JP2009076314A - 電界放出発光素子 - Google Patents
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【解決手段】電界放出発光素子1は、ガラス基板21上に形成された導電層22と、前記導電層22の上にあって、金属、金属錯体及び金属酸化物の少なくともいずれか一つを含有する金属含有物を担持又は内包するナノカーボン材料から形成されたエミッタ23と、前記導電層22の前記エミッタ23の側に対向して、電子により発光可能な蛍光体13を有する透明電極12と、を備える。エミッタ23は、金属25を先端の開孔部に担持又は先端部に内包したカーボンナノチューブである。
【選択図】図4
Description
基板上に形成された陰極と、
前記陰極の上にあって、金属、金属錯体及び金属酸化物の少なくともいずれか一つを含有する金属含有物を担持又は内包するナノカーボン材料から形成された電子放出源と、
前記陰極の前記電子放出源の側に対向して、電子により発光可能な蛍光層を有する透明電極と、を備える、ことを特徴とする。
図1に示すように、電界放出発光素子1は、ガラス基板21上に形成された導電層(陰極)22と、導電層22の上にあるエミッタ(電子放出源)23と、導電層22の上に形成されたエミッタ23の側に対向して、電子により発光可能な蛍光体13を有する陽極(透明電極)12と、を有する。エミッタ(電子放出源)23は、金属含有物を担持又は内包するナノカーボン材料から形成される。金属含有物は、金属、金属錯体及び金属酸化物の少なくともいずれか一つを含有する。
図2に示すように、電界放出発光素子1は、アノード基板10と、カソード基板20と、スペーサ30と、を有する。スペーサ30は、アノード基板10とカソード基板20との間に設けられる。アノード基板10とカソード基板20との間は真空である。アノード基板10は、ガラス基板11と、陽極(透明電極)12と、蛍光体13と、を有する。カソード電極20は、ガラス基板21と、導電層(陰極)22と、エミッタ(電子放出層)23と、を有する。
なお、図2で示す電界放出発光素子1は、平面発光する光源を想定しているが、電界放出ディスプレイ(FED:Field Emissin Display)の1画素の発光単位(例えば、RGBの1つ)とみることも可能である。
一方、例えば硫酸等の強い酸化処理を用いたカーボンナノチューブの開孔処理では、カーボンナノチューブの先端部及び側面部に開孔が多く発生する。この先端部及び側面部の開孔から金属25がカーボンナノチューブ内部に侵入する。そして後述するように内部に侵入した金属25をカーボンナノチューブの先端に移動させ、先端部及び側面部の開孔を閉じることにより、カーボンナノチューブの先端部に金属25を内包させることができる。
液相では、溶媒の種類や溶液中のpH、濃度、温度、時間等を変えることで、内包又は担持する金属25のサイズや量を制御することができる。濃度は、各溶媒での飽和濃度まで利用でき、温度は23〜300℃が好ましく、時間は1〜200時間が好ましい。
まず、ガラス基板11に陽極12として、ITO、ZnO、TiO2に代表される透明導電体をスパッタにて形成する。
次に、陽極12を形成したガラス基板に、蛍光体13をスクリーン印刷等によって、10μm〜40μmの厚さに塗布する。そして塗布した蛍光体13を焼成する。これによりアノード基板10を作成する。
実施形態3に係る電界放出発光素子1のエミッタ23が、図7に模式的に示される。エミッタ23は、金属を先端部の開孔部に担持したカーボンナノホーン又は金属を先端の突起部に内包したカーボンナノホーンの集合体であるカーボンナノホーン集合体28で構成される。
図8にカーボンナノホーン集合体28を模式的に拡大して示す。その直径は、例えば、30〜200nmである。このカーボンナノホーン集合体28は、カーボンナノホーン27が突起部(先端部)26を外側にして球形(放射状)に集まって形成されている。このカーボンナノホーン27は、各々は2〜5nmの直径を持つカーボンナノチューブであり突起部26を有している。
また、突起部26の先端には、図10に示すようにカーボンナノホーン27に金属25が内包されている。この時、カーボンナノホーン27の先端部分に沿って内側に内包され、金属面上にグラフェンの皮をかぶっている。
