[发明专利]包含金属纳米线和碳纳米管的叠层透明电极

说明书

技术领域

本发明涉及包含碳纳米管和金属纳米线的叠层透明电极(stacked transparent electrode)。更具体地，在基础衬底上，通过以交替方式堆叠分别包含碳纳米管和纳米银线的涂层，透明电极具有极好的效率和稳定性，因而改善电导率和透明性并改善金属纳米线的抗氧化特性。

背景技术

最近，对用于透明电极的材料的兴趣已增加，因此用于轻薄显示器领域的技术已日益地成为关注的对象。

具有电导性和透明特性的薄膜主要用于高科技显示装置如平板显示器和触摸屏。

通过沉积方法如溅射在玻璃或塑料衬底上涂布金属氧化物电极如，常规地，铟锡氧化物(ITO)和铟锌氧化物(IZO)电极来使用材料作为用于这样的平板显示领域的透明电极。然而，利用金属氧化物制造的透明电极膜具有高电导率和透明性，但具有低摩擦阻力和针对弯曲的弱特征。

另外，用作主要材料的铟的自然储藏量是有限的，因此铟的成本是非常高的，并且铟具有较差的加工性能。

为了克服上述加工性问题，已开发了使用导电聚合物如聚苯胺和聚噻吩的透明电极。使用导电聚合物的透明电极膜具有优点如由于掺杂的高电导率、涂层膜的极好的粘结性、和优异的弯曲特性。然而，困难的是，透明膜使用导电聚合物来获得到用于透明电极的程度上的极好的电导率。另外，存在以下问题：使用导电聚合物的透明膜具有低透明性。

因此，已开发碳纳米管作为与铟锡氧化物(ITO)相比的材料。这样的碳纳米管用于许多领域，尤其是，基于碳纳米管的极好的电导率，已开发作为电极材料。

自从在1996年，Rice University的教授Smalley荣获诺贝尔奖(因发现富勒烯)，碳材料已脱颖而出作为在具有纳米尺寸的结构中的最优秀的材料。在20世纪，如果硅酮是核心材料，则存在以下预测：碳将是21世纪的核心材料。在碳之中，碳纳米管是收到很高期望的材料，这是因为基于碳纳米管的完整的材料特性和结构，它们可工业应用于电子信息通信、环境和能源、和制药领域。另外，碳纳米管已被预期作为主要结构单元，从而从现在开始导致纳米科学。

碳纳米管具有石墨片，其是具有纳米尺寸的直径的圆筒形并具有sp²键结构。按照石墨片的滚转角和结构，碳纳米管显示导体或半导体特性。另外，按照形成壁的键的数目，碳纳米管被分成单壁碳纳米管(SWCNT)、双壁碳纳米管(DWCNT)、多壁碳纳米管(MWCNT)、和绳索碳纳米管。尤其是，具有金属特性和半导体特性的SWCNT显示出各种电、化学、物理、和光学特性，并且这样的特性使得可以实现集成器件。目前正在研究的碳纳米管的应用领域是柔性或一般的透明电极(柔性和/或透明导电膜)、静电耗散膜、场致发射装置、平面加热元件、光电子器件、各种传感器、晶体管等。

到目前为止，基于一种碳纳米管的透明电极已经报道靠近工业化的研究结果，但它被保持在实验室水平。此外，最近已备受瞩目作为用于透明电极的材料的银纳米线具有极好的电导率并且可以涂布在柔性衬底上，但银纳米线具有不足的氧化稳定性，因而，必要地，聚合物外涂层方法应用于银纳米线的上层(由于雾度增加)，因此难以应用于商业化产品。

发明的目的

本发明提供了可以具有极好的电导率和透明性的透明电极。

本发明还提供了通过改善金属纳米线的抗氧化特性可以具有极好的效率和稳定性的透明电极。

通过如下所述的本发明将可以实现这些和其它的目的。

发明内容

为了克服这个问题，本发明的具体实施例提供了一种透明电极，其中在基础衬底(A)上以多个水平堆叠包含碳纳米管的涂层(B)和包含金属纳米线的涂层(C)，叠层透明电极可以具有叠层结构(堆叠结构)，其中以交替方式堆叠包含碳纳米管的涂层(B)和包含金属纳米线的涂层(B)。

另一个具体实施例，可以通过施加碳纳米管组合物来涂布包含碳纳米管的涂层(B)，所述碳纳米管组合物包含100重量份的溶剂、0.05至1重量份的碳纳米管、和0.05至1重量份的粘合剂树脂。

碳纳米管可以具有1:10至1:2000的纵横比(长宽比)。

可以通过施加金属纳米线组合物来涂布包含金属纳米线的涂层(C)，所述金属纳米线组合物包含100重量份的溶剂、0.05至2重量份的金属纳米线、和0.05至1重量份的粘合剂树脂。

金属纳米线可以具有1:20至1:200的纵横比。

本发明的效果

基于极好的电导率、透明性、和抗氧化特性，本发明的透明电极具有极好的效率和稳定性。