[发明专利]电子放射元件及其制造方法、具有该电子放射元件的装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种通过施加电压放射电子的电子放射元件及其制造方法、以及使用了电子放射元件的电子放射装置、带电装置、图像形成装置、电子束固化装置、自发光设备、图像显示装置、送风装置、冷却装置。

背景技术

作为现有的电子放射元件，圆锥(Spindt)型电极、碳纳米管(CNT)型电极等为世人所知。这种电子放射元件例如在FED(Field Emision Display：场发射显示器)领域中被研究应用。该电子放射元件向尖锐形状部施加电压，形成约1GV/m的强电场，通过隧道效应放射电子。

但这两种类型的电子放射元件中，因电子放射部的表面附近为强电场，所以放射的电子通过电场获得较大能量，易于电离气体分子。因气体分子电离而产生的阳离子通过强电场在元件的表面方向上加速碰撞，出现因溅射导致元件破坏的问题。

并且，大气中的氧和电离能量相比，其离解能量较低，因此产生离子前先产生臭氧。臭氧对人体有害，而且因其较强的氧化力而氧化各种部件，因此存在对元件周围的部件造成损害的问题。为了应对这一问题，出现了必须使用耐臭氧性强的材料的限制。

另一方面，作为和以上不同的其他类型的电子放射元件，MIM(Metal Insulator Metal：金属绝缘体金属)型、MIS(Metal Insulator Semiconductor：金属绝缘体半导体)型的电子放射元件为人所知。它们是利用元件内部的量子尺寸效应及强电场来加速电子，是从平面状的元件表面放射电子的面放射型电子放射元件。它们放射出通过元件内部的电子加速层加速的电子，因此元件外部不需要强电场。因此，在MIM型及MIS型的电子放射元件中，可克服上述圆锥型、CNT型、BN型的电子放射元件中的被气体分子的电离引起的溅射破坏的问题、及发生臭氧的问题。

并且，在本申请发明人申请的专利文献1中，公开了下述电子放射元件：在由薄膜电极和电极基板构成的两块电极之间设置含有导电微粒和由绝缘体物质构成的微粒的电子加速层，通过向两个电极之间提供电位差，从薄膜电极放射电子。

如该专利文献1的电子放射元件所示，在作为电子加速层使用分散有金属等导电微粒的绝缘体膜的结构中，电子放射元件的电压电流特性可通过绝缘体膜内的导电微粒的量或分散状态来控制。本发明人如专利文献1所示通过适度调整导电微粒的添加量或分散状态的程度，增加了电子放射量。

专利文献1：日本国专利公开公报：特开2009-146891公报(平成21年7月2日公开)

但是，上述专利文献1公开的电子放射元件因驱动电压较高，所以存在使其低压化的改善余地。

通过驱动电压的低压化，第一，可降低电子放射元件的耗电。第二，因驱动电子放射元件的电源的负担减轻，所以元件的高频脉冲波形驱动变得容易。其结果是，可延长电子放射元件的驱动寿命，降低耗电，降低高频脉冲驱动电路的制造成本等，具有很多优点。

发明内容

本发明鉴于以上问题而出现，其目的在于提供一种电子放射元件，和现有技术相比，能够以低施加电压放射同等或其以上量的电子，并且使用寿命长且可廉价地制造。

本发明人为实现上述目的进行了锐意研究，结果发现，使用将结晶性电子输送剂添加到分散有导电微粒及绝缘体微粒的分散溶液中而得到的材料来形成电子加速层，使该结晶性电子输送剂在电子加速层中结晶化，能够以较低的施加电压进行电子放射，从而实现了本发明。

即，本发明的一种电子放射元件，在相对的电极基板和薄膜电极之间具有电子加速层，向上述电极基板和上述薄膜电极之间施加电压时，在上述电子加速层中使电子加速，从上述薄膜电极放射上述电子，上述电子放射元件的特征在于，上述电子加速层含有：导电微粒，由导电体构成，抗氧化力强；绝缘体微粒，平均径大于上述导电微粒的平均径；以及结晶性电子输送剂，上述结晶性电子输送剂结晶化。

根据上述结构，通过向电极基板和薄膜电极之间施加电压，在电子加速层中的结晶化的结晶性电子输送剂和各微粒的界面中形成电流路径，其一部分电荷通过施加电压形成的强电场变为弹道电子，从薄膜电极放射。

晶界的电气特性取决于晶界/界面的匹配性，其匹配性越高，静电势垒高度越低。因此，在上述结构中，电荷的传导可通过由结晶性电子输送剂的结晶化形成的较低的势垒部分来实现，和现有的元件相比，能够以较低的施加电压形成电流路径。