JP4365596B2 - Method for forming transparent conductive film and coating liquid for transparent conductive film - Google Patents

Method for forming transparent conductive film and coating liquid for transparent conductive film Download PDF

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、インジウム−錫酸化物(ITO)の透明導電膜の形成方法及び透明導電膜の塗布液に関し、詳しくは、加熱した基板にスプレーノズルにより透明導電膜の塗布液を噴霧して塗布する際に、霧状化された塗布液を、予熱雰囲気を通過させて、基板温度の低下を抑制し大型基板に対して均質な透明導電膜の形成を可能にしようとする透明導電膜の形成方法及び透明導電膜の塗布液に係るものである。
【0002】
【従来の技術】
従来の透明導電膜の形成方法には、スパッタリング法、真空蒸着法及びCVD法等の乾式製膜法と、ディップコーティング法、スプレー法及びスピンコーティング法等の湿式製膜法とがある。乾式製膜法は、導電性の高い良質な透明導電膜を容易に形成することできる点では有効な方法であるが、設備コストが高く、また生産効率が低いという点に難があった。
【0003】
一方、湿式製膜法は、大型基板に対して対応できる点で有効な方法であるが、湿式製膜法の内、ディップコーティング法及びスピンコーティング法は、塗布液の無駄な消費が多い点に難があった。また、ディップコーティング法は、貯留された塗布液の中に浸けられた基板を所定のスピードで引上げて薄膜形成するものであり、基板の両面に透明導電膜が形成される。したがって、基板の一面にのみ透明導電膜を形成する場合には、基板の裏面に塗布液が付着するのを防止するための処置が必要となる。これに対し、スプレー法は、基板の一面の所要部分に塗布液を噴霧するものであり、塗布液の無駄な消費を抑えて大型基板に対応できることから、近年、注目されている製膜方法である。
【0004】
このスプレー法によるITOの透明導電膜の形成例として、塩化インジウム(InCl3:25g)と塩化第二錫(SnCl4:2.1g)とを水(33ml)とメタノール(40ml)の混合液に溶解させた塗布液にフッ化アンモニウム(NH4F:2.09ml))を添加したものを、420℃に加熱した約70mm角のガラス基板にスプレー塗布して形成することを開示したものがある(例えば、特許文献1参照)。また、塩化インジウム(InCl3・3.5H2O)と塩化第一錫(SnCl2・2H2O)をエタノールに溶解させた溶液を、大気中で350℃に加熱したガラス基板(2.5mm×3.5mm×0.7mm)に噴霧して体積抵抗率が低く、可視域透過率の高い透明導電膜が形成できることを報告したものがある(例えば、非特許文献1参照)。
【0005】
【特許文献1】
特開昭51−75991号公報 (第2〜3頁)
【非特許文献1】
平成12年度神奈川県産官学交流研究発表会資料「スプレー法によるITO透明導電膜の作製」、pp.21(2000.10.18)
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このような従来のスプレー法による透明導電膜の形成に使用されるスプレーノズルは、塗布液を小さな噴出口から高圧気体で圧縮して噴出させ、塗布液を霧状化させる方式のものであり、霧状の塗布液の粒径は比較的大きくて不均一であること、また塗布液の噴霧量の制御が困難であった。また、所定温度に加熱された基板温度において、塗布液が塗布された部分の温度が低下し、基板温度の分布にむらが発生することがあった。そのため、均一な膜厚の薄膜の形成が困難となり、ITO透明導電膜の塗布液の塗布むらにより、大型基板に対しては白濁現象が発生することがあった。したがって、上記従来例においては、いずれも小さなガラス基板に対する成果であり、一辺の寸法が数百mm以上の大型基板に対しては、未だ実績がなく実用化に至っていない。また、このような大型基板に対して白濁のない均質な透明導電膜の形成を可能にした塗布液についての報告例もない。
【0007】
そこで、本発明は、このような問題点に対処し、塗布液の噴霧により大型基板に対して均質な透明導電膜の形成を可能にし、透明導電膜の導電性向上及び厚膜化を可能にしようとする透明導電膜の形成方法及び透明導電膜の塗布液を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明による透明導電膜の形成方法は、エタノールに対するメタノールの配合比(メタノール/(メタノール+エタノール))が5〜80wt%であり、前記メタノール及びエタノールに対する水の配合比(水/(水+有機溶剤))が1.5〜21.0wt%であるメタノール、エタノール、及び水から成る溶媒インジウム(In)と錫(Sn)のモル換算で、Sn/(Sn+In)が1.0〜13.0%となるように配合した塩化インジウム及び塩化第一錫の混合物を1.5〜7.0wt%だけ溶解しさらに塩酸、塩化金酸、塩化パラジウム、塩化ルテニウム、塩化白金酸、塩化亜鉛、チタンカップリング材、金属アルコキシド又はアルミニウムカップリング材のうちから選択されたいずれか1種以上の添加物を添加して透明導電膜の塗布液を作製し、300〜350℃の温度に加熱した基板に対してスプレーノズルにより前記透明導電膜の塗布液を噴霧し、これにより霧状化された透明導電膜の塗布液を、予め200〜300℃の温度に加熱された予熱雰囲気を通過させて予熱し、前記加熱された基板に前記予熱された透明導電膜の塗布液を塗布するものである。
【0009】
このような方法により、エタノールに対するメタノールの配合比(メタノール/(メタノール+エタノール))が5〜80wt%であり、前記メタノール及びエタノールに対する水の配合比(水/(水+有機溶剤))が1.5〜21.0wt%であるメタノール、エタノール、及び水から成る溶媒インジウム(In)と錫(Sn)のモル換算で、Sn/(Sn+In)が1.0〜13.0%となるように配合した塩化インジウム及び塩化第一錫の混合物を1.5〜7.0wt%だけ溶解しさらに塩酸、塩化金酸、塩化パラジウム、塩化ルテニウム、塩化白金酸、塩化亜鉛、チタンカップリング材、金属アルコキシド又はアルミニウムカップリング材のうちから選択されたいずれか1種以上の添加物を添加して透明導電膜の塗布液を作製し、スプレーノズルでこの透明導電膜の塗布液を噴霧して霧状化し、予め200〜300℃の温度に加熱された予熱雰囲気で霧状化された透明導電膜の塗布液を予熱し、300〜350℃の温度に加熱された基板に塗布する。これにより、基板温度の低下を抑制し大型基板に対して均質な透明導電膜の形成を可能にする。
【0016】
また、前記予熱雰囲気は、前記基板と前記スプレーノズルとの間に形成されたものである。これにより、基板とスプレーノズル間で塗布液を予熱する。
【0018】
そして、前記スプレーノズルは、内側に設けられた内部混合室に高速気体を導入して噴射させ、該内部混合室に連通する塗布液送入口より塗布液を吸引し、該塗布液を前記高速噴射する気体で破砕し微粒子化して噴霧するようにしたものである。これにより、内部混合室に導入されて噴射する高速気体で内部混合室に連通する塗布液送入口より塗布液を吸引し、該塗布液を高速噴射する気体で破砕し微粒子化して噴霧する。
【0019】
また、本発明による透明導電膜の塗布液は、塩化インジウムと塩化第一錫との混合物を溶媒に溶解させた透明導電膜の塗布液であって、エタノールに対するメタノールの配合比(メタノール/(メタノール+エタノール))が5〜80wt%であり、前記メタノール及びエタノールに対する水の配合比(水/(水+有機溶剤))が1.5〜21.0wt%であるメタノール、エタノール、及び水から成る溶媒インジウム(In)と錫(Sn)のモル換算で、Sn/(Sn+In)が1.0〜13.0%となるように配合した塩化インジウム及び塩化第一錫の混合物を前記溶媒に1.5〜7.0wt%だけ溶解しさらに塩酸、塩化金酸、塩化パラジウム、塩化ルテニウム、塩化白金酸、塩化亜鉛、チタンカップリング材、金属アルコキシド又はアルミニウムカップリング材のうちから選択されたいずれか1種以上の添加物を添加したものである。
【0020】
