JPH1087344A - Phase separated transparent electrically conductive film and its production - Google Patents

Phase separated transparent electrically conductive film and its production

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JPH1087344A
JPH1087344A JP26123196A JP26123196A JPH1087344A JP H1087344 A JPH1087344 A JP H1087344A JP 26123196 A JP26123196 A JP 26123196A JP 26123196 A JP26123196 A JP 26123196A JP H1087344 A JPH1087344 A JP H1087344A
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JP
Japan
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phase
conductive film
transparent conductive
inorganic
separated
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JP26123196A
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Japanese (ja)
Inventor
Toru Yamamoto
亨 山本
Shigeo Yoshida
重夫 吉田
Hatsumi Igari
初美 井狩
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a phase separated transparent electrically conductive film having high electric conductivity. SOLUTION: A homogeneous liq. mixture contg. at least one kind of inorg. alkoxide and/or a polymer formed by hydrolyzing and polycondensing the alkoxide is prepd. and a heterogeneous liq. mixture contg. an inorg. salt of at least one kind of element selected among In, Sn, Zn, Ga, Mg, Cd and Sb, a compd. forming an electrically conductive metal oxide to be doped into the inorg. salt, a binder and an org. solvent is prepd. The mixtures are mixed to prepare a multicomponent liq. mixture and at least one side of a substrate is coated with the multicomponent liq. mixture. The resultant coating film is subjected to primary heat treatment at 80-150 deg.C and then secondary heat treatment is carried out at a temp. above the glass transition temp. of a sol-gel glass component. An electrically conductive metal oxide phase is separated from a glass phase by spinodal, decomposition mechanism and the objective phase separated transparent electrically conductive film is produced.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、分相化透明導電膜
及びその製造方法に関し、特に情報、電子産業に利用さ
れる精密機器や光学機器用の表示素子、光電池、撮像管
等の電極、各種機器の帯電防止や静電遮蔽用のガラス、
自動車、建築、航空機等の防水、防曇用のガラス等に好
適な分相化透明導電膜、及びその製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a phase-separated transparent conductive film and a method for producing the same, and more particularly, to a display device for precision equipment and optical equipment used in the information and electronics industries, a photocell, an electrode for an image pickup tube, and the like. Glass for antistatic and electrostatic shielding of various devices,
The present invention relates to a phase-separated transparent conductive film suitable for glass for waterproofing and anti-fog of automobiles, buildings, aircrafts, and the like, and a method for producing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】透明導
電膜は、一般にITO膜に代表されるように、In2
3 、SnO2 、Cd2 SnO4 、ZnO、TiO2 等の
酸化物半導体から形成されている。これらの酸化物は電
子伝導に関与する伝導電子の密度が高いために、高導電
性を示すことが知られている。これらの酸化物に適切な
不純物をドープすることにより、さらに実用性のある導
電性を得ることができる。
2. Description of the Related Art A transparent conductive film is generally made of In 2 O, as represented by an ITO film.
3 , made of an oxide semiconductor such as SnO 2 , Cd 2 SnO 4 , ZnO, and TiO 2 . It is known that these oxides exhibit high conductivity due to a high density of conduction electrons involved in electron conduction. By doping these oxides with appropriate impurities, more practical conductivity can be obtained.

【0003】従来の透明導電膜の製造方法として、以下
のものが挙げられる。 (1) 気相法 (A) 蒸着法、(B) スパッタリング法、(C) CVD法。 (2) 非気相法 (D) 無電界メッキ法、(E) スプレー法、パイロゾル法。 (3) 塗布法 (F) ゾル−ゲル法、(G) 熱分解法、(H) 微粒子塗布法。
[0003] As a conventional method for producing a transparent conductive film, there is the following method. (1) Gas phase method (A) Evaporation method, (B) Sputtering method, (C) CVD method. (2) Non-gas phase method (D) Electroless plating method, (E) Spray method, pyrosol method. (3) Coating method (F) Sol-gel method, (G) Pyrolysis method, (H) Fine particle coating method.

【0004】しかし、これらの方法には種々の問題があ
る。例えば、気相法では、真空下での原料供給及び基板
の加熱に大型の装置を必要とし、また原料効率が低い。
非気相法の無電界メッキ法では、基板に対する密着力が
不十分であり、pH等のコントロールが困難である。液
相法に近いスプレー法は小規模な製造や研究に適してい
るが、原料が基板に到達する前に蒸発するので、原料効
率が極端に悪いという問題がある。
However, these methods have various problems. For example, in the gas phase method, a large-sized apparatus is required for supplying a raw material and heating a substrate under vacuum, and the raw material efficiency is low.
In the non-gas phase electroless plating, the adhesion to the substrate is insufficient, and it is difficult to control pH and the like. The spray method close to the liquid phase method is suitable for small-scale production and research, but has a problem that the raw material efficiency is extremely poor because the raw material evaporates before reaching the substrate.

【0005】塗布法は常圧下で操作できるだけでなく、
装置が簡単で大面積の成膜が可能であるという利点を有
する。しかし、微粒子塗布法は固体微粒子をペースト状
にして基板に塗布して焼成する方法であり、膜質及び性
能面で十分ではなく、また基板に対する付着力が弱いと
いう欠点を有する。また熱分解法は前駆体の熱分解のみ
によって酸化物の薄膜を形成するので、塗布工程が容易
とか制御性に優れるとかの利点があるが、アルカリイオ
ンによる導電性の悪化を防ぐために前処理として基板に
シリカ膜をプリコーティングする必要があり、製造工程
が煩雑であるという欠点を有する。
[0005] The coating method can operate not only under normal pressure, but also
This has the advantage that the apparatus is simple and a large area film can be formed. However, the fine particle coating method is a method in which solid fine particles are applied to a substrate in the form of a paste, followed by baking, and has the disadvantages that the film quality and performance are not sufficient and that the adhesion to the substrate is weak. In addition, since the thermal decomposition method forms an oxide thin film only by thermal decomposition of the precursor, there are advantages such as easy application process and excellent controllability, but as a pretreatment to prevent deterioration of conductivity due to alkali ions. It is necessary to pre-coat the substrate with a silica film, which has a disadvantage that the manufacturing process is complicated.

【0006】特願昭58-242534 号(特開昭60-137818
号)、特公昭61-113772 号等は、珪酸ソーダ含有水溶液
を中和し、それを有機溶媒と塩析剤を使用して抽出した
非水系の超微粒子状シリカゾルを出発材料とするゾル−
ゲル法を開示している。しかしながら、非水系シリカゾ
ルの精製純度が不十分であり、非実用的である。
Japanese Patent Application No. 58-242534 (JP-A-60-137818)
No. 61-113772, etc. disclose a sodium silicate-containing aqueous solution obtained by neutralizing an aqueous solution containing sodium silicate and extracting the same with an organic solvent and a salting-out agent.
A gel method is disclosed. However, the purification purity of the non-aqueous silica sol is insufficient, which is impractical.

【0007】従って、本発明の目的は、これらの欠点を
解消し、製造が簡単で高い導電性を有する分相化透明導
電膜、及びその製造方法を提供することである。
Accordingly, an object of the present invention is to solve these drawbacks and to provide a phase-separated transparent conductive film which is easy to manufacture and has high conductivity, and a method for manufacturing the same.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】上記目的に鑑み鋭意研究
の結果、本発明者は、無機アルコキシド及び/又はその
加水分解・重縮合物からなるを均質混合液に、導電性金
属酸化物の前駆体にバインダーを加えて有機溶媒中に分
散させた不均質混合液を混合してなる多成分系混合液を
基材表面に塗布し、所定の温度で加熱処理することによ
り、良好な導電性を有する透明導電膜が得られることを
発見し、本発明に想到した。
Means for Solving the Problems As a result of intensive studies in view of the above-mentioned objects, the present inventors have found that a homogeneous mixture of inorganic alkoxide and / or a hydrolyzed / polycondensed product thereof is added to a precursor of a conductive metal oxide. By applying a multi-component mixed solution obtained by adding a binder to the body and mixing a heterogeneous mixed solution dispersed in an organic solvent on the surface of the base material, and performing heat treatment at a predetermined temperature, good conductivity is obtained. It has been found that a transparent conductive film having the same can be obtained, and reached the present invention.

