KR100293834B1 - 전자방출전극과그제조방법그리고전자방출장치 - Google Patents

전자방출전극과그제조방법그리고전자방출장치 Download PDF

Info

Publication number
KR100293834B1
KR100293834B1 KR1019970702116A KR19970702116A KR100293834B1 KR 100293834 B1 KR100293834 B1 KR 100293834B1 KR 1019970702116 A KR1019970702116 A KR 1019970702116A KR 19970702116 A KR19970702116 A KR 19970702116A KR 100293834 B1 KR100293834 B1 KR 100293834B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
film
lattice structure
electron
emitting
electrode
Prior art date
Application number
KR1019970702116A
Other languages
English (en)
Other versions
KR970706596A (ko
Inventor
오사무 나카무라
시게미 스즈키
Original Assignee
가시오 가즈오
가시오게산키 가부시키가이샤
시노다 아리히로
스탄레 덴끼 가부시키가이샤
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 가시오 가즈오, 가시오게산키 가부시키가이샤, 시노다 아리히로, 스탄레 덴끼 가부시키가이샤 filed Critical 가시오 가즈오
Publication of KR970706596A publication Critical patent/KR970706596A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100293834B1 publication Critical patent/KR100293834B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J1/00—Details of electrodes, of magnetic control means, of screens, or of the mounting or spacing thereof, common to two or more basic types of discharge tubes or lamps
    • H01J1/02—Main electrodes
    • H01J1/30—Cold cathodes, e.g. field-emissive cathode
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y10/00—Nanotechnology for information processing, storage or transmission, e.g. quantum computing or single electron logic
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J1/00—Details of electrodes, of magnetic control means, of screens, or of the mounting or spacing thereof, common to two or more basic types of discharge tubes or lamps
    • H01J1/02—Main electrodes
    • H01J1/30—Cold cathodes, e.g. field-emissive cathode
    • H01J1/304—Field-emissive cathodes
    • H01J1/3042—Field-emissive cathodes microengineered, e.g. Spindt-type
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J61/00—Gas-discharge or vapour-discharge lamps
    • H01J61/02—Details
    • H01J61/04—Electrodes; Screens; Shields
    • H01J61/06—Main electrodes
    • H01J61/067—Main electrodes for low-pressure discharge lamps
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J61/00—Gas-discharge or vapour-discharge lamps
    • H01J61/02—Details
    • H01J61/04—Electrodes; Screens; Shields
    • H01J61/06—Main electrodes
    • H01J61/067—Main electrodes for low-pressure discharge lamps
    • H01J61/0675—Main electrodes for low-pressure discharge lamps characterised by the material of the electrode
    • H01J61/0677—Main electrodes for low-pressure discharge lamps characterised by the material of the electrode characterised by the electron emissive material
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J61/00—Gas-discharge or vapour-discharge lamps
    • H01J61/70—Lamps with low-pressure unconstricted discharge having a cold pressure < 400 Torr
    • H01J61/76—Lamps with low-pressure unconstricted discharge having a cold pressure < 400 Torr having a filling of permanent gas or gases only
    • H01J61/78—Lamps with low-pressure unconstricted discharge having a cold pressure < 400 Torr having a filling of permanent gas or gases only with cold cathode; with cathode heated only by discharge, e.g. high-tension lamp for advertising
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J9/00—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture, installation, removal, maintenance of electric discharge tubes, discharge lamps, or parts thereof; Recovery of material from discharge tubes or lamps
    • H01J9/02—Manufacture of electrodes or electrode systems
    • H01J9/022—Manufacture of electrodes or electrode systems of cold cathodes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J9/00—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture, installation, removal, maintenance of electric discharge tubes, discharge lamps, or parts thereof; Recovery of material from discharge tubes or lamps
    • H01J9/02—Manufacture of electrodes or electrode systems
    • H01J9/022—Manufacture of electrodes or electrode systems of cold cathodes
    • H01J9/025—Manufacture of electrodes or electrode systems of cold cathodes of field emission cathodes
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1335—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
    • G02F1/1336—Illuminating devices
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2201/00—Electrodes common to discharge tubes
    • H01J2201/30—Cold cathodes
    • H01J2201/304—Field emission cathodes
    • H01J2201/30446—Field emission cathodes characterised by the emitter material
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2217/00—Gas-filled discharge tubes
    • H01J2217/38—Cold-cathode tubes
    • H01J2217/49—Display panels, e.g. not making use of alternating current
    • H01J2217/492—Details
    • H01J2217/49264—Vessels
    • H01J2217/49271—Spacers between front and back panels
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2329/00—Electron emission display panels, e.g. field emission display panels
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J61/00—Gas-discharge or vapour-discharge lamps
    • H01J61/02—Details
    • H01J61/30—Vessels; Containers
    • H01J61/305—Flat vessels or containers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J61/00—Gas-discharge or vapour-discharge lamps
    • H01J61/02—Details
    • H01J61/30—Vessels; Containers
    • H01J61/32—Special longitudinal shape, e.g. for advertising purposes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J61/00—Gas-discharge or vapour-discharge lamps
    • H01J61/70—Lamps with low-pressure unconstricted discharge having a cold pressure < 400 Torr
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J61/00—Gas-discharge or vapour-discharge lamps
    • H01J61/70—Lamps with low-pressure unconstricted discharge having a cold pressure < 400 Torr
    • H01J61/72—Lamps with low-pressure unconstricted discharge having a cold pressure < 400 Torr having a main light-emitting filling of easily vaporisable metal vapour, e.g. mercury

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Discharge Lamp (AREA)
  • Cold Cathode And The Manufacture (AREA)
  • Cathode-Ray Tubes And Fluorescent Screens For Display (AREA)
  • Gas-Filled Discharge Tubes (AREA)

Abstract

이트륨 필름(34)은 니켈-크롬 합금(INCONEL 601)으로 만들어진 밑판33위에서, 증기 석출(저항열 또는 전자빔의 적용으로 얻어지는) 또는 스퍼터링(sputtering)에 의해 1000Å에서 3000Å정도의 두께로 형성된다. 밑판(33)과 이트륨 필름(34)을 포함하는 합성 구조물은 가스 주입구(38)와 가스 출구(39)를 가지는 반응로(31)내에 설치된, 테이블(32)위에 올려 놓여진다. 가스 주입구(38)를 통하여 수소는 로(31)에 들어가고, 그러므로 서, 로(31)는 수소로 가득차게 된다. 산소와 산소를 함유하는 물질의 농도는 부피로 1% 또 그 이하이다. 산소를 함유하는 물질은 물이고 또 증기의 형태로 존재한다. 수소 대기는 상온으로부터 600℃의 온도까지 가열되고, 600℃정도로 구조물을 10분에서 60분까지 가열시킨다. 그리하여 이트륨필름의 몸체(35)를 도포 하는 이트륨 산화물 필름을 형성하게 된다. 그런 후에 이트륨 산화물 필름(36)은 수소 이탈 반응을 하게 되는데, 1×10-3Torr 또는 그 이하로 낮아진 압력을 가지는 대기 중에서 15분 동안 350℃또는 그 이상으로 가열되고, 그러므로 서 이트륨 산화물 필름(36)으로부터 수소는 제거된다. 그 결과 좋은 전자-방출 특성을 가지는 전자방출 전극이 만들어진다.

