eV，由此時(shí)的擬合參數(shù)求出f3，則例2中的場(chǎng)增強(qiáng)因 子P高達(dá)1X10V。例3中場(chǎng)增強(qiáng)因子P為1.5X10V'。
即，例2的導(dǎo)電性鈣鋁石型化合物粉末得到對(duì)于例3的錐狀的導(dǎo)電性鈣鋁 石型化合物塊體為約70倍、對(duì)例4的半球狀突起為約1000倍的大的場(chǎng)增強(qiáng)因 子13。這樣可知，通過(guò)粉末化，可以得到較預(yù)想更大的電場(chǎng)集中效果。
例5
在該例中，制造使用了本發(fā)明的微電子源的3極型結(jié)構(gòu)的微電子源的FED。 準(zhǔn)備經(jīng)濺射形成有由IT0構(gòu)成的透明電極的厚度2. 8mm的玻璃基板(旭硝子公 司制TO200) 2塊，首先，使用其中的l塊形成發(fā)射板。
通過(guò)光刻法和蝕刻法將透明電極形成條紋狀的圖案。接著，通過(guò)絲網(wǎng)印刷， 將含有與例1同樣制得的導(dǎo)電性鈣鋁石型化合物粉末的銀糊料印刷，在形成圖 案的透明電極上以所希望的圖案發(fā)射體形狀形成厚度10um的圖案。在此使用 的導(dǎo)電性鈣鋁石型化合物粉末的最大粒徑為5um、全部粒子中的90%的粒子 徑為0. 5 2wra。這樣成為電子發(fā)射體15的導(dǎo)電性鈣鋁石型化合物粉末以粉末 的表面露出的狀態(tài)被固定在基板表面上，通過(guò)導(dǎo)電性粘合劑層16，與玻璃基板 上的透明電極14電連接。
將引出極17形成在制造發(fā)射板的玻璃基板上。首先，通過(guò)絲網(wǎng)印刷形成 厚度15yni聚酰亞胺系的感光性樹(shù)脂層，再通過(guò)濺射使膜厚0. 3um的鋁膜層
疊成膜，通過(guò)光刻法和蝕刻法除去不要的部分的鋁膜和聚酰亞胺膜，形成柵極
的開(kāi)口徑為10um的具有希望圖案的絕緣體層18和引出極17。
使用另1塊附有透明電極的玻璃基板來(lái)制造陽(yáng)極板。陽(yáng)極板如下制得，在
玻璃基板21的透明電極20上涂布含有熒光體的感光性漿料之后，反復(fù)進(jìn)行經(jīng) 光刻法的圖案化操作，形成排列著RGB各色的熒光體的所需圖案(圖中未示) 的熒光體層19而得。透明電極20作為正極使用。作為熒光體，紅色用使用 SrTiO:,: Pr、綠色用使用ZnGa04: Mn、藍(lán)色用使用ZnGa(^。為了防止靜電，在 熒光體19的表面形成厚度100nm的鋁膜。
使如此所得的陽(yáng)極板與發(fā)射板的兩基板的電極面對(duì)向并使發(fā)射板上的柵 極上面與陽(yáng)極板的熒光面之間的間隔為3mm，在周邊施加真空密封進(jìn)行層疊。 之后，將內(nèi)部抽真空至l(TPa的高真空狀態(tài)之后密封，得到該例的場(chǎng)致發(fā)射顯 示裝置。
使用外部電源(圖中未示)，在引出極-負(fù)極間、引出極-正極間分別施加 70V、 3kV的電壓，從各像素的電子發(fā)射體15的表面發(fā)射電子。通過(guò)引出極17 的開(kāi)口部的電子被施加于引出極17與正極20之間的電壓加速，入射到熒光體 層19，激勵(lì)與各像素相對(duì)應(yīng)的熒光體使之發(fā)光。
該例的場(chǎng)致發(fā)射顯示裝置中，可以向形成的多個(gè)由導(dǎo)電性鈣鋁石型化合物 粉末形成的本發(fā)明的電子發(fā)射體分別從外部獨(dú)立地施加電壓，因此可以驅(qū)動(dòng)各 像素形成所希望的顯示。
例6
