JP2014207116A - Transparent electroconductive film and method for manufacturing the same - Google Patents

Transparent electroconductive film and method for manufacturing the same Download PDF

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PROBLEM TO BE SOLVED: To provide, by using multilayer carbon nanotubes (CNT), a transparent electroconductive film capable of satisfying both light transmissivity and electroconductivity demands at high levels.SOLUTION: The provided transparent electroconductive film includes: a transparent substrate; and a transparent electroconductive layer including carbon nanotubes and a matrix material. The carbon nanotubes of the transparent electroconductive film, furthermore, are multilayer carbon nanotubes having lengths of 10-5000 [μm] and numbering in 1×10to 1×10[nanotubes/m] per unit area of the electroconductive layer. Both light transmissivity and electroconductivity demands of the transparent electroconductive film can be satisfied at high levels, despite the use of multi-walled carbon nanotubes (MWNT), by confining the CNT length and CNT number density respectively to the stipulated ranges.

Description

本発明は、多層のカーボンナノチューブを用いた透明導電膜、およびその製造方法に関する。   The present invention relates to a transparent conductive film using multilayer carbon nanotubes and a method for producing the same.

透明導電膜は透明なプラスチック基材等の上に透過率の高い導電層を設け、透明でありながら電気導電性を備えたフィルムである。主には液晶パネルやタッチパネルなどに採用されている。導電層を形成する材料としてはITOが主流であるが、原料となるインジウムの供給に不安があることから、代替材料の検討が進められている。ITOの代替材料として、導電性高分子、金属ナノ材料などと並んでカーボンナノチューブが検討されている。   A transparent conductive film is a film provided with a conductive layer having a high transmittance on a transparent plastic substrate or the like, and is transparent and has electrical conductivity. Mainly used in liquid crystal panels and touch panels. As the material for forming the conductive layer, ITO is the mainstream, but since there is a concern about the supply of indium as a raw material, an alternative material is being studied. As an alternative material for ITO, carbon nanotubes are being studied along with conductive polymers and metal nanomaterials.

カーボンナノチューブ(以下、「CNT」と略記することがある)は炭素原子で構成されるグラフェンシートが筒状に、通常は直径100[μm]以下の太さに、巻かれたチューブ状材料である。CNTは電気特性や機械特性に優れ、比重が小さいため、種々の応用が期待されている。その複合材は電子部品、自動車部品など多くの分野において様々な成形体として使用できる可能性が示されている。例えば、樹脂やセラミックスなどに帯電防止のために導電性を与えること、熱膨張を抑えるために熱伝導性を与えることが検討されている。そして、これら複合材料の1つとして、透明導電膜が検討されている。例えば、特許文献1には透明基材の少なくとも片面上にCNTを含有する層を形成した透明導電性フィルムが記載されている。   A carbon nanotube (hereinafter sometimes abbreviated as “CNT”) is a tube-shaped material in which a graphene sheet composed of carbon atoms is wound in a cylindrical shape, usually with a diameter of 100 [μm] or less. . Since CNT is excellent in electrical characteristics and mechanical characteristics and has a small specific gravity, various applications are expected. It has been shown that the composite material can be used as various molded articles in many fields such as electronic parts and automobile parts. For example, it has been studied to impart conductivity to a resin, ceramics, or the like to prevent charging, and to impart thermal conductivity to suppress thermal expansion. As one of these composite materials, a transparent conductive film has been studied. For example, Patent Document 1 describes a transparent conductive film in which a layer containing CNTs is formed on at least one surface of a transparent substrate.

特開2008−177143号公報JP 2008-177143 A

CNTは、グラフェンシートの層が一層である単層CNT(single-walled carbon nanotube、SWNT)と多層である多層CNT(multi-walled carbon nanotube、MWNT)に分類できる。また、グラフェンシートの層が二層であるものは、特にDWNT(double-walled carbon nanotube)と称されることがある。CNTのうち層数の少ないものは、通常レーザーアブレーション法やアーク法を用いて製造され、結晶度が高いため、導電性などの特性に優れることが多い。一方、透明導電膜では特に優れた光透過率と導電性が求められる。そのため、CNTを用いた透明導電膜に関する従来の研究ではSWNT、またはSWNTと層数の少ないMWNTが用いられた。特許文献1に記載された透明導電性フィルムでも、内径3[nm]以上のCNTの50%以上は層数が単層から5層であるとする。   The CNTs can be classified into single-walled carbon nanotubes (SWNTs) having a single graphene sheet layer and multi-walled carbon nanotubes (MWNTs) having multiple layers. In addition, a graphene sheet having two layers may be particularly referred to as DWNT (double-walled carbon nanotube). CNTs with a small number of layers are usually manufactured using a laser ablation method or an arc method, and have a high crystallinity, and thus are often excellent in properties such as conductivity. On the other hand, a transparent conductive film is required to have particularly excellent light transmittance and conductivity. For this reason, SWNTs, or SWNTs and MWNTs with a small number of layers, were used in the conventional research on transparent conductive films using CNTs. Even in the transparent conductive film described in Patent Document 1, it is assumed that 50% or more of CNTs having an inner diameter of 3 [nm] or more have a single layer to five layers.

しかしながら、SWNTには製造コストが高いことと、径が細いため折れやすいという問題があった。これに対してMWNT、特に層数が多いものでは、製造コストは安いもののアスペクト比が小さく(太くて短い)、結晶性が低く欠陥が多いため、透明導電膜に求められる光透過率と導電性を両立させることが難しかった。   However, SWNT has a problem that it is easy to break because of its high manufacturing cost and thin diameter. On the other hand, MWNTs, especially those with a large number of layers, are low in manufacturing cost but have a small aspect ratio (thick and short), low crystallinity and many defects. It was difficult to achieve both.

本発明は、以上の点を考慮してなされたものであり、MWNTを用いて、光透過率と導電性を高いレベルで両立できる透明導電膜を提供することを目的とする。また、かかる透明導電膜の製造方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in consideration of the above points, and an object of the present invention is to provide a transparent conductive film that can achieve both light transmittance and conductivity at a high level using MWNT. Moreover, it aims at providing the manufacturing method of this transparent conductive film.

本発明の透明導電膜は、透明基材と、カーボンナノチューブとマトリクス材料を含む透明導電層とを有する。そして、前記カーボンナノチューブは、多層のカーボンナノチューブであり、長さが10〜5000[μm]であり、本数が前記導電層単位面積当たり1×10〜1×1014[本/m]である。 The transparent conductive film of the present invention has a transparent substrate and a transparent conductive layer containing carbon nanotubes and a matrix material. The carbon nanotubes are multi-walled carbon nanotubes, have a length of 10 to 5000 [μm], and the number is 1 × 10 7 to 1 × 10 14 [lines / m 2 ] per unit area of the conductive layer. is there.

ここで、CNTの導電層単位面積当たりの本数、すなわち本数密度は、走査型電子顕微鏡(SEM)による複数視野の観察によって求めることができる。   Here, the number of CNTs per unit area of the conductive layer, that is, the number density can be obtained by observing a plurality of fields of view with a scanning electron microscope (SEM).

CNTの長さとCNTの本数密度をこのような範囲とすることによって、MWNTを用いながら、透明導電膜の光透過率と導電性を高いレベルで両立することができる。   By setting the CNT length and the CNT number density in such a range, the light transmittance and conductivity of the transparent conductive film can be compatible at a high level while using MWNT.

好ましくは、前記透明導電膜は、表面抵抗率が10000[Ω/□]以下であり、かつ全光線透過率が80%以上である。ここで、表面抵抗率はJISK7194に規定する4探針法によって測定することができる。また、全光線透過率とは、CIEの標準の光D65の平行入射光束に対する全透過光束の割合をいい、JISK7361−1:1997(ISO13468−1:1996に対応)に規定する方法で、透明基材と反対側から光束を入射して測定した値をいう。透明導電膜の特性をこのような範囲とすることによって、より多くの用途に利用できる。   Preferably, the transparent conductive film has a surface resistivity of 10,000 [Ω / □] or less and a total light transmittance of 80% or more. Here, the surface resistivity can be measured by a four-probe method defined in JISK7194. The total light transmittance refers to the ratio of the total transmitted light beam to the parallel incident light beam of the CIE standard light D65, and is defined by JIS K7361-1: 1997 (corresponding to ISO13468-1: 1996). This is the value measured by entering the light beam from the opposite side of the material. By making the characteristic of a transparent conductive film into such a range, it can utilize for more uses.

また、好ましくは、前記カーボンナノチューブが3〜50層の多層カーボンナノチューブである。   Preferably, the carbon nanotube is a multi-walled carbon nanotube having 3 to 50 layers.

また、好ましくは、前記カーボンナノチューブは、励起波長632.8[nm]で得られるラマンスペクトルにおいてGバンドに出現するピークの強度IとDバンドに出現するピークの強度Iの比G/Dが0.7以上である。ここで、Gバンドとは、波数1580[cm−1]付近に出現する、グラファイト構造に起因するピークである。Dバンドとは、波数1360[cm−1]付近に出現する、各種欠陥に起因するピークである。IおよびIは、それぞれのピークの高さを意味する。 Also, preferably, the carbon nanotubes, the ratio G / D intensity I D of the peak appearing in the intensity I G and D bands peaks appearing in G-band in a Raman spectrum obtained at an excitation wavelength of 632.8 [nm] Is 0.7 or more. Here, the G band is a peak due to the graphite structure that appears in the vicinity of a wave number of 1580 [cm −1 ]. The D band is a peak due to various defects that appears in the vicinity of a wave number of 1360 [cm −1 ]. IG and ID mean the height of each peak.

また、好ましくは、前記カーボンナノチューブの平均バンドル数が20本以下である。ここで、CNTの平均バンドル数は、SEMによる複数視野の観察と動的光散乱(DLS)法によって求めることができる。具体的にはSEMでCNTの平均長さを求め、DLS法で粒度分布を求めることによってCNTの疑似直径を求めることができる。   Preferably, the average number of bundles of the carbon nanotubes is 20 or less. Here, the average number of bundles of CNTs can be determined by observing multiple fields of view with SEM and the dynamic light scattering (DLS) method. Specifically, the pseudo diameter of the CNT can be obtained by obtaining the average length of the CNT by SEM and obtaining the particle size distribution by the DLS method.

また、好ましくは、前記カーボンナノチューブの量が前記導電層単位面積当たり1.2×10[μg/m]〜1.2[g/m]である。 Preferably, the amount of the carbon nanotube is 1.2 × 10 [μg / m 2 ] to 1.2 [g / m 2 ] per unit area of the conductive layer.

