自発光平面表示装置
【課題】ナノチューブを発光素子として用いた自発光平面表示装置において、ナノチューブからの高効率発光を実現可能とする自発光平面表示装置を提供する。
【解決手段】絶縁層を介して交差された垂直走査電極ＶＬと水平走査電極ＨＬとの交差部分の近傍にそれぞれ一体的に櫛型電極ＶＬＣ，ＨＬＣを組み合わせ形成し、これらの両櫛型電極ＶＬＣ，ＨＬＣ間には多数本のナノチューブＮＴを橋絡させて橋渡し構造のナノチューブ発光素子ＥＭＳを構成する。
【解決手段】絶縁層を介して交差された垂直走査電極ＶＬと水平走査電極ＨＬとの交差部分の近傍にそれぞれ一体的に櫛型電極ＶＬＣ，ＨＬＣを組み合わせ形成し、これらの両櫛型電極ＶＬＣ，ＨＬＣ間には多数本のナノチューブＮＴを橋絡させて橋渡し構造のナノチューブ発光素子ＥＭＳを構成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自発光平面表示装置に係り、特にナノチューブで構成した発光素子を具備した自発光平面表示装置に関し、詳細にはナノチューブへの電流注入によるバンド間発光を利用した自発光平面表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
高輝度、高精細に優れたディスプレイデバイスとして従来からカラー陰極線管が広く用いられている。しかし、近年の情報処理装置やテレビ放送の高画質化に伴い、高輝度、高精細の特性をもつと共に軽量、省スペースの平面型表示装置の要求が高まっている。
【０００３】
その典型例として液晶表示装置、プラズマ表示装置などが実用化されている。また、特に高輝度化が可能なものとして、電子源から真空への電子放出を利用した電子放出型表示装置、低消費電力を特徴とする有機ＥＬディスプレイなど、種々の型式のパネル型表示装置の実用化も近い。なお、補助的な照明光源を必要としないプラズマ表示装置、電子放出型表示装置あるいは有機ＥＬ表示装置を自発光型平面表示装置と称する。
【０００４】
このような平面型の表示装置のうち、上記電子放出型の表示装置には、Ｃ．Ａ．Ｓｐｉｎｄｔらにより発案されたコーン状の電子放出構造を有するもの、メタル−インシュレータ−メタル（ＭＩＭ）型の電子放出構造を有するもの、量子論的トンネル効果による電子放出現象を利用する電子放出構造（表面伝導型電子源とも呼ばれる）を有するもの、さらにはダイアモンド膜、グラファイト膜またはカーボンナノチューブに代表されるナノチューブなどが有する電子放出現象を利用するもの等が知られている。
【０００５】
自発光型平面表示装置の一例である電子放出型の表示装置は、内面に電子放出型の電子源と制御電極であるゲート電極とを形成した背面パネルと、この背面パネルと対向する内面に複数色の蛍光体層とアノード電極（陽極）とを備えた前面パネルの両者の内周縁に封止枠を介挿して封止し、当該背面パネルと前面パネルと封止枠とで形成される真空外囲器の内部を真空に保持して構成される。
【０００６】
背面パネルは、ガラスまたはセラミックス等を好適とする背面基板の上に第１の方向に延在しこの第１の方向と交差する第２の方向に並設されて電子源をもつ複数のカソード電極と、第２の方向に延在し第１の方向に並設して設けたゲート電極を有する。そして、カソード電極とゲート電極との間の電位差で電子源からの電子の放出量（放出のオン・オフを含む）を制御する。
【０００７】
また、前面パネルはガラス等の光透過性の材料で形成された前面基板の上に蛍光体層とアノード電極とを有する。封止枠は背面パネルと前面パネルの内周縁にフリットガラスなどの接着材で固着される。背面パネルと前面パネルと封止枠とで形成される真空容器の内部の真空度は、例えば１０-5〜１０-7Ｔｏｒｒ程度である。表示面サイズが大きいものでは、背面パネルと前面パネルの間に間隙保持部材（スペーサまたは隔壁とも称する）を介挿して固定し、両基板間の間を所定の間隔に保持している。
【０００８】
なお、ナノチューブとしての典型例であるカーボンナノチューブを電子源として用いた自発光平面表示装置が数多く報告されている。例えば、電子源構造をフォトリソグラフィープロセスにより形成し、５インチ型の自発光平面表示装置を作製した例が下記「非特許文献１」に報告されている。
【０００９】
【非特許文献１】Applied Physics Lettersのvol.80(21), pp.4045-4047 (2002)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上記非特許文献１では、カーボンナノチューブを含有する感光性ペーストを用いて電子源を任意の位置にフォトリソグラフィープロセスを用いて形成することにより、自発光平面表示装置を実現可能としている。
【００１１】
しかしながら、ナノチューブを電子源として用いた自発光平面表示装置は、多く報告されている中でナノチューブへの電流注入によるエネルギーバンド間の発光を利用した自発光平面表示装置の報告例は存在していない。
【００１２】
したがって、本発明は、前述した従来の課題を解決するためになされたものであり、その目的は、ナノチューブを発光素子として用いた自発光平面表示装置において、ナノチューブへの電流注入によるバンド間発光を利用してナノチューブからの高効率発光を実現可能とする自発光平面表示装置を提供することにある。
【００１３】
本発明の他の目的は、発光効率の高い発光素子を実現することにより、高輝度で高品位の画像表示が得られる自発光平面表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
このような目的を達成するために本発明による自発光平面表示装置は、発光素子が垂直電極ストライプと水平電極ストライプとの間にナノチューブを橋絡させて電気的に接続された橋渡し構造を有して形成されることにより、ナノチューブへの電流注入によるバンド間発光を利用することができるので、背景技術の課題を解決することができる。
【００１５】
また、本発明では、画素内部の各ピクセルが赤色，緑色及び青色またはそれ以上のサブピクセルから構成され、赤色サブピクセルは電流注入により赤色に発光するナノチューブを含有し、緑色サブピクセルは電流注入により緑色に発光するナノチューブを含有し、青色サブピクセルは電流注入により青色に発光するナノチューブを含有し、それ以外のサブピクセルは電流注入により所望の色で発光するナノチューブを含有させて発光素子アレイを形成する。
【００１６】
本発明では、赤色，緑色及び青色に対応するバンドギャップを有する半導体的性質のナノチューブをそれぞれ赤色のサブピクセル，緑色のサブピクセル及び青色のサブピクセルに配した発光素子アレイを形成する。そして、線順次駆動またはアクティブマトリックス駆動により発光素子アレイを駆動することにより、ナノチューブからの高効率発光が実現できる。
【００１７】
また、本発明では、ナノチューブにダブルヘテロ構造を導入することにより、電子とホールを効率的に閉じ込め、高効率発光を実現する。
【００１８】
