カーボンナノチューブの網目状薄膜を含むカーボンナノチューブパターンの透明電極、及びその製造方法
【課題】ＣＮＴの網目状薄膜を含み、優れた光透過性及び電気伝導性を示すカーボンナノチューブ（ＣＮＴ）パターンの透明電極、及びその製造方法を提供する。
【解決手段】透明基板と、前記透明基板上に形成された、ＣＮＴの網目状薄膜と、を含むＣＮＴパターンの透明電極である。また、ＣＮＴパターンの透明電極の製造方法は、（ａ）粒状物とＣＮＴとを混合して混合組成物を形成する段階と、（ｂ）前記混合組成物を用いて、透明基板上に混合組成物の薄膜を形成する段階と、（ｃ）前記混合組成物の薄膜から前記粒状物を除去し、ＣＮＴを残して、ＣＮＴの網目状薄膜を形成する段階とを含む。または、（ａ）透明基板上に粒状物を配列して薄膜を形成する段階と、（ｂ）前記粒状物の薄膜中にＣＮＴの組成物を注入し、混合組成物を生成して、ＣＮＴの組成物が注入された薄膜を形成する段階と、（ｃ）前記ＣＮＴの組成物が注入された薄膜から前記粒状物を除去し、ＣＮＴを残して、ＣＮＴの網目状薄膜を形成する段階とを含む。
【解決手段】透明基板と、前記透明基板上に形成された、ＣＮＴの網目状薄膜と、を含むＣＮＴパターンの透明電極である。また、ＣＮＴパターンの透明電極の製造方法は、（ａ）粒状物とＣＮＴとを混合して混合組成物を形成する段階と、（ｂ）前記混合組成物を用いて、透明基板上に混合組成物の薄膜を形成する段階と、（ｃ）前記混合組成物の薄膜から前記粒状物を除去し、ＣＮＴを残して、ＣＮＴの網目状薄膜を形成する段階とを含む。または、（ａ）透明基板上に粒状物を配列して薄膜を形成する段階と、（ｂ）前記粒状物の薄膜中にＣＮＴの組成物を注入し、混合組成物を生成して、ＣＮＴの組成物が注入された薄膜を形成する段階と、（ｃ）前記ＣＮＴの組成物が注入された薄膜から前記粒状物を除去し、ＣＮＴを残して、ＣＮＴの網目状薄膜を形成する段階とを含む。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＣＮＴの網目状薄膜を含むＣＮＴパターンの透明電極、及びその製造方法に係る。さらに詳しくは、透明基板と、前記透明基板上に形成されたＣＮＴの網目状薄膜とを含んでなる、電気伝導性と光透過性に共に優れたＣＮＴパターンの透明電極、及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
透明基板上に導電膜が形成された透明電極は、イメージセンサ、太陽電池、液晶ディスプレイ、有機電界発光ディスプレイ（有機ＥＬディスプレイ）、タッチスクリーンパネルなど、高い光透過性及び導電性が共に要求される各種電子素子に幅広く用いられている。
【０００３】
従来、透明基板の電極としてはＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）電極が主に使われてきた。これは、ＩＴＯを用いるとガラス基板上に薄膜を形成し易く、得られる薄膜は優れた光透過性及び導電性を有するからである。このようなＩＴＯ電極の製造の際には真空蒸着装置が使用され、その中でも、最も優れているスパッタリング装置が多用されている。ところが、スパッタリングによって透明電極を製造する際の処理温度は２００℃以上、時には４００℃以上の高温になるので、ＩＴＯ電極は、フレキシブルディスプレイの製造には一般に適さない。しかも、ＩＴＯ電極は柔軟性に劣り、フレキシブルディスプレイに使用すると、表面抵抗が増加し、かつ、耐久性が低下する。
【０００４】
かかる問題点を解決するために、最近では、高い電気伝導性を有するカーボンナノチューブ（ＣＮＴ）を透明基板に使用した、ＣＮＴ透明電極に関する研究が盛んに行われている。一例として、カーボンナノチューブの分散液を基板上にスプレーコーティングする方法が挙げられる。このような方法による場合、カーボンナノチューブの損失が大量発生し、ナノメーターレベルでの膜厚調節が難しいという問題がある。ＣＮＴを用いて透明電極を製造するためには、ＣＮＴを適当に分散させて薄膜の透過性を保つことが必要である。これにより、ＣＮＴを分散剤で分散させて透明電極を作ろうとする試みがなされている。
【非特許文献１】Ｔｈｉｎ Ｓｏｌｉｄ Ｆｉｌｍｓ，ｖｏｌ．４６０，ｐ．１５６，２００４
【非特許文献２】Ｄｉａｍｏｎｄ ａｎｄ Ｒｅｌａｔｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｖｏｌ．１３，Ｎｏ．２，ｐ．２５６，２００４
【非特許文献３】Ａｐｐｌｉｅｄ Ｓｕｒｆａｃｅ Ｓｃｉｅｎｃｅ，Ｖｏｌ．２５２，ｐ．４２５，２００５
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、大部分の分散剤は有機物質からなっており、絶縁体として作用し得るため、ＣＮＴの薄膜を形成する際に透明電極の導電性が低下するという問題があった。
【０００６】
そこで本発明の目的は、ＣＮＴの網目状に形成された薄膜を含み、優れた光透過性及び電気伝導性を示すＣＮＴパターンの透明電極を提供することである。また、本発明の他の目的は、本発明のＣＮＴパターンの透明電極を含む電子素子を提供することである。また、本発明の他の目的は、ＣＮＴの網目状薄膜を含む、ＣＮＴパターンの透明電極の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するための本発明は、透明基板と、前記透明基板上に形成された、カーボンナノチューブ（ＣＮＴ）の網目状薄膜と、を含むＣＮＴパターンの透明電極である。
【０００８】
上記目的を達成するための本発明の電子素子は、上記ＣＮＴパターンの透明電極を含む。
【０００９】
上記目的を達成するための本発明のＣＮＴパターンの透明電極の製造方法は、（ａ）粒状物とＣＮＴとを混合して混合組成物を形成する段階と、（ｂ）前記混合組成物を用いて、透明基板上に混合組成物の薄膜を形成する段階と、（ｃ）前記混合組成物の薄膜から前記粒状物を除去し、ＣＮＴを残して、ＣＮＴの網目状薄膜を形成する段階とを含む。
【００１０】
また、上記目的を達成するための本発明の他のＣＮＴパターンの透明電極の製造方法は、（ａ）透明基板上に粒状物を配列して薄膜を形成する段階と、（ｂ）前記粒状物の薄膜中にＣＮＴの組成物を注入し、混合組成物を生成して、ＣＮＴの組成物が注入された薄膜を形成する段階と、（ｃ）前記ＣＮＴの組成物が注入された薄膜から前記粒状物を除去し、ＣＮＴを残して、ＣＮＴの網目状薄膜を形成する段階とを含む。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によるＣＮＴパターンの透明電極によれば、ＣＮＴ薄膜を網目状に形成して光透過度及び電気伝導度を著しく向上させることにより、各種ディスプレイの電極として幅広く応用することができる。
【００１２】
また、本発明によるＣＮＴパターンの透明電極の製造方法によれば、ＣＮＴ透明電極の厚さをナノメーターレベルで容易に調節することができる。
【００１３】
さらに、本発明によるＣＮＴパターンの透明電極は、フレキシブルディスプレイ用のフレキシブル透明電極にも適用可能なため、次世代ディスプレイとして注目されているフレキシブルディスプレイ用電極に広く使用できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、添付した図面を参照して、本発明を適用した最良の実施形態を説明する。
【００１５】
［第１態様］
本発明の第１態様であるカーボンナノチューブ（以下、「ＣＮＴ」ともいう）パターンの透明電極は、透明基板と、前記透明基板上に形成された、カーボンナノチューブ（ＣＮＴ）の網目状薄膜とを含む。前記透明電極のうちの網目状薄膜は、換言するならば、複数の閉空間を連続的に形成するよう、カーボンナノチューブ（ＣＮＴ）が集合してなる薄膜である。前記ＣＮＴの薄膜は網目状に形成され、優れた電気伝導性及び光透過性を併有する。
【００１６】
図１は本態様によるＣＮＴパターンの透明電極の概略的な断面図を示す。図１に示すように、本発明に係るＣＮＴパターンの透明電極１は、透明基板２と、前記透明基板２上に形成されたＣＮＴの薄膜３（網目状構造）とを含む。また、図２は、本態様によるＣＮＴパターンの透明電極の平面模式図、すなわち前記透明電極をＣＮＴの薄膜３側の上から見た図を示す。
【００１７】
透明基板２は、透明性を有するものであれば、いずれも使用可能である。好ましくは、ガラス基板若しくは石英基板から選ばれる透明無機基板、またはプラスチックなどのフレキシブル透明基板が使用できる。前記フレキシブル透明基板は、ポリエチレンテレフタレート（ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ）、ポリエチレンナフタレート（ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ ｎａｐｈｔｈａｌａｔｅ）、ポリエーテルスルホン（ｐｏｌｙｅｔｈｅｒ ｓｕｌｆｏｎｅ）、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリイミド、ポリエーテルエーテルケトン（ｐｏｌｙｅｔｈｅｒｅｔｈｅｒｋｅｔｏｎ）、ポリエーテルイミド（ｐｏｌｙｅｔｈｅｒｉｍｉｄｅ）、アクリル樹脂、オレフィンマレイミド共重合体及びノルボルネン系樹脂よりなる群から選ばれる１種以上の材料で構成されうる。透明基板２の厚さは、素材によって様々であるため、特に制限されることはない。
【００１８】
ＣＮＴの薄膜３は、複数の閉空間を連続的に形成するよう、ＣＮＴが集合し、形成されてなることを特徴とする。ＣＮＴの薄膜３における表面の物性は、細孔径分布、及び前記薄膜全体に占めるＣＮＴの表面積の割合で規定することができる。細孔径分布は、原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）または電子顕微鏡（ＳＥＭ、ＴＥＭ）により実測する方法などにより算出することができる。本明細書における細孔径分布は、電子顕微鏡により実測する方法を採用し、好ましくは５０ｎｍ〜１０μｍであり、より好ましくは５０ｎｍ〜５μｍである。また、ＣＮＴの薄膜３の厚さは、好ましくは１〜２００ｎｍであり、より好ましくは５〜１００ｎｍである。本明細書における前記薄膜全体に占めるＣＮＴの表面積の割合の好ましい範囲は、電子顕微鏡による実測によって、上記細孔径分布とＣＮＴの薄膜３の厚さとから算出することができる。上記した範囲内にある場合、得られる透明電極の光透過度を低下させることなく、導電性を有意に向上させることができる。
【００１９】
なお、本明細書において、「ＣＮＴ」は、他の素材（ワイヤ）に代替することも可能である。例えば、窒化ガリウム（ＧａＮ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、金ナノロード（Ａｕ ｎａｎｏｒｏａｄ）が挙げられる。これらの素材（ワイヤ）を用いても、ＣＮＴの場合と同様に、緻密なナノレベルの網目状構造を有する薄膜を含み、優れた光透過性及び電気伝導性を併有する透明電極が得られうる。
【００２０】
ＣＮＴの薄膜３を構成するＣＮＴとしては、本発明の目的を達成し得る限り、特に限定されることはない。ＣＮＴは、単層ＣＮＴ、二層ＣＮＴ、多層ＣＮＴ、及びロープ状ＣＮＴよりなる群から選ばれる１種以上であることが好ましい。ＣＮＴが単層ＣＮＴである場合、本発明の透明電極の電気伝導性を向上させる上で、金属性であることが好ましい。具体的には、単層ＣＮＴを使用する場合には、単層ＣＮＴに混在している半導体性ＣＮＴ及び金属性ＣＮＴより、化学的な分離方法を用いて、金属性ＣＮＴを選択的に分離して使用することができる。
【００２１】
網目状構造を有する、ＣＮＴの薄膜３の光透過度は、ＣＮＴパターンの透明電極１の用途及び場合に応じて、当業者であれば適宜選択できる。だが、透明電極として使用するためには、５５０〜６００ｎｍの波長帯域における可視光透過度（率）が６０％Ｔ以上となるように調節するのが好ましく、７５％Ｔ以上となるように調節するのがより好ましい。上記した範囲の場合、光透過性が向上しうる。電子素子では、インプットされるランプの光がパートごとに吸収され、全体として多くの光が吸収される結果、アウトプットされる光が減少するという傾向がある。そのため、光透過度が高いほど、すなわち光の吸収量が少ないほど、本発明の透明電極にとって好ましい。
【００２２】
ＣＮＴの薄膜３は、分散剤をさらに含んでもよい。前記分散剤は、特に限定されないが、ＣＮＴパターンの透明電極１の電気伝導性を向上させるために導電性分散剤であることが好ましい。導電性分散剤の例として、ポリチオフェン、ポリアニリン、ポリ（２−エチルヘキシルオキシ−５−メトキシ−１，４−フェニルビニレン）が挙げられる。また、前記導電性分散剤は、ＣＮＴとの親和性が高い芳香族環からなるヘッド部と、分散媒に親和性を持つテール部とを含む構造を有していてもよい。その際、分散剤にドープ処理を施すことにより、かかる分散剤の導電性をさらに向上させることもできる。前記分散剤の濃度は、使用する分散剤の種類などによって様々であるが、１００質量部のＣＮＴに対して、前記分散剤は５〜５，０００質量部であることが好ましい。なお、前記分散剤（特に前記導電性分散剤）は、電気伝導性を向上させる観点から見ると、後述する「導電性ナノ粒子」に含まれうる。
