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WO2013172399A1 - 導電性基板の製造方法、導電性基板および有機電子素子 - Google Patents

導電性基板の製造方法、導電性基板および有機電子素子 Download PDF

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Publication number
WO2013172399A1
WO2013172399A1 PCT/JP2013/063621 JP2013063621W WO2013172399A1 WO 2013172399 A1 WO2013172399 A1 WO 2013172399A1 JP 2013063621 W JP2013063621 W JP 2013063621W WO 2013172399 A1 WO2013172399 A1 WO 2013172399A1
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WO
WIPO (PCT)
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substrate
layer
conductive substrate
anchor layer
organic
Prior art date
Application number
PCT/JP2013/063621
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
宏 高田
松村 智之
昌紀 後藤
Original Assignee
コニカミノルタ株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by コニカミノルタ株式会社 filed Critical コニカミノルタ株式会社
Priority to JP2014515661A priority Critical patent/JP6036818B2/ja
Priority to US14/399,722 priority patent/US20150129847A1/en
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    • Y02P70/00Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
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Definitions

  • the present invention relates to a method for producing a conductive substrate, a conductive substrate, and an organic electronic element used in an organic electronic device such as an organic EL (electroluminescence) or solar cell using the conductive substrate.
  • a method for producing a conductive substrate having a fine metal wire pattern methods such as a subtractive method and an additive method have been devised and widely used as a highly reliable method.
  • conductive substrates have been used in various electronic devices, and with higher performance of the devices, the metal fine line patterns in the conductive substrates are required to have a considerably higher density. Therefore, even when any of the above methods is used, it has become common to form a desired fine metal line pattern using a photolithography process capable of fine processing.
  • a photolithography process a resist is applied to the entire surface of the substrate and pre-baked, and then irradiated with ultraviolet rays or the like through a photomask, and a resist pattern is formed by development.
  • the metal fine line pattern forming process using the conventional photolithography process has a problem that most of the metal film and resist material for pattern formation are wasted. There is also a problem that the number of steps of the photoresist process is large and the throughput is lowered.
  • a method for producing a conductive substrate by forming a conductive layer or an insulating layer by various printing methods such as screen printing or ink jet printing using ink containing conductive metal particles has been studied in various fields ( For example, see Patent Document 1). Specifically, a metal nanoparticle dispersed ink composition containing nanoparticles such as silver, gold, and copper is used to print and draw a metal nanoparticle pattern, and then the metal nanoparticles are fired (sintered). This makes it possible to obtain a conductive substrate having a fine metal wire pattern.
  • ELD electroluminescence display
  • the constituent elements of ELD include inorganic electroluminescent elements and organic electroluminescent elements (hereinafter also referred to as organic EL elements).
  • Inorganic electroluminescent elements have been used as planar light sources, but an alternating high voltage is required to drive the light emitting elements.
  • An organic EL device has a structure in which a light emitting layer containing a compound that emits light is sandwiched between a cathode and an anode, and injects electrons and holes into the light emitting layer and recombines them to generate excitons.
  • the organic EL element is expected to be applied not only as a self-luminous display but also to a backlight for liquid crystal, illumination, and the like. However, in an effort toward practical use, development of an organic EL element that emits light efficiently and with high luminance with lower power consumption is an issue.
  • the luminous efficiency of the organic EL element is divided into internal efficiency and external efficiency (or light extraction efficiency).
  • internal efficiency or light extraction efficiency
  • external efficiency or light extraction efficiency
  • the method of heating and firing the metal fine wire pattern with flash light as described in Patent Document 2 is an effective method for improving the conductivity because the metal fine wire pattern can be locally heated to a high temperature. Since the pattern itself is very hot, the substrate is easily damaged at and near the interface between the fine metal wire pattern and the substrate. Especially when using a resin substrate with a low heat-resistant temperature, the metal is suppressed while suppressing damage to the substrate. It has been difficult to improve the conductivity by sufficiently firing the fine line pattern. With respect to this problem, in Patent Document 2, it is said that the metal film can be fired without damaging the substrate by setting the irradiation conditions (energy surface density and pulse length) of the flash light. The irradiation conditions must be set by trial and error depending on the material and shape) and the type of substrate to be used, which is a very time-consuming task.
  • irradiation conditions energy surface density and pulse length
  • Patent Document 2 proposes a method of reducing the film thickness of the metal film or performing flash light baking in a vacuum (Example 12).
  • the thickness of the former metal film should be designed based on the performance required for the fine metal wire pattern, and is not preferably limited by the firing process.
  • the latter method in which the light calcination is performed in a vacuum is not a preferable method because it causes an increase in equipment cost and a decrease in productivity.
  • Patent Document 2 as another means for solving the above-mentioned problem, a method of adding a binder to a metal ink has been proposed and implemented (Example 13). When such an additive is used, Therefore, the conductivity obtained after flash light irradiation is significantly reduced as compared with the case where no binder is used. Furthermore, in Patent Document 2, after flash light is divided and irradiated, gas that causes peeling or damage of the metal film is released by initial flash light irradiation, and then fired sufficiently with higher intensity flash light. A method is also proposed (Example 15).
  • a main object of the present invention is to provide a conductive substrate manufacturing method capable of manufacturing a conductive substrate excellent in conductivity while suppressing and preventing substrate damage and metal fine line pattern damage. Is to provide. Another object of the present invention is to solve the problem of light extraction efficiency in an organic electronic device such as an organic EL device having excellent characteristics as a surface light emitter.
  • the present inventor forms a fine metal wire pattern containing metal nanoparticles or a metal complex in the process of examining the cause of the above-mentioned problem, and performs firing of the fine metal wire pattern by flash light irradiation. Furthermore, it is assumed that by forming a porous anchor layer mainly composed of an inorganic compound on the substrate, the conductivity of the metal fine wire pattern can be improved while suppressing the substrate damage and preventing the metal fine wire pattern from being damaged. It is as soon as the outside effect has been found and the present invention has been achieved.
  • the anchor layer when a porous anchor layer mainly composed of an organic compound is formed as the anchor layer, the anchor layer is easily damaged by flash light irradiation, particularly in order to improve the conductivity of the fine metal wire pattern. When irradiated with high energy flash light, the same effect as the anchor layer according to the present invention cannot be obtained.
  • the method for producing a conductive substrate having at least an anchor layer and a conductive fine metal wire pattern on the substrate Forming a porous anchor layer mainly made of an inorganic compound on the substrate; forming a metal fine line pattern containing metal nanoparticles or a metal complex on the anchor layer; and the metal fine line pattern.
  • a method of manufacturing a conductive substrate comprising the step of heating and baking the substrate by flash light irradiation. According to such a method for producing a conductive substrate, a conductive substrate excellent in conductivity can be obtained while suppressing the substrate damage when firing the fine metal wire pattern by flash light irradiation and preventing the fine metal wire pattern from being damaged. Can be manufactured.
  • the anchor layer according to the present invention is porous, so that the anchor layer effectively functions as a heat insulating layer between the substrate and the fine metal wire pattern.
  • the fine metal wire pattern When the high-energy flash light is irradiated, the fine metal wire pattern is blown off from the substrate or damaged.
  • the fine metal wire pattern is instantaneously heated to high temperature by the flash light irradiation, and the fine metal wire pattern remaining inside the fine metal wire is It is presumed that organic substances such as the dispersant and solvent of the ink used for the formation are instantly vaporized.
  • the porous anchor layer according to the present invention allows the gas generated when the organic substance such as the ink dispersant or solvent is instantly vaporized as described above to cause the pores in the porous anchor layer.
  • the impact on the metal fine line pattern due to gas can be reduced (pressure can be dispersed) because it is diffused around the metal fine line pattern.
  • the anchor layer is porous, the adhesion area with the fine metal wire pattern is considered to be effective for preventing the metal fine wire pattern from peeling off.
  • the anchor layer according to the present invention is mainly composed of an inorganic compound material, the anchor layer itself is not damaged by high energy flash light irradiation.
  • the anchor layer according to the present invention expresses completely different functions and effects from the conventionally known receptor layer for improving the ink absorbability.
  • the present inventor in the organic EL element using the conductive substrate manufactured by the method of the present invention as a transparent electrode, compared with the organic EL element using a commonly used ITO substrate as an electrode, We have also found a surprising effect that the light extraction efficiency is greatly improved. This is also one of the excellent features of the present invention, and the above-described prior art relating to the ink receiving layer does not mention such effects at all.
  • the present invention it is possible to manufacture a conductive substrate having excellent conductivity while suppressing and preventing substrate damage and metal fine line pattern damage.
  • representing a numerical range is used in the sense that numerical values described before and after the numerical value range are included as a lower limit value and an upper limit value.
  • a conductive substrate 1 As shown in FIG. 1, a conductive substrate 1 according to a preferred embodiment of the present invention has a substrate 2, an anchor layer 6, and a fine metal wire pattern 8, and at least the anchor layer 6 and the substrate 2 serving as a base thereof. And a conductive thin metal wire pattern 8. Specifically, an anchor layer 6 is formed on the substrate 2, and a fine metal wire pattern 8 is formed in the anchor layer 6.
  • the anchor layer 6 has a porous shape mainly composed of an inorganic compound, and the thin metal wire pattern 8 contains metal nanoparticles and a metal complex.
  • the metal fine line pattern 8 is heated and fired by flash light irradiation.
  • the substrate 2 is preferably composed of a transparent resin substrate, and in addition to this, a transparent barrier layer 4 is more preferably formed between the substrate 2 and the anchor layer 6, and in addition to these,
  • the substrate 2, the anchor layer 6 and the barrier layer 4 are preferably transparent.
  • the conductive substrate 1 in order to improve the smoothness of the surface of the conductive substrate 1 and to suppress current leakage between the electrodes when it is used for an organic electronic device, the conductive substrate 1 is preferably conductive on the anchor layer 6 and the thin metal wire pattern 8.
  • the conductive polymer-containing layer 10 is formed.
  • the metal fine line pattern 8 is formed on the anchor layer 6 thereafter.
  • the thin metal wire pattern 8 is irradiated with flash light and heated and fired (see FIG. 2C).
  • the anchor layer 6 may be formed on the barrier layer 4 by forming the barrier layer 4 on the substrate 2 before forming the anchor layer 6 (see FIG. 2A).
  • the conductive polymer-containing layer 10 may be formed on the anchor layer 6 and the thin metal wire pattern 8 after the fine metal wire pattern 8 is heated and fired (see FIG. 2D).
  • the substrate used for the conductive substrate of the present invention is not particularly limited as long as it has a function of forming and holding the anchor layer and the fine metal wire pattern according to the present invention. It can be appropriately selected and used.
  • the transparency of the substrate according to the present invention can be arbitrarily selected depending on the application, but the higher the transparency, the more applicable to a transparent electrode and the like, which is preferable from the viewpoint of expanding applications.
  • the total light transmittance of the substrate according to the present invention is 70% or more, preferably 80% or more. The total light transmittance can be measured according to a known method using a spectrophotometer or the like.
  • the transparent resin film which can be used preferably, about the material, a shape, a structure, thickness, etc., it can select suitably from well-known things.
  • polyolefins such as polyethylene terephthalate (PET), polyethylene naphthalate (PEN), polyester-based resin films such as modified polyester, polyethylene (PE) resin film, polypropylene (PP) resin film, polystyrene resin film, cyclic olefin resin, etc.
  • Resin films vinyl resin films such as polyvinyl chloride and polyvinylidene chloride, polyether ether ketone (PEEK) resin films, polysulfone (PSF) resin films, polyether sulfone (PES) resin films, polycarbonate (PC) resin films , Polyamide resin film, polyimide resin film, acrylic resin film, triacetyl cellulose (TAC) resin film, and the like. If the resin film transmittance of 80% or more at 80 ⁇ 780 nm), can be preferably applied to a transparent resin film according to the present invention.
  • biaxial stretching of biaxially stretched polyethylene terephthalate resin film, biaxially stretched polyethylene naphthalate resin film, polyethersulfone resin film, polycarbonate resin film, etc. from the viewpoint of transparency, heat resistance, ease of handling, strength and cost. It is preferably a polyester resin film, more preferably a biaxially stretched polyethylene terephthalate resin film or a biaxially stretched polyethylene naphthalate resin film.
  • the anchor layer according to the present invention is used to prevent substrate damage and metal wire pattern damage due to flash light irradiation on the metal wire pattern, and to prevent thermal damage to the substrate when a resin substrate is used.
  • the anchor layer is mainly made of an inorganic compound and has a porous shape.
  • the inorganic compound here is a compound other than an organic compound as generally understood, and specifically, a compound composed of a simple part of a carbon compound and an element other than carbon.
  • the inorganic compound constituting the anchor layer according to the present invention various metal oxides containing at least one metal such as magnesium, aluminum, silicon, titanium, zinc, yttrium, zirconium, molybdenum, tin, barium, and tantalum
  • the anchor layer according to the present invention preferably includes at least one transparent metal oxide, and the like.
  • Porous which is one of the characteristics of the anchor layer, means that the specific surface area measured by the nitrogen adsorption method (BET 1-point method) is 30 cm 2 / cm 2 or more per unit area. .
  • the specific surface area in terms of unit area of the anchor layer according to the present invention is preferably 30 to 1000 cm 2 / cm 2 in order to effectively suppress damage to the metal fine line pattern due to flash light irradiation on the metal fine line pattern. .
  • the specific surface area in terms of unit area is 30 cm 2 / cm 2 or more, more preferably 50 cm 2 / cm 2 or more, it is emitted when an organic substance such as an ink dispersant or solvent is instantly vaporized by flash light irradiation.
  • the gas can be diffused around the metal fine line pattern and the adhesion area with the metal fine line pattern can be increased, it can function effectively for preventing the metal fine line pattern from peeling off. Furthermore, it functions as a heat insulating layer for heat transfer from the fine metal wire pattern, and substrate damage can be prevented.
  • the specific surface area in terms of unit area is 1000 cm 2 / cm 2 or less, preferably 300 cm 2 / cm 2 or less, gas diffusion is smooth, so that the anchor layer itself can be prevented from being damaged, and a resin substrate can be used. This is effective for preventing the anchor layer from cracking when the substrate is bent when a flexible substrate is used.
  • the transparency of the anchor layer according to the present invention can be arbitrarily selected depending on the application, but the higher the transparency, the more applicable to a transparent electrode or the like, which is preferable from the viewpoint of expanding applications.
  • the total light transmittance of the anchor layer according to the present invention is 70% or more, preferably 80% or more.
  • the thickness of the anchor layer according to the present invention is preferably from 0.1 to 30 ⁇ m, more preferably from 0.2 to 10 ⁇ m, still more preferably from 0.3 to 5 ⁇ m. When the thickness of the anchor layer is 0.1 ⁇ m or more, it is possible to effectively prevent substrate damage due to flash light irradiation on the fine metal wire pattern. When the thickness is 30 ⁇ m or less, the transparency caused by the anchor layer Deterioration of (haze) can be suppressed.
  • the composition of the anchor layer according to the present invention is not particularly limited except that it is mainly composed of an inorganic compound.
  • the composition described in JP 2007-169604 A (silicon-based oxide aggregate particles) Etc. can also be preferably used.
  • the silicon-based oxide aggregate particles are metal oxide particles having a primary particle diameter of 2 to 200 nm and containing 25 mass% or more of aggregate particles in which two or more particles are bonded.
  • the silicon-based oxide aggregate particles may be silica particles alone, or may contain titania, zirconia and alumina. By using such a particulate matter, holes can be formed in the anchor layer, and as a result, absorbability is imparted.
  • the silicon-based oxide aggregate particles need to contain 25% by mass or more of aggregate particles formed by combining two or more primary particles. By including such aggregate particles in the anchor layer, coating layer processability is improved, cracks after layer formation can be prevented, and absorbability is further improved.
  • the content of the aggregate particles is preferably 40% by mass or more, more preferably 60% by mass or more.
  • the particle diameter of the primary particles is from 2 to 200 nm, preferably from 5 to 50 nm, more preferably from 10 to 30 nm, from the viewpoint of pore forming property and maintaining high transparency.
  • the number of connected primary particles is preferably as small as possible, but usually 3 to 100, preferably 5 to 50, more preferably 7 to 30.
  • Examples of the form of the aggregate particles include those having a long chain structure in which primary particles are connected in a bead shape, and those in which the connected aggregate particles are branched and / or bent.
  • Such aggregate particles can be produced by a conventionally known method.
  • primary particles of a spherical metal oxide can be obtained by linking with metal ions having a valence of 2 or more, for example, Ca 2+ , Zn 2+ , Mg 2+ , Ba 2+ , Al 3+ , Ti 4+ and the like.
  • the manufacturing method is described in WO00 / 15552, for example.
  • the composition of the anchor layer “mainly composed of an inorganic compound” means that 70% by mass or more, preferably 80% by mass or more, more preferably 90% by mass or more, of all materials constituting the anchor layer. It means that it is composed of an inorganic compound material. As the ratio of the inorganic compound material constituting the anchor layer is higher, the peeling of the grid (metal thin line pattern) due to the damage of the anchor layer when the metal thin line pattern according to the present invention is heated and fired by flash light irradiation can be prevented.
  • an organic compound may be contained for the purpose of improving the binding property between the inorganic compound materials constituting the anchor layer and the binding property between the anchor layer and the substrate. .
  • the organic compound material which comprises an anchor layer As a ratio of the organic compound material which comprises an anchor layer, 30 mass% or less is preferable, 20 mass% or less is more preferable, and 10 mass% or less is further more preferable. By suppressing the ratio of the organic compound material to 30% by mass or less, damage to the anchor layer when the fine metal wire pattern according to the present invention is heated and fired by flash light irradiation can be reduced.
  • any appropriate method can be selected.
  • various methods such as gravure printing, flexographic printing, offset printing, screen printing, ink jet printing, etc.
  • various coating methods such as a roll coating method, a bar coating method, a dip coating method, a spin coating method, a casting method, a die coating method, a blade coating method, a curtain coating method, a spray coating method, and a doctor coating method are used.
  • a gravure printing method a flexographic printing method, an offset printing, a screen printing method, or an ink jet printing method.
  • the anchor layer according to the present invention can be formed by depositing a film on the substrate using the above coating method, and then drying by a known heat drying method such as warm air drying or infrared drying, natural drying, or the like.
  • the temperature for drying by heating can be appropriately selected according to the substrate to be used, but in the case of a resin film substrate, it is generally preferable to carry out at a temperature of 200 ° C. or lower.
  • a surface of the substrate or the barrier layer can be pretreated using a silane coupling agent or the like in order to improve the adhesion with the substrate or the barrier layer.
  • the fine metal wire pattern according to the present invention is formed including metal nanoparticles or a metal complex.
  • the metal element of the metal nanoparticle or the metal complex is not particularly limited as long as it has excellent conductivity.
  • a metal such as gold, silver, copper, iron, nickel, chromium, or an alloy thereof may be used. It is preferable that silver is included from a stability viewpoint.
  • the average particle size of the metal nanoparticles according to the present invention is preferably 1 nm to 100 nm, more preferably 1 nm to 50 nm, and even more preferably 1 nm to 30 nm.
  • the average particle diameter of the metal nanoparticles in the present invention was determined by observing 200 or more metal nanoparticles that can be observed as a circle, an ellipse, or a substantially circle or ellipse at random from an electron microscope observation of the metal nanoparticles. It is obtained by determining the particle size of the nanoparticles and determining the number average value thereof.
  • the average particle diameter according to the present invention refers to the smallest distance among the distances between the outer edges of the metal nanoparticles that can be observed as a circle, an ellipse, or a substantially circle or ellipse, between two parallel lines. .
  • the average particle diameter the one that clearly represents the side surface of the metal nanoparticles is not measured.
