JP2010198850A - Electron emission element, electron emission device, charging device, image forming device, electron beam curing device self light-emitting device, image device, blower, cooling device, manufacturing method for electron emission element - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電圧を印加することにより電子を放出する電子放出素子に関するものである。 The present invention relates to an electron-emitting device that emits electrons by applying a voltage.
従来の電子放出素子として、スピント(Spindt)型電極、カーボンナノチューブ(CNT)型電極などが知られている。このような電子放出素子は、例えば、FED(Field Emision Display)の分野に応用検討されている。このような電子放出素子は、尖鋭形状部に電圧を印加して約1GV/mの強電界を形成し、トンネル効果により電子放出させる。 As a conventional electron-emitting device, a Spindt type electrode, a carbon nanotube (CNT) type electrode, and the like are known. Such an electron-emitting device has been studied for application in the field of FED (Field Emission Display), for example. In such an electron-emitting device, a voltage is applied to the sharp portion to form a strong electric field of about 1 GV / m, and electrons are emitted by the tunnel effect.
しかしながら、これら2つのタイプの電子放出素子は、電子放出部表面近傍が強電界であるため、放出された電子は電界により大きなエネルギーを得て気体分子を電離しやすくなる。気体分子の電離により生じた陽イオンは強電界により素子の表面方向に加速衝突し、スパッタリングによる素子破壊が生じるという問題がある。また、大気中の酸素は電離エネルギーより解離エネルギーが低いため、イオンの発生より先にオゾンを発生する。オゾンは人体に有害である上、その強い酸化力により様々なものを酸化することから、素子の周囲の部材にダメージを与えるという問題が存在し、これを避けるために周辺部材には耐オゾン性の高い材料を用いなければならないという制限が生じている。 However, since these two types of electron-emitting devices have a strong electric field in the vicinity of the surface of the electron-emitting region, the emitted electrons easily obtain a large energy by the electric field and easily ionize gas molecules. There is a problem that cations generated by ionization of gas molecules are accelerated and collided in the direction of the surface of the device by a strong electric field, and device destruction occurs due to sputtering. Moreover, since oxygen in the atmosphere has lower dissociation energy than ionization energy, ozone is generated prior to the generation of ions. Since ozone is harmful to the human body and oxidizes various things with its strong oxidizing power, there is a problem of damaging members around the element. To avoid this, the surrounding members are ozone resistant. There is a restriction that high material must be used.
そこで、上記とは別のタイプの電子放出素子として、MIM(Metal Insulator Metal)型やMIS(Metal Insulator Semiconductor)型の電子放出素子が知られている。これらは素子内部の量子サイズ効果及び強電界を利用して電子を加速し、平面状の素子表面から電子を放出させる面放出型の電子放出素子である。これらは素子内部の電子加速層で加速した電子を放出するため、素子外部に強電界を必要としない。従って、MIM型及びMIS型の電子放出素子においては、上記スピント型やCNT型、BN型の電子放出素子のように気体分子の電離によるスパッタリングで破壊されるという問題やオゾンが発生するという問題を克服できる。また、このような電子放出素子の機械的強度を高めるために、例えば、特許文献1には、電子加速層として、複数の絶縁物粒子からなる粉体層とこの粉体層を覆う酸化物絶縁体からなる固定層とを設けた電子放出素子が開示されている。
Therefore, MIM (Metal Insulator Metal) type and MIS (Metal Insulator Semiconductor) type electron emitting devices are known as other types of electron emitting devices. These are surface emission type electron-emitting devices that use the quantum size effect and strong electric field inside the device to accelerate electrons and emit electrons from the planar device surface. Since these emit electrons accelerated by the electron acceleration layer inside the device, a strong electric field is not required outside the device. Therefore, the MIM type and MIS type electron-emitting devices have a problem that they are destroyed by sputtering due to ionization of gas molecules, and ozone is generated, like the Spindt-type, CNT-type, and BN-type electron-emitting devices. It can be overcome. In order to increase the mechanical strength of such an electron-emitting device, for example, in
しかし、MIM型やMIS型の上記従来の電子放出素子を、大気中で動作させた場合、様々な気体分子が素子表面に吸着し、電子加速層の電気的特性などを変質させ、電子放出電流が減少するという問題が新たに発生している。 However, when the above-mentioned conventional electron emission device of MIM type or MIS type is operated in the atmosphere, various gas molecules are adsorbed on the surface of the device, and the electric characteristics of the electron acceleration layer are altered, resulting in an electron emission current. There is a new problem of decrease.
これら電子加速層で電子を加速するMIM型やMIS型の従来の電子放出素子の表面は、電子加速層に電界を印加する上部電極(薄膜電極)の役割を担っており、一般的に金属薄膜で構成されている。また、MIM型やMIS型の従来の電子放出素子の表面は、電子加速層で加速された電子を、金属薄膜をトンネルして真空中に放出させる役割をも担っており、金属薄膜の膜厚が薄いほど電子加速層で加速された電子のトンネル確率が高くなり、電子放出量が多くなる。そのため、金属薄膜の膜厚は薄い方が好ましいと言えるが、金属薄膜の膜厚が薄すぎると、緻密な膜を形成することが困難であるため、気体分子のバリア効果がほとんどない。従って、大気中で電子放出素子を動作させた場合、気体分子が内部の電子加速層に侵入し、電子加速層の電気的特性を変質させ、電子放出電流が減少するという課題が発生する。 The surface of these conventional electron emission devices of MIM type and MIS type that accelerate electrons by these electron acceleration layers plays the role of an upper electrode (thin film electrode) that applies an electric field to the electron acceleration layer. It consists of Further, the surface of the conventional electron-emitting device of the MIM type or the MIS type also plays a role of causing electrons accelerated by the electron acceleration layer to tunnel through the metal thin film and emit into the vacuum. The smaller the thickness, the higher the tunnel probability of electrons accelerated by the electron acceleration layer, and the more the electron emission. Therefore, it can be said that the metal thin film is preferably thin. However, if the metal thin film is too thin, it is difficult to form a dense film, so that there is almost no gas molecule barrier effect. Therefore, when the electron-emitting device is operated in the atmosphere, there is a problem that gas molecules enter the internal electron acceleration layer, change the electrical characteristics of the electron acceleration layer, and reduce the electron emission current.
この結果、大気中において安定して電子を発生させることはできず、特に電子加速層に導電微粒子が含まれている場合では、大気中の酸素により導電微粒子の酸化が進み、電子加速層を劣化させ、電子放出が止まってしまう。 As a result, electrons cannot be stably generated in the atmosphere, and especially when the electron acceleration layer contains conductive fine particles, the oxidation of the conductive fine particles proceeds due to oxygen in the atmosphere, deteriorating the electron acceleration layer. The electron emission stops.
さらに、電子加速層に微粒子が含まれており、その分散性が悪く凝集体となっていると、素子の性能が均一にならず、安定した電子供給はできなくなる。また、特許文献1のように、電子加速層に絶縁物粒子が含まれていると、電子加速層表面の凹凸が粗くなり、その上の金属薄膜を薄く形成することが困難となる。よって、金属薄膜は上記したように薄い方が好ましいが、このように薄く形成することができなくなると、電子を効率よく放出させることができなくなる。
Furthermore, if the electron acceleration layer contains fine particles, and its dispersibility is poor and it is an aggregate, the performance of the device will not be uniform and stable electron supply will not be possible. Further, as in
本発明は上記課題に鑑みなされたものであり、電子加速層の劣化を抑制でき、真空中だけでなく大気圧中でも効率よく安定した電子放出を可能とし、さらに機械的強度を高めて形成される、電子放出素子等の提供を目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and can suppress deterioration of the electron acceleration layer, enable efficient and stable electron emission not only in a vacuum but also in an atmospheric pressure, and formed with increased mechanical strength. An object is to provide an electron-emitting device or the like.
本発明の電子放出素子は、上記課題を解決するために、電極基板と薄膜電極と該電極基板および該薄膜電極に挟持された電子加速層とを有し、上記電極基板と上記薄膜電極との間に電圧が印加されると、上記電子加速層で電子を加速させて、上記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、上記電子加速層は、絶縁体物質および導電微粒子が分散された樹脂バインダーを含むことを特徴としている。 In order to solve the above-described problems, an electron-emitting device of the present invention has an electrode substrate, a thin film electrode, the electrode substrate, and an electron acceleration layer sandwiched between the thin film electrodes. When a voltage is applied between them, the electron accelerating layer accelerates the electrons and emits the electrons from the thin film electrode. The electron accelerating layer includes an insulator material and conductive fine particles dispersed therein. It is characterized by containing the resin binder made.
