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JP5887947B2 - 透明導電膜、ヒータ、タッチパネル、太陽電池、有機ｅｌ装置、液晶装置および電子ペーパ - Google Patents

透明導電膜、ヒータ、タッチパネル、太陽電池、有機ｅｌ装置、液晶装置および電子ペーパ Download PDF

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JP5887947B2
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Description

本技術は、１または複数のグラフェンを積層してなる透明導電膜、ならびにそれを備えたヒータ、タッチパネル、太陽電池、有機ＥＬ装置、液晶装置および電子ペーパに関する。
透明導電膜は、タッチパネルや、太陽電池、電子ペーパ、イメージセンサなどの様々なデバイスに用いられている。透明導電膜として一般的に使われている材料としては、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ；Indium Tin Oxide）が挙げられる。ＩＴＯ膜は、光透過率の極めて高い導電性材料である。しかし、近年、用途に依っては、ＩＴＯ膜並みの導電率でＩＴＯ膜よりも高い光透過率が要求されたり、ＩＴＯ膜並みの光透過率でＩＴＯ膜よりも高い導電性が要求されたりするようになってきた。
ＩＴＯに代わる材料として近年注目されている材料として、グラフェンが挙げられる。炭素原子はｓｐ２混成軌道によって共有結合すると、６員環（５員環または７員環を含む場合もある）を平面に敷き詰めた網状構造膜を形成する。この炭素原子の網状構造膜がグラフェンと呼ばれ、多数（典型的には数百）のグラフェンを積層したものがグラファイトと呼ばれる。
グラフェンは、例えば、グラファイトにスコッチテープ（スコッチは、スリーエムカンパニーの登録商標）を貼り付け、テープの粘着力を利用してグラフェンを剥離したのち、表面にＳiＯ2膜が形成されたシリコンウェハーに転写することにより得られる。最近では、グラフェンは、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）を用いて形成されるようになってきており、非常に特性の良いグラフェンが得られるようになってきた（特許文献１参照）。
特開２００９−１０７９２１号公報
ところで、単層のグラフェンのシート抵抗の下限は、通常、８０Ω／□程度である。また、単層のグラフェンの光透過率の上限は、通常、９７．７％程度である。ここで、当業者が、シート抵抗を８０Ω／□よりも小さくしようとして、例えば、グラフェンを積層することを考えたとする。しかし、グラフェンを積層すると、光透過率は、単層のグラフェンの光透過率の上限値よりも大幅に低下してしまう。例えば、グラフェンを２層、積層すると、光透過率は、９５％程度にまで激減してしまう。また、当業者が、光透過率を上げようとして、グラフェンの積層数を減らすことを考えたとする。しかし、グラフェンの積層数を下限の１層にしたとしても、光透過率は、９７．７％を超えることができない。
本技術はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、グラフェンを積層したときに光透過率の低下を緩和したり、１層のグラフェンの光透過率の上限よりも高い光透過率を得たりすることの可能な透明導電膜、ならびにそれを備えたヒータ、タッチパネル、太陽電池、有機ＥＬ装置、液晶装置および電子ペーパを提供することにある。
本技術の第１の透明導電膜は、１層の第１の導電性グラフェンシートを複数備えている。各第１の導電性グラフェンシートは、グラフェンからなる第１領域と、第１領域で囲まれるとともに第１領域よりも光透過率の高い第２領域とを含んでいる。各第１の導電性グラフェンシートの第２領域は、互いに正対しないようにレイアウトされている。
本技術の第２の透明導電膜は、グラフェンからなる第１領域と、前記第１領域で囲まれるとともに前記第１領域よりも光透過率の高い第２領域とを含む１層の第１の導電性グラフェンシートと、グラフェンからなり、かつ開口を有しない１層の第２の導電性グラフェンシートとを備えている。
本技術による第１および第２の透明導電膜では、第１の導電性グラフェンシートに、グラフェンよりも光透過率の高い領域が設けられている。グラフェンよりも光透過率の高い領域は、例えば、空隙、透明ポリマー材料および無機材料のうち少なくとも１種類からなる。
本技術のヒータは、熱発生源として上記の透明導電膜を備えている。
本技術のタッチパネル、太陽電池、有機ＥＬ装置、液晶装置および電子ペーパは、電極として上記の透明導電膜を備えている。
本技術において、第１領域の最狭部の幅が、１０ｎｍよりも大きくなっていることが好ましい。また、本技術において、第１領域の最狭部の幅が、１０ｎｍよりも大きくなっている場合に、第２領域のレイアウトは、μｍ2オーダー単位の領域において規則性を有していてもよい。
また、本技術において、透明導電膜が複数の第１の導電性グラフェンシートを備えていてもよい。この場合に、各第１の導電性グラフェンシートの第２領域が、少なくとも一部で互いに正対しないようにレイアウトされていてもよいし、互いに正対していてもよい。また、本技術において、透明導電膜が、第１の導電性グラフェンシートの他に、グラフェンからなる１層の第２の導電性グラフェンシートをさらに備えていてもてよい。
本技術の第１および第２の透明導電膜、本技術の第１および第２のヒータ、本技術の第１および第２のタッチパネル、本技術の第１および第２の太陽電池、本技術の第１および第２の有機ＥＬ装置、本技術の第１および第２の液晶装置、ならびに本技術の第１および第２の電子ペーパによれば、第１の導電性グラフェンシートに、グラフェンよりも光透過率の高い領域を設けるようにしたので、本技術による透明導電膜に含まれる第１の導電性グラフェンシートの光透過率を、本技術のような光透過率の高い領域を有しない導電性グラフェンシートの光透過率よりも高くすることができる。従って、例えば、本技術による透明導電膜を単層の第１の導電性グラフェンシートで構成した場合には、光透過率を９７．７％よりも高くすることができる。また、例えば、本技術による透明導電膜を複数の第１の導電性グラフェンシートで構成した場合には、光透過率を、本技術のような光透過率の高い領域を有しない導電性グラフェンシートを積層したときの光透過率よりも高くすることができる。従って、例えば、シート抵抗を８０Ω／□よりも小さくしつつ、光透過率の低下を緩和することができる。以上のことから、本技術では、単層のグラフェンシートの光透過率の上限よりも高い光透過率を得たり、グラフェンシートを積層したときに光透過率の低下を緩和したりすることができる。
また、本技術において、第１領域の最狭部の幅が１０ｎｍよりも大きくなっている場合には、製造方法の最適化により、グラフェンが半導体の性質を発現しないようにすることができる。これにより、グラフェンに半導体の性質が発現することによる導電率の低下をなくすることができる。
また、本技術において、複数の第１の導電性グラフェンシートが設けられている場合に、各第１の導電性グラフェンシートの第２領域が互いに正対しないようにレイアウトされているときには、各第１の導電性グラフェンシートの第２領域が互いに正対しているときと比べて、各第１の導電性グラフェンシートの第１領域が互いに対向している領域を少なくすることができる。その結果、光透過率が大幅に低下する領域を少なくすることができる。さらに、各第１の導電性グラフェンシートの第２領域が互いに重なり合わないようにレイアウトされているときには、各第１の導電性グラフェンシートの第１領域が互いに対向している領域をさらに少なくすることができる。その結果、光透過率が大幅に低下する領域をさらに少なくすることができる。
また、本技術において、複数の第１の導電性グラフェンシートが設けられている場合に、各第１の導電性グラフェンシートの第２領域が互いに正対しているときには、光透過率の極めて高い領域をより広範囲に形成することができる。
