JP2010182522A - 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、冷却装置、および帯電装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】電子放出素子1は、基板2と上部電極3との間に微粒子層4を備え、微粒子層4は、金属微粒子6と金属微粒子6の平均粒径より大きい平均粒径の絶縁体の微粒子5とを含んでいる。そして絶縁体の微粒子5の平均粒径をx(nm)、上部電極3の厚みをy(nm)とすると、以下の関係式を満たしている。
0.3x + 3.9 ≦ y ≦ 75
【選択図】図4
Description
上記構成によると、電極基板と薄膜電極との間には、導電微粒子と、該導電微粒子の平均粒径より大きい平均粒径の絶縁体微粒子とが含まれる電子加速層が設けられており、薄膜電極の厚みy(nm)は、上記関係式を満たすように規定される。この電子加速層は、絶縁体微粒子と導電微粒子とが緻密に集合した薄膜の層であり、半導電性を有する。この半導電性の電子加速層に電圧を印加すると、電子加速層内に電流が流れ、その一部は印加電圧の形成する強電界により弾道電子となって放出される。
このように、薄膜電極の厚みの上限を60(nm)とすることで、より安定して薄膜電極から弾道電子を放出させることができる。
上記構成によると、電極基板と薄膜電極との間には、導電微粒子と、該導電微粒子の平均粒径より大きい平均粒径の絶縁体微粒子とが含まれる電子加速層が設けられており、薄膜電極の厚みy(nm)は、上記関係式を満たすように規定される。この電子加速層は、絶縁体微粒子と導電微粒子とが緻密に集合した薄膜の層であり、半導電性を有する。この半導電性の電子加速層に電圧を印加すると、電子加速層内に電流が流れ、その一部は印加電圧の形成する強電界により弾道電子となって放出される。
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を透過および/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10が成る。
さらに、以下の関係式(2)を満たすのが好ましい。
上部電極3を平面電極として機能させるための最低膜厚は0.3x + 3.9nmであり、これ未満の膜厚では、電気的導通を確保できない。一方、電子放出素子1から外部へ電子を放出させるための最大膜厚は75nmであり、これを超える膜厚では弾道電子の透過が起こらず、上部電極3で弾道電子の吸収あるいは反射による電子加速層4への再捕獲が生じてしまう。
本実施例では、本発明に係る電子放出素子を用いた電流測定の実験について図3、4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。
さらに、以下の関係式(2)を満たすのが好ましいことがわかる。
〔実施の形態2〕
図5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6〜8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10及び図11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冷却装置の例をそれぞれ示す。なお、冷却装置を送風装置として利用してもよい。
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)
5 絶縁体微粒子(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
10 電子放出装置
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 冷却装置
160 冷却装置
330 液晶パネル
Claims (12)
- 電極基板と薄膜電極とを有し、該電極基板と薄膜電極との間に電圧を印加することで、該電極基板と薄膜電極との間で電子を加速させて、該薄膜電極から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、導電微粒子と、該導電微粒子の平均粒径より大きい平均粒径の絶縁体微粒子とが含まれる電子加速層が設けられており、
上記絶縁体微粒子の平均粒径をx(nm)、上記薄膜電極の厚みをy(nm)とすると、以下の関係式を満たすことを特徴とする電子放出素子。
0.3x + 3.9 ≦ y ≦ 75 - 以下の関係式を満たすことを特徴とする請求項1に記載の電子放出素子。
0.3x + 3.9 ≦ y ≦ 60 - 上記絶縁体微粒子の平均粒径は、12〜110nmであ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。
- 上記絶縁体微粒子は、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1〜3のいずれか1項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1〜4のいずれか1項に記載の電子放出素子。
- 上記導電微粒子は、抗酸化力が高い導電体であることを特徴とする、請求項1〜5の何れか1項に記載の電子放出素子。
- 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6に記載の電子放出素子。
- 請求項1〜7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8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9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6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、を有する電子放出装置を備え、該電子放出装置から電子を放出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6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、を有する電子放出装置を備え、該電子放出装置から電子を放出して感光体を帯電することを特徴とする帯電装置。
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