JP2007080541A

JP2007080541A - 有機透明導電体、その製造方法及び電流駆動型素子

Info

Publication number: JP2007080541A
Application number: JP2005262968A
Authority: JP
Inventors: Mitsuharu Namiki; 光治並木; Kinya Kumazawa; 金也熊沢; Jun Okada; 順岡田
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2005-09-09
Filing date: 2005-09-09
Publication date: 2007-03-29

Abstract

【課題】高光透過率と低表面抵抗値とを維持し、フレキシビリティを確保した有機透明導電体を提供する。簡易な製法とし、低コスト化した有機透明導電体の製造方法を提供する。さらに、高光透過率と低表面抵抗値とに維持し、イオン化ポテンシャルを低下させた電流駆動型素子を提供する。
【解決手段】光透過性を有する基材２と、基材２のいずれか一方の面に設けられて、ポリエチレンジオキシチオフェンとポリスチレンスルフォン酸との複合高分子から形成されるマトリックス４に導電性ナノ粒子５を分散して構成された透明導電膜３と、を有することを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、有機透明導電体、その製造方法及び電流駆動型素子に関する。

最近の情報化、IT技術の進展に伴い、光を発するルミネッセンス素子、太陽光を吸収してエネルギの変換をする太陽電池、電圧のON-OFFによって光透過率が変化する調光素子（液晶系、エレクトロクロミック系）の開発が進められている。特に、最近のTV用として、高輝度、広視野角としたプラズマディスプレイ、有機ELディスプレイ、フィールドエミッションディスプレイなどの機能性素子の研究が盛んに進められており、TV用以外にも、パソコン用ディスプレイ、自動車用ナビゲーションなどのフラットパネルディスプレイ、携帯電話、電子ペーパ、モバイル用パソコンなどの用途に機能性素子が多用されている。

上記機能性素子は、陽極と陰極との間に機能性膜を挟み、両電極と機能性膜との界面における荷電キャリア（電子、正孔）の動きを利用して、電子的、光学的な機能を発現させている。そして、陽極あるいは陰極の少なくとも一方の電極に透明電極を配置し、機能性素子の内部に光を入射し、あるいは機能性素子の内部で生成した光を外部に出射している。このため、透明電極は機能性素子の必須の構成となっている。

ここで、「透明電極」とは、可視光領域（波長380 nm〜780 nm）における光透過率が80%以上であり、かつ、電気伝導度が高い（比抵抗が約1×10^-3Ωcm以下、表面抵抗値換算で約300Ω/□以下）という特性を有すると定義されている（非特許文献１参照）。

例えば、透明電極として、金属（Au, Ag, Pt, Cu, Rh, Pd, Al, Cr）、酸化物半導体（In₂O_3,Sn doped In₂O₃(ITO), SnO₂, ZnO, CdS, TiO₂, CdIn₂O₄）、スピネル型化合物（MgInO₄, CaGaO₄）、導電性窒化物（TiN, ZrN, HfN）、導電性ホウ素化物（LaB₆）、これらを組み合わせた化合物（Bi₂O₃/Au/BiO₃, TiO₂/Ag/TiO₂）が知られている。しかし、金属、窒化物、ホウ素物などから形成される透明電極は、光透過性と導電性の両特性を維持することが難しく、特殊分野（例えば、電磁シールド）にのみ使用されているのが実状である。光透過性と導電性の両特性に優れ、さらに耐久性の高い透明電極として、現在、酸化物半導体が主流であり、例えば、アンチモンをドープしたSnO₂(ATO)、フッ素をドープしたSnO₂ (FTO)、アルミニウムをドープしたZnO (AZO)などが用いられている。特に、Sn doped In₂O₃ (ITO)は、光透過性と導電性の両特性を維持することができ、さらに酸溶液によるウェットエッチングにより電極微細パターンの形成が容易であることから、オプトエレクトロニクス用の透明電極として用いられている。

