JP2010108723A - Surface emitting device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、カーボンナノチューブをエミッタとして利用する面発光装置に関する。 The present invention relates to a surface light emitting device using carbon nanotubes as an emitter.
従来から、カーボンナノチューブをエミッタとして利用する面発光装置が提案されている。このような面発光装置については、下に掲げる非特許文献1に開示されている。ここで、非特許文献1には、単層カーボンナノチューブによるフィールドエミッション面発光装置の特性が開示されている。
Conventionally, surface emitting devices using carbon nanotubes as emitters have been proposed. Such a surface light emitting device is disclosed in Non-Patent
一方、非特許文献2には、Fe/Al2O3触媒を用いて単層カーボンナノチューブ(SWNT;Single Walled Carbon NanoTube)を短時間で成長させる技術が開示されている。
On the other hand, Non-Patent
このような面発光装置においては、発光効率が良く、消費電力が少ないものが求められている。 Such a surface light emitting device is required to have a high luminous efficiency and low power consumption.
本発明は、カーボンナノチューブをエミッタとして利用する面発光装置を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a surface light emitting device that uses a carbon nanotube as an emitter.
本発明の第1の観点に係る面発光装置は、基板、カソード電極、カーボンナノチューブ、アノード電極、発光体を備え、以下のように構成する。 A surface light-emitting device according to a first aspect of the present invention includes a substrate, a cathode electrode, a carbon nanotube, an anode electrode, and a light emitter, and is configured as follows.
すなわち、カソード電極は、基板の表面の一部を覆う導電性部材により形成される。 That is, the cathode electrode is formed by a conductive member that covers a part of the surface of the substrate.
一方、カーボンナノチューブは、導電性部材上に形成される。 On the other hand, the carbon nanotube is formed on a conductive member.
さらに、アノード電極は、カソード電極およびカーボンナノチューブに対向し、基板に略平行に配置される。 Furthermore, the anode electrode is disposed substantially parallel to the substrate so as to face the cathode electrode and the carbon nanotube.
そして、発光体は、カソード電極とアノード電極との間に電圧が印加されることにより、カーボンナノチューブからアノード電極に向かって放出される電子が衝突して発光する。 Then, when a voltage is applied between the cathode electrode and the anode electrode, the light emitter emits light by collision of electrons emitted from the carbon nanotube toward the anode electrode.
また、本発明の面発光装置において、発光体は、アノード電極のカーボンナノチューブに対向する表面とは反対側の裏面に配置され、発光体による発光は、アノード電極の裏面により反射されるように構成することができる。 In the surface light emitting device of the present invention, the light emitter is disposed on the back surface opposite to the surface of the anode electrode facing the carbon nanotube, and light emitted by the light emitter is reflected by the back surface of the anode electrode. can do.
また、本発明の面発光装置において、発光体は、アノード電極のカーボンナノチューブに対向する表面に配置され、発光体による発光は、アノード電極の表面により反射されるように構成することができる。 In the surface light-emitting device of the present invention, the light emitter can be disposed on the surface of the anode electrode facing the carbon nanotube, and light emitted by the light emitter can be reflected by the surface of the anode electrode.
また、本発明の面発光装置において、アノード電極は、平滑な金属板、金属箔、もしくは、金属膜であるように構成することができる。 In the surface light-emitting device of the present invention, the anode electrode can be configured to be a smooth metal plate, metal foil, or metal film.
また、本発明の面発光装置において、導電性部材は、線状、櫛形、あるいは、メッシュ状に配置されることにより、基板の表面の一部を覆うように構成することができる。 In the surface light emitting device of the present invention, the conductive member can be configured to cover a part of the surface of the substrate by being arranged in a linear shape, a comb shape, or a mesh shape.
また、本発明の面発光装置において、導電性部材は、幅1μm乃至50μmの導電性細線であり、間隔1μm乃至500μmで線状、櫛形、あるいは、メッシュ状に配置され、カーボンナノチューブは、直径10nm以下であり、アノード電極とカソード電極との間隔は、10μm以下であり、発光体の厚さは、0.1μm以下であるように構成することができる。 In the surface light emitting device of the present invention, the conductive member is a thin conductive wire having a width of 1 μm to 50 μm, arranged in a linear shape, a comb shape, or a mesh shape with an interval of 1 μm to 500 μm, and the carbon nanotube has a diameter of 10 nm. The distance between the anode electrode and the cathode electrode is 10 μm or less, and the thickness of the light emitter can be 0.1 μm or less.
また、本発明の面発光装置において、発光体が有する画素が配置される周期は、導電性細線が配置される間隔の整数倍に等しいように構成することができる。 In the surface light-emitting device of the present invention, the period in which the pixels of the light emitter are arranged can be configured to be equal to an integral multiple of the interval at which the conductive thin wires are arranged.
本発明によれば、カーボンナノチューブをエミッタとして利用する面発光装置を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a surface light emitting device that uses a carbon nanotube as an emitter.
