CN1242592A - 冷发射电极及其制造方法和采用这种电极的显示装置 - Google Patents

Abstract

通过利用电阻加热或电子束进行沉积或溅镀在由基于Ni－Cr的材料制成的基片表面上形成钇膜。在一含有非常少量的氢的惰性气体环境中加热来氢化钇膜。所得钇氢化物极适用作冷发射电极的冷发射材料,并能用于冷发射放电荧光管。

Description

冷发射电极及其制造方法和采用这种电极的显示装置

本发明是关于冷发射电极，特别是适用于利用冷发射现象的放电装置的冷发射电极，此冷发射电极的制造方法，和包括这种电极的显示装置。

热电子发射现象、光电子发射现象、冷发射现象现象等通称为一物体中存在的电子被发射进空间的电子发射现象。实践中，电子发射电极材料被用来构成用于利用放电的装置、例如一放电管的电极。例如，公知的有利用热电子发射现象的热电子发射放电管，其中，通过将电流加到例如一线圈式灯丝使其发热来发射电子。

与上例不同，采用不同型式的利用应用冷发射现象的电极来放电的装置也是公知的。可得到的有采用利用强电场发射电子的场致发射显示装置，采用主要基于离子碰撞的二次电子发射的冷发射放电管和等离子体显示屏，等等。

二次电子发射作为一种唯有冷发射放电器才有的电子发射机制为势能型发射或动能型发射。在势能型发射中，依靠由一种所谓的俄歇效应(Anger effect)得到的能量发射电子，在此，当一正离子靠近一冷阴极时，电子的能级降低到此正离子的基态因为电极中的电子的能级高于此正离子的能级，而由这种能级差所生成的能量被加到另一电子。动能型发射是在接收到一能量后由冷阴极发射的，此能量是在一正离子与冷阴极发生碰撞时产生的。为冷发射管特有的辉光放电即由上述电子发射机制产生。

基于这种辉光放电发射可见光的冷发射放电萤光管或等离子显示屏包括一具有多个电极和涂以辉光材料的内壁的容器和被密闭在容器内的惰性气体和汞的混合物。由入射在冷发射放电萤光管上的光按照光电子发射现象发射的电子首先被加到电极的电场移动并与密封在此容器内的气体等相碰撞，由此将气体游离来产生离子。这些离子与电子碰撞生成二次电子。由冷发射电极发射的电子与气化汞原子碰撞以开始辉光放电，由此生成紫外射线。萤光材料由紫外射线激励来发射可见光。

作为冷发射电极的材料，采用具有相对低功函数(low workfunction)的金属元素例如镍(Ni)或钼(Mo)。

具有由这样的材料造成的冷发射电极的冷发射放电萤光管随其管直径的减少而有较高的亮度(cd/m²)。可得到具有冷发射放电萤光管的低断面装置和适用于液晶显示装置的背光。

具有一冷发射电极的冷发射放电萤具有高放电管放电电压因此具有高放电管功率消耗。特别是，当放电管被用作为电池驱动的便携式显示中的背光时很难长时间进行显示操作。

电子发射材料通过放电由上述金属电极溅射，然后溅射的电子发射材料沾污管壁而缩短发射服务寿命。

本发明的目的是提供具有低放电电压和即使在长期间应用时的稳定的放电电压的冷发射电极，制造此冷发射电极的方法，和冷发射放电萤光管。

本发明的冷发射电极为由Sc(钪)、Y(钇)、La(镧)、Ce(铈)、Gd(钆)、Lu(镥)、Th(钍)、U(铀)、和Np(镎)组成的族中选择的至少一元素的氢化物制成。

按照本发明，冷电子可由一氢化物在低电压下发射。即使发生放电，此氢化物也不太可能溅射，由此而能进行长时间的稳定运行。

此氢化物可以是RH_2+x(其中R为由Sc、Y、La、Ce、Gd、Th、U、和Np构成的族选择的至少一个元素，H是氢，-1＜x＜1)。上述氢化物具有只有基本上以RH₂所代表的材料才具有的结晶结构。包含由理想配比偏移的RH_2+x的RH₂是由R和氢原子所表示的元素的过度存在和发射形成。此氢化物满足上述作为冷发射电极所需条件，即低功函数，稀少溅射和与汞蒸气起反应和高导电性的材料。以上的稀土金属元素或放射性元素的氢化物中，此稀土金属或放射性元素包含一种或多种元素。考虑到成本、处理，电子发射特征等钇是最完全适合的。

应注意到除氢化物外，冷发射电极还可能包含至少一个由Sc、Y、La、Ce、Gd、Lu、Th、U、及Np构成的族中选择的元素的氧化物。

当在作氢化的电极材料的表面上形成氧化物时，上述元素被分类成为稀土金属或放射性元素。属于稀土元素的氧化物在当其被用作为冷发射电极的材料时可降低放电电压。

按照本发明制造冷发射电极的方法包括以在含氢气体的气体环境中氢化处理金属膜来形成冷发射电极的一冷发射区，此金属膜含有由Sc、Y、La、Ce、Gd、Lu、Th、U、和Np所组成的族选择的至少一种元素。

含有此R元素的金属膜被氢化来产生上述氢化物。具有此氢化物的冷发射电极能很容易地形成。在这种情况下，此含有至少一种由Sc、Y、La、Ce、Gd、Lu、Th、U和Np组成的族中选择的元素的膜的厚度在作氢化处理之前最好被设置为小于13000。

在将此金属膜厚设置为小于13000时，可得到如下效果。在上述金属膜被作为氢化处理时，氢原子进入金属膜形成上述氢化物的冷发射电极。当此冷发射电极被用作为冷发射放电萤光管的冷阴极很长时间超过其服务寿命时，冷发射电极因在冷发射放电萤光管中放电或其他方式放出氢而损坏。

当氢在冷发射放电萤光管中放出时，所发射的氢干扰汞蒸气的游离，因而由于紫外线发射量的减少而相对地降低萤光材料的萤光色的亮度。结果，明显地观察到带有发浅蓝色光的更高亮度的汞蒸气的发射色彩，从而引起麻烦。当冷发射放电萤光管中放出的氢浓度增加时，此灯管即不能应用。在将金属膜的厚度设置为小于13000时，金属膜中所含氢的成分可被限制。即使在长期间应用中放出氢，也可防止氢的浓度超过此冷发射放电萤光管的应用所允许的。

在将上述金属膜作后述方式氢化处理时，氢可能过量进入金属膜，氢化金属膜中所含的氢的成分除限制金属膜厚度外也必须被限制在所需量之内。氢化处理后，当预先因在降低压力下加热金属膜而放出过量的氢时，金属膜的厚度可能成为13000或更高。

本发明冷发射电极由在一导体基片上形成含有R元素的氢化物的电子发射层来获得。此电子发射层可具有一由上述R表述的元素构成的金属层和一形成在此金属层上形成的由R的氢化物构成的氢化层。