【００２３】
ＣＮＴの薄膜３は、導電性ナノ粒子を含んでもよい。前記導電性ナノ粒子としては、導電性を有するナノ粒子であれば特に制限されることはないが、高分子ナノ粒子、無機ナノ粒子、金属ナノ粒子など、多様な導電性ナノ粒子が使用可能である。また、ＣＮＴの薄膜３は、薄膜の導電性を一層向上させる観点から、金属粒子を含んでもよい。前記金属粒子は、金属ナノ粒子であることが好ましい。上記したナノ粒子や金属粒子は、ＣＮＴの鎖同士の間に位置してもよく、かかる場合、ＣＮＴの薄膜の電気伝導度及び光透過度が有意に向上しうる。
【００２４】
本態様によるＣＮＴパターンの透明電極において、ＣＮＴパターンの領域及びその他の領域（ＣＮＴパターンの存在しない領域）の平均径は、数十ナノメートルである。その一方で、従来技術によるＣＮＴパターンの透明電極において、ＣＮＴパターンの領域の平均径は、数百ナノメートル超である点で、本発明とは顕著に異なる。かかる相違点に起因して、本発明によるＣＮＴパターンの透明電極は、従来よりも有意に緻密な網目状構造を有し、ひいては優れた電気伝導性を有する。
【００２５】
［第２態様］
本発明の第２態様は、上記第１態様の透明電極を含む電子素子である。上述のように、本発明によるＣＮＴパターンの透明電極は、電気伝導性及び光透過性に優れるため、既存の各種透明電極、及び将来開発されうる各種透明電極にも制限なく適用できる。前記ＣＮＴパターンの透明電極を含む電子素子は、特に限定されることなく各種ディスプレイを含む。前記電子素子は、好ましくは、イメージセンサー、太陽電池、液晶ディスプレイ、有機電界発光ディスプレイ（有機ＥＬディスプレイ）及びタッチスクリーンパネルよりなる群から選ばれる。本発明のＣＮＴパターンの透明電極が採用可能な各種透明電極の構成は、本発明の属する技術分野において周知なため、本明細書での詳細な説明は省略する。
【００２６】
［第３態様］
本発明の第３態様は、上記したＣＮＴの透明電極の製造方法の１つに関する。前記製造方法は、（ａ）粒状物とＣＮＴとを混合して混合組成物を形成する段階と、（ｂ）前記混合組成物を用いて、透明基板上に混合組成物の薄膜を形成する段階と、（ｃ）前記混合組成物の薄膜から前記粒状物を除去し、ＣＮＴを残して、ＣＮＴの網目状薄膜を形成する段階とを含む。
【００２７】
各段階で使用される材料（透明基板、ＣＮＴやナノ粒子など）は、上記第１態様で挙げたものと同様であるため、ここでは説明を省略する。図３は本態様の製造方法に係るＣＮＴパターンの透明電極の製造方法を示す概略的な工程図である。図３を参照しつつ、以下に、かかる製造方法における各段階について詳細に説明する。
【００２８】
（ａ）粒状物１１とＣＮＴ１２とを混合して混合組成物１０を形成する段階
図３中、「（ａ）」の図が本段階に相当する。ＣＮＴパターンの透明電極を製造する場合には、まず、粒状物１１とＣＮＴ１２とを混合して混合組成物１０を生成する。前記混合組成物１０中、粒状物１１とＣＮＴ１２との混合比は、特に限定されることはないが、ＣＮＴパターンの透明電極における光透過性及び電気伝導性の向上を考慮すると、質量比（ｗ／ｗ）で１：５〜１：３０であることが好ましく、１：５〜１：２０であることがより好ましい。本明細書において、「混合組成物」とは、粒状物とＣＮＴとが混合されてなる組成物を意味する。
【００２９】
粒状物１１は、コロイド物質であれば特に限定されることはなく、有機コロイド粒子または無機コロイド粒子を使用できる。前記有機コロイド粒子は、特に限定されることはないが、ポリスチレン、ポリメチルメタクリレート、ポリリジン及びポリジビニルベンゼンよりなる群から選ばれる二種以上であることが好ましい。一方、無機コロイド粒子も、特に限定されることはないが、シリカ、チタニア、銀、金、及びこれらの組み合わせ、並びにこれらの合金よりなる群から選ばれることが好ましい。
【００３０】
ここで、本発明における「粒状物」とは、「ＣＮＴの薄膜」におけるＣＮＴの均一性、及びＣＮＴの網目状薄膜を形成する目的で使用されうる。換言すれば、「粒状物」は「ＣＮＴの薄膜」の成形型として用いられうる。そして、「粒状物」は、最終的には後述の通り、除去されることを特徴とする。したがって、本明細書において、「粒状物」は、ＣＮＴ薄膜の導電性などを向上させるために用いられうる「ナノ粒子」とは異なるものである。
【００３１】
粒状物１１の平均粒径は、５０ｎｍ〜１０μｍであることが好ましく、５０ｎｍ〜５μｍであることがより好ましい。なぜなら、ＣＮＴ１２は粒状物１１同士の間に配列されることに起因して、粒状物１１の平均粒径が上記範囲内にある場合、ＣＮＴパターンの透明電極の光透過度及び電気伝導度が特に優れるからである。また、前記透明電極において、粒状物１１は複数の粒径のものを含むことが好ましい。なぜなら、複数の粒径の粒状物１１が含まれる場合、ＣＮＴ１２の配列の稠密度を多様に調節でき、これにより前記透明電極の光透過度および表面抵抗値を好適に調節できるからである。
【００３２】
本態様の製造方法において、粒状物１１とＣＮＴ１２との混合方法は特に限定されることはない。ここで、ＣＮＴ１２の分散性を向上させるという観点でいえば、ＣＮＴ１２の組成物をあらかじめ調製しておくことが好ましい。「ＣＮＴ１２の組成物」とは、ＣＮＴ１２を溶媒中で混合してなる組成物である。前記溶媒はＣＮＴ１２と混合しうる溶媒であれば特に限定されない。例えば、水、エタノール、メタノールなどが挙げられる。
【００３３】
ＣＮＴ１２の組成物の形成過程について例示する。まず、溶媒または溶液（後述の分散剤を含有する溶液を含む）にＣＮＴ１２を添加する。該溶液中のＣＮＴ１２の組成物の濃度は、０．０００５〜０．５質量％であることが好ましく、０．００１〜０．２５質量％であることが好ましく、０．００１〜０．０５質量％であることが特に好ましい。該溶液中のＣＮＴ１２が十分に分散されるように、分散処理を行う。例えば、超音波分散機などを用いて、５分間〜２０時間程度、該溶液に分散処理を施す。その後、１，０００〜１５，０００ｒｐｍ程度で約５〜１０分間遠心分離を行って、ＣＮＴ１２の組成物を形成する。続いて、粒状物１１を溶媒または溶液に分散させた分散液と、ＣＮＴ１２の組成物とを、粒状物１１とＣＮＴ１２との組成比が上記範囲内となるように混合して、混合組成物１０を得る。
【００３４】
（ｂ）混合組成物１０を用いて、透明基板１３上に混合組成物の薄膜１４を形成する段階
まず、混合組成物の薄膜１４を形成する前に、粒状物１１同士、粒状物１１とＣＮＴ１２との間、及び／またはＣＮＴ１２同士が凝集し合うことを防止するために、ＣＮＴを分散剤で処理する段階をさらに含んでもよい。前記分散剤は、本発明による透明電極の導電性を向上させるという観点から、導電性分散剤であることが好ましい。分散剤を用いて、あらかじめＣＮＴ１２のみを分散させておき、その後、かかる分散液を粒状物１１の溶液（コロイド溶液）と混合することにより配列させる。
【００３５】
分散剤の添加量は、使用する分散剤やＣＮＴの種類によって異なるため、本発明による透明電極の導電性を向上させる限りにおいて、特に制限されることはない。一例を挙げるならば、分散剤がポリチオフェンであってＣＮＴが単層である場合に、（単層）ＣＮＴ１００質量％に対して、分散剤の含有量は１〜５，０００質量％であることが好ましく、５〜１，０００質量％であることがより好ましい。
【００３６】
前記分散剤は、ＣＮＴ１２との親和性が高い芳香族環からなるヘッド部と、分散媒に親和性のあるテール部とを含む構造からなってもよい。その際、前記分散剤にドープ処理を施して、導電性を向上させてもよい。
【００３７】
図３中「（ｂ）」の図が、本段階に相当する。透明基板１３上に、上記（ａ）の段階で得た混合組成物１０を用いて薄膜１４を形成するが、図３に示すように、薄膜形成の際に粒状物１１の間にＣＮＴ１２が配列される。
【００３８】
透明基板１１上に混合組成物の薄膜１４を形成する方法として、特に限定されないが、例えば、一般的なコーティング方法または対流整列方法が適用可能である。
【００３９】
一般的なコーティング方法の例としては、スピンコーティング、スプレーコーティング、濾過（ｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ）、またはバーコーティング（ｂａｒ ｃｏａｔｉｎｇ）などがあり得る。これらの方法の中から、溶液の特性と使用用途に応じて適当な方法を選定することができる。
【００４０】
対流整列方法は、様々な方法で行われ得る。例えば、図３に示すように、透明基板１３を用いる整列方法を採用してもよい。具体的にいえば、まず、互いに所定の間隔をおいて対面（対向）している第１の透明基板（図３の「（ｂ）」において左側）と第２の透明基板（図３の「（ｂ）」において右側）との間に、粒状物１１とＣＮＴ１２との混合組成物１０を注入し、配置させる。２枚の基板が対向するように配置される際の「所定の間隔」は、０．０５〜３ｍｍであることが好ましく、０．１〜１ｍｍであることがより好ましい。
【００４１】
その後、暖かい空気１５を吹き込んで徐々に溶媒を蒸発させながら、前記第１の透明基板を前記第２の透明基板に対して平行移動させると、粒状物１１が透明基板１３上に配列される。より具体的にいえば、粒状物１１とＣＮＴ１２とが配列した透明基板１３の端部にメニスカス（ｍｅｎｉｓｃｕｓ）が生ずるように粒状物１１とＣＮＴ１２とが誘導され、これらが同時にメニスカスに沿って移動しながら配列されるように誘導されることにより、混合組成物１０の薄膜１４を形成する。
【００４２】
対流整列方法やその条件は、例えば、文献「ＡＤＶＡＮＣＥＤ ＦＵＮＣＴＩＯＮＡＬ ＭＡＴＥＲＩＡＬ ２００５，１５，１３２９〜１３３５（Ｍｕｎ Ｈｏ Ｋｉｍ，Ｓａｎｇ Ｈｙｕｋ Ｉｎ,０ ０ｋ Ｐａｒｋ）」に記載の内容を参考することによって、本発明に採用されうる。なお、本明細書において、第１の透明基板を単に「第１基板」といい、第２の透明基板を単に「第２基板」という場合がある。
【００４３】
透明基板１３は、後工程での薄膜形成におけるコンタミネーション濃度を低減させる等の目的で、あらかじめ表面処理しておいてもよい。前記表面処理の方法としては、例えばＯ２プラズマ処理などの公知の方法を用いることができる。Ｏ２プラズマ処理を行う際の処理時間は、０．５〜６０分間程度であることが好ましい。
【００４４】
また、本段階は、ナノ粒子を混合組成物１０に添加する操作を含んでもよい。すなわち、本段階では、混合組成物１０にナノ粒子を使用可能である。添加されたナノ粒子は、粒状物１１同士の間の引力を増加させるため、粒状物１１の結晶化度を増大させて、粒状物１１の均一性および配列性を向上させることができる。かかる操作に起因して、ＣＮＴパターンの透明電極の光透過度の更なる向上が可能となる。
【００４５】
ナノ粒子の材料は、特に限定されることはないが、添加されたナノ粒子が粒状物１１同士の間でブリッジを形成し易いため、電気伝導度の高い金属であることが好ましい。前記ナノ粒子が金属ナノ粒子である場合、ＣＮＴの薄膜１６の電気伝導度を有意に増大させることができる。
【００４６】
ＣＮＴの薄膜１６を形成する段階の後、ＣＮＴ１４の密度を大きくすることによってＣＮＴパターンの透明電極の導電性を向上させるために、透明基板１３においてＣＮＴの薄膜１６側に、ＣＮＴの組成物を用いて１回以上成膜する段階をさらに含んでもよい。ここで、「ＣＮＴの組成物」とは、ＣＮＴ１２と溶媒とを混合してなる組成物を意味する。前記溶媒は、コロイド（粒状物１１）を溶解させることなくＣＮＴ１２と混合しうる溶媒であれば、特に制限されることはない。例えば、水、エタノール、メタノールなどが使用可能である。
【００４７】
ＣＮＴの組成物を用いて成膜する方法として、混合組成物の薄膜１４を形成する場合と同様に、上述した一般的なコーティング方法または対流整列方法が適用可能である。
【００４８】
（ｃ）混合組成物の薄膜１４から粒状物１１を除去し、ＣＮＴ１２を残して、網目状の、ＣＮＴの薄膜１６を形成する段階
最後に、透明基板１３上に存在する、粒状物１１同士の間にＣＮＴ１２が形成されてなる混合組成物の薄膜１４中の粒状物１１を除去し、ＣＮＴ１２を残して、光透過度が向上したＣＮＴの薄膜１６であって網目状の薄膜を形成する。
【００４９】
混合組成物の薄膜１４から粒状物１１を除去する段階では、溶媒または溶液を用いた処理方法、その他粒状物１１を除去することが可能な任意の方法を利用可能である。溶媒または溶液を用いた処理方法としては、例えば有機溶媒処理またはｐＨ調節処理が挙げられる。その他の方法として、例えば、熱処理またはプラズマ処理によっても粒状物１１を除去することができる。
【００５０】