上記の好ましい構成のいずれかまたは複数を採用することによって、透明導電膜の光透過率と導電性をより高いレベルで両立することができる。   By adopting one or more of the above preferred configurations, the light transmittance and conductivity of the transparent conductive film can be made compatible at a higher level.

また、前記カーボンナノチューブが前記基材上に直接塗工されたものである場合にあっては、好ましくは、前記基材は、前記導電層との界面の粗さRaが5[nm]以下である。ここで、Raは、JISB0601:2001の定義による。   In the case where the carbon nanotubes are directly coated on the base material, preferably, the base material has a roughness Ra of the interface with the conductive layer of 5 [nm] or less. is there. Here, Ra is defined according to JISB0601: 2001.

本発明の透明導電膜製造方法は、表面抵抗が10000[Ω/□]以下で全光線透過率が80%以上である透明導電膜の製造方法であって、透明な第1の基材を準備する工程と、長さが10〜250[μm]である多層のカーボンナノチューブと分散剤である両性分子を含むカーボンナノチューブ分散液を準備する工程と、前記第1の透明基材上に前記分散液を塗布・乾燥してカーボンナノチューブの導電層単位面積当たりの本数(本数密度)が1×10〜1×1014[本/m]であるカーボンナノチューブ層を形成する工程と、前記カーボンナノチューブ層を洗浄して分散液を除去する工程と、前記カーボンナノチューブ層上からマトリクス材料の原料液を塗布・硬化する工程とを有する。 The method for producing a transparent conductive film of the present invention is a method for producing a transparent conductive film having a surface resistance of 10,000 [Ω / □] or less and a total light transmittance of 80% or more, and preparing a transparent first substrate. A step of preparing a carbon nanotube dispersion containing multi-walled carbon nanotubes having a length of 10 to 250 [μm] and an amphoteric molecule as a dispersant, and the dispersion on the first transparent substrate A carbon nanotube layer in which the number of carbon nanotubes per unit area (number density) of the carbon nanotubes is 1 × 10 7 to 1 × 10 14 [lines / m 2 ], and the carbon nanotubes A step of washing the layer to remove the dispersion, and a step of applying / curing the raw material liquid of the matrix material from the carbon nanotube layer.

本発明の他の透明導電膜製造方法は、表面抵抗が10000[Ω/□]以下で全光線透過率が80%以上である透明導電膜の製造方法であって、第1の基材を準備する工程と、長さが10〜250[μm]である多層のカーボンナノチューブと分散剤である両性分子を含むカーボンナノチューブ分散液を準備する工程と、前記第1の基材上に前記分散液を塗布・乾燥してカーボンナノチューブの導電層単位面積当たりの本数(本数密度)が1×10〜1×1014[本/m]であるカーボンナノチューブ層を形成する工程と、前記カーボンナノチューブ層を洗浄して分散液を除去する工程と、透明な第2の基材を準備する工程と、前記第2の基材上にマトリクス材料の原料液を塗布する工程と、前記マトリクス材料が硬化する前に、前記カーボンナノチューブ層と前記マトリクス材料の層を圧着する工程と、前記マトリクス材料を硬化する工程と、前記第1の基材を剥離する工程とを有する。 Another method for producing a transparent conductive film of the present invention is a method for producing a transparent conductive film having a surface resistance of 10,000 [Ω / □] or less and a total light transmittance of 80% or more, and preparing a first substrate. A step of preparing a carbon nanotube dispersion containing multi-walled carbon nanotubes having a length of 10 to 250 [μm] and an amphoteric molecule as a dispersant, and the dispersion on the first substrate. A step of coating and drying to form a carbon nanotube layer in which the number of carbon nanotubes per unit area of the conductive layer (number density) is 1 × 10 7 to 1 × 10 14 [lines / m 2 ], and the carbon nanotube layer Removing the dispersion liquid, preparing a transparent second base material, applying a matrix material raw material liquid onto the second base material, and curing the matrix material Before the said carbo And a step of crimping the nanotube layer a layer of said matrix material, and curing the matrix material, and a step of removing the first substrate.

前記いずれかの製造方法において、好ましくは、前記第1の基材の表面粗さRaが5[nm]以下である。このように平滑な基材上にCNT分散液を塗工することによって、透明導電膜の光透過率と導電性をより高いレベルで両立することができる。   In any one of the above manufacturing methods, the surface roughness Ra of the first base material is preferably 5 [nm] or less. By coating the CNT dispersion on a smooth substrate in this way, the light transmittance and conductivity of the transparent conductive film can be made compatible at a higher level.

本発明の透明導電膜またはその製造方法によれば、安価な多層のカーボンナノチューブを用いて、透明導電膜の光透過率と導電性を高いレベルで両立することができる。   According to the transparent conductive film or the method for producing the same of the present invention, it is possible to achieve both the light transmittance and the conductivity of the transparent conductive film at a high level using inexpensive multi-walled carbon nanotubes.

本発明の実施例1の透明導電膜のSEM像である。It is a SEM image of the transparent conductive film of Example 1 of this invention. 本発明の一実施形態にかかる透明導電膜の膜構造を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the film | membrane structure of the transparent conductive film concerning one Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施形態の透明導電膜の製造工程を示す図である。It is a figure which shows the manufacturing process of the transparent conductive film of the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施形態の透明導電膜の製造工程を示す図である。It is a figure which shows the manufacturing process of the transparent conductive film of the 2nd Embodiment of this invention. 両性分子によるカーボンナノチューブの分散の原理を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the principle of dispersion | distribution of the carbon nanotube by an amphoteric molecule.

本発明の第1の実施形態にかかる透明導電膜について、まずその構造を図に基づいて説明する。   First, the structure of the transparent conductive film according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

図2は本実施形態の透明導電膜の断面構造を模式的に示す。本実施形態の透明導電膜10は透明な基材11と導電層12からなる。導電層12は、多層のCNT(MWNT)13によって形成された網目構造14と、網目構造14の空隙に入り込んだマトリクス材料15からなる。マトリクス材料15によってCNT13は基材に強固に固定され、網目構造14の強度が補強されている。図1は本実施形態の透明導電膜10の導電層12側から見た走査型電子顕微鏡(SEM)像である。長尺のCNT13が高度に分散されて網目構造14を形成していることが確認できる。   FIG. 2 schematically shows a cross-sectional structure of the transparent conductive film of the present embodiment. The transparent conductive film 10 of the present embodiment includes a transparent base material 11 and a conductive layer 12. The conductive layer 12 includes a network structure 14 formed of multi-layered CNTs (MWNTs) 13 and a matrix material 15 that has entered the voids of the network structure 14. The CNT 13 is firmly fixed to the base material by the matrix material 15 and the strength of the network structure 14 is reinforced. FIG. 1 is a scanning electron microscope (SEM) image viewed from the conductive layer 12 side of the transparent conductive film 10 of the present embodiment. It can be confirmed that the long CNTs 13 are highly dispersed to form the network structure 14.

本実施形態の透明導電膜10は、高い導電性と透明性を両立している。両者は相反する特性であり、CNT13の密度や接点数を多くすると導電性は上がるが透明性が下がるという関係にある。透明導電膜の特性は、好ましくは、表面抵抗率が10000[Ω/□]以下で全光線透過率が80%以上であり、さらに好ましくは表面抵抗率が1000[Ω/□]以下で全光線透過率が80%以上であり、よりいっそう好ましくは表面抵抗率が300[Ω/□]以下で全光線透過率が85%以上である。このような好ましい導電性、透明性を有するごとに、より多くの用途に適用可能となる。   The transparent conductive film 10 of the present embodiment has both high conductivity and transparency. Both are contradictory characteristics, and there is a relationship that increasing the density and the number of contacts of the CNTs 13 increases the conductivity but decreases the transparency. The characteristics of the transparent conductive film are preferably that the surface resistivity is 10000 [Ω / □] or less and the total light transmittance is 80% or more, more preferably the surface resistivity is 1000 [Ω / □] or less. The transmittance is 80% or more, and more preferably, the surface resistivity is 300 [Ω / □] or less and the total light transmittance is 85% or more. It becomes applicable to many uses whenever it has such preferable electroconductivity and transparency.

本実施形態の基材11は、透明であれば、その材料は特に限定されず、各種の樹脂フィルム、ガラスシート等を用いることができる。また、CNT13が基材上に直接塗工されて網目構造14が形成されたものである場合は、好ましくは、基材11は、導電層12との界面の粗さRaが5[nm]以下である。これにより、透明導電膜10の導電性をより向上させることができる。   If the base material 11 of this embodiment is transparent, the material will not be specifically limited, Various resin films, a glass sheet, etc. can be used. Further, when the CNT 13 is directly coated on the base material to form the network structure 14, the base material 11 preferably has a roughness Ra of the interface with the conductive layer 12 of 5 [nm] or less. It is. Thereby, the electroconductivity of the transparent conductive film 10 can be improved more.

本実施形態の導電層12は、実質的にCNT13とマトリクス材料15からなる。しかし、これに限定されるものではなく、他に何らかの機能を有する材料、例えば耐熱性向上のために少量の無機酸化物微粒子を含んでいてもよい。また、実質的にCNTとマトリクス材料からなる場合であっても、通常は、製造工程に由来する溶媒・分散剤等の残留物を含んでいる。また、CNTの網目構造14およびマトリクス材料15の層の厚さは特に限定されない。   The conductive layer 12 of this embodiment is substantially composed of CNTs 13 and a matrix material 15. However, the present invention is not limited to this, and a material having some other function, for example, a small amount of inorganic oxide fine particles may be included to improve heat resistance. Moreover, even when it is substantially composed of CNT and a matrix material, it usually contains residues such as a solvent / dispersant derived from the production process. Further, the thickness of the CNT network structure 14 and the layer of the matrix material 15 is not particularly limited.

本実施形態の導電層12に含まれるCNT13は、多層のCNTであり、層の数が3〜50層であることが好ましい。層数がこれより少ないと製造コストが高くなり、これより多いと透明性が損なわれ易くなり、透明導電膜の求められる導電性と透明性を両立することが難しくなるからである。さらに好ましくは、層の数は4〜12層である。CNTの層数は透過電子顕微鏡像(TEM像)を観察することによって求めることができる。   The CNTs 13 included in the conductive layer 12 of the present embodiment are multilayer CNTs, and the number of layers is preferably 3 to 50 layers. If the number of layers is less than this, the manufacturing cost becomes high, and if it is more than this, the transparency tends to be impaired, and it becomes difficult to achieve both the required conductivity and transparency of the transparent conductive film. More preferably, the number of layers is 4-12. The number of CNT layers can be determined by observing a transmission electron microscope image (TEM image).

