(57)【要約】  本発明は、長さや直径を均一に制御する金属ナノワイヤの製造方法、形態の均一性に優れた金属ナノワイヤ、及び形態の均一性に優れた金属ナノワイヤを用いた導電性と透明性に優れた透明導電体を提供する。この金属ナノワイヤの製造方法は、ワイヤ状の形態を有する金属ナノワイヤの製造方法であって、溶液中で金属イオンを還元して核金属粒子を形成する核形成工程（Ａ）と、該核形成工程（Ａ）の後に、金属イオンを還元して得られる還元金属を該核金属粒子の表面に直接沈積して、該核金属粒子を成長させる粒子成長工程（Ｂ）とを有することを特徴とする。【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワイヤ状の形態を有する金属ナノワイヤの製造方法であって、
溶液中で金属イオンを還元して核金属粒子を形成する核形成工程（Ａ）と、
該核形成工程（Ａ）の後に、金属イオンを還元して得られる還元金属を該核金属粒子の表面に直接沈積して、該核金属粒子を成長させる粒子成長工程（Ｂ）と
を有することを特徴とする金属ナノワイヤの製造方法。
【請求項２】
前記溶液が、前記核金属粒子の凝集防止剤及び形態制御剤の少なくとも一つを含有することを特徴とする請求の範囲第１項に記載の金属ナノワイヤの製造方法。
【請求項３】
製造工程の少なくとも一部が、銀イオンを還元する工程（Ｃ）を有することを特徴とする請求の範囲第１項または第２項に記載の金属ナノワイヤの製造方法。
【請求項４】
少なくとも前記核形成工程（Ａ）の後で、かつ前記粒子成長工程（Ｂ）の前に、熟成工程（Ｄ）を有することを特徴とする請求の範囲第１項から第３項のいずれか１項に記載の金属ナノワイヤの製造方法。
【請求項５】
前記核形成工程（Ａ）および前記粒子成長工程（Ｂ）における金属塩溶液の添加および還元の調整を、シングルジェット法またはマルチジェット法で行うことを特徴とする請求の範囲第１項から第４項のいずれか１項に記載の金属ナノワイヤの製造方法。
【請求項６】
前記核形成工程（Ａ）で使用する金属塩のモル濃度を、０．００１モル／Ｌ以上、１．０モル／Ｌ以下に設定することを特徴とする請求の範囲第１項から第５項のいずれか１項に記載の金属ナノワイヤの製造方法。
【請求項７】
前記核形成工程（Ａ）で使用する金属塩を、全工程で使用する金属塩に対してモル比で１０モル％以下に設定することを特徴とする請求の範囲第１項から第６項のいずれか１項に記載の金属ナノワイヤの製造方法。
【請求項８】
請求の範囲第１項から第７項のいずれか１項に記載の金属ナノワイヤの製造方法により製造された金属ナノワイヤであって、少なくとも銀を含むワイヤ状の形態を有し、長軸方向の平均粒径が３μｍ以上で、かつ長軸方向の粒径分布が４０％以下であることを特徴とする金属ナノワイヤ。
【請求項９】
短軸方向の平均粒径が３００ｎｍ以下で、かつ短軸方向の粒径分布が３０％以下であることを特徴とする請求の範囲第８項に記載の金属ナノワイヤ。
【請求項１０】
透明支持体上に導電層を有する透明導電体において、該導電層が請求の範囲第８項または第９項に記載の金属ナノワイヤを含むことを特徴とする透明導電体。
【請求項１１】
前記長軸方向の平均粒径が５μｍ以上、３００μｍ以下であることを特徴とする請求の範囲第８項に記載の金属ナノワイヤ。
【請求項１２】
前記短軸方向の平均粒径が３０ｎｍ以上、１８０ｎｍ以下であることを特徴とする請求の範囲第９項に記載の金属ナノワイヤ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、粒径分布が改良されたワイヤ状の形態を有する金属ナノワイヤの製造方法、形態均一性に優れた金属ナノワイヤ及びそれを用いた導電性と透明性に優れた透明導電体に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、薄型ＴＶ需要の高まりに伴い、液晶・プラズマ・有機エレクトロルミネッセンス・フィールドエミッション等、各種方式のディスプレイ技術が開発されている。これら表示方式の異なる何れのディスプレイにおいても、透明導電膜を用いた透明電極は必須の構成技術となっている。また、テレビ以外でも、タッチパネルや携帯電話、電子ペーパ、各種太陽電池、各種エレクトロルミネッセンス調光素子においても、透明導電膜は欠くことのできない技術要素となっている。【０００３】
従来、透明導電膜として、Ａｕ，Ａｇ，Ｐｔ，Ｃｕ等の各種金属薄膜や、錫や亜鉛をドープした酸化インジウム（ＩＴＯ、ＩＺＯ），アルミニウムやガリウムをドープした酸化亜鉛（ＡＺＯ、ＧＺＯ），フッ素やアンチモンをドープした酸化錫（ＦＴＯ、ＡＴＯ）等の金属酸化物薄膜、ＴｉＮ，ＺｒＮ，ＨｆＮ等の導電性窒化物薄膜、ＬａＢ6等の導電性ホウ素化物薄膜が知られており、また、これらを組み合わせたＢｉ2Ｏ3／Ａｕ／Ｂｉ2Ｏ3，ＴｉＯ2／Ａｇ／ＴｉＯ2等の各種電極も知られている。無機物以外にも、導電性高分子を使用した透明導電膜も提案されている（例えば、非特許文献１参照）。【０００４】
しかしながら、上述した金属薄膜、窒化物薄膜、ホウ素物薄膜及び導電性高分子薄膜は、光透過性と導電性の特性が両立し得ないため、電磁波シールド等の特殊な技術分野や、比較的高い抵抗値でも許容されるようなタッチパネル分野においてのみ使用されていた。【０００５】
一方、金属酸化物薄膜は、光透過性と導電性との両立が可能で耐久性にも優れるため、透明導電膜の主流となりつつある。特に、例示した金属酸化物材料の中でもＩＴＯは、光透過性と導電性とのバランスが良く、酸溶液を用いたウェットエッチングによる電極微細パターン形成が容易であることから、各種オプトエレクトロニクス用の透明電極として多用されている。一般に、ＩＴＯを含め金属酸化物薄膜の作製には、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法等の気相製膜法が用いられる。しかしながら、これらの製膜方法は真空環境を必要とするため装置が大掛りかつ複雑なものとなり、また製膜に大量のエネルギーを消費するため、製造コストや環境負荷を軽減できる技術の開発が求められていた。また、一方で、液晶ディスプレイやタッチディスプレイに代表されるように、透明導電膜の大面積化が指向されており、それに伴い透明導電材料の軽量化や柔軟性に対する要請が高まっていた。【０００６】
このような要請に対して、導電性微粒子を含有する液状材料を用いて、塗布や印刷のような液相成膜法により透明導電膜を形成する方法が提案されている。例えば、特許文献１には、酸化インジウムや酸化錫よりなる導電性金属酸化物粒子を含む分散液を、支持体上に塗布し熱処理を行うことにより透明導電膜を形成する方法が開示されている。また、特許文献２には、基材上に塗布した無機酸化物微粒子の表面を溶解し、その後熱処理により安定化させる成膜方法が開示されている。さらに、特許文献３〜５ではＣＮＴ（カーボンナノチューブ）や金属ナノワイヤ含む分散液を、支持体上に塗布して透明導電膜を形成する方法が開示されている。【０００７】
ＣＮＴは、炭素によって作られる六員環ネットワーク（グラフェンシート）が単層あるいは多層の同軸管状になった構造を有し、安定性や耐久性に優れる物質である。また、層数や構造によって導電性は異なり、単層のＣＮＴが最も優れた導電性を示す。単層のＣＮＴには六員環ネットワークの方位の違いによって３種類の構造が存在し、２種は半導体性で残り１種が金属性である。この金属性のＣＮＴ（アームチェア型単層ＣＮＴ）は、銅と同程度の導電性を有するとも言われ導電性材料として好ましいが、工業的に選択合成可能な方法は開発されておらず、また、金属性ＣＮＴの単離技術（非特許文献２参照）による収率は僅か１％である等、金属性ＣＮＴを選択して使用することは現実的に困難であり、ＣＮＴを用いた透明導電膜では十分な低抵抗化を達成できていない。【０００８】
