JP4793537B2 - 可視光透過型粒子分散導電体、導電性粒子、可視光透過型導電物品、およびその製造方法 - Google Patents
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Description
近年、各種表示素子の発展により透明電極の需要も高まっている。透明電極については、材料中に多くの自由電子を保有し導電性が高いことから、酸化インジウムにスズを数モル%ドープしたITO(Indium−Tin−Oxide)が主に用いられている(特許文献1、2)。このITOの母体であるIn2O3は、酸化物半導体であり、結晶中に含まれる酸素欠陥からキャリア電子が供給され導電性を示す透明導電物質である。このIn2O3にSnを添加すると、キャリア電子が大幅に増加し高い導電性を示すようになると考えられている。
また、特許文献3に記載された貴金属粒子や、特許文献4に記載されたITO粒子は、塗布法によって成膜可能であるため大掛かりな装置が不要となり、成膜コストを低減できるが、粒子自体が高価であり汎用性に欠ける。
本発明の他の目的は、上述した可視光透過型粒子分散導電体に用いられる導電性粒子を提供することにある。
本発明の更に他の目的は、可視光透過性及び導電性に優れ安価な可視光透過型粒子分散導電体を用いた可視光透過型導電物品を提供することにある。
本発明の更に他の目的は、可視光透過性及び導電性に優れ安価な可視光透過型粒子分散導電体を得るための導電性粒子を簡便な方法で製造できる導電性粒子の製造方法を提供することにある。
一般式WyOz(但し、Wはタングステン、Oは酸素、z/y=2.72)で表記されるタングステン酸化物マグネリ相、または/及び、一般式MxWyOz(但し、M元素は、Cs、Rb、K、Na、Ba、In、Tlのうちから選択される1種類以上の元素、Wはタングステン、Oは酸素、0.33≦x/y≦0.55、z/y=3)で表記される、結晶構造が六方晶タングステンブロンズ構造を有する複合タングステン酸化物を含んでなり、粒子径は1nm以上であり、可視光透過性を有し、かつ、該粒子を9.8MPa圧力下において測定した圧粉抵抗値が1.0Ω・cm以下である導電性粒子の複数集合物であることを特徴とする可視光透過型粒子分散導電体である。
上記導電性粒子の形状が、粒状、針状もしくは板状のいずれか1種以上であることを特徴とする第1の発明に記載の可視光透過型粒子分散導電体である。
上記導電性粒子が、針状結晶を含み、または、全て針状結晶であって、当該針状結晶における長軸と短軸との比(長軸/短軸)が5以上であり、且つ、当該長軸の長さが5nm以上、10000μm以下であることを特徴とする第1または第2の発明に記載の可視光透過型粒子分散導電体である。
上記導電性粒子が、板状結晶を含み、または、全て板状結晶であって、当該板状結晶の厚さが1nm以上、100μm以下であり、且つ、当該板状結晶における板状面の対角長の最大値が5nm以上、500μm以下であり、且つ、当該対角長の最大値と当該板状結晶の厚さとの比(対角長の最大値/厚さ)が5以上であることを特徴とする第1または第2の発明に記載の可視光透過型粒子分散導電体である。
上記可視光透過型粒子分散導電体が膜状であることを特徴とする第1乃至第4の発明のいずれかに記載の可視光透過型粒子分散導電体である。
上記可視光透過型粒子分散導電体がバインダーを含むことを特徴とする第1乃至第5
の発明のいずれかに記載の可視光透過型粒子分散導電体である。
上記バインダーが、透明樹脂または透明誘電体であることを特徴とする第6の発明に記載の可視光透過型粒子分散導電体である。
一般式WyOz(但し、Wはタングステン、Oは酸素、z/y=2.72)で表記されるタングステン酸化物マグネリ相、または/及び、一般式MxWyOz(但し、M元素は、Cs、Rb、K、Na、Ba、In、Tlのうちから選択される1種類以上の元素、Wはタングステン、Oは酸素、0.33≦x/y≦0.55、z/y=3)で表記される、結晶構造が六方晶タングステンブロンズ構造を有する複合タングステン酸化物を含んでなり、粒子径は1nm以上であり、可視光透過性を有し、かつ、該粒子を9.8MPa圧力下において測定した圧粉抵抗値が1.0Ω・cm以下であることを特徴とする導電性粒子である。
