WO2010131674A1 - Ito粉体、ito塗料、並びに、ito塗料を用いて成膜される透明導電膜 - Google Patents

Ito粉体、ito塗料、並びに、ito塗料を用いて成膜される透明導電膜 Download PDF

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晶 永富
興祐 伊波
宏昌 三好
太郎 鳥越
幸治 田上
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Definitions

  • the present invention relates to an ITO powder, an ITO paint containing the ITO powder, and a transparent conductive film formed using the ITO paint.
  • a film containing indium (In) oxide containing tin (Sn), that is, tin-containing indium oxide (may be referred to as “ITO” in the present invention) has high light-transmitting property with respect to visible light, conductivity Therefore, it is used as a transparent conductive film for various display devices and solar cells.
  • ITO film As a film forming method of the transparent conductive film containing ITO (hereinafter also referred to as ITO film), a physical film forming method such as a sputtering method, a coating method in which an ITO particle dispersion or an organic compound is applied is used.
  • ITO film a physical film forming method such as a sputtering method, a coating method in which an ITO particle dispersion or an organic compound is applied is used.
  • the coating film obtained by the coating method is slightly less conductive than the coating film obtained by a physical method such as a sputtering method, but has a large area and a complicated shape without using an expensive device such as a vacuum device.
  • the film can be formed at a low cost.
  • a method using an ITO dispersion liquid in which ITO particles are dispersed in an appropriate solvent as a paint is a relatively low-temperature process compared to an organic compound coating method in which a coating film needs to be thermally decomposed.
  • the film can be formed with good conductivity.
  • the transparent conductive film obtained using the ITO dispersion liquid as a paint is widely used as an electrode film for touch panels, infrared and ultraviolet absorbing films, antireflection films, hard coat films, and electromagnetic wave shielding films for cathode ray tubes.
  • Applications to display devices such as EL are also being studied.
  • Patent Document 1 proposes that ITO particles fired in the air are dispersed in a solvent using a dispersing machine such as a paint shaker together with a dispersion solvent, a dispersant, or a binder to obtain an ITO dispersion.
  • Patent Document 2 discloses a dispersion process using a disperser in which an ITO dispersion liquid with improved dispersibility is directly obtained by generating ITO particles in the organic solvent by heating in the organic solvent. We have proposed a method for manufacturing ITO dispersions that do not pass.
  • Patent Document 3 describes that when the amount of carbon contained in the ITO powder is large, the life of the ITO target is shortened, so that the carbon content of the ITO particles is preferably 50 ppm or less. Further, Patent Document 4 also proposes ITO particles with a low carbon content.
  • the ITO paint (dispersion) used in the coating method is one in which ITO particles are dispersed in a solvent as described above, but in general, the particles are well dispersed in the solvent. Is required.
  • attempts have been made to form fine wiring such as coating by an ink jet method, and it is desired to achieve dispersibility higher than that of conventional methods in a short time and by a simple method.
  • various studies have been made conventionally. As a typical example, there is an attempt to improve the dispersibility by subjecting the particles to surface modification with a specific substance or a dispersant.
  • Patent Document 5 discloses a dispersion having good dispersibility by using ITO particles surface-modified with halogen ions or halogen compounds and a specific dispersant.
  • ITO particles used in the past are aggregated and exist as coarse particles even when the primary particle size is small. It was necessary to break up the aggregation by mechanical force.
  • Patent Document 7 discloses an aqueous dispersion that exhibits good dispersibility to such an extent that characteristics such as particle diameter before and after dispersion are not substantially changed without using a dispersant, and it is not necessary to use a dispersant. It discloses that there is no influence on the particle surface by pulverization, and a dispersion having very good dispersibility is prepared.
  • Patent Document 8 discloses a technique in which ITO particles are produced by a wet reaction and used as a dispersion as it is. According to this, it is proposed that a pulverization and dispersion process from a wet reaction to a coating liquid is short and a dispersion having good dispersibility can be produced.
  • ITO particles that have undergone the firing process according to the prior art have a small primary particle diameter, but the particles are aggregated. For this reason, in order to loosen the aggregation of the particles prior to the preparation of the ITO dispersion liquid, an external force is required and a dispersion step using a paint shaker or the like is necessary. Furthermore, even after the dispersion step, a sufficient dispersion force cannot be obtained with only the main solvent used as the ink. For this reason, the addition of a dispersant for improving dispersibility, and in some cases, the addition of a binder resin and a pH adjuster are necessary. However, even if such means for improving dispersibility is exhausted, there is a problem that it is difficult to separate the particles once aggregated and disperse them in the solvent.
  • an ITO dispersion liquid with good dispersibility can be produced.
  • the ITO particles produced in the organic solvent are very fine particles, the solid-liquid separation operation is difficult. Therefore, in order to avoid the solid-liquid separation operation, there is a restriction that the dispersion solvent and the reaction solvent must be the same solvent. Furthermore, in order to finally improve the conductivity of the transparent conductive film, it is required to increase the sintering temperature of the applied ITO dispersion liquid to obtain a highly crystalline ITO film.
  • the ITO particles obtained in Patent Document 2 are nearly amorphous, and there is a problem that it is difficult to finally obtain a highly conductive ITO film.
  • the halogen on the surface of the ITO particles used in Patent Document 5 is an element that is considered unfavorable for electronic parts, and its application is limited.
  • the ITO particles used in Patent Document 5 needed wet pulverization when the dispersion was prepared. In general, when the surface-modified particles are pulverized, the surface that is not modified by the pulverization is exposed, and thus the surface modification effect does not appear in the part, and the characteristics may be slightly deteriorated. . Therefore, the ITO particles used in Patent Document 5 need to be further improved in dispersibility.
  • the ITO particles described in Patent Document 6 are not only in a state where the particles are close to each other, but there are many particles in which the particles are fused, and a powder containing such particles is dispersed.
  • a pulverizer / disperser such as a bead mill.
  • filter paper or the like since there are aggregated particles that cannot be pulverized even by such a long time treatment, it is necessary to perform filtering using filter paper or the like at the time of preparing the coating liquid, which means that the yield is deteriorated and the number of processes and the process time are increased. There was also a problem.
  • ITO particles used conventionally are those which aggregate and exist as coarse particles even if the primary particle size is small. In some cases, it was necessary to break up the aggregation by mechanical force.
  • the ITO particles described in Patent Document 7 disclose an aqueous dispersion that exhibits good dispersibility to such an extent that characteristics such as particle diameter before and after dispersion do not substantially change without using a dispersant. Since it is not necessary, there is no influence on the particle surface due to pulverization, and it is possible to produce a dispersion having very good dispersibility. However, long grinding with a bead mill and classification by centrifugation were necessary.
  • Patent Document 8 since it is essential to use a high-pressure vessel in a wet reaction, there is a problem in cost and mass productivity. Moreover, the produced ITO powder contains indium hydroxide, and further improvement was required in terms of conductivity, which is the main application characteristic of ITO particles and ITO dispersion liquid. .
  • the present invention has been made in consideration of the above-mentioned problems, and the problem to be solved is an ITO particle capable of producing an ITO coating solution having good dispersibility in a short time and with a simple method. It is providing the ITO electrically conductive film containing the ITO powder, the ITO coating material using the said ITO powder, and the transparent conductive film formed into a film using the said ITO coating material.
  • the first invention for solving the above-described problem is It is ITO powder containing the ITO particle by which the particle
  • the second invention is The ITO powder according to the first invention, wherein the organic material coating the ITO particles has a thickness of 0.1 nm to 1 nm.
  • the third invention is The ITO powder according to the first or second invention, wherein the organic substance is alcohol.
  • the fourth invention is: The ITO powder according to any one of the first to third inventions, wherein the organic substance is a polyhydric alcohol having two or more OH groups.
  • the fifth invention is: The ITO powder according to any one of the first to fourth inventions, wherein a boiling point of the organic substance is 190 ° C. or higher.
  • the sixth invention is: The ITO powder according to any one of the first to fifth inventions, wherein a weight reduction rate of the ITO particles by heating from 200 ° C. to 400 ° C. is from 0.5% to 10%.
  • the seventh invention The ITO powder according to any one of the first to sixth inventions, wherein the tin content of the ITO particles is 20% or less.
  • the eighth invention The ITO powder according to any one of the first to seventh inventions, wherein the ITO particles have a spherical shape, a cubic shape, or a rectangular shape, and a BET specific surface area is 10 to 60 m 2 / g. is there.
  • the ninth invention The ITO powder according to any one of the first to eighth inventions, wherein the ITO particles have a single-phase structure of indium oxide.
  • the tenth invention is The ITO powder according to any one of the first to ninth inventions, comprising the ITO particles and aggregated particles of the ITO particles, wherein the aggregated particles of the ITO particles have a particle size of 20 ⁇ m or less.
  • the eleventh invention is An ITO powder containing ITO particles whose particle surfaces are coated with an organic substance, wherein the organic substance contains at least one selected from cyclic ether compounds.
  • the twelfth invention The ITO powder according to the eleventh aspect, wherein the organic substance includes one or more selected from a cyclic ether compound and a polyhydric alcohol having two or more OH groups.
  • the thirteenth invention The ITO powder according to the twelfth invention, wherein the polyhydric alcohol having two or more OH groups is one or more selected from ethylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, and tetraethylene glycol.
  • the fourteenth invention is The ITO powder according to any one of the eleventh to thirteenth inventions, wherein the cyclic ether compound is one or both of crown ether and a compound containing a functional group in the molecular structure of crown ether.
  • crown ether is one or more selected from the group consisting of 9-crown-3-ether, 12-crown-4-ether, 15-crown-5-ether, and 18-crown-6-ether.
  • the sixteenth invention is The ITO powder according to the fourteenth or fifteenth invention, wherein the functional group is a ketone group.
  • the seventeenth invention The ITO powder according to any one of the fourteenth to sixteenth inventions, wherein the compound having a functional group in the molecular structure of the crown ether is 1, 4, 7, 10-tetraoxacyclododecan-2-one. It is.
  • the eighteenth invention An ITO paint produced using the ITO powder according to any one of the first to tenth inventions as a conductive material.
  • the nineteenth invention An ITO paint comprising at least the ITO powder according to any one of the eleventh to seventeenth inventions and a dispersion solvent.
  • the twentieth invention is A transparent conductive film obtained by depositing the ITO paint according to the eighteenth invention.
  • the twenty-first invention A transparent conductive film obtained by applying the ITO paint according to the nineteenth invention on a substrate and drying or baking.
  • ITO particles according to the present invention are covered with a predetermined amount of organic matter, the ITO particles can be easily dispersed and dispersed in a dispersion solvent without the need for a long time of pulverization and a step of increasing dispersibility.
  • ITO paint with good properties hereinafter also referred to as “ITO dispersion liquid”.
  • FIG. 6 is a total ion chromatogram (TIC) diagram of gas chromatograph-mass spectrometry (GC-MS) measurement results of ITO powder prepared in Example 6.
  • 10 is a mass spectrum diagram of peak 1 in a TIC diagram of Example 6.
  • FIG. 10 is a mass spectrum diagram of peak 2 in the TIC diagram of Example 6.
  • 6 is a mass spectrum diagram of peak 3 in a TIC diagram of Example 6.
  • FIG. 10 is a TIC diagram of the GC-MS measurement result of ITO powder produced in Example 7.
  • 10 is a mass spectrum diagram of peak 1 in a TIC diagram of Example 7.
  • FIG. 10 is a mass spectrum diagram of peak 2 in a TIC diagram of Example 7.
  • FIG. 10 is a mass spectrum diagram of peak 3 in a TIC diagram of Example 7.
  • FIG. 6 is a TIC diagram of the GC-MS measurement result of the ITO powder produced in Comparative Example 3.
  • FIG. It is a TIC diagram of the GC-MS measurement result of tetraethylene glycol.
  • It is a mass spectrum figure of peak 1 in a TIC figure of tetraethylene glycol.
  • It is a mass spectrum figure of peak 2 in a TIC figure of tetraethylene glycol.
  • the ITO particles As a method of covering the surface of the ITO particles with an organic substance, for example, mixing ITO particles and an organic solvent and dispersing them can be considered. However, even if the ITO particles are single nano-sized particles, the ITO particles that have once passed through the drying step and the firing step are aggregated between the ITO particles. Because of the aggregation between the particles, even if the ITO particles and the organic solvent are mixed and dispersed, they are covered with the organic substance as aggregated particles. As a result, even if the agglomerated particles covered with the organic matter are re-dispersed in an organic solvent, they are not sufficiently dispersed as primary particles that are dispersed as agglomerated materials.
  • the ITO particles according to the present embodiment generate ITO particles having good crystallinity in an organic solvent in advance and coat the surface of the ITO particles with an organic substance. Thereafter, the coating amount of the organic substance on the surface of the ITO particle coated with the organic substance is adjusted. For this reason, aggregation between the ITO particles is suppressed, and even if the particles are aggregated, since the ITO particles are coated with an organic substance, the dispersion is easily performed, and dispersion was attempted in an organic solvent. In this case, a dispersion having improved dispersibility can be obtained.
  • the amount of the organic substance covering the surface of the ITO particles constituting the ITO powder it is optimal to coat the ITO particle surface with an organic substance having a film thickness of 0.1 nm to 1 nm.
  • the amount of organic matter covering the surface of the ITO particles is an average amount of organic matter when all the particles are considered. This is because the dispersibility when the ITO particles are dispersed in the dispersion solvent can be secured by coating the surface of the ITO particles with an organic material having a thickness of 0.1 nm or more.
  • the dispersion stability of the ITO particles is maintained even if the dispersion solvent evaporates.
  • an organic material that coats the ITO particles when the dispersion liquid in which the ITO particles are dispersed in a dispersion solvent is formed as an ITO paint and dried. Can quickly evaporate or decompose to maintain contact between the ITO particles. As a result, the contact between the ITO particles becomes good in the coating film and contributes to the reduction of the resistance value, which is preferable from the viewpoint of a transparent conductive film.
  • the adjustment of the dispersion liquid agent should be performed if the amount of organic substances covering the ITO particles is small. This is because a wide range is preferable.
  • the amount of organic matter covering the ITO particles varies depending on the ITO particle diameter. For example, when an organic substance with a film thickness of 1 nm is coated on ITO particles with a particle diameter of 20 nm, an organic substance with a thickness of 4.9 mass% will adhere, but when an ITO substance with a particle diameter of 10 nm is coated with an organic substance with a film thickness of 1 nm 10% by mass of organic matter will adhere. In addition, when ITO particles having a particle diameter of 20 nm are coated with an organic substance having a thickness of 0.1 nm, 0.5% by mass of the organic substance adheres.
  • the shape of the ITO particles is assumed to be spherical, the density of ITO is calculated to be 7.12 g / cc, and the organic matter is calculated to be 1.1 g / cc.
  • the boiling point of the organic material to be coated in the present invention is preferably 200 ° C. or higher and lower than 400 ° C.
  • the weight reduction rate when the ITO particles are heated from 200 ° C. to 400 ° C. evaluated by the following (formula 1) is 0.5% or more and 10% or less.
  • a differential thermal balance may be used, and the weight reduction rate may be calculated from the weight reduction in heating the ITO particles from 200 ° C. to 400 ° C.
  • Weight reduction rate (weight when heated to 200 ° C. ⁇ weight when heated to 400 ° C.) / Weight when heated to 400 ° C. (Formula 1)
  • Carbon content of organic substance covering ITO particles The amount of carbon in the organic substance covering the ITO particles depends on the type of organic substance to be coated, but is 0.2% by mass or more of the ITO powder mass in terms of the carbon component contained in the organic substance in the organic substance. Less than mass% is a preferable range. Although details will be described later in Examples, when the carbon content is 0.2% by mass or more, preferably 0.3% by mass or more of the ITO powder mass, the dispersion of the ITO particles is rapidly improved and the dispersibility is maintained. It is.
  • the amount of carbon is 5% by mass or less of the ITO powder mass, it is avoided that the amount of organic matter covering the surface of the ITO particles becomes too large, so that it is easy to disperse in the solvent and maintain dispersibility. I can do it.
  • the organic solvent whose boiling point is 150 degreeC or more Preferably it is 200 degreeC or more and less than 400 degreeC is preferable. This is because if the boiling point of the solvent is 150 ° C. or higher, the organic matter to be coated is not detached even if stored for a long period of time, and the effect of maintaining the dispersibility of the ITO particles can be obtained. On the other hand, if the drying rate of the organic substance to be coated is high, the coating organic substance is likely to evaporate when the coating film is formed by the ITO paint in which the ITO particles are dispersed. As a result, if the boiling point of the solvent is less than 400 ° C., the ITO particles can be contacted at a low temperature in a short time, which is preferable.
  • Types of organic substances covering ITO particles As the kind of the organic substance covering the ITO particles, either a cyclic ether compound or a polyhydric alcohol having two or more OH groups, or a mixture of both can be used.
  • the cyclic ether compound and the polyhydric alcohol having two or more OH groups will be described.
