JP5233007B2

JP5233007B2 - 透明導電材用塗料および透明導電膜の製造方法

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Publication number: JP5233007B2
Application number: JP2007060558A
Authority: JP
Inventors: 淳司村松; 澄志蟹江; 王高佐藤; 晶永富
Original assignee: Tohoku University NUC; Dowa Electronics Materials Co Ltd
Current assignee: Tohoku University NUC; Dowa Electronics Materials Co Ltd
Priority date: 2007-03-09
Filing date: 2007-03-09
Publication date: 2013-07-10
Anticipated expiration: 2027-03-09
Also published as: JP2008222467A

Description

本発明は、ＩＴＯ（Ｓｎ酸化物を含有する酸化Ｉｎ（Ｉｎｄｉｕｍ−Ｔｉｎ−Ｏｘｉｄｅ））粉末およびその製造方法、当該ＩＴＯ粉末を含む透明導電材用塗料、並びに当該塗料を用いて製膜される透明導電膜に関する。

ＩＴＯを含む透明導電膜は、可視光に対する高い透光性と、導電性とを示すことから、各種表示デバイスや太陽電池などの透明電極膜として用いられている。この透明導電膜の製膜方法としてはスパッタリング法等の物理蒸着法、ＩＴＯ粒子の分散液または有機ＩＴＯ化合物を塗布する塗布法が知られている。

一般的には、低電気抵抗性、高可視光透過率、化学的安定性の観点から、ＩＴＯターゲットを用いたスパッタリング法等の物理蒸着法によるＩＴＯ成膜法が広く使用されている。しかしながら、成膜時のスパッタ装置内へのＩＴＯの付着ロス、配線形成時のエッチングロス等により、現行のスパッタリング成膜法では用いられるＩＴＯターゲットのうち、実際に透明電極として使用される量はわずかである。そして、使用後のＩＴＯターゲットの大部分は、リサイクルにより再資源化される。しかし、当該再資源化にはリードタイムが存在するため、実際の問題として、配線として使用されるより多くのＩｎ原料の確保が必要となる。さらに、スパッタリング成膜法では、大型薄型テレビの急速な需要拡大にあわせて、その都度ＩＴＯターゲット、真空チャンバー等の大型化に伴う更新を必要とする

これに対して、塗布法により得られるＩＴＯ膜は、スパッタリング法などの物理的方法により成膜されたＩＴＯ膜に比べて導電性は多少低いものの、真空装置などの高価な装置を用いることなく大面積や複雑形状の製膜が可能であり、成膜コストを低減できる利点がある。さらにこの塗布法の中でも、ＩＴＯ粒子を塗料化し基板上に直接塗布し大気中にて加熱することで成膜、配線化する技術が注目されつつある。この方法を用いると、Ｉｎ原料の使用効率を高めることが可能であると共に、印刷技術の応用により大面積の電極作成も可能であるため、注目されつつある技術である。

一方、微細なＩＴＯ粉末の製造方法としては、Ｓｎ塩を含むＩｎ塩水溶液にＮａＯＨ、ＮＨ_４ＯＨ、ＮＨ_４ＨＣＯ_３などの塩基性沈殿剤を添加してＳｎ含有水酸化Ｉｎを得た後、この水酸化物を乾燥した後に大気中で焼成してＩＴＯ粉末を製造する方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。また、Ｓｎ含有水酸化Ｉｎ塩を水熱合成処理することによって、微細なＩＴＯ粉末の製造も試みられている（非特許文献１参照）。さらに、有機溶媒中でＳｎ含有水酸化Ｉｎ塩を加熱処理する方法も提案されている。これは、有機溶媒中で水酸化物を加熱処理することによって、当該ＩＴＯ粒子を微細化する技術である（例えば、特許文献２参照）。

特開平５−２０１７３１号公報特開２００４−１２３４０３号公報Ｊ．Ａｍ．Ｃｅｒａｍ．Ｓｏｃ., ８８［４］９８６−９８８（２００５）

上述したように、ＩＴＯ粉末を塗料化し基板上に直接塗布後、大気中での加熱という比較的低温のプロセスで製膜・配線化する技術は、有望な技術である。
ところが、ＩＴＯ粉末を塗料化するにあたり、当該ＩＴＯ粉末が非常に微細でかつ高分散であることが求められる。これは当該ＩＴＯ粒子を含む塗料中に、粗いＩＴＯ粒子が存在すると、塗布時におけるムラの発生や、インクジェットにおける目詰まりの原因となり好ましくないからである。さらに、当該ＩＴＯ粉末の分散性が悪く一次粒子が凝集し易い場合も、同様の問題点が起こる。その為、ＩＴＯ粒子を微細化する技術、および、粒子形状や大きさ均一で、分散性の良いＩＴＯ粉末が求められている。

さらに、上記基板として有機フィルムなどの耐熱温度に制限がある基板を用いる場合も考慮すると、より低温の焼成条件であっても均質な導電膜が形成され、かつ、より低温の加熱条件で結晶性が良く高い導電性を示す膜が形成されることが求められる。

特許文献１や非特許文献１で提案された製造方法では、Ｉｎ塩およびＳｎ塩を含んだ水溶液へＮａＯＨ、ＮＨ_４ＯＨ、ＮＨ_４ＨＣＯ_３などの塩基性沈殿剤を添加してＳｎ含有水酸化Ｉｎを得た後、当該水酸化物を乾燥した後に大気中で焼成してＩＴＯ粉末を製造している。この方法で得られるＩＴＯ粉末は、粗粒も多く、均一な粒子を作製することが困難である。