上記構成によると、電極基板と薄膜電極との間には、絶縁体物質および導電微粒子が分散された樹脂バインダーを含む電子加速層が設けられている。この電子加速層は、絶縁体物質と導電微粒子とが樹脂バインダーに分散された薄膜の層であり、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。ここで、導電微粒子はバインダー樹脂に分散されており、つまり、導電微粒子の周囲にはバインダー樹脂が存在しているため、大気中の酸素による酸化に伴う素子劣化を発生し難い。よって、真空中だけでなく大気圧中でも安定して動作させることができる。 According to the above configuration, the electron acceleration layer including the resin binder in which the insulator substance and the conductive fine particles are dispersed is provided between the electrode substrate and the thin film electrode. This electron acceleration layer is a thin film layer in which an insulating substance and conductive fine particles are dispersed in a resin binder, and has semiconductivity. When a voltage is applied to the semiconductive electron acceleration layer, a current flows in the electron acceleration layer, and a part thereof is emitted as ballistic electrons by the strong electric field formed by the applied voltage. Here, since the conductive fine particles are dispersed in the binder resin, that is, the binder resin exists around the conductive fine particles, it is difficult to cause element degradation due to oxidation by oxygen in the atmosphere. Therefore, it can be stably operated not only in a vacuum but also in an atmospheric pressure.
また、絶縁体物質および導電微粒子は樹脂バインダーに分散しているため、凝集が起こり難く、素子の性能が均一になり、安定した電子供給が可能である。また、樹脂バインダーは電極基板との接着性が高く、機械的強度が高い。さらに、樹脂バインダーにより、電子加速層表面の平滑性をよくすることができ、その上の薄膜電極を薄く形成することができる。従って、本発明の電子放出素子は、電子加速層を絶縁体物質および導電微粒子がほぼ均一に拡散した薄膜にでき、性能が均一で、機械的強度の高いものとなる。 In addition, since the insulator substance and the conductive fine particles are dispersed in the resin binder, aggregation hardly occurs, the device performance becomes uniform, and stable electron supply is possible. Further, the resin binder has high adhesiveness with the electrode substrate and high mechanical strength. Furthermore, the resin binder can improve the smoothness of the surface of the electron acceleration layer, and the thin film electrode thereon can be formed thin. Therefore, in the electron-emitting device of the present invention, the electron acceleration layer can be a thin film in which the insulator substance and the conductive fine particles are almost uniformly diffused, and the performance is uniform and the mechanical strength is high.
このように、本発明の電子放出素子は、電子加速層の劣化を抑制でき、真空中だけでなく大気圧中でも効率よく安定した電子放出が可能となる。さらに本発明の電子放出素子は、機械的強度を高められる。 As described above, the electron-emitting device of the present invention can suppress the deterioration of the electron acceleration layer, and enables efficient and stable electron emission not only in vacuum but also at atmospheric pressure. Furthermore, the electron-emitting device of the present invention can increase the mechanical strength.
また、本発明の電子放出素子では、上記構成に加え、上記導電微粒子は、抗酸化力が高い導電体であってもよい。 In the electron-emitting device of the present invention, in addition to the above configuration, the conductive fine particles may be a conductor having high anti-oxidation power.
ここで、ここで言う抗酸化力が高いとは、酸化物形成反応の低いことを指す。一般的に熱力学計算より求めた、酸化物生成自由エネルギーの変化量ΔG[kJ/mol]値が負で大きい程、酸化物の生成反応が起こり易いことを表す。本発明ではΔG>−450[kJ/mol]以上に該当する金属元素が、抗酸化力の高い導電微粒子として該当する。また、該当する導電微粒子の周囲に、その導電微粒子の大きさよりも小さい絶縁体物質を付着、または被覆することで、酸化物の生成反応をより起こし難くした状態の導電微粒子も、抗酸化力が高い導電微粒子に含まれる。 Here, the high antioxidant power mentioned here indicates that the oxide formation reaction is low. In general, the larger the negative value ΔG [kJ / mol] value of the oxide formation free energy obtained by thermodynamic calculation, the easier the oxide formation reaction occurs. In the present invention, a metal element corresponding to ΔG> −450 [kJ / mol] or more corresponds to conductive fine particles having a high antioxidant power. In addition, the conductive fine particles in a state in which an oxide generation reaction is more difficult to occur by attaching or coating an insulating material smaller than the size of the conductive fine particles around the corresponding conductive fine particles have anti-oxidation power. Included in high conductive particles.
上記構成によると、導電微粒子として抗酸化力が高い導電体を用いることから、大気中の酸素による酸化に伴う素子劣化を発生し難いため、電子放出素子を大気圧中でもより安定して動作させることができる。よって、寿命を長くでき、大気中でも長時間連続動作をさせることができる。 According to the above configuration, since a conductive material having high anti-oxidation power is used as the conductive fine particles, it is difficult to cause device deterioration due to oxidation by oxygen in the atmosphere, so that the electron-emitting device can be operated more stably even at atmospheric pressure. Can do. Therefore, the lifetime can be extended and continuous operation can be performed for a long time even in the atmosphere.
本発明の電子放出素子では、上記構成に加え、上記導電微粒子は、貴金属であってもよい。このように、上記導電微粒子が、貴金属であることで、導電微粒子の、大気中の酸素による酸化などをはじめとする素子劣化を防ぐことができる。よって、電子放出素子の長寿命化を図ることができる。 In the electron-emitting device of the present invention, in addition to the above configuration, the conductive fine particles may be a noble metal. As described above, since the conductive fine particles are precious metals, it is possible to prevent element deterioration such as oxidation of the conductive fine particles by oxygen in the atmosphere. Therefore, the lifetime of the electron-emitting device can be extended.
本発明の電子放出素子では、上記構成に加え、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つを含んでいてもよい。このように、上記導電微粒子を成す導電体が、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で、導電微粒子の、大気中の酸素による酸化などをはじめとする素子劣化を、より効果的に防ぐことができる。よって、電子放出素子の長寿命化をより効果的に図ることができる。 In the electron-emitting device of the present invention, in addition to the above configuration, the conductor constituting the conductive fine particles may include at least one of gold, silver, platinum, palladium, and nickel. As described above, the conductive material forming the conductive fine particles contains at least one of gold, silver, platinum, palladium, and nickel, so that the conductive fine particles are oxidized by oxygen in the atmosphere. Deterioration can be prevented more effectively. Therefore, the lifetime of the electron-emitting device can be extended more effectively.
本発明の電子放出素子では、上記構成に加え、上記導電微粒子の平均径は、導電性を制御する必要から、上記絶縁体物質の大きさよりも小さくなければならず、3〜10nmであるのが好ましい。このように、上記導電微粒子の平均径を、上記絶縁体物質の微粒子径よりも小さく、好ましくは3〜10nmとすることにより、電子加速層内で、導電微粒子による導電パスが形成されず、電子加速層内での絶縁破壊が起こり難くなる。また原理的には不明確な点が多いが、粒子径が上記範囲内の導電微粒子を用いることで、弾道電子が効率よく生成される。 In the electron-emitting device of the present invention, in addition to the above-described configuration, the average diameter of the conductive fine particles must be smaller than the size of the insulator substance because it is necessary to control conductivity, and is 3 to 10 nm. preferable. Thus, by setting the average diameter of the conductive fine particles to be smaller than the fine particle diameter of the insulator substance, preferably 3 to 10 nm, a conductive path by the conductive fine particles is not formed in the electron acceleration layer, and the electrons Dielectric breakdown is less likely to occur in the acceleration layer. Although there are many unclear points in principle, ballistic electrons are efficiently generated by using conductive fine particles having a particle diameter within the above range.
本発明の電子放出素子では、上記構成に加え、上記絶縁体物質は、SiO2、Al2O3、及びTiO2の少なくとも1つを含んでいてもよい。または有機ポリマーを含んでいてもよい。上記絶縁体物質が、SiO2、Al2O3、及びTiO2の少なくとも1つを含んでいる、あるいは、有機ポリマーを含んでいると、これら物質の絶縁性が高いことにより、上記電子加速層の抵抗値を任意の範囲に調整することが可能となる。特に、絶縁体物質として酸化物(SiO2、Al2O3、及びTiO2の)を用い、導電微粒子として抗酸化力が高い導電体を用いる場合には、大気中の酸素による酸化に伴う素子劣化をより一層発生し難くなるため、大気圧中でも安定して動作させる効果をより顕著に発現させることができる。 In the electron-emitting device of the present invention, in addition to the above configuration, the insulator substance may include at least one of SiO 2 , Al 2 O 3 , and TiO 2 . Or it may contain an organic polymer. If the insulator material contains at least one of SiO 2 , Al 2 O 3 , and TiO 2 , or contains an organic polymer, the insulating property of these materials is high. It is possible to adjust the resistance value to an arbitrary range. In particular, when an oxide (SiO 2 , Al 2 O 3 , and TiO 2 ) is used as an insulator substance and a conductor having high anti-oxidation power is used as a conductive fine particle, an element accompanying oxidation by oxygen in the atmosphere Since the deterioration is less likely to occur, the effect of stably operating even at atmospheric pressure can be exhibited more significantly.