これにより、エタノールに対するメタノールの配合比(メタノール/(メタノール+エタノール))が5〜80wt%であり、前記メタノール及びエタノールに対する水の配合比(水/(水+有機溶剤))が1.5〜21.0wt%であるメタノール、エタノール、及び水から成る溶媒に、インジウム(In)及び錫(Sn)のモル換算で、Sn/(Sn+In)が1.0〜13.0%となるように混合した塩化インジウム及び塩化第一錫の混合物を上記溶媒に1.5〜7.0wt%だけ溶解しさらに塩酸、塩化金酸、塩化パラジウム、塩化ルテニウム、塩化白金酸、塩化亜鉛、チタンカップリング材、金属アルコキシド又はアルミニウムカップリング材のうちから選択されたいずれか1種以上の添加物を添加して作製した透明導電膜の塗布液により、大型基板に対して導電性が高く且つ全面に亘って白濁のない透明な導電膜の形成を可能にする。
【0026】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。
図1は、本発明による透明導電膜の形成方法を示す説明図である。この透明導電膜の形成方法は、基板温度の低下を抑制し大型基板に対して均質な透明導電膜の形成を可能にしようとするものであり、基板1を所定の温度に加熱し、該基板1に対してスプレーノズル2により透明導電膜の塗布液を噴霧し、これにより霧状化された透明導電膜の塗布液を、予め所定温度に加熱された予熱雰囲気6を通過させて予熱し、加熱された基板1に予熱された透明導電膜の塗布液を塗布するようにしたものである。
【0027】
より具体的には、先ず、加熱手段3の上部の載置部4に、例えば透明ガラス等の基板1が載置される。そして該基板1は加熱手段3により約300〜350℃に加熱される。次に、例えば赤外線ランプ等からなる予熱手段5により上記基板1とスプレーノズル2との間の空間が約200〜300℃に予熱され予熱雰囲気6が作られる。なお、予熱雰囲気6は、基板1に対して塗布液を噴霧したときに、該基板1の温度の低下分を補償し得る温度であれば足りる。
【0028】
このような状態において、例えば塩化インジウム(InCl3・4H2O)4.22wt%と塩化第一錫(SnCl2)0.17wt%とを、純水13.16wt%、メタノール54.96wt%、エタノール(無水)27.48wt%の混合液に溶解させて得た塗布液が、スプレーノズル2より微粒子化されて基板1の表面に噴霧される。このとき、スプレーノズル2は、図2に示すように、基板1上方を基板面とノズル先端間を120mmに保って、100mm/秒の走査スピードで左右方向の幅Wが200mm、ストローク幅dが10mmのジグザグ走査しながら160mm角の基板1の全面に亘って上記塗布液を均一に塗布する。
【0029】
上記スプレーノズル2は、図3にその一構成例を示すように、内部に設けられた内部混合室10に高速気体を導入して噴射させ、該内部混合室10に連通する塗布液送入口7より塗布液を吸引し、該塗布液を高速噴射する気体で破砕し微粒子化して噴霧するものであり、高圧気体が高圧気体送入口8からスプレーノズル2の軸心部に流入し、小口径の一次気体噴出口9を通って高速噴射し、内部混合室10に入るようにされている。このとき、塗布液送入口7の位置にはベンチュリ管の原理により負圧Pが生じる。ここで、図示省略の塗布液供給タンクから塗布液送入口7に塗布液が供給されると、塗布液は塗布液送入口7より内部混合室10内に吸引される。そして、上記一次気体噴出口9から噴出する高速気体は、塗布液送入口7より吸引する塗布液を破砕し、広くなった内部混合室10の中で塗布液と混合され、流速を落としてスプレーノズル2先端の噴出口11から噴射される。なお、塗布液の噴霧を連続して行うためには、図示省略の正圧供給手段により塗布液供給タンクに正圧を付与し、図3に示す塗布液送入口7における負圧Pに対して上記塗布液供給タンクの液面上部の圧力が常に所定の圧だけ高くなるように調整すれば可能となる。
【0030】
一方、図4に示すように、上記高圧気体送入口8からスプレーノズル2内に流入した高圧気体は、スプレーノズル2内の軸心部の外側に形成された二次気体通路12を通って、スプレーノズル2の先端部にスパイラル状に形成された二次気体噴出溝13に至り、高速な旋回流となって噴射される。このとき、高圧気体は、上記噴出口11から噴射される塗布液を二次混合しながら破砕し微粒子して前方に噴射する。なお、図3及び図4では、旋回流を発生するスプレーノズルの例を示したが、本発明はこれに限られず、旋回流を発生しない通常のスプレーノズルであってもよい。
【0031】
スプレーノズル2より噴霧された上記溶液の微粒子は、図1に示す予熱雰囲気6中を通過する途中で熱せられ、ほぼ予熱雰囲気と同じ約200〜300℃となって加熱された基板1の表面に付着する。そして、基板1の表面で塩化インジウムと塩化第一錫とが加水分解し、さらに熱分解してインジウム−錫酸化物(ITO)の透明導電膜が形成される。
【0032】
このように、透明導電膜の塗布液は、スプレーノズル2により高速気体で破砕され微粒子化されて噴霧される。しかもその噴霧量は、図3に示すスプレーノズル2の塗布液送入口7における負圧Pと図示省略の塗布液供給タンクの液面上部の圧力との圧力バランスを調整して制御することができるので、大型基板に対しても塗布液を均一に塗布することができる。また、予熱雰囲気中6で予熱せられた透明導電膜の塗布液を加熱された基板1に付着させるようにしているため、大型基板のいずれの部位においても塗布液噴霧時における基板1の温度を一定に保持することができる。従って、大型基板の全表面に亘って塩化インジウムと塩化第一錫との加水分解の進行速度を一定に維持して、均質なITOの透明導電膜を形成することができるので、白濁現象の発生を抑制することができる。
【0033】
次に、本発明による透明導電膜の形成方法に使用される透明導電膜の塗布液について説明する。この透明導電膜の塗布液は、大型基板に対して均質なITOの透明導電膜の形成を可能にしようとするものであり、塩化インジウムと塩化第一錫との混合物を所定の配合比で混合したメタノール、エタノール、及び水から成る溶媒に溶解させたものであって、該塩化インジウムと塩化第一錫との混合物は、インジウム(In)と錫(Sn)のモル換算で、Sn/(Sn+In)が1.0〜13.0%となるように塩化インジウムと塩化第一錫とを配合したものである。二価の錫の配合比が1.0%よりも小さい場合は、電子キャリア濃度が低くて抵抗値が高くなり、13.0%よりも高い場合は、酸化錫が粒界に析出して抵抗値が高くなってしまい、いずれの場合も良質な透明導電膜を形成することができない。
【0034】
このような塩化インジウム及び塩化第一錫の混合物は、配合比が1.5〜7.0wt%となるように上記溶媒に溶解される。ここで、上記配合比が1.5wt%未満では、一回の塗布により形成される透明導電膜の厚みが薄くなり過ぎるため均一な透明導電膜の形成が困難となり、7.0wt%より多いときはITOの透明導電膜の形成にむらが発生して膜中に欠陥が生じ抵抗値が高くなってしまう。
【0035】
上記溶媒としては、メタノール及びエタノールに対する水の配合比(水/(水+有機溶剤))を1.5〜21.0wt%となるようにしたものが好ましい。このように、水を積極的に添加することにより、塩化インジウムの加水分解を促進して酸化インジウムを発生させることができ、160mm角以上の大型基板に対しても均一なITOの透明導電膜の形成を可能とする。しかし、水の配合比が1.5wt%より少ないときは、塩化インジウムの加水分解が有効に進まず均一な透明導電膜が得難く、逆に21.0wt%よりも多いときには、過剰水分により透明導電膜にピンホールやクラックが発生し良質な透明導電膜を形成することができない。
【0036】
また、メタノールに対するエタノールの配合比(メタノール/(メタノール+エタノール))が5〜80wt%となるようにされる。エタノールの配合比が5wt%未満または80wt%よりも多い場合は、繰り返し重ね塗布の回数が増えれば増えるほど一部に白濁部分が発生し、均質な透明膜を得るのが難しくなる。
【0037】
さらに、上記塗布液には、塩酸、塩化金酸、塩化パラジウム、塩化ルテニウム、塩化白金酸、塩化亜鉛、チタンカップリング材、金属アルコキシド(シリコン、チタン、アルミニウム、ジルコニウム、錫、インジウム,鉄)またはアルミニウムカップリング材のうち、いずれか1種以上の物質添加されている。この場合、塩酸の添加は透明導電膜の導電性の向上に寄与し、塩化金酸、塩化パラジウム、塩化ルテニウム、塩化白金酸、塩化亜鉛、チタンカップリング材、金属アルコキシド(シリコン、チタン、アルミニウム、ジルコニウム、錫、インジウム,鉄)及びアルミニウムカップリング材の添加はITO膜の導電性向上と厚膜化に有効である。
【0038】