また、ＩＴＯ粉末の分散性を向上させるため、一般的な方法としてビーズミル等を用いた分散工程を設けることも提案されている。しかし、ビーズミル等を用いた分散工程において、微細で分散性のよいＩＴＯ粉末を得るのは困難である。さらに、ビーズミル等を用いた分散工程は、粉砕時間を必要とするので生産性が低下する上、ビーズ等のメディアからのコンタミにより不純物が混入することで、得られる導電膜の導電性特性が悪化するという問題がある。

特許文献２では、Ｓｎ含有水酸化Ｉｎを有機溶媒に分散させることにより、粒子同士の凝集を低減させた分散液を提案している。しかし、分散に有機溶媒を使用することに起因して、焼成時に当該有機溶媒が残存した場合、成膜された導電膜において十分な導電性特性が得られないことや、有機溶媒の排水処理が必要となりコスト高に繋がる問題がある。

本発明は、上述の問題点に鑑み、簡単な処理方法によって、微細な粒径の粒子に分散化するとともに、低い加熱温度であっても結晶性が良好な透明導電膜を得ることができるＩＴＯ粉末を含む、透明導電材用塗料および透明導電膜の製造方法を提供することを目的とする。

本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意研究を行った。その結果、Ｓｎ含有Ｉｎ塩溶液へ、塩基性沈殿剤を添加し、Ｓｎ含有水酸化Ｉｎ沈殿溶液を作製した後、当該水酸化物へ高温を加える加熱工程を施すことによって、当該水酸化物の性状を調整することが出来ることを見出した。そして、当該性状を調整された水酸化物を前駆物質としてＩＴＯ粉末を製造すると、当該性状調整の効果を引き継いだＩＴＯ粒子により構成されたＩＴＯ粉末を得ることが出来た。そして、本発明者らは、当該ＩＴＯ粉末が上述の目的を達成することが出来るＩＴＯ粉末であることを見出し、本発明を完成するに至った。

すなわち、上述の課題を解決するための第１の構成は、
粉末を構成する粒子のうち、５０ｖｏｌ％以上が立方体または直方体の形状であり、粉末の平均粒径が、０．０５μｍ以上、５．０μｍ以下であるＩＴＯ粉末が溶媒に分散している透明導電材用塗料の製造方法であって、
Ｉｎ塩溶液へ塩基性沈殿剤を添加して水酸化Ｉｎ沈殿溶液を得る工程と、
当該水酸化Ｉｎ沈殿溶液を５０℃以上、１１０℃以下に加熱して３０分間以上保ち、立方体または直方体の水酸化Ｉｎ粒子を生成させる工程と、
当該立方体または直方体の水酸化Ｉｎ粒子へＳｎ塩を添加し、さらに塩基性沈殿剤を添加して水酸化Ｉｎ・水酸化Ｓｎ沈殿物を得る工程と、
当該水酸化Ｉｎ・水酸化Ｓｎ沈殿物を１１０℃以上、３００℃以下にて３０分間以上水熱処理して水酸化Ｉｎ・水酸化Ｓｎスラリーを得る工程と、
当該水酸化Ｉｎ・水酸化Ｓｎスラリーを２００℃以上、７００℃以下にて１０分間以上焼成して焼成物を得る工程と、
当該焼成物を粉砕してＩＴＯ粉末を得る工程と、
当該ＩＴＯ粉末を溶媒に分散させる工程とを、有することを特徴とする透明導電材用塗料の製造方法である。

第２の構成は、
粉末を構成する粒子のうち、５０ｖｏｌ％以上が立方体または直方体の形状であり、粉末の平均粒径が、０．０５μｍ以上、５．０μｍ以下であるＩＴＯ粉末が溶媒に分散している透明導電材用塗料の製造方法であって、
Ｉｎ塩溶液へ塩基性沈殿剤を添加して水酸化Ｉｎ沈殿溶液を得る工程と、
当該水酸化Ｉｎ沈殿溶液を５０℃以上、１１０℃以下に加熱して３０分間以上保ち、立方体または直方体の水酸化Ｉｎ粒子を生成させる工程と、
当該水酸化Ｉｎ粒子を１１０℃以上、３００℃以下にて３０分間以上水熱処理して水酸化Ｉｎスラリーを得る工程と、
当該水酸化ＩｎスラリーへＳｎ塩を添加し、さらに塩基性沈殿剤を添加して水酸化Ｉｎ・水酸化Ｓｎスラリーを得る工程と
当該水酸化Ｉｎ・水酸化Ｓｎスラリーを２００℃以上、７００℃以下にて１０分間以上焼成して焼成物を得る工程と、
当該焼成物を粉砕してＩＴＯ粉末を得る工程と、
当該ＩＴＯ粉末を溶媒に分散させる工程とを、有することを特徴とする透明導電材用塗料の製造方法である。

第３の構成は、
第１または第２の構成に記載の透明導電材用塗料の製造方法により製造された透明導電材用塗料を基板に塗布して成膜する工程とを、有することを特徴とする透明導電膜の製造方法である。

