專利名稱：電子發(fā)射元件及其制造方法、使用電子發(fā)射元件的各裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種可以通過施加電壓而發(fā)射電子的電子發(fā)射元件、電子發(fā)射裝置、 自發(fā)光設(shè)備、圖像顯示裝置、送風(fēng)裝置、冷卻裝置、帶電裝置、圖像形成裝置、電子線硬化裝 置及電子發(fā)射元件的制造方法。
背景技術(shù)：
作為現(xiàn)有的電子發(fā)射元件，公知有圓錐發(fā)射體(Spindt)型電極、碳納米管(CNT) 型電極等。這種電子發(fā)射元件例如應(yīng)用于FED(FieldEmiSSi0n Display)的領(lǐng)域。這種電 子發(fā)射元件對尖銳形狀部施加電壓而形成約lGV/m的強電場，通過隧道效應(yīng)而發(fā)射電子。但是，這兩種類型的電子發(fā)射元件，電子發(fā)射部表面附近為強電場，因此發(fā)射出的 電子容易通過電場獲得較大的能量而對氣體分子進行電離。通過氣體分子的電離而產(chǎn)生的 陽離子會在強電場的作用下向元件的表面方向加速沖撞，存在因濺射而導(dǎo)致元件破壞的問 題。此外，大氣中的氧氣的解離能量比電離能量低，因此在產(chǎn)生離子之前先產(chǎn)生臭氧。臭氧 對人體有害，且會通過其強氧化能力氧化各種物體，因此存在對元件周圍的部件造成損傷 的問題，為了避免該問題而產(chǎn)生了必須對其周邊部件使用耐臭氧性高的材料的限制。因此，作為與上述不同種類的電子發(fā)射元件公知有MIM(Metallnsulator Metal) 型、MIS (Metal Insulator Semiconductor)型的電子發(fā)射元件。這些是面發(fā)射型的電子發(fā) 射元件，利用元件內(nèi)部的量子尺寸效應(yīng)及強電場而使電子加速，從平面狀的元件表面發(fā)射 電子。這些元件發(fā)射在元件內(nèi)部加速的電子，因此元件外部不需要強電場。因此，在MIM型 電子發(fā)射元件及MIS型電子發(fā)射元件中，可以克服上述Spindt型、CNT型、BN型電子發(fā)射元 件中的因氣體分子的電離產(chǎn)生的濺射而破壞的問題以及產(chǎn)生臭氧的問題。例如在專利文獻1中公開了如下MIM型電子發(fā)射元件在2個電極之間設(shè)置分散 有金屬等的微粒的絕緣體膜，從一個電極(基板電極)向絕緣體膜中注入電子，使注入的電 子在絕緣體膜中加速，并經(jīng)過厚度為數(shù)十A 1000 A的另一個電極(電子發(fā)射側(cè)的電極) 發(fā)射電子。專利文獻1 日本國公開專利公報“特開平1-298623號公報(1989年12月1日公 開)”

發(fā)明內(nèi)容
(發(fā)明要解決的問題)但是如專利文獻1的電子發(fā)射元件那樣，在使用分散有金屬等的微粒的絕緣體膜 的構(gòu)成中，在絕緣體膜內(nèi)金屬等的微粒的分散狀態(tài)差時，具有容易產(chǎn)生絕緣體膜內(nèi)的絕緣 破壞的問題。在專利文獻1中，作為分散有金屬等的微粒的絕緣體膜的制作方法，列舉了以下 ⑴ ⑶的3例。(1)通過旋轉(zhuǎn)涂敷法來涂敷在絕緣體的液體涂敷劑中混合有金屬微粒的分散液的方法；(2)在涂敷了在絕緣體的液體涂敷劑中混合了有機金屬化合物的溶液的分散液之 后進行熱分解的方法；(3)通過等離子或熱CVD法等進行的絕緣體的真空堆積法。在上述3例中使用分散液的(1)和(2)的方法中，難以控制絕緣體膜中的金屬等 微粒的分散，容易產(chǎn)生微粒的凝聚。其原因在于微粒的再凝聚。即，在溶劑中的固體微粒的 分散中，超聲波振動等外力的施加會促進固體微粒的分散。但是，在施加了過度的外力時， 會因所謂過分散而導(dǎo)致微粒表面受損，容易產(chǎn)生再凝聚。粒徑越小該傾向越明顯。在溶劑 中可以維持金屬等微粒的一次粒子的分散狀態(tài)的條件需要極其精確。另一方面，在(3)的方法中，雖然可以控制微粒的分散，但因利用等離子CVD裝置、 熱CVD裝置，因此大面積化時的制造成本與其他方法相比極高。本發(fā)明鑒于上述問題，其目的在于提供一種沒有絕緣體層內(nèi)的絕緣破壞的問題且 可以廉價地制造的電子發(fā)射元件。(用于解決問題的手段)本申請發(fā)明人為了實現(xiàn)上述目的進行了銳意研究，發(fā)現(xiàn)通過使設(shè)在電極間的絕緣 體膜的層為由絕緣體微粒構(gòu)成的微粒層，且在形成該絕緣體微粒的層時使用的、在溶劑中 分散絕緣體微粒而成的分散溶液中，作為使絕緣體微粒分散的分散劑使用堿性分散劑，即 使在絕緣體膜中沒有分散金屬等微粒也可以進行電子發(fā)射，從而進行了本發(fā)明。即，本發(fā)明的電子發(fā)射元件，具有相對的電極基板和薄膜電極、以及配置在該電極 基板和薄膜電極之間的電子加速層，通過在上述電極基板和上述薄膜電極之間施加電壓， 而由上述電子加速層使電子加速，從上述薄膜電極發(fā)射上述電子，其中，上述電子加速層包 括含有絕緣體微粒的微粒層，在該微粒層中含有堿性分散劑。本發(fā)明的電子發(fā)射裝置包括上述任一個電子發(fā)射元件；和在上述電極基板和上 述薄膜電極之間施加電壓的電源部。進而使用這種本發(fā)明的電子發(fā)射裝置構(gòu)成的自發(fā)光設(shè)備、圖像顯示裝置、送風(fēng)裝 置、冷卻裝置、帶電裝置、圖像形成裝置、電子線硬化裝置也屬于本發(fā)明的范疇。 本發(fā)明的電子發(fā)射元件的制造方法，該電子發(fā)射元件在相對的電極基板和薄膜電 極之間具有電子加速層，通過在上述電極基板和上述薄膜電極之間施加電壓，而由上述電 子加速層使電子加速，從上述薄膜電極發(fā)射上述電子，其中，具有以下工序利用絕緣體微 粒分散溶液在上述電極基板上形成構(gòu)成上述電子加速層的微粒層，該絕緣體微粒分散溶液 是利用堿性分散劑在溶劑中分散絕緣體微粒而成；以及在上述微粒層上形成薄膜電極。(發(fā)明效果)本發(fā)明的電子發(fā)射元件，如上所述，相對的電極基板和薄膜電極之間的電子加速 層具有包含絕緣體微粒的微粒層，在該微粒層中含有堿性分散劑。根據(jù)上述構(gòu)成，通過在電極基板和薄膜電極之間施加電壓，而在電子加速層內(nèi)產(chǎn) 生電流，其一部分通過施加電壓所形成的強電場而成為彈道電子，并從薄膜電極側(cè)發(fā)射。在此，從電子發(fā)射元件發(fā)射電子推測是由于堿性分散劑所具有的用于給予電子對 的電子對給予體作用的結(jié)果。即，堿性分散劑具有給予電子對的電子對給予體，電子對給予 體給予電子對后離子化。該離子化的電子對給予體在附著的絕緣體微粒的表面進行電荷的轉(zhuǎn)移，而可以進行絕緣體微粒的表面的電傳導(dǎo)。使得電子加速層成為不需要分散金屬等微粒的構(gòu)成，從而在本發(fā)明的電子發(fā)射元 件中可以構(gòu)成如下電子加速層沒有金屬等微粒凝聚而產(chǎn)生電子加速層的絕緣破壞的問 題，不使用等離子CVD裝置或熱CVD裝置也難以產(chǎn)生絕緣破壞。并且，使得為了在溶劑中分散絕緣體微粒可以說是必須的要素的分散劑同時承擔(dān) 金屬等微粒的功能，因此可以減少制造工序以及材料費用。其結(jié)果起到如下效果可以提供一種沒有絕緣體層內(nèi)的絕緣破壞的問題，且可以 廉價地制造的電子發(fā)射元件。在電子發(fā)射元件中如上所述，本發(fā)明的電子發(fā)射元件沒有絕緣體層內(nèi)的絕緣破壞 的問題，且可以通過廉價的裝置制造，因此利用這種電子發(fā)射元件構(gòu)成的電子發(fā)射裝置也 沒有絕緣體層內(nèi)的絕緣破壞的問題，且可以通過廉價的裝置制造。使用本發(fā)明的電子發(fā)射裝置而構(gòu)成的本發(fā)明的自發(fā)光設(shè)備、圖像顯示裝置、送風(fēng) 裝置、冷卻裝置、帶電裝置、圖像形成裝置、電子線硬化裝置也沒有絕緣體層內(nèi)的絕緣破壞 的問題，且可以通過廉價的裝置制造。根據(jù)本發(fā)明的電子發(fā)射元件的制造方法，可以獲得沒有絕緣體層內(nèi)的絕緣破壞的 問題且可廉價地制造的電子發(fā)射元件。