しかし、近年、透明電極の高光透過率化、低表面抵抗率化、薄膜化、表面平滑化に加えて、モバイル化が重要な要素であり、フレキシビリティが要求されている。特に、太陽電池、有機ELディスプレイなどの機能性素子では、フレキシビリティが要求される。なお、ここで「フレキシブル」とは、フラット状態から容易にある曲率まで曲げることができる特性（例えば、直径φ20mmまで曲げられる）を有するものと定義する。

フレキシビリティを維持するために、以下の二つの技術課題が挙げられる。第一は、基板の改良であり、剛直なガラス基板を高分子樹脂フィルム基板に換えて、フレキシブル性と防湿性とを確保するものである。第二は、フレキシビリティの優れた透明電極そのものを開発することである。

上記技術課題を解決するために、透明電極として、高分子樹脂フィルム（厚さ約0.1〜0.2 mm）上に、スパッタ法を用いて成膜した透明導電膜（ITO）が形成された透明電極体が開示されている。高分子樹脂フィルムとしては、スパッタ時の熱的損傷と機械的強度を考慮して、ポリエチレンテレフタレート（PET）、ポリエチレンナフタレート（PEN）、ポリエーテルスルフォン（PES）、ポリカーボネート（PC）などが用いられている（例えば、特許文献１〜特許文献３参照）。しかし、ガラス基板を用いた場合には、その基板温度を300〜400℃にすると、結晶性の高いITO膜を形成することができるが、高分子樹脂フィルム基板を用いた場合には、耐熱性の面から、基板温度を高く設定することができず、光透過率と表面抵抗の両特性を維持することができない。また、基板上に形成されるスパッタITO膜自体は構造的に柱状であり、曲げ、伸びの各特性が悪く、フレキシビリティを確保することが難しい。

そこで、基板上に、ITOの超微粒子と溶媒を含む電極形成用組成物を塗布した後、硬化させて、透明導電膜（透明電極体）とする方法が開示されている（例えば、特許文献４参照）。本方法によれば、ITO膜の欠点となるフレキシビリティを維持することができる。

さらに、無機系の導電性材料を有機系の導電性高分子に換えて、基板上に、体積抵抗1Ω・cm以下の抵抗値の導電性高分子薄膜（厚さ100μm以下）を形成した透明電極体が開示されている（例えば、特許文献５参照）。
「透明導電膜の現状と展望」、（株）東レリサーチセンタ、第７頁特開平６−１４５９６４号公報特開平８−６４０３４号公報特開平８−１７２６７号公報特開平６−１２５１９１号公報特開平６−２８３８８６号公報

しかしながら、従来の透明電極体では、いずれも高光透過率、低表面抵抗、フレキシビリティを満足するものを得ることができなかった。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、すなわち、本発明の有機透明導電体は、光透過性を有する基材と、基材のいずれか一方の面に設けられて、ポリエチレンジオキシチオフェンとポリスチレンスルフォン酸との複合高分子から形成されるマトリックスに導電性ナノ粒子を分散して構成された透明導電膜と、を有することを要旨とする。

本発明の有機透明導電体の製造方法は、水または溶媒に、ポリエチレンジオキシチオフェンとポリスチレンスルフォン酸の含有比率を1：1.5〜1：6とした複合高分子材料を分散させた後、さらに導電性ナノ粒子を均一に分散させた溶液を調製し、その後、光透過性を有する基材の少なくとも一方の面に、溶液を塗布、乾燥して透明導電膜を形成した有機透明導電体とすることを要旨とする。