一実施形態に係る透明導電膜の一例を表す斜視図および断面図である。 図１の第２領域の形状の一例を表す模式図である。 図１の第２領域のレイアウトの一例を表す模式図である。 図１の第２領域のレイアウトの他の例を表す模式図である。 図１の透明導電膜においてグラフェンの最狭部の幅と開口径を変化させたときの透過率の一例を表す図である。 図１の透明導電膜においてグラフェンの最狭部の幅と開口径を変化させたときの透過率の他の例を表す図である。 図１の透明導電膜においてグラフェンの最狭部の幅と開口径を変化させたときのシート抵抗の一例を表す図である。 図１の透明導電膜においてグラフェンの最狭部の幅と開口径を変化させたときのシート抵抗の他の例を表す図である。 図１の透明導電膜においてグラフェンの被覆率を変化させたときの透過率およびシート抵抗の一例を表す図である。 図１の透明導電膜の製造過程の一例を表す断面図である。 図１の透明導電膜の一変形例を表す斜視図である。 図１の透明導電膜の他の変形例を表す斜視図である。 図９の透明導電膜の一例を表す断面図である。 図９の透明導電膜の他の例を表す断面図である。 図９の透明導電膜のその他の例を表す断面図である。 グラフェンにドーピングする過程を表す模式図である。 図１（Ｂ）、図１２〜図１５に記載の透明導電膜の一変形例を表す断面図である。 図１（Ｂ）、図１２〜図１５に記載の透明導電膜の他の変形例を表す断面図である。 図１７（Ａ）〜（Ｅ）に記載の透明導電膜の一変形例を表す断面図である。 開口形成前の透明導電膜における透過率の波長依存性を表す図である。 実施例に係る透明導電膜の外観写真である。 図２１（Ａ）〜（Ｄ）の各透明導電膜の透過率の実測値を表す図である。 図２０および図２１（Ａ）〜（Ｄ）の各透明導電膜の透過率の波長依存性の計測値を表す図である。 図２０および図２１（Ａ）〜（Ｄ）の各透明導電膜のシート抵抗の計算値および実測値を表す図である。 図２０および図２１（Ａ）〜（Ｄ）の各透明導電膜のシート抵抗におけるドーピング前とドーピング後の計算値および実測値を表す図である。 図２０および図２１（Ａ）〜（Ｄ）の各透明導電膜のシート抵抗におけるドーピング前とドーピング後の計算値および実測値を表す図である。 開口率を一定（７５％）にして、第１領域１０Ａの最狭部の幅Ｗを２μｍ、４μｍ、８μｍおよび１６μｍとしたときの各透明導電膜の外観写真である。 図２７（Ａ）〜（Ｄ）の各透明導電膜のシート抵抗におけるドーピング前とドーピング後の計算値および実測値を表す図である。 図２７（Ａ）〜（Ｄ）の各透明導電膜のキャリア濃度におけるドーピング前とドーピング後の実測値を表す図である。 幅Ｗを変化させたときの、シート抵抗の実測値を所定の値で規格化した値（相対シート抵抗）を表す図である。 第１応用例に係る透明ヒータの展開斜視図である。 第２応用例に係るタッチパネルの断面図である。 （Ａ）第３応用例に係るタッチパネルの断面図である。（Ｂ）図３３（Ａ）のタッチパネルにおける透明導電膜の構成を表す斜視図である。 （Ａ）第４応用例に係るタッチパネルの断面図である。（Ｂ）図３４（Ａ）のタッチパネルにおける透明導電膜の構成を表す斜視図である。 第５応用例に係る太陽電池の断面図である。 第６応用例に係る有機ＥＬ装置の断面図である。 第７応用例に係る液晶装置の断面図である。 第８応用例に係る電子ペーパの断面図である。
以下、本技術の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、説明は以下の順序で行う。

１．実施の形態
透明導電膜が単層の導電性グラフェンシートからなる例（図１〜図１０）
２．変形例
開口の代わりに切り欠きが設けられている例（図１１）
透明導電膜が複数の導電性グラフェンシートからなる例（図１２〜図１５）
導電性グラフェンシートにドーピングがなされている例（図１６）
開口に何らかの光透過性材料が充填されている例（図１７、図１９）
開口を有しない導電性グラフェンシートが設けられている例（図１８、図１９）
３．実施例（図２０〜図３０）
４．応用例（図３１〜図３８）
＜１．実施の形態＞
［構成］
図１（Ａ）は、一実施の形態に係る透明導電膜１の上面構成の一例を表すものである。図１（Ｂ）は、図１（Ａ）のＡ−Ａ矢視方向の断面構成の一例を表したものである。この透明導電膜１は、例えば、図１（Ｂ）に示したように、単層の導電性グラフェンシート１０を備えたものである。なお、透明導電膜１は、導電性グラフェンシート１０以外に、透明性の高い層を備えていてもよく、例えば、導電性グラフェンシート１０を支持するガラス基板や樹脂基板を備えていてもよい。
導電性グラフェンシート１０は、例えば、図１（Ａ），（Ｂ）に示したように、第１領域１０Ａと、第１領域１０Ａで囲まれるとともに第１領域１０Ａよりも光透過率の高い第２領域１０Ｂとを含んで構成されたものである。
第１領域１０Ａは、導電性を有する単層のグラフェンからなる。ここで、「グラフェン」とは、複数個の炭素原子がｓｐ２混成軌道によって共有結合してなる６員環（５員環または７員環を含む場合もある）が平面に敷き詰められた網状構造膜を指している。「導電性を有する」とは、半導体のようなバンドギャップを有しないことを意味しており、バンドギャップを持たない半金属のような性質を有していることを意味している。
グラフェンが導電性を有するためには、少なくとも、グラフェンの最狭部の幅が、１０ｎｍよりも大きくなっていることが必要である。グラフェンの最狭部の幅が１０ｎｍ以下となっている場合には、現状の製造方法では、グラフェンが半導体の性質を発現し易い。しかし、グラフェンの最狭部の幅が１０ｎｍよりも大きくなっている場合には、製造方法の最適化により、グラフェンが半導体の性質を発現しないようにすることができる。従って、第１領域１０Ａが導電性を有するためには、第１領域１０Ａの最狭部の幅Ｗが、１０ｎｍよりも大きくなっていることが必要である。
単層のグラフェンの光透過率は、通常、９７．７％程度である。従って、第１領域１０Ａの光透過率も、９７．７％程度となっている。また、単層のグラフェンのシート抵抗は、通常、８０Ω／□程度である。従って、第１領域１０Ａのシート抵抗も、８０Ω／□程度となっている。
第２領域１０Ｂは、空隙からなる。その空隙は、例えば、図１（Ａ），（Ｂ）に示したように、開口からなる。開口の形状は、例えば、図１（Ａ），（Ｂ）に示したように、円形状となっている。なお、開口は、円形状に限定されるものではなく、様々な形状を採り得る。開口は、例えば、図２（Ａ）に示したように正方形状となっていてもよいし、図２（Ｂ）に示したように長方形状となっていてもよいし、図２（Ｃ）に示したように多角形状となっていてもよい。開口の形状は、図２（Ａ）〜（Ｃ）に示したように幾何学形状となっていてもよいし、図２（Ｄ）に示したように、不定型な形状、またはランダムな形状となっていてもよい。また、各開口の形状は、図１（Ａ），（Ｂ）に示したように互いに同一形状となっていてもよいし、図示しないが、一部の開口の形状が他の開口の形状と異なっていてもよい。
また、第２領域１０Ｂのレイアウトは、規則性を有している。第２領域１０Ｂのレイアウトは、例えば、図３（Ａ）に示したように、μｍ2オーダー単位（例えば１．５μｍ2単位）の領域において規則性を有している。透明導電膜１をデバイスに適用する際に第２領域１０Ｂのレイアウトに対してμｍ2オーダー単位の領域における規則性を要求するデバイスとしては、例えば、イメージセンサなどが挙げられる。
なお、第２領域１０Ｂのレイアウトは、不規則性を有していてもよい。第２領域１０Ｂのレイアウトは、例えば、図３（Ｂ）に示したように、μｍ2オーダー単位（例えば１．５μｍ2単位）の領域において不規則性を有している。第２領域１０Ｂのレイアウトは、例えば、図３（Ｂ）に示したように、μｍ2オーダー単位（例えば１．５μｍ2単位）の領域において不規則性を有するとともに、その不規則性のある単位よりも大きな単位（例えば９μｍ2単位）の領域において規則性を有していてもよい。また、開口部を設けた領域全体（つまり導電性グラフェンシート１０の表面全体）が、領域を問わず不規則となっていてもよい。
