JP3390135B2

JP3390135B2 - 電子放出性電極、電子放出性電極の製造方法、並びに冷陰極蛍光管

Info

Publication number: JP3390135B2
Application number: JP07621098A
Authority: JP
Inventors: 修中村; 滋生鈴木; 裕一森; 浩則平間
Original assignee: Casio Computer Co Ltd; Stanley Electric Co Ltd
Current assignee: Casio Computer Co Ltd; Stanley Electric Co Ltd
Priority date: 1998-03-24
Filing date: 1998-03-24
Publication date: 2003-03-24
Anticipated expiration: 2018-03-24
Also published as: JPH11273553A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、物体の電子放出現
象を利用して放電を発生させる電子放出性電極、特に冷
陰極放出現象を利用した放電装置に好適な電子放出性電
極、該電子放出性電極の製造方法、及び冷陰極蛍光管に
関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、物体に存在している電子が空間
に放出される電子放出現象には熱電子放出現象、光電子
放出現象、冷陰極放出現象等が知られている。放電ラン
プ等の放電を利用した装置の電極として電子放出性の電
極材料を用いることが行われており、例えばコイル状の
フィラメントに電流を流して加熱することにより電子を
放出する熱電子放出現象を利用した熱陰極放電間（ther
mionic emission lamp）等が知られている。また、それ
とは異なり冷陰極放出現象を利用した電極を用いた各種
の放電を利用した装置も知られており、例えば強電界に
よる電子放出を利用したフィールドエミッタ（ＦＥＤ）
や、イオン衝撃による二次電子放出を利用した冷陰極放
電管（cold emission lamp）やプラズマディスプレイ装
置等が実用化されている。このような冷陰極放出現象に
より電子を放出する電子放出性電極は、液晶等の非自発
光表示装置のバックライトとしての冷陰極蛍光管に用い
られると共に、複写機に用いられ、また、単色又は多色
表示装置としてのプラズマディスプレイ装置及びＶＦＤ
（Vacuum Fluorescent Display）等の陰極として広い用
途への試みが続けられている。

【０００３】冷陰極放出現象を利用した電極を用いた冷
陰極蛍光管やプラズマディスプレイ装置は、蛍光体が内
壁に設けられた容器とその容器の内部に封入された混合
希ガス及び水銀を備えており、当初は冷陰極蛍光管に入
射した光により光電子放出現象により発生した電子が電
極に与えられた電界により移動し、封入されたガス等と
衝突して電離しイオンを発生させる。このイオンが電極
に衝突して二次電子を放出することで電子放出性電極か
ら放出された電子が管内の水銀原子と衝突することで放
電を開始して紫外線を発生し、該紫外線により蛍光体が
励起され可視光を発光する。そして、電子放出性電極の
材料としては、例えば、ニッケル（Ｎｉ）やモリブデン
（Ｍｏ）などの比較的低仕事関数の元素からなる金属が
用いられている。このような材料からなる電子放出性電
極を備えた冷陰極蛍光管は一般に、その管径を小さくす
るに従い輝度（ｃｄ／ｍ² ）が高くなる傾向があるの
で、冷陰極蛍光管を備えた装置自体を薄型化でき、液晶
表示装置のバックライトには好適であった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、冷陰極蛍光管
は、ランプ放電電圧が高く、結果としてランプ電力が大
きくなってしまい、特に、電池を用いる携帯用表示装置
にバックライトとして用いた場合に長時間表示が困難で
あるという問題があった。また、上述のような金属電極
では、放電により電子放出性材料がスパッタしてしま
い、管壁が汚染されるとともに、発光寿命が短くなる要
因となっていた。このような課題に対し様々な材料が模
索されてきている中、冷陰極は強電界によりエネルギー
障壁を押し下げて電子を放出するトンネル効果を利用し
ているため、著しくトンネリングを妨げる程度の厚さに
成膜された絶縁物は冷陰極の冷電子放出性材料として検
討の対象に入らなかった。

【０００５】すなわち、従来冷陰極の材料、特に冷陰極
蛍光管の冷陰極の材料として、以下のような性質が要求
されていた。１、低仕事関数である。すなわち、低い放電電圧で電子
を放出することができる。２、スパッタされにくく、冷陰極蛍光管の管壁を汚さな
い。また、冷陰極蛍光管に封入された水銀と反応しにく
い。３、良電気伝導体である。これら、３つの条件を満たす
材料は少ない。例えば、低仕事関数のＹの金属は、確か
に、放電電圧が低いが、放電を停止すると、Ｙと水銀の
反応が生ずる。

【０００６】また、熱陰極管のエミッタに使用されてい
るストロンチウム等の各種酸化物は、水銀との反応もな
いが、良電気伝導体とは言いがたい材料である。このよ
うな材料でも、熱陰極管では、高温時に導電率が向上す
る半導体的性質により、適温に加熱させれば熱電子放出
電極として使用できるが、冷陰極管では室温レベルでも
十分な導電性が要求されるので、通常の酸化物は使用困
難であると考えられてきている。

【０００７】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
であり、放電電圧が低く、かつ、長時間使用しても放電
電圧が安定な電子放出性電極、該電子放出性電極の製造
方法、及び冷陰極蛍光管を提供することを目的とするも
のである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１記載の
冷陰極放出現象により電子を放出する電子放出性電極
は、Ｓｃ、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｇｄ、Ｌｕ、Ｔｈ、Ｕ、Ｎ
ｐのグループから選ばれる少なくとも一つの元素の水素
化物を有することを特徴とする。

【０００９】請求項１に記載の発明によれば、水素化物
が低電圧で長期にわたって安定した冷電子放出を行うこ
とができる。前記水素化物は、請求項２に記載のよう
に、ＲＨ_2-x （ＲはＳｃ、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｇｄ、Ｌ
ｕ、Ｔｈ、Ｕ、Ｎｐのグループから選ばれる少なくとも
一つの元素、Ｈは水素、−１＜ｘ＜１）でもよく、上記
水素化物は、基本的にＲＨ₂ で示される物質特有の結晶
構造を有するが、例えば、Ｒで示される元素や、Ｈ（水
素）元素の欠落や過剰な存在等により、ストイキオメト
リからずれたものを含むＲＨ_2-x で示されるものであ
り、電子放出性電極として必要な上述の条件、すなわ
ち、低仕事関数であること、スパッタされにくいこと、
水銀と反応しづらいこと、導電性が良いことを満たすも
のである。

【００１０】そして、電子放出性電極は、長時間使用し
ても、その放電電圧が上昇することがなく、従来のＮｉ
電極等と比較して、低い放電電圧を有するとともに、Ｎ
ｉ電極と同様の放電電圧の安定性を示すことができる。