以下に本発明の実施形態を説明する。なお、以下に説明する実施形態は説明のためのものであり、本願発明の範囲を制限するものではない。したがって、当業者であればこれらの各要素もしくは全要素をこれと均等なものに置換した実施形態を採用することが可能であるが、これらの実施形態も本発明の範囲に含まれる。 Embodiments of the present invention will be described below. The embodiments described below are for explanation, and do not limit the scope of the present invention. Therefore, those skilled in the art can employ embodiments in which each or all of these elements are replaced with equivalent ones, and these embodiments are also included in the scope of the present invention.
図1は、カーボンナノチューブを利用した面発光装置を利用した液晶ディスプレイパネルの部分断面図である。以下、本図を参照して説明する。 FIG. 1 is a partial cross-sectional view of a liquid crystal display panel using a surface light emitting device using carbon nanotubes. Hereinafter, a description will be given with reference to FIG.
本図に示すように、液晶ディスプレイ10は、面発光装置11、偏光フィルタ12、透明電極13、液晶14、透明電極15、カラーフィルタ16、偏光フィルタ17を、この順に重ねた構造となっている。
As shown in this figure, the
面発光装置11から発せられた光は、偏光フィルタ12を介して偏光が揃えられる。液晶14は、透明電極13および透明電極15の間に印加される電圧によって光を通過させるか否かを決定するシャッターとして機能する。カラー液晶の場合には、液晶14を通過した光は、光の三原色のそれぞれに相当する画素を構成するカラーフィルタ16を通過し、偏光フィルタ17を通過して、外部に出力される。
The light emitted from the surface
図2は、カーボンナノチューブを利用した面発光装置の第1の実施形態を示す部分断面図である。以下、本図を参照して説明する。 FIG. 2 is a partial cross-sectional view showing a first embodiment of a surface light emitting device using carbon nanotubes. Hereinafter, a description will be given with reference to FIG.
本図に示すように、面発光装置11の基板101上には、カソード電極として機能する導電性部材102から、アノード電極として機能する導電性面状体103に向かって、カーボンナノチューブ104が伸びており、このカーボンナノチューブ104がエミッタとして機能する。
As shown in this figure, on the
導電性部材102の上には、触媒担体503および触媒504が形成され、カーボンナノチューブ104は、触媒504の表面から成長している。
A
なお、触媒担体503は基板101および導電性部材102の全体を覆い、触媒504は触媒担体503全体を覆っているが、後述するように、製造工程を変更することで、導電性部材102の上のみに触媒担体503や触媒504が形成されるようにすることも可能である。
The
また、本図では、理解を容易にするために、導電性部材102、触媒担体503、触媒504の厚さや、カーボンナノチューブ104の配置密度、長さ等を誇張して描いている。これらは、以降の実施形態や図でも同様である。
Further, in this drawing, for easy understanding, the thickness of the
また、本図においては、触媒504表面のうち、導電性部材102の上面からカーボンナノチューブ104が成長しているが、導電性部材102の上面そのものではなく、触媒504表面のうち、導電性部材102の縁の近傍に相当する領域からカーボンナノチューブ104を成長させることも可能である。
In this figure, the
なお、カーボンナノチューブ104の表面は、薄い保護層でオーバーコートすることも可能である。カーボンナノチューブ104は、残留する微量の水蒸気等から生じる酸化剤等の影響で、徐々に酸化し、損傷してしまうことがある。これを防止するために、酸化に強く表面張力の小さい導電性物質、たとえば、ZnO等で、1nm〜5nm程度の薄い皮膜を形成する。なお、本図においては、理解を容易にするため、この保護層については、図示を省略している。これは、以降の実施形態や図でも同様である。
The surface of the
電源111により導電性部材102と導電性面状体103との間に電圧を印加すると、カーボンナノチューブ104の先端から電子が射出され導電性面状体103に至り、導電性面状体103を貫通して、導電性面状体103の裏面(カーボンナノチューブ104に対向する面の反対側の面)に配置された蛍光体105を励起して、蛍光体105を発光させる。
When a voltage is applied between the
蛍光体105から発せられた光のうち、本図下方に進もうとする光は導電性面状体103の裏面により反射されるので、面発光装置11から発せられる光は、すべて、本図上方に進むこととなる。
Of the light emitted from the
本実施形態では、面発光装置11の蛍光体105側が、液晶ディスプレイ10の偏光フィルタ12に接することとなる。
In the present embodiment, the
図3は、カーボンナノチューブを利用した面発光装置の第2の実施形態を示す部分断面図である。以下、本図を参照して説明する。本図における構成は、図2に示す構成と、光が発せられる方向が異なる。 FIG. 3 is a partial cross-sectional view showing a second embodiment of a surface light emitting device using carbon nanotubes. Hereinafter, a description will be given with reference to FIG. The configuration in this figure is different from the configuration shown in FIG. 2 in the direction in which light is emitted.