  • the cyclic ether compound is not particularly limited as long as it has an ether bond in the structure, and examples thereof include tetrahydrofuran, tetrahydropyran, 1,4-dioxane, 1,4-dioxane- 2,5-dione, 4-phenyl-1,3-dioxane, 1,3-dioxolan-2-one, alicyclic crown ether, aromatic crown ether, heterocyclic crown ether, cyclic polyether ester crown ether, etc. Is mentioned.
  • crown ether is preferable, and examples thereof include 9-crown-3-ether, 12-crown-4-ether (1,4,7,10-tetraoxacyclododecane), 15 -Crown-5-ether (1,4,7,10,13-pentaoxacycloheptadecane) and 18-crown-6-ether (1,4,7,10,13,16-hexaoxacyclooctadecane)
  • 9-crown-3-ether 12-crown-4-ether (1,4,7,10-tetraoxacyclododecane)
  • 15 -Crown-5-ether (1,4,7,10,13-pentaoxacycloheptadecane
  • 18-crown-6-ether (1,4,7,10,13,16-hexaoxacyclooctadecane)
  • the crown ether may contain a functional group in its molecular structure.
  • the functional group include alcohol groups, ester groups, glycidyl groups, imide groups, alkyl groups, amide groups, ester groups, amino groups.
  • Group, a phenyl group, an aldehyde group, a carbonate group, an isocyanate group, a sulfone group, a ketone group, or a combination thereof is not particularly limited. Among these, it is preferable for the dispersibility of the ITO powder to contain a ketone group.
  • 1,4,7,10-tetraoxacyclododecan-2-one which is a structure containing a ketone group in part of the molecular structure of 12-crown-4-ether, is contained in the organic matter on the particle surface. Most preferably. According to the study by the present inventors, a remarkable improvement in dispersibility was observed in this case.
  • a method for adding the cyclic ether compound a method of mixing at the time of preparing particles can be considered.
  • the addition amount in this case may be adjusted within a preferable range of the amount of organic substances covering the ITO particle surface described later.
  • the ITO particle production method of the present invention described later since a cyclic ether compound is produced at the time of particle production, there is no need to add a cyclic ether compound separately, and there is an advantage in terms of cost and the number of steps. .
  • FIG. 1 the structural example of the cyclic ether compound mentioned above is shown.
  • polyhydric alcohol having two or more OH groups examples include ethylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, tetraethylene glycol, polyethylene glycol, 1,2-propylene glycol, 1,3-butylene glycol, 1,4-butylene glycol, Examples include 2,3-butylene glycol, 1,5-pentadiol, hexylene glycol, dipropylene glycol, tripropylene glycol, and glycerin.
  • the boiling point is 150 ° C. or higher, preferably 200 ° C. or higher and lower than 400 ° C. This is because if the boiling point is 150 ° C.
  • the organic matter to be coated is not detached even if stored for a long period of time, and the effect of maintaining the dispersibility of the ITO particles can be obtained.
  • the drying rate of the organic substance to be coated is high, the coating organic substance is likely to evaporate when the coating film is formed by the ITO paint in which the ITO particles are dispersed. Therefore, if the boiling point of the solvent is less than 400 ° C., the ITO particles can be contacted at a low temperature in a short time, which is preferable.
  • the polyhydric alcohols having the above characteristics ethylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, and tetraethylene glycol are particularly preferable because of the effect on the dispersibility of the particles.
  • the organic material covering the ITO particles includes both the cyclic ether compound and a polyhydric alcohol having two or more OH groups. Whether or not the cyclic ether compound and the polyhydric alcohol having two or more OH groups are contained can be confirmed by gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS) measurement.
  • GC-MS gas chromatography-mass spectrometry
  • the content ratio of the cyclic ether compound and the polyhydric alcohol having two or more OH groups in the organic material covering the ITO particles is the total ion chromatograph (TIC) diagram obtained by GC-MS measurement.
  • the ratio of the respective peak areas in the sample, (peak area of the cyclic ether compound) / (peak area of the cyclic ether compound + peak area of the polyhydric alcohol having two or more OH groups) is 0.05 or more. Less than 00, preferably 0.10 or more and less than 1.00, most preferably 0.20 or more and less than 1.00. When this value is 0.05 or more, the ratio of the cyclic ether compound in the organic substance becomes sufficient, and the dispersibility of the ITO particles coated with the organic substance becomes excellent. Moreover, the coexistence effect of both is acquired by being less than 1.00. In addition, about the said peak area, Nishikawa Measurement Co., Ltd. MS Powered Ver. 4 Using the Professional version, the value obtained by automatic integration, which is a function of the analysis software, was used for an uncorrected TIC diagram obtained by GC-MS measurement.
  • Method for adjusting the amount of organic substance covering ITO particles As a method for adjusting the amount of organic matter covering ITO particles, the organic matter is coated in parallel with the formation reaction of ITO particles, and the coated organic matter is adjusted to an appropriate amount by washing, and at the time of ITO particle formation reaction, There is a method in which the solvent coated with ITO particles is replaced with a predetermined solvent adjusted to a target coating concentration to adjust the coating amount to an appropriate amount. Either adjustment method may be used. In the present embodiment, the former adjustment was performed.
  • the specific surface area of the ITO particles calculated by the BET method is 10 m 2 / g or more, more preferably 20 m 2 / g or more, the particle size is not too large, and the surface roughness when coated and baked is smooth. You can keep things.
  • the specific surface area of the ITO particles calculated by the BET method is 60 m 2 / g or less, more preferably 40 m 2 / g or less, the size of the particles is not too small, and unnecessary organic components generated during particle synthesis are removed. It is preferable because it is easy to remove, easily collects particles during synthesis, has little loss during production, and increases the yield.
  • the dispersibility of the ITO particles is, for example, when the ITO paint in which the ITO particles are dispersed is centrifuged at 3000 rpm for 30 minutes using a centrifuge, the ITO paint is a sedimented layer and a transparent supernatant layer. It can be determined by whether or not it is separated.
  • the present inventors also conceived that the dispersibility of the ITO particles according to the present embodiment can be evaluated by measuring the color of the ITO paint. Specifically, the color of the reflective paint is measured under the measurement conditions of 8 ° illumination and D light by using a spectroscopic color difference meter SQ-2000 manufactured by Nippon Denshoku Industries Co., Ltd. in accordance with JISZ8722. Evaluation was performed in the L * , a * , b * color system.
  • L * is lightness
  • a * and b * are color coordinates representing hue and saturation.
  • the ITO particles are well dispersed in the solvent, the lightness L * proceeds in the direction of decreasing (darkening).
  • ITO powder according to this embodiment A method for producing ITO particles according to this embodiment will be described.
  • the ITO powder used in the ITO paint according to the present invention is replaced with other transparent conductive metal oxide powders such as tin oxide, zinc oxide, titanium oxide, indium oxide-zinc oxide (IZO). Even when the powders are replaced with aluminum-zinc oxide (AZO) and antimony-tin oxide (ATO) powders, the dispersibility of the transparent conductive metal oxide particles is improved by the same configuration as the present invention. An excellent transparent conductive material coating can be obtained.
  • transparent conductive metal oxide powders such as tin oxide, zinc oxide, titanium oxide, indium oxide-zinc oxide (IZO).
  • AZO aluminum-zinc oxide
  • ATO antimony-tin oxide
  • tin-containing indium hydroxide used in the method for producing ITO particles according to this embodiment will be described.
  • a general method for producing the tin-containing indium hydroxide is to mix a tin salt, an indium salt, and pure water to form an aqueous solution, react the mixed aqueous solution of the tin salt and indium salt with an alkali, and perform hydroxylation.
  • a slurry of tin and indium hydroxide is produced.
  • each said salt is shown concretely.
  • the indium salt include inorganic salts such as indium nitrate, indium sulfate, indium phosphate, and indium chloride, and organic salts such as indium acetate, indium oxalate, indium tartrate, indium alkoxide and indium alkoxide. These salts may be used alone or in combination.
  • Tin salts include inorganic salts such as tin nitrate, tin sulfate, tin phosphate and tin chloride, tin alkoxide alkoxides such as tin acetate, tin oxalate, tin tartrate, tin methoxide, tin ethoxide, tin propoxide and tin butoxide.
  • inorganic salts such as tin nitrate, tin sulfate, tin phosphate and tin chloride, tin alkoxide alkoxides such as tin acetate, tin oxalate, tin tartrate, tin methoxide, tin ethoxide, tin propoxide and tin butoxide.
  • tin alkoxide alkoxides such as tin acetate, tin oxalate, tin tartrate, t
  • organic salts are generally more expensive and less hydrophilic than inorganic salts.
  • the organic salt when the organic salt is dissolved in the aqueous solution or the hydrophilic organic solvent according to the present embodiment, the organic salt may be left undissolved due to insufficient solubility in the organic solvent, or may be separated into two layers. However, it may not be uniformly dispersed in an aqueous solution or an organic solvent. Therefore, an inorganic salt that can be obtained at low cost and has a strong hydrophilicity is a more preferable raw material.
  • an indium nitrate salt is preferably used as the indium salt
  • tin chloride is preferably used as the tin salt.
  • the alkali salt for precipitating the indium salt and the tin salt is at least one alkali selected from the group consisting of NaOH, KOH, NH 4 OHNH 4 OH, NH 3 , NH 4 HCO 3 and (NH 4 ) 2 CO 3.
  • the salt can be obtained by dissolving in an aqueous solution.
  • ammonia is preferably used.
  • the aqueous solution containing indium and tin described above is dissolved in an aqueous solution in which the alkali salt is maintained at a liquid temperature in the range of 5 ° C. to 95 ° C., preferably 30 ° C. to 70 ° C. within 24 hours, preferably 1
  • the addition is carried out for a period of from 120 minutes to 120 minutes to form a precipitation solution containing tin-containing indium hydroxide (indium hydroxide-tin hydroxide precipitate).
  • the concentration of the alkali salt is set to a concentration of 1.0 to 10 equivalents of the indium salt to form a precipitation solution of tin-containing indium hydroxide.
  • the tin-containing indium hydroxide may be produced not only in the aqueous solution described above but also in alcohol.
  • the collected slurry of indium hydroxide and tin hydroxide is collected by solid-liquid separation operation such as a filter press. Then, the collected slurry is washed with pure water or the like to remove impurities, thereby obtaining a tin-containing indium hydroxide cake with improved purity.
  • ammonia, chlorine and nitrate, which are reaction by-products are present as impurities. Therefore, the cake is sufficiently washed so that each concentration becomes 100 ppm or less.
  • examples of the cleaning agent include pure water and alcohol. However, it is preferable to wash with pure water from the viewpoint of cost.
  • the tin-containing indium hydroxide after washing is adjusted to a cake state containing about 20% to 70% moisture depending on the size of the particles.
  • the cake is directly dispersed in a water-soluble organic solvent, if the water content of the hydroxide as a raw material is 20% or more, the dispersibility of the hydroxide in the reaction solvent is good, and the hydroxide particles Therefore, it is possible to avoid generation of coarse ITO particles by reacting the aggregates as they are.
  • the moisture in the cake is 20% or more, the hydroxide particles are quickly dispersed in the organic solvent without aggregation of the ITO particles due to the dissolution of the contained moisture and the hydrophilic organic solvent.
  • the solvent is adsorbed on the surface of the hydroxide particles and contributes to the improvement of the dispersibility of the ITO particles.
  • the more water in the cake the easier the dispersion of the ITO particles.
  • the water in the raw material becomes excessive, it is necessary to add an additional amount of heat from the heat of evaporation of the water dissolved in the organic solvent during the reaction. Therefore, extra energy is consumed. Therefore, the water content in the cake may be adjusted in a timely manner in consideration of the dispersibility of the hydroxide and the heat generation amount of water described above, but specifically, 20% to 70% is preferable.
  • the organic solvent used for the particle production of the present embodiment may be an organic solvent having a boiling point of 240 ° C. or higher, preferably 250 ° C. or higher. This is because ITO particles are generated by heat treatment at 240 ° C. or higher, so that if the boiling point of the organic solvent is 240 ° C. or higher, the organic solvent volatilizes outside the reaction system during the ITO particle generation reaction. This is because it can be avoided.
  • the organic solvent is preferably a highly hydrophilic water-soluble organic solvent that can contain 50% by volume or more of water. This is because the higher the water solubility of the organic solvent, the more water can be contained during the dispersion of the cake and the formation reaction of the ITO particles.
  • the organic solvent used for the particle production of the present embodiment is preferably a solvent having at least one OH group per molecule.
  • polyhydric alcohols are preferable, and diethylene glycol, triethylene glycol, tetraethylene glycol, polyethylene glycol, tripropylene glycol, 1.5 pentanediol, and glycerin are more preferable.
  • the present invention is not limited thereto, and any polyhydric alcohol having a boiling point of 240 ° C. or higher or a derivative thereof may be used, or an ionic liquid may be used.
  • the tin-containing indium hydroxide used as a starting material has a strong hydrophilicity, so if it has an OH group or is an ionic organic solvent, it is likely to be adsorbed on the particle surface and finally formed. This is thought to be because the dispersibility of ITO particles to be improved is improved.
  • these organic solvents may be used alone or in combination of two or more.
  • the organic solvent used for the production of the ITO particles according to this embodiment preferably has one or more OH groups per molecule, but the organic solvent per molecule.
  • the different effect is an effect in which an OH group present in the organic solvent takes O (oxygen) from the generated ITO and reduces it to generate an oxygen defect in the ITO. Since carriers are generated in the generated ITO particles due to the generated oxygen defects, the conductivity of the ITO particles according to this embodiment is improved. Therefore, from the viewpoint of a compound having many OH groups, the organic solvent used for producing the ITO particles according to this embodiment is more preferably a polyol having two or more OH groups per molecule.
  • a preferable organic solvent is not limited to polyol, and may be polyhydric alcohol or a derivative thereof. Further, even if the organic solvent itself does not have an OH group at the beginning, it may be a type of organic solvent that causes hydrolysis due to the presence of moisture or the like contained in the raw material, resulting in alcohol. . Examples of this type of organic solvent include oleic acid and oleylamine. Moreover, the organic solvent mentioned above may contain the carboxylic acid group and the amine group.
  • a preferable organic solvent in the production of ITO particles at least selected from diethylene glycol, triethylene glycol, tetraethylene glycol, polyethylene glycol, tripropylene glycol, and 1,5-pentanediol, One or more organic solvents may be mentioned.
  • diethylene glycol, triethylene glycol, tetraethylene glycol, and polyethylene glycol are preferable in view of being liquid at room temperature and inexpensive.
  • a cyclic ether compound When a cyclic ether compound is added, it is preferably added before the reaction from tin-containing indium hydroxide to ITO particles. This is because it is possible to cover the generated ITO particle surface as needed by adding it before the ITO particle generation. That is, by adding the cyclic ether compound before the ITO particles are generated, the particle surface before aggregation can be coated, and the effects of the present invention can be exhibited.
  • the cyclic ether compound can be contained in the organic matter on the surface of the ITO particles without adding the cyclic ether compound by employing the production method according to the present invention.
  • the detailed reason that the cyclic ether compound can be contained in the organic substance without adding this cyclic ether compound is unknown, but in the production method according to the present invention, when the organic solvent is heated at a high temperature, The organic solvent may have changed to produce a cyclic ether compound. According to the study by the present inventors, by adding water and / or water vapor during the reaction as described later, the amount of the cyclic ether compound to be generated is increased and the dispersion effect of the ITO particles is improved. Was made.
  • a tin-containing indium hydroxide slurry obtained by dispersing a tin-containing indium hydroxide cake in the organic solvent is loaded into a heat treatment apparatus. Then, an inert gas and / or a reducing gas is passed through the tin-containing indium hydroxide slurry, and water or water vapor is added, and the pressure is maintained at a pressure of 0.05 MPa or less.
  • the reaction is performed at a temperature of 350 ° C. or lower.
  • the reaction from tin-containing indium hydroxide to ITO particles starts at 230 ° C. or higher, but the reaction time can be shortened by raising the reaction temperature.
  • the reaction solution after completion of the reaction from tin-containing indium hydroxide to ITO particles is a blue-based reaction solution.
  • ITO particles that do not have oxygen vacancies are generally white or yellow particles, but become green or blue particles by having oxygen vacancies.
  • all the ITO particles according to the present embodiment are blue particles, and it has been found that ITO particles having oxygen defects are generated.
  • the gas that is bubbled during the reaction from tin-containing indium hydroxide to ITO particles is an inert gas and / or a reducing gas. Carbon monoxide, nitrogen, hydrogen, rare gas, and ammonia gas are preferable. More preferably, nitrogen and hydrogen are mentioned. These ventilation gases may be used alone or in combination of two or more.
  • the aeration amount per minute of the aeration gas is preferably 0.001% by volume or more and 5% by volume or less of an organic solvent solution containing indium hydroxide, tin hydroxide and water.
  • the amount is preferably 0.001% by volume or more and 5% by volume or less of the organic solvent solution.
  • the water added during the reaction from the tin-containing indium hydroxide to the ITO particles may be added in the form of water or water vapor, or both.
  • water addition since the added water is in direct contact with a high-temperature organic solvent, there is a risk of causing a steam explosion at the time of contact. From this viewpoint, it is preferable to add water vapor that has been heated in the vicinity of the reaction temperature in advance.