  • the metal complex according to the present invention refers to a compound in which a ligand is coordinated to a metal ion as in a general understanding.
  • a known material can be used as the metal complex for forming the fine metal wire pattern according to the present invention.
  • organic compounds described in JP-T-2008-531810 and JP-A-2011-126861 are disclosed.
  • a silver complex etc. can be used preferably.
  • the shape of the fine metal wire pattern according to the present invention is not particularly limited.
  • the pattern shape may be a stripe shape or a mesh shape such as a square lattice or a honeycomb lattice, but the aperture ratio is 80 from the viewpoint of transparency. % Or more is preferable.
  • the aperture ratio means an area ratio in which the metal fine line pattern does not exist per unit area.
  • the aperture ratio of the stripe pattern having a line width of 100 ⁇ m and a line interval of 1 mm is 90%. %.
  • the line width of the pattern is preferably 10 to 200 ⁇ m.
  • the height of the fine wire is preferably 0.1 to 5 ⁇ m.
  • desired conductivity can be obtained, and when it is 5 ⁇ m or less, the influence of the unevenness on the film thickness distribution of the functional layer can be reduced when used for an organic electronic device.
  • a method for forming a regular metal fine line pattern such as a stripe shape or a mesh shape, a method of printing an ink containing metal nanoparticles or a metal complex in a desired shape is preferable.
  • the metal fine line pattern according to the present invention is basically formed in the anchor layer. Therefore, the fine metal wire pattern can be formed in a state of being buried in the anchor layer according to the present invention (see FIG. 1) or can be formed in a state of protruding from the anchor layer. These states can be adjusted by the height of the fine metal wire pattern, the thickness of the anchor layer, the viscosity of the ink containing the metal nanoparticles or the metal complex, the degree of pores of the anchor layer, and the like.
  • the heat-firing of the fine metal wire pattern by flash light irradiation according to the present invention is performed in order to improve the conductivity by firing the fine metal wire pattern containing metal nanoparticles or metal complex by light irradiation using a flash lamp.
  • a discharge tube of the flash lamp used in the flash light irradiation according to the present invention a discharge tube of xenon, helium, neon, argon or the like can be used, but a xenon lamp is preferably used.
  • the preferable spectral band of the flash lamp in the present invention is preferably 240 nm to 2000 nm because the substrate according to the present invention is not damaged by thermal irradiation or the like due to flash light irradiation.
  • the total light irradiation energy is preferably 0.1 to 50 J / cm 2, more preferably 0.5 to 10 J / cm 2 .
  • the light irradiation time is preferably 10 ⁇ sec to 100 msec, more preferably 100 ⁇ sec to 10 msec. Further, the number of times of light irradiation may be one time or a plurality of times, and it is preferably performed in the range of 1 to 50 times.
  • the substrate it is preferable to irradiate the substrate with the flash lamp from the front side on which the fine metal line pattern is printed.
  • the substrate when the substrate is a transparent body, it can be irradiated from the back side or from both sides.
  • the flash light irradiation of the present invention may be performed in the air, it can also be performed in an inert gas atmosphere such as nitrogen, argon, or helium as necessary.
  • the substrate temperature at the time of flash light irradiation includes the heat resistance temperature of the substrate, the boiling point (vapor pressure) of the ink dispersion medium containing metal nanoparticles and metal complexes, the type and pressure of the atmospheric gas, the dispersibility and oxidation of the ink.
  • the substrate on which the fine metal wire pattern has been formed may be subjected to a heat treatment in advance.
  • the light irradiation device of the flash lamp only needs to satisfy the above irradiation energy and irradiation time.
  • An organic electronic device such as an organic EL device easily deteriorates in performance when a small amount of moisture or oxygen is present inside the device.
  • a resin substrate is used as the substrate, it is effective to form a barrier layer having a high shielding ability against moisture and oxygen in order to prevent moisture and oxygen from diffusing into the element through the resin substrate.
  • membrane by inorganic compounds, such as a silica can be formed by vacuum evaporation or CVD method.
  • the barrier layer can also be formed by applying and drying a coating solution containing a polysilazane compound and then oxidizing it by ultraviolet irradiation in a nitrogen atmosphere containing oxygen and water vapor.
  • a coating solution containing a polysilazane compound can be formed by applying and drying a coating solution containing a polysilazane compound and then oxidizing it by ultraviolet irradiation in a nitrogen atmosphere containing oxygen and water vapor.
  • Any appropriate method can be adopted as a method for applying the polysilazane compound. Specific examples include a spin coating method, a roll coating method, a flow coating method, an ink jet method, a spray coating method, a printing method, a dip coating method, a casting film forming method, a bar coating method, and a gravure printing method.
  • the coating method of the polysilazane compound any appropriate method can be selected.
  • a coating method for example, as a coating method, a roll coating method, a bar coating method, a dip coating method, a spin coating method, a casting method, a die coating method, a blade coating method can be used.
  • various printing methods such as a method, a curtain coating method, a spray coating method, and a doctor coating method
  • various coating methods such as a gravure printing method, a flexographic printing method, an offset printing, a screen printing method, and an ink jet printing can be used.
  • a gravure printing method, a flexographic printing method, an offset printing, a screen printing method, or an inkjet printing method when it is preferable to form the barrier layer in a pattern.
  • the polysilazane used in the present invention is a polymer having a silicon-nitrogen bond, and is a ceramic precursor such as SiO 2 , Si 3 N 4 composed of Si—N, Si—H, N—H, etc., and an intermediate solid solution SiOxNy of both. It is an inorganic polymer.
  • a resin substrate as described in JP-A-8-112879, it is preferable that the resin substrate is ceramicized at a relatively low temperature to be modified to silica, and the one represented by the following general formula (1) is preferable. Can be used.
  • R 1 , R 2 and R 3 represent a hydrogen atom, an alkyl group, an alkenyl group, a cycloalkyl group, an aryl group, an alkylsilyl group, an alkylamino group or an alkoxy group.
  • R 1 , R 2 , and R 3 are hydrogen atoms
  • any of R 1 , R 2 , and R 3 is an alkyl group, alkenyl group, cycloalkyl group, aryl group, An alkylsilyl group, an alkylamino group or an alkoxy group
  • the barrier layer according to the present invention may be a single layer or may have a laminated structure of two or more layers. When it has a laminated structure, it may be a laminated structure of an inorganic compound, or may be formed as a hybrid film of an inorganic compound and an organic compound. A stress relaxation layer may be sandwiched between the barrier layers.
  • the thickness of one barrier layer is preferably 30 nm to 1000 nm, more preferably 30 nm to 500 nm, and particularly preferably 90 nm to 500 nm. When the thickness is 30 nm or more, the film thickness uniformity is good, and excellent barrier performance is obtained.
  • the water vapor permeability (25 ⁇ 0.5 ° C., relative humidity (90 ⁇ 2)% RH) measured by a method according to JIS K 7129-1992 is 1 ⁇ 10 ⁇ 3 g / (m 2 ⁇ 24 h) or less
  • the oxygen permeability measured by a method according to JIS K 7126-1987 is 1 ⁇ 10 ⁇ 3 ml / m 2 ⁇ 24 h ⁇ atm (1 atm is 1.01325 ⁇ 105 Pa)
  • water vapor permeability (25 ⁇ 0.5 ° C., relative humidity (90 ⁇ 2)% RH) is 1 ⁇ 10 ⁇ 3 g / (m 2 ⁇ 24 h
  • the conductive polymer-containing layer according to the present invention is formed from a conductive polymer containing at least a ⁇ -conjugated conductive polymer and a polyanion.
  • the conductive polymer-containing layer according to the present invention may contain a water-soluble organic compound as the second dopant, a resin component as the binder material, and various additives as a coating aid.
  • the dry film thickness of the conductive polymer-containing layer is preferably 30 to 2000 nm. It is more preferable that the thickness is 100 nm or more from the viewpoint of conductivity.
  • the thickness is more preferably 300 nm or more. Moreover, from a transparency point, it is more preferable that it is 1000 nm or less, and it is further more preferable that it is 800 nm or less.
  • the conductive polymer-containing layer according to the present invention can be formed in a state of being buried in the anchor layer according to the present invention, or can be formed in a state of covering the anchor layer. This state can be adjusted by the thickness of the conductive polymer-containing layer, the thickness of the anchor layer, the viscosity of the solution forming the conductive polymer-containing layer, the degree of pores in the anchor layer, and the like.
  • the conductive substrate of the present invention is used as an electrode of an organic electronic device, it is preferable that the conductive polymer-containing layer is in a state where the anchor layer is covered, because the electrode surface can be smoothed.
  • any appropriate method can be selected.
  • various printing methods such as a gravure printing method, a flexographic printing method, an offset printing method, a screen printing method, and an inkjet printing method.
  • various coating methods such as roll coating, bar coating, dip coating, spin coating, casting, die coating, blade coating, curtain coating, spray coating, and doctor coating.
  • roll coating bar coating, dip coating, spin coating, casting, die coating, blade coating, curtain coating, spray coating, and doctor coating.
  • it is preferable to form the anchor layer in a pattern it is preferable to use a gravure printing method, a flexographic printing method, an offset printing, a screen printing method, or an ink jet printing method.
  • the conductive polymer-containing layer according to the present invention is formed by depositing a liquid containing a conductive polymer containing at least a ⁇ -conjugated conductive polymer and a polyanion on the substrate using the coating method, It can be formed by drying by a known heat drying method such as warm air drying or infrared drying or natural drying.
  • the temperature for drying by heating can be appropriately selected according to the substrate to be used, but in the case of a resin film substrate, it is generally preferable to carry out at a temperature of 200 ° C. or lower.
  • infrared drying in order to selectively heat the conductive polymer-containing layer, it is preferable to select an infrared wavelength region with less substrate absorption.
  • the substrate is a PET or PEN film
  • near infrared light of ⁇ 1500 nm.
  • in order to heat and dry quickly it is also preferable to select an infrared wavelength region in the vicinity of 3 ⁇ m where the absorption maximum of water exists.
  • the conductive polymer according to the present invention comprises a ⁇ -conjugated conductive polymer and a polyanion.
  • a conductive polymer can be easily produced by chemical oxidative polymerization of a precursor monomer that forms a ⁇ -conjugated conductive polymer described later in the presence of an appropriate oxidizing agent, an oxidation catalyst, and a poly anion described later. .
  • the ⁇ -conjugated conductive polymer used in the present invention is not particularly limited, and includes polythiophenes (including basic polythiophene, the same shall apply hereinafter), polypyrroles, and polyindoles. , Polycarbazoles, polyanilines, polyacetylenes, polyfurans, polyparaphenylene vinylenes, polyazulenes, polyparaphenylenes, polyparaphenylene sulfides, polyisothianaphthenes, polythiazyl, chain conductive polymers Can be used.
  • polythiophenes and polyanilines are preferable from the viewpoints of conductivity, transparency, stability, and the like, and ease of adsorption to metal nanoparticles.
  • Most preferred is polyethylene dioxythiophene.
  • Precursor monomers used in the formation of ⁇ -conjugated conductive polymers have a ⁇ -conjugated system in the molecule, and even when polymerized by the action of an appropriate oxidant, a ⁇ -conjugated system is formed in the main chain. It is what is done. Examples thereof include pyrroles and derivatives thereof, thiophenes and derivatives thereof, anilines and derivatives thereof, and the like.
  • the poly anion used in the present invention is an acidic polymer in a free acid state, a polymer of a monomer having an anionic group, or a monomer having an anionic group and a monomer having no anionic group. It is a copolymer.
  • the free acid may be in the form of a partially neutralized salt.
  • This poly anion is a solubilized polymer that solubilizes the ⁇ -conjugated conductive polymer in a solvent.
  • the anion group of the polyanion functions as a dopant for the ⁇ -conjugated conductive polymer, and improves the conductivity and heat resistance of the ⁇ -conjugated conductive polymer.
  • the anion group of the polyanion may be any functional group capable of causing chemical oxidation doping to the ⁇ -conjugated conductive polymer. Among them, from the viewpoint of ease of production and stability, a monosubstituted sulfate ester Group, monosubstituted phosphate group, phosphate group, carboxy group, sulfo group and the like are preferable.
  • a sulfo group, a monosubstituted sulfate group, and a carboxy group are more preferable.
  • polyanions include polyvinyl sulfonic acid, polystyrene sulfonic acid, polyallyl sulfonic acid, polyacrylic acid ethyl sulfonic acid, polyacrylic acid butyl sulfonic acid, poly-2-acrylamido-2-methylpropane sulfonic acid, poly Isoprene sulfonic acid, polyvinyl carboxylic acid, polystyrene carboxylic acid, polyallyl carboxylic acid, polyacryl carboxylic acid, polymethacryl carboxylic acid, poly-2-acrylamido-2-methylpropane carboxylic acid, polyisoprene carboxylic acid, polyacrylic acid, etc.
  • homopolymers may be sufficient and 2 or more types of copolymers may be sufficient. Further, it may be a poly anion further having F (fluorine atom) in the compound. Specifically, Nafion (made by Dupont) containing a perfluorosulfonic acid group, Flemion (made by Asahi Glass Co., Ltd.) made of perfluoro vinyl ether containing a carboxylic acid group, and the like can be mentioned.
  • F fluorine atom
  • the ratio of ⁇ -conjugated conductive polymer and polyanion contained in the conductive polymer, “ ⁇ -conjugated conductive polymer”: “polyanion” is preferably 1: 1 to 20 by mass ratio. From the viewpoint of conductivity and dispersibility, the range of 1: 2 to 10 is more preferable.
  • Such conductive polymers are also commercially available, and such commercially available materials can also be preferably used in the present invention.
  • a conductive polymer composed of poly (3,4-ethylenedioxythiophene) and polystyrene sulfonic acid (abbreviated as PEDOT-PSS) is a Clevios series from Heraeus, 483095, 560596 of PEDOT-PSS from Aldrich, It is commercially available from Nagase Chemtex as the Denatron series. Polyaniline is also commercially available from Nissan Chemical as the ORMECON series.
  • the water-soluble organic compound that can be used in the present invention is not particularly limited and can be appropriately selected from known compounds.
  • an oxygen-containing compound is preferably used.
  • the oxygen-containing compound is not particularly limited as long as it contains oxygen, and examples thereof include a hydroxyl group-containing compound, a carbonyl group-containing compound, an ether group-containing compound, and a sulfoxide group-containing compound.
  • examples of the hydroxyl group-containing compound include ethylene glycol, diethylene glycol, propylene glycol, trimethylene glycol, 1,4-butanediol, glycerin and the like. Among these, ethylene glycol and diethylene glycol are preferable.
  • Examples of the carbonyl group-containing compound include isophorone, propylene carbonate, cyclohexanone, ⁇ -butyrolactone, and the like.
  • Examples of the ether group-containing compound include diethylene glycol monoethyl ether.
  • Examples of the sulfoxide group-containing compound include dimethyl sulfoxide. These may be used alone or in combination of two or more, but at least one selected from dimethyl sulfoxide, ethylene glycol, and diethylene glycol is preferably used.
  • the conductive polymer-containing layer of the present invention is not limited to a conductive polymer comprising at least a ⁇ -conjugated conductive polymer and a polyanion.
  • Transparent resin components and additives may be included.
  • the transparent resin component is not particularly limited as long as it is compatible or mixed and dispersed with the conductive polymer, and may be a thermosetting resin or a thermoplastic resin.
  • polyester resins such as polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate and polyethylene naphthalate, polyimide resins such as polyimide and polyamideimide, polyamide resins such as polyamide 6, polyamide 6,6, polyamide 12 and polyamide 11, polyvinylidene fluoride, Fluorine resin such as polyvinyl fluoride, polytetrafluoroethylene, ethylene tetrafluoroethylene copolymer, polychlorotrifluoroethylene, etc., vinyl resin such as polyvinyl alcohol, polyvinyl ether, polyvinyl butyral, polyvinyl acetate, polyvinyl chloride, epoxy resin, xylene Resin, aramid resin, polyurethane resin, polyurea resin, melamine resin, phenol resin, polyether, acrylic resin and their co-polymer Body, and the like.
  • Binder resin that can be uniformly dispersed in an aqueous solvent is one that can be uniformly dispersed in an aqueous solvent, and is a colloid made of a binder resin without agglomerating in the aqueous solvent. It means that the particles are dispersed.
  • the size of the colloidal particles is generally about 0.001 to 1 ⁇ m (1 to 1000 ⁇ m). The colloidal particles can be measured with a light scattering photometer.
  • the aqueous solvent is not only pure water (including distilled water and deionized water), but also an aqueous solution containing acid, alkali, salt, etc., a water-containing organic solvent, and a hydrophilic organic solvent. And pure water (including distilled water and deionized water), alcohol solvents such as methanol and ethanol, mixed solvents of water and alcohol, and the like.
  • the binder resin that can be uniformly dispersed in the aqueous solvent according to the present invention is preferably transparent.
  • the binder that can be uniformly dispersed in the aqueous solvent of the present invention is not particularly limited as long as it is a medium for forming a film.
  • binder examples include: acrylic resin emulsion, aqueous urethane resin, aqueous polyester resin, and the like.
  • the acrylic resin emulsion is made of vinyl acetate, acrylic acid, a polymer of acrylic acid-styrene, or a copolymer with other monomers.
  • the acid part is composed of a copolymer of an anionic lithium salt, sodium salt, potassium salt, ammonium salt, and a monomer having a nitrogen atom, and a cationic nitrogen atom forming a hydrochloride salt, Preferably it is anionic.
  • aqueous urethane resins include water-dispersed urethane resins and ionomer-type aqueous urethane resins (anionic).
  • the water-dispersed urethane resin includes a polyether-based urethane resin and a polyester-based urethane resin, preferably a polyester-based urethane resin.
  • the ionomer type water-based urethane resin include polyester-based urethane resins, polyether-based urethane resins, and polycarbonate-based urethane resins, and polyester-based urethane resins and polyether-based urethane resins are preferable.
  • the aqueous polyester resin is synthesized from a polybasic acid component and a polyol component.
  • the polybasic acid component is, for example, terephthalic acid, isophthalic acid, phthalic acid, naphthalene dicarboxylic acid, adipic acid, succinic acid, sebacic acid, dodecanedioic acid, etc., and these may be used alone. Two or more types may be used in combination, and as the polybasic acid component that can be used particularly preferably, terephthalic acid and isophthalic acid are industrially produced in large quantities and inexpensive. Particularly preferred.
  • Typical examples of the polyol component include ethylene glycol, propylene glycol, 1,4-butanediol, 1,6-hexanediol, neopentyl glycol, diethylene glycol, dipropylene glycol, cyclohexane dimethanol, bisphenol, and the like. These may be used singly or may be used in combination of two or more.
  • the polyol component that can be particularly suitably used is inexpensive because it is industrially mass-produced, Ethylene glycol, propylene glycol, or neopentyl glycol is particularly preferable because various properties such as improvement in solvent resistance and weather resistance of the resin coating are balanced.
  • One or more binders that can be uniformly dispersed in the aqueous solvent can be used.
  • the amount of the polymer dispersible in the aqueous solvent is preferably 50 to 1000% by mass with respect to the conductive polymer from the viewpoint of transparency and conductivity, and more preferably 100 to 900% with respect to the conductive polymer. % By mass, and more preferably 200 to 800% by mass with respect to the conductive polymer.
  • Water-soluble binder resin is preferably a water-soluble binder resin containing a structural unit represented by the following general formula (2).
  • R represents a hydrogen atom or a methyl group
  • Q represents —C ( ⁇ O) O— or —C ( ⁇ O) NRa—
  • Ra represents a hydrogen atom or an alkyl group
  • A represents a substituted or unsubstituted alkylene group, — (CH 2 CHRbO) xCH 2 CHRb—.