このように、本発明による透明導電膜の塗布液は、各組成物質の配合比を上述のように定めることによって、スプレーノズルで噴霧して塗布する場合に好適である。なお、上記透明導電膜の塗布液は、前述のスプレーノズルを使用して塗布する場合に限られず、ディップコーティング法や従来の高圧気体で圧縮して噴霧するスプレーノズルを使用して塗布することもできるが、塗布液を高速噴射する気体で破砕し、微粒子化して噴射する前述のスプレーノズルによる方が、塗布液を均一に塗布できる点でより好ましい。
【0039】
【実施例】
以下、具体的実施例について説明する。
〔実施例1〕
先ず、メタノール41g及びエタノール41g並びに純水13gを混合した溶媒に対して、塩化第一錫(SnCl)0.170g及び塩化第二錫(SnCl)0.234gに対して、それぞれインジウム(In)のオクチル酸塩、アセチルアセトナート、硝酸塩または塩酸塩のうち1種について、4.2gを溶解して8種類の塗布液を作製した。その具体的な作製方法は、三口フラスコにテフロン(登録商標)コーティングした攪拌ペラを差込み、水冷コンデンサで還流しながら、メタノール、エタノール、純水をこの順で注ぎ入れた。続いて、25℃の下で上記攪拌ペラを70rpmで回転させて攪拌しながら、インジウム塩及び錫塩をこの順で添加し、15分間攪拌してスプレー液とした。
【0040】
このようにして作製した8種類の塗布液を、図1に示すように、スプレーノズル2により、350℃に加熱した160mm角の透明ガラス基板1に対して、200℃に予熱した予熱雰囲気6を通過させて噴霧し透明導電膜を作製した。そして、作製された膜の透明性について評価した結果、図5に示す表1のように、塩化第一錫(SnCl2)または塩化第二錫(SnCl4)とインジウムの塩酸塩(InCl3)とを組み合わせたときにのみ均一なITOの透明導電膜が得られた(同表中○印参照)ものの、その他のインジウムのオクチル酸塩、アセチルアセトナート、硝酸塩については膜を形成することができなかった(同表中×印参照)。また、導電性については、塩化第一錫(SnCl2)を用いたときに比抵抗が3.5×10-4Ωcmと低くなり極めて優れた値を示したが、塩化第二錫(SnCl4)では比抵抗が6.1×10-2Ωcmと大きくなった。
【0041】
〔実施例2〕
次に、実施例1の溶媒に対して、塩化インジウム4.2g及び二価の錫(Sn)のオクチル酸塩、硝酸塩、酢酸塩、蓚酸塩、硫酸塩、塩酸塩またはSnO・xH20のうち1種を溶解させて7種類の塗布液を作製した。ここで、上記Sn塩の添加量は、InとSnのモル換算で、Sn/(Sn+In)が0.005〜0.2%となるように変化させて行った。また、上記7種類の塗布液の形成方法は、実施例1と同様にして行った。そして、実施例1と同様に膜の透明性で評価した結果、図6に示す表2のように、二価の錫の塩酸塩(SnCl)において均一な透明導電膜が得られた(同表中○印参照)ものの、二価の錫のオクチル酸塩、硝酸塩、酢酸塩、蓚酸塩、硫酸塩については、膜を形成することができなかった(同表中×印参照)。また、SnO・xH20については、膜の形成はできたが白濁現象が発生した(同表中△印参照)。さらに、上記二価の錫の塩酸塩(SnCl)においても、Sn/(Sn+In)が0.01〜0.13%の場合に導電性が高く良質な透明導電膜が得られたが、Sn/(Sn+In)が0.01%未満または0.13%よりも多いときには、膜の抵抗値が高くなり導電膜としては不十分なものであった。
【0042】
〔実施例3〕
次に、塩化インジウム4.2g及び塩化第一錫0.20gの混合物を、イオン交換水(純水)、メタノール、エタノール、イソプロパノール、ブタノール、ジアセトンアルコール、プロピレングリコールモノメチルエーテル、イソプロピルグリコール、メチルセロソルブ、ブチルセロソルブ、ジメチルホルムアミド、N−メチルピロリドン、アセトン、グリセリン、エチレングリコール、ジエチレングリコー、メチルエチルケトンのうち1種の溶媒に溶解させて18種類の塗布液を作製した。そして、実施例1と同様にして、上記18種類の塗布液について透明導電膜を作製し、膜の透明性について評価した。そして、その結果は、図7に示す表3のように、イオン交換水(純水)、メタノール及びエタノールについて透明な導電膜が得られた(同表中○印参照)ものの、イソプロパノール、ブタノール、ジアセトンアルコール、プロピレングリコールモノメチルエーテル、イソプロピルグリコール、メチルセロソルブ、ブチルセロソルブ、ジメチルホルムアミド、N−メチルピロリドン、グリセリン、エチレングリコール、プロピレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコー、メチルエチルケトンについては、膜を形成することができなかった(同表中×印参照)。また、アセトンについては、膜は作製することができたものの一部に白濁が発生した(同表中△印参照)。
【0043】
ここで、イオン交換水(純水)、メタノール及びエタノールについて、さらに詳細に検討したところ、イオン交換水(純水)のみの場合は、微細なピンホールやマイクロクラックが発生しており透明導電膜としては不十分なものであった。また、エタノールまたはメタノールのみの場合は、いずれも透明導電膜の形成はできるものの繰り返し重ね塗布したとき、繰り返し回数が増すにつれ一部に白濁等の膜欠陥が発生し、厚い透明導電膜の形成が困難であった。
【0044】
〔実施例4〕
実施例3の結果に基づいて、イオン交換水(純水)、メタノール及びエタノールの混合液について検討した。特にここでは、メタノール及びエタノールの混合液に対するイオン交換水(純水)の配合比(水/(水+有機溶剤))を変えて塗布液を作製した。具体的には、メタノール70g、エタノール30gに対して、イオン交換水(純水)の配合を0〜30wt%に変化させた。そして、実施例1と同様にして透明導電膜を形成した。その結果、上記配合比が1.5〜21.0wt%において160mm角のガラス基板全面に亘って良質な透明導電膜の形成ができた。なお、上記配合比が1.5wt%よりも小さいときは、一部に膜形成ができない等の膜欠陥が発生し、21.0wt%よりも多いときは、イオン交換水(純水)のみの場合と同様に透明導電膜にピンホールやマイクロクラックが発生した。
【0045】
〔実施例5〕
次に、塩化インジウム(InCl3)4.2g、塩化第一錫(SnCl2)0.2g、イオン交換水(純水)10gとし、メタノールとエタノールの混合液に対するイオン交換水(純水)の配合比を10wt%に維持しながら、エタノールに対するメタノールの配合比(メタノール/(メタノール+エタノール))を0〜100wt%に変化させて塗布液を作製した。そして、実施例1と同様にして透明導電膜を形成した。その結果、上記メタノールの配合比が5〜80wt%において、重ね塗りにも耐える良質な透明導電膜を形成することができた。ただし、配合比が5wt%未満の場合は、エタノール単独の場合の性質が現れ一部に白濁が発生して均質な透明膜の形成ができなかった。また、配合比が80wt%より多い場合は、メタノール単独の場合の性質が現れ重ね塗布に難があった。
【0046】
〔実施例6〕
次に、塩化インジウム(InCl3)4.2g及び塩化第一錫(SnCl2)0.2gをイオン交換水(純水)10g、メタノール55g及びエタノール27gを混合した溶媒に溶解させて得た塗布液に、塩酸、硫酸、硝酸、蓚酸、酢酸、オクチル酸のうち1種類を3g添加して塗布液を作製した。また塩化インジウム(InCl3)、塩化第一錫(SnCl2)、イオン交換水、メタノール及びエタノールを上記と等量とし、塩化金酸、塩化パラジウム、塩化ルテニウム、塩化白金酸、硝酸銀、塩化亜鉛、チタンカップリング材、金属アルコキシド(シリコン、チタン、アルミニウム、ジルコニウム、錫、インジウム,鉄)、アルミニウムカップリング材のうち1種を0.1g添加して塗布液を作製し、実施例1と同様にして14種類の透明導電膜を形成した。その結果、図8に示す表4のように、塩酸、塩化金酸、塩化パラジウム、塩化ルテニウム、塩化白金酸、塩化亜鉛、チタンカップリング材、金属アルコキシド(シリコン、チタン、アルミニウム、ジルコニウム、錫、インジウム,鉄)、アルミニウムカップリング材を添加した場合に、良質な透明導電膜の作製ができた(同表中○印参照)。特に、塩酸の場合は、導電性の向上に有効に働き、膜厚が171nmにおいて比抵抗が1.5×10-4Ωcmの低抵抗の透明導電膜が得られた。また、添加物が塩化金酸、塩化パラジウム、塩化ルテニウム、塩化白金酸、塩化亜鉛、チタンカップリング材、金属アルコキシド(シリコン、チタン、アルミニウム、ジルコニウム、錫、インジウム,鉄)、アルミニウムカップリング材の場合は、膜厚が約200〜230nmにおいて比抵抗が1.8×10-4〜2.3×10-4Ωcm程度となり、膜の導電性向上と厚膜化に寄与した(表4参照)。一方、硫酸、硝酸、蓚酸、酢酸、オクチル酸、硝酸銀については、膜の形成ができなかった(同表中×印参照)。なお、塩化金酸、塩化パラジウム、塩化ルテニウム、塩化白金酸は、上記効果と共に焼成温度の低温化に期待ができる。