また、本発明では、ナノチューブを例えば電気泳動法等の手法で電極を橋渡しするように配向させることにより、有効なナノチューブの本数を増すことにより発光効率を高めることができる。さらに電極を櫛形構造とすることで、有効なナノチューブの本数を増すことにより発光効率を高めることができる。
【００１９】
また、本発明では、ナノチューブが炭素，窒素及び硼素のうちの少なくとも１種類を構成元素として含有したシングルウォールナノチューブまたはマルチウォールを発光素子として用いる。
【００２０】
炭素以外に硼素や窒素を構成元素として含有したナノチューブは、平均的な結合エネルギーが通常のカーボンナノチューブに対して増加するために耐熱性が向上する。さらに、結合エネルギーが強いために電界による破壊が緩和され、電子放出の長寿命化が期待できる。
【００２１】
また、電気伝導性に関しては、通常のカーボンナノチューブがカイラリティーによる金属または半導体的性質を示すのに対して硼素と炭素または窒素と炭素との二元素により構成されるナノチューブは金属的性質を示す。また、硼素，窒素，炭素の三元素から構成されるナノチューブは半導体であり、硼素＋窒素の比率が大きくなるほどバンドギャップが大きくなる。
【００２２】
硼素と窒素とにより構成されたナノチューブは、大気中で約１０００℃程度の耐熱性が期待できる。しかしながら、硼素＋窒素ナノチューブは、チューブ径が約５ｎｍ以上ではバンドギャップエネルギーが２ｅＶ以上の半導体であり、発光素子としては電気伝導性不足となる可能性がある。硼素＋窒素ナノチューブは、多層ナノチューブの最外層の保護層として有用であると考えられる。
【００２３】
これに対して硼素，窒素，炭素を構成元素として含有するナノチューブは、構成元素の比率により、耐熱性及び電気電導性の優れたナノチューブが実現可能であり、発光素子として大いに期待できる。また、硼素と炭素または窒素と炭素とを構成元素として含有するナノチューブは、耐熱性及び電気電導性の優れたナノチューブが実現可能であり、発光素子として大いに期待できる。すなわち、現行のカーボンナノチューブに比較して耐熱性に優れ、電気電導性に関しても遜色のないナノチューブを硼素，窒素，炭素を構成元素として含有するナノチューブにより実現することができる。
【００２４】
なお、本発明は、上記各構成及び後述する実施の形態に記載される構成に限定されるものではなく、本発明の技術思想を逸脱することなく、種々の変更が可能であることは言うまでもない。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、ナノチューブへの電流注入によるバンド間発光を利用して効率的な発光が得られるので、発光効率の高い自発光平面表示装置を実現できるという極めて優れた効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明の実施の形態について、実施例の図面を参照して詳細に説明する。
【００２７】
本発明による自発光平面表示装置の実施例を説明する前提として発光素子に用いられるナノチューブに代表されるカーボンナノチューブについて説明する。カーボンナノチューブは、そのカイラリティーにより、半導体的性質または金属的性質を示す。カーボンナノチューブのカイラリティーは、(n,m)で表わされ、n-mが３の倍数でない場合に半導体的性質を有する。半導体的性質を有する場合、電流注入によりバンド間発光を得ることができる。特にカーボンナノチューブは、その形状から量子細線であるため、最低量子準位間だけでなく、第二準位間あるいはさらに高準位間の発光も高効率で得ることができる。
【００２８】
図１に示すように半導体の第一準位間のエネルギーギャップをEg1、第二準位間のエネルギーギャップをEg2と表記する。エネルギーギャップEg1，Eg2およびより高準位間のエネルギーギャップは、ナノチューブの直径が小さくなるにつれて大きくなることが知られている。波長約700nm付近の赤色発光は、直径が約0.42nm付近のカーボンナノチューブのエネルギーギャップEg1遷移または直径が約0.96nm付近のエネルギーギャップEg2遷移を利用することができる。また、波長約550nm付近の緑色発光は、直径が約0.35nm付近のエネルギーギャップEg1遷移または直径が約0.70付近のエネルギーギャップEg2遷移を利用することができる。さらに、波長約460nm付近の青色発光は、直径が約0.57nm付近のエネルギーギャップEg2遷移を利用することが可能である。
【００２９】
ナノチューブへの電流注入による効率的な発光を得るためには、図１に示すようにナノチューブの長さ方向にダブルヘテロ構造を導入することが有効である。すなわち、バンドギャップの狭い領域Ｔｅ２を遷移領域Ｔｅ３を介してバンドギャップの広い領域Ｔｅ１で挟むことにより、電子とホールとを閉じ込めて、効率的な発光を得ることができる。カーボンナノチューブの場合は、同位準位の場合は、直径が細いほどバンドギャップエネルギーが大きくなるので、直径の大きいナノチューブを直径の小さいナノチューブで挟むことにより、ダブルヘテロ構造を実現することができる。このダブルヘテロ構造の考え方は、エネルギーギャップEg1とエネルギーギャップEg2等の異なる準位間でも適応可能である。
【実施例１】
【００３０】
図２及び図３は、本発明による自発光平面表示装置の実施例１の構成を説明する模式図であり、図２は、自発光平面表示装置を斜め上方から見た要部展開斜視図、図３は、自発光平面表示装置を斜め下方から見た要部展開斜視図である。この自発光平面表示装置は、背面パネルＰＮＬ１を構成する背面基板ＳＵＢ１と、前面パネルＰＮＬ２を構成する前面基板ＳＵＢ２とが封止枠ＭＦＬを介して貼り合わせて構成される。
【００３１】
図４は、背面パネルＰＮＬ１を構成する背面基板ＳＵＢ１の内面側の要部平面図である。図４において、背面基板ＳＵＢ１の内面には、一方向に延在し、この一方向と交差する他方向に並設された多数の垂直走査電極ＶＬと、上記他方向に延在し、上記一方向に並設された多数の水平走査電極ＨＬとが形成されている。垂直走査電極ＶＬと水平走査電極ＨＬとは、図示しない絶縁層を介して交差し、それぞれの交差部分の近傍には上述したナノチューブを含有したナノチューブ発光素子が形成されている。
【００３２】
個々のナノチューブ発光素子は、単位画素を構成する。通常は、赤（Ｒ），緑（Ｇ），青（Ｂ）の３色の単位画素で一つの画素（カラー画素、ピクセル）が構成される。なお、カラー画素の場合、単位画素は複画素（サブピクセル）とも称される。赤（Ｒ），緑（Ｇ），青（Ｂ）色で発光する３種類のサブピクセルで一つの画素を形成することにより、フルカラーの表示が可能である。
【００３３】
