TW200842926A - Field emitter, method for preparing the field emitter and light emitting device using the field emitter - Google Patents

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200842926 九、發明說明 【發明所屬之技術領域】 本發明係爲有關組裝於利用經由電場釋放型平板顯示 器（FED)，電場釋放型燈（FEL )等之電子線激發之發 光現象的機器之冷陰極電子源。 【先前技術】 近年來，作爲取代陰極線管（CRT )之畫像顯示裝置 ’開發有液晶顯示器（L C D )或電漿顯示器（P D P )，而 在目前’加上各種改良之中，作爲新的畫像顯示裝置，被 注目有電場釋放型平板顯示器（FED )，而作爲使用於 FED之冷陰極電子源的發射體材料係最爲希望Mo或碳素 /PdO或碳金屬管（CNT )，並做各種硏究。 另外’目前最爲一般的照明裝置之螢光燈係對於螢光 燈之激發源使用從水銀產生的紫外線，並從經由水銀之環 境負擔的問題尋求替代，作爲替代螢光燈之替代品，則從 低消耗電力’耐久性，發光效率的面，期待白色LED，但 LED元件的尺寸係頂多爲數mm程度爲小，故對於如室內 的照明而得到大面積的發光，只有排列膨大數量之led 來使用’並無法迴避成爲高成本之情況，更加地，L e D用 S光體係效率局之螢光體的變動少，作爲白色而得到遍佈 理想之可視區域全體的寬廣光譜情況則爲困難，因此，最 近注目有使用與FED相同之冷陰極電子源的照明，所謂電 場釋放型燈（FEL ) ，FEL係關於消耗電力，耐久性，發 200842926 光效率，比較於LED並不遜色，且因將螢光面 陣列作爲大面積化之情況則爲容易，故對於面發 合，更加地，期待關於發色光係經由多數之電子 光體的組合而實現良好之白色的情況。 利用於上述之冷陰極電子源的發射體材料， 道對於其電場釋放部分產生高的電場集中之材料 深寬比之材料則爲最佳，並提案有加上於上述之 線或針狀之形狀的各種材料，其中，提案有將廉 化學安定性亦優越之細線狀之氧化鈦使用於電子 之情況，但還未至實用化（參照專利文獻1 ) [專利文獻1]日本特開2000-203 998號公報 【發明內容】 [欲解決發明之課題] 一般，如氧化鈦之金屬氧化物係從亦未具有 情況等，即使爲高深寬比，亦未必可期待良好之 ，另一方面，金屬氧化物係因比較於上述CNT 製作，故如可將其作爲發射體材料而利用，可利 在FED或FEL之冷陰極電子源而廉價地提供此 即，本發明之課題係提供將冷陰極電子源作爲放 而使用之冷陰極電子源。 [爲了解決課題之手段] 本發明者係重覆硏究爲提升使用於冷陰極電 與發射體 光亦爲適 線激發螢 係一般知 ，即爲高 CNT，細 價，對於 釋放材料 導電性之 放射特性 可廉價地 用於使用 等機器， 射體材料 子源之金 -6- 200842926 屬氧化物發射材料之特性的各種硏究時，使用活性處理化 於電子釋放部之金屬氧化物的冷陰極電子源，係發現具有 優越之發射特性，完成本發明。 即，本發明之冷陰極電子源，其特徵乃針對在具有陰 極電極及形成在其上方之電子釋放部的冷陰極電子源，使 用活性化處理於電子釋放部之金屬氧化物，另外，本發明 係屬於冷陰極電子源之製造方法，其特徵乃活性化處理 於包含形成在陰極電極上之金屬氧化物的電子釋放部之冷 陰極電子源之製造方法，更加地，本發明係爲使用上述冷 陰極電子源之FED及FEL。 [發明效果] 本發明之冷陰極電子源係爲發射開始電場低，且可得 到充分之發射電流情況之構成，更加地，因比較於C N T， 可利用低價之金屬氧化物粉體，故作爲FED用之發射體材 料而爲有用之構成，作爲有必要更低價之發射體材料而特 別有用之構成。 【實施方式】 [爲了實施發明之最佳型態] 本發明係爲將針對在具有陰極電極及形成在其上方之 電子釋放部的冷陰極電子源，使用活性化處理於電子釋放 部之金屬氧化物之情況，作爲特徵之冷陰極電子源，在對 於電子釋放部，單只使用金屬氧化物之中，係幾乎未發現 200842926 發射現象，而得到充分之發射電流之情況係爲困難，而針 對在本發明係經由使用活性化處理於電子釋放部之金屬氧 化物之情況，可以低的施加電壓，確認電場電子釋放現象 ，特別是，當作爲活性化處理而使用高電場施加處理，或 經由雷射光之照射處理時，意外來說，即使使用本來未具 有導電性之金屬氧化物，發射開始電場爲低，病亦可得到 充分之發射電流者。 活性化處理係指對於基板上之電子釋放材料中，形成 所謂稱作發射測角之電子釋放部之方法，如文字敘述加上 於於電子釋放材料之中形成新的寄予發射之部位情況，亦 包含去除未寄予發射之部位或帶來不良影響之部位情況， 在此稱爲未寄予發射之部位係指不純物，排列於與施家電 場之方向不同之方向的電子釋放材料，即使排列於電場方 向，此等則成爲以緊密妨礙電場集中之電子釋放材料等。 使用圖1說明本發明之電子釋放部，爲電子釋放材料 之金屬氧化物1係堆積於陰極基板2上，但當其堆積量爲 一樣時，不易對於電子釋放材料引起電場集中，發射開 始電壓則上升’或無法得到充分之發射電流，對此，發現 到由局部地形成其堆積量成爲稀疏之部分3的情況，在稀 疏範圍與緊密範圍的邊界4，得到高的電場集中效果情況 ，更加地，當針對在其邊界4，作爲成採取電子釋放材料 突出之構造5時，因得到高的電場集中效果，故爲理想， 而針對在本發明’邊界係只包含邊界及其附近，理想係爲 邊界’在圖中係將針狀材料爲例，其針狀的形狀係爲了使 -8 - 200842926 前端突出而爲理想的形狀，但可適用之形狀並不限於此。 稀疏範圍之局部的存在及突出之構造的存在係可由電 子顯微鏡照相而確認，圖2 A及B係爲未進行活性化之電 子釋放部的電子顯微鏡攝影像，針對在圖3 A及B，確認 有稀疏範圍之局部的存在及突出之構造的存在，然而，其 稀疏部分之面積，位置，間隔，或突出之構造數量等，並 無特別限定，而在確認有效果的程度，如存在於電子釋放 部即可，做爲活性化處理之方法係如後述所述’可適用各 種方法。 作爲可針對在本發明所使用之金屬氧化物係利金屬氧 化物係例如可舉出氧化鈦，氧化錫，氧化鋅等，其中，氧 化鈦及氧化錫係對於發射特性優越，且因可廉價地製作’ 故爲理想之金屬氧化物，然而，氧化鈦係做爲其結晶形’ 了解到有金紅石型，銳鈦礦型，板鈦礦型之構成，但亦可 使用任一結晶型之氧化鈦之情況，金屬氧化物之粒子形 狀係理想爲針狀，板狀等之向異形狀的構成，更理想爲針 狀之構成，但亦可爲粒狀之向異性小之形狀的構成’另外 ，對於粒子的尺寸亦並無特別限制，可使用數nm〜10 範圍之構成者。 作爲活性化處理，可適用於電子釋放部貼上膠帶之後 剝離之所爲膠帶剝離處理，機械性硏磨電子釋放部之處理 ，於電子釋放部，施加與電極面垂直之方向的高電場之處 理，經由對於電子釋放部之雷射光的照射處理等。 對於作爲活性化處理，是用膠帶剝離處理之情況’係 -9- 200842926 對於電子釋放部，使用具有導電性之金屬氧化物之情況則 爲理想，而更理想係做爲金屬氧化物，使用針狀導電性氧 化鈦及/或針狀導電性氧化錫，而針狀導電性氧化鈦係爲 短軸口徑〇·1〜〇·5μιη，長軸口徑0〜ΙΟ.