【0047】
【発明の効果】
本発明は以上のように構成されたので、請求項1に係る透明導電膜の形成方法によれば、大型基板に対しても導電性が高く且つ全面に亘って白濁のない均質なITO膜の形成を可能にし、しかも重ね塗布による厚膜の形成を可能にすることができる。
【0053】
また、請求項2に係る発明によれば、基板とスプレーノズル間で塗布液を予熱することができる。したがって、スプレーノズル内で塗布液が結晶化する虞がない。
【0055】
さらに、請求項3に係る発明によれば、内部混合室に導入されて噴射する高速気体で内部混合室に連通する塗布液送入口より塗布液を吸引し、該塗布液を高速噴射する気体で破砕し微粒子化して噴霧することができる。したがって、大型基板に対して透明導電膜を均一に塗布して形成することができ、塗布液の無駄な消費を防止することができる。
【0056】
そして、請求項4に係る透明導電膜の塗布液によれば、大型基板に対して電性が高く且つ全面に亘って白濁のない均質なITO膜の形成を可能にし、しかも重ね塗布による厚膜の形成を可能にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明による透明導電膜の形成方法を示す説明図である。
【図2】 スプレーノズルの走査を示す説明図である。
【図3】 上記スプレーノズルの中心縦断面図である。
【図4】 図3の断面に直交する方向の中心縦断面図である。
【図5】 ITO透明導電膜の塗布液合成の実施例として、塩化第一錫または塩化第二錫に対するIn塩の原料の組み合わせを示す表である。
【図6】 ITO透明導電膜の塗布液合成の実施例として、二価のSn塩の原料の組み合わせを示す表である。
【図7】 ITO透明導電膜の塗布液合成の実施例として、溶媒の原料の組み合わせを示す表である。
【図8】 ITO透明導電膜の塗布液合成の実施例として、添加物の原料の組み合わせを示す表である。
【符号の説明】
1…基板
2…スプレーノズル
6…予熱雰囲気
7…塗布液送入口
10…内部混合室
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for forming a transparent conductive film of indium-tin oxide (ITO) and a coating liquid for the transparent conductive film. Specifically, the coating liquid for the transparent conductive film is sprayed and applied to a heated substrate with a spray nozzle. At the same time, a method of forming a transparent conductive film that allows the atomized coating liquid to pass through a preheating atmosphere to suppress a decrease in the substrate temperature and to form a uniform transparent conductive film on a large substrate And the coating liquid for the transparent conductive film.
[0002]
[Prior art]
Conventional methods for forming a transparent conductive film include a dry film forming method such as a sputtering method, a vacuum vapor deposition method, and a CVD method, and a wet film forming method such as a dip coating method, a spray method, and a spin coating method. The dry film forming method is an effective method in that a high-quality transparent conductive film having high conductivity can be easily formed, but has a difficulty in that the equipment cost is high and the production efficiency is low.
[0003]
On the other hand, the wet film formation method is an effective method in that it can be applied to a large substrate, but among the wet film formation methods, the dip coating method and the spin coating method have a lot of useless consumption of the coating solution. There was a difficulty. In the dip coating method, a substrate immersed in a stored coating solution is pulled up at a predetermined speed to form a thin film, and transparent conductive films are formed on both surfaces of the substrate. Therefore, when the transparent conductive film is formed only on one surface of the substrate, it is necessary to take a measure for preventing the coating liquid from adhering to the back surface of the substrate. On the other hand, the spray method sprays the coating liquid onto a required portion of one surface of the substrate, and can be used for large substrates while suppressing wasteful consumption of the coating solution. is there.
[0004]
As an example of forming a transparent conductive film of ITO by this spray method, indium chloride (InCl Three : 25g) and stannic chloride (SnCl Four : 2.1g) in a liquid mixture of water (33ml) and methanol (40ml). Four F: 2.09 ml)) is added and sprayed onto a glass substrate of about 70 mm square heated to 420 ° C. (for example, see Patent Document 1). Indium chloride (InCl Three ・ 3.5H 2 O) and stannous chloride (SnCl 2 ・ 2H 2 A transparent conductive film with low volume resistivity and high visible transmittance by spraying a solution of O) in ethanol on a glass substrate (2.5mm x 3.5mm x 0.7mm) heated to 350 ° C in the air Have been reported to be formed (see Non-Patent Document 1, for example).
