JP2008509540A5

JP2008509540A5 -

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Publication number: JP2008509540A5
Application number: JP2007542137A
Authority: JP
Filing date: 2004-06-04
Publication date: 2010-06-24

Claims

液晶テレビのバックライトとして使用する電界放出型装置で、以下から構成される：
それぞれが光放出層を有する導電性の複数の陽極；
スペーサーによりギャップを形成するように前記複数の陽極と分離された複数の電子放出器；
ここで、前記複数の電子放出器のそれぞれは、以下を有する：
導電性の電極；
それぞれが化学蒸着プロセスによりその場で形成され、かつそれぞれが付着層により前記導電性の電極に付着した粒状物質触媒クラスターから成長する複数のナノファイバーで構成され、この付着層は触媒先駆体の処理中に形成されている複数の繊維質のクラスター；
ここで、前記触媒先駆体の組成は、触媒化合物、溶剤および複数の非触媒の粒子で構成されるが、その組成は、複数の非触媒の粒子がクラスター内に凝集し、前記触媒化合物の粒状物質を支持して、蒸着後の粒状物質触媒クラスターの形態での前記粒状物質の前記導電性の電極への付着を助けるように選択され、かつ前記複数の繊維質のクラスターの少なくとも一部に半球状体の形状があるように前記触媒先駆体が処理され、
複数の前記導電性の陽極および前記導電性の電極は、動作ができる形で電子回路と接続され、前記電子回路は前記複数の電子放出器と前記複数の陽極の間での電子の放出を制御できる。
前記光放出層が蛍光体の混合物からなることを特徴とする請求項１に記載の電界放出型装置。
さらに前記陽極と前記導電性の電極の間の前記光放出層に付着された反射性薄膜を有することを特徴とする請求項１に記載の電界放出型装置。
前記反射性薄膜がアルミニウムであることを特徴とする請求項３に記載の電界放出型装置。
前記化学蒸着プロセスおよび前記触媒化合物は、前記ナノファイバーがカーボンナノファイバーであるように選択されることを特徴とする請求項１に記載の電界放出型装置。
前記触媒先駆体の前記触媒化合物のうち少なくとも一部分は前記溶剤で溶けるものであり、前記溶剤の蒸発により、触媒粒状物質が前記非触媒の粒子のクラスターに沈殿できるようにする前記溶剤、前記触媒化合物の量、前記非触媒の粒子の数と密度、および沈殿プロセスによって、前記粒状物質触媒クラスターを形成する前記触媒粒状物質のサイズの範囲が制御されるようになり、前記ナノファイバーは円柱外径の範囲を持ち、この円柱外径の範囲は、前記化学蒸着プロセスと前記触媒粒状物質のサイズの範囲により決定されることを特徴とする請求項５に記載の電界放出型装置。
前記カーボンナノファイバーの円柱外径の範囲が200ナノメートルを超えないことを特徴とする請求項５に記載の電界放出型装置。
前記カーボンナノファイバーの円柱外径の範囲が少なくとも50ナノメートルであることを特徴とする請求項７に記載の電界放出型装置。
前記半球状体の形状が扁形半球状体と扁長半球状体のいずれかであることを特徴とする請求項１に記載の電界放出型装置。
前記半球状体の形状が扁形半球状体であることを特徴とする請求項９に記載の電界放出型装置。
少なくとも前記カーボンナノファイバーの一部がカーボンナノチューブで構成されることを特徴とする請求項５に記載の電界放出型装置。
前記カーボンナノチューブが多壁カーボンナノチューブであることを特徴とする請求項１１に記載の電界放出型装置。
前記多壁カーボンナノチューブが、50ナノメートル〜200ナノメートルの範囲の円柱外径を持つことを特徴とする請求項１２に記載の電界放出型装置。
前記複数のナノファイバーの長さが、前記半球状体の形状がもつれたナノファイバーによるものとなるように選択されることを特徴とする請求項１に記載の電界放出型装置。
前記半球状体の形状を持つ前記複数の繊維質のクラスターのそれぞれが、前記半球状体の形状を持つ隣接する繊維質のクラスターから孤立していることを特徴とする請求項１に記載の電界放出型装置。
前記付着層が金属間化合物、炭化物、窒化物およびその組み合せのいずれか１つにより形成されることを特徴とする請求項５に記載の電界放出型装置。
前記導電性の電極がアルミニウムまたはアルミニウム合金で構成されることを特徴とする請求項５に記載の電界放出型装置。
前記複数の繊維質のクラスターは平均主軸寸法の半球状体の形状を持ち、前記複数のナノファイバーは平均円柱外径を持ち、この平均主軸寸法が前記円柱平均外径の1000倍を超えないことを特徴とする請求項５に記載の電界放出型装置。
前記複数の繊維質のクラスターの前記半球状体の形状のそれぞれは主軸寸法を有し、前記複数のナノファイバーは平均円柱外径を有し、かつ前記複数の繊維質のクラスターの前記主軸寸法は、前記平均円柱外径の50〜100倍の範囲であることを特徴とする請求項５に記載の電界放出型装置。
