JP2008276944A - Transparent conductive material, transparent conductive film, and formation method of transparent conductive film - Google Patents

Transparent conductive material, transparent conductive film, and formation method of transparent conductive film Download PDF

Info

Publication number
JP2008276944A
JP2008276944A JP2007115427A JP2007115427A JP2008276944A JP 2008276944 A JP2008276944 A JP 2008276944A JP 2007115427 A JP2007115427 A JP 2007115427A JP 2007115427 A JP2007115427 A JP 2007115427A JP 2008276944 A JP2008276944 A JP 2008276944A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
transparent conductive
film
inorganic oxide
conductive material
conductive film
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Pending
Application number
JP2007115427A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yasuo Ochi
康雄 越智
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ohara Inc
Original Assignee
Ohara Inc
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 Ohara Inc filed Critical Ohara Inc
Priority to JP2007115427A priority Critical patent/JP2008276944A/en
Publication of JP2008276944A publication Critical patent/JP2008276944A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an inexpensive transparent conductive material excelling in conductivity, and capable of stably forming a high-hardness transparent conductive film; a transparent conductive film; and a formation method of a transparent conductive film. <P>SOLUTION: This transparent conductive material has electric conductivity, and is characterized by containing, as constituents, an inorganic oxide (constituent A) having transparency in a visible range, and a film formation (constituent B) having a glass transition temperature Tg below 600°C, and having transparency in a visible range. The transparent conductive material is also characterized in that the inorganic oxide is an oxide forming a tolyltyl type crystalline structure, particularly a composite oxide forming a tolyltyl type crystalline structure containing antimony; and the film formation is glass powder having a refractive index (nd) above 1.55, and coming into a viscous state wetting the surface of the inorganic oxide below 600°C, or a resin cured by light irradiation. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、通電により発熱する透明導電膜或いは表示装置用透明導電膜の素材として有用性の高い透明導電性材料、透明導電膜及び透明導電膜の形成方法に関する。   The present invention relates to a transparent conductive material that is highly useful as a material for a transparent conductive film that generates heat when energized or a transparent conductive film for a display device, a transparent conductive film, and a method for forming the transparent conductive film.

近年、自動車、航空機、建築物等の窓ガラスの防曇又は氷結防止のための発熱抵抗体や、液晶表示素子、エレクトロルミネッセンス(EL)表示素子等の表示素子類の導電膜において、可視光に対して高透過性を有する電極材料が使用されている。   In recent years, in heating films for anti-fogging or anti-icing of window glass of automobiles, aircraft, buildings, etc., and in conductive films of display elements such as liquid crystal display elements and electroluminescence (EL) display elements, it has become visible light. In contrast, an electrode material having high permeability is used.

従来、このような透明導電性材料として、インジウム錫酸化物(ITO)が主流を占めている。これは、インジウム錫酸化物が、透明性や導電性に優れるほか、インジウム錫酸化物膜は強酸によるエッチング加工が可能であり、更には基板との密着性にも優れているからである。このように、インジウム錫酸化は、透明導電性材料として優れた性能を有するのであるが、主原料がインジウムであることから高価である、又、供給が安定的でないという難点がある。   Conventionally, indium tin oxide (ITO) has been dominant as such a transparent conductive material. This is because indium tin oxide is excellent in transparency and conductivity, and the indium tin oxide film can be etched with a strong acid, and further has excellent adhesion to the substrate. As described above, indium tin oxide has excellent performance as a transparent conductive material, but has a drawback that it is expensive because the main raw material is indium and that the supply is not stable.

そこで、例えば、特許文献1や特許文献2においては、酸化亜鉛や酸化錫を主原料とする透明導電膜を提案されている。しかしながら、この酸化亜鉛を主原料とする透明導電膜においては、導電性が充分でない他、耐湿熱性についても充分な性能が得られないという問題がある。また、酸化錫を主原料とする透明導電膜においては、耐熱性は良好であるが、エッチング加工性において充分な性能が得られないことから、高精細なディスプレイ用の透明電極としては不向きであるという難点がある。   Thus, for example, Patent Document 1 and Patent Document 2 propose a transparent conductive film using zinc oxide or tin oxide as a main material. However, the transparent conductive film containing zinc oxide as a main raw material has problems that the conductivity is not sufficient and sufficient performance cannot be obtained with respect to moisture and heat resistance. In addition, the transparent conductive film mainly composed of tin oxide has good heat resistance but is not suitable as a transparent electrode for high-definition displays because sufficient performance in etching processability cannot be obtained. There is a difficulty.

又、これらの金属酸化物は、ガラスやセラミックス等の基板上に容易に被膜を形成し、透明導電膜とすることができる。そして、この透明導電膜の形成方法としては、次の方法が知られている。すなわち、(1)真空蒸着法、(2)スパッタリング法、(3)CVD法、(4)塗布法である。   These metal oxides can easily form a film on a substrate such as glass or ceramics to form a transparent conductive film. As a method for forming this transparent conductive film, the following method is known. That is, (1) vacuum deposition method, (2) sputtering method, (3) CVD method, and (4) coating method.

しかしながら、上記の(1)、(2)、(3)の方法は、装置が複雑かつ高価で、コストと量産性に問題がある。また、(4)の方法は、上記の(1)、(2)、(3)の方法の問題点を解決する可能性を有しているものの、実用に耐え得る膜を形成することが困難であった。   However, the above methods (1), (2), and (3) are complicated and expensive, and have problems in cost and mass productivity. Further, although the method (4) has a possibility of solving the problems of the methods (1), (2), and (3), it is difficult to form a film that can withstand practical use. Met.

例えば、無機スズ塩を内含する無機インジウム塩溶液とイオン交換樹脂とを接触させて生成するインジウム錫酸化物ゾル組成物より得られた膜のシート抵抗は大きく、ピンホールを生じ易い等の欠点がある。また、硝酸インジウム、塩化インジウム、塩化第2スズ等の無機化合物の有機溶液を使用した場合は、形成された膜に白濁を生じたり、得られた膜の機械的強度が不足で容易に傷がつく等の欠点がある。
特開平3−50148号公報 特開平8−171824号公報
For example, a film obtained from an indium tin oxide sol composition produced by bringing an inorganic indium salt solution containing an inorganic tin salt into contact with an ion exchange resin has a large sheet resistance and is prone to pinholes. There is. In addition, when an organic solution of an inorganic compound such as indium nitrate, indium chloride, or stannic chloride is used, the formed film becomes cloudy or is easily scratched due to insufficient mechanical strength. There are disadvantages such as sticking.
Japanese Patent Laid-Open No. 3-50148 JP-A-8-171824

本発明は上記課題を解決するもので、安価で、導電性に優れると共に、高硬度の透明導電膜を安定して形成することが可能な透明導電性材料、透明導電膜及び透明導電膜の形成方法を提供することを目的とするものである。   SUMMARY OF THE INVENTION The present invention solves the above-mentioned problems, and is inexpensive, excellent in conductivity, and capable of stably forming a transparent conductive film having high hardness, formation of a transparent conductive material, a transparent conductive film, and a transparent conductive film It is intended to provide a method.

本発明者は、上記した課題の解決のために鋭意研究した結果、電気伝導性を有し、かつ可視域で透明性を有する無機酸化物と、比較的低い温度で軟化するガラス転移温度Tgの低い膜形成物とからなる透明導電材料とを分散剤を用いて分散したペーストとし、これを基材に塗布して焼き付けることで、導電性や熱電特性に優れると共に、高硬度の透明導電膜を形成することができること、又、電気伝導性を有し、かつ可視域で透明性を有する無機酸化物として、安価で安定的に供給可能なトリルチル型結晶構造を含む無機酸化物が、導電性、熱電特性及び透明性に優れることを見出し、本発明を完成するに至った。   As a result of diligent research to solve the above-described problems, the present inventor has an electrical conductivity and transparency in the visible region, and a glass transition temperature Tg that softens at a relatively low temperature. A transparent conductive material composed of a low film-forming material is used as a paste dispersed using a dispersant, and this is applied to a substrate and baked to provide excellent conductivity and thermoelectric properties, and a highly conductive transparent conductive film. Inorganic oxides having a trityl-type crystal structure that can be formed at low cost and can be stably supplied as an inorganic oxide having electrical conductivity and transparency in the visible region can be formed. The inventors have found that the thermoelectric properties and transparency are excellent, and have completed the present invention.

より具体的には、本発明は以下のようなものを提供する。   More specifically, the present invention provides the following.

(1) 電気伝導性を有し、かつ可視域で透明性を有する無機酸化物(A成分)と、ガラス転移温度Tgが600℃以下であり、かつ可視域で透明性を有する膜形成物(B成分)と、を構成成分とする透明導電性材料。   (1) An inorganic oxide (component A) having electrical conductivity and transparency in the visible region, and a film-formation product having a glass transition temperature Tg of 600 ° C. or lower and transparency in the visible region ( B component), a transparent conductive material.