【００１１】なお、Ｒで示される元素は、希土類元素
（アクチノイドを含む）であるＳｃ（スカンジウム）、
Ｙ（イットリウム）、Ｌａ（ランタン）、Ｃｅ（セリウ
ム）、Ｇｄ（ガドリニウム）、Ｌｕ（ルテチウム）、Ｔ
ｈ（トリウム）、Ｕ（ウラン）、Ｎｐ（ネブツニウム）
のうちの一つの元素、もしくは複数の元素からなるもの
であるが、コストや、取り扱いやすさ等を考慮した場合
に、Ｙが最も適している。

【００１２】また、上記Ｒ元素の金属膜を水素化するこ
とにより上記水素化物を生成することで、該水素化物を
有する電子放出性電極をより容易に形成することができ
る。この際には、上記水素化される前のＳｃ、Ｙ、Ｌ
ａ、Ｃｅ、Ｇｄ、Ｌｕ、Ｔｈ、Ｕ、Ｎｐのグループから
選ばれる少なくとも一つの元素膜の厚さを１３０００Å
（オングストローム）未満にすることが好ましい。

【００１３】つまり、上記金属膜の厚さを１３０００Å
未満とすると次のような効果を奏することができる。上
記金属膜を水素化した場合に、金属膜に水素元素が入り
込んで上記水素化物の電子放出性電極となる。そして、
上記電子放出性電極を、例えば、冷陰極蛍光管の冷陰極
として耐久限度を越えるほど、長時間使用した際に、電
子放出性電極が放電等により損傷することになり、これ
により水素が冷陰極蛍光管内に放出されることになる。

【００１４】そして、水素が冷陰極蛍光管内に放出され
ると、例えば、冷陰極蛍光管内において放出された水素
が水銀の電離を妨げ、放電による紫外線発生量を減少す
ることにより蛍光体による蛍光色が相対的に低下するこ
ととなり、結果として水銀の発光色が強く視認されるこ
とにより青みを帯びた発光が生じるなどの問題が生じる
可能性があり、冷陰極蛍光管内に放出される水素濃度が
高くなると冷陰極蛍光管が使用できなくなるが、金属膜
の厚さを１３０００Å未満とすることにより、金属膜に
含まれる水素の含有量を規制することができ、長時間使
用において水素が放出するようなことがあっても、水素
レベルが冷陰極蛍光管を使用できなくなるような濃度に
なるのを防止することができる。なお、後述するように
上記金属膜を水素化する際には、Ｒで示される元素がＲ
Ｈ₂ となるのに必要な水素量以上の水素が金属膜に入り
込んだ状態となる可能性があり、金属膜の厚さを規制す
るだけではなく、水素化された金属膜に含まれる水素の
含有量を必要以上に大きくしないようにする必要があ
る。

【００１５】本発明の電子放出性電極は、例えば、導電
性の基材上に上記Ｒ元素の水素化物を含む電子放出層を
形成したものであり、この電子放出層は、上記Ｒで示さ
れる元素からなる金属層と、該金属層上に形成された上
記Ｒ元素の水素化物からなる水素化層とを有してもよ
い。上記構成によれば、Ｒで示される元素、すなわち、
希土類に含まれる元素の金属も水銀と反応する可能性が
ある点を除けば、冷陰極として適したものであるととも
に、金属としての導電性を示すものであり、電子放出層
が金属層と該金属層上に形成された水素化層とを備えた
場合に、金属層が水銀と反応しない水素化層に覆われた
状態となり、金属層が水銀と反応するのを防止すること
ができる。また、金属層が水素化層に接続された導体と
して作用することになる。

【００１６】また、電子放出層の形成に当たって、例え
ば、導電性の基材上に金属膜を形成した後に、この金属
膜を水素化するとともに、水素化に際して金属膜に含ま
れる水素の量を上述の理由により制限しようとした場合
に、金属膜の露出した表面側が先に水素化され、金属膜
の基材側の一部が水素化されず、金属層上に水素化層が
形成された状態となる可能性があるが、このような状態
となっても良好な電子放出性電極として機能することが
できる。また、基材上に電子放出層として、水素化物膜
を形成してもよく、基材上に上記金属層、水素化層を順
次形成してもよい。上記基材は導電性であるので、例え
ば、金属基材を電極として適した形状、例えば、平板状
や針状とし、その表面に上記水素化物からなる電子放出
層を形成し、かつ、金属基材に導線を接続することで電
極を比較的容易に製造することができる。

【００１７】また、金属基材を従来から冷陰極として用
いられていた金属電極と同様の材質（例えばＮｉ電極）
とすれば、電子放出層の耐久限度を越えるような長時間
の使用により、電子放出層が使用不可能なほど損傷して
も、金属基材自体が従来の金属電極とほぼ同様に機能す
るので、放電電圧は高くなることになるが、電子放出性
電極が突然機能しなくなるようなことがない。例えば、
この電子放出性電極を冷陰極蛍光管に用いた場合に、電
子放出層の耐久限度を越えるような長時間の使用により
電子放出層が損傷しても、冷陰極蛍光管がいきなり消灯
するようなことはなく、金属基材から電子が放出されて
冷陰極蛍光管が点灯可能な状態に保持されることにな
る。

【００１８】請求項３に記載の発明は、加えてＳｃ、
Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｇｄ、Ｌｕ、Ｔｈ、Ｕ、Ｎｐのグルー
プから選ばれる少なくとも一つの元素の酸化物を有する
ことを特徴とする。水素化された電極材料の表面が上記
酸化物（酸化層）で覆われる場合、上述に示される元素
は、希土類元素及びアクチノイドに分類されるものであ
り、希土類元素に含まれる元素の酸化物は、安定性に多
少の難があるものの、電子放出性電極の材料として用い
た場合に放電電圧を低くすることが可能なものである。

【００１９】そして、上記酸化層の厚みが２０００Å以
下であれば、上述のように電子放出層の表層部分に酸化
層が合っても放電電圧を低く保つことができるだけでは
なく、電子放出性電極としての安定性が阻害されること
がなく、請求項１記載の構成と同様の効果を奏すること
ができる。なお、基材上に上記元素の金属膜を形成し、
水素を含む雰囲気中で、金属膜を水素化するものとした
場合に、例えば、雰囲気中に不純物濃度の酸素分子が含
まれたり、例えば、水等の酸素元素を含む化合物（酸素
含有物）が不純物濃度でも含まれていたりすると、上記
金属膜の表面が酸化される可能性がある。

【００２０】さらに、本出願人らは、水素ガスの存在下
においては、雰囲気中に酸素元素が僅かにしか存在しな
くとも、酸素元素の上記金属膜中への浸透が促進され、
金属膜が酸化されやすくなることを見いだしており、上
記金属膜を水素を含む雰囲気中で水素化した場合に、酸
素元素が不純物濃度でも存在すると、金属膜の少なくと
も表層部分が酸化される可能性が極めて高いが、上述の
ように電子放出層の表層部分に酸化層が形成されても、
良好な電子放出性電極として機能することができること
を確認している。