前記非触媒の粒子が有機物質でできていることを特徴とする請求項１に記載の電界放出型装置。
前記有機物質がデンプンであることを特徴とする請求項２０に記載の電界放出型装置。
前記デンプンがリョクトウデンプンであることを特徴とする請求項２１に記載の電界放出型装置。
前記非触媒の粒子の平均最大直線寸法が少なくとも5マイクロメートルであることを特徴とする請求項１に記載の電界放出型装置。
前記非触媒の粒子の平均最大直線寸法が20マイクロメートルを超えないことを特徴とする請求項２３に記載の電界放出型装置。
パターンが均等に散在した前記複数の繊維質のクラスターの一つであることを特徴とする請求項１に記載の電界放出型装置。
前記複数の繊維質のクラスターのサイズが一様であることを特徴とする請求項２５に記載の電界放出型装置。
前記光放出層があらかじめ定めた色で発光するように、前記光放出層が蛍光体の混合物から構成されることを特徴とする請求項１に記載の電界放出型装置。
前記複数の電子放出器のそれぞれが20パーセントを超えない負荷サイクルで電子を放出するように、前記電子回路が前記複数の陽極をスクロールすることを特徴とする請求項１に記載の電界放出型装置。
前記複数の電子放出器のそれぞれが10パーセントを超えない負荷サイクルで電子を放出するように、前記電子回路が前記複数の陽極をスクロールすることを特徴とする請求項１に記載の電界放出型装置。
前記電子回路には、前記電子回路が前記複数の陽極のスクロールと、前記複数の陽極のそれぞれの強度の変化の両方ができるよう、三極管構造が含まれることを特徴とする請求項１に記載の電界放出型装置。
前記電界放出型装置のしきい値電界強度が、3.5ボルトを超えないことを特徴とする請求項１に記載の電界放出型装置。
前記電界放出型装置のしきい値電界強度が、2ボルトを超えないことを特徴とする請求項１に記載の電界放出型装置。
前記電界放出型装置のしきい値電界強度が、少なくとも1ボルトから3.5ボルトを超えない範囲であることを特徴とする請求項１に記載の電界放出型装置。
前記電界放出型装置の最大電流密度が900マイクロアンペア／平方センチメートルを超えることを特徴とする請求項１に記載の電界放出型装置。
前記電界放出型装置の最大電流密度が2.7ミリアンペア／平方センチメートルを超えることを特徴とする請求項１に記載の電界放出型装置。
液晶テレビのバックライトとして使用する電界放出型装置を製造するプロセスで、以下から構成される：
電極が第一の基材表面に付着するように前記第一の基材表面に陰極構造を形成すること；
触媒化合物により非触媒の粒子上に粒状物質が形成されるように、前記触媒化合物、結合剤、溶剤および複数の非触媒の粒子から構成される触媒先駆体を準備すること；
前記陰極構造の少なくとも一部分へ前記触媒先駆体を蒸着すること；
前記触媒先駆体を乾燥すること；
前記触媒化合物の粒状物質が酸化されるようにガス状雰囲気内で前記触媒先駆体を加熱すること；
前記触媒粒状物質を活性化する、酸化した前記触媒化合物の前記粒状物質を還元すること；
ナノファイバーの形状により半球状体の繊維質クラスターが形成され、前記乾燥、加熱、還元、及び成長のうち少なくとも一つのステップ時に形成された付着層により、前記繊維質のクラスターが前記陰極構造に付着するように、触媒クラスター上で前記ナノファイバーを成長させること；
透明な基材の表面に陽極構造を蒸着すること；
前記陽極構造上に光放出層を蒸着すること；
誘電体材料からスペーサーを形成すること；
前記陽極構造と前記陰極構造との間に前記スペーサーを挟むことによってギャップを形成すること；
前記ギャップを真空にできるように、前記透明な基材と前記第一の基材の間の前記ギャップをシールすること；
前記ギャップを真空化すること；
陰極が前記ギャップ内で電子を放出でき、前記光放出層を発光させるように、前記光放出層のスクロールができる電子回路内に前記陽極構造と前記陰極構造を接続すること。
さらにアルミニウム薄膜を前記光放出層に蒸着させるステップを有することを特徴とする請求項３６に記載のプロセス。
前記ナノファイバーを成長させるステップにおいて、前記ナノファイバーがもつれた半球状体の繊維質クラスターを形成するように、前記触媒クラスターから前記ナノファイバーを成長させることを特徴とする請求項３６に記載のプロセス。
前記ナノファイバーを成長させるステップにより、カーボンナノファイバーが形成されることを特徴とする請求項３８に記載のプロセス。
さらに前記ギャップを形成するステップの前に前記カーボンナノファイバーを炭化珪素に変換するステップを有することを特徴とする請求項３９に記載のプロセス。
さらに前記ギャップを形成するステップの前に、前記光放出層上にアルミニウム薄膜を形成するステップを有することを特徴とする請求項３６に記載のプロセス。