一方、元素によって異なるが金属は総じて高い導電率を有し、バルク状態での導電率が１×１０7Ｓ／ｍ以上の金属元素のナノワイヤも、液相法や気相法などの色々な方法で作製できることが報告されている。例えば、Ａｇナノワイヤの製造方法としては、例えば、非特許文献３、４等、Ａｕナノワイヤの製造方法としては特許文献６等、Ｃｕナノワイヤの製造方法としては特許文献７等、Ｃｏナノワイヤの製造方法としては特許文献８などを参考にできる。特に、銀は金属中で最大の導電率は有し、かつ非特許文献３及び非特許文献４によれば、水系で簡便に銀ナノワイヤを製造することができるため、導電性繊維を用いる透明導電膜において、銀ナノワイヤは最も優れた導電材料として位置付けることができる。【０００９】
金属ナノワイヤを導体として用いる透明導電膜においては、金属ナノワイヤ間の電気的なネットワーク形成によって導電性が発現する。一つの金属ナノワイヤによって数μｍ〜数十μｍの導電パスを形成できるため、金属ナノワイヤを含む材料が導電性を発現するためのパーコレーション閾値が非常に小さく、それ故、導電性と透明性の両立が可能となる。導電性の観点では、金属ナノワイヤは長いほど有利であるが、長すぎると金属ナノワイヤが絡み合って凝集体を形成し、凝集体による光散乱の影響により透明性が劣化する。逆に短すぎる場合には、金属ナノワイヤによるネットワーク形成が不十分となり導電性が低下し、導電性を補うために金属ナノワイヤの添加量を増やすと透明性が低下する。同様に、金属ナノワイヤの直径も導電性と透明性に影響を及ぼし、直径が大きい方が導電性の観点では有利であるが、透明性の観点からは不利となる。【００１０】
従って、導電性と透明性を両立するためには、金属ナノワイヤの長さや直径を均一に制御することが重要となる。しかし、前述の各非特許文献や各特許文献を含め、金属ナノワイヤの長さや直径を均一に制御する技術の報告は、一切なされていない。
【特許文献１】特許第３２５１０６６号公報
【特許文献２】特開２００６−２４５５１６号公報
【特許文献３】特開２００５−２５５９８５号公報
【特許文献４】特表２００６−５１９７１２号公報
【特許文献５】米国特許第２００７／００７４３１６Ａ１号明細書
【特許文献６】特開２００６−２３３２５２号公報
【特許文献７】特開２００２−２６６００７号公報
【特許文献８】特開２００４−１４９８７１号公報
【非特許文献１】「透明導電膜の技術」第８０頁（オーム社出版局）
【非特許文献２】ＵＲＬ：ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ａｉｓｔ．ｇｏ．ｊｐ／ａｉｓｔ＿ｊ／ｐｒｅｓｓ  ｒｅｌｅａｓｅ／ｐｒ２００６／ｐｒ２００６０２１５／ｐｒ２００６０２１５．ｈｔｍｌ
【非特許文献３】Ｃｈｅｍ．Ｍａｔｅｒ．２００２，１４，４７３６〜４７４５
【非特許文献４】Ａｄｖ．Ｍａｔｅｒ．２００２，１４，８３３〜８３７
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
以上のように、従来技術においては、金属ナノワイヤの長さや直径を均一に制御する技術は知られていなかったため、金属ナノワイヤを用いた透明導電膜において、導電性と透明性を十分満足できるレベルに両立することができなかった。従って、本発明の第一の目的は、金属ナノワイヤの長さや直径を均一に制御する金属ナノワイヤの製造方法を提供することにあり、第二の目的は、集積回路や量子素子の配線材料や、電界電子放出ディスプレイ（ＦＥＤ）の電子放出源、透明導電膜の導電材料など、各種のエレクトロニクスデバイスに適用した場合に優れた性能を発現することが可能な、形態の均一性に優れた金属ナノワイヤを提供することにあり、第３の目的は、形態の均一性に優れた金属ナノワイヤを用いた導電性と透明性に優れた透明導電体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明者は前記課題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、金属ナノワイヤの形成過程において、核形成工程と粒子成長工程とを分離し、工程毎に最適な条件を付与することによって、ワイヤ状の異方性形状を有する粒子であっても、その長軸方向の粒径（長さ）や短軸方向の粒径（直径）、およびそれらの粒径分布を制御できることを見出すに至った。本発明は、このような検討から得られた知見に基づき導かれたものである。【００１３】
即ち、本発明の上記課題は、以下の手段により達成される。【００１４】
１．ワイヤ状の形態を有する金属ナノワイヤの製造方法であって、
溶液中で金属イオンを還元して核金属粒子を形成する核形成工程（Ａ）と、
該核形成工程（Ａ）の後に、金属イオンを還元して得られる還元金属を該核金属粒子の表面に直接沈積して、該核金属粒子を成長させる粒子成長工程（Ｂ）と
を有することを特徴とする金属ナノワイヤの製造方法。【００１５】
２．前記溶液が、前記核金属粒子の凝集防止剤及び形態制御剤の少なくとも一つを含有することを特徴とする前記１に記載の金属ナノワイヤの製造方法。【００１６】
３．製造工程の少なくとも一部が、銀イオンを還元する工程（Ｃ）を有することを特徴とする前記１または２に記載の金属ナノワイヤの製造方法。【００１７】
４．少なくとも前記核形成工程（Ａ）の後で、かつ前記粒子成長工程（Ｂ）の前に、熟成工程（Ｄ）を有することを特徴とする前記１から３のいずれか１項に記載の金属ナノワイヤの製造方法。【００１８】
５．前記核形成工程（Ａ）および前記粒子成長工程（Ｂ）における金属塩溶液の添加および還元の調整を、シングルジェット法またはマルチジェット法で行うことを特徴とする前記１から４のいずれか１項に記載の金属ナノワイヤの製造方法。【００１９】
６．前記核形成工程（Ａ）で使用する金属塩のモル濃度を、０．００１モル／Ｌ以上、１．０モル／Ｌ以下に設定することを特徴とする前記１から５のいずれか１項に記載の金属ナノワイヤの製造方法。【００２０】
７．前記核形成工程（Ａ）で使用する金属塩を、全工程で使用する金属塩に対してモル比で１０モル％以下に設定することを特徴とする前記１から６のいずれか１項に記載の金属ナノワイヤの製造方法。【００２１】
８．前記１から７のいずれか１項に記載の金属ナノワイヤの製造方法により製造された金属ナノワイヤであって、少なくとも銀を含むワイヤ状の形態を有し、長軸方向の平均粒径が３μｍ以上で、かつ長軸方向の粒径分布が４０％以下であることを特徴とする金属ナノワイヤ。【００２２】
９．短軸方向の平均粒径が３００ｎｍ以下で、かつ短軸方向の粒径分布が３０％以下であることを特徴とする前記８に記載の金属ナノワイヤ。【００２３】
１０．透明支持体上に導電層を有する透明導電体において、該導電層が前記８または９に記載の金属ナノワイヤを含むことを特徴とする透明導電体。【００２４】
１１．前記長軸方向の平均粒径が５μｍ以上、３００μｍ以下であることを特徴とする前記８に記載の金属ナノワイヤ。【００２５】
１２．前記短軸方向の平均粒径が３０ｎｍ以上、１８０ｎｍ以下であることを特徴とする前記９に記載の金属ナノワイヤ。
【発明の効果】
【００２６】
本発明により、長さや直径を均一に制御する金属ナノワイヤの製造方法、形態の均一性に優れた金属ナノワイヤ、及び形態の均一性に優れた金属ナノワイヤを用いた導電性と透明性に優れた透明導電体を提供することができた。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、本発明の実施形態及びその詳細について説明するが、本発明はそれらによって限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載によって特定されるものである。【００２８】
〔金属ナノワイヤの製造方法〕