【0009】すなわち、本発明の分相化透明導電膜は、
(a) 少なくとも1種の無機アルコキシド及び/又はその
加水分解・重縮合により形成されたポリマーを含有する
均質混合液と、(b) In、Sn、Zn、Ga、Mg、C
d及びSbからなる群から選ばれた少なくとも1種の元
素の無機塩と、前記無機塩にドーピングされる導電性金
属酸化物生成化合物と、バインダーと、有機溶媒とを含
有する不均質混合液とを混合した多成分系混合液を塗布
し、ゾル−ゲルガラス成分のガラス転移点以上の温度で
熱処理してなり、スピノーダル分解機構によりガラス相
と導電性金属酸化物相とに分相化されていることを特徴
とする。
That is, the phase-separated transparent conductive film of the present invention comprises:
(a) a homogeneous mixture containing at least one inorganic alkoxide and / or a polymer formed by hydrolysis / polycondensation thereof; and (b) In, Sn, Zn, Ga, Mg, C
a heterogeneous mixed solution containing an inorganic salt of at least one element selected from the group consisting of d and Sb, a conductive metal oxide-forming compound doped into the inorganic salt, a binder, and an organic solvent. Is applied and heat-treated at a temperature equal to or higher than the glass transition point of the sol-gel glass component, and is separated into a glass phase and a conductive metal oxide phase by a spinodal decomposition mechanism. It is characterized by the following.

【0010】また、本発明の分相化透明導電膜の製造方
法は、(1) 少なくとも1種の無機アルコキシド及び/又
はその加水分解・重縮合により形成されたポリマーを含
有する均質混合液を調製し、(2) In、Sn、Zn、G
a、Mg、Cd及びSbからなる群から選ばれた少なく
とも1種の元素の無機塩と、前記無機塩にドーピングさ
れる導電性金属酸化物生成化合物と、バインダーと、有
機溶媒とを含有する不均質混合液を調製し、(3) 前記均
質混合液と前記不均質混合液を混合して多成分系混合液
を調製し、(4) 前記多成分系混合液を基材の少なくとも
片面に塗布し、(5) 得られた塗膜を80〜150 ℃の温度で
一次熱処理し、次いで(6) ゾル−ゲルガラス成分のガラ
ス転移点以上の温度で二次熱処理を行い、もってスピノ
ーダル分解機構によりガラス相と導電性金属酸化物相と
に分相化することを特徴とする。
The method for producing a phase-separated transparent conductive film according to the present invention comprises the steps of (1) preparing a homogeneous mixed solution containing at least one inorganic alkoxide and / or a polymer formed by hydrolysis and polycondensation thereof. (2) In, Sn, Zn, G
a, an inorganic salt of at least one element selected from the group consisting of Mg, Cd, and Sb, a conductive metal oxide-forming compound doped into the inorganic salt, a binder, and an organic solvent. Prepare a homogeneous mixture, (3) mix the homogeneous mixture and the heterogeneous mixture to prepare a multi-component mixture, (4) apply the multi-component mixture to at least one surface of a substrate (5) The obtained coating film is subjected to a primary heat treatment at a temperature of 80 to 150 ° C., and (6) a secondary heat treatment is carried out at a temperature equal to or higher than the glass transition point of the sol-gel glass component. The phase is separated into a phase and a conductive metal oxide phase.

【0011】[0011]

【発明の実施の形態】以下本発明を詳細に説明する。 [1] 分相化透明導電膜の成分 本発明の分相化透明導電膜は、(a) 無機アルコキシド及
び/又はその加水分解・重縮合により形成されたポリマ
ーを含有する均質混合液と、(b) In、Sn、Zn、G
a、Mg、Cd及びSbからなる群から選ばれた少なく
とも1種の元素の無機塩と、前記無機塩にドーピングさ
れる導電性金属酸化物生成化合物と、バインダーと、有
機溶媒とを含有する不均質混合液とを混合して多成分系
混合液を調製し、それを基材に塗布した後、ガラス転移
点以上の温度で熱処理して多成分系ゲル−ゾルの分相化
を起こすことにより、得られる。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below in detail. [1] Components of phase-separated transparent conductive film The phase-separated transparent conductive film of the present invention comprises: (a) a homogeneous mixed solution containing an inorganic alkoxide and / or a polymer formed by hydrolysis and polycondensation thereof; b) In, Sn, Zn, G
a, an inorganic salt of at least one element selected from the group consisting of Mg, Cd, and Sb, a conductive metal oxide-forming compound doped into the inorganic salt, a binder, and an organic solvent. A multi-component mixed solution is prepared by mixing with a homogeneous mixed solution, applied to a substrate, and then heat-treated at a temperature equal to or higher than the glass transition point to cause phase separation of the multi-component gel-sol. ,can get.

【0012】(a) 均質混合液 均質混合液は、無機アルコキシドの有機溶媒溶液、
無機アルコキシドを有機溶媒中で加水分解・重縮合して
形成された低分子量ポリマーの溶液、又はこれらの混
合物である。
(A) Homogeneous mixture A homogeneous mixture is a solution of an inorganic alkoxide in an organic solvent,
It is a solution of a low molecular weight polymer formed by hydrolysis and polycondensation of an inorganic alkoxide in an organic solvent, or a mixture thereof.

【0013】(1) 無機アルコキシド 本発明に用いる無機アルコキシドの好ましい例は、次
式: M(OR)n (ただし、MはSi、Al、Ti、Zr、Ca、Fe、
V、Sn、Li、Be、Y、B及びPからなる群から選
ばれた少なくとも1種の元素であり、Rはアルキル基で
あり、nはMの原子価に相当する整数である。)で表さ
れる化合物である。アルキル基Rの炭素数は1〜4であ
るのが好ましい。このような無機アルコキシドの具体例
を以下に列挙する。
(1) Inorganic alkoxide A preferable example of the inorganic alkoxide used in the present invention is represented by the following formula: M (OR) n (where M is Si, Al, Ti, Zr, Ca, Fe,
At least one element selected from the group consisting of V, Sn, Li, Be, Y, B and P, R is an alkyl group, and n is an integer corresponding to the valence of M. ). The alkyl group R preferably has 1 to 4 carbon atoms. Specific examples of such an inorganic alkoxide are listed below.

【0014】(イ) アルコキシシラン MがSi(原子価:4)の場合には、無機アルコキシド
はSi(OR1 4 で表される。このようなアルコキシ
シランとしては、Si(OCH3 4 、Si(OC2
5 4 等が挙げられる。
(A) Alkoxysilane When M is Si (valence: 4), the inorganic alkoxide is represented by Si (OR 1 ) 4 . Such alkoxysilanes include Si (OCH 3 ) 4 , Si (OC 2 H)
5 ) 4 and the like.

【0015】(ロ) アルミニウムアルコキシド MがAl(原子価:3)の場合には、無機アルコキシド
はAl(OR2 3 で表される。このようなアルミニウ
ムアルコキシドとしては、Al(OCH3 3、Al
(OC2 5 3 、Al(O-n- C3 7 3 、Al
(O-i- C3 7 3 、Al(OC4 9 3 等が挙げ
られる。
(B) Aluminum alkoxide When M is Al (valence: 3), the inorganic alkoxide is represented by Al (OR 2 ) 3 . Such aluminum alkoxides include Al (OCH 3 ) 3 , Al
(OC 2 H 5 ) 3 , Al (On-C 3 H 7 ) 3 , Al
(O-i- C 3 H 7 ) 3, Al (OC 4 H 9) 3 and the like.