本発明に係るＩＴＯ粉末は、適宜な溶媒に分散させる際、簡単な処理方法によって、微細な粒径の粒子に分散化することが出来た。さらに当該ＩＴＯ粉末を含む塗料を、適宜な基板等に塗布し加熱処理を行うことによって、低い加熱温度でも導電性の高い透明導電膜を得ることが出来た。

本発明に係るＩＴＯ粉末を構成するＩＴＯ粒子について説明する。
図１は、本発明に係るＩＴＯ粉末を構成するＩＴＯ粒子の１例（後述する実施例１）の
ＴＥＭ像（１７５，０００倍）である。また、図２は、従来の技術に相当するＩＴＯ粉末を構成するＩＴＯ粒子の１例（後述する比較例２）のＴＥＭ像（１７５，０００倍）である。
両者を比較すると、その形状の差異は明確である。図１に示す本発明に係るＩＴＯ粒子は、立方体または直方体の形状を有する粒子である。即ち、本発明に係るＩＴＯ粒子は、単なる板状、多角形状、円盤状といった形状ではなく、各稜がほぼ直角を成した６面体構造を有している。
これに対し、図２に示す従来の技術に係るＩＴＯ粒子は、各結晶の構造が不定型で且つ凝集している。

本発明に係るＩＴＯ粉末が、適宜な溶媒に分散させる際、簡単な処理方法によって、微細な粒径の粒子に分散化することが出来ることの詳細な理由は不明である。しかし、当該理由として、各粒子が立方体または直方体の形状を有し表面に無秩序な凹凸が無い為、凝集を起こしにくいこと、同じく表面に無秩序な凹凸が無い為、洗浄が容易で粘着性の不純物が残留し難いこと、などが推察される。
この為、本発明に係るＩＴＯ粉末とは、上述したＩＴＯ粒子（一次粒子）が数個から数十個程度凝集して０．０５μｍ以上、５．０μｍ以下の平均粒子径となったものであると考えられる。従って、ＩＴＯ粉末の平均粒径は、ＴＥＭ像等で観察されるＩＴＯ粒子（一次粒子）が凝集した二次粒子の平均粒子径を示している。

さらに本発明者らは、図１で説明したＩＴＯ粉末のＸＲＤスペクトルを測定した。当該ＸＲＤスペクトルを図３に示す。図３から明らかなように、Ｉｎ_２Ｏ_３（２２２）のピークの半値幅が０．５°以下と非常にシャープであり、結晶子径は３５ｎｍ程度である。これは、ＴＥＭ像より測定したＩＴＯ粒子（一次粒子）の平均粒子径とほぼ一致している。この結果からも、本発明に係るＩＴＯ粒子（一次粒子）が単一の結晶粒子を示しており、優れた結晶性を有していることが裏付けられたと考えられる。

この結果、本発明に係るＩＴＯ粉末を適宜な溶媒に分散させた塗料は、通常の攪拌等の容易な操作で、ＩＴＯ粒子が非常に微細かつ高分散した。この為、当該塗料を塗布時にムラの発生が無く、塗布方法としてインクジェットを用いた場合も目詰まりが発生しなかった。

さらに、好ましいことに、本発明に係るＩＴＯ粉末を含む塗料を用いて基板上に成膜された透明導電膜は、２００℃程度の低温の加熱処理であっても高い導電性を発揮する。これは、基板上に成膜された段階においては、各粒子が立方体または直方体の形状を有しているため、接触面積を稼ぐことが出来る為ではないかと考えられる。

ここで本発明者らが、さらに検討を重ねた結果、本発明に係るＩＴＯ粉末において、当該立方体または直方体の形状を有する粒子が当該ＩＴＯ粉体の５０ｖｏｌ％以上、好ましくは８０ｖｏｌ％以上あれば上述の効果が発揮されることを見出した。

次に、本発明に係るＩＴＯ粉末の製造方法について説明する。
まず、Ｉｎ濃度が０．１〜４．０ｍｏｌ／Ｌ、好ましくは０．３〜３．０ｍｏｌ／ＬのＩｎ塩溶液を準備する。
ここで、当該Ｉｎ塩溶液は、Ｉｎ_２（Ｃ_２Ｏ_４）_３、ＩｎＣｌ_３、Ｉｎ（ＮＯ_３）_３およびＩｎ_２（ＳＯ_４）_３の群から選ばれる少なくとも１種のＩｎ塩溶液であるのが好ましい。当該群は、ＩｎメタルをＨ_２Ｃ_２Ｏ_４、ＨＮＯ_３、ＨＣｌ、Ｈ_２ＳＯ_４などに溶解することによって得ることができるが、ＨＮＯ_３を使用するのが好ましい。

当該Ｉｎ塩溶液中のＩｎ濃度は、中和反応前において、０．１〜４．０ｍｏｌ／Ｌ、好
ましくは０．３〜３．０ｍｏｌ／Ｌになるように調整する。これは、Ｉｎ濃度が０．１ｍｏｌ／Ｌ以上であれば生産性の観点から好ましいからである。また、Ｉｎ濃度が４．０ｍｏｌ／Ｌ以下であれば、水酸化Ｉｎの粒子形状および粒度分布が均一となり、後述する加熱処理後の水酸化Ｉｎの粒子形状および粒度分布も均一となり、均一な粒径の粒子を作製することが容易になるからである。