Ομηι，其中，軸比（ 長軸口徑/短軸口徑）10〜20之形狀則爲理想，另外，針 狀導電性氧化錫係爲短軸口徑0.005〜(Κ 0 5 0 μιη，長軸口徑 0.1〜5·0μηι，其中，軸比（長軸口徑/短軸口徑）20〜100之 形狀則爲理想，然而，針對在本發明，針狀係指亦包含除 針狀之其他，稱爲棒狀或柱狀之形狀的構成。 另外，該粒子之導電性係越高越理想，作爲導電性之 指標而使用體積阻抗時，爲大的同時爲1 0 Ω c m之範圍則 爲理想，而更理想爲0 · 0 1〜1 0 0 Ω c m之範圍。 另外，針狀導電性氧化鈦係可使用公知之構成，例如 可舉出具有記載於日本特開平2-92 824號公報之針狀低次 氧化鈦，或記載於日本特開平6-2796 1 8號公報之導電性 銻含有氧化錫之被覆層的氧化鈦，另外，作爲針狀導電性 氧化錫，係使用例如記載於日本特開平8 - 2 1 7 4 4 4號公報 ，日本特開平8 - 2 1 7 4 4 5號公報，日本特開平8 - 2 3 1 2 2 2 號公報之針狀導電性氧化錫。 針狀導電性氧化錫係爲於針狀二氧化鈦，施以導電處 理之構成，例如，可依據記載於上述公報之方法而製造， 即，可在不活性氣體環境中加熱二氧化鈦粉末與金屬鈦粉 末之混合物，或在氨氣環境中加熱還原二氧化鈦粉末而製 造，而在氨氣環境中加熱還原二氧化鈦粉末之方法係經由 -10- 200842926 適當調整加熱之〗哀境及溫度等之條件情況，可使欽與養的 比率變化，由此可得到具有期望之導電性之導電性不定比 氧化鈦粒子之情況而爲理想，然而，對於針對在本發明之 氧化鈦，係亦包含經由在氨氣環境中之熱處理，以氮素置 換氧之一部分之氧氮化鈦。 另外，對於做爲活性化處理而適用高電場施加處理或 經由雷射光之照射處理之情況，因無論導電性之有無而可 使用各種構成之情況，故爲理想。 對於做爲活性化處理而適用高電場施加處理之情況， 例如當將如氧化鈦之電容率高之金屬氧化物，作爲電子釋 放材料時，因可更加強與電場之相互作用，故爲理想，更 加地，針對在高電場施加處理，即使經由引起微之放電， 亦可剝離電子釋放部之一部分而得到微小之稀疏範圍。 對於適用高電場施加處理之情況’係有必要將電子釋 放部作爲陰極，間隔一定的距離，形成於對向側’設置陽 極電極之活性化處理裝置，對於作爲活性化之電子釋放部 成爲大面積之情況，當作爲亦對應陽極電極之大小時，經 由電極的彎曲等，無法針對在電子釋放部全範圍而維持均 一之電極間隔，而進行均一之活性化處理之情況係變爲困 難，因此，例如，由使用如圖4所示之棒狀的陽極電極6 ，而使陽極電極6或陰極電極7之任一’或其雙方移動的 同時，從脈衝高壓電源8，施加電場之情況，可均一地活 性化所期望之尺寸的電子釋放部，如根據此方法’因可由 廉價，且容易地製造所期望尺寸（面積）之冷陰極電子源 -11 - 200842926 ，故爲理想。 作爲陽極電極，係可使用ITO玻璃，金屬A1板等之 公知的材料，更加地，將導電性氧化物或金屬成膜於公知 之塑料基板之構成，亦可做爲陰極基板而使用，而如此之 基板係因可適用於可撓性配線基板之用途，故更爲理想。 作爲陽極電極，亦可使用同樣的構成。 更加地，陰極電極係爲鋁，或於表面具有鋁的層之基 板，金屬氧化物爲氧化鈦之情況則爲理想，另外，陰極 電極則爲於表面具有導電性氧化鈦的層之基板，金屬氧 化物爲氧化鈦之情況則爲理想，而基板並無特別限定，例 如爲玻璃。 活性化後之陰極電極之功函數與電子釋放部之金屬氧 化物之功函數的差爲2 eV以下之情況則爲理想，而更理想 爲0.5 eV以下之情況。 