また、第２領域１０Ｂのレイアウトが規則性を有している場合に、複数の第２領域１０Ｂは、例えば、図３（Ａ），（Ｂ）に示したように、四角格子状に配置されていてもよいし、例えば、図４に示したように、三角格子状に配置されていてもよい。
開口の直径Ｒは、透明導電膜１のシート抵抗および光透過率のうち少なくとも一方を勘案して規定されている。例えば、透明導電膜１のシート抵抗を勘案した場合には、開口の直径Ｒは、１０ｎｍ以上となっていることが好ましい。また、例えば、透明導電膜１の光透過率を勘案した場合には、開口の直径Ｒは、数１００μｍ以下となっていることが好ましい。また、例えば、透明導電膜１のシート抵抗および光透過率の双方を勘案した場合には、開口の直径Ｒは、１０ｎｍ以上、数１００μｍ以下となっていることが好ましい。
図５、図６は、第１領域１０Ａの最狭部の幅Ｗと、第２領域１０Ｂの直径Ｒとを変化させたときの透明導電膜１の透過率の一例を表したものである。図７、図８は、第１領域１０Ａの最狭部の幅Ｗと、第２領域１０Ｂの直径Ｒとを変化させたときの透明導電膜１のシート抵抗の一例を表したものである。
なお、図５、図７は、各第２領域１０Ｂが円形状となっており、かつ複数の第２領域１０Ｂが、三角格子状に配置されているときの結果である。図６、図８は、各第２領域１０Ｂが正方形状となっており、かつ複数の第２領域１０Ｂが、四角格子状に配置されているときの結果である。また、第１領域１０Ａの最狭部の幅Ｗの下限が、図５、図７では２０ｎｍとなっており、図６、図８では５０ｎｍとなっているが、第１領域１０Ａの最狭部の幅Ｗの実際の下限は、上述したように、１０ｎｍである。また、図５〜図８では、第２領域１０Ｂの直径Ｒの下限が５０ｎｍとなっているが、第２領域１０Ｂの直径Ｒの実際の下限は、上述したように、１０ｎｍである。
図５、図６から、第１領域１０Ａの最狭部の幅Ｗが狭くなるほど、透明導電膜１の透過率が大きくなり、第２領域１０Ｂの直径Ｒが大きくなるほど、透明導電膜１の透過率が大きくなることがわかる。また、図５、図６からは、第１領域１０Ａの最狭部の幅Ｗおよび第２領域１０Ｂの直径Ｒの双方が大きくなっているときの透過率と、第１領域１０Ａの最狭部の幅Ｗおよび第２領域１０Ｂの直径Ｒの双方が小さくなっているときの透過率とが互いに等しくなる（またはほぼ等しくなる）条件が存在していることもわかる。
一方、図７、図８から、第１領域１０Ａの最狭部の幅Ｗが狭くなるほど、透明導電膜１のシート抵抗が大きくなり、第２領域１０Ｂの直径Ｒが小さくなるほど、透明導電膜１のシート抵抗が小さくなることがわかる。また、図７、図８からは、第１領域１０Ａの最狭部の幅Ｗおよび第２領域１０Ｂの直径Ｒの双方が大きくなっているときのシート抵抗と、第１領域１０Ａの最狭部の幅Ｗおよび第２領域１０Ｂの直径Ｒの双方が小さくなっているときのシート抵抗とが互いに等しくなる（またはほぼ等しくなる）条件が存在していることもわかる。
図９は、透明導電膜１が基材を覆っている割合（被覆率）と、透明導電膜１の透過率およびシート抵抗との関係の一例を表したものである。なお、図９において、被覆率が１００％の結果は、第１領域１０Ａのみからなり、第２領域１０Ｂを含まない単層のグラフェンシートのものである。また、図９において、被覆率が０％の結果は、基材を覆う部材が何も存在していないときの結果である。図９から、被覆率が小さくなるにつれて、透過率およびシート抵抗がともに高くなっていることがわかる。なお、本実施の形態の透明導電膜１は、第２領域１０Ｂを含んでいることから、被覆率が１％〜９９％となるような構成となっており、被覆率が０または１００％となるような構成にはならない。従って、透明導電膜１の透過率は、被覆率が１００％のときの透過率（９７．７％）以上となっており、被覆率が０％のときの透過率（１００．０％）以下となっている。また、透明導電膜１のシート抵抗は、被覆率が１００％のときのシート抵抗（８０Ω／□）よりも大きくなっており、被覆率が０％のときのシート抵抗（無限大）未満となっている。
ところで、高透過率のＩＴＯ付きＰＥＴフィルムの透過率は典型的には９１％程度であり、そのシート抵抗は典型的には２００Ω／□程度となっている。実際には、透明導電膜１を形成する基材自体の反射や吸収を考慮する必要があるが、透明導電膜１の被覆率が１％以上９９％以下となっている場合には、透明導電膜１の透過率は、ＩＴＯ付きＰＥＴフィルムの透過率よりも高くなっている。また、被覆率が６０％以上９９％以下となっている場合には、透明導電膜１の透過率はＩＴＯの透過率よりも高くなっているだけでなく、透明導電膜１のシート抵抗がＩＴＯのシート抵抗よりも低くなっている。
また、透明導電膜１を適用するデバイスを勘案すると、第１領域１０Ａの最狭部の幅Ｗおよび第２領域１０Ｂの直径Ｒは、例えば、以下のようになる。投影型静電容量タッチパネルにおいては、電極がくし型のパターン構造となっており、電極の細い部分の線幅が１００μｍ程度となっている。そのため、電極として透明導電膜１を用いる場合には、電極が絶縁分離してしまわないように、開口のサイズ（第２領域１０Ｂの直径Ｒ）は数１０μｍ程度となっていることが望ましい。また、電極の抵抗は数１００Ω程度となっていることが望ましいので、透明導電膜１の被覆率は、１０％以上となっていることが望ましい。なお、市販品における電極の抵抗は２００Ω程度となっているので、この場合には、透明導電膜１の被覆率は、６０％以上となっていることが望ましい。
また、表面型静電容量タッチパネルや抵抗膜式タッチパネルにおいては、電極がパターン構造となっていないので、開口のサイズ（第２領域１０Ｂの直径Ｒ）はあまり問題とはならない。ただし、グラフェンの透明性が高いとはいえ、第２領域１０Ｂの直径Ｒが数１００μｍよりも大きくなると、視認性に影響が出てくる。そのため、第２領域１０Ｂの直径Ｒはそれよりも小さくなっていることが望ましい。また、電極の抵抗値は数１００Ω程度が必要となるので、電極の被覆率は１０％以上となっていることが望ましい。
また、固体撮像素子や有機光電変換素子においては、画素サイズが数μｍとなっているので、開口のサイズ（第２領域１０Ｂの直径Ｒ）は、画素サイズの１／１０程度である数１００ｎｍ程度となっていることが望ましい。また、開口（第２領域１０Ｂ）が規則的に並んでいる場合には、干渉などによる影響を低減するために、開口が不規則な位置に形成されているか、不規則な形状となっていることが望ましい。また、高透過性が重要となっているので、電極の被覆率は８０％以下となっていることが望ましい。
導電性グラフェンシート１０の厚さは、グラフェンの厚さと等しく、例えば、０．３ｎｍ程度となっている。従って、導電性グラフェンシート１０の厚さは、メタルグリッドの厚さ（数１０μｍ）や、金属酸化物の厚さ（数１００ｎｍ）よりも薄くなっている。また、導電性グラフェンシート１０は、平坦性に優れており、耐溶媒性、耐酸性を有している。また、導電性グラフェンシート１０は、その薄さから、フレキシブル性も有している。また、導電性グラフェンシート１０は、ＣＶＤや転写を用いて形成することが可能であり、スパッタで形成するＩＴＯのようなダメージを有していない。
［製造方法］
次に、透明導電膜１の製造方法の一例について説明する。
まず、銅箔２０を用意する（図１０（Ａ）参照）。次に、ＣＶＤを用いて、メタンなどのガスをチャンバー内に流すことにより、銅箔２０上に１層のグラフェンシート１０Ｄを形成する。例えば、１０ｃｍ角、厚さ３５μｍの電解銅箔からなる銅箔２０を管状炉内に設置し、１０００℃で３０分間、水素ガスを流す。続いて、１５分間、メタンと水素の混合ガスを流すことにより、銅箔２０上に１層のグラフェンシート１０Ｄを形成する。その後、再び、水素ガスを流しながら、降温する。
１層のグラフェンシート１０Ｄが形成された銅箔２０を炉から取り、グラフェンシート１０Ｄの表面上に、ＰＭＭＡからなる樹脂シート３０を成膜する（図１０（Ｂ））。次に、１Ｍの硝酸鉄溶液中で銅箔２０を除去したのち、グラフェンシート１０Ｄ上にガラス基板４０を貼り合わせる（図１０（Ｃ））。その後、アセトンなどによって、樹脂シート３０を除去する（図１０（Ｄ））。