本発明の金属ナノワイヤの製造方法において、粒子製造工程における核形成工程（Ａ）とは、核粒子を発生させるためのプロセスであり、粒子成長工程（Ｂ）とは新たな核粒子の発生を殆ど伴わずに粒子を成長させるプロセスを意味する。換言すれば、核形成工程（Ａ）では該工程の開始前から終了後で粒子数は増加し、粒子成長工程（Ｂ）では該工程の開始前と終了後で粒子数は実質的に変化しない。よって、両者は粒子数の変化によって区別できる。ここで、本発明において、粒子数が実質的に変化しないとは、粒子成長工程開始時の粒子数を１００％とした場合に、粒子成長工程終了時の粒子数が１００％±２５％以内であることを意味する。【００２９】
具体的には、本発明における核形成工程（Ａ）とは、反応容器内の還元性を有する溶液中に、金属塩溶液を添加して金属イオンを還元して、粒子成長工程（Ｂ）において成長の核となる金属の微粒子（核粒子）を形成するための工程である。一方、本発明における粒子成長工程（Ｂ）とは、反応容器内の核粒子を含む還元性を有する溶液中に金属塩溶液を添加して金属イオンを還元し、核形成工程（Ａ）において形成した金属核粒子をワイヤ状の形態を有する金属粒子に成長させるための工程である。本発明における粒子成長工程（Ｂ）は、「金属イオンの還元→金属微粒子の析出→溶解→核粒子表面への再析出→ワイヤ状粒子へ成長」というプロセスを経ることなく、金属イオンを還元して核粒子表面に直接還元して生成した金属を沈積させてワイヤ状粒子へ成長させることを特徴とする。【００３０】
前述のＡｇナノワイヤの製造方法に関する非特許文献３（Ｃｈｅｍ．Ｍａｔｅｒ．２００２，１４，４７３６〜４７４５）では、核粒子形成後に銀塩溶液を短時間で還元剤液中に添加して多数の銀微粒子を形成した後、オストワルド熟成によって銀微粒子を溶解し核粒子上に再析出させることによって粒子成長を行っている。また、前述のＡｇナノワイヤの製造方法に関する非特許文献４（Ａｄｖ．Ｍａｔｅｒ．２００２，１４，８３３〜８３７）では、粒子形成の初期に銀塩溶液を短時間で還元剤液中に添加して多数の銀微粒子を形成し、オストワルド熟成によって銀微粒子を溶解し、一部の銀微粒子上に再析出させることによって粒子成長を行っている。【００３１】
一般に、オストワルド熟成を利用した粒子成長法では、大きな粒子ほど成長速度が速くなり、粒子の成長に伴って粒径分布は拡大するため、長さや直径の揃ったナノワイヤ粒子を得ることが極めて困難である。また、前記各非特許文献にも記載されるように、ワイヤ形状以外の粒子（例えば、球状粒子など）も成長し、粒子成長終了後にはワイヤ形状の粒子とワイヤ形状以外の粒子が混在した状態となるため、遠心分離や濾過などによってワイヤ形状の粒子を単離することが必要となり、加えてワイヤ形状粒子の収率も減少するため、ワイヤ形状粒子の製造プロセスとしては好ましくない。【００３２】
本発明の金属ナノワイヤの製造方法では、粒子成長工程（Ｂ）で核粒子表面または該核粒子から成長した成長過程の粒子表面に、金属イオンを還元して生成した金属を直接沈積することによって粒子成長が行われるため、粒子成長工程（Ｂ）では粒子数は実質的に変化しない。即ち、成長工程においてオストワルド熟成を用いた粒子成長を必要としないため、粒径や粒子形状の均一性を高めることが可能となる。【００３３】
本発明における粒子成長工程（Ｂ）では、新たな金属微粒子が生成しないように金属イオンの還元反応を制御することが重要である。そのためには、粒子成長工程（Ｂ）における金属イオンを含む金属塩溶液の添加速度や還元速度の調整が必要である。本発明において、金属塩溶液の添加速度を制御するためには、シングルジェット法やマルチジェット法を用いることが有効である。還元反応速度を制御するためには、還元剤の種類や濃度、反応温度、ｐＨなどを好ましい条件に設定することが有効である。【００３４】
本発明に係るシングルジェット法やマルチジェット法とは、適当な送液装置等を用いて必要に応じて送液量を制御して、１種類または複数の添加液を各々反応容器内の液の液面上または液中に滴下または噴射、あるいは注入することにより該容器内の液中で反応させる方法であり、本発明においては、１種類または複数の金属塩溶液や凝集防止剤を含む溶液、金属粒子の形態制御剤を含む溶液を添加液として用いることにより実施できる。【００３５】
本発明においては、核形成工程（Ａ）と粒子成長工程（Ｂ）で使用する金属塩（金属イオン）のモル比を任意に変えることができる。また、モル比を調整することにより、粒径やアスペクト比の制御も可能である。例えば、平均アスペクト比の高いワイヤ状粒子を形成する場合には、粒子製造工程全体で使用する金属塩に対する核形成工程（Ａ）で使用する金属塩のモル比を小さくする方が有利である。これは、ワイヤ状粒子の形成には粒子成長工程（Ｂ）の寄与が大きいためである。従って、本発明では、核形成工程（Ａ）で使用する金属塩のモル比を１０モル％以下に設定することが好ましく、５モル％以下がより好ましく、０．００１〜１モル％であることがさらに好ましい。【００３６】
本発明の金属ナノワイヤの製造方法においては、核形成工程（Ａ）の後で、かつ粒子成長工程（Ｂ）の前に熟成工程（Ｄ）を設けることが好ましい。本発明における該熟成工程（Ｄ）は、核形成工程（Ａ）で形成した核粒子の中の、相対的に粒径が小さい粒子や粒子成長工程（Ｂ）でワイヤ状粒子に成長しない粒子を選択的に消失させることにより、粒径分布や粒子形態の均一性を向上するために実施されるものであり、前記非特許文献における粒子間熟成による粒子成長とは、その目的も機能も明確に異なるものである。【００３７】
本発明の金属ナノワイヤの製造方法においては、粒子成長工程（Ｂ）における形態制御剤（後述）の添加量や反応液中での濃度、反応液の水素イオン濃度（ｐＨ）や金属イオン濃度、温度などの諸条件を適切に制御することにより、粒子成長工程（Ｂ）における成長方位を実質的に一次元方向（ワイヤ状粒子の長軸方向）に特定付けることができる。従って、粒子成長工程終了後におけるワイヤ状粒子の短軸方向の平均粒径（平均直径）を、該粒子成長工程開始前の核粒子の粒径、即ち核形成工程（Ａ）や上記熟成工程（Ｄ）によって形成される核粒子の平均粒径によって制御することも可能である。【００３８】
本発明の金属ナノワイヤの金属組成としては、特に制限は無く、貴金属元素や卑金属元素の１種または複数の金属から構成されることができるが、貴金属（例えば、金、白金、銀、パラジウム、ロジウム、イリジウム、ルテニウム、オスミウム等）、鉄、コバルト、銅、錫からなる群に属する少なくとも１種の金属を含むことが好ましく、導電性の観点から少なくとも銀を含むことがより好ましい。さらには、導電性と安定性（金属ナノワイヤの硫化や酸化耐性、およびマグレーション耐性）を両立するために、銀と銀を除く貴金属に属する少なくとも１種の金属を含むことがより好ましい。本発明の金属ナノワイヤが２種類以上の金属元素を含む場合には、核形成工程（Ａ）における金属組成と粒子成長工程（Ｂ）における金属組成は、同一であってもよいし異なっていてもよい。【００３９】
本発明の金属ナノワイヤは、金属イオンを還元して形成することができる。金属イオンの供給源には、特に制限は無く、例えば、金属のハロゲン化物、酢酸金属塩、過ハロゲン酸金属塩、硫酸金属塩、硝酸金属塩、炭酸金属塩、修酸金属塩などの各種酸の金属塩などを用いることができる。通常、これらの金属塩は、水などの溶媒に溶解して金属塩溶液として用いることができる。溶液中の銀イオンや銀以外の少なくとも１種の金属イオンの濃度としては、適宜好ましい濃度に設定することができるが、濃度を薄くすると反応液中でのイオンの還元反応や、金属ナノワイヤの形成反応を均一化する上で好ましく、一方、濃度を濃くすると金属ナノワイヤ収率を高めることができるため好ましい。従って、本発明において添加する溶液の体積モル濃度としては、０．００１〜１モル／Ｌであることが好ましい。また、本発明の金属ナノワイヤが、２種類以上の金属元素を含む場合には、該粒子の製造工程において、組成の異なる金属塩溶液を其々準備して用いてもよいし、組成の異なる金属塩を一緒に含む溶液を準備して用いてもよい。【００４０】
