JP4822549B2 - 電子放出装置 - Google Patents
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カソード電極と、
前記カソード電極に積層されて電気的に接続するシート状の電子放出部と、
前記電子放出部に積層された絶縁部と、
少なくとも前記絶縁部を介して前記電子放出部と電気的に絶縁するアノード電極と、
を具備し、
前記電子放出部は、エラストマー中に平均直径が0.5ないし500nmのカーボンナノファイバーがエラストマーの界面相に覆われた状態で分散された炭素繊維複合材料からなり、
前記炭素繊維複合材料は、前記エラストマーに前記カーボンナノファイバーを混合させかつ剪断力によって分散させて得られ、かつ、パルス法NMRを用いてハーンエコー法によって150℃で測定した、無架橋体における、第1のスピン−スピン緩和時間(T2n)は100〜3000μ秒であり、第2のスピン−スピン緩和時間を有する成分の成分分率(fnn)は0.2未満であり、
前記電子放出部は、前記アノード電極側に開口した第1の開口部を有し、
前記絶縁部は、前記第1の開口部に臨んで開口すると共に前記第1の開口部と同じ外形の第2の開口部を有し、
前記第1の開口部の側壁は、前記第2の開口部を通って前記アノード電極へ向けて電子を放出する電子放出領域であることを特徴とする。
前記電子放出部の前記第1の開口部は、前記カソード電極側から前記アノード電極側へシート状の前記電子放出部を貫通する貫通孔であることができる。
前記絶縁部の前記第2の開口部は、前記第1の開口部から前記アノード電極側へシート状の前記絶縁部を貫通する貫通孔であることができる。
本発明にかかる電子放出装置において、
前記アノード電極は、前記第1の開口部側に蛍光部を有し、
前記第1の開口部と前記蛍光部との間に配置されたグリッド電極を有することができる。
このようにすることによって、開口部と蛍光部との間にグリッド電極を配置することで発光パターンが均一化することができる。
本発明にかかる電子放出装置において、
前記アノード電極の前記電子放出部側に形成された蛍光部をさらに具備し、
前記蛍光部で発光された光を前記第1の開口部及び前記第2の開口部を通過して取り出す発光部を有することができる。
このようにすることによって、従来の電子放出装置はアノード電極側に発光部を有するが、本発明にかかる電子放出装置によれば電子放出部に第1の開口部が形成されているため、蛍光部で発光された光をアノード電極とは反対側の発光部から取り出すことができる。
本発明にかかる電子放出装置において、
前記発光部は、第1の発光部であって、
前記蛍光部で発光された光を前記アノード電極側から取り出す第2の発光部をさらに有することができる。
カソード電極と、
前記カソード電極に積層されて電気的に接続する電子放出部と、
前記電子放出部に積層された絶縁部と、
少なくとも前記絶縁部を介して前記電子放出部と電気的に絶縁するアノード電極と、
を含み、
前記電子放出部は、エラストマー中に平均直径が0.5ないし500nmのカーボンナノファイバーがエラストマーの界面相に覆われた状態で分散された炭素繊維複合材料からなり、
前記炭素繊維複合材料は、前記エラストマーに前記カーボンナノファイバーを混合させかつ剪断力によって分散させて得られ、かつ、パルス法NMRを用いてハーンエコー法によって150℃で測定した、無架橋体における、第1のスピン−スピン緩和時間(T2n)は100〜3000μ秒であり、第2のスピン−スピン緩和時間を有する成分の成分分率(fnn)は0.2未満であり、
前記電子放出部は、前記アノード電極側に開口した凹部を有し、
前記凹部は、環状内周壁と底壁とを有し、
前記環状内周壁は、前記アノード電極へ向けて電子を放出する電子放出領域であり、
前記アノード電極を含む第1の壁部、前記環状内周壁及び前記底壁を含む壁部によって囲まれた電子放出素子を有することを特徴とする。
前記炭素繊維複合材料は、前記エラストマーに前記カーボンナノファイバーを混合させかつ剪断力によって分散させて得られ、かつ、パルス法NMRを用いてハーンエコー法によって150℃で測定した、無架橋体における、第1のスピン−スピン緩和時間(T2n)は100〜3000μ秒であり、第2のスピン−スピン緩和時間を有する成分の成分分率(fnn)は0.2未満であり、
前記電子放出部は、前記アノード電極側に開口した第1の開口部を有し、
前記絶縁部は、前記第1の開口部に臨んで開口すると共に前記第1の開口部と同じ外形の第2の開口部を有し、
前記第1の開口部の側壁は、前記第2の開口部を通って前記アノード電極へ向けて電子を放出する電子放出領域であることを特徴とする。