第1乃至第7の発明のいずれかに記載の可視光透過型粒子分散導電体が基材上に形成されていることを特徴とする可視光透過型導電物品である。
一般式WyOz(但し、Wはタングステン、Oは酸素、z/y=2.72)で表記されるタングステン酸化物マグネリ相、または/及び、一般式MxWyOz(但し、M元素は、Cs、Rb、K、Na、Ba、In、Tlのうちから選択される1種類以上の元素、Wはタングステン、Oは酸素、0.33≦x/y≦0.55、z/y=3)で表記される、結晶構造が六方晶タングステンブロンズ構造を有する複合タングステン酸化物を含んでなる導電性粒子の製造方法であって、
当該導電性粒子の原料となるタングステン化合物を、還元性ガスまたは/及び不活性ガス雰囲気中で熱処理して、上記導電性粒子を製造することを特徴とする導電性粒子の製造方法である。
上記熱処理は、導電性粒子の原料となるタングステン化合物を、還元性ガス雰囲気中にて100℃以上850℃以下で熱処理することを特徴とする第10の発明に記載の導電性粒子の製造方法である。
上記熱処理は、導電性粒子の原料となるタングステン化合物を、還元性ガス雰囲気中にて100℃以上850℃以下で熱処理し、次いで、不活性ガス雰囲気中にて550℃以上1200℃以下の温度で熱処理することを特徴とする第10の発明に記載の導電性粒子の製造方法である。
上記導電性粒子の原料となるタングステン化合物が、3酸化タングステン、2酸化タングステン、タングステン酸化物の水和物、6塩化タングステン、タングステン酸アンモニウム、タングステン酸、6塩化タングステンをアルコール中に溶解させたのち乾燥して得られるタングステン酸化物の水和物、6塩化タングステンをアルコール中に溶解させたのち水を添加して沈殿を生成させ当該沈殿を乾燥して得られるタングステン酸化物の水和物、タングステン酸アンモニウム水溶液を乾燥して得られるタングステン化合物、金属タングステン、から選択されるいずれか1種類以上であることを特徴とする第10または第12の発明に記載の導電性粒子の製造方法である。
第13の発明に記載の導電性粒子の原料となるタングステン化合物と、M元素(但し、M元素は、Cs、Rb、K、Na、Ba、In、Tlのうちから選択される1種類以上の元素)を含有する単体または化合物とを混合した粉末、または、上記タングステン化合物の溶液または分散液と上記M元素を含有する化合物の溶液または分散液とを混合したのち乾燥して得られた粉末、から選ばれる1種以上を、当該導電性粒子の原料となるタングステン化合物として用いることを特徴とする第10乃至第13の発明のいずれかに記載の導電性粒子の製造方法である。
第8の発明に係る導電性微粒子は、可視光領域での光の透過性に優れ、且つ導電性に優れるので、第1乃至第10の発明に係る可視光透過型粒子分散導電体へ好適に用いることができる。
第9の発明に係る可視光透過型粒子分散導電物品は、可視光領域での光の透過性に優れ、且つ導電性に優れる。
第10乃至第14の発明に係る導電性微粒子の製造方法によれば、導電性粒子の原料となるタングステン化合物を還元性ガスまたは/及び不活性ガス雰囲気中で熱処理することで導電性粒子が得られるので、当該導電性粒子を簡便な方法で安価に製造することができる。
本発明に係る可視光透過型粒子分散導電体は、一般式WyOz(但し、Wはタングステン、Oは酸素、2.2≦z/y≦2.999)で表記されるタングステン酸化物、または/及び、一般式MxWyOz(但し、M元素は、H、He、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類元素、Mg、Zr、Cr、Mn、Fe、Ru、Co、Rh、Ir、Ni、Pd、Pt、Cu、Ag、Au、Zn、Cd、Al、Ga、In、Tl、Si、Ge、Sn、Pb、Sb、B、F、P、S、Se、Br、Te、Ti、Nb、V、Mo、Ta、Re、Be、Hf、Os、Bi、Iのうちから選択される1種類以上の元素、Wはタングステン、Oは酸素、0.001≦x/y≦1.1、2.2≦z/y≦3.0)で表記される複合タングステン酸化物を含んでなり、粒子径は1nm以上であり、可視光透過性を有し、かつ、該粒子を9.8MPa圧力下で測定した圧粉抵抗値が1.0Ω・cm以下である導電性粒子が、複数集合することで互いに接触し導電体を形成したものである。