(1)の態様によれば、電気伝導性を有し、かつ可視域で透明性を有する無機酸化物からなる透明導電膜を比較的低い温度の焼き付け又は硬化で形成することができる。すなわち、透明導電性材料は、電気伝導性を有し、かつ可視域で透明性を有する無機酸化物(A成分と称する)とガラス転位温度Tgが600℃以下であり、かつ可視域で透明性を有する膜形成物(B成分と称する)と、を構成成分とするので、これを分散剤(C成分と称する)で分散してペースト状となし、これをガラスやセラミックス等の基板に塗布して焼き付ける、又は硬化させることで、膜形成物(B成分)により無機酸化物(A成分)同士が結合されて成膜される。更に、膜形成物(B成分)はガラス転移温度Tgが600℃以下であるので、焼き付け又は硬化は600℃以下の低い温度で行うことができ、高温による無機酸化物の分解や、基板の劣化、強度低下等を起こす虞がない。   According to the aspect of (1), the transparent conductive film which consists of an inorganic oxide which has electroconductivity and has transparency in a visible region can be formed by baking or hardening of a comparatively low temperature. That is, the transparent conductive material has electrical conductivity and transparency in the visible range, and has a glass transition temperature Tg of 600 ° C. or less and transparency in the visible range. Is formed as a paste by dispersing with a dispersant (referred to as component C) and applied to a substrate such as glass or ceramics. By baking or curing, the inorganic oxide (A component) is bonded to each other by the film formed product (B component) to form a film. Further, since the film-formed product (component B) has a glass transition temperature Tg of 600 ° C. or lower, baking or curing can be performed at a low temperature of 600 ° C. or lower, decomposition of inorganic oxides due to high temperature, and deterioration of the substrate. There is no risk of strength reduction.

ここで、膜形成物(B成分)とは、無機酸化物微粒子の間隙を埋め、微粒子同士を結合して膜状に成膜するための材料であって、例えば、600℃以下の低温度で軟化して、無機酸化物の表面を濡らす状態の粘性となって無機酸化物同士を結合して膜状に成膜するガラス粉末や、紫外線等の光照射により硬化する有機バインダー等の樹脂等といった透明性を有し、表面硬度に優れる材料を主にいう。   Here, the film-formed product (component B) is a material for filling the gaps between the inorganic oxide fine particles and bonding the fine particles to form a film, for example, at a low temperature of 600 ° C. or lower. Glass powder that softens and wets the surface of the inorganic oxide to form a film by bonding the inorganic oxides together, a resin such as an organic binder that is cured by irradiation with light such as ultraviolet rays, etc. Mainly refers to a material having transparency and excellent surface hardness.

(2) 前記無機酸化物は、トリルチル型結晶構造をなす酸化物である(1)に記載の透明導電性材料。   (2) The transparent conductive material according to (1), wherein the inorganic oxide is an oxide having a trirutile crystal structure.

(3) 前記無機酸化物は、アンチモンを含むトリルチル型結晶構造をなす複酸化物である(2)に記載の透明導電性材料。   (3) The transparent conductive material according to (2), wherein the inorganic oxide is a double oxide having a trityl-type crystal structure containing antimony.

(2)及び(3)の態様によれば、無機酸化物は、トリルチル型結晶構造をなす酸化物であるので、電気伝導性に優れるため、この無機酸化物からなる導電膜は導電性に優れると共に、通電により発熱性(以下、熱電特性と称する)も優れる。このため、自動車、建築物等の窓ガラスの防曇又は氷結防止のための発熱抵抗体や液晶表示素子、エレクトロルミネッセンス(EL)表示素子等の表示素子類の導電膜として好ましく用いることができる。これは、トリルチル型結晶は、[001]方向に配列したルチル鎖(八面体の稜共有直鎖)が隣接する直鎖の酸素を共有することにより連結され、酸素八面体の中心イオンのS軌道がつくる伝導帯を自由電子や正孔が伝搬するためであると考えられる。このトリルチル型結晶構造のものとしては、例えば、二価イオンとなる元素とアンチモンを含むMSb(Mは、二価イオンとなる元素)で表される組成の複酸化物や、二価イオンとなる元素とインジュウムを含むMIn(Mは、二価イオンとなる元素)で表される組成の複酸化物が挙げられ、二価イオンとなる元素としては、Zn,Cd,Mg,Sb,Fe等が挙げられる。尚、電気伝導性、熱電特性、価格、供給安定性の点からアンチモンを含むトリルチル型結晶構造が好ましい。又、二価イオンとなる元素としては、容易にトリルチル型結晶構造のものを合成することができるZnが好ましい。 According to aspects (2) and (3), since the inorganic oxide is an oxide having a trirutile crystal structure, the conductive film made of this inorganic oxide is excellent in electrical conductivity because it is excellent in electrical conductivity. In addition, exothermicity (hereinafter referred to as thermoelectric characteristics) is also excellent by energization. For this reason, it can be preferably used as a conductive film for display elements such as a heating resistor, a liquid crystal display element, and an electroluminescence (EL) display element for preventing fogging or anti-icing of window glass of automobiles and buildings. This is because trirutile crystals are connected by rutile chains (octahedral ridge-sharing straight chain) arranged in the [001] direction sharing adjacent straight-chain oxygen, and the S orbitals of the central ions of the oxygen octahedron. It is thought that this is because free electrons and holes propagate through the conduction band formed by. Examples of the trityl type crystal structure include a double oxide having a composition represented by MSb 2 O 6 (M is an element that becomes a divalent ion) containing an element that becomes a divalent ion and antimony, A double oxide having a composition represented by MIn 2 O 4 (M is an element that becomes a divalent ion) containing indium and an element that becomes an ion can be given. Examples of the element that becomes a divalent ion include Zn, Cd, Mg , Sb, Fe and the like. A trirutile crystal structure containing antimony is preferred from the viewpoints of electrical conductivity, thermoelectric properties, cost, and supply stability. In addition, as an element to be a divalent ion, Zn that can easily synthesize a trityl type crystal structure is preferable.

(4) 前記無機酸化物は、平均粒径が1μm以下の微粒子である(1)から(3)のいずれかに記載の透明導電性材料。   (4) The transparent conductive material according to any one of (1) to (3), wherein the inorganic oxide is fine particles having an average particle diameter of 1 μm or less.

(4)の態様によれば、無機酸化物は平均粒径が1μm以下の微粒子であるので、光の散乱を生じにくく、透明な導電膜を得ることができる。   According to the aspect of (4), since the inorganic oxide is fine particles having an average particle diameter of 1 μm or less, it is difficult to cause light scattering and a transparent conductive film can be obtained.

(5) 前記膜形成物は、屈折率ndが1.55以上であり、600℃以下で前記無機酸化物の表面を濡らす状態の粘性となるガラス粉末である(1)から(4)のいずれかに記載の透明導電性材料。   (5) The film-formed product is a glass powder having a refractive index nd of 1.55 or more and a viscosity that wets the surface of the inorganic oxide at 600 ° C. or less. A transparent conductive material according to any one of the above.

(5)の態様によれば、無機酸化物の屈折率と同等にできるので、無機酸化物と膜形成物とで、界面反射が低減して、透過率が低減することなく、透明性に優れた導電膜を成膜することができる。また、600℃以下の温度で焼き付けて導電膜を成膜できるので、電気伝導性を有する無機酸化物を分解する虞がないため、導電性に優れる。又、ガラス等の基材についても焼き付け等による劣化や強度低下を生ずる虞がない。又、得られた導電膜は表面硬度が高い。   According to the aspect of (5), since the refractive index of the inorganic oxide can be made equal to that of the inorganic oxide, the interface reflection between the inorganic oxide and the film-formed product is reduced, and the transparency is excellent without reducing the transmittance. An electrically conductive film can be formed. In addition, since the conductive film can be formed by baking at a temperature of 600 ° C. or lower, there is no possibility of decomposing the inorganic oxide having electrical conductivity, so that the electrical conductivity is excellent. Further, there is no possibility of causing deterioration or strength reduction due to baking or the like on a substrate such as glass. The obtained conductive film has a high surface hardness.

(6) 前記膜形成物は、光照射により硬化する樹脂である(1)から(4)のいずれかに記載の透明導電性材料。   (6) The transparent conductive material according to any one of (1) to (4), wherein the film-formed product is a resin that is cured by light irradiation.

(6)の態様によれば、膜形成物は、光照射により硬化する樹脂であるので、加熱することなく、紫外線等の光照射で基板に成膜することができる。このため、成膜するための作業性に優れる。また、電気伝導性を有する無機酸化物の分解や、基材の劣化や強度低下も生ずる虞がない。又、得られた導電膜は表面硬度が高い。   According to the aspect of (6), since the film-formed product is a resin that is cured by light irradiation, it can be formed on the substrate by light irradiation such as ultraviolet rays without heating. For this reason, it is excellent in workability | operativity for film-forming. Moreover, there is no possibility that the inorganic oxide having electrical conductivity is decomposed, the base material is deteriorated or the strength is reduced. The obtained conductive film has a high surface hardness.

