JP2013234116A - カーボンナノチューブ構造体及びそれを利用した電界放出表示装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明のカーボンナノチューブ構造体は、カーボンナノチューブアレイと、カーボンナノチューブ層と、複数の第三カーボンナノチューブと、を含む。前記カーボンナノチューブアレイは、複数の平行する第一カーボンナノチューブからなる。前記カーボンナノチューブ層は、複数の第二カーボンナノチューブからなり、前記カーボンナノチューブアレイの一つの表面に設置される。前記複数の第二カーボンナノチューブは、前記複数の第一カーボンナノチューブの一つの端部に接触する。前記第三カーボンナノチューブは、前記カーボンナノチューブアレイ及びカーボンナノチューブ層の間に設置され、前記カーボンナノチューブアレイ及びカーボンナノチューブ層と絡み合っている。
【選択図】図1
Description
前記カーボンナノチューブクラスターは、複数の第三カーボンナノチューブからなり、前記カーボンナノチューブアレイ及びカーボンナノチューブ層の間に設置される。
該複数の第三カーボンナノチューブは、前記複数の第一カーボンナノチューブ及び前記複数の第二カーボンナノチューブと絡み合っている。
図1を参照すると、本実施例のカーボンナノチューブ構造体の製造方法は、成長面105を有する基板101を提供するステップS11と、複数のカーボンナノチューブからなるカーボンナノチューブ層102を成長面105に設置し、カーボンナノチューブ層102を通じて成長面105の一部を露出させるステップS12と、触媒を堆積して、カーボンナノチューブ層102の表面に第一触媒104を形成し、成長面105に第二触媒106を形成するステップS13と、CNT成長工程でカーボンナノチューブを成長し、該CNT成長工程で成長面105にカーボンナノチューブアレイ110を成長し、カーボンナノチューブ層102の表面に複数のカーボンナノチューブクラスター108を成長するステップS14と、を含む。
カーボンナノチューブ層102は、図2に示すように、少なくとも一枚のカーボンナノチューブフィルムを含む。このカーボンナノチューブフィルムはドローン構造カーボンナノチューブフィルム(drawn carbon nanotube film)であり、超配列カーボンナノチューブアレイから引き出して得られたものである。単一のカーボンナノチューブフィルムにおいて、複数のカーボンナノチューブが同じ方向に沿って、端と端とが接続されている。即ち、単一のカーボンナノチューブフィルムは、分子間力で長軸方向端部同士が接続された複数のカーボンナノチューブを含む。図2及び図3を参照すると、単一のカーボンナノチューブフィルムは、複数のカーボンナノチューブセグメント143を含む。複数のカーボンナノチューブセグメント143は、長軸方向に沿って分子間力で端と端とが接続されている。各カーボンナノチューブセグメント143は、相互に平行に、且つ分子間力で結合された複数のカーボンナノチューブ145を含む。カーボンナノチューブセグメント143は、任意の長さ、厚さ、均一性及び形状を有する。ドローン構造カーボンナノチューブフィルムの厚さは、0.5nm〜100μmであり、その幅は、超配列カーボンナノチューブアレイのサイズに対応する。ドローン構造カーボンナノチューブフィルムは、優れた光透過性を有する。単一のドローン構造カーボンナノチューブフィルムの光透過率は、90%以上に達する。ドローン構造カーボンナノチューブフィルムの製造方法は、特許文献1に掲載されている。
カーボンナノチューブ層102が一本のカーボンナノチューブワイヤからなる場合、該カーボンナノチューブワイヤを曲げて、一定の面積を有する平面形状のカーボンナノチューブ層102(図示せず)を形成することができる。カーボンナノチューブ層102が数本のカーボンナノチューブワイヤからなる場合、該数本のカーボンナノチューブワイヤは、相互に平行して配列される。または、数本のカーボンナノチューブワイヤは、相互に交叉して網状のカーボンナノチューブ構造体(図示せず)を形成する。カーボンナノチューブ層102におけるカーボンナノチューブワイヤは、非ねじれ状カーボンナノチューブワイヤ、ねじれ状カーボンナノチューブワイヤ又はそれらの組み合わせのいずれか一種からなることができる。
カーボンナノチューブ層102は、少なくとも一枚のカーボンナノチューブフィルムを含む。このカーボンナノチューブフィルムは、プレシッド構造カーボンナノチューブフィルム(pressed carbon nanotube film)である。単一のカーボンナノチューブフィルムにおける複数のカーボンナノチューブは、等方的に配列されているか、所定の方向に沿って配列されているか、または、異なる複数の方向に沿って配列されている。カーボンナノチューブフィルムは、押し器具を利用することにより、所定の圧力をかけてカーボンナノチューブアレイを押し、該カーボンナノチューブアレイを圧力で倒すことにより形成された、シート状の自立構造を有するものである。カーボンナノチューブフィルムにおけるカーボンナノチューブの配列方向は、押し器具の形状及びカーボンナノチューブアレイを押す方向により決められている。