まず、炭素繊維複合材料に用いられるエラストマーについて説明する。
エラストマーは、分子量が好ましくは5000〜500万、さらに好ましくは2万〜300万である。エラストマーの分子量がこの範囲であると、エラストマー分子が互いに絡み合い、相互につながっているので、エラストマーは、カーボンナノファイバーを分散させるために良好な弾性を有している。エラストマーは、粘性を有しているので凝集したカーボンナノファイバーの相互に侵入しやすく、さらに弾性を有することによってカーボンナノファイバー同士を分離することができるため好ましい。
次に、カーボンナノファイバーについて説明する。
カーボンナノファイバーは平均直径が0.5ないし500nmであることが好ましく、カーボンナノファイバーはストレート繊維状であっても、湾曲繊維状であってもよい。また、電子放出材料に用いられるカーボンナノファイバーとしては、平均長さが20μm程度が好ましい。
次に、炭素繊維複合材料について説明する。
本実施の形態にかかる炭素繊維複合材料は、エラストマー中にカーボンナノファイバーが均一に分散され、電子放出材料として用いることができる。
次に、炭素繊維複合材料の製造方法について図1を用いて詳細に説明する。
図1は、オープンロール法による炭素繊維複合材料の製造方法を模式的に示す図である。
図2は、本発明の一実施の形態にかかる電子放出装置5の縦断面を示す模式図である。図3は、図2に示した電子放出装置5の各シートの概略形状を示す分解斜視図である。図4は、図3に示したアノード電極56を蛍光部58側から見た平面図である。
6インチオープンロール(ロール温度10〜20℃、ロール間隔1.5mm)に、100重量部(phr)のエラストマー(分子量が約300万の天然ゴム)を投入して、ロールに巻き付かせ、5分間素練りした後、20重量部(phr)の多層カーボンナノファイバー(平均直径156nmで平均長さ10μm)を投入し、混合物をオープンロールから取り出した。そして、ロール間隔を1.5mmから0.3mmへと狭くして、混合物を再びオープンロールに投入して薄通しを繰り返し5回行なった。このとき、2本のロールの表面速度比を1.1とした。さらに、ロール間隙を1.1mmにセットして、薄通しして得られた炭素繊維複合材料を投入し、分出しした。
分出しされた炭素繊維複合材料は90℃、5分間プレス成形し、それぞれ厚さ1mmのシート状の炭素繊維複合材料(無架橋体)に成形し、パルス法NMRを用いてハーンエコー法及びソリッドエコー法による測定を行った。また、薄通しして得られた炭素繊維複合材料にパーオキサイドを混合し、ロール間隙を1.1mmにセットして分出しして、さらに175℃、100kgf/cm2にて、20分間プレス架橋することで架橋した炭素繊維複合材料(架橋体)が得られた。
無架橋体の炭素繊維複合材料サンプルについて、パルス法NMRを用いてハーンエコー法による測定を行った。この測定は、日本電子(株)製「JMN−MU25」を用いて行った。測定は、観測核が1H、共鳴周波数が25MHz、90゜パルス幅が2μsecの条件で行い、ハーンエコー法のパルスシーケンス(90゜x−Pi−180゜x)にて、Piをいろいろ変えて減衰曲線を測定した。また、サンプルは、磁場の適正範囲までサンプル管に挿入して測定した。測定温度は、150℃であった。この測定によって求めた、第1のスピン−スピン緩和時間(T2n/150℃)は830であり、第2のスピン−スピン緩和時間を有する成分の成分分率(fnn)は0.11であった。測定結果を表1に示した。なお、同様に測定した原料エラストマーの天然ゴムの第1のスピンースピン緩和時間(T2n/30℃)は、700μmであった。
図9は、実験用に作成した電子放出装置5cの分解斜視図である。電子放出装置5cの基本的な構成は、図8の電子放出装置5eと同じであり、電子放出素子500がコの字状の電子放出領域522(側壁)に囲まれている点が異なる。架橋体の炭素繊維複合材料からなる電子放出部52に厚さ190μmのマイカ製絶縁部54を重ね合わせ、その側部を図9に示すようにコの字状にカッターで切り欠いた。切り欠きの大きさは、幅4mm、奥行き8mmであった。カッターで切り欠かれた電子放出部52及び絶縁部54は、第1の開口部520及び第2の開口部540に形成された。第1の開口部520の側壁は、電子放出領域522である。電子放出部52及び絶縁部54は、電子放出部52の表面に導電性テープ(カソード電極50)を貼って電気的に接続した。また、絶縁部54の上にITOフィルムのアノード電極56を積層し、固定した。アノード電極56の絶縁部54側に電子放出部52の切り欠きに合わせて白色蛍光体を含む薄膜の蛍光部58を形成した。この電子放出装置5cを真空チャンバー内に配置して電界電子放出実験を行なった。