使用圖9來(lái)說(shuō)明使用了本發(fā)明的微電子源的平面型照明裝置的1例。 該例的平面型照明裝置使用具有引出極為網(wǎng)狀的引出極29的3極結(jié)構(gòu)的 微電子源。使用覆有由IT0形成的透明電極的厚度2.8mm的玻璃基板(旭硝子 公司制PD200)作為形成發(fā)射板用的基板。首先，通過(guò)絲網(wǎng)印刷，在作為負(fù)極 使用的透明電極14的表面印刷含有與例1同樣操作制得的導(dǎo)電性鈣鋁石型化 合物粉末的銀糊料，得到厚度10um的圖案。在此使用的導(dǎo)電性鈣鋁石型化合 物粉末的最大粒徑為10um、全部粒子中的90%的粒徑為1 5ym。接著使銀 糊料干燥固化，形成通過(guò)導(dǎo)電性粘合劑層16，將成為電子發(fā)射體15的導(dǎo)電性 鈣鋁石型化合物粉末以粉末的表面露出的狀態(tài)固定在基板表面，與玻璃基板上 的透明電極14電連接的發(fā)射板。
陽(yáng)極板使用與發(fā)射板同樣的附有透明電極的玻璃基板形成，是在作為正極
使用的透明電極20上層疊熒光體層19、防靜電層(圖中未示)而形成。熒光 體材料使用Zn0: Zn。防靜電層為100nm的Al膜。
作為網(wǎng)狀的引出極29使用將線徑100iim的不銹鋼線織成150y m見(jiàn)方的 方格狀的不銹鋼 網(wǎng)。在邊緣設(shè)置絕緣性的隔離物50以使電子發(fā)射體15與網(wǎng) 狀電極不短路，同時(shí)以lram2為l個(gè)的比例配置直徑50nm的二氧化硅球(圖中 未示)，將其與發(fā)射板層疊。接著，使陽(yáng)極板與發(fā)射板的電極形成面對(duì)向，在 板周?chē)┘诱婵彰芊?圖中未示)進(jìn)行層疊一體化，將內(nèi)部抽真空成為1CT3 10—5Pa的高真空狀態(tài)后進(jìn)行密封，制成該例的平面型照明裝置。
對(duì)以上制造的該例的平面型照明裝置使用外部電源(圖中未示)，向作為 負(fù)極的透明電極14與引出極29之間施加70V、向正極20與引出極29之間施 加2kV，從由導(dǎo)電性鈣鋁石型化合物粉末形成的電子發(fā)射體15的表面發(fā)射電子， 通過(guò)網(wǎng)狀引出極29的開(kāi)口部的電子被引出極29-正極20之間的電壓加速，入 射至熒光體層19，激勵(lì)熒光體使之發(fā)光。
產(chǎn)業(yè)上利用的可能性
使用本發(fā)明的電子發(fā)射材料，可以得到制造容易且可以低施加電壓使電子 發(fā)射的電子發(fā)射材料。另外，使用該電子發(fā)射材料，可以容易地制造能夠在低 施加電壓發(fā)射電子、同時(shí)對(duì)相同的施加電壓得到強(qiáng)電流的電子發(fā)射體。另外， 電子發(fā)射體可以小型化。
另外，如果使用本發(fā)明的電子發(fā)射材料和電子發(fā)射體，可以實(shí)現(xiàn)容易制造、 可以低施加電壓驅(qū)動(dòng)的場(chǎng)致發(fā)射顯示裝置、冷陰極熒光管以及平面型照明裝 置。由于該場(chǎng)致發(fā)射顯示裝置、冷陰極熒光管以及平面型照明裝置可以低電壓 驅(qū)動(dòng)，因此容易進(jìn)行驅(qū)動(dòng)電壓接通 斷開(kāi)，適合用于顯示。
另外，在此引用在2005年4月18日提出申請(qǐng)的日本專(zhuān)利申請(qǐng)2005-119723 號(hào)的說(shuō)明書(shū)、權(quán)利要求書(shū)、附圖和摘要的全部?jī)?nèi)容作為本發(fā)明說(shuō)明書(shū)的公開(kāi)內(nèi)容。
權(quán)利要求
1.一種電子發(fā)射體，其特征在于，使12CaO·7Al2O3或12SrO·7Al2O3的化學(xué)式所示的鈣鋁石型化合物的任一種的含量為50摩爾％以上、且最大粒徑為100μm以下的導(dǎo)電性鈣鋁石型化合物粉末的表面露出，固定至基體。
2. 如權(quán)利要求l所述的電子發(fā)射體，其特征在于，通過(guò)粉碎，上述導(dǎo)電性 鈣鋁石型化合物粉末形成90%以上的粒徑為0. 1 50" m的粒度分布。
