(57)【要約】  本発明の課題は高輝度、高効率で長寿命を有する陰極体を提供することにある。  本発明の陰極体は、酸化ランタンを含有する熱伝導率の高い金属合金によって形成された円筒状カップに、低電子温度でスパッタリングできるマグネトロンスパッタ装置を用いて、ＬａＢ６膜を形成することにより製造される。
2009035074.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
タングステン又はモリブデンを主成分とし、Ｌａ２Ｏ３、ＴｈＯ２、及びＹ２Ｏ３からなる群から選択された少なくとも一つを含む電極部材と、当該電極部材の表面に、スパッタによって形成された希土類元素のホウ化物の膜を有することを特徴とする陰極体。
【請求項２】
請求項１において、前記希土類元素のホウ化物は、ＬａＢ４、ＬａＢ６、ＹｂＢ６、ＧａＢ６、ＣｅＢ６からなる群から選択された少なくとも一つのホウ化物を含むことを特徴とする陰極体。
【請求項３】
請求項２において、選択された少なくとも一つの前記希土類元素のホウ化物は、ＬａＢ６であることを特徴とする陰極体。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかにおいて、前記電極部材は、円筒状電極部と、当該円筒状電極部から引き出されたリード部とを備え、前記円筒状電極部と前記リード部とは、一体に成形されていることを特徴とする陰極体。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかに記載の陰極体であって、前記タングステンまたはモリブデンは体積比で４〜６％のＬａ２Ｏ３を含むことを特徴とする陰極体。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれかに記載の陰極体を冷陰極として用いた蛍光管。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれかに記載の陰極体を熱陰極として用いた蛍光管。
【請求項８】
タングステンまたはモリブデンを主成分とする陰極体表面、導電体基板上に形成されたカーボンナノファイバー層表面、又は電極部材に形成されたマイクロピラミッド表面の少なくとも一部、に、プラズマスパッタ装置によってＬａＢ６膜をスパッタ形成することを特徴とする陰極体の製造方法。
【請求項９】
請求項８において、前記陰極体として、円筒状電極部とリード部とを一体化した円筒状カップを用意し、当該円筒状カップを複数個支持する支持部を備えた陰極体製造治具に取り付け、前記円筒状カップを取り付けた陰極体製造治具をＬａＢ６からなるターゲットを備えた前記マグネトロンスパッタ装置に搬入して、前記ＬａＢ６膜をスパッタ形成することを特徴とする陰極体の製造方法。
【請求項１０】
円筒状電極部とリード部とを備えた陰極体を製造するために使用される陰極体製造治具であって、前記陰極体を支持する支持部を備え、前記支持部は、前記円筒状カップの円筒状電極部を受け入れる開口部を備えた受容部と、前記円筒状カップのリード部を通過させる鍔部と、前記受容部と前記鍔部を接続する傾斜部とを備えていることを特徴とする陰極体製造治具。
【請求項１１】
スパッタによって形成されたＬａＢ６膜を有するエミッタを含むことを特徴とする面発光型蛍光発光装置。
【請求項１２】
タングステン又はモリブデンを主成分とする陰極体であって、表面にスパッタによって形成されたＬａＢ６膜を有することを特徴とする陰極体。
【請求項１３】
導電体基板上にカーボンナノファイバー層を有し、該カーボンナノファイバー層の表面に、スパッタによって形成された希土類元素のホウ化物の膜を有することを特徴とする陰極体。
【請求項１４】
電極部材の表面にマイクロピラミッドが形成され、該マイクロピラミッドの表面に、スパッタによって形成された希土類元素のホウ化物の膜を有することを特徴とする陰極体。
【請求項１５】
前記電極部材は、タングステン、モリブデン又はシリコンを主成分とすることを特徴とする請求項１４に記載された陰極体。
【請求項１６】
基板上にＬａＢ６膜をスパッタ形成する工程と、該ＬａＢ６膜を不活性ガス雰囲気中でアニールする工程とを有することを特徴とする陰極体の製造方法。
