导电性纳米线网络及使用该网络的导电性基板和透明电极及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及使用纳米纤维的导电性纳米线网络。又，本发明涉及适合电子设备使用的，使用该导电性纳米线网络的导电性基板以及透明电极。而且，本发明涉及这样的导电性纳米线网络、导电性基板及透明电极的制备方法。
【背景技术】
[0002]在平板电视、手机、智能手机、平板电脑等显示设备和触控面板、太阳能电池、电致发光器件、电磁屏蔽、功能性玻璃等中，透明电极是必需的要素。在这些电子设备中使用的透明电极的导电性材料主要是氧化铟锡(以下简称为ΙΤ0)。
[0003]但是，由于ΙΤ0的原料铟是一种稀有金属，未来的供给具有不确定性。此外，由于制备ΙΤ0膜用的溅射等工艺的生产效率低，低成本化有困难，需要寻求ΙΤ0的替代材料。
[0004]近年来，作为替代ΙΤ0的新型透明导电材料，例如，专利文献1提出了将含有金属纳米线材料的导电层图案化的透明导电体及其制备方法。另外，具有含碳纳米管和导电性高分子等纤维状导电性物质的透明导电层的透明导电膜正在研究中，记载于例如专利文献2。
[0005]这些导电材料显示出了可替代已有的ΙΤ0膜的高透明性和低电阻，但是，具有使用金属纳米线和碳纳米管等纤维状导电性物质的透明导电层的透明导电膜，由于纤维状导电物质为有限长度的棒状形态，在制备过程中，纤维状导电性物质容易沿着一定的方向排列，因此透明导电膜的电学性能和光学性能容易产生各向异性。其结果就是，透明导电膜因位置和方向的不同，其电学性能和光学性能迥异，除了品质管理上的难度外，还有可视性问题等难题。还由于长度有限，纤维状导电性物质间的接触点少，即导电通路少，不能够充分发挥纤维状导电性物质的电学特性。
[0006]为了消除专利文献1及2代表的透明导电膜的性能的各向异性，探讨通过形成规则的导电性金属网格图案，使性能不发生各向异性的透明导电膜(专利文献3)。但是，由于导电性金属网格图案是规则的，具有容易产生莫尔条纹的本质性问题。
[0007]在先技术文献
[0008]专利文献1:日本专利特表2009-505358号公报
[0009]专利文献2:日本专利特开2011-168421号公报
[0010]专利文献3:日本专利特开2006-352073号公报
【发明内容】
[0011]发明要解决的课题
[0012]本发明的目的是，以简单的工艺，低廉的成本提供能够一举解决上述问题，适宜电子设备使用的导电性纳米线网络和使用该导电性纳米线网络的导电性基板及透明电极。
[0013]解决课题的手段
[0014]发明人为了实现上述课题，作为反复锐意研究的结果，通过在覆盖导电层的基板上将实质上无中断的连续的纳米纤维随机网络状使用，除去未被该纳米纤维覆盖的导电层区域后，除去该纳米纤维，制得网络状的导电体，即实质上无中断的连续的导电性纳米线随机网络化的导电性纳米线网络，同时，通过控制该网络的结构(线径和网络密度)，发现能够得到兼具透明性和导电性的透明电极，完成了本发明。
[0015]发明的效果
[0016]本发明由于使用实质上无中断的连续的纳米纤维的随机网络，得到的导电性纳米线网络是各向同性的，使用该导电性纳米线网络的透明电极表现出稳定的物理性质，并且没有产生莫尔条纹。另外，和传统的长度有限制(具有有限的长度)的纳米线相比，本发明的纳米线的线间接触点多，可以制得电阻低的网络。因此，可以减少达到相同导电性所需要的纳米线的量(即网络的密度)，其结果是可以达到较高的透明性。从而，可以提供适宜电子设备使用的，利用导电性纳米线网络的透明电极。此外，由于可以采用工艺简单的，常用的高分子材料作为纳米纤维的原料，成本低廉。另外，本发明的透明电极可以使用耐弯曲性优异的基板，因此能够适用于例如触摸版用透明导电膜、电子纸用透明电极、柔性薄膜太阳电池用透明电极、柔性显示器用透明电极等对耐弯曲性有要求的柔性电子设备。
【附图说明】
[0017]图1是本发明的导电性纳米线网络的显微镜照片之一例。
【具体实施方式】
[0018]下面详细说明本发明。
[0019]导电性纳米线网络