於陰極電極上形成含有金屬氧化物之電子釋放部的方 法係可使用將金屬氧化物，理想爲金屬氧化物粉體，分散 於任意之溶液，並由將基板沉靜於其分散液而靜置之情況 ，使金屬氧化物粉體自然沉澱於基板上而堆積之方法（沉 澱法），或C V D法，電泳堆積法等之公知的方法。 更加地，將金屬氧化物，理想爲金屬氧化物粉體與固 定化物質，分散於任意之溶液，作爲電子釋放源組成物， 理想係亦可將塗漿狀之前述組成物，塗佈於基板上而形成 電子釋放部’而塗佈方法並無特別限定，而亦可使用網板 印刷法，噴墨印刷，浸瀆法，旋塗法，刮塗法，薄層塗佈 -12- 200842926 法之任一的方法，而溶液亦無特別限定，但可使用甲苯， 萜丙醇，丁基卡必醇’丁基卡必醇乙酸鹽，甲基異丁基甲 酮，甲基乙基甲酮，環已烷，苯甲醚，N -甲基-2 -吡咯烷 酮，η-正丁醇，異丙醇，乙睛等。 經由使用固定化物質之情況’電子釋放部之金屬氧化 物之一部分與基板則經由固定物質所結著，防止電子釋放 部於動作中帶電等而剝離之情況’並可傳達長時間安定之 發射電流者，而爲理想° 作爲固定物質係可舉出例如玻璃粉末或膠體二氧化矽 ，烷基矽酸鹽等之玻璃組成物，或金屬，金屬氧化物， 配位之奈米粒子或溶膠等’而理想爲玻璃組成物，特別是 使用玻璃組成物之情況，添加量係以Si02換算，對於金 屬氧化物100重量部而言，爲1〜5 00重量部之情況則爲理 想，對於使用玻璃粉末之情況，係可使用軟化點爲3 00 °C 〜600°C，平均粒子徑爲〇·1〜5μιη之構成。 金屬氧化物與固定化物質之添加比例或溶劑並無特別 限定，而因應金屬氧化物或固定化物質之種類，適宜由實 驗所決定。 對於對於固定化物質使用玻璃組成物之情況等，係爲 了得到街著效果而有必要熱處理，例如，對於使用玻璃粉 末或膠體二氧化矽之情況，以較此等表面進行冷拉爲高的 溫度，而對於使用烷基矽酸鹽之情況，以較烷基矽酸鹽開 始聚合反應爲高的溫度進行熱處理，而熱處理溫度之上限 係經由使用之陰極基板或金屬氧化物粉體之耐熱溫度所選 -13- 200842926 擇，100°C 〜1 000°C，而理想係 200°C 〜600°c。 作爲熱處理環境係可利用大氣，不活性氣體，針空等 ，對於陰極基板，引起經由氧化之劣化的情況係由不活性 氣體環境或真空的熱處理則爲適合。 另一方面，對於電子釋放源組成物含有有機物之情況 ，係有必要經由熱處理之有機物之氧化分解去除，對於此 情況係適合在大氣中的熱處理，因此，亦可組合不同環境 之燒成，進行多階段的熱處理。 對於電子釋放源組成物，係爲了使金屬氧化物或固定 化物質分散而亦可添加分散劑，而爲了調整黏度提升塗佈 性而亦可加上樹脂，作爲樹脂係可廣泛利用丙烯酸系樹脂 ，纖維系樹脂，醇酸樹脂，三聚氰胺樹脂，環氧樹脂等之 公知的構成，但因有必要經由熱處理之去除，故更理想爲 使用以比較低溫分解之丙烯酸系樹脂或纖維系樹脂等情況 ，而樹脂之含有量係因經由塗佈方法而適合的黏度不同， 故作適宜調整，例如，使用網板印刷法或薄層塗佈法等之 情況係因可利用至比較黏度高之構成，故作爲固體成分， 即金屬氧化物與樹脂的和，理想爲於電子釋放源組成物中 ，含有1〜70重量％之情況，另一方面，對於使用噴墨印刷 等之情況，係可適用低黏度之構成，於電子釋放源組成物 中，含有固體成分1〜3 〇重量％之情況爲理想，另外，位了 使組成物之導電性提升，亦可混和金屬微粒子或導電性碳 等之導電性物質，此等添加物並無特別限定，而如使用在 調製通常之有機塗料時使用之構成即可，而添加比例亦如 -14- 200842926 因應金屬氧化物或固定化物質之種類或量’適宜訂定即可 〇 