ここで、上記絶縁体物質は微粒子であってもよく、その平均径が10〜1000nmであるのが好ましく、12〜110nmであるのがより好ましい。この場合、粒子径の分散状態は平均粒径に対してブロードであっても良く、例えば平均粒径50nmの微粒子は、20〜100nmの領域にその粒子径分布を有していても問題ない。上記微粒子である絶縁体物質の平均径を好ましくは10〜1000nm、より好ましくは12〜110nmとすることにより、上記絶縁体物質の大きさよりも小さい上記導電微粒子の内部から外部へと効率よく熱伝導させて、素子内を電流が流れる際に発生するジュール熱を効率よく逃がすことができ、電子放出素子が熱で破壊されることを防ぐことができる。さらに、上記電子加速層における抵抗値の調整を行いやすくすることができる。 Here, the insulator substance may be fine particles, and the average diameter is preferably 10 to 1000 nm, and more preferably 12 to 110 nm. In this case, the dispersion state of the particle diameter may be broad with respect to the average particle diameter. For example, fine particles having an average particle diameter of 50 nm may have a particle diameter distribution in the region of 20 to 100 nm. By making the average diameter of the insulating substance, which is the fine particles, preferably 10 to 1000 nm, more preferably 12 to 110 nm, heat conduction is efficiently conducted from the inside to the outside of the conductive fine particles that are smaller than the size of the insulating substance. Thus, Joule heat generated when current flows in the device can be efficiently released, and the electron-emitting device can be prevented from being destroyed by heat. Furthermore, the resistance value in the electron acceleration layer can be easily adjusted.
本発明の電子放出素子では、上記構成に加え、上記電子加速層における上記導電微粒子の割合が、重量比で0.5〜30%が好ましい。0.5%より少ない場合は導電微粒子として素子内電流を増加させる効果を発揮せず、30%より多い場合は導電微粒子の凝集が発生する。中でも、2〜20%であるのがより好ましい。 In the electron-emitting device of the present invention, in addition to the above configuration, the ratio of the conductive fine particles in the electron acceleration layer is preferably 0.5 to 30% by weight. When the amount is less than 0.5%, the effect of increasing the current in the device as conductive fine particles is not exhibited, and when the amount is more than 30%, aggregation of the conductive fine particles occurs. Among these, 2 to 20% is more preferable.
本発明の電子放出素子では、上記構成に加え、上記電子加速層の層厚は、12〜6000nmであるのが好ましく、300〜6000nmであるのがより好ましい。上記電子加速層の層厚を、好ましくは12〜6000nm、より好ましくは300〜6000nmとすることにより、電子加速層の層厚を均一化すること、また層厚方向における電子加速層の抵抗調整が可能となる。この結果、電子放出素子表面の全面から一様に電子を放出させることが可能となり、かつ素子外へ効率よく電子を放出させることができる。 In the electron-emitting device of the present invention, in addition to the above configuration, the thickness of the electron acceleration layer is preferably 12 to 6000 nm, and more preferably 300 to 6000 nm. By making the layer thickness of the electron acceleration layer preferably 12 to 6000 nm, more preferably 300 to 6000 nm, the electron acceleration layer can be made uniform, and the resistance of the electron acceleration layer can be adjusted in the layer thickness direction. It becomes possible. As a result, electrons can be uniformly emitted from the entire surface of the electron-emitting device, and electrons can be efficiently emitted outside the device.
本発明の電子放出素子では、上記構成に加え、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つを含んでいてもよい。上記薄膜電極に、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つが含まれることによって、これら物質の仕事関数の低さから、電子加速層で発生させた電子を効率よくトンネルさせ、電子放出素子外に高エネルギーの電子をより多く放出させることができる。 In the electron-emitting device of the present invention, in addition to the above configuration, the thin film electrode may include at least one of gold, silver, carbon, tungsten, titanium, aluminum, and palladium. By containing at least one of gold, silver, carbon, tungsten, titanium, aluminum, and palladium in the thin film electrode, electrons generated in the electron acceleration layer are efficiently tunneled due to the low work function of these materials. Thus, more high-energy electrons can be emitted outside the electron-emitting device.
本発明の電子放出素子では、上記構成に加え、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してもよい。このように、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は、素子作成時の導電微粒子の分散液中での分散性向上に貢献する他、導電微粒子の、大気中の酸素による酸化などをはじめとする素子劣化を、より効果的に防ぐことができる。よって、電子放出素子の長寿命化をより効果的に図ることができる。 In the electron-emitting device of the present invention, in addition to the above configuration, an insulating material smaller than the size of the conductive fine particles may exist around the conductive fine particles. As described above, the presence of an insulating material smaller than the size of the conductive fine particles around the conductive fine particles contributes to the improvement in dispersibility of the conductive fine particles in the dispersion liquid at the time of device preparation. Further, it is possible to more effectively prevent device deterioration including oxidation due to oxygen in the atmosphere. Therefore, the lifetime of the electron-emitting device can be extended more effectively.
本発明の電子放出素子では、上記構成に加え、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つを含んでいてもよい。このように、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が、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で、素子作成時の導電微粒子の分散液中での分散性向上に貢献するため、導電微粒子の凝集体が元と成る電流の異常パス形成を生じ難くする他、絶縁体物質の周囲に存在する導電微粒子自身の酸化に伴う粒子の組成変化を生じないため、電子放出特性に影響を与えることがない。よって、電子放出素子の長寿命化をより効果的に図ることができる。 In the electron-emitting device of the present invention, in addition to the above configuration, the insulator material smaller than the size of the conductive fine particles present around the conductive fine particles may include at least one of alcoholate, fatty acid, and alkanethiol. . As described above, since the insulator material smaller than the size of the conductive fine particles existing around the conductive fine particles contains at least one of alcoholate, fatty acid, and alkanethiol, the dispersion of the conductive fine particles at the time of device preparation is achieved. In order to contribute to the improvement of dispersibility in the liquid, the formation of abnormal paths of the current caused by the aggregates of the conductive fine particles is made difficult, and the composition of the particles accompanying the oxidation of the conductive fine particles themselves existing around the insulator substance Since no change occurs, the electron emission characteristics are not affected. Therefore, the lifetime of the electron-emitting device can be extended more effectively.
ここで、本発明の電子放出素子では、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、上記導電微粒子表面に付着して付着物質として存在するものであり、当該付着物質は、上記導電微粒子の平均径より小さい形状の集合体として、上記導電微粒子表面を被膜していてもよい。このように、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が、上記導電微粒子表面に付着あるいは、上記導電微粒子の平均径より小さい形状の集合体として、上記導電微粒子表面を被膜していることで、素子作成時の導電微粒子の分散液中での分散性向上に貢献するため、導電微粒子の凝集体が元と成る電流の異常パス形成を生じ難くする他、絶縁体物質の周囲に存在する導電微粒子自身の酸化に伴う粒子の組成変化を生じないため、電子放出特性に影響を与えることがない。よって、電子放出素子の長寿命化をさらに効果的に図ることができる。 Here, in the electron-emitting device of the present invention, the insulator material smaller than the size of the conductive fine particles existing around the conductive fine particles is attached to the surface of the conductive fine particles and exists as an attached substance. The substance may coat the surface of the conductive fine particles as an aggregate having a shape smaller than the average diameter of the conductive fine particles. As described above, the surface of the conductive fine particles is formed as an aggregate in which an insulating substance smaller than the size of the conductive fine particles existing around the conductive fine particles adheres to the surface of the conductive fine particles or has a shape smaller than the average diameter of the conductive fine particles. In order to contribute to improving the dispersibility of the conductive fine particles in the dispersion liquid at the time of device preparation, it is difficult to form an abnormal current path due to the aggregate of the conductive fine particles. Since there is no change in the composition of the particles accompanying the oxidation of the conductive fine particles themselves existing around the substance, the electron emission characteristics are not affected. Therefore, the lifetime of the electron-emitting device can be further effectively increased.
本発明の電子放出装置は、上記いずれか1つの電子放出素子と、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している。 The electron-emitting device of the present invention includes any one of the above-described electron-emitting devices and a power supply unit that applies a voltage between the electrode substrate and the thin-film electrode.
上記構成によると、電気的導通を確保して十分な素子内電流を流し、薄膜電極から弾道電子を効率よく安定して放出させることができる。 According to the above configuration, it is possible to ensure electrical continuity, flow a sufficient in-device current, and efficiently and stably emit ballistic electrons from the thin film electrode.
さらに、本発明の電子放出素子を自発光デバイス、及びこの自発光デバイスを備えた画像表示装置に用いることにより、安定で長寿命な面発光を実現する自発光デバイスを提供することができる。 Furthermore, by using the electron-emitting device of the present invention for a self-light-emitting device and an image display apparatus provided with the self-light-emitting device, a self-light-emitting device that realizes stable and long-life surface light emission can be provided.
また、本発明の電子放出素子を、送風装置あるいは冷却装置に用いることにより、放電を伴わず、オゾンやNOxを始めとする有害な物質の発生がなく、被冷却体表面でのスリップ効果を利用することにより高効率で冷却することができる。 In addition, by using the electron-emitting device of the present invention in a blower or a cooling device, no discharge occurs, no harmful substances such as ozone and NOx are generated, and the slip effect on the surface of the object to be cooled is used. By doing so, it is possible to cool with high efficiency.
また、本発明の電子放出素子を、帯電装置、及びこの帯電装置を備えた画像形成装置に用いることにより、放電を伴わず、オゾンやNOxを始めとする有害な物質を発生させることなく、長期間安定して被帯電体を帯電させることができる。 Further, by using the electron-emitting device of the present invention in a charging device and an image forming apparatus equipped with the charging device, the discharge is not accompanied and no harmful substances such as ozone and NOx are generated. The object to be charged can be charged stably for a period.