また、上記導電性粒子は、針状結晶を含む、または、全てが針状結晶であるとき、当該針状結晶における長軸と短軸との比(長軸/短軸)が5以上であり、長軸の長さは5nm以上、10000μmである。また、上記導電性粒子が、板状結晶を含む、または、全てが板状結晶であるとき、当該板状結晶の厚さは1nm以上、100μ以下であり、当該板状結晶における板状面の対角長の最大値が5nm以上、500μm以下であり、且つ、当該対角長の最大値と当該板状結晶の厚さとの比(対角長の最大値/厚さ)が5以上であるものである。
以下、可視光透過型粒子分散導電体およびそれに用いられる導電性粒子について詳細に説明する。
一般に、三酸化タングステン(WO3)は可視光透過性に優れるが、有効な伝導電子(自由電子)が存在しないため、導電性材料としては有効ではない。ここで、WO3のタングステンに対する酸素の比率を3より低減することによって、WO3中に自由電子が生成されることが知られているが、本発明者は、該タングステンと酸素との組成範囲の特定部分において、導電性材料として特異的に有効な範囲があることを見出した。
従って、本発明に用いられる導電性粒子は、針状結晶を含む、または、全てが板状結晶のとき、当該板状結晶粒子の厚さが1nm以上、100μm以下であり、板状面における対角線の長さの最大値が5nm以上、500μm以下であり、板状面における対角線の最大値と当該板状結晶の厚さとの比が5以上であるものである。
三酸化タングステンの構造は、WO6で構成される8面体構造を1単位として考えることができる。この8面体構造の中にW原子が位置し、8面体構造の各頂点に酸素が位置し、すべての8面体構造で、各頂点を、隣接する8面体構造と共有する構造である。このとき、この構造中に伝導電子は存在しない。一方、WO2.9等の組成比で表されるマグネリ相は、WO6の8面体構造が規則的に稜共有と頂点共有した構造となる。また、図1(A)に示したような構造のW18O49(WO2.72)は、WO10を1単位とした10面体構造とWO6の8面体構造とが、稜共有や頂点共有した規則的な構造である。このような構造のタングステン酸化物は、酸素から放出された電子が伝導電子として寄与し、導電性が発現すると考えられている。
三酸化タングステンの上記構造は、全体が均一でも、不均一でも、またアモルファスでも伝導電子が生成し、導電特性が得られる。
ここで、当該三酸化タングステン(WO3)に対し、上述した酸素量の制御と、伝導電子を生成するM元素の添加とを併用しても良い。また、上記透明導電膜を近赤外線遮蔽膜として利用する場合は、適時目的に合った材料、例えばM元素を選定すればよい。
複合タングステン酸化物(いわゆるタングステンブロンズ)の導電性粒子の結晶構造は、立方晶や正方晶も知られている(図1(B)、(C))。これらの粒子も、添加元素Mを添加しないタングステン酸化物と比較すると、可視光領域の透過領域が広く、より可視光領域を透過させる目的では有用である。例えば、Na等を添加すると、立方晶の結晶構造を形成し、BaやK等を添加すると正方晶の結晶構造が得られやすい。
上記一般式WyOz(但し、Wはタングステン、Oは酸素、2.2≦z/y≦2.999)で表記されるタングステン酸化物を含んでなる導電性粒子、および/または、MxWyOz(但し、M元素は、H、He、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類元素、Mg、Zr、Cr、Mn、Fe、Ru、Co、Rh、Ir、Ni、Pd、Pt、Cu、Ag、Au、Zn、Cd、Al、Ga、In、Tl、Si、Ge、Sn、Pb、Sb、B、F、P、S、Se、Br、Te、Ti、Nb、V、Mo、Ta、Re、Be、Hf、Os、Bi、Iのうちから選択される1種類以上の元素、Wはタングステン、Oは酸素、0.001≦x/y≦1.1、2.2≦z/y≦3.0)で表記される複合タングステン酸化物を含んでなる導電性粒子は、当該導電性粒子の原料となるタングステン化合物(以下、タングステン化合物出発原料と称する)を不活性ガスまたは/及び還元性ガス雰囲気中で熱処理して得る。これにより、当該導電性粒子を簡便な方法で安価に得ることができる。