【００２１】本発明の請求項４記載の電子放出性電極の
製造方法は、Ｓｃ、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｇｄ、Ｌｕ、Ｔ
ｈ、Ｕ、Ｎｐのグループから選ばれる少なくとも一つの
元素を有する金属膜を水素ガスを含む雰囲気中で水素化
することを特徴とする。

【００２２】上記構成によれば、上記元素からなる金属
膜を形成した後にこれを水素化することで、上記電極材
料を含み、電子放出層となる薄膜を容易に形成すること
ができる。すなわち、上記水素化物を含有する電子放出
層を備えた電子放出性電極を容易に製造することができ
る。

【００２３】本発明の請求項５記載の電子放出性電極の
製造方法は、上記水素化工程において、１０ｐｐｍ以
上、０．５体積％以下の水素ガスを含む不活性ガス雰囲
気中において上記金属膜の水素化が行われることを特徴
とする。上記構成によれば、金属膜の水素化における水
素濃度を０．５体積％以下とすることにより、金属膜に
余分な水素が含まれるのを防止し、電子放出性電極から
水素が放出されることにより生じる悪影響を防止するこ
とができる。なお、上記元素からなる金属膜を水素化す
る際に、上記金属膜を高濃度の水素ガスに接触させる
と、Ｒで示される元素がＲＨ₂ となるのに必要な水素元
素以上の水素が金属膜に含まれる状態となり、このよう
に水素化された金属膜を冷陰極の一部として、例えば、
冷陰極蛍光管に用いた場合には、冷陰極蛍光管内に水素
ガスが放出され、上述のように冷陰極蛍光管の発光を妨
げることになる。

【００２４】本発明の請求項６記載の電子放出性電極の
製造方法は、上記水素化工程において水素ガスを含む雰
囲気中で、上記金属膜を２００℃以上、７００℃以下で
加熱処理することを特徴とする。上記構成によれば、水
素ガスを含む雰囲気中で、上記金属膜を２００℃以上、
７００℃以下で加熱処理することにより、Ｒで示される
金属膜において、ＲＨ_2- _x で示されるＲの水素化物を製
造することができる。

【００２５】すなわち、処理温度が２００℃以下では、
Ｓｃ、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｇｄ、Ｌｕ、Ｔｈ、Ｕ、Ｎｐの
グループから選ばれる少なくとも一つの元素からなる金
属膜を水素化することが困難であり、電子放出性電極と
して実用上十分な量のＲＨ_2- _x を生成することができな
い。また、処理温度が７００℃を越える場合において
は、雰囲気中に例えば、水や酸素分子の状態で不純物と
して酸素元素が含まれる場合に、上記元素群から選択さ
れる元素の金属膜の酸化が促進され、上記金属膜の水素
化が困難となる。

【００２６】すなわち、本出願人らは、水素と酸素の共
存下において、上記元素を含む希土類元素又はアクチノ
イドの金属を熱処理した場合に、上記金属への酸素元素
の浸透が促進され、僅かな酸素濃度でも金属が酸化され
やすい状態となることを見いだしており、上記処理温度
が７００℃を越えると、不純物濃度の酸素が存在するだ
けで、上記金属が酸化してしまう可能性が高く、処理温
度を７００℃以下とすることが好ましい。なお、７００
℃以下未満においても、上記金属膜の表面でわずかな酸
化膜が形成されるが、金属膜の水素化も行われ、実用上
必要な水素化物を得ることが可能である。

【００２７】本発明の請求項７に記載の冷陰極蛍光管
は、Ｓｃ、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｇｄ、Ｌｕ、Ｔｈ、Ｕ、Ｎ
ｐのグループから選ばれる少なくとも一つの元素の水素
化物を有する電子放出性電極を備えることを特徴とす
る。上記水素化物を有することにより電子放出性電極の
放電特性が安定し、また低い電圧で冷電子を放出するこ
とができる。

【００２８】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施形態の電子
放出性電極、電子放出性電極の製造方法及び電子放出性
電極を用いた冷陰極蛍光管を説明する。

【００２９】本実施形態では、電子放出性電極の電子放
出性材料として水素化化合物ＲＨ_2- _x （ＲはＳｃ、Ｙ、
Ｌａ、Ｃｅ、Ｇｄ、Ｌｕ、Ｔｈ、Ｕ、Ｎｐのグループか
ら選ばれる少なくとも一つの元素、Ｈは水素）を適用す
るものであり、一例として水素化イットリウムについて
示す。そこで、水素化イットリウムの物性を調査するた
め、石英ガラス基板上に実質的にイットリウム元素のみ
からなるイットリウム膜（極僅かの水素を含有）を４０
００Å〜１３０００Åの膜厚で成膜し、このイットリウ
ム膜を水素ガスを数ｐｐｍ〜１００体積％の範囲で含む
アルゴン（Ａｒ）ガス雰囲気（水素ガスが１００％の場
合にＡｒが０％）中で数十℃から７００℃を越える範囲
で加熱してイットリウム膜を水素化する処理を行い、水
素化イットリウム膜の作成を試みた。

【００３０】図１に上記水素化処理により得られた水素
化イットリウム膜のＸ線回折のデフラクション結果を示
す。このデフラクションパターンからガラス基板上に成
膜された物質は、水素原子の存在によりイットリウム原
子が面心立方の配列をとる水素化イットリウムと同定で
きる。

【００３１】図２は、ＲＢＳ（ラザフォードバックスキ
ャッタリング）により分析された水素化イットリウムの
厚さ方向の元素成分を示すグラフである。この膜の表面
には薄い酸化層が形成されているが、後述するように酸
化層が表面にない方が初期放電電圧を若干低くすること
ができるという結果が得られた。図から明らかなように
水素とイットリウムのモル比はほぼ２：１となり、他の
元素が確認されないことから得られた水素化イットリウ
ム膜の化学式がＹＨ₂ であることが示唆される。そし
て、このように作成された石英ガラス基板上に作成され
た水素化イットリウム膜に対して反射率の測定試験と透
過率の測定試験を行い、反射率の測定結果を図３に示
し、透過率の測定結果を図４に示す。

【００３２】図３に示される反射率の測定結果から、水
素化イットリウム膜の反射率は、水素化イットリウム面
及びガラス面で０．５ｅＶから１．５ｅＶまでに急速に
減少し、極小を持ったあと、増加する。すなわち、約
１．５ｅＶに極小のピークがある。そして、このピーク
のエネルギーから５ｅＶまでの高エネルギー側の反射率
は、エネルギー０ｅＶ時の反射率に比べて小さい。通常
のイットリウム金属の場合、ガラス面での反射率が急速
に落ち込まないので、ガラス基板に接触するイットリウ
ムまで、水素化されていることが図２及び図３から明ら
かである。図４に示される透過率の測定結果から、１．
８ｅＶ近傍に透過率のピークとなるバンドパスが見られ
る。なお、１ｅＶは、光の波長でおよそ１２５０ｎｍに
対応する。