〔還元剤〕
本発明において、金属イオンを還元するための還元剤としては、対象となる金属を還元できる化合物であれば特に制限は無く、一般的な化学還元剤から少なくとも１種を選んで用いることができる。本発明で好ましく用いることができる還元剤としては、例えば、一級または二級アルコール類、グリコール類、単糖類、多糖類、酸素原子に隣接する炭素原子に水素原子が結合しているエーテル類、アタノールアミン類、水素化ホウ素類、ヒドラジン類よりなる群から選ばれた少なくとも１種を挙げることができる。【００４１】
〔凝集防止剤〕
本発明の金属ナノワイヤの製造方法においては、粒子製造工程で凝集防止剤を用いることが好ましい。凝集防止剤としては、対象となる金属ナノワイヤに対して保護コロイド機能を有する化合物であれば特に制限はなく、例えば、親水性高分子、金属配位性分子、両親媒性分子、アニオン性化合物などを挙げることができる。【００４２】
親水性高分子としては、ポリビニルピロリドン〔例えば、ポリ（Ｎ−ビニル−２−ピロリドン）〕、ポリビニルアルコール、ポリ（メタ）アクリル酸塩のように、アミド基、水酸基、カルボキシル基および／またはアミノ基を含有するポリマーあるいはこれら親水性ホモ重合体形成用モノマーの共重合体などのほか、シクロデキストリン、アミノペクチン、メチルセルロース、ゼラチンなどの天然物を挙げることができる。【００４３】
金属配位性分子としては、例えば、アミノ基、チオール基、ジスルフィド基、アミド基、カルボン酸基、ホスフィン基、スルホン酸基など金属に配位することのできる官能基を１つ以上持つ有機分子および一酸化炭素、一酸化窒素をあげることができる。【００４４】
両親媒性分子としては、各種一官能性または多官能性界面活性剤（アニオン性、カチオン性、ノニオン性、両性いずれでも可）、例えば、ドデシル硫酸ナトリウム、ポリエチレングリコールモノラウレートなどを挙げることができる。【００４５】
アニオン性化合物としては、例えば、塩化物などのハロゲン化物、過塩素酸塩、各種アルコキシドなどのほか修酸、酒石酸、クエン酸などのカルボン酸の塩を挙げることができ、その塩としてはアルカリ金属塩、アンモニウム塩、アミン塩などを挙げることができる。【００４６】
凝集防止剤の使用量は、金属１モルに対し、０．１モル以上存在すればよく、好ましくは１〜５０モルである。なお、凝集防止剤が高分子の場合には、そのモノマー単位当りのモル数に換算したものを適用する。【００４７】
〔形態制御剤〕
本発明においては、金属ナノワイヤを形成するために形態制御剤を用いることが好ましい。本発明でいう形態制御剤とは、金属粒子の成長方向を一次元様に規定する機能を有する化合物である。多くの場合、形態制御剤は、対象となる粒子の特定の結晶面に優先的あるいは選択的に吸着して、吸着面の成長を抑制することによって成長方位を制御する。前記凝集防止剤の例示化合物に挙げたポリビニルピロリドンやポリビニルアルコール、ポリエチレングリコール、ポリビニルアミン、ポリアリルアミン、デキストランなどは、本発明において好ましく用いることができる。さらに、特開２００６−２３３２５２号公報に記載が見られる様に、４級アンモニウム塩も形態制御剤として機能することが知られている。本発明において、形態制御剤は複数種を組み合わせて用いることもできる。【００４８】
〔金属ナノワイヤ〕
一般に、ワイヤ状の金属粒子とは、金属元素を主要な構成要素とする線状構造体のことをいう。特に、本発明の金属ナノワイヤは、原子スケールからｎｍサイズの直径を有する線状構造体である。【００４９】
本発明の透明導電体に適用する導電層は、ワイヤ状の金属粒子が互いに接触し合うことによって三次元的な導電ネットワークを形成することにより、導電性を発現する。従って、ワイヤが長い方が導電ネットワーク形成に有利であり好ましい。一方で、ワイヤが長すぎるとワイヤ状粒子同士が絡み合って凝集体を生じ、光散乱を劣化させる場合がある。導電ネットワーク形成や凝集体生成には、ワイヤ状の金属粒子の剛性や直径等も影響するため、使用するワイヤ状粒子に応じて最適なワイヤ長のものを使用することが好ましい。本発明の金属ナノワイヤを本発明の透明導電体に用いる場合には、金属ナノワイヤにおける長軸方向の平均粒径（以下、長軸方向の粒径を長さと称する場合もある）として、３μｍ以上であることが好ましく、更には３〜５００μｍが好ましく、特に、５〜３００μｍであることが好ましい。併せて、長軸方向の粒径分布は４０％以下であることが好ましい。【００５０】
本発明の金属ナノワイヤを透明導電材料として用いる場合、光散乱の影響を軽減し透明性を高めるために金属ナノワイヤの短軸方向の平均粒径（以下、短軸方向の粒径を直径と称する場合もある）は３００ｎｍより小さいことが好ましく、一方で、導電性を高めるために短軸方向の平均粒径は大きい方が好ましい。本発明においては、金属ナノワイヤの短軸方向の平均粒径として１０〜２００ｎｍが好ましく、３０〜１８０ｎｍであることがより好ましい。併せて、短軸方向の粒径分布は２０％以下であることが好ましい。【００５１】
本発明において、金属ナノワイヤの長さや直径、アスペクト比（＝長さ／直径）の平均値は、十分な数のワイヤ状粒子について電子顕微鏡写真を撮影し、個々の金属ナノワイヤ像の計測値の算術平均から求めることができる。金属ナノワイヤの長さは、本来直線状に伸ばした状態で測定するべきであるが、現実には屈曲している場合もあるため、電子顕微鏡写真から画像解析装置を用いて金属ナノワイヤの投影径及び投影面積を算出し、円柱体を仮定して算出してもよい（長さ＝投影面積／投影径）。また、長軸方向や短軸方向の粒径分布は、測定粒径の標準偏差を平均粒径で除した値に１００を乗じた値で表す。【００５２】
粒径分布［％］＝粒径の標準偏差／平均粒径粒子×１００
計測対象の金属ナノワイヤ数は、少なくとも１００個以上が好ましく、３００個以上のワイヤ状粒子を計測することが更に好ましい。【００５３】
〔透明導電体〕
本発明の透明導電体に係る導電層には、本発明の金属ナノワイヤ以外に、透明なバインダー材料や添加剤を含んでいてもよい。透明なバインダー材料としては、天然高分子樹脂または合成高分子樹脂から広く選択して使用することができる。例えば、透明な熱可塑性樹脂（例えば、ポリ塩化ビニル、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、ポリメチルメタクリレート、ニトロセルロース、塩素化ポリエチレン、塩素化ポリプロピレン、弗化ビニリデン）や、熱・光・電子線・放射線で硬化する透明硬化性樹脂（例えば、メラミンアクリレート、ウレタンアクリレート、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、アクリル変性シリケート等のシリコーン樹脂）を使用することができる。添加剤としては、可塑剤、酸化防止剤などの安定剤、界面活性剤、溶解促進剤、重合禁止剤、染料や顔料などの着色剤などが挙げられる。更に、塗布性などの作業性を高める観点から、溶媒（例えば、水や、アルコール類、グリコール類、セロソルブ類、ケトン類、エステル類、エーテル類、アミド類、炭化水素類等の有機溶媒）を含んでいてもよい。【００５４】
金属ナノワイヤを含む導電層の厚さは、使用する金属ナノワイヤの平均直径や含有量によって異なるが、大凡の目安として、金属ナノワイヤの平均直径以上、５００ｎｍ以下が好ましい。本発明の金属ナノワイヤを含む導電層の厚さを薄くすると、厚さ方向のワイヤ間のネットワーク形成を密にすることができるため好ましい。【００５５】
〔導電層〕
