(57)【要約】本開示は、個々のナノ構造上に双極子表面層を形成することによって、金属ナノ構造を基にした伝導性フィルムの仕事関数を調整する方法に関連する。一実施形態において、金属ナノ構造を基にした伝導性フィルムの仕事関数を調節する方法は、複数の金属ナノ構造を提供することであって、各金属ナノ構造は、外側表面を有する、ことと、金属ナノ構造の外側表面上に双極子表面層を形成することとを含み、双極子表面層は、複数の双極子配位子を含む。
2014511551.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属ナノ構造を基にした伝導性フィルムの仕事関数を調節する方法であって、該方法は、
複数の金属ナノ構造を提供することであって、各金属ナノ構造は、外側表面を有する、ことと、
該金属ナノ構造の該外側表面上に双極子表面層を形成することと
を含み、該双極子表面層は、複数の双極子配位子を含む、
方法。
【請求項２】
前記金属ナノ構造の前記外側表面上に前記双極子表面層を形成することは、
前記複数の金属ナノ構造と前記複数の双極子配位子とを含むインク構成物を形成することと、
該インク構成物を基板上にコーティングすることにより、前記伝導性フィルムを提供することと
を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
仕事関数を調節することは、双極子表面層のない金属ナノ構造の伝導性フィルム形態と比べて、該仕事関数を約０．８〜１．２ｅＶだけ増加させることを含む、請求項１または請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記双極子配位子は、極性分子である、請求項１〜３のうちの任意の１つに記載の方法。
【請求項５】
前記極性分子は、界面活性剤である、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記界面活性剤は、陰イオンフッ素系界面活性剤である、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記双極子配位子は、カルボン酸リチウムの陰イオンフッ素系界面活性剤である、請求項１〜６のうちの任意の１つに記載の方法。
【請求項８】
インク構成物であって、該インク構成物は、
複数の金属ナノワイヤと、
双極子配位子と
を含み、該双極子配位子は、該金属ナノ構造の表面領域に約１０−６〜１０−４モル毎ｍ２で存在する、インク構成物。
【請求項９】
前記双極子配位子は、前記金属ナノ構造の表面領域に約１０−５〜１０−４モル毎ｍ２で存在する、請求項８に記載のインク構成物。
【請求項１０】
前記金属ナノ構造は、銀のナノワイヤである、請求項８または請求項９に記載のインク構成物。
【請求項１１】
前記双極子配位子は、陰イオンフッ素系界面活性剤である、請求項８〜１０のうちの任意の１つに記載のインク構成物。
【請求項１２】
前記陰イオンフッ素系界面活性剤は、カルボン酸リチウムの陰イオンフッ素系界面活性剤である、請求項１１に記載のインク構成物。
【請求項１３】
界面活性剤をさらに含み、前記複数の金属ナノワイヤと該界面活性剤との重量比は、５６０：１〜５：１の範囲にある、請求項８〜１２のうちの任意の１つに記載のインク構成物。
【請求項１４】
粘度調整剤をさらに含む、請求項８〜１３のうちの任意の１つに記載のインク構成物。
【請求項１５】
前記粘度調整剤は、ＨＰＭＣである、請求項１４に記載のインク構成物。
【請求項１６】
有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）デバイスであって、該ＯＬＥＤデバイスは、
カソードと、
アノードと、
該カソードと該アノードとの間に配置された有機の放射性スタックと
を含み、該アノードは、複数の金属ナノ構造の伝導性フィルムを含み、各金属ナノ構造は、外側表面と、該外側表面上に配置された双極子表面層とを有し、該双極子表面層は、複数の双極子配位子を含む、ＯＬＥＤデバイス。
【請求項１７】
前記双極子配位子は、前記金属ナノ構造の表面領域に１０−６〜１０−４モル毎ｍ２で存在する、請求項１６に記載のＯＬＥＤデバイス。
【請求項１８】
前記双極子配位子は、前記金属ナノ構造の表面領域に１０−５〜１０−４モル毎ｍ２で存在する、請求項１６に記載のＯＬＥＤデバイス。
【請求項１９】
前記双極子配位子は、陰イオン界面活性剤である、請求項１６〜１８のうちの任意の１つに記載のＯＬＥＤデバイス。
【請求項２０】
前記アノードは、５．２〜５．７ｅＶの仕事関数を有する、請求項１７〜１９のうちの任意の１つに記載のＯＬＥＤデバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願への相互参照）
