(57)【要約】      （修正有）【課題】高電気伝導度カーボンナノチューブ（ＣＮＴ）薄膜及びその製造方法を提供する。【解決手段】ＣＮＴ薄膜は、プラスチック基板上に塗布されるＣＮＴ組成物を含むものであって、該ＣＮＴ組成物は、ＣＮＴ、及び分散剤として用いられ１５０℃未満の沸点を有するアミン化合物を含むことを特徴とし、また、ＣＮＴ組成物は、プラスチック基板上への塗布時にはアミン化合物を分散剤として含み、アミン化合物は、ＣＮＴ組成物がプラスチック基板上に塗布された後に熱処理にて除去されることを特徴とする構成を有する。また、ＣＮＴ薄膜の製造方法は、分散剤として用いられ１５０℃未満の沸点を有するアミン化合物をＣＮＴと混合してＣＮＴ分散液を用意する段階と、ＣＮＴ分散液をプラスチック基板上に塗布してＣＮＴ薄膜を成膜する段階、及びＣＮＴ分散液に対して熱処理を施すことにより、ＣＮＴ薄膜からアミン化合物を除去する段階と、を有する。【選択図】図１
2008311642.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
カーボンナノチューブ（ＣＮＴ）、及び熱処理により除去可能である分散剤を含むことを特徴とするＣＮＴ組成物。
【請求項２】
前記分散剤は、アミン化合物であることを特徴とする請求項１に記載のＣＮＴ組成物。
【請求項３】
前記アミン化合物は、１５０℃未満の沸点を有することを特徴とする請求項２に記載のＣＮＴ組成物。
【請求項４】
前記アミン化合物は、鎖状、分岐状、または環状アミン化合物であることを特徴とする請求項２または３に記載のＣＮＴ組成物。
【請求項５】
前記アミン化合物は、水素、炭素数１〜７のアルキル基、もしくは炭素数１〜５のアルケニル基を持つ鎖状または分岐状アミン化合物、あるいは、水素、炭素数１〜５のアルキル基または炭素数１〜３のアルケニル基を持つ環状アミン化合物であることを特徴とする請求項２〜４のいずれか１項に記載のＣＮＴ組成物。
【請求項６】
前記アミン化合物は、ブチルアミン、ヘキシルアミン、オクチルアミン、ピリジン、ピラジン、ピロール、メチルピリジン、エチルピリジン、及びＮ−メチルピロリドンからなる群から選択される１以上であることを特徴とする請求項２に記載のＣＮＴ組成物。
【請求項７】
前記熱処理における熱処理温度は、１５０℃以下であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のＣＮＴ組成物。
【請求項８】
基板、及び
前記基板上に塗布されるＣＮＴ組成物を含むＣＮＴ薄膜であって、
前記ＣＮＴ組成物は、ＣＮＴ、及び熱処理により除去可能である分散剤を含むことを特徴とするＣＮＴ薄膜。
【請求項９】
前記基板は、フレキシブル透明基板を含むことを特徴とする請求項８に記載のＣＮＴ薄膜。
【請求項１０】
前記フレキシブル透明基板は、プラスチック基板を含むことを特徴とする請求項９に記載のＣＮＴ薄膜。
【請求項１１】
前記分散剤は、アミン化合物であることを特徴とする請求項８〜１０のいずれか１項に記載のＣＮＴ薄膜。
【請求項１２】
前記アミン化合物は、１５０℃未満の沸点を有することを特徴とする請求項１１に記載のＣＮＴ薄膜。
【請求項１３】
前記アミン化合物は、鎖状、分岐状、または環状アミン化合物であることを特徴とする請求項１１または１２に記載のＣＮＴ薄膜。
【請求項１４】
前記アミン化合物は、水素、炭素数１〜７のアルキル基、もしくは炭素数１〜５のアルケニル基を持つ鎖状または分岐状アミン化合物、あるいは、水素、炭素数１〜５のアルキル基または炭素数１〜３のアルケニル基を持つ環状アミン化合物であることを特徴とする請求項１１〜１３のいずれか１項に記載のＣＮＴ薄膜。
【請求項１５】
前記アミン化合物は、ブチルアミン、ヘキシルアミン、オクチルアミン、ピリジン、ピラジン、ピロール、メチルピリジン、エチルピリジン、及びＮ−メチルピロリドンからなる群から選択される１以上であることを特徴とする請求項１１に記載のＣＮＴ薄膜。
【請求項１６】
前記熱処理における熱処理温度は、１５０℃以下であることを特徴とする請求項８〜１５のいずれか１項に記載のＣＮＴ薄膜。
【請求項１７】
ＣＮＴと、熱処理により除去可能である分散剤を混合しＣＮＴ分散液を形成する段階と、
