(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を提供する第一ステップと、
前記基板にカーボンナノチューブ構造体を形成する第二ステップと、
前記カーボンナノチューブ構造体に固定層を被覆させて第一構造体を形成する第三ステップと、
前記第一ステップ乃至第三ステップを繰り返して第二構造体を形成する第四ステップと、
前記第一構造体の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を、前記第二構造体の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に垂直に配列させて、前記第一構造体及び第二構造体を対向して設置する第五ステップと、
を含み、
前記第二ステップが、
カーボンナノチューブフィルムを製造する第一サブステップと、
複数の前記カーボンナノチューブフィルムを前記基板に付着させる第二サブステップと、を含み、
前記第二ステップの第二サブステップにおいて、
前記カーボンナノチューブフィルムを機械加工して、ねじれたカーボンナノチューブワイヤを形成することを特徴とする液晶表示パネルの製造方法。
【請求項２】
前記第二ステップの第一サブステップが、
カーボンナノチューブアレイを提供する工程と、
前記カーボンナノチューブアレイからカーボンナノチューブフィルムを引き出す工程と、
を含むことを特徴とする、請求項１に記載の液晶表示パネルの製造方法。
【請求項３】
前記第二ステップの第二サブステップにおいて、
有機溶剤を利用して前記カーボンナノチューブ構造体を浸漬して処理することを特徴とする、請求項１に記載の液晶表示パネルの製造方法。
【請求項４】
前記第三ステップが、
有機材料の粉末を溶液に入れて溶剤を形成する第一サブステップと、
前記溶液で前記カーボンナノチューブ構造体を浸漬させて、前記カーボンナノチューブ構造体を回転させる第二サブステップと、
前記カーボンナノチューブ構造体を加熱させて、前記カーボンナノチューブ構造体に固定層を形成する第三サブステップと、
を含むことを特徴とする、請求項１に記載の液晶表示パネルの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示パネルの製造方法に関し、特にカーボンナノチューブを利用した液晶表示パネルの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図１を参照すると、従来の技術として、液晶表示装置（Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｄｉｓｐｌａｙ，ＬＣＤ）に利用される液晶表示パネル１００は、第一基板１０４と、第二基板１１２と、液晶層１１８と、を含む。前記第一基板１０４は、前記第二基板１１２に平行に配列されている。前記液晶層１１８は、前記第一基板１０４及び第二基板１１２の間に設置されている。前記第一基板１０４の前記第二基板１１２に対向する表面に、第一透明電極層１０６及び第一配向層１０８が設置されている。前記第一基板１０４の前記第一透明電極層１０６が設置された表面と反対側の表面に、第一偏光板１０２が設置されている。前記第二基板１１２の前記第一基板１０４に対向する表面に、第二透明電極層１１４及び第二配向層１１６が設置されている。前記第二基板１１２の前記第二透明電極層１１４が設置された表面と反対側の表面に、第二偏光板１１０が設置されている。
【０００３】
前記第一配向層１０８の表面に平行に配列された複数の第一溝１０８２が形成されている。前記第二配向層１１６の表面に平行に配列された複数の第二溝１１６２が形成されている。前記第一配向層１０８の第一溝１０８２の配列方向は、前記第二配向層１１６の第二溝１１６２の配列方向と垂直に設定されている。これにより、前記第一配向層１０８及び前記第二配向層１１６を利用して、前記液晶層１１８における液晶分子１２０を配向させることができる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】Ｋａｉｌｉ  Ｊｉａｎｇ、Ｑｕｎｑｉｎｇ  Ｌｉ、Ｓｈｏｕｓｈａｎ  Ｆａｎ、“Ｓｐｉｎｎｉｎｇ  ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ  ｃａｒｂｏｎ  ｎａｎｏｔｕｂｅ  ｙａｒｎｓ”、Ｎａｔｕｒｅ、２００２年、第４１９巻、ｐ．８０１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、前記配向層に溝を形成する工程において、配向層に対して研磨又はエッチングなどの加工が必要であるので、前記配向層を損傷する恐れがある。さらに、前記第一偏光板１０２及び第二偏光板１１０と、前記第一透明電極層１０６及び第二透明電極層１１４と、を利用することにより、前記液晶表示パネル１００の厚さが増加し、前記液晶表示パネル１００の光透過性が低下し、前記液晶表示パネル１００のコストが高くなる課題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