本願は、米国特許法第１１９条（ｅ）のもと、米国仮特許出願第６１／４４９，５１９号（２０１１年３月４日出願）の利益を主張し、本仮特許出願は、その全体が参照によって本明細書中に援用される。
【０００２】
（背景）
（技術分野）
本開示は、一般に、エレクトロルミネセンス（ＥＬ）デバイス（特に、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ））における透明な電極の仕事関数を調整することに関連している。
【背景技術】
【０００３】
（関連技術の説明）
ＯＬＥＤは、電流に応答して、光を放射する。図１は、透明な基板（２０）上に形成された典型的なＯＬＥＤ（１０）を示している。アノード（３０）は、透明な基板（２０）上に配置され、アノード（３０）も、透明であることにより、内部で生成された光が出て行くことを可能にする。発光層は、有機の放射性スタック（４０）の形態を成し、その有機の放射性スタック（４０）は、アノード（３０）とカソード（５０）との間に配置される。有機の放射性スタック（４０）は、エレクトロルミネセンス用化合物の薄いフィルム（６０）を含み、そのエレクトロルミネセンス用化合物の薄いフィルム（６０）は、２つの電荷注入層（７０および８０、１つは電子注入のためのもの、そして１つはホール注入のためのもの）を側面に配置される。
【０００４】
酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）が、通例、ＯＬＥＤにおける透明な電極として使用されるが、金属ナノ構造を基にした透明な導体は、透明な電極の新興の種類を代表する。基板上に真空堆積されたＩＴＯとは異なり、金属ナノ構造を基にした透明な導体は、金属ナノワイヤのインク調合物を基板上にコーティングすることによって形成される。工程は、ＩＴＯによって遭遇される特定の生産制限を処理し、工程は、特に、大きな領域および／または可撓性のある基板上にプリントまたはコーティングすることに適している。
【０００５】
ＯＬＥＤの光生成メカニズムは、電気によって励起された有機化合物（単数または複数）の励起子の放射性の再結合に基づいている。電子の流れが、カソードからアノードまでＯＬＥＤを通して流れる場合、電子は、カソードにおける有機化合物の最低非占有分子軌道（ＬＵＭＯ）内へ注入され、電子は、アノードにおける最高占有分子軌道（ＨＯＭＯ）から抜き取られる。電子をＨＯＭＯから抜き取る工程は、ホールをＨＯＭＯ内へ注入することだとも説明され得る。静電気力は、電子およびホールを互いの方へ引き寄せ、電子およびホールは、再結合し、励起子（ホールに結合した電子の励起状態）を形成する。励起状態は、放射線の放射を伴って、電子の基底状態まで緩和し、その放射線の周波数は、可視領域（３８０〜８００ｎｍ）にある。放射線の周波数は、ＨＯＭＯとＬＵＭＯとの間のエネルギーの差に依存する。
【０００６】
放射された光の周波数を決定することに加えて、ＨＯＭＯおよびＬＵＭＯのエネルギー準位、ならびに電極のエネルギー準位は、ＯＬＥＤの効率および性能への有意な影響を有する。図２は、ＯＬＥＤのエネルギー準位図を概略的に示している。アノードとＨＯＭＯとの間のエネルギー差は、ホール注入に対するエネルギー障壁（Ｅｈ）を表す。同様に、カソードとＬＵＭＯとの間のエネルギー差は、電子注入に対するエネルギー障壁（Ｅｅ）を表す。
【０００７】
アノード（またはカソード）の仕事関数は、電子をアノード（またはカソード）の表面から取り除くために必要とされるエネルギーの最小量に対応する。図２に示されているように、アノードの仕事関数を（例えば、破線まで）増加させることは、エネルギー障壁（Ｅｈ）を減少させ、それによって、アノードからのホールの注入の効率を増加させる。
【０００８】
表面の仕事関数は、表面の状態に強く影響される。例えば、ＩＴＯの仕事関数は、酸素プラズマによって、４．２ｅＶから４．８ｅＶまで増加させられ得る。例えば、非特許文献１を参照されたい。静電双極子と共に物質の薄い層を吸着させることによって、材料の仕事関数を変化させることも、報告されている。例えば、非特許文献２を参照されたい。
【０００９】
ＯＬＥＤデバイスにおける金属ナノ構造を基にした透明な導体の仕事関数を調節する必要性が残されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００１０】
【非特許文献１】Ｗｕ，Ｃ．Ｃ．ら、Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．７０（１１）：１３４８（１９９７）
【非特許文献２】Ｇｕ，Ｄら、Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．９７：１２３７１０（２００５）
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００１１】
（簡単な概要）