また、本発明の電子放出素子を、電子線硬化装置に用いることにより、面積的に電子線硬化でき、マスクレス化が図れ、低価格化・高スループット化を実現することができる。 In addition, by using the electron-emitting device of the present invention in an electron beam curing apparatus, the electron beam can be cured in terms of area, maskless can be achieved, and cost reduction and high throughput can be realized.
本発明の電子放出素子の製造方法は、上記課題を解決するために、電極基板と薄膜電極と該電極基板および該薄膜電極に挟持された電子加速層とを有し、上記電極基板と上記薄膜電極との間に電圧が印加されると、上記電子加速層で電子を加速させて、上記薄膜電極から該電子を放出させる電子放出素子の製造方法であって、樹脂バインダーに絶縁体物質が分散された分散液を調整する分散液調整工程と、上記分散液に導電微粒子が分散された混合液を調整する混合液調整工程と、上記電極基板上に、上記混合液を塗布して上記電子加速層を形成する電子加速層形成工程と、を含むことを特徴としている。 In order to solve the above problems, the method for manufacturing an electron-emitting device of the present invention includes an electrode substrate, a thin film electrode, the electrode substrate, and an electron acceleration layer sandwiched between the thin film electrode, and the electrode substrate and the thin film. When a voltage is applied between the electrodes, the electron acceleration layer accelerates the electrons to emit the electrons from the thin film electrode, and the insulator material is dispersed in the resin binder. A dispersion adjusting step for adjusting the dispersion, a mixture adjusting step for adjusting a mixture in which conductive fine particles are dispersed in the dispersion, and the electron acceleration by applying the mixture on the electrode substrate. And an electron acceleration layer forming step of forming a layer.
上記方法によると、電極基板上に、樹脂バインダーに絶縁体物質および導電微粒子が分散された混合液を塗布して電子加速層を設ける。このことによって、電極基板上に絶縁体物質および導電微粒子を薄く均一に被覆して、性能が均一で、効率よく安定した電子放出が可能な、機械的強度の高い素子を得ることができる。 According to the above method, an electron acceleration layer is provided on an electrode substrate by applying a mixed liquid in which an insulating substance and conductive fine particles are dispersed in a resin binder. As a result, it is possible to obtain an element with high mechanical strength that has a uniform performance and enables efficient and stable electron emission by covering the electrode substrate with an insulating material and conductive fine particles thinly and uniformly.
本発明の電子放出素子は、上記のように、上記電子加速層は、絶縁体物質および導電微粒子が分散された樹脂バインダーを含む。 In the electron-emitting device of the present invention, as described above, the electron acceleration layer includes a resin binder in which an insulating material and conductive fine particles are dispersed.
この電子加速層は、絶縁体物質と導電微粒子とが樹脂バインダーに分散された薄膜の層であり、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。ここで、導電微粒子はバインダー樹脂に分散されており、つまり、導電微粒子の周囲にはバインダー樹脂が存在しているため、大気中の酸素による酸化に伴う素子劣化を発生し難い。よって、真空中だけでなく大気圧中でも安定して動作させることができる。 This electron acceleration layer is a thin film layer in which an insulating substance and conductive fine particles are dispersed in a resin binder, and has semiconductivity. When a voltage is applied to the semiconductive electron acceleration layer, a current flows in the electron acceleration layer, and a part thereof is emitted as ballistic electrons by the strong electric field formed by the applied voltage. Here, since the conductive fine particles are dispersed in the binder resin, that is, the binder resin exists around the conductive fine particles, it is difficult to cause element degradation due to oxidation by oxygen in the atmosphere. Therefore, it can be stably operated not only in a vacuum but also in an atmospheric pressure.
また、絶縁体物質および導電微粒子は樹脂バインダーに分散しているため、凝集が起こり難く、素子の性能が均一になり、安定した電子供給が可能である。また、樹脂バインダーは電極基板との接着性が高く、機械的強度が高い。従って、本発明の電子放出素子は、電子加速層を絶縁体物質および導電微粒子がほぼ均一に拡散した薄膜にでき、性能が均一で、機械的強度の高いものとなる。 In addition, since the insulator substance and the conductive fine particles are dispersed in the resin binder, aggregation hardly occurs, the device performance becomes uniform, and stable electron supply is possible. Further, the resin binder has high adhesiveness with the electrode substrate and high mechanical strength. Therefore, in the electron-emitting device of the present invention, the electron acceleration layer can be a thin film in which the insulator substance and the conductive fine particles are almost uniformly diffused, and the performance is uniform and the mechanical strength is high.
このように、本発明の電子放出素子は、電子加速層の劣化を抑制でき、真空中だけでなく大気圧中でも効率よく安定した電子放出が可能となる。さらに本発明の電子放出素子は、機械的強度を高められる。 As described above, the electron-emitting device of the present invention can suppress the deterioration of the electron acceleration layer, and enables efficient and stable electron emission not only in vacuum but also at atmospheric pressure. Furthermore, the electron-emitting device of the present invention can increase the mechanical strength.
以下、本発明の電子放出素子の実施形態および実施例について、図1〜11を参照しながら具体的に説明する。なお、以下に記述する実施の形態および実施例は本発明の具体的な一例に過ぎず、本発明はこれらよって限定されるものではない。 Hereinafter, embodiments and examples of the electron-emitting device of the present invention will be specifically described with reference to FIGS. Note that the embodiments and examples described below are merely specific examples of the present invention, and the present invention is not limited thereto.
〔実施の形態1〕
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、下部電極となる電極基板2と、上部電極となる薄膜電極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、電極基板2と薄膜電極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電極基板2と薄膜電極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、電極基板2と薄膜電極3との間に電圧を印加することで、電極基板2と薄膜電極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、薄膜電極3を透過および/あるいは薄膜電極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。
[Embodiment 1]
FIG. 1 is a schematic diagram showing the configuration of an embodiment of an electron-emitting device of the present invention. As shown in FIG. 1, an electron-emitting
下部電極となる電極基板2は、電子放出素子の支持体の役割を担う。そのため、ある程度の強度を有し、直に接する物質との接着性が良好で、適度な導電性を有するものであれば、特に制限なく用いることができる。例えばSUSやTi、Cu等の金属基板、SiやGe、GaAs等の半導体基板、ガラス基板のような絶縁体基板、プラスティック基板等が挙げられる。例えばガラス基板のような絶縁体基板を用いるのであれば、その電子加速層4との界面に金属などの導電性物質を電極として付着さることによって、下部電極となる電極基板2として用いることができる。上記導電性物質としては、導電性に優れた材料を、マグネトロンスパッタ等を用いて薄膜形成できれば、その構成材料は特に問わないが、大気中での安定動作を所望するのであれば、抗酸化力の高い導電体を用いることが好ましく、貴金属を用いることがより好ましい。また、酸化物導電材料として、透明電極に広く利用されているITO薄膜も有用である。また、強靭な薄膜を形成できるという点で、例えば、ガラス基板表面にTiを200nm成膜し、さらに重ねてCuを1000nm成膜した金属薄膜を用いてもよいが、これら材料および数値に限定されることはない。
The
薄膜電極3は、電子加速層4内に電圧を印加させるものである。そのため、電圧の印加が可能となるような材料であれば特に制限なく用いることができる。ただし、電子加速層4内で加速され高エネルギーとなった電子をなるべくエネルギーロス無く透過させて放出させるという観点から、仕事関数が低くかつ薄膜を形成することが可能な材料であれば、より高い効果が期待できる。このような材料として、例えば、仕事関数が4〜5eVに該当する金、銀、炭素、タングステン、チタン、アルミ、パラジウムなどが挙げられる。中でも大気圧中での動作を想定した場合、酸化物および硫化物形成反応のない金が、最良な材料となる。また、酸化物形成反応の比較的小さい銀、パラジウム、タングステンなども問題なく実使用に耐える材料である。また薄膜電極3の膜厚は、電子放出素子1から外部へ電子を効率良く放出させる条件として重要であり、10〜55nmの範囲とすることが好ましい。薄膜電極3を平面電極として機能させるための最低膜厚は10nm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55nm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、薄膜電極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。
The