上記した溶媒または溶液を用いた処理方法は、混合組成物の薄膜１４を使用する溶媒または溶液に応じて、適当な時間浸漬すると、粒状物１１が除去される。有機溶媒により粒状物１１を除去する際には、トルエン、シクロヘキサン、ベンゼン及びクロロホルムよりなる群から選ばれる１種以上が使用可能である。一方、前記ｐＨ調節処理のうち、酸性溶液により粒状物１１を除去する際には、フッ酸、酢酸及びリン酸よりなる群から選ばれる１種以上が使用可能である。前記ｐＨ調節処理のうち、塩基性溶液により粒状物１１を除去する際には、粒状物１１を溶解させるという観点より、水酸化ナトリウム及び水酸化カリウムよりなる群から選ばれる１種以上が使用可能である。
【００５１】
プラズマ処理による粒状物除去の際には、プラズマ源としてＯ２を使用することができ、２００〜８００Ｗの範囲で使用可能であり、１〜５分間で処理することができる。例えば、５００Ｗのプラズマソースを使用する場合、約１分間処理すれば十分である。
【００５２】
熱処理によって粒状物１１を除去する場合には、ＣＮＴ１２が破壊されずに粒状物１１のみが除去されるように、好ましくは５５０℃以下、より好ましくは５０〜２００℃で熱処理を行って、粒状物１１のみを選択的に除去する。
【００５３】
混合組成物の薄膜１４から粒状物１１が除去されると、ＣＮＴ１２のみが残り、図３に示すようなＣＮＴの薄膜１６が形成される。なお、図３中、最も右側に示すＣＮＴの薄膜１６の図は、上記した図２に相当する。
【００５４】
［第４態様］
本発明の第４態様は、上記したＣＮＴの透明電極の製造方法のうち、上記第３態様とは異なる製造方法に関する。本態様による製造方法は、（ａ）透明基板上に粒状物を配列して薄膜を形成する段階と、（ｂ）前記粒状物の薄膜中にカーボンナノチューブの組成物を注入し、混合組成物を生成して、カーボンナノチューブの組成物が注入された薄膜を形成する段階と、（ｃ）前記カーボンナノチューブの組成物が注入された薄膜から前記粒状物を除去し、カーボンナノチューブを残して、カーボンナノチューブの網目状薄膜を形成する段階とを含む。
【００５５】
本態様によるＣＮＴパターンの透明電極の製造方法は、概略的にいえば、粒状物を配列する段階、ＣＮＴの組成物を注入する段階、及び前記粒状物を除去する段階を含み、かかる製造方法は、従来の製造方法とは明白に異なるものである。かような相違点に起因して、本態様による製造方法により得られるＣＮＴパターンの透明電極は、上記第１態様で述べたような、従来のＣＮＴパターンの透明電極では到底得られない種々の特徴を発揮しうる。各段階で使用される材料のうち、ＣＮＴパターンの透明電極に使用される材料及び粒状物などは、上述の説明と同一である。図４は、本態様に係るＣＮＴパターンの透明電極の製造方法を示す概略的な工程図である。以下、図４を参照して、前記製造方法における各段階について、詳細に説明する。
【００５６】
（ａ）透明基板２１上に粒状物２２を配列して薄膜２４を形成する段階
本態様に係るＣＮＴパターンの透明電極の製造の際には、まず、透明基板２１上に粒状物２２を配列させて、粒状物２２が配列された薄膜２４（以下、単に「粒状物の薄膜２４」ともいう）を形成する。粒状物２２の薄膜形成方法としては、一般的なコーティング方法または対流整列方法が適用可能である。
【００５７】
一般なコーティング方法の例としては、スピンコーティング、スプレーコーティング、濾過、またはバーコーティングなどがあり得る。これらの方法の中から、溶液の特性と使用用途に応じて適当な方法を選択して適用可能である。その際、使用可能な溶媒は、コロイド（粒状物２２）を溶解させることなく、粒状物２２を混合しうる溶媒であれば特に限定されない。例えば、水、エタノール、メタノールなどが挙げられる。
【００５８】
対流整列方法は、特に限定されないが、上記図３に示した基板を用いた整列方法が適用可能である。具体的にいえば、互いに所定の間隔をおいて対面（対向）している第１基板と第２基板との間に、粒状物２２を添加し、配置させる。その後、暖かい空気を吹き込んで徐々に溶媒を蒸発させながら、第１基板を平行移動させると、粒状物２２が基板上に配列される。
【００５９】
その際、透明基板２１はあらかじめ表面処理して使用してもよい。かかる表面処理の方法としては、特に限定されることはないが、例えば、Ｏ２プラズマ処理など公知の方法が適用可能である。詳細については上記第３態様と同様である。
【００６０】
粒状物２２の薄膜２４が形成される際、すなわち次工程へ進む前に、粒状物２２同士が凝集し合うことを防止するために分散剤で処理してもよい。前記分散剤は、特に限定されないが、ＣＮＴパターンの透明電極の電気伝導性を向上させるために導電性分散剤であることが好ましい。導電性分散剤の例については、上述の通りである。
【００６１】
また、粒状物２２の薄膜２４を形成する段階において、ナノ粒子をさらに添加してもよい。添加されたナノ粒子は、粒状物２２同士の間の引力を増加させるため、粒状物２２の結晶化度を増大させて、粒状物２２の均一性及び配列性を向上させることができる。これにより、ＣＮＴパターンの透明電極の光透過度の更なる向上が可能となる。
【００６２】
ナノ粒子の材料は、特に限定されないが、添加されたナノ粒子が粒状物２２同士の間でブリッジを形成し易いため、電気伝導度の高い金属であることが好ましい。前記ナノ粒子が金属ナノ粒子である場合、ＣＮＴの薄膜２６の電気伝導度を有意に増大させることができる。
【００６３】
（ｂ）粒状物２２の薄膜２４中にＣＮＴ２３の組成物を注入し、混合組成物を生成して、ＣＮＴの組成物が注入された薄膜２５を形成する段階
続いて、粒状物２２の薄膜２４にＣＮＴ２３の組成物を注入し、混合組成物を生成する。ここで、「ＣＮＴ２３の組成物」とは、ＣＮＴ２３を混合しうる溶媒にＣＮＴ２３を加えて混合してなる組成物を意味する。したがって、前記溶媒は、コロイド（粒状物２２）を溶解させることなくＣＮＴ２３と混合しうる溶媒であれば、特に限定されることはない。例えば、水、エタノール、メタノールなどが挙げられる。粒状物２２の薄膜２４に注入されるＣＮＴ２３の組成物の量は、本発明によるＣＮＴパターンの透明電極の電気伝導度を向上できるように調節することが好ましい。「混合組成物」については上述の通りである。
【００６４】
また、注入方法は、特に限定されることなく、公知の方法であればいずれも適用可能である。例えば、図４に示すように、フラスコなどを用いて、ＣＮＴ２３の組成物を粒状物２２の薄膜２４上に注ぎ込み、その後、該薄膜を乾燥させることにより、ＣＮＴ２３を注入することができる。一層優れた均一性を確保するためには、粒状物２２の薄膜２４の一端部をＣＮＴ２３の溶液に浸漬して、毛細管力によってＣＮＴ２３を粒状物２２同士の間に含浸させることが好ましい。
【００６５】
ＣＮＴ２３の組成物が注入された薄膜２５を形成する段階の間、または前記段階の後、粒状物２２をエッチングすることをさらに含むことが好ましい。前記エッチングにより、粒状物２２の薄膜２４を形成した後、ＣＮＴ２３の組成物の注入の際またはその後に、ＣＮＴ２３の注入量を高めて、ＣＮＴパターンの透明電極の電気伝導度を一層高めることができる。前記エッチングの方法は特に限定されないが、例えば、イオンエッチングまたはプラズマエッチングが適用可能である。
【００６６】
（ｃ）ＣＮＴ２３の組成物が注入された薄膜２５から粒状物２２を除去し、ＣＮＴ２３を残して、ＣＮＴ２３の薄膜２６（網目状構造を有する）を形成する段階
最後に、ＣＮＴ２３組成物が注入された粒状物２２の薄膜から粒状物２２を除去し、ＣＮＴ２３のみを残すことにより、網目状構造を有するような、ＣＮＴ２３の薄膜２６を形成する。前記粒状物２２を除去する方法は特に限定されることはない。溶媒または溶液を用いた処理方法、その他粒状物２２を除去することが可能な任意の方法が挙げられる。溶媒または溶液を用いた処理方法としては、例えば有機溶媒処理またはｐＨ調節処理が挙げられる。その他の方法として、例えば、熱処理またはプラズマ処理によっても粒状物２２を除去することができる。
【００６７】
溶液を用いた粒状物２２の除去方法は、溶液中にＣＮＴ２３の組成物が注入された粒状物２２の薄膜（２５）を、各種溶媒に応じて適当な時間中浸しておくことにより、粒状物２２が除去される。有機溶媒で粒状物２２を除去する場合には、例えば、トルエン、シクロヘキサン、ベンゼン及びクロロホルムよりなる群から選ばれる１種以上の有機溶媒が使用可能である。一方、前記ｐＨ調節処理のうち、酸性溶液で粒状物２２を除去する場合には、フッ酸、酢酸及びリン酸よりなる群から選ばれる少なくとも１種の酸性溶液が使用可能である。前記ｐＨ調節処理のうち、塩基性溶液で粒状物２２を除去する場合には、水酸化ナトリウム及び水酸化カリウムよりなる群から選ばれる１種以上が使用可能である。
【００６８】
熱処理で粒状物２２を除去する場合には、５５０℃以下で加熱することが好ましく、５０〜２００℃で加熱することがより好ましい。上記した範囲内の場合、ＣＮＴ２３が破壊されることなく粒状物２２のみが除去されうる。
【００６９】
ＣＮＴ２３の組成物が注入された粒状物２２の薄膜（２５）から粒状物２２が除去されると、ＣＮＴ２３のみが残り、図４に示すように、網目状構造を有する、ＣＮＴ２３の薄膜２６が形成される。
【００７０】
ＣＮＴ２３の薄膜２６を形成した後、前記基板においてＣＮＴ２３の薄膜側に、ＣＮＴ２３の組成物を用いて１回以上成膜する段階をさらに含んでもよい。これにより、ＣＮＴ２３の密度を増大させて電気伝導性を向上させることができる。成膜の方法は、特に限定されることはないが、上述した一般的なコーティング方法または対流整列方法が適用可能である。
【実施例】
【００７１】
以下、実施例を挙げて本発明についてより詳細に説明する。これらは本発明の一例を説明するためのものに過ぎず、本発明の範囲を限定するものではない。
【００７２】
＜実施例１：シリカナノ粒子／ＣＮＴの混合組成物を用いた、網目状構造を有する、ＣＮＴ電極の形成＞
導電性分散剤として水溶性ポリチオフェン（Ａｍｅｒｉｃａｎ Ｄｙｅ Ｓｏｕｒｃｅ社製のＡＤＳ１２ＰＱＴ）２０ｍｇを水２０ｍｌに入れて溶解した後、この溶液に単層ＣＮＴ（Ｉｌｊｉｎ社、アーク放電法で製造）２０ｍｇを添加して超音波分散機で１０時間分散させた後、１０，０００ｒｐｍで１０分間遠心分離を行ってＣＮＴの組成物を調製した。
【００７３】
蒸留水に平均粒径５００ｎｍのシリカナノ粒子（Ｄｕｋｅ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ）を分散させた１質量％のシリカナノ粒子分散液と、調製された０．０５質量％のＣＮＴの組成物とを混合して混合組成物を製造した。その後、２枚の透明ポリエステル基板（厚さ０．１７ｍｍ）をＯ２プラズマで１０分間処理して透明基板を準備した。
【００７４】
こうして処理された透明基板（透明ポリエステル基板）を２枚準備して、互いに０．１ｍｍの間隔で対向するように配置した後、２枚の透明基板の間に、得られた混合組成物を０．８ｍｍ／分の速度で注入し、その後暖かい空気を吹き込んで溶媒を徐々に蒸発させながら１枚の基板を平行移動させ、粒状物とＣＮＴとが配列される透明基板の端部にメニスカス（ｍｅｎｉｓｃｕｓ）が生ずるように粒状物とＣＮＴとが誘導され、これらが同時にメニスカスに沿って移動しながら配列されるように誘導することにより、混合組成物の薄膜を形成した。このような透明基板上に形成された混合組成物の薄膜のＳＥＭ写真を図５ａに示す。図５ａより、上記製造方法によれば、粒状物同士の間にＣＮＴがほぼ均一に配列して、混合組成物の薄膜が形成されることを確認した。
【００７５】
続いて、得られた基板上の混合組成物の薄膜を２．５％フッ酸（ＨＦ）溶液に１分間浸漬して、上記混合組成物の薄膜上のシリカナノ粒子を除去し、ＣＮＴの網目状薄膜が形成されたＣＮＴ電極（透明電極）を製造した。前記ＣＮＴ電極の光透過度及び表面抵抗値を測定して、その結果を下記表１に示し、前記透明電極（ＣＮＴ電極）の表面形状を撮影したＳＥＭ写真を図５ｂに示した。図５ｂより、上記製造方法によれば、混合組成物の薄膜から粒状物が除去されると、ＣＮＴのみが残って、ＣＮＴの網目状薄膜が形成されることを確認した。なお、上記光透過度及び表面抵抗値の測定方法・条件については、後述する。
【００７６】
＜実施例２：ＣＮＴの組成物の追加的コーティング＞
実施例１で得られた基板上の混合組成物の薄膜から、シリカナノ粒子を除去する段階を実行する前に、混合組成物の薄膜上に対流整列方法を用いてＣＮＴの組成物（脱イオン水の水溶液中での濃度：０．２５質量％）を更に２回被覆して成膜した以外は、実施例１と同様にしてＣＮＴ電極（透明電極）を製造した。製造されたＣＮＴ電極の光透過度及び表面抵抗値を測定し、その結果を下記表１に示した。なお、上記光透過度及び表面抵抗値の測定方法・条件については、後述する。
【００７７】
＜比較例１＞