従って、前記課題を解決するために、本発明は、カーボンナノチューブ構造体を利用した液晶表示パネルを提供する。
【０００７】
本発明の液晶表示パネルの製造方法は、基板を提供する第一ステップと、前記基板にカーボンナノチューブ構造体を形成する第二ステップと、前記カーボンナノチューブ構造体に固定層を被覆させて第一構造体を形成する第三ステップと、前記第一ステップ乃至第三ステップを繰り返して第二構造体を形成する第四ステップと、前記第一構造体の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を、前記第二構造体の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に垂直に配列させて、前記第一構造体及び第二構造体を対向して設置する第五ステップと、を含む。
【０００８】
前記第二ステップは、カーボンナノチューブフィルムを製造する第一サブステップと、複数の前記カーボンナノチューブフィルムを前記基板に付着させる第二サブステップと、を含む。
【０００９】
前記第二ステップの第一サブステップは、カーボンナノチューブアレイを提供する工程と、前記カーボンナノチューブアレイからカーボンナノチューブフィルムを引き出す工程と、を含む。
【００１０】
前記第二ステップの第二サブステップにおいて、前記カーボンナノチューブ構造体が、複数の積層されたカーボンナノチューブフィルムを含む場合、それぞれの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を、同じ方向に沿って配列させる。
【００１１】
前記第二ステップの第二サブステップにおいて、有機溶剤を利用して前記カーボンナノチューブ構造体を浸漬して処理する。
【００１２】
前記第二ステップの第二サブステップにおいて、前記カーボンナノチューブフィルムを機械加工して、ねじれたカーボンナノチューブワイヤを形成する。
【００１３】
前記第三ステップは、有機材料の粉末を溶液に入れて溶剤を形成する第一サブステップと、前記溶液で前記カーボンナノチューブ構造体を浸漬させて、前記カーボンナノチューブ構造体を回転させる第二サブステップと、前記カーボンナノチューブ構造体を加熱させて、前記カーボンナノチューブ構造体に固定層を形成する第三サブステップと、を含む。
【発明の効果】
【００１４】
従来の技術と比べて、本発明は次の優れた点を有する。第一に、本発明に利用したカーボンナノチューブ構造体は、良好な導電性を有するので、カーボンナノチューブ構造体を従来の透明電極層として利用することができる。また、本発明に利用したカーボンナノチューブ構造体は複数の溝を有し、入射光を配向させることができる。従って、他の加工工程を利用せず、本発明のカーボンナノチューブ構造体を従来の偏光板として利用することができる。前記カーボンナノチューブ構造体は従来の透明電極層及び配向層の特性を有するので、本発明の液晶表示パネルは、薄型であり、コストが低くなる。第二に、本発明に固定層を利用することにより、カーボンナノチューブ構造体を基板に密接させるので、液晶表示パネルが揺れても、前記カーボンナノチューブ構造体を歪ませないことができる。第三に、本発明に利用したカーボンナノチューブ構造体の製造方法は簡単であるので、本発明の液晶表示パネルの製造方法も簡単である。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】従来の液晶表示パネルの等角図である。
【図２】本発明の液晶表示パネルの製造方法のフローチャートである。
【図３】本発明の液晶表示パネルの等角図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
【００１７】