本発明の電流駆動型素子は、上記透明導電体を電極とした透明電極を用いることを要旨とする。

本発明の有機透明電極体によれば、可視光領域において高光透過率と低表面抵抗値を維持することができ、さらにフレキシビリティを確保することができる。

本発明の有機透明電極体の製造方法によれば、簡易な製法とし、さらに低コスト化を図ることができる。

本発明の電流駆動型素子によれば、可視光領域において高光透過率と低表面抵抗値を維持し、イオン化ポテンシャルの値を下げることができる。

以下、添付図面を参照し、本発明の実施の形態に係る有機透明電極体、その製造方法及び電流駆動型素子を説明する。

図１は、本発明の実施の形態に係る有機透明導電体を用いた有機透明電極体の一部を拡大した断面図である。有機透明電極体１は、光透過性を有する基材２と、基材２上に設けられた透明導電膜３と、から構成される。透明導電膜３は、ポリエチレンジオキシチオフェン（PEDOT）とポリスチレンスルフォン酸（PSS）との複合高分子によりマトリックスを形成し、マトリックスに導電性ナノ粒子を分散している。

複合高分子として、可視光領域（波長380 nm〜波長780 nm）において光透過性を有するπ共役系高分子であるPEDOTとPSSとの複合高分子を使用したが、この理由としては、π共役系高分子の可視光領域における光透過率が80%以上であり、加工性、大面積化、低コスト化、フレキシビリティの観点から優れているからである。ここで、π共役系高分子とは、炭素の単結合と二重結合とが交互に繰り返す構造を有し、連続的なπ結合が分子鎖に沿って形成される共役二重結合を有するものであり、その結合中のπ電子が、自由に移動しやすい性質を持ち、π電子がキャリヤとなり、半導体あるいは金属に似た機能を発現している。

π共役系高分子の中でも、特に、骨格の安定性に優れ、導電率が高いことから、マトリックスを構成する複合高分子としてPEDOT：PSSを選択している。複合高分子であるPEDOTとPSSとの含有比率は、1：1.5〜1：6とすることが好ましい。本範囲の含有比率とすることにより、透明導電膜３表面のイオン化ポテンシャルを制御することができる。以下、この理由を説明する。

複合高分子であるPEDOTとPSSの含有比率を変えると、透明導電膜３表面のイオン化ポテンシャルが変化するメカニズムについては明らかではないが、現時点では、次の二つの理由から、複合高分子中のPSSの含有比率が大きくなると、イオン化ポテンシャル（Ip）の値も大きくなるものと推測している。

まず、第一の理由は、分子軌道の点である。複合高分子（PEDOT：PSS）の中でも、PSSは分散体として作用し、電気抵抗的には絶縁領域に位置する。このため、複合高分子中のPSSの含有比率が大きくなると、電気抵抗的には抵抗が大きくなると考えられる。有機材料では、LUMOより高い準位に電子は存在しないため、分子軌道の面からは、LUMO(Lowest Unoccupied Molecular Orbital)とHOMO(Highest Occupied Molecular Orbital)の距離が大きくなり、HOMOレベルに存在する電子は、飛び出し難くなりイオン化ポテンシャルの値が大きくなると考えられる。

第二の理由は、電気二重層の点である。前述したように、PSSの含有比率が多くなると抵抗も大きくなり、まず、透明導電膜の表面がプラスに帯電した状態となり、不安定となる。このため、電気的中性を保つために、マイナスに帯電したイオンが誘起されて、透明導電膜の表面に電気二重層が形成される。電気二重層が形成された状態になると、透明導電膜の表面から電子が飛び出し難くなると考えることができる。

一般的にはπ共役系高分子に対し、さらにドーピング処理をすることにより、導電率σを大きくすることができる。π共役系高分子へのドーピング方法としては、気相ドーピング、液相ドーピング、電気化学的ドーピング、イオンインプランテーションなどの各種の方法を挙げることができるが、狙いとする形態に応じて適宜使い分けることができる。

