JP2009164141A - 電子放出素子、電子放出装置、自発光デバイス、画像表示装置、送風装置、冷却装置、帯電装置、画像形成装置、電子線硬化装置、および電子放出素子の製造方法 - Google Patents
電子放出素子、電子放出装置、自発光デバイス、画像表示装置、送風装置、冷却装置、帯電装置、画像形成装置、電子線硬化装置、および電子放出素子の製造方法 Download PDFInfo
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Abstract
【解決手段】電子放出素子1’は、基板28と上部電極3との間に電子加速層4’を備え、電子加速層4’は、抗酸化力が高い金属微粒子6と、金属微粒子6の大きさより大きい絶縁体物質5’とを含んでいる。この導電微粒子の大きさより大きい絶縁体物質5’は、基板上に層形成されており、かつ、層の厚み方向に貫通する複数の開口部51を有しており、開口部51には、金属微粒子6が収容されている。電子放出素子1’は、真空中だけでなく大気中でも安定して電子放出でき、放電を伴わないためオゾンやNOx等の有害物質をほぼ生成せず、酸化劣化しない。そのため、電子放出素子1’は、寿命が長く大気中でも安定して長時間連続動作できる。
【選択図】図8
Description
図1は、本発明の電子放出素子の一実施形態の構成を示す模式図である。図1に示すように、本実施形態の電子放出素子1は、下部電極となる基板(電極基板)2と、上部電極(薄膜電極)3と、その間に挟まれて存在する電子加速層4とからなる。また、基板2と上部電極3とは電源7に繋がっており、互いに対向して配置された基板2と上部電極3との間に電圧を印加できるようになっている。電子放出素子1は、基板2と上部電極3との間に電圧を印加することで、基板2と上部電極3との間、つまり、電子加速層4に電流を流し、その一部を印加電圧の形成する強電界により弾道電子として、上部電極3を透過あるいは上部電極3の隙間から放出させる。なお、電子放出素子1と電源7とから電子放出装置が成る。
実施例として、本発明に係る電子放出素子を用いた電子放出実験について図3〜7を用いて説明する。なお、この実験は実施の一例であって、本発明の内容を制限するものではない。
本実施例では、微粒子層4における絶縁体の微粒子5と絶縁体物質を表面に付着させた金属微粒子6の組成は上記実施例1と同様だが、微粒子層4の成膜条件を変更し、その層厚を変えた4種類の電子放出素子1を作成した。
上記実施例1,2では、トルエン溶媒に、絶縁体の微粒子5として球状シリカ粒子、絶縁体物質を表面に付着させた金属微粒子6としてアルコラート被膜された銀ナノ粒子、を分散させた系であった。本実施例では、金属微粒子として、金、白金およびパラジウムを用いて電子放出素子の作成を行った。
本実施例では、微粒子層4における絶縁体の微粒子5として有機ポリマーから成る微粒子を用いて電子放出素子の作成を行った。
本実施例では、電子加速層における絶縁体物質(上記実施例1〜4の、微粒子層4における絶縁体の微粒子5に対応)として有機ポリマーから成るシート状基板を用いて電子放出素子の作成を行った。図8に、本発明に係る電子放出素子の構成の、別の一例である電子放出素子1’の電子加速層4’付近の断面を拡大した模式図を示す。本実施例では、絶縁体物質5’は、シート状で基板2に積層されており、積層方向に貫通する複数の開口部51を有する形状となっている。
図9に、実施の形態1で説明した本発明に係る電子放出素子1を用いた本発明に係る帯電装置90の一例を示す。帯電装置90は、電子放出素子1とこれに電圧を印加する電源7とからなり、感光体11を帯電させるものである。本発明に係る画像形成装置は、この帯電装置90を具備している。本発明に係る画像形成装置において、帯電装置90を成す電子放出素子1は、被帯電体である感光体11に対向して設置され、電圧を印加することにより、電子を放出させ、感光体11を帯電させる。なお、本発明に係る画像形成装置では、帯電装置90以外の構成部材は、従来公知のものを用いればよい。ここで、帯電装置90として用いる電子放出素子1は、感光体11から、例えば3〜5mm隔てて配置するのが好ましい。また、電子放出素子1への印加電圧は25V程度が好ましく、電子放出素子1の電子加速層の構成は、例えば、25Vの電圧印加で、単位時間当たり1μA/cm2の電子が放出されるようになっていればよい。
図10に、実施の形態1で説明した本発明に係る電子放出素子1を用いた本発明に係る電子線硬化装置100の一例を示す。電子線硬化装置100は、電子放出素子1とこれに電圧を印加する電源7、さらに電子を加速させる加速電極21を備えている。電子線硬化装置100では、電子放出素子1を電子源とし、放出された電子を加速電極21で加速してレジスト22へと衝突させる。一般的なレジスト22を硬化させるために必要なエネルギーは10eV以下であるため、エネルギーだけに注目すれば加速電極は必要ない。しかし、電子線の浸透深さは電子のエネルギーの関数となるため、例えば厚さ1μmのレジスト22を全て硬化させるには約5kVの加速電圧が必要となる。
図11〜13に、実施の形態1で説明した本発明に係る電子放出素子1を用いた本発明に係る自発光デバイスの例をそれぞれ示す。
図15及び図16に、実施の形態1で説明した本発明に係る電子放出素子1を用いた本発明に係る送風装置の例をそれぞれ示す。以下では、本願発明に係る送風装置を、冷却装置として用いた場合について説明する。しかし、送風装置の利用は冷却装置に限定されることはない。