前記CNT13の径は、層数に大きく依存するが、一般に1〜80[nm]であり、5〜20[nm]であることが好ましい。   The diameter of the CNT 13 depends largely on the number of layers, but is generally 1 to 80 [nm], preferably 5 to 20 [nm].

前記CNT13の長さは、10[μm]以上であることを要する。CNT13がこれより短いと、所望の導電性を得るためにCNTの本数密度を大きくする必要があり、透明性を損なうからである。一方、CNT13の長さは、5000[μm]以下であることを要する。CNT13がこれより長いと、これを高度に分散させることが難しくなり、結果として透明性と導電性の両立が困難になるからである。好ましくは、CNT13の長さは50〜600[μm]である。   The length of the CNT 13 needs to be 10 [μm] or more. This is because if the CNT 13 is shorter than this, it is necessary to increase the number density of the CNTs in order to obtain desired conductivity, and the transparency is impaired. On the other hand, the length of the CNT 13 needs to be 5000 [μm] or less. This is because if the CNT 13 is longer than this, it is difficult to disperse it to a high degree, and as a result, it becomes difficult to achieve both transparency and conductivity. Preferably, the length of the CNT 13 is 50 to 600 [μm].

前記CNT13は、結晶性(直線性)が良いことが好ましく、具体的には、励起波長632.8[nm]で得られるラマンスペクトルにおいてGバンドに出現するピークの強度IとDバンドに出現するピークの強度Iの比G/Dが0.7以上であることが好ましく、8.0以上であることがさらに好ましい。CNTではGバンドのピークの分裂が観測されることがあるが、その場合はピーク強度Iとして高い方のピーク高さを採用すればよい。このように結晶性の良いCNTを用いると、結晶性の悪いものに比べてCNTの単位長さ当たりの抵抗が小さいので、同じ量のCNTを用いたときに透明導電膜の導電性をより向上させることができる。したがって、透明導電膜の光透過率と導電性をより高いレベルで両立させることができる。G/Dの値は、公知のラマン分光分析装置を用いて求めることができる。 The CNT13 the appearance preferably crystalline (linearity) is good, specifically, to the intensity I G and D bands peaks appearing in G-band in a Raman spectrum obtained at an excitation wavelength of 632.8 [nm] The ratio G / D of the peak intensity ID is preferably 0.7 or more, and more preferably 8.0 or more. Although sometimes splitting of peaks of CNT in the G band is observed, that case may be employed peak height higher as the peak intensity I G. When CNTs with good crystallinity are used in this way, the resistance per unit length of CNTs is smaller than those with poor crystallinity, so the conductivity of the transparent conductive film is further improved when the same amount of CNTs is used. Can be made. Therefore, the light transmittance and conductivity of the transparent conductive film can be made compatible at a higher level. The value of G / D can be determined using a known Raman spectroscopic analyzer.

前記CNT13の網目構造14において、CNT13の本数が導電膜単位面積当たり1×10〜1×1014[本/m]であることを要する。本数密度がこれより小さいと、所望の導電性を得ることが難しく、本数密度がこれより大きいと、所望の透明性を得ることが難しいからである。本実施形態の導電層12において、CNT13同士が接点で電気的に結合されることにより、網目構造14の全体にわたる導電性が確保される。しかしながら、接点の電気抵抗はCNT自体の抵抗と比べて格段に大きいため、短いCNTを用いて接点を多くすることは好ましくない。本実施形態では長さが10[μm]以上であるような長尺のCNTを用いることによって、本数密度を減らしても導電膜の導電性を確保することができる。 In the network structure 14 of the CNT 13, the number of the CNTs 13 needs to be 1 × 10 7 to 1 × 10 14 [lines / m 2 ] per unit area of the conductive film. This is because it is difficult to obtain desired conductivity when the number density is smaller than this, and it is difficult to obtain desired transparency when the number density is larger than this. In the conductive layer 12 of the present embodiment, the CNTs 13 are electrically coupled to each other at the contact points, so that the conductivity of the entire network structure 14 is ensured. However, since the electrical resistance of the contacts is much larger than the resistance of the CNTs themselves, it is not preferable to increase the number of contacts using short CNTs. In this embodiment, by using a long CNT having a length of 10 [μm] or more, the conductivity of the conductive film can be ensured even if the number density is reduced.

CNT同士の接点数密度は導電層12に含まれるCNTの単位面積当たりの量と密接に関連している。さらに、CNTの長さが同じ場合には、CNTの量が多いことは接点数が多いこと、CNTの量が少ないことは接点数が少ないこととほぼ対応している。そのため、本実施形態の透明導電膜において、CNTの単位面積当たりの量は1.2×[μg/m]〜1.2[g/m]であることが好ましい。 The contact number density between CNTs is closely related to the amount per unit area of CNTs contained in the conductive layer 12. Furthermore, when the CNT length is the same, a large amount of CNT corresponds to a large number of contacts, and a small amount of CNT corresponds to a small number of contacts. Therefore, in the transparent conductive film of this embodiment, the amount of CNT per unit area is preferably 1.2 × [μg / m 2 ] to 1.2 [g / m 2 ].

前記CNT13の平均バンドル数は20本以下であることが好ましく、5本以下であることがさらに好ましい。本実施形態においては、後述するようにCNTが単分散であることを基本とするが、もし局所的に大きなバンドルが存在する場合には、平均バンドル数をこの範囲とすることが好ましい。CNTはその形状からファンデルワールス力による凝集力が強く、バンドル化し易い。CNTが太いバンドルを形成すると、網目構造14中でCNT単位量当たりの接点数が減り、結果として導電性が悪くなる。   The average number of bundles of the CNTs 13 is preferably 20 or less, and more preferably 5 or less. In this embodiment, CNT is basically monodispersed as will be described later, but if a large bundle exists locally, the average number of bundles is preferably within this range. CNT has a strong cohesive force due to van der Waals force due to its shape, and is easily bundled. When CNT forms a thick bundle, the number of contacts per unit amount of CNT in the network structure 14 is reduced, and as a result, conductivity is deteriorated.

本実施形態の導電層12に含まれるマトリクス材料15は、CNTの網目構造14の空隙に入り込んでいる。これにより、網目構造14自体が補強されるとともに、CNT13と基材11の接着がより強固なものとなる。   The matrix material 15 included in the conductive layer 12 of the present embodiment enters the voids of the CNT network structure 14. Thereby, the network structure 14 itself is reinforced, and the adhesion between the CNT 13 and the base material 11 becomes stronger.

前記マトリクス材料15としては、透明な各種の有機または無機の材料を用いることができる。基材11がフレキシブルに変形可能な場合は、変形時に膜構造が破壊されないために、マトリクス材料15もフレキシブルであることが好ましい。また、製造方法の容易性の点から、原料液等の状態で網目構造14の空隙を埋めた後にその場で硬化できるものであることが好ましい。また、基材11として耐熱性に限界のある樹脂フィルムなどを用いる場合には、UV等の電磁線で硬化するものであることがさらに好ましい。具体的には、各種の樹脂、有機−無機複合材料などを好適に用いることができ、UV硬化型または熱硬化型の樹脂を特に好適に用いることができる。   As the matrix material 15, various transparent organic or inorganic materials can be used. When the base material 11 can be deformed flexibly, the matrix material 15 is also preferably flexible because the film structure is not destroyed at the time of deformation. Further, from the viewpoint of the ease of the manufacturing method, it is preferable that the material can be cured in situ after filling the voids of the network structure 14 in the state of a raw material liquid or the like. Moreover, when using the resin film etc. with a limit in heat resistance as the base material 11, it is more preferable that it is what hardens | cures with electromagnetic rays, such as UV. Specifically, various resins, organic-inorganic composite materials, and the like can be preferably used, and UV curable resins or thermosetting resins can be particularly preferably used.

次に、上記第1の実施形態の透明導電膜について、製造方法を説明する。   Next, a manufacturing method for the transparent conductive film of the first embodiment will be described.

本実施形態の製造方法は、透明基材上にCNT層、マトリクス材料層を順次形成していく方法である。この方法は、図3に示すように、概略、透明な第1の基材を準備する工程と、CNT分散液を準備する工程と、CNT分散液を塗工してCNT層を形成する工程と、CNT層を洗浄する工程と、マトリクス材料を塗工する工程とを有する。   The manufacturing method of this embodiment is a method of sequentially forming a CNT layer and a matrix material layer on a transparent substrate. As shown in FIG. 3, this method schematically includes a step of preparing a transparent first substrate, a step of preparing a CNT dispersion, and a step of forming a CNT layer by applying the CNT dispersion. And a step of cleaning the CNT layer and a step of applying a matrix material.

第1の基材としては、前述のとおり、透明である各種の樹脂フィルム、ガラスシート等を準備することができる。第1の基材のCNTを塗工する面は、平滑であることが好ましく、具体的には平均表面粗さRaが5[nm]以下であることが好ましい。このような基材を用いると、透明導電膜10の導電性をより向上させることができる。その原因は必ずしも明らかでないが、表面が平滑な基材を用いると、同じCNT分散液を塗工しても、CNT13の偏りが少なく、密度や分散状態がより均一な網目構造14が形成されるためと考えられる。この基材表面の平滑性の影響はCNTの塗工方法には依らず、バーコート法でもグラビア法でも同様の傾向が確認された。   As a 1st base material, as mentioned above, various resin films, glass sheets, etc. which are transparent can be prepared. The surface of the first substrate on which CNT is applied is preferably smooth, and specifically, the average surface roughness Ra is preferably 5 [nm] or less. When such a base material is used, the conductivity of the transparent conductive film 10 can be further improved. Although the cause is not necessarily clear, when a base material having a smooth surface is used, even when the same CNT dispersion liquid is applied, the CNT 13 is less biased and a network structure 14 having a more uniform density and dispersion state is formed. This is probably because of this. The influence of the smoothness of the surface of the substrate was not dependent on the CNT coating method, and the same tendency was confirmed by the bar coating method and the gravure method.

