JP2012230792A - 電子放出素子およびそれを備えた電子放出装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】電子放出素子9は、第1電極1と、第2電極6との間に、絶縁性微粒子4aを含む電子加速層4を有する。第2電極6には、引き出し電極7が設けられ、引き出し電極7上に金属パッド8が接着されている。第1電極1上であり、第1電極1の表面を投影面として、引き出し電極7とその上に接着された金属パッド8が第1電極1の表面の法線方向に投影された領域には、この領域における電流の流れを阻止する電流阻止絶縁膜2が設けられている。
【選択図】図1
Description
〔実施形態1〕
図1は、本発明の電子放出素子の実施形態1の構成を示す模式図である。図1に示すように、実施形態1に係る電子放出素子9は、第1電極1と、第1電極1上に形成された電流阻止絶縁膜2および電子放出制御絶縁膜3と、第1電極1上に電流阻止絶縁膜2および電子放出制御絶縁膜3を覆うように形成された電子加速層4と、電子加速層4上に形成された炭素薄膜5と、炭素薄膜5上に形成された第2電極6と、第2電極6と少なくとも一部が重なるように形成された引き出し電極7と、引き出し電極7上に接着された金属パッド8とを備える。
<第1電極>
第1電極1は、基板の機能を兼ねる電極基板であり、導体で形成された板状体で構成されている。第1電極1は、電子放出素子9の支持体として機能すると共に、電極として機能するため、ある程度の強度を有し、かつ適度な導電性を有するものであればよい。例えば、ステンレス(SUS)、Al、Ti、Cu等の金属で形成された基板、Si、Ge、GaAs等の半導体基板を用いることができる。
<電流阻止絶縁膜>
電流阻止絶縁膜2は、第1電極1上かつ、第1電極1の表面を投影面として、引き出し電極7とその上に接着された金属パッド8が第1電極1の表面の法線方向に投影された領域である第2投影領域(換言すると、金属パッド8、引き出し電極7を含む領域の真下)に形成された平坦な絶縁膜であり、金属パッド8の設置領域(金属パッド8の真下)に流れる電流を阻止する機能を有する。なお、電流阻止絶縁膜2の材料や膜厚等は、前記の通りである。
<電子放出制御絶縁膜>
電子放出制御絶縁膜3は、第1電極1上に形成された絶縁膜であり、複数の小孔3aを有することにより、電子放出素子9の電子放出を面内で均一に制御する機能を有する。なお、電子放出制御絶縁膜3の材料や膜厚、小孔3aのサイズ、形状および密度等は、前記の通りである。
<電子加速層>
絶縁性微粒子4aを含んでなる電子加速層(絶縁性微粒子層)4は、複数の小孔3aを有する電子放出制御絶縁膜3上に形成され、第1電極1から第2電極2へ向かう電子を加速させる機能を有する。
<炭素薄膜>
炭素薄膜5は、第2電極6と電子加速層4の間の抵抗体として機能する。前記のように電子放出制御絶縁膜3には複数の小孔3aが設けられているため、この電子放出素子9をエージング試験(例えば、長時間にわたる連続動作試験)にかけると、各小孔3a部分に電界が集中した状態が続くことになり、この電子放出素子9は局所的な電圧・電流ストレスに連続的にさらされる。
<第2電極>
第2電極6は、第1電極1と対の電極を構成し、第1電極1と共に電子加速層4内に電圧を印加させるための電極であるため、電極として機能する程度の導電性を有する材料にて形成されればよい。
<引き出し電極>
引き出し電極7は、第2電極6と少なくとも一部が重なるように形成され、第2電極6を引き出し、金属パッド8を設置するための電極である。金属パッド8を接着できる程度の厚みと金属パッド8以上の大きさがあればよい。また、電極として機能する導電性に優れた材料にて形成されればよい。
<金属パッド>
金属パッド8は、第1電極1と共に電子加速層4内に電圧を印加させるための電極であり、厚みのある金属片である。金属パッド8を設けたことで、ボンディングワイヤは金属パッド8にボンディングされることとなり、ボンディングの圧力や振動などの衝撃は金属パッド8に吸収されて、電子加速層4に伝わるのを防ぐことができる。