本発明に係る導電層における透明導電体の厚みには特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、一般的に１０μｍ以下であることが好ましく、厚みが薄くなるほど透明性が向上するためより好ましい。【００５６】
本発明に係る透明導電体における全光線透過率は、６０％以上であることが好ましく、７０％以上であることがより好ましく、８０％以上であることが特に好ましい。全光透過率は、分光光度計等を用いた公知の方法に従って測定することができる。また、本発明の透明電極における電気抵抗値としては、表面抵抗率として１０4Ω／□以下であることが好ましく、１０3Ω／□以下であることがより好ましく、１０2Ω／□以下であることが特に好ましい。１０4Ω／□を越えると液晶ディスプレイ、透明タッチパネル等の透明電極や電磁波シールド材として用いたときに、電極として十分に機能しない場合や、十分な電磁波シールド特性が得られない場合がある。前記表面抵抗率は、例えば、ＪＩＳ  Ｋ７１９４、ＡＳＴＭ  Ｄ２５７、などに準拠して測定することができ、また市販の表面抵抗率計を用いて簡便に測定することもできる。【００５７】
本発明の透明導電体には、必要に応じてハードコート層やノングレアコート層、バリアコート層、アンカーコート層、キャリア輸送層、キャリア蓄積層などの各種機能性層を付与することもできる。ハードコート層やノングレアコート層を付与する場合には、透明支持体を挟み本発明に係る導電層とは反対側に配置させることが好ましく、バリアコート層を付与する場合には、透明支持体と本発明に係る導電層の間に配置させることが好ましく、アンカーコート層やキャリア輸送層、キャリア蓄積層を付与する場合には、透明支持体に対して本発明に係る導電層と同じ側に配置させることが好ましい。【００５８】
本発明の透明導電体は、本発明に係る導電層やそれ以外の層に導電性高分子を含有してもよい。本発明の透明導電体に用いることができる導電性高分子として、ポリピロール、ポリアニリン、ポリチオフェン、ポリチエニレンビニレン、ポリアズレン、ポリイソチアナフテン、ポリカルバゾール、ポリアセチレン、ポリフェニレン、ポリフェニレンビニレン、ポリアセン、ポリフェニルアセチレン、ポリジアセチレン及びポリナフタレンの各誘導体からなる群より選ばれる化合物を挙げられる。【００５９】
本発明の透明導電体は、１種類の導電性高分子を単独で含有してもよいし、２種類以上の導電性高分子を組み合わせて含有してもよいが、導電性及び透明性の観点から、下記一般式（Ｉ）または一般式（II）で示される繰り返し単位を有するポリアニリンまたはその誘導体や、下記一般式（III）で示される繰り返し単位を有するポリピロール誘導体、または下記一般式（IV）で示される繰り返し単位を有するポリチオフェン誘導体からなる群より選ばれる少なくとも１種の化合物を含むことがより好ましい。【００６０】
【化１】
2009063744.tif 000002
【００６１】
【化２】
2009063744.tif 000003
【００６２】
【化３】
2009063744.tif 000004
【００６３】
【化４】
2009063744.tif 000005
【００６４】
なお、上記一般式（III）及び一般式（IV）において、Ｒは主として線状有機置換基であり、アルキル基、アルコキシ基、アリル基又はこれらの基の組み合わせが好ましいが、可溶性導電性高分子としての性質を失わなければよく、さらにこれらにスルホネート基、エステル基、アミド基などが結合しても、組み合わされてもよい。なお、ｎは整数である。【００６５】
本発明の透明導電体で用いられる導電性高分子には、導電性をより高めるためにドーピング処理を施すことができる。導電性高分子に対するドーパントとしては、例えば、炭素数が６〜３０の炭化水素基を有するスルホン酸（以下、長鎖スルホン酸ともいう。）あるいはその重合体（例えば、ポリスチレンスルホン酸）、ハロゲン原子、ルイス酸、プロトン酸、遷移金属ハロゲン化物、遷移金属化合物、アルカリ金属、アルカリ土類金属、ＭＣｌＯ4（Ｍ＝Ｌｉ+、Ｎａ+）、Ｒ4Ｎ+（Ｒ＝ＣＨ3、Ｃ4Ｈ9、Ｃ6Ｈ5）、またはＲ4Ｐ+（Ｒ＝ＣＨ3、Ｃ4Ｈ9、Ｃ6Ｈ5）からなる群から選ばれる少なくとも１種が挙げられる。なかでも、上記長鎖スルホン酸が好ましい。【００６６】
長鎖スルホン酸としては、ジノニルナフタレンジスルホン酸、ジノニルナフタレンスルホン酸、ドデシルベンゼンスルホン酸等が挙げられる。ハロゲンとしては、Ｃｌ2、Ｂｒ2、Ｉ2、ＩＣｌ3、ＩＢｒ、ＩＦ5等が挙げられる。ルイス酸としては、ＰＦ5、ＡｓＦ5、ＳｂＦ5、ＢＦ3、ＢＣｌ3、ＢＢｒ3、ＳＯ3、ＧａＣｌ3等が挙げられる。プロトン酸としては、ＨＦ、ＨＣｌ、ＨＮＯ3、Ｈ2ＳＯ4、ＨＢＦ4、ＨＣｌＯ4、ＦＳＯ3Ｈ、ＣｌＳＯ3Ｈ、ＣＦ3ＳＯ3Ｈ等が挙げられる。遷移金属ハロゲン化物としては、ＮｂＦ5、ＴａＦ5、ＭｏＦ5、ＷＦ5、ＲｕＦ5、ＢｉＦ5、ＴｉＣｌ4、ＺｒＣｌ4、ＭｏＣｌ5、ＭｏＣｌ3、ＷＣｌ5、ＦｅＣｌ3、ＴｅＣｌ4、ＳｎＣｌ4、ＳｅＣｌ4、ＦｅＢｒ3、ＳｎＩ5等が挙げられる。遷移金属化合物としては、ＡｇＣｌＯ4、ＡｇＢＦ4、Ｌａ（ＮＯ3）3、Ｓｍ（ＮＯ3）3等が挙げられる。アルカリ金属としては、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ等が挙げられる。アルカリ土類金属としては、Ｂｅ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｃ、Ｂａ等が挙げられる。【００６７】
また、導電性高分子に対するドーパントは、水素化フラーレン、水酸化フラーレン、スルホン酸化フラーレンなどのフラーレン類に導入されていてもよい。透明電極において、上記ドーパントは、導電性高分子１００質量部に対して、０．００１質量部以上含まれていることが好ましい。さらには、０．５質量部以上含まれていることがより好ましい。尚、本発明の透明導電体は、長鎖スルホン酸、長鎖スルホン酸の重合体（例えば、ポリスチレンスルホン酸）、ハロゲン、ルイス酸、プロトン酸、遷移金属ハロゲン化物、遷移金属化合物、アルカリ金属、アルカリ土類金属、ＭＣｌＯ4、Ｒ4Ｎ+、およびＲ4Ｐ+からなる群から選ばれる少なくとも１種のドーパントと、フラーレン類との双方を含んでいてもよい。【００６８】
本発明の透明導電体に用いられる導電性高分子として、特表２００１−５１１５８１号公報や特開２００４−９９６４０号公報、特開２００７−１６５１９９号公報などに開示される金属によって改質された導電性高分子を用いることもできる。【００６９】
本発明の透明導電体に係る導電性高分子を含む導電層には、水溶性有機化合物を含有してもよい。水溶性有機化合物の中で、導電性高分子材料に添加することによって導電性を向上させる効果を有する化合物が知られており、２ｎｄ．ドーパント（或いは増感剤）と称される場合がある。本発明の透明導電体で用いることができる２ｎｄ．ドーパントには特に制限はなく、公知のものの中から適宜選択することができ、例えば、酸素含有化合物が好適に挙げられる。【００７０】
前記酸素含有化合物としては、酸素を含有する限り特に制限はなく、例えば、水酸基含有化合物、カルボニル基含有化合物、エーテル基含有化合物、スルホキシド基含有化合物などが挙げられる。前記水酸基含有化合物としては、例えば、エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、トリメチレングリコール、１，４−ブタンジオール、グリセリンなどが挙げられ、これらの中でも、エチレングリコール、ジエチレングリコールが好ましい。前記カルボニル基含有化合物としては、例えば、イソホロン、プロピレンカーボネート、シクロヘキサノン、γ−ブチロラクトンなどが挙げられる。前記エーテル基含有化合物としては、例えば、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、などが挙げられる。前記スルホキシド基含有化合物としては、例えば、ジメチルスルホキシドなどが挙げられる。これらは、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよいが、ジメチルスルホキシド、エチレングリコール、ジエチレングリコールから選ばれる少なくとも１種を用いることが特に好ましい。【００７１】