本実施形態で用いる長尺のCNTは、基板上に複数のCNTをバンドルを成して垂直配向させる方法によって製造することができる。その方法としては、特に限定されることなく公知の手法を用いることができる。具体的には、炭素電極間にアーク放電を発生させ、放電用電極の陰極表面に成長させる方法(アーク放電法)、シリコンカーバイドにレーザービームを照射して加熱・昇華させる方法(レーザー蒸発法)、遷移金属系触媒を用いて炭化水素を還元雰囲気下の気相で炭化する方法(化学的気相成長法:CVD法)、熱分解法、プラズマ放電を利用する方法などがある。中でも、化学的気相成長法(CVD法)を好適に用いることができる。CVD法による長尺CNTの製造方法の詳細は後述する。   The long CNTs used in this embodiment can be manufactured by a method in which a plurality of CNTs are bundled and vertically aligned on a substrate. The method is not particularly limited, and a known method can be used. Specifically, a method of generating an arc discharge between carbon electrodes and growing it on the cathode surface of the discharge electrode (arc discharge method), a method of heating and sublimating silicon carbide with a laser beam (laser evaporation method) There are a method of carbonizing a hydrocarbon in a gas phase under a reducing atmosphere using a transition metal catalyst (chemical vapor deposition method: CVD method), a thermal decomposition method, a method using plasma discharge, and the like. Among these, a chemical vapor deposition method (CVD method) can be preferably used. Details of the method for producing long CNTs by the CVD method will be described later.

本実施形態で用いるCNT分散液は、前記長尺のCNTと分散剤と溶媒を含む。分散剤としては、両性分子を用いることによって、CNTバンドルを開繊して、高度な分散状態を得ることができる。両性分子は、溶液中でCNTを孤立分散状態にできるものであれば特に限定されないが、例えば、2−メタクリロイルオキシエチルホスホリルコリンのポリマー、ポリペプチド等の両性高分子、および、3−(N,N−ジメチルステアリルアンモニオ)プロパンスルホネート、3−(N,N−ジメチルミリスチルアンモニオ)プロパンスルホネート、3−[(3−コールアミドプロピル)ジメチルアンモニオ]−1−プロパンスルホネート(CHAPS)、3−[(3−コールアミドプロピル)ジメチルアンモニオ]−2−ヒドロキシプロパンスルホネート(CHAPSO)、n−ドデシル−N,N'−ジメチル−3−アンモニオ−1−プロパンスルホネート、n−ヘキサデシル−N,N'−ジメチル−3−アンモニオ−1−プロパンスルホネート、n−オクチルホスホコリン、n−ドデシルホスホコリン、n−テトラデシルホスホコリン、n−ヘキサデシルホスホコリン、ジメチルアルキルベタイン、パーフルオロアルキルベタイン、レシチン等の両性高分子及び両性界面活性剤などから選択することができる。両性分子によって高度な分散状態が得られる原理の詳細は後述する。   The CNT dispersion used in this embodiment includes the long CNT, a dispersant, and a solvent. By using amphoteric molecules as the dispersant, the CNT bundle can be opened to obtain a highly dispersed state. The amphoteric molecule is not particularly limited as long as the CNT can be isolated and dispersed in the solution. For example, the amphoteric polymer such as 2-methacryloyloxyethyl phosphorylcholine polymer, polypeptide, and 3- (N, N -Dimethylstearylammonio) propanesulfonate, 3- (N, N-dimethylmyristylammonio) propanesulfonate, 3-[(3-cholamidopropyl) dimethylammonio] -1-propanesulfonate (CHAPS), 3- [ (3-Cholamidopropyl) dimethylammonio] -2-hydroxypropanesulfonate (CHAPSO), n-dodecyl-N, N′-dimethyl-3-ammonio-1-propanesulfonate, n-hexadecyl-N, N′- Dimethyl-3-ammonio-1-propanesulfonate , N-octylphosphocholine, n-dodecylphosphocholine, n-tetradecylphosphocholine, n-hexadecylphosphocholine, dimethylalkylbetaine, perfluoroalkylbetaine, lecithin and other amphoteric polymers and amphoteric surfactants can do. Details of the principle of obtaining a highly dispersed state by amphoteric molecules will be described later.

前記CNT分散液の分散媒としては、使用する両性分子との組み合わせでCNTバンドルを孤立状態で分散させ得るものであれば特に限定されず、例えば、水、アルコール、及びこれらの組み合わせ等の水性溶媒、並びに、シリコンオイル、四塩化炭素、クロロホルム、トルエン 、アセトン、及びこれらの組み合わせ等の非水性溶媒(油性溶媒)を用いることができる。   The dispersion medium of the CNT dispersion is not particularly limited as long as it can disperse the CNT bundle in an isolated state in combination with the amphoteric molecules to be used. For example, water, alcohol, and an aqueous solvent such as a combination thereof In addition, non-aqueous solvents (oil-based solvents) such as silicon oil, carbon tetrachloride, chloroform, toluene, acetone, and combinations thereof can be used.

また、CNT分散液には、安定剤として、例えばグリセロール、多価アルコール、ポリビニルアルコール、アルキルアミンなどの水素結合を形成する物質を加えてもよい。   Moreover, you may add the substance which forms hydrogen bonds, such as glycerol, a polyhydric alcohol, polyvinyl alcohol, an alkylamine, as a stabilizer to a CNT dispersion liquid.

また、CNTを分散させる際には、超音波ミル、ビーズミル、ジェットミル、湿式微粉化装置等の物理的手法を併用してもよい。   Moreover, when dispersing CNT, you may use together physical methods, such as an ultrasonic mill, a bead mill, a jet mill, and a wet pulverization apparatus.

CNT分散液を第1の基材上に塗工する方法としては、グラビアコーティング、ダイコーティング、スプレーコーティング、バーコーティング、キャスティング、ディップコーティングなど公知の方法を用いることができる。その後、熱風オーブン等を用いて乾燥することにより、第1の基材上に網目構造を有するCNT層が形成されたフィルムを得ることができる。   As a method for coating the CNT dispersion liquid on the first substrate, known methods such as gravure coating, die coating, spray coating, bar coating, casting, dip coating can be used. Then, the film by which the CNT layer which has a network structure was formed on the 1st base material can be obtained by drying using hot air oven etc.

前記得られたフィルムは、依然として分散剤、安定剤等を含んでいる。このような不純物が残留すると透明導電膜の導電性が損なわれるので、フィルムの洗浄が行われる。洗浄方法は、水洗浄と酸洗浄を組み合わせることが好ましい。具体的には、例えば、フィルムを水中に1分間程度浸漬させた後、3Mの硝酸水溶液に1分間程度浸漬させ、さらに水で酸を洗浄した後、熱風オーブン等を用いて乾燥することができる。他の洗浄剤としては、過酸化水素、過硫酸系試薬(過硫酸カリウム、過硫酸ナトリウム、過硫酸アンモニウム等)、水酸化試薬(水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化カルシウム等)、炭酸水素ナトリウムなどを用いることができる。また、同じまたは異なる洗浄剤を用いて複数回の洗浄を行ってもよい。   The obtained film still contains a dispersant, a stabilizer and the like. If such impurities remain, the conductivity of the transparent conductive film is impaired, and the film is washed. The washing method is preferably a combination of water washing and acid washing. Specifically, for example, the film can be immersed in water for about 1 minute, then immersed in a 3M aqueous nitric acid solution for about 1 minute, further washed with water, and then dried using a hot air oven or the like. . Other cleaning agents include hydrogen peroxide, persulfate reagents (potassium persulfate, sodium persulfate, ammonium persulfate, etc.), hydroxide reagents (sodium hydroxide, potassium hydroxide, calcium hydroxide, etc.), sodium bicarbonate Etc. can be used. Moreover, you may wash | clean several times using the same or different cleaning agent.

前記マトリクス材料としては、前述のとおり、透明な各種の有機または無機の材料を用いることができ、UV硬化型または熱硬化型の樹脂を特に好適に用いることができる。具体的には、これらの樹脂を固形分濃度として3重量%程度含む溶液を原料液として用いることができる。マトリクス材料を塗工する方法としては、グラビアコーティング、ダイコーティング、スプレーコーティング、バーコーティング、キャスティング、ディップコーティングなどの公知の方法を用いることができる。原料液塗工後、UV照射、加熱その他の材料の種類に応じた方法で硬化させる。   As described above, as the matrix material, various kinds of transparent organic or inorganic materials can be used, and a UV curable resin or a thermosetting resin can be particularly preferably used. Specifically, a solution containing about 3% by weight of these resins as a solid content concentration can be used as a raw material liquid. As a method for applying the matrix material, known methods such as gravure coating, die coating, spray coating, bar coating, casting, dip coating, and the like can be used. After the coating of the raw material liquid, it is cured by a method according to the type of material such as UV irradiation, heating or the like.

次に、本発明の第2の実施形態の透明導電膜について説明する。本実施形態の透明導電膜は、その構造および特性は第1の実施形態の透明導電膜と基本的に同じであり、製造方法が異なる。   Next, the transparent conductive film of the 2nd Embodiment of this invention is demonstrated. The transparent conductive film of the present embodiment has basically the same structure and characteristics as the transparent conductive film of the first embodiment, and the manufacturing method is different.

本実施形態の製造方法は、CNT層とマトリクス材料層をそれぞれ別の基材上に形成した後、これを圧着して転写する方法である。この方法は概略、第1の基材を準備する工程と、CNT分散液を準備する工程と、第1の基材上にCNT分散液を塗工してCNT層を形成する工程と、CNT層を洗浄する工程と、透明な第2の基材を準備する工程と、第2の基材上にマトリクス材料を塗工する工程と、マトリクス材料が硬化する前にCNT層とマトリクス材料層を圧着する工程と、マトリクス材料を硬化する工程と、第1の基材を剥離する工程とを有する。   The manufacturing method according to the present embodiment is a method in which a CNT layer and a matrix material layer are formed on different bases, and are then pressed and transferred. The method generally includes a step of preparing a first substrate, a step of preparing a CNT dispersion, a step of coating a CNT dispersion on the first substrate to form a CNT layer, and a CNT layer. Cleaning step, preparing a transparent second base material, applying a matrix material onto the second base material, and crimping the CNT layer and the matrix material layer before the matrix material is cured A step of curing, a step of curing the matrix material, and a step of peeling the first substrate.

上記各工程の内、第1の基材を準備する工程〜CNT層を洗浄する工程は、第1の基材が透明でなくてもよいことを除いて、第1の実施形態と同じである。   Among the steps described above, the step of preparing the first base material to the step of cleaning the CNT layer are the same as those in the first embodiment except that the first base material may not be transparent. .