【００３３】これらの光学データから以下のことを仮定
することが可能である。仮定１．反射率の極小値はプラ
ズマ端である。仮定２．透過率のデータの内、１．８ｅ
Ｖより低エネルギー側は、光が反射してしまうことで透
過率が低くなっている。また、１．８ｅＶより高エネル
ギー側はバンド間遷移による吸収により透過率が低くな
っている。そして、プラズマ端のエネルギーから計算し
たキャリアー濃度は、通常の金属の十分の一程度とな
る。また、上述のように石英ガラス基板上に形成された
イットリウム膜の抵抗率は、実測で０．０９ｍΩ／ｃｍ
であり導電性を示していることが確認された。

【００３４】図５（ａ）、（ｂ）に化学式がＹＨ₂ の水
素化イットリウムの予想される面心立方格子型の結晶構
造を示す。中性子回折からは、水素が、図５（ａ）に示
すように、Ｙの四面体の中心（四配位）か、図５（ｂ）
に示すように、Ｙの八面体の中心（八配位）をとること
が示されている。本件発明における水素化イットリウム
は、四配位構造、或いは八配位構造、或いは四配位及び
八配位が構造領域が混在する場合のいずれであってもよ
い。

【００３５】本来は、Ｙの四面体の中心（四配位）の水
素だけでも水素化イットリウムとなることから、同一結
晶構造を維持したままでかなりの固溶範囲（Ｙに対する
水素の割合の範囲）を持つことができる。従って、ここ
で述べる水素化イットリウムとは、基本的にＹＨ₂ の結
晶構造をほぼ維持した状態で、Ｙに対する水素元素の割
合が１：２からずれたものを含むものであり、実際に
は、ＹＨ_2-x (−１＜ｘ＜１)のことである。

【００３６】また、電極材料としては、希土類元素のう
ちのＹの水素化物に限定されるものではなく、他に希土
類元素（アクチノイドを含む）のうちのＳｃ、Ｌａ、Ｃ
ｅ、Ｇｄ、Ｌｕ、Ｔｈ、Ｕ、Ｎｐのグループから選ばれ
る元素の水素化物を用いることができる。また、電極材
料中にＳｃ、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｇｄ、Ｌｕ、Ｔｈ、Ｕ、
Ｎｐのグループから選ばれる複数の元素の水素化物が含
まれていても良い。すなわち、この一例の電極材料は、
ＲＨ_2-x （ＲはＳｃ、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｇｄ、Ｌｕ、Ｔ
ｈ、Ｕ、Ｎｐのグループから選ばれる少なくとも一つの
元素、Ｈは水素、−１＜ｘ＜１）で示されるものであ
る。

【００３７】また、これらＲで示される元素の水素化物
は、基本的にＹの水素化物と同様に、導電性を有するも
のであり、電子放出性電極として使用可能である。ま
た、ＲＨ_2-x で示される電極材料は、Ｒに対する水素元
素の割合が１：２からずれたものとなっていても、基本
的にＲＨ₂ で示される物質が取ることができる結晶構造
を有するものである。

【００３８】次に、上記電極材料からなる電子放出性電
極について説明する。この一例の冷電子放出性電極１０
は、例えば、図６に示されるように、配線３に接続され
た金属基材（基材）１上に形成された電子放出層２から
なるものである。そして、上記金属基板１及び配線３
は、例えば、ＮｉもしくはＮｉ及びＣｒを含有するもの
である。

【００３９】なお、金属基材１、すなわち、上部に電子
放出層２が形成される基材は、導電性或は半導体性を示
すものであり、かつ、比較的スパッタされにくい元素の
単体或いは複数種の混合材料からなるものであり、上述
の元素以外に、例えば、Ｍｏ（モリブデン）やアルミニ
ウム（Ａｌ）等を挙げることができる。上記電子放出層
２は、ＲＨ_2-x （ＲはＳｃ、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｇｄ、Ｌ
ｕ、Ｔｈ、Ｕ、Ｎｐのグループから選ばれる少なくとも
一つの元素、Ｈは水素、−１＜ｘ＜１）で示される電極
材料を含有するものである。また、電子放出層２は、後
述する電子放出性電極の製造方法により製造された場合
に、以下のような構造を有するものである。

【００４０】また上記電子放出層２と金属基材１との間
に電子放出層２の上記Ｒ元素を含む非水素化金属の層を
介在しても良い。すなわち、金属基材１上にＲ元素を成
膜し、Ｒ元素の水素化処理を最深部まで行わずにＲ元素
を残すことにより非水素化金属層を形成することができ
る。

【００４１】そして、Ｒで示される元素の金属膜を水素
化することにより形成された電子放出層２においては、
水素化処理における水素濃度（水素分圧）のわずかな違
いによって特性のばらつきが生じやすく、元となるＲ金
属膜の膜厚を薄く制御する方が、特に１３０００Å未
満、より望ましくは６０００Å以下で比較的容易に良好
な水素化イットリウム膜を製造することができ、特に、
このイットリウム膜を有する電極を冷陰極蛍光管に適用
する場合、上記金属膜の膜厚を１３０００Å未満とする
ことにより、後述するように水素化された金属膜に含ま
れる水素ガスの放出による放電特性にもたらす悪影響を
抑制することができる。なお、ここでいう膜厚は、水素
化される前のＲ金属膜の膜厚である。

【００４２】上記非水素化金属層は、希土類元素のうち
の上述のＲで示される元素の単体もしくは複数種が混合
した状態の金属であり、この金属は、基本的に低仕事関
数の導体であり、水銀と反応しないかぎり電子放出性電
極の材料として適したものである。この非水素化金属層
は、水素化が容易な状態であれば単体でなくＲ元素を含
む化合物でも良い。また、非水素化金属層は、水素化層
に覆われているため、放電を行う雰囲気中に水銀が存在
しても、直接水銀と接触することがなく、水銀と反応し
にくい。

【００４３】上記電子放出層２は、この一例の上述の電
極材料からなるものであり、後述するように放電電圧が
低いとともに、長時間使用しても放電電圧の上昇がほと
んど見られず安定性の高いものである。なお、Ｒで示さ
れる元素からなる金属膜を水素化する際に、雰囲気中に
含まれる微量な酸素や酸素含有物の存在により、水素化
層の表面上に薄い酸化被膜が形成されるが、水素化層が
露出している方が放電電圧が若干低いので、ない方がよ
り望ましい。

【００４４】しかしながら基本的に、イットリウムの酸
化物は、安定性を除いて冷電子放出性電極の材料に適し
たものである。特に組成比がＹ₂Ｏ₃よりもＹＯに近い酸
化物は、Ｙ₂Ｏ₃よりも低電圧放電する点で優れている。
また、水素の共存下で、上記金属膜を酸化した場合に
は、水素により酸素の金属膜への浸透が促進される傾向
があり、金属膜の表面部分において、Ｒで示される元素
がＹ₂Ｏ₃の状態に酸化される前に、酸素が金属膜内に浸
透することにより、金属膜の表層部分においては、Ｙで
示される元素がＹＯもしくはＹＯとＹ₂Ｏ₃との間の状態
となる可能性が高い。いずれにおいても酸化層は、水素
化層が露出している電極程ではないにしても放出性電極
として低い放電電圧を示す。