還元性雰囲気中の熱処理条件としては、まず、タングステン化合物出発原料を還元性ガス雰囲気中にて100℃以上850℃以下で熱処理することが好ましい。100℃以上であれば還元反応が十分に進行し好ましい。また、850℃以下であれば還元が進行し過ぎることがなく好ましい。還元性ガスは、特に限定されないがH2が好ましい。また還元性ガスとしてH2を用いる場合には、還元雰囲気の組成としてのH2は、体積比で0.1%以上あることが好ましく、更に好ましくは体積比で2%以上が良い。H2が体積比で0.1%以上であれば、効率よく還元を進めることができる。
以上の処理により、一般式WyOzで表記され、2.45≦z/y≦2.999であり、マグネリ相を含むタングステン酸化物を得ることができる。
上記タングステン化合物出発原料と、M元素(但し、M元素は、H、He、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類元素、Mg、Zr、Cr、Mn、Fe、Ru、Co、Rh、Ir、Ni、Pd、Pt、Cu、Ag、Au、Zn、Cd、Al、Ga、In、Tl、Si、Ge、Sn、Pb、Sb、B、F、P、S、Se、Br、Te、Ti、Nb、V、Mo、Ta、Re、Be、Hf、Os、Bi、Iのうちから選択される1種類以上の元素)を含有する単体または化合物とを混合した粉末、または、上記タングステン化合物出発原料の溶液または分散液と上記M元素を含有する化合物の溶液または分散液とを混合したのち乾燥して得られた粉末を製造する。このときタングステン化合物出発原料と、M元素との混合割合は、複合タングステン酸化物をMxWyOzと表記したとき、当該複合タングステン酸化物中のM元素とタングステンとの組成比が、0.001≦x/y≦1を満たす所定の値とする。
結晶性の良好な複合タングステン酸化物を製造する場合には、熱処理条件が高い方が好ましく、還元温度は、出発原料や還元時のH2温度によって異なるが、600℃〜850℃が好ましい。さらに、その後の不活性雰囲気での熱処理温度は、700℃〜1200℃が好ましい。
本実施形態の導電性粒子は、上述のように導電性粒子の組成、粒径、形状を制御することで可視光透過性を得ることができ、該導電性粒子が複数集合し接触して導電体を形成することで、ITO粒子や貴金属粒子を用いる場合に比べて可視光透過型粒子分散導電体を安価に形成できる。
この導電性粒子の適用方法として、当該導電粒子を以下に記すような分散方法によって適宜な媒体中に分散し、所望の基材に導電体を形成する方法がある。この方法は、あらかじめ高温で焼成した導電性粒子を基材中に分散させ、もしくはバインダーによって基材表面に結着させることで、樹脂材料等のように耐熱温度の低い基材への応用が可能であり、導電体の形成の際に真空成膜法等の大掛かりな装置を必要とせず安価である。
例えば、本実施形態に係る導電性粒子を適宜な溶媒中に分散させ、これに必要に応じて媒体樹脂を添加したのち基材表面にコーティングし、溶媒を蒸発させて所定の方法で樹脂を硬化させれば、当該導電性粒子が媒体中に分散した可視光透過型粒子分散導電体膜の形成が可能となる。コーティングの方法は、基材表面に導電性粒子を含有した樹脂が均一にコートできればよく、特に限定されないが、例えばバーコート法、グラビヤコート法、スプレーコート法、ディップコート法等が挙げられる。
また、本実施形態に係る導電性粒子を応用する別の方法として、当該導電性粒子を基材中に分散させても良い。この導電性粒子を基材中に分散させるには、当該導電性粒子を基材表面から浸透させても良く、また、当該導電性粒子を、基材の溶融温度以上にその温度を上げて溶融させたのち樹脂と混合しても良い。このようにして得られた導電性粒子を含有した樹脂は、所定の方法でフィルム形状やボード形状に成形し、導電性材料として応用可能である。
タングステン酸化物の導電性粒子や、複合タングステン酸化物の導電性粒子は適宜な熱処理により、図4に示すような、針状結晶を形成することが可能である。針状結晶は微細な粒状粒子と比較すると、可視光透過型粒子分散導電体膜の導電性を向上させる効果がある。その理由は、可視光透過型粒子分散導電体膜は、粒子同士の接触抵抗値が原因で膜の抵抗値がバルクと比較して悪化するが、針状結晶を用いると、この針状結晶の一つ一つが導電パスとなるため、微細な粒状粒子の連結と比べて接触抵抗値が少なく、効率よく電子の輸送が行われので、導電性が向上するからである。