また、使用されるドーパントは基本的にπ共役系高分子鎖と電荷との授受、すなわち、電荷移動相互作用を行っているが、このドーパント分子がどのような原子又は構造であるかに応じて発現する機能も大きく変化する。なお、ドーパントとしては、高分子鎖から電子を奪うアクセプター（acceptor）型、逆に電子を与えるドナー（donor）型があり、アクセプター（acceptor）型は電導に関与するキャリアの極性が正となり、ドナー（donor）型は負となるため、半導体分野では、一般にp型ドーパント、n型ドーパントと呼ばれている。

代表的なp型ドーパントとしては、ハロゲン類（例えば、Br₂, I₂, Cl₂など）、ルイス塩（例えば、BF₃, PF₅, AsF₅, SO₃など）、プロトン酸（例えば、HNO₃, H₂SO₄, HClO₄など）、遷移金属ハライド（例えば、FeCl₃, MoCl₅, SnCl₄, MoF₅など）を挙げることができる。一方、n型ドーパントしては、アルカリ金属（例えば、Li, Na, K, Csなど）、アルキルアンモニウム塩（例えば、テトラエチルアンモニウム(TEA⁺)、テトラブチルアンモニウム(TbuA⁺)など）を挙げることができる。

種々のπ共役系高分子に対して、p型ドーパントやn型ドーパントをドーピングして導電率を高くすることができるが、π共役系高分子との相性に加え、ドーピングのし易さや導電率の長期安定性、さらに導電率と光透過性との両立性、ドーピングしたπ共役系高分子のフレキシビリティ性などの観点から、PEDOT:PSSを選択している。PEDOT:PSSは、導電性と光透過率との両立が可能であり、さらにイオン化ポテンシャルを制御することができ、また、後述するように、PEDOT:PSSは、特に可溶性を有し、液体状として使用できる利点を有することから、基板に容易に塗布、印刷することが可能である。この結果、大面積化が容易となり、低コスト化を図ることができる。

図２は、複合高分子であるPEDOT:PSSの含有比率を変えた場合の光透過率と表面抵抗との関係を示す図である。具体的には、PEDOT:PSSの含有比率を、1:0.5、1:2、1:10に変化させた複合高分子を用いて実験を行った。図２に示すように、Ａ部の範囲内の光透過率と表面抵抗とにすることが好ましい。複合高分子の含有比率を変えた場合であっても、透明導電膜の光透過率を高くするためには、複合高分子（PEDOT:PSS）の添加量を減らさざるを得ず、表面抵抗値が大になる傾向がある。特に、PEDOTとPSSとの含有比率を1:1.5〜1:6の範囲にすると、図２に示すＡ部分の範囲となり好ましい。この理由は、PEDOT:PSSの含有比率が、1:1.5よりもPSSの含有量が減少するとPSSの効果が得られず、透明導電膜の表面抵抗が大きくなるからであり、逆に、PEDOT:PSSの含有比率が1:6よりもPSSの含有量が増加すると、非導電性のPSSの抵抗が大きくなり、図２に示すＡ部分の表面抵抗よりも高い表面抵抗となるからである。

一方、マトリックスに分散させる導電性ナノ粒子の平均粒径は、50 nm以下とすることが好ましい。導電性ナノ粒子の平均粒径が、可視光領域の入射光の波長λ（= 380 nm〜780 nm）よりも小さくなると（粒子直径の約1/10以下）、光が透明導電膜を透過し易くなり、量子効果に基づき光透過性を有するからである。逆に、導電性ナノ粒子の平均粒径が50 nmを超えると、導電性ナノ粒子の平均粒径が入射光波長の約1/2の大きさとなり、入射光の波長λとの間での相互作用により、回折、散乱作用により白濁し、あるいは導電性粒子の物質特有の発色（着色）が生じてしまうからである。