前記ＣＮＴ分散液を基板上に塗布しＣＮＴ薄膜を形成する段階、及び
前記ＣＮＴ分散液を熱処理する段階を含むことを特徴とするＣＮＴ薄膜の製造方法。
【請求項１８】
前記分散剤は、アミン化合物であることを特徴とする、請求項１７に記載のＣＮＴ薄膜の製造方法。
【請求項１９】
前記アミン化合物は、１５０℃未満の沸点を有することを特徴とする請求項１８に記載のＣＮＴ薄膜の製造方法。
【請求項２０】
前記アミン化合物は、ブチルアミン、ヘキシルアミン、オクチルアミン、ピリジン、ピラジン、ピロール、メチルピリジン、エチルピリジン、及びＮ−メチルピロリドンからなる群から選択される１以上であることを特徴とする請求項１８に記載のＣＮＴ薄膜の製造方法。
【請求項２１】
前記基板は、フレキシブル透明基板を含むこと特徴とする請求項１７〜２０のいずれか１項に記載のＣＮＴ薄膜の製造方法。
【請求項２２】
前記フレキシブル透明基板は、プラスチック基板を含むことを特徴とする請求項２１に記載のＣＮＴ薄膜の製造方法。
【請求項２３】
前記熱処理における温度は１５０℃以下であることを特徴とする請求項１７〜２２のいずれか１項に記載のＣＮＴ薄膜の製造方法。
【請求項２４】
請求項８〜１６のいずれか１項に記載のＣＮＴ薄膜または請求項１７〜２３のいずれか１項に記載の製造方法によって得られるＣＮＴ薄膜を含むＣＮＴ電極。
【請求項２５】
請求項８〜１６のいずれか１項に記載のＣＮＴ薄膜または請求項１７〜２３のいずれか１項に記載の製造方法によって得られるＣＮＴ薄膜を含む薄膜トランジスター。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カーボンナノチューブ（Ｃａｒｂｏｎ  Ｎａｎｏ−Ｔｕｂｅ、以下、「ＣＮＴ」という）薄膜及びその製造方法に係り、より詳しくは、ＣＮＴ分散を用いて製造されるフレキシブル透明電極を実現するにあたって伝導度を高めることができるＣＮＴ材料及びその処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ディスプレイ素子では、透明で且つ電気が通り得る透明電極を必要とし、現在最も多用されているものはＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）である。ＩＴＯは、現在最も多用されている材料ではあるものの、インジウムの消費量の増大に従い、高価となるという問題点があり、特にＩＴＯ電極を折り曲げるときに生成されるクラックによって抵抗が増大するという不具合を抱えているため、今後、フレキシブルな素子には適用しにくい。
【０００３】
そこで、フレキシブルな素子に適用可能な透明電極の開発が急がれており、近年最も脚光を浴びている材料の一つがＣＮＴである。このＣＮＴは、電気伝導性と強度に優れ、撓み易い性質を持っていることから、ＣＮＴからなるフレキシブル透明電極は、既存のＬＣＤ、ＯＬＥＤ及びペーパーライク・ディスプレイ（ｐａｐｅｒ  ｌｉｋｅ  ｄｉｓｐｌａｙ）のようなディスプレイ素子だけでなく、太陽電池や２次電池のようなエネルギー素子にも電極物質として幅広く応用可能である。
【０００４】
ＣＮＴ透明電極において最も肝要な特性は、伝導度、透明度、及び柔軟性であるといえる。一般に、ＣＮＴ透明電極は、ＣＮＴ粉体を分散剤を含んだ溶液に分散してＣＮＴインクを製造した後、それをプラスチック基板に塗布することで製造される。ＣＮＴ透明電極の伝導度を向上する上で重要なことは、キャリアがＣＮＴ自体を移動するだけなく、ＣＮＴとＣＮＴとの間を移動自在でなければならないということである。
【０００５】
最近の研究結果によれば、ＣＮＴ網状構造からなる透明電極において、ＣＮＴの量が互いに接触するに足りるほどに多い場合、つまり、パーコレーション閾値（ｐｅｒｃｏｌａｔｉｏｎ  ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ）以上の状態では、ＣＮＴ自体の抵抗がＣＮＴ網状構造膜に及ぼす影響はほとんどないのに対し、ＣＮＴ同士の接触抵抗がＣＮＴ網状構造膜の抵抗に主な影響を及ぼすことが知られている。
【０００６】