次に、グラフェンシート１０Ｄ上に、スピンコートなどによって、フォトレジスト層を成膜する。次に、フォトレジスト層を選択的に露光し現像したのち、例えば、アッシングにより、グラフェンシート１０Ｄを選択的に除去する。その後、フォトレジスト層を除去する。このようにして、ガラス基板４０上に、導電性グラフェンシート１０を備えた透明導電膜１が形成される。
なお、上記以外の方法でも、透明導電膜１を形成することが可能である。
（その１）
例えば、上記の製造過程において、グラフェンシート１０Ｄ上にガラス基板４０を貼り合わせたのち、電子線リソグラフィーを用いて樹脂シート３０に所定のパターンを形成し、現像する。次に、例えば、アッシングにより、グラフェンシート１０Ｄを選択的に除去する。その後、樹脂シート３０を除去する。このようにして、ガラス基板４０上に、導電性グラフェンシート１０を備えた透明導電膜１が形成される。
（その２）
例えば、上記の製造過程において、樹脂シート３０を除去したのち、レーザエッチングを用いて、グラフェンシート１０Ｄのうちレーザ照射箇所を選択的に除去する。このようにして、ガラス基板４０上に、導電性グラフェンシート１０を備えた透明導電膜１が形成される。なお、この手法は、レーザエッチングによる照射パターンが比較的大きな場合に適している。
[効果]
次に、透明導電膜１の効果について説明する。
本実施の形態では、導電性グラフェンシート１０において、グラフェンよりも光透過率の高い第２領域１０Ｂが、グラフェンからなる第１領域１０Ａに囲まれる態様で設けられている。これにより、導電性グラフェンシート１０そのものの光透過率を、第２領域１０Ｂのような光透過率の高い領域を有しない導電性グラフェンシートの光透過率よりも高くすることができる。その結果、光透過領域全域に導電性グラフェンシート１０が設けられていたとしても、光透過領域全体としての光透過率を単層のグラフェンシートの光透過率の上限（９７．７％）よりも高くすることができる。
また、本実施の形態では、第１領域１０Ａの最狭部の幅Ｗが１０ｎｍよりも大きくなっているので、製造方法の最適化により、導電性グラフェンシート１０が半導体の性質を発現しないようにすることができる。これにより、導電性グラフェンシート１０に半導体の性質が発現することによる導電率の低下をなくすることができる。
＜２．変形例＞
（第１変形例）
上記実施の形態では、第２領域１０Ｂが第１領域１０Ａで囲まれている場合が例示されていたが、例えば、図１１に示したように、一部の第２領域１０Ｂが第１領域１０Ａで囲まれると共に、残りの第２領域１０Ｂが第１領域１０Ａの端部（つまり導電性グラフェンシート１０の端部）に形成された切り欠きとなっていてもよい。
（第２変形例）
上記実施の形態および第１変形例では、透明導電膜１は、単層の導電性グラフェンシート１０によって構成されていたが、単層の導電性グラフェンシート１０を複数層、積層して構成されていてもよい。例えば、図１２に示したように、透明導電膜１は、単層の導電性グラフェンシート１０を２層、積層して構成されていてもよい。
各導電性グラフェンシート１０の第２領域１０Ｂは、例えば、図１３に示したように、互いに正対していてもよいし、例えば、図１４に示したように、少なくとも一部で互いに正対しないようにレイアウトされていてもよい。また、各導電性グラフェンシート１０の第２領域１０Ｂは、例えば、図１５に示したように、他の導電性グラフェンシート１０の第１領域１０Ａと向き合うようにレイアウトされていてもよい。
本変形例では、透明導電膜１が、単層の導電性グラフェンシート１０を複数層、積層して構成されているので、光透過率を、第２領域１０Ｂを有しない導電性グラフェンシートを積層したときの光透過率よりも高くすることができる。これにより、単層の導電性グラフェンシート１０を複数層、積層したときに、例えば、シート抵抗を８０Ω／□よりも小さくしつつ、光透過率の低下を緩和することができる。
また、本変形例において、例えば、図１３に示したように、各導電性グラフェンシート１０の第２領域１０Ｂが互いに正対するようにレイアウトされている場合には、透明導電膜１の光透過率の極めて高い領域をより広範囲に形成することができる。
また、本変形例において、例えば、図１４に示したように、各導電性グラフェンシート１０の第２領域１０Ｂが互いに正対しないようにレイアウトされている場合には、各導電性グラフェンシート１０の第１領域１０Ａが互いに対向している領域を少なくすることができる。その結果、透明導電膜１の光透過率が大幅に低下する領域を少なくすることができる。また、図１３の場合よりも、面内輝度をより均一にすることができる。
また、本変形例において、例えば、図１５に示したように、各導電性グラフェンシート１０の第２領域１０Ｂが互いに重なり合わないようにレイアウトされている場合には、各導電性グラフェンシート１０の第１領域１０Ａが互いに対向している領域をさらに少なくすることができる。その結果、透明導電膜１の光透過率が大幅に低下する領域をさらに少なくすることができる。また、図１４の場合よりも、面内輝度をより均一にすることができる。
（第３変形例）
上記実施の形態、第１変形例および第２変形例において、第１領域１０Ａは、導電性のグラフェンからなっていたが、導電性のグラフェンにドーピングがなされた修飾領域を有していてもよい。導電性のグラフェンへのドーピングは、例えば、導電性のグラフェンの表面にドーピング溶液を接触させることによって行われる。ドーピング溶液は、例えば、塩化金をニトロメタンに溶解させたものであり、例えば、ニトロメタンに含まれる塩化金の濃度が０．０２Ｍとなっているものである。
例えば、透明導電膜１の導電性グラフェンシート１０上に、上述のドーピング溶液を滴下したのち、例えば、２０００ｒｐｍ、４０秒の条件で、スピンコートを行う。その後、導電性グラフェンシート１０上のドーピング溶液を自然乾燥させる。その結果、導電性グラフェンシート１０のグラフェンにドーパントである塩化金が付き、被覆率１００％、シート抵抗８０Ω／□の導電性グラフェンシート１０が形成される。
この導電性グラフェンシート１０において、例えば被覆率が５０％となるように第２領域１０Ｂが形成されている場合には、導電性グラフェンシート１０のシート抵抗が、２７４Ω／□となる。上記のように、被覆率が小さくなるに比例して、導電性グラフェンシート１０のシート抵抗は大きくなる。しかし、第２領域１０Ｂの直径Ｒが数１０ｕｍ以下となってくると、第２領域１０Ｂの直径Ｒが数１０ｕｍよりも大きな場合と比べて、グラフェンシート１０Ｄにおけるグラフェンのエッジが多くなり、ドーピング箇所が増える。そのため、第２領域１０Ｂの直径Ｒが数１０ｕｍ以下となっている場合には、被覆率が５０％となっている場合であっても、導電性グラフェンシート１０のシート抵抗が２７４Ω／□よりも低くなる。従って、シート抵抗のより小さな導電性グラフェンシート１０を得たい場合には、第２領域１０Ｂの直径Ｒが小さい導電性グラフェンシート１０にドーピングを施すことが特に好ましい。
ところで、グラフェンのエッジに選択的に付くリガンドとしては、例えば、Nano Lett. 2010, 10, 398-405などに記載されたものが知られている。この文献に記載の手法を用いることによっても、グラフェンのエッジに選択的にリガンドをつけることができる。例えば、作成した導電性グラフェンシート１０を、２５ｍＭMの4-ニトロベンゼンジアゾニウムテトラフルオロボレート水溶液中にＳＤＳを１ｗｔ％となるように加えた溶液中に浸し、３５℃で７時間反応させた後、導電性グラフェンシート１０を取り出して水で洗浄する。これにより、図１６に示したように、下記のようなリガンドをグラフェンのエッジに選択的導入することができる。
（第４変形例）
上記実施の形態ならびに第１変形例ないし第３変形例では、第２領域１０Ｂは、空隙で構成されていた。しかし、例えば、図１（Ｂ），図１２〜図１５に例示したような透明導電膜１において、第２領域１０Ｂが何らかの光透過性材料で構成（例えば充填）されていてもよい（例えば、図１７（Ａ）〜（Ｅ））。