図２及び図３を参照すると、液晶表示パネル３００の製造方法は、基板を提供する第一ステップと、前記基板にカーボンナノチューブ構造体を形成する第二ステップと、前記カーボンナノチューブ構造体に固定層を被覆させて第一構造体３１０を形成する第三ステップと、前記第一ステップ乃至第三ステップを繰り返して第二構造体３３０を形成する第四ステップと、前記第一構造体３１０の前記第一カーボンナノチューブ構造体３０４ｂにおけるカーボンナノチューブを、前記第二構造体３３０の前記第二カーボンナノチューブ構造体３２４ｂにおけるカーボンナノチューブに垂直に配列させるように、前記第一構造体３１０及び第二構造体３３０を対向して設置させる第五ステップと、を含む。
【００１８】
前記第一ステップにおいて、前記基板の材料は、プラスチック、ガラス、ダイヤモンド及び石英のいずれか一種であってよい。また、前記基板は、例えば、三酢酸セルロース（Ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ  Ｔｒｉａｃｅｔａｔｅ、ＣＴＡ）のような柔軟な材料からなることが好ましい。前記基板は、厚さが２ｍｍ、幅が２０ｃｍ、長さが３０ｃｍであるように設置される。
【００１９】
前記第二ステップにおいて、前記カーボンナノチューブ構造体の製造方法は、カーボンナノチューブフィルムを製造する第一サブステップと、複数の前記カーボンナノチューブフィルムを前記基板に付着させる第二サブステップと、を含む。
【００２０】
前記第二サブステップは、次の工程を含む。
【００２１】
第一工程では、カーボンナノチューブアレイを提供する。前記カーボンナノチューブは超配列カーボンナノチューブアレイ（Ｓｕｐｅｒａｌｉｇｎｅｄ  ａｒｒａｙ  ｏｆ  ｃａｒｂｏｎ  ｎａｎｏｔｕｂｅｓ，非特許文献１）であることが好ましい。
【００２２】
本実施形態において、化学気相堆積（ＣＶＤ）法により前記カーボンナノチューブアレイを成長させる。まず、基材を提供する。該基材としては、Ｐ型又はＮ型のシリコン基材、又は表面に酸化物が形成されたシリコン基材が利用される。本実施形態において、厚さが４インチのシリコン基材を提供する。次に、前記基材の表面に触媒層を蒸着させる。該触媒層は、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ又はそれらの合金である。次に、前記触媒層が蒸着された前記基材を、７００〜９００℃、空気雰囲気において３０〜９０分間アニーリングする。最後に、前記基材を反応装置内に置いて、保護ガスを導入すると同時に前記基材を５００〜７００℃に加熱して、５〜３０分間カーボンを含むガスを導入する。
【００２３】
これにより、高さが２００〜４００μｍの超配列カーボンナノチューブアレイが形成される。前記超配列カーボンナノチューブアレイは、相互に平行で基材に垂直に成長する複数の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フィルムにおけるカーボンナノチューブは、単層カーボンナノチューブ、二層カーボンナノチューブ又は多層カーボンナノチューブである。該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が単層カーボンナノチューブである場合、該カーボンナノチューブの直径は０．５ｎｍ〜５０ｎｍである。該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が二層カーボンナノチューブである場合、該二層カーボンナノチューブの直径は１ｎｍ〜５０ｎｍである。該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が多層カーボンナノチューブである場合、該多層カーボンナノチューブの直径は１．５ｎｍ〜５０ｎｍである。
【００２４】
本実施形態において、前記カーボンを含むガスは、エチレン、メタン、アセチレン、エタン、またはその混合物などの炭化水素であり、保護ガスは窒素やアンモニアなどの不活性ガスである。勿論、前記カーボンナノチューブアレイは、アーク放電法又はレーザー蒸発法でも得られる。前記方法により、前記超配列カーボンナノチューブアレイにアモルファスカーボン又は触媒剤である金属粒子などの不純物が残らず、純粋なカーボンナノチューブアレイが得られる。
【００２５】
第二工程では、前記カーボンナノチューブアレイからカーボンナノチューブフィルムを引き出す。
【００２６】
まず、ピンセットなどの工具を利用して複数のカーボンナノチューブの端部を持つ。本実施形態において、一定の幅を有するテープを利用して複数のカーボンナノチューブの端部を持つ。次に、所定の速度で前記複数のカーボンナノチューブを引き出し、複数のカーボンナノチューブ束からなる連続のカーボンナノチューブフィルムを形成する。
