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FIELD EMISSION ELEMENT AND DEVICE INCLUDING FIELD EMISSION ELEMENT meetings

Patent code P190016165
Posted date Jun 27, 2019
Application number P2016-071332
Publication number P2017-183180A
Date of filing Mar 31, 2016
Date of publication of application Oct 5, 2017
Inventor
  • (In Japanese)長尾 昌善
  • (In Japanese)吉澤 俊一
Applicant
  • (In Japanese)国立研究開発法人産業技術総合研究所
Title FIELD EMISSION ELEMENT AND DEVICE INCLUDING FIELD EMISSION ELEMENT meetings
Abstract PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a field emission element having enhanced insulation resistance and prevented from being destroyed by discharge, and to provide a device including the field emission element.
SOLUTION: A field emission element includes an emitter having a tip serving as an acute electron emission end, a gate electrode for lead-out having an opening for exposing the tip of the emitter, and an emitter sidewall coating insulation layer covering the sidewall of the emitter and having an opening circumference for exposing the electron emission end of the emitter. Assuming the shortest distance of the tip of the emitter and the gate electrode for lead-out is D, and the distance of a triple point where three border lines of the emitter, emitter sidewall coating insulation layer and vacuum are superposed, and electron emission end is Lt, the structure satisfies a relation Lt<D/2.
Outline of related art and contending technology (In Japanese)

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。

Field of industrial application (In Japanese)

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。

Scope of claims (In Japanese)
【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。
IPC(International Patent Classification)
F-term
  • 5C227AA12
  • 5C227AB03
  • 5C227AD03
  • 5C227AD06
  • 5C227AD14
  • 5C227AD15
  • 5C227AD22
  • 5C227AD28
  • 5C227AD32
  • 5C227AD37
Drawing

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JP2016071332thum.jpg
State of application right Published
Reference ( R and D project ) Custom Device Group,AIST
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