  • the amount of water or water vapor per minute is preferably 0.001% by volume or more and 5% by volume or less of an organic solvent solution containing indium hydroxide, tin hydroxide and water.
  • the amount of water is small, the oxygen dissolved in the reaction solvent and the organic solvent are more likely to oxidize, as in the case of the aeration gas, and the solvent changes in quality.
  • the amount of water is too large, the reaction solvent and the evaporated water vapor are discharged out of the system, so that the reaction solvent decreases with the reaction time. Therefore, it is preferable to set it as 0.001 volume% or more and 5 volume% or less of an organic-solvent solution.
  • the amount of the cyclic ether compound in the organic substance covering the ITO particle surface can be adjusted by adjusting the amount of water vapor within the above range. Further, the water or water vapor is preferably added in the form of being injected or bubbled from the bottom of the organic solvent.
  • Heating device As a heating apparatus used at the time of reaction in this embodiment, a mantle heater, a ribbon heater, an oil bath etc. are mentioned, for example. However, various heating devices can be applied as long as they can be heated to 350 ° C.
  • the reactor used by this embodiment should just be a reactor which can endure 350 degreeC. However, in consideration of adding water or water vapor to the slurry during the heat treatment of the tin-containing indium hydroxide cake as described above, the state is at least 0.05 MPa or less than the reactor that keeps the sealed state.
  • the reactor is preferably an open-air reactor.
  • the produced ITO particles are recovered by solid-liquid separation.
  • a centrifugal separation method, a suction filtration method, a pressure filtration method, or the like can be applied to the solid-liquid separation.
  • the organic substance covering the surface of the generated ITO particles is adjusted to an appropriate coating amount by washing.
  • the cleaning solvent any solvent that dissolves the organic substance covering the particle surface may be used, and a solvent that is also a solvent for the ITO paint described later is preferable.
  • more preferable cleaning / dispersing solvents include water-soluble alcohols such as pure water, methanol, ethanol, propanol, isopropyl alcohol, and butanol, Organic solvents having polarity such as ethylene glycol and glycols such as propylene glycol, or a mixed solvent thereof can be preferably applied.
  • methanol has a high detergency
  • isopropyl alcohol has a low detergency.
  • a washing method a solid-liquid separation method using a centrifugal separation method has high separation / washing efficiency, and a filtration method has low washing efficiency.
  • the organic substance to be coated on the ITO particle surface is a reaction solvent such as tetraethylene glycol (polyhydric alcohol having two or more OH groups) and a cyclic ether compound.
  • a reaction solvent such as tetraethylene glycol (polyhydric alcohol having two or more OH groups) and a cyclic ether compound.
  • isopropanol was used as a washing solvent
  • a filtration method was used as a washing method.
  • the amount of the cleaning solvent at the time of cleaning was set to 1 unit amount corresponding to 1/2 of the object to be cleaned. Then, the cleaning solvent is added again until the amount of tetraethylene glycol and the amount of the cyclic ether compound covering the surface of the ITO particles reaches a predetermined coating amount by the cleaning with the cleaning solvent, and the cleaning operation is repeated.
  • the weight reduction rate from 200 ° C. to 400 ° C. of the dried ITO particle sample was evaluated. Specifically, the dried ITO particle sample after the washing operation is loaded on a differential thermobalance, heated to 200 ° C. to measure the weight, and then heated to 400 ° C. to measure the weight. And the weight decreasing rate in the heating from 200 degreeC to 400 degreeC of ITO particle
  • grains is calculated by (Formula 1) mentioned above.
  • ITO paint according to the present embodiment [ITO paint according to the present embodiment (dispersion)]
  • the ITO paint (dispersion) in the present invention will be described.
  • water, a polar organic solvent, or a mixed solvent thereof is preferably used as the main solvent of the ITO paint (dispersion) according to the present embodiment. This is because the surface of the ITO particles has polarity and is hydrophilic, and therefore, when it is an ITO paint dispersion, it is preferable that a polar solvent such as water is present in the solvent.
  • a cake containing ITO particles may be prepared by dispersing a cake containing ITO particles after completion of the cleaning described later in a solvent at a predetermined ratio.
  • adhesive improvement agents such as a surface tension regulator and various coupling agents, a binder, etc. can be added as an additive as needed.
  • types of these additives known ones can be appropriately selected and used.
  • a solvent having a boiling point of 300 ° C. or lower, preferably 200 ° C. or lower can be used as a dispersion solvent for dispersing ITO particles. If the boiling point is 300 ° C. or lower, when the ITO paint dispersion is applied and the coating film is baked, the solvent is volatilized and does not remain, and therefore the increase in surface resistance of the obtained transparent conductive film can be avoided. is there.
  • the dispersion solvent for obtaining the ITO paint the same solvent as the washing solvent described above can be used.
  • a solvent that is liquid at room temperature may be appropriately selected and used.
  • a water-soluble organic solvent is used as the dispersion solvent
  • more preferable washing / dispersion solvents include pure water, methanol, ethanol, propanol, isopropyl alcohol, butanol and other water-soluble alcohols, ethylene glycol, and
  • a polar organic solvent such as glycols such as propylene glycol, or a mixed solvent thereof is most preferable, and a mixed solvent of pure water and ethylene glycol having high dispersibility in the ITO particles according to the present embodiment is used. Can be mentioned.
  • the ITO particles of the present invention have excellent dispersibility, there is no need to perform a dispersion treatment including pulverization by mechanical force.
  • An ITO dispersion liquid with good dispersibility can be obtained by performing a dispersion treatment within a range of several minutes to several hours using an ultrasonic bath.
  • the ITO dispersion liquid of the present invention thus obtained contains at least the ITO powder according to the present embodiment and a solvent, and the ITO particles do not settle even when left standing. Further, when the dispersion was passed through a filter having a pore size of 1 ⁇ m, it was found that the entire amount passed without causing clogging.
  • ITO coating film using ITO paint (dispersion) according to this embodiment When producing an ITO coating film using the ITO paint (dispersion) according to the present embodiment, known methods such as screen printing, spin coating, dip coating, roll coating, brush coating, spray coating, and wiring formation in ink jet are used. Can be used.
  • the substrate material include organic polymers, plastics, glass, and the like. Is.
  • a polymer film is preferable for a substrate that requires flexibility such as a touch panel, and a film such as polyethylene terephthalate (PET), polyethylene tphthalate (PEN), polyimide, aramid, or polycarbonate is used for the polymer film.
  • PET polyethylene terephthalate
  • PEN polyethylene tphthalate
  • polyimide polyimide
  • aramid polycarbonate
  • the ITO particles contained in the ITO powder according to the present embodiment are covered with a predetermined amount of organic matter, so that it is not necessary to pulverize for a long time and to increase the dispersibility in the dispersion solvent.
  • the ITO paint (dispersion) having a good dispersibility and good dispersibility, and the production time and production cost can be greatly improved.
  • the obtained ITO film is an electrode film of a touch panel, an infrared ray or ultraviolet ray absorbing film, an antireflection film, a hard coat film, an electromagnetic wave shielding film of a cathode ray tube, an LCD It is also suitable for application to display devices such as EL and EL.
  • the transparent conductive film formed using the ITO paint (dispersion) according to this embodiment has a small particle aggregation, a high transparency, a low haze value, and a highly conductive transparent conductive film. Moreover, since the ITO paint (dispersion) according to the present embodiment has excellent dispersibility, it is also suitable for use in forming fine wiring by an ink jet method or the like.
  • Example 1 293.6 g of an indium nitrate aqueous solution (In (NO 3 ) 3 ) having an indium concentration of 22.99% by mass in terms of pure indium and 13.6 g of tin chloride (SnCl 2 ⁇ 2H 2 O) were weighed to obtain pure water. And 1.5 L of a mixed solution of indium nitrate and tin chloride was prepared. In the mixed solution, the concentration of tin is 10 mol% with respect to the total of indium and tin. On the other hand, 256 g of NH 3 aqueous solution having a concentration of 25% by mass was diluted with 2100 g of pure water, and the liquid temperature was adjusted to 50 ° C.
  • the amount of NH 3 is twice the equivalent of the amount required to neutralize the mixed solution of indium chloride and tin chloride.
  • the NH 3 aqueous solution was stirred, and the mixed solution of indium chloride and tin chloride was added thereto over 3 minutes to obtain a suspension of tin-containing indium hydroxide.
  • the produced suspension of tin-containing indium hydroxide was collected by filtration and washed with pure water to obtain 212 g of a tin-containing indium hydroxide cake.
  • heating is started and water vapor is introduced into tetraethylene glycol at a rate of 0.2 ml / min and nitrogen gas is bubbled by bubbling under the conditions of 0.2 L / min.
  • the mixture was heated at a temperature rising rate of 2 ° C. and maintained at 260 ° C. for 2 hours.
  • the contents of the separable flask were cooled to room temperature, then taken out and subjected to solid-liquid separation with a pressure filter to separate tetraethylene glycol as a liquid portion.
  • the color of the contents of the separable flask at the end of the reaction was blue, and it was confirmed that ITO particles having oxygen defects were generated.
  • the contents of the separable flask were passed through a sieve having an opening of 20 ⁇ m, aggregates remaining on the upper part of the sieve were not confirmed. From this, it was confirmed that there were no particles having a diameter exceeding 20 ⁇ m in the ITO particles.
  • the obtained ITO slurry which is a solid component, was washed by adding isopropanol as a washing liquid, and then solid-liquid separation was performed to wash the ITO particles.
  • the ITO slurry was washed with the washing by the “washing liquid addition-solid-liquid separation” as one washing unit. In Example 1, the washing was completed with the one washing unit.
  • the X-ray diffraction results are shown in FIG. 2, and the measurement results are shown in Table 1. Moreover, the coating amount of the tetraethylene glycol which coat
  • the BET specific surface area was determined by using MONOSORB manufactured by Cantachrome as a measuring instrument. E. Obtained by the T-type one-point method.
  • EMIA-U510 manufactured by HORIBA, Ltd. was used as a measuring instrument. In XRD measurement, Co K ⁇ 1 ray was used as the X-ray source.
  • the organic coating amount is calculated from the particle diameter obtained from the BET measurement and the carbon amount obtained from the carbon amount measurement according to the following (formula 4) and (formula 5): The amount of coating organic matter covering the surface of the ITO particles was approximated and calculated.
  • BET diameter ITO particle diameter + coating organic thickness ⁇ 2 (Formula 4)
  • Carbon content obtained by carbon content measurement carbon content of coating organic matter ⁇ ((covering organic matter volume ⁇ ⁇ o ) / (ITO particle volume ⁇ ⁇ s + covering organic matter volume ⁇ ⁇ o )) (Formula 5)
  • [rho o: coating an organic substance (tetraethylene glycol (C 8 H 20 O 5) ) of the density 1.12g / cm 3, and the carbon content of the coating organics were 0.49 wt%.
  • the ITO particle diameter is about 20 nm, the coating organic material thickness is 1 nm or less.
  • the ITO particles according to the present invention include cubes and rectangular parallelepiped shapes, and the size of the ITO particles has a certain distribution.
  • the calculation may be performed by applying the XRD crystallite diameter to the ITO particle diameter.
  • the ITO particles according to the present invention also have a cubic shape and a rectangular parallelepiped shape, and the size of the ITO particles has a certain distribution, so that the crystallite diameter is larger than the actual ITO particle diameter. This is because it may be calculated that the covering amount is small.
  • the said coating amount is an average coating amount when the total number of particles is taken into consideration.
  • the ITO paint according to Example 1 was evaluated for sedimentation at 3000 rpm for 30 minutes using a centrifugal separator. No separation into a clear supernatant layer was observed. Furthermore, the reflective object color according to JISZ8722 as the color of the ITO paint was evaluated in the L * , a * , b * color system. The measurement results are shown in Table 1.
  • a glass substrate (MICRO SLLIDE GLASS manufactured by MATSANAMI GLASS, product number S-1111, size: 26 ⁇ 76 ⁇ 0.8 mm) was rotated at a rotation speed of 300 rpm by a spin coater (manufactured by ABLE).
  • a spin coater manufactured by ABLE
  • 5 ml of the ITO paint according to Example 1 was dropped over 10 seconds and coated with the ITO paint.
  • the ITO coating material which concerns on Example 1 is the ethylene glycol and water dispersion liquid adjusted so that ITO particle concentration might be 25 mass%.
  • the glass substrate was air-dried at 60 ° C. for 10 minutes.
  • the glass substrate coated with the ITO paint was heated to 300 ° C. in the atmosphere and held for 1 hour, and then naturally cooled to obtain an ITO-coated glass substrate according to Example 1.
  • the film thickness of the ITO coating film of the obtained ITO-coated glass substrate according to Example 1 was 300 nm.
  • ⁇ Measurement of surface resistance of ITO coated glass substrate The surface resistance value of the produced ITO coated glass substrate according to Example 1 was measured. For the measurement, Loresta HP MCP-T410 manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation was used, and measurement was performed by the four-terminal method. The measured value was 1.1 ⁇ 10 4 ⁇ / ⁇ .
  • ⁇ Measurement of haze and total light transmittance of ITO coated glass substrate The haze value and total light transmittance of the ITO-coated glass substrate according to Example 1 were measured. For the measurement of the haze value, a turbidimeter: NDH2000 manufactured by Nippon Denshoku was used as a measuring instrument. The ITO-coated glass substrate according to Example 1 had a haze value of 0.51% and a total light transmittance of 91.5%. However, only with a glass substrate not coated with ITO, the haze value was 0.5% and the total light transmittance was 92.3%.
  • Examples 2 to 5 For Examples 2 to 5, an ITO paint and ITO powder according to Example 2 were obtained in the same manner as in Example 1 except that the cleaning unit operation was changed in number of times. Example 2 was performed 3 times, Example 3 was performed 10 times, Example 4 was performed 20 times, and Example 5 was not washed at all, and was completed only by solid-liquid separation of tetraethylene glycol.
  • Example 1 BET measurement, measurement of the carbon content contained in organic substances covering ITO particles, and ITO particle coating Measurement of the amount of organic matter, the weight reduction rate of dried ITO particle samples from 200 ° C.
  • Comparative Example 1 The tin-containing indium hydroxide cake prepared in the same manner as in Example 1 was dried in the atmosphere at 200 ° C. for 2 hours, fired at 600 ° C. in a reducing atmosphere, and pulverized so that the secondary particle size was 20 ⁇ m or less. As a result, an ITO powder according to Comparative Example 1 was obtained.
  • As the reducing atmosphere NH 3 , H 2 and a mixed gas thereof diluted with an inert gas such as nitrogen gas were used.
  • Example 1 For the obtained ITO granular powder according to Comparative Example 1, as in Example 1, BET measurement, measurement of the carbon content contained in the organic substance covering the ITO particles, organic substance covering the ITO particles The amount of weight was measured, and the weight loss rate of the dried ITO particle sample at 200 ° C. to 400 ° C. was measured. Further, 4.0 g of the blue ITO particles according to Comparative Example 1 obtained after the reduction were mixed in 10.5 g of ethylene glycol, 4.0 g of water and 1.5 g of isopropanol, and dispersed in a bead mill for 1 hour. The ITO paint according to Comparative Example 1 was obtained.
  • Example 2 The tin-containing indium hydroxide cake produced in the same manner as in Example 1 was dried in the air at 100 ° C. for 6 hours.
  • An ITO dispersion and ITO powder according to Comparative Example 2 were obtained in the same manner as in Example 1 except that the tin-containing indium hydroxide cake was dried.
  • the obtained ITO dispersion liquid and ITO powder according to Comparative Example 2 were passed through a 20 ⁇ m sieve of the reaction liquid in the same manner as in Example 1 to evaluate aggregates. Then, the aggregate was confirmed by the upper part of the said 20 micrometers sieve. From this, it was confirmed that aggregated particles having a diameter exceeding 20 ⁇ m were present in the ITO paint.
  • the obtained ITO slurry which is a solid component, was washed by adding isopropanol as a washing liquid, and then solid-liquid separation was performed to wash the ITO particles.
  • the washing by “washing liquid addition-solid-liquid separation” was regarded as one washing unit, and the washing was completed with 10 washing units in isopropanol.
  • 5.5 g of the ITO slurry after washing was dissolved in a mixed solvent of 4 g of water and 10.5 g of ethylene glycol, and dispersed in an ultrasonic bath for 1 hour to obtain an ITO paint according to Comparative Example 2.
  • the BET measurement, the measurement of the carbon content contained in the organic substance covering ITO particles, and the ITO particles were coated as in Example 1. Measurement of the amount of organic matter, and the weight reduction rate of dried ITO particle samples at 200 ° C. to 400 ° C. were measured.
  • the ITO paint according to Comparative Example 2 was evaluated for sedimentation at 3000 rpm for 30 minutes using a centrifuge. Unlike the ITO paint according to the example, separation into a sedimented layer and a transparent supernatant layer was achieved. Slightly seen. In addition, the color system (L * , a * , b * ) was measured.