電子加速層4は、図2に示すように、絶縁体物質5と導電微粒子6とが分散されたバインダー樹脂15を含んでいればよい。本実施形態では、電子加速層4には、絶縁体物質5として絶縁体微粒子5と、導電微粒子6とが分散された、バインダー樹脂15を含んでいる。
As shown in FIG. 2, the
また絶縁体微粒子5の大きさは、導電微粒子6に対して優位な放熱効果を得るため、導電微粒子6の直径よりも大きいことが好ましく、絶縁体微粒子5の直径(平均径)は10〜1000nmであることが好ましく、12〜110nmがより好ましい。
The size of the insulating
絶縁体微粒子5の材料はSiO2、Al2O3、TiO2といったものが実用的となる。ただし、表面処理が施された小粒径シリカ粒子を用いると、それよりも粒子径の大きな球状シリカ粒子を用いるときと比べて、溶媒中に占めるシリカ粒子の表面積が増加し、溶液粘度が上昇するため、電子加速層4の膜厚が若干増加する傾向にある。また、絶縁体微粒子5の材料には、有機ポリマーから成る微粒子を用いてもよく、例えば、JSR株式会社の製造販売するスチレン/ジビニルベンゼンから成る高架橋微粒子(SX8743)、または日本ペイント株式会社の製造販売するスチレン・アクリル微粒子のファインスフェアシリーズが利用可能である。ここで、絶縁体微粒子5は、2種類以上の異なる粒子を用いてもよく、また、粒径のピークが異なる粒子を用いてもよく、あるいは、単一粒子で粒径がブロードな分布のものを用いてもよい。
Materials of the insulating
導電微粒子6の材料としては、弾道電子を生成するという動作原理の上ではどのような導電体でも用いることができる。ただし、大気圧動作させた時の酸化劣化を避ける目的から、抗酸化力が高い導電体である必要があり、貴金属が好ましく、例えば、金、銀、白金、パラジウム、ニッケルといった材料が挙げられる。このような導電微粒子6は、公知の微粒子製造技術であるスパッタ法や噴霧加熱法を用いて作成可能であり、応用ナノ研究所が製造販売する銀ナノ粒子等の市販の金属微粒子粉体も利用可能である。弾道電子の生成の原理については後段で記載する。
As the material of the conductive
ここで、導電微粒子6の平均径は、導電性を制御する必要から、以下で説明する絶縁体微粒子5の大きさよりも小さくなければならず、3〜10nmであるのがより好ましい。このように、導電微粒子6の平均径を、絶縁体微粒子5の粒子径よりも小さく、好ましくは3〜10nmとすることにより、電子加速層4内で、導電微粒子6による導電パスが形成されず、電子加速層4内での絶縁破壊が起こり難くなる。また原理的には不明確な点が多いが、粒子径が上記範囲内の導電微粒子6を用いることで、弾道電子が効率よく生成される。
Here, since it is necessary to control the conductivity, the average diameter of the conductive
また、電子加速層4全体における導電微粒子6の割合は、0.5〜30重量%が好ましい。0.5重量%より少ない場合は導電微粒子として素子内電流を増加させる効果を発揮せず、30重量%より多い場合は導電微粒子の凝集が発生する。中でも、1〜10重量%であることがより好ましい。
The proportion of the conductive
なお、導電微粒子6の周囲には、導電微粒子6の大きさより小さい絶縁体物質である小絶縁体物質が存在していてもよく、この小絶縁体物質は、導電微粒子6の表面に付着する付着物質であってもよく、付着物質は、導電微粒子6の平均径より小さい形状の集合体として、導電微粒子6の表面を被膜する絶縁被膜であってもよい。小絶縁体物質としては、弾道電子を生成するという動作原理の上ではどのような絶縁体物質でも用いることができる。ただし、導電微粒子6の大きさより小さい絶縁体物質が導電微粒子6を被膜する絶縁被膜であり、絶縁被膜を導電微粒子6の酸化被膜によって賄った場合、大気中での酸化劣化により酸化皮膜の厚さが所望の膜厚以上に厚くなってしまう恐れがあるため、大気圧動作させた時の酸化劣化を避ける目的から、有機材料による絶縁被膜が好ましく、例えば、アルコラート、脂肪酸、アルカンチオールといった材料が挙げられる。この絶縁被膜の厚さは薄い方が有利であることが言える。
Note that a small insulator material, which is an insulator material smaller than the size of the conductive
樹脂バインダー15は、基板電極2との接着性がよく、絶縁体微粒子5および導電微粒子6を分散でき、絶縁性を有するものであればよい。このような樹脂バインダー15として、例えば、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、ヘキシルトリメトキシシラン、デシルトリメトキシシラン、加水分解性基含有シロキサン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、2−(3、4エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、3−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、3−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、p−スチリルトリメトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルトリエトキシシシラン、3−アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、N−2(アミノエチル)3−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−2(アミノエチル)3−アミノプロピルトリエトキシシラン、3−アミノプロピルトリメトキシシラン、3−アミノプロピルトリエトキシシラン、3−トリエトキシシリル−N−(1、3−ジメチル−ブチリデン)プロピルアミン、N−フェニル−3−アミノプロピルトリメトキシシラン、3−ウレイドプロピルトリエトキシシラン、3−クロロプロピルトリメトキシシラン、3−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、ビス(トリエトキシシリルプロピル)テトラスルフィド、3−イソシアネートプロピルトリエトキシシラン、などが挙げられる。これらの樹脂バインダーは、それぞれ単独で、あるいは2種以上を組み合わせて使用することができる。
The
電極基板2上の電子加速層4が導電微粒子および絶縁体微粒子で構成されていると、機会的強度が弱く、その上に薄膜電極を設けてももろく、壊れやすいため、電子放出も不安定になる。しかし、導電微粒子および絶縁体微粒子がバインダー樹脂15に分散されていると、樹脂バインダー15が電極基板2との接着性が高く機械的強度が高いため、電子放出素子1の機械的強度が増す。また、導電微粒子および絶縁体微粒子が樹脂バインダー15に分散していると、凝集が起こり難くなる。よって、電子放出素子1の性能が均一になり、安定した電子供給が可能となる。また、バインダー樹脂15により、電子加速層4表面の平滑性をよくすることができ、その上の薄膜電極3を薄く形成することができる。
When the
電子加速層4は薄いほど強電界がかかるため低電圧印加で電子を加速させることができるが、層厚を均一化できること、また層厚方向における電子加速層の抵抗調整が可能となることなどから、電子加速層4の層厚は、12〜6000nmが好ましく、300〜6000nmがより好ましい。
As the
次に、電子放出の原理について説明する。図2は、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である。図2に示すように、電子加速層4は、その大部分を絶縁体微粒子5およびバインダー樹脂15で構成され、その隙間に導電微粒子6が点在している。電子加速層4は絶縁体微粒子5およびバインダー樹脂15と少数の導電微粒子6とで構成されるため、半導電性を有する。よって電子加速層4へ電圧を印加すると、極弱い電流が流れる。電子加速層4の電圧電流特性は所謂バリスタ特性を示し、印加電圧の上昇に伴い急激に電流値を増加させる。この電流の一部は、印加電圧が形成する電子加速層4内の強電界により弾道電子となり、薄膜電極3を透過および/あるいはその隙間を通過して電子放出素子1の外部へ放出される。弾道電子の形成過程は、電子が電界方向に加速されつつトンネルすることによるものと考えられるが、断定できていない。
Next, the principle of electron emission will be described. FIG. 2 is an enlarged schematic view of the cross section near the
以上のように、電子放出素子1では、電子加速層4は、絶縁体微粒子5と導電微粒子6とが樹脂バインダー15に分散された薄膜の層である。ここで、導電微粒子4はバインダー樹脂に分散されており、つまり、導電微粒子4の周囲にはバインダー樹脂15が存在しているため、大気中の酸素による酸化に伴う素子劣化を発生し難い。よって、電子放出素子1を、真空中だけでなく大気圧中でも安定して動作させることができる。また、絶縁体物質5および導電微粒子6は樹脂バインダー15に分散しているため、凝集が起こり難く、電子放出素子1の性能が均一になり、電子放出素子1は、安定した電子供給が可能である。また、樹脂バインダー15は電極基板2との接着性が高く、機械的強度が高い。さらに、樹脂バインダー15により、電子加速層4表面の凹凸を平坦にでき、その上の薄膜電極3を薄く形成することができる。
As described above, in the electron-emitting
従って、電子放出素子1は、電子加速層4を絶縁体物質5および導電微粒子6がほぼ均一に拡散した薄膜とすることができ、性能が均一で、機械的強度の高いものとなる。
Therefore, in the electron-emitting
このように、電子放出素子1は、電子加速層4の劣化を抑制でき、真空中だけでなく大気圧中でも効率よく安定した電子放出が可能となる。さらに電子放出素子1は、簡便で安価に機械的強度を高められる。
Thus, the electron-emitting
次に、電子放出素子1の、製造方法の一実施形態について説明する。
Next, an embodiment of a manufacturing method of the electron-emitting
まず、絶縁体物質5と樹脂バインダー15と有機溶媒中に分散させた絶縁体物質含有樹脂バインダー分散液を得る。ここで用いられる有機溶媒としては、絶縁体物質5と樹脂バインダー15とを分散でき、かつ塗布後に乾燥できれば、特に制限なく用いることができ、例えば、メタノール、エタノール、プロパノール、2−プロパノール、ブタノール、2−ブタノールなどが挙げられる。これらの有機溶媒は、それぞれ単独で、あるいは2種以上を組み合わせて使用することができる。分散方法は特に限定されるものではなく、例えば、常温で超音波分散器にかけることで分散させることができる。絶縁体物質の含有率は、3〜50重量%が好ましい。3重量%より少ない場合は絶縁体として電子加速層4の抵抗を調整するという効果を発揮せず、50重量%より多い場合は絶縁体物質4の凝集が発生する。なかでも、20〜30重量%であることがより好ましい。
First, an insulator substance-containing resin binder dispersion dispersed in an
次に、導電微粒子溶液を、上記のように得られた絶縁体物質含有樹脂バインダー溶液と混合して絶縁体物質および導電微粒子混合溶液を得る。混合方法は特に限定されるものではなく、例えば、常温で攪拌すればよい。ここで、この混合に際して、導電微粒子が粉末状の場合は、有機溶媒中に分散させた導電微粒子溶液を用いるのがよい。この有機溶媒としては、導電微粒子6を分散でき、かつ塗布後に乾燥できれば、特に制限なく用いることができ、例えば、ヘキサン、トルエンなどが挙げられる。導電微粒子の含有率は、0.5〜30重量%が好ましい。1重量%より少ない場合は導電微粒子として素子内電流を増加させる効果を発揮せず、30重量%より多い場合は導電微粒子の凝集が発生する。中でも、2〜20重量%であることがより好ましい。
Next, the conductive fine particle solution is mixed with the insulator substance-containing resin binder solution obtained as described above to obtain an insulator substance and conductive fine particle mixed solution. The mixing method is not particularly limited, and may be stirred at room temperature, for example. Here, when the conductive fine particles are in the form of powder during the mixing, it is preferable to use a conductive fine particle solution dispersed in an organic solvent. The organic solvent can be used without particular limitation as long as the conductive
上記のように形成した絶縁体物質および導電微粒子混合溶液を、電極基板2上に、スピンコート法を用いて塗布することで、電子加速層4を形成する。スピンコート法による成膜、乾燥、を複数回繰り返すことで所定の膜厚にすることができる。電子加速層4は、スピンコート法以外に、例えば、滴下法、スプレーコート法等の方法でも成膜することができる。そして、電子加速層4上に薄膜電極3を成膜する。薄膜電極3の成膜には、例えば、マグネトロンスパッタ法を用いればよい。また、薄膜電極3は、例えば、インクジェット法、スピンコート法、蒸着法等を用いて成膜してもよい。
The
(実施例)
以下の実施例では、本発明に係る電子放出素子を用いて電流測定した実験について説明する。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。
(Example)
In the following examples, an experiment in which current measurement is performed using the electron-emitting device according to the present invention will be described. In addition, this experiment is an example of implementation and does not limit the content of the present invention.