圖1是表示使用了本發(fā)明的一個實施方式的電子發(fā)射元件的電子發(fā)射裝置的構(gòu) 成的示意圖。圖2是圖1的電子發(fā)射裝置所具備的電子發(fā)射元件的電子加速層附近的放大圖。圖3是表示對電子發(fā)射元件實施的電子發(fā)射實驗的測定系統(tǒng)的說明圖。圖4是表示用于電子加速層的制作的絕緣體微粒分散溶液中使堿性分散劑的添 加量相對于溶劑在0wt% 1.0wt%之間變化而制作出的電子發(fā)射元件的元件內(nèi)電流的測 定結(jié)果的圖。圖5是表示用于電子加速層的制作的絕緣體微粒分散溶液中使堿性分散劑的添 加量相對于溶劑在0wt% 1. 0wt%之間變化而制作出的電子發(fā)射元件的電子發(fā)射電流的 測定結(jié)果的圖。圖6是表示用于電子加速層的制作的絕緣體微粒分散溶液中使堿性分散劑的添 加量相對于溶劑在1.0wt% 20. 之間變化而制作出的電子發(fā)射元件的元件內(nèi)電流 的測定結(jié)果的圖。圖7是表示用于電子加速層的制作的絕緣體微粒分散溶液中使堿性分散劑的添 加量相對于溶劑在1. Owt % 20. Owt %之間變化而制作出的電子發(fā)射元件的電子發(fā)射電 流的測定結(jié)果的圖。圖8是放大表示比較例的電子發(fā)射元件的表面狀態(tài)的照片。圖9是表示比較例的電子發(fā)射元件的元件內(nèi)電流及電子發(fā)射電流的測定結(jié)果的 圖。圖10是表示使用了圖1的電子發(fā)射裝置的帶電裝置的一例的圖。圖11是表示使用了圖1的電子發(fā)射裝置的電子線硬化裝置的一例的圖。
圖12是表示使用了圖1的電子發(fā)射裝置的自發(fā)光設(shè)備的一例的圖。圖13是表示使用了圖1的電子發(fā)射裝置的自發(fā)光設(shè)備的另一例的圖。圖14是表示使用了圖1的電子發(fā)射裝置的自發(fā)光設(shè)備的又一例的圖。圖15是表示具備使用了圖1的電子發(fā)射裝置的自發(fā)光設(shè)備的圖像顯示裝置的一 例的圖。圖16是表示使用了圖1的電子發(fā)射裝置的送風(fēng)裝置及具有其的冷卻裝置的一例 的圖。圖17是表示使用了圖1的電子發(fā)射裝置的送風(fēng)裝置及具有其的冷卻裝置的另一 例的圖。
具體實施例方式以下參照圖1 15具體說明本發(fā)明的電子發(fā)射元件、電子發(fā)射裝置的實施方式及 實施例。另外，以下記載的實施方式及實施例只不過是本發(fā)明的具體的一例，本發(fā)明并不受 其限定。(實施方式1)圖1是表示使用了本發(fā)明的一個實施方式的電子發(fā)射元件1的電子發(fā)射裝置10 的構(gòu)成的示意圖。如圖1所示，電子發(fā)射裝置10具有本發(fā)明的一個實施方式的電子發(fā)射元 件1和電源7。電子發(fā)射元件1包括成為下部電極的電極基板2、成為上部電極的薄膜電極 3和夾在它們之間的電子加速層4。此外，電極基板2和薄膜電極3與電源7相連，可以在 彼此相對配置的電極基板2和薄膜電極3之間施加電壓。電子發(fā)射元件1通過在電極基板 2和薄膜電極3之間施加電壓，而在電極基板2和薄膜電極3之間、即電子加速層4中產(chǎn)生 電流，使其一部分通過施加電壓所形成的強電場而作為彈道電子，通過(透過)薄膜電極3， 或者從由絕緣體微粒間的間隙的影響而產(chǎn)生的薄膜電極3的孔(間隙)或從絕緣體的階梯 差等擠出而向外部發(fā)射。成為下部電極的電極基板2除了作為電極的功能以外，還起到電子發(fā)射元件的支 撐體的作用。因此，只要具有一定的強度且與直接接觸的物質(zhì)的粘合性良好并且具有適度 的導(dǎo)電性即可使用，并無特別限制。例如可以選自SUS、Ti、Cu等金屬基板，Si、Ge、GaAs等 半導(dǎo)體基板，玻璃基板之類的絕緣體基板，塑料基板等。例如使用玻璃基板之類的絕緣體基 板時，在其與電子加速層4的界面上作為電極而附著金屬等導(dǎo)電性物質(zhì)，從而可以用作成 為下部電極的電極基板2。作為上述導(dǎo)電性物質(zhì)，只要導(dǎo)電性好且可以利用磁控濺射等進行 薄膜形成就沒有問題。然而，若希望在大氣中可以穩(wěn)定動作，則優(yōu)選使用抗氧化能力高的導(dǎo) 電體，更優(yōu)選使用貴金屬。此外，作為氧化物導(dǎo)電材料，廣泛應(yīng)用于透明電極的IT0薄膜也 較為有用。此外在可以形成強韌的薄膜這一方面，例如可以使用在玻璃基板表面形成200nm 的Ti膜進而重疊形成lOOOnm的Cu膜而成的金屬薄膜，但這些材料及數(shù)值并不限于此。薄膜電極3用于在電子加速層4內(nèi)施加電壓。因此，只要是可以施加電壓的材料 即可使用，并無特別限制。然而，從使在電子加速層4內(nèi)加速而成為高能量的電子盡量無能 量損耗地透過而發(fā)射的觀點出發(fā)，若為功函數(shù)低且可以形成薄膜的材料，則可以期待更高 的效果。作為這種材料，例如可以選自功函數(shù)對應(yīng)于4 5eV的金、銀、碳、鎢、鈦、鋁、鈀等。 其中在假定了大氣壓中的動作的情況下，沒有氧化物及硫化物形成反應(yīng)的金為最佳材料。CN 101894719 A 此外，氧化物形成反應(yīng)較小的銀、鈀、鎢等也沒有問題，是可以耐實際使用的材料。此外，薄膜電極3的膜厚作為從電子發(fā)射元件1向外部高效地發(fā)射電子的條件非 常重要，優(yōu)選10 lOOnm的范圍。用于使薄膜電極3作為平面電極發(fā)揮作用的最低膜厚為 lOnm，若是低于此的膜厚，則無法確保電氣導(dǎo)通。另一方面，用于從電子發(fā)射元件1向外部 發(fā)射電子的最大膜厚為lOOnm，若為超過其的膜厚則彈道電子的發(fā)射極端減少。彈道電子的 發(fā)射量減少被認為是由于在薄膜電極3會因彈道電子的吸收或反射而產(chǎn)生向電子加速層4 的再捕獲。電子加速層4如圖2所示，由包含絕緣體微粒5的微粒層構(gòu)成(包括含有絕緣體 微粒5的微粒層)，且在該微粒層中，為了防止溶劑中的絕緣體微粒5的凝聚，而含有用于分 散絕緣體微粒的堿性分散劑6。圖2是放大了電子發(fā)射元件1的電子加速層4附近的示意 圖。作為絕緣體微粒5的材料只要具有絕緣性即可使用，并無特別限制。例如Si02、 Al203、Ti02等材料較為實用。然而，使用進行了表面處理的小粒徑的二氧化硅粒子時，與使 用粒徑比其大的球狀二氧化硅粒子時相比，分散液(溶液)中含有的二氧化硅粒子的表面 積增加，分散液的粘度(溶液粘度)上升，因此電子加速層4的膜厚存在稍微增加的傾向。 