  • Rb represents a hydrogen atom or an alkyl group
  • x represents the average number of repeating units. Since such a resin can be easily mixed with a conductive polymer and also has the effect of the second dopant described above, by using the water-soluble binder resin in combination, the conductivity and transparency are not reduced. The film thickness of the conductive polymer-containing layer can be increased.
  • the water-soluble binder resin is a water-soluble binder resin, and means a binder resin in which 0.001 g or more is dissolved in 100 g of water at 25 ° C. The dissolution can be measured with a haze meter or a turbidimeter.
  • the water-soluble binder resin is preferably transparent.
  • the water-soluble binder resin preferably has a structure including a structural unit represented by the general formula (2).
  • the homopolymer represented by the general formula (2) may be used, or other components may be copolymerized. When copolymerizing other components, the structural unit represented by the general formula (2) is preferably contained in an amount of 10 mol% or more, more preferably 30 mol% or more, and more preferably 50 mol% or more. More preferably.
  • the water-soluble binder resin is preferably contained in the conductive polymer-containing layer in an amount of 40% by mass to 95% by mass, and more preferably 50% by mass to 90% by mass.
  • the number average molecular weight of the water-soluble binder resin of the present invention is preferably in the range of 3,000 to 2,000,000, more preferably 4,000 to 500,000, still more preferably in the range of 5,000 to 100,000.
  • the number average molecular weight and molecular weight distribution of the water-soluble binder resin of the present invention can be measured by generally known gel permeation chromatography (GPC).
  • the solvent to be used is not particularly limited as long as the binder resin dissolves, and THF (tetrahydrofuran), DMF (dimethylformamide), and CH 2 Cl 2 are preferable, more preferably THF and DMF, and still more preferably DMF.
  • the measurement temperature is not particularly limited, but 40 ° C. is preferable.
  • the organic electronic device according to the present invention has a conductive substrate and an organic functional layer manufactured by the method of the present invention.
  • a transparent conductive substrate formed by the method of the present invention is used as the first electrode portion 22, an organic functional layer 24 is formed on the first electrode portion 22, and the organic function is further increased.
  • the organic electronic device 20 can be obtained by forming the second electrode portion 26 disposed oppositely on the layer 24.
  • the organic functional layer 24 include an organic light emitting layer, an organic photoelectric conversion layer, a liquid crystal polymer layer, and the like.
  • the organic electronic device of the present invention is an organic EL device and an organic photoelectric conversion device will be described.
  • Organic EL element (1.1) Organic functional layer structure (organic light emitting layer)
  • an organic EL device having an organic light emitting layer as an organic functional layer includes a hole injection layer, a hole transport layer, an electron transport layer, an electron injection layer, a hole block layer, an electron block layer, etc. in addition to the organic light emitting layer
  • a layer for controlling the light emission may be used in combination with the organic light emitting layer.
  • the conductive polymer layer on the transparent electrode of the present invention can also serve as a hole injection layer, it can also serve as a hole injection layer, but a hole injection layer may be provided independently. Although the preferable specific example of a structure is shown below, this invention is not limited to these.
  • the light emitting layer may be a monochromatic light emitting layer having a light emission maximum wavelength in the range of 430 to 480 nm, 510 to 550 nm, and 600 to 640 nm, respectively.
  • a white light emitting layer may be used, and a non-light emitting intermediate layer may be provided between the light emitting layers.
  • the organic EL device of the present invention is preferably a white light emitting layer.
  • the organic light emitting layer is produced by a known method using the above materials and the like, and examples thereof include vapor deposition, coating, and transfer.
  • the conductive substrate of the present invention is used in the first electrode portion or the second electrode portion described above, and the first electrode portion is the transparent conductive substrate of the present invention and is an anode. It is a preferable aspect.
  • the second electrode portion may be a single conductive material layer, but in addition to a conductive material, a resin that holds these may be used in combination.
  • a material having a work function (4 eV or less) metal referred to as an electron injecting metal
  • an alloy an electrically conductive compound
  • a mixture thereof as an electrode material is used.
  • Electrode materials include sodium, sodium-potassium alloy, magnesium, lithium, magnesium / copper mixture, magnesium / silver mixture, magnesium / aluminum mixture, magnesium / indium mixture, aluminum / aluminum oxide (Al 2 O 3 ) Mixtures, indium, lithium / aluminum mixtures, rare earth metals and the like.
  • a mixture of an electron injecting metal and a second metal which is a stable metal having a larger work function value than this, from the point of durability against electron injection and oxidation, for example, a magnesium / silver mixture, Magnesium / aluminum mixtures, magnesium / indium mixtures, aluminum / aluminum oxide (Al 2 O 3 ) mixtures, lithium / aluminum mixtures, aluminum and the like are preferred.
  • the cathode can be produced by forming a thin film of these electrode materials by a method such as vapor deposition or sputtering.
  • the sheet resistance as the cathode is preferably several hundred ⁇ / ⁇ or less, and the film thickness is usually selected in the range of 10 nm to 5 ⁇ m, preferably 50 to 200 nm. If a metal material is used as the conductive material of the second electrode part, the light coming to the second electrode side is reflected and returns to the first electrode part side. By using a metal material as the conductive material of the second electrode portion, this light can be reused and the extraction efficiency is further improved.
  • the organic photoelectric conversion element includes a first electrode part, a photoelectric conversion layer having a bulk heterojunction structure (p-type semiconductor layer and n-type semiconductor layer) (hereinafter also referred to as a bulk heterojunction layer), and a second electrode. It is preferable to have a structure in which the portions are laminated.
  • the transparent electrode of the present invention is used at least on the incident light side.
  • An intermediate layer such as an electron transport layer may be provided between the photoelectric conversion layer and the second electrode portion.
  • the photoelectric conversion layer is a layer that converts light energy into electric energy, and constitutes a bulk heterojunction layer in which a p-type semiconductor material and an n-type semiconductor material are uniformly mixed. It is preferable.
  • the p-type semiconductor material functions relatively as an electron donor (donor)
  • the n-type semiconductor material functions relatively as an electron acceptor (acceptor).
  • the electron donor and the electron acceptor are “an electron donor in which when electrons are absorbed, electrons move from the electron donor to the electron acceptor to form a hole-electron pair (charge separation state)”.
  • an electron acceptor which does not simply donate or accept electrons like an electrode, but donates or accepts electrons by a photoreaction.
  • Examples of the p-type semiconductor material include various condensed polycyclic aromatic compounds and conjugated compounds.
  • the condensed polycyclic aromatic compound for example, anthracene, tetracene, pentacene, hexacene, heptacene, chrysene, picene, fluorene, pyrene, peropyrene, perylene, terylene, quaterylene, coronene, ovalene, sarkham anthracene, bisanthene, zestrene, heptazelene,
  • Examples thereof include compounds such as pyranthrene, violanthene, isoviolanthene, cacobiphenyl, anthradithiophene, and derivatives and precursors thereof.
  • conjugated compound examples include polythiophene and its oligomer, polypyrrole and its oligomer, polyaniline, polyphenylene and its oligomer, polyphenylene vinylene and its oligomer, polythienylene vinylene and its oligomer, polyacetylene, polydiacetylene, tetrathiafulvalene compound, quinone And compounds, cyano compounds such as tetracyanoquinodimethane, fullerenes and derivatives or mixtures thereof.
  • ⁇ -sexual thiophene ⁇ , ⁇ -dihexyl- ⁇ -sexual thiophene, ⁇ , ⁇ -dihexyl- ⁇ -kinkethiophene, ⁇ , ⁇ -bis (3- An oligomer such as butoxypropyl) - ⁇ -sexithiophene can be preferably used.
  • polymer p-type semiconductor examples include polyacetylene, polyparaphenylene, polypyrrole, polyparaphenylene sulfide, polythiophene, polyphenylene vinylene, polycarbazole, polyisothianaphthene, polyheptadiyne, polyquinoline, polyaniline, and the like.
  • Substituted-unsubstituted alternating copolymer polythiophenes such as JP-A-2006-36755, JP-A-2007-51289, JP-A-2005-76030, J. Pat. Amer. Chem. Soc. , 2007, p4112, J.A. Amer. Chem. Soc.
  • At least one selected from the group consisting of condensed polycyclic aromatic compounds such as pentacene, fullerenes, condensed ring tetracarboxylic acid diimides, metal phthalocyanines, and metal porphyrins is preferable.
  • pentacenes are more preferable. Examples of pentacenes include substituents described in International Publication No. 03/16599, International Publication No. 03/28125, US Pat. No. 6,690,029, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-107216, and the like.
  • Such compounds include those described in J. Org. Amer. Chem. Soc. , Vol. 123, p9482; Amer. Chem. Soc. , Vol. 130 (2008), no. Acene-based compounds substituted with a trialkylsilylethynyl group described in US Pat. No. 9,2706, etc., and pentacene precursors described in US Patent Application Publication No. 2003/136964, etc., and Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-224019 Examples include precursor type compounds (precursors) such as porphyrin precursors.
  • the latter precursor type can be preferably used. This is because the precursor type is insolubilized after conversion, so when forming the hole transport layer, electron transport layer, hole block layer, electron block layer, etc. on the bulk hetero junction layer by solution process, bulk hetero junction This is because the layer does not dissolve and the material constituting the layer and the material forming the bulk heterojunction layer are not mixed, and further improvement in efficiency and life can be achieved. .
  • the p-type semiconductor material is a compound that has undergone a chemical structural change by a method such as exposing the precursor of the p-type semiconductor material to vapor of a compound that causes heat, light, radiation, or a chemical reaction, and converted into a p-type semiconductor material. Preferably there is. Among them, compounds that cause a scientific structural change by heat are preferable.
  • n-type semiconductor materials include fullerene, octaazaporphyrin, p-type semiconductor perfluoro compounds (perfluoropentacene, perfluorophthalocyanine, etc.), naphthalene tetracarboxylic anhydride, naphthalene tetracarboxylic diimide, perylene tetracarboxylic acid
  • n-type semiconductor materials include fullerene, octaazaporphyrin, p-type semiconductor perfluoro compounds (perfluoropentacene, perfluorophthalocyanine, etc.), naphthalene tetracarboxylic anhydride, naphthalene tetracarboxylic diimide, perylene tetracarboxylic acid
  • Fullerene-containing polymer compounds include fullerene C60, fullerene C70, fullerene C76, fullerene C78, fullerene C84, fullerene C240, fullerene C540, mixed fullerene, fullerene nanotubes, multi-walled nanotubes, single-walled nanotubes, nanohorns (conical), etc. Examples thereof include a polymer compound having a skeleton.
  • a polymer compound (derivative) having fullerene C60 as a skeleton is preferable.
  • fullerene-containing polymers are roughly classified into polymers in which fullerenes are pendant from the polymer main chain and polymers in which fullerenes are contained in the polymer main chain. Fullerenes are contained in the polymer main chain. Are preferred. This is not because fullerene is contained in the main chain because the polymer does not have a branched structure, so that it can be packed with high density when solidified, resulting in high mobility. It is estimated that.
  • Examples of a method for forming a bulk heterojunction layer in which an electron acceptor and an electron donor are mixed include a vapor deposition method and a coating method (including a casting method and a spin coating method).
  • a photoelectric conversion element may be utilized by a single layer and may be laminated
  • it is preferable to seal a photoelectric conversion device by a well-known method so that it may not degrade with oxygen, moisture, etc. in the environment.
  • Preparation of transparent conductive substrate ACF-1 >> (Formation of fine metal wire pattern) Using a silver nanoparticle ink (TEC-PR-030; manufactured by InkTech) on one side of a polyethylene terephthalate (PET) film having a thickness of 110 ⁇ m and a size of 180 mm ⁇ 180 mm with a hard coat layer on both sides, the thickness is 30 ⁇ m.
  • a metal fine line pattern was printed by a gravure printing method so that the average height of fine lines after firing was 0.8 ⁇ m with a gravure pattern having a width, a pitch of 0.75 mm, and a square lattice shape.
  • a small thick film semi-automatic printing machine STF-150IP manufactured by Tokai Shoji Co., Ltd. was used as a printing apparatus.
  • the area for printing the pattern was 150 mm ⁇ 150 mm. (Firing of fine metal wire pattern)
  • a heat treatment was performed on a hot plate at 120 ° C. for 30 minutes to produce a transparent conductive substrate ACF-1.
  • the method for preparing the dispersion is as follows (the dispersion containing silicon-based oxide aggregate particles was the same as that used in the subsequent samples). Separately, 306.84 g of glycidoxypropyltrimethoxysilane and 266.87 g of titanium tetraisopropoxide were dissolved in 257.26 g of ethyl cellosolve, and 100.68 g of concentrated nitric acid, 31.61 g of water and ethyl cellosolve 36 were dissolved therein. .75 g of the mixed liquid was dropped, and then reacted at 30 ° C. for 4 hours to prepare a “binder liquid” having a solid content concentration of 30% by mass.
  • acidic spherical silica sol snowtex O-40 manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd. having an average particle size (nitrogen adsorption method / D2) of 20.5 nm (specific gravity 1.289, viscosity 4.10 mPa ⁇ s, pH 2.67, Conductivity 942 ⁇ S / cm, SiO 2 concentration 40.1 wt%) 2000 g (SiO 2 content 802 g) was put in another glass container, and 5 wt% sodium hydroxide aqueous solution 6.0 g was added with stirring. Stirring was continued for 30 minutes to obtain an acidic silica sol having a pH of 4.73 and a SiO 2 concentration of 40.0% by weight.
  • the particle diameter (D1) measured by the dynamic light scattering method of this silica sol was 35.0 nm, and the D1 / D2 value was 1.71.
  • the colloidal silica particles in the silica sol were spherical, showed a dispersion close to monodisperse, and no bonding or aggregation between the colloidal particles was observed.
  • the acidic spherical silica sol of 20.5 nm was added to the colloidal aqueous solution of active silicic acid to which the calcium nitrate was added [mixture (a)] with stirring, and stirring was continued for 30 minutes.
  • the obtained mixed liquid (b) is a ratio A / B (weight ratio) of silica content (A) derived from acidic spherical silica sol and silica content (B) derived from colloidal aqueous solution of active silicic acid [mixed liquid (a)]. ) was 25.1, pH was 3.60, conductivity was 2580 ⁇ S / cm, and the total silica content (A + B) in the mixed solution (b) was 23.5 wt% as the SiO 2 concentration. The calcium ion in the liquid was 0.242 wt% with respect to SiO 2 as CaO.
  • the mixed solution (c) obtained by adding this aqueous sodium hydroxide solution has a pH of 9.22, an electric conductivity of 3266 ⁇ S / cm, an SiO 2 concentration of 21.5 wt%, and an SiO 2 / Na 2 O molar ratio of 163.5. there were. A small amount of silica gel was observed in the mixture (c).
  • 1800 g of the alkaline mixed liquid (c) was charged into a stainless steel autoclave, heated at 145 ° C.
  • the liquid obtained was a transparent colloidal silica sol [beaded silica sol A], which was used as a dispersion containing silicon-based oxide aggregate particles.
  • the beaded silica sol A contains SiO 2 concentration of 21.5% by weight, SiO 2 / Na 2 O molar ratio 200, pH 9.62, specific gravity 1.141, viscosity 91.7 mPa ⁇ s, conductivity 3290 ⁇ S / cm, transmission The rate was 59.0%, and the particle diameter (D1) measured by the dynamic light scattering method was 177 nm. Therefore, the D1 / D2 ratio is 8.63.
  • the colloidal silica particles in the obtained silica sol are composed of spherical colloidal silica particles and silica joining them, and the spherical colloidal silica particles are connected in a rosary shape with 5-30 beads in a single plane. Colloidal silica particles and no three-dimensional gel structure particles were observed.
  • the accumulated pore volume of this dried sol measured by a mercury porosimeter was 1.23 cc / g, and the average pore diameter was 49 nm.
  • ⁇ Preparation of transparent conductive substrate ACF-4 In the production of ACF-3, the firing of the fine metal wire pattern was changed as follows. Otherwise, a transparent conductive substrate ACF-4 was produced in the same manner as ACF-3. (Firing of fine metal wire pattern) After printing the metal fine line pattern, use a xenon flash lamp 2400WS (made by COMET) equipped with a short wavelength cut filter of 250 nm or less to irradiate flash light with an irradiation energy of 2.5 J / cm 2 from the metal fine line pattern printing surface side. Heating and firing were performed by irradiation once at a time of 2 milliseconds.
  • an anchor layer was prepared by adjusting the average film thickness after drying to 0.8 ⁇ m with reference to Comparative Example 4 (paragraph 0076) described in the Examples of JP-A-2007-169604. Formed. Specifically, a “dispersion” containing silicon-based oxide aggregate particles was prepared. Thereafter, 670 g of water and then 210 g of an aqueous solution containing 20% by mass of polyvinyl alcohol are dropped into 120 g of the above dispersion, and stirred at room temperature for 1 hour, whereby a “coating solution” having a solid content concentration of 6% by mass. Got.
  • the above coating solution was applied by a bar coating method so that the average film thickness after drying was 0.8 ⁇ m, heated at 120 ° C. for 1 minute, and then aged at 60 ° C. for 3 days.
  • a porous anchor layer made of an inorganic compound was formed.
  • formation of a fine metal wire pattern and firing of the fine metal wire pattern were carried out in the same manner as ACF-4 to produce a transparent conductive substrate ACF-12.
  • the anchor layer according to the present invention prevented the metal fine line pattern from being peeled off during heating and firing by flash light irradiation of the metal fine line pattern, and was sufficiently heated and fired with high energy flash light.
  • the composition ratio and specific surface area of the inorganic compound of the anchor layer are important requirements. From the above, it is presumed that it is useful to form a porous anchor layer mainly composed of an inorganic compound and irradiate flash light when manufacturing a conductive substrate.
  • Example 1 In the formation of the fine metal line pattern of Example 1, the ink used was changed to a silver complex ink (TEC-IJ-010; manufactured by InkTech), and the printing method of the fine metal line pattern was changed to the ink jet method. Other than that, when a sample was prepared and evaluated in the same manner as in Example 1, the same result as in Example 1 was obtained.
  • TEC-IJ-010 silver complex ink
  • organic EL elements AOL-30 were produced in the following procedures.
  • PEDOT-PSS CLEVIOS P AI 4083 solid content 15% (manufactured by Heraeus) was applied to a dry film thickness of 30 nm using an applicator with a coating width of 50 mm. Then, it was applied onto the conductive surface of ACF-30, and unnecessary peripheral portions were wiped off to an area of 50 mm ⁇ 50 mm, followed by drying.
  • each of the deposition materials in the vacuum deposition apparatus was filled with an optimum amount of the constituent material of each layer for device fabrication.
  • the evaporation crucible used was made of a resistance heating material made of molybdenum or tungsten.
  • each organic compound layer was provided in the following procedures. First, after depressurizing to a vacuum degree of 1 ⁇ 10 ⁇ 4 Pa, the deposition crucible containing the following ⁇ -NPD was energized and heated, evaporated at a deposition rate of 0.1 nm / second, and a 30 nm hole transport layer. Was provided.
  • Ir-1 and Ir-14 and the following compound 1-7 were co-deposited at a deposition rate of 0.1 nm / sec so that the following Ir-1 would be 13% by mass and the following Ir-14 would be 3.7% by mass. Then, a green-red phosphorescent light emitting layer having an emission maximum wavelength of 622 nm and a thickness of 10 nm was formed. Subsequently, E-66 and compound 1-7 were co-evaporated at a deposition rate of 0.1 nm / second so that the following E-66 was 10% by mass, and a blue phosphorescent emitting layer having an emission maximum wavelength of 471 nm and a thickness of 15 nm. Formed.