なお、図１７（Ａ）は、図１（Ｂ）の透明導電膜１において、第２領域１０Ｂが何らかの光透過性材料で構成されたものの断面図である。図１７（Ｂ）は、図１１の透明導電膜１において、第２領域１０Ｂが何らかの光透過性材料で構成されたものの断面図である。図１７（Ｃ）は、図１３の透明導電膜１において、第２領域１０Ｂが何らかの光透過性材料で構成されたものの断面図である。図１７（Ｄ）は、図１４の透明導電膜１において、第２領域１０Ｂが何らかの光透過性材料で構成されたものの断面図である。図１７（Ｅ）は、図１５の透明導電膜１において、第２領域１０Ｂが何らかの光透過性材料で構成されたものの断面図である。
ここで、第２領域１０Ｂは、単層のグラフェンの光透過率よりも高い光透過率を有する材料で構成されていることが好ましく、例えば、酸化グラフェンや、透明ポリマー材料および無機材料のうち少なくとも１種類で充填されていることが好ましい。上記の透明ポリマー材料としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタラート、ポリスチレン、ＡＢＳ樹脂、アクリル、ポリアミド、ポリカーボネート、テフロン（登録商標）、フィノール樹脂、メラミン、ウレタンまたはエポキシなどが挙げられる。また、上記の無機材料としては、例えば、ＳｉＯ2や、ＮｂＯ2などが挙げられる。
本変形例において、導電性グラフェンシート１０は、例えば、グラフェンおよび何らかの光透過性材料で全て敷き詰められた、開口や切り欠きの無い平坦なシートとなっている。
なお、第２領域１０Ｂに充填されている材料が、第１領域１０Ａの表面（グラフェン面）よりも上に飛び出していてもよい。また、第２領域１０Ｂに充填されている材料と同一の材料が第１領域１０Ａの表面の全体または一部に重なっていてもよい。例えば、グラフェンに開口を設けたのち、その開口に、表面が半球状となるとともに第１領域１０Ａに少しはみ出した状態となるように樹脂を充填し、その状態で樹脂を硬化させることにより、凸状の第２領域１０Ｂや、第１領域１０Ａの表面にはみ出した第２領域１０Ｂとすることが可能である。
ここで、第２領域１０Ｂが、上述したように、単層のグラフェンの光透過率よりも高い光透過率を有する材料で構成されている場合には、第２領域１０Ｂの光透過率が、第１領域１０Ａの光透過率よりも高くなる。そのため、導電性グラフェンシート１０全体の光透過率も、単層のグラフェンの光透過率よりも高くなる。従って、本変形例では、上記実施の形態と同様、導電性グラフェンシート１０の光透過率を９７．７％よりも高くすることができる。
（第５変形例）
上記実施の形態ならびに第１変形例ないし第４変形例では、透明導電膜１は、１または複数の導電性グラフェンシート１０によって構成されていた。しかし、それらの透明導電膜１が、グラフェンからなり、かつ開口を有しない（つまり第２領域１０Ｂを有しない）単層の導電性グラフェンシート２０をさらに備えていてもよい。例えば、図１（Ｂ），図１２〜図１５に例示したような透明導電膜１が、さらに、導電性グラフェンシート５０を備えていてもよい（例えば、図１８（Ａ）〜（Ｅ））。また、例えば、図１７（Ａ）〜（Ｅ）に例示したような透明導電膜１が、さらに、導電性グラフェンシート５０を備えていてもよい（例えば、図１９（Ａ）〜（Ｅ））。
なお、図１８（Ａ）は、図１（Ｂ）の透明導電膜１に、さらに、導電性グラフェンシート５０を設けたときの断面図である。図１８（Ｂ）は、図１１の透明導電膜１に、さらに、導電性グラフェンシート５０を設けたときの断面図である。図１８（Ｃ）は、図１３の透明導電膜１に、さらに、導電性グラフェンシート５０を設けたときの断面図である。図１８（Ｄ）は、図１４の透明導電膜１に、さらに、導電性グラフェンシート５０を設けたときの断面図である。図１８（Ｅ）は、図１５の透明導電膜１に、さらに、導電性グラフェンシート５０を設けたときの断面図である。
また、図１９（Ａ）は、図１７（Ａ）の透明導電膜１に、さらに、導電性グラフェンシート５０を設けたときの断面図である。図１９（Ｂ）は、図１７（Ｂ）の透明導電膜１に、さらに、導電性グラフェンシート５０を設けたときの断面図である。図１９（Ｃ）は、図１７（Ｃ）の透明導電膜１に、さらに、導電性グラフェンシート５０を設けたときの断面図である。図１９（Ｄ）は、図１７（Ｄ）の透明導電膜１に、さらに、導電性グラフェンシート５０を設けたときの断面図である。図１９（Ｅ）は、図１７（Ｅ）の透明導電膜１に、さらに、導電性グラフェンシート５０を設けたときの断面図である。
なお、本変形例において、透明導電膜１が、複数の導電性グラフェンシート５０を備えていてもよい。
＜３．実施例＞
次に、本技術の実施例について説明する。実施例に係る透明導電膜の基本的な製造方法は、上記実施の形態で記載の方法（図１０（Ａ）〜（Ｄ）参照）と同じである。なお、本実施例では、ガラス基板４０の代わりに石英基板を用い、ＰＭＭＡからなる樹脂シート３０の除去に、アセトンなどの代わりに、４００℃の水素アニールを用い、グラフェンシート１０Ｄの選択的な除去に、アッシングの代わりに、酸素ＲＩＥ（Reactive Ion Etching）を用いた。
図２０は、実施例に係る透明導電膜の製造過程において形成されたグラフェンシート１０Ｄの透過率の波長依存性を計測したものである。図２０から、波長５５０ｎｍにおいて９６．３％の透過率が得られた。透過率が、グラフェンの通常の透過率（９７．７％）よりも若干低い値となった。
図２１（Ａ）〜（Ｄ）は、実施例に係る透明導電膜の外観写真である。図２１（Ａ）は、開口率２５％の透明導電膜の外観写真であり、図２１（Ｂ）は、開口率５０％の透明導電膜の外観写真である。図２１（Ｃ）は、開口率７５％の透明導電膜の外観写真であり、図２１（Ｄ）は、開口率８７．５％の透明導電膜の外観写真である。図２２は、図２１（Ａ）〜（Ｄ）の各透明導電膜の透過率の実測値を表したものである。なお、図２１（Ａ）〜（Ｄ）の透明導電膜において、第１領域１０Ａの最狭部の幅Ｗを一定（８μｍ）とした。図２２から、開口率の増大に比例して、透過率が増大することがわかった。
図２３は、図２０および図２１（Ａ）〜（Ｄ）の各透明導電膜の透過率の波長依存性の計測値を表したものである。図２３から、波長５５０ｎｍにおいて、図２１（Ａ）〜（Ｄ）の各透明導電膜は、９６．３％以上の透過率となっており、かつ、開口率の増大に伴って、透過率が増大することがわかった。図２４は、図２０および図２１（Ａ）〜（Ｄ）の各透明導電膜のシート抵抗の計算値および実測値を表したものである。シート抵抗の計算値は、（２Ｒ＋Ｗ）×Ｒ０／（（Ｒ＋Ｗ）×（１−ｐ））という算定式を用いて求めた。なお、Ｒ０は、図２０の透明導電膜のシート抵抗の実測値である。ｐは、開口率である。図２４から、開口率の増大に伴って、シート抵抗が増大していることがわかった。これは、開口率の増大に伴って、透明導電膜の断面積（電流通路の断面積）が小さくなったからである。さらに、図２４から、開口率の増大に伴って、実測値の、計算値からの乖離が大きくなっていることがわかった。
図２５は、図２０および図２１（Ａ）〜（Ｄ）の各透明導電膜のシート抵抗におけるドーピング前とドーピング後の計算値および実測値を表したものである。上記第３変形例に記載の方法と同様の方法でドーピングを行ったが、塩化金の濃度を０．００５Ｍとした。図２５から、ドーピング後の方が、ドーピング前（ドーピングしていない場合）よりも、シート抵抗が小さくなっていることがわかった。さらに、図２５から、ドーピング後の方が、ドーピング前よりも、実測値の、計算値からの乖離が小さくなっていることがわかった。図２６は、図２０および図２１（Ａ）〜（Ｄ）の各透明導電膜のシート抵抗におけるドーピング前とドーピング後の計算値および実測値を表したものである。図２６から、ドーピングにより、透過率が若干、低化することがわかった。