したがって、ＣＮＴの網状構造の形成とＣＮＴ同士の接触抵抗の低減は、ＣＮＴ透明電極の伝導性を向上する上で非常に重要である。しかしながら、最初に合成されたＣＮＴは、数多くの束がファン・デル・ワールス力によって集まっている粉末形態をなしているため、ＣＮＴ網状構造を実現するためには、ＣＮＴを個々に分散させて塗布することが重要である。
【０００７】
ＣＮＴを分散させるために今まで各種の分散剤が開発され、網状構造の形成が容易になったものの、その分散剤は、それ自体の抵抗によりＣＮＴ同士の接触抵抗を却って増大させる要因になった。分散剤による接触抵抗の増大という問題を解決するために、伝導性分散剤を用いようとする試みがなされてきた（特許文献１〜３）。
【０００８】
しかしながら、依然として残存する分散剤は透明電極全体の抵抗を増大させる要因として残っており、ＣＮＴに吸着されずにプラスチック基板の上に存在する過量の分散剤を除去する方法も容易ではないことが事実である。また、大半の伝導性ポリマー分散剤の場合、鎖が共役（ｃｏｎｊｕｇａｔｉｏｎ）していて、可視光域で光を吸収するため、透過度を低下させるという問題点がある。
【特許文献１】米国特許出願公開第２００６／００９９１３５号パンフレット
【特許文献２】日本特許公開第２００７―０５１０１８号公報
【特許文献３】韓国特許公開第２００６―００１０７５６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、ポリマーまたは長鎖のアルキル基を有する分散剤を用いずに、沸点の低いアミン化合物を分散剤を兼ねた溶媒として用いてＣＮＴを分散させた後、プラスチック基板に塗布してＣＮＴ薄膜を製造し、プラスチック基板が変性しない温度範囲内で熱処理を施して、分散剤として用いたアミン化合物を除去することにより、ＣＮＴ薄膜を含む電極の伝導性を高めることである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するための本発明は、ＣＮＴ薄膜及びその製造方法に係り、より詳しくは、ＣＮＴ分散を用いて製造されるフレキシブル透明電極を実現するにあたって伝導度を高めることができるＣＮＴ材料及びその処理方法に関する。
【００１１】
具体的に、本発明の一実施形態によるＣＮＴ薄膜は、プラスチック基板、及び上記プラスチック基板上に塗布されるＣＮＴ組成物を含むものであって、上記ＣＮＴ組成物は、ＣＮＴ、及び分散剤として用いられ１５０℃未満の沸点を有するアミン化合物を含むことを特徴とし、上記ＣＮＴ組成物は、上記プラスチック基板上への塗布時にはアミン化合物を分散剤として含み、上記アミン化合物は、上記ＣＮＴ組成物がプラスチック基板上に塗布された後に熱処理にて除去されることを特徴とする構成を有する。
【００１２】
また、本発明の一実施形態によるＣＮＴ薄膜の製造方法は、分散剤として用いられ１５０℃未満の沸点を有するアミン化合物をＣＮＴと混合してＣＮＴ分散液を用意する段階と、上記ＣＮＴ分散液をプラスチック基板上に塗布してＣＮＴ薄膜を成膜する段階、及び上記ＣＮＴ分散液に対して熱処理を施す段階と、を含むことを特徴とする構成を有する。
【００１３】
また、本発明の好ましい一実施の形態によれば、上述したような構成を有するＣＮＴ薄膜を含むＣＮＴ電極を実現することができ、この種のＣＮＴ薄膜を用いて電極及びチャンネル物質を構成する薄膜トランジスター（Ｔｈｉｎ  Ｆｉｌｍ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ、以下、「ＴＦＴ」という）を実現することができる。
【発明の効果】
【００１４】
以上で説明したような構成によって、アミン化合物を分散剤として用いてＣＮＴを分散させ、これをプラスチック基板上に塗布してＣＮＴ薄膜を製造することにより電極を作製した後、熱処理を施して分散剤を除去すれば、分散剤によるＣＮＴ同士の接触抵抗を減少させることで電極の電気伝導度を高めることができる。
【００１５】
本発明によるＣＮＴ薄膜は、フレキシブル透明電極を作製する際に活用でき、このようなＣＮＴ薄膜は、ＴＦＴにおいてもそのチャンネル物質または電極として用いることができる。
【００１６】
また、このような技術は、最終的に分散剤なしにＣＮＴのみを用いる必要がある各種の電子素子にも適用可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、添付した図面を参照して本発明の好適な実施例を説明することにより、本発明を詳しく説明する。なお、本発明が次の実施例によって制限されるものではない。