また、導電性ナノ粒子の導電率σは、1×10²S/cm以上であることが好ましい。

導電率を上記値以上とすることにより、マトリックス（PEDOT:PSS）の導電率の低さを補うことができる。

さらに、導電性ナノ粒子は、Au、Ag、Pt、Pd、Ni、Cu、C、Al、Sn、Pb及びTiの中から選択される一種の元素、又はこれらの元素の中から選択される一種の元素を含む化合物とすることが好ましい。特に、導電性ナノ粒子は、前述した元素の一種から形成すると良く、これらのバルク自体の比抵抗が小さくなる。また、導電性粒子をナノサイズにすると量子効果等により、さらに比抵抗も小さくなるものと考えられる。また、上記元素の中から選択される一種の元素を含む化合物としては、酸化物系（例えば、TiO₂、SnO₂, Al₂O₃など）が挙げられるが、いずれも酸化物半導体に属し、比抵抗を小さくするキャリア数や移動度が多いものと考えられる。なお、酸化物系以外の上記元素を含む化合物としては、合金、金属錯体などが挙げられる。

次に、導電性ナノ粒子の含有量の説明をする。

図３は、複合高分子であるPEDOTとPSSの含有比率を1：2とした複合高分子から形成されるマトリックスに、導電性ナノ粒子（Au、Ag、Cu）を均一に分散させて透明導電膜を形成した場合における、導電性電性ナノ粒子の含有量とイオン化ポテンシャルとの関係を示す図である。図４は、導電性ナノ粒子の含有量と光透過率との関係を示す図である。

図３に示すように、導電性ナノ粒子の種類に関係なく、導電性ナノ粒子の含有量が増加すると、イオン化ポテンシャルの値が低下していることが判る。特に、導電性ナノ粒子の含有量が10⁰wt.%を超えると、イオン化ポテンシャルは急激に低下し、元素単独のイオン化ポテンシャルに漸近していることが判明した。また、図４に示すように、導電性ナノ粒子の含有量が10⁰wt.%を超えるとイオン化ポテンシャルが急激に低下するだけではなく、光透過率も急激に低下して70％未満となり好ましくない。

上記透明導電体において、表面抵抗は、100Ω／□以下とすることが好ましい。表面抵抗の値が大きくなると、後述する有機EL素子、太陽電池、調光素子（液晶系、エレクトロルミネッセンス系）などの透明電極体に適用することができないからである。

さらに、上記有機透明導電体の光透過率は、70％以上であることが好ましい。光透過率がこれにより透明導電体の透明性が確保されて、有機EL素子などに適用することが可能となる。

光透過性を有する基材としては、可視光線領域における平均光透過率が80％以上である高分子樹脂フィルムを用いることが好ましい。このような高分子樹脂フィルムを用いることにより、光透過率を高い値に維持することができる。

また、上記高分子樹脂フィルムの面内の複屈折Δnは、0.1以下であることが好ましい。複屈折Δn を0.1以下にすると、大きな異方性が生じることなく入射光が均一に有機透明電極体に入射することになる。また、この有機透明電極体に発色層を積層して各種素子を構成した場合には、発光層などの素子から均一に発光した光が減衰することなく、素子外部に出射されるようになる。

さらに、高分子樹脂フィルムは、ポリエチレンテレフタレート（PET）、ポリエチレンナフタレート（PEN）、ポリカーボネート（PC）、ポリエーテルサルフォン（PES）及びこれらの誘導体の中から選択される一種とすることが好ましく、実用的な基板とすることができる。

上記有機透明電極体の厚さは、数十nm〜数百nmとすることが好ましく、特に、表面抵抗と光透過率とを考慮すると、有機透明電極体の厚さは、20nm〜750nmとすることが好ましい。

次に、本発明の実施の形態に係る透明電極体の製造方法を説明する。

本発明における透明導電体の製造方法は、水または溶媒に、PEDOTとPSSの含有比率を1：1.5〜1：6とした複合高分子材料を分散させた後、さらに導電性ナノ粒子を均一に分散させた溶液を調製し、その後、光透過性を有する基材の少なくとも一方の面に、複合高分子材料を含む溶液を塗布、乾燥して透明導電膜を形成した有機透明導電体とするものである。

