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電界放出素子及び電界放出素子を備える装置 新技術説明会

国内特許コード P190016165
掲載日 2019年6月27日
出願番号 特願2016-071332
公開番号 特開2017-183180
出願日 平成28年3月31日(2016.3.31)
公開日 平成29年10月5日(2017.10.5)
発明者
  • 長尾 昌善
  • 吉澤 俊一
出願人
  • 国立研究開発法人産業技術総合研究所
発明の名称 電界放出素子及び電界放出素子を備える装置 新技術説明会
発明の概要 【課題】放電により破壊されることを防止した、絶縁耐性の向上した電界放出素子及び該電界放出素子を備える装置を提供する。
【解決手段】電界放出素子において、先端が先鋭な電子放出端となっているエミッタと、前記エミッタの先端を露呈する開口を有する引き出し用ゲート電極と、前記エミッタの電子放出端を露出する開口周縁を有し、前記エミッタの側壁を被覆するエミッタ側壁被覆絶縁層とを備え、前記エミッタの先端と前記引き出し用ゲート電極との最短距離をD、前記エミッタと前記エミッタ側壁被覆絶縁層と真空の三つの境界線が重なる三重点と、電子放出端との距離をLtとした時に、Lt<D/2を満たす構造とする。
【選択図】図1
従来技術、競合技術の概要

従来、電界放出素子は、薄型ディスプレイなどに用いられてきた。最近では、電界放出素子をマトリクス状に配置したアレイ状の素子と光電変換膜とを組み合わせて、超高感度のイメージセンサーや、放射線耐性の高いイメージセンサー等の装置への応用が期待されている(特許文献1参照)。

電界放出素子は、鋭利な先端を有する突起体とも呼ばれるエミッタと、エミッタを取り囲む、該エミッタから電子を放出させるために引き出し電圧を印加する引き出し用ゲート電極とから主に構成される。該電界放出素子を備える装置は、該電界放出素子と、電子を捕獲あるいは加速させるための陽極(コレクタ又はアノードとも呼ぶ。)とを少なくとも備える装置である。電界放出素子において、ゲート電極に10から60ボルト程度の電圧を印加すると、エミッタ先端に非常に高い電界が発生し、電子がエミッタから放出される。

電界放出素子の例としては、スピント型と呼ばれる円錐状のエミッタ構造を採用したものがあげられる(非特許文献1参照)。

また、本発明者を含むグループは、電界放出素子について研究開発を行ってきた(特許文献2、4、非特許文献3参照)。例えば、エミッタから放出された電子を集束させる目的で、火山型のゲート電極や集束電極を積層し、その電極の高さを制御することにより、良好な集束特性を得る構造を開示した(非特許文献2参照)。更に、多層の集束電極を積層した構造を開示した(特許文献2参照)。

先行技術文献調査により、次のような文献があった。特許文献3では、電界放出素子において沿面距離を長くする構造が示されている。特許文献5では、エミッタ先端を残してエミッタを熱酸化絶縁膜に埋没させる構造が示されている。

産業上の利用分野

本発明は、高電界が印加されるエミッタ先端から電子を放出する電界放出素子の技術分野に係わり、特に、放電により破壊されることを防止する効果を備える、電界放出素子、及び電界放出素子を備える装置に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
先端が先鋭な電子放出端となっているエミッタと、
前記エミッタの先端を露呈する開口を有する引き出し用ゲート電極と、
前記エミッタの電子放出端を露出する開口周縁を有し、前記エミッタの側壁を被覆するエミッタ側壁被覆絶縁層とを備え、
前記エミッタの先端と前記引き出し用ゲート電極との最短距離をD、前記エミッタと前記エミッタ側壁被覆絶縁層と真空の三つの境界線が重なる三重点と、電子放出端との距離をLtとした時に、
Lt<D/2
であることを特徴とする電界放出素子。

【請求項2】
前記エミッタ側壁被覆絶縁層の更に外側に、第2の絶縁層を有し、
前記三重点と絶縁層の沿面の各部との直線距離をLoとしたときに、Lo>2Dを満たす沿面が存在することを特徴とする、請求項1記載の電界放出素子。

【請求項3】
前記ゲート電極の前記エミッタに対向する面を被覆するゲート電極内壁被覆絶縁層を備え、エミッタ側壁被覆絶縁層又は第2の絶縁層と連続して絶縁層を構成していることを特徴とする請求項1又は2記載の電界放出素子。

【請求項4】
前記ゲート電極は、火山型又は平板型であることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項記載の電界放出素子。

【請求項5】
請求項1乃至4のいずれか1項記載の電界放出素子を備える装置。
国際特許分類(IPC)
Fターム
  • 5C227AA12
  • 5C227AB03
  • 5C227AD03
  • 5C227AD06
  • 5C227AD14
  • 5C227AD15
  • 5C227AD22
  • 5C227AD28
  • 5C227AD32
  • 5C227AD37
画像

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JP2016071332thum.jpg
出願権利状態 公開
参考情報 (研究プロジェクト等) ナノエレクトロニクス研究部門 カスタムデバイスグループ
ライセンス等を御希望の方又は特許の内容に興味を持たれた方は,下記「問合せ先」まで直接お問い合わせくださいますよう,お願い申し上げます。


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