  • the vertical axis represents the value of L * and the horizontal axis contains the organic particles covered with the ITO particles.
  • 3 is a graph showing the amount of carbon present
  • FIG. 4 is a graph in which the vertical axis represents the value of L * and the horizontal axis represents the weight loss rate from 200 ° C. to 400 ° C. of the ITO particle sample.
  • the ITO particles related to Comparative Example 1 are ITO particles having a secondary particle size of 20 ⁇ m or less, but the organic coating amount is small and the dispersibility is considered to be poor.
  • the ITO particles related to Comparative Example 2 have a large organic coating amount, they are ITO particles having aggregates of 20 ⁇ m or more, and therefore, it is considered that the dispersibility is not sufficiently improved and is bad. Therefore, in order to obtain sufficient dispersion at the time of coating preparation, there is no aggregate of 20 ⁇ m or less, and the amount of organic matter deposited is sufficient, in other words, the amount of carbon contained in the organic matter is that of the ITO powder mass. Must be greater than 0.2% by weight.
  • Example 6 As Example 6, the water vapor flow rate into the tetraethylene glycol after the start of heating was 1 ml / min (amount corresponding to 0.23% by volume), and the ITO slurry after washing with isopropanol was kept at 150 ° C. in the atmosphere for 2 hours. ITO particles were produced in the same manner as in Example 1 except that they were dried.
  • GC-MS gas chromatograph-mass spectrometry
  • the GC-MS measurement in this example was performed as follows. (1) Measuring device Agilent Technologies, Inc. Agilent 5975C Series GC / MSD system (gas chromatograph uses 7890A), FRONTIER LAB, Py-2020iD double shot pyrolyzer (2) Measurement conditions, pyrolyzer condition Heat extraction temperature: 300 ° C Thermal extraction time: 0.5 min Interface temperature: 300 ° C ⁇ Gas chromatographic condition capillary column: DB-5ht 30m ⁇ 320 ⁇ m ⁇ 0.1 ⁇ m Carrier gas: He 27 kPa (inlet pressure), 51.5 cm / sec (average linear velocity) Inlet temperature: 300 ° C Column temperature: Hold for 1 minute at 40 ° C., then heat up to 350 ° C. at 20 ° C./min. Mass analysis conditions Mass range: M / Z 15 to 550 Ion source temperature
  • ITO dispersion liquid 5.5 g of the ITO slurry after washing with isopropanol was mixed with a mixed solvent of 4 g of water and 10.5 g of ethylene glycol, and dispersed in an ultrasonic bath for 30 minutes to obtain an ITO dispersion liquid according to Example 6.
  • This ITO dispersion and the ITO powder obtained by drying the ITO slurry at 200 ° C. for 2 hours in the atmosphere contain BET measurement (specific surface area), XRD measurement, and organic substances covering ITO particles. Measurement of carbon content, weight reduction rate of dried ITO particle sample from 200 ° C to 400 ° C, sedimentation evaluation using a centrifuge, ITO paint color system (L * , a * , b * ) Measurements were performed. In addition, the measured value when measuring the surface resistance value of the ITO coated glass substrate is 1.3 ⁇ 10 4 ⁇ / ⁇ , the haze value of the ITO coated glass substrate is 0.55%, and the total light transmittance is 91. It was the same as Example 1 except being 8%. The measurement results are shown in Table 2.
  • Example 7 ITO particles and an ITO dispersion were prepared in the same manner as in Example 6 except that the amount of water vapor added during the reaction was reduced to 0.02% by volume.
  • the ITO particles and the ITO dispersion obtained from Example 7 were subjected to GC-MS measurement, BET measurement, XRD measurement, and the carbon content contained in the organic substance covering the ITO particles. Measurement, weight reduction rate of dried ITO particle sample from 200 ° C. to 400 ° C., sedimentation evaluation using a centrifuge, and measurement of color system (L * , a * , b * ) of ITO paint were performed.
  • Example 3 The tin-containing indium hydroxide used in Example 6 was dried in the atmosphere at 200 ° C. for 2 hours, fired at 600 ° C. in a reducing atmosphere, and pulverized so that the secondary particle diameter was 20 ⁇ m or less.
  • An ITO powder according to Example 3 was obtained.
  • As the reducing atmosphere NH 3 , H 2 and a mixed gas thereof diluted with an inert gas such as nitrogen gas were used.
  • GC-MS measurement, BET measurement, XRD measurement measurement of the carbon content contained in the organic matter covering the ITO particles. The weight reduction rate at 200 ° C. to 400 ° C. of the dried ITO particle sample was measured.
  • FIG. 5 (a) and FIG. 6 (a) which are TIC diagrams of the GC-MS measurement results of the ITO powder produced in Examples 6 and 7, and a TIC diagram of the GC-MS measurement results of tetraethylene glycol.
  • mass spectrum diagrams 5 (b) to (d) For each peak shown in each figure of FIG. 8 (a), mass spectrum diagrams 5 (b) to (d), FIGS. 6 (b) to (d), and FIGS. ) To identify the compound.
  • 1,4,7,10-tetraoxacyclododecan-2-one and triethylene glycol are substances not added during the production of the particles.
  • FIG. 8 showing the GC-MS measurement result of the reagent tetraethylene glycol
  • the triethylene glycol of FIG. It can be seen that peak 1 of FIG. From this result, the peak of triethylene glycol in the GC-MS measurement result of the example includes what was generated during the measurement, and 1,4,7,10-tetraoxacyclododecane-2 -On is considered to have been generated during the reaction.
  • Example 6 and Example 7 are compared, it can be seen that Example 6 is more dispersible than Example 7 from the L * value of the color of the dispersion.
  • Example 6 and Example 7 differ in the amount of water vapor added during the reaction.
  • Table 1 and the GC-MS measurement results (FIGS. 5 and 6) of the ITO particles produced in Examples 6 and 7 show that the amount of water vapor added is higher in Example 6 where the amount of water vapor added is larger.
  • the ratio of the cyclic polyether compound contained in the organic substance covering the surface of the produced ITO particle can be controlled by adjusting the amount of water vapor added. .
  • the dispersibility is better in Example 6 having a higher proportion of the cyclic ether compound, it can be seen that the presence of the cyclic ether compound contributes to the improvement of the dispersibility in the dispersion of ITO particles. .

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Abstract

 粒子凝集が少なく、透明度が高く、ヘイズ値が小さく、高い導電性を有する透明導電膜を成膜することの出来るITO粒子を含むITO粉体、当該ITO粉体を用いたITO塗料(分散液)、並びに、当該ITO塗料を用いて成膜される透明導電膜を提供する。粒子表面が有機物で被覆されたITO粒子を含むITO粉体であって、当該ITO粒子を被覆している該有機物の炭素含有量が、ITO粉体質量の0.2質量%以上、5質量%以下であり、該有機物が環状エーテル化合物から選ばれる少なくとも1種を含むITO粉体、当該ITO粉体を用いたITO塗料、並びに、当該ITO塗料を用いて成膜される透明導電膜を提供する。

Description

ITO粉体、ITO塗料、並びに、ITO塗料を用いて成膜される透明導電膜
 本発明は、ITO粉体、当該ITO粉体を含むITO塗料、並びに、当該ITO塗料を用いて成膜される透明導電膜に関する。
 錫(Sn)を含有するインジウム(In)酸化物、すなわち錫含有酸化インジウム(本発明において、「ITO」と記載する場合もある。)を含む膜は、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導電膜として用いられている。このITOを含む透明導電膜(以下、ITO膜と記載する場合もある。)の成膜方法としては、スパッタリング法等の物理成膜法、ITOの粒子分散液または有機化合物を塗布する塗布法が知られている。
 塗布法により得られた塗膜は、スパッタリング法などの物理的方法により得られた塗膜に比べて、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成膜が可能であり、低コストに成膜出来る利点がある。さらに、当該塗布法の中でも、ITO粒子を適宜な溶媒中に分散させたITO分散液を、塗料として用いる方法は、塗布膜を熱分解させる必要がある有機化合物塗布法に比べ、比較的低温プロセスで成膜でき、良好な導電性も得られる。そこで、当該ITO分散液を塗料として得られた透明導電膜は、タッチパネルの電極膜、赤外線や紫外線吸収フィルム、反射防止フィルム、ハードコートフィルム、ブラウン管の電磁波シールド膜として広く用いられており、LCDやELなどの表示デバイスへの応用も検討されている。
 塗布法に用いられるITO分散液の製造方法として、特許文献1に記載されている方法が一般的である。特許文献1は、大気中で焼成したITO粒子を、分散溶媒、分散剤、またはバインダーと伴に、ペイントシェーカー等の分散機を用いて溶媒中に分散させ、ITO分散液を得ることを提案している。また、特許文献2は、有機溶媒中での加熱により当該有機溶媒中でITOの粒子を生成させることにより、分散性の向上したITO分散液を直接に得るという、分散機を用いた分散工程を経ないITO分散液の製造方法を提案している。
 一方、ITO粒子の不純物に関しては、一般的にITO粒子を構成するIn、Sn、及び、O以外の元素の含有は少ないことが望ましいと考えられていた。例えば、特許文献3は、ITO粉末中に含まれる炭素が多いと、ITOターゲットの寿命が短くなる為、ITO粒子の炭素含有量は50ppm以下であることが好ましいと記載している。さらに、特許文献4も炭素の含有量の少ないITO粒子を提案している。
 一方、塗布法で用いるITO塗料(分散液)は、前記のようにITO粒子が溶媒中に分散されているものであるが、一般的には該粒子が溶媒中において良好に分散していることが求められている。特に近年では、インクジェット法による塗布をはじめとする微細配線形成が試みられており、短時間で且つ簡便な方法によって従来以上の分散性を達成することが望まれている。これを解決するために従来から種々の検討が行われている。代表的なものとしては、粒子に特定の物質や分散剤等による表面修飾をさせて、分散性を向上させようとする試みがある。
 特許文献5には、ハロゲンイオン又はハロゲン化合物で表面修飾されたITO粒子と、特定の分散剤とを用いることによって分散性の良好な分散液が開示されている。