  • M-1 below is deposited to a thickness of 5 nm to form a hole blocking layer, and CsF is co-deposited with M-1 so that the thickness ratio is 10%, and an electron transport layer having a thickness of 45 nm is formed. Formed.
  • the compounds used for forming each layer are shown below.
  • Al was mask-deposited under a vacuum of 5 ⁇ 10 ⁇ 4 Pa as a material for forming an external lead terminal for the first electrode and a second electrode (cathode) of 50 mm ⁇ 50 mm. A 100 nm second electrode was formed. Further, an adhesive is applied to the periphery of the second electrode except for the ends so that the external lead terminals of the first electrode and the second electrode can be formed, and a polyethylene terephthalate resin film is used as a substrate to form Al 2 O 3 with a thickness of 300 nm.
  • the adhesive was cured by heat treatment to form a sealing film, and an organic EL element AOL-30 having a light emitting area of 50 mm ⁇ 50 mm was produced.
  • a two-component epoxy compounded resin manufactured by Three Bond Co., Ltd.
  • 2016B and 2103 were blended at a ratio of 100: 3.
  • a “coating liquid” having a solid content concentration of 6 mass%.
  • the coating solution was applied to one surface of a clean alkali-free glass substrate having a thickness of 0.7 mm and a size of 80 mm ⁇ 80 mm using an applicator having a coating width of 50 mm.
  • an unnecessary peripheral portion of the coating solution was wiped off to form a 50 mm ⁇ 50 mm pattern, heated at 120 ° C. for 1 minute, and then aged at 60 ° C. for 3 days.
  • the average film thickness after drying was 0.8 ⁇ m
  • a porous anchor layer made of 90% by mass of an inorganic compound was formed.
  • the specific surface area of the formed anchor layer was 125 cm 2 / cm 2 .
  • TEC-PR-030 silver nanoparticle ink
  • a fine metal line pattern was printed by a gravure printing method so that the height was 0.8 ⁇ m.
  • a small thick film semi-automatic printing machine STF-150IP manufactured by Tokai Shoji Co., Ltd. was used as a printing apparatus.
  • the area for printing the pattern was 50 mm ⁇ 50 mm.
  • a xenon flash lamp 2400WS made by COMET
  • Heating and firing were performed by irradiation once at a time of 2 milliseconds.
  • the sheet resistance of the metal fine wire pattern after heating and firing was 2 ⁇ / ⁇ .
  • PEDOT polystyrene sulfonic acid
  • CP-1 is applied as a conductive polymer-containing layer using an applicator with a coating width of 50 mm so that the dry average film thickness is 500 nm, and unnecessary peripheral portions are wiped off so as to be the same as the printed area of the metal fine line pattern. It was. Thereafter, drying treatment was performed using visible to near-infrared light having a small light absorption of the PET film in a drying apparatus using a NIR® emitter from Adphos as a light source, and a transparent conductive substrate ACF-31 was produced. The transmittance and sheet resistance of the transparent conductive substrate ACF-31 were 83% and 0.8 ⁇ / ⁇ . In addition, when the cross section of the similarly produced transparent conductive substrate was observed with an electron microscope, it was confirmed that the conductive polymer-containing layer penetrates the anchor layer and covers the surface of the anchor layer.
  • ⁇ GPC measurement conditions Device: Waters 2695 (Separations Module) Detector: Waters 2414 (Refractive Index Detector) Column: Shodex Asahipak GF-7M HQ Eluent: Dimethylformamide (20 mM LiBr) Flow rate: 1.0 ml / min Temperature: 40 ° C The obtained water-soluble binder resin was dissolved in pure water to prepare a water-soluble binder resin aqueous solution having a solid content of 20%.
  • the dehumidification treatment was carried out by maintaining for 10 minutes in an atmosphere with a humidity of 10% RH (dew point temperature ⁇ 8 ° C.).
  • the sample subjected to the dehumidification treatment was subjected to a modification treatment under the following conditions to produce a transparent film substrate with a barrier layer.
  • the dew point temperature during the reforming process was -8 ° C.
  • An excimer irradiation apparatus (MODEL: MECL-M-1-200, wavelength 172 nm, lamp-filled gas Xe) manufactured by M.D.Com Co., Ltd. was used.
  • a sample was fixed on the operation stage, and the sample was modified under the following conditions.
  • ⁇ Reforming treatment conditions Excimer light intensity 60mW / cm2 (172nm) 1mm distance between sample and light source Stage heating temperature 70 °C Oxygen concentration in irradiation device 1% Excimer irradiation time 3 seconds
  • the water vapor permeability of the produced transparent film substrate with a barrier layer was evaluated by the Ca method, it was 2 ⁇ 10 ⁇ 5 (g ⁇ m 2 ⁇ day).
  • a “coating liquid” having a solid content concentration of 6 mass%.
  • the said coating liquid was apply
  • an unnecessary peripheral portion of the coating solution was wiped off to form a 50 mm ⁇ 50 mm pattern, heated at 120 ° C. for 1 minute, and then aged at 60 ° C. for 3 days.
  • the average film thickness after drying was 0.8 ⁇ m
  • a porous anchor layer made of 90% by mass of an inorganic compound was formed.
  • the formed anchor layer had a specific surface area of 122 cm 2 / cm 2 .
  • a transparent conductive substrate ACF-34 was produced in the same manner as the transparent conductive substrate ACF-31 except that the transparent film substrate with a barrier layer on which the anchor layer was formed was used instead of the glass substrate of ACF-31.
  • the transmittance and sheet resistance of the transparent conductive substrate ACF-34 were 82% and 0.8 ⁇ / ⁇ .
  • the organic EL element AOL-31, 34 in which the transparent conductive substrate manufactured by the manufacturing method of the present invention is applied to the first electrode is organic using a conventional ITO transparent electrode. It can be seen that the light extraction efficiency is greatly improved as compared with the EL elements AOL-30 and 33 and the organic EL elements AOLs 32 and 35 having no anchor layer. Although the mechanism by which the light extraction efficiency is improved by the transparent conductive substrate manufactured by the manufacturing method of the present invention is not clear, a conductive polymer-containing layer is also formed inside the porous anchor layer mainly made of an inorganic compound. It is estimated that light scattering occurs in the anchor layer due to the difference in refractive index between the inorganic compound and the polymer component, and this is an unexpected effect brought about by the present invention.
  • the present invention can be particularly suitably used for producing a conductive substrate having excellent conductivity while suppressing and preventing damage to the substrate and the fine metal wire pattern.

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Abstract

 基板(2)上に、少なくともアンカー層(6)と導電性の金属細線パターン(8)とを有する導電性基板(1)の製造方法が開示されている。かかる製造方法は、基板(2)上に、主に無機化合物からなる多孔質状のアンカー層(6)を形成する工程と、アンカー層(6)上に、金属ナノ粒子と金属錯体とを含む金属細線パターン(8)を形成する工程と、金属細線パターン(8)をフラッシュ光照射により加熱焼成する工程と、を備える。

Description

導電性基板の製造方法、導電性基板および有機電子素子
 本発明は、導電性基板の製造方法、導電性基板およびそれを用いた有機EL(エレクトロルミネッセンス)、太陽電池等の有機電子デバイスに用いられる有機電子素子に関する。
 金属細線パターンを有する導電性基板の製造方法として、これまでサブトラクティブ法やアディティブ法と言った方法が考案され、信頼性の高い手法として広く用いられてきた。最近では、様々な電子機器に導電性基板が使用されており、機器の高性能化に伴い、導電性基板内の金属細線パターンにもかなりの高密度化が要求されるようになっている。したがって、上記何れの方法を用いる場合でも、微細加工が可能なフォトリソグラフィー工程を使用して所望の金属細線パターンを形成することが一般的になっている。
 フォトリソグラフィー工程では、レジストを基板全面に塗布しプリベークを行った後、フォトマスクを介して紫外線等を照射し、現像によってレジストパターンを形成する。この後、このレジストパターンをマスクとして不要な部分をエッチング除去して、金属細線パターンを形成する。しかしながら、従来のフォトリソグラフィー工程を用いた金属細線パターンの形成工程においては、パターン形成のための金属膜、及びレジストの材料の大部分が無駄になるという問題があった。また、フォトレジスト工程の工程数が多く、スループットが低下するという問題もあった。
 そこで近年、金属細線パターンを印刷により製造する試みがなされている。例えば、導電性金属粒子を含むインクを用いて、スクリーン印刷や、インクジェット印刷などの各種印刷法により導電層や絶縁層を形成して導電性基板を製造する方法が多方面で検討されている(例えば、特許文献1参照)。具体的には、銀や金、銅などのナノ粒子を含む金属ナノ粒子分散インク組成物を利用して金属ナノ粒子パターンを印刷描画し、その後、金属ナノ粒子相互の焼成(焼結)を施すことによって、金属細線パターンを有する導電性基板を得ることが可能となっている。
 しかしながら、金属ナノ粒子を相互に焼成して金属ナノ粒子パターンの電気的な導通を確保するためには、200℃以上の熱処理が必要であるため、耐熱性の低い安価な樹脂基板に適用することは困難であるという問題があった。一方、ガラス系基板又は金属基板のような耐熱性の高い基板を用いる場合であっても、基板を薄くすると、高温の熱処理によって、基板に反りや歪みが生じるおそれがあるため、薄型化が困難であるという問題があった。また、基板の熱ダメージを避けるために熱処理温度を低くすると金属ナノ粒子の焼成に時間を要し、スループットが低下するという問題もあった。
 上記問題を解決する手段として、金属ナノ粒子より形成された導電性の金属細線パターンをフラッシュ光で加熱することによって焼成する方法が提案されている(例えば、特許文献2参照)。
 また、局所加熱により焼成した金属細線パターン上にPEDOT/PSS層を設ける例が報告されている(例えば、非特許文献1参照)。金属細線パターン上に導電性ポリマー含有層を設けることで、透明電極表面の平滑性が向上し、有機電子デバイスに用いる際において電極間の電流リークを抑えることができる。
 一方、発光型の電子ディスプレイデバイスとして、エレクトロルミネッセンスディスプレイ(以下、ELDという)がある。ELDの構成要素としては、無機エレクトロルミネッセンス素子や有機エレクトロルミネッセンス素子(以下、有機EL素子ともいう)が挙げられる。無機エレクトロルミネッセンス素子は平面型光源として使用されてきたが、発光素子を駆動させるためには交流の高電圧が必要である。有機EL素子は、発光する化合物を含有する発光層を陰極と陽極で挟んだ構成を有し、発光層に電子及び正孔を注入して、再結合させることにより励起子(エキシトン)を生成させ、このエキシトンが失活する際の光の放出(蛍光・燐光)を利用して発光する素子であり、数V~数十V程度の電圧で発光が可能であり、さらに、自己発光型であるために視野角に富み、視認性が高く、薄膜型の完全固体素子であるために省スペース、携帯性等の観点から注目されている。また、有機EL素子は、自発光型ディスプレイとしてだけではなく、液晶用バックライト、照明等への応用も期待されている。
 しかしながら、実用化に向けた取り組みにおいては、さらに低消費電力で効率よく高輝度に発光する有機EL素子の開発が課題となっている。
 有機EL素子の発光効率は、内部効率と外部効率(または光取り出し効率)とに分けられる。有機EL素子においては、基板、電極、発光層など、積層された各構成層それぞれの膜界面での反射により素子内部に光が閉じこめられ、光取り出し効率を上げられないという問題がある。
特開2007-332347号公報 特表2008-522369号公報
Organic PhotoVoltaics、Open Innovation Program ECN-Holst Centre,Netherlands、Large-area,Organic & Printed Electronics Convention、June 2,2010、Ronn Andriessen.
 前記特許文献2に記載されるような、フラッシュ光で金属細線パターンを加熱焼成する方法は、金属細線パターンを局所的に高温に加熱できるため導電性の向上に有効な方法であるが、金属細線パターン自体が非常に高温となるため、金属細線パターンと基板との界面およびその近傍で基板がダメージを受けやすく、特に耐熱温度の低い樹脂基板を用いる場合には、基板のダメージを抑制しながら金属細線パターンを十分に焼成して導電性の向上を図ることは困難であった。
 この問題に対し前記特許文献2では、フラッシュ光の照射条件(エネルギー面密度とパルス長)の設定により、基板を損傷せずに金属膜を焼成できるとされているが、金属細線パターンの種類(材質や形状)や、使用する基板の種類によって、試行錯誤的に照射条件を設定しなければならず、非常に手間が掛かることが課題であった。