【００２７】
前記複数のカーボンナノチューブを引き出す工程において、前記複数のカーボンナノチューブがそれぞれ前記基材から脱離すると、分子間力で前記カーボンナノチューブ束が端と端で接合され、連続のカーボンナノチューブフィルムが形成される。前記カーボンナノチューブフィルムは、所定の方向に沿って配列し、端と端で接合される複数のカーボンナノチューブからなる一定の幅を有するフィルムである。前記カーボンナノチューブフィルムは、均一な導電性及び均一な厚さを有する。このカーボンナノチューブフィルムの製造方法は、高効率で簡単であり、工業的に実用される。
【００２８】
前記第二サブステップにおいて、前記カーボンナノチューブ構造体が、少なくとも二枚の前記カーボンナノチューブフィルムを含む場合、それぞれの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を、同じ方向に沿って配列させるように、前記複数のカーボンナノチューブフィルムを積層する。前記カーボンナノチューブフィルムは強い接着性を有するので、直接前記基板に接着させることができる。
【００２９】
また、前記第二サブステップにおいて、前記カーボンナノチューブ構造体が、少なくとも二枚の前記カーボンナノチューブフィルムを含む場合、前記カーボンナノチューブフィルムを隙間なく並列させて大寸法のカーボンナノチューブ構造体を形成することができる。
【００３０】
さらに、前記第二ステップの第二サブステップにおいて、有機溶剤を利用して前記カーボンナノチューブ構造体を浸漬して処理することができる。前記有機溶剤は、メタノール、アルコール、アセトンである。本実施形態において、アルコールを利用して前記カーボンナノチューブ構造体を浸漬することにより、前記カーボンナノチューブ構造体は、該アルコールの表面張力作用で、強く前記基板に接着される。これにより、前記カーボンナノチューブ構造体と前記基板との接触面積が増加し、前記カーボンナノチューブ構造体と前記基板との間の接着性を高めることができる。また、前記有機溶剤の作用で、隣接するカーボンナノチューブを収縮して束ねて、カーボンナノチューブワイヤが形成されるので、前記カーボンナノチューブ構造体の強靱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ワイヤの直径は０．５ｎｍ〜１００μｍである。
【００３１】
この代わりに、前記第二ステップの第二サブステップにおいて、前記カーボンナノチューブフィルムを機械加工（例えば、紡糸加工）して、ねじれたカーボンナノチューブワイヤを形成することもできる。詳しく説明すると、まず、前記カーボンナノチューブフィルムを紡糸装置に固定させる。次に、前記紡糸装置を動作させて前記カーボンナノチューブフィルムを回転させ、ねじれたカーボンナノチューブワイヤを形成する。
【００３２】
さらに、前記第二ステップにおいて、接着剤又は透明導電性接着剤を利用して、前記カーボンナノチューブ構造体を前記基板に接着させることができる。
【００３３】
前記第三ステップにおいて、前記固定層は、ダイヤモンド、窒化ケイ素、アモルファスシリコンの水素化物、シリコン炭素、二酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化スズ、酸化セリウム、チタン酸亜鉛、チタン酸化物のいずれか一種からなる。前記固定層は、蒸着法、スパッタ法、プラズマ化学気相成長法のいずれか一種により形成されることができる。前記固定層は、それぞれポリエチレンエタノール、ポリアミド、ポリメチルメタクリレート、ポリカーボネートのいずれか一種からなる。前記固定層は、前記カーボンナノチューブ構造体にスプレーされることができる。前記固定層の厚さは、２０ｎｍ〜２μｍに設けられている。
【００３４】
前記第三ステップは、有機材料の粉末を溶液に入れて溶剤を形成する第一サブステップと、前記溶液で前記カーボンナノチューブ構造体を浸漬させて、前記カーボンナノチューブ構造体を回転させる第二サブステップと、前記カーボンナノチューブ構造体を加熱させて、前記カーボンナノチューブ構造体に固定層を形成する第三サブステップと、を含む。
【００３５】