Description

전자방출 전극과 그 제조 방법 그리고 전자방출 장치
높은 전기장이 적용될 때 전자를 방출하는 전극은 알려져 있다. 이들 전극들은 일반적으로 "전자방출 전극" 으로 알려져 있고, 바늘이나 판 모양을 하고 있으며, 코일 모양의 필라멘트 그리고 전류가 흘러 열이 가해질 때 전자를 방출하는 열-음극(hot-cathode)과 같은 것은 아니다. 전자방출 전극은 약 107v/㎝ 또는 그 이상의 고압이 적용될 때 그 표면으로부터 터널 효과에 의해 전자를 방출한다. 그것들은 복사를 하는 장치에서; 논-셀프-이미션 화면(non-self-emission display)(예, 액정 화면)의 후광으로 이용되는 냉-음극 (cold-cathode)형광램프에서; 단색 또는 칼라 디스플레이화면에서; 플라즈마 화면에서; VFDs(진공 형광 화면)에서; 그리고 그와 유사한 장치에서 음극로 사용된다.
전자방출 전극을 가지는 냉-음극 형광램프는 안쪽 면에 형광 층이 발라져 있고 희류기체와 수소증기의 혼합물로 가득차 있는 관으로 되어 있다. 전극에서 방출된 전자는 관내에 있는 수은 원자와 충돌하여 자외선을 발생시킨다. 그 자외선은 형광층을 자극하고 그렇게 자극되어 형광물질은 가시광선을 방출한다.
전자방출 전극은 적은 작용함수를 가지는 금속으로 만들어지며, 그러한 금속으로된 니켈(Ni), 몰리브데늄(Mo)등등이 있다. 일반적으로, 그러한 금속으로 만들어진 전자방출을 가지는 냉-음극 형광램프의 지름이 작으면 작을 수록, 램프가 발생하는 빛의 휘도(cd/m2)는 더 높아진다. 냉-음극 형광램프는 얇아질 수 있고 강렬한 빛을 발할 수 있다. 그러므로 액정화면의 후광으로서 이용되는데 적합하다.
그러나, 그 램프가 더 높은 휘도의 빛을 방출하게 하려면 냉-음극 형광램프에 적용되는 전압은 높아져야 한다. 그 결과로 램프는 많은 전력을 소모하게 된다. 만약 램프가 밧데리로 구동되는 휴대용 화면에 이용된다면 그 화면은 장시간 동안 구동 될 수 없다. 전자방출 전극을 가지는 냉-음극 형광램프는 또다른 면에 있어서 별 이익이 못된다. 방전이 진행될 때 전극의 물질은 점차적으로 스퍼터(sputter)되고 필연적으로 관 내면을 오염시키며 전자방출 전극의 수명을 짧아지게 한다.
전자-방출전극의 각종 물질들이 제시되어 왔다. 그러나 여러가지의 제한이 전자방출전극을 위한 물질에 부과되었다. 예를들면, 터널효과가 이용되는 냉-음극 내에서는 심하게 터널링을 막는 절연 물질들은 사용될 수 없다.
본 발명은 높은 전기장이 적용될 때 전자를 방출하는 한 전극과 그 전극을 만드는 방법 그리고 그 전극을 조합한 전자방출 장치에 관련한 것이다.
도면1은 본 발명의 실시예에 의거한 전자방출 전극을 보여주는 단면도;
도면2는 본 발명의 다른 실시예에 의거한 전자방출 전극을 보여주는 단면도;
도면3은 전극 깊이의 방향을 고려하여 감지된 전극 휘도를 나타내는 그래프;
도면4는 결정 시스템이 몸 중앙을 향한 6면 격자구조이며 대기 중에서 산화된 본 발명에 의거한 전자방출 전극의 X-선 회절 분석 도표;
도면5는 결정 시스템이 몸 중앙을 향한 6면 격자구조이며 수소 대기 중에서 산화된 본 발명에 의거한 전자방출 전극의 X-선 회절 분석 도표;
도면6은 수소 대기 중에서 산화된 본 발명의 전자방출 전극의 가시적 특성을 나타내는 도표;
도면7은 대기 중에서 산화된 본 발명의 전자방출 전극의 가시적 특성을 나타내는 도표;
도면8은 수소 대기 중에 산화된 전자방출 전극의 흡수 끝을 설명하는 도표;
도면9는 대기 중에서 산화된 전자방출 전극의 흡수 끝을 설명하는 도표;
도면10은 대기 중에서 산화된 전자방출 전극의 흡수 끝을 설명하는 도표;
도면11은 냉-음극 형광램프에 설치된 전자방출 전극의 조직도;
도면12는 본 발명에 의거한 전자방출 전극과 기존 니켈 타입 전극의 방전 특성을 설명하는 도표;
도면13은 본 발명에 의거한, 전자방출 전극을 만드는 방법의 단계를 설명하는 단면도;
도면14는 도면13의 자료로 설명된 단계의 다음 단계를 설명하는 단면도;
도면15는 결정 시스템이 몸 중앙을 향한 육면 격자 구조인 본 발명에 의거한 전자방출 전극의 X-선 회절 분석 도표;
도면16은 도면15에 나타나는 X-선 회절 분석 도표의 확대된 부분;
도면17은 결정 시스템이 단순한 육면 격자구조인 본 발명에 의거한 전자방출 전극의 X-선 회절 분석 도표;
도면18은 도면17에 나타나는 X-선 회절 분석 도표의 확대된 부분;
도면19는 격정 시스템이 몸 중심으로 향한 육면 격자구조와 단순한 육면 격자구조 사이에서 조정된 본 발명에 의거하는 전자방출 전극의 X-선 회절 분석 도표;
도면20은 도면19에 나타나는 X-선 회절 분석 도표의 확대된 부분;
도면21은 결정 시스템이 전면 중앙을 향한 육면 격자구조인 본 발명에 의거한 X-선 회절 분석 도표;
도면22는 도면21에 나타나는 X-선 회절 분석 도표의 확대된 부분;
도면23은 결정 시스템이 몸 중심을 향한 육면 격자구조와 단순한 육면 격자구조 사이에서 조정된 본 발명에 의거한 전자방출 전극의 X-선 회절 분석 도표;
도면24는 이트륨 필름과 이트륨 화합물을 가열하는데 걸리는 시간과 이트륨 필름을 가열하여 형성된, 이트륨 산화물 필름 두께 사이의 관계를 나타내는 도표;
도면25는 본 발명에 의거한 냉-음극 형광램프의 투시도;
도면26은 본 발명에 의거한 또한 다른 냉-음극 형광램프의 투시도;
도면27은 본 발명에 의거한 어떤 냉-음극 형광램프의 투시도;
도면28은 본 발명에 의거한 또다른 냉-음극 형광램프의 투시도;
도면29는 본 발명에 냉-음극 형광램프를 조합한 액정 화면 판넬의 단면도;
도면30은 본 발명에 의거한 전자방출 전극을 조합한 PDP의 단면도; 그리고
도면31은 본 발명에 의거한 전자방출 전극을 조합한 FED의 단면도이다.
본 발명의 제1의 목적은 낮은 방전 전압에서 작동되고, 내부에서 원자 방출 필름의 스퍼터링이 방지될 수 있는 전자방출 전극을 제공하는 것이다.
제1의 목적을 위해서, 본 발명의 전자방출 전극은 전자의 계자방출(field emission)또는 전자의 냉-방출을 수행하기 위해 전기 전도성 물질 또는 반도체 물질로 만들어진 밑판과 밑판 위에 R2O3-z(여기서 R은 희유기체의 원자 또는 그 그룹이고 O는 산소 그리고 z는 0.0에서 1.0사이이다.)를 함유하는 전자방출 필름을 포함한다. 여기에서, "원자 그룹"은 다른 종류의 희토류 원소들의 그룹을 의미한다. R2O3-z을 함유하고 전자방출 필름의 덕택으로 전극은 낮은 전압에서도 전자를 방출할 수 있게 된다. 그 필름은 전자를 방출하는 동안 거의 스퍼터되지 않는다. 전자방출 전극은 그러므로 서 긴 수명을 갖게 된다.
본 발명의 제2의 목적은 오직 낮은 전압만을 필요로 하고, 내에서 전자방출 필름의 스퍼터링이 방지될 수 있는 전자방출 전극을 만드는 방법을 제공하는 것이다.
제2의 목적을 위해서 본 발명에 의거한 방법은: 밑판 위에서 희토류 원소들을 가지는 필름을 형성하는 단계; 그리고 산소 대기 또는 부피로 1% 또는 그 이하 농도의 산소를 함유하는 기체 대기에서 필름을 가열하여 희토류 산화물 필름이 형성되는 단계로 구성된다.
희토류 산화물들 중에서는 줄일 수 없는 것들이 있다. 그러한 산화물의 결정 시스템을 컨트롤하는 것은 어렵다. 그럼에도 불구하고 필름이 부피로 1% 또는 그 이하 농도의 산소 혹은 산화물을 함유하는 기체 대기에서 희토류 원소의 필름을 가열하여 형성되어 진다면, 희토류 산화물 필름의 결정 구조는 제어가 가능하다. 그러므로 희토류 산화물의 결정 시스템을 좋은 방전 효과를 보이는 것으로 바꿈으로서, 낮은 전압에서 전자를 방출하며 낮은 스퍼터링 특성을 갖는 희토류 금속 산화물을 제공할 수 있다.
본 발명의 제3의 목적은 낮은 방전 전압에서 작동되고 계속해서 오랫동안 빛을 방출하며, 그리고 고-휘도의 빛을 방출할 수 있는 발-광장치를 제공하는 것이다.
제3의 목적을 위해서, 발명에 의거한 빛의 방출 장치는: 안쪽 면을 가지는 관과 안쪽 면 위에 도포 되는 형광 층을 가지며 소정 파장 범위 안에 드는 빛을 방출하기 위해 형광 층으로부터 방출된 빛을 통과 할 수 있게 하는 형광 관; 형광 관내에 서로 마주하여 설치되며, 각각 전기 전도성 물질 또는 반도체 물질로 만들어진 밑판과, 밑판 위에 설치되어 전자의 계자 방출을 수행하기 위해 R2O3-z(여기서 R은 희유기체의 원자 또는 그 그룹이고 O는 산소 그리고 z는 0.0에서 1.0사이이다.)를 함유하는 전자방출 필름을 포함하는 한 쌍의 전자방출 전극; 그리고 형광 관내를 메우고 있는 희유기체와 수은 가스를 포함한다.
제3의 목적을 이루기 위해 또한 본 발명에 의거한 또다른 빛의 방출 장치는: 제1의 기면; 제1의 기면 과 평행하면서 거리를 둔 제2의 기면; 제2의 기면 과 마주하는 제1의 기면 위에 설치되며, R2O3-z(여기서 R은 희유기체의 원자 또는 그 그룹이고 O는 산소 그리고 z는 0.0에서 1.0사이이다.)를 함유하는 전자방출 필름을 각각 가지는 다수의 냉-음극들; 제1의 기면 과 마주하는 제2의 기면 의 표면위에 설치되는 최소한 하나의 양극; 그리고 냉-음극로부터 전자들을 받는 순간 소정 파장내의 가시광선을 방출하기 위하여 제1과 제2의 기면중 최소한 하나 위에 설치된 형광 층을 포함한다.
이들 빛의 방출 장치들은 낮은 방전 전압으로 작동 될 수 있고, 그러므로 서 적은 전류만을 소비한다. 음극 또는 음극들이 낮은 스퍼터링 특성을 갖는 물질로 만들어지기 때문에, 그 장치들은 긴 시간 동안 빛을 방출할 수 있고 또 고-휘도의 빛을 방출할 수 있다.
본 발명의 실시예들은 수반되는 도면에 대한 언급에 의해 자세히 설명되어질 것이다.
도면1은 전자의 계자방출을 하는 본 발명에 의거한 전자방출 전극1을 나타낸다. 도면1에서 나타내듯이 그 전극1은 밑판2, 밑판2위에 설치된 희토류 필름3 그리고 희토류 필름3과 밑판2의 면 노출 부분을 도포 하는 전자방출 필름4를 포함하고 있다.
밑판2는 전기적으로 전도성 또는 반 전도성이다. 그것은 작은 작용 함수를 가지는 물질로 만들어진 단일 단일체 또는 다른 물질들로 만들어진 둘 또는 그 이상의 단일체로 합성된다. 낮은 스퍼터링 특성을 갖기 위해 밑판2는 약10-6 Torr의 낮은 압력 하에서 액체-고체의 전환점을 나타내는 물질 혹은 물질들로 만들어져야만 한다. 판2는 아마도 몰리브데늄(Mo), 알루미늄(Al)등등과 같은 Ni과 Cr이 아닌 다른 금속으로 만들어질 것이다.
희토류 필름3은 궁극적으로 희토류 원소로 만들어진다. 전자방출 필름4는 산화물 R2O3-z로 만들어지는데, 여기서 R은 희토류 원소들의 한 원자 또는 그 그룹이며. O는 산소 그리고 z는 0.0에서 1.0사이이다.
도면 2는 본 발명에 의거한 전자방출 전극11을 나타내는데, 도면1에서 설명된 전자방출 전극과는 구조적으로 다르다. 전극11은 밑판12 그리고 밑판12위에 설치된 전자방출 필름13을 포함하고 있다. 예로서 밑판12는 니켈(Ni)을 함유하고 있다. 예를 들어 전자방출 필름13은 이트륨 산화물로 만들어졌다.
도면3은 도면2에서 보여주는 전극11의 원소들의 스퍼터링 시간과 휘도 사이의 관계를 나타내는데, 필름13으로부터 원소들은 스퍼터링하는 동안 전극 깊이의 방향에 따라 아거전자분광기(Auger Electron Spectroscopy)에 의해 측정되었다. 각 원소의 스퍼터링 시간과 휘도는 도면 위에서 각각 가로좌표와 세로좌표에 그려진다. 밑판12가 니켈을 함유하고 또 밑판12위에 설치된 전자방출 필름13이 이트륨 산화물로 만들어졌다는 것은 도면3으로부터 분명해 진다.
도면1과 도면2에 나타나 있는 이트륨 산화물로 만들어진 전자방출 필름13은 단순한 육면 격자구조; 전면 중앙으로 향한 육면 격자구조; 몸 중심으로 향한 육면 격자구조; 단순 육면 격자구조와 전면 중앙으로 향한 육면 격자구조 사이의 중간; 그리고 단순 육면 격자구조와 몸 중앙을 향한 육면 격자구조 사이의 중간 결정 시스템을 가진다.
도면4는 대기 중에서 이트륨의 산화로 만들어진 이트륨 산화물의 결정 격자구조에 관련한 X-선 회절 분석 도표이다. 이트륨 산화물은 10.60Å의 격자 상수를 갖는다. 그것의 결정 시스템은 이후부터 편의를 위해 A-타입 격자구조라고 언급되어질 몸 중심을 향한 육면 격자구조와 동일하다. 도면5는 수소 대기 중에서 이트륨을 산화하여 만들어지는 이트륨 산화물의 결정 격자구조에 관련한 X-선 회절 분석 도표이다. 이 이트륨 산화물은 14.85Å의 격자 상수를 갖는다. 이 산화물의 결정 시스템은 이후부터 편의를 위해 B-타입 격자구조로 언급되어질 단순 육면 격자구조와 동일하다. 본 발명은 격자 시스템이 몸 중심으로 향한 육면 격자구조와 단순 육면 격자구조 사이의 중간인 물질을 사용할 것이다. 중간 형태의 결정 시스템은 이후부터 AB-타입 격자구조로서 언급된다.
A-타입 격자구조의 이트륨 산화물로 만들어진 전자방출 필름을 갖는 전자방출 전극과 B-타입 격자구조의 이트륨 산화물로 만들어진 전자 방출 필름을 갖는 전자방출 전극 그리고 AB-타입 격자구조의 이트륨 산화물로 만들어진 전자방출 필름을 갖는 전자방출 전극은 그것들의 두께에 대한 저항이 측정되었다. 그것들은 전기 전도성이라는 사실을 증명하듯 몇Ω의 낮은 저항을 나타냈다. 다른 말로, 그 필름들이 전자방출 특성을 가졌다는 것이다.
3000Å 두께의 이트륨 필름은 전자-빔 증기 석출에 의해 수정 지면 위에 형성되었고, 수소 대기 중에서 15분간 600℃의 온도로 가열되어 제1의 이트륨 산화물 필름을 제공하였다. 더군다나 3000Å 두께의 이트륨 필름은 전자-빔 증기 석출에 의해 수정기면위에 형성되었고, 대기중에서 30분간 700℃의 온도로 가열되어 제2의 이트륨 산화물필름을 제공 하였다. 제1 그리고 제2의 이트륨 필름은 그것들의 가시적 특성들이 검토되었다.