采用上述结构，以R表述的元素，亦即包括在稀土金属或放射性元素中的元素的金属，除其可能与汞蒸气反应外可适用作为冷阴极。以R表述的元素呈现出金属的导电性。当电子发射层具有一金属层和一形成在此金属层上的氢化层时，此金属层即被不与汞蒸气起反应的氢化层所覆盖，从而防止金属层与汞蒸气起反应。另外，此金属层还起到连接氢化层的导体的作用。在形成此电子发射中，例如说，将金属薄膜形成在一导体基片上，然后进行氢化处理。在氢化此金属膜时，当此金属膜中所含有氢的成分因上述理由而受到限制时，被暴露的金属膜的表面侧首先被氢化，基片侧上的金属膜部分则不被氢化。氢化层即留在金属层上。即时在此情况下，此电极也能起一良好的冷发射电极的作用。

氢化物薄膜可作为电子发射层形成在基片上。换句话说，金属层和氢化层可依次形成在基片上。基片可以是一导体或半导体基片。例如，金属基片形成为一适当的电极形状，例如一板片或针的形状。由以上氢化物构成的电子发射层被形成在此基片上，一金属丝连接到金属基片，因而相当容易制造此电极。

当以与通常用作为冷阴板的金属电极同样材料(如镍电极)制成金属基片时，即使电子发射层在一不可用的状态下受到损坏，此金属基片本身也会起到类似于在超过电子发射层的服务寿命的长时间应用中的通常的金属电极的作用。尽管放电电压增加也不会发生冷发射电极突然不作用的现象。

例如，当这种冷发射电极被用于一冷发射放电萤光管中时，因超过电子发射层服务寿命的长时间应用而对电子发射层造成的损害不会造成冷发射放电萤光管的突然关断。电子由金属基片发射，而冷发射放电萤光管则被维持在备用状态。

当氧化膜的厚度为2000或较小时，放电电压即使在电子发射层的表层部分中存在有氧化层也能维持很低，另外，冷发射放电萤光管可作高产量的大批生产，因为冷发射电极的电气特性很稳定。

当在基片上形成上述元素构成的金属膜和将此金属膜在含有氢的大气中作氢化处理时，大气中可能含有作为杂质的氧气，或者可能含有作为杂质的含有氧元素的化合物(含氧物质)，如水。在这种情况下，金属膜表面可能被氧化。

另外，在存在氢气时，即使大气中存在极小量的氧元素，根据本发明者的发现，氧元素的渗透进上述金属膜会更容易导致金属膜的氧化。当在氧元素作为杂质存在时在含有氢的大气中对金属膜进行氢化处理时，至少此金属膜的表层部分非常可能会被氧化。即使在电子发射层的表层区域中存在氧化区，可以肯定此氧化区本身也会起到良好冷发射电极的作用。

制造此冷发射电极的方法包括在包含10ppm或较多到0.5Vol％或较少的氢气气体环境和稀有气体的惰性气体中作金属膜氢化处理。

以上述方法，当将氢化此金属薄膜中的氢浓度设置为0.5vol％或较少，可防止过量的氢进入金属膜，并可防止由冷发射电极发出氢所造成的负面影响。

当上述金属膜被在300℃～650℃的范围内加热时，以R表述的金属的薄膜可在很短时间内被氢化。当加热温度低于300℃时，很难快速氢化从Sc、Y、La、Ce、Gd、Lu、Th、U、和Np组成的族中所选的至少一元素制成的金属膜。氢化物不能在短时间内产生在实际中作为一冷发射电极所用的足够的量。在加热温度超过650℃时，即使大气中作为水或氧分子形式的杂质存在有非常少量的氧元素，也会促进由此元素族中选择的元素的金属膜的氧化。常常是很难氢化上述金属膜的。即就是，在同时存在氢或氧时，当包括上述元素或放射性金属的稀土金属元素被加热，会促进氧元素渗透进上述金属，和即使氧浓度非常低金属也易于被氧化。当加热温度超过650℃，即使存在予定杂质浓度的氧此金属也非常可能被氧化。加热温度最好被设定为650℃或较低。即使在650℃或较低时，氧化膜被轻微地形成在上述金属膜的表面，但此金属膜被同时氢化。因此，可以得到实际所需的氢化物。

按照本发明的冷发射管包括含有选自Sc、Y、La、Ce、Gd、Lu、Th、U、和Np组成的族的至少一个元素的氢化物的冷发射电极。

包含具有低功函数的氢化物的电子发射电极能以低电压发射冷电子，而能稳定良好的放电。

按照本发明的液晶显示装置，包括一用于发射光的冷阴极放电管，具有设置在萤光管中彼此相对的一对电子发射电极，各自包括一含有选自Sc、Y、La、Ce、Gd、Lu、Th、U、和Np组成的族的至少一元素的氢化物的电子发射膜。在具有消耗装置的大部分功率的背光的透射液晶显示装置中，当此液晶装置为一便携式电池驱动液晶装置时，利用冷阴极放电管可降低背光所需功率消耗。此便携式电子装置的电池应用时间可增加。同时，放电电压可长时间稳定，而功率消耗将不因长时间应用增加。

需要高放电电压作等离子显示的等离子显示屏包括一具有含有选自Sc、Y、La、Ce、Gd、Lu、Th、U、和Np组成的族的至少一个元素的氢化物的电子发射膜的电极。因此，等离子显示屏能以低电压进行显示操作。

按照本发明的以场致发射进行显示操作的显示装置包括一具有含有选自Sc、Y、La、Ce、Gd、Lu、Th、U、和Np组成的族的至少一元素的氢化物的电子发射膜的电极。场致发射可以低电压在长时期应用中进行。