【請求項１７】
前記アニール工程において、アニール温度を４００℃〜１０００℃とすることを特徴とする請求項１６に記載の陰極体の製造方法。
【請求項１８】
基板上にＬａＢ６膜をスパッタ形成する工程を有する陰極体の製造方法において、該ＬａＢ６膜を、ＲＦ−ＤＣ結合放電により、規格化イオン照射量を５〜１７としてスパッタ形成することを特徴とする陰極体の製造方法。
【請求項１９】
基板上にＬａＢ６膜をスパッタ形成する工程を有するＬａＢ６膜の製造方法において、該ＬａＢ６膜を、ＲＦ−ＤＣ結合放電により、規格化イオン照射量を５〜１７としてスパッタ形成することを特徴とするＬａＢ６膜の製造方法。
【請求項２０】
基板上にＬａＢ６膜をスパッタ形成する工程の後に、該ＬａＢ６膜を不活性ガス雰囲気中でアニールする工程を有することを特徴とする請求項１９に記載のＬａＢ６膜の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、陰極体、当該陰極体を含む蛍光管、及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、この種の陰極体を含む冷陰極蛍光管は、モニターや液晶テレビ等における液晶表示装置のバックライト用光源等に使用されており、ガラス管によって形成され内壁に蛍光体を塗布した蛍光管体、電子を放出する一対の冷電極体を備え、蛍光管体にはＨｇ−Ａｒ等の混合ガスが封入されている。【０００３】
特許文献１には、円筒カップ形状を有する冷陰極体を備えた冷陰極蛍光管が提案されている。具体的に説明すると、電子放出用の円筒カップ形状の冷陰極体は、ニッケルによって形成された円筒状カップと、当該円筒状カップの内壁面及び外壁面に、希土類元素のホウ化物を主体としたエミッタ層を有している。更に、特許文献１は、希土類元素のホウ化物として、ＹＢ６、ＧｄＢ６、ＬａＢ６、ＣｅＢ６を例示しており、これら希土類元素のホウ化物は、微粉末スラリー状に調整して、円筒状カップの内壁面及び外壁面に流し塗り、乾燥、焼結することによって形成されている。【０００４】
一方、特許文献２には、Ｌａ２Ｏ３、ＴｈＯ２、Ｙ２Ｏ３から選択された材料を熱伝導率の高い材料、例えば、タングステンと混合することによって円筒カップ形状の冷陰極体を形成することが開示されている。特許文献２に示された円筒カップ形状の冷陰極体は、例えば、Ｌａ２Ｏ３を含むタングステン合金粉末を射出成形、即ち、ＭＩＭ（Ｍｅｔａｌ  Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ  Ｍｏｌｄｉｎｇ）することによって形成されている。【０００５】
更に、特許文献３は、プラズマディスプレイパネルに用いられる放電陰極装置を開示している。当該放電陰極装置は、ガラス基板上に、下地電極として形成されたアルミニウム層と、アルミニウム層上に形成されたＬａＢ６層を有している。また、アルミニウム層は、所定温度に保たれたガラス基板上に、スパッタリング法、真空蒸着法、或いはイオンプレーティング法により形成され、他方、ＬａＢ６層はアルミニウム層上にスパッタリング法等により形成されている。【０００６】
【特許文献１】特開平１０-１４４２５５公報
【特許文献２】ＷＯ２００４／０７５２４２
【特許文献３】特開平５−２５０９９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１は、希土類元素を主体とするスラリーをＮｉ（ニッケル）製の円筒状カップに塗布、乾燥、焼結することによって、エミッタ層を形成している。【０００８】
特許文献１は、エミッタ層を円筒状カップの開口端側で薄くし、外部引出し電極側で厚くすることを開示している。通常、円筒状カップは、０．６〜１．０ｍｍ程度の内径、２〜３ｍｍ程度の長さを有しているから、スラリーを塗布、乾燥、及び焼結する手法によって、エミッタ層を形成した場合、所望の厚さに塗布することは難しい。更に、塗布、乾燥、焼結することによって得られたエミッタ層は、Ｎｉとの密着性の点で不十分であり、またバインダに含まれる有機物質や水分、酸素を完全に除去するのは困難で、この結果、特許文献１では、高輝度で長寿命の冷陰極体を得ることは困難である。【０００９】