[0005]
[Patent Document 1]
JP-A-51-75991 (pages 2 to 3)
[Non-Patent Document 1]
2000 Kanagawa Prefectural Government-Government-Academia Exchange Presentation Material “Preparation of ITO Transparent Conductive Film by Spray Method”, pp.21 (2000.10.18)
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, the spray nozzle used for the formation of the transparent conductive film by the conventional spray method is a type in which the coating liquid is sprayed with a high-pressure gas from a small jet outlet and is sprayed. In addition, the particle size of the mist-like coating liquid is relatively large and non-uniform, and it is difficult to control the spray amount of the coating liquid. In addition, at the substrate temperature heated to a predetermined temperature, the temperature of the portion where the coating solution is applied may drop, and the substrate temperature distribution may be uneven. Therefore, it becomes difficult to form a thin film having a uniform film thickness, and a white turbidity phenomenon may occur for a large-sized substrate due to uneven application of the ITO transparent conductive film. Therefore, in the above conventional examples, all are results for a small glass substrate, and a large substrate having a side dimension of several hundred mm or more has not yet been put into practical use. Moreover, there is no report example about the coating liquid which enabled formation of the homogeneous transparent conductive film without white turbidity with respect to such a large sized substrate.
[0007]
Therefore, the present invention addresses such problems. Large by spraying coating liquid Enables the formation of a homogeneous transparent conductive film on the mold substrate , Enabling improved conductivity and thickening of transparent conductive films An object is to provide a method for forming a transparent conductive film and a coating liquid for the transparent conductive film.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a method for forming a transparent conductive film according to the present invention comprises: The ratio of methanol to ethanol (methanol / (methanol + ethanol)) is 5 to 80 wt%, and the ratio of water to methanol and ethanol (water / (water + organic solvent)) is 1.5 to 21.0 wt%. A solvent consisting of methanol, ethanol, and water In , Formulated so that Sn / (Sn + In) is 1.0 to 13.0% in terms of moles of indium (In) and tin (Sn). Indium chloride and stannous chloride Dissolve a mixture of 1.5 to 7.0 wt% , further Of hydrochloric acid, chloroauric acid, palladium chloride, ruthenium chloride, chloroplatinic acid, zinc chloride, titanium coupling material, metal alkoxide or aluminum coupling material Selected from Any one or more Add the additive To prepare a coating liquid for the transparent conductive film, 300-350 ° C The transparent conductive film coating liquid is sprayed by a spray nozzle onto a substrate heated to a temperature of 5 ° C., and the transparent conductive film coating liquid atomized thereby is previously applied. 200-300 ° C Preheat by passing through a preheating atmosphere heated to a temperature, Heated On the board The preheated A transparent conductive film coating solution is applied.
[0009]
In this way, The ratio of methanol to ethanol (methanol / (methanol + ethanol)) is 5 to 80 wt%, and the ratio of water to methanol and ethanol (water / (water + organic solvent)) is 1.5 to 21.0 wt%. A solvent consisting of methanol, ethanol, and water In , Formulated so that Sn / (Sn + In) is 1.0 to 13.0% in terms of moles of indium (In) and tin (Sn). Indium chloride and stannous chloride Dissolve a mixture of 1.5 to 7.0 wt% , further Of hydrochloric acid, chloroauric acid, palladium chloride, ruthenium chloride, chloroplatinic acid, zinc chloride, titanium coupling material, metal alkoxide or aluminum coupling material Selected from Any one or more Add the additive To prepare a coating liquid for the transparent conductive film, spray the transparent conductive film coating liquid with a spray nozzle, 200-300 ° C Preheat the coating solution of the transparent conductive film atomized in the preheating atmosphere heated to the temperature, 300-350 ° C It is applied to a substrate heated to a temperature of. As a result, it is possible to suppress the decrease in the substrate temperature and to form a transparent conductive film that is homogeneous with respect to a large substrate.
[0016]
The preheating atmosphere is formed between the substrate and the spray nozzle. Thereby, the coating liquid is preheated between the substrate and the spray nozzle.
[0018]
The spray nozzle introduces and jets a high-speed gas into an internal mixing chamber provided inside, sucks the coating liquid from a coating liquid inlet that communicates with the internal mixing chamber, and sprays the coating liquid on the high-speed jet The gas is crushed, atomized and sprayed. As a result, the coating liquid is sucked from the coating liquid inlet that communicates with the internal mixing chamber by the high-speed gas that is introduced and sprayed into the internal mixing chamber, and the coating liquid is crushed, atomized, and sprayed by the gas that is sprayed at high speed.
[0019]
Moreover, the coating liquid for the transparent conductive film according to the present invention is a coating liquid for the transparent conductive film in which a mixture of indium chloride and stannous chloride is dissolved in a solvent, The ratio of methanol to ethanol (methanol / (methanol + ethanol)) is 5 to 80 wt%, and the ratio of water to methanol and ethanol (water / (water + organic solvent)) is 1.5 to 21.0 wt%. A solvent consisting of methanol, ethanol, and water In , Formulated so that Sn / (Sn + In) is 1.0 to 13.0% in terms of moles of indium (In) and tin (Sn). Indium chloride and stannous chloride Of 1.5 to 7.0 wt% of the mixture , further Of hydrochloric acid, chloroauric acid, palladium chloride, ruthenium chloride, chloroplatinic acid, zinc chloride, titanium coupling material, metal alkoxide or aluminum coupling material Selected from Any one or more Add the additive It is a thing.
[0020]
Thereby, the blending ratio of methanol to ethanol (methanol / (methanol + ethanol)) is 5 to 80 wt%, and the blending ratio of water to the methanol and ethanol (water / (water + organic solvent)) is 1.5 to 21.0 wt%. % In a solvent consisting of methanol, ethanol, and water, Sn / (Sn + In) in terms of moles of indium (In) and tin (Sn) 1.0-13.0% Indium chloride and stannous chloride mixed so that Of 1.5 to 7.0 wt% of the above mixture in the above solvent , further Of hydrochloric acid, chloroauric acid, palladium chloride, ruthenium chloride, chloroplatinic acid, zinc chloride, titanium coupling material, metal alkoxide or aluminum coupling material Selected from Any one or more Coating solution for transparent conductive film prepared by adding additives Therefore, it is possible to form a transparent conductive film that is highly conductive with respect to a large substrate and has no white turbidity over the entire surface.
[0026]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is an explanatory view showing a method of forming a transparent conductive film according to the present invention. This method of forming a transparent conductive film is intended to suppress the decrease in the substrate temperature and enable a uniform transparent conductive film to be formed on a large substrate. The substrate 1 is heated to a predetermined temperature, and the substrate is heated. 1 is sprayed with a coating liquid of a transparent conductive film by a spray nozzle 2, and the coating liquid of the transparent conductive film atomized thereby is preheated through a preheating atmosphere 6 heated to a predetermined temperature in advance, Heated On board 1 Preheated A coating liquid for transparent conductive film is applied.
[0027]
More specifically, first, the substrate 1 such as a transparent glass is placed on the placement portion 4 on the upper portion of the heating means 3. The substrate 1 is heated to about 300 to 350 ° C. by the heating means 3. Next, the space between the substrate 1 and the spray nozzle 2 is preheated to about 200 to 300 ° C. by the preheating means 5 made of, for example, an infrared lamp or the like, and a preheating atmosphere 6 is created. The preheating atmosphere 6 may be any temperature that can compensate for the decrease in the temperature of the substrate 1 when the coating liquid is sprayed onto the substrate 1.
[0028]
In such a state, for example, indium chloride (InCl Three ・ 4H 2 O) 4.22wt% and stannous chloride (SnCl 2 ) The coating liquid obtained by dissolving 0.17 wt% in a mixed solution of pure water 13.16 wt%, methanol 54.96 wt%, ethanol (anhydrous) 27.48 wt% is atomized from the spray nozzle 2 to the surface of the substrate 1 Sprayed on. At this time, as shown in FIG. 2, the spray nozzle 2 keeps the upper surface of the substrate 1 at a distance of 120 mm between the substrate surface and the tip of the nozzle, and the horizontal width W is 200 mm and the stroke width d is 100 mm / sec. The coating solution is uniformly applied over the entire surface of the 160 mm square substrate 1 while performing zigzag scanning of 10 mm.