此外，絕緣體微粒5的材料可以使用由有機聚合物構(gòu)成的微粒，例如可以使用JSR株式會社 制造銷售的由苯乙烯/ 二乙烯基苯構(gòu)成的高架橋微粒(SX8743)、或日本 4 >卜株式會社 制造銷售的苯乙烯_丙烯酸微粒的Fine Sphere Series ( 7 T ^ > 7 7工7 *丨」一文)。并且作為絕緣體微粒5可以使用材質(zhì)不同的2種以上的粒子，或使用粒徑的峰值 不同的粒子，進而可以使用單一粒子且粒徑分布廣泛的粒子。絕緣體微粒5的平均粒徑優(yōu) 選為10 lOOOnm，更優(yōu)選10 200nm。在本發(fā)明中，堿性分散劑6具有以下功能使得容易凝聚的絕緣體微粒5在溶劑中 的分散性良好且在電極基板2表面實現(xiàn)極為平滑的微粒層的形成的、作為分散劑的本來的 功能；以及可以進行絕緣體微粒5的表面的電傳導(dǎo)的進一步的功能。堿性分散劑6具有高分子和導(dǎo)入到該高分子的一部分中的電子對給予體。高分子 通過立體排斥效果而賦予分散性。在圖2中由參照標號15表示作為在絕緣體微粒5相互 間形成的立體障礙的區(qū)域。電子對給予體起到吸附在絕緣體微粒5上的錨的作用。此外， 電子對給予體通過給予電子對而成為正離子，可以進行離子電導(dǎo)?？梢赃M行絕緣體微粒5 的表面的電傳導(dǎo)的功能被認為是由于堿性分散劑6中可以進行上述離子電導(dǎo)的部分進行 了電荷的轉(zhuǎn)移。此外，堿性分散劑6的離子電導(dǎo)部分彼此電氣排斥，因此有助于絕緣體微粒 的分散性。電子對給予體部分是由電子給予基構(gòu)成的特定的取代基，作為上述取代基立刻如 為作為n電子系的苯基或乙烯基、烷基、氨基等。若對可以適用于本發(fā)明的堿性分散劑6的市場銷售品進行示例，則可以列舉 7 匕夕 7 公司制造的商品名為 乂 卟 7 /、° 一 7 9000、13240、13940、20000、24000、24000GR、 24000SC、26000、28000、32550、34750,31845 等各種 ”分散劑；夕 > S — 公司制造的商品名為尹 4^ 106、112、116、142、161、162、163、164、165、166、 181、182、183、184、185、191、2000、2001 ；味乃素 7 7 ^ > r ^ 乂公司制造的商品名為7 ” ^ "一 PB711、PB411、PB111、PB821、PB822 ；工7力夂笑力卟文公司制造的商品名為EFKA-47、4050 等。電子加速層4中的堿性分散劑6的含量，由于與和電子發(fā)射量相關(guān)的電子發(fā)射元 件的元件內(nèi)電流的流動難易度有關(guān)，因此在控制電子發(fā)射量方面，成為一個重要的控制因子。堿性分散劑6向電子加速層4中的添加，在將構(gòu)成電子加速層4的絕緣體微粒在 溶劑中分散的過程中進行。即，在向使用的溶劑中投入必要量的堿性分散劑6并分散而成 的分散劑含有溶劑中添加絕緣體微粒5，進行絕緣體微粒5的充分的分散，從而使堿性分散 劑6附著到絕緣體微粒5的表面。絕緣體微粒5表面上的分散劑的附著量，可以通過操作 分散劑相對于溶劑的投入量來控制。但是，分散劑的投入量和添加分散劑后得到的電子加 速層4的電流的流動難易度并不是一對一的關(guān)系，而是具有在某添加量下具備電流的流動 難易度的峰值的特性。添加量少時電子的載體少，從而在電子加速層4中流動的電流量也 自然較小。另一方面，添加量過多時，堿性分散劑所具有的高分子的成分相對于在元件內(nèi)流 動的電流作為電阻成分而強烈作用，導(dǎo)致電流值變小。這樣一來，堿性分散劑6的添加量具有最佳值，鑒于在元件內(nèi)流動的電流量來設(shè) 定為最佳，因此并不能一概而論，在滴下分憂絕緣體微粒5的分散溶液并通過旋轉(zhuǎn)涂敷法 成膜電子加速層4的條件中，通過堿性分散劑6相對于溶劑的添加量來規(guī)定時，優(yōu)選添加量 為0. 4 10wt%，更優(yōu)選為1 5wt%以下。相對于溶劑的添加量小于0. 4wt%時，無法充分得到在電子加速層中流動的電流 量，可能完全無法獲得來自電子發(fā)射元件1的電子發(fā)射。通過更優(yōu)選為以上，可以穩(wěn) 定獲得來自電子發(fā)射元件1的電子發(fā)射。另一方面，雖然為添加量的上限，超過10%時堿性 分散劑6所具有的高分子的部分的電阻成分使得元件內(nèi)電流難以流動，從而導(dǎo)致來自電子 發(fā)射元件1的電子發(fā)射降低。通過使添加量的下限更優(yōu)選為5wt%，具有可以把降低來自電 子發(fā)射元件1的電子發(fā)射的效果。電子加速層4當(dāng)在電極基板2和薄膜電極3之間施加的電壓相同時，層厚越薄則 產(chǎn)生的電場越強。即，通過減少層厚可以將在電極基板2和薄膜電極3之間施加的電壓抑 制得較低，同時施加強電場而使電子加速。另一方面，電子加速層4的層厚還需要可以均化 層厚以及可以調(diào)整層厚方向上的加速層的電阻。有鑒于此，作為電子加速層4的層厚優(yōu)選 為12 6000nm，更優(yōu)選為300 2000nm。如上所述在本實施方式的電子發(fā)射元件1中，在電子加速層4中分散狀態(tài)較差時， 不使用可能產(chǎn)生絕緣體膜內(nèi)的絕緣破壞的金屬等微粒，而通過堿性分散劑6可以進行絕緣 體微粒5的表面的電傳導(dǎo)。因此，即使通過旋轉(zhuǎn)涂敷法等便宜的制法來形成電子加速層4，也可以提供在電子 加速層4中不會產(chǎn)生絕緣破壞的電子發(fā)射元件。并且，使得在將絕緣體微粒分散到溶劑中 可以說是必須的部件的分散劑同時承擔(dān)金屬等微粒的功能，因此可以減少制造工序以及材 料費用。接下來利用上述圖2說明電子發(fā)射的原理。如圖2所示，電子加速層4的大部分 由絕緣體微粒5構(gòu)成，在絕緣體微粒5的表面附著有堿性分散劑6。從而在絕緣體微粒5的 表面形成由堿性分散劑6構(gòu)成的作為立體障礙的區(qū)域15，使得絕緣體微粒5在溶劑中的分 散良好。此外，絕緣體微粒5為絕緣性，但附著在其表面的堿性分散劑6的粒子電導(dǎo)部分進行電荷的轉(zhuǎn)移，從而電子加速層4具有半導(dǎo)電性。因此，在電極基板2和薄膜電極3之間 施加電壓時，在電子加速層4有極弱的電流流動。電子加速層4的電壓電流特性呈現(xiàn)所謂 壓敏電阻特性，伴隨施加電壓的上升，電流值急劇增加。該電流的一部分是，通過施加電壓 形成的電子加速層4內(nèi)的強電場而成為彈道電子，使其通過(透過)薄膜電極3，或在薄膜 電極3具有孔(間隙)時從且孔向外部發(fā)射。彈道電子的形成過程被認為取決于電子向電 場方向加速的同時產(chǎn)生隧道效應(yīng)，但并不能斷定。接下來說明電子發(fā)射元件1的制造方法的一個實施方式。向分散溶劑中投入堿性分散劑6并放在超聲波分散器中分散了堿性分散劑6后， 投入絕緣體微粒5，再次放在超聲波分散器中分散絕緣體微粒5，而獲得絕緣體微粒分散溶 液A。另外，分散方法并無特別限定，也可以通過超聲波分散器以外的方法進行分散。在此，作為分散溶劑只要與堿性分散劑6的相合性好并可有效地分散絕緣體微粒 5且在涂敷后蒸發(fā)即可使用，并無特別限制。作為分散溶劑例如可以使用甲苯、苯、二甲苯、 己烷、十四烷等。