 その一方、金属細線パターンの導電性を向上させるためには、照射するフラッシュ光のエネルギーを高くすることが必要であるが、高エネルギーのフラッシュ光を照射すると金属細線パターンが基板から吹き飛ばされてしまうため、金属細線パターンを損傷させることなく十分に焼成することが非常に困難であった。
 これは、高エネルギーのフラッシュ光を照射すると、金属細線パターンが瞬時に高温に熱せられるため、金属細線内部に残存する金属細線パターンを形成するために用いたインクの分散剤や溶媒等の有機物が瞬時に気化するためと推定される。
 この問題を解決する手段として前記特許文献2では、金属膜の膜厚を薄くすることや真空中でフラッシュ光焼成する方法が提案されている(実施例12)。しかし、前者の金属膜の膜厚については、金属細線パターンに求める性能に基づき設計すべきものであり、焼成プロセスによって制限されることは好ましくない。後者の光焼成を真空中で行う方法については、設備コストの増大や生産性の低下を招くため好ましい方法と言えない。
 また、前記特許文献2では、上記課題を解決する別の手段として、金属インクに結合材を添加する方法が提案され実施されているが(実施例13)、このような添加剤を用いた場合には、フラッシュ光照射後に得られる導電性が結合材を用いない場合に比較し顕著に低下してしまう。
 さらに、前記特許文献2では、フラッシュ光を分割して照射し、初期のフラッシュ光照射で金属膜の剥離や損傷の原因となるガスを放出させた後、より高い強度のフラッシュ光で十分に焼成させる方法も提案されている(実施例15)。しかしながら、高強度のフラッシュ光を照射する段階では、金属膜の焼成がある程度進み熱伝導性が高くなっており、高強度のフラッシュ光照射によって金属膜と接している基板表面も高温になるため、耐熱温度の低い樹脂基板には適用することができない。
 以上の課題に鑑み、本発明の主な目的は、基板ダメージと金属細線パターンの損傷とを抑制・防止しながら、導電性に優れた導電性基板を製造することができる導電性基板の製造方法を提供することである。
 さらに、本発明の他の目的は、面発光体として優れた特徴を有する有機EL素子などの有機電子素子において、光取出し効率の課題を解決することにある。
 本発明者は、上記課題を解決すべく、上記問題の原因等について検討する過程において、金属ナノ粒子や金属錯体を含む金属細線パターンを形成し、金属細線パターンの焼成をフラッシュ光照射で行う場合に、基板上に主に無機化合物からなる多孔質状のアンカー層を形成することによって、基板ダメージを抑制しかつ金属細線パターンの損傷も防止しながら金属細線パターンの導電性を向上できる、という想定外の効果を見出し、本発明に至った次第である。
 なお、アンカー層として、主に有機化合物からなる多孔質状のアンカー層を形成した場合には、フラッシュ光照射でアンカー層がダメージを受けやすく、特に、金属細線パターンの導電性を向上するために高いエネルギーのフラッシュ光を照射した場合には、上記本発明に係るアンカー層と同様の効果を得ることはできない。
 ところで、インクジェット法で印刷する際にインクの吸収性を向上させるために、基材上に多孔質状のインクの受容層を設置することは一般に知られており、幾つかの方法が提案されている。
 例えば、支持体上にケイソウ土や真珠岩粉末などの多孔質構造の粒子を含有する多孔質層を設ける方法(特開昭61-8385号公報)、相互に混和性の低いプラスチックを溶媒に溶解して塗布した後、凝固浴でプラスチックを凝固させ多孔層を設ける方法(特開昭62-197183号公報)、基材上にコロイダルシリカ粒子含有親水無機有機複合層からなる多孔質層を設ける方法(特開平2-147233号公報)、金属酸化物粒子とアルコキシド化合物の加水分解-縮合物を含むインク受容膜を設ける方法(特開2007-169604号公報)、金属酸化物粒子とポリイミド前駆体を含むインク受容膜を設ける方法(特開2010-161118号公報)などがある。
 しかし、これらの従来技術においては、本発明で解決しようとしている課題の提示やその解決法の示唆は何らなされていない。
 このような状況において、本発明によれば、
 基板上に、少なくともアンカー層と導電性の金属細線パターンとを有する導電性基板の製造方法において、
 前記基板上に、主に無機化合物からなる多孔質状のアンカー層を形成する工程と、前記アンカー層上に、金属ナノ粒子や金属錯体を含む金属細線パターンを形成する工程と、前記金属細線パターンをフラッシュ光照射により加熱焼成する工程と、を備えることを特徴とする導電性基板の製造方法が提供される。
 かかる導電性基板の製造方法によれば、金属細線パターンをフラッシュ光照射によって焼成時する場合の基板ダメージを抑制するとともに、金属細線パターンの損傷を防止しながら、導電性に優れた導電性基板を製造することができる。
 本発明の製造方法においては、基板として耐熱性に劣る樹脂基板を用いた場合でも、高エネルギーのフラッシュ光照射による基板ダメージを防止することができる。これは、本発明に係るアンカー層が多孔質状であるため、基板と金属細線パターンとの間でアンカー層が断熱層として効果的に機能しているためと思われる。
 高エネルギーのフラッシュ光を照射すると、金属細線パターンが基板から吹き飛ばされたり損傷してしまうのは、フラッシュ光照射により金属細線パターンが瞬時に高温に熱せられ、金属細線内部に残存する金属細線パターンを形成するために用いたインクの分散剤や溶媒等の有機物が瞬時に気化するためと推定される。
 この点、本発明の製造方法によれば、高エネルギーのフラッシュ光を照射した場合であっても金属細線パターンの剥離や損傷を防止することができる。これは、本発明に係る多孔質状のアンカー層により、上記のようにインクの分散剤や溶媒等の有機物が瞬時に気化した際に発せられるガスが、多孔質状アンカー層内の細孔を伝って金属細線パターンの周囲に拡散するため、ガスによる金属細線パターンへのインパクトを軽減(圧力を分散)できるためと思われる。
 また、アンカー層が多孔質状であるため、金属細線パターンとの接着面積が大きくなることも、金属細線パターンの剥離防止に有効に作用していると思われる。
 また、本発明に係るアンカー層は主に無機化合物材料で構成されるため、高エネルギーのフラッシュ光照射によりアンカー層自体がダメージを受けることも無い。
 以上のように、本発明に係るアンカー層は、従来知られたインクの吸収性を向上させるための受容層とは全く異なる機能と効果を発現するものである。
 さらに、本発明者は、本発明の方法により製造された導電性基板を透明電極として用いた有機EL素子では、一般的に用いられているITO基板を電極に用いた有機EL素子に較べて、光取出し効率が大幅に向上するという驚くべき効果をも見出した。この点も、本発明の優れた特徴の1つであり、前記のインク受容層に関する従来技術においてはこうした効果については全く触れられていない。
 本発明によれば、基板ダメージと金属細線パターンの損傷とを抑制・防止しながら、導電性に優れた導電性基板を製造することができる。
導電性基板の概略構成を示す断面図である。 導電性基板の製造方法の一工程を説明するための断面図である。 図2Aの後続の工程を説明するための断面図である。 図2Bの後続の工程を説明するための断面図である。 図2Cの後続の工程を説明するための断面図である。 有機電子素子の概略構成を示す断面図である。
 以下、本発明とその構成要素、及び本発明を実施するための形態・態様について詳細な説明をする。なお、本願において、数値範囲を表す「~」は、その前後に記載される数値を下限値及び上限値として含む意味で使用している。
〔導電性基板(1)〕
 図1に示すとおり、本発明の好ましい実施形態に係る導電性基板1は基板2、アンカー層6および金属細線パターン8を有しており、そのベースとなる基板2上に、少なくともアンカー層6と導電性の金属細線パターン8とを有している。
 詳しくは、基板2上にはアンカー層6が形成され、アンカー層6中には金属細線パターン8が形成されている。アンカー層6は主に無機化合物からなる多孔質状を呈しており、金属細線パターン8は金属ナノ粒子と金属錯体とを含有している。金属細線パターン8はフラッシュ光照射により加熱焼成されている。
 導電性基板1では、好ましくは基板2が透明な樹脂製の基板で構成され、これに加えさらに好ましくは基板2とアンカー層6との間に透明なバリア層4が形成され、これらに加えさらに好ましくは基板2、アンカー層6およびバリア層4が透明である。
 導電性基板1では、導電性基板1の表面の平滑性を向上させこれを有機電子素子に使用した場合に電極間の電流リークを抑えるため、好ましくはアンカー層6および金属細線パターン8上に導電性ポリマー含有層10が形成される。
 かかる導電性基板1を製造する場合は、基本的には、(i)基板2上にアンカー層6を形成し(図2A参照)、(ii)その後にアンカー層6上に金属細線パターン8を形成し(図2B参照)、(iii)最後に金属細線パターン8にフラッシュ光を照射してこれを加熱焼成する(図2C参照)。
 バリア層4を形成する場合には、アンカー層6を形成する前に、基板2上にバリア層4を形成してバリア層4上にアンカー層6を形成すればよい(図2A参照)。
 導電性ポリマー含有層10を形成する場合には、金属細線パターン8を加熱焼成した後に、アンカー層6および金属細線パターン8上に導電性ポリマー含有層10を形成すればよい(図2D参照)。
 以下、導電性基板の各部材の構成や特性、製造方法などについて説明する。
〔基板(2)〕
 本発明の導電性基板に用いられる基板は、本発明に係るアンカー層と金属細線パターンを形成し保持する機能を有していれば特に制限はなく、ガラス基板や樹脂基板等を用途に応じて適宜選択して用いることができる。
 本発明に係る基板の透明性は、用途によって任意に選択することができるが、透明性が高いほど透明電極等への適用も可能になり用途拡大の観点で好ましい。
 例えば、透明なガラスや、透明な樹脂基板や樹脂フィルム等を用いることが好ましく、さらには、生産性の観点や軽量性と柔軟性といった性能の観点から、透明な樹脂基板を用いることがより好ましい。
 本発明に係る基板の全光線透過率は、70%以上、好ましくは80%以上であることが望ましい。全光線透過率は、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。
 好ましく用いることができる透明樹脂フィルム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、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)、変性ポリエステル等のポリエステル系樹脂フィルム、ポリエチレン(PE)樹脂フィルム、ポリプロピレン(PP)樹脂フィルム、ポリスチレン樹脂フィルム、環状オレフィン系樹脂等のポリオレフィン類樹脂フィルム、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン等のビニル系樹脂フィルム、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)樹脂フィルム、ポリサルホン(PSF)樹脂フィルム、ポリエーテルサルホン(PES)樹脂フィルム、ポリカーボネート(PC)樹脂フィルム、ポリアミド樹脂フィルム、ポリイミド樹脂フィルム、アクリル樹脂フィルム、トリアセチルセルロース(TAC)樹脂フィルム、等を挙げることができるが、可視域の波長(380~780nm)における透過率が80%以上である樹脂フィルムであれば、本発明に係る透明樹脂フィルムに好ましく適用することができる。
 中でも透明性、耐熱性、取り扱いやすさ、強度及びコストの点から、二軸延伸ポリエチレンテレフタレート樹脂フィルム、二軸延伸ポリエチレンナフタレート樹脂フィルム、ポリエーテルサルホン樹脂フィルム、ポリカーボネート樹脂フィルム等の二軸延伸ポリエステル樹脂フィルムであることが好ましく、二軸延伸ポリエチレンテレフタレート樹脂フィルム、二軸延伸ポリエチレンナフタレート樹脂フィルムであることがより好ましい。
〔アンカー層(6)〕
 本発明に係るアンカー層は、金属細線パターンへのフラッシュ光照射による基板ダメージと金属細線パターンの損傷を防止するため、および樹脂基板を用いた場合の基板の熱ダメージを防止するために用いられる。
 アンカー層は、主に無機化合物からなり、多孔質状を呈している。
 ここでいう無機化合物とは、一般に理解されているように有機化合物以外の化合物であり、具体的には単純な一部の炭素化合物と、炭素以外の元素で構成される化合物である。
 本発明に係るアンカー層を構成する無機化合物の代表的な例として、マグネシウム、アルミニウム、珪素、チタン、亜鉛、イットリウム、ジルコニウム、モリブデン、錫、バリウム、タンタルなどの金属を少なくとも1種含む各種金属酸化物や、炭化物、窒化物、ホウ化物などを挙げることができるが、本発明に係るアンカー層は、少なくとも1種の透明な金属酸化物を含み構成されることが好ましい。
 アンカー層の特徴の1つである「多孔質」とは、窒素吸着法(BET1点法)で測定される比表面積が単位面積当たりに換算して30cm/cm以上であることを意味する。
 本発明に係るアンカー層の単位面積換算の比表面積は、金属細線パターンへのフラッシュ光照射による金属細線パターンの損傷を効果的に抑制するために、30~1000cm/cmであることが好ましい。
 単位面積換算の比表面積が30cm/cm以上、より好ましくは50cm/cm以上の場合には、フラッシュ光照射によりインクの分散剤や溶媒等の有機物が瞬時に気化した際に発せられるガスを金属細線パターンの周囲に拡散させることができ、また、金属細線パターンとの接着面積も大きくできるため、金属細線パターンの剥離防止に有効に機能することができる。さらに、金属細線パターンからの伝熱に対して断熱層として機能し、基板ダメージを防止できる。
 単位面積換算の比表面積が1000cm/cm以下、好ましくは、300cm/cm以下の場合には、ガスの拡散がスムーズになるためアンカー層自体のダメージの防止や、樹脂基板等の可撓性の基板を用いた場合の基板屈曲時のアンカー層の割れの防止に効果的である。
 本発明に係るアンカー層の透明性は、用途によって任意に選択することができるが、透明性が高いほど透明電極等への適用も可能になり、用途拡大の観点で好ましい。本発明に係るアンカー層の全光線透過率は、70%以上、好ましくは80%以上であることが望ましい。
 本発明に係るアンカー層の厚さは0.1~30μmが好ましく、0.2~10μmがより好ましく、0.3~5μmがさらに好ましい。アンカー層の厚さが0.1μm以上の場合には、金属細線パターンへのフラッシュ光照射による基板ダメージを効果的に防止することができ、30μm以下の場合には、アンカー層に起因した透明性(ヘイズ)の劣化を抑制することができる。
 本発明に係るアンカー層の組成としては、主に無機化合物からなることを除き特に限定されるものではなく、例えば、特開2007-169604号公報に記載の組成(珪素系酸化物凝集体粒子)なども好ましく用いることができる。
 当該珪素系酸化物凝集体粒子は、一次粒子径が2~200nmであって、2個以上の粒子が結合した凝集体粒子25質量%以上を含む金属酸化物粒子である。
 当該珪素系酸化物凝集体粒子としては、シリカ粒子単独でもよく、また、チタニア、ジルコニアおよびアルミナを含有したものでもよい。この様な粒子状物を用いることによって、アンカー層に孔を形成することができ、その結果、吸収性が付与される。
 当該珪素系酸化物凝集体粒子は、一次粒子が2個以上結合してなる凝集体粒子を、全粒子中に25質量%以上を含むことが必要である。このような凝集体粒子をアンカー層中に含ませることにより、塗層加工性が向上し、層形成後のクラックを防止でき、さらに吸収性が向上する。該凝集体粒子の含有量は、好ましくは40質量%以上、より好ましくは60質量%以上である。
 一次粒子の粒径は、孔形成性の点およびより高い透明性を保持する観点から、2~200nm、好ましくは5~50nm、より好ましくは10~30nmである。また、連結した一次粒子数は少ないほど好ましいが、通常3~100個、好ましくは5~50個、より好ましくは7~30個である。
 前記凝集体粒子の形態としては、一次粒子が数珠状に連結した長鎖構造を有するもの、連結した凝集体粒子が分枝したものおよび/または屈曲したものなどを挙げることができる。
 このような凝集体粒子は、従来公知の方法で作製することができる。例えば球状金属酸化物の一次粒子を、2価以上の金属イオン、例えばCa2+、Zn2+、Mg2+、Ba2+、Al3+、Ti4+などを介在させて連結することにより、得ることができる。数珠状のシリカゾルについては、例えばWO00/15552号公報に、その製造方法が記載されている。
 当該粒子における、2個以上の粒子が結合してなる凝集体粒子の含有量の調整方法に特に制限はないが、例えば実質的に100%凝集している粒子と、実質的に凝集していない粒子を混合する方法が、簡便で好ましい。
 本発明において、アンカー層の組成が「主に無機化合物からなる」とは、アンカー層を構成するすべての材料のうち、70質量%以上、好ましく80質量%以上、より好ましくは90質量%以上が無機化合物材料から構成されていることを意味する。
 アンカー層を構成する無機化合物材料の比率が高いほど、本発明に係る金属細線パターンをフラッシュ光照射により加熱焼成する際のアンカー層のダメージに起因したグリッド(金属細線パターン)の剥離を防止できる。
 なお、本発明に係るアンカー層では、例えばアンカー層を構成する無機化合物材料間の結着性や、アンカー層と基板との結着性を向上するなどの目的で有機化合物が含有されてもよい。その場合、アンカー層を構成する有機化合物材料の比率としては、30質量%以下が好ましく、20質量%以下がより好ましく、10質量%以下がさらに好ましい。有機化合物材料の比率を30質量%以下に抑えることで本発明に係る金属細線パターンをフラッシュ光照射により加熱焼成する際のアンカー層のダメージを軽減することができる。
 本発明に係るアンカー層の形成方法は、任意の適切な方法を選択することができ、例えば、塗工方法として、グラビア印刷法、フレキソ印刷法、オフセット印刷、スクリーン印刷法、インクジェット印刷等の各種印刷方法に加えて、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、カーテンコート法、スプレーコート法、ドクターコート法等の各種塗布法を用いることができる。
 アンカー層をパターン状に形成することが好ましい場合には、グラビア印刷法、フレキソ印刷法、オフセット印刷、スクリーン印刷法、インクジェット印刷法を用いることが好ましい。
 本発明に係るアンカー層は、基板上に上記塗工法を用いて成膜した後、温風乾燥や赤外線乾燥などの公知の加熱乾燥法や自然乾燥などにより乾燥して形成することができる。加熱乾燥する場合の温度は、使用する基板に応じて適宜選択することができるが、樹脂フィルム基板の場合には一般に200℃以下の温度で実施することが好ましい。
 本発明に係るアンカー層を形成する前に、基板あるいはバリア層との接着性を向上するために、シランカップリング剤などを用いて基板あるいはバリア層の表面に前処理を施すこともできる。
〔金属細線パターン(8)〕
 本発明に係る金属細線パターンは、金属ナノ粒子や金属錯体を含み形成される。金属ナノ粒子や金属錯体の金属元素は、導電性に優れていれば特に制限はなく、例えば、金、銀、銅、鉄、ニッケル、クロム等の金属やそれらの合金でもよいが、導電性及び安定性の観点から銀を含むことが好ましい。
 本発明に係る金属ナノ粒子の平均粒径は1nm以上100nm以下であることが好ましく、1nm以上50nm以下であることがより好ましく、1nm以上30nm以下であることがより好ましい。
 本発明における金属ナノ粒子の平均粒径は、金属ナノ粒子の電子顕微鏡観察から、円形、楕円形又は実質的に円形若しくは楕円形として観察できる金属ナノ粒子をランダムに200個以上観察し、各金属ナノ粒子の粒径を求め、その数平均値を求めることにより得られる。
 ここで、本発明に係る平均粒径とは、円形、楕円形又は実質的に円形若しくは楕円形として観察できる金属ナノ粒子の外縁を2本の平行線で挟んだ距離の内最小の距離を指す。なお、平均粒径を測定する際、明らかに金属ナノ粒子の側面などを表しているものは測定しない。
 本発明に係る金属錯体は、一般的な理解と同様に金属イオンに配位子が配位した化合物をいう。
 本発明に係る金属細線パターンを形成するための金属錯体としては、公知の材料を用いることができ、例えば、特表2008-531810号公報や、特開2011-126861号公報に記載されている有機銀錯体などを好ましく用いることができる。
 本発明に係る金属細線パターンの形状には特に制限はなく、例えば、パターン形状がストライプ状、あるいは正方格子やハニカム格子などのメッシュ状であってもよいが、開口率は透明性の観点から80%以上であることが好ましい。
 開口率とは、単位面積当たりで金属細線パターンが存在しない面積比率を意味し、例えば、金属細線パターンがストライプ状であるとき、線幅100μm、線間隔1mmのストライプ状パターンの開口率は、90%である。
 パターンの線幅は、10~200μmが好ましい。細線の線幅が10μm以上だと、所望の導電性が得られ、また200μm以下だと、透明電極として用いる場合に十分な透明性が得られる。
 細線の高さは、0.1~5μmが好ましい。細線の高さが0.1μm以上だと所望の導電性が得られ、また5μm以下では、有機電子素子に用いる場合に、その凹凸差が機能層の膜厚分布に与える影響を軽減できる。
 ストライプ状またはメッシュ状等の定形の金属細線パターンを形成する方法としては、金属ナノ粒子や金属錯体を含有するインクを所望の形状に印刷する方法が好ましい。印刷方法としては特に制限はなく、グラビア印刷、フレキソ印刷、オフセット印刷、スクリーン印刷、インクジェット印刷等の公知の印刷法により所望の形状に印刷し形成することができる。