また、酸等によっても開孔処理を行うことができる。例えば硝酸溶液であれば、110℃、15分で1nmの開孔を空けることが可能である。また例えば過酸化水素であれば、100℃、2時間で1nmの開孔を空けることができる。
また、先端部が開孔したカーボンナノホーン27の開孔部のエッジに担持又はカーボンナノホーン27の先端部に内包される金属の量を制御することにより、カーボンナノホーン27に担持される金属のサイズ、さらには、熱処理後のカーボンナノホーン27に内包される金属のサイズを制御することができる。
液相では、溶媒の種類や溶液中のpH、濃度、温度、時間等を変えることで、内包又は担持する金属のサイズや量を制御できる。濃度は、各溶媒での飽和濃度まで利用でき、温度は23〜300℃が好ましく、時間は1〜200時間が好ましい。
そして、加熱処理の温度を800〜1800℃とすることで、開孔処理に伴って作製されたカーボンナノホーン27の開孔を閉じることができる。
なお、本実施形態3においても、導電層22を透明電極として、光が電界放出発光素子1の両側に照射するように構成することも可能である。
上述の実施形態では、カーボンナノチューブ、カーボンナノホーンに担持又は内包される物質は金属であった。もっともこれに限定されない。担持又は内包される物質は、真空中や不活性ガス中で昇華するものや溶媒に溶解されて溶液中に存在する物質を対象とすることができる。このような物質であれば、有機物、無機物、金属のいずれか1種、又は、2種以上の混合物を用いることができる。内包される物質が複数種であるとき、それらの物質の化学反応により目的の物性を得ることができる。その場合、内包される複数種の物質の混合比を制御することにより内包物質の組成を制御することができる。
担持及び内包される無機物としては、例えば上述した実施形態で記載した金属の酸化物を使用することができる。また、有機物は、フラーレン、金属内包フラーレン類やデキサメタゾン(DEX)、ドキソルビシン(DRX)、テトラチアフルバレン(TTF)、テトラシアノキノジメタン(TCNQ)のような有機機能性分子、フェロセン、フタロシアニン、シスプラチン等の金属錯体を用いることが可能である。
〔金属内包カーボンナノチューブを用いたエミッタ特性〕
未処理単層カーボンナノチューブを、空気中、400℃で酸化処理した後、塩酸中で金属触媒を溶出させた。熱重量分析結果から、含有されるFe不純物は30%から5%まで除去されており、精製された単層のカーボンナノチューブを作製した。
そして、開孔したカーボンナノチューブ100mgと酢酸ガドリニウム100mgとをエタノール100ml中に分散させ、24時間攪拌した。その後、フィルターを使ってろ過し、余分な酢酸ガドリニウムを除去した。
また、77K窒素吸着測定おいて開孔したカーボンナノチューブに比べ1200℃熱処理後のガドリニウム内包カーボンナノチューブの比表面積は、精製したカーボンナノチューブと同じぐらいになった。このことは、開孔が閉じたことを示す。
精製した単層のカーボンナノチューブ1gの先端を除去するために、70℃において硫酸と硝酸の混酸(硫酸:硝酸=3:1)1000ml中で30分間酸化処理を行った。その後、酸を多量の水で薄めたあと、pHが6程度になるまで洗浄した。得られた先端除去後の単層のカーボンナノチューブ100mgとヘキサアンミン白金酸溶液(Pt含有量100mg)をエタノール100ml中に分散させ、24時間攪拌した。その後、フィルターを使ってろ過し、余分な白金を除去した。この時、エッジ上に置換されている表面官能基が酸性ならアルカリ性の金属錯体がより有利であり、アルカリ性なら酸性の金属錯体を選択すると有効である。
〔金属内包カーボンナノホーンを用いたエミッタ特性〕
カーボンナノホーンの開孔処理は、酸素中で500℃にて10分間熱処理を行った。酸素の流量は、200ml/分で行った。次に、酢酸ガドリニウム50mgと開孔処理をしたカーボンナノホーン50mgとをエタノール溶液20ml中で混合し、室温で約24時間攪拌した。その後、フィルターを使って3回ろ過した後、24時間真空乾燥を行い、含まれている溶媒等を蒸発させて完全に取り除いた。粒子サイズの上限は、鞘の大きさで5nm程度であった。
また、77K窒素吸着測定おいて開孔したカーボンナノホーンに比べ1200℃熱処理後のガドリニウム内包カーボンナノホーンの比表面積は、開孔未処理のカーボンナノホーンと同じぐらいになった。このことは、開孔が閉じたことを示す。