在随后的说明中将叙述本发明的其他目的和优点，部分地由此说明将很显见，或者由实践本发明可获得。本发明的目的和优点可借助下面所具体指出手段和组合来实现和获得。

与本说明相结合并构成其部分的所列附图说明本发明的目前的优选实施例，与上面作的概括说明和下面作为优选实施例的详细描述一起来用于解释本发明的原理。它的是：

图1表示被用作为本发明电极材料的钇氢化物的X射线衍射分布图；

图2表示被用作本发明电极材料的钇氢化物的元素成分的图形；

图3表示被用作本发明电极材料的玻璃和钇氢化物的反射性；

图4表示被用作电极材料的钇氢化物的透射性；

图5为表示按照本发明的冷发射电极的实施例的剖面图；

图6为表明按照本发明一冷发射电极的另一实施例的剖面图；

图7为表明按照本发明的冷发射电极的该另一实施例的投影图；

图8为表明按照本发明的冷发射电极的该另一实施例的投影图；

图9为表明具有一冷发射电极的冷发射放电荧光管的实施例的剖面图；

图10为表明具有一冷发射电极的冷发射放电荧光管的另一实施例的剖面图；

图11为表示制造本发明的冷发射电极中的步骤的示意性剖面图；

图12为表示制造本发明的冷发射电极的方法中的氢化步骤的示意性剖面图；

图13表示制造上述冷发射电极中氢化步骤中的氢浓度范围和加热温度范围；

图14表示在上述冷发射电极制造的氢化步骤之后在以一预定温度降低压力下加热时发出的氢量；

图15表示在很广的温度范围内氢化之后以预定温度和降低压力时加热时放出的氢量；

图16表示采用一在良好条件下制造的冷发射电极的冷发射放电荧光管的连续放电特性和作为对比例的采用镍电极的放电管的特性；

图17表示一采用在非良好条件下制造的冷发射电极的冷发射放电荧光管因过量电流以而得的放电特性；

图18是表明一按照本发明的空心冷发射电极实施例的示意性结构的投影图；

图19为表明按照本发明的空心冷发射电极的另一实施例的示意性结构的投影图；

图20是表明具有上述空心冷发射电极的冷阴放电荧光管的实施例的剖面图；

图21为表明具有上述空心冷发射电极的冷阴极放电荧光管的另一实施例的剖面图；

图22为表明按照本发明的L形冷发射放电荧光管的剖面图；

图23为表明按照本发明的U形冷发射放电荧光管的剖面图；

图24为表明按照本发明的Z形冷发射放电荧光管的剖面图；

图25表示一在预定条件下制造的含有钇氢化物和钇氧化物的冷发射膜的X射线衍射分布图；

图26为应用按照本发明的冷发射放电荧光管的液晶显示装置的剖面图；

图27为表明图26中液晶显示装置的一基片的平面图；

图28为表明应用本发明的冷发射电极的等离子显示屏一例的剖面图；和

图29为表明应用本发明的冷发射电极的场致发射显示装置一例的剖面图。

下面说明本发明实施例的冷发射电极，制造此电极的方法，利用这种电极的冷发射放电荧光管，冷发射放电显示装置，和冷发射显示装置。

在这些实施例中，被氢化处理的复合物RH_2+X(R是从Sc、Y、La、Ce、Gd、Lu、Th、U、和Np组成的族中选择的至少一个元素，H为氢)被应用作为一冷发射电极的电子发射材料。其一例是钇氢化物。为检验钇氢化物的物理特性，在一硅玻璃基片上形成厚1000至13000的基本上由钇元素制成的钇薄膜(含有非常小量的氢)，和在数个PPM到100vol％的范围内的包含氢气体的氩(Ar)气体环境或基本上纯氢气中以约300℃到650℃加热来氢化钇薄膜。

图1表示在上述氢化过程中得到的钇氢化物膜的X射线衍射结果。这一衍射分布图使得能认定在一玻璃基片上形成的物质是存在有氢原子情况下其中钇原子被配置在面向中心立体晶格中的均匀钇氢化物。

图2表示沿着厚度方向由氢前向散射(HFS)光谱分析的钇氢化物的元件组成。破折线指钇原子；点划线为氢原子；和实线为氧原子。在这一薄膜的表面形成一薄氧化区。发现在表面上不存在氧化区时起始放电电压稍稍降低，如将在下面详细说明的。如由图2可明显看到的，氢对钇的摩尔比约为2∶1，在确认不存在其他元件时得到的钇氢化物的化学式基本上是YH₂。

在含有氢分压500ppm的氩气体环境中在一硅玻璃基片上形成具有4000厚度的钇，在400℃加热钇以形成钇氢化物。对所得钇氢化物的反射性和透射性进行了测量，分别在图3和4中表明反射性和透射性测量结果。

参看图3，破析线主要指用来自钇氢化物膜侧的光线照射的钇氢化物的反射性；实线是以来自砖玻璃基片侧的光线照射的砖玻璃基片的反射性和反射透过玻璃基片的光线的钇氢化物膜的反射性的总和。

由图3中所示的反射性测量结果看，钇氢化物薄膜的反射性在钇氢化物表面和玻璃表面急剧地由0.5eV降低到1.5eV，然后在到达一最小值时增加。由最大能量到5eV或较低的高能量侧的反射性小于在0eV能量时反射性。在正常钇金属中，反射性在玻璃表面不会急剧下降。钇被加以氢化直到钇接触玻璃基片，如可由图2和3明显看到的。

由图4中透射性测量结果判断，观察用于透射度峰值的波程被的接近1.8eV。应指出，1eV对应于光波长中1250nm。

下列假设可由这些光数据推导。

假设1。反射性的最小值为一等离子体边量。

假设2。所有的透射性数据中，低于1.8eV的能量区具有较低透射性因为光被反射。高于1.8eV的能量区具有很低透射性，由于价带到导带的过渡引起的吸收作用。

由等离子体边缘的能量所计算的载流子浓度约为正常金属的1/10。如上所述形成在砖玻璃基片上的钇薄膜的电阻率实际测量为0.09mΩ/cm，这被认为显现出导电性能。

这样产生的钇氢化物可被作为薄膜考虑，其中导体组成公式YH₂和半导体组成公式YH₃以给定比例出现。此比例取决于氢化处理中的氢浓度等。由中心衍射判断，氢位于于Y的四面体区的中心(四配位(tetracoordination))或Y的八面体区的中央(八配位(octacoordination))。

由于仅仅在Y的四面体区的中央(四配位)的氢被认为产生钇氢化物，所以氢可能有相当宽的固体分解范围(即氢相对于Y的范围)而晶体结构则保持不变。作为一假设钇氢化物可具组成比YH。因此，这里钇氢化物基本上具有YH₂晶体结构，包括有其中的钇和氢的比由1∶2偏移的物质。钇氢化物实际上被定义为YH_2+X(-1＜x＜1)。

电极材料不限于全部稀土金属元素的钇的氢化物，而是可以为由其他稀土元素(包括放射性元素)即Sc、La、Ce、Gd、Lu、Th、U、和Np组成的族中选择的一个元素的氢化物。

电极材料可含有选自Sc、Y、La、Ce、Gd、Lu、Th、U、和Np组成的族的多个元素的氢化物。

因此，电极材料的一例由RH_2+x表述(其中R为选自Sc、Y、La、Ce、Gd、Lu、Th、U、和Np组成的族的至少一元素，H为氢，-1＜x＜1)。

由R表述的元素的氢化物基本上呈现如钇氢化物的导体或半导体特性，而能用于冷发射电极。

由RH_2+x表述的电极材料可具有由基本上以RH₂表述的物质衍生的晶体结构，即使R和H的比例由1∶2偏移。

下面说明上述电极材料制造的冷发射电极。

如图5中所示，作为一冷发射电极1的示例，在一由例如镍或镍铬合金制成或含有它的金属基片2上形成钇薄膜3。钇氢化膜4被形成来覆盖此钇薄膜3。作为一可替换的冷发射电极5，如图6中所示，在由镍或镍铬合金制成或含有它的金属基片6上形成钇氢化物膜7。