3. —種場(chǎng)致發(fā)射顯示裝置，它是將發(fā)射板與陽(yáng)極板對(duì)向設(shè)置的場(chǎng)致發(fā)射顯 示裝置，其特征在于，上述發(fā)射板與陽(yáng)極板之間的空間保持較10—3Pa更接近真空的高真空， 上述陽(yáng)極板具有作為正極的透明電極和熒光體，通過(guò)外部電源向上述電子發(fā)射體與上述正極之間施加電壓，使電子從上述 電子發(fā)射體發(fā)射，通過(guò)上述被發(fā)射的電子使熒光體發(fā)光， 上述發(fā)射板具有權(quán)利要求1或2所述的電子發(fā)射體。
4. 一種冷陰極熒光管，它是將發(fā)射板與陽(yáng)極板對(duì)向設(shè)置的冷陰極熒光管， 其特征在于，上述發(fā)射板與陽(yáng)極板之間的空間保持較l(TPa更接近真空的高真空， 上述陽(yáng)極板具有作為正極的透明電極和熒光體，通過(guò)外部電源向上述電子發(fā)射體與上述正極之間施加電壓，使電子從上述 電子發(fā)射體發(fā)射，通過(guò)上述被發(fā)射的電子使熒光體發(fā)光， 上述發(fā)射板具有權(quán)利要求1或2所述的電子發(fā)射體。
5. —種平面型照明裝置，它是將發(fā)射板與陽(yáng)極板對(duì)向設(shè)置的平面型照明裝 置，其特征在于，上述發(fā)射板與陽(yáng)極板之間的空間保持較l(TPa更接近真空的高真空， 上述陽(yáng)極板具有作為正極的透明電極和熒光體，通過(guò)外部電源向上述電子發(fā)射體與上述正極之間施加電壓，使電子從上述 電子發(fā)射體發(fā)射，通過(guò)上述被發(fā)射的電子使熒光體發(fā)光， 上述發(fā)射板具有權(quán)利要求1或2所述的電子發(fā)射體。
6. —種電子發(fā)射體用導(dǎo)電性鈣鋁石型化合物粉末，其特征在于， 12Ca0 7Ah0:,或12Sr0 7Al20:i的化學(xué)式所示的鈣鋁石型化合物的任一種的含 量為50摩爾％以上，且最大粒徑為100ura以下。
7. 如權(quán)利要求6所述的電子發(fā)射體用導(dǎo)電性鈣鋁石型化合物粉末，其特征 在于，具有上述導(dǎo)電性鈣鋁石型化合物粉末的90%以上的粒子的粒徑為0. l 50 u m的粒度分布。
8. 如權(quán)利要求6或7所述的電子發(fā)射體用導(dǎo)電性,丐鋁石型化合物粉末，上 述導(dǎo)電性鈣鋁石型化合物粉末是對(duì)將其前體熱處理形成的導(dǎo)電性鈣鋁石型化 合物施加粉碎而得的導(dǎo)電性鈣鋁石型化合物粉末，其特征在于，上述前體為以 相對(duì)于前體含有的Ca、 Sr和Al的總原子數(shù)的碳原子數(shù)之比為0.2 11. 5%的 比例含有碳原子的含碳前體。
9. 如權(quán)利要求8所述的電子發(fā)射體用導(dǎo)電性鈣鋁石型化合物粉末，其特征 在于，上述粉碎為不使用水的機(jī)械粉碎。
全文摘要
提供了使用便宜且可大量制造的電子發(fā)射材料的電子發(fā)射體、場(chǎng)致發(fā)射顯示裝置、冷陰極熒光管以及平面型照明裝置。通過(guò)將鈣鋁石型化合物12CaO·7Al₂O₃或12SrO·7Al₂O₃的任1種的含量在50摩爾％以上、且粒子的最大徑在100μm以下的顯示導(dǎo)電性的鈣鋁石型化合物的粉末作為電子發(fā)射體使用，可以實(shí)現(xiàn)制造容易、且在低施加電壓下發(fā)射電子，同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)相同的施加電壓表面得到強(qiáng)電流的電子發(fā)射體、場(chǎng)致發(fā)射顯示裝置以及冷陰極熒光管。
文檔編號(hào)H01J1/304GK101160638SQ200680012338
公開(kāi)日2008年4月9日 申請(qǐng)日期2006年4月18日 優(yōu)先權(quán)日2005年4月18日
發(fā)明者伊藤節(jié)郎, 鳴島曉, 黑巖裕 申請(qǐng)人:旭硝子株式會(huì)社