図５は、上記ナノチューブ発光素子の構成を説明するサブピクセル構造を示す平面図である。図５において、絶縁層（図示しない）を介在させて形成された垂直走査電極ＶＬと水平走査電極ＨＬとの交差部分近傍には、垂直走査電極ＶＬに複数本の櫛型電極ＶＬＣが一体的に形成され、水平走査電極ＨＬＣには枝電極ＨＬＢを介して複数本の櫛型電極ＨＬＣが一体的に形成されている。そして、垂直走査電極ＶＬの櫛形電極ＶＬＣと水平走査電極ＨＬの櫛型電極ＨＬＣとが交互に組み合わされ、これらの櫛型電極ＶＬＣと櫛型電極ＨＬＣとの間には多数本のナノチューブＮＴが橋絡された橋渡し構造のナノチューブ発光素子ＥＭＳが形成されている。
【００３４】
ここで、垂直走査電極ＶＬ及び水平走査電極ＨＬは、印刷法または金属蒸着法とフォトリソグラフィー法とを組み合わせた方法により作製することができる。また、電極材質は、銀等に導電性の高い金属，その合金または多層金属等を使用することができる。
【００３５】
これらの櫛型電極ＶＬＣと櫛型電極ＨＬＣとの間にナノチューブＮＴを橋絡させる橋渡し構造の形成方法として、電着法，配向膜貼り付け法または印刷法等の手法を利用することができる。この電着法とは、所望の直径を有するナノチューブを分散した溶液に垂直走査電極ＶＬ及び水平走査電極ＨＬを形成した背面基板を浸漬する。そして、垂直走査電極ＶＬと水平走査電極ＨＬとの間に直流または交流電圧を印加することにより、印加電界による電界配列効果によりナノチューブＮＴの橋渡し構造を実現することができる。
【００３６】
そして、垂直走査電極ＶＬと水平走査電極ＨＬとの両方に電圧印加したピクセルのみに橋渡し構造を形成できるので、上記手法を３回行なうことにより、赤（Ｒ），緑（Ｇ），青（Ｂ）色のサブピクセルを形成することが可能となる。
【００３７】
また、配向膜貼り付け法とは、所望の直径のナノチューブをポリマーに分散させ、薄膜を形成した後、引張り応力を印加することにより、ナノチューブを応力方向に配向させた配向膜を櫛型電極部分に貼り付ける方法である。これにより、ナノチューブの橋渡し構造を実現することが可能である。
【００３８】
また、印刷法とは、所望の直径のナノチューブを用いてペーストを作製し、そのペーストを櫛型電極部分に印刷する方法である。この場合、ナノチューブが一定方向に配向していないので、橋渡し構造の歩留まりは上記方法に比較して低いことが考えられるが、この印刷法を用いても実現可能である。
【００３９】
また、この背面基板ＳＵＢ１上に形成された垂直走査電極ＶＬには、垂直走査信号源Ｖから垂直方向の走査信号が印加され、水平走査電極ＨＬには、水平走査信号源Ｈから水平方向の走査信号が印加される。そして、垂直走査信号と水平走査信号とにより選択されたナノチューブ発光素子ＥＭＳから発光される。
【００４０】
図６は、前面パネルＰＮＬ２を構成する前面基板ＳＵＢ２の内面側の要部平面図である。図６において、前面基板ＳＵＢ２の内面の表示領域の全面には任意の保護膜が形成されている。
【００４１】
なお、画面サイズが大きい自発光平面表示装置では、背面基板ＳＵＢ１に有する発光素子と前面基板ＳＵＢ２との間隔を所定値に保持させるために封止枠ＭＦＬの内部に薄いガラス板などからなる複数の間隔保持部材（隔壁またはスペーサとも称する）が所定の間隔で設置される。
【００４２】
図７は、背面パネルＰＮＬ１を構成する背面基板１の構成例を模式的に説明する平面図であり、図７（ａ）は全体構成図、図７（ｂ）は図７（ａ）のＡ部の拡大平面図である。図７では、背面パネルＰＮＬを構成する背面基板ＳＵＢ１の内面には同図垂直方向に複数本の垂直走査電極ＶＬが形成され、同図水平方向には複数本の水平走査電極ＨＬが形成されている。垂直走査電極ＶＬと水平走査電極ＨＬとは図示しないが、絶縁層を介して交差し、各交差部分（Ａ部）の近傍には図５で示したナノチューブ発光素子ＥＭＳが形成されている。
【００４３】
発光素子ＥＭＳに走査信号を供給する垂直走査電極ＶＬは、各垂直走査電極を複数組に分割して各組毎の垂直走査電極が垂直走査電極バスラインに電気的に接続されている。また、水平走査電極ＨＬは、各水平走査電極が複数組に分割して各組毎の水平走査電極を水平走査電極バスラインに電気的に接続されている。垂直走査電極バスライン及び水平走査電極バスラインのうちの一部分をそれぞれ選択することにより、指定された位置の発光素子ＥＭＳから発光させるように構成されている。
【００４４】
上述したナノチューブ発光素子ＥＭＳは、上述したように水平走査電極ＨＬと、垂直走査電極ＶＬとの交差部分付近に形成されている。個々のナノチューブ発光素子ＥＭＳは、カラー表示の場合の１画素（ピクセル）を構成する副画素（サブピクセル）に対応する。垂直走査電極ＶＬの一端は垂直電極引出線ＶＬＴに接続され、垂直走査信号源Ｖから垂直走査信号が供給される。また、水平走査電極ＨＬの一端は水平走査電極引出線ＨＬＴに接続され、水平走査信号源Ｈから水平走査信号が供給されて所望の画素を発光させることができる。
【００４５】
図８は、前面パネルＰＮＬ２を構成する前面基板ＳＵＢ２の構成例を模式的に説明する平面図である。この前面パネルＰＮＬ２は、前面基板ＳＵＢ２の内面に膜厚が数十ｎｍ乃至数百ｎｍに成膜されて保護膜ＡＤが形成されている。
【００４６】
このようにして製作した前面パネルＰＮＬ２を図２に示すように封止枠ＭＦＬを介して上述した背面パネルＰＮＬ１と重ね合わせ、内部を真空引きして封止し、表示パネルを製作し、駆動回路等を付加して自発光平面表示装置を完成する。なお、前面パネルＰＮＬ２と封止枠ＭＦＬと背面パネルＰＮＬ１との封着にはフリットガラスを用いた。この封着は、封着面にフリットガラスを印刷法またはディスペンサー塗布法を用いて塗布し、約４５０°Ｃに加熱して溶融接着する。また、前面パネルＰＮＬ２と封止枠ＭＦＬと背面パネルＰＮＬ１とを封着した内部空間の真空引きは、前面パネルＰＮＬ２，封止枠ＭＦＬまたは背面パネルＰＮＬ１の何れか（通常は、背面パネルＰＮＬ１の表示領域外かつ封止枠ＭＦＬ内の適当な場所）に取り付けた排気管から排気し、所定の真空度に達した状態で排気管を封じ切ることで表示パネルが形成される。
【００４７】
このようにして作製した自発光平面表示装置は、表示パネルに垂直走査電極ＶＬに垂直走査信号を、水平走査電極ＨＬに水平走査信号をそれぞれ印加して線順次駆動させることにより、ナノチューブＮＴの電流流入によるバンド間発光に起因する高効率の発光が得られるので、輝度の高い高品位の画像を表示させることができる。本実施例では、線順次駆動について説明したが、サブピクセル毎にＴＦＴを設けることによりアクティブマトリクス駆動することも可能である。
【００４８】
このような構成において、ナノチューブ発光素子ＥＭＳを構成するナノチューブＮＴとしてその軸方向にバンドギャップの小さな領域が両端のバンドギャップの大きな領域で挟まれたダブルヘテロ構造を導入することにより、電子とホールとが効率的に封じ込められるので、高効率の発光が得られる。
【００４９】
また、ナノチューブ発光素子ＥＭＳは、ナノチューブＮＴを電気泳動法等の手法により垂直走査電極ＶＬと水平走査電極ＨＬとの間にナノチューブＮＴを橋渡し構造で配向させることにより、有効なナノチューブＮＴの本数を増やすことができるので、発光効率を高めることができる。
【００５０】