金属基片2和6，亦即，在其上面要形成冷发射层4和7的基片，呈现导体或半导体特性和由很难溅射的单个元素或元素混合物制成。这样的元素示例除上述元素外还有Mo(钼)和Al(铝)。

用作为冷电子发射层作用的钇氢化物膜4和7含有以RH_2+X(其中R为选自Sc、Y、La、Ce、Gd、Lu、Th、U、和Np组成的族中选择的至少一元素，H为氢，-1＜x＜1)表述的电极材料。

图5中所示非氢化金属膜3由以R表述的单一金属或金属混合物制成。这一金属基本上是一具有低功函数的导体和除非它与汞蒸气反应外可适用于作冷发射电极的材料。如果它易于被氢化的话，此非氢化金属层可以由非单一金属元素而是由含R的混合物制成。

由于此非氢化金属膜被以金属氢化物膜覆盖，此金属层不直接与汞蒸气接触，即使放电环境含有汞蒸气它也难与汞蒸气起反应。

冷发射层4和7由上述电极材料制成，具有低放电电压(后面详细说明)，并因在长期应用中放电电压极少上升而显现出长期稳定性。

在氢化一由以R表示的元素制成的金属膜中，在存在着非常小量的氧或含氧物质的情况下冷发射层4和7中形成一薄氧化区，此在冷发射层4和7的表面与氢化区相混合的氧化区最好被去除，因为暴露的金属氢化层使放电电压略为降低。

尽管有上述事实，钇氧化物除了稳定性能外基本上适用作为冷发射电极的材料。在同时存在着氢时，当上述金属膜被氧化时，氧向金属膜的渗透趋向于被氢所助长。最后的构成是含有钇氢化物和钇氧化物两者。

两种情况下，氧化区作为发射电极均显现一低放电电压，尽管与作为一普通冷发射金属的镍的放电电压相比较放电电压的降低不比暴露的氢化物区的大。

薄氧化区的存在对冷发射电极的初始放电性能没有大大的负作用。较具体说，当氧化区的厚度为2000或更少时，氧化区随时间因放电而溅射从而暴露氢化物区。考虑能长时间稳定放电，带有薄氧化区的氢化物电极基本上等同于无薄氧化区的氢化物电极。

下面讨论应用到上述冷发射管的冷发射电极。

如图7中所示，此冷发射电极11包括一楔形或V形的基片12和含有钇氢化物的形成在基片12的表面上厚度500到30000的冷发射层13。基片12连接到导线14。冷发射层13可包含钇氧化物。金属基片12和导线14由选自例如Ni、Cr、Mo、Al、Ni、Nd、Cu、Ag、和Au的单一元素或它们的合金制成。基片12和冷发射层13可在平整基片的表面上形成钇氢化物膜时通过弯曲基片12来形成。另一方面，此钇氢化物模也可形成在楔形基片12上。

应用到冷发射管的另一冷发射电极如图6中所示。含有至少一种选自Sc、Y、La、Ce、Gd、Lu、Th、U、和Np组成的族的元素的金属膜17被形成在基片16上，和一含有至少一选自Sc、Y、La、Ce、Gd、Lu、Th、U、和Np组成的族的元素的氢化物的电子发射膜18被形成在金属膜17上。导线19连接到基片16。

图9中表示采用这一冷发射电极11的直冷发射放电管21。此冷发射放电荧光管21具有如下结构。亦即，一透明玻璃管23的内壁被涂覆以为在受激状态发射预定波长范围内的光的荧光材料22。冷发射电极对11被配置对着冷发射层13。稀有气体(如氩)和汞被密闭在玻璃管23中。或者如图10中所示，也可采用具有在一内壁被涂覆以荧光材料26的透明玻璃管27中的一对冷发射电极15的冷发射放电荧光管25。

现参照图11和12说明冷发射电极的制造方法。

在一制造冷发射电极的示例中，冷发射电极通过在一基片上形成以R表示的金属(选自Sc、Y、La、Ce、Gd、Lu、Th、U、和Np组成的族的至少一元素)薄膜的薄膜形成步骤，和在含氩气的气体环境中加热此金属膜来对金属膜进行氢化的氢化步骤来制造。

在薄膜形成步骤中，由基于镍铬合金的材料的基片333被擦净，通过利用电阻加热或电子束的沉淀或溅镀，在此基片333的表面上形成钇薄膜334。钇薄膜334易于遭到氧化。一旦钇薄膜334被氧化就难对它进行氢化。在氢化步骤前保持不使钇薄膜334与氧接触，基片333由与通常的镍电极的材料相同的材料制在成。即使在超过含钇的冷发射层的使用寿命的长时期应用中电子发射层被溅射，而且电子发射层几乎要消失，此基片也能起镍电极的作用。此冷发射电极在超过电子发射层的使用寿命的应用中不会突然停止作用，虽然放电电压增加到与通常的电极的相同的电平。

在一仅由电极/基片制造的冷发射放电荧光管的擦净步骤，形成一厚钇膜的钇膜形成步骤，氢化步骤，和当放电时间超过100小时时缺少去氢化步骤中，白色发射成为  蓝的，因为放电荧光管中由钇氢化物放出了过量的氢。在氢化钇金属膜中，很有可能有过量的氢进入金属膜334。在膜形成步骤中所形成的、作氢化之前的金属膜334的厚度最好小于13000。特别是当此厚度为6000或较小时，能易于在放电特性很小的变化下控制其制造，即在在氢化步骤中在氢分压(氢浓度)上的存在稍许差异时也如此。最理想的厚度为4000左右，因为变动最小。在将金属膜334厚度设定到例如13000或更高时，取决于氢化温度，有大量氢从以氢化金属膜334制成的冷发射电极放出(排出)。当这种冷发射电极被用于冷发射放电荧光管中时，冷发射放电荧光管的发射可能会受到有害的影响。

类似地，在当采用具有厚度为13000或更高的金属膜334的冷发射电极的冷发射放电荧光管被用于超过冷发射电极的使用寿命的长时期中时，此冷发射电极会溅射。在这种情况下，当由受损电子发射层放出的氢的浓度增加时，即使基片被等同于镍电极地加以利用，这时冷发射放电荧光管也不能满意地使用。如果金属膜厚度小于13000，由放电引起的对电子发射层的损伤而放出的氢的浓度可被压缩降低。即使冷发射电极溅射，也能防止冷发射放电荧光管的突然无法应用这一紧急状态。应注意的是，在氢化步骤之后当钇氢化物在一降低压力下被加热到约700℃时，即使钇金属层厚度超过13000，足够量的氢被放出，从而能满意地应用此电极作为冷元素发射电极。

如图11中所示，在基片333上形成的金属膜334被移到一反应炉331中的一台面332上。氢和氩气从反应炉331一气体注入口338注入从而使反应炉331总是以预定浓度充满含氢的惰性氩气。氢和氩气由气体排出口339排出。