上記方法によれば、ウェットプロセスを用いて一貫して製造することができるため製法が簡易となり、さらに低コスト化を図ることができる。

また、上記透明導電体の製造方法において、導電性ナノ粒子を均一に分散させることが好ましく、均一に分散させた溶液を調製することにより、複合高分子から形成されるマトリックスに導電性ナノ粒子を均一に分散させることができる。また、PEDOT:PSSの含有比率を1：1.5〜1：6と規定したが、本範囲の含有比率にすると、複合高分子の構造が安定化し、任意に含有比率を制御できるからである。

さらに、上記製造方法において、導電性ナノ粒子（例えば、Au粒子）として、種々の方法を用いて製造した粒子を使用できるが、以下に示すコロイド化学的手法を用いても良い。

例えば、水溶液中で調整した透明な陽性の水和金属酸化物のヒドロゾル中のコロイド粒子を、陰イオン性界面活性剤で親油性に転換した後、有機溶媒を加えてフラッシングしてオルガノゾルとし、このオルガノゾル中の有機溶媒を除去して水和金属物を粉末状態で取り出す。そして、最後に、これを界面活性剤の分解温度以下の温度で加熱処理して、導電性ナノ粒子を得るものである。

また、上記透明導電体の製造方法において、導電性ナノ粒子の含有量を検討した。導電性ナノ粒子の含有量を約１wt%とした場合においても、光透過率を80％以上とすると高い光透過率が得られるが、導電性ナノ粒子の含有量が増加すると、導電性ナノ粒子の種類に応じて異なるが、成形性（紡糸性）が損なわれ、光透過性が低下することから、規定の含有量とすることが好ましい。

なお、図１に示した透明導電体の断面は矩形状として膜状に構成したが、透明導電体の断面は、図１に示す形状に限定されない。例えば、フィルム状、層状、板状としても良く、透明導電体の断面は、楕円状、繊維状、棒状としても良い。また、図１に示す透明導電体は、フレキシブルな高分子フィルムから形成される基材の一方の面に透明導電膜を設けたが、基材の両面に透明導電膜を形成して透明電極体を構成しても良い。このような形態とした場合においても、基板上に、可溶性のある塗布液を通常の薄膜形成方法（例えば、スピンコート、グラビア印刷）を用いて、基材上に薄膜を容易に形成することができる。

さらに、本発明の実施の形態に係る電流駆動型素子は、上記透明導電体を電極とした透明電極を用いたものである。電流駆動型素子としては、光起電力モジュール（例えば、発光素子、太陽電池）、表示体（発光素子、調光素子（液晶系、エレクトロルミネッセンス系））、照明体または半導体モジュール（例えば、有機トランジスタ）のいずれかにすることができる。従って、本発明の実施の形態に係る電流駆動型素子によれば、可視光領域において高光透過率と低表面抵抗値を維持することができ、さらにイオン化ポテンシャルの値を低下させることができる。

以下、さらに具体的に実施例を用いて説明する。

実施例１
水に、PEDOTとPSSの含有比率を1:2とした複合高分子を分散させた後、さらに導電性ナノ粒子として、粒径分布の中央値が10 nmであるAu粒子を均一に分散させて、Au粒子を0.7wt%含有させた溶液とした。次に、光透過性を有する基材（厚さ125μm のPETフィルム）上に、得られた溶液を塗布した後、乾燥し、基材上に透明導電膜を形成して有機透明導電体とした。なお、表１に、用いた材料を示した。

実施例２
実施例２では、光透過性を有する導電性ナノ粒子として、粒子径分布の中央値20 nmのAu粒子を用いた以外は、実施例１と同様の方法を用いて有機透明導電体を製造した。

実施例３
実施例３では、実施例１で用いた導電性ナノ粒子として、粒子径分布の中央値50 nmのAu粒子を用いた以外は、実施例１と同様の方法を用いて有機透明導電体を製造した。