本実施形態に係る可視光透過型粒子分散導電体の光学特性は、分光光度計(日立製作所製 U−4000)を用いて測定し、可視光透過率(JIS R3106に基づく)を算出した。
尚、本実施例において、可視光透過型粒子分散導電体の光学特性は、分光光度計(日立製作所製 U−4000)を用いて測定し、可視光透過率(JIS R3106に基づく)を算出した。また、ヘイズ値は、JIS K 7105に基づき、村上色彩技術研究所製の測定装置HR−200を用いて、測定を行った。更に、平均分散粒子径は、動的光散乱法を用いた測定装置(ELS−800(大塚電子株式会社製))により測定し、3回の測定の平均値を平均分散粒子径とした。また、導電特性の評価は、作製した膜の表面抵抗値を測定した。この膜の表面抵抗値は、三菱油化製のハイレスタIP MCP−HT260を用いて測定した。
更に、圧粉抵抗値の測定は、van der Pauw法(第4版、実験化学講座9電気・磁気 平成3年6月5日発行、編者:社団法人 日本化学会、発行所:丸善株式会社を参照)に拠っている。試料は10mmφの円盤状に圧粉した加圧ペレットとし、当該円盤面に90°間隔で4端子の電極を設置し、9.8MPaの加圧をしながら、隣り合う2端子間に電流を流したときの、残りの2端子間の電圧を測定し、抵抗値を算出している。
六塩化タングステンをエタノールに溶解し、130℃で乾燥して、タングステン酸化物の水和物を作製した。これを還元雰囲気(アルゴン/水素=95/5体積比)中において550℃で1時間加熱し、一度室温に戻した後800℃アルゴン雰囲気中で1時間加熱し、目的とするタングステン酸化物粉末を作製した。
X線回折による結晶相の同定の結果、得られた粉末はW18O49(WO2.72)のいわゆるマグネリ相であった。この粉末の形状をSEMにより観察した結果を図4(A)(B)に示す。ここで、(A)は、はW18O49の1万倍のSEM像であり、(B)は、3千倍のSEM像である。
すると、図4(A)(B)に示すように針状の結晶が観察された。また、この粉末を9.8MPa圧力下で測定した圧粉抵抗値は0.085Ω・cmであり、良好な導電性が確認された。
メタタングステン酸アンモニウム水溶液を130℃で乾燥し、粉末状のタングステン酸化物の化合物を得た。これを、還元雰囲気(アルゴン/水素=97/3体積比)中において550℃で1時間加熱した。そして、一度室温に戻した後800℃アルゴン雰囲気中で1時間加熱することで、タングステン酸化物粉末を作製した。X線回折による結晶相の同定の結果、W18O49(WO2.72)の結晶相が観察された。このように、メタタングステン酸水溶液をタングステン化合物出発原料に用いても実施例1と同等の導電性粒子を作製できた。この導電性粒子の粉末を9.8MPa圧力下で測定した圧粉抵抗値は0.089Ω・cmであり、良好な導電性が確認された。
炭酸Csとタングステン酸をCs/Wのモル比が0.33となるように乳鉢で混合した。これを還元雰囲気(アルゴン/水素=97/3体積比)中において600℃で2時間加熱した。そして、一度室温に戻した後800℃アルゴン雰囲気中で1時間加熱することで、Cs0.33WO3の導電性粒子の粉末を作製した。このCs0.33WO3は、X線回折による結晶相の同定の結果、六方晶タングステンブロンズであった。得られた導電性粒子の粉末の形状をSEMにより観察した結果を図5に示す。ここで、図5はCs0.33WO3の1万倍のSEM像である。
すると、図5に示すように、六角柱の結晶が観察された。この導電性粒子の粉末を9.8MPa圧力下で測定した圧粉抵抗値は0.013Ω・cmであり、良好な導電性が確認された。
炭酸Csとタングステン酸をCs/Wの比が0.35となるように乳鉢で混合した。これを還元雰囲気(アルゴン/水素=97/3体積比)中において600℃で2時間加熱した。そして、一度室温に戻した後800℃アルゴン雰囲気中で1時間加熱することで、Cs0.35WO3の導電性粒子の粉末を作製した。このCs0.35WO3は、X線回折による結晶相の同定の結果、六方晶の結晶相が観察された。得られた粉末のSEM観察した結果を図6(A)(B)に示す。ここで、(A)は、はCs0.35WO35千倍のSEM像であり、(B)は、1万倍のSEM像である。