以100℃/15min到100℃/5min的速度进行从室温到约300℃至650℃的温度范围的加热。钇的氢化进展，在钇膜335上逐渐形成一钇氢化物膜336，如图12所示。在延长加热时间时，余下的钇膜335整个地变成钇氢化物。

在随后的去氢化步骤中，将所得结构在1×10^-3托或更小的降压环境下，和最好在温度350℃的1×10^-6托或更小，和最好为450℃到800℃时采用15分钟进行加热，由此来去除包含在钇氢化物膜中过量的氢。

图13表示钇膜的氢化步骤中氩、氢的气体环境中的氢浓度(氢分压)和氢化温度的范围。在此反应炉中存在非常少量的氧。

区域F是其中主要形成钇氢化物的范围；G区是其中形成钇氢化物和/或钇氧化物的范围；和H区是其中主要形成钇氧化物的范围。根据条件钇氧化物被形成为中心体立方晶格或简单立方晶格。要产生的钇复合物是在约数十分钟内产生的。当钇膜被保持较长时期时此钇复合物可以较低温度产生。

由R表述的金属元素在氢气体浓度小于10ppm的气体环境中短时期内可能不会完全氢化。为完满地氢化金属，氢气体浓度最好为50ppm或以上。

对以R表述的金属，由X射线衍射认定，氢复合物(钇氢化物)是在100vol％的氢(H₂)气体环境下氢化Y金属中产生的。但是除了Y的四配位或八配位外氢可能进入不稳定状态。在这种固溶体组成中的氢随时间放电。已确认氢化步骤之后去氢化步骤中由钇氢化膜放出的氢量很大程度随氢化步骤中氢的浓度和氢化温度而改变。

下面详细说明冷发射电极和冷发射放电荧光管的特性。

在由基于镍铬合金材料制成的并予先擦净的基片(INCONEL601)上形成一Y金属膜(厚度约1.3μm)。此金属膜被氢化，将所得的金属氢化物膜在真空炉中加热以放出在氢化过程中混合在金属膜中的氢。检测所放出的氢气体量。

在氢化步骤中，利用将氢气加到氩气体中得到的气体环境，并在氢气体浓度为500ppm和100ppm时进行氢化。

图14中表明此氢化步骤中温度(炉温)为300℃、350℃、400℃、和450℃时的氢化结果。横座标表示氢化步骤中的温度，纵座标表示氢化之后由被加热的钇氢化物放出的氢的相对量值。

图14中，标记■表示当炉中气体环境在氢化步骤期间被充满以含有100ppm氢的氩气时的去氢化步骤中由钇氢化物膜放出的氢气量；和●表示当炉内气体环境在氢化步骤期间充满含500ppm的氢的氩气时的去氢化步骤中由钇氢化物膜发出的氢气量。

当氢化步骤中氢气浓度由100ppm增加到500ppm而氢化保持不变时，所放出的氢气量明显增加。在此温度范围内，在氢化步骤中温度越高，由相应的取样中放出的气体量就越小。在所述范围内，氢释放量具有与氢化温度的线性函数。

对在具有5％的氢气浓度的氢化气体中所制造的一取样作出类似的测试。如果不进行去气化，氢化后的氢释放量太大而不能直接将此试样用作为冷发射放电荧光管的电极材料。

数个各自包含去氢化钇氢化物的冷发射电极在氢化步骤中以5％或更多的氢浓度形成。每一试样被用作为一具有长63mm和直径2.6mm的冷发射放电荧光管(图9)的冷阴板。当各冷发射放电荧光管连续以灯电流5mA长时期运行时，除包含在作为钇氢化物的晶体中的氢外，由于不稳定的氢而在数小时内发生异常放电。

更具体说，当氢化环境中的氢分压很高时，除在氢化金属膜时形成的电子放电层的钇氢化物晶体外大量的不稳定氢被包含在不稳定位置中。当使用具有一对包含过量的不稳定氢的冷发射电极的冷发射放电荧光管时，由荧光管中的冷发射电极放出的氢对放电产生不利影响。

为获得具有冷发射电荧光管的电极所希望的特性的钇氢化物，当以后不进行去氢化时，氢化环境中的氢气体浓度可取为0.5vol％或更少。更理想的氢气体浓度为500ppm或较小，而最理想的是约50ppm至100ppm。上述稀有气体为氩气，但也可以是如氖这样的稀有气体。

最好，周围环境基本上不包含氧或含氧物质。如果要应用的稀有气体和氢气浓度可加控制，此环境可以含有非常小量的氧或含氧物质。如上述，即使由于杂质级的氧在电子发射层表面上形成非常薄的氧化区，最后得到的电极仍能起满意的冷发射电极的作用。

图15作出由钇氢化物膜发出的氢气体的近似量与氧化温度的曲线来取得最佳的氢化温度。横座标表示氢化温度，和在气化之后在降低压力和700℃时对全部取样进行去氢化。这里所用的炉与图14中所用的不同，采取稍许不同的值。

图15表示在用于产生钇氢化物的各种不同的氩—氢或氢的气体环境的氢浓度下的氢化操作之后的去氢化中以降低的压力和约700℃加热钇氢化物时所放出的氢量。标记■指氩和氢环境中10ppm的氢浓度；●为100ppm；▲为500ppm；为0.5vol％；和◆为100vol％氢。对于其氢化温度为200℃或较低的取样，由于温度引起的释放气体量很小。许多情况中，在短时间内的氢化步骤中未能满意地形成作为冷发射放电荧光管中的电极材料的钇氢化物。

当在温度高于650℃进行氢化时，释放的气体量很小，但由于以下原因常常形成钇氧化物。如上述，在氢化温度为650℃或较高时，在存在非常少量的氢气体时，有助长钇氧化的趋向。一旦钇被氧化，就很难由还原钇氧化物来得到作为最终产品的钇氢化物。

在温度低于650℃时在表面上形成非常薄的钇氧化区(如Y₂O₃)。由X射线衍射和HFS确认，在钇氢化物膜的表面形成的氧化区的厚度为数百A或较少。当此氧化区的厚度为2000或较低时，冷发射电极的性能不作很大改变。当钇在650℃或较低的温度被氢化时，能制成特性优良的冷发射电极。

氢化步骤中的加热温度(炉中温度)最好为300℃或较高。如果加热温度低于300℃，由R表述的金属的氢化被延缓，而可能难以在短时间内氢化此R表述的金属。氢化步骤中的较理想的加热温度为350℃或稍大。

当氢化温度超过650℃时，以R表述的元素在存在着氢时易于被氧化。在氢化步骤中稀有气体环境中存在非常少量的氧时元素R被氧化，如以上所述，而产生很难被还原的氧化物。因此，很难得到以R表述的元素的氢化物。