[0029]
As shown in FIG. 3, the spray nozzle 2 introduces a high-speed gas into an internal mixing chamber 10 provided in the spray nozzle 2 and injects it, and a coating liquid inlet 7 communicated with the internal mixing chamber 10. The coating liquid is sucked more, and the coating liquid is crushed and atomized with a gas that is jetted at high speed, and the high-pressure gas flows from the high-pressure gas inlet 8 into the axial center of the spray nozzle 2 and has a small diameter. High-speed jetting is performed through the primary gas jetting port 9 and enters the internal mixing chamber 10. At this time, a negative pressure P is generated at the position of the coating liquid inlet 7 due to the principle of the Venturi tube. Here, when the coating liquid is supplied from the coating liquid supply tank (not shown) to the coating liquid inlet 7, the coating liquid is sucked into the internal mixing chamber 10 from the coating liquid inlet 7. The high-speed gas ejected from the primary gas outlet 9 crushes the coating liquid sucked from the coating liquid inlet 7, is mixed with the coating liquid in the widened internal mixing chamber 10, and is sprayed at a reduced flow rate. Injected from the nozzle 11 at the tip of the nozzle 2. In order to perform spraying of the coating liquid continuously, a positive pressure is applied to the coating liquid supply tank by a positive pressure supply means (not shown), and against the negative pressure P at the coating liquid inlet 7 shown in FIG. This can be achieved by adjusting the pressure at the upper surface of the coating liquid supply tank so as to always increase by a predetermined pressure.
[0030]
On the other hand, as shown in FIG. 4, the high-pressure gas that has flowed into the spray nozzle 2 from the high-pressure gas inlet 8 passes through the secondary gas passage 12 formed outside the axial center in the spray nozzle 2, It reaches the secondary gas ejection groove 13 formed in a spiral shape at the tip of the spray nozzle 2 and is ejected as a high-speed swirling flow. At this time, the high-pressure gas is crushed and finely sprayed forward while secondarily mixing the coating liquid ejected from the ejection port 11. In addition, although the example of the spray nozzle which generate | occur | produces a swirl flow was shown in FIG.3 and FIG.4, this invention is not limited to this, The normal spray nozzle which does not generate | occur | produce a swirl flow may be used.
[0031]
The fine particles of the solution sprayed from the spray nozzle 2 are heated in the course of passing through the preheating atmosphere 6 shown in FIG. 1, and are heated on the surface of the substrate 1 heated to about 200 to 300 ° C. which is substantially the same as the preheating atmosphere. Adhere to. Then, indium chloride and stannous chloride are hydrolyzed on the surface of the substrate 1 and further thermally decomposed to form a transparent conductive film of indium-tin oxide (ITO).
[0032]
As described above, the coating liquid for the transparent conductive film is crushed by the high-speed gas by the spray nozzle 2, and is atomized and sprayed. Moreover, the spray amount can be controlled by adjusting the pressure balance between the negative pressure P at the coating liquid inlet 7 of the spray nozzle 2 shown in FIG. 3 and the pressure above the liquid level of the coating liquid supply tank (not shown). Therefore, the coating liquid can be uniformly applied even to a large substrate. Moreover, since the coating liquid of the transparent conductive film preheated in the preheating atmosphere 6 is attached to the heated substrate 1, the temperature of the substrate 1 at the time of spraying the coating liquid is applied to any part of the large substrate. Can be held constant. Therefore, it is possible to form a uniform ITO transparent conductive film while maintaining a constant rate of hydrolysis of indium chloride and stannous chloride over the entire surface of the large substrate. Can be suppressed.
[0033]
Next, the coating liquid for the transparent conductive film used in the method for forming a transparent conductive film according to the present invention will be described. This coating solution of transparent conductive film is intended to enable the formation of a homogeneous ITO transparent conductive film on a large substrate, and a mixture of indium chloride and stannous chloride is mixed at a predetermined blending ratio. The mixture of indium chloride and stannous chloride is Sn / (Sn + In) in terms of moles of indium (In) and tin (Sn). )But 1.0-13.0% Indium chloride and stannous chloride are blended so that The mixing ratio of divalent tin is 1.0% Is smaller, the electron carrier concentration is low and the resistance value is high, 13.0% Higher than that, tin oxide precipitates at the grain boundary and the resistance value increases, and in either case, a high-quality transparent conductive film cannot be formed.
[0034]
Such a mixture of indium chloride and stannous chloride is dissolved in the solvent so that the blending ratio is 1.5 to 7.0 wt%. Here, when the blending ratio is less than 1.5 wt%, it becomes difficult to form a uniform transparent conductive film because the thickness of the transparent conductive film formed by one application becomes too thin, and when it exceeds 7.0 wt%, ITO Unevenness occurs in the formation of the transparent conductive film, causing defects in the film and increasing the resistance value.
[0035]
As the solvent, Methanol and ethanol The ratio of water to water (water / (water + organic solvent)) is preferably 1.5 to 21.0 wt%. Thus, by actively adding water, hydrolysis of indium chloride can be promoted to generate indium oxide, and a uniform ITO transparent conductive film can be formed on a large substrate of 160 mm square or more. Allows formation. However, when the mixing ratio of water is less than 1.5 wt%, hydrolysis of indium chloride does not proceed effectively and it is difficult to obtain a uniform transparent conductive film. Conversely, when it exceeds 21.0 wt%, the transparent conductive film is caused by excess moisture. Pinholes and cracks are generated on the surface, and a high-quality transparent conductive film cannot be formed.
[0036]
Also , Me The blending ratio of ethanol to methanol (methanol / (methanol + ethanol)) is adjusted to 5 to 80 wt%. When the blending ratio of ethanol is less than 5 wt% or more than 80 wt%, the more the number of repeated repeated coatings increases, the more white turbid portions occur, making it difficult to obtain a homogeneous transparent film.
[0037]
Furthermore, the coating liquid includes hydrochloric acid, chloroauric acid, palladium chloride, ruthenium chloride, chloroplatinic acid, zinc chloride, titanium coupling material, metal alkoxide (silicon, titanium, aluminum, zirconium, tin, indium, iron) or Any one or more of the aluminum coupling materials But Addition Has been The in this case, The addition of hydrochloric acid contributes to improving the conductivity of the transparent conductive film. Chloraulic acid, palladium chloride, ruthenium chloride, chloroplatinic acid, zinc chloride, titanium coupling materials, metal alkoxides (silicon, titanium, aluminum, zirconium, tin Indium, iron) and aluminum coupling materials are effective in improving the conductivity and increasing the thickness of the ITO film.
[0038]
Thus, the coating liquid for the transparent conductive film according to the present invention is suitable for the case of applying by spraying with a spray nozzle by determining the blending ratio of each composition material as described above. In addition, the coating liquid of the transparent conductive film is not limited to the case of applying using the above-mentioned spray nozzle, but may be applied using a dip coating method or a conventional spray nozzle that compresses and sprays with high-pressure gas. However, it is more preferable to use the above-described spray nozzle that pulverizes the coating liquid with a gas that is sprayed at a high speed, atomizes the coating liquid, and sprays the coating liquid in a uniform manner.
[0039]
【Example】
Specific examples will be described below.
[Example 1]
First, stannous chloride (SnCl) is added to a solvent in which 41 g of methanol, 41 g of ethanol and 13 g of pure water are mixed. 2 ) 0.170g and stannic chloride (SnCl 4 ) For 0.234 g, 4.2 g of each of indium (In) octylate, acetylacetonate, nitrate or hydrochloride was dissolved to prepare 8 types of coating solutions. As a specific production method, a stirring peller coated with Teflon (registered trademark) was inserted into a three-necked flask, and methanol, ethanol, and pure water were poured in this order while refluxing with a water-cooled condenser. Subsequently, while stirring by rotating the stirring blade at 70 rpm at 25 ° C., the indium salt and the tin salt were added in this order, and the mixture was stirred for 15 minutes. Spray liquid It was.
