JP5133295B2 - 電子放出装置、自発光デバイス、画像表示装置、帯電装置、画像形成装置、電子線硬化装置、および電子放出素子の駆動方法 - Google Patents
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Description
上記薄膜電極側が負となるように電圧を印加することを特徴としている。
図1は、本発明の電子放出装置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装置10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とからなる電子放出素子、および、電源部7を備えている。電子加速層4は、導電微粒子6と導電微粒子6の平均粒径より大きな平均粒径の絶縁体微粒子5とを含む。電源部7は、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、薄膜電極側が負となるように、電圧を印加する。電子放出素子1では、電極基板2と薄膜電極3との間に、薄膜電極3側が負となるように電圧を印加されると、電子加速層4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る。この弾道電子の一部が、薄膜電極3を透過および/あるいは薄膜電極3の隙間から放出されると考えられる。
以下の実施例では、本発明に係る電子放出装置につ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。
まず、10mLの試薬瓶に、溶媒としてエタノール2.0gと、バインダー成分15としてテトラメトキシシラン(信越化学工業株式会社製)0.5gと、絶縁体微粒子5として平均粒径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投入した。この試薬瓶を超音波分散器にかけ、絶縁体微粒子含有バインダー成分分散溶液Aを調製した。この分散溶液Aに占める絶縁体微粒子の含有率は重量比で17%であった。
まず、10mLの試薬瓶に、溶媒として、トルエンを3.0gと、絶縁体微粒子5として、平均粒径50nmの球状シリカ微粒子EP−C413(キャボット株式会社製)を0.50gと投入し、試薬瓶を超音波分散器にかけてシリカ微粒子を溶媒に分散させた。その後、上記試薬瓶に、導電微粒子6として平均粒径10nm(うち絶縁被膜であるアルコラートが1nm厚)の銀ナノ粒子(応用ナノ粒子研究所製)を0.12g投入し、同様に超音波分散器にかけ、微粒子分散溶液Dを得た。この条件では全投入微粒子の重量に占める、導電微粒子の重量割合は、約20%となる。
まず、10mLの試薬瓶に、溶媒としてヘキサンを1.5gと、絶縁体微粒子5として平均粒径50nmの球状シリカ微粒子EP−C413(キャボット株式会社製)を0.25gと投入し、試薬瓶を超音波分散器にかけてシリカ微粒子を溶媒に分散させた。その後、上記試薬瓶に、導電微粒子6として平均粒径10nm(うち絶縁被膜であるアルコラートが1nm厚)の銀ナノ粒子(応用ナノ粒子研究所製)を0.06g投入し、同様に超音波分散器にかけた。この条件では全投入微粒子の重量に占める、導電微粒子の重量割合は、実施例1と同様の約20%となる。さらに、上記試薬瓶に、バインダー成分15として、熱硬化性シリコーン樹脂SR−2411(信越化学工業株式会社製)を0.075g投入し、スターラーを用いて撹拌して微粒子分散溶液Eを得た。
実施例3の薄膜電極3において、マスク粒子が存在していた箇所は、平均直径4.5μmの孔(微細孔)となり、下層の電子加速層4が露出した電極構造となっていた。なお、上記孔の分散密度は実測値で、93個/cm2であった。
図8に、実施の形態1で説明した本発明に係る電子放出装置10を帯電装置として用いた一例を示す。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部7とからなる電子放出装置10から成り、感光体11を帯電させる。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、電源部7により薄膜電極3に負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、20〜25V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9に、実施の形態1で説明した本発明に係る電子放出装置10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と電源部7とからなる電子放出装置10、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、電源部7により薄膜電極3側が負となるように電圧を印加して電子放出素子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(被硬化物)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。
図10〜12に、実施の形態1で説明した本発明に係る電子放出装置10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。
2 電極基板
3 薄膜電極
4 電子加速層
5 絶縁体微粒子
6 導電微粒子
7 電源部
8 対向電極
9 絶縁体スペーサ
11 感光体
21 加速電極
22 レジスト(被硬化物)
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
90 帯電装置
100 電子線硬化装置
140 画像表示装置
330 液晶パネル
Claims (23)
- 電極基板、薄膜電極、および該電極基板と該薄膜電極とに挟持された電子加速層を有する電子放出素子と、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、上記電源部により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装置であって、
上記電子加速層は、導電微粒子と該導電微粒子の平均粒径よりも大きい平均粒径の絶縁体微粒子とを含んでおり、
上記電源部は、上記薄膜電極側が負となるように電圧を印加する、ことを特徴とする電子放出装置。 - 上記電子加速層は、バインダー成分を含んでいることを特徴とする請求項1に記載の電子放出装置。
- 上記薄膜電極は、多孔質状に形成されていることを特徴とする、請求項1または2に記載の電子放出装置。
- 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から3の何れか1項に記載の電子放出装置。
- 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4に記載の電子放出装置。
- 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つを含んでいることを特徴とする請求項1から5の何れか1項に記載の電子放出装置。
- 上記導電微粒子の平均粒径は、3〜10nmであ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装置。
- 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から7のいずれか1項に記載の電子放出装置。
- 上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から8のいずれか1項に記載の電子放出装置。
- 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9に記載の電子放出装置。
- 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%であることを特徴とする、請求項1から10のいずれか1項に記載の電子放出装置。
- 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2〜20%であることを特徴とする、請求項11に記載の電子放出装置。
- 上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12のいずれか1項に記載の電子放出装置。
- 上記電子加速層の層厚は、300〜6000nmであることを特徴とする、請求項13に記載の電子放出装置。
- 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から14のいずれか1項に記載の電子放出装置。
- 上記導電微粒子の周囲に、該導電微粒子の平均粒径より小さい絶縁体物質である小絶縁体物質が存在することを特徴とする、請求項1から15のいずれか1項に記載の電子放出装置。
- 上記小絶縁体物質は、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つを含んでいること特徴とする、請求項16に記載の電子放出装置。
- 請求項1から17のいずれか1項に記載の電子放出装置と発光体とを備え、該電子放出装置から電子を放出させて該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18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1から17のいずれか1項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20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1から17のいずれか1項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硬化物を硬化させることを特徴とする電子線硬化装置。
- 電極基板、薄膜電極、および該電極基板と該薄膜電極とに挟持された電子加速層を有し、上記電子加速層は、導電微粒子と該導電微粒子の平均粒径よりも大きい平均粒径の絶縁体微粒子とを含んでおり、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駆動方法であって、
上記薄膜電極側が負となるように電圧を印加することを特徴とする電子放出素子の駆動方法。
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