本発明の透明導電体に係る導電性高分子を含む導電層において、導電性高分子１００質量部に対する上記２ｎｄ．ドーパントの含有量は、０．００１質量部以上が好ましく、０．０１〜５０質量部がより好ましく、０．０１〜１０質量部が特に好ましい。【００７２】
本発明の透明導電体に係る導電性高分子を含む導電層は、成膜性や膜強度を確保するために、導電性高分子の他に透明な樹脂成分や添加剤を含んでいてもよい。透明な樹脂成分としては、導電性高分子と相溶又は混合分散可能であれば特に制限されず、硬化性樹脂であってもよいし、熱可塑性樹脂であってもよい。【００７３】
例えば、硬化型樹脂として、熱硬化型樹脂、紫外線硬化型樹脂、電子線硬化型樹脂などが挙げられるが、これらの硬化型樹脂のうちでは、樹脂硬化のための設備が簡易で作業性に優れることから、紫外線硬化型樹脂を用いることが好ましい。紫外線硬化型樹脂とは紫外線照射により架橋反応等を経て硬化する樹脂で、エチレン性不飽和二重結合を有するモノマーを含む成分が好ましく用いられる。例えば、アクリルウレタン系樹脂、ポリエステルアクリレート系樹脂、エポキシアクリレート系樹脂、ポリオールアクリレート系樹脂等が挙げられる。本発明では、バインダーとしてアクリル系、アクリルウレタン系の紫外線硬化型樹脂を主成分とすることが好ましい。【００７４】
アクリルウレタン系樹脂は、一般にポリエステルポリオールにイソシアネートモノマー、またはプレポリマーを反応させて得られた生成物にさらに２−ヒドロキシエチルアクリレート、２−ヒドロキシエチルメタクリレート（以下、アクリレートにはメタクリレートを包含するものとしてアクリレートのみを表示する）、２−ヒドロキシプロピルアクリレート等の水酸基を有するアクリレート系のモノマーを反応させることによって容易に得ることができる。例えば、特開昭５９−１５１１１０号に記載のものを用いることができる。例えば、ユニディック１７−８０６（大日本インキ（株）製）１００部とコロネートＬ（日本ポリウレタン（株）製）１部との混合物等が好ましく用いられる。【００７５】
紫外線硬化型ポリエステルアクリレート系樹脂としては、一般にポリエステルポリオールに２−ヒドロキシエチルアクリレート、２−ヒドロキシアクリレート系のモノマーを反応させると容易に形成されるものを挙げることができ、特開昭５９−１５１１１２号に記載のものを用いることができる。【００７６】
紫外線硬化型エポキシアクリレート系樹脂の具体例としては、エポキシアクリレートをオリゴマーとし、これに反応性希釈剤、光反応開始剤を添加し、反応させて生成するものを挙げることができ、特開平１−１０５７３８号に記載のものを用いることができる。【００７７】
紫外線硬化型ポリオールアクリレート系樹脂の具体例としては、トリメチロールプロパントリアクリレート、ジトリメチロールプロパンテトラアクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレート、ペンタエリスリトールテトラアクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート、アルキル変性ジペンタエリスリトールペンタアクリレート等を挙げることができる。【００７８】
樹脂モノマーとしては、例えば、不飽和二重結合が一つのモノマーとして、メチルアクリレート、エチルアクリレート、ブチルアクリレート、ベンジルアクリレート、シクロヘキシルアクリレート、酢酸ビニル、スチレン等の一般的なモノマーを挙げることができる。また不飽和二重結合を二つ以上持つモノマーとして、エチレングリコールジアクリレート、プロピレングリコールジアクリレート、ジビニルベンゼン、１，４−シクロヘキサンジアクリレート、１，４−シクロヘキシルジメチルアジアクリレート、前出のトリメチロールプロパントリアクリレート、ペンタエリスリトールテトラアクリルエステル等を挙げることができる。【００７９】
これらの中で、バインダーの主成分として、１，４−シクロヘキサンジアクリレート、ペンタエリスリトールテトラ（メタ）アクリレート、ペンタエリスリトールトリ（メタ）アクリレート、トリメチロールプロパン（メタ）アクリレート、トリメチロールエタン（メタ）アクリレート、ジペンタエリスリトールテトラ（メタ）アクリレート、ジペンタエリスリトールペンタ（メタ）アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ（メタ）アクリレート、１，２，３−シクロヘキサンテトラメタクリレート、ポリウレタンポリアクリレート、ポリエステルポリアクリレートから選択されるアクリル系の活性線硬化樹脂が好ましい。【００８０】
これら紫外線硬化型樹脂の光反応開始剤としては、具体的には、ベンゾイン及びその誘導体、アセトフェノン、ベンゾフェノン、ヒドロキシベンゾフェノン、ミヒラーズケトン、α−アミロキシムエステル、チオキサントン等及びこれらの誘導体を挙げることができる。光増感剤と共に使用してもよい。上記光反応開始剤も光増感剤として使用できる。また、エポキシアクリレート系の光反応開始剤の使用の際、ｎ−ブチルアミン、トリエチルアミン、トリ−ｎ−ブチルホスフィン等の増感剤を用いることができる。紫外線硬化型樹脂組成物に用いられる光反応開始剤また光増感剤は該組成物１００質量部に対して０．１〜１５質量部であり、好ましくは１〜１０質量部である。【００８１】
〔透明支持体〕
本発明の透明導電体で用いられる透明支持体には特に制限はなく、その材料、形状、構造、厚み等については公知のものの中から適宜選択することができる。例えば、基材としての硬度に優れ、またその表面への導電層の形成のし易さ等の点で、ガラス基板、樹脂基板、樹脂フィルムなどが好適に挙げられるが、軽量性と柔軟性の観点から樹脂フィルムを用いることが好ましい。該樹脂には特に制限はなく、公知のものの中から適宜選択することができ、例えば、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂、ポリエチレンナフタレート樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリイミド樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリ酢酸ビニル樹脂、ポリ塩化ビニリデン樹脂、ポリフッ化ビニリデン樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、ポリビニルアセタール樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、ポリメタクリル酸メチル樹脂、ポリアクリロニトリル樹脂、ポリオレフィンポリスチレン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリブタジエン樹脂、酢酸セルロース、硝酸セルロース、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合樹脂などが挙げられる。これらは、１種単独で使用してもよいし、２種以上を組み合わせて用いてもよい。これらの中でも、透明性及び可撓性に優れる点で、ポリエチレンテレフタレート樹脂が好ましい。【００８２】
〔添加剤〕