[0040]
As shown in FIG. 1, the preheated atmosphere 6 preheated to 200 ° C. is applied to the 160 mm square transparent glass substrate 1 heated to 350 ° C. by the spray nozzle 2 as shown in FIG. A transparent conductive film was produced by passing through and spraying. And as a result of evaluating about the transparency of the produced film | membrane, as Table 1 shown in FIG. 5, stannous chloride (SnCl 2 ) Or stannic chloride (SnCl Four ) And indium hydrochloride (InCl Three ), A uniform transparent ITO conductive film was obtained (see the circle in the same table), but other indium octylates, acetylacetonates, and nitrates could form films. It was not possible (see the x mark in the same table). For conductivity, stannous chloride (SnCl 2 ), The specific resistance is 3.5 × 10 -Four Although it was very low as Ωcm, stannic chloride (SnCl Four ) Has a specific resistance of 6.1 × 10 -2 It became large with Ωcm.
[0041]
[Example 2]
Next, 4.2 g of indium chloride and divalent tin (Sn) octylate, nitrate, acetate, oxalate, sulfate, hydrochloride or SnO · xH with respect to the solvent of Example 1 2 Seven kinds of coating solutions were prepared by dissolving one of the zero. Here, the added amount of the Sn salt is Sn / (Sn + In) in terms of mole of In and Sn. 0.005-0.2% It was made to change so that it might become. The seven types of coating liquid forming methods were performed in the same manner as in Example 1. And as a result of evaluating by the transparency of a film | membrane like Example 1, as shown in Table 2 shown in FIG. 6, divalent tin hydrochloride (SnCl 2 ), A uniform transparent conductive film was obtained (see circles in the same table), but films of divalent tin octylate, nitrate, acetate, oxalate, and sulfate can be formed. (Refer to x in the table). SnO xH 2 For 0, a film was formed but a cloudiness phenomenon occurred (see Δ in the table). Furthermore, the divalent tin hydrochloride (SnCl 2 ), Sn / (Sn + In) is 0.01-0.13% In this case, a high-quality transparent conductive film with high conductivity was obtained, but Sn / (Sn + In) was 0.01% Less than or 0.13% When the amount is larger than the above, the resistance value of the film becomes high, which is insufficient as a conductive film.
[0042]
Example 3
Next, a mixture of 4.2 g of indium chloride and 0.20 g of stannous chloride was added to ion-exchanged water (pure water), methanol, ethanol, isopropanol, butanol, diacetone alcohol, propylene glycol monomethyl ether, isopropyl glycol, methyl cellosolve, butyl cellosolve. , Dimethylformamide, N-methylpyrrolidone, acetone, glycerin, ethylene glycol, diethylene glycol, and methyl ethyl ketone were dissolved in one solvent to prepare 18 types of coating solutions. And it carried out similarly to Example 1, the transparent conductive film was produced about the said 18 types of coating liquid, and the transparency of the film | membrane was evaluated. As a result, as shown in Table 3 shown in FIG. 7, although a transparent conductive film was obtained for ion-exchanged water (pure water), methanol, and ethanol (see the circles in the same table), isopropanol, butanol, Diacetone alcohol, propylene glycol monomethyl ether, isopropyl glycol, methyl cellosolve, butyl cellosolve, dimethylformamide, N-methylpyrrolidone, glycerin, ethylene glycol, propylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol, and methyl ethyl ketone cannot be formed. (Refer to x in the table). As for acetone, a white turbidity occurred in some of the membranes that could be produced (see Δ in the same table).
[0043]
Here, when ion exchange water (pure water), methanol, and ethanol were examined in more detail, in the case of only ion exchange water (pure water), fine pinholes and microcracks were generated, and the transparent conductive film As it was insufficient. In the case of ethanol or methanol alone, a transparent conductive film can be formed, but when repeatedly applied, film defects such as white turbidity occur in part as the number of repetitions increases, resulting in the formation of a thick transparent conductive film. It was difficult.
[0044]
Example 4
Based on the results of Example 3, ion-exchanged water (pure water), a mixture of methanol and ethanol were studied. Particularly, here, the coating liquid was prepared by changing the blending ratio (water / (water + organic solvent)) of ion-exchanged water (pure water) to the mixed liquid of methanol and ethanol. Specifically, the composition of ion-exchanged water (pure water) was changed to 0 to 30 wt% with respect to 70 g of methanol and 30 g of ethanol. Then, a transparent conductive film was formed in the same manner as in Example 1. As a result, a high-quality transparent conductive film could be formed over the entire 160 mm square glass substrate at the blending ratio of 1.5 to 21.0 wt%. When the blending ratio is less than 1.5 wt%, film defects such as inability to form a film partially occur. When it exceeds 21.0 wt%, only ion-exchanged water (pure water) is used. Similarly, pinholes and microcracks occurred in the transparent conductive film.
[0045]
Example 5
Next, indium chloride (InCl Three ) 4.2g, stannous chloride (SnCl 2 ) 0.2 g, ion exchange water (pure water) 10 g, and the mixing ratio of methanol to ethanol (methanol / (methanol) while maintaining the mixing ratio of ion exchange water (pure water) to the mixture of methanol and ethanol at 10 wt%. + Ethanol)) was changed from 0 to 100 wt% to prepare a coating solution. Then, a transparent conductive film was formed in the same manner as in Example 1. As a result, it was possible to form a high-quality transparent conductive film that can withstand repeated coating when the methanol blending ratio is 5 to 80 wt%. However, when the blending ratio is less than 5 wt%, the properties of ethanol alone appear and white turbidity occurs in part, and a uniform transparent film cannot be formed. On the other hand, when the blending ratio is more than 80 wt%, the properties of methanol alone appear and the repeated coating is difficult.
[0046]
Example 6
Next, indium chloride (InCl Three ) 4.2g and stannous chloride (SnCl 2 ) 0.2 g is dissolved in 10 g of ion-exchanged water (pure water), 55 g of methanol and 27 g of ethanol in a mixed solvent, and 3 g of one of hydrochloric acid, sulfuric acid, nitric acid, oxalic acid, acetic acid and octylic acid is added. A coating solution was prepared by addition. Indium chloride (InCl Three ), Stannous chloride (SnCl 2 ), Ion exchange water, methanol and ethanol in the same amount as above, chloroauric acid, palladium chloride, ruthenium chloride, chloroplatinic acid, silver nitrate, zinc chloride, titanium coupling material, metal alkoxide (silicon, titanium, aluminum, zirconium) , Tin, indium, iron), and 0.1 g of an aluminum coupling material were added to prepare a coating solution. In the same manner as in Example 1, 14 types of transparent conductive films were formed. As a result, as shown in Table 4 shown in FIG. 8, hydrochloric acid, chloroauric acid, palladium chloride, ruthenium chloride, chloroplatinic acid, zinc chloride, titanium coupling material, metal alkoxide (silicon, titanium, aluminum, zirconium, tin, Indium, iron), and aluminum coupling materials were added, and a high-quality transparent conductive film could be produced (see circles in the same table). In particular, in the case of hydrochloric acid, it effectively works to improve conductivity, and the specific resistance is 1.5 × 10 at a film thickness of 171 nm. -Four A transparent conductive film having a low resistance of Ωcm was obtained. Additives of chloroauric acid, palladium chloride, ruthenium chloride, chloroplatinic acid, zinc chloride, titanium coupling material, metal alkoxide (silicon, titanium, aluminum, zirconium, tin, indium, iron), aluminum coupling material In the case, the specific resistance is 1.8 × 10 at a film thickness of about 200 to 230 nm. -Four ~ 2.3 × 10 -Four It was about Ωcm, which contributed to improving the conductivity of the film and increasing the thickness (see Table 4). On the other hand, membranes could not be formed for sulfuric acid, nitric acid, oxalic acid, acetic acid, octylic acid, and silver nitrate (see x in the table). In addition, chloroauric acid, palladium chloride, ruthenium chloride, and chloroplatinic acid can be expected to lower the firing temperature together with the above effects.