【0016】(ハ) チタニウムアルコキシド MがTi(原子価:4)の場合には、無機アルコキシド
はTi(OR3 4 で表される。このようなチタニウム
アルコキシドとしては、Ti(OCH3 4 、Ti(O
2 5 4 、Ti(OC3 7 4 、Ti(OC4
9 4 、Ti(O-i- C3 7 4 等が挙げられる。
(C) Titanium alkoxide When M is Ti (valence: 4), the inorganic alkoxide is represented by Ti (OR 3 ) 4 . Such titanium alkoxides include Ti (OCH 3 ) 4 and Ti (O
C 2 H 5 ) 4 , Ti (OC 3 H 7 ) 4 , Ti (OC 4 H
9 ) 4 , Ti (Oi-C 3 H 7 ) 4 and the like.

【0017】(ニ) ジルコニウムアルコキシド MがZr(原子価:4)の場合には、無機アルコキシド
はZr(OR4 4 で表される。このようなジルコニウ
ムアルコキシドとしては、Zr(OCH3 4、Zr
(OC2 5 4 、Zr(O-i- C3 7 4 、Zr
(O-t- C4 9 4 、Zr(O-n- C4 9 4 等が
挙げられる。
(D) Zirconium alkoxide When M is Zr (valence: 4), the inorganic alkoxide is represented by Zr (OR 4 ) 4 . Such zirconium alkoxides include Zr (OCH 3 ) 4 , Zr
(OC 2 H 5 ) 4 , Zr (O-i-C 3 H 7 ) 4 , Zr
(O-t- C 4 H 9 ) 4, Zr (O-n- C 4 H 9) 4 , and the like.

【0018】(ホ) その他のアルコキシド 上記以外のアルコキシドとしては、例えばCa(OC2
5 2 、Fe(OC2 5 3 、V(O-i- C
4 9 3 、Sn(O-i- C4 9 4 、Li(OC2
5 )、Be(OC2 5 2 、B(OC2 5 3
Y(OCH3 3 、Y(OC2 5 3 、P(OC
3 3 、P(OC2 5 3 等が挙げられる。
(E) Other alkoxides Other alkoxides include, for example, Ca (OC 2
H 5) 2, Fe (OC 2 H 5) 3, V (O-i- C
4 H 9 ) 3 , Sn (OiC 4 H 9 ) 4 , Li (OC 2
H 5), Be (OC 2 H 5) 2, B (OC 2 H 5) 3,
Y (OCH 3 ) 3 , Y (OC 2 H 5 ) 3 , P (OC
H 3) 3, P (OC 2 H 5) 3 and the like.

【0019】(2) 加水分解・重縮合物 本発明では、無機アルコキシドを有機溶媒中で加水分解
・重縮合してなる低分子量ポリマーの溶液を使用するの
が好ましい。加水分解・重縮合は酸触媒及び水の存在下
で行うのが好ましい。
(2) Hydrolysis / Polycondensate In the present invention, it is preferable to use a solution of a low molecular weight polymer obtained by hydrolyzing / polycondensing an inorganic alkoxide in an organic solvent. The hydrolysis and polycondensation are preferably performed in the presence of an acid catalyst and water.

【0020】酸触媒としては、塩酸、硫酸、硝酸等の
鉱酸、塩化水素ガス等の無水鉱酸、酒石酸、フタル
酸、マレイン酸、ドデシルコハク酸、ヘキサヒドロフタ
ル酸、メチルナジック酸、ピロメリット酸、ベンゾフェ
ノンテトラカルボン酸、ジクロルコハク酸、クロレンデ
ィック酸、無水フタル酸、無水マレイン酸、無水ドデシ
ルコハク酸、無水へキサヒドロフタル酸、無水メチルナ
ジック酸、無水ピロメリット酸、無水ベンゾフェノンテ
トラカルボン酸、無水ジクロルコハク酸、無水クロレン
ディック酸等の有機酸又はその無水物が挙げられる。
Examples of the acid catalyst include mineral acids such as hydrochloric acid, sulfuric acid and nitric acid, mineral acids such as hydrogen chloride gas, tartaric acid, phthalic acid, maleic acid, dodecylsuccinic acid, hexahydrophthalic acid, methylnadic acid, and pyromellitic acid. Acid, benzophenonetetracarboxylic acid, dichlorosuccinic acid, chlorendic acid, phthalic anhydride, maleic anhydride, dodecylsuccinic anhydride, hexahydrophthalic anhydride, methylnadic anhydride, pyromellitic anhydride, benzophenonetetracarboxylic anhydride And organic acids such as dichlorosuccinic anhydride and chlorendic anhydride or anhydrides thereof.

【0021】酸触媒の使用量は、無機アルコキシドの金
属又は無機物の種類により極端に異なるため、ここでは
限定せず、適宜設定することができる。
The amount of the acid catalyst used varies extremely depending on the type of the metal or inorganic substance of the inorganic alkoxide, and is not limited here, but can be set as appropriate.

【0022】無機アルコキシドの加水分解用に添加する
水の量は、加水分解・重縮合反応の完了に理論的に必要
な量以下とする。例えばテトラエトキシシランの場合、
加水分解及び重縮合に理論的に必要な水のモル量はテト
ラエトキシシランのモル量の2倍であるので、添加する
水のモル量とテトラエトキシシランのモル量との比を2
以下とする。添加水量を不足状態にすることにより、2
次元的なポリマーを得ることができる。添加する水の量
が理論量を超えると、生成されるポリマーが3次元網目
状になり、後の分相化が困難になる。なお、添加水量の
下限は上記理論量であるのが好ましい。例えばテトラエ
トキシシランの場合、好ましい水の添加量はテトラエト
キシシラン1モル当たり1〜2モルであり、特に好まし
くは1.75〜2モルである。
The amount of water added for the hydrolysis of the inorganic alkoxide is not more than the amount theoretically necessary for completing the hydrolysis / polycondensation reaction. For example, in the case of tetraethoxysilane,
Since the molar amount of water theoretically required for hydrolysis and polycondensation is twice the molar amount of tetraethoxysilane, the ratio of the molar amount of water to be added to the molar amount of tetraethoxysilane is 2.
The following is assumed. By making the amount of added water insufficient, 2
A dimensional polymer can be obtained. If the amount of water to be added exceeds the theoretical amount, the resulting polymer will have a three-dimensional network, and it will be difficult to separate the phases later. In addition, it is preferable that the lower limit of the amount of added water is the above-mentioned theoretical amount. For example, in the case of tetraethoxysilane, a preferable addition amount of water is 1 to 2 mol, and particularly preferably 1.75 to 2 mol, per 1 mol of tetraethoxysilane.

【0023】無機アルコシドの加水分解及び重縮合反応
は、無機アルコキシドの種類によって異なるが、一般に
25〜50℃の温度で0.5 〜3時間行うのが好ましい。得ら
れるポリマーは低分子量で、有機溶媒に均一に可溶であ
る。
The hydrolysis and polycondensation reaction of the inorganic alkoxide varies depending on the type of the inorganic alkoxide.
It is preferable to carry out at a temperature of 25 to 50 ° C for 0.5 to 3 hours. The resulting polymer has a low molecular weight and is uniformly soluble in organic solvents.

【0024】(3) 有機溶媒 本発明で用いる有機溶媒として、メチルアルコール、エ
チルアルコール、イソプロピルアルコール等の低級アル
コール類、アセトン等のケトン類、ベンゼン、トルエン
等の芳香族炭化水素類、塩化メチレン等のハロゲン化飽
和脂肪族炭化水素類が挙げられる。中でもエチルアルコ
ールが好ましい。有機溶媒と無機アルコキシド又はその
加水分解・重縮合物との重量比は特に限定されないが、
一般的に1:10〜10:1とするのが好ましい。
(3) Organic solvent  As the organic solvent used in the present invention, methyl alcohol,
Lower alcohols such as chill alcohol and isopropyl alcohol
Coals, ketones such as acetone, benzene, toluene
Aromatic hydrocarbons, such as methylene chloride, etc.
Japanese aliphatic hydrocarbons. Among them, ethyl alcohol
Are preferred. Organic solvent and inorganic alkoxide or its
The weight ratio with the hydrolysis / polycondensate is not particularly limited,
Generally, it is preferable to set the ratio to 1:10 to 10: 1.