次に、当該Ｉｎ塩溶液中の液温を、５℃〜９５℃、好ましくは２０℃〜７０℃の範囲に維持する。そして、保温された当該Ｉｎ塩溶液へ、ＮａＯＨ、ＫＯＨ、ＮＨ_４ＯＨ、ＮＨ_３、ＮＨ_４ＨＣＯ_３および（ＮＨ_４）_２ＣＯ_３の群から選ばれる少なくとも１種の塩基性沈殿剤を、２４時間以内、好ましくは１分間〜１２０分間の添加時間で添加する。尚、これら沈殿剤の群のうちでも、ＮａＯＨ、ＮＨ_４ＯＨを使用することが好ましい。当該沈殿剤の添加量は、Ｉｎ塩の０．５〜１００当量、好ましくは１．０〜２０当量となるまで添加し、水酸化Ｉｎの沈殿溶液を作成する。当該塩基性沈殿剤の当量は、投入量が多いほど沈殿時のｐＨ変動が急激に起こり、微細な粒子が生成する。つまり、０．５当量以上であると未沈殿量が少なくなり好ましい。一方、１００当量以下であればアルカリ性が過剰にならず沈殿物の洗浄が容易である。

さらに、作製された上記水酸化Ｉｎの沈殿溶液に対し加熱処理を行う。加熱温度としては５０℃以上１１０℃以下が好ましい。加熱温度が５０℃以上であると均質な形状を有する水酸化Ｉｎ粒子を生成することが容易となるからである。加熱温度を１１０℃以下とすると、粒子の急激な成長が回避され、均質な形状の水酸化Ｉｎ粒子を作製することが出来る。但し、１１０℃以上の高温で処理を行う場合は、水分の蒸発を抑えるための圧力容器が必要となる。したがって、沈殿溶液の加熱温度は５０℃〜１００℃、さらに、好ましくは７０℃〜１００℃である。加熱時間は、長時間なほど結晶粒子の成長が起こるので、加熱温度が低いほど長時間必要である。尤も、所定時間を経過すると粒子成長の変化は少なくなるため、３０分間以上１００時間未満であればよい。

加熱処理後の水酸化Ｉｎの沈殿溶液を、遠心分離または濾過等の方法により固液分離を行った後、固形分へ水を加えてスラリー状とする。ここで、さらに水洗を行い、固形分から不要なアルカリ分を除去する。当該水洗に際しては、当該スラリー量と同量以上の水で洗浄することが望ましい。

このようにして、立方体形状または直方体形状を有する水酸化Ｉｎの粒子を得ることができる。当該粒子は、各稜がほぼ直角を成した６面体構造を有していた。

次に、当該水酸化Ｉｎを純水に分散させ、Ｓｎ添加剤を添加する。Ｓｎ添加剤の添加量は、Ｉｎに対して５〜２０ｍｏｌ％とする。当該Ｓｎ添加剤は、Ｓｎ（Ｃ_２Ｏ_４）、ＳｎＣｌ_２、Ｓｎ（ＮＯ_３）_２およびＳｎＳＯ_４の群から選ばれる少なくとも１種のＳｎ塩溶液であるのが好ましい。

さらに、当該Ｓｎ添加剤が添加された水酸化Ｉｎ分散液へ、ＮａＯＨ、ＫＯＨ、ＮＨ_４ＯＨ、ＮＨ_３ガス、ＮＨ_４ＨＣＯ_３および（ＮＨ_４）_２ＣＯ_３の群から選ばれる少なくとも１種の塩基性沈殿剤を添加し、当該溶液のｐＨを４．０〜６．０とし、水酸化Ｉｎ−水酸化Ｓｎ沈殿物（以下、「Ｓｎ含有水酸化Ｉｎ」と記載する場合がある。）を含む沈殿溶液を生成させる。尚、当該沈殿剤の群のうち、ＮａＯＨ、ＮＨ_４ＯＨを使用することが好ましい。沈殿時のｐＨが６．０以下であればＳｎの沈殿が起こり、４．０以上であれば水酸化Ｉｎの再溶解が回避できるため、沈殿時のｐＨは４．０〜６．０、好ましくはｐＨ５．０付近とする。

尤も、当該Ｓｎ添加剤の添加時期は、上述した水酸化Ｉｎを生成する沈殿時に同時に行
っても良いし、後述する水熱工程後に行っても良い。ただし、生産性の観点からＳｎ添加剤の添加は、当該加熱後の時点で行うのが、好ましい構成である。

次に、当該生成したＳｎ含有水酸化Ｉｎ粒子のさらなる結晶成長と均質化を目的として、得られたＳｎ含有水酸化Ｉｎ沈殿溶液の、水熱処理を行う。水熱処理温度は１１０℃から３００℃、水熱時間は３０分間から１０時間の範囲が好ましい。水熱処理を温度が１１０℃以上あれば、長時間の加熱を回避することが出来る。また、３００℃以下であれば反応時の圧力が高くなり過ぎないので特殊な装置を必要とせず好ましい。当該水熱処理後に固液分離・水洗を行い、Ｓｎ含有水酸化Ｉｎスラリーを得る。

このようにして得られたスラリー状のＳｎ含有水酸化Ｉｎを大気中で６０℃〜２００℃、好ましくは８０℃〜１５０℃で乾燥する。当該水酸化物の乾燥方法としては大気中の加熱乾燥以外に、冷凍後減圧させながら乾燥させる凍結乾燥でも良い。さらに、乾燥後の当該水酸化物を、大気中において、２００℃〜７００℃、好ましくは２００℃〜５００℃で、１０分間〜１２時間、好ましくは３０分間〜６時間焼成する。得られた焼成物を解砕することにより、ＩＴＯ粉末を得ることができる。