將如上制作出的絕緣體微粒分散溶液A涂敷到電極基板2上，形成電子加速層4。 作為涂敷方法，例如可以使用旋轉(zhuǎn)涂敷法。將絕緣體微粒分散溶液A滴下到電極基板2上， 利用旋轉(zhuǎn)涂敷法形成作為電子加速層4的薄膜。通過反復(fù)多次絕緣體微粒分散溶液A在電 極基板2上的滴下、旋轉(zhuǎn)涂敷法下的成膜、干燥，可以成為預(yù)定的膜厚。電子加速層4的成膜除了使用旋轉(zhuǎn)涂敷法以外，也可以使用例如滴下法、噴霧涂 敷法等方法。在形成電子加速層4后，在電子加速層4上成膜薄膜電極3。薄膜電極3的成膜例 如可以使用磁控濺射法。此外，薄膜電極3的成膜除了磁控濺射法以外，例如也可以使用 噴墨法、旋轉(zhuǎn)涂敷法、蒸鍍法等。此外，在由圖2所示的微粒層(包含絕緣體微粒和存在于其表面的堿性分散劑) 構(gòu)成的電子發(fā)射元件1中，可以構(gòu)成為進一步在微粒層的表面?zhèn)入x散地配置有堿性分散 劑。電子加速層4具有這種構(gòu)成時，可以控制電子發(fā)射位置，可以防止在發(fā)射的電子的作用 下構(gòu)成薄膜電極3的金屬材料消失的現(xiàn)象。此外，也可以控制單位面積上的電子發(fā)射量等。這種堿性分散劑的離散配置，可以在形成了圖2所示的微粒層后，利用噴墨法或 靜電噴霧法等另外涂敷堿性分散劑來制作。因此，微粒層中含有的堿性分散劑與利用噴墨 法或靜電噴霧法等另外涂敷在微粒層表面的堿性分散劑可以相同，也可以不同。然而，在利用噴墨法或靜電噴霧法等離散地涂敷堿性分散劑的方法中，因在涂敷 時對微粒層的物理性沖擊作用等，可能無法維持微粒層中絕緣體微粒的分散狀態(tài)。因此，在構(gòu)成為在微粒層的表面?zhèn)入x散地配置有堿性分散劑時，可以構(gòu)成為，使圖 2所示的微粒層包含使絕緣體微粒5彼此粘結(jié)的粘合劑樹脂，在通過粘合劑樹脂加固的微 粒層表面上離散地配置堿性分散劑6。在包含粘合劑樹脂的微粒層中，絕緣體微粒5的分散狀態(tài)得到保持，因此即使之 后利用噴墨法或靜電噴霧法等涂敷堿性分散劑6，微粒層中的絕緣體微粒的分散狀態(tài)也不 會變化。作為粘合劑樹脂，只要與電極基板2的粘結(jié)性好、可以分散絕緣體微粒5并具有絕 緣性即可。作為這種粘合劑樹脂15例如選自四甲氧基硅烷、四乙氧基硅烷、甲基三甲氧基
10硅烷、甲基三乙氧基硅烷、苯基三乙氧基硅烷、己基三甲氧基硅烷、癸基三甲氧基硅烷、含水 解性基團的硅氧烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、2_(3，4_環(huán)氧環(huán)己基)乙 基三甲氧基硅烷、3-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、3-縮水甘油醚氧丙基甲基二乙氧基 硅烷、3-縮水甘油醚氧丙基三乙氧基硅烷、對苯乙烯基三甲氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氧基 丙基三甲氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氧基丙基三乙氧基硅烷、3-丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅 烷、N-2-(氨基乙基)-3-氨基丙基三甲氧基硅烷、N-2-(氨基乙基)-3-氨基丙基三乙氧基 硅烷、3-氨基丙基三甲氧基硅烷、3-氨基丙基三乙氧基硅烷、3-三乙氧基甲硅烷基-N-(l， 3- 二甲基亞丁基)丙胺、N-苯基-3-氨基丙基三甲氧基硅烷、3-脲基丙基三乙氧基硅烷、 3_氯丙基三甲氧基硅烷、3-巰基丙基三甲氧基硅烷、雙(三乙氧基甲硅烷基丙基)四硫化 物、3-異氰酸酯基丙基三乙氧基硅烷等。這些樹脂可以分別單獨使用或者組合2種以上使 用。(實施例1)在此，對于改變絕緣體微粒分散液中堿性分散劑6的添加量并研究了添加量和電 子發(fā)射量的關(guān)系的實驗的結(jié)果進行說明。溶劑使用甲苯，使堿性分散劑6相對于溶劑量的添加量為Owt %、0. 08wt %、 0. 4wt%U. Owt %，而分別制作電子發(fā)射元件1，在1 X 10_8ATM的真空中進行電子發(fā)射實驗 并評價。作為堿性分散劑6，使用了作為胺價為10 17mgK0H/g并在線狀聚合物的一部分 上具有直鏈狀或分支狀的烷基或苯基的分散劑的、味o素7 r i yr^ 〃株式會社制造銷 售的“顏料分散劑了 ” ^ "一 PB821”。首先說明電子發(fā)射元件1的詳細的制作條件。在10mL試劑瓶中放入3g甲苯溶液，并投入0. 03g 7 yl " — PB821 (味 素7 了 P r夕7株式會社制造)，放在超聲波分散器中進行分散。進而向其中作為絕緣體微粒 5投入0. 25g 二氧化硅粒子，同樣將試劑瓶放在超聲波分散器中進行分散。在此，二氧化硅 微粒使用直徑50nm的7 二一 A卜"v丨J力C413 (矢~ # ？卜公司)，表面進行了六甲基二硅 氮烷處理。通過放在分散器中約10分鐘，二氧化硅微粒在甲苯溶劑中分散為乳白色，成為 堿性分散劑6相對于溶劑的添加量為1. 0wt%的絕緣體微粒分散溶液。作為電極基板2準備25mm見方的蒸鍍有IT0薄膜的玻璃基板，在該玻璃基板表面 滴下制作出的絕緣體微粒分散溶液，利用旋轉(zhuǎn)涂敷法形成微粒層。旋轉(zhuǎn)涂敷法下的成膜條 件如下在以500rpm旋轉(zhuǎn)5秒鐘的期間將上述分散溶液滴下到基板表面，然后以3000rpm 進行10秒鐘的旋轉(zhuǎn)。反復(fù)3次該成膜條件，在玻璃基板上堆積3層微粒層后，在室溫下使 之自然干燥。構(gòu)成電子加速層4的微粒層的膜厚約為lOOOnm。在玻璃基板的表面形成微粒層后，利用磁控濺射裝置成膜薄膜電極3。作為成膜材 料使用金(Au)，膜厚為50nm，面積為0.014cm2。由此獲得分散添加量1. Owt %的電子發(fā)射 元件1。除了將絕緣體微粒分散溶液中7 ” ^ 〃一 PB821相對于甲苯溶劑的添加量改 變?yōu)?wt%、0. 08wt%,0. 4wt%以外，以與上述條件完全相同的條件獲得分散添加量為 Owt %、0. 08wt %、0. 4wt %的電子發(fā)射元件1。對于如上制作出的4個電子發(fā)射元件1，利用圖3所示的測定系統(tǒng)進行電子發(fā)射實驗。