【0025】(b) 不均質混合液 不均質混合液は少なくとも2種の無機塩と、バインダー
と、有機溶媒とを含有する。無機塩の一方はマトリック
ス用であり、他方はドーピング用である。
(B) Heterogeneous mixture The heterogeneous mixture contains at least two kinds of inorganic salts, a binder and an organic solvent. One of the inorganic salts is for a matrix and the other is for doping.

【0026】(1) 無機塩 本発明に用いる無機塩は、熱処理により導電性酸化物と
なるものであり、具体的にはIn、Sn、Zn、Ga、
Mg、Cd及びSbからなる群から選ばれた少なくとも
1種の元素の化合物である。このような無機塩として
は、無機インジウム塩類、無機錫塩類、無機亜鉛塩類、
無機ガリウム塩類、無機マグネシウム塩類、無機カドミ
ウム塩類及び無機アンチモン塩類が挙げられる。
(1) Inorganic Salt The inorganic salt used in the present invention becomes a conductive oxide by heat treatment. Specifically, In, Sn, Zn, Ga,
It is a compound of at least one element selected from the group consisting of Mg, Cd and Sb. Such inorganic salts include inorganic indium salts, inorganic tin salts, inorganic zinc salts,
Inorganic gallium salts, inorganic magnesium salts, inorganic cadmium salts and inorganic antimony salts.

【0027】無機インジウム塩類としては、塩化インジ
ウム又は硝酸インジウムが好適である。無機錫塩類とし
ては、塩化第二錫が好適である。無機ガリウム塩類とし
ては、塩化ガリウム(III) 、硝酸ガリウム(III) 又は硫
酸ガリウム(IV)が好適である。無機マグネシウム塩類と
しては、塩化マグネシウム、硫酸マグネシウム又は硝酸
マグネシウムが好適である。無機カドミウム塩類として
は、塩化カドミウム、硫酸カドミウム又は硝酸カドミウ
ムが好適である。無機アンチモン塩類としては、塩化ア
ンチモン、硫酸アンチモン又は臭化アンチモンが好適で
ある。
As the inorganic indium salts, indium chloride or indium nitrate is preferred. As the inorganic tin salts, stannic chloride is preferred. As the inorganic gallium salts, gallium (III) chloride, gallium (III) nitrate or gallium (IV) sulfate is preferred. As the inorganic magnesium salts, magnesium chloride, magnesium sulfate or magnesium nitrate is preferable. As the inorganic cadmium salts, cadmium chloride, cadmium sulfate or cadmium nitrate are preferable. As the inorganic antimony salts, antimony chloride, antimony sulfate or antimony bromide is preferable.

【0028】(2) ドーピング剤 ドーピング剤は、上記無機塩にドーピングされる導電性
金属酸化物生成化合物であり、上記無機塩と同じでもよ
い。その他にはアルミニウム化合物が使用可能であり、
アルミニウム化合物としてはアルミニウムアルコキシド
が使用される。無機塩からなるドーピング剤を使用する
場合、主成分であるマトリックス用無機塩とドーピング
用無機塩とは異種である必要がある。
(2) Doping Agent The doping agent is a conductive metal oxide-forming compound which is doped into the inorganic salt, and may be the same as the inorganic salt. In addition, aluminum compounds can be used,
Aluminum alkoxide is used as the aluminum compound. When a doping agent composed of an inorganic salt is used, it is necessary that the inorganic salt for matrix and the inorganic salt for doping, which are main components, are different.

【0029】上記無機塩を100 重量部として、ドーピン
グ剤の添加量を3〜10重量部(金属元素換算値)とする
のが好ましい。ドーピング剤の添加量が3重量部未満で
あると、導電性低下及び不良であり、また10重量部を超
えると、透光性及び導電性不良となる。
It is preferable that the amount of the doping agent is 3 to 10 parts by weight (in terms of a metal element) based on 100 parts by weight of the inorganic salt. If the addition amount of the doping agent is less than 3 parts by weight, the conductivity is lowered and poor, and if it exceeds 10 parts by weight, the light transmission and the conductivity are poor.

【0030】マトリックス用無機塩とドーピング剤との
元素の組合せ例を以下の表に示すが、これらの元素の組
合せに限定されない。
Examples of combinations of elements of the inorganic salt for the matrix and the doping agent are shown in the following table, but are not limited to the combinations of these elements.

【0031】 [0031]

【0032】(3) バインダー バインダーは可溶性のセルロース又は単糖類からなり、
特に低級アルコールに可溶な変性セルロースが好まし
い。変性セルロースの具体例としては、ヒドロキシプロ
ピルセルロース、エチルヒドロキシエチルセルロース、
ニトロセルロース、酢酸セルロース等が挙げられる。中
でもヒドロキシプロピルセルロースが好ましい。単糖類
としては、ソルビトール等を使用することができる。
(3) Binder The binder is composed of soluble cellulose or monosaccharide,
Particularly, a modified cellulose soluble in a lower alcohol is preferable. Specific examples of the modified cellulose, hydroxypropyl cellulose, ethyl hydroxyethyl cellulose,
Examples include nitrocellulose and cellulose acetate. Among them, hydroxypropyl cellulose is preferred. Sorbitol and the like can be used as the monosaccharide.

【0033】マトリックス用無機塩+ドーピング剤を10
0 重量部(金属元素換算値)として、バインダーの添加
量は10〜35重量部とするのが好ましい。バインダーの添
加量が10重量部未満であると成膜性が劣り、また35重量
部を超えると透明導電膜の導電率が低下する。特に好ま
しいバインダーの添加量は20〜30重量部である。
Inorganic salt for matrix + doping agent is 10
The amount of the binder is preferably 10 to 35 parts by weight as 0 parts by weight (in terms of metal element). If the amount of the binder is less than 10 parts by weight, the film formability is poor, and if it exceeds 35 parts by weight, the conductivity of the transparent conductive film is reduced. A particularly preferred addition amount of the binder is 20 to 30 parts by weight.

【0034】(4) 塗布液 均質混合液と不均質系混合液とを混合して、多成分系ゾ
ル−ゲルガラスの塗布液(多成分系混合液)を作成す
る。均質混合液と不均質系混合液との混合比は、熱処理
により無機アルコキシドから得られる酸化物と無機金属
塩から得られる酸化物との重量比が10:90〜40:60、好
ましくは30:70〜35:65となるように、設定する。
(4) Coating liquid A homogeneous liquid mixture and a heterogeneous liquid mixture are mixed to prepare a multi-component sol-gel glass coating liquid (multi-component liquid mixture). The mixing ratio between the homogeneous mixture and the heterogeneous mixture is such that the weight ratio of the oxide obtained from the inorganic alkoxide to the oxide obtained from the inorganic metal salt by heat treatment is 10:90 to 40:60, preferably 30:40. Set so that 70-35: 65.

【0035】[2] 基材 本発明に用いる基材としては、ガラス、プラスチック、
金属、セラミックス、半導体等が挙げられる。
[2] Substrate The substrate used in the present invention includes glass, plastic,
Examples include metals, ceramics, and semiconductors.

【0036】[3] 透明導電膜の製造方法 (a) 多成分系混合液の塗布 多成分系混合液を基材の少なくとも片面に塗布する。塗
布方法は、特に限定されず、スプレー法、浸漬法、はけ
塗り法、ロールコーター法等公知の方法を使用すること
ができる。
[3] Method of Producing Transparent Conductive Film (a) Application of Multi-Component Mixture A multi-component mixture is applied to at least one surface of a substrate. The application method is not particularly limited, and a known method such as a spray method, an immersion method, a brush application method, and a roll coater method can be used.