 かかる場合、金属ナノ粒子や金属錯体を含有するインクが多孔質状のアンカー層中に浸透するため、本発明に係る金属細線パターンは基本的にはアンカー層中に形成される。そのため、金属細線パターンは、本発明に係るアンカー層に埋没した状態で形成することもできるし(図1参照)、アンカー層から突き出た状態で形成することもできる。これらの状態は、金属細線パターンの高さやアンカー層の厚さ、金属ナノ粒子や金属錯体を含有するインクの粘度、アンカー層の細孔の度合いなどで調整することができる。
〔フラッシュ光照射による加熱焼成〕
 本発明に係るフラッシュ光照射による金属細線パターンの加熱焼成は、金属ナノ粒子や金属錯体を含む金属細線パターンを、フラッシュランプを用いた光照射により焼成して、その導電性を向上させるために行う。
 本発明に係るフラッシュ光照射で用いられるフラッシュランプの放電管としては、キセノン、ヘリウム、ネオン、アルゴン等の放電管を用いることが出来るが、キセノンランプを用いることが好ましい。
 本発明におけるフラッシュランプの好ましいスペクトル帯域としては、240nm~2000nmがフラッシュ光照射により本発明に係る基板に対して熱変形等のダメージを与えないため好ましい。
 本発明のフラッシュランプの光照射条件は、光照射エネルギーの総計が0.1~50J/cmが好ましく、0.5~10J/cmであるのがより好ましい。光照射時間は10μ秒~100m秒が好ましく、100μ秒~10m秒で行うのがより好ましい。また、光照射回数は1回でも複数回でも良く、1~50回の範囲で行うのが好ましい。これらの好ましい条件範囲でフラッシュ光照射を行うことにより、基板にダメージを与えることなく金属細線パターンを加熱焼成し、高い導電性を得ることができる。
 基板に対するフラッシュランプの照射は、金属細線パターンの印刷してある表側から照射することが好ましいが、基板が透明体である場合には、裏側から照射しても両側から照射することもできる。
 本発明のフラッシュ光照射は大気中で行ってもよいが、必要に応じ、窒素、アルゴン、ヘリウムなどの不活性ガス雰囲気中で行うこともできる。
 また、フラッシュ光照射時の基板温度は、基板の耐熱温度や、金属ナノ粒子や金属錯体を含有するインクの分散媒の沸点(蒸気圧)、雰囲気ガスの種類や圧力、インクの分散性や酸化性等の熱的挙動などを考慮して決定すればよく、室温以上200℃以下で行うことが好ましい。なおフラッシュ光照射を行う前に、金属細線パターンを形成後の基板を、あらかじめ加熱処理しておいても良い。
 フラッシュランプの光照射装置は上記の照射エネルギー、照射時間を満足するものであればよい。
〔バリア層(4)〕
 有機EL素子などの有機電子素子は、素子内部に微量の水分や酸素が存在すると容易に性能劣化が生ずる。基板として樹脂基板を使用する場合には、樹脂基板を通して素子内部に水分や酸素が拡散することを防止するため、水分や酸素に対して高い遮蔽能を有するバリア層を形成することが有効である。
 本発明係るバリア層の組成や構造およびその形成方法には特に制限はなく、シリカ等の無機化合物による膜を真空蒸着やCVD法により形成することができる。また、ポリシラザン化合物を含有する塗布液を塗布乾燥後、酸素及び水蒸気を含む窒素雰囲気下で紫外線照射により酸化処理してバリア層を形成することもできる。
 ポリシラザン化合物の塗布方法としては、任意の適切な方法が採用され得る。具体例としては、スピンコート法、ロールコート法、フローコート法、インクジェット法、スプレーコート法、プリント法、ディップコート法、流延成膜法、バーコート法、グラビア印刷法等が挙げられる。
 ポリシラザン化合物の塗布方法は、任意の適切な方法を選択することができ、例えば、塗工方法として、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、カーテンコート法、スプレーコート法、ドクターコート法等の各種印刷方法に加えて、グラビア印刷法、フレキソ印刷法、オフセット印刷、スクリーン印刷法、インクジェット印刷等の各種塗布法を用いることができる。
 バリア層をパターン状に形成することが好ましい場合には、グラビア印刷法、フレキソ印刷法、オフセット印刷、スクリーン印刷法、インクジェット印刷法を用いることが好ましい。
 本発明で用いられるポリシラザンとは、珪素-窒素結合を持つポリマーで、Si-N、Si-H、N-H等からなるSiO、Siおよび両方の中間固溶体SiOxNy等のセラミック前駆体無機ポリマーである。
 樹脂基板を用いる場合には、特開平8-112879号公報に記載されているように比較的低温でセラミック化してシリカに変性するものがよく、下記一般式(1)で表されるものを好ましく用いることができる。
一般式(1);
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001
 一般式(1)中、R、R、Rは、水素原子、アルキル基、アルケニル基、シクロアルキル基、アリール基、アルキルシリル基、アルキルアミノ基またはアルコキシ基を表す。
 パーヒドロポリシラザンは、R、R、Rの全てが水素原子であり、オルガノポリシラザンは、R、R、Rのいずれかがアルキル基、アルケニル基、シクロアルキル基、アリール基、アルキルシリル基、アルキルアミノ基またはアルコキシ基である。得られるバリア膜としての緻密性から、R、R、Rの全てが水素原子であるパーヒドロポリシラザンが特に好ましい。
 本発明係るバリア層は1層でもよいが、2層以上の積層構造を有していてもよい。積層構造を有する場合には、無機化合物の積層構造であってもよいし、無機化合物と有機化合物のハイブリッド被膜として形成してもよい。またバリア層の間に応力緩和層を挟んでもよい。
 単層の場合でも積層した場合でも1つのバリア層の膜厚は、30nm~1000nmが好ましく、更に好ましくは30nm~500nm、特に好ましくは90nm~500nmである。30nm以上とすると膜厚均一性が良好となり、優れたバリア性能が得られる。1000nm以下にすると、屈曲によるクラックが急激に入ることが極めて少なくなり、成膜時の内部応力の増大をとどめて、欠陥の生成を防止することができる。
 本発明におけるバリア層のバリア性としては、JIS K 7129-1992に準拠した方法で測定された水蒸気透過度(25±0.5℃、相対湿度(90±2)%RH)が、1×10-3g/(m・24h)以下であることが好ましく、さらには、JIS K 7126-1987に準拠した方法で測定された酸素透過度が、1×10-3ml/m・24h・atm以下(1atmは、1.01325×105Paである)、水蒸気透過度(25±0.5℃、相対湿度(90±2)%RH)が、1×10-3g/(m・24h)以下であることが好ましい。
 本発明に係るバリア層を形成する前に、基板との接着性を向上するために、シランカップリング剤などを用いて基板の表面に前処理を施すこともできる。
 なお、基板として樹脂基板を使用する場合でも、バリア層はなくてもよい。
〔導電性ポリマー含有層(10)〕
 本発明に係る導電性ポリマー含有層は、少なくとも、π共役系導電性高分子とポリ陰イオンとを含む導電性ポリマーから形成される。
 また、本発明に係る導電性ポリマー含有層は、第2ドーパントとして水溶性有機化合物、バインダー材料として樹脂成分、塗布助剤として各種添加剤などを含んでいてもよい。
 導電性ポリマー含有層の乾燥膜厚は、30~2000nmであることが好ましい。尚、導電性の点からは100nm以上であることがより好ましく、本発明の導電性基板を有機電子素子に用いる場合には、本発明に係る金属細線パターンの凹凸差を平滑化し、機能層の膜厚分布への影響を軽減する観点から300nm以上であることがさらに好ましい。また、透明性の点から、1000nm以下であることがより好ましく、800nm以下であることがさらに好ましい。
 本発明に係る導電性ポリマー含有層は、本発明に係るアンカー層に埋没した状態で形成することもできるし、アンカー層を被覆した状態で形成することもできる。この状態は、導電性ポリマー含有層の厚さやアンカー層の厚さ、導電性ポリマー含有層を形成する溶液の粘度、アンカー層の細孔の度合いなどで調整することができる。本発明の導電性基板を有機電子素子の電極として用いる場合には、電性ポリマー含有層がアンカー層を被覆した状態である方が電極表面を平滑にできるため好ましい。
 導電性ポリマー含有層の形成方法は、任意の適切な方法を選択することができ、例えば、塗工方法として、グラビア印刷法、フレキソ印刷法、オフセット印刷、スクリーン印刷法、インクジェット印刷等の各種印刷方法に加えて、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、カーテンコート法、スプレーコート法、ドクターコート法等の各種塗布法を用いることができる。
 アンカー層をパターン状に形成することが好ましい場合には、グラビア印刷法、フレキソ印刷法、オフセット印刷、スクリーン印刷法、インクジェット印刷法を用いることが好ましい。
 本発明に係る導電性ポリマー含有層は、少なくとも、π共役系導電性高分子とポリ陰イオンとを含む導電性ポリマーを含有する液を、基板上に上記塗工法を用いて成膜した後、温風乾燥や赤外線乾燥などの公知の加熱乾燥法や自然乾燥などにより乾燥して形成することができる。
 加熱乾燥する場合の温度は、使用する基板に応じて適宜選択することができるが、樹脂フィルム基板の場合には一般に200℃以下の温度で実施することが好ましい。
 赤外線乾燥を用いる場合には、導電性ポリマー含有層を選択的に加熱するために、基板の吸収が少ない赤外線波長域を選択することが好ましい。例えば、基板がPETやPENフィルムの場合には、~1500nmの近赤外線を用いることが好ましい。あるいは、迅速に加熱乾燥するために、水の吸収極大が存在する3μm近傍の赤外線波長域を選択することも好ましい。
(1)導電性ポリマー
 本発明に係る導電性ポリマーは、π共役系導電性高分子とポリ陰イオンとを含んでなる。こうした導電性ポリマーは、後述するπ共役系導電性高分子を形成する前駆体モノマーを、適切な酸化剤と酸化触媒と後述のポリ陰イオンの存在下で化学酸化重合することによって容易に製造できる。
(1.1)π共役系導電性高分子
 本発明に用いられるπ共役系導電性高分子としては、特に限定されず、ポリチオフェン(基本のポリチオフェンを含む、以下同様)類、ポリピロール類、ポリインドール類、ポリカルバゾール類、ポリアニリン類、ポリアセチレン類、ポリフラン類、ポリパラフェニレンビニレン類、ポリアズレン類、ポリパラフェニレン類、ポリパラフェニレンサルファイド類、ポリイソチアナフテン類、ポリチアジル類、の鎖状導電性ポリマーを利用することができる。中でも、導電性、透明性、安定性等の観点、及び、金属ナノ粒子への吸着のしやすさから、ポリチオフェン類やポリアニリン類が好ましい。ポリエチレンジオキシチオフェンが最も好ましい。
 π共役系導電性高分子の形成に用いられる前駆体モノマーは、分子内にπ共役系を有し、適切な酸化剤の作用によって高分子化した際にもその主鎖にπ共役系が形成されるものである。例えば、ピロール類及びその誘導体、チオフェン類及びその誘導体、アニリン類及びその誘導体等が挙げられる。
(1.2)ポリ陰イオン
 本発明に用いられるポリ陰イオンは、遊離酸状態の酸性ポリマーであり、アニオン基を有するモノマーの重合体、あるいはアニオン基を有するモノマーとアニオン基を有しないモノマーとの共重合体である。遊離酸は、一部が中和された塩の形をとっていてもよい。置換もしくは未置換のポリアルキレン、置換もしくは未置換のポリアルケニレン、置換もしくは未置換のポリイミド、置換もしくは未置換のポリアミド、置換もしくは未置換のポリエステル及びこれらの共重合体であって、少なくともアニオン基を含むものである。
 このポリ陰イオンは、π共役系導電性高分子を溶媒に可溶化させる可溶化高分子である。また、ポリ陰イオンのアニオン基は、π共役系導電性高分子に対するドーパントとして機能して、π共役系導電性高分子の導電性と耐熱性を向上させる。
 ポリ陰イオンのアニオン基としては、π共役系導電性高分子への化学酸化ドープが起こりうる官能基であればよいが、中でも、製造の容易さ及び安定性の観点からは、一置換硫酸エステル基、一置換リン酸エステル基、リン酸基、カルボキシ基、スルホ基等が好ましい。さらに、官能基のπ共役系導電性高分子へのドープ効果の観点より、スルホ基、一置換硫酸エステル基、カルボキシ基がより好ましい。
 ポリ陰イオンの具体例としては、ポリビニルスルホン酸、ポリスチレンスルホン酸、ポリアリルスルホン酸、ポリアクリル酸エチルスルホン酸、ポリアクリル酸ブチルスルホン酸、ポリ-2-アクリルアミド-2-メチルプロパンスルホン酸、ポリイソプレンスルホン酸、ポリビニルカルボン酸、ポリスチレンカルボン酸、ポリアリルカルボン酸、ポリアクリルカルボン酸、ポリメタクリルカルボン酸、ポリ-2-アクリルアミド-2-メチルプロパンカルボン酸、ポリイソプレンカルボン酸、ポリアクリル酸等が挙げられる。これらの単独重合体であってもよいし、2種以上の共重合体であってもよい。
 また、化合物内にさらにF(フッ素原子)を有するポリ陰イオンであってもよい。具体的には、パーフルオロスルホン酸基を含有するナフィオン(Dupont社製)、カルボン酸基を含有するパーフルオロ型ビニルエーテルからなるフレミオン(旭硝子社製)等を挙げることができる。
 導電性ポリマーに含まれるπ共役系導電性高分子とポリ陰イオンの比率、「π共役系導電性高分子」:「ポリ陰イオン」は質量比で1:1~20が好ましい。導電性、分散性の観点からより好ましくは1:2~10の範囲である。
 こうした導電性ポリマーは市販もされており、本発明においてはこうした市販材料も好ましく用いることができる。例えば、ポリ(3,4-エチレンジオキシチオフェン)とポリスチレンスルホン酸からなる導電性ポリマー(PEDOT-PSSと略す)が、Heraeus社からCleviosシリーズとして、Aldrich社からPEDOT-PSSの483095、560596として、Nagase Chemtex社からDenatronシリーズとして市販されている。また、ポリアニリンが、日産化学社からORMECONシリーズとして市販されている。
(2)第2ドーパント
 本発明で用いることができる水溶性有機化合物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。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等が挙げられる。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、グリセリン等が挙げられ、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-ブチロラクトン等が挙げられる。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、等が挙げられる。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等が挙げられる。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種を用いることが好ましい。
(3)樹脂成分
 本発明の導電性ポリマー含有層は、少なくともπ共役系導電性高分子とポリ陰イオンとを含んでなる導電性ポリマー以外に、成膜性や膜強度を確保するために、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、熱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。
 例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート等のポリエステル系樹脂、ポリイミド、ポリアミドイミド等のポリイミド系樹脂、ポリアミド6、ポリアミド6,6、ポリアミド12、ポリアミド11等のポリアミド樹脂、ポリフッ化ビニリデン、ポリフッ化ビニル、ポリテトラフルオロエチレン、エチレンテトラフルオロエチレンコポリマー、ポリクロロトリフルオロエチレン等のフッ素樹脂、ポリビニルアルコール、ポリビニルエーテル、ポリビニルブチラール、ポリ酢酸ビニル、ポリ塩化ビニル等のビニル樹脂、エポキシ樹脂、キシレン樹脂、アラミド樹脂、ポリウレタン系樹脂、ポリウレア系樹脂、メラミン樹脂、フェノール系樹脂、ポリエーテル、アクリル系樹脂及びこれらの共重合体等が挙げられる。
 中でも水系溶剤に均一分散可能なバインダー樹脂または水溶性バインダー樹脂とから形成されることが、高い透明性と導電性を保持したまま、高い表面平滑性が得られる点から好ましい。
(3.1)水系溶剤に均一分散可能なバインダー樹脂
 水系溶剤に均一分散可能なバインダー樹脂とは、水系溶剤に均一分散可能なものであり、水系溶剤中に凝集せずにバインダー樹脂からなるコロイド粒子が分散している状況であることを意味する。コロイド粒子の大きさは一般的に0.001~1μm(1~1000μm)程度である。
 上記のコロイド粒子については、光散乱光度計により測定することができる。
 また、上記水系溶剤とは、純水(蒸留水、脱イオン水を含む)のみならず酸、アルカリ、塩などを含む水溶液、含水の有機溶媒、さらには親水性の有機溶媒など溶媒であることを意味し、純水(蒸留水、脱イオン水を含む)、メタノール、エタノール等のアルコール系溶媒、水とアルコールの混合溶媒等が挙げられる。
 本発明に係る水系溶剤に均一分散可能なバインダー樹脂としては透明であることが好ましい。
 本発明の水系溶剤に均一分散可能なバインダーとしては、フィルムを形成する媒体であれば、特に限定はない。水系溶剤に均一分散可能なバインダーとしては、例えば:アクリル系樹脂エマルジョン、水性ウレタン樹脂、水性ポリエステル樹脂等が挙げられる。
 アクリル系樹脂エマルジョンは、酢酸ビニル、アクリル酸、アクリル酸-スチレンの重合体、或いはその他のモノマーとの共重合体からなる。また、酸部分がリチウム、ナトリウム、カリウム、アンモニウム塩とつい塩を形成したアニオン性、窒素原子を有するモノマーとの共重合体からなり、窒素原子が塩酸塩等を形成したカチオン性があるが、好ましくはアニオン性である。
 水性ウレタン樹脂としては、水分散型ウレタン樹脂、アイオノマー型水性ウレタン樹脂(アニオン性)等がある。水分散型ウレタン樹脂には、ポリエーテル系ウレタン樹脂、ポリエステル系ウレタン樹脂があり、好ましくはポリエステル系ウレタン樹脂である。
 アイオノマー型水性ウレタン樹脂には、ポリエステル系ウレタン樹脂、ポリエーテル系ウレタン樹脂、ポリカーボネート系ウレタン樹脂等があり、好ましくはポリエステル系ウレタン樹脂、ポリエーテル系ウレタン樹脂である。
 水性ポリエステル樹脂は、多塩基酸成分とポリオール成分とから合成される。
 多塩基酸成分とは、例えば、テレフタル酸、イソフタル酸、フタル酸、ナフタリンジカルボン酸、アジピン酸、コハク酸、セバチン酸、ドデカン二酸などであり、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使用してもよく、特に好適に用いることのできる多塩基酸成分としては、工業的に多量に生産されており、安価であること等から、テレフタル酸とイソフタル酸が特に好ましい。
 ポリオール成分として代表的なものを挙げれば、エチレングリコール、プロピレングリコール、1,4-ブタンジオール、1,6-ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、シクロヘキサンジメタノール、ビスフェノールなどであり、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使用してもよく、特に好適に用いることのできるポリオール成分としては、工業的に量産されているので安価であり、しかも樹脂被膜の耐溶剤性や耐候性が向上等、諸性能にバランスがとれていることから、エチレングリコール、プロピレングリコールあるいはネオペンチルグリコールが特に好ましい。
 上記水系溶剤に均一分散可能なバインダーは1種でも複数種でも使用することができる。
 水系溶媒に分散可能なポリマーの使用量は、透明性と導電性の観点から好ましくは導電性高分子に対して50~1000質量%であり、より好ましくは導電性高分子に対して100~900質量%であり、更に好ましくは導電性高分子に対して200~800質量%である。
(3.2)水溶性バインダー樹脂
 水溶性バインダー樹脂としては、下記一般式(2)で表される構造単位を含む水溶性バインダー樹脂であることが好ましい。
一般式(2);
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000002
 一般式(2)中、Rは水素原子、メチル基を表し、Qは-C(=O)O-、-C(=O)NRa-を表す。Raは水素原子、アルキル基を表し、Aは置換または無置換アルキレン基、-(CHCHRbO)xCHCHRb-を表す。Rbは水素原子またはアルキル基を示し、xは平均繰り返しユニット数を表す。
 こうした樹脂は導電性ポリマーと容易に混合可能で、また、前述の第2ドーパント的な効果も有するため、該水溶性バインダー樹脂を併用することにより、導電性、透明性を低下させることなく、導電性ポリマー含有層の膜厚を上げることが可能となる。
 水溶性バインダー樹脂とは、水溶性のバインダー樹脂であり、水溶性バインダー樹脂が、25℃の水100gに0.001g以上溶解するバインダー樹脂を意味する。前記溶解は、ヘイズメーター、濁度計で測定することができる。
 水溶性バインダー樹脂としては透明であることが好ましい。
 水溶性バインダー樹脂は、前記一般式(2)で表される構造単位を含む構造を有することが好ましい。前記一般式(2)で表されるホモポリマーであってもよいし、他の成分を共重合されていてもよい。他の成分を共重合する場合は、前記一般式(2)で表される構造単位を10モル%以上含有することが好ましく、30モル%以上含有することがより好ましく、50モル%以上含有することがさらに好ましい。