さらに、ナノチューブ発光素子ＥＭＳは、垂直走査電極ＶＬ及び水平走査電極ＨＬにそれぞれ櫛型電極ＶＬＣ及び櫛型電極ＨＬＣを一体的に形成して櫛型電極ＶＬＣと櫛型電極ＨＬＣとの間に多数本のナノチューブＮＴを橋絡させて橋渡し構造としたことにより、有効なナノチューブＮＴの本数を増やすことができるので、発光効率を高めることができる。
【実施例２】
【００５１】
図９は、本発明による自発光平面表示装置の他の実施例を説明するナノチューブ発光素子の構成を示すサブピクセル構造の平面図である。図９において、図５と異なる点は、垂直走査電極ＶＬと水平走査電極ＨＬとの交差部分の近傍には、垂直走査電極ＶＬに枝電極ＶＬＢが一体的に形成され、この枝電極ＶＬＢと水平走査電極ＨＣＬとの間には多数本のナノチューブＮＴを橋絡させて電気的に接続されてナノチューブ発光素子ＥＭＳが形成されている。ナノチューブ発光素子ＥＭＳは、上記実施例１と同様の手段により形成することができる。
【００５２】
このような構成においてもナノチューブＮＴに垂直走査電極ＶＬ及び水平走査電極ＨＬから電流注入可能な構造が形成されるので、ナノチューブＮＴの電流流入によるバンド間発光に起因する高効率の発光が得られる
【実施例３】
【００５３】
図１０は、本発明による自発光平面表示装置のさらに他の実施例を説明するナノチューブ発光素子の構成を示すサブピクセル構造の平面図である。１０において、図５と異なる点は、垂直走査電極ＶＬと水平走査電極ＨＬとの交差部分の近傍には、垂直走査電極ＶＬと水平走査電極ＨＬとの間に多数本のナノチューブＮＴを橋絡させて電気的に接続されてナノチューブ発光素子ＥＭＳが形成されている。なお、このナノチューブ発光素子ＥＭＳも上記実施例１と同様の手段により形成される。
【００５４】
このような構成においても、ナノチューブ発光素子ＥＭＳは、上記同様にナノチューブＮＴに垂直走査電極ＶＬ及び水平走査電極ＨＬから電流注入可能な構造が形成されるので、ナノチューブＮＴの電流流入によるバンド間発光に起因する高効率の発光が得られる
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】ナノチューブのダブルヘテロ構造を説明する図である。
【図２】自発光平面表示装置の実施例１による構成を示す要部展開斜視図である。
【図３】図２の自発光平面表示装置を斜め下方から見た要部展開斜視図である。
【図４】図２の背面パネルの構成例を模式的に示す要部平面図である。
【図５】図４の垂直走査電極ＶＬと水平走査電極ＨＬと交差部分の近傍に形成されるナノチューブを含有したナノチューブ発光素子の構成例を示すサブピクセル構造の拡大平面図である。
【図６】図２の前面パネルの構成例を模式的に示す要部平面図である。
【図７】図２の背面パネルの構成例を模式的に示す平面図であり、図７（ａ）は全体構成図、図７（ｂ）は図７（ａ）のＡ部の拡大平面図である。
【図８】図２の前面パネルの構成例を模式的に示す要部平面図である。
【図９】本発明による自発光平面表示装置の他の実施例を示すナノチューブ発光素子の構成例を示すサブピクセル構造の拡大平面図である。
【図１０】図９は、本発明による自発光平面表示装置のさらに他の実施例を示すナノチューブ発光素子の構成例を示すサブピクセル構造の拡大平面図である。
【符号の説明】
【００５６】
ＰＮＬ１・・・背面パネル、ＰＮＬ２・・・前面パネル、ＳＵＢ１・・・背面基板、ＳＵＢ２・・・前面基板、ＭＦＬ・・・封止枠、ＳＰＣ・・・間隔保持部材、ＶＬ・・・垂直走査電極、ＶＬＣ・・・櫛型電極、ＶＬＢ・・・枝電極、ＶＬＴ・・・垂直走査電極引き出し線、Ｖ・・・垂直走査信号源、ＨＬ・・・水平走査電極、ＨＬＢ・・・枝電極、ＨＬＣ・・・櫛型電極、ＨＬＴ・・・水平走査電極引き出し線、Ｈ・・・水平走査信号源、ＥＭＳ・・・ナノチューブ発光素子、ＮＴ・・・ナノチューブ、ＡＤ・・・保護膜、Ｅ・・・高電圧源。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自発光平面表示装置に係り、特にナノチューブで構成した発光素子を具備した自発光平面表示装置に関し、詳細にはナノチューブへの電流注入によるバンド間発光を利用した自発光平面表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
高輝度、高精細に優れたディスプレイデバイスとして従来からカラー陰極線管が広く用いられている。しかし、近年の情報処理装置やテレビ放送の高画質化に伴い、高輝度、高精細の特性をもつと共に軽量、省スペースの平面型表示装置の要求が高まっている。
【０００３】
その典型例として液晶表示装置、プラズマ表示装置などが実用化されている。また、特に高輝度化が可能なものとして、電子源から真空への電子放出を利用した電子放出型表示装置、低消費電力を特徴とする有機ＥＬディスプレイなど、種々の型式のパネル型表示装置の実用化も近い。なお、補助的な照明光源を必要としないプラズマ表示装置、電子放出型表示装置あるいは有機ＥＬ表示装置を自発光型平面表示装置と称する。
【０００４】
このような平面型の表示装置のうち、上記電子放出型の表示装置には、Ｃ．Ａ．Ｓｐｉｎｄｔらにより発案されたコーン状の電子放出構造を有するもの、メタル−インシュレータ−メタル（ＭＩＭ）型の電子放出構造を有するもの、量子論的トンネル効果による電子放出現象を利用する電子放出構造（表面伝導型電子源とも呼ばれる）を有するもの、さらにはダイアモンド膜、グラファイト膜またはカーボンナノチューブに代表されるナノチューブなどが有する電子放出現象を利用するもの等が知られている。
【０００５】
自発光型平面表示装置の一例である電子放出型の表示装置は、内面に電子放出型の電子源と制御電極であるゲート電極とを形成した背面パネルと、この背面パネルと対向する内面に複数色の蛍光体層とアノード電極（陽極）とを備えた前面パネルの両者の内周縁に封止枠を介挿して封止し、当該背面パネルと前面パネルと封止枠とで形成される真空外囲器の内部を真空に保持して構成される。
【０００６】
背面パネルは、ガラスまたはセラミックス等を好適とする背面基板の上に第１の方向に延在しこの第１の方向と交差する第２の方向に並設されて電子源をもつ複数のカソード電極と、第２の方向に延在し第１の方向に並設して設けたゲート電極を有する。そして、カソード電極とゲート電極との間の電位差で電子源からの電子の放出量（放出のオン・オフを含む）を制御する。
【０００７】
また、前面パネルはガラス等の光透過性の材料で形成された前面基板の上に蛍光体層とアノード電極とを有する。封止枠は背面パネルと前面パネルの内周縁にフリットガラスなどの接着材で固着される。背面パネルと前面パネルと封止枠とで形成される真空容器の内部の真空度は、例えば１０-5〜１０-7Ｔｏｒｒ程度である。表示面サイズが大きいものでは、背面パネルと前面パネルの間に間隙保持部材（スペーサまたは隔壁とも称する）を介挿して固定し、両基板間の間を所定の間隔に保持している。
【０００８】