次に、第1の基材とは別に、透明な第2の基材を準備し、その表面にマトリクス材料を塗工する。第2の基材は、透明であればよく、特に限定されず、第1の基材と同様の物を用いることができる。マトリクス材料およびその塗工方法についても、第1の実施形態と同様である。CNT層が形成された第1の基材とマトリクス材料液が塗工された第2の基材は、マトリクス材料を硬化させる前に、CNT層およびマトリクス材料液層を内側にして圧着される。具体的には、2つのフィルムを0.1〜1MPaの圧力でラミネートすることができる。ラミネート後、マトリクス材料を硬化させ、第1の基材を剥離することによって、本実施形態の透明導電膜が得られる。   Next, separately from the first substrate, a transparent second substrate is prepared, and a matrix material is applied to the surface thereof. The second substrate is not particularly limited as long as it is transparent, and the same material as the first substrate can be used. The matrix material and the coating method thereof are also the same as in the first embodiment. The first base material on which the CNT layer is formed and the second base material on which the matrix material liquid is applied are pressure-bonded with the CNT layer and the matrix material liquid layer inside before the matrix material is cured. Specifically, two films can be laminated at a pressure of 0.1 to 1 MPa. After lamination, the matrix material is cured and the first substrate is peeled off, whereby the transparent conductive film of the present embodiment is obtained.

このようにCNT層を転写すると、製造した透明導電膜の表面において、CNT層の露出の程度が均一になり、またCNT層表面の平坦性が良くなる。そのため、透明導電膜の導電性が向上し、安定する。   When the CNT layer is transferred in this manner, the degree of exposure of the CNT layer becomes uniform on the surface of the manufactured transparent conductive film, and the flatness of the CNT layer surface is improved. Therefore, the conductivity of the transparent conductive film is improved and stabilized.

本発明は上記の実施形態に限定されるものではない。例えば、用いられる基材の表面には、ハードコート層や反射防止層やCNTの固定化のための易接着層が設けられていてもよい。   The present invention is not limited to the above embodiment. For example, a hard coat layer, an antireflection layer, or an easy-adhesion layer for fixing CNTs may be provided on the surface of the substrate used.

ここで、CVD法によって長尺CNTを製造する方法について、以下に詳述する。   Here, a method for producing long CNTs by the CVD method will be described in detail below.

化学的気相成長法(CVD法)として、例えば、基板(シリコン基板)の少なくとも片面上に、ニッケル、コバルト、鉄などの金属の錯体を含む溶液をスプレーや刷毛で塗布した後、加熱して形成した皮膜上に、あるいは、クラスター銃で打ち付けて形成した皮膜上に、脂肪族炭化水素を用いて一般的な化学的気相成長法(CVD法)を施すことにより、直径0.5〜50[nm]程度の複数のCNTがバンドルを成して基板に対して垂直配向するCNT群とを備えた長尺CNT基材を作製できる。   As a chemical vapor deposition method (CVD method), for example, a solution containing a complex of a metal such as nickel, cobalt, or iron is applied on at least one surface of a substrate (silicon substrate) with a spray or a brush, and then heated. By applying a general chemical vapor deposition method (CVD method) using an aliphatic hydrocarbon on the formed film or a film formed by striking with a cluster gun, a diameter of 0.5 to 50 It is possible to produce a long CNT base material including a CNT group in which a plurality of CNTs of about [nm] form a bundle and are vertically aligned with respect to the substrate.

長尺CNT基材上の長尺CNTの長さは、原料の添加量、合成圧力、CVD反応時間によって調整できる。CVD反応時間を長くとることにより、長尺CNTの長さを数ミリメートルまで伸ばすことができる。長尺CNT基材を構成する長尺CNTの1本の太さは、基板に形成する触媒膜の厚みによって制御できる。触媒膜を薄くすることにより、触媒粒子径を小さくすることができ、CVD法で形成した長尺CNTの直径は細くなる。逆に、触媒膜を厚くすることにより触媒粒子径を大きくすることができ、長尺CNTの直径は太くなる。触媒の粒子径を均一に制御し、かつ、密に配置することで、単位面積当たりのCNTの本数を多く成長させることができ、密集した長尺CNT基材ができる。   The length of the long CNT on the long CNT substrate can be adjusted by the amount of raw material added, the synthesis pressure, and the CVD reaction time. By making the CVD reaction time long, the length of the long CNT can be extended to several millimeters. The thickness of one long CNT constituting the long CNT base material can be controlled by the thickness of the catalyst film formed on the substrate. By making the catalyst film thinner, the catalyst particle diameter can be reduced, and the diameter of the long CNT formed by the CVD method is reduced. On the contrary, the catalyst particle diameter can be increased by increasing the thickness of the catalyst film, and the diameter of the long CNT is increased. By controlling the catalyst particle diameter uniformly and densely arranging, the number of CNTs per unit area can be increased, and a dense long CNT substrate can be obtained.

より具体的な長尺CNT基材の作製方法を以下に例示する。   A more specific method for producing a long CNT substrate is illustrated below.

まず、基板上に触媒粒子を形成し、触媒粒子を核として高温雰囲気で原料ガスからCNTを成長させる。   First, catalyst particles are formed on a substrate, and CNTs are grown from a raw material gas in a high temperature atmosphere using the catalyst particles as nuclei.

基板としては触媒粒子を支持するものであればよく、触媒が流動化・粒子化する際に動きを妨げない平滑度がある材料が好ましい。特に結晶性シリコン基板は平滑性や価格の面、耐熱性の面で最も利用しやすい材料である。触媒金属に対する基板材質の反応性は低いものが望ましい。シリコン基板の場合、化合物が形成されるため表面を酸化処理や窒化処理を行ったものが望ましい。また、反応性の低いアルミナ他の金属酸化物を表面に形成した後、触媒金属膜を形成して利用することが望ましい。例えば、結晶性シリコン基板の表面に酸化膜(SiO)を形成した基板、窒化膜(Si)を形成した基板があげられる。 The substrate may be any material that supports catalyst particles, and is preferably a material having smoothness that does not hinder movement when the catalyst is fluidized / particulated. In particular, a crystalline silicon substrate is the most easily used material in terms of smoothness, cost, and heat resistance. It is desirable that the reactivity of the substrate material with respect to the catalytic metal is low. In the case of a silicon substrate, since a compound is formed, it is desirable that the surface is subjected to oxidation treatment or nitridation treatment. Further, it is desirable to form and use a catalytic metal film after forming a low-reactivity alumina or other metal oxide on the surface. For example, a substrate in which an oxide film (SiO 2 ) is formed on the surface of a crystalline silicon substrate and a substrate in which a nitride film (Si 3 N 4 ) is formed can be given.

触媒粒子としては例えば、ニッケル、コバルト、鉄などの金属粒子があげられる。これらの金属またはその錯体等の化合物の溶液をスピンコート、スプレー、バーコーター、インクジェット、スリットコータで基板に塗布し、またはクラスター銃で基板に打ち付ける。その後、乾燥させ、必要であれば加熱し、皮膜を形成する。この皮膜の厚みは0.5〜100[nm]、好ましくは0.5〜15[nm]程度であることが好ましい。15[nm]を超えると、700[℃]程度の加熱による粒子化が困難になる。   Examples of the catalyst particles include metal particles such as nickel, cobalt, and iron. A solution of a compound such as these metals or a complex thereof is applied to the substrate by spin coating, spraying, bar coater, ink jet, slit coater, or hitting the substrate with a cluster gun. Then, it is dried and heated if necessary to form a film. The thickness of this film is preferably about 0.5 to 100 [nm], preferably about 0.5 to 15 [nm]. When it exceeds 15 [nm], it becomes difficult to form particles by heating at about 700 [° C.].

次いでこの皮膜を、好ましくは減圧下または非酸化雰囲気下で、500〜1000[℃]好ましくは650〜800[℃]に加熱すると、直径0.5〜50[nm]程度の触媒粒子が形成される。このように触媒粒子を形成し、粒子径を均一にすると、CNTが高密度化する。   Next, when this film is heated to 500 to 1000 [° C.], preferably 650 to 800 [° C.], preferably under reduced pressure or non-oxidizing atmosphere, catalyst particles having a diameter of about 0.5 to 50 [nm] are formed. The When catalyst particles are formed in this way and the particle diameter is made uniform, the density of CNTs increases.

CNTの原料ガスとしては、アセチレン、メタン、エチレン等の脂肪族炭化水素が適宜用いられるが、その中でもアセチレンガスが好ましく、アセチレン濃度が99.9999%であるような超高純度なアセチレンガスがより好ましい。原料ガス純度が高い方が品質の良いCNTができる。また、アセチレンの場合、核としての触媒粒子から多層構造で太さ0.5〜50[nm]のCNTが基板に対して垂直にかつ一定方向に配向成長してブラシ状に形成される。   As the raw material gas for CNT, acetylene, methane, ethylene, and other aliphatic hydrocarbons are used as appropriate. Among them, acetylene gas is preferable, and acetylene gas having an acetylene concentration of 99.9999% is more preferable. preferable. The higher the raw material gas purity, the better the quality of CNT. In the case of acetylene, CNTs having a multilayer structure and a thickness of 0.5 to 50 [nm] are formed in a brush shape by being oriented and grown perpendicularly to the substrate in a certain direction from catalyst particles as nuclei.

また、上記の化学的気相成長法(CVD法)におけるCNTの形成温度は、500〜1000[℃]であり、好ましくは650〜800[℃]である   The CNT formation temperature in the chemical vapor deposition method (CVD method) is 500 to 1000 [° C.], preferably 650 to 800 [° C.].

次に、長尺CNTの分散方法について、以下に詳細に説明する。
両性分子を分散剤として用いることによって、長尺CNTの高度な分散状態が得られる原理を、図5A〜Cに基づいて以下に詳述する。
Next, a method for dispersing long CNTs will be described in detail below.
The principle of obtaining a highly dispersed state of long CNTs by using amphoteric molecules as a dispersant will be described in detail below based on FIGS.

まず、分散液中で、両性分子がカーボンナノチューブバンドル(CNTB)を開繊して、1本1本のCNTに孤立分散させる原理について説明する。   First, the principle in which amphoteric molecules open carbon nanotube bundles (CNTB) in a dispersion and disperse them in a single CNT is explained.

複数のCNTBを構成するCNTの少なくとも一部分に両性分子が付着する。複数のCNTBのうち、一のCNTBを構成するCNTに付着した両性分子が、隣接する他のCNTBを構成するCNTに付着した両性分子と電気的に引き合うことにより、CNTBを構成する各CNTを孤立分散させる。   Amphoteric molecules adhere to at least a part of the CNTs constituting the plurality of CNTBs. Among a plurality of CNTBs, amphoteric molecules attached to CNTs constituting one CNTB are electrically attracted to amphoteric molecules attached to adjacent CNTBs, thereby isolating each CNT constituting the CNTB. Disperse.