導電性分散剤（Ａｍｅｒｉｃａｎ Ｄｙｅ Ｓｏｕｒｃｅ社製のＡＤＳ１２ＰＱＴ）２０ｍｇを水２０ｍｌに入れて溶解した後、得られた溶液に単層ＣＮＴ（Ｉｌｊｉｎ社、アーク放電法で製造）２０ｍｇを添加して超音波分散機で１０時間分散させた後、１０，０００ｒｐｍで１０分間遠心分離を行ってＣＮＴの組成物を形成した。続いて、形成されたＣＮＴの組成物を濾過してＣＮＴの薄膜を得た後、２枚の透明ポリエステル基板（厚さ０．１７ｍｍ）上に塗布し、これを６０℃で２時間乾燥させてＣＮＴ電極を得た。
【００７８】
得られたＣＮＴ電極（透明電極）の光透過度及び表面抵抗値を測定して下記表１に示し、透明電極（ＣＮＴ電極）の表面形状を撮影したＳＥＭ写真を図６に示した。図６より、本製造方法によれば、粒状物が存在しないことに起因して、ＣＮＴが均一に配列していない薄膜が形成されることを確認した。なお、上記光透過度及び表面抵抗値の測定方法・条件については、後述する。
【００７９】
【表１】
【００８０】
［透明電極の物性評価方法］
（１）光透過度：光透過度はＵＶ−Ｖｉｓｉｂｌｅ Ｓｐｅｃｔｒｏｐｈｏｔｏｍｅｔｅｒによって測定し、入射光の可視光透過度（率）を「％Ｔ」の単位で表示した。
【００８１】
（２）表面抵抗（Ｓｈｅｅｔ Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ）：４ポイントプローブ（ｆｏｕｒ−ｐｏｉｎｔ ｐｒｏｂｅ）方法によって測定した。
【００８２】
以上述べたように、実施例（本発明）に係るＣＮＴ透明電極は、粒状物を使用せずに製造した、比較例によるＣＮＴ透明電極と比較して、ほぼ同等の光透過度を有する一方で、表面抵抗値を著しく減少させた。すなわち、本発明のＣＮＴ透明電極は、電気伝導度（導電性）に極めて優れるため、イメージセンサー、太陽電池、液晶ディスプレイなどの様々なディスプレイの透明電極として、優れた特性を提供できることを実証した。
【００８３】
実施例１の結果を示す図５ｂと、比較例１の結果を示す図６とを比較すると、図５ｂでは粒状物が存在していた結果、得られたＣＮＴ薄膜は、緻密な網目状構造を形成しており、ＣＮＴが均一に存在している。その結果、前記ＣＮＴ薄膜の表面抵抗を有意に低下させることができる。これに対し、図６では、粒状物を使用することなく、ＣＮＴを基板上に塗布した結果、網目状構造が全く形成されないことが分かる。このように、本発明による「粒状物」が存在してはじめて、ＣＮＴ薄膜中でＣＮＴが網目状構造を形成することを本発明者は見出したのである。なお、上記した結果より、本発明で用いられうる分散剤に含まれる物質は、前記「粒状物」の代替物になり得ないことを確認した。
【００８４】
以上、幾つかの例を挙げつつ本発明を具体的に説明したが、これらの例は本発明の保護範囲の画定に何ら影響を与えることはない。すなわち、当業者であれば、本発明の範囲を逸脱しない範囲内で様々な変形などを加え得るので、それらの変形された態様についても本発明の保護範囲に含まれるものと解釈されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１】本発明の一態様に係るＣＮＴパターンの透明電極の概略的な断面図である。
【図２】本発明の一態様に係るＣＮＴパターンの透明電極の平面模式図である。
【図３】本発明の一態様に係るＣＮＴパターンの透明電極の製造方法を示す概略的な工程図である。
【図４】本発明の他の態様に係るＣＮＴパターンの透明電極の製造方法を示す概略的な工程図である。
【図５ａ】実施例１で製造された混合組成物の薄膜のＳＥＭ写真を示す図である。
【図５ｂ】実施例１において粒状物の除去後に得られたＣＮＴパターンの透明電極のＳＥＭ写真を示す図である。
【図６】比較例１で得られたＣＮＴパターンの透明電極のＳＥＭ写真を示す図である。
【符号の説明】
【００８６】
１ 透明電極、
２、１３、２１ 透明基板、
３、１６、２６ ＣＮＴの薄膜、
１０ 混合組成物、
１１、２２ 粒状物、
１２、２３ ＣＮＴ、
１４ 混合組成物の薄膜、
１５ 暖かい空気、
２４ 粒状物の薄膜、
２５ ＣＮＴの組成物が注入された薄膜。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＣＮＴの網目状薄膜を含むＣＮＴパターンの透明電極、及びその製造方法に係る。さらに詳しくは、透明基板と、前記透明基板上に形成されたＣＮＴの網目状薄膜とを含んでなる、電気伝導性と光透過性に共に優れたＣＮＴパターンの透明電極、及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
透明基板上に導電膜が形成された透明電極は、イメージセンサ、太陽電池、液晶ディスプレイ、有機電界発光ディスプレイ（有機ＥＬディスプレイ）、タッチスクリーンパネルなど、高い光透過性及び導電性が共に要求される各種電子素子に幅広く用いられている。
【０００３】
従来、透明基板の電極としてはＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）電極が主に使われてきた。これは、ＩＴＯを用いるとガラス基板上に薄膜を形成し易く、得られる薄膜は優れた光透過性及び導電性を有するからである。このようなＩＴＯ電極の製造の際には真空蒸着装置が使用され、その中でも、最も優れているスパッタリング装置が多用されている。ところが、スパッタリングによって透明電極を製造する際の処理温度は２００℃以上、時には４００℃以上の高温になるので、ＩＴＯ電極は、フレキシブルディスプレイの製造には一般に適さない。しかも、ＩＴＯ電極は柔軟性に劣り、フレキシブルディスプレイに使用すると、表面抵抗が増加し、かつ、耐久性が低下する。
【０００４】
かかる問題点を解決するために、最近では、高い電気伝導性を有するカーボンナノチューブ（ＣＮＴ）を透明基板に使用した、ＣＮＴ透明電極に関する研究が盛んに行われている。一例として、カーボンナノチューブの分散液を基板上にスプレーコーティングする方法が挙げられる。このような方法による場合、カーボンナノチューブの損失が大量発生し、ナノメーターレベルでの膜厚調節が難しいという問題がある。ＣＮＴを用いて透明電極を製造するためには、ＣＮＴを適当に分散させて薄膜の透過性を保つことが必要である。これにより、ＣＮＴを分散剤で分散させて透明電極を作ろうとする試みがなされている。
【非特許文献１】Ｔｈｉｎ Ｓｏｌｉｄ Ｆｉｌｍｓ，ｖｏｌ．４６０，ｐ．１５６，２００４
【非特許文献２】Ｄｉａｍｏｎｄ ａｎｄ Ｒｅｌａｔｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｖｏｌ．１３，Ｎｏ．２，ｐ．２５６，２００４
【非特許文献３】Ａｐｐｌｉｅｄ Ｓｕｒｆａｃｅ Ｓｃｉｅｎｃｅ，Ｖｏｌ．２５２，ｐ．４２５，２００５
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、大部分の分散剤は有機物質からなっており、絶縁体として作用し得るため、ＣＮＴの薄膜を形成する際に透明電極の導電性が低下するという問題があった。
【０００６】
そこで本発明の目的は、ＣＮＴの網目状に形成された薄膜を含み、優れた光透過性及び電気伝導性を示すＣＮＴパターンの透明電極を提供することである。また、本発明の他の目的は、本発明のＣＮＴパターンの透明電極を含む電子素子を提供することである。また、本発明の他の目的は、ＣＮＴの網目状薄膜を含む、ＣＮＴパターンの透明電極の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するための本発明は、透明基板と、前記透明基板上に形成された、カーボンナノチューブ（ＣＮＴ）の網目状薄膜と、を含むＣＮＴパターンの透明電極である。
【０００８】
上記目的を達成するための本発明の電子素子は、上記ＣＮＴパターンの透明電極を含む。
【０００９】
上記目的を達成するための本発明のＣＮＴパターンの透明電極の製造方法は、（ａ）粒状物とＣＮＴとを混合して混合組成物を形成する段階と、（ｂ）前記混合組成物を用いて、透明基板上に混合組成物の薄膜を形成する段階と、（ｃ）前記混合組成物の薄膜から前記粒状物を除去し、ＣＮＴを残して、ＣＮＴの網目状薄膜を形成する段階とを含む。
【００１０】
また、上記目的を達成するための本発明の他のＣＮＴパターンの透明電極の製造方法は、（ａ）透明基板上に粒状物を配列して薄膜を形成する段階と、（ｂ）前記粒状物の薄膜中にＣＮＴの組成物を注入し、混合組成物を生成して、ＣＮＴの組成物が注入された薄膜を形成する段階と、（ｃ）前記ＣＮＴの組成物が注入された薄膜から前記粒状物を除去し、ＣＮＴを残して、ＣＮＴの網目状薄膜を形成する段階とを含む。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によるＣＮＴパターンの透明電極によれば、ＣＮＴ薄膜を網目状に形成して光透過度及び電気伝導度を著しく向上させることにより、各種ディスプレイの電極として幅広く応用することができる。
【００１２】
また、本発明によるＣＮＴパターンの透明電極の製造方法によれば、ＣＮＴ透明電極の厚さをナノメーターレベルで容易に調節することができる。
【００１３】
さらに、本発明によるＣＮＴパターンの透明電極は、フレキシブルディスプレイ用のフレキシブル透明電極にも適用可能なため、次世代ディスプレイとして注目されているフレキシブルディスプレイ用電極に広く使用できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、添付した図面を参照して、本発明を適用した最良の実施形態を説明する。
【００１５】
［第１態様］
本発明の第１態様であるカーボンナノチューブ（以下、「ＣＮＴ」ともいう）パターンの透明電極は、透明基板と、前記透明基板上に形成された、カーボンナノチューブ（ＣＮＴ）の網目状薄膜とを含む。前記透明電極のうちの網目状薄膜は、換言するならば、複数の閉空間を連続的に形成するよう、カーボンナノチューブ（ＣＮＴ）が集合してなる薄膜である。前記ＣＮＴの薄膜は網目状に形成され、優れた電気伝導性及び光透過性を併有する。
【００１６】
図１は本態様によるＣＮＴパターンの透明電極の概略的な断面図を示す。図１に示すように、本発明に係るＣＮＴパターンの透明電極１は、透明基板２と、前記透明基板２上に形成されたＣＮＴの薄膜３（網目状構造）とを含む。また、図２は、本態様によるＣＮＴパターンの透明電極の平面模式図、すなわち前記透明電極をＣＮＴの薄膜３側の上から見た図を示す。
【００１７】
透明基板２は、透明性を有するものであれば、いずれも使用可能である。好ましくは、ガラス基板若しくは石英基板から選ばれる透明無機基板、またはプラスチックなどのフレキシブル透明基板が使用できる。前記フレキシブル透明基板は、ポリエチレンテレフタレート（ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ）、ポリエチレンナフタレート（ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ ｎａｐｈｔｈａｌａｔｅ）、ポリエーテルスルホン（ｐｏｌｙｅｔｈｅｒ ｓｕｌｆｏｎｅ）、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリイミド、ポリエーテルエーテルケトン（ｐｏｌｙｅｔｈｅｒｅｔｈｅｒｋｅｔｏｎ）、ポリエーテルイミド（ｐｏｌｙｅｔｈｅｒｉｍｉｄｅ）、アクリル樹脂、オレフィンマレイミド共重合体及びノルボルネン系樹脂よりなる群から選ばれる１種以上の材料で構成されうる。透明基板２の厚さは、素材によって様々であるため、特に制限されることはない。
【００１８】
ＣＮＴの薄膜３は、複数の閉空間を連続的に形成するよう、ＣＮＴが集合し、形成されてなることを特徴とする。ＣＮＴの薄膜３における表面の物性は、細孔径分布、及び前記薄膜全体に占めるＣＮＴの表面積の割合で規定することができる。細孔径分布は、原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）または電子顕微鏡（ＳＥＭ、ＴＥＭ）により実測する方法などにより算出することができる。本明細書における細孔径分布は、電子顕微鏡により実測する方法を採用し、好ましくは５０ｎｍ〜１０μｍであり、より好ましくは５０ｎｍ〜５μｍである。また、ＣＮＴの薄膜３の厚さは、好ましくは１〜２００ｎｍであり、より好ましくは５〜１００ｎｍである。本明細書における前記薄膜全体に占めるＣＮＴの表面積の割合の好ましい範囲は、電子顕微鏡による実測によって、上記細孔径分布とＣＮＴの薄膜３の厚さとから算出することができる。上記した範囲内にある場合、得られる透明電極の光透過度を低下させることなく、導電性を有意に向上させることができる。
【００１９】
なお、本明細書において、「ＣＮＴ」は、他の素材（ワイヤ）に代替することも可能である。例えば、窒化ガリウム（ＧａＮ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、金ナノロード（Ａｕ ｎａｎｏｒｏａｄ）が挙げられる。これらの素材（ワイヤ）を用いても、ＣＮＴの場合と同様に、緻密なナノレベルの網目状構造を有する薄膜を含み、優れた光透過性及び電気伝導性を併有する透明電極が得られうる。