제1의 이트륨 산화물 필름은 B-타입격자구조를 가졌고 도면6의 투과된 특성을 나타냈다. 도면6에 있어서, 투과율과 반사율리 세로 좌표에 그려지고, 수정기면과 제1의 이트륨 산화물 필름을 포함하는 전자방출전그에 적용된 빛의 파장이 그려졌다. 투과율은 전자방출전극에 적용된 빛의 양(100%)에 대한 수정기면과 이트륨 산화물필름 양쪽을 통과하는 빛의 양의 비율이다. 평평한 면을 가지는 알루미늄(Al)판에 의해 반사된 빛의 양에 대한 반사율은 수정기면과 이트륨 산화물에 의해 반사된 빛의 양의 비율이다.
제2의 이트륨 산화물 필름은 A-타입 격자구조를 가지며 도면 7의 투과률 특성을 나타냈다. 도면7에서 보듯이 제2의 이트륨 산화물(A-타입 격자구조)필름을 가지는 전자방출전극은 파장이 500 nm에서 2500 nm인 범위의 빛에 대해 50 %이상의 투과율을 보였다. 반면에 제2의 이트륨 산화물(B-타입 격자구조)필름을 가지는 전자방출전극은 파장이 500 nm에서 2500 nm인 범위의 빛에 대해, 20 %이하의 투과율을 보였다.
그로부터, A-타입 결정시스템인 제1의 이트륨 산화물 필름은 A-타입 이트룸 산화물필름으로 언급될 것이다. 그리고 B-타입 결정시스템인 제2의 이트륨 산화물 필름은 B-타입 이트륨 산화물 필름으로 언급되어질 것이다.
도면7에 나타나듯이, A-타입 이트륨 산화물 필름을 가지는 전자방출전극은 파장이 500 nm에서 2500 nm인 빛에 대해 40 %이하의 반사율을 보여 주었다. 반면, B-타입 이트륨 산물 필름을 가지는 전자방출전극은 파장 500 nm에서 2500 nm인 빛에 대해, 몇 %에서 75 %범위의 반사율을 보여주었다. 즉, 최대 반사율이 60 %를 넘는다는 것이다. 도면6과 7에서 분명하듯이 결정 시스템에서 다루는 이트륨 산화물들은 광학 특성에 있어서 상당한 차이를 보여 준다.
어느 한 물질의 광학 특성들 중 하나는 흡수끝이다. A-타입 그리고 B-타입 이트륨 산화물 필름들이 그것들의 흡수끝을 위해 관찰되었다. 일반 정의에 있어서, 흡수끝이라 함은 연속 스펙트럼에서 더 긴 파장의 광선에 대해 흡수가 상당히 줄어드는 지점이나 부분을 말한다. 그러나 여기서는 너무 작아서 정확한 측정이 불가능한 지점까지 투과율이 떨어진 지점으로 정의한다.
도면8은 소정 상수를 갖는 수소 대기 중에서 이트륨 필름을 산화하여 만들어진 B-타입 이트륨 산화물 필름의 흡수끝으로 설명한다. 도면9는 대기 중에서 이트륨이 산화되어 만들어진 A-타입 이트륨 산화물 필름의 흡수끝을 나타낸다. B-타입 이트륨 산화물 필름은 4.0 eV보다 약간 작은 흡수끝을 가지며, 반면 A-타입 이트륨 산화물은 약 5.9 eV의 흡수끝을 가진다. 분명히 B-타입 이트륨 산화물은 A-타입 이트륨 산화물에 비교해 불때, 낮은 에너지 쪽에 속한다. 따라서, 이트륨 산화물의 여러 광학 특성들은 산화물의 결정 시스템에 의존한다는 것이 분명해진다.
또한 냉-음극 방전 램프들이 그것들의 방전 특성을 측정하기 위해 시험되었다. 이들 각각의 램프는 원통 유리 관 한 쌍의 전자방출 전극을 갖는다. 관은 2.6 mm의 외부 직경과 63.5 mm의 길이를 가지며, 희유기체와 수은 증기로 가득 메워진다. 전자방출 전극들은 관 안에 45 mm의 거리를 두고 서로 마주보게 설치된다.
이들 냉-음극 방전 램프들은 세 가지의 그룹으로 나누어진다. 제1의 그룹의 램프들은 A-타입 이트륨 산화물로 만들어진 각각의 전자방출 필름을 가지는 전극들을 가진다. 제2의 그룹의 것들은 B-타입 이트륨 산화물로 만들어진 각각의 전자방출 필름을 가지는 전극들을 가졌다. 제3의 그룹의 것들은 니켈(Ni)로 만들어진 각각의 저자 방출 필름을 가지는 전극들을 가지며, 본 발명의 범위밖에 있다. 모든 그룹의 냉-음극 방전 램프들은 그것들의 방전 전압을 위해 시험되었다. A-타입 이트륨 산화물로 만들어진 필름을 가지는 제1의 그룹의 램프들은 니켈로 만들어진 전자방출 필름을 갖는 제3의 그룹의 램프의 동작 전압보다 적은 약30 V의 전압에서 작동하였다. 제2의 그룹의 램프들은 B-타입 이트륨 산화물을 가지며 제3의 그룹의 램프의 동작 전압보다 작은 약50 V의 전압에서 작동하였다. 또한 도면10에 나타난 타입의 냉-음극 형광램프21이 만들어졌다. 도면10에서 보듯이 램프21은 유리관23의 내면에 도포된 형광 층을 제외하고는 상기의 냉음극 방전 램프와 구조적으로 동일했다. 유리관23은 희류기체와 수은 증기로 가득 메워져 있다. 한 쌍의 전자방출 전극22는 관23내에 서로 마주하여 각각, 두개의 선24에 연결되어 설치된다.
도면11에 나타나듯이, 전자방출 전극22는 V자 모양으로 중간 부분이 굽었다. 각각의 전극22는 Ni-Cr합금(INCONEL 601)밑판25, 밑판25위에 설치된 이트륨(Y)필름26 그리고 B-타입 이트륨 산화물로 만들어지고 이트륨 필름26위에 설치된 전자방출 필름27로 구성된다. 전극들22는 그것들의 전자방출 필름들27이 서로 마주하도록 설치된다. 램프21이 B-타입 이트륨 산화물로 만들어진 필름27을 갖으면, A-타입 이트륨 산화물의 전자방출 필름을 갖는 냉-음극 형광램프보다도 더 낮은 방전 전압에서 작동될 수 있다.
냉-음극 형광램프21은 그것의 빛의 방출 특성을 위해 시험되었다. 각각의 램프21에서, 전극22는 전자를 방출하였다. 전자들은 수은 원자들과 충돌하여 자외선을 발생시켰다. 자외선은 관23내면에 도포된 형광 층을 자극하였다. 그렇게 자극되어 형광 층은 소정 파장 범위 내에 있는 가시광선을 방출하였다. Ni전자방출 필름을 각각 갖는 전자방출 전극들을 포함하는 기존의 냉-음극 형광램프의 방출 특성들과 함께, 시험의 결과가 아래 표1에 나타나 있다.
표 1
전극 램프전류IL (mA) 램프전압VL (V) 발광(cd/㎥) 발광 플럭스 F(1m) 발광효율(1m/(V·A)
B-타입 5.0 156 27100 25.4 32.6
Ni-타입 5.0 204 24400 25.4 32.6
표1로부터 알 수 있듯이, 각각 B-타입 이트륨 산화물 필름을 가진 전극(앞으로 B-타입 전극으로 언급됨)들이 설치된 램프21은 Ni-타입 전극을 가지는 기존 램프의 전압보다 적은 약 23.5 %의 램프 전압에도 불구하고 휘도와 휘도 효율에 있어서, 더 월등하다. 더군다나. 램프21은 장시간 동안 작동되고 난 후, A-타입 이트륨 산화물 필름을 각각 가지는 전극들(앞으로 A-타입 전극으로 언급됨)이 설치된 냉-음극 형광램프와 같은 Ni-타입 전극을 갖는 기존 램프보다도 훨씬 낮은 스퍼터링 특성을 보였다.
그리고 또한 냉-음극 방전 램프는 각각 내부 직경 12 mm를 갖는 원통 유리관과 10mm의 직경을 갖고 관 내부에서 220 ㎛만큼 서로 떨어져 설치된 한 쌍의 디스크 모양을 한 전자방출 B-타입 전극으로 이루어진다. 시간에 따라 이들 램프들의 방전 특성이 어떻게 변하는가가 측정되었다. 시험 결과는 도면12에 보는바 와 같다. 도면 12로부터 분명하듯이 B-타입 전극을 가지는 냉-음극 방전 램프는 일정한 초기 방전을 얻었다. 200시간 동안 계속해서 작동될 때까지는 두들 어진 전압 강하는 없었다. 그것들은 Ni-타입 전극을 가지는 기존의 냉-음극 방전 램프의 방전 전압보다 낮은 약 15에서 20%의 방전 전압을 갖는 것으로 밝혀졌다. 또한, 그것들은 Ni-타입 전극을 가지는 기존 램프보다도 더 낮은 스퍼터링 특성을 나타냈다. 냉-음극 방전 램프는 각각 15 mm의 내면을 갖는 관과 전자방출 B-타입 전극을 포함하며, 3000 시간 이상의 방전 수명을 갖는 것으로 증명된다.
전자방출 필름은 45,000 Å두께 정도에서 10,000 Ω의 저항을 가진다.
결정 시스템이 전면 중앙을 향한 육면 격자구조인 이트륨 산화물 필름과, 결정 시스템이 단순 육면 격자구조와 전면 중앙을 향하는 육면 격자구조의 중간인 이트륨 산화물 필름은 낮은 방전 전압에서 동작함이 밝혀졌다. 결정 시스템이 몸 중앙을 향하는 육면 격자구조와 단순 육면 격자구조 사이인 AB-타입 이트륨 산화물 필름도 또한 낮은 방전 전압에서 작동함이 밝혀졌다.
본 발명에서 이트륨은 다른 희토류 원소와 대신될 수 있다. 더 자세히 말하면 이트륨(Y)대신에, 스칸듐(Sc), 란틴(La), 세륨(Ce), 프라세오디뮴(Pr), 네오디뮴(Nd), 프로메듐(Pm), 사마륨(Sm), 유로퓸(Eu), 가돌리늄(Gd), 테르븀(Tb), 디스프로슘(Dy), 홀뮴(Ho), 에르븀(Er), 투륨(Tm), 이테르븀(Yb) 또는 루테룸(Lu)가 사용될 수 있다.
본 발명에 의거한 전자방출 전극은 상기의 구조를 갖으며, 낮은 방전 전압에서 좋은 전자방출 특성을 갖는다. 더군다나, 그것들은 낮은 스퍼터링 특성을 보이며, 그러므로 서 긴 시간 동안 계속해서 전자를 방출할 수 있다.
그리하여, 본 발명의 전자방출 전극은 논-셀프-이미션 화면(예, 액정화면)에서 흰색-방출 후면 광으로 사용된 냉-음극 형광램프에 사용될 수 있다. 그것들은 또한 단색과 칼라 디스플레이 화면에서, 플라즈마 화면에서 그리고, VFDs(진공 형광 화면)으로 사용되는 FEDs(계자 이미시브 화면)에서 사용될 수 이다.
전자의 계자방출을 하는 도면 1에 있는 타입의 전자방출 전극을 제조하는 제1의 방법은 아래에서 설명될 것이다. 제1의 방법은: 밑판을 씻는 단계; 밑판 위에서 금속 필름을 형성하는 단계; 전자방출 필름을 형성하기 위해 수소 대기 중에서 금속 필름을 산화하는 단계; 그리고 전자방출 필름을 수소 이탈 반응시키는 단계를 포함한다. 이들 단계들은 언급된 순서대로 이행되며, 그러므로 서 소정 결정 격자구조를 가지는 전자방출 필름을 갖는 전자방출 전극을 제공하게 된다. 밑판은 전기 전도성 물질 또는 반도체 물질로 만들어진다. 밑판 위에 설치된 전자방출 필름은 R2O3-z(여기서 R은 희토류 원소의 원자 또는 그 그룹이며 O는 산소 그리고 z는 0.0에서 1.0사이이다.)를 포함하고 밑판 위에 설치되며, 냉 전자의 계자 방출을 수행할 수 있다. 이 예에서 희토류 원소는 이트륨(Y)이다.
제1의 방법은, 도면 13과 14를 참고로 아래에서 자세히 설명될 것이다.
제일 먼저, Ni-Cr 합금(INCONEL 601)으로 만든 밑판33을 씻는다. 증기 석출(전자빔의 응용 또는 저항 열에 의해 얻어짐) 또는 스퍼터링으로, 1,000 Å에서 30,000 Å범위의 두께를 갖는 이트륨 필름 34가 밑판33위에 형성된다.
다음, 밑판33과 이트륨 필름34로 구성되는 합성 구조는 도면13에서 처럼 반응로31내에서 테이블32위에 올려진다. 도면13에 나타나는 것처럼 로31은 가스주입구38과 가스 출구39를 가진다. 로31이 수소로 가득 찰 수 있도록 수소가 가스 주입구 38을 통하여 로31에 주입된다. 산소 및/또는 산소를 함유하는 물질의 농도가 부피로 1 %또는 그 이하로 요구된다. 바람직하게는 1,000 ppm또는 그 이하, 더 바람직하게는 100 ppm 또는 그 이하로 요구된다. 산소를 함유하는 물질은 물이며, 증기 형태로 존재한다. 그 농도는 입·출구 38과 39에 설치된 산소 흡수 필터 와 수분 흡수 필터의 사용으로 그리고 로31안으로 주입되는 수소 농도를 조절함으로서 조절될 수 있다.
그런 다음, 수소 대기는 100℃/15min 에서 100℃/5min범위의 속도로 상온(약25℃)에서부터 약 600 ℃까지 가열된다. 그 후 그 구조는 10에서 60분간 600 ℃로 가열되며 그리하여, 이트륨 필름 34의 노출된 표면 부분을 산화시키게 된다. 도면14에 나타나듯이 이트륨 산화물 필름36이 그렇게 형성되며 이트륨 필름의 몸35를 덮게 된다. 산화 온도의 범위는 300 ℃에서 1000 ℃까지 바람직하게는 500 ℃에서 700 ℃일 것이다. 온도 상승 속도의 범위는 100 ℃/20 min에서 100 ℃/5 min 사이일 것이다.
그 다음, 이트륨 산화물 필름36은 수소 이탈 반응을 하게 된다. 더 자세히 필름36이 350 ℃또는 그 이상, 바람직하게는 450 ℃에서 800 ℃로 15분간 1×10-3Torr 또는 그 이하로, 바람직하게는 1×10-6Torr또는 그 이하로 줄어든 압력을 같는 대기 중에서 가열되어, 이트륨 산화물 필름36으로부터 수소를 제거하게 된다.
밑판을 씻고, 이트륨 필름을 형성하고, 필름의 표면 지역을 산화하고 그리고 합성 이트륨 산화물 필름의 수소 이탈 반응을 하지 않고서 만들어진 냉-음극 형광램프는 1백 시간의 방전 후에 밝은 흰색 빛을 방출했다. 이것은 이트륨 산화물 필름 내에 함유된 수소에 의한 것이다.
냉-음극 형광램프를 제조하는데 있어서, 각각 이트륨 산화물 필름을 가지는 전극들이 관 안에서 봉해지기 전에 물과 같은 불순물들은 일반적으로 유리관으로부터 제거된다. 불순물의 제거는 압력을 줄인 대기 중에서 400 ℃의 온도로 유리관을 가열함으로서 이를 수 있다. 가열하는 공정은 결국 이트륨 산화물 필름으로부터 어느 정도의 수소를 제거하는데 있어 도움을 줄 수 있다. 온도가 비교적 낮기 때문에 (약400℃), 반면, 형광램프는 수소가 이탈된 이트륨 산화물 필름을 각각 갖는 전극들을 포함하는 램프만큼 쉽게 초기 방전을 얻을 수 없다. 그러므로, 이트륨 산화물 필름36은 400 ℃혹은 그 이상에서 낮아진 압력의 대기 중에서 수소 이탈 반응을 하여야 한다.
약 3,000 Å두께의 이트륨 필름이 산소와 또는 산소를 함유한 물질의 농도가 100 ppm차수를 초과하는, 수소 대기 하에서 가열되어 산화하게 되면, A-타입 격자구조(몸 중심으로 향한 육면체 격자구조)와 동일한 약4,500 Å의 두께를 갖는 이트륨 산화물 필름을 형성하게 된다. 이 이트륨 산화물 필름은 도면15에서 설명된, X-선 회절 분석 패턴을 나타낸다. 그 산화물 필름은 10.60 Å의 약 29??에서 하나의 X-선 휘도 피크를 갖는다.
약 3,000 Å두께의 이트륨 필름이 산소 및/또는 산소를 함유하는 물질의 농도가 10 ppm차수 안에 있는 수소 대기 중에서 가열되어 산화 할 때, B-타입격자구조(단순 육면 격자구조)와 동일한 약4,500 Å두께의 이트륨 산화물 필름은 형성하게 된다. 이 이트륨 산화물 필름은 도면 17에 나타나는 X-선 회절 분석 패턴을 보여 준다. 그것은 14.85 Å의 격자 상수를 가지며, 도면 18에서 나타나듯이 약 29??에서 높은 X-선 휘도 피크를 가지며, 약 29.6??에서 낮은 X-선 휘도 피크를 갖는다.