両性分子は正電荷および負電荷を有し、これらの分子はCNTBの表面上で自己組織化両性単分子膜(self-assembled zwitterionic monolayer:以下「SAZM」と略記する)を形成する。CNTBを覆うSAZMは、双極子間の強い電気的相互作用によって、他のCNTBを覆うSAZMと静電的に結合する傾向がある。この静電的な力によって混合物中の各CNTBが互いに引っ張りあうことにより、CNTBを構成する各CNTの引き剥がれが起き、新たなCNTBの表面が露出する。新しく露出した表面は、新たにSAZMによって覆われる。以上の反応が、CNTBを構成するCNTが完全に孤立分散するまで繰り返されるので、最終的にはCNTが完全に孤立分散する。   Amphoteric molecules have a positive charge and a negative charge, and these molecules form a self-assembled zwitterionic monolayer (hereinafter abbreviated as “SAZM”) on the surface of CNTB. The SAZM that covers the CNTB tends to electrostatically couple with the SAZM that covers the other CNTB due to the strong electrical interaction between the dipoles. When each CNTB in the mixture is pulled by this electrostatic force, the CNTs constituting the CNTB are peeled off, and a new surface of the CNTB is exposed. The newly exposed surface is newly covered with SAZM. Since the above reaction is repeated until the CNTs constituting the CNTB are completely isolated and dispersed, the CNTs are finally completely isolated and dispersed.

CNTB21と両性分子25と安定剤とを混ぜると、両性分子25は、まず、両性分子間の電気的引力によって自己組織化し、二量体または四量体になる。この時、安定剤は、両性分子25の疎水部と水素結合を形成し、二量体または四量体を構成する両性分子間の結合を安定にする。安定剤はなくても構わないので、ここでは図示しない。   When the CNTB 21, the amphoteric molecule 25, and the stabilizer are mixed, the amphoteric molecule 25 is first self-assembled by an electric attractive force between the amphoteric molecules to become a dimer or a tetramer. At this time, the stabilizer forms a hydrogen bond with the hydrophobic part of the amphoteric molecule 25 and stabilizes the bond between the amphoteric molecules constituting the dimer or tetramer. Since there is no need for a stabilizer, it is not shown here.

これらのSAZM構成要素(両性分子の二量体または四量体)は、CNTB21の表面に付着し、構成要素間で会合して、CNTB21の表面にSAZMを形成する(図5A)。この時、隣り合う両性分子5間で、同じ極性を有する領域が接近すると斥力が働いてしまう。そのため、両性分子5は、図5A〜図5Cのように正電荷と負電荷が交互になるようにSAZMを構成する。   These SAZM components (dimers or tetramers of amphoteric molecules) adhere to the surface of CNTB 21 and associate between the components to form SAZM on the surface of CNTB 21 (FIG. 5A). At this time, if a region having the same polarity approaches between adjacent amphoteric molecules 5, a repulsive force will work. Therefore, the amphoteric molecule 5 configures the SAZM so that positive charges and negative charges alternate as shown in FIGS. 5A to 5C.

CNTB21を覆うSAZMは、双極子間の強い電気的相互作用によって、他のCNTBを覆うSAZMと静電的に結合する。このような双極子間の電気的相互作用は容易に起こり、静置しておくだけで十分である。この時、この静電的な力によって各CNTBが互いに引っ張りあうことにより、CNTB21を構成する各CNT23の引き剥がしが起き、両性分子が吸着していないCNTが露出する(図5B)。   The SAZM that covers the CNTB 21 is electrostatically coupled to the SAZM that covers the other CNTB due to the strong electrical interaction between the dipoles. Such electrical interactions between the dipoles occur easily and it is sufficient to leave them standing. At this time, the respective CNTBs are pulled together by this electrostatic force, whereby the CNTs 23 constituting the CNTB 21 are peeled off, and the CNTs to which the amphoteric molecules are not adsorbed are exposed (FIG. 5B).

この新しく露出した表面は、新たに両性分子25によって覆われる。以上の反応が、CNTBを構成するCNTが完全に孤立分散するまで繰り返されるので、最終的にはCNT23が両性分子25によって完全に孤立分散する(図5C)。   This newly exposed surface is newly covered with amphoteric molecules 25. Since the above reaction is repeated until the CNTs constituting the CNTB are completely isolated and dispersed, the CNTs 23 are finally completely isolated and dispersed by the amphoteric molecules 25 (FIG. 5C).

このような原理に基づき使用できる両性分子の例は、前述のとおりである。   Examples of amphoteric molecules that can be used based on this principle are as described above.

まず、前記第1の実施形態の具体的な実施例を以下に示す。   First, specific examples of the first embodiment will be described below.

[工程1:長尺CNT作製]
6インチの酸化膜付きシリコン基板に、スパッタによって鉄触媒を3.0[nm]の厚さで蒸着した。石英製の反応炉内にNを導入し、不活性雰囲気下において、赤外線加熱ヒーターによりシリコン基板を720[℃]まで加熱した。シリコン基板が720[℃]に達したら、石英製の反応炉内にCを、C:N=45:55になるように導入し、CVD処理を60秒行った。結果として、6インチのシリコン基板上に総重量68[mg]、高さ150[μm]の長尺CNTを得た。
[Step 1: Production of long CNT]
An iron catalyst was deposited to a thickness of 3.0 [nm] by sputtering on a 6-inch silicon substrate with an oxide film. N 2 was introduced into a quartz reaction furnace, and the silicon substrate was heated to 720 [° C.] with an infrared heater in an inert atmosphere. When the silicon substrate reaches 720 [° C.], the C 2 H 2 in a quartz reactor, C 2 H 2: N 2 = 45: introduced so that 55 was subjected to CVD treatment 60 seconds. As a result, long CNTs having a total weight of 68 [mg] and a height of 150 [μm] were obtained on a 6-inch silicon substrate.

[工程2:長尺CNTの剥離]
ステンレス製のスクレーパーにて、シリコン基板上の長尺CNTを剥ぎ取り、回収した。
[Step 2: Stripping long CNTs]
The long CNTs on the silicon substrate were peeled off and collected with a stainless steel scraper.

[工程3:アニール処理]
得られた長尺CNTの一部をカーボン製のるつぼに充填した。長尺CNTが充填されたカーボン製のるつぼを高温カーボン製電気炉(丸祥電器株式会社製)に挿入し、長尺CNTに対し2600[℃]にて2時間のアニール処理を実施した。
[Step 3: Annealing]
A part of the obtained long CNT was filled in a carbon crucible. A carbon crucible filled with long CNTs was inserted into a high temperature carbon electric furnace (manufactured by Marusho Denki Co., Ltd.), and the long CNTs were annealed at 2600 [° C.] for 2 hours.

[工程4:結晶度評価]
長尺CNTおよびアニール処理した長尺CNTについて、ラマンスペクトルを測定し、励起波長632.8[nm]で得られるGバンドに出現するピークの強度IとDバンドに出現するピークの強度Iの比からG/Dを測定した。
[Step 4: Evaluation of crystallinity]
For long CNT and annealing the long CNT, measures the Raman spectrum, the intensity I D of the peak appearing in the intensity I G and D bands peaks appearing in G band obtained at an excitation wavelength of 632.8 [nm] G / D was measured from the ratio.

[工程5:CNT分散液作製]
濃度1.0[mmol]のヨウ化ナトリウム水溶液500[mL]を作製した。両性界面活性剤として3−[(3−コールアミドプロピル)ジメチルアンモニオ]プロパンスルホネート(CHAPS)を1.0[g]用意した。ヨウ化ナトリウム水溶液に両性界面活性剤および長尺CNTを50[mg]加え、超音波ホモジナイザー(BRANSON SONIFIER 20[kHz])にて2時間の分散処理を行い、長尺CNT濃度0.01[重量%]のCNT分散液を得た。
[Step 5: Preparation of CNT dispersion]
A sodium iodide aqueous solution 500 [mL] having a concentration of 1.0 [mmol] was prepared. As an amphoteric surfactant, 1.0 [g] of 3-[(3-cholamidopropyl) dimethylammonio] propanesulfonate (CHAPS) was prepared. Add 50 mg of amphoteric surfactant and long CNT to sodium iodide aqueous solution, perform dispersion treatment for 2 hours with an ultrasonic homogenizer (BRANSON SONIFIER 20 [kHz]), and add a long CNT concentration of 0.01 [weight] %] CNT dispersion.

[工程6:基材の準備]
CNT塗工用基材として、厚さ125[μm]のポリエチレンテレフタレート(PET)フィルムを用意した。なお基材はプライマー処理を行っていないもの(帝人デュポンフィルム株式会社製、O4グレード)を使用した。
[Step 6: Preparation of substrate]
A polyethylene terephthalate (PET) film having a thickness of 125 [μm] was prepared as a CNT coating substrate. In addition, the base material (The Teijin DuPont Films make, O4 grade) which did not perform the primer process was used.

[工程7:透明導電膜用CNT分散液の作製]
前記CNT分散液29.1[g]に、基材との濡れを確保するため、濡れ剤(日油株式会社製、E−202S)を0.9[g]加え、超音波ホモジナイザー(Branson Ultrasonics Corporation製、BRANSON SONIFIER、20[kHz])にて2分間の分散処理を行い、濡れ剤濃度3.0[重量%]の透明導電膜用CNT分散液を得た。
[Step 7: Preparation of CNT dispersion for transparent conductive film]
In order to ensure wetting with the substrate, 20.9 [g] of the CNT dispersion was added 0.9 [g] of a wetting agent (E-202S, manufactured by NOF Corporation), and an ultrasonic homogenizer (Branson Ultrasonics). (BRANSON SONIFIER, 20 [kHz]) manufactured by Corporation for 2 minutes to obtain a CNT dispersion for transparent conductive film having a wetting agent concentration of 3.0 [wt%].

[工程8:CNT層の作製]
基材に対し、ワイヤーバー(丸協技研株式会社製)を用いてバーコート法にて前記透明導電膜用CNT分散液を塗布した。透明導電膜用長尺CNT分散液を塗布した基材は、塗布後速やかに120[℃]に加熱された電気炉内に挿入し、1分間の乾燥処理を実施した。
[Step 8: Preparation of CNT layer]
The CNT dispersion for transparent conductive film was applied to the substrate by a bar coating method using a wire bar (manufactured by Marukyo Giken Co., Ltd.). The base material coated with the long CNT dispersion liquid for transparent conductive film was inserted into an electric furnace heated to 120 [° C.] immediately after coating, and subjected to a drying treatment for 1 minute.