特許文献２は、Ｌａ２Ｏ３を含むタングステン合金粉末をスチレン等の樹脂と混合して得られたペレットを金型に射出成形することによって、円筒カップ形状の冷陰極体を形成している。タングステンのような熱伝導率の高い材料を使用することによって、冷陰極体における熱伝導を改善できるが、冷陰極体の長寿命化を実現できるが、電子放出特性の点で不十分である。したがって、特許文献２では、高輝度で高効率の冷陰極体を得ることは困難である。【００１０】
特許文献３はＬａＢ６層とアルミニウムとを含む放電陰極パターンをガラス基板上にスパッタリング法により形成することを開示している。しかしながら、この手法は、平坦なガラス基板にアルミニウム層及びＬａＢ６層をスパッタリングにより形成することを前提としており、凹凸のある円筒カップ形状の冷陰極体にスパッタリングする手法については何等開示していない。また、特許文献３は、ガラス基板以外の材料に、アルミニウムを介することなく、ＬａＢ６層を密着性良く形成することについて開示していない。更に、特許文献３は、円筒カップ形状の冷陰極体における電子放出効率を向上させることについても指摘していない。【００１１】
そこで、本発明の一技術的課題は、高輝度、高効率で長寿命を有する陰極体を提供することにある。【００１２】
本発明の他の技術的課題は、高輝度、高効率で長寿命を有する陰極体の製造方法を提供することである。【００１３】
本発明の更に他の技術的課題は、円筒カップ形状の陰極体に適した製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明者等は、先に、特願２００７−９９７７８号等において、ターゲット上のリング状プラズマ領域を時間的に移動させることにより、ターゲットの局所的な磨耗を防止すると共に、プラズマ密度を上昇させ、成膜速度を向上させることができるマグネトロンスパッタ装置を提案した。当該マグネトロンスパッタ装置は、被処理基板と対向してターゲットを配置すると共に、ターゲットに対して被処理基板とは反対側に磁石部材を設けた構成を備えている。【００１５】
具体的に説明すると、上記したマグネトロンスパッタ装置の磁石部材は、回転軸の表面に複数の板磁石を螺旋状に貼り付けた回転磁石群と、回転磁石群の周辺にターゲット面と平行に、且つ、ターゲットに対して垂直に磁化された固定外周板磁石とを有している。この構成によれば、回転磁石群を回転させることにより、回転磁石群と固定外周板磁石とによってターゲット上に形成される磁場パターンを回転軸方向に連続的に移動させ、これによって、ターゲット上のプラズマ領域を時間と共に回転軸方向に連続的に移動させることができる。【００１６】
当該マグネトロンスパッタ装置を使用することにより、ターゲットを長期間に亘って均一に使用できると共に、成膜速度を向上させることができる。【００１７】
本発明者等の実験では、上記したマグネトロンスパッタ装置は、本発明に係る円筒カップ形状の陰極体の膜形成にも、適用できることが判明した。【００１８】
即ち、本発明の一態様によれば、タングステン又はモリブデンを主成分とし、Ｌａ２Ｏ３、ＴｈＯ２、及びＹ２Ｏ３からなる群から選択された少なくとも一つを含む電極部材と、当該電極部材の表面に、スパッタによって形成された希土類元素のホウ化物の膜を有することを特徴とする陰極体が得られる。【００１９】
また本発明によれば、導電体基板上にカーボンナノファイバー層を有し、該カーボンナノファイバー層の表面に、スパッタによって形成された希土類元素のホウ化物の膜を有することを特徴とする陰極体が得られる。【００２０】
また本発明によれば、タングステン、モリブデン又はシリコン等を主成分とする電極部材の表面にマイクロピラミッドが形成され、該マイクロピラミッドの表面に、スパッタによって形成された希土類元素のホウ化物の膜を有することを特徴とする陰極体が得られる。【００２１】