カーボンナノチューブ層102は、少なくとも一枚のカーボンナノチューブフィルムを含む。このカーボンナノチューブフィルムは綿毛構造カーボンナノチューブフィルム(flocculated carbon nanotube film)である。図9を参照すると、単一のカーボンナノチューブフィルムにおいて、複数のカーボンナノチューブは、絡み合い、等方的に配列されている。カーボンナノチューブ層102において、複数のカーボンナノチューブは均一に分布されている。複数のカーボンナノチューブは配向せずに配置されている。単一のカーボンナノチューブの長さは、100nm以上であり、100nm〜10cmであることが好ましい。カーボンナノチューブ構造体は、自立構造の薄膜の形状に形成されている。ここで、自立構造とは、支持体材を利用せず、カーボンナノチューブ構造体を独立して利用することができるという形態である。複数のカーボンナノチューブは、分子間力で接近して、相互に絡み合って、カーボンナノチューブネット状に形成されている。複数のカーボンナノチューブは配向せずに配置されて、多くの微小な穴が形成されている。ここで、単一の微小な穴の直径は10μm以下になる。カーボンナノチューブ構造体におけるカーボンナノチューブは、相互に絡み合って配置されるので、該カーボンナノチューブ構造体は柔軟性に優れ、任意の形状に湾曲して形成させることができる。用途に応じて、カーボンナノチューブ構造体の長さ及び幅を調整することができる。カーボンナノチューブ構造体の厚さは、0.5nm〜1mmである。
図17を参照すると、本実施例のカーボンナノチューブ構造体200の製造方法は、複数の孔203を有する成長面205を有する基板201を提供するステップS21と、複数のカーボンナノチューブからなるカーボンナノチューブ層202を成長面205上に設置し、カーボンナノチューブ層202を通じて成長面205の一部を露出させるステップS22と、カーボンナノチューブ層202の表面に第一触媒204を堆積し、成長面205に第二触媒206を堆積するステップS23と、成長面205にカーボンナノチューブアレイ210を成長し、カーボンナノチューブ層202の表面に複数のカーボンナノチューブクラスター208を成長させてカーボンナノチューブ構造体200を形成するステップS24と、基板からカーボンナノチューブ構造体200を剥離するステップS25と、を含む。
図20を参照すると、本実施例のカーボンナノチューブ構造体300の製造方法は、複数のカーボンナノチューブからなるカーボンナノチューブ層302と、第一触媒304とを提供し、第一触媒304を前記複数のカーボンナノチューブの表面に堆積するステップS31と、成長面305を有する基板301及び第二触媒306を提供し、第二触媒306を成長面305に堆積するステップS32と、カーボンナノチューブ層302を第二触媒306が堆積された成長面305に設置するステップS33と、成長面305にカーボンナノチューブアレイ310を成長させると同時に、カーボンナノチューブ層302の表面に複数のカーボンナノチューブクラスター308を成長させるステップS34と、カーボンナノチューブ層302、カーボンナノチューブアレイ310及びカーボンナノチューブクラスター308を基板301から剥離するステップS35と、を含む。
図21を参照すると、本実施例のカーボンナノチューブ構造体400は、成長面405を有する基板401を提供するステップS41と、成長面405にカーボンナノチューブアレイ410を成長させるステップS42と、複数の第一カーボンナノチューブからなるカーボンナノチューブ層402と、第一触媒404とを提供し、カーボンナノチューブ層402の表面に第一触媒404を堆積するステップS43と、カーボンナノチューブ層402をカーボンナノチューブアレイ410の、成長面405に隣接する表面とは反対の表面に設置するステップS44と、カーボンナノチューブ層402の表面に複数のカーボンナノチューブクラスター408を成長するステップS45と、カーボンナノチューブ層402、カーボンナノチューブアレイ410及び複数のカーボンナノチューブクラスター408を基板401から剥離するステップS46と、を含む。
図22を参照すると、本実施例の電界放出表示装置50は、カーボンナノチューブ構造体500と、二つの電極512と、陽極電極514と、を含む。二つの電極512は、間隔をあけて設置され、カーボンナノチューブ構造体500にそれぞれ電気的に接続される。陽極電極514は、カーボンナノチューブ構造体500と間隔あけて対向するように設置される。カーボンナノチューブ構造体500は、実施例のカーボンナノチューブ構造体100、200、300、400のいずれかの一種である。カーボンナノチューブ構造体500は、カーボンナノチューブクラスター508、カーボンナノチューブ層502及びカーボンナノチューブアレイ510を含む。
図28を参照すると、電界放出表示装置60は、絶縁基板616と、カーボンナノチューブ構造体600と、二つの電極612と、陽極電極614と、を含む。カーボンナノチューブ構造体600は、絶縁基板616の表面に設置される。二つの電極512は、間隔をあけて設置され、それぞれカーボンナノチューブ構造体600に電気的に接続される。陽極電極614は、カーボンナノチューブ構造体600と間隔をあけて、且つ対向するように設置される。カーボンナノチューブ構造体600は、カーボンナノチューブクラスター608、カーボンナノチューブ層602及びパターン化されたカーボンナノチューブアレイ610を含む。さらに、カーボンナノチューブ構造体600は、実施例カーボンナノチューブ構造体100、200、300、400のいずれかの一種である。