すると、図6に示すように板状の結晶が観察された。このように、Cs添加量を0.33より増加させることで、板状の結晶が生成することが分かった。この粉末を9.8MPa圧力下で測定した圧粉抵抗値は0.0096Ω・cmであり、良好な導電性が確認された。
炭酸Csとタングステン酸をCs/Wの比が0.33となるように乳鉢で混合した。これを還元雰囲気(アルゴン/水素=97/3体積比)中において600℃で2時間加熱し、Cs0.33WO3の導電性粒子の粉末を作製した。このCs0.33WO3は、X線回折による結晶相の同定の結果、六方晶の結晶相が観察された。得られた粉末のSEM観察では、六角柱の微細結晶が観察された。この粉末を9.8MPa圧力下で測定した圧粉抵抗値は0.013Ω・cmであり、良好な導電性が確認された。
炭酸Rbとタングステン酸をRb/Wの比が0.33となるように乳鉢で混合した。これを還元雰囲気(アルゴン/水素=97/3体積比)中において600℃で2時間加熱した。そして、一度室温に戻した後800℃アルゴン雰囲気中で1時間加熱することで、Rb0.33WO3の導電性粒子の粉末を作製した。このRb0.33WO3は、X線回折による結晶相の同定の結果、六方晶の結晶相が観察された。得られた導電性粒子の粉末のSEM観察では、六角柱の微細結晶が観察された。この導電性粒子の粉末を9.8MPa圧力下で測定した圧粉抵抗値は、0.0086Ω・cmであり、良好な導電性が確認された。
炭酸Rbとタングステン酸をRb/Wの比が0.33となるように乳鉢で混合した。これを還元雰囲気(アルゴン/水素=97/3体積比)中において600℃で2時間加熱した。そして、一度室温に戻した後800℃アルゴン雰囲気中で100時間加熱することで、Rb0.33WO3の粉末を作製した。このRb0.33WO3は、X線回折による結晶相の同定の結果、六方晶の結晶相が観察された。得られた粉末をSEM観察した結果を図7(A)(B)に示す。ここで、(A)は、はRb0.33WO3の200倍のSEM像であり、(B)は、1千倍のSEM像である。
すると、図7(A)(B)に示すように、六角柱の繊維状の結晶が観察された。
この粉末の圧粉抵抗値を測定した結果、0.0046Ω・cmであり。良好な導電性が確認された。
この導電膜の光学特性を測定したところ、可視光透過率は56%で可視光領域の光を十分透過している事が分かった、さらにヘイズは8.2%であり、透明性が高く内部の状況が外部からもはっきり確認できた。透過色調は、美しい青色となった。表面抵抗値は3.1×106Ω/□であった。
炭酸Kとタングステン酸をK/Wの比が0.33となるように乳鉢で混合した。これを還元雰囲気(アルゴン/水素=97/3体積比)中において600℃で2時間加熱した。そして、一度室温に戻した後800℃アルゴン雰囲気中で1時間加熱することで、K0.33WO3の導電性粒子の粉末を作製した。このK0.33WO3は、X線回折による結晶相の同定の結果、六方晶の結晶相が観察された。得られた導電性粒子の粉末のSEM観察では、六角柱の微細結晶が観察された。また、この導電性粒子の粉末を9.8MPa圧力下で測定した圧粉抵抗値は、0.049Ω・cmであり、良好な導電性が確認された。
炭酸Baとタングステン酸をBa/Wの比が0.33となるように乳鉢で混合した。これを還元雰囲気(アルゴン/水素=97/3体積比)中において550℃で2時間加熱した。そして、一度室温に戻した後700℃アルゴン雰囲気中で1時間加熱することで、Ba0.33WO3の導電性粒子の粉末を作製した。このBa0.33WO3は、X線回折による結晶相の同定の結果、六方晶の結晶相が観察された。得られた導電性粒子の粉末のSEM観察では、六角柱の微細結晶が観察された。この導電性粒子の粉末を9.8MPa圧力下で測定した圧粉抵抗値は0.068Ω・cmであり、良好な導電性が確認された。