本明細書中に提供されるものは、金属ナノ構造を基にした伝導性フィルムの仕事関数を調節する方法を含み、その方法は、複数の金属ナノ構造を提供することであって、各金属ナノ構造は、外側表面を有する、ことと、金属ナノ構造の外側表面上に双極子表面層を形成することとを含み、双極子表面層は、複数の双極子配位子を含む。
【００１２】
種々の実施形態において、金属ナノ構造の外側表面上に双極子表面層を形成することは、複数の金属ナノ構造と複数の双極子配位子とを含むインク構成物を形成することと、インク構成物を基板上にコーティングすることにより、伝導性フィルムを提供することとを含む。
【００１３】
特定の実施形態において、仕事関数を調節することは、双極子表面層のない金属ナノ構造の伝導性フィルム形態と比べて、仕事関数を約０．８〜１．２ｅＶだけ増加させることを含む。
【００１４】
種々の実施形態において、双極子配位子は、極性分子（例えば、界面活性剤）である。より特定の実施形態において、陰イオンフッ素系界面活性剤が、双極子配位子として使用される。さらにより特定の実施形態において、双極子配位子は、カルボン酸リチウムの陰イオンフッ素系界面活性剤である。
【００１５】
さらに本明細書中に提供されるものは、インク構成物であり、そのインク構成物は、複数の金属ナノワイヤと、双極子配位子とを含み、双極子配位子は、金属ナノ構造の表面領域に約１０−６〜１０−４モル毎ｍ２で存在する。
【００１６】
さらなる実施形態において、双極子配位子は、金属ナノ構造の表面領域に約１０−５〜１０−４モル毎ｍ２で存在する。
【００１７】
種々の実施形態において、金属ナノ構造は、銀のナノワイヤである。
【００１８】
特定の実施形態において、双極子配位子は、陰イオンフッ素系界面活性剤である。より特定の実施形態において、陰イオンフッ素系界面活性剤は、カルボン酸リチウムの陰イオンフッ素系界面活性剤である。
【００１９】
さらなる実施形態において、インク構成物は、界面活性剤をさらに含み得、複数の金属ナノワイヤと界面活性剤との重量比は、５６０：１〜５：１の範囲にある。
【００２０】
他の実施形態において、インク構成物は、粘度調整剤（例えば、ヒドロキシプロピルメチルセルロース（ＨＰＭＣ））をさらに含み得る。
【００２１】
さらなる実施形態は、ＯＬＥＤデバイスを提供し、そのＯＬＥＤデバイスは、カソードと、アノードと、カソードとアノードとの間に配置された有機の放射性スタックとを含み、アノードは、複数の金属ナノ構造の伝導性フィルムを含み、各金属ナノ構造は、外側表面と、外側表面上に配置された双極子表面層とを有し、双極子表面層は、複数の双極子配位子を含む。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
（図面のいくつかの見方の簡単な説明）
図面において、同一の参照数字は、同様の要素または行為を同一のものとみなす。図面における要素のサイズおよび相対位置は、必ずしも一定尺度で描かれるわけではない。例えば、種々の要素の形および角度は、一定尺度で描かれず、それらの要素のうちのいくつかは、任意に拡大されかつ配置されることにより、図面の判読可能性を向上させる。さらに、描かれたような要素の特定の形は、特定の要素の実際の形についての情報を伝達することは少しも意図されず、描かれたような要素の特定の形は、図面における認識の容易さのためだけに選択された。
【図１】図１は、ＯＬＥＤの図を示している。
【図２】図２は、ＯＬＥＤのエネルギー順位図を示している。
【図３】図３は、本開示に従った実施形態を示している。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
（詳細な説明）
ナノ構造を基にした透明な導体の仕事関数を調節する方法が、本明細書中に開示される。特に、方法は、ＯＬＥＤにおける金属ナノ構造を基にした透明な導体（アノード）の仕事関数を金属ナノ構造の表面を変化させることによって増加させることに関する。アノードの仕事関数を増加させることによって、有機の放射性スタックおよびアノードのエネルギー準位は、より良く整列させられ、それによって、ＯＬＥＤの量子効率を高め、かつ／またはターンオン電圧を下げる。結果として、デバイスの全体の電力効率が、増加させられる。
【００２４】
したがって、一実施形態は、金属ナノ構造を基にした透明な導体の仕事関数を調節する方法を提供し、その方法は、複数の金属ナノ構造を提供することであって、各金属ナノ構造は、外側表面を有する、ことと、金属ナノ構造の外側表面上に双極子表面層を形成することとを含み、その双極子表面層は、複数の双極子配位子を含む。
【００２５】
本明細書に使用される場合、「双極子配位子（ｄｉｐｏｌｅ  ｌｉｇａｎｄ）」は、正および負の電荷の不均一な分布を有する分子または粒子を表す。双極子配位子は、永久双極子を有し得る。例えば、極性分子（例えば、イオン界面活性剤）は、永久双極子を有し、その永久双極子は、分子の一部分（例えば、界面活性剤の極性のヘッド）における、分子の別の部分（例えば、界面活性剤の親油性のテール）とは実質的に異なる電気陰性度から生じる。双極子配位子は、誘導双極子（例えば、分極可能分子）も有し得、その場合、正および負の電荷の不均一な分布は、永久双極子を有する近くの分子または粒子によってもたらされる。