 特許文献5に限らず従来用いられているITO粒子の多くは、1次粒子径は小さくても、それらが凝集して粗大粒子として存在しているものであるため、塗布液作製の際には機械的な力によって凝集を解く必要があった。
 特に焼成工程を含む粒子作製法によって作製された粒子の場合(例えば特許文献6)、単に粒子同士が近づいている状態だけでなく、粒子同士が融着してしまっているものも多数存在しており、このような粒子を含む粉体を分散させる際には、ビーズミル等の粉砕・分散機を用いて長時間の粉砕と分散を行うことが必要になるという問題があった。また、このような長時間の処理によっても粉砕しきれない凝集粒子も存在するため、塗布液作製時には濾紙等を用いてフィルタリングを行う必要があり、歩留まりの悪化と工程数、工程時間の増加という問題も存在した。
 特許文献7には、分散剤を用いることなく、分散前後の粒子径等の特性がほぼ変化しない程度に良好な分散性を示す水分散液について開示しており、分散剤を用いる必要がないため粉砕による粒子表面への影響はなく、分散性が非常に良好な分散液を作製することを開示している。
 一方で、上記のような問題を解決するための検討も行われている。例えば、特許文献8は、湿式反応でITO粒子を作製し、そのままの状態で分散液とする技術を開示している。これによると、湿式反応から塗布液までの間の粉砕や分散工程が短く、また良好な分散性を有する分散液を作製できると提案している。
特開2006-114396号公報 特開2004-123403号公報 特開2007-8752号公報 特表2008-511526号公報 特開2006-73300号公報 特開2002-68744号公報 特開2006-307002号公報 特開2003-327428号公報
 しかしながら、本発明者等の検討によると、従来技術に係る焼成工程を経たITO粒子(例えば、特許文献1に係るITO粒子)は、一次粒子径は小さいものの、粒子同士が凝集している。この為、ITO分散液の調製に先立ち当該粒子同士の凝集をほぐす為、外的な力が必要であり、ペイントシェーカーなどを用いた分散工程が必要であった。さらに当該分散工程を経ても、インクとなる主溶媒のみでは十分な分散力が得られない。この為、分散性を向上させる分散剤の添加、場合によっては、バインダー樹脂の添加、pH調整剤、が必要であった。しかし、このような分散性の向上手段を尽くしても、一旦、凝集してしまった粒子を再度分離して溶媒中に分散させることは難しい、という課題があった。
 一方、特許文献2の提案によれば、分散性の良いITO分散液を製造することが出来る。しかしながら、有機溶媒中で生成するITO粒子は非常に微細な粒子である為、固液分離操作が困難である。そこで当該固液分離操作を回避する為に、分散溶媒と反応溶媒とを、同じ溶媒としなければならないという制約があった。
 さらに、最終的に透明導電膜の導電性を向上させる為、塗布されたITO分散液の焼結温度を高くして、結晶性の良いITO膜とすることが求められる。しかしながら、特許文献2で得られるITO粒子は非晶質に近く、最終的に、導電性の高いITO膜を得ることが難しいという課題があった。
 さらに、特許文献5で用いられているITO粒子の表面にあるハロゲンは、電子部品には好ましくないとされている元素であり、用途が限定されてしまうものであった。また、特許文献5で用いられているITO粒子は、分散液作成時に湿式粉砕が必要であった。一般的に、表面修飾された粒子を粉砕すると、当該粉砕によって修飾されていない表面が露出してしまうために、その部分は表面修飾の効果が現れず、若干特性が悪化してしまうことがある。そのため、特許文献5で用いられているITO粒子は分散性において更に改善が必要とされるものであった。
 特許文献6に記載のITO粒子は、単に粒子同士が近づいている状態だけでなく、粒子同士が融着してしまっているものも多数存在しており、このような粒子を含む粉体を分散させる際には、ビーズミル等の粉砕・分散機を用いて長時間の粉砕と分散を行うことが必要になるという問題があった。また、このような長時間の処理によっても粉砕しきれない凝集粒子も存在するため、塗布液作製時には濾紙等を用いてフィルタリングを行う必要があり、歩留まりの悪化と工程数、工程時間の増加という問題も存在した。
 そして、特許文献6に限らず、従来用いられているITO粒子の多くは、1次粒子径は小さくても、それらが凝集して粗大粒子として存在しているものであるため、塗布液作製の際には機械的な力によって凝集を解く必要があった。
 特許文献7に記載のITO粒子は、分散剤を用いることなく、分散前後の粒子径等の特性がほぼ変化しない程度に良好な分散性を示す水分散液について開示しており、分散剤を用いる必要がないため粉砕による粒子表面への影響はなく、分散性が非常に良好な分散液を作製することを達成している。しかしながら、ビーズミルによる長時間の粉砕と遠心分離による分級が必要なものであった。
 特許文献8の場合、湿式反応において耐高圧容器を用いることが必須であることから、コストと量産性において問題を有するものであった。また、作製されたITO粉末はインジウム水酸化物を含んでいるものであり、ITO粒子やITO分散液の主な用途特性である導電性の面から更なる改善が必要とされるものであった。
 本発明は、上述の課題を考慮して成されたものであり、その解決しようとする課題は、短時間且つ簡便な方法で分散性の良好なITO塗布液を作製することができる、ITO粒子を含むITO粉体、当該ITO粉体を用いたITO塗料、並びに、当該ITO塗料を用いて成膜される透明導電膜を提供することである。
 本発明者らは、上述の課題の解決をすべく研究を行った結果、上述した特許文献3、4等に代表される、ITO粒子が含有する炭素量は少ない方が良いという当業界の常識に反して、粒子表面が厚さ0.1nm~1nmの特定の化合物を含む有機物により被覆されたITO粒子を含むITO粉体を作製した。そして当該表面を有機物層で被覆したITO粒子を含むITO粉体を、適宜な溶媒に分散させると、ITO粒子間同士の凝集を抑えられ、分散性の向上したITO分散液を得ることが出来るとの画期的な知見を得て、本発明を完成した。
 即ち、上述の課題を解決するための第1の発明は、
 粒子表面が有機物で被覆されたITO粒子を含むITO粉体であって、当該ITO粒子を被覆している有機物の炭素含有量が、ITO粉体質量の0.2質量%以上、5質量%以下であるITO粉体である。
 第2の発明は、
 前記ITO粒子を被覆している有機物の膜厚が0.1nm~1nmである第1の発明に記載のITO粉体である。
 第3の発明は、
 前記有機物がアルコールである第1または第2の発明に記載のITO粉体である。 
 第4の発明は、
 前記有機物がOH基を2つ以上有する多価アルコールである第1から第3の発明のいずれかに記載のITO粉体である。
 第5の発明は、
 前記有機物の沸点が190℃以上である第1から第4の発明のいずれかに記載のITO粉体である。
 第6の発明は、
 前記ITO粒子の200℃から400℃への加熱による重量減少率が0.5%以上、10%以下である第1から第5の発明のいずれかに記載のITO粉体である。
 第7の発明は、
 前記ITO粒子の錫含有量が20%以下である第1から第6の発明のいずれかに記載のITO粉体である。
 第8の発明は、
 前記ITO粒子が、球状、立方状、直方状のいずれかの形状を有し、BET比表面積が10~60m/gである第1から第7の発明のいずれかに記載のITO粉体である。
 第9の発明は、
 前記ITO粒子が酸化インジウムの単相構造を有する第1から第8の発明のいずれかに記載のITO粉体である。
 第10の発明は、
 前記ITO粒子と、前記ITO粒子の凝集粒子とを含み、当該ITO粒子の凝集粒子の粒径が20μm以下である第1から第9の発明のいずれかに記載のITO粉体である。
 第11の発明は、
 粒子表面を有機物で被覆されたITO粒子を含むITO粉体であって、該有機物が環状エーテル化合物から選ばれる少なくとも1種を含むITO粉体である。
 第12の発明は、
 前記有機物が、環状エーテル化合物とOH基を2つ以上有する多価アルコールから選ばれる1種以上を含む、第11の発明に記載のITO粉体である。
 第13の発明は、
 前記OH基を2つ以上有する多価アルコールが、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、及びテトラエチレングリコールから選ばれる1種以上である第12の発明に記載のITO粉体である。
 第14の発明は、
 前記環状エーテル化合物が、クラウンエーテル、クラウンエーテルの分子構造中に官能基を含んだ化合物のどちらか一方又は両方である第11から第13の発明のいずれかに記載のITO粉体である。
 第15の発明は、
 前記クラウンエーテルが、9-クラウン-3-エーテル、12-クラウン-4-エーテル、15-クラウン-5-エーテル、及び18-クラウン-6-エーテルからなる群より選ばれる1種以上である第14の発明に記載のITO粉体である。
 第16の発明は、
 前記官能基が、ケトン基である第14または第15の発明に記載のITO粉体である。
 第17の発明は、
 前記クラウンエーテルの分子構造中に官能基を含んだ化合物が、1、4、7、10-テトラオキサシクロドデカン-2-オンである第14から第16の発明のいずれかに記載のITO粉体である。
 第18の発明は、
 第1から第10の発明のいずれかに記載のITO粉体を導電材として製造されたITO塗料である。
 第19の発明は、
 第11から第17の発明のいずれかに記載のITO粉体と、分散溶媒とを少なくとも含むITO塗料である。
 第20の発明は、
 第18の発明に記載のITO塗料を成膜して得られた透明導電膜である。
 第21の発明は、
 第19の発明に記載のITO塗料を基材上に塗布し、乾燥または焼成して得られる透明導電膜である。
 本発明に係るITO粒子は、表面が所定量の有機物で覆われている為、長時間の粉砕と分散性を高くする工程とを必要とせずに、分散溶媒中にて容易に分散し、分散性の良好なITO塗料(以下、「ITO分散液」ともいう。)を作製することができた。
環状エーテル化合物の構造例を示す説明図である。 実施例1に係るITO粒子のXRDパターンである。 ITO塗料のL値と、ITO粒子を被覆している有機物が含有する炭素量との関係を示すグラフである。 ITO塗料のL値と、ITO粒子の200℃から400℃における重量減少率との関係を示すグラフである。 実施例6で作製したITO粉末のガスクロマトグラフ-質量分析(GC-MS)測定結果のトータルイオンクロマトグラム(TIC)図である。 実施例6のTIC図におけるピーク1のマススペクトル図である。 実施例6のTIC図におけるピーク2のマススペクトル図である。 実施例6のTIC図におけるピーク3のマススペクトル図である。 実施例7で作製したITO粉末のGC-MS測定結果のTIC図である。 実施例7のTIC図におけるピーク1のマススペクトル図である。 実施例7のTIC図におけるピーク2のマススペクトル図である。 実施例7のTIC図におけるピーク3のマススペクトル図である。 比較例3で作製したITO粉末のGC-MS測定結果のTIC図である。 テトラエチレングリコールのGC-MS測定結果のTIC図である。 テトラエチレングリコールのTIC図におけるピーク1のマススペクトル図である。 テトラエチレングリコールのTIC図におけるピーク2のマススペクトル図である。
 以下、本発明を実施するための形態を説明する。
 ITO粒子表面を有機物で覆う方法として、例えば、ITO粒子と有機溶媒とを混合して分散させることが考えられる。しかしながら、たとえ、当該ITO粒子がシングルナノサイズの粒子であったとしても、一旦、乾燥工程や焼成工程を経由したITO粒子は、当該ITO粒子間で凝集を起こしている。当該粒子間の凝集の為、当該ITO粒子と有機溶媒を混合して分散させても、凝集粒子として有機物で覆われることになる。この結果、当該有機物で覆われた凝集粒子を、再度有機溶媒中にて分散を試みても、凝集物として分散するものの一次粒子としては充分に分散しない。
 これに対し、本実施形態に係るITO粒子は、あらかじめ有機溶媒中で結晶性の良いITO粒子を生成させて、ITO粒子表面を有機物で被覆している。その後、当該有機物で被覆されたITO粒子表面の有機物の被覆量を調整している。このため、ITO粒子間同士の凝集が抑制されており、たとえ凝集していたとしても、ITO粒子が有機物で被膜されているため、分散が容易に行われ、有機溶媒中にて分散を試みた場合、分散性の向上した分散液を得ることが出来る。
 当該分散液に、孔径が1μmのフィルターを通過させたところ、目詰まりを起こすことなく全量が通過することを見出した。このことから、当該分散液には径が1μmを超える粒子(2次粒子)が存在していないことが確認できた。
[ITO粒子を被覆する有機物の被覆膜厚]
 本実施形態に係るITO粉体を構成するITO粒子の表面を被覆する有機物量としては、当該ITOの粒子表面を0.1nm~1nmの膜厚の有機物で被覆するのが最適である。尚、当該ITO粒子の表面を被覆する有機物量は、全個数の粒子を考慮した場合の平均的な有機物量である。
 これは、ITO粒子表面を0.1nm以上の膜厚の有機物で被覆することで、ITO粒子を分散溶媒に分散した際の分散性が確保できるからである。さらに、得られたITO粒子を分散した分散溶媒を保存した際、分散溶媒の蒸発が進んでもITO粒子の分散の安定性が保たれるからである。
 また、ITO粒子表面を1nm以下の膜厚の有機物で被覆することで、ITO粒子を分散溶媒に分散した分散液をITO塗料として塗膜を形成し、乾燥させた際、ITO粒子を被覆する有機物が素早く蒸発または分解してITO粒子間の接触を保つことが出来る。この結果、塗膜内においてITO粒子間の接触が良好になり抵抗値の減少に寄与するので、透明導電膜という観点から好ましいからである。また、分散液の製造の観点からは、目的の物性値を有する分散液に向けて、表面張力や乾燥性の調整を行う際に、ITO粒子を被覆する有機物量が少なければ、分散液剤の調整範囲を広くとれ、好ましいからである。
[ITO粒子に被覆する有機物の被覆重量]
 ITO粒子を被覆する有機物量は、ITO粒子径によって異なる。例えば、粒子径20nmのITO粒子に膜厚1nmの有機物を被覆した場合、4.9質量%の有機物が付着することとなるが、粒子径10nmのITO粒子に膜厚1nmの有機物を被覆した場合、10質量%の有機物が付着することとなる。また、粒子径20nmのITO粒子に膜厚0.1nmの有機物を被覆した場合、0.5質量%の有機物が付着することとなる。但し、ここで、ITO粒子の形状は球形として、ITOの密度を7.12g/cc、有機物は1.1g/ccとして計算している。
 詳細は後述するが、本発明で被覆する有機物の沸点は、好ましくは200℃以上、400℃未満であることが好ましい。具体的には、下記(式1)にて評価した、ITO粒子を200℃から400℃へ加熱したときの重量減少率が0.5%以上、10%以下であることが好ましい。重量減少率の評価方法としては、示差熱天秤を用い、ITO粒子の200℃から400℃への加熱における重量減少から算出すれば良い。
   重量減少率=(200℃に加熱時の重量-400℃に加熱時の重量)/400℃に加熱時の重量・・・(式1)
[ITO粒子を被覆している有機物の炭素量]
 ITO粒子を被覆している有機物の炭素量は、被覆する有機物の種類にもよるが、有機物中有機物中に含まれる炭素成分で換算して、ITO粉体質量の0.2質量%以上、5質量%未満が好ましい範囲である。
 詳細は実施例にて後述するが、炭素量が、ITO粉体質量の0.2質量%以上好ましくは0.3質量%以上になると、急速にITO粒子の分散が良くなり分散性が保たれる。また炭素量が、ITO粉体質量の5質量%以下であると、ITO粒子表面を被覆する有機物量が多くなりすぎることが回避されるため、溶剤中に分散し易くなり、分散性を保つことが出来る。
[ITO粒子に被覆する有機物の沸点]
 本実施形態に係るITO粉体を構成するITO粒子表面を被覆する有機物としては、沸点が150℃以上、好ましくは200℃以上、400℃未満の有機溶媒が好ましい。
 これは、溶媒の沸点が150℃以上であれば、長期に保管していても被覆する有機物が脱離せずに、ITO粒子の分散性が保持できる効果が得られるからである。
 一方、被覆する有機物の乾燥速度が速ければ、当該ITO粒子を分散したITO塗料により塗膜を形成した場合、当該被覆有機物が蒸発し易い。この結果、溶媒の沸点が400℃未満であれば、低温かつ短時間でITO粒子の接触が得られ、好ましいからである。
[ITO粒子を被覆する有機物の種類]
 ITO粒子を被覆する有機物の種類としては、環状エーテル化合物、OH基を2つ以上有する多価アルコールのどちらか一方、または、両者を混合して用いることが出来る。以下、環状エーテル化合物と、OH基を2つ以上有する多価アルコールとについて説明する。
 <環状エーテル化合物>
 環状エーテル化合物としては、構造中にエーテル結合を持つものであれば特に制限されるものではなく、数例を示すとすれば、テトラヒドロフラン、テトラヒドロピラン、1,4-ジオキサン、1,4-ジオキサン-2,5-ジオン、4-フェニル-1,3-ジオキサン、1,3-ジオキソラン-2-オン、脂環族クラウンエーテル、芳香族クラウンエーテル、ヘテロ環族クラウンエーテル、環状ポリエーテルエステルクラウンエーテルなどが挙げられる。これらの中でも、粒子の分散性の観点から、クラウンエーテルが好ましく、例えば、9-クラウン-3-エーテル、12-クラウン-4-エーテル(1,4,7,10-テトラオキサシクロドデカン)、15-クラウン-5-エーテル(1,4,7,10,13-ペンタオキサシクロヘプタデカン)、及び18-クラウン-6-エーテル(1,4,7,10,13,16-ヘキサオキサシクロオクタデカン)からなる群より選ばれる1種以上が好ましい。
 また、該クラウンエーテルは、その分子構造中に官能基を含んでいてもよく、官能基の例としては、アルコール基、エステル基、グリシジル基、イミド基、アルキル基、アミド基、エステル基、アミノ基、フェニル基、アルデヒド基、カーボネート基、イソシアネート基、スルフォン基、ケトン基、またはこれらの組合せなどが挙げられるが、特に限定されるものではない。これらの中でもケトン基を含むことがITO粉体の分散性にとって好ましい。
 特に、12-クラウン-4-エーテルの分子構造中の一部にケトン基を含んだ構造である1,4,7,10-テトラオキサシクロドデカン-2-オンが、粒子表面の有機物中に含まれていることが最も好ましい。本発明者らの検討によれば、当該場合に顕著な分散性の改善が見られるものであった。
 また、環状エーテル化合物の添加方法としては、粒子作製時に混合する方法が考えられる。この場合の添加量としては、後述するITO粒子表面を被覆する有機物量の好ましい範囲内で調整すれば良い。しかし、後述する本発明のITO粒子製造方法の場合は、粒子作製時に環状エーテル化合物が生成するため、個別で環状エーテル化合物を添加する必要がなく、その分コスト、工程数の点で利点を有する。
 図1に、上述した環状エーテル化合物の構造例を示す。
 <OH基を2つ以上有する多価アルコール>
