[发明专利]利用颗粒状场致发射材料制造场致发射阴极的方法

说明书

发明领域

本发明通常涉及一种将电子场致发射粒状材料附着到基体上的方法，本发明尤其涉及一种形成金属薄层，由此将电子场致发射粒状材料附着到基体上，以生产场致发射阴极的方法。

发明背景

经常被称作场致发射材料或场致发射体的场致发射电子源可用于各种各样的电子领域，如：真空电子器件、平板式计算机和平板型电视显示器、选通放大器、速调管和照明设备。

显示屏广泛用于各种场合，如家庭和商用电视、折叠式和台式计算机，以及室内外广告信息的显示。与在大多数电视和台式计算机中所用的深阴极射线管监视器相反，平板显示器只有几英寸厚。折叠式计算机也需要平板显示器，而且在重量和尺寸上要优于其它许多应用场合。通常折叠式计算机的平板显示器采用液晶显示器，它能够通过少量的电信号，从透明状态转换到不透明状态。很难可靠地生产出尺寸大于折叠式计算机显示屏的显示器。

已经有人提出用等离子显示器作为另一种液晶显示器。等离子显示器使用极少的充电气体像素单元就能产生图像，但它要求较大的运行电源。

已经提出一类平板显示器，它具有采用场致发射电子源，也即场致发射材料或场致发射体的阴极，通过场致发射体发射的电子的轰击，使荧光体发光。这种显示器提供的视觉显示效果可能会优于传统的阴极射线管，在深度、重量和消耗功率上要优于其它的平板显示器。U.S.专利4,857,799和5,015,912公开了使用微尖头阴极的矩阵寻址平板显示器，该微尖头阴极由钨、钼或硅制成。WO94-15352、WO94-15350和WO94-28571公开了多种平板显示器，其中具有较平的发射表面的阴极。

某些呈现电子场致发射特性的材料容易以粉末(即粒状材料)的形式生产。为了将这种发射电子的粉末用于电子场致发射阴极，需要将粒状发射材料附着到基体上，使得在将粒状发射材料粘附到基体上时，不会明显地减少粒状材料的发射特性。

因此，我们需要的正是一种使用粒状场致发射材料制造场致发射阴极的方法。通过参照附图和以下说明书的详细描述，本专业普通技术人员能够清楚地理解本发明的其它目的和优点。

发明概述

本发明提供了一种通过采用电子转移材料，将粒状电子发射材料附着到基体上，以利用粒状电子发射材料(即粉末)制造电子场致发射阴极的方法。优选地，该电子转移材料包含金属薄层。

在本发明的另一方面，本发明还提供了一种利用电子场致发射材料(即粉末)，制造电子场致发射阴极的方法。该方法包括以下步骤：

a.在基体表面附着一种在溶剂中的金属化合物溶液和电子发射粉末，金属化合物要选择那些容易还原成金属的金属化合物，以及

b.加热带有溶液和附着在其上的电子发射粉末的基体，将金属化合物还原成金属，选择加热温度和时间，使金属化合物完全还原。

生成的产物是涂敷有金属薄层的基体，电子发射粉末嵌在金属薄层中，并从金属薄层中凸出。电子发射粉末粘附在基体上，生成的产物适于用作场致发射阴极。

优选地使用碳电子发射粉末。尤其优选地是石墨、微粉化焦炭、木炭、多晶金刚石、毫微管碳(nanotube carbon)结构如bucktube以及退火炭黑的电子发射粉末。

本发明的场致发射阴极可用于真空电子器件、平板计算机和电视机的显示器、选通放大器、速调管和照明设备。平板显示器可以是平面的或曲面的。

附图的简要描述

图1是实施例1和2的电子发射结果的Fowler-Nordheim曲线。

图2是实施例3、4和5的电子发射结果的Fowler-Nordheim曲线。

图3是实施例6、7、8、9和10的电子发射结果的Fowler-Nordheim曲线。

优选实施例的详细描述

本文所使用的术语“粉末”表示细小分散状态的材料即粒状材料，粒径小于大约20μm。最好本发明方法中使用的粉末粒径小于大约10μm。在某些情况下，粉末可以是“毫微米级颗粒”，即粒状粉末的粒径为毫微米数量级(即小于1μm)。

下文使用的术语“类金刚石碳”表示碳具有适当的短程有序，即sp²和sp³键的适当结合可以给场致发射材料提供很高的电流密度。通常“短程有序”表示原子在任何方向上的有序排列短于大约10纳米(nm)。