なお、ナノチューブとしての典型例であるカーボンナノチューブを電子源として用いた自発光平面表示装置が数多く報告されている。例えば、電子源構造をフォトリソグラフィープロセスにより形成し、５インチ型の自発光平面表示装置を作製した例が下記「非特許文献１」に報告されている。
【０００９】
【非特許文献１】Applied Physics Lettersのvol.80(21), pp.4045-4047 (2002)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上記非特許文献１では、カーボンナノチューブを含有する感光性ペーストを用いて電子源を任意の位置にフォトリソグラフィープロセスを用いて形成することにより、自発光平面表示装置を実現可能としている。
【００１１】
しかしながら、ナノチューブを電子源として用いた自発光平面表示装置は、多く報告されている中でナノチューブへの電流注入によるエネルギーバンド間の発光を利用した自発光平面表示装置の報告例は存在していない。
【００１２】
したがって、本発明は、前述した従来の課題を解決するためになされたものであり、その目的は、ナノチューブを発光素子として用いた自発光平面表示装置において、ナノチューブへの電流注入によるバンド間発光を利用してナノチューブからの高効率発光を実現可能とする自発光平面表示装置を提供することにある。
【００１３】
本発明の他の目的は、発光効率の高い発光素子を実現することにより、高輝度で高品位の画像表示が得られる自発光平面表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
このような目的を達成するために本発明による自発光平面表示装置は、発光素子が垂直電極ストライプと水平電極ストライプとの間にナノチューブを橋絡させて電気的に接続された橋渡し構造を有して形成されることにより、ナノチューブへの電流注入によるバンド間発光を利用することができるので、背景技術の課題を解決することができる。
【００１５】
また、本発明では、画素内部の各ピクセルが赤色，緑色及び青色またはそれ以上のサブピクセルから構成され、赤色サブピクセルは電流注入により赤色に発光するナノチューブを含有し、緑色サブピクセルは電流注入により緑色に発光するナノチューブを含有し、青色サブピクセルは電流注入により青色に発光するナノチューブを含有し、それ以外のサブピクセルは電流注入により所望の色で発光するナノチューブを含有させて発光素子アレイを形成する。
【００１６】
本発明では、赤色，緑色及び青色に対応するバンドギャップを有する半導体的性質のナノチューブをそれぞれ赤色のサブピクセル，緑色のサブピクセル及び青色のサブピクセルに配した発光素子アレイを形成する。そして、線順次駆動またはアクティブマトリックス駆動により発光素子アレイを駆動することにより、ナノチューブからの高効率発光が実現できる。
【００１７】
また、本発明では、ナノチューブにダブルヘテロ構造を導入することにより、電子とホールを効率的に閉じ込め、高効率発光を実現する。
【００１８】
また、本発明では、ナノチューブを例えば電気泳動法等の手法で電極を橋渡しするように配向させることにより、有効なナノチューブの本数を増すことにより発光効率を高めることができる。さらに電極を櫛形構造とすることで、有効なナノチューブの本数を増すことにより発光効率を高めることができる。
【００１９】
また、本発明では、ナノチューブが炭素，窒素及び硼素のうちの少なくとも１種類を構成元素として含有したシングルウォールナノチューブまたはマルチウォールを発光素子として用いる。
【００２０】
炭素以外に硼素や窒素を構成元素として含有したナノチューブは、平均的な結合エネルギーが通常のカーボンナノチューブに対して増加するために耐熱性が向上する。さらに、結合エネルギーが強いために電界による破壊が緩和され、電子放出の長寿命化が期待できる。
【００２１】
また、電気伝導性に関しては、通常のカーボンナノチューブがカイラリティーによる金属または半導体的性質を示すのに対して硼素と炭素または窒素と炭素との二元素により構成されるナノチューブは金属的性質を示す。また、硼素，窒素，炭素の三元素から構成されるナノチューブは半導体であり、硼素＋窒素の比率が大きくなるほどバンドギャップが大きくなる。
【００２２】
硼素と窒素とにより構成されたナノチューブは、大気中で約１０００℃程度の耐熱性が期待できる。しかしながら、硼素＋窒素ナノチューブは、チューブ径が約５ｎｍ以上ではバンドギャップエネルギーが２ｅＶ以上の半導体であり、発光素子としては電気伝導性不足となる可能性がある。硼素＋窒素ナノチューブは、多層ナノチューブの最外層の保護層として有用であると考えられる。
【００２３】
これに対して硼素，窒素，炭素を構成元素として含有するナノチューブは、構成元素の比率により、耐熱性及び電気電導性の優れたナノチューブが実現可能であり、発光素子として大いに期待できる。また、硼素と炭素または窒素と炭素とを構成元素として含有するナノチューブは、耐熱性及び電気電導性の優れたナノチューブが実現可能であり、発光素子として大いに期待できる。すなわち、現行のカーボンナノチューブに比較して耐熱性に優れ、電気電導性に関しても遜色のないナノチューブを硼素，窒素，炭素を構成元素として含有するナノチューブにより実現することができる。
【００２４】
なお、本発明は、上記各構成及び後述する実施の形態に記載される構成に限定されるものではなく、本発明の技術思想を逸脱することなく、種々の変更が可能であることは言うまでもない。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、ナノチューブへの電流注入によるバンド間発光を利用して効率的な発光が得られるので、発光効率の高い自発光平面表示装置を実現できるという極めて優れた効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明の実施の形態について、実施例の図面を参照して詳細に説明する。
【００２７】
本発明による自発光平面表示装置の実施例を説明する前提として発光素子に用いられるナノチューブに代表されるカーボンナノチューブについて説明する。カーボンナノチューブは、そのカイラリティーにより、半導体的性質または金属的性質を示す。カーボンナノチューブのカイラリティーは、(n,m)で表わされ、n-mが３の倍数でない場合に半導体的性質を有する。半導体的性質を有する場合、電流注入によりバンド間発光を得ることができる。特にカーボンナノチューブは、その形状から量子細線であるため、最低量子準位間だけでなく、第二準位間あるいはさらに高準位間の発光も高効率で得ることができる。
【００２８】