 OH基を2つ以上有する多価アルコールとしては、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコール、ポリエチレングリコール、1,2-プロピレングリコール、1,3-ブチレングリコール、1,4-ブチレングリコール、2,3-ブチレングリコール、1,5-ペンタジオール、ヘキシレングリコール、ジプロピレングリコール、トリプロピレングリコール、グリセリン等が挙げられる。尤も上記に限定されるわけではないが、沸点が150℃以上、好ましくは200℃以上、400℃未満であることが好ましい。これは、沸点が150℃以上であれば、長期間保管していても被覆する有機物が脱離せずに、ITO粒子の分散性を保持できる効果が得られるからである。一方、被覆する有機物の乾燥速度が速ければ、当該ITO粒子を分散したITO塗料により塗膜を形成した場合、当該被覆有機物が蒸発しやすい。そのため、溶媒の沸点が400℃未満であれば、低温かつ短時間でITO粒子の接触が得られ、好ましい。粒子の分散性への効果から、上記の特性を有する多価アルコールの中でも、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコールが特に好ましい。
 <環状エーテル化合物とOH基を2つ以上有する多価アルコールとの混合使用>
 本発明においては、前記ITO粒子を被覆する有機物が、前記環状エーテル化合物と前記OH基を2つ以上有する多価アルコールとを両方含む構成も好ましい。前記環状エーテル化合物と前記OH基を2つ以上有する多価アルコールとが、含まれているか否かはガスクロマトグラフ-質量分析(GC-MS)測定によって確認することができる。また、環状エーテル化合物とOH基を2つ以上有する多価アルコールとの、前記ITO粒子を被覆する有機物中での含有割合としては、GC-MS測定で得られたトータルイオンクロマトグラフ(TIC)図中でのそれぞれのピーク面積の比率で、(環状エーテル化合物のピーク面積)/(環状エーテル化合物のピーク面積+OH基を2つ以上有する多価アルコールのピーク面積)で、0.05以上、1.00未満、好ましくは0.10以上、1.00未満、最も好ましくは0.20以上、1.00未満とする。この値が0.05以上であることにより、該有機物中の環状エーテル化合物の割合が十分となり、該有機物で被覆されるITO粒子の分散性が優れたものとなる。また、1.00未満であることにより、両者の共存効果が得られる。
 なお、上記ピーク面積については、解析ソフトとして西川計測株式会社製MS Powered Ver.4 Professional版を用い、GC-MS測定で得られた未補正のTIC図に対して、該解析ソフトの機能である自動積分で得られた値を用いた。
[ITO粒子を被覆する有機物量の調整方法]
 ITO粒子を被覆する有機物量の調整方法としては、ITO粒子の生成反応と併行して有機物を被覆し、被覆した有機物を洗浄により適正な被覆量に調整する方法と、ITO粒子の生成反応時に当該ITO粒子を被覆した溶媒を、目的の被覆濃度に調整された所定溶媒に溶媒置換し、適正な被覆量に調整する方法とがある。調整方法はどちらでもよい。本実施の形態では、前者の洗浄による調整を行った。
 次に、ITO粒子としての特性について説明する。
[ITO粒子の比表面積]
 BET法により算出されるITO粒子の比表面積が、10m/g以上、さらに好ましくは20m/g以上あれば粒子のサイズが大き過ぎず、塗膜化し焼成した際の表面粗さを滑らかなものに保つことが出来る。
 一方、BET法により算出されるITO粒子の比表面積が60m/g以下、さらに好ましく好ましくは40m/g以下あれば粒子のサイズが小さ過ぎず、粒子合成中に生成する不要な有機成分を取り除くのが容易であり、合成時において粒子の捕集が行い易く、製造時のロスが少なく収率が高くなるので好ましい。
[ITO粒子の結晶構造]
 ITO粒子の生成相及び結晶性については、X線回折にて酸化インジウムの単一の生成相が生成していることが確認出来ればよい。不純物相である水酸化インジウム、酸化錫は、確認されないほうが好ましい。尚、酸化インジウムの単一の生成相は、生成時の反応温度、反応時間の制御により生成させることが出来る。
 また、ITO粒子は結晶性が良いことが好ましく、できることならば「BET径=結晶子径」であることが好ましい。従って、当該観点からも、X線回折ピークから求めた結晶子径は、ITO粒子の比表面積より算出される粒子径サイズが、10nm以上(BET法により算出されるITO粒子の比表面積、約60m/g)、40nm以下(BET法により算出されるITO粒子の比表面積、約20m/g)であることが好ましい。
[ITO粒子の分散性評価方法]
 ITO塗料においては、当該ITO塗料を静置したとき分散液の溶媒に対して容易に分散可能なものとなるが、次に、ITO粒子が沈降せずに分散していることが求められる。
 ITO塗料においてITO粒子が沈降するということは、当該ITO粒子が凝集したか、または、初めから粗大粒子が形成されていたことが考えられる。そして、ITO塗料において、ITO粒子の凝集や当初からの粗大粒子が存在することは、当該塗料を用いてITO塗膜を形成した際に膜厚の不均一が生じ、導電性の低下や、ヘイズの値の増加につながる。従って、ITO塗料において、ITO粒子がブラウン運動のみで分散し、沈降せずにいる状態が理想である。
 ここで、本実施の形態に係るITO粒子の分散性評価製造方法について説明する。
 当該ITO粒子の分散性は、例えば、当該ITO粒子を分散させたITO塗料に対し、遠心分離機を用いて3000rpm、30分間の遠心分離をしたときに、ITO塗料が沈降層と透明な上澄み層とに分離するか否かにより判定することが出来る。
 さらに、本発明者等は、本実施に形態に係るITO粒子の分散性を、ITO塗料の表色を測定することで評価出来ることにも想到した。
 具体的には、ITO塗料の表色を日本電色工業(株)社製 分光式色差計 SQ-2000を用いJISZ8722で準じた方法で、8°照明、D受光の測定条件で反射物体色をL、a、b表色系で評価した。ここで、Lは明度、a、bは色相と彩度を表す色座標である。ITO粒子が溶媒に良好に分散した場合、明度Lは小さくなる(暗くなる)方向に進む。これは分散粒子による反射が少なくITO分散液により光が透過・吸収するからである。一方、ITO粒子同士が凝集していると、明度Lは大きくなる(明るくなる)方向に進行していく。これは凝集した粒子が光を反射し、明るく見えるからである。尚、L、a、b表色系に限らず、Y、x、y表色系、L、a、b表色系を用いてもよく、各表色間で比較すれば良い。
[本実施形態に係るITO粉体の製造方法]
 本実施形態に係るITO粒子の製造方法について説明する。
 尚、本発明に係るITO塗料に使用しているITO粉体を、他の透明導電性金属酸化物の粉体、例えば、酸化錫、酸化亜鉛、酸化チタン、酸化インジウム-亜鉛酸化物(IZO)、アルミニウム-亜鉛酸化物(AZO)、アンチモン-錫酸化物(ATO)の各粉体に代替した場合であっても、本発明と同様の構成により、透明導電性金属酸化物粒子の分散性に優れた透明導電材用塗料を得ることが出来る。
 <原料>
 本実施形態に係るITO粒子の製造方法に用いる、錫含有水酸化インジウムについて説明する。
 当該錫含有水酸化インジウムの一般的な製造方法は、錫塩とインジウム塩と純水とを混合して水溶液とし、当該錫塩とインジウム塩との混合水溶液とアルカリとを反応させて、水酸化錫と水酸化インジウムとのスラリーを生成させるものである。
 ここで、当該各塩を具体的に示す。
 インジウム塩としては、硝酸インジウム、硫酸インジウム、リン酸インジウム、塩化インジウムインジウム等の無機塩、酢酸インジウム、シュウ酸インジウム、酒石酸インジウム、インジウムアルコキシドインジウムアルコキシド等の有機塩が挙げられる。これらの塩は、単独で使用しても良く、混合して使用しても良い。
 錫塩としては、硝酸錫、硫酸錫、リン酸錫、塩化錫等の無機塩、酢酸錫、シュウ酸錫、酒石酸錫、錫メトキシド、錫エトキシド、錫プロポキシド、錫ブトキシド等の錫アルコキシドアルコキシドなどの有機塩が挙げられる。これらの塩は、単独で使用しても良く、混合して使用しても良い。
 但し、有機塩は、一般的に無機塩と比べて高価であり親水性が低い。さらに、有機塩は、本実施形態に係る水溶液や親水性の有機溶媒に溶解させた際、当該有機溶媒に対する溶解度が足りずに溶け残りができたり発生したり、2層に分かれる等、当該塩が、水溶液や有機溶媒中に均一分散しない場合がある。
 従って、安価に入手でき、親水性の強い無機塩の方が好ましい原料であり、特に、インジウム塩としては硝酸インジウム塩が、錫塩としては塩化錫が好ましく用いられる。
 次に、前記インジウム塩及び錫塩を沈殿させるアルカリ塩について説明する。
 前記インジウム塩及び錫塩を沈殿させるアルカリ塩としては、NaOH、KOH、NHOHNHOH、NH、NHHCO及び(NHCOの群から選ばれる少なくともとも1種のアルカリ塩を、水溶液中に溶解することによって得ることができる。尚、これらアルカリ塩の群のうちでも、アンモニアを使用することが好ましい。
 上述したインジウムと錫とを含有した水溶液を、5℃~95℃、好ましくは30℃~70℃の範囲の液温に維持した前記アルカリ塩を溶解させた水溶液へ、24時間以内、好ましくは1分間~120分間の添加時間で添加し、錫含有水酸化インジウム(水酸化インジウム-水酸化錫沈殿物)を含む沈殿溶液を生成させる。当該アルカリ塩の濃度は、インジウム塩の1.0~10当量となるまでの濃度とし、錫含有水酸化インジウムの沈殿溶液を生成させる。
 また、当該錫含有水酸化インジウムは、上述した水溶液中ばかりでなく、アルコール中で作製してもよい。
 生成した水酸化インジウムと水酸化錫とのスラリーを、フィルタープレス等の固液分離操作にて採集する。そして、当該採集されたスラリーを、純水等により洗浄して不純物を除去することで、純度を高めた錫含有インジウム水酸化物のケーキが得られる。当該ケーキには、反応の副生成物であるアンモニア、塩素、硝酸塩が不純物として存在するため、各々の濃度が100ppm以下の濃度になるように充分に洗浄する。このとき洗浄剤としては、純水、アルコールが挙げられる。但し、コスト面の観点からは、純水で洗浄することが好ましい。
 水洗後の錫含有インジウム水酸化物は、粒子の大きさによるが、20%から70%程度水分を含んだケーキの状態に調整する。当該ケーキを水溶性の有機溶媒中に直接分散させる際、原料となる水酸化物中の水分が20%以上であると、反応溶媒中への水酸化物の分散性が良く、水酸化物粒子の凝集物(ダマ)が発生しないので、凝集物がそのままの状態で反応し粗大なITO粒子が生成するのを回避できる。当該ケーキ中の水分が20%以上であることで、含まれる水分と親水性の有機溶媒の溶解により、ITO粒子が凝集することなく速やかに有機溶媒中に水酸化物粒子が分散し、当該有機溶剤が水酸化物粒子表面に吸着され、ITO粒子の分散性の向上に寄与していると考えられる。
 ケーキ中の水分が多いほどITO粒子の分散が容易になるが、原料中の水分が過剰になると、反応時に有機溶媒中に溶解している水分の蒸発熱分の熱量を余分に加えなければならないため、余分なエネルギーを費やすこととなる。したがってケーキ中の水分量は、上述した水酸化物の分散性と水の発熱量を考慮し適時調整すればよいが、具体的には、20%から70%が好ましい。なお、錫含有水酸化インジウムに含まれる水分の算出方法としては、下記(式2)により算出している。
     水分=(乾燥前重量-120℃で4時間大気乾燥後の重量)/乾燥前重量・・・(式2)
 尚、有機溶媒中へのケーキの分散方法としては、攪拌による分散、または、超音波による分散など、公知の方法をとればよい。
 <有機溶媒>
 本実施形態の粒子製造に用いる有機溶媒は、沸点が240℃以上、好ましくは250℃以上の有機溶媒を用いればよい。
 これは、240℃以上の加熱処理でITO粒子の生成がなされるため、有機溶媒の沸点が240℃以上であれば、ITO粒子の生成反応の際に当該有機溶媒が反応系外に揮発することを回避できるからである。
 さらに、当該有機溶媒は、50体積%以上の水を含むことが出来る親水性の強い水溶性の有機溶媒であることが好ましい。当該有機溶媒の水溶性が高いほど、ケーキの分散時及びITO粒子の生成反応時に水分を多く含むことが出来るからである。
 さらに、本実施形態の粒子製造に用いる有機溶媒は、1分子当たりに、少なくともOH基を1個以上持つ溶媒が好ましい。中でも、多価アルコールが好ましく、さらに好ましくは、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコール、ポリエチレングリコール、トリプロピレングリコール、1.5ペンタンジオール、グリセリンが挙げられる。しかし、これらに限られず、沸点が240℃以上の多価アルコールまたは、その誘導体であれば良く、または、イオン性液体でも良い。
 これは、出発原料となる錫含有インジウム水酸化物の親水性が強いため、OH基を有するか、または、イオン性の有機溶媒であれば、当該粒子表面に吸着され易くなり、最終的に生成するITO粒子の分散性が良くなる為ではないかと考えられる。勿論、これらの有機溶媒は単独で用いても良いが、2種以上を混合して用いても良い。
 上述したように、本実施形態に係るITO粒子の製造に用いる有機溶媒は、分子1個あたりにOH基を1個以上持つものであることが好ましいが、当該有機溶媒が、分子1個あたりにOH基を2個以上持つことで、異なる効果も発揮する。当該異なる効果とは、当該有機溶媒中に存在するOH基が、生成するITOからO(酸素)を奪って、これを還元し、当該ITO中に酸素欠陥を生成させる効果である。当該生成した酸素欠陥に起因して、生成するITO粒子中にキャリアが発生するので、本実施形態に係るITO粒子の導電性が向上する。
 従って、OH基を多く有する化合物という観点から、本実施形態に係るITO粒子の製造に用いる有機溶媒は、分子1個あたりにOH基を2個以上もつポリオールであることがさらに好ましい。
 ただし、好ましい有機溶媒はポリオールに限られる訳ではなく、多価アルコール、または、その誘導体でも良い。さらには、有機溶媒自体に当初の時点においてOH基が無くても、原料中に含有される水分等の存在により加水分解を起こし、結果的にアルコールが生成するタイプの有機溶媒であっても良い。このタイプの有機溶媒としては、例えば、オレイン酸、オレイルアミンがある。また、上述した有機溶媒は、カルボン酸基、アミン基を含んでいても良い。
 以上のことから、本実施形態に係るITO粒子生成における好ましい有機溶媒の例として、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコール、ポリエチレングリコール、トリプロピレングリコール、1,5ペンタンジオールの中から選ばれる、少なくとも1種以上の有機溶媒が挙げられる。中でも、常温で液体であること、かつ安価であること等の観点を考慮すると、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコール、ポリエチレングリコールが好ましい。
 <環状エーテル化合物>
 環状エーテル化合物を添加する場合は、錫含有インジウム水酸化物からITO粒子への反応前に添加することが好ましい。これは、ITO粒子生成前に添加しておくことで、生成したITO粒子表面に随時被覆させていくことが可能となるからである。つまり、ITO粒子生成前に環状エーテル化合物を添加することで、凝集前の粒子表面に被覆することが出来、本発明の効果を発揮することが出来る。
 また、本発明に係る製造方法をとることで、環状エーテル化合物を添加することなく、ITO粒子表面の有機物中に環状エーテル化合物を含有させることが出来ることが判明した。この環状エーテル化合物を添加することなく、有機物中に環状エーテル化合物を含有させることが出来ることの詳細な理由は不明であるが、本発明に係る製造方法において、有機溶媒を高温加熱した際に、当該有機溶媒が変化して環状エーテル化合物が生成した可能性がある。そして、本発明者らの検討によれば、後述するように水及び/または水蒸気を反応中に添加することで、生成する環状エーテル化合物の量が増加し、ITO粒子の分散効果を向上させることが出来た。
 <錫含有インジウム水酸化物からITO粒子への反応>
 錫含有水酸化インジウムケーキを上記有機溶媒に分散させて得た錫含有インジウム水酸化物スラリーを、加熱処理装置に装填する。そして、当該錫含有インジウム水酸化物スラリー中に、不活性ガス及び/または還元性ガスを通気させ、且つ、水または水蒸気を添加しながら、0.05MPaの圧力以下の状態を保持し、240℃以上、350℃以下の温度で反応させる。錫含有インジウム水酸化物からITO粒子への反応は、230℃以上で開始するが、反応温度を上げることにより反応時間の短縮が計れる。  
 錫含有インジウム水酸化物からITO粒子への反応終了後の反応液は、青色系の反応液となる。酸素欠損を持たないITO粒子は、一般的に白色または黄色の粒子であるが、酸素欠損を持つことにより緑色または青色の粒子となる。ここで、本実施形態に係るITO粒子はすべて青色系の粒子であり、酸素欠陥を有するITO粒子が生成していることが判明した。
 <通気させる不活性ガス及び/または還元性ガス、及び、添加する水分>
 錫含有インジウム水酸化物からITO粒子への反応中に通気されるガスは、不活性ガス及び/または還元性ガスである。好ましくは、一酸化炭素、窒素、水素、希ガス、アンモニアガスである。さらに好ましくは、窒素、水素が挙げられる。これらの通気ガスは、1種類の使用でも良いが2種類以上を混合して使用しても良い。
 当該通気ガスの1分間当たりの通気量は、水酸化インジウムと水酸化錫と水とを含む有機溶媒溶液の0.001体積%以上、5体積%以下とすることが好ましい。これは、通気量が少ないと、反応溶媒中に溶存する酸素と有機溶媒の酸化が進みやすくなり、溶媒が変質する。逆に通気する通気量が多すぎると、通気ガスとともに反応溶媒及び水分が系外に出されてしまうため、有機溶媒溶液の0.001体積%以上、5体積%以下とすることが好ましい。また、当該通気ガスは、当該有機溶媒の底部からバブリングする形で通気することが好ましい。
 錫含有インジウム水酸化物からITO粒子への反応中に添加される水分は、水または水蒸気のどちらの形態で添加しても良いし、両方を加えても良い。但し、水添加の場合は、添加された水が直接高温の有機溶媒に接触する為、接触時に水蒸気爆発を起こす危険性がある。当該観点からは、予め、反応温度付近に加熱された水蒸気添加が好ましい。
 当該水または水蒸気の1分間当たりの通気量は、水酸化インジウムと水酸化錫と水とを含む有機溶媒溶液の0.001体積%以上、5体積%以下とすることが好ましい。これは、水分量が少ないと、通気ガスと同様、反応溶媒中に溶存する酸素と有機溶媒の酸化が進みやすくなり、溶媒が変質する。逆に水分量が多すぎると、蒸発した水蒸気とともに反応溶媒及びが系外に出されてしまうため、反応時間とともに反応溶媒の減少が起こってしまう。