 また、水溶性バインダー樹脂は、導電性ポリマー含有層中に40質量%以上、95質量%以下含まれていることが好ましく、50質量%以上、90質量%以下であることがさらに好ましい。
 本発明の水溶性バインダー樹脂の数平均分子量は3,000~2,000,000の範囲が好ましく、より好ましくは4,000~500,000、さらに好ましくは5000~100000の範囲内である。
 本発明の水溶性バインダー樹脂の数平均分子量、分子量分布の測定は、一般的に知られているゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により行うことができる。使用する溶媒は、バインダー樹脂が溶解すれば特に限りはなく、THF(テトラヒドロフラン)、DMF(ジメチルホルムアミド)、CHClが好ましく、より好ましくはTHF、DMFであり、更に好ましくはDMFである。また、測定温度も特に制限はないが40℃が好ましい。
〔有機電子素子(20)〕
 本発明に係る有機電子素子は、本発明の方法で製造された導電性基板と有機機能層とを有する。
 例えば、図3に示すとおり、本発明の方法で形成された透明な導電性基板を第1電極部22として、この第1電極部22の上に有機機能層24を形成し、さらにこの有機機能層24の上に対向配置された第2電極部26を形成することによって、有機電子素子20を得ることができる。
 有機機能層24としては、有機発光層、有機光電変換層、液晶ポリマー層など特に限定無く挙げることができるが、本発明は、有機機能層24が薄膜でかつ電流駆動系のものである有機発光層、有機光電変換層である場合において、特に有効である。
 以下、本発明の有機電子素子が、有機EL素子および有機光電変換素子である場合のその構成要素について説明する。
(1)有機EL素子
(1.1)有機機能層構成(有機発光層)
 本発明において、有機機能層としての有機発光層を有する有機EL素子は、有機発光層に加えて、ホール注入層、ホール輸送層、電子輸送層、電子注入層、ホールブロック層、電子ブロック層などの発光を制御する層を有機発光層と併用しても良い。
 本発明の透明電極上の導電性ポリマー層は、ホール注入層として働くことも可能であるので、ホール注入層を兼ねることも可能だが、独立にホール注入層を設けても良い。
 構成の好ましい具体例を以下に示すが、本発明はこれらに限定されない。
(i)(第1電極部)/発光層/電子輸送層/(第2電極部)
(ii)(第1電極部)/正孔輸送層/発光層/電子輸送層/(第2電極部)
(iii)(第1電極部)/正孔輸送層/発光層/正孔ブロック層/電子輸送層/(第2電極部)
(iv)(第1電極部)/正孔輸送層/発光層/正孔ブロック層/電子輸送層/陰極バッファー層/(第2電極部)
(v)(第1電極部)/陽極バッファー層/正孔輸送層/発光層/正孔ブロック層/電子輸送層/陰極バッファー層/(第2電極部)
 ここで、発光層は、発光極大波長が各々430~480nm、510~550nm、600~640nmの範囲にある単色発光層であってもよく、また、これらの少なくとも3層の発光層を積層して白色発光層としたものであってもよく、さらに発光層間には非発光性の中間層を有していてもよい。本発明の有機EL素子としては、白色発光層であることが好ましい。
 また、本発明において有機発光層に使用できる発光材料またはドーピング材料としては、アントラセン、ナフタレン、ピレン、テトラセン、コロネン、ペリレン、フタロペリレン、ナフタロペリレン、ジフェニルブタジエン、テトラフェニルブタジエン、クマリン、オキサジアゾール、ビスベンゾキサゾリン、ビススチリル、シクロペンタジエン、キノリン金属錯体、トリス(8-ヒドロキシキノリナート)アルミニウム錯体、トリス(4-メチル-8-キノリナート)アルミニウム錯体、トリス(5-フェニル-8-キノリナート)アルミニウム錯体、アミノキノリン金属錯体、ベンゾキノリン金属錯体、トリ-(p-ターフェニル-4-イル)アミン、1-アリール-2,5-ジ(2-チエニル)ピロール誘導体、ピラン、キナクリドン、ルブレン、ジスチルベンゼン誘導体、ジスチルアリーレン誘導体、および各種蛍光色素および希土類金属錯体、燐光発光材料等があるが、これらに限定されるものではない。またこれらの化合物のうちから選択される発光材料を90~99.5質量部、ドーピング材料を0.5~10質量部含むようにすることも好ましい。
 有機発光層は上記の材料等を用いて公知の方法によって作製されるものであり、蒸着、塗布、転写などの方法が挙げられる。
(1.2)電極
 本発明の導電性基板は、上記の第1電極部または第2電極部で使用されるが、第1電極部が本発明の透明な導電性基板であり、かつ陽極であることが好ましい態様である。
 第2電極部は導電材単独層であっても良いが、導電性を有する材料に加えて、これらを保持する樹脂を併用してもよい。第2電極部の導電材としては、仕事関数の小さい(4eV以下)金属(電子注入性金属と称する)、合金、電気伝導性化合物およびこれらの混合物を電極物質とするものが用いられる。
 このような電極物質の具体例としては、ナトリウム、ナトリウム-カリウム合金、マグネシウム、リチウム、マグネシウム/銅混合物、マグネシウム/銀混合物、マグネシウム/アルミニウム混合物、マグネシウム/インジウム混合物、アルミニウム/酸化アルミニウム(Al)混合物、インジウム、リチウム/アルミニウム混合物、希土類金属等が挙げられる。
 これらの中で、電子注入性および酸化等に対する耐久性の点から、電子注入性金属とこれより仕事関数の値が大きく安定な金属である第2金属との混合物、例えば、マグネシウム/銀混合物、マグネシウム/アルミニウム混合物、マグネシウム/インジウム混合物、アルミニウム/酸化アルミニウム(Al)混合物、リチウム/アルミニウム混合物、アルミニウム等が好適である。陰極はこれらの電極物質を蒸着やスパッタリング等の方法により薄膜を形成させることにより、作製することができる。また、陰極としてのシート抵抗は数百Ω/□以下が好ましく、膜厚は通常10nm~5μm、好ましくは50~200nmの範囲で選ばれる。
 第2電極部の導電材として金属材料を用いれば第2電極側に来た光は反射されて第1電極部側にもどる。第2電極部の導電材として金属材料を用いることで、この光が再利用可能となりより取り出しの効率が向上する。
(2)有機光電変換素子
 有機光電変換素子は、第1電極部、バルクヘテロジャンクション構造(p型半導体層およびn型半導体層)を有する光電変換層(以下、バルクヘテロジャンクション層とも呼ぶ)、第2電極部が積層された構造を有することが好ましい。
 本発明の透明電極は、少なくとも入射光側に用いられる。
 光電変換層と第2電極部との間に電子輸送層などの中間層を有しても良い。
(2.1)光電変換層
 光電変換層は、光エネルギーを電気エネルギーに変換する層であって、p型半導体材料とn型半導体材料とを一様に混合したバルクヘテロジャンクション層を構成していることが好ましい。p型半導体材料は、相対的に電子供与体(ドナー)として機能し、n型半導体材料は、相対的に電子受容体(アクセプター)として機能する。
 ここで、電子供与体および電子受容体は、“光を吸収した際に、電子供与体から電子受容体に電子が移動し、正孔と電子のペア(電荷分離状態)を形成する電子供与体および電子受容体”であり、電極のように単に電子を供与あるいは受容するものではなく、光反応によって、電子を供与あるいは受容するものである。
 p型半導体材料としては、種々の縮合多環芳香族化合物や共役系化合物が挙げられる。
 縮合多環芳香族化合物としては、例えば、アントラセン、テトラセン、ペンタセン、ヘキサセン、ヘプタセン、クリセン、ピセン、フルミネン、ピレン、ペロピレン、ペリレン、テリレン、クオテリレン、コロネン、オバレン、サーカムアントラセン、ビスアンテン、ゼスレン、ヘプタゼスレン、ピランスレン、ビオランテン、イソビオランテン、サーコビフェニル、アントラジチオフェン等の化合物、およびこれらの誘導体や前駆体が挙げられる。
 共役系化合物としては、例えば、ポリチオフェンおよびそのオリゴマー、ポリピロールおよびそのオリゴマー、ポリアニリン、ポリフェニレンおよびそのオリゴマー、ポリフェニレンビニレンおよびそのオリゴマー、ポリチエニレンビニレンおよびそのオリゴマー、ポリアセチレン、ポリジアセチレン、テトラチアフルバレン化合物、キノン化合物、テトラシアノキノジメタン等のシアノ化合物、フラーレンおよびこれらの誘導体あるいは混合物を挙げることができる。
 また、特にポリチオフェンおよびそのオリゴマーのうち、チオフェン6量体であるα-セクシチオフェンα,ω-ジヘキシル-α-セクシチオフェン、α,ω-ジヘキシル-α-キンケチオフェン、α,ω-ビス(3-ブトキシプロピル)-α-セクシチオフェン、等のオリゴマーが好適に用いることができる。
 その他、高分子p型半導体の例としては、ポリアセチレン、ポリパラフェニレン、ポリピロール、ポリパラフェニレンスルフィド、ポリチオフェン、ポリフェニレンビニレン、ポリカルバゾール、ポリイソチアナフテン、ポリヘプタジイン、ポリキノリン、ポリアニリンなどが挙げられ、さらには特開2006-36755号公報などの置換-無置換交互共重合ポリチオフェン、特開2007-51289号公報、特開2005-76030号公報、J.Amer.Chem.Soc.,2007,p4112、J.Amer.Chem.Soc.,2007,p7246などの縮環チオフェン構造を有するポリマー、WO2008/000664、Adv.Mater.,2007,p4160、Macromolecules,2007,Vol.40,p1981などのチオフェン共重合体などを挙げることができる。
 さらに、ポルフィリンや銅フタロシアニン、テトラチアフルバレン(TTF)-テトラシアノキノジメタン(TCNQ)錯体、ビスエチレンジチオテトラチアフルバレン(BEDTTTF)-過塩素酸錯体、BEDTTTF-ヨウ素錯体、TCNQ-ヨウ素錯体、等の有機分子錯体、C60、C70、C76、C78、C84等のフラーレン類、SWNT等のカーボンナノチューブ、メロシアニン色素類、ヘミシアニン色素類等の色素等、さらにポリシラン、ポリゲルマン等のσ共役系ポリマーや特開2000-260999号に記載の有機・無機混成材料も用いることができる。
 これらのπ共役系材料のうちでも、ペンタセン等の縮合多環芳香族化合物、フラーレン類、縮合環テトラカルボン酸ジイミド類、金属フタロシアニン、金属ポルフィリンよりなる群から選ばれた少なくとも1種が好ましい。また、ペンタセン類がより好ましい。
 ペンタセン類の例としては、国際公開第03/16599号パンフレット、国際公開第03/28125号パンフレット、米国特許第6,690,029号明細書、特開2004-107216号公報等に記載の置換基をもったペンタセン誘導体、米国特許出願公開第2003/136964号明細書等に記載のペンタセンプレカーサ、J.Amer.Chem.Soc.,vol127.No14.4986等に記載の置換アセン類およびその誘導体等が挙げられる。
 これらの化合物の中でも、溶液プロセスが可能な程度に有機溶剤への溶解性が高く、かつ乾燥後は結晶性薄膜を形成し、高い移動度を達成することが可能な化合物が好ましい。そのような化合物としては、J.Amer.Chem.Soc.,vol.123、p9482、J.Amer.Chem.Soc.,vol.130(2008)、No.9、2706等に記載のトリアルキルシリルエチニル基で置換されたアセン系化合物、および米国特許出願公開第2003/136964号明細書等に記載のペンタセンプレカーサ、特開2007-224019号公報等に記載のポルフィリンプレカーサー等のような、プレカーサータイプの化合物(前駆体)が挙げられる。
 これらの中でも、後者のプリカーサータイプの方が好ましく用いることができる。これは、プリカーサータイプの方が、変換後に不溶化するため、バルクヘテロジャンクション層の上に正孔輸送層・電子輸送層・正孔ブロック層・電子ブロック層等を溶液プロセスで形成する際に、バルクヘテロジャンクション層が溶解してしまうことがなくなるため、前記の層を構成する材料とバルクヘテロジャンクション層を形成する材料とが混合することがなくなり、一層の効率向上・寿命向上を達成することができるためである。
 p型半導体材料としては、p型半導体材料前駆体に熱・光・放射線・化学反応を引き起こす化合物の蒸気に晒す、等の方法によって化学構造変化を起こし、p型半導体材料に変換された化合物であることが好ましい。中でも熱によって科学構造変化を起こす化合物が好ましい。
 n型半導体材料の例としては、フラーレン、オクタアザポルフィリン、p型半導体のパーフルオロ体(パーフルオロペンタセンやパーフルオロフタロシアニン等)、ナフタレンテトラカルボン酸無水物、ナフタレンテトラカルボン酸ジイミド、ペリレンテトラカルボン酸無水物、ペリレンテトラカルボン酸ジイミド等の芳香族カルボン酸無水物やそのイミド化物を骨格として含む、高分子化合物が挙げられる。
 中でも、フラーレン含有高分子化合物が好ましい。フラーレン含有高分子化合物としては、フラーレンC60、フラーレンC70、フラーレンC76、フラーレンC78、フラーレンC84、フラーレンC240、フラーレンC540、ミックスドフラーレン、フラーレンナノチューブ、多層ナノチューブ、単層ナノチューブ、ナノホーン(円錐型)等を骨格に持つ高分子化合物が挙げられる。フラーレン含有高分子化合物では、フラーレンC60を骨格に持つ高分子化合物(誘導体)が好ましい。
 フラーレン含有ポリマーとしては、大別してフラーレンが高分子主鎖からペンダントされたポリマーと、フラーレンが高分子主鎖に含有されるポリマーとに大別されるが、フラーレンがポリマーの主鎖に含有されている化合物が好ましい。
 これは、フラーレンが主鎖に含有されているポリマーは、ポリマーが分岐構造を有さないため、固体化した際に高密度なパッキングができ、結果として高い移動度を得ることができるためではないかと推定される。
 電子受容体と電子供与体とが混合されたバルクヘテロジャンクション層の形成方法としては、蒸着法、塗布法(キャスト法、スピンコート法を含む)等を例示することができる。
 本発明の光電変換素子を、太陽電池などの光電変換デバイスとして用いる形態としては、光電変換素子を単層で利用してもよいし、積層(タンデム型)して利用してもよい。
 また、光電変換デバイスは、環境中の酸素、水分等で劣化しないように、公知の手法によって封止することが好ましい。
 以下、実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明はこれにより限定されるものではない。なお、実施例において「%」の表示を用いるが、特に断りがない限り「質量%」を表す。
《透明導電性基板ACF-1の作製》
(金属細線パターンの形成)
 両面にハードコート層を設けた厚さ110μm、大きさ180mm×180mmのポリエチレンテレフタレート(PET)フィルムの一方の面に、銀ナノ粒子インク(TEC-PR-030;InkTec社製)を用いて、30μm幅、0.75mmピッチ、正方形格子状のグラビア版パターンにて、焼成後の細線の平均高さが0.8μmになるようにグラビア印刷法で金属細線パターンの印刷を行った。印刷装置として小型厚膜半自動印刷機STF-150IP(東海商事社製)を用いた。パターンを印刷するエリアは150mm×150mmとした。
(金属細線パターンの焼成)
 上記金属細線パターン印刷後に、ホットプレート上で120℃で30分熱処理を施して、透明導電性基板ACF-1を作製した。
《透明導電性基板ACF-2の作製》
 ACF-1の作製において、金属細線パターンの焼成を以下の様に変更した。
 それ以外はACF-1と同様にして、透明導電性基板ACF-2を作製した。
(金属細線パターンの焼成)
 金属細線パターン印刷後に、250nm以下の短波長カットフィルターを装着したキセノンフラッシュランプ2400WS(COMET社製)を用いて、照射エネルギー2.5J/cmのフラッシュ光を、金属細線パターン印刷面側から照射時間2m秒で1回照射して加熱焼成を行った。
《透明導電性基板ACF-3の作製》
(アンカー層の形成)
 両面にハードコート層を設けた厚さ110μm、大きさ180mm×180mmのポリエチレンテレフタレート(PET)フィルムの一方の面に、前記特開2007-169604号公報に記載の実施例2,10(段落0065、0078)等を参考にして、乾燥後の平均膜厚が0.8μmになるように、90質量%の無機化合物からなる多孔質状のアンカー層を形成した。
 詳しくは、珪素系酸化物凝集体粒子を含む「分散液」を調製した。分散液の調製方法は下記のとおりである(珪素系酸化物凝集体粒子を含む分散液は後続のサンプルでもこれと同様のものを使用した。)。
 これとは別に、グリシドキシプロピルトリメトキシシラン306.84gとチタンテトライソプロポキシド266.87gをエチルセロソルブ257.26gに溶解させ、これに濃硝酸100.68g、水31.61gおよびエチルセロソルブ36.75gの混合液を滴下したのち、30℃にて4時間反応させることにより、固形分濃度30質量%の「バインダー液」を調製した。
 その後、上記分散液360g中に、攪拌しながらシクロヘキサノン620g、次いで上記バインダー液20gを滴下し、室温にて1時間攪拌することにより、固形分濃度6質量%の「塗布液」を調製した。
 その後、両面にハードコート層を設けた厚さ110μm、大きさ180mm×180mmのポリエチレンテレフタレート(PET)フィルムの一方の面に、バーコート法により、乾燥後の平均膜厚が0.8μmになるように、上記塗布液を塗布し、120℃で1分間加熱後、60℃で3日間エージングを行い、90質量%の無機化合物からなる多孔質状のアンカー層を形成した。
(分散液の調製)
 市販のJIS3号水ガラス(SiO/NaOモル比3.22、SiO濃度28.5重量%)に純水を加えて、SiO濃度3.6重量%の珪酸ナトリウム水溶液を得た。別途用意された商品名アンバーライト120Bの陽イオン交換樹脂充填のカラムに、上記珪酸ナトリウム水溶液を通すことにより、SiO濃度3.60重量%、pH2.90、電導度580μS/cmの活性珪酸のコロイド水溶液を得た。
 上記活性珪酸のコロイド水溶液888g(SiO含量32.0g)をガラス製容器に投入し攪拌下に純水600gを加えて、SiO濃度2.15重量%、pH3.07の活性珪酸のコロイド水溶液とした。次いで、これに10重量%の硝酸カルシウム水溶液(pH4.32)59g(CaO含量2.02g)を攪拌下に室温で添加し、30分間攪拌を続行した。添加した硝酸カルシウムはCaOとしてSiOに対して6.30重量%であった。
 一方、平均粒子径(窒素吸着法/D2)20.5nmの酸性球状シリカゾルスノーテックスO-40(日産化学工業(株)製)(比重1.289、粘度4.10mPa・s、pH2.67、電導度942μS/cm、SiO濃度40.1重量%)2000g(SiO含量802g)を別のガラス容器に投入し、これに5重量%の水酸化ナトリウム水溶液6.0gを攪拌下に添加し、30分攪拌を続行して、pH4.73、SiO濃度40.0重量%の酸性シリカゾルを得た。
 このシリカゾルの動的光散乱法による測定粒子径(D1)は、35.0nmでありD1/D2値は、1.71であった。また、電子顕微鏡観察によると、このシリカゾル中のコロイダルシリカ粒子は球状であり、単分散に近い分散を示し、コロイド粒子間の結合、凝集は認められなかった。
 前記硝酸カルシウムを添加した活性珪酸のコロイド水溶液[混合液(a)]に、上記20.5nmの酸性球状シリカゾルを攪拌下に添加し、30分間攪拌を続行した。得られた混合液(b)は、酸性球状シリカゾルに由来するシリカ含量(A)と活性珪酸のコロイド水溶液[混合液(a)]に由来するシリカ含量(B)の比A/B(重量比)が25.1であり、pH3.60、電導度2580μS/cmであり、混合液(b)中の全シリカ含量(A+B)はSiO濃度として23.5重量%であった。液中のカルシウムイオンはCaOとしてSiOに対して0.242重量%であった。
 次いで得られた混合液(b)に1.97重量%の水酸化ナトリウム水溶液330gを攪拌下に10分間かけて添加し、更に1時間攪拌を続行した。この水酸化ナトリウム水溶液の添加により得られた混合液(c)はpH9.22、電導度3266μS/cmを示し、SiO濃度21.5重量%、SiO/NaOモル比163.5であった。この混合液(c)中には少量のシリカゲルが観察された。
 次いで、上記アルカリ性の混合液(c)1800gをステンレス製のオートクレーブに仕込み、145℃で攪拌下3時間加熱した後、冷却して内容物1800gを取り出した。得られた液は透明性コロイド色のシリカゾル[数珠状シリカゾルA]であり、これを、珪素系酸化物凝集体粒子を含む分散液として使用した。
 数珠状シリカゾルAは、SiO濃度21.5重量%含有し、SiO/NaOモル比200、pH9.62、比重1.141、粘度91.7mPa・s、電導度3290μS/cm、透過率59.0%であり、動的光散乱法による測定粒子径(D1)は177nmであった。
 従って、D1/D2比は8.63である。電子顕微鏡観察によると得られたシリカゾル中のコロイダルシリカ粒子は球状コロイダルシリカ粒子とそれを接合するシリカからなり、球状コロイダルシリカ粒子が、一平面内に数珠状に5個~30個つながった数珠状コロイダルシリカ粒子であり、3次元のゲル構造粒子は認められなかった。このゾルの乾燥物の水銀ポロシメーターにより測定した累積細孔容積は1.23cc/g、平均細孔直径は49nmであった。
(金属細線パターンの形成)
 次いで、アンカー層付きPETフィルムのアンカー層形成面側に、ACF-1と同様にして金属細線パターンの印刷を行った。
(金属細線パターンの焼成)
 金属細線パターン印刷後に、ホットプレート上で120℃で30分熱処理を施して、透明導電性基板ACF-3を作製した。
《透明導電性基板ACF-4の作製》
 ACF-3の作製において、金属細線パターンの焼成を以下の様に変更した。
 それ以外はACF-3と同様にして、透明導電性基板ACF-4を作製した。
(金属細線パターンの焼成)