<製造方法>
次に、図1を参照しながら実施形態1に係る電子放出素子9の製造方法について説明する。
この電源部10としては、10〜45Vの電圧を印加可能な電源を用いることができる。
〔実施形態2〕
図2は実施形態1の電子放出素子9を用いた帯電装置の一例を示す模式図である。なお、図2において、図1中の要素と同様の要素には同一の符号を付している。
また、この電子放出素子9は電子放出量が向上しているため、帯電装置90によって感光体Pを効率よく帯電することができる。
〔実施形態3〕
図3は実施形態1の電子放出素子9を用いた実施形態3−1の自発光デバイスを示す模式図であり、図4は実施形態1の電子放出素子9を用いた実施形態3−2の自発光デバイスを示す模式図であり、図5は別の電子放出素子を用いた実施形態3−3の自発光デバイスを示す模式図であり、図6は実施形態3−3の自発光デバイスを用いた実施形態3−4の画像表示装置を示す模式図である。なお、図3〜図6において、図1中の要素と同様の要素には同一の符号を付している。
〔実施形態4〕
図7は実施形態1の電子放出素子9を用いた実施形態4−1のイオン風発生装置を示す模式図であり、図8は実施形態1の電子放出素子9を用いた実施形態4−2のイオン風発生装置を示す模式図である。なお、図7および図8において、図1中の要素と同様の要素には同一の符号を付している。
このイオン風発生装置160も、その電子放出素子9が被冷却体Qに対して傾斜状に対向するように配置され、電子放出素子9が電気的に接地された被冷却体Q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Qに向かって送風することにより、イオン風およびエアー流を発生させて被冷却体Qを冷却する。
〔他の実施形態〕
実施形態1〜4では、電子加速層4の膜厚が電子放出制御絶縁膜3の膜厚よりも厚い場合を例示したが、電子加速層4の膜厚が電子放出制御絶縁膜3の膜厚と同等あるいは薄くてもよい(図示省略)。
(実施例1)
第1電極1として24mm×24mm角のMAM(Mo/Al/Mo)ガラス基板を用い、第1電極1上にアクリル系樹脂からなる、膜厚2.5μmの電流阻止絶縁膜2および電子放出制御絶縁膜3および形成した。電子放出制御絶縁膜3に形成した小孔3aのサイズは60μmで、総面積は0.01cm2である。
(比較例1)
第1電極1として24mm×24mm角のMAM(Mo/Al/Mo)ガラス基板を用い、第1電極1上に電流阻止絶縁膜2を形成しないことを除いては、実施例1と同様にして、電子放出制御絶縁膜3、電子加速層4を形成した。
2 電流阻止絶縁膜
3 電子放出制御絶縁膜
3a 小孔
4、23 電子加速層
4a 絶縁性微粒子
5 炭素薄膜
6 第2電極
7 引き出し電極7
8 金属パッド
10 電源部
9、9x、9y、9z、29 電子放出素子
11 対向電極
12 スペーサー
13、210 電子放出装置
31、131、231 自発光デバイス
32、132 蛍光体層
33 ITO膜
34 ガラス基板
35 第2電源部
36 発光部
42 送風ファン
90 帯電装置
150、160 イオン風発生装置
330 液晶パネル
P 感光体
340 画像表示装置
Q 被冷却体
Claims (22)
- 第1電極、絶縁性微粒子を含む電子加速層、および第2電極が順次積層され、前記第1電極と前記第2電極との間に電圧を印加することにより、前記第1電極から放出される電子を前記電子加速層において加速させて前記第2電極から外部へ放出させる電子放出素子において、
前記第2電極上に接着された金属パッドと、
前記第1電極の表面を投影面として前記金属パッドが前記第1電極の表面の法線方向に投影された領域である第1投影領域を覆うように前記第1電極上に設けられた、前記第1投影領域における電流の流れを阻止する電流阻止絶縁膜と、を備えることを特徴とする電子放出素子。 - 第1電極、絶縁性微粒子からなる電子加速層、および第2電極が順次積層され、前記第1電極と前記第2電極との間に電圧を印加することにより、前記第1電極から放出される電子を前記電子加速層において加速させて前記第2電極から外部へ放出させる電子放出素子において、