図２７（Ａ）〜（Ｄ）は、開口率を一定（７５％）にして、第１領域１０Ａの最狭部の幅Ｗを２μｍ、４μｍ、８μｍおよび１６μｍとしたときの各透明導電膜の外観写真である。図２７（Ａ）は、幅Ｗが２μｍの透明導電膜の外観写真であり、図２７（Ｂ）は、幅Ｗが４μｍの透明導電膜の外観写真である。図２７（Ｃ）は、幅Ｗが８μｍの透明導電膜の外観写真であり、図２７（Ｄ）は、幅Ｗが１６μｍの透明導電膜の外観写真である。図２８は、図２７（Ａ）〜（Ｄ）の各透明導電膜のシート抵抗におけるドーピング前とドーピング後の計算値および実測値を表したものである。図２８から、幅Ｗを狭くするにつれて、シート抵抗の、計算値からの乖離（低下量）が大きくなることがわかった。図２９は、図２７（Ａ）〜（Ｄ）の各透明導電膜のキャリア濃度におけるドーピング前とドーピング後の実測値を表したものである。図２９から、幅Ｗを狭くするにつれて、キャリア濃度が大きくなることがわかった。図２９では、開口率を一定にしていることから、図２９は、グラフェンのエッジではドーピング量が多くなる傾向にあることを示唆している。
ところで、開口率が一定であれば、透明導電膜の断面積（電流通路の断面積）も一定となるので、シート抵抗は、幅Ｗに依存しないと考えるのが通常である。この常識からすると、図２８の実測値は、奇異にみえる。しかし、開口率が一定であっても、幅Ｗを狭くするにつれて、単位面積あたりのグラフェンのエッジ長さが長くなる。ここで、図２９で示唆されているように、グラフェンのエッジではドーピング量が多くなる傾向にあることから、単位面積あたりのグラフェンのエッジ長さが長くなるにつれて、単位面積あたりのドーピング量も多くなると推察される。従って、開口率を一定とした上で、幅Ｗを狭くすると、シート抵抗も小さくなるので、図２８の実測値の傾向は、しごく当然といえる。
図３０は、幅Ｗを変化させたときの、シート抵抗の実測値を所定の値で規格化した値（相対シート抵抗）を示したものである。図３０から、幅Ｗを３０μｍ以上にすると、相対シート抵抗の値は飽和することがわかった。また、幅Ｗが０．０１５μｍ（１５ｎｍ）のとき、相対シート抵抗の値が、上述の飽和値と等しくなることがわかった。また、幅Ｗが０．０３μｍ（３０ｎｍ）のとき、相対シート抵抗の値が最小となることがわかった。以上のことから、幅Ｗは、グラフェンの導電性を考慮すると、０．０１μｍ（１０ｎｍ）よりも大きくなっていることが好ましく、相対シート抵抗の値の飽和値以下となる点を考慮すると、０．０１５μｍ（１５ｎｍ）以上となっていることがより好ましい。ただ、製造誤差によるばらつきを考慮すると、幅Ｗは、０．０３μｍ（３０ｎｍ）以上となっていることが好ましい。相対シート抵抗の値の最低値という点では、幅Ｗは、０．０３μｍ（３０ｎｍ）となっていることが好ましい。幅Ｗは、１０ｎｍよりも大きく、３０μｍ以下となっていることが好ましい。相対シート抵抗の値が飽和値以下となる点では、幅Ｗは、０．０１５μｍ（１５ｎｍ）以上、３０μｍ以下となっていることが好ましい。さらに、製造誤差によるばらつきを考慮すると、幅Ｗは、０．０３μｍ（３０ｎｍ）以上、３０μｍ以下となっていることがより好ましい。
＜４．応用例＞
次に、上記実施の形態およびその変形例に係る透明導電膜１の応用例について説明する。以下では、透明導電膜１の応用例として、透明導電膜１を電極として備えた各種の電子機器について説明するものとする。
（第１応用例）
図３１は、第１応用例に係る透明ヒータ１００の展開斜視図である。透明ヒータ１００は、発熱用の電極として透明導電膜１を備えたものである。透明ヒータ１００は、透明基材１１０と、透明基材１３０との間に、電極１２０と、電極１２０に電気的に接続された透明導電膜１を備えている。透明基材１１０および透明基材１３０は、例えば、ガラス基板からなる。
透明ヒータ１００では、電極１２０から透明導電膜１に対して電流が流れることにより、透明導電膜１が発熱し、透明導電膜１から熱が放散される。これにより、透明ヒータ１００がヒータとして機能する。ここで、透明基材１１０、透明導電膜１および透明基材１３０は、ともに、光透過性の部材で構成されていることから、例えば、液晶表示装置の映像表示面に透明ヒータ１００を設置することも可能となる。そのようにした場合には、映像表示を邪魔することなく、液晶表示装置を保温することができるので、例えば、寒冷地で液晶表示装置を使用する際の動作温度範囲を広げることができる。
（第２応用例）
図３２は、第２応用例に係るタッチパネル２００の断面図である。タッチパネル２００は、抵抗膜方式であり、指やペンなどで押した画面の位置を電圧変化の測定によって検知するようになっている。タッチパネル２００は、検知電極として複数の透明導電膜１を備えたものである。タッチパネル２００は、例えば、表面に、複数の透明導電膜１の形成された透明基材２１０と、表面に複数の透明導電膜１の形成された透明な可撓性基材２３０とを、透明導電膜１同士が互いに向き合うように配置したものである。透明基材２１０側の各透明導電膜１および可撓性基材２３０側の各透明導電膜１は、帯状の形状となっており、透明基材２１０側の透明導電膜１と、可撓性基材２３０側の透明導電膜１とは、互いに直交する方向に延在している。タッチパネル２００は、さらに、透明基材２１０側の透明導電膜１と、可撓性基材２３０側の透明導電膜１との間に、所定の間隙を形成するとともに透明導電膜１同士を互いに絶縁する環状の絶縁枠２２０と、可撓性基材２３０を指やペンなどで押していないときに透明導電膜１同士が互いに接触するのを防ぐ複数のドットスペーサ２４０とを備えている。
タッチパネル２００では、指やペンなどで可撓性基材２３０が押し下げられることにより、可撓性基材２３０側の透明導電膜１が湾曲するので、その湾曲した部分と、透明基材２１０側の透明導電膜１とが互いに接触し、接触した透明導電膜１に電流が流れる。これにより、タッチパネル２００の出力電圧に、接触位置に対応した変動が生じるので、その電圧変動から、指やペンなどが接触した位置を検出することができる。ここで、透明基材２１０、透明導電膜１および可撓性基材２３０は、透明な部材で構成されているので、例えば、タッチパネル２００を表示装置の映像表示面に設置し、タッチパネル２００を入力装置として使うことも可能となる。例えば、表示装置が、特定の機能と関連付けられたアイコンを映像表示面に表示させている場合に、タッチパネル２００から入力された信号から、指やペンなどがアイコンに対応する位置に接触したことを検知したときは、そのアイコンに関連付けられた機能を実行するようになっていてもよい。
（第３応用例）
図３３（Ａ）は、第３応用例に係るタッチパネル３００の断面図である。タッチパネル３００は、表面型静電容量方式であり、指で触った画面の位置を静電容量の変化によって検知するようになっている。タッチパネル３００は、検知電極として透明導電膜１を備えたものである。タッチパネル３００は、例えば、表面に透明導電膜１の形成された透明基材３１０と、透明導電膜１を保護する保護膜３２０とを、透明導電膜１と保護膜３２０とが互いに向き合うように配置したものである。タッチパネル３００は、さらに、図３３（Ｂ）に示したように、透明導電膜１の四隅に、透明導電膜１に電気的に接続された電極３３０を１つずつ備えている。
タッチパネル３００では、透明導電膜１の四隅にある電極３３０に電圧が印加されており、それによりパネル全体に均一な電界が発生している。これにより、指が表面に触れると、タッチパネル３００の静電容量が変化し、タッチパネル３００の４つの電極３３０に、静電容量の変化に対応した電圧が出力されるので、その電圧変動から、指が接触した位置を検出することができる。ここで、透明基材３１０、透明導電膜１および保護膜３２０は、透明な部材で構成されているので、例えば、タッチパネル３００を表示装置の映像表示面に設置し、タッチパネル３００を入力装置として使うことも可能となる。
（第４応用例）
図３４（Ａ）は、第４応用例に係るタッチパネル４００の断面図である。タッチパネル４００は、投影型静電容量方式であり、表面に指を近づけたときの電界の変化を静電容量の変化によって検知するようになっている。タッチパネル４００は、検知電極として複数の透明導電膜１を備えたものである。タッチパネル４００は、例えば、表面に複数の透明導電膜１の形成された透明基材４１０と、表面に複数の透明導電膜１の形成された保護膜４３０とを、透明導電膜１同士が互いに向き合うように配置したものである。タッチパネル４００は、さらに、透明基材４１０側の透明導電膜１と、保護膜４３０側の透明導電膜１との間に、透明導電膜１同士を互いに絶縁する透明な絶縁層４２０を備えている。透明基材４１０側の各透明導電膜１と、保護膜４３０側の各透明導電膜１とは、図３４（Ｂ）に示したように、帯状の形状となっており、透明基材４１０側の透明導電膜１と、保護膜４３０側の透明導電膜１とは、互いに交差する方向に延在している。