【００２０】
ＣＮＴの薄膜３を構成するＣＮＴとしては、本発明の目的を達成し得る限り、特に限定されることはない。ＣＮＴは、単層ＣＮＴ、二層ＣＮＴ、多層ＣＮＴ、及びロープ状ＣＮＴよりなる群から選ばれる１種以上であることが好ましい。ＣＮＴが単層ＣＮＴである場合、本発明の透明電極の電気伝導性を向上させる上で、金属性であることが好ましい。具体的には、単層ＣＮＴを使用する場合には、単層ＣＮＴに混在している半導体性ＣＮＴ及び金属性ＣＮＴより、化学的な分離方法を用いて、金属性ＣＮＴを選択的に分離して使用することができる。
【００２１】
網目状構造を有する、ＣＮＴの薄膜３の光透過度は、ＣＮＴパターンの透明電極１の用途及び場合に応じて、当業者であれば適宜選択できる。だが、透明電極として使用するためには、５５０〜６００ｎｍの波長帯域における可視光透過度（率）が６０％Ｔ以上となるように調節するのが好ましく、７５％Ｔ以上となるように調節するのがより好ましい。上記した範囲の場合、光透過性が向上しうる。電子素子では、インプットされるランプの光がパートごとに吸収され、全体として多くの光が吸収される結果、アウトプットされる光が減少するという傾向がある。そのため、光透過度が高いほど、すなわち光の吸収量が少ないほど、本発明の透明電極にとって好ましい。
【００２２】
ＣＮＴの薄膜３は、分散剤をさらに含んでもよい。前記分散剤は、特に限定されないが、ＣＮＴパターンの透明電極１の電気伝導性を向上させるために導電性分散剤であることが好ましい。導電性分散剤の例として、ポリチオフェン、ポリアニリン、ポリ（２−エチルヘキシルオキシ−５−メトキシ−１，４−フェニルビニレン）が挙げられる。また、前記導電性分散剤は、ＣＮＴとの親和性が高い芳香族環からなるヘッド部と、分散媒に親和性を持つテール部とを含む構造を有していてもよい。その際、分散剤にドープ処理を施すことにより、かかる分散剤の導電性をさらに向上させることもできる。前記分散剤の濃度は、使用する分散剤の種類などによって様々であるが、１００質量部のＣＮＴに対して、前記分散剤は５〜５，０００質量部であることが好ましい。なお、前記分散剤（特に前記導電性分散剤）は、電気伝導性を向上させる観点から見ると、後述する「導電性ナノ粒子」に含まれうる。
【００２３】
ＣＮＴの薄膜３は、導電性ナノ粒子を含んでもよい。前記導電性ナノ粒子としては、導電性を有するナノ粒子であれば特に制限されることはないが、高分子ナノ粒子、無機ナノ粒子、金属ナノ粒子など、多様な導電性ナノ粒子が使用可能である。また、ＣＮＴの薄膜３は、薄膜の導電性を一層向上させる観点から、金属粒子を含んでもよい。前記金属粒子は、金属ナノ粒子であることが好ましい。上記したナノ粒子や金属粒子は、ＣＮＴの鎖同士の間に位置してもよく、かかる場合、ＣＮＴの薄膜の電気伝導度及び光透過度が有意に向上しうる。
【００２４】
本態様によるＣＮＴパターンの透明電極において、ＣＮＴパターンの領域及びその他の領域（ＣＮＴパターンの存在しない領域）の平均径は、数十ナノメートルである。その一方で、従来技術によるＣＮＴパターンの透明電極において、ＣＮＴパターンの領域の平均径は、数百ナノメートル超である点で、本発明とは顕著に異なる。かかる相違点に起因して、本発明によるＣＮＴパターンの透明電極は、従来よりも有意に緻密な網目状構造を有し、ひいては優れた電気伝導性を有する。
【００２５】
［第２態様］
本発明の第２態様は、上記第１態様の透明電極を含む電子素子である。上述のように、本発明によるＣＮＴパターンの透明電極は、電気伝導性及び光透過性に優れるため、既存の各種透明電極、及び将来開発されうる各種透明電極にも制限なく適用できる。前記ＣＮＴパターンの透明電極を含む電子素子は、特に限定されることなく各種ディスプレイを含む。前記電子素子は、好ましくは、イメージセンサー、太陽電池、液晶ディスプレイ、有機電界発光ディスプレイ（有機ＥＬディスプレイ）及びタッチスクリーンパネルよりなる群から選ばれる。本発明のＣＮＴパターンの透明電極が採用可能な各種透明電極の構成は、本発明の属する技術分野において周知なため、本明細書での詳細な説明は省略する。
【００２６】
［第３態様］
本発明の第３態様は、上記したＣＮＴの透明電極の製造方法の１つに関する。前記製造方法は、（ａ）粒状物とＣＮＴとを混合して混合組成物を形成する段階と、（ｂ）前記混合組成物を用いて、透明基板上に混合組成物の薄膜を形成する段階と、（ｃ）前記混合組成物の薄膜から前記粒状物を除去し、ＣＮＴを残して、ＣＮＴの網目状薄膜を形成する段階とを含む。
【００２７】
各段階で使用される材料（透明基板、ＣＮＴやナノ粒子など）は、上記第１態様で挙げたものと同様であるため、ここでは説明を省略する。図３は本態様の製造方法に係るＣＮＴパターンの透明電極の製造方法を示す概略的な工程図である。図３を参照しつつ、以下に、かかる製造方法における各段階について詳細に説明する。
【００２８】
（ａ）粒状物１１とＣＮＴ１２とを混合して混合組成物１０を形成する段階
図３中、「（ａ）」の図が本段階に相当する。ＣＮＴパターンの透明電極を製造する場合には、まず、粒状物１１とＣＮＴ１２とを混合して混合組成物１０を生成する。前記混合組成物１０中、粒状物１１とＣＮＴ１２との混合比は、特に限定されることはないが、ＣＮＴパターンの透明電極における光透過性及び電気伝導性の向上を考慮すると、質量比（ｗ／ｗ）で１：５〜１：３０であることが好ましく、１：５〜１：２０であることがより好ましい。本明細書において、「混合組成物」とは、粒状物とＣＮＴとが混合されてなる組成物を意味する。
【００２９】
粒状物１１は、コロイド物質であれば特に限定されることはなく、有機コロイド粒子または無機コロイド粒子を使用できる。前記有機コロイド粒子は、特に限定されることはないが、ポリスチレン、ポリメチルメタクリレート、ポリリジン及びポリジビニルベンゼンよりなる群から選ばれる二種以上であることが好ましい。一方、無機コロイド粒子も、特に限定されることはないが、シリカ、チタニア、銀、金、及びこれらの組み合わせ、並びにこれらの合金よりなる群から選ばれることが好ましい。
【００３０】
ここで、本発明における「粒状物」とは、「ＣＮＴの薄膜」におけるＣＮＴの均一性、及びＣＮＴの網目状薄膜を形成する目的で使用されうる。換言すれば、「粒状物」は「ＣＮＴの薄膜」の成形型として用いられうる。そして、「粒状物」は、最終的には後述の通り、除去されることを特徴とする。したがって、本明細書において、「粒状物」は、ＣＮＴ薄膜の導電性などを向上させるために用いられうる「ナノ粒子」とは異なるものである。
【００３１】
粒状物１１の平均粒径は、５０ｎｍ〜１０μｍであることが好ましく、５０ｎｍ〜５μｍであることがより好ましい。なぜなら、ＣＮＴ１２は粒状物１１同士の間に配列されることに起因して、粒状物１１の平均粒径が上記範囲内にある場合、ＣＮＴパターンの透明電極の光透過度及び電気伝導度が特に優れるからである。また、前記透明電極において、粒状物１１は複数の粒径のものを含むことが好ましい。なぜなら、複数の粒径の粒状物１１が含まれる場合、ＣＮＴ１２の配列の稠密度を多様に調節でき、これにより前記透明電極の光透過度および表面抵抗値を好適に調節できるからである。
【００３２】
本態様の製造方法において、粒状物１１とＣＮＴ１２との混合方法は特に限定されることはない。ここで、ＣＮＴ１２の分散性を向上させるという観点でいえば、ＣＮＴ１２の組成物をあらかじめ調製しておくことが好ましい。「ＣＮＴ１２の組成物」とは、ＣＮＴ１２を溶媒中で混合してなる組成物である。前記溶媒はＣＮＴ１２と混合しうる溶媒であれば特に限定されない。例えば、水、エタノール、メタノールなどが挙げられる。
【００３３】
ＣＮＴ１２の組成物の形成過程について例示する。まず、溶媒または溶液（後述の分散剤を含有する溶液を含む）にＣＮＴ１２を添加する。該溶液中のＣＮＴ１２の組成物の濃度は、０．０００５〜０．５質量％であることが好ましく、０．００１〜０．２５質量％であることが好ましく、０．００１〜０．０５質量％であることが特に好ましい。該溶液中のＣＮＴ１２が十分に分散されるように、分散処理を行う。例えば、超音波分散機などを用いて、５分間〜２０時間程度、該溶液に分散処理を施す。その後、１，０００〜１５，０００ｒｐｍ程度で約５〜１０分間遠心分離を行って、ＣＮＴ１２の組成物を形成する。続いて、粒状物１１を溶媒または溶液に分散させた分散液と、ＣＮＴ１２の組成物とを、粒状物１１とＣＮＴ１２との組成比が上記範囲内となるように混合して、混合組成物１０を得る。
【００３４】
（ｂ）混合組成物１０を用いて、透明基板１３上に混合組成物の薄膜１４を形成する段階
まず、混合組成物の薄膜１４を形成する前に、粒状物１１同士、粒状物１１とＣＮＴ１２との間、及び／またはＣＮＴ１２同士が凝集し合うことを防止するために、ＣＮＴを分散剤で処理する段階をさらに含んでもよい。前記分散剤は、本発明による透明電極の導電性を向上させるという観点から、導電性分散剤であることが好ましい。分散剤を用いて、あらかじめＣＮＴ１２のみを分散させておき、その後、かかる分散液を粒状物１１の溶液（コロイド溶液）と混合することにより配列させる。
【００３５】
分散剤の添加量は、使用する分散剤やＣＮＴの種類によって異なるため、本発明による透明電極の導電性を向上させる限りにおいて、特に制限されることはない。一例を挙げるならば、分散剤がポリチオフェンであってＣＮＴが単層である場合に、（単層）ＣＮＴ１００質量％に対して、分散剤の含有量は１〜５，０００質量％であることが好ましく、５〜１，０００質量％であることがより好ましい。
【００３６】
前記分散剤は、ＣＮＴ１２との親和性が高い芳香族環からなるヘッド部と、分散媒に親和性のあるテール部とを含む構造からなってもよい。その際、前記分散剤にドープ処理を施して、導電性を向上させてもよい。
【００３７】
図３中「（ｂ）」の図が、本段階に相当する。透明基板１３上に、上記（ａ）の段階で得た混合組成物１０を用いて薄膜１４を形成するが、図３に示すように、薄膜形成の際に粒状物１１の間にＣＮＴ１２が配列される。
【００３８】
透明基板１１上に混合組成物の薄膜１４を形成する方法として、特に限定されないが、例えば、一般的なコーティング方法または対流整列方法が適用可能である。
【００３９】
一般的なコーティング方法の例としては、スピンコーティング、スプレーコーティング、濾過（ｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ）、またはバーコーティング（ｂａｒ ｃｏａｔｉｎｇ）などがあり得る。これらの方法の中から、溶液の特性と使用用途に応じて適当な方法を選定することができる。
【００４０】
対流整列方法は、様々な方法で行われ得る。例えば、図３に示すように、透明基板１３を用いる整列方法を採用してもよい。具体的にいえば、まず、互いに所定の間隔をおいて対面（対向）している第１の透明基板（図３の「（ｂ）」において左側）と第２の透明基板（図３の「（ｂ）」において右側）との間に、粒状物１１とＣＮＴ１２との混合組成物１０を注入し、配置させる。２枚の基板が対向するように配置される際の「所定の間隔」は、０．０５〜３ｍｍであることが好ましく、０．１〜１ｍｍであることがより好ましい。
【００４１】
その後、暖かい空気１５を吹き込んで徐々に溶媒を蒸発させながら、前記第１の透明基板を前記第２の透明基板に対して平行移動させると、粒状物１１が透明基板１３上に配列される。より具体的にいえば、粒状物１１とＣＮＴ１２とが配列した透明基板１３の端部にメニスカス（ｍｅｎｉｓｃｕｓ）が生ずるように粒状物１１とＣＮＴ１２とが誘導され、これらが同時にメニスカスに沿って移動しながら配列されるように誘導されることにより、混合組成物１０の薄膜１４を形成する。
【００４２】
対流整列方法やその条件は、例えば、文献「ＡＤＶＡＮＣＥＤ ＦＵＮＣＴＩＯＮＡＬ ＭＡＴＥＲＩＡＬ ２００５，１５，１３２９〜１３３５（Ｍｕｎ Ｈｏ Ｋｉｍ，Ｓａｎｇ Ｈｙｕｋ Ｉｎ,０ ０ｋ Ｐａｒｋ）」に記載の内容を参考することによって、本発明に採用されうる。なお、本明細書において、第１の透明基板を単に「第１基板」といい、第２の透明基板を単に「第２基板」という場合がある。
【００４３】
透明基板１３は、後工程での薄膜形成におけるコンタミネーション濃度を低減させる等の目的で、あらかじめ表面処理しておいてもよい。前記表面処理の方法としては、例えばＯ２プラズマ処理などの公知の方法を用いることができる。Ｏ２プラズマ処理を行う際の処理時間は、０．５〜６０分間程度であることが好ましい。
【００４４】
また、本段階は、ナノ粒子を混合組成物１０に添加する操作を含んでもよい。すなわち、本段階では、混合組成物１０にナノ粒子を使用可能である。添加されたナノ粒子は、粒状物１１同士の間の引力を増加させるため、粒状物１１の結晶化度を増大させて、粒状物１１の均一性および配列性を向上させることができる。かかる操作に起因して、ＣＮＴパターンの透明電極の光透過度の更なる向上が可能となる。
