使用铁电发射体的阴极、 电子枪及阴极射线管 本发明涉及一种使用铁电发射体的阴极以及一种使用该铁电阴极的电子枪和阴极射线管，特别是本发明还涉及使用铁电发射体作为电子发射源的阴极及利用铁电阴极的电子枪和阴极射线管。
一般说来，阴极射线管中所用的阴极都从比如由受热激发氧化钡材料构成的阴极而发射电子。这样一种阴极都有一个用于对阴极进行加热的热源，例如灯丝，而且这种阴极可以根据用于加热阴极所用灯丝的类型而分成直热式阴极或间热式阴极。
此外，阴极射线管内部保持高真空状态，使得从电子枪发射的电子能在没有任何障碍的情况下直接射向荧屏，而且能够阻止由于离子溅射造成的阴极材料的损伤。
阴极射线管的制造过程通常包括一系列最适宜的步骤，例如排气步骤和老化步骤，使得电子能从阴极材料成功地发射。可是，这种过程要费很多时间，并且由于伴随着电离的杂质材料碰撞而造成阴极材料的损伤。
本发明地一个目的就是提供一种使用铁电发射体的阴极，这种铁电发射体可以减少由于甚至在低真空状态下离子冲击而造成的阴极材料损伤。
本发明的另一个目的是提供一种电子枪和一种阴极射线管，它们都使用了铁电发射体的阴极。
为达到第一个目的，所推荐的阴极包括：
基体；
在基体上所形成的下部电极层；
阴极层，它是在低电极层上所形成的，使用了铁电发射体；
上部电极层，它是在铁电阴极层上形成的，它有可从其表面发射电子的发射区；
驱动电极层，它是在上部电极层上形成的，用来控制上部电极层电子发射区的电子发射。
为了达到第二个目的，所提供的电子枪包括：
上述阴极；
含有多个电极的电极组，用来控制和加速从阴极所发射的电子；以及
支承阴极和电极组的支承件。
为了达到第三个目的，所提供的阴极射线管包括：
上述电子枪；
带有可安放电子枪的颈部的锥体；以及
带有荧光层的屏盘，利用由电子枪发射的电子束可在其上显示图象。
本发明的上述目的及优点将通过参照附图对具体优选方案的详细描述而更加明显地显示出来，图中：
图1是表示本发明的阴极的实施例的部面图；
图2是表示本发明实施例阴极的直观透视图；
图3是图2所示阴极的剖面图；
图4为表示图2所示阴极上部电极局部放大的示意图；
图5至8表示的是图2所示阴极的制备过程；
图9是表示一个电子枪的剖面示意图，该电子枪使用了依照本发明实施例的阴极；
图10是表示一个阴极射线管的剖面示意图，该阴极射线管使用了根据
本发明实施例的电子枪。
参照图1，标号120指示电子发射体的铁电阴极层，而标号110和130分别指示下部和上部电极层，它们用于激发铁电阴极层。
当高压脉冲加到上部和下部电极110及130不足微秒时，在铁电阴极层120的表面和内部出现自极化而发射出电子。
参照图2，此图示出根据本发明实施例的阴极190，下部电极110是在基体100上形成的，使用铁电发射体的阴极层120、上部电极层130、绝缘层140和驱动电极层150都依序在其上面形成。图2中所示的阴极190有三个电子发射孔151，用于彩色阴极射线管中。
更详细地说，它包括用于激发铁电阴极层120的一个上部电极层130和一个下部电极层110。在绝缘层140上制成由三个驱动电极构成的驱动电极层150。这三个驱动电极是按照有规律的间隔分布的。每个驱动电极150都有一个用于电子发射和控制的电子发射孔151。此外，在对应电子发射孔151的上部电极层130部位上，如图4所示制成了大量的小孔131使得电子能够移向驱动电极层150的电子发射孔151。驱动电极层150接收控制信号例如图象信号，并且控制电子发射和发射量。
在根据本发明实施例的阴极中，作为铁电材料为大家所公知的PZT和PLZT是可以采用的。此外，高导电金属比如Al(铝)、金(Au)或At(砹)都能用于上部和下部电极130及110。
根据试验，从铁电阴极层120发射电子的激发电压可低于100伏是为了减少电流泄漏并保证稳定的电子发射。激励电压与铁电材料的物态有关，即与其晶相及厚度有关。还有，根据试验，都希望铁电阴极层120的厚度(例如PLZT的厚度)要低于10微米使得激励脉冲电压保持在100伏以下。阴极层厚度减少激励电压也减少，而厚度低于1微米时电极间发生短路，因而阴极层的厚度必须在1微米以上。此外，激励电压的大小基本上随电子发射区的大小即随驱动(激励)电极150上的电子发射孔大小而定。根据试验，电子发射孔的大小对于100伏以下的稳定电子发射来说将为300微米以下。
下面将描述这种根据本发明实施例的阴极的制备方法。
如图5所示，首先，在基体100上利用印刷方法制成金电极糊，该基体是由晶化玻璃构成的，然后按预定的时间增塑，形成下部电极层110。
当下部电极层110完成后，如图5所示，利用印刷方法在其上形成厚20微米的PZT或PLZT浆料层，然后增塑以便形成如图6所示的铁电阴极层120。
如图7所示，利用印刷方法在铁电阴极层120上涂覆金电极糊，然后增塑以形成上部电极层130。同时，按如图4所示相同的图形成形上部电极130，即产生很多细小发射孔131。
如图8所示，绝缘层140和激励(驱动)电极层150也相继采用印刷方法在其上进行加工成形。从而得到了所要求的阴极。还有，绝缘层140和激励电极层150要具有对应于上部电极130细小发射孔131的孔。
根据本发明另一种实施例的阴极，可使用除印刷方法以外的方法。例如，用溅射法或Blade博士法形成电极层，并且可用下列方法制备铁电阴极层：制作一层块状体铁电层，在其一侧涂电极层，用丙烯酸树脂对其进行模压，将另一侧抛光到预定的厚度并把它贴到基体100上。
图9示出使用本发明实施例阴极的电子枪900。
电子枪900有主透镜，它是由上述阴极190，控制电极G1、屏极G2、聚焦电极G3和加速电极G4组成。这些元件都用玻璃绝缘体800支承。数字标注820指示的是把阴极体190固定到玻璃绝缘体800所用的可变固定栓。
图10示出使用本发明实施例电子枪的阴极射线管。
参照图10，在其外表面上有偏转线圈320的锥体包括电子枪900，该锥体300与其内壁上有荧光层410的屏盘400彼此组合在一起形成一个真空容器。由固定在屏盘400上的框架430所支承的荫罩420和内屏蔽板440都安装在阴极射线管内。
当这样一种阴极射线管的装配完成时，要进行排气和老化的工艺步骤，就传统的阴极射线管来说需要用4个小时，但是，单就使用根据本发明实施例的阴极的阴极射线管来说只需2个小时。还有，与传统的阴极射线管相比较，使用根据本发明实施例的阴极的阴极射线管不会由于减少一个数量级的真空度而受到损伤。
正如前面所描述的那样，由于使用铁电阴极体，在传统阴极射线管制造过程中早已作为问题而指出的排气及老化工艺可从技术上加以简化，因而可降低其生产成本。而且因为它不必使用像灯丝这样的热源，还能降低部分成本并且能防止阴极和热源附近的元件的热变形。再有，本发明靠加瞬时脉冲就可实现电子发射，因而能实现快速电子发射。