JP5255005B2 - 熱変色性素子及びそれを利用した表示装置 - Google Patents
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Description
図1を参照すると、本実施形態の熱変色性素子10は、熱変色性構造体14と、加熱構造体16と、第一電極17と、第二電極18と、を含む。前記熱変色性構造体14と加熱構造体16とは、対向して配置される。前記第一電極17と第二電極18は、前記加熱構造体16に電気的に接続される。該第一電極17と第二電極18が対向し、分離して配置される。
前記カーボンナノチューブ構造体は、図2に示す、少なくとも一枚のカーボンナノチューブフィルム143a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)である。前記カーボンナノチューブフィルム143aは、超配列カーボンナノチューブアレイ(非特許文献1を参照)から引き出して得られたものである。単一の前記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、端と端が接続されている。即ち、単一の前記カーボンナノチューブフィルム143aは、分子間力で長さ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、単一の前記カーボンナノチューブフィルム143aは、複数のカーボンナノチューブセグメント143bを含む。前記複数のカーボンナノチューブセグメント143bは、長さ方向に沿って分子間力で端と端が接続されている。それぞれのカーボンナノチューブセグメント143bは、相互に平行に、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。単一の前記カーボンナノチューブセグメント143bにおいて、前記複数のカーボンナノチューブ145の長さが同じである。前記カーボンナノチューブフィルム143aを有機溶剤に浸漬させることにより、前記カーボンナノチューブフィルム143aの強靭性及び機械強度を高めることができる。前記カーボンナノチューブフィルム143aの幅は100μm〜10cmに設けられ、厚さは0.5nm〜100μmに設けられる。
前記カーボンナノチューブ構造体は、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。単一の前記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。前記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前記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。前記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、前記押し器具の形状及び前記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。
前記カーボンナノチューブ構造体は、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5を参照すると、単一の前記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。前記カーボンナノチューブ構造体においては、前記複数のカーボンナノチューブが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。単一の前記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。前記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、自立構造は、支持体材を利用せず、前記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。前記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。前記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、単一の前記微小な穴の直径が10μm以下になる。前記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、前記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。前記カーボンナノチューブ構造体の厚さは、0.5nm〜1mmである。