在存在有非常少量的氧或含氧物质的状态中，氢化步骤中加热温度理想为650℃或稍低，而更理想为600℃或稍低。

氢化步骤中加热时的温度升高速率理想的为约10℃/min至30℃/min，而更理想的是约20℃/min。

加热后温度降低速率理想为10℃/min至1℃/min，和更理想为约3℃/min。

一冷发射电极采用氢化前厚13000的钇、在氢化中氢浓度约100ppm和氢化中约400℃的加热温度被加以制成。对一具有图9中的形状的并采用上述冷发射电极的冷发射放电荧光管进行了一测试。在这一情况中，一玻璃管23具有外径2.6mm和长度63.5mm。

图16表示具有这种钇氢化物冷发射电极的冷发射放电荧光管21与一作为对比用的具有与一冷发射放电荧光管20的相同标准的仅有不同的是采用镍作为冷发射电极的电子发射层的放电荧光管的放电特性。实线表示此冷发射放电荧光管21在5mA时的放电电压特性；和破折线为3mA时的特性。即使放电时间超过7000小时此钇氢化物冷发射放电荧光管21中也未出现放电电压中的明显增加。点划线表示采用镍电极的冷发射放电荧光管的放电特性。

这一实施例的此冷发射电极效率改善约30％，亦即电压改善60(v)。即就是，采用钇氢化物的冷发射电极具有低放电电压和较低的功率消耗。

在一具有其上形成钇氧化物的钇氢化物电极的放电管中，被认定起始放电电压约170v，但经过100小时后，放电电压由于下述原因降低到约165v。电子发射层表面形成的氧化区在起始放电中对电子放电特性产生影响，所以使放电电压保持相对高。在经过100小时后，电子发射层表面的氧化区被溅射，而使电子发射层的表面几乎是由钇氢化物构成的。

象通常的镍电极那样，即使长时期应用此冷发射电极的放电电压也不增加。放电电压稳定。另外，与通常的镍电极相比功率消耗也能减少。

此外，以在膜形成步骤中在一镍基片上形成约厚1300的钇金属膜和在氢化步骤中设置氩气中的氢气浓度到0.5vol％而无去氢化步骤制造了一冷发射电极。利用这一冷发射电极制造了象图9中所示那样的一冷发射放电荧光管。

利用此冷却发射放电荧光管进行了过多电流寿命试验。将此冷发射放电荧光管维持在7mA的管电流。结果如图17中所示。在此冷发射放电荧光管持续运行约1000小时时发生了异常放电。在发生异常放电时管电压突然增加，这确定了灯的基本使用寿命和造成周围环境温度的增长。

在此试验中所用的冷发射电极中，氢化前钇膜厚度为1.3μm，氢化步骤中的氢浓度相对高达0.5vol％，并且不进行去氢化步骤。释放的氢气量很大，并由于电子发射层的破坏而发生异常放电。

当氢化步骤中氢浓度落在上述范围内时，氢化前的金属膜厚度做得很薄，或者进行在氢化后用于在降低压力下进行加热的去氢化，即使电子发射层被损坏，释放的氢量也很小。因此能防止异常放电。

在电子发射层破坏时能防止异常放电，因而即使电子发射层完全溅射用作基片的镍基片也能起冷发射电极的作用。虽然管电压增至镍电极的水平，但在电子发射层破坏时能防止冷发射放电荧光管的突然关断。

包含以RM_2+x(其中R为选用Sc、La、Ce、Gd、Lu、Th、U和Np组成的族的至少一个元素，H为氢，-1＜x＜1)表述的电极材料的冷发射膜可被应用于一空心冷发射电极31，如图18中所示。此冷发射电极31具有其中在一被连接到导线32的圆柱形基片33的内表面上形成有冷发射层34的结构。另一方面，如图19中所示，一冷发射电极35具有这样的结构，其中，由包含至少一个选自Sc、Y、La、Ce、Gd、Lu、Th、U、和Np组成的族的元素的金属或金属复合物制成的层38形成在连接到线36的圆柱形基片37的内表面上，和一冷发射层39被形成在此金属层38的表面上。

图20和21分别表示采用这些空心冷发射电极31和35的直冷发射放电荧光管41和42。冷发射放电荧光管41或42具有下述结构。用于在受激状态中发射具有预定的波长范围的光的荧光材料43被加到一玻璃管44的内表面。一对冷发射电极31或35被配置以使形成在基片33或37上的电子发射层34或39在玻璃管44内彼此相对。汞和一稀有气体例如氩被密闭在此玻璃管44内。

如图22中所示，一玻璃管51可具有L形。如图23所示，一玻璃管61可具有U形。如图24中所示，一玻璃管71可具有Z形。连接到导线53、63和73的冷电子发射电极52、62和72具有由稀土元素的氢化物制成的电子发射膜以便使加到玻璃管51、61和71的内壁的荧光材料能发射光。这些管通过密封部件54、64、和74密封。

图25中表示在几乎为100vol％的氢的气体环境中在600℃时所得到的一氢化物的衍射分布图。虽然已确认在反应系统存在非常小量氧时与钇氢化物一起地要产生钇氧化物。在进行足够的去氢化时也能实现长时间的低压放电。

具有冷发射电极的冷发射放电荧光管被特别用作为一便携式电池驱动电子设备的液晶显示装置的背光。可以降低此背光所需的功率消耗。此便携式电子设备的电池使用寿命可延长，并能长时期保持放电电压稳定。因此，在长时期应用中功率消耗不会增加。

图26为一驱动集成液晶显示装置212的剖面图。图27为图26中所示液晶显示装置的平面视图。

如图26中所示，此实施例液晶显示装置212具有如下配置。在相互对向的一对玻璃基片221和222的相对表面之一上形成有矩阵式的多个象素电极223。图27表明此象素电极223构成玻璃基片221上作矩阵排列的象素。起有源开关元件作用的薄膜晶体管(下面将称之为TFT)被分别连接到象素电极223。象素部分的各有源元件由非晶硅TFT或多晶硅TFT组成。

配置面对象素电极的一公共电极225被形成在另一玻璃基片222侧的几乎整个表面上。

为校准液晶分子的初始方向的校准膜226和227被形成在象素和公共电极223和225的表面上。这对上、下玻璃基片221和222利用被插置在基片221和222的周围部分的密封部件228粘结在一起。由基片221和222及密封部件228包围的区域被填充以液晶层229。为保持基片间距离不变的间隔部件230被密封在校准膜226与227之间。

液晶层229可由下列液晶制成：TN液晶，其分子被在基片221和222的厚度方向上扭曲约90°；STN液晶，其分子被扭曲约180°或稍多；聚合消散液晶，其中液晶体被充满在具有三维网状结构的聚合物中的间隙中；铁电液晶；反铁电液晶；等等。

液晶单元被夹在上、下极化板231与232之间，如图26中所示。图26和27表明，扫描驱动器204和信号驱动器205通过COG技术被集成地形成在液晶显示装置212的一玻璃基片221上。P和n通道CMOS(互补型金属氧化物半导体)多晶硅TFT被用作驱动器的晶体管。