圖3表示用于電子發(fā)射實驗的測定系統(tǒng)。在圖3的測定系統(tǒng)中，在電子發(fā)射元件 1的薄膜電極3側(cè)夾著絕緣體隔離物9 (直徑1mm)配置相對電極8。并且，在電子發(fā)射元件 1的電極基板2和薄膜電極3之間通過電源7A施加VI的電壓，并通過電源7B向相對電極 8施加V2的電壓。將在薄膜電極3和電源7A之間流動的電流II作為元件內(nèi)電流測定，將 相對電極8和電源7B之間流動的電流12作為電子發(fā)射電流測定。將這種測定系統(tǒng)配置在 1X10_8ATM的真空中進行電子發(fā)射實驗。圖4表示通過電子發(fā)射實驗測定了各電子發(fā)射元件1的元件內(nèi)電流II的結(jié)果。在 此，施加電壓VI在0 20V的范圍內(nèi)階段性升高，施加電壓V2為100V。此外圖5表示通過 電子發(fā)射實驗測定從各電子發(fā)射元件1發(fā)射的電子發(fā)射電流12的結(jié)果。由圖4可知，元件內(nèi)電流II (單位A/cm2)在施加電壓VI超過了 10V的區(qū)域中呈 現(xiàn)與分散劑的添加量成比例增加的傾向。在分散劑的添加量為0的電子發(fā)射元件1中，在 施加電壓VI為0 10V的范圍內(nèi)是電流不流動的狀態(tài)(測定下限)，而超過10V后，突發(fā)地 產(chǎn)生電流上升。這被認為是由于，在分散劑的添加量為0的電子發(fā)射元件中，絕緣體微粒的 分散狀態(tài)差，因此產(chǎn)生了在加速層4的極薄部分的集中的電流泄漏、或電壓施加的電極端 子正下方的電流泄漏等局部的絕緣破壞。此外由圖5可知，盡管元件內(nèi)電流11流動而分散劑的添加量為0及0. 08wt %的電 子發(fā)射元件1中，完全測定不到電子發(fā)射。在分散劑的添加量為0.4襯％的電子發(fā)射元件 1中，在施加電壓VI超過12V后測定到1X10_8[A/Cm2]的電子發(fā)射。在分散劑的添加量為 1.0襯％的電子發(fā)射元件1中，在施加電壓VI為16. 3V下獲得0.71 [A/cm2]的電子發(fā)射。接下來，溶劑同樣使用甲苯，除了將絕緣體微粒分散溶液中7 ” ^ 〃一 PB821相 對于甲苯溶劑的添加量改變?yōu)?. 2wt%,5. 0wt%U0. 0wt%,20. 以外，以與上述條件 完全相同的條件獲得分散添加量為1. 2wt%,5. 0wt%U0. 0wt%,20. 0襯％的電子發(fā)射元件 1。對這種電子發(fā)射元件1，同樣地在1 X 10_8ATM的真空中進行電子發(fā)射實驗并評價。 另外，測定系統(tǒng)及電子發(fā)射元件1的詳細的制作條件與之前的實驗相同。圖6表示分散劑添加量為1. 2wt%,5. 0wt%U0. 0wt%,20.各電子發(fā)射元 件1的元件內(nèi)電流II的測定結(jié)果。在此也是施加電壓VI在0 20V的范圍內(nèi)階段性升高， 施加電壓V2為100V。此外圖7表示通過電子發(fā)射實驗測定從各電子發(fā)射元件1發(fā)射的電 子發(fā)射電流12的結(jié)果。另外，在圖6、圖7中一并表示了在之前的電子發(fā)射實驗中得到的分 散劑添加量為1. 0襯％的電子發(fā)射元件1的結(jié)果。由圖6可知，元件內(nèi)電流II[單位A/cm2]在分散劑的添加量為1.2襯％時處于峰 值，之后呈現(xiàn)添加量越多元件內(nèi)電流II越下降的傾向。這是由于，堿性分散劑6的添加量 過多時，分散劑具有的高分子材料的電阻成分起到減少元件內(nèi)電流的作用。此外由圖7可 知，電子發(fā)射量12具有依照元件內(nèi)電流II的序列的傾向，而在分散劑的添加量為1. 2wt% 時，施加電壓VI超過12V后，隨著電子發(fā)射而產(chǎn)生電子發(fā)射元件1的破壞(由微粒構(gòu)成的 電子加速層4的飛散)，電子發(fā)射特性低于添加量為1. 0wt%的電子發(fā)射元件的數(shù)據(jù)。(實施例2)除了作為堿性分散劑使用型號和胺價不同的7夕^ 一 PB822(味^素7 T ^ > 〒” 7株式會社制造)以外，與實施例1同樣地制造分散劑添加量為1.0wt%的電子發(fā)射元件1，同樣地研究電壓電流特性，得到了與實施例1中記載的分散劑添加量為1. 0襯％的電 子發(fā)射元件1同樣的結(jié)果。(比較例)在10mL的試劑瓶中加入3. Og甲苯溶劑，并作為絕緣體微粒5向其中投入0. 25g 二氧化硅微粒(為直徑50nm的7 二一 A卜"v <J力C413 (矢\ # ？卜公司)，表面進行了六 甲基二硅氮烷處理)，將試劑瓶放在超聲波分散器中進行分散。約10分鐘后，作為導(dǎo)電微 粒追加投入0. 065g的銀納米粒子(平均粒徑lOnm，其中絕緣被膜醇化物lnm厚(應(yīng)用納 米研究所))，進行約20分鐘的超聲波分散處理，制作出絕緣體微粒/導(dǎo)電微粒分散液。在 此，銀納米粒子相對于二氧化硅微粒的全部質(zhì)量所占的比例約為20%。接下來，作為電極基板2準備30mm見方的不銹鋼基板，在該不銹鋼基板表面滴下 制作的絕緣體微粒/導(dǎo)電微粒分散液，利用旋轉(zhuǎn)涂敷法形成微粒層。旋轉(zhuǎn)涂敷法的成膜條 件如下在以500rpm旋轉(zhuǎn)了 5秒鐘的期間滴下上述絕緣體微粒/導(dǎo)電微粒分散液，然后以 3000rpm進行10秒鐘的旋轉(zhuǎn)。該成膜條件反復(fù)2次，在不銹鋼基板上堆積2層微粒層后，在 室溫下使之自然干燥。在不銹鋼基板的表面形成微粒層后，利用磁控濺射裝置成膜薄膜電極3。作為成膜 材料使用金(Au)，成為膜厚45nm、面積0. 071cm2的圓形。由此獲得在電子加速層4中含有 導(dǎo)電微粒的比較例的電子發(fā)射元件。圖8表示比較例的電子發(fā)射元件的表面照片。圖8中的圓形物是薄膜電極3，環(huán)狀 物是沒有設(shè)置薄膜電極3的電子加速層4的表面。此外，參照標號111所示的部件是與薄 膜電極3接觸而施加電壓的探頭。由圖8可知比較例的電子發(fā)射元件的表面粗糙。對如上制作的比較例的電子發(fā)射元件，利用圖3所示的測定系統(tǒng)進行電子發(fā)射實驗。圖9表示比較例的電子發(fā)射元件的元件內(nèi)電流II的測定結(jié)果、和從電子發(fā)射元件 發(fā)射的電子發(fā)射電流12的測定結(jié)果。施加電壓VI在0 40V的范圍內(nèi)階段性升高，施加 電壓V2為100V。根據(jù)圖9可知，在比較例的電子發(fā)射元件中，無法產(chǎn)生充分的元件內(nèi)電流11。這是 由于元件表面因微粒的再凝聚而變得粗糙，因此電子加速層無法維持充分的導(dǎo)電狀態(tài)，以 及主要因銀納米粒子凝聚而導(dǎo)致構(gòu)成電子加速層的微粒層內(nèi)的電傳導(dǎo)特性下降。此外，在施加電壓35V前后測定了尖峰狀的電子發(fā)射電流12。這是由于在構(gòu)成微 粒層的絕緣體微粒上積蓄的電荷一下子引起絕緣破壞。產(chǎn)生這種波形時，電子加速層在物 理上產(chǎn)生破壞。由此可知，在構(gòu)成電子加速層的微粒層中導(dǎo)電微粒的分散狀態(tài)差的元件中， 容易產(chǎn)生絕緣破壞。(實施方式2)圖10表示通過實施方式1說明的使用了本發(fā)明的一個實施方式的電子發(fā)射元件 1的電子發(fā)射裝置10構(gòu)成帶電裝置90的、本發(fā)明的帶電裝置90的一例。帶電裝置90由具有電子發(fā)射元件1和向其施加電壓的電源7的電子發(fā)射裝置10 構(gòu)成，用于使感光體11帶電。本發(fā)明的圖像形成裝置具有該帶電裝置90。在本發(fā)明的圖 像形成裝置中，構(gòu)成帶電裝置90的電子發(fā)射元件1與作為被帶電體的感光體11相對設(shè)置， 通過施加電壓而發(fā)射電子，使感光體11帶電。另外，在本發(fā)明的圖像形成裝置中，帶電裝置90以外的構(gòu)成部件可以使用現(xiàn)有公知的部件。在此，在帶電裝置90中，電子發(fā)射元件1優(yōu) 選從感光體11間隔例如3 5mm來配置。此外，向電子發(fā)射元件1的施加電壓優(yōu)選為25V 左右，電子發(fā)射元件1的電子加速層的構(gòu)成，只要在25V的電壓施加下單位時間發(fā)射1 P A/ cm2的電子即可。