經由以上的方法，根據活性化處理於含有形成在陰極 電極上之金屬氧化物之電子釋放部的情況而得到本發明之 冷陰極電子源，做爲活性化處理係如前述所述，可使用膠 帶剝離處理，或高電場施加處理，經由雷射光之照射處理 等，但在實用面中，理想爲高電場施加處理或經由雷射光 之照射處理，而使用於高電場施加處理之電場強度係理想 爲 8ν/μηι，更理想係脈衝寬度 5〜2000μ3，重複頻率數 1〜1 00 0 Hz之頻率高電場，經由雷射之照射處理之情況， 所使用之射光的波長係理想爲150〜50 Onm之範圍，而更理 想爲 248nm之 KrF準分子雷射，或雷射的能量密度係 10 0〜2 0 OmJ/cm2，脈衝寬度係5〜20 ns，脈衝之重複頻率數 1〜100Hz，此時的能量密度係 0.1〜20MW/cm2，更理想爲 0.7 〜8.6MW/cm2，又更理想爲 3 〜7MW/cm2。 更加地，本發明係爲使用上述冷陰極電子源之FED及 FEL，本發明之冷陰極電子源係如上述所述，可經由塗佈 法形成金屬氧化物層於基板上，並因適合於製造大面積之 冷陰極電子源，故作爲將大面積之冷陰極電子源做爲必要 之大畫面FED及FEL用之發射材料爲最佳的構成。 本發明之F E L係經由於導電性基板上，形成金屬氧化 物之冷陰極，在於對向配置塗佈螢光膜之玻璃等之透明基 板而進行真空密封的情況所得到，爲了確保螢光膜之導電 性而提升光的反射率，螢光膜表面係亦可具備金屬A1或 -15- 200842926 金屬Zn等之導電性的蒸鍍膜，另外，本發明之FEL係因 由驅動電壓，脈衝寬度的調整，或因應需要而構成閘極電 極於電極間之情況，可容易地進行燈的調光，作爲照明器 具可說是優越。 圖5係爲二極型FEL之構成例，圖6係爲具有閘極電 極之FEL之構成例，而針對在圖5及圖6，9係螢光體層 ，：I 〇係A1蒸鍍膜，11係電子釋放部，1 2係陰極電極，1 3 係絕緣性支撐基盤，1 4係玻璃，1 5係電源，1 6係絕緣層 ，1 7係閘極電極。 以下，經由實施例而說明本發明，但本發明係並不限 定於此等實施例之構成。 [實施例] 實施例1 將平均長軸徑1 . 6 8 μιη，平均短軸徑0 · 1 3 μηι之金紅石 型針狀氧化鈦（FTL-100，石原產業製），在氨氣中，以 8〇〇°C的溫度進行1小時燒結，得到體積阻抗〇.〇2QCm針 狀導電性氧化鈦，進行其針狀導電性氧化鈦之X線繞射測 定時，加上於金紅石型之二氧化鈦之峰値，亦得到鈦的低 級氧化物及/或氮化物之峰値，另外，經由電子顯微鏡觀 察，確認到保持原來的針狀氧化鈦之形狀的情況，更加地 ，元素分析之結果，了解到氮素/氧=〇. 70 5 (摩爾）與含有 氮素之情況，將所得到之針狀導電性氧化鈦，與A g塗漿 混合而塗佈於IΤ Ο，經由貼上膠帶於表面後剝離之所爲膠 -16 - 200842926 帶剝離處理，製作一部分之針狀導電 於基板之本發明之冷陰極電子源，將 I TO基板，與前述冷陰極電子源，以 配置，並且將螢光膜呈成爲陽極，將 陰極地連接電源，真空密封爲l〇_5Pf 光元件（元件A )，當施加電壓於元 光，確認到從電場5ν/μηι開始發射之 發射之電子之電流，因經由穿隧（] 程式，得到F-N圖表時，在5ν/μηι 示直線性，故確認到前述發射爲電場 實施例2 將平均長軸徑5 . 1 5 μ m，平均短_ 型針狀氧化鈦（FTL-3 00，石原產業 8 00 °C的溫度進行1小時燒結，得到儀 狀導電性氧化鈦，以和實施例1同樣 冷陰極電子源及電場釋放型發光元件 圖表時，在5 V/μιη以上之電場範圍， 到前述發射爲電場釋放之情況。 