本図に示すように、面発光装置11の基板101には、カソード電極として機能する導電性部材102から、アノード電極として機能する導電性面状体103に向かって、カーボンナノチューブ104が伸びており、このカーボンナノチューブ104がエミッタとして機能する。基板101は、ソーダライムガラスなどの透明な素材で構成される。
As shown in this figure, on the
導電性部材102の上には、触媒担体503および触媒504が形成され、カーボンナノチューブ104は、触媒504の表面から成長している。
A
電源111により導電性部材102と導電性面状体103との間に電圧を印加すると、カーボンナノチューブ104の先端から電子が射出され導電性面状体103に向かうが、その途中で、導電性面状体103の表面(カーボンナノチューブ104に対向する面)に配置された蛍光体105に衝突するので、蛍光体105が発光する。
When a voltage is applied between the
蛍光体105から発せられた光のうち、本図下方に進もうとする光は導電性面状体103の表面により反射されるので、面発光装置11から発せられる光は本図上方に進み、導電性部材102の隙間および基板101を通過する。
Of the light emitted from the
なお、本図においては、図2とは製造工程を変更することで、触媒担体503と触媒504が、導電性部材102のみを覆う(一部が基板101にはみ出ても良い。)ようにして、光の透過性を向上させている。
In this figure, the manufacturing process is changed from that in FIG. 2 so that the
ただし、図2のように、触媒担体503と触媒504が基板101の全面を覆う場合であっても、触媒担体503と触媒504を薄く透明にすることで、光の透過性を向上させることができる。
However, as shown in FIG. 2, even when the
したがって、本実施形態では、面発光装置11の基板101側が、液晶ディスプレイ10の偏光フィルタ12に接することとなる。
Therefore, in the present embodiment, the
上記の面発光装置11においては、いずれも、導電性部材102は一定の間隔をもって配置されている。したがって、蛍光体105が発光する間隔や、面発光装置11から出力される光も、この間隔を空間的な周期として持つ。
In any of the surface
したがって、液晶14の画素の大きさを導電性部材102の間隔の整数倍としておくと、各画素が照らされる照度が一様になる。
Therefore, if the size of the pixels of the
また、蛍光体105として、赤色蛍光体、青色蛍光体、緑色蛍光体を利用できる場合には、これら三原色の蛍光体のそれぞれ一定の周期で配置する。たとえば、各蛍光体の幅を100μmとすると、この幅は、液晶14の画素の周期と一致する。そして、導電性部材102の間隔は、100μmを整数で割った間隔、たとえば、100μm、50μm、25μm、20μm等とすれば良い。
Further, when a red phosphor, a blue phosphor, and a green phosphor can be used as the
図4は、基板101に配置される導電性部材102の形状の一例を示す説明図である。以下、本図を参照して説明する。
FIG. 4 is an explanatory diagram showing an example of the shape of the
本図に示すように、基板101上に配置される導電性部材102は、電圧が印加されるパッド401、印加された電圧を伝達する基幹電極402、基幹電極402の間を繋ぐ多数の細線403からなっており、基幹電極402と細線403とが、細長い形状のメッシュ状をなしており、その隙間によって、スリット451が形成されることになる。
As shown in this figure, the
基幹電極402の幅は、液晶ディスプレイ装置の画素の配置等に応じて、適宜定めることが可能である。
The width of the
基板101には、ソーダライムガラスなどの安価な素材を利用することができる。また、導電性部材102としては、Moを利用するのが典型的である。
An inexpensive material such as soda lime glass can be used for the
図3と図4を組み合わせた態様では、スリット451を介して光が通過することとなる。
In the mode combining FIG. 3 and FIG. 4, light passes through the
一方、本図においては、理解を容易にするため、細線403および基幹電極402の幅を誇張して太く描いている。
On the other hand, in this drawing, the widths of the
実際には、基板101のうち、導電性部材102で覆われる面積の割合は、0.1パーセント〜50パーセント程度、典型的には10パーセント以下とすることが望ましい。
Actually, the ratio of the area covered with the
細線403の長さ、すなわち、基幹電極402同士の間隔は、0.1mm〜2mm程度とし、細線403の幅は、1μm〜50μm程度、典型的には1μm〜10μmとし、細線403の間隔、すなわち、スリット451の幅は、10μm〜500μm程度、典型的には10μm〜100μmとする。
The length of the
これらの幅や長さ、間隔、大きさは、画素の大きさに対応させる等、用途に応じて適宜変更が可能である。 These widths, lengths, intervals, and sizes can be appropriately changed according to the application, such as corresponding to the size of the pixel.