3,000 Å두께의 이트륨 필름이 산소 및/또는 산소를 함유한 물질의 농도가 100 ppm차수의 수소 대기 중에서 가열되어 산화할 때, AB-타입 격자구조(즉, A-타입 격자구조와 B-타입 격자구조의 중간인 결정 시스템)와 동일한 약 4,500 Å두께의 이트륨 산화물 필름이 형성된다. (100 ppm차수 내에서의 농도는 B-타입 이트륨 산화물 필름을 형성하는데 에 적합한 농도보다는 높고, A-타입 이트륨 산화물 필름을 형성하는데 적합한 농도보다는 낮다.) 그렇게 형성된 이트륨 산화물 필름은 도면19에 나타나는 X-선 회절 분석 패턴을 보여준다. 도면20에서 보여주듯이, 그것은 약, 29??에서 높은 X-선 휘도 피크를 가지며 약 29.6??에서 낮은 X-선 휘도 피크를 갖는다.
약 3000 Å두께의 이트륨 필름이 산소 및/또는 산소를 함유한 물질의 농도가4 ppm 차수 내에 있는 수소 대기 중에서 가열되고 산화하면 전면 중심을 향한 육면 격자구조(이후부터는, C-타입 격자구조로 언급됨)와 동일한, 약 4500 Å두께의 이트륨 산화물 필름을 형성한다. 이 산화물 필름은 도면21에서 보이는 X-선 회절 분석 패턴을 나타낸다. 그것은 5.21 Å의 격자 상수를 갖으며, 29.6??에서 큰 X-선 휘도 피크를 갖으며 도면22에서 설명된, 산소 및/또는 산소를 함유한 물질의 농도가 C-타입 이트륨 산화물 필름을 형성하는데 적합한 농도보다 높고, B-타입 이트륨 산화물 필름을 형성하는데 적합한 농도보다는 낮은 농도의 수소 대기 중에서 가열되어 산화하면, B-타입 격자구조와 C-타입 격자구조의 중간인 결정 시스템(이후부터, BC-타입 격자구조로 언급됨)과 동일한 약4,500 Å두께의 이트륨 산화물 필름을 형성한다. 이 이트륨 산화물 필름은 도면23에서 보여주는 X-선 회절 분석 패턴을 나타낸다. 그것은 도면23에서 보여주듯이 약 29??에서 낮은 X-선 휘도 피크를 그리고 29.6??에서 높은 X-선 피크를 갖는다.
상기로부터 알 수 있듯이 이트륨 산화물 필름의 결정 시스템은 수소 대기 중의 산소 농도를 조절하여 바꾸어질 수 있다.
제1의 방법에 의해 만들어진 한 쌍의 전자방출 전극을 각각 갖는 세 가지 타입의 냉-음극 형광램프들이 제조되었다. 제1의 타입은 각각 약 4,500 Å두께의 B-타입 이트륨 산화물 필름을 갖는 전극들을 포함하고; 제2의 타입은 각각 BC-타입 이트륨 산화물 필름을 갖는 전극들을 포함하며; 그리고 제3의 타입은 각각 C-타입 이트륨 산화물 필름을 갖는 전극들을 포함하였다. 이들 램프의 방출 특성이 시험되었다. 결과는 아래 제시된 표2에 명시되어 있다. 본 발명에 의거한 세 가지 타입의 램프의 방출 특성들과의 비교를 위해 Ni-타입 전자방출 전극을 조합한 기존의 냉-음극 형광램프의 방출 특성을 표2에서 또한 보여준다. 기존의 것들을 포함해서 모든 이런 형광램프들은 각각 유리관21과 관21내에 설치된 한 쌍의 전자방출 전극22를 포함하는 도면10에서 보여주는 것과 같은 구조를 가진다. 관21은 희유기체와 수은 증기로 메워져 있고 흰색을 방출하는 형광 물질로 내부가 덮여 있다. 유리관21은 63.5 mm만큼 길고 2.6 mm의 외부 직경을 갖는다. 그리고, 그 서로 마주한 전극들22는 45 mm만큼 떨어진다.
표2에서 분명하듯이, B-타입, BC-타입 그리고 C-타입의 전극을 갖는 냉- 음극 형광램프는 비교적 낮은 방전 전압에도 불구하고 휘도와 발광 효율에 있어서 기존의 램프보다 더 우세하다. 이들 이트륨 산화물 필름들은 두께에 있어서 몇백 Å이상일지라도 이들 전극들은 높은 전기 전도성을 나타내었다. B-타입, BC-타입 그리고 C-타입의 전극을 갖는 램프들은 Ni-타입 전자방출 전극을 갖는 기존의 램프보다 더욱 낮은 스퍼터링 특성을 가졌다. 그것들은 기존의 냉-음극 형광램프보다 더 오랜 시간 동안 계속해서 빛을 방출하였다.
표 2
전극 램프전류IL (mA) 램프전압VL (V) 발광(cd/㎥ 발광 플럭스 F(1m) 발광효율(1m/(V·A) 전도성 Ni-타입에 대한램프 전압의 개선 (%)
B-타입 5.0 164 26000 에서29000 25 에서 26 30.5 에서 31.7 ○ ＋27
BC-타입 5.0 164 26000 에서29000 25 에서 26 30.5 에서 31.7 ○ ＋27
C-타입 5.0 164 26000 에서29000 25 에서 26 30.5 에서 31.7 ○ ＋27
Ni-타입 5.0 225 24000 에서25000 23.5 에서 24.5 20.9 에서21.8 ○ －
표 1에 나타나 있는 B-타입 전극을 갖는 램프의 값은 표2에 명시되있는 것들과는 다르다. Ni-타입 전자방출 전극을 갖는 기존의 램프에서도 그러하다. 이것은 한 분석기 표 1의 결과를 얻기 위해 사용되었고, 표 2의 결과를 얻기 위하여는 다른 분석기가 사용되었기 때문이다.
A-타입 전극을 갖는 램프와 AB-타입 전극을 갖는 램프는 그것들의 방전 전압이 기존 램프보다 더 낮은데도 불구하고 Ni-타입 전극을 갖는 기존의 램프보다 더 큰 휘도와 더좋은 발광 효율을 얻었다. 그럼에도 불구하고 그것들의 휘도와 발광 효율은 C-타입 전극을 갖는 램프보다 더 낮다는 것이 밝혀졌다.
전자들의 냉 방출을 수행하는 도면 1에 보이는 타입의 전자방출 전극을 제조하는 제2의 방법은 도면 13과14에 대한 참고 설명을 가지고 설명될 것이다.
제2의 방법은: 밑판을 씻는 단계; 밑판에 금속 필름을 형성하는 단계; 그리고 전자방출 필름을 형성하기 위해 희류기체 대기 중에서 금속 필름을 산화시키는 단계를 포함한다. 3가지 단계들은 언급된 순서대로 수행된다. 그러므로 서 소정 결정 격자구조의 전자방출 필름을 갖는 전자방출 전극을 제공하게 된다. 밑판은 전기 전도성 또는 반도체 물질로 만들어진다. 그 전자방출 필름은 R2O3-z(여기서 R은 희토류 원소의 원자 또는 원자 그룹이며 O는 산소 그리고 z는 0.0에서 1.0사이이다.)를 함유하며 냉 전자를 방출할 수 있다. 이 예에서도 희토류 원소는 이트륨(Y)이다.
제일 먼저, Ni-Cr합금(INCONEL 601)으로 만들어진 밑판33을 씻는다. 이트륨 필름34가 증기 석출(전자빔의 응용 또는 저항 열에 의해 얻어짐) 또는 스퍼터링으로, 1000 Å에서 30000 Å범위의 두께를 갖는 이트륨 필름 34가 밑판33위에 형성된다.
다음 밑판33과 이트륨 필름34로 구성되는 합성 구조는 도면13에서 처럼 반응로31내에서 테이블32위에 올려진다. 도면13에 나타나는 것처럼 로31은 가스주입구38과 가스 출구39를 가진다. 로31이 아르곤으로 메워질 수 있도록 아르곤이 가스 주입구 38을 통하여 로31에 주입된다. 산소 및/또는 산소를 함유하는 물질의 농도가 부피로 1 %또는 그 이하로 요구된다. 바람직하게는 1,000 ppm또는 그 이하, 더 바람직하게는 100 ppm 또는 그 이하로 요구된다. 산소를 함유하는 물질은 물이며, 증기 형태로 존재한다. 그 농도는 입·출구 38과 39에 설치된 산소 흡수 필터 와 수분 흡수 필터의 사용으로 그리고 로31안으로 주입되는 아르곤의 농도를 조절하여. 조절될 수 있다.
그런 다음, 아르곤 대기는 100℃/15min 에서 100℃/5min범위의 속도로 상온(약25℃)에서부터 약 600 ℃까지 가열된다. 그 후 그 구조는 10에서 60분간 600 ℃로 가열되며 그리하여, 이트륨 필름 34의 노출된 표면 부분을 산화시키게 하게 된다. 도면14에 나타나듯이 이트륨 산화물 필름36이 그렇게 형성되며 이트륨 필름의 몸35를 덮게 된다. 온도 상승 속도의 범위는 100 ℃/20 min에서 100 ℃/5 min사이일 것이다.
이트륨 산화물 필름의 결정 시스템은 제1의 방법에서처럼 수소 대기 중의 산소 농도를 조절하여 바꾸어질 수 있다. 제2의 방법은 실험에 기초를 두고 수행되었다. A-타입 격자구조, AB-타입 격자구조, B-타입 격자구조, BC-타입 격자구조, C-타입 격자구조의 이트륨 산화물 필름들은 제2의 방법에 의해 형성되었다는 것이 밝혀졌다.
제2의 방법에 있어서 이트륨 필름은 아르곤 대기 중에서 산회된다. 그러므로 서, 필름이 수소 대기 중에서 산화된 제1의 방법과 차이를 두게 된다. 아르곤 대기 중에서 형성된 이트륨 산화물 필름은 아무런 수소도 함유하고 있질 않다. 그 이트륨 산화물 필름은 수소 이탈 반응을 할 필요가 전혀 없다. 제2의 방법에서는 그러므로 제1의 방법에서보다 하나의 단계가 줄어들게 된다. 그럼에도 불구하고, 만약 수소가 이트륨 필름 내에 소량이라도 들어 있으면 제1의 방법에서처럼 필름을 수소 이탈 반응하여야만 한다.
냉전자들을 계자 방출하는 전자방출 전극을 만드는 제3의 방법은 도면 13과14에대한 참고 설명을 가지고 설명된다.
본 발명에 있어서, 아르곤 기체는 헬륨, 네온, 크립톤 또는 제논기체와 같은 다른 어떤 기체와도 대신할 수 있다.
제3의 방법은: 밑판을 씻는 단계; 밑판에 금속 필름을 형성하는 단계; 요구되는 결정 시스템을 형성하기 위해 금속 산화물 필름을 가열하는 단계; 그리고 전자방출 필름을 수소이탈반응을 하는 단계로 구성된다. 이들 단계들은 언급된 순서대로 진행되며, 소정 결정 격자구조의 전자방출필름을 갖는 전자방출 전극을 제공하게 된다. 그 전자방출 필름은 R2O3-z(여기서 R은 희토류 원소의 원자 또는 원자 그룹이며 O는 산소 그리고 z는 0.0에서 1.0사이이다.)를 함유하며 냉 전자를 방출할 수 있다. 이 예에서 희토류 원소는 이트륨(Y)이다.
제일 먼저, Ni-Cr합금(INCONEL 601)으로 만들어진 밑판33을 씻는다. 무정형의 이트륨 산화물이 이온 이식에 의해 1000 Å에서 5000 Å범위의 두께로 밑판33위에 형성된다.
다음 밑판33과 이트륨 필름34로 구성되는 합성 구조는 반응로31내에 설치된다. 로31이 수소로 메워질 수 있도록 수소가 가스 주입구 38을 통하여 로31에 주입된다. 산소 및/또는 산소를 함유하는 물질의 농도가 부피로 1 %또는 그 이하로 요구되며, 바람직하게는 1,000 ppm또는 그 이하, 더 바람직하게는 100 ppm 또는 그 이하로 요구된다. 산소를 함유하는 물질은 물이며, 증기 형태로 존재한다. 그 농도는 입·출구 38과 39에 설치된 산소 흡수 필터 와 수분 흡수 필터의 사용으로 그리고 로31안으로 주입되는 수소의 농도를 조절하여 조절될 수있다.
그런다음, 수소 대기는 100℃/15min 에서 100℃/5min범위의 속도로 상온(약25℃)에서부터 약 600 ℃까지 가열된다. 그 후 그 구조는 10에서 60분간 600 ℃로 가열되며, 그리하여, 요구되는 산화필름의 결정 격자구조를 형성하게 된다. 가열온도의 범위는 300 ℃에서 1000 ℃까지, 더 바람직하게는 500 ℃에서 700 ℃까지이다. 온도상승속도의 범위는 100 ℃/20 min에서 100 ℃/5 min사이일 것이다.
이것이 진행된 후 요구되는 이트륨 산화물 필름은 수소이탈반응을 하게 된다. 더 자세히는 필름이 350 ℃또는 그 이상, 바람직하게는 450 ℃에서 800 ℃로 15분간 1×10-3Torr 또는 그 이하로, 바람직하게는 1×10-6Torr또는 그 이하로 줄어든 압력을 같는 대기 중에서 가열되어, 이트륨 산화물 필름36으로부터 수소를 제거 하게 된다.
밑판을 씻고, 이트륨 필름을 형성하고, 필름의 표면지역을 산화하고 그리고 합성이트륨 산화물 필름의 수소이탈반응은 하질 않고서 만들어지 냉-음극 형광램프는 1백시간의 방전후에 밝은 힌색빛을 발했다. 이것은 이트륨 산화물 필름내에 함유된 수소에 의한 것이다.
냉-음극 형광램프를 제조하는데 있어, 각각 이트륨 산화물 필름을 가지는 전극들이 관안에서 봉해지기 전에 물과같은 불순물들은 일반적으로 유리 관로부터 제거 된다. 불순물의 제거는 압력을 줄인 대기 중에서 400 ℃의 온도로 유리관를 가열 함으로서 이를 수 있다. 가열하는 공정은 결국 이트륨 산화물 필름으로부터 어느정도의 수소를 제거 하는데 거들 수 있다. 온도가 비교적 낮기 때문에 (약400℃), 반면, 형광램프는 각각 수소가 이탈된 이트륨 산화물 필름을 갖는 전극을 포함하는 것 만큼 쉽게 초기 방전늘 얻을 숭 없다. 그러므로, 이트륨 산화물 필름36은 400 ℃혹은 그 이상으로 낮아진 압력의 대기에서 수소화 반응을 하여야 한다.
상기의 제3의 방법은 실험을 기초로 하여 수행되었다. A-타입 격자구조, AB-타입 격자구조 그리고B-타입 격자구조의 니트륨 산화물 필름들은 제3의 방법에 의해 형성되었다는 것이 확인??다.
냉전자들을 계자 방출하는 전자방출전극을 만드는 방법이 설명될 것이다.
제4의 방법은: 밑반을 씻는 단계; 밑판위에 아래 층을 형성하는 단계; 아래 층위에 금속 산화물을 형성하는 단계; 요구되는 결정 시스템을 형성하기위해 금속 산화물 필름을 가열하는 단계; 그리고 전자방출필름을 수소이탈반응하는 단계로 구성된다. 5가지의 단계들은 언급된 순서대로 진행되며, 소정 결정 격자구조의 전자방출필름을 갖는 전자방출전극을 제공하게 된다. 밑판은 전기전도성 물질 또는 반도체 물질로 만들어 진다. 전자방출 필름은 R2O3-z(여기서 R은 희토류 원소의 원자 또는 원자 그룹이며 O는 산소 그리고 z는 0.0에서 1.0사이이다.)를 함유하며 냉 전자를 방출할 수 있다. 이 예에서 희토류 원소는 이트륨(Y)이다.
제4의 방법은 도면 13과 14에대한 참고 설명으로 자세히 설명될 것이다.
제일 먼져, Ni-Cr합금(INCONEL 601)으로 만들어진 밑판을 씻는다. 밑판이 산화하는 것을 막고 이트륨 산화물에 대해 물리적인 그리고 전기적인 연결에 있어서의 향상을 위해 증기석출(전자빔의 응용 또는 저항열에 의해 얻어짐) 또는 스퍼터링으로, 20000 Å에서 40000 Å범위의 두께를 갖는 이트륨 필름 또는 전도성의 아래 층이 밑판위에 형성된다.
다음 무정형의 이트륨 산화물의 필름이 이온 이식에의해 1000 Å에서 10000 Å범위의 두께로 이트륨 산화물위에 형성된다.