 したがって、有機溶媒溶液の0.001体積%以上、5体積%以下とすることが好ましい。また、この水蒸気量を上記範囲内で調整することにより、ITO粒子表面を被覆する有機物中の環状エーテル化合物量を調整することができる。
 また、当該水または水蒸気は、当該有機溶媒の底部から注入またはバブリングする形で添加することが好ましい。
 <加熱装置>
 本実施形態で反応時に使用される加熱装置として、例えば、マントルヒーター、リボンヒーター、オイルバス等が挙げられる。尤も、350℃まで加熱可能ならば、多様な加熱装置が適用可能である。
 <反応器>
 本実施形態で使用される反応器は、350℃に耐えうる反応器であればよい。但し、上述したように錫含有水酸化インジウムケーキの加熱処理中に、スラリーへ水または水蒸気を添加することを考慮すると、密閉状態を保持する反応器よりも、少なくとも0.05MPaの圧力以下の状態を保持し、大気開放系の反応器であることが好ましい。
 <固液分離>
 生成したITO粒子を、固液分離により回収する。
 当該固液分離には、遠心分離法や吸引ろ過法や加圧濾過法等が適用可能である。
 <洗浄>
 生成したITO粒子表面を被覆している有機物を、洗浄により適正な被覆量に調整する。
 洗浄溶媒としては、粒子表面を被覆している有機物を溶解する溶媒であれば良く、かつ後述するITO塗料の溶媒でもある溶剤が好ましい。たとえば、水、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロピルアルコール、ブタノール、ヘキサノール、ヘプタノール、オクタノール、デカノール、シクロヘキサノール、及びテルピネオール等のアルコール類、エチレングリコール、及びプロピレングリコール等のグリコール類、アセトン、メチルエチルケトン、及びジエチルケトン等のケトン類、酢酸エチル、酢酸ブチル、及び酢酸ベンジル等のエステル類、メトキシエタノール、及びエトキシエタノール等のエーテルアルコール類、ジオキサン、及びテトラヒドロフラン等のエーテル類、N,N-ジメチルホルムアミドジメチル等の酸アミド類、ベンゼン、トルエン、キシレン、トリメチルベンゼン、及びドデシルベンゼン等の芳香族炭化水素類、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、ノナン、デカン、ウンデカン、ドデカン、トリデカン、テトラデカン、ペンタデカン、ヘキサデカン、オクタデカン、ノナデカン、エイコサン、及びトリメチルペンタン等の長鎖アルカン、シクロヘキサン、シクロヘプタン、及び、シクロオクタン等の環状アルカン等のような常温で液体の溶媒を適宜選択して使用すればよい。
 ただし、ITO粒子表面を被覆する有機物として水溶性の有機溶媒を用いている場合、より好ましい洗浄・分散溶媒としては、純水、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロピルアルコール、ブタノール等の水溶性アルコール類、エチレングリコール、及び、プロピレングリコール等のグリコール類等の極性を持った有機溶媒、または、それらの混合溶媒が好ましく適用できる。
 ここで、例えばメタノールは洗浄力が高く、イソプロピルアルコールは洗浄力が低い。
 一方、洗浄方法として、遠心分離法を用いた固液分離法は分離・洗浄効率が高く、濾過法は洗浄効率が低い。従って、洗浄工程の時間短縮の観点からは、洗浄溶媒としてメタノールを用い、洗浄方法として遠心分離法を用いた固液分離を用いることが考えられる。
 他方、ITO粒子表面を被覆する有機物量を精密に制御する観点からは、洗浄溶媒としてイソプロピルアルコールを用い、洗浄方法として濾過法を用いることが考えられる。
 本実施の形態においては、ITO粒子表面に被覆させる有機物が、反応溶媒であるテトラエチレングリコール(OH基を2つ以上有する多価アルコール)、環状エーテル化合物である。そして、ITO粒子表面を被覆している有機物量を、洗浄溶媒による洗浄によって所定の被覆量に精密に調整する観点から、洗浄溶媒としてイソプロパノールを用い、洗浄方法として濾過法を用いた。そして、洗浄の際の洗浄溶媒量は被洗浄物の1/2量を1単位量とした。
 そして、ITO粒子表面を被覆しているテトラエチレングリコール量、環状エーテル化合物量が、洗浄溶媒による洗浄によって所定の被覆量となる迄、再度洗浄溶媒を添加し、当該洗浄操作を繰り返し実施する。
 洗浄操作後に、乾燥したITO粒子試料の200℃から400℃における重量減少率を評価した。
 具体的には、洗浄操作後の乾燥したITO粒子試料を示差熱天秤に装填し、200℃に加熱して重量を測定し、次に400℃へ加熱して重量を測定する。そして、上述した(式1)により、ITO粒子の200℃から400℃への加熱における重量減少率を算出する。
[本実施形態に係るITO塗料(分散液)]
 本発明のITO粒子は、溶媒に容易に分散することを特徴の1つとするが、ここで本発明におけるITO塗料(分散液)について説明する。
 本実施形態に係るITO塗料(分散液)の主溶媒は、水、極性をもつ有機溶媒、または、それらの混合溶媒が好ましく用いられる。これは、ITO粒子表面が極性を持ち、且つ親水性であるため、ITO塗料分散液となっているときには、溶媒中に水のような極性溶媒が存在することが好ましいからである。ITO塗料分散液を作製するには、後述する洗浄終了後のITO粒子を含むケーキを、所定割合で溶媒中に分散させITO粒子を含む分散液を作製すればよい。また、本発明のITO分散液を塗料として用いる場合には、必要に応じて添加剤として、表面張力調整剤、各種カップリング剤やバインダー等の密着性向上剤などを添加することができる。それら添加剤の種類としては公知のものを適宜選択して使用することができる。
 <ITO塗料(分散液)の調整>
 ITO塗料(分散液)作製のため、ITO粒子を分散させる分散溶媒は、その沸点が300℃以下、好ましくは200℃以下である溶媒が使用できる。沸点が300℃以下であれば、当該ITO塗料分散液を塗布して塗膜焼成する際に、当該溶媒が揮発し尽くし残留しないので、得られる透明導電膜の表面抵抗が増大を回避できるからである。
 ITO塗料を得るための分散溶媒としては、前述した洗浄溶媒と同様の溶媒が使用できる。たとえば、水、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロピルアルコール、ブタノール、ヘキサノール、ヘプタノール、オクタノール、デカノール、シクロヘキサノール、及びテルピネオール等のアルコール類、エチレングリコール、及びプロピレングリコールプロピレングリコール等のグリコール類、アセトン、メチルエチルケトン、及びジエチルケトン等のケトン類、酢酸エチル、酢酸ブチル、及び酢酸ベンジル等のエステル類、メトキシエタノール、及びエトキシエタノール等のエーテルアルコール類、ジオキサン、及びテトラヒドロフラン等のエーテル類、N,N-ジメチルホルムアミド等の酸アミド類、ベンゼン、トルエン、キシレン、トリメチルベンゼン、及びドデシルベンゼン等の芳香族炭化水素類、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、ノナン、デカン、ウンデカン、ドデカン、トリデカン、テトラデカン、ペンタデカン、ヘキサデカン、オクタデカン、ノナデカン、エイコサン、及びトリメチルペンタン等の長鎖アルカン、シクロヘキサン、シクロヘプタン、及び、シクロオクタン等の環状アルカン等のような常温で液体の溶媒を適宜選択して使用すればよい。ただし、分散溶媒に水溶性の有機溶媒を用いているため、より好ましい洗浄・分散溶媒としては、純水、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロピルアルコール、ブタノール等の水溶性アルコール類、エチレングリコール、及び、プロピレングリコール等のグリコール類等の極性を持った有機溶媒、または、それらの混合溶媒が、最も好ましく、本実施の形態に係るITO粒子への分散性が高い、純水及びエチレングリコールの混合溶媒が挙げられる。
 上述したように、本発明のITO粒子は優れた分散性を持つため、機械的な力で粉砕を含む分散処理をする必要がない。超音波バスを用いて、数分から数時間の範囲で分散処理を行うことで、分散性が良好なITO分散液を得ることができる。このようにして得られる本発明のITO分散液は、本実施形態に係るITO粉体と、溶媒とを少なくとも含み、静置してもITO粒子が沈降しないものである。また、当該分散液を、孔径が1μmのフィルターに通過させたところ、目詰まりを起こすことなく全量が通過することを見出した。このことから、当該分散液には径が1μmを超える凝集粒子(2次粒子)が存在していないことが確認できた。当該ITO分散液を塗料として用いることで、均一なITO塗膜を成膜することが出来、当該均一なITO塗膜を焼成することによって、ヘイズが低く、導電性が良好な透明導電膜が得られる。
[本実施形態に係るITO塗料(分散液)を用いたITO塗膜]
 本実施形態に係るITO塗料(分散液)を用いてITO塗膜を作製する際は、スクリーン印刷、スピンコート、ディップコート、ロールコート、刷毛コート、スプレーコート、インクジェットにおける配線形成等の公知の方法を用いることが出来る。また、当該ITO塗料(分散液)を基板上に塗布する場合には、当該基板材料として、有機高分子、プラスチック、ガラス等をあげることが出来るが、当該基板形状としてはフィルム状のものが一般的である。特に、タッチパネルのようにフレキシビリティを要求される基板には高分子フィルムが好ましく、当該高分子フィルムには、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンタフタレート(PEN)、ポリイミド、アラミド、ポリカーボネート等のフィルムを用いることが出来る。
 本実施形態に係るITO粉体に含まれるITO粒子は、表面が所定量の有機物で覆われている為、長時間の粉砕と分散性を高くする工程とを必要とせずに、分散溶媒中にて容易に分散し、分散性の良好なITO塗料(分散液)を作製することができ、製造時間と製造コストを大幅に改善することが出来る。また、当該ITO粉体は優れた導電性を持つことから、得られたITO膜は、タッチパネルの電極膜、赤外線や紫外線吸収フィルム、反射防止フィルム、ハードコートフィルム、ブラウン管の電磁波シールド膜や、LCDやELなどの表示デバイスへの応用にも適したものである。更に、本実施形態に係るITO塗料(分散液)を用いて成膜した透明導電膜は、粒子凝集が少なく、透明度が高く、ヘイズの値が小さく、高い導電性を有する透明導電膜となった。また、本実施形態に係るITO塗料(分散液)は優れた分散性を有するため、インクジェット法などによる微細配線形成用途にも適したものである。
 (実施例1)
 純インジウム換算で、インジウム濃度が22.99質量%の硝酸インジウム水溶液(In(NO)293.6gと、塩化錫(SnCl・2HO) 13.6gとを秤量し、純水に溶解して、硝酸インジウムと塩化錫との混合溶液1.5Lを調製した。なお、当該混合溶液において錫の濃度はインジウムと錫の合計に対して10mol%となっている。
 一方、濃度25質量%のNH水溶液256gを純水2100gで希釈し、液温を50℃とした。尚、当該NH水溶液において、NH量は、前記塩化インジウムと塩化錫との混合溶液を中和するのに必要な量の2倍当量である。
 当該NH水溶液を撹拌し、ここに前記塩化インジウムと塩化錫との混合溶液を3分間かけて添加し、錫含有水酸化インジウムの懸濁液とした。生成した錫含有水酸化インジウムの懸濁物を濾過収集し、純水で洗浄して、錫含有水酸化インジウムケーキ212gを得た。
 当該錫含有水酸化インジウムケーキを130g秤量してセパラブルフラスコに充填し、さらにテトラエチレングリコールを400ml添加して撹拌し、錫含有水酸化インジウムケーキをテトラエチレングリコール中に分散させた。ここで、当該テトラエチレングリコール中へ窒素ガスを、30分間バブリングにより吹き込み、セパラブルフラスコ内をガスパージした。なお、反応容器は開放系の反応容器を用いるため、仕込みから反応まですべて大気圧下で行われる。当該窒素吹き込みと併行して、撹拌回転数を300rpmに設定して当該テトラエチレングリコールを攪拌した。ここで、加熱を開始するとともに、テトラエチレングリコール中へ水蒸気を0.2ml/min、及び、窒素ガスを0.2L/minの条件でバブリングにより通気しつつ、室温から260℃まで2℃/minの昇温速度で加熱し、260℃に到達後2時間保持した。
 加熱、保温が終了したら、セパラブルフラスコ内容物を室温まで冷却した後、これを取り出して加圧濾過器により、固液分離を行い、液体部分であるテトラエチレングリコールを分離した。尚、反応終了時のセパラブルフラスコ内容物の色は青色をしており、酸素欠陥を有するITO粒子の生成が確認できた。また、セパラブルフラスコ内容物を目開き20μmの篩に通したが、篩の上部に残る凝集物は確認されなかった。このことから、当該ITO粒子には径が20μmを超える粒子が存在していないことが確認できた。得られた固形成分であるITOスラリーへ、今度は、洗浄液としてイソプロパノールを添加して洗浄を行った後、固液分離を行って、当該ITOの粒子を洗浄した。当該「洗浄液添加-固液分離」による洗浄を1洗浄単位として、ITOスラリーを洗浄した。実施例1においては、当該1洗浄単位をもって洗浄を終了した。
 <生成したITO粒子の粒子特性の評価>
 イソプロパノール洗浄後のITOスラリーを、大気中200℃で2時間乾燥させ、実施例1に係るITO粉体を得た。この実施例1に係るITO粉体に対し、BET測定(比表面積)、ITO粒子を被覆している有機物が含んでいる炭素量の測定、ITO粒子を被覆している有機物量の測定、乾燥したITO粒子試料の200℃から400℃における重量減少率、XRD測定とを実施した。すると、BET径は21.8nmであること、生成物中に含まれる炭素量は0.85質量%であること、生成した粒子は酸化インジウムの単一相であることが判明した。当該X線回折結果を図2に、当該測定結果を表1に示す。また、BET測定から得られた粒子径と、炭素量測定で得られた炭素量とから、ITO粒子表面を被覆しているテトラエチレングリコールの被覆量を算出した。すると、実施例1に係るITO粒子表面は、0.85nmのテトラエチレングリコールで被覆されていることが判明した。
 尚、BET比表面積は、測定器としてカンタクロム社製のMONOSORBを用い、B.E.T式1点法により求めた。BET径は、下記(式3)により求めた。
  BET径=6/(ρ×10×BET値)×10・・・(式3)
    但し、ρ:粒子の密度=7.2g/cm、BET値:(m/g)
 含有炭素量の測定には、測定器として堀場製作所製 EMIA-U510を用いた。
 XRD測定において、X線源はCoのKα1線を用いた。
 本発明に係るITO粒子に対する、有機物の被覆量の算出は、前記BET測定から得られた粒子径と、炭素量測定で得られた炭素量とから、下記(式4)(式5)により、ITO粒子表面を被覆する被覆有機物量を近似して算出した。
  BET径=ITO粒子直径+被覆有機物厚み×2・・・(式4)
  炭素量測定で得られた炭素量=被覆有機物の炭素含有量×((被覆有機物体積×ρ)/(ITO粒子体積×ρ+被覆有機物体積×ρo ))・・・(式5)
 尚、ρ:被覆有機物(テトラエチレングリコール(C20))の密度=1.12g/cm、被覆有機物の炭素含有量を0.49質量%とした。
 ここで、ITO粒子直径は20nm程度であるのに対して、被覆有機物厚みは1nm以下であるため、当該被覆有機物厚みを無視し、(式4)においてBET径=ITO粒子直径として、(式4)を(式5)に代入し、被覆有機物体積を算出した。そして、得られた被覆有機物体積から被覆有機物厚みを算出した。
 上述の算出方法を用いたのは、本発明に係るITO粒子には立方体や直方体形状も存在し、また、ITO粒子のサイズもある程度分布を持っていることによる。例えば、ITOの粒子直径へXRDの結晶子径を当てはめて算出することも考えられる。しかし、本発明に係るITO粒子には、上述したように立方体や直方体形状も存在し、また、ITO粒子のサイズもある程度分布を持っていることから、結晶子径では実際のITOの粒子直径よりも大きめに算出されるため、被覆量が少なく算出されることが考えられる為である。尚、当該被覆量は、全個数の粒子を考慮した場合における平均的な被覆量である。
 <ITO塗料の調製と評価>
 イソプロパノール洗浄後のITOスラリー5.5gを、水4gとエチレングリコール10.5gとの混合溶媒に溶解し、超音波バス中で1時間分散させ、実施例1に係るITO塗料を得た。
 実施例1に係るITO塗料100gを、孔径が1μmのフィルター(ミリポア社製マイレクスFA50)に通過させたところ、フィルターの目詰まりを起こすことなく全量が通液することを見出した。このことから、当該ITO塗料には粒子径が1μmを超える粒子が存在していないことが確認できた。
 また、実施例1に係るITO塗料におけるITO粒子の分散性評価として、実施例1に係るITO塗料に対し、遠心分離機を用いて3000rpm、30分間の沈降性評価を行ったところ、沈降層と透明な上澄み層への分離はみられなかった。
 さらに、ITO塗料の表色をJISZ8722で準じた反射物体色をL、a、b表色系で評価した。
 当該測定結果を表1に示す。
 <調製したITO塗料の塗膜化>
 ガラス基板(MATSUNAMI GLASS社製のMICRO SLLIDE GLASS、品番S-1111、サイズ:26×76×0.8mm)を、スピンコーター(ABLE社製)により300rpmの回転数で回転させた。当該回転するガラス基板へ、実施例1に係るITO塗料5mlを10秒間かけて滴下し、当該ITO塗料にてコートした。尚、実施例1に係るITO塗料は、ITO粒子濃度が25質量%となるように調整されたエチレングリコール・水分散液である。
 当該ITO塗料によるコート後、ガラス基板を60℃で10分間大気乾燥させた。乾燥後、当該ITO塗料がコートされたガラス基板を、大気雰囲気にて300℃まで昇温させて1時間保持した後、自然冷却し、実施例1に係るITO塗布ガラス基板を得た。得られた実施例1に係るITO塗布ガラス基板の、ITO塗膜の膜厚は300nmであった。
 <ITO塗布ガラス基板の表面抵抗値の測定>
 作製した実施例1に係るITO塗布ガラス基板の表面抵抗値を測定した。測定には三菱化学社製のロレスタHP MCP-T410を用い、四端子法にて測定した。測定値は、1.1×10Ω/□であった。
 <ITO塗布ガラス基板のヘイズ、全光線透過率の測定>
 作製した実施例1に係るITO塗布ガラス基板のヘイズの値、及び、全光線透過率を測定した。ヘイズの値の測定には、測定器として日本電色社製の濁度計:NDH2000を用いた。
 実施例1に係るITO塗布ガラス基板のヘイズ値は0.51%、全光線透過率は91.5%であった。ただし、ITOを塗布しないガラス基板のみでは、ヘイズ値は0.5%、全光線透過率は92.3%であった。
 (実施例2から5)