實施例3 取代於針狀導電性氧化鈦， Ι.ΙΟμπι，平均短軸徑0·015μιη之針狀 石原產業製）以外係由和實施例1同 性氧化鈦則垂直配向 f塗佈ΖηΟ螢光膜之 125μηι之間隔平行地 冷陰極電子源呈成爲 ι，得到電子釋放型發 件Α時，螢光膜則發 情況，測定經由作爲 Fowler-Nordheim )方 以上之電場範圍，表 釋放之情況。 3徑0.27μιη之金紅石 製），在氨氣中，以 !積阻抗〇.〇44ncm針 之方法製作本發明之 (元件B )得到F-N 表示直線性，故確認 除使用平均長軸徑 氧化鈦錫（FS-10P， 樣的處理，製作本發 -17- 200842926 明之冷陰極電子源及電場釋放型發光元件（元件C )得到 F-N圖表時，在5ν/μιη以上之電場範圍，表示直線性，故 確認到前述發射爲電場釋放之情況。 實施例4 將具有平均長軸徑1.68 μηι，平均短軸徑0.13 μπι之針 狀形狀之氧化鈦（FTL-100，石原產業製），分散於水中 ，由將A 1基板沉靜於其分散液中而靜置之情況，於A 1 基板上，堆積針狀氧化鈦，而於未具有此導電性之針狀氧 化鈦膜，將24 8nm之KrF準分子雷射，以3MW/cm2之能 量密度，脈衝寬度20ns，作爲一次通過照射，製作本發明 之冷陰極電子源，而將塗佈有ZnO螢光膜之ITO基板， 與前述冷陰極電子源，以2 5 0 μηι之間隔平行地配置，並且 將螢光膜呈成爲陽極，將冷陰極電子源呈成爲陰極地連接 電源，真空密封爲l(T5Pa，得到電子釋放型發光元件（樣 品D )。 當施加電壓於樣品D時，螢光膜則發光，確認到從電 場1 ·5 ν/μπι開始發射之情況，測定經由作爲發射之電子之 電流，因經由穿隧（Fowler-Nordheim)方程式，得到F-N 圖表時，在1.5 ν/μπι以上之電場範圍，表示直線性，故確 認到前述發射爲電場釋放之情況，又，針對在電場8ν/μηι 之發射電流係爲lO^mA/cm2。 除了將雷射光的能量密度作爲7MW/cm2之情況以外 係與實施例1同樣做爲得到本發明之冷陰極電子源（樣品 •18- 200842926 E )， 確認到當施加電壓於樣品E時，電場則以2 V/ μπι 開始發射，從F-N圖表，其發射爲場致發射，針對在電 場8ν/μιη之發射電流係爲ImA/cm2。 將樣品D及E之表示施加電壓與發射電流密度的關係 圖表，表示於圖7，將將樣品D及E之表示F-N圖表，表 示於圖8。 實施例6 將作爲平均長軸徑1.6 8 μπι，平均短軸徑0.13 μιη之針 狀形狀之氧化鈦（FTL-100，石原產業製）與平均粒徑 1 · 1 μιη之玻璃粉末，以1 : 0. 1 2之重量比，分散於添加分 散劑之甲苯與η-正丁醇之混合溶液中，並添加丙烯酸樹脂 而作爲塗料化，使用薄層塗佈法而塗佈於I Τ Ο玻璃基板上 ，將塗料組成物中的有機物，以氮素環境中5 0 0 °C，進行 一小時燒結而除去，與所得到的氧化鈦的膜，以1 2 5 μιη之 間隔平行地配置ΙΤΟ基板，而氧化鈦膜呈成爲陽極，對 向側之IΤ Ο基板呈成爲陰極地連接電源，真空密封爲1 〇· 5Pa，而於所得到之電極間，將3.5kV，脈衝寬度167μ5， 重複頻率數6 0 Η ζ之脈衝局電場，進行1秒施加而進行活 性化處理，得到本發明之冷陰極電子源。 由將對向之ΙΤΟ電極替換爲ΖηΟ螢光膜之電極，以 和前述同樣的方法進行真空密封的情況，得到使用本發明 之冷陰極電子源之電場釋放發光元件（樣品F )，當施加 電壓於樣品F時’ ZnO螢光膜則一樣發光，確認到從電場 -19- 200842926 3. 