前記カーボンナノチューブ構造体は少なくとも一本のカーボンナノチューブワイヤを含む。一本の前記カーボンナノチューブワイヤの熱容量は、0(0は含まず)〜2×10−4J/cm2・Kであり、5×10−5J/cm2・Kであることが好ましい。一本の前記カーボンナノチューブワイヤの直径は4.5nm〜1cmである。図6を参照すると、前記カーボンナノチューブワイヤは、分子間力で接続された複数のカーボンナノチューブからなる。この場合、一本のカーボンナノチューブワイヤ(非ねじれ状カーボンナノチューブワイヤ)は、端と端とが接続された複数のカーボンナノチューブセグメント(図示せず)を含む。前記カーボンナノチューブセグメントは、同じ長さ及び幅を有する。さらに、各々の前記カーボンナノチューブセグメントに、同じ長さの複数のカーボンナノチューブが平行に配列されている。前記複数のカーボンナノチューブはカーボンナノチューブワイヤの中心軸に平行に配列されている。この場合、一本の前記カーボンナノチューブワイヤの直径は、1μm〜1cmである。前記カーボンナノチューブワイヤをねじり、ねじれ状カーボンナノチューブワイヤを形成することができる。ここで、前記複数のカーボンナノチューブは前記カーボンナノチューブワイヤの中心軸を軸に、螺旋状に配列されている。この場合、一本の前記カーボンナノチューブワイヤの直径は、1μm〜1cmである。前記カーボンナノチューブ構造体は、前記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。
図7を参照すると、本実施形態の熱変色性素子30は、熱変色性構造体34と、加熱構造体36と、第一電極37と、第二電極38と、を含む。前記熱変色性構造体34と加熱構造体36は、対向して配置される。前記第一電極37と第二電極38は、前記加熱構造体36に電気的に接続される。該第一電極37と第二電極38が対向し、分離して配置される。
図8を参照すると、本実施形態の熱変色性素子40は、熱変色性構造体44と、加熱構造体46と、第一電極47と、第二電極48と、を含む。前記熱変色性構造体44と加熱構造体46は、対向して配置される。前記第一電極47と第二電極48は、前記加熱構造体46に電気的に接続される。該第一電極47と第二電極48が対向し、分離して配置される。
図9を参照すると、本実施形態に係る熱変色性素子50の構造は、実施例1に係る熱変色性素子10と比べて、次の異なる点がある。前記熱変色性素子50は、複合構造体52と、第一電極57と、第二電極58と、を含む。前記第一電極57と第二電極58は、前記複合構造体52に電気的に接続される。該第一電極57と第二電極58が対向し、分離して配置される。前記複合構造体52は、熱変色性構造体54が加熱構造体56に埋め込まれて形成する。即ち前記加熱構造体56に複数の微小孔を形成して、前記複数の微小孔の中にそれぞれ熱変色性構造体54を充填させる。従って、前記加熱構造体56に電圧を印加すると、前記加熱構造体56からの熱量は、熱変色性構造体54により速く吸収され、前記熱変色性構造体54の色彩表示の反応スピードを速めるので、前記熱変色性素子50の色彩表示の反応スピードをより鋭敏にすることができる。
図10を参照すると、本実施形態の熱変色性表示装置200は、絶縁基板202と、複数の行電極204と、複数の列電極206と、複数の熱変色性素子10と、を備える。
14、34、44、54 熱変色性構造体
16、36、46、56 加熱構造体
17、37、47、57 第一電極
18、38、48、58 第二電極
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
462 第一カーボンナノチューブフィルム
464 第二カーボンナノチューブフィルム
52 複合構造体
200 熱変色性表示装置
202 絶縁基板
204 行電極
206 列電極
214 格子
216 絶縁層
Claims (6)
- 熱変色性構造体と、前記熱変色性構造体と熱的に結合した加熱構造体と、を備えた表示用熱変色性素子であって、
前記加熱構造体は、単位面積当たりの熱容量が1.7×10−6J/cm2・Kである少なくとも1つのカーボンナノチューブ構造体を含むことを特徴とする表示用熱変色性素子。 - 前記カーボンナノチューブ構造体は、自立構造を有することを特徴とする請求項1に記載の表示用熱変色性素子。
- 前記加熱構造体は、複数の微小孔を有し、
前記熱変色性構造体が、それぞれ前記加熱構造体の複数の微小孔の中に充填されていることを特徴とする請求項1又は2に記載の表示用熱変色性素子。 - 前記熱変色性素子は、さらに少なくとも二つの電極を備え、
前記少なくとも二つの電極は間隔をおいて、別々に前記加熱構造体に電気的に接続されることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の表示用熱変色性素子。 - 絶縁基板と、複数の行電極と、複数の列電極と、複数の熱変色性素子と、を備えた熱変色性表示装置であって、
前記複数の行電極は、平行し、等間隔に前記絶縁基板の1つの表面に設置され、
前記複数の列電極は、平行し、等間隔に前記絶縁基板の前記表面に設置され、該複数の行電極と該複数の列電極は交叉し、隣接する二つの行電極と隣接する二つの列電極は、1つの画素ユニットを画定し、各々の前記画素ユニットに一つの前記熱変色性素子が設置され、
前記熱変色性素子は、熱変色性構造体と、前記熱変色性構造体と熱的に結合した加熱構造体と、第一電極と、第二電極と、を備え、
前記第一電極と第二電極は間隔を置いて前記加熱構造体に電気的に接続され、且つ別々に前記行電極と列電極とに接続され、
前記加熱構造体は、単位面積当たりの熱容量が1.7×10−6J/cm2・Kである少なくとも1つのカーボンナノチューブ構造体を含むことを特徴とする熱変色性表示装置。 - 前記熱変色性表示装置は、さらに複数の凹部を備え、前記各々の凹部は前記各々の画素ユニットに対応して、前記熱変色性素子と対向した前記絶縁基板の表面に配置されることを特徴とする請求項5に記載の熱変色性表示装置。
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