【００１８】
図１は、本発明の一実施例による、分散剤として用いられたアミン化合物を熱処理にて除去する過程を示す図である。上述したように、粉末形態のＣＮＴを分散させてＣＮＴ網状構造を実現するためには分散剤が必要になるが、該分散剤は、それ自体の抵抗によって透明電極の抵抗を増大させ、それが電気伝導性を減少させる要因になることから、熱処理過程によって容易に除去可能なアミン化合物を分散剤として用いる。ここで、除去可能とは、アミン化合物がＣＮＴ薄膜状に全く存在しない状態を指すものではなく、熱処理後で、アミン化合物が少量残存する状態も含む。
【００１９】
図１に示すように、ＣＮＴをアミン化合物溶媒に分散してＣＮＴ分散液を調製すると、ＣＮＴの抵抗に分散剤としてのアミン化合物の抵抗がさらに加わることで、全体として抵抗が増加するようになる。しかし、透明電極の製造後に、ＣＮＴ分散液から分散剤として用いられたアミン化合物を熱処理過程を施して除去することにより、該分散剤が占める抵抗を減少させることができ、その結果、透明電極の全体抵抗を減少させることができるようになる。
【００２０】
本発明において、上記分散剤として使用されるアミン化合物は、容易に除去可能であることから、１５０℃未満の沸点を有することが好ましい。アミン化合物の沸点の下限は特に限定されるものではないが、３５℃以上であることが好ましい。また、アミン化合物は常温にて液状であることが好ましい。なお、アミン化合物は、沸点が１５０℃以上のものも用いることができるが、この場合は、初期抵抗値の低いアミン化合物であることが好ましい。
【００２１】
アミン化合物としては鎖状、分岐状、または環状のアミン化合物が挙げられる。このようなアミン化合物としては、ｎ−プロピルアミン（沸点：４９．７℃）、ｉｓｏ−プロピルアミン、ｎ−ブチルアミン、ｉｓｏ−ブチルアミン（沸点：６８℃）、ｓｅｃ−ブチルアミン（沸点：６３．５℃）、ｔ−ブチルアミン（沸点：４４．５℃）、ｎ−ペンチルアミン（沸点：１０４．５℃）、ｎ−ヘキシルアミン（沸点：１３０℃）、オクチルアミン、ジエチルアミン（沸点：５５℃）、トリエチルアミン、テトラメチルエチルジアミン等の鎖状、分岐状アミン；ピリジン、ピリミジン（沸点：１２４℃）、ピラジン、ピロール、メチルピリジン（２−メチルピリジン（沸点：１２８℃）、３−メチルピリジン（沸点：１４４℃）、４−メチルピリジン（沸点：１４５℃））、エチルピリジン（２−エチルピリジン（沸点：１２９．２℃）、３−エチルピリジン（沸点：１６５℃）、４−エチルピリジン（沸点：１６５〜１６８℃）、Ｎ−メチルピロリドン等の環状アミンが挙げられる。
【００２２】
前記アミン化合物は、水素、炭素数１〜７のアルキル基、もしくは炭素数１〜５のアルケニル基を持つ鎖状または分岐状アミン化合物、あるいは、水素、炭素数１〜５のアルキル基または炭素数１〜３のアルケニル基を持つ環状アミン化合物が好ましい。さらに、環状アミン化合物の場合、沸点が１２０℃未満であることが好ましい。
【００２３】
アミン化合物の中でも、抵抗低減の観点からは、アミン化合物は、プロピルアミン、ブチルアミン、ペンチルアミン、ヘキシルアミン、オクチルアミン、ピリジン、ピリミジン、ピラジン、ピロール、メチルピリジン、エチルピリジン、Ｎ−メチルピロリドンであることが好ましく、ブチルアミン、ヘキシルアミン、オクチルアミン、ピリジン、ピラジン、ピロール、メチルピリジン、エチルピリジン及びＮ−メチルピロリドンであることがより好ましい。
【００２４】
上記アミン化合物は１種単独で用いてもよいし、２種以上併用してもよい。
【００２５】
ＣＮＴ組成物におけるＣＮＴと、分散剤との含有比は、分散剤１０ｍｌに対して、ＣＮＴが０．１〜１０ｍｇ含まれることが好ましい。
【００２６】
本発明に用いられるＣＮＴは、特に限定されず、透明電極に用いられるＣＮＴであればいずれのものも用いることができ、単層ＣＮＴ、二層ＣＮＴ、多層ＣＮＴ、及びロープ状ＣＮＴのいずれであってもよい。
【００２７】