焼成により得られたＩＴＯ粉末は、立方体形状または直方体形状を有し、各稜がほぼ直角を成した６面体構造を有している。これは、当該ＩＴＯ粒子が、上述した水酸化Ｉｎ粒子の形状を保持したまま、成長した為であると考えられる。

上記で得られたＩＴＯ粉末の導電性をさらに高める為、還元処理を行うことも好ましい構成である。当該還元処理の条件としては、窒素、水素、アンモニアガスおよび水蒸気のうち少なくとも１種を含む非酸化性雰囲気、好ましくはアンモニアガスと水蒸気とを含む不活性ガス雰囲気において、２００℃〜８００℃、好ましくは２００℃〜５００℃、１０分間〜１２時間、好ましくは３０分間〜６時間焼成する。当該焼成後、焼成物を解砕することにより、還元処理されたＩＴＯ粉末を得ることができる。雰囲気は、還元性ガスを含有するのが、さらに好ましい。当該雰囲気の還元性が強いほうが、当該還元処理されたＩＴＯ粉末の導電性を上げることが出来好ましい。尚、雰囲気中の窒素を、ヘリウムやアルゴンなどの不活性ガスへ代替してもよい。

以上、説明した本発明に係る製造方法により製造されたＩＴＯ粉末は、平均粒径Ｄ５０が０．０５〜０．７μｍ、ＢＥＴ比表面積（ＢＥＴ１点法より求めた比表面積）が１０〜１００ｍ^２／ｇ、好ましくは５０〜１００ｍ^２／ｇであった。さらに、平均粒径Ｄ５０（尚、本発明において平均粒径Ｄ５０とは、所謂、中位径（Ｄ５０）のことである。）は、ＩＴＯ試料粉末０．０５ｇを純水２０ｍｌ中に分散させた分散液を、ベックマン・コールター社製ＬＳ２３０（レーザー回折散乱法）により測定したＤ５０粒径である。

次に、本発明に係るＩＴＯ粉末を用いた透明導電膜塗料の製造について説明する。
当該本発明に係る透明導電膜塗料は、本発明に係るＩＴＯ粉末を純水中に分散させることで製造することが出来る。この際、当該透明導電膜塗料におけるＩＴＯ粉末の濃度は、例えば５ｗｔ％とすればよい。
また、本発明に係るＩＴＯ粉末を分散させる液状媒体としては、上述した純水の他に、アルコール、ケトン、エーテル、エステル、トルエン、シクロヘキサン等の有機溶媒でも良く、さらに界面活性剤またはカップリング剤などの分散剤を併用してもよい。

本発明に係る透明導電膜塗料は、セラミック、ガラス等の基板、有機フィルム、等、様々な基板材に塗布可能であった。さらに、当該透明導電膜塗料の塗布時に、ムラの発生は見られなかった。

次に、本発明に係る透明導電膜塗料を用いた透明導電膜の成膜方法例について説明する。
例えば、ガラス基板上に成膜する場合は、当該ガラス基板をスピンコーターにより回転させる。そこへ、本発明に係る透明導電膜塗料を滴下してコートする。当該コート後、ガラス基板を取り出し乾燥させた後、再度、スピンコーターにより回転させ、オーバーコート材を滴下する。得られたオーバーコート後のガラス基板を乾燥後、窒素雰囲気で例えば２００℃まで昇温させて、例えば１時間保持した後、自然冷却して透明導電膜が形成されたガラス基板を得ることが出来る。得られた透明導電膜が形成されたガラス基板は、加熱温度が２００℃程度であるにも拘わらず、良好な導電性を示した。

以下、本発明に係るＩＴＯ粉末およびその製造方法について、実施例を詳細しながら説明する。

［実施例１］
硝酸Ｉｎに純水を加えてＩｎ濃度が０．５ｍｏｌ／Ｌになるように硝酸Ｉｎ溶液を調製する。ここで液温が６０℃を超えないようにしながら、当該硝酸Ｉｎ溶液２０ｍｌへ、塩基性沈殿剤として８．０ｍｏｌ／Ｌの水酸化ナトリウム水溶液２０ｍｌを添加して反応させ、水酸化Ｉｎの沈殿溶液４０ｍｌを得た。
この沈殿溶液を密閉容器に入れ、１００℃で１２時間加熱した。加熱後の沈殿溶液から遠心分離器を用いて沈殿物を分離採集した。そして採集した沈殿物を水洗した後、再び、当該沈殿物を２０ｍｌの純水溶液に分散させた。当該分散液中へ、Ｉｎに対してＳｎの濃度が５ａｔ％となるように、０．２５ｍｏｌ／Ｌの塩化Ｓｎ溶液２．１ｍｌを加え、さらに水酸化ナトリウム水溶液を添加してｐＨ５．０になるように調整し、Ｓｎ含有水酸化Ｉｎを沈殿させた沈殿溶液とした。