電子放出装置5cを真空度2.2E−6mbar中でアノード電極56とカソード電極50との間へ電圧(0〜1000V)を印加した。電子放出素子500は、図10に示す写真のように広い範囲(図9の発光部560に相当する範囲)で発光した。また、印加電圧(V)とエミッション電流(A)との関係を図11のグラフに示した。しきい値は、1.5V/μmであった。
10 第1のロール
20 第2のロール
30 エラストマー
40 カーボンナノファイバー
d ロール間隔
V1 第1のロールの表面速度
V2 第2のロールの表面速度
50 カソード電極
52 電子放出部
54 絶縁部
56 アノード電極
Claims (9)
- カソード電極と、
前記カソード電極に積層されて電気的に接続するシート状の電子放出部と、
前記電子放出部に積層された絶縁部と、
少なくとも前記絶縁部を介して前記電子放出部と電気的に絶縁するアノード電極と、
を具備し、
前記電子放出部は、エラストマー中に平均直径が0.5ないし500nmのカーボンナノファイバーがエラストマーの界面相に覆われた状態で分散された炭素繊維複合材料からなり、
前記炭素繊維複合材料は、前記エラストマーに前記カーボンナノファイバーを混合させかつ剪断力によって分散させて得られ、かつ、パルス法NMRを用いてハーンエコー法によって150℃で測定した、無架橋体における、第1のスピン−スピン緩和時間(T2n)は100〜3000μ秒であり、第2のスピン−スピン緩和時間を有する成分の成分分率(fnn)は0.2未満であり、
前記電子放出部は、前記アノード電極側に開口した第1の開口部を有し、
前記絶縁部は、前記第1の開口部に臨んで開口すると共に前記第1の開口部と同じ外形の第2の開口部を有し、
前記第1の開口部の側壁は、前記第2の開口部を通って前記アノード電極へ向けて電子を放出する電子放出領域である、電子放出装置。 - 請求項1において、
前記電子放出部の前記第1の開口部は、前記カソード電極側から前記アノード電極側へシート状の前記電子放出部を貫通する貫通孔である、電子放出装置。 - 請求項1または2において、
前記絶縁部の前記第2の開口部は、前記第1の開口部から前記アノード電極側へシート状の前記絶縁部を貫通する貫通孔である、電子放出装置。 - 請求項1〜3のいずれか1項において、
前記アノード電極は、前記第1の開口部側に蛍光部を有し、
前記第1の開口部と前記蛍光部との間に配置されたグリッド電極を有する、電子放出装置。 - 請求項1〜3のいずれか1項において、
前記アノード電極の前記電子放出部側に形成された蛍光部をさらに具備し、
前記蛍光部で発光された光を前記第1の開口部及び前記第2の開口部を通過して取り出す発光部を有する、電子放出装置。 - 請求項5において、
前記発光部は、第1の発光部であって、
前記蛍光部で発光された光を前記アノード電極側から取り出す第2の発光部をさらに有する、電子放出装置。 - カソード電極と、
前記カソード電極に積層されて電気的に接続する電子放出部と、
前記電子放出部に積層された絶縁部と、
少なくとも前記絶縁部を介して前記電子放出部と電気的に絶縁するアノード電極と、
を含み、
前記電子放出部は、エラストマー中に平均直径が0.5ないし500nmのカーボンナノファイバーがエラストマーの界面相に覆われた状態で分散された炭素繊維複合材料からなり、
前記炭素繊維複合材料は、前記エラストマーに前記カーボンナノファイバーを混合させかつ剪断力によって分散させて得られ、かつ、パルス法NMRを用いてハーンエコー法によって150℃で測定した、無架橋体における、第1のスピン−スピン緩和時間(T2n)は100〜3000μ秒であり、第2のスピン−スピン緩和時間を有する成分の成分分率(fnn)は0.2未満であり、
前記電子放出部は、前記アノード電極側に開口した凹部を有し、
前記凹部は、環状内周壁と底壁とを有し、
前記環状内周壁は、前記アノード電極へ向けて電子を放出する電子放出領域であり、
前記アノード電極を含む第1の壁部、前記環状内周壁及び前記底壁を含む壁部によって囲まれた電子放出素子を有する、電子放出装置。 - 請求項1〜7のいずれか1項において、
前記アノード電極は、蛍光体を含む蛍光部を有する、電子放出装置。 - 請求項1〜7のいずれか1項において、
前記絶縁部は、蛍光体を含む、電子放出装置。
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