図２は、沸点が１５０℃未満で、短鎖のアルキル基を有する代表的なアミン化合物の化学構造式を示す図である。図２に示した化学構造式から、沸点が１１５℃のピリジンは、環状アミン化合物であり、沸点が７８℃のブチルアミンは鎖状アミン化合物であり、沸点がそれぞれ８９℃及び１２１℃のトリエチルアミン及びテトラメチルエチレンジアミンは、分岐状アミン化合物であることが分かる。
【００２８】
本発明の好適な実施例によれば、沸点が１５０℃未満で短鎖のアルキル基を有する環状、鎖状、または分岐状アミン化合物が、ＣＮＴ分散液の分散剤または溶媒として用いられる。ここで、沸点が１５０℃未満のアミン化合物を用いるのが、沸点が１５０℃より高いアミン化合物を用いる場合に比べて、高い透明電極の抵抗減少率を示すが、これと関わる実験結果については後述する。
【００２９】
図３は、本発明の一実施例による、ピリジンとブチルアミンにそれぞれ分散されているＣＮＴ分散液の写真図である。同写真図から、遠心分離後にも沈澱することなくＣＮＴが一様に分散されていることを確認することができる。
【００３０】
図４は、本発明の一実施例による、ピリジン、ブチルアミン、及びＮ−メチルピロリドン（Ｎ−Ｍｅｔｈｙｌｐｙｒｒｏｌｉｄｏｎｅ、以下、「ＮＭＰ」という）にそれぞれ分散させたＣＮＴ分散液のＵＶ−Ｖｉｓ−ＮＩＲスペクトルに関する図である。図４のグラフにおいて、ほぼ同じピークの位置と模様を示すことから、ピリジン、ブチルアミン、及びＮＭＰのそれぞれにおける分散性の差が大きくないことが分かる。
【００３１】
図５は、本発明の一実施例による、アミン化合物の種類を異ならせてＣＮＴ分散を用いたフレキシブル透明電極を製造する過程を示すフローチャートである。図５は、簡易な実験方法として、アミン化合物の種類を異ならせただけで、用いたＣＮＴの種類、アミン化合物の体積、処理時間及び条件はすべて同じである。
【００３２】
以下、図５による実験過程の各段階について例を挙げて順次に説明する。
【００３３】
ＣＮＴを２０ｍＬガラス瓶に入れ、アミン化合物を入れる。これをＣＮＴ組成物とする。ＣＮＴ組成物におけるＣＮＴと、アミン化合物１０ｍｌに対して、ＣＮＴが０．１〜１０ｍｇ含まれることが好ましい。
【００３４】
それを超音波バスに入れて音波処理を施す。ＣＮＴ−アミン化合物溶液を円錐状チューブに入れて、例えば１００００ｒｐｍで１０分間、遠心分離する。遠心分離の後、沈澱されていないＣＮＴ分散液だけを取り出してＣＮＴ分散液を調製する。
【００３５】
次いで、ＣＮＴ分散液をアルミナ膜（ａｎｏｄｉｓｃ、２００ｎｍ）に対して真空濾過装置にてフィルタリングすることにより、ＣＮＴ薄膜を製造する。ＣＮＴ薄膜の厚さは特に制限されるものではないが、５００〜１５００ｎｍであることが好ましく、約１０００ｎｍであることがより好ましい。また、アルミナ膜上のＣＮＴ薄膜は、プラスチック基板のような他の基板に移すこともできる。
【００３６】
ＣＮＴ分散液が塗布される基板は特に限定されないが、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。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。
【００３７】
その後、ホットプレート上に製造したＣＮＴ薄膜を載置し、温度を調節しながら熱処理を施す。この時、ＣＮＴ薄膜表面の保護のために熱処理温度は１５０℃以下にすることが好ましい。熱処理温度の下限は、特に限定されるものではないが、分散剤除去の観点から、２００℃以上であることが好ましい。また、熱処理時間は、特に限定されるものではないが、通常１０〜６０分程度である。上記実験過程の各段階を実施して透明電極を製造した後、面抵抗測定器を利用して面抵抗を測定する。初期状態と熱処理を施した後の抵抗をそれぞれ測定する。この時、沸点が低いアミン化合物で分散させたＣＮＴを用いた場合、熱処理後の抵抗減少の幅が大きいことを確認することができる。このことから、上述した熱処理過程を実施してアミン化合物を除去することで透明電極の抵抗が減少するということを確認することができる。
【００３８】
上述したような本発明の一実施例によるＣＮＴ分散を用いたフレキシブル透明電極を製造する過程を要約すれば、次のとおりである。
【００３９】