[工程9:分散剤の除去]
40[℃]に加熱されたイオン交換水を準備した。乾燥処理が施された透明導電膜を前記温水に浸し、分散剤を洗浄除去した。温水処理された透明導電膜を、速やかに120[℃]に加熱された電気炉内に挿入し、1分間の2次乾燥処理を実施した。40[℃]に加熱された3[mol/L]の硝酸水溶液を準備した。2次乾燥処理された透明導電膜を前記硝酸水溶液に浸し、分散剤を洗浄除去した。硝酸水溶液処理を終了した透明導電膜を常温のイオン交換水に浸し、透明導電膜に付着した硝酸水溶液を洗浄除去した。前記透明導電膜を速やかに120[℃]に加熱された電気炉内に挿入し、1分間の3次乾燥処理を実施した。
[Step 9: Removal of dispersant]
Ion exchange water heated to 40 [° C.] was prepared. The transparent conductive film that had been subjected to the drying treatment was immersed in the warm water, and the dispersant was removed by washing. The transparent conductive film treated with warm water was quickly inserted into an electric furnace heated to 120 [° C.] and subjected to secondary drying treatment for 1 minute. A 3 [mol / L] nitric acid aqueous solution heated to 40 [° C.] was prepared. The transparent conductive film subjected to the secondary drying treatment was immersed in the aqueous nitric acid solution, and the dispersant was removed by washing. The transparent conductive film after the nitric acid aqueous solution treatment was immersed in room temperature ion exchange water, and the nitric acid aqueous solution adhering to the transparent conductive film was removed by washing. The transparent conductive film was quickly inserted into an electric furnace heated to 120 [° C.] and subjected to a tertiary drying treatment for 1 minute.

[工程10:マトリクス層の作製]
メチルエチルケトン(MEK)とイソプロピルアルコール(IPA)の混合溶媒にUV硬化型アクリル樹脂液を固形部換算で1[重量%]加えて塗工液を作製した。この塗工液を、バーコート法にてCNT層の上から塗工した。塗工後の基材を80[℃]で1分間、溶媒を乾燥した後、紫外線を照射して樹脂を硬化させた。マトリクス層の厚さは50[nm]であった。以上の工程によって、透明導電膜のサンプルを得た。
[Step 10: Production of Matrix Layer]
A UV curable acrylic resin liquid was added to a mixed solvent of methyl ethyl ketone (MEK) and isopropyl alcohol (IPA) in an amount of 1% by weight in terms of solid part to prepare a coating liquid. This coating solution was applied from above the CNT layer by a bar coating method. The substrate after coating was dried at 80 [° C.] for 1 minute, and then the resin was cured by irradiation with ultraviolet rays. The thickness of the matrix layer was 50 [nm]. The sample of the transparent conductive film was obtained by the above process.

[工程11:全光線透過率の測定]
作製した透明導電膜サンプルについて、ヘーズメーター(日本電色工業株式会社製、NDH4000)を用いて、JISK7361−1:1997(ISO13468−1:1996に対応)に規定する方法で全光線透過率を測定した。
[Step 11: Measurement of total light transmittance]
About the produced transparent conductive film sample, a total light transmittance is measured by the method prescribed | regulated to JISK7361-1: 1997 (corresponding to ISO13468-1: 1996) using a haze meter (Nippon Denshoku Industries Co., Ltd. make, NDH4000). did.

[工程12:表面抵抗率の測定]
作製した透明導電膜サンプルについて、低抵抗率計(三菱化学株式会社製、ロレスタGP−MCP−T610)を用いて、JISK7194に規定する4探針法で表面抵抗率を測定した。
[Step 12: Measurement of surface resistivity]
About the produced transparent conductive film sample, the surface resistivity was measured by the 4-probe method prescribed | regulated to JISK7194 using the low resistivity meter (the Mitsubishi Chemical Corporation make, Loresta GP-MCP-T610).

(実施例1および2)
工程8においてバーコートの厚さを変えることによって、実施例1および実施例2の透明導電膜を得た。乾燥処理後のCNT層の平均固層厚さは、実施例1では1.7[nm]、実施例2では1.1[nm]であった。
(Examples 1 and 2)
The transparent conductive film of Example 1 and Example 2 was obtained by changing the thickness of the bar coat in Step 8. The average solid layer thickness of the CNT layer after the drying treatment was 1.7 [nm] in Example 1 and 1.1 [nm] in Example 2.

(実施例3および4)
工程1〜5および7〜12は実施例1と同じ方法で行い、工程6において実施例1とは異なる基材を用いて実施例3および実施例4の透明導電膜を作製した。実施例3では、厚さ125[μm]のPETフィルム(三菱樹脂株式会社製、O321)のプライマー処理が施された面(Ra=3[nm])にCNT分散液を塗工した。実施例4では、厚さ125[μm]のPETフィルム(東レ株式会社製、U347)のプライマー処理が施された面(Ra=5.8[nm])にCNT分散液を塗工した。
(Examples 3 and 4)
Steps 1 to 5 and 7 to 12 were carried out in the same manner as in Example 1. In Step 6, transparent conductive films of Example 3 and Example 4 were produced using a substrate different from Example 1. In Example 3, the CNT dispersion was applied to the surface (Ra = 3 [nm]) on which a primer treatment of a PET film (O321, manufactured by Mitsubishi Plastics Co., Ltd.) having a thickness of 125 [μm] was performed. In Example 4, the CNT dispersion was applied to the surface (Ra = 5.8 [nm]) on which a primer treatment of a 125 [μm] thick PET film (Toray Industries, Inc., U347) was performed.

(実施例5)
工程2および4〜12は実施例1と同じ方法で行い、工程1で結晶度の低い長尺CNTを作製し(工程1’)、工程3(アニール処理)を行わないことにより実施例5の透明導電膜を作製した。工程1’は次のとおり実施した。6インチの酸化膜付きシリコン基板に、スパッタによって鉄触媒を3.0[nm]の厚さで蒸着した。石英製の反応炉内にNを導入し、不活性雰囲気下において、赤外線加熱ヒーターによりシリコン基板を700[℃]まで加熱した。シリコン基板が700[℃]に達したら、石英製の反応炉内にCを、C:N=70:30になるように導入し、CVD処理を90秒行った。結果として、6インチのシリコン基板上に総重量57[mg]、高さ150[μm]の長尺CNTを得た。
(Example 5)
Steps 2 and 4 to 12 are carried out in the same manner as in Example 1, and long CNTs with low crystallinity are produced in Step 1 (Step 1 ′), and Step 3 (annealing treatment) is not carried out. A transparent conductive film was produced. Step 1 ′ was performed as follows. An iron catalyst was deposited to a thickness of 3.0 [nm] by sputtering on a 6-inch silicon substrate with an oxide film. N 2 was introduced into a quartz reaction furnace, and the silicon substrate was heated to 700 [° C.] with an infrared heater in an inert atmosphere. When the silicon substrate reaches 700 [° C.], the C 2 H 2 in a quartz reactor, C 2 H 2: N 2 = 70: introduced so that the 30 were CVD process 90 seconds. As a result, long CNTs having a total weight of 57 [mg] and a height of 150 [μm] were obtained on a 6-inch silicon substrate.

(比較例1および2)
工程3、4および6〜12は実施例と同じ方法で行い、工程1、2の代わりに市販のMWNTを用い、工程5において分散液中のCNT濃度を変えることによって比較例1および比較例2の透明導電膜を作製した。市販のMWNTはNanocyl社製、Nanocyl−7000(平均直径φ9.5[nm]、平均長さ1.5[μm]:カタログ値)を用いた。SEM観察によって前記平均直径、平均長さがカタログ値と相違しないことを確認した。分散液中のCNT濃度は0.1[重量%]とした。
(Comparative Examples 1 and 2)
Steps 3, 4 and 6-12 are carried out in the same manner as in Examples, and a commercially available MWNT is used in place of Steps 1 and 2, and in Step 5, the CNT concentration in the dispersion is changed, and Comparative Example 1 and Comparative Example 2 are used. A transparent conductive film was prepared. As the commercially available MWNT, Nanocyl-Nanocyl-7000 (average diameter φ 9.5 [nm], average length 1.5 [μm]: catalog value) was used. It was confirmed by SEM observation that the average diameter and average length were not different from the catalog values. The CNT concentration in the dispersion was 0.1 [wt%].

(実施例6および比較例3)
工程1〜4および6〜12は実施例1と同じ方法で行い、工程5において実施例1とは異なる分散剤を用いることによって実施例6の透明導電膜および比較例3の透明膜を作製した。実施例6では、分散剤として陰イオン界面活性剤のドデシル硫酸ナトリウム(SDS)を1.0[g]用いた。比較例4では、分散剤として、被覆分散剤である多糖類の水溶性キシランを1.0[g]用いた。
(Example 6 and Comparative Example 3)
Steps 1 to 4 and 6 to 12 were performed in the same manner as in Example 1, and a transparent conductive film of Example 6 and a transparent film of Comparative Example 3 were produced by using a different dispersant from Example 1 in Step 5. . In Example 6, 1.0 [g] sodium anionic surfactant sodium dodecyl sulfate (SDS) was used as a dispersant. In Comparative Example 4, 1.0 [g] of a polysaccharide water-soluble xylan as a coating dispersant was used as the dispersant.

表1−1及び表1−2に、実施例1〜6、比較例1〜3の作製条件と評価結果を示す。   Table 1-1 and Table 1-2 show the production conditions and evaluation results of Examples 1 to 6 and Comparative Examples 1 to 3.

表1−1及び表1−2に示した結果から、いくつかの好ましい条件によって、透明導電膜の光透過率と導電性を高いレベルで両立できることが分かった。実施例1、3、4の比較から、基材表面が平滑であるほど、同じ全光線透過率で低い表面抵抗が得られた。実施例1〜4と実施例5の比較から、G/Dが大きいほど、透明導電膜の光透過率と導電性を高いレベルで両立できることが分かった。実施例1〜5と比較例1、2の比較から、長尺のMWNTを用いて本数密度を小さくすることで、透明導電膜の光透過率と導電性を高いレベルで両立できることが分かった。実施例1と実施例6、比較例3の比較から、分散剤として両性分子(実施例1ではCHAPS)を用いることで、同じ全光線透過率で低い表面抵抗が得られた。なお比較例6では導電性が得られなかった。   From the results shown in Table 1-1 and Table 1-2, it was found that the light transmittance and conductivity of the transparent conductive film can be compatible at a high level under some preferable conditions. From the comparison of Examples 1, 3, and 4, the smoother the substrate surface, the lower the surface resistance with the same total light transmittance. From comparison between Examples 1 to 4 and Example 5, it was found that the greater the G / D, the higher the light transmittance and conductivity of the transparent conductive film. From comparison between Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 and 2, it was found that the light transmittance and conductivity of the transparent conductive film can be compatible at a high level by reducing the number density using a long MWNT. From comparison between Example 1, Example 6, and Comparative Example 3, by using an amphoteric molecule (CHAPS in Example 1) as a dispersant, a low surface resistance was obtained with the same total light transmittance. In Comparative Example 6, no conductivity was obtained.