如图27中所示，多个扫描线241由扫描驱动器204延伸出并被分别连接到在行方向排列的象素的TFT224的栅极。多个信号线242由信号驱动器205延伸出和分别连接到在列方向上排列的象素的TFT224的源极。

所得到的驱动器集成液晶显示装置，其中扫描驱动器204和信号驱动器被集成地形成在液晶显示装置212的玻璃基片221上。可减少安装面积。同时，由于采用利用有源元件例如TFT的有源矩阵驱动方案作液晶驱动方案，驱动器可被安装在一个玻璃基片侧，由此而降低制造成本。

一圆柱形冷发射放电荧光管286被置于液晶显示装置212下面。一用于导引来自此冷发射放电荧光管286的光的由丙烯类树脂制的光导板287被置于冷发射放电荧光管286的侧面。在光导板287下表面上形成有反射板288。光导板287的上表面上形成有光散射板289。此冷发射放电荧光管286中，电极对被置于互相对向。各电极的冷发射膜含有以RH_2+x表述的(其中R为选自Sc、Y、La、Ce、Gd、Lu、Th、U、和Np组成的族的至少一元素，H为氢，和-1＜x＜1)电极材料。这一冷发射膜可部分地含有元素R的氧化物。

此冷发射电极不仅可用于能供液晶显示装置或复印机的背光用的冷发射放电荧光管，而且可被用作为单色或多色发射等离子显示板中采用离子的二次电子发射的辉光放电装置的电极。在这些产品中，放电电压可被降低并稳定化，从而降低功耗。此冷发射电极也能被用于一场致发射显示装置。

图28为表示一DC驱动的彩色等离子体显示屏的部分的剖面图。等离子体显示屏91由用于显示红、绿、和兰图象的多个象素构成。象素被形成在透明上基片92与下基片93之间的一矩阵或被分离的阻挡层101加以分区。辅助阴极电极94形成在下基片93上的各象素中心。辅助阴极电极94包括一由选自Y、Ni、Cr、Al和Mo组成的族中的至少一个导体制成的基座95，和由作为在基座95上形成的稀土元素的氢化物的钇氢化物制成的电子发射膜96。此电子发射膜96可能含有钇氧化物。数据电极97被配置在各辅助阴极电极94周围与电极94分离开。由非晶硅之类制成的电流控制膜98被形成在以辅助阴极电极94为中心数据电极97外侧。阴极电极102被配置在电流控制膜98的周围。阴极电极102包括一由选自Y、Ni、Cr、Al和Mo组成的族的至少一个导体制成的基座103，和一由作为在基座103上形成的稀土元素的氢化物的钇氢化物制成的电子发射膜104。此电子发射膜96可能含有钇氧化物。电流控制膜98控制电流以抑制阴极电极102的溅射。电流控制膜98的电阻可由其膜厚和长、掺入非晶硅中的杂质、等等设定。

绝缘膜105被形成在除辅助阴极电极94的电子发射膜96和阴极电极102的电子发射膜104外的下基片93上的整个表面上。在围绕辅助阴极电极94的绝缘膜105上形成有一辅助阴挡层106。阻挡层101和辅助阻挡106具有以象束单位用于发射红光的红色荧光材料107R，用于发射绿光的荧光材料107G，或用于发射蓝光的荧光材料107B。荧光材料107R的举例有(Y、Gd)BO3：Eu₃+和Y₂O₃∶EU₃+。荧光材料107的示例有Zn₂SoiO₄∶Mn和BaAl₁₂O₁₉∶Mn。荧光材料107B的示例为BaMgAl₁₄O₂₃∶EU₂+_和SrMg(SiO₄)₂∶Eu₂+。与红、绿、和蓝象素相对应地在上基片92上形成用于分离红色成分的色滤光器111R，用于分离绿色成分的色滤光器111G，和用于分离蓝色蓝色成分的色滤光器111B。在色滤光器111R、111G，和111B的表面上形成有ITO制成的透明电极112。含有He和Xe的稀有气体113被密封在由上电极92、下基片93、和阻挡层101所包围的空间内。

下面说明驱动上述等离子体显示屏91的方法。

首先，在透明电极112与辅助阴极电极94之间加以予定电压来生成辅助等离子体。

其次，对应于一显示图形的数据电压被加给各象素的数据电极97。一受控制的电流由电流控制膜98流到阴极电极102。由阴极电极102与透明电极112之间的辅助等离子体能迅速地生成等离子体。依靠这一等离子体由稀有气体发射紫外射线和轰击各象素的荧光材料来发出预定波长范围的光。此光通过上基片92显示图案。

当外部光入射在等离子体显示屏91上时，色滤光器11R、111G、和111B将入射光分离成各自彩色成分。这些成分由上基片92显现。除了来自荧光材料107R、10G和107B的发射，还以大色调量显示色彩。由于色滤光器111R、111G和111B将光分离成它们的色成分，由于外部光反射的变化所引起的闪烁能被抑制来清楚地显示图案。

在等离子体显示屏91的显示表面侧形成用作为光闸的液晶屏。此液晶屏具有精细灰度级显示。

具有含有钇氢化物的冷发射电极的等离子体显示屏利用荧光材料进行彩色显示。本发明也可应用于依靠等离子体发射利用橙黄作为显示色而不用荧光材料的等离子体显示屏。

被用于上述等离子体显示屏91的稀土元素的例子除钇外还可由Sc、La、Ce、Gd、Lu、Th、U、和Np组成的族中进行选择。可能与氢化物一起存在的氧化物除钇外还可是从Sc、La、Ce、Gd、Th、U和Np组成的族中所选择的。如果材料具有较用作阳电极的透明电极112更低的低功函数，基片95和103的材料即不限于以上所述的。

本发明冷发射电极还可应用于场致发射显示装置。图29是表明一场致发射显示装置的部分的剖面图。场致发射显示装置121包括多个显示红、绿和蓝图象的象素。象素被一矩阵或相互分隔开的透明上基片122与下基片123之间的分离阻挡层分区。下基片123上形成有用于接收亮度数据电压的数据电极124。数据电极124上形成有以非晶硅制成的电流控制膜125。在电流控制膜125上每象素形成约2000个锥形冷阴极126。每一冷阴极126由一选自Y、Ni、Cr、Al和Mo选择的元素制成的锥形基座127和一作为形成在基座127上的一稀土元素的氢化物的钇氢化物制成的电子发射膜128构成。各冷阴极126通过绝缘膜129与相邻冷阴板126绝缘。在绝缘膜129上形成一栅电极126而冷阴极126的顶部则维持开放。电子发射膜128可能含有钇氧化物。电流控制膜125限制电流来抑制冷阴极126的溅射。电流控制膜125的电阻可由其膜厚和长、掺入非晶硅的杂质等等设定。