スパッタ形成されたＬａＢ６膜を不活性ガス雰囲気中でアニールすることが好ましい。それによってＬａＢ６膜の比抵抗を下げることができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、熱伝導率の高いタングステンと、高い電子放出効率を有する材料を混合した電極部材を使用し、更に、当該電極部材にスパッタリングによって電子放出効率の高いホウ化物膜を形成し、これによって、密着性の良いホウ化物膜を電極部材に被着することができ、高輝度及び高効率で、しかも、長寿命の陰極体を得ることができる。【００２３】
また本発明によれば、スパッタリングによって形成される電子放出効率の高いホウ化物膜を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明に係る陰極体を製造する際に使用されるマグネトロンスパッタ装置を示す概略図である。
【図２】図１の一部を拡大して示す断面図である。
【図３】ＤＣ放電によるスパッタ成膜を行った場合の、ＬａＢ６膜の（１００）面のピーク強度およびシート抵抗の圧力依存性を示す図である。
【図４】ＬａＢ６膜の（１００）面のピーク強度およびシート抵抗の規格化イオン照射量依存性を示す図である。
【符号の説明】
【００２５】
１        ターゲット
２        柱状回転軸
３        回転磁石群
４        固定外周磁石
５        外周常磁性体
６        バッキングプレート
７        ハウジング
８        冷媒通路
９        絶縁材
１１      処理室内の空間
１２      フィーダ線
１３      カバー
１４      外壁
１５      常磁性体
１６      プラズマ遮蔽部材
１８      スリット
１９      陰極体製造用治具
３０      円筒状カップ
３０１    円筒状電極部
３０２    リード部
３２１    受容部
３２２    鍔部
３２３    傾斜部
３４１    厚いＬａＢ６膜
３４２    薄いＬａＢ６膜
３４３    底面ＬａＢ６膜
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明の実施例について図面を参照して説明する。
【実施例１】
【００２７】
図１は、本発明に使用されるマグネトロンスパッタ装置の一例を示す図であり、図２は、本発明に係る陰極体の製造に使用される陰極体製造用治具を説明するための図である。【００２８】
図１に示されたマグネトロンスパッタ装置は、ターゲット１、多角形形状（例えば、正１６角形形状）の柱状回転軸２、柱状回転軸２の表面に螺旋状に貼り付けた複数の螺旋状板磁石群を含む回転磁石群３、回転磁石群３を囲むように、当該回転磁石群３の外周に配置した固定外周板磁石４、固定外周板磁石４に対して、ターゲット１とは反対側に設けられた外周常磁性体５を備えている。更に、ターゲット１には、バッキングプレート６が接着され、柱状回転軸２及び螺旋状板磁石群３のターゲット１側以外の部分は常磁性体１５によって覆われ、更に、常磁性体１５はハウジング７によって覆われている。【００２９】
固定外周板磁石４は、ターゲット１から見ると、螺旋状板磁石群によって構成された回転磁石群３を囲んだ構造をなし、ここでは、ターゲット２の側がＳ極となるように磁化されている。固定外周板磁石４と、螺旋状板磁石群の各板磁石はNd -Fe-B系焼結磁石によって形成されている。【００３０】
更に、図示された処理室内の空間１１には、プラズマ遮蔽部材１６が設けられ、陰極体製造用治具１９が設置され、減圧されてプラズマガスが導入される。【００３１】
図示されたプラズマ遮蔽部材１６は柱状回転軸２の軸方向に延在し、ターゲット１を陰極製造用治具１９に対して開口するスリット１８を規定している。プラズマ遮蔽部材１６によって遮蔽されていない領域（即ち、スリット１８によってターゲット１に対して開口された領域）は、磁場強度が強く高密度で低電子温度のプラズマが生成され、陰極製造用治具１９に設けられた陰極部材にチャージアップダメージやイオン照射ダメージが入らない領域であり、且つ、同時に成膜レートが速い領域である。この領域以外の領域をプラズマ遮蔽部材１６によって遮蔽することで、成膜レートを実質的に落とすことなくダメージの入らない成膜が可能である。【００３２】