【００２６】
図３は、外側表面（１１０）を有するナノワイヤ（１００）を概略的に示し、双極子配位子（１２０）は、その外側表面（１１０）上に吸着する。表面領域における双極子配位子（１２０）は、異方性の力場の結果として、配向力を受ける。したがって、極性分子（例えば、永久双極子）は、表面領域において選択的に配向され得る一方、分極可能分子は、分極されて（双極子を誘導されて）、配向され得る。図３に概略的に示されているように、双極子配位子の負の端が表面（１１０）に吸着するのに対して、双極子配位子の正の端が表面（１１０）から離れる方向を向くように、双極子配位子（１００）は、配向される。選択的な配向は、双極子配位子に配列を形成させ、その配列は、典型的に、実質的に同じ方向に配向された双極子配位子の単一の層の配列である。そのような配列は、表面双極子層（１３０）と呼ばれ、電位降下は、その表面双極子層（１３０）と関連づけられる。この電位降下が、金属ナノワイヤによって形成されたアノードの仕事関数の増加をもたらすと信じられている。
【００２７】
代替の構成において、双極子配位子の正の端が表面に吸着する一方で、負の端が表面から離れる方向を向くように、双極子配位子は、配向され得る。このように形成された表面双極子層は、電位増加と関連づけられ、その電位増加は、仕事関数を減少させる。そのような構成は、カソードにおいて有益であり、カソードにおける仕事関数の減少は、電子注入障壁を低減する。
【００２８】
特定の実施形態において、金属ナノ構造の外側表面上に双極子表面層を形成することは、第一に、金属ナノ構造と双極子配位子とを含むインク構成物を形成することと、次に、インク構成物を基板上にコーティングすることにより、相互連結またはネットワークナノ構造の伝導性フィルムを提供することとを含む。
【００２９】
したがって、本明細書中に説明された方法は、ナノ構造を基にした伝導性フィルムを形成することへの溶液を基にしたアプローチと両立可能である。好都合なことに、双極子配位子は、液相において個々の金属ナノ構造の外側表面に吸着し、インク構成物が、基板上で乾くかまたは硬化すると、双極子表面層が、各個々の金属ナノ構造上に形成される。
【００３０】
種々の実施形態において、双極子表面層が存在する場合、金属ナノ構造は、双極子表面層なしに同じ金属ナノ構造から作られた伝導性フィルムと比べて、仕事関数が、約０．８ｅＶ〜１．２ｅＶだけ増加し得る伝導性フィルムを形成することが可能である。
【００３１】
特定の実施形態において、双極子配位子は、イオン界面活性剤分子であり、そのイオン界面活性剤分子は、（負に帯電した）陰イオン分子か、（正に帯電した）陽イオン分子かのどちらかであり得る。より具体的な実施形態において、界面活性剤分子は、陰イオンフッ素系界面活性剤である。非制限的な例は、ＺＯＮＹＬ（登録商標）ＦＳＡ（カルボン酸リチウムの陰イオンフッ素系界面活性剤）を含む。ＺＯＮＹＬ（登録商標）ＦＳＡと同様の性質を有する他の双極子配位子（例えば、ＺＯＮＹＬ（登録商標）ＦＳＮ、ＺＯＮＹＬ（登録商標）ＦＳＯ、ＺＯＮＹＬ（登録商標）ＦＳＨ（ＤｕＰｏｎｔ  Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ、Ｗｉｌｍｉｎｇｔｏｎ、ＤＥ）、およびＮＯＶＥＣＴＭ（３Ｍ、Ｓｔ．Ｐａｕｌ、ＭＮ）を含む）が、使用され得る。仕事関数におけるシフトは、双極子モーメントの強さに応じて、材料に固有である。
【００３２】
双極子配位子は、金属ナノ構造を含むインク構成物内へ直接加えられ得る。双極子配位子は、各金属ナノ構造上に双極子表面層を形成するために、金属ナノ構造と比較して、十分な量があることが重要である。種々の実施形態において、双極子配位子は、金属ナノ構造の表面領域に約１０−６〜１０−４モル毎ｍ２で存在する。さらなる実施形態において、双極子配位子は、金属ナノ構造の表面領域に約１０−５〜１０−４モル毎ｍ２で存在する。
【００３３】
しかし、界面活性剤は、必ずしも定義されたような双極子配位子ではないことが理解されるべきである。非イオン界面活性剤は、（イオン相互作用とは対照的に）静的相互作用によってナノ構造上に吸着することによって従来の界面活性剤として機能し得るが、非イオン界面活性剤は、配列または単分子層を形成することが可能でないことがある。インク構成物における臨界濃度しきい値に達しない限り、イオン界面活性剤でさえ、配列または単分子層を形成することが可能でないことがある。したがって、一実施形態は、複数の銀のナノワイヤと、界面活性剤と、粘度調整剤と、双極子配位子とを含むインク構成物を提供し、双極子配位子は、金属ナノ構造の表面領域に約１０−６〜１０−４モル毎ｍ２で存在する。さらなる実施形態において、双極子配位子は、金属ナノ構造の表面領域に約１０−５〜１０−４モル毎ｍ２で存在する。
