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発明の名称 発光Si超微粒子パターンの形成方法
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開平6−163984
公開日 平成6年(1994)6月10日
出願番号 特願平4−308448
出願日 平成4年(1992)11月18日
代理人 【弁理士】
【氏名又は名称】小川 勝男
発明者 川田 洋揮 / 遠藤 喜重 / 斉藤 昇 / 岡田 亮二
要約 目的


構成
粒径が2〜6ナノメータのSiの超微粒子を、揮発性用液中に混入し、これを刷毛やスプレーで塗布して、絵や文字を描く。溶液を揮発させ、発光するSiの絵や文字を得る。透明の管に、発光Siの超微粒子を混入した導電性溶液を封入する。
特許請求の範囲
【請求項1】発光特性を示すパターンの形成方法において、あらかじめ製作した、発光特性を有するSi超微粒子または多孔質体を揮発性の溶液中に分散させ、部材上に塗布して乾燥させ、前記Si超微粒子または前記多孔質体の層を形成することを特徴とする発光特性を示すパターンの形成方法。
発明の詳細な説明
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、電圧の印加や励起光の照射により発光特性を示すSi膜の形成方法に係り、特に、発光Si膜で絵や文字を、低コストで形成できるような、発光Si膜の形成方法に関する。
【0002】
【従来の技術】Si単結晶に特殊なエッチングを施して多孔質層を形成し、紫外光を照射すると、エッチング層が発光する現象が1990年に発見された(Applied PhysicsLetter誌,第57巻,1046頁,1991年)。また、電圧印加によっても発光することが知られている(日経マイクロデバイス誌,第75巻,72頁,1992年)。
【0003】また、発光原因の究明が進められており、大きさが約3ナノメータのSiの粒子が、発光に寄与していることが報告されている(Nature誌,第353巻,337頁,1991年)(日経マイクロデバイス誌,第75巻,72頁,1992年)。
【0004】一方、このような発光特性を示す、超微粒子の膜を基板上に形成する方法も開発された。例えば、特開平1−100916号や同2−234302号,同2−218786号,同2−220395号,同2−230602号公報に記載されているように、チャンバ内にシランガスなどを導入してマイクロ波を印加し、シリコンなどの微粒子を形成して、シリコンウエハ上に膜を形成した。微粒子が生成してウエハ上に付着するときに、PPS(ポリパラフェニリンスフィド)を、チャンバ内で同時に加熱蒸発させて、PPS分散型の膜を形成していた。これは、製造装置の中で膜を形成するものであった。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】発光特性を示す膜を、製造装置内で形成しなければならないため、コスト面で問題がある。また、長さや幅が数メートルに達する大きな発光膜を形成することも、非常に困難となる。また、建物や広告看板などに、発光膜で絵や文字を形作ることができれば、広告媒体として非常に効果が期待できるが、従来の方法では作ることができない。
【0006】
【課題を解決するための手段】発光に寄与している、Siの超微粒子を、揮発性の溶剤中に分散させ、溶液を作成する。なお、ここで言う超微粒子とは、粒子の粒径分布のピークが、2〜6ナノメータの間にあるような、粒子の集合体である。
【0007】この溶液で、絵や文字を壁面上に描き、溶液を揮発させる。そうすると、発光特性のあるSi超微粒子で、絵や文字を、建物や広告看板といった大きなものから、小さな電子部品の上にまで、非常に低コストで作成することができる。
【0008】また、超微粒子を用いて、発光管や、発光テープを作り、これらを曲げたり張り付けたりして、絵や文字を形作ってもよい。
【0009】
【作用】発光領域に、励起光を照射したり、発光層の周囲に設けた電極から、電圧を印加する。Si超微粒子が発光し、絵や文字が、壁面上で発光して浮かび上がる。
【0010】