実施例４
実施例４では、光透過性を有する導電性ナノ粒子として、粒子径分布の中央値20 nmのAu粒子を用い、Au粒子の含有量を1wt%とした以外は、実施例１と同様の方法を用いて有機透明導電体を製造した。

実施例５
実施例５では、光透過性を有する導電性ナノ粒子として、粒子径分布の中央値20 nmのAu粒子を用い、Au粒子の含有量を0.5wt%とした以外は、実施例１と同様の方法を用いて有機透明導電体を製造した。

実施例６
実施例６では、PEDOTとPSSの含有比率を1:6とした複合高分子を用い、光透過性を有する導電性ナノ粒子として、粒子径分布の中央値20 nmのAu粒子を用い、Au粒子の含有量を0.7wt%とした以外は、実施例１と同様の方法を用いて有機透明導電体を製造した。

実施例７
実施例７では、光透過性を有する導電性ナノ粒子として、粒子径分布の中央値10 nmのAg粒子を用いた以外は、実施例１と同様の方法を用いて有機透明導電体を製造した。

実施例８
実施例８では、光透過性を有する導電性ナノ粒子として、粒子径分布の中央値20 nmのAg粒子を用いた以外は、実施例１と同様の方法を用いて有機透明導電体を製造した。

実施例９
実施例９では、光透過性を有する導電性ナノ粒子として、粒子径分布の中央値50 nmのAg粒子を用いた以外は、実施例１と同様の方法を用いて有機透明導電体を製造した。

実施例１０
実施例１０では、光透過性を有する導電性ナノ粒子として、粒子径分布の中央値10 nmのSnO₂粒子を用いた以外は、実施例１と同様の方法を用いて有機透明導電体を製造した。

実施例１１
実施例１１では、光透過性を有する導電性ナノ粒子として、粒子径分布の中央値20nmのSnO₂粒子を用いた以外は、実施例１と同様の方法を用いて有機透明導電体を製造した。

実施例１２
実施例１２では、光透過性を有する導電性ナノ粒子として、粒子径分布の中央値50nmのSnO₂粒子を用いた以外は、実施例１と同様の方法を用いて有機透明導電体を製造した。

実施例１３
実施例１３では、光透過性を有する導電性ナノ粒子として、粒子径分布の中央値20nmのAu粒子を用い、Au粒子の含有量を3wt%とした以外は、実施例１と同様の方法を用いて有機透明導電体を製造した。

実施例１４
実施例１４では、光透過性を有する導電性ナノ粒子として、粒子径分布の中央値70nmのAu粒子を用い、Au粒子の含有量を0.7wt%とした以外は、実施例１と同様の方法を用いて有機透明導電体を製造した。

実施例１５
実施例１５では、PEDOTとPSSの含有比率を1:1とした複合高分子を用いた以外は、実施例２と同様の方法を用いて有機透明導電体を製造した。

実施例１６
実施例１６では、PEDOTとPSSの含有比率を1:10とした複合高分子を用いた以外は、実施例２と同様の方法を用いて有機透明導電体を製造した。

比較例１
比較例１では、透明導電膜に導電性ナノ粒子を含めない点以外は、実施例１と同様の方法を用いて、有機透明導電体を製造した。

比較例２
比較例２では、PEDOTとPSSの複合高分子を用いない点以外は、実施例２と同様の方法を用いて、有機透明導電体を製造した。

比較例３
比較例３では、厚さ125μmのポリエチレンテレフタレートフィルムから形成される光透過性を有する基材のみとした。

前述した実施例１〜実施例１６及び比較例１〜比較例例３から得られた各試料について、表面抵抗測定器（ロレスタ、ダイヤインスツルメント（株）社製）を用いて表面抵抗を測定した。また、分光光度計（日立製作所、U-4000）を用いて光透過率を測定した。さらに、各試料をデシケータに入れて24時間真空引きをした後、同試料を大気中から取り出して、光電子分光法（理研計器（株）AC-2）を用いてイオン化ポテンシャルを測定した。測定結果を表２に示す。