【0037】(b) 加熱・乾燥 (1) 一次熱処理 塗布された基材を80〜150 ℃の範囲内の温度で加熱・乾
燥させることにより、基材とポリマーとの間に脱水反応
を起こさせ、ポリマーと基材とを強力に密着させると共
に、ゲルとして架橋を進行させる。必要に応じて、上記
塗布液を数回重ねて塗布した後、上記加熱・乾燥処理を
行ってもよい。一次熱処理の時間は約0.1 〜0.5 時間と
するのが好ましい。
(B) Heating and drying (1) Primary heat treatment The coated substrate is heated and dried at a temperature in the range of 80 to 150 ° C. to cause a dehydration reaction between the substrate and the polymer. In addition, the polymer and the substrate are strongly adhered to each other, and the crosslinking is advanced as a gel. If necessary, the heating and drying treatment may be performed after the coating liquid is applied several times. The time for the first heat treatment is preferably about 0.1 to 0.5 hours.

【0038】(2) 二次熱処理 次に、多成分系ゾル−ゲルガラス成分のガラス転移温度
以上の温度で熱処理を行う。二次熱処理温度の上限とし
ては、多成分系ゾル−ゲルガラス成分の融点未満とする
のが好ましい。具体的には、二次熱処理温度は400 〜55
0 ℃とするのが好ましい。また二次熱処理時間は約1〜
2時間とするのが好ましい。
(2) Secondary heat treatment Next, heat treatment is performed at a temperature equal to or higher than the glass transition temperature of the multi-component sol-gel glass component. The upper limit of the secondary heat treatment temperature is preferably lower than the melting point of the multi-component sol-gel glass component. Specifically, the secondary heat treatment temperature is 400 to 55
Preferably, the temperature is 0 ° C. The secondary heat treatment time is about 1
Preferably, it is 2 hours.

【0039】[4] 透明導電膜の特性 透明導電膜の膜厚は0.05〜1.0 μmが好ましく、0.08〜
0.5 μmが特に好ましい。透明導電膜の膜厚は、上記塗
布液を厚く塗布したり重ね塗りしたりして、適宜調節す
ることができる。
[4] Characteristics of Transparent Conductive Film The thickness of the transparent conductive film is preferably 0.05 to 1.0 μm, more preferably 0.08 to 1.0 μm.
0.5 μm is particularly preferred. The film thickness of the transparent conductive film can be appropriately adjusted by thickly applying or repeatedly applying the above-mentioned coating solution.

【0040】得られた透明導電膜では、多成分系ゾル−
ゲルがガラス相と導電性金属酸化物相とに分相化してい
る。分相化した透明導電膜の比抵抗は1×10-1Ω・cm
以下、好ましくは1×10-3Ω・cm以下である。また、
形成された透明導電膜は水及び有機溶剤に不溶であり、
且つ高い表面硬度、耐摩耗性及び耐候性を有する。
In the obtained transparent conductive film, a multi-component sol
The gel is separated into a glass phase and a conductive metal oxide phase. The specific resistance of the phase-separated transparent conductive film is 1 × 10 −1 Ω · cm
Or less, preferably 1 × 10 −3 Ω · cm or less. Also,
The formed transparent conductive film is insoluble in water and organic solvents,
And it has high surface hardness, abrasion resistance and weather resistance.

【0041】[5] 原理 元来、溶融ガラスの分相は、均質混合系と不均質混合系
とを混合した多成分系ガラス成分より生成する現象であ
る。溶融時に単一相を示す多成分系ガラス成分(均質混
合系と不均質混合系の混合成分)の融液を冷却し、ガラ
ス転移点以上に保持すると、単一相であったものが2相
以上のガラス相に分離し、さらに急冷すると2相構造を
有する分相ガラスとなる。
[5] Principle Originally, the phase separation of a molten glass is a phenomenon generated from a multi-component glass component obtained by mixing a homogeneous mixed system and a heterogeneous mixed system. When a melt of a multi-component glass component that shows a single phase during melting (a mixture of a homogeneous mixture and a heterogeneous mixture) is cooled and kept above the glass transition point, the single phase becomes two phases Separation into the above-mentioned glass phases, followed by rapid cooling results in a phase-separated glass having a two-phase structure.

【0042】溶融液相温度以下でガラス転移点以上の温
度域でのスピノーダル分解機構により分相する現象は安
定又は準安定な不混合と呼ばれる。ガラス工学上重要な
分相はこれに起因する。例えばパイレックスガラスやパ
イコールガラス等は分相化ガラスの応用例である。
The phenomenon of phase separation by the spinodal decomposition mechanism in a temperature range below the melt phase temperature and above the glass transition point is called stable or metastable immiscibility. This is the important phase separation in glass engineering. For example, Pyrex glass, Pycor glass, and the like are examples of application of phase-separated glass.

【0043】ゾル−ゲル法により得られたガラスも、ガ
ラス転移温度、密度、膨張係数に関して、溶融ガラスと
よく似ている。ガラスの融点の約1/2〜1/3(絶対
温度)が、ガラス転移点であることも両者共通してい
る。これらが似た構造を有するのは、比較的低温でかつ
ドライゲルの段階ですでに基本構造ができているためで
ある。
The glass obtained by the sol-gel method is very similar to the molten glass in terms of glass transition temperature, density and expansion coefficient. It is common to both that about 1/2 to 1/3 (absolute temperature) of the melting point of glass is the glass transition point. These have a similar structure because the basic structure has already been formed at a relatively low temperature and in a dry gel stage.

【0044】本発明は、多成分ゲルがガラス転移点以上
の温度でシリカ相と導電性金属酸化物相(酸化インジウ
ム・酸化錫成分)に分離して、非晶質を形成することに
着目したものである。しかも、各種の導電性金属酸化物
及びドーピング用酸化物を同様な方法で処理することに
より、分相化透明導電膜をシリカ膜の上層に形成するこ
とができる。
The present invention focuses on the fact that the multi-component gel separates into a silica phase and a conductive metal oxide phase (indium oxide / tin oxide component) at a temperature higher than the glass transition point to form an amorphous phase. Things. In addition, by treating various conductive metal oxides and doping oxides in the same manner, a phase-separated transparent conductive film can be formed on the silica film.

【0045】本発明の分相化透明導電膜用の塗布液は、
ゾル−ゲル法により、無機アルコキシド(テトラエトキ
シシラン等)を出発材料とし、加水分解・重縮合反応の
理論量以下の水を添加し、加熱撹拌してなる均質混合液
と、低級アルコールに溶解した導電性酸化物形成化合物
(インジウム塩及び第二錫塩)を混合し、両液にバイン
ダーとして変性セルロースを加えた不均質系混合液とを
混合し、得られた多成分系混合液を基材に塗布し、低温
熱処理することにより、基材表面の水酸基と混合液中の
SiOHが脱水反応を引き起こし、基材表面にSi−O
−Si結合を生成して、塗膜が基材に強力に密着すると
ともに、架橋する。
The coating solution for the phase-separated transparent conductive film of the present invention comprises:
According to a sol-gel method, an inorganic alkoxide (tetraethoxysilane or the like) was used as a starting material, water was added to a stoichiometric amount or less of a hydrolysis / polycondensation reaction, and the mixture was heated and stirred. A conductive oxide-forming compound (indium salt and stannic salt) is mixed, and both liquids are mixed with a heterogeneous mixed liquid in which modified cellulose is added as a binder. And subjected to low-temperature heat treatment, the hydroxyl groups on the substrate surface and the SiOH in the mixed solution cause a dehydration reaction, and the substrate surface has Si-O
-Si bonds are formed, and the coating film adheres strongly to the substrate and is crosslinked.

【0046】次に、ガラス転移点以上の高温熱処理によ
り、塗膜は準安定な不混合状態になり、Si成分の架橋
及び熱収縮を行うとともに、インジウム塩及び第二錫塩
成分を分相化し、シリカ膜の上層に析出する。熱処理に
よりバインダーの熱焼失とともに、インジウム及び第二
錫イオンが酸化され、熱力学的にシリカ成分はほとんど
分相し、SiO2 膜の上層に導電性の酸化ガラス膜が形
成される。
Next, the coating film becomes a metastable unmixed state by high-temperature heat treatment at a temperature higher than the glass transition point, crosslinks and thermally shrinks the Si component, and separates the indium salt and the stannic salt component. Is deposited on the upper layer of the silica film. The heat treatment oxidizes indium and stannic ions together with the burnout of the binder, and the silica component is almost phase-separated thermodynamically, and a conductive oxide glass film is formed on the SiO 2 film.