当該基板101を面発光装置11に利用する際には、本図右側のパッド401aと本図左側のパッド401bと、は、いずれも、カソード電極への電圧印加位置となり、同じ電位を保つこととなる。
When the
しかしながら、導電性部材102は、導電性を有するとはいえ、完全導体ではないから、細線403に電流を流せば発熱する。
However, although the
そこで、面発光装置11のカーボンナノチューブ104を成長させるために、この発熱現象を利用する。
Therefore, this heat generation phenomenon is used to grow the
電流を流すには、パッド401aとパッド401bとの間に電圧を印加したり、導電性部材102にマイクロ波を照射する、等の手法が考えられる。
In order to pass a current, a method such as applying a voltage between the
以下では、基板101の導電性部材102上にカーボンナノチューブ104を形成する典型的な技術の一つについて、さらに詳細に説明する。
Hereinafter, one of typical techniques for forming the
図5A、図5B、図5C、図5D、図5E、図5F、図5G、図5H、図5Iは、基板101の導電性部材102上にカーボンナノチューブ104を形成する工程の各段階の様子を示す一部断面図である。以下、これらの図を参照して説明する。
5A, 5B, FIG. 5C, FIG. 5D, FIG. 5E, FIG. 5F, FIG. 5G, FIG. 5H, and FIG. 5I show the state of each stage of the process of forming the
基板101を用意し(図5A)、基板101の表面にMoをスパッタして、導電性層501を形成する(図5B)。ここで形成される導電性層501の厚さは、導電性部材102の厚さとなり、典型的には10nm〜100nm程度である。
A
ついで、レジスト502を導電性層501の表面に塗布して(図5C)、図4に示すような導電性部材102のマスクパターンを形成して露光し(図5D)、導電性層501をエッチングして(図5E)、レジスト502を剥離する(図5F)。
Next, a resist 502 is applied to the surface of the conductive layer 501 (FIG. 5C), a mask pattern of the
さらに、触媒担体503となるAl2O3をスパッタする(図5G)。本図に示すように、触媒担体503は、基板101および導電性部材102の全体を覆うことになる。
Further, Al 2 O 3 to be the
ついで、触媒504となるFeもしくはCoをスパッタする(図5H)。触媒504は、触媒担体503の全体を覆うことなる。
Next, Fe or Co to be the
このようにして、基板101の表面上に導電性部材102が、導電性部材102の表面上に触媒担体503が、触媒担体503の表面上に触媒504が配置されたら、基板101をC2H2などの炭素源を含むガス雰囲気内に配置して、導電性部材102を、パルス的に1回加熱することにより、CVD(Chemical Vapor Deposition;化学気相成長)を行う。
Thus, when the
すると、その時間内に細いカーボンナノチューブ104が、触媒504の表面のうち、導電性部材102の近傍に相当する部分から成長する(図5I)。
Then, within that time, the
加熱の手法は、導電性部材102におけるパッド401aとパッド401bとの間にパルス状に電圧を印加して、細線403に電流を流すことにより行うのが典型的であるが、マイクロ波などの電磁波をパルス状に導電性部材102に照射することによっても加熱が可能である。
The heating method is typically performed by applying a voltage in a pulsed manner between the
加熱の温度、時間や炭素源ガスの濃度は、非特許文献2に開示される技術を応用して定めることができる他、カーボンナノチューブ104の細さや長さが所望の範囲となるように、事前実験を行うことによって定めることができる。典型的には、0.01秒〜10秒程度の短時間加熱とする。
The heating temperature, time, and concentration of the carbon source gas can be determined by applying the technique disclosed in
導電性部材102、触媒担体503、触媒504は、加熱によって急速に高温となるが、基板101は肉厚で、熱伝導率も低いため、直ちに高温となることはない。上記のように加熱時間が短い場合には、基板101が加熱によって劣化することは、事実上ない。
The
なお、カーボンナノチューブ104の成長の後、ZnO等の酸化に強く表面張力が小さい導電性物質の1nm〜5nm程度の厚さの薄い層を、カーボンナノチューブ104の表面、および、典型的には、その他の露出面にも形成して、酸化・損傷に対する保護層とする手法を採用することもできる。
After the growth of the
さて、ここで形成されるカーボンナノチューブ104は、従来の面発光装置で利用されている太いものとは異なり、単層ないし3層程度の細いカーボンナノチューブが絡み合った構造となるのが典型的である。この場合、カーボンナノチューブ104の先端が鋭いことから、電界集中が生じ、面発光を生じさせる際にも、アノード電極とカソード電極との間に印加する電圧が低くてすむ。
The
また、カーボンナノチューブが細いことから、カーボンナノチューブ104の長さは短くとも、電界集中を効果的に起こすことができる。
Further, since the carbon nanotubes are thin, electric field concentration can be effectively caused even if the
このため、アノード電極とカソード電極の間隔を小さくすることができ(典型的には、0.1μm〜100μm程度)、高分解能を実現することができる。 For this reason, the space | interval of an anode electrode and a cathode electrode can be made small (typically about 0.1-100 micrometers), and high resolution can be implement | achieved.