タッチパネル４００では、透明導電膜１に電圧が印加されており、それによりパネル全体に均一な電界が発生している。これにより、指が表面に近づいたときの電界の変化が静電容量の変化として現れ、透明導電膜１に、静電容量の変化に対応した電圧が出力されるので、その電圧変動から、指が接触した位置を検出することができる。ここで、透明基材４１０、透明導電膜１、絶縁層４２０および保護膜４３０は、透明な部材で構成されているので、例えば、タッチパネル４００を表示装置の映像表示面に設置し、タッチパネル４００を入力装置として使うことも可能となる。
（第５応用例）
図３５は、第５応用例に係る太陽電池５００の断面図である。太陽電池５００は、電極として透明導電膜１を備えたものである。太陽電池５００は、例えば、ＣＩＧＳ（銅（Copper）、インジウム（Indium）、ガリウム（Gallium）およびセレン（Selenium））を原料とする化合物半導体などを光電変換層５３０として備えたものである。なお、光電変換層５３０は、上記の構成に限定されるものではなく、ヨウ素レドックス対を含む電解液および色素吸着酸化チタンで構成されていてもよい。太陽電池５００は、例えば、光電変換層５３０を、表面に電極５２０の形成された基材５１０と、表面に透明導電膜１の形成された保護膜５４０とで挟み込んだ構造となっている。太陽電池５００は、例えば、基材５１０および保護膜５４０を、電極５２０および透明導電膜１が互いに向き合うように配置したものである。
太陽電池５００では、光が照射されている間、光電変換層５３０において電流が発生する。これにより、光を電気に変換することができる。
（第６応用例）
図３６は、第６応用例に係る有機ＥＬ装置６００の断面図である。有機ＥＬ装置６００は、電極として透明導電膜１を備えたものである。有機ＥＬ装置６００は、例えば、有機層６２０に電流が注入されることにより有機層６２０を発光させるものであり、有機層６２０から発せられた光を映像表示や照明光として利用するようになっている。有機ＥＬ装置６００は、例えば、有機層６２０を、表面に透明導電膜１の形成された基材６１０と、Ｍｇ／Ａｌなどで構成された金属電極６３０が表面に形成された基材６４０とで挟み込んだ構造となっている。有機ＥＬ装置６００は、例えば、基材６１０側の透明導電膜１と、基材６４０側の金属電極６３０とが互いに向き合うように配置したものである。有機層６２０は、例えば、電子と正孔との再結合による発光する発光層と、発光層への正孔輸送効率を高める正孔輸送層と、発光層への電子輸送効率を高める電子輸送層とを有している。
有機ＥＬ装置６００では、有機層６２０に注入された電流量に応じた輝度で発光層が発光する。これにより、発光層から発せられた光を映像表示や照明光として利用することができる。
（第７応用例）
図３７は、第７応用例に係る液晶装置７００の断面図である。液晶装置７００は、電極として透明導電膜１を備えたものである。液晶装置７００は、液晶パネル７１０と、液晶パネル７１０を背面から照明するバックライト７２０とを備えている。液晶パネル７１０は、例えば、液晶層７５０に電圧が印加されることにより液晶層７５０に入射した光を変調するものであり、液晶層７５０で変調された光を映像表示や照明光として利用するようになっている。液晶パネル７１０は、例えば、液晶層７５０を、表面に複数の透明導電膜１の形成された基材７４０と、表面全体に透明導電膜１の形成された基材７６０とで挟み込んだ構造となっている。基材７４０側の各透明導電膜１が画素電極を構成している。液晶パネル７１０は、基材７４０および基材７６０を、透明導電膜１同士が互いに向き合うように配置したものである。液晶パネル７１０は、さらに、基材７４０の外側に偏光板７３０を有しており、基材７６０の外側に偏光板７７０を有している。
液晶装置７００では、液晶層７５０に印加された電圧に応じて、バックライト７２０からの光が変調される。これにより、液晶層７６０で変調された光を映像表示や照明光として利用することができる。
（第８応用例）
図３８は、第８応用例に係る電子ペーパ８００の断面図である。電子ペーパ８００は、電極として透明導電膜１を備えたものである。電子ペーパ８００は、画素電極（図示せず）に接続された複数のＴＦＴを有するＴＦＴ基板８１０と、ＴＦＴ基板８１０側の表面全体に透明導電膜１を有する基材８３０と、ＴＦＴ基板８１０と透明導電膜１との間に配置された電気泳動層８２０とを備えている。電気泳動層８２０は、例えば、白と黒の粒子が入ったマイクロカプセルが面内に配置された構成となっている。白い粒子はプラスに、黒い粒子はマイナスに帯電している。そのため、電気泳動層８２０は、画素電極にプラスまたはマイナスの電圧が印加されることにより、表面に引き付ける粒子を切り替えることができるようになっている。電気泳動層８２０は、上記の構成に限られるものではなく、例えば、面内を複数の部屋に仕切る仕切り壁を有し、各部屋に、白と黒の粒子が入った構成となっていてもよい。
電子ペーパ８００では、電気泳動層８２０に印加された電圧に応じて、白い粒子と黒い粒子の位置が変化する。これにより、電気泳動層８２０に入射した外光が白い粒子で反射されたり、黒い粒子に吸収されたりすることにより、映像表示が行われる。
以上、実施の形態およびその変形例、実施例ならびに応用例を挙げて、本技術を説明したが、本技術は、例えば、以下のような構成を取ることができる。
（１）
グラフェンからなる第１領域と、前記第１領域で囲まれるとともに前記第１領域よりも光透過率の高い第２領域とを含む１層の第１の導電性グラフェンシートを備えた
透明導電膜。
（２）
前記第２領域は、空隙、酸化グラフェン、透明ポリマー材料および無機材料のうち少なくとも１種類からなる
（１）に記載の透明導電膜。
（３）
前記第２領域は、空隙からなり、
前記空隙は、開口および切り欠きの少なくとも一方からなる
（１）または（２）に記載の透明導電膜。
（４）
前記第１領域は、ドーピングによる修飾領域を有する
（１）ないし（３）のいずれか１つに記載の透明導電膜。
（５）
前記第１領域の最狭部の幅が、１０ｎｍよりも大きくなっている
（１）ないし（４）のいずれか１つに記載の透明導電膜。
（６）
前記第１領域の最狭部の幅が、１５ｎｍ以上となっている
（１）ないし（４）のいずれか１つに記載の透明導電膜。
（７）
前記第１領域の最狭部の幅が、３０ｎｍ以上となっている
（１）ないし（４）のいずれか１つに記載の透明導電膜。
（８）
前記第２領域のレイアウトは、μｍ2オーダー単位の領域において規則性を有する
（５）ないし（７）のいずれか１つに記載の透明導電膜。
（９）
前記第１の導電性グラフェンシートの光透過率が９７．７％以上となっている
（１）ないし（８）のいずれか１つに記載の透明導電膜。
（１０）
当該透明導電膜は、複数の第１の導電性グラフェンシートを備えた
（１）ないし（９）のいずれか１つに記載の透明導電膜。
（１１）
各第１の導電性グラフェンシートの第２領域は、互いに正対しないようにレイアウトされている
（１０）に記載の透明導電膜。
（１２）
各第１の導電性グラフェンシートの第２領域は、互いに正対している
（１０）に記載の透明導電膜。
（１３）
グラフェンからなり、かつ開口を有しない１層の第２の導電性グラフェンシートをさらに備えた
（１）ないし（１２）のいずれか１つに記載の透明導電膜。
（１４）
発熱用の電極として透明導電膜を備え、
前記透明導電膜は、
グラフェンからなる第１領域と、前記第１領域で囲まれるとともに前記第１領域よりも光透過率の高い第２領域とを含む１層の第１の導電性グラフェンシートを有する
ヒータ。
（１５）
電極として透明導電膜を備え、
前記透明導電膜は、