그런다음, 밑판, 이트륨 필름 그리고 무정형 이트뮴 산화물 필름으로 구성되는 합성구조가 도면 13괴14에 보이는 반응로31내의 테이블32위에 놓인다.
로31이 수소로 메워질 수 있도록 수소가 가스 주입구 38을 통하여 로31에 주입된다. 산소 및/또는 산소를 함유하는 물질의 농도가 부피로 1 %또는 그 이하로 요구 되며, 바람직 하게는 1,000 ppm또는 그 이하, 더 바람직 하게는 100 ppm 또는 그 이하로 요구된다. 산소를 함유하는 물질은 물이며, 증기 형태로 존재한다. 그 농도는 입·출구 38과 39에 설치된 산소흡수필터 와 수분 흡수필터의 사용으로 그리고 로31안으로 주입되는 수소의 농도를 조절하여 조절될 수있다.
밑판을 씻고, 이트륨 필름을 형성하고, 필름의 표면지역을 산화하고 그리고 합성이트륨 산화물 필름의 수소이탈반응은 하질 않고서 만들어지 냉-음극 형광램프는 1백시간의 방전후에 밝은 힌색빛을 발했다. 이것은 이트륨 산화물 필름내에 함유된 수소에 의한 것이다. 이것이 수소대기 중에서 형성된 이트륨 산화물 필름이 수소이탈반응을 해야만 하는 이유이다.
냉-음극 형광램프를 제조하는데 있어, 각각 이트륨 산화물 필름을 가지는 전극들이 관안에서 봉해지기 전에 물과같은 불순물들은 일반적으로 유리 관로부터 제거 된다. 불순물의 제거는 압력을 줄인 대기 중에서 400 ℃의 온도로 유리관를 가열 함으로서 이를 수 있다. 가열하는 공정은 결국 이트륨 산화물 필름으로부터 어느정도의 수소를 제거 하는데 거들 수 있다. 온도가 비교적 낮기 때문에 (약400℃), 반면, 형광램프는 각각 수소가 이탈된 이트륨 산화물 필름을 갖는 전극을 포함하는 램프 만큼 쉽게 초기 방전을 얻을 수 없다. 그러므로, 이트륨 산화물 필름36은 450 ℃혹은 그 이상에서 낮아진 압력의 대기 중에서 수소화 반응을 하여야 한다. 상기의 제4의 방법은 실험을 기초로 하여 수행되었다. A-타입 격자구조, AB-타입 격자구조 그리고 B-타입 격자구조의 니트륨 산화물 필름들이 형성되었다는 것이 확인된다.
냉 전자들의 계자 방출을 하는 전자방출전극을 만드는 제5의 방법이 설명될 것이다.
제5의 방법은: 밑판을 씻는 단계; 밑판위에 아래 층을 형성하는 단계; 아래 층위에 금속 산화물을 형성하는 단계; 그리고 요구되는 결정 시스템을 형성하기위해 금속 산화물 필름을 가열하는 단계로 구성된다. 4가지의 단계들은 언급된 순서대로 진행되며, 소정 결정 격자 구조의 전자방출필름을 갖는 전자방출전극을 제공하게 된다. 밑판은 전기전도성 물질 또는 반도체 물질로 만들어 진다. 전자방출 필름은 R2O3-z(여기서 R은 희토류 원소의 원자 또는 원자 그룹이며 O는 산소 그리고 z는 0.0에서 1.0사이이다.)를 함유하며 냉 전자를 방출할 수 있다. 이 예에서 또한 희토류 원소는 이트륨(Y)이다.
제5의 방법은 도면 13과 14에대한 참고 설명으로 자세히 설명될 것이다.
먼져, Ni-Cr합금(INCONEL 601)으로 만들어진 밑판을 씻는다. 밑판이 산화하는 것을 막고 이트륨 산화물에 대해 물리적인 그리고 전기적인 연결에 있어서의 향상을 위해 증기석출(전자빔의 응용 또는 저항열에 의해 얻어짐) 또는 스퍼터링으로, 20000 Å에서 40000 Å범위의 두께를 갖는 이트륨 필름 또는 전도성의 아래 층이 밑판위에 형성된다.
다음 무정형의 이트륨 산화물의 필름이 이온 이식에의해 500 Å에서 2000 Å범위의 두께로 이트륨 산화물위에 형성된다.
그런다음, 밑판, 이트륨 필름 그리고 무정형 이트뮴 산화물 필름으로 구성되는 합성구조가 도면 13괴14에 보이는 반응로31내의 테이블32위에 놓인다.
로31이 아르곤으로 메워질 수 있도록 아르곤이 가스 주입구 38을 통하여 로31에 주입된다. 산소 및/또는 산소를 함유하는 물질의 농도가 부피로 1 %또는 그 이하로 요구 되며, 바람직 하게는 1,000 ppm또는 그 이하, 더 바람직 하게는 100 ppm 또는 그 이하로 요구된다. 산소를 함유하는 물질은 물이며, 증기 형태로 존재한다. 그 농도는 입·출구 38과 39에 설치된 산소흡수필터 와 수분 흡수필터의 사용으로 그리고 로31안으로 주입되는 아르곤의 농도를 조절하여 조절될 수있다.
아르곤 대기는 100℃/15min 에서 100℃/5min범위의 속도로 상온에서부터 약 600 ℃까지 가열된다. 그 후 그 구조물은 10에서 60분간 600 ℃로 가열되며, 그리하여, 이트륨 필름 34의 노출된 표면부분을 산화 시키게 된다. 이트륨 산화물 필름(즉, 전자방출전극)이 그렇게 형성된다. 가열온도의 범위는 300 ℃에서 1000 ℃까지, 더 바람직하게는 500 ℃에서 700 ℃까지이다. 온도상승속도의 범위는 100 ℃/20 min에서 100 ℃/5 min사이일 것이다.
그런후에, 이트륨 산화물 필름(즉, 전자방출필름)은 수소 이탈 반응을 하게 된다. 더 자세히는 필름이 350 ℃ 또는 그 이상, 바람직하게는 450 ℃에서 800 ℃로 15분간 1×10-3Torr 또는 그 이하로, 바람직하게는 1×10-6Torr또는 그 이하로 줄어든 압력을 갖는 대기 중에서 가열되어, 이트륨 산화물 필름36으로부터 수소를 제거하게 된다.
제5의 방법에 있어서 이트륨 필름은 아르곤 대기 중에서 산회된다. 그러므로 서, 필름이 수소 대기 중에서 산화된 제4의 방법과 차이를 두게 된다. 아르곤 대기 중에서 형성된 이트륨 산화물 필름은 아무런 수소도 함유하고 있질 않다. 그 이트륨 산화물 필름은 수소 이탈 반응을 할 필요가 전혀 없다. 제2의 방법에서는 그러므로 제1의 방법에서보다 하나의 단계가 줄어들게 된다. 그럼에도 불구하고, 만약 수소가 이트륨 필름 내에 소량이라도 들어 있으면 제1의 방법에서처럼 필름을 수소 이탈 반응하여야만 한다.
상기의 제5의 방법은 실험을 기초로 하여 수행되었다. A-타입 격자구조, AB-타입 격자구조 그리고 B-타입 격자구조의 이트륨 산화물 필름들이 형성되었다는 것이 확인??다. 어떤 타입의 격자구조가 형성되었는지는 산화 대기 내에서 산소의 농도에 의존했다.
약 1000 Å의 두께를 가진 이트륨 산화물 필름이 산화될 때, 산소의 농도가 100 ppm차수였을 때 A-타입 격자구조의 이트륨 산화물 필름으로 변했고, 산소의 농도가 10 ppm차수였을 때엔 B-타입 격자구조의 이트륨 산화물 필름으로 변했다.
각각 제5의 방법으로 만들어진 한 쌍의 전자방출 전극들을 갖는 두 가지 타입의 냉-음극 형광램프가 제조되었다. 제1의 타입은 각각 A-타입 이트륨 산화물 필름을 갖는 전극들을 포함하고 , 그리고 제2의 타입은 각각 AB-타입 이트륨 산화물 필름을 갖는 전극들을 포함하였다. 이들 램프들의 방출 특성이 시험되었다. 결과가 다음 제시되는 표 3에 명시되어 있다. 또한 Ni-타입 전자방출 전극들을 조합한 기존의 냉-음극 형광램프의 방출 특성이 표 3에 나타나 있다.
표 3
전극 램프전류IL (mA) 램프전압VL (V) 발광(cd/㎥ 발광 플럭스 F(1m) 발광효율(1m/(V·A) 전도성 Ni-타입에 대한램프 전압의 개선 (%)
A-타입 5.0 185 26000 에서29000 25 에서 26 27.0 에서 28.1 △ ＋18
AB-타입 5.0 170 26000 에서29000 25 에서 26 29.4 에서 30.6 ○ ＋24
Ni-타입 5.0 225 24000 에서25000 23.5 에서 24.5 20.9 에서 21.8 ○ －
표 3으로부터의 증명으로서, A-타입 그리고 AB-타입 전극들을 가지는 냉-음극 형광램프들은 비교적 낮은 방전 전압에도 불구하고 휘도 와 발광효율에 있어서 기존의 램프보다 우세하다. 하지만 그것들은 B-타입 전극들을 가지는 램프, BC-타입 전극을 가지는 램프 그리고 C-타입 전극을 가지는 램프보다는 약간 열세하다. 더군다나, A-타입 전극들을 가지는 램프 그리고 AB-타입 전극을 가지는 램프들은 높은 전기 전도성을 나타냈다. 또한, Ni-타입 전자방출 전극을 갖는 기존의 램프보다 더욱 낮은 스퍼터링 특성을 가졌다. 그것들은 기존의 냉-음극 형광램프보다 더 오랜 시간 동안 계속해서 빛을 방출하였다.
상기의 제1의 그리고 제2의 방법으로 만들어진 A-타입 전극, AB-타입 전극 및 B-타입 전극은 제3의, 제4의 그리고 제5의 방법으로 만들어진 각각의 A-타입 전극, AB-타입 전극 및 B-타입 전극에서와 유사한 방출 특성을 나타내었다. 표 1, 2, 그리고 3으로부터, 이트륨 산화물을 함유한 전자방출 필름은 A-타입 격자구조, AB-타입 격자구조, B-타입 격자구조, BC-타입 격자구조 및 C-타입 격자구조에 따라 전자방출 특성에 있어서 약간 다르다는 것을 알 수 있다. 전자방출 필름은 10000Ω cm 혹은 그 이하의 저항성을 가진다.
아르곤 기체 내에서 전자방출 전극들을 만드는 제2의 그리고 제5의 방법에 있어서, 희토류 원소의 결정 격자 구조는 잔존하는 소량의 수소에 의해 영향을 받는다. 수소 기체가 로 내에서 산소를 확산시키는 경향이 있기 때문에 더 나은 결정 격자구조를 갖는 희토류 원소의 단일 필름을 만드는 것이 요구된다. 그러므로 제2의 그리고 제5의 방법들은 수소 기체와 아르곤 기체 같은 희토류 기체의 혼합물에서 수행될 것이다.
도면 24는 이트륨 필름을 가열하는데 걸리는 시간과 하나의 이트륨 필름을 가열하여 형성된 이트륨 산화물 필름의 두께의 관계를 나타낸다. 산화물 필름의 두께가 세로좌표에 도시되고, 가열 시간은 가로좌표에 도시된다. 도면 24에서 굵은 선은 상기의 제1의 방법에서 이트륨 필름이 산화되는 동안 산화물 필름이 점차적으로 어떻게 성장되는가를 알려준다. 점선은 이온 이식으로 약27000 Å 두께의 이트륨 필름 위에 3000 Å두께로 올려지는 이트륨 산화물 필름이 대기 내에서 산화될 때 이트륨 산화물 필름이 어떻게 성장하는가를 나타낸다. 일점쇄선은 이온 이식에 의해 약27000 Å 두께의 이트륨 필름 위에 3000 Å두께로 올려지는 이트륨 산화물 필름이 아르곤 79 부피% 그리고 산소 21 부피%로 구성되는 혼합기체의 대기 내에서 산화될 때, 이트륨 산화물 필름이 어떻게 성장하는가를 나타낸다.
도면 24가 보여 주듯이, 산소 농도가 매우 낮음에도 불구하고 수소 대기 내에서(제1의 방법) 이트륨 필름이 빠른 속도로 산화되었다.
1000 Å에서 3000 Å두께의 이트륨 필름은 저항열 또는 전자빔의 응용으로 밑판 위에 형성된다. 1×10-3Torr 에서 1×10-6Torr로 줄어든 압력을 갖는 대기 중에서 그리고 매우 낮은 산소 농도에서 이트륨 필름이 100℃/15min 에서 100℃/5min범위의 속도로 상온에서부터 약 600 ℃까지 가열되었다. 그러므로 서 A-타입 격자구조의 이트륨 산화물 필름이 형성되었다. 좋은 전자 방출 특성을 갖는 AB-타입 이트륨 산화물 필름, BC-타입 이트륨 산화물 필름 또는 C-타입 산화물 필름은 전혀 형성되질 않았다. 이트륨 필름이 아르곤 79 부피% 그리고 산소 21 부피%로 구성되는 혼합기체의 대기 내에서 또한 산화될 때, A-타입 이트륨 산화물 필름이 형성되었다.
도면 24에서 보여주는 두께로 자란 전자방출 필름은 10000Ω cm 또는 그이하의 저항성을 나타냈다.
R2O3-z중 R이 란틴(La)인 전자방출 전극을 제조하는 방법은 도면 13과 14에 대한 참고 설명으로 설명될 것이다.
먼저, Ni-Cr합금(INCONEL 601)으로 만들어진 밑판을 씻는다. 란틴 필름이 증기 석출(전자빔의 응용 또는 저항 열에 의해 얻어짐) 또는 스퍼터링으로, 3000 Å에서 6000 Å범위의 두께로 밑판 위에 형성된다.
그런 다음. 밑판, 이트륨 필름 그리고 란틴 필름으로 구성되는 합성 구조가 도면 13과14에 보이는 반응로31내의 테이블32위에 놓인다.
로31이 수소로 메워질 수 있도록 수소가 가스 주입구 38을 통하여 로31에 주입된다. 산소 및/또는 산소를 함유하는 물질의 농도가 부피로 1 %또는 그 이하로 요구되며, 바람직하게는 1,000 ppm또는 그 이하, 더 바람직하게는 100 ppm 또는 그 이하로 요구된다. 산소를 함유하는 물질은 물이며, 증기 형태로 존재한다. 그 농도는 입·출구 38과 39에 설치된 산소 흡수 필터 와 수분 흡수 필터의 사용으로 그리고 로31안으로 주입되는 수소의 농도를 조절하여 조절될 수있다.
수소 대기는 100 ℃/15min 에서 100 ℃/5min범위의 속도로 상온에서부터 약 600 ℃까지 가열된다. 그 후 그 구조물은 10에서 60분간 600 ℃로 가열되며, 그리하여, 란틴 필름의 노출된 표면 부분을 산화시키게 된다. 란틴 산화물 필름(즉, 전자방출 전극)이 그렇게 형성된다. 가열 온도의 범위는 300 ℃에서 1000 ℃까지, 더 바람직하게는 500 ℃에서 700 ℃까지이다. 온도 상승 속도의 범위는 100 ℃/20 min에서 100 ℃/5 min사이일 것이다.
그런 후에, 란틴 산화물 필름(즉, 전자방출 필름)은 수소 이탈 반응을 하게 된다. 더 자세히는 필름이 350 ℃ 또는 그 이상, 바람직하게는 450 ℃에서 800 ℃로 15분간 1×10-3Torr 또는 그 이하로, 바람직하게는 1×10-6Torr또는 그 이하로 줄어든 압력을 갖는 대기 중에서 가열되어, 란틴 산화물 필름36으로부터 수소를 제거하게 된다.
각각 란틴 산화물 필름을 가지는 전극들을 가지는 냉-음극 형광램프가 만들어졌고, 방전 특성이 시험되었다. 각각 이트륨 산화물 필름을 갖는 전극들로 설치된 냉-음극 형광램프보다도 더 열세한 방전 특성을 나타냈다. 그럼에도 불구하고, 방전 특성뿐만이 아니라 발광 그리고 발광 효율에 있어서도 Ni-전자방출 전극을 포함하는 램프보다는 우세하였다. 위에서 설명된 제1에서 제5의 방법에서 이트륨과 란틴은 다른 희토류 원소들과 대신될 수 있다. 더 자세히 말하면 이트륨(Y)대신에, 스칸듐(Sc), 세륨(Ce), 프라세오디뮴(Pr), 네오디뮴(Nd), 프로메듐(Pm), 사마륨(Sm), 유로퓸(Eu), 가돌리늄(Gd), 테르븀(Tb), 디스프로슘(Dy), 홀뮴(Ho), 에르븀(Er), 투륨(Tm), 이테르븀(Yb) 또는 루테룸(Lu)등이 사용될 수 있다.