 実施例2から5については洗浄単位操作回数を変化させて洗浄した以外は、実施例1と同様にして、実施例2に係るITO塗料とITO粉体とを得た。実施例2については3回、実施例3については10回、実施例4については20回、実施例5については全く洗浄を行なわず、テトラエチレングリコールの固液分離のみで終了した。
 実施例2から5の得られたITO塗料、ITO粉体に対し、実施例1と同様に、BET測定、ITO粒子を被覆している有機物が含んでいる炭素含有量の測定、ITO粒子を被覆している有機物量の測定、乾燥したITO粒子試料の200℃から400℃における重量減少率、遠心分離機を用いた沈降性評価、ITO塗料の表色系(L、a、b)の測定を行った。
 さらに、実施例2から5に係るITO塗料100gを、孔径が1μmのフィルター(ミリポア社製マイレクスFA50)に通過させたところ、フィルターの目詰まりを起こすことなく全量が通過することを見出した。このことから、実施例2から5に係るITO塗料には径が1μmを超える粒子が存在していないことが確認できた。
 当該測定結果を表1に示す。
 (比較例1)
 実施例1と同様に作製した錫含有水酸化インジウムケーキを、大気中200℃、2時間で乾燥させ、還元性雰囲気下において600℃で焼成し、2次粒子径が20μm以下になるように粉砕し、比較例1に係るITO粉体を得た。還元性雰囲気としては、NHとHとその混合ガスを窒素ガスなどの不活性ガスで希釈したものを用いた。
 得られた比較例1に係るITO粒末に対し、実施例1と同様に、BET測定、ITO粒子を被覆している有機物が含んでいる炭素含有量の測定、ITO粒子を被覆している有機物量の測定、乾燥したITO粒子試料の200℃から400℃における重量減少率の測定を行った。
 さらに、還元後に得られた、比較例1に係る青色系のITO粒子4.0gを、エチレングリコール10.5g、水4.0g、イソプロパノール1.5g中に混合し、ビーズミルにて1時間分散させ、比較例1に係るITO塗料を得た。そして、当該比較例1に係るITO塗料に対し、遠心分離機を用いて3000rpm、30分間の沈降性評価を行ったところ、実施例に係るITO塗料と異なり、沈降層と透明な上澄み層への分離が見られた。併せて、表色系(L、a、b)の測定を行った。
 当該測定結果を実施例1~5と同様に表1に示す。
 比較例1に係るITO塗料100gを、孔径が1μmのフィルター(ミリポア社製マイレクスFA50)に通過させたところ、フィルターの目詰まりが起こり、ほとんど通過できなかった。このことから、当該ITO塗料には径が1μmを超える粒子が多数存在していることが確認できた。
 (比較例2)
 実施例1と同様に作製した錫含有水酸化インジウムケーキを、100℃で6時間、大気中で乾燥した。
 当該錫含有水酸化インジウムケーキを乾燥させた以外は、実施例1と同様にして、比較例2に係るITO分散液とITO粉体とを得た。
 得られた比較例2に係るITO分散液、ITO粉体に対し、実施例1と同様に、反応液の20μmの篩を通過させて凝集物評価を行った。すると、当該20μmの篩の上部に凝集物が確認された。このことから、当該ITO塗料には径が20μmを超える凝集粒子が存在していることが確認できた。
 得られた固形成分であるITOスラリーへ、今度は、洗浄液としてイソプロパノールを添加して洗浄を行った後、固液分離を行って、当該ITOの粒子を洗浄した。当該「洗浄液添加-固液分離」による洗浄を1洗浄単位として、イソプロパノールにて10洗浄単位をもって洗浄を終了した。洗浄後のITOスラリー5.5gを、水4gとエチレングリコール10.5gとの混合溶媒に溶解し、超音波バス中で1時間分散させ、比較例2に係るITO塗料を得た。
 比較例2にて得られたITO塗料、ITO粉体に対し、実施例1と同様に、BET測定、ITO粒子を被覆している有機物が含んでいる炭素含有量の測定、ITO粒子を被覆している有機物量の測定、乾燥したITO粒子試料の200℃から400℃における重量減少率を測定した。
 当該比較例2に係るITO塗料に対し、遠心分離機を用いて3000rpm、30分間の沈降性評価を行ったところ、実施例に係るITO塗料と異なり、沈降層と透明な上澄み層への分離がわずかであるがみられた。併せて、表色系(L、a、b)の測定を行った。
 当該測定結果を実施例1~5、比較例1と同様に表1に示す。
 比較例2に係るITO塗料100gを、孔径が1μmのフィルター(ミリポア社製マイレクスFA50)に通過させたところ、フィルターの目詰まりが起こり全量は通過できなかった。このことから、当該ITO塗料には径が1μmを超える粒子が存在していることが確認できた。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
 <評価結果>
 表1の実施例1~5及び比較例1、2の結果から明らかなように、ITOスラリーへの洗浄単位操作の回数が増加するに従って、ITO粒子を被覆している有機物が含有している炭素量が減少していること、同時に、ITO粒子を被覆している有機物(テトラエチレングリコール)量も減少していることを示していると考えられる。さらに、ITO粒子試料の200℃から400℃における重量減少率も、当該炭素量及び有機物量の動向と同様のことを示している。さらに、ITO塗料の表色におけるLの値も、洗浄単位操作の回数の増加と伴に増加していた。
 上述の関係を検討するため、実施例1~5及び比較例1、2に係るITO粒子試料に関し、縦軸にLの値をとり、横軸にITO粒子を被覆している有機物に含有している炭素量をとったグラフである図3と、縦軸にLの値をとり、横軸にITO粒子試料の200℃から400℃における重量減少率をとったグラフである図4とを作成した。そして、図3、4へ、実施例1~5に係るITO粒子試料の値を●で、比較例1、2に係るITO粒子試料の値を▲でプロットした。
 図3より、ITO粒子を被覆している有機物が含有する炭素量が、ITO粉体質量の0.2質量%より多いとL値の値が小さくなっており、分散液の分散性が良くなっていると考えられる。同様に、図4より、ITO粒子試料の200℃から400℃における重量減少率も0.5%より高いとL値の値が小さくなっており、ITO塗料の分散性が良くなっていると考えられる。
 そして、遠心分離によるITO塗料の沈降性評価によっても、実施例1~5に係るITO塗料は沈降しなかったのに対して、有機物の被覆量が少なく、分散液のL値の値が大きい比較例1、2に係るITO塗料では沈降がみられた。
 比較例1に関するITO粒子は2次粒子径が20μm以下の粒子径を持つITO粒子であるが有機物の被覆量が少なく、分散性が悪くなっていると考えられる。比較例2に関するITO粒子は有機物の被覆量は多いが、20μm以上の凝集物をもつITO粒子であるため、分散性が充分に向上せずに悪いと考えられる。従って、塗料作成時に十分な分散を得るためには、20μm以下の凝集物が無く、有機物の被着量が十分であること、言い換えると、有機物に含有している炭素量がITO粉体質量の0.2質量%より多くなければならない。
 (実施例6)
 実施例6として、加熱開始後のテトラエチレングリコール中への水蒸気の通気量を1ml/min(0.23体積%に相当する量)とし、イソプロパノール洗浄後のITOスラリーを大気中150℃で2時間乾燥させた以外は、実施例1と同様にITO粒子を作製した。
 この実施例6で得られたITO粉体に対し、ガスクロマトグラフ-質量分析(以下、GC-MS)測定を実施した。本実施例におけるGC-MS測定は、以下のように行った。
(1)測定装置
・Agilent Technologies社製 Agilent5975CシリーズGC/MSDシステム(ガスクロマトグラフは7890Aを使用)・FRONTIER LAB社製 Py-2020iD ダブルショット・パイロライザー
(2)測定条件
・パイロライザー条件
熱抽出温度:300℃
熱抽出時間:0.5min
インターフェイス温度:300℃
・ガスクロマトグラフ条件
キャピラリーカラム:DB-5ht 30m×320μm×0.1μm
キャリアガス:He 27kPa(注入口圧力)、51.5cm/sec(平均線速度)
注入口温度:300℃
カラム温度:40℃で1分ホールド後、20℃/minで350℃まで昇温・質量分析条件
質量範囲:M/Z15~550
イオン源温度:230℃
イオン化方式:電子衝撃(EI)法
イオン化電圧:70eV
 また、イソプロパノール洗浄後のITOスラリー5.5gを、水4gとエチレングリコール10.5gとの混合溶媒に混合し、超音波バス中で30分間分散させ実施例6に係るITO分散液を得た。
 このITO分散液、及び、前記ITOスラリーを大気中200℃で2時間乾燥させて得たITO粉体に対して、BET測定(比表面積)、XRD測定、ITO粒子を被覆している有機物が含んでいる炭素量の測定、乾燥したITO粒子試料の200℃から400℃における重量減少率、遠心分離機を用いた沈降性評価、ITO塗料の表色系(L、a、b)の測定を実施した。尚、ITO塗布ガラス基板の表面抵抗値を測定する際の測定値が1.3×10Ω/□であること、ITO塗布ガラス基板のヘイズ値が0.55%、全光線透過率が91.8%であること以外は、実施例1と同様であった。
 当該測定結果を表2に示す。
 (実施例7)
 実施例7として、反応中の水蒸気添加量を0.02体積%となる量に減らした以外は、実施例6と同様にITO粒子とITO分散液を作製した。
実施例7から得られたITO粒子、ITO分散液に対し、実施例6と同様に、GC-MS測定、BET測定、XRD測定、ITO粒子を被覆している有機物が含んでいる炭素含有量の測定、乾燥したITO粒子試料の200℃から400℃における重量減少率、遠心分離機を用いた沈降性評価、ITO塗料の表色系(L、a、b)の測定を行った。
 さらに、実施例7に係るITO分散液100gを孔径が1μmのフィルター(ミリポア社製マイレクスFA50)に通過させたところ、フィルターの目詰まりを起こすことなく全量が通過することを見出した。このことから、実施例7に係るITO分散液には径が1μmを超える凝集粒子が存在していないことが確認できた。
 当該測定結果を表2に示す。
 (比較例3)
 実施例6で用いた錫含有水酸化インジウムを、大気中200℃、2時間で乾燥させ、還元性雰囲気下において600℃で焼成し、2次粒子径が20μm以下になるように粉砕し、比較例3に係るITO粉体を得た。還元性雰囲気としては、NHとHとその混合ガスを窒素ガスなどの不活性ガスで希釈したものを用いた。
 得られた比較例3に係るITO粒末に対し、実施例6と同様に、GC-MS測定、BET測定、XRD測定、ITO粒子を被覆している有機物が含んでいる炭素含有量の測定、乾燥したITO粒子試料の200℃から400℃における重量減少率の測定を行った。
 さらに、得られた比較例3に係る青色系のITO粒子5.5gを、エチレングリコール10.5g、水4.0g中に混合し、ビーズミルにて1時間分散させ、比較例3に係るITO分散液を得た。そして、当該比較例3に係るITO分散液に対し、遠心分離機を用いて3000rpm、30分間の沈降性評価を行ったところ、実施例に係るITO分散液と異なり、沈降層と透明な上澄み層への分離が見られた。併せて、表色系(L、a、b)の測定を行った。
 比較例3に係るITO分散液100gを孔径が1μmのフィルター(ミリポア社製マイレクスFA50)に通過させたところ、フィルターの目詰まりが起こり、ほとんど通過できなかった。このことから、当該ITO分散液には径が1μmを超える粒子が多数存在していることが確認できた。
 当該測定結果を実施例6、7と同様に表2に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
 <評価結果>
 表2の重量減少率及び炭素含有量より、本発明の製造法で作製したITO粒子は、有機物で被覆されていることが分かる。
 また、実施例6、7で作製したITO粉末のGC-MS測定結果のTIC図である図5(a)、図6(a)、及び、テトラエチレングリコールのGC-MS測定結果のTIC図である図8(a)の各図で示された各ピークについて、それぞれのマススペクトル図5(b)~(d)、図6(b)~(d)、及び図8(b)、(c)より化合物の同定を行なった。その結果、図5(a)及び図6(a)(実施例6及び実施例7)のTIC図で見られたピーク1~3は、それぞれピーク1がトリエチレングリコール、ピーク2が1,4,7,10-テトラオキサシクロドデカン-2-オン、ピーク3がテトラエチレングリコールであった。また、図8(a)のTIC図で見られたピーク1、2は、それぞれピーク1がトリエチレングリコール、ピーク2がテトラエチレングリコールであった。この結果より、実施例6及び実施例7の粒子表面を被覆している有機物中には環状エーテル化合物(1,4,7,10-テトラオキサシクロドデカン-2-オン)と、OH基を2つ以上有する多価アルコール(テトラエチレングリコールとトリエチレングリコール)とを含んでいることが分かる。なお、図5(b)~(d)と図6(b)~(d)の各ピークのマススペクトルについては、バックグラウンドからのノイズを拾ってしまう可能性が考えられたため、TIC図からバックグラウンドを減算して得られたマススペクトルを示している。また、各ピークの同定には、実施例及び比較例のTIC図で見られた各ピークのマススペクトルと、NIST(National Institute of Standards and Technology) Mass Sral Databaseに収録されている各物質のマススペクトルとを、比較することによって行った。また、測定開始から1~3分間程度の範囲では、粒子表面に付着している二酸化炭素や水が多量に検出されるのみであるため、各図のTIC図には測定開始から4分間以降について載せた。
 ここで、1,4,7,10-テトラオキサシクロドデカン-2-オンとトリエチレングリコールは、粒子製造の際に添加していない物質である。しかし、試薬のテトラエチレングリコールのGC-MS測定結果を示した図8を見ると、試薬成分である図8(c)のテトラエチレングリコールのピーク2に加え、図8(b)のトリエチレングリコールのピーク1も現れていることが分かる。
 この結果より、実施例のGC-MS測定結果にあるトリエチレングリコールのピーク中には、測定に際して生成したものが含まれており、また、1,4,7,10-テトラオキサシクロドデカン-2-オンについては、反応中に生成したものだと考えられる。
 また、実施例6、7と比較例3とを比較すると、実施例では分散液の沈降性、表色の評価結果から分散性が優れているのに対し、比較例では分散性が悪いことが分かる。これより、本発明のITO粒子が分散性に優れていることが分かる。
 さらに、実施例6と実施例7とを比較すると、分散液の表色のL*値より、実施例7よりも実施例6のほうが分散性に優れていることが分かる。実施例6と実施例7とでは、反応中に添加した水蒸気量が異なっている。また、表1と、実施例6と実施例7で作製された
ITO粒子のGC-MS測定結果(図5及び図6)を見ると、水蒸気添加量の多い実施例6のほうが、水蒸気添加量の少ない実施例7よりも、OH基を2つ有する多価アルコール(テトラエチレングリコールとトリエチレングリコール)のピークに対する環状エーテル化合物のピーク面積割合(1,4,7,10-テトラオキサシクロドデカン-2-オン)が大きいことが分かる。これらのことから、本発明のITO粒子製造法において、水蒸気添加量を調整することで、作製したITO粒子表面を被覆する有機物中に含まれる環状ポリエーテル化合物の有機物中における割合を制御できることが分かる。また、環状エーテル化合物の割合が多い実施例6のほうが、分散性が良好であることから、環状エーテル化合物の存在がITO粒子の分散液中での分散性の向上に寄与していることが分かる。

Claims (21)

  1.  粒子表面が有機物で被覆されたITO粒子を含むITO粉体であって、当該ITO粒子を被覆している有機物の炭素含有量が、ITO粉体質量の0.2質量%以上、5質量%以下であるITO粉体。
  2.  前記ITO粒子を被覆している有機物の膜厚が0.1nm~1nmである請求項1に記載のITO粉体。
  3.  前記有機物がアルコールである請求項1または2に記載のITO粉体。
  4.  前記有機物がOH基を2つ以上有する多価アルコールである請求項1から3のいずれかに記載のITO粉体。
  5.  前記有機物の沸点が190℃以上である請求項1から4のいずれかに記載のITO粉体。
  6.  前記ITO粒子の200℃から400℃への加熱による重量減少率が0.5%以上、10%以下である請求項1から5のいずれかに記載のITO粉体。
  7.  前記ITO粒子の錫含有量が20%以下である請求項1から6のいずれかに記載のITO粉体。
  8.  前記ITO粒子が、球状、立方状、直方状のいずれかの形状を有し、BET比表面積が10~60m/gである請求項1から7のいずれかに記載のITO粉体。
  9.  前記ITO粒子が酸化インジウムの単相構造を有する請求項1から8のいずれかに記載のITO粉体。
  10.  前記ITO粒子と、前記ITO粒子の凝集粒子とを含み、当該ITO粒子の凝集粒子の粒径が20μm以下である請求項1から9のいずれかに記載のITO粉体。
  11.  粒子表面を有機物で被覆されたITO粒子を含むITO粉体であって、該有機物が環状エーテル化合物から選ばれる少なくとも1種を含むITO粉体。
  12.  前記有機物が、環状エーテル化合物とOH基を2つ以上有する多価アルコールから選ばれる1種以上を含む、請求項11に記載のITO粉体。
  13.  前記OH基を2つ以上有する多価アルコールが、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、及びテトラエチレングリコールから選ばれる1種以上である請求項12に記載のITO粉体。
  14.  前記環状エーテル化合物が、クラウンエーテル、クラウンエーテルの分子構造中に官能基を含んだ化合物のどちらか一方又は両方である請求項11から13のいずれか1項に記載のITO粉体。
  15.  前記クラウンエーテルが、9-クラウン-3-エーテル、12-クラウン-4-エーテル、15-クラウン-5-エーテル、及び18-クラウン-6-エーテルからなる群より選ばれる1種以上である請求項14に記載のITO粉体。
  16.  前記官能基が、ケトン基である請求項14または15に記載のITO粉体。
  17.  前記クラウンエーテルの分子構造中に官能基を含んだ化合物が、1、4、7、10-テトラオキサシクロドデカン-2-オンである請求項14から16のいずれか1項に記載のITO粉体。
  18.  請求項1から10のいずれかに記載のITO粉体を導電材として製造されたITO塗料。
  19.  請求項11から17のいずれか1項に記載のITO粉体と、分散溶媒とを少なくとも含むITO塗料。
  20.  請求項18に記載のITO塗料を成膜して得られた透明導電膜。
  21.  請求項19に記載のITO塗料を基材上に塗布し、乾燥または焼成して得られる透明電導膜。
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