表２に示すように、比較例１では、導電性ナノ粒子を用いることなく、また、比較例２においてもPEDOT:PSSの複合高分子を用いていないため、表面抵抗の値が大きくなり、光透過性と低表面抵抗値とを両立することが難しかった。これに対して、実施例１〜実施例２６では、光透過性を有する基材上に、ポリエチレンジオキシチオフェンとポリスチレンスルフォン酸との複合高分子から形成されるマトリックスに導電性ナノ粒子を分散して透明導電膜を形成したため、光透過率が低下することなく、低表面抵抗値に維持することができ、さらにイオン化ポテンシャルの値を約5eVに低下させることが可能であると判明した。

本発明の実施の形態に係る有機透明電極体の一部を示す拡大断面図である。光透過率と表面抵抗との関係を示す図である。導電性ナノ粒子の含有量とイオン化ポテンシャルとの関係を示す図である。導電性ナノ粒子の含有量と光透過率との関係を示す図である。

符号の説明

１…有機透明電極体，
２…光透過性を有する基材，
３…透明導電膜,
４…マトリックス,
５…導電性ナノ粒子,

Claims

光透過性を有する基材と、
前記基材のいずれか一方の面に設けられて、ポリエチレンジオキシチオフェンとポリスチレンスルフォン酸との複合高分子から形成されるマトリックスに導電性ナノ粒子を分散して構成された透明導電膜と、
を有することを特徴とする有機透明導電体。
前記ポリエチレンジオキシチオフェンと前記ポリスチレンスルフォン酸との含有比率が、1：1.5〜1：6であることを特徴とする請求項１記載の有機透明導電体。
前記導電性ナノ粒子の平均粒径が、50nm以下であることを特徴とする請求項１又は２記載の有機透明導電体。
前記導電性ナノ粒子の導電率σが、1×10²S/cm以下であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の有機透明導電体。
前記導電性ナノ粒子は、Au, Ag, Pt, Pd, Ni, Cu, C, Al, Sn, Pb及びTiの中から選択される一種の元素、又はこれらの元素の中から選択される一種の元素を含む化合物であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の有機透明導電体。
表面抵抗が、100Ω／□以下であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の有機透明導電体。
光透過率が、70％以上であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の有機透明導電体。
前記光透過性を有する基材は、可視光線領域における平均透過率が80％以上の高分子樹脂フィルムであることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の有機透明導電体。
前記高分子樹脂フィルムの面内の複屈折Δnが、0.1以下であることを特徴とする請求項８記載の有機透明導電体。
前記高分子樹脂フィルムは、ポリエチレンテレフタレート（PET）、ポリエチレンナフタレート（PEN）、ポリカーボネート（PC）、ポリエーテルサルフォン（PES）及びこれらの誘導体の中から選択される少なくとも一種であることを特徴とする請求項８又は９記載の有機透明導電体。
水または溶媒に、ポリエチレンジオキシチオフェンとポリスチレンスルフォン酸の含有比率を1：1.5〜1：6とした複合高分子材料を分散させた後、さらに導電性ナノ粒子を均一に分散させた溶液を調製し、その後、光透過性を有する基材の少なくとも一方の面に、前記溶液を塗布、乾燥して透明導電膜を形成した有機透明導電体とすることを特徴とする有機透明導電体の製造方法。
請求項１１記載の有機透明導電体の製造方法を用いて製造された有機透明導電体を電極とした透明電極。
請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の有機透明導電体を電極とした透明電極。
請求項１３記載の透明電極を用いた電流駆動型素子。
請求項１３記載の透明電極を用いた光起電力モジュール。
請求項１３記載の透明電極を用いた表示体又は照明体のいずれかの物品。
請求項１３記載の透明電極を用いた半導体モジュール。