(7) 前記無機酸化物に対する前記膜形成物の割合比は、前記膜形成物/前記無機酸化物×100で5〜50重量%である(1)から(6)のいずれかに記載の透明導電性材料。   (7) The transparent ratio according to any one of (1) to (6), wherein the ratio of the film formation to the inorganic oxide is 5 to 50% by weight of the film formation / the inorganic oxide × 100. Conductive material.

(7)の態様によれば、膜形成物によって無機酸化物の電気電導性が低減されないので、導電性、熱電特性に優れた透明導電膜が得られる。この割合比の範囲より低いと無機酸化物同士の結合力が弱まるため機械的強度が低下し易くなり、高いと無機酸化物同士の接触が充分でなくなるため電気伝導性が低下し易くなる。   According to the aspect of (7), since the electroconductivity of an inorganic oxide is not reduced with a film formation thing, the transparent conductive film excellent in electroconductivity and a thermoelectric characteristic is obtained. If the ratio is lower than the range, the bonding strength between the inorganic oxides is weakened, so that the mechanical strength tends to be lowered. If the ratio is higher, the contact between the inorganic oxides becomes insufficient, and the electrical conductivity tends to be lowered.

(8) (1)から(7)のいずれかに記載の透明導電性材料と分散剤(C成分)とからなる透明導電性ペースト。   (8) A transparent conductive paste comprising the transparent conductive material according to any one of (1) to (7) and a dispersant (component C).

(9) 前記分散剤は、前記無機酸化物と前記膜形成物との合計量に対して5〜50重量%である(8)に記載の透明導電性ペースト。   (9) The transparent conductive paste according to (8), wherein the dispersant is 5 to 50% by weight with respect to the total amount of the inorganic oxide and the film-formed product.

(8)、(9)の態様によれば、無機酸化物と膜形成物とからなる透明導電性材料が分散剤によって均一に分散された透明導電性ペーストとなる。   According to aspects (8) and (9), a transparent conductive paste in which a transparent conductive material composed of an inorganic oxide and a film-formed product is uniformly dispersed by a dispersant is obtained.

(10) (8)又は(9)に記載の透明導電性ペーストを塗布してなる透明導電膜。   (10) A transparent conductive film obtained by applying the transparent conductive paste according to (8) or (9).

(10)の態様によれば、(8)又は(9)に記載の透明導電性ペーストは、(1)から(7)のいずれかに記載された透明性を有し、導電性に優れた透明導電性材料からなっている。このため、該透明導電性ペーストを塗布して成膜した電導膜は、導電性に優れ、透明性を有している。   According to the aspect of (10), the transparent conductive paste according to (8) or (9) has the transparency described in any of (1) to (7) and is excellent in conductivity. It consists of a transparent conductive material. For this reason, the conductive film formed by applying the transparent conductive paste has excellent conductivity and transparency.

(11) 表面抵抗率が200Ω以下である(10)に記載の透明導電膜。   (11) The transparent conductive film according to (10), which has a surface resistivity of 200Ω or less.

(11)の態様によれば、表面抵抗率が200Ω以下であるので、導電性に優れる。   According to the aspect of (11), since surface resistivity is 200 ohms or less, it is excellent in electroconductivity.

(12) (10)又は(11)に記載の透明導電膜を備えた防曇ガラス。   (12) Antifogging glass provided with the transparent conductive film as described in (10) or (11).

(12)の態様によれば、(10)又は(11)に記載の透明導電膜は導電性や熱電特性に優れるので、自動車、建築物等の窓ガラスの防曇ガラスとして好適である。   According to the aspect of (12), since the transparent conductive film as described in (10) or (11) is excellent in electroconductivity and a thermoelectric characteristic, it is suitable as anti-fog glass of window glass, such as a motor vehicle and a building.

(13) 電気伝導性を有し、かつ可視域で透明性を有する無機酸化物(A成分)と、ガラス転位温度Tgが600℃以下であり、かつ可視域で透明性を有する膜形成物(B成分)と、からなる透明導電性材料に分散剤(C成分)を加え、前記無機酸化物及び前記膜形成物とが分散した透明導電性ペーストとなし、得られた透明導電性ペーストを基板に塗布・乾燥した後、焼成又は硬化させることを特徴とする透明導電膜の形成方法。   (13) An inorganic oxide (component A) having electrical conductivity and transparency in the visible range, and a film-formation product having a glass transition temperature Tg of 600 ° C. or lower and transparency in the visible range ( B component) is added to a transparent conductive material comprising a dispersant (C component) to form a transparent conductive paste in which the inorganic oxide and the film-formed product are dispersed, and the obtained transparent conductive paste is used as a substrate. A method for forming a transparent conductive film, which comprises firing or curing after coating and drying.

(13)の態様によれば、安価で、導電性に優れると共に、高硬度の透明導電膜を形成することができる。   According to the aspect (13), it is possible to form a transparent conductive film that is inexpensive, excellent in conductivity, and has high hardness.

本発明の透明導電性材料は、透明性を有し、導電性に優れている。又、透明導電性材料を構成する無機酸化物は、好ましくはアンチモンを含むトリルチル型結晶構造をなす複酸化物であり、安価で安定的に供給でき、導電性に特に優れている。   The transparent conductive material of the present invention has transparency and is excellent in conductivity. The inorganic oxide constituting the transparent conductive material is preferably a double oxide having an antimony-containing trityl-type crystal structure, which can be supplied stably at low cost, and is particularly excellent in conductivity.

又、該透明導電性材料を分散剤(C成分)で分散してペースト状となし、これをガラスやセラミックス等の基板に塗布して焼き付ける、又は硬化させて形成された透明導電膜は、安価で、導電性や熱電特性に優れると共に、高硬度で透明性を有する。   A transparent conductive film formed by dispersing the transparent conductive material with a dispersant (component C) to form a paste, and applying and baking or curing the transparent conductive material on a substrate such as glass or ceramics is inexpensive. In addition to being excellent in conductivity and thermoelectric properties, it has high hardness and transparency.

更に、膜形成物(B成分)はガラス転移温度Tgが600℃以下であるので、本発明の透明導電性材料を基板に600℃以下の低い温度で固定することができる。このため、高温による無機酸化物の分解や、基板の劣化、強度低下等を生ずる虞がない。   Further, since the film-formed product (component B) has a glass transition temperature Tg of 600 ° C. or lower, the transparent conductive material of the present invention can be fixed to the substrate at a low temperature of 600 ° C. or lower. For this reason, there is no possibility of causing decomposition of the inorganic oxide at a high temperature, deterioration of the substrate, reduction in strength, or the like.

以下、本発明について具体的に説明する。   Hereinafter, the present invention will be specifically described.

本発明の透明導電性材料は、電気伝導性を有し、かつ可視域で透明性を有する無機酸化物(A成分)と、ガラス転位温度Tgが600℃以下であり、かつ可視域で透明性を有する膜形成物(B成分)と、を構成成分とすることを特徴とする。   The transparent conductive material of the present invention has an electrical conductivity and transparency in the visible range, and has a glass transition temperature Tg of 600 ° C. or lower and transparency in the visible range. And a film-formed product (component B) containing

そして、上記の無機酸化物は、好ましくはトリルチル型結晶構造をなす酸化物、より好ましくはアンチモンを含むトリルチル型結晶構造をなす複酸化物であることを特徴とする。   The inorganic oxide is preferably an oxide having a trirutile crystal structure, more preferably a double oxide having a trirutile crystal structure containing antimony.

又、膜形成物は、好ましくは屈折率nが1.55以上であり、600℃以下で前記無機酸化物の表面を濡らす状態の粘性となるガラス粉末、或いは、光照射により硬化する樹脂であることを特徴とする。ここで屈折率を1.55に限定した理由は、本願で作成される無機酸化物の屈折率nは1.55以上であるので、膜形成物と無機酸化物の屈折率を合わせることにより界面散乱を抑えて透明材料を得易くするためである。 Further, film formation is preferably having a refractive index n d of 1.55 or more, the glass powder as a viscous state to wet the surface of the inorganic oxide at 600 ° C. or less, or a resin which is cured by light irradiation It is characterized by being. The reason for limiting the refractive index to 1.55 in this case, since the refractive index n d of the inorganic oxide to be created in this application is 1.55 or higher, by matching the refractive index of the film forming material and an inorganic oxide This is because it is easy to obtain a transparent material by suppressing interface scattering.

本発明において、電気伝導性を有し、かつ可視域で透明性を有する無機酸化物によって、焼き付け又は硬化後の材料に高い導電性を付与することができる。また、膜形成物によって、無機酸化物同士が結合されて無機酸化物が膜状に形成される。   In the present invention, high conductivity can be imparted to a material after baking or curing by an inorganic oxide having electrical conductivity and transparency in the visible region. In addition, the inorganic oxide is formed into a film shape by the inorganic oxides being bonded to each other by the film formation.