由ITO制成的用作为阳极电极的透明电极131被形成在与冷阴极126相对向地上基片122的表面上。在透明电极131的表面上分别形成有发射红光的荧光材料132R、发射绿光的荧光材料132G、和发射蓝光的荧光材料132B。

下面说明驱动以上描述的场致发射显示装置121的方法。

将对应于各象素的数据电压被加到透明电极131与数据电极124之间。通过电流控制膜125控制的电流在冷阴极126的基座127中流动。选择电压被加到要作彩色显示的象素的栅电极130。在由删电极130按照数据电压选择的冷阴极126的端头从电子发射膜128发射电子。

所发射的电子被吸引向加有预定电压的透明电极131。电子轰击透明电极131的表面上的荧光材料132R、132G、和132B，荧光材料132R、132G和132B发出可见光，通过透明基片122进行彩色显示。

起光闸作用的液晶板可被形成在场致发射显示装置121的显示表面侧。液晶板具有精细灰度级显示。

具有钇氢化物的冷发射电极也可应用于单色场致发射显示装置。

用于上述场致发射显示装置121的稀土元素的示例除钇外还可由Sc、La、Ce、Gd、Lu、Th、U、和Np组成的族中选择。与氢化物一起可能存在的氧化物除钇外还可由Sc、La、Ce、Gd、Lu、Th、U和Np组成的族中选择。如果材料具有低于用作阳极电极的透明电极112的低功函数时，基座127的材料将不限于上述的。

对于本技术领域的熟悉人员将容易获得另外的优点和修改。因此，在广义上说本发明将不限于这里表示和说明的具体细节和表征性实施例。因而，可作出各种修改而不背离由所列权利要求及它们的对等物所定的总的发明观念的精细实质或范畴。

Claims (20)

1、一种冷发射电极，包括一电极基片和一形成在所述电极基片上的氢化物，此氢化物由选自Sc、Y、La、Ce、Gd、Lu、Th、U和Np组成的族中的至少一个元素制成的。

2、按照权利要求1的冷发射电极，其特征是此氢化物以RH_2+x表述(其中R为选自Sc、Y、La、Ce、Gd、Lu、Th、U和Np组成的族中的至少一个元素，H为氢，-1＜x＜1)。

3、按照权利要求1的冷发射电极，其特征是还含有选自Se、Y、La、Ce、Gd、和Lu、Th、U和Np组成的族的至少一元素的氧化物。

4、一种制造冷发射电极的方法，包括在一含有氢气体的气体环境中氢化一金属膜，此金属膜含有选自Sc、Y、La、Ce、Gd、Lu、Th、U和Np组成的族的至少一元素，由此形成一冷发射区。

5、按照权利要求4的制造冷发射电极的方法，其特征是所述金属膜被在包含稀有气本和不低于10ppm及不大于0.5vol％的氢气的惰性气体环境中氢化。

6、一种制造冷发射电极的方法，其中所述金属膜在氢化步骤中在含有氢气的气体环境中以不小于300℃和不大于650℃的温度加热。

7、一种冷发射放电管，包括含有选自Sc、Y、La、Ce、Gd、Lu、Th、U和Np组成的族中的至少一元素的氢化物的冷发射电极。

8、按照权利要求7的冷发射放电管，其特征是此氢化物以RH_2+x表述(其中R为选自Sc、Y、La、Ce、Gd、Lu、Th、U和Np组成的族中的至少一元素，H为氢，-1＜x＜1)。

9、按照权利要求7的冷发射族电管，其特征是所述冷发射电极包含选自Sc、Y、La、Ce、Gd、Lu、Th、U和Np组成的族中的至少一元素的氧化物。

10、一种显示装置，包括：

用于发射光的冷发射管，具有：

(A)包括具有内表面并在管的内表面上涂有荧光层的管体荧光管，用于发射位于一波长范围内的光，所述管体使得由所述荧光层发射的光能通过；

(B)一对被设置在所述荧光管中的电子发射电极，互相对向，各自包括一含有选自Sc、Y、La、Ce、Gd、Lu、Th、U和Np组成的族中的至少一元素的氢化物的电子发射膜；

(C)用于填充所述荧光管的稀有气体和汞；和

(D)具有一对基片和所述一对基片之间的液晶的液晶显示单元。

11、按照权利要求10的装置，其特征是此氢化物以RM_2+x表述(其中R为选自Sc、Y、La、Ce、Gd、Lu、Th、U和Np组成的族中的至少一元素，H为氢，和-1＜x＜1)。

12、按照权利要求10的装置，其特征是所述电子发射膜含有选自Sc、Y、La、Ce、Gd、Lu、Th、U和Np组成的族中的至少一元素的氧化物。

13、按照权利要求10的装置，其特征是还包括一光导引元件用于将所述光从所述冷发射管导引至所述液晶显示单元。

14、一种显示装置，包括：

第一基片；

与所述第一基片相隔开的第二基片；

设置在与第二基片对向的所述第一基片表面上的第一电极，它具有一包含有选自Sc、Y、La、Ce、Gd、Lu、Th、U和Np组成的族中的至少一元素的氢化物的电子发射膜；

设置在与所述第一基片对向的所述第二基片的表面上的第二电极，用于在当一预定电压被加到所述第一和第二电极之间时生成等离子体；和

填充由所述第一和第二基片所定的空间的稀有气体。

15、按照权利要求14的装置，其特征是此氢化物由RH_2+x表述(其中R为选自Sc、Y、La、Ce、Gd、Lu、Th、U和Np组成的族中的至少一元素，H为氢，和-1＜x＜1)。

16、按照权利要求14的装置，其特征是所述电子发射膜包含选自Sc、Y、La、Ce、Gd、Lu、Th、U和Np组成的族中的至少一元素的氧化物。

17、按照权利要求14的装置，其特征是所述第一和第二电极由直流电流驱动生成等离子体。

18、一种显示装置，包括：

第一基片；

与所述第一基片相隔开的第二基片；

设置在与第二基片对向的所述第一基片的表面上的第一电极；

设置在与所述第一基片对向的所述第二基片的表面上的第二电极，和具有一包含一选自Sc、Y、La、Ce、Gd、Lu、Th、U和Np组成的族中的至少一元素的氢化物的电子发射膜，此氢化物在当一预定电压被加在所述第一与第二电极之间时用于作场致发射；和

荧光材料，用于在接收到由所述第二电极发射的电子时发射具有预定波长范围的可见光。

19、按照权利要求18的装置，其特征是此氢化物以RH_2+x表述，其中R为选自Sc、Y、La、Ce、Gd、Lu、Th、U和Np组成的族中的至少一元素，H为氢，-1＜x＜1)。

20、按照权利要求18的装置，其特征是所述电子发射膜含有选自Sc、Y、La、Ce、Gd、Lu、Th、U和Np组成的族中的至少一元素的氧化物。

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