塩化Tlをメタタングステン酸アンモニウム水溶液に溶解した。このときTl/Wの比が0.33となるように混合した。これを還元雰囲気(アルゴン/水素=97/3体積比)中において600℃で2時間加熱した。そして、一度室温に戻した後800℃アルゴン雰囲気中で1時間加熱することで、Tl0.33WO3の導電性粒子の粉末を作製した。このTl0.33WO3は、X線回折による結晶相の同定の結果、六方晶の結晶相が観察された。得られた導電性粒子の粉末のSEM観察では、六角柱の微細結晶が観察された。この導電性粒子の粉末を9.8MPa圧力下で測定した圧粉抵抗値は0.096Ω・cmであり、良好な導電性が確認された。
塩化Inをメタタングステン酸アンモニウム水溶液に溶解した。このときIn/Wの比が0.33となるように混合した。これを還元雰囲気(アルゴン/水素=97/3体積比)中において500℃で1時間加熱した。そして、一度室温に戻した後700℃アルゴン雰囲気中で1時間加熱することで、In0.33WO3の導電性粒子の粉末を作製した。このIn0.33WO3は、X線回折による結晶相の同定の結果、六方晶の結晶相が観察された。得られた導電性粒子の粉末のSEM観察では、六角柱の微細結晶が観察された。この導電性粒子の粉末を9.8MPa圧力下で測定した圧粉抵抗値は0.032Ω・cmであり、良好な導電性が確認された。
炭酸Kとタングステン酸をK/Wの比が0.55となるように乳鉢で混合した。これを還元雰囲気(アルゴン/水素=97/3体積比)中において600℃で2時間加熱した。そして、一度室温に戻した後800℃アルゴン雰囲気中で1時間加熱することで、K0.55WO3の導電性粒子の粉末を作製した。このK0.55WO3は、X線回折による結晶相の同定の結果、正方晶の結晶相が観察された。得られた導電性粒子の粉末のSEM観察では、直方体の微細結晶が観察された。この導電性粒子の粉末を9.8MPa圧力下で測定した圧粉抵抗値は0.12Ω・cmであり、良好な導電性が確認された。
炭酸Naとタングステン酸をNa/Wの比が0.50となるように乳鉢で混合した。これを還元雰囲気(アルゴン/水素=97/3体積比)中において600℃で2時間加熱した。そして、一度室温に戻した後800℃アルゴン雰囲気中で1時間加熱することで、Na0.50WO3の導電性粒子の粉末を作製した。このNa0.50WO3は、X線回折による結晶相の同定の結果、正方晶の結晶相が観察された。この導電性粒子の粉末を9.8MPa圧力下で測定した圧粉抵抗値は0.18Ω・cmであり、良好な導電性が確認された。
市販の三酸化タングステン粉末を20重量部、トルエン79.5重量部、分散剤1.0重量部を混合し、媒体攪拌ミルを用いて分散処理を行い、平均分散粒子80nmの分散液を作製した。この分散液20重量部とハードコート用紫外線硬化樹脂(固形分100%)0.1重量部とを混合した。この液を、ガラス上にバーコーターを用いて塗布し成膜した。この膜を60℃で30秒乾燥し溶剤を蒸発させた後、高圧水銀ランプで硬化させ薄膜を得た。
以上、本発明を上記実施の形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。
尚、実施例1〜13、比較例1測定結果の一覧を表1に示す。
Claims (14)
- 一般式WyOz(但し、Wはタングステン、Oは酸素、z/y=2.72)で表記されるタングステン酸化物マグネリ相、または/及び、一般式MxWyOz(但し、M元素は、Cs、Rb、K、Na、Ba、In、Tlのうちから選択される1種類以上の元素、Wはタングステン、Oは酸素、0.33≦x/y≦0.55、z/y=3)で表記される、結晶構造が六方晶タングステンブロンズ構造を有する複合タングステン酸化物を含んでなり、粒子径は1nm以上であり、可視光透過性を有し、かつ、該粒子を9.8MPa圧力下において測定した圧粉抵抗値が1.0Ω・cm以下である導電性粒子の複数集合物であることを特徴とする可視光透過型粒子分散導電体。
- 上記導電性粒子の形状が、粒状、針状もしくは板状のいずれか1種以上であることを特徴とする請求項1に記載の可視光透過型粒子分散導電体。
- 上記導電性粒子が、針状結晶を含み、または、全て針状結晶であって、当該針状結晶における長軸と短軸との比(長軸/短軸)が5以上であり、且つ、当該長軸の長さが5nm以上、10000μm以下であることを特徴とする請求項1または2に記載の可視光透過型粒子分散導電体。