進而，作為帶電裝置90使用的電子發(fā)射裝置10構(gòu)成為面電子源，因此可在感光 體11的旋轉(zhuǎn)方向具有寬度地進行帶電，可以增多向感光體11的某個部位的帶電機會。從 而，帶電裝置90與以線狀帶電的線帶電器等相比，可以均勻地帶電。此外，帶電裝置90與 需要數(shù)kV的電壓施加的電暈放電器相比，具有將施加電壓降低到低至10V左右的優(yōu)點。(實施方式3)圖11表示通過實施方式1所說明的使用了本發(fā)明的一個實施方式的電子發(fā)射元 件1的電子發(fā)射裝置10構(gòu)成電子線硬化裝置100的、本發(fā)明的電子線硬化裝置100的一例。電子線硬化裝置100包括具有電子發(fā)射元件1和向其施加電壓的電源7的電子發(fā) 射裝置10、以及使電子加速的加速電極21。在電子線硬化裝置100中，以電子發(fā)射元件1為 電子源，通過加速電極21使發(fā)射的電子加速并與保護膜(被硬化物)22沖撞。使一般的保 護膜22硬化而需要的能量為10eV以下，因此若只是關(guān)注能量，則不需要加速電極。但是， 電子線的浸透深度成為電子的能量的函數(shù)，因此為了全部硬化例如厚度1 P m的保護膜22， 需要約5kV的加速電壓?，F(xiàn)有一般的電子線硬化裝置，將電子源真空密封，通過高電壓施加(50 100kV) 而發(fā)射電子，并經(jīng)過電子窗將電子取出、照射。在該電子發(fā)射的方法中，在透過電子窗時會 產(chǎn)生較大的能量損耗。此外，到達保護膜的電子也是高能量，因此會透過保護膜的厚度，而 使能量的利用效率變低。進而一次可以照射的范圍較窄，點狀地進行描繪，因此產(chǎn)能較低。在使用了電子發(fā)射裝置10的構(gòu)成中，不會透過電子透過窗，因此無能量損耗，可 以降低施加電壓。進而由于是面電子源，因此產(chǎn)能非常高。此外，若按照圖案發(fā)射電子，還 可以進行無掩模曝光。(實施方式4)圖12 14分別表示通過使用了實施方式1中說明的本發(fā)明的一個實施方式的電 子發(fā)射元件1的電子發(fā)射裝置10構(gòu)成自發(fā)光設(shè)備的、本發(fā)明的自發(fā)光設(shè)備的例子。圖12所示的自發(fā)光設(shè)備31包括具有電子發(fā)射元件1和向其施加電壓的電源7的 電子發(fā)射裝置10，還包括具有層疊作為基材的玻璃基板34、IT0膜33及熒光體32的層疊 結(jié)構(gòu)的發(fā)光部36。另外，發(fā)光部36配置在與電子發(fā)射元件1相對且隔開間隔的位置上。作為熒光體32適用與紅色、綠色、藍色發(fā)光對應(yīng)的電子激勵類型的材料，例如紅 色中可以使用Y203:Eu、(Y，Gd)B03:Eu，綠色中可以使用Zn2Si04:Mn、BaAl12019:Mn，藍色中可 以使用BaMgAl1(1017:EU2+等。在成膜了 IT0膜33的玻璃基板34表面上成膜熒光體32。熒 光體32的厚度優(yōu)選為1 y m左右。此外，IT0膜33的膜厚只要是可以確保導(dǎo)電性的膜厚就 沒有問題，在本實施方式中為150nm。在成膜熒光體32時，準備作為粘合劑的環(huán)氧類樹脂和微?；臒晒怏w粒子的混 煉物，并通過刮棒涂布法或滴下法等公知方法成膜即可。在此，為了提高熒光體32的發(fā)光亮度，需要使從電子發(fā)射元件1發(fā)射的電子向熒光體加速。為了實現(xiàn)這種加速，如圖12所示，優(yōu)選在電子發(fā)射元件1的電極基板2和發(fā)光部 36的IT0膜33之間設(shè)置電源35，而可以進行用于形成使電子加速的電場的電壓施加。此 時優(yōu)選，熒光體32和電子發(fā)射元件1的距離為0. 3 1mm，來自電源7的施加電壓為18V， 來自電源35的施加電壓為500 2000V。圖13所示的自發(fā)光設(shè)備31’包括具有電子發(fā)射元件1和向其施加電壓的電源7 的電子發(fā)射裝置10，還包括熒光體(發(fā)光體)32。在自發(fā)光設(shè)備31’中，熒光體32為平面 狀，在電子發(fā)射元件1的表面配置有熒光體32。在此，在電子發(fā)射元件1表面成膜的熒光 體32的層，如上所述準備由與微粒化的熒光體的混煉物構(gòu)成的涂液，在電子發(fā)射元件1表 面成膜。電子發(fā)射元件1本身為相對于外力較弱的結(jié)構(gòu)，因此若利用刮棒涂布法的成膜手 段可能會導(dǎo)致元件破壞。因此優(yōu)選使用滴下法或旋轉(zhuǎn)涂敷法等方法。圖14所示的自發(fā)光設(shè)備31 ”包括具有電子發(fā)射元件1和向其施加電壓的電源7的 電子發(fā)射裝置10，進而在電子發(fā)射元件1的電子加速層4中作為熒光體(發(fā)光體)32’混入 有熒光的微粒。此時，可以使熒光體32’的微粒兼用作絕緣體微粒5。然而，上述熒光體的 微粒一般來說電阻較低，與絕緣體微粒5相比電阻明顯低。因此代替絕緣體微粒5而混合 熒光體的微粒時，該熒光體的微粒的混合量必須抑制成少量。例如，作為絕緣體微粒5使用 球狀二氧化硅粒子(平均粒徑llOnm)、作為熒光體微粒使用ZnS:Mg(平均粒徑500nm)時， 其重量混合比為31左右較為合適。在上述自發(fā)光設(shè)備31、31，、31”中，從電子發(fā)射元件1發(fā)射的電子與熒光體32、32， 沖撞而發(fā)光。電子發(fā)射元件1的電子發(fā)射效率高，因此自發(fā)光設(shè)備31、31’、31”可以高效地進行 發(fā)光。另外，自發(fā)光設(shè)備31、31’、31”通過進行真空密封，電子發(fā)射電流得到提高，可以更有 效地發(fā)光。進而，圖15表示具有本發(fā)明的自發(fā)光設(shè)備的本發(fā)明的圖像顯示裝置的一例。圖15 所示的圖像顯示裝置140具有圖14所示的自發(fā)光設(shè)備31”和液晶面板330。在圖像顯示裝 置140中，自發(fā)光設(shè)備31”設(shè)置在液晶面板330的后方，作為背光使用。用于圖像顯示裝置 140時，向自發(fā)光設(shè)備31”的施加電壓優(yōu)選為20 35V，只要在該電壓下例如單位時間可以 發(fā)射10 u A/cm2的電子即可。此外，自發(fā)光設(shè)備31”和液晶面板330的距離優(yōu)選為0. 1mm左 右o此外，作為本發(fā)明的圖像顯示裝置使用圖12所示的自發(fā)光設(shè)備31時，可以為以下 形狀將自發(fā)光設(shè)備31配置為矩陣狀，作為自發(fā)光設(shè)備自身產(chǎn)生的FED形成圖像并進行顯 示。此時，向自發(fā)光設(shè)備31的施加電壓優(yōu)選為20 35V，只要在該電壓下例如單位時間可 以發(fā)射10 y A/cm2的電子即可。(實施方式5)圖16及圖17分別表示通過實施方式1中說明的使用了本發(fā)明的一個實施方式的 電子發(fā)射元件1的電子發(fā)射裝置10構(gòu)成送風(fēng)裝置的、本發(fā)明的送風(fēng)裝置的例子。以下對將 本發(fā)明的送風(fēng)裝置用作冷卻裝置的情況進行說明。但是送風(fēng)裝置的利用不限于冷卻裝置。