【００３４】
１つの特定の実施形態において、ＺＯＮＹＬ（登録商標）ＦＳＡと銀のナノワイヤとを調合してインク構成物にし、次にインク構成物を基板上にコーティングすることにより、伝導性フィルムを形成することによって、伝導性フィルムの仕事関数は、約４．５ｅＶ〜４．７ｅＶの範囲（ＦＳＡなし）から約５．２ｅＶ〜５．４ｅＶの範囲まで増加する。
【００３５】
本明細書中に説明された伝導性フィルムは、ＯＬＥＤデバイスにおけるアノードとして適している。フィルムにおける仕事関数の増加が、ＯＬＥＤデバイスの効率を増加させることが予期され得る。したがって、一実施形態は、カソードと、アノードと、カソードとアノードとの間に配置された有機の放射性スタックとを含むＯＬＥＤデバイスを提供し、アノードは、複数の金属ナノ構造の伝導性フィルムを含み、各金属ナノ構造は、外側表面と、外側表面上に配置された双極子表面層とを有し、双極子表面層は、複数の双極子配位子を含む。
【００３６】
種々の実施形態において、双極子配位子は、金属ナノ構造の表面領域に１０−６〜１０−４モル毎ｍ２で存在する。さらなる実施形態において、双極子配位子は、金属ナノ構造の表面領域に約１０−５〜１０−４モル毎ｍ２で存在する。さらなる実施形態において、双極子配位子は、陰イオン界面活性剤である。さらなる実施形態において、アノードは、５．２〜５．７ｅＶの仕事関数を有する。
【００３７】
伝導性フィルムの種々の構成要素は、下記でより詳細にさらに説明される。
【００３８】
（金属ナノ構造）
本明細書で使用される場合、「金属ナノ構造」または「ナノ構造」は、一般に、電気伝導性のナノサイズの構造を表し、その構造の少なくとも１つの寸法は、５００ｎｍよりも小さく、より好ましくは、２５０ｎｍ、１００ｎｍ、５０ｎｍ、または２５ｎｍよりも小さい。
【００３９】
ナノ構造は、任意の形または形状であり得る。特定の実施形態において、ナノ構造は、等方的に形作られる（つまり、アスペクト比＝１）。典型的な等方性ナノ構造は、ナノ粒子を含む。好ましい実施形態において、ナノ構造は、非等方的に形作られる（つまり、アスペクト比≠１）。本明細書中で使用される場合、「アスペクト比」は、ナノ構造の長さと幅（または、直径）との比を表す。非等方性ナノ構造は、典型的に、その長さに沿った長手方向の軸を有する。例示的な非等方性のナノ構造は、本明細書中に定義されるようなナノワイヤおよびナノチューブを含む。
【００４０】
ナノ構造は、中実または中空であり得る。中実ナノ構造は、例えば、ナノ粒子およびナノワイヤを含む。したがって、「ナノワイヤ」は、中実非等方性ナノ構造を表す。典型的に、各ナノワイヤは、１０よりも大きい、好ましくは５０よりも大きい、より好ましくは１００よりも大きいアスペクト比（長さ：直径）を有する。典型的に、ナノワイヤは、長さが５００ｎｍよりも長く、１μｍよりも長く、または１０μｍよりも長い。
【００４１】
中空ナノ構造は、例えば、ナノチューブを含む。典型的に、ナノチューブは、１０よりも大きい、好ましくは５０よりも大きい、より好ましくは１００よりも大きいアスペクト比（長さ：直径）を有する。典型的に、ナノチューブは、長さが５００ｎｍよりも長く、１μｍよりも長く、または１０μｍよりも長い。
【００４２】
金属ナノ構造は、任意の電気伝導性の金属の材料から形成され得る。金属の材料は、元素金属（例えば、遷移金属）または金属化合物（例えば、金属酸化物）であり得る。金属の材料は、バイメタル材料または金属合金でもあり得、バイメタル材料または金属合金は、２つ以上のタイプの金属を含む。適した金属は、銀、金、銅、ニッケル、金めっき銀、プラチナ、およびパラジウムを含むが、これらに制限されない。
【００４３】
（伝導性フィルム）
一般に、伝導性フィルムは、典型的に、複数フィルム構成にあり、伝導性フィルムは、基板上にコーティングされたナノ構造層を少なくとも含む。ナノ構造層は、液体キャリアーと複数の金属ナノ構造とを含むインク構成物（「コーティング構成物」とも呼ばれる）を基板上に堆積させることによって形成される。
【００４４】
ナノ構造層またはフィルムは、ランダムに分布しかつ互いと相互連結する複数のナノ構造を含む。ナノ構造の数がパーコレーションしきい値に達する場合、薄いフィルムは、電気伝導性がある。インク構成物の他の不揮発性構成要素（例えば、１つ以上のバインダー、界面活性剤、および追加の粘度調整剤を含む）は、伝導性フィルムの一部を形成し得る。
【００４５】
ディスパージョンのための液体キャリアーは、水、アルコール、ケトン、またはそれらの組み合わせであり得る。例示的なアルコールは、イソプロパノール（ＩＰＡ）、エタノール、ジアセトンアルコール（ＤＡＡ）、またはＩＰＡとＤＡＡとの組み合わせを含み得る。例示的なケトンは、メチルエチルケトン（ＭＥＫ）およびメチルプロピルケトン（ＭＰＫ）を含み得る。
