[发明专利]有涂覆层的线状离子轰击式石墨电子发射体

说明书

发明的领域

本发明提供有涂覆层的线状离子轰击式石墨场致发射电子发射体、生产它们的方法，以及它们在平板型显示屏的场致发射体阴极中的应用。

发明的背景

场致发射电子源通常称之为场致发射材料或场致发射体，它们可以用在各种各样的电子应用场合，例如真空电子设备、平板型计算机和电视显示器、发射选通放大器和速调管、和照明设备。

显示屏可用在大量的应用场合，如家用电视和工业电视、膝上型计算机和台式计算机、户内和户外广告及信息显示。和在大多数电视以及台式计算机中使用的纵深的阴极射线管监视器相比，平板型显示器只有几个英寸厚。平板型显示器对于膝上型计算机来说是必不可少的，但平板型显示器对于许多其它应用还提供在重量和尺寸方面的优点。当前流行的膝上型计算机的平板型显示器使用的是液晶，可以通过施加一个小的电信号使液晶从透明状态转接到不透明状态。但可靠地生产尺寸大于适合于膝上型计算机的尺寸并且能在宽温度范围操作的这样一些显示器是很困难的。

等离子体显示器已经用作液晶显示器的替代物。等离子体显示器利用充电气体的微小像素单元产生图像，并且要求相当高的电功率才能操作。

已经建议采用具有阴极和磷光体的平板型显示器，这个阴极使用了场致发射电子源(即，场致发射材料或场致发射体)，这个磷光体在由场致发射体发射的电子轰击时能够发光。这样一些显示器在提供常规阴极射线管的可见显示优点、其它平板型显示器的深度和重量优点、以及和其它平板型显示器相比的低功耗附加优点等方面都是有潜力的。

美国专利第4857799和5015912号公开了矩阵寻址的平板型显示器，它使用了由钨、钼、或硅构成的微尖阴极。WO 94-15352、WO 94-15350、和WO 94-28571公开的平板型显示器中的阴极具有相当平的发射表面。

WO 97-07524公开了纤维阴极优于相对平直的阴极的一些优点。

现在，需要一种能够容易和经济地生产用在纤维阴极中的线状或类纤维的电子发射体的方法。

发明的概述

本发明提供一种用于生产有涂层的线状离子轰击式石墨电子发射体的方法，该方法包括如下步骤：

(a)形成一层复合物，该复合物包括在线上的石墨颗粒和玻璃，其中玻璃附着到线上并且附着到部分石墨颗粒上，借此使石墨颗粒相互结合并且结合到线上，和

(b)用离子束轰击在步骤(a)中形成的复合物层的表面。

优选地，至少50％的复合物层的表面积、并且最好至少70％的复合物层的表面积是由石墨颗粒部分组成的。

石墨颗粒的体积百分数优选的是石墨颗粒和玻璃的总体积的约35％到约80％，并且最为优选的是总体积的约50％到约80％。

优选地，离子束是氩离子束，氩离子束的离子流密度从约0．1毫安／厘米²到约1．5毫安／厘米²，离子束能量从约0．5千电子伏到约2．5千电子伏。离子轰击周期是约15分钟到约90分钟。

优选地，玻璃是低软化点玻璃。

优选地，当复合物层包括石墨和玻璃时，在线上形成复合物层的方法包括在线上涂覆由石墨颗粒和玻璃原料组成的糊剂并焙烧这种糊剂。可以使用各种方法对线进行涂覆。例如，可以将线浸入糊剂中或将线穿过糊剂拉动。另外，还可以在线上涂刷或喷洒糊剂。

此外，本发明提供一种用于在线上形成包含石墨和玻璃的复合物层的方法，该方法包括如下步骤：

(a)在所说的线上涂覆包含石墨颗粒和玻璃原料的一种糊剂，其中石墨颗粒的体积百分数约为石墨颗粒和玻璃原料的总体积的约35％到约80％，和

(b)培烧糊剂以软化玻璃原料，使之附着到所说的线上并且附着到部分石墨颗粒上，借此使石墨颗粒相互结合并且结合到所说的线上，从而产生复合物层，其中至少50％的复合物层表面积由石墨颗粒部分组成。

优选地，至少70％的复合物层表面积由石墨颗粒部分组成。

此外，本发明提供一种复合物层，该层包含通过以上方法在所说的线上制成的石墨和玻璃，可对该复合物层进行随后的处理以生产场致发射电子发射体。在包含石墨和玻璃的复合物层中，石墨颗粒的体积百分数是石墨颗粒和玻璃的总体积的约35％到约80％，最好约为总体积的约50％到约80％。

本发明还提供由本发明的方法生产的电子发射体。这些电子发射体和由它们制造的纤维状阴极可以用在真空电子设备、平板型计算机和电视显示器、发射选通放大器、速调管、和照明设备中。平板型显示器可以是平面的或曲面的。