(無機酸化物(A成分))
本発明に用いる無機酸化物は、透明性を有し、かつ、電気伝導性があり、電圧の印加により発熱する熱電特性を有すればよく、上記の目的を達成できれば特に限定されるものではなく、例えば、酸化アンチモン亜鉛、酸化アンチモン錫、酸化錫、リンドープ酸化錫、酸化インジウム錫、酸化亜鉛アルミニウム、五酸化アンチモン−酸化亜鉛等の金属酸化物が挙げられるが、特に、電気伝導率に優れると共に熱起電率にも優れ、低価格で安定的に供給可能なトリルチル型結晶構造をなす複酸化物、特にアンチモンを含むトリルチル型結晶構造がより好ましい。更には、容易にトリルチル型結晶構造のものを合成することができるZnでドープしたものが最も好ましい。このトリルチル型結晶構造の酸化物は電気伝導率に優れ、通電により発熱する透明導電性膜として好適に用いることができる。
(Inorganic oxide (component A))
The inorganic oxide used in the present invention is not particularly limited as long as it has transparency, is electrically conductive, and has thermoelectric properties that generate heat when a voltage is applied. Examples include metal oxides such as antimony zinc oxide, antimony tin oxide, tin oxide, phosphorus-doped tin oxide, indium tin oxide, zinc aluminum oxide, and antimony pentoxide-zinc oxide, and in particular, excellent electrical conductivity. A double oxide having a trirutile crystal structure that is excellent in thermal electromotive rate and can be stably supplied at low cost, particularly a trirutile crystal structure containing antimony is more preferable. Furthermore, the one doped with Zn, which can easily synthesize one having a trirutile crystal structure, is most preferable. This trirutile-type crystal structure oxide is excellent in electrical conductivity and can be suitably used as a transparent conductive film that generates heat upon energization.

これは、トリルチル型結晶構造の無機酸化物は、[001]方向に配列したルチル鎖(八面体の稜共有直鎖)が隣接する直鎖の酸素を共有することにより連結されたようにして結晶化する。そして、酸素八面体の中心イオンのs軌道がつくる伝導帯を自由電子や正孔が伝播することによるものであると考えられる。   This is because the inorganic oxide having a trirutile crystal structure is crystallized in such a way that rutile chains (octahedral ridge-sharing straight chain) arranged in the [001] direction are connected by sharing adjacent straight-chain oxygen. Turn into. It is considered that free electrons and holes propagate through the conduction band formed by the s orbital of the central ion of the oxygen octahedron.

無機酸化物の平均粒径は可視光波長以下であることが好ましい。可視光波長を超えると透明導電性材料からなる透明導電膜の透明性が著しく低下するため好ましくない。このため、平均粒径の上限としては、好ましくは1μm以下、より好ましくは0.4μm以下、最も好ましくは0.1μm以下である。一方、結晶粒子が小さくなると結晶表面の影響を受け、結晶格子中のS軌道の並びが不完全になり易い結果、電気伝導率が下がり易い。このため、平均粒子径の下限は、0.005μm以上が好ましく、0.01μm以上がより好ましく、0.05μm以上が最も好ましい。   The average particle diameter of the inorganic oxide is preferably not more than the visible light wavelength. Exceeding the visible light wavelength is not preferable because the transparency of the transparent conductive film made of a transparent conductive material is significantly reduced. For this reason, the upper limit of the average particle size is preferably 1 μm or less, more preferably 0.4 μm or less, and most preferably 0.1 μm or less. On the other hand, when the crystal grains become small, they are affected by the crystal surface, and the alignment of the S orbitals in the crystal lattice tends to be incomplete. As a result, the electrical conductivity tends to decrease. For this reason, the lower limit of the average particle diameter is preferably 0.005 μm or more, more preferably 0.01 μm or more, and most preferably 0.05 μm or more.

(膜形成物(B成分))
本発明に用いる膜形成物は、600℃以下の温度で熱処理により軟化して、凝集した無機酸化物の微粒子間の間隙を埋め、微粒子と結合して膜を形成するものであれば特に限定されないが、例えば、ガラス転移温度Tgが600℃以下のガラス粉末や、光照射により硬化する樹脂等が挙げられる。
(Film formation product (component B))
The film-formed product used in the present invention is not particularly limited as long as it is softened by heat treatment at a temperature of 600 ° C. or less, fills the gaps between the aggregated inorganic oxide fine particles, and forms a film by bonding with the fine particles. However, for example, glass powder having a glass transition temperature Tg of 600 ° C. or lower, a resin that is cured by light irradiation, and the like can be given.

ガラス粉末としては、ガラス転移温度Tgが600℃以下のガラス粉末であれば特に限定されないが、例えば、ガラス転移温度Tgが520℃以下、屈折率ndが1.55以上のSiO−B−RO−LiO系ガラス組成物、ガラス転移温度Tgが480℃以下、屈折率ndが1.85以上のSiO−B−BiO−RO−RnO系ガラス組成物、ガラス転移温度Tgが400℃以下、屈折率ndが1.89以上のSiO−B−TlO系ガラス組成物等のガラス粉末が挙げられる。これらのガラス粉末は屈折率ndが1.5以上であり、無機酸化物の屈折率と略同程度とすることができるため、無機酸化物と膜成形物であるガラスとの間の屈折率の相違による界面反射が抑制され透明性により優れる。ここで、無機酸化物の屈折率nは、通常は2.0前後である。 The glass powder is not particularly limited as long as the glass transition temperature Tg is 600 ° C. or lower. For example, SiO 2 —B 2 O having a glass transition temperature Tg of 520 ° C. or lower and a refractive index nd of 1.55 or higher. 3- RO—Li 2 O-based glass composition, SiO 2 —B 2 O 3 —Bi 2 O—RO 3 —Rn 2 O-based glass having a glass transition temperature Tg of 480 ° C. or less and a refractive index nd of 1.85 or more. Examples thereof include glass powders such as SiO 2 —B 2 O 3 —TlO 2 -based glass compositions having a composition, a glass transition temperature Tg of 400 ° C. or less, and a refractive index nd of 1.89 or more. Since these glass powders have a refractive index nd of 1.5 or more and can be approximately the same as the refractive index of the inorganic oxide, the refractive index between the inorganic oxide and the glass that is the film molding is low. Interfacial reflection due to the difference is suppressed and transparency is excellent. The refractive index n d of the inorganic oxide is usually around 2.0.

前記ガラス粉末の平均粒子径の上限は、好ましくは1μm以下、より好ましくは0.4μm以下であるのがよい。1μmを超えると無機酸化物との混合状態が悪くなるため好ましくない。   The upper limit of the average particle diameter of the glass powder is preferably 1 μm or less, more preferably 0.4 μm or less. If it exceeds 1 μm, the mixed state with the inorganic oxide is deteriorated, which is not preferable.

前記のガラス粉末は無機酸化物に対して、その上限は、前記無機化合物に対して、好ましくは50重量%、より好ましくは45重量%、最も好ましくは40重量%であり、下限値は、好ましくは5重量%、より好ましくは15重量%、最も好ましくは20重量%であり、5重量%未満であると成膜後の導電膜の強度が十分でなく、また50重量%を超えると導電性が著しく低下するため好ましくない。   The upper limit of the glass powder is preferably 50% by weight, more preferably 45% by weight, and most preferably 40% by weight, and the lower limit is preferably 40% by weight, based on the inorganic oxide. Is 5% by weight, more preferably 15% by weight, and most preferably 20% by weight. If it is less than 5% by weight, the strength of the conductive film after film formation is insufficient, and if it exceeds 50% by weight, it is conductive. Is not preferable because of drastically lowering.

又、光照射により硬化する樹脂としては、少なくとも光反応性化合物、例えば、光反応性モノマー、光反応性オリゴマー、光反応性ポリマー等を含むものである。ここで、反応性とは、感光性を有するペーストが活性光線の照射を受けた場合に、反応性モノマー、反応性オリゴマー、反応性ポリマーが、光架橋、光重合、光解重合、光変性等の反応を通して化学構造が変化することを意味する。   The resin that is cured by light irradiation includes at least a photoreactive compound such as a photoreactive monomer, a photoreactive oligomer, and a photoreactive polymer. Here, the term “reactive” means that when a photosensitive paste is irradiated with actinic rays, the reactive monomer, reactive oligomer, and reactive polymer are photocrosslinked, photopolymerized, photodepolymerized, photomodified, etc. It means that the chemical structure changes through the reaction of

光反応性の化合物は、カルボキシル基を有する共重合体を含有することが好ましい。カルボキシル基を有する共重合体としては、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸、クロトン酸、マレイン酸、フマル酸、ビニル酢酸又はこれらの酸無水物等のカルボキシル基含有モノマー及びメタクリル酸エステル、アクリル酸エステル、スチレン、アクリロニトリル、酢酸ビニル、2−ヒドロキシアクリレート等のモノマーを選択し、アゾビスイソブチロニトリルのような開始剤を用いて共重合することにより得られるものが挙げられる。   The photoreactive compound preferably contains a copolymer having a carboxyl group. Examples of the copolymer having a carboxyl group include, for example, acrylic acid, methacrylic acid, itaconic acid, crotonic acid, maleic acid, fumaric acid, vinyl acetic acid or a carboxylic acid-containing monomer such as these acid anhydrides and methacrylic acid ester, acrylic acid. Examples thereof include those obtained by selecting monomers such as acid ester, styrene, acrylonitrile, vinyl acetate, 2-hydroxyacrylate, and copolymerizing using an initiator such as azobisisobutyronitrile.