【００４５】
ナノ粒子の材料は、特に限定されることはないが、添加されたナノ粒子が粒状物１１同士の間でブリッジを形成し易いため、電気伝導度の高い金属であることが好ましい。前記ナノ粒子が金属ナノ粒子である場合、ＣＮＴの薄膜１６の電気伝導度を有意に増大させることができる。
【００４６】
ＣＮＴの薄膜１６を形成する段階の後、ＣＮＴ１４の密度を大きくすることによってＣＮＴパターンの透明電極の導電性を向上させるために、透明基板１３においてＣＮＴの薄膜１６側に、ＣＮＴの組成物を用いて１回以上成膜する段階をさらに含んでもよい。ここで、「ＣＮＴの組成物」とは、ＣＮＴ１２と溶媒とを混合してなる組成物を意味する。前記溶媒は、コロイド（粒状物１１）を溶解させることなくＣＮＴ１２と混合しうる溶媒であれば、特に制限されることはない。例えば、水、エタノール、メタノールなどが使用可能である。
【００４７】
ＣＮＴの組成物を用いて成膜する方法として、混合組成物の薄膜１４を形成する場合と同様に、上述した一般的なコーティング方法または対流整列方法が適用可能である。
【００４８】
（ｃ）混合組成物の薄膜１４から粒状物１１を除去し、ＣＮＴ１２を残して、網目状の、ＣＮＴの薄膜１６を形成する段階
最後に、透明基板１３上に存在する、粒状物１１同士の間にＣＮＴ１２が形成されてなる混合組成物の薄膜１４中の粒状物１１を除去し、ＣＮＴ１２を残して、光透過度が向上したＣＮＴの薄膜１６であって網目状の薄膜を形成する。
【００４９】
混合組成物の薄膜１４から粒状物１１を除去する段階では、溶媒または溶液を用いた処理方法、その他粒状物１１を除去することが可能な任意の方法を利用可能である。溶媒または溶液を用いた処理方法としては、例えば有機溶媒処理またはｐＨ調節処理が挙げられる。その他の方法として、例えば、熱処理またはプラズマ処理によっても粒状物１１を除去することができる。
【００５０】
上記した溶媒または溶液を用いた処理方法は、混合組成物の薄膜１４を使用する溶媒または溶液に応じて、適当な時間浸漬すると、粒状物１１が除去される。有機溶媒により粒状物１１を除去する際には、トルエン、シクロヘキサン、ベンゼン及びクロロホルムよりなる群から選ばれる１種以上が使用可能である。一方、前記ｐＨ調節処理のうち、酸性溶液により粒状物１１を除去する際には、フッ酸、酢酸及びリン酸よりなる群から選ばれる１種以上が使用可能である。前記ｐＨ調節処理のうち、塩基性溶液により粒状物１１を除去する際には、粒状物１１を溶解させるという観点より、水酸化ナトリウム及び水酸化カリウムよりなる群から選ばれる１種以上が使用可能である。
【００５１】
プラズマ処理による粒状物除去の際には、プラズマ源としてＯ２を使用することができ、２００〜８００Ｗの範囲で使用可能であり、１〜５分間で処理することができる。例えば、５００Ｗのプラズマソースを使用する場合、約１分間処理すれば十分である。
【００５２】
熱処理によって粒状物１１を除去する場合には、ＣＮＴ１２が破壊されずに粒状物１１のみが除去されるように、好ましくは５５０℃以下、より好ましくは５０〜２００℃で熱処理を行って、粒状物１１のみを選択的に除去する。
【００５３】
混合組成物の薄膜１４から粒状物１１が除去されると、ＣＮＴ１２のみが残り、図３に示すようなＣＮＴの薄膜１６が形成される。なお、図３中、最も右側に示すＣＮＴの薄膜１６の図は、上記した図２に相当する。
【００５４】
［第４態様］
本発明の第４態様は、上記したＣＮＴの透明電極の製造方法のうち、上記第３態様とは異なる製造方法に関する。本態様による製造方法は、（ａ）透明基板上に粒状物を配列して薄膜を形成する段階と、（ｂ）前記粒状物の薄膜中にカーボンナノチューブの組成物を注入し、混合組成物を生成して、カーボンナノチューブの組成物が注入された薄膜を形成する段階と、（ｃ）前記カーボンナノチューブの組成物が注入された薄膜から前記粒状物を除去し、カーボンナノチューブを残して、カーボンナノチューブの網目状薄膜を形成する段階とを含む。
【００５５】
本態様によるＣＮＴパターンの透明電極の製造方法は、概略的にいえば、粒状物を配列する段階、ＣＮＴの組成物を注入する段階、及び前記粒状物を除去する段階を含み、かかる製造方法は、従来の製造方法とは明白に異なるものである。かような相違点に起因して、本態様による製造方法により得られるＣＮＴパターンの透明電極は、上記第１態様で述べたような、従来のＣＮＴパターンの透明電極では到底得られない種々の特徴を発揮しうる。各段階で使用される材料のうち、ＣＮＴパターンの透明電極に使用される材料及び粒状物などは、上述の説明と同一である。図４は、本態様に係るＣＮＴパターンの透明電極の製造方法を示す概略的な工程図である。以下、図４を参照して、前記製造方法における各段階について、詳細に説明する。
【００５６】
（ａ）透明基板２１上に粒状物２２を配列して薄膜２４を形成する段階
本態様に係るＣＮＴパターンの透明電極の製造の際には、まず、透明基板２１上に粒状物２２を配列させて、粒状物２２が配列された薄膜２４（以下、単に「粒状物の薄膜２４」ともいう）を形成する。粒状物２２の薄膜形成方法としては、一般的なコーティング方法または対流整列方法が適用可能である。
【００５７】
一般なコーティング方法の例としては、スピンコーティング、スプレーコーティング、濾過、またはバーコーティングなどがあり得る。これらの方法の中から、溶液の特性と使用用途に応じて適当な方法を選択して適用可能である。その際、使用可能な溶媒は、コロイド（粒状物２２）を溶解させることなく、粒状物２２を混合しうる溶媒であれば特に限定されない。例えば、水、エタノール、メタノールなどが挙げられる。
【００５８】
対流整列方法は、特に限定されないが、上記図３に示した基板を用いた整列方法が適用可能である。具体的にいえば、互いに所定の間隔をおいて対面（対向）している第１基板と第２基板との間に、粒状物２２を添加し、配置させる。その後、暖かい空気を吹き込んで徐々に溶媒を蒸発させながら、第１基板を平行移動させると、粒状物２２が基板上に配列される。
【００５９】
その際、透明基板２１はあらかじめ表面処理して使用してもよい。かかる表面処理の方法としては、特に限定されることはないが、例えば、Ｏ２プラズマ処理など公知の方法が適用可能である。詳細については上記第３態様と同様である。
【００６０】
粒状物２２の薄膜２４が形成される際、すなわち次工程へ進む前に、粒状物２２同士が凝集し合うことを防止するために分散剤で処理してもよい。前記分散剤は、特に限定されないが、ＣＮＴパターンの透明電極の電気伝導性を向上させるために導電性分散剤であることが好ましい。導電性分散剤の例については、上述の通りである。
【００６１】
また、粒状物２２の薄膜２４を形成する段階において、ナノ粒子をさらに添加してもよい。添加されたナノ粒子は、粒状物２２同士の間の引力を増加させるため、粒状物２２の結晶化度を増大させて、粒状物２２の均一性及び配列性を向上させることができる。これにより、ＣＮＴパターンの透明電極の光透過度の更なる向上が可能となる。
【００６２】
ナノ粒子の材料は、特に限定されないが、添加されたナノ粒子が粒状物２２同士の間でブリッジを形成し易いため、電気伝導度の高い金属であることが好ましい。前記ナノ粒子が金属ナノ粒子である場合、ＣＮＴの薄膜２６の電気伝導度を有意に増大させることができる。
【００６３】
（ｂ）粒状物２２の薄膜２４中にＣＮＴ２３の組成物を注入し、混合組成物を生成して、ＣＮＴの組成物が注入された薄膜２５を形成する段階
続いて、粒状物２２の薄膜２４にＣＮＴ２３の組成物を注入し、混合組成物を生成する。ここで、「ＣＮＴ２３の組成物」とは、ＣＮＴ２３を混合しうる溶媒にＣＮＴ２３を加えて混合してなる組成物を意味する。したがって、前記溶媒は、コロイド（粒状物２２）を溶解させることなくＣＮＴ２３と混合しうる溶媒であれば、特に限定されることはない。例えば、水、エタノール、メタノールなどが挙げられる。粒状物２２の薄膜２４に注入されるＣＮＴ２３の組成物の量は、本発明によるＣＮＴパターンの透明電極の電気伝導度を向上できるように調節することが好ましい。「混合組成物」については上述の通りである。
【００６４】
また、注入方法は、特に限定されることなく、公知の方法であればいずれも適用可能である。例えば、図４に示すように、フラスコなどを用いて、ＣＮＴ２３の組成物を粒状物２２の薄膜２４上に注ぎ込み、その後、該薄膜を乾燥させることにより、ＣＮＴ２３を注入することができる。一層優れた均一性を確保するためには、粒状物２２の薄膜２４の一端部をＣＮＴ２３の溶液に浸漬して、毛細管力によってＣＮＴ２３を粒状物２２同士の間に含浸させることが好ましい。
【００６５】
ＣＮＴ２３の組成物が注入された薄膜２５を形成する段階の間、または前記段階の後、粒状物２２をエッチングすることをさらに含むことが好ましい。前記エッチングにより、粒状物２２の薄膜２４を形成した後、ＣＮＴ２３の組成物の注入の際またはその後に、ＣＮＴ２３の注入量を高めて、ＣＮＴパターンの透明電極の電気伝導度を一層高めることができる。前記エッチングの方法は特に限定されないが、例えば、イオンエッチングまたはプラズマエッチングが適用可能である。
【００６６】
（ｃ）ＣＮＴ２３の組成物が注入された薄膜２５から粒状物２２を除去し、ＣＮＴ２３を残して、ＣＮＴ２３の薄膜２６（網目状構造を有する）を形成する段階
最後に、ＣＮＴ２３組成物が注入された粒状物２２の薄膜から粒状物２２を除去し、ＣＮＴ２３のみを残すことにより、網目状構造を有するような、ＣＮＴ２３の薄膜２６を形成する。前記粒状物２２を除去する方法は特に限定されることはない。溶媒または溶液を用いた処理方法、その他粒状物２２を除去することが可能な任意の方法が挙げられる。溶媒または溶液を用いた処理方法としては、例えば有機溶媒処理またはｐＨ調節処理が挙げられる。その他の方法として、例えば、熱処理またはプラズマ処理によっても粒状物２２を除去することができる。
【００６７】
溶液を用いた粒状物２２の除去方法は、溶液中にＣＮＴ２３の組成物が注入された粒状物２２の薄膜（２５）を、各種溶媒に応じて適当な時間中浸しておくことにより、粒状物２２が除去される。有機溶媒で粒状物２２を除去する場合には、例えば、トルエン、シクロヘキサン、ベンゼン及びクロロホルムよりなる群から選ばれる１種以上の有機溶媒が使用可能である。一方、前記ｐＨ調節処理のうち、酸性溶液で粒状物２２を除去する場合には、フッ酸、酢酸及びリン酸よりなる群から選ばれる少なくとも１種の酸性溶液が使用可能である。前記ｐＨ調節処理のうち、塩基性溶液で粒状物２２を除去する場合には、水酸化ナトリウム及び水酸化カリウムよりなる群から選ばれる１種以上が使用可能である。
【００６８】
熱処理で粒状物２２を除去する場合には、５５０℃以下で加熱することが好ましく、５０〜２００℃で加熱することがより好ましい。上記した範囲内の場合、ＣＮＴ２３が破壊されることなく粒状物２２のみが除去されうる。
【００６９】
ＣＮＴ２３の組成物が注入された粒状物２２の薄膜（２５）から粒状物２２が除去されると、ＣＮＴ２３のみが残り、図４に示すように、網目状構造を有する、ＣＮＴ２３の薄膜２６が形成される。
【００７０】
ＣＮＴ２３の薄膜２６を形成した後、前記基板においてＣＮＴ２３の薄膜側に、ＣＮＴ２３の組成物を用いて１回以上成膜する段階をさらに含んでもよい。これにより、ＣＮＴ２３の密度を増大させて電気伝導性を向上させることができる。成膜の方法は、特に限定されることはないが、上述した一般的なコーティング方法または対流整列方法が適用可能である。
【実施例】
【００７１】
以下、実施例を挙げて本発明についてより詳細に説明する。これらは本発明の一例を説明するためのものに過ぎず、本発明の範囲を限定するものではない。
【００７２】
＜実施例１：シリカナノ粒子／ＣＮＴの混合組成物を用いた、網目状構造を有する、ＣＮＴ電極の形成＞
導電性分散剤として水溶性ポリチオフェン（Ａｍｅｒｉｃａｎ Ｄｙｅ Ｓｏｕｒｃｅ社製のＡＤＳ１２ＰＱＴ）２０ｍｇを水２０ｍｌに入れて溶解した後、この溶液に単層ＣＮＴ（Ｉｌｊｉｎ社、アーク放電法で製造）２０ｍｇを添加して超音波分散機で１０時間分散させた後、１０，０００ｒｐｍで１０分間遠心分離を行ってＣＮＴの組成物を調製した。
【００７３】
蒸留水に平均粒径５００ｎｍのシリカナノ粒子（Ｄｕｋｅ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ）を分散させた１質量％のシリカナノ粒子分散液と、調製された０．０５質量％のＣＮＴの組成物とを混合して混合組成物を製造した。その後、２枚の透明ポリエステル基板（厚さ０．１７ｍｍ）をＯ２プラズマで１０分間処理して透明基板を準備した。
【００７４】