また、バッキングプレート６には冷媒を通す冷媒通路８が形成されており、ハウジング７と処理室を形成する外壁１４との間には、絶縁材９が設けられている。ハウジング７に接続されたフィーダ線１２は、カバー１３を介して外部に引き出されている。フィーダ線１２には、ＤＣ電源、ＲＦ電源、及び、整合器（図示せず）が接続されている。【００３３】
この構成では、ＤＣ電源およびＲＦ電源から、整合器、フィーダ線１２及びハウジングを介してバッキングプレート６及びターゲット１へプラズマ励起電力が供給され、ターゲット表面にプラズマが励起される。ＤＣ電力のみ、若しくは、ＲＦ電力のみでもプラズマの励起は可能であるが、膜質制御性や成膜速度制御性から、両方印加することが望ましい。また、ＲＦ電力の周波数は、通常数１００ｋＨｚから数１００ＭＨｚの間から選ばれるが、プラズマの高密度低電子温度化という点から高い周波数が望ましく、本実施の形態においては１３．５６ＭＨｚの周波数を使用している。【００３４】
図１に示すように、処理室内の空間１１内に設置された陰極体製造用治具１９には、陰極体を形成する円筒状カップ３０が複数個取り付けられている。【００３５】
図２をも参照すると、陰極体製造用治具１９は円筒状カップ３０を支持する複数個の支持部３２を有している。ここで、円筒状カップ３０は、図２に示されているように、円筒状電極部３０１と、当該円筒状電極部３０１の底部中央から、円筒状電極部３０１とは反対方向に引き出されたリード部３０２とを備え、この例の場合、円筒状電極部３０１とリード部３０２とは、例えば、ＭＩＭ（Ｍｅｔａｌ  Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ  Ｍｏｌｄｉｎｇ）等により一体化成形されているものとする。【００３６】
陰極体製造用治具１９の支持部３２は、円筒状カップ３０の円筒状電極部３０１を受け入れる大きさの開口部を規定する受容部３２１、受容部３２１よりも小径の孔を規定する鍔部３２２、及び、受容部３２１と鍔部３２２との間を接続する傾斜部３２３とを有している。図示されているように、円筒状電極部３０１は陰極体製造治具１９の支持部３２に挿入位置づけられている。即ち、円筒状電極部３０１のリード部３０２は陰極体製造治具１９の鍔部３２２を通過し、円筒状電極部３０１の外側端部は陰極体製造治具１９の傾斜部３２３に接触している。【００３７】
ここで、図示された円筒状カップ３０は体積比で４％〜６％の酸化ランタン（Ｌａ２Ｏ３）を含むタングステン（Ｗ）によって形成され、内径１．４ｍｍ、外径１．７ｍｍ、長さ４．２ｍｍの円筒状電極部３０１にリード部３０２を有している。長さはたとえば１．０ｍｍ程度に短くしてもよい。この例では、熱伝導性の良い耐火性金属であるタングステンに、仕事関数が２．８〜４．２ｅＶと小さいＬａ２Ｏ３を混合することによって円筒状カップ３０を形成している。タングステンを使用することによって、円筒状カップ３０に生じた熱を効率よく排出でき、また、仕事関数の小さい酸化ランタンを混合することによって、当該円筒状カップ３０自体からも電子を放出することができる。尚、円筒状カップ３０を形成する熱伝導性の高い金属として、タングステンの代わりに、モリブデン（Ｍｏ）を使用しても良い。【００３８】
ここで、円筒状カップ３０の製造方法について具体的に説明する。まず、Ｌａ２Ｏ３を体積比で３％含有するタングステン合金粉末と、樹脂粉末と混合した。樹脂粉末としてはスチレンを使用し、タングステン合金粉末とスチレンとの混合比は体積比で０．５：１であった。次に、焼結助剤としてＮｉを微量添加してペレットを得た。このようにして得られたペレットを用いて、円筒状カップ形状の金型に、１５０℃の温度で射出成形（ＭＩＭ）を行なうことによって、カップ形状の成形品を作製する。作製された成形品を水素雰囲気中で加熱することによって脱脂して、円筒状カップ３０を得た。【００３９】
このようにして得られた円筒状カップ３０を図１及び２に示された陰極製造用治具１９に取り付け、ターゲット１としてＬａＢ６焼結体がセットされたマグネトロンスパッタ装置の処理室１１に搬入した。【００４０】
処理室内１１にアルゴンを導入して２０ｍＴｏｒｒ（２．７Ｐａ）程度の圧力にし、陰極製造用治具１９の温度を３００℃まで加熱して、スパッタリングを行なった。【００４１】