図１に示すように半導体の第一準位間のエネルギーギャップをEg1、第二準位間のエネルギーギャップをEg2と表記する。エネルギーギャップEg1，Eg2およびより高準位間のエネルギーギャップは、ナノチューブの直径が小さくなるにつれて大きくなることが知られている。波長約700nm付近の赤色発光は、直径が約0.42nm付近のカーボンナノチューブのエネルギーギャップEg1遷移または直径が約0.96nm付近のエネルギーギャップEg2遷移を利用することができる。また、波長約550nm付近の緑色発光は、直径が約0.35nm付近のエネルギーギャップEg1遷移または直径が約0.70付近のエネルギーギャップEg2遷移を利用することができる。さらに、波長約460nm付近の青色発光は、直径が約0.57nm付近のエネルギーギャップEg2遷移を利用することが可能である。
【００２９】
ナノチューブへの電流注入による効率的な発光を得るためには、図１に示すようにナノチューブの長さ方向にダブルヘテロ構造を導入することが有効である。すなわち、バンドギャップの狭い領域Ｔｅ２を遷移領域Ｔｅ３を介してバンドギャップの広い領域Ｔｅ１で挟むことにより、電子とホールとを閉じ込めて、効率的な発光を得ることができる。カーボンナノチューブの場合は、同位準位の場合は、直径が細いほどバンドギャップエネルギーが大きくなるので、直径の大きいナノチューブを直径の小さいナノチューブで挟むことにより、ダブルヘテロ構造を実現することができる。このダブルヘテロ構造の考え方は、エネルギーギャップEg1とエネルギーギャップEg2等の異なる準位間でも適応可能である。
【実施例１】
【００３０】
図２及び図３は、本発明による自発光平面表示装置の実施例１の構成を説明する模式図であり、図２は、自発光平面表示装置を斜め上方から見た要部展開斜視図、図３は、自発光平面表示装置を斜め下方から見た要部展開斜視図である。この自発光平面表示装置は、背面パネルＰＮＬ１を構成する背面基板ＳＵＢ１と、前面パネルＰＮＬ２を構成する前面基板ＳＵＢ２とが封止枠ＭＦＬを介して貼り合わせて構成される。
【００３１】
図４は、背面パネルＰＮＬ１を構成する背面基板ＳＵＢ１の内面側の要部平面図である。図４において、背面基板ＳＵＢ１の内面には、一方向に延在し、この一方向と交差する他方向に並設された多数の垂直走査電極ＶＬと、上記他方向に延在し、上記一方向に並設された多数の水平走査電極ＨＬとが形成されている。垂直走査電極ＶＬと水平走査電極ＨＬとは、図示しない絶縁層を介して交差し、それぞれの交差部分の近傍には上述したナノチューブを含有したナノチューブ発光素子が形成されている。
【００３２】
個々のナノチューブ発光素子は、単位画素を構成する。通常は、赤（Ｒ），緑（Ｇ），青（Ｂ）の３色の単位画素で一つの画素（カラー画素、ピクセル）が構成される。なお、カラー画素の場合、単位画素は複画素（サブピクセル）とも称される。赤（Ｒ），緑（Ｇ），青（Ｂ）色で発光する３種類のサブピクセルで一つの画素を形成することにより、フルカラーの表示が可能である。
【００３３】
図５は、上記ナノチューブ発光素子の構成を説明するサブピクセル構造を示す平面図である。図５において、絶縁層（図示しない）を介在させて形成された垂直走査電極ＶＬと水平走査電極ＨＬとの交差部分近傍には、垂直走査電極ＶＬに複数本の櫛型電極ＶＬＣが一体的に形成され、水平走査電極ＨＬＣには枝電極ＨＬＢを介して複数本の櫛型電極ＨＬＣが一体的に形成されている。そして、垂直走査電極ＶＬの櫛形電極ＶＬＣと水平走査電極ＨＬの櫛型電極ＨＬＣとが交互に組み合わされ、これらの櫛型電極ＶＬＣと櫛型電極ＨＬＣとの間には多数本のナノチューブＮＴが橋絡された橋渡し構造のナノチューブ発光素子ＥＭＳが形成されている。
【００３４】
ここで、垂直走査電極ＶＬ及び水平走査電極ＨＬは、印刷法または金属蒸着法とフォトリソグラフィー法とを組み合わせた方法により作製することができる。また、電極材質は、銀等に導電性の高い金属，その合金または多層金属等を使用することができる。
【００３５】
これらの櫛型電極ＶＬＣと櫛型電極ＨＬＣとの間にナノチューブＮＴを橋絡させる橋渡し構造の形成方法として、電着法，配向膜貼り付け法または印刷法等の手法を利用することができる。この電着法とは、所望の直径を有するナノチューブを分散した溶液に垂直走査電極ＶＬ及び水平走査電極ＨＬを形成した背面基板を浸漬する。そして、垂直走査電極ＶＬと水平走査電極ＨＬとの間に直流または交流電圧を印加することにより、印加電界による電界配列効果によりナノチューブＮＴの橋渡し構造を実現することができる。
【００３６】
そして、垂直走査電極ＶＬと水平走査電極ＨＬとの両方に電圧印加したピクセルのみに橋渡し構造を形成できるので、上記手法を３回行なうことにより、赤（Ｒ），緑（Ｇ），青（Ｂ）色のサブピクセルを形成することが可能となる。
【００３７】
また、配向膜貼り付け法とは、所望の直径のナノチューブをポリマーに分散させ、薄膜を形成した後、引張り応力を印加することにより、ナノチューブを応力方向に配向させた配向膜を櫛型電極部分に貼り付ける方法である。これにより、ナノチューブの橋渡し構造を実現することが可能である。
【００３８】
また、印刷法とは、所望の直径のナノチューブを用いてペーストを作製し、そのペーストを櫛型電極部分に印刷する方法である。この場合、ナノチューブが一定方向に配向していないので、橋渡し構造の歩留まりは上記方法に比較して低いことが考えられるが、この印刷法を用いても実現可能である。
【００３９】
また、この背面基板ＳＵＢ１上に形成された垂直走査電極ＶＬには、垂直走査信号源Ｖから垂直方向の走査信号が印加され、水平走査電極ＨＬには、水平走査信号源Ｈから水平方向の走査信号が印加される。そして、垂直走査信号と水平走査信号とにより選択されたナノチューブ発光素子ＥＭＳから発光される。
【００４０】
図６は、前面パネルＰＮＬ２を構成する前面基板ＳＵＢ２の内面側の要部平面図である。図６において、前面基板ＳＵＢ２の内面の表示領域の全面には任意の保護膜が形成されている。
【００４１】
なお、画面サイズが大きい自発光平面表示装置では、背面基板ＳＵＢ１に有する発光素子と前面基板ＳＵＢ２との間隔を所定値に保持させるために封止枠ＭＦＬの内部に薄いガラス板などからなる複数の間隔保持部材（隔壁またはスペーサとも称する）が所定の間隔で設置される。
【００４２】
図７は、背面パネルＰＮＬ１を構成する背面基板１の構成例を模式的に説明する平面図であり、図７（ａ）は全体構成図、図７（ｂ）は図７（ａ）のＡ部の拡大平面図である。図７では、背面パネルＰＮＬを構成する背面基板ＳＵＢ１の内面には同図垂直方向に複数本の垂直走査電極ＶＬが形成され、同図水平方向には複数本の水平走査電極ＨＬが形成されている。垂直走査電極ＶＬと水平走査電極ＨＬとは図示しないが、絶縁層を介して交差し、各交差部分（Ａ部）の近傍には図５で示したナノチューブ発光素子ＥＭＳが形成されている。
【００４３】
発光素子ＥＭＳに走査信号を供給する垂直走査電極ＶＬは、各垂直走査電極を複数組に分割して各組毎の垂直走査電極が垂直走査電極バスラインに電気的に接続されている。また、水平走査電極ＨＬは、各水平走査電極が複数組に分割して各組毎の水平走査電極を水平走査電極バスラインに電気的に接続されている。垂直走査電極バスライン及び水平走査電極バスラインのうちの一部分をそれぞれ選択することにより、指定された位置の発光素子ＥＭＳから発光させるように構成されている。