本発明で用いられる透明樹脂には、目的に応じて、可塑剤、酸化防止剤などの安定剤、界面活性剤、溶解促進剤、重合禁止剤、染料や顔料などの着色剤などの添加物を含んでいても良い。更に、本発明に係る透明樹脂には、塗布性などの作業性を高める観点から、溶媒（例えば、水や、アルコール類、グリコール類、セロソルブ類、ケトン類、エステル類、エーテル類、アミド類、炭化水素類等の有機溶媒）を含んでいてもよい。【００８３】
〔疎水化処理〕
本発明においては、水系にて製造した金属ナノワイヤを、必要に応じて疎水化処理することができる。例えば、金属ナノワイヤを疎水化処理する方法としては、特開２００７−５００６０６号公報に記載の内容などを参考にできる。【００８４】
〔透明導電体の製造方法〕
本発明に係る透明導電体の製造方法に特に制限はないが、生産性と生産コスト、平滑性や均一性などの電極品質、環境負荷軽減の観点から、導電層の形成には塗布法や印刷法などの液相成膜法を用いることが好ましい。塗布法としては、ロールコート法、バーコート法、ディップコーティング法、スピンコーティング法、キャスティング法、ダイコート法、ブレードコート法、バーコート法、グラビアコート法、カーテンコート法、スプレーコート法、ドクターコート法などを用いることができる。印刷法としては、凸版（活版）印刷法、孔版（スクリーン）印刷法、平版（オフセット）印刷法、凹版（グラビア）印刷法、スプレー印刷法、インクジェット印刷法などを用いることができる。また、本発明の特徴を有する透明導電体を透明支持体上にパターン形成して、透明配線や透明回路を形成することもできる。なお、必要に応じて、密着性・塗工性を向上させるための予備処理として、透明支持体表面にコロナ放電処理、プラズマ放電処理などの物理的表面処理を施すこともできる。
【実施例】
【００８５】
以下、実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。なお、実施例において「部」あるいは「％」の表示を用いるが、特に断りがない限り「質量部」あるいは「質量％」を表す。【００８６】
実施例１
《金属ナノワイヤの作製》
〔金属ナノワイヤＮＷ−１１の作製：本発明〕
前記非特許文献４（Ａｄｖ．Ｍａｔｅｒ．２００２，１４，８３３〜８３７）に記載の方法に準拠して、還元剤としてエチレングリコール（ＥＧ）を、保護コロイド剤兼形態制御剤としてポリビニルピロリドン（ＰＶＰ）を使用し、かつ下記核形成工程１と下記粒子成長工程１とを分離して、ワイヤ状の形態を有する銀粒子である金属ナノワイヤＮＷ−１１を作製した。【００８７】
（核形成工程１）
反応容器内で１６０℃に保持したＥＧ液１００ｍｌを攪拌しながら、硝酸銀のＥＧ溶液（硝酸銀濃度：１．５×１０-4モル／Ｌ）１０ｍｌを、一定の流量で１０秒間かけて添加した。その後、１６０℃で５分間保持しながら銀イオンを還元して銀の核粒子を形成した。反応液は、ナノサイズの銀微粒子の表面プラズモン吸収に由来する黄色を呈しており、銀イオンが還元されて銀の微粒子（核粒子）が形成されたことを確認した。【００８８】
（粒子成長工程１）
上記核形成工程１を終了した後の核粒子を含む反応液を、攪拌しながら１６０℃に保持し、硝酸銀のＥＧ溶液（硝酸銀濃度：１．０×１０-1モル／Ｌ）１００ｍｌと、ＰＶＰのＥＧ溶液（ＰＶＰ濃度：ＶＰ換算５．０×１０-1モル／Ｌ）１００ｍｌを、ダブルジェット法を用いて一定の流量で１２０分間かけて添加した。粒子成長工程において、２０分毎に反応液を採取して電子顕微鏡で確認したところ、核形成工程で形成された核粒子が時間経過に伴ってワイヤ状の形態に成長しており、粒子成長工程における新たな微粒子の生成は認められなかった。【００８９】
（水洗工程１）
上記粒子成長工程１を終了した後、反応液を室温まで冷却した後、平均孔径が１μｍ以下のフィルターを用いて濾過し、濾別された銀粒子をエタノール中に再分散した。フィルターによる銀粒子の濾過とエタノール中への再分散を５回繰り返した後、最終的に銀粒子のエタノール分散液を調製した。なお、濾液を回収して定量分析したところ、濾液に含まれる銀は、粒子形成に使用した銀の０．１％未満であることが確認された。【００９０】
〔金属ナノワイヤＮＷ−１２の作製：本発明〕
上記金属ナノワイヤＮＷ−１１の作製において、核形成工程１を終了した後、下記の粒子成長工程２の前に、下記熟成工程１を施した以外は同様にして、ワイヤ状銀粒子である金属ナノワイヤＮＷ−１２を作製した。【００９１】
（核形成工程１）
上記金属ナノワイヤＮＷ−１１の作製に用いた核形成工程１と同様にして、核形成を行った。【００９２】
（熟成工程１）
上記核形成工程１が終了した後、核粒子を含む反応液を攪拌しながら、ＰＶＰのＥＧ溶液（ＰＶＰ濃度：ＶＰ換算５．０×１０-1モル／Ｌ）１０ｍｌを３秒間で添加した。その後、１７０℃に昇温して、そのまま１０分間保持して熟成を行った。【００９３】
（粒子成長工程２）
上記熟成工程１を終了した後、核粒子を含む反応液を１６０℃に降温した後、攪拌しながら１６０℃に保持し、硝酸銀のＥＧ溶液（硝酸銀濃度：１．０×１０-1モル／Ｌ）１００ｍｌと、ＰＶＰのＥＧ溶液（ＰＶＰ濃度：ＶＰ換算５．０×１０-1モル／Ｌ）９０ｍｌを、ダブルジェット法を用いて一定の流量で１２０分間かけて添加した。粒子成長工程２において、２０分毎に反応液を採取して電子顕微鏡で確認したところ、核形成工程１で形成された核粒子が時間経過に伴ってワイヤ状の形態に成長しており、粒子成長工程における新たな微粒子の生成は認められなかった。【００９４】
（水洗工程１）
上記金属ナノワイヤＮＷ−１１の作製に用いた水洗工程１と同様にして、水洗処理を行った。濾液を回収して定量分析したところ、濾液に含まれる銀は、粒子形成に使用した銀の０．１％未満であることが確認された。【００９５】
〔金属ナノワイヤＮＷ−１３の作製：比較例〕
前記非特許文献４（Ａｄｖ．Ｍａｔｅｒ．２００２，１４，８３３〜８３７）に記載の方法に準拠して、還元剤としてエチレングリコール（ＥＧ）を、保護コロイド剤兼形態制御剤としてポリビニルピロリドン（ＰＶＰ）を使用して、以下の核形成工程２、粒子成長工程３、水洗工程２を経て、ワイヤ状の形態を有する銀粒子である金属ナノワイヤＮＷ−１３を作製した。【００９６】
（核形成工程２）
反応容器内で１６０℃に保持したＥＧ液１００ｍｌを攪拌しながら、硝酸銀のＥＧ溶液（硝酸銀濃度：１．０×１０-1モル／Ｌ）１００ｍｌを、一定の流量で１０分間で添加した。【００９７】
（粒子成長工程３）
その後、攪拌しながら、１６０℃に保持したままで１２０分間の熟成による粒子成長を行った。粒子成長工程の時間経過に伴い、反応液の銀微粒子の表面プラズモン吸収に由来する黄色は薄くなり、オストワルド熟成による粒子の消失と粒子の成長が示唆された。粒子成長工程３において、２０分毎に反応液を採取して電子顕微鏡で確認したところ、時間経過に伴って核粒子数は減少し、成長過程の多くの粒子はワイヤ状の形態を有する銀粒子に成長し、一部の粒子は球状や不定形などのワイヤ状とは異なる形状の銀粒子に成長していく様子が確認された。【００９８】
（水洗工程２）
上記粒子成長工程３が終了した後、反応液を室温まで冷却し、平均孔径１μｍ以下のフィルターを用いて濾過し、濾別された銀粒子をエタノール中に再分散した。フィルターによる銀粒子の濾過とエタノール中への再分散を５回繰り返し、最終的に銀粒子のエタノール分散液を調製した。なお、濾液を回収して定量分析したところ、粒子形成に使用した銀の約９％が濾液に含まれることが確認された。【００９９】
〔金属ナノワイヤＮＷ−１４の作製：比較例〕
上記金属ナノワイヤＮＷ−１１の作製において、粒子成長工程１に代えて、下記の粒子成長工程４を適用した以外は同様にして、ワイヤ状銀粒子である金属ナノワイヤＮＷ−１４を作製した。【０１００】
（核形成工程１）