本実施例において、前記有機材料は、ポリイミド（ｐｏｌｙｉｍｉｄｅ）である。前記溶剤は、揮発性有機溶剤である。前記溶液の濃度は、１％〜１０％である。また、前記有機材料は、γ-ブチロラクトン（γ−ｂｕｔｙｒｏｌａｃｔｏｎｅ）であってもよい。この場合、前記溶液の濃度は、５％である。前記溶液の量により、前記固定層の厚さを調整することができる。前記カーボンナノチューブを回転させる速度は、１０００ｒ／ｍｉｎ〜８０００ｒ／ｍｉｎである。本実施例において、前記カーボンナノチューブ構造体を５０００ｒ／ｍｉｎで６０秒間回転させる。
【００３６】
前記第三ステップの第三サブステップにおいて、前記溶剤を蒸発させ、前記カーボンナノチューブ構造体を乾燥させるために、前記カーボンナノチューブ構造体を加熱させる。本実施例において、前記カーボンナノチューブ構造体を２５０℃で６０秒間加熱させる。
【００３７】
前記カーボンナノチューブ構造体において、複数のカーボンナノチューブ又はカーボンナノワイヤが並列されているので、前記カーボンナノチューブ構造体に複数の溝が形成される。前記複数の溝を利用して、液晶分子を配向させることができる。本実施例において、前記カーボンナノチューブ構造体及び前記固定層は、配向層に形成されている。
【００３８】
前記第一ステップ乃至第三ステップにより、第一構造体３１０を製造する。該第一構造体３１０は、前記第一基板３０２及び第一配向層３０４を含む。前記第一配向層３０４は、第一固定層３０４ａ及び第一カーボンナノチューブ構造体３０４ｂを含む。
【００３９】
前記第四ステップにより、第二構造体３３０を製造する。該第二構造体３３０は、前記第二基板３２２及び第二配向層３２４を含む。前記第二配向層３２４は、第二固定層３２４ａ及び第二カーボンナノチューブ構造体３２４ｂを含む。
【００４０】
前記第五ステップにおいて、前記第一カーボンナノチューブ構造体３０４ｂにおけるカーボンナノチューブはＸ軸の方向に平行に配列されているが、前記第二カーボンナノチューブ構造体３２４ｂにおけるカーボンナノチューブはＺ軸の方向に平行に配列されている。前記第一構造体３０４における第一固定層３０４ａ及び前記第二構造体３２４における第二固定層３２４ａを前記液晶層に隣接するように、前記第一構造体３１０及び第二構造体３３０を対向して設置する。前記第一構造体３１０及び第二構造体３３０の間に、液晶層（図示せず）を設置する。前記液晶層は、複数の液晶分子３３８を含む。さらに、前記第一構造体３１０及び第二構造体３３０を、例えばシリコン硫化物ゴム７０６Ｂで密封させることができる。
【００４１】
前記第一構造体３１０及び第二構造体３３０の間に、複数のスペーサを設置することができる。本実施例において、複数のポリエチレンボールをエタノールに入れて、前記ポリエチレンボールを含む溶液を前記基板に設置する。前記エタノールを蒸発させた後、前記基板に残した前記ポリエチレンボールをスペーサとして利用することができる。前記ポリエチレンボールの直径は、１μｍ〜１０μｍである。
【００４２】
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、相互に平行に並列され、複数の溝が形成されているので、前記カーボンナノチューブ構造体は、従来の偏光板として利用されることができる。さらに、前記液晶表示パネル３００の輝度及び光の均一性を高めるために、前記第一基板３０２又は／及び前記第二基板３２２の、前記液晶層３３８に対向する表面と反対側の表面に、少なくとも一つの偏光板を設置することもできる。前記カーボンナノチューブ構造体に前記固定層を積層することにより、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を前記基板に固定させることができるので、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の偏移を防ぐことができる。
【符号の説明】
【００４３】
１００  液晶表示パネル
１０２  第一偏光板  
１０４  第一基板
１０６  第一透明電極層
１０８  第一配向層
１０８２  第一溝
１１０  第二偏光板
１１２  第二基板
１１４  第二透明電極層
１１６  第二配向層
１１６２  第二溝
１１８  液晶層
１２０  液晶分子
３００  液晶表示パネル
３０２  第一基板
３０４  第一配向層
３０４ａ  第一固定層
３０４ｂ  第一カーボンナノチューブ構造体
３０８  第一溝
３２２  第二基板
３２４  第二配向層
３２４ａ  第二固定層
３３４ｂ  第二カーボンナノチューブ構造体
３２８  第二溝
３３８  液晶層
【図１】
0004995852.tif 000002
【図２】
0004995852.tif 000003
【図３】
0004995852.tif 000004