상기의 모든 냉-음극 형광램프는 직선 관이다. 그럼에도 불구하고, 본 발명은 다른 모양의 냉-음극 형광램프에 이용될 수 있다. 예로서, 도면 25에 나타낸 평면형에 적용될 수 있다. 도면 25에서 보여주듯이, 이 냉-음극 형광램프는 서로 밀폐된 공간을 두고 위로 서로 포개어 연결된 한 쌍의 유리판 41을 포함하고 있다. 밀폐된 공간은 비활성 기체(예, 아르곤)와 수은 증기로 메워진다. 각 유리 판41의 내면은 형광 물질로 도포 된다. 형광 물질은 전자가 수은 원자들을 때릴 때 발생되는 자외선에 의해 자극을 받을 때 소정 파장 범위 내에 있는 가시광선을 방출한다. 줄무늬의 모양을 한 한 쌍의 전자-방출 전극 42는 밀폐된 공간 내에서 각각 두개의 선에 연결되어 서로 마주보게 설치된다.
또한, 본 발명은 도면 26, 27 그리고 28에 각각 나타나 있는 L-모양의 냉-음극 형광램프, U-모양의 냉-음극 형광램프 그리고 S-모양의 냉-음극 형광램프로 응용될 수 있다. L-모양의 램프는 L-모양의 유리관 51, 관51의 끝 부분54에 설치된 한 쌍의 전자방출 전극52 그리고 전극들52에 각각 연결된 두개의 선53으로 구성된다. U-모양의 램프는 U-모양의 유리관 61, 관61의 끝 부분64에 설치된 한 쌍의 전자방출 전극62 그리고 전극들62에 각각 연결된 두개의 선63으로 구성된다. S-모양의 램프는 S-모양의 유리관 71, 관71의 끝 부분74에 설치된 한 쌍의 전자방출 전극72 그리고 전극들72에 각각 연결된 두개의 선73으로 구성된다. 전극 52, 62 그리고72는 각각 희토류 산화물의 전자방출 필름을 가지므로, 유리관 내면에 도포된 형광 층은 빛을 방출할 것이다.
상기의 냉-음극 형광램프는 액정 화면 판넬에서 흰색을 방출하는 후광으로 사용될 수 있다. 도면 29는 본 발명의 냉-음극 형광램프86을 조합한 액정 화면 판넬 81을 나타낸다. 도면 29에서 보듯이, 판넬 81은: 공간을 두고 서로 마주하는 두개의 투명한 기면 82와 83; 기면 82와 83사이에 위치하여 끝부분에서 서로 연결하는 골격 모양의 밀봉 85; 그리고 기면 81과82 및 밀봉 85로 정의되는 공간에 메워진 TN 또는 STN 액정 84로 구성된다. 각각의 투명한 기면은 유리 또는 유기 필름으로 만들어지고 다른 투명한 기면 과 마주하는 면 위에 하나 또는 여러 개의 전극을 갖는다. 액정 판넬 81은 아마도 TFTs와 같은 개폐 요소로 구동될 것이다.
곧은 관 형태의 냉-음극 형광램프 86이 액정 판낼 81의 한쪽 면에 설치되었다. 램프 86으로부터 나온 빛을 판넬 81의 뒷부분으로 안내하기 위해 빛 안내 판 87이 램프 86옆에 그리고 액정 판낼 81아래에 설치된다. 판87은 아크릴 수지로 만들어진다. 빛 반사층88이 판87의 윗쪽 면과 램프 86을 마주하는 면을 제외한 둘레면 에 그리고 판87의 윗쪽면 위에는 빛-분산층 89가 설치된다.
본 발명에 따르는 전자방출 전극들은 도면 30에서 나타나는 타입의 DC-구동 PDP에 사용될 수 있다.
도면 30에서 보여주듯이, PCP 91은 판넬에 줄과 열로 배열되어 있는 적색을 발하는 화소, 녹색을 발하는 화소 그리고 청색을 발하는 화소들을 가지고 있다. 화소들은 투명한 윗기면92와 아랫기면92사이에 놓인 칸막이 101에 의해 서로 고립된다. 가시광선에 대해 불투명한 물질을 포함하는 칸막이 101은 여러 개의 줄무늬나 격자 모양으로 만들어진다. 보조 음극들94는 각각 화소의 중앙에 위치하여 아랫기면 93위에 줄과 열로 배열되어 진다. 각각의 보조 음극 94는 밑층 95와 밑층 95위에 올려진 전자방출 필름 96으로 구성된 두개의 층을 가지는 단 일체 이다. 밑층95는 Y, Ni, Cr, Al 그리고 Mo와 같은 작은 작용 함수를 가지는 전도성 물질들 중 최소한 한 개로 만들어진다. 필름 96은 이트륨 산화물(희토류 산화물)로 만들어진다. 이트륨 산화물은 결정 시스템이 A-타입 격자구조, AB-타입 격자구조, B-타입 격자구조, BC-타입 격자구조 그리고 C-타입 격자구조인 것들로부터 선택된다. 이들 이트륨 산화물들 중에서 결정 시스템이 B-타입 격자구조, BC-타입 격자구조 그리고 C-타입 격자구조인 것들이 바람직하다.
도면 30에서 보여주듯이, 데이터 전극들97은 보조 음극94를 둘러싸고 있는 아랫기면 93위에 설치된다. 또한 데이터 전극 97을 둘러싸고 있는 무정형 실리콘 또는 그와 같은 것들로 만들어진 전류 제어 필름 98이 아랫기면 93에 설치된다. 아랫기면 93위에 전류 제어 필름 98을 둘러싸고 바깥 원주의 끝을 덮고 있는 음극 102가 또한 설치된다. 각 음극 102는 밑층103과 밑층 위에 형성된 전자방출 전극 104로 구성된 두개의 층으로 된 단일체이다. 밑층103은 Y, Ni, Cr, Al 그리고 Mo와 같은 작은 작용 함수를 가지는 전도성 물질들 중 최소한 한 개로 만들어진다. 전자방출 필름 104는 이트륨 산화물(희토류 산화물)로 만들어진다. 이트륨 산화물은 결정 시스템이 A-타입 격자구조, AB-타입 격자구조, B-타입 격자구조, BC-타입 격자구조 그리고 C-타입 격자구조인 것들로부터 선택된다. 이들 이트륨 산화물들 중에서 결정 시스템이 B-타입 격자구조, BC-타입 격자구조 그리고 C-타입 격자구조인 것들이 바람직하다.
전류 제어 필름 98은 음극 102의 스퍼터링을 막기 위하여 음극 102에 공급되는 전류를 제어한다. 필름98은 두께와 길이를 조절하여 그리고 무정형 실리콘에 첨가될 적합한 불순물을 선택함으로서 요구되는 저항성을 가질 수 있다.
도면 30에 설명되어 있듯이, 절연 필름 105는 보조 음극 94의 전자방출 필름 96 그리고 음극 102의 전자방출 필름 104로 덮여진 부분들을 제외하고는 실질적으로 아래층 93의 전 면위에 설치된다. 보조 칸막이 106은 보조 음극 94를 덮고 있는 절연 필름 105부분 위에 설치된다. 적색을 방출하는 형광 층 107A, 녹색을 방출하는 형광 층107G 그리고 청색을 방출하는 형광 층107B는 각각의 화소에 있어서 칸막이 101과 보조 칸막이106에 설치된다.
적색을 방출하는 형광 층 107R은 (Y, Gd)BO3: Eu3+또는 Y2O3:Eu3+로 만들어진다. 녹색을 방출하는 형광 층 107G는 Zn2XiO4:Mn 또는 BaAl12O19:Mn로 만들어진다. 청색을 방출하는 형광 층 107B는 BaMgAl14O23:Eu2+또는 SrMg(SiO4)2:Eu2+로 만들어진다.
윗 기면위92에 오직 적색광, 녹색광 그리고 청색광 만을 각각 통과시키기 위하여 칼라 필터 111R, 111G 그리고 111B가 설치된다. 필터 111R, 111G 그리고 111B는 ITO로 만들어진 투명 전극 112로 덮여 있다. 윗기면 92, 아랫 기면 93그리고 칸막이 101로 정의되는 공간은 He 또는 Xe와 같은 희류기체로 메워져 있다.
PDP 91이 어떻게 구동되는가 가 설명되어질 것이다.
먼저, 투명 전극 112와 보조 음극 94 사이에서 보조 플라즈마를 발생시키기 위하여 사이에 소정 전압이 적용된다.
다음, 데이터 전압이 각 화소의 데이터 전극 97에 적용된다. 그 결과, 제어된 전류가 전류 제어 필름98에서부터 음극 102로 흐른다. 보조 플라즈마의 도움으로, 플라즈마는 음극 102와 투명 전극 112사이에서 당연히 발생된다. 플라즈마는 희류기체를 자극하게 되어 자외선을 발생하게 된다. 자외선은 칸막이 101과 보조 칸막이 106위에 설치된 형광 층에 적용된다. 형광 층은 소정 파장 범위 내에 들어오는 빛을 방출한다. 빛은 윗기면 92를 통과하고, 그러므로 서 각 화소는 광선을 방출하여 화면을 형성한다.
외부 광선이 PDP 91내로 투사되면, 칼라 필터 111R, 111G 그리고 111B를 통하여 각각 적색 광선, 녹색 광선 그리고 청색 광선으로서 밖으로 방출된다. 이들 광선들은 각각 형광 층 107R, 107G 그리고 107B로부터 방출된 광선과 합쳐진다. 그 결과, PDP 91로부터 방출된 광선들은 충분히 깊은 색조들을 갖는다. 이것은 화면상에서 껌뻑거림을 진정시키고, 그러므로 서 PDP 91은 깨끗한 칼라 이미지를 나타낸다.
PDP 91의 화면 표면은 광 개폐기로서 작용할 액정 판넬로 덮이게 될 것이다. 이 경우에, PDP 91은 미소한 그레이-스케일 수준으로 이미지를 나타낼 수 있다.
어떤 형광 층도 이트륨 산화물 필름을 각각 가진 전자방출 전극을 갖는 PDP 91에서 사용되지 않을 것이다. 만약 이런 경우라면, PDP 91의 화소들은 다양한 색의 광선이 아니라 플라즈마로부터 나오는 오렌지색 광을 방출할 것이다.
PDP 91에서, 이트륨은 다른 희토류 원소 또는 원소들에 의해 대신되어질 수 있다. 더 자세히는 이트륨(Y)대신에, 스칸듐(Sc), 세륨(Ce), 프라세오디뮴(Pr), 네오디뮴(Nd), 프로메듐(Pm), 사마륨(Sm), 유로퓸(Eu), 가돌리늄(Gd), 테르븀(Tb), 디스프로슘(Dy), 홀뮴(Ho), 에르븀(Er), 투륨(Tm), 이테르븀(Yb) 또는 루테룸(Lu)등이 사용될 수 있다. 더군다나, 밑 층 95와 103의 물질은 Y, Ni, Cr, Al 그리고 Mo에만 국한되지는 않는다. 다소, 그것들은 양극의 투명 전극 112보다 더 작은 일 함수를 가지는 다른 어떤 물질로 만들어질 수 있다.
위에 기록하였듯이, 전극 94, 102는 스퍼터링을 스스로 막을 수 있고, 낮은 전압으로 과량의 전자를 방출할 수 있다.
본 발명에 따르는 전자방출 전극은 도면 31에서 보이는 타입의 FED에 사용될 수 있다.
도면 31에 나타나는 바와 같이 FED 121은 판 위에 줄과 열로 배열된 적색을 방출하는 화소들, 녹색을 방출하는 화소들 그리고 청색을 방출하는 화소들을 가지고 있다. 화소들은 투명한 윗기면 122와 투명한 아랫기면 123 사이에 놓인 칸막이들에 의해 서로 고립된다. 칸막이들은 다수의 줄무늬와 격자 모양으로 만들어진다. 휘도 데이터 전압이 적용된 데이터 전극들 124는 아랫기면 123위에 설치된다. 무정형 실리콘으로 만들어진 전류 제어 필름 125가 데이타 전극124위에 설치된다. 원뿔 형태의 냉-음극들 126이 저류 제어 필름 125위에 줄과 열로 배열되어 있다. 약 2000개의 냉-음극들이 각 화소에 설치되었다. 각 냉-음극 126은 원뿔 형태의 밑 127과 바닥을 제외한 밑 127을 덮고 있는 전자방출 필름128로 구성되는 두개 층의 단일체이다. 밑 127은 Y, Ni, Cr, Al 그리고 Mo와 같은 작은 작용 함수를 가지는 최소한 한 개의 전기 전도성 물질로 만들어진다. 전자방출 필름 128은 이트륨 산화물(희토류 산화물)로 만들어진다. 냉-음극 126은 필름 129를 절련함으로서 전기적으로 서로 고립된다. 게이트 전극 130은 개 구를 가지고 있어, 원뿔 모양의 냉 음극들126이 윗기면을 향할 수 있게 한다. 이트륨 산화물은 결정 시스템이 A-타입 격자구조, AB-타입 격자구조, B-타입 격자구조, BC-타입 격자구조 그리고 C-타입 격자구조인 것들로부터 선택된다. 이들 이트륨 산화물들 중에서 결정 시스템이 B-타입 격자구조, BC-타입 격자구조 그리고 C-타입 격자구조인 것들이 바람직하다.
전류 제어 필름 125는 음극 126의 스퍼터링을 막기 위하여 음극 126에 공급되는 전류를 제어한다. 필름125는 두께와 길이를 조절하여 그리고 무정형 실리콘에 첨가될 적합한 불순물을 선택함으로서 필요한 저항성을 가질 수 있다.
투명한 윗기면 122위에 ITO로 만든 투명 양극들122는 원뿔 모양의 냉-음극들126과 각각 마주하여 설치된다. 적색을 방출하는 형광 층132R은 양극들131의 일부분에 올려지고, 녹색을 방출하는 형광 층132G는 양극들 131의 다른 부분에 올려지며, 적색을 방출하는 형광 층132B은 양극들131의 나머지 부분에 올려진다.
FED 121이 어떻게 구동되어지는가는 지금 설명되어질 것이다.
먼저, 한쪽에 있는 투명 양극들131과 다른 쪽에 있는 데이터 음극124 사이에 데이터 전압이 적용된다. 전류 제어 필름 125에 의해 제어된 전류가 데이터 전극 124로부터 냉-음극들126의 원뿔 모양의 밑들127로 흐른다. 그와 동시에 선택 전압이 게이트 전극130에 적용된다. 게이트 전극 130은 냉-음극들 126의 일부를 선택한다. 전자방출 필름 또는 선택된 어느 음극 혹은 음극들126의 필름 128은 데이터 전압에 따라 전자들을 방출한다.
기술된 전압이 적용되는 투명 전극 131은 선택된 냉 음극들 126으로부터 방출된 전자들을 끌어당긴다. 그러므로 서, 전자들은 투명 양극들131에 설치된 형광층 132R, 132G 그리고 132B에 충돌한다. 전자들에게 자극을 받은 형광층 132R, 132G 그리고 132B는 가시광선을 방출한다. 가시광선들은 투명한 윗기면122를 통하여 밖으로 나간다. 그 결과 FED 121은 칼라 이미지를 나타내게 된다.
FED 121의 화면 표면은 광 개폐기로서 작용할 액정 판넬로 덮이게 될 것이다. 이 경우에, FED 121은 미소한 그레이-스케일 수준으로 이미지를 나타낼 수 있다.
각각 이트륨 산화물 필름을 가지는 전자방출 전극들은 단색의 FEDs에서도 조합될 수 있다.
FED 121에서, 이트륨은 다른 희토류 원소 또는 원소들에 의해 대신되어질 수 있다. 더 자세히는 이트륨(Y)대신에, 스칸듐(Sc), 세륨(Ce), 프라세오디뮴(Pr), 네오디뮴(Nd), 프로메듐(Pm), 사마륨(Sm), 유로퓸(Eu), 가돌리늄(Gd), 테르븀(Tb), 디스프로슘(Dy), 홀뮴(Ho), 에르븀(Er), 투륨(Tm), 이테르븀(Yb) 또는 루테룸(Lu)등이 사용될 수 있다. 더군다나, 밑 127의 물질은 Y, Ni, Cr, Al 그리고 Mo에만 국한되지는 않는다. 다소, 그것들은 투명 양극 126보다 더 작은 일 함수를 가지는 다른 어떤 물질로 만들어질 수 있다.
위에 기록하였듯이, 전극 126은 스퍼터링을 스스로 막을 수 있고, 낮은 전압으로 과량의 전자를 방출할 수 있다.