【００４５】従って、水素化層上に薄い酸化層が形成さ
れても電子放出性電極の初期放電性能に極端に悪影響を
与えることなく、特に酸化層の厚みが２０００Å以下と
なっていれば、酸化層が放電により経時的にスパッタさ
れて水素化層が露出するので、長期にわたって安定した
放電が可能となる点において表面に酸化層のない水素化
電極と実質的に同じである。

【００４６】この冷電子放出性電極１０を用いた直管型
冷陰極蛍光管２０を図７に示す。冷陰極蛍光管２０は、
励起状態で所定の波長域の光を発光する蛍光材料２２が
内壁に被膜されたガラス管２１内に、電子放出層２が対
向するように一対の前記冷電子放出性電極１０が配置さ
れた構造からなり、ガラス管２１内には、アルゴン等の
希ガス及び水銀が封入されている。また図８に示すよう
に、ホロー型冷電子放出性電極３０を適用しても良い。
冷電子放出性電極３０は、配線３３に接続された円筒状
の基材３１の内面に電子放出層３２を設けた構造になっ
ている。電子放出層２，３２は、いずれも水素化化合物
ＲＨ_2-x （ＲはＳｃ、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｇｄ、Ｌｕ、Ｔ
ｈ、Ｕ、Ｎｐのグループから選ばれる少なくとも一つの
元素、Ｈは水素、−１＜ｘ＜１）からなる。

【００４７】このホロー型冷電子放出性電極３０を用い
た直管型冷陰極蛍光管４０を図９に示す。冷陰極蛍光管
４０は、励起状態で所定の波長域の光を発光する蛍光材
料３２が内壁に被膜されたガラス管３１内に、電子放出
層３２が対向するように一対の冷電子放出性電極３０が
配置された構造からなり、ガラス管３１内には、アルゴ
ン等の希ガス及び水銀が封入されている。水素化イット
リウムを電子放出層とした電極を備えた冷陰極蛍光管
は、直管に限らずＬ字型、コの字型、Ｕ字型、Ｗ字型等
いずれの形状にも用いることができる。

【００４８】次に、上記電子放出性電極の製造方法を説
明する。この一例の電子放出性電極の製造においては、
上述のように、Ｒで示される金属（Ｓｃ、Ｙ、Ｌａ、Ｃ
ｅ、Ｇｄ、Ｌｕ、Ｔｈ、Ｕ、Ｎｐのグループから選ばれ
る少なくとも一つの元素）の金属膜を基材上に成膜する
成膜工程と、次いで、この金属膜を水素ガスを含む雰囲
気下で加熱処理することにより水素化する水素化工程と
を行うことで上記電子放出性電極を製造する。

【００４９】成膜工程においては、周知の方法、例え
ば、蒸着やスパッタ等により基材上にＲで示される金属
膜を形成する。なお、基材としては、この一例におい
て、上述のようにＮｉを含有する金属を用いる。すなわ
ち、基材は、従来のＮｉ電極と同様の材質のものが用い
られる。このようにすれば、上記電極材料を含有する電
子放出層の耐用期間を越えるような長時間の使用を行
い、電子放出層が損傷し、電子放出層がほとんどなくな
ってしまうような状態となっても、基材が、Ｎｉ電極と
して機能し、従来の電極と同じレベルまで放電電圧等が
高くなってしまうが、電子放出層の耐用期間を越えて
も、急に電子放出性電極が機能しなくなるようなことが
ない。

【００５０】また、後述するように金属膜の水素化に際
しては、金属膜に余分な水素が入り込む可能性が高く、
成膜工程において成膜される水素化前の金属膜Ｒの厚み
は、１３０００Å未満とされることが好ましい。特に６
０００Å以下の場合、水素化工程における雰囲気中の水
素分圧の微妙な差があっても放電特性にばらつきが小さ
く、製造制御しやすく、４０００Å程度が特にばらつき
が小さく好ましい。金属膜の厚みを例えば１３０００Å
以上とした場合には、水素化処理温度によって異なる
が、金属膜を水素化して製造された電子放出性電極から
放出される水素が多くなり、冷陰極蛍光管にこの電子放
出性電極を用いた場合に、冷陰極蛍光管の発光に悪影響
がでる可能性がある。

【００５１】また、金属膜Ｒの厚みを例えば１３０００
Å以上とした電子放出性電極を用いた冷陰極蛍光管を電
子放出性電極の耐用期間を越える時間用いた場合に、電
子放出性電極が損傷することになるが、この際に、損傷
した電子放出層から放出される水素レベルが高くなる
と、基材を上述のようにＮｉ電極と同様のものとして
も、その時点で冷陰極蛍光管が使用できなくなるが、金
属膜の厚みが１３０００Å未満であれば、電子放出層が
放電により損傷することにより放出される水素レベルを
低く抑えることができるので、電子放出性電極が損傷し
ても冷陰極蛍光管が急に使用できない状態となるのを防
止することができる。

【００５２】上記水素化工程においては、例えば、炉を
用い、この炉内に金属膜Ｒが成膜された基材を入れると
ともに、炉内を水素ガスを含む不活性ガス雰囲気とし、
炉を加熱することになる。図１０は、Ｒで示される元素
の水素化工程における雰囲気中の水素濃度（水素分圧）
及び水素化処理温度の範囲をグラフとして図示したもの
である。

【００５３】領域Ｍ及び領域Ｎは水素化イットリウムが
形成できる領域であり、そのうち領域Ｍは冷陰極蛍光管
の電極として望ましい性質の水素化イットリウムが得ら
れる領域である。ここで、不活性ガスとしてＡｒ（アル
ゴン）を用いている。そして、炉内雰囲気中の水素ガス
濃度が１０ｐｐｍ〜１００体積％の範囲で水素化膜が形
成することができた。そして、水素ガス濃度が１０ｐｐ
ｍ未満では、十分にＲで示される元素の金属の水素化を
行えない場合があり、確実に上記金属を水素化するため
には、水素ガス濃度が５０ｐｐｍ以上であることが好ま
しい。

【００５４】しかし、Ｒで示される金属は、例えば、１
００体積％の水素（Ｈ₂ ）下で、Ｙの金属を水素化した
場合に、Ｘ線回折で、水素化合物（水素化イットリウ
ム）の生成が確認できたが、水素が、上述したＹの４配
位や８配位以外の不安定な場所に入ることがあり、この
固溶分を含む水素が経時的に放出される。イットリウム
の水素化後に得られる水素化イットリウム膜を再び加熱
処理してこの膜から放出される水素の量は、水素化時の
水素濃度にしたがい大幅に変化することが確認された。