ここで当該沈殿溶液が４０ｍｌになるように純水を添加し、オートクレーブに設置して２５０℃で３時間水熱処理を施した。次に、当該水熱処理を施した沈殿溶液から遠心分離器を用いて沈殿物を分離、採集する。当該採集された沈殿物を水洗した後、８０℃で空気中乾燥し、ＩＴＯ粉末の前駆体であるＳｎ含有水酸化Ｉｎを得た。得られたＳｎ含有水酸化ＩｎのＤ５０は１．９９μｍであった。

得られたＳｎ含有水酸化Ｉｎを、空気中２５０℃で３時間加熱処理を行い、実施例１に係るＩＴＯ粉末を得た。得られたＩＴＯ粉末のＢＥＴ比表面積は７３．９ｍ^２／ｇ、粒度分布測定においてＤ５０は１．２８μｍであった。さらに粒子の個数統計値を取ったところ、最も個数の多い粒子の粒子径（最頻径）は０．０６７μｍであった。
ＴＥＭ（透過電子顕微鏡）で形状観察を行ったところ、生成した粒子の９０ｖｏｌ％は、平均粒子径３３ｎｍの、立方体形状または直方体形状の粒子であった。当該ＩＴＯ粒子のＴＥＭ像（１７５，０００倍）を図１に示す。なお、粒子の平均粒子径は、ＴＥＭ写真上の粒子の長さが最大となる部分測定し、その測定値を直径（粒径）とした。なお、測定対象とするＩＴＯ粒子（一次粒子）の数は１００個とした。

当該ＩＴＯ粉末のＸＲＤスペクトルを測定した結果を図３に示す。得られた回折パターンは酸化Ｉｎの回折パターンと一致しており、立方晶系を有する酸化Ｉｎの単一組成であることが判明した。さらに、２θ角で３５．０°〜３６．５°（ＣｏＫα１線源）にピークが現れる（２２２）回折ピークについて回折ピークの強度Ｉｎｔ．(２２２)と、半価幅Ｂと、を算出し、シェラーの式Ｄｘ＝０．９λ／Ｂｃｏｓθ（但し、Ｄｘは結晶子の大きさ、λは測定に用いたＸ線の波長（ＣｏＫα１線源）、Ｂは回折ピークの半価幅、θは回折ピークのブラッグ角である。）より、実施例１に係る試料の結晶子径を求めたところ、３８．５ｎｍであった。

［参考例１］
実施例１と同様に、０．５ｍｏｌ／Ｌの硝酸Ｉｎ溶液２０ｍｌに、８．０ｍｏｌ／Ｌの水酸化ナトリウム水溶液２０ｍｌを添加して反応させ、水酸化Ｉｎの沈殿溶液４０ｍｌを得た。
そして、当該沈殿溶液を密閉容器に入れ、１００℃で１２時間加熱した。
当該加熱後の沈殿溶液から遠心分離器を用いて沈殿物を分離し、当該沈殿物を水洗した後、再び沈殿物を２０ｍｌの純水溶液に分散させた。当該分散液中に０．２５ｍｏｌ／Ｌの塩化Ｓｎ溶液２．１ｍｌを加え、さらに水酸化ナトリウム水溶液を添加して、ｐＨ５．０になるように調整し、Ｓｎ含有水酸化Ｉｎを沈殿させた。得られた沈殿溶液は、水熱処理を行わずに、遠心分離器を用いて沈殿物を分離した。当該沈殿物を水洗した後、８０℃で空気中乾燥した、ＩＴＯ粉末の前駆体であるＳｎ含有水酸化Ｉｎを得た。得られたＳｎ含有水酸化Ｉｎ粉末のＤ５０は３．１９μｍであった。

得られたＳｎ含有水酸化Ｉｎを、空気中２５０℃で３時間加熱処理を行い、参考例１に係るＩＴＯ粉末を得た。
得られたＩＴＯ粉末のＢＥＴ比表面積は８８．７ｍ^２／ｇ、粒度分布測定においてＤ５０は１．３７μｍで、粒子の個数統計値を取ったところ、最も個数の多い粒子の粒子径（最頻径）は０．０６７μｍであった。さらにＴＥＭで形状観察を行ったところ、実施例１と同様に、生成したＩＴＯ粒子（一次粒子）の９０ｖｏｌ％は、平均粒子径３５ｎｍの、立方体形状または直方体形状の粒子であった。さらにＸＲＤスペクトルを測定したところ、酸化Ｉｎの単一組成であり、結晶子径は３７．６ｎｍであることが判明した。

［比較例１］
１００℃での１２時間加熱を行なわない以外は、実施例１と同様の操作を行って、４０ｍｌのＳｎ含有水酸化Ｉｎ沈殿溶液を得た。
ここで、当該Ｓｎ含有水酸化Ｉｎ沈殿溶液を加熱処理することなく、オートクレーブに設置し、実施例１と同様の水熱処理を施した。得られた沈殿物を遠心分離器で沈殿物を分離・水洗した後、８０℃で空気中乾燥し、Ｓｎ含有水酸化Ｉｎを得た。得られたＳｎ含有水酸化Ｉｎ粉末の粒度分布測定を行ったところ、Ｄ５０は５．４１μｍであった。