グラフェンからなる第１領域と、前記第１領域で囲まれるとともに前記第１領域よりも光透過率の高い第２領域とを含む１層の第１の導電性グラフェンシートを有する
タッチパネル。
（１６）
電極として透明導電膜を備え、
前記透明導電膜は、
グラフェンからなる第１領域と、前記第１領域で囲まれるとともに前記第１領域よりも光透過率の高い第２領域とを含む１層の第１の導電性グラフェンシートを有する
太陽電池。
（１７）
電極として透明導電膜を備え、
前記透明導電膜は、
グラフェンからなる第１領域と、前記第１領域で囲まれるとともに前記第１領域よりも光透過率の高い第２領域とを含む１層の第１の導電性グラフェンシートを有する
有機ＥＬ装置。
（１８）
電極として透明導電膜を備え、
前記透明導電膜は、
グラフェンからなる第１領域と、前記第１領域で囲まれるとともに前記第１領域よりも光透過率の高い第２領域とを含む１層の第１の導電性グラフェンシートを有する
液晶装置。
（１９）
電極として透明導電膜を備え、
前記透明導電膜は、
グラフェンからなる第１領域と、前記第１領域で囲まれるとともに前記第１領域よりも光透過率の高い第２領域とを含む１層の第１の導電性グラフェンシートを有する
電子ペーパ。
１…透明導電膜、１０，５０…導電性グラフェンシート、１０Ａ…第１領域、１０Ｂ…第２領域、１０Ｄ…グラフェンシート、２０…銅箔、３０…樹脂、４０…ガラス基板、１００…透明ヒータ、１１０，１３０，２１０，３１０，４１０…透明基材、１２０，３３０，５２０…電極、２００，３００，４００…タッチパネル、２２０…絶縁枠、２３０…可撓性基板、２４０…ドットスペーサ、３２０…保護膜、４２０…絶縁層、４３０，５４０…保護膜、５００…太陽電池、５１０，６１０，６４０，７４０，７６０，８３０…基材、５３０…光電変換層、６００…有機ＥＬ装置、６２０…有機層、６３０…金属電極、７００…液晶装置、７１０…液晶パネル、７２０…バックライト、７３０，７７０…偏光板、７５０…液晶層、８００…電子ペーパ、８１０…ＴＦＴ基板、８２０…電気泳動層、Ｒ…第２領域の開口の直径、Ｗ…第１領域の最狭部の幅。

Claims (17)

  1. グラフェンからなる第１領域と、前記第１領域で囲まれるとともに前記第１領域よりも光透過率の高い第２領域とを含む１層の第１の導電性グラフェンシートを複数備え、
    各第１の導電性グラフェンシートの第２領域は、互いに正対しないようにレイアウトされている
    透明導電膜。
  2. グラフェンからなる第１領域と、前記第１領域で囲まれるとともに前記第１領域よりも光透過率の高い第２領域とを含む１層の第１の導電性グラフェンシートと、
    グラフェンからなり、かつ開口を有しない１層の第２の導電性グラフェンシートと
    を備えた
    透明導電膜。
  3. 前記第２領域は、空隙、酸化グラフェン、透明ポリマー材料および無機材料のうち少なくとも１種類からなる
    請求項１または請求項２に記載の透明導電膜。
  4. 前記第１領域は、ドーピングによる修飾領域を有する
    請求項１または請求項２に記載の透明導電膜。
  5. 前記第１の導電性グラフェンシートの光透過率が９７．７％以上となっている
    請求項１または請求項２に記載の透明導電膜。
  6. 発熱用の電極として透明導電膜を備え、
    前記透明導電膜は、
    グラフェンからなる第１領域と、前記第１領域で囲まれるとともに前記第１領域よりも光透過率の高い第２領域とを含む１層の第１の導電性グラフェンシートを複数有し、
    各第１の導電性グラフェンシートの第２領域は、互いに正対しないようにレイアウトされている
    ヒータ。
  7. 発熱用の電極として透明導電膜を備え、
    前記透明導電膜は、
    グラフェンからなる第１領域と、前記第１領域で囲まれるとともに前記第１領域よりも光透過率の高い第２領域とを含む１層の第１の導電性グラフェンシートと、
    グラフェンからなり、かつ開口を有しない１層の第２の導電性グラフェンシートと
    を有する
    ヒータ。
  8. 電極として透明導電膜を備え、
    前記透明導電膜は、
    グラフェンからなる第１領域と、前記第１領域で囲まれるとともに前記第１領域よりも光透過率の高い第２領域とを含む１層の第１の導電性グラフェンシートを複数有し、
    各第１の導電性グラフェンシートの第２領域は、互いに正対しないようにレイアウトされている
    タッチパネル。
  9. 電極として透明導電膜を備え、
    前記透明導電膜は、
    グラフェンからなる第１領域と、前記第１領域で囲まれるとともに前記第１領域よりも光透過率の高い第２領域とを含む１層の第１の導電性グラフェンシートと、
    グラフェンからなり、かつ開口を有しない１層の第２の導電性グラフェンシートと
    を有する
    タッチパネル。
  10. 電極として透明導電膜を備え、
    前記透明導電膜は、
    グラフェンからなる第１領域と、前記第１領域で囲まれるとともに前記第１領域よりも光透過率の高い第２領域とを含む１層の第１の導電性グラフェンシートを複数有し、
    各第１の導電性グラフェンシートの第２領域は、互いに正対しないようにレイアウトされている
    太陽電池。
  11. 電極として透明導電膜を備え、
    前記透明導電膜は、
    グラフェンからなる第１領域と、前記第１領域で囲まれるとともに前記第１領域よりも光透過率の高い第２領域とを含む１層の第１の導電性グラフェンシートと、
    グラフェンからなり、かつ開口を有しない１層の第２の導電性グラフェンシートと
    を有する
    太陽電池。
  12. 電極として透明導電膜を備え、
    前記透明導電膜は、
    グラフェンからなる第１領域と、前記第１領域で囲まれるとともに前記第１領域よりも光透過率の高い第２領域とを含む１層の第１の導電性グラフェンシートを複数有し、
    各第１の導電性グラフェンシートの第２領域は、互いに正対しないようにレイアウトされている
    有機ＥＬ装置。
  13. 電極として透明導電膜を備え、
    前記透明導電膜は、
    グラフェンからなる第１領域と、前記第１領域で囲まれるとともに前記第１領域よりも光透過率の高い第２領域とを含む１層の第１の導電性グラフェンシートと、
    グラフェンからなり、かつ開口を有しない１層の第２の導電性グラフェンシートと
    を有する
    有機ＥＬ装置。
  14. 電極として透明導電膜を備え、
    前記透明導電膜は、
    グラフェンからなる第１領域と、前記第１領域で囲まれるとともに前記第１領域よりも光透過率の高い第２領域とを含む１層の第１の導電性グラフェンシートを複数有し、
    各第１の導電性グラフェンシートの第２領域は、互いに正対しないようにレイアウトされている
    液晶装置。
  15. 電極として透明導電膜を備え、
    前記透明導電膜は、
    グラフェンからなる第１領域と、前記第１領域で囲まれるとともに前記第１領域よりも光透過率の高い第２領域とを含む１層の第１の導電性グラフェンシートと、
    グラフェンからなり、かつ開口を有しない１層の第２の導電性グラフェンシートと
    を有する
    液晶装置。
  16. 電極として透明導電膜を備え、
    前記透明導電膜は、
    グラフェンからなる第１領域と、前記第１領域で囲まれるとともに前記第１領域よりも光透過率の高い第２領域とを含む１層の第１の導電性グラフェンシートを複数有し、
    各第１の導電性グラフェンシートの第２領域は、互いに正対しないようにレイアウトされている
    電子ペーパ。
  17. 電極として透明導電膜を備え、
    前記透明導電膜は、
    グラフェンからなる第１領域と、前記第１領域で囲まれるとともに前記第１領域よりも光透過率の高い第２領域とを含む１層の第１の導電性グラフェンシートと、
    グラフェンからなり、かつ開口を有しない１層の第２の導電性グラフェンシートと
    を有する
    電子ペーパ。
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