[发明专利]电子发射体、场致发射显示装置、冷阴极荧光管、平面型照明装置以及电子发射材料

说明书

技术领域

本发明涉及电子发射体、场致发射显示装置、冷阴极荧光管、平面型照明装置以及电子发射材料。

背景技术

场致发射显示装置(以下称为FED)是在每个像素配置多个具有发射电子、微米大小的极小的电子发射体的微电子源，使与其对向设置的正极上的荧光体通过电子束激励发光，从而显示图像。由于可以高清晰显示、可以远较CRT板薄型化，因此被希望作为大画面平面显示器。另外，冷阴极荧光管、平面型照明装置由于使用具有通过强电场使电子发射的电子发射体的微电子源，通过减小管径实现高亮度化，同时装置本身也小型化，因此被希望作为液晶等非发光型显示装置的背光源(back light)。

使用图4～6的截面示意图，说明用于FED、冷阴极荧光管的以往技术的微电子源的典型结构。上述微电子源中，将具有电子发射体的发射板与配设有正极的阳极板对向配置，将上述发射板与阳极板之间的空间通常保持在10^-3～10^-5Pa(绝对压，以下相同)的高真空。通过向电子发射体和正极之间施加高电压，使电子束从电子发射体发射，通过电子束将配置在正极上的荧光体激励从而发光。

图4中显示了截面示意图的2极结构的微电子源1具有，设有被加工成圆锥形或针状的由电子发射材料形成的电子发射体2的负极4a，以及与负极4a对向设置的正极3a。由负极4a向电子发射体2供电。图5、图6分别是具有向电子发射体施加更高电场用的引出极5的以往微电子源的示例，图5是3极结构的微电子源6，图6是引出极在玻璃基板13上并列配置的3极结构的平面型微电子源7的截面示意图。这些微电子源中，电子发射体由钼(Mo)等金属或碳等材料形成。

在电子发射体前端的电场E与施加电压V之间具有式(1)的关系。

E＝β×V    ·······(1)

在此，β为场增强因子。另外，通过高电场使电子发射时的施加电压V与发射电流I之间，存在式(2)的关系(「フイ一ルドエミツシヨンデイスプレイ技术」、シ一エムシ一出版)。

I＝a×V²×exp(-b/V)    ·····(2)

a＝(A×β²/Φ)×exp(9.8/Φ^1/2)

b＝(-6.5×10⁹×Φ^3/2)/β

在此，A：发射面积(m²)、β：场增强因子(m^-1)、Φ：功函数(eV)。

为了容易驱动微电子源，希望可以低电压驱动，特别是在FED这类通过驱动电压的开·关来控制电子发射的用途中，需要驱动电压的低电压化。由式(1)和式(2)可知，要使从电子发射体发射的电流增大，除了使施加电压成为高电压之外，由功函数小的材料形成电子发射体，将场增强因子(日文：電解集中係数)增大，使电子发射体与栅极或正极之间的电极间隔变窄等也均有效。

由于钼(Mo)等金属或碳的作为容易发射电子的指标之一的功函数不能比4eV程度更低，因此为了在低电场使电子发射，需要形成微细的针状结构使场增强因子增大。例如，为钼时，加工成高度1μm左右的圆锥状使用。为碳时，合成为碳纳米管这类直径为数10nm左右的线状结构使用。但是，尖锐形状的电子发射体难以电极加工，另外，如果使电极间隔变窄则元件制作、可靠性中出现问题，因此难以制作电子发射体、使用其的FED和冷阴极荧光管。

另一方面，导电性钙铝石型化合物显示出0.6eV的极小的功函数，但为了使其发射电子，在室温下需要施加1.5kV以上的非常大的电压。(非专利文献1)。

【非专利文献1】Adv.Mater.vol.16，p.685-689，(2004)

发明的揭示

本发明是为了解决上述课题而提出的，提供了容易制造、可以在低驱动电压下使电子发射的电子发射体，以及使用了该电子发射体的场致发射显示装置和冷阴极荧光管、平面型照明装置，另外提供了该电子发射体中使用的，容易制造且可在低驱动电压下使电子发射的导电性钙铝石型化合物粉末。