また、蛍光体105の膜厚を0.1μm以下に薄くした場合には、アノード電極とカソード電極の間隔は1μm以下とすることが可能であり、この場合には、1kPa〜常圧の気圧下で、面発光装置11を駆動することができるようになる。
Further, when the thickness of the
上記手順では、導電性層501を形成し、レジスト502を塗布し、エッチングを行って導電性部材102のパターンを形成してから、レジスト502を剥離し、その後に、触媒担体503と触媒504をスパッタしていたが、この順序は適宜変更が可能である。
In the above procedure, the
たとえば、導電性層501を形成し、触媒担体503と同じ素材をスパッタして層を形成し、触媒504と同じ素材をスパッタして層を形成した後に、レジスト502を塗布し、エッチングを行って、導電性部材102、触媒担体503、触媒504のパターンを形成してから、レジスト502を剥離する手順を採用することも可能である。この場合は、触媒担体503や触媒504は、導電性部材102と同じパターンで配置されることになり、基板101の一部が露出することとなる。
For example, the
この場合、触媒担体503や触媒504によって基板101が覆われる領域が減少することから、基板101を通過する光の量が増えることとなる。
In this case, since the area where the
また、導電性層501を形成し、触媒担体503と同じ素材をスパッタして層を形成した後に、レジスト502を塗布し、エッチングを行って、導電性部材102、触媒担体503のパターンを形成してから、レジスト502を剥離し、さらに触媒504をスパッタする手順を採用しても良い。この場合は、触媒担体503は、導電性部材102と同じパターンで配置されることになるが、触媒504は基板101を覆うこととなる。
Further, after forming the
この際に、触媒担体503が導電性部材102から基板101へはみ出たり、触媒504が触媒担体503から導電性部材102や基板101にはみでることがあっても、これらが接していれば、カーボンナノチューブ104を成長させることが可能である。
At this time, even if the
図6は、上記の技術において、1秒間のパルス加熱CVDにより、導電性部材102の細線403上に成長させたカーボンナノチューブ104の様子を示すSEM(Scanning Electron Microscope;走査型電子顕微鏡)写真である。なお、符号は図示を省略している。
FIG. 6 is a SEM (Scanning Electron Microscope) photograph showing a state of the
本図に示す例においては、細線403は、幅約3μmであり、写真の右端・左端の細線403が配置されていない部分と写真中央部の細線403上と、では、カーボンナノチューブ104が成長している度合が著しく異なり、この断面では、細線403上が高い「丘」や「台地」のような形状をなしていることがわかる。
In the example shown in this figure, the
特に、細線403上では、カーボンナノチューブ104の長さは0.5μm〜1.0μm程度となっており、面発光装置11のエミッタとして十分に機能しうる。
In particular, on the
成長したカーボンナノチューブ104は極めて細いことも本図から明らかである。すなわち、単層ないし3層程度の細いカーボンナノチューブが絡み合った構造となっている。
It is also clear from this figure that the grown
図7は、図6とは異なる条件で、1秒間のパルス加熱CVDにより、導電性部材102の細線403上に成長させたカーボンナノチューブ104の様子を示すSEM写真である。なお、符号は図示を省略している。
FIG. 7 is an SEM photograph showing a state of the
本図に示す例においては、細線403は、画面中央に配置され、幅は約2μmであり、その他の諸元は図6と同様である。写真の右端・左端の細線403が配置されていない部分と、写真中央の細線403上と、では、カーボンナノチューブ104が成長している度合が著しく異なり、この断面では、細線403上が低い「谷」や「渓谷」のような形状をなしていることがわかる。
In the example shown in the figure, the
すなわち、細線403上では、カーボンナノチューブの成長は0.1μm程度であるが、細線403を挟む領域では、カーボンナノチューブの成長は0.7μm〜0.9μm程度である。
That is, the growth of the carbon nanotube is about 0.1 μm on the
本図の成長条件では、図6の場合よりも、細線403が加熱される温度が高くなっている。このため、触媒504の細線403の近傍のうち、細線403上ではない領域の温度がカーボンナノチューブ104の成長に適した温度となったものと考えられる。この態様では、カーボンナノチューブ104の集合体の角が尖っているため、エミッション特性は良好と考えられる。
Under the growth conditions in this figure, the temperature at which the
図8は、ある用途に適したカーボンナノチューブ104の成長の様子を示す説明図である。以下、本図を参照して説明する。
FIG. 8 is an explanatory diagram showing a state of growth of the
図2、図3では、理解を容易にするため、カーボンナノチューブ104の長さや密度を誇張して表記していたが、フィールドエミッション等を含め、用途によっては、カーボンナノチューブ104の密度が、ある程度疎らであることが望ましい場合もある。本図に示す例では、カーボンナノチューブ104は疎らに形成されており、効率良く電界集中を実現することができる。
In FIG. 2 and FIG. 3, the length and density of the
このように、パルス加熱で印加する電圧やパルスの時間長、細線403の幅、長さ、スリット451の幅など、各種の条件を適宜変更することによって、カーボンナノチューブ104の密度や長さ、触媒504表面においてカーボンナノチューブ104が成長する位置(細線403の上か、それを外れた領域か、等。)等を調整することが可能である。