【００５５】すなわち、水素化する際の雰囲気中の水素
分圧が高いと、金属膜を水素化した生成された電子放出
層の水素化イットリウムの結晶以外の不安定な場所に、
不安定な水素が多量に含まれた状態となる。そして、こ
のように不安定な水素を余分に含んだ電子放出性電極を
備える冷陰極蛍光管を使用した際には、蛍光管内の電子
放出性電極から放出された水素が、放電に悪影響を与え
ることになる。従って、冷陰極蛍光管の電極として望ま
しい性質の水素化イットリウムを得るための水素化の際
の雰囲気中における水素ガス濃度は、０．５体積％以下
であることが好ましい。また、水素ガス濃度は、より好
ましくは５００ｐｐｍ以下であり、さらに好ましくは、
１００ｐｐｍ程度である。

【００５６】すなわち、水素化の際の雰囲気中の水素濃
度は、１０ｐｐｍ以上、０．５体積％以下が望ましく、
より望ましくは５０ｐｐｍ以上、５００ｐｐｍ以下とな
る。上記不活性ガスとは、基本的に希ガスであるが、こ
こではアルゴンガス以外の希ガスを用いるものとしても
良い。

【００５７】なお、上記雰囲気中には、基本的に酸素ガ
スや、酸素含有物が含まれていないことが好ましいが、
使用される希ガスや水素ガス濃度が制御できれば、微量
の酸素や酸素含有物が含まれていても良く、上述のよう
に不純物レベルの酸素により電子放出層の表面に極薄い
酸化層が形成されても、十分に電子放出性電極として機
能することができる。

【００５８】そして、水素化工程における加熱温度（炉
内の温度）は、２００℃以上、７００℃以下であること
が好ましい。２００℃未満の温度では、Ｒで示される金
属の水素化が進行せず、Ｒで示される金属の水素化が困
難となる場合がある。より好ましい水素化工程における
加熱温度は、３００℃以上である。一方、水素化処理温
度が７００℃を越えると、水素の存在がＲで示される元
素の酸化物の形成を促す傾向が強く、上述のように水素
化工程での希ガス雰囲気中に存在する微量の酸素により
元素Ｒの酸化が進行し還元が困難な、酸化物が生成さ
れ、Ｒで示される元素の水素化物を得ることが困難なも
のとなる。

【００５９】従って、微量の酸素や酸素含有物が存在す
る状態では、水素化工程における加熱温度を７００℃以
下とすることが好ましく、さらに、６００℃以下とする
ことがより好ましい。また、水素化工程の加熱処理にお
ける昇温速度は、特に限定されるものではないが、例え
ば、１０℃／分から３０℃／分程度が好ましく、さら
に、２０℃／分程度とすることがより好ましい。また、
加熱処理後の降温速度は、１０℃／分から１℃／分とす
ることが好ましく、さらに、３℃／分程度とすることが
より好ましい。

【００６０】そして、以上のような電極材料を用いた電
子放出性電極は、その放電電圧が低く、従来のＮｉ電極
等と比較して効率を３０％以上改善することができるだ
けではなく、従来のＮｉ電極等と同等の寿命を維持する
ことができる。すなわち、この一例の電子放出性電極
は、長時間使用しても従来のＮｉ電極と同様に放電電圧
が上昇するようなことがなく、放電電圧が安定している
とともに、従来のＮｉ電極に比較して、消費電力を小さ
くすることができる。

【００６１】従って、この電子放出性電極を用いた冷陰
極蛍光管を、例えば、携帯型の電池を用いる電子機器の
液晶表示装置のバックライトとして用いることにより、
バックライトに必要な消費電力を低減して、携帯型電子
機器の電池によって使用可能な時間を延長することがで
き、かつ、放電電圧が長期に渡って安定なので、長期の
使用により消費電力が増加するようなことがない。ま
た、この電子放出性電極は、実用上の使用範囲が放電電
圧の不安定さにより狭められることがない。

【００６２】従って、この一例の電子放出性電極は、液
晶表示装置のバックライトや複写機等として使用可能な
冷陰極蛍光管に限らず、特に単色又は多色発光のプラズ
マディスプレイ装置（Plasma Display Panel）等のイオ
ンによる二次電子放出を利用した放電装置の電極として
好適に応用することができ、これらの製品において、放
電電圧の低減と、放電電圧の安定化を図ることができ、
消費電力を低減することができる。また、他のＶＦＤ
（Vacuum Fluorescent Display）にも応用することがで
きる。

【００６３】

【実施例】以下に、本発明の電子放出性電極及び冷陰極
蛍光管の特性について行った試験について説明する。試
験１まず、Ｙの金属膜（膜厚１．３μｍ程度）を形成
した後に、この金属膜を水素化し、次いで、真空炉で加
熱することにより、水素化に際して金属膜に入り込んだ
水素を放出させ、放出される水素ガス量を検出した。そ
して、水素化工程における雰囲気としては、アルゴンガ
スに水素ガスを添加したものを用いるとともに、この際
の水素ガス濃度を、５体積％、５００ｐｐｍ、１００ｐ
ｐｍとして水素化を行った。

【００６４】水素化工程における処理温度（炉の温度）
を、３００℃、３５０℃、４００℃、４５０℃として水
素化を行った結果を図１１に示す。図中、横軸に水素化
工程における処理温度、縦軸に水素化後に水素化イット
リウム膜を加熱し、この膜から放出された水素ガス量の
相対値をとっている。図１１に示すように、同温で水素
化工程における水素ガス濃度を１００ｐｐｍから５００
ｐｐｍに増やすと、明らかに放出される水素ガス量が増
えており、この温度範囲では、水素化工程の処理温度が
高い試料ほど、放出ガス量が少ない。図中の範囲では、
水素放出量は、水素化処理温度に対し１次関数的な挙動
を示す。

【００６５】なお、水素化処理時の雰囲気中の水素ガス
濃度を５％として製造した試料については、冷陰極蛍光
管の電極材料として不適な程度に、水素化後の水素の放
出量が多くなった。

【００６６】また、水素化工程における水素濃度を５％
以上として、水素化イットリウムを含有する電子放出性
電極をいくつか作成し、これを図７に示す管長６３ｍ
ｍ、管径２．６ｍｍの冷陰極蛍光管の冷陰極として用い
た。この冷陰極蛍光管をランプ電流が５ｍＡの状態で長
時間連続点灯したところ、数百時間内に異常放電となっ
た。これは、水素化イットリウムとして結晶中に含まれ
る以外の不安定な水素が多量に含まれるためと思われ
る。