【0047】酸化インジウムにドープされた酸化第2錫
等のドーピング剤は、透明な導電膜を与えるとともに、
SnO2 については、光の吸収波長が300 〜400 nmにあ
り、伝導電子による長波長吸収も赤外線域にとどまり、
可視光線の透光性は良好である。また赤外線域の吸収に
より、赤外線防止膜を形成する。
A dopant such as stannic oxide doped into indium oxide provides a transparent conductive film,
For SnO 2 , the light absorption wavelength is in the range of 300 to 400 nm, the long wavelength absorption by conduction electrons remains in the infrared region,
The transmissivity of visible light is good. Further, an infrared protection film is formed by absorption in the infrared region.

【0048】[0048]

【実施例】以下に、本発明を以下の実施例によりさらに
詳細に説明するが、本発明はそれらに限定されるもので
はない。
EXAMPLES The present invention will be described in more detail with reference to the following Examples, but it should not be construed that the invention is limited thereto.

【0049】実施例1 1.多成分系混合液の調製及び塗布 表1に示す組成で、テトラエトキシシランのイソプロピ
ルアルコール溶液を調製し、50℃で90分間加熱処理し、
加水分解・重縮合反応を起こして、均質溶液を調製し
た。ただし、テトラエトキシシラン1モル当たり塩酸は
0.01モルであり、蒸留水は1.75モルであった。
Embodiment 1 1. Preparation and Application of Multi-Component Mixture A isopropyl alcohol solution of tetraethoxysilane was prepared with the composition shown in Table 1, and heated at 50 ° C. for 90 minutes.
A hydrolysis / polycondensation reaction was caused to prepare a homogeneous solution. However, hydrochloric acid per mole of tetraethoxysilane is
0.01 mole and distilled water 1.75 mole.

【0050】 [0050]

【0051】次に、表2に示す組成(重量%)で、塩化
インジウム(InCl3 )及び塩化第二錫(SnC
4 )をイソプロピルアルコールに溶解し、ヒドロキシ
プロピルセルロースを添加し、撹拌して不均質系混合液
を調製した。
Next, indium chloride (InCl 3 ) and stannic chloride (SnC) having the composition (% by weight) shown in Table 2 were used.
The l 4) was dissolved in isopropyl alcohol was added hydroxypropylcellulose was stirred to prepare a heterogeneous mixture.

【0052】 [0052]

【0053】不均質混合液86.98 重量%に対して13.02
重量%の均質混合液(表1)を添加し、合計量を100 重
量%とした。SiO2 とIn2 3 との重量比は40:100
であった。得られた混合液を常温(25℃)で1時間撹拌
し、透明な多成分系混合液とした。
13.02 for 86.98% by weight of the heterogeneous mixture
% By weight of a homogeneous mixture (Table 1) was added, bringing the total amount to 100% by weight. The weight ratio of SiO 2 to In 2 O 3 is 40: 100
Met. The obtained mixture was stirred at room temperature (25 ° C.) for 1 hour to obtain a transparent multi-component mixture.

【0054】透明なソーダガラス基材の片面にディッピ
ング法で10mm/分の速度でコーティングした後、80℃で
15分間低温熱処理を行った。次にガラス成分のガラス転
移点以上の温度である500 ℃で1時間高温熱処理を行っ
たた。その結果、SiO2 成分は基材表面に密着した層
となり、かつ導電性酸化物であるIn2 3 及びSnO
2 はその上層に分相し、分相化透明導電膜が得られた。
なお、ヒドロキシプロピルセルロースは完全に焼失して
いた。
One side of a transparent soda glass substrate was coated by dipping at a speed of 10 mm / min.
A low-temperature heat treatment was performed for 15 minutes. Next, high-temperature heat treatment was performed for 1 hour at 500 ° C., which is a temperature higher than the glass transition point of the glass component. As a result, the SiO 2 component becomes a layer in close contact with the substrate surface, and the conductive oxides In 2 O 3 and SnO 2
2 was phase-separated into its upper layer, and a phase-separated transparent conductive film was obtained.
In addition, hydroxypropyl cellulose was completely burned off.

【0055】得られた透明導電膜の厚さは150nm で、面
積抵抗は200 Ωで、比抵抗は3×10-3Ω・cmであっ
た。分光光度計で測定した結果、可視光(550nm )の透
過率は86%であった。
The thickness of the obtained transparent conductive film was 150 nm, the sheet resistance was 200 Ω, and the specific resistance was 3 × 10 −3 Ω · cm. As a result of measurement with a spectrophotometer, the transmittance of visible light (550 nm) was 86%.

【0056】実施例2 実施例1の表1と同じ組成の均質混合液を調製した。次
にヒドロキシプロピルセルロースの代わりにソルビトー
ルを同量添加した以外表2と同じ組成で、不均質系混合
液を調製した。実施例1と同じ割合で均質混合液と不均
質系混合液とを混合し、多成分系混合液を調製した。
Example 2 A homogeneous mixture having the same composition as in Table 1 of Example 1 was prepared. Next, a heterogeneous mixture was prepared having the same composition as in Table 2 except that the same amount of sorbitol was added instead of hydroxypropylcellulose. A homogeneous mixture and a heterogeneous mixture were mixed in the same ratio as in Example 1 to prepare a multi-component mixture.

【0057】多成分系混合液をディッピング法により実
施例1と同じソーダガラスの片面に塗布し、実施例1と
同様にして熱処理した。得られた透明導電膜の膜厚は30
0nmであり、面積抵抗は1200Ωであり、比抵抗は3.6 ×1
0-2Ω・cmであった。
The multi-component mixture was applied to one surface of the same soda glass as in Example 1 by dipping, and heat-treated in the same manner as in Example 1. The thickness of the obtained transparent conductive film is 30.
0nm, sheet resistance is 1200Ω, specific resistance is 3.6 × 1
It was 0 -2 Ω · cm.

【0058】この実施例では、低温熱処理により成長し
たSiO2 の三次元構造中にインジウム及び錫のイオン
を取り込んだ構造のまま高温熱処理したため、SiO2
の三次元構造の乾燥収縮に応じ、バイノーダル領域(均
質系)が増大し、スピノーダル領域の縮小を伴い、分相
化される部分が縮小している。従って実施例2の透明導
電膜では導電膜の機能が実施例1のものより一桁低いと
考えられる。
[0058] Since this embodiment, in which a high temperature heat treatment remain captured structure ions of indium and tin on the three-dimensional structure of the SiO 2 which had been grown by low-temperature heat treatment, SiO 2
According to the drying shrinkage of the three-dimensional structure, the binodal region (homogeneous system) increases, the spinodal region shrinks, and the phase-separated portion shrinks. Therefore, it is considered that the function of the conductive film of the transparent conductive film of Example 2 is lower by one digit than that of Example 1.

【0059】実施例3 表3に示す割合でアルミニウムイソプロポキシドのエタ
ノール溶液に塩酸と蒸留水を加え、80℃で20分間加熱し
て加水分解反応を行った後、アルコール分を揮発させ、
均質混合液を調製した。得られたアルミニウムイソプロ
ポキシドの加水分解・重縮合物を含有する均質混合液
を、表4に示す割合で塩化亜鉛、ヒドロキシプロピルセ
ルロース及びイソプロピルアルコールと混合し、不均質
混合液を調製した。表4の不均質混合液88.32 重量部に
対して、表1に示すテトラエトキシシランの加水分解・
重縮合物を含有する均質混合液11.68 重量部を混合し
て、多成分系混合液を調製した。
Example 3 Hydrochloric acid and distilled water were added to an ethanol solution of aluminum isopropoxide at the ratios shown in Table 3, and the mixture was heated at 80 ° C. for 20 minutes to carry out a hydrolysis reaction.
A homogeneous mixture was prepared. The obtained homogeneous mixed solution containing the hydrolyzed / polycondensed product of aluminum isopropoxide was mixed with zinc chloride, hydroxypropylcellulose and isopropyl alcohol at the ratios shown in Table 4 to prepare a heterogeneous mixed solution. To 88.32 parts by weight of the heterogeneous mixed solution in Table 4, the hydrolysis and hydrolysis of tetraethoxysilane shown in Table 1
11.68 parts by weight of the homogeneous mixture containing the polycondensate was mixed to prepare a multi-component mixture.