図29を参照すると、電界放出表示装置70は、円柱状の絶縁基板716と、カーボンナノチューブ構造体700と、陽極電極714と、を含む。カーボンナノチューブ構造体700は、円柱状の基板716の表面に設置される。陽極電極714と、カーボンナノチューブ構造体700とは、間隔をあけて設置される。
101、201、301、401、501、601、701 基板
102、202、302、402、502、602、702 カーボンナノチューブ層
104、204、304、404 第一触媒
105、205、305、405 成長面
106、206、306、406 第二触媒
108、208、308、408、508、608、708 カーボンナノチューブクラスター
110、210、310、410、510、610、710 カーボンナノチューブアレイ
143 カーボンナノチューブセグメント
145 カーボンナノチューブ
203 孔
512、612 電極
514、614、714 陽極電極
616、716 絶縁基板
50、60、70 電界放出表示装置
Claims (4)
- カーボンナノチューブアレイと、カーボンナノチューブ層と、複数の第三カーボンナノチューブと、を含むカーボンナノチューブ構造体において、
前記カーボンナノチューブアレイは、複数の平行する第一カーボンナノチューブからなり、
前記カーボンナノチューブ層は、複数の第二カーボンナノチューブからなり、前記カーボンナノチューブアレイの一つの表面に設置され、
前記複数の第二カーボンナノチューブは、前記複数の第一カーボンナノチューブの一つの端部に接触し、
前記複数の第三カーボンナノチューブは、前記カーボンナノチューブアレイ及びカーボンナノチューブ層の間に設置され、前記カーボンナノチューブアレイ及びカーボンナノチューブ層と絡み合っていることを特徴とするカーボンナノチューブ構造体。 - カーボンナノチューブ層と、カーボンナノチューブアレイと、カーボンナノチューブクラスターと、を含むカーボンナノチューブ構造体において、
前記カーボンナノチューブ層は、複数の平行する第二カーボンナノチューブからなり、
前記複数の第二カーボンナノチューブは、前記カーボンナノチューブ層の表面に平行し、
前記カーボンナノチューブアレイは、複数の平行する第一カーボンナノチューブからなり、前記カーボンナノチューブ層の表面に設置され、
前記複数の第一カーボンナノチューブは、前記カーボンナノチューブ層に垂直に配置され、
前記カーボンナノチューブクラスターは、複数の第三カーボンナノチューブからなり、
前記カーボンナノチューブアレイ及びカーボンナノチューブ層の間に設置され、
該複数の第三カーボンナノチューブは、前記複数の第一カーボンナノチューブ及び前記複数の第二カーボンナノチューブと絡み合っていることを特徴とするカーボンナノチューブ構造体。 - カーボンナノチューブ構造体と、前記カーボンナノチューブ構造体に電気的に接続された二つの電極と、を含む電界放出表示装置において、
前記カーボンナノチューブ構造体は、カーボンナノチューブアレイと、カーボンナノチューブ層と、第三カーボンナノチューブと、を含み、
前記カーボンナノチューブアレイは、複数の平行する第一カーボンナノチューブからなり、
前記カーボンナノチューブ層は、前記カーボンナノチューブアレイの一つの表面に設置され、
前記カーボンナノチューブ層は、複数の第二カーボンナノチューブからなり、
前記複数の第二カーボンナノチューブは、前記複数の第一カーボンナノチューブの一つの端部に接触し、
前記第三カーボンナノチューブは、前記カーボンナノチューブアレイ及びカーボンナノチューブ層の間に設置され、前記カーボンナノチューブアレイ及びカーボンナノチューブ層と絡み合っていることを特徴とする電界放出表示装置。 - 基板と、カーボンナノチューブ構造体と、陽極電極と、を含む電界放出表示装置において、
前記カーボンナノチューブ構造体は、前記基板に設置され、
前記陽極電極は、前記カーボンナノチューブ構造体と間隔をあけて対向して設置され、
前記カーボンナノチューブ構造体は、カーボンナノチューブ層、カーボンナノチューブアレイ及びカーボンナノチューブクラスターを含み、
前記カーボンナノチューブ層は、複数の相互に平行する第二カーボンナノチューブからなり、
前記複数の第二カーボンナノチューブは、前記カーボンナノチューブ層の表面に平行し、
前記カーボンナノチューブアレイは、前記カーボンナノチューブ層の表面に設置され、
前記カーボンナノチューブアレイは、複数の相互に平行する第一カーボンナノチューブからなり、前記複数の第一カーボンナノチューブは、前記カーボンナノチューブ層に垂直に配置され、
前記カーボンナノチューブクラスターは、前記カーボンナノチューブアレイ及びカーボンナノチューブ層の間に設置され、
前記カーボンナノチューブクラスターは、複数の第三カーボンナノチューブからなり、該複数の第三カーボンナノチューブは、前記第一カーボンナノチューブ及び前記複数の第二カーボンナノチューブと絡み合っていることを特徴とする電界放出表示装置。
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