[0020]本发明的导电性纳米线网络是实质上无中断的连续的导电性纳米线随机网络(网格)化的导电体。本说明书中说的导电体，不只是导电性纳米线网络本身，还包含承载它的基板等。在本发明的导电性纳米线网络中，所谓实质上无中断的连续的纳米线随机网络化的形态，意味着不包含特定的图形和特定图形的组合构成的，例如三角形、四边形、六边形等η边形、圆、椭圆等、或是这些形状的组合形成的格子图案等显示一定的规则性的网络(网格)。然而，本发明的导电性纳米线网络，只要整体上是不规则的形状即可，只要能取得所期待的效果，并不排除局部上偶然产生的规则形状的网格的存在。本发明的导电性纳米线网络，作为一个例子，可以通过在覆盖导电层的基板上，采用适当的手段运用网络状的纳米纤维，除去纳米纤维未覆盖的导电层区域后，除去网络状纳米纤维而制得。由于传统的金属纳米线或碳纳米管等纤维状导电性物质的长度有限，在具有使用这些物质的透明导电层的透明导电膜中，制备过程中纤维状导电性物质容易沿着一定的方向排列，留下了透明导电膜的电学性能和光学性能会产生各向异性的问题，而本发明的导电性纳米线网络，由于构成实质上无中断的连续的随机网格状导电体，实际上没有各向异性，并且，由于网格没有规则性，实际上不会产生莫尔条纹。此外，网络(网格)的密度可以容易地控制，可以兼顾满足具体用途的良好的透光性和导电性。形成本发明的导电性纳米线网络的纳米纤维，可以是连续的一根纳米纤维，也可以是独立的多根纳米纤维。无论如何，各纳米纤维随机使用于基板上时，重要的是具有足以在线间产生许多接触点的充分的长度。
[0021]所述导电层可列举出铁、钴、镍、铜、锌、铬、钼、钌、铑、钯、银、镉、锇、铱、铂、金、铝等金属或其合金，或者ΙΤ0、铟镓锌酸盐氧化物(IGZ0)、钛、氧化钴、氧化锌、氧化钒、氧化铟、氧化铝、氧化镍、氧化锡、氧化钽、氧化银、氧化银、氧化错等金属氧化物，或者氮化钛、氮化锆、氮化铝等金属氮化物为例的金属化合物，但是本发明的导电性纳米线网络的导电层并不限于此，可以适用一切导电性物质。另外，为了提供使用本发明的导电性纳米线网络的透明电极，从导电性考虑，较理想的是铜、银、铝、氧化铟锡，而为了提供柔性透明电极(透明导电膜)，较理想的是铝、铜等金属或其合金，再考虑质量轻和价格低的要求，则铝更理想。
[0022]导电层的基板可以列举出树脂或玻璃等，只要在下述除去导电层的工序中不受损，没有特别限制，基板的材料、形状、构造、厚度等可以根据公知的相关知识适当选择。树脂可以列举出聚对苯二甲酸乙二酯和聚萘二甲酸乙二醇酯等聚酯、液晶性芳香族聚酯、液晶性全芳香族聚酯、聚碳酸酯、聚丙烯酸甲酯和聚丙烯酸乙酯等聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯和聚甲基丙烯酸乙酯以及聚甲基丙烯酸羟乙酯等聚甲基丙烯酸酯、聚丙烯腈、聚乙烯、聚丙烯、聚烯烃、环烯烃树脂、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚乳酸、脂肪族聚酰胺、全芳香族聚酰胺、聚酰亚胺、聚醚醚酮、聚降冰片烯、聚砜、多硫化物、聚对苯撑苯并二恶唑、聚氨酯、环氧树脂、三乙酰基纤维素等糖基高分子、聚偏氟乙烯等含氟高分子、聚硅氧烷或聚倍半硅氧烷或聚硅烷等含硅高分子、聚磷腈等含磷高分子、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物或是这些物质的共聚物或混合物。在这里，共聚物可以为含有随机共聚物、交替共聚物、嵌段共聚物、接枝共聚物中的任何共聚物，也可以是由两种以上多种这些成分构成。进一步地，玻璃可以采用常规的苏打玻璃等。此外，也可以是树脂和玻璃组合的基板、两种以上树脂层压的基板等复合基板。基板的种类并不限于上述例子，可以根据不同用途从透明性、耐久性、价格等方面选择最合适的基板，考虑用作透明电极时的性能，基板的厚度较理想的是1 μπι以上2000 μπι以下。而使用本发明的导电性纳米线网络的透明电极中，特别是为了提供柔性透明电极(透明电极膜)，从透明性、尺寸稳定性、厚度均匀性、强度、耐热性、耐化学腐蚀性、耐水性等性质出发，可以举出较佳的例子，例如聚酯，但并不限于此，根据不同的用途，可以适宜选择。此时，基板的厚度除了考虑透明性，还需要考虑基板的可挠性或柔性，较理想的1 ym以上500 μπι以下，由于取决于其用途，并不限于的这一范围。
[0023]上述覆盖导电层的基板的制备方法，即基板覆盖导电物质的方法，可以