図２に戻ると、スパッタリング後の円筒状カップ３０の状態が模式的に示されている。図示されているように、円筒状電極部３０２の深さと内径との比であるアスペクト比が１の領域には、厚いＬａＢ６膜３４１が形成され、陰極製造用治具１９でより下側に位置する部分には、薄いＬａＢ６膜３４２が形成されている。更に、円筒状電極部３０２の内部底面には、非常に薄いＬａＢ６膜（底面ＬａＢ６膜）３４３が形成されている。【００４２】
図示された例では、厚いＬａＢ６膜３４１、薄いＬａＢ６膜３４２、及び、底面ＬａＢ６膜３４３は、それぞれ３００ｎｍ、６０ｎｍ、及び１０ｎｍであった。【００４３】
上記したＬａＢ６膜を有する陰極体は、長時間に亘って高効率及び高輝度を維持できることが、本発明者等の実験によって確認された。【００４４】
たとえば、添加物を含まないモリブデン電極であっても、その表面にＡｒプラズマのＤＣパワー９００Ｗ、基板３０１（すなわち冶具１９）の温度３００℃、真空度２０ｍＴｏｒｒ（２．７Ｐａ）の条件でスパッタリングによってＬａＢ６膜を形成し、これを８００℃でアニールした電極を一対の冷陰極として用い、これを長さ３００ｍｍ、径３ｍｍのガラス管に封入し、６ｍＡのランプ電流を流す冷陰極蛍光管についてランプ電圧を測定したところ、５５０〜５５３Ｖｒｍｓのランプ電圧でよくＬａＢ６膜のない電極を使用した冷陰極蛍光灯ではランプ電圧が５６６Ｖｒｍｓ必要であったのと比較すると、ランプ電圧が１３Ｖ〜１６Ｖも低下した。即ち、発光に必要な電力が低減でき、効率の高いランプが得られることが確認された。【００４５】
なおＬａＢ６膜のスパッタリングによる成膜条件としては、まず成膜前にプラズマで電極材表面をクリーニングするのが好ましい。たとえばＡｒプラズマで９０ｍＴｏｒｒ（１２Ｐａ）、ＲＦ３００Ｗが適当である。スパッタ時のチャンバーの圧力は２０ｍＴｏｒｒ（２．７Ｐａ）付近（Ａｒプラズマで電子温度１．９ｅＶ程度、イオン照射エネルギー１０ｅＶ程度）で比抵抗が最小となる（アニール前で２００μΩｃｍ程度）。このとき成膜レートは９０ｎｍ／分であるが、圧力を１０ｍＴｏｒｒ（１．３Ｐａ）にすれば成膜レートはさらに１００ｎｍ／分以上に上がり、比抵抗は若干しか増えない。よって圧力は５〜３５ｍＴｏｒｒ（０．６７Ｐａ〜４．７Ｐａ）が好ましい。基板温度（ステージ温度）を上げると比抵抗は更に下がり、Ａｒ２０ｍＴｏｒｒ（２．７Ｐａ）で基板温度を３００℃で、１７５μΩｃｍ程度になる。さらに成膜後アニールすることによって比抵抗は更に下がり、高純度Ａｒ中８００℃アニールで、１００μΩｃｍ程度になる。アニール温度は４００℃〜１０００℃が好ましい。アニール時間は３０分以上であればよい。例えば３時間以下で充分である。アニールの雰囲気は不活性ガスがよい。【００４６】
次に、スパッタリングによるＬａＢ６成膜の最適条件を検証するため、次のような実験を行った。Ｓｉ基板上に熱酸化によりＳｉＯ２膜を９０ｎｍ設け、その上に図１の回転マグネットスパッタ装置を用いてＬａＢ６膜を８０ｎｍの厚さに成膜した。その際に次のパラメーターを変化させて、配向性（ＸＲＤ測定）および抵抗率を測定した。【００４７】
・ 成膜圧力（５ｍＴｏｒｒ〜９０ｍＴｏｒｒ、ＳＩ単位では０．６７Ｐａ〜１２Ｐａ）
・ イオン照射エネルギー（９ｅＶ〜８０ｅＶ）
・ 規格化イオン照射量（Ａｒ＋／ＬａＢ６＝１〜２０程度）【００４８】
ＸＲＤ測定の結果は、回転マグネットスパッタ装置によってスパッタ成膜されたＬａＢ６膜は、結晶面が（２１０）、（２００）、（１１０）の強度は極めて小さい一方で、（１００）結晶面の強度が極めて大きく、膜質が優れていることが判明した。従来のスパッタリング成膜では（１００）強度が弱いのに比べると、これが本発明の特徴の一つといえる。【００４９】
図３には、本発明によるＬａＢ６膜におけるこのような（１００）のピーク強度およびシート抵抗の圧力依存性が示されている。これは、Ａｒガスを用いＤＣ９００Ｗを印加してプラズマを形成した場合のデータである。図３に示されるように、Ａｒ２０ｍＴｏｒｒ（２．７Ｐａ）程度以下のＤＣ放電では、シート抵抗は極めて低い（比抵抗値で、２００μΩｃｍ程度）が、（１００）ピーク強度が小さく、結晶性が悪いことがわかる。一方、Ａｒ５０ｍＴｏｒｒ（６．７Ｐａ）付近のＤＣ放電では、ほぼ（１００）配向のＬａＢ６膜が得られるが、抵抗が高くなる（比抵抗値で、１０００μΩｃｍ程度）。【００５０】