圖16所示的送風(fēng)裝置150包括具有電子發(fā)射元件1和向其施加電壓的電源7的 電子發(fā)射裝置10。在送風(fēng)裝置150中，電子發(fā)射元件1向電接地的被冷卻體41發(fā)射電子， 從而產(chǎn)生離子風(fēng)來冷卻被冷卻體41。冷卻時，向電子發(fā)射元件1施加的電壓優(yōu)選為18V左右，優(yōu)選在該電壓下在氣體氛圍下例如單位時間發(fā)射IP A/cm2的電子。圖17所示的送風(fēng)裝置160在圖16所示的送風(fēng)裝置150中進一步組合了送風(fēng)機 42。圖17所示的送風(fēng)裝置160中，電子發(fā)射元件1向電接地的被冷卻體41發(fā)射電子，進而 送風(fēng)機42向被冷卻體41送風(fēng)，從而將從電子發(fā)射元件發(fā)射的電子向被冷卻體41傳送，產(chǎn) 生離子風(fēng)來冷卻被冷卻體41。此時，送風(fēng)機42的風(fēng)量優(yōu)選為0. 9 2L/分/cm2。在此，想要通過送風(fēng)來冷卻被冷卻體41時，如果僅僅如現(xiàn)有的送風(fēng)裝置或冷卻裝 置那樣通過風(fēng)扇等進行送風(fēng)，則被冷卻體41表面的流速為0，最想散放熱的部分的空氣無 法置換，冷卻效率很差。但是，若作為風(fēng)(空氣流)傳送的空氣中含有電子、離子等電荷粒 子，則靠近到被冷卻體41附近時通過電氣作用力拉引到被冷卻體41表面，因此可以替換 表面附近的氣體氛圍。在此，在本發(fā)明的送風(fēng)裝置150、160中，在送風(fēng)的空氣中含有電子、 離子等電荷粒子，因此冷卻效率格外提高。如上所述，本發(fā)明的電子發(fā)射元件，在相對的電極基板和薄膜電極之間具有電子 加速層，通過在上述電極基板和上述薄膜電極之間施加電壓，而由上述電子加速層使電子 加速，從上述薄膜電極發(fā)射上述電子，其中，上述電子加速層包括含有絕緣體微粒的微粒 層，在該微粒層中含有堿性分散劑。如上所述，根據(jù)上述構(gòu)成，通過在電極基板和薄膜電極之間施加電壓，而在電子加 速層內(nèi)產(chǎn)生電流，其一部分通過施加電壓所形成的強電場而成為彈道電子，并從薄膜電極 側(cè)發(fā)射。在此，從電子發(fā)射元件發(fā)射電子推測是由于堿性分散劑所具有的用于給予電子對 的電子對給予體作用的結(jié)果。即，堿性分散劑具有給予電子對的電子對給予體，電子對給予 體給予電子對后離子化。該離子化的電子對給予體在附著的絕緣體微粒的表面進行電荷的 轉(zhuǎn)移，而可以進行絕緣體微粒的表面的電傳導(dǎo)。使得電子加速層成為不需要分散金屬等微粒的構(gòu)成，從而在本發(fā)明的電子發(fā)射元 件中可以構(gòu)成如下電子加速層沒有金屬等微粒凝聚而產(chǎn)生電子加速層的絕緣破壞的問 題，不使用等離子CVD裝置或熱CVD裝置也難以產(chǎn)生絕緣破壞。并且，使得為了在溶劑中分散絕緣體微?？梢哉f是必須的要素的分散劑同時承擔(dān) 金屬等微粒的功能，因此可以減少制造工序以及材料費用。其結(jié)果起到如下效果可以提供一種沒有絕緣體層內(nèi)的絕緣破壞的問題，且可以 廉價地制造的電子發(fā)射元件。在本發(fā)明的電子發(fā)射元件中除了上述構(gòu)成以外優(yōu)選，上述堿性分散劑是在通過立 體排斥效果使上述絕緣體微粒分散的高分子體中，作為取代基導(dǎo)入給予電子對的電子對給 予體而構(gòu)成。具有通過立體排斥效果使上述絕緣體微粒分散的高分子，從而可以使得絕緣體微 粒的分散性良好，作為電子加速層可以形成均勻的微粒層。從而可以將電子發(fā)射元件中的 制作偏差抑制得較少。此外，這種堿性分散劑的添加量具有最佳值，添加量過多時堿性分散劑所具有的 高分子的部分的電阻成分使得元件內(nèi)電流難以流動，從而導(dǎo)致來自電子發(fā)射元件的電子發(fā) 射降低。另外，添加量過少時無法充分得到在電子加速層中流動的電流量，可能完全無法獲 得來自電子發(fā)射元件的電子發(fā)射。堿性分散劑的最佳的添加量成為與絕緣體微粒相關(guān)聯(lián)的設(shè)計事項，通過適當(dāng)?shù)乜刂圃撎砑恿?，而可以獲得來自電子發(fā)射元件的充分的電子發(fā)射。此外，在本發(fā)明的電子發(fā)射元件中除了上述構(gòu)成以外優(yōu)選，上述絕緣體微粒的平 均粒徑為10 lOOOnm，更優(yōu)選為為10 200nm。此時，粒徑的分散狀態(tài)相對于平均粒徑可 以較為寬廣，例如平均粒徑為50nm的絕緣體微粒，即使在20 lOOnm的區(qū)域中具有其粒徑 分布也沒有問題。絕緣體微粒的粒徑過小時，在粒子間作用的力較強，因此粒子容易凝聚而 難以分散。此外，絕緣體微粒的粒徑過大時，雖然分散性好，但難以調(diào)整電子加速層的層厚、 表面電導(dǎo)物質(zhì)的配合比以調(diào)整電阻。在本發(fā)明的電子發(fā)射元件中除了上述構(gòu)成以外，上述電子加速層的層厚優(yōu)選為 12 6000nm，更優(yōu)選為300 2000nm。此外，通過使電子加速層的層厚為上述范圍，可以均 化電子加速層的層厚并調(diào)整層厚方向的電子加速層的電阻。其結(jié)果，可以從電子發(fā)射元件 的全面均勻地發(fā)射電子，且可以有效地向元件外發(fā)射電子。在本發(fā)明的電子發(fā)射元件中除了上述構(gòu)成以外優(yōu)選，上述絕緣體微粒包含Si02、 A1203及Ti02的至少一種，或包含有機聚合物。上述絕緣體微粒包含Si02、A1203及Ti02的 至少一種，或包含有機聚合物時，這些物質(zhì)的絕緣性高，從而可以將上述電子加速層的電阻 值調(diào)整在任意范圍內(nèi)。特別是，作為絕緣體微粒使用氧化物(Si02、Al203及Ti02)，作為上述 表面電導(dǎo)物質(zhì)使用抗氧化能力高的導(dǎo)電體微粒時，更加難以產(chǎn)生因被大氣中的氧氣氧化而 產(chǎn)生元件劣化，因此可以使在大氣壓中也可以穩(wěn)定動作的效果更加顯著。在本發(fā)明的電子發(fā)射元件中除了上述構(gòu)成以外優(yōu)選，上述薄膜電極包含金、銀、 碳、鎢、鈦、鋁及鈀的至少一種。通過使上述薄膜電極包含金、銀、碳、鎢、鈦、鋁及鈀的至少 一種，可以根據(jù)這些物質(zhì)的功函數(shù)的高低而使在電子加速層產(chǎn)生的電子高效地產(chǎn)生隧道效 應(yīng)，將高能量的電子更多地發(fā)射到電子發(fā)射元件外。本發(fā)明的電子發(fā)射裝置包括上述任一種電子發(fā)射元件、以及在上述電極基板和上 述薄膜電極之間施加電壓的電源部。在電子發(fā)射元件中如上所述，本發(fā)明的電子發(fā)射元件沒有絕緣體層內(nèi)的絕緣破壞 的問題，且可以通過廉價的裝置制造，因此利用這種電子發(fā)射元件構(gòu)成的電子發(fā)射裝置也 沒有絕緣體層內(nèi)的絕緣破壞的問題，且可以通過廉價的裝置制造。使用這種本發(fā)明的電子發(fā)射裝置而構(gòu)成的本發(fā)明的自發(fā)光設(shè)備、圖像顯示裝置、 送風(fēng)裝置、冷卻裝置、帶電裝置、圖像形成裝置、電子線硬化裝置也屬于本發(fā)明的范疇。本發(fā)明的電子發(fā)射元件的制造方法，該電子發(fā)射元件在相對的電極基板和薄膜 電極之間具有電子加速層，通過在上述電極基板和上述薄膜電極之間施加電壓，而由上述 電子加速層使電子加速，從上述薄膜電極發(fā)射上述電子，該電子發(fā)射元件的制造方法的特 征在于，具有以下工序利用絕緣體微粒分散溶液在上述電極基板上形成構(gòu)成上述電子加 速層的微粒層，該絕緣體微粒分散溶液是利用堿性分散劑在溶劑中分散絕緣體微粒而成； 以及在上述微粒層上形成薄膜電極。從而可以獲得沒有絕緣體層內(nèi)的絕緣破壞的問題且可廉價地制造的本發(fā)明的電 子發(fā)射元件。在本發(fā)明的電子發(fā)射元件的制造方法中，進一步優(yōu)選，上述堿性分散劑是在通過 立體排斥效果使上述絕緣體微粒分散的高分子體中，作為取代基導(dǎo)入給予電子對的電子對 給予體而構(gòu)成。