又、カルボキシル基を有する共重合体としては、(メタ)アクリル酸エステル及び(メタ)アクリル酸を共重合成分とする共重合体が好ましく用いられる。とりわけ、スチレン/メタクリル酸メチル/メタクリル酸共重合体が好ましく用いられる。   Moreover, as a copolymer which has a carboxyl group, the copolymer which uses (meth) acrylic acid ester and (meth) acrylic acid as a copolymerization component is used preferably. In particular, a styrene / methyl methacrylate / methacrylic acid copolymer is preferably used.

更に、カルボキシル基を有する共重合体が側鎖にエチレン性不飽和基を有することも好ましい。エチレン性不飽和基としては、アクリル基、メタクリル基、ビニル基、アリル基等が挙げられる。このような側鎖を共重合体に付加させる方法は、共重合体中のメルカプト基、アミノ基、水酸基やカルボキシル基に対して、グリシジル基やイソシアネート基を有するエチレン性不飽和化合物やアクリル酸クロライド、メタクリル酸クロライド又はアリルクロライドを付加反応させて作製する方法がある。   Furthermore, it is also preferable that the copolymer having a carboxyl group has an ethylenically unsaturated group in the side chain. Examples of the ethylenically unsaturated group include an acryl group, a methacryl group, a vinyl group, and an allyl group. The method for adding such a side chain to the copolymer is to use an ethylenically unsaturated compound or acrylic acid chloride having a glycidyl group or an isocyanate group with respect to the mercapto group, amino group, hydroxyl group or carboxyl group in the copolymer. There is a method in which methacrylic acid chloride or allyl chloride is subjected to an addition reaction.

ここで、グリシジル基を有するエチレン性不飽和化合物としては、アクリル酸グリシジル、メタクリル酸グリシジル、アリルグリシジルエーテル、エチルアクリル酸グリシジル、クロトニルグリシジルエーテル、クロトン酸グリシジルエーテル、イソクロトン酸グリシジルエーテル等が挙げられる。イソシアネート基を有するエチレン性不飽和化合物としては、(メタ)アクリロイルイソシアナート、(メタ)アクリロイルエチルイソシアネート等がある。また、グリシジル基やイソシアネート基を有するエチレン性不飽和化合物やアクリル酸クロライド、メタクリル酸クロライド又はアリルクロライドは、ポリマー中のメルカプト基、アミノ基、水酸基やカルボキシル基に対して0.05〜1モルを等量付加させることが好ましい。また、カルボキシル基を有する共重合体の添加量は、適切な露光量を得ることができるという点で、溶媒を除いた有機成分中の10〜90重量%であることが好ましい。   Here, as the ethylenically unsaturated compound having a glycidyl group, glycidyl acrylate, glycidyl methacrylate, allyl glycidyl ether, glycidyl ethyl acrylate, crotonyl glycidyl ether, glycidyl crotonic acid, glycidyl ether of isocrotonic acid and the like can be mentioned. . Examples of the ethylenically unsaturated compound having an isocyanate group include (meth) acryloyl isocyanate and (meth) acryloylethyl isocyanate. In addition, ethylenically unsaturated compounds having a glycidyl group or an isocyanate group, acrylic acid chloride, methacrylic acid chloride or allyl chloride are added in an amount of 0.05 to 1 mol with respect to a mercapto group, amino group, hydroxyl group or carboxyl group in the polymer. It is preferable to add an equal amount. Moreover, it is preferable that the addition amount of the copolymer which has a carboxyl group is 10 to 90 weight% in the organic component except a solvent at the point that an appropriate exposure amount can be obtained.

前記光反応性化合物の屈折率は特に限定されないが、硬化した材料の屈折率が低くなりすぎ、硬化後の樹脂の屈折率が1.48以上であることが好ましく、1.55以上、1.80以下の範囲内であることが更に好ましい。これによって、無機酸化物の屈折率と略同様となるのでより透明性に優れることになる。   The refractive index of the photoreactive compound is not particularly limited, but the refractive index of the cured material is too low, and the refractive index of the resin after curing is preferably 1.48 or more, 1.55 or more, and 1. More preferably, it is in the range of 80 or less. As a result, the refractive index is substantially the same as the refractive index of the inorganic oxide, so that the transparency is further improved.

また、光反応性の化合物には、更に光重合開始剤を含ませることができる。光重合開始剤としては、紫外線照射により重合開始能を有するものであればよい。ラジカル種を発生するものから選んで用いられる。具体的には、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニルプロパン−1−オン、2−メチル−1−[4−(メチルチオ)フェニル]−2−モルフェリノプロパン−1−オン、1−[4−(2−ヒドロキシエトキシ)フェニル]−2−ヒドロキシ−2−メチル−1−プロパン−1−オン等のアセトフェノン系開始剤;ベンゾイン、2,2−ジメトキシ−1,2−ジフェニルエタン−1−オン等のベンゾイン系開始剤;ベンゾフェノン、[4−(メチルフェニルチオ)フェニル]フェニルメタノン、4−ヒドロキシベンゾフェノン、4−フェニルベンゾフェノン、3,3’,4,4’−テトラ(t−ブチルパーオキシカルボニル)ベンゾフェノン等のベンゾフェノン系開始剤;2−クロロチオキサントン、2,4−ジエチルチオキサントン等のチオキサントン系開始剤等を挙げることができる。特に比較的長波長に吸収を持つ開始剤を用いることが好ましい。これらは単独もしくは混合物として用いることができる。また、重合開始剤の種類によっては、p−ジメチルアミノ安息香酸エチルエステル、p−ジメチルアミノ安息香酸イソアミルエステル等の三級アミンを添加する等の反応促進剤を併用する方法でもよい。重合開始剤の配合割合は、樹脂中の硬化性成分100重量部に対し、好ましくは0.05〜20重量部、より好ましくは0.1〜20重量%である。光重合開始剤の添加量をこの範囲内とすることにより、良好な光感度を得ることができる。   The photoreactive compound can further contain a photopolymerization initiator. Any photopolymerization initiator may be used as long as it has a polymerization initiating ability upon ultraviolet irradiation. Used from those that generate radical species. Specifically, 1-hydroxycyclohexyl phenyl ketone, 2-hydroxy-2-methyl-1-phenylpropan-1-one, 2-methyl-1- [4- (methylthio) phenyl] -2-morpholinopropane- Acetophenone-based initiators such as 1-one and 1- [4- (2-hydroxyethoxy) phenyl] -2-hydroxy-2-methyl-1-propan-1-one; benzoin, 2,2-dimethoxy-1, Benzoin initiators such as 2-diphenylethane-1-one; benzophenone, [4- (methylphenylthio) phenyl] phenylmethanone, 4-hydroxybenzophenone, 4-phenylbenzophenone, 3,3 ′, 4,4 ′ -Benzophenone-based initiators such as tetra (t-butylperoxycarbonyl) benzophenone; 2-chlorothioxa Tons, can be mentioned thioxanthone initiators such as 2,4-diethyl thioxanthone. In particular, it is preferable to use an initiator having absorption at a relatively long wavelength. These can be used alone or as a mixture. Depending on the type of polymerization initiator, a method may be used in which a reaction accelerator such as a tertiary amine such as p-dimethylaminobenzoic acid ethyl ester or p-dimethylaminobenzoic acid isoamyl ester is added. The blending ratio of the polymerization initiator is preferably 0.05 to 20 parts by weight, more preferably 0.1 to 20% by weight with respect to 100 parts by weight of the curable component in the resin. By setting the addition amount of the photopolymerization initiator within this range, good photosensitivity can be obtained.

又、光重合開始剤と共に増感剤を使用し、感度を向上させたり、反応に有効な波長範囲を拡大することができる。増感剤の具体例としては、ベンゾフェノン、メチルジシアノベンゼン、ベンザル等が挙げられる。尚、増感剤の中には光重合開始剤としても使用できるものがある。増感剤の添加量は溶媒を除いた有機成分全量中、好ましくは0.05〜20重量%、より好ましくは0.1〜20重量%である。増感剤の添加量をこの範囲内とすることにより、良好な光感度を得ることができる。   Moreover, a sensitizer can be used together with a photopolymerization initiator to improve sensitivity and to expand the effective wavelength range for the reaction. Specific examples of the sensitizer include benzophenone, methyldicyanobenzene, benzal and the like. Some sensitizers can also be used as photopolymerization initiators. The addition amount of the sensitizer is preferably 0.05 to 20% by weight, more preferably 0.1 to 20% by weight, based on the total amount of the organic components excluding the solvent. By setting the addition amount of the sensitizer within this range, good photosensitivity can be obtained.