As described above, by appropriately changing various conditions such as the voltage applied by pulse heating, the pulse length, the width and length of the
図9は、成長したカーボンナノチューブの様子を示すSEM写真である。これは、図8に示すカーボンナノチューブ104の実例に相当するものである。以下、本図を参照して説明する。
FIG. 9 is an SEM photograph showing the state of the grown carbon nanotube. This corresponds to an example of the
本図では、導電性部材102の細線403(本図の「導電性部材有り」の領域)の間隔、すなわち、スリット451(本図の「導電性部材無し」の領域)の幅が、20μm、50μm、100μm、200μmの場合に、所定の条件でカーボンナノチューブ104を成長させた様子を示している。
In this drawing, the interval between the thin wires 403 (regions with “conductive member” in the drawing) of the
間隔が20μmおよび50μmの場合には、導電性部材102同士が互いに近くにあり、スリット451の領域を温め合うこととなるため、導電性部材102の上ではなく、その周辺でカーボンナノチューブ104が成長している。
When the interval is 20 μm and 50 μm, the
一方、間隔が100μmおよび200μmの場合には、上記の場合よりも導電性部材102の温度が低いため、導電性部材102の上にカーボンナノチューブが成長している。
On the other hand, when the distance is 100 μm and 200 μm, since the temperature of the
さて、以下では、試作を行った面発光装置11の諸元と、発光性能ならびに印加電圧と電流の関係について説明する。
In the following, specifications of the surface
ガラス性の基板101上に導電性部材102を、Moを100nm厚に積層し、触媒担体503を、Al2O3を20nm厚に積層し、触媒504を、Feを1nm厚に積層した。
On the
導電性部材102のパターンの形状としては、細線403の幅を2μm、長さを2mmとし、細線403の間隔(Space)を20μm、50μm、100μm、200μmの4通りとした。
As the pattern shape of the
また、炭素源ガスとして、C2H2を4Torr(≒533Pa)、H2を200Torr(≒26.6kPa)、Arを556Torr(≒74.1kPa)の混合ガスを用いた。 Further, as the carbon source gas, a mixed gas of 4 Torr (≈533 Pa) for C 2 H 2 , 200 Torr (≈26.6 kPa) for H 2, and 556 Torr (≈74.1 kPa) for Ar was used.
そして、100Vの電圧を2秒間印加して、導電性部材102を加熱することとした。
Then, a voltage of 100 V was applied for 2 seconds to heat the
さらに、蛍光体105の膜厚は約10μm、基板101と蛍光体105との間隔は150μmとして、図3に示す反射型の態様を採用し、面発光装置11を試作して、気圧0.7×10-5Paの下でデューティ比1/2、周波数100Hzの交流電圧(Voltage)をアノード電極とカソード電極の間に印加して、発光の様子を調べた。
Furthermore, the thickness of the
図10は、このようにして形成された面発光装置11の発光の様子を撮影した写真である。図11は、面発光装置11への印加電圧と電流との関係を表すグラフである。以下、本図を参照して説明する。
FIG. 10 is a photograph of the state of light emission of the surface
本図に示すように、発光の明度は、細線403の間隔(Space)が20μmの場合が最も高く、また、印加電圧(Voltage)は、500Vの場合が最も高い。これは、図11に示されるグラフにおいて、最も高い電流(Current/μA)を得る電圧(Voltage/V)が500Vである場合に呼応する。この場合の電流は、約400μAである。
As shown in the figure, the brightness of light emission is highest when the interval (Space) between the
以下、各種の諸元を採用して試作を試みた結果を示す。 The results of trials using various specifications are shown below.
基板101として1.3mm厚ソーダライムガラスを採用してカーボンナノチューブ104の形成を試みた。加熱時間として1秒間を採用し、電圧印加による初期熱量を、2.4MW/m2、2.6MW/m2、3.0MW/m2、3.2MW/m2の4通りを採用した。
An attempt was made to form
この結果到達した温度は、順にそれぞれ、812K、825K、880K、910Kである。 The temperatures reached as a result are 812K, 825K, 880K and 910K, respectively.
2.4MW/m2、2.6MW/m2では、基板101に割れは生じなかったが、3.0MW/m2では導電性部材102が基板101から浮き上がってしまい、3.2MW/m2では基板101に割れが生じた。
At 2.4 MW / m 2 and 2.6 MW / m 2 , the
また、カーボンナノチューブ104は、2.4MW/m2では成長しなかったものの、2.6MW/m2、3.0MW/m2、3.2MW/m2では成長が見られた。
The
したがって、この場合、初期熱量は2.6MW/m2とすれば良いことがわかった。 Therefore, in this case, it was found that the initial heat quantity should be 2.6 MW / m 2 .