前記陰極構造を形成するステップが、さらにフォトレジスト層を蒸着し、フォトレジスト層のパターンを発達させ、未発達のフォトレジスト層を除去し、そのフォトレジストが除去された領域のアルミニウムまたはアルミニウム合金にエッチングを施し、残りのフォトレジストを除去し、アルミニウムまたはアルミニウム合金のパターンを露出することによって、アルミニウムまたはアルミニウム合金の層のスパッタリングし、前記アルミニウムまたはアルミニウム合金の層をパターン化するステップを有することを特徴とする請求項３６に記載のプロセス。
前記触媒化合物が硝酸鉄と硝酸ニッケルの混合物であることを特徴とする請求項３９に記載のプロセス。
前記ナノファイバーを成長させるステップにより、平均円柱外径が約50ナノメートル〜約200ナノメートルの範囲をもつナノチューブを成長させることを特徴とする請求項３６に記載のプロセス。
前記ナノファイバーを成長させるステップにより、孤立した繊維質のクラスターが形成されることを特徴とする請求項３８に記載のプロセス。
前記ナノファイバーを成長させるステップにより、一様なサイズで均等に分散した繊維質のクラスターが形成され、それにより前記光放出層が動作中の装置内で発光するとき、前記光放出層が人間の目に一様な強度の光を発するように見えることを特徴とする請求項４１に記載のプロセス。
前記触媒先駆体を蒸着するステップは、印刷ステップを含むことを特徴とする請求項３６に記載のプロセス。
前記触媒先駆体を準備するステップが、さらに、加熱および還元のステップ中に前記触媒粒状物質クラスターと前記電極の間に付着層が形成されるように、デンプン、重合体、金属、セラミックおよびそれらの組み合せの中の一つから選択することから構成される非触媒の粒子を選択するステップを有するものであることを特徴とする請求項３６に記載のプロセス。
前記非触媒の粒子を選択するステップが、デンプンを選択することから構成されることを特徴とする請求項４８に記載のプロセス。
前記非触媒の粒子を選択するステップに、有機結合剤の選択が含まれ、その有機結合剤は、前記非触媒の粒子を覆い、前記非触媒の粒子への触媒性化合物の粒状物質の凝集を助けることを特徴とする請求項４８に記載のプロセス。
前記加熱するステップが、空気、酸素、二酸化炭素のうちどれか一つを選択したガス状の供給原料中で前記触媒先駆体の温度を350℃〜550℃の範囲に上昇させることを含むことを特徴とする請求項３６に記載のプロセス。
前記ナノファイバーを成長させるステップが、ガス状の供給原料中で約550℃の温度での炭素の触媒による化学蒸着を含み、前記ナノファイバーを成長させるステップの直後に還元ステップがあることを特徴とする請求項３６に記載のプロセス。
前記ナノファイバーを成長させるステップが、アセチレン、水素およびアルゴンからなるガス状の供給原料を用いた炭素の触媒による化学蒸着を含むことを特徴とする請求項３６に記載のプロセス。
前記アセチレンと前記水素の体積パーセントを合わせたものが、前記アルゴンの体積パーセントよりも大きく、前記水素の体積パーセントが前記アセチレンの体積パーセントよりも大きいことを特徴とする請求項５３に記載のプロセス。
前記水素の体積パーセントが、前記アルゴンの体積パーセントとほぼ等しいことを特徴とする請求項５４に記載のプロセス。
前記アセチレンの体積パーセントが、前記ガス状の供給原料の約10体積パーセントであることを特徴とする請求項５５に記載のプロセス。
前記非触媒の粒子を選択するステップに、前記非触媒の粒子のサイズを平均最大直線寸法が5マイクロメートル〜30マイクロメートルの範囲の粒子に制限することが含まれることを特徴とする請求項４８に記載のプロセス。
前記粒子のサイズが、5マイクロメーター〜10 マイクロメーターの範囲であることを特徴とする請求項５７に記載のプロセス。
前記平均最大直線寸法の標準偏差が3 μm未満であることを特徴とする請求項５７に記載のプロセス。
さらに行に並べた複数の導電性の電極を有し、前記複数の導電性の電極は電子回路により動作可能なように接続され、前記複数の導電性の電極からの電子放出がスクロールされ、前記複数の陽極の前記行の少なくとも一つの少なくとも一部分の光放出層から放出された光がスクロールされるように前記複数の陽極が並んでいることを特徴とする請求項１に記載の電界放出型装置。
前記複数の陽極のそれぞれの前記光放出層により放出される光の強度を個別に制御できるように、前記電子回路に前記複数の導電性の電極のそれぞれについて三極管構造が含まれることを特徴とする請求項６０に記載の電界放出型装置。
前記複数の陽極の連続した行が発光するように、光がスクロールすることを特徴とする請求項６０に記載の電界放出型装置。
前記バックライトのピーク輝度が少なくとも1000 cd/m^２であることを特徴とする請求項６２に記載の電界放出型装置。
前記バックライトのピーク輝度が少なくとも3000 cd/m^２であることを特徴とする請求項６２に記載の電界放出型装置。
前記液晶テレビの画面の対角線寸法が少なくとも30インチであることを特徴とする請求項６０に記載の電界放出型装置。