ＣＮＴを沸点の低いアミン化合物を分散溶媒として用いて分散液を調製した後、ＣＮＴ薄膜を製造する。製造されたＣＮＴ薄膜をプラスチック基板が熱変性しないほどの温度（通常、１５０℃以下）にて熱処理を施してＣＮＴ薄膜中に残っている分散溶媒としてのアミン化合物を除去し、熱処理後の抵抗減少の幅が大きいことを確認する。
【実施例】
【００４０】
以下、上述した図５の実験に関連して、本発明の好適な実施例と実験例を説明することで本発明をより詳細に説明する。しかし、本発明が次の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲内で種々の形態の実施例が実現でき、次の実施例は、本発明の開示が完全になるようにするとともに、当業界における通常の知識を有する者に発明の実施を容易にするためである。
【００４１】
［実験１］
本実験１では、本発明の実施例１及び実施例２として、それぞれ沸点が１５０℃未満のブチルアミン及びピリジンを用いてＣＮＴを分散させてＣＮＴ薄膜を製造した後、１５０℃で３０分間熱処理を施した後の抵抗減少を確認してみた。
【００４２】
また、実施例３として、沸点が１５０℃より大きいＮＭＰを用いてＣＮＴを分散させてＣＮＴ薄膜を製造した後、１５０℃で３０分間熱処理を施した後の抵抗減少を確認してみた。
【００４３】
上述したように、実施例１では、沸点が１５０℃未満のもので、鎖状アルキルアミン化合物であるブチルアミンを用い、実施例２では、沸点が１５０℃未満のもので、環状アミン化合物であるピリジンを用い、実施例３では、沸点が１５０℃より大きいＮＭＰを用いた。本実験１で用いたそれぞれのアミン化合物の抵抗特性は、次のとおりである。（単位：ｋΩ／ｓｑ）
実施例１
単層ＣＮＴ（ＳｏｕｔｈＷｅｓｔ  Ｎａｎｏ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ，Ｉｎｃ．）１ｍｇを２０ｍＬガラス瓶に入れ、ブチルアミン１０ｍＬを入れる。それを超音波バスに入れて１０時間音波処理を施す。ＣＮＴ−アミン化合物溶液を５０ｍＬの円錐状チューブに入れて１００００ｒｐｍで１０分間遠心分離する。遠心分離の後、沈澱されていないＣＮＴ分散液だけを取り出してＣＮＴ分散液を調製する。
【００４４】
次いで、ＣＮＴ−アミン化合物分散溶液２ｍＬをアルミナ膜（Ａｎｏｄｉｓｃ、２００ｎｍ）に対して真空濾過装置にてフィルタリングすることにより、ＣＮＴ薄膜を製造する。
【００４５】
その後、ホットプレート上に製造したＣＮＴ薄膜を載置し、１５０℃で３０分間熱処理を施した。
【００４６】
【表１】
2008311642.tif 000003
【００４７】
実施例２
実施例１において、ブチルアミンの代わりにピリジンを用いたこと以外は、実施例１と同様にして行った。
【００４８】
【表２】
2008311642.tif 000004
【００４９】
実施例３
実施例１において、ブチルアミンの代わりにＮＭＰを用いたこと以外は、実施例１と同様にして行った。
【００５０】
【表３】
2008311642.tif 000005
【００５１】
同実験１による抵抗減少率測定実験結果を、次の表１に表した。
【００５２】
【表４】
2008311642.tif 000006
【００５３】
上記表１に表したように、実施例１の鎖状アルキルアミン化合物であるブチルアミンの場合、１５０℃で３０分熱処理を施すだけで初期対比８８．９％の抵抗減少を示し、実施例２の環状アミン化合物であるピリジンの場合、１５０℃で熱処理を３０分施した時、初期対比５４．７％の抵抗減少を示した。
【００５４】
このような実験結果に照らしてみるに、実施例２の環状アミン化合物であるピリジンに比べて、実施例１の鎖状アルキルアミン化合物であるブチルアミンの方が熱処理過程により除去され易いことが分かる。
【００５５】
また、沸点が１５０℃より大きい実施例３のＮＭＰの初期対比抵抗減少比率が、沸点が１５０℃以下の実施例１及び実施例２のアミン化合物に比べて、顕著に落ちることに照らしてみるに、ＣＮＴを分散させるために用いられた分散溶媒は、沸点が１５０℃以下であることが好ましいことを確認することができる。
【００５６】
［実験２］
本実験２では、本発明の実施例として、沸点の異なる、即ち互いに異なる長さのアルキル鎖を有する鎖状アルキルアミン化合物でＣＮＴを分散させてＣＮＴ薄膜を製造した後、１５０℃で３０分間熱処理を施した後の抵抗変化を確認してみた。アミン化合物が異なること以外は、実施例１と同じ条件で行った。
