JP4732533B2 - 電子放出素子及びその製造方法、並びに、電子放出装置、帯電装置、画像形成装置、電子線硬化装置、自発光デバイス、画像表示装置、送風装置、冷却装置 - Google Patents
電子放出素子及びその製造方法、並びに、電子放出装置、帯電装置、画像形成装置、電子線硬化装置、自発光デバイス、画像表示装置、送風装置、冷却装置 Download PDFInfo
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Description
(1)絶縁体の液体コーティング剤に金属微粒子を混合した分散液をスピンコート法で塗布する方法
(2)絶縁体の液体コーティング剤に有機金属化合物の溶液を混合した分散液を塗布した後、熱分解する方法
(3)プラズマや熱CVD法等による絶縁体の真空堆積法
上記3例のうち、分散液を用いる(1)、(2)の方法では、絶縁体膜中における金属などの微粒子の分散を制御することが難しく、微粒子の凝集が起こりやすい。その理由は、微粒子の再凝集にある。すなわち、溶媒中での固体微粒子の分散において、超音波振動などの外力の付与は固体微粒子の分散を促進させる。しかしながら、過度の外力を加えた場合、いわゆる過分散により微粒子表面がダメージを受けてしまい、再凝集が発生し易くなる。この傾向は粒子径が小さい程顕著となる。溶媒中で金属などの微粒子の一次粒子の分散状態を維持可能な条件は、極めてピンポイントなものとなる。
図1は、本発明に係る一実施形態の電子放出素子1を用いた電子放出装置10の構成を示す模式図である。図1に示すように、電子放出装置10は、本発明に係る一実施形態の電子放出素子1と電源7とを有する。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、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を通過(透過)して、或いは絶縁体微粒子間の隙間の影響から生じる薄膜電極3の孔(隙間)もしくは、絶縁体微粒子の段差等からすり抜けて外部へと放出される。
(実施例1)
ここで、絶縁体微粒子分散溶媒における塩基性分散剤6の添加量を振って、添加量と電子放出量との関係を調べた実験の結果について説明する。
塩基性分散剤として、型番とアミン価の異なるアジスパーPB822(味の素ファインテクノ株式会社製)を用いたこと以外は実施例1と同様にして、分散剤添加量1.0wt%の電子放出素子1を作成し、同様に電圧電流特性を調べたところ、実施例1で記載した分散剤添加量1.0wt%の電子放出素子1と同様な結果が得られた。
10mLの試薬瓶にトルエン溶媒を3.0g入れ、その中に絶縁体微粒子5として0.25gのシリカ微粒子(直径50nmのフュームドシリカC413(キャボット社)であり、表面はヘキサメチルシジラザン処理されている)を投入し、試薬瓶を超音波分散器にかけて分散させた。約10分後、導電微粒子として0.065gの銀ナノ粒子(平均径10nm、うち絶縁被膜アルコラート1nm厚(応用ナノ研究所))を追加投入し、超音波分散処理を約20分行い、絶縁体微粒子/導電微粒子分散液を作製した。ここでシリカ微粒子の全質量に対する銀ナノ粒子の占める割合は、約20%である。
図10に、実施の形態1で説明した本発明に係る一実施形態の電子放出素子1を用いた電子放出装置10にて帯電装置90を構成した、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とからなる電子放出装置10より構成されており、感光体ドラム11の表面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。
図11に、実施の形態1で説明した本発明に係る一実施形態の電子放出素子1を用いた電子放出装置10にて電子線硬化装置100を構成した、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とからなる電子放出装置10に加えて、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21は必要ない。しかしながら、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12〜14に、実施の形態1で説明した本発明に係る一実施形態の電子放出素子1を用いた電子放出装置10にて自発光デバイスを構成した、本発明に係る自発光デバイスの例をそれぞれ示す。
図16及び図17に実施の形態1で説明した本発明に係る一実施形態の電子放出素子1を用いた電子放出装置10にて送風装置を構成した、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 電極基板
3 薄膜電極
4 電子加速層
5 絶縁体微粒子
6 塩基性分散剤
7 電源(電源部)
7A 電源(電源部)
7B 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
15 立体障害となる領域
11 感光体ドラム
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(発光体)
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
Claims (18)
- 対向する電極基板と薄膜電極との間に電子加速層を有し、前記電極基板と前記薄膜電極との間に電圧が印加されることで、前記電子加速層にて電子を加速させて前記薄膜電極から前記電子を放出する電子放出素子であって、
前記電子加速層が、絶縁体微粒子を含む微粒子層からなり、かつ、該微粒子層には、塩基性分散剤が含まれていることを特徴とする電子放出素子。 - 前記塩基性分散剤は、立体反発効果により前記絶縁体微粒子を分散させる高分子体に、電子対を供与する電子対供与体が置換基として導入されてなることを特徴とする請求項1に記載の電子放出素子。
- 前記絶縁体微粒子の平均粒径は、10〜1000nmであ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。
- 前記絶縁体微粒子の平均粒径は、10〜200nmであることを特徴とする請求項3に記載の電子放出素子。
- 前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から4のいずれか1項に記載の電子放出素子。
- 前記電子加速層の層厚は、300〜2000nmであることを特徴とする請求項5に記載の電子放出素子。
- 前記絶縁体微粒子は、SiO2、Al2O3、及びTiO2の少なくとも1つを含んでいる、又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から6のいずれか1項に記載の電子放出素子。
- 前記薄膜電極は、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7のいずれか1項に記載の電子放出素子。
- 請求項1から8のいずれか1項に記載の電子放出素子と、該電子放出素子にける前記電極基板と前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9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電子を放出して前記発光体を発光させることを特徴とする自発光デバイス。
- 請求項10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9に記載の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風を送ることを特徴とする送風装置。
- 請求項9に記載の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9に記載の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させることを特徴とする帯電装置。
- 請求項14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9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。
- 対向する電極基板と薄膜電極との間に電子加速層を有し、前記電極基板と前記薄膜電極との間に電圧が印加されることで、前記電子加速層にて電子を加速させて前記薄膜電極から前記電子を放出する電子放出素子の製造方法であって、
絶縁体微粒子を溶媒に塩基性分散剤を用いて分散させてなる絶縁体微粒子分散溶液を用いて、前記電極基板上に前記電子加速層となる微粒子層を形成する工程と、
前記微粒子層の上に、薄膜電極を形成する工程とを有することを特徴とする電子放出素子の製造方法。 - 前記塩基性分散剤は、立体反発効果により前記絶縁体微粒子を分散させる高分子体に、電子対を供与する電子対供与体が置換基として導入されてなることを特徴とする請求項17に記載の電子放出素子の製造方法。
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