上記金属ナノワイヤＮＷ−１１の作製に用いた核形成工程１と同様にして、核形成を行った。【０１０１】
（粒子成長工程４）
核形成工程１が終了した後、核粒子を含む反応液を攪拌しながら１６０℃に保持し、硝酸銀のＥＧ溶液（硝酸銀濃度：１．０×１０-1モル／Ｌ）１００ｍｌと、ＰＶＰのＥＧ溶液（ＰＶＰ濃度：ＶＰ換算５．０×１０-1モル／Ｌ）１００ｍｌを、ダブルジェット法を用いて一定の流量で１０分間かけて添加した。攪拌しながら１６０℃に保持したままで、１１０分間かけて熟成による粒子成長を行った。粒子成長工程４において、反応液を採取して電子顕微鏡で確認したところ、最初の１０分間の添加後に多数の微粒子が生成し、時間経過に伴って微粒子数は減少し、成長過程の多くの粒子はワイヤ状の形態を有する銀粒子に成長し、一部の粒子は球状や不定形などのワイヤ状とは異なる形状の銀粒子に成長していく様子が確認された。【０１０２】
（水洗工程１）
上記金属ナノワイヤＮＷ−１１の作製に用いた水洗工程１と同様にして、水洗処理を行った。濾液を回収して定量分析したところ、濾液に含まれる銀は、粒子形成に使用した銀の約３％であることが確認された。【０１０３】
〔金属ナノワイヤＮＷ−１５の作製：比較例〕
上記金属ナノワイヤＮＷ−１１の作製において、粒子成長工程１に代えて、下記の粒子成長工程５を適用した以外は同様にして、ワイヤ状銀粒子である金属ナノワイヤＮＷ−１５を作製した。【０１０４】
（核形成工程１）
上記金属ナノワイヤＮＷ−１１の作製に用いた核形成工程１と同様にして、核形成を行った。【０１０５】
（粒子成長工程５）
核形成工程１が終了した後、核粒子を含む反応液を攪拌しながら１６０℃に保持し、硝酸銀のＥＧ溶液（硝酸銀濃度：１．０×１０-1モル／Ｌ）１２５ｍｌと、ＰＶＰのＥＧ溶液（ＰＶＰ濃度：ＶＰ換算５．０×１０-1モル／Ｌ）１２５ｍｌを、ダブルジェット法を用いて一定の流量で１０分間で添加した。攪拌しながら１２０分間１６０℃に保持したままで熟成による粒子成長を行った。粒子成長工程５において、反応液を採取して電子顕微鏡で確認したところ、最初の１０分間の添加後に多数の微粒子が生成され、時間経過に伴って微粒子数は減少し、成長過程の多くの粒子はワイヤ状の形態を有する銀粒子に成長し、一部の粒子は球状や不定形などのワイヤ状とは異なる形状の銀粒子に成長していく様子が確認された。【０１０６】
（水洗工程１）
上記金属ナノワイヤＮＷ−１１の作製に用いた水洗工程１と同様にして、水洗処理を行った。濾液を回収して定量分析したところ、濾液に含まれる銀は、粒子形成に使用した銀の約４％であることが確認された。【０１０７】
《金属ナノワイヤの形状測定》
上記の様にして作製した各金属ナノワイヤについて、長軸方向および短軸方向の平均粒径、粒径分布と、収率を下記の方法に従って測定し、得られた結果を表１に示す。【０１０８】
（平均粒径の測定）
上記調製した各金属ナノワイヤについて、電子顕微鏡写真を撮影し、それぞれ３００個の金属ナノワイヤ像の長軸方向および短軸方向の粒径を測定し、算術平均を求めた。【０１０９】
（粒径分布の測定）
長軸方向及び短軸方向の粒径分布は、上記測定した粒径の標準偏差を平均粒径で除した値に１００を乗じた値として求めた。【０１１０】
粒径分布［％］＝粒径の標準偏差／平均粒径粒子×１００
（収率の測定）
収率は、水洗工程において濾液に流出した銀粒子をワイヤ状の形態を有さない粒子と見なしロスとして扱うことで、濾液の定量分析値から算出した。【０１１１】
【表１】
2009063744.tif 000006
【０１１２】
表１に記載の結果より明らかな様に、本発明の製造方法を用いて形成された本発明のワイヤ状銀粒子ＮＷ−１１とＮＷ−１２は、前述の非特許文献などに記載される従来の製造方法を用いて製造された比較例のワイヤ状銀粒子ＮＷ−１３〜ＮＷ−１５に対して、長軸方向および短軸方向の粒径分布が狭く、本発明の製造方法によれば形状の均一性に優れたワイヤ状銀粒子が形成されていることが分かる。また、本発明の製造方法を用いれば、ワイヤ状の形態を有する金属粒子の収率を高めることができるため、生産効率や製造コストの改善を図ることができる。【０１１３】
実施例２
《透明導電体の作製》
〔透明導電体ＴＣ−１１の作製：本発明〕
実施例１で作製した金属ナノワイヤＮＷ−１１の分散液を用いて、以下に示す方法に従って透明導電体ＴＣ−１１を作製した。【０１１４】
全光透過率９０％のポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）支持体上に、ワイヤ状銀粒子の目付け量が０．３ｇ／ｍ2となるように金属ナノワイヤＮＷ−１１の分散液を、スピンコーターを用いて塗布し乾燥した。続いて、金属ナノワイヤＮＷ−１１の塗布層にカレンダー処理を施した後、ウレタンアクリレートのメチルイソブチルケトン溶液をスピンコーターを用いて塗布し乾燥して、透明導電体ＴＣ−２１を作製した。なお、ウレタンアクリレート層の膜厚は、金属ナノワイヤ層を完全に埋没させず、その一部がウレタンアクリレート層から露出する厚みで、かつ金属ナノワイヤ層を支持体に固定化できる厚みに設定した。【０１１５】
〔透明導電体ＴＣ−１２〜１５の作製〕
上記透明導電体ＴＣ−１１の作製において、使用した金属ナノワイヤＮＷ−１１に代えて、それぞれ金属ナノワイヤＮＷ−１２〜ＮＷ−１５を用いた以外は同様にして、透明導電体ＴＣ−１２〜ＴＣ−１５を作製した。【０１１６】
《透明導電体の全光透過率及び表面抵抗率の測定》
以上の様にして作製した各透明導電体について、全光透過率と表面抵抗率の測定を行い、得られた結果を表２に示す。【０１１７】
全光透過率は、日立製作所製分光光度計Ｕ−４０００型を用いて、可視光領域（３６０ｎｍ〜７００ｎｍ）における全光透過率（積分値）を測定した。また、表面抵抗率は、ＪＩＳ  Ｋ７１９４に準拠して測定した。【０１１８】
【表２】
2009063744.tif 000007
【０１１９】
表２に記載の結果より明らかな様に、本発明の透明導電体ＴＣ−１１とＴＣ−１２は、比較例の透明導電体ＴＣ−１３〜ＴＣ−１５に対して、表面抵抗率と全光透過率の何れにおいても優れることが分かる。透明導電体ＴＣ−１３とＴＣ−１４の表面抵抗率が高いのは、長軸方向の平均粒径（平均長さ）が短いことが原因の一つと予想されるが、透明導電体ＴＣ−１１とＴＣ−１２と同等以上の平均長さを有する透明導電体ＴＣ−１５の表面抵抗率も、透明導電体ＴＣ−１１とＴＣ−１２に対して劣ることから、平均長さだけではなく、その分布も導電体の導電性に影響しているものと考えられる。即ち、透明導電体ＴＣ−１３〜ＴＣ−１５に較べて、本発明の透明導電体ＴＣ−１１やＴＣ−１２は、粒子間の導電ネットワーク形成にあまり寄与できないような長さの短い粒子の混在比率が小さいため、良好な導電性が得られているものと推定される。また、透明導電体ＴＣ−１１とＴＣ−１２の全光透過率が、透明導電体ＴＣ−１３〜ＴＣ−１５に対して優れているのも、短軸方向の平均粒径（平均直径）の分布が小さく、光散乱に影響するような直径の大きな粒子が混在していないためと考えられる。【０１２０】
以上のように、本発明の金属ナノワイヤの製造方法によれば、金属ナノワイヤの長さや直径を均一に制御することが可能であり、また、本発明の金属ナノワイヤは、形状の均一性に優れているため、集積回路や量子素子の配線材料や、電界電子放出ディスプレイ（ＦＥＤ）の電子放出源、透明導電膜の導電材料など、各種のエレクトロニクスデバイスに適用した場合に優れた性能を発現することが可能であり、さらに、形態の均一性に優れた本発明の金属ナノワイヤを用いることにより、導電性と透明性に優れた透明導電体を得ることができる。
【国際調査報告】
2009063744.tif 000008
2009063744.tif 000009
2009063744.tif 000010
2009063744.tif 000011