精製したカーボンナノホーン1gの先端を除去するために、70℃において硫酸と硝酸の混酸(硫酸:硝酸=3:1)1000ml中で10分間酸化処理を行った。その後、酸を多量の水で薄めたあと、pHが6程度になるまで洗浄した。得られた先端除去後のカーボンナノホーン100mgとヘキサアンミン白金酸溶液(Pt含有量100mg)をエタノール100ml中に分散させ、24時間攪拌した。その後、フィルターを使ってろ過し、余分な白金を除去した。この時、エッジ上に置換されている表面官能基が酸性ならアルカリ性の金属錯体がより有利であり、アルカリ性なら酸性の金属錯体を選択すると有効である。
10 アノード基板
11 ガラス基板
12 陽極
13 蛍光体
20 カソード基板
21 ガラス基板
22 導電層
23 エミッタ
24 先端部を開孔したカーボンナノチューブ
25 金属
26 突起部
27 カーボンナノホーン
28 カーボンナノホーン集合体
Claims (10)
- 基板上に形成された陰極と、
前記陰極の上にあって、金属、金属錯体及び金属酸化物の少なくともいずれか一つを含有する金属含有物を担持又は内包するナノカーボン材料から形成された電子放出源と、
前記陰極の前記電子放出源の側に対向して、電子により発光可能な蛍光層を有する透明電極と、を備える、
ことを特徴とする電界放出発光素子。 - 前記ナノカーボン材料は、先端部が開孔され、その開孔部のエッジに前記金属含有物が担持されたカーボンナノチューブである、
ことを特徴とする請求項1記載の電界放出発光素子。 - 前記ナノカーボン材料は、先端部に前記金属含有物を内包するカーボンナノチューブである、
ことを特徴とする請求項1記載の電界放出発光素子。 - 前記ナノカーボン材料は、先端部が開孔され、その開孔部のエッジに前記金属含有物が担持されたカーボンナノホーンである、
ことを特徴とする請求項1記載の電界放出発光素子。 - 前記ナノカーボン材料は、突起先端部に前記金属含有物を内包するカーボンナノホーンである、
ことを特徴とする請求項1記載の電界放出発光素子。 - 前記カーボンナノチューブは外側に保護膜を有する、
ことを特徴とする請求項2又は3に記載の電界放出発光素子。 - 前記カーボンナノホーンは外側に保護膜を有する、
ことを特徴とする請求項4又は5に記載の電界放出発光素子。 - 前記保護膜の厚みは、0.3nm以上10nm以下である、
ことを特徴とする請求項6又は7に記載の電界放出発光素子。 - 前記金属含有物に含有される金属は、Li、Na、K、Rb、Cs、Fr、Th、Gd、Ce、Pr、Sm、Eu、Tb、Dy、Er、Ho、Tm、Yb、Sr、Ba、Ca、Y、Sc、Hf、Mg、Tl、Ti、Zr、Zn、Cd、Be、Nb、Al、Ta、W、Os、Cr、Re、Ir、Rf、Mo、Mn、Fe、Ni、Co、Ru、Rh、Cu、Ag、Au、Pt及びPdのうち少なくともいずれか一つを含有する、
ことを特徴とする請求項1乃至8のいずれか1項に記載の電界放出発光素子。 - 前記基板は、光を透過する物質で形成され、
前記陰極は、透明な導体から形成される、
ことを特徴とする請求項1乃至9のいずれか1項に記載の電界放出発光素子。
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2010001791A1 (ja) | 2008-06-30 | 2010-01-07 | 日本電気株式会社 | ナノチューブ・ナノホーン複合体、およびその製造方法 |
WO2018147126A1 (ja) * | 2017-02-10 | 2018-08-16 | 国立大学法人 奈良先端科学技術大学院大学 | n型導電材料およびその製造方法 |
Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH08151207A (ja) * | 1994-11-24 | 1996-06-11 | Mitsubishi Chem Corp | カーボンチューブおよびその製造方法 |
JP2000348600A (ja) * | 1999-06-02 | 2000-12-15 | Sharp Corp | 円筒型電子源を用いた冷陰極及びその製造方法 |
JP2001250467A (ja) * | 2000-03-03 | 2001-09-14 | Ricoh Co Ltd | カーボンナノチューブを用いた電子放出素子、帯電器および画像記録装置 |