また、基板101として2.8mm厚高歪点ガラス(AGC PD200)を採用してカーボンナノチューブ104の形成を試みた。電圧印加による初期熱量および加熱時間として、4.0MW/m2を1秒、4.5MW/m2を1秒、4.0MW/m2を2秒の3通りを採用した。
Further, 2.8 mm thick high strain point glass (AGC PD200) was adopted as the
この結果到達した温度は、順にそれぞれ、900K、1050K、1190Kである。 The temperatures reached as a result are 900K, 1050K, and 1190K, respectively.
この結果、いずれもカーボンナノチューブ104の成長が見られたが、4.0MW/m2で2秒では基板101に割れが生じ、4.5MW/m2で1秒では、3.0MW/m2では導電性部材102が基板101から浮き上がってしまった。
As a result, the growth of the
したがって、この場合、4.0MW/m2を1秒とすれば良いことがわかった。 Therefore, in this case, it was found that 4.0 MW / m 2 should be 1 second.
このほか、図9に示した4通りのカーボンナノチューブ104の成長の様子のそれぞれについても発光の様子を調べたところ、導電性部材102の周辺にカーボンナノチューブ104が成長する20μm間隔および50μm間隔のエミッタの方が、導電性部材102の上部にカーボンナノチューブ104が成長する100μm間隔および200μm間隔のエミッタよりも、発光性能が高いことが実験で判明した。
In addition, when the state of light emission was examined for each of the four types of growth of the
本発明によれば、カーボンナノチューブをエミッタとして利用する面発光装置を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a surface light emitting device that uses a carbon nanotube as an emitter.
10 液晶ディスプレイ
11 面発光装置
12 偏光フィルタ
13 透明電極
14 液晶
15 透明電極
16 カラーフィルタ
17 偏光フィルタ
101 基板
102 導電性部材
103 導電性面状体
104 カーボンナノチューブ
105 蛍光体
401 パッド
402 基幹電極
403 細線
451 スリット
501 導電性層
502 レジスト
503 触媒担体
504 触媒
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記基板の表面の一部を覆う導電性部材により形成されたカソード電極と、
前記導電性部材上に形成されたカーボンナノチューブと、
前記カソード電極および前記カーボンナノチューブに対向し、前記基板に略平行に配置されたアノード電極と、
前記カソード電極と前記アノード電極との間に電圧が印加されることにより、前記カーボンナノチューブから前記アノード電極に向かって放出される電子が衝突して発光する発光体と、
を備えることを特徴とする面発光装置。 A substrate,
A cathode electrode formed by a conductive member covering a part of the surface of the substrate;
Carbon nanotubes formed on the conductive member;
An anode electrode facing the cathode electrode and the carbon nanotube and disposed substantially parallel to the substrate;
A light emitter that emits light by collision of electrons emitted from the carbon nanotubes toward the anode electrode by applying a voltage between the cathode electrode and the anode electrode;
A surface light emitting device comprising:
前記発光体は、前記アノード電極の前記カーボンナノチューブに対向する表面とは反対側の裏面に配置され、
前記発光体による発光は、前記アノード電極の前記裏面により反射される
ことを特徴とする面発光装置。 The surface emitting device according to claim 1,
The luminous body is disposed on the back surface of the anode electrode opposite to the surface facing the carbon nanotube,
Light emission by the light emitter is reflected by the back surface of the anode electrode.
前記発光体は、前記アノード電極の前記カーボンナノチューブに対向する表面に配置され、
前記発光体による発光は、前記アノード電極の前記表面により反射される
ことを特徴とする面発光装置。 The surface emitting device according to claim 1,
The luminous body is disposed on a surface of the anode electrode facing the carbon nanotube,
Light emission by the luminous body is reflected by the surface of the anode electrode.
前記アノード電極は、平滑な金属板、金属箔、もしくは、金属膜である
ことを特徴とする面発光装置。 The surface emitting device according to claim 2 or 3,
The surface-emitting device, wherein the anode electrode is a smooth metal plate, metal foil, or metal film.
前記導電性部材は、線状、櫛形、あるいは、メッシュ状に配置されることにより、前記基板の表面の一部を覆う
ことを特徴とする面発光装置。 The surface emitting device according to any one of claims 2 to 4,
The surface-emitting device characterized in that the conductive member covers a part of the surface of the substrate by being arranged in a linear shape, a comb shape, or a mesh shape.
前記導電性部材は、幅1μm乃至50μmの導電性細線であり、間隔1μm乃至500μmで線状、櫛形、あるいは、メッシュ状に配置され、
前記カーボンナノチューブは、直径10nm以下であり、
前記アノード電極と前記カソード電極との間隔は、10μm以下であり、
前記発光体の厚さは、0.1μm以下である
ことを特徴とする面発光装置。 The surface emitting device according to claim 5,
The conductive member is a conductive thin wire having a width of 1 μm to 50 μm, and is arranged in a linear shape, a comb shape, or a mesh shape with an interval of 1 μm to 500 μm,
The carbon nanotube has a diameter of 10 nm or less,
The interval between the anode electrode and the cathode electrode is 10 μm or less,
The thickness of the said light-emitting body is 0.1 micrometer or less. The surface light-emitting device characterized by the above-mentioned.