【0060】 [0060]

【0061】 [0061]

【0062】実施例1と同様に、多成分系混合液をソー
ダガラスにディッピング法により塗布した。得られた導
電膜中のZnO100 重量部当たり、Al2 3 が2.0 重
量部であり、SiO2 が40.0重量部であった。得られた
塗膜を実施例1と同様に熱処理し、得られた透明導電膜
を評価した。その結果、透明導電膜の厚さは150 nmであ
り、面積抵抗は60Ωであり、比抵抗は9.0 ×10-4Ωcm
であった。分光光度計で測定した結果、可視光(550nm
)の透過率は87%であった。
In the same manner as in Example 1, the multi-component mixture was applied to soda glass by dipping. Al 2 O 3 was 2.0 parts by weight and SiO 2 was 40.0 parts by weight based on 100 parts by weight of ZnO in the obtained conductive film. The obtained coating film was heat-treated in the same manner as in Example 1, and the obtained transparent conductive film was evaluated. As a result, the thickness of the transparent conductive film is 150 nm, the sheet resistance is 60Ω, and the specific resistance is 9.0 × 10 −4 Ωcm.
Met. As a result of measurement with a spectrophotometer, visible light (550 nm
) Was 87%.

【0063】[0063]

【発明の効果】以上詳述したように、本発明の分相化透
明導電膜は、分相化によりガラス相上に導電性金属酸化
物相が形成されているため、基材との密着力が強いとと
にも、優れた導電性を有する。このような構成の本発明
の分相化透明導電膜は、情報・電子産業の精密機器、光
学機器等に使用するのに好適である。
As described in detail above, in the phase-separated transparent conductive film of the present invention, since the conductive metal oxide phase is formed on the glass phase by phase separation, the adhesion to the substrate is increased. And has excellent conductivity. The phase-separated transparent conductive film of the present invention having such a configuration is suitable for use in precision equipment and optical equipment in the information and electronics industries.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 吉田 重夫 滋賀県野洲郡野洲町大字大篠原6番地 株 式会社中戸研究所内 (72)発明者 井狩 初美 滋賀県野洲郡野洲町大字大篠原6番地 株 式会社中戸研究所内 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Shigeo Yoshida 6 Oosinohara, Yasu-cho, Yasu-gun, Shiga Prefecture Inside Nakato Research Laboratories Co., Ltd. Inside Nakato Research Center Co., Ltd.