【００４４】
上述したナノチューブ発光素子ＥＭＳは、上述したように水平走査電極ＨＬと、垂直走査電極ＶＬとの交差部分付近に形成されている。個々のナノチューブ発光素子ＥＭＳは、カラー表示の場合の１画素（ピクセル）を構成する副画素（サブピクセル）に対応する。垂直走査電極ＶＬの一端は垂直電極引出線ＶＬＴに接続され、垂直走査信号源Ｖから垂直走査信号が供給される。また、水平走査電極ＨＬの一端は水平走査電極引出線ＨＬＴに接続され、水平走査信号源Ｈから水平走査信号が供給されて所望の画素を発光させることができる。
【００４５】
図８は、前面パネルＰＮＬ２を構成する前面基板ＳＵＢ２の構成例を模式的に説明する平面図である。この前面パネルＰＮＬ２は、前面基板ＳＵＢ２の内面に膜厚が数十ｎｍ乃至数百ｎｍに成膜されて保護膜ＡＤが形成されている。
【００４６】
このようにして製作した前面パネルＰＮＬ２を図２に示すように封止枠ＭＦＬを介して上述した背面パネルＰＮＬ１と重ね合わせ、内部を真空引きして封止し、表示パネルを製作し、駆動回路等を付加して自発光平面表示装置を完成する。なお、前面パネルＰＮＬ２と封止枠ＭＦＬと背面パネルＰＮＬ１との封着にはフリットガラスを用いた。この封着は、封着面にフリットガラスを印刷法またはディスペンサー塗布法を用いて塗布し、約４５０°Ｃに加熱して溶融接着する。また、前面パネルＰＮＬ２と封止枠ＭＦＬと背面パネルＰＮＬ１とを封着した内部空間の真空引きは、前面パネルＰＮＬ２，封止枠ＭＦＬまたは背面パネルＰＮＬ１の何れか（通常は、背面パネルＰＮＬ１の表示領域外かつ封止枠ＭＦＬ内の適当な場所）に取り付けた排気管から排気し、所定の真空度に達した状態で排気管を封じ切ることで表示パネルが形成される。
【００４７】
このようにして作製した自発光平面表示装置は、表示パネルに垂直走査電極ＶＬに垂直走査信号を、水平走査電極ＨＬに水平走査信号をそれぞれ印加して線順次駆動させることにより、ナノチューブＮＴの電流流入によるバンド間発光に起因する高効率の発光が得られるので、輝度の高い高品位の画像を表示させることができる。本実施例では、線順次駆動について説明したが、サブピクセル毎にＴＦＴを設けることによりアクティブマトリクス駆動することも可能である。
【００４８】
このような構成において、ナノチューブ発光素子ＥＭＳを構成するナノチューブＮＴとしてその軸方向にバンドギャップの小さな領域が両端のバンドギャップの大きな領域で挟まれたダブルヘテロ構造を導入することにより、電子とホールとが効率的に封じ込められるので、高効率の発光が得られる。
【００４９】
また、ナノチューブ発光素子ＥＭＳは、ナノチューブＮＴを電気泳動法等の手法により垂直走査電極ＶＬと水平走査電極ＨＬとの間にナノチューブＮＴを橋渡し構造で配向させることにより、有効なナノチューブＮＴの本数を増やすことができるので、発光効率を高めることができる。
【００５０】
さらに、ナノチューブ発光素子ＥＭＳは、垂直走査電極ＶＬ及び水平走査電極ＨＬにそれぞれ櫛型電極ＶＬＣ及び櫛型電極ＨＬＣを一体的に形成して櫛型電極ＶＬＣと櫛型電極ＨＬＣとの間に多数本のナノチューブＮＴを橋絡させて橋渡し構造としたことにより、有効なナノチューブＮＴの本数を増やすことができるので、発光効率を高めることができる。
【実施例２】
【００５１】
図９は、本発明による自発光平面表示装置の他の実施例を説明するナノチューブ発光素子の構成を示すサブピクセル構造の平面図である。図９において、図５と異なる点は、垂直走査電極ＶＬと水平走査電極ＨＬとの交差部分の近傍には、垂直走査電極ＶＬに枝電極ＶＬＢが一体的に形成され、この枝電極ＶＬＢと水平走査電極ＨＣＬとの間には多数本のナノチューブＮＴを橋絡させて電気的に接続されてナノチューブ発光素子ＥＭＳが形成されている。ナノチューブ発光素子ＥＭＳは、上記実施例１と同様の手段により形成することができる。
【００５２】
このような構成においてもナノチューブＮＴに垂直走査電極ＶＬ及び水平走査電極ＨＬから電流注入可能な構造が形成されるので、ナノチューブＮＴの電流流入によるバンド間発光に起因する高効率の発光が得られる
【実施例３】
【００５３】
図１０は、本発明による自発光平面表示装置のさらに他の実施例を説明するナノチューブ発光素子の構成を示すサブピクセル構造の平面図である。１０において、図５と異なる点は、垂直走査電極ＶＬと水平走査電極ＨＬとの交差部分の近傍には、垂直走査電極ＶＬと水平走査電極ＨＬとの間に多数本のナノチューブＮＴを橋絡させて電気的に接続されてナノチューブ発光素子ＥＭＳが形成されている。なお、このナノチューブ発光素子ＥＭＳも上記実施例１と同様の手段により形成される。
【００５４】
このような構成においても、ナノチューブ発光素子ＥＭＳは、上記同様にナノチューブＮＴに垂直走査電極ＶＬ及び水平走査電極ＨＬから電流注入可能な構造が形成されるので、ナノチューブＮＴの電流流入によるバンド間発光に起因する高効率の発光が得られる
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】ナノチューブのダブルヘテロ構造を説明する図である。
【図２】自発光平面表示装置の実施例１による構成を示す要部展開斜視図である。
【図３】図２の自発光平面表示装置を斜め下方から見た要部展開斜視図である。
【図４】図２の背面パネルの構成例を模式的に示す要部平面図である。
【図５】図４の垂直走査電極ＶＬと水平走査電極ＨＬと交差部分の近傍に形成されるナノチューブを含有したナノチューブ発光素子の構成例を示すサブピクセル構造の拡大平面図である。
【図６】図２の前面パネルの構成例を模式的に示す要部平面図である。
【図７】図２の背面パネルの構成例を模式的に示す平面図であり、図７（ａ）は全体構成図、図７（ｂ）は図７（ａ）のＡ部の拡大平面図である。
【図８】図２の前面パネルの構成例を模式的に示す要部平面図である。
【図９】本発明による自発光平面表示装置の他の実施例を示すナノチューブ発光素子の構成例を示すサブピクセル構造の拡大平面図である。
【図１０】図９は、本発明による自発光平面表示装置のさらに他の実施例を示すナノチューブ発光素子の構成例を示すサブピクセル構造の拡大平面図である。
【符号の説明】
【００５６】
ＰＮＬ１・・・背面パネル、ＰＮＬ２・・・前面パネル、ＳＵＢ１・・・背面基板、ＳＵＢ２・・・前面基板、ＭＦＬ・・・封止枠、ＳＰＣ・・・間隔保持部材、ＶＬ・・・垂直走査電極、ＶＬＣ・・・櫛型電極、ＶＬＢ・・・枝電極、ＶＬＴ・・・垂直走査電極引き出し線、Ｖ・・・垂直走査信号源、ＨＬ・・・水平走査電極、ＨＬＢ・・・枝電極、ＨＬＣ・・・櫛型電極、ＨＬＴ・・・水平走査電極引き出し線、Ｈ・・・水平走査信号源、ＥＭＳ・・・ナノチューブ発光素子、ＮＴ・・・ナノチューブ、ＡＤ・・・保護膜、Ｅ・・・高電圧源。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の方向に延在し、前記第１の方向と交差する第２の方向に並設された複数の垂直電極ストライプと、前記第２の方向に延在し、前記第１の方向に前記垂直電極ストライプと絶縁層を介在させて並設された複数の水平電極ストライプとを有し、前記垂直電極ストライプと前記水平電極ストライプとの交差部に前記垂直電極ストライプと前記水平電極ストライプとに接続された複数の発光素子からなる画素で表示領域を構成し、