前記発光体が有する画素が配置される周期は、前記導電性細線が配置される間隔の整数倍に等しい
ことを特徴とする面発光装置。 The surface emitting device according to claim 6,
The surface light-emitting device, wherein a period in which pixels of the light emitter are arranged is equal to an integer multiple of an interval in which the conductive thin wires are arranged.
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Citations (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH11213955A (en) * | 1998-01-28 | 1999-08-06 | Toshiba Electronic Engineering Corp | Light source, and liquid crystal projector, overhead projector, lighting system, image display device, display device using this light source |
JP2004220895A (en) * | 2003-01-14 | 2004-08-05 | Ci Techno:Kk | Light emitting device and its manufacturing method |
JP2005084491A (en) * | 2003-09-10 | 2005-03-31 | Hitachi Displays Ltd | Flat plate back light and liquid crystal display using the same |
JP2005530317A (en) * | 2002-06-18 | 2005-10-06 | アルカン テヒノロギー ウント メーニッジメント リミテッド | Lighting element with light emitting surface |
JP2006100778A (en) * | 2004-08-31 | 2006-04-13 | Fujitsu Ltd | Substrate structure and its manufacturing method |
JP2006286618A (en) * | 2005-03-31 | 2006-10-19 | Samsung Sdi Co Ltd | Electron emission element |
JP2007149505A (en) * | 2005-11-28 | 2007-06-14 | Toto Ltd | Electron emission element and method of manufacturing same |
JP2007287370A (en) * | 2006-04-13 | 2007-11-01 | Sonac Kk | Backlight device using cold cathode electron source |
JP2008004548A (en) * | 2006-06-20 | 2008-01-10 | Samsung Sdi Co Ltd | Light emitting device, and display device using it as light source |
JP2008097842A (en) * | 2006-10-06 | 2008-04-24 | Futaba Corp | Manufacturing method of electron emission element, and manufacturing method of electron tube |
JP2008097840A (en) * | 2006-10-06 | 2008-04-24 | Futaba Corp | Manufacturing method of electron tube |
JP2008108631A (en) * | 2006-10-26 | 2008-05-08 | Kokusai Kiban Zairyo Kenkyusho:Kk | Field emission type cathode substrate, field emission light source, and field emission type display element |
JP2008130540A (en) * | 2006-11-20 | 2008-06-05 | Samsung Sdi Co Ltd | Light-emitting device and display device |
JP2008216421A (en) * | 2007-03-01 | 2008-09-18 | Epson Imaging Devices Corp | Display device |
-
2008
- 2008-10-29 JP JP2008278873A patent/JP2010108723A/en active Pending
Patent Citations (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH11213955A (en) * | 1998-01-28 | 1999-08-06 | Toshiba Electronic Engineering Corp | Light source, and liquid crystal projector, overhead projector, lighting system, image display device, display device using this light source |
JP2005530317A (en) * | 2002-06-18 | 2005-10-06 | アルカン テヒノロギー ウント メーニッジメント リミテッド | Lighting element with light emitting surface |
JP2004220895A (en) * | 2003-01-14 | 2004-08-05 | Ci Techno:Kk | Light emitting device and its manufacturing method |
JP2005084491A (en) * | 2003-09-10 | 2005-03-31 | Hitachi Displays Ltd | Flat plate back light and liquid crystal display using the same |
JP2006100778A (en) * | 2004-08-31 | 2006-04-13 | Fujitsu Ltd | Substrate structure and its manufacturing method |
JP2006286618A (en) * | 2005-03-31 | 2006-10-19 | Samsung Sdi Co Ltd | Electron emission element |
JP2007149505A (en) * | 2005-11-28 | 2007-06-14 | Toto Ltd | Electron emission element and method of manufacturing same |
JP2007287370A (en) * | 2006-04-13 | 2007-11-01 | Sonac Kk | Backlight device using cold cathode electron source |
JP2008004548A (en) * | 2006-06-20 | 2008-01-10 | Samsung Sdi Co Ltd | Light emitting device, and display device using it as light source |
JP2008097842A (en) * | 2006-10-06 | 2008-04-24 | Futaba Corp | Manufacturing method of electron emission element, and manufacturing method of electron tube |
JP2008097840A (en) * | 2006-10-06 | 2008-04-24 | Futaba Corp | Manufacturing method of electron tube |
JP2008108631A (en) * | 2006-10-26 | 2008-05-08 | Kokusai Kiban Zairyo Kenkyusho:Kk | Field emission type cathode substrate, field emission light source, and field emission type display element |
JP2008130540A (en) * | 2006-11-20 | 2008-06-05 | Samsung Sdi Co Ltd | Light-emitting device and display device |
JP2008216421A (en) * | 2007-03-01 | 2008-09-18 | Epson Imaging Devices Corp | Display device |
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