まず実施例1〜4の電子放出素子を以下のように作製した。そして、作成した実施例1〜4の電子放出素子について、図3に示す実験系を用いて単位面積あたりの電子放出電流の測定実験を行った。図3の実験系では、電子放出素子1の薄膜電極3側に、絶縁体スペーサ9を挟んで対向電極8を配置させる。そして、電子放出素子1および対向電極8は、それぞれ、電源7に接続されており、電子放出素子1にはV1の電圧、対向電極8にはV2の電圧が印加されるようになっている。このような実験系を1×10−8ATMの真空中に配置して電子放出実験を行った。また、実験では、絶縁体スペーサ9を挟んで、電子放出素子と対向電極との距離は5mmとした。
First, the electron-emitting devices of Examples 1 to 4 were produced as follows. And about the created electron emission element of Examples 1-4, the measurement experiment of the electron emission current per unit area was conducted using the experimental system shown in FIG. In the experimental system of FIG. 3, the counter electrode 8 is disposed on the
(実施例1)
まず、10mLの試薬瓶にエタノール溶媒2.0gとテトラメトキシシランKBM−04(信越化学工業株式会社製)0.5gを入れ、絶縁体物質5として平均径12nmの球状シリカ粒子AEROSIL R8200(エボニックエグサジャパン株式会社製)を0.5g投入し、試薬瓶を超音波分散器にかけ、絶縁体物質含有樹脂バインダー分散液Aを調製した。分散液Aに占める絶縁体物質の含有率は17重量%であった。
Example 1
First, 2.0 g of ethanol solvent and 0.5 g of tetramethoxysilane KBM-04 (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) are placed in a 10 mL reagent bottle, and spherical silica particles AEROSIL R8200 (Evonik EXASA) having an average diameter of 12 nm are used as the
このようにして得られた分散液Aと、導電微粒子6を含む導電微粒子溶液を混合した。この導電微粒子6を含む導電微粒子溶液としては、銀ナノ粒子含有ヘキサン分散溶液(応用ナノ粒子研究所製、銀微粒子の平均粒径4.5nm、銀微粒子固形分濃度7%)を用いた。絶縁体物質含有樹脂バインダー分散液A1.0g中に銀ナノ粒子含有ヘキサン分散溶液1.0gを投入し、常温で攪拌し、絶縁体物質および導電微粒子混合溶液Bを得た。混合溶液Bに占める導電微粒子6の含有率は4.5重量%であった。
The dispersion A thus obtained and the conductive fine particle solution containing the conductive
電極基板2として30mm角のSUS基板上に、上記で得られた混合液Bを滴下後、スピンコート法を用いて8000rpm、10sで絶縁体物質および導電微粒子含有樹脂バインダーを堆積させ、電子加速層4を得た。電子加速層4の膜厚は約0.81μmであった。
On the 30 mm square SUS substrate as the
電子加速層4の表面には、マグネトロンスパッタ装置を用いて薄膜電極3を成膜することにより、実施例2の電子放出素子を得た。薄膜電極3の成膜材料として金を使用し、薄膜電極3の層厚は30nm、同面積は0.014cm2とした。
An electron-emitting device of Example 2 was obtained by forming a
この電子放出素子を用いた図3の実験系を、1×10−8ATMの真空中において、薄膜電極への印加電圧V1=27.4V、対抗電極への印加電圧V2=100Vとしたところ、単位面積当たりの電子放出電流0.21mA/cm2が確認された。 When the experimental system of FIG. 3 using this electron-emitting device was set to an applied voltage V1 = 27.4V to the thin film electrode and an applied voltage V2 = 100V to the counter electrode in a vacuum of 1 × 10 −8 ATM, An electron emission current of 0.21 mA / cm 2 per unit area was confirmed.
(実施例2)
実施例1と同様にして得られた分散液Aと、導電微粒子6を含む導電微粒子溶液を混合した。この導電微粒子6を含む導電微粒子溶液としては金ナノ粒子含有ナフテン分散溶液(ハリマ化成株式会社製、金微粒子の平均粒径5.0nm、金微粒子固形分濃度52%)を用いた。分散液A3.0g中に金ナノ粒子含有ナフテン分散溶液液0.68gを投入し、常温で攪拌し、絶縁体物質および導電微粒子混合溶液Cを得た。混合溶液Cに占める導電微粒子6の含有率は9.6重量%であった。
(Example 2)
Dispersion A obtained in the same manner as in Example 1 was mixed with a conductive fine particle solution containing conductive
電極基板2として30mm角のSUS基板上に、上記で得られた混合溶液Cを滴下後、スピンコート法を用いて3000rpm、10sで絶縁体物質および導電微粒子含有樹脂バインダーを堆積させ、電子加速層4を得た。電子加速層4の膜厚は約1.6μmであった。
After the mixed solution C obtained above was dropped onto a 30 mm square SUS substrate as the
電子加速層4の表面には、マグネトロンスパッタ装置を用いて薄膜電極3を成膜することにより、実施例3の電子放出素子を得た。薄膜電極3の成膜材料として金を使用し、薄膜電極3の層厚は40nm、同面積は0.014cm2とした。
An electron-emitting device of Example 3 was obtained by forming a
この電子放出素子を用いた図3の実験系を、1×10−8ATMの真空中において、薄膜電極への印加電圧V1=27.5V、対抗電極への印加電圧V2=100Vとしたところ、単位面積当たりの電子放出電流0.39mA/cm2が確認された。 When the experimental system of FIG. 3 using this electron-emitting device was applied in a vacuum of 1 × 10 −8 ATM, the applied voltage V1 = 27.5V to the thin film electrode and the applied voltage V2 = 100V to the counter electrode were: An electron emission current of 0.39 mA / cm 2 per unit area was confirmed.
(実施例3)
10mLの試薬瓶にメタノール溶媒2.5gとメチルトリメトキシシランKBM−13(信越化学工業株式会社製)0.5mLを入れ、絶縁体物質5として平均径12nmの球状シリカ粒子AEROSIL RX200(エボニックエグサジャパン株式会社製)を0.5g投入し、試薬瓶を超音波分散器にかけ、絶縁体物質含有樹脂バインダー分散液Dを調製した。分散液Dに占める絶縁体物質の含有率は14重量%であった。
(Example 3)
Into a 10 mL reagent bottle, 2.5 g of methanol solvent and 0.5 mL of methyltrimethoxysilane KBM-13 (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) are added, and spherical silica particles AEROSIL RX200 having an average diameter of 12 nm as an insulator material 5 (Evonik EXA Japan) 0.5 g of Co., Ltd. was added, the reagent bottle was put on an ultrasonic disperser, and an insulating substance-containing resin binder dispersion D was prepared. The content of the insulating material in the dispersion D was 14% by weight.