如上所述，具有通過立體排斥效果使上述絕緣體微粒分散的高分子，從而可以使 得絕緣體微粒的分散性良好，作為電子加速層可以形成均勻的微粒層。從而可以將電子發(fā) 射元件中的制作偏差抑制得較少。以上的各實施方式及各實施例只不過是為了明確本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容，不應(yīng)僅限定 為這種具體例而進行狹義地解釋，在本發(fā)明的精神以及權(quán)利要求書的范圍內(nèi)可以進行各種 變更并實施。此外，即使在本說明書中所示的數(shù)值范圍以外，只要是不違反本發(fā)明的宗旨的 合理的范圍，則也包含在本發(fā)明內(nèi)。工業(yè)利用性本發(fā)明的電子發(fā)射裝置可以確保電導(dǎo)通并產(chǎn)生充分的元件內(nèi)電流，并從薄膜電極 發(fā)射彈道電子。從而例如可以適用于電子照相方式的復(fù)印機、打印機、傳真機等圖像形成裝 置的帶電裝置、電子線硬化裝置，或通過與發(fā)光體組合而適用于圖像顯示裝置，或通過利用 發(fā)射的電子產(chǎn)生的離子風(fēng)而適用于冷卻裝置等。
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權(quán)利要求
一種電子發(fā)射元件，具有相對配置的電極基板和薄膜電極、以及配置在該電極基板和薄膜電極之間的電子加速層，通過在上述電極基板和上述薄膜電極之間施加電壓，而由上述電子加速層使電子加速，從上述薄膜電極發(fā)射上述電子，其特征在于，上述電子加速層包括含有絕緣體微粒的微粒層，在該微粒層中含有堿性分散劑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子發(fā)射元件，其特征在于，上述堿性分散劑是在通過立體 排斥效果使上述絕緣體微粒分散的高分子體中，作為取代基導(dǎo)入給予電子對的電子對給予 體而構(gòu)成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子發(fā)射元件，其特征在于，上述絕緣體微粒的平均粒徑為 10 lOOOnm。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電子發(fā)射元件，其特征在于，上述絕緣體微粒的平均粒徑為 10 200nm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子發(fā)射元件，其特征在于，上述電子加速層的層厚為12 6000nm。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電子發(fā)射元件，其特征在于，上述電子加速層的層厚為300 2000nm。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子發(fā)射元件，其特征在于，上述絕緣體微粒包含Si02、Al203 及TiO2的至少一種、或包含有機聚合物。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子發(fā)射元件，其特征在于，上述薄膜電極包括金、銀、碳、 鎢、鈦、鋁及鈀的至少一種。
9.一種電子發(fā)射裝置，其特征在于，包括權(quán)利要求1所述的電子發(fā)射元件；和在該電 子發(fā)射元件的上述電極基板和上述薄膜電極之間施加電壓的電源部。
10.一種自發(fā)光設(shè)備，其特征在于，包括權(quán)利要求9所述的電子發(fā)射裝置和發(fā)光體，從 該電子發(fā)射裝置發(fā)射電子而使上述發(fā)光體發(fā)光。
11.一種圖像顯示裝置，其特征在于，包括權(quán)利要求10所述的自發(fā)光設(shè)備。
12.一種送風(fēng)裝置，其特征在于，包括權(quán)利要求9所述的電子發(fā)射裝置，從該電子發(fā)射 裝置發(fā)射電子而進行送風(fēng)。
13.—種冷卻裝置，其特征在于，包括權(quán)利要求9所述的電子發(fā)射裝置，從該電子發(fā)射 裝置發(fā)射電子而冷卻被冷卻體。
14.一種帶電裝置，其特征在于，包括權(quán)利要求9所述的電子發(fā)射裝置，從該電子發(fā)射 裝置發(fā)射電子而使感光體帶電。
15.一種圖像形成裝置，其特征在于，包括權(quán)利要求14所述的帶電裝置。
16.一種電子線硬化裝置，其特征在于，包括權(quán)利要求9所述的電子發(fā)射裝置。
17.一種電子發(fā)射元件的制造方法，該電子發(fā)射元件在相對的電極基板和薄膜電極之 間具有電子加速層，通過在上述電極基板和上述薄膜電極之間施加電壓，而由上述電子加 速層使電子加速，從上述薄膜電極發(fā)射上述電子，該電子發(fā)射元件的制造方法的特征在于， 具有以下工序利用絕緣體微粒分散溶液在上述電極基板上形成構(gòu)成上述電子加速層的微粒層，該絕 緣體微粒分散溶液是利用堿性分散劑在溶劑中分散絕緣體微粒而成；以及在上述微粒層上形成薄膜電極。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的電子發(fā)射元件的制造方法，其特征在于，上述堿性分散劑 是在通過立體排斥效果使上述絕緣體微粒分散的高分子體中，作為取代基導(dǎo)入給予電子對 的電子對給予體而構(gòu)成。
全文摘要
提供一種電子發(fā)射元件、電子發(fā)射裝置、自發(fā)光設(shè)備、圖像顯示裝置、送風(fēng)裝置、冷卻裝置、帶電裝置、圖像形成裝置、電子線硬化裝置及電子發(fā)射元件的制造方法。本發(fā)明的電子發(fā)射元件中，設(shè)在電極基板和薄膜電極之間的電子加速層有含有絕緣性微粒的微粒層構(gòu)成，該微粒層中含有堿性分散劑。從而，可以提供一種沒有絕緣體層內(nèi)的絕緣破壞的問題且可以廉價地制造的電子發(fā)射元件。
文檔編號H01J29/04GK101894719SQ200910204470
公開日2010年11月24日 申請日期2009年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月19日
發(fā)明者井村康朗, 巖松正, 平川弘幸, 長岡彩繪 申請人:夏普株式會社