【００６７】試験２図１２では、最適水素化処理温度
を求めるために水素化イットリウム膜から放出される水
素ガスの量と水素化処理温度をプロットした。ここで用
いられる炉は試験１で用いられた炉と異なるため、多少
異なる値をとった。図１２に示すように、水素化処理温
度が２００℃未満の各試料においては、処理温度による
放出ガス量が少なく、水素化工程において、冷陰極蛍光
管の電極材料として充分な程度に水素化イットリウムが
形成されていない場合が多い。また、７００℃より高い
温度で水素化処理を行った場合、放出ガス量が低く、特
性の良い水素化イットリウムが形成されていない場合が
多い。

【００６８】これは、上述のように、７００℃より高い
処理温度では、微量の水素ガスの存在がＹ酸化物の形成
を促す傾向が大きく、一度酸化された酸化イットリウム
を還元して最終生成物として水素化イットリウムを得る
ことが極端に困難となるためである。なお、７００℃よ
り低温でも表面に極薄い酸化イットリウム層（例えば、
Ｙ₂Ｏ₃）が形成されるが、水素化イットリウムの表面に
形成される酸化層の厚みは、数百Å以下であることが、
Ｘ線回折（薄膜法）やＨＦＳの分析でも確認された。ま
た、酸化層の厚みが、２０００Å以下であれば、電子放
出性電極の性能が大きく変わることがないので、７００
℃以下の処理温度で水素化するものとすることにより、
この一例の電子放出性電極を製造することができる。

【００６９】試験３次に、成膜工程において、Ｎｉ基
材上にＹの金属膜を膜厚を１．３μｍ（１３０００Å）
で成膜し、水素化工程において、アルゴンガス中の水素
ガス濃度を０．５体積％として、電子放出性電極を製造
した。そして、この電子放出性電極を用いて図７に示す
のと同様の冷陰極蛍光管を作成した。そして、この冷陰
極蛍光管を用いた過電流寿命試験を行った。

【００７０】すなわち、管電流を通常（５ｍＡ以下）よ
り高い７ｍＡとして上記の冷陰極蛍光管を連続点灯し
た。その結果を図１３に示す。図１３に示すように、こ
の冷陰極蛍光管は、１０００時間を越える当たりで、異
常放電を起こし、異常放電後、急激に管電圧が上昇し、
実質的にランプの寿命となるとともに、周囲の温度上昇
を招いた。

【００７１】この試験で用いられた電子放出性電極は、
水素化前のイットリウム膜の膜厚が１．３μｍ（上述の
上限を越える値）と厚く、水素化工程における水素濃度
も０．５体積％（上述の上限値）と比較的高いために、
放出される水素ガス量が多く、電子放出層の破壊により
異常放電が発生した。

【００７２】しかし、水素化工程における水素濃度を上
述の範囲内とするとともに、水素化前の金属膜の膜厚を
薄くすれば、電子放出層が破壊されても、放出される水
素量が少なく、異常放電が生じるのを防止することがで
きる。そして、電子放出層破壊時の異常放電を防止でき
れば、電子放出層が破壊されても、基材であるＮｉ基材
が電子放出性電極として機能し、管電圧がＮｉ電極レベ
ルまで上昇するものの、電子放出層が破壊されても冷陰
極蛍光管が急に消灯するのを防止できることになる。

【００７３】試験４水素化前の膜厚が１３０００Å未
満である以外は、試験３と同じ条件で電子放出性電極を
製造し、これを用いて冷陰極蛍光管を作成し、過電流試
験を行ったところ、水素化イットリウムからなる電子放
出層破壊後、管電圧がＮｉ電極レベルに上昇した状態で
安定した状態となった。従って、水素化前の金属膜の膜
厚を１３０００Å未満とすることにより、電子放出層の
耐用期間を越える長時間の使用を行って電子放出層が破
壊された際に、そこで冷陰極蛍光管が異常放電を起こし
て急に消えてしまうのを防止することができる。

【００７４】試験５この試験においては、水素化前の
膜厚を１００００Åとし、水素化に際する水素濃度を５
００ｐｐｍとするとともに、水素化に際する熱処理温度
を上述の条件の範囲で作成した冷電子放出性電極を用い
た図７に示す形状の冷陰極蛍光管２０の連続点灯試験を
行った。ガラス管２１は、外径２．６ｍｍ、長さが６
３．５ｍｍのものを用いた。図１４にこの水素化イット
リウム冷電子放出性電極の冷陰極蛍光管２０及び比較例
として冷電子放出性電極の電子放出層にＮｉを用いる点
を除き冷陰極蛍光管２０と同じ規格の蛍光管の放電特性
を示す。実線は、本件発明の冷陰極蛍光管２０であり、
破線がＮｉ電極を用いた冷陰極蛍光管である。図１４に
示されるように、この冷陰極蛍光管においては、１００
時間を越えても明らかな放電電圧の上昇はなく、２００
０時間以上連続点灯しても、点灯初期との放電電圧の差
は僅かなものとなっている。

【００７５】すなわち、この冷電子放出性電極は、安定
性に優れており、Ｎｉ電極程度の安定性を示している。
なお、図１４におけるＮｉ電極の放電電圧は、従来の測
定結果から冷陰極放電管にしたときのおよその平均値で
あり、実際は多少のばらつきがある。そして、この実施
例における電子放出性電極は、Ｎｉ電極に比較して３０
％程度、その効率が向上している。すなわち、水素化イ
ットリウムを用いた電子放出性電極は、その放電電圧が
低く消費電力を低減することができるとともに、Ｎｉ電
極とほぼ同様の寿命を持たせることが可能なものであ
る。

【００７６】また、初期放電が１７０Ｖ程度であるのに
１００時間を経過すると放電電圧が１６５Ｖ程度に下が
っている。これは、初期放電時の電子放電性に水素化イ
ットリウムの表面に発生した酸化層が関与したためにや
や高く、１００時間後では表面の酸化層がスパッタさ
れ、電子放出層表面に水素化イットリウムが露出したた
めに低下したと思われる。このことは、別途製造した、
表面にほとんど酸化層が形成されていない水素化イット
リウム電極を有する放電管の初期放電が１６５Ｖ程度で
あり、その電圧を経時的に維持した結果が得られたこと
から確認されている。

【００７７】

【発明の効果】本発明の請求項１記載の電子放出性電極
は、Ｓｃ、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｇｄ、Ｌｕ、Ｔｈ、Ｕ、Ｎ
ｐのグループから選ばれる少なくとも一つの元素の水素
化物を有することを特徴とする。

【００７８】請求項１に記載の発明によれば、水素化物
が低電圧で長期にわたって安定した冷電子放出を行うこ
とができる。前記水素化物は、ＲＨ_2-x （ＲはＳｃ、
Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｇｄ、Ｌｕ、Ｔｈ、Ｕ、Ｎｐのグルー
プから選ばれる少なくとも一つの元素、Ｈは水素、−１
＜ｘ＜１）でもよく、上記水素化物は、基本的にＲＨ₂
で示される物質特有の結晶構造を有するが、例えば、Ｒ
で示される元素や、Ｈ（水素）元素の欠落や過剰な存在
等により、ストイキオメトリからずれたものを含むＲＨ
_2-x で示されるものであり、電子放出性電極として必要
な上述の条件、すなわち、低仕事関数であること、スパ
ッタされにくいこと、水銀と反応しづらいこと、導電性
が良いことを満たすものである。