[0047]
【The invention's effect】
Since this invention was comprised as mentioned above, according to the formation method of the transparent conductive film which concerns on Claim 1, it is also with respect to a large sized board | substrate. High conductivity and no cloudiness over the entire surface Enables the formation of a homogeneous ITO film, Moreover, by repeated coating Thick film Formation of Can be made possible.
[0053]
Also, Claim 2 According to the invention concerning, the coating liquid can be preheated between the substrate and the spray nozzle. Therefore, there is no possibility that the coating liquid crystallizes in the spray nozzle.
[0055]
Furthermore, claim 3 According to the invention, the coating liquid is sucked from the coating liquid inlet that communicates with the internal mixing chamber by the high-speed gas that is introduced into and sprayed into the internal mixing chamber, and the coating liquid is crushed with the gas that is sprayed at high speed to form fine particles. Can be sprayed. Accordingly, the transparent conductive film can be uniformly applied to the large substrate, and wasteful consumption of the coating liquid can be prevented.
[0056]
And claim 4 According to the coating liquid of the transparent conductive film according to Guidance High electrical conductivity and no cloudiness over the entire surface Homogeneous ITO film Form of Enable Moreover, it is possible to form a thick film by repeated coating can do.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory view showing a method for forming a transparent conductive film according to the present invention.
FIG. 2 is an explanatory diagram showing scanning of a spray nozzle.
FIG. 3 is a central longitudinal sectional view of the spray nozzle.
4 is a central longitudinal sectional view in a direction orthogonal to the cross section of FIG. 3;
FIG. 5 is a table showing combinations of In salt raw materials with respect to stannous chloride or stannic chloride as an example of synthesis of a coating solution for an ITO transparent conductive film.
FIG. 6 is a table showing combinations of divalent Sn salt raw materials as examples of coating liquid synthesis of an ITO transparent conductive film.
FIG. 7 is a table showing combinations of solvent raw materials as an example of synthesis of a coating solution for an ITO transparent conductive film.
FIG. 8 is a table showing combinations of raw materials for additives as an example of synthesis of a coating solution for an ITO transparent conductive film.
[Explanation of symbols]
1 ... Board
2 ... spray nozzle
6 ... Preheating atmosphere
7 ... Coating liquid inlet
10 ... Internal mixing chamber

Claims (4)

エタノールに対するメタノールの配合比(メタノール/(メタノール+エタノール))が5〜80wt%であり、前記メタノール及びエタノールに対する水の配合比(水/(水+有機溶剤))が1.5〜21.0wt%であるメタノール、エタノール、及び水から成る溶媒インジウム(In)と錫(Sn)のモル換算で、Sn/(Sn+In)が1.0〜13.0%となるように配合した塩化インジウム及び塩化第一錫の混合物を1.5〜7.0wt%だけ溶解しさらに塩酸、塩化金酸、塩化パラジウム、塩化ルテニウム、塩化白金酸、塩化亜鉛、チタンカップリング材、金属アルコキシド又はアルミニウムカップリング材のうちから選択されたいずれか1種以上の添加物を添加して透明導電膜の塗布液を作製し、
300〜350℃の温度に加熱した基板に対してスプレーノズルにより前記透明導電膜の塗布液を噴霧し、
これにより霧状化された透明導電膜の塗布液を、予め200〜300℃の温度に加熱された予熱雰囲気を通過させて予熱し、
前記加熱された基板に前記予熱された透明導電膜の塗布液を塗布する
ことを特徴とする透明導電膜の形成方法。
The ratio of methanol to ethanol (methanol / (methanol + ethanol)) is 5 to 80 wt%, and the ratio of water to methanol and ethanol (water / (water + organic solvent)) is 1.5 to 21.0 wt%. methanol, ethanol, and the solvent comprising water, on a molar basis of indium (in) and tin (Sn), Sn / (Sn + in) is a mixture of indium and stannous chloride were blended so that 1.0 to 13.0% It was dissolved by 1.5~7.0Wt%, further hydrochloric acid, chloroauric acid, palladium chloride, ruthenium chloride, chloroplatinic acid, zinc chloride, titanium coupling agent, one selected from among the metal alkoxide or an aluminum coupling agent One or more additives are added to prepare a transparent conductive film coating solution,
Spray the coating liquid of the transparent conductive film with a spray nozzle on a substrate heated to a temperature of 300 to 350 ° C. ,
The preliminarily heated preheated atmosphere that has been heated to a temperature of 200 to 300 ° C. is preheated through the atomized transparent conductive film coating liquid,
A method for forming a transparent conductive film, comprising applying the preheated transparent conductive film coating liquid to the heated substrate.
前記予熱雰囲気は、前記基板と前記スプレーノズルとの間に形成されたものであることを特徴とする請求項1記載の透明導電膜の形成方法。  The method for forming a transparent conductive film according to claim 1, wherein the preheating atmosphere is formed between the substrate and the spray nozzle. 前記スプレーノズルは、内部に設けられた内部混合室に高速気体を導入して噴射させ、該内部混合室に連通する塗布液送入口より透明導電膜の塗布液を吸引し、該透明導電膜の塗布液を前記高速噴射する気体で破砕し微粒子化して噴霧するものであることを特徴とする請求項1記載の透明導電膜の形成方法。  The spray nozzle introduces and jets a high-speed gas into an internal mixing chamber provided therein, sucks the coating liquid of the transparent conductive film from a coating liquid inlet that communicates with the internal mixing chamber, 2. The method for forming a transparent conductive film according to claim 1, wherein the coating liquid is crushed with the gas jetted at high speed, atomized and sprayed. 塩化インジウムと塩化第一錫との混合物を溶媒に溶解させた透明導電膜の塗布液であって、
エタノールに対するメタノールの配合比(メタノール/(メタノール+エタノール))が5〜80wt%であり、前記メタノール及びエタノールに対する水の配合比(水/(水+有機溶剤))が1.5〜21.0wt%であるメタノール、エタノール、及び水から成る溶媒インジウム(In)と錫(Sn)のモル換算で、Sn/(Sn+In)が1.0〜13.0%となるように配合した塩化インジウム及び塩化第一錫の混合物を前記溶媒に1.5〜7.0wt%だけ溶解しさらに塩酸、塩化金酸、塩化パラジウム、塩化ルテニウム、塩化白金酸、塩化亜鉛、チタンカップリング材、金属アルコキシド又はアルミニウムカップリング材のうちから選択されたいずれか1種以上の添加物を添加したものであることを特徴とする透明導電膜の塗布液。
A coating liquid for a transparent conductive film in which a mixture of indium chloride and stannous chloride is dissolved in a solvent,
The ratio of methanol to ethanol (methanol / (methanol + ethanol)) is 5 to 80 wt%, and the ratio of water to methanol and ethanol (water / (water + organic solvent)) is 1.5 to 21.0 wt%. methanol, ethanol, and the solvent comprising water, on a molar basis of indium (in) and tin (Sn), Sn / (Sn + in) is a mixture of indium and stannous chloride were blended so that 1.0 to 13.0% was dissolved only 1.5~7.0Wt% in the solvent is selected further hydrochloric, chloroauric acid, palladium chloride, ruthenium chloride, chloroplatinic acid, zinc chloride, titanium coupling agent, among the metal alkoxide or an aluminum coupling agent the coating liquid of the transparent conductive film, characterized in that the one in which the addition of any one or more additives.
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