【００４６】
界面活性剤は、ナノ構造の凝集を低減することに役立つ。適した界面活性剤の代表例は、フッ素系界面活性剤（例えば、ＺＯＮＹＬ（登録商標）ＦＳＮ、ＺＯＮＹＬ（登録商標）ＦＳＯ、ＺＯＮＹＬ（登録商標）ＦＳＡ、ＺＯＮＹＬ（登録商標）ＦＳＨ（ＤｕＰｏｎｔ  Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ、Ｗｉｌｍｉｎｇｔｏｎ、ＤＥ）を含むＺＯＮＹＬ（登録商標）界面活性剤、およびＮＯＶＥＣＴＭ（３Ｍ、Ｓｔ．Ｐａｕｌ、ＭＮ））を含む。他の例示的な界面活性剤は、アルキルフェノールエトキシレートに基づく非イオン界面活性剤を含む。好ましい界面活性剤は、例えば、オクチルフェノールエトキシレート（例えば、ＴＲＩＴＯＮＴＭ（ｘ１００、ｘ１１４、ｘ４５））およびノニルフェノールエトキシレート（例えば、ＴＥＲＧＩＴＯＬＴＭ（Ｄｏｗ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏｍｐａｎｙ、Ｍｉｄｌａｎｄ  ＭＩ））を含む。さらなる例示的な非イオン界面活性剤は、アセチレンを基にした界面活性剤（例えば、ＤＹＮＯＬ（登録商標）（６０４、６０７）（Ａｉｒ  Ｐｒｏｄｕｃｔｓ  ａｎｄ  Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ，Ｉｎｃ．、Ａｌｌｅｎｔｏｗｎ、ＰＡ））およびｎ−ドデシル  β−Ｄ−マルトシドを含む。
【００４７】
特定の実施形態において、界面活性剤は、双極子配位子と同じものであり得る。他の実施形態において、界面活性剤は、双極子配位子とは別のものであり、界面活性剤は、インク構成物において双極子配位子と共存し得る。
【００４８】
バインダーは、インク構成物における粘土調整剤として働き、バインダーは、コーティング工程中、インク構成物のレオロジーに影響し得る。バインダーはまた、基板上にナノ構造を固定することを助ける。適したバインダーの例は、ヒドロキシプロピルメチルセルロース（ＨＰＭＣ）と、メチルセルロースと、キサンタンガムと、ポリビニルアルコールと、カルボキシメチルセルロースと、ヒドロキシエチルセルロースとを含む。
【００４９】
特定の実施形態において、コーティング溶液における界面活性剤対バインダーの重量比は、好ましくは、約８０：１〜約０．０１：１の範囲にあり、バインダー対伝導性ナノ構造の重量比は、好ましくは、約５：１〜約０．０００６２５：１の範囲にあり、伝導性ナノ構造対界面活性剤の重量比は、好ましくは、約５６０：１〜約５：１の範囲にある。コーティング溶液の構成要素の比は、使用される用途の基板および方法に応じて、変化させられ得る。コーティング溶液に対して好ましい粘度の範囲は、約１ｃＰと１００ｃＰとの間である。
【００５０】
伝導性フィルムの電気伝導率は、しばしば、「シート抵抗」によって測定され、シート抵抗は、オーム／スクウェア（または、「オーム／ｓｑ」）によって表される。シート抵抗は、少なくとも表面積載密度、ナノ構造のサイズ／形、およびナノ構造構成物質の固有の電気的性質の関数である。本明細書中で使用される場合、薄いフィルムは、１０８オーム／ｓｑ以下のシート抵抗を有する場合に、伝導性があるとみなされる。好ましくは、シート抵抗は、１０４オーム／ｓｑ、３，０００オーム／ｓｑ、１，０００オーム／ｓｑ、３５０オーム／ｓｑ、または１００オーム／ｓｑ以下である。典型的に、金属ナノ構造によって形成された伝導性ネットワークのシート抵抗は、１０オーム／ｓｑから１０００オーム／ｓｑまで、１００オーム／ｓｑから７５０オーム／ｓｑまで、５０オーム／ｓｑから２００オーム／ｓｑまで、１００オーム／ｓｑから５００オーム／ｓｑまで、１００オーム／ｓｑから２５０オーム／ｓｑまで、１０オーム／ｓｑから２００オーム／ｓｑまで、１０オーム／ｓｑから５０オーム／ｓｑまで、または１オーム／ｓｑから１０オーム／ｓｑまでの範囲にある。本明細書中に説明された光電気デバイスに対して、シート抵抗は、典型的に、１０００オーム／ｓｑよりも小さく、５００オーム／ｓｑよりも小さく、１００オーム／ｓｑよりも小さく、５０オーム／スクウェアよりも小さく、２０オーム／スクウェアよりも小さく、または１０オーム／スクウェアよりも小さい。
【００５１】
光学的に、ナノ構造を基にした透明な導体は、可視領域（４００ｎｍ〜７００ｎｍ）において高い光透過率を有する。典型的に、光透過率が、可視領域において７０％よりも大きい、またはより典型的には８５％よりも大きい場合、透明な導体は、光学的に透き通っているとみなされる。より好ましくは、光透過率は、９０％よりも大きく、９３％よりも大きく、または９５％よりも大きい。本明細書中で使用される場合、別に指定されない限り、伝導性フィルムは、光学的に透明である（例えば、透過率が７０％よりも大きい）。したがって、透明な導体と、透明な伝導性フィルム、層、またはコーティングと、伝導性フィルム、層、またはコーティングと、透明な電極とは、相互交換可能に使用される。