【００５７】
それぞれの実施例において、鎖長の異なるアルキル基を有する鎖状アルキルアミン化合物を用いた。すなわち、実施例４では、短鎖のアルキル基を有する鎖状アルキルアミン化合物であるブチルアミンを用い、実施例５及び実施例６では、鎖状アルキルアミン化合物としてヘキシルアミン及びオクチルアミンをそれぞれ用いた。
【００５８】
本実験２で用いられたそれぞれのアミン化合物の抵抗特性は、次のとおりである。（単位：ｋΩ／ｓｑ）
【００５９】
【表５】
2008311642.tif 000007
【００６０】
同実験２による抵抗減少率測定実験結果を、次の表２に表した。
【００６１】
【表６】
2008311642.tif 000008
【００６２】
上記表２に表したように、１５０℃で３０分間熱処理を施した時、実施例１のブチルアミンの場合は、初期対比８８．９％の抵抗減少を示し、実施例４のヘキシルアミンの場合は、初期対比４２．２％の抵抗減少を示し、実施例５のオクチルアミンの場合は、初期対比３１．６％の抵抗減少を示した。
【００６３】
このような実験結果に基づき、実施例１のブチルアミンの抵抗減少の比率が、相対的に長鎖のアルキル基を有する実施例４のヘキシルミン及び実施例５のオクチルアミンの抵抗減少の比率に比べて大きいこと、即ち、アルキル鎖長が短いほど初期対比抵抗減少の比率が大きいことに照らしてみるに、アルキル鎖長の短いアミン化合物であるほど、熱処理過程により除去され易いことが分かる。
【００６４】
［実験３］
本実験３では、本発明の実施例及び比較例として、沸点が異なる環状アルキルアミン化合物でＣＮＴを分散させてＣＮＴ薄膜を製造した後、１５０℃で３０分間熱処理を施した後の抵抗変化を確認してみた。
【００６５】
実施例２では、沸点が１５０℃未満のもので、環状アミン化合物であるピリジンを用い、実施例６及び実施例７では、ピラジン及びピロールをそれぞれ用い、実施例８及び実施例９では、アルキル基を有する環状アミン化合物として、メチルピリジン及びエチルピリジンをそれぞれ用いた。
【００６６】
本実験３で用いたそれぞれのアミン化合物の抵抗特性は、次のとおりである。（単位：ｋΩ／ｓｑ）
【００６７】
【表７】
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【００６８】
同実験３による抵抗減少率測定実験結果を、次の表３に表した。
【００６９】
【表８】
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【００７０】
上記表３に表したように、１５０℃で３０分間熱処理を施した時、実施例２のピリジンの場合は、初期対比５４．７％の抵抗減少を示し、実施例６のピラジンの場合は、初期対比４０．７％の抵抗減少を示し、実施例７のピロールの場合は、初期対比３０．８％の抵抗減少を示した。また、実施例８のメチルピリジンの場合は、初期対比２９．４％の抵抗減少を示し、実施例９のエチルピリジンの場合は、初期対比２４．１％の抵抗減少を示した。
【００７１】
このような実験結果から、実施例２のピリジンのようにアルキル基を有しない環状アミン化合物の場合、実施例８及び実施例９のメチルピリジン及びエチルピリジンのようにアルキル基を有する環状アミン化合物に比べて、熱処理過程により除去され易いことが分かる。
【００７２】
上述の方法にて行われた実験結果は、また、後述するグラフからも確認することができる。
【００７３】
図６は、本発明の一実施例による、ピリジン、ブチルアミン、及びＮＭＰにＣＮＴを分散させてＣＮＴ薄膜を製造した後、１５０℃で３０分間熱処理を施した後の抵抗減少を示すグラフである。図６の棒グラフの変化から、上記実験１で説明したように、実施例１によるブチルアミンのような短鎖の鎖状アルキルアミン化合物を用いた場合に初期対比抵抗減少の比率が最も顕著に落ちることを確認することができる。また、沸点が１５０℃より大きい実施例３によるＮＭＰを用いた場合は、抵抗変化がほとんどないことも確認することができる。
【００７４】