Claims (41)

  1. 전자의 계자 방출과 전자의 냉 방출을 수행하기 위해
    전기 전도성 물질 또는 반도체 물질로 만들어진 밑판; 그리고
    상기 밑판 위에 설치되며 R2O3-z(여기서 R은 희유기체의 원자 또는 그 그룹이고 O는 산소 그리고 z는 0.0에서 1.0사이이다.)를 함유하는 전자방출 필름으로 이루어짐을 특징으로 하는 전자방출 전극.
  2. 제1항에 있어서, 상기 R2O3-z는 이트륨 산화물임을 특징으로 하는 전극.
  3. 제1항에 있어서, 상기 R2O3-z는 단순 육면 격자구조, 전면 중앙을 향한 육면 격자구조 그리고 몸 중앙을 향한 육면 격자구조로 구성되는 그룹 중 최소한 하나의 결정 격자구조를 가짐을 특징으로 하는 전극.
  4. 제1항에 있어서, 상기 R2O3-z는 단순 육면 격자구조와 전면 중앙을 향한 육면 격자구조의 사이 또는 단순 육면 격자구조와 몸 중심을 향한 격자구조 사이의 중간인 결정 격자구조를 가짐을 특징으로 하는 전극.
  5. 제1항에 있어서, 상기 R2O3-z는 상기 전자방출 전극의 가장 바깥 표면 부분에 존재함을 특징으로 하는 전극.
  6. 제1항에 있어서, 상기 전자방출 필름은 희토류 단순 물질을 추가로 포함함을 특징으로 하는 전극.
  7. 제1항에 있어서, 상기 밑판은 니켈(Ni), 크로뮴(Cr), 몰리데늄(Mo) 그리고 알루미늄(Al)으로 구성되는 그룹에서 선택된 원소들 중 최소한 한 개를 포함하는 물질로 만들어짐을 특징으로 하는 전극.
  8. 제1항에 있어서, 상기 전자방출 필름은 많아야 45000 Å의 두께를 가짐을 특징으로 하는 전극.
  9. 제1항에 있어서, 상기 전자방출 필름은 많아야 10000Ω cm의 저항을 가짐을 특징으로 하는 전극.
  10. 전자의 계자 방출을 수행하기 위한 전자방출 전극을 제조하는데 있어서,
    희토류 원소를 함유하는 필름을 밑판 위에 형성하는 단계; 그리고
    부피로 1% 또는 그 이하 농도의 산소 및/또는 산소를 함유하는 물질을 함유하는 기체 대기 중에서 상기 필름을 가열하여 희토류 산화물 필름을 형성하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 방법.
  11. 제11항에 있어서, 상기 필름은 증기 석출에 의해 형성됨을 특징으로 하는 방법.
  12. 제10항에 있어서, 상기 필름은 스퍼터링에 의해 형성됨을 특징으로 하는 방법.
  13. 제10항에 있어서, 산소를 함유하는 물질이 H20임을 특징으로 하는 방법.
  14. 제10항에 있어서, 상기 기체 대기는 수소 및/또는 류 기체 대기임을 특징으로 하는 방법.
  15. 제10항에 있어서, 상기 가열 단계는 필름을 300℃에서 1000℃ 범위의 온도에서 가열하는 중간 단계를 포함함을 특징으로 하는 방법.
  16. 제10항에 있어서, 상기 가열 단계는 상기 필름을 수소 대기 중에서 가열하는 중간 단계와 희토류 산화물 필름을 수소 이탈 반응을 하는 중간 단계를 포함함을 특징으로 하는 방법.
  17. 제17항에 있어서, 상기 수소 이탈 반응을 하는 중간 단계는 상기 희토류 산화 필름을 압력이 낮아진 대기 중에서 가열하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 방법.
  18. 제10항에 있어서, 상기 필름은 오직 이트륨만으로 만들어지는 금속 필름인 것과 상기 희토류 산화물 필름은 Y2O3-z의 합성물을 가지며 여기서 Y는 이트륨, O는 산소 그리고 z는 0.0에서 1.0사이임을 특징으로 하는 방법.
  19. 전자의 계자 방출에 의해 빛을 방출하는데 있어서,
    어느 파장의 범위 내에 들어오는 빛을 방출하기 위해 내면이 있는 관 그리고 관의 내면에 도포된 형광 층으로 구성되며, 상기 관은 상기 형광 층으로부터 방출된 빛이 지나갈 수 있도록 하는 형광 관;
    상기 형광 관내에 서로 마주하여 설치되며, 각각 전기적으로 전도성이 있는 물질 또는 반도체 물질로 만들어진 밑판과 상기 밑판 위에 설치되고 전자의 계자 방출을 수행하기 위해 R2O3-z(여기서 R은 희토류 원소의 원자 또는 원자 그룹이며 O는 산소 그리고 z는 0.0에서 1.0사이 이다.)를 함유하는 전자방출 필름을 포함하는 한 쌍의 전자방출 전극; 그리고
    형광관 내에 메워지는 희토류 기체 그리고 수은 증기를 포함함을 특징으로 하는 장치.
  20. 제19항에 있어서, 상기 R2O3-z는 이트륨 산화물임을 특징으로 하는 장치.
  21. 제19항에 있어서, 상기 R2O3-z는 단순 육면 격자구조, 전면 중앙을 향한 육면 격자구조 그리고 몸 중심으로 향한 육면 격자구조로 구성된 그룹 중 최소한 한 개의 결정 격자구조를 가짐을 특징으로 하는 장치.
  22. 제19항에 있어서, 상기 R2O3-z는 단순 육면 격자구조와 전면 중앙을 향한 육면 격자구조사이 또는 단순 육면 격자구조와 몸 중앙을 향한 육면 격자구조 사이의 중간에 있는 결정 격자구조를 가짐을 특징으로 하는 장치.
  23. 제19항에 있어서, 상기 R2O3-z는상기 전자방출 필름의 가장 바깥 표면 지역에 존재함을 특징으로 하는 장치.
  24. 제19항에 있어서, 상기 형광 관은 둥근 단면을 가짐을 특징으로 하는 장치.
  25. 제19항에 있어서, 교류 전류에 의해 구동됨을 특징으로 하는 전극.
  26. 제19항에 있어서, 상기 형광 층은 가시 광을 방출하며, 가시 광을 양적으로 제어하기 위해 어느 액정 요소를 추가로 포함함을 특징으로 하는 전극.
  27. 전자의 계자 방출에 의해 빛을 방출하는데 있어서,
    제1의 기면;
    상기 제1의 기면에 평행하게 그리고 공간을 두어 떨어져 설치되는 제2의 기면;
    제2의 기면과 마주하는 상기 제1의 기면의 표면위에 설치되고 R2O3-z(여기서 R은 희토류 원소의 원자 또는 원자 그룹이며 O는 산소 그리고 z는 0.0에서 1.0사이 이다.)을 함유하는 전자방출 필름을 가지는 음극;
    소정 전압이 상기 음극과의 사이에 적용되어 플라즈마를 발생시키기 위해 상기 제1의 기면과 마주하는 상기 제2의 기면의 표면 위에 설치되는 양극; 그리고
    상기 제1과 제2의 기면에 의해 정의되는 공간에 가득 메워진 희토류 기체를 포함함을 특징으로 하는 장치.
  28. 제27항에 있어서, 상기 R2O3-z는 이트륨임을 특징으로 하는 장치.
  29. 제27항에 있어서, 상기 R2O3-z는 단순 육면 격자구조, 전면 중앙을 향한 육면 격자구조, 몸 중심으로 향한 육면 격자구조, 단순 육면 격자구조와 전면 중앙을 향한 육면 격자구조 사이의 중간 격자구조, 그리고 단순 육면 격자구조와 몸 중앙을 향한 육면 격자구조 사이의 중간 격자구조로 구성된 그룹중 최소한 한 개의 결정 격자구조를 가짐을 특징으로 하는 장치.
  30. 제27항에 있어서, 플라즈마를 발생시키기 위해 상기 음극과 상기 양극은 직류 전류로 구동됨을 특징으로 하는 장치.
  31. 제27항에 있어서, 상기 음극과 상기 양극 사이에서 발생되는 플라즈마로부터 발생된 자외선을 받을때 소정 파장 범위 내에 들어오는 빛을 방출하기위해 상기 제1과 상기제2의 기면중 최소한 하나의 기면 위에 설치되는 형광 층을 추가로 포함함을 특징으로 하는 장치.
  32. 제31항에 있어서, 상기 형광 층은 상기 제1의 기면 위에 설치되고 적색 파장 범위 내의 빛을 방출하는 적색 방출 형광 층, 청색 파장 범위 내의 빛을 방출하는 청색 방출 형광 층 그리고 녹색 파장 범위 내의 빛을 방출하는 녹색 방출 형광 층으로 구성되며, 상기 적색 방출 형광 층, 상기 청색 방출 형광 층 그리고 상기 녹색 방출 형광 층으로부터 방출된 광선을 투과시키기 위해 제2의 기면 위에 설치되는 칼라 필터를 추가로 포함함을 특징으로 하는 장치.
  33. 제27항에 있어서, 가시 광을 양적으로 제어하기 위해 액정 요소를 추가로 포함함을 특징으로 하는 장치.
  34. 전자의 계자 방출에 의해 빛을 방출하는데 있어서,
    제1의 기면;
    상기 제1의 기면에 평행하게 그리고 공간을 두어 떨어져 설치되는 제2의 기면;
    상기 제2의 기면과 마주하는 상기 제1의 기면의 표면 위에 설치되고 각각 R2O3-z(여기서 R은 희토류 원소의 원자 또는 원자 그룹이며 O는 산소 그리고 z는 0.0에서 1.0사이 이다.)을 함유하는 전자방출 필름을 가지는 다수의 냉 음극들;
    제1의 기면과 마주하는 상기 제2의 기면의 표면 위에 설치된 최소한 한 개의 양극; 그리고
    상기 냉 음극들로부터 발생된 전자들을 받을 때 소정 파장 범위 내에 들어오는 가시 광을 방출하기 위해 상기 제1과 상기 제2의 기면 중 최소한 하나의 기면 위에 설치되는 형광 층을 포함함을 특징으로 하는 장치.
  35. 제34항에 있어서, 상기 R2O3-z는 이트륨임을 특징으로 하는 장치.
  36. 제34항에 있어서, 상기 R2O3-z는 단순 육면 격자구조, 전면 중앙을 향한 육면 격자구조, 몸 중심으로 향한 육면 격자구조, 단순 육면 격자구조와 전면 중앙을 향한 육면 격자구조 사이의 중간 격자구조, 그리고 단순 육면 격자구조와 몸 중앙을 향한 육면 격자구조 사이의 중간 격자구조로 구성된 그룹중 최소한 한 개의 결정 격자구조를 가짐을 특징으로 하는 장치.
  37. 제34항에 있어서, 각각의 상기 냉 음극들은 뾰족한 끝을 가지며, 전기적으로 전도성이 있는 물질 또는 반도체 물질로 만들어진 밑판과 밑판 위에 설치된 전자방출 필름으로 이루어짐을 특징으로 하는 장치.
  38. 제34항에 있어서, 가시 광을 양적으로 제어하기 위해 액정 요소를 추가로 포함함을 특징으로 하는 장치.
  39. 전자의 계자 방출에 의해 빛을 방출하는데 있어서,
    내면을 가지며 최소한 한 부분에 있어 가시광선에 투명한 덮개;
    상기 덮개의 내부 공간에 설치되며 R2O3-z(여기서 R은 희토류 원소의 원자 또는 원자 그룹이며 O는 산소 그리고 z는 0.0에서 1.0사이 이다.)을 함유한 전자방출 필름을 갖는 전자 공급 수단; 그리고
    전기적으로 전도성이 있는 물질 또는 반도체 물질로 만들어지며 상기 전자 공급 수단에 마주하여 상기 덮개의 내부 공간에 설치되는 전자를 받는 수단을 포함함을 특징으로 하는 장치.
  40. 전자의 계자 방출에 의해 빛을 방출하는데 있어서,
    내면을 가지며 최소한 한 부분에 있어 가시광선에 투명한 덮개; 그리고
    상기 덮개의 내부 공간에 설치되며 최소한 한 개는 R2O3-z(여기서 R은 희토류 원소의 원자 또는 원자 그룹이며 O는 산소 그리고 z는 0.0에서 1.0사이 이다.)에 의해 설명되는 오로지 하나의 금속 산화물을 함유하는 한 쌍의 전극으로 이루어짐을 특징으로 하는 장치.
  41. 전기적으로 전도성이 있는 물질 또는 반도체 물질로 만들어진 밑판; 그리고
    전자의 계자 방출을 수행하기 위하여 상기 밑판의 표면 위에서 지지되고 희토류 산화물로 만들어지는 전자방출 필름으로 이루어짐을 특징으로 하는 전자방출 전극.
KR1019970702116A 1995-07-31 1996-07-19 전자방출전극과그제조방법그리고전자방출장치 KR100293834B1 (ko)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP21300795 1995-07-31
JP95/213007 1995-07-31
JP96/102005 1996-04-02
JP10200596A JP3107743B2 (ja) 1995-07-31 1996-04-02 電子放出性電極およびその製造方法、並びにそれを用いた冷陰極蛍光管およびプラズマディスプレイ
PCT/JP1996/002013 WO1997005639A1 (en) 1995-07-31 1996-07-19 Electron-emitting electrode, method of manufacturing the same, and light-emitting device having the same