【００５２】
（基板）
基板は、ナノ構造層を支持する。特定の実施形態において、基板は、支持物であり、インク構成物は、その支持物上に直接コーティングされることにより、本明細書中に定義されたような、ナノ構造フィルムを形成する。他の実施形態において、中間層（つまり、アンダーコート）は、インク構成物がコーティングされる前に基板上にコーティングされる。
【００５３】
基板は、剛性または可撓性があり得る。剛性のある基板の例は、ガラス、ポリカーボネート、アクリル、および同様のものを含む。可撓性のある基板の例は、ポリエステル（例えば、ポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）、ポリエステルナフタレート、およびポリカーボネート）、ポリオレフィン（例えば、直線状、分枝状、および環状ポリオレフィン）、ポリビニル（例えば、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリビニルアセタール、ポリスチレン、ポリアクリラート、および同様のもの）、セルロースエステルベース（例えば、三酢酸セルロース、および酢酸セルロース）、ポリエーテルスルホンのようなポリスルホン、ポリイミド、シリコーン、および他の従来の重合フィルムを含むが、これらに制限されない。
【実施例】
【００５４】
（実施例）
（実施例１）
（銀のナノワイヤの合成）
例えば、Ｙ．Ｓｕｎ，Ｂ．Ｇａｔｅｓ，Ｂ．Ｍａｙｅｒｓ，＆Ｙ．Ｘｉａ、「Ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ  ｓｉｌｖｅｒ  ｎａｎｏｗｉｒｅｓ  ｂｙ  ｓｏｆｔ  ｓｏｌｕｔｉｏｎ  ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ」、Ｎａｎｏｌｅｔｔｅｒｓ２（２）：１６５−１６８、２００２に説明される「ポリオール」法の後で、銀のナノワイヤを、ポリ（ビニルピロリドン）（ＰＶＰ）が存在するエチレングリコールに溶解された硝酸銀の還元によって合成した。同時係属および共同所有の米国特許出願第１１／７６６，５５２号に説明された修正ポリオール法は、従来の「ポリオール」法が生成するよりも高い収量で、より均一な銀のナノワイヤを生成する。この出願は、その全体が本明細書中に参照によって援用される。結果として生じるナノワイヤは、主として、約１３μｍから約１７μｍまでの長さと、約２５〜４５ｎｍの直径を有した。
【００５５】
（実施例２）
（金属ナノ構造のコーティング構成物の準備）
金属ナノワイヤを堆積させるための標準のコーティング構成物は、重量で、０．００２５％から０．１％までの界面活性剤（例えば、好ましい範囲は、非イオン界面活性剤ＺＯＮＹＬ（登録商標）ＦＳＯ−１００に対して０．００２５％から０．０５％までである）と、０．０２％から４％までの粘土調整剤（例えば、好ましい範囲は、ヒドロキシプロピルメチルセルロース（ＨＰＭＣ）に対して０．０２％から０．５％までである）と、９４．５％から９９．０％までの溶媒と、０．０５％から１．４％までの金属ナノワイヤとを含む。この標準のコーティング溶液を、参考フィルム（Ｓ１）を形成するために使用した（つまり、参考フィルム（Ｓ１）は、双極子配位子が全くない）。
【００５６】
双極子配位子を含むコーティング構成物を準備するために、ＺＯＮＹＬ（登録商標）ＦＳＡを、標準のコーティング構成物に加えた。銀のナノワイヤ：ＦＳＡの比は、（重量で）１：０．７であった。このディスパージョンを、実施例４のサンプルＳ２およびＳ３のためのフィルムを作るために使用した。銀のナノワイヤとＦＳＡとの重量比は、１：０．１〜１：１でもあり得る。
【００５７】
コーティング構成物は、ナノワイヤの所望の濃度に基づいて準備され得、その濃度は、基板上に形成される最終的な伝導性フィルムの積載密度の指標である。
【００５８】
例えば、同時係属の米国特許出願第１１／５０４，８２２号に説明された方法に従って、コーティング構成物を基板上に堆積し得る。
【００５９】
当業者によって理解されるように、他の堆積技術（例えば、狭いチャンネルによって計量された沈殿流れ、ダイ流れ、傾斜上の流れ、スリットコーティング、グラビアコーティング、マイクログラビアコーティング、ビードコーティング、ディップコーティング、スロットダイコーティング、および同様のもの）が、用いられ得る。プリント技術はまた、パターンを用いてまたは用いないで、インク構成物を基板上へ直接プリントするために使用され得る。例えば、インクジェット、フレキソプリント、およびスクリーンプリントが、用いられ得る。流体の粘度およびせん断挙動、ならびにナノワイヤ間の相互作用が、堆積させられたナノワイヤの分布および相互連結可能性に影響し得ることが、さらに理解される。