【００７９】そして、電子放出性電極は、長時間使用し
ても、その放電電圧が上昇することがなく、従来のＮｉ
電極等と比較して、低い放電電圧を有するとともに、Ｎ
ｉ電極と同様の放電電圧の安定性を示すことができる。

【００８０】請求項３に記載の発明は、加えてＳｃ、
Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｇｄ、Ｌｕ、Ｔｈ、Ｕ、Ｎｐのグルー
プから選ばれる少なくとも一つの元素の酸化物を有する
ことを特徴とする。

【００８１】上記構成によれば、水素化された電極材料
の表面が酸化物で覆われる場合、上述に示される元素
は、希土類元素及びアクチノイドに分類されるものであ
り、希土類元素に含まれる元素の酸化物は、安定性に多
少の難があるものの、電子放出性電極の材料として用い
た場合に放電電圧を低くすることが可能なものである。

【００８２】そして、上記酸化層の厚みが２０００Å以
下であれば、上述のように電子放出層の表層部分に酸化
層が合っても放電電圧を低く保つことができるだけでは
なく、電子放出性電極としての安定性が阻害されること
がなく、請求項１記載の構成と同様の効果を奏すること
ができる。

【００８３】本発明の請求項４記載の電子放出性電極の
製造方法は、Ｓｃ、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｇｄ、Ｌｕ、Ｔ
ｈ、Ｕ、Ｎｐのグループから選ばれる少なくとも一つの
元素を有する金属膜を水素ガスを含む雰囲気中で水素化
することを特徴とする。

【００８４】上記構成によれば、上記に示される元素か
らなる金属膜を形成した後にこれを水素化することで、
上記電極材料を含み、電子放出層となる薄膜を容易に形
成することができる。すなわち、上記電極材料を含有す
る電子放出層を有する電子放出性電極を容易に製造する
ことができる。

【００８５】本発明の請求項７に記載の冷陰極蛍光管
は、Ｓｃ、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｇｄ、Ｌｕ、Ｔｈ、Ｕ、Ｎ
ｐのグループから選ばれる少なくとも一つの元素の水素
化物を有する電子放出性電極を備えることを特徴とし、
上記水素化物を有することにより電子放出性電極の放電
特性が安定し、また低い電圧で冷電子を放出することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態の電極材料として用いられる
水素化イットリウムのＸ線回折のパターンを示す図面で
ある。

【図２】本発明の実施形態の電極材料として用いられる
水素化イットリウムの元素成分を示すグラフである。

【図３】本発明の実施形態の電極材料として用いられる
水素化イットリウムの反射率を示すグラフである。

【図４】上記電極材料として用いられる水素化イットリ
ウムの透過率を示すグラフである。

【図５】（ａ）、（ｂ）はともに上記電極材料として用
いられる水素化イットリウムの結晶構造を示す図面であ
る。

【図６】本発明の実施形態の電子放出性電極の概略構造
を示す図面である。

【図７】上記電子放出性電極を備えた冷陰極管を示す断
面図である。

【図８】本発明の実施形態のホロー型電子放出性電極の
概略構造を示す図面である。

【図９】上記ホロー型電子放出性電極を備えた冷陰極管
を示す断面図である。

【図１０】上記電子放出性電極の製造の水素化工程にお
ける水素化可能な水素濃度範囲と処理温度範囲、及び電
極材料として好適な水素濃度範囲と処理温度範囲を示す
グラフである。

【図１１】上記電子放出性電極の製造の水素化工程にお
いて、水素濃度と処理温度を変えた場合の減圧下での水
素の放出量を示すグラフである。

【図１２】上記電子放出性電極の製造の水素化工程にお
いて、水素濃度と処理温度を変えた場合の真空中での水
素の放出量を示すグラフである。

【図１３】上記電子放出性電極を用いた冷陰極蛍光管の
過電流寿命試験の結果を示すグラフである。

【図１４】良好な条件で製造された上記電子放出性電極
を用いた冷陰極蛍光管の連続点灯試験の結果を示すグラ
フである。

【符号の説明】

１０冷電子放出性電極２０冷陰極蛍光管３０冷電子放出性電極４０冷陰極蛍光管

フロントページの続き (72)発明者森裕一神奈川県横浜市青葉区荏田西１−３−１スタンレー電気株式会社技術研究所内 (72)発明者平間浩則神奈川県横浜市青葉区荏田西１−３−１スタンレー電気株式会社技術研究所内 (56)参考文献特開昭64−21841（ＪＰ，Ａ) 特開平１−163941（ＪＰ，Ａ) 特開昭59−167947（ＪＰ，Ａ) 特開平11−195367（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01J 9/02 H01J 1/30 H01J 61/067

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】冷陰極放出現象により電子を放出する電
子放出性電極において、Ｓｃ、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｇｄ、Ｌｕ、Ｔｈ、Ｕ、Ｎｐの
グループから選ばれる少なくとも一つの元素の水素化物
を有することを特徴とする電子放出性電極。
【請求項２】前記水素化物は、ＲＨ_2-x （ＲはＳｃ、
Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｇｄ、Ｌｕ、Ｔｈ、Ｕ、Ｎｐのグルー
プから選ばれる少なくとも一つの元素、Ｈは水素、−１
＜ｘ＜１）で示されることを特徴とする請求項１記載の
電子放出性電極。
【請求項３】Ｓｃ、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｇｄ、Ｌｕ、Ｔ
ｈ、Ｕ、Ｎｐのグループから選ばれる少なくとも一つの
元素の酸化物を有することを特徴とする請求項１または
２記載の電子放出性電極。
【請求項４】電子放出性電極の製造方法であって、Ｓｃ、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｇｄ、Ｌｕ、Ｔｈ、Ｕ、Ｎｐの
グループから選ばれる少なくとも一つの元素を有する金
属膜を水素ガスを含む雰囲気中で水素化することを特徴
とする電子放出性電極の製造方法。
【請求項５】１０ｐｐｍ以上、０．５体積％以下の水
素ガスを含む不活性ガス雰囲気中において前記金属膜の
水素化が行われることを特徴とする請求項４記載の電子
放出性電極の製造方法。
【請求項６】前記水素化工程において水素ガスを含む
雰囲気中で、前記金属膜を２００℃以上、７００℃以下
で加熱処理することを特徴とする請求項４または５記載
の電子放出性電極の製造方法。
【請求項７】Ｓｃ、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｇｄ、Ｌｕ、Ｔ
ｈ、Ｕ、Ｎｐのグループから選ばれる少なくとも一つの
元素の水素化物を有する電子放出性電極を備えることを
特徴とする冷陰極蛍光管。