図７は、本発明の一実施例による、沸点の異なる鎖状アルキルアミン化合物でＣＮＴを分散させてＣＮＴ薄膜を製造した後、１５０℃で３０分間熱処理を施した後の抵抗変化を示すグラフである。図７の棒グラフ変化から、上記実験２で説明したように、アルキル鎖長が最も短い実施例１によるブチルアミンを用いた場合に初期対比抵抗減少の比率が最も大きいということを確認することができる。
【００７５】
図８は、本発明の一実施例による、沸点の異なる環状アルキルアミン化合物でＣＮＴを分散させてＣＮＴ薄膜を製造した後、１５０℃で３０分間熱処理を施した後の抵抗変化を示すグラフである。図８の棒グラフ変化から、上記実験３で説明したように、実施例２のピリジンのようにアルキル基を有さない環状アミン化合物の場合、実施例８のメチルピリジン及び実施例９のエチルピリジンのようにアルキル基を有する環状アミン化合物に比べて、初期対比抵抗減少の比率が大きいということを確認することができる。
【００７６】
本発明による各実施例について、上述した結果をまとめて記述してみると、次のとおりである。
【００７７】
分散溶媒として用いた短鎖のアミン化合物でＣＮＴを分散させてＣＮＴ分散液を調製した。遠心分離後、沈澱がほとんどなくＣＮＴが一様に分散されていることを確認し、ＵＶスペクトルを通じても分散性に大差がないことを確認した。ＣＮＴ−アミン分散液で透明電極を作製した後、熱処理過程を施してアミン化合物を除去することで透明電極の抵抗が減少することを確認した。ブチルアミンの場合、１５０℃で３０分間の熱処理を施すだけで初期対比約８９％の抵抗減少を示した。環状アミン化合物であるピリジンも１５０℃で熱処理を３０分間施しただけで約５５％の抵抗減少を示した。
【００７８】
以上で説明した本発明は、上述した実施例及び添付された図面によって限定されるものではなく、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲内で種々の置き換え、変形及び変更が可能であることは、本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者には明白である。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】本発明の一実施例による、分散剤として用いられたアミン化合物を熱処理にて除去する過程を示す図である。
【図２】沸点が１５０℃未満のアミン化合物の化学構造式を示す図である。
【図３】本発明の一実施例による、ピリジンとブチルアミンにそれぞれ分散されているカーボンナノチューブ（ＣＮＴ）分散液の写真図である。
【図４】本発明の一実施例による、ピリジン、ブチルアミン、及びＮ−メチルピロリドンにＣＮＴをそれぞれ分散させたＣＮＴ分散液のＵＶ−Ｖｉｓ−ＮＩＲスペクトルに関する図である。
【図５】本発明の一実施例による、アミン化合物の種類を異ならせてＣＮＴ分散を用いたフレキシブル透明電極を製造する過程を示すフローチャートである。
【図６】本発明の一実施例による、ピリジン、ブチルアミン、及びＮＭＰにＣＮＴを分散させてＣＮＴ薄膜を製造した後、１５０℃で３０分間熱処理を施した後の抵抗減少を示す図である。
【図７】本発明の一実施例による、沸点の異なる鎖状のアルキルアミン化合物でＣＮＴを分散させてＣＮＴ薄膜を製造した後、１５０℃で３０分間熱処理を施した後の抵抗変化を示す図である。
【図８】本発明の一実施例による、沸点の異なる環状のアルキルアミン化合物でＣＮＴを分散させてＣＮＴ薄膜を製造した後、１５０℃で３０分間熱処理を施した後の抵抗変化を示す図である。
【図２】
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【図４】
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【図５】
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【図１】
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【図３】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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