[发明专利]碳纤维材料的场致发射体阴极

说明书

技术领域

本发明属于电子材料领域，具体的是涉及一种碳纤维材料的场致发射体阴极。

背景技术

场致发射电子源通常称作场致发射材料或场致发射体，可用于各种电子学应用中，例如真空电子设备、平板电脑和电视显示器、发射闸门放大器和速调管，以及用于照明中。

在许多种应用中使用显示屏，例如家用和商用电视、膝上型和桌上型电脑、室内和室外广告以及信息展示。与大多数电视和桌上型电脑的厚的阴极射线管显示器（ monitors ）相比，平板显示器（ rl , t panel display ）仅几英寸厚．平板显示器对于膝上型电脑是必需的，而且对于许多其它应用在重量和尺寸上也具有优点。目前膝上型电脑平板显示器使用液晶，通过施加弱的电信号液晶可从透明状态转换到不透明状态。难以可靠地生产出在尺寸上比适于膝上型电脑更大的这种显示器来。

已有建议用等离子显示器作为液晶显示器的替代物．等离于显示器采用微小的带电气体的象素单元（ pixel oell ）来产生图象，并要求比较大的电功率来工作。

已有提议采用具有阴极的平板显示器，这种阴极使用场致发射电子源，即场致发射材料或场致发射体，还有在由场致发射体发射的电子轰击下能发光的无机发光材料。这种显示器可提供常规阴极射线管视觉显示的优点，以及其它平板显示器的厚度、重量和功率消耗的优点．美国专利 4 , 857 , 799 和 5 , 015 , 912 公开了采用鸽、相或硅构成的微端( micro -tip ）阴极的矩阵选址平板显示器 WO 94 -15352 、 WO 94 - 15350 和 WO 94 -285- 1 公开了其中阴极具有比较平的发射表面的平板显示器。

已在两种纳米管碳结构中观浏到场致发射。在 Chem . Phys . Letters 233 , 63 ( 1955 ）和 Mat . Res . Soc . Symp . Proc . Vol . 359 , 99 ( 1995 ）中， L . A . Chernozatonskii 等已在 10^-5，10^-6毛真空中通过石墨的电子发射在各种基底上制备纳米管碳结构的膜．这些膜由处于彼此郁接、排成直线的管状破分子组成．形成两种管状分子： A -管状物，其结构包括形成直径为 10 - 30nm 丝束的单层石墨状细管； B -管状物，其包括具有圆锥形或穿顶状端部的直径为 10 - 30nm 大多数为多层的石墨状管．他们报道了来自这些结构表面的相当大的场致电子发射，并认为是由于在纳米尺寸端部场的高度密集产生的。在 Mat . Res . Soc . Symp . Proc . Vol . 359 , 93 （1995 ）中， B . H . Pishbine 等论述了关于“ buckytube ”（即碳纳米管）冷场致发射体阵列阴极发展的试验和理论。

N . M . Rodr 1 guez 等在 J . Ca tal . 144 , 93（1993）中， N . M .Rodriguez 在 J . Mater . Res . 8 , 3233（1993）中，论述 T 在金属小颖拉上某些烃催化分解所生成的破纤维的生长和性能．专利 U . S. 5 , 149 , 584 、 U . 5 . 5 , 413 , 866 、 U . S . 5 , 458 , 784 、 U . S. 5 , 618 , 875 和 U . S . 5 , 653 , 951 进一步公开了这种纤维的应用。仍旧需要一种用于平板显示器中的、易于得到的电子场致发射体。

发明内容

 本发明针对上述现有技术的发展现状，提供了一种包括在金属小颖粒上由含碳气体催化分解生成的碳纤维的电子场致发射体。每根破纤维都有石墨烯片晶（graphene platelets ) ，石墨烯片晶相对于纤维轴以一个角度排列以便碳纤维的周边基本上由石墨烯片晶的边缘组成。

本发明也提供一种包括连在基底表面的催化生成的碳纤维的场致发射体阴极，其中催化生成（catalytically grown ）的碳纤维即在金属小颗拉上由含碳气体催化分解所生成的碳纤维。

这些场致发射体和场致发射体阴极可用于平板电脑、电视和其它种显示器，真空电子设备，发射闸门放大器，速调管以及照明设备中．平板显示器可以是平面的或曲面的。