前記画素内部のサブピクセルは、前記垂直電極ストライプと前記水平電極ストライプとの交差部にナノチューブを橋絡させて電気的に接続された橋渡し構造を有して形成されたことを特徴とする自発光平面表示装置。
【請求項２】
前記画素内部のサブピクセルは、前記垂直電極ストライプと前記水平電極ストライプとの交差部でそれぞれ一体的に櫛歯電極を設け、前記両櫛歯電極間に前記ナノチューブを橋絡させたことを特徴とする請求項１に記載の自発光平面表示装置。
【請求項３】
前記画素内部のサブピクセルは、前記垂直電極ストライプと前記水平電極ストライプとの交差部で当該垂直電極ストライプに一体的に櫛歯電極を設け、当該櫛歯電極と前記水平電極ストライプとの間にナノチューブを橋絡させたことを特徴とする請求項１に記載の自発光平面表示装置。
【請求項４】
前記発光素子は、前記垂直電極ストライプと前記水平電極ストライプとの交差部で当該垂直電極ストライプと当該水平電極ストライプとの間にナノチューブを橋絡させたことを特徴とする請求項１に記載の自発光平面表示装置。
【請求項５】
前記画素内部の各ピクセルは、赤色，緑色及び青色またはそれ以上のサブピクセルから構成され、当該赤色サブピクセルは電流注入により赤色に発光するナノチューブを含有し、当該緑色サブピクセルは電流注入により緑色に発光するナノチューブを含有し、当該青色サブピクセルは電流注入により青色に発光するナノチューブを含有し、それ以外のサブピクセルは電流注入により所望の色で発光するナノチューブを含有することを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れかに記載の自発光平面表示装置。
【請求項６】
前記ナノチューブは、炭素，窒素及び硼素のうちの少なくとも一つの元素を含むシングルウォールナノチューブであることを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れかに記載の自発光平面表示装置。
【請求項７】
前記ナノチューブは、炭素，窒素及び硼素のうちの少なくとも一つの元素を含むマルチウォールナノチューブであることを特徴とする請求項１乃至請求項６の何れかに記載の自発光平面表示装置。
【請求項８】
前記ナノチューブは、その軸方向にバンドギャップの小さな領域が両端のバンドギャップの大きな領域で挟まれたダブルヘテロ構造を有することを特徴とする請求項１乃至請求項７の何れかに記載の自発光平面表示装置。
【請求項１】
第１の方向に延在し、前記第１の方向と交差する第２の方向に並設された複数の垂直電極ストライプと、前記第２の方向に延在し、前記第１の方向に前記垂直電極ストライプと絶縁層を介在させて並設された複数の水平電極ストライプとを有し、前記垂直電極ストライプと前記水平電極ストライプとの交差部に前記垂直電極ストライプと前記水平電極ストライプとに接続された複数の発光素子からなる画素で表示領域を構成し、
前記画素内部のサブピクセルは、前記垂直電極ストライプと前記水平電極ストライプとの交差部にナノチューブを橋絡させて電気的に接続された橋渡し構造を有して形成されたことを特徴とする自発光平面表示装置。
【請求項２】
前記画素内部のサブピクセルは、前記垂直電極ストライプと前記水平電極ストライプとの交差部でそれぞれ一体的に櫛歯電極を設け、前記両櫛歯電極間に前記ナノチューブを橋絡させたことを特徴とする請求項１に記載の自発光平面表示装置。
【請求項３】
前記画素内部のサブピクセルは、前記垂直電極ストライプと前記水平電極ストライプとの交差部で当該垂直電極ストライプに一体的に櫛歯電極を設け、当該櫛歯電極と前記水平電極ストライプとの間にナノチューブを橋絡させたことを特徴とする請求項１に記載の自発光平面表示装置。
【請求項４】
前記発光素子は、前記垂直電極ストライプと前記水平電極ストライプとの交差部で当該垂直電極ストライプと当該水平電極ストライプとの間にナノチューブを橋絡させたことを特徴とする請求項１に記載の自発光平面表示装置。
【請求項５】
前記画素内部の各ピクセルは、赤色，緑色及び青色またはそれ以上のサブピクセルから構成され、当該赤色サブピクセルは電流注入により赤色に発光するナノチューブを含有し、当該緑色サブピクセルは電流注入により緑色に発光するナノチューブを含有し、当該青色サブピクセルは電流注入により青色に発光するナノチューブを含有し、それ以外のサブピクセルは電流注入により所望の色で発光するナノチューブを含有することを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れかに記載の自発光平面表示装置。
【請求項６】
前記ナノチューブは、炭素，窒素及び硼素のうちの少なくとも一つの元素を含むシングルウォールナノチューブであることを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れかに記載の自発光平面表示装置。
【請求項７】
前記ナノチューブは、炭素，窒素及び硼素のうちの少なくとも一つの元素を含むマルチウォールナノチューブであることを特徴とする請求項１乃至請求項６の何れかに記載の自発光平面表示装置。
【請求項８】
前記ナノチューブは、その軸方向にバンドギャップの小さな領域が両端のバンドギャップの大きな領域で挟まれたダブルヘテロ構造を有することを特徴とする請求項１乃至請求項７の何れかに記載の自発光平面表示装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２００８−１１２６４４（Ｐ２００８−１１２６４４Ａ）
【公開日】平成２０年５月１５日（２００８．５．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２９５０７１（Ｐ２００６−２９５０７１）
【出願日】平成１８年１０月３１日（２００６．１０．３１）
【出願人】（５０２３５６５２８）株式会社 日立ディスプレイズ (2,552)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年５月１５日（２００８．５．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１０月３１日（２００６．１０．３１）
【出願人】（５０２３５６５２８）株式会社 日立ディスプレイズ (2,552)
【Ｆターム（参考）】
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