これに対して、規格化イオン照射量を１程度から２０程度まで変化させたとこの（１００）ピーク強度とシート抵抗の変化を示す図４を参照すると、ＲＦ−ＤＣ結合放電により、イオン照射エネルギーを１０ｅＶ程度以下に抑えて規格化イオン照射量を５〜１７程度まで増加させると、抵抗は下がり（比抵抗値で、３００〜４００μΩｃｍ）、結晶性も向上することが分かった。図４の結果は、圧力がＡｒ５０ｍＴｏｒｒ（６．７Ｐａ）、イオン照射エネルギーは全てほぼ９．０ｅＶ、ターゲット電力密度は全てほぼ２Ｗ／ｃｍ２である。なお、図４において、ＤＣ放電は９００Ｗで、その際の規格化イオン照射量（Ａｒ＋／ＬａＢ６）は１．３であり、ＲＦ−ＤＣ放電ではＲＦ周波数は１３．５６ＭＨｚ、ＲＦ電力は６００Ｗである。規格化イオン照射量（Ａｒ＋／ＬａＢ６）が８．３の際のＤＣは−２７０Ｖ、１０．１では−２４０Ｖ、１６．５では−１８０Ｖである。【００５１】
上に述べた実施例は、冷陰極管用の陰極体について説明したが、本発明は面発光型蛍光発光装置にも適用できる。即ち、本発明は、カソード基板と、アノード基板とを対向させ、カソード基板上にカソード電極及びエミッタを設ける一方、アノード基板上にアノード電極を有し、エミッタにカーボンナノチューブ、カーボンナノファイバ、グラファイトファイバ等を使用した面発光型蛍光発光装置に適用して効果を上げることができる。即ち、上記したエミッタに、本発明に係るＬａＢ６膜を回転マグネットスパッタ装置によるスパッタにより形成することによって、高効率、高輝度で長寿命の発光装置を構成することができる。【００５２】
さらに、本発明は熱陰極管用の陰極体にも適用できる。【００５３】
即ち、タングステンもしくは、Ｌａ２Ｏ３、Ｔｈ２Ｏ３を２〜４％含有したタングステン表面にＬａＢ６薄膜を形成したものを熱陰極蛍光灯用の陰極体として用いる。【００５４】
この陰極体を用いた蛍光灯の管球表面にパターン付無反射プラスチック膜を貼り付けることで従来品よりも効率が３０〜４０％向上する。【００５５】
さらに、本発明を熱陰極管用の陰極体として用いる場合は、当該陰極体を電球型蛍光灯（白熱電球用のソケットに直接装着して使用できる蛍光灯）に用いることもできる。【００５６】
この場合、電極間の距離が短くなり、管壁における電子・イオン再結合による電圧降下が抑制されるため、発光効率が従来品の２〜２．５倍になる。【００５７】
管型蛍光灯と比較して電球型蛍光灯は電極間距離が短いため、管壁の影響が小さく、電極材料の効果がより大きく反映されると考えられる。【００５８】
以上、本発明をＬａ２Ｏ３、ＴｈＯ２、及びＹ２Ｏ３からなる群から選択された少なくとも一つを含むＷまたはＭｏ電極部材を対象に説明したが、タングステン又はモリブデンを主成分とする陰極体一般、あるいはその他の材料の基板の表面に本発明によるスパッタによってＬａＢ６膜を形成しても優れた効果が得られる。【００５９】
また導電体基板上にカーボンナノファイバー層を有し、該カーボンナノファイバー層の表面に、本発明によるスパッタによって形成された希土類元素のホウ化物の膜を設けることによって更に優れた陰極体を得ることができる。カーボンナノファイバー層表面には無数の鋭い微細突起が形成されているので、電子放出効果が高いためである。タングステン、モリブデン又はシリコン等を主成分とする電極部材の表面にマイクロピラミッドを多数形成し、該マイクロピラミッドの表面に、スパッタによって希土類元素のホウ化物の膜を形成しても、同様に優れた効果が得られる。
【産業上の利用可能性】
【００６０】
本発明は、単に、円筒状カップを備えた冷陰極体だけでなく、フィラメントを備えた熱陰極体及びエミッタを有する面発光型蛍光発光装置にも同様に適用できる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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