又、本発明においては紫外線吸収剤を添加するのがより好ましい。紫外線吸収剤を添加することで、露光光によるペースト内部の散乱光を吸収し、散乱光を弱めることができる。これにより、より微細なパターンをシャープに形成することができる。紫外線吸収剤としては、有機系染料からなるものが好ましく用いられる。紫外線吸収剤の添加量は、溶媒を除いた有機成分全量中、好ましくは0.001〜2重量%、より好ましくは0.01〜1重量%の範囲内である。この範囲内とすることにより、透過限界波長及び波長傾斜幅を所望範囲内にとどめ、露光光の透過率、感光性の感度を保持しつつ散乱光の吸収効果を得ることができるためである。   In the present invention, it is more preferable to add an ultraviolet absorber. By adding an ultraviolet absorber, scattered light inside the paste due to exposure light can be absorbed and scattered light can be weakened. Thereby, a finer pattern can be formed sharply. As the ultraviolet absorber, those composed of organic dyes are preferably used. The addition amount of the ultraviolet absorber is preferably 0.001 to 2% by weight, more preferably 0.01 to 1% by weight, based on the total amount of the organic components excluding the solvent. This is because, within this range, the transmission limit wavelength and the wavelength inclination width are kept within the desired ranges, and the effect of absorbing scattered light can be obtained while maintaining the transmittance of exposure light and the sensitivity of photosensitivity.

また、分散される無機酸化物の微粒子と樹脂との屈折率差から、露光光によるペースト内部の光散乱は避け難く、それに起因すると考えられるパターン形状の太りやパターン間の埋り(残膜形成)が発生し易く、より微細な高精細なパターンにおいて影響が出易い。そのため、散乱光のような弱い光に対しての光反応を抑制することができる重合禁止剤を添加してもよい。   In addition, due to the difference in refractive index between the dispersed inorganic oxide fine particles and the resin, it is difficult to avoid light scattering inside the paste due to exposure light. ) Are likely to occur, and influence is more likely to occur in a finer and finer pattern. Therefore, you may add the polymerization inhibitor which can suppress the photoreaction with respect to weak light like scattered light.

(分散剤(C成分))
本発明の透明伝導性材料を基板に塗布するには、分散剤(C成分)により透明伝導性材料を分散してペースト状に調製することで行われる。本発明に用いられる分散剤としては、メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、ブチルセロソルブ、メチルエチルケトン、ジオキサン、アセトン、シクロヘキサノン、シクロペンタノン、イソブチルアルコール、イソプロピルアルコール、テトラヒドロフラン、ジメチルスルフォキシド、γ−ブチロラクトン、ブロモベンゼン、クロロベンゼン、ジブロモベンゼン、ジクロロベンゼン、ブロモ安息香酸、クロロ安息香酸等の1種以上を含有する有機溶媒混合物が挙げられる。
(Dispersant (component C))
The transparent conductive material of the present invention is applied to the substrate by dispersing the transparent conductive material with a dispersant (component C) and preparing it in a paste form. Examples of the dispersant used in the present invention include methyl cellosolve, ethyl cellosolve, butyl cellosolve, methyl ethyl ketone, dioxane, acetone, cyclohexanone, cyclopentanone, isobutyl alcohol, isopropyl alcohol, tetrahydrofuran, dimethyl sulfoxide, γ-butyrolactone, bromobenzene, An organic solvent mixture containing one or more of chlorobenzene, dibromobenzene, dichlorobenzene, bromobenzoic acid, chlorobenzoic acid and the like can be mentioned.

必要に応じて、光酸発生剤、光塩基発生剤、増感助剤、可塑剤、増粘剤、有機溶媒、酸、塩基、沈降防止剤、酸化防止剤等の添加剤成分を加えることができる。   Additive components such as photoacid generators, photobase generators, sensitization aids, plasticizers, thickeners, organic solvents, acids, bases, antisettling agents, and antioxidants can be added as necessary. it can.

例えば、バインダー成分が必要な場合には、ポリマーとして、例えば、ポリビニルアルコール、ポリビニルブチラール、メタクリル酸エステル重合体、アクリル酸エステル重合体、アクリル酸エステル−メタクリル酸エステル共重合体、ブチルメタクリレート樹脂等を用いることができる。   For example, when a binder component is required, as a polymer, for example, polyvinyl alcohol, polyvinyl butyral, methacrylic acid ester polymer, acrylic acid ester polymer, acrylic acid ester-methacrylic acid ester copolymer, butyl methacrylate resin, etc. Can be used.

(透明導電性ペーストの調製)
本発明の無機酸化物(A成分)と膜成形物(B成分)とからなる透明導電性材料は、前記の分散剤(C成分)と調合されて均質に混合分散され、透明導電性ペーストに調製される。
(Preparation of transparent conductive paste)
The transparent conductive material comprising the inorganic oxide (A component) and the film molded product (B component) of the present invention is blended with the dispersant (C component) and homogeneously mixed and dispersed into a transparent conductive paste. Prepared.

透明導電性ペーストは、本発明の透明導電性材料である無機酸化物(A成分)と膜形成物(B成分)との合計量に対して好ましくは5〜50重量%、より好ましくは10〜45重量%の前記の分散剤(C成分)を加えて、3本ローラや混練機等で均質に混合・分散して作製される。
トリルチル型結晶構造の無機酸化物は、分散剤等を用いてペースト状にすると、[001]方向に配列したルチル鎖(八面体の稜共有直鎖)が隣接する直鎖の酸素を共有することにより連結されたようにして凝集する。
The transparent conductive paste is preferably 5 to 50% by weight, more preferably 10 to 10%, based on the total amount of the inorganic oxide (component A) and the film-formed product (component B) which are the transparent conductive material of the present invention. 45% by weight of the dispersant (component C) is added, and the mixture is uniformly mixed and dispersed with a three-roller or a kneader.
When an inorganic oxide having a trityl type crystal structure is made into a paste using a dispersant or the like, rutile chains arranged in the [001] direction (octahedral ridge-sharing straight chain) must share adjacent straight-chain oxygen. Agglomerate as linked by

透明導電性ペーストの粘度は、無機酸化物(A成分)、膜形成物(B成分)、分散剤(C成分)、その他の添加剤等の添加割合によって適宜調整されるが、その範囲は通常は10〜20万cps(センチ・ポイズ)である。例えば、基板への塗布をスピンコート法やディップコート法、スプレー法で行う場合は、10〜5000cpsが好ましい。スクリーン印刷法で行う場合は、5000〜20万cpsが好ましい。ブレードコーター法やダイコーター法等を用いる場合は、5000〜5万cpsが好ましい。   The viscosity of the transparent conductive paste is appropriately adjusted depending on the addition ratio of the inorganic oxide (component A), film-forming product (component B), dispersant (component C), other additives, etc., but the range is usually Is 100,000 to 200,000 cps (centipoise). For example, when the application to the substrate is performed by a spin coating method, a dip coating method, or a spray method, 10 to 5000 cps is preferable. When the screen printing method is used, 5000 to 200,000 cps is preferable. When using a blade coater method, a die coater method, etc., 5000-50,000 cps is preferable.

(透明導電膜の形成)
このようにして得られた透明導電性ペーストは、ガラス等の透明基板に塗布し、更にこれを硬化させる、又は、熱処理することにより、透明導電膜を得ることができる。そして、得られた透明導電膜は自動車、航空機、建築物等の窓ガラスの防曇又は氷結防止のための発熱抵抗体や、液晶表示素子、エレクトロルミネッセンス(EL)表示素子等の表示素子類の電極を形成するために好ましく使用できる。
(Formation of transparent conductive film)
A transparent conductive film can be obtained by applying the transparent conductive paste thus obtained to a transparent substrate such as glass and further curing or heat-treating it. The obtained transparent conductive film is a heating resistor for preventing fogging or anti-icing of window glass of automobiles, aircrafts, buildings, etc., display elements such as liquid crystal display elements, electroluminescence (EL) display elements, etc. It can be preferably used to form an electrode.

ここで、透明導電性ペーストを基板に塗布してなる透明導電層の厚みは0.05〜20μmが好ましい。厚みが0.05μm未満になると十分な導電性を得ることが難しく、20μmを超えると透明性の低下等の問題が生じるため好ましくない。   Here, the thickness of the transparent conductive layer formed by applying the transparent conductive paste to the substrate is preferably 0.05 to 20 μm. If the thickness is less than 0.05 μm, it is difficult to obtain sufficient conductivity, and if it exceeds 20 μm, problems such as a decrease in transparency occur, which is not preferable.

そして、この透明導電層を成膜するには、透明導電層が、膜成形物(B成分)としてガラス粉末を用いて調製した透明導電性ペーストの場合は、基板に塗布された透明導電性ペーストの層を乾燥して分散剤(C成分)を揮発させ、その後、焼成炉にて焼成を行う。ガラス粉末が軟化して無機酸化物の表面を濡らして凝集している無機酸化物の微粒子の間隙を埋め、微粒子と結合して無機酸化物の導電膜を成膜する。焼成雰囲気や温度は、ペーストや基板の種類によって異なるが、空気中、窒素、水素等の雰囲気中で焼成する。焼成炉としては、バッチ式の焼成炉やベルト式の連続型焼成炉を用いることができる。   And in order to form this transparent conductive layer, in the case where the transparent conductive layer is a transparent conductive paste prepared using glass powder as a film molded product (component B), the transparent conductive paste applied to the substrate The layer is dried to volatilize the dispersant (component C), and then fired in a firing furnace. The glass powder softens, wets the surface of the inorganic oxide, fills the gaps between the aggregated inorganic oxide fine particles, and bonds with the fine particles to form an inorganic oxide conductive film. The firing atmosphere and temperature vary depending on the type of paste and substrate, but firing is performed in an atmosphere of air, nitrogen, hydrogen, or the like. As the firing furnace, a batch-type firing furnace or a belt-type continuous firing furnace can be used.