次に、前記第2の実施形態の具体的な実施例を以下に示す。工程1〜9、11、12は上記実施例1、2と同じであり、工程10に代えて以下の工程A〜Eを行う。   Next, specific examples of the second embodiment will be described below. Steps 1 to 9, 11, and 12 are the same as those in Examples 1 and 2, and the following steps A to E are performed in place of step 10.

[工程A:第2の基材の準備]
マトリクス材料塗工用基材として、厚さ188[μm]のポリエチレンテレフタレート(PET)フィルムを用意した。なお基材はプライマー処理を施したもの(帝人デュポンフィルム株式会社製、O4グレード)を使用した。
[Step A: Preparation of second substrate]
A 188 [μm] polyethylene terephthalate (PET) film was prepared as a matrix material coating substrate. In addition, the base material (Teijin DuPont Films make, O4 grade) which used the primer process was used.

[工程B:マトリクス層の作製]
トルエンとMEKの混合溶媒にUV硬化型アクリル樹脂液を固形部換算で10[重量%]加えて塗工液を作製した。この塗工液を、バーコート法にて基材の表面に塗工した。塗工後の基材を80[℃]で1分間乾燥した。マトリクス層の厚さは500[nm]であった。
[Step B: Preparation of Matrix Layer]
A UV curable acrylic resin liquid was added to a mixed solvent of toluene and MEK in an amount of 10% by weight in terms of solid part to prepare a coating liquid. This coating solution was applied to the surface of the substrate by a bar coating method. The substrate after coating was dried at 80 [° C.] for 1 minute. The thickness of the matrix layer was 500 [nm].

[工程C:圧着]
工程1〜9によるCNT層が形成された第1の基材と、工程A,Bによるマトリクス層が形成された第2の基材を、CNT層とマトリクス層を合わせて重ね、80[℃]に加熱しながら0.5[Pa]の圧力で1分間、圧着した。
[Process C: Crimping]
The first base material on which the CNT layer in Steps 1 to 9 is formed and the second base material on which the matrix layer in Steps A and B are formed are overlapped with the CNT layer and the matrix layer, and 80 [° C.] The sample was pressure-bonded at a pressure of 0.5 [Pa] for 1 minute while heating.

[工程D:マトリクス材料の硬化]
第2の基材側から紫外線を照射して樹脂を硬化させた。
[Step D: Curing of Matrix Material]
The resin was cured by irradiating ultraviolet rays from the second substrate side.

[工程E:第1の基材の剥離]
第1の基材を剥離した。以上、工程1〜9およびA〜Eによって、透明導電膜のサンプルを得た。このサンプルを工程11、12によって評価した。
[Step E: Peeling of first substrate]
The first substrate was peeled off. As mentioned above, the sample of the transparent conductive film was obtained by process 1-9 and AE. This sample was evaluated by steps 11 and 12.

(実施例7および8)
工程8においてバーコートの厚さを変えることによって、実施例7および実施例8の透明導電膜を得た。乾燥処理後のCNT層の平均固層厚さは、実施例7では1.7[nm]、実施例8では1.1[nm]であった。
(Examples 7 and 8)
The transparent conductive films of Examples 7 and 8 were obtained by changing the thickness of the bar coat in Step 8. The average solid layer thickness of the CNT layer after the drying treatment was 1.7 [nm] in Example 7 and 1.1 [nm] in Example 8.

表2に、実施例7、8の作製条件と評価結果を示す。実施例7および8においても実施例1および2と同様に、透明導電膜の光透過率と導電性を高いレベルで両立できた。   Table 2 shows production conditions and evaluation results of Examples 7 and 8. In Examples 7 and 8, as in Examples 1 and 2, the light transmittance and conductivity of the transparent conductive film were compatible at a high level.

10 透明導電膜
11 基材
12 導電層
13 カーボンナノチューブ
14 カーボンナノチューブの網目構造
15 マトリクス材料
21 カーボンナノチューブバンドル
23 カーボンナノチューブ
25 両性分子
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Transparent conductive film 11 Base material 12 Conductive layer 13 Carbon nanotube 14 Carbon nanotube network structure 15 Matrix material 21 Carbon nanotube bundle 23 Carbon nanotube 25 Amphoteric molecule

Claims (10)

透明基材と、
カーボンナノチューブとマトリクス材料を含む透明導電層とを有し、
前記カーボンナノチューブは、多層のカーボンナノチューブであり、長さが10〜5000[μm]であり、本数が前記導電層単位面積当たり1×10〜1×1014[本/m]である、
透明導電膜。
A transparent substrate;
Having a carbon nanotube and a transparent conductive layer containing a matrix material;
The carbon nanotubes are multi-walled carbon nanotubes, have a length of 10 to 5000 [μm], and the number is 1 × 10 7 to 1 × 10 14 [lines / m 2 ] per unit area of the conductive layer.
Transparent conductive film.
前記透明導電膜は、表面抵抗率が10000[Ω/□]以下であり、かつ全光線透過率が80%以上である、
請求項1に記載の透明導電膜。
The transparent conductive film has a surface resistivity of 10,000 [Ω / □] or less and a total light transmittance of 80% or more.
The transparent conductive film according to claim 1.
前記カーボンナノチューブが3〜50層の多層カーボンナノチューブである、
請求項1または2に記載の透明導電膜。
The carbon nanotube is a multi-walled carbon nanotube having 3 to 50 layers,
The transparent conductive film according to claim 1 or 2.
前記カーボンナノチューブは、励起波長632.8[nm]で得られるラマンスペクトルにおいてGバンドに出現するピークの強度IとDバンドに出現するピークの強度Iの比G/Dが0.7以上である、
請求項1〜3のいずれか一項に記載の透明導電膜。
The carbon nanotubes, excitation wavelength 632.8 [nm] by the ratio G / D intensity I D of the peak appearing in the intensity I G and D bands peaks appearing in G bands in the Raman spectrum obtained is 0.7 or higher Is,
The transparent conductive film as described in any one of Claims 1-3.
前記カーボンナノチューブの平均バンドル数が20本以下である、
請求項1〜4のいずれか一項に記載の透明導電膜。
The average number of bundles of the carbon nanotubes is 20 or less,
The transparent conductive film as described in any one of Claims 1-4.
前記カーボンナノチューブの量が前記導電層単位面積当たり1.2[μg/m]〜1.2[g/m]である、
請求項1〜5のいずれか一項に記載の透明導電膜。
The amount of the carbon nanotube is 1.2 [μg / m 2 ] to 1.2 [g / m 2 ] per unit area of the conductive layer.
The transparent conductive film as described in any one of Claims 1-5.
前記カーボンナノチューブが前記基材上に直接塗工されたものである場合であって、
前記基材は、前記導電層との界面の粗さRaが5[nm]以下である、
請求項1〜6のいずれか一項に記載の透明導電膜。
When the carbon nanotubes are directly coated on the substrate,
The substrate has a roughness Ra of 5 [nm] or less at the interface with the conductive layer.
The transparent conductive film as described in any one of Claims 1-6.
表面抵抗が10000[Ω/□]以下で全光線透過率が80%以上である透明導電膜の製造方法であって、
透明な第1の基材を準備する工程と、
長さが10〜5000[μm]である多層のカーボンナノチューブと分散剤である両性分子を含むカーボンナノチューブ分散液を準備する工程と、
前記第1の透明基材上に前記分散液を塗布・乾燥して、カーボンナノチューブの本数が単位面積当たり1×10〜1×1014[本/m]であるカーボンナノチューブ層を形成する工程と、
前記カーボンナノチューブ層を洗浄して分散液を除去する工程と、
前記カーボンナノチューブ層上からマトリクス材料の原料液を塗布・硬化する工程と、
を有する透明導電膜の製造方法。
A method for producing a transparent conductive film having a surface resistance of 10,000 [Ω / □] or less and a total light transmittance of 80% or more,
Preparing a transparent first substrate;
Preparing a carbon nanotube dispersion containing multi-walled carbon nanotubes having a length of 10 to 5000 [μm] and amphoteric molecules as a dispersant;
The dispersion liquid is applied and dried on the first transparent substrate to form a carbon nanotube layer in which the number of carbon nanotubes is 1 × 10 7 to 1 × 10 14 [lines / m 2 ] per unit area. Process,
Washing the carbon nanotube layer to remove the dispersion;
Applying and curing a matrix material raw material solution from above the carbon nanotube layer;
The manufacturing method of the transparent conductive film which has this.
表面抵抗が10000[Ω/□]以下で全光線透過率が80%以上である透明導電膜の製造方法であって、
第1の基材を準備する工程と、
長さが10〜5000[μm]である多層のカーボンナノチューブと分散剤である両性分子を含むカーボンナノチューブ分散液を準備する工程と、
前記第1の基材上に前記分散液を塗布・乾燥して、カーボンナノチューブの本数が単位面積当たり1×10〜1×1014[本/m]であるカーボンナノチューブ層を形成する工程と、
前記カーボンナノチューブ層を洗浄して分散液を除去する工程と、
透明な第2の基材を準備する工程と、
前記第2の基材上にマトリクス材料の原料液を塗布する工程と、
前記マトリクス材料が硬化する前に、前記カーボンナノチューブ層と前記マトリクス材料の層を圧着する工程と、
前記マトリクス材料を硬化する工程と、
前記第1の基材を剥離する工程と、
を有する透明導電膜の製造方法。
A method for producing a transparent conductive film having a surface resistance of 10,000 [Ω / □] or less and a total light transmittance of 80% or more,
Preparing a first substrate;
Preparing a carbon nanotube dispersion containing multi-walled carbon nanotubes having a length of 10 to 5000 [μm] and amphoteric molecules as a dispersant;
The step of applying and drying the dispersion on the first substrate to form a carbon nanotube layer in which the number of carbon nanotubes is 1 × 10 7 to 1 × 10 14 [lines / m 2 ] per unit area. When,
Washing the carbon nanotube layer to remove the dispersion;
Preparing a transparent second substrate;
Applying a raw material solution of a matrix material on the second substrate;
Crimping the carbon nanotube layer and the layer of matrix material before the matrix material is cured;
Curing the matrix material;
Peeling the first substrate;
The manufacturing method of the transparent conductive film which has this.
前記第1の基材の表面粗さRaが5[nm]以下である、
請求項8または9に記載の透明導電膜の製造方法。
The surface roughness Ra of the first substrate is 5 [nm] or less,
The manufacturing method of the transparent conductive film of Claim 8 or 9.
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