10mLの試薬瓶にトルエン溶媒2.5gを入れ、導電微粒子6として銀ナノ粒子(応用ナノ粒子研究所製、銀微粒子の平均粒径10nm)を0.5g投入し、試薬瓶を超音波分散器にかけ、導電微粒子溶液Eを調製した。
Into a 10 mL reagent bottle, 2.5 g of toluene solvent is added, 0.5 g of silver nanoparticles (Applied Nanoparticles Laboratory, average particle diameter of silver
上記得られた分散液D1.0gに、導電微粒子溶液E1.0gを投入し、常温で攪拌し、絶縁体物質および導電微粒子混合溶液Fを得た。混合溶液Fに占める導電微粒子6の含有率は8.3重量%であった。
The conductive fine particle solution E1.0 g was added to the obtained dispersion D1.0 g and stirred at room temperature to obtain an insulating material and a conductive fine particle mixed solution F. The content of the conductive
電極基板2として30mm角のSUS基板上に、上記で得られた混合液Fを滴下後、スピンコート法を用いて6000rpm、10sで絶縁体物質および導電微粒子含有樹脂バインダーを堆積させ、電子加速層4を得た。電子加速層4の膜厚は約1.2μmであった。
On the 30 mm square SUS substrate as the
電子加速層4の表面には、マグネトロンスパッタ装置を用いて薄膜電極3を成膜することにより、実施例4の電子放出素子を得た。薄膜電極3の成膜材料として金を使用し、薄膜電極3の層厚は40nm、同面積は0.014cm2とした。
An electron-emitting device of Example 4 was obtained by forming a
この電子放出素子を用いた図3の実験系を、1×10−8ATMの真空中において、薄膜電極への印加電圧V1=20.0V、対抗電極への印加電圧V2=100Vとしたところ、単位面積当たりの電子放出電流1.00mA/cm2が確認された。 When the experimental system of FIG. 3 using this electron-emitting device was set to an applied voltage V1 = 20.0 V to the thin film electrode and an applied voltage V2 = 100 V to the counter electrode in a vacuum of 1 × 10 −8 ATM, An electron emission current of 1.00 mA / cm 2 per unit area was confirmed.
(実施例4)
10mLの試薬瓶にエタノール溶媒2.5gとテトラメトキシシランKBM−04(信越化学工業株式会社製)0.5gを入れ、絶縁体物質5として平均径50nmの球状シリカ粒子EP−C413(キャボット株式会社製)を0.5g投入し、試薬瓶を超音波分散器にかけ、絶縁体物質含有樹脂バインダー分散液Gを調製した。分散液Gに占める絶縁体物質5の含有率は14重量%であった。
Example 4
Ethanol solvent 2.5 g and tetramethoxysilane KBM-04 (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) 0.5 g are put into a 10 mL reagent bottle, and spherical silica particles EP-C413 (Cabot Corporation) having an average diameter of 50 nm are used as the
導電微粒子6を含む導電微粒子溶液として、金ナノ粒子含有ナフテン分散溶液(ハリマ化成株式会社製、金微粒子の平均粒径5.0nm、銀微粒子固形分濃度52%)を用いた。分散液G3.0g中に金ナノ粒子含有ナフテン分散溶液0.68gを投入し、常温で攪拌し、絶縁体物質および導電微粒子混合溶液Hを得た。混合溶液Hに占める導電微粒子の含有率は9.6重量%であった。
As the conductive fine particle solution containing the conductive
電極基板2として30mm角のSUS基板上に、上記で得られた混合液Hを滴下後、スピンコート法を用いて3000rpm、10sで絶縁体物質および導電微粒子含有樹脂バインダーを堆積させ、電子加速層4を得た。電子加速層4の膜厚は約1.7μmであった。
On the 30 mm square SUS substrate as the
電子加速層4の表面には、マグネトロンスパッタ装置を用いて薄膜電極3を成膜することにより、実施例5の電子放出素子を得た。薄膜電極3の成膜材料として金を使用し、薄膜電極の層厚は40nm、同面積は0.014cm2とした。
An electron-emitting device of Example 5 was obtained by forming a
この電子放出素子を用いた図3の実験系を、1×10−8ATMの真空中において、薄膜電極への印加電圧V1=18.5V、対抗電極への印加電圧V2=100Vとしたところ、単位面積当たりの電子放出電流1.17mA/cm2が確認された。 When the experimental system of FIG. 3 using this electron-emitting device was applied in a vacuum of 1 × 10 −8 ATM, the applied voltage V1 = 18.5V to the thin film electrode and the applied voltage V2 = 100V to the counter electrode, An electron emission current of 1.17 mA / cm 2 per unit area was confirmed.
ここで、上記実施例1〜4の電子放出素子は、電子加速層4に絶縁体物質と導電微粒子とが分散されたバインダー樹脂を含んでいたが、その変形例である、絶縁体物質のみが分散されたバインダー樹脂を含む電子加速層4’についても電子放出が確認された。そこで、この変形例について以下で説明する。
Here, the electron-emitting devices of Examples 1 to 4 described above include the binder resin in which the insulator material and the conductive fine particles are dispersed in the
(変形例)
電極基板2として30mm角のSUS基板上に、実施例1と同様にして得られた分散液Aを滴下後、スピンコート法を用いて3000rpm、10sで絶縁体物質含有樹脂バインダーを堆積させ電子加速層4’を得た。電子加速層4’の膜厚は約1.5nmであった。
(Modification)
Electron acceleration was performed by dropping the dispersion A obtained in the same manner as in Example 1 onto a 30 mm square SUS substrate as the
電子加速層4’の表面には、マグネトロンスパッタ装置を用いて薄膜電極3を成膜することにより、変形例の電子放出素子を得た。薄膜電極3の成膜材料として金を使用し、薄膜電極3の層厚は40nm、同面積は0.014cm2とした。
A
この変形例の電子放出素子を用いた図3の実験系を、1×10−8ATMの真空中において、薄膜電極への印加電圧V1=17.2V、対抗電極への印加電圧V2=100Vとしたところ、単位面積当たりの電子放出電流は、0.05mA/cm2が確認された。 The experimental system shown in FIG. 3 using the electron-emitting device of this modification is as follows: in a vacuum of 1 × 10 −8 ATM, the applied voltage V1 = 17.2V to the thin film electrode and the applied voltage V2 = 100V to the counter electrode. As a result, the electron emission current per unit area was confirmed to be 0.05 mA / cm 2 .
〔実施の形態2〕
図4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。
[Embodiment 2]
FIG. 4 shows an example of a charging
帯電装置90として用いられる電子放出素子1は、大気中で動作させても放電を伴わず、従って帯電装置90からのオゾンの発生は無い。オゾンは人体に有害であり環境に対する各種規格で規制されているほか、機外に放出されなくとも機内の有機材料、例えば感光体11やベルトなどを酸化し劣化させてしまう。このような問題を、本発明に係る電子放出素子1を帯電装置90に用い、また、このような帯電装置90を画像形成装置が有することで、解決することができる。
The electron-emitting
さらに帯電装置90として用いられる電子放出素子1は、面電子源として構成されるので、感光体11の回転方向へも幅を持って帯電を行え、感光体11のある箇所への帯電機会を多く稼ぐことができる。よって、帯電装置90は、線状で帯電するワイヤ帯電器などと比べ、均一な帯電が可能である。また、帯電装置90は、数kVの電圧印加が必要なコロナ放電器と比べて、10V程度と印加電圧が格段に低くてすむというメリットもある。
Further, since the electron-emitting
〔実施の形態3〕
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。
[Embodiment 3]
FIG. 5 shows an example of an electron
従来からある一般的な電子線硬化装置は、電子源を真空封止し、高電圧印加(50〜100kV)により電子を放出させ、電子窓を通して電子を取り出し、照射する。この電子放出の方法であれば、電子窓を透過させる際に大きなエネルギーロスが生じる。また、レジストに到達した電子も高エネルギーであるため、レジストの厚さを透過してしまい、エネルギー利用効率が低くなる。さらに、一度に照射できる範囲が狭く、点状で描画することになるため、スループットも低い。 A conventional general electron beam curing apparatus seals an electron source in a vacuum, emits electrons by applying a high voltage (50 to 100 kV), takes out electrons through an electron window, and irradiates them. With this electron emission method, a large energy loss occurs when transmitting through the electron window. Further, since electrons reaching the resist also have high energy, they pass through the thickness of the resist, resulting in low energy utilization efficiency. Further, since the range that can be irradiated at one time is narrow and drawing is performed in a dot shape, the throughput is also low.