Claims (16)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 (a) 少なくとも1種の無機アルコキシド
及び/又はその加水分解・重縮合により形成されたポリ
マーを含有する均質混合液と、(b) In、Sn、Zn、
Ga、Mg、Cd及びSbからなる群から選ばれた少な
くとも1種の元素の無機塩と、前記無機塩にドーピング
される導電性金属酸化物生成化合物と、バインダーと、
有機溶媒とを含有する不均質混合液とを混合した多成分
系混合液を塗布し、ゾル−ゲルガラス成分のガラス転移
点以上の温度で熱処理してなる透明導電膜であって、ス
ピノーダル分解機構によりガラス相と導電性金属酸化物
相とに分相化されていることを特徴とする透明導電膜。
1. A homogeneous mixture containing (a) at least one inorganic alkoxide and / or a polymer formed by hydrolysis and polycondensation thereof, and (b) In, Sn, Zn,
An inorganic salt of at least one element selected from the group consisting of Ga, Mg, Cd and Sb, a conductive metal oxide-forming compound doped into the inorganic salt, and a binder;
A transparent conductive film obtained by applying a multi-component mixed solution obtained by mixing a heterogeneous mixed solution containing an organic solvent with a sol-gel glass component and applying a heat treatment at a temperature equal to or higher than the glass transition point of the sol-gel glass component. A transparent conductive film, which is separated into a glass phase and a conductive metal oxide phase.
【請求項2】 請求項1に記載の分相化透明導電膜にお
いて、前記無機アルコキシドが、化学式:M(OR)n
(ただし、MはSi、Al、Ti、Zr、Ca、Fe、
V、Sn、Li、Be、Y、B及びPからなる群から選
ばれた少なくとも1種の元素であり、Rはアルキル基で
あり、nはMの原子価に相当する整数である。)で表さ
れることを特徴とする分相化透明導電膜。
2. The phase-separated transparent conductive film according to claim 1, wherein the inorganic alkoxide has a chemical formula: M (OR) n.
(However, M is Si, Al, Ti, Zr, Ca, Fe,
At least one element selected from the group consisting of V, Sn, Li, Be, Y, B and P, R is an alkyl group, and n is an integer corresponding to the valence of M. ). A phase-separated transparent conductive film characterized by the following:
【請求項3】 請求項2に記載の分相化透明導電膜にお
いて、前記無機アルコキシドが、Si(OC
2 5 4 、Si(OC3 7 4 、Al(O-i- C3
73 、Ti(O-i- C3 7 4 、Zr(O-i- C
3 7 4 、Zr(O-n- C4 9 4 、Ca(OC2
5 2 、Fe(OC2 5 3 、V(O-i- C
4 9 4 、Sn(OC2 5 4 、Sn(O-i- C4
9 4 、Li(OC2 5)、Be(OC
2 5 2 、B(OC2 5 3 、Y(OCH3 3
Y(OC2 5 3 、P(OCH3 3 及びP(OC2
5 3 からなる群から選択された少なくとも1種であ
ることを特徴とする分相化透明導電膜。
3. The phase-separated transparent conductive film according to claim 2, wherein the inorganic alkoxide is Si (OC
2 H 5) 4, Si ( OC 3 H 7) 4, Al (O-i- C 3
H 7 ) 3 , Ti (O-i-C 3 H 7 ) 4 , Zr (O-i-C
3 H 7) 4, Zr ( O-n- C 4 H 9) 4, Ca (OC 2
H 5) 2, Fe (OC 2 H 5) 3, V (O-i- C
4 H 9 ) 4 , Sn (OC 2 H 5 ) 4 , Sn (O-i-C 4
H 9 ) 4 , Li (OC 2 H 5 ), Be (OC
2 H 5) 2, B ( OC 2 H 5) 3, Y (OCH 3) 3,
Y (OC 2 H 5 ) 3 , P (OCH 3 ) 3 and P (OC 2
H 5) phase separation of the transparent conductive film, characterized in that at least one selected from the group consisting of 3.
【請求項4】 請求項1〜3のいずれかに記載の分相化
透明導電膜において、前記Inの無機塩が塩化インジウ
ム又は硝酸インジウムであることを特徴とする分相化透
明導電膜。
4. The phase-separated transparent conductive film according to claim 1, wherein the inorganic salt of In is indium chloride or indium nitrate.
【請求項5】 請求項1〜3のいずれかに記載の分相化
透明導電膜において、前記Snの無機塩が塩化第二錫で
あることを特徴とする分相化透明導電膜。
5. The phase-separated transparent conductive film according to claim 1, wherein the inorganic salt of Sn is stannic chloride.
【請求項6】 請求項1〜3のいずれかに記載の分相化
透明導電膜において、前記Znの無機塩が塩化亜鉛、臭
化亜鉛、ヨウ化亜鉛、塩素酸亜鉛又は硝酸亜鉛であるこ
とを特徴とする分相化透明導電膜。
6. The phase-separated transparent conductive film according to claim 1, wherein the inorganic salt of Zn is zinc chloride, zinc bromide, zinc iodide, zinc chlorate, or zinc nitrate. A phase-separated transparent conductive film, characterized in that:
【請求項7】 請求項1〜3のいずれかに記載の分相化
透明導電膜において、前記Gaの無機塩が塩化ガリウム
(III) 、硝酸ガリウム(III) 又は硫酸ガリウム(IV)であ
ることを特徴とする分相化透明導電膜。
7. The phase-separated transparent conductive film according to claim 1, wherein the inorganic salt of Ga is gallium chloride.
(III) A phase-separated transparent conductive film, which is gallium nitrate (III) or gallium (IV) sulfate.
【請求項8】 請求項1〜3のいずれかに記載の分相化
透明導電膜において、前記Mgの無機塩が塩化マグネシ
ウム、硝酸マグネシウム又は硫酸マグネシウムであるこ
とを特徴とする分相化透明導電膜。
8. The phase-separated transparent conductive film according to claim 1, wherein the inorganic salt of Mg is magnesium chloride, magnesium nitrate or magnesium sulfate. film.
【請求項9】 請求項1〜3のいずれかに記載の分相化
透明導電膜において、前記Cdの無機塩が塩化カドミウ
ム、硝酸カドミウム又は硫酸カドミウムであることを特
徴とする分相化透明導電膜。
9. The phase-separated transparent conductive film according to claim 1, wherein the Cd inorganic salt is cadmium chloride, cadmium nitrate, or cadmium sulfate. film.
【請求項10】 請求項1〜3のいずれかに記載の分相
化透明導電膜において、前記Sbの無機塩が塩化アンチ
モン、硫酸アンチモン又は臭化アンチモンであることを
特徴とする分相化透明導電膜。
10. The phase-separated transparent conductive film according to claim 1, wherein the inorganic salt of Sb is antimony chloride, antimony sulfate or antimony bromide. Conductive film.
【請求項11】 請求項1〜10のいずれかに記載の分相
化透明導電膜において、前記バインダーが低級アルコー
ル又は水に可溶なヒドロキシプロピルセルロース、エチ
ルヒドロキシエチルセルロース、酢酸セルロース、ニト
ロセルロース、変性メチルセルロース又は単糖類である
ことを特徴とする分相化透明導電膜。
11. The phase-separated transparent conductive film according to claim 1, wherein the binder is hydroxypropylcellulose, ethylhydroxyethylcellulose, cellulose acetate, nitrocellulose, which is soluble in lower alcohol or water. A phase-separated transparent conductive film, which is a methylcellulose or a monosaccharide.
【請求項12】 請求項1〜11のいずれかに記載の分相
化透明導電膜において、前記無機アルコキシドの加水分
解・重縮合により形成されたポリマーが、Si(OC2
5 4 と水との1:2以下のモル比の混合物から得ら
れたものであることを特徴とする分相化透明導電膜。
12. The phase-separated transparent conductive film according to claim 1, wherein the polymer formed by hydrolysis / polycondensation of the inorganic alkoxide is Si (OC 2
H 5) 4 and 1 of water: min phasing transparent conductive film, characterized in that is obtained from a mixture of 2 following molar ratios.
【請求項13】 (a) 主としてSi(OC2 5 4
らなる無機アルコキシドの加水分解・重縮合により形成
されたポリマーを有機溶媒に溶解してなる均質混合液
と、(b) 無機インジウム塩類、無機錫塩類、無機亜鉛塩
類、無機ガリウム塩類、無機マグネシウム塩類、無機カ
ドミウム塩類及び無機アンチモン塩類からなる群から選
ばれた少なくとも1種の無機塩と、前記無機塩にドーピ
ングされる導電性金属酸化物生成化合物と、バインダー
と、有機溶媒とを有機溶媒に溶解してなる不均質混合液
とを原料とし、前記均質混合液と前記不均質混合液とを
混合してなる多成分系混合液から得られた塗膜を、その
ゾル−ゲルガラス成分のガラス転移点以上の温度で熱処
理した透明導電膜であって、スピノーダル分解機構によ
りガラス相と導電性金属酸化物相とに分相化されている
ことを特徴とする透明導電膜。
13. A homogeneous mixture obtained by dissolving a polymer formed by hydrolysis and polycondensation of an inorganic alkoxide mainly consisting of Si (OC 2 H 5 ) 4 in an organic solvent, and (b) an inorganic indium. At least one inorganic salt selected from the group consisting of salts, inorganic tin salts, inorganic zinc salts, inorganic gallium salts, inorganic magnesium salts, inorganic cadmium salts and inorganic antimony salts, and a conductive metal doped into the inorganic salts An oxide-forming compound, a binder, and a heterogeneous mixed solution obtained by dissolving an organic solvent in an organic solvent as a raw material, and a multi-component mixed solution obtained by mixing the homogeneous mixed solution and the heterogeneous mixed solution. A transparent conductive film obtained by heat-treating the coating film obtained from the above at a temperature not lower than the glass transition point of the sol-gel glass component. Transparent conductive film, characterized by being products phase and two-minute-phased.
【請求項14】 分相化透明導電膜の製造方法におい
て、(1) 少なくとも1種の無機アルコキシド及び/又は
その加水分解・重縮合により形成されたポリマーを含有
する均質混合液を調製し、(2) In、Sn、Zn、G
a、Mg、Cd及びSbからなる群から選ばれた少なく
とも1種の元素の無機塩と、前記無機塩にドーピングさ
れる導電性金属酸化物生成化合物と、バインダーと、有
機溶媒とを含有する不均質混合液を調製し、(3) 前記均
質混合液と前記不均質混合液を混合して多成分系混合液
を調製し、(4) 前記多成分系混合液を基材の少なくとも
片面に塗布し、(5) 得られた塗膜を80〜150 ℃の温度で
一次熱処理し、次いで(6) ゾル−ゲルガラス成分のガラ
ス転移点以上の温度で二次熱処理を行い、もってスピノ
ーダル分解機構によりガラス相と導電性金属酸化物相と
に分相化することを特徴とする方法。
14. A method for producing a phase-separated transparent conductive film, comprising: (1) preparing a homogeneous mixed solution containing at least one kind of inorganic alkoxide and / or a polymer formed by hydrolysis / polycondensation thereof; 2) In, Sn, Zn, G
a, an inorganic salt of at least one element selected from the group consisting of Mg, Cd, and Sb, a conductive metal oxide-forming compound doped into the inorganic salt, a binder, and an organic solvent. Prepare a homogeneous mixture, (3) mix the homogeneous mixture and the heterogeneous mixture to prepare a multi-component mixture, (4) apply the multi-component mixture to at least one surface of a substrate (5) The obtained coating film is subjected to a primary heat treatment at a temperature of 80 to 150 ° C., and (6) a secondary heat treatment is carried out at a temperature equal to or higher than the glass transition point of the sol-gel glass component. A method comprising separating into a phase and a conductive metal oxide phase.
【請求項15】 請求項14に記載の分相化透明導電膜の
製造方法において、前記有機溶媒が低級アルコール類、
ケトン類、芳香族炭化水素類又はハロゲン化飽和脂肪族
炭化水素類であることを特徴とする方法。
15. The method for producing a phase-separated transparent conductive film according to claim 14, wherein the organic solvent is a lower alcohol,
A method characterized by being ketones, aromatic hydrocarbons or halogenated saturated aliphatic hydrocarbons.
【請求項16】 請求項14又は15に記載の分相化透明導
電膜の製造方法において、前記二次熱処理の温度が400
〜550 ℃であることを特徴とする方法。
16. The method for producing a phase-separated transparent conductive film according to claim 14, wherein the temperature of the secondary heat treatment is 400.
550 ° C.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR100786002B1 (en) 2004-06-30 2007-12-14 이 아이 듀폰 디 네모아 앤드 캄파니 Thick-Film Conductor Paste
JP2015181141A (en) * 2013-03-29 2015-10-15 株式会社リコー Coating liquid for forming metal oxide film, metal oxide film, field effect transistor, and method for producing field effect transistor

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