この焼成温度は、好ましくは600℃以下、より好ましくは550℃以下で、通常30〜120分間保持して焼成を行うことが好ましい。このようにして、基板の表面に透明導電膜を作製する。   The firing temperature is preferably 600 ° C. or lower, more preferably 550 ° C. or lower, and it is usually preferable to perform firing while maintaining for 30 to 120 minutes. Thus, a transparent conductive film is produced on the surface of the substrate.

一方、膜成形物(B成分)として、光照射により硬化する樹脂を用いて調整した透明導電性ペーストの場合は、基板に塗布された透明導電性ペーストの層に露光装置を用いて光を照射して樹脂を硬化させる。露光装置としては、プロキシミティ露光機等を用いることができる。また、大面積の露光を行う場合は、基板上に本発明の透明導電ペーストを塗布した後に、搬送しながら露光を行うことによって、小さな露光面積の露光機で、大きな面積を露光することができる。このようにして、凝集している無機酸化物の微粒子の間隙を埋めている光反応性化合物が光硬化して無機酸化物の微粒子と結合し無機酸化物の導電膜を成膜する。   On the other hand, in the case of a transparent conductive paste prepared using a resin that is cured by light irradiation as a film molded product (component B), light is irradiated to the layer of the transparent conductive paste applied to the substrate using an exposure device. To cure the resin. A proximity exposure machine or the like can be used as the exposure apparatus. Moreover, when performing exposure of a large area, a large area can be exposed with an exposure machine having a small exposure area by applying the transparent conductive paste of the present invention on a substrate and then performing exposure while transporting. . In this way, the photoreactive compound filling the gaps between the aggregated inorganic oxide fine particles is photocured and bonded to the inorganic oxide fine particles to form an inorganic oxide conductive film.

本発明の透明導電性材料からなる透明導電膜は、表面抵抗値を200Ω以下とすることができ、より好ましくは100Ω以下とすることができる。200Ωを超えると導電性や熱電特性が十分でなく、又、帯電防止効果も悪くなるため好ましくない。尚、表面抵抗値は、透明導電膜の表面抵抗測定点を予め定め、この測定点に四探針式表面抵抗測定器により、一定の電流を流し、電流の入口と出口の間に生じた電位差を測定して算出する。
この透明導電性膜は、基板の表面の全面に形成しても、あるパターンで部分的に形成してもよい。更に、透明導電性膜は、透明導電性膜の少なくとも一部に形成された一対の電極部材を有するのが好ましい。電極部材は、透明導電性膜よりも十分に抵抗の低いAu、Ag、Cu等の金属や合金等が好ましい。
The transparent conductive film made of the transparent conductive material of the present invention can have a surface resistance value of 200Ω or less, more preferably 100Ω or less. If it exceeds 200Ω, the conductivity and thermoelectric properties are not sufficient, and the antistatic effect is also deteriorated, which is not preferable. The surface resistance value is determined in advance by measuring a surface resistance measurement point of the transparent conductive film, and a constant current is passed to the measurement point by a four-probe type surface resistance measuring instrument. Is measured and calculated.
The transparent conductive film may be formed on the entire surface of the substrate or may be partially formed with a certain pattern. Furthermore, the transparent conductive film preferably has a pair of electrode members formed on at least a part of the transparent conductive film. The electrode member is preferably a metal or alloy such as Au, Ag, or Cu, which has a sufficiently lower resistance than the transparent conductive film.

以下に本発明を具体的な実施例により説明するが、本発明はこれらの実施例によって限定されるものではない。   Hereinafter, the present invention will be described with reference to specific examples, but the present invention is not limited to these examples.

[実施例1]
亜鉛の酸化物(ZnO)とアンチモンの酸化物(Sb)を等モル量になるように秤量し、乳鉢中でよく混合して混合粉を得た。
[Example 1]
Zinc oxide (ZnO) and antimony oxide (Sb 2 O 3 ) were weighed in an equimolar amount and mixed well in a mortar to obtain a mixed powder.

得られた混合粉を大気圧下において820℃で20時間保持して焼成した後に放冷して予備焼成した。そして、予備焼成の済んだ焼成体を粉砕し、粉砕して得られた粉体を、大気圧下において1040℃で40時間保持して焼成した後に放冷して仮焼成体を得、得られた仮焼成体を更に粉砕し、再度1040℃で40時間保持して焼成した後、放冷して本焼成した。本焼成体を更に粉砕して、平均粒径0.1μm以下の電気伝導性を有する無機酸化物(ZnSb)微粒子とした。 The obtained mixed powder was calcined by holding at 820 ° C. for 20 hours under atmospheric pressure, and then allowed to cool and preliminarily calcined. Then, the pre-fired fired body is pulverized, and the powder obtained by pulverization is held at 1040 ° C. for 40 hours under atmospheric pressure and fired, and then allowed to cool to obtain a temporary fired body. The calcined body was further pulverized and again fired by holding at 1040 ° C. for 40 hours, and then allowed to cool and calcined. The fired body was further pulverized into inorganic oxide (ZnSb 2 O 6 ) fine particles having an average particle diameter of 0.1 μm or less.

得られた無機酸化物(ZnSb)微粒子について、X線回折(XRD)を行い、得られた回折パターンから構造解析を行った。その結果、正方晶系のトリルチル型結晶構造でその結晶格子定数はa=4.666オングストローム、c=9.265オングストロームであった。 The obtained inorganic oxide (ZnSb 2 O 6 ) fine particles were subjected to X-ray diffraction (XRD), and structural analysis was performed from the obtained diffraction patterns. As a result, the crystal lattice constant was a = 4.666 angstroms and c = 9.265 angstroms with a tetragonal trirutile crystal structure.

次に、得られた無機酸化物(ZnSb)微粒子と、ガラス粉末(屈折率nが1.895、ガラス転位温度Tgが400℃で、SiO−B−TlO系の平均粒径0.4μmのガラス粉末であって、組成比が酸化物基準の質量%でSiOが52%、Bが14%、TlOが33%であり、Glass Phys.&Chem.−USSR Vol.012(1986) P.0334に基づき作製したガラスを粉砕したもの)と、メチルエチルケトンを、メチルエチルケトンの揮発後の透明導電性材料が40vol%となるように調合したものを混合し透明導電性ペーストを作製した。 Next, an inorganic oxide (ZnSb 2 O 6) fine particles obtained, the glass powder (refractive index n d 1.895, a glass transition temperature Tg of 400 ℃, SiO 2 -B 2 O 3 -Tl 2 O Glass powder having an average particle size of 0.4 μm, the composition ratio of which is mass% based on oxide, SiO 2 is 52%, B 2 O 3 is 14%, Tl 2 O is 33%, Glass Phys -Chem.-USSR Vol.012 (1986) P.0334) and methyl ethyl ketone mixed so that the transparent conductive material after volatilization of methyl ethyl ketone is 40 vol% A transparent conductive paste was prepared.

得られた透明導電性ペーストを5cm角のガラス基板にスピンコート法にて塗布し、メチルエチルケトン揮発後、膜厚が5μmとなるように回転数を調整し、これを雰囲気を特に調整することなく600℃、30分で焼成して透明導電膜を得た。   The obtained transparent conductive paste was applied to a 5 cm square glass substrate by spin coating, and after volatilizing methyl ethyl ketone, the rotation speed was adjusted so that the film thickness became 5 μm. A transparent conductive film was obtained by baking at 30 ° C. for 30 minutes.

得られた透明導電膜の電気伝導率σを室温で測定した。すなわち、透明導電膜の表面抵抗測定点を予め定め、この測定点を四探子法によりデジタルマルチメータ(ケースレー社製:2001型マルチメータ)を用いて測定した。その結果、表面抵抗率が100Ωであり、導電性に優れていることが確認された。   The electrical conductivity σ of the obtained transparent conductive film was measured at room temperature. That is, the surface resistance measurement point of the transparent conductive film was determined in advance, and this measurement point was measured by a four-probe method using a digital multimeter (Caseley's 2001 type multimeter). As a result, it was confirmed that the surface resistivity was 100Ω and the conductivity was excellent.