5 V/μηι開始發射之情況，測定經由作爲發射之電子之電 流，因經由穿隧（Fowler-Nordheim )方程式，得到 F_N 圖表時，在5ν/μιη以上之電場範圍，表示直線性，故確認 到前述發射爲電場釋放之情況，又，針對在電場8ν/μιη 之發射電流係爲lO^mA/cm2。 將樣品F之表示施加電壓與發射電流密度的關係圖表 ，表示於圖9，將樣品F之ZnO螢光膜的發光圖案，表示 於圖1 〇。 實施例7 將作爲平均長軸徑1.68μπι，平均短軸徑0.13μηι之針 狀形狀之氧化鈦（FTL-100，石原產業製）與平均粒徑1.1 ，之玻璃粉末，以1 : 〇. 1 2之重量比，分散於添加分散劑 之甲苯與η-正丁醇之混合溶液中，並添加丙烯酸樹脂而作 爲塗料化，使用薄層塗佈法而塗佈於IΤ Ο玻璃基板上，將 塗料組成物中的有機物，以氮素環境中4 0 0 °C，進行一小 時燒結而除去，於未具有其導電性之針狀氧化鈦的膜， 將波長24 8nm之KrF準分子雷射，以1MW/cm2之能量密 度，脈衝寬度20ns，作爲一次通過照射，得到冷陰極電 子源，以1 2 5 μιη之間隔平行地配置前述冷陰極電子源，並 且將螢光膜呈成爲陽極，將冷陰極電子源呈成爲陰極地連 接電源，真空密封爲l〇^Pa，得到電子釋放型發光元件（ 樣品G ) ’施加電壓於樣品G，但即使提升電壓至8 V / μ m ，亦無法確認到發射。 -20- 200842926 實施例8 除將基板做爲蒸鍍鋁之玻璃板之情況外，係由和實施 例7同樣做爲’得到本發明之冷陰極電子源（樣品Η ) ’ 確認到當施加電壓於樣品Η時，電場則以3 V/ μηι開始 發射，從F-N圖表，其發射爲場致發射，針對在電場 5ν/μιη之發射電流係爲lO^mA/cm2。 從此等實施例，了解到本發明之冷陰極電子源係爲發 射特性則飛躍性提升之構成者。 [產業上之利用可能性] 本發明之冷陰極電子源係對於組裝於利用經由電場釋 放型平板顯示器（FED )，電場釋放型燈（FEL )等之電 子線激發之發光現象的機器之冷陰極電子源爲有用 【圖式簡單說明】 [圖1 ]係爲針對在此發明之實施型態的電子釋放部之 構造。 [圖2A]係爲未進行活性化之電子釋放部的電子顯微鏡 攝影像。 [圖2B]係爲未進行活性化之電子釋放部的電子顯微鏡 攝影像。 [圖3 A]係針對在此發明之實施型態的作爲活性化之電 子釋放部的電子顯微鏡攝影像。 -21 - 200842926 [圖3B]係針對在此發明之實施型態的作爲活性 子釋放部的電子顯微鏡攝影像。 [圖4]係爲係針對在此發明之實施型態的高電 處理裝置之構成。 [圖5]係爲係針對在此發明之實施型態的二極 之構成例。 [圖6 ]係爲係針對在此發明之實施型態的具有 極之FEL之構成例。 [圖7]係爲樣品D及E之表示施加電壓與發射 度的關係圖表。 [圖8]係爲樣品D及E之表不F-N圖表。 [圖9 ]係爲樣品F之表示施加電壓與發射電流 關係圖表。 [圖10]係爲樣品F之ZnO螢光膜的發光圖案。 【主要元件符號說明】 1 :金屬氧化物 2 :陰極基板 3 :堆積量成爲稀疏的部分 4 :稀疏範圍與緊密範圍的邊界 5 :電子釋放材料突出之構造 9 :螢光體層 10 : A1蒸鍍膜 1 1 :電子釋放部 化之電 場施加 型 FEL 閘極電 電流密 密度的 -22- 200842926 1 2 :陰極電極 1 3 :絕緣性支撐基盤 1 4 :玻璃 1 5 :電源 1 6 :絕緣層 1 7 :閘極電極 -23-

Claims (1)

