[发明专利]导电性组合物、使用所述组合物的导电性膜及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及使用碳纳米管的导电性组合物、使用该组合物的导电性膜及其制造方法。

背景技术

近年来，电子领域的进展一直在持续推动新电子材料的研发。此类新材料包括新纳米碳材料，例如碳纳米管和石墨烯。这些材料的特性正在研究中，并且，对于代替传统金属材料的具有高导电率的新型导电材料，其开发和应用研究已取得了进展。

同时，以液晶显示器(LCD)、等离子体显示面板(PDP)或电致发光(EL)器件为代表的图像显示装置不仅已经应用于电视或计算机，还已应用于多种领域中的设备(例如近年来广泛使用的多种移动设备)，并且已经取得了显著的进展。近年来，鉴于全球环境问题，需要将能源切换至非化石能源，因此也需要广泛使用太阳能电池并改进其功能。

此类显示装置或太阳能电池使用透明的导电性膜。该透明的导电性膜通常使用诸如ITO(氧化铟锡)等金属材料，并通过利用诸如真空沉积法或溅射法等气相方法在玻璃基体上形成金属材料膜而形成。不过，在气相方法中，难以控制制造步骤中的条件，生产设备等需要大量成本，并且还难以扩大薄膜形成面积。

另外，在例如手机和移动设备等电气设备中，为了满足对轻量化和改进柔性的强烈需求，其基体材料已经由玻璃变为塑料。如果使用塑料基体，则显示单元的重量还可以减小至玻璃基体的重量的一半以下，并且还可以显著提高强度和耐冲击性。不过，当用于要求基体具有高耐热性的常规气相法中时，塑料基体的耐热性不足。而且，使用塑料基体还具有其他问题，例如所形成的涂布膜与基体的粘力下降，使其容易脱离。

为了解决上述问题，如果可以在塑料类材料上制备包含纳米碳材料(例如碳纳米管)的导电性材料，则可以用涂布方法(例如旋涂法)进行成膜。在该成膜过程中，高温或真空条件不是必需的，因此制造步骤简单并且可以降低制造成本。另外，还可以使用诸如塑料等材料作为基体，因此可以有助于得到轻量化或具有柔性的设备，而且还能够显著提高强度和耐冲击性。此外，该导电性材料还适于制造大面积的膜。考虑到这些优势，期望开发出使用碳纳米材料的新型导电性材料并能实际应用。

同时，在将碳纳米管(下文简称为CNT)用于导电性材料时，认为碳纳米管在液体中的分散性是要解决的问题。例如，当使用CNT形成薄膜时，要将CNT分散到诸如水和有机溶剂等介质中。不过，CNT容易聚集，不容易分散在介质中。为了解决该问题，在分散液中添加分散剂来提高CNT的分散性，并涂布该分散液以形成膜(例如，参见非专利文献1或2)。作为使用分散剂来提高CNT的分散性的具体方法，提出了以下方法：将CNT分散到包含表面活性剂(例如十二烷基磺酸钠)的水溶液中的方法(例如，参见专利文献1)，使用阳离子型表面活性剂、阴离子型表面活性剂或非离子型表面活性剂的方法(例如，参见专利文献2)，以及使用阴离子型分散剂的方法(例如，参见专利文献3)，等等。

不过，这些分散方法限于在水性介质中的分散，并且在分散过程中可能偶尔会引发CNT的缺陷。此外，如果不导电的分散剂附着在CNT表面上，CNT所特有的导电性和半导体特性将受到不良影响，由此降低性能(参见非专利文献3)。

为了解决上述问题，提出了以下方法：使用共轭聚合物(所谓的导电性聚合物，其使得电荷可以在聚合物和CNT之间转移)来将CNT分散到此类聚合物的溶液中并提高分散性(例如，参见专利文献4～9和非专利文献4)。然而，即使采用这样的方法，也很难充分发挥CNT的高导电性。

引用列表

专利文献

专利文献1：日本特开平6-228824公报(“日本特开”表示未经审查的已公开的日本专利申请)

专利文献2：日本特开2008-24523公报

专利文献3：日本特开2009-242144公报

专利文献4：日本特开2000-442160公报

专利文献5：日本特开2003-96313公报

专利文献6：日本特开2004-195678公报

专利文献7：日本特开2005-89738公报

专利文献8：日本特开2006-265534公报

专利文献9：日本特开2010-18696公报

非专利文献

非专利文献1：Chemistry A European Journal.第12卷:第7595页,2006

非专利文献2：Nano Letters.第3卷:第269页,2003

非专利文献3：Advanced Materials.第21卷:第1页,2009