[実施例2]
実施例1で作製した無機酸化物(ZnSb)微粒子とアクリル系モノマー(メタクリル酸メチルとポリエチレングリコールジメタクリレートの等量混合液にUV硬化剤が1wt%添加)とメチルエチルケトンを、メチルエチルケトンの揮発後の透明導電性材料が20vol%となるように調合したものを混合し透明導電性ペーストを作製した。
[Example 2]
Volatilization of methyl ethyl ketone with inorganic oxide (ZnSb 2 O 6 ) fine particles prepared in Example 1, acrylic monomer (1 wt% of UV curing agent added to an equal mixture of methyl methacrylate and polyethylene glycol dimethacrylate) and methyl ethyl ketone What was prepared so that the latter transparent conductive material might become 20 vol% was mixed, and the transparent conductive paste was produced.

得られた透明導電性ペーストを5cm角のガラス基板にスピンコート法にて塗布し、メチルエチルケトン揮発後、膜厚が5μmとなるように回転数を調整し、これにUVを照射して透明導電膜を得た。   The obtained transparent conductive paste was applied to a 5 cm square glass substrate by spin coating, and after volatilizing methyl ethyl ketone, the rotation speed was adjusted so that the film thickness became 5 μm, and this was irradiated with UV to irradiate the transparent conductive film Got.

得られた透明導電膜の電気伝導率σを実施例と同様の方法で測定した。その結果、表面抵抗率が120Ωであり、導電性に優れていることが確認された。   The electrical conductivity σ of the obtained transparent conductive film was measured by the same method as in the examples. As a result, it was confirmed that the surface resistivity was 120Ω and the conductivity was excellent.

Claims (13)

電気伝導性を有し、かつ可視域で透明性を有する無機酸化物(A成分)と、ガラス転移温度Tgが600℃以下であり、かつ可視域で透明性を有する膜形成物(B成分)と、を構成成分とする透明導電性材料。   An inorganic oxide (A component) having electrical conductivity and transparency in the visible range, and a film-formation product (B component) having a glass transition temperature Tg of 600 ° C. or lower and transparency in the visible range And a transparent conductive material. 前記無機酸化物は、トリルチル型結晶構造をなす酸化物である請求項1に記載の透明導電性材料。   The transparent conductive material according to claim 1, wherein the inorganic oxide is an oxide having a trirutile crystal structure. 前記無機酸化物は、アンチモンを含むトリルチル型結晶構造をなす複酸化物である請求項2に記載の透明導電性材料。   The transparent conductive material according to claim 2, wherein the inorganic oxide is a double oxide having a trirutile crystal structure containing antimony. 前記無機酸化物は、平均粒径が1μm以下の微粒子である請求項1から3のいずれかに記載の透明導電性材料。   The transparent conductive material according to claim 1, wherein the inorganic oxide is fine particles having an average particle diameter of 1 μm or less. 前記膜形成物は、屈折率ndが1.55以上であり、600℃以下で前記無機酸化物の表面を濡らす状態の粘性となるガラス粉末である請求項1から4のいずれかに記載の透明導電性材料。   The transparent film according to any one of claims 1 to 4, wherein the film-formed product is a glass powder having a refractive index nd of 1.55 or more and a viscosity that wets the surface of the inorganic oxide at 600 ° C or less. Conductive material. 前記膜形成物は、光照射により硬化する樹脂である請求項1から4のいずれかに記載の透明導電性材料。   The transparent conductive material according to claim 1, wherein the film-formed product is a resin that is cured by light irradiation. 前記無機酸化物に対する前記膜形成物の割合比は、前記膜形成物/前記無機酸化物×100で5〜50重量%である請求項1から6のいずれかに記載の透明導電性材料。   The transparent conductive material according to any one of claims 1 to 6, wherein a ratio of the film formation to the inorganic oxide is 5 to 50% by weight of the film formation / the inorganic oxide × 100. 請求項1から7のいずれかに記載の透明導電性材料と分散剤(C成分)とからなる透明導電性ペースト。   A transparent conductive paste comprising the transparent conductive material according to claim 1 and a dispersant (component C). 前記分散剤は、前記無機酸化物と前記膜形成物との合計量に対して5〜50重量%である請求項8に記載の透明導電性ペースト。   The transparent conductive paste according to claim 8, wherein the dispersant is 5 to 50 wt% with respect to the total amount of the inorganic oxide and the film-forming product. 請求項8又は9に記載の透明導電性ペーストを塗布してなる透明導電膜。   The transparent conductive film formed by apply | coating the transparent conductive paste of Claim 8 or 9. 表面抵抗率が200Ω以下である請求項10に記載の透明導電膜。   The transparent conductive film according to claim 10, wherein the surface resistivity is 200Ω or less. 請求項10又は11に記載の透明導電膜を備えた防曇ガラス。   The anti-fog glass provided with the transparent conductive film of Claim 10 or 11. 電気伝導性を有し、かつ可視域で透明性を有する無機酸化物(A成分)と、ガラス点移転Tgが600℃以下であり、かつ可視域で透明性を有する膜形成物(B成分)と、からなる透明導電性材料に分散剤(C成分)を加え、前記無機酸化物及び前記膜形成物とが分散した透明導電性ペーストとなし、得られた透明導電性ペーストを基板に塗布・乾燥した後、焼成又は硬化させることを特徴とする透明導電膜の形成方法。   An inorganic oxide (A component) having electrical conductivity and transparency in the visible region, and a film-formation product (B component) having a glass point transfer Tg of 600 ° C. or less and having transparency in the visible region. And adding a dispersant (component C) to the transparent conductive material comprising a transparent conductive paste in which the inorganic oxide and the film forming material are dispersed, and applying the obtained transparent conductive paste to a substrate. A method of forming a transparent conductive film, characterized by baking or curing after drying.
JP2007115427A 2007-04-25 2007-04-25 Transparent conductive material, transparent conductive film, and formation method of transparent conductive film Pending JP2008276944A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007115427A JP2008276944A (en) 2007-04-25 2007-04-25 Transparent conductive material, transparent conductive film, and formation method of transparent conductive film

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007115427A JP2008276944A (en) 2007-04-25 2007-04-25 Transparent conductive material, transparent conductive film, and formation method of transparent conductive film

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2008276944A true JP2008276944A (en) 2008-11-13

Family

ID=40054687

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2007115427A Pending JP2008276944A (en) 2007-04-25 2007-04-25 Transparent conductive material, transparent conductive film, and formation method of transparent conductive film

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2008276944A (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011102502A1 (en) * 2010-02-22 2011-08-25 東海光学 株式会社 Method for producing plastic lens having antistatic anti-reflection film, and plastic lens produced by the method
JP2012140534A (en) * 2010-12-28 2012-07-26 Jgc Catalysts & Chemicals Ltd Coating liquid for forming transparent coat and substrate with transparent coat

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011102502A1 (en) * 2010-02-22 2011-08-25 東海光学 株式会社 Method for producing plastic lens having antistatic anti-reflection film, and plastic lens produced by the method
JP2012140534A (en) * 2010-12-28 2012-07-26 Jgc Catalysts & Chemicals Ltd Coating liquid for forming transparent coat and substrate with transparent coat

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101363126B1 (en) Photosensitive resin composition, photosensitive film, and method for formation of pattern
EP2380916B1 (en) Hardening composition and hardened product of same
US7157507B2 (en) Ultraviolet curable silver composition and related method
KR101679137B1 (en) Resin composition, transparent film for touch panel sensors using same, and touch panel
KR20140009512A (en) Transparent conductive laminate and touch panel
JP5671936B2 (en) Negative photosensitive resin composition and cured film using the same
KR101050529B1 (en) Electrode forming composition comprising aluminum powder with controlled particle size distribution and size and electrode manufactured using the same
JP5060781B2 (en) Composition for forming transparent conductive film, transparent conductive film and display
JP6858503B2 (en) Transparent conductive film
EP2031030A1 (en) Composition for transparent electroconductive film formation, transparent electroconductive film, and display
KR20090037818A (en) Composition for fabricating the electrode comprising flake type aluminium and electrode made by the same
JP6019056B2 (en) SUBSTRATE WITH LAMINATED COATING AND COATING COMPOSITION FOR FORMING PRIMER LAYER FOR FORMING THE LAMINATED COATING
JP2008276944A (en) Transparent conductive material, transparent conductive film, and formation method of transparent conductive film
JP2002056774A (en) Photosensitive black paste
JP2003104755A (en) Paste
JP2010272514A (en) Conductive oxide particulate dispersion composition, conductive paint composition, and conductive film
KR20080055682A (en) Inorganic particle-containing photosensitive resin composition, photosensitive film, method for forming pattern, and process for preparing flat panel display
JP4247182B2 (en) Transparent conductor
JP5193810B2 (en) Dispersion, metal oxide-containing film, and method for producing substrate with metal oxide film
TWI547755B (en) A photosensitive resin composition, and a hard coat film and an antireflection film using the same
JP4958144B2 (en) Composition for forming transparent conductive film, transparent conductive film and display
JP4958142B2 (en) Composition for forming transparent conductive film, transparent conductive film and display
JP4373997B2 (en) Composition for forming transparent conductive film, transparent conductive film and display
JP5646361B2 (en) Method for producing optical film having reworkable pressure-sensitive adhesive layer
JPH0785974A (en) Dispersion type electroluminescent element