1. 200842926 十、申請專利範圍 1 · 一種冷陰極電子源，屬於具有陰極電極及形成在 其上方之電子釋放部的冷陰極電子源，其特徵乃使用活性 化處理於電子釋放部之金屬氧化物。 2. 如申請專利範圍第1項之冷陰極電子源，其中， 作爲活性化處理之金屬氧化物之一部份乃經由固定化物質 ，固定於陰極電極者。 3. 如申請專利範圍第1項之冷陰極電子源，其中， 金屬氧化物乃經由活性化處理，於陰極電極上，具有稀疏 範圍而堆積者。 4. 如申請專利範圍第3項之冷陰極電子源，其中’ 金屬氧化物乃經由活性化處理，在稀疏範圍與緊密範圍之 邊界，至少具有一個突出的部分者。 5. 如申請專利範圍第1項之冷陰極電子源，其中， 金屬氧化物乃氧化鈦及/或氧化錫者。 6. 如申請專利範圍第1項之冷陰極電子源，其中， 金屬氧化物之形狀爲針狀者。 7. 如申請專利範圍第1項之冷陰極電子源，其中， 金屬氧化物乃針狀導電性氧化鈦及/或針狀導電性氧化錫 者。 8 .如申請專利範圍第7項之冷陰極電子源，其中， 針狀導電性氧化鈦乃將針狀二氧化鈦做導電處理之構成者 〇 9.如申請專利範圍第8項之冷陰極電子源，其中， -24- 200842926 導電處理乃在氨氣環境中之加熱還原處理。 10·如申請專利範圍第1項之冷陰極電子源，其中， 陰極電極之功函數與電子釋放部之金屬氧化物之功函數的 差爲2eV以下者。 11·如申請專利範圍第1項之冷陰極電子源，其中， 陰極電極之功函數與電子釋放部之金屬氧化物之功函數的 差爲0.5eV以下者。 12.如申請專利範圍第1項之冷陰極電子源，其中， 陰極電極係爲鋁，或於表面具有鋁的層之基板，金屬氧化 物乃氧化鈦。 13·如申請專利範圍第1項之冷陰極電子源，其中， 陰極電極則爲於表面具有導電性氧化鈦的層之基板，金屬 氧化物乃氧化鈦Q 14.如申請專利範圍第2項之冷陰極電子源，其中’ 固定化物質乃玻璃組成物者。 1 5 .如申請專利範圍第1項之冷陰極電子源，其中’ 活性化處理乃經由雷射光之照射處理者。 16.如申請專利範圍第1項之冷陰極電子源，其中’ 活性化處理乃高電場施加處理者。 1 7. —種冷陰極電子源之製造方法，其特徵乃含有將 形成於陰極電極上之金屬氧化物做活性化處理之工程者° 1 8 .如申請專利範圍第1 7項之冷陰極電子源之製造 方法，其中，活性化處理乃高電場施加處理者。 1 9 .如申請專利範圍第1 8項之冷陰極電子源之製造 -25- 200842926 方法，其中，作爲施加之高電場之強度乃8ν/μιη上之脈衝 電場者。 2〇·如申請專利範圍第17項之冷陰極電子源之製造 方法，其中，高電場施加處理乃離陰極電極一定的間隔， 配置陽極電極，掃描陽極電極與陰極電極之任一，或其雙 方的同時而進行者。 2 1 ·如申請專利範圍第1 7項之冷陰極電子源之製造 方法，其中，活性化處理乃經由雷射光之照射處理者。 22.如申請專利範圍第21項之冷陰極電子源之製造 方法，其中，雷射光之照射密度乃0. 1〜20MW/cm2之範圍 者。 2 3 .如申請專利範圍第2 1項之冷陰極電子源之製造 方法，其中，包含將含有金屬氧化物與固定化物質之塗漿 ，塗佈於陰極電極上之工程。 24. 如申請專利範圍第23項之冷陰極電子源之製造 方法，其中，塗佈方法乃網板印刷法，噴敷法，浸漬法， 旋塗法，刮塗法，薄層塗佈法之任一者。 25. —種電子釋放源組成物，其特徵乃含有金屬氧化 物與固定化物質者。 26. 如申請專利範圍第25項之電子釋放源組成物， 其中，固定化物質乃玻璃組成物者。 2 7. —種電場釋放型平板顯示器，其特徵乃使用如申 請專利範圍第1項之冷陰極電子源。 28. 一種電場釋放型燈，其特徵乃使用如申請專利範 -26- 200842926 圍第1項之冷陰極電子源