前記第2電極上に少なくとも一部が重なるように設けられる引き出し電極と、
前記引き出し電極上に接着された金属パッドと、
前記第1電極の表面を投影面として前記引き出し電極および前記金属パッドが前記第1電極の表面の法線方向に投影された領域である第2投影領域を覆うように前記第1電極上に設けられた、前記第2投影領域における電流の流れを阻止する電流阻止絶縁膜とを備えることを特徴とする電子放出素子。 - 前記金属パッドが100〜500μmの厚みを有することを特徴とする請求項1又は2に記載の電子放出素子。
- 第1電極上に、膜厚方向に貫通した複数の小孔を有する前記第1電極からの電子の放出を制御する電子放出制御絶縁膜を備え、
前記小孔に、前記電子加速層における絶縁性微粒子が埋め込まれていることを特徴とする請求項1〜3の何れか1項に記載の電子放出素子。 - 前記電子放出制御絶縁膜の小孔が、一辺が1〜500μmの正方形内に収まるサイズを有することを特徴とする請求項4に記載の電子放出素子。
- 前記電子放出制御絶縁膜の小孔が、5〜2000個/mm2の密度で配置されていることを特徴とする請求項4又は5に記載の電子放出素子。
- 前記電流阻止絶縁膜および前記電子放出制御絶縁膜は、同じ材質からなることを特徴とする請求項4〜6の何れか1項に記載の電子放出素子。
- 前記電流阻止絶縁膜が、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜、シリコーン樹脂膜、アクリル樹脂膜またはポリイミド樹脂膜からなることを特徴とする請求項1〜7の何れか1項に記載の電子放出素子。
- 前記電子放出制御絶縁膜が、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜、シリコーン樹脂膜、アクリル樹脂膜またはポリイミド樹脂膜からなることを特徴とする請求項4〜7の何れか1項に記載の電子放出素子。
- 前記電子加速層が、8〜6000nmの層厚を有することを特徴とする請求項1〜9の何れか1項に記載の電子放出素子。
- 前記絶縁性微粒子が、5〜1000nmの平均粒径を有することを特徴とする請求項1〜10の何れか1項に記載の電子放出素子。
- 前記絶縁性微粒子が、SiO2、Al2O3およびTiO2のうちの少なくとも1つから形成された微粒子を含んでいることを特徴とする請求項1〜11の何れか1項に記載の電子放出素子。
- 前記第2電極が、金、銀、タングステン、チタン、アルミおよびパラジウムのうちの少なくとも1つを含んでいることを特徴とする請求項1〜12の何れか1項に記載の電子放出素子。
- 前記電子加速層の前記第2電極側の面に、炭素薄膜が配置されていることを特徴とする請求項4〜7の何れか1項に記載の電子放出素子。
- 前記電子放出制御絶縁膜の小孔が、マトリックス状に配置されていることを特徴とする請求項4、5、6、7、9又は14の何れか1項に記載の電子放出素子。
- 請求項1〜15の何れか1項に記載の電子放出素子と、該電子放出素子における前記第1電極と前記第2電極との間に電圧を印加する電源部とを備えることを特徴とする電子放出装置。
- 請求項16に記載の電子放出装置と、発光体とを備え、前記電子放出装置から放出された電子によって前記発光体が励起して発光することを特徴とする自発光デバイス。
- 請求項17に記載の自発光デバイスを備えた画像表示装置。
- 請求項16に記載の電子放出装置を備え、被冷却体に向かって前記電子放出装置から電子を放出することによりイオン風を発生させることを特徴とするイオン風発生装置。
- 前記被冷却体に向かう空気流を発生する送風ファンをさらに備えた請求項19に記載のイオン風発生装置。
- 請求項16に記載の電子放出装置を備え、感光体に向かって前記電子放出装置から電子を放出することにより、前記感光体を帯電させることを特徴とする帯電装置。
- 請求項21に記載の帯電装置を備えた画像形成装置。
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