さらに、当該Ｓｎ含有水酸化Ｉｎを、空気中２５０℃で３時間加熱処理を行い、比較例１に係るＩＴＯ粉末を得た。得られたＩＴＯ粉末のＢＥＴ比表面積は７８．３ｍ^２／ｇ、粒度分布測定においてＤ５０は６．５８μｍであった。さらに粒子の個数統計値を取ったところ、最も個数の多い粒子の粒子径（最頻径）は０．９１０μｍであった。また、ＴＥＭにて形状観察を行ったところ、生成したＩＴＯ粒子（一次粒子）の３０〜４０ｖｏｌ％が、平均粒子径４０ｎｍの平板状形状、立方体形状または直方体形状の粒子であった。さらにＸＲＤスペクトルを測定したところ、酸化Ｉｎの単一組成であり、結晶子径は３７．６ｎｍであることが判明した。

［比較例２］
１００℃での１２時間加熱を行なわない以外は、実施例１と同様の操作を行って、４０ｍｌのＳｎ含有水酸化Ｉｎ沈殿溶液を得た。
ここで、当該Ｓｎ含有水酸化Ｉｎ沈殿溶液を、遠心分離器を用いて固液分離して沈殿物を採集した。当該沈殿物を水洗後、さらに０．２５ｍｏｌ／Ｌ塩化Ｓｎ溶液２．１ｍｌを加えｐＨ５．０になるように調整し４０ｍｌのＳｎ含有水酸化Ｉｎ沈殿溶液を得た。
得られたＳｎ含有水酸化Ｉｎ沈殿溶液へ、加熱処理もオートクレーブによる水熱処理も施すことなく遠心分離器を用いて、沈殿物を分離採取した。採取した沈殿を水洗した後、８０℃で空気中乾燥してＳｎ含有水酸化Ｉｎを得た。得られたＳｎ含有水酸化Ｉｎの粒度分布測定を行ったところ、Ｄ５０は１．６２μｍであった。

当該Ｓｎ含有水酸化Ｉｎを、空気中２５０℃で３時間加熱処理を行い、比較例２に係る
ＩＴＯ粉末を得た。得られたＩＴＯ粉末のＢＥＴ比表面積は４０．８ｍ^２／ｇ、粒度分布測定においてＤ５０は３．６３μｍであった。さらに粒子の個数統計値を取ったところ、最も個数の多い粒子の粒子径（最頻径）は０．８２９μｍであった。また、ＴＥＭにて形状観察を行ったところ、平均粒子径２０ｎｍの丸みをおびたＩＴＯ粒子（一次粒子）が焼結した凝集体が見られた。さらにＸＲＤスペクトルを測定したところ、ピークが非常にブロードな結果が得られた。当該ＩＴＯ粒子のＴＥＭ像（１７５，０００倍）を図２に示す。

（実施例１、参考例１、比較例１、２のまとめ）
実施例１、参考例１および比較例１、２に係るＩＴＯ粉末について、ＸＲＤスペクトルから求めた生成相、（２２２）回折ピークから求めた強度、結晶子径と、比表面積（ＢＥＴ）、平均粒径（Ｄ５０）、最頻径についての測定結果を表１に示す。

表１の結果より、加熱処理を施さず、水熱処理のみ行っている比較例１に係るＩＴＯ粉末は、生成相、結晶子径は、実施例１に係るＩＴＯ粉末と変わらない。しかし平均粒径（Ｄ５０）が５倍の値を示しており、個数分布で最も多い粒子径も１０倍以上となっている。これは、ＩＴＯ粒子のサイズは同等だが、粒子同士の焼結や凝集が起きていることを示している。つまり、実施例１に係るＩＴＯ粉末は、ＩＴＯ粒子（一次粒子）が数個から数十個程度凝集した粒子からなるのに対し、比較例１に係るＩＴＯ粉末は、ＩＴＯ粒子（一次粒子）が数百個程度凝集した粒子からなり、分散性に劣るものであると考えられる。
さらに、加熱処理も水熱処理も施していない比較例２に係るＩＴＯ粉末は、ＸＲＤスペクトルの結果より結晶性の良い酸化Ｉｎ相が生成していないことが判明した。その上、ＩＴＯ粒子（一次粒子）同士の焼結や凝集が顕著に起きており、分散性に劣るものであると考えられる。

［実施例２］
本実施例２においては、実施例１における初期のＩｎ溶液濃度を変化させてＩＴＯ粉末を調製した例である。
硝酸Ｉｎ溶液の濃度を０．１ｍｏｌ／Ｌとし、０．１ｍｏｌ／Ｌ硝酸Ｉｎ溶液２０ｍｌを、８．０ｍｏｌ／Ｌ水酸化ナトリウム溶液２０ｍｌを反応させ沈殿溶液を得た以外は、実施例１と同様にして、実施例２の試料１に係るＩＴＯ粉末を調製した。

硝酸Ｉｎ溶液の濃度を２．５ｍｏｌ／Ｌとし、０．５ｍｏｌ／Ｌ硝酸Ｉｎ溶液２０ｍｌを、８．０ｍｏｌ／Ｌ水酸化ナトリウム溶液２０ｍｌを反応させ沈殿溶液を得た以外は、実施例１と同様にして、実施例２の試料２に係るＩＴＯ粉末を調製した。

［実施例３］
本実施例３においては、実施例１における出発原料を変化させてＩＴＯ粉末を調製した例である。
塩基性沈殿剤を８．０ｍｏｌ／Ｌ水酸化ナトリウム溶液から８．０ｍｏｌ／Ｌアンモニア溶液に変更した以外は、実施例１と同様にして実施例３の試料１に係るＩＴＯ粉末を調製した。