 金属細線パターン印刷後に、250nm以下の短波長カットフィルターを装着したキセノンフラッシュランプ2400WS(COMET社製)を用いて、照射エネルギー2.5J/cmのフラッシュ光を、金属細線パターン印刷面側から照射時間2m秒で1回照射して加熱焼成を行った。
《透明導電性基板ACF-5~ACF-11の作製》
 ACF-4の作製において、前記特開2007-169604号公報に記載の実施例(ACF-3の作製におけるアンカー層の形成方法)を参考にして、アンカー層の無機化合物の重量構成比や比表面積が異なる平均膜厚が0.8μmの多孔質状のアンカー層を形成した。
 それ以外はACF-4と同様にして、透明導電性基板ACF-5~ACF-11を作製した。
《透明導電性基板ACF-12の作製》
 ACF-4の作製において、前記特開2007-169604号公報実施例に記載の比較例4(段落0076)を参考に、乾燥後の平均膜厚が0.8μmになるように調整してアンカー層を形成した。
 詳しくは、珪素系酸化物凝集体粒子を含む「分散液」を調製した。その後、上記分散液120g中に、攪拌しながら水670g、次いでポリビニルアルコール20質量%を含む水溶液210gを滴下し、室温にて1時間攪拌することにより、固形分濃度6質量%の「塗布液」を得た。その後、バーコート法により、乾燥後の平均膜厚が0.8μmになるように、上記塗布液を塗布し、120℃で1分間加熱後、60℃で3日間エージングを行い、30質量%の無機化合物からなる多孔質状のアンカー層を形成した。
 それ以外は、ACF-4と同様に金属細線パターンの形成と金属細線パターンの焼成を行い、透明導電性基板ACF-12を作製した。
《透明導電性基板の評価》
 上記のように作製した各透明導電性基板の、アンカー層の比表面積、金属細線パターンの平均線幅、金属細線パターンの剥離の有無、シート抵抗、屈曲処理後のシート抵抗を以下のように評価し、得られた結果を表1に示す。
(1)アンカー層の比表面積
 各透明導電性基板のアンカー層形成後の基板から、100×50mmのサンプルを2枚切り出し、比表面積測定装置フローソーブII2300(島津製作所製)を使用して窒素吸着法(BET1点法)で測定し、単位面積あたりの値に換算して求めた。
(2)金属細線パターンの平均線幅
 CNC画像評価システムNEXIV VMR-1515(NIKON社製)を用いて、各透明導電性基板の細線パターンの任意の100箇所の線幅を測定し平均値を求めた。
(3)金属細線パターンの剥離の有無
 各透明導電性基板から適当な大きさの試験片を切り出し、20mm×20mm□の面積における金属細線パターンの剥離箇所の数を、電子顕微鏡Miniscope TM-1000(日立社製)を用いてカウントし以下のように分類した。
   ◎:剥離箇所が無い場合
   ○:剥離箇所が1~5箇所の場合
   △:剥離箇所が6箇所以上の場合
   ×:殆ど剥離している場合
(4)シート抵抗
 抵抗率計ロレスタGP(ダイアインスツルメンツ社製)を用いて、四端子法で測定した。
(5)屈曲処理後のシート抵抗
 各透明導電性基板を、直径3cmの円柱棒に10回巻き付けた後で、上記(4)と同様に測定した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
(6)まとめ
 表1に示す結果から、アンカー層がないか、フラッシュ光が照射されなかった導電性基板ACF1-1~3や、これら条件が満たされても、アンカー層が多孔質状を呈しない(比表面積が30cm/cm未満である)導電性基板ACF1-11、アンカー層が主に無機化合物からなるものでない(無機化合物の構成比率が70質量%未満である)導電性基板1-12は結果が劣っているのに対し、本発明の製造方法で製造された導電性基板ACF-4~10は優れた導電性を有することが判る。
 これは、本発明に係るアンカー層によって、金属細線パターンのフラッシュ光照射による加熱焼成時の金属細線パターン剥離が防止され、高いエネルギーのフラッシュ光で十分に加熱焼成できたためと考えられる。
 また、係るアンカー層の効果を得るためには、アンカー層の無機化合物の構成比や比表面積が重要な要件になっていると思われる。
 以上から、導電性基板の製造に際し、主に無機化合物からなる多孔質状のアンカー層を形成し、フラッシュ光を照射することが有用であると推定される。
 実施例1の金属細線パターンの形成において、使用するインクを銀錯体インク(TEC-IJ-010;InkTec社製)に変更し、金属細線パターンの印刷法をインクジェット法に変更した。
 それ以外は実施例1と同様に試料を作製し評価したところ、実施例1と同様の結果が得られた。
《有機EL素子AOL-30の作製》
(透明導電性基板ACF-30の作製)
 厚さ0.7mm、大きさ80mm×80mmの清浄な無アルカリガラス基板の一方の面に、常法に従いスパッタ法を用いて平均膜厚150nm、大きさ50mm×50mmのITO透明導電層を製膜し、透明導電性基板ACF-30を作製した。
 透明導電性基板ACF-30の透過率とシート抵抗は、84%と12Ω/□であった。
(有機EL素子の作製)
 上記、透明導電性基板ACF-30を第1電極(陽極)に用いて、有機EL素子AOL-30を以下の手順でそれぞれ作製した。
 第1電極としての透明導電性基板ACF-30の上に、PEDOT-PSS CLEVIOS P AI 4083(固形分15%)(Heraeus社製)を、塗布幅50mmのアプリケーターを用いて、乾燥膜厚が30nmとなるようACF-30の導電面上に塗布し、50mm×50mmの面積になるよう不要な周辺部分を拭き取ったのち、乾燥させた。
 次に、ACF-30を市販の真空蒸着装置内にセットし、真空蒸着装置内の蒸着用るつぼの各々に、各層の構成材料を各々素子作製に最適の量を充填した。蒸着用るつぼはモリブデン製またはタングステン製の抵抗加熱用材料で作製されたものを用いた。
 次いで、以下の手順で各有機化合物層を設けた。
 まず、真空度1×10-4Paまで減圧した後、下記α-NPDの入った前記蒸着用るつぼに通電して加熱し、蒸着速度0.1nm/秒で蒸着し、30nmの正孔輸送層を設けた。
 下記Ir-1が13質量%、下記Ir-14が3.7質量%の濃度になるように、Ir-1、Ir-14および下記化合物1-7を蒸着速度0.1nm/秒で共蒸着し、発光極大波長が622nm、厚さ10nmの緑赤色燐光発光層を形成した。
 次いで、下記E-66が10質量%になるように、E-66および化合物1-7を蒸着速度0.1nm/秒で共蒸着し、発光極大波長が471nm、厚さ15nmの青色燐光発光層を形成した。
 その後、下記M-1を膜厚5nmに蒸着して正孔阻止層を形成し、さらにCsFを膜厚比で10%になるようにM-1と共蒸着し、厚さ45nmの電子輸送層を形成した。
 各層形成に用いた化合物を下記に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000004
 形成した電子輸送層の上に、第1電極用外部取り出し端子および50mm×50mmの第2電極(陰極)形成用材料としてAlを5×10-4Paの真空下にてマスク蒸着し、厚さ100nmの第2電極を形成した。
 さらに、第1電極および第2電極の外部取り出し端子が形成できるように、端部を除き第2電極の周囲に接着剤を塗り、ポリエチレンテレフタレート樹脂フィルムを基板としAlを厚さ300nmで蒸着した可撓性封止部材を貼合した後、熱処理で接着剤を硬化させ封止膜を形成し、発光エリア50mm×50mmの有機EL素子AOL-30を作製した。
 接着剤として、2液性エポキシ配合樹脂(スリーボンド社製)2016Bと2103を100:3の割合で配合したものを用いた。
《有機EL素子AOL-31の作製》
 上記、有機EL素子AOL-30の作製において、透明導電性基板の作製方法を以下の様に変更し、第1電極(陽極)に用いた。
 それ以外はAOL-30と同様にして、有機EL素子AOL-31を作製した。
(透明導電性基板ACF-31の作製)
 厚さ0.7mm、大きさ80mm×80mmの清浄な無アルカリガラス基板の一方の面に、前記特開2007-169604号公報に記載の実施例2(段落0065)等を参考にして、アンカー層の塗布液を調液し、塗布幅50mmのアプリケーターを用いて塗布した。
 詳しくは、珪素系酸化物凝集体粒子を含む「分散液」を調製した。これとは別に、グリシドキシプロピルトリメトキシシラン306.84gとチタンテトライソプロポキシド266.87gをエチルセロソルブ257.26gに溶解させ、これに濃硝酸100.68g、水31.61gおよびエチルセロソルブ36.75gの混合液を滴下したのち、30℃にて4時間反応させることにより、固形分濃度30質量%の「バインダー液」を調製した。
 その後、上記分散液360g中に、攪拌しながらシクロヘキサノン620g、次いで上記バインダー液20gを滴下し、室温にて1時間攪拌することにより、固形分濃度6質量%の「塗布液」を調製した。
 その後、上記塗布液を、厚さ0.7mm、大きさ80mm×80mmの清浄な無アルカリガラス基板の一方の面に、塗布幅50mmのアプリケーターを用いて塗布した。
 次いで、塗布液の不要な周辺部分を拭き取って50mm×50mmのパターンを形成し、120℃で1分間加熱後、60℃で3日間エージングを行って、乾燥後の平均膜厚が0.8μm、90質量%の無機化合物からなる多孔質状のアンカー層を形成した。形成したアンカー層の比表面積は125cm/cmであった。
 次いで、アンカー層上に、銀ナノ粒子インキ(TEC-PR-030;InkTec社製)を用いて、30μm幅、0.75mmピッチ、正方形格子状のグラビア版パターンにて、焼成後の細線の平均高さが0.8μmになるようにグラビア印刷法で金属細線パターンの印刷を行った。印刷装置として小型厚膜半自動印刷機STF-150IP(東海商事社製)を用いた。パターンを印刷するエリアは50mm×50mmとした。
 金属細線パターン印刷後に、250nm以下の短波長カットフィルターを装着したキセノンフラッシュランプ2400WS(COMET社製)を用いて、照射エネルギー2.5J/cmのフラッシュ光を、金属細線パターン印刷面側から照射時間2m秒で1回照射して加熱焼成を行った。加熱焼成後の金属細線パターンのシート抵抗は、2Ω/□であった。
 フラッシュ光照射による加熱焼成後の金属細線パターン上に、金属細線パターンの印刷幅に合わせて、導電性高分子としての、PEDOT:PSS(ポリスチレンスルホン酸)=1:2.5の分散液であるCLEVIOS PH510(Heraeus社製、固形分濃度1.89%)に、下記の様に合成して調製した水溶性バインダー樹脂を、全体に対する固形分比として75%となるように添加した導電性ポリマー液CP-1を、塗布幅50mmのアプリケーターを用いて、導電性ポリマー含有層として、乾燥平均膜厚が500nmとなるよう塗布し、金属細線パターンの印刷領域と同じになるよう不要な周辺部分を拭き取った。その後、アドフォス社のNIR(R)エミッターを光源とする乾燥装置で、PETフィルムの光吸収が小さい可視~近赤外光を用いて乾燥処理を施し、透明導電性基板ACF-31を作製した。
 透明導電性基板ACF-31の透過率とシート抵抗は、83%と0.8Ω/□であった。
 尚、同様に作製した透明導電性基板の断面を電子顕微鏡で観察したところ、導電性ポリマー含有層はアンカー層に浸透し、かつアンカー層の表面を被覆していることが確認された。
(水溶性バインダー樹脂の合成)
 300ml三ツ口フラスコにTHF(テトラヒドロフラン)200mlを加え10分間加熱還流させた後、窒素下で室温に冷却した。2-ヒドロキシエチルアクリレート(10.0g、86.2mmol、分子量116.12)、アゾイソブチロニトリル(2.8g、17.2mmol、分子量164.11)を加え、5時間加熱還流した。室温に冷却した後、2000mlのMEK(メチルエチルケトン)中に反応溶液を滴下し、1時間攪拌した。MEKをデカンテーション後、100mlのMEKで3回洗浄後、THFでポリマーを溶解し、100mlフラスコへ移した。THFをロータリーエバポレーターにより減圧留去後、50℃で3時間減圧乾燥した。その結果、数平均分子量22100、分子量分布142の水溶性バインダー樹脂を9.0g(収率90%)得た。
 構造、分子量は各々1H-NMR(400MHz、日本電子社製)、GPC(Waters2695、Waters社製)で測定した。
<GPC測定条件>
   装置:Waters2695(Separations Module)
   検出器:Waters 2414 (Refractive Index Detector)
   カラム:Shodex Asahipak GF-7M HQ
   溶離液:ジメチルホルムアミド(20mM LiBr)
   流速:1.0ml/min
   温度:40℃
 得られた水溶性バインダー樹脂を純水に溶解し、固形分20%の水溶性バインダー樹脂水溶液を調製した。
《有機EL素子AOL-32の作製》
 上記、有機EL素子AOL-31の作製において、透明導電性基板の作製方法を以下の様に変更し、第1電極(陽極)に用いた。
 それ以外はAOL-31と同様にして、有機EL素子AOL-31を作製した。
(透明導電性基板ACF-32の作製)
 上記、透明導電性基板ACF-31の作製において、ガラス基板上にアンカー層を設けずに、金属細線パターンを直接ガラス基板上に形成した。それ以降のプロセスは、ACF-31と同様に実施し、透明導電性基板ACF-32を作製した。
 透明導電性基板ACF-32の透過率は85%、シート抵抗は金属細線パターンが剥離していた影響で測定できなかった。
《有機EL素子AOL-33の作製》
 上記、有機EL素子AOL-30の作製において、透明導電性基板の作製方法を以下の様に変更し、第1電極(陽極)に用いた。
 それ以外はAOL-30と同様にして、有機EL素子AOL-33を作製した。
(透明導電性基板ACF-33の作製)
 下記の様に作製したバリア層付き透明フィルム基板のバリア層面に、常法に従いスパッタ法を用いて平均膜厚150nm、大きさ50mm×50mmのITO透明導電層を製膜し、透明導電性基板ACF-33を作製した。
 透明導電性基板ACF-33の透過率とシート抵抗は、82%と35Ω/□であった。
(バリア層付き透明フィルム基板の作製)
(バリア層の形成)
 パーヒドロポリシラザン(PHPS、AZエレクトロニックマテリアルズ(株)製アクアミカ NN320)の20質量%ジブチルエーテル溶液を、乾燥後の平均膜厚が0.3μmとなるように、両面にハードコート層を設けた厚さ110μm、大きさ80mm×80mmのポリエチレンテレフタレート(PET)フィルムの一方の面に塗布した後、温度85℃、湿度55%RHの雰囲気下に1分間保持して乾燥処理を行い、さらに温度25℃、湿度10%RH(露点温度-8℃)の雰囲気下に10分間保持して除湿処理を行った。
 除湿処理を行った試料を下記の条件で改質処理を行い、バリア層付き透明フィルム基板を作製した。改質処理時の露点温度は-8℃で実施した。
<改質処理装置>
 株式会社エム・ディ・コム製エキシマ照射装置(MODEL:MECL-M-1-200、波長172nm、ランプ封入ガスXe)を用いた。稼動ステージ上に試料を固定してその試料に対し以下の条件で改質処理を行った。
<改質処理条件>
   エキシマ光強度  60mW/cm2(172nm)
   試料と光源の距離 1mm
   ステージ加熱温度 70℃
   照射装置内の酸素濃度 1%
   エキシマ照射時間 3秒
 作製したバリア層付き透明フィルム基板の水蒸気透過率をCa法で評価したところ、2×10-5(g・m・day)であった。
《有機EL素子AOL-34の作製》
 上記、有機EL素子AOL-31の作製において、透明導電性基板の作製方法を以下の様に変更し、第1電極(陽極)に用いた。
 それ以外はAOL-31と同様にして、有機EL素子AOL-34を作製した。
(透明導電性基板ACF-34の作製)
 透明導電性基板ACF-33と同様のバリア層付き透明フィルム基板のバリア層の面に、前記特開2007-169604号公報に記載の実施例2(段落0065)等を参考にして、アンカー層の塗布液を調液し、塗布幅50mmのアプリケーターを用いて塗布した。
 詳しくは、珪素系酸化物凝集体粒子を含む「分散液」を調製した。これとは別に、グリシドキシプロピルトリメトキシシラン306.84gとチタンテトライソプロポキシド266.87gをエチルセロソルブ257.26gに溶解させ、これに濃硝酸100.68g、水31.61gおよびエチルセロソルブ36.75gの混合液を滴下したのち、30℃にて4時間反応させることにより、固形分濃度30質量%の「バインダー液」を調製した。
 その後、上記分散液360g中に、攪拌しながらシクロヘキサノン620g、次いで上記バインダー液20gを滴下し、室温にて1時間攪拌することにより、固形分濃度6質量%の「塗布液」を調製した。
 その後、上記塗布液を、上記バリア層付き透明フィルム基板のバリア層の面に、塗布幅50mmのアプリケーターを用いて塗布した。
 次いで、塗布液の不要な周辺部分を拭き取って50mm×50mmのパターンを形成し、120℃で1分間加熱後、60℃で3日間エージングを行って、乾燥後の平均膜厚が0.8μm、90質量%の無機化合物からなる多孔質状のアンカー層を形成した。形成したアンカー層の比表面積は122cm/cmであった。
 アンカー層を形成したバリア層付き透明フィルム基板を、ACF-31のガラス基板の代わりに使用した以外は、透明導電性基板ACF-31と同様にして、透明導電性基板ACF-34を作製した。
 透明導電性基板ACF-34の透過率とシート抵抗は、82%と0.8Ω/□であった。
《有機EL素子AOL-35の作製》
 上記、有機EL素子AOL-34の作製において、透明導電性基板の作製方法を以下の様に変更し、第1電極(陽極)に用いた。
 それ以外はAOL-34と同様にして、有機EL素子AOL-35を作製した。
(透明導電性基板ACF-35の作製)
 上記、透明導電性基板ACF-34の作製において、バリア層付き透明フィルム基板上にアンカー層を設けずに、金属細線パターンを直接バリア層の上に形成した。それ以降のプロセスは、ACF-34と同様に実施し、透明導電性基板ACF-35を作製した。
 透明導電性基板ACF-35の透過率は84%、シート抵抗は金属細線パターンが剥離していた影響で測定できなかった。
《有機EL素子の評価》
 上記のように作製した各有機EL素子の光取出し効率を以下の方法で評価した。
(1)発光効率の測定
 有機EL素子AOL-30~AOL-35について、KEITHLEY製ソースメジャーユニット2400型を用いて、直流電圧を印加し300cdで発光させたときの発光効率(ルーメン/W)を測定し、AOL-30の発光効率を100としたときのそれぞれの相対値を表2に示した。
 AOL-30~AOL-35の有機層構成は同一であるから、発光効率の違いは主として光取出し効率の違いと見なすことができる。
 尚、AOL-32とAOL-35は、第1電極と第2電極間の短絡が発生しており発光しなかった。おそらく剥離した金属細線パターンが原因と思われる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005
(2)まとめ
 表2に示す結果から、本発明の製造方法で製造された透明導電性基板を第1電極に適用した有機EL素子AOL-31,34は、従来のITO透明電極を用いた有機EL素子AOL-30,33や、アンカー層がない有機EL素子AOL32,35に較べて、光取出し効率が大幅に向上することが判る。
 本発明の製造方法で製造された透明導電性基板により、光取出し効率が向上する機構は明らかではないが、主に無機化合物からなる多孔質状のアンカー層の内部にも導電性ポリマー含有層が形成されることにより、無機化合物とポリマー成分の屈折率差によってアンカー層で光散乱が生ずるためと推定され、本発明によってもたらされる予想しえない効果である。
 本発明は、基板ダメージと金属細線パターンの損傷とを抑制・防止しながら、導電性に優れた導電性基板を製造するのに特に好適に利用することができる。
 1 導電性基板
 2 基板
 4 バリア層
 6 アンカー層
 8 金属細線パターン
 10 導電性ポリマー含有層
 20 有機電子素子
 22 第1電極部
 24 有機機能層
 26 第2電極部

Claims (7)

  1.  基板上に、少なくともアンカー層と導電性の金属細線パターンとを有する導電性基板の製造方法において、
     前記基板上に、主に無機化合物からなる多孔質状のアンカー層を形成する工程と、
     前記アンカー層上に、金属ナノ粒子と金属錯体とを含む金属細線パターンを形成する工程と、
     前記金属細線パターンをフラッシュ光照射により加熱焼成する工程と、
     を備えることを特徴とする導電性基板の製造方法。
  2.  請求項1に記載の導電性基板の製造方法において、
     前記基板を樹脂基板で構成することを特徴とする導電性基板の製造方法。
  3.  請求項2に記載の導電性基板の製造方法において、
     前記基板と前記アンカー層との間にバリア層を形成する工程を備えることを特徴とする導電性基板の製造方法。
  4.  請求項3に記載の導電性基板の製造方法において、
     前記基板、前記アンカー層、前記バリア層が透明であることを特徴とする導電性基板の製造方法。
  5.  請求項1~4のいずれか一項に記載の導電性基板の製造方法において、
     加熱焼成後の前記金属細線パターン上に、少なくともπ共役系導電性高分子とポリ陰イオンとを含む導電性ポリマー含有層を形成する工程を備えることを特徴とする導電性基板の製造方法。
  6.  請求項1~5のいずれか一項に記載の導電性基板の製造方法により製造されたことを特徴とする導電性基板。
  7.  請求項1~5のいずれか一項に記載の導電性基板の製造方法により製造された導電性基板と、
     前記導電性基板と対向配置された第2の電極と、
     前記導電性基板と前記第2の電極との間に形成された有機機能層と、
     を備えることを特徴とする有機電子素子。
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