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR970706596A KR970706596A (ko) 1997-11-03
KR100293834B1 true KR100293834B1 (ko) 2001-09-17

Family

ID=26442758

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1019970702116A KR100293834B1 (ko) 1995-07-31 1996-07-19 전자방출전극과그제조방법그리고전자방출장치

Country Status (8)

Country Link
US (2) US5905334A (ko)
EP (1) EP0783763B1 (ko)
JP (1) JP3107743B2 (ko)
KR (1) KR100293834B1 (ko)
CN (1) CN1095182C (ko)
DE (1) DE69608403T2 (ko)
HK (1) HK1005395A1 (ko)
WO (1) WO1997005639A1 (ko)

Families Citing this family (37)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE29703990U1 (de) * 1997-03-05 1997-04-17 Thielen Marcus Dipl Phys Kalte Elektrode für Gasentladungen
JP3541625B2 (ja) * 1997-07-02 2004-07-14 セイコーエプソン株式会社 表示装置及びアクティブマトリクス基板
JP3520396B2 (ja) * 1997-07-02 2004-04-19 セイコーエプソン株式会社 アクティブマトリクス基板と表示装置
US6033924A (en) * 1997-07-25 2000-03-07 Motorola, Inc. Method for fabricating a field emission device
US6091190A (en) * 1997-07-28 2000-07-18 Motorola, Inc. Field emission device
JP3580092B2 (ja) * 1997-08-21 2004-10-20 セイコーエプソン株式会社 アクティブマトリクス型表示装置
US6380672B1 (en) * 1997-08-21 2002-04-30 Seiko Epson Corporation Active matrix display device
US6281626B1 (en) * 1998-03-24 2001-08-28 Casio Computer Co., Ltd. Cold emission electrode method of manufacturing the same and display device using the same
KR100327548B1 (ko) * 1999-07-12 2002-03-14 손상호 교류구동형 플라즈마 표시소자용 유전체 칼라필터 및 그 제조방법
US20030153233A1 (en) * 2001-01-29 2003-08-14 Yoshifumi Amano Front side glass substrate for display and display device
TWI286778B (en) * 2001-02-21 2007-09-11 Samsung Electronics Co Ltd Lamp, lamp assembly, liquid crystal display device using the same and method for assembling the liquid crystal display device
KR100749788B1 (ko) * 2001-03-12 2007-08-17 삼성전자주식회사 냉음극선관 램프 내부의 전자 흐름 제어 방법, 이를이용한 냉음극선관 방식 조명장치의 구동 방법, 이를구현하기 위한 냉음극선관 방식 조명장치 및 이를 적용한액정표시장치
TW548860B (en) * 2001-06-20 2003-08-21 Semiconductor Energy Lab Light emitting device and method of manufacturing the same
US7211828B2 (en) 2001-06-20 2007-05-01 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Light emitting device and electronic apparatus
TW546857B (en) * 2001-07-03 2003-08-11 Semiconductor Energy Lab Light-emitting device, method of manufacturing a light-emitting device, and electronic equipment
JP4166455B2 (ja) * 2001-10-01 2008-10-15 株式会社半導体エネルギー研究所 偏光フィルム及び発光装置
SE523574C2 (sv) * 2001-12-11 2004-04-27 Lightlab Ab Anordning och metod för emission av ljus
US7164155B2 (en) 2002-05-15 2007-01-16 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Light emitting device
JP2005531898A (ja) * 2002-07-01 2005-10-20 コーニンクレッカ　フィリップス　エレクトロニクス　エヌ　ヴィ カソード発光型気体放電ディスプレイ
US7710019B2 (en) 2002-12-11 2010-05-04 Samsung Electronics Co., Ltd. Organic light-emitting diode display comprising auxiliary electrodes
WO2004075242A1 (ja) 2003-02-18 2004-09-02 Tadahiro Ohmi 蛍光管及びその製造方法
JP4276005B2 (ja) * 2003-06-30 2009-06-10 株式会社 日立ディスプレイズ 冷陰極蛍光管及びこの冷陰極蛍光管を用いた液晶表示装置
SE0400156D0 (sv) * 2004-01-29 2004-01-29 Lightlab Ab An anode in a field emission light source and a field emission light source comprising the anode
US7595583B2 (en) * 2004-02-25 2009-09-29 Panasonic Corporation Cold-cathode fluorescent lamp and backlight unit
US20050225245A1 (en) * 2004-04-09 2005-10-13 Seung-Beom Seo Plasma display panel
KR100647601B1 (ko) * 2004-04-09 2006-11-23 삼성에스디아이 주식회사 플라즈마 디스플레이 패널
JP3935478B2 (ja) * 2004-06-17 2007-06-20 キヤノン株式会社 電子放出素子の製造方法およびそれを用いた電子源並びに画像表示装置の製造方法および該画像表示装置を用いた情報表示再生装置
KR20060104108A (ko) * 2005-03-29 2006-10-09 삼성에스디아이 주식회사 플라즈마 디스플레이 패널 및 그 구동방법
KR100637245B1 (ko) * 2005-08-29 2006-10-23 삼성에스디아이 주식회사 직류형 플라즈마 디스플레이 패널 및 이의 제조 방법
KR100659100B1 (ko) * 2005-10-12 2006-12-21 삼성에스디아이 주식회사 디스플레이 장치와 이의 제조 방법
EP1947676A4 (en) * 2005-10-26 2011-03-30 Nec Lighting Ltd ELECTRODE, METHOD FOR PRODUCING AN ELECTRODE AND COLD-CATALYST FLUORESCENT LAMP
US7633226B2 (en) 2005-11-30 2009-12-15 General Electric Company Electrode materials for electric lamps and methods of manufacture thereof
JP4464951B2 (ja) * 2006-11-24 2010-05-19 住友電気工業株式会社 冷陰極蛍光ランプ用電極部材
JP7106545B2 (ja) * 2017-07-31 2022-07-26 京セラ株式会社 部品および半導体製造装置
TWI709653B (zh) * 2018-02-15 2020-11-11 日商京瓷股份有限公司 電漿處理裝置用構件及具備其之電漿處理裝置
CN112908822B (zh) * 2019-12-04 2024-04-05 中微半导体设备(上海)股份有限公司 形成耐等离子体涂层的方法、零部件和等离子体处理装置
JP2024001910A (ja) * 2022-06-23 2024-01-11 国立研究開発法人物質・材料研究機構 エミッタ、その製造方法、それを用いた電子銃、および、それを用いた電子機器

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5641666A (en) * 1979-09-13 1981-04-18 Mitsubishi Electric Corp Electrode for discharge lamp
JPH05190079A (ja) * 1992-01-13 1993-07-30 Okaya Electric Ind Co Ltd 透明冷陰極及びその製造方法並びに冷陰極放電管
JPH06236731A (ja) * 1993-02-10 1994-08-23 Futaba Corp 電界放出素子及びその製造方法

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE199073C (ko) *
FR416923A (fr) * 1910-06-09 1910-11-02 Banque Du Radium Électrodes en terres rares pour tubes de geissler
GB182817A (en) * 1921-07-11 1923-08-09 Drahtlose Telegraphie Gmbh Improvements in the cathodes of electric discharge tubes
CH485320A (de) * 1968-01-30 1970-01-31 Remmele Wilfred Elektrische Flächenleuchte und Verfahren zu deren Herstellung
US3986074A (en) * 1972-02-28 1976-10-12 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Luminous radiation panel apparatus
JPS5367972A (en) * 1976-11-30 1978-06-16 Mitsubishi Electric Corp Electrode for elctric discharge lamp
JPS563960A (en) * 1979-06-22 1981-01-16 Mitsubishi Electric Corp Electrode for discharge lamp
JPS6030065B2 (ja) * 1980-03-25 1985-07-13 三菱電機株式会社 金属蒸気放電灯
GB2079036A (en) * 1980-06-20 1982-01-13 Gen Electric Electron emitting coating in metal halide arc lamp
JPS5761238A (en) * 1980-09-30 1982-04-13 Mitsubishi Electric Corp Electron emission substance and production
EP0115654B1 (en) * 1982-12-30 1987-09-09 Koninklijke Philips Electronics N.V. High-pressure sodium discharge lamp
JPS60264039A (ja) * 1984-06-11 1985-12-27 Nec Home Electronics Ltd 冷陰極放電灯
JPS61148760A (ja) * 1984-12-24 1986-07-07 Mitsubishi Electric Corp 平板状光源
JP2718144B2 (ja) * 1989-02-21 1998-02-25 松下電器産業株式会社 電界放出型冷陰極
US5111108A (en) * 1990-12-14 1992-05-05 Gte Products Corporation Vapor discharge device with electron emissive material
US5584739A (en) * 1993-02-10 1996-12-17 Futaba Denshi Kogyo K.K Field emission element and process for manufacturing same
DE4409832A1 (de) * 1993-04-02 1994-10-06 Okaya Electric Industry Co Anzeigevorrichtung vom Gasentladungstyp und Verfahren zu ihrer Herstellung
US5495143A (en) * 1993-08-12 1996-02-27 Science Applications International Corporation Gas discharge device having a field emitter array with microscopic emitter elements

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5641666A (en) * 1979-09-13 1981-04-18 Mitsubishi Electric Corp Electrode for discharge lamp
JPH05190079A (ja) * 1992-01-13 1993-07-30 Okaya Electric Ind Co Ltd 透明冷陰極及びその製造方法並びに冷陰極放電管
JPH06236731A (ja) * 1993-02-10 1994-08-23 Futaba Corp 電界放出素子及びその製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
DE69608403T2 (de) 2000-09-14
EP0783763A1 (en) 1997-07-16
JPH09102272A (ja) 1997-04-15
US5973449A (en) 1999-10-26
US5905334A (en) 1999-05-18
KR970706596A (ko) 1997-11-03
CN1164929A (zh) 1997-11-12
WO1997005639A1 (en) 1997-02-13
JP3107743B2 (ja) 2000-11-13
HK1005395A1 (en) 1999-01-08
EP0783763B1 (en) 2000-05-17
CN1095182C (zh) 2002-11-27
DE69608403D1 (de) 2000-06-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100293834B1 (ko) 전자방출전극과그제조방법그리고전자방출장치
US6788373B2 (en) Protective film for protecting a dielectric layer of a plasma display panel from discharge, method of forming the same, plasma display panel and method of manufacturing the same
JP4541832B2 (ja) プラズマディスプレイパネル
US5926239A (en) Backlights for color liquid crystal displays
EP0518132B1 (en) Discharge lamp, image display device using the same and discharge lamp producing method
DE19601138B4 (de) Anzeigevorrichtung
JP2002148619A (ja) ブラックライト照明を有する液晶表示スクリーン
KR20050012666A (ko) 방전 램프
KR100398781B1 (ko) 가스 방전 패널 및 가스 발광 디바이스
US4940918A (en) Fluorescent lamp for liquid crystal backlighting
US6000982A (en) Method of manufacturing a cold-cathode for a discharge device
CA1100563A (en) Multicolor gas discharge display memory panel
US6504311B1 (en) Cold-cathode cathodoluminescent lamp
JP3499751B2 (ja) ガス放電パネル及びガス発光デバイス
JP3671233B2 (ja) 発光表示素子
JPH09306422A (ja) 発光装置
DE10023341A1 (de) Plasmabildschirm mit Schutzschicht
US20080174226A1 (en) Mercury-free flat fluorescent lamps
JP5363584B2 (ja) 蛍光ランプ及び画像表示装置
JP4184222B2 (ja) ガス放電パネル及びガス発光デバイス
JP3390135B2 (ja) 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
JP2000251834A (ja) 表示装置
JPH10269986A (ja) 冷陰極及び冷陰極の製造方法並びに冷陰極蛍光管
WO1998007066A1 (en) Backlights for color liquid crystal displays
JPH03179690A (ja) 薄膜ｅｌ素子及びその製造法

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20050322

Year of fee payment: 5

LAPS Lapse due to unpaid annual fee