2 基板(電極基板)
3 上部電極(薄膜電極)
4 微粒子層(電子加速層)
4’ 電子加速層
5 絶縁体の微粒子(絶縁体物質)
5’ 絶縁体物質
6 金属微粒子(導電微粒子)
7 電源(電源部)
8 対向電極
9 絶縁体スペーサ
11 感光体
21 加速電極
22 レジスト
31,31’,31” 自発光デバイス
32,32’ 蛍光体
33 ITO膜
34 ガラス基板
35 電源
36 発光部
41 被冷却体
42 送風ファン
51 開口部
90 帯電装置
100 電子線硬化装置
140 画像表示装置
150 送風装置
160 送風装置
330 液晶パネル
Claims (21)
- 電極基板と薄膜電極とを有し、当該電極基板と薄膜電極との間に電圧を印加することで、当該電極基板と薄膜電極との間で電子を加速させて、当該薄膜電極から当該電子を放出させる電子放出素子であって、
上記電極基板と上記薄膜電極との間には、
導電体からなり抗酸化力が高い導電微粒子と、
上記導電微粒子の大きさより大きい絶縁体物質と、が含まれる電子加速層が設けられており、
上記導電微粒子の大きさより大きい絶縁体物質は、上記電極基板に層形成されており、かつ、層の厚み方向に貫通する複数の開口部を有しており、
上記開口部には、上記導電微粒子が収容されていることを特徴とする電子放出素子。 - 上記導電微粒子は、貴金属であることを特徴とする、請求項1に記載の電子放出素子。
- 上記導電微粒子を成す導電体は、金、銀、白金、パラジウム、及びニッケルの少なくとも1つを含んでいることを特徴とする請求項1または2に記載の電子放出素子。
- 上記導電微粒子の平均径は、3〜10nmであることを特徴とする、請求項1〜3のいずれか1項に記載の電子放出素子。
- 上記絶縁体物質は、SiO2、Al2O3、及びTiO2の少なくとも1つを含んでいる、または有機ポリマーを含んでいることを特徴とする、請求項1〜4のいずれか1項に記載の電子放出素子。
- 上記電子加速層における上記絶縁体物質の割合が、重量比で80〜95%であることを特徴とする、請求項1〜5のいずれか1項に記載の電子放出素子。
- 上記電子加速層の層厚は、12〜6000nmであることを特徴とする、請求項1〜6のいずれか1項に記載の電子放出素子。
- 上記電子加速層の層厚は、300〜6000nmであることを特徴とする、請求項7に記載の電子放出素子。
- 上記薄膜電極は、金、銀、炭素、タングステン、チタン、アルミ、及びパラジウムの少なくとも1つを含んでいることを特徴とする請求項1から8のいずれか1項に記載の電子放出素子。
- 上記導電微粒子の周囲に、当該導電微粒子の大きさより小さい絶縁体物質が存在することを特徴とする、請求項1〜9のいずれか1項に記載の電子放出素子。
- 上記導電微粒子の周囲に存在する上記導電微粒子の大きさより小さい絶縁体物質は、アルコラート、脂肪酸、及びアルカンチオールの少なくとも1つを含んでいること特徴とする、請求項10に記載の電子放出素子。
- 請求項1〜11のいずれか1項に記載の電子放出素子と、上記電極基板と上記薄膜電極との間に電圧を印加する電源部と、を備えたことを特徴とする電子放出装置。
- 請求項12に記載の電子放出装置と発光体とを備えたことを特徴とする自発光デバイス。
- 請求項13に記載の自発光デバイスを備えたことを特徴とする画像表示装置。
- 請求項12に記載の電子放出装置を備え、雰囲気下に電子を送風することを特徴とする送風装置。
- 請求項12に記載の電子放出装置を備え、雰囲気下に電子を送風して被冷却体を冷却することを特徴とする冷却装置。
- 請求項12に記載の電子放出装置を備え、感光体を帯電することを特徴とする帯電装置。
- 請求項17に記載の帯電装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。
- 請求項12に記載の電子放出装置を備えることを特徴とする電子線硬化装置。
- 電極基板と薄膜電極とを有し、当該電極基板と薄膜電極との間に電圧を印加することで、当該電極基板と薄膜電極との間で電子を加速させて、当該薄膜電極から放出させる電子放出素子の製造方法であって、
上記電極基板上に、導電体からなり抗酸化力が高い導電微粒子と、上記導電微粒子の大きさより大きい絶縁体物質とを含む電子加速層を形成する電子加速層形成工程と、
上記電子加速層上に上記薄膜電極を形成する薄膜電極形成工程と、を含み、
上記電子加速層形成工程は、
シート状で、かつ、積層方向に貫通する複数の開口部を有している上記絶縁体物質を、上記電極基板上に積層する積層工程と、
上記開口部に上記導電微粒子を充填する充填工程と、
を含むことを特徴とする電子放出素子の製造方法。 - 電極基板と薄膜電極とを有し、当該電極基板と薄膜電極との間に電圧を印加することで、当該電極基板と薄膜電極との間で電子を加速させて、当該薄膜電極から放出させる電子放出素子の製造方法であって、
上記電極基板上に、導電体からなり抗酸化力が高い導電微粒子と、上記導電微粒子の大きさより大きい絶縁体物質とを含む電子加速層を形成する電子加速層形成工程と、
上記電子加速層上に上記薄膜電極を形成する薄膜電極形成工程と、を含み、
上記電子加速層形成工程は、
上記電極基板に上記絶縁体物質を層形成する層形成工程と、
上記絶縁体物質に、層の厚み方向に貫通する複数の開口部を形成する開口工程と、
上記開口部に上記導電微粒子を充填する充填工程と、
を含むことを特徴とする電子放出素子の製造方法。
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