０．５ｍｏｌ／Ｌ硝酸Ｉｎ溶液を０．５ｍｏｌ／Ｌ塩化Ｉｎ溶液に変更した以外、実施例１と同様の方法で実施例３の試料２に係るＩＴＯ粉末を調製した。

０．５ｍｏｌ／Ｌ硝酸Ｉｎ溶液を０．５ｍｏｌ／Ｌ塩化Ｉｎ溶液に、塩基性沈殿剤を８．０ｍｏｌ／Ｌ水酸化ナトリウム溶液を８．０ｍｏｌ／Ｌアンモニア溶液に変更した以外、実施例１と同様の方法で実施例３の試料３に係るＩＴＯ粉末を調製した。

［実施例４］
本実施例４においては、実施例１における熱処理温度を変化させてＩＴＯ粉末を調製した例である。
加熱工程の温度を７０℃に変更した以外、実施例１と同様の方法で実施例４の試料１に係るＩＴＯ粉末を調製した。

加熱工程の温度を５０℃に変更した以外、実施例１と同様の方法で実施例４の試料２に係るＩＴＯ粉末を調製した。

（実施例２から４のまとめ）
実施例２から４に係るＩＴＯ粉末について、ＸＲＤスペクトルから求めた生成相、（２２２）回折ピークから求めた強度、結晶子径と、比表面積（ＢＥＴ）について測定した結果を表２に示す。

実施例１、２のデータより、出発原料のＩｎ濃度を高くすることで、より結晶性の良いＩＴＯ粉体が調製できることが判明した。
また、実施例１、３のデータより、Ｉｎ塩を塩化物に、塩基性塩をアンモニアに変化させても、実施例１と同等の結晶性の良いＩＴＯ粉末が得られることが判明した。

さらに、実施例１、４のデータより、加熱工程の温度が高いほど、調製されたＩＴＯ粉体の回折ピークの強度が高く、結晶子径も増加しており、生成する粒子の結晶性が増していることが判明した。但し、実施例１と、実施例４に係る試料１とのデータにおける、当該回折ピーク強度の差は小さいことから、当該加熱工程の温度は７０℃以上であれば十分であると考えられる。

実施例１に係るＩＴＯ粉末のＴＥＭ像である。比較例２に係るＩＴＯ粉末のＴＥＭ像である。実施例１に係るＩＴＯ粉末のＸＲＤスペクトルである。

Claims

粉末を構成する粒子のうち、５０ｖｏｌ％以上が立方体または直方体の形状であり、粉末の平均粒径が、０．０５μｍ以上、５．０μｍ以下であるＩＴＯ粉末が溶媒に分散している透明導電材用塗料の製造方法であって、
Ｉｎ塩溶液へ塩基性沈殿剤を添加して水酸化Ｉｎ沈殿溶液を得る工程と、
当該水酸化Ｉｎ沈殿溶液を５０℃以上、１１０℃以下に加熱して３０分間以上保ち、立方体または直方体の水酸化Ｉｎ粒子を生成させる工程と、
当該立方体または直方体の水酸化Ｉｎ粒子へＳｎ塩を添加し、さらに塩基性沈殿剤を添加して水酸化Ｉｎ・水酸化Ｓｎ沈殿物を得る工程と、
当該水酸化Ｉｎ・水酸化Ｓｎ沈殿物を１１０℃以上、３００℃以下にて３０分間以上水熱処理して水酸化Ｉｎ・水酸化Ｓｎスラリーを得る工程と、
当該水酸化Ｉｎ・水酸化Ｓｎスラリーを２００℃以上、７００℃以下にて１０分間以上焼成して焼成物を得る工程と、
当該焼成物を粉砕してＩＴＯ粉末を得る工程と、
当該ＩＴＯ粉末を溶媒に分散させる工程とを、有することを特徴とする透明導電材用塗料の製造方法。
粉末を構成する粒子のうち、５０ｖｏｌ％以上が立方体または直方体の形状であり、粉末の平均粒径が、０．０５μｍ以上、５．０μｍ以下であるＩＴＯ粉末が溶媒に分散している透明導電材用塗料の製造方法であって、
Ｉｎ塩溶液へ塩基性沈殿剤を添加して水酸化Ｉｎ沈殿溶液を得る工程と、
当該水酸化Ｉｎ沈殿溶液を５０℃以上、１１０℃以下に加熱して３０分間以上保ち、立方体または直方体の水酸化Ｉｎ粒子を生成させる工程と、
当該水酸化Ｉｎ粒子を１１０℃以上、３００℃以下にて３０分間以上水熱処理して水酸化Ｉｎスラリーを得る工程と、
当該水酸化ＩｎスラリーへＳｎ塩を添加し、さらに塩基性沈殿剤を添加して水酸化Ｉｎ・水酸化Ｓｎスラリーを得る工程と
当該水酸化Ｉｎ・水酸化Ｓｎスラリーを２００℃以上、７００℃以下にて１０分間以上焼成して焼成物を得る工程と、
当該焼成物を粉砕してＩＴＯ粉末を得る工程と、
当該ＩＴＯ粉末を溶媒に分散させる工程とを、有することを特徴とする透明導電材用塗料の製造方法。
請求項１または２に記載の透明導電材用塗料の製造方法により製造された透明導電材用塗料を基板に塗布して成膜する工程とを、有することを特徴とする透明導電膜の製造方法。