【００６０】
（実施例３）
（仕事関数測定）
仕事関数は、チップトラッキングを用いた絶対走査（ａｂｓｏｌｕｔｅ  ｓｃａｎ）によって測定され得る。絶対走査は、２ｍｍ直径ケルビンプローブチップを用いて行われるおおよそ６×６ｃｍ２の寸法の走査である。チップ仕事関数（ＷＦ）は、汚れのない金の表面に関して決定され、汚れのない金の表面の仕事関数は、５．１０ｅＶである。
【００６１】
チップトラッキングを用いて絶対走査を実施する理由が２つある。データの絶対的な性質は、第三者の測定と比較可能である。第二に、表面の均質性は、一定のチップ−サンプル間隔を使用してプローブされ、表面の均質性は、漂遊静電容量効果の影響をはるかに受けにくい。
【００６２】
走査は、一定のチップ−サンプル間隔（つまり、トラッキング）において実施されることにより、異なるサンプルにおける同じチップとの正確な比較を保証し得る。サンプルＳ２とＳ３との両方を、ケルビンプローブを用いて測定した。
【００６３】
そのうえ、仕事関数をさらに、ＡＣ−２  Ｐｈｏｔｏｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｓｐｅｃｔｏｍｅｔｅｒ（Ｒｉｋｅｎ  Ｋｅｉｋｉ製造）を使用して決定した。サンプルＳ４を、この方法を使用して分析した。
【００６４】
（実施例４）
（ナノ構造を基にした伝導性フィルムの仕事関数）
伝導性フィルムの３つのサンプルを、実施例２において説明された方法に従って準備した（Ｓ１〜Ｓ３）。各サンプルは、１５×１５ｍｍ２であった。サンプルを、伝導性テープを用いてサンプルホルダーに取り付けた。Ｓ１は、少しもＦＳＡ（双極子配位子）を含まず、Ｓ１を、参考として使用した。
【００６５】
すべてのサンプルに対して、仕事関数のデータは、２０〜１００ｍｅＶの範囲における標準偏差を有し、その標準偏差は、実際の表面（つまり、ひっかき傷のような適度な不均質性を含む表面）上の巨視的な仕事関数測定と矛盾がない。すべてのサンプルにおいて、表面を、十分に準備した（つまり、表面は、きれいで、かつ指紋がない）。表面を、さらにリントフリーティッシュによって保護した。比較として、汚れのない表面に対して、標準偏差は、２０ｍｅＶよりも小さいと予期した。
【００６６】
ＫＰチップが、巨視的（直径２ｍｍ）であるので、この寸法よりも小さい人工物は、分解することが不可能である（つまり、最小の実際の特徴は、２ｍｍであった）。
【００６７】
これらのサンプルの仕事関数のデータは、下記の表１に示されている。データは、全走査領域（例えば、８×８ｍｍ２）にわたった平均のＷＦおよび標準偏差である。これらの２つの値は、均質な表面と１つの提示している有意な人工物とを区別することに役立つ。仕事関数のデータは、平滑化される。
【００６８】
比較として、双極子表面層のない金属ナノ構造から形成された伝導性フィルム（例えば、Ｓ１）は、典型的に、４．５〜４．７ｅＶの範囲における仕事関数を有する。示されているように、Ｓ１と比較して、Ｓ２〜Ｓ３の仕事関数は、約０．８〜１．２ｅＶだけ増加した。そのうえ、低い標準偏差によって証明されるように、所与の伝導性フィルム上の仕事関数の分布は、実質的に均一である。
【００６９】
【表１】
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上記に説明された種々の実施形態は、結合させられることにより、さらなる実施形態を提供し得る。本明細書において言及された、かつ／またはＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  Ｄａｔａ  Ｓｈｅｅｔに記載された米国特許、米国特許出願公開、米国特許出願、外国特許、外国特許出願および非特許刊行物は、それらの全体が参照によって本明細書中に援用される。実施形態の局面は、種々の特許、出願、および刊行物の概念を用いる必要がある場合に、変化させられることにより、なおいっそうさらなる実施形態を提供し得る。
【００７０】
これらおよび他の変化は、上記に詳述された説明の観点から、実施形態に対してなされ得る。一般に、以下の特許請求の範囲において、使用される用語は、明細書および特許請求の範囲に開示される特定の実施形態に特許請求の範囲を制限するように解釈されるべきではないが、使用される用語は、均等物の完全な範囲に加えて、すべての可能な実施形態を含むように解釈されるべきであり、その均等物の完全な範囲に対して、そのような特許請求の範囲は、権利を与えられる。したがって、特許請求の範囲は、本開示によって制限されない。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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