こうして処理された透明基板（透明ポリエステル基板）を２枚準備して、互いに０．１ｍｍの間隔で対向するように配置した後、２枚の透明基板の間に、得られた混合組成物を０．８ｍｍ／分の速度で注入し、その後暖かい空気を吹き込んで溶媒を徐々に蒸発させながら１枚の基板を平行移動させ、粒状物とＣＮＴとが配列される透明基板の端部にメニスカス（ｍｅｎｉｓｃｕｓ）が生ずるように粒状物とＣＮＴとが誘導され、これらが同時にメニスカスに沿って移動しながら配列されるように誘導することにより、混合組成物の薄膜を形成した。このような透明基板上に形成された混合組成物の薄膜のＳＥＭ写真を図５ａに示す。図５ａより、上記製造方法によれば、粒状物同士の間にＣＮＴがほぼ均一に配列して、混合組成物の薄膜が形成されることを確認した。
【００７５】
続いて、得られた基板上の混合組成物の薄膜を２．５％フッ酸（ＨＦ）溶液に１分間浸漬して、上記混合組成物の薄膜上のシリカナノ粒子を除去し、ＣＮＴの網目状薄膜が形成されたＣＮＴ電極（透明電極）を製造した。前記ＣＮＴ電極の光透過度及び表面抵抗値を測定して、その結果を下記表１に示し、前記透明電極（ＣＮＴ電極）の表面形状を撮影したＳＥＭ写真を図５ｂに示した。図５ｂより、上記製造方法によれば、混合組成物の薄膜から粒状物が除去されると、ＣＮＴのみが残って、ＣＮＴの網目状薄膜が形成されることを確認した。なお、上記光透過度及び表面抵抗値の測定方法・条件については、後述する。
【００７６】
＜実施例２：ＣＮＴの組成物の追加的コーティング＞
実施例１で得られた基板上の混合組成物の薄膜から、シリカナノ粒子を除去する段階を実行する前に、混合組成物の薄膜上に対流整列方法を用いてＣＮＴの組成物（脱イオン水の水溶液中での濃度：０．２５質量％）を更に２回被覆して成膜した以外は、実施例１と同様にしてＣＮＴ電極（透明電極）を製造した。製造されたＣＮＴ電極の光透過度及び表面抵抗値を測定し、その結果を下記表１に示した。なお、上記光透過度及び表面抵抗値の測定方法・条件については、後述する。
【００７７】
＜比較例１＞
導電性分散剤（Ａｍｅｒｉｃａｎ Ｄｙｅ Ｓｏｕｒｃｅ社製のＡＤＳ１２ＰＱＴ）２０ｍｇを水２０ｍｌに入れて溶解した後、得られた溶液に単層ＣＮＴ（Ｉｌｊｉｎ社、アーク放電法で製造）２０ｍｇを添加して超音波分散機で１０時間分散させた後、１０，０００ｒｐｍで１０分間遠心分離を行ってＣＮＴの組成物を形成した。続いて、形成されたＣＮＴの組成物を濾過してＣＮＴの薄膜を得た後、２枚の透明ポリエステル基板（厚さ０．１７ｍｍ）上に塗布し、これを６０℃で２時間乾燥させてＣＮＴ電極を得た。
【００７８】
得られたＣＮＴ電極（透明電極）の光透過度及び表面抵抗値を測定して下記表１に示し、透明電極（ＣＮＴ電極）の表面形状を撮影したＳＥＭ写真を図６に示した。図６より、本製造方法によれば、粒状物が存在しないことに起因して、ＣＮＴが均一に配列していない薄膜が形成されることを確認した。なお、上記光透過度及び表面抵抗値の測定方法・条件については、後述する。
【００７９】
【表１】
【００８０】
［透明電極の物性評価方法］
（１）光透過度：光透過度はＵＶ−Ｖｉｓｉｂｌｅ Ｓｐｅｃｔｒｏｐｈｏｔｏｍｅｔｅｒによって測定し、入射光の可視光透過度（率）を「％Ｔ」の単位で表示した。
【００８１】
（２）表面抵抗（Ｓｈｅｅｔ Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ）：４ポイントプローブ（ｆｏｕｒ−ｐｏｉｎｔ ｐｒｏｂｅ）方法によって測定した。
【００８２】
以上述べたように、実施例（本発明）に係るＣＮＴ透明電極は、粒状物を使用せずに製造した、比較例によるＣＮＴ透明電極と比較して、ほぼ同等の光透過度を有する一方で、表面抵抗値を著しく減少させた。すなわち、本発明のＣＮＴ透明電極は、電気伝導度（導電性）に極めて優れるため、イメージセンサー、太陽電池、液晶ディスプレイなどの様々なディスプレイの透明電極として、優れた特性を提供できることを実証した。
【００８３】
実施例１の結果を示す図５ｂと、比較例１の結果を示す図６とを比較すると、図５ｂでは粒状物が存在していた結果、得られたＣＮＴ薄膜は、緻密な網目状構造を形成しており、ＣＮＴが均一に存在している。その結果、前記ＣＮＴ薄膜の表面抵抗を有意に低下させることができる。これに対し、図６では、粒状物を使用することなく、ＣＮＴを基板上に塗布した結果、網目状構造が全く形成されないことが分かる。このように、本発明による「粒状物」が存在してはじめて、ＣＮＴ薄膜中でＣＮＴが網目状構造を形成することを本発明者は見出したのである。なお、上記した結果より、本発明で用いられうる分散剤に含まれる物質は、前記「粒状物」の代替物になり得ないことを確認した。
【００８４】
以上、幾つかの例を挙げつつ本発明を具体的に説明したが、これらの例は本発明の保護範囲の画定に何ら影響を与えることはない。すなわち、当業者であれば、本発明の範囲を逸脱しない範囲内で様々な変形などを加え得るので、それらの変形された態様についても本発明の保護範囲に含まれるものと解釈されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１】本発明の一態様に係るＣＮＴパターンの透明電極の概略的な断面図である。
【図２】本発明の一態様に係るＣＮＴパターンの透明電極の平面模式図である。
【図３】本発明の一態様に係るＣＮＴパターンの透明電極の製造方法を示す概略的な工程図である。
【図４】本発明の他の態様に係るＣＮＴパターンの透明電極の製造方法を示す概略的な工程図である。
【図５ａ】実施例１で製造された混合組成物の薄膜のＳＥＭ写真を示す図である。
【図５ｂ】実施例１において粒状物の除去後に得られたＣＮＴパターンの透明電極のＳＥＭ写真を示す図である。
【図６】比較例１で得られたＣＮＴパターンの透明電極のＳＥＭ写真を示す図である。
【符号の説明】
【００８６】
１ 透明電極、
２、１３、２１ 透明基板、
３、１６、２６ ＣＮＴの薄膜、
１０ 混合組成物、
１１、２２ 粒状物、
１２、２３ ＣＮＴ、
１４ 混合組成物の薄膜、
１５ 暖かい空気、
２４ 粒状物の薄膜、
２５ ＣＮＴの組成物が注入された薄膜。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明基板と、
前記透明基板上に形成された、カーボンナノチューブの網目状薄膜と、を含む、カーボンナノチューブパターンの透明電極。
【請求項２】
前記カーボンナノチューブの網目状薄膜は、導電性ナノ粒子を含む、請求項１に記載のカーボンナノチューブパターンの透明電極。
【請求項３】
前記カーボンナノチューブの網目状薄膜は、金属粒子を含む、請求項１または２に記載のカーボンナノチューブパターンの透明電極。
【請求項４】
前記透明基板は、ガラス基板若しくは石英基板から選ばれる透明無機基板、またはポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリエーテルスルホン、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリイミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルイミド、アクリル樹脂、オレフィンマレイミド共重合体及びノルボルネン系樹脂よりなる群から選ばれる１種以上の材料で構成されるフレキシブル透明基板である、請求項１〜３のいずれか１項に記載のカーボンナノチューブパターンの透明電極。
【請求項５】
前記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、多層カーボンナノチューブ、及びロープ状カーボンナノチューブよりなる群から選ばれる１種以上である、請求項１〜４のいずれか１項に記載のカーボンナノチューブパターンの透明電極。
【請求項６】
前記単層カーボンナノチューブは、金属性カーボンナノチューブである、請求項５に記載のカーボンナノチューブパターンの透明電極。
【請求項７】
前記カーボンナノチューブの網目状薄膜は、分散剤をさらに含む、請求項１〜６のいずれか１項に記載のカーボンナノチューブパターンの透明電極。
【請求項８】
前記分散剤は、導電性分散剤である、請求項７に記載のカーボンナノチューブパターンの透明電極。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか１項に記載のカーボンナノチューブパターンの透明電極を含む、電子素子。
【請求項１０】
イメージセンサー、太陽電池、液晶ディスプレイ、有機電界発光ディスプレイ及びタッチスクリーンパネルよりなる群から選ばれる、請求項９に記載の電子素子。
【請求項１１】
（ａ）粒状物とカーボンナノチューブとを混合して混合組成物を形成する段階と、
（ｂ）前記混合組成物を用いて、透明基板上に混合組成物の薄膜を形成する段階と、
（ｃ）前記混合組成物の薄膜から前記粒状物を除去し、カーボンナノチューブを残して、カーボンナノチューブの網目状薄膜を形成する段階と、
を含む、カーボンナノチューブパターンの透明電極の製造方法。
【請求項１２】
（ａ）透明基板上に粒状物を配列して薄膜を形成する段階と、
（ｂ）前記粒状物の薄膜中にカーボンナノチューブの組成物を注入し、混合組成物を生成して、カーボンナノチューブの組成物が注入された薄膜を形成する段階と、
（ｃ）前記カーボンナノチューブの組成物が注入された薄膜から前記粒状物を除去し、カーボンナノチューブを残して、カーボンナノチューブの網目状薄膜を形成する段階と、
を含む、カーボンナノチューブパターンの透明電極の製造方法。
【請求項１３】
前記粒状物は、無機コロイド粒子または有機コロイド粒子である、請求項１１または１２に記載のカーボンナノチューブパターンの透明電極の製造方法。
【請求項１４】
前記有機コロイド粒子は、ポリスチレン、ポリメチルメタクリレート、ポリリジン及びポリジビニルベンゼンよりなる群から選ばれる二種以上であり、前記無機コロイド粒子は、シリカ、チタニア、銀、金、及びこれらの組み合わせ、並びにこれらの合金よりなる群から選ばれる、請求項１３に記載のカーボンナノチューブパターンの透明電極の製造方法。
【請求項１５】
前記混合組成物中、前記粒状物と前記カーボンナノチューブとの混合比は、質量比で１：５〜１：３０である、請求項１１〜１４のいずれか１項に記載のカーボンナノチューブパターンの透明電極の製造方法。
【請求項１６】
前記混合組成物の薄膜または前記カーボンナノチューブの組成物が注入された薄膜のいずれかを形成する前に、カーボンナノチューブを分散剤で処理する段階をさらに含む、請求項１１〜１５のいずれか１項に記載のカーボンナノチューブパターンの透明電極の製造方法。
【請求項１７】
前記分散剤は、導電性分散剤である、請求項１６に記載のカーボンナノチューブパターンの透明電極の製造方法。
【請求項１８】
前記混合組成物の薄膜を形成する段階または前記粒状物の薄膜を形成する段階は、導電性ナノ粒子を添加することを含む、請求項１１〜１７のいずれか１項に記載のカーボンナノチューブパターンの透明電極の製造方法。
【請求項１９】
前記導電性ナノ粒子は、金属ナノ粒子である、請求項１８に記載のカーボンナノチューブパターンの透明電極の製造方法。
【請求項２０】
前記カーボンナノチューブの薄膜を形成する段階の後、前記基板において前記カーボンナノチューブの薄膜側に、前記カーボンナノチューブの組成物を用いて１回以上成膜する段階をさらに含む、請求項１１〜１９のいずれか１項に記載のカーボンナノチューブパターンの透明電極の製造方法。
【請求項２１】
前記粒状物の平均粒径は、５０ｎｍ〜１０μｍである、請求項１１〜２０のいずれか１項に記載のカーボンナノチューブパターンの透明電極の製造方法。
【請求項２２】
前記粒状物は、複数の粒径のものを含む、請求項１１〜２１のいずれか１項に記載のカーボンナノチューブパターンの透明電極の製造方法。
【請求項２３】
前記透明基板は、ガラス基板若しくは石英基板から選ばれる透明無機基板、またはポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリエーテルスルホン、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリイミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルイミド、アクリル樹脂、オレフィンマレイミド共重合体及びノルボルネン系樹脂よりなる群から選ばれる１種以上の材料で構成されるフレキシブル透明基板である、請求項１１〜２２のいずれか１項に記載のカーボンナノチューブパターンの透明電極の製造方法。
【請求項２４】
前記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、多層カーボンナノチューブ、及びロープ状カーボンナノチューブよりなる群から選ばれる１種以上である、請求項１１〜２３のいずれか１項に記載のカーボンナノチューブパターンの透明電極の製造方法。
【請求項２５】
前記単層カーボンナノチューブは、金属性カーボンナノチューブである、請求項２４に記載のカーボンナノチューブパターンの透明電極の製造方法。
【請求項２６】
