[发明专利]基于碳纳米管的透明导电薄膜以及制备和图案化透明导电薄膜的方法

说明书

技术领域

本发明一般而言涉及基于碳纳米管的透明导电薄膜及制备和图案化所述透明导电薄膜的方法。更具体而言，本发明涉及包括与不同聚合物结合的碳纳米管的透明导电薄膜及制备和图案化所述透明导电薄膜的方法。 

背景技术

透明导电薄膜具有各种各样的应用，例如它们可被用于显示器、触板、太阳能电池及其它光电子器件。所述薄膜一般包括透明的衬底，在所述衬底上放置有透明且导电的涂层或薄膜。目前，用于透明导电薄膜的主要原料是基于氧化铟锡(ITO)的薄膜。然而，该基于ITO的透明导体具有许多限制。例如，由于ITO涂覆方法需要使用昂贵的真空溅射设备，因此基于ITO的透明导体的成本是非常高的。另外，ITO是有限的自然资源并且在过去几年由于供应短缺ITO的价格显著增加。基于ITO的透明导电薄膜还具有差的机械寿命。也就是说，基于ITO的薄膜较脆，如果受到应力例如弯曲应力能很容易断裂。另外，基于ITO的透明导体还具有微黄色，并且具有相当大的b^*值。三个ClELAB坐标L^*、a^*、和b^*表示彩色亮度。例如，L^*产生在黑与白之间的位置，其中黑色具有L^*＝0的值，而漫射白色具有L^*＝100的值，不过反射白色可能更高。第二坐标a^*表示在红色/绛红色与绿色之间的位置。a^*为负值表明绿色，而正值表明绛红色。b^*坐标表示在黄色与蓝色之间的位置，其中b^*为负值表明蓝色，而正值表明黄色。理想的透明导体应该包括非彩色。因此，基于ITO的薄膜不适合用于下一代的柔性器件例如柔性显示器、柔性触板和柔性太阳能电池。 

在过去的几年中付诸很大的努力来开发代替基于ITO的薄膜的低成本替换物。直到现在，最有前途的ITO替换物包括导电聚合物、金属纳米线和碳纳米管(CNTs)。使用上述替换物形成的透明导电薄膜表现出可与使 用基于ITO的薄膜形成的那些相当的透明度和导电率。另外，使用这些替换物的透明导电薄膜与基于ITO的透明导体相比较显示出优越的机械寿命。与导电聚合物和金属纳米线相比较，CNTs具有高得多的机械强度和化学稳定性。因此，CNTs可以生产更稳定和结实透明的导电涂层。使用CNTs制造的透明导电薄膜的性能在很大程度上取决于生产涂层的方法。需要低成本和可良好控制地制造基于CNTs的透明传导性涂层的方法。因为许多应用需要图案化的透明导电薄膜，因此还需要一种有效图案化基于CNTs的透明导电薄膜的方法。 

因此，期望的是提供有效和经济的基于碳纳米管的透明导电薄膜及制备和图案化该透明导电薄膜的方法。本发明涉及这种器件和方法，并且由后续的详细说明和所附权利要求以及附图和背景信息，这些器件和方法将变得清晰可见。 

发明内容

本发明公开了基于碳纳米管的的透明导电薄膜及制备和图案化所述透明导电薄膜的方法。所述薄膜可以包括许多碳纳米管(CNTs)。因此，本发明的目的是提供经济地形成耐用的基于CNTs的透明导电薄膜的制造和图案化方法。 

通过本文所述的主题至少完全或部分地实现了本发明的这个目的和其它目的。 

附图说明

在说明书的其余部分，包括参考附图，更详细充分地阐述了本发明，包括对本领域普通技术人员来说最佳实施方案，其中： 

图1说明了根据本发明的基于碳纳米管的透明导电薄膜的一个实施方案的剖视图； 

图2A说明了根据本发明的基于碳纳米管的透明导电薄膜的一个实施方案的剖视图； 

图2B说明了根据本发明的基于碳纳米管的透明导电薄膜的一个实施方案的剖视图； 

图2C说明了根据本发明的基于碳纳米管的透明导电薄膜的一个实施方案的剖视图； 

图2D说明了根据图2的基于碳纳米管的透明导电薄膜的一个区域的分解图； 

图3说明了根据本发明的制造图1中的基于碳纳米管的透明导电薄膜的方法的流程图； 

图4说明了根据本发明的制造如图2所示的基于碳纳米管的透明导电薄膜的方法的流程图； 

图5A-5D说明了根据本发明的图案化的透明导电涂层方法的一个实施方案的横剖面图； 

图6说明了根据本发明的制造如图5所示的图案化的透明导电涂层的方法的流程图； 

图7A-7D说明了根据本发明的图案化的透明导电涂层的一个实施方案的剖视图；和