【実施例】図1に、本発明の一実施例を示す。溶液11の作成は、例えばアルコールや、トルエン,シンナなどの揮発性溶液1リットルに対し、Si超微粒子を数百グラム程度混入する。なお、ここで言う超微粒子とは、粒子の粒径分布のピークが、2〜6ナノメータの間にあるような、粒子の集合体である。粒子内部が単結晶化していると、発光強度が高くなる。混入した微粒子が凝着して固まらないように、アルキル硫酸ナトリウムなどの界面活性剤を数%加えてもよい。この溶液を、刷毛やスプレー12などにより、壁面13上に塗布し、絵や文字14を描く。塗布厚さは、例えば、10μm程度にする。壁面13は何でもよく、小型の電子部品や装置から、建物や広告看板の表面まで描ける。例えば、広告,交通標識などの一般的表示物,電気装置の取り扱い表示などに使用できる。また、照明器具の平面や曲面上に塗布したり、部屋の天井に塗布することもできる。
【0011】自然乾燥や、ドライヤによる強制乾燥により、塗布面を乾燥させると、Si超微粒子により、絵や文字14が、壁面13上に形成される。例えば、建物の壁面に描いたときには、下方からこれに紫外線ランプなどを照射すると、照射した光は見えないが、文字や絵だけが発光して壁面上に浮かび上がる。また、厚みが数十μm程度のAl膜などの電極15から電流を流しても、発光させることができる。電極は、Si超微粒子層の端面でもよいし、また、あらかじめ絵や文字の形に電極を設けておき、その上にSi超微粒子層を形成し、さらに導電性ポリマなどの透明な導電膜で、被覆してもよい。Al膜と導電性ポリマ膜との間に、5〜10V程度電圧をかけると、発光する。
【0012】また、塗布面の上に、例えばニスなどの保護膜をさらに数十μm程度塗布し、Si超微粒子層が剥がれ落ちないようにしてもよい。
【0013】また、溶液中に、例えば、エポキシ系接着剤を10%程度混入し、乾燥後に膜が剥がれ落ちないようにしてもよい。
【0014】絵や文字14は、トルエンなどの希釈液で、除去することができ、その後に、違う絵や文字を描くことができる。
【0015】図2に、発光Siを用いた、発光管の構成を示す。あらかじめ、硝子管21を曲げたり、形を変えたりして、絵や文字を形成する。発光特性を示すSiの超微粒子を、水の中に分散させた溶液22を、この硝子管21に封入する。ここに励起光を照射すると、溶液22中の超微粒子が発光し、絵や文字が浮かび上がる。溶液をイオン性電離液などの導電性のある溶液にし、硝子管の両端に電極23を設けてもよい。電極管に電圧を印加すると、溶液中のSiが発光する。
【0016】図3に、発光特性のあるテープを示す。例えば、厚さ50μm程度のセロファン31の内部にSi超微粒子32や多孔質体などの、発光特性を示すSi超微粒子を分散させ、シートやテープを作る。裏面に粘着面33を設けてもよい。このテープは、はさみなどで簡単に切り貼りし、絵や文字を形作ることができる。これに励起光を照射したり、電圧を印加すると、テープが発光する。テープの端面に、例えば、導電性ポリマなどの導電層34を形成しておいてもよい。
【0017】以上に示した、発光管や発光テープを、例えば、紫外線のセンサとして使用することもできる。大きさが、10mm程度の発光管または発光テープを、紫外線にさらされる危険性のある物体や、作業者に付け、それ自身の発光により、紫外線の照射を検出する。
【0018】図4に、Si超微粒子や多孔質体の製作方法を示す。例えば、引き上げ法で成長された、直径8インチのSi単結晶のインゴット41を長さ30cm程度に切りだし、切断面の一つに直径15cm深さ15cm程度の孔をあけて、液だめを設ける。ここに、フッ酸にアルコールを5%程度混合したエッチング溶液42を、1800cc程度満たす。液面の中心に、太さ5mm程度のPt電極43を、深さ20mm程度浸す。一方、インゴット41には、Al電極44を付ける。エッチング面に10mA/cm2 程度の電流が流れるように、両極間に電圧をかけると、孔の内面がエッチングされ、そこに多孔質体45が生成される。電圧は、直流に限らず、50〜60Hzの交流を用い、エッチング層のエッチング効率を向上させることもできる。エッチングを続行しながら、生成された多孔質体を杓子状の器具で取り出す。これを続ければ、Siの多孔質体が、エッチングを中断せずとも、次々と生成されるので、比較的安価に、発光特性を示す物質を生成することができる。
【0019】また、インゴット41そのものを、エッチング液中に投げ込み、適宜取り出しながら、表面のエッチングされた部分を削り取っていってもよい。
【0020】
【発明の効果】Siの発光による絵や文字を、低コストで、一般の壁面や板材上に形成することができる。




 

 


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