前記薄膜を形成する段階は、スピンコーティング、スプレーコーティング、濾過、バーコーティング、または対流整列方法（ｃｏｎｖｅｃｔｉｖｅ ａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔ）によって行われる、請求項１１〜２５のいずれか１項に記載のカーボンナノチューブパターンの透明電極の製造方法。
【請求項２７】
前記対流整列方法は、互いに所定の間隔をおいて対面している第１基板と第２基板との間に、粒状物とカーボンナノチューブとの混合組成物を配置させた後、前記第１基板を前記第２基板に対して平行移動させることを含む、請求項２６に記載のカーボンナノチューブパターンの透明電極の製造方法。
【請求項２８】
前記粒状物を除去する段階は、熱処理、有機溶媒処理、ｐＨ調節処理、またはプラズマ処理によって行われる、請求項１１〜２７のいずれか１項に記載のカーボンナノチューブパターンの透明電極の製造方法。
【請求項２９】
前記有機溶媒処理で使用される有機溶媒は、トルエン、シクロヘキサン、ベンゼン及びクロロホルムよりなる群から選ばれる１種以上である、請求項２８に記載のカーボンナノチューブパターンの透明電極の製造方法。
【請求項３０】
前記ｐＨ調節処理のうち、酸性溶液処理で使用される酸は、フッ酸、酢酸及びリン酸よりなる群から選ばれる１種以上であり、前記ｐＨ調節処理のうち、塩基性溶液処理で使用される塩基は、水酸化ナトリウム及び水酸化カリウムよりなる群から選ばれる１種以上である、請求項２８又は２９に記載のカーボンナノチューブパターンの透明電極の製造方法。
【請求項３１】
前記カーボンナノチューブの組成物が注入された薄膜を形成する段階の間、または前記段階の後、前記粒状物をエッチングすることをさらに含む、請求項１２〜３０のいずれか１項に記載のカーボンナノチューブパターンの透明電極の製造方法。
【請求項３２】
前記エッチングは、イオンエッチングまたはプラズマエッチングである、請求項３１に記載のカーボンナノチューブパターンの透明電極の製造方法。
【請求項１】
透明基板と、
前記透明基板上に形成された、カーボンナノチューブの網目状薄膜と、を含む、カーボンナノチューブパターンの透明電極。
【請求項２】
前記カーボンナノチューブの網目状薄膜は、導電性ナノ粒子を含む、請求項１に記載のカーボンナノチューブパターンの透明電極。
【請求項３】
前記カーボンナノチューブの網目状薄膜は、金属粒子を含む、請求項１または２に記載のカーボンナノチューブパターンの透明電極。
【請求項４】
前記透明基板は、ガラス基板若しくは石英基板から選ばれる透明無機基板、またはポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリエーテルスルホン、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリイミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルイミド、アクリル樹脂、オレフィンマレイミド共重合体及びノルボルネン系樹脂よりなる群から選ばれる１種以上の材料で構成されるフレキシブル透明基板である、請求項１〜３のいずれか１項に記載のカーボンナノチューブパターンの透明電極。
【請求項５】
前記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、多層カーボンナノチューブ、及びロープ状カーボンナノチューブよりなる群から選ばれる１種以上である、請求項１〜４のいずれか１項に記載のカーボンナノチューブパターンの透明電極。
【請求項６】
前記単層カーボンナノチューブは、金属性カーボンナノチューブである、請求項５に記載のカーボンナノチューブパターンの透明電極。
【請求項７】
前記カーボンナノチューブの網目状薄膜は、分散剤をさらに含む、請求項１〜６のいずれか１項に記載のカーボンナノチューブパターンの透明電極。
【請求項８】
前記分散剤は、導電性分散剤である、請求項７に記載のカーボンナノチューブパターンの透明電極。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか１項に記載のカーボンナノチューブパターンの透明電極を含む、電子素子。
【請求項１０】
イメージセンサー、太陽電池、液晶ディスプレイ、有機電界発光ディスプレイ及びタッチスクリーンパネルよりなる群から選ばれる、請求項９に記載の電子素子。
【請求項１１】
（ａ）粒状物とカーボンナノチューブとを混合して混合組成物を形成する段階と、
（ｂ）前記混合組成物を用いて、透明基板上に混合組成物の薄膜を形成する段階と、
（ｃ）前記混合組成物の薄膜から前記粒状物を除去し、カーボンナノチューブを残して、カーボンナノチューブの網目状薄膜を形成する段階と、
を含む、カーボンナノチューブパターンの透明電極の製造方法。
【請求項１２】
（ａ）透明基板上に粒状物を配列して薄膜を形成する段階と、
（ｂ）前記粒状物の薄膜中にカーボンナノチューブの組成物を注入し、混合組成物を生成して、カーボンナノチューブの組成物が注入された薄膜を形成する段階と、
（ｃ）前記カーボンナノチューブの組成物が注入された薄膜から前記粒状物を除去し、カーボンナノチューブを残して、カーボンナノチューブの網目状薄膜を形成する段階と、
を含む、カーボンナノチューブパターンの透明電極の製造方法。
【請求項１３】
前記粒状物は、無機コロイド粒子または有機コロイド粒子である、請求項１１または１２に記載のカーボンナノチューブパターンの透明電極の製造方法。
【請求項１４】
前記有機コロイド粒子は、ポリスチレン、ポリメチルメタクリレート、ポリリジン及びポリジビニルベンゼンよりなる群から選ばれる二種以上であり、前記無機コロイド粒子は、シリカ、チタニア、銀、金、及びこれらの組み合わせ、並びにこれらの合金よりなる群から選ばれる、請求項１３に記載のカーボンナノチューブパターンの透明電極の製造方法。
【請求項１５】
前記混合組成物中、前記粒状物と前記カーボンナノチューブとの混合比は、質量比で１：５〜１：３０である、請求項１１〜１４のいずれか１項に記載のカーボンナノチューブパターンの透明電極の製造方法。
【請求項１６】
前記混合組成物の薄膜または前記カーボンナノチューブの組成物が注入された薄膜のいずれかを形成する前に、カーボンナノチューブを分散剤で処理する段階をさらに含む、請求項１１〜１５のいずれか１項に記載のカーボンナノチューブパターンの透明電極の製造方法。
【請求項１７】
前記分散剤は、導電性分散剤である、請求項１６に記載のカーボンナノチューブパターンの透明電極の製造方法。
【請求項１８】
前記混合組成物の薄膜を形成する段階または前記粒状物の薄膜を形成する段階は、導電性ナノ粒子を添加することを含む、請求項１１〜１７のいずれか１項に記載のカーボンナノチューブパターンの透明電極の製造方法。
【請求項１９】
前記導電性ナノ粒子は、金属ナノ粒子である、請求項１８に記載のカーボンナノチューブパターンの透明電極の製造方法。
【請求項２０】
前記カーボンナノチューブの薄膜を形成する段階の後、前記基板において前記カーボンナノチューブの薄膜側に、前記カーボンナノチューブの組成物を用いて１回以上成膜する段階をさらに含む、請求項１１〜１９のいずれか１項に記載のカーボンナノチューブパターンの透明電極の製造方法。
【請求項２１】
前記粒状物の平均粒径は、５０ｎｍ〜１０μｍである、請求項１１〜２０のいずれか１項に記載のカーボンナノチューブパターンの透明電極の製造方法。
【請求項２２】
前記粒状物は、複数の粒径のものを含む、請求項１１〜２１のいずれか１項に記載のカーボンナノチューブパターンの透明電極の製造方法。
【請求項２３】
前記透明基板は、ガラス基板若しくは石英基板から選ばれる透明無機基板、またはポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリエーテルスルホン、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリイミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルイミド、アクリル樹脂、オレフィンマレイミド共重合体及びノルボルネン系樹脂よりなる群から選ばれる１種以上の材料で構成されるフレキシブル透明基板である、請求項１１〜２２のいずれか１項に記載のカーボンナノチューブパターンの透明電極の製造方法。
【請求項２４】
前記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、多層カーボンナノチューブ、及びロープ状カーボンナノチューブよりなる群から選ばれる１種以上である、請求項１１〜２３のいずれか１項に記載のカーボンナノチューブパターンの透明電極の製造方法。
【請求項２５】
前記単層カーボンナノチューブは、金属性カーボンナノチューブである、請求項２４に記載のカーボンナノチューブパターンの透明電極の製造方法。
【請求項２６】
前記薄膜を形成する段階は、スピンコーティング、スプレーコーティング、濾過、バーコーティング、または対流整列方法（ｃｏｎｖｅｃｔｉｖｅ ａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔ）によって行われる、請求項１１〜２５のいずれか１項に記載のカーボンナノチューブパターンの透明電極の製造方法。
【請求項２７】
前記対流整列方法は、互いに所定の間隔をおいて対面している第１基板と第２基板との間に、粒状物とカーボンナノチューブとの混合組成物を配置させた後、前記第１基板を前記第２基板に対して平行移動させることを含む、請求項２６に記載のカーボンナノチューブパターンの透明電極の製造方法。
【請求項２８】
前記粒状物を除去する段階は、熱処理、有機溶媒処理、ｐＨ調節処理、またはプラズマ処理によって行われる、請求項１１〜２７のいずれか１項に記載のカーボンナノチューブパターンの透明電極の製造方法。
【請求項２９】
前記有機溶媒処理で使用される有機溶媒は、トルエン、シクロヘキサン、ベンゼン及びクロロホルムよりなる群から選ばれる１種以上である、請求項２８に記載のカーボンナノチューブパターンの透明電極の製造方法。
【請求項３０】
前記ｐＨ調節処理のうち、酸性溶液処理で使用される酸は、フッ酸、酢酸及びリン酸よりなる群から選ばれる１種以上であり、前記ｐＨ調節処理のうち、塩基性溶液処理で使用される塩基は、水酸化ナトリウム及び水酸化カリウムよりなる群から選ばれる１種以上である、請求項２８又は２９に記載のカーボンナノチューブパターンの透明電極の製造方法。
【請求項３１】
前記カーボンナノチューブの組成物が注入された薄膜を形成する段階の間、または前記段階の後、前記粒状物をエッチングすることをさらに含む、請求項１２〜３０のいずれか１項に記載のカーボンナノチューブパターンの透明電極の製造方法。
【請求項３２】
前記エッチングは、イオンエッチングまたはプラズマエッチングである、請求項３１に記載のカーボンナノチューブパターンの透明電極の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５ａ】
【図５ｂ】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５ａ】
【図５ｂ】
【図６】
【公開番号】特開２００８−１７７１６５（Ｐ２００８−１７７１６５Ａ）
【公開日】平成２０年７月３１日（２００８．７．３１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−７３５３（Ｐ２００８−７３５３）
【出願日】平成２０年１月１６日（２００８．１．１６）
【出願人】（３９００１９８３９）三星電子株式会社 (8,520)
【氏名又は名称原語表記】ＳＡＭＳＵＮＧ ＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣＳ ＣＯ．，ＬＴＤ．
【住所又は居所原語表記】４１６，Ｍａｅｔａｎ−ｄｏｎｇ，Ｙｅｏｎｇｔｏｎｇ−ｇｕ，Ｓｕｗｏｎ−ｓｉ，Ｇｙｅｏｎｇｇｉ−ｄｏ ４４２−７４２（ＫＲ）
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年７月３１日（２００８．７．３１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１月１６日（２００８．１．１６）
【出願人】（３９００１９８３９）三星電子株式会社 (8,520)
【氏名又は名称原語表記】ＳＡＭＳＵＮＧ ＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣＳ ＣＯ．，ＬＴＤ．
【住所又は居所原語表記】４１６，Ｍａｅｔａｎ−ｄｏｎｇ，Ｙｅｏｎｇｔｏｎｇ−ｇｕ，Ｓｕｗｏｎ−ｓｉ，Ｇｙｅｏｎｇｇｉ−ｄｏ ４４２−７４２（ＫＲ）
【Ｆターム（参考）】
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