JP2004259667A (ja) * | 2003-02-27 | 2004-09-16 | Umk Technology Kk | カーボンナノチューブ電極の垂直整列法及び垂直に配列したカーボンナノチューブを具えたfedカソード |
WO2005028100A1 (ja) * | 2003-09-19 | 2005-03-31 | Nec Corporation | カーボンナノホーンを用いた空気浄化部材およびフィルタ |
JP2005276498A (ja) * | 2004-03-23 | 2005-10-06 | Fuji Xerox Co Ltd | 電子線発生素子とその製造方法 |
JP2006117765A (ja) * | 2004-10-20 | 2006-05-11 | Lignyte Co Ltd | カーボンナノファイバ・フェノール樹脂複合材料、カーボンナノファイバ・フェノール樹脂複合材料の製造方法 |
JP2006278226A (ja) * | 2005-03-30 | 2006-10-12 | Nikkiso Co Ltd | 電界放出型ライトのカソード |
JP2006290691A (ja) * | 2005-04-13 | 2006-10-26 | Dialight Japan Co Ltd | カーボン金属ナノツリーおよびその製造方法 |
-
2007
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Patent Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH08151207A (ja) * | 1994-11-24 | 1996-06-11 | Mitsubishi Chem Corp | カーボンチューブおよびその製造方法 |
JP2000348600A (ja) * | 1999-06-02 | 2000-12-15 | Sharp Corp | 円筒型電子源を用いた冷陰極及びその製造方法 |
JP2001250467A (ja) * | 2000-03-03 | 2001-09-14 | Ricoh Co Ltd | カーボンナノチューブを用いた電子放出素子、帯電器および画像記録装置 |
JP2004259667A (ja) * | 2003-02-27 | 2004-09-16 | Umk Technology Kk | カーボンナノチューブ電極の垂直整列法及び垂直に配列したカーボンナノチューブを具えたfedカソード |
WO2005028100A1 (ja) * | 2003-09-19 | 2005-03-31 | Nec Corporation | カーボンナノホーンを用いた空気浄化部材およびフィルタ |
JP2005276498A (ja) * | 2004-03-23 | 2005-10-06 | Fuji Xerox Co Ltd | 電子線発生素子とその製造方法 |
JP2006117765A (ja) * | 2004-10-20 | 2006-05-11 | Lignyte Co Ltd | カーボンナノファイバ・フェノール樹脂複合材料、カーボンナノファイバ・フェノール樹脂複合材料の製造方法 |
JP2006278226A (ja) * | 2005-03-30 | 2006-10-12 | Nikkiso Co Ltd | 電界放出型ライトのカソード |
JP2006290691A (ja) * | 2005-04-13 | 2006-10-26 | Dialight Japan Co Ltd | カーボン金属ナノツリーおよびその製造方法 |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2010001791A1 (ja) | 2008-06-30 | 2010-01-07 | 日本電気株式会社 | ナノチューブ・ナノホーン複合体、およびその製造方法 |
WO2018147126A1 (ja) * | 2017-02-10 | 2018-08-16 | 国立大学法人 奈良先端科学技術大学院大学 | n型導電材料およびその製造方法 |
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Publication number | Publication date |
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