これに対し、電子放出素子1を用いた本発明に係る電子線硬化装置は、大気中動作可能であるため、真空封止の必要がない。また、電子透過窓を通さないのでエネルギーのロスも無く、印加電圧を下げることができる。さらに面電子源であるためスループットが格段に高くなる。また、パターンに従って電子を放出させれば、マスクレス露光も可能となる。
On the other hand, since the electron beam curing apparatus according to the present invention using the electron-emitting
〔実施の形態4〕
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。
[Embodiment 4]
FIGS. 6 to 8 show examples of the self-luminous device according to the present invention using the electron-emitting
図6に示す自発光デバイス31は、電子放出素子1とこれに電圧を印加する電源7と、さらに、電子放出素子1と離れ、対向した位置に、基材となるガラス基板34、ITO膜33、そして蛍光体32が積層構造を有する発光部36と、から成る。
A self-
蛍光体32としては赤、緑、青色発光に対応した電子励起タイプの材料が適しており、例えば、赤色ではY2O3:Eu、(Y,Gd)BO3:Eu、緑色ではZn2SiO4:Mn、BaAl12O19:Mn、青色ではBaMgAl10O17:Eu2+等が使用可能である。ITO膜33が成膜されたガラス基板34表面に、蛍光体32を成膜する。蛍光体32の厚さ1μm程度が好ましい。また、ITO膜33の膜厚は、導電性を確保できる膜厚であれば問題なく、本実施形態では150nmとした。
As the
蛍光体32を成膜するに当たっては、バインダーとなるエポキシ系樹脂と微粒子化した蛍光体粒子との混練物として準備し、バーコーター法或いは滴下法等の公知な方法で成膜するとよい。
In forming the
ここで、蛍光体32の発光輝度を上げるには、電子放出素子1から放出された電子を蛍光体へ向けて加速する必要があり、その場合は電子放出素子1の電極基板2と発光部36のITO膜33の間に、電子を加速する電界を形成するための電圧印加するために、電源35を設けるとよい。このとき、蛍光体32と電子放出素子1との距離は、0.3〜1mmで、電源7からの印加電圧は18V、電源35からの印加電圧は500〜2000Vにするのが好ましい。
Here, in order to increase the light emission luminance of the
図7に示す自発光デバイス31’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、蛍光体32を備えている。自発光デバイス31’では、蛍光体32は平面状であり、電子放出素子1の表面に蛍光体32が配置されている。ここで、電子放出素子1表面に成膜された蛍光体32の層は、前述のように微粒子化した蛍光体粒子との混練物から成る塗布液として準備し、電子放出素子1表面に成膜する。但し、電子放出素子1そのものは外力に対して弱い構造であるため、バーコーター法による成膜手段は利用すると素子が壊れる恐れがある。このため滴下法或いはスピンコート法等の方法を用いるとよい。
A self-
図8に示す自発光デバイス31”は、電子放出素子1とこれに電圧を印加する電源7を備えており、さらに、電子放出素子1の電子加速層4に蛍光体32’として蛍光の微粒子が混入されている。この場合、蛍光体32’の微粒子を絶縁体微粒子5と兼用させてもよい。但し前述した蛍光体の微粒子は一般的に電気抵抗が低く、絶縁体微粒子5に比べると明らかに電気抵抗は低い。よって蛍光体の微粒子を絶縁体微粒子5に変えて混合する場合、その蛍光体の微粒子の混合量は少量に抑えなければ成らない。例えば、絶縁体微粒子5として球状シリカ粒子(平均径110nm)、蛍光体微粒子としてZnS:Mg(平均径500nm)を用いた場合、その重量混合比は3:1程度が適切となる。
A self-
上記自発光デバイス31,31’,31”では、電子放出素子1より放出させた電子を蛍光体32,32に衝突させて発光させる。なお、自発光デバイス31,31’,31”は、電子放出素子1が大気中で電子を放出できるため、大気中動作可能であるが、真空封止すれば電子放出電流が上がり、より効率よく発光することができる。
In the self-light-emitting
さらに、図9に、本発明に係る自発光デバイスを備えた本発明に係る画像表示装置の一例を示す。図9に示す画像表示装置140は、図8で示した自発光デバイス31”と、液晶パネル330とを供えている。画像表示装置140では、自発光デバイス31”を液晶パネル330の後方に設置し、バックライトとして用いている。画像表示装置140に用いる場合、自発光デバイス31”への印加電圧は、20〜35Vが好ましく、この電圧にて、例えば、単位時間当たり10μA/cm2の電子が放出されるようになっていればよい。また、自発光デバイス31”と液晶パネル330との距離は、0.1mm程度が好ましい。
Furthermore, FIG. 9 shows an example of an image display device according to the present invention provided with the self-luminous device according to the present invention. An
また、本発明に係る画像表示装置として、図6に示す自発光デバイス31を用いる場合、自発光デバイス31をマトリックス状に配置して、自発光デバイス31そのものによるFEDとして画像を形成させて表示する形状とすることもできる。この場合、自発光デバイス31への印加電圧は、20〜35Vが好ましく、この電圧にて、例えば、単位時間当たり10μA/cm2の電子が放出されるようになっていればよい。
Further, when the self-
〔実施の形態5〕
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。
[Embodiment 5]
10 and 11 show examples of the blower according to the present invention using the electron-emitting
図10に示す送風装置150は、電子放出素子1とこれに電圧を印加する電源7とからなる。送風装置150において、電子放出素子1は、電気的に接地された被冷却体41に向かって電子を放出することにより、イオン風を発生させて被冷却体41を冷却する。冷却させる場合、電子放出素子1に印加する電圧は、18V程度が好ましく、この電圧で、雰囲気下に、例えば、単位時間当たり1μA/cm2の電子を放出することが好ましい。
A
図11に示す送風装置160は、図10に示す送風装置150に、さらに、送風ファン42が組み合わされている。図11に示す送風装置160は、電子放出素子1が電気的に接地された被冷却体41に向かって電子を放出し、さらに、送風ファン42が被冷却体41に向かって送風することで電子放出素子から放出された電子を被冷却体41に向かって送り、イオン風を発生させて被冷却体41を冷却する。この場合、送風ファン42による風量は、0.9〜2L/分/cm2とするのが好ましい。
The
ここで、送風によって被冷却体41を冷却させようとするとき、従来の送風装置あるいは冷却装置のようにファン等による送風だけでは、被冷却体41の表面の流速が0となり、最も熱を逃がしたい部分の空気は置換されず、冷却効率が悪い。しかし、送風される空気の中に電子やイオンといった荷電粒子を含まれていると、被冷却体41近傍に近づいたときに電気的な力によって被冷却体41表面に引き寄せられるため、表面近傍の雰囲気を入れ替えることができる。ここで、本発明に係る送風装置150,160では、送風する空気の中に電子やイオンといった荷電粒子を含んでいるので、冷却効率が格段に上がる。送風装置150および送風装置106は、大気中動作も可能である。
Here, when the object to be cooled 41 is cooled by air blowing, the flow velocity on the surface of the object to be cooled 41 becomes 0 only by air blowing by a fan or the like as in the conventional air blowing device or cooling device, and the most heat is released. The air in the desired part is not replaced and the cooling efficiency is poor. However, when charged particles such as electrons and ions are contained in the air to be blown, when the vicinity of the object to be cooled 41 is approached, it is attracted to the surface of the object to be cooled 41 by electric force. The atmosphere can be changed. Here, in the
本発明は上述した各実施形態および実施例に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。すなわち、請求項に示した範囲で適宜変更した技術的手段を組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。 The present invention is not limited to the above-described embodiments and examples, and various modifications are possible within the scope of the claims. That is, embodiments obtained by combining technical means appropriately modified within the scope of the claims are also included in the technical scope of the present invention.
本発明に係る電子放出素子は、電気的導通を確保して十分な素子内電流を流し、薄膜電極から弾道電子を放出させることが可能である。よって、例えば、電子写真方式の複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置の帯電装置や、電子線硬化装置、或いは発光体と組み合わせることにより画像表示装置、または放出された電子が発生させるイオン風を利用することにより冷却装置等に、好適に適用することができる。 The electron-emitting device according to the present invention can ensure electrical continuity, flow a sufficient current in the device, and emit ballistic electrons from the thin film electrode. Therefore, for example, an image display device by combining with an image forming apparatus such as an electrophotographic copying machine, a printer, a facsimile, an electron beam curing device, or a light emitter, or an ion wind generated by emitted electrons. Can be suitably applied to a cooling device or the like.
1 電子放出素子
2 電極基板
3 薄膜電極
4 電子加速層
5 絶縁体微粒子(絶縁体物質)
6 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
15 バインダー樹脂
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
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
DESCRIPTION OF
6 Conductive
8 Counter electrode 9
Claims (24)
上記電子加速層は、絶縁体物質および導電微粒子が分散された樹脂バインダーを含むことを特徴とする電子放出素子。 An electrode substrate, a thin film electrode, and an electrode acceleration layer sandwiched between the electrode substrate and the thin film electrode. When a voltage is applied between the electrode substrate and the thin film electrode, electrons are transmitted through the electron acceleration layer. An electron-emitting device that accelerates and emits the electrons from the thin film electrode,
The electron-emitting device, wherein the electron acceleration layer includes a resin binder in which an insulating material and conductive fine particles are dispersed.
樹脂バインダーに絶縁体物質が分散された分散液を調整する分散液調整工程と、
上記分散液に導電微粒子が分散された混合液を調整する混合液調整工程と、
上記電極基板上に、上記混合液を塗布して上記電子加速層を形成する電子加速層形成工程と、
を含むことを特徴とする電子放出素子の製造方法。 An electrode substrate, a thin film electrode, and an electrode acceleration layer sandwiched between the electrode substrate and the thin film electrode. When a voltage is applied between the electrode substrate and the thin film electrode, electrons are transmitted through the electron acceleration layer. A method of manufacturing an electron-emitting device that accelerates and emits the electrons from the thin-film electrode,
A dispersion adjusting step of adjusting a dispersion in which an insulator substance is dispersed in a resin binder;
A mixed solution adjusting step of adjusting a mixed solution in which conductive fine particles are dispersed in the dispersion;
An electron acceleration layer forming step of forming the electron acceleration layer by applying the mixed solution on the electrode substrate;
A method for manufacturing an electron-emitting device, comprising:
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