- 上記導電性粒子が、板状結晶を含み、または、全て板状結晶であって、当該板状結晶の厚さが1nm以上、100μm以下であり、且つ、当該板状結晶における板状面の対角長の最大値が5nm以上、500μm以下であり、且つ、当該対角長の最大値と当該板状結晶の厚さとの比(対角長の最大値/厚さ)が5以上であることを特徴とする請求項1または2に記載の可視光透過型粒子分散導電体。
- 上記可視光透過型粒子分散導電体が膜状であることを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の可視光透過型粒子分散導電体。
- 上記可視光透過型粒子分散導電体がバインダーを含むことを特徴とする請求項1乃至5のいずれかに記載の可視光透過型粒子分散導電体。
- 上記バインダーが、透明樹脂または透明誘電体であることを特徴とする請求項6に記載の可視光透過型粒子分散導電体。
- 一般式WyOz(但し、Wはタングステン、Oは酸素、z/y=2.72)で表記されるタングステン酸化物マグネリ相、または/及び、一般式MxWyOz(但し、M元素は、Cs、Rb、K、Na、Ba、In、Tlのうちから選択される1種類以上の元素、Wはタングステン、Oは酸素、0.33≦x/y≦0.55、z/y=3)で表記される、結晶構造が六方晶タングステンブロンズ構造を有する複合タングステン酸化物を含んでなり、粒子径は1nm以上であり、可視光透過性を有し、かつ、該粒子を9.8MPa圧力下において測定した圧粉抵抗値が1.0Ω・cm以下であることを特徴とする導電性粒子。
- 請求項1乃至7のいずれかに記載の可視光透過型粒子分散導電体が基材上に形成されていることを特徴とする可視光透過型導電物品。
- 一般式WyOz(但し、Wはタングステン、Oは酸素、z/y=2.72)で表記されるタングステン酸化物マグネリ相、または/及び、一般式MxWyOz(但し、M元素は、Cs、Rb、K、Na、Ba、In、Tlのうちから選択される1種類以上の元素、Wはタングステン、Oは酸素、0.33≦x/y≦0.55、z/y=3)で表記される、結晶構造が六方晶タングステンブロンズ構造を有する複合タングステン酸化物を含んでなる導電性粒子の製造方法であって、
当該導電性粒子の原料となるタングステン化合物を、還元性ガスまたは/及び不活性ガス雰囲気中で熱処理して、上記導電性粒子を製造することを特徴とする導電性粒子の製造方法。 - 上記熱処理は、導電性粒子の原料となるタングステン化合物を、還元性ガス雰囲気中にて100℃以上850℃以下で熱処理することを特徴とする請求項10に記載の導電性粒子の製造方法。
- 上記熱処理は、導電性粒子の原料となるタングステン化合物を、還元性ガス雰囲気中にて100℃以上850℃以下で熱処理し、次いで、不活性ガス雰囲気中にて550℃以上1200℃以下の温度で熱処理することを特徴とする請求項10に記載の導電性粒子の製造方法。
- 上記導電性粒子の原料となるタングステン化合物が、3酸化タングステン、2酸化タングステン、タングステン酸化物の水和物、6塩化タングステン、タングステン酸アンモニウム、タングステン酸、6塩化タングステンをアルコール中に溶解させたのち乾燥して得られるタングステン酸化物の水和物、6塩化タングステンをアルコール中に溶解させたのち水を添加して沈殿を生成させ当該沈殿を乾燥して得られるタングステン酸化物の水和物、タングステン酸アンモニウム水溶液を乾燥して得られるタングステン化合物、金属タングステン、から選択されるいずれか1種類以上であることを特徴とする請求項10または12に記載の導電性粒子の製造方法。
- 請求項13に記載の導電性粒子の原料となるタングステン化合物と、M元素(但し、M元素は、Cs、Rb、K、Na、Ba、In、Tlのうちから選択される1種類以上の元素)を含有する単体または化合物とを混合した粉末、または、上記タングステン化合物の溶液または分散液と上記M元素を含有する化合物の溶液または分散液とを混合したのち乾燥して得られた粉末、から選ばれる1種以上を、当該導電性粒子の原料となるタングステン化合物として用いることを特徴とする請求項10乃至13のいずれかに記載の導電性粒子の製造方法。
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